JP2011089364A - 電気駆動式建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数と同じ主電動機回転数を得られ、安全な運転室のリンク機構の作動を確保できる電気駆動式建設機械を提供する。
【解決手段】主電動機と、前記主電動機を駆動する商用電源が受電される制御盤と、主電動機により駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体の操作を指令する操作手段と、前記操作手段からの操作指令を有効とする第１位置と前記操作手段からの操作指令を無効とする第２位置とに選択的に操作される操作制限手段と、運転室と、運転室の上昇下降を可能とする運転室リンク機構とを備えた電気駆動式建設機械において、商用電源の出力周波数を制御するインバータ装置と、前記操作制限手段が前記第２位置のときに、前記インバータ装置に前記主電動機への低回転数指令を出力する制御装置とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気駆動式建設機械に係り、更に詳しくは、リンク機構の回動により運転室の上昇下降を可能とした電気駆動式建設機械に関するものである。

油圧ショベル等の建設機械において、建設用廃材や鉄屑等のスクラップをトラックの荷台上に積み上げたり、下したりするスクラップ作業時に、リンク機構を介して上部旋回体に連結した運転室を、リンク機構の油圧アクチュエータによる回動により上昇下降可能に構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

このような油圧ショベルは、高所に配置された運転室からオペレータが、トラックの荷台を見下ろした状態で、作業機械を操作できるので、全体の作業効率の向上が図れる。

一般に、油圧ショベルの運転室のリンク機構を作動させるためには、安全上の観点から、油圧ショベルの作業機械の動作が禁止されている状態、例えば運転室入口に設けられたゲートロックレバーがロックの状態でなくてはならないという保護条件が設けられている。ゲートロックレバーがロックの状態とは、例えば、仮にリンク機構を作動させる油圧アクチュエータを操作する操作レバーが操作されてもパイロット油圧が確立せず、油圧ショベルの作業機械であるフロント部機器、旋回機器、走行機器等が動作不能の状態であって、エンジン回転数も最下限のローアイドル状態、各ポンプの吐出流量も最下限であるといった安全性の確保された状態である。このような状態のときのみ、操作レバーの操作に応じてリンク機構の油圧アクチュエータに圧油が送油され、油圧ショベルの運転室のリンク機構は作動できる。

特開２００３−７４０８７号公報

上述した油圧ショベルにおいて、周囲環境への影響を考慮して、動力源としてエンジンの代わりに電動機を搭載した電動式油圧ショベルが提案されている。この電動式油圧ショベルは、大略、外部電源装置から商用電源をケーブルによって受電し、商用電源によって主電動機を回転駆動し、主電動機の回転軸に連結された主油圧ポンプやパイロット油圧ポンプ等を駆動させている。これらのポンプからの圧油によって、各種作業機械を駆動する各油圧アクチュエータが動作している。

このような電動式油圧ショベルにおいて、運転室のリンク機構を作動させる場合、以下の問題がある。
（１）主電動機の回転数が、商用電源周波数に依存するため、国内において、汎用誘導電動機を使用すると、１５００又は１８００ｒｐｍとなり、主電動機の回転数をこれより下げることが出来ない。一方、エンジン式建設機械におけるエンジンのローアイドル回転数とは、９００〜１０００ｒｐｍである。
（２）このため、主電動機の回転軸に連結された各油圧ポンプの最低回転数が、エンジン式に比べると高くなってしまう。例えば、運転室のリンク機構の油圧アクチュエータに圧油を送油するパイロット油圧ポンプの回転数は、エンジン式の場合ローアイドル状態で作動するため、９００〜１０００ｒｐｍであるのに対し、電動式の場合、１５００又は１８００ｒｐｍとなる。このように、電動式の場合、運転室のリンク機構を作動させる際のパイロット油圧ポンプの回転数が、エンジン式に比べて高くなり、パイロット油圧ポンプから吐出される圧油の流量も多くなる。
（３）この結果、運転室のリンク機構の作動速度がエンジン式に比べて速くなり、運転室の動きはじめに衝撃が発生する場合や、運転室の上昇下降速度が速いことによりオペレータに恐怖感を与える場合等がある。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、簡単な構成で、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数と同じ主電動機回転数を得られ、安全な運転室のリンク機構の作動を確保できる電気駆動式建設機械を提供するものである。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、主電動機と、前記主電動機を駆動する商用電源が受電される制御盤と、前記主電動機により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体の操作を指令する操作手段と、前記操作手段からの操作指令を有効とする第１位置と前記操作手段からの操作指令を無効とする第２位置とに選択的に操作される操作制限手段と、前記操作手段が設けられる運転室と、前記運転室の上昇下降を可能とする運転室リンク機構とを備えた電気駆動式建設機械において、前記商用電源の出力周波数を制御するインバータ装置と、前記操作制限手段が前記第２位置にある状態のときに、前記インバータ装置に前記主電動機への低回転数指令を出力する制御装置とを備えるものとする。

また、第２の発明は、上記第１の発明において、前記制御装置は各状態信号を取込む入力部と論理演算を行う演算部と演算結果を出力する出力部とを備え、前記演算部は、前記操作制限手段が第２位置にある状態の入力信号によって、主電動機への低回転数指令値を設定し、前記出力部は前記低回転数指令値を前記インバータ装置に出力するものとする。

更に、第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、前記制御装置から出力する前記低回転数指令の値は、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の値であるものとする。

また、第４の発明は、上記第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記主電動機の回転数を検出する速度センサを更に設け、前記制御装置において、前記速度センサにて検出した主電動機の回転数を取込み、前記演算部で得られる主電動機の低回転数指令値に前記該主電動機の回転数が到達するまで、前記運転室リンク機構の動作を禁止する禁止制御機構を設けたものとする。

更に、第５の発明は、上記第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記操作制限手段は、運転室入口に設けたゲートロックレバーであるものとする。

本発明によれば、主電動機と主電動機に電源を供給する商用電源との間にインバータを設け、運転室のリンク機構を操作可能とする例えばゲートロックレバーのロック状態ＯＮの信号によって、インバータの出力周波数を切換える構成としたので、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数と同様な主電動機回転数を得られる。この結果、適切な運転室のリンク機構の動作速度が得られ、安全な運転室のリンク機構の作動を確保することができる。

本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を示す側面図である。 本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態の油圧システム構成図である。 本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成するパイロット操作システム構成図である。 本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成する運転室リンク機構の駆動システム図である。 本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成する制御回路図である。 本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成するコントローラ内の制御ブロック図である。 本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態を構成する速度センサを示す構成図である。 本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態を構成するコントローラ内の制御ブロック図である。

以下に、本発明の電気駆動式建設機械の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を示す側面図である。この図１において、１は電気駆動式建設機械としての油圧ショベルを示している。２は車体１Ａの側部に設けた走行体、３は車体１Ａの上部に旋回可能に搭載された上部旋回体、４はこの上部旋回体３上の前方部に上下方向に回動可能に（俯仰動可能に）取り付けられたフロント装置、５は上部旋回体３に運転室リンク機構５Ａを介して取り付けられた運転室、６は後述する商用電源を受電する制御盤である。フロント装置４は多関節構造であり、後述するブームシリンダの伸縮により上下方向に回動可能なブーム４Ａと、後述するアームシリンダの伸縮により上下、前後方向に回動可能なアーム４Ｂと、後述するバケットシリンダの伸縮により上下、前後方向に回動可能なバケット４Ｃを備えている。また、上部旋回体３には、図示していない動力源としての主電動機と、主電動機によって駆動される油圧ポンプとが搭載されている。

運転室リンク機構５Ａは、上部旋回体３の前側に立設したリンク機構支持フレーム２０と、運転室５を載置固定した運転室フレーム３１と、リンク機構支持フレーム２０と運転室フレーム３１との間を連結する上下のリンク２１，２２と、上下のリンク２１，２２を駆動する油圧アクチュエータ１９とを備えている。

上リンク２１と下リンク２２とは、上部旋回体３の左右幅方向（図１の紙面に垂直の方向）に一対設けられている。一対の上リンク２１，２１と一対の下リンク２２，２２の一端側は、運転室フレーム３１に図示しないピンにより回動自在に取り付けられている。一対の上リンク２１，２１と一対の下リンク２２，２２の他端側は、リンク機構支持フレーム２０に図示しないピンにより回動自在に取り付けられている。

油圧アクチュエータ１９は、一対の下リンク２２，２２の一端側の端部とリンク機構支持フレーム２０の下リンク２２，２２取付部の下部との間にそれぞれ左右一対に配置されている。

これらの機器の動力源となる主電動機を駆動するために、商用電源１００が、外部受電装置１０１から電源ケーブル３２１を介して、制御盤６で受電されている。上部旋回体３の上部には、電源ケーブル３２１の走行体２との接触による損傷を防止するケーブルスタンド１０２が設けられ、電源ケーブル３２１を支持している。

図２は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態の油圧システム構成図である。なお、図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
図２において、７は制御盤６より電力を供給されている主電動機、８１１は主電動機７によって動力伝達機構を介して駆動される可変容量型の主油ポンプ、８１２は主電動機７によって動力伝達機構を介して駆動される固定容量型のパイロット油圧ポンプ、８は主油圧ポンプ８１１からの圧油によって駆動される機器等で構成する油圧回路である。

８３ａ，８３ｂ，８３ｃはフロント装置４を構成するブーム４Ａ，アーム４Ｂ，バケット４Ｃをそれぞれ駆動する油圧シリンダ、８４は上部旋回体３を駆動する旋回モータ、８５ａ，８５ｂは走行体２を駆動する走行モータであって、主油圧ポンプ８１１からこれらの油圧シリンダ、旋回モータ及び走行モータへ供給されるそれぞれの圧油の流量が、コントロールバルブ８２１によって制御されている。またこれらに供給される圧油の最大圧力はリリーフ弁８２２により設定されている。なお、８６は作動油タンクである。

制御盤６は、外部受電装置１０１からの商用電源１００を必要に応じて遮断／投入可能なブレーカ６１と、入力された商用電源１００を可変周波数電源として出力可能なインバータ装置６２とを備えている。主電動機７の回転数に相当する制御された周波数電源が、配線３２０を介して主電動機７に供給されている。インバータ装置６２に対する制御信号、即ち主電動機７の目標回転数は、詳細後述する配線３１０を介してコントローラ４４から出力されている。

図３は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態のパイロット操作システム構成図である。なお、図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
図３において、４１は例えば油圧ショベルのブーム４Ａ等を動作させるために操作者が操作するパイロット操作弁、２１１，２１２はパイロット操作弁４１とコントロールバルブ８２１とを結ぶ油圧配管、８２５はパイロット油圧ポンプ８１２からの圧油の油路を制御する電磁切換弁、８２３はパイロット油圧ポンプ８１２から吐出されるパイロット圧油の圧力が一定値以上になるのを防止するリリーフ弁、８２４はパイロット油圧ポンプ８１２とパイロット操作弁４１の間に接続され、運転室５の入口に設けられたゲートロックレバー（後述する）の開閉状況によってＯＮ／ＯＦＦ制御される電磁式または機械式の切換弁、２０１はパイロット油圧ポンプ８１２と切換弁８２４を接続する油圧配管である。

ゲートロックレバーが運転室５の入口を閉止する位置（押し下げ位置）である第１位置にある場合には、切換弁８２４を連通位置に切り換えて、圧油をパイロット操作弁４１に導き、これによりパイロット操作弁４１によるコントロールバルブ８２１の操作を有効とする。コントロールバルブ８２１の開口の度合いは、操作者の操作によって、パイロット操作弁４１からコントロールバルブ８２１へ供給される圧油の圧力が変化することで制御されている。

ゲートロックレバーが運転室５の入口を開放する位置（引き上げ位置）である第２位置にある場合には、切換弁８２４は遮断位置のままとなりパイロット油圧ポンプ８１２からの圧油を作動油タンク８６に戻している。これにより、パイロット操作弁４１によるコントロールバルブ８２１の操作を無効としている。

図４は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成する運転室リンク機構の駆動システム図である。なお、図４において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
図４において、８２９は運転室リンク機構５Ａ動作時のパイロット圧油の圧力を一定に保つリリーフ弁、８２６は運転室リンク機構５Ａの上下動を制御する方向切換弁である。

運転室リンク機構５Ａを動作させない場合には、電磁切換弁８２５は図４に示すように開状態となり、上述したようにリリーフ弁８２３で一定圧力に形成されるパイロット油圧ポンプ８１２からの圧油が、油圧配管２０１を経由して図３で示したパイロット回路に供給されている。運転室リンク機構５Ａを動作させる場合には、電磁切換弁８２５は閉状態となり、油圧配管２０２を介して運転室リンク機構５Ａの油圧回路へ圧油を供給する。その際、運転室リンク機構５Ａへ供給する圧油の最大圧はリリーフ弁８２３で設定される圧力よりさらに高くする必要があるため、油圧配管２０３を介してリリーフ弁８２９でパイロット圧油の圧力を一定に保つ。

８３ｄ，８３ｅは運転室リンク機構５Ａを駆動する油圧シリンダであって、方向切換弁８２６から供給される圧油によって駆動する。８２７は運転室４の自重が付加される下降速度を調整可能とする流量調節弁、８２８ａ，８２８ｂは油圧シリンダ８３ｄ，８３ｅが落下するのを防止するために通常閉止し、方向切換弁８２６から圧油が供給されたときのみ開く機構を備えるチェック弁である。方向切換弁８２６の切換を行う電磁弁部分には詳細を後述する配線３０４，３０５が接続され、制御信号が後述するコントローラ４４から出力されている。また、電磁切換弁８２５の電磁弁部分にも配線３０６が接続され、制御信号が後述するコントローラ４４から出力されている。

なお、チェック弁８２８ａと油圧シリンダ８３ｄ、及びチェック弁８２８ｂと油圧シリンダ８３ｅ間の油圧配管の分岐配管は、図示しない非常停止回路に連通している。また、油圧シリンダ８３ｄ、８３ｅは図１における運転室上昇下降用の油圧アクチュエータ１９，１９に対応している。

図５は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成する制御回路図である。なお、図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
図５の運転室５内において、４２は運転室５の入口に設けられ、作業機械の動作を不能とするゲートロックレバー、４３は運転室リンク機構５Ａを操作する操作レバー装置、４４は運転室リンク機構５Ａを制御するコントローラ、４５はゲートロックレバー４２のロック状態／解除状態を判断するスイッチ、３０１〜３０３はコントローラ４４への入力信号用の配線、３０７〜３１０は制御盤６とコントローラ４４を接続する配線であって、コントローラ４４の出力信号が制御盤６に送られている。ゲートロックレバー４２が引き上げられた第２位置つまりロック状態のときは、フロント装置４を含む車体１Ａの操作は無効となり、スイッチ４５はＯＦＦの信号を配線３０３を介してコントローラ４４に送信する。ゲートロックレバー４２が押し下げられた第１位置つまりロック解除状態のときは、フロント装置４を含む車体１Ａの操作は有効となり、スイッチ４５はＯＮの信号をコントローラ４４に送信する。また、運転室リンク機構５Ａの操作レバー４３は、運転室の上昇指令信号又は下降指令信号を配線３０１又は配線３０２を介してコントローラ４４に送信する。

制御盤６内において、６３は配線３１１で外部受電装置１０１から受電した商用電源１００を制御回路用の直流電源に変換するコンバータ、３１２はコンバータ６４から直流電源を出力する配線、６５ａ〜６５ｃは配線３１２より分岐した直流ラインに接点の一端が接続されたリレー、３０４〜３０６は方向切換弁８２６と電磁切換弁８２５にリレー６５ｃ〜６５ａの接点を介して励磁電源を送る配線である。リレー６５ａ〜６５ｃのコイル側には、配線３０７〜３０９がそれぞれ接続され、コントローラ４４の出力信号によってリレーをＯＮ／ＯＦＦさせている。リレー６５ａ〜６５ｃの接点の他端には配線３０６〜３０４の一端側が接続され、他端側が方向切換弁８２６と電磁切換弁８２５とに接続されている。つまり、コントローラ４４の出力信号がリレー６５ａ〜６５ｃを介して方向切換弁８２６と電磁切換弁８２５とを制御している。また、インバータ装置６２への制御信号、即ち主電動機７の目標回転数となる目標電源周波数の指令信号は、コントローラ４４から配線３１０を介してインバータ装置６２に入力されている。

図６は、本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。なお、図６において、図１乃至図５に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。
図６のコントローラ４４は、各種演算を実行する演算部４４１，４４２と、入力信号を演算信号に変換する入力部４４Ａと、演算信号を出力信号に変換する出力部４４Ｂと、予め設定値を記憶する図示しない記憶部（メモリ）とを備えるコントローラユニットで構成されている。

コントローラ４４の入力部４４Ａには、上述した配線３０１〜３０３が接続されていて、操作レバー装置４３、スイッチ４５からの各検出信号を入力信号Ｉ３０１〜Ｉ３０３に変換して演算部４４１，４４２に入力している。

コントローラ４４の出力部４４Ｂからは、演算部４４１からの演算信号をディジタル信号に変換して、上述した配線３０７〜３０９を介してリレー６５ａ〜６５ｃに出力し、演算部４４２からの演算信号をアナログ信号に変換して、配線３１０を介してインバータ装置６２に出力している。

演算部４４１は、論理演算を行う。４４１ａは論理和演算器であって入力信号Ｉ３０１，Ｉ３０２のいずれかが入力されると１を出力する。論理和演算器４４１ａの出力は、出力部４４Ｂを介して配線３０７に接続されている。また、入力信号Ｉ３０１は、出力部４４Ｂを介して配線３０８に接続され、入力信号Ｉ３０２は、出力部４４Ｂを介して配線３０９に接続されている。

操作レバー装置４３において、上昇操作を行うと配線３０２を介してコントローラ４４に入力信号Ｉ３０２が入力される。演算部４４１では、論理和演算器４４１ａからも出力信号が形成され、出力部４４Ｂを介して配線３０７と３０９にＯＮの信号が付加される。この結果、図５に示すようにリレー６５ａと６５ｃが励磁され、これらのリレー接点と配線３０６，３０４を介して図４に示す電磁切換弁８２５と方向切換弁８２６の一方側とが励磁される。この結果、油圧シリンダ８３ｄ，８３ｅのシリンダヘッド側油室に圧油が供給され、シリンダが伸長し、運転室リンク機構５Ａが上昇する。

操作レバー装置４３において、下降操作を行うと配線３０１を介してコントローラ４４に入力信号Ｉ３０１が入力され、演算部４４１からは、上記と同様に配線３０７と３０８にＯＮの信号が付加される。この結果、図５に示すようにリレー６５ａと６５ｂが励磁され、これらのリレー接点と配線３０６，３０５を介して図４に示す電磁切換弁８２５と方向切換弁８２６の他方側とが励磁される。この結果、油圧シリンダ８３ｄ，８３ｅのロッド側油室に圧油が供給され、シリンダが縮小し、運転室リンク機構５Ａが下降する。

演算部４４２は、アナログ演算を行う。４４２ａ，４４２ｂは信号発生器、４４２ｃはアナログスイッチである。アナログスイッチ４４２ｃは、信号発生器４４２ａの出力信号を第１入力、信号発生器４４２ｂの出力信号を第２入力として入力し、切換信号としてスイッチ４５からの入力信号Ｉ３０３を入力している。アナログスイッチ４４２ｃは、入力信号Ｉ３０３が１のときには、出力信号として第２入力である信号発生器４４２ｂの出力値を出力し、入力信号Ｉ３０３が０のときには、出力信号として第１入力である信号発生器４４２ａの出力値を出力する。アナログスイッチ４４２ｃの出力は、出力部４４Ｂを介して配線３１０に接続されている。信号発生器４４２ａには、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の回転数指令信号が設定され、信号発生器４４２ｂには、通常回転数相当の回転数指令信号が設定されている。なお、これらの設定値は、記憶部に記憶されている。

ゲートロックレバー４２を第２位置のロック状態とすると、フロント装置４を含む車体１Ａの操作は無効となり、スイッチ４５と配線３０３を介してコントローラ４４に入力信号Ｉ３０３の０信号が入力される。演算部４４２のアナログスイッチ４４２ｃにおいて、出力信号として信号発生器４４２ａの出力値が選択され、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の回転数指令信号が形成され、出力部４４Ｂを介して配線３１０に例えば所定の電流信号が付加される。この結果、図５及び図４に示すようにインバータ装置６２は、出力電源がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の電源周波数になるよう制御する。電源周波数が制御される結果、主電動機７の回転数がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の必要最小限の回転数になる。

ゲートロックレバー４２を第１位置の解除状態とすると、フロント装置４を含む車体１Ａの操作は有効となり、コントローラ４４に入力していた入力信号Ｉ３０３が０から１になる。演算部４４２のアナログスイッチ４４２ｃにおいて、出力信号として信号発生器４４２ｂの出力値が選択され、エンジン式建設機械における通常回転数相当の回転数指令信号が形成され、出力部４４Ｂを介して配線３１０に例えば所定の電流信号が付加される。この結果、図５及び図４に示すようにインバータ装置６２は、出力電源がエンジン式建設機械における通常回転数相当の電源周波数になるよう制御する。電源周波数が制御される結果、主電動機７の回転数がエンジン式建設機械における通常回転数相当の回転数になる。

次に、上記構成による本発明の電気駆動式建設機械の一実施の形態における運転室リンク機構５Ａの動作について説明する。

運転室リンク機構５Ａを動作させるためには、まずゲートロックレバー４２を引き上げて第２位置のロック状態にする。この結果、パイロット油圧が遮断され、油圧ショベルの作業機械であるフロント部機器、旋回機器、走行機器等が操作指令無効の状態になる。一方、上述したようにコントローラ４４からは、インバータ装置６２に所定の回転数指令が出力され、インバータ装置６２が、出力電源の周波数をエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当になるよう制御する。この結果、主電動機７の回転数がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の必要最小限の回転数になり、主電動機７によって動力伝達機構を介して駆動されるパイロット油圧ポンプ８１２も同じ回転数に制御される。したがって、パイロット油圧ポンプ８１２から吐出される圧油の流量や圧力は、エンジン式建設機械における流量や圧力と同様となる。

このような状態で、操作レバー装置４３が操作されると、上述したようにコントローラ４４から、リレー６５ａ〜６５ｃを介して電磁切換弁８２５と方向切換弁８２６とが制御され、運転室リンク機構５Ａのパイロット油圧が確立し制御される。この結果、油圧シリンダ８３ｄ，８３ｅの各油室に圧油が供給され、エンジン式建設機械における運転室リンク機構と同様な動作速度で油圧シリンダ８３ｄ，８３ｅが伸長／縮小し、運転室リンク機構５Ａが上昇／下降する。

次に、運転室リンク機構５Ａの動作を終了させて、油圧ショベルの作業機械を動作させるためには、ゲートロックレバー４２を押し下げて第１位置のロック解除状態にする。この結果、パイロット油圧が供給され、油圧ショベルの作業機械であるフロント部機器、旋回機器、走行機器等の操作指令無効の状態が解除される。一方、上述したようにコントローラ４４からは、インバータ装置６２に所定の回転数指令が出力され、インバータ装置６２が、出力電源の周波数をエンジン式建設機械における通常回転数相当になるよう制御する。この結果、主電動機７の回転数がエンジン式建設機械における通常回転数相当の回転数になり、主電動機７によって動力伝達機構を介して駆動されるパイロット油圧ポンプ８１２も同じ回転数に制御される。したがって、パイロット油圧ポンプ８１２から吐出される圧油の流量や圧力は、通常作業に必要な流量や圧力となる。また、コントローラ４４からは、電磁切換弁８２５に信号が出力されないことから、油圧シリンダ８３ｄ，８３ｅへ供給されるパイロット油圧は確立せず、運転室リンク機構５Ａも動作しない。

上述した本発明の一実施の形態によれば、主電動機７と主電動機７に電源を供給する商用電源１００との間にインバータ装置６２を設け、運転室リンク機構５Ａを操作可能とするゲートロックレバー４２ロック状態の信号によって、インバータ装置６２の出力周波数を切換える構成としたので、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数と同様な主電動機７の回転数を得られる。このため、主電動機７によって動力伝達機構を介して駆動されるパイロット油圧ポンプ８１２も同じ回転数に制御され、パイロット油圧ポンプ８１２から吐出される圧油の流量や圧力は、エンジン式建設機械における流量や圧力と同様となる。この結果、適切な運転室リンク機構５Ａの動作速度が得られ、安全な運転室リンク機構５Ａの作動を確保することができる。

なお、本実施の形態においては、ゲートロックレバー４２の位置信号であるロック状態／解除状態の信号によって、インバータ装置６２の電源周波数を変更させているが、この態様に限るものではなく、例えば、ロックスイッチやロックボタン等を別途設けてもよい。

次に、本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態を図７及び図８を用いて説明する。図７は本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態を構成する速度センサを示す構成図、図８は本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態を構成するコントローラ内の制御ブロック図である。なお、図７及び図８において、図１乃至図６に示す符号と同符号のものは同一部分又は相当する部分であるので、その部分の説明を省略する。

本実施の形態は、主電動機７の回転数を検出してコントローラ４４に取り込み運転室リンク機構５Ａの制御方法を改良するように構成したものであり、これら以外については、上述した一実施の形態と同じ構成となる。

一実施の形態においては、コントローラ４４が、ゲートロックレバー４２の第２位置であるロック状態の信号により、インバータ装置６２へ目標回転数指令を出力し、インバータ装置６２が電源周波数を変更させる制御を行うと共に、コントローラ４４が、運転室リンク機構５Ａを動作させるように制御する構成であったのに対し、本実施の形態においては、コントローラ４４が、インバータ装置６２への目標回転数指令を出力し、主電動機７の回転数を取込み、この回転数と目標回転数の一致を条件として、運転室リンク機構５Ａを動作させるように制御する構成である点が異なる。

具体的には、図７において、７１は主電動機７の回転数を検出する速度センサ、７２は主電動機７の出力軸、３１５は速度センサ７１と運転室５内のコントローラ４４とを接続する配線を示す。出力軸７２は一端側を主電動機７と連結し、他端側を動力伝達機構を介して主油圧ポンプ８１１やパイロット油圧ポンプ８１２と連結している。速度センサ７１は、出力軸７２の近傍に配置され、速度センサ７１と対向する出力軸には、例えば、キーフェーザーや歯車等の位置検出部が形成されている。

図８のコントローラ４４は、各種演算を実行する演算部４４１，４４２と、入力信号を演算信号に変換する入力部４４Ａと、演算信号を出力信号に変換する出力部４４Ｂと、図示しない記憶部（メモリ）とを備えるコントローラユニットで構成されている。

コントローラ４４の入力部４４Ａには、上述した配線３０１〜３０３の他に、配線３１５が接続され、他の各検出信号と共に速度センサ７１からの回転数検出信号を入力信号Ｉ３０１〜Ｉ３０３，Ｉ３１５に変換して演算部４４１，４４２に入力している。

コントローラ４４の出力部４４Ｂからは、演算部４４１からの演算信号をディジタル信号に変換して、上述した配線３０７〜３０９を介してリレー６５ａ〜６５ｃに出力し、演算部４４２からの演算信号をアナログ信号に変換して、配線３１０を介してインバータ装置６２に出力している。

演算部４４１は、論理演算を行う。４４１ａは論理和演算器であって、入力信号Ｉ３０１，Ｉ３０２のいずれかが入力されると１を出力する。４４１ｂは論理積演算器であって、論理和演算器４４１ａの出力と詳細後述する比較演算器４４２ｅの出力のいずれも１が入力されると１を出力する。論理積演算器４４１ｂの出力は、出力部４４Ｂを介して配線３０７に接続されている。４４１ｃは論理積演算器であって、入力信号Ｉ３０１と詳細後述する比較演算器４４２ｅの出力のいずれも１が入力されると１を出力する。論理積演算器４４１ｃの出力は、出力部４４Ｂを介して配線３０８に接続されている。４４１ｄは論理積演算器であって、入力信号Ｉ３０２と詳細後述する比較演算器４４２ｅの出力のいずれも１が入力されると１を出力する。論理積演算器４４１ｄの出力は、出力部４４Ｂを介して配線３０９に接続されている。

本実施の形態においては、禁止制御機構として論理積演算器４４１ｂ〜４４１ｄを設け、比較演算器４４２ｅとの論理積の出力を出力部４４Ｂへ出力する構成としたので、比較演算器４４２ｅの出力１が成立しない場合には、コントローラ４４の出力部４４Ｂからのディジタル信号は出力されない。

演算部４４２は、アナログ演算を行う。４４２ａ，４４２ｂは信号発生器、４４２ｃはアナログスイッチ、４４２ｄは偏差演算器、４４２ｅは比較演算器である。禁止制御機構としては、偏差演算器４４２ｄと比較演算器４４２ｅとを備える。アナログスイッチ４４２ｃは、信号発生器４４２ａの出力信号を第１入力、信号発生器４４２ｂの出力信号を第２入力として入力し、切換信号としてスイッチ４５からの入力信号Ｉ３０３を入力している。アナログスイッチ４４２ｃは、入力信号Ｉ３０３が１のときには、出力信号として第２入力である信号発生器４４２ｂの出力値を出力し、入力信号Ｉ３０３が０のときには、出力信号として第１入力である信号発生器４４２ａの出力値を出力する。アナログスイッチ４４２ｃの出力は、出力部４４Ｂを介して配線３１０に接続されている。信号発生器４４２ａには、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の回転数指令信号が設定され、信号発生器４４２ｂには、通常回転数相当の回転数指令信号が設定されている。なお、これらの設定値は、記憶部に記憶されている。

偏差演算器４４２ｄは、回転数の入力信号Ｉ３１５を第１入力、アナログスイッチ４４２Ｃの出力信号を第２入力として入力し、第１入力と第２入力の偏差の値を出力している。比較演算器４４２ｅは、偏差演算器４４２ｄの出力を入力し、入力値が正ならば０，負又は０ならば１を出力する。なお、比較演算器４４２ｅの設定値を０以外の値に設定することも可能であって、この場合、新たな設定値により許容偏差が設けられる。

ゲートロックレバー４２をロック状態とすると、フロント装置４を含む車体１Ａの操作は無効となり、スイッチ４５と配線３０３を介してコントローラ４４に入力信号Ｉ３０３の０信号が入力される。演算部４４２のアナログスイッチ４４２ｃにおいて、出力信号として信号発生器４４２ａの出力値が選択され、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の回転数指令信号が形成され、出力部４４Ｂを介して配線３１０に例えば所定の電流信号が付加される。この結果、図５及び図４に示すようにインバータ装置６２は、出力電源がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の電源周波数になるよう制御する。

偏差演算器４４２ｄにおいては、主電動機７の回転数である入力信号Ｉ３１５と、アナログスイッチ４４２ｃの出力値であるエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の回転数指令信号との偏差が演算される。回転数指令信号は、スイッチ４５で例えば通常回転数からローアイドル回転数相当の回転数に切り換るのに対し、主電動機７の回転数は、インバータ装置６２の制御によって下がっていくため、偏差演算器４４２ｄの出力値は、プラスの大きな値から除徐に減少していく。

主電動機７に供給される電源周波数が制御される結果、主電動機７の回転数がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の必要最小限の回転数になる。この結果、回転数指令信号と主電動機７の回転数である入力信号Ｉ３１５が一致し、偏差演算器４４２ｄの出力値が０になる。比較演算器４４２ｅは、入力値である偏差演算器４４２ｄの出力が０となることで、１を出力する。比較演算器４４２ｅの出力は、上述した論理演算部４４１の論路積演算器４４１ｂ〜４４１ｄに送られ、コントローラ４４の出力部４４Ｂからのディジタル信号の出力を許可する。

次に、上記構成による本発明の電気駆動式建設機械の他の実施の形態における運転室リンク機構５Ａの動作について説明する。

運転室リンク機構５Ａを動作させるためには、まずゲートロックレバー４２を引き上げてロック状態とする。この結果、パイロット油圧が遮断され、油圧ショベルの作業機械であるフロント部機器、旋回機器、走行機器等が操作指令無効の状態になる。一方、上述したようにコントローラ４４からは、インバータ装置６２に所定の回転数指令が出力され、インバータ装置６２が、出力電源の周波数をエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当になるよう制御する。この結果、主電動機７の回転数がエンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の必要最小限の回転数になり、主電動機７によって動力伝達機構を介して駆動されるパイロット油圧ポンプ８１２も同じ回転数に制御される。したがって、パイロット油圧ポンプ８１２から吐出される圧油の流量や圧力は、エンジン式建設機械における流量や圧力と同様となる。

本実施の形態においては、主電動機７の回転数をコントローラ４４に取り込み、インバータ装置６２に出力した回転数指令と、主電動機７の回転数との偏差が０になるまで、以下の制御を禁止する禁止制御機構が構成されている。したがって、主電動機７の回転数とインバータ装置６２に出力した回転数指令が一致したことを条件として、以下の制御が行われる。

この状態で、操作レバー装置４３が操作されると、コントローラ４４から、リレー６５ａ〜６５ｃを介して電磁切換弁８２５と方向切換弁８２６とが制御され、運転室リンク機構５Ａのパイロット油圧が確立し制御される。この結果、油圧シリンダ８３ｄ，８３ｅの各油室に圧油が供給され、エンジン式建設機械における運転室リンク機構と同様な動作速度で油圧シリンダ８３ｄ，８３ｅが伸長／縮小し、運転室リンク機構５Ａが上昇／下降する。

上述した本発明の他の実施の形態によれば、上述した本発明の一実施の形態と同様な効果を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、コントローラ４４からの目標回転数指令に主電動機７の回転数が到達するまでは、運転室リンク機構５Ａの動作を禁止する禁止制御機構をコントローラ４４に設けたので、運転室リンク機構５Ａの起動時の衝撃を緩和することができる。

また、本実施の形態においては、主電動機７の回転数と回転数指令との一致を条件とする禁止制御機構について説明したが、演算部４４２の比較演算器４４２ｅの設定値を０以外の値に設定することで、主電動機７の回転数と回転数指令との許容偏差内の一致を条件とすることができる。

なお、本発明の実施の形態においては、コントローラ４４からインバータ装置６２まで、主電動機の回転数目標値をアナログ量で出力することを例として説明したが、これに限られるものではなく、例えば、インバータ装置６２側に目標回転数切換機構を設け、コントローラ４４からは切換のトリガ信号のみを出力するようにしてもよい。

また、インバータ装置６２は制御盤６内に配設した例が図示されているが、これに限られるものではなく、例えば、防水仕様にすることで、制御盤６の外部に配設してもよい。

なお、本発明の実施の形態においては、運転室リンク機構を備えた建設機械として油圧ショベルを例に説明したが、これに限られるものではなく、例えば油圧クレーン等の他の建設機械に備えた運転室リンク機構にも適用できる。

１ 電気駆動式建設機械（油圧ショベル）
１Ａ 車体
１９ 油圧シリンダ
２ 走行体
２１ 上リンク
２２ 下リンク
３ 上部旋回体
４ フロント装置
４２ ロックレバー
４３ 操作レバー装置
４４ コントローラ（制御装置）
４４Ａ 入力部
４４Ｂ 出力部
４４１ 演算部
４５ スイッチ
５ 運転室
５Ａ 運転室リンク機構
６ 制御盤
６２ インバータ装置
７ 主電動機
７１ 速度センサ
８ 油圧回路
８３ａ〜ｃ 油圧シリンダ
８４ 旋回モータ
８５ａ，ｂ 走行モータ
８１１ 主油圧ポンプ
８１２ パイロット油圧ポンプ
１００ 商用電源

Claims (5)

1. 主電動機と、
   前記主電動機を駆動する商用電源が受電される制御盤と、
   前記主電動機により駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される複数の被駆動体と、
   前記複数の被駆動体の操作を指令する操作手段と、
   前記操作手段からの操作指令を有効とする第１位置と前記操作手段からの操作指令を無効とする第２位置とに選択的に操作される操作制限手段と、
   前記操作手段が設けられる運転室と、
   前記運転室の上昇下降を可能とする運転室リンク機構とを備えた電気駆動式建設機械において、
   前記商用電源の出力周波数を制御するインバータ装置と、
   前記操作制限手段が前記第２位置にある状態のときに、前記インバータ装置に前記主電動機への低回転数指令を出力する制御装置とを備える
   ことを特徴とする電気駆動式建設機械。
2. 請求項１記載の電気駆動式建設機械において、
   前記制御装置は各状態信号を取込む入力部と論理演算を行う演算部と演算結果を出力する出力部とを備え、
   前記演算部は、前記操作制限手段が第２位置にある状態の入力信号によって、主電動機への低回転数指令値を設定し、
   前記出力部は前記低回転数指令値を前記インバータ装置に出力する
   ことを特徴とする電気駆動式建設機械。
3. 請求項１又は２に記載の電気駆動式建設機械において、
   前記制御装置から出力する前記低回転数指令の値は、エンジン式建設機械におけるローアイドル回転数相当の値である
   ことを特徴とする電気駆動式建設機械。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気駆動式建設機械において、
   前記主電動機の回転数を検出する速度センサを更に設け、
   前記制御装置において、前記速度センサにて検出した主電動機の回転数を取込み、
   前記演算部で得られる主電動機の低回転数指令値に前記該主電動機の回転数が到達するまで、前記運転室リンク機構の動作を禁止する禁止制御機構を設けた
   ことを特徴とする電気駆動式建設機械。
5. 前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気駆動式建設機械において、
   前記操作制限手段は、運転室入口に設けたゲートロックレバーである
   ことを特徴とする電気駆動式建設機械。

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