JP2008190245A - 電動式建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 バッテリを動力源とする電動式建設機械において、バッテリボックスを人力と軽微な工具により容易に着脱、固定できる機構を提供する。
【解決手段】 上部旋回体４に作業装置を装着してなる建設機械であって、上部旋回体４に搭載されたバッテリボックス８と、このバッテリボックス８に内蔵されたバッテリにより作動する電動モータ１３と、この電動モータ１３により駆動される油圧ポンプ１４を油圧源とする油圧回路とを具備する。前記バッテリボックス８の両側面上端部と前記上部旋回体４とを回動自在に連結するリンク部材９と、バッテリボックス８の急激な落下を防止するために前記リンク部材９の回動支点となるリンク部材９下端の回転軸に装着され、バッテリボックス８を上方へ移動させる力を付与する付勢手段を有する落下防止手段とを備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、バッテリを動力源とする油圧ショベル、ブルドーザ、ローダなどの電動式建設機械に関するものであり、特に、バッテリの取り外し、取り付けに関する技術である。

従来の油圧ショベルなどの建設機械は、エンジンを動力源としているため、エンジンから発生する騒音、排気ガスなどの環境上の問題があり、現在、エンジンの替わりに電動モータを動力源にした電動式建設機械が登場している。

電動モータを動力源とした電動式建設機械には、電源ケーブルにより電力の供給を受けながら電動モータを駆動する方式と、エンジンと電動モータを動力源に持ち機械本体上のバッテリの電力によりエンジン駆動を補助する方式、電動モータを動力源に持ち機械本体上のバッテリでのみ電力を供給する方式とが知られている。

その中で、バッテリを動力源とする建設機械の場合、十分な作業量を得るには十分なバッテリ容量が必要となる。そのため、バッテリを収納するバッテリボックスのサイズも大型化する必要がある。しかしながら、例え大型化したバッテリボックスを使用しても、現状のバッテリでは１日の作業には容量が不十分であるため、消耗したバッテリの交換が必要となる。また、本体やバッテリのメンテナンスのためバッテリボックスを上部旋回体より取り外した場合には、その後、交換したバッテリを再び取り付ける必要がある。

バッテリボックスを脱着、固定するために、バッテリボックスを水平方向に押し引き操作して機械本体（上部旋回体）から係脱し、押動操作時にバッテリボックスを機械本体に固定するものがある（特許文献１参照）。

特開平９−１５８２４７号公報

上述した先行技術文献記載の機構では、大型化したバッテリボックスを水平移動により機械本体に対して係脱するため、機械本体より外側へバッテリボックスが移動してくるにつれて、バッテリボックスの落下を防ぐ支持装置が必要であった。また、バッテリボックスは大型で作業者が人力で支えるのは困難であるため、係脱に際してはフォークリフトやクレーンなどの作業機械が別途必要になるという問題があった。

本発明はバッテリを動力源とする電動式建設機械において、そのバッテリを格納する大型のバッテリボックスを人力と軽微な工具により容易に着脱、固定できる機構を提供することを目的とするものである。

本発明による電動式建設機械は、走行装置を備えた上部旋回体に作業装置を装着してなる建設機械であって、前記上部旋回体に搭載されたバッテリボックスと、このバッテリボックスに内蔵されたバッテリにより作動する電動モータと、この電動モータにより駆動される油圧ポンプを油圧源とする油圧回路とを具備する電動式建設機械において、前記バッテリボックスの両側面上端部と前記上部旋回体とを回動自在に連結するリンク部材と、バッテリボックスの急激な落下を防止するために前記リンク部材の回動支点となるリンク部材下端の回転軸に装着され、バッテリボックスを上方へ移動させる力を付与する付勢手段を有する落下防止手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、前記バッテリボックスを着脱する際、クレーンやフォークリフトなどの大型の作業機械を必要とせず、前記バッテリボックスを必要最小限の軽微な工具のみで容易に着脱できるため、バッテリの交換やメンテナンス時の作業効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。まず、図１に電動式建設機械の一例として油圧ショベルの全体構成を示す側面図、図２は油圧ショベルの後面図である。図中において、１は左右の走行覆帯とフレームから構成される下部走行体であって、この下部走行体１には旋回装置３を介して上部旋回体４が旋回可能に設置されている。この上部旋回体４は旋回モータ１５により旋回動作をする。

上部旋回体４にはブーム５、アーム６、バケット７から構成される作業装置が設けられ、ブームシリンダ５ａ、アームシリンダ６ａ、バケットシリンダ７ａを作動させることにより各部を回動させ掘削作業を行う。

旋回モータ１５、ブームシリンダ５ａ、アームシリンダ６ａ、バケットシリンダ７ａは電動モータ１３に連結された油圧ポンプ１４から送られてくる圧油により作動する。

電動モータ１３は旋回フレーム４ａ上に設置されたバッテリボックス８内のバッテリより電力を供給され駆動する。

本実施の形態では、図１〜図３に示すようにバッテリボックス８の左側面、右側面にリンク部材９を設けて、リンク部材９の回動を利用してバッテリボックス８を上部旋回体４より昇降させるバッテリボックス昇降手段を設ける。

リンク部材９は、その下端がブラケット４ａ１を介してピン９ｂにより旋回フレーム４へ回動可能に接続されると共に、上端が一対の軸受け２１へ挿入された一対のつば付きピン９ａを介してバッテリボックス８に接続される。そして、ピン９ｂを回動支点とした回転運動によって、バッテリボックス８を上部旋回体４へ上昇させたり、或いは、上部旋回体４から降下させる。

上部旋回体４へバッテリボックス８を上昇させた際にはバッテリボックス８を、バッテリボックス８を貫通した一対のボルト１７により旋回フレーム４ａに設けた係止部材１８に固定する。また、つば付きピン９ａの抜け止めのために、つば部を貫通した一対のボルト１９をリンク部材９に螺合してつば付きピン９ａをリンク部材９に固定している。その他、バッテリボックス８はつば付きピン９ａを中心に回動運動をし、且つ、バッテリボックス８の昇降動作中はこの回動運動を拘束する要素がないため、バッテリボックス８は自重によりその長手方向が常に鉛直方向となる。よって、バッテリボックス８を垂直に地表面に降ろすことができる。そして、バッテリボックス８を地表面に降ろした後、バッテリボックス８を人力で移動可能にするためバッテリボックス８の下面の四隅には移動輪３３が設けてある。

また、バッテリボックス８を人力で昇降可能とするためにピン９ｂのほぼ中間に設けた係止部材２７とブラケット４ａ１との間にピン９ｂを覆うようにコイルばね２０ａを挟み込み、コイルばね２０ａの両端をそれぞれブラケット４ａ１と係止部材２７に固定する。コイルばね２０ａは、リンク部材９が回動する際にバッテリボックス８の重量によってピン９ｂまわりに生じるモーメントより僅かに勝るようにばね定数を設定してある。このため、バッテリボックス８を上昇させる場合はコイルばね２０ａが人力を補助する形となり、また、バッテリボックス８を下降させる場合も、コイルばね２０ａによりバッテリボックス８が上昇する方向に力が作用してバッテリボックス８の急激な下降を防いでいる。そのため、バッテリボックス８はクレーン等特別な作業機械を用いなくても人力により下降させることが出来る。

また、バッテリボックス８の落下防止手段としての一対のダンパ部材１０は、ロッド側端部が一対のピン１０ａを介してリンク部材９に接続され、シリンダチューブ側端部がブラケット４ａ２を介してピン９ｃにより旋回フレーム４aに回動可能に接続されてバッテリボックス８の急激な下降動作を防ぐために機能する。尚、ダンパ部材１０として油圧シリンダを用いて昇降手段として兼用させれば、人力を掛けることなくバッテリボックス８を昇降させることも可能となる。

また、ダンパ部材１０のロッド側端部にはブラケット２９が、ダンパ部材１０のシリンダチューブのロッド側先端部にブラケット３０がそれぞれ設けられており、ブラケット２９、３０にはピン２８を挿入するためのピン穴３１、３２がそれぞれ設けられている。そして、ダンパ部材１０が収縮しバッテリボックス８が降下した際にブラケット２９及び３０の一部が重なりピン穴３１、ピン穴３２が同軸上に並び、ピン２８をピン穴３１、３２に挿入して結合し、リンク部材９の回動を規制する。なお、本実施の形態ではバッテリボックス８が地表面に達する位置でピン穴３１、３２が同軸上に並ぶように構成されているのでリンク部材９を安定した位置で固定することが出来る。

次にバッテリボックス８を交換する際の動作について説明する。まず、バッテリボックス８を交換するためには、バッテリボックス８を係止部材１８に固定しているボルト１７を外し、作業者が取っ手１２を掴みながらバッテリボックス８の長手方向を鉛直方向に保ちながら下降させる。バッテリボックス８が地表面に達したら、ピン穴３１、３２が同軸上に並ぶためピン２８をピン穴３１、３２に挿入して結合し、リンク部材９の回動を規制する。リンク部材９の回動が規制されていることを確認したら、つば付きピン９ａとリンク部材９を連結しているボルト１９を抜き取り、つば付きピン９ａを取り外す。これによりバッテリボックス８をリンク部材９から取り外し、バッテリボックス８の下面に設けられた移動輪３３によりバッテリボックス８を人力で移動させ、予備のバッテリボックス８ａと入れ替える。

入れ替えたバッテリボックス８ａの軸受け２１とリンク部材９につば付きピン９ａを挿入してバッテリボックス８ａとリンク部材９を結合する。つば付きピン９ａをリンク部材９にボルト１９によりボルト結合した後、ピン２８をピン穴３１、ピン穴３２から抜き取る。そして、作業者が取っ手１２を掴みコイルばね２０ａによるバッテリボックス８ａを上昇させる補助力を受けながら人力でバッテリボックス８ａを持ち上げる。バッテリボックス８ａを上部旋回体４まで上昇させたらボルト１７、１７を係止部材１８に螺合し、バッテリボックス８ａを旋回フレーム４ａに固定する。以上でバッテリボックス８ａの交換動作が完了する。

上述した実施の形態のバッテリボックス着脱装置によれば次の作用効果を奏することが出来る。

（１）従来バッテリを動力源とする建設機械において、大型のバッテリボックスを着脱する場合、クレーンやフォークリフトなどの大型の作業機械を必要としたが、本実施の形態ではこれらの作業機械が不要なため、バッテリ交換時や機械本体、バッテリのメンテナンス時の作業効率を向上させることができる。

（２）バッテリボックスはコイルばねの反力及びダンパ部材に支えられているため、バッテリボックス落下による事故を防ぐことができる。

（３）バッテリボックスが地表面に達した位置で、バッテリボックスを支持しているリンク機構の動作を規制する位置決め機構が設けられているため、バッテリボックスが落下しない安定した姿勢でバッテリボックスを着脱・交換することができる。

（４）重量物であるバッテリボックスが地表面に下ろされた際、バッテリボックス下面に設けられた移動輪により人力で容易にバッテリボックスを移動することができるため、予備バッテリボックスとの交換作業の効率を向上させることができる。

（５）ダンパ部材を油圧シリンダにした場合、油圧シリンダの伸縮によりバッテリボックスを昇降させることができるため、バッテリボックス交換の作業効率を大幅に向上させること可能である。

上述の説明では、本発明はこれに限定されず、例えば図４に示すように旋回フレーム４ａのブラケット４ａ３にねじ棒５１を回動自在に設けると共に、スライドブロック５２をリンク部材９に回動自在に設け、ねじ棒５１を回すことによりバッテリボックス８を昇降させるようにしても良い。

さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。

本発明の実施の形態に係る電動式建設機械の側面図である。 本発明の実施の形態に係る電動式建設機械の後面図である。 バッテリボックス昇降装置の要部側面図である。 バッテリボックス昇降装置の変形例を示す図である。

符号の説明

９ リンク部材
１０ ダンパ部材（緩衝手段、落下防止手段、油圧シリンダ）
２０ａ コイルばね（付勢手段、落下防止手段）
２８ ピン（位置決め機構）
２９、３０ ブラケット（位置決め機構）
５１ ねじ棒（落下防止手段）
５２ スライドブロック（落下防止手段）

Claims (6)

1. 走行装置を備えた上部旋回体に作業装置を装着してなる建設機械であって、前記上部旋回体に搭載されたバッテリボックスと、このバッテリボックスに内蔵されたバッテリにより作動する電動モータと、この電動モータにより駆動される油圧ポンプを油圧源とする油圧回路とを具備する電動式建設機械において、
   前記バッテリボックスの両側面上端部と前記上部旋回体とを回動自在に連結するリンク部材と、バッテリボックスの急激な落下を防止するために前記リンク部材の回動支点となるリンク部材下端の回転軸に装着され、バッテリボックスを上方へ移動させる力を付与する付勢手段を有する落下防止手段とを備えたことを特徴とした電動式建設機械。
2. 前記落下防止手段は、更に、前記リンク部材上端側と前記上部旋回体とを接続する緩衝手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電動式建設機械。
3. 前記落下防止手段は、更に、前記リンク部材の中ほど及び前記上部旋回体側にねじ孔を有するスライドブロックを回動自在に設けると共に、これらスライドブロックを螺合する長尺のねじ棒を備え、前記ねじ棒を回転することにより前記バッテリボックスの急激な落下を防止しつつ、前記スライドブロック間の距離を調整することを特徴とする請求項１に記載の電動式建設機械。
4. 前記緩衝手段として、油圧シリンダを利用し、前記油圧シリンダの伸縮により前記バッテリボックスを昇降させることを特徴とする請求項２に記載の電動式建設機械。
5. 前記緩衝手段を構成するシリンダ部材を縮めて前記バッテリボックスが安全に取り外せる地表位置まで下降した時に穴の位置が一致するように前記シリンダ部材のロッド側端部及びシリンダチューブにおけるロッド側先端部それぞれにピン孔を有するブラケットを設け、そこへ固定ピンを挿入することにより前記リンク部材の回動を規制する位置決め機構としたことを特徴とする請求項２または４に記載の電動式建設機械。
6. 前記バッテリボックス下面に移動輪を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動式建設機械。

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