JP2008255611A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 昇降用の油圧シリンダに供給する圧油の流量を可変に制御し、カウンタウエイトの昇降速度が過度に速くなるのを抑えることができるようにする。
【解決手段】 油圧源を可変容量型の油圧ポンプ２３により構成する。油圧ポンプ２３からの圧油で油圧シリンダ１６のロッド１６Ｃを伸縮させ、これによりカウンタウエイト８を昇降駆動する。このときに、カウンタウエイト８の昇降位置を角度センサ２２により検出する。そして、コントローラ３４は、角度センサ２２からの検出信号に従って油圧ポンプ２３の傾転アクチュエータ２５を駆動制御する。この結果、油圧ポンプ２３による圧油の吐出量をカウンタウエイト８の昇降位置に応じて制御することができ、カウンタウエイト８の昇降速度が過度に速くなるの抑え、衝撃等の発生を防ぐことができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械にカウンタウエイトを取付けたり、取外したりするときに好適に用いられるカウンタウエイト着脱装置を備えた建設機械に関する。

一般に、油圧ショベル等の建設機械では、車体の前部側にブーム、アーム等の作業装置を設け、車体の後部側には、車体全体の重量バランスをとるためにカウンタウエイトを設ける構成としている。このようなカウンタウエイトは重量物であるため、例えばトレーラ等を用いて油圧ショベルを作業現場等に搬送するときには、カウンタウエイトを車体の後端側から取外し、車体側とは別々にカウンタウエイトを搬送することがある。

また、車体の前部側に設ける作業装置にも、例えば軽掘削用、中掘削用、重掘削用等のように重量の異なる種々の作業装置があり、掘削作業の種類、内容等に応じては作業装置を取替えることがある。そして、作業装置を取替えるような場合には、それぞれの作業装置に対応させてカウンタウエイトも取替える必要が生じる。

このため、車体のフレームには、その後端側にカウンタウエイト着脱装置を設け、このカウンタウエイト着脱装置により、カウンタウエイトをフレームの後端側に自力で取付けたり、取外したりすることができる構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２６８９０８号公報

この種の従来技術によるカウンタウエイト着脱装置は、カウンタウエイトをフレーム上に昇降するため前記フレームの後端側に設けられた昇降機構を備えている。そして、この昇降機構は、前記フレームの後端に固定して設けられたブラケットと、基端側が該ブラケットに回動可能に取付けられ先端側が前記カウンタウエイトに吊下げ金具等を介して連結される回動アームと、該回動アームを上，下に回動するため前記ブラケットと回動アームとの間に設けられた昇降用の油圧シリンダとにより構成されている。

ここで、昇降用の油圧シリンダは、油圧源から圧油が供給されることによりロッドを伸縮させ、これに伴って前記回動アームを上，下に回動する。そして、回動アームが上向きに回動するときには、前記吊下げ金具を介して回動アームの先端側に連結されたカウンタウエイトを、車体の後部側に向けて持上げるように上昇させる。また、回動アームが下向きに回動するときには、例えば地面等に向けてカウンタウエイトを吊下げるように下降させるものである。

ところで、上述した従来技術では、例えば油圧シリンダのロッドを伸長させて回動アームを上向きに回動し、これによって、カウンタウエイトを車体の後部側に向け持上げるように上昇させるときに、カウンタウエイトの持上げ速度が速いと、重量物であるカウンタウエイトが車体フレームの後端側に衝突し、例えばフレームの一部が破損、損傷されるという問題がある。

即ち、重量物であるカウンタウエイトは、前記油圧シリンダにより回動アームを介して持上げるときに、非常に大きな慣性力が発生する。このため、不慣れなオペレータ等が油圧シリンダを駆動操作すると、カウンタウエイトの持上げ速度が過度に速くなることがある。

そして、カウンタウエイトが速い速度で持上げられると、その慣性力で車体フレームの後端側に強く衝突してしまい、例えば車体のフレームやカバーの一部が破損、損傷されるという問題が生じている。また、カウンタウエイトを地面等に向けて吊り降ろす場合にも、下降速度が速くなって衝撃が発生し易いという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、油圧源から昇降用の油圧シリンダに供給する圧油の流量を可変に制御し、これによって、カウンタウエイトの昇降速度が過度に速くなるのを抑え、車体のフレームに対するカウンタウエイトの取付け、取外し作業を円滑に行うことができるようにした建設機械を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明は、作業装置が設けられた車体と、前記作業装置に対する該車体の重量バランスをとるため該車体のフレームに着脱可能に設けられるカウンタウエイトと、前記フレームに設けられ該カウンタウエイトをフレームに対して取付け、取外しするときに、油圧シリンダを用いて該カウンタウエイトを上，下に昇降させるカウンタウエイト昇降機構と、該カウンタウエイト昇降機構の油圧シリンダに圧油を供給する油圧源とを備えてなる建設機械に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記油圧源は、可変容量型の油圧ポンプにより構成し、該可変容量型の油圧ポンプは、前記油圧シリンダによってカウンタウエイトを昇降駆動するときに、該カウンタウエイトの昇降位置に従って圧油の吐出量を可変に制御する構成としたことにある。

また、請求項２の発明は、前記カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段からの検出信号に従って前記油圧ポンプの容量可変アクチュエータを駆動制御する制御手段とを備えてなる構成としている。

また、請求項３の発明によると、前記カウンタウエイト昇降機構は、前記車体のフレームに固定して設けられたブラケットと、基端側が該ブラケットに回動可能に取付けられ先端側が前記カウンタウエイトに連結される回動アームと、前記油圧ポンプからの圧油で伸縮されることにより該回動アームを上，下方向に回動して前記カウンタウエイトを昇降させる前記油圧シリンダとを含んで構成し、前記回動アームまたは油圧シリンダの回動部位には、前記カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段を設ける構成としている。

さらに、請求項４の発明によると、前記位置検出手段は、前記油圧ポンプから油圧シリンダに供給する圧油の圧力を検出する圧力センサにより構成している。

上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、油圧源を可変容量型の油圧ポンプにより構成し、該可変容量型の油圧ポンプは、油圧シリンダによりカウンタウエイトを昇降駆動するときに、該カウンタウエイトの昇降位置に従って圧油の吐出量を可変に制御する構成としているので、例えばカウンタウエイトを車体の後部側に持上げるように上昇させるときには、カウンタウエイトがフレームの後端に近付くに従って圧油の吐出量を小さく抑えることができる。これによって、油圧シリンダの速度を遅くすることができ、カウンタウエイトの持上げ速度を低く抑えて、重量物であるカウンタウエイトが車体のフレーム側に衝突するのを防ぐことができる。

従って、油圧シリンダのロッドを伸縮させてカウンタウエイトを昇降駆動するときに、油圧ポンプの吐出量を可変に制御することにより、カウンタウエイトの昇降速度が過度に速くなるのを抑えることができ、車体のフレームに対するカウンタウエイトの取付け、取外し作業を円滑に行うことができる。

また、請求項２に記載の発明は、油圧シリンダのロッドを伸縮させてカウンタウエイトを昇降駆動するときに、カウンタウエイトの昇降位置を位置検出手段により検出することができ、制御手段は該位置検出手段からの検出信号に従って前記油圧ポンプの容量可変アクチュエータを駆動制御することにより、油圧ポンプから吐出される圧油の流量をカウンタウエイトの昇降位置に従って可変に制御することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、カウンタウエイト昇降機構を、車体のフレームに固定して設けられたブラケットと、油圧シリンダと、前記ブラケットに回動可能に取付けられ油圧シリンダの伸縮に従って上，下に回動される回動アームとにより構成することができ、前記回動アームまたは油圧シリンダの回動部位には、前記カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段を設けることができる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、油圧ポンプから油圧シリンダに供給する圧油の圧力を圧力センサで検出することにより、検出圧力の変化からカウンタウエイトの昇降位置を求めることができ、この位置検出の結果から油圧ポンプの吐出量を可変に制御することができる。そして、この場合には、例えば油圧シリンダに接続される主管路の途中に圧力センサを設けることができ、その取付作業性、組立性等を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態による建設機械を、所謂標準機と呼ばれる中型の油圧ショベルに適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照して詳細に説明する。

ここで、図１ないし図８は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は建設機械としての油圧ショベルで、該油圧ショベル１は、自走可能な下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載され、下部走行体２と共に油圧ショベル１の車体を構成する上部旋回体３と、後述の作業装置７とにより大略構成されている。

４は上部旋回体３のベースフレームを構成する旋回フレームで、該旋回フレーム４は、複数の鋼板等を溶接することにより形成された頑丈な支持構造体として構成されている。そして、旋回フレーム４上には、その前部側に運転室を画成するキャブ５が設けられ、該キャブ５の後側には、例えばエンジン（図示せず）、後述の油圧ポンプ２３等を内部に収容する建屋カバー６等が設けられている。

また、旋回フレーム４の後端側には、図３、図４に示す如くウエイト取付板４Ａが設けられ、該ウエイト取付板４Ａは、高い剛性をもった鋼板等の板材を旋回フレーム４の後端側に溶接等の手段で固着したものである。ここで、ウエイト取付板４Ａは、後述のカウンタウエイト８にほぼ対応する寸法をもって旋回フレーム４の幅方向（左右方向）に延びている。そして、後述のカウンタウエイト８は、ウエイト取付板４Ａに衝合するように取付けられ、この状態で旋回フレーム４の後端側に複数の長尺ボルト（図示せず）等を介して着脱可能に位置決めされるものである。

７は旋回フレーム４の前側に設けられた作業装置で、該作業装置７は、例えばブーム７Ａの基端側が旋回フレーム４の前部に俯仰動可能に取付けられ、ブーム７Ａの先端側には、アーム７Ｂを介して作業具としてのバケット７Ｃが回動可能に設けられている。そして、作業装置７は、例えば土砂等の掘削作業を先端側のバケット７Ｃ等を用いて行うものである。

８は旋回フレーム４の後端側に着脱可能に設けられるカウンタウエイトで、該カウンタウエイト８は、前部側の作業装置７に対して上部旋回体３全体の重量バランスをとるものである。ここで、カウンタウエイト８には、その幅方向（左右方向）の中間となる位置に、図３に示す如く凹窪部８Ａが形成され、この凹窪部８Ａは、カウンタウエイト８の前面側で、旋回フレーム４のウエイト取付板４Ａと対向配置されるものである。

そして、凹窪部８Ａは、カウンタウエイト８をウエイト取付板４Ａに衝合させるときに、カウンタウエイト８が後述の昇降機構１０に突き当るのを防止し、この昇降機構１０を凹窪部８Ａの内側に収容できる構造となっている。また、カウンタウエイト８には、凹窪部８Ａの上部側に一対の取付板８Ｂ，８Ｂが溶接またはボルト等の手段を用いて一体的に設けられている。そして、該各取付板８Ｂには、後述の吊り金具１５が支持ピン１５Ｂ等を介して着脱可能に取付けられるものである。

１０は本実施の形態で採用したカウンタウエイト昇降機構で、該カウンタウエイト昇降機構１０は、後述のブラケット１１、回動アーム１２および油圧シリンダ１６を含んで構成されている。そして、カウンタウエイト昇降機構１０は、図３、図４に示す如く油圧シリンダ１６を伸縮動作することにより、旋回フレーム４の後端側でカウンタウエイト８を吊上げ、吊下げするものである。

１１は旋回フレーム４の後端側にウエイト取付板４Ａと共に溶接等の手段で一体化して設けられたブラケットで、該ブラケット１１は、図２に示す如く後述の油圧シリンダ１６を左，右両側から挟むようにウエイト取付板４Ａに設けられた左，右一対の第１ブラケット板１１Ａ，１１Ａと、該第１ブラケット板１１Ａとの間で後述の回動アーム１２をスペーサ２１等を介して挟むようにウエイト取付板４Ａに設けられた左，右方向外側の第２ブラケット板１１Ｂ，１１Ｂとにより構成されている。

ここで、これらの第１，第２ブラケット板１１Ａ，１１Ｂは、それぞれウエイト取付板４Ａから後方に向け略三角形状をなして突出している。そして、第１ブラケット板１１Ａ，１１Ａは、後述する油圧シリンダ１６の基端側を回動可能に支持し、第１ブラケット板１１Ａと第２ブラケット板１１Ｂは、後述する回動アーム１２の基端側を回動可能に支持するものである。

１２，１２はカウンタウエイト昇降機構１０の一部を構成する左，右一対の回動アームで、該各回動アーム１２は、その基端側がブラケット板１１Ａ，１１Ｂ間に配設され、該ブラケット板１１Ａ，１１Ｂに対しそれぞれ連結ピン１３等を介して回動可能にピン結合されている。そして、回動アーム１２は、図３に示す如く、例えばカウンタウエイト８の高さ寸法に対応する長さ寸法を有し、その先端側には略三角形状をなす張出部１２Ａが一体形成されている。

１４は各回動アーム１２の張出部１２Ａに設けられた連結バーで、この連結バー１４は、図２に示す如く各回動アーム１２の張出部１２Ａを左，右方向に貫通して延び、左，右の回動アーム１２，１２を張出部１２Ａの位置で一体的に連結している。そして、連結バー１４の両端側は、左，右の支承部１４Ａ，１４Ａとなり、該各支承部１４Ａには、カウンタウエイト８用の吊り金具１５，１５がそれぞれ取付けられている。

ここで、各吊り金具１５は、その上端側が調整ボルト１５Ａ等を介して連結バー１４の支承部１４Ａに取付けられ、吊り金具１５の下端側には、支持ピン１５Ｂを介してカウンタウエイト８の各取付板８Ｂが連結されるものである。これにより、回動アーム１２の先端側（張出部１２Ａ）には、連結バー１４と吊り金具１５を介してカウンタウエイト８が図３、図４に示す如く吊下げられた状態に保持される。

この場合、吊り金具１５の調整ボルト１５Ａは、例えばレンチ等の工具（図示せず）を用いて適宜に回動操作され、これにより吊り金具１５は、連結バー１４の支承部１４Ａに対して上,下に相対移動する。この結果、カウンタウエイト８は、回動アーム１２に対して高さ位置の調整が行われるものである。

１６は各回動アーム１２を上,下に回動させる昇降用の油圧シリンダで、該油圧シリンダ１６は、図２〜図４に示す如く、チューブ１６Ａと、該チューブ１６Ａ内に摺動可能に挿嵌され、チューブ１６Ａ内に２つの油室Ａ，Ｂを画成したピストン１６Ｂ（図５参照）と、基端側がピストン１６Ｂに固着され、先端側がチューブ１６Ａ外に突出したロッド１６Ｃとにより構成されている。この場合、チューブ１６Ａ内の油室Ａは、油圧シリンダ１６のロッド１６Ｃ側に位置し、油室Ｂはチューブ１６Ａのボトム側に位置するものである。

そして、油圧シリンダ１６は、図２に示すように、チューブ１６Ａの基端側が第１ブラケット板１１Ａ，１１Ａ間にスペーサ１７，１７を介して配設され、左右方向に延びた連結ピン１８により第１ブラケット板１１Ａ間に回動可能にピン結合されている。また、油圧シリンダ１６のロッド１６Ｃは、その突出端側が各回動アーム１２の先端側にスペーサ１９,１９を介して配設され、左右方向に延びた連結ピン２０により各回動アーム１２の先端側に回動可能にピン結合されている。

ここで、油圧シリンダ１６は、後述の油圧ポンプ２３から油室Ａ，Ｂ（図５参照）内に圧油が給排されることにより、ロッド１６Ｃをチューブ１６Ａから伸，縮させる。そして、カウンタウエイト昇降機構１０の回動アーム１２は、油圧シリンダ１６の伸縮動作に伴って図３、図４に示す如く連結ピン１３を中心として上,下に回動される。これにより回動アーム１２は、吊り金具１５等を介してカウンタウエイト８を吊上げたり、吊下げたりするものである。

２１，２１は各回動アーム１２の基端側に設けられた左，右のスペーサで、該各スペーサ２１は、図２に示すように連結ピン１３を介して回動アーム１２の基端側と第２ブラケット板１１Ｂとの間に介挿されている。そして、スペーサ２１は、回動アーム１２の基端側がブラケット板１１Ａ，１１Ｂに対してガタ付くのを抑えると共に、回動アーム１２の円滑な動きを補償するものである。

２２は本実施の形態で採用した位置検出手段としての角度センサで、該角度センサ２２は、例えば回動アーム１２の基端側に配置された連結ピン１３、スペーサ２１等に付設されるものである。そして、この角度センサ２２は、カウンタウエイト８の昇降位置を検出する位置検出手段を構成し、回動アーム１２の回動位置（昇降位置）を、図５中に示すように回動角θx として検出するものである。

この場合、回動角θx は、カウンタウエイト８が図４に実線で示す如く地面に接地している状態で最小角θ0 （例えば、θ0 ＝０）となる。そして、カウンタウエイト８が図３に実線で示す如くウエイト取付板４Ａに衝合する位置まで持上げられた状態で、回動角θx は最大角θa （例えば、θa ＝９０〜１００度）となるものである。

なお、位置検出手段を構成する角度センサ２２は、前記連結ピン１３、スペーサ２１に付設する場合に限るものではなく、回動アーム１２の回動部位に設けて、その回動動作（回動角）できるものであればよい。また、油圧シリンダ１６の回動部位に同様な角度センサを設け、油圧シリンダ１６の回動動作（回動角）からカウンタウエイト８の昇降位置を検出する構成としてもよいものである。

次に、２３は図５に示すタンク２４と共に油圧源を構成する可変容量型の油圧ポンプで、該油圧ポンプ２３は、例えば斜板または弁板（図示せず）等からなる容量可変部２３Ａを有し、この容量可変部２３Ａは、後述の傾転アクチュエータ２５で傾転駆動されることにより、油圧ポンプ２３から吐出される圧油の吐出量を増減させるものである。そして、油圧ポンプ２３は、上部旋回体３の建屋カバー６内に設けられた前記エンジンにより回転駆動され、油圧シリンダ１６等に向けて圧油を供給するものである。

２５は油圧ポンプ２３に付設された容量可変機構としての傾転アクチュエータで、該傾転アクチュエータ２５は、油圧ポンプ２３の容量可変部２３Ａを大傾転位置と小傾転位置との間で可変に傾転駆動する。これにより、油圧ポンプ２３から吐出される圧油の流量（吐出量）は、容量可変部２３Ａが小傾転位置となったときに最小流量となり、大傾転位置となったときに最大流量となるように増減されるものである。

即ち、傾転アクチュエータ２５は、後述するコントローラ３４からの制御信号に従って油圧ポンプ２３の容量可変部２３Ａを大傾転位置と小傾転位置との間で連続的に傾転駆動する。そして、容量可変部２３Ａが最小の傾転位置になると、油圧ポンプ２３から吐出される圧油の流量は最小流量に抑えられ、これに伴って油圧シリンダ１６の伸縮速度も遅い速度に抑えられるものである。

２６Ａ，２６Ｂは油圧シリンダ１６と油圧ポンプ２３，タンク２４との間に設けられた一対の主管路で、該主管路２６Ａ，２６Ｂは、油圧ポンプ２３からの圧油を後述の方向制御弁２７を介して油圧シリンダ１６の油室Ａ，Ｂに給排するものである。

２７は油圧ポンプ２３，タンク２４と油圧シリンダ１６との間に位置して主管路２６Ａ，２６Ｂの途中に設けられた方向制御弁で、該方向制御弁２７は、例えば左，右両側に油圧パイロット部２７Ａ，２７Ｂを有し、該油圧パイロット部２７Ａ，２７Ｂに供給されるパイロット圧に従って中立位置（イ）から左，右の切換位置（ロ），（ハ）に切換えられる。

そして、方向制御弁２７は、中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切換えられると、油圧ポンプ２３からの圧油を主管路２６Ｂを介して油圧シリンダ１６の油室Ｂに供給し、油室Ａ内の油液を主管路２６Ａ側からタンク２４に向けて排出させる。これにより、油圧シリンダ１６のロッド１６Ｃは、チューブ１６Ａから突出するように伸長する。

一方、方向制御弁２７が中立位置（イ）から切換位置（ハ）に切換えられたときには、油圧ポンプ２３からの圧油が主管路２６Ａを介して油圧シリンダ１６の油室Ａに供給され、油室Ｂ内の油液が主管路２６Ａ側からタンク２４に向けて排出される。これにより、油圧シリンダ１６のロッド１６Ｃは、チューブ１６Ａ内向けて縮小するように変位する。

２８は主管路２６Ｂの途中に設けられたパイロット作動式チェック弁で、該チェック弁２８は、例えば方向制御弁２７が中立位置（イ）にある間は閉弁状態を保ち、油圧シリンダ１６の油室Ｂから主管路２６Ｂを通じて油液が漏出するのを抑える。これにより、チェック弁２８は、油圧シリンダ１６のロッド１６Ｃがカウンタウエイト８からの荷重（自重）で縮小方向に変位してしまうのを防ぐものである。

一方、方向制御弁２７が中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切換えられたときには、例えば主管路２６Ａ側に供給される圧油がパイロット圧となってチェック弁２８に供給される。これにより、チェック弁２８は強制開弁され、油圧シリンダ１６の油室Ｂから主管路２６Ｂを通じて油液が排出されるのを許す。また、方向制御弁２７が切換位置（ハ）に切換えられたときには、油圧ポンプ２３から圧油を主管路２６Ｂを介して油圧シリンダ１６の油室Ｂ内に供給するようにチェック弁２８は開弁されるものである。

２９は主管路２６Ｂの途中に設けられたスローリターンバルブで、該スローリターンバルブ２９は、油圧シリンダ１６とチェック弁２８との間に位置して主管路２６Ｂの途中に設けられた逆止弁２９Ａと、該逆止弁２９Ａに対して並列接続された可変絞り弁２９Ｂとにより構成されている。そして、スローリターンバルブ２９は、油圧シリンダ１６の油室Ｂ内に主管路２６Ｂ側から圧油を供給するときに逆止弁２９Ａが開くことにより、圧油の流れを円滑にする。

しかし、油圧シリンダ１６の油室Ｂから主管路２６Ｂを通じて油液を排出するときには、スローリターンバルブ２９の逆止弁２９Ａが閉弁し、このときの油液は可変絞り弁２９Ｂを通じてタンク２４側に排出される。このため、可変絞り弁２９Ｂを流通する油液には絞り作用が与えられ、油圧シリンダ１６のロッド１６Ｃがチューブ１６Ａ内に向けて縮小する動作は、可変絞り弁２９Ｂにより遅い速度に抑えられる。

３０はチェック弁２８とスローリターンバルブ２９の間に位置して主管路２６Ｂの途中に設けられた仕切り弁で、該仕切り弁３０は、例えば手動式の開閉弁からなり、例えば長期間にわたって油圧シリンダ１６を使用しない場合等に、操作上の安全性を確保するために手動で閉弁される。そして、油圧シリンダ１６を前述の如く作動（伸縮動作）させるときには、仕切り弁３０を開弁状態に保つものである。

３１は補助ポンプとしてのパイロットポンプで、該パイロットポンプ３１は、前記エンジンにより油圧ポンプ２３と一緒に回転駆動され、後述のパイロット操作弁３２に対するパイロット油圧源を構成するものである。

３２は減圧弁型パイロット弁からなるパイロット操作弁を示し、該パイロット操作弁３２は、例えばキャブ５（図１参照）内に配設される操作レバー３２Ａを有し、オペレータが該操作レバー３２Ａを手動で傾転操作することにより、方向制御弁２７の油圧パイロット部２７Ａ，２７Ｂにパイロット圧を供給するものである。

即ち、オペレータが操作レバー３２Ａを図５中の矢示Ｃ方向に傾転すると、方向制御弁２７は、油圧パイロット部２７Ａにパイロット圧が供給されることによって中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切換わる。これにより、油圧シリンダ１６は伸長方向に駆動され、カウンタウエイト８は、カウンタウエイト昇降機構１０により上向きに持上げ操作される。

一方、オペレータが操作レバー３２Ａを図５中の矢示Ｄ方向に傾転すると、方向制御弁２７は、油圧パイロット部２７Ｂにパイロット圧が供給されることによって中立位置（イ）から切換位置（ハ）に切換わる。これにより、油圧シリンダ１６は縮小方向に駆動され、カウンタウエイト８は、カウンタウエイト昇降機構１０により下向きに吊り降ろし操作される。

３３は操作レバー３２Ａの操作を検出する操作検出器で、この操作検出器３３は、例えば操作レバー３２Ａが中立位置にあるか、または図５中の矢示Ｃ方向と矢示Ｄ方向のいずれに傾転操作されたか否かを検出し、その検出信号を後述のコントローラ３４に出力するものである。

３４はマイクロコンピュータ等からなる制御手段としてのコントローラで、該コントローラ３４は、その入力側が角度センサ２２および操作検出器３３等に接続され、その出力側は傾転アクチュエータ２５等に接続されている。また、コントローラ３４は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる記憶部３４Ａを有し、該記憶部３４Ａ内には、後述の図６〜図８に示す処理プログラムと、回動角θx の判定角α，β等とが格納されている。

ここで、コントローラ３４は、図６〜図８の処理プログラムに従ってカウンタウエイト８の持上げ制御処理と吊り降ろし制御処理とを行う。そして、コントローラ３４は、傾転アクチュエータ２５を駆動制御することにより、油圧ポンプ２３の容量可変部２３Ａを大傾転位置と小傾転位置との間で適宜に傾転させ、カウンタウエイト昇降機構１０によるカウンタウエイト８の昇降動作時に衝撃等が発生するのを抑えるものである。

本実施の形態による油圧ショベル１のカウンタウエイト着脱装置は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、カウンタウエイト昇降機構１０を用いてカウンタウエイト８を旋回フレーム４の後端側に持上げる場合に、オペレータはパイロット操作弁３２の操作レバー３２Ａを矢示Ｃ方向に傾転操作する。これにより方向制御弁２７は、パイロット操作弁３２からのパイロット圧が油圧パイロット部２７Ａに供給され、中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切換わる。

このため、油圧ポンプ２３からの圧油は主管路２６Ｂを介して油圧シリンダ１６の油室Ｂに供給され、該油圧シリンダ１６は、チューブ１６Ａ内からロッド１６Ｃを伸長させることにより、カウンタウエイト昇降機構１０の回動アーム１２を図４中に実線で示す下降位置から二点鎖線で示す位置まで連結ピン１３を中心として上向きに回動する。これによって回動アーム１２は、図３に実線で示す上昇位置までカウンタウエイト８を持上げることができる。

この場合、オペレータはパイロット操作弁３２の操作レバー３２Ａを矢示Ｃ方向にゆっくりと微調整するように傾転操作（以下、微操作という）することにより、方向制御弁２７が中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切換わるときのストローク量を微調整することができる。そして、油圧シリンダ１６の伸長速度は、このストローク量に応じて遅くなったり、速くなったりするように可変に制御することができる。

次に、カウンタウエイト８を図３に示す如く持上げた状態では、例えば長尺ボルト（図示せず）等によってカウンタウエイト８を旋回フレーム４の後部側に固定する。これにより、作業装置７に対する上部旋回体３全体の重量バランスをカウンタウエイト８で取ることができ、作業装置７による掘削作業時等に車両全体の安定性を確保することができる。

一方、カウンタウエイト８を旋回フレーム４の後端側から地面に向けて吊り降ろす場合には、前記長尺ボルト等を取外した状態でオペレータがパイロット操作弁３２の操作レバー３２Ａを矢示Ｄ方向に傾転操作する。これにより方向制御弁２７は、パイロット操作弁３２からのパイロット圧が油圧パイロット部２７Ｂに供給され、中立位置（イ）から切換位置（ハ）に切換わる。

このため、油圧ポンプ２３からの圧油は主管路２６Ａを介して油圧シリンダ１６の油室Ａに供給され、油室Ｂからは主管路２６Ｂ、スローリターンバルブ２９等を介して油液が排出される。これにより、油圧シリンダ１６のロッド１６Ｃはチューブ１６Ａ内へと縮小され、カウンタウエイト昇降機構１０の回動アーム１２を図３中に実線で示す上昇位置から二点鎖線で示す下降位置まで回動する。これにより回動アーム１２は、図４に実線で示す下降位置までカウンタウエイト８を吊り降ろすことができる。

そして、この場合でもオペレータは、パイロット操作弁３２の操作レバー３２Ａを微操作することによって、方向制御弁２７を中立位置（イ）から切換位置（ハ）に切換えるときのストローク量を微調整することができ、油圧シリンダ１６の縮小速度をストローク量に応じて遅くしたり、速くしたりするように可変に制御することができる。

ところで、前述した操作レバー３２Ａの微操作は、熟練したオペレータでも難しく、不慣れなオペレータが操作レバー３２Ａを微操作しようとしても、油圧シリンダ１６の伸縮速度が過度に速くなったり、過度に遅くなったりすることがある。そして、油圧シリンダ１６の伸長速度が速くなってカウンタウエイト８の持上げ速度が過度に速くなると、大きな慣性力が生じて衝撃が発生し易くなる。

即ち、カウンタウエイト８が速い速度で持上げられると、その慣性力で旋回フレーム４の後端側に強く衝突してしまい、例えば旋回フレーム４や建屋カバー６（図１参照）の一部が損傷される虞れがある。また、カウンタウエイト８を地面等に向けて吊り降ろす場合にも、下降速度が速くなって衝撃が発生し易くなる。

そこで、本実施の形態では、油圧源を可変容量型の油圧ポンプ２３により構成し、該油圧ポンプ２３からの圧油で油圧シリンダ１６のロッド１６Ｃを伸縮させてカウンタウエイト８を昇降駆動するときに、ブラケット１１と回動アーム１２との間に設けた角度センサ２２によりカウンタウエイト８の昇降位置を検出し、制御手段であるコントローラ３４は、角度センサ２２からの検出信号に従って油圧ポンプ２３の傾転アクチュエータ２５を駆動制御する構成としている。

そして、本実施の形態は、このような構成を採用することにより、カウンタウエイト８の昇降位置に従って油圧ポンプ２３による圧油の吐出量を増減することができ、カウンタウエイト８の昇降速度が過度に速くなるの抑えることができると共に、衝撃等の発生を低減することができるものである。

ここで、コントローラ３４によるカウンタウエイト８の昇降制御処理、即ち持上げ制御処理と吊り降ろし制御処理とについて、図６〜図８の処理プログラムに従って説明する。

まず、図６の処理動作がスタートすると、ステップ１で操作検出器３３からの信号（操作検出信号）を読込み、次なるステップ２，３でパイロット操作弁３２の操作レバー３２Ａが中立位置にあるか、または図５中の矢示Ｃ方向と矢示Ｄ方向のいずれに傾転操作されたか否かを判定する。

そして、ステップ２で「ＹＥＳ」と判定したときには、操作レバー３２Ａが中立位置にあり、カウンタウエイト８の昇降制御は行われずに、油圧シリンダ１６は停止しているので、ステップ１に戻る。一方、ステップ２で「ＮＯ」と判定したときには、次なるステップ３に移り、カウンタウエイト８の持上げ操作が行われたか否かを判定する。

即ち、ステップ３では、パイロット操作弁３２の操作レバー３２Ａが図５中の矢示Ｃ方向と矢示Ｄ方向のいずれに傾転操作されたかを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、操作レバー３２Ａが図５中の矢示Ｃ方向に傾転され、カウンタウエイト８の持上げ操作が行われているので、次なるステップ４に移って図７に示す持上げ制御処理を実行し、ステップ５に移ってリターンする。

また、ステップ３で「ＮＯ」と判定したときには、操作レバー３２Ａが図５中の矢示Ｄ方向に傾転され、カウンタウエイト８の吊り降ろし操作が行われているので、次なるステップ６に移って図８に示す吊り降ろし制御処理を実行し、ステップ５に移ってリターンする。

次に、図７に示すカウンタウエイト８の持上げ制御処理では、まず、ステップ１１で角度センサ２２から回動アーム１２の回動角θx を読込む。そして、次なるステップ１２では、回動アーム１２の回動角θx が図４中に例示する判定角αよりも小さいか否かを判定する。

そして、ステップ１２で「ＹＥＳ」と判定する間は、カウンタウエイト昇降機構１０により地面から持上げられたカウンタウエイト８が、旋回フレーム４のウエイト取付板４Ａから十分に離れた位置にあるので、ステップ１３に移って傾転アクチュエータ２５に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ２５により油圧ポンプ２３の容量可変部２３Ａを予め決められた所定の傾転角（傾転位置）に保持する。

これにより、油圧ポンプ２３から吐出される圧油の吐出量（流量）は、カウンタウエイト８をカウンタウエイト昇降機構１０で持上げるため、油圧シリンダ１６を伸長させるのに適正な吐出量が確保できるように制御される。そして、その後はステップ１４に移ってリターンされる。

次に、ステップ１１以降の処理を繰返すうちに、ステップ１２で「ＮＯ」と判定したときには、回動アーム１２の回動角θx が図４中の判定角α以上に大きくなり、カウンタウエイト昇降機構１０で持上げられたカウンタウエイト８が、旋回フレーム４のウエイト取付板４Ａに近付いていると判断することができる。

そこで、この場合にはステップ１５に移って傾転角を小さくするように傾転アクチュエータ２５に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ２５により油圧ポンプ２３の容量可変部２３Ａを小傾転側に駆動する。これによって、油圧ポンプ２３から吐出される圧油の吐出量を低減させ、油圧シリンダ１６の伸長速度が十分に遅い速度となるように制御する。

この結果、カウンタウエイト８は、旋回フレーム４のウエイト取付板４Ａに近付くに従ってカウンタウエイト昇降機構１０による持上げ速度が遅くなるように抑えられ、重量物であるカウンタウエイト８がウエイト取付板４Ａに衝突するのを防ぐことができる。そして、その後はステップ１４に移ってリターンする。

次に、図８に示すカウンタウエイト８の吊り降ろし制御処理では、まず、ステップ２１で角度センサ２２から回動アーム１２の回動角θx を読込む。そして、次なるステップ２２では、回動アーム１２の回動角θx が図３中に例示する判定角βよりも大きい否かを判定する。

そして、ステップ２２で「ＹＥＳ」と判定する間は、旋回フレーム４のウエイト取付板４Ａからカウンタウエイト昇降機構１０により地面に向け吊り降ろされているカウンタウエイト８が、例えば判定角βに相当する高さ以上に地面から離れているので、ステップ２３に移って傾転アクチュエータ２５に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ２５により油圧ポンプ２３の容量可変部２３Ａを予め決められた所定の傾転角（傾転位置）に保持する。

これにより、油圧ポンプ２３から吐出される圧油の吐出量（流量）は、カウンタウエイト８をカウンタウエイト昇降機構１０で吊り降ろすため、油圧シリンダ１６を縮小させるのに適正な吐出量が確保できるように制御される。そして、その後はステップ２４に移ってリターンされる。

次に、ステップ２１以降の処理を繰返すうちに、ステップ２２で「ＮＯ」と判定したときには、回動アーム１２の回動角θx が図３中の判定角β以下となり、カウンタウエイト昇降機構１０で吊り降ろされているカウンタウエイト８が、地面に近付いていると判断することができる。

そこで、この場合にはステップ２５に移って傾転角を小さくするように傾転アクチュエータ２５に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ２５により油圧ポンプ２３の容量可変部２３Ａを小傾転側に駆動する。これによって、油圧ポンプ２３から吐出される圧油の吐出量を低減させ、油圧シリンダ１６の縮小速度が十分に遅い速度となるように制御する。

この結果、カウンタウエイト８は、その下面が地面に近付くに従ってカウンタウエイト昇降機構１０による吊り降ろし速度が遅くなるように抑えられ、重量物であるカウンタウエイト８が地面に強く衝突するのを防止できると共に、カウンタウエイト８をゆっくりと地面に降ろすことができる。そして、その後はステップ２４に移ってリターンする。

従って、本実施の形態によれば、カウンタウエイト昇降機構１０の油圧シリンダ１６（ロッド１６Ｃ）を伸長または縮小させて、カウンタウエイト８を持上げまたは吊り降ろすように昇降駆動するときに、油圧ポンプ２３の吐出量を可変に制御することができ、カウンタウエイト８の昇降速度が過度に速くなるのを抑えることができる。

このため、例えば不慣れなオペレータがカウンタウエイト８の昇降操作を行う場合でも、カウンタウエイト８の昇降位置に応じて油圧シリンダ１６の伸縮速度を適正に制御することができ、カウンタウエイト８が旋回フレーム４の後端側に衝突したり、地面側に衝突したりするのを防止できる。そして、旋回フレーム４に対するカウンタウエイト８の取付け、取外し作業を円滑に行うことができる。

次に、図９ないし図１１は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、油圧シリンダに給排する圧油の圧力を検出する圧力センサにより、カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段を構成したことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、４１は位置検出手段を構成する圧力センサで、該圧力センサ４１は、例えば図９に示す如く、油圧シリンダ１６のボトム側に位置する油室Ｂとスローリターンバルブ２９との間で主管路２６Ｂの途中に配置されている。そして、圧力センサ４１は、油圧シリンダ１６の油室Ｂに給排する圧油の圧力Ｐを、図１０に示す特性線４２のように検出する。

即ち、本発明者は、図２〜図４に例示したカウンタウエイト昇降機構１０による回動アーム１２の回動角θx と油圧シリンダ１６（油室Ｂ）の圧力Ｐとの関係を調査し、回動角θx が最小角θ0 から最大角θa まで変化するときに、圧力Ｐは、図１０中の特性線４２のように変動することを確認した。

この場合、カウンタウエイト８を図４に示すように地面から持上げ始めるときに、回動アーム１２の回動角θx は最小角θ0 であるが、油圧シリンダ１６の圧力Ｐは、回動アーム１２からのモーメント等に影響されて大きな圧力値Ｐ0 まで上昇する。そして、カウンタウエイト８を図３に示す上昇位置まで持上げ、回動角θx が最大角θa とるときには、油圧シリンダ１６内の圧力Ｐは、漸次減少して圧力値Ｐa まで低下するものである。

４３は制御手段としてのコントローラで、該コントローラ４３は、第１の実施の形態で述べたコントローラ３４とほぼ同様に構成されている。そして、コントローラ４３は、その入力側が操作検出器３３等に接続され、その出力側は傾転アクチュエータ２５等に接続されている。しかし、この場合のコントローラ４３は、その入力側に位置検出手段としての圧力センサ４１が接続されている。

また、コントローラ４３は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる記憶部４３Ａを有し、該記憶部４３Ａ内には、前述した図６に示す処理プログラムに加えて、図１１に示す持上げ制御処理用のプログラムと、圧力Ｐの判定値Ｐb 等とが格納されている。そして、油圧シリンダ１６内の圧力Ｐが判定値Ｐb まで低下したときには、図１０に示す特性線４２から回動アーム１２の回動角θx が角度θb となり、最大角θa に近付いていることを判定できるものである。

ここで、コントローラ４３は、図１１の処理プログラムに従ってカウンタウエイト８の持上げ制御処理を行う。まず、ステップ３１では圧力センサ４１から油圧シリンダ１６の圧力Ｐを読込む。そして、次なるステップ３２では、このときの圧力Ｐが図１０中に例示する判定値Ｐb よりも大きい圧力であるか否かを判定する。

そして、ステップ３２で「ＹＥＳ」と判定する間は、カウンタウエイト昇降機構１０により地面から持上げられたカウンタウエイト８が、旋回フレーム４のウエイト取付板４Ａから離れた位置にあるので、ステップ３３に移って傾転アクチュエータ２５に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ２５により油圧ポンプ２３の容量可変部２３Ａを予め決められた所定の傾転角（傾転位置）に保持する。

これにより、油圧ポンプ２３から吐出される圧油の吐出量（流量）は、カウンタウエイト８をカウンタウエイト昇降機構１０で持上げるため、油圧シリンダ１６を伸長させるのに適正な吐出量が確保できるように制御される。そして、その後はステップ３４に移ってリターンされる。

次に、ステップ３１以降の処理を繰返すうちに、ステップ３２で「ＮＯ」と判定したときには、油圧シリンダ１６の圧力Ｐが図１０中の判定値Ｐb 以下まで下がり、カウンタウエイト昇降機構１０で持上げられたカウンタウエイト８が、旋回フレーム４のウエイト取付板４Ａに近付いていると判断することができる。

そこで、この場合にはステップ３５に移って傾転角を小さくするように傾転アクチュエータ２５に制御信号を出力し、該傾転アクチュエータ２５により油圧ポンプ２３の容量可変部２３Ａを小傾転側に駆動する。これによって、油圧ポンプ２３から吐出される圧油の吐出量を低減させ、油圧シリンダ１６の伸長速度が十分に遅い速度となるように制御する。

この結果、カウンタウエイト８は、旋回フレーム４のウエイト取付板４Ａに近付くに従ってカウンタウエイト昇降機構１０による持上げ速度が遅くなるように抑えられ、重量物であるカウンタウエイト８がウエイト取付板４Ａに衝突するのを防ぐことができる。そして、その後はステップ３４に移ってリターンする。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、コントローラ４３は、圧力センサ４１からの検出信号に基づき傾転アクチュエータ２５を駆動制御することにより、油圧ポンプ２３の容量可変部２３Ａを大傾転位置と小傾転位置との間で適宜に傾転させ、カウンタウエイト昇降機構１０によるカウンタウエイト８の持上げ動作時に衝撃等が発生するのを抑えることができる。

特に、本実施の形態では、圧力センサ４１からの検出信号によりカウンタウエイト８の昇降位置を識別する構成としているので、例えば第１の実施の形態で述べた角度センサ２２を不要にすることができ、比較的安価な圧力センサ４１を用いて、カウンタウエイト８の位置を検出することができる。

なお、前記第１の実施の形態では、角度センサ２２を用いてカウンタウエイト８の昇降位置を検出する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば油圧シリンダ１６のロッド１６Ｃ等にストロークセンサ（位置検出手段）を設け、該ストロークセンサからの検出信号によりカウンタウエイト８の昇降位置を検出する構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、傾転アクチュエータ２５をコントローラ３４，４３からの電気的な制御信号により駆動制御する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば電気信号を油圧信号に切換えて傾転アクチュエータを油圧力で作動させる構成としてもよいものである。

一方、前記各実施の形態では、操作検出器３３により操作レバー３２Ａが中立位置にあるか、または図５中の矢示Ｃ，Ｄ方向のいずれに傾転操作されたかを検出する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば方向制御弁２７が中立位置（イ）、切換位置（ロ），（ハ）のいずれの位置にあるかを検出する操作検出器で構成してもよいものである。

また、前記各実施の形態では、油圧ショベル１のカウンタウエイト８を旋回フレーム４の後端側から取付け、取外しする場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば油圧クレーン、ホイールローダ、ブルドーザまたは各種の作業機械等のように、車体の後端側等にカウンタウエイトを着脱可能に搭載する型式の種々の建設機械にも適用できるものである。

本発明の第１の実施の形態によるカウンタウエイト昇降機構が適用された油圧ショベルを示す正面図である。 カウンタウエイトを省略した状態で旋回フレームのウエイト取付板およびカウンタウエイト昇降機構等を図１中の矢示II−II方向からみた矢示図である。 旋回フレームの後端側にカウンタウエイトを持上げた状態の昇降機構を図２中の矢示 III−III 方向からみた断面図である。 カウンタウエイト昇降機構によりカウンタウエイトを地面に吊り降ろした状態を示す図３と同様位置での断面図である。 昇降用の油圧シリンダを駆動制御するカウンタウエイト昇降用の油圧回路等を示す制御回路図である。 図５中のコントローラによるカウンタウエイトの昇降制御処理を示す流れ図である。 図６に続くカウンタウエイトの持上げ制御処理を示す流れ図である。 図６に続くカウンタウエイトの吊り降ろし制御処理を示す流れ図である。 第２の実施の形態によるカウンタウエイト昇降用の油圧回路等を示す制御回路図である。 回動アームの回動角と油圧シリンダ側の圧力との関係を示す特性線図である。 図９中のコントローラによるカウンタウエイトの持上げ制御処理を示す流れ図である。

符号の説明

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体
３ 上部旋回体（車体）
４ 旋回フレーム
４Ａ ウエイト取付板
５ キャブ
７ 作業装置
８ カウンタウエイト
１０ カウンタウエイト昇降機構
１１ ブラケット
１２ 回動アーム
１３，１８，２０ 連結ピン
１４ 連結バー
１５ 吊り金具
１６ 油圧シリンダ
１６Ａ チューブ
１６Ｃ ロッド
２２ 角度センサ（位置検出手段）
２３ 油圧ポンプ（油圧源）
２３Ａ 容量可変部
２４ タンク
２５ 傾転アクチュエータ（容量可変アクチュエータ）
２７ 方向制御弁
２９ スローリターンバルブ
３２ パイロット操作弁
３２Ａ 操作レバー
３４，４３ コントローラ（制御手段）
４１ 圧力センサ（位置検出手段）

Claims (4)

1. 作業装置が設けられた車体と、前記作業装置に対する該車体の重量バランスをとるため該車体のフレームに着脱可能に設けられるカウンタウエイトと、前記フレームに設けられ該カウンタウエイトをフレームに対して取付け、取外しするときに、油圧シリンダを用いて該カウンタウエイトを上，下に昇降させるカウンタウエイト昇降機構と、該カウンタウエイト昇降機構の油圧シリンダに圧油を供給する油圧源とを備えてなる建設機械において、
   前記油圧源は、可変容量型の油圧ポンプにより構成し、
   該可変容量型の油圧ポンプは、前記油圧シリンダによってカウンタウエイトを昇降駆動するときに、該カウンタウエイトの昇降位置に従って圧油の吐出量を可変に制御する構成としたことを特徴とする建設機械。
2. 前記カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段からの検出信号に従って前記油圧ポンプの容量可変アクチュエータを駆動制御する制御手段とを備えてなる請求項１に記載の建設機械。
3. 前記カウンタウエイト昇降機構は、前記車体のフレームに固定して設けられたブラケットと、基端側が該ブラケットに回動可能に取付けられ先端側が前記カウンタウエイトに連結される回動アームと、前記油圧ポンプからの圧油で伸縮されることにより該回動アームを上，下方向に回動して前記カウンタウエイトを昇降させる前記油圧シリンダとを含んで構成し、前記回動アームまたは油圧シリンダの回動部位には、前記カウンタウエイトの昇降位置を検出する位置検出手段を設ける構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械。
4. 前記位置検出手段は、前記油圧ポンプから油圧シリンダに供給する圧油の圧力を検出する圧力センサにより構成してなる請求項２に記載の建設機械。

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