JP6437907B2 - 作業機械の信号線切換装置及び作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械の信号線切換装置及び作業機械に関する。

上部旋回体と下部走行体との間で各種電気信号を授受する回転継手を有する作業機械がある。このような作業機械において、上部旋回体と下部走行体との間で接続すべき電気信号線の本数を低減する試みがなされている（特許文献１）。
一方で、作業機械のうち、クローラクレーンは種々の仕様が設定されている。そのため、標準仕様に新たな機能を追加する際、追加した機能に必要な電気信号線を追加した大型な回転継手が必要な場合がある。たとえば、下部走行体にロアカウンタウエイトを搭載して吊上荷重を増加して作業を行う仕様がある。このような追加仕様に伴い、上部旋回体と下部走行体との間で授受する電気信号線が増えることがある。

特開２００３−３２８３９７号公報

上部旋回体と下部走行体との間の電気信号線に追加が生じた場合、追加した電気信号線に対応した回転継手へ交換する必要があった。

（１）本発明の第１の態様による作業機械の信号線切換装置は、作業機械の信号線切換装置は、上部旋回体に設けた各種上部電気要素と、下部走行体に設けた各種下部電気要素と、前記各種上部電気要素と前記各種下部電気要素との間で各種電気信号を授受する回転継手と、前記回転継手の上部側出力端子と前記各種上部電気要素との間に設けた上部切換器と、前記回転継手の下部側出力端子と前記各種下部電気要素との間に設けた下部切換器と、前記上部切換器及び前記下部切換器の電気信号線を切換える信号を出力する切換信号出力器と、を備える。
（２）本発明の第２の態様による作業機械は、上記作業機械の信号線切換装置と、吊荷荷重と作業半径とに基づいて作業機械の転倒防止処理を行う安全装置とを備える。各種上部電気要素はゲートロックレバースイッチとコントローラとを含み、各種下部電気要素はロアカウンタウエイト検出スイッチを含む。ゲートロックレバースイッチからの切換信号の状態にかかわらず、ロアカウンタウエイト検出スイッチからのロアカウンタウエイト有/無信号は回転継手を介してコントローラに入力される。コントローラは安全装置を含み、安全装置は、ロアカウンタウエイト検出スイッチからロアカウンタウエイト無の信号が出力されているときは第１定格荷重曲線を選択し、ロアカウンタウエイト検出スイッチからロアカウンタウエイト有の信号が出力されているときは、第１定格荷重曲線より最大吊上荷重が大きく設定されている第２定格荷重曲線を選択して転倒防止処理を実行する。

本発明によれば、電気信号線に追加が生じた場合でも、追加した電気信号線に対応した回転継手へ交換する必要がない。

作業機械の外観側面図である。 安全装置を説明する図である。 ゲートロックレバーを下げた状態の電気回路図である。 ゲートロックレバーを上げた状態の電気回路図である。

図１〜図４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、本実施形態に係る作業機械の一例としてのクローラクレーンの外観側面図である。
クローラクレーン１００は、下部走行体１０と、この下部走行体１０上に旋回可能に設けられた上部旋回体２０と、上部旋回体２０に積載されたカウンタウエイト２１とを有する。

下部走行体１０は、不図示のトラックフレームの左右に設けられた一対のサイドフレーム１１を有する。また、必要に応じて、下部走行体１０にロアカウンタウエイトを搭載する仕様がある。

上部旋回体２０は、回動可能に軸支されたブーム２２を有する。上部旋回体２０の右側前部には運転室２３が設けられ、運転室２３の入り口にはゲートロックレバーが設置されている。オペレータは運転室２３に入り、ゲートロックレバーを下げることにより運転操作が可能になる。上部旋回体２０には巻き上げ用のウインチドラムである巻上ドラム２４と、起伏用のウインチドラムである起伏ドラム２５が搭載されている。

巻上ドラム２４には巻上ロープ２６が巻回され、巻上ドラム２４の駆動により巻上ロープ２６が巻き取りまたは繰り出され、フック２７が昇降する。起伏ドラム２５には起伏ロープ２８が巻回され、起伏ドラム２５の駆動により起伏ロープ２８が巻き取りまたは繰り出され、ブーム２２が起伏する。巻上ドラム２４は巻上用油圧モータにより駆動され、起伏ドラム２５は起伏用油圧モータにより駆動される。これら油圧モータの回転は不図示のブレーキ装置によって制動可能である。

図２に示すように、クローラクレーン１００はモーメントリミッタと呼ぶ安全装置２００を有している。
安全装置２００は、吊荷の荷重を検出する荷重検出装置２０１と、吊荷の作業半径を検出する作業半径検出装置２０２と、検出した吊荷の荷重と作業半径とに基づいてクローラクレーン１００が転倒しないようにブーム２２の角度を制限する制御装置２０３とを備えている。制御装置２０３には、作業半径とその作業半径で吊上可能な荷重とに基づく定格荷重曲線が設定されている。

上述したように、クローラクレーン１００は下部走行体１０に不図示のロアカウンタウエイトを搭載する仕様がある。この仕様では、上部旋回体２０に設置したカウンタウエイト２１のみで吊上作業を行う標準仕様に比べて吊上荷重が大きい。
制御装置２０３には、ブーム２２の長さが等しい場合であっても、上部旋回体２０にのみカウンタウエイトを搭載した仕様における第１定格荷重曲線２０３Ａと、下部走行体１０にロアカウンタウエイトを搭載した仕様における第２定格荷重曲線２０３Ｂとが記憶される。第１定格荷重曲線２０３Ａと第２定格荷重曲線２０３Ｂは、それぞれ入力された作業半径から定格吊上荷重を読み出す。

制御装置２０３は検出スイッチ２０３Ｃを備えている。後述するコントローラ４４から出力されるロアカウンタウエイト有信号が制御装置２０３に入力されると、検出スイッチ２０３Ｃは接点ａに切り換わり、第１定格荷重曲線２０３Ａの出力が選択される。ロアカウンタウエイト無信号が制御装置２０３に入力されると、検出スイッチ２０３Ｃは接点ｂに切り換わり、第２定格荷重曲線２０３Ｂの出力が選択される。
検出スイッチ２０３Ｃの出力である定格吊上荷重信号は比較器２０３Ｄに入力され、吊り荷重検出装置２０１からの荷重信号と比較される。荷重検出装置２０１からの荷重信号が定格吊上荷重信号を上回ると、比較器２０３Ｄはブーム２２の下げ動作を禁止するブーム下げ動作禁止信号を出力する。すなわち安全装置２００は転倒防止処理を行う。
この実施形態では、ロアカウンタウエイトの有無を検知して荷重曲線を切り替える機能を追加機能と呼ぶ。

ブーム２２の俯仰動作は、俯仰レバー操作によりコントロールバルブを切換え、油圧ポンプからの圧油を俯仰用油圧モータに供給して行われる。俯仰レバーが操作されると、ブーム下げパイロット油圧またはブーム上げパイロット油圧がリモコン弁から出力されてコントロールバルブが切換えられる。ブーム下げ動作禁止信号は上記パイロット油圧回路系に配置された電磁切換弁を閉位置に切換え、これによりブーム下げ動作が停止する。

図３、４は実施形態のクローラクレーン１００の電気回路図を示す。図３はゲートロックレバーを下げた状態の電気回路図、図４はゲートロックレバーを上げた状態の電気回路図である。ゲートロックレバー下げ状態はオペレータが運転室内でレバー操作を行ってクローラクレーン１００を操作できる。ゲートロックレバー上げ状態では運転席のレバー操作を無効としてクローラクレーン１００の操作が禁止される。

クローラクレーン１００は、下部電気要素と上部電気要素との間で各種電気信号を授受する回転継手３０を有している。回転継手３０の上部旋回体２０側には、回転継手３０の上部側出力端子と上部電気要素との間に上部切換器３１が設けられている。回転継手３０の下部走行体１０側には、回転継手３０の下部側出力端子と下部電気要素との間に下部切換器３２が設けられている。上部切換器３１と下部切換器３２は半導体スイッチング回路を使用することができるが、機械的に電気回路を切換えるスイッチ装置でもよい。

下部走行体１０には、サイドフレーム伸縮リモコン３３、サイドフレームシリンダ伸縮装置３４、ロアウエイト検出スイッチ３５が備えられている。
サイドフレーム伸縮リモコン３３は、サイドフレーム１１の伸縮を遠隔操作するためのリモコンであり、ダイオード３６、３７を介してそれぞれ伸長方向または収縮方向の信号をサイドフレームシリンダ伸縮装置３４に与える。

サイドフレームシリンダ伸縮装置３４は、油圧によりサイドフレーム１１を作動させる装置である。ロアウエイト検出スイッチ３５は、下部走行体１０にロアカウンタウエイトが設置された場合にこれを検出するスイッチである。

上部旋回体２０には、ポンプ容量調整装置４０、電源４１、ゲートロックレバースイッチ４２、サイドフレーム操作スイッチ４３、コントローラ４４が備えられている。

ポンプ容量調整装置４０は、サイドフレームシリンダ伸縮装置３４の油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプの傾転角、すなわち押除け容積を少なくして、サイドフレーム１１の動作をゆっくり行うためのものである。電源４１は、ゲートロックレバースイッチ４２や上部切換器３１へ信号用の電圧を印加する。

ゲートロックレバースイッチ４２は、運転室２３の入り口に設置されたゲートロックレバーが下げられたことを検出するスイッチである。オペレータが運転室２３に入りゲートロックレバーを下げると運転室内でサイドフレーム操作スイッチ４３等の操作が可能になる。ゲートロックレバースイッチ４２は、上部切換器３１及び下部切換器３２の電気信号線を切換える信号を出力する切換信号出力器として機能する。

サイドフレーム操作スイッチ４３は、サイドフレーム１１を伸縮するための操作スイッチであり、上部切換器３１、回転継手３０、下部切換器３２を介して伸長方向または収縮方向の信号をサイドフレームシリンダ伸縮装置３４に与える。
コントローラ４４は図２の制御装置２０３を含む。制御装置２０３は、ロアウエイト検出スイッチ３５からの検出信号を受けて、ロアウエイトの有無に応じた第１定格荷重曲線２０３Ａまたは第２定格荷重曲線２０３Ｂに切り替える。上記検出信号が図２で説明したロアカウンタウエイト有/無信号である。

このようにクローラクレーン１００は、上部旋回体２０に設けた各種上部電気要素、すなわち電力消費要素を有する。電力消費要素は、上述の他に、例えばスタータモータ、空調装置、制御装置などがある。
クローラクレーン１００はまた、下部走行体１０に設けた各種下部電気要素、すなわち電力消費要素を有する。電力消費要素は、上述の他に、例えばジャッキアップシリンダ駆動用電磁弁などがある。

回転継手３０は、４本の接続線Ａ〜Ｄを有する。一方、下部走行体１０には、サイドフレーム伸縮リモコン３３、サイドフレームシリンダ伸縮装置３４の他に、ロアウエイト検出スイッチ３５が追加機能して加えられたものとする。このため、通常であれば６本の接続線を有する回転継手に交換する必要があるが、本実施形態では上部切換器３１及び下部切換器３２の電気信号線を切り替えることにより、４本の接続線Ａ〜Ｄを有する回転継手３０を用いることができる。

以下に、クローラクレーン１００の電気回路の動作について図３、４を参照して説明する。
図３の回路はゲートロックレバーを下げた状態であり、オペレータは運転室内にいる。図４の回路はゲートロックレバーを上げた状態であり、オペレータは運転室外にいる。オペレータが運転室内に乗車しているときはサイドフレーム操作スイッチ４３によりサイドフレームを収縮することができる。一方、オペレータが運転室外にいるときはサイドフレーム伸縮リモコン３３によりサイドフレームを収縮することができる。
以下、図３と図４の電気回路について詳細に説明する。

図３は、ゲートロックレバーが下げられて、上部切換器３１がＯＮ、下部切換器３２がＯＦＦの状態を示す。すなわち、ゲートロックレバーが下げられると、ゲートロックレバースイッチ４２が閉じられ、電源４１からの電圧が切換信号Ｓ１Ｕとして上部切換器３１に入力され、上部切換器３１がＯＮ状態になる。切換信号Ｓ１Ｕの電圧レベルがローレベルで上部切換器３１が図４のＯＦＦ状態となる。

上部切換器３１がＯＮ状態では、電源４１からの電圧線Ｖ１Ｕが上部切換器３１内の電気信号線を介して、回転継手３０の接続線Ｂに接続される。回転継手３０の接続線Ｂは、下部切換器３２内の電気信号線を介してロアウエイト検出スイッチ３５へ入力される。ロアウエイト検出スイッチ３５の出力線は下部切換器３２内の電気信号線を介して回転継手３０の接続線Ａへ接続される。そして、回転継手３０の接続線Ａからコントローラ４４へ接続される。すなわち、回転継手３０の接続線Ａ、Ｂは、ロアウエイト検出スイッチ３５をコントローラ４４へ接続している。したがって、ロアカウンタウエイトの有無を検知して荷重曲線を切り替えることができる。

ロアウエイト検出スイッチ３５の出力線は下部切換器３２内の電気信号線から切換信号Ｓ１Ｌとして下部切換器３２に印加される。この切換信号Ｓ１Ｌの電圧レベルにより下部切換器３２のＯＮ／ＯＦＦ状態が設定される。この例では、切換信号Ｓ１Ｌの電圧レベルがハイレベルで下部切換器３２が図３のＯＦＦ状態となり、ハイレベルで図４のＯＮ状態となる。

更に、ゲートロックレバーが下げられた状態では、図３に示すように、回転継手３０の接続線Ｃ、Ｄは、サイドフレーム操作スイッチ４３とサイドフレームシリンダ伸縮装置３４を接続している。したがって、運転室２３内のオペレータはサイドフレーム操作スイッチ４３を操作してサイドフレームシリンダ伸縮装置３４によるサイドフレーム１１の操作が可能である。

一方、ゲートロックレバーが下げられた状態では、サイドフレーム伸縮リモコン３３は使用されないので、電源４１からサイドフレーム伸縮リモコン３３へ電圧は供給されていない。

図４は、ゲートロックレバーが上げられて、上部切換器３１がＯＦＦ、下部切換器３２がＯＮの状態を示す。すなわち、ゲートロックレバーが上げられると、ゲートロックレバースイッチ４２が開かれ、電源４１からの切換信号ＳＩＵの信号状態がローレベルとなり、上部切換器３１がＯＦＦ状態になる。上部切換器３１がＯＦＦ状態になると、回転継手３０の接続線Ａが電源４１に接続され、接続線Ａから下部切換器３２に対してハイレベルな切換信号Ｓ１Ｌが入力されて、下部切換器３２がＯＮ状態となって図４に示すように電気信号線が切り替わる。この結果、回転継手３０の接続線Ａを介して電源４１からサイドフレーム伸縮リモコン３３へ電力が供給され、サイドフレーム伸縮リモコン３３から回転継手３０の接続線Ｂを介してポンプ容量調整装置４０へポンプ傾転角を小さくする指令信号が伝達される。

サイドフレーム伸縮リモコン３３は、ダイオード３６、３７を介してそれぞれ伸長方向または収縮方向の信号をサイドフレームシリンダ伸縮装置３４に与え、サイドフレーム１１の伸縮を遠隔操作する。また、ポンプ容量調整装置４０には、サイドフレーム伸縮リモコン３３から回転継手３０の接続線Ｂを介してポンプ傾転角を小さくする信号が伝達されているので、サイドフレーム１１の動作をゆっくり行ことができる。

また、図３に示すように、回転継手３０の接続線Ｃ、Ｄは、ロアウエイト検出スイッチ３５をコントローラ４４へ接続している。したがって、上述したように、ロアカウンタウエイトの有無を検知して荷重曲線を切り替えることができる。
一方、ゲートロックレバーが上げられた状態では、サイドフレーム操作スイッチ４３は使用されないので、サイドフレーム操作スイッチ４３と接続される信号線に接続される電気信号線は上部切換器３１に存在しない。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）作業機械の信号線切換装置は、上部旋回体２０に設けた各種上部電気要素と、下部走行体１０に設けた各種下部電気要素と、各種上部電気要素と各種下部電気要素との間で各種電気信号を授受する回転継手３０と、回転継手３０の上部側出力端子と各種上部電気要素との間に設けた上部切換器３１と、回転継手３０の下部側出力端子と各種下部電気要素との間に設けた下部切換器３２と、上部切換器３１及び下部切換器３２の電気信号線を切換える信号を出力する切換信号出力器、すなわちゲートロックレバースイッチ４２と、を備える。これにより、電気信号線に追加が生じた場合でも、追加した電気信号線に対応した回転継手へ交換する必要がない。

（２）作業機械の信号線切換装置において、上部切換器３１及び下部切換器３２の電気信号線を切換える信号を出力する切換信号出力器はゲートロックレバースイッチ４２である。これにより、ゲートロックレバーの操作に応じて上部切換器３１及び下部切換器３２の電気信号線を切換えることができる。

（３）上記（２）の装置において、ゲートロックレバースイッチ４２からの切換信号の状態にかかわらず、ロアウエイト検出スイッチ３５からのロアカウンタウエイト有/無信号は回転継手３０を介してコントローラ４４、すなわち安全装置２００入力される。
そのため、運転室外からクローラクレーンを操作する場合もロアカウンタウエイト有りの第２定格荷重曲線２０３０ｂを用いて吊上作業を行うことができる。

（４）上記（２）または（３）の装置において、ゲートロックレバースイッチ４２からの切換信号が乗員が運転室内にいないことを示す信号状態のときは、サイドフレーム伸縮リモコン３３からポンプ容量調整装置４０にポンプ傾転角を小さくする指令が出力される。
そのため、運転室外からサイドフレーム伸縮リモコン３３でサイドフレームの拡縮操作を行うときの拡縮油圧シリンダの伸縮速度は、運転室内からサイドフレーム操作スイッチ４３でサイドフレームの拡縮操作を行うときの拡縮油圧シリンダの伸縮速度に比べて遅くすることができる。

（５）実施の形態のクローラクレーンは、吊荷荷重と作業半径とに基づいて作業機械の転倒防止処理を行う安全装置２００を備える。安全装置２００は、ロアウエイト検出スイッチ３５からロアカウンタウエイト無の信号が出力されているときは第１定格荷重曲線２０３Ａを選択し、ロアウエイト検出スイッチ３５からロアカウンタウエイト有の信号が出力されているときは、第1定格荷重曲線２０３Ａより最大吊上荷重が大きく設定されている第２定格荷重曲線２０３Ｂを選択して転倒防止処理、たとえばブーム下げ動作禁止処理を実行する。
したがって、追加機能により回転継手内の電気信号線の本数が増えても、回転継手内に設けた電気信号線の数量は変更することなく、追加機能を実現することができる。

さらに実施の形態の信号線切換装置の作用効果を説明する。
実施の形態を適用しない場合、すなわち、図３の電気回路の接続状態でしか使用できない場合、サイドフレーム伸縮リモコン３３でサイドフレームの伸縮を操作するとき、ポンプ傾転角を小さくすることができない。図４の接続状態でしか使用できない場合、サイドフレーム操作スイッチ４３ではサイドフレームの伸縮を操作することができない。しかし、実施の形態のように図３の電気回路の接続状態と図４の電気回路の接続状態とを選択できるようにすれば、運転室からサイドフレーム伸縮リモコン３３でサイドフレームの伸縮を操作するとき、ポンプ傾転角を小さくすることができるし、運転室内からサイドフレーム操作スイッチ４３でサイドフレームの伸縮を操作することができる。

本発明は以下のように変形して実施することができる。
（１）以上では、ゲートロックレバーの操作にしたがって図３と図４の電気回路の状態を切換えるようにした。しかし、本発明はこれに限定されず、専用の切換えスイッチを設けてオペレータが図３と図４の電気回路を切換えるようにしてもよい。あるいは、ゲートロックレバー以外の操作部材に連動する切換えスイッチを使用してもよい。

（２）以上では、追加機能としてロアカウンタウエイトを追加した仕様があるクローラクレーンについて説明した。クローラクレーンの追加機能は、ロアカウンタウエイトを追加した仕様以外でも種々想定されるので、本発明は実施の形態に限定されない。また、クローラクレーン以外の建設機械を含む作業機械であって、上部旋回体に搭載した上部電気機器要素と下部走行体に搭載した下部電気機器要素との間で各種信号を授受する回転継手を有する種々の作業機械にも本発明を適用できる。

（３）以上説明した実施の形態では、電気信号線のみを有する回転継手として説明したが、電気信号線に加えて、上部旋回体に搭載した上部油圧機器要素と下部走行体に搭載した下部油圧機器要素との間で各種油圧を授受するようにした回転継手に本発明を適用してもよい。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１０ 下部走行体
２０ 上部旋回体
３０ 回転継手
３１ 上部切換器
３２ 下部切換器
３３ サイドフレーム伸縮リモコン
３４ サイドフレームシリンダ伸縮装置
３５ ロアウエイト検出スイッチ
４０ ポンプ容量調整装置
４１ 電源
４２ ゲートロックレバースイッチ
４３ サイドフレーム操作スイッチ
４４ コントローラ

Claims (5)

1. 上部旋回体に設けた各種上部電気要素と、
   下部走行体に設けた各種下部電気要素と、
   前記各種上部電気要素と前記各種下部電気要素との間で各種電気信号を授受する回転継手と、
   前記回転継手の上部側出力端子と前記各種上部電気要素との間に設けた上部切換器と、
   前記回転継手の下部側出力端子と前記各種下部電気要素との間に設けた下部切換器と、
   前記上部切換器及び前記下部切換器の電気信号線を切換える切換信号を出力する切換信号出力器とを備えることを特徴とする作業機械の信号線切換装置。
2. 請求項１に記載の作業機械の信号線切換装置において、
   前記切換信号出力器は、運転室内に乗員が存在することを示す信号状態と運転室内に乗員が存在しないことを示す信号状態を出力するゲートロックレバースイッチであることを特徴とする作業機械の信号線切換装置。
3. 請求項２に記載の作業機械の信号線切換装置において、
   前記各種上部電気要素は前記ゲートロックレバースイッチとコントローラとを含み、前記各種下部電気要素はロアカウンタウエイト検出スイッチを含み、
   前記ゲートロックレバースイッチからの前記切換信号の状態にかかわらず、前記ロアカウンタウエイト検出スイッチからのロアカウンタウエイト有/無信号は前記回転継手を介して前記コントローラに入力されることを特徴とする作業機械の信号線切換装置。
4. 請求項２に記載の作業機械の信号線切換装置において、
   前記各種上部電気要素はポンプ容量調整装置を含み、前記各種下部電気要素はサイドフレーム伸縮リモコンを含み、
   前記ゲートロックレバースイッチからの前記切換信号が乗員が運転室内にいないことを示す信号状態のときは、前記サイドフレーム伸縮リモコンから前記ポンプ容量調整装置にポンプ傾転角を小さくする指令が出力されることを特徴とする作業機械の信号線切換装置。
5. 請求項３に記載の作業機械の信号線切換装置と、
   吊り荷重と作業半径とに基づいて作業機械の転倒防止処理を行う安全装置とを備え、
   前記安全装置は、前記ロアカウンタウエイト検出スイッチからロアカウンタウエイト無の信号が出力されているときは第１定格荷重曲線を選択し、前記ロアカウンタウエイト検出スイッチからロアカウンタウエイト有の信号が出力されているときは、前記第1定格荷重曲線より最大吊上荷重が大きく設定されている第２定格荷重曲線を選択して前記転倒防止処理を実行することを特徴とする作業機械。

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