特許 7695878 旋回装置及び建設機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-11

(45)【発行日】2025-06-19

(54)【発明の名称】旋回装置及び建設機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/26 20060101AFI20250612BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20250612BHJP

【ＦＩ】

E02F9/26 B

E02F9/22 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021211827

(22)【出願日】2021-12-27

(65)【公開番号】P2023096231

(43)【公開日】2023-07-07

【審査請求日】2024-07-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】小野 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 基喜

(72)【発明者】

【氏名】辺見 真

(72)【発明者】

【氏名】森田 友晴

(72)【発明者】

【氏名】益田 勇人

(72)【発明者】

【氏名】関戸 慎一

(72)【発明者】

【氏名】大野 達也

【審査官】高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】実開平０３－０１４３６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２０－０８４８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１３８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０５１６１０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２６

Ｅ０２Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部走行体及び前記下部走行体に対して旋回可能に支持された上部旋回体を含む建設機械に搭載され、油圧モータ及び前記油圧モータによって駆動される回転軸を有する歯車減速機を含み、前記上部旋回体を旋回させる建設機械の旋回装置において、
前記歯車減速機を覆うハウジング内において前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転に伴って回転するインペラと、
前記回転軸の径方向において前記インペラの外側に位置する上部開口を有し、前記ハウジング内に充填された潤滑油を前記ハウジングの外側を経由して循環させるための油路構造体と、
前記油路構造体に設けられ前記油路構造体内を流通する潤滑油内の異物を検出するセンサとを備え、
前記歯車減速機は、前記回転軸に連結されたキャリアを有する遊星歯車機構であり、
前記キャリヤの下方に位置し前記回転軸の回転を支持する第１軸受と、前記第１軸受の下方に位置し前記回転軸の回転を支持する第２軸受とをさらに備え、
前記インペラは、前記回転軸の中心軸方向において前記キャリヤの下端と前記第１軸受との間に取り付けられていることを特徴とする旋回装置。

【請求項2】

請求項１の旋回装置において、
前記インペラは、円盤状のシェルと、前記シェルの上面に取り付けられた複数のブレードとを有することを特徴とする旋回装置。

【請求項3】

請求項１の旋回装置において、
前記油路構造体は、
前記上部開口と、前記センサとを接続する導入流路部と、
前記導入流路部に接続し前記センサの内部を通過するセンサ内流路部と、
前記センサ内流路部の出口と、前記上部開口の下方に設けられた下部開口とを接続する排出流路部とを備えることを特徴とする旋回装置。

【請求項4】

請求項３の旋回装置において、
前記導入流路部は、
前記ハウジングに設けられた第１上部開口から、前記インペラが正転方向に回転されるときに前記インペラの外径側端部に生じる速度ベクトルの方向に沿って延びる第１流路部と、
前記ハウジングに設けられた第２上部開口から、前記インペラが逆転方向に回転されるときに前記インペラの外径側端部に生じる速度ベクトルの方向に沿って延びる第２流路部と、
前記第１流路部及び前記第２流路部とが合流する合流部と前記センサ内流路部の入口とを接続する合流流路部とを備えることを特徴とする旋回装置。

【請求項5】

請求項４の旋回装置において、
前記合流部に設けられ、前記インペラの回転方向に応じて前記合流流路部を前記第１流路部と前記第２流路部のいずれか一方に接続する可動弁をさらに備えることを特徴とする旋回装置。

【請求項6】

請求項３の旋回装置において、
前記導入流路部は、前記上部開口から前記センサに至るまで下り勾配で設けられており、
前記センサ内流路部は、前記ハウジングの側方から見て前記回転軸の軸方向に直交しており、
前記排出流路部は、前記センサ内流路部の出口から前記下部開口に至るまで下り勾配で設けられていることを特徴とする旋回装置。

【請求項7】

請求項３の旋回装置において、
前記排出流路部に設けられ、潤滑油中の異物を回収する異物回収部をさらに備えることを特徴とする旋回装置。

【請求項8】

請求項１の旋回装置において、
前記インペラは、
円盤状の第１シェルと、前記第１シェルの上面に取り付けられた複数の第１ブレードと、前記第１シェルにおける前記複数の第１ブレードの間に設けられた複数の孔とを有する第１インペラと、
円盤状の第２シェルと、前記第２シェルの上面に取り付けられた複数の第２ブレードとを有し、前記第１インペラの下方に位置する第２インペラであることを特徴とする旋回装置。

【請求項9】

請求項１の旋回装置において、
前記ハウジングの内周壁に取り付けられた環状の部材であり、前記インペラの上方に位置するシュラウド上部と、
前記ハウジングの内周壁に取り付けられた環状の部材であり、前記インペラの下方に位置するシュラウド下部とを備えることを特徴とする旋回装置。

【請求項10】

請求項９の旋回装置において、
前記シュラウド上部の上面は前記インペラに向かって下り勾配に設けられていることを特徴とする旋回装置。

【請求項11】

請求項１の旋回装置と、前記下部走行体及び前記上部旋回体と、前記センサの検出結果を外部に送信する通信装置と、を含む建設機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は旋回体を駆動する油圧モータに連結された減速機を備える旋回装置及び当該旋回装置を備えた建設機械に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベルを含む建設機械には、油圧モータ等の原動機の動力を歯車等により伝達する動力伝達装置として減速機が搭載されることがある。減速機のケース内には歯車や軸受等を潤滑する潤滑油が封入されている。減速機は歯車等の摩耗を防げないため、摩耗により生じた金属や破損片等の異物が潤滑油に混入する。潤滑油中に異物が混入すると、歯車や軸受、オイルシール等に損傷を与える可能性がある。

【0003】

建設機械に関する技術ではないが、例えば、特許文献１には、回転機械の潤滑油の状態診断をするために、潤滑油使用機器（回転機械）と、潤滑油使用機器に供給される潤滑油を貯留するための潤滑油タンクと、潤滑油タンクと潤滑油使用機器との間で循環される潤滑油が流れる循環ラインと、潤滑油を潤滑油使用機器に向かって循環させるため循環ライン内に設けられたポンプと、循環ライン中に配置されたフィルタと、潤滑油の特性を測定するセンサと、を備える潤滑油の診断システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－８４８９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら特許文献１の潤滑油の診断システムには、センサに潤滑油を送給するために外部からの動力で駆動されるポンプが必要であり、建設機械に搭載するには省スペース、省エネルギー、省メンテナンスの観点から改善の余地がある。

【0006】

本発明の目的は、外部駆動力で駆動されるポンプを要することなく、減速機の潤滑油の状態を正確に診断できる旋回装置及び建設機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、下部走行体及び前記下部走行体に対して旋回可能に支持された上部旋回体を含む建設機械に搭載され、油圧モータ及び前記油圧モータによって駆動される回転軸を有する歯車減速機を含み、前記上部旋回体を旋回させる建設機械の旋回装置において、前記歯車減速機を覆うハウジング内において前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転に伴って回転するインペラと、前記回転軸の径方向において前記インペラの外側に位置する上部開口を有し、前記ハウジング内に充填された潤滑油を前記ハウジングの外側を経由して循環させるための油路構造体と、前記油路構造体に設けられ前記油路構造体内を流通する潤滑油内の異物を検出するセンサとを備え、前記歯車減速機は、前記回転軸に連結されたキャリアを有する遊星歯車機構であり、前記キャリヤの下方に位置し前記回転軸の回転を支持する第１軸受と、前記第１軸受の下方に位置し前記回転軸の回転を支持する第２軸受とをさらに備え、前記インペラは、前記回転軸の中心軸方向において前記キャリヤの下端と前記第１軸受との間に取り付けられているものとする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、外部駆動力で駆動されるポンプを要することなく省スペース及び省エネルギーで減速機の潤滑油の状態を正確に診断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る油圧ショベル１の模式的な側面図。

【図2】図１の油圧ショベルに搭載された旋回装置１１及び旋回輪５の断面図。

【図3】第１実施形態に係るインペラ（羽根車）７１の斜視図。

【図4】図２中に示した矢印Ｘ方向からコンタミセンサ６２を見た矢視図。

【図5】インペラ７１近傍における第２実施形態の減速機４４の横断面図（正転方向）。

【図6】インペラ７１近傍における第２実施形態の減速機４４の横断面図（逆転方向）。

【図7】第３実施形態に係るサーバ１０４で行われる潤滑油に基づく減速機４４の診断処理のフローチャート。

【図8】第３実施形態で利用される複数のコンピュータ（コントローラ３０を含む）のネットワーク構成図。

【図9】コンタミセンサ６２による異物のカウント数の変化の一例を示す図。

【図10】第４実施形態に係るインペラ７１Ａの斜視図。

【図11】第５実施形態に係る旋回装置１１の断面図。

【図12】第５実施形態のインペラ７１Ｂ，７１Ｃの斜視図。

【図13】図１２のインペラ７１Ｂ，７１Ｃの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

【0011】

図１は本実施形態に係る建設機械の一例である油圧ショベル１の外観を模式的に示す側面図である。なお，以下ではフロント作業装置の先端に位置するアタッチメントとしてバケットを備える油圧ショベルについて説明するが、アタッチメントはバケットの他にグラップル、ブレーカ、リフティングマグネットなど種々のものに付け替え可能である。

【0012】

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、該下部走行体２上に下部走行体２に対して旋回可能に支持された上部旋回体３とを備えている。上部旋回体３の前部側には作業装置４が俯仰動可能に取り付けられ、この作業装置４がオペレータにより操作されて掘削作業等が行われる。下部走行体２と上部旋回体３との間には旋回輪５が設けられ、上部旋回体３は旋回輪５を介して下部走行体２上に旋回可能に支持されている。上部旋回体３のベースとなる旋回フレーム３Ａ上には上部旋回体３を左右に旋回駆動する旋回装置１１が搭載されている。

【0013】

また、上部旋回体３には、旋回装置１１に含まれる減速機４４（後述）の異常を潤滑油の状態に基づいて診断する処理を行うコントローラ３０と、コントローラ３０が処理するデータを外部端末と相互通信するための無線通信装置３３とが搭載されている。コントローラ３０は、プロセッサ（例えばＣＰＵ）と記憶装置（例えばメモリ）を備え、当該記憶装置に記憶されたプログラムに基づいてプロセッサが各種処理を実行する。

【0014】

図２は図１の油圧ショベルに搭載された旋回装置１１及び旋回輪５の断面図である。

【0015】

（旋回輪５）
旋回輪５は、下部走行体２の支持筒体２Ａ（図１参照）上に固定された内輪５Ａと、旋回フレーム３Ａの下面側に固定された外輪５Ｂと、内輪５Ａと外輪５Ｂとの間に設けられた多数の鋼球５Ｃ（図３には１個のみ示す）とを備えている。内輪５Ａの内周側には、その全周に亘って内歯５Ｄが形成されている。旋回装置１１の出力軸４０の下端に設けられたピニオン４０Ｂが旋回装置１１の作動により回転されると、旋回フレーム３Ａに固定された外輪５Ｂが内輪５Ａの周囲を回転することにより、上部旋回体３が下部走行体２上で旋回動作を行う構成となっている。

【0016】

（旋回装置１１）
旋回装置１１は、油圧モータ１６と、油圧モータ１６によって駆動される回転軸（例えば、後述の第２キャリヤ４６Ｄや出力軸４０）を有する減速機４４と、減速機４４を覆うハウジング１２とを備え、油圧モータ１６を駆動することで上部旋回体３を旋回させる。ハウジング１２内には潤滑油（図示せず）が充填されており、減速機４４内の歯車や軸受を潤滑している。

【0017】

（減速機４４）
減速機４４は、油圧モータ１６から入力される回転を減速して出力軸４０に出力するものである。本実施形態の減速機４４は、歯車減速機であり、最上段（１段目）に位置する第１遊星歯車機構４５と、最上段の次段（２段目）に位置する第２遊星歯車機構４６とを備えている。

【0018】

（第１遊星歯車機構４５）
第１遊星歯車機構４５は、油圧モータ１６の出力軸（回転軸）に固定された第１太陽歯車４５Ａと、第１太陽歯車４５Ａと噛み合って第１太陽歯車４５Ａの周囲を公転及び自転しながら回転し得る複数の第１遊星歯車４５Ｂ（図示の例では遊星歯車４５Ｂは３つ）と、複数の第１遊星歯車４５Ｂと噛み合い、減速機４４のハウジング１２に固定された第１内歯車４５Ｃと、第１遊星歯車４５Ｂの回転中心部に挿入された複数の第１遊星歯車ピンに固定され、第１遊星歯車４５Ｂの公転速度で回転し得る第１キャリヤ４５Ｄとを備えている。

【0019】

（第２遊星歯車機構４６）
第２遊星歯車機構４６は、第１キャリヤ４５Ｄに固定された第２太陽歯車４６Ａと、第２太陽歯車４６Ａと噛み合って第２太陽歯車４６Ａの周囲を公転及び自転しながら回転し得る複数の第２遊星歯車４６Ｂと、複数の第２遊星歯車４６Ｂと噛み合い、ハウジング１２に固定された第２内歯車４６Ｃと、第２遊星歯車４６Ｂの回転中心部に挿入された複数の第２遊星歯車ピンに固定され、第２遊星歯車４６Ｂの公転速度で回転し得る第２キャリヤ４６Ｄとを備えている。

【0020】

第２キャリヤ４６Ｄは減速機４４の出力軸４０に連結されている。出力軸４０の周囲には出力軸４０の回転を支持する複数の軸受４１，４２が設けられている。出力軸４０の下端にはピニオン４０Ｂが設けられている。油圧モータ１６の駆動力によってピニオン４０Ｂを回転させることで上部旋回体３が旋回（回転）する。なお、図中の一点鎖線４０Ｃは出力軸４０の中心軸（回転軸心）である。

【0021】

また、減速機４４は、ハウジング１２内において第２キャリヤ４６Ｄ（回転軸）の下端部分に取り付けられ第２キャリヤ４６Dの回転に伴って回転する羽根状の突起部としてインペラ７１と、第２キャリヤ４６Ｄや出力軸４０の径方向においてインペラ７１の外側に位置する上部開口６４を有し、ハウジング１２内に充填された潤滑油をハウジング１２の外側を経由して循環させる油路を構成する油路構造体６７と、油路構造体６７に設けられ油路構造体６７内を流通する潤滑油内の異物を検出するセンサ６２とを備えている。

【0022】

（インペラ７１）
図３はインペラ（羽根車）７１の斜視図である。インペラ７１は、第２キャリヤ４６Ｄ（出力軸４０）が挿入され固定される孔７８が設けられた環状のボス４６Ｆと、ボス４６Ｆの周囲に設けられた円盤状のシェル７３と、シェル７３の上面から立ち上がり内径側端部がボス４６Ｆに連結される複数のブレード７２とを有している。油圧ポンプ１６の駆動力により第２キャリヤ４６Ｄが回転するとインペラ７１も回転され、インペラ７１の径方向外側に向かって潤滑油が吐出される。すなわち、インペラ７１は油路構造体６７の上部開口６４に対して潤滑油を供給する潤滑油供給装置として機能する。

【0023】

各ブレード７２はシェル７３から第２キャリヤ４６Ｄの底面４６Ｅ側に突出している。図示の例ではブレード７２は６枚としたが２枚以上であれば構わない。また、図示の例では各ブレード７２の内径側端部はボス４６Ｆに連結したが、ボス４６Ｆとの間に隙間を設けても構わない（後述する図１０を参照）。また、図示したインペラ７１は、ハウジング１２の内周壁の形状に沿うように、インペラ軸方向の下方に向かうに従って外径が小さくなるように形成した。しかし、インペラ７１の形状はこれに限らず、例えばインペラ軸方向における外径の変化は無くても良い（すなわち外径を一定としても良い）。

【0024】

（シュラウド上部８１Ａ・シュラウド下部８１Ｂ）
図２に戻り、減速機４４には、ハウジング１２の内周壁に取り付けられた環状の部材であり、インペラ７１の上方に位置するシュラウド上部８１Ａと、ハウジング１２の内周壁に取り付けられた環状の部材であり、インペラ７１の下方に位置するシュラウド下部８１Ｂとを備えることが好ましい。このようにハウジング１２の内周壁と回転軸（出力軸）４０との間においてインペラ７１の上下を覆うようにシュラウド上部８１Ａ，シュラウド８１Ｂを設けると油路構造体６７に対するインペラ７１の潤滑油送給力を向上できるためである。なお、シュラウド上部８１Ａの上面はインペラ７１に向かって下り勾配に設けることが好ましい。これはシュラウド上部８１Ａ上での異物の堆積を抑制するためである。また、シュラウド上部８１Ａ及びシュラウド下部８１Ｂにおける内径側の端部は、その内側に位置する回転体と接触しない範囲でできるだけ当該回転体に近づけることが好ましい。

【0025】

（油路構造体６７）
上部開口６４は、ハウジング１２に設けられた貫通孔かつ油路構造体６７の入口であり、ハウジング１２においてインペラ７１の径方向外側に位置している。ハウジング１２における上部開口６４の下方には同様の貫通孔である下部開口６５が設けられている。図２に示した下部開口６５は２つの軸受４１，４２の間に開口しているが、インペラ７１と軸受４１の間に開口しても良い。なお、異物の堆積を抑制する観点から、上部開口６４及び下部開口６５は図２に示すように潤滑油の流通方向に沿って下り勾配に設けることが好ましい。すなわち、上部開口６４における底部はハウジング１２の内部から外部に向かって下り坂になっており、下部開口６５における底部はハウジング１２の外部から内部に向かって下り坂になっている。

【0026】

油路構造体６７は、この上部開口６４と下部開口６５との間をハウジング１２の外部でつなぐ全体として略管状の構造物である。油路構造体６７は、上部開口６４とセンサ６２とを接続する導入流路部６７Ａと、導入流路部６７Ａに接続しセンサ６２の内部を通過するセンサ内流路部６７Ｃ（図４参照）と、センサ内流路部６７Ｃの出口と下部開口６５とを接続する排出流路部６７Ｂとを備えている。

【0027】

導入流路部６７Ａは、上部開口６４からセンサ６２に至るまで下り勾配で設けることが好ましく、排出流路部６７Ｂは、センサ内流路部６７Ｃの出口から下部開口６５に至るまで下り勾配で設けることが好ましい。これは異物の堆積を抑制するためである。

【0028】

図４は図２中に示した矢印Ｘ方向からセンサ６２を見た矢視図である。この図に示すように、センサ内流路部６７Ｃは、ハウジング１２の側方から見て回転軸４０の軸方向４０Ｃと直交するように設けることが好ましい。その理由はセンサ６２による異物の検出精度を向上するためである。

【0029】

（センサ６２）
センサ６２は、センサ内流路部６７Ｃを通過する潤滑油内の異物（例えば歯車の摩耗粉）の数や大きさが検出可能なオイルコンタミセンサである。センサ６２はコントローラ３０と接続されており、センサ６２で収集された検出データはコントローラ３０に記憶される。コンタミセンサ６２としては例えば光学式や渦電流式のものが利用できる。センサ６２が光学式の場合、金属以外の異物も計測可能であるが、気泡を異物として捉えてしまうため、気泡を除去するための装置やデータ処理を利用することが好ましい。渦電流式では金属以外の異物は検出できないが、水や気泡は異物として検出されないので特別な装置やデータ処理は不要である。どの種類のコンタミセンサを用いても構わないが、図４のセンサ６２は渦電流式のコンタミセンサである。

【0030】

なお、異常診断の精度を担保するには、センサ６２を通過する潤滑油の流量が所定のしきい値を超えた状態でセンシングを行うことが好ましい。そのため、センサ６２の上流側（すなわち導入流路部６７Ａ）に流量センサ６８（図４参照）を設け、潤滑油の流量が当該しきい値を超えている間に異物を検出することが好ましい。

【0031】

（異物回収部６３）
センサ６２の下流側に位置する排出流路部６７Ｂには潤滑油中の異物を回収する異物回収部６３を設けることが好ましい。異物が混入したままの潤滑油がハウジング１２内で継続利用されることで生じる軸受や歯車の噛合面の損傷が軽減されるためである。異物回収部６３としては例えば磁石やフィルタが利用できるが、この２者の中ではフィルタよりも流路抵抗になり難い磁石が好ましい。

【0032】

なお、図２の例のように異物回収部６３の上流と下流には開閉機構としてバルブ６６を設けることが好ましい。メンテナンスなどで異物回収部６３を流路部６７Ｂから取り外すときに両バルブ６６を閉にすると、異物回収部６３の取り外しの際の潤滑油の流出が抑えられるので作業が容易になる。なお、バルブ６６としては、チェックバルブ（逆止弁）やストップバルブ（流量調整弁）が利用可能である。

【0033】

［動作］
上記のように構成された減速機４４（旋回装置１１）の動作について説明する。油圧モータ１６の回転により減速機４４内の各歯車が回転すると、運転時間の経過とともに各歯車が摩耗して摩耗紛（金属粒子）が減速機４４内の下部へと沈降していく。しかし、この摩耗紛は第２キャリヤ４６Ｄの直下に設けられたインペラ７１のシェル７３によって減速機４４内での更なる沈降が防止され、当該摩耗粉の大部分が油圧モータ１６を駆動源とするインペラ７１によってインペラ７１の径方向外側に位置する上部開口６４に向かって送給される。摩耗粉は上部開口６４から油路構造体６７に導入されセンサ６２に到達し、当該センサ６２によって大きさの検出や数がカウントされた後に異物回収部６３で回収される。摩耗粉が回収され清浄化した潤滑油は下部開口６５を介して再びハウジング１２内に戻され、歯車などの潤滑に利用される。

【0034】

センサ６２によって検出されたデータ（検出結果）及び当該検出データに基づく減速機４４の異常診断は油圧ショベル１に搭載されたコントローラ３０で行っても良いし、外部のコンピュータ等の端末で行っても良い。後者で行う場合の検出データの移動は、例えば、油圧ショベル１に搭載した無線通信装置３３を介して外部端末に逐次送信しても良いし、定期的にサービスマン等に検出データを記録メディアに複製または移動させることで行っても良い。すなわち、センサデータや診断データを外部に送信する場合、油圧ショベル１には、無線通信装置３３など、センサ６２の検出結果を外部に送信する通信装置が設けられていればよい。

【0035】

コントローラ３０や外部端末によるセンサ６２の検出データに基づく金属粒子数のカウントに際しては、粒子の大きさをいくつかに分類し、各分類における粒子数をカウントすることが好ましい。カウント期間（つまりデータ取得期間）は予め決めておくことが好ましい（例えば３０秒）。また、潤滑油の流量によってカウントされる粒子数も変化するため、そのときの潤滑油の流量データも取得しておき、流量を考慮した値に粒子数を補正することが好ましい。当該補正としては、例えば、カウント数を流量で除するものがある。

【0036】

［効果］
本実施形態の減速機４４（旋回装置１１）では、第２キャリヤ４６Ｄにインペラ７１を取り付けることで、センサ６２に潤滑油を送給するためのポンプ（潤滑油供給構造）を減速機４４内の空きスペースに設けることを実現した。これにより外部動力で駆動されるポンプが無くてもセンサ６２に潤滑油を送給するための流れ（流速）を作り出すことができ、そこに含まれる摩耗粉量をセンサ６２によって正確に把握できる。したがって本実施形態によれば外部のポンプを要することなく減速機４４の潤滑油の状態を正確に診断でき、従前よりも省スペース、省エネルギー、省メンテナンス化を図ることができる。また、本実施形態によれば潤滑油内の摩耗粉量を常に把握できるので、減速機４４を構成する歯車や軸受等の損傷の有無を早期に発見できる。また、その計測結果から適切な点検時期を知ることができる。また、本実施形態は既存の旋回装置を改造することで構成できるので導入が容易であるというメリットもある。

【0037】

＜第２実施形態＞
上記した第１実施形態では上部開口６４は１つだったが、油圧ショベル１の油圧モータ（旋回油圧モータ）１６が正転方向と逆転方向の２方向に回転することを考慮し、導入流路部の入口である上部開口６４を油圧モータ１６の回転方向に合わせて２つ設けても良い。ここでは上部開口６４を２つ設けた場合の減速機を第２実施形態として説明する。なお、先の図面と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略することがあり、これは第３実施形態以降でも同様とする。

【0038】

図５及び図６はインペラ７１近傍における第２実施形態の減速機４４の横断面図である。図５は図中の矢印７６Ａが示す方向（第１の方向（正転方向））にインペラ７１が回転した場合を示し、図６は図中の矢印７６Ｂが示す方向（第２の方向（逆転方向））にインペラ７１が回転した場合を示す。

【0039】

これらの図が示すように、ハウジング１２には第１上部開口６４Ａと第２上部開口６４Ｂの２つの上部開口が設けられており、各上部開口６４Ａ，６４Ｂはハウジング１２の内周壁と外周壁に開口端を有している。

【0040】

ハウジング１２の周方向における２つの上部開口６４Ａ，６４Ｂの間には隔壁７４を設けることが好ましい。このように隔壁７４を設けると各開口部６４Ａ，６４Ｂに潤滑油が導入され易くなる。図５，６の例では隔壁７４を２つ設けたが、当該２つの隔壁７４は一体にしても良い。

【0041】

導入流路部６７Ａは、第１上部開口６４Ａに接続しインペラ７１が正転方向７６Ａに回転するときに潤滑油が導入される第１流路部６７Ａ１と、第２上部開口６４Ｂに接続しインペラ７１が逆転方向７６Ｂに回転するときに潤滑油が導入される第２流路部６７Ａ２と、第１流路部６７Ａ１と第２流路部６７Ａ２との合流部とセンサ内流路部６７Ｃの入口とを接続する合流流路部６７Ａ３とを備えている。

【0042】

第１流路部６７Ａ１は、インペラ７１が正転方向７６Ａに回転されるときにインペラ７１の外径側端部に生じる速度ベクトルの方向に沿って第１上部開口６４Ａから延びる流路である。つまり、第１流路部６７Ａ１は、第１上部開口６４Ａからハウジング１２の内周壁の接線方向のうち正転方向７６Ａと順方向に延びている。なお、第１流路部６７Ａ１の延在方向は、前記の速度ベクトルの方向に完全に一致させる必要はなく、前記の速度ベクトルの方向に近くインペラ７１が正転方向７６Ａで回転する時に潤滑油が導入されやすい方向であれば構わない。

【0043】

第２流路部６７Ａ２は、インペラ７１が逆転方向７６Ｂに回転されるときにインペラ７１の外径側端部に生じる速度ベクトルの方向に沿って第２上部開口６４Ｂから延びる流路である。つまり、第２流路部６７Ａ２は、第２上部開口６４Ｂからハウジング１２の内周壁の接線方向のうち逆転方向７６Ｂと順方向に延びている。なお、第２流路部６７Ａ２の延在方向も、前記の速度ベクトルの方向に完全に一致させる必要はなく、前記の速度ベクトルの方向に近くインペラ７１が逆転方向７６Ｂで回転する時に潤滑油が導入されやすい方向であれば構わない。

【0044】

第１流路部６７Ａ１と第２流路部６７Ａ２との合流部には、インペラ７１の回転方向に応じて合流流路部６７Ａ３を第１流路部６７Ａ１と第２流路部６７Ａ２のいずれか一方に接続する可動弁７５を設けることが好ましい。可動弁７５は潤滑油の流れを受けて支持シャフト７７を軸心にして回転動作し、図５に示した第１の位置と図６に示した第２の位置とのいずれか一方に切り替えられる。可動弁７５が図５の第１の位置にあるとき、可動弁７５によって第２流路部６７Ａ２は塞がれ、第１流路部６７Ａ１が開放される。可動弁７５が図６の第２の位置にあるとき、可動弁７５によって第１流路部６７Ａ１は塞がれ、第２流路部６７Ａ２が開放される。

【0045】

［動作・効果］
上記のように構成される減速機４４において、油圧ショベル１のオペレータの旋回操作に応じて油圧モータ１６が正転方向７６Ａに回転するとインペラ７１も図５のように正転方向７６Ａに回転され、潤滑油は第１流路部６７Ａ１に導入されて矢印８２Ａの方向に沿って潤滑油が流れる。一方、油圧モータ１６が逆転方向７６Ｂに回転するとインペラ７１も図６のように逆転方向７６Ｂに回転され、潤滑油は第２流路部６７Ａ２に導入されて矢印８２Ｂの方向に沿って潤滑油が流れる。すなわち、本実施形態の減速機４４によれば、オペレータの操作に応じて油圧モータ１６がいずれの方向に回転した場合にも潤滑油を滞りなくセンサ６２に送給できるので、減速機４４の異常の有無を速やかに診断できる。

【0046】

＜第３実施形態＞
図８は本発明の第３実施形態で利用される複数のコンピュータ（コントローラ３０を含む）のネットワーク構成図である。この図に示すように、本実施形態ではコントローラ３０の他に、サーバ用コンピュータ１０４と、管理者用コンピュータ１１２と、サービス用コンピュータ１１１とが利用される。なお、図中の矢印はデータの流れを示している。各コンピュータ１０４，１１２，１１１は、コントローラ３０と同様に、プロセッサ（例えばＣＰＵ）と記憶装置（例えばメモリ）を備え、当該記憶装置に記憶されたプログラムに基づいてプロセッサが各種処理を実行可能に構成されている。

【0047】

本実施形態では、油圧ショベル１のコントローラ３０で収集したコンタミセンサ６２及びその上流に設置した流量センサ６８の検出データを、無線通信装置３３などの通信装置によってサーバ用コンピュータ（以下サーバと称する）１０４に送信し、当該データに基づいてサーバ１０４で油圧ショベル１の潤滑油の診断を行い、その診断結果を管理者用コンピュータ１１２やサービス用コンピュータ１１１に送信している。ここではサーバ１０４で行われる潤滑油診断のフローについて図７を用いて説明する。なお、図７のフローに係る処理はコントローラ３０でも実行可能であり、また、センサ６２内にコンピュータを搭載し当該コンピュータで実行することも可能である。

【0048】

図７はサーバ１０４で行われる潤滑油に基づく減速機４４の診断処理のフローチャートである。なお、図７の処理は繰り返し処理であり、油圧ショベル１の動作後に処理を開始して、タイマー等で設定された所定の時間間隔、例えば１時間ごとにセンサ６２で収集されたデータがサーバ１０４に送信され、当該データに基づいてサーバ１０４で診断処理が行われる。

【0049】

サーバ１０４（プロセッサ（以下の処理についても同様））はまずＳ１０３において油圧ショベル１の流量センサ６８のデータに基づいてコンタミセンサ６２に導入される潤滑油量が予め設定したしきい値を超えているか否かを判定する。潤滑油量がしきい値を超える場合にはＳ１０６に処理を移行し、潤滑油量がしきい値以下の場合には次の処理開始タイミングまで待機する。

【0050】

Ｓ１０６ではサーバ１０４はコンタミセンサ６２のデータに基づいて潤滑油中の異物数のカウントを開始し、過去にカウントされた異物数から今回カウントされた異物数への変化の度合いを示す変化指標値が予め設定したしきい値を超えるか否かを判定する（Ｓ１０７）。変化指標値としては、例えば、前回測定値と今回測定値の差や、当該差を稼働時間で除した時間当たりの測定値変化数や、直近の所定回数の測定値の移動平均などが利用できる。図９にコンタミセンサ６２による異物のカウント数の変化の一例を示し、図中に時間当たりの測定値変化数であるカウント数の傾き変化を示す。この図の例では、稼働時間の増加により、異物のカウント数が増加傾向であり、ある稼働時間を境にカウント数の傾きが大きく変化していることが分かる。

【0051】

本実施形態ではサーバ１０４はＳ１０７の処理において変化指標値が前回値と比較して１０％を超えて増加した場合に異常と診断するものとし、変化指標値の変化が１０％を超えた場合にはＳ１１０に処理を進める。一方、変化指標値の変化が１０％以下の場合にはサーバ１０４は減速機４４の状態は正常（歯車の損傷は無い）と判断してＳ１１２に処理を進める。

【0052】

Ｓ１１０ではサーバ１０４は管理者用コンピュータ１１２とサービス用コンピュータ１１１に油圧ショベル１の減速機４４に異常が発生したことを通知する。これにより油圧ショベル１の稼働が停止され、旋回装置１１を分解して歯車の状態確認が行われる。

【0053】

Ｓ１１２ではサーバ１０４は異物の計測値を保存し、次の処理開始タイミングまで待機する。

【0054】

以上のようにサーバ１０４で異常診断を行うと減速機４４の異常を早期に発見することができ、油圧ショベル１のダウンタイムの増加を抑制できる。

【0055】

＜第４実施形態＞
図１０は本発明の第４実施形態に係るインペラ７１Ａの斜視図である。インペラ７１Ａのブレード７２には、ボス４６Ｆとの間に隙間７９が設けられている。このように隙間７９を設けると、沈降してくる異物（金属粒子）がインペラ７１Ａの内周側（ボス４６Ｆの近傍）に留まることが抑制され、第１実施形態よりも多くの異物をセンサ６２に送給することができる。

【0056】

＜第５実施形態＞
図１１は本発明の第５実施形態に係る旋回装置１１の断面図である。この図に示すように本実施形態の旋回装置１１は、第２キャリヤ４６Ｄの下端部分に多段式のインペラ７１Ｂ，７１Ｃを備えている点に特徴がある。図示の例では２段のインペラ７１Ｂ，７１Ｃが取り付けられており、第１インペラ７１Ｂの下方には第２インペラ７１Ｃが位置している。

【0057】

図１２は本実施形態のインペラ７１Ｂ，７１Ｃの斜視図であり、図１３は図１２のインペラ７１Ｂ，７１Ｃの断面図である。

【0058】

第１インペラ（第１段インペラ）７１Ｂは、ボス４６Ｆの周囲に設けられた円盤状の第１シェル７３ａと、第１シェル７３ａの上面に取り付けられた複数の第１ブレード７２ａと、第１シェル７３ａにおける複数の第１ブレード７２ａの間に設けられた複数の孔９１とを有する。複数の孔９１は第２インペラ７１Ｃに連通している。

【0059】

第２インペラ（第２段インペラ）７１Ｃは、ボス４６Ｆの周囲に設けられた円盤状の第２シェル７３ｂと、第２シェル７３ｂの上面に取り付けられた複数の第２ブレード７２ｂとを有する。第２シェル７３ｂには孔９１は設けられていない。

【0060】

２つのインペラ７１Ｂ，７１Ｃの設置スペースの都合で、各インペラ７１Ｂ，７１Ｃのブレード７２ａ，７２ｂの高さは第１実施形態のブレード７２よりも低くなっている。

【0061】

なお、第２ブレード７２ｂはインペラ周方向において第１ブレード７２ａと異なる位置に設けられているが、同じ位置に設けても構わない。また、第４実施形態のようにブレード７２ａ，７２ｂの一部または全部においてボス４６Ｆとの間に隙間７９を設けても構わない。

【0062】

このように２段のインペラ７１Ｂ，７１Ｃを構成してもセンサ６２に潤滑油を送給することができる。特に第２インペラ７１Ｃでは、第１インペラ７１Ｂの第１シェル７３ａと自身の第２シェル７３ｂがシュラウドになるので潤滑油の送給力を向上できる。

【0063】

なお、本実施形態の多段インペラ７１Ｂ，７１Ｃは形状が複雑になるため、製造コストを考慮して金属３次元プリンタで製造することが好ましい。

【0064】

＜その他＞
なお、上記では第２遊星歯車機構４６の第２キャリヤ４６Ｄにインペラ７１を取り付けたが、減速機４４内の回転軸であればスペースが許容される範囲でいずれの回転軸にインペラ７１を取り付けても良い。

【0065】

本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

【0066】

また、上記のコントローラ３０，サーバ１０４に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、コントローラ３０，サーバ１０４に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることでコントローラ３０，サーバ１０４の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。

【0067】

また、上記の各実施の形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。

【符号の説明】

【0068】

１…油圧ショベル、３…上部旋回体、３Ａ…旋回フレーム、５…旋回輪、５Ａ…内輪、５Ｂ…外輪、５Ｃ…鋼球、５Ｄ…内歯、１１…旋回装置、１２…ハウジング、１６…油圧モータ（旋回油圧モータ）、３０…コントローラ、３３…無線通信装置、４０…出力軸、４４…減速機、４５…第１遊星歯車機構、４５Ａ…第１太陽歯車、４５Ｂ…第１遊星歯車、４５Ｃ…第１内歯車、４５Ｄ…第１キャリヤ、４６…第２遊星歯車機構、４６Ａ…第２太陽歯車、４６Ｂ…第２遊星歯車、４６Ｃ…第２内歯車、４６Ｄ…第２キャリヤ、４６Ｅ…キャリヤ底面、４６Ｆ…ボス、６２…コンタミセンサ（センサ）、６３…異物回収部、６４…上部開口、６４Ａ…第１上部開口、６４Ｂ…第２上部開口、６５…下部開口、６６…バルブ、６７…油路構造体、６７Ａ…導入流路部、６７Ａ１…第１流路部、６７Ａ２…第２流路部、６７Ａ３…合流流路部、６７Ｂ…排出流路部、６７Ｃ…センサ内流路部、６８…流量センサ、７１…インペラ（羽根車）、７１Ａ…インペラ、７１Ｂ…第１インペラ（第１段インペラ）、７１Ｃ…第２インペラ（第２段インペラ）、７２…ブレード、７２ａ…第１ブレード、７２ａ…第２ブレード、７３…シェル、７３ａ…第１シェル、７３ｂ…第２シェル、７４…隔壁、７５…可動弁、７６Ａ…正転方向、７６Ｂ…逆転方向、７７…支持シャフト、７８…孔、７９…隙間、８１Ａ…シュラウド上部、８１Ｂ…シュラウド下部、９１…孔、１０４…サーバ用コンピュータ（サーバ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】