JPH09144061A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 騒音や排気ガスなどの環境上の問題があるエ
ンジンを用いることなく、かつ制約の多い外部電力供給
方式でなくバッテリによる油圧ポンプの駆動を可能とす
る建設機械を提供する。 【解決手段】 建設機械は、走行装置12を備えた機械本
体14に作業機17を装着してなる。機械本体14に、多数の
バッテリ22b を内蔵したバッテリボックス22を脱着可能
に搭載する。このバッテリボックス22に内蔵されたバッ
テリ22b により作動する直流モータ23と、この直流モー
タ23により駆動される油圧ポンプ24とを、後部のフード
26内に設ける。作業機17は、油圧ポンプ24によって油圧
タンク27より作動油の供給をうける油圧アクチュエータ
により作動する。外部の無線操縦装置または有線操縦装
置から入力された指令信号により油圧バルブ28を操作し
て、油圧アクチュエータに供給される作動油を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリを動力源
とする油圧ショベル、ブルドーザ、ローダなどの建設機
械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルなどの建設機械は、エンジ
ンを動力源とするものが一般的である。すなわち、エン
ジンにより油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプで発生
した油圧を油圧バルブによりコントロールして、作業機
の油圧シリンダなどを作動させるようにしている。

【０００３】図６は、従来の油圧ショベルの一例を示
し、オペレータスペース１の後部にエンジン、ラジエー
タなどのエンジン関連機器を配置してエンジンフード２
で覆い、オペレータスペース１の側部に油圧タンク、油
圧ポンプ、油圧バルブなどの油圧関連機器を配置してサ
イドカバー３により覆っている。

【０００４】また、オペレータスペース１では、座席４
の周囲に作業機５を操作するための操作レバー６、走行
レバー７、旋回用のスイングペダル８などの各種レバ
ー、ペダルおよびスイッチ類が配置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の油
圧ショベルは、エンジンを動力源としているため、エン
ジンから発生する騒音、排気ガスなどの環境上の問題が
あり、市街地、夜間、トンネル内などでの作業に制限を
受けている。

【０００６】一方、外部から電源ケーブルにより電力の
供給を受けながら電動モータを駆動し、エンジン駆動式
の油圧ショベルと同様に機械本体（旋回台）上のオペレ
ータが車載のレバーなどを操作して稼働する電動油圧シ
ョベルもあるが、このような電動油圧ショベルは、電源
ケーブルにより電力供給を受け得る場所での作業のみに
制限を受け、また、電源ケーブルが自由な走行や旋回を
妨げている。

【０００７】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、騒音や排気ガスなどの環境上の問題があるエンジ
ンを用いることなく、かつ制約の多い外部電力供給方式
でなくバッテリによる油圧ポンプの駆動を可能とする建
設機械を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、走行装置を備えた機械本体に作業機を装着してな
る建設機械において、機械本体に脱着可能に搭載されバ
ッテリを内蔵したバッテリボックスと、このバッテリボ
ックスに内蔵されたバッテリにより作動する電動モータ
と、この電動モータにより駆動される油圧ポンプと、こ
の油圧ポンプによって油圧タンクより供給される作動油
にて作動される油圧アクチュエータと、機械本体の外部
から入力された指令信号により操作されて油圧アクチュ
エータに供給される作動油を制御する油圧バルブとを具
備した構成の建設機械である。

【０００９】そして、機械本体の外部から入力した指令
信号により油圧バルブを制御することにより、オペレー
タ用の座席や、車載の操作器（レバー、ペダルおよびス
イッチ類）を無くすことができるから、それらの設置ス
ペース分に大型のバッテリボックスを搭載してエンジン
に替わる電動モータを駆動でき、エンジン騒音や、排気
ガスの発生を防止できる。

【００１０】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載の建設機械において、機械本体を旋回可能に設け、
この機械本体の旋回中心上から一側部上にわたって、全
部のバッテリを収納する一つのバッテリボックスを配置
し、このバッテリボックスの後部に電動モータおよび油
圧ポンプを配置し、機械本体の他側部上に油圧タンクを
配置したものである。

【００１１】そして、バッテリボックス、電動モータ、
油圧ポンプおよび油圧タンクの重量により機械本体上の
重心のバランスを取ることができる。さらに、バッテリ
ボックスの交換およびバッテリのメンテナンスを機械本
体の一側部から比較的容易に行なえる。

【００１２】請求項３に記載された発明は、請求項１に
記載の建設機械において、機械本体の一側部上に油圧バ
ルブを制御するコントローラを立設し、このコントロー
ラに対し無線操縦装置と有線操縦装置とを択一的に接続
したものである。

【００１３】無線の場合は、電線の取扱に注意を払うこ
となく、任意の場所から操縦に専念できる。一方、有線
の場合は、ノイズの影響を受けずに確実な操作を行うこ
とができ、電波使用不可能エリアの規制も受けない。

【００１４】請求項４に記載された発明は、請求項３に
記載の建設機械において、無線操縦装置の受信機および
有線操縦装置の指令機からそれぞれ引出された各指令信
号ケーブルを択一的に選択して、コントローラに設けら
れた共通の接続部にそれぞれ着脱自在に接続したもので
ある。

【００１５】そして、コントローラの共通の接続部およ
び内部回路を無線操縦および有線操縦の両方で使用す
る。

【００１６】請求項５に記載された発明は、請求項３に
記載の建設機械において、コントローラの外側面に非常
停止スイッチを設けたものである。

【００１７】そして、機械本体の外部で操作をしている
オペレータにとって不測の事態が生じたときは、その事
態に対し非常停止スイッチにて素早く対応する。

【００１８】請求項６に記載された発明は、請求項１に
記載の建設機械において、油圧バルブをパイロット操作
するパイロット圧制御回路に電磁作動式の比例減圧弁お
よび方向切換弁を設け、この比例減圧弁および方向切換
弁をコントローラからの電気信号により制御するもので
ある。

【００１９】そして、比例減圧弁と方向切換弁とによ
り、パイロット圧の圧力制御と方向制御とを分担する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態
を、図１乃至図５を参照しながら詳細に説明する。

【００２１】図１および図２は、本発明に係る電動油圧
ショベルを示し、履帯11を装着した走行装置12に旋回軸
受13により機械本体（旋回台）14を旋回可能に設ける。
走行装置12の前部にアーム15によりブレード16を取付
け、また、機械本体14の前部に作業機17を装着する。

【００２２】図１に示すように、機械本体14の上部で
は、旋回中心21上から一側部上にわたって一つのバッテ
リボックス22を配置する。このバッテリボックス22は、
上面部に開閉自在の蓋板22a を設けた箱体であり、内部
に直列および並列に接続された多数のバッテリ22b を収
納している。

【００２３】このバッテリボックス22は、クレーンやフ
ォークリフトにより機械本体14上に搭載し、バッテリ22
b の消耗時にはバッテリボックス22ごと充電済みのもの
と交換できるように、図示されないボルトなどにより脱
着可能に取付ける。

【００２４】このバッテリボックス22の後部にバッテリ
22b により作動する電動モータとしての直流モータ23
と、この直流モータ23により駆動される油圧ポンプ24
と、油圧回路における油温の上昇を抑えるためのオイル
クーラ25とを配置し、これらを開閉自在のフード26によ
り覆う。

【００２５】さらに、機械本体14の他側部上に油圧タン
ク27および油圧バルブ28を配置する。この油圧バルブ28
は、前記油圧ポンプ24によって油圧タンク27より走行
系、旋回系および作業機系（以下、旋回系および作業機
系を作業系という）の多数の油圧アクチュエータ（油圧
モータ、油圧シリンダ）に供給される作動油をそれぞれ
制御する多数の油圧バルブから構成され、後で詳述する
ように機械本体14の外部から入力された指令信号により
操作される。

【００２６】そして、この図１に示された配置構造は、
バッテリボックス22の中心（重心）を旋回中心21の近傍
で、かつ後方に配置しているため、バッテリボックス22
などの重量により作業機17を含む機械本体全体の重心バ
ランスを調整する上で効果的であり、また、従来のエン
ジン駆動式油圧ショベルのオペレータスペースにバッテ
リボックス22を配置するなどの既存油圧ショベルの改造
により容易に製造できる。

【００２７】図２に示すように、作業機17は、ブーム用
油圧シリンダ31により上下方向に回動されるブーム32
と、アーム用油圧シリンダ33により回動されるアーム34
と、バケット用油圧シリンダ35によりバケットリンケー
ジ36を介して回動されるバケット37とを順次連結したも
のである。

【００２８】この作業機17は、機械本体14の前部にて水
平方向へ首振り可能に取付ける。すなわち、機械本体14
から突設されたスイングフレーム41に、ほぼコ字形に形
成されたスイングポスト42を水平方向へ回動自在に軸支
し、このスイングポスト42に前記ブーム用油圧シリンダ
31およびブーム32の基端をそれぞれ上下方向回動自在に
軸支する。

【００２９】このスイングポスト42の一側面に、機械本
体14内に設けられた首振り用油圧シリンダ43のロッド先
端をリンケージ44，45を介して連結し、首振り用油圧シ
リンダ43の伸縮動作によりスイングポスト42を左右方向
に回動する。これにより作業機17は左右方向に首振り運
動する。

【００３０】さらに、図１および図２に示すように、機
械本体14の一側部上であってバッテリボックス22の一側
面部に沿って、バッテリ22b からの電力供給を受けて各
種油圧アクチュエータ制御用の油圧バルブを制御するた
めのコントローラ51を立設する。また、後部のフード26
の上側に緑、赤、黄の三色からなる三つの警告灯52を設
け、機械の稼働状況や、バッテリ消耗の警告などを表示
する。

【００３１】図３に示すように、このコントローラ51に
対し無線操縦装置53と有線操縦装置54とを択一的に接続
する。すなわち、無線操縦装置53の指令機53a に対する
受信機53b および有線操縦装置54の指令機54a からそれ
ぞれ引出された指令信号ケーブル53c ，54c の一方を選
択して、コントローラ51に設けられた共通の接続部55に
着脱自在に接続する。このようにすれば、コントローラ
51の接続部55および内部回路を無線操縦および有線操縦
の両方で有効に使用できる。

【００３２】以下の説明では、無線操縦装置53の指令機
53a を無線指令機53a と呼び、無線操縦装置53の受信機
53b を無線受信機53b と呼び、有線操縦装置54の指令機
54aを有線指令機54a と呼ぶ。

【００３３】無線指令機53a および有線指令機54a は、
始動スイッチ、制御対象を走行系と作業系とで切換える
ための切換スイッチ（図に現れず）などのスイッチ類、
制御対象となった走行系または作業系を制御するための
ジョイスティック53d ，54d、表示灯などを備えてい
る。

【００３４】前記コントローラ51は、バッテリボックス
22内のバッテリ22b より電力供給ライン56を経て供給さ
れた電力を、前記無線受信機53b または有線指令機54a
から入力された制御信号と、位置センサ、圧力センサ、
温度センサなどの検出器（図示せず）から入力された検
出信号とに基づいて制御し、出力信号ライン57，58を経
て直流モータ23や、走行系および作業系を作動する各種
油圧アクチュエータ制御用の電磁作動式油圧バルブ28の
ソレノイドSol に供給する。

【００３５】また、コントローラ51の外側面にボタン形
の非常停止スイッチ59を設け、機械本体14の外部で操作
をしているオペレータにとって不測の事態が生じたとき
は、この非常停止スイッチ59を押動することにより、バ
ッテリ22b から直流モータ23や油圧バルブ28のソレノイ
ドSol への電力供給を強制的に遮断し、機械全体の可動
部を停止させ、緊急事態に対し素早く対応できるように
する。

【００３６】図４は、作業機17の一つの油圧アクチュエ
ータ（例えばブーム用油圧シリンダ31）を制御する油圧
回路の一例を示し、油圧アクチュエータを直接制御する
油圧バルブ28c をパイロット操作形とし、この油圧バル
ブ28c のパイロット圧作用部に対し油圧ポンプ24からパ
イロット圧を供給するパイロット圧制御回路61を設け
る。

【００３７】このパイロット圧制御回路61は、電磁作動
式の油圧バルブとしての比例減圧弁28a および方向切換
弁28b を有し、この比例減圧弁28a および方向切換弁28
b をコントローラ51から各弁28a ，28b のソレノイドSo
l へ供給される出力信号（電流）により制御する。

【００３８】すなわち、油圧ポンプ24から吐出された作
動油を比例減圧弁28a にて入力電流値に応じた出口側圧
力に比例減圧制御するとともに、方向切換弁28b にて励
磁側の位置に方向制御したパイロット圧を、油圧バルブ
28c のスプールに印加して、その方向およびストローク
を制御し、油圧ポンプ24からこの油圧バルブ28c を経て
油圧アクチュエータ31に供給される作動油の方向および
流量を制御する。すなわち、油圧アクチュエータ31の作
動方向および作動速度を制御する。

【００３９】図５に示すように、バッテリ22b 、直流モ
ータ23などのメンテナンスを行う際は、バッテリボック
ス22の蓋板22a および直流モータ23などのフード26を上
方に開いてストッパ62により係止し、内部のバッテリ22
b や直流モータ23などの保守、点検を行う。

【００４０】次に、この一実施形態の作用を説明する。

【００４１】オペレータは、先ず無線操縦装置53か有線
操縦装置54の一方を選択する。例えば、オペレータにと
って足場が悪いなどの場所で作業を行う場合や、機械本
体14の旋回角が大きい場合は、オペレータからの指令信
号用ケーブルを必要としない無線操縦装置53を選択し、
一方、ノイズの影響を受けやすい場所や、電波使用不可
能エリアの規制がある場所では、有線操縦装置54を選択
し、選択した側の指令信号ケーブル53c ，54c をコント
ローラ51に予め接続する。

【００４２】オペレータは、本油圧ショベルの側方また
は前方などに位置して、無線指令機53a から無線受信機
53b を介してコントローラ51に、あるいは有線指令機54
a からコントローラ51に走行用または作業用の操作信号
を入力する。

【００４３】この操作信号の入力により、バッテリボッ
クス22内のバッテリ22b を電源とする直流モータ23を始
動し、この直流モータ23に直結された油圧源の油圧ポン
プ24を駆動開始するとともに、走行系または作業系（旋
回系および作業機系）の油圧アクチュエータを制御する
各種油圧バルブを電磁作動し、油圧ポンプ24から吐出さ
れた作動油を制御して該当する油圧アクチュエータを指
令通りに作動する。

【００４４】例えば、定位置で作業系を稼働するとき
は、無線指令機53a または有線指令機54a の切換スイッ
チにより、同一のジョイスティック動作を走行系の制御
パターンから作業系の制御パターンへと切換え、コント
ローラ51から出力される電流により電磁式の比例減圧弁
28a および方向切換弁28b を制御し、パイロット圧の作
用方向および圧力を制御し、パイロット操作形の作業系
油圧バルブ28c を制御し、油圧ポンプ24から吐出された
作動油をこの作業系油圧バルブ28c により制御して、機
械本体14を旋回させるための旋回用油圧モータ、作業機
17のブーム用油圧シリンダ31、アーム用油圧シリンダ3
3、バケット用油圧シリンダ35などを指令通りに作動さ
せる。

【００４５】さらに、バッテリ22b が消耗した場合は、
バッテリボックス22を機械本体14から取外して、充電済
みのバッテリ22b を内蔵したバッテリボックスと交換す
る。その際に、機械本体14の旋回中心上から一側部上に
わたって位置するオペレータスペースに、全部のバッテ
リ22b を収納する一つのバッテリボックス22を配置した
ので、バッテリボックス22の交換作用を容易に行うこと
ができる。

【００４６】次に、図に示されていない本発明の実施形
態を説明する。

【００４７】本発明は、図１に示した配置に限定される
ものではなく、例えば、油圧バルブ28はバッテリボック
ス22の下側に配置してもよい。

【００４８】また、請求項１、２、３、４、５に記載さ
れた発明は、図４に示した油圧回路に限定されるもので
はなく、例えば図４に示された電磁式の比例減圧弁28a
および方向切換弁28b を一つの電磁比例弁により置換す
ることもできる。

【００４９】さらに、一つの油圧ポンプ24をパイロット
圧制御回路用および油圧アクチュエータ駆動用として共
用した例を説明したが、パイロット圧制御回路用の油圧
ポンプに対し、油圧アクチュエータ駆動用の油圧ポンプ
を別個に設けてもよい。

【００５０】また、請求項１、３、４、５、６に記載さ
れた発明は、複数のバッテリボックスにバッテリを分散
して配置する形態も含むものである。

【００５１】最後に、請求項１、３、４、５、６に記載
された発明は、油圧ショベルに限定されるものではな
く、ブルドーザ、ローダなどの他の建設機械にも適用で
きるものである。

【００５２】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、機
械本体の外部から入力された指令信号により油圧バルブ
を操作するようにしたから、オペレータの座席や操作レ
バー、ペダルなどのオペレータスペースを機械本体上に
設ける必要がなく、このため、そのオペレータスペース
に大きなバッテリボックスを設置でき、外部から電源ケ
ーブルにより電力の供給を受けることなく、電動モータ
により油圧ポンプを駆動でき、エンジン駆動による騒
音、排気ガスなどの環境上の問題を解決でき、例えば市
街地での夜間などの静音運転、トンネル内などの閉じら
れた空間での作業が可能である。また、キャブなどのオ
ペレータスペースを機械本体上に設けなくてもよいの
で、機械の全高を低くでき、運搬などにおいて法令上の
制限をクリアしやすく便利である。さらに、機械本体の
外部から操作指令信号を入力するので、オペレータは、
作業機が行う作業状況を監視しやすい位置で効率的な作
業を行うことができる。

【００５３】請求項２に記載された発明によれば、機械
本体の旋回中心上から一側部上にわたって配置した、全
部のバッテリを収納する一つのバッテリボックスと、こ
のバッテリボックスの後部に配置した電動モータおよび
油圧ポンプと、機械本体の他側部上に配置した油圧タン
クとにより、旋回中心上に全体の重心が位置するように
重量バランスを取ることができるとともに、上記のよう
な配置によれば、エンジン駆動式の油圧ショベルの簡単
な改造により容易に製造できる効果がある。また、バッ
テリボックスを機械本体の一側部にて脱着可能としたの
で、バッテリボックスの交換などを容易に行える。さら
に、後部に電動モータおよび油圧ポンプを配置したか
ら、これらのメンテナンスを楽な姿勢で行うことができ
る。

【００５４】請求項３に記載された発明によれば、機械
本体の一側部上に油圧バルブを制御するコントローラを
立設し、このコントローラに対し無線操縦装置と有線操
縦装置とを択一的に接続したから、無線を選択した場合
は、移動および旋回操作を自由に行うことができるとと
もに、最も作業を監視しやすい位置にて操縦に専念でき
る。一方、有線を選択した場合は、ノイズの影響を受け
ずに操作の確実性を図れる、電波使用不可能エリアの規
制を受けない、無線の故障に対応できるなどの効果が得
られる。また、機械本体の一側部上に立設したコントロ
ーラはオペレータ位置から近いので、無線と有線の切換
操作を容易に行うことができ、また、有線操作ケーブル
を比較的短くして取扱を容易にすることができる。

【００５５】請求項４に記載された発明によれば、無線
操縦装置の受信機と有線操縦装置の指令機とをコントロ
ーラの共通の接続部に択一的に接続するから、コントロ
ーラの接続部および内部回路を無線操縦および有線操縦
の両方で有効に使用することができる。

【００５６】請求項５に記載された発明によれば、コン
トローラの外側面に非常停止スイッチを設けたから、機
械本体の外部で操作をしているオペレータにとって不測
の事態が生じたときに、その事態に対し非常停止スイッ
チにて素早く対応できる。

【００５７】請求項６に記載された発明によれば、油圧
バルブをパイロット操作するパイロット圧制御回路に電
磁作動式の比例減圧弁および方向切換弁を設け、この比
例減圧弁および方向切換弁をコントローラからの電気信
号により制御するから、比較的簡単な比例減圧弁と方向
切換弁との組合せにより、パイロット圧の圧力制御と方
向制御とを分担して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建設機械の一実施形態を示す平面
図である。

【図２】同上建設機械の斜視図である。

【図３】同上建設機械の操縦装置、コントローラおよび
油圧バルブなどの接続を示す斜視図である。

【図４】同上建設機械のパイロット圧制御回路を示す油
圧回路図である。

【図５】同上建設機械のメンテナンス状態を示す斜視図
である。

【図６】従来の建設機械を示す平面図である。

【符号の説明】

12 走行装置 14 機械本体 17 作業機 22 バッテリボックス 22b バッテリ 23 電動モータとしての直流モータ 24 油圧ポンプ 27 油圧タンク 28 油圧バルブ 28a 比例減圧弁 28b 方向切換弁 31，33，35 油圧アクチュエータ 51 コントローラ 53 無線操縦装置 53a 指令機 53b 受信機 54 有線操縦装置 54a 指令機 53c ，54c 指令信号ケーブル 55 接続部 59 非常停止スイッチ 61 パイロット圧制御回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行装置を備えた機械本体に作業機を装
   着してなる建設機械において、 機械本体に脱着可能に搭載されバッテリを内蔵したバッ
   テリボックスと、 このバッテリボックスに内蔵されたバッテリにより作動
   する電動モータと、 この電動モータにより駆動される油圧ポンプと、 この油圧ポンプによって油圧タンクより供給される作動
   油にて作動される油圧アクチュエータと、 機械本体の外部から入力された指令信号により操作され
   て油圧アクチュエータに供給される作動油を制御する油
   圧バルブとを具備したことを特徴とする建設機械。
2. 【請求項２】 機械本体を旋回可能に設け、この機械本
   体の旋回中心上から一側部上にわたって、全部のバッテ
   リを収納する一つのバッテリボックスを配置し、このバ
   ッテリボックスの後部に電動モータおよび油圧ポンプを
   配置し、機械本体の他側部上に油圧タンクを配置したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
3. 【請求項３】 機械本体の一側部上に油圧バルブを制御
   するコントローラを立設し、このコントローラに対し無
   線操縦装置と有線操縦装置とを択一的に接続したことを
   特徴とする請求項１に記載の建設機械。
4. 【請求項４】 無線操縦装置の受信機および有線操縦装
   置の指令機からそれぞれ引出された各指令信号ケーブル
   を択一的に選択して、コントローラに設けられた共通の
   接続部にそれぞれ着脱自在に接続したことを特徴とする
   請求項３に記載の建設機械。
5. 【請求項５】 コントローラの外側面に非常停止スイッ
   チを設けたことを特徴とする請求項３に記載の建設機
   械。
6. 【請求項６】 油圧バルブをパイロット操作するパイロ
   ット圧制御回路に電磁作動式の比例減圧弁および方向切
   換弁を設け、この比例減圧弁および方向切換弁をコント
   ローラからの電気信号により制御することを特徴とする
   請求項１に記載の建設機械。