(57)【要約】【課題】油圧モータと電動モータを搭載し、合計トルクにより旋回体を駆動する建設機械において、コストを抑えると同時に信頼性を向上させながら、停止状態から旋回駆動可能な旋回体を備えた建設機械を提供する。【解決手段】原動機と、原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り駆動される油圧モータと、電動モータと、電動モータとの間で電力の授受を行う蓄電装置と、電動モータの駆動制御を行う電動モータ制御コントローラと、電動モータと油圧モータとの動力を旋回体に伝達する減速機構とからなる建設機械において、電動モータ制御コントローラは、電動モータの誘起電圧波形を検出する誘起電圧波形検出手段と、油圧モータのトルクのみで旋回体を駆動した状態で、誘起電圧波形を取り込み、得られた誘起電圧波形から回転位置センサを介さずに電動モータのロータの磁極位置を算出する磁極位置算出手段とを備えた。【選択図】  図１
2011211787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、前記原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り駆動される油圧モータと、電動モータと、前記電動モータとの間で電力の授受を行う蓄電装置と、前記電動モータの駆動制御を行う電動モータ制御コントローラと、前記電動モータと前記油圧モータとの動力を旋回体に伝達する減速機構とからなる建設機械において、
前記電動モータ制御コントローラは、前記電動モータの誘起電圧波形を検出する誘起電圧波形検出手段と、前記油圧モータのトルクのみで前記旋回体を駆動した状態で、前記誘起電圧波形検出手段からの誘起電圧波形を取り込み、得られた誘起電圧波形から回転位置センサを介さずに前記電動モータのロータの磁極位置を算出する磁極位置算出手段とを備えた
ことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械において、
前記旋回体の旋回速度が低く、前記電動モータのステータに対するロータの磁極位置が不明なときは、前記旋回体を旋回操作する旋回操作レバーの操作によって、前記油圧ポンプからの圧油を前記油圧モータに供給して前記旋回体を駆動するコントロールバルブに、旋回駆動指令を出力する
ことを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項２に記載の建設機械において、
前記電動モータ制御コントローラは、
前記電動モータが、ロータの磁極位置を算出可能な回転数に達したら、前記ロータの磁極位置を誘起電圧波形より算出し、前記電動モータを駆動制御するセンサレス駆動制御手段を更に備えた
ことを特徴とする建設機械。
【請求項４】
請求項３に記載の建設機械において、
前記センサレス駆動制御手段は、
前記電動モータの速度が増速して設定値に達したら、前記電動モータへのトルク印加を開始する
ことを特徴とする建設機械。
【請求項５】
請求項３に記載の建設機械において、
前記センサレス駆動制御手段は、
前記電動モータの速度が減速して設定値に達したら、前記電動モータへのトルク印加を停止する
ことを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の旋回体を備えた建設機械に係り、さらに詳しくは、油圧モータと電動モータを併用した旋回体駆動装置が駆動する旋回体を備えた建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベルのような建設機械は、ガソリン、軽油等の燃料を用いたエンジンを動力源として、油圧ポンプを駆動して圧油を発生させ、この圧油により油圧モータ、油圧シリンダといった油圧アクチュエータを駆動する。油圧アクチュエータは、小型軽量で大出力が可能であり、建設機械のアクチュエータとして広く用いられている。
【０００３】
一方、近年、電動モータ及び蓄電デバイス（バッテリや電気二重層キャパシタ等）等から構成された電動アクチュエータを用いることにより、油圧アクチュエータのみを用いた従来の建設機械よりエネルギ効率を高め、省エネルギ化を図った建設機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。電動アクチュエータは、油圧アクチュエータに比べてエネルギ効率が良く、制動時の運動エネルギを電気エネルギとして回生することができるといった、エネルギ的に優れた特性を有している。
【０００４】
例えば、特許文献１に示される従来技術では、旋回体の駆動アクチュエータとして電動モータを搭載した油圧ショベルが示されている。油圧ショベルの上部旋回体を下部走行体に対して旋回駆動するアクチュエータは、使用頻度が高く、作業において起動停止、加速減速を頻繁に繰り返す。
【０００５】
このとき、減速時（制動時）における旋回体の運動エネルギは、油圧アクチュエータの場合は油圧回路上で熱として捨てられるが、電動アクチュエータの場合は電気エネルギとしての回生が見込めることから、省エネルギの観点からは、電動モータを使用することが効果的であると考えられる。
【０００６】
また、油圧モータと電動モータを両方搭載し、合計トルクにより旋回体を駆動する建設機械が開示されている（例えば、特許文献２及び３参照）。特許文献２及び３の従来技術は、いずれも、旋回駆動用アクチュエータとして、電動モータと油圧モータを併用することによって、従来の油圧アクチュエータ駆動の建設機械に慣れたオペレータにも違和感なく操作できると共に、簡単かつ実用化が容易な構成で省エネルギ化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−０１６７０４号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４３８１号公報
【特許文献３】特開２００９−０５２３３９号公報
【特許文献４】特開平０９−０５６１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１乃至３に開示された従来技術のように、建設機械の旋回体の駆動装置に電動モータを使用する場合、電動モータは作業中に停止、起動を繰り返す。一般にこのような用途には、磁極位置センサ付の永久磁石同期モータ、いわゆるサーボモータが用いられている。停止状態からのサーボモータの始動にはステータに対するロータの磁極位置を検出する必要があり、特許文献３の従来技術に開示されているように、レゾルバやエンコーダといった磁極位置センサの設置が必要となる。
【０００９】
建設機械においては、特に振動、衝撃、熱といった条件が厳しく、旋回駆動装置の電動モータに磁極位置センサを使用した際の信頼性の低下が問題点として挙げられる。また、これらの磁極位置センサは高価であり、製造費のコストアップも問題となる。
【００１０】
このため、エアコン等の回転を持続させる用途のモータで一般化している磁極位置センサ無しで永久磁石同期モータを駆動するセンサレスモータ駆動制御技術の導入が考えられるが、建設機械の旋回体の駆動装置に適用するためには、停止状態からの起動に問題がある。
【００１１】
センサレスモータ駆動制御におけるモータ起動では、例えば、３相のコイルのうちの２相に通電を行うとともに、残りの１つの相の固定子巻線に生じる誘起電圧を検出し、この誘起電圧から回転子の磁極位置を検出して前記２相通電を順次切換えるといったシーケンスが必要となる（例えば、特許文献４参照）。このため、停止、起動の繰り返しや、微速での旋回動作が求められる建設機械の旋回体駆動装置にこのセンサレスモータ駆動制御技術を適用することは困難である。
【００１２】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、油圧モータと電動モータを両方搭載し、合計トルクにより旋回体を駆動する建設機械において、コストを抑えると同時に信頼性を向上させながら、停止状態から旋回駆動可能な旋回体の駆動装置を備えた建設機械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】
【００１３】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、原動機と、前記原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り駆動される油圧モータと、電動モータと、前記電動モータとの間で電力の授受を行う蓄電装置と、前記電動モータの駆動制御を行う電動モータ制御コントローラと、前記電動モータと前記油圧モータとの動力を旋回体に伝達する減速機構とからなる建設機械において、前記電動モータ制御コントローラは、前記電動モータの誘起電圧波形を検出する誘起電圧波形検出手段と、前記油圧モータのトルクのみで前記旋回体を駆動した状態で、前記誘起電圧波形検出手段からの誘起電圧波形を取り込み、得られた誘起電圧波形から回転位置センサを介さずに前記電動モータのロータの磁極位置を算出する磁極位置算出手段とを備えたものとする。
【００１４】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記旋回体の旋回速度が低く、前記電動モータのステータに対するロータの磁極位置が不明なときは、前記旋回体を旋回操作する旋回操作レバーの操作によって、前記油圧ポンプからの圧油を前記油圧モータに供給して前記旋回体を駆動するコントロールバルブに、旋回駆動指令を出力することを特徴とする。
【００１５】
更に、第３の発明は、第２の発明において、前記電動モータ制御コントローラは、前記電動モータが、ロータの磁極位置を算出可能な回転数に達したら、前記ロータの磁極位置を誘起電圧波形より算出し、前記電動モータを駆動制御するセンサレス駆動制御手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記センサレス駆動制御手段は、前記電動モータの速度が増速して設定値に達したら、前記電動モータへのトルク印加を開始することを特徴とする。
【００１７】
更に、第５の発明は、第３の発明において、前記センサレス駆動制御手段は、前記電動モータの速度が減速して設定値に達したら、前記電動モータへのトルク印加を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、油圧モータと電動モータを両方搭載し、合計トルクにより旋回体を駆動する建設機械において、電動モータのロータの磁極位置を検出するための回転位置センサを装備せず、油圧モータのトルクのみで旋回体を駆動した状態で電動モータ制御コントローラが電動モータに発生する誘起電圧を取り込み、得られた誘起電圧波形から、ロータの磁極位置を算出し、電動モータをセンサレス駆動することによって、油圧モータと電動モータを併用する旋回体駆動装置を備えた建設機械を、高い信頼性をもって、かつ安価に実現することができる。これにより、従来の油圧アクチュエータ駆動の建設機械に慣れたオペレータにも違和感なく操作可能であり、かつ、電動モータによるエネルギ効率向上効果及びエネルギ回生効果により、省エネルギ化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の建設機械の一実施の形態を示す側面図である。
【図２】本発明の建設機械の一実施の形態を構成する主要電動・油圧機器のシステム構成図である。
【図３】本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の一例を一部断面で示す側面図である。
【図４】本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の加速時のセンサレス駆動制御を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の減速時のセンサレス駆動制御を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置のセンサレス駆動制御におけるモータ速度とモータトルクとの関係の一例を示す特性図である。
【図７】本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の他の例を示す側面図である。
【図８】本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の更に他の例を示す側面図である。
【図９】本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の更に他の例の配置状態を示す平面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の建設機械の一実施の形態を図面を用いて説明する。  
図１及び図２は本発明の建設機械の一実施の形態を示すもので、図１は本発明の建設機械の一実施の形態を示す側面図、図２は本発明の建設機械の一実施の形態を構成する主要電動・油圧機器のシステム構成図である。
【００２１】
図１は、建設機械としての油圧ショベルを示している。この油圧ショベルは自走可能な下部走行体１と、この下部走行体１の上に旋回可能に搭載され、下部走行体１と共に車体を構成する上部旋回体２と、この上部旋回体２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３とにより大略構成されている。
【００２２】
下部走行体１は、一対のクローラ１１及びクローラフレーム１２（図では片側のみを示す）、各クローラ１１を独立して駆動制御する走行用油圧モータ１３、１４（図では片側の１３のみを示す）及びその減速機構等で構成されている。
【００２３】
上部旋回体２は、旋回フレーム２１と、旋回フレーム２１上に設けられた、原動機としてのエンジン２２と、エンジン２２により駆動されるアシスト発電モータ２３と、旋回用電動モータ２５と、アシスト発電モータ２３、及び旋回用電動モータ２５に接続される電気エネルギを蓄えるキャパシタやバッテリ等からなる蓄電装置２４と、旋回用電動モータ２５の回転を減速する減速機構２６を含み、旋回用電動モータ２５と旋回用油圧モータ２７の駆動力により下部走行体１に対して上部旋回体２（旋回フレーム２１）を旋回駆動させるための旋回機構等で構成されている。
【００２４】
フロント装置３は、ブーム３１と、ブーム３１を駆動するためのブームシリンダ３２と、ブーム３１の先端部近傍に回転自在に軸支されたアーム３３と、アーム３３を駆動するためのアームシリンダ３４と、アーム３３の先端に回転可能に軸支されたバケット３５と、バケット３５を駆動するためのバケットシリンダ３６等で構成されていて、上部旋回体２に搭載されている。
【００２５】
また、上部旋回体２の旋回フレーム２１上には、前記、旋回用油圧モータ２７、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６等の油圧アクチュエータを駆動するための油圧を発生する油圧ポンプ４１、及び各アクチュエータを駆動制御するための、図１には図示されないコントロールバルブ４２を含む油圧システム４０が搭載されている。油圧源となる油圧ポンプ４１はエンジン２２によって駆動されている。
【００２６】
次に、本実施の形態における主要電動・油圧システムを図２を用いて説明する。図２において、エンジン２２の駆動力は油圧ポンプ４１に伝達される。油圧ポンプ４１から吐出される動作油は、油圧配管４３を介してコントロールバルブ４２に供給される。コントロールバルブ４２は、図示しない各操作レバーからの指令に応じて、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６及び走行用油圧モータ１３，１４への動作油の吐出量及び吐出方向を制御する。またコントロールバルブ４２は、操作レバーからの指令に応じて、旋回用油圧モータ２７への動作油の吐出量及び吐出方向を制御する。
【００２７】
電動モータ制御ユニット５５は、電気エネルギを蓄えるキャパシタやバッテリ等からなる蓄電装置２４と、この蓄電装置２４からの直流電力を所定の母線電圧に昇圧するチョッパ５１と、旋回用電動モータ２５との間で電力変換を行うインバータ５２と、アシスト発電モータ２３との間で電力変換を行うインバータ５３と、母線電圧を安定させるための平滑コンデンサ５４と、インバータ５２，５３等を制御する電動モータ制御コントローラ６０とにより大略構成されている。
【００２８】
蓄電装置２４は、アシスト発電モータ２３及び／又は旋回用電動モータ２５が電動機として機能するとき、インバータ５２及び／又はインバータ５３を介して所要の電力を供給し、また、アシスト発電モータ２３及び／又は旋回用電動モータ２５が発電機として機能するときは、インバータ５２及び／又はインバータ５３を介して発生する電力を受け取る。
【００２９】
インバータ５２，５３は、例えばＩＧＢＴ等のスイッチング素子を複数用いた３相ブリッジインバータと、このスイッチング素子を開閉するためのゲートドライブ回路で構成されている。例えば、旋回用電動モータ２５の駆動時には、後述する旋回制御用のコントローラ８０からの指令信号に基づき、電動モータ制御コントローラ６０がパルス幅変調（ＰＷＭ）信号をインバータ５２に出力することにより蓄電装置２４から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相の旋回用電動モータ２５の固定子巻線への通電を順次転流させることで、指令信号に応じた各相の電流を旋回用電動モータ２５へ出力する。旋回用電動モータ２５は、ロータに永久磁石を用いた永久磁石同期モータである。
【００３０】
旋回用電動モータ２５とインバータ５２間を接続する三相ケーブル５９には、誘起電圧波形検出手段としての電圧センサ５９Ａが設けられていて、旋回用電動モータ２５の回転に伴って発生する誘起電圧波形が、電動モータ制御コントローラ６０に入力されている。
【００３１】
電動モータ制御コントローラ６０には、入力された前記誘起電圧波形から、旋回用電動モータ２５の回転数やロータの磁極位置を算出する磁極位置算出手段となるソフトウエアが実装されている。例えば、旋回用電動モータ２５が停止状態から所定の回転数に達して、誘起電圧が十分な値になったとき、電圧センサ５９Ａによって誘起電圧波形が検出され、誘起電圧波形を電動モータ制御コントローラ６０が処理することによって、旋回用電動モータ２５のロータ磁極位置（ステータとロータの回転位置関係）が算出され、旋回用電動モータ２５のセンサレス駆動制御が開始される。
【００３２】
旋回用電動モータ２５の回転軸と旋回用油圧モータ２７の回転軸とは結合されており、減速機構２６を介して上部旋回体２を駆動する。
【００３３】
旋回制御用のコントローラ８０は、圧力信号、回転速度信号等の図２には示されない信号と旋回操作レバー８１からの操作指令信号とを用いて、コントロールバルブ４２、電動モータ制御ユニット５５に対して指令信号を出力し、油圧単独旋回モード、油圧電動複合旋回モードの切り替え、及び、各モードの旋回制御、電動システムの異常監視、エネルギマネジメント等の制御を行う。７５は、旋回制御用のコントローラ８０からの電気信号を油圧パイロット信号へ変換するデバイスであり、例えば電磁比例バルブに相当する。
【００３４】
次に、本実施の形態における旋回体駆動装置を図３を用いて説明する。図３は本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の一例を一部断面で示す側面図である。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、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
図３に示す本発明の実施の形態である油圧ショベルの旋回体駆動装置は、旋回用油圧モータ２７と遊星歯車の減速機構２６を内蔵したギヤハウジング９０との間に旋回用電動モータ２５を挟み込んだ構成となっている。旋回用電動モータ２５は、シャフト１００、ロータ１０１、ステータコイル１０２、冷却水路１０３、上部ベアリング１０４、下部ベアリング１０５等からなっている。シャフト１００の上部では、油圧モータ軸端１０６が挿入、結合され、シャフト１００の下部の電動モータ軸端１０７は、ギヤハウジング９０内の遊星歯車減速機構に結合されている。
【００３６】
さらにギヤハウジング９０は、シャフトハウジング９１にボルト固定され、これら全体が上部旋回体２の下部の旋回フレーム２１に固定されている。なお、図３において、丸胴９２は、下部走行体１の上部に設けられた環状の部材であって、環状の内輪９３は丸胴９２の上面に複数のボルトで固定されている。この内輪９３の内側には駆動ピニオン９５と噛み合う内歯歯車が設けられている。環状の外輪９４は上部旋回体２側の部材である旋回フレーム２１の下面に複数のボルトで固定され内輪９３の外側を囲んで配置されている。ピニオンシャフト９６は駆動ピニオン９５と旋回用油圧モータの回転軸とを連結している。
【００３７】
本発明の実施の形態によれば、旋回用電動モータ２５は、磁極位置を検出するための回転位置センサをもたないので、図３に示すように極めてシンプルな構造となっている。
【００３８】
次に、上述した本発明の建設機械の一実施の形態によって、旋回操作レバー８１の入力に従って上部旋回体２が駆動されるときの旋回用油圧モータ２７と旋回用電動モータ２５の動作について、図３乃至図６を用いて説明する。図４は本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の加速時のセンサレス駆動制御を示すフローチャート図、図５は本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の減速時のセンサレス駆動制御を示すフローチャート図、図６は本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置のセンサレス駆動制御におけるモータ速度とモータトルクとの関係の一例を示す特性図である。図４乃至図６において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
まず、加速時のステップ（Ｓ１００）では、旋回加速指令が入力される。具体的には、例えば、上部旋回体２が停止した状態において、オペレータにより旋回操作レバー８１の加速操作指令信号が入力される。図６では、時刻Ｔ０から時刻Ｔ３にかけて比例的に増大するように旋回指令信号が入力されている。
【００４０】
次に、ステップ（Ｓ１０２）では、旋回用電動モータ２５の誘起電圧を検出する。具体的には、永久磁石を備えた旋回用電動モータのロータ１０１がステータコイル１０２に対して回転することにより、ステータコイルに誘起電圧が発生し、旋回用電動モータ２５とインバータ５２間の三相ケーブル５９に、旋回用電動モータ２５の回転に伴う誘起電圧波形が発生する。
【００４１】
次に、ステップ（Ｓ１０４）では、前のステップ（Ｓ１０２）で検出された誘起電圧波形の電圧値を測定し、旋回用電動モータ２５の磁極位置が算出できるか否かが判断される。このステップ（Ｓ１０４）でＮＯと判断された場合には、ステップ（Ｓ１０６）に進み、旋回用油圧モータ２７単独による加速が継続され、ステップ（Ｓ１０４）において、ＹＥＳと判断されるまで繰り返される。
【００４２】
ステップ（Ｓ１０４）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ１０８）に移る。ステップ（Ｓ１０８）では、旋回用電動モータ２５の回転に伴う誘起電圧からロータ磁極位置を算出する。具体的には、図６に示す時刻Ｔ１において、旋回用電動モータ速度がＮ０に達し、 誘起電圧が十分な値になったとき、電圧センサ５９Ａによって誘起電圧波形が検出され、電動モータ制御コントローラ６０によって、旋回用電動モータ２５のロータ磁極位置（ステータとロータの回転位置関係）が算出される。ここで、電動モータ制御コントローラ６０は磁極位置を算出するまでは、モータの速度（回転数）を知ることが出来ないので、Ｎ０はあくまで動作を説明するための値である。
【００４３】
次に、ステップ（Ｓ１１０）では、旋回用電動モータ２５のセンサレス駆動制御が開始される。このときは、旋回用電動モータ２５へのトルク指令としては０信号が入力されている。
【００４４】
次に、ステップ（Ｓ１１２）では、旋回用電動モータ２５の速度を検出し、この速度が所定速度Ｎ１以上か否かを判断する。このステップ（Ｓ１１２）でＮＯと判断された場合には、ステップ（Ｓ１１４）に進み、旋回用油圧モータ２７単独による加速が継続され、ステップ（Ｓ１１２）において、ＹＥＳと判断されるまで繰り返される。
【００４５】
ステップ（Ｓ１１２）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ１１６）に移る。ステップ（Ｓ１１６）では、旋回用電動モータ２５へのトルクの印加が開始される。具体的には、図６に示す時刻Ｔ２において、旋回用電動モータ２５の速度が、旋回用電動モータ駆動開始基準速度であるＮ１に達すると、旋回用電動モータ２５へのトルク印加が開始され、さらに、次のステップ（Ｓ１１８）にて旋回用油圧モータ２７と旋回用電動モータ２５の合計トルクにより上部旋回体２が駆動される。なお、図６において、点線は、旋回用電動モータ２５のトルクを、実線は、旋回用油圧モータ２７と旋回用電動モータ２５の合計トルクを示す。また、基準速度Ｎ１は図７に示すように、旋回用電動モータ２５のロータ磁極位置を算出可能となるモータ誘起電圧を発生させるのに必要なモータ速度Ｎ０よりも大きい必要がある。加速時においては、基準速度Ｎ１以上で、旋回用油圧モータ２７と旋回用電動モータ２５の合計トルクにより旋回体の駆動が行われる。磁極位置算出後であるので、この基準速度Ｎ１はＮ０と異なり、電動モータ制御コントローラ６０は知ることが出来る値である。
【００４６】
次に、減速時のステップ（Ｓ２００）では、旋回減速指令が入力される。具体的には、例えば、上部旋回体２が回転状態において、オペレータにより旋回操作レバー８１の減速操作指令信号が入力される。
【００４７】
次に、ステップ（Ｓ２０２）では、旋回用電動モータ２５の速度を検出し、この速度が所定速度Ｎ１以下か否かを判断する。このステップ（Ｓ２０２）でＮＯと判断された場合には、ステップ（Ｓ２０４）に進み、旋回用油圧モータ２７と旋回用電動モータ２５との合計トルクによる減速が継続され、ステップ（Ｓ２０４）において、ＹＥＳと判断されるまで繰り返される。このとき、旋回用電動モータ２５は発電動作を行い、上部旋回体２の運動エネルギが電気エネルギとして回生されている。
【００４８】
ステップ（Ｓ２０２）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ２０６）に移る。ステップ（Ｓ２０６）では、旋回用電動モータ２５へのトルク指令として０信号が入力され、旋回用油圧モータ２７単独の減速が開始される。
【００４９】
次に、ステップ（Ｓ２０８）では、旋回用電動モータ２５のセンサレス駆動制御が終了され、ステップ（Ｓ２１０）の旋回用油圧モータ２７単独による減速が継続され、最終的には、ステップ（Ｓ２１２）により上部旋回体２の旋回が停止する。具体的には、図６に示す時刻Ｔ５において、基準速度Ｎ１まで減速すると、旋回用電動モータ２５へのトルク指令はゼロとなり、旋回用電動モータ２５のトルクがゼロになった後は、旋回用油圧モータ２７のみのトルクで上部旋回体２を停止させる。旋回用電動モータ２５は停止付近になると速度がＮ０以下となり（時刻Ｔ６）、磁極位置が分からなくなり、制御されない状態となる。
【００５０】
上述した本発明の一実施の形態によれば、旋回用油圧モータ２７と旋回用電動モータ２５を両方搭載し、合計トルクにより上部旋回体２を駆動する建設機械において、旋回用電動モータ２５のロータの磁極位置を検出するための回転位置センサを装備せず、旋回用油圧モータ２７のトルクのみで上部旋回体２を駆動した状態で電動モータ制御コントローラ６０が旋回用電動モータ２５に発生する誘起電圧を取り込み、得られた誘起電圧波形から、ロータの磁極位置を算出し、旋回用電動モータ２５をセンサレス駆動することによって、旋回用油圧モータ２７と旋回用電動モータ２５を併用する旋回体駆動装置を備えた建設機械を、高い信頼性をもって、かつ安価に実現することができる。これにより、従来の油圧アクチュエータ駆動の建設機械に慣れたオペレータにも違和感なく操作可能であり、かつ、旋回用電動モータ２５によるエネルギ効率向上効果及びエネルギ回生効果により、省エネルギ化を実現することができる。
【００５１】
次に、本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の他の例を図７を用いて説明する。なお、図７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。
【００５２】
本実施の形態においては、旋回用電動モータ２５と旋回用油圧モータ２７の軸がギヤボックス１３０内で結合され、その回転がピニオンシャフトに導かれている。この場合、ギヤボックス内の図示されないギヤのギヤ比により、旋回用電動モータ２５の回転数と旋回用油圧モータ２７の回転数を変えることができる。このような旋回体駆動装置を用いても、旋回用油圧モータ２７が回転すれば、旋回用電動モータ２５も回転することとなり、旋回用油圧モータ２７のトルクのみで上部旋回体２を駆動した状態で旋回用電動モータ２５に発生する誘起電圧により、磁極位置を算出することが可能となる。
【００５３】
本実施の形態によれば、上述した一実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００５４】
また、本実施の形態においては、旋回体駆動装置のギヤ比の設定により、旋回用電動モータ２５の回転数を旋回用油圧モータ２７の回転数よりも高くなるように設定することが可能となる。このように設定することにより、上部旋回体２の回転数が比較的低い場合であっても、旋回用電動モータ２５の検出回転数が高くなり、上部旋回体２の低速回転域から旋回用電動モータ２５の磁極位置が算出可能となる。この結果、旋回用電動モータ２５のセンサレス駆動可能域を拡張することができ、建設機械の信頼性が向上する。
【００５５】
次に、本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の更に他の例を図８及び図９を用いて説明する。図８は本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の更に他の例を示す側面図、図９は本発明の建設機械の一実施の形態を構成する油圧電動旋回体駆動装置の更に他の例の配置状態を示す平面概略図である。なお、図８及び図９において、図１乃至図７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。
【００５６】
本実施の形態においては、油圧旋回体駆動装置１３４と電動旋回体駆動装置１４４が別個に旋回フレーム２１に設置されるが、旋回用電動モータ２５のピニオン１３３と旋回用油圧モータ２７のピニオン１４３が内輪９３のギヤで結合されるのでやはり、旋回用油圧モータ２７のトルクと旋回用電動モータ２５のトルクの合計で上部旋回体２は駆動され、旋回用油圧モータ２７のトルクのみで上部旋回体２を駆動した状態で旋回用電動モータ２５に発生する誘起電圧により、旋回用電動モータ２５の磁極位置を算出することが可能である。
【００５７】
本実施の形態によれば、上述した一実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００５８】
なお、本発明の実施の形態においては、旋回操作レバー８１からの操作指令信号を旋回制御用のコントローラ８０に入力して、旋回制御用のコントローラ８０からコントロールバルブ４２に旋回駆動指令を出力する例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、旋回操作レバー８１から旋回制御用のコントローラ８０を介せずに、直接コントロールバルブ４２に旋回駆動指令を出力して、旋回用油圧モータ２７を駆動しても良い。
【００５９】
また、本発明の実施の形態においては、建設機械として油圧ショベルを例に説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、油圧ショベル以外の旋回体を有する建設・作業機械全般に対して適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１          下部走行体
２          上部旋回体
２１        旋回フレーム
２２        エンジン
２３        アシスト発電モータ
２４        蓄電装置
２５        旋回用電動モータ
２６        減速機構
２７        旋回用油圧モータ
３          フロント装置
３１        ブーム
３３        アーム
３５        バケット
４１        油圧ポンプ
４２        コントロールバルブ
５５        電動モータ制御ユニット
６０        電動モータ制御コントローラ
８０        旋回制御用のコントローラ
８１        旋回操作レバー
９０        ギヤハウジング
９１        シャフトハウジング
９２        丸胴
９３        内輪
９４        外輪
９５        駆動ピニオン
９６        ピニオンシャフト
【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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