JP2003328398A - 作業機械の旋回制御装置 - Google Patents
作業機械の旋回制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 押し付け作業時の旋回トルク制御を可能にし
て操作性を改善する。 【解決手段】 電動機を旋回駆動源とするショベルにお
いて、掘削アタッチメントのバケットを作業対象に押し
付ける押し付け作業時に、操作レバーの操作量Ｓに応じ
たフィードバック速度制御に代えて、レバー操作量に応
じたトルク制御を行うようにした。
て操作性を改善する。 【解決手段】 電動機を旋回駆動源とするショベルにお
いて、掘削アタッチメントのバケットを作業対象に押し
付ける押し付け作業時に、操作レバーの操作量Ｓに応じ
たフィードバック速度制御に代えて、レバー操作量に応
じたトルク制御を行うようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電動機によって旋回
体を旋回駆動する油圧ショベルやクレーン等の作業機械
の旋回制御装置に関するものである。
体を旋回駆動する油圧ショベルやクレーン等の作業機械
の旋回制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ショベルを例にとって説明する。
【０００３】ショベルは、図９に示すように、クローラ
式の下部走行体１上に上部旋回体２が縦軸Ｏまわりに旋
回自在に搭載され、この上部旋回体２に、ブーム３、ア
ーム４、バケット５及びブーム用、アーム用、バケット
用各シリンダ６，７，８を備えた掘削アタッチメントＡ
が装着されて構成される。
式の下部走行体１上に上部旋回体２が縦軸Ｏまわりに旋
回自在に搭載され、この上部旋回体２に、ブーム３、ア
ーム４、バケット５及びブーム用、アーム用、バケット
用各シリンダ６，７，８を備えた掘削アタッチメントＡ
が装着されて構成される。
【０００４】このショベルにおいて、最近、これまでの
油圧駆動に代えて、あるいは油圧駆動に加えて電動機を
駆動源とする方式が提案され、旋回体の駆動源として電
動機を用いる方式も提案されている（たとえば特開２０
０１−１０７８３）。
油圧駆動に代えて、あるいは油圧駆動に加えて電動機を
駆動源とする方式が提案され、旋回体の駆動源として電
動機を用いる方式も提案されている（たとえば特開２０
０１−１０７８３）。
【０００５】このように旋回駆動源として電動機を用い
る場合、普通は、操作手段の操作量に応じた旋回速度の
目標値と実際値の差に基づいて電動機の速度を制御する
フィードバック速度制御を行うこととなる。
る場合、普通は、操作手段の操作量に応じた旋回速度の
目標値と実際値の差に基づいて電動機の速度を制御する
フィードバック速度制御を行うこととなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このフィー
ドバック速度制御のみによる旋回制御方式によると、次
のような問題が生じる。
ドバック速度制御のみによる旋回制御方式によると、次
のような問題が生じる。
【０００７】図１０は上部旋回体２を地上で普通に旋回
させる自由旋回状態を示し、この自由旋回を行う通常作
業時には、フィードバック速度制御方式により、操作手
段の操作量に応じた旋回速度制御を行うことができるた
め、操作上問題はない。
させる自由旋回状態を示し、この自由旋回を行う通常作
業時には、フィードバック速度制御方式により、操作手
段の操作量に応じた旋回速度制御を行うことができるた
め、操作上問題はない。
【０００８】一方、図１１に示すようにバケット５の側
面を溝９の壁面９ａに図矢印方向に押し付けて壁面９ａ
を掘削形成する押し付け作業時には、旋回速度がほぼ０
となるため、フィードバック速度制御では旋回速度の目
標値と実際値の偏差が大きくなり、フィードバック作用
によってわずかの操作量でも旋回トルク（電動機トル
ク）が最大となる。
面を溝９の壁面９ａに図矢印方向に押し付けて壁面９ａ
を掘削形成する押し付け作業時には、旋回速度がほぼ０
となるため、フィードバック速度制御では旋回速度の目
標値と実際値の偏差が大きくなり、フィードバック作用
によってわずかの操作量でも旋回トルク（電動機トル
ク）が最大となる。
【０００９】このため、このような旋回による押し付け
作業時にオペレータによるトルク制御が不能となり、操
作性が損なわれる。
作業時にオペレータによるトルク制御が不能となり、操
作性が損なわれる。
【００１０】そこで本発明は、電動機駆動方式において
押し付け作業時の旋回トルク制御を可能にして操作性を
改善することができる作業機械の旋回制御装置を提供す
るものである。
押し付け作業時の旋回トルク制御を可能にして操作性を
改善することができる作業機械の旋回制御装置を提供す
るものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、旋回
体を旋回駆動する電動機と、旋回指令を出す操作手段
と、この操作手段からの旋回指令に基づいて上記電動機
を制御する制御手段と、旋回速度を検出する旋回速度検
出手段とを具備し、上記制御手段により、上記操作手段
の操作量に応じた速度制御を行う作業機械の旋回制御装
置において、上記制御手段は、上記旋回体の一部を作業
対象に押し付ける押し付け作業時に、上記速度制御に代
えて、上記操作手段の操作量に応じたトルク制御を行う
ように構成されたものである。
体を旋回駆動する電動機と、旋回指令を出す操作手段
と、この操作手段からの旋回指令に基づいて上記電動機
を制御する制御手段と、旋回速度を検出する旋回速度検
出手段とを具備し、上記制御手段により、上記操作手段
の操作量に応じた速度制御を行う作業機械の旋回制御装
置において、上記制御手段は、上記旋回体の一部を作業
対象に押し付ける押し付け作業時に、上記速度制御に代
えて、上記操作手段の操作量に応じたトルク制御を行う
ように構成されたものである。
【００１２】請求項２の発明は、旋回体を旋回駆動する
電動機と、旋回指令を出す操作手段と、この操作手段か
らの旋回指令に基づいて上記電動機を制御する制御手段
と、旋回速度を検出する旋回速度検出手段とを具備し、
上記制御手段により、上記操作手段の操作量に応じた速
度制御を行う作業機械の旋回制御装置において、上記制
御手段は、上記旋回体の一部を作業対象に押し付ける押
し付け作業時に、上記速度制御に操作手段の操作量に応
じたトルク制限を加えた制御を行うように構成されたも
のである。
電動機と、旋回指令を出す操作手段と、この操作手段か
らの旋回指令に基づいて上記電動機を制御する制御手段
と、旋回速度を検出する旋回速度検出手段とを具備し、
上記制御手段により、上記操作手段の操作量に応じた速
度制御を行う作業機械の旋回制御装置において、上記制
御手段は、上記旋回体の一部を作業対象に押し付ける押
し付け作業時に、上記速度制御に操作手段の操作量に応
じたトルク制限を加えた制御を行うように構成されたも
のである。
【００１３】請求項３の発明は、請求項１または２の構
成において、制御手段は、操作手段の操作量が旋回動き
出し位置よりも大きい状態で、旋回速度の実際値が０ま
たはこれに近い設定値以下のときに押し付け作業状態と
判断するように構成されたものである。
成において、制御手段は、操作手段の操作量が旋回動き
出し位置よりも大きい状態で、旋回速度の実際値が０ま
たはこれに近い設定値以下のときに押し付け作業状態と
判断するように構成されたものである。
【００１４】請求項４の発明は、旋回体を旋回駆動する
電動機と、旋回指令を出す操作手段と、この操作手段か
らの旋回指令に基づいて上記電動機を制御する制御手段
と、旋回速度を検出する旋回速度検出手段とを具備し、
上記制御手段により、上記操作手段の操作量に応じた速
度制御を行う作業機械の旋回制御装置において、上記制
御手段は、上記旋回速度の実際値が上記操作手段の操作
量に応じた目標値よりも小さいときに、上記速度制御に
トルク制限を加えた制御を行うように構成されたもので
ある。
電動機と、旋回指令を出す操作手段と、この操作手段か
らの旋回指令に基づいて上記電動機を制御する制御手段
と、旋回速度を検出する旋回速度検出手段とを具備し、
上記制御手段により、上記操作手段の操作量に応じた速
度制御を行う作業機械の旋回制御装置において、上記制
御手段は、上記旋回速度の実際値が上記操作手段の操作
量に応じた目標値よりも小さいときに、上記速度制御に
トルク制限を加えた制御を行うように構成されたもので
ある。
【００１５】請求項５の発明は、請求項１乃至４のいず
れかの構成において、操作手段が旋回動き出し位置にあ
る状態で、目標となるトルクが０よりも大きい値となる
ように構成されたものである。
れかの構成において、操作手段が旋回動き出し位置にあ
る状態で、目標となるトルクが０よりも大きい値となる
ように構成されたものである。
【００１６】請求項１〜３の構成によると、押し付け作
業時に、操作手段の操作量に応じた速度制御に代えて操
作量に応じたトルク制御が行われ（請求項１）、または
速度制御にトルク制限を加えた制御が行われる（請求項
２）。
業時に、操作手段の操作量に応じた速度制御に代えて操
作量に応じたトルク制御が行われ（請求項１）、または
速度制御にトルク制限を加えた制御が行われる（請求項
２）。
【００１７】一方、請求項４の構成によると、旋回速度
の実際値が目標値よりも小さいときに、トルク制限付き
の速度制御が行われる。従って、上記条件に合う押し付
け作業時に、請求項２と同様に、トルク制限付きの速度
制御が行われる。
の実際値が目標値よりも小さいときに、トルク制限付き
の速度制御が行われる。従って、上記条件に合う押し付
け作業時に、請求項２と同様に、トルク制限付きの速度
制御が行われる。
【００１８】すなわち、いずれの構成によっても、押し
付け作業時に、操作手段の操作量に応じて旋回トルクを
制御することができるため、押し付け作業時の操作性が
良くなる。
付け作業時に、操作手段の操作量に応じて旋回トルクを
制御することができるため、押し付け作業時の操作性が
良くなる。
【００１９】この場合、請求項３の構成によると、請求
項１または２の構成において、操作手段の操作量が旋回
動き出し位置よりも大きい状態（旋回指令が出された状
態）にあるにもかかわらず、旋回体が旋回していないと
きに、制御手段が押し付け作業と判断して自動的にトル
ク制御、またはトルク制限付き速度制御に切換えられ
る。
項１または２の構成において、操作手段の操作量が旋回
動き出し位置よりも大きい状態（旋回指令が出された状
態）にあるにもかかわらず、旋回体が旋回していないと
きに、制御手段が押し付け作業と判断して自動的にトル
ク制御、またはトルク制限付き速度制御に切換えられ
る。
【００２０】また、請求項４の場合は、旋回速度の目標
値と実際値に差が出ることでトルク制限付きの速度制御
が自動的に行われる。
値と実際値に差が出ることでトルク制限付きの速度制御
が自動的に行われる。
【００２１】このため、たとえば押し付け作業時にオペ
レータが制御切換スイッチを操作する等の方式と比較し
て、全自動での制御が可能となる。
レータが制御切換スイッチを操作する等の方式と比較し
て、全自動での制御が可能となる。
【００２２】また、請求項４の構成によると、自由旋回
における加速時において、旋回速度の実際値が目標値よ
りも小さいときに、トルク制限付きの速度制御が行われ
るため、加速度が規制される。このため、加速時のショ
ックが低減され、この点でも操作性が改善される。
における加速時において、旋回速度の実際値が目標値よ
りも小さいときに、トルク制限付きの速度制御が行われ
るため、加速度が規制される。このため、加速時のショ
ックが低減され、この点でも操作性が改善される。
【００２３】しかも、減速時にはトルク制限が働かない
ため、最大トルクでの減速が可能となり、緊急停止が可
能となる。
ため、最大トルクでの減速が可能となり、緊急停止が可
能となる。
【００２４】ところで、旋回停止状態から操作手段を旋
回動き出し位置よりもやや大きく操作した場合、旋回体
の慣性によって速度の実際値は目標値よりも小さい（０
またはこれに近い値となる）ため、自由旋回状態であっ
ても、請求項１ではトルク制御が働き、請求項２，４で
はトルク制限付きの速度制御が働く。
回動き出し位置よりもやや大きく操作した場合、旋回体
の慣性によって速度の実際値は目標値よりも小さい（０
またはこれに近い値となる）ため、自由旋回状態であっ
ても、請求項１ではトルク制御が働き、請求項２，４で
はトルク制限付きの速度制御が働く。
【００２５】この場合、請求項５の構成によると、操作
手段が旋回動き出し位置にある状態で、目標となるトル
ク（トルク制御方式におけるトルクの目標値、トルク制
限付き速度制御方式におけるトルク制限値）が０よりも
大きな値に設定されているため、上記のように操作手段
を旋回動き出し位置よりもやや大きく操作した場合に直
ちに旋回トルクが作用し、旋回の立ち上がりが早くて速
やかに速度制御に切換わる。このため、動き始めの操作
性が良いものとなる。
手段が旋回動き出し位置にある状態で、目標となるトル
ク（トルク制御方式におけるトルクの目標値、トルク制
限付き速度制御方式におけるトルク制限値）が０よりも
大きな値に設定されているため、上記のように操作手段
を旋回動き出し位置よりもやや大きく操作した場合に直
ちに旋回トルクが作用し、旋回の立ち上がりが早くて速
やかに速度制御に切換わる。このため、動き始めの操作
性が良いものとなる。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１〜図８に
よって説明する。
よって説明する。
【００２７】第１実施形態（図１〜図６参照）図１にこ
の実施形態にかかる旋回制御装置の全体構成図を示す。
の実施形態にかかる旋回制御装置の全体構成図を示す。
【００２８】同図において、１１は操作手段としての操
作レバーで、この操作レバー１１の操作方向と操作量が
信号変換器１２により電気信号に変換されて制御手段で
あるコントローラ１３に入力される。
作レバーで、この操作レバー１１の操作方向と操作量が
信号変換器１２により電気信号に変換されて制御手段で
あるコントローラ１３に入力される。
【００２９】１４はエンジン、１５はこのエンジン１４
によって駆動される発電機で、この発電機１５からの電
力が発電機用、旋回電動機用の両インバータ１６，１７
を介して旋回電動機１８に送られ、この旋回電動機１８
の回転力が減速機１９を介して上部旋回体２に伝えられ
て同旋回体２が図９〜図１１の縦軸Ｏまわりに旋回す
る。
によって駆動される発電機で、この発電機１５からの電
力が発電機用、旋回電動機用の両インバータ１６，１７
を介して旋回電動機１８に送られ、この旋回電動機１８
の回転力が減速機１９を介して上部旋回体２に伝えられ
て同旋回体２が図９〜図１１の縦軸Ｏまわりに旋回す
る。
【００３０】２０は旋回電動機１８の回転速度を検出す
る旋回速度検出手段としてのエンコーダで、このエンコ
ーダ２０によって検出された電動機回転速度が旋回速度
の実際値としてコントローラ１３に入力される。
る旋回速度検出手段としてのエンコーダで、このエンコ
ーダ２０によって検出された電動機回転速度が旋回速度
の実際値としてコントローラ１３に入力される。
【００３１】なお、旋回電動機１８の電源として、発電
機１５のほかバッテリ２１及びキャパシタ２２が設けら
れ、これら各電源が適宜選択または組み合わされて使用
される。あるいは、これら内部電源に代えて、外部電源
から電力を供給するように構成してもよい。２３はバッ
テリ用インバータ、２４はキャパシタ用インバータであ
る。
機１５のほかバッテリ２１及びキャパシタ２２が設けら
れ、これら各電源が適宜選択または組み合わされて使用
される。あるいは、これら内部電源に代えて、外部電源
から電力を供給するように構成してもよい。２３はバッ
テリ用インバータ、２４はキャパシタ用インバータであ
る。
【００３２】また、掘削アタッチメントＡの各シリンダ
６，７，８等の油圧アクチュエータを駆動する油圧アク
チュエータ回路２５の油圧源として油圧ポンプ２６が設
けられ、この油圧ポンプ２６がポンプ用電動機２７によ
って駆動される。２８は同電動機用のインバータであ
る。
６，７，８等の油圧アクチュエータを駆動する油圧アク
チュエータ回路２５の油圧源として油圧ポンプ２６が設
けられ、この油圧ポンプ２６がポンプ用電動機２７によ
って駆動される。２８は同電動機用のインバータであ
る。
【００３３】コントローラ１３は、図１０に示す自由旋
回時には、図２に示す速度ＰＩＤフィードバック制御に
よって旋回電動機１８を速度制御する。
回時には、図２に示す速度ＰＩＤフィードバック制御に
よって旋回電動機１８を速度制御する。
【００３４】すなわち、操作レバー１１の操作量Ｓが信
号変換器１２を介して操作量信号としてコントローラ１
３に入力され、このコントローラ１３でレバー操作量Ｓ
に応じた旋回速度の目標値ωrefが演算される。
号変換器１２を介して操作量信号としてコントローラ１
３に入力され、このコントローラ１３でレバー操作量Ｓ
に応じた旋回速度の目標値ωrefが演算される。
【００３５】この目標値ωrefと、エンコーダ２０によ
って検出された旋回速度の実際値ωｓとが比較されてそ
の偏差が求められ、ＰＩＤフィードバック制御により偏
差（ωref−ωｓ）を０にする方向の信号が電動機用イ
ンバータ１７を介して電動機１８に送られる。
って検出された旋回速度の実際値ωｓとが比較されてそ
の偏差が求められ、ＰＩＤフィードバック制御により偏
差（ωref−ωｓ）を０にする方向の信号が電動機用イ
ンバータ１７を介して電動機１８に送られる。
【００３６】これにより、図３に示すように、上部旋回
体２がレバー操作量Ｓに応じた速度で旋回する。図３
中、Ｓｃは旋回体２が動き出すレバー位置である。
体２がレバー操作量Ｓに応じた速度で旋回する。図３
中、Ｓｃは旋回体２が動き出すレバー位置である。
【００３７】なお、図２では便宜上、エンコーダ２０の
出力を旋回速度の実際値ωｓとして表しているが、実際
にはエンコーダ２０によって電動機回転速度が検出さ
れ、これを減速機１９の減速比で割って旋回速度ωｓが
求められる。
出力を旋回速度の実際値ωｓとして表しているが、実際
にはエンコーダ２０によって電動機回転速度が検出さ
れ、これを減速機１９の減速比で割って旋回速度ωｓが
求められる。
【００３８】一方、図１１に示す押し付け作業時にはト
ルク制御が行われる。
ルク制御が行われる。
【００３９】すなわち、まず、押し付け作業か否かを判
断する手順として、コントローラ１３において、図４に
示すように制御周期ｂごとに、レバー操作量Ｓと旋回動
き出し位置Ｓｃが比較される（ステップＳ１，Ｓ２）と
ともに、旋回速度の実際値ωＳと、０に近い微小な値と
して予め設定された図３に示すしきい値ωｅとが比較さ
れ（ステップＳ３）、レバー操作量Ｓが動き出し位置Ｓ
ｃよりも大きく、かつ、旋回速度の実際値ωｓがしきい
値ωｅよりも小さいとき（ステップＳ２，Ｓ３でともに
ＹＥＳのとき）に、押し付け作業と判断して自動的にト
ルク制御に自動的に切換わり（ステップＳ４）、ステッ
プＳ５で制御周期ｂが更新されてステップＳ１に戻る。
なお、ステップＳ２またはステップＳ３でＮＯ（Ｓ＜Ｓ
ｃまたはωＳ＞ωｅ）の場合は自由旋回として図２，３
のフィードバック速度制御が行われる（ステップＳ
６）。
断する手順として、コントローラ１３において、図４に
示すように制御周期ｂごとに、レバー操作量Ｓと旋回動
き出し位置Ｓｃが比較される（ステップＳ１，Ｓ２）と
ともに、旋回速度の実際値ωＳと、０に近い微小な値と
して予め設定された図３に示すしきい値ωｅとが比較さ
れ（ステップＳ３）、レバー操作量Ｓが動き出し位置Ｓ
ｃよりも大きく、かつ、旋回速度の実際値ωｓがしきい
値ωｅよりも小さいとき（ステップＳ２，Ｓ３でともに
ＹＥＳのとき）に、押し付け作業と判断して自動的にト
ルク制御に自動的に切換わり（ステップＳ４）、ステッ
プＳ５で制御周期ｂが更新されてステップＳ１に戻る。
なお、ステップＳ２またはステップＳ３でＮＯ（Ｓ＜Ｓ
ｃまたはωＳ＞ωｅ）の場合は自由旋回として図２，３
のフィードバック速度制御が行われる（ステップＳ
６）。
【００４０】なお、押し付け作業対象物に凹凸がある場
合や軟弱な物体の場合、旋回速度が０以上となる場合が
あり、上記押し付け作業の判定が安定せずにハンチング
する場合がある。このような場合には、速度制御のフィ
ードバックゲインを下げるか、あるいは上記判定の切り
替えにタイムラグを与えるなどのハンチング抑制手段を
設けることが望ましい。
合や軟弱な物体の場合、旋回速度が０以上となる場合が
あり、上記押し付け作業の判定が安定せずにハンチング
する場合がある。このような場合には、速度制御のフィ
ードバックゲインを下げるか、あるいは上記判定の切り
替えにタイムラグを与えるなどのハンチング抑制手段を
設けることが望ましい。
【００４１】トルク制御においては、図５，６に示すよ
うに、レバー操作量Ｓとトルク目標値τrefの関係を設
定した操作量−トルクマップ２９からトルク目標値ref
が求められ、これが電流目標値ｉrefに換算されて、ト
ルクＰＩＤフィードバック制御が行われる。
うに、レバー操作量Ｓとトルク目標値τrefの関係を設
定した操作量−トルクマップ２９からトルク目標値ref
が求められ、これが電流目標値ｉrefに換算されて、ト
ルクＰＩＤフィードバック制御が行われる。
【００４２】こうして、押し付け作業が自動的に判断さ
れてトルク制御に切換えられ、このトルク制御により、
図６に示すようにレバー操作量Ｓに応じた電動機トルク
が得られるため、押し付けトルクをオペレータの意思
（レバー操作量）通りに制御することが可能となる。
れてトルク制御に切換えられ、このトルク制御により、
図６に示すようにレバー操作量Ｓに応じた電動機トルク
が得られるため、押し付けトルクをオペレータの意思
（レバー操作量）通りに制御することが可能となる。
【００４３】ところで、この制御方式によると、レバー
中立で旋回速度０の状態からレバー１１を図６の動き出
し位置Ｓｃよりもやや深く入れた場合、旋回体２の慣性
によって速度が０であることから、図１０の自由旋回状
態であっても自動的にトルク制御が開始される。
中立で旋回速度０の状態からレバー１１を図６の動き出
し位置Ｓｃよりもやや深く入れた場合、旋回体２の慣性
によって速度が０であることから、図１０の自由旋回状
態であっても自動的にトルク制御が開始される。
【００４４】ここで、この装置においては、図６に示す
ように動き出し位置Ｓｃでのトルク目標値τrefが０よ
りも大きい大きい値τｃに設定されている。
ように動き出し位置Ｓｃでのトルク目標値τrefが０よ
りも大きい大きい値τｃに設定されている。
【００４５】こうすれば、動き出し位置Ｓｃで旋回トル
クτｃが働き、上記のようにレバー１１を動き出し位置
Ｓｃよりもやや深く入れた場合に速やかに旋回動作が開
始されるため、速度の実際値ωｓが目標値ωrefに素早
く到達して速度フィードバック制御に切換わる。このた
め、動き始めの速度制御性を良くすることができる。
クτｃが働き、上記のようにレバー１１を動き出し位置
Ｓｃよりもやや深く入れた場合に速やかに旋回動作が開
始されるため、速度の実際値ωｓが目標値ωrefに素早
く到達して速度フィードバック制御に切換わる。このた
め、動き始めの速度制御性を良くすることができる。
【００４６】第２実施形態（図７参照）第１実施形態と
の相違点のみを説明する。
の相違点のみを説明する。
【００４７】第２実施形態においては、自由旋回時には
第１実施形態同様、図５のフローによる速度フィードバ
ック制御が行われ、押し付け作業時には、図７に示すよ
うに速度フィードバック制御に、予め設定された操作量
−トルク制限値マップ３０に基づいてレバー操作量Ｓに
応じたトルク制限を加えた制御（トルク制限付き速度制
御）が行われる。
第１実施形態同様、図５のフローによる速度フィードバ
ック制御が行われ、押し付け作業時には、図７に示すよ
うに速度フィードバック制御に、予め設定された操作量
−トルク制限値マップ３０に基づいてレバー操作量Ｓに
応じたトルク制限を加えた制御（トルク制限付き速度制
御）が行われる。
【００４８】図７のマップ３０の縦軸に表したτlimは
トルク制限値である。
トルク制限値である。
【００４９】このように、押し付け作業時にトルク制限
付きの速度制御を行うことにより、図５，６のトルク制
御の場合と同様に、レバー操作量に応じた電動機トルク
が得られるため、第１実施形態の場合と同様に押し付け
作業時の操作性が良いものとなる。
付きの速度制御を行うことにより、図５，６のトルク制
御の場合と同様に、レバー操作量に応じた電動機トルク
が得られるため、第１実施形態の場合と同様に押し付け
作業時の操作性が良いものとなる。
【００５０】なお、この第２実施形態、及び次の第３実
施形態においても、動き出し位置Ｓｃでのトルク制限値
τlimを０よりも大きい値τｃに設定しておくことによ
り、第１実施形態と同様に動き始めの速度制御性を良く
することができる。
施形態においても、動き出し位置Ｓｃでのトルク制限値
τlimを０よりも大きい値τｃに設定しておくことによ
り、第１実施形態と同様に動き始めの速度制御性を良く
することができる。
【００５１】第３実施形態（図８参照）第３実施形態に
おいては、図８に示すように、速度の実際値ωｓが目標
値ωrefよりも小さい場合に、いわゆる力行状態と判断
し、この力行状態で速度フィードバック制御からトルク
制限付きの速度フィードバック制御に切換えるように構
成されている。
おいては、図８に示すように、速度の実際値ωｓが目標
値ωrefよりも小さい場合に、いわゆる力行状態と判断
し、この力行状態で速度フィードバック制御からトルク
制限付きの速度フィードバック制御に切換えるように構
成されている。
【００５２】詳述すると、制御周期ｂごとに速度の目標
値ωrefと実際値ωｓが比較され（ステップＳ１，Ｓ
２）、ωref≦ωｓのときは、通常の速度フィードバッ
ク制御が行われる（ステップＳ３）。
値ωrefと実際値ωｓが比較され（ステップＳ１，Ｓ
２）、ωref≦ωｓのときは、通常の速度フィードバッ
ク制御が行われる（ステップＳ３）。
【００５３】一方、ωref＞ωｓ（ステップＳ２でＹＥ
Ｓ）となると、力行状態と判断して、第２実施形態（図
７）のトルク制限付き速度制御に自動的に切換わり（ス
テップＳ４）、ステップＳ５で制御周期ｂが更新されて
ステップＳ１に戻る。
Ｓ）となると、力行状態と判断して、第２実施形態（図
７）のトルク制限付き速度制御に自動的に切換わり（ス
テップＳ４）、ステップＳ５で制御周期ｂが更新されて
ステップＳ１に戻る。
【００５４】従って、力行状態の一種である押し付け作
業時に、第２実施形態同様、トルク制限作用によって電
動機トルクが制御される。
業時に、第２実施形態同様、トルク制限作用によって電
動機トルクが制御される。
【００５５】また、この制御方式によると、自由旋回に
おける加速時においても、旋回速度の実際値ωｓが目標
値ωrefよりも小さい状況でトルク制限付きの速度制御
作用が働くため、加速度が規制されて加速時のショック
が低減される。
おける加速時においても、旋回速度の実際値ωｓが目標
値ωrefよりも小さい状況でトルク制限付きの速度制御
作用が働くため、加速度が規制されて加速時のショック
が低減される。
【００５６】しかも、減速時にはトルク制限が働かない
ため、最大トルクでの減速が可能となり、緊急停止が可
能となる。
ため、最大トルクでの減速が可能となり、緊急停止が可
能となる。
【００５７】従って、この点でも操作性が良いものとな
る。
る。
【００５８】ところで、第１、第２両実施形態では、押
し付け作業を自動的に判断して制御方式を切換える構成
をとったが、押し付け作業時にオペレータが切換スイッ
チを操作することによって制御方式を切換えるようにし
てもよい。
し付け作業を自動的に判断して制御方式を切換える構成
をとったが、押し付け作業時にオペレータが切換スイッ
チを操作することによって制御方式を切換えるようにし
てもよい。
【００５９】また本発明は、ショベルに限らず、ショベ
ルを母体として構成される深穴掘削機や破砕機、それに
クレーン等、旋回式作業機械に広く適用することができ
る。
ルを母体として構成される深穴掘削機や破砕機、それに
クレーン等、旋回式作業機械に広く適用することができ
る。
【００６０】
【発明の効果】上記のように本発明によると、押し付け
作業時に、操作手段の操作量に応じた速度制御に代えて
操作量に応じたトルク制御が行われ（請求項１）、また
は速度制御にトルク制限を加えた制御が行われる（請求
項２，４）ため、押し付け作業時に、操作手段の操作を
通じてオペレータの意思のままに旋回トルクを制御する
ことが可能となり、押し付け作業時の操作性を良くする
ことができる。
作業時に、操作手段の操作量に応じた速度制御に代えて
操作量に応じたトルク制御が行われ（請求項１）、また
は速度制御にトルク制限を加えた制御が行われる（請求
項２，４）ため、押し付け作業時に、操作手段の操作を
通じてオペレータの意思のままに旋回トルクを制御する
ことが可能となり、押し付け作業時の操作性を良くする
ことができる。
【００６１】この場合、請求項３，４の発明によると、
押し付け作業時にトルク制御またはトルク制限付き速度
制御に自動的に切換わるため、全自動での制御が可能と
なる。
押し付け作業時にトルク制御またはトルク制限付き速度
制御に自動的に切換わるため、全自動での制御が可能と
なる。
【００６２】また、請求項４の発明によると、自由旋回
における加速時において、旋回速度の実際値が目標値よ
りも小さいときに、トルク制限付きの速度制御が行われ
るため、加速度が規制されて加速時のショックを低減す
ることができる。
における加速時において、旋回速度の実際値が目標値よ
りも小さいときに、トルク制限付きの速度制御が行われ
るため、加速度が規制されて加速時のショックを低減す
ることができる。
【００６３】しかも、減速時にはトルク制限が働かない
ため、最大トルクでの減速が可能となり、緊急停止が可
能となる。
ため、最大トルクでの減速が可能となり、緊急停止が可
能となる。
【００６４】従って、この点でも操作性が改善される。
【００６５】さらに請求項５の発明によると、操作手段
が旋回動き出し位置にある状態で、目標となるトルクが
０よりも大きな値に設定されているため、操作手段を旋
回動き出し位置よりもやや大きく操作した場合に直ちに
旋回トルクが作用し、旋回の立ち上がりが早くて速やか
に速度制御に切換わる。このため、動き始めの操作性が
良いものとなる。
が旋回動き出し位置にある状態で、目標となるトルクが
０よりも大きな値に設定されているため、操作手段を旋
回動き出し位置よりもやや大きく操作した場合に直ちに
旋回トルクが作用し、旋回の立ち上がりが早くて速やか
に速度制御に切換わる。このため、動き始めの操作性が
良いものとなる。
【図１】本発明の第１実施形態にかかる制御装置のブロ
ック構成図である。
ック構成図である。
【図２】同装置による速度フィードバック制御のフロー
を示す図である。
を示す図である。
【図３】同制御におけるレバー操作量と速度目標値の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図４】同装置の作用を説明するためのフローチャート
である。
である。
【図５】同制御によるトルク制御のフローを示す図であ
る。
る。
【図６】同制御におけるレバー操作量とトルク目標値の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる制御装置による
トルク制限付き速度制御のフローを示す図である。
トルク制限付き速度制御のフローを示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる制御装置の作用
を説明するためのフローチャートである。
を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の適用対象例であるショベルの概略側面
図である。
図である。
【図１０】同ショベルの正面図である。
【図１１】同ショベルのバケットを溝の壁面に押し付け
た状態の正面図である。
た状態の正面図である。
２ 上部旋回体
１１ 操作手段としての操作レバー
１２ 操作レバーの操作を電気信号に変換する信号変換
器 １３ 制御手段としてのコントローラ １８ 旋回用電動機 ２０ 旋回速度検出手段としてのエンコーダ １５ 電動機の電源としての発電機 ２１ 同バッテリ ２２ 同キャパシタ
器 １３ 制御手段としてのコントローラ １８ 旋回用電動機 ２０ 旋回速度検出手段としてのエンコーダ １５ 電動機の電源としての発電機 ２１ 同バッテリ ２２ 同キャパシタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 井上 浩司
神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会
社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
(72)発明者 吉松 英昭
神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会
社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
(72)発明者 上島 衛
兵庫県明石市大久保町八木740番地 コベ
ルコ建機株式会社大久保工場内
Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB02 BA01 BB01 CA10
DA04 DB01 DB03 DC02
3F205 AA05 EA10 KA10
Claims (5)
- 【請求項１】 旋回体を旋回駆動する電動機と、旋回指
令を出す操作手段と、この操作手段からの旋回指令に基
づいて上記電動機を制御する制御手段と、旋回速度を検
出する旋回速度検出手段とを具備し、上記制御手段によ
り、上記操作手段の操作量に応じた速度制御を行う作業
機械の旋回制御装置において、上記制御手段は、上記旋
回体の一部を作業対象に押し付ける押し付け作業時に、
上記速度制御に代えて、上記操作手段の操作量に応じた
トルク制御を行うように構成されたことを特徴とする作
業機械の旋回制御装置。 - 【請求項２】 旋回体を旋回駆動する電動機と、旋回指
令を出す操作手段と、この操作手段からの旋回指令に基
づいて上記電動機を制御する制御手段と、旋回速度を検
出する旋回速度検出手段とを具備し、上記制御手段によ
り、上記操作手段の操作量に応じた速度制御を行う作業
機械の旋回制御装置において、上記制御手段は、上記旋
回体の一部を作業対象に押し付ける押し付け作業時に、
上記速度制御に操作手段の操作量に応じたトルク制限を
加えた制御を行うように構成されたことを特徴とする作
業機械の旋回制御装置。 - 【請求項３】 制御手段は、操作手段の操作量が旋回動
き出し位置よりも大きい状態で、旋回速度の実際値が０
またはこれに近い設定値以下のときに押し付け作業状態
と判断するように構成されたことを特徴とする請求項１
または２記載の作業機械の旋回制御装置。 - 【請求項４】 旋回体を旋回駆動する電動機と、旋回指
令を出す操作手段と、この操作手段からの旋回指令に基
づいて上記電動機を制御する制御手段と、旋回速度を検
出する旋回速度検出手段とを具備し、上記制御手段によ
り、上記操作手段の操作量に応じた速度制御を行う作業
機械の旋回制御装置において、上記制御手段は、上記旋
回速度の実際値が上記操作手段の操作量に応じた目標値
よりも小さいときに、上記速度制御にトルク制限を加え
た制御を行うように構成されたことを特徴とする作業機
械の制御装置。 - 【請求項５】 操作手段が旋回動き出し位置にある状態
で、目標となるトルクが０よりも大きい値となるように
構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
に記載の作業機械の旋回制御装置。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
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| US10/511,602 US7067999B2 (en) | 2002-05-09 | 2003-04-28 | Rotation control device of working machine |
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| JP2002134525A JP3942948B2 (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | 作業機械の旋回制御装置 |
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|---|---|
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Family
ID=29697141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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-
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- 2002-05-09 JP JP2002134525A patent/JP3942948B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-04-28 CN CN2007101103772A patent/CN101067304B/zh not_active Expired - Fee Related
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