(57)【要約】【課題】掘削力を有効に高められる掘削機の重心可変装置を提供すること。【解決手段】自走する走行体６と、走行体６の上部に設けられて走行体６に対して旋回する旋回体７と、旋回体７の前部に設けられて掘削動作する掘削体１０と、を備え、掘削機５の重心を変更可能な重心可変装置１００であって、旋回体１０の前部に設けられ、作動液を貯留するフロントタンク３１と、旋回体１０の後部に設けられ、作動液を貯留するリアタンク３２と、リアタンク３２に貯留される作動液をフロントタンク３１に送る作動液移送部３９と、掘削体１０によって掘削動作がされているか否かを検知する加速度センサ５１（掘削動作検知部）と、加速度センサ５１によって掘削動作が検知された場合に作動液移送部３９を駆動するコントローラ７０と、を備える。【選択図】図１
2015059301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走する走行体と、前記走行体の上部に設けられて前記走行体に対して旋回する旋回体と、前記旋回体の前部に設けられて掘削動作する掘削体と、を備える掘削機に搭載される重心可変装置であって、
前記旋回体の前部に設けられ、作動液を貯留するフロントタンクと、
前記旋回体の後部に設けられ、作動液を貯留するリアタンクと、
前記リアタンクに貯留される作動液を前記フロントタンクに送る作動液移送部と、
前記掘削体によって掘削動作がされているか否かを検知する掘削動作検知部と、
前記掘削動作検知部によって掘削動作が検知された場合に前記作動液移送部を駆動するコントローラと、を備えることを特徴とする重心可変装置。
【請求項２】
自走する走行体と、前記走行体の上部に設けられて前記走行体に対して旋回する旋回体と、前記旋回体の前部に設けられて掘削動作する掘削体と、を備える掘削機に搭載される重心可変装置であって、
前記旋回体の前部に設けられ、作動液を貯留するフロントタンクと、
前記旋回体の後部に設けられ、作動液を貯留するリアタンクと、
前記フロントタンク又は前記リアタンクに貯留される作動液を前記リアタンク又は前記フロントタンクに送る作動液移送部と、
前記掘削機の姿勢を検知する姿勢検知部と、
前記姿勢検知部によって検知された姿勢が所定の角度以上に傾く姿勢であった場合に前記作動液移送部を駆動するコントローラと、を備えることを特徴とする重心可変装置。
【請求項３】
前記フロントタンク及び前記リアタンクが貯留する作動液の液面に、フリーピストンが設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の重心可変装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の掘削機に搭載される重心可変装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベルには、走行する下部走行体の上部に上部旋回体が旋回可能に設けられる。上部旋回体には、掘削作業を行う掘削体が設けられるとともに、掘削体と釣り合う重量を持つカウンタウェイトが設けられる。これにより、油圧ショベルは、重量の釣り合いがとられ、掘削体が前方に振り出されても転倒しないようになっている。
【０００３】
特許文献１には、油圧ショベルの上部旋回体とカウンタウェイトの間にダンパシリンダが介装され、カウンタウェイトが上下動するのに伴ってダンパシリンダが伸縮作動して上部旋回体の揺れを抑える装置が開示されている。
【０００４】
上記装置は、上部旋回体の後部に取り付けられる加速度センサと、加速度センサからの信号に応じてダンパシリンダの油室に導かれる圧力を制御するコントローラと、を備えている。コントローラは、加速度センサからの信号に応じて上部旋回体の揺れを検出したときに、ダンパシリンダの油室に油圧源から供給される加圧作動油を導くように制御する。これにより、掘削作業時に上部旋回体の揺れが生じたときに、カウンタウェイトがダンパシリンダによって下方向に動かされ、上部旋回体の揺れを抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１０３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の装置にあっては、カウンタウェイトが上下方向に動かされて、油圧ショベルの重心が上下方向に移動するが、掘削力を有効に高められないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、掘削力を有効に高められる重心可変装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、自走する走行体と、走行体の上部に設けられて走行体に対して旋回する旋回体と、旋回体の前部に設けられて掘削動作する掘削体と、を備える掘削機に搭載される重心可変装置であって、旋回体の前部に設けられ、作動液を貯留するフロントタンクと、旋回体の後部に設けられ、作動液を貯留するリアタンクと、リアタンクに貯留される作動液をフロントタンクに送る作動液移送部と、掘削体によって掘削動作がされているか否かを検知する掘削動作検知部と、掘削動作検知部によって掘削動作が検知された場合に作動液移送部を駆動するコントローラと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、掘削動作が検知された場合に作動液移送部を駆動することにより、リアタンクに貯留される作動液がフロントタンクに送られる。これにより、掘削機の重心が前方に移動するので、掘削体による掘削力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る掘削機の側面図である。
【図２】重心可変装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１、図２に示すように、掘削機（油圧ショベル）５は、走行する走行体（下部走行体）６と、走行体６の上部で旋回する旋回体（上部旋回体）７と、旋回体７から前方に延びて土砂等を掘削する掘削体１０と、を備える。
【００１３】
走行体６は、左右のクローラ装置９と、左右のクローラ装置９を支持する車体４と、を備える。クローラ装置９は、クローラベルト（履帯）１９を循環させて走行する。
【００１４】
旋回体７は、後述するターンテーブル４０の作動によって走行体６に対して鉛直軸まわりに旋回する。旋回体７には、掘削体１０と、運転室２０と、カウンタウェイト２１と、図示しないエンジン、燃料タンク、バッテリ、油圧源等と、が搭載される。
【００１５】
なお、「鉛直軸」は、掘削機５が水平面上にある状態で、掘削機５の鉛直方向に延びる軸を意味する。
【００１６】
掘削体１０は、旋回体７の左右方向に延びる水平軸まわりに回動自在に支持されるブーム１１と、ブーム１１の先端部に回動自在に支持されるアーム１２と、アーム１２の先端部に回動自在に支持されて土砂等を掘削するバケット１３と、を備える。ブーム１１、アーム１２、バケット１３は、それぞれ駆動シリンダ（図示省略）によって駆動される。
【００１７】
なお、「水平軸」は、掘削機５が水平面上にある状態で、掘削機５の水平方向に延びる軸を意味する。
【００１８】
カウンタウェイト２１は、旋回体７の後方に固定して設けられる。カウンタウェイト２１の重量が掘削体１０及び運転室２０等の重量と釣り合うことにより、掘削機５の転倒が防止される。
【００１９】
掘削作業前に、掘削機５は、走行体６を駆動して走行し、足場となる場所に移動する。掘削作業時に、走行体６による走行を停止し、旋回体７を旋回させて掘削体１０を掘削する方向に向ける。旋回体７が旋回を停止した状態で、掘削体１０のブーム１１、アーム１２、バケット１３をそれぞれ作動させることによってバケット１３が土砂等に押し込まれた後に、バケット１３を回動させて掘削した土砂等をすくい取る。その後、旋回体７を旋回させて掘削体１０を他方向に向け、バケット１３を掘削作業時と逆方向に回動させることによってすくい取った土砂等を放出する。掘削作業時には、こうした掘削体１０の動作が繰り返し行われる。
【００２０】
掘削機５は、掘削体１０が土砂等を掘削する掘削作業時に、掘削機５の重心を旋回体７の前後方向について変更可能な重心可変装置１００を備える。
【００２１】
重心可変装置１００は、旋回体７の前部に設けられるフロントタンク３１と、旋回体７の後部に設けられるリアタンク３２と、フロントタンク３１とリアタンク３２に貯留される作動液３０をフロントタンク３１とリアタンク３２との間で移送する作動液移送部３９と、を備える。
【００２２】
リアタンク３２は、カウンタウェイト２１より後方に配置され、旋回体７の最後部に設けられる。
【００２３】
フロントタンク３１は、運転室２０より前方に配置され、旋回体７の最前部に設けられる。
【００２４】
作動液移送部３９は、フロントタンク３１とリアタンク３２を連通する連通路３３と、連通路３３に介装され作動液３０を移送するポンプ３４と、を備える。
【００２５】
フロントタンク３１とリアタンク３２と連通路３３には、所定量の作動液３０が充填される。作動液３０として水を用いられるが、例えばオイルを用いてもよい。
【００２６】
フロントタンク３１とリアタンク３２の内部には、フリーピストン３５、３６がそれぞれ設けられる。フリーピストン３５、３６は、フロントタンク３１、リアタンク３２の内壁面３１Ａ、３２Ａに摺動自在に介装される。フリーピストン３５、３６は、作動液３０の上に浮かび、作動液３０の揺れを抑える。
【００２７】
図２に示すように、重心可変装置１００は、ポンプ３４を回転駆動する油圧モータ５５を備える。油圧モータ５５には、油圧源（図示省略）に通じた油圧通路５７が接続される。油圧源から導かれる作動油は、油圧通路５７を通じて各油圧モータ５５に給排される。油圧通路５７には、電磁切換弁５６が介装される。
【００２８】
電磁切換弁５６は、ポジションａ、ｂ、ｃを有し、油圧モータ５５に対する作動油の給排を切換える。作動ポジションａでは、油圧源からの作動油が油圧通路５７を通じて油圧モータ５５を一方向に回転させるように導かれる。停止ポジションｂでは、油圧通路５７が遮断されることにより、油圧モータ５５の回転作動が停止される。作動ポジションｃでは、油圧源からの作動油が油圧通路５７を通じて油圧モータ４３を逆方向に回転させるように導かれる。
【００２９】
油圧通路５７における作動油の流れ方向が電磁切換弁５６によって切り換えることにより、油圧モータ５５がポンプ３４を正逆両方向に回転駆動する。なお、上述した構成に限らず、駆動機構は、油圧モータ５５に代えて電動モータによってポンプ３４を回転駆動する構成としてもよい。
【００３０】
油圧モータ５５がポンプ３４を正方向に回転駆動すると、ポンプ３４によって作動液３０が矢印Ｆで示すように前方に送られ、リアタンク３２の作動液３０が連通路３３を通じてフロントタンク３１に移送される。一方、油圧モータ５５がポンプ３４を逆方向に回転駆動すると、ポンプ３４によって作動液３０が矢印Ｒで示すように後方に送られ、フロントタンク３１の作動液３０が連通路３３を通じてリアタンク３２に移送される。
【００３１】
重心可変装置１００は、ポンプ３４の作動を制御するコントローラ７０と、掘削動作を検知する加速度センサ５１と、掘削機５の姿勢を検知する傾斜角度センサ５２と、を備える。
【００３２】
コントローラ７０は、運転者によって操作される操作レバー７４から出力される掘削指令信号Ｓを受信するとともに、加速度センサ５１から出力される加速度Ａの検出信号、傾斜角度センサ５２から出力される傾斜角度Ｂの検出信号を受信し、ポンプ３４の作動を制御する。
【００３３】
掘削指令信号Ｓは、運転者による操作レバー７４の操作に基づいて掘削体１０を掘削動作させるときに出力される。
【００３４】
加速度センサ５１は、旋回体７に取り付けられ、旋回体７が左右方向に延びる水平軸まわりに回動するピッチング方向の加速度Ａを検出する。
【００３５】
傾斜角度センサ５２は、走行体６に取り付けられる。傾斜角度センサ５２は、走行体６の中心軸Ｏが地盤の鉛直線に対して傾斜する傾斜方向及び傾斜角度を検出し、傾斜方向及び傾斜角度に応じた傾斜角度Ｂの検出信号を出力する。なお、これに限らず、傾斜角度センサ５２は、旋回体７に取り付けられ、旋回体７が地盤の鉛直線に対して傾斜する傾斜角度を検出する構成としてもよい。
【００３６】
コントローラ７０は、掘削指令信号Ｓに応じてバケット１３が駆動される掘削作業時において、旋回体の加速度Ａをしきい値Ｃ、Ｄと比較して旋回体７の前部が浮き上がる掘削動作時、及び旋回体７の前部が降下する搬送動作時を検知する。コントローラ７０が有するメモリにしきい値Ｃ、Ｄが予め記憶されている。
【００３７】
バケット１３が土砂等に押し込まれる掘削作業時において、土砂等が固い場合には、バケット１３が土砂等から受ける反力によって掘削体１０と共に旋回体７の前部が上向きに回動し、掘削機５の前部が浮き上がる。
【００３８】
上記旋回体７の前部が浮き上がる掘削動作時において、コントローラ７０は、旋回体７の前部が上向きに回動する加速度Ａがしきい値Ｃを超えることを判定すると、ポンプ３４を駆動し、リアタンク３２の作動液３０を矢印Ｆで示すように連通路３３を通じてフロントタンク３１に移送する制御を行う。こうして作動液３０が移送される重量分によって掘削機５の重心が後方から前方へと移動し、掘削機５の浮き上がりが抑えられ、バケット１３が土砂等に押し込まれる掘削力を高められる。
【００３９】
一方、バケット１３が土砂等をすくい取って運ぶ搬送作業時には、バケット１３が土砂等から受ける反力が小さくなるのに伴って旋回体７の前部が下向きに回動し、掘削機５の前部が降下する。
【００４０】
上記旋回体７の前部が降下する搬送動作時において、コントローラ７０は、旋回体７の前部が下向きに回動する加速度Ａがしきい値Ｄを超えることを判定すると、ポンプ３４を駆動し、フロントタンク３１の作動液３０を矢印Ｒで示すように連通路３３を通じてリアタンク３２に移送する制御を行う。こうして作動液３０が移送される重量分によって掘削機５の重心が前方から後方へと移動し、掘削機５の安定性を高められる。これにより、掘削機５が掘削体１０等の重量によって前方へ転倒することが防止される。
【００４１】
上記制御システムでは、掘削体１０によって掘削動作がされているか否かを検知する掘削動作検知部として、加速度センサ５１が用いられる。
【００４２】
なお、上述した構成に限らず、掘削動作検知部として、傾斜角度センサ５２を用いてもよい。この場合に、コントローラ７０は、傾斜角度Ｂの変化分ΔＢをしきい値Ｅと比較して旋回体７の前部が浮き上がる掘削動作時、及び旋回体７の前部が降下する搬送動作時を判定する。コントローラ７０が有するメモリにしきい値Ｅが予め記憶されている。
【００４３】
また、掘削機５の掘削作業時以外の搬送作業時や走行時において、コントローラ７０は、傾斜角度Ｂがしきい値Ｈを超えて掘削機５の姿勢が前後方向に大きく傾く場合に、ポンプ３４の作動を以下のように制御する。
【００４４】
掘削機５が坂を上るときに、コントローラ７０は、傾斜角度Ｂがしきい値Ｈを超えて掘削機５の姿勢が後方向に大きく傾くことを判定すると、ポンプ３４を作動させてリアタンク３２の作動液３０を矢印Ｆで示すようにフロントタンク３１に移送する。こうして作動液３０が移送される重量分によって掘削機５の重心が後方から前方へと移動することにより、掘削機５のバランスが維持され、掘削機５が後方向に転倒することを未然に防止できる。
【００４５】
また、掘削機５が上る坂の傾斜が緩やかになるときに、コントローラ７０は、傾斜角度Ｂがしきい値Ｉより小さくなることを判定すると、ポンプ３４を作動させてフロントタンク３１の作動液３０を矢印Ｒで示すようにリアタンク３２に移送する。こうして作動液３０が移送される重量分によって掘削機５の重心が前方から後方へと移動することにより、掘削機５のバランスが維持され、掘削機５が前方向に転倒することを未然に防止できる。コントローラ７０が有するメモリにしきい値Ｈ、Ｉが予め記憶されている。
【００４６】
上記制御システムでは、掘削機５の姿勢を検知する姿勢検知部として、傾斜角度センサ５２が用いられる。
【００４７】
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
【００４８】
〔１〕掘削機５の重心を変更可能な重心可変装置１００は、旋回体７の前部に設けられ、作動液を貯留するフロントタンク３１と、旋回体７の後部に設けられ、作動液を貯留するリアタンク３２と、リアタンク３２に貯留される作動液をフロントタンク３１に送る作動液移送部３９と、掘削体１０によって掘削動作がされているか否かを検知する掘削動作検知部（加速度センサ５１、傾斜角度センサ５２）と、掘削動作検知部によって掘削動作が検知された場合に作動液移送部３９を駆動するコントローラ７０と、を備える構成とした。
【００４９】
上記構成に基づき、掘削動作が検知された場合に作動液移送部３９を駆動することにより、リアタンク３２に貯留される作動液がフロントタンク３１に送られる。これにより、掘削機５の重心が前方に移動するので、掘削体１０による掘削力を高めることができる。
【００５０】
〔２〕掘削機５の重心を変更可能な重心可変装置１００は、掘削機５の姿勢を検知する姿勢検知部（傾斜角度センサ５２）と、姿勢検知部によって検知された姿勢が所定の角度以上に傾く姿勢であった場合に作動液移送部３９を駆動するコントローラ７０と、を備える構成とした。
【００５１】
上記構成に基づき、掘削機５の姿勢が所定の角度以上に傾く姿勢であった場合に作動液移送部３９を駆動する。例えば、掘削機５が坂を下るときに姿勢が所定の角度以上になった場合に、フロントタンク３１に貯留される作動液がリアタンク３２に送られる。これにより、掘削機５の重心が後方に移動するので、掘削機５が坂を下るときであっても掘削機５のバランスを維持することができる。また、例えば、掘削機５が坂を上るときに姿勢が所定の角度以上になった場合に、リアタンク３２に貯留される作動液がフロントタンク３１に送られる。これにより、掘削機５の重心が前方に移動するので、掘削機５が坂を上るときであっても掘削機５のバランスを維持することができる。
【００５２】
〔３〕フロントタンク３１及びリアタンク３２が貯留する作動液の液面に、フリーピストン３５、３６が設けられる構成とした。
【００５３】
上記構成に基づき、作動液の液面にフリーピストン３５、３６が設けられるので、掘削機５が傾いたとしても作動液が揺れることを防止できる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００５５】
例えば、運転者に操作されるスイッチを設け、コントローラ７０はスイッチからの信号に基づいて作動液３０の移動を制御する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
５    掘削機
６    走行体
７    旋回体
１０    掘削体
３０    作動液
３１    フロントタンク
３２    リアタンク
３５、３６    フリーピストン
３９    作動液移送部
５１    加速度センサ（掘削動作検知部）
５２    傾斜角度センサ（掘削動作検知部、姿勢検知部）
７０    コントローラ
１００    重心可変装置
【図１】
2015059301.tif 000003
【図２】
2015059301.tif 000004