JP5679213B2

JP5679213B2 - カウンタウエイト着脱用制御回路および作業機械

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Publication number: JP5679213B2
Application number: JP2011285703A
Authority: JP
Inventors: 朋宏尾山; 周平居本; 悠一永富
Original assignee: Caterpillar SARL
Current assignee: Caterpillar SARL
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013133666A

Description

本発明は、カウンタウエイト着脱用の複数の流体圧シリンダを制御するカウンタウエイト着脱用制御回路およびこの制御回路を搭載した作業機械に関する。

建設機械または作業機械は、機体の前側に作業装置を搭載し、機体の後側に作業装置と重量バランスをとるためのカウンタウエイトを搭載している。このカウンタウエイトを主としてカウンタウエイト運搬時などに機体に対して着脱するためのカウンタウエイト着脱装置が、機体とカウンタウエイトとの間に設置されている。

従来のカウンタウエイト着脱装置は、１本の油圧シリンダとリンク機構とを組み合せたもの（例えば、特許文献１参照）と、２本の油圧シリンダとリンク機構とを組み合せたもの（例えば、特許文献２参照）とに大別される。

特許文献１のカウンタウエイト着脱装置は、油圧シリンダを操作する油圧回路が簡単になるが、１本の油圧シリンダでは機体フレーム後部の取付枠または載せ台上にカウンタウエイトを載置することができない。

一方、特許文献２のカウンタウエイト着脱装置は、一方の油圧シリンダによりカウンタウエイトを僅かに持ち上げて取付枠または載せ台からカウンタウエイトを浮上させるとともに、他方の油圧シリンダによりカウンタウエイトを大きく昇降動作させて取付枠上または載せ台上と地面との間で移動させることができる。

特開２００８−２５５６１１号公報特開２００７−１６２４５４号公報

このように、カウンタウエイトを機体フレーム後部の取付枠または載せ台上に確実に搭載できる点で、特許文献２のカウンタウエイト着脱装置は優れているが、一方の油圧シリンダと他方の油圧シリンダとの間には作動順序があり、その作動順序を確実に実行できる簡便なカウンタウエイト着脱用制御回路が望まれている。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、複数のカウンタウエイト着脱動作を所定の動作順序で制御できる簡便なカウンタウエイト着脱用制御回路およびこの制御回路を搭載した作業機械を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、機体に固定されたリンケージ取付部材に基軸により回動自在に軸支され、少なくとも上下方向成分を有する長孔状の軸移動案内孔が形成された回動型サポート部材と、この回動型サポート部材の軸移動案内孔に挿通されるとともに機体に固定された載せ台上にあるカウンタウエイトを回動自在に支持するカウンタウエイト支軸と上記基軸との間に伸縮操作可能に設けられて、上記載せ台上のカウンタウエイトを取外時上昇させるとともに装着時下降させるためにカウンタウエイト上昇動作用の作動流体が導入されるリフトシリンダ上昇用圧力作用室およびカウンタウエイト下降動作用の作動流体が導入されるリフトシリンダ下降用圧力作用室を有するリフトシリンダと、上記回動型サポート部材を上記基軸を中心に回動することで、上記リフトシリンダにより上記載せ台から持ち上げた所定持上位置のカウンタウエイトを載せ台を迂回する下方への回動経路に沿って取外時下降させるとともに載せ台を迂回する上方への回動経路に沿って載せ台上の所定持上位置に装着時上昇させるためにカウンタウエイト下降動作用の作動流体が導入されるロワシリンダ下降用圧力作用室およびカウンタウエイト上昇動作用の作動流体が導入されるロワシリンダ上昇用圧力作用室を有するロワシリンダと、上記リフトシリンダおよび上記ロワシリンダに対して作動流体を貯留したタンクから作動流体を供給する作動圧源とを備えたカウンタウエイト着脱装置を制御するカウンタウエイト着脱用制御回路であって、上記作動圧源から供給される作動流体の方向をカウンタウエイト装着位置とカウンタウエイト取外位置とで切換制御する方向制御弁と、上記方向制御弁のカウンタウエイト装着位置で作動圧源と上記ロワシリンダのロワシリンダ上昇用圧力作用室とを連通させる第１の通路と、上記方向制御弁から第１の通路に至る通路より分岐されて上記方向制御弁のカウンタウエイト装着位置で作動圧源と上記リフトシリンダのリフトシリンダ下降用圧力作用室とを連通可能である第２の通路と、上記方向制御弁のカウンタウエイト取外位置で作動圧源と上記リフトシリンダのリフトシリンダ上昇用圧力作用室とを連通させる第３の通路と、上記方向制御弁から第３の通路に至る通路より分岐されて上記方向制御弁のカウンタウエイト取外位置で作動圧源と上記ロワシリンダのロワシリンダ下降用圧力作用室とを連通可能である第４の通路と、上記第２の通路中に設けられ、上記ロワシリンダのカウンタウエイト上昇動作が不可となる上昇限界状態で上記第１の通路および第２の通路に発生する圧力上昇により通路遮断状態から通路連通状態へと開弁動作して上記リフトシリンダのリフトシリンダ下降用圧力作用室に作動流体を供給するリフトシリンダ用シーケンス弁と、上記第４の通路中に設けられ、上記リフトシリンダのカウンタウエイト上昇動作が不可となる上昇限界状態で上記第３の通路および第４の通路に発生する圧力上昇により通路遮断状態から通路連通状態へと開弁動作して上記ロワシリンダのロワシリンダ下降用圧力作用室に作動流体を供給するロワシリンダ用シーケンス弁とを具備したことを特徴とするカウンタウエイト着脱用制御回路である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載のカウンタウエイト着脱用制御回路において、上記第１の通路中に設けられ、上記ロワシリンダの作動停止状態を保持するロワシリンダ用カウンタバランス弁と、上記第３の通路中に設けられ、上記リフトシリンダの作動停止状態を保持するリフトシリンダ用カウンタバランス弁とを具備したカウンタウエイト着脱用制御回路である。

請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載のカウンタウエイト着脱用制御回路において、上記第１の通路中に設けられ、カウンタウエイトの取外時下降速度を制御するロワシリンダ用の圧力補償付き流量制御弁と、上記第３の通路中に設けられ、カウンタウエイトの載せ台上での装着時下降速度を制御するリフトシリンダ用の圧力補償付き流量制御弁とを具備したカウンタウエイト着脱用制御回路である。

請求項４に記載された発明は、機体と、この機体の片側に搭載された作業装置と、この作業装置に対し機体の反対側に搭載されたカウンタウエイトと、このカウンタウエイトを機体に着脱するカウンタウエイト着脱装置と、このカウンタウエイト着脱装置を動作制御する請求項１乃至３のいずれか記載のカウンタウエイト着脱用制御回路とを具備した作業機械である。

請求項１記載の発明によれば、方向制御弁をカウンタウエイト装着位置からカウンタウエイト取外位置に切り換えると、第３の通路により作動圧源とリフトシリンダのリフトシリンダ上昇用圧力作用室とが連通し、リフトシリンダによりカウンタウエイトを載せ台から持ち上げ、このリフトシリンダが上昇限界まで動作してカウンタウエイトが載せ台上の所定持上位置で停止すると、第３の通路の圧力が上昇し、この第３の通路に連通した第４の通路もロワシリンダ用シーケンス弁の作動設定圧より圧力上昇するので、この第４の通路中に設けられたロワシリンダ用シーケンス弁が通路遮断状態から通路連通状態へと開弁動作し、ロワシリンダがカウンタウエイト下降動作して回動型サポート部材を下方へ回動することで、カウンタウエイトを載せ台を迂回する下方への回動経路に沿って地面まで自動的に下降させることができ、また、方向制御弁をカウンタウエイト装着位置に切り換えると、第１の通路により作動圧源とロワシリンダのロワシリンダ上昇用圧力作用室とが連通し、このロワシリンダにより回動型サポート部材を上方へ回動することで、載せ台を迂回する上方への回動経路に沿ってカウンタウエイトを載せ台上の所定持上位置まで上昇移動させて、ロワシリンダが上昇限界で停止すると、第１の通路の圧力が上昇し、この第１の通路に連通した第２の通路もリフトシリンダ用シーケンス弁の作動設定圧より上昇するので、この第２の通路中に設けられたリフトシリンダ用シーケンス弁が通路遮断状態から通路連通状態へと開弁動作し、上記リフトシリンダがカウンタウエイト下降動作して、載せ台上の所定持上位置にあるカウンタウエイトを載せ台上に自動的に載せることができ、リフトシリンダおよびロワシリンダによる複数のカウンタウエイト着脱動作を所定の動作順序で制御できる簡便な構造のカウンタウエイト着脱用制御回路を提供できる。

請求項２記載の発明によれば、作動圧源からの作動流体の供給が停止した場合でも、ロワシリンダ用カウンタバランス弁によってロワシリンダの作動停止状態を保持できるとともに、リフトシリンダ用カウンタバランス弁によってリフトシリンダの作動停止状態を保持できるので、重いカウンタウエイトが自重下降するおそれを防止できる。

請求項３記載の発明によれば、カウンタウエイトの取外時下降速度を制御するロワシリンダ用の圧力補償付き流量制御弁および載せ台上での装着時下降速度を制御するリフトシリンダ用の圧力補償付き流量制御弁により、カウンタウエイトの下降位置などに応じてロワシリンダやリフトシリンダの内圧力が変化しても、この圧力変化と関係なく、圧力補償付き流量制御弁により設定された下降速度でカウンタウエイトを地面や載せ台に静かに降ろすことができるようにスピードコントロールできる。

請求項４記載の発明によれば、カウンタウエイト着脱用のリフトシリンダおよびロワシリンダを所定の動作順序で確実に制御できる簡便なカウンタウエイト着脱用制御回路を搭載した作業機械を提供でき、この作業機械におけるカウンタウエイト運搬時の着脱、またはカウンタウエイトおよびその周辺部品のメンテナンスなどに要する作業性を向上できる。

本発明に係るカウンタウエイト着脱用制御回路の一実施の形態を示す回路図である。同上制御回路により制御されるカウンタウエイト着脱装置の動作を示す断面図であり、（ａ）はカウンタウエイトを作業機械に搭載している状態、（ｂ）はカウンタウエイトを取り外すに当たって所定持上位置まで押し上げた状態、（ｃ）はカウンタウエイトを地面まで下降させた状態を示す。同上制御回路のカウンタウエイト取外作用を説明する回路図であり、（ａ）はカウンタウエイト取外上昇時、（ｂ）はカウンタウエイト取外下降時の回路図である。同上制御回路のカウンタウエイト装着作用を説明する回路図であり、（ａ）はカウンタウエイト装着上昇時、（ｂ）はカウンタウエイト装着下降時の回路図である。同上制御回路により着脱されるカウンタウエイトを搭載した作業機械の側面図である。

以下、本発明を、図１乃至図５に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。

図５は、作業機械としての油圧ショベル１を示し、機体２の一方にブーム3a、スティック3bおよびバケット3cを連結した作業装置３が突設され、機体２の他方にカウンタウエイト４が、図２に示されたカウンタウエイト着脱装置５により設置されている。

図２に示されるように、機体２を構成する主要構成部材である機体フレームとしての旋回フレーム11には、その地面Ｇより上方に位置する後端部に溶接付けなどで固定された１対の載せ台12が突出されている。カウンタウエイト４は、これらの載せ台12上に搭載された状態で、取付ボルト（図示せず）により載せ台12に固定されている。なお、カウンタウエイト４の下面側には、これらの載せ台12と嵌合する凹溝が設けられている。

１対の載せ台12の間には、載せ台12と地面Ｇとの間でカウンタウエイト４を着脱する上記カウンタウエイト着脱装置５が設けられている。このカウンタウエイト着脱装置５は、機体２の旋回フレーム11の後端にリンケージ取付部材13がボルトまたは溶接などにより一体に固定され、このリンケージ取付部材13にカウンタウエイト昇降機構14の基端側が取り付けられている。

カウンタウエイト昇降機構14の先端側は、カウンタウエイト４の中央部に設けられたリンケージ収納内空部15に連結されている。

カウンタウエイト昇降機構14は、リンケージ取付部材13の上部軸孔に嵌着された基軸16により、回動型サポート部材17が回動自在に軸支されている。この回動型サポート部材17の軸支される部分とは反対側に位置する部分に機体前後方向成分と上下方向成分とを有する長孔状の軸移動案内孔18がそれぞれ形成されている。

この軸移動案内孔18は、図２（ａ）において、上方に向かって旋回フレーム11上から離間する斜め方向に形成されている。

この回動型サポート部材17の軸移動案内孔18にカウンタウエイト支軸19が挿通されるとともに、このカウンタウエイト支軸19の両端部が、カウンタウエイト４の重心位置より上方でカウンタウエイト４のリンケージ収納内空部15内に回動自在かつ着脱自在に連結されている。

すなわち、カウンタウエイト支軸19は、カウンタウエイト４の重心の真上にあるサポート位置で、リンケージ収納内空部15の左右内壁面に回動自在にかつ着脱自在に連結され、カウンタウエイト４を回動自在に支持している。

このカウンタウエイト支軸19と基軸16との間に昇降手段としてのリフトシリンダ20が伸縮操作可能に設けられている。

このリフトシリンダ20は、カウンタウエイト支軸19を上下方向成分を有する軸移動案内孔18に沿って動かすことで、載せ台12上のカウンタウエイト４を取外時上昇させるとともに装着時下降させる流体圧シリンダすなわち油圧シリンダである。

リンケージ取付部材13の下部軸孔に嵌着された軸21と、回動型サポート部材17の軸移動案内孔18に隣接する先端部分の軸孔に嵌着された作動軸22との間に、ロワシリンダ23が伸縮操作可能に設けられている。

このロワシリンダ23は、回動型サポート部材17を基軸16を中心に回動することで、上記リフトシリンダ20により載せ台12から上昇させた所定持上位置のカウンタウエイト４を載せ台12を迂回する下方への回動経路に沿って地面Ｇまで取外時下降させるとともに地面Ｇから載せ台12を迂回する上方への回動経路に沿って載せ台12上の所定持上位置まで装着時上昇させる流体圧シリンダすなわち油圧シリンダである。

図１には、上記リフトシリンダ20と上記ロワシリンダ23とを制御するカウンタウエイト着脱用制御回路25が示されている。

この図１に示されるように、作動流体（作動油）を貯留したタンク26から作動流体を加圧供給する、車載エンジンにより駆動される油圧ポンプなどの作動圧源27には、この作動圧源27から供給される作動流体の方向をカウンタウエイト装着位置28aとカウンタウエイト取外位置28bとで切換制御する方向制御弁28が接続されている。

この方向制御弁28は、電気スイッチ（図示せず）により作動する電磁弁などのパイロット圧制御弁29から供給されるパイロット圧によりパイロット操作されて、カウンタウエイト装着位置28aとカウンタウエイト取外位置28bとを切り換えるスプールを内蔵している。

上記方向制御弁28のカウンタウエイト装着位置28aで作動圧源27と上記ロワシリンダ23のカウンタウエイト上昇動作用の作動流体が導入されるロワシリンダ上昇用圧力作用室23a（以下、上昇用圧力作用室23aという）とを連通させる第１の通路31が設けられている。

上記方向制御弁28から第１の通路31に至る通路より分岐されて上記方向制御弁28のカウンタウエイト装着位置28aで作動圧源27と上記リフトシリンダ20のカウンタウエイト下降動作用の作動流体が導入されるリフトシリンダ下降用圧力作用室20b（以下、下降用圧力作用室20bという）とを連通可能である第２の通路32が設けられている。

上記方向制御弁28のカウンタウエイト取外位置28bで作動圧源27と上記リフトシリンダ20のカウンタウエイト上昇動作用の作動流体が導入されるリフトシリンダ上昇用圧力作用室20a（以下、上昇用圧力作用室20aという）とを連通させる第３の通路33が設けられている。

上記方向制御弁28から第３の通路33に至る通路より分岐されて上記方向制御弁28のカウンタウエイト取外位置28bで作動圧源27と上記ロワシリンダ23のカウンタウエイト下降動作用の作動流体が導入されるロワシリンダ下降用圧力作用室23b（以下、下降用圧力作用室23bという）とを連通可能である第４の通路34が設けられている。

上記第２の通路32中にはリフトシリンダ用シーケンス弁35が設けられている。このリフトシリンダ用シーケンス弁35は、上記ロワシリンダ23の上昇限界で上記第１の通路31および第２の通路32に発生する圧力上昇により通路遮断状態から通路連通状態へと開弁動作してリフトシリンダ20の下降用圧力作用室20bに作動流体を供給するものである。

このリフトシリンダ用シーケンス弁35には、逆方向の流れを可能とするリフトシリンダ上昇用逆止弁36が並列に接続されている。すなわち、この逆止弁36は、上記リフトシリンダ20の上昇時にこのリフトシリンダ20の下降用圧力作用室20bから押し出された作動流体を上記方向制御弁28を経てタンク26に戻すことを可能とする方向性を有する。

上記第４の通路34中にはロワシリンダ用シーケンス弁37が設けられている。このロワシリンダ用シーケンス弁37は、上記リフトシリンダ20の上昇限界で上記第３の通路33および第４の通路34に発生する圧力上昇により通路遮断状態から通路連通状態へと開弁動作してロワシリンダ23の下降用圧力作用室23bに作動流体を供給するものである。

このロワシリンダ用シーケンス弁37には、逆方向の流れを可能とするロワシリンダ上昇用逆止弁38が並列に接続されている。すなわち、この逆止弁38は、上記ロワシリンダ23の上昇時にこのロワシリンダ23の下降用圧力作用室23bから押し出された作動流体を上記方向制御弁28を経てタンク26に戻すことを可能とする方向性を有する。

上記第１の通路31中にはロワシリンダ用カウンタバランス弁41が設けられている。このロワシリンダ用カウンタバランス弁41は、上記ロワシリンダ23の作動停止状態を保持するものであり、ロワシリンダ23の上昇用圧力作用室23aへの作動流体の供給を可能とするとともにこの上昇用圧力作用室23aから流出しようとする戻り流体を逆止する方向性を有する逆止弁41aと、その戻り流体の逆止圧を可変設定して上記ロワシリンダ23の下降停止状態を逆止圧まで保持する圧力制御弁41bとが、並列に接続されたものである。

上記圧力制御弁41bは、外部パイロット方式のリリーフ弁または安全弁であり、第４の通路34にロワシリンダ下降用の作動流体圧が供給されたときは、その作動流体圧をパイロットライン41pによりこの圧力制御弁41bにパイロット圧として導き、圧力制御弁41bの逆止圧保持機能を解除する。

上記第１の通路31中にロワシリンダ23用の圧力補償付き流量制御弁42が設けられている。この圧力補償付き流量制御弁42は、カウンタウエイト４の地面Ｇへの取外時下降速度を制御するものであり、上記ロワシリンダ23の上昇用圧力作用室23aへの作動流体の供給を可能とするとともにこの上昇用圧力作用室23aから流出しようとする戻り流体を逆止する方向性を有する逆止弁42aと、この逆止弁42aに対し並列に接続されて絞り開度を調整する可変絞り弁42bと、この可変絞り弁42bの前後の差圧により圧力補償を行なう圧力補償弁42cとを具備している。

上記圧力補償弁42cは、上記可変絞り弁42bの前後の差圧が変化してもこの可変絞り弁42bで調整された流量を確保するものであり、カウンタウエイト４の昇降位置などに応じてロワシリンダ内圧力が変化してもロワシリンダ23の取外時下降速度を可変絞り弁42bの調整値にスピードコントロールする。

上記第３の通路33中にはリフトシリンダ用カウンタバランス弁43が設けられている。このリフトシリンダ用カウンタバランス弁43は、上記リフトシリンダ20の作動停止状態を保持するものであり、リフトシリンダ20の上昇用圧力作用室20aへの作動流体の供給を可能とするとともにこの上昇用圧力作用室20aから流出しようとする戻り流体を逆止する方向性を有する逆止弁43aと、その戻り流体の逆止圧を可変設定して上記リフトシリンダ20の下降停止状態を逆止圧まで保持する圧力制御弁43bとが、並列に接続されたものである。

上記圧力制御弁43bは、外部パイロット方式のリリーフ弁または安全弁であり、第２の通路32にリフトシリンダ下降用の作動流体圧が供給されたときは、その作動流体圧をパイロットライン43pによりこの圧力制御弁43bにパイロット圧として導き、圧力制御弁43bの逆止圧保持機能を解除する。

上記第３の通路33中にリフトシリンダ20用の圧力補償付き流量制御弁44が設けられている。この圧力補償付き流量制御弁44は、カウンタウエイト４の載せ台12上での装着時下降速度を制御するものであり、上記リフトシリンダ20の上昇用圧力作用室20aへの作動流体の供給を可能とするとともにこの上昇用圧力作用室20aから流出しようとする戻り流体を逆止する方向性を有する逆止弁44aと、この逆止弁44aに対し並列に接続されて絞り開度を調整する可変絞り弁44bと、この可変絞り弁44bの前後の差圧により圧力補償を行なう圧力補償弁44cとを具備している。

上記圧力補償弁44cは、上記可変絞り弁44bの前後の差圧が変化してもこの可変絞り弁44bで設定された流量を確保するものであり、カウンタウエイト４の昇降位置などに応じてリフトシリンダ内圧力が変化してもリフトシリンダ20の装着時下降速度を可変絞り弁44bの調整値にスピードコントロールする。

第１の通路31と第４の通路34との間には、１対のライン型リリーフ弁45，46および１対の逆止弁47，48が向き合う状態で設けられ、これらのライン型リリーフ弁45，46は、これらのライン型リリーフ弁45，46で設定された圧力を超える高圧側の通路31または34からタンク26に作動流体を排出するドレンライン49に接続されている。このドレンライン49は、低圧側の通路34または31がタンク26から逆止弁48または47を経て作動流体を吸引するメイクアップラインでもある。

第２の通路32と第３の通路33との間には、１対のライン型リリーフ弁51，52および１対の逆止弁53，54が向き合う状態で設けられ、これらのライン型リリーフ弁51，52は、これらのライン型リリーフ弁51，52で設定された圧力を超える高圧側の通路32または33からタンク26に作動流体を排出するドレンライン55に接続されている。このドレンライン55は、低圧側の通路33または32がタンク26から逆止弁54または53を経て作動流体を吸引するメイクアップラインでもある。

次に、図２乃至図４を参照しながら、このカウンタウエイト着脱用制御回路25の作用を説明する。

先ず、カウンタウエイト４の運搬時やメンテナンス時などのカウンタウエイト脱着時において、図２（ａ）に示されたカウンタウエイト４が旋回フレーム11の載せ台12上に装着されている状態から図２（ｃ）に示されたように地面Ｇ上に取り外す場合、作業者は、カウンタウエイト４を載せ台12に固定している取付ボルト（図示せず）を外した後、図３（ａ）および（ｂ）に示されるように電気スイッチなどでパイロット圧制御弁29をカウンタウエイト取外側に操作することで、パイロット圧制御弁29から供給されるパイロット圧により方向制御弁28をカウンタウエイト装着位置28aからカウンタウエイト取外位置28bに切り換える。

このカウンタウエイト取外位置28bでは、先ず、図３（ａ）に示されるカウンタウエイト取外上昇状態となり、作動圧源27が第３の通路33に設けられた圧力補償付き流量制御弁44の逆止弁44aおよびリフトシリンダ用カウンタバランス弁43の逆止弁43aなどを経て、リフトシリンダ20の上昇用圧力作用室20aに作動流体が加圧供給される。

同時に、リフトシリンダ20の下降用圧力作用室20bから押し出された作動流体は、第２の通路32の逆止弁36および方向制御弁28のカウンタウエイト取外位置28bを経てタンク26に戻されるので、図２（ａ）から（ｂ）に示されるようにリフトシリンダ20は伸張動作される。

このとき、リフトシリンダ20は、回動型サポート部材17に設けられた軸移動案内孔18に沿ってカウンタウエイト支軸19を旋回フレーム11とは反対側の斜め上方に移動するように伸張動作し、カウンタウエイト支軸19に連結されたカウンタウエイト４を載せ台12上で所定持上位置まで押し上げる。

そして、リフトシリンダ20のロッド側エンドピンであるカウンタウエイト支軸19と、カウンタウエイト４の重心よりやや上方にあるサポート位置とが連結されているため、カウンタウエイト４は、図２（ｂ）に示されるように回動することなく垂直姿勢を保ちながら斜め上方に上昇する。

一方、ロワシリンダ23は、ロワシリンダ用カウンタバランス弁41によりロワシリンダ23の上昇用圧力作用室23aに封入された作動流体圧により、図２（ａ）から（ｂ）に示されるように伸張状態でロックされており、回動型サポート部材17を一定の角度に維持する。

リフトシリンダ20が、図２（ｂ）に示された上昇限界まで動作して、カウンタウエイト支軸19が軸移動案内孔18の上端に当接すると、カウンタウエイト４は図２（ｂ）に示された所定持上位置で停止し、第３の通路33の圧力が上昇する。

すると、図３（ｂ）に示されるカウンタウエイト取外下降状態に自動的に切り換わり、第３の通路33に連通した第４の通路34の上流側34aもロワシリンダ用シーケンス弁37の作動設定圧より圧力上昇し、これにより、ロワシリンダ用シーケンス弁37が通路遮断状態から通路連通状態へと開弁動作し、第４の通路34により作動流体がロワシリンダ23の下降用圧力作用室23bに供給される。

同時に、ロワシリンダ23の上昇用圧力作用室23aから押し出された作動流体は、ロワシリンダ用カウンタバランス弁41のパイロットライン41pにより開弁操作された圧力制御弁41bを通り、さに圧力補償付き流量制御弁42で圧力補償された設定流量により、方向制御弁28のカウンタウエイト取外位置28bを経てタンク26に戻される。

これにより、ロワシリンダ23は、図２（ｂ）に示される伸張状態から図２（ｃ）に示される収縮動作に変化し、すなわちカウンタウエイト取外下降動作して、回動型サポート部材17を下方へ回動することで、載せ台12を迂回する下方への回動経路に沿ってカウンタウエイト４を地面Ｇまで自動的に下降させる。

このように、カウンタウエイト取外下降動作にあたって最初は、図２（ａ）から（ｂ）に示されるようにリフトシリンダ20によりカウンタウエイト４が斜め上方に持ち上げられ、さらに、図２（ｃ）に示されるように回動型サポート部材17およびリフトシリンダ20は、基軸16を中心に下方へ回動し、回動型サポート部材17の軸移動案内孔18に嵌合されたカウンタウエイト支軸19およびこのカウンタウエイト支軸19に連結されたカウンタウエイト４が、円弧を描くように下降して地面Ｇに接地するため、載せ台12と干渉することなくカウンタウエイト４は地面Ｇに降ろされる。この下降中、カウンタウエイト４は、その重心の上方にあるサポート位置をカウンタウエイト支軸19により回動自在に支持されているため、自重によって、常に垂直姿勢に保たれる。

次に、地面Ｇ上のカウンタウエイト４を載せ台12上へ装着する場合は、図４（ａ）および（ｂ）に示されるように電気スイッチなどでパイロット圧制御弁29をカウンタウエイト装着側に操作することで、このパイロット圧制御弁29から供給されるパイロット圧により、方向制御弁28はカウンタウエイト装着位置28aに切り換わる。

すると先ず、図４（ａ）に示されるカウンタウエイト装着上昇状態となり、作動圧源27から方向制御弁28のカウンタウエイト装着位置28aを経た作動流体は、第１の通路31に設けられた圧力補償付き流量制御弁42の逆止弁42aおよびロワシリンダ用カウンタバランス弁41の逆止弁41aなどを経て、ロワシリンダ23の上昇用圧力作用室23aに加圧供給される。

同時に、ロワシリンダ23の下降用圧力作用室23bから押し出された作動流体は、第４の通路34の逆止弁38および方向制御弁28のカウンタウエイト装着位置28aを経てタンク26に戻されるので、図２（ｃ）から（ｂ）に示されるようにロワシリンダ23が伸張動作される。

このとき、回動型サポート部材17は、基軸16を中心に上方へ回動するので、載せ台12を迂回する上方への回動経路に沿ってカウンタウエイト４を載せ台12上の所定持上位置まで上昇移動させることができる。

そして、ロワシリンダ23が図２（ｂ）に示された上昇限界まで動作して物理的に停止すると、第１の通路31の圧力が上昇する。

すると、図４（ｂ）に示されるカウンタウエイト装着下降状態に自動的に切り換わり、第１の通路31に連通した第２の通路32の上流側32aもリフトシリンダ用シーケンス弁35の作動設定圧より上昇するので、この第２の通路32中に設けられたリフトシリンダ用シーケンス弁35が通路遮断状態から通路連通状態へと開弁動作し、第２の通路32により作動流体が上記リフトシリンダ20の下降用圧力作用室20bに供給される。

同時に、リフトシリンダ20の上昇用圧力作用室20aから押し出された作動流体は、リフトシリンダ用カウンタバランス弁43のパイロットライン43pにより開弁操作された圧力制御弁43bを通り、さに圧力補償付き流量制御弁44で圧力補償された設定流量により、方向制御弁28のカウンタウエイト装着位置28aを経てタンク26に戻される。

これにより、リフトシリンダ20は、図２（ｂ）に示される伸張状態から図２（ａ）に示される収縮状態に変化し、すなわちカウンタウエイト装着下降動作して、載せ台12上の所定持上位置にあるカウンタウエイト４を載せ台12上に自動的に載せる。

このように、カウンタウエイト装着動作では、最初は図２（ｃ）から（ｂ）に示されるように回動型サポート部材17およびリフトシリンダ20は、基軸16を中心に上方へ回動し、回動型サポート部材17の軸移動案内孔18に嵌合されたカウンタウエイト支軸19およびこのカウンタウエイト支軸19に連結されたカウンタウエイト４が、円弧を描くように上昇して載せ台12の上方へ移動されるため、載せ台12と干渉することなくカウンタウエイト４は載せ台12上の所定持上位置まで上昇され、そして、図２（ｂ）から（ａ）に示されるようにリフトシリンダ20によりカウンタウエイト４が斜め下方に下降されて、載せ台12上に設置される。

最後に、作業者は、載せ台12にカウンタウエイト４を取付ボルト（図示せず）で固定すればよい。

以上のように、方向制御弁28をカウンタウエイト装着位置28aからカウンタウエイト取外位置28bに切り換えると、リフトシリンダ20により載せ台12上でカウンタウエイト４が上昇し、このリフトシリンダ20が上昇限界まで動作してカウンタウエイト４が載せ台12上の所定持上位置で停止すると、ロワシリンダ用シーケンス弁37が開いてロワシリンダ23がカウンタウエイト下降動作し、回動型サポート部材17を下方へ回動することで、載せ台12を迂回する下方への回動経路に沿ってカウンタウエイト４を地面Ｇまで自動的に下降させることができ、また、方向制御弁28をカウンタウエイト装着位置28aに切り換えると、ロワシリンダ23により回動型サポート部材17を上方へ回動することで、載せ台12を迂回する上方への回動経路に沿ってカウンタウエイト４を載せ台12上の所定持上位置まで上昇移動させて、このロワシリンダ23が上昇限界で停止すると、リフトシリンダ用シーケンス弁35が開いてリフトシリンダ20がカウンタウエイト下降動作して、所定持上位置にあるカウンタウエイト４を載せ台12上に自動的に載せることができ、リフトシリンダ20およびロワシリンダ23による複数のカウンタウエイト着脱動作を所定の動作順序で制御できる簡便な構造のカウンタウエイト着脱用制御回路25を提供できる。

作動圧源27からの作動流体の供給が停止した場合でも、ロワシリンダ用カウンタバランス弁41によってロワシリンダ23の作動停止状態を保持できるとともに、リフトシリンダ用カウンタバランス弁43によってリフトシリンダ20の作動停止状態を保持できるので、重いカウンタウエイト４が自重下降するおそれを防止できる。

カウンタウエイト４の地面Ｇへの取外時下降速度を制御するロワシリンダ23用の圧力補償付き流量制御弁42および載せ台12上での装着時下降速度を制御するリフトシリンダ20用の圧力補償付き流量制御弁44により、カウンタウエイト４の下降位置などに応じてロワシリンダ23やリフトシリンダ20の内圧力が変化しても、この圧力変化と関係なく、圧力補償付き流量制御弁42，44により設定された下降速度でカウンタウエイト４を地面Ｇや載せ台12に静かに降ろすことができるようにスピードコントロールできる。

カウンタウエイト着脱用のリフトシリンダ20およびロワシリンダ23を所定の動作順序で確実に制御できる簡便なカウンタウエイト着脱用制御回路25を搭載した油圧ショベル１を提供でき、この油圧ショベル１におけるカウンタウエイト運搬時の着脱、またはカウンタウエイト４およびその周辺部品のメンテナンスなどに要する作業性を向上できる。

本発明は、カウンタウエイト着脱用制御回路25およびこれを搭載した油圧ショベル１などの作業機械を業として製造、販売などする者にとって産業上の利用可能性がある。

１作業機械としての油圧ショベル
２機体
３作業装置
４カウンタウエイト
５カウンタウエイト着脱装置
12 載せ台
13 リンケージ取付部材
16 基軸
17 回動型サポート部材
18 軸移動案内孔
19 カウンタウエイト支軸
20 リフトシリンダ
20a リフトシリンダ上昇用圧力作用室
20b リフトシリンダ下降用圧力作用室
23 ロワシリンダ
23a ロワシリンダ上昇用圧力作用室
23b ロワシリンダ下降用圧力作用室
25 カウンタウエイト着脱用制御回路
26 タンク
27 作動圧源
28 方向制御弁
28a カウンタウエイト装着位置
28b カウンタウエイト取外位置
31 第１の通路
32 第２の通路
33 第３の通路
34 第４の通路
35 リフトシリンダ用シーケンス弁
37 ロワシリンダ用シーケンス弁
41 ロワシリンダ用カウンタバランス弁
42 ロワシリンダ用の圧力補償付き流量制御弁
43 リフトシリンダ用カウンタバランス弁
44 リフトシリンダ用の圧力補償付き流量制御弁

Claims

機体に固定されたリンケージ取付部材に基軸により回動自在に軸支され、少なくとも上下方向成分を有する長孔状の軸移動案内孔が形成された回動型サポート部材と、この回動型サポート部材の軸移動案内孔に挿通されるとともに機体に固定された載せ台上にあるカウンタウエイトを回動自在に支持するカウンタウエイト支軸と上記基軸との間に伸縮操作可能に設けられて、上記載せ台上のカウンタウエイトを取外時上昇させるとともに装着時下降させるためにカウンタウエイト上昇動作用の作動流体が導入されるリフトシリンダ上昇用圧力作用室およびカウンタウエイト下降動作用の作動流体が導入されるリフトシリンダ下降用圧力作用室を有するリフトシリンダと、上記回動型サポート部材を上記基軸を中心に回動することで、上記リフトシリンダにより上記載せ台から持ち上げた所定持上位置のカウンタウエイトを載せ台を迂回する下方への回動経路に沿って取外時下降させるとともに載せ台を迂回する上方への回動経路に沿って載せ台上の所定持上位置に装着時上昇させるためにカウンタウエイト下降動作用の作動流体が導入されるロワシリンダ下降用圧力作用室およびカウンタウエイト上昇動作用の作動流体が導入されるロワシリンダ上昇用圧力作用室を有するロワシリンダと、上記リフトシリンダおよび上記ロワシリンダに対して作動流体を貯留したタンクから作動流体を供給する作動圧源とを備えたカウンタウエイト着脱装置を制御するカウンタウエイト着脱用制御回路であって、
上記作動圧源から供給される作動流体の方向をカウンタウエイト装着位置とカウンタウエイト取外位置とで切換制御する方向制御弁と、
上記方向制御弁のカウンタウエイト装着位置で作動圧源と上記ロワシリンダのロワシリンダ上昇用圧力作用室とを連通させる第１の通路と、
上記方向制御弁から第１の通路に至る通路より分岐されて上記方向制御弁のカウンタウエイト装着位置で作動圧源と上記リフトシリンダのリフトシリンダ下降用圧力作用室とを連通可能である第２の通路と、
上記方向制御弁のカウンタウエイト取外位置で作動圧源と上記リフトシリンダのリフトシリンダ上昇用圧力作用室とを連通させる第３の通路と、
上記方向制御弁から第３の通路に至る通路より分岐されて上記方向制御弁のカウンタウエイト取外位置で作動圧源と上記ロワシリンダのロワシリンダ下降用圧力作用室とを連通可能である第４の通路と、
上記第２の通路中に設けられ、上記ロワシリンダのカウンタウエイト上昇動作が不可となる上昇限界状態で上記第１の通路および第２の通路に発生する圧力上昇により通路遮断状態から通路連通状態へと開弁動作して上記リフトシリンダのリフトシリンダ下降用圧力作用室に作動流体を供給するリフトシリンダ用シーケンス弁と、
上記第４の通路中に設けられ、上記リフトシリンダのカウンタウエイト上昇動作が不可となる上昇限界状態で上記第３の通路および第４の通路に発生する圧力上昇により通路遮断状態から通路連通状態へと開弁動作して上記ロワシリンダのロワシリンダ下降用圧力作用室に作動流体を供給するロワシリンダ用シーケンス弁と
を具備したことを特徴とするカウンタウエイト着脱用制御回路。
上記第１の通路中に設けられ、上記ロワシリンダの作動停止状態を保持するロワシリンダ用カウンタバランス弁と、
上記第３の通路中に設けられ、上記リフトシリンダの作動停止状態を保持するリフトシリンダ用カウンタバランス弁と
を具備したことを特徴とする請求項１記載のカウンタウエイト着脱用制御回路。
上記第１の通路中に設けられ、カウンタウエイトの取外時下降速度を制御するロワシリンダ用の圧力補償付き流量制御弁と、
上記第３の通路中に設けられ、カウンタウエイトの載せ台上での装着時下降速度を制御するリフトシリンダ用の圧力補償付き流量制御弁と
を具備したことを特徴とする請求項１または２記載のカウンタウエイト着脱用制御回路。
機体と、
この機体の片側に搭載された作業装置と、
この作業装置に対し機体の反対側に搭載されたカウンタウエイトと、
このカウンタウエイトを機体に着脱するカウンタウエイト着脱装置と、
このカウンタウエイト着脱装置を動作制御する請求項１乃至３のいずれか記載のカウンタウエイト着脱用制御回路と
を具備したことを特徴とする作業機械。