JP6107764B2

JP6107764B2 - 建設機械及びその配管方法

Info

Publication number: JP6107764B2
Application number: JP2014160015A
Authority: JP
Inventors: 翼楠田; 知大坂田; 正和尾▲崎▼
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2034-08-06
Also published as: JP2016037716A

Description

本発明は機器冷却または暖機用の流体配管が設けられる建設機械、及びその配管方法に関するものである。

ショベルを例にとって背景技術を説明する。

ショベルは、図８に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が地面に対して鉛直となる軸のまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２のベースとなるアッパーフレーム３上にキャビン４等の各種設備、機器類が搭載されるとともに、アッパーフレーム前部に、ブーム５、アーム６、バケット７を備えた作業アタッチメントＡが装着されて構成される。

なお、この明細書においては、キャビン４の位置を左側前部とし、これを基準に「前後」「左右」の方向性をいうものとする。

アッパーフレーム３は、図９に詳しく示すように、補強部材とアタッチメント取付部材を兼ねる左右一対の縦板８，８を備えたセンターセクションＣと、このセンターセクションＣの左右両側に設けられたサイドデッキＤ１,Ｄ２によって構成され、センターセクションＣの後部に動力源としてのエンジン９が設置される。

ここで、たとえばハイブリッドショベルにおいては、このエンジン９のたとえば右側に、発電機作用と電動機作用を行う機器としての発電電動機１０が油圧ポンプ１１と左右に並んで配置される。

エンジン９の左側には、エンジン冷却用のラジエータ１２及び冷却ファン１３に加えて、機器冷却用の冷却器１４及び冷却ポンプ１５が設置される。

一方、右サイドデッキＤ２には、前部に、発電電動機１０の動作を制御する制御ユニット(インバータ)１６と、図示しないハイブリッド電源としての蓄電装置が、たとえば制御ユニット１６を上にした上下積層配置で設けられるとともに、その後方にタンク(たとえば燃料タンク)１７が設置される。

なお、蓄電装置が制御ユニット１６とは別の位置に配置される場合もあるし、燃料タンク１７に代えて作動油タンクが設置される場合や、両タンクが前後または左右に並んで設置される場合もある。

また、センターセクションＣのほぼ中央部に、他の機器であって旋回駆動源としての旋回電動機が設置される場合もある。

このようなハイブリッドショベルにおいては、ハイブリッド関連を含む機器(発電電動機１０、制御ユニット１６、蓄電装置)同士が、電力の授受を行うための動力ケーブルや制御信号をやり取りする信号ケーブル等の電線(図示しない)によって接続される(特許文献１参照)。

また、これら機器は冷却や暖機を必要とするため、特許文献２に示されるように、機器同士、及び機器と冷却器１４及び冷却ポンプ１５が流体配管(以下、本発明の実施形態を含めて、冷却／暖機用の媒体として水を用いる水配管の場合で説明する)によって接続される。

図９にはその配管例として、水配管のうち、制御ユニット１６に流入するイン配管１８を黒塗り矢印付きの太線で、制御ユニット１６から流出するアウト配管１９を白抜き矢印付きの太線でそれぞれ示す。

イン配管１８は、冷却器１４−発電電動機１０−制御ユニット１６の経路で配索される。

アウト配管１９は、制御ユニット１６−冷却ポンプ１５−冷却器１４の経路で配索される。

なお、左右の縦板８,８には、適宜の位置で電線及び配管１８,１９を通すための複数の通し穴(一括符号「２０」を付している)が設けられる。

特開２０１２−１８４５８６号公報特開２０１２−１５４０９２号公報

このように、水配管が配索されるハイブリッドショベルにおいて、機器まわりの配管に関して問題が生じていた。制御ユニット１６を例にとって説明する。

制御ユニット１６は、右サイドデッキＤ２上にユニット支持台２１及びマウント部材(図示省略)によって支持される平面視四角形のケーシング１６ａを備え、このケーシング１６ａのたとえば右側面にイン配管接続口Ｐ１、左側面にアウト配管接続口Ｐ２が設けられる。

そして、イン、アウト両配管(以下、一括して「水配管」という場合がある)１８，１９は、図９に示すように制御ユニット１６と右縦板８の間に通され、イン配管１８はここからユニット前面側経由で右側面に回り込んでイン配管接続口Ｐ１に、アウト配管１９はそのままアウト配管接続口Ｐ２にそれぞれ接続される。

このような配管構造によると、右縦板８と制御ユニット１６の間など、元々狭い空間に、電線に混じってイン、アウト両配管１８，１９を配索しなければならないため、基本的に配管作業が面倒となっていた。

また、制御ユニット１６の設置と配管の手順として、制御ユニット１６を先に設置し、後でイン、アウト両配管１８，１９を配索して同ユニット１６に接続する手順(「後配管法」)をとると、制御ユニット１６が邪魔になって配管作業がより困難となる。

一方、両配管１８，１９を、制御ユニット１６を避けた回避ルートで仮置きしておき、制御ユニット１６の設置後に本ルートに戻して接続口Ｐ１，Ｐ２に接続する手順(「配管仮置き法」)をとると、後配管法と比較して、ユニット設置前の融通が利く状態で配管作業をほぼ済ませておくため配管作業の能率が良い半面、配管１８，１９を回避ルートに仮固定し、ユニット設置後にこの仮固定を解く手間が加わるため、配管作業の面倒さは解消されない。

加えて、電線と水配管１８，１９が混在して配索されることの弊害として、水配管１８，１９からの水漏れが発生すると、水配管が電線よりも高位となっている部分で、漏れた水が低位の電線に降りかかる可能性が高く、安全性に問題があった。

そこで本発明は、配管作業を容易化できるとともに、流体漏れが発生しても漏れた流体が電線に降りかかる可能性が低い建設機械及びその配管方法を提供するものである。

上記課題を解決する手段として、本発明(配管方法)においては、機器支持台上に設置される機器を備え、この機器のケーシングに、冷却または暖機用の流体配管が接続される配管接続口が設けられた建設機械の配管方法であって、前記建設機械は、平面視において上記機器支持台に隣接して配置された梁材と、平面視において上記梁材における上記機器支持台と隣接する位置に設けられているとともに上記機器支持台側に向けて開口する配管引き出し穴と、を備え、上記流体配管を、上記機器支持台の下方を通過するとともに上記配管引き出し穴を介して上記梁材の上に引き出されて先端側が上記機器の外周側に到達する機器回避ルートで配索し、上記機器を機器支持台上に設置した後、上記配管引き出し穴から上記梁材の上に引き出された上記流体配管の先端側部分を上記機器支持台側に折り返して上記配管接続口に接続するものである(請求項１)。

また、本発明の建設機械においては、機器支持台上に設置される機器を備え、この機器のケーシングに、冷却または暖機用の流体配管が接続される配管接続口が設けられた建設機械において、平面視において上記機器支持台に隣接して配置された梁材と、平面視において上記梁材における上記機器支持台と隣接する位置に設けられているとともに上記機器支持台側に向けて開口する配管引き出し穴と、を備え、上記流体配管は、上記機器支持台の下方を通過するとともに上記配管引き出し穴を介して上記梁材の上に引き出されて先端側が上記機器の外周に到達する機器回避ルートを経て配索され、上記配管引き出し穴から上記梁材の上に引き出された上記流体配管の先端側部分は、上記機器支持台側に折り返された状態で上記配管接続口に接続されているものである(請求項２)。

この建設機械及びその配管方法によれば、機器設置前に配管をしておく「配管仮置き法」をとるため、機器設置後に配管する「後配管法」と比較して基本的に配管作業の能率が良い。

しかも、機器支持台の下方という、元々機器設置の邪魔にならない位置に配管するため仮固定の必要がない。

また、機器支持台の下方は、本来デッドスペースでかつ十分広い空間であるため、新たなスペースを確保する必要もないし、配管そのものも簡単となる。

さらに、機器支持台の下方を通過して機器外周側に到達した配管先端側部分を機器に接続するため、つまり、周囲が開けた広い機器外側から配管を取回すことができるため、接続作業も容易となる。

一方、配管を、機器支持台の下方という低所に通すことから、この配管の大半部分が電線よりも低位に位置することになるため、配管からの流体漏れが発生しても、漏れた流体が電線に降りかかる可能性が低くなる。

この場合、電力または信号用の電線が接続される接続端子を、上記配管接続口よりも高い位置で上記機器のケーシングに設けるのが望ましい(請求項３)。

こうすれば、電線の全長部分を流体配管よりも高所に配索できるため、電線が漏れ流体の影響を受ける可能性がさらに低くなる。

また、上記流体配管を、上記機器支持台の下方を通過して機器の外周に到達する本体部分と、この本体部分とは別体の先端側部分と、上記本体、先端側両部分同士を接続する継手によって構成し、上記先端側部分の先端を上記配管接続口に接続するのが望ましい(請求項４)。

この構成によれば、先端側部分を機器に予め接続しておく、所謂サブ組み状態で組み付けておき、機器設置後にこの先端側部分を、スペースが広いところで継手によって本体部分に接続する手順をとることにより、配管作業の能率を一層高めることができる。

とくに、配管接続口が、たとえば縦板と機器との間のように機器設置後では接続しにくい狭い空間にある場合に有利となる。

本発明において、下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体を備え、この上部旋回体のベースとしてのアッパーフレームは、センターセクションの左右両側にサイドデッキが設けられて成り、上記機器が左右いずれか一方のサイドデッキに上記機器支持台によって設置された建設機械において、上記機器が設置されるサイドデッキを構成する上記梁材に、上記流体配管の先端側を機器の外周側に導く上記配管引き出し穴を設けるのが望ましい(請求項５)。

このように、アッパーフレームのサイドデッキに機器支持台を介して機器を支持する建設機械において、配管を、サイドデッキの梁材と機器支持台の少なくとも一方に設けた配管引き出し穴を通して機器支持台の下方から機器外周側に導く構成をとることにより、スペースの利用効率や作業能率の点でより望ましいものとなる。

本発明によると、配管作業を容易化できるとともに、流体漏れが発生しても漏れた流体が電線に降りかかる可能性が低く、安全性を高めることができる。

本発明の実施形態にかかるハイブリッドショベルにおけるアッパーフレームとその機器配置及び配管状態を示す平面図である。図１の一部拡大図である。図２部分の具体構造を示す斜視図である。同平面図である。図４のＶ−Ｖ線拡大断面図である。図４のＶＩ−ＶＩ線拡大断面図である。制御ユニットに対する水配管の接続手順を説明するための図２相当図である。本発明の適用対象であるハイブリッドショベルの概略側面図である。ハイブリッドショベルにおけるアッパーフレームとその機器配置を示す平面図である。

本発明の実施形態を図１〜図７によって説明する。

実施形態は、背景技術の説明に合わせてハイブリッドショベルを適用対象としている。

実施形態において、次の点は図８,９に示す従来技術と同じである。

(ｉ) 上部旋回体のベースとなるアッパーフレーム３は、補強部材とアタッチメント取付部材を兼ねる左右一対の縦板８，８を備えたセンターセクションＣと、このセンターセクションＣの左右両側に設けられた梁構造体であるサイドデッキＤ１,Ｄ２によって構成され、センターセクションＣの後部に動力源としてのエンジン９が設置される点。

(ｉｉ) 機器として、エンジン９のたとえば右側に、発電機作用と電動機作用を行う発電電動機１０が油圧ポンプ１１と左右に並んで配置され、これらがエンジン９によって駆動される点。

(ｉｉｉ) エンジン９の左側には、エンジン冷却用のラジエータ１２及び冷却ファン１３に加えて、機器冷却用の冷却器１４及び冷却ポンプ１５が設置される点。

(ｉｖ) 右サイドデッキＤ２には、他の機器として、前部に、発電電動機１０の動作を制御する制御ユニット(インバータ)１６と、図示しないハイブリッド電源である蓄電装置が上下積層配置で設けられるとともに、その後方にタンク(たとえば燃料タンク)１７が設置される点。

(ｖ) センターセクションＣのほぼ中央部に旋回駆動源としての旋回電動機が設置される場合がある点。

(ｖｉ) 機器(発電電動機１０、制御ユニット１６、蓄電装置)同士が、電力用または信号用の電線によって接続される点。

(ｖｉｉ) これら機器は冷却や暖機を必要とするため、機器同士、及び機器と冷却器１４及び冷却ポンプ１５が流体配管(水配管)１８,１９によって接続される点。

(ｖｉｉｉ) 水配管１８，１９のうち、制御ユニット１６に流入するイン配管(図１，２，７に黒塗り矢印付きの太線で示す)１８は、冷却器１４−発電電動機１０−制御ユニット１６の経路で配索され、制御ユニット１６から流出するアウト配管(同、白抜き矢印付きの太線でそれぞれ示す)１９は、制御ユニット１６−冷却ポンプ１５−冷却器１４の経路で配索される点。

(ｉｘ) 左右の縦板８,８には、適宜の位置で電線及び配管１８,１９を通すための複数の通し穴(一括符号「２０」を付している)が設けられる点。

(ｘ) 制御ユニット１６は、右サイドデッキＤ２上にユニット支持台２１及び図示しないマウント部材によって支持される平面視四角形のケーシング１６ａを備え、このケーシング１６ａのたとえば右側面にイン配管接続口Ｐ１、左側面にアウト配管接続口Ｐ２が設けられる点。

(ｘｉ) イン、アウト両配管(以下、一括して「水配管」という場合がある)１８，１９は、図示のように制御ユニット１６と右縦板８の間に通され、イン配管１８はここからユニット前面側経由で右側面に回り込んでイン配管接続口Ｐ１に、アウト配管１９はそのままアウト配管接続口Ｐ２にそれぞれ接続される点。

実施形態においては、上記構成を前提として、イン、アウト両配管１８，１９が、右縦板８の配管通し穴２０を通って右サイドデッキＤ２及びユニット支持台２１の下方を左から前に通過し、先端側が制御ユニット１６の外周側(前方)に到達するユニット回避ルート、すなわち、制御ユニット１６をユニット支持台２１上に設置するのに邪魔にならないルートで配索されている。

ここで、両水配管１８，１９のうち、イン配管１８は、全体が一連一体の配管として構成され、制御ユニット１６の設置後、図６，７に示すように先端側部分１８ａが配管接続口Ｐ１に接続される。

一方、アウト配管１９は、配管接続口Ｐ２がケーシング左側面、すなわちケーシング１６ａと右縦板８の間の狭い空間に面しているため、ユニット設置後、先端をそのまま配管接続口Ｐ２に接続するのが困難となる。

そこで、アウト配管１９については、ユニット支持台２１の下方を通過してユニット前方に到達する本体部分１９ａと、この本体部分１９ａとは別体の先端側部分１９ｂと、この両部分１９ａ，１９ｂ同士を接続する継手１９ｃによって構成され、先端側部分１９ｂが制御ユニット１６の配管接続口Ｐ２に所謂サブ組み状態で予め組み付けられる。

なお、継手１９ｃはこのサブ組みの段階で先端側部分１９ｂに取付けておいてもよいし、後で取付けるようにしてもよい。

そして、ユニット設置後、両部分１９ａ，１９ｂが継手１９ｃにより接続されてアウト配管１９が構成される。

この場合、イン配管１８の先端側部分１８ａ、及びアウト配管１９の本体部分１９ａの先端部がユニット設置の邪魔にならないように、図６の二点鎖線及び図７実線で示すようにこれらを前向きにしておき、ユニット設置後、後向きに折り返して配管接続口Ｐ１または継手１９ｃに接続するのが望ましい。

また、図３，４に示すように、右サイドデッキＤ２を構成する梁材のうち制御ユニット１６の前方に位置する前部梁材２２の左右方向中間部に配管引き出し穴２３が設けられ、イン、アウト両配管１８，１９がユニット支持台２１の下方からこの配管引き出し穴２３を通してユニット前方に引き出される。

一方、図２，３，５に示すように、制御ユニット１６のケーシング前面、すなわち、水配管１８，１９用の配管接続口Ｐ１，Ｐ２とは異なる面に接続端子Ｊが設けられ、電線(電力、信号両ケーブル)２４がこの接続端子Ｊに接続される。

ここで、図５に示すように接続端子Ｊは配管接続口Ｐ１，Ｐ２よりも高位置に設けられている。図５中、αはこれらの高さ方向の位置ずれ量を示す。

実施形態によると、ユニット設置前に水配管１８，１９を配索しておく「配管仮置き法」をとるため、ユニット設置後に配管する「後配管法」と比較して基本的に配管作業の能率が良い。

しかも、ユニット支持台２１の下方という、元々ユニット設置の邪魔にならない位置に配管するため、配管１８，１９を仮固定する必要がない。

また、ユニット支持台２１の下方は、本来デッドスペースでかつ十分広い空間であるため、新たなスペースを確保する必要もないし、配管そのものも簡単となる。

さらに、ユニット支持台２１の下方を通過してユニット外周側に到達した配管先端側部分(イン配管１８の先端側部分１８ａ、及びアウト配管１９の本体部分１９ａ)を折り返して制御ユニット１６に接続するため、つまり、周囲が開けた広いユニット外側から配管を取回すことができるため、接続作業も容易となる。

以上の点で、制御ユニット１６に対する配管作業を格段に容易化し、作業能率を上げることができる。

加えて、配管１８，１９を、ユニット支持台２１の下方という低所に通すことから、この配管１８，１９の大半部分が電線２４よりも低位に位置することになるため、もし配管１８，１９からの流体漏れが発生しても、漏れた流体が電線２４に降りかかる可能性が低くなる。

この場合、実施形態では、接続端子Ｊを、制御ユニット１６のケーシング１６ａに対し、配管接続口Ｐ１，Ｐ２よりも高い位置に設けているため、電線２４の全長部分を配管１８，１９よりも高所に配索することができる。

また、接続端子Ｊを配管接続口Ｐ１，Ｐ２と異なる面(前面)に設けているため、配管接続部分やその近くの配管からの水漏れが発生しても、漏れた水が直接電線２４または接続端子Ｊに降りかかるおそれがない。

これらの点により、電線２４または接続端子Ｊが漏れ流体の影響を受ける可能性を低くすることができる。

さらに、実施形態によると、次の効果を得ることができる。

(Ｉ) アウト配管１９を、ユニット支持台２１の下方を通過してユニット外周(前方)に到達する本体部分１９ａと、この本体部分１９ａとは別体の先端側部分１９ｂと、これら本体、先端側両部分１９ａ，１９ｂ同士を接続する継手１９ｃによって構成し、先端側部分１９ｂの先端を配管接続口Ｐ２に接続する構成をとっているため、前記のように先端側部分１９ｂを制御ユニット１６に予め接続しておく、所謂サブ組み状態で組み付けておき、機器設置後にこの先端側部分１９ｂを、スペースが広いところで継手１９ｃによって本体部分１９ａに接続する手順をとることにより、配管作業の能率を一層高めることができる。

とくに、実施形態では、配管接続口Ｐ２が、右縦板８と制御ユニット１６の間という、ユニット設置後では接続しにくい狭い空間にあるため、作業上有利となる。

(ＩＩ) 配管１８，１９を、右サイドデッキＤの梁材２３に設けた配管引き出し穴２４を通してユニット支持台２１の下方からユニット前方に導くため、スペースの利用効率や作業能率の点でより望ましいものとなる。

(ＩＩＩ) 接続端子Ｊを、右サイドデッキＤ２の車幅方向の外側(右側)を避けて前側に設けているため、旋回時に、万一、右サイドデッキＤ２に設置された制御ユニット１６が外部障害物と接触することがあっても、接続端子Ｊには被害が及ぶ可能性が低い。このため、断線による制御停止等の深刻なトラブルを回避することができる。

他の実施形態
(１) 上記実施形態では、両水配管１８，１９をユニット支持台２１の下方を通ってユニット前方に引き出す構成をとったが、ユニット前方以外に空き空間がある場合は両水配管１８，１９をその空き空間側に引き出してもよい。

(２) 配管引き出し穴２３は、右サイドデッキＤ２を構成する梁材、またはこの梁材とユニット支持台２１の双方に設けてもよい。

(３) 上記実施形態では、制御ユニット１６とその水配管１８，１９を例にとったが、他の機器とその流体配管についても上記実施形態と同様適用することができる。

(４) 上記実施形態では、アウト配管１９のみについて本体部分１９ａと先端側部分１９ｂと継手１９ｃで構成したが、イン配管１８、またはイン、アウト両配管１８，１９の双方を上記のように構成してもよい。

(５) 本発明はショベルに限らず、ショベルを母体として構成されるハイブリッド式の解体機や破砕機等の他のハイブリッド建設機械にも、またハイブリッド建設機械に限らず、発電電動機(発電機)によって吸着・釈放の磁力を発生させるリフティングマグネット装置を搭載したショベルにも適用することができる。

１下部走行体
２上部旋回体
３アッパーフレーム
Ｃアッパーフレームのセンターセクション
Ｄ１同、左サイドデッキ
Ｄ２同、右サイドデッキ
１０機器としての発電電動機
１６同、制御ユニット
１６ａ制御ユニットのケーシング
Ｐ１，Ｐ２配管接続口
Ｊ接続端子
１８流体配管である水配管のうちイン配管
１８ａイン配管の先端側部分
１９流体配管である水配管のうちアウト配管
１９ａアウト配管の本体
１９ｂ同、先端側部分
１９ｃ同、継手
２１ユニット支持台(機器支持台)
２２右サイドデッキを構成する前部梁材
２３配管引き出し穴
２４電線

Claims

機器支持台上に設置される機器を備え、この機器のケーシングに、冷却または暖機用の流体配管が接続される配管接続口が設けられた建設機械の配管方法であって、
前記建設機械は、
平面視において上記機器支持台に隣接して配置された梁材と、
平面視において上記梁材における上記機器支持台と隣接する位置に設けられているとともに上記機器支持台側に向けて開口する配管引き出し穴と、を備え、
上記流体配管を、上記機器支持台の下方を通過するとともに上記配管引き出し穴を介して上記梁材の上に引き出されて先端側が上記機器の外周側に到達する機器回避ルートで配索し、
上記機器を機器支持台上に設置した後、
上記配管引き出し穴から上記梁材の上に引き出された上記流体配管の先端側部分を上記機器支持台側に折り返して上記配管接続口に接続することを特徴とする建設機械の配管方法。
機器支持台上に設置される機器を備え、この機器のケーシングに、冷却または暖機用の流体配管が接続される配管接続口が設けられた建設機械において、
平面視において上記機器支持台に隣接して配置された梁材と、
平面視において上記梁材における上記機器支持台と隣接する位置に設けられているとともに上記機器支持台側に向けて開口する配管引き出し穴と、を備え、
上記流体配管は、上記機器支持台の下方を通過するとともに上記配管引き出し穴を介して上記梁材の上に引き出されて先端側が上記機器の外周に到達する機器回避ルートを経て配索され、
上記配管引き出し穴から上記梁材の上に引き出された上記流体配管の先端側部分は、上記機器支持台側に折り返された状態で上記配管接続口に接続されていることを特徴とする建設機械。
電力または信号用の電線が接続される接続端子を、上記配管接続口よりも高い位置で上記機器のケーシングに設けたことを特徴とする請求項２記載の建設機械。
上記流体配管を、上記機器支持台の下方を通過して機器の外周に到達する本体部分と、この本体部分とは別体の先端側部分と、上記本体、先端側両部分同士を接続する継手によって構成し、上記先端側部分の先端を上記配管接続口に接続したことを特徴とする請求項２または３記載の建設機械。
下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体を備え、この上部旋回体のベースとしてのアッパーフレームは、センターセクションの左右両側にサイドデッキが設けられて成り、上記機器が左右いずれか一方のサイドデッキに上記機器支持台によって設置された建設機械において、上記機器が設置されるサイドデッキを構成する上記梁材に、上記流体配管の先端側を機器の外周側に導く上記配管引き出し穴を設けたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の建設機械。