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技術 電気駆動式建設機械

出願人 日立建機株式会社
発明者 田中篤司
出願日 2009年10月26日 (11年2ヶ月経過) 出願番号 2009-245464
公開日 2011年5月6日 (9年7ヶ月経過) 公開番号 2011-089364
状態 拒絶査定
技術分野 掘削機械の作業制御
主要キーワード 走行機器 電磁弁部分 フェーザー 下降指令信号 引き上げ位置 比較演算器 主油ポンプ 通常回転数
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

簡単な構成で、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数と同じ主電動機回転数を得られ、安全な運転室リンク機構の作動を確保できる電気駆動式建設機械を提供する。

解決手段

主電動機と、前記主電動機を駆動する商用電源受電される制御盤と、主電動機により駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体の操作を指令する操作手段と、前記操作手段からの操作指令を有効とする第1位置と前記操作手段からの操作指令を無効とする第2位置とに選択的に操作される操作制限手段と、運転室と、運転室の上昇下降を可能とする運転室リンク機構とを備えた電気駆動式建設機械において、商用電源の出力周波数を制御するインバータ装置と、前記操作制限手段が前記第2位置のときに、前記インバータ装置に前記主電動機への低回転数指令を出力する制御装置とを備える。

概要

背景

油圧ショベル等の建設機械において、建設用廃材鉄屑等のスクラップトラック荷台上に積み上げたり、下したりするスクラップ作業時に、リンク機構を介して上部旋回体に連結した運転室を、リンク機構の油圧アクチュエータによる回動により上昇下降可能に構成したものがある(例えば、特許文献1参照)。

このような油圧ショベルは、高所に配置された運転室からオペレータが、トラックの荷台を見下ろした状態で、作業機械を操作できるので、全体の作業効率の向上が図れる。

一般に、油圧ショベルの運転室のリンク機構を作動させるためには、安全上の観点から、油圧ショベルの作業機械の動作が禁止されている状態、例えば運転室入口に設けられたゲートロックレバーロックの状態でなくてはならないという保護条件が設けられている。ゲートロックレバーがロックの状態とは、例えば、仮にリンク機構を作動させる油圧アクチュエータを操作する操作レバーが操作されてもパイロット油圧確立せず、油圧ショベルの作業機械であるフロント機器旋回機器走行機器等が動作不能の状態であって、エンジン回転数最下限のローアイドル状態、各ポンプ吐出流量も最下限であるといった安全性の確保された状態である。このような状態のときのみ、操作レバーの操作に応じてリンク機構の油圧アクチュエータに圧油が送油され、油圧ショベルの運転室のリンク機構は作動できる。

概要

簡単な構成で、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数と同じ主電動機回転数を得られ、安全な運転室のリンク機構の作動を確保できる電気駆動式建設機械を提供する。主電動機と、前記主電動機を駆動する商用電源受電される制御盤と、主電動機により駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体の操作を指令する操作手段と、前記操作手段からの操作指令を有効とする第1位置と前記操作手段からの操作指令を無効とする第2位置とに選択的に操作される操作制限手段と、運転室と、運転室の上昇下降を可能とする運転室リンク機構とを備えた電気駆動式建設機械において、商用電源の出力周波数を制御するインバータ装置と、前記操作制限手段が前記第2位置のときに、前記インバータ装置に前記主電動機への低回転数指令を出力する制御装置とを備える。

目的

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、簡単な構成で、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数と同じ主電動機回転数を得られ、安全な運転室のリンク機構の作動を確保できる電気駆動式建設機械を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

主電動機と、前記主電動機を駆動する商用電源受電される制御盤と、前記主電動機により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体の操作を指令する操作手段と、前記操作手段からの操作指令を有効とする第1位置と前記操作手段からの操作指令を無効とする第2位置とに選択的に操作される操作制限手段と、前記操作手段が設けられる運転室と、前記運転室の上昇下降を可能とする運転室リンク機構とを備えた電気駆動式建設機械において、前記商用電源の出力周波数を制御するインバータ装置と、前記操作制限手段が前記第2位置にある状態のときに、前記インバータ装置に前記主電動機への低回転数指令を出力する制御装置とを備えることを特徴とする電気駆動式建設機械。

請求項2

請求項1記載の電気駆動式建設機械において、前記制御装置は各状態信号取込む入力部と論理演算を行う演算部と演算結果を出力する出力部とを備え、前記演算部は、前記操作制限手段が第2位置にある状態の入力信号によって、主電動機への低回転数指令値を設定し、前記出力部は前記低回転数指令値を前記インバータ装置に出力することを特徴とする電気駆動式建設機械。

請求項3

請求項1又は2に記載の電気駆動式建設機械において、前記制御装置から出力する前記低回転数指令の値は、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の値であることを特徴とする電気駆動式建設機械。

請求項4

請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気駆動式建設機械において、前記主電動機の回転数を検出する速度センサを更に設け、前記制御装置において、前記速度センサにて検出した主電動機の回転数を取込み、前記演算部で得られる主電動機の低回転数指令値に前記該主電動機の回転数が到達するまで、前記運転室リンク機構の動作を禁止する禁止制御機構を設けたことを特徴とする電気駆動式建設機械。

請求項5

前記請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気駆動式建設機械において、前記操作制限手段は、運転室入口に設けたゲートロックレバーであることを特徴とする電気駆動式建設機械。

技術分野

0001

本発明は、電気駆動式建設機械係り、更に詳しくは、リンク機構回動により運転室上昇下降を可能とした電気駆動式建設機械に関するものである。

背景技術

0002

油圧ショベル等の建設機械において、建設用廃材鉄屑等のスクラップトラック荷台上に積み上げたり、下したりするスクラップ作業時に、リンク機構を介して上部旋回体に連結した運転室を、リンク機構の油圧アクチュエータによる回動により上昇下降可能に構成したものがある(例えば、特許文献1参照)。

0003

このような油圧ショベルは、高所に配置された運転室からオペレータが、トラックの荷台を見下ろした状態で、作業機械を操作できるので、全体の作業効率の向上が図れる。

0004

一般に、油圧ショベルの運転室のリンク機構を作動させるためには、安全上の観点から、油圧ショベルの作業機械の動作が禁止されている状態、例えば運転室入口に設けられたゲートロックレバーロックの状態でなくてはならないという保護条件が設けられている。ゲートロックレバーがロックの状態とは、例えば、仮にリンク機構を作動させる油圧アクチュエータを操作する操作レバーが操作されてもパイロット油圧確立せず、油圧ショベルの作業機械であるフロント機器旋回機器走行機器等が動作不能の状態であって、エンジン回転数最下限のローアイドル状態、各ポンプ吐出流量も最下限であるといった安全性の確保された状態である。このような状態のときのみ、操作レバーの操作に応じてリンク機構の油圧アクチュエータに圧油が送油され、油圧ショベルの運転室のリンク機構は作動できる。

先行技術

0005

特開2003−74087号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上述した油圧ショベルにおいて、周囲環境への影響を考慮して、動力源としてエンジンの代わりに電動機を搭載した電動式油圧ショベルが提案されている。この電動式油圧ショベルは、大略外部電源装置から商用電源ケーブルによって受電し、商用電源によって主電動機回転駆動し、主電動機の回転軸に連結された主油圧ポンプパイロット油圧ポンプ等を駆動させている。これらのポンプからの圧油によって、各種作業機械を駆動する各油圧アクチュエータが動作している。

0007

このような電動式油圧ショベルにおいて、運転室のリンク機構を作動させる場合、以下の問題がある。
(1)主電動機の回転数が、商用電源周波数に依存するため、国内において、汎用誘導電動機を使用すると、1500又は1800rpmとなり、主電動機の回転数をこれより下げることが出来ない。一方、エンジン式建設機械におけるエンジンのローアイドル回転数とは、900〜1000rpmである。
(2)このため、主電動機の回転軸に連結された各油圧ポンプ最低回転数が、エンジン式に比べると高くなってしまう。例えば、運転室のリンク機構の油圧アクチュエータに圧油を送油するパイロット油圧ポンプの回転数は、エンジン式の場合ローアイドル状態で作動するため、900〜1000rpmであるのに対し、電動式の場合、1500又は1800rpmとなる。このように、電動式の場合、運転室のリンク機構を作動させる際のパイロット油圧ポンプの回転数が、エンジン式に比べて高くなり、パイロット油圧ポンプから吐出される圧油の流量も多くなる。
(3)この結果、運転室のリンク機構の作動速度がエンジン式に比べて速くなり、運転室の動きはじめに衝撃が発生する場合や、運転室の上昇下降速度が速いことによりオペレータに恐怖感を与える場合等がある。

0008

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、簡単な構成で、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数と同じ主電動機回転数を得られ、安全な運転室のリンク機構の作動を確保できる電気駆動式建設機械を提供するものである。

課題を解決するための手段

0009

上記の目的を達成するために、第1の発明は、主電動機と、前記主電動機を駆動する商用電源が受電される制御盤と、前記主電動機により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体の操作を指令する操作手段と、前記操作手段からの操作指令を有効とする第1位置と前記操作手段からの操作指令を無効とする第2位置とに選択的に操作される操作制限手段と、前記操作手段が設けられる運転室と、前記運転室の上昇下降を可能とする運転室リンク機構とを備えた電気駆動式建設機械において、前記商用電源の出力周波数を制御するインバータ装置と、前記操作制限手段が前記第2位置にある状態のときに、前記インバータ装置に前記主電動機への低回転数指令を出力する制御装置とを備えるものとする。

0010

また、第2の発明は、上記第1の発明において、前記制御装置は各状態信号取込む入力部と論理演算を行う演算部と演算結果を出力する出力部とを備え、前記演算部は、前記操作制限手段が第2位置にある状態の入力信号によって、主電動機への低回転数指令値を設定し、前記出力部は前記低回転数指令値を前記インバータ装置に出力するものとする。

0011

更に、第3の発明は、上記第1又は第2の発明において、前記制御装置から出力する前記低回転数指令の値は、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の値であるものとする。

0012

また、第4の発明は、上記第1乃至第3の発明のいずれかにおいて、前記主電動機の回転数を検出する速度センサを更に設け、前記制御装置において、前記速度センサにて検出した主電動機の回転数を取込み、前記演算部で得られる主電動機の低回転数指令値に前記該主電動機の回転数が到達するまで、前記運転室リンク機構の動作を禁止する禁止制御機構を設けたものとする。

0013

更に、第5の発明は、上記第1乃至第4の発明のいずれかにおいて、前記操作制限手段は、運転室入口に設けたゲートロックレバーであるものとする。

発明の効果

0014

本発明によれば、主電動機と主電動機に電源を供給する商用電源との間にインバータを設け、運転室のリンク機構を操作可能とする例えばゲートロックレバーのロック状態ONの信号によって、インバータの出力周波数を切換える構成としたので、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数と同様な主電動機回転数を得られる。この結果、適切な運転室のリンク機構の動作速度が得られ、安全な運転室のリンク機構の作動を確保することができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を示す側面図である。
本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態の油圧システム構成図である。
本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成するパイロット操作システム構成図である。
本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成する運転室リンク機構の駆動システム図である。
本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成する制御回路図である。
本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成するコントローラ内の制御ブロック図である。
本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態を構成する速度センサを示す構成図である。
本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態を構成するコントローラ内の制御ブロック図である。

実施例

0016

以下に、本発明の電気駆動式建設機械の実施の形態を図面を用いて説明する。
図1は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を示す側面図である。この図1において、1は電気駆動式建設機械としての油圧ショベルを示している。2は車体1Aの側部に設けた走行体、3は車体1Aの上部に旋回可能に搭載された上部旋回体、4はこの上部旋回体3上の前方部に上下方向に回動可能に(俯仰動可能に)取り付けられたフロント装置、5は上部旋回体3に運転室リンク機構5Aを介して取り付けられた運転室、6は後述する商用電源を受電する制御盤である。フロント装置4は多関節構造であり、後述するブームシリンダ伸縮により上下方向に回動可能なブーム4Aと、後述するアームシリンダの伸縮により上下、前後方向に回動可能なアーム4Bと、後述するバケットシリンダの伸縮により上下、前後方向に回動可能なバケット4Cを備えている。また、上部旋回体3には、図示していない動力源としての主電動機と、主電動機によって駆動される油圧ポンプとが搭載されている。

0017

運転室リンク機構5Aは、上部旋回体3の前側に立設したリンク機構支持フレーム20と、運転室5を載置固定した運転室フレーム31と、リンク機構支持フレーム20と運転室フレーム31との間を連結する上下のリンク21,22と、上下のリンク21,22を駆動する油圧アクチュエータ19とを備えている。

0018

上リンク21と下リンク22とは、上部旋回体3の左右幅方向図1紙面に垂直の方向)に一対設けられている。一対の上リンク21,21と一対の下リンク22,22の一端側は、運転室フレーム31に図示しないピンにより回動自在に取り付けられている。一対の上リンク21,21と一対の下リンク22,22の他端側は、リンク機構支持フレーム20に図示しないピンにより回動自在に取り付けられている。

0019

油圧アクチュエータ19は、一対の下リンク22,22の一端側の端部とリンク機構支持フレーム20の下リンク22,22取付部の下部との間にそれぞれ左右一対に配置されている。

0020

これらの機器の動力源となる主電動機を駆動するために、商用電源100が、外部受電装置101から電源ケーブル321を介して、制御盤6で受電されている。上部旋回体3の上部には、電源ケーブル321の走行体2との接触による損傷を防止するケーブルスタンド102が設けられ、電源ケーブル321を支持している。

0021

図2は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態の油圧システム構成図である。なお、図2において、図1に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
図2において、7は制御盤6より電力を供給されている主電動機、811は主電動機7によって動力伝達機構を介して駆動される可変容量型主油ポンプ、812は主電動機7によって動力伝達機構を介して駆動される固定容量型のパイロット油圧ポンプ、8は主油圧ポンプ811からの圧油によって駆動される機器等で構成する油圧回路である。

0022

83a,83b,83cはフロント装置4を構成するブーム4A,アーム4B,バケット4Cをそれぞれ駆動する油圧シリンダ、84は上部旋回体3を駆動する旋回モータ、85a,85bは走行体2を駆動する走行モータであって、主油圧ポンプ811からこれらの油圧シリンダ、旋回モータ及び走行モータへ供給されるそれぞれの圧油の流量が、コントロールバルブ821によって制御されている。またこれらに供給される圧油の最大圧力リリーフ弁822により設定されている。なお、86は作動油タンクである。

0023

制御盤6は、外部受電装置101からの商用電源100を必要に応じて遮断投入可能なブレーカ61と、入力された商用電源100を可変周波数電源として出力可能なインバータ装置62とを備えている。主電動機7の回転数に相当する制御された周波数電源が、配線320を介して主電動機7に供給されている。インバータ装置62に対する制御信号、即ち主電動機7の目標回転数は、詳細後述する配線310を介してコントローラ44から出力されている。

0024

図3は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態のパイロット操作システム構成図である。なお、図3において、図1及び図2に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
図3において、41は例えば油圧ショベルのブーム4A等を動作させるために操作者が操作するパイロット操作弁、211,212はパイロット操作弁41とコントロールバルブ821とを結ぶ油圧配管、825はパイロット油圧ポンプ812からの圧油の油路を制御する電磁切換弁、823はパイロット油圧ポンプ812から吐出されるパイロット圧油の圧力が一定値以上になるのを防止するリリーフ弁、824はパイロット油圧ポンプ812とパイロット操作弁41の間に接続され、運転室5の入口に設けられたゲートロックレバー(後述する)の開閉状況によってON/OFF制御される電磁式または機械式の切換弁、201はパイロット油圧ポンプ812と切換弁824を接続する油圧配管である。

0025

ゲートロックレバーが運転室5の入口を閉止する位置(押し下げ位置)である第1位置にある場合には、切換弁824を連通位置切り換えて、圧油をパイロット操作弁41に導き、これによりパイロット操作弁41によるコントロールバルブ821の操作を有効とする。コントロールバルブ821の開口の度合いは、操作者の操作によって、パイロット操作弁41からコントロールバルブ821へ供給される圧油の圧力が変化することで制御されている。

0026

ゲートロックレバーが運転室5の入口を開放する位置(引き上げ位置)である第2位置にある場合には、切換弁824は遮断位置のままとなりパイロット油圧ポンプ812からの圧油を作動油タンク86に戻している。これにより、パイロット操作弁41によるコントロールバルブ821の操作を無効としている。

0027

図4は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成する運転室リンク機構の駆動システム図である。なお、図4において、図1乃至図3に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
図4において、829は運転室リンク機構5A動作時のパイロット圧油の圧力を一定に保つリリーフ弁、826は運転室リンク機構5Aの上下動を制御する方向切換弁である。

0028

運転室リンク機構5Aを動作させない場合には、電磁切換弁825は図4に示すように開状態となり、上述したようにリリーフ弁823で一定圧力に形成されるパイロット油圧ポンプ812からの圧油が、油圧配管201を経由して図3で示したパイロット回路に供給されている。運転室リンク機構5Aを動作させる場合には、電磁切換弁825は閉状態となり、油圧配管202を介して運転室リンク機構5Aの油圧回路へ圧油を供給する。その際、運転室リンク機構5Aへ供給する圧油の最大圧はリリーフ弁823で設定される圧力よりさらに高くする必要があるため、油圧配管203を介してリリーフ弁829でパイロット圧油の圧力を一定に保つ。

0029

83d,83eは運転室リンク機構5Aを駆動する油圧シリンダであって、方向切換弁826から供給される圧油によって駆動する。827は運転室4の自重が付加される下降速度を調整可能とする流量調節弁、828a,828bは油圧シリンダ83d,83eが落下するのを防止するために通常閉止し、方向切換弁826から圧油が供給されたときのみ開く機構を備えるチェック弁である。方向切換弁826の切換を行う電磁弁部分には詳細を後述する配線304,305が接続され、制御信号が後述するコントローラ44から出力されている。また、電磁切換弁825の電磁弁部分にも配線306が接続され、制御信号が後述するコントローラ44から出力されている。

0030

なお、チェック弁828aと油圧シリンダ83d、及びチェック弁828bと油圧シリンダ83e間の油圧配管の分岐配管は、図示しない非常停止回路に連通している。また、油圧シリンダ83d、83eは図1における運転室上昇下降用の油圧アクチュエータ19,19に対応している。

0031

図5は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成する制御回路図である。なお、図5において、図1乃至図4に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
図5の運転室5内において、42は運転室5の入口に設けられ、作業機械の動作を不能とするゲートロックレバー、43は運転室リンク機構5Aを操作する操作レバー装置、44は運転室リンク機構5Aを制御するコントローラ、45はゲートロックレバー42のロック状態/解除状態を判断するスイッチ、301〜303はコントローラ44への入力信号用の配線、307〜310は制御盤6とコントローラ44を接続する配線であって、コントローラ44の出力信号が制御盤6に送られている。ゲートロックレバー42が引き上げられた第2位置つまりロック状態のときは、フロント装置4を含む車体1Aの操作は無効となり、スイッチ45はOFFの信号を配線303を介してコントローラ44に送信する。ゲートロックレバー42が押し下げられた第1位置つまりロック解除状態のときは、フロント装置4を含む車体1Aの操作は有効となり、スイッチ45はONの信号をコントローラ44に送信する。また、運転室リンク機構5Aの操作レバー43は、運転室の上昇指令信号又は下降指令信号を配線301又は配線302を介してコントローラ44に送信する。

0032

制御盤6内において、63は配線311で外部受電装置101から受電した商用電源100を制御回路用直流電源に変換するコンバータ、312はコンバータ64から直流電源を出力する配線、65a〜65cは配線312より分岐した直流ライン接点の一端が接続されたリレー、304〜306は方向切換弁826と電磁切換弁825にリレー65c〜65aの接点を介して励磁電源を送る配線である。リレー65a〜65cのコイル側には、配線307〜309がそれぞれ接続され、コントローラ44の出力信号によってリレーをON/OFFさせている。リレー65a〜65cの接点の他端には配線306〜304の一端側が接続され、他端側が方向切換弁826と電磁切換弁825とに接続されている。つまり、コントローラ44の出力信号がリレー65a〜65cを介して方向切換弁826と電磁切換弁825とを制御している。また、インバータ装置62への制御信号、即ち主電動機7の目標回転数となる目標電源周波数の指令信号は、コントローラ44から配線310を介してインバータ装置62に入力されている。

0033

図6は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。なお、図6において、図1乃至図5に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
図6のコントローラ44は、各種演算を実行する演算部441,442と、入力信号を演算信号に変換する入力部44Aと、演算信号を出力信号に変換する出力部44Bと、予め設定値を記憶する図示しない記憶部(メモリ)とを備えるコントローラユニットで構成されている。

0034

コントローラ44の入力部44Aには、上述した配線301〜303が接続されていて、操作レバー装置43、スイッチ45からの各検出信号を入力信号I301〜I303に変換して演算部441,442に入力している。

0035

コントローラ44の出力部44Bからは、演算部441からの演算信号をディジタル信号に変換して、上述した配線307〜309を介してリレー65a〜65cに出力し、演算部442からの演算信号をアナログ信号に変換して、配線310を介してインバータ装置62に出力している。

0036

演算部441は、論理演算を行う。441aは論理和演算器であって入力信号I301,I302のいずれかが入力されると1を出力する。論理和演算器441aの出力は、出力部44Bを介して配線307に接続されている。また、入力信号I301は、出力部44Bを介して配線308に接続され、入力信号I302は、出力部44Bを介して配線309に接続されている。

0037

操作レバー装置43において、上昇操作を行うと配線302を介してコントローラ44に入力信号I302が入力される。演算部441では、論理和演算器441aからも出力信号が形成され、出力部44Bを介して配線307と309にONの信号が付加される。この結果、図5に示すようにリレー65aと65cが励磁され、これらのリレー接点と配線306,304を介して図4に示す電磁切換弁825と方向切換弁826の一方側とが励磁される。この結果、油圧シリンダ83d,83eのシリンダヘッド側油室に圧油が供給され、シリンダ伸長し、運転室リンク機構5Aが上昇する。

0038

操作レバー装置43において、下降操作を行うと配線301を介してコントローラ44に入力信号I301が入力され、演算部441からは、上記と同様に配線307と308にONの信号が付加される。この結果、図5に示すようにリレー65aと65bが励磁され、これらのリレー接点と配線306,305を介して図4に示す電磁切換弁825と方向切換弁826の他方側とが励磁される。この結果、油圧シリンダ83d,83eのロッド側油室に圧油が供給され、シリンダが縮小し、運転室リンク機構5Aが下降する。

0039

演算部442は、アナログ演算を行う。442a,442bは信号発生器、442cはアナログスイッチである。アナログスイッチ442cは、信号発生器442aの出力信号を第1入力、信号発生器442bの出力信号を第2入力として入力し、切換信号としてスイッチ45からの入力信号I303を入力している。アナログスイッチ442cは、入力信号I303が1のときには、出力信号として第2入力である信号発生器442bの出力値を出力し、入力信号I303が0のときには、出力信号として第1入力である信号発生器442aの出力値を出力する。アナログスイッチ442cの出力は、出力部44Bを介して配線310に接続されている。信号発生器442aには、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の回転数指令信号が設定され、信号発生器442bには、通常回転数相当の回転数指令信号が設定されている。なお、これらの設定値は、記憶部に記憶されている。

0040

ゲートロックレバー42を第2位置のロック状態とすると、フロント装置4を含む車体1Aの操作は無効となり、スイッチ45と配線303を介してコントローラ44に入力信号I303の0信号が入力される。演算部442のアナログスイッチ442cにおいて、出力信号として信号発生器442aの出力値が選択され、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の回転数指令信号が形成され、出力部44Bを介して配線310に例えば所定の電流信号が付加される。この結果、図5及び図4に示すようにインバータ装置62は、出力電源がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の電源周波数になるよう制御する。電源周波数が制御される結果、主電動機7の回転数がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の必要最小限の回転数になる。

0041

ゲートロックレバー42を第1位置の解除状態とすると、フロント装置4を含む車体1Aの操作は有効となり、コントローラ44に入力していた入力信号I303が0から1になる。演算部442のアナログスイッチ442cにおいて、出力信号として信号発生器442bの出力値が選択され、エンジン式建設機械における通常回転数相当の回転数指令信号が形成され、出力部44Bを介して配線310に例えば所定の電流信号が付加される。この結果、図5及び図4に示すようにインバータ装置62は、出力電源がエンジン式建設機械における通常回転数相当の電源周波数になるよう制御する。電源周波数が制御される結果、主電動機7の回転数がエンジン式建設機械における通常回転数相当の回転数になる。

0042

次に、上記構成による本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態における運転室リンク機構5Aの動作について説明する。

0043

運転室リンク機構5Aを動作させるためには、まずゲートロックレバー42を引き上げて第2位置のロック状態にする。この結果、パイロット油圧が遮断され、油圧ショベルの作業機械であるフロント部機器、旋回機器、走行機器等が操作指令無効の状態になる。一方、上述したようにコントローラ44からは、インバータ装置62に所定の回転数指令が出力され、インバータ装置62が、出力電源の周波数をエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当になるよう制御する。この結果、主電動機7の回転数がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の必要最小限の回転数になり、主電動機7によって動力伝達機構を介して駆動されるパイロット油圧ポンプ812も同じ回転数に制御される。したがって、パイロット油圧ポンプ812から吐出される圧油の流量や圧力は、エンジン式建設機械における流量や圧力と同様となる。

0044

このような状態で、操作レバー装置43が操作されると、上述したようにコントローラ44から、リレー65a〜65cを介して電磁切換弁825と方向切換弁826とが制御され、運転室リンク機構5Aのパイロット油圧が確立し制御される。この結果、油圧シリンダ83d,83eの各油室に圧油が供給され、エンジン式建設機械における運転室リンク機構と同様な動作速度で油圧シリンダ83d,83eが伸長/縮小し、運転室リンク機構5Aが上昇/下降する。

0045

次に、運転室リンク機構5Aの動作を終了させて、油圧ショベルの作業機械を動作させるためには、ゲートロックレバー42を押し下げて第1位置のロック解除状態にする。この結果、パイロット油圧が供給され、油圧ショベルの作業機械であるフロント部機器、旋回機器、走行機器等の操作指令無効の状態が解除される。一方、上述したようにコントローラ44からは、インバータ装置62に所定の回転数指令が出力され、インバータ装置62が、出力電源の周波数をエンジン式建設機械における通常回転数相当になるよう制御する。この結果、主電動機7の回転数がエンジン式建設機械における通常回転数相当の回転数になり、主電動機7によって動力伝達機構を介して駆動されるパイロット油圧ポンプ812も同じ回転数に制御される。したがって、パイロット油圧ポンプ812から吐出される圧油の流量や圧力は、通常作業に必要な流量や圧力となる。また、コントローラ44からは、電磁切換弁825に信号が出力されないことから、油圧シリンダ83d,83eへ供給されるパイロット油圧は確立せず、運転室リンク機構5Aも動作しない。

0046

上述した本発明の一実施の形態によれば、主電動機7と主電動機7に電源を供給する商用電源100との間にインバータ装置62を設け、運転室リンク機構5Aを操作可能とするゲートロックレバー42ロック状態の信号によって、インバータ装置62の出力周波数を切換える構成としたので、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数と同様な主電動機7の回転数を得られる。このため、主電動機7によって動力伝達機構を介して駆動されるパイロット油圧ポンプ812も同じ回転数に制御され、パイロット油圧ポンプ812から吐出される圧油の流量や圧力は、エンジン式建設機械における流量や圧力と同様となる。この結果、適切な運転室リンク機構5Aの動作速度が得られ、安全な運転室リンク機構5Aの作動を確保することができる。

0047

なお、本実施の形態においては、ゲートロックレバー42の位置信号であるロック状態/解除状態の信号によって、インバータ装置62の電源周波数を変更させているが、この態様に限るものではなく、例えば、ロックスイッチロックボタン等を別途設けてもよい。

0048

次に、本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態を図7及び図8を用いて説明する。図7は本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態を構成する速度センサを示す構成図、図8は本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態を構成するコントローラ内の制御ブロック図である。なお、図7及び図8において、図1乃至図6に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。

0049

本実施の形態は、主電動機7の回転数を検出してコントローラ44に取り込み運転室リンク機構5Aの制御方法を改良するように構成したものであり、これら以外については、上述した一実施の形態と同じ構成となる。

0050

一実施の形態においては、コントローラ44が、ゲートロックレバー42の第2位置であるロック状態の信号により、インバータ装置62へ目標回転数指令を出力し、インバータ装置62が電源周波数を変更させる制御を行うと共に、コントローラ44が、運転室リンク機構5Aを動作させるように制御する構成であったのに対し、本実施の形態においては、コントローラ44が、インバータ装置62への目標回転数指令を出力し、主電動機7の回転数を取込み、この回転数と目標回転数の一致を条件として、運転室リンク機構5Aを動作させるように制御する構成である点が異なる。

0051

具体的には、図7において、71は主電動機7の回転数を検出する速度センサ、72は主電動機7の出力軸、315は速度センサ71と運転室5内のコントローラ44とを接続する配線を示す。出力軸72は一端側を主電動機7と連結し、他端側を動力伝達機構を介して主油圧ポンプ811やパイロット油圧ポンプ812と連結している。速度センサ71は、出力軸72の近傍に配置され、速度センサ71と対向する出力軸には、例えば、キーフェーザー歯車等の位置検出部が形成されている。

0052

図8のコントローラ44は、各種演算を実行する演算部441,442と、入力信号を演算信号に変換する入力部44Aと、演算信号を出力信号に変換する出力部44Bと、図示しない記憶部(メモリ)とを備えるコントローラユニットで構成されている。

0053

コントローラ44の入力部44Aには、上述した配線301〜303の他に、配線315が接続され、他の各検出信号と共に速度センサ71からの回転数検出信号を入力信号I301〜I303,I315に変換して演算部441,442に入力している。

0054

コントローラ44の出力部44Bからは、演算部441からの演算信号をディジタル信号に変換して、上述した配線307〜309を介してリレー65a〜65cに出力し、演算部442からの演算信号をアナログ信号に変換して、配線310を介してインバータ装置62に出力している。

0055

演算部441は、論理演算を行う。441aは論理和演算器であって、入力信号I301,I302のいずれかが入力されると1を出力する。441bは論理積演算器であって、論理和演算器441aの出力と詳細後述する比較演算器442eの出力のいずれも1が入力されると1を出力する。論理積演算器441bの出力は、出力部44Bを介して配線307に接続されている。441cは論理積演算器であって、入力信号I301と詳細後述する比較演算器442eの出力のいずれも1が入力されると1を出力する。論理積演算器441cの出力は、出力部44Bを介して配線308に接続されている。441dは論理積演算器であって、入力信号I302と詳細後述する比較演算器442eの出力のいずれも1が入力されると1を出力する。論理積演算器441dの出力は、出力部44Bを介して配線309に接続されている。

0056

本実施の形態においては、禁止制御機構として論理積演算器441b〜441dを設け、比較演算器442eとの論理積の出力を出力部44Bへ出力する構成としたので、比較演算器442eの出力1が成立しない場合には、コントローラ44の出力部44Bからのディジタル信号は出力されない。

0057

演算部442は、アナログ演算を行う。442a,442bは信号発生器、442cはアナログスイッチ、442dは偏差演算器、442eは比較演算器である。禁止制御機構としては、偏差演算器442dと比較演算器442eとを備える。アナログスイッチ442cは、信号発生器442aの出力信号を第1入力、信号発生器442bの出力信号を第2入力として入力し、切換信号としてスイッチ45からの入力信号I303を入力している。アナログスイッチ442cは、入力信号I303が1のときには、出力信号として第2入力である信号発生器442bの出力値を出力し、入力信号I303が0のときには、出力信号として第1入力である信号発生器442aの出力値を出力する。アナログスイッチ442cの出力は、出力部44Bを介して配線310に接続されている。信号発生器442aには、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の回転数指令信号が設定され、信号発生器442bには、通常回転数相当の回転数指令信号が設定されている。なお、これらの設定値は、記憶部に記憶されている。

0058

偏差演算器442dは、回転数の入力信号I315を第1入力、アナログスイッチ442Cの出力信号を第2入力として入力し、第1入力と第2入力の偏差の値を出力している。比較演算器442eは、偏差演算器442dの出力を入力し、入力値が正ならば0,負又は0ならば1を出力する。なお、比較演算器442eの設定値を0以外の値に設定することも可能であって、この場合、新たな設定値により許容偏差が設けられる。

0059

ゲートロックレバー42をロック状態とすると、フロント装置4を含む車体1Aの操作は無効となり、スイッチ45と配線303を介してコントローラ44に入力信号I303の0信号が入力される。演算部442のアナログスイッチ442cにおいて、出力信号として信号発生器442aの出力値が選択され、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の回転数指令信号が形成され、出力部44Bを介して配線310に例えば所定の電流信号が付加される。この結果、図5及び図4に示すようにインバータ装置62は、出力電源がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の電源周波数になるよう制御する。

0060

偏差演算器442dにおいては、主電動機7の回転数である入力信号I315と、アナログスイッチ442cの出力値であるエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の回転数指令信号との偏差が演算される。回転数指令信号は、スイッチ45で例えば通常回転数からローアイドル回転数相当の回転数に切り換るのに対し、主電動機7の回転数は、インバータ装置62の制御によって下がっていくため、偏差演算器442dの出力値は、プラスの大きな値から除徐に減少していく。

0061

主電動機7に供給される電源周波数が制御される結果、主電動機7の回転数がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の必要最小限の回転数になる。この結果、回転数指令信号と主電動機7の回転数である入力信号I315が一致し、偏差演算器442dの出力値が0になる。比較演算器442eは、入力値である偏差演算器442dの出力が0となることで、1を出力する。比較演算器442eの出力は、上述した論理演算部441の論路積演算器441b〜441dに送られ、コントローラ44の出力部44Bからのディジタル信号の出力を許可する。

0062

次に、上記構成による本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態における運転室リンク機構5Aの動作について説明する。

0063

運転室リンク機構5Aを動作させるためには、まずゲートロックレバー42を引き上げてロック状態とする。この結果、パイロット油圧が遮断され、油圧ショベルの作業機械であるフロント部機器、旋回機器、走行機器等が操作指令無効の状態になる。一方、上述したようにコントローラ44からは、インバータ装置62に所定の回転数指令が出力され、インバータ装置62が、出力電源の周波数をエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当になるよう制御する。この結果、主電動機7の回転数がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の必要最小限の回転数になり、主電動機7によって動力伝達機構を介して駆動されるパイロット油圧ポンプ812も同じ回転数に制御される。したがって、パイロット油圧ポンプ812から吐出される圧油の流量や圧力は、エンジン式建設機械における流量や圧力と同様となる。

0064

本実施の形態においては、主電動機7の回転数をコントローラ44に取り込み、インバータ装置62に出力した回転数指令と、主電動機7の回転数との偏差が0になるまで、以下の制御を禁止する禁止制御機構が構成されている。したがって、主電動機7の回転数とインバータ装置62に出力した回転数指令が一致したことを条件として、以下の制御が行われる。

0065

この状態で、操作レバー装置43が操作されると、コントローラ44から、リレー65a〜65cを介して電磁切換弁825と方向切換弁826とが制御され、運転室リンク機構5Aのパイロット油圧が確立し制御される。この結果、油圧シリンダ83d,83eの各油室に圧油が供給され、エンジン式建設機械における運転室リンク機構と同様な動作速度で油圧シリンダ83d,83eが伸長/縮小し、運転室リンク機構5Aが上昇/下降する。

0066

上述した本発明の他の実施の形態によれば、上述した本発明の一実施の形態と同様な効果を得ることができる。

0067

また、本実施の形態によれば、コントローラ44からの目標回転数指令に主電動機7の回転数が到達するまでは、運転室リンク機構5Aの動作を禁止する禁止制御機構をコントローラ44に設けたので、運転室リンク機構5Aの起動時の衝撃を緩和することができる。

0068

また、本実施の形態においては、主電動機7の回転数と回転数指令との一致を条件とする禁止制御機構について説明したが、演算部442の比較演算器442eの設定値を0以外の値に設定することで、主電動機7の回転数と回転数指令との許容偏差内の一致を条件とすることができる。

0069

なお、本発明の実施の形態においては、コントローラ44からインバータ装置62まで、主電動機の回転数目標値アナログ量で出力することを例として説明したが、これに限られるものではなく、例えば、インバータ装置62側に目標回転数切換機構を設け、コントローラ44からは切換のトリガ信号のみを出力するようにしてもよい。

0070

また、インバータ装置62は制御盤6内に配設した例が図示されているが、これに限られるものではなく、例えば、防水仕様にすることで、制御盤6の外部に配設してもよい。

0071

なお、本発明の実施の形態においては、運転室リンク機構を備えた建設機械として油圧ショベルを例に説明したが、これに限られるものではなく、例えば油圧クレーン等の他の建設機械に備えた運転室リンク機構にも適用できる。

0072

1電気駆動式建設機械(油圧ショベル)
1A 車体
19油圧シリンダ
2走行体
21 上リンク
22 下リンク
3上部旋回体
4フロント装置
42ロックレバ
43操作レバー装置
44コントローラ(制御装置)
44A 入力部
44B 出力部
441演算部
45 スイッチ
5運転室
5A運転室リンク機構
6制御盤
62インバータ装置
7主電動機
71速度センサ
8油圧回路
83a〜c 油圧シリンダ
84旋回モータ
85a,b走行モータ
811主油圧ポンプ
812パイロット油圧ポンプ
100 商用電源

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