(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態に係る建設機械としてホイール式油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
【0015】
図1において、ホイール式油圧ショベル1は、自走可能な下部走行体2と、下部走行体2の上部に旋回機構を介して載置された上部旋回体6とを備えている。旋回機構は、例えば旋回輪4であり、上部旋回体6はこの旋回輪4を介して下部走行体2に対して旋回可能に取り付けられている。下部走行体2は走行油圧モータ3によって走行駆動され、上部旋回体6は旋回油圧モータ5によって旋回駆動される。
【0016】
上部旋回体6の前部には、キャブ8と、作業装置9とが設けられている。キャブ8には、後述する操作部材31〜35(
図2に示す)、表示装置60、コントローラ70等が配置されている。作業装置9は、上部旋回体6に回動可能に取り付けられたブーム10と、ブーム10の先端部に回動可能に取り付けられたアーム12と、アーム12の先端部に回動可能に取り付けられたバケット14と、ブーム10を駆動するブームシリンダ11と、アーム12を駆動するアームシリンダ13と、バケット14を駆動するバケットシリンダ15とを有している。
【0017】
上部旋回体6の後部には、エンジンルーム16が配置されている。エンジンルーム16内にはエンジン23、油圧ポンプ21(
図2に示す)等が収容されている。油圧ポンプ21はエンジン23により駆動され、油圧アクチュエータ3,5,11,13,15に作動油を供給する。上部旋回体6の後端部(エンジンルーム16の後側)には、作業装置9と重量バランスを取るためのカウンタウエイト18が配置されている。上部旋回体6のエンジンルーム16の前側には、作動油が貯留される作動油タンク19と、エンジン23の燃料が貯留される燃料タンク20とが配置されている。
【0018】
図2は、ホイール式油圧ショベル1に搭載された油圧駆動システムの概略構成図である。
【0019】
図2において、可変容量型の油圧ポンプ21および固定容量型のパイロットポンプ22は、エンジン23によって駆動される。油圧ポンプ21は、走行油圧モータ3、旋回油圧モータ5、ブームシリンダ11、アームシリンダ13、バケットシリンダ15、などの油圧アクチュエータを駆動するための駆動源である。パイロットポンプ22は、走行用流量制御弁51、アーム用流量制御弁52、旋回用流量制御弁53、ブーム用流量制御弁54、バケット用流量制御弁55等の制御弁を駆動するための駆動源である。
【0020】
油圧ポンプ21から吐出された作動油は、流量制御弁51〜55を経由して油圧アクチュエータ3,5,11,13,15に供給される。油圧アクチュエータ3,5,11,13,15から排出された作動油は、流量制御弁51〜55を経由して作動油タンク19に戻される。
【0021】
パイロットポンプ22は、走行後進用パイロット圧制御弁31aおよび走行前進用パイロット圧制御弁31bに接続されている。また、パイロットポンプ22は、パイロットカット弁25を介して、アーム引き用パイロット圧制御弁32a、アーム押し用パイロット圧制御弁32b、旋回左用パイロット圧制御弁33a,旋回右用パイロット圧制御弁33b、ブーム上げ用パイロット圧制御弁34a、ブーム下げ用パイロット圧制御弁34b、バケット掘削用パイロット圧制御弁35a、およびバケット放土用パイロット圧制御弁35bに接続されている。
【0022】
パイロットカット弁25は、キャブ8(
図1に示す)の乗降口に設けられたゲートロックレバー61により開閉操作される。オペレータがゲートロックレバー61を乗降許可位置(ロック位置)に操作すると、パイロットカット弁25が閉じる。これにより、パイロットポンプ22からパイロット圧制御弁32a〜35a,32b〜35bへの圧油(パイロット一次圧)の供給が停止し、操作部材32〜35の操作に応じたパイロット二次圧の生成が不能となる。一方、オペレータがゲートロックレバー61を乗降阻止位置(ロック解除位置)に操作すると、パイロットカット弁25が開く。これにより、パイロットポンプ22からパイロット圧制御弁32a〜35a,32b〜35bへ圧油(パイロット一次圧)が供給され、操作部材32〜35の操作に応じたパイロット二次圧の生成が可能となる。なお、走行後進用パイロット圧制御弁31aおよび走行前進用パイロット圧制御弁31bは、ゲートロックレバー61の位置に関わらず、走行用操作部材31の操作に応じたパイロット二次圧を生成する。
【0023】
走行後進用パイロット圧制御弁31aおよび走行前進用パイロット圧制御弁31bは、走行用操作部材31を介して開閉操作される。アーム引き用パイロット圧制御弁32aおよびアーム押し用パイロット圧制御弁32bは、アーム用操作部材32を介して開閉操作される。旋回左用パイロット圧制御弁33aおよび旋回右用パイロット圧制御弁33bは、旋回用操作部材33を介して開閉操作される。ブーム上げ用パイロット圧制御弁34aおよびブーム下げ用パイロット圧制御弁34bは、ブーム用操作部材34を介して開閉操作される。バケット掘削用パイロット圧制御弁35aおよびバケット放土用パイロット圧制御弁35bは、バケット用操作部材35を介して開閉操作される。
【0024】
パイロット圧制御弁31a〜35a,31b〜35bの下流側には、シャトルブロック36が接続されている。パイロット圧制御弁31a〜35a,31b〜35bから排出される作動油は、シャトルブロック36に一旦導入される。シャトルブロック36の下流側には、走行後進用パイロット配管41a、走行前進用パイロット配管41b、アーム引き用パイロット配管42a、アーム押し用パイロット配管42b、旋回左用パイロット配管43a、旋回右用パイロット配管43b、ブーム上げ用パイロット配管44a、ブーム下げ用パイロット配管44b、バケット掘削用パイロット配管45a、バケット放土用パイロット配管45bが接続されている。
【0025】
走行後進用パイロット配管41aおよび走行前進用パイロット配管41bの下流側には、走行用流量制御弁51が接続されている。アーム引き用パイロット配管42aおよびアーム押し用パイロット配管42bの下流側には、アーム用流量制御弁52が接続されている。旋回左用パイロット配管43aおよび旋回右用パイロット配管43bの下流側には、旋回用流量制御弁53が接続されている。ブーム上げ用パイロット配管44aおよびブーム下げ用パイロット配管44bの下流側には、ブーム用流量制御弁54が接続されている。バケット掘削用パイロット配管45aおよびバケット放土用パイロット配管45bの下流側には、バケット用流量制御弁55が接続されている。
【0026】
シャトルブロック36の下流側には、油圧ポンプ21に取り付けられているレギュレータ26も接続されている。レギュレータ26は、操作部材31〜35の操作量に応じて、油圧ポンプ21の傾転を変化させ、吐出流量を調整する機能を備えている。すなわち、シャトルブロック36は、パイロット圧制御弁31a〜35a,31b〜35bからの操作信号圧力(パイロット二次圧)に基づいて、レギュレータ26に供給される信号圧力を生成する機能を有する。また、流量制御弁51〜55は、操作部材31〜35の操作量に応じて切換量を調整できるようになっている。
【0027】
次に、作動油タンク19について
図3および
図4を用いて説明する。
図3は、作動油タンク19を上方から見た平面図である。
図4は、
図3の矢視A−A断面図である。
【0028】
これらの図において、19aは作動油タンク19を構成する上板、19b,19c,19d,19eはそれぞれ作動油タンク19を構成する側板、19fは作動油タンク19を構成する下板を示し、これらの上板、側板および下板は溶接やボルト締結等適宜の手段により互いに固定され、作動油が外部に漏れないように製作される。なお、作動油タンク19の平面図における断面形状は正方形に限らず、長方形でも円形でもよい。
【0029】
80,90は作動油タンク19内の作動油の有無を検知するレベル検知センサを模式的に示したもので、それぞれ側板19bに取付けられている。レベル検知センサ80,90は作動油タンク19の平面すなわち
図3の紙面上においてほぼ中央に位置し、高さが異なる位置に配置されている。
【0030】
図4において、X1は作動油タンク19に必要最低量の作動油を貯留しかつ作業装置9が走行時の姿勢としたときの液面レベルである。X2は作動油タンク19に必要最低量の作動油を貯留しかつブームシリンダ11、アームシリンダ13、およびバケットシリンダ15を最大限伸長させたときの液面レベルである。
【0031】
走行油圧モータ3等の油圧モータを駆動する際は、油圧ポンプ21から油圧モータに供給される作動油の流量と油圧モータから作動油タンク19に戻される作動油の流量とが一致する。そのため、走行油圧モータ3のみを駆動する走行時は、作動油タンク19の液面レベルは安定している。
【0032】
一方、ブームシリンダ11、アームシリンダ13等の片ロッド式油圧シリンダを駆動する際は、ボトム側油室とロッド側油室との受圧面積差により
、油圧ポンプ21から片ロッド式油圧シリンダに供給される作動油の流量と片ロッド式油圧シリンダから作動油タンク19に戻される作動油の流量とが一致しない。そのため、ブームシリンダ11、アームシリンダ13等を駆動する作業時は、作動油タンク19の液面レベルは大きく変動する。
【0033】
作動油タンク19には、掘削や旋回等の複合動作が行われてもそれぞれのアクチュエータに十分供給できるだけの作動油を貯溜することができ、かつ、アクチュエータ駆動時に最大量の作動油がアクチュエータに供給された状態でも油圧ポンプ21が空気を吸込んでキャビテーションを起こすことの無い所定の最低量を残しておく必要がある。
【0034】
本実施の形態においては、前記最低量の作動油を作動油タンク19に貯溜したときの液面レベルの高さ位置を、基準位置と呼ぶこととする。
【0035】
次に、作動油の有無を検知するレベル検知センサ80,90について
図5を用いて説明する。
図5は、
図3に示したレベル検知センサ80の拡大図である。なお、レベル検知センサ90の構造は、レベル検知センサ80と同様であるため、説明は省略する。
【0036】
図5において、81は作動油タンク19内の作動油の移動に追随して作動するフロート、82はフロートに固定されたスイッチ作動用のロッド,83はフロートa1の上下移動に伴ってロッド82をスライドさせながらガイドするガイド、84はロッド82の先端部である。85はばね機能を有し先端部84に押されたとき対向する固定端子86に接触させられる可動端子、87はレベル検知センサ80を構成する部材の基板、88はリード線である。
【0037】
この
図5に示す構成のレベル検知センサ80において、作動油タンク19内に貯溜されている作動油の油面が基準位置およびそれより上にあるときはフロート81とともに移動するロッド82の先端部84が可動端子85を押し下げて対向する固定端子86に接触することはない。逆に、作動油の油面が基準位置より下がると、フロート81がそれに伴い下がり
図5において点線で示したようにロッド82の先端部84が可動端子85を押し下げて固定端子86と接触させるため、リード線88,88間は短絡させられる。このようにレベル検知センサ80は短絡、非短絡すなわちON/OFF的に作動し作動油の有無を検知するものでよい。
【0038】
また、
図5の構成はフロート81の移動を直接に検知センサのスイッチに伝えるような構成を模式的に示したものであるが、この他にもフロートの移動を発光および受光素子で光学的に検知する等非接触の近接スイッチ等を用いることもできる。
【0039】
図6は、コントローラ70の機能ブロック図である。
【0040】
図6において、コントローラ70は、モード判定部71と、油漏れ判定部72とを有する。
【0041】
モード判定部71は、駐車ブレーキ27(
図2に示す)の作動を指示する駐車ブレーキスイッチ62の状態と、パイロットカット弁25(
図2に示す)を操作するゲートロックレバー61の位置とに基づいて、ホイール式油圧ショベル1の動作モードが走行モードと作業モードのいずれであるかを判定し、その判定結果を油漏れ判定部72へ出力する。
【0042】
油漏れ判定部72は、モード判定部71から入力された動作モードと、レベル検知センサ80,90からの信号とに基づき、作動油漏れの有無を判定し、作動油漏れが有ると判定した場合に警告情報を表示装置60へ出力する。
【0043】
図7は、コントローラ70の処理を示すフローチャートである。以下、各ステップを順に説明する。
【0044】
ステップS1で、駐車ブレーキスイッチ62がOFFか否かを判定する。駐車ブレーキスイッチ62がOFFの場合はステップS2へ移行し、ONの場合はステップS7へ移行する。
【0045】
ステップS2で、ゲートロックレバー61がロック位置にあるか否かを判定する。ゲートロックレバー61がロック位置にある場合はステップS5へ移行し、ロック位置にない(ロック解除位置にある)場合はステップS3へ移行する。
【0046】
ステップS3で、作業装置9が停止しているか否かを判定する。作業装置9が停止している場合はステップS4へ移行し、停止していない場合はステップS7へ移行する。作業装置9が停止しているか否かは、例えばパイロット配管42a,42b,44a,44b,45a,45b(
図2に示す)に設けられた圧力センサ(図示せず)の信号に基づいて判定される。
【0047】
ステップS4で、アクセルが踏まれているか否か(走行用操作部材31が操作されているか否か)を判定する。アクセルが踏まれている場合はステップS5へ移行し、踏まれていない場合はステップS7へ移行する。走行用操作部材31が操作されているか否かは、例えばパイロット配管41a,41b(
図2に示す)に設けられた圧力センサ(図示せず)の信号に基づいて判定される。ステップS1〜S4は、モード判定部71(
図6に示す)の処理に相当する。
【0048】
ステップS5で、第1レベル検知センサ80が作動油を検知したか否かを判定する。第1レベル検知センサ80が作動油を検知した場合はフローを終了し、検知しなかった場合はステップS6へ移行する。
【0049】
ステップS6で、作動油が漏れていることを示す警報情報を表示装置60へ出力し、フローを終了する。
【0050】
ステップS7で、第2レベル検知センサ90が作動油を検知したか否かを判定する。第2レベル検知センサ90が作動油を検知した場合はフローを終了し、検知しなかった場合はステップS8へ移行する。
【0051】
ステップS8で、作動油が漏れていることを示す警報情報を表示装置60へ出力し、フローを終了する。ステップS5〜S8は、油漏れ判定部72(
図6に示す)の処理に相当する。なお、本実施の形態では、表示装置60に警報情報を表示することで作動油漏れをオペレータに報知する構成としたが、ブザーを鳴らす、またはランプを点灯させる等の方法で報知しても良い。また、本実施の形態では、表示装置60へ警報情報を出力するのみとしたが、警報情報を出力すると同時にまたはその直後に、エンジン23を停止させても良い。
【0052】
本実施の形態では、車体2,6と、車体6に取り付けられた作業装置9と、作業装置9を操作するための作業用操作装置32〜35と、車体2の走行を操作するための走行用操作装置31と、車体2の走行を不能とする駐車ブレーキ27と、作業用操作装置32〜35の操作を無効とするロック位置と作業用操作装置32〜35の操作を有効とするロック解除位置とに切替操作可能なゲートロックレバー61と、作動油を貯留する作動油タンク19と、車体2の走行を駆動する走行油圧モータ3と、作業装置9を駆動する少なくとも1つの片ロッド式油圧シリンダ11,13,15と、作動油タンク19に貯留された作動油を吸引し、走行油圧モータ3および片ロッド式油圧シリンダ11,13,15に供給する油圧ポンプ21と、演算機能を有するコントローラ70と、コントローラ70の演算結果を出力する報知装置60とを備えた建設機械1において、作動油タンク19の第1の所定の高さ位置X1に設けられ、第1の所定の高さ位置X1における作動油の有無を検出する第1レベル検知センサ80を備え、コントローラ70は、ゲートロックレバー61がロック位置にあり、かつ駐車ブレーキ27が解除された状態で、第1レベル検知センサ80によって作動油が検出されなかった場合に、報知装置60に警告情報を出力する。
【0053】
また、第1の所定の高さ位置X1は、作動油タンク19に必要最低量の作動油を貯留しかつ作業装置9を走行時の姿勢としたときの作動油タンク19の液面レベルに基づいて設定されている。
【0054】
以上のように構成した本実施の形態によれば、ゲートロックレバー61がロック位置にあり、かつ駐車ブレーキ27が解除された状態で、作動油タンク19に貯留された作動油の液面レベルが第1の所定の高さ位置X1を下回った場合に、報知装置60に警告情報が出力される。これにより、作業装置9が操作される作業時に作動油漏れの誤検出を防ぎつつ、作業装置9が操作されない走行時に作動油漏れを早期に検出することが可能となる。
【0055】
また、本実施の形態に係る建設機械1は、作動油タンク19の第1の所定の高さ位置X1よりも低い第2の所定の高さ位置X2に設けられ、第2の所定の高さ位置X2における作動油の有無を検出する第2レベル検知センサ90を更に備え、コントローラ70は、ゲートロックレバー61がロック解除位置にある状態で、第2レベル検知センサ90によって作動油が検出されなかった場合に、報知装置60に警告情報を出力する。
【0056】
また、第2の所定の高さ位置X2は、作動油タンク19に必要最低量の作動油を貯留しかつ片ロッド式油圧シリンダ11,13,15を最大限伸長させたときの作動油タンク19の液面レベルに基づいて設定されている。
【0057】
以上のように構成した本実施の形態によれば、作業装置9が操作される作業時に作動油漏れを検出することが可能となる。これにより、掘削等の作業時に油圧ポンプ21がキャビレーションによって損傷することを防ぐことができる。
【0058】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態ではホイール式油圧ショベルを例に挙げたが、本発明はクローラ式油圧ショベル等の他の建設機械にも適用可能である。また、上記した実施の形態は本発明の理解を容易にするために詳細に説明したものであり、本発明は必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。