JP2013234474A - Electric construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば電動式油圧ショベル等の駆動源として電動モータを備えた電動式建設機械に関する。 The present invention relates to an electric construction machine including an electric motor as a drive source such as an electric hydraulic excavator.
一般に、電動式油圧ショベルを代表例とする電動式建設機械は、例えば排気ガスの問題が無いことに加えて、市街地での掘削作業等を行うときにも低振動、低騒音の建設機械として注目されている。 In general, electric construction machines, such as electric excavators, are notable as exhaust gas problems, and in addition, they are attracting attention as low-vibration, low-noise construction machines when performing excavation work in urban areas. Has been.
このような電動式建設機械は、自走可能な車体と、外部電源から給電ケーブルを介して給電されることにより回転する電動モータと、該電動モータによって駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出する圧油により駆動される油圧アクチュエータと、電動モータの運転(給電制御)を行うモータ制御装置(制御盤)とにより大略構成されている(例えば、特許文献1参照)。 Such an electric construction machine includes a self-propelled vehicle body, an electric motor that rotates when power is supplied from an external power source via a power supply cable, a hydraulic pump that is driven by the electric motor, and a hydraulic pump. A hydraulic actuator that is driven by the discharged pressure oil and a motor control device (control panel) that performs operation (power feeding control) of the electric motor are roughly configured (see, for example, Patent Document 1).
ここで、モータ制御装置は、例えば、給電ケーブルの途中に設けられ電気的異常から電動モータを保護する安全回路と、給電ケーブルの途中に安全回路と直列に設けられ電動モータの始動と停止を行う始動停止回路と、安全回路から出力される信号を外部機器に出力する信号出力回路と、外部からの信号に基づいて始動停止回路の切換を行う始動停止制御回路とを含んで構成されている。 Here, for example, the motor control device is provided in the middle of the power supply cable to protect the electric motor from an electrical abnormality, and is provided in series with the safety circuit in the middle of the power supply cable to start and stop the electric motor. The system includes a start / stop circuit, a signal output circuit that outputs a signal output from the safety circuit to an external device, and a start / stop control circuit that switches the start / stop circuit based on an external signal.
また、モータ制御装置は、例えば、車体を構成する上部旋回体のうち電動モータを収容する機械室よりも前側で、エンジンが搭載される車両であれば燃料タンクが取付けられる部位に、不要となる燃料タンクに代えて配置されている。この場合、モータ制御装置は、例えば、安全回路、始動停止回路、信号出力回路、始動停止制御回路等の必要な回路や各種機器類を1つの制御盤として1つの収容ボックスにまとめて収容する構成となっている。 In addition, the motor control device is not required at a portion where the fuel tank is attached if the vehicle is equipped with an engine on the front side of the machine room that houses the electric motor in the upper swing body constituting the vehicle body. It is arranged in place of the fuel tank. In this case, for example, the motor control device has a configuration in which necessary circuits such as a safety circuit, a start / stop circuit, a signal output circuit, a start / stop control circuit, and various devices are collectively housed in a single storage box as a single control panel. It has become.
ところで、モータ制御装置を1つの制御盤として1つの収容ボックスにまとめて収容する構成の場合は、車格や車種、搭載される電動モータの仕様(性能、出力)等に応じて、その仕様に合った制御盤を製作する必要がある。即ち、その仕様毎に内部構成が異なった制御盤を製作する必要があり、モータ制御装置のコストの増大に繋がる虞がある。 By the way, in the case of a configuration in which the motor control device is housed together in a single storage box as a single control panel, the specification is determined according to the vehicle case, the vehicle type, the specifications (performance, output) of the mounted electric motor, and the like. It is necessary to manufacture a matching control panel. That is, it is necessary to manufacture a control panel having a different internal configuration for each specification, which may increase the cost of the motor control device.
また、安全回路、始動停止回路、信号出力回路、始動停止制御回路等の必要な回路を一つの制御盤にまとめるため、制御盤全体(収容ボックス全体)の寸法が大きくなり、モータ制御装置の搭載の自由度、レイアウト性が制限される虞もある。 Also, since the necessary circuits such as safety circuit, start / stop circuit, signal output circuit, start / stop control circuit are integrated into one control panel, the size of the entire control panel (the entire storage box) is increased, and the motor control device is installed. The degree of freedom and layout may be limited.
この場合、モータ制御装置の搭載位置よっては、水の浸入や熱に対する信頼性を確保するために、シール材や遮熱板が余計に必要になり、この面からもコストの増大に繋がる虞がある。さらに、モータ制御装置の搭載位置によっては、給電ケーブルの取回しが面倒になったり、給電ケーブルの配設長さが過度に長くなる虞もある。 In this case, depending on the mounting position of the motor control device, in order to ensure reliability of water ingress and heat, an extra sealing material or heat shield is necessary, which may lead to an increase in cost. is there. Furthermore, depending on the mounting position of the motor control device, the handling of the power supply cable may be troublesome or the length of the power supply cable may be excessively long.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、電動モータの運転(給電制御)を行うモータ制御装置の搭載の自由度の向上とコストの低減とを図ることができる電動式建設機械を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is an electric construction machine capable of improving the degree of freedom of mounting a motor control device that performs the operation (power feeding control) of the electric motor and reducing the cost. The purpose is to provide.
本発明の電動式建設機械は、車体と、該車体に搭載されたバッテリ電源または外部電源から給電ケーブルを介して給電されることにより回転する電動モータと、該電動モータによって駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出する圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記電動モータの運転を行うモータ制御装置とを備え、該モータ制御装置は、前記給電ケーブルの途中に設けられ電気的異常から前記電動モータを保護する安全回路と、前記給電ケーブルの途中に前記安全回路と直列に設けられ前記電動モータの始動と停止を行う始動停止回路と、前記安全回路から出力される信号を外部機器に出力する信号出力回路と、外部からの信号に基づいて前記始動停止回路の切換を行う始動停止制御回路とにより構成してなる。 An electric construction machine according to the present invention includes a vehicle body, an electric motor that rotates when power is supplied from a battery power source or an external power source mounted on the vehicle body via a power supply cable, and a hydraulic pump that is driven by the electric motor. A hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, and a motor control device for operating the electric motor, the motor control device provided in the middle of the power supply cable from the electrical abnormality A safety circuit that protects the electric motor, a start / stop circuit that is provided in series with the safety circuit in the middle of the power supply cable to start and stop the electric motor, and a signal output from the safety circuit is output to an external device And a start / stop control circuit for switching the start / stop circuit based on an external signal.
そして、上述した課題を解決するために、請求項1の発明が採用する構成の特徴は、前記モータ制御装置は、前記安全回路と前記始動停止回路とを収容する動力ボックスと、前記信号出力回路と前記始動停止制御回路とを収容する制御ボックスとの2つの収容ボックスを有し、前記車体に前記動力ボックスと前記制御ボックスとを別々の位置で配置する構成としたことにある。
In order to solve the above-described problem, the invention adopts the features of the configuration of
請求項2の発明は、前記車体は、支軸構造体を形成し前記電動モータおよび油圧ポンプが搭載される支持フレームと、前記電動モータよりも前,後方向の後側に配置され重量バランスをとるカウンタウエイトと、前記電動モータよりも前側に配置され前記車体の左,右方向に延びる隔壁と、前記カウンタウエイトと隔壁との間で前記電動モータおよび油圧ポンプを収容するための機械室を画成する外装カバーとにより構成し、前記動力ボックスと前記制御ボックスは何れも、前記機械室内に配置する構成としたことにある。 According to a second aspect of the present invention, the vehicle body includes a support frame on which a support shaft structure is formed and on which the electric motor and the hydraulic pump are mounted; A counterweight, a partition wall disposed in front of the electric motor and extending in the left and right directions of the vehicle body, and a machine room for housing the electric motor and the hydraulic pump between the counterweight and the partition wall. The power cover and the control box are both arranged in the machine room.
請求項3の発明は、前記動力ボックスと前記制御ボックスは、前記機械室内に位置して前記隔壁または前記電動モータに取付ける構成としたことにある。 According to a third aspect of the present invention, the power box and the control box are positioned in the machine room and attached to the partition wall or the electric motor.
請求項4の発明は、前記車体は、支軸構造体を形成し前記電動モータおよび油圧ポンプが搭載される支持フレームと、前記電動モータよりも前,後方向の後側に配置され重量バランスをとるカウンタウエイトと、前記電動モータよりも前側に配置され前記車体の左,右方向に延びる隔壁と、前記カウンタウエイトと隔壁との間で前記電動モータおよび油圧ポンプを収容するための機械室を画成する外装カバーとにより構成し、前記動力ボックスは、前記機械室内に位置して前記電動モータに取付け、前記制御ボックスは、前記機械室外に配置する構成としたことにある。 According to a fourth aspect of the present invention, the vehicle body includes a support frame on which a support shaft structure is formed and on which the electric motor and the hydraulic pump are mounted; A counterweight, a partition wall disposed in front of the electric motor and extending in the left and right directions of the vehicle body, and a machine room for housing the electric motor and the hydraulic pump between the counterweight and the partition wall. The power box is located in the machine room and attached to the electric motor, and the control box is arranged outside the machine room.
請求項5の発明は、前記安全回路は、短絡、漏電を含む電気的異常が発生したときに前記給電ケーブルを遮断するブレーカが設けられた第1の安全回路と、前記給電ケーブルに過負荷電流が生じたときに該給電ケーブルを遮断するサーマルリレーが設けられた第2の安全回路とにより構成し、前記動力ボックスは、前記外部電源に通じる外部ケーブルが接続される接続端子と前記第1の安全回路とを収容する第1の動力ボックスと、前記第2の安全回路と前記始動停止回路とを収容する第2の動力ボックスとを有し、前記動力ボックスのうち前記第1の動力ボックスは、前記機械室外に配置する構成としたことにある。 According to a fifth aspect of the present invention, the safety circuit includes a first safety circuit provided with a breaker that cuts off the power supply cable when an electrical abnormality including a short circuit or leakage occurs, and an overload current in the power supply cable. And a second safety circuit provided with a thermal relay that cuts off the power supply cable when a power failure occurs, and the power box includes a connection terminal to which an external cable leading to the external power source is connected and the first safety circuit. A first power box that houses a safety circuit, and a second power box that houses the second safety circuit and the start / stop circuit, wherein the first power box of the power box is The configuration is such that it is arranged outside the machine room.
請求項1の発明によれば、モータ制御装置は、比較的高電圧が導通する安全回路と始動停止回路とを収容する動力ボックスと、比較的低電圧が導通する信号出力回路と始動停止制御回路とを収容する制御ボックスとに分割し、これら動力ボックスと制御ボックスとを別々の位置に配置する構成としている。このため、1つの収容ボックスに必要な回路を一まとめに収容する構成と比較して、動力ボックスと制御ボックスとをそれぞれ小型に構成することができる。この場合、例えば1つの収容ボックスに必要な回路を一まとめに収容する構成では搭載できないような小型の車体にも、それぞれが小型の動力ボックスと制御ボックスとを別々の位置に配置することにより搭載することが可能になる。これにより、モータ制御装置の搭載の自由度、レイアウト性を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, a motor control device includes a power box that houses a safety circuit and a start / stop circuit through which a relatively high voltage is conducted, a signal output circuit and a start / stop control circuit through which a relatively low voltage is conducted. The power box and the control box are arranged at different positions. For this reason, compared with the structure which accommodates the circuit required for one accommodation box collectively, a power box and a control box can each be comprised small. In this case, for example, even in a small vehicle body that cannot be mounted with a configuration that accommodates the necessary circuits in a single storage box, each is mounted by disposing a small power box and a control box at different positions. It becomes possible to do. Thereby, the freedom degree of mounting of a motor control apparatus and layout property can be improved.
また、動力ボックスに収容される安全回路や始動停止回路は、車格や車種、搭載される電動モータの仕様(性能、出力)等に応じて、その回路を流れる電流値等が相違するため、その電流値等に合った部品や回路を用いて構成する必要がある。このため、安全回路や始動停止回路は、搭載される電動モータの仕様に応じて部品構成、回路構成、外径寸法等が変化し、これに伴って動力ボックスの大きさも変化する可能性がある。これに対し、制御ボックスに収容される信号出力回路や始動停止制御回路は、車格や車種、搭載される電動モータの仕様等が相違しても、同じ動作を行う回路として同じものを用いることができる。これにより、信号出力回路や始動停止制御回路、制御ボックスの共通化、量産化によるモータ制御装置のコストの低減を図ることができる。 In addition, the safety circuit and start / stop circuit housed in the power box differ in the value of the current flowing through the circuit, etc., depending on the vehicle case, the vehicle type, the specifications (performance, output) of the mounted electric motor, etc. It is necessary to configure using components and circuits that match the current value. For this reason, in the safety circuit and the start / stop circuit, the component configuration, circuit configuration, outer diameter size, and the like change according to the specifications of the electric motor to be mounted, and the size of the power box may change accordingly. . On the other hand, the signal output circuit and the start / stop control circuit accommodated in the control box should be the same as the circuit that performs the same operation even if the vehicle case, the vehicle type, the specification of the electric motor mounted, etc. are different. Can do. As a result, it is possible to reduce the cost of the motor control device by sharing the signal output circuit, the start / stop control circuit, and the control box, and mass production.
請求項2の発明によれば、動力ボックスと制御ボックスとを何れも機械室内に配置する構成としているので、高電圧・高電流が流れる動力ボックスや給電ケーブルを機械室内に隔離することができる。これにより、オペレータや作業員を動力ボックスや給電ケーブルに近付きにくくすることができ、電気的安全性を向上することができる。また、動力ボックスと電動モータとを近接して配置できるため、動力ボックスと電動モータとの間の配線を短くすることができ、配線の取回し作業を含む配線作業の容易化を図ることもできる。しかも、外部電源に通じる外部ケーブルが接続される接続端子を動力ボックスに設けることで、動力ボックスと別個に接続端子とこれを収容する端子ボックスを設ける必要がなくなり、部品点数の低減によるコストの低減を図ることができる。 According to the second aspect of the present invention, since both the power box and the control box are arranged in the machine room, the power box and the feeding cable through which high voltage and high current flow can be isolated in the machine room. Thereby, an operator or a worker can be made difficult to approach the power box or the power feeding cable, and electrical safety can be improved. Moreover, since the power box and the electric motor can be arranged close to each other, the wiring between the power box and the electric motor can be shortened, and the wiring work including the wiring operation can be facilitated. it can. Moreover, by providing the power box with a connection terminal to which an external cable leading to an external power source is connected, it is not necessary to provide a connection terminal and a terminal box for housing it separately from the power box, and the cost is reduced by reducing the number of parts. Can be achieved.
さらに、機械室は、電動モータを収容するため、機械室内への水の浸入を防止する防水処理がされるが、このように機械室が防水処理されることにより、動力ボックスと制御ボックスの防水処理を省略ないし簡素化しても、これらの防水性を確保することができる。これにより、防水処理に用いるシール材の低減等によるコストの低減を図ることができる。しかも、動力ボックスと制御ボックスとの冷却は、例えば機械室内に収容される電動モータや熱交換器等を冷却するための冷却風を用いて行うこともできる。これにより、冷却性の確保を図ることもできる。 Further, since the machine room houses the electric motor, the machine room is waterproofed to prevent water from entering the machine room. Thus, the machine room is waterproofed so that the power box and the control box are waterproofed. Even if the processing is omitted or simplified, these waterproof properties can be secured. Thereby, cost reduction by reduction of the sealing material used for waterproofing processing, etc. can be aimed at. Moreover, the cooling of the power box and the control box can be performed using cooling air for cooling an electric motor, a heat exchanger, and the like housed in the machine room, for example. Thereby, it is also possible to ensure cooling performance.
請求項3の発明によれば、動力ボックスと制御ボックスとを機械室内で隔壁または電動モータに取付ける構成としている。この場合、動力ボックスと制御ボックスとを隔壁に取付ける構成の場合は、隔壁に動力ボックスと制御ボックスとを十分な支持強度で取付けることができる。一方、動力ボックスと制御ボックスとを電動モータに取付ける構成の場合は、電動モータに動力ボックスと制御ボックスとを十分な支持強度で取付けることができると共に、電動モータと動力ボックスと制御ボックスとを一つの組立体として取扱うことができる(アッセンブリ化することができる)。また、動力ボックスと電動モータとの間に接続ケーブルを配設する必要がなくなると共に、該接続ケーブルを接続するための接続端子とこれを収容する端子ボックス等を設ける必要もなくなり、この面からも配線作業の容易化、コストの低減を図ることができる。さらに、車体に対して防振支持された電動モータであれば、これに取付けられた動力ボックスと制御ボックスの防振性も合せて確保することができる。
According to invention of
請求項4の発明によれば、動力ボックスを機械室内の電動モータに取付けると共に、制御ボックスを機械室外に配置する構成としているので、動力ボックスの隔離、配線作業の容易化、防水処理の省略ないし簡素化、冷却性の確保、アッセンブリ化、防振性を確保しつつ、制御ボックスのレイアウトの自由度を確保することができる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、動力ボックスは、外部電源に通じる外部ケーブルが接続される接続端子とブレーカが設けられた第1の安全回路とを収容する第1の動力ボックスと、サーマルリレーが設けられた第2の安全回路と始動停止回路とを収容する第2の動力ボックスとに分割して配置する構成としている。この場合は、外部ケーブルを機械室外に配置された第1の動力ボックスに容易に取付けることができ、外部ケーブルの接続作業の容易化を図ることができる。
According to the invention of
以下、本発明に係る電動式建設機械の実施の形態を、外部電源から給電される電動式の油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of an electric construction machine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking as an example the case of applying to an electric hydraulic excavator fed from an external power source.
図1ないし図7は本発明の第1の実施の形態を示している。図中、1は電動式の油圧ショベルを示し、この油圧ショベル1は、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、旋回輪3を介して下部走行体2上に旋回可能に搭載された上部旋回体4と、上部旋回体4の前端側に設けられた作業装置5とにより大略構成されている。そして、油圧ショベル1の車体は、下部走行体2と上部旋回体4とにより構成され、上部旋回体4には動力源として後述の電動モータ9が搭載されている。
1 to 7 show a first embodiment of the present invention. In the figure,
ここで、油圧ショベル1は、上部旋回体4が下部走行体2の車幅内にほぼ収まる小旋回機として構成されている。即ち、図2および図3に示すように、上部旋回体4は、少なくとも後側が下部走行体2の車幅内にほぼ収まるように略円形状をなし、全体としてコンパクトに形成されている。
Here, the
下部走行体2には走行モータが設けられると共に、上部旋回体4には旋回モータ(いずれも図示せず)が設けられている。そして、下部走行体2は走行モータによって前進、後進等の走行動作を行い、上部旋回体4は旋回モータによって旋回動作するものである。
The
作業装置5は、ブーム5A、アーム5B、バケット(作業具)5C等によって構成され、ブーム5A、アーム5B、バケット5Cにはブームシリンダ5D、アームシリンダ5E、バケットシリンダ(作業具シリンダ)5F等の油圧シリンダが取付けられている。そして、これらのシリンダ5D,5E,5Fは、走行モータや旋回モータ等の油圧モータと共に、後述の油圧ポンプ11から吐出する圧油により駆動される油圧アクチュエータを構成している。
The
6は上部旋回体4の支持構造体を形成する支持フレームとしての旋回フレームで、該旋回フレーム6には、後述のキャブ7、カウンタウエイト8、電動モータ9、油圧ポンプ11、熱交換器14、オルタネータ19、車載バッテリ20等が搭載されている。ここで、図3および図4に示すように、旋回フレーム6は、前,後方向に延びる厚肉な鋼板等からなる底板6Aと、該底板6A上に立設され、左,右方向に所定の間隔をもって前,後方向に延びる左縦板6B、右縦板6Cと、該各縦板6B,6Cの外側に間隔をもって配置され、前,後方向に延びる左サイドフレーム6D,右サイドフレーム6Eと、底板6A、各縦板6B,6Cから左,右方向に張出し、その先端部に左,右のサイドフレーム6D,6Eを支持する複数本の張出しビーム6Fとにより構成されている。
左縦板6Bの後部側には、後述のオルタネータ19を搭載するオルタネータ載置部6Gが設けられている。左サイドフレーム6Dの後部側には、後述の車載バッテリ20を搭載するバッテリ載置部6Hが設けられている。左縦板6Bの後部側と左サイドフレーム6Dの後部側との間には、後述の熱交換器14を搭載する熱交換器載置部6Jが設けられている。
On the rear side of the left
7は旋回フレーム6の左前側に搭載されたキャブで、該キャブ7は、オペレータが搭乗する運転室を内部に画成している。キャブ7の内部には、運転席、走行レバー・ペダル、操作レバー、後述のキースイッチ35、非常停止スイッチ36、モニタ装置40(図7参照)等が配設されている。
8は旋回フレーム6の後端部に取付けられたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト8は、後述する電動モータ9よりも車体(上部旋回体4)の前,後方向の後側に配置され、作業装置5との重量バランスをとるものである。カウンタウエイト8の後面側は、図2および図3に示すように円弧状をなして形成され、上部旋回体4の旋回半径を小さく収める構成となっている。カウンタウエイト8の上面には、後述するケーブルスタンド22が取付けられている。
9はカウンタウエイト8の前側に位置して旋回フレーム6上に搭載された電動モータを示している。この電動モータ9は、例えば三相誘導電動機からなり、後述する油圧ポンプ11の駆動源を構成している。また、電動モータ9は、旋回フレーム6上に防振ゴム、防振マウント等の防振部材9Aを介して防振支持されている。
電動モータ9は、例えば400Vの三相交流電力を供給する商用電源等の外部電源10(図7参照)から後述の給電ケーブル21を介して給電されることにより回転し、油圧ポンプ11を駆動するものである。電動モータ9の運転制御(給電制御)は、後述するモータ制御装置23により行われる。
The
11は電動モータ9の左,右方向の一側となる右側に位置して旋回フレーム6上に搭載された油圧ポンプを示している。この油圧ポンプ11は、例えば可変容量型油圧ポンプからなり、旋回フレーム6の前部右側に配設された作動油タンク12と共に油圧源を構成している。ここで、油圧ポンプ11は、電動モータ9の右側にカップリング等の動力伝達装置13を介して取付けられ、この動力伝達装置13により電動モータ9の回転出力が伝達される。
油圧ポンプ11は、電動モータ9によって駆動されることにより、作動油タンク12から吸込んだ作動油を、高圧な圧油として吐出するものである。油圧ポンプ11から吐出した圧油は、油圧ショベル1に搭載された走行モータ、旋回モータ、ブームシリンダ5D、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5F等の各種の油圧アクチュエータに供給される。
The
14は電動モータ9を挟んで油圧ポンプ11とは反対側となる左側に設けられた熱交換器を示している。この熱交換器14は、後述の冷却ファン15に対面するように旋回フレーム6の熱交換器載置部6Jに搭載されている。熱交換器14は、温度上昇した各種の流体を冷却風F(図4参照)により冷却するもので、例えば、油圧アクチュエータ(走行モータ、旋回モータ、ブームシリンダ5D、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5F等)からの戻り油の冷却を行うオイルクーラ、キャブ7内の室内機(図示せず)から供給される冷媒の冷却を行うコンデンサ等を含んで構成されている。
15は電動モータ9の左,右方向の他側となる左側(熱交換器14と同じ側)で熱交換器14に対面して配置された冷却ファンを示している。この冷却ファン15は、電動モータ9を動力源として回転駆動されることにより、外気を冷却風Fとして導入し、当該冷却風Fを、熱交換器14、電動モータ9、後述するモータ制御装置23の動力ボックス24や制御ボックス25等に供給するものである。
16は電動モータ9よりも前側に配置され旋回フレーム6に取付けられた隔壁を示している。この隔壁16は、車体(上部旋回体4)の左,右方向に延び、カウンタウエイト8、後述の外装カバー17と共に、電動モータ9等を収容する機械室18を画成するものである。隔壁16には、後述するモータ制御装置23の動力ボックス24と制御ボックス25とが、左,右方向に隣合って取付けられている。
17はキャブ7の後側から側方にわたって旋回フレーム6に設けられた外装カバーを示している。この外装カバー17は、カウンタウエイト8と隔壁16との間で電動モータ9、油圧ポンプ11、熱交換器14等を収容するための機械室18を画成するものである。ここで、外装カバー17は、電動モータ9の上側を覆う開閉カバー17A、空気の吸入口17B1が設けられた左側面カバー17B、空気の排出口17C1が設けられた右側面カバー17C、電動モータ9の下側を覆うアンダーカバー17D等により構成されている。開閉カバー17Aの前部側で後述するモータ制御装置23の動力ボックス24と対応する部位には、後述する給電ケーブル21の外部ケーブル21Aを機械室18内に引き込むためのケーブル挿通孔17A1(図2参照)が設けられている。
図4に示すように、電動モータ9の回転に伴って冷却ファン15が回転駆動されると、冷却風Fの流れ方向の上流側となる左側面カバー17Bから外気が冷却風Fとして機械室18内に流入する。そして、機械室18内に流入した冷却風Fは、機械室18内の熱交換器14、電動モータ9、後述するモータ制御装置23の動力ボックス24や制御ボックス25等を冷却し、下流側の右側面カバー17Cから外部に流出する。この場合、冷却風Fは、機械室18を画成する外装カバー17、隔壁16、カウンタウエイト8によって、機械室18内を左側から右側に向けて導かれるため、機械室18内の熱交換器14、電動モータ9、動力ボックス24、制御ボックス25等を効率よく冷却することができる。
As shown in FIG. 4, when the cooling
19は電動モータ9によって駆動されることにより発電を行うオルタネータで、該オルタネータ19は、発電した電気を後述する車載バッテリ20へ供給するものである。ここで、オルタネータ19は、旋回フレーム6のオルタネータ載置部6Gに搭載されている。オルタネータ19は、電動モータ9の回転が無端ベルト19Aを介して伝達されることにより回転駆動され、これにより、発電が行われる。
20は電気エネルギを貯える車載バッテリで、該車載バッテリ20は、旋回フレーム6のバッテリ載置部6Hに搭載されている。車載バッテリ20は、電気エネルギを貯え、後述するモータ制御装置23、コントローラ39、モニタ装置40、油圧ショベル1に搭載される各種の照明具、電磁弁、電子部品等の各種電気機器(図示せず)の電源となるものである。車載バッテリ20は、例えば24Vの直流電力を、モータ制御装置23等を含む各種電気機器に供給するもので、例えば12Vの直流バッテリを2個直列に接続することにより構成されている。
21は外部電源10と電動モータ9との間を後述するモータ制御装置23(の動力ボックス24)を介して電気的に接続する給電ケーブルを示している。給電ケーブル21は、外部電源10とモータ制御装置23の動力ボックス24との間に配設される外部ケーブル21A、動力ボックス24と後述するモータ端子ボックス37との間に配設されるモータ接続ケーブル21B等を含んで構成されている。ここで、外部ケーブル21Aは、後述するケーブルスタンド22に支持され、外装カバー17(開閉カバー17A)のケーブル挿通孔17A1を通じて動力ボックス24の接続端子28(図7参照)に接続されている。
22はカウンタウエイト8に取付けられたケーブルスタンドで、該ケーブルスタンド22は、給電ケーブル21の外部ケーブル21Aを支持するものである。ここで、ケーブルスタンド22は、上,下方向に延びカウンタウエイト8に固定された支柱22Aと、該支柱22Aを揺動中心とする水平方向(左,右方向)の揺動を可能に支柱22Aに設けられた支持横棒22Bとにより大略構成されている。そして、支柱22Aの上端部と支持横棒22Bの先端部には、それぞれ外部ケーブル21Aの途中部位を把持する把持部材22Cが設けられている。図2中に仮想線(二点鎖線)で示すように、ケーブルスタンド22は、油圧ショベル1の動きに応じて支持横棒22Bが支柱22Aを中心に揺動することにより、給電ケーブル21に過剰な力が加わることを抑制しつつ、外部ケーブル21Aが油圧ショベル1に巻き込まれることを防止するものである。
次に、電動モータ9の運転を行うモータ制御装置23について説明する。
Next, the
即ち、23は電動モータ9への給電を制御するための制御盤となるモータ制御装置で、該モータ制御装置23は、後述する動力ボックス24、制御ボックス25、安全回路29、始動停止回路30、信号出力回路31、始動停止制御回路34等により構成されている。ここで、モータ制御装置23は、内部に必要な回路、電気部品、電気機器等を収容するための収容ボックスとして、動力ボックス24と制御ボックス25との2つの収容ボックスを有する構成としている。具体的には、モータ制御装置23は、外部電源10から給電ケーブル21を介して比較的高電圧(例えば400Vの三相交流電力)が導通する安全回路29と始動停止回路30とを収容する動力ボックス24と、車載バッテリ20から比較的低電圧(例えば24Vの直流電力)が導通する信号出力回路31と始動停止制御回路34とを収容する制御ボックス25とに分割して配置する構成としている。
That is,
そして、動力ボックス24と制御ボックス25は、車体(上部旋回体4)に別々の位置で(それぞれ別体の収容ボックスとして)配置されている。具体的には、動力ボックス24と制御ボックス25は何れも、機械室18内で電動モータ9の近傍、即ち、油圧ポンプ11と熱交換器14との間(冷却風Fの流れ方向で油圧ポンプ11よりも上流側で熱交換器14よりも下流側)に配置されている。この場合、動力ボックス24と制御ボックス25は、機械室18内に位置して隔壁16に左,右方向に隣合って取付けられている。
And the
図6に示すように、動力ボックス24と制御ボックス25は、何れも略直方体状の中空箱体として形成されたもので、それぞれ有底で四角筒状の本体部24A,25Aと、該本体部24A,25Aの開口を塞ぐ四角板状の蓋体24B,25Bとにより構成されている。この場合、機械室18の防水が確保されていれば、本体部24A,25Aと蓋体24B,25Bとの防水処理を省略ないし簡素化することができる。
As shown in FIG. 6, each of the
動力ボックス24と制御ボックス25は、それぞれ棚状のブラケット26,27を介して隔壁16に取付けられている。動力ボックス24には、外部電源10に通じる外部ケーブル21Aが接続される接続端子(接続コネクタ)28(図7参照)が設けられている。これにより、外部ケーブル21Aは、接続端子28を介して、動力ボックス24内に収容された安全回路29、始動停止回路30と電気的に接続されている。
The
29は動力ボックス24に収容された安全回路を示している。この安全回路29は、給電ケーブル21の途中に設けられ、短絡、漏電、過負荷による電流上昇等の電気的異常から電動モータ9を保護するものである。このために、安全回路29には、短絡、漏電を含む電気的異常が発生したときに給電ケーブル21を遮断するブレーカ29A、給電ケーブル21に過負荷電流が生じたときに該給電ケーブル21を遮断するサーマルリレー29B等が設けられている。なお、安全回路29は、電気的異常、即ち、過負荷状態、不足電圧状態、過電圧状態、地絡、短絡等から電動モータ9およびモータ制御装置23を保護するもので、ブレーカ29A、サーマルリレー29Bに限定されず、各種の保護機器、保護回路を用いることができる。
30は動力ボックス24に収容された始動停止回路を示している。この始動停止回路30は、給電ケーブル21の途中に安全回路29と直列に設けられ、電動モータ9の始動と停止を行うものである。このために、始動停止回路30は、スターデルタ回路30Aを用いて構成されている。ここで、スターデルタ回路30Aは、電動モータ9の始動時に、電動モータ9内のコイル(図示せず)との結線をスター結線から一定時間経過後にデルタ結線に切換えるもので、この切換えを行うための電磁開閉器(図示せず)を含んで構成されている。
即ち、電動モータ9は、始動直後で回転数が所定の回転数に到達する前、即ち、供給電力の周波数(50Hz、60Hz)に応じた回転数に到達する前は、インピーダンスが低く大電流が流れる。そこで、スターデルタ回路30Aは、上記回転数に到達する前はインピーダンスが高く電流を制御できるスター結線とし、上記回転数に到達後は、インピーダンスが低く電流を稼げるデルタ結線に切換えを行うものである。なお、始動停止回路30は、少なくとも電動モータ9の始動と停止とを行うもので、スターデルタ回路30Aに限定されず、例えば、リアクトル回路、インバータ回路等を用いることができる。
That is, the
31は制御ボックス25に収容された信号出力回路を示している。この信号出力回路31は、安全回路29と接続され、該安全回路29から出力される信号を外部機器、具体的には、後述するコントローラ39に出力するものである。このために、信号出力回路31の入力側は、動力ボックス24と制御ボックス25との間に配設された接続ケーブル32を介して安全回路29と接続され、信号出力回路31の出力側は、制御ボックス25からコントローラ39等との間に配設された別の接続ケーブル33を介してコントローラ39と接続されている。
信号出力回路31は、安全回路29が電気的な異常により作動した場合、例えば電動モータ9の過負荷による電流上昇によりサーマルリレー29Bの遮断が行われた場合等に、その旨の信号が入力信号として入力される。信号出力回路31は、その入力信号をコントローラ39への出力信号に変換し、その信号をコントローラ39へ出力する。コントローラ39は、必要に応じて、後述するモニタ装置40に注意表示、警報表示、警報音等を発する旨の信号を出力する。また、コントローラ39は、必要に応じて、メモリ39Aに安全回路29が作動した旨の情報を機器不調情報として記憶し、その履歴を管理するものである。
When the
34は制御ボックス25に収容された始動停止制御回路を示している。この始動停止制御回路34は、始動停止回路30と接続され、外部からの信号、具体的には、油圧ショベル1の始動時にオペレータによってONされるキースイッチ35からの信号、非常時にオペレータによってONされる非常停止スイッチ36からの信号、後述するコントローラ39からの信号等に基づいて、始動停止回路30の切換制御(スターデルタ回路30Aの電磁開閉器の開閉制御)を行うものである。
具体的には、例えばキースイッチ35からのON信号が始動停止制御回路34に入力されると、電動モータ9をスターデルタ方式で始動すべく、始動停止制御回路34からスターデルタ回路30Aの電磁開閉器に、スター結線、デルタ結線を実現するための開閉信号が出力される。一方、例えばキースイッチ35からのOFF信号や非常停止スイッチ36からのON信号が始動停止制御回路34に入力されると、電動モータ9を停止すべく、始動停止制御回路34からスターデルタ回路30Aの電磁開閉器に、電動モータ9への給電を断つ旨の開信号が出力される。
Specifically, for example, when an ON signal from the
このために、始動停止制御回路34の入力側は、接続ケーブル32を介して始動停止回路30と接続されると共に、別の接続ケーブル33を介してキースイッチ35、非常停止スイッチ36、コントローラ39等と接続されている。また、始動停止制御回路34の出力側は、接続ケーブル32を介して始動停止回路30と接続されると共に、別の接続ケーブル33を介してコントローラ39と接続されている。
For this purpose, the input side of the start /
37は電動モータ9に取付けられたモータ端子ボックスを示している。このモータ端子ボックス37内には、接続端子(接続コネクタ)38(図7参照)が設けられている。この接続端子38には、動力ボックス24と電動モータ9との間に配設されるモータ接続ケーブル21Bが接続されている。これにより、隔壁16に取付けられた動力ボックス24内の安全回路29、始動停止回路30と電動モータ9とが、電気的に接続されている。
39はマイクロコンピュータ等からなるコントローラ(コントロールユニット)で、該コントローラ39は、例えばキャブ7内に配置され、制御ボックス25の信号出力回路31等と接続ケーブル33を介して接続されている。即ち、コントローラ39は、その入力側が信号出力回路31、始動停止制御回路34に接続され、その出力側は始動停止制御回路34、後述するモニタ装置40に接続されている。コントローラ39は、安全回路29が作動したときに、その作動した旨の信号が信号出力回路31を介して入力されると、後述のモニタ装置40に警報表示や警報音等の警報を発する旨の信号を出力する。また、コントローラ39は、ROM,RAM等からなるメモリ39Aを有し、このメモリ39A内には、例えば信号出力回路31からの安全回路29が作動した旨の情報(信号)が機器不調情報として記憶される。
40はキャブ7内で運転席の近傍に設けられたモニタ装置で、該モニタ装置40は、コントローラ39に接続され、コントローラ39からの信号等に基づいて、オペレータに対して運転情報、注意情報、警報情報等を報知するものである。このために、モニタ装置40は、運転情報、注意情報等を表示するモニタ40Aと、警報音等を発するスピーカ40B等を含んで構成されている。
40 is a monitor device provided in the vicinity of the driver's seat in the
本実施の形態による電動式の油圧ショベル1は上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
The
オペレータがキャブ7に搭乗し、キースイッチ35をONすると、外部電源10からの電力によって電動モータ9が回転する。具体的には、キースイッチ35がONされると、始動停止制御回路34からの信号に基づいて始動停止回路30が切換わり、スターデルタ方式で電動モータ9が始動される。そして、電動モータ9は、供給電力の周波数(50Hz、60Hz)に応じた回転数で回転し、この電動モータ9の回転により油圧ポンプ11が駆動される。
When the operator gets on the
この状態で、キャブ7の運転席に着席したオペレータが走行レバー・ペダルを操作することにより、下部走行体2を自走させて油圧ショベル1を移動させることができる。また、オペレータが操作レバーを操作することにより、上部旋回体4を旋回させつつ作業装置5によって土砂等の掘削作業を行うことができる。
In this state, when the operator seated in the driver's seat of the
また、運転中に、例えば過負荷電流等の電気的異常により安全回路29が作動すると、安全回路29からその旨の信号が、信号出力回路31を介してコントローラ39に入力される。コントローラ39は、モニタ装置40に、安全回路29が作動した旨の注意表示、警報表示、警報音等を発する旨の信号を出力する。これにより、オペレータに対して安全回路29が作動した旨の機器不調情報を報知することができる。
Further, during operation, when the
ところで、電動モータ9への給電を制御するモータ制御装置23を1つの制御盤として1つの収容ボックスにまとめて収容する構成の場合、搭載の自由度、レイアウト性が制限される他、コストの増大に繋がる虞がある。これに対し、本実施の形態によれば、モータ制御装置23は、比較的高電圧が導通する安全回路29と始動停止回路30とを収容する動力ボックス24と、比較的低電圧が導通する信号出力回路31と始動停止制御回路34とを収容する制御ボックス25とに分割し、これら動力ボックス24と制御ボックス25とを別々の位置に配置する構成としている。
By the way, in the case of a configuration in which the
このため、1つの収容ボックスに必要な回路を一まとめに収容する構成と比較して、動力ボックス24と制御ボックス25とをそれぞれ小型に構成することができる。この場合、例えば1つの収容ボックスに必要な回路を一まとめに収容する構成では搭載できないような小型の車体にも、それぞれが小型の動力ボックス24と制御ボックス25とを別々の位置に配置することにより搭載することが可能になる。これにより、モータ制御装置23の搭載の自由度、レイアウト性を向上することができる。
For this reason, compared with the structure which accommodates the circuit required for one accommodation box collectively, the
また、動力ボックス24に収容される安全回路29や始動停止回路30は、車格や車種、搭載される電動モータ9の仕様(性能、出力)等に応じて、その回路を流れる電流値等が相違するため、その電流値等に合った部品や回路を用いて構成する必要がある。このため、安全回路29や始動停止回路30は、搭載される電動モータ9の仕様に応じて部品構成、回路構成、外径寸法等が変化し、これに伴って動力ボックス24の大きさも変化する可能性がある。これに対し、制御ボックス25に収容される信号出力回路31や始動停止制御回路34は、車格や車種、搭載される電動モータ9の仕様等が相違しても、同じ動作を行う回路として同じものを用いることができる。これにより、信号出力回路31や始動停止制御回路34、制御ボックス25の共通化、量産化によるモータ制御装置23のコストの低減を図ることができる。
In addition, the
本実施の形態によれば、動力ボックス24と制御ボックス25とを何れも機械室18内に配置する構成としているので、高電圧・高電流が流れる動力ボックス24や給電ケーブル21を機械室18内に隔離することができる。これにより、オペレータや作業員を動力ボックス24や給電ケーブル21に近付きにくくすることができ、電気的安全性を向上することができる。
According to the present embodiment, since both the
また、動力ボックス24と電動モータ9とを近接して配置できるため、動力ボックス24と電動モータ9との間の配線を短くすることもでき、配線の取回し作業を含む配線作業の容易化を図ることもできる。しかも、外部電源10に通じる外部ケーブル21Aが接続される接続端子28を動力ボックス24に設けることで、動力ボックス24とは別個に接続端子とこれを収容する端子ボックスを設ける必要がなくなり、部品点数の低減によるコストの低減を図ることができる。
Further, since the
さらに、機械室18は、電動モータ9を収容するため、機械室18内への水の浸入を防止する防水処理がされるが、このように機械室18が防水処理されることにより、動力ボックス24と制御ボックス25の防水処理を省略ないし簡素化しても、これらの防水性を確保することができる。これにより、防水処理に用いるシール材の低減等によるコストの低減を図ることができる。
Further, since the
しかも、動力ボックス24と制御ボックス25との冷却は、例えば機械室18内に収容される電動モータ9や熱交換器14等を冷却するための冷却風Fを用いて行うこともできる。これにより、冷却性の確保を図ることもできる。この場合、動力ボックス24と制御ボックス25は何れも、油圧ポンプ11と熱交換器14との間、即ち、冷却風Fの流れ方向で油圧ポンプ11よりも上流側で熱交換器14よりも下流側に配置されている。このため、動力ボックス24および制御ボックス25は、油圧ポンプ11からの放熱を受けない冷却風Fにより冷却することができ、動力ボックス24および制御ボックス25(特に動力ボックス24)に対する熱負荷を低減することができる。なお、図示は省略するが、動力ボックス24の冷却性を向上すべく、動力ボックス24の外面に薄板状の放熱フィンを設けてもよい。また、制御ボックス25の冷却性を向上すべく、制御ボックス25の外面に薄板状の放熱フィンを設けてもよい。
Moreover, the cooling of the
本実施の形態によれば、動力ボックス24と制御ボックス25とを機械室18内で隔壁16に取付ける構成としているので、動力ボックス24と制御ボックス25とを隔壁16に十分な支持強度で取付けることができる。
According to the present embodiment, since the
次に、図8ないし図13は本発明の第2の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、動力ボックスと制御ボックスとを電動モータに取付ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 8 to 13 show a second embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the power box and the control box are attached to the electric motor. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図中、41は電動モータを示し、該電動モータ41は、旋回フレーム6上に防振ゴム、防振マウント等の防振部材41Aを介して防振支持されている。ここで、電動モータ41の上部側には、後述する動力ボックス45と制御ボックス46とがそれぞれ取付けられる取付台41B,41Cが、左,右方向に隣合って設けられている。
In the figure,
42は外装カバーを示し、該外装カバー42は、ケーブル挿通孔42A1が設けられた開閉カバー42A、空気の吸入口42B1が設けられた左側面カバー42B、空気の排出口42C1が設けられた右側面カバー42C、電動モータ41の下側を覆うアンダーカバー42D等により構成されている。ここで、開閉カバー42Aのケーブル挿通孔42A1は、開閉カバー42Aの後部側、即ち、カウンタウエイト8寄りでキャブ7から可及的遠くなる部位に設けられている。換言すれば、本実施の形態では、エンジンが搭載される油圧ショベルであれば、エンジンの排気ガスを排出するための排気尾管が挿通される尾管挿通孔を、ケーブル挿通孔42A1として用いている。
43は外部電源10と電動モータ41との間を電気的に接続する給電ケーブルを示し、該給電ケーブル43は、外部電源10と後述する動力ボックス45との間に配設される外部ケーブル43A等を含んで構成されている。ここで、本実施の形態では、後述する動力ボックス45を電動モータ41に取付ける構成としたことに伴って、上述した第1の実施の形態で設けられていたモータ接続ケーブル21B、モータ端子ボックス37、接続端子38(図5および図7参照)を省略することができる。これにより、配線の短縮化、省略可、部品点数の低減、配線作業の容易化による、コストの低減を図ることができる。
44は電動モータ41への給電を制御するモータ制御装置で、該モータ制御装置44は、動力ボックス45と制御ボックス46との2つの収容ボックスを有する構成としている。そして、動力ボックス45と制御ボックス46は、機械室18内に位置して電動モータ41の上部に取付けられている。即ち、動力ボックス45と制御ボックス46は、電動モータ41の取付台41B,41Cにブラケット(図示省略)を介して取付けられている。この場合、動力ボックス45と制御ボックス46との間には、接続ケーブル47が配設され、制御ボックス46とコントローラ39等との間には、別の接続ケーブル48が配設されている。
本実施の形態は、上述の如きモータ制御装置44を用いて電動モータ41の運転制御(給電制御)を行うもので、その基本的作用については、上述した第1の実施の形態によるものと格別差異はない。
In the present embodiment, operation control (power feeding control) of the
特に、本実施の形態の場合は、動力ボックス45と制御ボックス46とを機械室18内の電動モータ41に取付ける構成としているので、電動モータ41に動力ボックス45と制御ボックス46とを十分な支持強度で取付けることができる。この場合、電動モータ41と動力ボックス45と制御ボックス46とを一つの組立体として取扱うことができ(アッセンブリ化することができ)、組立性の向上を図ることができる。
In particular, in the case of the present embodiment, since the
また、動力ボックス45と電動モータ41との間に接続ケーブル(第1の実施の形態のモータ接続ケーブル21B)を配設する必要がなくなると共に、該接続ケーブルを接続するための接続端子(第1の実施の形態の接続端子38)とこれを収容する端子ボックス(第1の実施の形態のモータ端子ボックス37)等を設ける必要もなくなり、この面からも配線作業の容易化、コストの低減を図ることができる。
Further, it is not necessary to provide a connection cable (the
さらに、電動モータ41は、旋回フレーム6に防振部材41Aを介して防振支持されているため、これに取付けられた動力ボックス45と制御ボックス46も合せて防振性を確保することができる。
Furthermore, since the
次に、図14および図15は本発明の第3の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、動力ボックスを機械室の電動モータに取付け、制御ボックスを機械室外に配置する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第1および第2の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIG. 14 and FIG. 15 show a third embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the power box is attached to the electric motor of the machine room and the control box is arranged outside the machine room. In the present embodiment, the same components as those in the first and second embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図中、51は電動モータを示し、該電動モータ51は、旋回フレーム6上に防振ゴム、防振マウント等の防振部材51Aを介して防振支持されている。ここで、電動モータ51の上部側には、後述する動力ボックス53が取付けられる取付台51Bが設けられている。
In the figure,
52は電動モータ51への給電を制御するモータ制御装置で、該モータ制御装置52は、動力ボックス53と制御ボックス54との2つの収容ボックスを有する構成としている。そして、動力ボックス53は、機械室18内に位置して電動モータ51の上部に取付けられている。即ち、動力ボックス53は、電動モータ51の取付台51Bにブラケット(図示省略)を介して取付けられている。
一方、制御ボックス54は、機械室18外、より具体的には、旋回フレーム6上で機械室18(隔壁16)よりも前側、かつ、作動油タンク12より右側、換言すれば、エンジンが搭載される油圧ショベルであれば燃料タンクが取付けられる部位に配置している。この場合、動力ボックス53と制御ボックス54との間には、接続ケーブル55が配設され、制御ボックス54とコントローラ39等との間には、別の接続ケーブル56が配設されている。なお、制御ボックス54は、作動油タンク12の右側に代えて、例えばキャブ7内に配置する構成としてもよい。
On the other hand, the
本実施の形態は、上述の如きモータ制御装置52を用いて電動モータ51の運転制御(給電制御)を行うもので、その基本的作用については、上述した第1および第2の実施の形態によるものと格別差異はない。
In the present embodiment, operation control (power feeding control) of the
特に、本実施の形態の場合は、動力ボックス53を機械室18内の電動モータ51に取付ける構成としているので、上述した実施の形態の第2例と同様に、動力ボックス53の隔離、配線作業の容易化、防水処理の省略ないし簡素化、冷却性の確保、アッセンブリ化、防振性を確保することができる。これと共に、制御ボックス54を機械室18外に配置する構成としているので、制御ボックス54のレイアウトの自由度を確保することができる。
In particular, in the case of the present embodiment, since the
次に、図16ないし図21は本発明の第4の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、動力ボックスを、接続端子と第1の安全回路とを収容する第1の動力ボックスと、第2の安全回路と始動停止回路とを収容する第2の動力ボックスとを有する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第1ないし第3の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 16 to 21 show a fourth embodiment of the present invention. A feature of the present embodiment is that the power box includes a first power box that houses the connection terminal and the first safety circuit, and a second power box that houses the second safety circuit and the start / stop circuit. The configuration has the following. In the present embodiment, the same components as those in the first to third embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図中、61は電動モータを示し、該電動モータ61は、旋回フレーム6上に防振ゴム、防振マウント等の防振部材61Aを介して防振支持されている。ここで、電動モータ61の上部側には、後述する第2の動力ボックス66が取付けられる取付台61Bが設けられている。
In the figure,
62は外部電源10と電動モータ61との間を電気的に接続する給電ケーブルを示し、該給電ケーブル62は、外部電源10と後述する第1の動力ボックス65との間に配設される外部ケーブル62A、第1の動力ボックス65と第2の動力ボックス66との間に配設される動力ボックス接続ケーブル62B等を含んで構成されている。
62 denotes a power supply cable for electrically connecting the
63はカウンタウエイト8に取付けられたケーブルスタンドで、該ケーブルスタンド63は、給電ケーブル62の外部ケーブル62Aを支持すると共に、後述の第1の動力ボックス65が取付けられるものである。ここで、ケーブルスタンド63は、支柱63Aと、該支柱63Aを中心として揺動する支持横棒63Bとにより大略構成されている。支柱63Aの上端部と支持横棒63Bの先端部には、それぞれ外部ケーブル62Aの途中部位を把持する把持部材63Cが設けられている。そして、支柱63Aには、支持横棒63Bよりも下側に位置して後述する第1の動力ボックス65がボックス取付部63Dを介して取付けられている。
64は電動モータ61への給電を制御するモータ制御装置で、該モータ制御装置64は、第1の動力ボックス65、第2の動力ボックス66、制御ボックス67を有する構成としている。そして、第1の動力ボックス65は、機械室18外、具体的には、ケーブルスタンド63の支柱63Aに取付けられている。一方、第2の動力ボックス66は、機械室18内、具体的には、機械室18内に位置して電動モータ61の上部(取付台61B)にブラケット(図示せず)等を介して取付けられている。
この場合、第1の動力ボックス65には、外部電源10に通じる外部ケーブル62Aが接続される接続端子68と、後述する第1の安全回路72とが収容されている。一方、第2の動力ボックス66には、後述する第2の安全回路73と、上述した第1ないし第3の実施の形態と同様の始動停止回路30とが収容されている。
In this case, the
また、制御ボックス67は、上述した実施の形態の第3例と同様に、機械室18外、より具体的には、旋回フレーム6上で機械室18(隔壁16)よりも前側、かつ、作動油タンク12より右側、換言すれば、エンジンが搭載される油圧ショベルであれば燃料タンクが取付けられる部位に配置している。
Further, the
この場合、第1の動力ボックス65と制御ボックス67との間には、第1の接続ケーブル69(図21中にのみに図示)が配設されている。第2の動力ボックス66と制御ボックス67との間には、第2の接続ケーブル70が配設されている。制御ボックス67とコントローラ39等との間には、第3の接続ケーブル71が配設されている。
In this case, a first connection cable 69 (shown only in FIG. 21) is disposed between the
72は第1の動力ボックス65に収容された第1の安全回路を示している。この第1の安全回路72は、給電ケーブル62の途中に設けられ、後述する第2の安全回路73と共に電気的異常から電動モータ61を保護する安全回路を構成するものである。このために、第1の安全回路72には、短絡、漏電を含む電気的異常が発生したときに給電ケーブル62を遮断するブレーカ72A等が設けられている。
73は第2の動力ボックス66に収容された第2の安全回路を示している。この第2の安全回路73も、給電ケーブル62の途中に設けられ、第1の安全回路72と共に電気的異常から電動モータ61を保護する安全回路を構成するものである。このために、第2の安全回路73には、給電ケーブル62に過負荷電流が生じたときに該給電ケーブル62を遮断するサーマルリレー73A等が設けられている。
本実施の形態は、上述の如きモータ制御装置64を用いて電動モータ61の運転制御(給電制御)を行うもので、その基本的作用については、上述した第1ないし第3の実施の形態によるものと格別差異はない。
In this embodiment, operation control (power feeding control) of the
特に、本実施の形態の場合は、第1の動力ボックス65と第2の動力ボックス66とを有する構成としている。即ち、動力ボックス65,66は、外部電源10に通じる外部ケーブル62Aが接続される接続端子68とブレーカ72Aが設けられた第1の安全回路72とを収容する第1の動力ボックス65と、サーマルリレー73Aが設けられた第2の安全回路73と始動停止回路30とを収容する第2の動力ボックス66とに分割して車体(上部旋回体4)に配置する構成としている。この場合、外部ケーブル62Aを機械室18外のケーブルスタンド63に配置された第1の動力ボックス65に容易に取付けることができ、外部ケーブル62Aの接続作業の容易化を図ることができる。
Particularly, in the case of the present embodiment, the
なお、上述した各実施の形態では、油圧ショベル1の外部にある商用電源等の外部電源10から給電ケーブル21,43,62を介して電動モータ9,41,51,61に給電する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、リチウムイオンバッテリ等の大容量のバッテリ電源(蓄電池)を車体に搭載し、該車体に搭載されたバッテリ電源から給電ケーブルを介して電動モータに給電する構成としてもよい。この場合には、例えば直流バッテリ電圧を交流電圧に変化して電動モータに給電するために、電動モータの始動と停止を行う始動停止回路としてインバータ回路を用いることができる。
In each of the embodiments described above, power is supplied to the
上述した第3および第4の実施の形態では、制御ボックス54,67を旋回フレーム6上で機械室18(隔壁16)よりも前側、かつ、作動油タンク12より右側(エンジンが搭載される油圧ショベルであれば燃料タンクが取付けられる部位)に配置する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、制御ボックスを、オペレータが搭乗するキャブ内やキャブの近傍、車体の前側に設けられるユーティリティー室等、機械室外の他の部位に配置してもよい。また、動力ボックスについても、同様に機械室外に配置することができる。
In the third and fourth embodiments described above, the
上述した各実施の形態では、電気的異常から電動モータ9,41,51,61等の保護を行う安全回路29,72,73として、ブレーカ29A,72Aとサーマルリレー29B,73Aを用いる構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、安全回路として、例えば、過負荷状態、不足電圧状態、過電圧状態、地絡、短絡等の電気的異常から電動モータおよびモータ制御装置を保護することができる各種の保護機器、保護回路を用いることができる。
In each of the above-described embodiments, the
上述した各実施の形態では、電動モータ9,41,51,61の始動と停止を行う始動停止回路30として、スターデルタ回路30Aを用いる構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、始動停止回路として、例えば、リアクトル回路、インバータ回路等、少なくとも電動モータの始動と停止とを行うことができる各種の機器、回路を用いることができる。
In each of the above-described embodiments, the case where the
上述した各実施の形態では、上部旋回体4のカウンタウエイト8に取付けたケーブル支持部材としてのケーブルスタンド22,63を介して給電ケーブル21,43,62を上部旋回体4内に引込む構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、下部走行体にケーブルスタンド、ケーブルリール等のケーブル支持部材を取付けると共に、下部走行体と上部旋回体との間にスリップリングを設け、下部走行体側からケーブル支持部材、スリップリングを介して給電ケーブルを上部旋回体内に引込む構成としてもよい。
In each of the above-described embodiments, the feeding
このような下部走行体側から給電ケーブルを引込む構成とした場合は、上述した第4の実施の形態のように、モータ制御装置の動力ボックスを第1の動力ボックスと第2の動力ボックスとを有する構成とし、第1の動力ボックスを下部走行体側に配置し、第2の動力ボックスを上部旋回体側に配置する構成とすることができる。この構成によれば、外部ケーブルを機械室外に配置された第1の動力ボックスに容易に取付けることができ、外部ケーブルの接続作業の容易化を図ることができる。 When the power feeding cable is pulled in from the lower traveling body side, the power box of the motor control device includes the first power box and the second power box as in the fourth embodiment described above. It can be set as a structure, and it can be set as the structure which arrange | positions a 1st power box on the lower traveling body side, and arrange | positions a 2nd power box on the upper revolving body side. According to this configuration, the external cable can be easily attached to the first power box arranged outside the machine room, and the connection work of the external cable can be facilitated.
上述した各実施の形態では、電動式建設機械としてクローラ式の油圧ショベル1を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えばホイール式の油圧ショベル、ホイールローダ等の他の建設機械にも広く適用することができる。さらに、フォークリフト、リフトトラック等の産業機械やトラクタ等の農業機械を含む各種の作業を行う作業機械に適用することができる。
In each embodiment mentioned above, crawler type
1 油圧ショベル(電動式建設機械)
2 下部走行体(車体)
4 上部旋回体(車体)
5D ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)
5E アームシリンダ(油圧アクチュエータ)
5F バケットシリンダ(油圧アクチュエータ)
6 旋回フレーム(支持フレーム)
8 カウンタウエイト
9,41,51,61 電動モータ
10 外部電源
11 油圧ポンプ
16 隔壁
17 外装カバー
18 機械室
21,43,62 給電ケーブル
21A,43A,62A 外部ケーブル
23,44,52,64 モータ制御装置
24,45,53,65,66 動力ボックス
25,46,54,67 制御ボックス
29,72,73 安全回路
29A,72A ブレーカ
29B,73A サーマルリレー
30 始動停止回路
31 信号出力回路
34 始動停止制御回路
1 Hydraulic excavator (Electric construction machine)
2 Lower traveling body (car body)
4 Upper swing body (car body)
5D boom cylinder (hydraulic actuator)
5E Arm cylinder (hydraulic actuator)
5F Bucket cylinder (hydraulic actuator)
6 Rotating frame (support frame)
8
Claims (5)
該モータ制御装置は、前記給電ケーブルの途中に設けられ電気的異常から前記電動モータを保護する安全回路と、前記給電ケーブルの途中に前記安全回路と直列に設けられ前記電動モータの始動と停止を行う始動停止回路と、前記安全回路から出力される信号を外部機器に出力する信号出力回路と、外部からの信号に基づいて前記始動停止回路の切換を行う始動停止制御回路とにより構成してなる電動式建設機械において、
前記モータ制御装置は、前記安全回路と前記始動停止回路とを収容する動力ボックスと、前記信号出力回路と前記始動停止制御回路とを収容する制御ボックスとの2つの収容ボックスを有し、前記車体に前記動力ボックスと前記制御ボックスとを別々の位置で配置する構成としたことを特徴とする電動式建設機械。 A vehicle body, an electric motor that rotates when power is supplied from a battery power source or an external power source mounted on the vehicle body via a power supply cable, a hydraulic pump that is driven by the electric motor, and pressure oil that is discharged from the hydraulic pump A hydraulic actuator driven by the motor, and a motor control device that operates the electric motor,
The motor control device is provided in the middle of the power supply cable to protect the electric motor from an electrical abnormality, and is provided in series with the safety circuit in the middle of the power supply cable to start and stop the electric motor. A start / stop circuit to perform, a signal output circuit for outputting a signal output from the safety circuit to an external device, and a start / stop control circuit for switching the start / stop circuit based on an external signal. In electric construction machinery,
The motor control device includes two storage boxes, a power box that stores the safety circuit and the start / stop circuit, and a control box that stores the signal output circuit and the start / stop control circuit. An electric construction machine characterized in that the power box and the control box are arranged at different positions.
前記動力ボックスと前記制御ボックスは何れも、前記機械室内に配置する構成としてなる請求項1に記載の電動式建設機械。 The vehicle body includes a support frame that forms a support shaft structure and on which the electric motor and the hydraulic pump are mounted, a counterweight that is disposed on the rear side in front and rear of the electric motor, and that balances the weight. A partition that is disposed in front of the motor and extends in the left and right directions of the vehicle body, and an exterior cover that defines a machine room for housing the electric motor and the hydraulic pump between the counterweight and the partition. And
The electric construction machine according to claim 1, wherein both the power box and the control box are arranged in the machine room.
前記動力ボックスは、前記機械室内に位置して前記電動モータに取付け、前記制御ボックスは、前記機械室外に配置する構成としてなる請求項1に記載の電動式建設機械。 The vehicle body includes a support frame that forms a support shaft structure and on which the electric motor and the hydraulic pump are mounted, a counterweight that is disposed on the rear side in front and rear of the electric motor, and that balances the weight. A partition that is disposed in front of the motor and extends in the left and right directions of the vehicle body, and an exterior cover that defines a machine room for housing the electric motor and the hydraulic pump between the counterweight and the partition. And
The electric construction machine according to claim 1, wherein the power box is located in the machine room and attached to the electric motor, and the control box is arranged outside the machine room.
前記動力ボックスは、前記外部電源に通じる外部ケーブルが接続される接続端子と前記第1の安全回路とを収容する第1の動力ボックスと、前記第2の安全回路と前記始動停止回路とを収容する第2の動力ボックスとを有し、
前記動力ボックスのうち前記第1の動力ボックスは、前記機械室外に配置する構成としてなる請求項2,3または4に記載の電動式建設機械。 The safety circuit includes a first safety circuit provided with a breaker that cuts off the power supply cable when an electrical abnormality including a short circuit or leakage occurs, and the power supply when an overload current is generated in the power supply cable. It consists of a second safety circuit with a thermal relay that cuts off the cable,
The power box accommodates a first power box that accommodates a connection terminal to which an external cable leading to the external power source is connected and the first safety circuit, and a second safety circuit and the start / stop circuit. A second power box that
The electric construction machine according to claim 2, 3 or 4, wherein the first power box among the power boxes is arranged outside the machine room.
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