JP2008255611A - 建設機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】 昇降用の油圧シリンダに供給する圧油の流量を可変に制御し、カウンタウエイトの昇降速度が過度に速くなるのを抑えることができるようにする。
【解決手段】 油圧源を可変容量型の油圧ポンプ23により構成する。油圧ポンプ23からの圧油で油圧シリンダ16のロッド16Cを伸縮させ、これによりカウンタウエイト8を昇降駆動する。このときに、カウンタウエイト8の昇降位置を角度センサ22により検出する。そして、コントローラ34は、角度センサ22からの検出信号に従って油圧ポンプ23の傾転アクチュエータ25を駆動制御する。この結果、油圧ポンプ23による圧油の吐出量をカウンタウエイト8の昇降位置に応じて制御することができ、カウンタウエイト8の昇降速度が過度に速くなるの抑え、衝撃等の発生を防ぐことができる。
【選択図】 図5
【解決手段】 油圧源を可変容量型の油圧ポンプ23により構成する。油圧ポンプ23からの圧油で油圧シリンダ16のロッド16Cを伸縮させ、これによりカウンタウエイト8を昇降駆動する。このときに、カウンタウエイト8の昇降位置を角度センサ22により検出する。そして、コントローラ34は、角度センサ22からの検出信号に従って油圧ポンプ23の傾転アクチュエータ25を駆動制御する。この結果、油圧ポンプ23による圧油の吐出量をカウンタウエイト8の昇降位置に応じて制御することができ、カウンタウエイト8の昇降速度が過度に速くなるの抑え、衝撃等の発生を防ぐことができる。
【選択図】 図5
Description
本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械にカウンタウエイトを取付けたり、取外したりするときに好適に用いられるカウンタウエイト着脱装置を備えた建設機械に関する。
一般に、油圧ショベル等の建設機械では、車体の前部側にブーム、アーム等の作業装置を設け、車体の後部側には、車体全体の重量バランスをとるためにカウンタウエイトを設ける構成としている。このようなカウンタウエイトは重量物であるため、例えばトレーラ等を用いて油圧ショベルを作業現場等に搬送するときには、カウンタウエイトを車体の後端側から取外し、車体側とは別々にカウンタウエイトを搬送することがある。
また、車体の前部側に設ける作業装置にも、例えば軽掘削用、中掘削用、重掘削用等のように重量の異なる種々の作業装置があり、掘削作業の種類、内容等に応じては作業装置を取替えることがある。そして、作業装置を取替えるような場合には、それぞれの作業装置に対応させてカウンタウエイトも取替える必要が生じる。
このため、車体のフレームには、その後端側にカウンタウエイト着脱装置を設け、このカウンタウエイト着脱装置により、カウンタウエイトをフレームの後端側に自力で取付けたり、取外したりすることができる構成としたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この種の従来技術によるカウンタウエイト着脱装置は、カウンタウエイトをフレーム上に昇降するため前記フレームの後端側に設けられた昇降機構を備えている。そして、この昇降機構は、前記フレームの後端に固定して設けられたブラケットと、基端側が該ブラケットに回動可能に取付けられ先端側が前記カウンタウエイトに吊下げ金具等を介して連結される回動アームと、該回動アームを上,下に回動するため前記ブラケットと回動アームとの間に設けられた昇降用の油圧シリンダとにより構成されている。
ここで、昇降用の油圧シリンダは、油圧源から圧油が供給されることによりロッドを伸縮させ、これに伴って前記回動アームを上,下に回動する。そして、回動アームが上向きに回動するときには、前記吊下げ金具を介して回動アームの先端側に連結されたカウンタウエイトを、車体の後部側に向けて持上げるように上昇させる。また、回動アームが下向きに回動するときには、例えば地面等に向けてカウンタウエイトを吊下げるように下降させるものである。
ところで、上述した従来技術では、例えば油圧シリンダのロッドを伸長させて回動アームを上向きに回動し、これによって、カウンタウエイトを車体の後部側に向け持上げるように上昇させるときに、カウンタウエイトの持上げ速度が速いと、重量物であるカウンタウエイトが車体フレームの後端側に衝突し、例えばフレームの一部が破損、損傷されるという問題がある。
即ち、重量物であるカウンタウエイトは、前記油圧シリンダにより回動アームを介して持上げるときに、非常に大きな慣性力が発生する。このため、不慣れなオペレータ等が油圧シリンダを駆動操作すると、カウンタウエイトの持上げ速度が過度に速くなることがある。
そして、カウンタウエイトが速い速度で持上げられると、その慣性力で車体フレームの後端側に強く衝突してしまい、例えば車体のフレームやカバーの一部が破損、損傷されるという問題が生じている。また、カウンタウエイトを地面等に向けて吊り降ろす場合にも、下降速度が速くなって衝撃が発生し易いという問題がある。
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、油圧源から昇降用の油圧シリンダに供給する圧油の流量を可変に制御し、これによって、カウンタウエイトの昇降速度が過度に速くなるのを抑え、車体のフレームに対するカウンタウエイトの取付け、取外し作業を円滑に行うことができるようにした建設機械を提供することにある。
上述した課題を解決するために本発明は、作業装置が設けられた車体と、前記作業装置に対する該車体の重量バランスをとるため該車体のフレームに着脱可能に設けられるカウンタウエイトと、前記フレームに設けられ該カウンタウエイトをフレームに対して取付け、取外しするときに、油圧シリンダを用いて該カウンタウエイトを上,下に昇降させるカウンタウエイト昇降機構と、該カウンタウエイト昇降機構の油圧シリンダに圧油を供給する油圧源とを備えてなる建設機械に適用される。
そして、請求項1の発明が採用する構成の特徴は、前記油圧源は、可変容量型の油圧ポンプにより構成し、該可変容量型の油圧ポンプは、前記油圧シリンダによってカウンタウエイトを昇降駆動するときに、該カウンタウエイトの昇降位置に従って圧油の吐出量を可変に制御する構成としたことにある。
また、請求項2の発明は、前記カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段からの検出信号に従って前記油圧ポンプの容量可変アクチュエータを駆動制御する制御手段とを備えてなる構成としている。
また、請求項3の発明によると、前記カウンタウエイト昇降機構は、前記車体のフレームに固定して設けられたブラケットと、基端側が該ブラケットに回動可能に取付けられ先端側が前記カウンタウエイトに連結される回動アームと、前記油圧ポンプからの圧油で伸縮されることにより該回動アームを上,下方向に回動して前記カウンタウエイトを昇降させる前記油圧シリンダとを含んで構成し、前記回動アームまたは油圧シリンダの回動部位には、前記カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段を設ける構成としている。
さらに、請求項4の発明によると、前記位置検出手段は、前記油圧ポンプから油圧シリンダに供給する圧油の圧力を検出する圧力センサにより構成している。
上述の如く、請求項1に記載の発明によれば、油圧源を可変容量型の油圧ポンプにより構成し、該可変容量型の油圧ポンプは、油圧シリンダによりカウンタウエイトを昇降駆動するときに、該カウンタウエイトの昇降位置に従って圧油の吐出量を可変に制御する構成としているので、例えばカウンタウエイトを車体の後部側に持上げるように上昇させるときには、カウンタウエイトがフレームの後端に近付くに従って圧油の吐出量を小さく抑えることができる。これによって、油圧シリンダの速度を遅くすることができ、カウンタウエイトの持上げ速度を低く抑えて、重量物であるカウンタウエイトが車体のフレーム側に衝突するのを防ぐことができる。
従って、油圧シリンダのロッドを伸縮させてカウンタウエイトを昇降駆動するときに、油圧ポンプの吐出量を可変に制御することにより、カウンタウエイトの昇降速度が過度に速くなるのを抑えることができ、車体のフレームに対するカウンタウエイトの取付け、取外し作業を円滑に行うことができる。
また、請求項2に記載の発明は、油圧シリンダのロッドを伸縮させてカウンタウエイトを昇降駆動するときに、カウンタウエイトの昇降位置を位置検出手段により検出することができ、制御手段は該位置検出手段からの検出信号に従って前記油圧ポンプの容量可変アクチュエータを駆動制御することにより、油圧ポンプから吐出される圧油の流量をカウンタウエイトの昇降位置に従って可変に制御することができる。
また、請求項3に記載の発明によれば、カウンタウエイト昇降機構を、車体のフレームに固定して設けられたブラケットと、油圧シリンダと、前記ブラケットに回動可能に取付けられ油圧シリンダの伸縮に従って上,下に回動される回動アームとにより構成することができ、前記回動アームまたは油圧シリンダの回動部位には、前記カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段を設けることができる。
さらに、請求項4に記載の発明によれば、油圧ポンプから油圧シリンダに供給する圧油の圧力を圧力センサで検出することにより、検出圧力の変化からカウンタウエイトの昇降位置を求めることができ、この位置検出の結果から油圧ポンプの吐出量を可変に制御することができる。そして、この場合には、例えば油圧シリンダに接続される主管路の途中に圧力センサを設けることができ、その取付作業性、組立性等を向上することができる。
以下、本発明の実施の形態による建設機械を、所謂標準機と呼ばれる中型の油圧ショベルに適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照して詳細に説明する。
ここで、図1ないし図8は本発明の第1の実施の形態を示している。図中、1は建設機械としての油圧ショベルで、該油圧ショベル1は、自走可能な下部走行体2と、該下部走行体2上に旋回可能に搭載され、下部走行体2と共に油圧ショベル1の車体を構成する上部旋回体3と、後述の作業装置7とにより大略構成されている。
4は上部旋回体3のベースフレームを構成する旋回フレームで、該旋回フレーム4は、複数の鋼板等を溶接することにより形成された頑丈な支持構造体として構成されている。そして、旋回フレーム4上には、その前部側に運転室を画成するキャブ5が設けられ、該キャブ5の後側には、例えばエンジン(図示せず)、後述の油圧ポンプ23等を内部に収容する建屋カバー6等が設けられている。
また、旋回フレーム4の後端側には、図3、図4に示す如くウエイト取付板4Aが設けられ、該ウエイト取付板4Aは、高い剛性をもった鋼板等の板材を旋回フレーム4の後端側に溶接等の手段で固着したものである。ここで、ウエイト取付板4Aは、後述のカウンタウエイト8にほぼ対応する寸法をもって旋回フレーム4の幅方向(左右方向)に延びている。そして、後述のカウンタウエイト8は、ウエイト取付板4Aに衝合するように取付けられ、この状態で旋回フレーム4の後端側に複数の長尺ボルト(図示せず)等を介して着脱可能に位置決めされるものである。
7は旋回フレーム4の前側に設けられた作業装置で、該作業装置7は、例えばブーム7Aの基端側が旋回フレーム4の前部に俯仰動可能に取付けられ、ブーム7Aの先端側には、アーム7Bを介して作業具としてのバケット7Cが回動可能に設けられている。そして、作業装置7は、例えば土砂等の掘削作業を先端側のバケット7C等を用いて行うものである。
8は旋回フレーム4の後端側に着脱可能に設けられるカウンタウエイトで、該カウンタウエイト8は、前部側の作業装置7に対して上部旋回体3全体の重量バランスをとるものである。ここで、カウンタウエイト8には、その幅方向(左右方向)の中間となる位置に、図3に示す如く凹窪部8Aが形成され、この凹窪部8Aは、カウンタウエイト8の前面側で、旋回フレーム4のウエイト取付板4Aと対向配置されるものである。
そして、凹窪部8Aは、カウンタウエイト8をウエイト取付板4Aに衝合させるときに、カウンタウエイト8が後述の昇降機構10に突き当るのを防止し、この昇降機構10を凹窪部8Aの内側に収容できる構造となっている。また、カウンタウエイト8には、凹窪部8Aの上部側に一対の取付板8B,8Bが溶接またはボルト等の手段を用いて一体的に設けられている。そして、該各取付板8Bには、後述の吊り金具15が支持ピン15B等を介して着脱可能に取付けられるものである。
10は本実施の形態で採用したカウンタウエイト昇降機構で、該カウンタウエイト昇降機構10は、後述のブラケット11、回動アーム12および油圧シリンダ16を含んで構成されている。そして、カウンタウエイト昇降機構10は、図3、図4に示す如く油圧シリンダ16を伸縮動作することにより、旋回フレーム4の後端側でカウンタウエイト8を吊上げ、吊下げするものである。
11は旋回フレーム4の後端側にウエイト取付板4Aと共に溶接等の手段で一体化して設けられたブラケットで、該ブラケット11は、図2に示す如く後述の油圧シリンダ16を左,右両側から挟むようにウエイト取付板4Aに設けられた左,右一対の第1ブラケット板11A,11Aと、該第1ブラケット板11Aとの間で後述の回動アーム12をスペーサ21等を介して挟むようにウエイト取付板4Aに設けられた左,右方向外側の第2ブラケット板11B,11Bとにより構成されている。
ここで、これらの第1,第2ブラケット板11A,11Bは、それぞれウエイト取付板4Aから後方に向け略三角形状をなして突出している。そして、第1ブラケット板11A,11Aは、後述する油圧シリンダ16の基端側を回動可能に支持し、第1ブラケット板11Aと第2ブラケット板11Bは、後述する回動アーム12の基端側を回動可能に支持するものである。
12,12はカウンタウエイト昇降機構10の一部を構成する左,右一対の回動アームで、該各回動アーム12は、その基端側がブラケット板11A,11B間に配設され、該ブラケット板11A,11Bに対しそれぞれ連結ピン13等を介して回動可能にピン結合されている。そして、回動アーム12は、図3に示す如く、例えばカウンタウエイト8の高さ寸法に対応する長さ寸法を有し、その先端側には略三角形状をなす張出部12Aが一体形成されている。
14は各回動アーム12の張出部12Aに設けられた連結バーで、この連結バー14は、図2に示す如く各回動アーム12の張出部12Aを左,右方向に貫通して延び、左,右の回動アーム12,12を張出部12Aの位置で一体的に連結している。そして、連結バー14の両端側は、左,右の支承部14A,14Aとなり、該各支承部14Aには、カウンタウエイト8用の吊り金具15,15がそれぞれ取付けられている。
ここで、各吊り金具15は、その上端側が調整ボルト15A等を介して連結バー14の支承部14Aに取付けられ、吊り金具15の下端側には、支持ピン15Bを介してカウンタウエイト8の各取付板8Bが連結されるものである。これにより、回動アーム12の先端側(張出部12A)には、連結バー14と吊り金具15を介してカウンタウエイト8が図3、図4に示す如く吊下げられた状態に保持される。
この場合、吊り金具15の調整ボルト15Aは、例えばレンチ等の工具(図示せず)を用いて適宜に回動操作され、これにより吊り金具15は、連結バー14の支承部14Aに対して上,下に相対移動する。この結果、カウンタウエイト8は、回動アーム12に対して高さ位置の調整が行われるものである。
16は各回動アーム12を上,下に回動させる昇降用の油圧シリンダで、該油圧シリンダ16は、図2〜図4に示す如く、チューブ16Aと、該チューブ16A内に摺動可能に挿嵌され、チューブ16A内に2つの油室A,Bを画成したピストン16B(図5参照)と、基端側がピストン16Bに固着され、先端側がチューブ16A外に突出したロッド16Cとにより構成されている。この場合、チューブ16A内の油室Aは、油圧シリンダ16のロッド16C側に位置し、油室Bはチューブ16Aのボトム側に位置するものである。
そして、油圧シリンダ16は、図2に示すように、チューブ16Aの基端側が第1ブラケット板11A,11A間にスペーサ17,17を介して配設され、左右方向に延びた連結ピン18により第1ブラケット板11A間に回動可能にピン結合されている。また、油圧シリンダ16のロッド16Cは、その突出端側が各回動アーム12の先端側にスペーサ19,19を介して配設され、左右方向に延びた連結ピン20により各回動アーム12の先端側に回動可能にピン結合されている。
ここで、油圧シリンダ16は、後述の油圧ポンプ23から油室A,B(図5参照)内に圧油が給排されることにより、ロッド16Cをチューブ16Aから伸,縮させる。そして、カウンタウエイト昇降機構10の回動アーム12は、油圧シリンダ16の伸縮動作に伴って図3、図4に示す如く連結ピン13を中心として上,下に回動される。これにより回動アーム12は、吊り金具15等を介してカウンタウエイト8を吊上げたり、吊下げたりするものである。
21,21は各回動アーム12の基端側に設けられた左,右のスペーサで、該各スペーサ21は、図2に示すように連結ピン13を介して回動アーム12の基端側と第2ブラケット板11Bとの間に介挿されている。そして、スペーサ21は、回動アーム12の基端側がブラケット板11A,11Bに対してガタ付くのを抑えると共に、回動アーム12の円滑な動きを補償するものである。
22は本実施の形態で採用した位置検出手段としての角度センサで、該角度センサ22は、例えば回動アーム12の基端側に配置された連結ピン13、スペーサ21等に付設されるものである。そして、この角度センサ22は、カウンタウエイト8の昇降位置を検出する位置検出手段を構成し、回動アーム12の回動位置(昇降位置)を、図5中に示すように回動角θx として検出するものである。
この場合、回動角θx は、カウンタウエイト8が図4に実線で示す如く地面に接地している状態で最小角θ0 (例えば、θ0 =0)となる。そして、カウンタウエイト8が図3に実線で示す如くウエイト取付板4Aに衝合する位置まで持上げられた状態で、回動角θx は最大角θa (例えば、θa =90〜100度)となるものである。
なお、位置検出手段を構成する角度センサ22は、前記連結ピン13、スペーサ21に付設する場合に限るものではなく、回動アーム12の回動部位に設けて、その回動動作(回動角)できるものであればよい。また、油圧シリンダ16の回動部位に同様な角度センサを設け、油圧シリンダ16の回動動作(回動角)からカウンタウエイト8の昇降位置を検出する構成としてもよいものである。
次に、23は図5に示すタンク24と共に油圧源を構成する可変容量型の油圧ポンプで、該油圧ポンプ23は、例えば斜板または弁板(図示せず)等からなる容量可変部23Aを有し、この容量可変部23Aは、後述の傾転アクチュエータ25で傾転駆動されることにより、油圧ポンプ23から吐出される圧油の吐出量を増減させるものである。そして、油圧ポンプ23は、上部旋回体3の建屋カバー6内に設けられた前記エンジンにより回転駆動され、油圧シリンダ16等に向けて圧油を供給するものである。
25は油圧ポンプ23に付設された容量可変機構としての傾転アクチュエータで、該傾転アクチュエータ25は、油圧ポンプ23の容量可変部23Aを大傾転位置と小傾転位置との間で可変に傾転駆動する。これにより、油圧ポンプ23から吐出される圧油の流量(吐出量)は、容量可変部23Aが小傾転位置となったときに最小流量となり、大傾転位置となったときに最大流量となるように増減されるものである。
即ち、傾転アクチュエータ25は、後述するコントローラ34からの制御信号に従って油圧ポンプ23の容量可変部23Aを大傾転位置と小傾転位置との間で連続的に傾転駆動する。そして、容量可変部23Aが最小の傾転位置になると、油圧ポンプ23から吐出される圧油の流量は最小流量に抑えられ、これに伴って油圧シリンダ16の伸縮速度も遅い速度に抑えられるものである。
26A,26Bは油圧シリンダ16と油圧ポンプ23,タンク24との間に設けられた一対の主管路で、該主管路26A,26Bは、油圧ポンプ23からの圧油を後述の方向制御弁27を介して油圧シリンダ16の油室A,Bに給排するものである。
27は油圧ポンプ23,タンク24と油圧シリンダ16との間に位置して主管路26A,26Bの途中に設けられた方向制御弁で、該方向制御弁27は、例えば左,右両側に油圧パイロット部27A,27Bを有し、該油圧パイロット部27A,27Bに供給されるパイロット圧に従って中立位置(イ)から左,右の切換位置(ロ),(ハ)に切換えられる。
そして、方向制御弁27は、中立位置(イ)から切換位置(ロ)に切換えられると、油圧ポンプ23からの圧油を主管路26Bを介して油圧シリンダ16の油室Bに供給し、油室A内の油液を主管路26A側からタンク24に向けて排出させる。これにより、油圧シリンダ16のロッド16Cは、チューブ16Aから突出するように伸長する。
一方、方向制御弁27が中立位置(イ)から切換位置(ハ)に切換えられたときには、油圧ポンプ23からの圧油が主管路26Aを介して油圧シリンダ16の油室Aに供給され、油室B内の油液が主管路26A側からタンク24に向けて排出される。これにより、油圧シリンダ16のロッド16Cは、チューブ16A内向けて縮小するように変位する。
28は主管路26Bの途中に設けられたパイロット作動式チェック弁で、該チェック弁28は、例えば方向制御弁27が中立位置(イ)にある間は閉弁状態を保ち、油圧シリンダ16の油室Bから主管路26Bを通じて油液が漏出するのを抑える。これにより、チェック弁28は、油圧シリンダ16のロッド16Cがカウンタウエイト8からの荷重(自重)で縮小方向に変位してしまうのを防ぐものである。
一方、方向制御弁27が中立位置(イ)から切換位置(ロ)に切換えられたときには、例えば主管路26A側に供給される圧油がパイロット圧となってチェック弁28に供給される。これにより、チェック弁28は強制開弁され、油圧シリンダ16の油室Bから主管路26Bを通じて油液が排出されるのを許す。また、方向制御弁27が切換位置(ハ)に切換えられたときには、油圧ポンプ23から圧油を主管路26Bを介して油圧シリンダ16の油室B内に供給するようにチェック弁28は開弁されるものである。
29は主管路26Bの途中に設けられたスローリターンバルブで、該スローリターンバルブ29は、油圧シリンダ16とチェック弁28との間に位置して主管路26Bの途中に設けられた逆止弁29Aと、該逆止弁29Aに対して並列接続された可変絞り弁29Bとにより構成されている。そして、スローリターンバルブ29は、油圧シリンダ16の油室B内に主管路26B側から圧油を供給するときに逆止弁29Aが開くことにより、圧油の流れを円滑にする。
しかし、油圧シリンダ16の油室Bから主管路26Bを通じて油液を排出するときには、スローリターンバルブ29の逆止弁29Aが閉弁し、このときの油液は可変絞り弁29Bを通じてタンク24側に排出される。このため、可変絞り弁29Bを流通する油液には絞り作用が与えられ、油圧シリンダ16のロッド16Cがチューブ16A内に向けて縮小する動作は、可変絞り弁29Bにより遅い速度に抑えられる。
30はチェック弁28とスローリターンバルブ29の間に位置して主管路26Bの途中に設けられた仕切り弁で、該仕切り弁30は、例えば手動式の開閉弁からなり、例えば長期間にわたって油圧シリンダ16を使用しない場合等に、操作上の安全性を確保するために手動で閉弁される。そして、油圧シリンダ16を前述の如く作動(伸縮動作)させるときには、仕切り弁30を開弁状態に保つものである。
31は補助ポンプとしてのパイロットポンプで、該パイロットポンプ31は、前記エンジンにより油圧ポンプ23と一緒に回転駆動され、後述のパイロット操作弁32に対するパイロット油圧源を構成するものである。
32は減圧弁型パイロット弁からなるパイロット操作弁を示し、該パイロット操作弁32は、例えばキャブ5(図1参照)内に配設される操作レバー32Aを有し、オペレータが該操作レバー32Aを手動で傾転操作することにより、方向制御弁27の油圧パイロット部27A,27Bにパイロット圧を供給するものである。
即ち、オペレータが操作レバー32Aを図5中の矢示C方向に傾転すると、方向制御弁27は、油圧パイロット部27Aにパイロット圧が供給されることによって中立位置(イ)から切換位置(ロ)に切換わる。これにより、油圧シリンダ16は伸長方向に駆動され、カウンタウエイト8は、カウンタウエイト昇降機構10により上向きに持上げ操作される。
一方、オペレータが操作レバー32Aを図5中の矢示D方向に傾転すると、方向制御弁27は、油圧パイロット部27Bにパイロット圧が供給されることによって中立位置(イ)から切換位置(ハ)に切換わる。これにより、油圧シリンダ16は縮小方向に駆動され、カウンタウエイト8は、カウンタウエイト昇降機構10により下向きに吊り降ろし操作される。
33は操作レバー32Aの操作を検出する操作検出器で、この操作検出器33は、例えば操作レバー32Aが中立位置にあるか、または図5中の矢示C方向と矢示D方向のいずれに傾転操作されたか否かを検出し、その検出信号を後述のコントローラ34に出力するものである。
34はマイクロコンピュータ等からなる制御手段としてのコントローラで、該コントローラ34は、その入力側が角度センサ22および操作検出器33等に接続され、その出力側は傾転アクチュエータ25等に接続されている。また、コントローラ34は、ROM,RAM等からなる記憶部34Aを有し、該記憶部34A内には、後述の図6〜図8に示す処理プログラムと、回動角θx の判定角α,β等とが格納されている。
ここで、コントローラ34は、図6〜図8の処理プログラムに従ってカウンタウエイト8の持上げ制御処理と吊り降ろし制御処理とを行う。そして、コントローラ34は、傾転アクチュエータ25を駆動制御することにより、油圧ポンプ23の容量可変部23Aを大傾転位置と小傾転位置との間で適宜に傾転させ、カウンタウエイト昇降機構10によるカウンタウエイト8の昇降動作時に衝撃等が発生するのを抑えるものである。
本実施の形態による油圧ショベル1のカウンタウエイト着脱装置は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
まず、カウンタウエイト昇降機構10を用いてカウンタウエイト8を旋回フレーム4の後端側に持上げる場合に、オペレータはパイロット操作弁32の操作レバー32Aを矢示C方向に傾転操作する。これにより方向制御弁27は、パイロット操作弁32からのパイロット圧が油圧パイロット部27Aに供給され、中立位置(イ)から切換位置(ロ)に切換わる。
このため、油圧ポンプ23からの圧油は主管路26Bを介して油圧シリンダ16の油室Bに供給され、該油圧シリンダ16は、チューブ16A内からロッド16Cを伸長させることにより、カウンタウエイト昇降機構10の回動アーム12を図4中に実線で示す下降位置から二点鎖線で示す位置まで連結ピン13を中心として上向きに回動する。これによって回動アーム12は、図3に実線で示す上昇位置までカウンタウエイト8を持上げることができる。
この場合、オペレータはパイロット操作弁32の操作レバー32Aを矢示C方向にゆっくりと微調整するように傾転操作(以下、微操作という)することにより、方向制御弁27が中立位置(イ)から切換位置(ロ)に切換わるときのストローク量を微調整することができる。そして、油圧シリンダ16の伸長速度は、このストローク量に応じて遅くなったり、速くなったりするように可変に制御することができる。
次に、カウンタウエイト8を図3に示す如く持上げた状態では、例えば長尺ボルト(図示せず)等によってカウンタウエイト8を旋回フレーム4の後部側に固定する。これにより、作業装置7に対する上部旋回体3全体の重量バランスをカウンタウエイト8で取ることができ、作業装置7による掘削作業時等に車両全体の安定性を確保することができる。
一方、カウンタウエイト8を旋回フレーム4の後端側から地面に向けて吊り降ろす場合には、前記長尺ボルト等を取外した状態でオペレータがパイロット操作弁32の操作レバー32Aを矢示D方向に傾転操作する。これにより方向制御弁27は、パイロット操作弁32からのパイロット圧が油圧パイロット部27Bに供給され、中立位置(イ)から切換位置(ハ)に切換わる。
このため、油圧ポンプ23からの圧油は主管路26Aを介して油圧シリンダ16の油室Aに供給され、油室Bからは主管路26B、スローリターンバルブ29等を介して油液が排出される。これにより、油圧シリンダ16のロッド16Cはチューブ16A内へと縮小され、カウンタウエイト昇降機構10の回動アーム12を図3中に実線で示す上昇位置から二点鎖線で示す下降位置まで回動する。これにより回動アーム12は、図4に実線で示す下降位置までカウンタウエイト8を吊り降ろすことができる。
そして、この場合でもオペレータは、パイロット操作弁32の操作レバー32Aを微操作することによって、方向制御弁27を中立位置(イ)から切換位置(ハ)に切換えるときのストローク量を微調整することができ、油圧シリンダ16の縮小速度をストローク量に応じて遅くしたり、速くしたりするように可変に制御することができる。
ところで、前述した操作レバー32Aの微操作は、熟練したオペレータでも難しく、不慣れなオペレータが操作レバー32Aを微操作しようとしても、油圧シリンダ16の伸縮速度が過度に速くなったり、過度に遅くなったりすることがある。そして、油圧シリンダ16の伸長速度が速くなってカウンタウエイト8の持上げ速度が過度に速くなると、大きな慣性力が生じて衝撃が発生し易くなる。
即ち、カウンタウエイト8が速い速度で持上げられると、その慣性力で旋回フレーム4の後端側に強く衝突してしまい、例えば旋回フレーム4や建屋カバー6(図1参照)の一部が損傷される虞れがある。また、カウンタウエイト8を地面等に向けて吊り降ろす場合にも、下降速度が速くなって衝撃が発生し易くなる。
そこで、本実施の形態では、油圧源を可変容量型の油圧ポンプ23により構成し、該油圧ポンプ23からの圧油で油圧シリンダ16のロッド16Cを伸縮させてカウンタウエイト8を昇降駆動するときに、ブラケット11と回動アーム12との間に設けた角度センサ22によりカウンタウエイト8の昇降位置を検出し、制御手段であるコントローラ34は、角度センサ22からの検出信号に従って油圧ポンプ23の傾転アクチュエータ25を駆動制御する構成としている。
そして、本実施の形態は、このような構成を採用することにより、カウンタウエイト8の昇降位置に従って油圧ポンプ23による圧油の吐出量を増減することができ、カウンタウエイト8の昇降速度が過度に速くなるの抑えることができると共に、衝撃等の発生を低減することができるものである。
ここで、コントローラ34によるカウンタウエイト8の昇降制御処理、即ち持上げ制御処理と吊り降ろし制御処理とについて、図6〜図8の処理プログラムに従って説明する。
まず、図6の処理動作がスタートすると、ステップ1で操作検出器33からの信号(操作検出信号)を読込み、次なるステップ2,3でパイロット操作弁32の操作レバー32Aが中立位置にあるか、または図5中の矢示C方向と矢示D方向のいずれに傾転操作されたか否かを判定する。
そして、ステップ2で「YES」と判定したときには、操作レバー32Aが中立位置にあり、カウンタウエイト8の昇降制御は行われずに、油圧シリンダ16は停止しているので、ステップ1に戻る。一方、ステップ2で「NO」と判定したときには、次なるステップ3に移り、カウンタウエイト8の持上げ操作が行われたか否かを判定する。
即ち、ステップ3では、パイロット操作弁32の操作レバー32Aが図5中の矢示C方向と矢示D方向のいずれに傾転操作されたかを判定し、「YES」と判定したときには、操作レバー32Aが図5中の矢示C方向に傾転され、カウンタウエイト8の持上げ操作が行われているので、次なるステップ4に移って図7に示す持上げ制御処理を実行し、ステップ5に移ってリターンする。
また、ステップ3で「NO」と判定したときには、操作レバー32Aが図5中の矢示D方向に傾転され、カウンタウエイト8の吊り降ろし操作が行われているので、次なるステップ6に移って図8に示す吊り降ろし制御処理を実行し、ステップ5に移ってリターンする。
次に、図7に示すカウンタウエイト8の持上げ制御処理では、まず、ステップ11で角度センサ22から回動アーム12の回動角θx を読込む。そして、次なるステップ12では、回動アーム12の回動角θx が図4中に例示する判定角αよりも小さいか否かを判定する。
そして、ステップ12で「YES」と判定する間は、カウンタウエイト昇降機構10により地面から持上げられたカウンタウエイト8が、旋回フレーム4のウエイト取付板4Aから十分に離れた位置にあるので、ステップ13に移って傾転アクチュエータ25に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ25により油圧ポンプ23の容量可変部23Aを予め決められた所定の傾転角(傾転位置)に保持する。
これにより、油圧ポンプ23から吐出される圧油の吐出量(流量)は、カウンタウエイト8をカウンタウエイト昇降機構10で持上げるため、油圧シリンダ16を伸長させるのに適正な吐出量が確保できるように制御される。そして、その後はステップ14に移ってリターンされる。
次に、ステップ11以降の処理を繰返すうちに、ステップ12で「NO」と判定したときには、回動アーム12の回動角θx が図4中の判定角α以上に大きくなり、カウンタウエイト昇降機構10で持上げられたカウンタウエイト8が、旋回フレーム4のウエイト取付板4Aに近付いていると判断することができる。
そこで、この場合にはステップ15に移って傾転角を小さくするように傾転アクチュエータ25に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ25により油圧ポンプ23の容量可変部23Aを小傾転側に駆動する。これによって、油圧ポンプ23から吐出される圧油の吐出量を低減させ、油圧シリンダ16の伸長速度が十分に遅い速度となるように制御する。
この結果、カウンタウエイト8は、旋回フレーム4のウエイト取付板4Aに近付くに従ってカウンタウエイト昇降機構10による持上げ速度が遅くなるように抑えられ、重量物であるカウンタウエイト8がウエイト取付板4Aに衝突するのを防ぐことができる。そして、その後はステップ14に移ってリターンする。
次に、図8に示すカウンタウエイト8の吊り降ろし制御処理では、まず、ステップ21で角度センサ22から回動アーム12の回動角θx を読込む。そして、次なるステップ22では、回動アーム12の回動角θx が図3中に例示する判定角βよりも大きい否かを判定する。
そして、ステップ22で「YES」と判定する間は、旋回フレーム4のウエイト取付板4Aからカウンタウエイト昇降機構10により地面に向け吊り降ろされているカウンタウエイト8が、例えば判定角βに相当する高さ以上に地面から離れているので、ステップ23に移って傾転アクチュエータ25に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ25により油圧ポンプ23の容量可変部23Aを予め決められた所定の傾転角(傾転位置)に保持する。
これにより、油圧ポンプ23から吐出される圧油の吐出量(流量)は、カウンタウエイト8をカウンタウエイト昇降機構10で吊り降ろすため、油圧シリンダ16を縮小させるのに適正な吐出量が確保できるように制御される。そして、その後はステップ24に移ってリターンされる。
次に、ステップ21以降の処理を繰返すうちに、ステップ22で「NO」と判定したときには、回動アーム12の回動角θx が図3中の判定角β以下となり、カウンタウエイト昇降機構10で吊り降ろされているカウンタウエイト8が、地面に近付いていると判断することができる。
そこで、この場合にはステップ25に移って傾転角を小さくするように傾転アクチュエータ25に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ25により油圧ポンプ23の容量可変部23Aを小傾転側に駆動する。これによって、油圧ポンプ23から吐出される圧油の吐出量を低減させ、油圧シリンダ16の縮小速度が十分に遅い速度となるように制御する。
この結果、カウンタウエイト8は、その下面が地面に近付くに従ってカウンタウエイト昇降機構10による吊り降ろし速度が遅くなるように抑えられ、重量物であるカウンタウエイト8が地面に強く衝突するのを防止できると共に、カウンタウエイト8をゆっくりと地面に降ろすことができる。そして、その後はステップ24に移ってリターンする。
従って、本実施の形態によれば、カウンタウエイト昇降機構10の油圧シリンダ16(ロッド16C)を伸長または縮小させて、カウンタウエイト8を持上げまたは吊り降ろすように昇降駆動するときに、油圧ポンプ23の吐出量を可変に制御することができ、カウンタウエイト8の昇降速度が過度に速くなるのを抑えることができる。
このため、例えば不慣れなオペレータがカウンタウエイト8の昇降操作を行う場合でも、カウンタウエイト8の昇降位置に応じて油圧シリンダ16の伸縮速度を適正に制御することができ、カウンタウエイト8が旋回フレーム4の後端側に衝突したり、地面側に衝突したりするのを防止できる。そして、旋回フレーム4に対するカウンタウエイト8の取付け、取外し作業を円滑に行うことができる。
次に、図9ないし図11は本発明の第2の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、油圧シリンダに給排する圧油の圧力を検出する圧力センサにより、カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段を構成したことにある。なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図中、41は位置検出手段を構成する圧力センサで、該圧力センサ41は、例えば図9に示す如く、油圧シリンダ16のボトム側に位置する油室Bとスローリターンバルブ29との間で主管路26Bの途中に配置されている。そして、圧力センサ41は、油圧シリンダ16の油室Bに給排する圧油の圧力Pを、図10に示す特性線42のように検出する。
即ち、本発明者は、図2〜図4に例示したカウンタウエイト昇降機構10による回動アーム12の回動角θx と油圧シリンダ16(油室B)の圧力Pとの関係を調査し、回動角θx が最小角θ0 から最大角θa まで変化するときに、圧力Pは、図10中の特性線42のように変動することを確認した。
この場合、カウンタウエイト8を図4に示すように地面から持上げ始めるときに、回動アーム12の回動角θx は最小角θ0 であるが、油圧シリンダ16の圧力Pは、回動アーム12からのモーメント等に影響されて大きな圧力値P0 まで上昇する。そして、カウンタウエイト8を図3に示す上昇位置まで持上げ、回動角θx が最大角θa とるときには、油圧シリンダ16内の圧力Pは、漸次減少して圧力値Pa まで低下するものである。
43は制御手段としてのコントローラで、該コントローラ43は、第1の実施の形態で述べたコントローラ34とほぼ同様に構成されている。そして、コントローラ43は、その入力側が操作検出器33等に接続され、その出力側は傾転アクチュエータ25等に接続されている。しかし、この場合のコントローラ43は、その入力側に位置検出手段としての圧力センサ41が接続されている。
また、コントローラ43は、ROM,RAM等からなる記憶部43Aを有し、該記憶部43A内には、前述した図6に示す処理プログラムに加えて、図11に示す持上げ制御処理用のプログラムと、圧力Pの判定値Pb 等とが格納されている。そして、油圧シリンダ16内の圧力Pが判定値Pb まで低下したときには、図10に示す特性線42から回動アーム12の回動角θx が角度θb となり、最大角θa に近付いていることを判定できるものである。
ここで、コントローラ43は、図11の処理プログラムに従ってカウンタウエイト8の持上げ制御処理を行う。まず、ステップ31では圧力センサ41から油圧シリンダ16の圧力Pを読込む。そして、次なるステップ32では、このときの圧力Pが図10中に例示する判定値Pb よりも大きい圧力であるか否かを判定する。
そして、ステップ32で「YES」と判定する間は、カウンタウエイト昇降機構10により地面から持上げられたカウンタウエイト8が、旋回フレーム4のウエイト取付板4Aから離れた位置にあるので、ステップ33に移って傾転アクチュエータ25に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ25により油圧ポンプ23の容量可変部23Aを予め決められた所定の傾転角(傾転位置)に保持する。
これにより、油圧ポンプ23から吐出される圧油の吐出量(流量)は、カウンタウエイト8をカウンタウエイト昇降機構10で持上げるため、油圧シリンダ16を伸長させるのに適正な吐出量が確保できるように制御される。そして、その後はステップ34に移ってリターンされる。
次に、ステップ31以降の処理を繰返すうちに、ステップ32で「NO」と判定したときには、油圧シリンダ16の圧力Pが図10中の判定値Pb 以下まで下がり、カウンタウエイト昇降機構10で持上げられたカウンタウエイト8が、旋回フレーム4のウエイト取付板4Aに近付いていると判断することができる。
そこで、この場合にはステップ35に移って傾転角を小さくするように傾転アクチュエータ25に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ25により油圧ポンプ23の容量可変部23Aを小傾転側に駆動する。これによって、油圧ポンプ23から吐出される圧油の吐出量を低減させ、油圧シリンダ16の伸長速度が十分に遅い速度となるように制御する。
この結果、カウンタウエイト8は、旋回フレーム4のウエイト取付板4Aに近付くに従ってカウンタウエイト昇降機構10による持上げ速度が遅くなるように抑えられ、重量物であるカウンタウエイト8がウエイト取付板4Aに衝突するのを防ぐことができる。そして、その後はステップ34に移ってリターンする。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、コントローラ43は、圧力センサ41からの検出信号に基づき傾転アクチュエータ25を駆動制御することにより、油圧ポンプ23の容量可変部23Aを大傾転位置と小傾転位置との間で適宜に傾転させ、カウンタウエイト昇降機構10によるカウンタウエイト8の持上げ動作時に衝撃等が発生するのを抑えることができる。
特に、本実施の形態では、圧力センサ41からの検出信号によりカウンタウエイト8の昇降位置を識別する構成としているので、例えば第1の実施の形態で述べた角度センサ22を不要にすることができ、比較的安価な圧力センサ41を用いて、カウンタウエイト8の位置を検出することができる。
なお、前記第1の実施の形態では、角度センサ22を用いてカウンタウエイト8の昇降位置を検出する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば油圧シリンダ16のロッド16C等にストロークセンサ(位置検出手段)を設け、該ストロークセンサからの検出信号によりカウンタウエイト8の昇降位置を検出する構成としてもよい。
また、前記各実施の形態では、傾転アクチュエータ25をコントローラ34,43からの電気的な制御信号により駆動制御する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば電気信号を油圧信号に切換えて傾転アクチュエータを油圧力で作動させる構成としてもよいものである。
一方、前記各実施の形態では、操作検出器33により操作レバー32Aが中立位置にあるか、または図5中の矢示C,D方向のいずれに傾転操作されたかを検出する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば方向制御弁27が中立位置(イ)、切換位置(ロ),(ハ)のいずれの位置にあるかを検出する操作検出器で構成してもよいものである。
また、前記各実施の形態では、油圧ショベル1のカウンタウエイト8を旋回フレーム4の後端側から取付け、取外しする場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば油圧クレーン、ホイールローダ、ブルドーザまたは各種の作業機械等のように、車体の後端側等にカウンタウエイトを着脱可能に搭載する型式の種々の建設機械にも適用できるものである。
1 油圧ショベル(建設機械)
2 下部走行体
3 上部旋回体(車体)
4 旋回フレーム
4A ウエイト取付板
5 キャブ
7 作業装置
8 カウンタウエイト
10 カウンタウエイト昇降機構
11 ブラケット
12 回動アーム
13,18,20 連結ピン
14 連結バー
15 吊り金具
16 油圧シリンダ
16A チューブ
16C ロッド
22 角度センサ(位置検出手段)
23 油圧ポンプ(油圧源)
23A 容量可変部
24 タンク
25 傾転アクチュエータ(容量可変アクチュエータ)
27 方向制御弁
29 スローリターンバルブ
32 パイロット操作弁
32A 操作レバー
34,43 コントローラ(制御手段)
41 圧力センサ(位置検出手段)
2 下部走行体
3 上部旋回体(車体)
4 旋回フレーム
4A ウエイト取付板
5 キャブ
7 作業装置
8 カウンタウエイト
10 カウンタウエイト昇降機構
11 ブラケット
12 回動アーム
13,18,20 連結ピン
14 連結バー
15 吊り金具
16 油圧シリンダ
16A チューブ
16C ロッド
22 角度センサ(位置検出手段)
23 油圧ポンプ(油圧源)
23A 容量可変部
24 タンク
25 傾転アクチュエータ(容量可変アクチュエータ)
27 方向制御弁
29 スローリターンバルブ
32 パイロット操作弁
32A 操作レバー
34,43 コントローラ(制御手段)
41 圧力センサ(位置検出手段)
Claims (4)
- 作業装置が設けられた車体と、前記作業装置に対する該車体の重量バランスをとるため該車体のフレームに着脱可能に設けられるカウンタウエイトと、前記フレームに設けられ該カウンタウエイトをフレームに対して取付け、取外しするときに、油圧シリンダを用いて該カウンタウエイトを上,下に昇降させるカウンタウエイト昇降機構と、該カウンタウエイト昇降機構の油圧シリンダに圧油を供給する油圧源とを備えてなる建設機械において、
前記油圧源は、可変容量型の油圧ポンプにより構成し、
該可変容量型の油圧ポンプは、前記油圧シリンダによってカウンタウエイトを昇降駆動するときに、該カウンタウエイトの昇降位置に従って圧油の吐出量を可変に制御する構成としたことを特徴とする建設機械。 - 前記カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段からの検出信号に従って前記油圧ポンプの容量可変アクチュエータを駆動制御する制御手段とを備えてなる請求項1に記載の建設機械。
- 前記カウンタウエイト昇降機構は、前記車体のフレームに固定して設けられたブラケットと、基端側が該ブラケットに回動可能に取付けられ先端側が前記カウンタウエイトに連結される回動アームと、前記油圧ポンプからの圧油で伸縮されることにより該回動アームを上,下方向に回動して前記カウンタウエイトを昇降させる前記油圧シリンダとを含んで構成し、前記回動アームまたは油圧シリンダの回動部位には、前記カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段を設ける構成としてなる請求項1または2に記載の建設機械。
- 前記位置検出手段は、前記油圧ポンプから油圧シリンダに供給する圧油の圧力を検出する圧力センサにより構成してなる請求項2に記載の建設機械。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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2007
- 2007-04-03 JP JP2007097429A patent/JP2008255611A/ja active Pending
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