JP5595330B2

JP5595330B2 - 建設機械のキャブ昇降装置

Info

Publication number: JP5595330B2
Application number: JP2011120765A
Authority: JP
Inventors: 良充湯沢
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2031-05-30
Also published as: JP2012246712A

Description

本発明は建設機械のキャブ昇降装置に関するものであり、特に、平行リンク機構を介してキャブを昇降動可能に設けてなる建設機械のキャブ昇降装置に関するものである。

一般に、建設機械は、下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体に俯仰動可能に設けられた作業装置（エンドアタッチメント）とによって大略構成されている。また、上部旋回体のフレーム上には運転室を構成するキャブが設けられていると共に、該キャブの運転席の前面には、岩石の破片、土砂、あるいは小枝などの飛来を阻止するためのキャブフロントガードが設置されている。さらに、該キャブの前面下部には、運転室の前面ガラスの清掃や各種のメンテナンス等を行うための昇降用の足場（梯子）となるステップが取付けられている。

また、建設作業や港湾荷役作業等を行う建設機械は、キャブ内のオペレータから作業箇所内部が良く見えるように、必要に応じてキャブを持ち上げて高くできるようにキャブ昇降装置を備えている(例えば、特許文献１参照)。この技術によれば、油圧によってキャブ昇降用油圧シリンダを伸縮作動させることにより、キャブ昇降装置によってキャブを自在に昇降させることができる。従って、オペレータがキャブに昇降するときやメンテナンスを行うときは、キャブ昇降用油圧シリンダによってキャブ自体を所望の高さに昇降させることができる。

また、他の従来技術として、キャブ昇降装置を備えた建設機械において、キャブを収納したときに、建設機械の旋回半径を小さくして輸送効率の改善を図ったものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−１０６５６４号公報特開２００６−９４６３号公報

しかしながら、上記従来の技術では、建設機械の本体側に設けたエンドアタッチメント等の外部機構が作業中に急停止する際の振動や、建設機械の走行時に前記本体に生ずる振動などが、建設機械の本体側からキャブへ伝播して、キャブ内のオペレータに衝撃的な振動を与えるおそれがある。すなわち、キャブ昇降用油圧シリンダがストロークエンドに達したときに、ピストンがシリンダトップ内壁に接触し、さらに、受圧側圧力室が高圧(リリーフ圧)となってシリンダトップ内壁に押し付けられる。その結果、キャブ昇降用油圧シリンダ全体が恰も剛性構造体のように作動挙動し、上記本体側（外部機構側）に生じた振動がキャブ側にダイレクトに伝播するおそれがある。

前記特許文献１の技術は、キャブ昇降動作中に、キャブが急停止する際のショックを緩和するための機構、即ち、キャブ昇降用油圧シリンダが伸長動作してストロークエンド付近に達したことを検出する近接スイッチと、該近接スイッチからの検出信号に基づき動作して減圧機能が生じる減圧弁とを備え、キャブ昇降用油圧シリンダがストロークエンド付近に達したときに、前記減圧弁が動作してキャブ昇降用油圧シリンダへ供給する作動油の流量が減少するように構成されている。

前記従来技術によれば、キャブ急停止時におけるショックについてはこれを緩和できるが、エンドアタッチメント等の外部機構からキャブへ伝播する振動についてはこれを防止することは困難である。

即ち、図６に示すように、キャブ昇降用油圧シリンダ１がストロークエンドに達した場合には、ピストン２がシリンダトップ内壁３に接触するため、キャブ昇降用油圧シリンダ１の伸び側への変位はゼロとなる。また、キャブ昇降用油圧シリンダ１の受圧側圧力室４が高圧（リリーフ圧）となった状態で、ピストン２がシリンダトップ内壁３に押し付けられるので、キャブ昇降用油圧シリンダ１の縮み側への変位もゼロとなり、該キャブ昇降用油圧シリンダ１の昇降動作が拘束される。その結果、エンドアタッチメント等の外部機構側（図６のシリンダ下部５側）に生じた振動は、ピストン２のロッド上端部６側であるキャブ（図示せず）へダイレクトに伝達される。

そこで、エンドアタッチメント等の外部機構からの振動を、キャブ昇降用油圧シリンダによって速やかに吸収除去することにより、キャブに衝撃的な振動が伝播しないようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、キャブ昇降用油圧シリンダを用いてキャブを昇降させるように構成された建設機械のキャブ昇降装置であって、前記キャブ昇降用油圧シリンダがストロークエンドの手前位置に達したことを検出する位置検出手段と、前記キャブ昇降用油圧シリンダの伸縮動作を制御する電磁式制御弁と、前記電磁式制御弁の操作信号ラインに設けられ、前記位置検出手段の検出信号によって動作する継電器とを備え、前記継電器が前記位置検出手段の検出信号によって動作したとき、前記電磁式制御弁が中立位置に切換えられることにより、前記キャブ昇降用油圧シリンダが前記ストロークエンドの手前位置で停止するように構成すると共に、前記キャブ昇降用油圧シリンダと前記電磁式制御弁とを接続する油圧ラインの途中には、絞り部を有する切替弁が設けられ、前記電磁式制御弁が中立位置のとき、前記切替弁の絞り部により前記油圧ラインに絞り作用が生ずるように構成したことを特徴とする建設機械のキャブ昇降装置を提供する。

この構成によれば、キャブ昇降用油圧シリンダがストロークエンドの手前位置に達すると、位置検出手段により検出信号が出力され、該位置検出手段の検出信号によって継電器（リレー）が動作し、そして、電磁式制御弁の制御によってキャブ昇降用油圧シリンダがスツロークエンドの手前位置で即時停止する。
また、この構成によれば、キャブ昇降用油圧シリンダと電磁式制御弁との間に設けられた切替弁の絞り部は、電磁式制御弁が中立位置のときに、キャブ昇降用油圧シリンダの油圧ラインに絞り作用を生じさせる。そのため、キャブ昇降用油圧シリンダにおける振動の緩和効果が更に顕著になる。

請求項２記載の発明は、前記電磁式制御弁は中立位置において油圧タンクと連通することを特徴とする請求項１記載の建設機械のキャブ昇降装置を提供する。

この構成によれば、電磁式制御弁が中立位置のときには、該電磁式制御弁のポートが油圧タンクと連通するので、該電磁式制御弁は作動油を貯留させるアキュムレータとして機能する。

請求項１記載の発明によれば、電磁式制御弁の制御によって、キャブ昇降用油圧シリンダがストロークエンドの手前位置で即時停止する。
従って、キャブ昇降用油圧シリンダはストロークエンドに達しないため、建設機械の本体側からキャブ側に伝播しようとする振動は、キャブ昇降用油圧シリンダが直ちに収縮することにより速やかに吸収除去され、以って、前記キャブへの振動の伝播を効果的に抑えることができる。
また、この発明によれば、キャブ昇降用油圧シリンダの油圧ラインに絞り作用が生じることにより、キャブ昇降用油圧シリンダにおける振動の緩和除去効果が顕著になるので、上記効果に加えて、エンドアタッチメント等の外部機構に揺り返し現象に起因する大きな振動が発生した場合でも、キャブ昇降用油圧シリンダによる振動現象の収束作用を一層促進させることができる。

請求項２記載の発明によれば、電磁式制御弁は中立位置のときには作動油を貯留させるアキュムレータとして機能するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、建設機械の本体側からキャブに向かう振動をより効率良く緩和除去することができる。

本発明に適用されるキャブ昇降装置付き建設機械の側面図。図1のキャブ昇降装置近傍を示す拡大斜視図。本発明に係るキャブ昇降装置とリミットスイッチとの機械的配置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図。図３のリミットスイッチを含む電気回路及び油圧回路を説明する回路構成図。本発明のキャブ昇降用油圧シリンダがストロークエンドに達しない状態を示す説明図。従来のキャブ昇降用油圧シリンダがストロークエンドに達した状態を示す説明図。

本発明は、アタッチメント等の外部機構からの振動を、キャブ昇降用油圧シリンダの機構によって吸収除去させることにより、キャブに衝撃的な振動が伝播しないようにするという目的を達成するために、キャブ昇降用油圧シリンダを用いてキャブを昇降させるように構成された建設機械のキャブ昇降装置であって、前記キャブ昇降用油圧シリンダがストロークエンドの手前位置に達したことを検出する位置検出手段と、前記キャブ昇降用油圧シリンダの伸縮動作を制御する電磁式制御弁と、前記電磁式制御弁の操作信号ラインに設けられ、前記位置検出手段の検出信号によって動作する継電器とを備え、前記継電器が前記位置検出手段の検出信号によって動作したとき、前記電磁式制御弁が中立位置に切換えられることにより、前記キャブ昇降用油圧シリンダが前記ストロークエンドの手前位置で停止するように構成したことにより実現した。

以下、本発明の好適な一実施例について図１乃至図５を参照しつつ説明する。

先ず、本発明に適用されるキャブ昇降装置付きの建設機械の全体構成について説明する。例えば、建設作業や港湾荷役作業などを行う建設機械は、キャブ内のオペレータから作業箇所の内部がよく見えるように、キャブ昇降装置によってキャブを持ち上げて高くすることができるように構成されている。そこで、本実施例では、このようなキャブ昇降装置付きの建設機械について説明する。

図１は、本発明に適用されるキャブ昇降装置付き建設機械を示す側面図であり、図２は、図1に示すキャブ昇降装置近傍の拡大斜視図である。図１に示すように、建設機械１０はキャブ昇降装置１１を備え、該建設機械１０の下部走行体１２上には旋回機構１３を介して上部旋回体１４が旋回可能に搭載されている。また、該上部旋回体１４の前部一側部にはブーム１５が上下回動可能に連結されているとともに、該ブーム１５の先端部にはアーム１６が上下回動可能に枢着されている。

さらに、前記ア−ム１６の先端部には、外部機構であるエンドアタッチメント（リフティングマグネット又はバケット）１７が揺動可能に取り付けられている。なお、図中符号１８，１９は、それぞれ前記ブーム１５及び前記ア−ム１６を駆動するためのシリンダである。

また、前記上部旋回体１４上には前記キャブ昇降装置１１を介してキャブ２０が昇降動可能に設けられている。このキャブ２０は前記ブーム１５の側方に位置して配設されている。

キャブ昇降装置１１は、図２に示すように、前記キャブ２０を所定の姿勢に保つ昇降動用平行リンク機構２１と、該昇降動用平行リンク機構２１を駆動して前記キャブ２０を昇降駆動するキャブ昇降用油圧シリンダ２２とを備えている。

前記昇降動用平行リンク機構２１は、前記上部旋回体１４上に立設された支持塔体２３と、前記キャブ２０の下部に一体的に設けられ、該キャブ２０を下側から支持するＬ形の架台２４と、下端側ピン２５，２６及び上端側ピン２７，２８により夫々上下端部が上下回動自在に連結された左右一対の上リンク２９，２９及び左右一対の下リンク３０，３０と、該上リンク２９，２９及び下リンク３０，３０の上下回動を制御するキャブ昇降用油圧シリンダ２２とを具備している。

前記キャブ昇降用油圧シリンダ２２の基端部は、図１に示すように、前記支持塔体２３の下部にピン３１を介して回動自在に軸支されている。また、キャブ昇降用油圧シリンダ２２のロッド２２ａ先端部は、図２に示すように、前記上リンク２９，２９間の連結部材（図示せず）にピン３２を介して連結されている。

上記キャブ昇降装置１１は、前記キャブ昇降用油圧シリンダ２２を伸縮動作させると、前記昇降動用平行リンク機構２１を介して前記キャブ２０が前記下端側ピン２５，２５、２６，２６を支点として弧を描きながら上下方向及び前後方向に移動する。

次に、本発明に係るキャブ昇降装置１１について詳細に説明する。図３は、本発明に係るキャブ昇降装置１１とリミットスイッチ３７との機械的配置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。図３（a）に示すように、キャブ昇降装置１１の上リンク２９の下部一側面にはストライカ３５が設けられている。また、キャブ昇降装置１１の支持側基部にはエレベータブラケット３６が設けられ、該エレベータブラケット３６は、図２に示した支持塔体２３の内側に取り付けられている。該エレベータブラケット３６上部前端側における前記ストライカ３５と対応する個所には、図３（ｂ）に示すように、リミットスイッチ（位置検出手段）３７がストライカ３５と接触できるように取り付けられている。該リミットスイッチ３７は、キャブ昇降用油圧シリンダ２２がストロークエンドに達する手前位置で、ストライカ３５と接触してオン作動するように配置されている。

図４は、前記リミットスイッチ３７を含む電気回路及び油圧回路を説明するシーケンス図である。同図における符号５４は、前記リミットスイッチ３７の検出信号によって動作するリレー（継電器）である。該リレー５４は、キャブ昇降用油圧シリンダ２２を作動させるためのソレノイドバルブ（電磁式制御弁）３８とキャブ上昇スイッチ３９とを結ぶ操作信号ライン４０，４１上に電気的に配設されている。

このリレー５４が前記リミットスイッチ３７の検出信号によって動作すると、前記ソレノイドバルブ３８がオフ位置、即ち、中立位置（Ｎ）に切り換えられるように構成されている。従って、該リミットスイッチ３７がオン作動すると、リレー５４を介して操作信号ライン４０，４１における信号伝達が遮断されるので、キャブ上昇スイッチ３９がオン状態であっても、前記ソレノイドバルブ３８は作動しない。

さらに、上記ソレノイドバルブ３８のスプール４２内には絞り部４３が設けられている。ソレノイドバルブ３８がオフ状態となる中立位置（Ｎ）にあるときは、図４に示すように、前記絞り部４３の一端が油圧ライン４５を介してキャブ昇降用油圧シリンダ２２のロッド側油室（非受圧側圧力室）４４と連通されると共に、絞り部４３の他端が油圧タンク４６と連通する。又、ソレノイドバルブ３８が作動位置（Ｌ）又は（Ｒ）にあるときには、油圧源４７からの作動油は、油圧ライン４８又は油圧ライン４５を介してキャブ昇降用油圧シリンダ２２の油室４９又は油室４４に供給されることにより、キャブ昇降用油圧シリンダ２２が伸長動作又は収縮動作するように構成されている。

本実施例では、前記油圧ライン４５の途中には電磁式切替弁５０が設けられ、電磁式切替弁５０には絞り部５１が内蔵されている。ソレノイドバルブ３８がオフ位置（Ｎ）に切り替わると、前記電磁式切替弁５０も同時にオフ位置（Ｂ）に切り替わるように設定され、このとき、油圧ライン４５を介して電磁式切替弁５０の絞り部５１とソレノイドバルブ３８の絞り部４３とが互いに連通するように構成されている。尚、符号５５はキャブ下降スイッチであり、キャブ下降スイッチ５５は、ソレノイドバルブ３８の操作信号ライン５６上に設けられている。

次に、本実施例に係るキャブ昇降装置の作用について説明する。いま、キャブ２０上昇動作させるべく、キャブ上昇スイッチ３９がオン状態に設定され、且つ、ソレノイドバルブ３８が作動位置（Ｌ）に設定されル妬共に、電磁式切替弁５０が作動位置（Ａ）に設定されたとする。このとき、油圧源４７からの作動油がキャブ昇降用油圧シリンダ２２の油室４９に供給されるので、キャブ昇降用油圧シリンダ２２がストロークエンドに向かって移動する。

そして、該キャブ昇降用油圧シリンダ２２がストロークエンドの手前位置まで達すると、これをリミットスイッチ３７が検出して信号を発する。即ち、リミットスイッチ３７がストライカ３５に接触して該リミットスイッチ３７がオン作動する。これにより、リレー５４を介して操作信号ライン４０，４１が遮断される。これにより、前記ソレノイドバルブ３８と電磁式切替弁５０が、図５に示すようにオフ位置（Ｎ）、（Ｂ）に夫々切り替わる。そのため、キャブ昇降用油圧シリンダ２２がストロークエンドの手前位置で即時停止する。

その結果、図５に示すように、キャブ昇降用油圧シリンダ２２のピストン５２は、従来技術の如く高圧(リリーフ圧)でシリンダトップ内壁５３側に押圧移動する虞がない。よって、ピストン５２がシリンダトップ内壁５３に接触しなくなる。また、キャブ昇降用油圧シリンダ２２の動作は拘束状態に保持されるので、該キャブ昇降用油圧シリンダ２２がストロークエンドに到達することはない。この場合、ソレノイドバルブ３８のスプール４２内の絞り部４３は、油圧ライン４５を介して絞り部５１及びロッド側油室４４と連通した状態になる。

以上の如く本発明によると、ソレノイドバルブ３８の制御によってキャブ昇降用油圧シリンダ２２がストロークエンドの手前位置で停止する。従って、図３（ａ）に示すように、建設機械の本体Ｍ側の振動がキャブ２０に伝播しようとした場合、キャブ昇降用油圧シリンダ２２が直ちに収縮する。そのため、建設機械の本体Ｍ側に衝撃的な振動が発生したときでも、この振動は、キャブ昇降用油圧シリンダ２２が瞬時に収縮することで速やかに吸収除去され、以って、キャブ２０側へ前記振動が伝播されることが抑制される。

また、ソレノイドバルブ３８が中立位置（Ｎ）に切り換えられた時には、該ソレノイドバルブ３８のポートＰが油圧タンク４６と連通する。このため、ソレノイドバルブ３８は、作動油を貯留させるアキュムレータとして機能するので、キャブ２０側への振動伝播をより効率良く抑制することができる。

更に、上記実施例では、図５に示すように、キャブ昇降用油圧シリンダ２２とソレノイドバルブ３８との間に電磁式切替弁５０が設けられているとともに、油圧ライン４５上には絞り部４３，５１が設けられている。これにより、ソレノイドバルブ３８が中立位置にあるときは、前記絞り部４３，５１によりキャブ昇降用油圧シリンダ２２の油圧ライン４５に絞り作用が発生する。従って、エンドアタッチメント等の外部機構に強い揺り返し現象が生じた場合でも、これに起因する振動の発生を一層効率よく緩和低減して、振動現象の収束作用を一層促進させることができる。

以上、本発明の具体的な実施例を説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。例えば、リミットスイッチ３７の検出信号によって動作するリレー５４は、ソレノイドバルブ３０の操作信号ライン４０，４１上に限定されず、操作信号ライン５６上にも設けることができる。

本発明のキャブ昇降装置は、油圧ショベル等の建設機械のキャブ昇降装置に限定されることなく、一般の作業機械などにおけるキャブ昇降装置としても有効に利用でき、この場合でも、外部機構からの振動がキャブへ伝達するのを防止できる。

１０建設機械
１１キャブ昇降装置
１７エンドアタッチメント（外部機構）
２０キャブ
２１昇降動用平行リンク機構
２２キャブ昇降用油圧シリンダ
３５ストライカ
３７リミットスイッチ（位置検出手段）
３８ソレノイドバルブ（電磁式制御弁）
３９キャブ上昇スイッチ
４０，４１，５６操作信号ライン
４４，４９油室
４３，５１絞り部
５０電磁式切替弁
５２ピストン
５３シリンダトップ内壁

Claims

キャブ昇降用油圧シリンダを用いてキャブを昇降させるように構成された建設機械のキャブ昇降装置であって、
前記キャブ昇降用油圧シリンダがストロークエンドの手前位置に達したことを検出する位置検出手段と、
前記キャブ昇降用油圧シリンダの伸縮動作を制御する電磁式制御弁と、
前記電磁式制御弁の操作信号ラインに設けられ、前記位置検出手段の検出信号によって動作する継電器とを備え、
前記継電器が前記位置検出手段の検出信号によって動作したとき、前記電磁式制御弁が中立位置に切換えられることにより、前記キャブ昇降用油圧シリンダが前記ストロークエンドの手前位置で停止するように構成すると共に、前記キャブ昇降用油圧シリンダと前記電磁式制御弁とを接続する油圧ラインの途中には、絞り部を有する切替弁が設けられ、前記電磁式制御弁が中立位置のとき、前記切替弁の絞り部により前記油圧ラインに絞り作用が生ずるように構成したことを特徴とする建設機械のキャブ昇降装置。
前記電磁式制御弁は、中立位置において油圧タンクと連通するように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械のキャブ昇降装置。