JP2007192151A

JP2007192151A - 電動機付旋回モータ

Info

Publication number: JP2007192151A
Application number: JP2006012122A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ejiri; 誠江尻
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】ピニオン、減速機を装備する必要がなく、部品点数を少なくした安価な電動付旋回モータを提供する。
【解決手段】油圧モータ２２には電動機２３がボルト部材２４により直結している。油圧モータ２２と電動機２３は、油圧モータシャフト２５と電動機シャフト２６とがジョイント２７により連結している。なお、電動機２３は、回転速度センサ２８を内蔵し油圧モータ２２の回転速度が検出している。前記回転速度センサ２８及びコントロールバルブ１８の左右のポート１９、２０のパイロット圧を検出する圧力センサ３１，３２により検出された信号が電気信号としてコントローラー３３に入力される。前記コントローラー３３は油圧モータ２２の回転速度が設定値以上になった際に開閉器３４が電気信号によりＯＮするように制御している。
【選択図】図２

Description

本発明は蓄電器の電力により電動機を回転させ、それにより油圧ポンプを駆動させて建設機械の駆動源となる電動機付旋回モータに関し、さらに詳細には慣性力により目標値以上の回転速度となる場合の余分な回転エネルギーを回生電力に変換し、蓄電器に充電電力として供給する電動機付旋回モータに関する。

従来、この種の旋回装置の機械的エネルギーを回生電力に変換するシステムとして特許文献１に示されるように、旋回体を旋回駆動する旋回駆動ユニットは、油圧モータ１１を駆動源とする油圧ユニットＵ１と、電動機１４を駆動源とする電動ユニットＵ２とを設け、旋回時にコントローラ２６とインバータ２８により電動機１４を制御し、そのトルクで油圧ユニットをアシストするようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２９０８８２号公報

しかしながら、特許文献１において電動ユニットは油圧ユニットと下部走行体の旋回歯車に対して異なる位置で歯合いするように位置ずれして設けられているため、取付けスペースが大きく、実機への取付けが困難になる。
さらに、下部走行体の旋回歯車の回転エネルギーは低速であり、そのままでは回生電力に変換すると効率が悪いため、下部走行体の旋回歯車は電動ユニットのピニオンと噛合っており、下部走行体の旋回歯車の回転エネルギーはその歯数比分だけ増速され電動ユニットのピニオンに伝達される。
また、ピニオンの回転エネルギーは減速機の速比分で更に増速され、電動機に伝達され、該電動機は増速された回転エネルギーを回生電力に変換する。
従って、電動ユニットはピニオン、減速機を装備しなければならないため、部品点数が多く、高価になる。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、ピニオン、減速機を装備する必要がなく、部品点数を少なくした安価な電動機付旋回モータを提供することを目的とする。

上記の課題を達成するために、本発明は、慣性力により設定値以上の回転速度となる場合の余分の回転エネルギーを回生電力に変換し蓄電器に充電電力として供給する旋回装置において、
油圧ユニットの電源としての蓄電器と、
前記旋回装置の最上部に位置する油圧モータに装着され該油圧モータの回転速度を検出する回転速度センサを有する電動機と、
前記油圧モータの回転速度が設定値よりも大きく又は小さくなった際、該油圧モータからの電気信号によりＯＮ又はＯＦＦする開閉器と、
油圧ジョイスティックの作動によりパイロット圧力に比例してスプールが移動し、該スプールの移動量に比例して前記油圧ユニットからの圧油の供給量を変化させるコントロールバルブと、
前記油圧モータの回転速度が設定値よりも大きくなったときに前記開閉器へＯＮする電気信号を発信し、油圧モータの回転速度が設定値よりも小さくなったときに前記開閉器へＯＦＦする電気信号を発信するコントローラーと、
前記パイロット圧力を電気信号に変換し、前記油圧モータの回転方向、回転速度の設定値の電気信号として前記コントローラーに入力する圧力センサと、
を有することを特徴とする。

本発明は、旋回装置で最上部に位置する油圧モータの上部に電動機を直接装着し、油圧ユニットと別に電動ユニットを装備する必要がないため、取付けスペースが小さくなり、実機への取付けが容易になる。油圧モータの回転は高速回転であり従来の技術にある電動ユニットのピニオンおよび減速機を装備する必要がなく、部品点数が少なく、安価になる。

本発明に係る電動機付旋回モータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態を示す電動機付旋回モータ１０の回路構成図を示す。図１において、電動機付旋回モータ１０は、油圧ユニット１１と、前記油圧ユニット１１の下流に配設され管路１６、１７により油圧ユニット１１の油圧ポンプ１２、油圧タンク１３と連通するコントロールバルブ１８と、該コントロールバルブ１８のスプール（図示しない）を右ポート１９及び左ポート２０に切り換える油圧ジョイスティック２１と、コントロールバルブ１８の切り換えにより供給される圧力流体により回転し、図示しない建設機械を作動させる油圧モータ２２と、を備える。

図２に示すように、油圧モータ２２には電動機２３がボルト部材２４により直結している。油圧モータ２２と電動機２３は、油圧モータシャフト２５と電動機シャフト２６とがジョイント２７により連結している。なお、電動機２３は、回転速度センサ２８を内蔵し油圧モータ２２の回転速度を検出している。前記回転速度センサ２８及びコントロールバルブ１８の左右のポート１９、２０のパイロット圧を検出する圧力センサ３１，３２により検出された信号が電気信号としてコントローラー３３に入力される。

前記コントローラー３３は圧力センサ３１，３２により検出された電気信号を受けて油圧モータ２２の回転速度の設定値Ｎ1を演算し、回転速度センサ２８により検出された電気信号を受けて油圧モータ２２の実際の回転速度Ｎ２を演算し、油圧モータ２２の回転速度の設定値のＮ１と，モータ２２の実際の回転速度Ｎ２の差を演算して、Ｎ１<Ｎ２となった場合に開閉器３４をＯＮさせている。この場合、Ｎ１>Ｎ２となった場合に開閉器３４をＯＦＦさせている。
前記開閉器３４は、コントローラー３３の電気信号がＯＮになった場合に、電動機２３と蓄電器１５の間の電気回路を接続し、これにより電動機２３の回転エネルギーは電気エネルギーに変換され蓄電器１５に蓄えられるようにしている。

本発明の実施の形態に係る電動機付旋回モータ１０は基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
（１）旋回起動時
油圧ジョイスティック２１を右方向に移動させると、右ポート１９のパイロット圧力はその傾き角度に比例して昇圧する。そして、右ポート１９のパイロット圧力に比例してコントロールバルブ１８のスプール（図示しない）は図１で右方向に移動する。コントロールバルブ１８のスプールの移動量に比例して油圧ポンプ１２から油圧モータ２２のＡポート２９への圧油の供給が増加し、該油圧モータ２２が右回転方向に増速する。油圧モータ２２のＢポート３０からは圧油が吐出され、コントロールバルブ１８を介して油圧タンク１３へ戻る。

右ポート１９のパイロット圧力は圧力センサ（右）３２により電気信号に変換され、油圧モータ２２の回転方向、回転速度の設定値Ｎ１の電気信号としてコントローラー３３に入力される。
一方で油圧モータ２２の実際の回転速度Ｎ２は電動機２３に内蔵された回転速度センサ２８により検出される。油圧モータ２２の増速過程で該油圧モータ２２は目標値Ｎ１に達しても慣性力により回転し続けようとするため目標値Ｎ１に対して油圧モータ２２の実際の回転速度Ｎ２が大きくなる。その時、開閉器３４への電気信号をＯＮにするようコントローラー３３で制御する。開閉器３４への電気信号がＯＮになったとき、電動機２３は油圧モータ２２の回転エネルギーを回生電力に変換し、蓄電器１５に充電電力を供給する。このエネルギー変換がブレーキ作用となり油圧モータ２２を減速させる。
油圧モータ２２の回転速度Ｎ２がこの時の設定値Ｎ１以下になった場合、コントローラー３３は開閉器３４への電気信号をＯＦＦにして、電動機２３から蓄電器１５への充電電力の供給が停止する。

（２）旋回停止時
油圧モータ２２が回転中に油圧ジョイスティック２１を右方向から中立方向へ移動させると、右ポート１９のパイロット圧力はその傾き角度に比例して降圧する。右ポート１９のパイロット圧力に比例してコントロールバルブ１８のスプールは中立方向に移動する。
コントロールバルブ１８のスプールの移動量に比例して油圧ポンプ１２から油圧モータ２２のＡポート２９への圧油の供給が減少し、油圧モータ２２が減速する。油圧モータ２２の減速過程で該油圧モータ２２は慣性力により回転し続けようとするため設定値Ｎ１に対して実際の回転速度Ｎ２が大きくなる。その時、開閉器３４への電気信号をＯＮにするようコントローラー３３で制御する。

開閉器３４への電気信号がＯＮになったとき、電動機２３は油圧モータ２２の回転エネルギーを回生電力に変換し、蓄電器１５に充電電力を供給する。このエネルギー変換がブレーキ作用となり油圧モータ２２を減速させる。油圧モータ２２の実際の回転速度Ｎ２がこの時の設定値Ｎ１以下になった場合、コントローラー３３は開閉器３４への電気信号をＯＦＦにして、電動機２３から蓄電器１５への充電電力の供給が停止する。

本発明の実施の電動機付旋回モータによれば、旋回装置で最上部に位置する油圧モータの上部に電動機を直接装着し、油圧ユニットと別に電動ユニットを装備する必要がないため、取付けスペースが小さくなり、実機への取付けが容易になる。
油圧モータの回転は高速回転であり従来の技術にある電動ユニットのピニオンおよび減速機を装備する必要がなく、部品点数が少なく、安価になる。

本発明の実施の形態に係る電動機付旋回モータの回路構成図である。図１の油圧モータと電動機を一体にした概略構造図である。

符号の説明

１０電動機付旋回モータ１１油圧ユニット
１２油圧ポンプ１５蓄電器
１８コントロールバルブ１９右ポート
２０左ポート２１油圧ジョイスティック
２２油圧モータ２３電動機
２８回転速度センサ２９Ａポート
３０Ｂポート３１，３２圧力センサ
３３コントローラー３４開閉器

Claims

慣性力により設定値以上の回転速度となる場合の余分の回転エネルギーを回生電力に変換し蓄電器に充電電力として供給する旋回装置において、
油圧ユニットの電源としての蓄電器と、
前記旋回装置の最上部に位置する油圧モータに装着され該油圧モータの回転速度を検出する回転速度センサを有する電動機と、
前記油圧モータの回転速度が設定値よりも大きく又は小さくなった際、該油圧モータからの電気信号によりＯＮ又はＯＦＦする開閉器と、
油圧ジョイスティックの作動によりパイロット圧力に比例してスプールが移動し、該スプールの移動量に比例して前記油圧ユニットからの圧油の供給量を変化させるコントロールバルブと、
前記油圧モータの回転速度が設定値よりも大きくなったときに前記開閉器へＯＮする電気信号を発信し、油圧モータの回転速度が設定値よりも小さくなったときに前記開閉器へＯＦＦする電気信号を発信するコントローラーと、
前記パイロット圧力を電気信号に変換し、前記油圧モータの回転方向、回転速度の設定値の電気信号として前記コントローラーに入力する圧力センサと、
を有することを特徴とする電動機付旋回モータ。