JP2007039990A - Rotation driving device, rotation control device, rotation control method, and construction equipment - Google Patents

Rotation driving device, rotation control device, rotation control method, and construction equipment Download PDF

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    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/84—Slewing gear

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotation driving device and a rotation control device which are simple in structure, and to provide a rotation control method and construction equipment. <P>SOLUTION: The rotation driving device 5 of a power rotary shovel is formed of: a power motor 50 having a motor rotatably driven by electric power; first to third decelerating sections 511, 512, 513 connected to the power motor 50, for reducing the rotational speed of the power motor 50 and driving a third drive shaft 513C; a mechanical brake 520 arranged between the first and second decelerating sections 511, 512, for braking the rotation of the first drive shaft 511C; and a swing circle 3 engaging with a third drive gear 513D of the third drive shaft 513C to rotate a rotary body 4. Thus the mechanical brake 520 can brake the first drive shaft 511C which has been decelerated by the first decelerating section 511, and therefore downsizing of the mechanical brake 520 is achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、旋回駆動装置、旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械に係り、特にメカニカルブレーキが設けられた旋回駆動装置、この旋回駆動装置を制御する旋回制御装置、メカニカルブレーキの制動制御を含む旋回制御方法、およびこれらによって旋回駆動させる旋回体を備えた建設機械に関する。   The present invention relates to a turning drive device, a turning control device, a turning control method, and a construction machine, and in particular, a turning drive device provided with a mechanical brake, a turning control device that controls the turning drive device, and braking control of a mechanical brake. The present invention relates to a turning control method including the above, and a construction machine including a turning body driven to turn by these methods.

従来、油圧モータ装置により旋回体を駆動する建設機械が知られている。（例えば、特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, construction machines that drive a swivel body with a hydraulic motor device are known. (For example, refer to Patent Document 1).

この特許文献１に記載の油圧モータ装置は、油圧モータ部と減速機部とを備え、上部旋回体側の旋回フレームに設置される。この油圧モータ装置の油圧モータ部は、ハウジング内部に斜板式油圧モータを備え、この斜板式油圧モータは、シリンダ、駆動軸、斜板、およびバルブプレートを備えて構成されている。そして、油圧モータ部のシリンダの外周部とハウジング内周部との間には、メカニカルブレーキが組み込まれている。   The hydraulic motor device described in Patent Document 1 includes a hydraulic motor unit and a speed reducer unit, and is installed on a swing frame on the upper swing body side. The hydraulic motor unit of the hydraulic motor device includes a swash plate type hydraulic motor inside the housing, and the swash plate type hydraulic motor includes a cylinder, a drive shaft, a swash plate, and a valve plate. A mechanical brake is incorporated between the outer peripheral part of the cylinder of the hydraulic motor part and the inner peripheral part of the housing.

また、近年、旋回体を旋回用電動モータで駆動する建設機械が注目されている（例えば、特許文献２参照）。   In recent years, a construction machine that drives a turning body with an electric motor for turning has attracted attention (for example, see Patent Document 2).

この特許文献２に記載の旋回用電動モータは、ショベルの上部旋回体に設置され、旋回用減速機構を介して当該旋回体を駆動する。そして、旋回用電動モータと減速機構との間には、機械的にブレーキ力を発生するメカニカルブレーキが設けられている。   The electric motor for turning described in Patent Document 2 is installed on an upper turning body of an excavator, and drives the rotating body via a turning reduction mechanism. A mechanical brake that mechanically generates a braking force is provided between the electric motor for turning and the speed reduction mechanism.

特開２００２−３５７２６０号公報(第３頁右欄ないし第７頁左欄、図１ないし図４)JP 2002-357260 A (right column on page 3 to left column on page 7; FIGS. 1 to 4) 特開２００４−３６３０４号公報(第４頁ないし第７頁、図２参照)JP 2004-36304 A (refer to pages 4 to 7 and FIG. 2)

ところで、特許文献１に記載のような油圧モータ装置を建設機械に用いた場合には、制御バルブで分流される油圧にて旋回体とブームやアームといった作業機とを駆動することになるため、制御バルブなどでのロスが生じ、燃費改善に大きな制限があるという問題がある。   By the way, when a hydraulic motor device such as that described in Patent Document 1 is used in a construction machine, a swinging body and a work machine such as a boom or an arm are driven by hydraulic pressure diverted by a control valve. There is a problem that a loss occurs in a control valve and the like, and there is a great restriction on fuel consumption improvement.

そこで、特許文献２のように、旋回動作を電動モータにて行うことにより作業機などの油圧駆動側でのロスを少なくすることが考えられる。しかしながら、旋回用の油圧モータを単に電動モータに置き換えたのでは、油圧モータと同程度のトルクを得るために大容量の電動モータが必要になる。したがって、電動モータ自身が格段に大きくなるため、旋回体に設置される電動モータとしては実用的ではないという問題がある。そこで電動モータを小型化するためには、減速機構の減速比を大きくとることが望ましい。しかし、その場合、電動モータを用いるにあたって、特許文献２に記載のような構成を採用したのでは、旋回用の電動モータと減速機構との間にメカニカルブレーキが設けられるため、メカニカルブレーキは、電動モータの高速回転軸を制動する必要があり、この点でメカニカルブレーキで大きな損失が生じてしまううえ、構成が複雑化するという問題がある。   Therefore, as in Patent Document 2, it is conceivable to reduce the loss on the hydraulic drive side of a work machine or the like by performing a turning operation with an electric motor. However, if the turning hydraulic motor is simply replaced with an electric motor, a large-capacity electric motor is required to obtain a torque comparable to that of the hydraulic motor. Therefore, since the electric motor itself is remarkably large, there is a problem that it is not practical as an electric motor installed in the revolving structure. Therefore, in order to reduce the size of the electric motor, it is desirable to increase the reduction ratio of the reduction mechanism. However, in this case, when the electric motor is used, if the configuration as described in Patent Document 2 is adopted, a mechanical brake is provided between the electric motor for turning and the speed reduction mechanism. It is necessary to brake the high-speed rotating shaft of the motor. In this respect, there is a problem that a large loss occurs in the mechanical brake and the configuration becomes complicated.

本発明は、前記のような問題に鑑み、簡単な構成で小型化できる旋回駆動装置、この旋回駆動装置を制御する旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a turning drive device that can be reduced in size with a simple configuration, a turning control device that controls the turning drive device, a turning control method, and a construction machine.

本発明の請求項１に係る旋回駆動装置は、電動モータの駆動力をスイングサークルに伝達することで旋回体を旋回駆動する旋回駆動装置であって、前記電動モータおよび前記スイングサークルの間に設けられた複数段の減速部と、前記複数段の減速部を構成するいずれかの出力軸を制動する制動部とを備えていることを特徴とする。   A turning drive device according to claim 1 of the present invention is a turning drive device for turning a turning body by transmitting a driving force of an electric motor to a swing circle, and is provided between the electric motor and the swing circle. And a braking unit that brakes any one of the output shafts constituting the plurality of reduction units.

本発明の請求項２に係る旋回駆動装置は、請求項１に記載の旋回駆動装置において、前記電動モータおよび前記制動部の間に配置される回転駆動軸には、当該制動部で制動される部位よりも前段位置に耐衝撃性の低い低衝撃性部が設けられていることを特徴とする。   The turning drive device according to a second aspect of the present invention is the turning drive device according to the first aspect, wherein the rotational drive shaft disposed between the electric motor and the braking portion is braked by the braking portion. A low-impact portion having low impact resistance is provided at a position prior to the portion.

本発明の請求項３に係る旋回駆動装置は、請求項２に記載の旋回駆動装置において、前記低衝撃性部は、前記電動モータの回転駆動軸に設けられていることを特徴とする。   A turning drive device according to a third aspect of the present invention is the turning drive device according to the second aspect, characterized in that the low-impact portion is provided on a rotational drive shaft of the electric motor.

本発明の請求項４に係る旋回駆動装置は、請求項２または請求項３に記載の旋回駆動装置において、前記低衝撃性部は、他部よりも径寸法が小さく縮径されていることを特徴とする。   The turning drive device according to claim 4 of the present invention is the turning drive device according to claim 2 or claim 3, wherein the low-impact portion is smaller in diameter than the other portions and reduced in diameter. Features.

本発明の請求項５に係る旋回制御装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の旋回駆動装置を制御する旋回制御装置であって、前記電動モータの実際の回転速度を認識するモータ回転速度認識手段と、前記旋回体を旋回させる旋回要求速度を認識する旋回要求速度認識手段と、前記モータ回転速度および前記旋回要求速度に基づいて、前記電動モータの回転速度および前記旋回要求速度との偏差量を演算する偏差演算手段と、前記偏差量に応じて前記電動モータの回転速度を制御するとともに、前記旋回駆動装置の前記制動部を制御する速度制御手段とを備え、前記速度制御手段は、前記偏差量が所定の規定量以内であり、かつ前記電動モータの回転速度の変化量が所定の変化量以上である場合に、前記制動部にて前記回転駆動軸を制動させることを特徴とする。   A turning control device according to claim 5 of the present invention is a turning control device for controlling the turning drive device according to any one of claims 1 to 4, and recognizes an actual rotation speed of the electric motor. Motor rotation speed recognizing means, turn request speed recognizing means for recognizing a turn required speed for turning the revolving structure, rotation speed of the electric motor and turn required speed based on the motor rotation speed and the turn required speed. And a speed control means for controlling the rotational speed of the electric motor in accordance with the deviation amount and for controlling the braking portion of the turning drive device. When the deviation amount is within a predetermined prescribed amount and the amount of change in the rotational speed of the electric motor is equal to or greater than the predetermined amount of change, the braking unit causes the rotation drive shaft to Characterized thereby moving.

本発明の請求項６に係る旋回制御装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の旋回駆動装置を制御する旋回制御装置であって、前記電動モータの実際の回転速度を認識するモータ回転速度認識手段と、前記旋回体を旋回させる旋回要求速度を認識する旋回要求速度認識手段と、前記モータ回転速度および前記旋回要求速度に基づいて、前記電動モータの回転速度および前記旋回要求速度との偏差量を演算する偏差演算手段と、前記偏差量に応じて前記電動モータの回転速度を制御するとともに、前記旋回駆動装置の前記制動部を制御する速度制御手段とを備え、前記速度制御手段は、前記偏差量が所定の規定量を越える値であり、かつ前記電動モータが前記偏差量に応じた回転トルクを出力していない場合、前記制動部にて前記回転駆動軸を制動させることを特徴とする。   A turning control device according to claim 6 of the present invention is a turning control device for controlling the turning drive device according to any one of claims 1 to 4, and recognizes an actual rotation speed of the electric motor. Motor rotation speed recognizing means, turn request speed recognizing means for recognizing a turn required speed for turning the revolving structure, rotation speed of the electric motor and turn required speed based on the motor rotation speed and the turn required speed. And a speed control means for controlling the rotational speed of the electric motor in accordance with the deviation amount and for controlling the braking portion of the turning drive device. When the deviation amount is a value exceeding a predetermined specified amount and the electric motor does not output a rotational torque corresponding to the deviation amount, the rotation is performed by the braking unit. Characterized in that to brake the shaft.

本発明の請求項７に係る旋回制御装置は、請求項５または請求項６に記載の旋回制御装置において、前記速度制御手段にて前記制動部が制御されると、制動部が動作した旨の信号を警報手段に出力する警報信号出力手段を備えていることを特徴とする。   The turning control device according to claim 7 of the present invention is the turning control device according to claim 5 or 6, wherein when the braking portion is controlled by the speed control means, the braking portion is operated. An alarm signal output means for outputting a signal to the alarm means is provided.

本発明の請求項８に係る旋回制御方法は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の旋回駆動装置を制御する旋回制御方法であって、前記電動モータの実際の回転速度を認識し、前記旋回体を旋回させる旋回要求速度を認識し、前記モータ回転速度および前記旋回要求速度に基づいて、前記電動モータの回転速度および前記旋回要求速度との偏差量を演算し、前記偏差量に応じて前記電動モータの回転速度を制御するとともに、前記旋回駆動装置の前記制動部を制御するとともに、前記偏差量が所定の規定量以内であり、かつ前記電動モータの回転速度の変化量が所定の変化量以上である場合に、前記制動部にて前記回転駆動軸を制動させることを特徴とする。   A turning control method according to an eighth aspect of the present invention is a turning control method for controlling the turning drive device according to any one of the first to fourth aspects, wherein an actual rotational speed of the electric motor is recognized. , Recognizing a required turning speed for turning the revolving body, calculating a deviation amount between the rotation speed of the electric motor and the required turning speed based on the motor rotation speed and the required turning speed, and obtaining the deviation amount. Accordingly, the rotational speed of the electric motor is controlled, the braking unit of the turning drive device is controlled, the deviation amount is within a predetermined prescribed amount, and the change amount of the rotational speed of the electric motor is predetermined. When the amount of change is equal to or greater than the above, the braking unit brakes the rotational drive shaft.

本発明の請求項９に係る旋回制御方法は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の旋回駆動装置を制御する旋回制御方法であって、前記電動モータの実際の回転速度を認識し、前記旋回体を旋回させる旋回要求速度を認識し、前記モータ回転速度および前記旋回要求速度に基づいて、前記電動モータの回転速度および前記旋回要求速度との偏差量を演算し、前記偏差量に応じて前記電動モータの回転速度を制御するとともに、前記旋回駆動装置の前記制動部を制御するとともに、前記偏差量が所定の規定量を越える値であり、かつ前記電動モータが前記偏差量に応じた回転トルクを出力していない場合、前記制動部にて前記回転駆動軸を制動させることを特徴とする。   A turning control method according to a ninth aspect of the present invention is a turning control method for controlling the turning drive device according to any one of the first to fourth aspects, wherein an actual rotational speed of the electric motor is recognized. , Recognizing a required turning speed for turning the revolving body, calculating a deviation amount between the rotation speed of the electric motor and the required turning speed based on the motor rotation speed and the required turning speed, and obtaining the deviation amount. Accordingly, the rotational speed of the electric motor is controlled, the braking unit of the turning drive device is controlled, the deviation amount exceeds a predetermined specified amount, and the electric motor is in accordance with the deviation amount. When the rotation torque is not output, the rotation drive shaft is braked by the braking unit.

本発明の請求項１０に係る建設機械は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の旋回駆動装置を備えていることを特徴とする。   A construction machine according to a tenth aspect of the present invention includes the turning drive device according to any one of the first to fourth aspects.

請求項１の発明によれば、旋回駆動装置は、電力により回転駆動する電動モータに接続される複数段の減速部と、これらの複数段の減速部のうちいずれかの減速部の出力軸に設けられて、その駆動力を制動する制動部とを備えている。これにより、制動部は、電動モータから出力された駆動力を減退させて回転駆動される出力軸を制動するので、電動モータによる高速回転を直接制動する必要がなく、制動部の制動力として大きな力が不要になる。したがって、制動部のサイズの小型化が可能となり、旋回駆動装置の生産コストも最小限に抑えられる。さらに、回転駆動力による回転速度が減速されて駆動する回転駆動軸を制動するため、連れ回りトルクが小さくなり、旋回駆動の効率低下を防止できる。さらには、高速回転軸を制動する専用のブレーキなどを用いる必要がなく、従来の例えば油圧式のブレーキなどが利用できる。   According to the first aspect of the present invention, the turning drive device includes a plurality of speed reduction units connected to an electric motor that is rotationally driven by electric power, and an output shaft of any one of the plurality of speed reduction units. And a braking portion that brakes the driving force. As a result, the braking unit reduces the driving force output from the electric motor and brakes the output shaft that is rotationally driven. Therefore, it is not necessary to directly brake high-speed rotation by the electric motor, and the braking unit has a large braking force. Power is unnecessary. Therefore, the size of the brake part can be reduced, and the production cost of the turning drive device can be minimized. Furthermore, since the rotational drive shaft driven by the rotational speed of the rotational drive force is decelerated, the follow-up torque is reduced, and a decrease in the efficiency of the turning drive can be prevented. Furthermore, it is not necessary to use a dedicated brake for braking the high-speed rotating shaft, and a conventional brake such as a hydraulic brake can be used.

請求項２の発明によれば、電動モータおよび制動部の間の回転駆動軸の一部に低衝撃性部が形成されている。これにより、例えば旋回駆動装置に強い衝撃が加わった際、この低衝撃性部に付加が集中して、回転駆動軸は低衝撃性部で破損する。したがって、例えば回転駆動軸が破損した状態でも、制動部で回転駆動軸の下方側を制動させることができ、旋回体スイングサークルを制動できる。よって、旋回駆動装置が破損した際の旋回体の旋回を防止できる。   According to the invention of claim 2, the low-impact portion is formed in a part of the rotational drive shaft between the electric motor and the braking portion. Thereby, for example, when a strong impact is applied to the turning drive device, the addition is concentrated on the low impact portion, and the rotary drive shaft is broken at the low impact portion. Therefore, for example, even when the rotary drive shaft is broken, the lower side of the rotary drive shaft can be braked by the braking unit, and the swinging body swing circle can be braked. Therefore, turning of the turning body when the turning drive device is damaged can be prevented.

請求項３の発明によれば、前記の発明と同様に、モータ駆動軸の一部は衝撃に弱い低衝撃性部を備えている。これにより、例えば旋回駆動装置に強い衝撃が加わった際、この低衝撃性部に応力がかかると、モータ駆動軸は低衝撃性部で破損する。したがって、例えばモータ駆動軸が破損した状態でも、制動部で回転駆動軸の下方側を制動させることができ、旋回体スイングサークルを制動できる。さらに、故障箇所が交換が容易にできるモータ駆動軸に特定でき、モータ駆動軸を交換するだけで容易に故障を直すことができ、メンテナンス性も良好にできる。   According to the invention of claim 3, as in the case of the above invention, a part of the motor drive shaft is provided with a low-impact portion which is weak against impact. Thereby, for example, when a strong impact is applied to the turning drive device, if a stress is applied to the low impact portion, the motor drive shaft is damaged at the low impact portion. Therefore, for example, even if the motor drive shaft is damaged, the lower side of the rotation drive shaft can be braked by the braking unit, and the swinging body swing circle can be braked. Furthermore, the failure location can be specified as a motor drive shaft that can be easily replaced, and the failure can be easily corrected by simply replacing the motor drive shaft, and the maintainability can be improved.

請求項４の発明によれば、モータ駆動軸もしくは回転駆動軸の一部を例えば切削して径寸法を小さく縮径することで、容易に低衝撃性部を形成することができる。また、このような低衝撃性部は、モータ駆動軸もしくは回転駆動軸を同軸上に配置され、かつモータ駆動軸もしくは回転駆動軸と一体形成されるため、これらの軸の通常回転時にかかる衝撃などでは破損することがない。   According to invention of Claim 4, a low impact part can be easily formed by cutting a part of a motor drive shaft or a rotational drive shaft, for example, and reducing a diameter dimension small. In addition, since such a low-impact part has the motor drive shaft or the rotary drive shaft arranged coaxially and is integrally formed with the motor drive shaft or the rotary drive shaft, the impact applied during normal rotation of these shafts, etc. Will not break.

請求項５の発明によれば、速度制御手段は、前記偏差量が規定量以内であり、電動モータのモータ回転速度の変化量、すなわち角加速度が所定量以上である場合に、作動させて旋回体の旋回を止める。例えば、旋回駆動装置を操作する操作者にて指定された旋回要求速度およびモータ回転速度の偏差量が規定量以内であったとしても、例えば衝撃により回転駆動軸が折損している場合、回転駆動力がスイングサークルに伝達されない。このような場合、電動モータが空回りするためにモータ回転速度の変化量が著しく大きな値となる。このような場合でも、本発明では、速度制御手段は、モータ回転速度の変化量が所定量以上となることを認識すると、制動部を作動させて回転駆動軸を制動する。これにより、回転駆動軸からスイングサークルは制動部により制動され、旋回体の旋回が制動される。したがって、旋回体の旋回動作が制御不能に陥ることがない。   According to the invention of claim 5, the speed control means is operated to turn when the deviation amount is within a predetermined amount and the change amount of the motor rotation speed of the electric motor, that is, the angular acceleration is equal to or greater than a predetermined amount. Stop turning. For example, even if the deviation amount between the required rotation speed and the motor rotation speed specified by the operator who operates the rotation drive device is within a specified amount, for example, if the rotation drive shaft is broken due to an impact, the rotation drive Force is not transmitted to the swing circle. In such a case, since the electric motor runs idle, the amount of change in the motor rotation speed becomes a significantly large value. Even in such a case, in the present invention, when the speed control means recognizes that the amount of change in the motor rotation speed is equal to or greater than the predetermined amount, the speed control means operates the braking unit to brake the rotational drive shaft. As a result, the swing circle from the rotational drive shaft is braked by the braking unit, and the turning of the turning body is braked. Therefore, the turning operation of the turning body does not fall out of control.

請求項６の発明によれば、速度制御手段は、前記偏差量が所定の規定量を越える値であるにも関わらず、電動モータのモータ回転トルクが出力されていない場合、整合部を作動させて旋回動作を制動する。これにより、電動モータや電動モータをモニタするセンサなどの部材の故障を察知可能となる。そして、故障を察知すると、制動部を作動させるので、旋回体の故障を早期に発見することができる。   According to a sixth aspect of the present invention, the speed control means operates the alignment unit when the motor rotational torque of the electric motor is not output even though the deviation amount is a value exceeding a predetermined specified amount. To brake the turning motion. Thereby, failure of members, such as an electric motor and a sensor which monitors an electric motor, can be detected. And if a failure is detected, since a brake part will be operated, the failure of a turning body can be discovered at an early stage.

請求項７の発明によれば、前記のように、異常が発生すると、警報信号出力手段は、旋回駆動装置の制動部が動作した旨の信号を警報手段に出力し、操作者に警報する。これにより、旋回駆動装置の故障などを早期に操作者に知らせることができる。   According to the seventh aspect of the present invention, when an abnormality occurs as described above, the alarm signal output means outputs a signal to the alarm means that the braking unit of the turning drive device has been operated to warn the operator. Thereby, it is possible to notify the operator of a failure of the turning drive device at an early stage.

請求項８の発明によれば、モータ回転数および旋回要求速度により演算される偏差量が規定量以内であり、電動モータのモータ回転速度の変化量が所定量以上である場合に、制動部を作動させる。これにより、回転駆動軸からスイングサークルまでが制動部により制動され、旋回体の旋回が制動され、旋回体の旋回動作が制御不能に陥ることがない。   According to the eighth aspect of the present invention, when the deviation calculated by the motor rotation speed and the required turning speed is within a predetermined amount, and the amount of change in the motor rotation speed of the electric motor is equal to or greater than a predetermined amount, the braking unit is Operate. As a result, the braking drive unit to the swing circle are braked by the braking unit, the turning of the turning body is braked, and the turning operation of the turning body does not fall out of control.

請求項９の発明によれば、前記偏差量が所定の規定量を越える値であるにも関わらず、電動モータのモータ回転トルクが出力されていない場合、制動部を作動させて旋回動作を制動する。これにより、電動モータや電動モータをモニタするセンサなどの部材の故障を察知でき、旋回体の故障を早期に発見することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, when the motor rotation torque of the electric motor is not output even though the deviation amount exceeds the predetermined specified amount, the braking portion is operated to brake the turning operation. To do. Thereby, failure of members, such as an electric motor and the sensor which monitors an electric motor, can be detected, and failure of a revolving structure can be discovered at an early stage.

請求項１０の発明によれば、制動部の制動力に大きな力を必要としないため、制動部のサイズの小型化が可能となり、旋回駆動装置の生産コストも最小限に抑えられる。したがって、建設機械の小型化や生産コストを低減できる。   According to the invention of claim 10, since a large force is not required for the braking force of the braking portion, the size of the braking portion can be reduced, and the production cost of the turning drive device can be minimized. Therefore, it is possible to reduce the size and production cost of the construction machine.

以下、本発明における一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る電動旋回ショベル（建設機械）１を示す平面図である。図２は、電動旋回ショベル１の要部を説明するためのブロック図である。図３は、旋回制御装置１２の制御器１３の概略構成を模式的に示すブロック図である。図４は、電動旋回ショベル１に搭載された旋回駆動装置５の断面図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing an electric swing excavator (construction machine) 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram for explaining a main part of the electric swing excavator 1. FIG. 3 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of the controller 13 of the turning control device 12. FIG. 4 is a cross-sectional view of the turning drive device 5 mounted on the electric turning excavator 1.

〔電動旋回ショベルの構成〕
電動旋回ショベル１は、図１および図２に示すように、下部走行体２を構成するトラックフレーム上にスイングサークル３を介して設置された旋回体４を備え、この旋回体４がスイングサークル３と噛合する電動駆動式の旋回駆動装置５によって旋回駆動される。旋回駆動装置５の電力源は、旋回体４に搭載された発電機１８であり、この発電機１８がエンジン１５によって駆動される。 [Configuration of electric swivel excavator]
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric swing excavator 1 includes a swing body 4 that is installed on a track frame that constitutes the lower traveling body 2 via a swing circle 3. Is driven to turn by an electric drive type turning drive device 5 that meshes with. The power source of the turning drive device 5 is a generator 18 mounted on the turning body 4, and the generator 18 is driven by the engine 15.

旋回体４には、それぞれ図示しない油圧シリンダによって動作されるブーム６、アーム７、およびバケット８が設けられており、これらによって作業機９が構成されている。各油圧シリンダの油圧源は、エンジン１５で駆動される油圧ポンプ１６である。したがって、電動旋回ショベル１は、油圧駆動の作業機９と電気駆動の旋回体４とを備えたハイブリッド建設機械である。また、旋回体４には、キャブ１０が設けられている。このキャブ１０には、例えば、下部走行体２および作業機９の動作や旋回体４を操作するための複数の操作レバー１１などが設けられている。図２において、特に旋回体４の操作用の操作レバー１１は、旋回体４の内部に搭載される旋回制御装置１２に接続され、操作レバー１１の操作量に応じた操作信号を旋回制御装置１２に出力する。また、キャブ１０には、旋回制御装置１２や旋回駆動装置５などの異常を報知する図示しない警報ランプ（警報手段）が設けられている。   The revolving body 4 is provided with a boom 6, an arm 7, and a bucket 8 that are each operated by a hydraulic cylinder (not shown), and a work machine 9 is constituted by these. The hydraulic source of each hydraulic cylinder is a hydraulic pump 16 driven by the engine 15. Therefore, the electric swing excavator 1 is a hybrid construction machine including the hydraulically driven working machine 9 and the electrically driven swing body 4. Further, the revolving body 4 is provided with a cab 10. The cab 10 is provided with, for example, a plurality of operation levers 11 for operating the lower traveling body 2 and the work implement 9 and operating the revolving body 4. In FIG. 2, the operation lever 11 for operating the swing body 4 is connected to a swing control device 12 mounted inside the swing body 4, and an operation signal corresponding to the operation amount of the operation lever 11 is sent to the swing control device 12. Output to. The cab 10 is provided with an alarm lamp (alarm means) (not shown) for notifying abnormality of the turning control device 12 and the turning drive device 5.

旋回制御装置１２は、操作レバー１１から入力される操作信号に応じて、旋回駆動装置５に所定の動作信号を出力し、その動作を制御する。そして、この旋回制御装置１２は制御器１３とインバータ１４とを備えている。   The turning control device 12 outputs a predetermined operation signal to the turning drive device 5 in accordance with an operation signal input from the operation lever 11, and controls its operation. The turning control device 12 includes a controller 13 and an inverter 14.

制御器１３は、図３に示すように、モータ回転速度認識手段１３１と、旋回要求速度認識手段１３２と、偏差演算手段１３３と、偏差量比較手段１３４と、速度変化演算手段１３５と、出力判断手段１３６と、速度制御手段１３７と、警報信号出力手段１３８とを備えている。   As shown in FIG. 3, the controller 13 includes a motor rotation speed recognition means 131, a turn request speed recognition means 132, a deviation calculation means 133, a deviation amount comparison means 134, a speed change calculation means 135, and an output determination. Means 136, speed control means 137, and alarm signal output means 138 are provided.

モータ回転速度認識手段１３１は、電動モータ５０に取り付けられた回転検出器からの回転検出信号をインバータ１４を介して入力し、電動モータ５０の実際のモータ回転速度を認識する。
旋回要求速度認識手段１３２は、操作レバー１１から入力される操作信号を認識する。 The motor rotation speed recognition means 131 inputs a rotation detection signal from a rotation detector attached to the electric motor 50 via the inverter 14 and recognizes the actual motor rotation speed of the electric motor 50.
The turn request speed recognition unit 132 recognizes an operation signal input from the operation lever 11.

偏差演算手段１３３は、旋回要求速度認識手段１３２にて認識される操作信号に基づいた旋回要求速度と、モータ回転速度認識手段１３１にて認識される実際のモータ回転速度とを比較し、その偏差量を演算する。   The deviation calculation means 133 compares the turn request speed based on the operation signal recognized by the turn request speed recognition means 132 with the actual motor rotation speed recognized by the motor rotation speed recognition means 131, and the deviation thereof. Calculate the quantity.

偏差量比較手段１３４は、偏差演算手段１３３にて演算された偏差量と予め規定された規定量とを比較し、偏差量がこの規定量以内であるか否かを判断する。ここで、規定量としては、例えば作業機９を旋回方向に押し付けて作業する場合には、旋回要求速度と実際のモータの回転速度との偏差量が大きくなることを想定し、比較的大きな値を設定することが好ましく、例えば速度制御範囲、すなわち旋回要求速度の１／２から１／３に設定されている。   The deviation amount comparison unit 134 compares the deviation amount calculated by the deviation calculation unit 133 with a predetermined amount, and determines whether or not the deviation amount is within the predetermined amount. Here, the prescribed amount is a relatively large value assuming that the amount of deviation between the required turning speed and the actual rotational speed of the motor is large, for example, when working with the work machine 9 pressed in the turning direction. Is preferably set, for example, a speed control range, that is, set to 1/2 to 1/3 of the required turning speed.

速度変化演算手段１３５は、モータ回転速度認識手段１３１にて認識されたモータ回転数、および後述する旋回駆動装置５の減速部５１の減速比に基づき、所定時間内での旋回体４の旋回速度変化量を演算する。また、速度変化演算手段１３５は、電動モータ５０に供給される電流およびモータ回転速度に基づいて演算される電動モータ５０の出力トルクを旋回速度変化量で除算し、この除算により得られる値に基づいて、旋回時の回転慣性に相当する次元数の値を演算する。さらに、速度変化演算手段１３５は、演算した次元数の値が予め設定される規定範囲以内であるか否かを判断する。ここで、規定値としてはやはり、旋回の回転慣性に相当する次元数の値が設定される。この値は、作業機９の姿勢やバケット８内にある堀削土砂量により大きく変化するが、例えば作業機９の姿勢を旋回内側に巻き込んだ状態とし、かつ堀削土砂が無い状態における回転慣性に相当する値とすることが好ましい。   The speed change calculation means 135 is based on the motor rotation speed recognized by the motor rotation speed recognition means 131 and the reduction ratio of the reduction gear 51 of the turning drive device 5 described later, and the turning speed of the turning body 4 within a predetermined time. Calculate the amount of change. Further, the speed change calculating means 135 divides the output torque of the electric motor 50 calculated based on the current supplied to the electric motor 50 and the motor rotation speed by the turning speed change amount, and based on the value obtained by this division. Then, the value of the number of dimensions corresponding to the rotational inertia at the time of turning is calculated. Furthermore, the speed change calculating means 135 determines whether or not the calculated value of the number of dimensions is within a preset specified range. Here, the value of the number of dimensions corresponding to the rotational inertia of the turn is set as the specified value. This value varies greatly depending on the posture of the work machine 9 and the amount of excavated sand in the bucket 8. For example, the rotational inertia in a state where the posture of the work machine 9 is wound inside and there is no excavated sand. It is preferable to set a value corresponding to.

出力判断手段１３６は、電動モータ５０の出力トルクおよび偏差演算手段１３３にて演算される偏差量に基づいて、電動モータ５０が偏差量に応じた出力トルクを出力しているか否かを判断する。   Based on the output torque of the electric motor 50 and the deviation amount calculated by the deviation calculating means 133, the output determining means 136 determines whether or not the electric motor 50 outputs an output torque corresponding to the deviation amount.

速度制御手段１３７は、偏差演算手段１３３にて演算された偏差量に応じた速度指令をインバータ１４に出力する。また、速度制御手段１３７は、後述するメカニカルブレーキ５２０を作動させて旋回を制動させる旨の旋回制動信号を油圧バルブ１７に出力する。具体的には、速度制御手段１３７は、速度変化演算手段１３５にて旋回速度変化量が所定の規定範囲外であると判断された場合、および出力判断手段１３６にて電動モータ５０が偏差量に応じた出力トルクを出力していないと判断された場合に、メカニカルブレーキ５２０を作動させる。   The speed control unit 137 outputs a speed command corresponding to the deviation amount calculated by the deviation calculation unit 133 to the inverter 14. Further, the speed control means 137 outputs a turning braking signal to the hydraulic valve 17 to actuate a mechanical brake 520 described later to brake turning. Specifically, the speed control means 137 determines that the electric motor 50 is set to the deviation amount when the speed change calculation means 135 determines that the turning speed change amount is outside a predetermined specified range and the output determination means 136. When it is determined that the corresponding output torque is not output, the mechanical brake 520 is operated.

警報信号出力手段１３８は、速度制御手段１３７にてメカニカルブレーキ５２０が作動されたことを認識すると、メカニカルブレーキ５２０が作動された旨の警報信号を警報ランプに出力する。なお、警報信号出力手段１３８は、速度制御手段１３７にて旋回駆動装置５に異常がある場合、すなわち、速度変化演算手段１３５にて旋回速度変化量が所定の規定範囲外であると判断された場合、および出力判断手段１３６にて電動モータ５０が偏差量に応じた出力トルクを出力していないと判断された場合にのみ警報信号を出力するものであり、作業者が入力した制動命令によりメカニカルブレーキ５２０が作動された場合には警報信号を出力しない。   When the alarm signal output means 138 recognizes that the mechanical brake 520 is operated by the speed control means 137, the alarm signal output means 138 outputs an alarm signal indicating that the mechanical brake 520 is operated to the alarm lamp. Note that the alarm signal output means 138 determines that the speed control means 137 has an abnormality in the turning drive device 5, that is, the speed change calculation means 135 determines that the amount of change in the turning speed is outside a predetermined specified range. A warning signal is output only when the output determination means 136 determines that the electric motor 50 does not output the output torque corresponding to the deviation amount, and the mechanical command is issued by the braking command input by the operator. When the brake 520 is activated, no alarm signal is output.

インバータ１４は、旋回駆動装置５の電動モータ５０に設けられた回転検出器により検出されるモータ回転数を常時監視し、モータ回転数に応じた回転検出信号を制御器１３に出力する。また、インバータ１４は、制御器１３の速度制御手段１３７から入力される速度指令に比例したトルクを電動モータ５０にて出力させるように、電動モータ５０への電流通電量を制御する。   The inverter 14 constantly monitors the motor rotation speed detected by the rotation detector provided in the electric motor 50 of the turning drive device 5 and outputs a rotation detection signal corresponding to the motor rotation speed to the controller 13. Further, the inverter 14 controls the amount of current applied to the electric motor 50 so that the electric motor 50 outputs a torque proportional to the speed command input from the speed control means 137 of the controller 13.

次に、旋回駆動装置５を図４に基づいて説明する。
図４において、旋回駆動装置５は、電動モータ５０と減速部５１とを備えて構成されている。 Next, the turning drive device 5 will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, the turning drive device 5 includes an electric motor 50 and a speed reduction unit 51.

電動モータ５０は、前述したように、旋回制御装置１２の制御により所定の電力が供給されて回転する。この電動モータ５０は、従来の油圧モータとほぼ同じ大きさのものが用いられている。また、電動モータ５０は、従来の油圧モータに相当する出力トルクを生じさせるために、油圧モータに比べて高速回転型とされている。この電動モータ５０には、前述したように、図示しない回転検出器が設けられている。この回転検出器は、旋回制御装置１２のインバータ１４に電気的に接続され、検出したモータの回転数に応じた信号を常時出力する。   As described above, the electric motor 50 is rotated by being supplied with predetermined power under the control of the turning control device 12. The electric motor 50 is of the same size as a conventional hydraulic motor. The electric motor 50 is a high-speed rotation type compared to the hydraulic motor in order to generate an output torque corresponding to the conventional hydraulic motor. As described above, the electric motor 50 is provided with a rotation detector (not shown). This rotation detector is electrically connected to the inverter 14 of the turning control device 12 and always outputs a signal corresponding to the detected number of rotations of the motor.

電動モータ５０の下部側には、モータ駆動軸５０１が突出している。このモータ駆動軸５０１の先端には、モータ歯車５０２が設けられている。モータ歯車５０２は、モータ駆動軸５０１の先端を歯車形状に加工したものであり、モータ駆動軸５０１と一体に形成されている。   A motor drive shaft 501 protrudes from the lower side of the electric motor 50. A motor gear 502 is provided at the tip of the motor drive shaft 501. The motor gear 502 is obtained by processing the tip of the motor drive shaft 501 into a gear shape, and is formed integrally with the motor drive shaft 501.

減速部５１は、電動モータ５０の回転を減速しつつ、駆動トルクを増大させながら、下部走行体２に設けられたスイングサークル３に駆動力を伝達する３段式の遊星減速機構である。したがって、この減速部５１は、電動モータ５０に接続される第１減速部５１１と、第１減速部５１１に接続される第２減速部５１２と、第２減速部５１２に接続される第３減速部５１３とを備えている。また、第１減速部５１１および第２減速部５１２の間には、メカニカルブレーキ（制動部）５２０が設けられており、これらの第１減速部５１１、第２減速部５１２、第３減速部５１３、およびメカニカルブレーキ５２０が円筒状のケーシング５１０内に収納されている。   The speed reduction unit 51 is a three-stage planetary speed reduction mechanism that transmits driving force to the swing circle 3 provided in the lower traveling body 2 while increasing the driving torque while reducing the rotation of the electric motor 50. Therefore, the speed reduction unit 51 includes a first speed reduction unit 511 connected to the electric motor 50, a second speed reduction unit 512 connected to the first speed reduction unit 511, and a third speed reduction connected to the second speed reduction unit 512. Part 513. Further, a mechanical brake (braking part) 520 is provided between the first reduction part 511 and the second reduction part 512, and these first reduction part 511, second reduction part 512, and third reduction part 513 are provided. , And a mechanical brake 520 are housed in a cylindrical casing 510.

ケーシング５１０は、上方から順に、内部に第１減速部５１１が配設される第１ケーシング５１０Ａと、内部にメカニカルブレーキ５２０が配設されるブレーキケーシング５１０Ｂと、内部に第２減速部５１２および第３減速部５１３の一部が配設される第２ケーシング５１０Ｃと、内部に第３減速部５１３の他の部分が配設される第３ケーシング５１０Ｄとを備えている。そして、このケーシング５１０では、例えばボルト止めなどにより、旋回体４の下部に第３ケーシング５１０Ｄが取り付けられ、この第３ケーシング５１０Ｄ上に第２ケーシング５１０Ｃが取り付けられ、第２ケーシング５１０Ｃにブレーキケーシング５１０Ｂが取り付けられ、ブレーキケーシング５１０Ｂに第１ケーシング５１０Ａが取り付けられる。   The casing 510 includes, in order from the top, a first casing 510A in which a first speed reducing portion 511 is disposed, a brake casing 510B in which a mechanical brake 520 is disposed, and a second speed reducing portion 512 and a second inside. A second casing 510C in which a part of the third reduction gear 513 is disposed and a third casing 510D in which another portion of the third reduction gear 513 is disposed are provided. In this casing 510, for example, by bolting or the like, a third casing 510D is attached to the lower part of the revolving body 4, a second casing 510C is attached on the third casing 510D, and a brake casing 510B is attached to the second casing 510C. Is attached, and the first casing 510A is attached to the brake casing 510B.

このうち、第１ケーシング５１０Ａの筒内部の軸心上には、電動モータ５０のモータ駆動軸５０１が挿通される。モータ歯車５０２の歯に対向する第１ケーシング５１０Ａの内周面には、内歯５１０Ａ１が形成されている。第１ケーシング５１０Ａの下面側には、上方に向かって複数のばね挿通孔５１０Ａ２が設けられている。   Among these, the motor drive shaft 501 of the electric motor 50 is inserted on the axial center inside the cylinder of the first casing 510A. Inner teeth 510A1 are formed on the inner peripheral surface of the first casing 510A facing the teeth of the motor gear 502. A plurality of spring insertion holes 510A2 are provided on the lower surface side of the first casing 510A upward.

ブレーキケーシング５１０Ｂには、外周面から内周面までを連通する油圧ポート挿通孔５１０Ｂ１が設けられ、この油圧ポート挿通孔５１０Ｂ１には油圧バルブ１７（図２参照）が接続される油圧ポート５３０が挿通されている。ブレーキケーシング５１０Ｂの内周には、下側が縮径した段差部分が形成され、この段差部分の上面に油圧ポート挿通孔５１０Ｂ１に連通する図示略の連通孔が設けられている。ブレーキケーシング５１０Ｂの下端部には、内方側に向かってパッド固定部５１０Ｂ２が突出している。このパッド固定部５１０Ｂ２には、後述するブレーキパッド５２３が取り付けられている。   The brake casing 510B is provided with a hydraulic port insertion hole 510B1 communicating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface, and the hydraulic port 530 to which the hydraulic valve 17 (see FIG. 2) is connected is inserted into the hydraulic port insertion hole 510B1. Has been. A stepped portion having a reduced diameter is formed on the inner periphery of the brake casing 510B. A communication hole (not shown) that communicates with the hydraulic port insertion hole 510B1 is provided on the upper surface of the stepped portion. A pad fixing portion 510B2 protrudes inward from the lower end of the brake casing 510B. A brake pad 523 described later is attached to the pad fixing portion 510B2.

第２ケーシング５１０Ｃの内周面にも、内歯５１０Ｃ１が形成されている。   Internal teeth 510C1 are also formed on the inner peripheral surface of the second casing 510C.

第１減速部５１１は、電動モータ５０から駆動力が伝達されて回転駆動する第１遊星歯車５１１Ａと、モータ駆動軸５０１と同軸上で回転可能に配設される第１キャリア５１１Ｂと、第１キャリア５１１Ｂに一体形成されるとともにモータ駆動軸５０１と同軸上で回転可能に配設される第１駆動軸（回転駆動軸、出力軸）５１１Ｃとを備えている。   The first reduction gear 511 includes a first planetary gear 511A that is rotated by driving force transmitted from the electric motor 50, a first carrier 511B that is arranged coaxially with the motor drive shaft 501, and a first carrier 511B. A first drive shaft (rotation drive shaft, output shaft) 511 </ b> C that is integrally formed with the carrier 511 </ b> B and is rotatably disposed coaxially with the motor drive shaft 501.

第１遊星歯車５１１Ａは、モータ歯車５０２および第１ケーシング５１０Ａの内周面の間に配設され、モータ歯車５０２と内周面に形成される内歯５１０Ａ１との双方に噛合されている。また第１遊星歯車５１１Ａの軸である第１遊星軸５１１Ａ１は、第１キャリア５１１Ｂに固定されている。そして、この第１遊星歯車５１１Ａは、第1ケーシング５１０Ａの内歯５１０Ａ１に噛合しているので、モータ歯車５０２の回転により回転すると、内歯５１０Ａ１に沿って、モータ歯車５０２の外周を公転する。   The first planetary gear 511A is disposed between the motor gear 502 and the inner peripheral surface of the first casing 510A, and meshes with both the motor gear 502 and the inner teeth 510A1 formed on the inner peripheral surface. The first planetary shaft 511A1, which is the shaft of the first planetary gear 511A, is fixed to the first carrier 511B. Since the first planetary gear 511A meshes with the inner teeth 510A1 of the first casing 510A, when the motor gear 502 rotates, the outer periphery of the motor gear 502 revolves along the inner teeth 510A1.

第１キャリア１１Ｂは、略円盤状に形成され、この円盤中心に第１駆動軸５１１Ｃが固定されている。これにより、第１キャリア５１１Ｂが回転することで、第１駆動軸５１１Ｃが第１キャリア５１１Ｂと同軸上で回転駆動する。この第１キャリア５１１Ｂの回転速度は、モータ駆動軸５０１の外周を回転移動する第１遊星歯車５１１Ａの公転速度となり、モータ歯車５０２の回転速度よりも減速される。   The first carrier 11B is formed in a substantially disk shape, and the first drive shaft 511C is fixed to the center of the disk. As a result, the first carrier 511B rotates, so that the first drive shaft 511C is driven to rotate coaxially with the first carrier 511B. The rotational speed of the first carrier 511 </ b> B becomes the revolution speed of the first planetary gear 511 </ b> A that rotates around the outer periphery of the motor drive shaft 501, and is decelerated from the rotational speed of the motor gear 502.

また、第１駆動軸５１１Ｃの下端部には、第２減速部５１２に接続される第１駆動歯車５１１Ｄが形成されている。さらに、第１駆動歯車５１１Ｄの上方の一部には、他部より径寸法が小さく縮径された凹状部５１１Ｅが周方向に連続して形成されている。この凹状部５１１Ｅは、他部よりも耐衝撃性が弱くなるため、例えば旋回駆動装置５に強い衝撃などが加わった際に衝撃により最初に破損する。これにより、衝撃による破損が生じた場合でも、破損箇所が容易に特定可能となる。また、凹状部５１１Ｅが破損した状態で電動モータが駆動したとしても、凹状部５１１Ｅがメカニカルブレーキ５２０での制動部位よりも電動モータに近接する位置に設けられているので、メカニカルブレーキ５２０の制御により旋回体４の旋回を制動させることが可能となる。   A first drive gear 511D connected to the second reduction gear unit 512 is formed at the lower end of the first drive shaft 511C. Further, a concave portion 511E having a diameter smaller than that of the other portion and reduced in diameter is continuously formed in a part above the first drive gear 511D. Since the concave portion 511E has a lower impact resistance than the other portions, for example, when a strong impact is applied to the turning drive device 5, for example, the concave portion 511E is first damaged by the impact. As a result, even if damage due to impact occurs, the damaged portion can be easily identified. Even if the electric motor is driven in a state where the concave portion 511E is damaged, the concave portion 511E is provided at a position closer to the electric motor than the braking portion of the mechanical brake 520. It becomes possible to brake the turning of the turning body 4.

第２減速部５１２は、第１駆動軸５１１Ｃから駆動力が伝達されて回転駆動する第２遊星歯車５１２Ａと、第２遊星歯車５１２Ａの第２遊星軸５１２Ａが固定される第２キャリア５１２Ｂと、第２キャリア５１２Ｂに固定された第２駆動軸５１２Ｃとを備えている。   The second reduction gear 512 includes a second planetary gear 512A that is rotated by driving force transmitted from the first drive shaft 511C, a second carrier 512B to which the second planetary gear 512A of the second planetary gear 512A is fixed, A second drive shaft 512C fixed to the second carrier 512B.

第２遊星歯車５１２Ａは、第１駆動歯車５１１Ｄと第２ケーシング５１０Ｃの内歯５１０Ｃ１との双方に噛合され、第１駆動歯車５１１Ｄの回転によりこの第１駆動歯車５１１Ｄの外周を公転する。第２遊星歯車５１２Ａの公転により、第２キャリア５１２Ｂおよび第２駆動軸５１２Ｃが回転する。第２駆動軸５１２Ｃの回転は、第１駆動軸５１１Ｃの外周を回転移動する第２遊星歯車５１２Ａの公転により、この第２遊星歯車５１２Ａの公転速度に減速される。   The second planetary gear 512A is meshed with both the first drive gear 511D and the inner teeth 510C1 of the second casing 510C, and revolves around the outer periphery of the first drive gear 511D by the rotation of the first drive gear 511D. The second carrier 512B and the second drive shaft 512C are rotated by the revolution of the second planetary gear 512A. The rotation of the second drive shaft 512C is decelerated to the revolution speed of the second planetary gear 512A by the revolution of the second planetary gear 512A that rotates around the outer periphery of the first drive shaft 511C.

第３減速部５１３は、第２駆動軸５１２Ｃの第２駆動歯車５１２Ｄと噛合する第３遊星歯車５１３Ａと、第３遊星歯車５１３Ａの第３遊星軸５１３Ａ１が固定される第３キャリア５１３Ｂと、第３キャリア５１３Ｂに固定された第３駆動軸５１３Ｃとを備えている。   The third reduction gear 513 includes a third planetary gear 513A that meshes with the second drive gear 512D of the second drive shaft 512C, a third carrier 513B to which the third planetary shaft 513A1 of the third planetary gear 513A is fixed, A third drive shaft 513C fixed to the three carrier 513B.

第３遊星歯車５１３Ａは、第１駆動歯車５１２Ｄと第２ケーシング５１０Ｃの内歯５１０Ｃ１との双方に噛合され、第２駆動歯車５１２Ｄの回転によりこの第２駆動歯車５１２Ｄの外周を公転する。第３遊星歯車５１３Ａの公転により、第３キャリア５１３Ｂおよび第３駆動軸５１３Ｃが回転する。そして、この第３駆動軸５１３Ｃの回転速度は、第２駆動歯車５１２Ｄの外周を回転移動する第３遊星歯車５１３Ａの回転速度となり、第２駆動軸５１２Ｃの回転速度よりも減速される。また、第３駆動軸５１３Ｃの下端部には、第３駆動歯車５１３Ｄが形成されている。この第３駆動歯車５１３Ｄは、第３ケーシング５１０Ｄの下端面より下方に突出し、下部走行体２に取り付けられるスイングサークル３に噛合している。   The third planetary gear 513A is engaged with both the first drive gear 512D and the inner teeth 510C1 of the second casing 510C, and revolves around the outer periphery of the second drive gear 512D by the rotation of the second drive gear 512D. The third carrier 513B and the third drive shaft 513C rotate by the revolution of the third planetary gear 513A. The rotational speed of the third drive shaft 513C is the rotational speed of the third planetary gear 513A that rotates around the outer periphery of the second drive gear 512D, and is decelerated from the rotational speed of the second drive shaft 512C. A third drive gear 513D is formed at the lower end of the third drive shaft 513C. The third drive gear 513D protrudes downward from the lower end surface of the third casing 510D and meshes with the swing circle 3 attached to the lower traveling body 2.

メカニカルブレーキ５２０は、第１減速部５１１および第２減速部５１２の間に配設され、第一減速部５１１の出力軸である第１駆動軸５１１Ｃを制動する。このメカニカルブレーキ５２０は、第１駆動軸５１１Ｃの凹状部５１１Ｅと第１駆動歯車５１１Ｄとの間にスプライン接合やセレーション接合などにより接合されたブレーキ連結部５２１と、ブレーキ連結部５２１の外周部に設けられたブレーキディスク５２２と、ブレーキディスク５２２の上下に対向して設けられるブレーキパッド５２３と、最上部のブレーキパッド５２３の上さらに上部に設けられるブレーキピストン５２４とを備えている。なお、本実施形態において、１枚のブレーキディスク５２２を用いる例を示すが、これに限られず、複数枚のブレーキディスク５２２を用いてもよい。   The mechanical brake 520 is disposed between the first reduction gear 511 and the second reduction gear 512, and brakes the first drive shaft 511C that is the output shaft of the first reduction gear 511. The mechanical brake 520 is provided on the outer periphery of the brake connecting portion 521 and the brake connecting portion 521 that is joined between the concave portion 511E of the first drive shaft 511C and the first drive gear 511D by spline joining or serration joining. The brake disc 522 is provided, a brake pad 523 provided so as to be opposed to the upper and lower sides of the brake disc 522, and a brake piston 524 provided on the uppermost brake pad 523. In this embodiment, an example in which one brake disk 522 is used is shown, but the present invention is not limited to this, and a plurality of brake disks 522 may be used.

ブレーキパッド５２３は、ブレーキディスク５２２の両面に対向する位置に１対設けられている。このうちブレーキディスク５２２の下方側に設けられる下部ブレーキパッド５２３Ａは、ブレーキケーシング５１０Ｂのパッド固定部５１０Ｂ２に固定される。一方、ブレーキディスク５２２の上方側に設けられる上部ブレーキパッド５２３Ｂは、上下方向に進退自在に設けられるブレーキピストン５２４の下端部に取り付けられている。そして、ブレーキピストン５２４が下側に移動し、ブレーキディスク５２２を下部ブレーキパッド５２３Ａとで挟むことで、ブレーキディスク５２２の回転を制動する。   A pair of brake pads 523 are provided at positions facing both surfaces of the brake disc 522. Of these, the lower brake pad 523A provided on the lower side of the brake disc 522 is fixed to the pad fixing portion 510B2 of the brake casing 510B. On the other hand, the upper brake pad 523B provided on the upper side of the brake disk 522 is attached to a lower end portion of a brake piston 524 provided to be movable forward and backward in the vertical direction. Then, the brake piston 524 moves downward, and the brake disc 522 is sandwiched between the lower brake pad 523A, thereby braking the rotation of the brake disc 522.

ブレーキピストン５２４は、略環状に形成された部材であり、ブレーキケーシング５１０Ｂの段差部分に対向した別の段差部分を備えている。そして、これらの段差部分により油圧室５２４Ａが形成されることになり、この油圧室５２４Ａを介してブレーキピストン５２４が上下方向に進退自在に設けられている。つまり、ブレーキケーシング５１０Ｂの油圧ポート挿通孔５１０Ｂ１からは、油圧室５２４Ａに圧油が注入されることになり、ブレーキピストン５２４は上方側に押し上げられる。これにより、ブレーキケーシング５１０Ｂの下端部に取り付けられる上部ブレーキパッド５２３Ｂがブレーキディスク５２２から離反し、第１駆動軸５１１Ｃの回転駆動が制動されない状態となる。   The brake piston 524 is a member formed in a substantially annular shape, and includes another step portion facing the step portion of the brake casing 510B. Then, a hydraulic chamber 524A is formed by these step portions, and the brake piston 524 is provided so as to be able to advance and retract in the vertical direction via the hydraulic chamber 524A. That is, pressure oil is injected into the hydraulic chamber 524A from the hydraulic port insertion hole 510B1 of the brake casing 510B, and the brake piston 524 is pushed upward. As a result, the upper brake pad 523B attached to the lower end of the brake casing 510B is separated from the brake disc 522, and the rotational drive of the first drive shaft 511C is not braked.

また、ブレーキピストン５２４の上方には、ばね５２５が設けられている。このばね５２５は、ブレーキピストン５２４の上端部を下方に付勢している。したがって、ブレーキピストン５２４は、油圧ポート５３０から油圧が付加されない状態では、ばね５２５の付勢力により下方側に押し下げられ、ブレーキパッド５２３にてブレーキディスク５２２を挟みこみ、第１駆動軸５１１Ｃの回転を制動する。   A spring 525 is provided above the brake piston 524. The spring 525 biases the upper end portion of the brake piston 524 downward. Therefore, the brake piston 524 is pushed downward by the urging force of the spring 525 in a state where hydraulic pressure is not applied from the hydraulic port 530, the brake disc 522 is sandwiched by the brake pad 523, and the first drive shaft 511C is rotated. Braking.

［電動旋回ショベルの動作］
次に電動旋回ショベル１の動作について図面に基づいて説明する。 [Operation of electric swivel excavator]
Next, the operation of the electric swing excavator 1 will be described based on the drawings.

〔電動旋回所別の旋回制御処理〕
図５は、電動旋回ショベル１を操作した際の旋回制御装置１２の処理を示すフローチャートである。
図５において、旋回制御装置１２は、まず、操作レバー１１が操作され、所定の操作信号が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１０１）。そして、このステップＳ１０１において、操作レバー１１が操作されていない状態では、制御器１３は、油圧バルブ１７を制御してメカニカルブレーキ５２０の油圧室５２４Ａに圧油が供給されない状態を維持し、ばね５２５の付勢力によりブレーキピストン５２４を下方側に付勢させて第１駆動軸５１１Ｃの回転を停止させておく。 [Turning control processing for each electric turning station]
FIG. 5 is a flowchart showing processing of the turning control device 12 when the electric turning excavator 1 is operated.
In FIG. 5, the turning control device 12 first determines whether or not the operation lever 11 is operated and a predetermined operation signal is input (step S101). In step S101, when the operation lever 11 is not operated, the controller 13 controls the hydraulic valve 17 to maintain a state where no pressure oil is supplied to the hydraulic chamber 524A of the mechanical brake 520, and the spring 525. The urging force of the brake piston 524 is urged downward to stop the rotation of the first drive shaft 511C.

一方、ステップＳ１０１において、操作レバー１１が操作されたことにより、所定の操作信号が入力されたことを認識すると、旋回制御装置１２の制御器１３は、メカニカルブレーキ５２０の油圧室５２４Ａに油圧を付加し、ブレーキピストン５２４を押し上げて第１駆動軸５１１Ｃを回転駆動可能な状態にする（ステップＳ１０２）。   On the other hand, in step S101, when it is recognized that a predetermined operation signal has been input by operating the operation lever 11, the controller 13 of the turning control device 12 applies hydraulic pressure to the hydraulic chamber 524A of the mechanical brake 520. Then, the brake piston 524 is pushed up so that the first drive shaft 511C can be rotationally driven (step S102).

次に、制御器１３の旋回要求速度認識手段１３２は、操作信号に基づいた旋回要求速度を認識する。さらに、モータ回転速度認識手段１３１は、インバータ１４にて検知した旋回体４の現在の旋回速度、すなわち電動モータ５０のモータ回転速度を認識する。そして、偏差演算手段１３３は、これらの旋回要求速度およびモータの回転速度を比較して偏差量を演算する。この後、偏差量比較手段１３４は、演算した偏差量が予め設定された規定量以内であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。   Next, the turn request speed recognition means 132 of the controller 13 recognizes the turn request speed based on the operation signal. Further, the motor rotation speed recognition means 131 recognizes the current turning speed of the turning body 4 detected by the inverter 14, that is, the motor rotation speed of the electric motor 50. Then, the deviation calculating means 133 calculates the deviation amount by comparing the required turning speed and the rotation speed of the motor. Thereafter, the deviation amount comparison means 134 determines whether or not the calculated deviation amount is within a preset specified amount (step S103).

そして、速度変化演算手段１３５は、このステップＳ１０３において、偏差量比較手段１３４にて偏差量が規定量以内であると判断された場合、旋回体４の旋回速度変化量を演算し、この旋回速度変化量が所定の規定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。   Then, when the deviation amount comparing means 134 determines that the deviation amount is within the specified amount in step S103, the speed change calculating means 135 calculates the turning speed change amount of the revolving structure 4 and this turning speed. It is determined whether or not the amount of change is within a predetermined specified range (step S104).

このステップＳ１０４において、速度変化演算手段１３５にて速度変化量が規定範囲以内であると判断された場合、速度制御手段１３７は、偏差量に基づいた速度指令をインバータ１４に出力する。そして、インバータ１４は、速度指令に応じた電流を電動モータ５０に供給し、電動モータ５０を所定の出力トルクにて回転駆動させる。   In step S104, when the speed change calculation means 135 determines that the speed change amount is within the specified range, the speed control means 137 outputs a speed command based on the deviation amount to the inverter 14. And the inverter 14 supplies the electric current according to a speed command to the electric motor 50, and rotationally drives the electric motor 50 with a predetermined output torque.

一方、ステップＳ１０４において、速度変化演算手段１３５にて速度変化量が規定範囲外であると判断された場合、例えば速度変化量が規定範囲よりも小さいと判断された場合、速度制御手段１３７は、油圧バルブ１７を制御し、メカニカルブレーキ５２０を緊急に作動させる、すなわち油圧バルブ１７を制御してメカニカルブレーキ５２０の油圧室５２４Ａ内から圧油を戻し、第１駆動軸５１１Ｃの回転駆動を制動する（ステップＳ１０５）。例えば第１駆動軸５１１Ｃの凹状部５１１Ｅが何らかの理由により折損した場合、電動モータ５０には負荷が全くかからないために出力トルクが０に近い値となるが、電動モータ５０の回転速度が著しく大きくなって旋回速度変化量が大きくなるため、ステップＳ１０４における値（出力トルクを旋回速度変化量で除した値）は規定範囲よりも小さくなる。速度制御手段１３７は、このような場合を検知すると、メカニカルブレーキ５２０にて第１駆動軸５１１Ｃを制動させて旋回を確実に停止させることが可能となる。   On the other hand, if it is determined in step S104 that the speed change calculation unit 135 determines that the speed change amount is outside the specified range, for example, if it is determined that the speed change amount is smaller than the specified range, the speed control unit 137 The hydraulic valve 17 is controlled to activate the mechanical brake 520 urgently, that is, the hydraulic valve 17 is controlled to return the pressure oil from the hydraulic chamber 524A of the mechanical brake 520, thereby braking the rotational drive of the first drive shaft 511C ( Step S105). For example, when the concave portion 511E of the first drive shaft 511C is broken for some reason, the electric motor 50 is not loaded at all, so the output torque is close to 0, but the rotational speed of the electric motor 50 is significantly increased. Thus, the amount of change in the turning speed increases, so the value in step S104 (the value obtained by dividing the output torque by the amount of change in the turning speed) becomes smaller than the specified range. When the speed control unit 137 detects such a case, the mechanical brake 520 can brake the first drive shaft 511C to reliably stop the turning.

他方、ステップＳ１０３において、偏差量比較手段１３４にて旋回要求速度とモータの回転速度との偏差量が規定量を越えると判断された場合、出力判断手段１３６は、電動モータ５０の出力トルクが偏差量に比例して出力されているか否かを判断する（ステップＳ１０６）。ここで、電動モータ５０が偏差量に応じた出力トルクを出していない場合、電動モータ５０やインバータ１４の故障あるいは異常などが考えられるため、速度制御手段１３７は、ステップＳ１０５の処理を実施し、やはりメカニカルブレーキ５２０を緊急に作動させる。   On the other hand, when it is determined in step S103 that the deviation amount comparison means 134 determines that the deviation amount between the required turning speed and the rotation speed of the motor exceeds the specified amount, the output determination means 136 determines that the output torque of the electric motor 50 is a deviation. It is determined whether or not the output is in proportion to the amount (step S106). Here, when the electric motor 50 does not output an output torque corresponding to the deviation amount, a failure or abnormality of the electric motor 50 or the inverter 14 is considered. Therefore, the speed control unit 137 performs the process of step S105, Again, the mechanical brake 520 is activated urgently.

以上に対して、ステップＳ１０６において、出力判断手段１３６にて電動モータ５０が偏差量に応じたトルクを出力していると判断した場合には、通常の制御が実施される。つまり、速度制御手段１３７は、インバータ１４に偏差量に応じた速度指令を出力する。また、インバータ１４は、この速度指令に基づいて、電動モータ５０の供給する電流を制御する。   On the other hand, in step S106, when it is determined by the output determination means 136 that the electric motor 50 is outputting torque according to the deviation amount, normal control is performed. That is, the speed control means 137 outputs a speed command corresponding to the deviation amount to the inverter 14. Further, the inverter 14 controls the current supplied from the electric motor 50 based on this speed command.

さらに、制御器１３の警報信号出力手段１３８は、ステップＳ１０５においてメカニカルブレーキ５２０を作動させる際、すなわちステップＳ１０４にてモータの速度変化量が規定値より小さいと判断した場合、およびステップＳ１０６において、モータの出力トルクが偏差量に比例して出力されていない場合、例えばキャブ１０内の緊急ランプを点灯させて操作者に対してメカニカルブレーキ５２０が緊急に作動された旨を報知する。なお、警報を鳴らすなどして、メカニカルブレーキ５２０の緊急作動を報知してもよい。   Further, the alarm signal output means 138 of the controller 13 activates the mechanical brake 520 in step S105, that is, determines that the motor speed change amount is smaller than the specified value in step S104, and in step S106, When the output torque is not output in proportion to the deviation amount, for example, an emergency lamp in the cab 10 is turned on to notify the operator that the mechanical brake 520 has been operated urgently. Note that an emergency operation of the mechanical brake 520 may be notified by sounding an alarm or the like.

〔実施形態の作用効果〕
前記したように、本実施形態の電動旋回ショベル１では、スイングサークル３に駆動力を伝達する旋回駆動装置５は、電力により回転駆動する電動モータ５０と、この電動モータ５０に接続され、電動モータ５０の回転数を減少させて第１ないし第３減速部５１１，５１２，５１３と、第１減速部５１１および第２減速部５１２の間に設けられて、第１駆動軸５１１Ｃの回転を制動するメカニカルブレーキ５２０とを備えている。このため、メカニカルブレーキ５２０は、電動モータ５０から出力された駆動力を1段階減速させて回転駆動される第１駆動軸５１１Ｃを制動することができる。したがって、電動モータによる高速回転を直接制動する必要がないため、メカニカルブレーキ５２０の制動力に大きな力を必要としない。よって、メカニカルブレーキ５２０のサイズを小型化することができ、例えば従来の油圧モータと同サイズのブレーキを利用することができ、旋回駆動装置５の生産コストも最小限に抑えることができる。さらに、回転速度がモータ歯車５０２より減少する第1駆動軸５１１Ｃを制動するため、連れ回りトルクを小さくでき、旋回駆動の効率低下を防止できる。さらには、高速回転軸を制動する専用のブレーキを用いる必要がなく、ブレーキパッド５２３およびブレーキディスク５２２により構成されるメカニカルブレーキ５２０を用いることができる。したがって、メカニカルブレーキ５２０のコスト削減に貢献できる。 [Effects of Embodiment]
As described above, in the electric swing excavator 1 of the present embodiment, the swing drive device 5 that transmits the driving force to the swing circle 3 is connected to the electric motor 50 that is driven to rotate by electric power, and the electric motor 50. 50 is provided to reduce the number of rotations 50 and is provided between the first to third reduction units 511, 512, and 513 and the first reduction unit 511 and the second reduction unit 512 to brake the rotation of the first drive shaft 511C. And a mechanical brake 520. For this reason, the mechanical brake 520 can brake the first drive shaft 511C that is rotationally driven by decelerating the driving force output from the electric motor 50 by one step. Accordingly, since it is not necessary to directly brake high-speed rotation by the electric motor, a large force is not required for the braking force of the mechanical brake 520. Therefore, the size of the mechanical brake 520 can be reduced, for example, a brake having the same size as a conventional hydraulic motor can be used, and the production cost of the turning drive device 5 can be minimized. Furthermore, since the first drive shaft 511C, whose rotational speed is lower than that of the motor gear 502, is braked, the accompanying torque can be reduced and the efficiency of the turning drive can be prevented from being lowered. Furthermore, it is not necessary to use a dedicated brake for braking the high-speed rotation shaft, and a mechanical brake 520 constituted by a brake pad 523 and a brake disk 522 can be used. Therefore, it can contribute to the cost reduction of the mechanical brake 520.

また、第１減速部５１１は、第１遊星歯車５１１Ａがモータ駆動軸５０１の外周を公転し、この公転により第１キャリア５１１Ｂおよび第１駆動軸５１１Ｃが自転する。このため、第１駆動軸５１１Ｃは、第１遊星歯車５１１Ａの公転速度で回転することになり、モータ歯車５０２に比べて減速される。同様に、第２減速部５１２および第３減速部５１３も、第１駆動軸５１１Ｃの回転速度、第２駆動軸５１２Ｃの回転速度を減速させて第２駆動軸５１２Ｃ、第３駆動軸５１２Ｃに回転駆動力を伝達する。このため、電動モータ５０を高速回転させた場合でも、簡単な構成で回転速度を減速させて旋回体４を旋回させるための適当な回転速度を得ることができる。   In the first reduction gear 511, the first planetary gear 511A revolves around the outer periphery of the motor drive shaft 501, and the first carrier 511B and the first drive shaft 511C rotate by this revolution. For this reason, the first drive shaft 511C rotates at the revolution speed of the first planetary gear 511A, and is decelerated compared to the motor gear 502. Similarly, the second speed reducer 512 and the third speed reducer 513 also rotate to the second drive shaft 512C and the third drive shaft 512C by reducing the rotational speed of the first drive shaft 511C and the rotational speed of the second drive shaft 512C. Transmits driving force. For this reason, even when the electric motor 50 is rotated at a high speed, it is possible to obtain an appropriate rotation speed for turning the swing body 4 by reducing the rotation speed with a simple configuration.

さらに、第１駆動軸５１１Ｃのメカニカルブレーキ５２０の上方に凹状部５１１Ｅが形成されている。この構成では、例えば電動旋回ショベル１に強い衝撃が加わった際、この凹状部５１１Ｅに応力が集中して、第１駆動軸５１１Ｃは凹状部５１１Ｅで破損する。このため、例えば第１駆動軸５１１Ｃが破損した状態でも、メカニカルブレーキ５２０で第１駆動軸５１１Ｃの下方側を制動させることができ、旋回体４の旋回を止めることができる。したがって、旋回駆動装置５が破損した際に旋回体４が旋回してしまったりすることがなく、メカニカルブレーキ５２０で第１駆動軸５１１Ｃを制動することで安全を確保できる。   Further, a concave portion 511E is formed above the mechanical brake 520 of the first drive shaft 511C. In this configuration, for example, when a strong impact is applied to the electric swing excavator 1, stress concentrates on the concave portion 511E, and the first drive shaft 511C is damaged at the concave portion 511E. For this reason, for example, even if the first drive shaft 511C is damaged, the lower side of the first drive shaft 511C can be braked by the mechanical brake 520, and the turning of the revolving structure 4 can be stopped. Therefore, when the turning drive device 5 is damaged, the turning body 4 does not turn, and safety can be ensured by braking the first drive shaft 511C with the mechanical brake 520.

そして、この電動旋回ショベル１では、旋回制御装置１２の制御器１３にて、操作レバー１１から送信される操作信号およびインバータ１４から送信される回転検出信号に基づいて、旋回要求速度およびモータ回転速度を認識し、これらの旋回要求速度およびモータ回転速度の偏差量を演算する。この際、旋回制御装置１２の制御器１３は、前記偏差量が規定量以内であり、電動モータ５０のモータ回転速度の変化量、すなわち角加速度が所定量以上である場合に、メカニカルブレーキ５２０を緊急作動させて旋回体４の旋回を止める。例えば、操作レバー１１にて指定された旋回要求速度およびモータ回転速度の差が規定量以内であったとしても、例えば衝撃により第１駆動部５１１Ｃの凹状部５１１Ｅが折損している場合、回転駆動力が第１駆動歯車５１１Ｄに伝達されない。したがって電動モータ５０のモータ回転速度の変化量が著しく大きな値となる。このような場合でも、前記のように、旋回制御装置１２の制御器１３は、モータ回転速度の変化量が所定量以上となることを認識すると、メカニカルブレーキ５２０を作動させて第1駆動軸５１１Ｃを制動させることができる   In the electric swing excavator 1, the controller 13 of the swing control device 12 uses the controller 13 of the swing control device 12 based on the operation signal transmitted from the operation lever 11 and the rotation detection signal transmitted from the inverter 14. , And the deviation amount between the required turning speed and the motor rotation speed is calculated. At this time, the controller 13 of the turning control device 12 controls the mechanical brake 520 when the deviation amount is within a predetermined amount and the change amount of the motor rotation speed of the electric motor 50, that is, the angular acceleration is equal to or greater than a predetermined amount. The turning operation of the turning body 4 is stopped by an emergency operation. For example, even if the difference between the turn request speed specified by the operation lever 11 and the motor rotation speed is within a specified amount, for example, when the concave portion 511E of the first drive unit 511C is broken due to an impact, the rotation drive The force is not transmitted to the first drive gear 511D. Therefore, the amount of change in the motor rotation speed of the electric motor 50 becomes a significantly large value. Even in such a case, as described above, when the controller 13 of the turning control device 12 recognizes that the amount of change in the motor rotation speed is greater than or equal to the predetermined amount, the mechanical brake 520 is operated to operate the first drive shaft 511C. Can be braked

さらに、旋回制御装置１２の制御器１３は、前記偏差量が規定量を越える値であるにもかかわらず、電動モータ５０のモータ回転トルクが出力されていない場合、メカニカルブレーキ５２０を緊急作動させて旋回動作を制動する。このため、インバータ１４や電動モータ５０に故障が生じた場合でも、制御器１３にて察知し、メカニカルブレーキ５２０を緊急作動させることで、旋回体４の故障を早期に発見することができる。   Further, the controller 13 of the turning control device 12 makes the mechanical brake 520 operate urgently when the motor rotation torque of the electric motor 50 is not output even though the deviation amount exceeds the specified amount. Brakes the turning motion. For this reason, even when a failure occurs in the inverter 14 or the electric motor 50, the controller 13 can detect the failure and the mechanical brake 520 can be operated urgently so that the failure of the revolving structure 4 can be detected early.

さらには、前記のような異常が発生すると、制御器１３は、キャブ１０に設けられる警報ランプを点灯させたり、警報を鳴らしたりする。このため、旋回駆動装置５の故障やインバータ１４の故障などを早期に操作者に知らせることができる。   Furthermore, when the above abnormality occurs, the controller 13 turns on an alarm lamp provided in the cab 10 or sounds an alarm. For this reason, it is possible to notify the operator of a failure of the turning drive device 5 or a failure of the inverter 14 at an early stage.

また、減速部５１を収納するケーシング５１０は、第１ケーシング５１０Ａ、ブレーキケーシング５１０Ｂ、第２ケーシング５１０Ｃ、第３ケーシング５１０Ｄから構成され、これらをねじ止めなどして固定している。このため、例えば減速部５１の故障時などにおいて、故障箇所に対応したケーシング５１０Ａ〜５１０Ｄを取り外して修理することができる。したがって、故障時の部品交換が容易に実施でき、メンテナンス性も良好にできる。   The casing 510 that houses the speed reduction unit 51 includes a first casing 510A, a brake casing 510B, a second casing 510C, and a third casing 510D, which are fixed by screwing or the like. For this reason, for example, at the time of the failure of the speed reduction part 51, the casings 510A to 510D corresponding to the failure part can be removed and repaired. Therefore, parts can be easily replaced at the time of failure, and maintainability can be improved.

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。 [Modification of Embodiment]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes the following modifications as long as the object of the present invention can be achieved.

すなわち、前記本実施形態において、本発明の旋回駆動装置を搭載する電動旋回ショベル１について説明したが、これに限定されない。例えば、下部に設けられる下部部材に対して上部に設けられる旋回体を旋回させる建設機械や、作業機械、製造用ロボットなどに適用することができる。   That is, in the present embodiment, the electric swivel excavator 1 equipped with the swivel drive device of the present invention has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a construction machine, a work machine, a manufacturing robot, or the like that turns a turning body provided in an upper part with respect to a lower member provided in a lower part.

また、前記実施形態では、第１駆動軸５１１Ｃのメカニカルブレーキ５２０および電動モータ５０の間に凹状部５１１Ｅを設ける構成を示したが、これに限らない。例えば図６に示すような構成としてもよい。図６において、電動モータ６０は、モータにより回転駆動する取付部６０１と、この取付部６０１に取り付けられるモータ駆動軸（回転駆動軸）６０２とを備えている。モータ駆動軸６０２の一端部に取付孔部６０２Ａが形成され、この取付孔部６０２Ａに取付部６０１を嵌合させることでモータ駆動軸６０２が取付部６０１に取り付けられる。また、モータ駆動軸６０２の他端部には、モータ歯車５０２が一体形成され、第１遊星歯車５１１Ａに噛合される。さらに、モータ駆動軸６０２のモータ歯車５０２および取付孔部６０２Ａの間には、モータ駆動軸６０２の他部よりも径寸法が小さく縮径された凹状部６０４が設けられている。この凹状部６０４は、前記実施形態の凹状部５１１Ｅと同様に、旋回駆動装置５に強い衝撃が加わった際に、径寸法が他部より小さい凹状部６０４に最も応力集中して折損する。また、モータ駆動軸６０２に凹状部６０４を設けたので、この凹状部６０４が折損した際には、電動モータ６０を取り外して、モータ駆動軸６０２を取付部からはずして取り換えるだけで容易に故障の修理ができる。したがって、メンテナンス性を良好にできる。   Moreover, although the said embodiment showed the structure which provides the recessed part 511E between the mechanical brake 520 of the 1st drive shaft 511C, and the electric motor 50, it is not restricted to this. For example, it is good also as a structure as shown in FIG. In FIG. 6, the electric motor 60 includes an attachment portion 601 that is rotationally driven by the motor, and a motor drive shaft (rotation drive shaft) 602 that is attached to the attachment portion 601. An attachment hole 602A is formed at one end of the motor drive shaft 602, and the motor drive shaft 602 is attached to the attachment portion 601 by fitting the attachment portion 601 into the attachment hole 602A. A motor gear 502 is integrally formed at the other end of the motor drive shaft 602 and meshed with the first planetary gear 511A. Further, a concave portion 604 having a diameter smaller than the other portion of the motor drive shaft 602 and having a reduced diameter is provided between the motor gear 502 of the motor drive shaft 602 and the mounting hole 602A. Similar to the concave portion 511E of the above-described embodiment, the concave portion 604 breaks due to the most stress concentration in the concave portion 604 having a smaller diameter than the other portion when a strong impact is applied to the turning drive device 5. In addition, since the concave portion 604 is provided on the motor drive shaft 602, when the concave portion 604 is broken, the electric motor 60 is removed and the motor drive shaft 602 is removed from the mounting portion and replaced. Can be repaired. Therefore, maintainability can be improved.

さらに、凹状部６０４は、メカニカルブレーキ５２０および電動モータ５０の間にあり、電動モータ５０のモータ駆動軸５０１の軸心にあればよい。例えば、メカニカルブレーキ５２０が第２減速部５１２および第３減速部５１３の第２駆動軸５１２Ｃを制動する位置に設けられている場合、第２駆動軸５１２Ｃに設けられていてもよい。さらには、メカニカルブレーキ５２０が減速部５１の下端部、すなわち減速部５１とスイングサークルとの間に設けられている構成としてもよい。例えば、第１ないし第３減速部５１１，５１２，５１３により最も減速された第３駆動軸５１３Ｃにメカニカルブレーキ５２０を取り付けてもよい。このような場合、メカニカルブレーキ５２０のブレーキ力を弱めたとしても十分に旋回体４を制動することができるので、メカニカルブレーキ５２０のサイズをより小型化することができる。   Furthermore, the concave portion 604 is located between the mechanical brake 520 and the electric motor 50, and only needs to be at the axis of the motor drive shaft 501 of the electric motor 50. For example, in the case where the mechanical brake 520 is provided at a position where the second drive shaft 512C of the second reduction unit 512 and the third reduction unit 513 is braked, the mechanical brake 520 may be provided on the second drive shaft 512C. Further, the mechanical brake 520 may be configured to be provided at the lower end of the speed reduction unit 51, that is, between the speed reduction unit 51 and the swing circle. For example, the mechanical brake 520 may be attached to the third drive shaft 513C that is most decelerated by the first to third reduction units 511, 512, and 513. In such a case, even if the braking force of the mechanical brake 520 is weakened, the revolving body 4 can be sufficiently braked, so that the size of the mechanical brake 520 can be further reduced.

さらには、第１駆動軸５１１Ｃに低衝撃性部として凹状部５１１Ｅを設ける構成を示したが、これに限らない。低衝撃性部としては、例えば第１駆動軸５１１Ｃの一部に耐久度が低い素材にて形成された低耐久部を設ける構成としてもよい。   Furthermore, although the structure which provided the recessed part 511E as a low impact property part in the 1st drive shaft 511C was shown, it does not restrict to this. As a low impact part, it is good also as a structure which provides the low durability part formed with the raw material with low durability in a part of 1st drive shaft 511C, for example.

また、前記において、ケーシング５１０は、第１ケーシング５１０Ａ、ブレーキケーシング５１０Ｂ、第２ケーシング５１０Ｃ、第２ケーシング５１０Ｄにより構成されていることを例示したが、これに限定されない。すなわち、各フレームが一体成形されて構成されたものであってもよい。また、凹状部５１１Ｅが設けられる位置に対応して、第１ケーシング５１０Ａおよびブレーキケーシング５１０Ｂが別体とされ、第２および第３フレームが一体形成されたものであってもよい。   In the above description, the casing 510 is exemplified by the first casing 510A, the brake casing 510B, the second casing 510C, and the second casing 510D. However, the present invention is not limited to this. That is, each frame may be integrally formed. Further, the first casing 510A and the brake casing 510B may be separated and the second and third frames may be integrally formed corresponding to the position where the concave portion 511E is provided.

さらに、前記実施形態において、電動モータ５０は、モータ駆動軸５０１が一体に形成されている例を示したが、これに限定されない。例えば、図６に示したように、取付孔部６０２Ａを有し、電動モータに形成されて回転駆動する取付部を嵌合するものであってもよい。   Furthermore, in the said embodiment, although the electric motor 50 showed the example in which the motor drive shaft 501 was integrally formed, it is not limited to this. For example, as illustrated in FIG. 6, the mounting hole 602 </ b> A may be formed, and the mounting portion that is formed in the electric motor and is rotationally driven may be fitted.

また、油圧式のメカニカルブレーキ５２０を前記にて例示したが、本発明にかかる制動部としてはこれに限定されず、例えば電動式のブレーキが用いられてもよい。例えば、電力によりブレーキピストン５２４が進退し、この進退によりブレーキディスク５２２がブレーキパッド５２３に挟持されて制動される構成としてもよい。   Moreover, although the hydraulic mechanical brake 520 has been exemplified above, the braking unit according to the present invention is not limited thereto, and for example, an electric brake may be used. For example, the brake piston 524 may be advanced and retracted by electric power, and the brake disk 522 may be clamped by the brake pad 523 and braked by this advance and retreat.

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。   In addition, the specific structure and procedure for carrying out the present invention can be appropriately changed to other structures and the like within a range in which the object of the present invention can be achieved.

本発明は、電動モータにより旋回する旋回体の旋回制御装置および建設機械に適用可能である。   The present invention is applicable to a turning control device and a construction machine for a turning body that is turned by an electric motor.

本発明の一実施形態に係る電動旋回ショベルを示す平面図。The top view which shows the electric turning shovel which concerns on one Embodiment of this invention. 本実施形態に係る電動旋回ショベルの旋回制御処理を説明するためのブロック図。The block diagram for demonstrating the turning control process of the electric turning shovel which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る電動旋回ショベルの制御器の概略構成を模式的に示すブロック図。The block diagram which shows typically schematic structure of the controller of the electric turning shovel which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る電動旋回ショベルに搭載された旋回駆動装置の断面図。Sectional drawing of the turning drive device mounted in the electric turning shovel which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る電動旋回ショベルを操作した際のコントローラの処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process of the controller at the time of operating the electric turning shovel which concerns on this embodiment. 他の実施形態に係る旋回駆動装置の断面図。Sectional drawing of the turning drive which concerns on other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１…建設機械としての電動旋回ショベル、３…スイングサークル、４…旋回体、５…旋回駆動装置、１３１…モータ回転速度認識手段、１３２…旋回要求速度認識手段、１３３…偏差演算手段、１３７…速度制御手段、５０，６０…電動モータ、５１…減速部、６０２…回転駆動軸としてのモータ駆動軸、５１１Ｃ…回転駆動軸としての第１駆動軸、５１１Ｅ，６０４…低衝撃性部としての凹状部、５２０…制動部としてのメカニカルブレーキ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric turning excavator as construction machine, 3 ... Swing circle, 4 ... Turning body, 5 ... Turning drive device, 131 ... Motor rotation speed recognition means, 132 ... Turning demand speed recognition means, 133 ... Deviation calculation means, 137 ... Speed control means, 50, 60 ... electric motor, 51 ... deceleration portion, 602 ... motor drive shaft as a rotational drive shaft, 511C ... first drive shaft as a rotational drive shaft, 511E, 604 ... concave shape as a low impact portion Part, 520 ... Mechanical brake as a braking part.

Claims (10)

電動モータ（５０）の駆動力をスイングサークル（３）に伝達することで旋回体（４）を旋回駆動する旋回駆動装置（５）であって、
前記電動モータ（５０）および前記スイングサークル（３)の間に設けられた複数段の減速部（５１）と、
前記複数段の減速部（５１）を構成するいずれかの出力軸（５１１Ｃ）を制動する制動部（５２０）とを備えている
ことを特徴とする旋回駆動装置（５）。 A turning drive device (5) for driving the turning body (4) to turn by transmitting the driving force of the electric motor (50) to the swing circle (3),
A plurality of speed reducers (51) provided between the electric motor (50) and the swing circle (3);
A turning drive device (5) comprising: a braking portion (520) for braking any one of the output shafts (511C) constituting the plurality of speed reduction portions (51). 請求項１に記載の旋回駆動装置（５）において、
前記電動モータ（５０）および前記制動部（５２０）の間に配置される回転駆動軸（５１１Ｃ，６０２）には、当該制動部（５２０）で制動される部位よりも前段位置に耐衝撃性の低い低衝撃性部（５１１Ｅ，６０４）が設けられている
ことを特徴とする旋回駆動装置（５）。 In the turning drive (5) according to claim 1,
The rotational drive shaft (511C, 602) disposed between the electric motor (50) and the braking unit (520) is more shock resistant at a position prior to the portion braked by the braking unit (520). A low-impact part (511E, 604) is provided. 請求項２に記載の旋回駆動装置（５）において、
前記低衝撃性部（６０４）は、前記電動モータ（５０）の回転駆動軸（６０２）に設けられている
ことを特徴とする旋回駆動装置（５）。 In the turning drive device (5) according to claim 2,
The low-impact portion (604) is provided on a rotation drive shaft (602) of the electric motor (50). A turning drive device (5). 請求項２または請求項３に記載の旋回駆動装置（５）において、
前記低衝撃性部（５１１Ｅ，６０４）は、他部よりも径寸法が小さく縮径されている
ことを特徴とする旋回駆動装置（５）。 In the turning drive device (5) according to claim 2 or claim 3,
The low-impact part (511E, 604) is smaller in diameter than the other part and is reduced in diameter. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の旋回駆動装置（５）を制御する旋回制御装置（１２）であって、
前記電動モータ（５０）の実際の回転速度を認識するモータ回転速度認識手段（１３１）と、
前記旋回体（４）を旋回させる旋回要求速度を認識する旋回要求速度認識手段（１３２）と、
前記モータ回転速度および前記旋回要求速度に基づいて、前記電動モータ（５０）の回転速度および前記旋回要求速度との偏差量を演算する偏差演算手段（１３３）と、
前記偏差量に応じて前記電動モータ（５０）の回転速度を制御するとともに、前記旋回駆動装置（５）の前記制動部（５２０）を制御する速度制御手段（１３７）とを備え、
前記速度制御手段（１３７）は、前記偏差量が所定の規定量以内であり、かつ前記電動モータ（５０）の回転速度の変化量が所定の変化量以上である場合に、前記制動部（５２０）にて前記回転駆動軸（５１１Ｃ）を制動させる
ことを特徴とする旋回制御装置（１２）。 A turning control device (12) for controlling the turning drive device (5) according to any one of claims 1 to 4,
Motor rotation speed recognition means (131) for recognizing the actual rotation speed of the electric motor (50);
Turn request speed recognition means (132) for recognizing a turn request speed for turning the turning body (4);
Deviation calculation means (133) for calculating a deviation amount between the rotation speed of the electric motor (50) and the required turn speed based on the motor rotation speed and the required turn speed;
Speed control means (137) for controlling the rotational speed of the electric motor (50) according to the deviation amount and for controlling the braking portion (520) of the turning drive device (5),
The speed control means (137) includes the brake unit (520) when the deviation amount is within a predetermined specified amount and the change amount of the rotation speed of the electric motor (50) is equal to or greater than a predetermined change amount. The turning control device (12), wherein the rotation drive shaft (511C) is braked. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の旋回駆動装置（５）を制御する旋回制御装置（１２）であって、
前記電動モータ（５０）の実際の回転速度を認識するモータ回転速度認識手段（１３１）と、
前記旋回体（４）を旋回させる旋回要求速度を認識する旋回要求速度認識手段（１３２）と、
前記モータ回転速度および前記旋回要求速度に基づいて、前記電動モータ（５０）の回転速度および前記旋回要求速度との偏差量を演算する偏差演算手段（１３３）と、
前記偏差量に応じて前記電動モータ（５０）の回転速度を制御するとともに、前記旋回駆動装置（５）の前記制動部（５２０）を制御する速度制御手段（１３７）とを備え、
前記速度制御手段（１３７）は、前記偏差量が所定の規定量を越える値であり、かつ前記電動モータ（５０）が前記偏差量に応じた回転トルクを出力していない場合、前記制動部（５２０）にて前記回転駆動軸（５１１Ｃ）を制動させる
ことを特徴とする旋回制御装置（１２）。 A turning control device (12) for controlling the turning drive device (5) according to any one of claims 1 to 4,
Motor rotation speed recognition means (131) for recognizing the actual rotation speed of the electric motor (50);
Turn request speed recognition means (132) for recognizing a turn request speed for turning the turning body (4);
Deviation calculation means (133) for calculating a deviation amount between the rotation speed of the electric motor (50) and the required turn speed based on the motor rotation speed and the required turn speed;
Speed control means (137) for controlling the rotational speed of the electric motor (50) according to the deviation amount and for controlling the braking portion (520) of the turning drive device (5),
The speed control means (137) is a value when the deviation amount exceeds a predetermined prescribed amount, and the electric motor (50) does not output a rotational torque corresponding to the deviation amount. 520) is used to brake the rotation drive shaft (511C). 請求項５または請求項６に記載の旋回制御装置（１２）において、
前記速度制御手段（１３７）にて前記制動部（５２０）が制御されると、制動部（５２０）が動作した旨の信号を警報手段に出力する警報信号出力手段（１３８）を備えている
ことを特徴とする旋回制御装置（１２）。 In the turning control device (12) according to claim 5 or 6,
When the speed control unit (137) controls the braking unit (520), the speed control unit (137) includes an alarm signal output unit (138) that outputs a signal indicating that the braking unit (520) is operated to the alarm unit. A turning control device (12) characterized by the following. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の旋回駆動装置（５）を制御する旋回制御方法であって、
前記電動モータ（５０）の実際の回転速度を認識し、
前記旋回体（４）を旋回させる旋回要求速度を認識し、
前記モータ回転速度および前記旋回要求速度に基づいて、前記電動モータ（５０）の回転速度および前記旋回要求速度との偏差量を演算し、
前記偏差量に応じて前記電動モータ（５０）の回転速度を制御するとともに、前記旋回駆動装置（５）の前記制動部（５２０）を制御するとともに、前記偏差量が所定の規定量以内であり、かつ前記電動モータ（５０）の回転速度の変化量が所定の変化量以上である場合に、前記制動部（５２０）にて前記回転駆動軸（５１１Ｃ）を制動させる
ことを特徴とする旋回制御方法。 A turning control method for controlling the turning drive device (5) according to any one of claims 1 to 4,
Recognizing the actual rotational speed of the electric motor (50);
Recognizing a turning required speed for turning the turning body (4);
Based on the motor rotation speed and the required turn speed, a deviation amount between the rotation speed of the electric motor (50) and the required turn speed is calculated,
The rotational speed of the electric motor (50) is controlled in accordance with the deviation amount, the braking unit (520) of the turning drive device (5) is controlled, and the deviation amount is within a predetermined prescribed amount. Further, when the amount of change in the rotational speed of the electric motor (50) is greater than or equal to a predetermined amount of change, the brake drive unit (520) brakes the rotation drive shaft (511C). Method. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の旋回駆動装置（５）を制御する旋回制御方法であって、
前記電動モータ（５０）の実際の回転速度を認識し、
前記旋回体（４）を旋回させる旋回要求速度を認識し、
前記モータ回転速度および前記旋回要求速度に基づいて、前記電動モータ（５０）の回転速度および前記旋回要求速度との偏差量を演算し、
前記偏差量に応じて前記電動モータ（５０）の回転速度を制御するとともに、前記旋回駆動装置（５）の前記制動部（５２０）を制御するとともに、前記偏差量が所定の規定量を越える値であり、かつ前記電動モータ（５０）が前記偏差量に応じた回転トルクを出力していない場合、前記制動部（５２０）にて前記回転駆動軸（５１１Ｃ）を制動させる
ことを特徴とする旋回制御方法。 A turning control method for controlling the turning drive device (5) according to any one of claims 1 to 4,
Recognizing the actual rotational speed of the electric motor (50);
Recognizing a turning required speed for turning the turning body (4);
Based on the motor rotation speed and the required turn speed, a deviation amount between the rotation speed of the electric motor (50) and the required turn speed is calculated,
A value that controls the rotational speed of the electric motor (50) according to the deviation amount, controls the braking unit (520) of the turning drive device (5), and the deviation amount exceeds a predetermined specified amount. And when the electric motor (50) does not output a rotational torque corresponding to the deviation amount, the rotating drive shaft (511C) is braked by the braking unit (520). Control method. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の旋回駆動装置（５）を備えていることを特徴とする建設機械（１）。   A construction machine (1) comprising the turning drive (5) according to any one of claims 1 to 4.
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