(57)【要約】【課題】高い耐振性や耐衝撃性と高いメンテナンス性とを両立できるサーボ制御システムを提供する。【解決手段】サーボ制御システム１は、蓄電池の電力を利用して複数の交流電動機を駆動するシステムであって、直流電力を交流電力に変換して一の交流電動機を駆動するインバータ回路、および蓄電池の充放電を行う昇降圧コンバータ回路のうちいずれかの回路と、該回路を収容する筐体とを各々有する複数のユニット６２〜６６を備える。ユニット６２〜６６は、所定方向に並んで配置されると共に、互いに隣接するユニットの筐体同士が締結具により着脱可能に固定されている。【選択図】図１
2010226783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池の電力を利用して複数の交流電動機を駆動するサーボ制御システムであって、
直流電力を交流電力に変換して一の前記交流電動機を駆動するインバータ回路、および前記蓄電池の充放電を行う昇降圧コンバータ回路のうちいずれかの回路と、該回路を収容する筐体とを各々有する複数のドライバユニットを備え、
前記複数のドライバユニットは、所定方向に並んで配置されると共に、互いに隣接する前記ドライバユニットの前記筐体同士が締結具により着脱可能に固定されている
ことを特徴とする、サーボ制御システム。
【請求項２】
当該サーボ制御システムの運転の際に、前記複数のドライバユニットの内部が密閉空間となることを特徴とする、請求項１に記載のサーボ制御システム。
【請求項３】
前記複数のドライバユニットそれぞれの各回路を制御するための制御回路を有するコントロールユニットを更に備え、
前記コントロールユニットは、前記複数のドライバユニット上に載置されており、前記所定方向と交差する方向における前記複数のドライバユニットの一端において前記所定方向に沿って設けられた支軸周りに回動可能に取り付けられている
ことを特徴とする、請求項１または２に記載のサーボ制御システム。
【請求項４】
前記コントロールユニットが前記複数のドライバユニットに対して前記支軸周りに開いた状態で前記コントロールユニットを支持する支持具を更に備える
ことを特徴とする、請求項３に記載のサーボ制御システム。
【請求項５】
前記複数のドライバユニットの各筐体における前記コントロールユニットと対向する面が開口している
ことを特徴とする、請求項３または４に記載のサーボ制御システム。
【請求項６】
前記複数のドライバユニットが載置される底板と、前記複数のドライバユニットを前記所定方向の両側から挟む側板とを有する台座を更に備え、
前記複数のドライバユニットのうち両端に位置する前記ドライバユニットの前記筐体と、前記台座の前記側板とが締結具により着脱可能に固定されている
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のサーボ制御システム。
【請求項７】
作業機械に搭載されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のサーボ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボ制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、交流電動機を駆動するためのインバータ回路を有するインバータユニットを複数搭載したサーボ制御システムが知られている。例えば、特許文献１には、交流電力を直流電力に変換するコンバータユニットと、サーボモータを駆動するサーボアンプユニットとを備えるサーボドライブ装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６１１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなサーボ制御システムは、例えば建設機械といった、過酷な作業環境下で使用される機器に搭載される場合がある。このような機器には、振動や衝撃に対する信頼性が高いレベルで要求される。特に、建設機械のように交流電動機の消費電力が大きい機器では、サーボ制御システムに搭載されるパワートランジスタの出力やコンデンサの容量などを大きくする必要があり、サーボ制御システムが大型化・重量化してしまうため、耐振性や耐衝撃性を確保するためには十分な構造強度が要求される。
【０００５】
一方、過酷な環境下で用いられる機器には、高いメンテナンス性も要求される。すなわち、或るインバータ回路に異常が発生した場合、その場で検査・修理することは困難なので、別の場所へ持ち運んで修理等を行えることが望ましい。しかし、上述したように、交流電動機の消費電力が大きい機器ではサーボ制御システムが大型化・重量化してしまい、サーボ制御システムを持ち運ぶことが困難となる。
【０００６】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、高い耐振性や耐衝撃性と高いメンテナンス性とを両立できるサーボ制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、本発明によるサーボ制御システムは、蓄電池の電力を利用して複数の交流電動機を駆動するサーボ制御システムであって、直流電力を交流電力に変換して一の交流電動機を駆動するインバータ回路、および蓄電池の充放電を行う昇降圧コンバータ回路のうちいずれかの回路と、該回路を収容する筐体とを各々有する複数のドライバユニットを備え、複数のドライバユニットは、所定方向に並んで配置されると共に、互いに隣接するドライバユニットの筐体同士が締結具により着脱可能に固定されていることを特徴とする。
【０００８】
上記したサーボ制御システムにおいては、複数の交流電動機のうち一の交流電動機を駆動するインバータ回路、或いは蓄電池の充放電を行う昇降圧コンバータ回路といったドライバ回路毎に筐体が設けられており、このドライバ回路と筐体とがドライバユニットとして各々独立している。そして、これらのドライバユニットの筐体が着脱可能に固定されている。したがって、作業現場において個々のドライバユニットをサーボ制御システムから取り外すことが容易にできるので、何れかのドライバ回路に異常が発生した場合等に高いメンテナンス性を確保できる。また、上記したサーボ制御システムにおいては、各ドライバユニットが所定方向に並んで配置され、これらの筐体同士が締結具により固定されている。このような構成によって、サーボ制御システム全体の構造強度を効果的に高めることができ、高い耐振性や耐衝撃性を確保できる。すなわち、このサーボ制御システムによれば、サーボ制御システムの高い耐振性や耐衝撃性と高いメンテナンス性とを両立することが可能となる。
【０００９】
また、サーボ制御システムは、当該サーボ制御システムの運転の際に、複数のドライバユニットの内部が密閉空間となることが好ましい。これにより、複数のドライバユニットの耐環境性を高めることができる。
【００１０】
また、サーボ制御システムは、複数のドライバユニットの各回路を制御するための制御回路を有するコントロールユニットを更に備え、コントロールユニットは、複数のドライバユニット上に載置されており、所定方向と交差する方向における複数のドライバユニットの一端において所定方向に沿って設けられた支軸周りに回動可能に取り付けられていることを特徴としてもよい。このように、複数のドライバユニット以外のユニットが複数のドライバユニット上に載置されている場合には、このユニットを複数のドライバユニットに対して上記支軸周りに回動可能とすることにより、複数のドライバユニットへのアクセスが容易となり、より高いメンテナンス性を確保できる。また、この場合、サーボ制御システムは、コントロールユニットが複数のドライバユニットに対して支軸周りに開いた状態でコントロールユニットを支持する支持具を更に備えることが好ましい。これにより、ドライバユニットの取り外し作業を更に容易にでき、メンテナンス性を更に高めることができる。
【００１１】
また、上記のようにコントロールユニットが回動可能な状態で複数のドライバユニット上に載置されている場合、サーボ制御システムは、複数のドライバユニットの各筐体におけるコントロールユニットと対向する面が開口していることが好ましい。これにより、ドライバユニットの筐体同士を固定する締結具へのアクセスが容易となり、メンテナンス性を更に高めることができる。
【００１２】
また、サーボ制御システムは、複数のドライバユニットが載置される底板と、複数のドライバユニットを所定方向の両側から挟む側板とを有する台座を更に備え、複数のドライバユニットのうち両端に位置するドライバユニットの筐体と、台座の側板とが締結具により着脱可能に固定されていることを特徴としてもよい。これにより、メンテナンス性を損なうことなく、サーボ制御システム全体の構造強度を更に増して、耐振性や耐衝撃性をより高めることができる。
【００１３】
また、サーボ制御システムは、作業機械に搭載されることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるサーボ制御システムによれば、サーボ制御システムの高い耐振性や耐衝撃性と高いメンテナンス性とを両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】サーボ制御システムの外観を示す斜視図である。
【図２】サーボ制御システムの上断面図である。
【図３】図２に示すサーボ制御システムのＩ−Ｉ線に沿う断面図である
【図４】インバータユニットの内部構成を示す平面図及び側面図である。
【図５】昇降圧コンバータユニットの内部構成を示す平面図及び側面図である。
【図６】サーボ制御システムのコントロールユニットを開いた状態を示す斜視図である。
【図７】サーボ制御システムが適用されたダンプトラックの外観を示す側面図である。
【図８】サーボ制御システムが適用されたホイルローダの外観を示す側面図である。
【図９】ダンプトラック及びホイルローダの電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。
【図１０】サーボ制御システムが適用されたリフティングマグネット車両の外観を示す斜視図である。
【図１１】リフティングマグネット車両の電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。
【図１２】蓄電手段の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明によるサーボ制御システムの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、サーボ制御システム１の外観を示す斜視図である。本実施形態のサーボ制御システム１は、蓄電池の電力を利用して複数の交流電動機（交流モータ）を駆動するための装置である。サーボ制御システム１は、略直方体状の外観を有しており、蓄電池（バッテリ）の充放電を行うための昇降圧コンバータを有する昇降圧コンバータユニット６２と、複数の交流電動機のうち一の交流電動機を駆動するインバータ回路を各々有する複数のインバータユニット６３〜６６と、昇降圧コンバータユニット６２の昇降圧コンバータ、及びインバータユニット６３〜６６のインバータ回路を制御するための制御回路を有するコントロールユニット６１とを備えている。なお、昇降圧コンバータユニット６２及びインバータユニット６３〜６６は、本実施形態において複数のドライバユニットを構成している。
【００１８】
昇降圧コンバータユニット６２及びインバータユニット６３〜６６は、それぞれ奥行き方向に長い直方体状の外観の金属製の筐体を有する。これらのユニット６２〜６６は、金属製の底板６７ａを含む台座６７の底板６７ａ上に載置されており、互いに所定方向（横方向）に並んで配置されている。なお、台座６７は、ユニット６２〜６６を上記所定方向の両側から挟む側板６７ｂを更に有する。
【００１９】
ユニット６２〜６６の上には、これらのユニットの上面を覆うように上蓋としてのコントロールユニット底板６１ｂが設けられており、コントロールユニット底板６１ｂ上にコントロールユニット６１が載置されている。更にコントロールユニット６１の上面には、空冷のためのヒートシンク６８が取り付けられている。コントロールユニット６１の制御回路は、主にＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。
【００２０】
また、コントロールユニット６１には冷却用配管６１ａが内蔵されている。同様に、昇降圧コンバータユニット６２には冷却用配管６２ａが、インバータユニット６３〜６６には冷却用配管６３ａ〜６６ａが、それぞれ内蔵されている。
【００２１】
図２は、サーボ制御システム１の上断面図である。また、図３は、図２に示すサーボ制御システム１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。なお、図２及び図３においては、図１で示したヒートシンク６８は省略されている。
【００２２】
昇降圧コンバータユニット６２は、略直方体状の外観を有する筐体６２ｃの内部に、昇降圧コンバータを構成するためのインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ：Intelligent Power Module）及びリアクトルといった電子部品を収容して構成されており、電気的な入力端及び出力端を有する。昇降圧コンバータユニット６２の出力端には蓄電池（バッテリ）が接続されており、昇降圧コンバータユニット６２はバッテリの充放電を制御する。
【００２３】
インバータユニット６３〜６６は、略直方体状の外観を有する筐体６３ｃ〜６６ｃの内部に、インバータ回路を構成するためのＩＰＭ及び平滑コンデンサといった電子部品を収容して構成されており、それぞれ電気的な入力端及び出力端を有する。インバータユニット６３〜６６の出力端のそれぞれには、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnetic）モータによって構成される交流電動機が接続される。交流電動機は、インバータユニット６３〜６６から出力されるＰＷＭ（PulseWidthModulation）制御信号により交流駆動される。
【００２４】
各ユニット６２〜６６の筐体６２ｃ〜６６ｃそれぞれの底面は、ボルト８０といった締結具によって、台座６７の底板６７ａに対し着脱可能なように固定されている。また、ユニット６２〜６６の並び方向において両端に位置するユニット６２及び６６の筐体６２ｃ及び６６ｃの側面は、ボルト及びナットからなる締結具８１によって、台座６７の側板６７ｂに対し着脱可能なように固定されている。さらに、ユニット６２〜６６のうち互いに隣接するユニットの筐体は、その側面同士が、ボルト及びナットからなる締結具８２によって互いに着脱可能なように固定されている。そして、各ユニット６２〜６６の筐体６２ｃ〜６６ｃの上面（すなわち、コントロールユニット６１と対向する面）は、締結具８１，８２等へのアクセスを容易にするため開口しており、コントロールユニット底板６１ｂによって閉じられている。
【００２５】
また、サーボ制御システム１は、ＤＣバス１１０を更に備えている。ＤＣバス１１０は、細長い金属板であるブスバーからなり、各ユニット６２〜６６が並べられた方向（所定方向）に沿って各ユニット６２〜６６を横断するように設けられている。各インバータユニット６３〜６６の入力端、及び昇降圧コンバータユニット６２の入力端は各々ＤＣバス１１０に接続されており、各ユニット６２〜６６間における直流電力の授受は、ＤＣバス１１０を介して行われる。昇降圧コンバータユニット６２は、バッテリの充放電の制御を行うことでＤＣバス１１０の電圧を一定に制御する。
【００２６】
次に、各ユニット６２〜６６の内部構成、及び各ユニット６２〜６６とＤＣバス１１０との接続構造について詳細に説明する。
【００２７】
図４（ａ）は、インバータユニット６５の一部及びインバータユニット６６の内部構成を示す平面図である。また、図４（ｂ）は、インバータユニット６５の内部構成を示す側面図である。なお、図４（ｂ）においては、インバータユニット６５，６６の内部構成がわかるように筐体６５ｃ，６６ｃの側板を外した状態を示している。また、他のインバータユニット６３，６４の内部構成は、内蔵するインバータ回路の構成を除いて、図４に示すインバータユニット６５，６６の内部構成と同様である。
【００２８】
インバータユニット６６の内部には、インバータの回路を構成するトランジスタを組み込んだＩＰＭ１０５と、冷却用配管６６ａとが内蔵されている。ＩＰＭ１０５は、配線基板１０６上に実装されている。冷却用配管６５ａ，６６ａはそれぞれ、インバータユニット６５，６６の内側面に沿って二次元状に配設されている。具体的には、冷却用配管６５ａ，６６ａは、インバータユニット６５、６６の内部でなるべく長く配設されるように幾重にも折れ曲がった状態で矩形断面の金属容器６５ｂ，６６ｂに収容されており、またこの金属容器６５ｂ，６６ｂの内側面に接している。金属容器６５ｂ，６６ｂの外側面には、図４（ａ）に示すようにＩＰＭ１０５が接触配置されており、金属容器６５ｂ，６６ｂはＩＰＭ１０５からの熱を冷却用配管６５ａ，６６ａへ伝える。
【００２９】
インバータユニット６５，６６の筐体６５ｃ，６６ｃの側板の上辺には、ＤＣバス１１０を配設するための矩形切欠き部６５ｅ，６６ｅが設けられている。平滑コンデンサ７１ａ，７１ｂは、筐体６５ｃ，６６ｃの側板の内側面に接触配置されており、平滑コンデンサ７１ａ，７１ｂの正側及び負側の端子は、筐体６５ｃ，６６ｃの側板上辺の矩形切欠き部６５ｅの高さから上方へ突出している。また、他のインバータユニット６３，６４の筐体６３ｃ、６４ｃも同様の構造を有しており、ＤＣバス１１０は、インバータユニット６３〜６６を横断するように配設されている。
【００３０】
ＤＣバス１１０は、板状の正極ブスバー７０ａ及び負極ブスバー７０ｂから構成されている。正極ブスバー７０ａは、横方向（所定方向）に細長い略直方体形状を有する。負極ブスバー７０ｂは、正極ブスバー７０ａと接することなく、正極ブスバー７０ａの上方に配置されており、正極ブスバー７０ａの上面側を包み込む形状を有し、正極ブスバー７０ａを覆うように構成される。正極ブスバー７０ａ及び負極ブスバー７０ｂは、インバータユニット６５，６６の平滑コンデンサ７１ａ、７１ｂ、並びにインバータユニット６３，６４の平滑コンデンサの端子と直結するように、ボルトといった締結具によって着脱可能に固定されている。
【００３１】
図５（ａ）は、昇降圧コンバータユニット６２の内部構成を示す平面図である。また、図５（ｂ）は、昇降圧コンバータユニット６２の内部構成を示す側面図である。なお、図５（ｂ）においては、昇降圧コンバータユニット６２の内部構成がわかるように筐体６２ｃの側板を外した状態を示している。
【００３２】
昇降圧コンバータユニット６２の内部には、昇降圧コンバータの回路を構成するトランジスタを組み込んだＩＰＭ１０３と、リアクトル１０１と、冷却用配管６２ａとが内蔵されている。ＩＰＭ１０３は、配線基板１０４上に実装されている。冷却用配管６２ａは、昇降圧コンバータユニット６２の側面に沿って二次元状に配設されている。具体的には、冷却用配管６２ａは、昇降圧コンバータユニット６２の内部でなるべく長く配設されるように幾重にも折れ曲がった状態で矩形断面の金属容器６２ｂに収容されており、またこの金属容器６２ｂの内側面に接している。金属容器６２ｂの外側面には、図５（ａ）に示すようにリアクトル１０１及びＩＰＭ１０３が接触配置されており、金属容器６２ｂはリアクトル１０１及びＩＰＭ１０３からの熱を冷却用配管６２ａへ伝える。これにより、リアクトル１０１及びＩＰＭ１０３が冷却される。
【００３３】
昇降圧コンバータユニット６２における筐体６２ｃの側板上辺には、ＤＣバス１１０を配設するための矩形切欠き部６２ｅが設けられている。ＩＰＭ１０３の正極端子（入力端）１０３ａと正極ブスバー７０ａとは配線により接続されており、負極端子（入力端）１０３ｂと負極ブスバー７０ｂとは配線により接続されている。また、ＩＰＭ１０３の端子１０３ｃはリアクトル１０１の端子１０１ａと配線により接続されており、リアクトル１０１の端子１０１ｂは筐体６２ｃに設けられた端子台と配線により接続されており、ＩＰＭ１０３の端子１０３ｄは別の端子台と配線により接続されている。これらの端子台は、バッテリを接続するためのものである。
【００３４】
ここで、図６は、サーボ制御システム１のコントロールユニット６１を開いた状態を示す斜視図である。図６に示すように、コントロールユニット６１は、各ユニット６２〜６６が並ぶ方向（所定方向）と交差する方向（本実施形態では各ユニット６２〜６６の長手方向）における各ユニット６２〜６６の後端において上記所定方向に沿って設けられた支軸周りに回動可能に取り付けられている。具体的には、各ユニット６２〜６６の筐体６２ｃ〜６６ｃの背面と接するように台座６７の一部が配設されており（例えば図２を参照）、この台座６７の部分に固定された蝶番（支軸）を介してコントロールユニット底板６１ｂが台座６７に取り付けられている。コントロールユニット６１はコントロールユニット底板６１ｂに固定されているので、コントロールユニット６１はコントロールユニット底板６１ｂと共に上記支軸周りに回動（開閉）する。このような機構によって、各ユニット６２〜６６の筐体６２ｃ〜６６ｃの開口が外部に露出し、締結具８１，８２（図２参照）等へのアクセスが可能となる。このように、ユニット６２〜６６は、サーボ制御システム１の運転時にはコントロールユニット６１が載置されることによりその内部が密閉空間となり、サーボ制御システム１のメンテナンスの際には開口される。
【００３５】
また、サーボ制御システム１は、コントロールユニット６１がユニット６２〜６６に対して上記支軸周りに開いた状態でコントロールユニット６１を支持する支持具９０を更に備えている。支持具９０は例えば金属製の棒状の部材からなり、その一端が台座６７の側板６７ｂ付近に係合され、他端がコントロールユニット底板６１ｂに係合される。この支持具９０は、コントロールユニット６１が閉じた状態ではサーボ制御システム１の何れかの箇所に収納される。
【００３６】
なお、上記の説明では、コントロールユニット底板６１ｂをインバータユニット６３〜６６や昇降圧コンバータユニット６２の上蓋として用いた例を示したが、インバータユニット６３〜６６や昇降圧コンバータユニット６２の上蓋は、必ずしもコントロールユニット６１の構成部材でなくともよく、防水機能を有していれば他の部材（例えば鉄板）でもよい。更に、インバータユニット６３〜６６や昇降圧コンバータユニット６２をコントロールユニット底板６１ｂといった共通の部材で塞ぐ方式に代えて、各ユニット６２〜６６毎に設けられた部材によってこれらを塞ぐようにしてもよい。
【００３７】
本実施形態のサーボ制御システム１による効果について説明する。サーボ制御システム１においては、複数の交流電動機のうち一の交流電動機を駆動するインバータ回路、或いはバッテリの充放電を行う昇降圧コンバータ回路といったドライバ回路毎に筐体６２ｃ〜６６ｃが設けられており、これらの回路と筐体６２ｃ〜６６ｃとが、昇降圧コンバータユニット６２及びインバータユニット６３〜６６として各々独立している。そして、これらのユニット６２〜６６の筐体６２ｃ〜６６ｃが、サーボ制御システム１において個別に着脱可能なように固定されている。したがって、作業現場等において個々のユニット６２〜６６をサーボ制御システム１から取り外すことが容易にできるので、何れかの回路に異常が発生した場合等に高いメンテナンス性を確保できる。
【００３８】
また、本実施形態のサーボ制御システム１においては、各ユニット６２〜６６が所定方向に並んで配置され、これらの筐体６２ｃ〜６６ｃ同士が締結具８２によって固定されている。このような構成によって、サーボ制御システム１全体の構造強度を効果的に高めることができ、高い耐振性や耐衝撃性を確保できる。
【００３９】
以上のことから、本実施形態のサーボ制御システム１によれば、サーボ制御システム１の高い耐振性や耐衝撃性と高いメンテナンス性とを両立することが可能となる。
【００４０】
また、本実施形態のように、ユニット６２〜６６の各回路を制御するための制御回路を有するコントロールユニット６１をサーボ制御システム１が備え、このコントロールユニット６１が複数のユニット６２〜６６上に載置されている場合、コントロールユニット６１は、ユニット６２〜６６の一端において所定方向に沿って設けられた支軸周りに回動（開閉）可能に取り付けられていることが好ましい。これにより、ユニット６２〜６６の内部へのアクセスが容易となり、より高いメンテナンス性を確保できる。また、この場合、コントロールユニット６１がユニット６２〜６６に対して支軸周りに開いた状態でコントロールユニット６１を支持する支持具９０をサーボ制御システム１が更に備えることにより、ユニット６２〜６６の取り外し作業を更に容易にでき、メンテナンス性を更に高めることができる。
【００４１】
また、本実施形態のように、コントロールユニット６１が回動可能な状態で複数のユニット６２〜６６上に載置されている場合には、ユニット６２〜６６の各筐体６２ｃ〜６６ｃにおけるコントロールユニット６１と対向する面が開口していることが好ましい。これにより、ユニット６２〜６６の筐体６２ｃ〜６６ｃ同士を固定する締結具８２や、筐体６２ｃ〜６６ｃと台座６７とを固定する締結具８０，８１へのアクセスが容易となり、メンテナンス性を更に高めることができる。
【００４２】
また、本実施形態のように、サーボ制御システム１は、ユニット６２〜６６が載置される底板６７ａと、ユニット６２〜６６を所定方向の両側から挟む側板６７ｂとを有する台座６７を備え、ユニット６２〜６６のうち両端に位置するユニット６２，６６の筐体６２ｃ，６６ｃと、台座６７の側板６７ｂとが締結具８１により着脱可能に固定されていることが好ましい。これにより、メンテナンス性を損なうことなく、サーボ制御システム１全体の構造強度を更に増して、耐振性や耐衝撃性をより高めることができる。
【００４３】
続いて、本発明に係るサーボ制御システムを種々の作業機械に適用した例について説明する。
【００４４】
図７は、本発明のサーボ制御システムが適用される作業機械の一例として、ダンプトラック１００Ａの外観を示す側面図である。図７に示すように、ダンプトラック１００Ａは、平坦路を走行するための車輪１２１と、車輪１２１の車軸に支持されたフレーム１２２と、フレーム１２２に回動可能なように支持された荷台１２３と、荷台を傾斜させるための油圧シリンダ１２４と、フレーム１２２上において荷台１２３の前方に配置され、荷台１２３の傾斜動作を操作する操作者を収容するための運転室１２５とを備えている。このようなダンプトラック１００Ａでは、荷台１２３上に積載された土砂等は荷台１２３の傾斜により後方へ排出される。
【００４５】
また、図８は、本発明のサーボ制御システムが適用される作業機械の他の一例として、ホイルローダ１００Ｂの外観を示す側面図である。図８に示すように、ホイルローダ１００Ｂは、平坦路を走行するための車輪２０１と、車輪２０１の車軸に支持された車体２０２と、車体２０２の前方に配置されたバケット２０３とを備えている。バケット２０３を持ち上げるための機構はリフトアーム２０４及びリフトシリンダ２０５により構成され、バケット２０３を後方に傾けたり土砂等の放出動作をさせるための機構はバケットシリンダ２０６により構成されている。車体２０２には、バケット２０３を操作する操作者を収容するための運転室２０７や、油圧を発生するためのエンジン（不図示）といった動力源が設けられている。
【００４６】
図９は、ダンプトラック１００Ａ及びホイルローダ１００Ｂの電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。なお、図９では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。
【００４７】
図９に示すように、ダンプトラック１００Ａ及びホイルローダ１００Ｂはエンジン３０１を備えており、このエンジン３０１の回転軸は、トルクスプリッタ３０１ａを介して電動発電機３０２及びクラッチ３０３に連結されている。クラッチ３０３は車軸３０４に連結されており、エンジン３０１の動力を車軸３０４に伝達する。電動発電機３０２は、エンジン３０１の動力を利用して発電を行う。電動発電機３０２によって生じた交流電力は、インバータユニット３０５が有するインバータ回路によって直流電力に変換され、昇降圧コンバータ付きバッテリ３０６に蓄えられる。
【００４８】
また、昇降圧コンバータ付きバッテリ３０６は、インバータユニット３０７が有する別のインバータ回路を介して、交流電動機であるポンプモータ３０８に接続されている。インバータユニット３０７のインバータ回路は、バッテリ３０６から出力された直流電力を交流電力に変換して、ポンプモータ３０８を駆動する。ポンプモータ３０８の回転軸は油圧ポンプ３０９に連結されており、この油圧ポンプ３０９から生じた油圧が、油圧シリンダ１２４（図７）、またはリフトシリンダ２０５及びバケットシリンダ２０６（図８）へ供給される。また、昇降圧コンバータ付きバッテリ３０６は、インバータユニット３１０が有する更に別のインバータ回路を介して、交流電動機である冷却用モータ３１１に接続されている。冷却用モータ３１１は、インバータユニット３０５及び３０７に設けられた水冷用配管（図４に示した配管６５ａ，６６ａと同様のもの）に冷却液を供給するためのポンプを駆動する。
【００４９】
このような構成において、インバータユニット３０５，３０７，及び３１０は、サーボ制御システム１Ａを構成することができる。このサーボ制御システム１Ａは、上述したサーボ制御システム１と同様の構成を備えている。すなわち、インバータユニット３０５，３０７，及び３１０は、図１〜図６に示したユニット６２〜６６と同様、所定方向に並んで配置されると共に、互いに隣接するインバータユニットの筐体同士が締結具により着脱可能に固定されている。また、サーボ制御システム１Ａは、インバータユニット３０５，３０７，及び３１０の各インバータ回路を制御するための制御回路を有するコントロールユニット（不図示）を更に備えており、このコントロールユニットは、インバータユニット３０５，３０７，及び３１０上に載置され、支軸周りに回動（開閉）可能に取り付けられている。更に、サーボ制御システム１Ａは、図１に示した台座６７に相当する部材、および図６に示した支持具９０に相当する部材を備えている。
【００５０】
図１０は、本発明のサーボ制御システムが適用される作業機械の他の一例として、リフティングマグネット車両１００Ｃの外観を示す斜視図である。図１０に示すように、リフティングマグネット車両１００Ｃは、無限軌道を含む走行機構２と、走行機構２の上部に旋回機構３を介して回動自在に搭載された旋回体４とを備えている。旋回体４には、ブーム５と、ブーム５の先端にリンク接続されたアーム６と、アーム６の先端にリンク接続されたリフティングマグネット７とが取り付けられている。リフティングマグネット７は、鋼材などの吊荷Ｇを磁力により吸着して捕獲するための設備である。ブーム５、アーム６、及びリフティングマグネット７は、それぞれブームシリンダ８、アームシリンダ９、及びバケットシリンダ１０によって油圧駆動される。また、旋回体４には、リフティングマグネット７の位置や励磁動作および釈放動作を操作する操作者を収容するための運転室４ａや、油圧を発生するためのエンジン１１といった動力源が設けられている。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンで構成される。
【００５１】
図１１は、リフティングマグネット車両１００Ｃの電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。なお、図１１では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。また、図１２は、図１１における蓄電手段１２０の概略構成を示す図である。
【００５２】
図１１に示すように、リフティングマグネット車両１００Ｃは電動発電機１２および減速機１３を備えており、エンジン１１及び電動発電機１２の回転軸は、共に減速機１３の入力軸に接続されることにより互いに連結されている。エンジン１１の負荷が大きいときには、電動発電機１２が自身の駆動力によりエンジン１１の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。一方、エンジン１１の負荷が小さいときには、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電を行う。電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭモータによって構成される。電動発電機１２の駆動と発電との切り替えは、リフティングマグネット車両１００Ｃにおける電気系統の駆動制御を行う制御回路（図示せず）により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。
【００５３】
減速機１３の出力軸にはメインポンプ１４が接続されており、メインポンプ１４には高圧油圧ラインを介して各種の油圧系を制御するためのコントロールバルブ（図示せず）が接続されている。
【００５４】
また、リフティングマグネット車両１００Ｃは、昇降圧コンバータユニット６２（図１２参照）およびインバータユニット６３〜６６を備えている。これらのユニット６２〜６６は、図１〜図６に示したサーボ制御システム１を構成するものである。
【００５５】
電動発電機１２の電気的な端子には、インバータユニット６５が有するインバータ回路の一端が接続されている。このインバータ回路の他端には、蓄電手段１２０が接続されている。蓄電手段１２０は、図１２に示すように、例えばＤＣバス１１０といった直流配線により構成される一定電圧蓄電部と、昇降圧コンバータユニット６２が有する昇降圧コンバータと、蓄電池であるバッテリ１９とにより構成される変動電圧蓄電部を備えている。すなわち、インバータユニット６５の入力端は、ＤＣバス１１０を介して昇降圧コンバータユニット６２の入力端に接続されることとなる。昇降圧コンバータユニット６２の出力端には、バッテリ１９が接続される。
【００５６】
インバータユニット６５は、制御回路からの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。すなわち、インバータユニット６５のインバータ回路が電動発電機１２を力行運転させる際には、必要な電力をバッテリ１９から昇降圧コンバータユニット６２及びＤＣバス１１０を介して電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２を回生運転させる際には、電動発電機１２により発電された電力をＤＣバス１１０及び昇降圧コンバータユニット６２を介してバッテリ１９に充電する。なお、昇降圧コンバータユニット６２の昇圧動作と降圧動作との切替制御は、ＤＣバス電圧値、バッテリ電圧値、及びバッテリ電流値に基づき、制御回路によって行われる。
【００５７】
蓄電手段１２０には、インバータユニット６４を介してリフティングマグネット７が接続されている。リフティングマグネット７は、金属物を磁気的に吸着させるための磁力を発生する電磁石を含んでおり、インバータユニット６４を介してＤＣバス１１０から電力が供給される。インバータユニット６４は、コントローラからの指令に基づき、電磁石をオンにする際には、リフティングマグネット７へ要求された電力をＤＣバス１１０より供給する。また、電磁石をオフにする場合には、回生された電力をＤＣバス１１０に供給する。
【００５８】
また、蓄電手段１２０には、インバータユニット６６を介して旋回用電動機２１が接続されている。旋回用電動機２１は、旋回体４を旋回させる旋回機構３の動力源である。旋回用電動機２１が力行運転を行う際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力により旋回体４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体４の慣性回転による力が旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させる。旋回用電動機２１は、インバータユニット６６によって交流駆動される。
【００５９】
更に、蓄電手段１２０には、インバータユニット６３を介して水冷用モータ２２が接続されている。水冷用モータ２２は、インバータユニット６３により交流駆動される。冷却用モータ２２は、ユニット６２〜６６に設けられた水冷用配管（図４に示した配管６５ａ，６６ａ）に冷却液を供給するためのポンプを駆動する。
【００６０】
なお、電動発電機１２で発電された電力がリフティングマグネット７又は旋回用電動機２１に直接的に供給される場合もあり、リフティングマグネット７で回生された電力が電動発電機１２又は旋回用電動機２１に供給される場合もあり、さらに、旋回用電動機２１で回生された電力が電動発電機１２又はリフティングマグネット７に供給される場合もある。
【符号の説明】
【００６１】
１…サーボ制御システム、６１…コントロールユニット、６１ａ〜６６ａ…冷却用配管、６１ｂ…コントロールユニット底板、６２…昇降圧コンバータユニット、６２ｂ〜６６ｂ…金属容器、６２ｃ〜６６ｃ…筐体、６３〜６６…インバータユニット、６７…台座、６７ａ…底板、６７ｂ…側板、６８…ヒートシンク、７１ａ，７１ｂ…平滑コンデンサ、８０…ボルト、９０…支持具、８１，８２…締結具、１００Ａ…ダンプトラック、１００Ｂ…ホイルローダ、１００Ｃ…リフティングマグネット車両。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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