JP6599123B2 - Swivel device and work machine - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、旋回装置および作業機械に関する。 Embodiments described herein relate generally to a turning device and a work machine.
油圧ショベルなどの作業機械の旋回装置として、電気モータと油圧モータとによって出力軸を駆動するハイブリッド型の旋回装置が知られている。この種の旋回装置は、電気モータのトルクと油圧モータのトルクとを合算したトルクを旋回トルクとして出力する。 As a swivel device for a work machine such as a hydraulic excavator, a hybrid swivel device in which an output shaft is driven by an electric motor and a hydraulic motor is known. This type of turning device outputs a torque obtained by adding the torque of the electric motor and the torque of the hydraulic motor as turning torque.
ところで、作業機械による溝の掘削方法の一つとして、作業機械のバケットを溝の側壁に押し付けながら掘削を行う「押し付け掘削」が知られている。このような作業が行われる場合、作業機械の旋回体は、旋回トルクが与えられた状態で実質的に旋回しない押し付け旋回の状態になる。この場合、旋回装置の電気モータは、モータ軸を停止した状態でトルクを出力するため、電気モータの特定部分に電流が流れ続けることになる。その結果、電気モータに局所的な過熱が生じる場合があった。 By the way, as one method of excavating a groove by a work machine, “press excavation” is known in which excavation is performed while pressing a bucket of the work machine against a side wall of the groove. When such an operation is performed, the revolving structure of the work machine is in a state of pressing revolving that does not substantially revolve with the revolving torque applied. In this case, since the electric motor of the swivel device outputs torque in a state where the motor shaft is stopped, current continues to flow to a specific portion of the electric motor. As a result, local overheating may occur in the electric motor.
本発明が解決しようとする課題は、押し付け旋回時に、電気モータの過熱を抑制することができるとともに、旋回トルクに不足が生じにくい旋回装置および作業機械を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a turning device and a work machine that can suppress overheating of the electric motor and that hardly cause a shortage in turning torque during pressing turning.
実施形態の旋回装置は、旋回体を旋回させる出力軸と、前記出力軸を駆動可能な電気モータと、前記出力軸を駆動可能な油圧モータと、前記油圧モータに圧油を供給可能な油圧ポンプと、制御部とを持つ。前記制御部は、前記旋回体を旋回させる旋回操作の入力が受け付けられた場合、前記電気モータに駆動用の電力を供給するとともに、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を供給し、前記電気モータの出力トルクと前記油圧モータの出力トルクとが合算された旋回トルクを前記出力軸に与えながら、前記旋回体が実質的に旋回しない押し付け旋回の状態であるか否かを判定し、前記押し付け旋回の状態であると判定された場合に、前記旋回トルクに応じて前記旋回体が旋回する場合に比べて、前記電気モータの出力トルクを低下させるとともに、前記油圧ポンプの前記圧油の圧力を増加させる。 A turning device according to an embodiment includes an output shaft for turning a turning body, an electric motor capable of driving the output shaft, a hydraulic motor capable of driving the output shaft, and a hydraulic pump capable of supplying pressure oil to the hydraulic motor. And a control unit. When an input of a turning operation for turning the turning body is received, the control unit supplies driving electric power to the electric motor, and supplies the pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic motor, Determining whether or not the swivel body is in a pressing swivel state in which the swivel body does not substantially turn while giving a turning torque obtained by adding the output torque of the electric motor and the output torque of the hydraulic motor to the output shaft ; When it is determined that the swivel is pressed, the output torque of the electric motor is reduced and the pressure oil pressure of the hydraulic pump is reduced as compared with the case where the swivel body turns according to the turning torque. Increase.
以下、実施形態の旋回装置および作業機械を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの重複する説明は省略する場合がある。 Hereinafter, a turning device and a working machine according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are given to configurations having the same or similar functions. And those overlapping descriptions may be omitted.
（第１の実施形態）
図１から図５を参照して、第１の実施形態の旋回装置１および作業機械２を説明する。
図１は、本実施形態の旋回装置１が搭載される作業機械２を示す。例えば、作業機械２は、油圧ショベルである。なお、旋回装置１を搭載可能な作業機械２は、油圧ショベルに限定されない。作業機械２は、種々の建設機械および農業機械を含む多くの作業機械が広く該当する。
(First embodiment)
With reference to FIGS. 1 to 5, a
FIG. 1 shows a
図１に示すように、作業機械２は、旋回体４と、走行体５とを有する。旋回体４は、走行体５の上に旋回可能に設けられる。旋回体４は、旋回装置１によって、走行体５に対して旋回される。
As shown in FIG. 1, the
旋回体４は、操作者が搭乗可能なキャブ１１と、油圧によって駆動可能なブーム１２とを有する。ブーム１２の先端には、アーム１３が回動可能に連結される。アーム１３の先端には、バケット１４が設けられる。
The
図２は、旋回装置１の構成例を示す。本実施形態の旋回装置１は、いわゆるハイブリット型の旋回装置である。詳しく述べると、旋回装置１は、出力軸２１、電気モータ２２、蓄電装置（キャパシタユニット）２３、油圧モータ２４、油圧ポンプ２５、原動機２６、操作部２７、切換え弁２８、圧力検出装置２９、回転速度検出装置３１、および制御装置３２を有する。
FIG. 2 shows a configuration example of the
出力軸２１は、旋回体４を旋回駆動可能である。すなわち、出力軸２１が回転すると、走行体５に対して旋回体４が旋回する。
The
電気モータ２２は、直接または伝達機構を介して出力軸２１に接続される。電気モータ２２は、出力軸２１を駆動可能である。電気モータ２２は、旋回体４を旋回させる旋回トルクの少なくとも一部となる出力トルクを、出力軸２１に出力可能である。また、電気モータ２２は、制御装置３２から受け取る制御値（トルク目標値）に基づいて出力トルクを増減可能である。
The
蓄電装置２３は、電気モータ２２に電気的に接続される。蓄電装置２３は、電気モータ２２の駆動用の電力を電気モータ２２に供給する。また、蓄電装置２３は、旋回体４の減速時に電気モータ２２が発電する電気によって充電される。
The
油圧モータ２４は、直接または伝達機構を介して出力軸２１に接続される。油圧モータ２４は、電気モータ２２と同時に出力軸２１を駆動可能である。油圧モータ２４は、旋回体４を旋回させる旋回トルクの少なくとも一部となる出力トルクを、出力軸２１に出力可能である。すなわち、出力軸２１には、電気モータ２２の出力トルクと油圧モータ２４の出力トルクとを合算したトルクが、旋回体４を旋回させる旋回トルクとして出力される。なお、油圧モータ２４の出力トルクは、油圧モータ２４の容量と、油圧モータ２４に供給される圧油の圧力とに比例する。例えば油圧モータ２４が固定容量の場合、油圧モータ２４の出力トルクは、油圧モータ２４に供給される圧油の圧力に比例する。
The
油圧ポンプ２５は、圧油供給ラインＬ１を介して油圧モータ２４に接続される。油圧ポンプ２５は、油圧モータ２４の駆動用の圧油を油圧モータ２４に供給する。油圧ポンプ２５は、圧油の吐出量を増加させることで、圧油の圧力を増加させる。
例えば、油圧ポンプ２５は、可変容量ポンプである。油圧ポンプ２５には、油圧ポンプ２５の容量を制御するポンプ制御部３４が設けられる。ポンプ制御部３４は、制御装置３２から受け取る制御信号に基づいて油圧ポンプ２５の容量を変更する。例えば、油圧ポンプ２５は、油圧ポンプ２５の容量を増加させることで、圧油の吐出量を増加させ、圧油の圧力を増加させる。
なおこれに代えて、油圧ポンプ２５は、油圧ポンプ２５の回転数を増加させることで、圧油の吐出量を増加させ、圧油の圧力を増加させるものでもよい。なおこの内容は、図６に示す変形例で後述する。
The
For example, the
Instead of this, the
原動機２６は、駆動軸２６ａを介して油圧ポンプ２５に接続される。原動機２６は、ガソリンなどの化石燃料を燃焼させることで、油圧ポンプ２５を駆動する。例えば、原動機２６は、エンジンである。
The
操作部２７は、操作レバー３５と、パイロット弁３６とを含む。パイロット弁３６は、操作レバー３５の操作に応じたパイロット信号（圧力信号）を切換え弁２８に送る。これにより、操作部２７は、操作レバー３５の操作に応じて切換え弁２８を制御する。
また、操作部２７は、配線Ｓ１を介して制御装置３２に接続される。操作部２７は、操作レバー３５の操作内容（例えば操作方向）を検出可能な検出部２７ａを有する。操作部２７は、検出部２７ａが検出した内容に応じた電気信号を制御装置３２に送る。これにより、操作部２７は、操作者の操作内容を制御装置３２に入力する。
The
The
切換え弁２８は、油圧ポンプ２５と油圧モータ２４とを接続する圧油供給ラインＬ１の途中に設けられる。切換え弁２８は、パイロットラインＬ２を介して操作部２７に接続される。切換え弁２８は、操作部２７からのパイロット信号に基づいて切り換わり、圧油供給ラインＬ１を開閉する。
The switching
圧力検出装置２９は、例えば、油圧ポンプ２５と切換え弁２８との間で圧油供給ラインＬ１に接続される。圧力検出装置２９は、油圧ポンプ２５が吐出した圧油の圧力を検出する。圧力検出装置２９は「圧力検出部（ポンプ圧力検出部）」の一例である。
圧力検出装置２９は、配線Ｓ２を介して制御装置３２に接続される。圧力検出装置２９は、当該圧力検出装置２９の圧力の検出結果を制御装置３２に送る。例えば、圧力検出装置２９は、油／電変換器である。すなわち、圧力検出装置２９は、圧力の検出結果を電気信号に変換して制御装置３２に送る。
The
The
なお、旋回装置１は、切換え弁２８と油圧モータ２４との間で圧油供給ラインＬ１に接続される別の圧力検出装置３７を有してもよい。圧力検出装置３７は、油圧モータ２４に供給される圧油の圧力を検出する。圧力検出装置３７は「圧力検出部（モータ圧力検出部）」の一例である。
圧力検出装置３７は、配線Ｓ３を介して制御装置３２に接続される。圧力検出装置３７は、当該圧力検出装置３７の圧力の検出結果を制御装置３２に送る。例えば、圧力検出装置３７は、油／電変換器である。すなわち、圧力検出装置３７は、圧力の検出結果を電気信号に変換して制御装置３２に送る。なお図２中では、圧力検出装置３７の配置を模式的に示す。ただし、実際の圧力検出装置３７は、油圧モータ２４の回転方向に関わらず、油圧モータ２４に供給される圧油の圧力を検出可能なところに設けられる。
なお以下では、説明の便宜上、圧力検出装置２９を「ポンプ圧力検出部２９」、圧力検出装置３７を「モータ圧力検出部３７」と称する場合がある。なお、ポンプ圧力検出部２９およびモータ圧力検出部３７のいずれか一方は、省略されてもよい。
The
The
Hereinafter, for convenience of explanation, the
回転速度検出装置３１は、出力軸２１の近傍に設けられる。回転速度検出装置３１は、出力軸２１の回転状態を検出する。例えば、回転速度検出装置３１は、出力軸２１の回転速度を検出する。回転速度検出装置３１は、「回転検出部」の一例である。例えば、回転速度検出装置３１は、出力軸２１に設けられるレゾルバである。なお、「回転検出部」は、回転速度に代えて、出力軸２１の回転角度または回転数を検出するものでもよい。また、「回転検出部」は、出力軸２１の回転の有無のみを検出するものでもよい。
回転速度検出装置３１は、配線Ｓ４を介して制御装置３２に接続される。回転速度検出装置３１は、出力軸２１の回転状態の検出結果を制御装置３２に送る。
The rotational
The rotational
次に、制御装置３２について説明する。
制御装置３２は、配線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を介して、操作部２７、圧力検出装置２９，３７、および回転速度検出装置３１が検出する検出結果を受け取る。制御装置３２は、これらの検出結果に基づき、電気モータ２２および油圧ポンプ２５の駆動を制御する。制御装置３２は、「制御部（制御回路）」の一例である。
Next, the
The
詳しく述べると、制御装置３２は、配線Ｓ５を介して電気モータ２２に接続される。例えば、制御装置３２は、電気モータ２２の目標トルクに応じた制御値を電気モータ２２に送る。これにより、制御装置３２は、電気モータ２２の出力トルクを増減することができる。
Specifically, the
また、制御装置３２は、例えば、配線Ｓ６、流量制御電磁比例弁３８、および制御ラインＬ３を介して、油圧ポンプ２５のポンプ制御部３４に接続される。制御装置３２は、配線Ｓ６、流量制御電磁比例弁３８、および制御ラインＬ３を介して、ポンプ制御部３４に制御信号を送る。
制御装置３２は、油圧モータ２４の目標トルクに応じた油圧ポンプ２５の目標圧力を設定する。そして、制御装置３２は、ポンプ圧力検出部２９から受け取る油圧ポンプ２５の圧力が前記目標圧力となるように、ポンプ制御部３４を通じて油圧ポンプ２５の容量を調整する。これにより、制御装置３２は、油圧ポンプ２５の圧力を増減することができる。言い換えると、制御装置３２は、油圧ポンプ２５の圧力を増減することで、油圧モータ２４の出力トルクを増減することができる。
The
The
図３は、制御装置３２の物理的な構成例を示す。図３に示すように、制御装置３２は、ＡＤコンバータ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、ＣＰＵ４４、およびＤＡコンバータ４５を含む。
FIG. 3 shows a physical configuration example of the
ＡＤコンバータ４１は、操作部２７、圧力検出装置２９，３７、および回転速度検出装置３１の少なくとも一つから制御装置３２が受け取るアナログ信号をデジタル信号に変換する。ＲＡＭ４２は、電気モータ２２の制御値や油圧ポンプ２５の目標圧力、計測された各種データを格納可能なメモリである。ＲＯＭ４３は、ＣＰＵ４４を動作させるためのプログラムを格納する。ＣＰＵ４４は、電気モータ２２および油圧ポンプ２５を駆動するための制御信号を、ＲＯＭ４３に格納されるプログラムに従って算出する。ＤＡコンバータ４５は、ＣＰＵ４４が算出したデジタル値である制御信号をアナログ信号に変換する。
The
図４は、制御装置３２の機能的な構成を示す。図４に示すように、制御装置３２は、操作受付部５１、判定部５２、算出部５３、電気モータ制御部５４、および油圧ポンプ制御部５５を含む。
FIG. 4 shows a functional configuration of the
操作受付部５１は、操作部２７の検出部２７ａから、操作者の操作内容に関する情報を受け取る。これにより、操作受付部５１は、操作者の操作を受け付ける。例えば、操作受付部５１は、旋回体４を旋回させる旋回操作の入力を受け付ける。
The
判定部（駆動状態判定部）５２は、旋回体４の駆動状態を判定する。例えば、判定部５２は、旋回体４の駆動状態として、旋回体４が押し付け旋回の状態であるか否かを判定する。なお、「押し付け旋回の状態」とは、旋回体４に旋回トルクが与えられた状態で旋回体４が実質的に旋回しない状態を意味する。本実施形態では、判定部５２は、操作部２７、圧力検出装置２９，３７、および回転速度検出装置３１から受け取る情報が所定の条件を満たす場合に、旋回体４が押し付け状態であることを判定する。
The determination unit (drive state determination unit) 52 determines the drive state of the revolving
一つの具体例では、判定部５２は、旋回体４を旋回させる旋回操作の入力を操作受付部５１が受け付けた状態で、前記旋回操作が制御装置３２に入力されてから所定時間以降に回転速度検出装置３１が検出する出力軸２１の回転速度が所定値以下である場合に、旋回体４が押し付け旋回の状態であると判定する。
In one specific example, the
ここで「所定時間」は、予め任意に設定される設定値である。「所定時間」の一例は、０．５秒である。また「所定時間以降に…」とは、前記所定時間の経過後に一定の周期で検出動作を行い、２回目以降の検出動作において出力軸２１の回転速度が所定値以下である場合を含む。
また「旋回速度が所定値以下」の「所定値」は、予め任意に設定される設定値である。「所定値」の一例は、ゼロまたはゼロ近傍の値である。
Here, the “predetermined time” is a set value that is arbitrarily set in advance. An example of the “predetermined time” is 0.5 seconds. "After a predetermined time ..." includes a case where the detection operation is performed at a constant period after the predetermined time has elapsed and the rotation speed of the
The “predetermined value” of “the turning speed is equal to or lower than the predetermined value” is a set value that is arbitrarily set in advance. An example of the “predetermined value” is zero or a value near zero.
また別の具体例では、判定部５２は、旋回体４を旋回させる旋回操作の入力を操作受付部５１が受け付けた状態で、回転速度検出装置３１が検出する出力軸２１の回転速度が所定値以下であり、且つ、ポンプ圧力検出部２９が検出する圧力が所定圧力以上である場合に、旋回体４が押し付け旋回の状態であると判定してもよい。
In another specific example, in the state where the
ここで「所定値」および「所定圧力」は、予め任意に設定される設定値である。「所定値」の一例は、ゼロまたはゼロ近傍の値である。「所定圧力」の一例は、前記旋回操作に応じて油圧ポンプ２５から吐出される圧油の圧力に比べて十分に小さい値である。
Here, “predetermined value” and “predetermined pressure” are set values that are arbitrarily set in advance. An example of the “predetermined value” is zero or a value near zero. An example of the “predetermined pressure” is a value that is sufficiently smaller than the pressure of the pressure oil discharged from the
また、さらに別の具体例では、判定部５２は、旋回体４を旋回させる旋回操作の入力を操作受付部５１が受け付けた状態で、回転速度検出装置３１が検出する出力軸２１の回転速度が所定値以下であり、且つ、モータ圧力検出部３７が検出する圧力が所定圧力以上である場合に、旋回体４が押し付け旋回の状態であると判定してもよい。
In yet another specific example, the
ここで「所定値」および「所定圧力」は、予め任意に設定される設定値である。「所定値」の一例は、ゼロまたはゼロ近傍の値である。「所定圧力」の一例は、前記旋回操作に応じて油圧モータ２４に供給される圧油の圧力に比べて十分に小さい値である。
なお、判定部５２による押し付け状態の判定の基準は、上記３つの例に限定されない。
Here, “predetermined value” and “predetermined pressure” are set values that are arbitrarily set in advance. An example of the “predetermined value” is zero or a value near zero. An example of the “predetermined pressure” is a value that is sufficiently smaller than the pressure of the pressure oil supplied to the
Note that the criterion for determining the pressing state by the
算出部（トルク配分算出部）５３は、出力軸２１に旋回トルクを出力する場合に、電気モータ２２が負担するトルクの大きさと、油圧モータ２４が負担するトルクの大きさとを算出する。詳しく述べると、算出部５３は、蓄電装置２３から充電残量に関する情報を受け取る。算出部５３は、例えば充電残量に関する情報に基づき、所定の旋回トルクを出力するための、電気モータ２２が負担するトルクと油圧モータ２４が負担するトルクとの配分を算出する。
そして、算出部５３は、電気モータ２２が負担するトルクの大きさに関する情報を、電気モータ制御部５４に送る。また、算出部５３は、油圧モータ２４が負担するトルクの大きさに関する情報を、油圧ポンプ制御部５５に送る。
The calculation unit (torque distribution calculation unit) 53 calculates the magnitude of torque borne by the
Then, the
ここで、本実施形態の算出部５３は、押し付け旋回の状態が判定された場合に、通常の旋回状態の場合（押し付け旋回の状態でない場合）に比べて、電気モータ２２の出力トルクの割合を小さくするとともに、油圧モータ２４の出力トルクの割合を大きくする。例えば、算出部５３は、押し付け旋回の状態が判定された場合に、電気モータ２２が負担する出力トルクをゼロに設定する。また、算出部５３は、電気モータ２２の出力トルクの低下分に相当するトルクを油圧モータ２４が追加で出力するように、油圧モータ２４が負担する出力トルクを増加させる。
そして、算出部５３は、電気モータ２２が負担するトルクの大きさに関する新しい情報を、電気モータ制御部５４に送る。また、算出部５３は、油圧モータ２４が負担するトルクの大きさに関する新しい情報を、油圧ポンプ制御部５５に送る。
Here, the
Then, the
電気モータ制御部５４は、電気モータ２２が負担するトルクに関する情報を算出部５３から受け取る。電気モータ制御部５４は、上記情報に基づいて、電気モータ２２に出力する制御値を決定する。そして、電気モータ制御部５４は、決定した制御値に基づき、電気モータ２２を制御する。
The electric
油圧ポンプ制御部５５は、油圧モータ２４が負担するトルクに関する情報を算出部５３から受け取る。油圧ポンプ制御部５５は、上記情報に基づいて、油圧ポンプ２５の目標圧力を決定する。そして、油圧ポンプ制御部５５は、決定した目標圧力に基づき、油圧ポンプ２５を制御する。
The hydraulic
次に、本実施形態の制御装置３２の制御フローの一例を説明する。なおここでは、旋回体４が押し付け旋回の状態である場合について示す。
図５は、制御装置３２の制御フローの一例を示す。図５に示すように、まず、操作受付部５１は、操作部２７を通じて操作者の旋回操作の入力を受け付ける（ステップＳ１１）。
Next, an example of a control flow of the
FIG. 5 shows an example of the control flow of the
算出部５３は、例えば蓄電装置２３の充電残量に関する情報に基づき、電気モータ２２が負担するトルクと、油圧モータ２４が負担するトルクとを算出する（ステップＳ１２）。算出部５３は、算出した情報を、電気モータ制御部５４と、油圧ポンプ制御部５５とに送る。
The
電気モータ制御部５４は、算出部５３から受け取る情報に基づき、電気モータ２２の制御値を決定する。そして、電気モータ制御部５４は、上記制御値に基づき、電気モータ２２の駆動を開始する。同様に、油圧ポンプ制御部５５は、算出部５３から受け取る情報に基づき、油圧ポンプ２５の目標圧力を決定する。そして、油圧ポンプ制御部５５は、上記目標圧力に基づき、油圧ポンプ２５の駆動を開始する（ステップＳ１３）。
The electric
次に、制御装置３２は、圧力検出装置２９，３７および回転速度検出装置３１から圧油の圧力および出力軸２１の回転状態に関する情報を受け取る。そして、判定部５２は、操作受付部５１が受け付けた旋回操作の入力と、検出された圧油の圧力および出力軸２１の回転速度に関する情報に基づき、旋回体４が押し付け旋回の状態であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
Next, the
制御装置３２は、旋回体４が押し付け旋回の状態ではないと判定された場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、電気モータ２２および油圧ポンプ２５の制御をそのまま続ける。これにより、旋回装置１は、入力された旋回操作に応じて旋回体４を旋回させる。
When it is determined that the
一方で、制御装置３２は、旋回体４が押し付け旋回の状態であると判定された場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１３の状態に比べて、電気モータ２２の出力トルクの制御値を低下させる。一方で、制御装置３２は、ステップＳ１３の状態に比べて、油圧ポンプ２５が吐出する圧油の目標圧力を増加させる（ステップＳ１５）。
On the other hand, when it is determined that the
具体的には、制御装置３２は、旋回体４が押し付け旋回の状態であると判定された場合、電気モータ２２の新しい目標トルクに応じた新しい制御値を決定する。そして、制御装置３２は、新しい制御値に基づき、電気モータ２２の駆動を制御する。例えば、制御装置３２は、電気モータ２２の出力トルクを実質的にゼロにする。
Specifically, the
また、制御装置３２は、旋回体４が押し付け旋回の状態であると判定された場合、油圧モータ２４の新しい目標トルクに応じた油圧ポンプ２５の新しい目標圧力を決定する。そして、油圧ポンプ２５は、ポンプ圧力検出部２９が検出する圧力が前記新しい目標圧力になるように油圧ポンプ２５の容量を調整することで、油圧ポンプ２５が吐出する圧油の圧力を増加させる。これにより、電気モータ２２の出力トルクの低下分の少なくとも一部が、油圧モータ２４の出力トルクの増加分によって補われる。
The
このような構成によれば、押し付け旋回時に、電気モータ２２の過熱を抑制することができるとともに、旋回トルクの不足が生じにくい旋回装置１および作業機械２を提供することができる。
According to such a configuration, it is possible to provide the
すなわち、上述したように、作業機械の旋回体４が押し付け旋回の状態になる場合、旋回装置１の電気モータ２２は、モータ軸を停止した状態でトルクを出力するため、電気モータの特定部分に電流が流れ続けることになる。その結果、電気モータ２２に局所的な過熱が生じる可能性がある。
That is, as described above, when the revolving
ここで、押し付け旋回時の電気モータの過熱を抑制するために、押し付け旋回の状態が判定された場合に、電気モータの出力トルクを小さくする（例えばゼロにする）ことが考えられる。しかしながら、一般的にハイブリッド型の旋回装置は、電気モータの出力トルクと油圧モータの出力トルクとを合算したトルクでの駆動が前提とされるため、従来よりも小さな容量の油圧モータが採用されることが多い。このため、電気モータの出力トルクを低下させると、押し付け旋回に必要な旋回トルクに不足が生じる可能性がある。例えば、押し付け掘削時において旋回トルクに不足が生じると、作業機械のバケットが溝の側壁から逃げてしまい、適切な掘削ができない可能性がある。 Here, in order to suppress overheating of the electric motor during the pressing turn, it is conceivable to reduce (for example, make zero) the output torque of the electric motor when the state of the pressing turn is determined. However, in general, a hybrid-type turning device is premised on driving with a torque obtained by adding the output torque of the electric motor and the output torque of the hydraulic motor. Therefore, a hydraulic motor having a smaller capacity than the conventional one is employed. There are many cases. For this reason, when the output torque of the electric motor is reduced, there is a possibility that the turning torque necessary for the pressing turn is insufficient. For example, if the turning torque is insufficient during the pressing excavation, the bucket of the work machine may escape from the side wall of the groove, and there is a possibility that appropriate excavation cannot be performed.
そこで本実施形態では、旋回装置１は、旋回体４を旋回させる出力軸２１と、出力軸２１を駆動可能な電気モータ２２と、出力軸２１を駆動可能な油圧モータ２４と、油圧モータ２４に圧油を供給可能な油圧ポンプ２５と、制御装置３２とを持つ。制御装置３２は、旋回体４の駆動状態として、旋回体４に旋回トルクが与えられた状態で旋回体４が実質的に旋回しない押し付け旋回の状態が判定された場合に、前記旋回トルクに応じて旋回体４が旋回する場合に比べて、電気モータ２２の出力トルクを低下させるとともに、油圧ポンプ２５の圧油の圧力を増加させる。
Therefore, in the present embodiment, the
言い換えると、本実施形態の制御装置３２は、前記押し付け旋回の状態が判定された場合に、前記押し付け旋回の状態が判定される直前に比べて、電気モータ２２の出力トルクを低下させるとともに、油圧ポンプ２５の圧油の圧力を増加させる。
In other words, the
このような構成によれば、押し付け旋回の状態が判定された場合に、電気モータ２２の出力を低下させるため、電気モータ２２に流れる電流が少なくなる。これにより、電気モータ２２の過熱を抑制することができる。また上記構成によれば、押し付け旋回の状態が判定された場合に、油圧ポンプ２５から油圧モータ２４に供給される圧油の圧力が増加され、油圧モータ２４の出力トルクが増加する。これにより、電気モータ２２の出力トルクの低下分の少なくとも一部を油圧モータ２４の出力トルクの増加分によって補うことができる。これにより、旋回トルクの不足が生じにくくなる。これにより、例えば押し付け掘削のような作業を効率的に行うことができる。
According to such a configuration, when the state of the pressing turn is determined, the output of the
本実施形態では、制御装置３２は、押し付け旋回の状態が判定された場合に、電気モータ２２の出力トルクを実質的にゼロにする。このような構成によれば、押し付け旋回の状態で電気モータ２２に流れる電流を実質的にゼロにすることができる。これにより、電気モータ２２の過熱をさらに抑制することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、制御装置３２は、押し付け旋回の状態が判定され、電気モータ２２の出力トルクを低下させる場合に、電気モータ２２の出力トルクの低下分に相当するトルクを油圧モータ２４が追加で出力するように油圧ポンプ２５の圧油の目標圧力を増加させる。このような構成によれば、電気モータ２２の出力トルクの低下分を油圧モータ２４の出力トルクの増加分によって十分に補うことができる。これにより、旋回トルクの不足をさらに生じにくくすることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、油圧ポンプ２５は、可変容量ポンプである。油圧ポンプ２５は、押し付け旋回の状態が判定された場合に、油圧ポンプ２５の容量を調整することで油圧ポンプ２５が吐出する圧油の圧力を増加させる。このような構成によれば、電気モータ２２の出力トルクの低下分に合わせて油圧モータ２４の出力トルクを比較的容易に増加させることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、例えば、制御装置３２は、旋回体４を旋回させる旋回操作の入力を受け付けた状態で、前記旋回操作の入力から所定時間以降に回転速度検出装置３１が検出する出力軸２１の旋回速度が所定値以下である場合に、押し付け旋回の状態であると判定する。
また上記に代えて、制御装置３２は、旋回体４を旋回させる旋回操作の入力を受け付けた状態で、回転速度検出装置３１が検出する出力軸２１の旋回速度が所定値以下であり、且つ、ポンプ圧力検出部２９が検出する圧力が所定圧力以上である場合に、押し付け旋回の状態であると判定してもよい。
また上記に代えて、制御装置３２は、旋回体４を旋回させる旋回操作の入力を受け付けた状態で、回転速度検出装置３１が検出する出力軸２１の旋回速度が所定値以下であり、且つ、モータ圧力検出部３７が検出する圧力が所定圧力以上である場合に、押し付け旋回の状態であると判定してもよい。
これらのような構成によれば、比較的高い精度で、押し付け旋回の状態を判定することができる。
In the present embodiment, for example, the
Instead of the above, the
In place of the above, the
According to such a configuration, it is possible to determine the state of the pressing turn with relatively high accuracy.
（第１の実施形態の変形例）
次に、図６を参照して、第１の実施形態の一つの変形例について説明する。
本変形例は、油圧ポンプ２５を駆動する電気モータ６１が設けられる点で、第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態のその他の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。そのため、第１の実施形態と同様の部分の説明は省略する。
(Modification of the first embodiment)
Next, a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.
This modification differs from the first embodiment in that an
図６は、本変形例の旋回装置１の構成例を示す。図６に示すように、旋回装置１は、原動機２６に代えて、油圧ポンプ２５を駆動する電気モータ６１を備える。また、本変形例の油圧ポンプ２５は、固定容量型である。電気モータ６１は、当該電気モータ６１の回転数を増減させることで、油圧ポンプ２５の吐出量を増減可能である。すなわち、電気モータ６１は、圧油の圧力を高める場合に、当該電気モータ６１の回転数を増加させることで、油圧ポンプ２５の吐出量を増加させ、油圧ポンプ２５から吐出される圧油の圧力を増加させることができる。
FIG. 6 shows a configuration example of the
本変形例では、制御装置３２は、配線Ｓ７を介して、電気モータ６１に接続される。例えば、制御装置３２は、油圧ポンプ２５の目標圧力に応じた制御値を電気モータ６１に送る。これにより、制御装置３２は、油圧ポンプ２５が吐出する圧油の圧力を増加させることができる。
In the present modification, the
このような構成によれば、第１の実施形態と同様に、押し付け旋回時に、電気モータ２２の過熱を抑制することができるとともに、旋回トルクの不足が生じにくい旋回装置１および作業機械２を提供することができる。
According to such a configuration, as in the first embodiment, it is possible to provide the
（第２の実施形態）
次に、図７を参照して、第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、押し付け旋回の状態が判定された状態において、出力軸２１の旋回トルクを増加または減少させる操作が可能な点で、第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態のその他の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。そのため、第１の実施形態と同様の部分の説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
This embodiment is different from the first embodiment in that an operation for increasing or decreasing the turning torque of the
図７は、本実施形態の旋回装置１の構成例を示す。本実施形態の操作部２７は、操作レバー３５の操作内容を検出可能な検出部２７ａ’を有する。本実施形態の検出部２７ａ’は、第１の実施形態の検出部２７ａと同様の機能に加え、押し付け旋回の状態が判定された状態で、出力軸２１の旋回トルクを増減させる操作者の入力を検出可能である。
FIG. 7 shows a configuration example of the
また、本実施形態の制御装置３２は、出力軸２１に旋回トルクを出力する場合に、電気モータ２２が負担するトルクの大きさと、油圧モータ２４が負担するトルクの大きさとを算出する算出部５３’を有する。本実施形態の算出部５３’は、第１の実施形態の算出部５３の機能に加え、次の機能を有する。すなわち、本実施形態の算出部５３’は、第１の実施形態と同様に、押し付け旋回の状態が判定された場合に、電気モータ２２の出力トルクの割合を小さくするとともに、油圧モータ２４の出力トルクの割合を大きくする。
また、本実施形態の算出部５３’は、押し付け旋回の状態が判定された状態で、出力軸２１の旋回トルクを増加または減少させる操作者の入力を操作受付部５１が受け付けた場合、前記操作者の入力に基づいて、油圧モータ２４の目標トルクの値を決定する。
In addition, the
In addition, the
例えば、操作受付部５１が受け付けた操作者の入力が旋回トルクを減らす操作である場合、算出部５３’は、電気モータ２２の出力トルクの低下分に相当するトルクよりも小さなトルクを、油圧モータ２４が追加で出力するトルクとして算出する。すなわち、油圧モータ２４の出力トルクの増加分は、電気モータ２２の出力トルクの低下分よりも小さく設定される。
For example, when the operator's input received by the
一方で、操作受付部５１が受け付けた操作者の入力が旋回トルクを増やす操作である場合、算出部５３’は、電気モータ２２の出力トルクの低下分に相当するトルクよりも大きなトルクを、油圧モータ２４が追加で出力するトルクとして算出する。すなわち、油圧モータ２４の出力トルクの増加分は、電気モータ２２の出力トルクの低下分よりも大きく設定される。
On the other hand, when the operator's input received by the
このような構成によれば、第１の実施形態と同様に、押し付け旋回時に、電気モータ２２の過熱を抑制することができるとともに、旋回トルクの不足が生じにくい旋回装置１および作業機械２を提供することができる。
また本実施形態では、押し付け旋回の状態が判定された状態で、出力軸２１の旋回トルクを増加または減少させることができる。このような構成によれば、旋回装置１を用いた作業の自由度が増え、作業性が良好な作業機械２を提供することができる。
According to such a configuration, as in the first embodiment, it is possible to provide the
In the present embodiment, the turning torque of the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、旋回装置１は、旋回体４を旋回させる出力軸２１と、出力軸２１を駆動可能な電気モータ２２と、出力軸２１を駆動可能な油圧モータ２４と、油圧モータ２４に圧油を供給可能な油圧ポンプ２５と、制御装置３２とを持つ。制御装置３２は、旋回体４の駆動状態として、旋回体４に旋回トルクが与えられた状態で旋回体４が実質的に旋回しない押し付け旋回の状態が判定された場合に、前記旋回トルクに応じて旋回体４が旋回する場合に比べて、電気モータ２２の出力トルクを低下させるとともに、油圧ポンプ２５の前記圧油の圧力を増加させる。このような構成によれば、押し付け掘削時に、電気モータ２２の過熱を抑制することができるとともに、旋回トルクの不足が生じにくい旋回装置１を提供することである。
According to at least one embodiment described above, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１…旋回装置、２…作業機械、４…旋回体、２１…出力軸、２２…電気モータ、２４…油圧モータ、２５…油圧ポンプ、２９…圧力検出装置（ポンプ圧力検出部）、３１…回転速度検出装置（回転検出部）、３２…制御装置（制御部）、３７…圧力検出装置（モータ圧力検出部）。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記出力軸を駆動可能な電気モータと、
前記出力軸を駆動可能な油圧モータと、
前記油圧モータに圧油を供給可能な油圧ポンプと、
前記旋回体を旋回させる旋回操作の入力が受け付けられた場合、前記電気モータに駆動用の電力を供給するとともに、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を供給し、前記電気モータの出力トルクと前記油圧モータの出力トルクとが合算された旋回トルクを前記出力軸に与えながら、前記旋回体が実質的に旋回しない押し付け旋回の状態であるか否かを判定し、前記押し付け旋回の状態であると判定された場合に、前記旋回トルクに応じて前記旋回体が旋回する場合に比べて、前記電気モータの出力トルクを低下させるとともに、前記油圧ポンプの前記圧油の圧力を増加させる制御部と、
を備える旋回装置。 An output shaft for turning the swing body;
An electric motor capable of driving the output shaft;
A hydraulic motor capable of driving the output shaft;
A hydraulic pump capable of supplying pressure oil to the hydraulic motor;
When an input of a turning operation for turning the turning body is received, power for driving is supplied to the electric motor, pressure oil is supplied from the hydraulic pump to the hydraulic motor, and output torque of the electric motor And the output torque of the hydraulic motor are added to the output shaft, it is determined whether or not the swivel body is in a push-and-turn state that does not substantially turn, When it is determined that there is a control unit that reduces the output torque of the electric motor and increases the pressure oil pressure of the hydraulic pump as compared with the case where the swivel body turns according to the turning torque. When,
A swivel device comprising:
請求項１に記載の旋回装置。 The controller is configured to substantially reduce the output torque of the electric motor to zero when the state of the pressing turn is determined;
The swivel device according to claim 1.
請求項１または請求項２に記載の旋回装置。 When the state of the pressing rotation is determined and the output torque of the electric motor is reduced, the control unit is configured so that the hydraulic motor additionally outputs a torque corresponding to a decrease in the output torque of the electric motor. Increasing the target pressure of the hydraulic oil of the hydraulic pump;
The swivel device according to claim 1 or 2.
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の旋回装置。 The hydraulic pump is a variable capacity pump, and when the state of the pressing rotation is determined, the pressure of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump is increased by adjusting the capacity of the hydraulic pump.
The turning device according to any one of claims 1 to 3.
前記制御部は、前記旋回体を旋回させる旋回操作の入力を受け付けた状態で、前記旋回操作の入力から所定時間以降に前記回転検出部が検出する前記出力軸の回転速度が所定値以下である場合に、前記旋回体が前記押し付け旋回の状態であると判定する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の旋回装置。 A rotation detector for detecting a rotation state of the output shaft;
The control unit receives an input of a turning operation for turning the turning body, and a rotation speed of the output shaft detected by the rotation detection unit after a predetermined time from the input of the turning operation is a predetermined value or less. In this case, it is determined that the swivel body is in the state of the pressing swivel.
The turning device according to any one of claims 1 to 4.
前記油圧ポンプが吐出する圧油の圧力を検出するポンプ圧力検出部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記旋回体を旋回させる旋回操作の入力を受け付けた状態で、前記回転検出部が検出する前記出力軸の回転速度が所定値以下であり、且つ、前記ポンプ圧力検出部が検出する圧力が所定圧力以上である場合に、前記旋回体が前記押し付け旋回の状態であると判定する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の旋回装置。 A rotation detector that detects a rotation state of the output shaft;
A pump pressure detector for detecting the pressure of the pressure oil discharged from the hydraulic pump;
The control unit receives an input of a turning operation for turning the turning body, and the rotation speed of the output shaft detected by the rotation detection unit is equal to or lower than a predetermined value, and is detected by the pump pressure detection unit. It is determined that the swivel body is in the state of the pressing swirl when the pressure to be performed is equal to or higher than a predetermined pressure;
The turning device according to any one of claims 1 to 4.
前記油圧モータに供給される圧油の圧力を検出するモータ圧力検出部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記旋回体を旋回させる旋回操作の入力を受け付けた状態で、前記回転検出部が検出する前記出力軸の回転速度が所定値以下であり、且つ、前記モータ圧力検出部が検出する圧力が所定圧力以上である場合に、前記旋回体が前記押し付け旋回の状態であると判定する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の旋回装置。 A rotation detector that detects a rotation state of the output shaft;
A motor pressure detector for detecting the pressure of the pressure oil supplied to the hydraulic motor,
The control unit receives an input of a turning operation for turning the turning body, and the rotation speed of the output shaft detected by the rotation detection unit is equal to or lower than a predetermined value, and is detected by the motor pressure detection unit. It is determined that the swivel body is in the state of the pressing swirl when the pressure to be performed is equal to or higher than a predetermined pressure;
The turning device according to any one of claims 1 to 4.
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