JP5679214B2 - カウンタウエイト着脱用制御回路および作業機械 - Google Patents

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ロワシリンダ下降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、上記ロワシリンダのロワシリンダ上昇用圧力作用室を上記作動圧源および上記タンクのいずれか一方に連通可能である第１の通路と、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を上記作動圧源および上記タンクのいずれか一方に連通可能である第２の通路と、上記ロワシリンダのロワシリンダ下降用圧力作用室および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を上記作動圧源および上記タンクのいずれか一方に連通可能である第３の通路と、上記作動圧源に接続されて、外部からのカウンタウエイトを上昇動作させてから下降動作させるカウンタウエイト装着信号とカウンタウエイトを上昇動作させてからカウンタウエイトを下降動作させるカウンタウエイト取外信号とにより作動圧源から供給された作動流体を上記３つの通路と作動流体を作動圧源に循環させるタンクとの間で方向制御する弁装置と、上記第１の通路中に設けられて外部からのロワシリンダ昇降用のロワシリンダ昇降用指令信号により第１の通路を閉止する状態から開通する状態に制御するロワシリンダ用ロジック弁と、上記第２の通路中に設けられて外部からのリフトシリンダ昇降用のリフトシリンダ昇降用指令信号により第２の通路を閉止する状態から開通する状態に制御するリフトシリンダ用ロジック弁と、上記第１の通路に設けられて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を検出する第１の圧力センサと、上記第２の通路に設けられて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を検出する第２の圧力センサと、上記弁装置、上記ロワシリンダ用ロジック弁および上記リフトシリンダ用ロジック弁を切換制御して、カウンタウエイト取外時は上記リフトシリンダのカウンタウエイト上昇動作から上記第２の圧力センサによる検出信号に基づき上記ロワシリンダによるカウンタウエイト下降動作に切り換えるとともに、カウンタウエイト装着時は上記ロワシリンダのカウンタウエイト上昇動作から上記第１の圧力センサによる検出信号に基づきリフトシリンダによるカウンタウエイト下降動作に切り換える制御手段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けるロワシリンダ用ロジック弁が、ロワシリンダ昇降用の指令信号が有るときは第１の通路を開通する作動位置と、指令信号が無いときは第１の通路を閉止するスプリングリターン位置とを備え、リフトシリンダ用ロジック弁は、リフトシリンダ昇降用の指令信号が有るときは第２の通路を開通する作動位置と、指令信号が無いときは第２の通路を閉止するスプリングリターン位置とを備え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流量制御弁と、上記第２の通路中に設けられ、カウンタウエイトの載せ台に対する装着時下降速度を制御するリフトシリンダ用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、ロワシリンダのロワシリンダ上昇用圧力作用室に対する作動流体の供給用および戻し用となる第１の通路と、リフトシリンダのリフトシリンダ上昇用圧力作用室に対する作動流体の供給用および戻し用となる第２の通路と、上記ロワシリンダのロワシリンダ下降用圧力作用室および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対する作動流体の供給用および戻し用となる第３の通路と、作動圧源に接続されて、外部からのカウンタウエイト装着信号とカウンタウエイト取外信号とにより作動圧源から供給された作動流体を上記３つの通路と作動流体を作動圧源に循環させるタンクとの間で方向制御する弁装置と、上記第１の通路中に設けられてロワシリンダ昇降用の指令信号の有無により第１の通路を開閉制御するロワシリンダ用ロジック弁と、上記第２の通路中に設けられてリフトシリンダ昇降用の指令信号の有無により第２の通路を開閉制御するリフトシリンダ用ロジック弁と、上記第１の通路に設けられて上記ロワシリンダの上昇限界状態を検出する第１の圧力センサと、上記第２の通路に設けられて上記リフトシリンダの上昇限界状態を検出する第２の圧力センサとを備え、制御手段は、上記弁装置、上記ロワシリンダ用ロジック弁および上記リフトシリンダ用ロジック弁を切換制御して、カウンタウエイト取外時は上記リフトシリンダのカウンタウエイト上昇動作から上記第２の圧力センサによる検出信号に基づき上記ロワシリンダによるカウンタウエイト下降動作に切り換えるとともに、カウンタウエイト装着時は上記ロワシリンダのカウンタウエイト上昇動作から上記第１の圧力センサによる検出信号に基づきリフトシリンダによるカウンタウエイト下降動作に切り換えるので、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、ロワシリンダ用ロジック弁およびリフトシリンダ用ロジック弁は、ロワシリンダ昇降用およびリフトシリンダ昇降用の指令信号が無いときは第１または第２の通路を閉止するスプリングリターン位置を備えたので、指令信号が無いときはフェイルセーフ機能が働き、ロワシリンダおよび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流量制御弁および載せ台に対する装着時下降速度を制御するリフトシリンダ用流量制御弁により、これらの流量制御弁で設定された最適な下降速度でカウンタウエイトを地面や載せ台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、車載エンジンにより駆動されて作動流体（作動油）を貯留したタンク26から流体圧回路（油圧回路）に作動流体を加圧供給する油圧ポンプなどの作動圧源27に、弁装置28が接続されている。

この弁装置28は、外部からのカウンタウエイト装着信号とカウンタウエイト取外信号とにより、作動圧源27から供給された作動流体を、３つの通路31，32，33と、作動流体を作動圧源27に循環させるタンク26との間で方向制御するものである。

作動圧源27の吐出通路とタンク26との間には、一定の作動流体供給圧を保つためのメインリリーフ弁34が設けられている。

上記弁装置28は、パイロット操作型オン/オフ切換弁であるロジック弁35と、メインの圧力補償付き流量制御弁36と、逆止弁37と、パイロット操作型の方向制御弁38とが直列に接続され、方向制御弁38の片方の出力ポートはリリーフ弁39を介してタンク26に接続され、上記ロジック弁35と上記圧力補償付き流量制御弁36との間から分岐された通路41には、オリフィス42と、逆止弁43と、上記メインリリーフ弁34および上記リリーフ弁39より低圧でリリーフ作用する低圧リリーフ弁44とが順次接続され、さらに通路45を経てタンク26に連通されている。

上記圧力補償付き流量制御弁36は、絞り開度を調整する可変絞り弁36aと、この可変絞り弁36aに対し並列に接続されて上記作動圧源27から供給される作動流体のバイパス流れを止めるとともに逆方向のバイパス流れを可能とする方向性を有する逆止弁36bと、可変絞り弁36aの前後の差圧により圧力補償を行なう圧力補償弁36cとを具備した圧力補償付き流量制御弁である。

上記方向制御弁38の一方および他方のパイロット圧作用室38p1，38p2に連通された一方のパイロットポート38aと他方のパイロットポート38bは、シャトル弁46の一方および他方の入口にも連通され、このシャトル弁46の出口は、ロジック弁35のパイロット圧作用室35pに連通されている。よって、方向制御弁38が中立位置から一方または他方のいずれかの位置に切換作動されると、その切換用のパイロット圧が、シャトル弁46を経てロジック弁35にも作用して、このロジック弁35を閉止位置から開通位置に切り換える。

上記低圧リリーフ弁44を設置した目的は、上記リフトシリンダ20または上記ロワシリンダ23の縮み動作ではカウンタウエイト４の自重によるメータアウト制御が支配的であるが、カウンタウエイト４の取り外し後は、カウンタウエイト荷重がなく、カウンタウエイト４の自重によるメータアウト制御が不可能なため、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示されるようにシリンダ縮み用の押し込め圧を得る目的で低圧リリーフ弁44を設けている。この低圧リリーフ弁44は、カウンタウエイト４の自重により上記リフトシリンダ20または上記ロワシリンダ23が縮み動作しているときは、開状態で作動流体をタンク26にリリーフしている。

上記３つの通路31，32，33のうちの第１の通路31は、弁装置28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）との間で作動流体の供給用および戻し用となる通路である。

上記３つの通路31，32，33のうちの第２の通路32は、上記弁装置28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）との間で作動流体の供給用および戻し用となる通路である。

上記３つの通路31，32，33のうちの第３の通路33は、上記弁装置28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）および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）との間で作動流体の供給用および戻し用となる通路である。

上記第１の通路31には、上記ロワシリンダ23の物理的に伸張動作できない上昇限界状態を検出する第１の圧力センサ48が接続されている。また、上記第２の通路32には、上記リフトシリンダ20の物理的に伸張動作できない上昇限界状態を検出する第２の圧力センサ49が接続されている。

上記第１の通路31中には、ロワシリンダ昇降用の指令信号（パイロット圧）の有無により第１の通路31を開閉制御するロワシリンダ用ロジック弁51が設けられている。このロワシリンダ用ロジック弁51は、ロワシリンダ昇降用パイロット圧をパイロット圧作用室51pに受けたときに切り換わって第１の通路31を開通する作動位置51aと、上記指令信号が無いときは第１の通路31を両方向から閉止するスプリングリターン位置51bとを備えたパイロット操作型オン/オフ切換弁である。

上記第２の通路32中には、リフトシリンダ昇降用の指令信号（パイロット圧）の有無により第２の通路32を開閉制御するリフトシリンダ用ロジック弁52が設けられている。このリフトシリンダ用ロジック弁52は、リフトシリンダ昇降用パイロット圧をパイロット圧作用室52pに受けたときに切り換わって第２の通路32を開通する作動位置52aと、上記指令信号が無いときは第２の通路32を両方向から閉止するスプリングリターン位置52bとを備えたパイロット操作型オン/オフ切換弁である。

上記第１の通路31中には、カウンタウエイト４の地面Ｇに対する取外時下降速度を制御するロワシリンダ用流量制御弁53が設けられている。このロワシリンダ用流量制御弁53は、絞り開度を調整する可変絞り弁53aと、この可変絞り弁53aに対し並列に接続されて上記ロワシリンダ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53bと、可変絞り弁53aの前後の差圧により圧力補償を行なう圧力補償弁53cとを具備した圧力補償付き流量制御弁である。

同様に、上記第２の通路32中には、カウンタウエイト４の載せ台12に対する装着時下降速度を制御するリフトシリンダ用流量制御弁54が設けられている。このリフトシリンダ用流量制御弁54は、絞り開度を調整する可変絞り弁54aと、この可変絞り弁54aに対し並列に接続されて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54bと、可変絞り弁54aの前後の差圧により圧力補償を行なう圧力補償弁54cとを具備した圧力補償付き流量制御弁である。

上記ロワシリンダ用ロジック弁51およびロワシリンダ用流量制御弁53は、一体化されたシリンダ弁55として、ロワシリンダ23に一体的に取り付けられ、上記リフトシリンダ用ロジック弁52およびリフトシリンダ用流量制御弁54は、一体化されたシリンダ弁56として、リフトシリンダ20に一体的に取り付けられている。

図１に示された制御手段60は、演算回路とパイロット圧出力回路とで構成され、スイッチ（図示せず）から入力されるカウンタウエイト装着信号およびカウンタウエイト取外信号と、第１の圧力センサ48からのロワシリンダ上昇限界状態の検出信号および第２の圧力センサ49からのリフトシリンダ上昇限界状態の検出信号とに基づき、弁装置28、ロワシリンダ用ロジック弁51およびリフトシリンダ用ロジック弁52をパイロット制御するものである。

制御手段60のパイロット圧出力回路は、パイロットポンプ61から供給されるパイロット圧流体（パイロット油）をオン/オフ制御してロワシリンダ用ロジック弁51のパイロット圧作用室51pに連通されたパイロットライン62に出力されるパイロット圧を有/無で切り換える電磁弁63と、パイロットポンプ61から供給されるパイロット圧流体をオン/オフ制御してリフトシリンダ用ロジック弁52のパイロット圧作用室52pに連通されたパイロットライン64に出力されるパイロット圧を有/無で切り換える電磁弁65と、パイロットポンプ61から供給されるパイロット圧流体をオン/オフ制御して弁装置28の一方のパイロットポート38aに連通されたパイロットライン66に出力されるパイロット圧を有/無で切り換える電磁弁67と、パイロットポンプ61から供給されるパイロット圧流体をオン/オフ制御して弁装置28の他方のパイロットポート38bに連通されたパイロットライン68に出力されるパイロット圧を有/無で切り換える電磁弁69とを備えている。

制御手段60の演算回路は、カウンタウエイト取外信号により、第２の通路32のリフトシリンダ用ロジック弁52を開くとともに、作動圧源27を弁装置28により第２の通路32を経てリフトシリンダ20の上昇用圧力作用室20aに連通するよう方向制御すると同時に、リフトシリンダ20の下降用圧力作用室20bを弁装置28により第３の通路33を経てタンク26に連通するよう方向制御し、リフトシリンダ20の上昇限界状態を検出した第２の圧力センサ49からの検出信号により、リフトシリンダ用ロジック弁52を閉じ第１の通路31のロワシリンダ用ロジック弁51を開くとともに、作動圧源27を弁装置28により第３の通路33を経てロワシリンダ23の下降用圧力作用室23bに連通するよう方向制御すると同時に、ロワシリンダ23の上昇用圧力作用室23aを弁装置28により第１の通路31を経てタンク26に連通するよう方向制御し、また、カウンタウエイト装着信号により、第１の通路31のロワシリンダ用ロジック弁51を開くとともに、作動圧源27を弁装置28により第１の通路31を経てロワシリンダ23の上昇用圧力作用室23aに連通するよう方向制御すると同時に、ロワシリンダ23の下降用圧力作用室23bを弁装置28により第３の通路33を経てタンク26に連通するよう方向制御し、ロワシリンダ23の上昇限界状態を検出した第１の圧力センサ48からの検出信号により、ロワシリンダ用ロジック弁51を閉じ第２の通路32のリフトシリンダ用ロジック弁52を開くとともに、作動圧源27を弁装置28により第３の通路33を経てリフトシリンダ20の下降用圧力作用室20bに連通するよう方向制御すると同時に、リフトシリンダ20の上昇用圧力作用室20aを弁装置28により第２の通路32を経てタンク26に連通するよう方向制御するものである。

要するに、上記制御手段60は、電磁弁63，65，67,69からのパイロット圧により、ロワシリンダ用ロジック弁51、リフトシリンダ用ロジック弁52および弁装置28を切換制御して、カウンタウエイト取外時は、リフトシリンダ20のカウンタウエイト上昇動作から、第２の圧力センサ49による検出信号に基づきロワシリンダ23によるカウンタウエイト下降動作に自動的に切り換え、また、カウンタウエイト装着時は、ロワシリンダ23のカウンタウエイト上昇動作から、第１の圧力センサ48による検出信号に基づきリフトシリンダ20によるカウンタウエイト下降動作に自動的に切り換える機能を備えている。

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）を外す。

スイッチ（図示せず）などをカウンタウエイト取外側に操作すると、図３（ａ）に示されるように、制御手段60は、カウンタウエイト取外信号により電磁弁65，67をオンに制御して、第２の通路32のリフトシリンダ用ロジック弁52を開くとともに、作動圧源27を弁装置28のロジック弁35および方向制御弁38などにより第２の通路32を経てリフトシリンダ20の上昇用圧力作用室20aに連通するよう方向制御すると同時に、リフトシリンダ20の下降用圧力作用室20bを第３の通路33および弁装置28の低圧リリーフ弁44および通路45などを経てタンク26に連通するよう方向制御する。

このとき、図２（ａ）から（ｂ）に示されるように、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。

一方、ロワシリンダ23は、図３（ａ）に示されるようにロワシリンダ用ロジック弁51でロワシリンダ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。

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。

このようにして、リフトシリンダ20をカウンタウエイト取外時上昇動作させ、リフトシリンダ20によりカウンタウエイト４を載せ台12から持ち上げることができる。リフトシリンダ20が図２（ｂ）に示された上昇限界状態に到達して、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）に示された載せ台12上の所定持上位置で強制的に停止されるため、図３（ａ）に示される第２の通路32の圧力が上昇するので、この圧力上昇を監視する第２の圧力センサ49によってリフトシリンダ20の上昇限界状態を検出できる。

このリフトシリンダ20の上昇限界状態を検出した第２の圧力センサ49からの検出信号により、制御手段60は、図３（ｂ）に示されるように、電磁弁65をオフに制御するとともに電磁弁63，67をオンに制御して、リフトシリンダ用ロジック弁52を閉じ、第１の通路31のロワシリンダ用ロジック弁51を開くとともに、作動圧源27を弁装置28の通路41および第３の通路33を経てロワシリンダ23の下降用圧力作用室23bに連通するよう方向制御すると同時に、ロワシリンダ23の上昇用圧力作用室23aを第１の通路31および弁装置28の方向制御弁38を経てタンク26に連通するよう方向制御する。この図３（ｂ）において、カウンタウエイト４の荷重がかかるロワシリンダ23は、カウンタウエイト４の自重により下降動作しており、このとき、低圧リリーフ弁44は開状態で作動流体をタンク26にリリーフしている。

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、ロワシリンダ23によって、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、スイッチ（図示せず）などをカウンタウエイト装着側に操作すると、図４（ａ）に示されるように、制御手段60は、カウンタウエイト装着信号により電磁弁63，69をオンに制御して、第１の通路31のロワシリンダ用ロジック弁51を開くとともに、作動圧源27を弁装置28の方向制御弁38および第１の通路31を経てロワシリンダ23の上昇用圧力作用室23aに連通するよう方向制御すると同時に、ロワシリンダ23の下降用圧力作用室23bを第３の通路33および弁装置28の低圧リリーフ弁44を経た通路45によりタンク26に連通するよう方向制御する。

これにより、図２（ｃ）から（ｂ）に示されるように、ロワシリンダ23をカウンタウエイト装着時上昇動作させ、ロワシリンダ23により回動型サポート部材17が基軸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。ロワシリンダ23が上昇ストロークエンドなどの上昇限界状態に到達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、第１の通路31の圧力が上昇するので、この圧力上昇を監視する第１の圧力センサ48によってロワシリンダ23の上昇限界状態を検出できる。

ロワシリンダ23の上昇限界状態を検出した第１の圧力センサ48からの検出信号により、制御手段60は、図４（ｂ）に示されるように、電磁弁63をオフに制御するとともに電磁弁65，69をオンに制御して、ロワシリンダ用ロジック弁51を閉じ、第２の通路32のリフトシリンダ用ロジック弁52を開くとともに、作動圧源27を弁装置28の通路41および第３の通路33を経てリフトシリンダ20の下降用圧力作用室20bに連通するよう方向制御すると同時に、リフトシリンダ20の上昇用圧力作用室20aを第２の通路32および弁装置28の方向制御弁38によりタンク26に連通するよう方向制御する。この図４（ｂ）において、カウンタウエイト４の荷重がかかるリフトシリンダ20は、カウンタウエイト４の自重により下降動作しており、このとき、低圧リリーフ弁44は開状態で作動流体をタンク26にリリーフしている。

これにより、図２（ｂ）から（ａ）に示されるように、リフトシリンダ20をカウンタウエイト装着時下降動作させて、載せ台12上の所定持上位置にあったカウンタウエイト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、ロワシリンダ23によって、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、制御手段60は、カウンタウエイト取外信号により、図３（ａ）に示されるようにリフトシリンダ用ロジック弁52を開くとともに弁装置28を方向制御して、リフトシリンダ20をカウンタウエイト取外時上昇動作させ、リフトシリンダ20によりカウンタウエイト４を載せ台12から持ち上げ、リフトシリンダ20が上昇限界状態に到達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、その上昇限界状態を検出した第２の圧力センサ49からの検出信号により、図３（ｂ）に示されるようにリフトシリンダ用ロジック弁52を閉じ、ロワシリンダ用ロジック弁51を開くとともに、弁装置28を方向制御して、ロワシリンダ23をカウンタウエイト取外時下降動作させ、ロワシリンダ23により回動型サポート部材17を下方へ回動して、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まで自動的に下降させることができ、また、カウンタウエイト装着信号により、図４（ａ）に示されるようにロワシリンダ用ロジック弁51を開くとともに弁装置28を方向制御して、ロワシリンダ23をカウンタウエイト装着時上昇動作させ、ロワシリンダ23が上昇限界状態に到達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、その上昇限界状態を検出した第１の圧力センサ48からの検出信号により、図４（ｂ）に示されるようにロワシリンダ用ロジック弁51を閉じ、リフトシリンダ用ロジック弁52を開くとともに、弁装置28を方向制御して、リフトシリンダ20をカウンタウエイト装着時下降動作させ、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を提供できる。

ロワシリンダ用ロジック弁51およびリフトシリンダ用ロジック弁52は、ロワシリンダ昇降用およびリフトシリンダ昇降用の指令信号が無いときは第１または第２の通路31，32を閉止するスプリングリターン位置51b，52bを備えたので、指令信号が無いときはフェイルセーフ機能が働き、ロワシリンダ23およびリフトシリンダ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用流量制御弁53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用流量制御弁54により、これらの流量制御弁53，54で設定された最適な下降速度でカウンタウエイト４を地面Ｇや載せ台12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 弁装置
31 第１の通路
32 第２の通路
33 第３の通路
48 第１の圧力センサ
49 第２の圧力センサ
51 ロワシリンダ用ロジック弁
52 リフトシリンダ用ロジック弁
53 ロワシリンダ用流量制御弁
54 リフトシリンダ用流量制御弁
60 制御手段

Claims (4)

1. 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ロワシリンダ下降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、
   上記ロワシリンダのロワシリンダ上昇用圧力作用室を上記作動圧源および上記タンクのいずれか一方に連通可能である第１の通路と、
   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を上記作動圧源および上記タンクのいずれか一方に連通可能である第２の通路と、
   上記ロワシリンダのロワシリンダ下降用圧力作用室および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を上記作動圧源および上記タンクのいずれか一方に連通可能である第３の通路と、
   上記作動圧源に接続されて、外部からのカウンタウエイトを上昇動作させてから下降動作させるカウンタウエイト装着信号とカウンタウエイトを上昇動作させてからカウンタウエイトを下降動作させるカウンタウエイト取外信号とにより作動圧源から供給された作動流体を上記３つの通路と作動流体を作動圧源に循環させるタンクとの間で方向制御する弁装置と、
   上記第１の通路中に設けられて外部からのロワシリンダ昇降用のロワシリンダ昇降用指令信号により第１の通路を閉止する状態から開通する状態に制御するロワシリンダ用ロジック弁と、
   上記第２の通路中に設けられて外部からのリフトシリンダ昇降用のリフトシリンダ昇降用指令信号により第２の通路を閉止する状態から開通する状態に制御するリフトシリンダ用ロジック弁と、
   上記第１の通路に設けられて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を検出する第１の圧力センサと、
   上記第２の通路に設けられて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を検出する第２の圧力センサと、
   上記弁装置、上記ロワシリンダ用ロジック弁および上記リフトシリンダ用ロジック弁を切換制御して、カウンタウエイト取外時は上記リフトシリンダのカウンタウエイト上昇動作から上記第２の圧力センサによる検出信号に基づき上記ロワシリンダによるカウンタウエイト下降動作に切り換えるとともに、カウンタウエイト装着時は上記ロワシリンダのカウンタウエイト上昇動作から上記第１の圧力センサによる検出信号に基づきリフトシリンダによるカウンタウエイト下降動作に切り換える制御手段と
   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。
2. ロワシリンダ用ロジック弁は、ロワシリンダ昇降用の指令信号が有るときは第１の通路を開通する作動位置と、指令信号が無いときは第１の通路を閉止するスプリングリターン位置とを備え、
   リフトシリンダ用ロジック弁は、リフトシリンダ昇降用の指令信号が有るときは第２の通路を開通する作動位置と、指令信号が無いときは第２の通路を閉止するスプリングリターン位置とを備えた
   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。
3. 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流量制御弁と、
   上記第２の通路中に設けられ、カウンタウエイトの載せ台に対する装着時下降速度を制御するリフトシリンダ用流量制御弁と
   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。
4. 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。

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