JP3030242B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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、ローダなどの建設機
械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルなどの建設機械は、エンジ
ンを動力源とするものが一般的である。すなわち、エン
ジンにより油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプで発生
した油圧を油圧バルブによりコントロールして、作業機
の油圧シリンダなどを作動させるようにしている。

【０００３】図７は、従来の油圧ショベルの一例を示
し、オペレータスペース１の後部にエンジン、ラジエー
タなどのエンジン関連機器を配置してエンジンフード２
で覆い、オペレータスペース１の側部に油圧タンク、油
圧ポンプ、油圧バルブなどの油圧関連機器を配置してサ
イドカバー３により覆っている。

【０００４】また、オペレータスペース１では、座席４
の周囲に作業機５を操作するための操作レバー６、走行
レバー７、旋回用のスイングペダル８などの各種レバ
ー、ペダルおよびスイッチ類が配置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の油
圧ショベルは、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、市街地、夜間、トンネル内などでの作業に制限を
受けている。

【０００６】一方、外部から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し、エンジン駆動式
の油圧ショベルと同様に機械本体（旋回台）上のオペレ
ータが車載のレバーなどを操作して稼働する電動油圧シ
ョベルもあるが、このような電動油圧ショベルは、電源
ケーブルにより電力供給を受け得る場所での作業のみに
制限を受け、また、電源ケーブルが自由な走行や旋回を
妨げている。

【０００７】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、騒音や排気ガスなどの環境上の問題があるエンジ
ンを用いることなく、かつ制約の多い外部電力供給方式
でなくバッテリによる油圧ポンプの駆動を可能とする建
設機械を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、走行装置を備えた機械本体と、この機械本体に装
着された作業機と、機械本体の比較的後部に脱着可能に
搭載されバッテリを内蔵し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
ンプと、機械本体の最後部位置に配置され油圧ポンプに
作動油を供給する油圧タンクと、油圧ポンプから供給さ
れた作動油にて作動される油圧アクチュエータと、機械
本体上に設けられたオペレータ着座用の座席と、この座
席上および機械本体外部の一方に位置するオペレータに
て遠隔操作されて電気的に入力された指令信号により操
作され油圧アクチュエータに供給される作動油を制御す
る油圧バルブとを具備した構成の建設機械である。

【０００９】そして、電動モータおよび油圧バルブなど
を遠隔操作できるようにし、車載の操作器（レバー、ペ
ダルおよびスイッチ類）の設置スペースを省略したか
ら、機械本体上に大きなバッテリボックスを搭載してエ
ンジンに替わる電動モータを駆動でき、エンジン騒音
や、排気ガスの発生を防止できる。また、オペレータ着
座用の座席を設けたので、必要に応じて搭乗操作と機械
本体外部での操作とを選択できる。さらに、バッテリボ
ックスを比較的後部に、かつ油圧タンクを従来のカウン
タウエイト位置に搭載することにより、従来のカウンタ
ウエイトを廃止できるとともに、機械本体の重心バラン
スを良好に保つことができる。

【００１０】請求項２に記載された発明は、走行装置を
備えた機械本体と、この機械本体に装着された作業機
と、機械本体上に分散配置されて脱着可能に搭載されバ
ッテリを内蔵した複数のバッテリボックスと、これらの
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
ンプと、この油圧ポンプに作動油を供給する油圧タンク
と、油圧ポンプから供給された作動油にて作動される油
圧アクチュエータと、機械本体上に設けられたオペレー
タ着座用の座席と、この座席上および機械本体外部の一
方に位置するオペレータにて遠隔操作されて電気的に入
力された指令信号により操作され油圧アクチュエータに
供給される作動油を制御する油圧バルブとを具備した構
成の建設機械である。

【００１１】そして、複数のバッテリボックスをそれら
の重量比、相対的位置などを考慮しながら、機械本体の
重心バランスの保てる位置に分散配置する。

【００１２】請求項３に記載された発明は、請求項１ま
たは２記載の建設機械において、機械本体上に設けられ
油圧バルブを制御するコントローラと、このコントロー
ラに対し遠隔操縦装置として択一的に接続される無線操
縦装置および有線操縦装置とを具備したものである。

【００１３】そして、無線の場合は、電線の取扱に注意
を払うことなく、任意の場所から操縦に専念できる。一
方、有線の場合は、ノイズの影響を受けずに確実な操作
を行うことができ、電波使用不可能エリアの規制も受け
ない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を図
１乃至図６を参照しながら説明する。

【００１５】図１および図２は、本発明の第１実施形態
に係る電動油圧ショベルを示し、履帯11を装着した走行
装置12に旋回軸受13により機械本体（旋回台）14を旋回
可能に設ける。走行装置12の前部にアーム15によりブレ
ード16を取付け、また、機械本体14の前部に作業機17を
装着する。

【００１６】図１に示すように、機械本体14の前部中央
に旋回中心21を配置し、この旋回中心21より一側の機械
本体14上にオペレータ着座用の座席20を設ける。

【００１７】また、機械本体14の後部上にバッテリボッ
クス22を搭載する。このバッテリボックス22は、上面部
に開閉自在の蓋板を設けた箱体であり、内部に直列およ
び並列に接続された多数のバッテリ22b を収納してい
る。

【００１８】このバッテリボックス22は、クレーンやフ
ォークリフトにより機械本体14上に搭載し、バッテリ22
b の消耗時にはバッテリボックス22ごと充電済みのもの
と交換できるように、図示されないボルトなどにより脱
着可能に取付ける。

【００１９】前記旋回中心21を挟んで座席20の反対側
に、前記バッテリ22b により作動する電動モータとして
の直流モータ23と、この直流モータ23により駆動される
油圧ポンプ24とを配置し、カバーにより覆う。

【００２０】さらに、直流モータ23の側部に油圧回路に
おける油温の上昇を抑えるためのオイルクーラ25を配置
し、油圧ポンプ24の側部に油圧回路の油圧タンク27を配
置する。

【００２１】さらに、前記座席20の下側に油圧バルブ28
を配置する。この油圧バルブ28は、前記油圧ポンプ24に
よって油圧タンク27より走行系、旋回系および作業機系
（以下、旋回系および作業機系を作業系という）の多数
の油圧アクチュエータ（油圧モータ、油圧シリンダ）に
供給される作動油をそれぞれ制御する多数の油圧バルブ
から構成され、後で詳述するように座席20上または機械
本体14の外部に位置するオペレータにより遠隔操作され
て電気的に入力された指令信号により操作される。

【００２２】そして、この図１に示された配置構造は、
重いバッテリボックス22を機械本体14後端の従来カウン
タウエイト位置に配置しているため、このバッテリボッ
クス22の重量をカウンタウエイトの替わりに利用して、
従来のカウンタウエイトを廃止するとともに、作業機17
を含む機械本体全体の重心バランスを良好に保つことが
できる。

【００２３】図２に示すように、作業機17は、油圧アク
チュエータとしてのブーム用油圧シリンダ31により上下
方向に回動されるブーム32と、油圧アクチュエータとし
てのアーム用油圧シリンダ33により回動されるアーム34
と、油圧アクチュエータとしてのバケット用油圧シリン
ダ35によりバケットリンケージ36を介して回動されるバ
ケット37とを順次連結したものである。

【００２４】この作業機17は、機械本体14の前部にて水
平方向へ首振り可能に取付ける。すなわち、機械本体14
から突設されたスイングフレーム41に、ほぼコ字形に形
成されたスイングポスト42を水平方向へ回動自在に軸支
し、このスイングポスト42に前記ブーム用油圧シリンダ
31およびブーム32の基端をそれぞれ上下方向回動自在に
軸支する。

【００２５】このスイングポスト42の一側面に、機械本
体14内に設けられた首振り用油圧シリンダ43のロッド先
端をリンケージ44，45を介して連結し、首振り用油圧シ
リンダ43の伸縮動作によりスイングポスト42を左右方向
に回動する。これにより作業機17は左右方向に首振り運
動する。

【００２６】さらに、図１および図２に示すように、機
械本体14から座席20の一側部に、バッテリ22b からの電
力供給を受けて各種油圧アクチュエータ制御用の油圧バ
ルブを制御するためのコントローラ51を立設する。

【００２７】図３は本発明の第２実施形態に係る電動油
圧ショベルを示し、機械本体14の比較的後部にバッテリ
ボックス22を搭載するとともに、機械本体14の最後部位
置に油圧タンク27を配置したものである。

【００２８】さらに、旋回中心21の一側に座席20を配置
し、他側に直流モータ23を配置し、座席20の下部に油圧
ポンプ24を配置し、直流モータ23の前側にオイルクーラ
25および油圧バルブ28を配置する。

【００２９】このように、バッテリボックス22を比較的
後部に、かつ油圧タンク27を従来のカウンタウエイト位
置に搭載することにより、カウンタウエイトを廃止でき
るとともに、機械本体14の重心バランスを良好に保つこ
とができる。

【００３０】図４は本発明の第３実施形態に係る電動油
圧ショベルを示し、機械本体14の比較的後部に第１のバ
ッテリボックス22-1を配置するとともに、機械本体14の
座席20と反対側に第２のバッテリボックス22-2を配置し
たものである。

【００３１】さらに、座席20の下側に直流モータ23を配
置し、前記第２のバッテリボックス22-2との間に油圧ポ
ンプ24を配置し、直流モータ23および油圧ポンプ24の軸
間を直結できないため、その軸間にベベルギアなどの回
転伝達機構30を設け、第１のバッテリボックス22-1の側
部にオイルクーラ25を配置し、機械本体14の最後部位置
に油圧タンク27を配置し、油圧ポンプ24の前側に油圧バ
ルブ28を配置する。

【００３２】前記複数のバッテリボックス22-1，22-2
は、それらの重量比、相対的位置関係などを考慮しなが
ら、機械本体14の重心バランスの保てる位置に分散配置
するとよい。

【００３３】図５に示すように、前記コントローラ51に
対し遠隔操縦装置としての無線操縦装置53と有線操縦装
置54とを択一的に接続する。すなわち、無線操縦装置53
の指令機53a に対する受信機53b および有線操縦装置54
の指令機54a からそれぞれ引出された指令信号ケーブル
53c ，54c の一方を選択して、コントローラ51に設けら
れた共通の接続部55に着脱自在に接続する。このように
すれば、コントローラ51の接続部55および内部回路を無
線操縦および有線操縦の両方で有効に使用できる。

【００３４】以下の説明では、無線操縦装置53の指令機
53a を無線指令機53a と呼び、無線操縦装置53の受信機
53b を無線受信機53b と呼び、有線操縦装置54の指令機
54aを有線指令機54a と呼ぶ。

【００３５】無線指令機53a および有線指令機54a は、
始動スイッチ、制御対象を走行系と作業系とで切換える
ための切換スイッチ（図に現れず）などのスイッチ類、
制御対象となった走行系または作業系を制御するための
ジョイスティック53d ，54d、表示灯などを備えてい
る。

【００３６】前記コントローラ51は、バッテリボックス
22内のバッテリ22b より電力供給ライン56を経て供給さ
れた電力を、前記無線受信機53b または有線指令機54a
から入力された指令信号と、位置センサ、圧力センサ、
温度センサなどの検出器（図示せず）から入力された検
出信号とに基づいて制御し、出力信号ライン57，58を経
て直流モータ23や、走行系および作業系を作動する各種
油圧アクチュエータ制御用の電磁作動式油圧バルブ28の
ソレノイドSol に供給する。

【００３７】また、コントローラ51の外側面にボタン形
の非常停止スイッチ59を設け、機械本体14の外部で操作
をしているオペレータにとって不測の事態が生じたとき
は、この非常停止スイッチ59を押動することにより、バ
ッテリ22b から直流モータ23や油圧バルブ28のソレノイ
ドSol への電力供給を強制的に遮断し、機械全体の可動
部を停止させ、緊急事態に対し素早く対応できるように
する。

【００３８】図６は、作業機17の一つの油圧アクチュエ
ータ（例えばブーム用油圧シリンダ31）を制御する油圧
回路の一例を示し、油圧アクチュエータを直接制御する
油圧バルブ28c をパイロット操作形とし、この油圧バル
ブ28c のパイロット圧作用部に対し油圧ポンプ24からパ
イロット圧を供給するパイロット圧制御回路61を設け
る。

【００３９】このパイロット圧制御回路61は、電磁作動
式の油圧バルブとしての比例減圧弁28a および方向切換
弁28b を有し、この比例減圧弁28a および方向切換弁28
b をコントローラ51から各弁28a ，28b のソレノイドSo
l へ供給される出力信号（電流）により制御する。

【００４０】すなわち、油圧ポンプ24から吐出された作
動油を比例減圧弁28a にて入力電流値に応じた出口側圧
力に比例減圧制御するとともに、方向切換弁28b にて励
磁側の位置に方向制御したパイロット圧を、油圧バルブ
28c のスプールに印加して、その方向およびストローク
を制御し、油圧ポンプ24からこの油圧バルブ28c を経て
ブーム用油圧シリンダ31に供給される作動油の方向およ
び流量を制御する。すなわち、ブーム用油圧シリンダ31
の作動方向および作動速度を制御する。

【００４１】次に、実施形態の作用を説明する。

【００４２】オペレータは、先ず無線操縦装置53か有線
操縦装置54の一方を選択する。例えば、オペレータにと
って足場が悪いなどの場所で作業を行う場合や、機械本
体14の旋回角が大きい場合は、オペレータからの指令信
号用ケーブルを必要としない無線操縦装置53を選択し、
一方、ノイズの影響を受けやすい場所や、電波使用不可
能エリアの規制がある場所では、有線操縦装置54を選択
し、選択した側の指令信号ケーブル53c ，54c をコント
ローラ51に予め接続する。

【００４３】オペレータは、本油圧ショベルの側方また
は前方などに位置して、無線指令機53a から無線受信機
53b を介してコントローラ51に、あるいは有線指令機54
a からコントローラ51に走行用または作業用の操作信号
を入力する。

【００４４】この操作信号の入力により、バッテリボッ
クス22内のバッテリ22b を電源とする直流モータ23を始
動し、この直流モータ23に直結された油圧源の油圧ポン
プ24を駆動開始するとともに、走行系または作業系（旋
回系および作業機系）の油圧アクチュエータを制御する
各種油圧バルブを電磁作動し、油圧ポンプ24から吐出さ
れた作動油を制御して該当する油圧アクチュエータを指
令通りに作動する。

【００４５】例えば、定位置で作業系を稼働するとき
は、無線指令機53a または有線指令機54a の切換スイッ
チにより、同一のジョイスティック動作を走行系の制御
パターンから作業系の制御パターンへと切換え、コント
ローラ51から出力される電流により電磁式の比例減圧弁
28a および方向切換弁28b を制御し、パイロット圧の作
用方向および圧力を制御し、パイロット操作形の作業系
油圧バルブ28c を制御し、油圧ポンプ24から吐出された
作動油をこの作業系油圧バルブ28c により制御して、機
械本体14を旋回させるための旋回用油圧モータ、作業機
17のブーム用油圧シリンダ31、アーム用油圧シリンダ3
3、バケット用油圧シリンダ35などを指令通りに作動さ
せる。

【００４６】さらに、バッテリ22b が消耗した場合は、
バッテリボックス22，22-1，22-2を機械本体14から取外
して、充電済みのバッテリ22b を内蔵したバッテリボッ
クスと交換する。

【００４７】次に、図に示されていない本発明の実施形
態を説明する。

【００４８】本発明は、図６に示した油圧回路に限定さ
れるものではなく、例えば図６に示された電磁式の比例
減圧弁28a および方向切換弁28b を一つの電磁比例弁に
より置換することもできる。

【００４９】さらに、一つの油圧ポンプ24をパイロット
圧制御回路用および油圧アクチュエータ駆動用として共
用した例を説明したが、パイロット圧制御回路用の油圧
ポンプに対し、油圧アクチュエータ駆動用の油圧ポンプ
を別個に設けてもよい。

【００５０】また、本発明は、図示された油圧ショベル
に限定されるものではなく、ブルドーザ、ローダなどの
他の建設機械にも適用できるものである。

【００５１】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、電
動モータおよび油圧バルブなどを電気的に遠隔操作でき
るようにし、車載の操作器類の設置スペースを省略でき
るから、機械本体上に大きなバッテリボックスを搭載し
てエンジンに替わる電動モータを駆動でき、外部から電
源ケーブルにより電力の供給を受けることなく、電動モ
ータにより油圧ポンプを駆動でき、エンジン駆動による
騒音、排気ガスなどの環境上の問題を解決でき、例えば
市街地での夜間における静音運転、トンネル内などの閉
じられた空間での作業が可能である。また、オペレータ
着座用の座席を設けたので、必要に応じて搭乗操作と機
械本体外部での操作とを選択でき、オペレータは、座席
上で長時間の作業を行なえるとともに、機械本体から離
れた、作業機が行う作業状況を監視しやすい位置にて効
率的に作業を行うこともできる。さらに、機械本体の比
較的後部にバッテリボックスを搭載するとともに、機械
本体の最後部位置に油圧タンクを配置したから、バッテ
リボックスおよび油圧タンクにより機械本体の重心バラ
ンスを保つことができ、特に油圧タンクを従来のカウン
タウエイト位置に搭載することにより、カウンタウエイ
トを廃止できるととも に、機械本体の重心バランスを良
好に保つことができる。

【００５２】請求項２に記載された発明によれば、複数
のバッテリボックスを、機械本体上に分散配置したか
ら、複数のバッテリボックスをそれらの重量比、相対的
位置などを考慮しながら、機械本体の重心バランスの保
てる最良の位置に配置することが容易にできる。

【００５３】請求項３に記載された発明によれば、コン
トローラに対し遠隔操縦装置として無線操縦装置と有線
操縦装置とを択一的に接続したから、無線を選択した場
合は、電線の取扱に注意を払うことなく移動および旋回
操作を自由に行うことができるとともに、最も作業を監
視しやすい位置にて操縦に専念できる。一方、有線を選
択した場合は、ノイズの影響を受けずに操作の確実性を
図れる、電波使用不可能エリアの規制を受けない、無線
の故障に対応できるなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建設機械の第１実施形態を示す平
面図である。

【図２】同上建設機械の斜視図である。

【図３】本発明に係る建設機械の第２実施形態を示す平
面図である。

【図４】本発明に係る建設機械の第３実施形態を示す平
面図である。

【図５】同上建設機械の操縦装置、コントローラおよび
油圧バルブなどの接続を示す斜視図である。

【図６】同上建設機械のパイロット圧制御回路を示す油
圧回路図である。

【図７】従来の建設機械を示す平面図である。

【符号の説明】

12 走行装置 14 機械本体 17 作業機 20 座席 22 バッテリボックス 22b バッテリ 23 電動モータとしての直流モータ 24 油圧ポンプ 27 油圧タンク 28 油圧バルブ 31，33，35 油圧アクチュエータとしての油圧シリン
ダ 51 コントローラ 53 無線操縦装置 54 有線操縦装置

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行装置を備えた機械本体と、 この機械本体に装着された 作業機と、 機械本体の比較的後部に脱着可能に搭載されバッテリを
   内蔵し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と、機械本体の最後部位置に配置され油圧ポンプに作動油を
   供給する油圧タンクと、 油圧ポンプから供給された 作動油にて作動される油圧ア
   クチュエータと、 機械本体上に設けられたオペレータ着座用の座席と、 この座席上および機械本体外部の一方に位置するオペレ
   ータにて遠隔操作されて電気的に入力された指令信号に
   より操作され油圧アクチュエータに供給される作動油を
   制御する油圧バルブとを具備したことを特徴とする建設
   機械。
2. 【請求項２】 走行装置を備えた機械本体と、 この機械本体に装着された作業機と、 機械本体上に分散配置されて脱着可能に搭載されバッテ
   リを内蔵した複数のバッテリボックスと、 これら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と、 この油圧ポンプに作動油を供給する油圧タンクと、 油圧ポンプから供給された作動油にて作動される油圧ア
   クチュエータと、 機械本体上に設けられたオペレータ着座用の座席と、 この座席上および機械本体外部の一方に位置するオペレ
   ータにて遠隔操作されて電気的に入力された指令信号に
   より操作され油圧アクチュエータに供給される 作動油を
   制御する油圧バルブと を具備 したことを特徴とする建設
   機械。
3. 【請求項３】 機械本体上に設けられ油圧バルブを制御
   するコントローラと、 このコントローラに対し遠隔操縦装置として択一的に接
   続される無線操縦装置および有線操縦装置とを具備した
   ことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械。