JP5636332B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、履帯式走行体を備える作業機械に関する。

履帯式走行体を備えた作業機械では、不整地の走行などによって走行体の駆動輪や従動輪と履帯との間に土砂等を噛み込んでしまい、履帯の張力が増大することがある。この張力増大による履帯等の損傷防止のため、駆動輪と従動輪との間の距離を調節することで履帯の張力を調節する張力調整装置と、走行停止バルブとを有する安全装置が設けられた作業機械が知られている。この作業機械では、履帯に発生する異常な張力によって従動輪を介してピストンが押圧されると、圧油室のバルブが作動する。そして、圧油室のバルブの作動により、圧油室の圧油が減圧弁を介して走行停止バルブに供給される。これにより、走行停止バルブがパイロットバルブとコントロールバルブとの間のパイロット圧の伝達を絶ち、走行モータが停止する（特許文献１参照）。

特開２００１−２８７６７４号公報

しかし、上述した特許文献に記載の作業機械では、安全装置の構造が複雑でありコストが高い。

（１） 請求項１の発明による作業機械は、サイドフレームに掛け回された履帯を有する履帯式走行体を備える作業機械において、掛け回されている履帯を支持する、サイドフレームの上部に設けられた支持ローラと、支持ローラを回動可能に軸支する固定軸と、履帯の張力によって発生する支持ローラへの押圧力に起因する固定軸の歪みを検出する歪みゲージと、歪みゲージによる検出結果に基づいて、履帯が異常に緊張しているか否かを判断する異常緊張検出手段と、異常緊張検出手段で履帯が異常に緊張していると判断されると、履帯が異常に緊張していることを示す異常緊張信号を出力する信号出力手段とを備えることを特徴とする。
（２） 請求項２の発明による作業機械は、サイドフレームに掛け回された履帯を有する履帯式走行体を備える作業機械において、履帯の張力によって発生するサイドフレームへの圧縮力に起因するサイドフレームの歪みを検出する歪みゲージと、歪みゲージによる検出結果に基づいて、履帯が異常に緊張しているか否かを判断する異常緊張検出手段と、異常緊張検出手段で履帯が異常に緊張していると判断されると、履帯が異常に緊張していることを示す異常緊張信号を出力する信号出力手段とを備えることを特徴とする。
（３） 請求項３の発明による作業機械は、駆動輪および従動輪が設けられたサイドフレームと、サイドフレームに掛け回された履帯とを有する履帯式走行体を備える作業機械において、サイドフレームは、従動輪の前後方向の位置調整のための複数枚のシムを有し、少なくとも一枚のシムには、履帯の張力によって発生するシムへの圧縮力に応じた歪みを検出する歪みゲージが設けられ、歪みゲージによる検出結果に基づいて、履帯が異常に緊張しているか否かを判断する異常緊張検出手段と、異常緊張検出手段で履帯が異常に緊張していると判断されると、履帯が異常に緊張していることを示す異常緊張信号を出力する信号出力手段とを備えることを特徴とする。
（４） 請求項４の発明は、請求項３に記載の作業機械において、歪みゲージが設けられたシムは、ロードセルであることを特徴とする。
（５） 請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の作業機械において、
信号出力手段から出力された異常緊張信号を受信すると、履帯が異常に緊張している旨を作業機械のオペレータに報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする。
（６） 請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の作業機械において、
信号出力手段から出力された異常緊張信号を受信すると、履帯の駆動を停止させる駆動輪停止手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、コスト増を抑制しつつ、土砂等を噛み込みによる履帯等の破損の抑制できる。

作業機械の一例としてのクレーンを右側から見た外観側面図である。 走行体の平面図である。 駆動輪の近傍を示す側面図である。 本実施の形態の履帯の異常緊張検出に係るブロック図である。 本実施の形態のバリエーションについて説明する図である。 本実施の形態のバリエーションについて説明する図である。 本実施の形態のバリエーションについて説明するブロック図である。

図１〜７を参照して、本発明による作業機械の一実施の形態を説明する。図１は、本発明による作業機械の一例としてのクレーンを右側から見たときの外観側面図であり、作業姿勢を示している。このクレーン１は、履帯式走行体（走行体）１００と、旋回輪２を介して走行体上に旋回可能に搭載された旋回体３と、旋回体３のフレーム（旋回フレーム）３０に前後方向に起伏可能に軸支されたブーム４とを有する。３１はクレーン１の運転室である。旋回フレーム３０には主巻ロープ５ａが巻回された主巻ドラム５、補巻ロープが巻回された補巻ドラム６、および起伏ロープ７ａが巻回された起伏ドラム７が配設され、旋回フレーム３０の後端部にはカウンタウエイト８が支持されている。ブーム４の後方にはＡフレーム２０（ガントリとも呼ぶ）が立設されている。Ａフレーム２０は起伏シリンダ２１の伸縮により後方に倒回可能である。

主巻ロープ５ａはブーム先端部を経由してフック９に接続され、主巻ドラム５の駆動によりフック９が昇降する。ブーム先端部にはペンダントロープ１１の一端が接続され、ペンダントロープ１１の他端はブライドル１２に接続されている。Ａフレーム２０の頂部には回動可能にハンガ１３が取り付けられ、起伏ロープ７ａはＡフレーム頂部のシーブ２２を経由してブライドル１２とハンガ１３の間に複数回掛け回されている。この状態で起伏ドラム７を駆動するとハンガ１３とブライドル１２の間隔が変化し、ペンダントロープ１１を介してブーム４が起伏する。

走行体１００は、図２の平面図で示すような略Ｈ形状のセンタフレーム１１０と、センタフレーム１１０に連結される左右一対のサイドフレーム１２０とを備えている。サイドフレーム１２０には、両端に設けられた駆動輪１２１および従動輪１２２が設けられている。また、サイドフレーム１２０には、これら駆動輪１２１および従動輪１２２に掛け回された履帯（無限軌道履帯）１２３と、駆動輪１２１に直結した駆動装置（走行モータ）１２４と、上ローラ１３０と、下ローラ１２６とが設けられている。履帯１２３は不図示のピンによって連結された複数のシュー１２３ａからなる（図３参照）。旋回体３側から供給される圧油によって走行モータ１２４が回動されると、駆動輪１２１が掛け回された履帯１２３を駆動する。これにより、クレーン１が前後方向に移動する。

図３は、駆動輪１２１の近傍を示す側面図である。上ローラ１３０は、駆動輪１２１および従動輪１２２に掛け回された履帯１２３の内側から外側（上側）に向かって支持する支持ローラである。上ローラ１３０は、履帯１２３の内側に当接して履帯１２３に従動して回動するローラ１３１と、固定軸１３２と、固定部材１３３とを備えている。ローラ１３１は、不図示の軸受けを介して、固定軸１３２に回動可能に軸支されている。固定軸１３２は、固定部材１３３によってサイドフレーム１２０の上面に固定されている。そのため、固定軸１３２自体は回動しない。

上ローラ１３０は、本実施の形態では、１機のサイドフレーム１２０について、たとえば４機（すなわち、左右１対のサイドフレーム１２０では合計８機）設けられている。４機の上ローラ１３０のうち、サイドフレーム１２０の両端側にある２機の上ローラ１３０では、ローラ１３１を中心として履帯１２３が屈曲している。なお、図３では、サイドフレーム１２０の両端側にある２機の上ローラ１３０のうち、駆動輪１２１の近傍の上ローラ１３０について図示している。図３では、駆動輪１２１の近傍の上ローラ１３０に関し、ローラ１３１を中心とした履帯１２３の屈曲角度をθａで表している。

駆動輪１２１の近傍の上ローラ１３０には、固定軸１３２に歪みゲージ１４０が取り付けられている。

図３に示すように、駆動輪１２１の近傍の上ローラ１３０では、ローラ１３１を中心として履帯１２３が屈曲しているので、履帯１２３の張力によってローラ１３１を略下方に押圧する押圧力Ｆａが発生する。この押圧力Ｆａは、歪みゲージ１４０で検出した固定軸１３２の歪みから算出できる。また、押圧力Ｆａは、屈曲角度θａと履帯１２３の張力によって決定される。したがって、歪みゲージ１４０で検出した固定軸１３２の歪みから履帯１２３の張力を算出できる。

本実施の形態では、歪みゲージ１４０で検出した固定軸１３２の歪みから履帯１２３の張力を算出し、履帯１２３や駆動輪１２１、従動輪１２２等、サイドフレーム１２０の各部の破損のおそれがあると判断されると、オペレータにその旨を報知するように構成されている。すなわち、図４のブロック図に示すように、歪みゲージ１４０が接続された歪み測定器（ストレインアンプ）１５１で固定軸１３２の歪みを算出する。そして、算出された歪みに基づいて、演算装置１５２で履帯１２３の張力を算出するとともに、あらかじめ定められた張力の閾値Ｔａと比較する。

演算装置１５２は、算出した履帯１２３の張力が閾値Ｔａを超えていると判断した場合、クレーン１の運転室３１に設けられた表示モニタ１５３に履帯１２３の張力が異常に増大したことを報知する旨の表示（履帯異常緊張報知画面）を表示させる。なお、クレーン１の運転室３１に設けられた不図示のスピーカから履帯１２３の張力が異常に増大したことを報知する旨の音声を出力させるようにしてもよい。すなわち、演算装置１５２は、履帯１２３が異常に緊張しているか否かを判断し、履帯１２３が異常に緊張していると判断すると、異常緊張信号として履帯異常緊張報知画面を表示させるための信号を表示モニタ１５３に出力する。

これにより、クレーン１のオペレータは、履帯１２３の張力が異常に増大したことを認識できる。したがって、オペレータの判断により、走行体１００の走行を停止させることや、噛み込んだ土砂等の除去作業を行うこと等が可能となり、履帯１２３等の損傷を防止できる。

また、履帯１２３の張力を、上ローラ１３０の固定軸１３２に取り付けた歪みゲージ１４０で検出するようにしたので、歪みゲージ１４０の取り付けが容易である。また、歪みゲージ１４０、ストレインアンプ１５１、演算装置１５２のコストが安価であり、表示モニタ１５３にはクレーン１に従来から設けられている表示モニタを利用すればよいため、履帯１２３の異常緊張を検出して報知するために必要なコストを安価に抑制できる。既存の作業機械に後付けすることも容易である。

なお、従動輪１２２側の上ローラ１３０に歪みゲージ１４０が設けられていてもよい。また、図６に示すように、サイドフレーム１２０の上面に履帯１２３の案内板１２８が設けられている場合には、案内板１２８に歪みゲージ１４０を取り付け、履帯１２３から受ける荷重の軽重を案内板１２８の歪みとして検出することで、履帯１２３の張力を算出するようにしてもよい。

また、図５に示すように、サイドフレーム１２０に歪みゲージ１４０を取り付け、履帯１２３の緊張によって発生するサイドフレーム１２０の前後方向（図示左右方向）の圧縮力をサイドフレーム１２０の歪みから算出し、当該算出された圧縮力から履帯１２３の張力を算出するようにしてもよい。

また、従動輪１２２の前後方向の位置の調整により駆動輪１２１と従動輪１２２との距離を調整する場合、図５に示すように、従動輪１２２の前後方向の位置調整のためのシム１２７の一部をロードセル１５０に置き換え、ロードセル１５０で履帯１２３の緊張によって発生するサイドフレーム１２０の前後方向の圧縮力を検出するようにしてもよい。シム１２７に歪みゲージ１４０を取り付けてもよい。

また、演算装置１５２が、履帯１２３の張力が閾値Ｔａを超えていると判断した場合に、履帯１２３の駆動を停止するようにしてもよい。具体的には、以下のようにすればよい。図７は、演算装置１５２が、履帯１２３の張力が閾値Ｔａを超えていると判断した場合に、履帯１２３の駆動を停止するように構成した場合のブロック図である。図７において、１６１は不図示の走行用操作装置（たとえば操作レバーや操作ペダル）によって操作されるパイロットバルブである。１６２はパイロットバルブ１６１の操作によって切り替えられる走行用方向制御弁（コントロールバルブ）である。１５４はパイロットバルブ１６１からコントロールバルブ１６２へのパイロット圧の伝達を許可または禁止する、パイロットバルブ１６１とコントロールバルブ１６２との間に介在させた切替弁である。

走行用操作装置が操作されて、パイロットバルブ１６１から切替弁１５４を介してコントロールバルブ１６２へパイロット圧が伝達されると、コントロールバルブ１６２が切り替わり、走行モータ１２４が駆動輪１２１を駆動して履帯１２３を駆動する。

演算装置１５２は、履帯１２３が異常に緊張していないと判断すると、切替弁１５４を連通位置に切り替える信号を切替弁１５４に出力する。また、演算装置１５２は、履帯１２３が異常に緊張していると判断すると、異常緊張信号として切替弁１５４を遮断位置に切り替える信号を切替弁１５４に出力する。これにより、履帯１２３が異常に緊張していると判断されると、切替弁１５４が遮断位置に切り替えられて、パイロットバルブ１６１からコントロールバルブ１６２へのパイロット圧が遮断されるので、コントロールバルブ１６２が切り替わり、走行モータ１２４の駆動が停止される。

なお、上述の説明では、サイドフレーム１２０の両端には駆動輪１２１および従動輪１２２が設けられているが、サイドフレーム１２０の両端に駆動輪１２１が設けられていてもよい。

上述の説明では、実施の形態における各バリエーションも併せて説明したが、これら各バリエーションを適宜組み合わせてもよい。

なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、サイドフレームに掛け回された履帯を有する履帯式走行体を備える作業機械において、掛け回されている履帯を支持する、サイドフレームの上部に設けられた支持ローラまたは支持板と、履帯の張力によって発生する支持ローラまたは支持板への押圧力としての作用力を検出する検出手段と、検出手段で検出した作用力に基づいて、履帯が異常に緊張しているか否かを判断する異常緊張検出手段と、異常緊張検出手段で履帯が異常に緊張していると判断されると、履帯が異常に緊張していることを示す異常緊張信号を出力する信号出力手段とを備えることを特徴とする各種構造の作業機械を含むものである。
また、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、サイドフレームに掛け回された履帯を有する履帯式走行体を備える作業機械において、履帯の張力によって発生するサイドフレームへの圧縮力としての作用力の大きさを検出する検出手段と、検出手段で検出した作用力に基づいて、履帯が異常に緊張しているか否かを判断する異常緊張検出手段と、異常緊張検出手段で履帯が異常に緊張していると判断されると、履帯が異常に緊張していることを示す異常緊張信号を出力する信号出力手段とを備えることを特徴とする各種構造の作業機械を含むものである。

１ クレーン １００ 履帯式走行体（走行体）
１１０ センタフレーム １２０ サイドフレーム
１２１ 駆動輪 １２２ 従動輪
１２３ 履帯（無限軌道履帯） １２８ 案内板
１３０ 上ローラ １３１ ローラ
１３２ 固定軸 １３３ 固定部材
１４０ 歪みゲージ １５０ ロードセル
１５１ 歪み測定器（ストレインアンプ） １５２ 演算装置
１５３ 表示モニタ １５４ 切替弁

Claims (6)

1. サイドフレームに掛け回された履帯を有する履帯式走行体を備える作業機械において、
   掛け回されている前記履帯を支持する、前記サイドフレームの上部に設けられた支持ローラと、
   前記支持ローラを回動可能に軸支する固定軸と、
   前記履帯の張力によって発生する前記支持ローラへの押圧力に起因する前記固定軸の歪みを検出する歪みゲージと、
   前記歪みゲージによる検出結果に基づいて、前記履帯が異常に緊張しているか否かを判断する異常緊張検出手段と、
   前記異常緊張検出手段で前記履帯が異常に緊張していると判断されると、履帯が異常に緊張していることを示す異常緊張信号を出力する信号出力手段とを備えることを特徴とする作業機械。
2. サイドフレームに掛け回された履帯を有する履帯式走行体を備える作業機械において、
   前記履帯の張力によって発生する前記サイドフレームへの圧縮力に起因する前記サイドフレームの歪みを検出する歪みゲージと、
   前記歪みゲージによる検出結果に基づいて、前記履帯が異常に緊張しているか否かを判断する異常緊張検出手段と、
   前記異常緊張検出手段で前記履帯が異常に緊張していると判断されると、履帯が異常に緊張していることを示す異常緊張信号を出力する信号出力手段とを備えることを特徴とする作業機械。
3. 駆動輪および従動輪が設けられたサイドフレームと、前記サイドフレームに掛け回された履帯とを有する履帯式走行体を備える作業機械において、
   前記サイドフレームは、前記従動輪の前後方向の位置調整のための複数枚のシムを有し、
   少なくとも一枚のシムには、前記履帯の張力によって発生する前記シムへの圧縮力に応じた歪みを検出する歪みゲージが設けられ、
   前記歪みゲージによる検出結果に基づいて、前記履帯が異常に緊張しているか否かを判断する異常緊張検出手段と、
   前記異常緊張検出手段で前記履帯が異常に緊張していると判断されると、履帯が異常に緊張していることを示す異常緊張信号を出力する信号出力手段とを備えることを特徴とする作業機械。
4. 請求項３に記載の作業機械において、
   前記歪みゲージが設けられたシムは、ロードセルであることを特徴とする作業機械。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の作業機械において、
   前記信号出力手段から出力された前記異常緊張信号を受信すると、前記履帯が異常に緊張している旨を前記作業機械のオペレータに報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする作業機械。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の作業機械において、
   前記信号出力手段から出力された前記異常緊張信号を受信すると、前記履帯の駆動を停止させる駆動輪停止手段をさらに備えることを特徴とする作業機械。

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