(57)【要約】【課題】作業アームの微速操作を容易にできる電動旋回装置を提供する。【解決手段】左レバー２５の操作により、駆動部９が駆動して上部旋回体を旋回させる。このとき、シフトペダル３１が踏まれていると、制御装置１１は、左レバー２５の操作量を示す電気信号を極低速モードの値に変換し、この変換した値に基づいて、駆動部９に電流を供給する。その結果、左レバー２５の操作量が同じであっても、シフトペダル３１が踏まれている場合の旋回速度は、シフトペダル３１が踏まれていない場合の旋回速度よりも遅くなる。【選択図】図３
2009155992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回台(２)と、
上記旋回台(２)を旋回させる電動モータ(３２)と、
上記旋回台(２)に搭載され、上記旋回台(２)から径方向外方に延びる作業アーム(１０)と、
作業者に操作されると共に、その作業者の操作量に応じて、上記電動モータ(３２)に回転速度を指令する指令手段(２５)と、
上記作業者の操作量に対する上記指令手段(２５)の指令量の比率を切り替える比率切替手段(３１)と、
上記指令手段(２５)からの指令と上記比率切替手段(３１)からの比率を切り替える信号とに基づいて、上記電動モータ(３２)の回転速度を制御する制御装置（１１）と
を備えたことを特徴とする電動旋回装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動旋回装置において、
上記作業アーム(１０)は、
一端が上記旋回台(２)に回動自在に連結されたブーム(２０)と、
一端が上記ブーム(２０)の他端に回動自在に連結されたアーム(２１)と、
上記アーム(２１)の他端に回動自在に連結されたバケット(２２)と、
上記ブーム(２０)、アーム(２１)およびバケット(２２)を回動駆動する油圧シリンダ(１６，１７，１８，１９)と
を含むことを特徴とする電動旋回装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動旋回装置において、
上記比率切替手段(３１)は上記旋回台(２)に設けられたペダル(３１)であることを特徴とする電動旋回装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の電動旋回装置において、
上記電動モータ(３２)のエネルギを回生する回生手段(５１)と、
上記回生手段(５１)で回生された電気を蓄える蓄電装置(５２)と
を備えたことを特徴とする電動旋回装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建設機械や特装車等に使用される電動旋回装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベルとしては、特開２００１−２１４９０２号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この油圧ショベルは、下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に搭載された旋回台とを備えている。この旋回台の旋回は油圧モータによって行われ、その旋回速度は油圧モータに供給する作動油の量で調節している。
【０００３】
上記旋回台は径方向外方に向って延びる作業アームを有している。また、上記旋回台には運転室が設けられており、運転者はその運転室内の操作レバーを操作して旋回台を旋回させる。
【０００４】
ところで、上記従来の油圧ショベルでは、油圧モータへの作動油の供給量を調整することによって、旋回台の速度を調節しているため、負荷がかかった状態で旋回台を滑らかに旋回させつつ、その旋回速度を十分に遅くすることができない。
【０００５】
したがって、上記作業アームの先端部（旋回台側とは反対側の端部）を数十ｍｍ単位で動かす場合、作業アームの先端部は旋回台の動きが増幅されるため、１／１０秒単位の操作で操作レバーを引いて戻さねばならないので、熟練者でないと作業アームの先端部を数十ｍｍ単位で動かすことができない。
【０００６】
このように、上記従来の油圧ショベルには、作業アームの先端部の微少操作が困難だという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−２１４９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、作業アームの微速操作を容易にできる電動旋回装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の電動旋回装置は、
旋回台と、
上記旋回台を旋回させる電動モータと、
上記旋回台に搭載され、上記旋回台から径方向外方に延びる作業アームと、
作業者に操作されると共に、その作業者の操作量に応じて、上記電動モータに回転速度を指令する指令手段と、
上記作業者の操作量に対する上記指令手段の指令量の比率を切り替える比率切替手段と、
上記指令手段からの指令と上記比率切替手段からの比率を切り替える信号とに基づいて、上記電動モータの回転速度を制御する制御装置と
を備えたことを特徴としている。
【０００９】
上記構成の電動旋回装置によれば、上記電動モータで旋回台を旋回させるため、油圧モータで旋回台を旋回させる場合に比べて旋回台の最低回転速度を遅くすることができ、しかも、油圧モータの最低回転速度で旋回させる場合よりも、遅い速度で旋回台を滑らかに旋回させることができる。
【００１０】
また、上記指令手段は、作業者の操作量に応じて電動モータに回転速度を指令する。この際、上記制御装置は、指令手段からの指令と比率切替手段からの比率を切り替える信号とに基づいて、電動モータの回転速度を制御するので、比率切替手段によって、作業者の操作量に対する指令手段の指令量の比率を小さくすることにより、作業者の操作量が大きくても、旋回台が滑らかに微速で旋回する。
【００１１】
したがって、上記作業者は作業アームの先端部を数十ｍｍ単位で容易に動かすことができる。
【００１２】
一実施形態の電動旋回装置では、
上記作業アームは、
一端が上記旋回台に回動自在に連結されたブームと、
一端が上記ブームの他端に回動自在に連結されたアームと、
上記アームの他端に回動自在に連結されたバケットと、
上記ブーム、アームおよびバケットを回動駆動する油圧シリンダと
を含む。
【００１３】
上記実施形態の電動旋回装置によれば、上記作業アームはブーム、アーム、バケットおよび油圧シリンダを有するので、例えば建設現場での精細な微速作業を行うことができる。
【００１４】
一実施形態の電動旋回装置では、
上記比率切替手段は上記旋回台に設けられたペダルである。
【００１５】
上記実施形態の電動旋回装置によれば、上記旋回台に設けられたペダルによって、作業者の操作量に対する指令手段の指令量の比率を切り替えることができるので、その切り替え操作を簡単にすることができる。
【００１６】
一実施形態の電動旋回装置は、
上記電動モータのエネルギを回生する回生手段と、
上記回生手段で回生された電気を蓄える蓄電装置と
を備えている。
【００１７】
上記実施形態の電動旋回装置によれば、上記回生手段および蓄電装置を備えるので、電動モータにより発生した電気を回生手段で蓄電装置に回生し、省エネ効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電動旋回装置によれば、電動モータに回転速度を指令する際、比率切替手段が作業者の操作量に対する指令手段の指令量の比率を切り替えることができるので、作業者の指令手段に対する操作量が大きくても、旋回台を滑らかに微速で旋回させることができ、その結果、旋回台から径方向外方に延びる作業アームの微速操作を簡単にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の電動旋回装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態の電動旋回装置２を備えたハイブリット油圧ショベルの概略斜視図である。なお、図１において、ハイブリット油圧ショベルの構造を判り易くするため、内部が見えるように図示している。
【００２１】
上記ハイブリット油圧ショベルは、下部走行体１と、この下部走行体１に搭載された電動旋回装置２とを備えている。
【００２２】
上記下部走行体１は、走行モータ３によって前方および後方に向って走行自在となっている。また、上記下部走行体１は、それぞれ独立に駆動可能な左側駆動部４および右側駆動部５を有している。そして、上記下部走行体１の前部には、ブレードシリンダ７で駆動されるブレード６が取り付けられている。
【００２３】
上記電動旋回装置２は、上部旋回体８と、この上部旋回体８を旋回させる駆動部９と、上部旋回体８に搭載された作業アーム１０と、駆動部９の駆動を制御する制御装置１１（図３参照）とを備えている。なお、上記上部旋回体８は旋回台の一例である。
【００２４】
上記上部旋回体８には、作動油タンク１２、オイルクーラ１３、油圧ポンプ１４、コントロールバルブ１５が設けられている。この油圧ポンプ１４は、ブレードシリンダ７や、後述するブームシリンダ１６、ブームオフセットシリンダ１７、アームシリンダ１８およびバケットシリンダ１９に作動油を供給する。この作動油の供給はコントロールバルブ１５で制御される。また、上記上部旋回体８は、電動モータ３２の回生回路５１（図３）で回生された電気を蓄えるバッテリ５２を搭載している。なお、上記バッテリ５２は蓄電装置の一例である。
【００２５】
上記作業アーム１０は、上部旋回体８から径方向外方に延びている。また、上記作業アーム１０は、ブーム２０、アーム２１、バケット２２、ブームシリンダ１６、ブームオフセットシリンダ１７、アームシリンダ１８およびバケットシリンダ１９を含んでいる。なお、上記ブームシリンダ１６、ブームオフセットシリンダ１７、アームシリンダ１８およびバケットシリンダ１９は、油圧シリンダの一例である。
【００２６】
上記ブーム２０の一端は上部旋回体８に回動自在に連結されている。また、上記ブーム２０の他端には、アーム２１の一端がブーム２０の他端に回動自在に連結されている。そして、上記アーム２１の他端にはバケット２２が回動自在に連結されている。これらのブーム２０、アーム２１およびバケット２２は、ブームシリンダ１６、ブームオフセットシリンダ１７、アームシリンダ１８およびバケットシリンダ１９によって回動駆動される。
【００２７】
図２は、上記上部旋回体８に設けられた運転室２３の概略構成図である。
【００２８】
上記運転室２３には運転座席２４が設置されおり、運転者はその運転座席２４に座って、左レバー２５、右レバー２６、別レバー２９、アクセルペダル３０、シフトペダル３１、第１走行レバー２７および第２走行レバー２８を操作する。なお、上記左レバー２５は指令手段の一例で、シフトペダル３１は比率切替手段の一例である。
【００２９】
より詳しくは、上記運転者が右レバー２６を矢印Ｆ１，Ｂ１方向へ操作すると、上部旋回体８に対してブーム２０が回動する。また、上記運転者が右レバー２６を矢印Ｌ１，Ｒ１方向へ操作すると、アーム２１に対してバケット２２が回動する。
【００３０】
また、上記運転者が左レバー２５を矢印Ｆ２，Ｂ２方向へ操作すると、ブーム２０に対してアーム２１が回動する。また、上記運転者が左レバー２５を矢印Ｌ２，Ｒ２方向へ操作すると、下部走行体１に対して上部旋回体８が旋回する。
【００３１】
また、上記運転者が、第１走行レバー２７を矢印Ｆ３，Ｂ３方向へ操作すると、下部走行体１の左側駆動部４のみが駆動する一方、第２走行レバー２８を矢印Ｆ４，Ｂ４方向へ操作すると、下部走行体１の右側駆動部５のみが駆動する。
【００３２】
また、上記運転者が別レバー２９を矢印Ｆ５，Ｂ５方向へ操作すると、下部走行体１に対してブレード６が上下方向に移動する。
【００３３】
また、上記運転者がアクセルペダル３０を踏むと、上部旋回体８内に搭載されたエンジン（図示せず）の出力が増加する。上記エンジンは、運転者がアクセルペダル３０を踏んでないと、アイドル状態となる。なお、上記エンジンは油圧ポンプ１４の動力源である。
【００３４】
また、上記運転者がシフトペダル３１を踏みながら、左レバー２５を矢印Ｌ２，Ｒ２方向へ操作すると、下部走行体１に対して上部旋回体８が極低速で旋回する。これに対して、上記運転者がシフトペダル３１を踏まないで、左レバー２５を同様に操作すると、下部走行体１に対して上部旋回体８が通常速度で旋回する。
【００３５】
このように、上記左レバー２５の矢印Ｌ２，Ｒ２方向への操作角度が同じであっても、シフトペダル３１が踏まれている場合の旋回速度は、シフトペダル３１が踏まれていない場合の旋回速度よりも遅くなる。
【００３６】
すなわち、上記運転者がシフトペダル３１を踏むことにより、左レバー２５の矢印Ｆ２，Ｂ２方向の操作感度を鈍くすることができる。
【００３７】
図３は、上記左レバー２５およびシフトペダル３１から駆動部９への信号の流れを説明するためのブロック図である。
【００３８】
上記制御装置１１は、左レバー２５の矢印Ｌ２，Ｒ２方向への操作角度に応じた電気信号を受けると共に、シフトペダル３１のＯＮ／ＯＦＦを示す電気信号も受ける。より詳しくは、上記左レバー２５からの電気信号は、制御装置１１内の増幅器（図示せず）に入力される。また、上記制御装置１１は、シフトペダル３１からのＯＮ信号を受けていないと、増幅器において、左レバー２５からの電気信号を所定の増幅率で増幅する一方、シフトペダル３１からのＯＮ信号を受けると、上記所定の増幅率より小さい増幅率で左レバー２５からの電気信号を増幅する。そして、上記制御装置１１は、増幅器の出力信号に基づいて、駆動部９に電流を供給する。
【００３９】
上記駆動部９は、電動モータ３２、減速機３３およびピニオンギア３４から成っている。上記電動モータ３２の動力は減速機３３を介してピニオンギア３４に伝わる。また、上記ピニオンギア３４は、下部走行体１に固定された内歯式単列形のリングギア３５に歯合している。
【００４０】
上記電動モータ３２には回生回路５１が設けられている。この回生回路５１は電動モータ３２のエネルギを回生する。なお、上記回生回路５１は回生手段の一例である。
【００４１】
このような駆動部９の電動モータ３２に電流を供給すると、ピニオンギア３４が回転し、上部旋回体８が駆動部９と共に動く。その結果、図４に示す上部旋回体８が図５に示すように旋回する。
【００４２】
以下、図６のフローチャートにしたがって、上記駆動部９の電動モータ３２の旋回速度の制御について説明する。
【００４３】
まず、ステップＳ１で、左レバー２５の矢印Ｌ２，Ｒ２方向への操作角度を電気信号に変換する。
【００４４】
次に、ステップＳ２で、シフトペダル３１がＯＮされているか否かを判定する。このシフトペダル３１がＯＮされていないと判定すると、ステップＳ３に進む一方、シフトペダル３１がＯＮされていると判定すると、ステップＳ１１に進む。なお、上記シフトペダル３１のＯＮとは、運転者がシフトペダル３１を踏んでいることを意味する。また、上記シフトペダル３１ＯＦＦとは、運転者がシフトペダル３１を踏んでいないことを意味する。
【００４５】
上記ステップＳ４では、制御装置１１が、左レバー２５の矢印Ｌ２，Ｒ２方向への操作角度を示す電気信号を維持する。
【００４６】
上記ステップＳ１１では、制御装置１１が、左レバー２５の矢印Ｌ２，Ｒ２方向への操作角度を示す電気信号を極低速モードの値に変換する。
【００４７】
最後に、ステップＳ４で、制御装置１１が駆動部９の電動モータ３２に電流を供給して、上部旋回体８を旋回させる。
【００４８】
上記ステップＳ４がステップＳ３に引き続いて行われる場合、制御装置１１は、左レバー２５の矢印Ｌ２，Ｒ２方向への操作角度を示す電気信号に基づき、駆動部９の電動モータ３２に電流を供給するので、上部旋回体８は通常速度（例えば左レバー２５を一杯に倒して約１０ｒｐｍ）で回転する。
【００４９】
一方、上記ステップＳ４がステップＳ１１に引き続いて行われる場合、制御装置１１は、ステップＳ１１で変化された値の電気信号に基づいて、駆動部９の電動モータ３２に電流を供給するので、上部旋回体８は極低速（例えば左レバー２５を一杯に倒して約１ｒｐｍ）で回転する。
【００５０】
このように、上記駆動部９の電動モータ３２で上部旋回体８を旋回させることによって、油圧モータの最低回転速度よりも遅い速度で上部旋回体８を滑らかに旋回させることができる。
【００５１】
また、上記シフトペダル３１がＯＮされている間は、左レバー２５の矢印Ｌ２，Ｒ２方向への操作による指令は、制御装置１１で例えば１／１０に読み替えられて、駆動部９の電動モータ３２に送られるので、左レバー２５の矢印Ｌ２，Ｒ２方向への操作角度が大きくても、上部旋回体８を約１ｒｐｍのような極低速で滑らかに旋回させることができる。
【００５２】
したがって、上記上部旋回体８を約１ｒｐｍのような極低速で旋回させれば、熟練者でなくても作業アーム１０の先端部を数十ｍｍ単位で容易に動かすことができる。
【００５３】
また、上記上部旋回体８を減速させる際、駆動部９の電動モータ３２により発生した電気を回生回路５１でバッテリ５２に回生することができる。
【００５４】
したがって、上記回生回路５１で回生した電気をバッテリ５２に蓄え、バッテリ５２に蓄えた電気を必要に応じて使用することにより、省エネ効果も得ることができる。
【００５５】
もし、上記上部旋回体８を油圧モータで旋回させるなら、上部旋回体８の旋回速度は、油圧モータへ向う作動油の量を絞って減速させるため、上部旋回体８の減速時において、油圧モータへ向う作動油は仕事をしない。
【００５６】
したがって、上記上部旋回体８を油圧モータで旋回させると、エネルギが無駄に消費されてしまう。
【００５７】
上記実施の形態では、比率切替手段の一例としてのシフトペダル３１を運転室２３に設けていたが、比率切替手段の一例としてのボタンを例えば左レバー２５の上部に設けてもよい。
【００５８】
上記実施の形態では、電動旋回装置２をハイブリット油圧ショベルに使用した場合について説明したが、本発明の電動旋回装置は、クレーン車等の建設機械や、梯子車等の特装車等に使用してもよい。
【００５９】
上記実施の形態では、シフトペダル３１のＯＮ，ＯＦＦに応じて、増幅率が変更される増幅器を制御装置１１内に設けていたが、シフトペダル３１のＯＮ，ＯＦＦに応じて、入力電圧に対する出力電圧の比率を変更する分圧回路を制御装置１１内に設けてもよいし、あるいは、シフトペダル３１のＯＮ，ＯＦＦに応じて、定数を変更するデジタル乗算器を制御装置１１内に設けてもよい。この分圧回路またはデジタル乗算器を使用する場合、左レバー２５の矢印Ｌ２，Ｒ２方向への操作角度に応じた電気信号が分圧回路またはデジタル乗算器に入力されるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１はハイブリット油圧ショベルの概略斜視図である。
【図２】図２は上部旋回体の運転室の概略構成図である。
【図３】図３は旋回電動機の信号の流れを説明するためのブロック図である。
【図４】図４は上記上部旋回装置の旋回を説明するための図である。
【図５】図５は上記上部旋回装置の旋回を説明するための図である。
【図６】図６は旋回速度の切り替え制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
２  上部旋回体
１０  作業アーム
１１  制御装置
１６  ブームシリンダ
１７  ブームオフセットシリンダ
１８  アームシリンダ
１９  バケットシリンダ
２０  ブーム
２１  アーム
２２  バケット
３１  シフトペダル
３２  電動モータ
５１  回生回路
５２  バッテリ
【図１】
2009155992.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009155992.tif 000006
【図５】
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【図６】
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