JPH10152865A - バッテリ駆動の作業機械 - Google Patents

バッテリ駆動の作業機械

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JPH10152865A
JPH10152865A JP8312325A JP31232596A JPH10152865A JP H10152865 A JPH10152865 A JP H10152865A JP 8312325 A JP8312325 A JP 8312325A JP 31232596 A JP31232596 A JP 31232596A JP H10152865 A JPH10152865 A JP H10152865A
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JP
Japan
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hydraulic
battery
hydraulic oil
flow rate
motor
Prior art date
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Application number
JP8312325A
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English (en)
Inventor
Hideki Kinukawa
秀樹 絹川
Masayuki Komiyama
昌之 小見山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Yutani Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Priority to DE69720375T priority patent/DE69720375T2/de
Priority to EP97309258A priority patent/EP0844337B1/en
Priority to KR1019970062128A priority patent/KR100241095B1/ko
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/22—Component parts
    • E02F3/26—Safety or control devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2062—Control of propulsion units
    • E02F9/207—Control of propulsion units of the type electric propulsion units, e.g. electric motors or generators

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 設備コストの増加を抑えた上でバッテリ寿命
の延長に寄与し得るようにする。 【解決手段】 バッテリ２からの電力で駆動する電動機
３と、この電動機３によって駆動される油圧ポンプ４
と、この油圧ポンプ４からの作動油で駆動する複数の油
圧モータ１２ｂ等と、各油圧モータ１２ｂ等にそれぞれ
対応した作業部材と、各作業部材を運転操作する操作手
段５と、オイルタンク６１３内の作動油を油圧ポンプ４
の駆動で各油圧モータ１２ｂ等に送り込む往路油圧管路
６１ａと、この往路油圧管路６１ａの下流端に接続さ
れ、かつ、油圧モータ１２ｂ等に送り込まれなかった作
動油を合流させてオイルタンク６１３に復路油圧基管６
１１とが備えられ、復路油圧基管６１１に作動油の流量
を検出する差圧計６５が設けられ、この差圧計６５が検
出した流量に反比例する電力を電動機３に供給するよう
に制御する制御手段６６が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、搭載されたバッテ
リからの電力によって各種の作業を行うバッテリ駆動の
作業機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば実開平４−５３８４６号公
報によって開示されているように、搭載されたバッテリ
からの電力を得て所定の土木作業等を行うバッテリ駆動
方式の作業機械が知られている。この作業機械は、バッ
テリからの電力で電動機を駆動し、この電動機の駆動で
油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプの駆動で油圧シリ
ンダを介してブーム、アーム、ショベル等の作業部材を
動作させたり、油圧モータの駆動で作業機械を走行させ
たりするように構成されている。
【０００３】このようなバッテリ駆動方式の作業機械
は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機
関を駆動源として用いる内燃機関方式の作業機械よりも
騒音が少く、かつ、排気ガスが排出されないため、建物
が密集した市街地での作業に適している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のバッ
テリ駆動の作業機械においては、作業中に一つの作業部
材が停止していても他の作業部材が作動している等、複
数ある作業部材の内のいずれかが作動している場合が多
く、これに対応するため油圧ポンプは作業開始から作業
終了までの間、継続して駆動されている。従って、一旦
油圧ポンプが駆動されると、たとえ作業中に作業の都合
で全ての作業部材が停止した状態になっても油圧ポンプ
の駆動は継続されるようになっている。
【０００５】しかも、油圧ポンプの吐出量は、通常、一
定に設定され、作業部材の一部のみが作動している場合
や、作業が中断されている場合にも油圧ポンプは稼動し
ているため、バッテリの電力が無駄に消費され、バッテ
リの寿命が縮まるという問題点を有していた。
【０００６】このような問題点を解消するために、全て
の操作桿が中立位置に設定された状態で電源スイッチを
切るようにすることが考えられるが、こうするためには
各操作桿に中立位置を検出するセンサを設けなければな
らず、その分設備コストが嵩むという新たな問題点が生
じる。
【０００７】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、設備コストの増加を抑えた
上でバッテリ寿命の延長に寄与し得るバッテリ駆動の作
業機械を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
バッテリ駆動の作業機械は、搭載されたバッテリからの
電力を得て駆動する電動機と、この電動機によって駆動
される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される作
動油により駆動する複数のアクチュエータと、各アクチ
ュエータにそれぞれ対応し、かつ、各アクチュエータの
駆動によって所定の作動を行う複数の作業部材と、上記
油圧ポンプから吐出される作動油の流通および遮断の切
り換えを行うことによって上記各アクチュエータを介し
て上記各作業部材を運転操作する操作桿と、上記作動油
を貯留する作動油タンクと、この作動油タンク内の作動
油を上記油圧ポンプの駆動で各アクチュエータに送り込
む送込み管路と、この送込み管路の下流端に接続され、
かつ、アクチュエータに送り込まれなかった作動油を合
流させて作動油タンクに戻す戻し管路とが備えられてな
るバッテリ駆動の作業機械において、上記戻し管路に作
動油の流量を検出する流量計が設けられ、この流量計が
検出した流量に反比例する電力を上記電動機に供給する
ように制御する制御手段が設けられていることを特徴と
するものである。
【０００９】このバッテリ駆動の作業機械によれば、作
動しているアクチュエータの基数に応じて作動油タンク
に戻される作動油（余剰作動油）の流量が変化し、しか
も作動基数が多くなるほど余剰作動油の量が少なくなる
ため、この余剰作動油の流量に反比例するように電動機
への電力供給量を制御することにより、アクチュエータ
の作動基数が少ないとき、すなわち余剰作動油が多いと
きは油圧ポンプからの作動油吐出量が少なくなり、アク
チュエータの少ない作動基数に対応するとともに、アク
チュエータの作動基数の増加に応じて油圧ポンプからの
吐出量が増加し、これによって増加した基数に応じて各
アクチュエータは正常に作動する。
【００１０】そして、全ての操作桿が中立位置に設定さ
れた状態、すなわち全てのアクチュエータが作動してい
ない作業中断状態では、余剰作動油の流量は最大になる
ため、電動機への電力供給量は最小になり、これによっ
て作業中断中はバッテリの消耗を最小限に抑えることが
可能になる。
【００１１】本発明の請求項２記載のバッテリ駆動の作
業機械は、請求項１記載のバッテリ駆動の作業機械にお
いて、上記制御手段は、全ての操作桿が中立位置に設定
されたときに得られる流量を上記流量計が検出したとき
に、バッテリからの電動機への電力供給を停止するよう
に制御するものであることを特徴とするものである。
【００１２】このバッテリ駆動の作業機械によれば、電
動機が駆動している状態で、全ての操作桿が中立位置に
設定されると、余剰作動油が最大流量になることで制御
手段は全ての作業部材が作業を中止していると判別し、
これによって電動機への電力供給を停止するため、作業
部材が作業していない状態での電力消費がなくなり、そ
の分無駄な電力の消費が抑制されるとともに、バッテリ
の寿命が延長される。
【００１３】本発明の請求項３記載のバッテリ駆動の作
業機械は、請求項１記載のバッテリ駆動の作業機械にお
いて、上記制御手段は、全ての操作桿が中立位置に設定
されたときに得られる流量を上記流量計が検出し、か
つ、その検出状態が予め設定された時間継続されたとき
にバッテリからの電動機への電力供給を停止するように
制御するものであることを特徴とするものである。
【００１４】このバッテリ駆動の作業機械によれば、上
記請求項２記載のバッテリ駆動の作業機械の作用に加え
て、余剰作動油の流量のバラツキにより、全ての操作桿
が中立位置に戻されていないにも拘らず、電動機への電
力供給が停止されるという誤制御が防止される。
【００１５】本発明の請求項４記載のバッテリ駆動の作
業機械は、請求項２または３記載のバッテリ駆動の作業
機械において、上記制御手段は、バッテリからの電動機
への電力供給が停止された状態でスイッチオンすること
により上記電力供給停止が解除されるスイッチ回路を有
していることを特徴とするものである。
【００１６】このバッテリ駆動の作業機械によれば、全
ての操作桿が中立位置に戻され、これによって電動機へ
の電力供給が遮断されている状態で、スイッチ回路をス
イッチオンすることによりバッテリからの電力が電動機
に再び供給されるようになり、これによって作業を再ス
タートさせることが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る作業機械の
一実施形態を示す側面視の略図である。この図では、作
業機械として小型のショベルカーを示している。ショベ
ルカー１は、オペレータが搭乗して運転操作を行う搭乗
部１１と、この搭乗部１１の底部に設けられた移動用の
クローラ１２と、搭乗部１１の前部に屈折自在に設けら
れ、かつ、アクチュエータ１４の駆動によって作動する
作業部材１３とを備えて形成されている。上記クローラ
１２は、それを支持する基台１２ａの両側部（図１の紙
面に垂直な方向の両側部）に設けられ、上記搭乗部１１
はこの基台１２ａの中心部に立設された垂直軸１２ｃ回
りに回動自在に軸支されている。
【００１８】上記基台１２ａには搭乗部１１を垂直軸１
２ｃ回りに回動させる方向変更用アクチュエータ１１ａ
が設けられ、このアクチュエータ１１ａの作動によって
搭乗部１１はクローラ１２に対して水平方向の向きを変
えることができるようになっている。また、上記クロー
ラ１２は、基台１２ａに設けられた油圧モータ１２ｂに
よって周回駆動し、これによってショベルカー１は前
進、後退および進路変更し得るようになっている。
【００１９】上記作業部材１３は、搭乗部１１の前端部
の水平軸１１ｂ回りに回動自在に軸支された基端側アー
ム１３ａと、この基端側アーム１３ａの先端部に屈折自
在に連設された先端側アーム１３ｂと、この先端側アー
ム１３ｂの先端部に屈折自在に連設されたショベル１３
ｃとからなっている。また、上記アクチュエータ１４
は、基端側アーム１３ａを水平軸１１ｂ回りに回動させ
る基端アクチュエータ１４ａと、先端側アーム１３ｂを
水平軸１１ｃ回りに回動させる中間アクチュエータ１４
ｂと、ショベル１３ｃを水平軸１１ｄ回りに回動させる
先端アクチュエータ１４ｃとからなっている。
【００２０】一方、搭乗部１１内には、バッテリ２が搭
載されているとともに、このバッテリ２からの電力を得
て駆動する電動機３およびこの電動機３によって駆動さ
れる油圧ポンプ４が内装されている。そして、搭乗部１
１および基台１２ａ内には、各アクチュエータ１１ａ，
１４および油圧モータ１２ｂ（以下油圧モータ１２ｂ等
という）に、油圧ポンプ４の駆動によって生じた油圧を
送る循環管路が設けられているとともに、各油圧系統の
作動油の方向の切り換えおよび作動油の停止を行う複数
の切換え弁が設けられている。
【００２１】そして、搭乗部１１の後部（図１の右方）
にはオペレータが着座してショベルカー１を運転する運
転席１５が設けられているとともに、搭乗部１１の前部
には運転席１５に対向した操作台１６が立設され、この
操作台１６に油圧モータ１２ｂ等に対応した複数の操作
手段５が設けられている。これらの操作手段５を操作す
ることにより、対応した切換え弁を介して対象のアクチ
ュエータ１１ａ，１４や油圧モータ１２ｂへの作動油の
供給または供給停止が行われ、これによってアクチュエ
ータ１１ａ，１４や油圧モータ１２ｂが駆動したり停止
したりするようになっている。
【００２２】図２は、本発明に係る作業機械（ショベル
カー１）の駆動系統の一実施形態を示す系統図である。
この図に示すように、ショベルカー１の駆動系統６は、
油圧系統６１と、電気系統６２とを備えて形成されてい
る。油圧系統６１は、上記油圧ポンプ４と、この油圧ポ
ンプ４と同軸で共回りするパイロットポンプ４１と、上
記操作手段５と、方向切換え弁５６と、油圧モータ１２
ｂ等とを備えて形成されている。油圧ポンプ４はオイル
タンク６１３から汲み揚げて吐出する作動油によって油
圧モータ１２ｂ等を作動させるためのものであり、パイ
ロットポンプ４１はオイルタンク６１３から汲み揚げて
吐出するパイロットオイルによって方向切換え弁５６に
切り換え動作を行わせるためのものである。
【００２３】上記操作手段５は、油圧モータ１２ｂに対
応した第１操作桿５１と、方向変更用アクチュエータ１
１ａに対応した第２操作桿５２と、基端アクチュエータ
１４ａに対応した第３操作桿５３と、中間アクチュエー
タ１４ｂに対応した第４操作桿５４と、先端アクチュエ
ータ１４ｃに対応した第５操作桿５５とを備えて形成さ
れている。
【００２４】また、上記方向切換え弁５６としては、第
１操作桿５１に対応した第１切換え弁５６１と、第２操
作桿５２に対応した第２切換え弁５６２と、第３操作桿
５３に対応した第３切換え弁５６３と、第４操作桿５４
に対応した第４切換え弁５６４と、第５操作桿５５に対
応した第５切換え弁５６５とが設けられている。
【００２５】そして、油圧ポンプ４と方向切換え弁５６
との間には、往路油圧基管（送込み管路）６１０および
この往路油圧基管６１０から分岐して第１〜５切換え弁
５６１〜５６５に接続された５本の往路油圧管路（送込
み管路）６１ａが配管されているとともに、各切換え弁
５６１〜５６５と油圧モータ１２ｂ等との間をそれぞれ
往復する往復油圧管路６１ｂが設けられている。
【００２６】そして、油圧ポンプ４から吐出された作動
油は、切換え弁（切換え弁５６１〜５６５のいずれか）
の開通状態で第１油圧管路６１ａおよび往復油圧管路６
１ｂを通って流通し、これによって開通している切換え
弁（切換え弁５６１〜５６５のいずれか）に対応した油
圧モータ１２ｂ、アクチュエータ１１ａ、基端アクチュ
エータ１４ａ、中間アクチュエータ１４ｂおよび先端ア
クチュエータ１４ｃのいずれかが所定の方向に作動し、
切換え弁の閉止状態で作動している油圧モータ１２ｂ等
が停止されるようになっている。
【００２７】また、各切換え弁５６１〜５６５には、油
圧モータ１２ｂ等を作動させた後の作動油を、復路油圧
基管６１１を通してオイルタンク６１３に戻す複数の復
路油圧管路６１ｃがそれぞれ設けられているとともに、
油圧モータ１２ｂを作動させる用に供されなかった余剰
の作動油を、戻し基管６１２を通してオイルタンク６１
３に戻す複数の戻し管路６１ｄがそれぞれ設けられてい
る。
【００２８】上記戻し管路６１ｄには、適所にオリフィ
ス６１ｆが設けられ、このオリフィス６１ｆの前後の圧
力差を測定することにより、戻し基管６１２を通ってオ
イルタンク６１３に戻される作動油の流量が検出される
ようになっている。
【００２９】上記パイロットポンプ４１と各操作桿５１
〜５５との間には、それぞれパイロット管路６１ｅが配
管され、操作された操作桿に対応する切換え弁（切換え
弁５６１〜５６５のいずれか）にパイロットポンプ４１
から吐出されたパイロットオイルがパイロット管路６１
ｅを介して供給されるようになっている。このパイロッ
トオイルの供給によって操作された操作桿に対応する切
換え弁が動作して油圧モータ１２ｂ等のいずれかを作動
させるとともに、操作桿を中立位置に戻すことにより油
圧モータ１２ｂ等の作動は停止されるようになってい
る。
【００３０】上記電気系統６２は、バッテリ２と電動機
３とが直列に接続されたループ回路６３と、ループ回路
６３の直流パルスを制御する制御回路６４とを備えて形
成されている。上記制御回路６４には、油圧系統６１に
戻される作動油（余剰作動油）のオリフィス６１ｆ前後
の圧力差を検出する差圧計６５と、この差圧計６５の検
出結果を基に電動機３の回転数を制御する制御手段６６
と、この制御手段６６からの制御信号によって動作する
チョッパ回路６７およびスイッチ回路６８が設けられて
いる。
【００３１】上記差圧計６５は、オリフィス６１ｆの上
流側と下流側との間の圧力差を測定するものであり、こ
の測定結果を基に制御手段６６からチョッパ回路６７に
所定の制御信号が出力される。図３は、上記圧力差と余
剰作動油の流量との関係を例示するグラフである。この
グラフから判る通り、圧力差が大きくなるに従って余剰
作動油の流量も多くなる。従って、上記圧力差を検出す
ることによって余剰作動油が多いか少ないかが判別さ
れ、余剰作動油が少ないときには油圧モータ１２ｂ等に
送られて仕事をした作動油の量が多く、逆に余剰作動油
が多いときには油圧モータ１２ｂで仕事をした作動油の
量が少ないことが判る。
【００３２】上記ループ回路６３には、キースイッチ６
３ａが設けられているとともに、トランジスタ６３ｂが
設けられ、そのベースは、チョッパ回路６７に接続され
ている。上記キースイッチ６３ａは、ショベルカー１に
よって作業を開始する前にオンされ、これによってショ
ベルカー１が運転可能状態にされ、作業の継続中はオン
状態が継続され、作業終了時にオフされるものである。
【００３３】上記チョッパ回路６７は、入力された直流
の電流を一定の周期で断続して出力するものであり、本
実施形態においては、制御手段６６からの制御信号に基
づく所定のパルス幅のパルスが出力されるようになって
いる。そして、このパルス幅に応じた電力が電動機３に
供給され、これによって電動機３の回転数が上記パルス
幅に比例したものになる。
【００３４】上記スイッチ回路６８は、制御手段６６か
らの制御信号に応じてループ回路６３を開閉するもので
ある。このスイッチ回路６８には、運転者が作業中にオ
ン操作を行うプッシュオン式のスタートスイッチ６８ａ
が設けられている。このスタートスイッチ６８ａは、制
御手段６６からの制御信号によってスイッチ回路６８が
たとえオフになっているときでも、オン操作を行うこと
によってループ回路６３が開通するように回路構成され
ている。
【００３５】上記制御手段６６は、入力された差圧計６
５からの検出信号を基に、チョッパ回路６７に制御信号
を出力し、これによって電動機３にオリフィス６１ｆ前
後の圧力差に反比例した回転数で駆動させるようにする
ものである。具体的には、チョッパ回路６７からトラン
ジスタ６３ｂに向けて出力されるパルス信号のパルス幅
が、差圧計６５が検出したオリフィス６１ｆ前後の圧力
差に反比例するように、制御手段６６がチョッパ回路６
７に向けて制御信号を出力するようにしてある。
【００３６】従って、図４の上記圧力差と電動機３の回
転数との関係を例示するグラフで判るように、上記圧力
差が大きいとき（余剰作動油の流量が大きいとき）、す
なわち油圧ポンプ４から吐出された作動油が油圧モータ
１２ｂ等の作動に使用される量が少ないときには電動機
３の回転数は少なくなり、逆に上記圧力差が大きいとき
（余剰作動油の流量が大きいとき）、すなわち油圧ポン
プ４から吐出された作動油が油圧モータ１２ｂ等の作動
に使用される量が多いときには電動機３の回転数は多く
なるようにしている。
【００３７】そして、スタートスイッチ６８ａをオンに
して操作手段５を操作し、油圧モータ１２ｂ等の作動で
所定の作業を行った後、作業の都合で全ての操作桿５１
〜５５を中立位置に戻すと、作動油は全ての切換え弁５
６１〜５６５から各往復油圧管路６１ｂに送り出されな
くなり、これによって油圧ポンプ４から吐出された作動
油のすべてが余剰作動油になって戻し基管６１２を通っ
てオイルタンク６１３に戻されるが、本発明において
は、このことを差圧計６５によって検出し、この検出信
号が制御手段６６に入力されると、制御手段６６からス
イッチ回路６８に向けてスイッチオフの制御信号が出力
され、これによって電動機３への電流の供給を遮断する
ようにしている。
【００３８】これによって、作業途中に全ての操作桿５
１〜５５が中立位置に戻されると、電動機３への電力供
給停止によって油圧ポンプ４の駆動が中断され、バッテ
リ２の無駄な電力消費が防止されるようにしている。
【００３９】以下、このように構成された本発明の作用
について説明する。作業の開始に当っては最初にキース
イッチ６３ａ（図２）がオンされる。これによって制御
手段６６は制御を開始し、まず電動機３が最低の回転数
で駆動し得るようにチョッパ回路６７に向けて制御信号
が出力される。しかし、この状態ではスイッチ回路６８
がオフ状態になっており、バッテリ２からの電力は電動
機３に供給されない。従って、実際に作業を開始するに
当っては、スタートスイッチ６８ａがプッシュオンされ
る。
【００４０】こうすることによってループ回路６３に通
電され、電動機３は、チョッパ回路６７からの、デュー
ティ比が本制御での最小値になるように設定されたパル
ス信号によって最小限の回転数で回転した状態になる。
以後、操作手段５を操作することによって制御手段６６
の制御の基にショベルカー１による作業が実行される。
【００４１】そして、電動機３が最低の回転数で駆動
し、かつ、操作手段５が操作されていないときには、油
圧ポンプ４も最低の回転数で駆動し、これによる作動油
の吐出量は最低になっている。しかし操作手段５が操作
されていないため、各切換え弁５６１〜５６５に供給さ
れた作動油は、アクチュエータ１４、方向変更用アクチ
ュエータ１１ａおよび油圧モータ１２ｂのすべてに供給
されず、すべてオイルタンク６１３に戻されるため、オ
リフィス６１ｆを通る作業油の流量は、油圧ポンプ４が
最小の吐出量で駆動しているにも拘らず最大流量（基準
流量）になっている。
【００４２】従って、操作桿５１〜５５がすべて中立位
置に設定されている状態では、図４に示すように余剰作
業油の流量が最大になり、そのことを検出した差圧計６
５からの検出信号によって、制御手段６６からチョッパ
回路６７にそのことを示す制御信号にが出力され、これ
によるチョッパ回路６７からの最小デューティ比になる
ようなパルス信号によってトランジスタ６３ｂがオン・
オフを行い、電動機３は最低の回転数で駆動を継続す
る。
【００４３】ついで、例えば第１操作桿５１が作動位置
に操作されると、油圧ポンプ４から吐出された作動油は
開通された第１切換え弁５６１を通って油圧モータ１２
ｂに供給されるため、方向切換え弁５６から戻し基管６
１２に戻される余剰作動油の量が油圧モータ１２ｂに供
給された量だけ基準流量より少なくなる。
【００４４】この少なくなった余剰作動油の流量が差圧
計６５によって検出され、この検出信号が制御手段６６
に入力され、これによって制御手段６６は、デューティ
比が減少流量に比例して大きくなる制御信号をチョッパ
回路６７に向けて出力するため、電動機３への電力供給
量がその分だけ増加し、これによって電動機３の回転数
および油圧ポンプ４の吐出量が増加する。
【００４５】ついで、例えば油圧モータ１２ｂが作動し
ている状態（すなわち第１操作桿５１が作動位置に設定
された状態）で、さらに第２操作桿５２が作動位置に操
作されると、油圧ポンプ４からの作動油は油圧モータ１
２ｂに加えて方向変更用アクチュエータ１１ａをも作動
させるため余剰作動油はさらに減少し、これによって油
圧ポンプ４の吐出量はさらに多くなり、油圧モータ１２
ｂおよび方向変更用アクチュエータ１１ａの双方の作動
に適したものになる。
【００４６】このように、油圧モータ１２ｂ等の作動基
数に応じて油圧ポンプ４の作動油の吐出量が増減され、
これによって常に操作された操作桿５１〜５５に対応し
た油圧モータ１２ｂ等が、すべて正常に作動することに
なるとともに、油圧ポンプ４は常に必要かつ十分な量の
作動油を吐出するため、無駄な電力消費が確実に抑制さ
れ、バッテリ２の寿命を長引かせる上での効果は大き
い。
【００４７】ついで全ての操作桿５１〜５５を中立位置
に戻すと、作動油は全ての切換え弁５６１〜５６５から
各往復油圧管路６１ｂに送り出されなくなり、これによ
って油圧ポンプ４から吐出された作動油のすべてが余剰
作動油になって戻し基管６１２を通ってオイルタンク６
１３に戻される。
【００４８】そして、このことが差圧計６５によって検
出され、この検出信号が制御手段６６に入力されると、
制御手段６６からスイッチ回路６８に向けてスイッチオ
フの制御信号が出力され、これによってループ回路６３
に電流が流れなくなり、電動機３への電力供給が停止さ
れる。そして、この電力供給停止によって電動機３は停
止され、バッテリ２の無駄な電力消費が阻止される。な
お、操作手段５を再操作するときには、それに先立って
スタートスイッチ６８ａをプッシュオンすればよい。
【００４９】本発明は、以上詳述したように、油圧モー
タ１２ｂ等に供給される作動油の流量、すなわち油圧ポ
ンプ４の作動油吐出量を、油圧モータ１２ｂ等に供給さ
れなかった余剰作動油の流量で検出するようにし、これ
に基づいて油圧モータ１２ｂ等の作動基数に応じた作動
油の吐出量が得られるように電動機３の回転数を制御す
るとともに、全ての操作桿５１〜５５が中立位置に戻さ
れることによって、すなわち全ての油圧モータ１２ｂ等
の作動が停止されることによって、電動機３への電力供
給を停止するようにしているため、従来のような作業期
間中に全ての作業部材が作業を中断した場合であっても
電動機３の駆動による油圧ポンプ４の駆動で作業油を循
環させておくという無駄な電力消費を確実に防止するこ
とができる。従って、バッテリ２の寿命を延長すること
が可能になり、１充電周期内での作業量を増加させる上
で極めて有効である。
【００５０】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく、以下の内容をも包含するものである。
【００５１】（１）上記の実施形態においては、ループ
回路６３にスイッチ回路６８を設け、一旦作動位置に設
定されていた操作桿５１〜５５の全てが中立位置に戻さ
れことにより、制御手段６６からの制御信号によってス
イッチ回路６８に電流が流れなくなり、これによってバ
ッテリ２からの電動機３への電力供給が遮断されるよう
にしているが、本発明はスイッチ回路６８を設けること
に限定されるものではなく、特に設けなくてもよい。
【００５２】そして、スイッチ回路６８を設けなかった
場合には、全ての操作桿５１〜５５が中立位置に戻され
た状態では、油圧ポンプ４から吐出された作動油は油圧
モータ１２ｂ等を作動させるためには用いられずに全て
が余剰作動油となってオイルタンク６１３に返送される
ため、差圧計６５によって余剰作動油の流量が最大にな
ったことが検出され、これによる制御手段６６の制御に
よって電動機３は最小の回転数に抑えられ、バッテリ２
からの電力の消費を少なくすることができる。また、常
に油圧ポンプ４が駆動しているため、いずれかの操作桿
５１〜５５を操作して作業を再スタートさせるときに、
一々スタートスイッチ６８ａをスイッチオンすることな
く操作桿５１〜５５を操作することによって作業を再開
することが可能になり、作業性を向上させることができ
る。
【００５３】（２）上記の実施形態においては、余剰作
動油の流量が予め設定された値以上になると、制御手段
６６からスイッチ回路６８にスイッチオフの制御信号が
出力されるように構成されているが、こうする代わりに
制御手段６６にタイマーを内装し、余剰作動油の流量が
予め設定された値以上になっている時間を計測し、この
時間計測値が所定の時間以上になったときに始めてスイ
ッチ回路６８にスイッチオフさせるようにしてもよい。
こうすることで、余剰作動油の流量のバラツキにより、
全ての操作桿５１〜５５が中立位置に戻されていないに
も拘らず、電動機３への電力供給が停止されるという誤
制御が防止される。
【００５４】（３）上記の実施形態においては、各操作
桿５１〜５５は、それらが作動位置に設定された状態で
の油圧モータ１２ｂ等への作動油の供給量は一定に設定
されているが、操作桿５１〜５５の作業位置での操作量
に応じて切換え弁５６１〜５６５の弁開度を変えるよう
にし、これによって操作桿５１〜５５の操作量に応じた
油圧モータ１２ｂ等の作動速度が得られるようにしても
よい。
【００５５】（４）上記の実施形態においては、オリフ
ィス６１ｆの前後の圧力差を測定する差圧計６５の検出
値を基に余剰作動油の流量を検出するようにしている
が、差圧計６５に代えて直接余剰作動油の流量を測定し
得る流量計を採用してもよい。
【００５６】
【発明の効果】本発明の請求項１記載のバッテリ駆動の
作業機械によれば、電動機の駆動による油圧ポンプの駆
動によって吐出された作動油の内、アクチュエータに供
給されなかった作動油（余剰作動油）を戻し管路を通し
て作動油タンクに戻すようにし、この戻し管路に作動油
の流量を検出する流量計を設け、制御装置はこの流量計
が検出した流量に反比例する電力を上記電動機に供給す
るように制御するように構成したため、作動しているア
クチュエータの基数に応じて作動油タンクに戻される余
剰作動油の流量が変化し、しかも作動基数が多くなるほ
ど余剰作動油の量が少なくなり、この余剰作動油の流量
に反比例するように電動機への電力供給量を制御するこ
とにより、アクチュエータの作動基数が少ないとき、す
なわち余剰作動油が多いときは油圧ポンプからの作動油
吐出量が少なくなり、アクチュエータの少ない作動基数
に対応するとともに、アクチュエータの作動基数の増加
に応じて油圧ポンプからの吐出量が増加し、これによっ
て増加した基数に応じて各アクチュエータを正常に作動
させることができる。
【００５７】そして、全ての操作桿が中立位置に設定さ
れた状態、すなわち全てのアクチュエータが作動してい
ない作業中断状態では、余剰作動油の流量は最大になる
ため、電動機への電力供給量は最小になり、これによっ
て作業中断中はバッテリの消耗を最小限に抑えることが
できる。
【００５８】本発明の請求項２記載のバッテリ駆動の作
業機械によれば、制御手段は、全ての操作桿が中立位置
に設定されたときに得られる流量を上記流量計が検出し
たときに、バッテリからの電動機への電力供給を停止す
るように構成したため、電動機が駆動している状態で、
全ての操作桿が中立位置に設定されると、余剰作動油が
最大流量になることで制御手段は全ての作業部材が作業
を中止していると判別して電動機への電力供給が停止さ
れ、作業部材が作業していない状態での電力消費がなく
なり、その分無駄な電力の消費を確実に防止することが
できるとともに、バッテリの寿命を延長させることがで
きる。
【００５９】本発明の請求項３記載のバッテリ駆動の作
業機械によれば、制御手段は、全ての操作桿が中立位置
に設定されたときに得られる流量を上記流量計が検出
し、かつ、その検出状態が予め設定された時間継続され
たときにバッテリからの電動機への電力供給を停止する
ように構成したため、上記請求項２記載のバッテリ駆動
の作業機械の作用に加えて、余剰作動油の流量のバラツ
キにより、全ての操作桿が中立位置に戻されていないに
も拘らず、電動機への電力供給が停止されるという誤制
御を確実に防止することができる。
【００６０】本発明の請求項４記載のバッテリ駆動の作
業機械によれば、制御手段は、バッテリからの電動機へ
の電力供給が停止された状態でスイッチオンすることに
より上記電力供給停止が解除されるスイッチ回路を有し
ているため、全ての操作桿が中立位置に戻され、これに
よって電動機への電力供給が遮断されている状態で、ス
イッチ回路をスイッチオンすることにより、バッテリか
らの電力が電動機に再び供給されるようになり、これに
よって作業をスムーズに再スタートさせることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る作業機械の一実施形態を示す側面
視の略図である。
【図２】本発明に係る作業機械の駆動系統の一実施形態
を示す系統図である。
【図３】圧力差と余剰作動油の流量との関係を例示する
グラフである。
【図４】圧力差と電動機の回転数との関係を例示するグ
ラフである。
【符号の説明】
１ ショベルカー（作業機械） １１ａ 方向変更用アクチュエータ １２ｂ 油圧モータ １３ 作業部材 １３ａ 基端側アーム １３ｂ 先端側アーム １３ｃ ショベル １４ アクチュエータ １４ａ 基端アクチュエータ １４ｂ 中間アクチュエータ １４ｃ 先端アクチュエータ ２ バッテリ ３ 電動機 ４ 油圧ポンプ ５ 操作手段 ５１〜５５ 第１〜５操作桿 ５６ 方向切換え弁 ５６１〜５６５ 第１〜５切換え弁 ６ 駆動系統 ６１ 油圧系統 ６１ａ 往路油圧管路 ６１ｂ 往復油圧管路 ６１ｃ 復路油圧管路 ６１ｄ 戻し管路 ６１ｅ パイロット管路 ６１ｆ オリフィス ６１０ 往路油圧基管 ６１１ 復路油圧基管 ６１２ 戻し基管 ６１３ オイルタンク ６２ 電気系統 ６３ ループ回路 ６３ａ キースイッチ ６３ｂ トランジスタ ６４ 制御回路 ６５ 差圧計 ６６ 制御手段 ６７ チョッパ回路 ６８ スイッチ回路 ６８ａ スタートスイッチ
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 バッテリ駆動の作業機械
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、搭載されたバッテ
リからの電力によって各種の作業を行うバッテリ駆動の
作業機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば実開平４−５３８４６号公
報によって開示されているように、搭載されたバッテリ
からの電力を得て所定の土木作業等を行うバッテリ駆動
方式の作業機械が知られている。この作業機械は、バッ
テリからの電力で電動機を駆動し、この電動機の駆動で
油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプの駆動で油圧シリ
ンダを介してブーム、アーム、ショベル等の作業部材を
動作させたり、油圧モータの駆動で作業機械を走行させ
たりするように構成されている。
【０００３】このようなバッテリ駆動方式の作業機械
は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機
関を駆動源として用いる内燃機関方式の作業機械よりも
騒音が少く、かつ、排気ガスが排出されないため、建物
が密集した市街地での作業に適している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のバッ
テリ駆動の作業機械においては、作業中に一つの作業部
材が停止していても他の作業部材が作動している等、複
数ある作業部材の内のいずれかが作動している場合が多
く、これに対応するため油圧ポンプは作業開始から作業
終了までの間、継続して駆動されている。従って、一旦
油圧ポンプが駆動されると、たとえ作業中に作業の都合
で全ての作業部材が停止した状態になっても油圧ポンプ
の駆動は継続されるようになっている。
【０００５】しかも、油圧ポンプの吐出量は、通常、一
定に設定され、作業部材の一部のみが作動している場合
や、作業が中断されている場合にも油圧ポンプは稼動し
ているため、バッテリの電力が無駄に消費され、バッテ
リの寿命が縮まるという問題点を有していた。
【０００６】このような問題点を解消するために、全て
の操作桿が中立位置に設定された状態で電源スイッチを
切るようにすることが考えられるが、こうするためには
各操作桿に中立位置を検出するセンサを設けなければな
らず、その分設備コストが嵩むという新たな問題点が生
じる。
【０００７】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、設備コストの増加を抑えた
上でバッテリ寿命の延長に寄与し得るバッテリ駆動の作
業機械を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
バッテリ駆動の作業機械は、搭載されたバッテリからの
電力を得て駆動する電動機と、この電動機によって駆動
される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される作
動油により駆動する複数のアクチュエータと、各アクチ
ュエータにそれぞれ対応し、かつ、各アクチュエータの
駆動によって所定の作動を行う複数の作業部材と、上記
油圧ポンプから吐出される作動油の流通および遮断の切
り換えを行うことによって上記各アクチュエータを介し
て上記各作業部材を運転操作する操作桿と、上記作動油
を貯留する作動油タンクと、この作動油タンク内の作動
油を上記油圧ポンプの駆動で各アクチュエータに送り込
む送込み管路と、この送込み管路の下流端に接続され、
かつ、アクチュエータに送り込まれなかった作動油を合
流させて作動油タンクに戻す戻し管路とが備えられてな
るバッテリ駆動の作業機械において、上記戻し管路に作
動油の流量を検出する流量検出手段が設けられ、この流
量検出手段が検出した流量に反比例する電力を上記電動
機に供給するように制御する制御手段が設けられている
ことを特徴とするものである。
【０００９】このバッテリ駆動の作業機械によれば、作
動しているアクチュエータの基数に応じて作動油タンク
に戻される作動油（余剰作動油）の流量が変化し、しか
も作動基数が多くなるほど余剰作動油の量が少なくなる
ため、この余剰作動油の流量に反比例するように電動機
への電力供給量を制御することにより、アクチュエータ
の作動基数が少ないとき、すなわち余剰作動油が多いと
きは油圧ポンプからの作動油吐出量が少なくなり、アク
チュエータの少ない作動基数に対応するとともに、アク
チュエータの作動基数の増加に応じて油圧ポンプからの
吐出量が増加し、これによって増加した基数に応じて各
アクチュエータは正常に作動する。
【００１０】そして、全ての操作桿が中立位置に設定さ
れた状態、すなわち全てのアクチュエータが作動してい
ない作業中断状態では、余剰作動油の流量は最大になる
ため、電動機への電力供給量は最小になり、これによっ
て作業中断中はバッテリの消耗を最小限に抑えることが
可能になる。
【００１１】本発明の請求項２記載のバッテリ駆動の作
業機械は、請求項１記載のバッテリ駆動の作業機械にお
いて、上記制御手段は、全ての操作桿が中立位置に設定
されたときに得られる流量を上記流量検出手段が検出し
たときに、バッテリからの電動機への電力供給を停止す
るように制御するものであることを特徴とするものであ
る。
【００１２】このバッテリ駆動の作業機械によれば、電
動機が駆動している状態で、全ての操作桿が中立位置に
設定されると、余剰作動油が最大流量になることで制御
手段は全ての作業部材が作業を中止していると判別し、
これによって電動機への電力供給を停止するため、作業
部材が作業していない状態での電力消費がなくなり、そ
の分無駄な電力の消費が抑制されるとともに、バッテリ
の寿命が延長される。
【００１３】本発明の請求項３記載のバッテリ駆動の作
業機械は、請求項１記載のバッテリ駆動の作業機械にお
いて、上記制御手段は、全ての操作桿が中立位置に設定
されたときに得られる流量を上記流量検出手段が検出
し、かつ、その検出状態が予め設定された時間継続され
たときにバッテリからの電動機への電力供給を停止する
ように制御するものであることを特徴とするものであ
る。
【００１４】このバッテリ駆動の作業機械によれば、上
記請求項２記載のバッテリ駆動の作業機械の作用に加え
て、余剰作動油の流量のバラツキにより、全ての操作桿
が中立位置に戻されていないにも拘らず、電動機への電
力供給が停止されるという誤制御が防止される。
【００１５】本発明の請求項４記載のバッテリ駆動の作
業機械は、請求項２または３記載のバッテリ駆動の作業
機械において、上記制御手段には、バッテリからの電動
機への電力供給が停止された状態でスイッチオンするこ
とにより上記電力供給停止が解除されるスイッチ回路が
付設されていることを特徴とするものである。
【００１６】このバッテリ駆動の作業機械によれば、全
ての操作桿が中立位置に戻され、これによって電動機へ
の電力供給が遮断されている状態で、スイッチ回路をス
イッチオンすることによりバッテリからの電力が電動機
に再び供給されるようになり、これによって作業を再ス
タートさせることが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る作業機械の
一実施形態を示す側面視の略図である。この図では、作
業機械として小型のショベルカーを示している。ショベ
ルカー１は、オペレータが搭乗して運転操作を行う搭乗
部１１と、この搭乗部１１の底部に設けられた移動用の
クローラ１２と、搭乗部１１の前部に屈折自在に設けら
れ、かつ、アクチュエータ１４の駆動によって作動する
作業部材１３とを備えて形成されている。上記クローラ
１２は、それを支持する基台１２ａの両側部（図１の紙
面に垂直な方向の両側部）に設けられ、上記搭乗部１１
はこの基台１２ａの中心部に立設された垂直軸１２ｃ回
りに回動自在に軸支されている。
【００１８】上記基台１２ａには搭乗部１１を垂直軸１
２ｃ回りに回動させる方向変更用アクチュエータ１１ａ
が設けられ、このアクチュエータ１１ａの作動によって
搭乗部１１はクローラ１２に対して水平方向の向きを変
えることができるようになっている。また、上記クロー
ラ１２は、基台１２ａに設けられた油圧モータ１２ｂに
よって周回駆動し、これによってショベルカー１は前
進、後退および進路変更し得るようになっている。
【００１９】上記作業部材１３は、搭乗部１１の前端部
の水平軸１１ｂ回りに回動自在に軸支された基端側アー
ム１３ａと、この基端側アーム１３ａの先端部に屈折自
在に連設された先端側アーム１３ｂと、この先端側アー
ム１３ｂの先端部に屈折自在に連設されたショベル１３
ｃとからなっている。また、上記アクチュエータ１４
は、基端側アーム１３ａを水平軸１１ｂ回りに回動させ
る基端アクチュエータ１４ａと、先端側アーム１３ｂを
水平軸１１ｃ回りに回動させる中間アクチュエータ１４
ｂと、ショベル１３ｃを水平軸１１ｄ回りに回動させる
先端アクチュエータ１４ｃとからなっている。
【００２０】一方、搭乗部１１内には、バッテリ２が搭
載されているとともに、このバッテリ２からの電力を得
て駆動する電動機３およびこの電動機３によって駆動さ
れる油圧ポンプ４が内装されている。そして、搭乗部１
１および基台１２ａ内には、各アクチュエータ１１ａ，
１４および油圧モータ１２ｂに、油圧ポンプ４の駆動に
よって生じた油圧を送る循環管路が設けられているとと
もに、各油圧系統の作動油の方向の切り換えおよび作動
油の停止を行う複数の切換え弁が設けられている。
【００２１】そして、搭乗部１１の後部（図１の右方）
にはオペレータが着座してショベルカー１を運転する運
転席１５が設けられているとともに、搭乗部１１の前部
には運転席１５に対向した操作台１６が立設され、この
操作台１６に各アクチュエータ１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，１１ａおよび油圧モータ１２ｂに対応した複数の操
作手段５が設けられている。これらの操作手段５を操作
することにより、対応した切換え弁を介して対象のアク
チュエータ１１ａ，１４や油圧モータ１２ｂへの作動油
の供給または供給停止が行われ、これによってアクチュ
エータ１１ａ，１４や油圧モータ１２ｂが駆動したり停
止したりするようになっている。
【００２２】図２は、本発明に係る作業機械（ショベル
カー１）の駆動系統の一実施形態を示す系統図である。
この図に示すように、ショベルカー１の駆動系統６は、
油圧系統６１と、電気系統６２とを備えて形成されてい
る。油圧系統６１は、上記油圧ポンプ４と、この油圧ポ
ンプ４と同軸で共回りするパイロットポンプ４１と、上
記操作手段５と、方向切換え弁５６と、各アクチュエー
タ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モータ１
２ｂとを備えて形成されている。油圧ポンプ４はオイル
タンク６１３から汲み揚げて吐出する作動油によって各
アクチュエータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび
油圧モータ１２ｂを作動させるためのものであり、パイ
ロットポンプ４１はオイルタンク６１３から汲み揚げて
吐出するパイロットオイルによって方向切換え弁５６に
切り換え動作を行わせるためのものである。
【００２３】上記操作手段５は、油圧モータ１２ｂに対
応した第１操作桿５１と、方向変更用アクチュエータ１
１ａに対応した第２操作桿５２と、基端アクチュエータ
１４ａに対応した第３操作桿５３と、中間アクチュエー
タ１４ｂに対応した第４操作桿５４と、先端アクチュエ
ータ１４ｃに対応した第５操作桿５５とを備えて形成さ
れている。
【００２４】また、上記方向切換え弁５６としては、第
１操作桿５１に対応した第１切換え弁５６１と、第２操
作桿５２に対応した第２切換え弁５６２と、第３操作桿
５３に対応した第３切換え弁５６３と、第４操作桿５４
に対応した第４切換え弁５６４と、第５操作桿５５に対
応した第５切換え弁５６５とが設けられている。
【００２５】そして、油圧ポンプ４と方向切換え弁５６
との間には、往路油圧基管（送込み管路）６１０および
この往路油圧基管６１０から分岐して第１〜５切換え弁
５６１〜５６５に接続された５本の往路油圧管路（送込
み管路）６１ａが配管されているとともに、各切換え弁
５６１〜５６５と各アクチュエータ１４ａ，１４ｂ，１
４ｃ，１１ａおよび油圧モータ１２ｂとの間をそれぞれ
往復する往復油圧管路６１ｂが設けられている。
【００２６】そして、油圧ポンプ４から吐出された作動
油は、切換え弁（切換え弁５６１〜５６５のいずれか）
の開通状態で第１油圧管路６１ａおよび往復油圧管路６
１ｂを通って流通し、これによって開通している切換え
弁（切換え弁５６１〜５６５のいずれか）に対応した油
圧モータ１２ｂ、アクチュエータ１１ａ、基端アクチュ
エータ１４ａ、中間アクチュエータ１４ｂおよび先端ア
クチュエータ１４ｃのいずれかが所定の方向に作動す
る。
【００２７】また、各切換え弁５６１〜５６５には、各
アクチュエータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび
油圧モータ１２ｂを作動させた後の作動油を、復路油圧
基管６１１を通してオイルタンク６１３に戻す複数の復
路油圧管路６１ｃがそれぞれ設けられているとともに、
油圧モータ１２ｂを作動させる用に供されなかった余剰
の作動油を、戻し基管６１２を通してオイルタンク６１
３に戻す複数の戻し管路６１ｄがそれぞれ設けられてい
る。
【００２８】上記戻し基管６１２には、適所にオリフィ
ス６１ｆが設けられ、このオリフィス６１ｆの前後の圧
力差を測定することにより、戻し基管６１２を通ってオ
イルタンク６１３に戻される作動油の流量が検出される
ようになっている。
【００２９】上記パイロットポンプ４１と各操作桿５１
〜５５との間には、それぞれパイロット管路６１ｅが配
管され、操作された操作桿に対応する切換え弁（切換え
弁５６１〜５６５のいずれか）にパイロットポンプ４１
から吐出されたパイロットオイルがパイロット管路６１
ｅを介して供給されるようになっている。このパイロッ
トオイルの供給によって操作された操作桿に対応する切
換え弁が動作して各アクチュエータ１４ａ，１４ｂ，１
４ｃ，１１ａおよび油圧モータ１２ｂのいずれかを作動
させるとともに、操作桿を中立位置に戻すことにより各
アクチュエータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび
油圧モータ１２ｂの作動は停止されるようになってい
る。
【００３０】上記電気系統６２は、バッテリ２と電動機
３とが直列に接続されたループ回路６３と、ループ回路
６３の直流パルスを制御する制御回路６４とを備えて形
成されている。上記制御回路６４には、油圧系統６１に
戻される作動油（余剰作動油）のオリフィス６１ｆ前後
の圧力差を検出する差圧計（流量検出手段）６５と、こ
の差圧計６５の検出結果を基に電動機３の回転数を制御
する制御手段６６と、この制御手段６６からの制御信号
によって動作するチョッパ回路６７およびスイッチ回路
６８が設けられている。
【００３１】上記差圧計６５は、オリフィス６１ｆの上
流側と下流側との間の圧力差を測定するものであり、こ
の測定結果を基に制御手段６６からチョッパ回路６７に
所定の制御信号が出力される。図３は、上記圧力差と余
剰作動油の流量との関係を例示するグラフである。この
グラフから判る通り、余剰作動油の流量が大きくなるに
従って圧力差が多くなる。従って、上記圧力差を検出す
ることによって余剰作動油が多いか少ないかが判別さ
れ、余剰作動油が少ないときには各アクチュエータ１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モータ１２ｂに
送られて仕事をした作動油の量が多く、逆に余剰作動油
が多いときには油圧モータ１２ｂで仕事をした作動油の
量が少ないことが判る。
【００３２】上記ループ回路６３には、キースイッチ６
３ａが設けられているとともに、トランジスタ６３ｂが
設けられ、そのベースは、チョッパ回路６７に接続され
ている。上記キースイッチ６３ａは、ショベルカー１に
よって作業を開始する前にオンされ、これによってショ
ベルカー１が運転可能状態にされ、作業の継続中はオン
状態が継続され、作業終了時にオフされるものである。
【００３３】上記チョッパ回路６７は、入力された直流
の電流を一定の周期で断続して出力するものであり、本
実施形態においては、制御手段６６からの制御信号に基
づく所定のパルス幅のパルスが出力されるようになって
いる。そして、このパルス幅に応じた電力が電動機３に
供給され、これによって電動機３の回転数が上記パルス
幅に比例したものになる。
【００３４】上記スイッチ回路６８は、制御手段６６か
らの制御信号に応じてループ回路６３を開閉するもので
ある。このスイッチ回路６８には、運転者が作業中にオ
ン操作を行うプッシュオン式のスタートスイッチ６８ａ
が設けられている。このスタートスイッチ６８ａは、制
御手段６６からの制御信号によってスイッチ回路６８が
たとえオフになっているときでも、オン操作を行うこと
によってループ回路６３が開通するように回路構成され
ている。
【００３５】上記制御手段６６は、入力された差圧計６
５からの検出信号を基に、チョッパ回路６７に制御信号
を出力し、これによって電動機３にオリフィス６１ｆ前
後の圧力差に反比例した回転数で駆動させるようにする
ものである。具体的には、チョッパ回路６７からトラン
ジスタ６３ｂに向けて出力されるパルス信号のパルス幅
が、差圧計６５が検出したオリフィス６１ｆ前後の圧力
差に反比例するように、制御手段６６がチョッパ回路６
７に向けて制御信号を出力するようにしてある。
【００３６】従って、図４の上記圧力差と電動機３の回
転数との関係を例示するグラフで判るように、上記圧力
差が大きいとき（余剰作動油の流量が大きいとき）、す
なわち油圧ポンプ４から吐出された作動油が各アクチュ
エータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モー
タ１２ｂの作動に使用される量が少ないときには電動機
３の回転数は少なくなり、逆に上記圧力差が小さいとき
（余剰作動油の流量が大きいとき）、すなわち油圧ポン
プ４から吐出された作動油が各アクチュエータ１４ａ，
１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モータ１２ｂの作動
に使用される量が多いときには電動機３の回転数は多く
なるようにしている。
【００３７】そして、スタートスイッチ６８ａをオンに
して操作手段５を操作し、各アクチュエータ１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モータ１２ｂの作動で
所定の作業を行った後、作業の都合で全ての操作桿５１
〜５５を中立位置に戻すと、作動油は全ての切換え弁５
６１〜５６５から各往復油圧管路６１ｂに送り出されな
くなり、これによって油圧ポンプ４から吐出された作動
油のすべてが余剰作動油になって戻し基管６１２を通っ
てオイルタンク６１３に戻されるが、本発明において
は、このことを差圧計６５によって検出し、この検出信
号が制御手段６６に入力されると、制御手段６６からス
イッチ回路６８に向けてスイッチオフの制御信号が出力
され、これによって電動機３への電流の供給を遮断する
ようにしている。
【００３８】これによって、作業途中に全ての操作桿５
１〜５５が中立位置に戻されると、電動機３への電力供
給停止によって油圧ポンプ４の駆動が中断され、バッテ
リ２の無駄な電力消費が防止されるようにしている。
【００３９】以下、このように構成された本発明の作用
について説明する。作業の開始に当っては最初にキース
イッチ６３ａ（図２）がオンされ、まず電動機３が最低
の回転数で駆動し得るようにチョッパ回路６７に向けて
制御信号が出力される。しかし、この状態ではスイッチ
回路６８がオフ状態になっており、バッテリ２からの電
力は電動機３に供給されない。従って、実際に作業を開
始するに当っては、スタートスイッチ６８ａがプッシュ
オンされる。
【００４０】こうすることによってループ回路６３に通
電され、電動機３は、チョッパ回路６７からの、デュー
ティ比が本制御での最小値になるように設定されたパル
ス信号によって最小限の回転数で回転した状態になる。
以後、操作手段５を操作することによって制御手段６６
の制御の基にショベルカー１による作業が実行される。
【００４１】そして、電動機３が最低の回転数で駆動
し、かつ、操作手段５が操作されていないときには、油
圧ポンプ４も最低の回転数で駆動し、これによる作動油
の吐出量は最低になっている。しかし操作手段５が操作
されていないため、各切換え弁５６１〜５６５に供給さ
れた作動油は、アクチュエータ１４、方向変更用アクチ
ュエータ１１ａおよび油圧モータ１２ｂのすべてに供給
されず、すべてオイルタンク６１３に戻されるため、オ
リフィス６１ｆを通る作業油の流量は、油圧ポンプ４が
最小の吐出量で駆動しているにも拘らず最大流量（基準
流量）になっている。
【００４２】従って、操作桿５１〜５５がすべて中立位
置に設定されている状態では、余剰作業油の流量が最大
になり、そのことを検出した差圧計６５からの検出信号
によって、制御手段６６からチョッパ回路６７にそのこ
とを示す制御信号にが出力され、これによるチョッパ回
路６７からの最小デューティ比になるようなパルス信号
によってトランジスタ６３ｂがオン・オフを行い、電動
機３は最低の回転数で駆動を継続する。
【００４３】ついで、例えば第１操作桿５１が作動位置
に操作されると、油圧ポンプ４から吐出された作動油は
開通された第１切換え弁５６１を通って油圧モータ１２
ｂに供給されるため、方向切換え弁５６から戻し基管６
１２に戻される余剰作動油の量が油圧モータ１２ｂに供
給された量だけ基準流量より少なくなる。
【００４４】この少なくなった余剰作動油の流量が差圧
計６５によって検出され、この検出信号が制御手段６６
に入力され、これによって制御手段６６は、デューティ
比が減少流量に比例して大きくなる制御信号をチョッパ
回路６７に向けて出力するため、電動機３への電力供給
量がその分だけ増加し、これによって電動機３の回転数
および油圧ポンプ４の吐出量が増加する。
【００４５】ついで、例えば油圧モータ１２ｂが作動し
ている状態（すなわち第１操作桿５１が作動位置に設定
された状態）で、さらに第２操作桿５２が作動位置に操
作されると、油圧ポンプ４からの作動油は油圧モータ１
２ｂに加えて方向変更用アクチュエータ１１ａをも作動
させるため余剰作動油はさらに減少し、これによって油
圧ポンプ４の吐出量はさらに多くなり、油圧モータ１２
ｂおよび方向変更用アクチュエータ１１ａの双方の作動
に適したものになる。
【００４６】このように、各アクチュエータ１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モータ１２ｂの作動基
数に応じて油圧ポンプ４の作動油の吐出量が増減されて
無駄がなくなり、バッテリ２の寿命を長引かせる上での
効果は大きい。
【００４７】ついで全ての操作桿５１〜５５を中立位置
に戻すと、作動油は全ての切換え弁５６１〜５６５から
各往復油圧管路６１ｂに送り出されなくなり、これによ
って油圧ポンプ４から吐出された作動油のすべてが余剰
作動油になって戻し基管６１２を通ってオイルタンク６
１３に戻される。
【００４８】そして、このことが差圧計６５によって検
出され、この検出信号が制御手段６６に入力されると、
制御手段６６からスイッチ回路６８に向けてスイッチオ
フの制御信号が出力され、これによってループ回路６３
に電流が流れなくなり、電動機３への電力供給が停止さ
れる。そして、この電力供給停止によって電動機３は停
止され、バッテリ２の無駄な電力消費が阻止される。な
お、操作手段５を再操作するときには、それに先立って
スタートスイッチ６８ａをプッシュオンすればよい。
【００４９】本発明は、以上詳述したように、各アクチ
ュエータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モ
ータ１２ｂに供給される作動油の流量、すなわち油圧ポ
ンプ４の作動油吐出量を、各アクチュエータ１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モータ１２ｂに供給さ
れなかった余剰作動油の流量で検出するようにし、これ
に基づいて各アクチュエータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，
１１ａおよび油圧モータ１２ｂの作動基数に応じた作動
油の吐出量が得られるように電動機３の回転数を制御す
るとともに、全ての操作桿５１〜５５が中立位置に戻さ
れることによって、すなわち全ての各アクチュエータ１
４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モータ１２ｂ
の作動が停止されることによって、電動機３への電力供
給を停止するようにしているため、従来のような作業期
間中に全ての作業部材が作業を中断した場合であっても
電動機３の駆動による油圧ポンプ４の駆動で作業油を循
環させておくという無駄な電力消費を確実に防止するこ
とができる。従って、バッテリ２の寿命を延長すること
が可能になり、１充電周期内での作業量を増加させる上
で極めて有効である。
【００５０】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく、以下の内容をも包含するものである。
【００５１】（１）上記の実施形態においては、ループ
回路６３にスイッチ回路６８を設け、一旦作動位置に設
定されていた操作桿５１〜５５の全てが中立位置に戻さ
れることにより、制御手段６６からの制御信号によって
スイッチ回路６８に電流が流れなくなり、これによって
バッテリ２からの電動機３への電力供給が遮断されるよ
うにしているが、本発明はスイッチ回路６８を設けるこ
とに限定されるものではなく、特に設けなくてもよい。
【００５２】そして、スイッチ回路６８を設けなかった
場合には、全ての操作桿５１〜５５が中立位置に戻され
た状態では、油圧ポンプ４から吐出された作動油は各ア
クチュエータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油
圧モータ１２ｂを作動させるためには用いられずに全て
が余剰作動油となってオイルタンク６１３に返送される
ため、差圧計６５によって余剰作動油の流量が最大にな
ったことが検出され、これによる制御手段６６の制御に
よって電動機３は最小の回転数に抑えられ、バッテリ２
からの電力の消費を少なくすることができる。 また、
常に油圧ポンプ４が駆動しているため、いずれかの操作
桿５１〜５５を操作して作業を再スタートさせるとき
に、一々スタートスイッチ６８ａをスイッチオンするこ
となく操作桿５１〜５５を操作することによって作業を
再開することが可能になり、作業性を向上させることが
できる。
【００５３】（２）上記の実施形態においては、余剰作
動油の流量が予め設定された値以上になると、制御手段
６６からスイッチ回路６８にスイッチオフの制御信号が
直ぐに出力されるように構成されているが、こうする代
わりに制御手段６６にタイマーを内装し、余剰作動油の
流量が予め設定された値以上になっている時間を計測
し、この時間計測値が所定の時間以上になったときに始
めてスイッチ回路６８にスイッチオフさせるようにして
もよい。こうすることで、余剰作動油の流量のバラツキ
により、全ての操作桿５１〜５５が中立位置に戻されて
いないにも拘らず、電動機３への電力供給が停止される
という誤制御が防止される。
【００５４】（３）上記の実施形態において、各操作桿
５１〜５５が作動位置に設定された状態での各アクチュ
エータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モー
タ１２ｂへの作動油の供給量は一定に設定してもよい
が、操作桿５１〜５５の作業位置での操作量に応じて切
換え弁５６１〜５６５の弁開度を変えるようにし、これ
によって操作桿５１〜５５の操作量に応じた各アクチュ
エータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モー
タ１２ｂの作動速度が得られるようにしてもよい。
【００５５】（４）上記の実施形態においては、流量検
出手段として差圧計６５を用いているが、差圧計６５に
代えて直接余剰作動油の流量を測定し得る流量計を採用
してもよい。
【００５６】
【発明の効果】本発明の請求項１記載のバッテリ駆動の
作業機械によれば、電動機の駆動による油圧ポンプの駆
動によって吐出された作動油の内、アクチュエータに供
給されなかった作動油（余剰作動油）を戻し管路を通し
て作動油タンクに戻すようにし、この戻し管路に作動油
の流量を検出する流量検出手段を設け、制御装置はこの
流量検出手段が検出した流量に反比例する電力を上記電
動機に供給するように制御するように構成したため、作
動しているアクチュエータの基数に応じて作動油タンク
に戻される余剰作動油の流量が変化し、しかも作動基数
が多くなるほど余剰作動油の量が少なくなり、この余剰
作動油の流量に反比例するように電動機への電力供給量
を制御することにより、アクチュエータの作動基数が少
ないとき、すなわち余剰作動油が多いときは油圧ポンプ
からの作動油吐出量が少なくなり、アクチュエータの少
ない作動基数に対応するとともに、アクチュエータの作
動基数の増加に応じて油圧ポンプからの吐出量が増加
し、これによって増加した基数に応じて各アクチュエー
タを正常に作動させることができる。
【００５７】そして、全ての操作桿が中立位置に設定さ
れた状態、すなわち全てのアクチュエータが作動してい
ない作業中断状態では、余剰作動油の流量は最大になる
ため、電動機への電力供給量は最小になり、これによっ
て作業中断中はバッテリの消耗を最小限に抑えることが
できる。
【００５８】本発明の請求項２記載のバッテリ駆動の作
業機械によれば、制御手段は、全ての操作桿が中立位置
に設定されたときに得られる流量を上記流量検出手段が
検出したときに、バッテリからの電動機への電力供給を
停止するように構成したため、電動機が駆動している状
態で、全ての操作桿が中立位置に設定されると、余剰作
動油が最大流量になることで制御手段は全ての作業部材
が作業を中止していると判別して電動機への電力供給が
停止され、作業部材が作業していない状態での電力消費
がなくなり、その分無駄な電力の消費を確実に防止する
ことができるとともに、バッテリの寿命を延長させるこ
とができる。
【００５９】本発明の請求項３記載のバッテリ駆動の作
業機械によれば、制御手段は、全ての操作桿が中立位置
に設定されたときに得られる流量を上記流量検出手段が
検出し、かつ、その検出状態が予め設定された時間継続
されたときにバッテリからの電動機への電力供給を停止
するように構成したため、上記請求項２記載のバッテリ
駆動の作業機械の作用に加えて、余剰作動油の流量のバ
ラツキにより、全ての操作桿が中立位置に戻されていな
いにも拘らず、電動機への電力供給が停止されるという
誤制御を確実に防止することができる。
【００６０】本発明の請求項４記載のバッテリ駆動の作
業機械によれば、制御手段は、バッテリからの電動機へ
の電力供給が停止された状態でスイッチオンすることに
より上記電力供給停止が解除されるスイッチ回路を有し
ているため、全ての操作桿が中立位置に戻され、これに
よって電動機への電力供給が遮断されている状態で、ス
イッチ回路をスイッチオンすることにより、バッテリか
らの電力が電動機に再び供給されるようになり、これに
よって作業をスムーズに再スタートさせることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る作業機械の一実施形態を示す側面
視の略図である。
【図２】本発明に係る作業機械の駆動系統の一実施形態
を示す系統図である。
【図３】圧力差と余剰作動油の流量との関係を例示する
グラフである。
【図４】圧力差と電動機の回転数との関係を例示するグ
ラフである。
【符号の説明】 １ ショベルカー（作業機械） １１ａ 方向変更用アクチュエータ １２ｂ 油圧モータ １３ 作業部材 １３ａ 基端側アーム １３ｂ 先端側アーム １３ｃ ショベル １４ アクチュエータ １４ａ 基端アクチュエータ １４ｂ 中間アクチュエータ １４ｃ 先端アクチュエータ ２ バッテリ ３ 電動機 ４ 油圧ポンプ ５ 操作手段 ５１〜５５ 第１〜５操作桿 ５６ 方向切換え弁 ５６１〜５６５ 第１〜５切換え弁 ６ 駆動系統 ６１ 油圧系統 ６１ａ 往路油圧管路 ６１ｂ 往復油圧管路 ６１ｃ 復路油圧管路 ６１ｄ 戻し管路 ６１ｅ パイロット管路 ６１ｆ オリフィス ６１０ 往路油圧基管 ６１１ 復路油圧基管 ６１２ 戻し基管 ６１３ オイルタンク ６２ 電気系統 ６３ ループ回路 ６３ａ キースイッチ ６３ｂ トランジスタ ６４ 制御回路 ６５ 差圧計（流量検出手段） ６６ 制御手段 ６７ チョッパ回路 ６８ スイッチ回路 ６８ａ スタートスイッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 搭載されたバッテリからの電力を得て駆
    動する電動機と、この電動機によって駆動される油圧ポ
    ンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油により駆
    動する複数のアクチュエータと、各アクチュエータにそ
    れぞれ対応し、かつ、各アクチュエータの駆動によって
    所定の作動を行う複数の作業部材と、上記油圧ポンプか
    ら吐出される作動油の流通および遮断の切り換えを行う
    ことによって上記各アクチュエータを介して上記各作業
    部材を運転操作する操作桿と、上記作動油を貯留する作
    動油タンクと、この作動油タンク内の作動油を上記油圧
    ポンプの駆動で各アクチュエータに送り込む送込み管路
    と、この送込み管路の下流端に接続され、かつ、アクチ
    ュエータに送り込まれなかった作動油を合流させて作動
    油タンクに戻す戻し管路とが備えられてなるバッテリ駆
    動の作業機械において、上記戻し管路に作動油の流量を
    検出する流量計が設けられ、この流量計が検出した流量
    に反比例する電力を上記電動機に供給するように制御す
    る制御手段が設けられていることを特徴とするバッテリ
    駆動の作業機械。
  2. 【請求項２】 上記制御手段は、全ての操作桿が中立位
    置に設定されたときに得られる流量を上記流量計が検出
    したときに、バッテリからの電動機への電力供給を停止
    するように制御するものであることを特徴とする請求項
    １記載のバッテリ駆動の作業機械。
  3. 【請求項３】 上記制御手段は、全ての操作桿が中立位
    置に設定されたときに得られる流量を上記流量計が検出
    し、かつ、その検出状態が予め設定された時間継続され
    たときにバッテリからの電動機への電力供給を停止する
    ように制御するものであることを特徴とする請求項１記
    載のバッテリ駆動の作業機械。
  4. 【請求項４】 請求項２または３記載のバッテリ駆動の
    作業機械において、上記制御手段は、バッテリからの電
    動機への電力供給が停止された状態でスイッチオンする
    ことにより上記電力供給停止が解除されるスイッチ回路
    を有していることを特徴とするバッテリ駆動の作業機
    械。
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Effective date: 20030924