(57)【要約】      （修正有）【課題】安全装置が作動することによる電力の供給の停止を生じさせることなく、必要とする電力によって作業装置を駆動させることのできる作業機械の外部電源制御装置を提供する。【解決手段】複数の外部電源接続部が車両１０に設けられ、複数の外部電源接続部から供給される電力を制御してモータジェネレータ４１ｂを駆動させている。これにより、所定以上の電力の供給を制限することができるとともに、供給可能な最大限の電力によってモータジェネレータ４１ｂを駆動させることができるので、クレーン装置２０の作業効率を向上させることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の作業を行う作業装置と、作業装置を駆動させる電動機と、を備え、外部電源の電力によって電動機を駆動可能な作業機械において、外部電源から供給される電力を制御する作業機械の外部電源制御装置であって、
外部電源の電力を送電するケーブルが接続される複数の外部電源接続部と、
複数の外部電源接続部から電動機に供給される電力を制御する電力制御手段と、を備えた
ことを特徴とする作業機械の外部電源制御装置。
【請求項２】
電力制御手段は、複数の外部電源接続部からの電力を合成して電動機に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の作業機械の外部電源制御装置。
【請求項３】
電力制御手段は、複数の外部電源接続部から電動機に供給される電力が所定の電力以下となるように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の作業機械の外部電源制御装置。
【請求項４】
外部電源接続部は、外部電源の電力による電動機の駆動の際に使用される安全装置と一体に構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の作業機械の外部電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電源の電力によって駆動可能な作業装置を備えた作業機械の外部電源制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の作業機械としては、走行体と、走行体に設けられ、所定の作業を行う作業装置と、外部電源の電力によって駆動可能であり、作業装置を駆動させるための電動機と、走行体に設けられ、外部電源の電力を供給する電源ケーブルを接続する複数の外部電源接続部と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記作業機械は、例えば、走行体の後方に障害物がある場合に走行体の側面に位置する外部電源接続部に電源ケーブルを接続するように、作業場所の状況に応じて複数の外部電源接続部から１つの外部電源接続部を選択して電源ケーブルを接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−００８００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、建設工事の現場に設置されている外部電源は、電力を取り出すための電力取り出し部を複数有しており、それぞれの電力取り出し部から電力を取り出すことによって同時に複数の電動機器を駆動させることが可能である。各電力取り出し部は、取り出し可能な最大の電力が設定されている。このため、最大の電力以上の電力を必要とする電動機器を接続した場合には、負荷が大きくなると安全装置が作動して電力の供給が停止され、電動機器の駆動の継続が困難となる。
【０００６】
本発明の目的とするところは、安全装置が作動することによる電力の供給の停止を生じさせることなく、必要とする電力によって作業装置を駆動させることのできる作業機械の外部電源制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記目的を達成するために、所定の作業を行う作業装置と、作業装置を駆動させる電動機と、を備え、外部電源の電力によって電動機を駆動可能な作業機械において、外部電源から供給される電力を制御する作業機械の外部電源制御装置であって、外部電源の電力を送電するケーブルが接続される複数の外部電源接続部と、複数の外部電源接続部から電動機に供給される電力を制御する電力制御手段と、を備えている。
【０００８】
これにより、複数の電力取り出し部から供給される電力によって電動機が駆動可能となるとともに、複数の電力取り出し部から電動機に供給される電力が制御されることから、所定以上の電力の供給が制限されるとともに、供給可能な最大限の電力によって電動機の駆動が可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、所定以上の電力の供給を制限することができるとともに、供給可能な最大限の電力によって電動機を駆動させることができるので、作業装置の作業効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を示す移動式クレーンの側面図である。
【図２】油圧供給装置、動力装置および制御系を示す概略図である。
【図３】外部電源接続ユニットを示す図である。
【図４】モータジェネレータ駆動制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１乃至図４は、本発明の一実施形態を示すものである。なお、以下の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。
【００１２】
本発明の外部電源制御装置を備えた作業機械としての移動式クレーン１は、図１に示すように、走行する車両１０と、クレーン装置２０と、を備えている。
【００１３】
車両１０は、車輪１１を有し、エンジン、または、エンジンおよび後述するモータジェネレータを動力源として走行する。また、車両１０の前側および後側の左右両側には、クレーン作業時に車両１０の転倒を防止するとともに、車両１０を安定的に支持するためのアウトリガ１２が設けられている。アウトリガ１２は、幅方向外側に移動可能であるとともに、油圧式のジャッキシリンダによって下方に伸長可能である。アウトリガ１２は、下端を接地させることにより車両１０を地面に対して安定的に支持する。
【００１４】
クレーン装置２０は、車両１０の前後方向略中央部に水平面上を旋回可能に設けられた旋回台２１と、旋回台２１に対して起伏可能に設けられるとともに、伸縮可能に設けられたブーム２２と、ブーム２２の先端側から垂下されるワイヤロープ２３と、ワイヤロープ２３の巻き込みまたは繰り出しを行うためのウインチ２４と、旋回台２１の前側に設けられ、車両１０の走行およびクレーン装置２０による作業に関する操作を行うためのキャビン２５と、を備えている。
【００１５】
各ジャッキシリンダ、旋回台２１を旋回させるための旋回モータ、ブーム２２を起伏させるための起伏シリンダ、ブーム２２を伸縮させるための伸縮シリンダおよびウインチ２４を回転させるためのウインチモータ等のアクチュエータ６０は、作動油によって作動する。図２に示すように、各アクチュエータ６０を作動させる作動油は、油圧供給装置３０によって供給される。
【００１６】
油圧供給装置３０は、図２に示すように、油圧を生じさせるための油圧ポンプ３１と、油圧ポンプ３１から吐出された作動油を各アクチュエータ６０に供給するための作動油回路３２と、を備えている。
【００１７】
油圧ポンプ３１は、図２に示すように、車両１０に設けられ、車両１０を走行させる動力を発生させると共に動力を車輪１１に伝達するための動力装置４０から取出された動力によって駆動する。油圧ポンプ３１は、例えば、斜板式のアキシャルプランジャ油圧ポンプであり、斜板の角度を変更可能な可変容量型の油圧ポンプである。
【００１８】
作動油回路３２には、クレーン装置２０に設けられたアクチュエータ６０（起伏シリンダ、伸縮シリンダ、ウインチモータ）がロータリージョイント３３を介して接続されている。また、作動油回路３２には、複数のコントロールバルブ（図示せず）が設けられ、各コントロールバルブによって各アクチュエータ６０に流入する作動油の流量および流通方向が制御される。各コントロールバルブは、キャビン２５内の操作レバーや操作ペダル等の後述する操作入力部５１によって操作され、操作入力部５１の操作量に応じて作動油の流量の調整が可能である。各コントロールバルブは、ソレノイド等の切換手段を有し、後述するコントローラ５０からの信号によって操作が可能である。
【００１９】
動力装置４０は、動力を発生させるための動力源ユニット４１と、動力源ユニット４１から出力される動力を、トルクを転換して車輪１１側に伝達するためのトルクコンバータ４２と、トルクコンバータ４２から出力される動力の回転速度およびトルクを変更するためのトランスミッション４３と、トランスミッション４３から出力される動力を車輪１１に伝達するプロペラシャフト４４と、プロペラシャフト４４に設けられた電気式のリターダ４５と、を備えている。
【００２０】
動力源ユニット４１は、主に車両走行用の動力源であるエンジン４１ａと、供給された電力によって電動モータとして機能するとともに、エンジン４１ａの動力によって、または走行中の減速時等に発電機として機能するモータジェネレータ４１ｂと、モータジェネレータ４１ｂで発電された電力を蓄えるとともに、モータジェネレータ４１ｂを電動モータとして機能させる場合に電力を供給可能なバッテリ４１ｃと、バッテリ４１ｃの出力を制御したりモータジェネレータ４１ｂの動作を制御したりするためのモータジェネレータ駆動制御部４１ｄと、エンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸との連結および連結の解除を切換可能なクラッチ４１ｅと、を備えている。
【００２１】
モータジェネレータ４１ｂは、エンジン４１ａとトルクコンバータ４２との間に設けられている。エンジン４１ａの動力は、クラッチ４１ｅによってエンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸とを連結することにより、モータジェネレータ４１ｂの入出力軸を介してトルクコンバータ４２に伝達される。モータジェネレータ４１ｂは、クレーン作業を行う場所に設置されている外部電源の電力またはバッテリ４１ｃの電力によって電動モータとして駆動可能である。外部電源は、例えば３相交流２００Ｖや３相交流４００Ｖ等の電源が用いられる。
【００２２】
モータジェネレータ駆動制御部４１ｄは、インバータ、昇圧コンバータ、モータ制御部、ジェネレータ制御部等を有している。モータジェネレータ駆動制御部４１ｄは、バッテリ４１ｃの出力を制御してモータジェネレータ４１ｂに電力を供給したり、後述するコントローラ５０からの信号に応じてモータジェネレータ４１ｂの機能を発電機または電動モータに切換えたりする。モータジェネレータ駆動制御部４１ｄは、モータジェネレータ４１ｂを電動モータとして機能させる場合に、電源をバッテリ４１ｃまたは外部電源に切換えることが可能である。外部電源の電力は、外部電源接続ユニット７０を介してモータジェネレータ駆動制御部４１ｄに供給される。外部電源接続ユニット７０は、車両１０の前面、後面および左右両側面の４カ所に設けられている。
【００２３】
外部電源接続ユニット７０は、図３に示すように、外部電源からの電力を送電する電源ケーブル４１ｆを接続するための外部電源接続部７１と、外部電源接続部７１から供給される電力量を計測するための電力量計７２と、緊急時にクレーン装置２０の駆動を停止するための安全装置としての緊急停止スイッチ７３と、安全装置としての漏電遮断器７４と、を有している。外部電源接続ユニット７０は、移動式クレーン１の組み付け時に一部品として組み付けられる。
【００２４】
各外部電源接続部７１は、複数の入力電力を合成するための電力合成回路（図示せず）を介してモータジェネレータ駆動制御部４１ｄに接続されている。このため、モータジェネレータ駆動制御部４１ｄには、１つの外部電源接続部７１から供給可能な電力よりも大きな電力を供給可能である。
【００２５】
トルクコンバータ４２の出力側には、トランスミッション４３に伝達される動力を取出し可能なＰＴＯ（パワーテイクオフ）機構４６が設けられ、ＰＴＯ機構４６を介して油圧ポンプ３１が連結可能である。ＰＴＯ機構４６は、油圧ポンプ３１に対するエンジン４１ａの出力軸およびトルクコンバータ４２の入出力軸との連結と連結の解除の切換えが可能である。
【００２６】
また、移動式クレーン１は、車両１０の走行時やクレーン装置２０による作業時における油圧供給装置３０および動力装置４０の制御を行うためのコントローラ５０を有している。
【００２７】
コントローラ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有している。コントローラ５０は、入力側に接続された装置からの入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。
【００２８】
コントローラ５０には、各アクチュエータ６０に対応するコントロールバルブ（図示せず）と、油圧ポンプ３１と、動力源ユニット４１と、操作レバーやアクセルペダル等の車両１０およびクレーン装置２０の操作を行うための操作入力部５１と、車両１０の走行およびクレーン装置２０の駆動等の各種設定を行うための設定入力部５２と、キャビン２５内に設けられ、作業者による設定や運転状態を表示するための液晶パネル等からなる表示装置５３と、外部電源接続ユニット７０と、が接続されている。ここで、車両１０とクレーン装置２０との間で信号を伝達するための信号線は、ロータリージョイント３３に備えられたスリップリングを介して接続されている。
【００２９】
コントローラ５０には、各外部電源接続ユニット７０の外部電源接続部７１に供給される電圧に関する信号が入力される。また、コントローラ５０には、各外部電源接続部７１から供給される電力量に関する信号が入力され、電力量のデータをＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等のデータ記憶装置に記録する。さらに、コントローラ５０は、表示装置５３の表示を制御するための信号を出力する。
【００３０】
以上のように構成された作業機械としての移動式クレーン１において、クレーン装置２０による作業を行う場合には、エンジン４１ａの動力、バッテリ４１ｃの電力および外部電源の電力のいずれかによって、油圧ポンプ３１を駆動させることが可能である。このため、クレーン装置２０は、エンジン４１ａの動力によって油圧ポンプ３１を駆動させるためのエンジン作業モード、バッテリ４１ｃの電力によって油圧ポンプ３１を駆動させるためのバッテリ作業モード、または、外部電源の電力によって油圧ポンプ３１を駆動させるための外部電源作業モードによって駆動される。作業者は、エンジン作業モード、バッテリ作業モードおよび外部電源作業モードのいずれかを、作業の開始前に設定入力部５２を操作して設定する。
【００３１】
エンジン作業モードでは、トランスミッション４３をニュートラルの状態とし、クラッチ４１ｅによってエンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとを連結した状態で、ＰＴＯ機構４６によって油圧ポンプ３１に対してエンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸を連結した状態とする。
【００３２】
エンジン作業モードにおいて、エンジン４１ａの回転数は、作業者の操作入力部５１に対するアクセル操作によって調整され、使用者の操作入力部５１に対するアクセル操作がない状態では作業アイドリング回転数で駆動される。また、エンジン作業モード時における作業の合間の待機状態では、作業アイドリング回転数で駆動するエンジン４１ａの動力によってモータジェネレータ４１ｂを駆動させ、発電された電力をモータジェネレータ駆動制御部４１ｄを介してバッテリ４１ｃに充電する。さらに、エンジン作業モード時において、バッテリ４１ｃは、外部電源の電力によっても充電が可能である。
【００３３】
バッテリ作業モードおよび外部電源作業モードでは、トランスミッション４３をニュートラルの状態とし、クラッチ４１ｅをエンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとの連結を解除した状態とする。また、バッテリ作業モードおよび外部電源作業モードでは、ＰＴＯ機構４６を油圧ポンプ３１に対してモータジェネレータ４１ｂの入出力軸を連結した状態とする。
【００３４】
外部電源作業モードでは、クレーン作業を行う場所に設置された外部電源の分電盤に設けられた電力取り出し部と、外部電源接続部７１と、を電源ケーブル４１ｆで接続する。このとき、分電盤に複数の電力取り出し部がある場合には、複数の電源ケーブル４１ｆで電力取り出し部と外部電源接続部７１とを接続する。また、外部電源作業モードでは、クレーン作業を可能とする条件として、外部電源が供給可能な最大電流値である供給可能最大電流値を作業者が設定入力部５２を用いて設定する。外部電源作業モードにおいて、コントローラ５０は、電流が作業者の設定した最大電流値を超えない範囲でモータジェネレータ４１ｂを駆動させる。また、外部電源作業モード時における作業の合間の待機状態では、外部電源の電力によってバッテリ４１ｃを充電可能である。
【００３５】
外部電源作業モードにおいて、コントローラ５０は、図４に示すように、モータジェネレータ駆動制御処理を行う。
【００３６】
（ステップＳ１）
ステップＳ１においてＣＰＵは、外部電源作業モードが設定されているか否かを判定する。外部電源作業モードが設定されていると判定した場合にはステップＳ２に処理を移し、外部電源作業モードが設定されてないと判定した場合にはモータジェネレータ駆動制御処理を終了する。
【００３７】
（ステップＳ２）
ステップＳ１において外部電源作業モードが設定されていると判定した場合に、ステップＳ２においてＣＰＵは、モータジェネレータ４１ｂの供給可能最大電流値が設定されているか否かを判定する。供給可能最大電流値が設定されていると判定した場合にはステップＳ３に処理を移し、供給可能最大電流値が設定されていないと判定した場合にはステップＳ５に処理を移す。
【００３８】
（ステップＳ３）
ステップＳ２において供給可能最大電流値が設定されていると判定した場合に、ステップＳ３においてＣＰＵは、モータジェネレータ４１ｂが駆動しているか否かを判定する。モータジェネレータ４１ｂが駆動していると判定した場合にはステップＳ４に処理を移し、モータジェネレータ４１ｂが駆動していないと判定した場合にはモータジェネレータ駆動制御処理を終了する。
【００３９】
（ステップＳ４）
ステップＳ３においてモータジェネレータ４１ｂが駆動していると判定した場合に、ステップＳ４においてＣＰＵは、電流が供給可能最大電流値を超えないようにモータジェネレータ４１ｂの出力を制限する出力制限制御を行い、モータジェネレータ駆動制御処理を終了する。
【００４０】
具体的には、クレーン作業時において、クレーン装置２０に作用する負荷が大きくなるとモータジェネレータ４１ｂの回転数が低下して流れる電流が大きくなる。出力制限制御は、このときの電流が供給可能最大電流を超えることがないように、モータジェネレータ４１ｂに供給する電力の電圧および電流を調整し、モータジェネレータ４１ｂの出力を制限する。
【００４１】
（ステップＳ５）
ステップＳ２において供給可能最大電流値が設定されていないと判定した場合に、ステップＳ５においてＣＰＵは、モータジェネレータ４１ｂの駆動を規制してクレーン装置２０の駆動を制限し、ステップＳ６に処理を移す。
【００４２】
具体的には、供給可能最大電流値が設定されていない場合に、操作入力部５１の操作を行ってもモータジェネレータ４１ｂを駆動させない。
【００４３】
（ステップＳ６）
ステップＳ６においてＣＰＵは、クレーン装置２０の駆動が制限されている旨を表示装置５３に表示し、モータジェネレータ駆動制御処理を終了する。
【００４４】
このように、本実施形態の作業機械の外部電源制御装置によれば、複数の外部電源接続部７１が車両１０に設けられ、複数の外部電源接続部７１から供給される電力を制御してモータジェネレータ４１ｂを駆動させている。
これにより、所定以上の電力の供給を制限することができるとともに、供給可能な最大限の電力によってモータジェネレータ４１ｂを駆動させることができるので、クレーン装置２０の作業効率を向上させることが可能となる。
【００４５】
また、複数の外部電源接続部７１から供給される電力を合成してモータジェネレータ４１ｂに供給している。
これにより、１つの外部電源接続部７１から供給可能な最大の電力よりも大きな電力でモータジェネレータ４１ｂを駆動させることが可能となるので、外部電源の電力取り出し部から取り出し可能な電力が小さい場合でも、必要な電力でモータジェネレータ４１ｂを駆動させることが可能となるので、クレーン作業の作業効率を向上させることが可能となる。
【００４６】
また、複数の外部電源接続部７１からモータジェネレータ４１ｂに供給される電力を所定の電力以下となるようにモータジェネレータ４１ｂを制御している。
これにより、外部電源から取り出し可能な電力に制限がある場合に、制限された範囲内の電力でモータジェネレータ４１ｂを駆動可能となるので、外部電源の安全装置が作動することによる駆動中のクレーン装置２０の停止を防止することが可能となり、安全性および作業効率の向上を図ることができる。また、所定以上の電力が外部電源から供給されることによる車両１０やクレーン装置２０の他の電動機器の損傷を防止することが可能となる。
【００４７】
また、外部電源接続部７１は、外部電源の電力によってモータジェネレータ４１ｂを駆動する際に使用される緊急停止スイッチ７３および漏電遮断器７４と一体に形成されている。
これにより、移動式クレーン１の組み付け時に、外部電源接続部７１と緊急停止スイッチ７３および漏電遮断器７４を一部品として組み付け作業を行うことができるので、組み付け作業の作業効率を向上させることが可能となる。
【００４８】
なお、前記実施形態では、外部電源の電力によって駆動可能なクレーン装置２０を備えた移動式クレーン１を作業機械として示したがこれに限られるものではない。外部電源の電力によって駆動可能な作業装置を備えたものであれば、例えば、高所作業車や掘削機等の作業機械に本発明を適用可能である。
【００４９】
また、前記実施形態では、クレーン装置２０がエンジン４１ａおよびモータジェネレータ４１ｂの一方または両方の動力によって駆動するものを示したがこれに限られるものではない。例えば、クレーン装置２０は、外部電源の電力で駆動可能な電動モータの動力でのみ駆動するものでもよい。
【００５０】
また、前記実施形態では、作業者が供給可能最大電流値を設定するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、外部電源が、供給可能最大電流値に関する信号を送信する機能を有している場合には、作業者による供給可能最大電流値の設定を行うことなく、外部電源から送信された信号に基づいて供給可能最大電流値を設定するようにしてもよい。この場合には、作業者が供給可能最大電流値を設定する必要がないため、作業効率を向上させることが可能となる。
【００５１】
また、前記実施形態では、外部電源接続ユニット７０を車両１０の前面、後面および左右両側面に設けたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、車両１０の側面に複数の外部電源接続ユニット７０を配置するようにしてもよい。
【００５２】
また、前記実施形態では、車両１０に４つの外部電源接続部７１を設けたものを示したが、少なくとも２つ以上であればよい。
【００５３】
また、前記実施形態では、外部電源接続部７１を車両１０に設けたものを示したが、クレーン装置２０に設けてもよい。
【００５４】
また、前記実施形態では、１つの外部電源接続ユニット７０に対して１つの外部電源接続部７１を設けたものを示したが、１つの外部電源接続ユニット７０に複数の外部電源接続部７１を設けてもよい。
【００５５】
また、前記実施形態では、外部電源接続ユニット７０として外部電源接続部７１、電力量計７２、緊急停止スイッチ７３、漏電遮断器７４を一体に設けたものを示したが、これに限られるものではない。外部電源接続ユニット７０は、外部電源接続部７１と、少なくとも緊急停止スイッチおよび漏電遮断器７４等の安全装置が一体に構成されていればよい。
【符号の説明】
【００５６】
１…移動式クレーン、１０…車両、２０…クレーン装置、３０…油圧供給装置、３１…油圧ポンプ、４０…動力装置、４１…動力源ユニット、４１ｂ…モータジェネレータ、４１ｄ…モータジェネレータ駆動制御部、４１ｆ…電源ケーブル、５０…コントローラ、５１…操作入力部、５２…設定入力部、６０…アクチュエータ、７０…外部電源接続ユニット、７１…外部電源接続部、７３…緊急停止スイッチ、７４…漏電遮断器。
【図１】
2014193763.tif 000003
【図２】
2014193763.tif 000004
【図３】
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【図４】
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