CN101023281A - 齿轮驱动控制装置、齿轮驱动控制方法、旋转控制装置、以及建设机械 - Google Patents

Abstract

一种电动旋转挖掘机的旋转控制装置(50)，其中设置了具备齿隙判断机构(61)以及转矩极限设定机构(63)的齿轮驱动控制装置(60)。由此，在齿隙消除时，由于电动马达的输出转矩被转矩极限限制，所以可防止输出过剩的转矩。而且，之后，通过齿轮驱动控制装置(60)的输出控制机构(64)，输出转矩逐渐地变化。因此，可没有不协调感地进行旋转体的加减速。因此，可抑制齿隙消除时的冲击，能够实现感觉不到齿隙的顺畅的旋转动作。

Description

齿轮驱动控制装置、齿轮驱动控制方法、旋转控制装置、以及建设机械

技术领域

本发明涉及用于控制具有齿隙(backlash)而啮合的齿轮的驱动的齿轮驱动控制装置、齿轮驱动控制方法、具备这样的齿轮驱动控制装置的旋转控制装置、以及建设机械。

背景技术

目前，在具备上部的旋转体的挖掘机(shovel)等建设机械中，该旋转体构成为相对于机架经由回转圈(swing circle)进行旋转。

另外，近年来，还开发出不通过液压马达而是通过电动马达来驱动旋转体，通过液压驱动器驱动其他的作业机或行驶体的混合型电动旋转挖掘机(例如，参照专利文献1)。

在这样的电动旋转挖掘机中，由于旋转体的旋转动作是通过电动马达进行的，所以即使在被液压驱动的悬臂(boom)或旋臂(arm)的上升动作的同时使旋转体旋转，旋转体的动作也不会对悬臂或旋臂的上升动作带来影响。因此，与液压驱动旋转体的情况相比，能够减少在控制阀等处的损耗，能量效率良好。

专利文献1：特开2001-11897号公报

但是，在经由回转圈而将旋转体旋转驱动的情况下，通过液压马达或电动马达驱动与设置于回转圈的从动侧的齿轮啮合的驱动侧的齿轮。由于在从动侧的齿轮和马达侧的驱动齿轮之间存在齿隙，所以例如在旋转开始时点，驱动齿轮侧先开始旋转，在齿轮彼此接触的阶段齿隙消除，在从恒速旋转状态开始减速的时点，具备驱动齿轮的旋转体因自身的惯性而要继续旋转，所以在齿轮彼此于开始旋转时的相反侧接触的阶段齿隙消除。

然后，由于齿隙消除，从而旋转体的旋转状态不连续地变化时，产生马达侧的控制混乱，损害了作为建设机械的乘坐舒适度的问题。即，根据现有的马达控制，在齿隙消除的瞬间，出现过大的输出转矩，所以旋转体的初始动作或初始减速变成急剧的动作，操作员感觉到的冲击很大。尤其如电动旋转挖掘机那样，在由电动马达驱动的情况下，对于旋转操作的响应性比液压马达好，能够感觉到更大的冲击，希望这种情况得到改善。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种驱动存在齿隙的齿轮的情况下，能够实现不会感到齿隙的顺畅的驱动的齿轮驱动控制装置、齿轮驱动控制方法、具备这样的齿轮驱动控制装置的旋转控制装置、以及建设机械。

本发明的齿轮驱动控制装置，是控制具有齿隙而啮合的齿轮的驱动侧的齿轮驱动的齿轮驱动控制装置，其特征在于，具备：齿隙判断机构，其判断所述驱动侧的齿轮或从动侧的齿轮是否在齿隙内旋转；指令值存储机构，其存储用于使所述驱动源的输出转矩变化的指令值；转矩极限设定机构，其在判断为在齿隙内旋转的情况下，设定转矩极限以限制齿隙消除时的驱动源的输出转矩；以及输出控制机构，其在齿隙消除之后，使所述指令值逐渐地变化，以使所述驱动源的输出转矩逐渐地变化到上限侧或下限侧，如此进行控制。

此外，此处的输出转矩是指包括加速时的驱动转矩以及减速时的制动转矩。

根据这样的本发明，在齿隙消除时(齿隙填满的瞬间)，驱动源的输出转矩受到转矩极限的限制，因此不会输出过剩的转矩。而且，之后，由于输出转矩逐渐地变化，所以可进行没有不协调感的旋转体的加减速。因此，抑制齿隙消除时的冲击，实现感觉不到齿隙的顺畅的旋转动作。

在本发明的齿轮驱动控制装置中，优选所述指令值是转矩极限，所述输出控制机构，通过顺次改变转矩极限，使所述输出转矩逐渐地变化到上限侧或下限侧。

根据这样的本发明，由于将顺次变更的转矩极限作为限度，以使输出转矩变化，所以能够沿着该转矩极限顺利可靠地使输出转矩变化。

在本发明的齿轮驱动控制装置中，优选所述指令值是根据旋转操作而输出的速度指令值，所述输出控制机构，通过将速度指令值变更为齿隙消除之后即接近于实际速度的值，使所述输出转矩逐渐地变化到上限侧或下限侧。

根据这样的本发明，由于将速度指令值变更为齿隙消除之后即接近于实际速度的值，所以速度指令值从该值顺次变更，基于该速度指令值输出转矩也逐渐地变化。另外，此时，与使转矩极限逐渐地变化、随之使输出转矩也变化的所述的本发明不同，由于不需要担心外部噪音对变化中的转矩极限的影响，所以可对外部噪音进行较强的控制，可靠性提高。

本发明的旋转控制装置，是对通过具有齿隙而啮合的齿轮而旋转的旋转体进行控制的旋转控制装置，其特征在于，具备控制驱动侧的齿轮的驱动的所述的本发明的齿轮驱动控制装置。

根据这样的本发明，由于具备所述的本发明的齿轮驱动控制装置，所以可得到具有同样效果的旋转控制装置。

本发明的齿轮驱动控制方法，是控制具有齿隙而啮合的齿轮的驱动侧的齿轮驱动的齿轮驱动控制方法，其特征在于，判断所述驱动侧的齿轮或从动侧的齿轮是否在齿隙内旋转，在判断为在齿隙内旋转的情况下，设定转矩极限以限制齿隙消除时的驱动源的输出转矩，在齿隙消除之后，使所述驱动源的输出转矩逐渐地变化到上限侧或下限侧。

根据这样的本发明，可得到与所述的本发明的齿轮驱动控制装置同样的效果。

本发明的建设机械的特征在于，具备：通过具有齿隙而啮合的齿轮进行旋转的旋转体；以及控制该旋转体的所述本发明的旋转控制装置。

根据这样的本发明，由于具备所述的本发明的旋转控制装置，所以可得到具有同样效果的建设机械。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的建设机械的俯视图；

图2是用于说明所述第一实施方式的旋转控制装置以及齿轮驱动控制装置的图；

图3是用于说明齿隙的图；

图4是表示转矩极限的生成流程的流程图；

图5是表示齿隙判断方法的流程图；

图6A是用于具体地说明所述第一实施方式的旋转控制方法的图；

图6B是用于具体地说明所述第一实施方式的旋转控制方法的图；

图7A是放大表示图6A的旋转开始时的局部的图；

图7B是放大表示图6B的旋转开始时的局部的图；

图8A是放大表示图6A的减速开始时的局部的图；

图8B是放大表示图6B的减速开始时的局部的图；

图9是用于说明本发明的第二实施方式的旋转控制装置以及齿轮驱动控制装置的图；

图10是表示转矩极限以及速度指令值的设定流程的流程图；

图11A是用于具体地说明所述第二实施方式的旋转控制方法的图；

图11B是用于具体地说明所述第二实施方式的旋转控制方法的图；

图12A是放大表示图11A的旋转开始时的局部的图；

图12B是放大表示图11B的旋转开始时的局部的图；

图13A是放大表示图11A的减速开始时的局部的图；

图13B是放大表示图11B的减速开始时的局部的图。

图中：1-电动旋转挖掘机(建设机械)；3A-从动侧齿轮；4-旋转体；5-电动马达(驱动源)；5A-驱动侧齿轮；50-旋转控制装置；60-齿轮驱动控制装置；61-齿隙判断机构；62-指令值存储机构；63-转矩极限设定机构；64-输出控制机构。

具体实施方式

[第一实施方式]

[1-1]整体结构

以下，基于附图说明本发明的第一实施方式。

图1是表示本实施方式的电动旋转挖掘机(建设机械)1的俯视图，图2是用于说明在电动旋转挖掘机1中搭载的旋转控制装置50以及齿轮驱动控制装置60的图。

在图1中，电动旋转挖掘机1具备旋转体4，该旋转体4经由回转圈3而被设置于构成下部行驶体2的履带架(track frame)上，旋转体4通过利用电动马达(驱动源)5对驱动侧的齿轮5A进行驱动而被旋转驱动，其中驱动侧的齿轮5A与设置于回转圈3的从动侧的齿轮3A啮合。电动马达5的电力源省略图示，是搭载于旋转体4的发电机，该发电机由未图示的发动机驱动。

在旋转体4上设置有分别由未图示的液压缸驱动的悬臂6、旋臂7以及铲斗(bucket)8，由它们构成可作业机9。各液压缸的液压源是由所述发动机驱动的液压泵(未图示)。因此，电动旋转挖掘机1是具备液压驱动的作业机9和电驱动的旋转体4的混合型建设机械。

根据该电动旋转挖掘机1，如图2所示，从旋转杆10(通常兼用旋臂7操作用的作业机杆)向旋转控制装置50输出与倾转角度对应的杆信号。然后，旋转控制装置50基于杆信号控制电动马达50的驱动，由此控制旋转体4的旋转动作。

具体地说，该杆信号首先被输入到旋转控制装置50的速度指令值生成机构51，在此被转换成速度指令值ωtar。速度指令值ωtar和被反馈的电动马达5的实际速度ωact的偏差，通过与速度增益K的乘法运算而被转换成转矩指令值Ttar。因此，即使在较大倾斜旋转杆10，实际速度也没有提高的情况下，进行控制以增大转矩指令值Ttar接近于速度指令值ωtar。但是，这样的控制是基于一般的P(Proportional：比例)控制的速度控制。转换后的转矩指令值Ttar输出到逆变器(inverter)52。另外，在旋转控制装置50中具备用于控制齿轮5A的驱动的齿轮驱动控制装置60，在此设定的电动马达5的转矩极限(指令值)Tlim也被输出到逆变器52。

逆变器52具有比较器部分，如图2所示，对基于输入的杆信号的转矩指令值Ttar和由齿轮驱动控制装置60求得的转矩极限Tlim的值进行比较，选择小的一方。因此，在旋转开始时和减速开始时，由齿轮驱动控制装置60求得的微小状态的转矩极限Tlim的值、以及设为可变的转矩极限Tlim的值作为电动马达5的最终指令值而被选择。

由此，旋转体的旋转开始时和减速开始时的、因齿隙引起的不连续的旋转动作得到改善，降低操作员所感觉到的冲击。如此，转矩极限Tlim称作对电动马达5的转矩进行指令的值，在这一点上是和转矩指令值Ttar同次的指令值。逆变器52将该最终的指令值转换为电流值以及电压值，以速度指令值ωtar驱动电动马达5。

[1-2]齿轮驱动控制装置的结构

接着，对于齿轮驱动控制装置60的结构，基于图2以及图3进行说明。

齿轮驱动控制装置60，根据从动侧齿轮3A和驱动侧齿轮5A的啮合状态，通过控制电动马达5的驱动来控制齿轮5A的驱动。为此，本实施方式的齿轮驱动控制装置60，如图2所示，具备齿隙判断机构61、指令值存储机构62、转矩极限设定机构63、以及输出控制机构64。

齿隙判断机构61，基于被反馈的电动马达5的实际速度ωact和输出转矩Tm，判断齿轮5A是否在齿隙内旋转。由此，能够判断齿隙是否被消除。在此，“在齿隙内旋转”，如图3所示，是指在齿轮3A和齿轮5A没有接触的状态，即，在间隙S1≠0、且间隙S2≠0的状态下的旋转。另外，“齿隙消除”是指由于齿轮3A和齿轮5A的相对速度差、间隙填满一侧的齿面彼此接触的状态。例如，图3中，在齿轮5A顺时针加速的情况下，由于齿轮3A和齿轮5A的相对速度差，间隙S1填满，因此是间隙S1＝0的状态，在齿轮5A顺时针减速的情况下，间隙S2填满，因此是间隙S2＝0的状态。

回到图2，指令值存储机构62存储输出到逆变器52的比较器部分的转矩极限Tlim。

转矩极限设定机构63，根据齿隙判断机构61的判断结果，进行转矩极限Tlim的设定。具体地说，对于转矩极限设定机构63而言，在转矩极限机构63判断为在齿隙内旋转时，将转矩极限Tlim设定为规定的值，并限制电动马达5的输出转矩Tm。

输出控制机构64，根据齿隙判断机构61的判断结果，改变转矩极限Tlim。即，输出控制机构64，在转矩极限机构63判断为没有在齿隙内旋转时，即齿隙消除之后，使转矩极限Tlim从指令值存储机构62的存储值Tmem顺次改变，控制电动马达5的输出转矩使其逐渐地变化到上限侧或下限侧。

[1-3]齿轮驱动控制装置中的转矩极限的生成流程

接着，对于齿轮驱动控制装置中的转矩极限的生成流程，参照图4以及图5的流程图进行说明。

如图4所示，齿隙判断机构61，在旋转体4的旋转开始时或减速开始时，判断驱动侧的齿轮5A是否在齿隙内旋转(ST1)。

具体地说，如图5所示，首先，判断电动马达5的输出转矩Tm是否比在电动马达5的空转时的加速转矩Tfree上加上了规定值α之后的值小，即是否与加速转矩Tfree大致相等(ST11)。接着，在大致相等的情况下，判断电动马达5的旋转加速度am是否在规定值aa以上(ST12)。在处于规定值aa以上的情况下，判断为齿轮5A在齿隙内旋转(ST13)。即，在基本不输出转矩而加速或减速的情况下，判断为齿轮5A在齿隙内空转，即处于齿隙内。在此，空转时的加速转矩Tfree是通过构成电动马达5的转子的惯性矩和旋转加速度am的乘积而求得的。

另一方面，在ST11中，在输出转矩Tm大于在电动马达5的空转时的加速转矩Tfree上加上了规定值α之后的值的情况下，判断为在齿轮接触状态下加速或减速，即齿隙消除(ST14)。另外，在ST12，在基本不输出输出转矩Tm，且旋转加速度am也在规定值以下的情况下，判断为在齿隙消除了的状态下恒速旋转，即还是齿轮接触状态(ST14)。

回到图4，转矩极限设定机构63，在ST1中判断为齿轮5A在齿隙内旋转时，将电动马达5能够输出的最大转矩即转矩极限Tlim，从通常时的MAX值Tmax限制到规定的微小值Ta(ST2)，将限制后的转矩极限的值输出到逆变器52的比较器部分。向该微小值Ta的限制，在齿隙消除之后，还持续直到经过规定时间的期间。

另一方面，在判断为齿轮5A和齿轮3A的齿隙消除，处于齿轮接触状态的情况下，输出控制机构64判断：指令值存储机构62的存储值Tmem是否小于Tmax，即判断是否进行基于转矩极限设定机构63的转矩极限的限制(ST3)。在没有进行的情况下，适用通常的MAX值Tmax(ST5)。另一方面，在齿隙消除并刚经过了所述的规定时间之后的最初的判断阶段，由于转矩极限Tlim被限定为微小值Ta，所以ST3中的判断为“Y”，进入ST4。

在ST4中，如果为旋转开始时，则使微小值Ta的转矩极限Tlim的值向上限侧变化一定值ΔT，如果为减速开始时，则使其向下限侧变化一定值ΔT，在限制了转矩极限的状态下返回ST1。包含在此求出的值的最终的转矩极限Tlim作为Tmem由指令值存储机构62存储(ST6)。因此，此后，从ST1继续到ST3、ST4，如果为旋转开始时，则转矩极限Tlim的值从存储值Tmem逐渐地以一定值ΔT向上限侧顺次改变，如果为减速开始时，则转矩极限Tlim的值从存储值Tmem逐渐地以一定值ΔT向下限侧顺次改变。然后，转矩极限Tlim的改变进行到值达到上限或下限的MAX值。

[1-4]基于齿轮驱动控制装置的控制方法

接着，参照图6至图8，对于基于齿轮驱动控制装置60的控制方法，一边表示与旋转控制装置50的关系一边进行说明。

图6A是表示使处于静止状态的旋转体4的旋转开始，在进行了恒速旋转之后，使其停止时的一系列的操作的杆信号、速度指令值ωtar、电动马达5的实际速度ωact的图，图6B是表示在该操作中设定的转矩极限Tlim、实际的输出转矩Tm的图。图7A以及图7B是放大表示图6A以及图6B中的旋转开始时的主要部分的图，图8A以及图8B是放大表示图6A以及图6B中的减速开始时的主要部分的图。此外，图7A以及图8A还表示了旋转体4的实际速度即旋转体速度。

在图6A以及图7A中，若使旋转杆10倾转，则杆信号大致呈直角地上升，被输入到速度指令值生成机构51(箭头a)。若被输入，则速度指令值生成机构51大致线性地使速度指令值ωtar增加，并且随之电动马达5的实际速度ωact也上升。但是，若在齿轮5A和齿轮3A之间存在齿隙，则如图7A放大所示，在齿轮5A于该齿隙内旋转期间，旋转体速度为零，旋转体4不旋转。

而且，在箭头b处，齿轮5A与齿轮3A接触，齿隙消除时，施加于电动马达5的负荷急速增加，所以速度指令值ωtar继续增加，但电动马达5的实际速度ωact暂时变为零(箭头c)。此后，从该箭头c的位置，实际速度再次上升，旋转体4实际也开始旋转。

利用图6B以及图7B说明此时的转矩极限以及电动马达5的实际的输出转矩Tm。首先，在刚输入杆信号之后，通过齿隙判断机构61，判断齿轮5A在齿隙内的旋转时，转矩极限设定机构63将至此的上限的MAX值Tmax的转矩极限限制为零附近的微小值Ta(箭头a)。另外，在齿隙内旋转时，实际速度ωact几乎不延迟地追随速度指令值ωtar，而且对电动马达5几乎不施加负荷，因此，输出转矩(以下称为驱动转矩)也成为极微小的值。而且，在箭头b处，齿隙消除时，驱动转矩被一下子输出，但由于转矩极限Tlim被限制为微小值Ta，所以不会输出在其以上的驱动转矩。此后，转矩极限Tlim的微小状态持续规定时间t，驱动转矩受到抑制。

接着，在经过了规定时间t之后(箭头d)，输出控制机构64启动，逐渐改变转矩极限Tlim的值。于是，如图7A所示，由于速度指令值ωtar和实际速度ωact的偏差大，所以对逆变器52的比较器输入大的转矩指令值Ttar，但由于转矩极限Tlim的值被限制在具有一定梯度的状态，因此在比较器中选择更小转矩极限Tlim的值的一方，驱动转矩沿着该转矩极限Tlim顺利地逐渐变化。

回到图6A以及图6B，若将旋转杆10维持在规定的角度，则速度指令值ωtar恒定，电动马达5的实际速度ωact也恒定，旋转体4进入恒速旋转状态。这期间，转矩极限的Tlim值变化到上限的MAX值Tmax，另外，驱动转矩在被维持为恒定之后，与旋转体4的恒速旋转同时返回到近似零。这是因为在恒速旋转中，对电动马达5几乎不施加负荷。

与以上相反，在旋转体4的减速开始时，如图6A以及图8A所示，若使倾转后的旋转杆10返回到空档位置，则杆信号近似直角地下降(箭头e)。由此，若被输入，则速度指令值生成机构51近似线性地使速度指令值ωtar减少，并且随之电动马达5的实际速度ωact也下降。但是，在减速时，即便使齿轮5A减速，旋转体4本身因其惯性也不会减速，因此，如图8A放大所示，在齿轮5A于齿轮5A和齿轮3A之间的齿隙内移动期间，旋转体速度被维持在恒速。

而且，在箭头f处，齿轮5A与齿轮3A接触，齿隙消除时，对齿轮5A作用促进电动马达5的旋转的力，所以速度指令值ωtar继续减少，另一方面，电动马达5的实际速度ωact返回到恒速(箭头g)。之后，从该箭头g的位置，实际速度再次下降，旋转体4实际上速度也下降。

对于此时的转矩极限Tlim以及电动马达5的实际的输出转矩Tm，利用图6B以及图8B进行说明。首先，在通过齿隙判断机构61，判断齿轮5A在齿隙内的旋转时，转矩极限设定机构63将至此的下限的MAX值Tmax的转矩极限改变为零附近的微小值Ta(箭头e)。另外，在齿隙内的旋转时，由于实际速度ωact几乎不延迟地追随速度指令值ωtar，而且没有作用促进电动马达5的旋转的方向的力，因此制动用的输出转矩(以下称为制动转矩)也变为极微小的值。而且，在箭头f处，齿隙消除时，制动转矩一下子输出，但由于转矩极限Tlim被限制为微小，所以不会输出在其以上的制动转矩。此后，转矩极限Tlim的微小状态继续规定时间t，制动转矩受到抑制。

接着，在经过了规定时间t之后(箭头h)，输出控制机构64启动，按一定值逐渐地改变转矩极限Tlim的值。于是，如图8A所示，由于速度指令值ωtar和实际速度ωact的偏差大，所以对逆变器52的比较器输入大的转矩指令值Ttar，但由于转矩极限Tlim的值被限制在具有一定梯度的状态，因此，在比较器中选择更小转矩极限Tlim的值的一方，制动转矩沿着该转矩极限Tlim顺利地逐渐变化。

回到图6A以及图6B，若将旋转杆10返回到空档，则速度指令值ωtar变为零，电动马达5的实际速度ωact也变为零，旋转体4停止。这期间，转矩极限Tlim的值变化到下限的MAX值Tmax，另外，制动转矩在被维持为恒定之后，与旋转体4的停止同时返回到近似零。

[1-5]本实施方式的效果

根据这样的本实施方式，具有以下的效果。

(1)在搭载于电动旋转挖掘机1的旋转控制装置50上，设置有齿隙判断机构61以及转矩极限设定机构63，在齿隙消除时，由于电动马达5的输出转矩(驱动转矩、制动转矩)被转矩极限Tlim限制，因此，能够防止输出过剩的转矩。而且，之后，通过在旋转控制装置50中设置的输出控制机构64，电动马达5的输出转矩Tm逐渐地变化，因此，能够进行没有不协调感的旋转体4的加减速。因此，能够抑制齿隙消除时的冲击，能够实现不会感到齿隙的顺利的旋转动作。

(2)由于输出控制机构64将顺次变更的转矩极限Tlim作为限度来使输出转矩Tm产生变化，所以能够沿着该转矩极限顺利可靠地使输出转矩Tm变化。

(3)本实施方式的建设机械，由于是通过电动马达5使旋转体4旋转的电动旋转挖掘机1，所以如果是以往，则旋转操作时的响应性过高，可明显感到齿隙的存在，但通过搭载所述的旋转控制装置50，完全感受不到这样的感觉，能够在其他部分充分地活用该良好的响应性。因此，将本发明的旋转控制装置50搭载于电动旋转挖掘机1的优点非常大。

[第二实施方式]

图9是用于说明本发明的第二实施方式的旋转控制装置50以及齿轮驱动控制机构60的图，图10表示控制流程。此外，在这些图中，对于与所述的第一实施方式同样的结构标注相同的符号，在此省略或简化其说明。

在图9、图10中，在本实施方式中，输出控制机构64的功能与第一实施方式相比有较大不同。另外，在指令值存储机构62存储速度指令值而不存储转矩极限的这一点上也与第一实施方式不同。

本实施方式的输出控制机构64，作为速度指令值生成机构51的一部分设置，在图10所示的ST3中，首先判断是否是齿隙刚被消除。若上次的判断不是刚被消除，则返回到最初。当然此时的转矩极限Tlim会返回到通常的MAX值Tmax。另一方面，在齿隙消除并刚经过了规定时间之后的最初的判断阶段，转矩极限Tlim还是会返回到通常的MAX值Tmax，但由于之前是在齿隙内的旋转，所以ST3中的判断为“Y”，进入到ST4。

在ST4中，在齿隙刚消除之后，使速度指令值ωtar滑动变更为电动马达5的实际速度ωact附近的大致相同值，从该值如以往那样利用在指令值存储机构62中存储的存储值，基于杆信号使速度指令值ωtar顺次变化。即，在第一实施方式中，通过使转矩极限Tlim顺次改变，顺利地输出了输出转矩或制动转矩，但在本实施方式中，使速度指令值ωtar滑动改变，从此使其进行变化，从而实现了同样的功能。

参照图11至图13对此进行更加详细的说明。

在图11A以及图12A中，在杆信号输入到速度指令值生成机构51之后(箭头a)，在判断为在齿隙内时，在该齿隙内旋转期间，输出控制机构64如通常那样生成由杆信号决定的速度指令值ωtar并将其输出。其结果是，电动马达5的输出转矩Tm，如图11B以及图12B所示，与第一实施方式同样地被维持在极微小的值。当然，在此期间，转矩极限Tlim的值也和第一实施方式同样地被设定成微小值。

此后，若齿轮5A和齿轮3A接触，齿隙消除(箭头b)，则实际速度ωact变为零的同时，输出控制机构64使速度指令值ωtar滑动改变到接近于实际速度ωact的零附近(箭头c)。然后，在滑动完成之后，若利用存储在指令值存储机构62的存储值使速度指令值ωtar基于杆信号产生变化，则实际速度ωact也追随其进行变化。该变化进行到速度指令值ωtar返回到通常的指令值(图10A)。

另一方面，此时的转矩极限的值，在经过齿隙消除的规定时间t之后改变为通常的MAX值Tmax，但输出转矩(驱动转矩)由于速度指令值ωtar和实际速度ωact的偏差小，所以成为由杆信号决定的值而逐渐地变化，从而能够实现顺利的旋转开始操作。

另外，减速时的控制，如图13A、图13B放大所示那样，若在箭头f处齿隙消除，则输出控制机构64，在电动马达5的实际速度ωact以维持原来的恒速的方式返回的同时，使速度指令值ωtar滑动改变为和实际速度ωact大致相同的值(箭头g)。其结果是，在经过了规定时间t之后，转矩极限Tlim的值返回到通常的MAX值Tmax(箭头h)，输出转矩(制动转矩)成为由杆信号决定的值而逐渐地变化。

在这样的实施方式的旋转控制装置50中，虽然省略了说明，但与第一实施方式同样地，由于具备齿隙判断机构61以及转矩极限设定机构63，所以能够同样地得到所述的(1)、(3)的效果。另外，根据本实施方式的特有的结构，具有以下的效果。

(4)在本实施方式中，将速度指令值ωtar改变为接近于实际速度ωact的值，从此基于杆信号使其变化，所以对应于该速度指令值ωtar，也能够逐渐地使输出转矩Tm变化。而且，此时，与如第一实施方式那样逐渐地改变转矩极限Tlim、随之还使输出转矩Tm变化有所不同，能够消除外部噪音对变化中的转矩极限Tlim的影响，所以能够对外部噪音进行较强的控制，提高可靠性。

此外，本发明并不限定于所述实施方式，还包括可达到本发明目的的其他结构等，如下所示的变形等也包含于本发明。

例如，在所述各实施方式中，利用电动马达5的输出转矩Tm来判断齿轮5A是否在齿隙内旋转，但也可以不用输出转矩Tm，而利用输出到电动马达5的电流值。

另外，在图4的ST11中，在输出转矩Tm和空转时的加速转矩Tfree大致相等时，进入到ST12，但也可以在输出转矩Tm小于规定阈值的情况下，或在所述电流值小于规定阈值的情况下，或在速度增益K较小时，速度指令值ωtar和实际速度ωact的偏差小于规定阈值的情况下，进入到ST12。

进而，还可以将检测到旋转体4的旋转开始之后的一定时间、判断为从恒速旋转操作进一步进行了加速旋转操作之后的一定期间、在判断为从恒速旋转操作或加速旋转操作进行了减速旋转操作之后的一定期间等，分别作为齿隙内而确定。

此外，在设置了检测旋转体4本身的旋转速度(图7A、图13A的旋转体速度)的速度传感器时，在电动马达5的实际速度和旋转体4的实际速度的偏差大于规定阈值时，可以判断为在齿隙内。

在所述各实施方式中，说明了具备电动马达5的电动旋转挖掘机1，但作为本发明的建设机械，并不限定于此，也可以是通常的液压挖掘机。因此，作为本发明的驱动源，并不限定于电动马达5，也可以是液压马达等。

此外，本发明主要是针对特定的实施方式进行特别的图示，且进行了说明，但只要不脱离本发明的技术思想以及目的范围，对以上所述的实施方式，本领域技术人员可以施加各种变形。

(产业上的可利用性)

本发明可适用于具有齿隙而啮合的齿轮的驱动，并且还可适用于经由这样的齿轮来旋转的构成的所谓建设机械。

Claims (6)

1.一种齿轮驱动控制装置(60)，其控制具有齿隙而啮合的齿轮(3A、5A)的驱动侧的齿轮(5A)驱动，其特征在于，具备：

齿隙判断机构(61)，其判断所述驱动侧的齿轮(5A)或从动侧的齿轮(3A)是否在齿隙内旋转；

指令值存储机构(62)，其存储用于使所述驱动源(5)的输出转矩变化的指令值；

转矩极限设定机构(63)，其在判断为在齿隙内旋转的情况下，设定转矩极限以限制齿隙消除时的驱动源(5)的输出转矩；以及

输出控制机构(64)，其在齿隙消除之后，使所述指令值逐渐地变化，以使所述驱动源(5)的输出转矩逐渐地变化到上限侧或下限侧，如此进行控制。

2、如权利要求1所述的齿轮驱动控制装置(60)，其特征在于，

所述指令值是转矩极限，

所述输出控制机构(64)，通过顺次改变转矩极限，使所述输出转矩逐渐地变化到上限侧或下限侧。

3、如权利要求1所述的齿轮驱动控制装置(60)，其特征在于，

所述指令值是根据旋转操作而输出的速度指令值，

所述输出控制机构(64)，通过将速度指令值变更为齿隙消除之后即接近于实际速度的值，使所述输出转矩逐渐地变化到上限侧或下限侧。

4、一种旋转控制装置(50)，其对通过具有齿隙而啮合的齿轮(3A、5A)而旋转的旋转体(4)进行控制，其特征在于，

具备对驱动侧的齿轮(5A)的驱动进行控制的权利要求1～3中任一项所述的齿轮驱动控制装置(60)。

5、一种齿轮驱动控制方法，其控制具有齿隙而啮合的齿轮(3A、5A)的驱动侧的齿轮(5A)驱动，其特征在于，

判断所述驱动侧的齿轮(5A)或从动侧的齿轮(3A)是否在齿隙内旋转，

在判断为在齿隙内旋转的情况下，设定转矩极限以限制齿隙消除时的驱动源(5)的输出转矩，

在齿隙消除之后，使所述驱动源(5)的输出转矩逐渐地变化到上限侧或下限侧。

6、一种建设机械(1)，其特征在于，具备：

通过具有齿隙而啮合的齿轮(3A、5A)进行旋转的旋转体(4)；以及

控制该旋转体(4)的权利要求4所述的旋转控制装置(50)。

Images