CN100577930C - 回转控制装置、回转控制方法及施工机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种回转控制装置、回转控制方法及施工机械。在电动回转挖土机(施工机械)(1)中，如果相对于回转体(4)作用与控制杆指示方向相反的土压，回转控制装置(100)的控制系统变更装置(150)就变更驱动回转体(4)的电动机(5)的转矩输出功率使其变大。因此，能够良好地抗衡作用的土压，能够可靠地防止回转体继续向相反方向回转。因此，即使土压增大也不用担心影响作业，即使在斜坡上使回转体回转，也能够防止因悬臂或大臂的重量而导致回转体多退回。

Description

回转控制装置、回转控制方法及施工机械

技术领域

本发明涉及用于控制由电动机回转的回转体的回转控制装置、回转控制方法及回转体通过电动机回转的施工机械。

背景技术

近年来，开发了由电动机驱动回转体，由液压驱动器驱动其它作业机或行驶体的混合式的电动回转挖土机(例如，参照专利文献1)。

在如此的电动回转挖土机中，由于靠电动机进行回转体的回转动作，所以即使与液压驱动的悬臂或大臂的上升动作同时使回转体回转，回转体的动作也不影响悬臂或大臂的上升动作。因此，与液压驱动回转体时相比，能够减小在控制阀等的损失，能效良好。

专利文献1：特开2001-11897号公报

可是，在电动回转挖土机等施工机械中，在进行扩大槽宽度这样的挖掘作业的情况下，多一边使铲斗与槽的侧壁接触一边进行作业。使铲斗与槽的侧壁接触的操作，通过使回转控制杆向规定方向倾倒，使驱动回转体使其回转来进行。即，利用回转时的转矩输出功率，使铲斗与侧壁接触。

但是，根据挖掘部分的地基的硬度或形状等地基的状况，出现挖掘中铲斗被土压(挖掘反作用力)推回，尽管向规定方向操作回转控制杆，但回转体向与回转操作方向的相反侧回转返回的现象。该现象，有难以按操作员的意图作业，使作业效率下降的可能性。

此外，如此的现象，不局限于挖掘作业时，在斜坡地使回转体回转时也有产生的顾虑。例如，假设通过回转体的回转，朝倾斜方向的上方侧移动铲斗，由于克服重力地移动悬臂或大臂，所以，悬臂或大臂的重量偏大，回转体一度向相反方向回转。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种即使向与回转操作方向相反的方向，对回转体作用外力的情况下，也能够防止回转体朝相反方向回转的回转控制装置、回转控制方法及施工机械。

本发明的回转控制装置，其基于操作体的指令控制由电动机驱动的回转体的回转动作，其特征在于，具备：回转位置输出装置，其输出所述回转体的回转位置信息；基准位置存储装置，其将所述回转位置输出装置的输出值作为基准位置存储；控制指令生成装置，其进行所述电动机的控制指令的生成及输出；控制系统变更判定装置，其基于所述回转位置输出装置的输出值、存储在所述基准位置存储装置中的基准位置、及所述操作体的操作方向，判定是否进行所述回转控制装置的控制系统的变更；控制系统变更装置，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，进行所述回转控制装置的控制系统的变更，所述控制系统变更装置，通过所述控制系统的变更，使所述电动机的控制指令大于所述控制系统变更前的值。

根据如此的本发明，由于控制系统变更装置，通过回转控制装置的控制系统的变更，使电动机的控制指令大于控制系统的变更前的值，所以能够良好地抗衡作用的外力，无回转体继续向相反方向回转的顾虑。

在本发明的回转控制装置中，优选，所述控制系统变更装置具备：基准位置更新部，其根据所述控制系统变更装置的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置中的基准位置；变更指令生成部，其基于所述回转位置输出装置的输出值、及存储在所述基准位置存储装置中的基准位置，生成所述电动机的变更指令；控制指令输出部，其选择所述控制指令生成装置生成的控制指令和所述变更指令生成部生成的变更指令中的大的一方的值，作为所述电动机的控制指令输出，在所述控制系统的变更中，维持所述基准位置。

根据如此的本发明，由于控制系统变更装置的控制指令输出部，选择控制指令生成装置的控制指令和变更指令生成部的变更指令中的大的一方的值，作为电动机的控制指令输出，所以通过控制系统的变更，电动机的控制指令不会突然变大，能够通过流畅的控制达到本发明的目的。

在本发明的回转控制装置中，优选，所述控制系统变更装置，具备：基准位置更新部，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置中的基准位置；切换控制指令生成部，其通过与所述控制指令生成装置不同的控制律进行所述电动机的控制指令的生成及输出；控制律切换部，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，切换所述控制指令生成装置和所述切换控制指令生成部，所述控制系统的变更，是所述控制律切换部进行的、从所述控制指令生成装置向所述切换控制指令生成部的控制律的切换。

根据如此的本发明，由于控制系统变更装置的控制律切换部，从控制指令生成装置向切换控制指令生成部切换控制律，并非增加速度增益，所以在通常的回转动作中不用担心发生过大的转矩输出。

在本发明的回转控制装置中，优选，所述控制系统变更装置，具备：基准位置更新部，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置中的基准位置；控制增益存储部，其存储有多个所述回转体的控制增益；控制增益变更部，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，变更从所述控制增益存储部选择的控制增益，所述控制系统的变更，是所述控制增益变更部进行的、所述控制增益的变更。

根据如此的本发明，由于能够通过控制系统变更装置的控制增益变更部，基于控制系统变更判定装置的判定结果，进行控制增益的变更，所以能够通过该控制增益的变更防止回转体向相反方向回转。

在本发明的回转控制装置中，优选，所述控制系统变更装置，具备：基准位置更新部，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置中的基准位置；目标值变更部，其基于所述回转位置输出装置的输出值及存储在所述基准位置存储装置的基准位置，变更基于所述操作体的输入操作而设定的所述回转体的控制目标值，所述控制系统的变更，是所述目标值变更部进行的、所述目标值的变更。

根据如此的本发明，由于能够通过控制系统变更装置的目标值变更部，进行回转体的控制目标值的变更，所以能够通过该控制目标值的变更防止回转体向相反方向回转。

本发明的回转控制方法，其用于基于操作体的指令控制由电动机驱动的回转体的回转动作，其特征在于，包括：输出所述回转体的回转位置信息的步骤；将输出的回转位置信息的输出值作为基准位置存储的步骤；进行所述电动机的控制指令的生成及输出的步骤；基于所述回转位置信息的输出值、所述存储的基准位置、及所述操作体的操作方向，判定是否进行所述回转控制装置的控制系统的变更的步骤；经该判定的结果判定为，进行所述回转控制装置的控制系统的变更的情况下，使所述电动机的控制指令大于所述控制系统变更前的值的步骤。

根据如此的本发明，由于在通过判定是否进行回转控制装置的控制系统的变更的步骤，判定进行回转控制装置的控制系统的变更的情况下，使电动机的控制指令大于控制系统的变更前的值，所以能够良好地抗衡作用的外力，无回转体继续向相反方向回转的顾虑。

本发明的施工机械，其特征在于，具备：由电动机回转驱动的回转体、和用于控制该回转体的本发明的回转控制装置。

根据如此的本发明，由于具备由电动机回转驱动的回转体、和用于控制该回转体的本发明的回转控制装置，所以可得到具有与本发明的回转控制装置同样的效果的施工机械。

附图说明

图1是以示意性表示本发明的第1实施方式的施工机械的俯视图。

图2是表示所述第1实施方式的施工机械的整体构成的图。

图3是表示所述第1实施方式的回转控制装置的控制结构的方框图。

图4是所述第1实施方式中的基准位置更新的流程图。

图5是所述第1实施方式中的控制指令的输出的流程图。

图6是更详细地表示所述第1实施方式中的控制的图示。

图7是表示本发明的第2实施方式中的控制的图。

图8是表示所述第2实施方式中的一方的控制律的方框图。

图9是表示所述第2实施方式中的另一方的控制律的方框图。

图10是所述第2实施方式中的控制律的切换的流程图。

图11是表示本发明的第3实施方式中的控制结构的方框图。

图12是所述第3实施方式中的控制增益的变更的流程图。

图13是表示本发明的第4实施方式中的控制结构的方框图。

图14是表示本发明的第1变形例的立体图。

图15是表示所述第1变形例中的限制装置的分解立体图。

图16是表示本发明的第2变形例中的限制装置的液压线路图。

图中：1-电动回转挖土机(施工机械)，4-回转体，5-电动机，10-回转控制杆(操作体)，41-限制装置，100-回转控制装置，110-回转位置输出装置，120-基准位置存储装置，130-控制指令生成装置，140-控制系统变更判定装置，150-控制系统变更装置，150A、151A、152A、153A-基准位置更新部，150B-变更指令生成部，150C-比较仪(控制指令输出部)，151B-切换控制指令生成部，151C-控制律切换部，152B-控制增益存储部，152C-控制增益变更部，153B-目标值变更部，51-限制装置。

具体实施方式

[第1实施方式]

[1-1]整体构成

以下，参照附图说明本发明的第1实施方式。

图1是以示意性表示本实施方式的电动回转挖土机(施工机械)1的俯视图，图2是表示电动回转挖土机1的整体构成的图示。此外，图3是回转控制装置100的控制结构的方框图。

在图1中，电动回转挖土机1，具备经由摆动圆3设置在构成下部行驶体2的履带架上的回转体4，该回转体4，由与摆动圆3啮合的电动机5回转驱动。在回转体4上，设置通过悬臂缸21(参照图2)工作的悬臂6、由大臂缸22(参照图2)驱动的大臂7、及由铲斗缸23(参照图2)驱动的铲斗8。另外，由它们构成作业机9。

在图2中，所述各缸21～23是液压缸，其液压源是用后述的发动机14驱动的液压泵19。因此，电动回转挖土机1，是具备液压驱动的作业机9和电驱动的回转体4的混合施工机械。

另外，本实施方式的悬臂6，为由第1悬臂6A及第2悬臂6B构成的所谓偏置悬臂，当然也可以由1个悬臂构成。

此外，如图2所示，电动回转挖土机1，除所述的构成外，还具备：回转控制杆(操作体)10、燃料标度盘11、模式切换开关12、目标速度设定装置13、发动机14、发电机15、变换器16、电容器17、电动机5、旋转速度传感器18、液压控制阀20、右行驶电机24、左行驶电机25、及回转控制装置100。

燃料标度盘11是用于控制向发动机的燃料供给(喷射)量的标度，模式切换开关12是用于切换各种模式的开关，操作人根据电动回转挖土机1的运转状况操作。

目标速度设定装置13，基于燃料标度盘11的设定状态、模式切换开关12的设定状态、及回转控制杆10(通常与悬臂7操作用的作业机控制杆兼用)的倾倒角度，设定回转体4的目标速度，输出给回转控制装置100。

发动机14，驱动成为各液压缸21～23的液压源的液压泵19、及发电机15。采用该液压泵19产生的液压，悬臂缸21驱动悬臂6(参照图1)、大臂缸22驱动大臂7(参照图1)、铲斗缸23分别驱动铲斗8(参照图1)。此外，右行驶电机24及左行驶电机25是液压电机，其液压源也使用液压泵19。

发电机15、变换器16及电容器17，通过它们的组合，构成电动机5的电力源。另外，发电机15，还具有作为兼作电动机的发电机的功能。

电动机5，经由摆动圆3回转驱动回转体4。此外，在电动机5上设置旋转速度传感器18。旋转速度传感器18，检测电动机5的旋转速度，将该旋转速度反馈给回转控制装置100。

回转控制装置100，基于通过目标速度设定装置13设定的回转体4的目标速度、和由旋转速度传感器18检测的电动机5的旋转速度，按采用控制增益即速度增益K的P控制(比例控制)进行速度控制，生成对电动机5的控制指令即转矩指令值。在本实施方式中，回转控制装置100是变换器，将转矩指令值变换成电流值及电压值，输出给电动机5，控制电动机5的转矩输出功率。

另外，回转控制装置100，例如只要能通过开关等进行驱动电动机的指令，也可以是变换器以外的装置。

可是，图1表示使用如此的电动回转挖土机1，进行沟槽的挖掘作业时的情况。具体是，通过使铲斗8与沟槽的侧壁接触，向跟前返方向拉动大臂7，一边扩大槽宽度一边进行挖掘。使铲斗8与侧壁接触的操作，按图1的例讲，是向右侧推倒回转控制杆10，形成使回转体4右回转的状态，按压铲斗8。

此时，在本实施方式的电动回转挖土机1中，如果一边以低速使回转体4回转，一边使铲斗8与侧壁接触，则受到侧壁的土压(挖掘反作用力：外力)，实际速度为“0”。即，处于回转控制杆10倾倒，但回转体4不回转的状态。在此状态下，由于实际速度为“0”，与目标速度的偏差增大，所以根据所述的通常的速度控制，以根据该偏差增大转矩输出功率的方式，生成指令值，克服土压。但是，转矩输出功率的大小设有界限，允许增加转矩极限-α(图6)以下的转矩输出功率。

另外，基于通常的速度控制，即使产生当时的最大转矩输出功率，有时也不能完全抗衡土压。如果按图1的例讲，在一边使铲斗8与侧壁接触一边切削的作业中，铲斗8与岩基等正面接触，难进行挖掘。在此种情况下，出现回转体8大于土压，尽管将回转体控制杆10向右回转侧倾倒，但仍向左回转侧推回的现象。如果该推回形成的变化量大，则有可能给作业带来故障。

因此，在本实施方式的回转控制装置100中，假设如此的情况，设置如图3所示的判定是否进行回转控制装置100的控制系统的变更的装置，具体设置：控制系统变更判定装置140，其用于判定回转体4的回转方向是否是操作人意图的方向；和控制系统变更装置150，其根据该判定结果进行回转控制装置100的所述控制系统的变更，使发给电动机5的控制指令大于控制系统的变更前的值。通过该控制系统变更装置150进行的回转控制装置100的所述控制系统的变更，使电动机5产生足够大的转矩输出功率，使回转体4被推回的量退回。另外，如要通过以往的通常的速度控制得到如此大的转矩输出功率，必须格外增大所述速度增益，通常的回转时的动作生硬，不适合使用。此外，后面详细说明各装置140、150。

[1-2]利用回转控制装置100的控制结构

下面，参照图3，说明利用回转控制装置100的回转体4的控制结构。

回转控制装置100，由回转位置输出装置110、基准位置存储装置120、控制指令生成装置130、控制系统变更判定装置140、控制系统变更装置150构成。

回转位置输出装置110，积分从旋转速度传感器18输出的电动机5的旋转速度，作为回转体4的回转位置信息输出。

基准位置存储装置120，采用RAM(Random Access Memory)，作为基准位置存储回转位置输出装置110的输出值。存储在基准位置存储装置120中的基准位置，根据控制系统变更判定装置140的判定结果，根据当时的回转体4的回转位置更新。另外，在该基准位置存储装置120，为了读取基准位置，多个装置进行存取，由于如果图示表示这些装置比较烦杂，反之不容易理解，所以在图3中省略基准位置存储装置120和其它装置的连接关系。在后述的第2、第3及第4实施方式中也同样。

控制指令生成装置130，基于在目标速度设定装置13设定的回转体4的目标速度及由旋转速度传感器18检测的电动机5的旋转速度，进行对电动机5的控制指令的生成及输出。具体是，控制指令生成装置130，比较在目标速度设定装置13设定的目标速度、和反馈给回转控制装置100的电动机5的旋转速度，通过其偏差和速度增益K的相乘，生成电动机5的转矩指令值。此处，速度增益K，是通过勘察电动回转挖土机1的操纵性等设定的，如果过大，转矩的输出则快，回转体4的动作生硬。

如此，由于根据反馈的电动机5的旋转速度和目标速度的偏差，生成电动机5的转矩指令值，所以在即使加大倾斜回转控制杆10，没有提高实际速度的情况下，控制指令生成装置130增大转矩指令值，使其接近目标速度。但是，如此的控制，是通常的利用P控制的速度控制。

控制系统变更判定装置140，判定回转体4的位置是否与操作人用回转控制杆10所要求的方向相反。具体是，控制系统变更判定装置140，基于回转控制装置100输出的回转体4的实际的回转位置、存储在所述基准位置存储装置120中的更新以前的基准位置、及回转控制杆10的操作方向(与回转操作方向及倾倒方向相同)，判定是否更新存储在基准位置存储装置120中的基准位置。即，在回转体4的回转位置，相对于所述基准位置，位于与操作人用回转控制杆10所要求的方向相反的方向的时候，判定为是回转控制杆10倾倒，但回转体4不回转的状态。

控制系统变更装置150，具有通过根据所述控制系统变更判定装置140的判定结果，进行回转控制装置100的控制系统的变更，使所述电动机5的控制指令大于控制系统的变更前的值的功能，由基准位置更新部150A、变更指令生成部150B、及比较仪(控制指令输出部)150C构成。

以下，说明控制系统变更装置150的各构成部。

基准位置更新部150A，基于所述控制系统变更判定装置140的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置120中的基准位置。基准位置更新部150A，在通常的回转时进行基准位置的更新，但是在所述控制系统变更判定装置140判定为回转体4位于与回转控制杆10所要求的方向相反的方向时，不更新地维持基准位置。

变更指令生成部150B，基于所述回转位置输出装置110的输出值、及存储在基准位置存储装置120中的基准位置，进行向所述电动机5的变更指令的生成。变更指令生成部150B，如图6所示，通过在回转体4的回转位置乘上位置增益Kp1的P控制进行位置控制，基准位置更新部150A不更新地维持基准位置，在这种的情况下，生成比该控制系统的变更前大的变更指令值。

返回到图3，比较仪150C，作为向所述电动机5的控制指令，输出变更指令生成部150B提供的所述变更指令值、和所述控制指令生成装置130提供的控制指令值中的大的一方的值。因此，在不更新基准位置地，通过通常的速度控制而运算的转矩输出功率(转矩极限-α以下)中，有可能小于土压，加大退回回转体4，此时，比较仪150C，通过选择变更指令生成部生成的大的变更指令值，作为电动机5的控制指令输出，可控制回转体4的回转。

[1-3]利用回转控制装置100的控制作用

下面，参照图4、图5及图6，说明回转控制装置100，尤其控制系统变更判定装置140及控制系统变更装置150的作用。

首先，参照图4，说明利用控制系统变更判定装置140及控制系统变更装置150进行的基准位置的更新。

回转位置输出装置110，积分从旋转速度传感器18输出的电动机5的旋转速度，经由作为回转体4的回转位置信息输出的步骤后，控制系统变更判定装置140，判定回转位置输出装置110输出的回转体4的回转位置，是否位于基准位置存储装置120中存储的基准位置的右侧(步骤11：在图面上及以下，将步骤只缩写为“S”)。

在回转体4位于基准位置的右侧时，另外，控制系统变更判定装置140判定回转控制杆10的倾倒形成的指示方向是否是右(S12)。由于在判定的结果表明回转控制杆10的倾倒形成的指示方向是右时，判定为实际的回转方向和指示方向相同，所以控制系统变更装置150的基准位置更新部150A，以朝右侧时时刻刻变化的回转体4的当前的回转位置作为新的基准位置，逐一更新存储在基准位置存储装置120中的基准位置(S13)。

在S12中，在控制系统变更判定装置140判定控制杆指示方向是左侧时，尽管操作人使回转控制杆10向左回转侧倾倒，但是实际上回转体4右回转。因此，由于控制系统变更判定装置140判定为相对于操作人想使回转体4左回转，向右侧推回，所以基准位置还维持该判定以前的位置。即，基准位置更新部150A不更新基准位置(S14)。

返回到S11，在回转位置不在基准位置的右侧的时候，即，回转体4实际上左回转的时候，控制系统变更判定装置140再判定控制杆指示方向是否是左(S15)。在判定结果表示指示方向是左时，由于判定为实际的回转方向和指示方向相同，所以基准位置更新部150A，以朝左侧时时刻刻变化的回转体4的当前的回转位置作为新的基准位置，逐一更新存储在基准位置存储装置120中的基准位置(S13)。

在S15的判定中，在控制系统变更判定装置140判定为控制杆指示方向是右时，尽管操作人使回转控制杆10向右回转侧倾倒，但是实际上回转体4左回转。因此，由于控制系统变更判定装置140判定为相对于操作人想使回转体4右回转，向左侧推回，所以基准位置还维持该判定以前的位置。即，基准位置更新部150A不更新基准位置。

下面，参照图5，说明电动机5的控制指令的生成。

在图4的利用控制系统变更判定装置140的判定、及利用控制系统变更装置150的基准位置更新部150A的基准位置的更新或维持后，控制系统变更装置150的变更指令生成部150B，判定电动机5的实际的电机转矩是否超过转矩极限-α(S16)。根据该判定结果，变更指令生成部150B，切换用于生成变更指令的控制偏差的运算。在判定为电动机5的实际的电机转矩小于转矩极限-α时，变更指令生成部150B将回转位置输出装置110的输出值、和存储在基准位置存储装置120中的基准位置的差作为控制偏差(S17)。在判定为电动机5的实际的电机转矩在转矩极限-α以上时，变更指令生成部150B，将在存储于基准位置存储装置120中的基准位置上加上变化量的位置、和回转位置输出装置110的输出值的差作为控制偏差(S18)。

另外，变更指令生成部150B，基于已经求出的控制偏差生成电动机5的变更指令(S19)。变更指令的生成，通过在所述控制偏差乘上位置增益Kp1的比例控制进行。

此后，控制系统变更装置150的比较仪150C，判定由控制指令生成装置130生成的控制指令是否大于由变更指令生成部150B生成的变更指令(S20)。比较仪150C，在由控制指令生成装置130生成的控制指令的一方大的情况下，作为电动机5的控制指令选择该控制指令，输出给电动机5(S21)。此外，在比较仪150C，在由变更指令生成部150B生成的变更指令的一方大的情况下，作为电动机5的控制指令选择该控制指令，输出给电动机5(S22)。

下面，参照图6，说明利用控制系统变更判定装置140和控制系统变更装置150的通常的控制、及回转体4不被推回的控制。

在回转体4的实际的回转方向和回转控制杆10的指示方向相同时，由于回转体4是通常的回转状态，所以控制系统变更装置150的基准位置更新部150A，基于控制系统变更判定装置140的判定结果，时常更新基准位置。在图6中，为了易于理解此时的流程，模拟地设置的开关30的切换表示利用基准位置更新部150A的基准位置的更新。因此，在此种情况下，基准位置更新部150A将开关30切换到“Y”侧。此外，在通常的回转状态下，在转矩极限-α内输出电动机5的电机转矩。在此时的控制偏差的运算中，控制系统变更装置150的变更指令生成部150B进行的运算值的切换，也同样用模拟地设置的开关31的切换表示。因此，在此种情况下，变更指令生成部150B也将开关31切换到“Y”侧。

在此状态下，位置指令(θ1)和通过各开关30、31的位置指令(θ2)，都在回转体4的当前的回转位置上，是相同的值，最终被删除，成为“0”。变更指令生成部150B，按“0”向比较仪150C输出转矩指令。因此，比较仪150C，判定为基于目标速度的转矩指令大，作为控制指令将该转矩指令输出给电动机5。即，在电动机5，得到控制指令生成装置130生成的对应于回转控制杆10的回转操作的转矩输出功率(与速度目标和实际速度的偏差对应的根据通常的速度控制的转矩输出功率)。

对于上述情况，尽管将回转控制杆10向右回转侧倾倒，但是在通过土压等外力向左侧推回回转体4的情况下，如上所述，由于基准位置更新部150A不更新基准位置，所以基准位置更新部150A将开关30切换到“N”侧。

在此状态下，由于不更新基准位置，所以回转体4的当前的回转位置与基准位置不同。因此，回转体4的当前的回转位置即位置指令(θ1)、和基准位置即位置指令(θ0)的差分不是“0”。变更指令生成部150B生成与该不是“0”的差分对应的转矩输出功率，作为转矩指令值输出给比较仪150C。此时的转矩指令值，在通过位置增益Kp1的设定，成为比基于所述目标速度的转矩指令值大的值的情况下，比较仪150C，优先选取来自变更指令生成部150B侧的转矩指令值。

如此，通过作为输出给电动机5的控制指令，优先选取来自变更指令生成部150B侧的转矩指令值，即使在回转体4受到与回转操作方向的相反方向的外力时，也能使转矩指令值更加升高，将推回回转体4的量抑制在最小限，推回到上次的基准位置，使其平衡。

另外，图1表示采用弹簧60表示用于抑制回转体4向相反方向的回转的等价模型。通过变更指令生成部150B的转矩指令值得到的电动机5的转矩输出功率，相当于弹簧60的弹力。

可是，返回到图6，在向与操作方向的相反方向推回回转体4的时候，在根据变更指令生成部150B生成的转矩指令值，欲向基准位置推回回转体4时，电动机5的实际的电机转矩有可能超过转矩极限-α的转矩输出功率。在此种情况下，变更指令生成部150B，将开关31切换到“N”侧。

如果呈此种状态，在基准位置即位置指令(θ0)上相加变化量Δθ，生成位置指令(θ3)，该位置指令(θ3)和位置指令(θ1)的差分成为在变更指令生成部150B的控制偏差。此处，在转矩控制指令值超过转矩极限-α时，将开关31切换到“N”侧，基准位置被更新为在更新前的基准位置上相加变化量Δθ的位置即位置指令(θ3)。因此，转矩控制指令超过转矩极限-α时的基准位置，成为在回转体4开始向与操作方向的相反方向退回时的基准位置上，相加变化量Δθ的积分值，即转矩控制指令值超过转矩极限-α后的变位量的位置。

由此，所述的位置指令(θ3)和位置指令(θ1)的差分，由于是从回转体4的当前的回转位置，扣除在回转体4向与操作方向的相反方向开始退回时的基准位置上相加超过转矩极限-α后的变位量的位置的结果，所以成为回转体4向与操作方向的相反方向开始退回的位置和超过转矩极限-α的位置的差。另外，此值与超过转矩极限-α时的偏差相等。因此，能以超过转矩极限-α时的值维持转矩指令值，以该转矩维持平衡的状态。即，不进一步推回回转体4。如果不进行如此的控制，不更新基准位置，则由于依然要以大的转矩推回回转体，所以在外力突然消失时，回转体4被大力推回，状态不稳定。

[1-4]本实施方式的效果

根据如此的本实施方式，具有以下的效果。

(1)在电动回转挖土机1中，如果对回转体4作用与回转控制杆10的指示方向的相反朝向的土压，则由于比较仪150C变更驱动回转体4的电动机5的转矩输出功率使其变大，所以能够良好地抗衡作用的土压，能够可靠地防止回转体4继续向相反方向回转。因此，即使土压增大，也不用担心影响作业，此外即使在斜坡上使回转体4回转，也能够防止因悬臂6或大臂7的重量而导致回转体4大幅度退回。

(2)由于为了变更回转体4的转矩输出功率，而变更用于驱动回转体4的电动机5的转矩指令值，所以能够通过电控制变更电动机5的转矩输出功率，不需要大规模的装置，能够避免大幅度增加成本。

(3)由于不是为了在电动机5产生大的转矩输出功率，而增大速度增益K，所以在通常的回转动作中不会发生过大的转矩输出功率，能够防止电动回转挖土机1的生硬的动作，能够提高乘坐感觉和操纵性。

[第2实施方式]

在图7、图8及图9所示的第2实施方式中，控制系统变更装置150，如图7所示，由基准位置更新部151A、切换控制指令生成部151B、及控制律切换部151C构成，作为回转控制装置100的控制系统的变更，所述控制律切换部151C，通过将控制律从控制指令生成装置130向所述切换控制指令生成部151B切换，使电动机5的控制指令值大于所述控制系统的变更前的值这点上，与第1实施方式不同。因此，在本实施方式中，只说明与第1实施方式不同的部分。另外，图8所示的速度控制，就是第1本实施方式中的利用控制指令生成装置130的速度控度。

以下，说明控制系统变更装置150的各构成部。

基准位置更新部151A，与第1实施方式时相同，根据所述控制系统变更判定装置140的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置120中的基准位置。

切换控制指令生成部151B，如图9所示，利用与所述控制指令生成装置130不同的控制律，进行电动机5的控制指令的生成及输出。具体是，切换控制指令生成部151B，通过采用回转位置输出装置110输出的当前位置的反馈值的位置控制，进行使回转体4退回朝相反方向推回的量的控制。另外，在如此的位置控制中，为了产生退回到目标回转体位置(是基准位置，与被退回临前的回转体4的位置相同)所必需的目标速度，设定位置增益Kp2，在回转体4的位置退回到基准位置前，用基于乘上该位置增益Kp2得到的速度目标的更大的转矩输出功率，向回转操作方向推回回转体4。

返回到图7，控制律切换部151C，根据所述控制系统变更判定装置140的判定结果，切换所述控制指令生成装置130和所述切换控制指令生成部151B。通过如此的控制律的切换，不用变更速度增益K，也能防止回转体4向与回转操作方向相反的方向回转。

接着，参照图10，说明利用控制系统变更判定装置140及控制系统变更装置150进行的控制律的切换。

本实施方式中的、控制律从利用控制指令生成装置130的速度控制向利用控制系统变更装置150的切换控制指令生成部151B的位置控制的切换，基于回转体4是否被退回的判定，由控制系统变更装置150的控制律切换部151C进行。此时的切换判定的流程如图10所示，与第1实施方式中的基准位置更新的流程完全相同。即，控制律切换部151C，基于与基准位置更新的情形相同的流程的结果、和在S26中选择利用控制指令生成装置130的速度控制，与不更新时相同的流程的结果，在S27中切换到利用控制系统变更装置150的切换控制指令生成部151B的位置控制。此时，根据与所述基准位置更新的流程相同的流程的结果，控制系统变更装置150的基准位置更新部151A，也进行基准位置的更新(S23)或维持(S24)。S21、S22、S25与第1实施方式相同，省略此处的说明。

接着，参照图9，说明切换控制律后的控制指令的生成。

在利用控制律切换部151C的控制律的切换后，切换控制指令生成部151B，通过位置控制生成电动机5的控制指令。在该位置控制中，基于从旋转速度传感器18输出的电动机5的旋转速度，反馈回转位置输出装置110输出的回转体4的回转位置。由此，切换控制指令生成部151B，进行将回转体4退回朝相反方向推回的量的控制。

另外，在如此的位置控制中，为了产生退回到目标回转体位置(是基准位置，与退回临前的回转体4的位置相同)所必需的目标速度，设定位置增益Kp2，直到回转体4的位置退回到基准位置，生成基于乘上该位置增益Kp2得到的速度目标的更大的转矩指令值。由此，回转控制装置100进行将回转体4向操作方向推回朝相反方向推回的量的控制。

在如此的本实施方式中，由于只在回转体4向相反方向开始回转时，进行反馈回转体4的当前位置，在根据与目标回转位置的偏差的目标速度上乘上位置增益Kp2输出的控制，所以可得到与第1实施方式相同的效果。即，能够良好地维持通常的回转操作时的乘坐感觉等，同时能够防止回转体4保持原状向相反方向继续回转。

[第3实施方式]

在图11、图12所示的第3实施方式中，控制系统变更装置150，如图11所示，由基准位置更新部152A、控制增益存储部152B、及控制增益变更部152C构成，作为回转控制装置100的控制系统的变更，所述控制增益变更部152C，通过进行控制增益的变更，使电动机5的控制指令值大于所述控制系统的变更前的值这点上，与第1实施方式不同。因此，在本实施方式中，只说明与第1实施方式不同的部分。

以下，说明控制系统变更装置150的各构成部。

基准位置更新部152A，与第1实施方式及第2实施方式的情况相同，根据所述控制系统变更判定装置140的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置120中的基准位置。

在控制增益存储部152B中，存储多个所述回转体4的控制增益即速度增益。

控制增益变更部152C，根据所述控制系统变更判定装置140的判定结果，变更从所述控制增益存储部152B选择的控制增益。具体是，控制增益变更部152C，在向与回转操作方向相反的方向推回回转体4时，通过将从所述控制增益存储部152B选择的速度增益变更为更大的值，更加增大控制指令即转矩指令值。由此，增大电动机5的转矩输出功率，从而以将回转体4退回朝相反方向推回的量的方式进行控制。

接着，参照图12，说明利用控制系统变更判定装置140及控制系统变更装置150进行的控制增益的变更。

本实施方式中的控制增益的变更，基于回转体4是否被退回的判定，由控制系统变更装置150的控制增益变更部152C进行。此时，用于将控制增益即速度增益K，从通常的值变更为比较大的值的判定的流程，如图10所示，与第1实施方式中的基准位置更新的流程完全相同。即，基于与基准位置更新的情形相同的流程的结果、和控制增益变更部152C在S36中将控制增益设为通常的值，根据与不更新时相同的流程的结果，在S37中变更为比通常值大的值。此时，根据与所述基准位置更新的流程相同的流程的结果、和控制系统变更装置150的基准位置更新部152A，也进行基准位置的更新(S33)或维持(S34)。S31、S32、S35与第1实施方式相同，省略此处的说明。

此外，控制指令生成装置130进行的速度控制，除利用控制增益变更部152C的控制增益的变更外，由于就是所述的第1实施方式中的速度控制，所以省略此处的说明。

在如此的本实施方式中，由于在通常的速度控制时，速度增益K是通常的值，只在回转体4被退回时，增大速度增益，防止以原状继续向相反方向推回回转体4，所以与第1、第2实施方式相同地，能够良好地维持乘坐感觉，同时能够实现本发明的目的。

[第4实施方式]

在图13所示的第4实施方式中，控制系统变更装置150，如图13所示，由基准位置更新部153A、及目标值变更部153B构成，作为回转控制装置100的控制系统的变更，目标值变更部153B，通过变更回转体4的目标值，使电动机5的控制指令值大于所述控制系统的变更前的值这点上，与第1实施方式不同。所以，在本实施方式中，只说明与第1实施方式不同的部分。

以下，说明控制系统变更装置150的各构成部。

基准位置更新部153A，与第1实施方式及第2实施方式时相同，根据所述控制系统变更判定装置140的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置120中的基准位置。

目标值变更部153B，基于所述回转位置输出装置110的输出值及存储在所述基准位置存储装置120中的基准位置，变更基于回转控制杆(操作体)10的操作输入设定的所述回转体4的控制目标值即目标速度。具体是，目标值变更部153B，在将回转体4向与回转操作方向相反的方向推回的情况下，基于回转位置输出装置110的输出值及存储在所述基准位置存储装置120中的基准位置的偏差，将由目标速度设定装置13设定的目标速度本身变化为更大的值。此时，与第1实施方式同样，根据基准位置的更新或维持，以所述的偏差为“0”或具有数值的方式变化。如此，通过将由目标速度设定装置13设定的目标速度本身变化为更大的值，形成假想更加倾倒回转控制杆10的状态而增大电动机5的转矩输出功率，从而以将回转体4退回朝相反方向推回的量的方式进行控制。

另外，本实施方式的控制，与第2实施方式相同，是位置控制。另外，在回转体4不退回的通常的回转状态下，采用与第2实施方式中的图9相同的速度控制。

但是，在第2实施方式的位置控制中，与由目标速度设定装置13设定的目标速度不同，在基准位置退回临前的回转体4的位置即目标回转体位置和实际的当前位置的偏差上乘上位置增益Kp2，生成大的目标速度，但在本实施方式中，在基于该偏差，切换基于回转控制杆10的操作输入而由目标速度设定装置13设定的目标速度本身这点上，与第2实施方式不同。是否更新或维持基准位置的判定，由于与第1实施方式完全相同，所以省略此处的图示及说明。

在如此的本实施方式中，包含基于位置的偏差而变更目标速度的目标值变更部153B地，构成本发明的回转控制装置100，即使在此种情况下，也能达到本发明的目的。

另外，本发明，并不限定于所述的实施方式，包括能达到本发明的目的的其它构成等，以下所示的变形等，也都包含在本发明中。

例如，也可以适宜追加机械地防止回转体向相反方向的回转的限制装置，作为限制装置，有以下的第1、第2变形例所示的装置。

[第1变形例]

图14、图15以示意性表示第1变形例的要部。

在图14中，经由齿轮5A啮合在摆动圆3上的电动机5，如图15所示，具备：电机本体40、和内置有只传递电机本体40的一方向的旋转力的棘轮装置的限制装置41、和减速装置42。在限制装置41的旋转限制方向，可通过根据回转控制杆的操作方向输出的切换信号切换。

根据如此的构成，如果回转控制杆指示右回转，则限制装置41以限制左回转的方式工作，相反，如果指示左回转，则以限制右回转的方式工作。因此，由于即使回转体受到与回转操作方向相反的方向的外力，也能通过限制装置41机械地限制回转体的向相反方向的回转，所以能够可靠地抗衡外力，能够可靠地防止回转体继续向与回转操作方向相反的方向的回转。

[第2变形例]

图16所示的第2变形例的限制装置51，由包含与未图示的电动机连接的液压泵52和止回阀53的封闭的液压回路54构成，在止回阀53的液压的送油方向，通过根据回转控制杆的操作方向输出的切换信号，以(A)、(B)的方式切换。

因此，采用如此的限制装置51，即使回转体受到与回转操作方向相反的方向的外力，由于止回阀53也限制回转体的回转方向，不使其向反方向退回，所以同样也能可靠地抗衡外力。

此外，作为限制装置，不限定于所述第1、第2变形例的限制装置41、51，也可以采用通过摩擦力等使电动机的旋转轴停止的制动机构，或通过踩下脚踏板等使制动机构工作，防止回转体向相反方向退回。

此外，在以上的说明中公开了用于实施本发明的最佳的构成、方法等，但是本发明并不局限于此。即，本发明，主要图示、说明了特定的实施方式，但在不脱离本发明的技术思想及目的范围的情况下，对于上述的实施方式，本领域技术人员可在形状、数量、其它详细构成方面增加多种变更。

因此，限定上述公开的形状、数量等的记载只是例示的记载，是为了便于理解本发明，由于不是限定本发明的，所以用超出这些形状、数量等限定的一部分或全部限定的部件的名称的记载，也包含在本发明中。

本发明，适合用于由电动机回转驱动回转体的所有施工机械。

Claims (7)

1.一种回转控制装置，其基于操作体的指令对由电动机驱动的回转体的回转动作进行控制，其特征在于，

具备：

回转位置输出装置，其输出所述回转体的回转位置信息；

基准位置存储装置，其将所述回转位置输出装置的输出值作为基准位置存储；

控制指令生成装置，其进行所述电动机的控制指令的生成及输出；

控制系统变更判定装置，其基于所述回转位置输出装置的输出值、存储在所述基准位置存储装置中的基准位置、及所述操作体的操作方向，判定是否进行所述回转控制装置的控制系统的变更；

控制系统变更装置，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，进行所述回转控制装置的控制系统的变更，

所述控制系统变更装置，通过所述控制系统的变更，使所述电动机的控制指令大于所述控制系统变更前的值。

2.如权利要求1所述的回转控制装置，其特征在于，

所述控制系统变更装置具备：

基准位置更新部，其根据所述控制系统变更装置的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置中的基准位置；

变更指令生成部，其基于所述回转位置输出装置的输出值、及存储在所述基准位置存储装置中的基准位置，生成所述电动机的变更指令；

控制指令输出部，其选择所述控制指令生成装置生成的控制指令和所述变更指令生成部生成的变更指令中的大的一方的值，作为所述电动机的控制指令输出，

在所述控制系统的变更中，维持所述基准位置。

3.如权利要求1所述的回转控制装置，其特征在于，

所述控制系统变更装置具备：

基准位置更新部，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置中的基准位置；

切换控制指令生成部，其通过与所述控制指令生成装置不同的控制律进行所述电动机的控制指令的生成及输出；

控制律切换部，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，切换所述控制指令生成装置和所述切换控制指令生成部，

所述控制系统的变更，是所述控制律切换部进行的、从所述控制指令生成装置向所述切换控制指令生成部的控制律的切换。

4.如权利要求1所述的回转控制装置，其特征在于，

所述控制系统变更装置，具备：

基准位置更新部，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置中的基准位置；

控制增益存储部，其存储有多个所述回转体的控制增益；

控制增益变更部，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，变更从所述控制增益存储部选择的控制增益，

所述控制系统的变更，是所述控制增益变更部进行的、所述控制增益的变更。

5.如权利要求1所述的回转控制装置，其特征在于，

所述控制系统变更装置具备：

基准位置更新部，其根据所述控制系统变更判定装置的判定结果，更新存储在所述基准位置存储装置中的基准位置；

目标值变更部，其基于所述回转位置输出装置的输出值及存储在所述基准位置存储装置的基准位置，变更基于所述操作体的输入操作而设定的所述回转体的控制目标值，

所述控制系统的变更，是所述目标值变更部进行的、所述目标值的变更。

6.一种回转控制方法，其用于基于操作体的指令对由电动机驱动的回转体的回转动作进行控制，其特征在于，包括：

输出所述回转体的回转位置信息的步骤；

将输出的回转位置信息的输出值作为基准位置存储的步骤；

进行所述电动机的控制指令的生成及输出的步骤；

基于所述回转位置信息的输出值、所述存储的基准位置、及所述操作体的操作方向，判定是否进行回转控制装置的控制系统的变更的步骤；

经该判定的结果判定为，进行所述回转控制装置的控制系统的变更的情况下，使所述电动机的控制指令大于所述控制系统变更前的值的步骤。

7.一种施工机械，其特征在于，具备：

回转体，其由电动机驱动来使其回转；

用于控制该回转体的、如权利要求1～5中任何一项所述的回转控制装置。

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