(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油により作動される流体圧アクチュエータを備えた下部走行体と、
下部走行体に対し旋回可能に設けられた上部旋回体と、
上部旋回体に搭載されたポンプおよびこのポンプから供給された作動油を方向制御するコントロール弁と、
ポンプからコントロール弁を経て下部走行体の流体圧アクチュエータにわたって配設された油圧配管と、
上部旋回体のコントロール弁と下部走行体の流体圧アクチュエータとの間で上部旋回体における油圧配管中と下部走行体における油圧配管中とにそれぞれ設けられ油圧配管内の作動油を信号伝達媒体として超音波通信をする一方の超音波送受信機および他方の超音波送受信機と、
一方の超音波送受信機および他方の超音波送受信機にそれぞれ電線により接続された一方の電装品および他方の電装品と
を具備したことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体圧配管を有する作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の作業機械に搭載されている電装品どうしの信号のやり取りは、機械各部に設置された電装品まで配線された電線を用いて行なわれている。
【０００３】
この場合、特に油圧ショベルでは、機械本体部としての上部旋回体に対し、相対的に３６０°旋回可能な機械作動部としての下部走行体には、上部旋回体に搭載されたコントローラなどの電装品からの配線が困難なことから、センサなどの電装品を取付けないことが多い。
【０００４】
これに対し、下部走行体に設けられたセンサにより検出された信号を、上部旋回体に設けられたコントローラに伝達する手段として、下部走行体に送信アンテナを設けるとともに、上部旋回体に受信アンテナを設け、送信アンテナから受信アンテナに信号を伝達するときは、送信アンテナと受信アンテナとが対向するように下部走行体に対する上部旋回体の旋回位置を位置決めして、送信アンテナから受信アンテナに高周波電磁波を送信するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１５８１０８号公報（第３-４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、３６０°旋回可能な油圧ショベルの下部走行体には、電線の配線が困難な問題があり、一方、下部走行体の送信アンテナから上部旋回体の受信アンテナに高周波電磁波を送信するものは、確実に信号を伝達するために送信アンテナに受信アンテナを対向させる位置関係に限られる問題がある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、断線不具合のおそれを有する電線を用いることなく、かつ上部旋回体に対する下部走行体の位置関係に制限を受けることなく確実に信号を伝達できる作業機械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】
【０００７】
本発明は、作動油により作動される流体圧アクチュエータを備えた下部走行体と、下部走行体に対し旋回可能に設けられた上部旋回体と、上部旋回体に搭載されたポンプおよびこのポンプから供給された作動油を方向制御するコントロール弁と、ポンプからコントロール弁を経て下部走行体の流体圧アクチュエータにわたって配設された油圧配管と、上部旋回体のコントロール弁と下部走行体の流体圧アクチュエータとの間で上部旋回体における油圧配管中と下部走行体における油圧配管中とにそれぞれ設けられ油圧配管内の作動油を信号伝達媒体として超音波通信をする一方の超音波送受信機および他方の超音波送受信機と、一方の超音波送受信機および他方の超音波送受信機にそれぞれ電線により接続された一方の電装品および他方の電装品とを具備した作業機械である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上部旋回体のポンプから下部走行体の流体圧アクチュエータにわたって配設された油圧配管内の作動油を信号伝達媒体として、上部旋回体における油圧配管中の超音波送受信機と、下部走行体における油圧配管中の超音波送受信機との間で超音波通信をするので、断線不具合のおそれを有する電線を用いることなく、かつ上部旋回体に対する下部走行体の位置関係に制限を受けることなく確実に信号を伝達できる。すなわち、従来、下部走行体に電線をつなぐためには下部走行体に対する上部旋回体の旋回部分にスリップリングを用いているが、このスリップリングは耐久性、信頼性に問題があるため、下部走行体には電装品を設置することが容易でなかったが、下部走行体の流体圧アクチュエータを作動するための油圧配管内の作動油を介して、一方の電装品と他方の電装品とが超音波通信をすることにより、信号伝達用の電線を設けることなく、すなわち耐久性および信頼性を保ったままで下部走行体の電装品と信号のやり取りができ、これらの電装品の設置が容易になる。このとき、下部走行体と上部旋回体とを繋ぐ油圧配管内の作動油を信号伝達媒体とする超音波通信により、下部走行体に対する上部旋回体の旋回位置関係に制限を受けることなく確実に信号を伝達できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の前提技術を、図１乃至図３を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１は、作業機械としての油圧ショベル11を示し、機械作動部としての下部走行体12に機械本体部としての上部旋回体13が旋回可能に設けられ、この上部旋回体13には、図２に示されるようにエンジン14、このエンジン14により作動される流体圧源としてのポンプ15、このポンプ15から供給された作動流体としての作動油を方向制御するための弁としてのコントロール弁16などが搭載されている。
【００１１】
このコントロール弁16は、上部旋回体13に設置されたオペレータが座るシート17の左右部に設けられた操作レバー18により操作されるパイロット弁19によりパイロット操作され、シート17の側方に配置されたタンク20からポンプ15によって加圧供給された作動油を方向制御し、上部旋回体13に可動的に搭載された機械作動部としての作業装置21に設けられた流体圧アクチュエータ22に供給することで、流体圧アクチュエータ22の動作を制御する。
【００１２】
図１に示されるように、作業装置21は、上部旋回体13から突設されたブラケット23に、スイングシリンダ24により左右方向に回動されるスイングブラケット25が軸支され、このスイングブラケット25に、ブームシリンダ22bmにより上下方向に回動されるブーム26の基端が軸支され、さらに、このブーム26の先端に、ブーム背面のスティックシリンダ22stにより前後方向に回動されるスティック27が軸支され、このスティック27の先端にスティック背面のバケットシリンダ22bkによりリンケージ28を介し回動されるバケット29が軸支されている。
【００１３】
図２に示されるように、ポンプ15からブームシリンダ22bm、スティックシリンダ22stまたはバケットシリンダ22bkなどの流体圧アクチュエータ22にわたって作動流体圧配管としての油圧配管31が配設され、上部旋回体13における油圧配管31中と、作業装置21における油圧配管31中とに、コントロール弁16と流体圧アクチュエータ22との間の共通の油圧配管31内の作動油を信号伝達媒体として超音波通信をする少なくとも１対の超音波送受信機32，33がそれぞれ設けられている。
【００１４】
上部旋回体13の超音波送受信機32と作業装置21の超音波送受信機33との間の油圧配管中には、この油圧配管を閉じる可能性のある弁、例えばコントロール弁16が設けられていない。すなわち、このコントロール弁16は、超音波送受信機32と超音波送受信機33との間の油圧配管から外れた位置にある油圧配管31a中に設けられている。
【００１５】
一方の超音波送受信機32には、電線34によりコントローラなどの電装品35が接続され、他方の超音波送受信機33には、電線36によりセンサまたは電子制御可能なアクチュエータなどの電装品37が接続されている。
【００１６】
例えば、図１に示されるように、姿勢検出システムを備えた作業装置21は、可動部材が軸支された部分に電装品（角度センサ）37が設置されているが、この電装品（角度センサ）37の近傍で可動部材に沿って固定された油圧配管31中に、電装品（角度センサ）37と電線36により接続された超音波送受信機33が設置され、一方、上部旋回体13内で共通の油圧配管31中に、電装品（コントローラ）に接続された超音波送受信機32が設置されている。
【００１７】
次に、この図１および図２に示された前提技術の作用を説明する。
【００１８】
電装品（コントローラ）35から超音波送受信機32に送信信号を入力すると、その送信信号を受けた超音波送受信機32は、その信号を超音波信号に変換して、図３（ａ）に示されるように油圧配管31内で圧力変動する作動油中に、図３（ｂ）に示されるように変調された高周波の超音波信号を出力する。この超音波信号は、油圧配管31内の作動油を信号伝達媒体として超音波送受信機33まで伝達されて受信され、通常信号に変換され、電子制御可能な電装品37を制御する制御信号となる。したがって、コントローラの制御信号を電線を用いることなく電子制御可能なアクチュエータに送信できる。
【００１９】
また、電装品37が前記角度センサのような検出器である場合は、この電装品37で検出された検出信号を超音波送受信機33で超音波信号に変調して作動油中に送信し、油圧配管31内の作動油を信号伝達媒体として超音波送受信機32まで伝達し、この超音波送受信機32でその超音波信号を受信して通常信号に戻し、電装品（コントローラ）35にセンサ情報を取込む。したがって、センサからの機体姿勢情報、機体稼働情報などを電線を用いることなくコントローラが把握できる。
【００２０】
このような超音波通信を行なう際、図３（ａ）に示されるように稼動中の油圧配管を通る作動油には圧力変動があるが、その圧力変動は数百Hz未満の低周波であるのに対して、図３（ａ）中のｂ部を拡大した図３（ｂ）に示されるように油中で伝達される変調信号波は、数十kHz帯の超音波信号であるから、この超音波と既存の通信技術の応用で通信可能となる。
【００２１】
次に、この前提技術の効果を説明する。
【００２２】
コントロール弁16から流体圧アクチュエータ22にわたって配設された油圧配管31内の作動油を信号伝達媒体として、上部旋回体13における油圧配管31中の超音波送受信機32と、作業装置21における油圧配管31中の超音波送受信機33との間で超音波通信をするので、断線不具合のおそれを有する電線を用いることなく、確実に信号を伝達できる。
【００２３】
すなわち、上部旋回体13に対する作業装置21の屈曲可動部に電線を通すことなく、コントローラなどの電装品35と、ブーム26やスティック27などの可動部位に設置される電装品37との間で信号のやり取りが可能になり、電線の断線による不具合がなくなるので製品の信頼性が向上する。
【００２４】
また、上部旋回体13の超音波送受信機32と作業装置21の超音波送受信機33との間の油圧配管31中に超音波通信を妨げる弁すなわちコントロール弁16がなく、超音波送受信機32，33間から外れた位置の油圧配管31a中にコントロール弁16を設けたので、このコントロール弁16が閉じられる状態にあっても、その影響を受けることなく安定した超音波通信を確保できる。さらに、油圧配管31内の作動油は、状態が安定した作動流体であるから、安定した超音波通信をするのに適する信号伝達媒体が得られる。
【００２５】
次に、以上の前提技術を基に、本発明の一実施の形態を説明すると、図１に示された前提技術では、機械作動部は作業装置21であるが、機械作動部としては下部走行体12としても良い。すなわち、従来、下部走行体12に電線をつなぐためには下部走行体12に対する上部旋回体13の旋回部分にスリップリングを用いているが、このスリップリングは耐久性、信頼性に問題があるため、下部走行体12にはセンサや電子制御式アクチュエータなどの電装品を設置することが容易でなかったが、下部走行体12には、図１に示されるように履帯41を巻掛けたスプロケット42を駆動する流体圧アクチュエータとしての走行モータなどの油圧モータや、ブレード43を昇降する流体圧アクチュエータとしてのブレード昇降シリンダ44などの油圧シリンダが設置され、これらの流体圧アクチュエータを作動するための油圧配管が設けられているので、これらの油圧配管内の作動油を介して、コントローラなどの電装品35と下部走行体12のセンサや電子制御式アクチュエータなどの電装品とが超音波通信をすることにより、信号伝達用の電線を設けることなく、すなわち耐久性および信頼性を保ったままで下部走行体12の電装品と信号のやり取りができ、これらの電装品の設置が容易になる。
【００２６】
このとき、下部走行体12と上部旋回体13とを繋ぐ油圧配管内の作動油を信号伝達媒体とする超音波通信により、下部走行体12に対する上部旋回体13の旋回位置関係に制限を受けることなく確実に信号を伝達できる。
【００２７】
このように、本作業機械は、そのほぼ全箇所に作動流体（油圧）が供給されていることに着目し、電線の断線不具合が多いブーム26やスティック27などの可動部位を有する作業装置21や、配線が困難な下部走行体12に設置する電装品に対して、油圧配管に満たされている作動油を媒体として超音波通信を行うことにより信号のやり取りをする通信システムを備えており、この通信システムによれば、上部旋回体13と作業装置21または下部走行体12との間の屈曲可動部や旋回可動部に電線を通すことなく信号を伝達でき、電線の断線による不具合がなくなるので製品の信頼性を向上できる。
【００２８】
本発明は、油圧ショベル、破砕機、解体機などの作業機械に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る作業機械の一実施の形態の前提技術を示す斜視図である。
【図２】同上作業機械の通信システムを示す回路図である。
【図３】（ａ）は作動油の圧力変動波形を示す波形図であり、（ｂ）は同上システムによる信号波の変調例を示す波形図である。
【符号の説明】
【００３０】
12    下部走行体
13    上部旋回体
15    ポンプ
16    コントロール弁
31 油圧配管
32，33    超音波送受信機
34，36 電線
35，37 電装品
44 流体圧アクチュエータとしてのブレード昇降シリンダ
【図１】
0004533281.tif 000002
【図２】
0004533281.tif 000003
【図３】
0004533281.tif 000004