JP4712651B2 - Rotary connection device and working machine - Google Patents
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Description
本発明は、走行用電力モータ等の電動式駆動装置を走行体に用いた作業機において、旋回体上の電源や制御装置と、走行体に設けた電動式駆動装置およびセンサ等の電気機器との間で電力および制御信号の伝達を行なう回転式接続装置、ならびにこの回転式接続装置を備えた作業機に関する。 The present invention relates to a working machine using an electric drive device such as a traveling electric motor for a traveling body, a power source and a control device on a revolving body, and an electric device such as an electric drive device and a sensor provided on the traveling body; The present invention relates to a rotary connection device that transmits electric power and a control signal between them, and a work machine equipped with this rotary connection device.
トンネル内で掘削作業や運搬作業等を行なったり、屋内で例えば産業廃棄物の処理作業等を行なう場合、通常用いられるエンジン駆動の作業機を用いると、エンジンの排気ガスによりトンネル内あるいは屋内の空気が汚染される。このような作業環境においては、空気汚染を防止するため、エンジンの代わりにバッテリーや商用電源を用いた作業機が賞用される。また、排気ガスを排出しない電源を用いた作業機は、大気汚染の原因や地球温暖化の原因とならない点からも賞用される。 When excavation work, transport work, etc. are carried out in a tunnel, or when, for example, an industrial waste treatment work is carried out indoors, an engine-driven work machine that is usually used, the air in the tunnel or indoors is caused by engine exhaust gas. Is contaminated. In such a work environment, a work machine using a battery or a commercial power source is used instead of the engine in order to prevent air pollution. In addition, a work machine using a power source that does not discharge exhaust gas is also awarded because it does not cause air pollution or cause global warming.
このような電源を用いた作業機においては、走行用モータとして電動モータが使用され、旋回体上の電源から走行用電動モータへの電力の伝達や、走行体に設けた各種センサ等と旋回体上の制御装置との制御信号の伝達を行なうため、旋回装置に回転式接続装置が設けられる。従来の回転式接続装置は、低圧(例えば5V)の直流を用いる制御信号の回転式接続装置と、制御信号より高圧(例えば220V)の交流を使用する電力用の回転式接続装置とが、上下に重ねて同軸に配置される(例えば特許文献1参照)。この回転式接続装置は電力伝達用接続装置と制御信号伝達用接続装置とが同容量である。 In a working machine using such a power source, an electric motor is used as a traveling motor. Electric power is transmitted from the power source on the revolving unit to the traveling electric motor, various sensors provided on the traveling unit, and the revolving unit. In order to transmit control signals to the upper control device, a rotary connection device is provided in the swivel device. In the conventional rotary connection device, a rotary connection device for a control signal using a low-voltage (for example, 5 V) direct current and a rotary connection device for electric power that uses an alternating current of a higher voltage (for example, 220 V) than the control signal are Are arranged coaxially with each other (see, for example, Patent Document 1). In this rotary connection device, the power transmission connection device and the control signal transmission connection device have the same capacity.
上記従来の回転式接続装置は、電力用と制御信号用の回転式接続装置が上下に配置されるので、上下に多大なスペースを必要とする。そしてこの設置スペースを確保するため、作業機の高さを高くするかあるいはこの回転式接続装置を設置する余分のスペースを旋回体上に確保する必要があるという問題点があった。 The conventional rotary connection device requires a large space in the vertical direction because the rotary connection devices for power and control signals are arranged vertically. In order to secure this installation space, there has been a problem that it is necessary to increase the height of the working machine or to secure an extra space on the revolving structure for installing this rotary connection device.
本発明は、上記問題点に鑑み、設置スペースが狭くてすみ、作業機の高さを高くする等の必要のない構成の回転式接続装置とその装置を用いた作業機を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a rotary connection device having a configuration that does not require a small installation space and an increase in the height of the work implement, and a work implement using the device. And
請求項1の回転式接続装置は、電動式駆動装置を有する走行体上に旋回装置を介して旋回体を設置した作業機における前記旋回装置に設けられ、前記旋回体上に搭載した電源および制御装置と前記走行体に備えた電動式駆動装置、電気機器との間の電力および制御信号の伝達を行なう回転式接続装置において、
スリップリングおよびブラシからなる電力伝達用接続装置の内側に、前記スリップリングより小径のスリップリングとブラシからなる制御信号伝達用接続装置を、前記電力伝達用接続装置と前記制御信号伝達用接続装置の各スリップリングが同心をなすように配置し、
更に前記旋回体に取付けられて前記旋回体と共に旋回する前記電力伝達用接続装置の筒体と前記制御信号伝達用接続装置の筒体とを連結部材により連結した
ことを特徴とする。
The rotary connection device according to claim 1 is provided in the turning device in the working machine in which the turning body is installed on the traveling body having the electric drive device via the turning device, and the power supply and control mounted on the turning body. In a rotary connection device that transmits electric power and a control signal between a device and an electric drive device provided in the traveling body, electric equipment,
A control signal transmission connecting device comprising a slip ring and a brush having a smaller diameter than the slip ring is provided inside the power transmission connecting device comprising a slip ring and a brush, and the power transmission connecting device and the control signal transmitting connection device. Arrange so that each slip ring is concentric ,
Further, the cylinder of the power transmission connecting device attached to the swivel body and turning together with the swivel body and the cylinder of the control signal transmission connection device are connected by a connecting member .
請求項2の作業機は、請求項1に記載の回転式接続装置を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a work machine including the rotary connection device according to the first aspect.
本発明によれば、電力伝達用接続装置と制御信号用伝達用接続装置とが外側と内側に同心に配置されるので、これらのいずれか一方の接続装置の高さ以上の高さは必要とならず、高さ方向の設置スペースが大幅に削減される。また、この設置スペースが削減されるため、作業機の高さを高くする必要がなく、また、旋回体上にこの接続装置用の大きなスペースを確保する必要がなくなる。 According to the present invention, the power transmission connection device and the control signal transmission connection device are disposed concentrically on the outer side and the inner side, so that a height higher than the height of any one of these connection devices is required. The installation space in the height direction is greatly reduced. Moreover, since this installation space is reduced, it is not necessary to increase the height of the work machine, and it is not necessary to secure a large space for the connection device on the revolving structure .
図1、図2はそれぞれ本発明による作業機の一実施の形態を示す側面図および背面図であり、本実施の形態においては、作業機が油圧ショベルである場合を示す。図1、図2に示すように、この作業機は、走行体1上に旋回装置2を介して旋回体3を設置し、旋回体3上にバッテリーならびにインバータ等を含む電源装置4aや制御装置4bを収容した建屋4、運転室5、カウンタウエイト6等を搭載している。7は多関節構造の作業用アームであり、8はその先端に取付けられたバケットである。電源装置4aは電力用として例えば220Vの交流電源と、制御用として5Vの直流電源を含むものである。
1 and 2 are a side view and a rear view, respectively, showing an embodiment of a working machine according to the present invention. In this embodiment, the working machine is a hydraulic excavator. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, this working machine has a
前記走行体1は、センターフレーム10aと左右のサイドフレーム10bとからなる走行体フレーム10を備え、サイドフレーム10bには、その一端に、走行用電動モータ9により減速装置11を介して駆動される駆動スプロケット12を取付け、サイドフレーム10bの他端に従動スプロケット13を取付け、これらのスプロケット12、13およびローラ14に履帯15を掛け回して構成される。
The traveling body 1 includes a traveling
センターフレーム10a上に設置される旋回装置2内には、回転式接続装置16が設置される。この回転式接続装置16の構造を図3の縦断面図と図4の横断面図に示す。19は旋回装置2内に天板19aが固定された回転式接続装置のケース、19bはその底板、20はこのケース19内に収容された電力伝達用接続装置、21は制御信号伝達用接続装置である。制御信号伝達用接続装置21は、電力伝達用接続装置20の内側に設置され、電力伝達用接続装置20のスリップリング27と同心に制御信号伝達用接続装置21のスリップリング45(図5参照)が設置される。
A
22は前記旋回装置2の旋回体3に取付けられて旋回体3と共に旋回する筒体であり、この筒体22は前記天板19aの中央の開口部に挿入されている。23はこの筒体22に取付けられたケースの蓋体であり、この蓋体23は前記ケース19の天板19aに軸受25を介して旋回可能に結合される。
26は前記筒体22の下部に固定された円形のスリップリング取付板、27は前記電力伝達用接続装置20を構成する複数枚のスリップリングであり、スリップリング27は、隣接するスリップリング27との間に絶縁用スペーサ30を介在させて積み重ね、前記スリップリング取付板26とリング31との間で挟持され、複数本(図示例は6本)のねじロッド32およびその上下端に螺合するナット33によりスリップリング取付板26に固定されている。34は前記スリップリング27にそれぞれ接続される電力ケーブルであり、この電力ケーブル34は一端が旋回体3上に搭載される電源装置4aに接続され、他端は前記筒体22内に通し、かつ筒体22の側面に設けた開口部22aに通して該当するスリップリング27に接続される。
26 is a circular slip ring mounting plate fixed to the lower part of the
35は前記スリップリング27の外周に接触するブラシ、36はブラシホルダ40を取付けるために設けた複数本(図示例は4本)のねじロッドである。このねじロッド36は上端のねじ部を前記天板19aに設けた孔に通して前記軸受25の内輪25aに設けたねじ孔に螺合してナット37により締結し、下端のねじ部を下リング38に設けた孔に挿通してナット39に螺合して締結している。ブラシホルダ40はねじロッド36に2本一対として回動可能に取付けられ、各ブラシホルダ40にそれぞれブラシ35が保持される。各ブラシホルダ40は、図4において、不図示のばねにより、矢印R方向に付勢されてブラシ35をスリップリング27の外周面に押接している。
41は前記ケース19に設けたコネクタ、42はブラシ35を該当するコネクタ41に接続する電力ケーブルである。各コネクタ41は、走行用電動モータ9に不図示の電力ケーブルを介して接続される。この実施の形態においては、走行体1に設ける電動モータ9として3相モータを使用しているので、左右の走行用電動モータ9にそれぞれ3本ずつの電力ケーブルを必要とする関係上、コネクタ41は6個設けている。走行体1に別の電動モータや電動シリンダ等の別の電動式駆動装置が設けられる場合には、付加される電動式駆動装置に対応する数のスリップリング27やコネクタ41等が設けられる。
次に制御信号伝達用接続装置21について図3、図5により説明する。43は前記筒体22の下部にロッド等の連結部材44により結合された筒体、45は互いに絶縁されて積み重ねられたスリップリングである。46はこのスリップリング45を、筒体43の下部の大径部43aに取付けるボルトであり、このボルト46を下リング47の孔から挿通し、スリップリング45に設けた孔に挿通し、ボルト46の上端のねじ部を筒体43の大径部43aのねじ孔に螺合して締結することにより、スリップリング45を筒体43に固定している。
Next, the control signal
50は前記スリップリング45にそれぞれ接続される信号線であり、この信号線50は一端が旋回体3上に搭載される前記制御装置4bに接続され、他端は前記筒体43に設けた開口部43b内に通して該当するスリップリング45に接続される。
49は天板54と底板55と共に制御信号伝達用接続装置21のケースを構成する円筒体、51は前記スリップリング45の外周に接触するブラシ、52はブラシホルダ、53はブラシホルダ52を取付けるために設けた複数本のボルトである。天板54はその中心の円筒部54aを前記筒体43の大径部43aに相対的に回動可能に嵌合する。前記ボルト53は上方より前記天板54に設けた孔に通し、前記ブラシホルダ52に設けた孔にブラシホルダ52が回動可能となるように挿通し、底板55の孔に通してナット56により締結し、下端のねじ部を底板19bに設けた孔に挿通し、そのねじ部に螺合する上下のナット57、58により底板19bを挟持し、ナット57、58のボルト53に対する螺合位置を調整することにより、ブラシ51の高さ方向の位置を調整可能としている。各ブラシホルダ52には前述の電力伝達用接続装置20と同様に、不図示のばねにより、ブラシ51をスリップリング45の外周面に押接している。59はブラシ51を走行体1上の電気機器に接続する信号線である。
49 is a cylindrical body that forms the case of the control signal
この制御信号伝達用接続装置21により制御信号が伝達される走行体1上の電気機器は、例えば電動モータ9の回転速度センサおよび温度センサ、電動モータ9の軸受部の内外部にそれぞれ設けられた温度センサ、ブレーキ制御装置、ブレーキ投入確認用のセンサ等である。温度センサは検出温度が基準レベルを超えると電動モータ9を停止させて電動モータ9を保護するために設けられる。なお、他のセンサ等の電気機器が付加されればその数に応じてスリップリング45の数や信号線50、59の数も付加される。
The electric devices on the traveling body 1 to which the control signal is transmitted by the control signal
このように、本実施の形態においては、電力伝達用接続装置20と制御信号用伝達用接続装置21とを、そのスリップリング27、45が同心をなすように、外側と内側に同心に配置したので、これらのいずれか一方の接続装置(本実施の形態では電力伝達用接続装置20)の高さ以上の高さは必要とならず、従来の回転式接続装置よりも高さ方向の設置スペースが大幅に削減される。また、この設置スペースが削減されるため、作業機の高さを高くする必要がなく、また、旋回体3上にこの接続装置用の大きなスペースを確保する必要がなくなる。
Thus, in the present embodiment, the power
本発明は、走行体1に電動式駆動装置が設けられ、かつ旋回体3を有する作業機であれば、油圧ショベル以外の各種建設機械のほか、農業、林業、園芸業、産廃処理業等、各種産業の作業機に適用することができる。また、制御信号伝達用接続装置21により信号線50、59を介して伝達される信号は、前記ブレーキの制御等にも示されるように、比較的低電流ですむ駆動装置を含むものであってよい。また、旋回体3に搭載する電源装置4aは、バッテリー搭載型ではなく、商用電源を用いたものや、バッテリーと商用電源とを併用したものであってもよい。
In the present invention, if the traveling machine 1 is provided with an electric drive device and has a
1:走行体、2:旋回装置、3:旋回体、4a:電源装置、4b:制御装置、5:運転室、6:カウンタウエイト、7:作業用アーム、8:バケット、9:走行用電動モータ、10:走行体フレーム、10a:センターフレーム、10b:サイドフレーム、11:減速装置、12:駆動スプロケット、13:従動スプロケット、14:ローラ、15:履帯、16:回転式接続装置、19:ケース、19a:天板、19b:底板、20:電力伝達用接続装置、21:制御信号伝達用接続装置、22:筒体、23:蓋体、25:軸受、26:スリップリング取付板、27:スリップリング、30:スペーサ、31:リング、32:ねじロッド、33:ナット、34:電力ケーブル、35:ブラシ、36:ねじロッド、37:ナット、38:下リング、39:ナット、40:ブラシホルダ、41:コネクタ、42:電力ケーブル、43:筒体、45:スリップリング、46:ボルト、47:下リング、49:ケース、50:信号線、52:ブラシホルダ、53:ボルト、54:天板、55:底板、56〜58:ナット、59:信号線 1: traveling body, 2: turning device, 3: turning body, 4a: power supply device, 4b: control device, 5: cab, 6: counterweight, 7: working arm, 8: bucket, 9: electric motor for traveling Motor: 10: traveling body frame, 10a: center frame, 10b: side frame, 11: reduction gear, 12: drive sprocket, 13: driven sprocket, 14: roller, 15: crawler belt, 16: rotary connection device, 19: Case: 19a: Top plate, 19b: Bottom plate, 20: Connection device for power transmission, 21: Connection device for transmission of control signal, 22: Cylindrical body, 23: Cover body, 25: Bearing, 26: Slip ring mounting plate, 27 : Slip ring, 30: spacer, 31: ring, 32: screw rod, 33: nut, 34: power cable, 35: brush, 36: screw rod, 37: nut, 38: lower phosphorus , 39: nut, 40: brush holder, 41: connector, 42: power cable, 43: cylinder, 45: slip ring, 46: bolt, 47: lower ring, 49: case, 50: signal line, 52: brush Holder, 53: Bolt, 54: Top plate, 55: Bottom plate, 56-58: Nut, 59: Signal line
Claims (2)
スリップリングおよびブラシからなる電力伝達用接続装置の内側に、前記スリップリングより小径のスリップリングとブラシからなる制御信号伝達用接続装置を、前記電力伝達用接続装置と前記制御信号伝達用接続装置の各スリップリングが同心をなすように配置し、
更に前記旋回体に取付けられて前記旋回体と共に旋回する前記電力伝達用接続装置の筒体と前記制御信号伝達用接続装置の筒体とを連結部材により連結した
ことを特徴とする回転式接続装置。 A power source and a control device mounted on the swivel body and an electric type provided in the travel body are provided in the swivel device in a work machine in which the swivel body is installed via a swivel device on a travel body having an electric drive device. In a rotary connection device that transmits electric power and control signals to and from a drive device and an electric device,
A control signal transmission connecting device comprising a slip ring and a brush having a smaller diameter than the slip ring is provided inside the power transmission connecting device comprising a slip ring and a brush, and the power transmission connecting device and the control signal transmitting connection device. Arrange so that each slip ring is concentric ,
Further , the rotary connecting device is characterized in that a connecting member for connecting the cylinder of the power transmission connecting device attached to the rotating body and turning together with the rotating body is connected by a connecting member. .
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