JP2014058825A - 建設機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】建設機械である油圧ショベルは、上部旋回体20を旋回駆動するための電動アクチュエータである旋回電動モータ25を有する。旋回電動モータ25に設けた巻線は、少なくとも二系統以上の巻線を有し、コントローラ80は、電動モータ25に加わる負荷に応じて、二系統以上の巻線の内の一つに切り替える。押し当て作業で負荷が大きいと判定したときは、巻線を切り替えることで低遠高トルク特性にし、押し当て作業性を改善する。
【選択図】図2
Description
かかる構成により、押し当て作業時で負荷が大きい場合に押し当て作業の効率をあげることができるとともに、必要のないときはインバータや電動モータの寿命への影響も少なくなし得るものとなる。
最初に、図1を用いて、本実施形態による建設機械の全体構成について説明する。なお、ここでは、建設機械として、油圧ショベルを例にとって説明する。なお、本発明は、旋回体を備えた建設機械全般に適用が可能であり、本発明の適用が油圧ショベルに限定されるものではない。
図2は、本発明の第1の実施形態による建設機械の主要電動・油圧機器のシステム構成図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図3は、本発明の第1の実施形態による建設機械の電動システムの構成を示す電気回路図である。なお、図2と同一符号は、同一部分を示している。
図4は、本発明の第1の実施形態による建設機械の電動システムに用いる電動モータの巻線の構成図である。図5は、本発明の第1の実施形態による建設機械の電動システムに用いる電動モータの回転数トルク特性の説明図である。
図6及び図8は、本発明の第1の実施形態による建設機械の電動システムにおける巻線切り替えの動作内容を示すフローチャートである。図7及び図9は、本発明の第1の実施形態による建設機械の電動システムにおける巻線切り替え時の動作内容を示すタイミングチャートである。
図7において、横軸は時間を示している。図7(A)の縦軸は旋回パイロット圧Pを示し、図7(B)の縦軸は電動モータ実速度Nを示し、図7(C)の縦軸は電動モータトルクTを示している。
図14は、本発明の各実施形態による建設機械の電動システムに用いる旋回用電動モータの他の巻線の構成図である。図15は、本発明の各実施形態による建設機械の電動システムに用いる旋回用電動モータの他の回転数トルク特性の説明図である。
図17は、本発明の各実施形態による建設機械の電動システムに用いる旋回用電動モータのその他の巻線の構成図である。図18は、本発明の各実施形態による建設機械の電動システムに用いる旋回用電動モータのその他の回転数トルク特性の説明図である。
11…クローラ
12…クローラフレーム
13…右走行用油圧モータ
14…左走行用油圧モータ
20…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…電気二重層キャパシタ
25…旋回電動モータ
25A…回転速度検出手段
26…減速機
27…旋回油圧モータ
30…フロント装置
31…ブーム
32…ブームシリンタ
33…アーム
34…アームシリンダ
35…バケット
36…バケットシリンダ
40…油圧システム
41…油圧ポンプ
42…コントロールバルブ
43…油圧配管
51…チョッパ
52…旋回電動モータ用インバータ
53…アシスト発電モータ用インバータ
54…平滑コンデンサ
55…パワーコントロールユニット
56…メインコンタクタ
57…メインリレー
58…突入電流防止回路
75…電気→油圧信号変換デバイス
77…油圧−電気信号変換デバイス
79…パイロット圧信号遮断弁
80…コントローラ(旋回モード切り替え手段)
90…旋回操作レバー
92…ロックレバー
101,102,104,106…巻線
103,105,107…巻線切替用リレー
201…巻線切替信号
202…モニタ
203…巻線切替スイッチ
301…ホイールローダーの走行モータ
Claims (6)
- 電動駆動により被駆動体を駆動する電動アクチュエータを有する建設機械であって、
前記電動アクチュエータに設けた巻線は、少なくとも二系統以上の巻線を有し、
前記電動アクチュエータに加わる負荷に応じて、前記二系統以上の巻線の内の一つに切り替える巻線切替部を備えることを特徴とする建設機械。 - 請求項1記載の建設機械において、
前記二系統以上の巻線のうち、第2の系統の巻線は、第1の系統の巻線に比べて巻線数が多く、前記巻線切替部により第2の系統の巻線に切り替えられたときは、第1の巻線に切り替えられた時の、前記電動アクチュエータの回転速度−トルク特性に対して、低速ー高トルクの特性となることを特徴とする建設機械。 - 請求項2記載の建設機械において、
前記電動アクチュエータは、三相交流電動モータであり、
3相の各相を構成する巻線は、第1の巻線と第2の巻線とを有し、
前記第1の巻線単独で、前記第1の系統の巻線を構成し、
前記第1の巻線と前記第2の巻線が直列接続されて、前記第2の系統の巻線を構成することを特徴とする建設機械。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の建設機械において、
前記負荷として旋回パイロット圧と前記電動アクチュエータの回転速度の大きさにより、前記旋回体の一部を作業対象に押し当てる押し当て作業状態と判定したときに、前記状態の保持時間により、前記二系統の巻線の内、前記電動アクチュエータの巻線を、高トルクを出力することのできる系統に切り替えることを特徴とする建設機械。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の建設機械において、
前記負荷として前記旋回パイロット圧と前記電動アクチュエータの回転速度の大きさにより、前記旋回体の一部を作業対象に押し当てる押し当て作業状態と判定したときに、前記旋回パイロット圧の時間積分値により、前記二系統の巻線の内、前記電動アクチュエータの巻線を、高トルクを出力することのできる系統に切り替えることを特徴とする建設機械。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の建設機械において、
前記電動アクチュエータに加えて、油圧駆動により前記旋回体を旋回駆動する油圧アクチュエータを備え、前記電動アクチュエータが磁極位置検出センサを備えていない場合において、負荷として前記旋回パイロット圧と前記油圧アクチュエータの入口、出口の圧力差から求められる油圧トルクの大きさにより、前記旋回体の一部を作業対象に押し当てる押し当て作業状態と判定したときに、前記二系統の巻線の内、前記電動アクチュエータの巻線を、高トルクを出力することのできる系統に切り替えることを特徴とする建設機械。
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