JP2552865B2 - 電気パワ−エキスカベ−タ - Google Patents

電気パワ−エキスカベ−タ

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JP2552865B2
JP2552865B2 JP62137024A JP13702487A JP2552865B2 JP 2552865 B2 JP2552865 B2 JP 2552865B2 JP 62137024 A JP62137024 A JP 62137024A JP 13702487 A JP13702487 A JP 13702487A JP 2552865 B2 JP2552865 B2 JP 2552865B2
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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2058Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2062Control of propulsion units
    • E02F9/207Control of propulsion units of the type electric propulsion units, e.g. electric motors or generators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、従来の油圧パワーエキスカベータの欠点を
補い、かつ省エネ駆動が可能であって、従来の鉱山用の
電気ショベルに比較して多機能性を有する電気パワーエ
キスカベータに関するものである。
(従来の技術) 従来、多機能性から油圧パワーエキスカベータが建設
機械の主力を占めている。また、一方では、高パワーか
つ大型重機として大きな鉱山にて第4図に示される電気
ショベルが使用されている。
前者の油圧パワーエキスカベータは、省エネおよび操
作性に難があり、また、後者の鉱山用電気ショベルは、
超大型建設機械として実用されているが、フロント作業
機系が簡単な構造であり、その運動方向が制限されてい
るため、多機能性に欠ける難点がある。
すなわち、従来の油圧パワーエキスカベータは、エン
ジンで油圧ポンプを駆動し、走行系および旋回系の駆動
動力源として、前記油圧ポンプから供給される圧油によ
って駆動される油圧モータと減速機とを使用し、また、
フロント作業機系すなわちブーム、アームおよびバケッ
トの駆動動力源としては、前記油圧ポンプから供給され
る圧油によって作動される油圧シリンダをそれぞれ使用
しており、このような油圧パワーエキスカベータでは、
油圧ポンプで発生した圧油を前記各駆動系に供給するの
で、その油量を制御するための制御ボルブを油圧配管中
に介在させることが必要不可欠である。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、このような油圧制御系では、油圧ポンプ、油
圧制御バルブ、油圧配管および油圧モータ等において圧
力損失があり、また油漏洩に伴う効率低下が避けがたい
問題がある。また、高出力を望むため油圧がより高圧と
なり、そのため高圧油の制御および切換の衝撃による滑
かな制御がより困難となりつつある。
また、第4図に示されるように、強力かつ滑かな制御
性を生かして大きな鉱山等で使用される電気ショベルに
おいては、フロント作業機系21の駆動が単純であり、電
気モータでドラムを駆動し、ワイヤ22を巻き取るように
しているため、多機能性に欠ける難点がある。
本発明の目的は、このような点に鑑みなされたもの
で、電動であって、かつ油圧パワーエキスカベータ特有
の多機能性を有する電気パワーエキスカベータを提供す
るものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、走行系11、旋回系12およびフロント作業機
系としてブーム13、アーム14、バケット15を有するパワ
ーエキスカベータにおいて、走行系11e,11f、旋回系1
2、ブーム13、アーム14およびバケット15の各回転駆動
部にそれぞれ設けられた電動モータ34a〜34fおよび減速
機35a〜35fからなる電動式ロータリアクチュエータと、
この各電動式ロータリアクチュエータに供給される電力
を、オペレータにて操作される操作部43〜46より入力さ
れる操作指令により制御するパワーコントローラ33a〜3
3fとを具備し、前記フロント作業機系の回転駆動部に設
けられた電動式ロータリアクチュエータは、相互に回動
自在の一方の部材51および他方の部材53により閉塞され
た空間内に内蔵され、一方の部材51に電動式ロータリア
クチュエータを構成する電動モータ55および減速機56が
一体に設けられ、この減速機56の出力回転軸57が係合部
材62,64を介し他方の部材53に係合された構成の電気パ
ワーエキスカベータである。
(作用) 本発明の電気パワーエキスカベータは、全ての回動部
分が、パワーコントローラ33a〜33fにより電力制御され
る電動式ロータリアクチュエータによって、ほとんど騒
音を発することなく、高度に制御され、滑かに動作され
る。さらに、フロント作業機系の回転駆動部では、内蔵
された電動式ロータリアクチュエータにより一方の部材
51と他方の部材53との間で回転動作が行われる。
(実施例) 以下、本発明を第1図乃至第3図に示される実施例を
参照して詳細に説明する。
第3図に示されるように、この電子パワーエキスカベ
ータは、走行系11および旋回系12の回転駆動部に、発電
用エンジンによって作動される発電機から供給される電
力によって駆動される電動モータおよび減速機からなる
電動式ロータリアクチュエータを使用し、同様に、フロ
ント作業機系すなわちブーム13、アーム14およびバケッ
ト15の回転駆動部としての回動節16,17,18に、前記電力
によって駆動される電動モータおよび減速機からなる電
動式ロータリアクチュエータを動力源として使用してい
る。
第1図に、電気パワーエキスカベータのシステム構成
を示す。エンジン31によって発電機32が駆動され、この
発電機32によって発電された電力は、パワーコントロー
ラ33a,33b,33c,33d,33e,33fに送られ、そのスイッチン
グにより電動モータ34a,34b,34c,34d,34e,34fが駆動さ
れる。
電動モータ34aは減速機35aと一体化され、電動モータ
34eは減速機35eと一体化され、電動モータ34fは減速機3
5fと一体化され、そして、電動モータ34aおよび減速機3
5aは、旋回系12の電動式ロータリアクチュエータであ
り、電動モータ34eおよび減速機35eは、走行系(左側)
11eの電動式ロータリアクチュエータであり、電動モー
タ34fおよび減速機35fは、走行系(右側)11fの電動式
ロータリアクチュエータである。
また、電動モータ34bは減速機35bと一体化され、電動
モータ34cは減速機35cと一体化され、電動モータ34dは
減速機35dと一体化され、そして、電動モータ34bおよび
減速機35bは、回動節17にてアーム14を駆動する電動式
ロータリアクチュエータを構成し、電動モータ34cおよ
び減速機35cは、回動節16にてブーム13を駆動する電動
式ロータリアクチュエータを構成し、電動モータ34dお
よび減速機35dは、回動節18にてバケット15を駆動する
電動式ロータリアクチュエータを構成する。
第1図にて、入力変換器41a,41b,41c,41d,41e,41fに
供給される電力は、発電機32の出力が電圧変換器42によ
って所要の電圧に変換されて得られる。一例として、発
電機出力は数千ボルト、変換電圧は数十ボルトである。
第1図にて、ジョイスティック43は、左右方向Aの操
作によって旋回系12を制御し、前後方向Bの操作によっ
てアーム14の回動節17を制御するものである。また、ジ
ョイスティック44は、左右方向Cの操作によってブーム
13の回動節16を制御し、前後方向Dの操作によってバケ
ット15の回動節18を制御するものである。さらに、ペダ
ル45は、走行系(左側)11eを制御するものであり、ま
たペダル46は、走行系(右側)11fを制御するものであ
る。
前記ジョイスティック43,44およびペダル45,46は、オ
ペレータにて操作される操作部であり、これらの操作部
より入力変換器41a〜41fを経てパワーコントローラ33a
〜33fへ入力された操作指令により、発電機32からこの
パワーコントローラ33a〜33fを経て各電動式ロータリア
クチュエータに供給される電力を制御する。
電気パワーエキスカベータの駆動系のうち、走行系11
と旋回系12は、従来の油圧モータおよび減速機に代え
て、電動モータおよび減速機を用いるだけでよい。一
方、フロント作業機系の回動節16、回動節17または回動
節18では、第2図に示されるように、一方の部材51とこ
の部材に対しベアリング52を介し回動自在に設けられた
他方の部材53とにより閉塞された空間内の電動式ロータ
リアクチュエータを内蔵する。
すなわち、この第2図に示されるように、一方の部材
51に設けられた凹部54の両側板部と凹部54に嵌合された
他方の部材53の先端部に穿設された横穴とにより閉塞さ
れた空間が形成され、前記横穴内に電動式ロータリアク
チュエータを構成する電動モータ55および減速機56が嵌
合され、他方の部材53の横穴を閉塞する前記凹部54の一
側板部に電動モータ55および減速機56が一体に取付けら
れ、凹部54の他側板部にこの減速機56の出力回転軸57が
ベアリング58によって回転自在に支持されている。
この減速機56の出力回転軸57にはキー61によって一体
化された一方の係合部材としての駆動板62が嵌着され、
さらに、この駆動板62には外径部の噛合部63を介して他
方の係合部材としての被動リング64が一体的に係合され
ている。この被動リング64は他方の部材53に一体に固着
されている。前記電動モータ55に電力を供給する電線65
は、一方の部材51に穿設された孔66に挿通されている。
そうして、電動モータ55に通電を開始すると、減速機
56を介し低速の回転が回転軸57に得られ、この回転軸57
と一体的に設けられている駆動板62、被動リング64およ
び他方の部材53が回動する。例えば、回動節16では他方
の部材53としてのブーム13が回動し、また回動節17で
は、一方の部材51としてのブーム13に対し、他方の部材
53としてのアーム14が回動し、また回動節18では、一方
の部材51としてのアーム14に対し、他方の部材53として
のバケット15が回動する。
なお、本発明に係る発明者らは、先に、特願昭61−19
4054号及び実願昭61−121053号の出願に係る明細書およ
び図面において、パワーショベルのフロント作業機系の
回動節を回転駆動方式によって回動するものを提案して
いる。前記実施例は、このように先に提案された回転駆
動型フロント作業機系を前提として、多機能性を有する
電気パワーエキスカベータを実現可能とするもので、旋
回系、走行系はいうまでもなく、ブーム、アームおよび
バケットの全てを、電動モータで容易に駆動できるよう
になるので、本発明がその威力を発揮することとなる。
特に、優れた電動パワーエキスカベータを実現するため
には、回転型の電動モータが最も有利であり、前記実施
例ではそれを容易に構成できる。
また、都市部では外部電力の供給が可能であるから、
そのような場合はエンジン31を停止し、自装発電機32か
ら供給される電力でなく、外部電力により電動モータを
駆動すると、低騒音化を図る上で好ましい。
(発明の効果) 本発明によれば、走行系、旋回系、ブーム、アームお
よびバケットの各回転駆動部に電動モータおよび減速機
からなる電動式ロータリアクチュエータをそれぞれ設
け、この各電動式ロータリアクチュエータに供給される
電力を、操作部より入力される操作指令によりパワーコ
ントローラにて制御するようにしたから、この操作部お
よびパワーコントローラによる電力制御により、従来の
油圧制御では不可能であった高度な制御性が得られると
ともに、スムーズな起動、停止制御が得られ、運転が容
易であるとともに、好適な操作が可能である。
また本発明の電気制御では、油圧制御における油圧機
器の圧力損失や油漏れによる効率低下が発生せず、エネ
ルギ効率が大幅に向上して低燃費を実現できるととも
に、大量の油を使用することがないので油漏れがなく環
境保全に役立つ。さらに、電気制御であるから、油圧制
御では解決できなかった騒音抑制が実現できる。特に、
都市部では外部電力の供給が可能となり、しかも電動式
ロータリアクチュエータがフロント作業機系の回転駆動
部に内蔵されていることと相俟って、低騒音化の特徴を
発揮できる。そして、この電気制御は、油圧制御と比較
してメインテナンスが容易であり、そのため大幅な信頼
性向上が図れる。
加えて、本発明は、フロント作業機系の一方の部材お
よび他方の部材により閉塞された空間内に電動式ロータ
リアクチュエータを内蔵したので、このアクチュエータ
が作業中に障害物と接触するおそれがなく操作しやすい
とともに、このアクチュエータから発生する低騒音をさ
らに外部へ漏れないようにして、外部電力を使用した場
合は完全な無騒音化を図ることもできる。さらに、電動
式ロータリアクチュエータを閉塞空間内に内蔵すること
により、このアクチュエータがフィールド作業にて電気
的トラブルの原因となる雨水などに直接さらされること
から防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電気パワーエキスカベータのシステム
構成図、第2図はその回動節の一例を示す断面図、第3
図は本発明の電気パワーエキスカベータの外観図、第4
図は従来の鉱山用電気ショベルの外観図である。 11……走行系、12……旋回系、13,14,15……フロント作
業機系としてのブーム、アームおよびバケット、34a〜3
4f……電動式ロータリアクチュエータの電動モータ、35
a〜35f……減速機、51……一方の部材、53……他方の部
材、62……係合部材としての駆動板、64……係合部材と
しての被動リング。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走行系、旋回系およびフロント作業機系と
    してブーム、アーム、バケットを有するパワーエキスカ
    ベータにおいて、 走行系、旋回系、ブーム、アームおよびバケットの各回
    転駆動部にそれぞれ設けられた電動モータおよび減速機
    からなる電動式ロータリアクチュエータと、 この各電動式ロータリアクチュエータに供給される電力
    を、オペレータにて操作される操作部より入力される操
    作指令により制御するパワーコントローラとを具備し、 前記フロント作業機系の回転駆動部に設けられた電動式
    ロータリアクチュエータは、相互に回動自在の一方の部
    材および他方の部材により閉塞された空間内に内蔵さ
    れ、一方の部材に電動式ロータリアクチュエータを構成
    する電動モータおよび減速機が一体に設けられ、この減
    速機の出力回転軸が係合部材を介し他方の部材に係合さ
    れた ことを特徴とする電気パワーエキスカベータ。
  2. 【請求項2】電動式ロータリアクチュエータは、エンジ
    ンで作動される発電機から供給される電力、または外部
    電力によって駆動される電動モータを有することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の電気パワーエキスカ
    ベータ。
  3. 【請求項3】走行系、旋回系、フロント作業機系のブー
    ム、アームおよびバケットの全てが、エンジンで作動さ
    れる発電機からパワーコントローラを介して供給される
    電力によって駆動される電動モータおよび減速機からな
    る電動式ロータリアクチュエータを用いて回転動作され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項および第2項
    のいずれかに記載の電気パワーエキスカベータ。
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