CN106978827B - 挖土机 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种抑制设置于升降台阶的维护罩盖的增加,并且能够接近容纳于升降台阶内的工作灯与蓄电装置的挖土机。本发明的挖土机包含:回转体;电动机;升降台阶,设置于回转体的右侧前部;蓄电装置,搭载于回转体的右侧前部,向电动机供给电力,且容纳于升降台阶内;及工作灯,搭载于回转体的右侧前部,以照射部暴露在外部的方式容纳于升降台阶内,升降台阶包含能够接近蓄电装置及工作灯这两者的开口部及覆盖该开口部的1个罩盖部。

Description

挖土机
技术领域
本申请主张基于2016年01月19日申请的日本专利申请第2016-008192号、2016年01月25日申请的日本专利申请第2016-011661号、2016年03月28日申请的日本专利申请第2016-064596号、2016年03月28日申请的日本专利申请第2016-064597号、2016年03月28日申请的日本专利申请第2016-064598号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
本发明涉及一种挖土机。
背景技术
以往,已知有具备辅助液压泵的驱动力源即引擎的电动机(辅助马达)、回转驱动上部回转体的电动机(回转马达)等的混合型挖土机。
这种混合型挖土机中,提出有在回转体的右侧前部搭载电动机的电源即蓄电装置,并以覆盖包含蓄电装置的部件组的方式设置升降台阶的结构(例如,参考专利文献1等)。
专利文献1中,例如公开有在升降台阶的台阶面设置可开闭的罩盖,通过打开该罩盖来接近蓄电装置(电容器),并确认其状态等的可实现维护的结构。
专利文献1:日本特开2012-209467号公报
但是,回转体的右侧前部通常设置有用于照射回转体的前方地面的工作灯,该工作灯有时以能够从外部观察照射部的方式容纳于升降台阶内。关于这种工作灯,为了应对因寿命等而发生的灯泡更换,需在升降台阶设置用于更换灯泡的维护罩盖。
然而,若除了更换工作灯灯泡的维护用罩盖以外,还设置如专利文献1中公开的蓄电装置的维护用罩盖,则设置于升降台阶的罩盖部件增加,其结果,有可能成为成本增加的主要原因。
发明内容
因此,鉴于上述课题,其目的在于提供一种抑制设置于升降台阶的维护罩盖的增加,并且能够接近容纳于升降台阶内的工作灯与蓄电装置的挖土机。
为了实现上述目的,一实施方式中提供一种挖土机,其具备:回转体;电动机;升降台阶,设置于所述回转体的右侧前部;蓄电装置,搭载于所述回转体的右侧前部,向所述电动机供给电力,且容纳于所述升降台阶内;及工作灯,搭载于所述回转体的右侧前部,并容纳于所述升降台阶内,所述升降台阶包含能够接近所述蓄电装置及所述工作灯这两者的开口部及覆盖该开口部的1个罩盖部。
发明效果
根据上述实施方式,能够提供一种抑制设置于升降台阶的维护罩盖的增加,并且能够接近容纳于升降台阶内的工作灯与蓄电装置的挖土机。
附图说明
图1是挖土机的侧视图。
图2是表示挖土机的驱动系统的结构的一例的图。
图3是表示挖土机的蓄电系统的结构的一例的图。
图4是起重磁铁设备的侧视图。
图5是表示起重磁铁设备的驱动系统的结构的一例的图。
图6是表示起重磁铁驱动器的结构的一例的图。
图7是表示搭载于本实施方式所涉及的施工机械的废气处理装置的结构的图。
图8是表示本实施方式所涉及的施工机械的上部回转体中的各种部件的配置结构的一例的俯视图。
图9是表示本实施方式所涉及的施工机械的上部回转体的右侧前部的各种部件的配置结构的一例的右侧视图。
图10是表示本实施方式所涉及的施工机械的上部回转体的右侧前部的各种部件的配置结构的一例的主视图。
图11是表示本实施方式所涉及的施工机械的上部回转体的右侧前部的立体图。
图12是表示本实施方式所涉及的施工机械的上部回转体的右侧前部的主视图。
图13是表示电力驱动部件的固定结构的一例的剖视图。
图14是表示固定逆变器、升降压转换器、起重磁铁驱动器及工作灯的支承部件的一例的立体图。
图15是表示电力驱动部件的冷却系统的一例的图。
图16是表示本实施方式所涉及的挖土机的热交换器单元的立体图。
图17是表示第1冷却系统的结构的一例的框图。
图18是表示第2冷却系统的结构的一例的框图。
图19是示意地表示本实施方式所涉及的挖土机的引擎室的一例的剖视图。
图20是表示防尘网的结构的一例的左侧视图。
图21是表示防尘网的结构的另一例的左侧视图。
图22是表示本实施方式所涉及的热交换器单元及周边部件的配置结构的俯视图及主视图。
图23是表示起重磁铁施工机械的驱动系统的结构的一例的框图。
图24是示意地表示通过控制器(第2控制部)进行的引擎控制处理的一例的流程图。
图25是表示起重磁铁施工机械中的起重磁铁的励磁驱动部的结构的一例的图。
图26是示意地表示通过控制器(第3控制部)进行的起重磁铁控制处理的一例的流程图。
图27是表示起重磁铁施工机械的动作的时序图。
图28是说明起重磁铁施工机械的工作模式的一例的图。
图29是示意地表示通过控制器(第3控制部)进行的起重磁铁控制处理的另一例的流程图。
图30是示意地表示通过控制器(第2控制部)进行的引擎控制处理的另一例的流程图。
图中:1-下部行驶体,1A、1B-液压马达,2-回转机构,3-上部回转体(回转体),4-动臂,5-斗杆,6-铲斗,6A-起重磁铁,6M-电磁线圈,7-动臂缸,8-斗杆缸,9-铲斗缸,10-驾驶室,11-柴油引擎,12-电动发电机(电动机),13-减速机,14-主泵,15-先导泵,16-高压液压管路,17-控制阀,18、18A、18B-逆变器,18H-箱体,19-电容器(蓄电装置),19b-安装脚,19H-箱体,19M-支承部,19s-安全开关罩盖(成为蓄电装置的维护对象的部位),21-回转用电动机(电动机),22-分解器,23-机械制动器,24-回转减速机,25-先导管路,26-操作装置,26A、26B-操纵杆,26C-踏板,27、28-液压管路,29-压力传感器,30-控制器,31-线束,32-线束,42-吸附开关,44-释放开关,48-起重磁铁驱动器,48H-箱体,69-尿素水供给配管,100-升降压转换器,100H-箱体,110-DC母线,111-DC母线电压检测部,112-电容器电压检测部,113-电容器电流检测部,120-蓄电系统,140-回转框架,141-中心框架,141L-左侧框架,141R-右侧框架,142、142L、142R-边框架,143-底板面,145-台阶,150-废气处理装置,160-燃料箱,190-冷却单元,191-散热器,192-散热器,193-水泵,194-冷却管,194a~194c-冷却管,194d-冷却管,194e-冷却管,194f-冷却管,195-储存箱,196、197-连接部,200-尿素水箱,201-注入管,202-填料器,205-支承部件,205A-上表面,206-固定部,206a-区域,206b-紧固孔,207-固定部,207a-区域,207b-紧固孔,208-固定部,208a-区域,208b-紧固孔,209-固定部,209a-区域,209b-紧固孔,210-工作灯,220-升降台阶,221-第1层台阶(最下层的台阶部),221A-第1层台阶主体,221B-开口部,221C-罩盖部,221D-踏板部,221F-狭缝部,222-第2层台阶,222A-工作箱,222B-开口部,222C-罩盖部,222D-踏板部,223-第3层台阶,223A-第3层台阶主体,223B-开口部,223C-罩盖部,223D-踏板部,224-立脚部件,230-外装罩盖,240-内侧罩盖。
具体实施方式
以下,参考附图对用于实施发明的方式进行说明。
首先,参考图1~图3,作为本实施方式所涉及的混合型的施工机械的一例,对挖土机的基本结构进行说明。
图1是表示作为本实施方式所涉及的施工机械的一例的挖土机的侧视图。
如图1所示,挖土机的下部行驶体1上经由回转机构2搭载有上部回转体3。上部回转体3上安装有动臂4。动臂4的前端安装有斗杆5,斗杆5的前端安装有铲斗6。作为附属装置的动臂4、斗杆5及铲斗6分别通过作为液压驱动器的动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9液压驱动。并且,上部回转体3上设置有供操作者搭乘的驾驶室10,并且搭载有作为动力源的柴油引擎11(参考图2)等。
图2是表示作为本实施方式所涉及的施工机械的一例的挖土机的驱动系统的结构的框图。图中,分别以双重线表示机械性动力系统,以粗实线表示高压液压管路,以虚线表示先导管路,以细实线表示电力驱动/控制系统。
本实施方式所涉及的挖土机的作为主驱动部的柴油引擎11和作为辅助驱动部的电动发电机12分别与减速机13的2个输入轴连接。减速机13的输出轴上连接有主泵14及先导泵15。即,柴油引擎11经由减速机13驱动主泵14及先导泵15,电动发电机12经由减速机13辅助柴油引擎11,驱动主泵14及先导泵15。并且,电动发电机12经由逆变器18A与包含作为蓄电装置的一例的电容器19(参考图3)的蓄电系统120连接。
主泵14经由高压液压管路16与控制阀17连接。主泵14例如为可变容量式液压泵,能够通过控制斜板的角度(偏转角)来调整活塞的行程长,并控制吐出流量。
先导泵15例如为固定容量式液压泵。先导泵15经由先导管路25与操作装置26连接。
控制阀17是根据操作装置26中的操作(经由液压管路27输入的次级侧的先导压),进行液压系统的控制的控制装置。驱动下部行驶体1的液压马达1A(右用),1B(左用)、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9经由高压液压管路与控制阀17连接。
操作装置26包含操纵杆26A、26B、踏板26C。操纵杆26A、26B及踏板26C经由液压管路27及液压管路28,分别与控制阀17及压力传感器29连接。压力传感器29与控制器30连接。
并且,本实施方式所涉及的挖土机中,回转机构2被电动化,设置有驱动回转机构2的回转用电动机21。回转用电动机21经由逆变器18B与蓄电系统120连接。回转用电动机21的旋转轴21A上连接有分解器22、机械制动器23及回转减速机24。
另外,本实施方式中,逆变器18A、18B容纳于同一个箱体(以下,称为“逆变器箱体”)18H(参考图8等)。以下,将逆变器18A、18B一体化的部件称为逆变器18。
控制器30为进行本实施方式所涉及的挖土机的驱动控制的主要控制装置。控制器30例如由包含CPU及ROM的运算处理装置构成,通过在CPU上执行存储于ROM的驱动控制用程序来实现各种驱动控制。
控制器30将从压力传感器29供给的信号(与操作装置26中的上部回转体3的回转操作对应的先导压)转换为速度指令,进行回转用电动机21的驱动控制。
并且,控制器30进行电动发电机12的运行控制(电动运行(辅助运行)或发电运行的切换),并且进行通过驱动控制升降压转换器100(参考图3)来进行的电容器19(参考图3)的充放电控制。控制器30根据电容器19的充电状态、电动发电机12的运行状态(电动运行(辅助运行)或发电运行)、及回转用电动机21的运行状态(动力运行或再生运行),进行升降压转换器100的升压动作与降压动作的切换控制,由此进行电容器19的充放电控制。
图3是表示作为本实施方式所涉及的施工机械的一例的挖土机的蓄电系统120的结构的一例的电路图。蓄电系统120包含电容器19、升降压转换器100、DC母线110等。DC母线110控制电容器19、电动发电机12及回转用电动机21之间的电力授受。电容器19上设置检测电容器19的电压值及电流值的电容器电压检测部112及电容器电流检测部113。通过电容器电压检测部112及电容器电流检测部113检测出的电容器电压值及电容器电流值供给至控制器30。
升降压转换器100根据电动发电机12及回转用电动机21的运行状态切换升压动作与降压动作,以使DC母线电压值落在恒定的范围内。DC母线110配设于逆变器18A、18B与升降压转换器100之间,电容器19、电动发电机12及回转用电动机21经由DC母线110进行电力授受。
升降压转换器100的升压动作与降压动作的切换控制根据通过DC母线电压检测部111检测出的DC母线电压值、通过电容器电压检测部112检测出的电容器电压值及通过电容器电流检测部113检测出的电容器电流值进行。
接着,参考图4~图6,作为本实施方式所涉及的混合型施工机械的另一例,对起重磁铁设备的基本结构进行说明。以下,对与上述的挖土机相同的结构标注相同符号,以不同的部分为中心进行说明。
另外,起重磁铁设备的蓄电系统120的结构与上述的挖土机相同,用图3表示。
图4是表示作为本实施方式所涉及的施工机械的另一例的起重磁铁设备的侧视图。
如图4所示,本实施方式所涉及的起重磁铁设备中代替上述的挖土机的铲斗6,在斗杆5的前端安装起重磁铁6A(以下,称为“起重磁铁”)。
图5是表示作为本实施方式所涉及的施工机械的另一例的起重磁铁设备的驱动系统的结构的框图。与图2的情况相同,图中分别以双重线表示机械性动力系统,以粗实线表示高压液压管路,以虚线表示先导管路,以细实线表示电力驱动/控制系统。
起重磁铁驱动器48为配置于蓄电系统120、驱动控制电动发电机12的逆变器18A、起重磁铁6A之间的电力路径,励磁驱动起重磁铁6A中包含的电磁线圈6M(参考图6)的驱动电路。起重磁铁驱动器48具有能够切换极性来对起重磁铁6A施加DC母线110的电压Vdc的结构,能够通过该结构切换起重磁铁6A的吸附与释放(即,电磁线圈6M的励磁与消磁)。以下,参考图6,对起重磁铁驱动器48的结构进行说明。
图6是表示起重磁铁驱动器48的结构的一例的图。起重磁铁驱动器48由包含开关元件48Ta~48Td及换向用二极管48Da~48Dd的已知的H桥式电路构成。具体而言,开关元件48Ta、48Tb及开关元件48Tc、48Td分别串联连接,并且串联连接的开关元件48Ta、48Tb及开关元件48Tc、48Td并联连接。并且,串联连接的开关元件48Ta、48Tb及开关元件48Tc、48Td的中间点上分别连接有起重磁铁6A的电磁线圈6M的端子MP及端子MN。并且,开关元件48Ta~48Td的每一个上并联连接有换向用二极管48Da~48Dd。
对起重磁铁6A的电磁线圈6M进行励磁时(吸附开关42被接通时),开关元件48Ta、48Td被接通,开关元件48Tb、38Tc被断开。由此,经由开关元件48Ta、48Td,对起重磁铁6A的电磁线圈6M施加DC母线110的电压Vdc,流动从电磁线圈6M的端子MP朝向端子MN的励磁电流。因此,电磁线圈6M被励磁,起重磁铁6A能够吸附钢材等。
另一方面,对起重磁铁6A的电磁线圈6M进行消磁时(即,释放开关44被接通时),开关元件48Tb、48Tc被接通,开关元件48Ta、48Td被断开。由此,沿反方向对起重磁铁6A的电磁线圈6M施加DC母线110的电压Vdc,流动从电磁线圈6M经由换向用二极管48Dc、DC母线110及换向用二极管48Db返回电磁线圈6M的消磁电流。因此,起重磁铁6A的电磁线圈6M被消磁,能够释放吸附在起重磁铁6A的钢材等。并且,此时,逆变器18A作为消磁电流将从电磁线圈6M向DC母线110放出的再生电力供给至电动发电机12。
控制器30根据来自吸附开关42及释放开关44的操作输入,向起重磁铁驱动器48输出控制指令,进行起重磁铁6A(具体而言,电磁线圈6M)的驱动控制。即,若吸附开关42被接通,则控制器30向起重磁铁驱动器48输出接通开关元件48Ta、48Td且断开开关元件48Tb、48Tc的控制指令。此时,控制器30能够通过对开关元件48Ta、48Td进行PWM(Pulse WidthModulation)控制,调整施加于电磁线圈6M的电压。并且,若吸附开关42被接通,则控制器30向起重磁铁驱动器输出接通开关元件48Tb、48Tc且断开开关元件48Ta、48Td的控制指令。此时,控制器30能够通过对开关元件48Tb、48Tc进行PWM控制,调整施加于电磁线圈6M的电压。
另外,以下说明中,有时将逆变器18(逆变器18A、18B)、升降压转换器100、起重磁铁驱动器48及电容器19综合或者个别地称为“电力驱动部件”。
如上述,包含上述的作为本实施方式所涉及的施工机械的一例的挖土机与作为另一例的起重磁铁设备的施工机械系列(以下,称为施工机械系列)具有在各施工机械中共同的结构及各施工机械中特有的结构。以下,以在包含挖土机及起重磁铁设备的施工机械系列中包含的各施工机械中共同的结构为中心进行说明。
接着,参考图7,对针对从柴油引擎11排出的废气进行净化处理的废气处理装置150的结构进行说明。
图7是表示废气处理装置150的结构例的图。本实施方式中,废气处理装置150对从柴油引擎11排出的废气进行净化。柴油引擎11通过引擎控制模块(以下,称为“ECM”)60控制。
从柴油引擎11排出的废气通过涡轮增压器61流向排气管62。并且,废气从排气管62流入废气处理装置150,通过废气处理装置150净化之后排出至大气中。
另一方面,通过空气净化器63导入吸气管64内的吸入空气通过涡轮增压器61及中冷器65而供给至柴油引擎11。
排气管62上串联设置第1排气处理部及第2排气处理部。本实施方式中的第1排气处理部为捕集废气中的颗粒状物质的柴油机颗粒过滤器(DPF:Diesel ParticulateFilter)66。并且,第2排气处理部为还原去除废气中的NOx的选择还原催化剂67。
另外,第1排气处理部可以是柴油氧化催化剂(DOC:Diesel OxidationCatalyst)。
选择还原催化剂67通过接受液体还原剂的供给,对废气中的NOx连续进行还原,由此去除NOx。本实施方式中,从操作性的观点考虑,使用尿素水作为液体还原剂。
另外,只要是能够连续还原NOx的处理剂,则当然可使用尿素水以外的其他处理剂。
在排气管62中的选择还原催化剂67的上游侧设置用于向选择还原催化剂67供给尿素水的尿素水喷射阀68。尿素水喷射阀68经由尿素水供给配管69(以下,简称为“配管69”)与尿素水箱200连接。
配管69上设置尿素水供给泵70。尿素水箱200与尿素水供给泵70之间设置过滤器71。存储于尿素水箱200内的尿素水通过尿素水供给泵70供给至尿素水喷射阀68。并且,尿素水在排气管62中的选择还原催化剂67的上游位置,从尿素水喷射阀68向排气管62内喷射。
从尿素水喷射阀68喷射的尿素水供给至选择还原催化剂67。所供给的尿素水在选择还原催化剂67内被水解,生成氨。所生成的氨在选择还原催化剂67内对废气中包含的NOx进行还原。由此,从柴油引擎11排出的废气得到净化。
第1NOx传感器72配设于尿素水喷射阀68的上游侧。第2NOx传感器73配设于选择还原催化剂67的下游侧。第1NOx传感器72及第2NOx传感器73检测各个配设位置中的废气中包含的NOx的浓度。
尿素水箱200上配设有尿素水余量传感器74。尿素水余量传感器74检测尿素水箱200内的尿素水的余量。
第1NOx传感器72、第2NOx传感器73、尿素水余量传感器74、尿素水喷射阀68及尿素水供给泵70与废气控制器75连接。废气控制器75根据分别通过第1NOx传感器72及第2NOx传感器73检测出的NOx浓度,以通过尿素水喷射阀68及尿素水供给泵70喷射适当量的尿素水的方式进行喷射量控制。
废气控制器75根据从尿素水余量传感器74输出的尿素水的余量,计算尿素水的余量相对于尿素水箱200的总容积的比例。本实施方式中,将尿素水的余量相对于尿素水箱200的总容积的比例定义为尿素水余量比。例如,尿素水余量比50%表示尿素水箱200内残留有尿素水箱200的一半容量的尿素水。
废气控制器75经由通信机构(例如,依据CAN协议的LAN等),与进行柴油引擎11的控制的ECM60连接为能够进行通信。并且,ECM60经由通信机构(例如,依据CAN协议的LAN等),与挖土机控制器76连接。
挖土机控制器76也可共用废气控制器75所具有的废气处理装置150的各种信息。ECM60、废气控制器75、挖土机控制器76分别包含CPU、RAM、ROM、输入输出端口、存储装置等。
挖土机控制器76上连接有监视器77(显示装置)。监视器77上显示警告、运行条件等信息或数据。
废气处理装置150具有防止尿素水箱200及配管69的冻结的防冻机构。本实施方式中,防冻机构利用通过配管80的柴油引擎11的引擎冷却水。具体而言,刚冷却柴油引擎11之后的引擎冷却水在维持比较高的温度的同时通过配管80的第1部分80a而到达第2部分80b。第2部分80b为与尿素水箱200的外表面相接的配管80的一部分。引擎冷却水在第2部分80b中流动时,向尿素水箱200及其内部的尿素水供热。之后,引擎冷却水在与配管69相邻而设置的配管80的第3部分80c流动时,向配管69及其内部的尿素水供热。之后,放出热而变成比较低的温度的引擎冷却水通过配管80的第4部分80d而到达散热器191(参考图8)。由此,防冻机构利用引擎冷却水向尿素水箱200及配管69供热,防止尿素水箱200及配管69的冻结。
接着,参考图8~图12,对本实施方式所涉及的施工机械(挖土机及起重磁铁设备)的上部回转体3中的配置结构,即本实施方式所涉及的施工机械系列的各施工机械(挖土机、起重磁铁设备)中共同的配置结构进行说明。
图8是表示本实施方式所涉及的施工机械的上部回转体3中的各种部件的配置结构的一例的俯视图。图9是表示本实施方式所涉及的施工机械的上部回转体3的右侧前部的各种部件的配置结构的一例的右侧视图。图10是表示本实施方式所涉及的施工机械的上部回转体3的右侧前部的各种部件的配置结构的一例的主视图。图11是表示本实施方式所涉及的施工机械的上部回转体3的右侧前部的立体图,图11(a)表示从右斜上前方观察的立体图,图11(b)表示从左斜上前方观察的立体图。图12是表示本实施方式所涉及的施工机械的上部回转体3的右侧前部的主视图。
如图8所示,上部回转体3包含回转框架140,搭载于上部回转体3的各种部件固定于回转框架140上。
回转框架140将以沿上部回转体3的前后方向而纵剖的方式延伸设置的一对中心框架141及边框架142作为中心,包含其他加强框架及在左右方向上连结各框架之间的横梁等而构成。
中心框架141包含在上部回转体3的前部以从左右夹持的方式支承动臂4的一对左侧框架180L及右侧框架180R。
边框架142包含设置于上部回转体3的左端部的边框架142L及设置于上部回转体3的右端部的边框架142R。
如图8所示,在上部回转体3的后部中央配置有柴油引擎11。柴油引擎11经由防振支座(未图示)安装于中心框架141。
柴油引擎11上以能够传递动力的方式连接有位于其右侧的减速机13,并且减速机13中连接有柴油引擎11的一侧的相反侧(即,右侧)以能够传递动力的方式连接有电动发电机12。即,柴油引擎11、减速机13及电动发电机12作为一体,从上部回转体3的后部中央横跨右侧后部而配置。
电动发电机12及减速机13的上方配置有废气处理装置150。废气处理装置150与柴油引擎11(具体而言,图7所示的涡轮增压器61)通过排气管62连接。
在上部回转体3的左侧后部(即,柴油引擎11的左侧)配置有冷却单元190。冷却单元190包含柴油引擎11用散热器191、混合用散热器192、水泵193等。
在上部回转体3的左侧前部配置有驾驶室10。
在上部回转体3的前部中央(驾驶室10的右方),以从左右被左侧框架141L及右侧框架141R夹持的方式,支承有未图示的动臂4。具体而言,动臂4以被夹持在左侧框架141L与右侧框架141R之间的状态,通过由动臂销(未图示)贯穿左侧框架141L、动臂4、右侧框架141R,支承为能够沿上下方向转动。
在上部回转体3的中央附近,即在上部回转体3的回转中心附近配置有回转用电动机21。
在上部回转体3的右侧中央部(减速机13、电动发电机12、废气处理装置150的前方)设置有燃料箱160。存储于燃料箱160的柴油引擎11的燃料(柴油)经由燃料配管(未图示)供给至柴油引擎11。
如图8所示,电力驱动部件及尿素水箱200配置于上部回转体3的右侧前部(即,配置于右侧中央部的燃料箱160的前侧且支承于前部中央的动臂4的右侧)。
如图9所示,尿素水箱200与燃料箱160的前方相邻而固定于回转框架140(的底板面143)上。
如图8~图10所示,尿素水箱200上安装有朝向上方延伸设置的注入管201,在注入管201的前端设置有填料器202。如此,通过将填料器202抬到比较高的位置来设置,在踏上后述的升降台阶220的状态下,工作人员容易进行尿素水的补给。即,例如若填料器202设置于尿素水箱200的上端位置附近,则在踏上升降台阶220的第1层台阶221(后述)或者第2层台阶222(后述)的状态下,补给尿素水时无需大幅弯腰。另一方面,通过将填料器202抬到比较高的位置,能够减少工作人员补给尿素水时弯腰的量,因此容易进行尿素水的补给。
并且,如图10所示,填料器202与设置于燃料箱160的前端面的左上端部的燃料表161的左右方向的位置偏离。由此,如后述,能够设置能够从前方及斜上方观察燃料表161的升降台阶220。
如图9所示,电容器19与尿素水箱200的前方相邻而配置于回转框架140(的底板面143)上。以下,参考图13,对电容器19的固定结构的一例进行说明。
图13是表示电容器19的固定结构的一例的图。
如图8~图10及图13所示,电容器19容纳于具有大致长方体的外形形状的箱体(以下,称为“电容器箱体”)19H的内部。并且,电容器箱体19H在其四角具有沿前方及后方延伸的平板状的安装脚19b,该安装脚19b经由支承部19M固定于回转框架140(的底板面143)。具体而言,如图13所示,支承部19M包含减振橡胶19Ma、19Mb、垫圈19Mc、19Md、螺栓19Me、螺母19Mf。从下侧依次重叠有回转框架140(的底板面143)、减振橡胶19Mb、垫圈19Md、安装脚19b、垫圈19Mc、减振橡胶19Ma的层叠体具有上下方向的贯穿孔,通过从下至上插通该贯穿孔的螺栓19Me与紧固于螺栓19Me的前端的螺母19Mf,沿上下方向紧固。
另外,电容器箱体19H在本实施方式所涉及的施工机械系列中包含的挖土机与起重磁铁设备中具有相同的尺寸。即,电容器箱体19H在挖土机与起重磁铁设备之间共用。但是,电容器19的结构(例如,内置的电容器单元的个数或各电容器单元的规格等)在挖土机与起重磁铁设备之间可相同,也可不同。
如图9及图10所示,电容器19(即,电容器箱体19H)之上设置有具有从回转框架140的底板面143升高的(即,远离的)上表面205A及脚部205B的支承部件205。并且,逆变器18及升降压转换器100配置于支承部件205的上表面205A。即,逆变器18及升降压转换器100配置于电容器19之上。
并且,如图8所示,在支承部件205的上表面205A的左前端部配置有工作灯210。工作灯210能够通过设置于后述罩盖部221C的狭缝部221F,从外部观察其照射部(照射光的部分)。
如图8及图10所示,逆变器18容纳于逆变器箱体18H,并且固定于支承部件205的上表面205A。并且,升降压转换器100容纳于箱体(以下,称为“转换器箱体”)100H,并固定于支承部件205的上表面205A。具体而言,逆变器箱体18H及转换器箱体100H分别具有大致相同体格的大致长方体的外形形状。并且,逆变器箱体18H及转换器箱体100H将各自外形形状中的长边方向对齐于前后方向,以从左至右为逆变器箱体18H、转换器箱体100H的顺序排列于左右,并固定于支承部件205的上表面205A。
逆变器箱体18H及转换器箱体100H相对于支承部件205(的上表面205A)的固定结构可与图10所示的电容器19的固定结构相同,也可以是其他结构。
并且,如图8及图10所示,逆变器箱体18H及转换器箱体100H靠近支承部件205的上表面205A的左端而配置。具体而言,转换器箱体100H配置于支承部件205的上表面205A的左右方向的中央部,并且逆变器箱体18H配置于支承部件205的上表面205A上的转换器箱体100H的左侧(即,上表面205A的左端部)。并且,在支承部件205的上表面205A的左端部,设置有可配置俯视观察时具有与逆变器箱体18H、转换器箱体100H相同体格的其他部件的区域208a(参考图14)。能够在与转换器箱体100H的右侧相邻的上表面205A的该区域208a,配置本实施方式所涉及的施工机械系列的各施工机械所特有的部件。例如,能够在该区域208a配置容纳作为起重磁铁设备所特有的部件的起重磁铁驱动器48(参考图8及图10中的点线框)的箱体(以下,称为“起重磁铁驱动器箱体”)48H。
并且,如图8及图9所示,逆变器箱体18H、转换器箱体100H及起重磁铁驱动器箱体48H尽可能靠近支承部件205的上表面205A的前端而配置。由此,能够在一定程度上确保逆变器箱体18H、转换器箱体100H及起重磁铁驱动器箱体48H的后端部与尿素水箱200之间的前后间隔,因此容易进行连接于该后端部的线束或冷却管等的处理。但是,如上述,在支承部件205的上表面205A的左前端部固定有工作灯210,因此逆变器箱体18H的前端位置比转换器箱体100H或起重磁铁驱动器箱体48H的前端位置更靠后方。以下,参考图14,对固定逆变器箱体18H、转换器箱体100H及起重磁铁驱动器箱体48H的支承部件205的结构进行说明。
另外,可如下,即,逆变器箱体18H配置于支承部件205的上表面205A上的转换器箱体100H的右侧,本实施方式所涉及的施工机械系列的各施工机械所特有的部件(起重磁铁驱动器箱体48H)配置于左侧。并且,逆变器箱体18H与转换器箱体100H的左右位置可相反。并且,也可以是如下结构,即,逆变器箱体18H与转换器箱体100H配置于支承部件205的上表面205A上的左端部或者右端部,本实施方式所涉及的施工机械系列的各施工机械所特有的部件(起重磁铁驱动器箱体48H)能够配置于上表面205A的左右方向的中央部。
图14是表示支承部件205的一例的立体图。
如图14所示,在支承部件205的上表面205A的左前端部设置有固定工作灯210的固定部209。固定部209包含配置工作灯210的区域209a及前后2处紧固孔209b。并且,在支承部件205的上表面205A的左端部上的固定部209的后方设置有固定逆变器箱体18H的固定部206。固定部206包含配置逆变器箱体18H的区域206a及前侧2处、后侧2处共计4处紧固孔206b。
并且,在支承部件205的上表面205A的左右方向的中央部设置有固定转换器箱体100H的固定部207。固定部207包含配置转换器箱体100H的区域207a及前侧2处、后侧2处共计4处紧固孔207b。
并且,在支承部件205的上表面205A的右端部设置有固定本实施方式所涉及的施工机械系列的各施工机械所特有的部件(起重磁铁驱动器箱体48H)的固定部208。固定部208包含配置该部件的区域208a及前侧2处、后侧2处共计4处紧固孔208b。
如上述,由于尽可能靠近前方而配置逆变器箱体18H、转换器箱体100H及起重磁铁驱动器箱体48H,因此固定部207、208比固定部206更靠前方而设置。
如此,在支承部件205的上表面205A排列配置有逆变器箱体18H及转换器箱体100H。并且,在支承部件205的上表面205A设置有可进一步配置并固定本实施方式所涉及的施工机械系列的各施工机械所特有的部件(起重磁铁驱动器箱体48H)的固定部208。由此,能够在本实施方式所涉及的施工机械系列中包含的挖土机与起重磁铁设备之间共用上部回转体3的右侧前部的配置结构。并且,支承部件205在本实施方式所涉及的施工机械系列中包含的挖土机与起重磁铁设备之间,尺寸(至少左右方向及前后方向的尺寸)变得相同,因此能够共用支承部件205的部件。并且,支承部件205与构成上部回转体3的主容纳部的未图示的框架(容纳框架)分开设置。因此,能够在挖土机与起重磁铁设备之间共用容纳框架。
另外,转换器箱体100H可配置于支承部件205的上表面205A以外的位置。即,也可以是如下方式,即,省略上表面205A的固定部207,挖土机中,固定部206上固定逆变器箱体18H,起重磁铁设备中,固定部206及固定部208上分别固定逆变器箱体18H及起重磁铁驱动器箱体48H。此时,例如在本实施方式所涉及的施工机械系列中,可共同地采用小型电容器来代替电容器19,在上表面205A下侧的底板面143配置小型电容器(容纳该小型电容器的箱体)与转换器箱体100H。
返回图8,逆变器18利用经由升降压转换器100从电容器19供给的电力,驱动电动发电机12及回转用电动机21。因此,逆变器18与电动发电机12及回转用电动机21分别经由线束31及线束32连接。逆变器箱体18H中的线束31、32的取出口(与线束31、32的连接器)设置于逆变器箱体18H的大致长方体的外形形状中的长边方向(以下,简称为“逆变器箱体18H的长边方向”)的后端的侧面(即,后端面)。
另外,逆变器箱体18H与连接线束31、32的连接器同样地,在长边方向的后端面具有连接与升降压转换器100之间的线束(未图示)的连接器。并且,升降压转换器100在大致长方体的外形形状中的长边方向(以下,简称为“转换器箱体100H的长边方向”)的后端面具有连接该线束的连接器。并且,升降压转换器100在长边方向的后端面具有连接电容器19之间的线束(未图示)的连接器。并且,电容器箱体19H在后端面具有连接与该线束的连接器。
如图8所示,从逆变器18向后方延伸的线束31为了避免与后方的尿素水箱200的干扰,以向右弯曲,且在尿素水箱200的前方从左向右延伸的方式布设。如图9及图10所示,线束31在比尿素水箱200的右端更靠右方的位置,向下弯曲,通过设置于底板面143的孔(未图示),贯穿到底板面143的下侧。贯穿到底板面143的下侧的线束31向后弯曲,以沿着边框架142R的内侧,从前向后纵剖燃料箱160的下侧的方式布设。并且,线束31在比燃料箱160的后端更靠后方的位置,通过设置于底板面143的孔(未图示),贯穿到底板面143的上侧,并向右侧弯曲,与配置于上部回转体3的右侧后部的电动发电机12连接。
并且,从逆变器18向后方延伸的线束32向左弯曲,横跨(或者贯穿)位于尿素水箱200的左侧的右侧框架141R,与配置于上部回转体3的中央附近的回转用电动机21连接。
电力驱动部件中,从散热器192供给有冷却水。该冷却水在设置于逆变器箱体18H、转换器箱体100H及电容器箱体19H内的冷却水路(水套)中循环。并且,搭载起重磁铁驱动器48的起重磁铁设备中,冷却水进一步在设置于起重磁铁驱动器箱体48H内的水套中循环。由此,能够冷却逆变器18、升降压转换器100、电容器19及起重磁铁驱动器48。以下,参考图15,对电力驱动部件的冷却系统进行说明。
图15是表示冷却电动发电机12、回转用电动机21及电力驱动部件的冷却系统的一例的图。
该冷却系统包含散热器192、水泵193、冷却管194、储存箱195(Reserve tank)等。
水泵193吸入该冷却系统内的冷却水,即冷却管194及储存箱195内的冷却水并吐出,使冷却水在由冷却管194构成的冷却回路内循环。具体而言,如图14所示,水泵193通过冷却管194a吸入通过散热器192冷却的冷却水,并向冷却管194b吐出。
通过水泵193吐出的冷却水在通过配置成分别与电容器19、逆变器18A、18B、升降压转换器100、回转用电动机21、电动发电机12及减速机13相邻的冷却管194之后,返回散热器192。具体而言,通过水泵193向冷却管194b吐出的冷却水首先供给至电容器19(电容器箱体19H内的水套)之后,向冷却管194c吐出。冷却管194c上连接有能够分流冷却水的连接部196(例如,流体接头等),能够向多个设备并列供给冷却管194c的冷却水。本例中,连接部196构成为能够向3个冷却管194d~194f分流冷却管194c的冷却水,其中,冷却管194d与逆变器18A、18B(即,逆变器箱体18H内的水套)连接,冷却管194e与升降压转换器100(即,转换器箱体100H内的水套)连接。并且,起重磁铁设备中,冷却管194f与起重磁铁驱动器48(即,起重磁铁驱动器箱体48H内的水套)连接。通过逆变器箱体18H及转换器箱体100H的冷却水(起重磁铁设备中为通过逆变器箱体18H、转换器箱体100H及起重磁铁驱动器箱体48H的冷却水)在连接部197中再次合流,之后,通过冷却管194,依次在回转用电动机21、电动发电机12及减速机13中循环,并返回散热器192。
另外,图15所示的冷却回路的结构为一例,可采用任意的连接方法。例如,图15中,水泵193可吸入通过散热器192冷却之前的冷却水并向散热器192吐出。并且,冷却管194在分别与逆变器18A、18B及升降压转换器100(起重磁铁设备中为逆变器18A、18B、升降压转换器100及起重磁铁驱动器48)相邻的部分并列配置,在其他部分串联配置,但可全部串联配置,也可在其他部分的一部分或全部采用并联连接。
如图8所示,从与散热器192的左侧相邻配置的水泵193延伸设置的冷却管194b在沿前后方向纵剖散热器192的下侧之后,向右弯曲,以从左向右横剖散热器191和柴油引擎11的前方的方式布设。并且,冷却管194b在邻近燃料箱160的位置向前弯曲,以沿着燃料箱160及尿素水箱200,从后向前纵剖的方式布设,与电容器19的后端面连接。与从电容器箱体19H的后端面延伸的冷却管194c(未图示)连接的连接部196配置于尿素水箱200与逆变器箱体18H及转换器箱体100H之间的前后位置。连接部196与逆变器箱体18H之间及连接部196与转换器箱体100H之间通过冷却管194d、194e连接。并且,起重磁铁设备中,连接部196与起重磁铁驱动器箱体48H之间进一步通过冷却管194f(图8中的点线)连接。
另外,图8中,省略连接部197的图示,但连接部197的配置方式和连接部197与逆变器箱体18H及转换器箱体100H(起重磁铁设备中为逆变器箱体18H、转换器箱体100H及起重磁铁驱动器箱体48H)的连接方式和连接部196相同。
如此,电力驱动部件的冷却系统的循环流路具有连接于逆变器箱体18H的冷却管194d及与冷却管194d并列配置且连接于转换器箱体100H的冷却管194e。并且,具有连接部196,其能够连接与冷却管194d及冷却管194e并列配置且连接于起重磁铁驱动器箱体48H的冷却管194f。由此,能够在本实施方式所涉及的施工机械系列中包含的挖土机与起重磁铁设备之间实现电力驱动部件的冷却系统的共用化。
如图9、图11及图12所示,在上部回转体3的右侧前部,以覆盖各种部件组(尿素水箱200、逆变器18、电容器19、升降压转换器100、起重磁铁驱动器48、工作灯210等)的方式,设置有升降台阶220。升降台阶220设置成后方升高,工作人员能够从上部回转体3的前方爬上容纳部上部,进行引擎室的检查等。并且,升降台阶220上还设置有与后述的尿素水箱200的填料器202连接的开口(开口部223B),工作人员能够爬上升降台阶220,向尿素水箱200补给尿素水。升降台阶220从下至上包含第1层台阶221、第2层台阶222及第3层台阶223。
另外,如图11及图12所示,在升降台阶220的右端部设置有扶手225。在升降台阶220的外侧(右侧端部)安装有外装罩盖230。即,外装罩盖230从右侧覆盖上部回转体3的右侧前部的各种部件组。并且,在升降台阶220的内侧(左侧端部)安装有内侧罩盖240。即,内侧罩盖240从左侧覆盖上部回转体3的右侧前部的各种部件组。
如图9所示,第1层台阶221包含覆盖电力驱动部件(逆变器箱体18H、电容器箱体19H、转换器箱体100H、起重磁铁驱动器箱体48H)的第1层台阶主体221A。第1层台阶主体221A在前端面具备开口部221B。
开口部221B为了使工作人员维护容纳于第1层台阶221内的电力驱动部件或工作灯210而设置。例如,如图10所示,电容器箱体19H上设置有安全开关罩盖19s。电容器19能够输出非常高的电压,因此进行包含电容器19的电力驱动系统的维护时,需卸下安全开关罩盖19s,通过安全开关切断电力路径。并且,若工作灯210因灯泡寿命等而无法点亮,则需更换。此时,工作人员能够通过开口部221B(图10中的点线框)接近(Access)安全开关罩盖19s与工作灯这两者。因此,与分开设置电力驱动部件的维护用罩盖和工作灯210的维护用罩盖的情况相比,能够抑制成本增加。
并且,如图7所示,开口部221B以能够从前方观察电容器19的维护对象部位(安全开关罩盖19s)与工作灯的成为维护对象的部位(照射部)的方式设置。因此,工作人员能够容易进行电力驱动部件及工作灯210这两者的维护。
另外,开口部221B只要能够接近电容器19的维护对象部位(安全开关罩盖19s)与工作灯210的维护对象部位(照射部)即可,也可以无法从前方观察各维护对象部位。即,开口部221B可以以能够从前方观察各维护对象部位中的任一个的方式设置,也可以以什么都无法观察的方式设置。
并且,第1层台阶221包含从前方覆盖开口部221B的罩盖部221C。罩盖部221C构成为能够从第1层台阶221拆卸(参考图9的空心箭头),且以除了覆盖设置开口部221B的第1层台阶主体221A的前端面以外,还覆盖不设置开口部221B的上表面的方式设置。即,罩盖部221C与第1层台阶221(具体而言为第1层台阶主体221A)的上表面(工作人员放置脚的部分)重叠。由此,能够通过第1层台阶主体221A的上表面与罩盖部221C的上表面这两个面支承来自上方的荷重,因此能够使第1层台阶主体221A的板厚与罩盖部221C的板厚较薄。因此,能够实现第1层台阶主体221A的轻量化,并减轻组装工序中的工作人员的负荷。并且,能够实现罩盖部221C的轻量化,并减轻组装工序中的工作人员的负担,并且减轻维护工作中的工作人员的负担。罩盖部221C的重量具有工作人员可搬运的预先规定的值以下的质量,例如,15kg以下的质量。
并且,如上述,逆变器18及升降压转换器100容纳于分别不同的逆变器箱体18H及转换器箱体100H,并且左右排列配置。并且,如上述,起重磁铁设备中,逆变器18、升降压转换器100及起重磁铁驱动器48容纳于分别不同的逆变器箱体18H、转换器箱体100H及起重磁铁驱动器箱体48H,并且左右排列配置。由此,能够将作为电力驱动部件整体的高度抑制为较低,因此能够将升降台阶220中覆盖电力驱动部件的部分的高度抑制为较低。因此,例如,无需因覆盖电力驱动部件的部分的台阶变高而在该台阶的前部追加前后尺寸较短的台阶等,从而能够将覆盖电力驱动部件的部分作为第1层台阶221来利用。即,升降台阶220的升降变得容易。并且,通过采用能够将逆变器箱体18H、转换器箱体100H及起重磁铁驱动器箱体48H排列配置于支承部件205的上表面205A的结构,能够实现挖土机与起重磁铁设备这两者中同样良好的向容纳部上部的乗降性。
另外,罩盖部221C以可拆卸的方式设置,但也可以例如如后述的罩盖222C、223C,以能够以后端部作为旋转中心转动的方式设置。
并且,如图11及图12所示,罩盖部221C上设置有狭缝部221F。如图12所示,狭缝部221F在罩盖部221C安装于第1层台阶主体221A的状态下,设置成位于与工作灯210相同的上下方向及左右方向的位置。即,在罩盖部221C安装于第1层台阶主体221A的状态下,能够从前方通过狭缝部221F观察工作灯210的照射部。
使来自工作灯210的照射部的光向前方通过的狭缝部221F设置于第1层台阶221(具体而言,罩盖部221C)的前端面的上端部。即,工作灯210设置于从配置有电容器箱体19H的底板面143升高的支承部件205的上表面205A。因此,能够使从狭缝部221F向前方照射的光不易被设置于回转框架140的前端部的台阶145遮住,工作灯210能够可靠地照射挖土机前方的地面。并且,工作灯210设置于支承部件205的上表面205A的左前端部,因此能够照射施工机械前方的靠近动臂4的部分。因此,能够可靠地照射实际进行作业的位置。
并且,狭缝部221F例如在端部安装保护件等,构成为工作人员能够把持。由此,无需在罩盖部221C设置专用的把持部,能够抑制成本增加或质量增加等。
并且,如图11所示,罩盖部221C具有和在右侧相邻的外装罩盖230的曲面形状相同程度的曲率的曲面形状。由此,能够体现外装罩盖230与罩盖部221C在外观设计方面的一体感。
另外,如图11所示,在罩盖部221C的上表面设置有具有防滑功能的踏板部221D。
如图9所示,第2层台阶222包含配置于第1层台阶主体221A的上表面的后部的工作箱222A。即,升降台阶220将工作箱222A作为第2层台阶222来利用。工作箱222A例如为了容纳包含润滑脂用桶罐、电动泵及润滑脂枪的自动供脂装置或工具等而使用。
工作箱222A从前端面遍及上表面而具备开口部222B,并且具备覆盖开口部222B的罩盖部222C。如图9所示,罩盖部222C设置成能够以后端部为中心进行转动。由此,工作人员能够使罩盖部222C沿上方向转动,并且从开口部222B接近工作箱222A中的容纳物。
另外,如图11所示,在罩盖部222C的上表面设置有具有防滑功能的踏板部222D。
如图9所示,第3层台阶223包含从前方及上方覆盖尿素水箱200、注入管201及填料器202的第3层台阶主体223A。第3层台阶主体223A从上表面遍及前表面(具体而言,前表面中,比第2层台阶222高的部分)具备开口部223B,并且具备覆盖开口部223B的罩盖部223C。如图9所示,罩盖部223C设置成能够以后端部为中心进行转动。
另外,在第3层台阶223(罩盖部223C)的上表面设置有具有防滑功能的踏板部223D。
如图9所示,开口部223B以在前后方向上与配置有填料器202的位置重叠的方式设置。并且,虽未图示,但开口部223B以在左右方向上与配置有填料器202的位置重叠的方式设置。由此,工作人员能够使罩盖部223C向上方转动,并且从开口部223B接近填料器202来向尿素水箱200补给尿素水。
并且,如图9所示,填料器202设置成高于第2层台阶222(工作箱222A)的上表面。因此,工作人员在从第1层台阶221或者第2层台阶222向尿素水箱200补给尿素水时,无需大幅弯腰,容易进行尿素水的补给。
并且,如上述,填料器202与燃料表161的左右方向的位置偏离,因此如图11所示,位于与燃料表161相同高度位置的第3层台阶223(具体而言,第3层台阶主体223A)的右端部比燃料表161的左右位置更靠左侧。即,第3层台阶223(第3层台阶主体223A)比燃料表161更靠左侧而配置,能够经由第3层台阶223与外装罩盖230之间的空间,从前方观察燃料表161。
并且,如图11及图12所示,在第3层台阶主体223A的右端部设置有与第3层台阶223的上表面相同高度的立脚部件224。立脚部件224以从上方覆盖第3层台阶主体223A与外装罩盖230之间的空间的方式设置。因此,通过在第3层台阶主体223A与外装罩盖230之间设置空间,能够防止放置工作人员的脚的宽度变窄等不良情况的产生。即,通过设置立脚部件224,能够防止工作人员利用升降台阶220时的便利性的下降。
并且,如图11(b)所示,在立脚部件224设置有前后方向的狭缝部,能够通过该狭缝部,从立脚部件224的上方观察下方。因此,工作人员能够经由狭缝部及第3层台阶主体223A与外装罩盖230之间的空间,从斜上方观察燃料表161。
并且,如图12所示,立脚部件224从第3层台阶主体223A的右侧面的上端部向右方向延伸设置。即,立脚部件224固定于第3层台阶主体223A的右侧面的上端部。因此,防止如立脚部件224的固定结构遮住燃料表161的前方的情况,能够确保燃料表161的可视性(具体而言为从前方的可视性)。
并且,如图12所示,为了确保立脚部件224与第3层台阶主体223A的右侧面之间的结合部的强度,立脚部件224的厚度(上下方向的尺寸)设定为越靠近第3层台阶主体223A越变大。即,为了确保结合强度,与第3层台阶主体223A的结合部分的立脚部件的厚度设定为比较大。
另外,在立脚部件224可代替狭缝部设置有能够从斜上方观察燃料表161的透明部。
[热交换器单元40的结构]
接着,参考图16,对本实施方式所涉及的挖土机的热交换器单元40的结构进行说明。
图16是表示热交换器单元40的结构的一例的立体图。热交换器单元40包含支架41、第1散热器42、第2散热器43、保持托架48、49。
另外,以下说明中,有时将第1散热器42及第2散热器43或后述的中冷器44、燃料冷却器45及冷凝器46(参考图19)等的整体总括地或分别称为“热交换器”。并且,图16的说明中,将各热交换器承受冷却风的正面侧(冷却风的上游侧)作为前方来进行说明。
支架41为用于以保持第1散热器42及第2散热器43,并且正对着冷却风(参考图19)的方式,将第1散热器42及第2散热器43固定于挖土机的上部回转体3(具体而言,后述的回转框架51)上的框架。支架41包含对置分开设置的一对侧部框架41a、41b、连结该侧部框架41a、41b的上端部之间的上部框架41c及连结侧部框架41a、41b的下端部之间的下部框架41d。各框架41a~41d作为整体构成矩形框。
第1散热器42为用于冷却引擎11的热交换器。具体而言,第1散热器42为冷却通过第1冷却系统80(参考图17)循环的引擎11的冷却水的热交换器。第1散热器42以四边(上端部、下端部、左端部及右端部)保持于各框架41a~41d的方式安装于支架41。即,第1散热器42固定于支架41的框内。
第2散热器43为用于冷却电动发电机12、逆变器18A、18B、电容器19、回转用电动机21、升降压转换器100等电力驱动系统的部件(以下,称为“电力驱动部件”)的热交换器。具体而言,第2散热器43为冷却通过第2冷却系统90(参考图6)在电力驱动部件之间循环的冷却水的热交换器。第2散热器43固定于保持托架48、49,并配置于第1散热器42的前方(即,相对于冷却风流动方向的上游侧),该保持托架从支架41朝向冷却风的上游侧即前方,即从支架41朝向配置有引擎11的方向的相反方向延伸设置。
保持托架48包含保持第2散热器43的下端部的搁架部48a及将搁架部48a连结于侧部框架41a、41b的一对连结部48b。
保持托架49从侧部框架41a、41b朝向前方,即,朝向配置有引擎11的方向的相反方向延伸,保持第2散热器43的左端部及右端部。
[冷却系统的结构]
接着,参考图17、图18,对本实施方式所涉及的挖土机的冷却系统进行说明。
图17是表示冷却引擎11的第1冷却系统80的结构的一例的框图。图18是表示冷却电力驱动部件等的第2冷却系统90的结构的一例的框图。
如图17所示,第1冷却系统80包含水泵81、冷却管82、储存箱83及第1散热器42等。
水泵81吸入第1冷却系统80内的冷却水,即冷却管82及储存箱83内的冷却水并吐出,使冷却水在由冷却管82构成的冷却回路内循环。具体而言,如图17所示,水泵81吸入通过第1散热器42冷却的冷却水并吐出。通过水泵81吐出的冷却水在通过引擎11的水套内之后,返回第1散热器42。
并且,如图18所示,第2冷却系统90包含水泵91、冷却管92、储存箱93及第2散热器43等。
水泵91吸入第2冷却系统90内的冷却水,即冷却管92及储存箱93内的冷却水并吐出,使冷却水在由冷却管92构成的冷却回路内循环。具体而言,如图18所示,水泵91吸入通过第2散热器43冷却的冷却水并吐出。通过水泵91吐出的冷却水通过配置成分别与控制器30、电容器19、逆变器18A、18B、升降压转换器100、回转用电动机21、电动发电机12及减速机13相邻的冷却管92之后,返回第2散热器43。
另外,图17、图18所示的冷却回路的结构为一例,可采用任意的连接方法。例如,图17中,水泵81可吸入通过第1散热器42冷却之前的冷却水并向第1散热器42吐出。并且,图18中,冷却管92在分别与逆变器18A、18B及升降压转换器100相邻的部分分为3个路径来并联配置,在其他部分串联配置,但可全部串联配置,也可在其他部分的一部分或全部中采用并联连接。并且,如图17、图18所示,第1冷却系统80与第2冷却系统90分别构成独立的冷却回路,但也可设置连结第1冷却系统80与第2冷却系统90的冷却回路的路径及能够切换该路径的连接及切断的阀等。
[热交换器单元40的配置结构]
接着,参考图19,对本实施方式所涉及的挖土机的热交换器单元40的配置结构进行说明。
图19是示意地表示本实施方式所涉及的挖土机的引擎室50的一例的剖视图。引擎室50设置于上部回转体3的后部,是通过回转框架51及从上方覆盖回转框架51的容纳部52包围的内部空间。回转框架51包含底板51a、在上部回转体3的左端部及右端部中沿前后方向延伸设置的边框架51b、一对中央框架51c、设置于中央框架51c的左侧的支承框架51d等。并且,容纳部52包含外装罩盖52a及维护用门52b。
引擎室50中配置有引擎11、减速机13、电动发电机12、冷却扇53、热交换器单元40、防尘网54、电池55、废气处理装置(未图示)等。
引擎11配置于遍及上部回转体3的后部的整个左右方向而形成的引擎室的中央部。引擎11经由防振支座11M组装于中央框架51c。
减速机13与引擎11机械性地连结,并配置于引擎11的右侧。
电动发电机12与减速机13机械性地连结,并配置于减速机13的右侧,即引擎室50的右端部。
冷却扇53配置于引擎11的左侧,并通过引擎11旋转驱动。冷却扇53根据引擎11的旋转,从左侧吸入空气并向右侧(配置有引擎11的一侧)送出空气,由此能够向热交换器单元40供给冷却风(图中空心箭头)。
热交换器单元40配置于冷却扇53的左侧,即引擎室50的左端部。通过支架41(具体而言,下部框架41d)组装于支承框架51d,热交换器单元40固定于回转框架51上。
在引擎室50的左端部的热交换器单元40周围,配置有第1散热器42及第2散热器43以外的热交换器,具体而言,配置有中冷器44、燃料冷却器45、冷凝器46、油冷器(未图示)等。
另外,中冷器44为冷却通过涡轮增压器(未图示)压缩的增压空气的热交换器。并且,燃料冷却器45为冷却返回燃料箱(未图示)的剩余燃料的热交换器。并且,冷凝器46为搭载于驾驶室10的空调装置(未图示)的冷冻循环中,对压缩制冷剂(气体)进行冷凝液化的热交换器。并且,油冷器为冷却驱动液压驱动器的工作油的热交换器。并且,中冷器44、燃料冷却器45、冷凝器46、油冷器等的固定方法为任意,例如可直接或者经由托架等固定于支架41。
如图19所示,各热交换器中,第1散热器42以与冷却扇53相邻的方式配置于冷却风的最下游。并且,在第1散热器42的上游侧,从上至下依次在大致相同的左右位置配置有燃料冷却器45、中冷器44及冷凝器46。并且,在燃料冷却器45、中冷器44、冷凝器46的更上游侧,即冷却风的最上游配置有第2散热器43。
配置有3列的热交换器中,配置于冷却风的最下游的第1散热器42的上下尺寸最大,与第1散热器42的上游侧相邻配置的燃料冷却器45、中冷器44、冷凝器46的上下尺寸(具体而言,该3个热交换器所占有的上下方向的尺寸)为次之,配置于冷却风的最上游的第2散热器43的上下尺寸最小。即,配置有3列的热交换器的配置呈上下尺寸朝向冷却风的上游侧而逐渐变小,从前后方向观察的侧面观察中,朝向左侧呈凸形状。
如上述,第2散热器43为通过从支承第1散热器42的支架41向冷却风的上游侧延伸设置的保持托架48、49固定的结构。即,第2散热器43并不是通过专用支架固定于回转框架51的结构。并且,如图19所示,第2散热器43的下端位置相对于回转框架51(底板51a)远离一定程度(规定距离以上)。因此,在第2散热器43的下方设置有能够配置其他部件的空间。
并且,第2散热器43并不是通过保持上端部的专用的支架固定的结构,且如图19所示,配置于比支架41的上端位置更靠下方,因此在第2散热器43的上方(与容纳部52的外装罩盖52a之间)设置有能够配置其他部件的空间。
防尘网54构成为能够利用该第2散热器43的上方及下方的空间,一体进行针对包含第1散热器42、第2散热器43的热交换器的除尘。即,防尘网54覆盖第2散热器43的前表面,并且在第2散热器43的上方及下方覆盖第1散热器的前表面。由此,防尘网54能够避免尘埃进入第1散热器42及第2散热器43双方的前表面。具体而言,防尘网54包含:防尘网54a,在第2散热器43的上方,从上方覆盖第1散热器42与第2散热器43之间的空间;防尘网54b,与防尘网54a的下方相邻,并与第2散热器43的前表面对置配置;及防尘网54c,与防尘网54b的下方相邻,在第2散热器43的下方,从下方覆盖第1散热器42与第2散热器43之间的空间。如此,包含第1散热器42、第2散热器43的热交换器作为整体以在左侧具有凸形状的方式配置,因此防尘网54a~54c能够覆盖包含第1散热器42、第2散热器43的热交换器整体,能够实现热交换器整体的除尘。因此,能够抑制尘埃进入第1散热器42与第2散热器43之间并蓄积的情况,并且还能够实现配置于第1散热器42与第2散热器之间的其他热交换器(中冷器44等)的除尘。
防尘网54a以从上端朝向下端逐渐远离第1散热器42的方式倾斜,下端部与防尘网54b的上端部连结(连结部54d)。
防尘网54c以从下端朝向上端逐渐远离第1散热器42的方式倾斜。
如图19所示,第2散热器43的上下方向的尺寸小于第1散热器42且在上下方向上靠近第1散热器42的上端侧而配置,因此防尘网54c相对于水平面的倾斜大于防尘网54a相对于水平面的倾斜。因此,能够在防尘网54c的下方设置配置部件(例如,电池55等)的空间。
另外,防尘网54a~54c的固定结构(保持结构)可任意。例如,可以是设置固定于支架41的侧部框架41a、41b的一对托架,该托架保持防尘网54a~54c的侧端部的方式。并且,该情况下,可为了保持未连结的防尘网54b的下端部与防尘网54c的上端部而设置连结一对托架之间的横梁。
在此,参考图20、图21,对防尘网54的装卸方法进行说明。
图20是表示防尘网54的结构的一例的图。具体而言,图20(a)是说明一例所涉及的防尘网54中卸下所连结的防尘网54a、54b的状态的图,图20(b)是说明一例所涉及的防尘网54中卸下防尘网54c的状态的图。图21是表示防尘网54的结构的另一例的图。具体而言,是说明另一例所涉及的防尘网54中卸下所连结的防尘网54a、54b的状态的图。
如图20(a)所示,能够通过结合防尘网54a的倾斜,向左斜下方向拔出的方式卸下所连结的防尘网54a、54b。并且,相反地,能够通过以将防尘网54a插入第2散热器43的上方的空间的方式,向右斜上方向移动来安装所连结的防尘网54a、54b。
并且,如图20(b)所示,能够通过结合防尘网54c的倾斜,向左斜上方向拔出来卸下防尘网54c。并且,相反地,能够通过以将防尘网54c插入第2散热器43的下方的空间的方式,向右斜下方向移动来安装防尘网54c。
如此,防尘网54能够一体进行针对包含第1散热器42与第2散热器43的热交换器的除尘。因此,无需像针对第1散热器42与第2散热器这两者设置个别的防尘网的情况那样,攀爬上部回转体3的上部(外装罩盖52a)来装卸配置于第1散热器42与第2散热器43之间的防尘网。即,能够通过所谓的地面接触(Ground access)进行防尘网54的装卸,因此能够提高维护性。
并且,防尘网54上下分割为防尘网54a、54b与防尘网54c这2个,因此分别被小型化,能够容易进行防尘网54的装卸。
并且,如上述,第2散热器43的上下方向的尺寸小于第1散热器42且在上下方向上靠近第1散热器42的上端侧而配置,因此防尘网54c相对于水平面的倾斜变得比较大,其上端位置成为引擎室50中的上下方向的中央附近。因此,用户能够以负担较少的自然的姿势进行防尘网54a、54b与防尘网54c的装卸工作。
并且,防尘网54a、54b的连结部54d可以是可转动(图19的空心箭头)。由此,如图19所示,即使工作人员向右方向(图中的箭头)拔出防尘网54a、54b,也不会像连结部54d被固定的情况那样(图中的单点划线)干扰外装罩盖52a等地进行装卸。即,防尘网54a、54b的拔出方向的自由度变宽,因此防尘网54a、54b的装卸工作变得更加容易,能够进一步提高维护性。
回到图19,电池55为向以低电压驱动的电气安装件供给电力的电源。电池55固定于防尘网54c的左侧(冷却风的上游侧)的回转框架51(具体而言,底板51a)上。如上述,在第2散热器43的下方,有配置其他部件的空间,且具有上述倾斜而配置有防尘网54c,因此电池55以一部分被第2散热器43的下方重叠的方式配置。即,能够有效利用第2散热器43的下方空间,并能够提高引擎室50(具体而言,热交换器单元40的左侧部分)中的空间效率。
接着,参考图22,继续对热交换器单元40的配置结构进行说明。
图22是表示本实施方式所涉及的热交换器单元40及周边部件的配置结构的俯视图及主视图。具体而言,图22(a)是从上方观察的热交换器单元40及周边部件的俯视图,图22(b)是以与热交换器单元40中包含的各热交换器的前表面正对的方式观察的热交换器单元40及周边部件的主视图。
另外,与图16的情况相同,图22的说明中,将各热交换器承受冷却风的正面侧(冷却风的上游侧)作为前方来进行说明。
如图22(a)、(b)所示,在第2散热器43的俯视观察时的左侧及右侧配置有部件。具体而言,在第2散热器43的俯视观察时的左侧,配置有冷却引擎11的第1冷却系统80的储存箱83、冷却电力驱动部件等的第2冷却系统90的储存箱93、使第2冷却系统90的冷却水循环的水泵91等,并固定于容纳部52。并且,在第2散热器43的俯视观察时的右侧,设置有覆盖设置于电池55与各种电气安装件之间的电力供给线的电池继电器的电池继电器罩盖59、切断从电池55向各种电气安装件的电力供给的切断开关60等。
本实施方式中,如上述,第2散热器43为通过从支承第1散热器42的支架41向冷却风的上游侧延伸设置的保持托架48、49固定的结构。即,第2散热器43并不是通过专用的支架固定于回转框架51的结构。因此,不存在支承第2散热器43的左右侧部的专用支架的框架等,能够在第2散热器43的俯视观察时的左侧及右侧配置规定的部件(具体而言,储存箱83、93、水泵91、电池继电器罩盖59、切断开关60等)。因此,能够极力减少配置于第2散热器43的前方(相对于冷却风的流动方向的上游侧)的部件,能够进行重视维护性的部件配置。例如,正面观察中,能够避免包含水泵91、储存箱83、93、电池继电器罩盖59、切断开关60等的各种部件在第1散热器42、第2散热器43的前表面重叠。即,包含水泵91、储存箱83、93、电池继电器罩盖59、切断开关60等的各种部件配置成不干扰向前方(引擎11所处的一侧的相反方向)卸下防尘网54a~54c的轨迹。由此,能够轻松进行热交换器单元40的前方的引擎室50的清扫等。并且,由于各种部件不会干扰防尘网54的装卸轨迹,因此进行为了卸下防尘网54而向前方拉出或为了安装而从前方插入等时,能够避免防尘网54在左右方向上干扰其他部件。即,包含防尘网54的装卸工作的维护变得轻松。
并且,当为将第2散热器43固定于专用支架的结构时,组装工序中,例如若在将储存箱83等各种部件固定于容纳部52之后,欲从上方将容纳部52搭载于已固定有第2散热器43等的回转框架51,则各种部件与第2散热器43的专用支架干扰的可能性变高。因此,不得不在将容纳部52搭载于回转框架51之后,在狭窄的引擎室50内组装各种部件,有可能导致组装工序的低效率。相对于此,如本实施方式,不是第2散热器43通过专用支架固定于回转框架51的结构时,无需考虑预先固定于容纳部52的各种部件与第2散热器43的专用支架之间的干扰,因此能够防止组装工序的低效率化。
并且,如图22所示,将水泵91、储存箱83,93等包含冷却水的第1冷却系统80、第2冷却系统90的部件(以下,称为“水冷部件”)与包含电池继电器的电池继电器罩盖59、切断开关60等电气部件分开配置于第2散热器43的左右。由此,即使冷却水从水冷部件漏出,也能够使冷却水不易向电气部件飞散。
并且,如图22所示,在第1散热器42与第2散热器43之间布设有从第2散热器43延伸的冷却水的配管43a。由此,能够减少布设于第2散热器43的前方的配管,能够进行更重视维护性的部件配置。
[某个起重磁铁施工机械的结构]
图23是表示本实施方式所涉及的起重磁铁设备的驱动系统的结构的一例的框图。图中,分别以双重线表示机械性动力系统,以粗实线表示高压液压管路,以虚线表示先导管路,以细实线表示电力驱动/控制系统。
引擎11为起重磁铁设备的驱动力源,例如为以维持规定的转速的方式动作的柴油引擎。引擎11与减速机13的2个输入轴中的一个机械性地连结,减速机13的输出轴与主泵14及先导泵15的输入轴机械性地连结。即,引擎11经由减速机13驱动主泵14及先导泵15。
主泵14为经由高压液压管路16向控制阀17供给工作油的液压泵,例如为斜板式可变容量型液压泵。主泵14的斜板通过调整器(未图示)控制。调整器与针对电磁比例阀(未图示)的控制电流的变化对应地改变斜板的偏转角。例如,通过增加控制电流,调整器加大斜板的偏转角来增加主泵14的吐出流量。并且,通过减少控制电流,调整器减小斜板的偏转角来减少主泵14的吐出流量。
先导泵15为用于经由先导管路25向各种液压控制设备供给工作油(先导压)的液压泵,例如固定容量型液压泵。
控制阀17为控制起重磁铁设备中的液压系统的液压控制装置。控制阀17根据与后述的操纵杆26A、操纵杆26B或踏板26C的操作方向及操作量相应的先导压的变化,例如对动臂缸7、斗杆缸8、起重磁铁缸9、行走液压马达(右用)1A、行走液压马达(左用)1B及回转液压马达21中的一个或多个,选择性地供给从主泵14通过高压液压管路16供给的工作油。另外,以下中,将动臂缸7、斗杆缸8、起重磁铁缸9、行走液压马达1A、1B及回转液压马达21统称为“液压驱动器”。
操作装置26包含操纵杆26A、26B、踏板26C,是用于进行下部行驶体1(行走液压马达1A,1B)、上部回转体3(回转液压马达21)、动臂4(动臂缸7)、斗杆5(斗杆缸8)及起重磁铁6(起重磁铁缸9)等的操作的操作机构。操纵杆26A、26B及踏板26C经由先导管路25与先导泵15连接,经由液压管路27及液压管路28分别与控制阀17及压力传感器29连接。由此,控制阀17上输入有与操作装置26中的下部行驶体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及起重磁铁6等的操作状态相应的先导压。压力传感器29与控制器30连接。由此,控制器30中输入有与操作装置26中的下部行驶体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及起重磁铁6等的操作状态相应的压力信号。
电动发电机44与减速机13的2个输入轴中的另一个机械性地连结,通过经由减速机13输入的引擎11的动力发电三相交流电力。并且,电动发电机44通过经由起重磁铁驱动器48、逆变器46从起重磁铁6供给的再生电力动作,经由减速机13辅助引擎11,驱动主泵14及先导泵15。电动发电机44与逆变器46电连接。电动发电机44例如根据通过控制器30(具体而言,后述的第3控制部30c)执行的矢量控制,通过逆变器46驱动。电动发电机44例如为能够输出与转速成比例的电压的IPM(Interior Permanent Magnet)马达。
逆变器46为进行电动发电机44的动作控制的电力转换装置。逆变器46从控制器30(具体而言,第3控制部30c)接收基于矢量控制的驱动信号,并根据该驱动信号进行电动发电机44的动作控制。逆变器46将通过电动发电机44发电的三相交流电力转换为具有规定范围的电压的直流电力,并输出至DC母线50(参考图2)。并且,逆变器46将经由起重磁铁驱动器48供给的起重磁铁6的再生电力转换为三相交流电力,并输出至电动发电机44。详细内容将进行后述。
起重磁铁驱动器48为励磁驱动起重磁铁6中包含的电磁线圈6M(参考图25)的驱动电路。起重磁铁驱动器48具有能够通过切换极性来将DC母线50的电压Vdc施加于起重磁铁6的结构,通过该结构,能够切换起重磁铁6的吸附与释放(电磁线圈6M的励磁与消磁)。详细内容将进行后述。
控制器30为执行起重磁铁设备的动作控制的控制装置。控制器30例如由微型计算机等构成,通过在CPU上执行存储于ROM的各种程序来实现各种控制处理。控制器30作为通过在CPU上执行存储于ROM的1个以上的程序来实现的功能部,包含第1控制部30a、第2控制部30b、第3控制部30c。
第1控制部30a进行主泵14的吐出流量的控制。第1控制部30a例如根据负控阀(未图示)的负控压改变上述控制电流,经由调整器控制主泵14的吐出流量(负控控制)。并且,第1控制部30a以主泵14的吸收马力不超过基于引擎11、电动发电机44的输出马力的方式,改变上述控制电流,经由调整器控制主泵14的吐出流量(总马力控制)。
第2控制部30b执行引擎11的动作控制。例如,控制器30根据通过引擎转速调整转盘(未图示)由操作者设定的引擎11的设定转速,向引擎11输出用于控制引擎11的转速的燃料喷射量等。即,第2控制部30b以引擎11的转速维持规定的转速(设定转速)的方式进行控制(定转速控制)。以下,参考图24,对基于第2控制部30b的引擎11的动作控制的处理流程进行说明。
图24是示意地表示基于第2控制部30b的引擎控制处理的一例的流程图。基于本流程图的处理在起重磁铁设备的运行期间,按规定时间反复执行。
步骤S102中,第2控制部30b获取引擎转速调整转盘中的设定转速与检测引擎11的转速的引擎转速传感器(未图示)的检测值(实际转速)。
步骤S104中,第2控制部30b根据设定转速与实际转速,执行定转速控制。例如,第2控制部30b根据设定转速与实际转速之差,执行燃料喷射量的反馈控制,由此使引擎11的转速维持在设定转速。
第3控制部30c执行电动发电机44及起重磁铁6中包含的电磁线圈6M的动作控制即逆变器46及起重磁铁驱动器48的动作控制。第3控制部30c在从未图示的电流传感器依次获取电动发电机44的3相(U相、V相及W相)中的至少2相的电流的同时进行电动发电机44的矢量控制。详细内容将进行后述。
吸附开关32为设置于驾驶室10内,用于由起重磁铁设备的操作者对起重磁铁6中包含的电磁线圈6M进行励磁,从而过渡到起重磁铁6发挥电磁吸附力的状态的开关。吸附开关32与控制器30连接。
释放开关34为设置于驾驶室10内,用于由起重磁铁设备的操作者对起重磁铁6中包含的电磁线圈6M进行消磁,从而过渡到起重磁铁6不发挥电磁吸附力的状态的开关。释放开关34与控制器30连接。
接着,参考图25,对起重磁铁设备的励磁驱动部的结构的详细内容进行说明。
如图25所示,逆变器46由包含开关元件46Ta~46Tf、换向用二极管46Da~46Df的已知的三相桥式电路构成。具体而言,开关元件46Ta、46Tb、开关元件46Tc、46Td及开关元件46Te、46Tf分别串联连接,并且串联连接的开关元件46Ta、46Tb、开关元件46Tc、46Td及开关元件46Te、46Tf并联连接。并且,在串联连接的开关元件46Ta、46Tb、开关元件46Tc、46Td及开关元件46Te、46Tf的各个中间点上连接有电动发电机44的U相端子、V相端子及W相端子。并且,开关元件46Ta~46Tf上分别并联连接有换向用二极管46Da~46Df。逆变器46根据来自第3控制部30c的驱动信号,具体而言根据PMW(Pulse Width Modulation)信号,对开关元件46Ta~46Tf进行PWM驱动,由此进行电动发电机44的动作控制。
另外,DC母线50包含使DC母线50的电压Vdc平滑化的比较低容量的平滑用电容器51。
起重磁铁驱动器48由包含开关元件48Ta~48Td及换向用二极管48Da~48Dd的已知的H桥式电路构成。具体而言,开关元件48Ta、48Tb及开关元件48Tc、48Td分别串联连接,并且串联连接的开关元件48Ta、48Tb及开关元件48Tc、48Td并联连接。并且,在串联连接的开关元件48Ta、48Tb及开关元件48Tc、48Td的中间点上分别连接有起重磁铁6的电磁线圈6M的端子MP及端子MN。并且,开关元件48Ta~48Td上分别并联连接有换向用二极管48Da~48Dd。
另外,起重磁铁驱动器48中的H桥式电路的各开关可以是如本实施方式的半导体开关(开关元件48Ta~48Td),也可以是机械性开关,还可以是并用这些的开关,只要能够切换电力路径的切断与连接,则可以是任意方式。
对起重磁铁6的电磁线圈6M进行励磁时(吸附开关32被接通时),开关元件48Ta、48Td被接通,开关元件48Tb、48Tc被断开。由此,经由开关元件48Ta、48Td,对起重磁铁6的电磁线圈6M施加DC母线50的电压Vdc,流动从电磁线圈的端子MP朝向端子MN的励磁电流。因此,电磁线圈6M被励磁,起重磁铁6能够吸附钢材等。
另一方面,对起重磁铁6的电磁线圈6M消磁时(释放开关34被接通时),开关元件48Tb、48Tc被接通,开关元件48Ta、48Td被断开。由此,对起重磁铁6的电磁线圈6M向反方向施加DC母线50的电压Vdc,流动从电磁线圈6M经由换向用二极管48Dc、DC母线50及换向用二极管48Db返回电磁线圈6M的消磁电流。因此,起重磁铁6的电磁线圈6M被消磁,能够释放吸附于起重磁铁6的钢材等。并且,此时,逆变器46作为消磁电流将从电磁线圈6M向DC母线50放出的再生电力供给至电动发电机44。
接着,参考图26、图27,对起重磁铁6的励磁驱动部的动作(基于第3控制部30c的逆变器46及起重磁铁驱动器48的动作控制)的详细内容进行说明。
图26是示意地表示基于第3控制部30c的逆变器46及起重磁铁驱动器48的动作控制处理(起重磁铁控制处理)的一例的流程图。基于本流程图的处理在起重磁铁设备运行期间,以规定时间间隔反复执行。
另外,关于电磁线圈6M的电压V,将端子MP、MN中的端子MP成为高压侧时作为正,关于电流,将从端子MP朝向端子MN的方向作为正。并且,第3控制部30c能够通过未图示的电压传感器、电流传感器监视起重磁铁6的电磁线圈6M的电压V与电流I。
步骤S202中,第3控制部30c判定吸附开关32是否被接通。第3控制部30c中,在吸附开关32被接通时,进入步骤S204,在吸附开关32未被接通时,结束此次处理。
步骤S204中,如上述,第3控制部30c通过对起重磁铁驱动器48输出驱动信号,接通开关元件48Ta、48Td,并断开开关元件48Tb、48Tc。
步骤S206中,第3控制部30c获取电磁线圈6M的电压V、电流I。
步骤S208中,第3控制部30c根据起重磁铁6的输出状态(具体而言,电流I),设定为了对起重磁铁6进行励磁而对电磁线圈6M施加的规定电压V1。例如,可以是如下方式,即,在起重磁铁6的输出(电流I)变高至一定程度之前,作为规定电压V1设定比较高的电压,若起重磁铁6的输出(电流I)变高至一定程度(输出稳定),则降低规定电压V1(参考图27)。
另外,图27所示的规定电压V1的变化方式为例示,规定电压V1的变化可以是连续的变化,也可以是阶段性的变化。并且,规定电压V1可与起重磁铁6的输出状态无关地设定为恒定值,此时,省略步骤S206、步骤S208的处理。
步骤S210中,第3控制部30c以DC母线50的电压Vdc维持规定电压V1的方式进行逆变器46的PWM控制。即,第3控制部30c向逆变器46输出用于将DC母线50的电压Vdc维持在规定电压V1的驱动信号。具体而言,第3控制部30c根据DC母线50的电压Vdc的检测值,通过反馈控制,生成如DC母线50的电压Vdc维持在规定范围的驱动信号,并输出至逆变器46。
通过步骤S204~S210的处理,维持在规定电压V1的DC母线50的电压Vdc施加于电磁线圈6M,从端子MP朝向端子MN,向电磁线圈6M流动励磁电流。因此,起重磁铁6的电磁线圈6M被励磁,起重磁铁6能够吸附钢材等。
步骤S212中,第3控制部30c判定释放开关34是否被接通。第3控制部30c中,在释放开关34被接通时,进入步骤S214,释放开关34未被接通时,返回步骤S206,并反复步骤S206~S212的处理。
步骤S214中,如上述,第3控制部30c通过对起重磁铁驱动器48输出驱动信号,断开开关元件48Ta、48Td,并接通开关元件48Tb、48Tc。
步骤S216中,第3控制部30c以DC母线50的电压Vdc维持在规定电压V2的方式进行逆变器46的PWM控制。即,第3控制部30c向逆变器46输出用于将DC母线50的电压Vdc维持在规定电压V2的驱动信号。
通过步骤S214、S216的处理,维持在规定电压V2的DC母线50的电压向反方向(即,端子MN成为高压侧的方式)施加于电磁线圈6M。由此,流动从电磁线圈6M经由换向用二极管48Dc、DC母线50及换向用二极管48Db返回电磁线圈6M的消磁电流。并且,此时,消磁电流中DC母线50的电压Vdc欲上升,而逆变器46以将DC母线50的电压Vdc维持在规定电压V2的方式动作。因此,作为消磁电流而从电磁线圈6M放出的再生电力供给至电动发电机44,电动发电机44进行动力运行,即辅助引擎11来驱动主泵14等。并且,之后,起重磁铁6的电磁线圈6M中流动与消磁电流相反方向的电流I(剩磁的消磁电流)。因此,起重磁铁6的电磁线圈6M被消磁,能够释放吸附于起重磁铁6的钢材等。
步骤S218中,第3控制部30c获取电磁线圈6M的电压V、电流I。
步骤S220中,第3控制部30c判定电流I是否为规定值I2(<0)以下(即,电流I是否已达到规定值I2)。第3控制部30c中,在电流I为规定值I2以下时,进入步骤S222,在电流I不是规定值I2以下时,返回步骤S216,并反复步骤S216~S220的处理。
步骤S222中,第3控制部30c通过对起重磁铁驱动器48输出驱动信号,接通开关元件48Ta、48Td,并断开开关元件48Tb、48Tc。
步骤S224中,第3控制部30c以DC母线50的电压Vdc维持在规定电压V3的方式进行逆变器46的PWM控制。即,第3控制部30c向逆变器46输出用于将DC母线50的电压Vdc维持在规定电压V3的驱动信号(PWM信号)。
通过步骤S222、S224的处理,以端子MP成为高压侧的方式,维持在规定电压V3的DC母线50的电压Vdc施加于起重磁铁6的电磁线圈6M,从端子MN朝向端子MP流动的电流减少。
步骤S226中,第3控制部30c获取电磁线圈6M的电压V、电流I。
步骤S228中,第3控制部30c判定电流I是否为0以上(即,电流I是否已成为0)。第3控制部30c中,在电流I为0以上时,进入步骤S230,在电流I不是0以上时,返回步骤S224,并反复步骤S224~S228的处理。
步骤S230中,第3控制部30c通过对起重磁铁驱动器48输出驱动信号,断开开关元件48Ta~48Td,结束此次处理。由此,电磁线圈6M的电压V成为0。
图27是说明与图26的流程图对应的起重磁铁设备的动作的一例的时序图。具体而言,图27(a)及(b)分别是表示从起重磁铁6的吸附至释放的一系列动作中的电磁线圈6M的电压V及电流I的变化时序图。
另外,图中,在时刻t1,由操作者接通吸附开关32,在时刻t2,接通释放开关34。并且,与图5的说明相同,关于电磁线圈6M的电压V,将端子MP、MN中的端子MP成为高压侧时作为正,关于电流,将从端子MP朝向端子MN的方向作为正。
在时刻t1,若吸附开关32被接通(步骤S202的是),则第3控制部30c接通开关元件48Ta、48Td,并断开开关元件48Tb、48Tc(步骤S204)。同时,第3控制部30c向逆变器46输出用于DC母线50的电压Vdc维持在规定电压V1(例如,200V)的驱动信号(步骤S206~S210)。由此,如图27(a)所示,维持在规定电压V1的DC母线50的电压Vdc施加于电磁线圈6M,如图27(b)所示,从端子MP朝向端子MN,向电磁线圈6M流动励磁电流。由此,起重磁铁6的电磁线圈6M被励磁,起重磁铁6能够吸附钢材等。
如图27(b)所示,从时刻t1至时刻t2期间,通过施加于电磁线圈6M的DC母线50的电压Vdc(=规定电压V1)的作用,电磁线圈6M的电流I增加,并且例如达到规定值I1并维持为大致恒定。
在时刻t2,若释放开关34被接通(步骤S212的是),则第3控制部30c接通开关元件48Tb、48Tc,并断开开关元件48Ta、48Td(步骤S214)。同时,第3控制部30c向逆变器46输出用于将DC母线50的电压Vdc维持在规定电压V2的驱动信号(步骤S216)。由此,如图27(a)所示,施加于电磁线圈6M的电压V的极性反转,维持在规定电压V2的DC母线50的电压Vdc向反方向(端子MN成为高压侧及端子MP成为低压侧的方式)施加于电磁线圈6M。另一方面,在时刻t2,电磁线圈6M的电流I朝向施加于电磁线圈6M的电压的反方向(从低压侧的端子MP朝向高压侧的端子MN)流动。因此,如图27(b)所示,从时刻t2至时刻t3期间,电磁线圈6M中,从低压侧的端子MP朝向高压侧的端子MN的电流(消磁电流)在减少的同时持续流动。消磁电流与施加于电磁线圈6M的DC母线50的电压Vdc(=规定电压V2)相反,以从电磁线圈6M经由换向用二极管48Dc、DC母线50及换向用二极管48Db返回电磁线圈6M的方式流动,从电磁线圈6M向DC母线50放出再生电力。由此,起重磁铁6的电磁线圈6M被消磁,能够释放吸附于起重磁铁6的钢材等。
此时,从电磁线圈6M放出的再生电力欲使DC母线50的电压Vdc上升。与此相对,如上述,第3控制部30c在时刻t2至时刻t3期间,以将DC母线50的电压Vdc维持在规定电压V2的方式对逆变器46进行动作控制,因此从电磁线圈6M放出的再生电力通过逆变器46的作用,供给至电动发电机44。因此,电动发电机44在时刻t2至时刻t3期间,能够辅助引擎11,驱动主泵14及先导泵15,并能够减轻引擎11的负荷来改善耗油率。
如图27(b)所示,在时刻t3,电磁线圈6M的电流I(消磁电流)成为0。
另外,第2控制部30b根据引擎转速传感器(未图示)的检测值,检测电动发电机44开始辅助运行而引起的引擎11的转速上升,由此减少燃料喷射量,将引擎11的转速维持在设定转速。并且,如图27(b)所示,电磁线圈6M的电流I(消磁电流)即再生电力,在时刻t2,最初具有一定程度的大小而产生,从时刻t2至时刻t3期间减少至0。此时,第3控制部30c以避免消磁电流(电磁线圈6M的电流I)以阶段状减少,而是以从最初产生的一定程度的大小平滑地减少的方式,对逆变器46进行动作控制。即,逆变器46使基于再生电力的电动发电机44的输出从开始产生再生电力时(时刻t2)的一定程度的大小平滑地减少。因此,第2控制部30b能够使由于时刻t2的再生电力的产生而减少的燃料喷射量与再生电力即电动发电机44的输出的平滑的减少相应地缓慢增加。因此,通过第3控制部30c、逆变器46的作用,染料喷射量的恢复(增加)无法跟踪再生电力的减少,能够避免产生引擎11的转速以阶段状跌落的情况。并且,以避免供给至电动发电机44的再生电力成为引擎11的无负荷时(即,液压驱动器的非动作时)的输出以上的方式,预先规定引擎11的输出与起重磁铁6的输出(释放时)。由此,即使再生电力与引擎11的输出相比过剩,也能够抑制例如促进逆变器46和起重磁铁驱动器48的过热的情况。
在时刻t3至时刻t4期间,第3控制部30c继续以接通开关元件48Tb、48Tc,并断开开关元件48Ta、48Td的方式,对起重磁铁驱动器48进行动作控制。并且,第3控制部30c以将DC母线50的电压Vdc维持在规定电压V2的方式,对逆变器46进行动作控制。由此,起重磁铁6的电磁线圈6M中流动与消磁电流相反方向的电流I(剩磁的消磁电流),电磁线圈6M的剩磁被消磁,能够完全释放吸附于起重磁铁6的钢材等。
在时刻t4,第3控制部30c若确认到电流I达到规定值I2(<0)(步骤S220中的是),则接通开关元件48Ta、48Td,并断开开关元件48Tb、48Tc(步骤S222)。同时,第3控制部30c向逆变器46输出用于将DC母线50的电压Vdc维持在规定电压V3的驱动信号(步骤S224)。由此,如图27(a)所示,以端子MP成为高压侧的方式,维持在规定电压V3的DC母线50的电压Vdc施加于起重磁铁6的电磁线圈6M,从端子MN朝向端子MP流动的电流减少。
并且,在时刻t5,第3控制部30c若确认到电磁线圈6M的电流I变成0(步骤S228中的是),则断开开关元件48Ta~48Td(步骤S230)。由此,如图27(a)所示,电磁线圈6M的电压V变成0。
如此,本实施方式中,逆变器46通过在释放起重磁铁6时(电磁线圈6M被消磁时),将DC母线50的电压Vdc维持在规定范围(具体而言为规定电压V2),将经由起重磁铁驱动器48从电磁线圈6M放出的再生电力供给至电动发电机44,使其动力运行。由此,不会如以往技术那样,将释放起重磁铁6时从起重磁铁6中包含的电磁铁(电磁线圈6M)放出的再生电力作为电阻器中的热能而耗散,而是为了电动发电机44辅助引擎11来驱动主泵14等而有效活用,能够改善起重磁铁设备的耗油率。并且,不会如以往技术那样设置电容器等比较昂贵的蓄电装置,能够以将以往技术中的整流器取代为逆变器的比较低廉的结构,有效活用释放起重磁铁6时的再生电力。即,根据本实施方式所涉及的起重磁铁设备,能够以比较低廉的结构,有效活用从起重磁铁6中包含的电磁铁(电磁线圈6M)放出的再生电力。并且,无需如以往技术那样,为了消耗释放起重磁铁6时作为消磁电流而放出的再生电力而追加设置大型的电阻器,或为了蓄电再生电力而追加设置大容量的电容器等,通过仅将以往技术中的整流器取代为逆变器46就能够实现,因此在搭载性方面也不会产生问题。
并且,如图28(说明起重磁铁设备的作业的一例的图)所示,起重磁铁设备中,通常反复进行起重磁铁6的吸附→起重磁铁6的抬高→回转→起重磁铁6的放下→起重磁铁6的释放→起重磁铁6的抬高→回转→起重磁铁6的放下→起重磁铁6的吸附→……的一系列相同的作业工序。因此,例如若以1天的总作业换算,则能够回收非常多的再生电力作为基于电动发电机44的引擎11的辅助驱动力,并能够实现起重磁铁设备的节能化。
并且,本实施方式中,与以往技术不同,采用通过逆变器46控制输出电压(DC母线50的电压Vdc)的结构,而不是通过整流器控制。由此,相对于使用整流器时电动发电机44只能进行依赖引擎11的转速的发电,在本实施方式中,通过由逆变器46控制DC母线50的电压Vdc,能够进行电动发电机44的发电控制。尤其,即使在电动发电机44(引擎11)的转速较低时,逆变器46也能够调整DC母线50的电压Vdc。
并且,本实施方式中,第3控制部30c监视起重磁铁6(电磁线圈6M)的电流I的检测值,即起重磁铁6(电磁线圈6M)的输出状态(电流I×电压V=输出P)的同时确定DC母线50的电压Vdc的目标值(规定电压V1~V3)。并且,第3控制部30c以DC母线50的电压Vdc维持在该目标值的方式,对逆变器46进行动作控制。即,逆变器46根据起重磁铁6的输出状态与DC母线50的电压Vdc的检测值,控制DC母线50的电压Vdc。由此,相对于以往技术中,由于采用例如根据预先规定的经过时间切换施加于起重磁铁6的电压的结构等,因此有可能无法实现起重磁铁6中的适当的励磁状态的情况,在本实施方式中,逆变器46能够根据起重磁铁6的输出状态,实现起重磁铁6中的适当的励磁状态。
图27的时刻t2至时刻t3期间的再生电力的放出模式(以接通释放开关34为起点的经过时间与所放出的再生电力或者在电磁线圈6M中流动的电流I(消磁电流)之间的关系)为每次都相同的方式,被预先规定。因此,第3控制部30c可根据预先规定的再生电力的放出模式,以与起重磁铁驱动器48的动作同步的方式,对逆变器46进行动作控制。即,第3控制部30c根据预先规定的再生电力的放出模式,以与起重磁铁驱动器48的电路动作即来自电磁线圈6M的再生电力的放出同步地将供给至DC母线50的再生电力输出至电动发电机44的方式,对逆变器46进行动作控制(同步控制)。以下,参考图29,对本例所涉及的起重磁铁控制的详细内容进行说明。
图29是示意地表示基于第3控制部30c的逆变器46及起重磁铁驱动器48的动作控制处理(起重磁铁控制处理)的另一例的流程图。基于本流程图的处理与图5的情况相同,在起重磁铁设备运行期间,以规定时间间隔反复执行。
本流程图中,步骤S216被步骤S216A取代,这一点与图26的流程图不同。以下,以与图26的流程图不同的部分为中心进行说明。
步骤S212中,判定为释放开关34被接通时,步骤S214中,第3控制部30c通过对起重磁铁驱动器48输出驱动信号,断开开关元件48Ta、48Td,并接通开关元件48Tb、48Tc。
并且,步骤S216A中,第3控制部30c根据预先规定的再生电力的放出模式,进行逆变器46的PWM控制(同步控制)。即,第3控制部30c向逆变器46输出用于向电动发电机44输出与预先规定的放出模式相应的再生电力的驱动信号。并且,第3控制部30c在结束再生电力的放出之后,以使图27的时刻t3至时刻t4期间示出的剩磁的消磁电流流动的方式,进行逆变器46的PWM控制。
如此,通过步骤S216A的处理,与根据DC母线50的电压Vdc的上升,向电动发电机44输出再生电力的结构相比,不易产生延迟,能够更适当地将再生电力供给至电动发电机44。
另外,本例中,第3控制部30c以根据预先设想的再生电力的放出模式向电动发电机44输出再生电力的方式,对逆变器46进行动作控制,但也可以以根据电磁线圈6M的电压V及电流I实际计算出再生电力并向电动发电机44输出所计算出的再生电力(实测值)的方式,对逆变器46进行动作控制。
[引擎控制的另一例]
图27的时刻t2至时刻t3期间的再生电力的放出模式(以具体释放开关34为起点的经过时间与所放出的再生电力或者在电磁线圈6M中流动的电流I(消磁电流)之间的关系)为每次都相同的方式,被预先规定。因此,第2控制部30b可在释放起重磁铁6时(对电磁线圈6M进行消磁时),根据预先规定的再生电力的放出模式,和与再生电力相应的电动发电机44的辅助动作同步地控制引擎11的燃料喷射量。即,第2控制部30b根据电动发电机44通过与预先规定的放出模式相应的再生电力而产生的辅助驱动力,控制引擎11的燃料喷射量(再生同步控制)。以下,参考图30,对本例所涉及的控制引擎的详细内容进行说明。
图30是示意地表示基于第2控制部30b的引擎控制处理的另一例的流程图。基于本流程图的处理与图24的情况相同,在起重磁铁设备运行期间,按规定时间反复执行。
本流程图中,追加有步骤S103B、S106B,这一点与图24的流程图不同。以下,以与图24的流程图不同的部分为中心进行说明。
步骤S103B中,第2控制部30b判定释放开关34是否被接通。第2控制部30b中,在释放开关34未被接通时,进入步骤S104,在释放开关34被接通时,进入步骤S106B。
步骤S106B中,第2控制部30b根据预先规定的再生电力的放出模式,进行引擎11的再生同步控制。即,第2控制部30b和与再生电力相应的电动发电机44的辅助动作同步地控制引擎11的燃料喷射量。
如此,通过步骤S106B的处理,能够和与再生电力相应的电动发电机44的辅助动作同步地调整燃料喷射量,因此与根据引擎11的转速的变动来调整燃料喷射量的情况相比,容易将引擎11的转速维持在设定转速。例如,若在起重磁铁设备的液压驱动器的作业负荷较高的情况下,进行与再生电力相应的电动发电机44的辅助动作,则在由于该辅助动作的结束而引擎11的转速减少时,会发生引擎11的转速要恢复到规定的转速,需要花费时间的情况。相对于此,能够从预先规定的再生电力的放出模式预测电动发电机44的辅助动作即辅助驱动力,因此能够根据再生电力的放出模式,在引擎11的转速变动之前调整燃料喷射量,并防止引擎11的转速恢复到设定转速时需要花费时间的情况的产生。
另外,本例中,第2控制部30b根据预先规定的再生电力的放出模式控制引擎11的燃料喷射量,但也可从电磁线圈6M的电压V及电流I实际计算出再生电力,并根据所计算出的再生电力(实测值)控制引擎11的燃料喷射量。

Claims (3)

1.一种挖土机,其具备:
回转体;
电动机;
升降台阶,设置于所述回转体的右侧前部;
蓄电装置,搭载于所述回转体的右侧前部,向所述电动机供给电力,且容纳于所述升降台阶内;及
工作灯,搭载于所述回转体的右侧前部,容纳于所述升降台阶内,
所述升降台阶包含能够接近所述蓄电装置及所述工作灯这两者的开口部及覆盖该开口部的1个罩盖部,
所述开口部设置于所述升降台阶的最下层的台阶部的前表面,
所述罩盖部覆盖所述开口部,并且与所述最下层的台阶部的上表面的至少一部分重叠,
所述蓄电装置固定于所述最下层的台阶部的内部的所述回转体的回转框架,
所述工作灯配置于所述最下层的台阶部的内部的所述蓄电装置的上方。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述开口部以在未被所述罩盖部覆盖的状态下能够从前方观察到所述蓄电装置的成为维护对象的部位及所述工作灯的成为维护对象的部位中的至少一个部位的方式设置。
3.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
所述罩盖部构成为能够拆卸,并具有工作人员能够搬运的预先规定的值以下的质量。
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