JP4557073B2 - 旋回駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば建設機械や特装車等に使用される旋回駆動装置に関する。
従来、旋回駆動装置としては、特開平９−１９５３２２号公報（特許文献１）に記載されたものがある。
この旋回駆動装置は、エンジンにより駆動される可変容量式の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの作動油を動力源にして油圧ショベルの上部旋回体を旋回駆動する旋回モータとを備えている。
上記油圧ポンプと旋回モータとの間には、作動油の流量を調節する流量調節弁が設置されている。この流量制御弁を旋回モータに接続する管路に発生する圧力は検知手段で検知される。
上記検知手段は、上記圧力を示す検知信号を制御装置へ送出する。そして、上記制御装置は、検知手段からの検知信号に基づいて、油圧ポンプの吐出流量を減少させる。
このように、上記制御装置は、検知手段からの検知信号に基づいて、油圧ポンプの吐出流量を減少させるので、旋回モータの起動時や加速時のリリーフロスを低減することができる。
しかしながら、上記従来の旋回駆動装置には、エンジンが油圧ポンプを常時駆動するため、上部旋回体の非旋回時、油圧ポンプが吐出した作動油は仕事をせずに熱となり、エネルギが無駄になるという問題がある。
特開平９−１９５３２２号公報
そこで、本発明の課題は、大きな省エネルギが図れる旋回駆動装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の旋回駆動装置は、
旋回体と、
上記旋回体を旋回させる油圧モータと、
上記油圧モータに作動油を送る油圧ポンプと、
上記油圧ポンプを駆動する電動機と、
上記油圧ポンプから上記油圧モータへ流れる作動油の圧力を規制するリリーフ弁と、
上記電動機に供給する電流の周波数を制御するインバータと、
上記油圧モータのメータイン圧力が上記リリーフ弁のリリーフ圧未満となるように、上記電動機の回転数を上記インバータを介して制御する制御装置と、
上記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサと、
上記油圧ポンプと上記油圧モータとの間に設けられ、上記旋回体の旋回速度を調整するコントロールバルブと
を備え、
上記制御装置は、
上記コントロールバルブのメータイン開口面積およびブリードオフ開口面積を、パイロット圧または上記コントロールバルブのスプール位置に基づいて求める開口面積計算手段と、
上記吐出圧センサが検出した吐出圧と、上記油圧ポンプまたは上記電動機の回転数とに基づいて、上記油圧ポンプの吐出量を推定する吐出量推定手段と、
上記吐出圧センサが検出した吐出圧と、上記開口面積計算手段が求めた上記コントロールバルブのブリードオフ開口面積と、上記吐出流推定手段が推定した上記油圧ポンプの吐出量とに基づいて、上記油圧モータのメータイン流量を推定する流量推定手段と、
上記開口面積計算手段が求めた上記コントロールバルブのメータイン開口面積と、上記流量推定手段が推定した上記油圧モータのメータイン流量とに基づいて、上記油圧ポンプから上記油圧モータまでの圧力損失を推定する圧力損失推定手段と、
上記吐出圧センサが検出した吐出圧から、上記圧力損失推定手段が推定した圧力損失を引いた値が、上記リリーフ弁のリリーフ圧未満となるように、上記電動機の回転数を制御する回転数制御手段と
を有することを特徴としている。
上記構成の旋回駆動装置によれば、上記油圧ポンプは電動機によって駆動されるので、旋回体の非旋回時には、電動機を止めて、油圧ポンプによる無駄な作動油の吐出を低減することができる。
また、上記制御装置は、油圧モータのメータイン圧力がリリーフ弁のリリーフ圧未満となるように、電動機の回転数をインバータを介して制御するので、リリーフ弁の開放を抑制して、その開放による動力損失を低減することができる。
このように、上記旋回駆動装置は、油圧ポンプによる無駄な作動油の吐出を低減することができて、リリーフ弁の開放による動力損失を低減することができるので、大きな省エネルギを図ることができる。
また、上記制御装置が、開口面積計算手段、吐出量推定手段、流量推定手段、圧力損失推定手段および回転数制御手段を有することによって、リリーフ弁の開放を抑制できる。
したがって、上記油圧モータのメータイン圧力を検出する圧力センサを設置しなくても、リリーフ弁の開放による動力損失を低減することができる。
このような旋回駆動装置は、油圧モータのメータイン圧力を検出する圧力センサの設置が困難な場合に好適である。
また、本発明の旋回駆動装置は、
旋回体と、
上記旋回体を旋回させる油圧モータと、
上記油圧モータに作動油を送る油圧ポンプと、
上記油圧ポンプを駆動する電動機と、
上記油圧ポンプから上記油圧モータへ流れる作動油の圧力を規制するリリーフ弁と、
上記電動機に供給する電流の周波数を制御するインバータと、
上記油圧モータのメータイン圧力が上記リリーフ弁のリリーフ圧未満となるように、上記電動機の回転数を上記インバータを介して制御する制御装置と、
上記油圧ポンプと上記油圧モータとの間に設けられ、上記旋回体の旋回速度を調整するコントロールバルブと
を備え、
上記制御装置は、
上記コントロールバルブのメータイン開口面積およびブリードオフ開口面積を、パイロット圧または上記コントロールバルブのスプール位置に基づいて求める開口面積計算手段と、
上記油圧ポンプまたは上記電動機の回転数と、上記油圧ポンプまたは上記電動機のトルクとに基づいて、上記油圧ポンプの吐出圧を推定する吐出圧推定手段と、
上記吐出圧推定手段が推定した上記油圧ポンプの吐出圧と、上記油圧ポンプまたは上記電動機の回転数とに基づいて、上記油圧ポンプの吐出量を推定する吐出量推定手段と、
上記吐出圧推定手段が推定した上記油圧ポンプの吐出圧と、上記開口面積計算手段が求めた上記コントロールバルブのブリードオフ開口面積と、上記吐出流推定手段が推定した上記油圧ポンプの吐出量とに基づいて、上記油圧モータのメータイン流量を推定する流量推定手段と、
上記開口面積計算手段が求めた上記コントロールバルブのメータイン開口面積と、上記流量推定手段が推定した上記油圧モータのメータイン流量とに基づいて、上記油圧ポンプから上記油圧モータまでの圧力損失を推定する圧力損失推定手段と、
上記吐出圧推定手段が推定した上記油圧ポンプの吐出圧から、上記圧力損失推定手段が推定した圧力損失を引いた値が、上記リリーフ弁のリリーフ圧未満となるように、上記電動機の回転数を制御する回転数制御手段と
を有することを特徴としている。
上記構成の旋回駆動装置によれば、上記油圧ポンプは電動機によって駆動されるので、旋回体の非旋回時には、電動機を止めて、油圧ポンプによる無駄な作動油の吐出を低減することができる。
また、上記制御装置は、油圧モータのメータイン圧力がリリーフ弁のリリーフ圧未満となるように、電動機の回転数をインバータを介して制御するので、リリーフ弁の開放を抑制して、その開放による動力損失を低減することができる。
このように、上記旋回駆動装置は、油圧ポンプによる無駄な作動油の吐出を低減することができて、リリーフ弁の開放による動力損失を低減することができるので、大きな省エネルギを図ることができる。
また、上記制御装置が、開口面積計算手段、吐出圧推定手段、吐出量推定手段、流量推定手段、圧力損失推定手段および回転数制御手段を有するので、リリーフ弁の開放を抑制できる。
したがって、上記油圧モータのメータイン圧力を検出する圧力センサや、油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサを設置しなくても、リリーフ弁の開放による動力損失を低減することができる。
また、上記油圧モータのメータイン圧力を検出する圧力センサや、油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサを設置しなくてもよいので、部品点数を少なくして、製造コストを低減することができる。
一実施形態の旋回駆動装置は、
上記油圧モータのメータイン圧力を検出する圧力センサを備える。
上記実施形態の旋回駆動装置によれば、上記圧力センサが油圧モータのメータイン圧力を検出するので、制御装置による電動機の回転数制御の信頼性を高めることができる。
一実施形態の旋回駆動装置では、
上記制御装置は、上記リリーフ弁の動作に基づいて、上記電動機の回転数を制御する。
上記実施形態の旋回駆動装置によれば、上記制御装置は、リリーフ弁の動作に基づいて、電動機の回転数を制御するので、リリーフ弁の開放による動力損失を確実に低減することができる。
一実施形態の旋回駆動装置では、
上記制御装置は、上記リリーフ弁を通過する作動油の流量に基づいて、上記電動機の回転数を制御する。
上記実施形態の旋回駆動装置によれば、上記制御装置は、リリーフ弁を通過する作動油の流量に基づいて、電動機の回転数を制御するので、リリーフ弁の開放による動力損失を確実に低減することができる。
本発明の旋回駆動装置によれば、旋回体の非旋回時には、油圧ポンプを駆動する電動機を止めて、油圧ポンプによる無駄な作動油の吐出を低減することができると共に、制御装置が電動機の回転数をインバータを介して制御し、リリーフ弁の開放を抑制して、その開放による動力損失を低減することができるので、省エネルギ効果を大きくすることができる。
以下、本発明の旋回駆動装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、バッテリ式ショベル１を斜め上方から見た概略図である。
上記バッテリ式ショベル１は、下部走行体２と、この下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、この上部旋回体３に取り付けられ、掘削作業等を行う掘削作業機４とを備えている。また、上記下部走行体２および上部旋回体３は、バッテリ式ショベル１の車両本体を構成している。なお、以下の説明では、特に断らない限り「前側」、「後側」、「左側」および「右側」はそれぞれ下部走行体２を基準として前側、後側、左側および右側を意味する。なお、上記上部旋回体３は旋回体の一例である。
上記下部走行体２には、走行用のクローラ５と、整地作業等を行うためのブレード６とが設けられている。そして、上記下部走行体２には、クローラ５を駆動するための走行用油圧モータ１５と、ブレード６を駆動するためのブレードシリンダ１６とが設けられている。
上記上部旋回体３にはオペレータキャビン７が設けられている。このオペレータキャビン７の後側には作動油タンク８を、また、オペレータキャビン７の右側にはマシンキャブ９を設置している。そして、上記上部旋回体３は旋回用油圧モータ１３を搭載しており、この旋回用油圧モータ１３が上部旋回体３を下部走行体２に対して旋回させる。なお、上記旋回用油圧モータ１３は油圧モータの一例である。
上記掘削作業機４は、基端部が上部旋回体３に回動可能に連結されるブーム１０と、このブーム１０の先端部に回動可能に連結されるアーム１１と、このアーム１１の先端部に回動可能に連結されるバケット１２とを有している。そして、上記掘削作業機４には、ブーム１０を駆動するためのブームシリンダ１７と、アーム１１を駆動するためのアームシリンダ１８と、バケット１２を駆動するためのバケットシリンダ１９とが設けられている。
上記ブームシリンダ１７は、一端が上部旋回体３に回動可能に支持され、他端であるロッド１７ａの先端がブーム１０の基端部寄りに回動可能に連結されており、伸縮によりブーム１０を基端部を中心に回動（起伏）させる。
上記アームシリンダ１８は、一端がブーム１０の上面に回動可能に支持され、他端であるロッド１８ａの先端がアーム１１に回動可能に連結されており、伸縮によりアーム１１をブーム１０との連結軸を中心に回動させる。
上記バケットシリンダ１９は、一端がアーム１１の前面に回動可能に支持され、他端であるロッド１９ａの先端がバケット１２に回動可能に連結されており、伸縮によりバケット１２をアーム１１との連結軸を中心に回動させる。
図示しないが、上記バッテリ式ショベル１は、ブレードシリンダ１６、ブームシリンダ１７、バケットシリンダ１９および走行用油圧モータ１５を駆動するための駆動システムも備えている。
なお、図１の１４はリモコン部である。このリモコン部１４は、オペレータキャビン７内に設けられた操作レバー（図示せず）に接続されている。
図２は、上記バッテリ式ショベル１の要部の構成のブロック図である。
上記バッテリ式ショベル１は、バッテリ２０と、このバッテリ２０の電気を使用して第１油圧ポンプ２３を電動駆動する第１電動駆動部２１と、バッテリ２０の電気を使用して第２，第３油圧ポンプ２４，２５を電動駆動する第２電動駆動部２２とを備えている。
上記第１電動駆動部２１は、インバータ機能を有し、駆動軸の回転速度の変更が可能となっている。この第１電動駆動部２１には固定容量の第１油圧ポンプ２３が接続され、第１油圧ポンプ２３の作動油が旋回用油圧モータ１３およびブレードシリンダ１６に供給される。
上記第２電動駆動部２２は、インバータ機能を有し、駆動軸の回転速度の変更が可能となっている。この第２電動駆動部２２には、固定容量の第２油圧ポンプ２４と固定容量の第３油圧ポンプ２５とが同軸に接続されている。上記第２油圧ポンプ２４の作動油が、走行用油圧モータ１５、ブームシリンダ１７、アームシリンダ１８およびバケットシリンダ１９に供給される。一方、上記第３油圧ポンプ２５の作動油はリモコン部１４に供給される。
図３は、上記バッテリ式ショベル１に搭載された旋回駆動装置２６の回路図である。
上記旋回駆動装置２６は、下部走行体２に対して上部旋回体３を旋回させる旋回用油圧モータ１３と、この旋回用油圧モータ１３に作動油を送る固定容量の第１油圧ポンプ２３と、この第１油圧ポンプ２３を駆動する電動モータ３１と、第１油圧ポンプ２３から旋回用油圧モータ１３へ流れる作動油の圧力を規制する第１，第２リリーフ弁３３，３４と、電動モータ３１に供給する電流の周波数を制御するインバータ３２と、電動モータ３１の回転数をインバータ３２を介して制御する制御装置２８とを備えている。なお、上記電動モータ３１とインバータ３２とが第１電動駆動部２１を構成している。また、上記第１，第２リリーフ弁３３，３４はリリーフ弁の一例であり、電動モータ３１は電動機の一例である。
また、上記旋回用油圧モータ１３と第１油圧ポンプ２３との間には４ポート３位置の電磁切替弁２７が設けられている。この電磁切替弁２７のポンプポートＰは、第１チェック弁３８およびメインライン３６を介して第１油圧ポンプ２３に接続されている。なお、上記電磁切替弁２７はコントロールバルブの一例である。
上記第１チェック弁３８は、第１油圧ポンプ２３から電磁切替弁２７のポンプポートＰに向けての流れが順方向とするものである。つまり、上記第１油圧ポンプ２３からポンプポートＰに向かって作動油が流れるときには、第１チェック弁３８が開放する。逆に、上記ポンプポートＰから第１油圧ポンプ２３に向かって作動油が流れるときには、第１チェック弁３８が閉鎖する。
上記電磁切替弁２７のタンクポートＴは排出ライン３７を介して作動油タンク８に接続されている。この排出ライン３７とメインライン３６との間には第３リリーフ弁３５が接続されている。
上記電磁切替弁２７の第１モータポートＡと旋回用油圧モータ１３との間には第１圧力センサ２９が接続されている。この第１圧力センサ２９は、第１モータポートＡと旋回用油圧モータ１３との間の作動油の圧力を検出し、その圧力を示す信号を制御装置２８へ送出する。なお、上記第１圧力センサ２９は圧力センサの一例である。
また、上記第１モータポートＡと旋回用油圧モータ１３との間は、第１リリーフ弁３３および第２チェック弁３９を介してリリーフライン３８に接続されている。上記第１モータポートＡと旋回用油圧モータ１３との間の高圧の作動油は、第１リリーフ弁３３、リリーフライン３８および排出ライン３７を介して作動油タンク８に戻される。
上記電磁切替弁２７の第２モータポートＢと旋回用油圧モータ１３との間には第２圧力センサ３０が接続されている。この第２圧力センサ３０は、第２モータポートＢと旋回用油圧モータ１３との間の作動油の圧力を検出し、その圧力を示す信号を制御装置２８へ送出する。なお、上記第２圧力センサ３０は圧力センサの一例である。
また、上記第２モータポートＢと旋回用油圧モータ１３との間は、第２リリーフ弁３４および第３チェック弁４０が接続されている。上記第２モータポートＢと旋回用油圧モータ１３との間の高圧の作動油は、第２リリーフ弁３４、リリーフライン３８および排出ライン３７を介して作動油タンク８に戻される。
上記制御装置２８は、第１圧力センサ２９または第２圧力センサ３０からの信号に基づき、インバータ３２を介して電動モータ３１の回転数を制御する。また、上記制御装置２８は、上部旋回体３の操作方向を検出する操作方向検出手段４１を有している。
上記操作方向検出手段４１は、上記操作レバーからの信号に基づいて、または、電磁切替弁２７の位置に基づいて、上部旋回体３の操作方向を検出する。なお、上記操作方向検出手段４１は、マイクロコンピュータから成っている。
上記制御装置２８の制御により、電磁切替弁２７の位置が中立位置Ｓ０になると、ポンプポートＰと第１モータポートＡとの間が閉鎖すると共に、タンクポートＴと第２モータポートＢとの間も閉鎖する。
また、上記電磁切替弁２７の位置が順旋回位置Ｓ１１になると、ポンプポートＰと第１モータポートＡとの間が互いに連通し、作動油が第１モータポートＡから旋回用油圧モータ１３へ向かって流れる。このとき、上記第１モータポートＡから旋回用油圧モータ１３へ向かって流れる作動油の圧力が、旋回用油圧モータ１３のメータイン圧力となる。そして、上記旋回用油圧モータ１３から第２モータポートＢへ向かって流れる作動油の圧力が、旋回用油圧モータ１３のメータアウトの圧力となる。
また、上記電磁切替弁２７の位置が逆旋回位置Ｓ１２になると、ポンプポートＰと第２モータポートＢとの間が互いに連通し、作動油が第２モータポートＢから旋回用油圧モータ１３へ向かって流れる。このとき、上記第２モータポートＢから旋回用油圧モータ１３へ向かって流れる作動油の圧力が、旋回用油圧モータ１３のメータイン圧力となる。そして、上記旋回用油圧モータ１３から第１モータポートＡへ向かって流れる作動油の圧力が、旋回用油圧モータ１３のメータアウトの圧力となる。
上記構成の旋回駆動装置２６によれば、上部旋回体３を順旋回または逆旋回させる指令が操作レバーから出ていない場合、制御装置２８は電動モータ３１を止めて、第１油圧ポンプ２３が作動油を無駄に吐出するのを防ぐことができる。
また、上記制御装置２８は、動力損失を低減するため、旋回用油圧モータ１３のメータイン圧力を制御する。
以下、図４のフロチャートを用いて、旋回用油圧モータ１３のメータイン圧力の制御について説明する。
まず、ステップＳ１で、電動モータ３１が回転しているか否かを判定する。このステップＳ１で、電動モータ３１が回転していると判定された場合は、次のステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１で、電動モータ３１が回転していないと判定された場合は、再び、ステップＳ１を行う。すなわち、ステップＳ１は、電動モータ３１が回転していると判定されまで繰り返される。
次に、ステップＳ２で、旋回用油圧モータ１３のメータイン圧力Ｐ１を検出する。このとき、上記操作方向検出手段４１による上部旋回体３の旋回方向の検出結果に基づき、第１圧力センサ２９と第２圧力センサ３０とのうちの一方を選択する。より詳しくは、上記上部旋回体３が順旋回していることが検出された場合、第１モータポートＡと旋回用油圧モータ１３との間の作動油の圧力を第１圧力センサ２９で検出し、その圧力をメータイン圧力Ｐ１とする。逆に、上記上部旋回体３が逆旋回していることが検出された場合、第２モータポートＢと旋回用油圧モータ１３との間の作動油の圧力を第２圧力センサ３０で検出し、その圧力をメータイン圧力Ｐ１とする。
次に、ステップＳ３で、上記メータイン圧力Ｐ１が設定圧力Ｐｔｈ未満であるか否かを判定する。このステップＳ３で、上記メータイン圧力Ｐ１が設定圧力Ｐｔｈ未満であると判定された場合は、次のステップＳ４に進む。一方、上記ステップＳ３で、上記メータイン圧力Ｐ１が設定圧力Ｐｔｈ以上であると判定された場合は、ステップＳ５で、インバータ３２を介して電動モータ３１の回転速度を減速させた後、ステップＳ３に戻る。なお、上記設定圧力Ｐｔｈは、第１リリーフ弁３３および第２リリーフ弁３４のリリーフ圧より小さくなるように予め設定されている。また、ステップＳ５では、予め設定された速度だけ、電動モータ３１の回転速度を減速させる。
次に、ステップＳ４で、電動モータ３１は停止したか否かを判定する。このステップＳ４で、電動モータ３１が停止していると判定された場合は、処理を終了する。一方、ステップＳ４で、電動モータ３１が停止していると判定された場合は、ステップＳ３に戻る。
このように、上記メータイン圧力Ｐ１が設定圧力Ｐｔｈ以上とならないように、電動モータ３１の回転速度を制御するので、第１リリーフ弁３３および第２リリーフ弁３４の無駄な開放による動力損失を低減することできる。
したがって、上記上部旋回体３の非旋回時には第１油圧ポンプ２３が作動油を吐出せず、第１リリーフ弁３３および第２リリーフ弁３４の無駄な開放による動力損失を低減することできるので、省エネルギ効果を大きくできる。
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態の旋回駆動装置１２６の回路図である。また、図５において、図３の第１実施形態の構成部と同一構成部は、図３の構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
本実施形態の旋回駆動装置１２６は、上記第１実施形態と同様に、バッテリ式ショベルの上部旋回体を旋回駆動するものであるが、第１圧力センサ２９および第２圧力センサ３０を備えておらず、吐出圧センサ４２とを備えている点が、上記第１実施形態と異なっている。
上記吐出圧センサ４２はメインライン３６に接続されている。そして、上記吐出圧センサ４２は、第１油圧ポンプ２３の吐出圧を検出し、その吐出圧を示す信号を制御装置１２８へ送出する。
上記制御装置１２８は、スプール位置検出手段１４３、開口面積計算手段１４４、吐出量推定手段１４５、流量推定手段１４６、回転数制御手段１４７、モータ回転数検出手段１４８および圧力損失推定手段１４９を有している。このスプール位置検出手段１４３、開口面積計算手段１４４、吐出量推定手段１４５、流量推定手段１４６、回転数制御手段１４７、モータ回転数検出手段１４８および圧力損失推定手段１４９は、マイクロコンピュータにより構成されている。
上記構成の旋回駆動装置１２６が上部旋回体を旋回駆動する場合、図６に示すように、まず、モータ回転数検出手段１４８が電動モータ３１の回転数を検出し、吐出圧センサ４２が第１油圧ポンプ２３の吐出圧を検出し、スプール位置検出手段１４３が電磁切替弁２７のスプール位置を検出する。
次に、上記吐出量推定手段１４５が、上記電動モータ３１の回転数と、上記第１油圧ポンプ２３の吐出圧とに基づいて、第１油圧ポンプ２３の吐出量を推定する。
次に、上記開口面積計算手段１４４が、上記電磁切替弁２７のスプール位置に基づいて、電磁切替弁２７のメータイン開口面積およびブリードオフ開口面積を計算する。
上記メータイン開口面積とは、電磁切替弁２７の位置が順旋回位置Ｓ１１である場合、ポンプポートＰから第１モータポートＡに至る流路の等価有効断面積であり、また、電磁切替弁２７の位置が逆旋回位置Ｓ１２である場合、ポンプポートＰから第２モータポートＢに至る流路の等価有効断面積である。
上記ブリードオフ開口面積とは、電磁切替弁２７の位置が順旋回位置Ｓ１１である場合、第１モータポートＡからタンクポートＴに至る流路の等価有効断面積であり、また、電磁切替弁２７の位置が逆旋回位置Ｓ１２である場合、第２モータポートＢからタンクポートＴに至る流路の等価有効断面積である。
次に、上記流量推定手段１４６が、上記第１油圧ポンプ２３の吐出圧と、上記電磁切替弁２７のブリードオフ開口面積と、上記第１油圧ポンプ２３の吐出量とに基づいて、旋回用油圧モータ１３のメータイン流量を推定する。
次に、上記圧力損失推定手段１４９が、上記電磁切替弁２７のメータイン開口面積と、上記旋回用油圧モータ１３のメータイン流量とに基づいて、第１油圧ポンプ２３から旋回用油圧モータ１３までの圧力損失を推定する。
次に、上記回転数制御手段１４７が、上記第１油圧ポンプ２３の吐出圧から、圧力損失推定手段１４９が推定した圧力損失を引いた値が、第１リリーフ弁３３および第２リリーフ弁３４のリリーフ圧未満となるように、電動モータ３１の回転数をインバータ３２を介して制御する。ここで、上記第１油圧ポンプ２３の吐出圧から、圧力損失推定手段１４９が推定した圧力損失を引いた値は、旋回用油圧モータ１３のメータイン圧力に相当すると推定できる。
したがって、上記第１リリーフ弁３３および第２リリーフ弁３４の無駄な開放による動力損失を低減することできる。
すなわち、本実施形態の旋回駆動装置１２６も、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、上記第１実施形態では、第１圧力センサ２９および第２圧力センサ３０の２つのセンサを備える必要があったが、本実施形態では、１つの吐出圧センサ４２を備えるだけでよい。
したがって、上記第１実施形態に比べて本実施形態の方が製造コストを低く抑えることができる。
また、上記第１圧力センサ２９および第２圧力センサ３０に比べて、吐出圧センサ４２の方が、空きスペース等の理由から、設置が容易である。
上記第２実施形態では、制御装置１２８に、電磁切替弁２７のメータイン開口面積およびブリードオフ開口面積を、電磁切替弁２７のスプール位置に基づいて求める開口面積計算手段１４４を設けていたが、電磁切替弁２７のメータイン開口面積およびブリードオフ開口面積を、パイロット圧に基づいて求める開口面積計算手段１４４を設けてもよい。
上記第２実施形態では、制御装置１２８に、吐出圧センサ４２が検出した吐出圧と、電動モータ３１の回転数とに基づいて、第１油圧ポンプ２３の吐出量を推定する吐出量推定手段１４５を設けていたが、吐出圧センサ４２が検出した吐出圧と、第１油圧ポンプ２３の回転数とに基づいて、第１油圧ポンプ２３の吐出量を推定する吐出量推定手段１４５を設けてもよい。
［第３実施形態］
図７は、本発明の第３実施形態の旋回駆動装置２２６の回路図である。また、図７において、図５の第２実施形態の構成部と同一構成部は、図５の構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
本実施形態の旋回駆動装置２２６は、上記第２実施形態と同様に、バッテリ式ショベルの上部旋回体を旋回駆動するものであるが、吐出圧センサ４２を備えておらず、制御装置２２８を備えている点が、上記第２実施形態と異なっている。
上記制御装置２２８は、上記第２実施形態には無かった吐出圧推定手段２５０を有している。この吐出圧推定手段２５０は、スプール位置検出手段１４３等と同様に、マイクロコンピュータにより構成されている。そして、上記吐出圧推定手段２５０は、第１油圧ポンプ２３または電動モータ３１の回転数と、第１油圧ポンプ２３または電動モータ３１のトルクとに基づいて、第１油圧ポンプ２３の吐出圧を推定する。
上記構成の旋回駆動装置２２６は、上記吐出圧推定手段２５０は吐出圧センサ４２の代わりを果たすことができるので、上記第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、上記吐出圧センサ４２は不要であるから、吐出圧センサ４２分の製造コストを下げることができる。
［第４実施形態］
図８は、本発明の第４実施形態の旋回駆動装置３２６の回路図である。また、図８において、図７の第３実施形態の構成部と同一構成部は、図７の構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
本実施形態の旋回駆動装置３２６は、制御装置２２８の代わりに制御装置３２８を備えている点が、上記第３実施形態と異なる。
上記制御装置３２８は、マイクロコンピュータにより構成された開放検知手段３５１を有している。この開放検知手段３５１は第１リリーフ弁３３および第２リリーフ弁３４の開放を検知する。この検知は、例えば、第１リリーフ弁３３および第２リリーフ弁３４のピストンの位置を検出するセンサの出力に基づいて行われる。
上記構成の旋回駆動装置３２６によれば、開放検知手段３５１が第１リリーフ弁３３または第２リリーフ弁３４の開放を検知すると、インバータ３２を介して電動モータ３１の回転速度を、予め設定された速度だけ減速させる。その後、上記開放検知手段３５１が第１リリーフ弁３３または第２リリーフ弁３４の開放が検知しているなら、さらに、インバータ３２を介して電動モータ３１の回転速度を、予め設定された速度だけ減速させる。
したがって、上記第１リリーフ弁３３および第２リリーフ弁３４の無駄な開放による動力損失を低減することできる。
［第５実施形態］
図９は、本発明の第５実施形態の旋回駆動装置４２６の回路図である。また、図９において、図３の第１実施形態の構成部と同一構成部は、図３の構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
本実施形態の旋回駆動装置４２６は、上記第１実施形態と同様に、バッテリ式ショベルの上部旋回体を旋回駆動するものであるが、第１圧力センサ２９および第２圧力センサ３０を備えておらず、流量センサ４５２を備えている点が、上記第１実施形態と異なっている。
上記流量センサ４５２はリリーフライン３８に接続されている。そして、上記流量センサ４５２は、リリーフライン３８を流れる作動油の流量を検出し、その流量を示す信号を制御装置４２８に送出する。
上記制御装置４２８は、流量センサ４５２からの信号に基づき、インバータ３２を介して電動モータ３１の回転数を制御する。
上記構成の旋回駆動装置４２６によれば、旋回用油圧モータ１３のメータイン圧力が高くなって、第１リリーフ弁３３または第２リリーフ弁３４が開放すると、作動油がリリーフライン３８を流れる。このとき、上記制御装置４２８は、流量センサ４５２からの信号に基づき第１リリーフ弁３３または第２リリーフ弁３４の開放を検知する。そうすると、上記制御装置４２８は、インバータ３２を介して電動モータ３１の回転速度を、予め設定された速度だけ減速させる。その後、上記制御装置４２８は、第１リリーフ弁３３または第２リリーフ弁３４の開放を検知しているなら、さらに、インバータ３２を介して電動モータ３１の回転速度を、予め設定された速度だけ減速させる。
したがって、上記第１リリーフ弁３３および第２リリーフ弁３４の無駄な開放による動力損失を低減することできる。
本発明は、上記第１〜５実施形態に限定されず、様々な実施形態がある。例えば、上記第１〜第５実施形態を適宜組み合わしたものを、本発明の一実施形態としてもよい。
図１はバッテリ式ショベルを斜め上方から見た概略図である。 図２は上記バッテリ式ショベルの要部の構成のブロック図である。 図３は本発明の第１実施形態の旋回駆動装置の回路図である。 図４は上記第１実施形態の旋回駆動装置の旋回用油圧モータのメータイン圧力の制御を説明するためのフロチャートである。 図５は本発明の第２実施形態の旋回駆動装置の回路図である。 図６は上記第２実施形態の旋回駆動装置の旋回用油圧モータのメータイン圧力の制御を説明するためのブロック図である。 図７は本発明の第３実施形態の旋回駆動装置の回路図である。 図８は本発明の第４実施形態の旋回駆動装置の回路図である。 図９は本発明の第５実施形態の旋回駆動装置の回路図である。
３ 上部旋回体
１３ 旋回用油圧モータ
２３ 第１油圧ポンプ
２７ 電磁切替弁
２６，１２６，２２６，３２６，４２６ 旋回駆動装置
２８，１２８，２２８，３２８，４２８ 制御装置
３１ 電動モータ
３２ インバータ
３３ 第１リリーフ弁
３４ 第２リリーフ弁
４２ 吐出圧センサ
１４４ 開口面積計算手段
１４５ 吐出量推定手段
１４６ 流量推定手段
１４７ 回転数制御手段
１４９ 圧力損失推定手段
２５０ 吐出圧推定手段

Claims (5)

  1. 旋回体(３)と、
    上記旋回体(３)を旋回させる油圧モータ(１３)と、
    上記油圧モータ(１３)に作動油を送る油圧ポンプ(２３)と、
    上記油圧ポンプ(２３)を駆動する電動機(３１)と、
    上記油圧ポンプ(２３)から上記油圧モータ(１３)へ流れる作動油の圧力を規制するリリーフ弁(３３，３４)と、
    上記電動機(３１)に供給する電流の周波数を制御するインバータ(３２)と、
    上記油圧モータ(１３)のメータイン圧力が上記リリーフ弁(３３，３４)のリリーフ圧未満となるように、上記電動機(３１)の回転数を上記インバータ(３２)を介して制御する制御装置(２８，１２８，２２８，３２８，４２８)と、
    上記油圧ポンプ(２３)の吐出圧を検出する吐出圧センサ(４２)と、
    上記油圧ポンプ(２３)と上記油圧モータ(１３)との間に設けられ、上記旋回体(３)の旋回速度を調整するコントロールバルブ(２７)と
    を備え、
    上記制御装置(１２８)は、
    上記コントロールバルブ(２７)のメータイン開口面積およびブリードオフ開口面積を、パイロット圧または上記コントロールバルブ(２７)のスプール位置に基づいて求める開口面積計算手段(１４４)と、
    上記吐出圧センサ(４２)が検出した吐出圧と、上記油圧ポンプ(２３)または上記電動機(３１)の回転数とに基づいて、上記油圧ポンプ(２３)の吐出量を推定する吐出量推定手段(１４５)と、
    上記吐出圧センサ(４２)が検出した吐出圧と、上記開口面積計算手段(１４４)が求めた上記コントロールバルブ(２７)のブリードオフ開口面積と、上記吐出流推定手段が推定した上記油圧ポンプ(２３)の吐出量とに基づいて、上記油圧モータ(１３)のメータイン流量を推定する流量推定手段(１４６)と、
    上記開口面積計算手段(１４４)が求めた上記コントロールバルブ(２７)のメータイン開口面積と、上記流量推定手段(１４６)が推定した上記油圧モータ(１３)のメータイン流量とに基づいて、上記油圧ポンプ(２３)から上記油圧モータ(１３)までの圧力損失を推定する圧力損失推定手段(１４９)と、
    上記吐出圧センサ(４２)が検出した吐出圧から、上記圧力損失推定手段(１４９)が推定した圧力損失を引いた値が、上記リリーフ弁(３３，３４)のリリーフ圧未満となるように、上記電動機(３１)の回転数を制御する回転数制御手段(１４７)と
    を有することを特徴とする旋回駆動装置。
  2. 旋回体(３)と、
    上記旋回体(３)を旋回させる油圧モータ(１３)と、
    上記油圧モータ(１３)に作動油を送る油圧ポンプ(２３)と、
    上記油圧ポンプ(２３)を駆動する電動機(３１)と、
    上記油圧ポンプ(２３)から上記油圧モータ(１３)へ流れる作動油の圧力を規制するリリーフ弁(３３，３４)と、
    上記電動機(３１)に供給する電流の周波数を制御するインバータ(３２)と、
    上記油圧モータ(１３)のメータイン圧力が上記リリーフ弁(３３，３４)のリリーフ圧未満となるように、上記電動機(３１)の回転数を上記インバータ(３２)を介して制御する制御装置(２８，１２８，２２８，３２８，４２８)と、
    上記油圧ポンプ(２３)と上記油圧モータ(１３)との間に設けられ、上記旋回体(３)の旋回速度を調整するコントロールバルブ(２７)と
    を備え、
    上記制御装置(２２８)は、
    上記コントロールバルブ(２７)のメータイン開口面積およびブリードオフ開口面積を、パイロット圧または上記コントロールバルブ(２７)のスプール位置に基づいて求める開口面積計算手段(１４４)と、
    上記油圧ポンプ(２３)または上記電動機(３１)の回転数と、上記油圧ポンプ(２３)または上記電動機(３１)のトルクとに基づいて、上記油圧ポンプ(２３)の吐出圧を推定する吐出圧推定手段(２５０)と、
    上記吐出圧推定手段(２５０)が推定した上記油圧ポンプ(２３)の吐出圧と、上記油圧ポンプ(２３)または上記電動機(３１)の回転数とに基づいて、上記油圧ポンプ(２３)の吐出量を推定する吐出量推定手段(１４５)と、
    上記吐出圧推定手段(２５０)が推定した上記油圧ポンプ(２３)の吐出圧と、上記開口面積計算手段(１４４)が求めた上記コントロールバルブ(２７)のブリードオフ開口面積と、上記吐出流推定手段が推定した上記油圧ポンプ(２３)の吐出量とに基づいて、上記油圧モータ(１３)のメータイン流量を推定する流量推定手段(１４６)と、
    上記開口面積計算手段(１４４)が求めた上記コントロールバルブ(２７)のメータイン開口面積と、上記流量推定手段(１４６)が推定した上記油圧モータ(１３)のメータイン流量とに基づいて、上記油圧ポンプ(２３)から上記油圧モータ(１３)までの圧力損失を推定する圧力損失推定手段(１４９)と、
    上記吐出圧推定手段(２５０)が推定した上記油圧ポンプ(２３)の吐出圧から、上記圧力損失推定手段(１４９)が推定した圧力損失を引いた値が、上記リリーフ弁(３３，３４)のリリーフ圧未満となるように、上記電動機(３１)の回転数を制御する回転数制御手段(１４７)と
    を有することを特徴とする旋回駆動装置。
  3. 請求項１または２に記載の旋回駆動装置において、
    上記油圧モータ(１３)のメータイン圧力を検出する圧力センサ(２９，３０)を備えたことを特徴とする旋回駆動装置。
  4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の旋回駆動装置において、
    上記制御装置(３２８)は、上記リリーフ弁(３３，３４)の動作に基づいて、上記電動機(３１)の回転数を制御することを特徴とする旋回駆動装置。
  5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載の旋回駆動装置において、
    上記制御装置(４２８)は、上記リリーフ弁(３３，３４)を通過する作動油の流量に基づいて、上記電動機(３１)の回転数を制御することを特徴とする旋回駆動装置。
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