JP2008190231A - 電動作業機の給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動作業機に電気を供給する給電ケーブルに過大な引張力が作用するのを防止しスリップリングの損傷、ケーブルの損傷切断、ショートによる事故の発生のおそれ、などを防止できる電動作業機の給電装置を提供する。
【解決手段】外部電源につながる給電ケーブルが連結された受電手段と、給電ケーブルに加わる張力を検出する張力検出手段と、検出された張力が所定値を超えたときに、そのことを警報する警報手段および／または電動作業機の作動を停止させる作業機停止手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電動油圧ショベルのような電動作業機の給電装置に関する。

排気ガス対策、騒音対策などのために、エンジンに代えて動力源として電動機を搭載した電動作業機、例えば電動油圧ショベルが実用されている。

この電動作業機の代表例（例えば、特許文献１参照）は、電気の供給を受けるための軸回りに回転が自在なスリップリングを備え、このスリップリングに、例えば天井に敷設されたレールに沿って伸縮自在に吊られた、電源につながる給電ケーブルの一端が接続されている。したがって電動作業機は、この給電ケーブルの伸長できる長さで規定される稼動範囲内で作業を遂行する。
特開２００５−５４３６５号公報（図１）

上述したとおりの形態の従来の電動作業機には、電気の供給を受ける給電装置に関して次のとおりの解決すべき課題がある。

すなわち、オペレータが電動作業機を、給電ケーブルの伸張状況に気付かずに、稼動範囲を外れた位置で稼動させると、給電ケーブルに過大な引張力が作用し、スリップリングを損傷させる、給電ケーブルを損傷切断させる、ショートによる事故発生のおそれ、などの問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、電動作業機に電気を供給する給電ケーブルに過大な引張力が作用するのを防止し、スリップリングの損傷、ケーブルの損傷切断、ショートによる事故の発生のおそれ、などを防止することができる電動作業機の給電装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、電動作業機に備える給電装置であって、外部電源につながる給電ケーブルが連結された受電手段と、給電ケーブルに加わる張力を検出する張力検出手段と、検出された張力が所定値を超えたときにそのことを警報する警報手段とを備えていることを特徴とする電動作業機の給電装置である。

請求項２記載の発明は、電動作業機に備える給電装置であって、外部電源につながる給電ケーブルが連結された受電手段と、給電ケーブルに加わる張力を検出する張力検出手段と、検出された張力が所定値を超えたときに電動作業機の作動を停止させる作業機停止手段とを備えていることを特徴とする電動作業機の給電装置機体である。

請求項３記載の発明は、電動作業機に備える給電装置であって、外部電源につながる給電ケーブルが連結された受電手段と、給電ケーブルに加わる張力を検出する張力検出手段と、検出された張力が第１の所定値を超えたときにそのことを警報する警報手段と、検出された張力がさらに第２の所定値を超えたときに電動作業機の作動を停止させる作業機停止手段とを備えていることを特徴とする電動作業機の給電装置である。

好適には、張力検出手段は、受電手段に一端が固定され他端が給電ケーブルに連結された伸縮自在な弾性体と、この弾性体の伸縮変位によって給電ケーブルの張力を検出する変位検出器とを備えている。

さらに好適には、弾性体は、振動吸収装置であるダンパーにより形成され、弾性体の伸縮自在な他端は、索体を介して給電ケーブルの途中に連結されている。

作業機停止手段は、電動作業機の走行を停止させる走行停止手段を備えている。作業機停止手段は、下部走行体の上に旋回自在に取り付けられ前記受電手段が装備された上部旋回体の旋回を停止させる旋回停止手段を備えている。

本発明に従って構成された電動作業機の給電装置は、受電手段につながる給電ケーブルに加わる張力を検出する張力検出手段を備え、検出された張力の大きさに応じて警報手段によりにそのことをオペレータに報せ、また作業機停止手段により電動作業機の作動を停止させる。

したがって、オペレータが作業機を停止させる、あるいは作業機が自動的に停止されることにより、給電ケーブルに過大な引張力が作用するのが防止され、スリップリングの損傷、ケーブルの切断、またショートによる事故の発生のおそれ、などが防止される。

以下、本発明に従って構成された電動作業機の給電装置について、電動作業機の代表例である電動油圧ショベルにおける好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

図５を参照して説明する。番号１で示す電動油圧ショベルは、下部走行体１ａと、下部走行体１ａ上に鉛直軸線１ｂを中心に旋回作動を自在に取り付けられた上部旋回体１ｃを備えている。上部旋回体１ｃには、運転室１ｄ、運転室１ｄの後方に位置し動力源の電動機を収容した動力室１ｅ、運転室１ｄの前方に延びた多関節の作業腕装置１ｆ、および作業腕装置１ｆの先端に取り付けられた金属リサイクル作業などに用いる電磁石１ｇを備えている。

図５とともに図１を参照して説明する。電動油圧ショベル１は、外部電源から電気の供給を受けるための給電装置５０を備えている。給電装置５０は、ケーブルリール５１に巻き取られ外部電源につながる給電ケーブル４が連結された受電手段としてのスリップリング２と、給電ケーブルに加わる張力を検出する張力検出手段３を備えている。

主として図１を参照して説明する。給電装置５０は、制御器２３と、制御器２３を介して、張力検出手段３によって検出された張力が第１の所定値を超えたときにそのことを警報する警報手段２４と、検出された張力がさらに第２の所定値を超えたときに電動油圧ショベル１の作動を停止させる作業機停止手段２５を備えている。

スリップリング２は、動力室１ｅの上面に立設された中空軸のローター７と、ローター７にその軸線２ａを中心に軸受８を介して回転自在に取り付けられ上下両端部が閉じられた円筒状のケーシング６と、ケーシング６内の底面に立設され複数のブラシを支持した支柱９ａ、９ｂと、ローター７の外周面に取り付けられた動力電気用のリング１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄならびに電気信号用のリング１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、支柱９ａ、９ｂに取り付けられこれらのリングそれぞれに摺動自在に接触する動力電気用のブラシ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄならびに電気信号用のブラシ１３ａ、１３ｂ、１３ｃを備えている。

給電ケーブル４は、ケーシング６の外周面の受電部２ｂに連結され、動力用の複数の電線（図示は省略されている）は、ブラシ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄとそれぞれに摺接するリング１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを介して、ローター７の中空部を通り、動力室１ｅ内に導かれる。電気信号の配線については後に述べる。

張力検出手段３は、スリップリング２のケーシング６の外周面に一端（図１において下端）が固定され他端が給電ケーブル４の途中に索体であるワイヤ５を介して連結された伸縮自在な弾性体としての振動吸収装置であるダンパー１４と、ダンパー１４の伸縮変位によって給電ケーブルの張力を検出するための変位検出器である近接スイッチ２２ａ、２２ｂを備えている。

ワイヤ５は、ケーシング６の外周面にブラケット１５によって支持されたローラー１６を介して、ケーブル４をケーシング６との受電部２ｂから離れた位置で把持したクランプ１７に接続されている。かくして、ワイヤ５に加わる張力によりケーブル４の張力を求めることができる。

図２を参照してダンパー１４について説明する。ダンパー１４は、複動シリンダ状に形成され、一端が閉じられ他端に開口部を有したチューブ１８、チューブ１８内に摺動自在に設けられたピストン１９ａおよびピストン１９ａと一体になりチューブ１８の開口部から突出したロッド１９ｂ、チューブ１８内の開口部側とピストン１９ａの間に位置しロッド１９ｂが中を通された圧縮コイルばね２１、ならびにチューブ１８の閉じた端から外方に延びた取付用の調整ネジ２０を備えている。ピストン１９ａはピストン１９ａによって仕切られたチューブ１８内の空間を連通する通路に形成したオリフィス１９ｃを備えている。

ダンパー１４は、調整ネジ２０がケーシング６の外周面に突設したネジ孔付きのブラケット２ｃ（図１）に取り付けられナット２ｄによって固定される。

近接スイッチ２２ａ、２２ｂは、ダンパー１４のチューブ１８の外面に取り付けられ、ロッド１９ｂの矢印Ｙ１で示す伸張方向、矢印Ｙ２で示す収縮方向の位置を検出する。近接スイッチ２２ａ、２２ｂは、周知の、例えばロッド１９ｂに設けた磁石に反応して機械的接触なしにＯＮ作動するスイッチである。ロッド１９ｂのＹ１方向に延びた第１の位置（張力の「第１の所定値」を決める位置）が近接スイッチ２２ａによって検出され、Ｙ１方向にさらに延びた第２の位置（張力の「第２の所定値」を決める位置）が近接スイッチ２２ｂによって検出される。

図１に戻って説明を続ける。近接スイッチ２２ａ、２２ｂには、ローター７の中空部を通して、スリップリング２のリング１２ａ、ブラシ１３ａを介し信号用の電源が動力室１ｅから供給されている。近接スイッチ２２ａ、２２ｂのＯＮ・ＯＦＦ電気信号はそれぞれスリップリング２のリング１２ｃ、ブラシ１３ｃ、リング１２ｂ、ブラシ１３ｂを介し、ローター７の中空部を通して制御器２３に送られる。

張力検出手段３の近接スイッチ２２ａ、２２ｂの信号に基づいて、警報手段２４および作業機停止手段２５の作動を制御する制御器２３は、近接スイッチ２２ａ、２２ｂの短時間のＯＮ・ＯＦＦ信号には反応しないようにタイマＡ、Ｂ（図示していない）を備えている。タイマＡ、Ｂの設定時間は調整可能に設けられ、電動油圧ショベル１の作業形態、例えば給電ケーブル４の伸縮が短時間に頻繁に繰返される場合は比較的長時間に、伸縮の頻度が少ない場合には比較的短時間に設定される。制御器２３の作用については後に詳述する。

警報手段２４は、運転室１ｄ（図５）内のモニタパネル上に、制御器２３からの信号がＯＮのときに点灯あるいは点滅作動するモニタ表示器によって形成されている。警報手段２４としては、適宜の手段、例えば音声を発する警報器、光を発するランプなどを用いてもよい。

作業機停止手段２５について図３を参照して説明する。作業機停止手段２５は、電動油圧ショベル１（図５）の走行を停止させる走行停止手段およびスリップリング２が装備された上部旋回体１ｃの旋回作動を停止させる旋回停止手段を備えている。作業機停止手段２５は、電動油圧ショベル１の一対の走行操作用リモコン弁２６ａ、２６ｂ（下部走行体１ａの左右一対の走行装置を操作する）および旋回操作用リモコン弁２６ｃへのパイロット油圧源２９のパイロット油をそれぞれ断続する、旋回停止手段としての旋回用電磁弁２７および走行停止手段としての走行用電磁弁２８を備え、制御器２３からの信号がＯＮのときにはパイロット油の供給を遮断しタンク３０に解放する。したがって、パイロット油遮断状態においては、走行操作用リモコン弁２６ａ、２６ｂ、旋回操作用リモコン弁２６ｃを操作しても、あるいはそれらが操作中であっても、走行、旋回の作動は停止される。

制御器２３の作用について図４を参照して説明する。

ステップＳ１において、近接スイッチ２２ａ、２２ｂの信号を読込みステップＳ２に進む。

ステップＳ２において近接スイッチ２２ａがＯＮであるかを判定し、ＯＮのときはステップＳ３に進みタイマＡをカウントアップしステップＳ５に進む。ＯＮでないときはステップＳ４に進みタイマＡをリセットしステップＳ５に進む。

ステップＳ５において近接スイッチ２２ｂがＯＮであるかを判定し、ＯＮのときはステップＳ６に進みタイマＢをカウントアップしステップＳ８に進む。ＯＮでないときはステップＳ７に進みタイマＢをリセットしステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、タイマＢが規定時間に達したかを判定し、達していない場合はステップＳ１０に進み、達した場合はステップＳ９に進む。

ステップ１０において、タイマＡが規定時間に達したかを判定し、達した場合はステップＳ１１に進み、警報手段２４を作動させ、ステップＳ１に戻る。達していない場合はステップＳ１に戻る。

ステップＳ９においては、警報手段２４および作業機停止手段２５を作動させ、ステップＳ１に戻る。

上述したとおりの電動作業機の給電装置５０の作用効果について説明する。

本発明に従って構成された電動作業機の給電装置５０は、受電手段２につながる給電ケーブル４に加わる張力を検出する張力検出手段３を備え、検出された張力が所定値を超えたときに、警報手段２４によりにそのことをオペレータに報せ、また作業機停止手段２５により電動作業機１の作動を停止させる。

したがって、電動作業機１に電気を供給する給電ケーブル４に過大な引張力が作用するのを防止し、受電手段２の損傷、給電ケーブル４の切断、ショートによる事故の発生のおそれ、などを防止できる。

張力検出手段３は、受電手段２に一端が固定され他端が給電ケーブル４に連結された伸縮自在な弾性体１４と、この弾性体１４の伸縮変位によって給電ケーブル４の張力を検出する変位検出器２２ａ、２２ｂを備えている。

したがって、給電ケーブル４に加わる衝撃的な引張力を弾性体１４によるクッションによって柔軟に吸収でき、かつ弾性体１４の伸縮変位を検出する変位検出器２２ａ、２２ｂによって確実に給電ケーブル４の張力を検出できる。

弾性体１４は、振動吸収装置であるダンパーにより形成されている。したがって、より適切に給電ケーブル４に加わる衝撃的な引張力を吸収でき、給電ケーブル４を保護することができる。

弾性体１４の伸縮自在な他端は、索体５を介して給電ケーブル４の途中に連結されている。したがって、給電ケーブル４に加わる張力は索体３によって受けられるので（図５参照）、給電ケーブル４と受電手段２との連結部に無理な力の加わるのを防止できる。

作業機停止手段２５は、電動作業機１の走行を停止させる走行停止手段を備えている。作業機停止手段はまた、下部走行体１ａの上に旋回自在に取り付けられ受電手段２が装備された上部旋回体１ｃの旋回を停止させる旋回停止手段を備えている。したがって、電動油圧ショベルのような電動作業機１において、給電ケーブル４に過大な引張力が作用しやすい、走行作動あるいは旋回作動による、受電手段２の損傷、給電ケーブル４の切断、ショートによる事故の発生のおそれ、などを確実に防止できる。

以上、本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。

本発明の実施の形態においては、警報手段２４と作業機停止手段２５の両方が備えられているが、電動作業機の作業形態などに応じていずれか一方だけを備えてもよい。

本発明の実施の形態においては、受電手段２として回転自在なスリップリングが用いられているが、受電手段は電動作業機の種類・形態などによって回転しないものでもよい。

本発明の実施の形態においては、弾性体１４として振動吸収装置であるダンパーが用いられているが、電動作業機の種類・形態などによって、単に例えばコイルばねだけでもよい。

本発明の実施の形態においては、弾性体１４の伸縮自在な他端は、索体５を介して給電ケーブル４の途中に連結されているが、電動作業機の種類・形態などによっては、直接給電ケーブルに連結してもよい。

本発明の実施の形態においては、作業機停止手段２５は、走行停止手段および旋回停止手段を備えているが、作業機停止手段は走行および旋回に限定されるものではなく、電動作業機の種類・形態などに応じて、受電手段が設置された機体部分の動きを止めるようにすればよい。

本発明に従って構成された電動作業機の給電装置の構成説明図。 図１に示すダンパーの詳細構成説明図。 作業機停止手段の回路図。 制御器の作用を示すフローチャート。 電動作業機の代表例としての電動油圧ショベルの構成説明図。

符号の説明

１：電動油圧ショベル（電動作業機）
２：スリップリング（受電手段）
３：張力検出手段
４：給電ケーブル
５：ワイヤ（索体）
１４：ダンパー（弾性体）
２２ａ、２２ｂ：近接スイッチ（変位検出器）
２４：警報手段
２５：作業機停止手段
２７：旋回用電磁弁（旋回停止手段）
２８：走行用電磁弁（走行停止手段）
５０：給電装置

Claims (8)

1. 電動作業機に備える給電装置であって、
   外部電源につながる給電ケーブルが連結された受電手段と、
   給電ケーブルに加わる張力を検出する張力検出手段と、
   検出された張力が所定値を超えたときにそのことを警報する警報手段とを備えている
   ことを特徴とする電動作業機の給電装置。
2. 電動作業機に備える給電装置であって、
   外部電源につながる給電ケーブルが連結された受電手段と、
   給電ケーブルに加わる張力を検出する張力検出手段と、
   検出された張力が所定値を超えたときに電動作業機の作動を停止させる作業機停止手段とを備えている
   ことを特徴とする電動作業機の給電装置。
3. 電動作業機に備える給電装置であって、
   外部電源につながる給電ケーブルが連結された受電手段と、
   給電ケーブルに加わる張力を検出する張力検出手段と、
   検出された張力が第１の所定値を超えたときにそのことを警報する警報手段と、
   検出された張力がさらに第２の所定値を超えたときに電動作業機の作動を停止させる作業機停止手段とを備えている
   ことを特徴とする電動作業機の給電装置。
4. 張力検出手段が、
   受電手段に一端が固定され他端が給電ケーブルに連結された伸縮自在な弾性体と、
   この弾性体の伸縮変位によって給電ケーブルの張力を検出する変位検出器とを備えている
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の電動作業機の給電装置。
5. 弾性体が、
   振動吸収装置であるダンパーにより形成されている
   ことを特徴とする請求項４記載の電動作業機械の給電装置。
6. 弾性体の伸縮自在な他端が、
   索体を介して給電ケーブルの途中に連結されている
   ことを特徴とする請求項４記載の電動作業機械の給電装置。
7. 作業機停止手段が、
   電動作業機の走行を停止させる走行停止手段を備えている
   ことを特徴とする請求項２または３記載の電動作業機の給電装置。
8. 作業機停止手段が、
   下部走行体の上に旋回自在に取り付けられ前記受電手段が装備された上部旋回体の旋回を停止させる旋回停止手段を備えている
   ことを特徴とする請求項２または３記載の電動作業機の給電装置。

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