JP2011102493A

JP2011102493A - 建設機械

Info

Publication number: JP2011102493A
Application number: JP2009257853A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tochigi; 健一栃木
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2011-05-26

Abstract

【課題】原動機、主油圧ポンプあるいはパイロット油圧ポンプのいずれが故障した場合にも旋回、走行、作業装置の姿勢制御が可能となり、もって、迅速な移動、修理を行なうことが可能となる建設機械を提供する。
【解決手段】原動機と別に設けた補助原動機５０と、補助原動機５０により駆動され建設機械の油圧アクチュエータ２４〜２６を駆動可能な補助油圧ポンプ５１と、補助原動機に５０よる駆動され、パイロット弁３０〜３３にパイロット圧油を供給する補助パイロット油圧ポンプ５２とを備える。補助油圧ポンプ５１を油圧アクチュエータ２４〜２６のコントロール弁２７〜２９に接続する回路５３と、補助パイロット油圧ポンプ５２をパイロット弁３０〜３３に接続する回路５７とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、下部走行体や浚渫船上に設置されて掘削、荷役等の作業を行なう油圧ショベル等の建設機械に係り，特にその原動機や油圧ポンプ等の油圧源装置の構成に関する。

下部走行体や浚渫船に旋回装置を介して上部旋回体を設置し、上部旋回体に掘削作業や荷役作業用の作業装置を取付けてなる建設機械においては、走行、旋回および作業装置用油圧アクチュエータを作動させるための油圧ポンプおよびパイロット油圧ポンプと、油圧ポンプやパイロット油圧ポンプを駆動するための原動機と、油圧アクチュエータの動作制御を行なうためのコントロール弁と、パイロット油圧ポンプからのパイロット圧油をコントロール弁の操作部に供給してコントロール弁を切換操作するパイロット弁等を備える（例えば特許文献１、２参照）。

このような建設機械において、特許文献１には、何らかの原因でパイロット油圧ポンプが故障した場合でも、建設機械を作動させることができるようにしたパワーユニットが開示されている。すなわち特許文献１の図１には、バッテリを電源とする電動モータにより駆動される補助油圧ポンプを追加し、パイロット油圧ポンプが故障した場合には、電動モータにより補助油圧ポンプを駆動してコントロール弁の切換操作を行なうことができるように油圧源装置を構成している。

また、特許文献１の図２には、前記電動モータ駆動のパイロット油圧ポンプの代わりにアキュムレータを設け、エンジン駆動のパイロット油圧ポンプが故障した場合には、アキュムレータに蓄えられた圧油を用いてコントロール弁を切換操作する構成としている。

また、特許文献２には、エンジンにより駆動される主油圧ポンプに加えて電動モータにより駆動される補助油圧ポンプを設け、必要な場合には主油圧ポンプのみならず補助油圧ポンプも作動させることにより、走行系と作業装置系の油圧アクチュエータを同時に作動させた場合にも高速走行や高負荷保持が可能となる構成とした油圧源装置が開示されている。

特開平５−１２５７４６号公報特開２００７−３２７５２６号公報

特許文献１に記載の油圧源装置によれば、パイロット油圧ポンプが故障した場合、補助油圧ポンプを作動させるかまたはアキュムレータに蓄えられた圧油により、パイロット弁を介してコントロール弁の切換操作を行なうことが可能である。しかしエンジンや主油圧ポンプが故障した場合には、油圧アクチュエータを作動させる油圧源がなくなるため、例えば油圧ショベルにおける多関節フロントのブームやアームを、その自重により地面に降下させることはできるものの、多関節フロントを上げ方向に作動させたり、走行や旋回を行なわせることはできない。

このため、作業現場においてエンジンや主油圧ポンプが故障した場合、建設機械の自走により、建設機械をトレーラトラックで輸送可能な場所まで移動させることができず、作業現場で修理せざるを得ない場合が多くなる。しかし作業現場で修理する際には、部品の取り寄せ、修理、交換にかなりの時間を要することとなり、建設機械の休止時間が長くなり、稼働率を大きく低下させてしまう。また、発破を使用する等危険な作業を建設機械の近傍で行なう作業現場においては、故障した建設機械が移動できないため、その建設機械近傍での発破等の危険を伴う作業ができなくなり、その現場での作業能率を低下させてしまうことになる。

さらに、多くの場合、作業装置はブーム、アームおよびバケット等の作業具を備えた多関節フロントにより構成されるが、この多関節フロントが上がった状態で故障が起きて機械が停止した場合、多関節フロントの下に多関節フロントの荷重がかけられない対象物があると、多関節フロントを下ろすことができない場合がある。その場合には、クレーンを用いて機械の向きを変えたり、フロントの姿勢を変える必要があり、大掛かりな故障対策作業が必要となる。

一方、浚渫船に搭載した建設機械においては、バージ船で運ばれてきた土砂を、建設機械の多関節フロントに備えたバケット等により浚渫船上に移し、浚渫船上で土砂に改良材を加えて埋め立てのための土砂を製造し、埋立地に埋め込む作業が行なわれる。この浚渫船に搭載した建設機械が、例えばバージ船にバケットを突っ込んだ状態で故障により停止すると、多関節フロントを持ち上げることができないため、バージ船、浚渫船ともに移動ができず、故障が直るまで多関節フロントの先端のバケットがバージ船に入ったままの状態を存続せざるを得なくなり、時間的、経済的損失が大きくなる。

特許文献２に記載の油圧源装置は、エンジンにより駆動される主油圧ポンプ以外に、電動モータにより駆動される補助油圧ポンプを設け、高速走行や高負荷保持時には、補助油圧ポンプの吐出圧油を主油圧ポンプからの圧油に加えて油圧アクチュエータを作動させるようにしたものである。この建設機械の場合、主油圧ポンプが故障した場合、補助油圧ポンプを油圧源として油圧アクチュエータをさせることが可能である。しかしながら、この建設機械の場合、エンジンまたはパイロット油圧ポンプが故障すると、緊急避難的にフロントの姿勢を変えたり、建設機械を安全な場所あるいは輸送可能な箇所に移動させたり、自走により建設機械をトレーラトラックに搭乗させたりすることができない。このため、特許文献１の装置と同様に、作業現場で修理せざるを得なくなり、時間的、経済的損失が大きくなる。

本発明は、上記問題点に鑑み、原動機、主油圧ポンプあるいはパイロット油圧ポンプのいずれが故障した場合にも旋回、走行、作業装置の姿勢制御が可能となり、もって、迅速な移動、修理を行なうことが可能となる建設機械を提供することを目的とする。

請求項１の建設機械は、下部走行体上に旋回装置を介して設置した上部旋回体と、前記上部旋回体に取付けられた作業装置と、前記下部行体、前記旋回装置および前記作業装置をそれぞれ駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータにコントロール弁を介して作動油を供給する主油圧ポンプと、前記コントロール弁のパイロット弁と、前記パイロット弁を通して前記コントロール弁の操作部にパイロット圧油を供給するパイロット油圧ポンプと、前記主油圧ポンプおよび前記パイロット油圧ポンプを駆動する原動機とを備えた建設機械において、
前記原動機と別に設けた補助原動機と、前記補助原動機により駆動されると共に、前記油圧アクチュエータを駆動可能な補助油圧ポンプと、前記補助原動機により駆動される補助パイロット油圧ポンプと、前記補助油圧ポンプを前記コントロール弁に接続する回路と、前記補助パイロット油圧ポンプを前記パイロット弁に接続する回路とを備えたことを特徴とする。

請求項２の建設機械は、台船上に旋回装置を介して設置した上部旋回体と、前記上部旋回体に取付けられた作業装置と、前記旋回装置および前記作業装置をそれぞれ駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータにコントロール弁を介して作動油を供給する主油圧ポンプと、前記コントロール弁のパイロット弁と、前記パイロット弁を通して前記コントロール弁の操作部にパイロット圧油を供給するパイロット油圧ポンプと、前記主油圧ポンプおよび前記パイロット油圧ポンプを駆動する原動機とを備えた建設機械において、
前記原動機と別に設けた補助原動機と、前記補助原動機により駆動されると共に、前記油圧アクチュエータを駆動可能な補助油圧ポンプと、前記補助原動機により駆動される補助パイロット油圧ポンプと、前記補助油圧ポンプを前記コントロール弁に接続する回路と、前記補助パイロット油圧ポンプを前記パイロット弁に接続する回路とを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、補助原動機と、この補助原動機により駆動される補助油圧ポンプおよび補助パイロット油圧ポンプとを備え、補助油圧ポンプと補助パイロット油圧ポンプをそれぞれ主油圧ポンプやパイロット油圧ポンプの代わりに使用可能に接続したので、パイロット油圧ポンプが故障した場合のみならず、主油圧ポンプやこれを駆動する原動機が故障した場合にも、建設機械における作業装置を任意の方向に作動させたり、走行や旋回を行なわせることができる。このため、作業現場において、自走によりトレーラトラックで輸送可能な場所まで建設機械を移動することが可能となり、修理可能な工場に建設機械を迅速に運び込み、建設機械を迅速に修理することが可能となる。このため、建設機械の休止時間を短くすることができる。

また、パイロット油圧ポンプが故障した場合のみならず、主油圧ポンプやこれを駆動する原動機が故障した場合にも、補助原動機を用いて多関節フロント等の作業装置の姿勢を、休車姿勢や、障害物の無い場所に多関節フロントを降ろした修理可能な安全姿勢に変えることが可能となり、クレーン等を用いた大掛かりな故障対策作業が不要となる。

また、発破を使用する等危険な作業を近傍で行なう作業現場においては、故障した建設機械を安全な場所に迅速に移動させることができ、その現場での作業能率の低下を回避することができる。

また、建設機械の作業装置を上部旋回体から分離輸送し、現地で組み立てる場合、クレーンで吊られた作業装置のブームのピン孔に上部旋回体のピン孔を合わせるために走行や旋回を行なう際に、原動機は起動することなく、補助原動機を駆動させて走行、旋回させてピン孔合わせ作業を行なうことができる。また、ブームシリンダのピン孔をブームのシリンダ接続用ピン孔に合わせるためにブームシリンダを伸縮させる等の作業を、原動機を起動することなく、補助原動機を駆動させて行なうことができる。このように、原動機を停止したまま、簡便に組立作業を行なうことが可能となる。

請求項２の発明によれば、浚渫船に搭載される建設機械において、補助原動機と、この補助原動機により駆動される補助油圧ポンプおよび補助パイロット油圧ポンプとを備え、補助油圧ポンプと補助パイロット油圧ポンプをそれぞれ主油圧ポンプやパイロット油圧ポンプの代わりに使用可能に接続したので、パイロット油圧ポンプが故障した場合のみならず、主油圧ポンプやこれを駆動する原動機が故障し、例えばバージ船にバケットを突っ込んだ状態で故障により停止したとしても、フロントを持ち上げることが可能となり、浚渫船を修理が可能な場所に迅速に移動させることが可能となるので、故障時の時間的、経済的損失を軽減することができる。

本発明を適用する建設機械の一例を示す側面図である。本発明による建設機械の一実施の形態を示す油圧回路図である。本発明を適用する建設機械の他の例を示す側面図である。

図１は本発明を適用する建設機械の一例を示す側面図である。この例では建設機械が油圧ショベルである場合について示している。この油圧ショベルは、下部走行体１上に旋回装置２を介して上部旋回体３を設置し、上部旋回体３に油圧源装置としての油圧パワーユニット４や運転室５等を搭載すると共に、上部旋回体３に多関節フロント構造の作業装置６を取付けてなる。この例の作業装置６は、上部旋回体３にブームシリンダ７により俯仰可能に取付けられるブーム８と、ブーム８の先端にアームシリンダ９により回動可能に取付けられるアーム１０と、アーム１０の先端にバケットシリンダ１１により回動可能に取付けられるバケット１２とを備える。

下部走行体１は、左右のサイドフレーム１４の後部に油圧モータでなる走行モータ（図示せず）により駆動される駆動輪１５を設け、サイドフレーム１４の前部に従動輪１６を設け、これらの間に履帯１８を掛け回すと共に、この履帯１８を、サイドフレーム１４に取付けたローラ１７に支持させて構成される。なお、下部走行体１をその前後左右に車輪を有するホイール式に構成する場合もある。

図２は本発明の建設機械の一実施の形態を示す油圧回路である。２０はエンジンでなる原動機であり、油圧パワーユニット４に含まれるものである。２１はこの原動機２０により駆動される主油圧ポンプであり、図２においては１台の主油圧ポンプのみ示しているが、一般的には左右の走行モータに対応して２台の主油圧ポンプが設けられる。２２は原動機２０により駆動されるパイロット油圧ポンプである。これらは従来より備えられたものである。

２４は左右いずれか一方の走行モータ、２５は前記ブームシリンダ７、アームシリンダ９、バケットシリンダ１１のうちの１つを示す油圧シリンダ、２６は旋回装置２に備える旋回モータである。２７は走行モータ２４用のコントロール弁、２８は油圧シリンダ２５用のコントロール弁、２９は旋回モータ２６用のコントロール弁である。なお、コントロール弁としては、不図示の他方の走行モータ用のコントロール弁も備えられ、また、ブームシリンダ７、アームシリンダ９、バケットシリンダ１１のうち、油圧シリンダ２５として示したもの以外のコントロール弁等も備えられるが、図示を省略している。３０は一方の走行モータ２４用のパイロット弁、３１は他方の走行モータ（図示せず）用のパイロット弁、３２は油圧シリンダ２５用のパイロット弁、３３は旋回モータ２６用のパイロット弁である。

主油圧ポンプ２１の吐出ポートは、逆止弁３５，３６をそれぞれ有する回路３７，３８を介してコントロール弁２７の一次側ポートに接続する。コントロール弁２７，２８，２９は縦続接続されるが、コントロール弁２８には並列回路４０を設けることにより、油圧シリンダ２５と旋回モータ２６との並行作動が可能となる構成としている。４１は主油圧ポンプ２１の吐出圧の最高圧を設定するリリーフ弁である。

パイロット油圧ポンプ２２の吐出ポートは、逆止弁４２，４３をそれぞれ有する回路４４，４５と、回路４６，４７を介してパイロット弁３０〜３３のポンプポートに接続する。４８はパイロット油圧ポンプ２２の吐出圧の最高圧を設定するリリーフ弁である。

５０は補助原動機、５１，５２はそれぞれこの補助原動機５０により駆動される補助油圧ポンプ、補助パイロット油圧ポンプである。これらは本発明により付加されたものである。補助原動機５０は好ましくは油圧パワーユニット４に搭載されたバッテリーを電源とする電動モータである。また、この電動モータは商用電源によっても駆動できる構成とすることが好ましい。また、この補助原動機５０として、エンジンを用いてもよい。補助原動機５０で必要とされる出力レベルは原動機２０の出力レベルより低く、補助油圧ポンプ５１の吐出容量、圧力が、走行モータ２４による走行、旋回モータ２６による旋回および油圧シリンダ２５による作業装置（多関節フロント）６の持ち上げを作動可能なレベルである。補助油圧ポンプ５１としては、その吐出容量が、主油圧ポンプ２１の吐出容量の２０％〜４０％程度のものが用いられる。

５３は補助油圧ポンプ５１の吐出ポートを前記主油圧ポンプ２１の吐出回路３７に接続する回路である。この回路５３には、止め弁５４と逆止弁５５とを設ける。逆止弁５５と逆止弁３５とは、二次側ポートどうしを互いに接続する。このため、逆止弁３５は、補助油圧ポンプ５１からの吐出油が主油圧ポンプ２１側に流れることを防止し、逆止弁５５は、主油圧ポンプ２１からの吐出油が補助油圧ポンプ５１側に流れることを防止する。

５７は補助パイロット油圧ポンプ５２の吐出ポートを前記パイロット油圧ポンプ２２の吐出回路４４に接続する回路である。この回路５７には、止め弁５８と逆止弁５９とを設ける。逆止弁５９と逆止弁４２とは、二次側ポートどうしを互いに接続する。このため、逆止弁４２は、補助パイロット油圧ポンプ５２からの吐出油がパイロット油圧ポンプ２２側に流れることを防止し、逆止弁５９は、パイロット油圧ポンプ２２からの吐出油が補助パイロット油圧ポンプ５２側に流れることを防止する。

この構成において、建設機械の通常の作業においては、原動機２０により主油圧ポンプ２１およびパイロット油圧ポンプ２２を駆動し、オペレータがパイロット弁３０〜３３を操作し、コントロール弁２７〜２９を切換操作して走行モータ２４、油圧シリンダ２５、旋回モータ２６を作動させて作業を行なう。なお、この通常の作業時には、止め弁５４，５８は閉じておくが、仮に閉じ忘れたとしても、逆止弁５５，５９を設けているために、主油圧ポンプ２１やパイロット油圧ポンプ２２からの圧油が補助油圧ポンプ５１や補助パイロット油圧ポンプ５２側に流れ込むことはない。

ここで、原動機２０、主油圧ポンプ２１、パイロット油圧ポンプ２２のいずれかが故障して作動不能となった場合、止め弁５４，５８を開き、補助原動機５０を起動し、補助原動機５０により補助油圧ポンプ５１および補助パイロット油圧ポンプ５２を駆動する。これにより、補助油圧ポンプ５１からの圧油が止め弁５４および逆止弁５５を有する回路５３から逆止弁３６を有する回路３８を介してコントロール弁２７〜２９に供給される。同時に、補助パイロット油圧ポンプ５２からのパイロット圧油が止め弁５８、逆止弁５９を有する回路５７から逆止弁４３を有する回路４５および回路４６，４７を介してパイロット弁３０〜３３に供給される。このため、オペレータがパイロット弁３０〜３３を操作することにより、走行モータ２４、油圧シリンダ２５、旋回モータ２６等を作動させることができる。

このように、この実施の形態によれば、パイロット油圧ポンプ２２が故障した場合のみならず、主油圧ポンプ２１やこれを駆動する原動機２０が故障した場合にも、建設機械における作業装置６を任意の方向に作動させたり、走行や旋回を行なわせることができる。このため、作業現場において、自走によりトレーラトラックで輸送可能な場所まで建設機械を移動することが可能となり、建設機械を修理可能な工場に迅速に運び込み、建設機械を迅速に修理することが可能となる。このため、建設機械の休止時間を短くすることができる。

また、パイロット油圧ポンプ２２が故障した場合のみならず、主油圧ポンプ２１やこれを駆動する原動機２０が故障した場合にも、補助原動機５０を用い、作業装置６の姿勢を図１に示すような休車姿勢や、障害物の無い場所にバケットを降ろした修理可能な安全姿勢に変えることが可能となり、クレーン等を用いた大掛かりな故障対策作業が不要となる。

また、建設機械の作業装置６を上部旋回体３から分離輸送し、現地で組み立てる場合、クレーンで吊られた作業装置６のブーム８のピン孔に上部旋回体３のピン孔を合わせるために走行や旋回を行なう際に、原動機２０は起動することなく、補助原動機５０を駆動させて走行、旋回させてピン孔合わせ作業を行なうことができる。また、ブームシリンダ７のピン孔をブーム８のシリンダ接続用ピン孔に合わせるためにブームシリンダ７を伸縮させる等の作業を、原動機２０を起動することなく、補助原動機５０を駆動させて行なうことができる。このように、原動機２０を停止したまま、簡便に組立作業を行なうことが可能となる。また、補助原動機５０として電動モータを用いれば、発生する騒音レベルが低いため、建設機械を住宅地近傍で組立てる際における騒音トラブルを軽減することができる。

図３は本発明を適用する建設機械の他の例を示す側面図である。この建設機械６０は、浚渫船６１に搭載されたものである。この建設機械６０において、図１と同じ符号は等価の機能を発揮する部品、装置を示す。６２は浚渫船６１に設置した円筒形のポストであり、上部旋回体３はこのポスト６２の頂部に旋回装置２を介して設置される。６３は土砂を搭載したバージ船である、この建設機械６０は、バージ船６３に積載した土砂に、浚渫船６１に搭載した改良材（図示せず）を混合して埋め立て地に埋め込むものである。

図３の建設機械において、図２に示したように、補助原動機５０と、この補助原動機５０により駆動される補助油圧ポンプ５１と補助パイロット油圧ポンプ５２とを備え、補助油圧ポンプ５１と補助パイロット油圧ポンプ５２をそれぞれ主油圧ポンプ２１やパイロット油圧ポンプ２２の代わりに使用可能に接続する。これにより、パイロット油圧ポンプ２２が故障した場合のみならず、主油圧ポンプ２１やこれを駆動する原動機２０が故障し、図３に示すように、バージ船６３にバケット１２を突っ込んだ状態で停止したとしても、フロント６を持ち上げることが可能となる。このため、浚渫船６１を修理が可能な場所に迅速に移動させることが可能となり、時間的、経済的損失を軽減することができる。

本発明は、作業具として図示のバケット１２以外の例えばクラムシェルバケット、ホークバケット等各種バケットあるいはリフティングマグネットを用いた建設機械等に適用することができる。

１：下部走行体、２：旋回装置、３：上部旋回体、４：油圧パワーユニット、５：運転室、６：作業装置、７：ブームシリンダ、８：ブーム、９：アームシリンダ、１０：アーム、１１：バケットシリンダ、１２：バケット、２０：原動機、２１：主油圧ポンプ、２２：パイロット油圧ポンプ、２４：走行モータ、２５：油圧シリンダ、２６：旋回モータ、２７〜２９：コントロール弁、３０〜３３：パイロット弁、３５，４２：逆止弁、５０：補助原動機、５１：補助油圧ポンプ、５２：補助パイロット油圧ポンプ、５３，５７：接続回路、５４，５８：止め弁、５５，５９：逆止弁、６０：建設機械、６１：浚渫船、６２：ポスト、６３：バージ船

Claims

下部走行体上に旋回装置を介して設置した上部旋回体と、前記上部旋回体に取付けられた作業装置と、前記下部行体、前記旋回装置および前記作業装置をそれぞれ駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータにコントロール弁を介して作動油を供給する主油圧ポンプと、前記コントロール弁のパイロット弁と、前記パイロット弁を通して前記コントロール弁の操作部にパイロット圧油を供給するパイロット油圧ポンプと、前記主油圧ポンプおよび前記パイロット油圧ポンプを駆動する原動機とを備えた建設機械において、
前記原動機と別に設けた補助原動機と、前記補助原動機により駆動されると共に、前記油圧アクチュエータを駆動可能な補助油圧ポンプと、前記補助原動機により駆動される補助パイロット油圧ポンプと、前記補助油圧ポンプを前記コントロール弁に接続する回路と、前記補助パイロット油圧ポンプを前記パイロット弁に接続する回路とを備えたことを特徴とする建設機械。
台船上に旋回装置を介して設置した上部旋回体と、前記上部旋回体に取付けられた作業装置と、前記旋回装置および前記作業装置をそれぞれ駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータにコントロール弁を介して作動油を供給する主油圧ポンプと、前記コントロール弁のパイロット弁と、前記パイロット弁を通して前記コントロール弁の操作部にパイロット圧油を供給するパイロット油圧ポンプと、前記主油圧ポンプおよび前記パイロット油圧ポンプを駆動する原動機とを備えた建設機械において、
前記原動機と別に設けた補助原動機と、前記補助原動機により駆動されると共に、前記油圧アクチュエータを駆動可能な補助油圧ポンプと、前記補助原動機により駆動される補助パイロット油圧ポンプと、前記補助油圧ポンプを前記コントロール弁に接続する回路と、前記補助パイロット油圧ポンプを前記パイロット弁に接続する回路とを備えたことを特徴とする建設機械。