WO2022190650A1

WO2022190650A1 - 建設機械

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Publication number: WO2022190650A1
Application number: PCT/JP2022/001670
Authority: WO
Inventors: 圭佑崎坂; 誠之湯上; 雅也原田; 沢哉野村
Original assignee: 株式会社日立建機ティエラ
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2022-01-18
Publication date: 2022-09-15
Also published as: JP7096388B1; CN116635593A; JP2022139384A; KR20230110610A; US20240093463A1; EP4234818A1

Abstract

排土板の揺動姿勢を所定の基準姿勢に容易に戻すことができる建設機械を提供する。　建設機械は、車体に上下方向に回動可能に設けられたステーと、ステーの先端部に前後方向に揺動可能に設けられた排土板と、排土板を前後方向に揺動させるアングルシリンダと、油圧ポンプからアングルシリンダへの圧油の流れを制御する制御弁と、排土板の前後方向の揺動動作を指示する操作装置と、操作装置の指示に応じて制御弁を制御するコントローラと、排土板の前後方向に対する揺動姿勢を所定の基準姿勢にすることをコントローラに指示する基準化スイッチとを備える。コントローラは、基準化スイッチの指示に応じて、排土板の前後方向に対する揺動姿勢が所定の基準姿勢となるように制御弁を制御する。

Description

建設機械

　本発明は、排土装置を備えた建設機械に関する。

　建設機械の一つである油圧ショベルは、一般的に、自走可能な下部走行体と、この下部走行体の上側に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備えており、これら下部走行体及び上部旋回体が車体を構成している。上部旋回体には、土砂の掘削作業等を行うための作業装置が設けられている。下部走行体には、土砂の排土作業等を行うための排土装置が設けられている。

　例えば特許文献１に記載の排土装置は、下部走行体の前側に上下方向に回動可能に設けられたステーと、このステーの先端部に上下方向のピン軸（連結ピン）を中心として前後方向に揺動可能に設けられた排土板（ブレード）と、ステーを上下方向に回動させて排土板を昇降させる昇降シリンダ（ブレードシリンダ）と、排土板を前後方向に揺動させるアングルシリンダとを備える。

　そして、ステーを下側に回動させて排土板を接地させた状態で、油圧ショベルを走行させることにより、排土板で地面上の土砂を押出して整地する。このとき、排土板の姿勢を所定の基準姿勢（詳細には、排土板の長さ方向が油圧ショベルの直進方向に対して垂直となる姿勢）とすれば、排土板の左右両側に土砂を排出しながら整地することが可能である。また、排土板を一方側に揺動して、排土板の左端部が後側、排土板の右端部が前側に位置するような揺動姿勢とすれば、排土板の左側に土砂を排出しながら整地することが可能である。あるいは、排土板を他方側に揺動して、排土板の左端部が前側、排土板の右端部が後側に位置するような揺動姿勢とすれば、排土板の右側に土砂を排出しながら整地することが可能である。

特開２０１３－１８１２７４号公報

　しかしながら、上記の従来技術には次のような改善の余地があった。従来技術では、整地作業の進捗に応じて、排土板の姿勢を揺動姿勢から所定の基準姿勢に戻したい場合に、運転者が排土板の姿勢を確認しながら、運転者が操作装置を操作して排土板の姿勢を調整していた。そのため、排土板の揺動姿勢を所定の基準姿勢に戻すことが容易でなかった。

　本発明の目的は、排土板の揺動姿勢を所定の基準姿勢に容易に戻すことができる建設機械を提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明は、車体に上下方向に回動可能に設けられたステーと、前記ステーの先端部に前後方向に揺動可能に設けられた排土板と、前記排土板を前後方向に揺動させるアングルシリンダと、油圧ポンプから前記アングルシリンダへの圧油の流れを制御する制御弁と、前記排土板の前後方向の揺動動作を指示する操作装置と、前記操作装置の指示に応じて前記制御弁を制御するコントローラとを備えた建設機械であって、前記排土板の前後方向に対する揺動姿勢を所定の基準姿勢にすることを前記コントローラに指示する基準化スイッチを備え、前記コントローラは、前記基準化スイッチの指示に応じて、前記排土板の前後方向に対する揺動姿勢が所定の基準姿勢となるように前記制御弁を制御する。

　本発明によれば、排土板の揺動姿勢を所定の基準姿勢に容易に戻すことができる。

本発明の一実施形態における油圧ショベルの構造を表す斜視図である。本発明の一実施形態における排土装置の構造を表す斜視図であり、排土板の姿勢が所定の基準姿勢である場合を示す。本発明の一実施形態におけるアングルシリンダの駆動に係わる駆動システムの構成を表すブロック図である。本発明の一実施形態における排土板の姿勢の基準化に係わるコントローラの処理内容を表すフローチャートである。

　以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

　図１は、本実施形態における油圧ショベルの構造を表す斜視図である。図２は、本実施形態における排土装置の構造を表す斜視図であり、排土板の姿勢が所定の基準姿勢（詳細には、排土板の長さ方向が油圧ショベルの直進方向に対して垂直となる姿勢）である場合を示す。なお、油圧ショベルが図１に示す状態にて運転者が運転席に着座した場合における運転者の前側（図１中右側）、後側（図１中左側）、右側（図１中下側）、左側（図１中上側）を、単に、前側、後側、右側、左側と称する。

　本実施形態の油圧ショベルは、自走可能な下部走行体１と、下部走行体１の上側に旋回可能に設けられた上部旋回体２とを備えており、これら下部走行体１及び上部旋回体２が車体を構成している。また、油圧ショベルは、下部走行体１の前側に設けられた排土装置３と、上部旋回体２の前側にスイングポスト４を介し連結された作業装置５とを備える。

　上部旋回体２は、基礎構造体をなす旋回フレーム６と、旋回フレーム６の前部に設けられ、運転者が搭乗する運転室７と、旋回フレーム６の後端に設けられたカウンタウエイト８と、旋回フレーム６の後部（詳細には、運転室７とカウンタウエイト８の間）に設けられた機械室９とを備える。運転室７には、運転者が下部走行体１の走行動作、上部旋回体２の旋回動作、排土装置３の動作、スイングポスト４の動作、及び作業装置５の動作を指示するための複数の操作装置などが配置されている。機械室９には、エンジン及び油圧ポンプなどが配置されている。

　スイングポスト４は、旋回フレーム６の前側に左右方向に回動可能に連結されている。そして、スイングシリンダ１０の伸縮駆動により、スイングポスト４が左右方向に回動し、ひいては作業装置５が左右方向に回動するようになっている。

　作業装置５は、スイングポスト４に上下方向に回動可能に連結されたブーム１１と、ブーム１１に上下方向に回動可能に連結されたアーム１２と、アーム１２に上下方向に回動可能に連結されたバケット１３とを備える。そして、ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５、及びバケットシリンダ１６の伸縮駆動により、ブーム１１、アーム１２、及びバケット１３が回動するようになっている。

　下部走行体１は、トラックフレーム１７を備える。トラックフレーム１７は、センタフレーム（図示せず）と、センタフレームの右側に設けられた右サイドフレーム１８Ａと、センタフレームの左側に設けられた左サイドフレーム１８Ｂとで構成されている。

　右サイドフレーム１８Ａの後端側には駆動輪１９とこの駆動輪１９を回転させる走行モータ（図示せず）が設けられ、前端側には従動輪（図示せず）が回転可能に設けられ、駆動輪と従動輪に履帯（クローラ）２０Ａが掛け回されている。そして、右側の走行モータの駆動によって右側の駆動輪１９が回転し、ひいては右側の履帯２０Ａが回転するようになっている。

　同様に、左サイドフレーム１８Ｂの後端側には駆動輪（図示せず）とこの駆動輪を回転させる走行モータ（図示せず）が設けられ、前端側には従動輪（図示せず）が回転可能に設けられ、駆動輪と従動輪に履帯（クローラ）２０Ｂが掛け回されている。そして、左側の走行モータの駆動によって左側の駆動輪が回転し、ひいては左側の履帯２０Ｂが回転するようになっている。

　センタフレームには旋回輪（図示せず）が設けられ、この旋回輪を介し上部旋回体２が旋回可能に設けられている。そして、旋回モータ（図示せず）の駆動により、上部旋回体２が旋回するようになっている。

　排土装置３は、トラックフレーム１７のセンタフレームの前側に上下方向に回動可能に設けられたステー２１と、ステー２１の先端部に上下方向のピン軸２２を中心として前後方向に揺動可能に設けられた排土板（ブレード）２３とを備える。

　ステー２１は、一対の支持腕２４Ａ，２４Ｂ、排土板支持部材２５、補強梁２６、及びシリンダ取付梁２７で構成されている。支持腕２４Ａ，２４Ｂは、前後方向に延在して左右方向に互いに離間するとともに、トラックフレーム１７のセンタフレームの前側に上下方向に回動可能に連結されている。

　排土板支持部材２５は、支持腕２４Ａ，２４Ｂの先端側に設けられており、縦板及びこの縦板に上下方向に離間して設けられた一対の横板からなるブラケット構造を有する。そして、ピン軸２２を介し排土板２３を揺動可能に支持するようになっている。

　補強梁２６は、支持腕２４Ａ，２４Ｂ及び排土板支持部材２５に接合されている。シリンダ取付梁２７は、補強梁２６の後側に位置して支持腕２４Ａ，２４Ｂに接合されている。シリンダ取付梁２７とトラックフレーム１７のセンタフレームの間に昇降シリンダ２８が設けられている。そして、昇降シリンダ２８の伸縮駆動により、ステー２１を上下方向に回動させて、排土板２３を昇降させるようになっている。

　また、右側の支持腕２４Ａと排土板２３の間にアングルシリンダ２９が設けられている。そして、アングルシリンダ２９の伸縮駆動により、ピン軸２２を中心として排土板２３を前後方向に揺動させるようになっている。

　次に、上述した排土板２３の揺動、すなわち、アングルシリンダ２９の駆動に係わる駆動システムについて説明する。図３は、本実施形態におけるアングルシリンダの駆動に係わる駆動システムの構成を表す図である。

　本実施形態の駆動システムは、エンジン３０（原動機）によって駆動される油圧ポンプ３１と、油圧ポンプ３１からアングルシリンダ２９への圧油の流れを制御する制御弁３２と、運転者が排土板２３の前後方向の揺動動作を指示する操作装置３３と、操作装置３３の指示に応じて制御弁３２を制御するコントローラ３４とを備える。操作装置３３は、排土板２３の一方側の揺動を指示する操作スイッチ３５Ａと、排土板２３の他方側の揺動を指示する操作スイッチ３５Ｂとで構成されている。なお、操作スイッチ３５Ａ，３５Ｂは、例えば押しボタン式である。

　コントローラ３４は、操作スイッチ３５Ａからの指示信号が入力された場合に、制御弁３２の図示左側のソレノイド部へ駆動信号（伸び信号）を出力する。これにより、制御弁３２を図示左側の切換位置に切換えて、油圧ポンプ３１からの圧油をアングルシリンダ２９のボトム側に供給させる。その結果、アングルシリンダ２９が伸びて、排土板２３が図２の矢印Ａ方向に揺動する。

　コントローラ３４は、操作スイッチ３５Ｂからの指示信号が入力された場合に、制御弁３２の図示右側のソレノイド部へ駆動信号（縮み信号）を出力する。これにより、制御弁３２を図示右側の切換位置に切換えて、油圧ポンプ３１からの圧油をアングルシリンダ２９のロッド側に供給させる。その結果、アングルシリンダ２９が縮んで、排土板２３が図２の矢印Ｂ方向に揺動する。

　ここで、本実施形態の特徴として、駆動システムは、排土板２３の前後方向に対する揺動姿勢を所定の基準姿勢（詳細には、排土板２３の長さ方向が油圧ショベルの直進方向に対して垂直となる姿勢）にすることをコントローラ３４に指示する基準化スイッチ３６を備える。コントローラ３４は、基準化スイッチ３６の指示に応じて、排土板２３の前後方向に対する揺動姿勢が所定の基準姿勢となるように制御弁３２を制御する（排土板２３の姿勢の基準化）。

　更に、本実施形態の特徴として、駆動システムは、アングルシリンダ２９の負荷圧を検出する圧力センサ３７Ａ，３７Ｂを備える。コントローラ３４は、基準化スイッチ３６の指示に応じて制御弁３２を制御する際に、圧力センサ３７Ａ又は３７Ｂで検出された負荷圧が所定の閾値より高い場合は、制御弁３２の制御を停止するようになっている。

　なお、コントローラ３４は、操作スイッチ３５Ａ，３５Ｂからの指示信号に基づいてアングルシリンダ２９のストロークを演算して記憶している。また、排土板２３の所定の基準姿勢に対応して予め設定された、アングルシリンダ２９のストロークの基準量を記憶している。基準化スイッチ３６は、例えば押しボタン式である。

　次に、上述した排土板２３の姿勢の基準化に係わるコントローラ３４の処理内容について説明する。図４は、本実施形態における排土板の姿勢の基準化に係わるコントローラの処理内容を表すフローチャートである。

　まず、ステップＳ１にて、コントローラ３４は、基準化スイッチ３６からの指示信号が入力されたか否かを判定する。基準化スイッチ３６からの指示信号が入力されない場合、ステップＳ１の判定を繰り返す。一方、基準化スイッチ３６からの指示信号が入力された場合、ステップＳ２に移る。

　ステップＳ２にて、コントローラ３４は、アングルシリンダ２９のストロークが所定の基準量であるか否かを判定する。これにより、排土板２３の姿勢が所定の基準姿勢であるか否かを判定する。アングルシリンダ２９のストロークが所定の基準量でない場合、ステップＳ３に移る。

　ステップＳ３にて、コントローラ３４は、アングルシリンダ２９のストロークが所定の基準量より小さい場合にロッド側の圧力センサ３７Ａを選択し、アングルシリンダ２９のストロークが所定の基準量より大きい場合にボトム側の圧力センサ３７Ｂを選択し、選択した圧力センサで検出されたアングルシリンダ２９の負荷圧が所定の閾値以上であるか否かを判定する。これにより、アングルシリンダ２９が過負荷状態にあるか否かを判定する。アングルシリンダ２９の負荷圧が所定の閾値未満である場合、ステップＳ４に移る。

　ステップＳ４にて、コントローラ３４は、アングルシリンダ２９のストロークが所定の基準量より大きいか否かを判定する。アングルシリンダ２９のストロークが所定の基準量より小さい場合、ステップＳ５に移る。ステップＳ５にて、コントローラ３４は、上述した伸び信号を出力して制御弁３２を切換えて、アングルシリンダ２９を伸びさせる。一方、アングルシリンダ２９のストロークが所定の基準量より大きい場合、ステップＳ６に移る。ステップＳ６にて、コントローラ３４は、上述した縮み信号を出力して制御弁３２を切換えて、アングルシリンダ２９を縮みさせる。

　ステップＳ５又はＳ６の終了後、上述のステップＳ２に戻る。ステップＳ２にて、アングルシリンダ２９のストロークが所定の基準量である場合、すなわち、排土板２３の姿勢が所定の基準姿勢である場合、基準化の処理が終了する。一方、アングルシリンダ２９のストロークが所定の基準量でない場合、ステップＳ３に移って、上記同様の手順を繰り返す。

　ステップＳ３にて、アングルシリンダ２９の負荷圧が所定の閾値以上である場合、すなわち、アングルシリンダ２９が過負荷状態にある場合、ステップＳ７に移る。ステップＳ７にて、コントローラ３４は、制御弁３２の制御を停止すると共に、例えばブザー３８を吹鳴させる。

　以上のように本実施形態では、運転者が基準化スイッチ３６を押すだけで、排土板２３の揺動姿勢を所定の基準姿勢に容易に戻すことができる。その結果、作業効率を向上することができる。

　また、本実施形態では、基準化スイッチ３６の指示に応じて排土板２３の揺動姿勢を所定の基準姿勢に戻すときに、アングルシリンダ２９の負荷圧が所定の閾値より高ければ、制御弁３２の制御を停止する。これにより、安全性を高めることができる。

　なお、上記一実施形態において、操作スイッチ３５Ａ，３５Ｂと基準化スイッチ３６は、別々に構成された場合を例にとって説明したが、これに限られない。操作スイッチ３５Ａ，３５Ｂは、基準化スイッチを兼用してもよい。詳しく説明すると、コントローラ３４は、操作スイッチ３５Ａ又は３５Ｂからの指示信号の長さに応じて、その指示内容を判別してもよい。すなわち、操作スイッチ３５Ａ，３５Ｂは、短押し操作によって排土板２３の一方側の揺動及び他方側の揺動をそれぞれ指示し、操作スイッチ３５Ａ，３５Ｂのうちの少なくともいずれか一方は、長押し操作によって排土板２３の揺動姿勢を所定の基準姿勢にすることをコントローラ３４に指示してもよい。

　また、上記一実施形態において、操作装置３３は、押しボタン式の操作スイッチ３５Ａ，３５Ｂで構成された場合を例にとって説明したが、これに限られない。操作装置３３は、例えばトグル式の操作スイッチで構成されてもよい。

　また、上記一実施形態において、排土装置３は、ステー２１の先端部に上下方向のピン軸２２を介して排土板２３を前後方向のみに揺動可能に設け、排土板２３を前後方向に揺動させるアングルシリンダ２９を設けた構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えばステーの先端部に自在ピン（詳細には、ステーの先端部に回転可能に支持された前後方向のピン軸とこれに直交する方向のピン穴を有するもの）及び回転ピン（詳細には、自在ピンのピン穴に相通されて、排土板を前後方向に揺動可能に支持するもの）を介して排土板を前後方向及び上下方向に揺動可能に設け、排土板を前後方向に揺動させるアングルシリンダと排土板を上下方向に揺動させるチルトシリンダを設けた構成としてもよい。

　また、本発明の適用対象として、排土装置を備えた油圧ショベルを例にとって説明したが、これに限られず、排土装置を備えた他の建設機械に適用してもよい。

　１　　　　　　　　下部走行体
　２　　　　　　　　上部旋回体
　２１　　　　　　　ステー
　２３　　　　　　　排土板
　２９　　　　　　　アングルシリンダ
　３１　　　　　　　油圧ポンプ
　３２　　　　　　　制御弁
　３３　　　　　　　操作装置
　３４　　　　　　　コントローラ
　３５Ａ，３５Ｂ　　操作スイッチ
　３６　　　　　　　基準化スイッチ
　３７Ａ，３７Ｂ　　圧力センサ

Claims

　車体に上下方向に回動可能に設けられたステーと、前記ステーの先端部に前後方向に揺動可能に設けられた排土板と、前記排土板を前後方向に揺動させるアングルシリンダと、油圧ポンプから前記アングルシリンダへの圧油の流れを制御する制御弁と、前記排土板の前後方向の揺動動作を指示する操作装置と、前記操作装置の指示に応じて前記制御弁を制御するコントローラとを備えた建設機械であって、
　前記排土板の前後方向に対する揺動姿勢を所定の基準姿勢にすることを前記コントローラに指示する基準化スイッチを備え、
　前記コントローラは、前記基準化スイッチの指示に応じて、前記排土板の前後方向に対する揺動姿勢が所定の基準姿勢となるように前記制御弁を制御することを特徴とする建設機械。
　請求項１に記載の建設機械において、
　前記アングルシリンダの負荷圧を検出する圧力センサを備え、
　前記コントローラは、前記基準化スイッチの指示に応じて前記制御弁を制御する際に、前記圧力センサで検出された負荷圧が所定の閾値より高い場合は、前記制御弁の制御を停止することを特徴とする建設機械。
　請求項１に記載の建設機械において、
　前記操作装置は、短押し操作によって前記排土板の一方側の揺動を指示する押しボタン式の第１操作スイッチと、短押し操作によって前記排土板の他方側の揺動を指示する押しボタン式の第２操作スイッチとで構成されており、
　前記第１操作スイッチ及び前記第２操作スイッチのうちの少なくともいずれか一方は、前記基準化スイッチを兼用し、長押し操作によって前記排土板の揺動姿勢を所定の基準姿勢にすることを前記コントローラに指示することを特徴とする建設機械。