DE112005001054B4

DE112005001054B4 - Drehsteuervorrichtung, Drehsteuerverfahren und Baumaschine

Info

Publication number: DE112005001054B4
Application number: DE112005001054.6T
Authority: DE
Inventors: Jun Morinaga; Tadashi Kawaguchi
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2025-05-14
Also published as: JP4890243B2; GB2431018A; GB2431018B; US7362071B2; WO2005111321A1; CN100577930C; DE112005001054T5; US20070216331A1; JPWO2005111321A1; KR20060133098A; CN1950575A; KR100834799B1; GB0622618D0

Abstract

Drehsteuervorrichtung, die die Drehung eines durch einen Elektromotor angetriebenen Drehkörpers auf der Basis eines Befehls aus einem Betätigungsabschnitt steuert, wobei die Vorrichtung umfasst:eine Drehpositions-Ausgabeeinrichtung, die Drehpositionsinformationen des Drehkörpers ausgibt,eine Bezugspositions-Speichereinrichtung, die einen Ausgabewert der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung als Bezugsposition speichert,eine Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung, die einen Steuerbefehl für den Elektromotor erzeugt und ausgibt,eine Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung, die auf der Basis des Ausgabewerts der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung, der in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherten Bezugsposition und der Betätigungsrichtung des Betätigungsabschnitts bestimmt, ob ein Steuersystem der Drehsteuervorrichtung geändert werden soll, undeine Steuersystem-Änderungseinrichtung, die das Steuersystem der Drehsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung ändert, wobeidie Steuersystem-Änderungseinrichtung das Steuersystem ändert, so dass der Wert des Steuerbefehls an den Elektromotor nach der Änderung des Steuersystems ein höherer Wert ist als der Wert des Steuerbefehls an den Elektromotor vor der Änderung des Steuersystems.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehsteuervorrichtung und ein Drehsteuerverfahren zum Steuern eines Drehkörpers, der durch einen Elektromotor gedreht wird, sowie eine Baumaschine, in welcher der Drehkörper durch den Elektromotor gedreht wird.
Stand der Technik
In jüngster Zeit wurden hybride Elektro-Drehbagger entwickelt, in denen ein Drehkörper durch einen Elektromotor angetrieben wird, während andere Glieder wie etwa eine Arbeitsmaschine und ein Träger durch ein Hydraulikstellglied angetrieben werden (siehe zum Beispiel das Patentdokument 1).
Weil die Drehung des Drehkörpers durch den Elektromotor in derartigen elektrischen Drehbaggern angetrieben wird, wird auch dann, wenn der Drehkörper gedreht wird, während ein hydraulisch angetriebener Ausleger und Arm gehoben werden, die Drehung des Drehkörpers nicht durch das Heben des Auslegers und Arms beeinflusst. Dementsprechend kann ein Energieverlust an einem Steuerventil oder ähnlichem im Vergleich zu einer Anordnung reduziert werden, bei welcher der Drehkörper auch hydraulisch angetrieben wird, sodass die Energieeffizienz verbessert wird.
[Patentdokument 1] JP 2001- 11 897 A
Beschreibung der Erfindung
Problemstellung der Erfindung
Wenn ein Graben zum Verbreitern eines Grabens oder ähnliches durch Baumaschinen wie etwa einen Elektro-Drehbagger durchgeführt wird, wird gewöhnlich eine Schaufel gegen eine Seitenwand des Grabens gedrückt. Um die Schaufel gegen die Seitenwand zu drücken, wird ein Drehhebel in einer vorbestimmten Richtung gekippt, um den Drehkörper zu drehen. Mit anderen Worten wird die Schaufel unter Verwendung eines beim Drehen des Drehkörpers erzeugten Drehmoments gegen die Seitenwand gedrückt.
Die Schaufel kann jedoch je nach dem Zustand des Bodens, d.h. der Härte und des Profils eines zu grabenden Teils des Bodens, während des Grabens durch den Erddruck (Grabungsreaktionskraft) zurückgedrückt werden, sodass sich der Drehkörper, obwohl der Drehhebel in der vorbestimmten Richtung betätigt wird, in einer zu der betätigten Drehrichtung entgegen gesetzten Richtung dreht. Deshalb wird es für den Bediener schwer, die gewünschte Arbeit durchzuführen, sodass die Arbeitseffizienz vermindert wird.
Dieses Problem kann auftreten, wenn der Drehkörper während des Grabens auf einem geneigten Untergrund gedreht wird. Wenn die Schaufel zum Beispiel durch das Drehen des Drehkörpers zu einer oberen Seite in der Neigungsrichtung bewegt werden soll, werden auch der Ausleger und der Arm gegen die Schwerkraft bewegt, sodass sich der Drehkörper vorübergehend aufgrund der Gewichte des Auslegers und des Arms in der entgegen gesetzten Richtung drehen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Drehsteuervorrichtung, ein Drehsteuerverfahren und eine Baumaschine anzugeben, die verhindern können, dass sich ein Drehkörper, auch wenn eine externe Kraft in einer zu der betätigen Drehrichtung entgegen gesetzten Richtung auf den Drehkörper wirkt, in der entgegen gesetzten Richtung dreht.
Problemlösung
Eine Drehsteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, die die Drehung eines durch einen Elektromotor angetriebenen Drehkörpers auf der Basis eines Befehls aus einem Betätigungsabschnitt steuert, umfasst: eine Drehpositions-Ausgabeeinrichtung, die Drehpositionsinformationen des Drehkörpers ausgibt; eine Bezugspositions-Speichereinrichtung, die einen Ausgabewert der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung als Bezugsposition speichert; eine Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung, die einen Steuerbefehl für den Elektromotor erzeugt und ausgibt; eine Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung, die auf der Basis des Ausgabewerts aus der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung, der in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherten Bezugsposition und einer Betätigungsrichtung aus dem Betätigungsabschnitt bestimmt, ob ein Steuersystem der Drehsteuervorrichtung geändert werden soll; und eine Steuersystem-Änderungseinrichtung, die das Steuersystem der Drehsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung ändert, wobei die Steuersystem-Änderungseinrichtung das Steuersystem ändert, um den Steuerbefehl für den Elektromotor zu einem größeren Wert als vor der Änderung des Steuersystems zu erhöhen.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ändert die Steuersystem-Änderungseinrichtung das Steuersystem der Drehsteuereinrichtung, um den Steuerbefehl für den Elektromotor zu einem höheren Wert als vor der Änderung des Steuersystems zu erhöhen. Dementsprechend reagiert der Drehkörper auf die Einwirkung einer externen Kraft, um zu verhindern, dass sich der Drehkörper weiter in der entgegen gesetzten Richtung dreht.
In der Drehsteuervorrichtung gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Steuersystem-Änderungseinrichtung vorzugsweise: einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt, der die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherte Bezugsposition in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung aktualisiert; einen Änderungsbefehlserzeuger, der einen Änderungsbefehl für den Elektromotor auf der Basis des Ausgabewerts der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung und auf der Basis der in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherten Bezugsposition erzeugt; und einen Steuerbefehl-Ausgabeabschnitt, der den Steuerbefehl aus der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung oder den Änderungsbefehl aus dem Änderungsbefehlerzeuger wählt, je nachdem welcher Befehl den höheren Wert aufweist, und den gewählten Befehl mit dem höheren Wert als Steuerbefehl für den Elektromotor ausgibt. Die Änderung des Steuersystems dient dazu, die Bezugsposition zu erhalten.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wählt der Steuerbefehl-Ausgabeabschnitt der Steuersystem-Änderungseinrichtung den Steuerbefehl aus der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung oder den Änderungsbefehl aus dem Änderungsbefehlerzeuger, je nachdem welcher Befehl den höheren Wert aufweist, und gibt den Befehl mit dem höheren Wert als Steuerbefehl für den Elektromotor aus. Bei dieser Anordnung kann eine Situation vermieden werden, in welcher der Steuerbefehl für den Elektromotor rasch und plötzlich durch eine Änderung des Steuersystems geändert wird, sodass eine glatte Steuerung realisiert wird und die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung erreicht wird.
In der Drehsteuervorrichtung gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Steuersystem-Änderungseinrichtung vorzugsweise: einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt, der die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherte Bezugsposition in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung aktualisiert; einen Schaltsteuerbefehlserzeuger, der einen Steuerbefehl für den Elektromotor unter Verwendung einer Steuerregel erzeugt und ausgibt, die sich von derjenigen der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung unterscheidet; und einen Steuerregel-Schaltabschnitt, der eine Steuerregel zwischen der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung und dem Schaltsteuerbefehlerzeuger in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung schaltet. Die Änderung des Steuersystems besteht darin, die Steuerregel von der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung zu dem Schaltsteuerbefehlerzeuger mit dem Steuerregel-Schaltabschnitt zu schalten.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung verstärkt der Steuerregel-Schaltabschnitt der Steuersystem-Änderungseinrichtung die Geschwindigkeitsverstärkung nicht, sondern schaltet die Steuerregel von der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung zu dem Schaltsteuerbefehlserzeuger, sodass während der normalen Drehung keine übermäßige Drehmomentausgabe erzeugt wird.
In der Drehsteuervorrichtung gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Steuersystem-Änderungseinrichtung vorzugsweise: einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt, der die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherte Bezugsposition in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung aktualisiert; einen Steuerverstärkungsspeicher, der eine Vielzahl von Steuerverstärkungen für den Drehkörper speichert; und eine Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung, der eine aus dem Steuerverstärkungsspeicher gewählte Steuerverstärkung in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung ändert. Die Änderung des Steuersystems dient dazu, die Steuerverstärkung mit der Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung zu ändern.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung der Steuersystem-Änderungseinrichtung die Steuerverstärkung auf der Basis des Bestimmungsergebnisses der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung ändern, wobei durch die Änderung der Steuerverstärkung verhindert wird, dass sich der Drehkörper in der entgegen gesetzten Richtung dreht.
Bei der Drehsteuervorrichtung gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Steuersystem-Änderungseinrichtung vorzugsweise: einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt, der die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherte Bezugsposition in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung aktualisiert; und eine Zielwert-Änderungseinrichtung, die einen Steuerzielwert des Drehkörpers, der auf der Basis der Betätigungseingabe an dem Betätigungsabschnitt gesetzt wurde, in Übereinstimmung mit dem Ausgabewert der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung und der in der Bezugspositions-Speichereirichtung gespeicherten Bezugsposition ändert. Die Änderung des Steuersystems dient dazu, den Zielwert durch die Zielwert-Änderungseinrichtung zu ändern.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zielwert-Änderungseinrichtung der Steuersystem-Änderungseinrichtung den Steuerzielwert des Drehkörpers ändern, wobei durch die Änderung des Steuerzielwerts verhindert wird, dass sich der Drehkörper in der entgegen gesetzten Richtung dreht.
Ein Drehsteuerverfahren gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Steuern der Drehung eines durch einen Elektromotor angetriebenen Drehkörpers auf der Basis eines Befehls aus einem Betätigungsabschnitt umfasst: Ausgeben von Drehpositionsinformationen des Drehkörpers; Speichern eines Ausgabewerts der ausgegebenen Drehpositionsinformationen als Bezugsposition; Erzeugen und Ausgeben eines Steuerbefehls für den Elektromotor; Bestimmen auf der Basis des Ausgabewerts der Drehpositionsinformationen, der gespeicherten Bezugsposition und der Betätigungsrichtung des Betätigungsabschnitts, ob ein Steuersystem einer Drehsteuervorrichtung geändert werden soll; und Erhöhen, wenn eine Änderung des Steuersystems der Drehsteuervorrichtung bestimmt wird, des Steuerbefehls für den Elektromotor auf einen höheren Wert als vor der Änderung des Steuersystems.
Wenn gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung in dem Schritt zum Bestimmen einer Änderung der Steuersystems der Steuervorrichtung bestimmt wird, dass das Steuersystem der Drehsteuervorrichtung geändert werden soll, wird der Steuerbefehl für den Elektromotor auf einen höheren Wert als vor der Änderung des Steuersystems geändert. Dementsprechend reagiert der Drehkörper auf die Einwirkung einer externen Kraft, um zu verhindern, dass sich der Drehkörper weiterhin in der entgegen gesetzten Richtung dreht.
Eine Baumaschine gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Drehkörper, der durch einen Elektromotor gedreht wird; und die oben beschriebene Drehsteuereinrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Drehsteuereinrichtung den Drehkörper steuert.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Baumaschine: den Drehkörper, der durch den Elektromotor gedreht wird; und die Drehsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung, die den Drehkörper steuert, wobei die Baumaschine dieselben Vorteile aufweist wie die Drehsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Baumaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt die Gesamtanordnung der Baumaschine gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist ein Blockdiagramm, das einen Steueraufbau einer Drehsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das zeigt, wie die Bezugsposition gemäß der ersten Ausführungsform aktualisiert wird.
5 ist ein Flussdiagramm, das zeigt, wie ein Steuerbefehl gemäß der ersten Ausführungsform ausgegeben wird.
6 zeigt im Detail eine Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform.
7 zeigt eine Steuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerregel gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Blockdiagramm, das die andere Steuerregel gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Flussdiagramm, das zeigt, wie die Steuerregeln gemäß der zweiten Ausführungsform geschaltet werden.
11 ist ein Blockdiagramm, das einen Steueraufbau gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Flussdiagramm, das zeigt, wie eine Steuerverstärkung gemäß der dritten Ausführungsform geändert wird.
13 ist ein Blockdiagramm, das einen Steueraufbau gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine perspektivische Ansicht, die eine erste Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Beschränkungseinrichtung der ersten Modifikation zeigt.
16 ist ein Hydraulikschaltdiagramm, das eine Beschränkungseinrichtung einer zweiten Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt.

Bezugszeichenliste

1:: Elektrischer Drehbagger (Baumaschine)
4:: Drehkörper
5:: Elektromotor
10:: Drehhebel (Betätigungsabschnitt)
21:: Ausgabe-Änderungseinrichtung
22:: Steuerregel-Schalteinrichtung
26:: Verstärkungs-Änderungseinrichtung
27:: Zielgeschwindigkeits-Änderungseinrichtung
41:: Beschränkungseinrichtung
100:: Drehsteuereinrichtung
110:: Drehpositions-Ausgabeeinrichtung
120:: Bezugspositions-Speichereinrichtung
130:: Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung
140:: Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung
150:: Steuersystem-Änderungseinrichtung
150A, 151A, 152A, 153A:: Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt
150B:: Änderungsbefehlerzeuger
150C:: Vergleicher (Steuerbefehl-Ausgabeabschnitt)
151B:: Schaltsteuerbefehlerzeuger
151C:: Steuerregelschalter
152B:: Steuerverstärkungsspeicher
152C:: Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung
153B:: Zielwert-Änderungseinrichtung
51:: Beschränkungseinrichtung

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
[Erste Ausführungsform]
Gesamtanordnung
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Draufsicht, die schematisch einen elektrischen Drehbagger (Baumaschine) 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 2 zeigt die Gesamtanordnung des elektrischen Drehbaggers 1. 3 ist ein Blockdiagramm, das einen Steueraufgabe einer Drehsteuervorrichtung 100 zeigt.
In 1 umfasst der elektrische Drehbagger 1 einen Drehkörper 4, der auf einem Schienenrahmen eines Basisträgers 2 über einen Schwenkkreis 3 montiert ist, wobei der Drehkörper 4 durch einen Elektromotor 5 gedreht wird, der mit dem Schwenkkreis 3 verbunden ist. An dem Drehkörper 4 sind ein Ausleger 6, der durch einen Auslegerzylinder 21 (siehe 2) angetrieben wird, ein Arm 7, der durch einen Armzylinder 22 (siehe 2) angetrieben wird, und eine Schaufel 8, die durch einen Schaufelzylinder 23 (siehe 2) angetrieben wird, verbunden, um eine Arbeitsmaschine 9 zu bilden.
Jeder der oben genannten und in 2 gezeigten Zylinder 21 bis 23 ist ein Hydraulikzylinder, der durch eine von einem weiter unten beschriebenen Motor 14 angetriebene Hydraulikpumpe 19 mit Hydraulikenergie versorgt wird. Dementsprechend ist der elektrische Drehbagger 1 eine hybride Baumaschine, die die hydraulisch angetriebene Baumaschine 9 und den elektrisch angetriebenen Drehkörper 4 umfasst.
Der Ausleger 6 der vorliegenden Erfindung ist ein so genannter Verstellausleger, der einen ersten Ausleger 6A und einen zweiten Ausleger 6B umfasst, wobei der Ausleger 6 jedoch auch nur einen Ausleger umfassen kann.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der elektrische Drehbagger 1 zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten einen Drehhebel (Betätigungsabschnitt) 10, ein Kraftstoffeinstellrad 11, einen Modusauswahlschalter 12, eine Zielgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung 13, einen Motor 14, einen Leistungserzeugungsmotor 15, einen Wechselrichter 16, einen Kondensator 17, den elektrischen Motor 5, einen Drehgeschwindigkeitssensor 18, ein Hydrauliksteuerventil 20, einen rechten Fortbewegungsmotor 24, einen linken Fortbewegungsmotor 25 und die Drehsteuervorrichtung 100.
Das Kraftstoffeinstellrad 11 ist ein Einstellrad zum Steuern der Menge des zu dem Motor zugeführten (injizierten) Kraftstoffs, und der Modusauswahlschalter 12 ist ein Schalter zum Schalten zu einem von verschiedenen Arbeitsmodi. Das Kraftstoffeinstellrad 11 und der Modusauswahlschalter 12 werden durch einen Bediener in Übereinstimmung mit einem Betätigungsstatus des elektrischen Drehbaggers 1 betätigt.
Die Zielgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung 13 setzt eine Zielgeschwindigkeit des Drehkörpers 4 auf der Basis von Einstellbedingungen des Kraftstoffeinstellrads 11 und des Modusauswahlschalters 12 sowie eines Neigungswinkels des Drehhebels 10 (der auch als Arbeitsmaschinenhebel zum Betätigen des Arms 7 dient), wobei das Kraftstoffeinstellrad 11 dann die Zielgeschwindigkeit zu der Drehsteuervorrichtung 100 ausgibt.
Der Motor 14 treibt die Hydraulikpumpe 19 als Hydraulikleistungsquelle für die Hydraulikzylinder 21 bis 23 und weiterhin den Leistungserzeugungsmotor 15 an. Unter Verwendung des durch die Hydraulikpumpe 19 erzeugten Hydraulikdrucks treibt der Auslegerzylinder 21 den Ausleger 6 (siehe 1) an, treibt der Armzylinder 22 den Arm 7 (siehe 1) an und treibt der Schaufelzylinder 23 die Schaufel 8 (siehe 1) an. Der rechte Fortbewegungsmotor 24 und der linke Fortbewegungsmotor 25 sind Hydraulikmotoren, und die Hydraulikpumpe 19 dient auch als Hydraulikleistungsquelle für die Hydraulikmotoren.
Der Leistungserzeugungsmotor 15, der Wechselrichter 16 und der Kondensator 17 werden in dieser Kombination als eine Stromquelle für den Elektromotor 5 verwendet. Der Leistungserzeugungsmotor 15 kann auch als ein Generator dienen, der auch die Funktion des Elektromotors erfüllen kann.
Der Elektromotor 5 dreht den Drehkörper 4 über den Schwenkkreis 3. Der Elektromotor 5 ist mit dem Drehgeschwindigkeitssensor 18 versehen. Der Drehgeschwindigkeitssensor 18 erfasst die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 5, wobei die erfasste Drehgeschwindigkeit zu der Drehsteuervorrichtung 100 rückgekoppelt wird.
Die Drehsteuervorrichtung 100 führt eine Geschwindigkeitssteuerung mittels einer Proportionalsteuerung unter Verwendung der Geschwindigkeitsverstärkung K (Steuerverstärkung) auf der Basis einer durch die Zielgeschwindigkeits-Setzeinrichtung 13 gesetzten Zielgeschwindigkeit des Drehkörpers 4 und einer durch den Drehgeschwindigkeitssensor 18 erfassten Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 5 durch, um einen Drehmomentbefehlswert als Steuerbefehl für den Elektromotor 5 zu erzeugen. In der vorliegenden Ausführungsform invertiert die als Wechselrichter vorgesehene Drehsteuervorrichtung 100 den Drehmomentbefehlswert zu einem Stromwert und einem Spannungswert und gibt die Strom- und Spannungswerte zu dem Elektromotor 5 aus, um eine Drehmomentausgabe des Elektromotors 5 zu steuern.
Die Drehsteuervorrichtung 100 ist nicht auf einen Wechselrichter beschränkt, sondern kann eine beliebige Vorrichtung sein, die einen Befehl zum Antreiben des Elektromotors durch Schalten oder ähnliches vorsehen kann.
In Fig. 1 führt der elektrische Drehbagger 1 das Ausheben eines Grabens durch. Insbesondere verbreitert der elektrische Drehbagger 1 während des Grabens die Breite des Grabens, indem er die Schaufel 8 gegen eine Seitenwand des Grabens drückt und den Arm zu dem elektrischen Drehbagger 1 hin zieht. Die Betätigung zum Drücken der Schaufel 8 gegen die Seitenwand wird derart durchgeführt, dass wie in 1 gezeigt der Drehhebel 10 nach rechts unten gekippt wird, um den Drehkörper 4 nach rechts zu drehen und damit die Schaufel 8 gegen die Seitenwand zu drücken.
Wenn der elektrische Drehbagger 1 der vorliegenden Erfindung den Drehkörper 4 mit einer niedrigen Geschwindigkeit dreht, um die Schaufel 8 gegen die Seitenwand zu drücken, empfängt der elektrische Drehbagger 1 einen Erddruck (d.h. eine Grabreaktion oder externe Kraft) von der Seitenwand, sodass die tatsächliche Geschwindigkeit auf „0 (null)“ geht. Obwohl also der Drehhebel 10 nach unten geneigt wird, wird der Drehkörper 4 nicht gedreht. Wenn in diesem Zustand die tatsächliche Geschwindigkeit zu „0“ geht, wird die Abweichung von der Zielgeschwindigkeit groß. In einer typischen Geschwindigkeitssteuerung wird wie weiter oben beschrieben ein Drehmomentbefehlswert derart erzeugt, dass sich die Drehmomentausgabe in Übereinstimmung mit der Abweichung erhöht, um auf den Erddruck zu reagieren. Weil jedoch eine Begrenzung für die Drehmomentausgabe gesetzt ist, kann die Drehmomentausgabe nur bis zu einer Drehmomentgrenze α erhöht werden (6).
Auch wenn die größte Drehmomentausgabe für jede Bedingung auf der Basis der typischen Geschwindigkeitssteuerung erzeugt wird, kann eine Situation auftreten, in der die größte Drehmomentausgabe nicht ausreicht, um auf den Erddruck zu reagieren. In einem in 1 gezeigten Beispiel tritt diese Situation auf, wenn die Schaufel 8 auf einen Stein oder ähnliches trift, wenn während des Grabens die Schaufel 8 gegen die Seitenwand gedrückt wird, sodass es schwierig wird, das Graben fortzuführen. In diesem Fall gibt der Drehkörper 8 dem Erddruck nach und wird nach links drehend zurückgedrückt, auch wenn der Drehhebel 10 nach unten rechts geneigt wird. Wenn die die Strecke des Zurückdrückens groß ist, kann die Arbeit behindert werden.
Um mit einer derartigen Situation umzugehen, umfasst die Drehsteuervorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung, die bestimmt, ob ein Steuersystem der Drehsteuervorrichtung 100 wie in 3 gezeigt geändert werden soll oder nicht. Insbesondere umfasst die Drehsteuervorrichtung 100: eine Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140, die bestimmt, ob die Drehrichtung des Drehkörpers 4 identisch mit der durch den Bediener gewünschten Richtung ist; und eine Steuersystem-Änderungseinrichtung 150, die das Steuersystem der Drehsteuereinrichtung 100 in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis ändert und den Steuerbefehl für den Elektromotor 5 auf einen größeren Wert als vor der Änderung des Steuersystems erhöht. Indem das Steuersystem der Drehsteuervorrichtung 100 mit der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 geändert wird, wird eine ausreichend große Drehmomentausgabe in dem Elektromotor 5 erzeugt, sodass der Drehkörper 4 gedrückt wird und um die Strecke zurückversetzt wird, um die der Drehkörper zurück gedrückt wurde. Es ist zu beachten, dass wenn eine derartig große Drehmomentausgabe durch die typische und herkömmliche Geschwindigkeitssteuerung zu erhalten versucht wird, die Geschwindigkeitsverstärkung K noch stärker als in der vorliegenden Ausführungsform erhöht werden muss, was eine unregelmäßige Bewegung bei der normalen Drehung verursacht und nicht annehmbar ist. Die Einrichtungen 140 und 150 werden im Folgenden im Detail beschrieben.
Steueraufbau der Drehsteuervorrichtung 100
Im Folgenden wird mit Bezug auf 3 der Steueraufbau der Drehsteuervorrichtung 100 zum Steuern des Drehkörpers 4 beschrieben.
Die Drehsteuervorrichtung 100 umfasst eine Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110, eine Bezugspositions-Speichereinrichtung 120, eine Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130, die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 und die Steuersystem-Änderungseinrichtung 150.
Die Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110 integriert die aus dem Drehgeschwindigkeitssensor 18 ausgegebene Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 5 und gibt den integrierten Wert als Drehpositionsinformationen des Drehkörpers 4 aus.
Die Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 verwendet einen RAM, der einen Ausgabewert aus der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110 als Bezugsposition speichert. Die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 gespeicherte Bezugsposition wird in Abhängigkeit von einer Drehposition des Drehkörpers 4 zu jedem Zeitpunkt in Übereinstimung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 aktualisiert. Eine Vielzahl von Einrichtungen greifen auf die Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 zu, um die Bezugsposition zu lesen, wobei jedoch die Verbindungen zwischen der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 und der Vielzahl von anderen Einrichtungen in 3 nicht gezeigt sind, um zu verhindern, dass die Darstellung verkompliziert und unübersichtlich wird. Das gilt auch für die zweite, dritte und vierte Ausführungsform, die weiter unten beschrieben werden.
Die Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 erzeugt den Steuerbefehl für den Elektromotor 4 auf der Basis der durch die Zielgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung 13 gesetzten Zielgeschwindigkeit des Drehkörpers 4 und der durch den Drehgeschwindigkeitssensor 18 erfassten Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 5 und gibt den erzeugten Steuerbefehl an den Elektromotor 5 aus. Insbesondere vergleicht die Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 die durch die Zielgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung 13 gesetzte Zielgeschwindigkeit mit der zu der Drehsteuervorrichtung 100 rückgekoppelten Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 5 und erzeugt einen Drehmomentbefehlswert für den Elektromotor 5, indem sie eine Abweichung aus dem Vergleich mit der Geschwindigkeitsverstärkung K multipliziert. Dabei wird die Geschwindigkeitsverstärkung K gesetzt, indem die Betriebsfähigkeit des elektrischen Drehbaggers 1 und ähnliches berücksichtigt werden. Wenn die Geschwindigkeitsverstärkung K zu groß ist, wird die Drehmomentausgabe schnell, sodass die Bewegung des Drehkörpers 4 unregelmäßig wird.
Wie oben beschrieben, wird der Drehmomentbefehlswert für den Elektromotor 5 auf der Basis der Abweichung der rückgekoppelten Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 5 und der Zielgeschwindigkeit erzeugt. Wenn also die tatsächliche Geschwindigkeit nicht erhöht wird, obwohl der Drehhebel 10 stark gekippt wird, erhöht die Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 den Drehmomentbefehlswert, sodass die tatsächliche Geschwindigkeit näher an die Zielgeschwindigkeit herankommt. Es ist zu beachten, dass eine derartige Steuerung eine Geschwindigkeitssteuerung ist, die durch eine typische Proportionalsteuerung durchgeführt wird.
Die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 bestimmt, ob der Drehkörper 4 auf einer Seite gegenüber einer Betätigungsrichtung positioniert ist, die durch den Bediener unter Verwendung des Betätigungshebels 10 angefordert wird. Insbesondere bestimmt die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 auf der Basis der aus der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 120 ausgegebenen tatsächlichen Drehposition des Drehkörpers 4, der in der Bezugsposition-Speichereinrichtung 120 gespeicherten Bezugsposition und der Betätigungsrichtung des Betätigungshebels 10 (d.h. der betätigten Drehrichtung und Kipprichtung), ob die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 gespeicherte Bezugsposition aktualisiert werden soll. Das heißt, wenn die Drehposition des Drehkörpers 4 auf der Seite gegenüber der Betätigungsrichtung positioniert ist, die durch den Bediener unter Verwendung des Drehhebels 10 angefordert wird, bestimmt die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140, dass der Drehkörper 4 nicht gedreht wird, obwohl der Drehhebel 10 gekippt wird.
Die Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 ändert das Steuersystem der Drehsteuereinrichtung 100 in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140, um den Steuerbefehl für den Elektromotor 5 auf einen größeren Wert als vor der Änderung des Steuersystems zu erhöhen. Die Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 umfasst einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A, einen Änderungsbefehlerzeuger 150B und einen Vergleicher (Steuerbefehl-Ausgabeabschnitt) 150C.
Im folgenden werden die einzelnen Komponenten der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 beschrieben.
Der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A aktualisiert die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 gespeicherte Bezugsposition auf der Basis des Bestimmungsergebnisses der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140. Wenn der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A die Bezugsposition bei der normalen Drehung aktualisiert, aktualisiert der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A nicht, sondern hält die Bezugsposition aufrecht, wenn die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 bestimmt, dass der Drehkörper 4 auf der Seite gegenüber der durch den Drehhebel 10 angeforderten Richtung positioniert ist.
Der Änderungsbefehlserzeuger 150B erzeugt einen Änderungsbefehl für den Elektromotor 5 auf der Basis des Ausgabewerts der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110 und der in der Bezugsposition-Speichereinrichtung 120 gespeicherten Bezugsposition. Wie in 6 gezeigt, führt der Änderungsbefehlerzeuger 150B eine Positionssteuerung durch die Proportionalsteuerung durch, wobei die Drehposition des Drehkörpers 4 mit einer Positionsverstärkung Kp1 multipliziert wird. Wenn der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A nicht aktualisiert, aber die Bezugsposition aufrechterhält, erzeugt der Änderungsbefehlerzeuger 150B einen Änderungsbefehlswert, der größer als der Wert vor der Änderung des Steuersystems ist.
Wie in 3 gezeigt, gibt der Vergleicher 150C den durch den Änderungsbefehlserzeuger 150B erzeugten Änderungsbefehlswert oder den durch die Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 erzeugten Steuerbefehl, je nachdem welcher dieser Befehle größer ist, als Steuerbefehl an den Elektromotor 5 aus. Wenn also die Bezugsposition nicht aktualisiert wird und die in der typischen Geschwindigkeitssteuerung berechnete Drehmomentausgabe (d.h. die Drehmomentausgabe gleich oder unter der Drehmomentgrenze α) dem Erddruck nachgibt, sodass der Drehkörper 4 unter Umständen stark zurück gedrückt wird, kann der Vergleicher 150C den größeren Drehmomentänderungsbefehl wählen, der durch den Änderungsbefehlerzeuger erzeugt wird, und als Steuerbefehl für den Elektromotor 5 ausgeben, um die Drehung des Drehkörpers 4 zu beschränken.
Steuerbetrieb der Drehsteuervorrichtung 100
Im Folgenden wird der Betrieb der Drehsteuereinrichtung 100 und insbesondere der Betrieb der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 und der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 mit Bezug auf 4 bis 6 beschrieben.
Zuerst wird mit Bezug auf 4 beschrieben, wie die Bezugsposition durch die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 und die Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 aktualisiert wird.
Nach einem Schritt, in dem die Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110 die aus dem Drehgeschwindigkeitssensor 18 ausgegebene Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 5 integriert und den integrierten Wert als Drehpositionsinformationen des Drehkörpers 4 ausgibt, bestimmt die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140, ob die Drehposition des Drehkörpers 4, die durch die Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110 ausgegeben wird, auf der rechten Seite relativ zu der in der Bezugspositions-Steuereinrichtung 120 gespeicherten Bezugsposition positioniert ist (Schritt 11: in der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen wird „Schritt“ einfach durch „S“ abgekürzt).
Wenn der Drehkörper 4 auf der rechten Seite relativ zu der Bezugsposition positioniert ist, bestimmt die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140, ob eine durch das Kippen des Drehhebels 10 angewiesene Richtung nach rechts liegt oder nicht (S12). Wenn das Bestimmungsergebnis zeigt, dass die angewiesene Richtung des Betätigungshebels 10 nach rechts liegt, wird bestimmt, dass die tatsächliche Drehposition der angewiesenen Richtung entspricht, sodass der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 gespeicherte Bezugsposition durch jede aktuelle Drehposition des Drehkörpers 4 aktualisiert, die mit dem Ablauf der Zeit nach rechts geändert wird, wobei jede aktuelle Drehposition kontinuierlich als Bezugsposition eingesetzt wird (S13).
Wenn die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 in S12 bestimmt, dass die angewiesene Richtung des Hebels nach links liegt, dreht sich der Drehkörper 4 nach rechts, obwohl der Bediener den Drehhebel 10 zu der linken Drehseite kippt. Dementsprechend bestimmt die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140, dass der Drehkörper 4 nach rechts zurück gedrückt wird, obwohl der Bediener den Drehkörper 4 nach links drehen möchte, sodass die Bezugsposition vor der Bestimmung aufrechterhalten wird. Mit anderen Worten aktualisiert der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A die Bezugsposition nicht (S14).
Wenn in S11 die Drehposition nicht auf der rechten Seite der Bezugsposition ist, d.h. wenn der Drehkörper 4 tatsächlich nach links gedreht wird, bestimmt die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140, ob die angewiesene Richtung des Hebels nach links liegt oder nicht (S15). Wenn das Bestimmungsergebnis angibt, dass die angewiesene Richtung nach links liegt, wird bestimmt, dass die tatsächliche Drehrichtung der angewiesenen Richtung entspricht, sodass die Bezugspositions-Aktualisierungsrichtung 150A die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 gespeicherte Bezugsposition mit jeder aktuellen Drehposition des Drehkörpers 4 aktualisiert, die mit Ablauf der Zeit nach links geändert wird, wobei jede aktuelle Drehposition kontinuierlich als Bezugsposition eingesetzt wird (S13).
Wenn die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 in S15 bestimmt, dass die angewiesene Richtung des Hebels nach rechts liegt, dreht sich der Drehkörper 4 nach links, obwohl der Bediener den Drehhebel 10 zu der rechten Drehseite kippt. Dementsprechend bestimmt die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140, dass der Drehkörper 4 zurück nach links gedrückt wird, obwohl der Bediener den Drehkörper 4 nach rechts drehen möchte, sodass die Bezugsposition vor der Bestimmung aufrechterhalten wird. Mit anderen Worten aktualisiert der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A die Bezugsposition nicht.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 5 beschrieben, wie der Steuerbefehl für den Elektromotor 5 erzeugt wird.
Nach der Bestimmung durch die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 und der Aktualisierung oder Aufrechterhaltung der Bezugsposition durch den Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 bestimmt der Änderungsbefehlserzeuger 150B der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150, ob ein tatsächliches Motordrehmoment der Elektromotors 5 die Drehmomentgrenze α überschreitet oder nicht (S16). Auf der Basis des Bestimmungsergebnisses schaltet der Änderungsbefehlserzeuger 150B die Berechnung einer Steuerabweichung zum Erzeugen des Änderungsbefehls. Wenn das tatsächliche Motordrehmoment des Elektromotors 5 als kleiner als die Drehmomentgrenze α bestimmt wird, verwendet der Änderungsbefehlserzeuger 150B eine Differenz zwischen dem Ausgabewert der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110 und der in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 gespeicherten Bezugsposition als Steuerabweichung (S17). Wenn dagegen das tatsächliche Motordrehmoment des Elektromotors 5 als gleich oder größer als die Drehmomentgrenze α bestimmt wird, verwendet der Änderungsbefehlerzeuger 150B eine Differenz zwischen einer Position, die durch das Addieren einer Änderungsgröße zu der in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 erhalten wird, und dem Ausgabewert der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110 als Steuerabweichung (S18) .
Dann erzeugt der Änderungsbefehlerzeuger 150B den Änderungsbefehl für den Elektromotor 5 auf der Basis der erhaltenen Steuerabweichung (S19). Der Änderungsbefehl wird durch die Proportionalsteuerung erzeugt, in welcher die Steuerabweichung mit der Positionsverstärkung Kp1 multipliziert wird.
Dann bestimmt der Vergleicher 150C der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150, ob der durch die Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 erzeugte Steuerbefehl größer als der durch den Änderungsbefehlerzeuger 150B erzeugte Änderungsbefehl ist (S20). Wenn der durch die Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 erzeugte Steuerbefehl größer ist, wählt der Vergleicher 150C den Steuerbefehl als Steuerbefehl für den Elektromotor 5 und gibt den Steuerbefehl zu dem Elektromotor 5 aus (S21). Wenn dagegen der durch den Änderungsbefehlerzeuger 150B erzeugte Änderungsbefehl größer ist, wählt der Vergleicher 150C den Änderungsbefehl als Steuerbefehl für den Elektromotor 5 und gibt den Änderungsbefehl an den Elektromotor 5 aus (S22).
Im Folgenden wird mit Bezug auf 6 beschrieben, wie eine normale Steuerung und eine Steuerung, die verhindert, dass der Drehkörper 4 zurück gedrückt wird, durch die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 und die Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 durchgeführt werden.
Wenn die tatsächliche Drehrichtung des Drehkörpers 4 der angewiesenen Richtung des Drehhebels 10 entspricht, befindet sich der Drehkörper 4 in einem normalen Drehzustand, sodass der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 kontinuierlich die Bezugsposition auf der Basis des Bestimmungsergebnisses der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 aktualisiert. Um diesen Prozess zu verdeutlichen, wird die Aktualisierung der Bezugsposition durch den Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A in 6 durch einen virtuellen Schalter 30 wiedergegeben. In diesem Fall schaltet der Bezugspositions-Aktualisierungsschalter 150A den Schalter 30 auf „Y“. Weiterhin wird in dem normalen Drehzustand das Motordrehmoment des Elektromotors 5 innerhalb der Drehmomentgrenze α ausgegeben. Auch das Schalten des Berechnungswerts durch den Änderungsbefehlerzeuger 150B der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 bei der Berechung der Steuerabweichung wird durch einen virtuellen Schalter 31 wiedergegeben. Der Änderungsbefehlerzeuger 150B schaltet also den Schalter 31 zu „Y“.
In diesem Zustand entsprechen ein Positionsbefehl (θ1) und ein Positionsbefehl (02), die durch die Schalter 30, 31 hindurchgegangen sind, jeweils der aktuellen Drehposition des Drehkörpers 4 und geben einen gemeinsamen Wert an der aktuellen Drehposition wieder, wobei sie auf „0 (null)“ aufzulösen sind. Dementsprechend ist auch ein durch den Änderungsbefehlserzeuger 150B erzeugter Drehmomentausgabewert gleich „0“, sodass der Änderungsbefehlserzeuger 150B einen Drehmomentbefehl von „0“ zu dem Vergleicher 150C ausgibt. Dann bestimmt der Vergleicher 150C, dass der Drehmomentbefehl auf der Basis der Zielgeschwindigkeit größer ist, und gibt diesen Drehmomentbefehl zu dem Elektromotor 5 als Steuerbefehl aus. Mit andere Worten kann der Elektromotor 5 die Drehmomentausgabe in Übereinstimmung mit der Drehbetätigung durch den Drehhebel 10 erhalten, der durch die Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 erhalten wird. Das heißt, der Elektromotor 5 kann die Drehmomentausgabe erhalten, die durch die typische Geschwindigkeitssteuerung in Übereinstimmung mit der Abweichung zwischen der Zielgeschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit gesteuert wird.
Wenn dagegen der Drehkörper 4 aufgrund der externen Kraft wie etwa der Erdkraft nach links zurückgedrückt wird, obwohl der Drehhebel 10 zu der rechten Drehseite gekippt wird, aktualisiert der Bezugsaktualisierungsabschnitt 150A die Bezugsposition nicht wie oben beschrieben, sodass der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 150A den Schalter zu „N“ schaltet.
Weil in diesem Zustand die Bezugsposition nicht aktualisiert wird, unterscheidet sich die aktuelle Position des Drehkörpers 4 von der Bezugsposition. Dementsprechend ist die Differenz zwischen dem Positionsbefehl (θ1) als der aktuellen Drehposition des Drehkörpers 4 und einem Positionsbefehl (θ0) als der Bezugsposition nicht gleich „0“. Der Änderungsbefehlerzeuger 150B erzeugt eine Drehmomentausgabe in Entsprechung zu der Differenz, die nicht gleich „0“ ist und gibt die Drehmomentausgabe zu dem Vergleicher 150C als Drehmomentbefehlswert aus. Der Drehmomentbefehlswert zu diesem Zeitpunkt ist größer als der Drehmomentbefehlswert auf der Basis der Zielgeschwindigkeit, weil die Positionsverstärkung Kp1 gesetzt ist, sodass der Vergleicher 150C den Drehmomentbefehlswert aus dem Änderungsbefehlerzeuger 150B mit höherer Priorität verwendet.
Indem wie oben beschrieben ein Drehmomentwert mit höherer Priorität aus dem Änderungsbefehlerzeuger 150B als Steuerbefehl für die Ausgabe zu dem Elektromotor 5 verwendet wird, kann auch dann, wenn der Drehkörper 4 die externe Kraft in einer zu der betätigten Drehrichtung entgegen gesetzte Richtung des Drehkörpers 4 empfängt, der Drehmomentbefehlswert erhöht werden und kann die zurück gedrückte Strecke des Drehkörpers 4 in der entgegen gesetzten Richtung minimiert werden, sodass der Drehkörper 4 erneut gedrückt und zu der vorhergehenden Bezugsposition zurückversetzt werden kann.
In 1 ist ein äquivalente Ausführungsform zum Beschränken einer Drehung des Drehkörpers 4 in der entgegen gesetzten Richtung unter Verwendung einer Feder 30 gezeigt. Die Drehmomentausgabe des Elektromotors 5, die durch den Drehmomentbefehlswert aus dem Änderungsbefehlerzeuger 150B erhalten werden kann, entspricht der Federkraft der Feder 30.
Wenn wie in 6 gezeigt der Drehkörper 4 in der zu der Betätigungsrichtung entgegen gesetzten Richtung zurück gedrückt wird und der Drehkörper 4 unter Verwendung des Drehmomentbefehlswerts aus dem Änderungsbefehlserzeuger 150B erneut gedrückt wird, um zu der Bezugsposition zurückversetzt zu werden, besteht die Möglichkeit, dass ein tatsächliches Motordrehmoment des Elektromotors 5 die Drehmomentausgabe der Drehmomentgrenze α überschreitet. In diesem Fall schaltet der Änderungsbefehlserzeuger 150B den Schalter 31 zu „N“.
In diesem Fall wird eine Änderungsgröße Δθ zu dem Positionsbefehl (θ0) als Bezugsposition addiert, um einen Positionsbefehl (93) zu erzeugen, wobei eine Differenz zwischen dem Positionsbefehl (θ3) und dem Positionsbefehl (θ1) als Steuerabweichung in dem Änderungsbefehlserzeuger 150B verwendet wird. Wenn dabei der Drehmomentbefehlswert die Drehmomentgrenze α überschreitet, wird der Schalter 31 zu „N“ geschaltet, wobei die Bezugsposition mit dem Positionsbefehl (θ3) aktualisiert wird, der erhalten wird, indem die Änderungsgröße Δθ zu der Bezugsposition vor der Aktualisierung addiert wird. Dementsprechend ist die Bezugsposition während der Zeitperiode, wenn der Drehmomentbefehlswert die Drehmomentgrenze α überschreitet, eine Position, die durch das Addieren eines integrierten Werts der Änderungsgröße Δθ (d.h. eine Verschiebungsgröße nachdem der Drehmomentbefehlswert die Drehmomentgrenze α überschreitet) zu der Bezugsposition zu dem Zeitpunkt, zu dem der Drehkörper 4 zurück in der zu der Betätigungsrichtung entgegen gesetzten Richtung gedrückt zu werden beginnt, erhalten wird.
Weil dementsprechend die Differenz zwischen dem oben beschriebenen Positionsbefehl (θ3) und dem Positionsbefehl (θ1) ein Ergebnis ist, das erhalten wird, indem von der aktuellen Drehposition des Drehkörpers 4 die Position subtrahiert wird, die durch das Addieren der Verschiebungsgröße, nachdem der Drehmomentbefehlswert die Drehmomentgrenze α überschreitet, zu der Bezugsposition zu dem Zeitpunkt, zu dem der Drehkörper 4 in der zu der Betätigungsrichtung entgegen gesetzten Richtung zurück gedrückt zu werden beginnt, erhalten wird, entspricht die Differenz einer Differenz zwischen der Position zu dem Zeitpunkt, zu dem der Drehkörper 4 in der zu der Betätigungsrichtung entgegen gesetzten Richtung zurück gedrückt zu werden beginnt, und der Position, bei welcher der Drehmomentbefehlswert die Drehmomentgrenze α überschreitet. Die Differenz ist gleich einer Abweichung zu dem Zeitpunkt, zu dem der Drehmomentbefehlswert die Drehmomentgrenze α überschreitet. Dementsprechend wird der Drehmomentbefehlswert als der Wert zu dem Zeitpunkt des Überschreitend der Drehmomentgrenze α aufrechterhalten, sodass eine ausgeglichene Bedingung mit diesem Drehmoment aufrechterhalten wird. Mit anderen Worten wird der Drehkörper 4 nicht erneut gedrückt und weiter zu der Bezugsposition zurückversetzt. Wenn eine derartige Steuerung nicht durchgeführt wird und die Bezugsposition nicht aktualisiert wird, wird der Drehkörper 4 weiterhin erneut gedrückt und mit einem großen Drehmoment zu der Bezugsposition zurückversetzt, wodurch eine instabile Bedingung erzeugt wird, weil der Drehkörper 4 erneut gedrückt und mit einer großen Kraft zurückversetzt wird, wenn der Drehkörper plötzlich von der externen Kraft freigegeben wird.
Vorteile der Ausführungsform
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die folgenden Vorteile erzielt werden.

(1) Wenn in dem elektrischen Drehbagger 1 der Erddruck auf den Drehkörper 4 in der zu der angewiesenen Richtung des Drehhebels 10 entgegen gesetzten Richtung wirkt, erhöht der Verlgeicher 150C das Ausgabedrehmoment des Elektromotors 5, der den Drehkörper 4 antreibt, um entsprechend auf die Einwirkung des Erddrucks zu reagieren und zuverlässig zu verhindern, dass sich der Drehkörper 4 weiter in der entgegen gesetzten Richtung dreht. Wenn dementsprechend der Erddruck größer wird, wird die Arbeit nicht beeinträchtigt. Wenn der Drehkörper 4 außerdem auf einer Schräge gedreht wird, kann verhindert werden, dass der Drehkörper 4 aufgrund des Gewichts des Auslegers 6 und des Arms 7 stark zurück gedreht wird.
(2) Weil der Drehmomentbefehlswert für den Elektromotor 5, der den Drehkörper 4 antreibt, geändert wird, um die Drehmomentausgabe des Drehkörpers 4 zu ändern, kann die Drehmomentausgabe des Elektromotors 5 durch die elektrische Steuerung geändert werden, sodass keine aufwändige Vorrichtung vorgesehen werden muss und eine Erhöhung der Kosten vermieden werden kann.
(3) Weil die Geschwindigkeitsverstärkung K nicht erhöht wird, um die große Drehmomentausgabe in dem Elektromotor 5 zu erzeugen, wird keine übermäßig große Drehmomentausgabe während der normalen Drehung erzeugt, sodass eine unregelmäßige Bewegung des elektrischen Drehbaggers 1 verhindert und der Fahrkomfort sowie die Betriebsfähigkeit verbessert werden.

[Zweite Ausführungsform]
Eine in 7 bis 9 gezeigte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 wie in 7 gezeigt einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 151A, einen Schaltsteuerbefehlerzeuger 151B und einen Steuerregel-Schaltabschnitt 151C umfasst, wobei der Steuerregel-Schaltabschnitt 151C eine Steuerregel aus der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 zu dem Schaltsteuerbefehlerzeuger 151B schaltet, um einen Steuerbefehlswert für den Elektromotor 5 auf einen größeren Wert als vor der Änderung des Steuersystems zu erhöhen, wenn das Steuersystem der Drehsteuervorrichtung 100 geändert wird. Für die vorliegende Ausführungsform werden nur diejenigen Teile beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden. Die Geschwindigkeitssteuerung von 8 ist vollständig identisch mit der Geschwindigkeitssteuerung durch die Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 der ersten Ausführungsform.
Im Folgenden werden die Komponenten der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 beschrieben.
Ähnlich wie in der ersten Ausführungsform aktualisiert der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 151A die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 gespeicherte Bezugsposition auf der Basis des Bestimmungsergebnisses der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140.
Wie in 9 gezeigt, erzeugt der Schaltsteuerbefehlserzeuger 151B den Steuerbefehl für den Elektromotor 5 unter Verwendung einer Steuerregel, die sich von derjenigen der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 unterscheidet, und gibt den Steuerbefehl an den Elektromotor 5 aus. Insbesondere führt der Schaltsteuer-Befehlserzeuger 151B eine Positionssteuerung unter Verwendung eines Rückkopplungswerts der aktuellen Position aus der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110 durch, sodass der Drehkörper 4 erneut gedrückt wird und um die Strecke, um welche der Drehkörper in der entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wurde, zurückversetzt wird. Bei einer derartigen Positionssteuerung ist die Positionsverstärkung Kp2 derart gesetzt, dass eine Zielgeschwindigkeit erzeugt wird, die erforderlich ist, um den Drehkörper erneut zu drücken und zu einer Zieldrehkörperposition (d.h. zu der Bezugsposition, die der Position des Drehkörpers 4 direkt vor dem Zurückdrücken in der entgegen gesetzten Richtung entspricht) zurückzuversetzen, wobei der Drehkörper 4 erneut gedrückt wird und in der betätigen Drehrichtung mit einer größeren Drehmomentausgabe auf der Basis der Zielgeschwindigkeit zurückversetzt wird, die durch das Multiplizieren mit der Positionsverstärkung Kp2 erhalten wird.
Wie in 7 gezeigt, schaltet der Steuerregel-Schaltabschnitt 151C die Steuerregel zwischen der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 und dem Schaltsteuerbefehlerzeuger 151B auf der Basis des Bestimmungsergebnisses der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140. Durch das Schalten der Steuerregel kann verhindert werden, dass sich der Drehkörper 4 in der zu der betätigten Drehrichtung entgegen gesetzten Richtung dreht, ohne die Geschwindigkeitsverstärkung K zu ändern.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 10 beschrieben, wie die Steuerregel durch die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 und die Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 geschaltet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform schaltet der Steuerregel-Schaltabschnitt 151C der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 die Steuerregel von der Geschwindigkeitssteuerung durch die Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 zu der Positionssteuerung durch den Schaltsteuerbefehlserzeuger 151B der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 auf der Basis der Bestimmung, ob der Drehkörper 4 in der entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wird oder nicht. Wie in 10 gezeigt, ist der Fluss für eine Schaltbestimmung zu diesem Zeitpunkt vollständig identisch mit dem Fluss zum Aktualisieren der Bezugsposition in der ersten Ausführungsform. Aus dem Fluss resultierend, der derselbe ist wie der Fluss zum Aktualisieren der Bezugsposition, wählt der Steuerregel-Schaltabschnitt 151C die Geschwindigkeitssteuerung durch die Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 in S26. Und aus dem Fluss resultierend, der derselbe ist wie der Fluss zum Nicht-Aktualisieren der Bezugsposition, schaltet der Steuerregel-Schaltabschnitt 151C die Steuerregel zu der Positionssteuerung durch den Schaltsteuerbefehlerzeuger 151B der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 in S27. Und aus dem Fluss resultierend, der derselbe wie der Fluss zum Aktualisieren der Bezugsposition ist, aktualisiert (S23) oder hält der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 151A der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 die Bezugsposition aufrecht (S24). Die Schritte S21, S22 und S25 sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, sodass hier auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird.
Im folgenden wird mit Bezug auf 9 beschrieben, wie nach dem Schalten der Steuerregel ein Steuerbefehl erzeugt wird.
Nachdem der Steuerregel-Schaltabschnitt 151C die Steuerregel geschaltet hat, erzeugt der Schaltsteuerbefehlserzeuger 151B einen Steuerbefehl für den Elektromotor 5 durch die Positionssteuerung. In der Positionssteuerung wird die durch die Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110 ausgegebene Drehposition des Drehkörpers 4 auf der Basis der durch den Drehgeschwindigkeitssensor 18 ausgegebene Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 5 rückgekoppelt. Bei dieser Anordnung führt der Schaltsteuerbefehlserzeuger 151B eine Steuerung zum erneuten Drücken und Rückführen des Drehkörpers 4 um eine Strecke durch, um die der Drehkörper 4 in der entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wurde.
Bei einer derartigen Positionssteuerung wird die Positionsverstärkung Kp2 derart gesetzt, dass eine Zielgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um den Drehkörper 4 erneut zu drücken und zu einer Zieldrehkörperposition zurückzuführen (d.h. zu der vorhergehenden Ausgangsposition vor dem Zurückdrücken in der entgegen gesetzten Richtung) erzeugt wird, wobei der Schaltsteuerbefehlserzeuger 151B einen größeren Drehmomentbefehlswert auf der Basis der Zielgeschwindigkeit, die durch das Multiplizieren der Positionsverstärkung Kp2 erhalten wird, erzeugt, bis der Drehkörper 4 erneut gedrückt wird und zu der Ausgangsposition zurückgeführt wird. Bei dieser Anordnung führt die Drehsteuervorrichtung 100 die Steuerung zum erneuten Drücken und Zurückführen des Drehkörpers 4 in der Betätigungsrichtung um die Strecke durch, um die der Drehkörper 4 in der entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wurde.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Steuerung derart durchgeführt, dass die aktuelle Position des Drehkörpers 4 zurückgeführt wird und die Zielgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Abweichung von der Zieldrehposition nach einer Multiplikation mit der Positionsverstärkung Kp2 nur dann ausgegeben wird, wenn sich der Drehkörper 4 in der entgegen gesetzten Richtung zu drehen beginnt, um Vorteile ähnlich wie in der ersten Ausführungsform zu erhalten.
Insbesondere kann verhindert werden, dass sich der Drehkörper 4 in der entgegen gesetzten Richtung dreht, während ein entsprechender Fahrkomfort während der normalen Drehung aufrechterhalten wird.
[Dritte Ausführungsform]
Eine in 11 und 12 gezeigte dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 wie in 11 gezeigt einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 152A, einen Steuerverstärkungsspeicher 152B und eine Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung 152C umfasst, wobei die Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung 152C eine Steuerverstärkung ändert, um einen Steuerbefehlswert für den Elektromotor 5 auf einen höheren Wert zu erhöhen als vor der Änderung des Steuersystems, wenn das Steuersystem der Drehsteuervorrichtung 100 geändert wird. Im Folgenden werden nur diejenigen Teile der dritten Ausführungsform beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Im folgenden werden die einzelnen Komponenten der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 beschrieben.
Wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform aktualisiert der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 152A die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 gespeicherte Bezugsposition auf der Basis des Bestimmungsergebnisses der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140.
Der Steuerverstärkungsspeicher 152B speichert eine Vielzahl von Geschwindigkeitsverstärkungen als Steuerverstärkungen für den Drehkörper 4.
Die Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung 152C ändert eine aus dem Steuerverstärkungsspeicher 152B gewählte Steuerverstärkung in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140. Insbesondere erhöht die Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung 152C den Drehmomentbefehlswert als Steuerbefehl, indem sie die aus dem Steuerverstärkungsspeicher 152B gewählte Geschwindigkeitsverstärkung auf einen höheren Wert erhöht, wenn der Drehkörper in der zu der bestätigten Drehrichtung entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wird. Bei dieser Anordnung wird die Drehmomentausgabe des Elektromotors 5 erhöht, um den Drehkörper 4 erneut zu drücken und um die Strecke zurückzuführen, um die der Drehkörper 4 in der entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wurde.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 12 beschrieben, wie die Steuerverstärkung durch die Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140 und die Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 geändert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Steuerverstärkung durch die Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung 512C der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 auf der Basis der Bestimmung geändert, ob der Drehkörper 4 in der entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wird oder nicht. Wie in 12 gezeigt, ist der Fluss zum Bestimmen einer Änderung der Geschwindigkeitsverstärkung K als Steuerverstärkung von einem normalen Wert zu einem größeren Wert vollständig identisch mit dem Fluss zum Aktualisieren der Bezugsposition in der ersten Ausführungsform. Aus dem Fluss resultierend, der derselbe wie der Fluss zum Aktualisieren der Bezugsposition ist, hält die Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung 152C die Steuerverstärkung auf dem normalen Wert (S33). Und aus dem Fluss resultierend, der derselbe wie der Fluss zum Nicht-Aktualisieren der Bezugsposition ist, ändert die Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung 152C die Steuerverstärkung zu einem größeren als dem normalen Wert (S34). Aus dem Fluss resultierend, der derselbe wie der Fluss zum Aktualisieren der Bezugsposition ist, aktualisiert (S33) der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 152A der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 die Bezugsposition oder hält diese aufrecht (S34). Die Schritte S31, S32 und S35 sind identisch mit denjenigen der ersten Ausführungsform, sodass diese Schritte hier nicht wiederholt beschrieben werden.
Die durch die Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung 130 durchgeführte Geschwindigkeitssteuerung ist mit derjenigen in der ersten Ausführungsform identisch mit Ausnahme der durch die Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung 152C durchgeführten Änderung der Steuerverstärkung, sodass sie hier nicht wiederholt beschrieben wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird während der normalen Geschwindigkeitssteuerung die Geschwindigkeitsverstärkung K auf dem normalen Wert gehalten und wird die Geschwindigkeitsverstärkung K erhöht, um zu verhindern, dass der Drehkörper 4 weiterhin in der entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wird, wenn der Drehkörper 4 in der entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wird. Die vorliegende Ausführungsform kann also ähnlich wie die erste und zweite Ausführungsform die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung erfüllen und gleichzeitig einen Fahrkomfort aufrechterhalten.
[Vierte Ausführungsform]
Die vierte Ausführungsform von 13 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 wie in 13 gezeigt einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 153A und eine Zielwert-Änderungseinrichtung 153B umfasst, wobei die Zielwert-Änderungseinrichtung 153B einen Zielwert des Drehkörpers 4 ändert, um einen Steuerbefehlswert für den Elektromotor 5 auf einen höheren Wert als vor der Änderung des Steuersystems zu erhöhen, wenn das Steuersystem der Drehsteuervorrichtung 100 geändert wird. Es werden nur diejenigen Teile der vierten Ausführungsform beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Im Folgenden werden die Komponenten der Steuersystem-Änderungseinrichtung 150 beschrieben.
Ähnlich wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform aktualisiert der Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt 153A die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 gespeicherte Bezugsposition auf der Basis des Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung 140.
Die Zielwert-Änderungseinrichtung 153B ändert die Zielgeschwindigkeit als Steuerzielwert für den Drehkörper 4, der auf der Basis der Betätigungseingabe an dem Drehhebel (Betätigungsabschnitt) 10 sowie auf der Basis des Ausgabewerts der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110 und der in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 gespeicherten Bezugsposition. Insbesondere wenn der Drehkörper 4 in der zu der betätigten Drehrichtung entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wird, ändert die Zielwert-Änderungseinrichtung 153B die durch die Zielgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung 13 gesetzte Zielgeschwindigkeit auf einen höheren Wert auf der Basis der Abweichung zwischen dem Ausgabewert der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung 110 und der in der Bezugspositions-Speichereinrichtung 120 gespeicherten Bezugsposition. Dabei wird ähnlich wie in der ersten Ausführungsform die Abweichung auf „0“ oder einen anderen Wert in Übereinstimmung mit der Aktualisierung oder Aufrechterhaltung der Bezugsposition geändert. Indem die durch die Zielgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung 13 gesetzte Zielgeschwindigkeit auf einen höheren Wert geändert wird, führt die Zielwert-Änderungseinrichtung 153B eine Steuerung durch, bei welcher der Drehhebel 10 imaginär stärker nach unten gekippt wird, um die Drehmomentausgabe des Elektromotors 5 zu erhöhen, sodass der Drehkörper 4 gedrückt und die Strecke zurückgeführt wird, um die der Drehkörper 4 in der entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wurde.
Die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform verwendet übrigens eine Positionssteuerung ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform. In dem normalen Drehzustand, in dem der Drehkörper 4 in der entgegen gesetzten Richtung zurückgedrückt wird, wird eine Geschwindigkeitssteuerung ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform von 9 verwendet.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich jedoch auch dadurch von der zweiten Ausführungsform, dass in der Positionssteuerung der zweiten Ausführungsform eine große Zielgeschwindigkeit separat zu der durch die Zielgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung 13 gesetzten Zielgeschwindigkeit erzeugt wird, indem die Positionsverstärkung Kp2 mit der Abweichung zwischen der Zieldrehkörperposition, die der Position des Drehkörpers 4 an der Bezugsposition und direkt vor dem Zurückdrücken in der entgegen gesetzten Richtung entspricht, und der tatsächlichen aktuellen Position multipliziert wird, während in der vorliegenden Ausführungsform die durch die Zielgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung 13 gesetzte Zielgeschwindigkeit selbst auf der Basis der Betätigungseingabe an dem Drehhebel 10 auf der Basis der Abweichung geändert wird. Weil die Bestimmung, ob die Bezugsposition aktualisiert oder aufrechterhalten wird, vollständig dem Fluss zum Aktualisieren der Bezugsposition in der ersten Ausführungsform entspricht, wird hier auf eine wiederholte Beschreibung desselben verzichtet.
Weil in der vorliegenden Ausführungsform die Drehsteuervorrichtung 100 die Zielwert-Änderungseinrichtung 153B zum Ändern der Zielgeschwindigkeit auf der Basis der Abweichung der Positionen umfasst, kann die Zielsetzung der Erfindung erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann etwa andere Komponenten umfassen, um die Zielsetzung der Erfindung zu erreichen, wobei auch Modifikationen wie die nachfolgend beschriebenen vorgenommen werden können.
Zum Beispiel kann eine Beschränkungseinrichtung hinzugefügt werden, die mechanisch verhindert, dass sich der Drehkörper in der entgegen gesetzten Richtung dreht, wobei die Beschränkungseinrichtung die in der nachfolgend beschriebenen ersten und zweiten Modifikation beschrieben sein kann.
[Erste Modifikation]
14 und 15 zeigen jeweils schematisch einen primären Teil der ersten Modifikation.
Der in 14 gezeigte Elektromotor, der mit dem Schwenkkreis 3 über ein Zahnrad 5A verbunden ist, umfasst einen Motorkörper 40, eine Beschränkungseinrichtung 41 mit einem Ratschmechanismus zum Übertragen einer Drehkraft in nur einer Richtung des Motorkörpers 40 und ein Reduktionsgetriebe 42 wie in 15 gezeigt. Die Drehbeschränkungsrichtung der Beschränkungseinrichtung 41 ist derart vorgesehen, dass sie durch ein Schaltsignal geschaltet werden kann, das in Übereinstimmung mit der Betätigungsrichtung des Drehhebels ausgegeben wird.
Wenn bei dieser Anordnung der Drehhebel zu der rechten Drehseite hin betätigt wird, beschränkt die Beschränkungseinrichtung 41 die Drehung nach links. Und wenn der Drehhebel zur linken Drehseite hin betätigt wird, beschränkt die Beschränkungseinrichtung 41 die Drehung nach rechts. Wenn also der Drehkörper eine externe Kraft in der zu der Betätigungsrichtung entgegen gesetzten Richtung empfängt, beschränkt die Beschränkungseinrichtung mechanisch die Drehung des Drehkörpers in der entgegen gesetzten Richtung, um zuverlässig zu verhindern, dass sich der Drehkörper weiter in der zu der Betätigungsrichtung entgegen gesetzten Richtung dreht.
[Zweite Modifikation]
Eine Beschränkungseinrichtung 51 der zweiten Modifikation von 16 wird durch einen geschlossenen Hydraulikkreis 54 gebildet, der eine Hydraulikpumpe 52 umfasst, die mit einem Elektromotor (nicht gezeigt) und einem Rückschlagventil 53 verbunden ist, wobei die Ölzufuhrrichtung des Drucköls an dem Rückschlagventil 53 zwischen (A) und (B) durch ein Schaltsignal geschaltet wird, das in Übereinstimmung mit der Betätigungsrichtung des Drehhebels ausgegeben wird.
Also auch wenn der Drehkörper eine externe Kraft in der zu der Betätigungsrichtung entgegen gesetzten Richtung empfängt, wird bei einer derartigen Beschränkungseinrichtung 51 das Rückschlagventil 53 betrieben, um die Drehrichtung des Drehkörpers zu beschränken und zu verhindern, dass sich der Drehkörper in der entgegen gesetzten Richtung dreht, um zuverlässig auf die externe Kraft zu reagieren.
Die Beschränkungseinrichtung ist nicht auf die Beschränkungseinrichtungen 41, 51 der ersten und zweiten Modifikation beschränkt, wobei auch ein Bremsmechanismus zum Stoppen der Drehwelle des Elektromotors durch eine Reibungskraft oder ähnliches verwendet werden kann, wobei der Bremsmechanismus durch das Niederdrücken eines Fußpedals oder ähnlichem betätigt werden kann, um zu verhindern, dass sich der Drehkörper in der entgegen gesetzten Richtung dreht.
Es wurden eine bevorzugte Anordnung und ein bevorzugtes Verfahren zum Implementieren der Erfindung beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf diese beschränkt ist. Mit anderen Worten wurde die vorliegende Erfindung mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben, wobei der Fachmann verschiedene Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen vornehmen kann, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Die Beschreibung nennt beispielhafte Formen und Materialien, um die Erfindung zu verdeutlichen, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Baumaschinen angewendet werden, bei denen ein Drehkörper durch einen Elektromotor gedreht wird.

Claims

Drehsteuervorrichtung, die die Drehung eines durch einen Elektromotor angetriebenen Drehkörpers auf der Basis eines Befehls aus einem Betätigungsabschnitt steuert, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Drehpositions-Ausgabeeinrichtung, die Drehpositionsinformationen des Drehkörpers ausgibt, eine Bezugspositions-Speichereinrichtung, die einen Ausgabewert der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung als Bezugsposition speichert, eine Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung, die einen Steuerbefehl für den Elektromotor erzeugt und ausgibt, eine Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung, die auf der Basis des Ausgabewerts der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung, der in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherten Bezugsposition und der Betätigungsrichtung des Betätigungsabschnitts bestimmt, ob ein Steuersystem der Drehsteuervorrichtung geändert werden soll, und eine Steuersystem-Änderungseinrichtung, die das Steuersystem der Drehsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung ändert, wobei die Steuersystem-Änderungseinrichtung das Steuersystem ändert, so dass der Wert des Steuerbefehls an den Elektromotor nach der Änderung des Steuersystems ein höherer Wert ist als der Wert des Steuerbefehls an den Elektromotor vor der Änderung des Steuersystems.
Drehsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuersystem-Änderungseinrichtung umfasst: einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt, der die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherte Bezugsposition in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung aktualisiert, einen Änderungsbefehlerzeuger, der einen Änderungsbefehl für den Elektromotor auf der Basis des Ausgabewerts der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung und der in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherten Bezugsposition erzeugt, und einen Steuerbefehl-Ausgabeabschnitt, der von dem Wert des Steuerbefehls aus der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung und dem Wert des Änderungsbefehls aus dem Änderungsbefehlerzeuger den größeren Wert wählt und den gewählten größeren Wert als Steuerbefehl für den Elektromotor ausgibt, und wobei die Änderung des Steuersystems dazu dient, die Bezugsposition aufrechtzuerhalten.
Drehsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuersystem-Änderungseinrichtung umfasst: einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt, der die in der Bezugsposition-Speichereinrichtung gespeicherte Bezugsposition in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung aktualisiert, einen Schaltsteuerbefehlserzeuger, der einen Steuerbefehl für den Elektromotor unter Verwendung einer anderen Steuerregel als derjenigen der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung erzeugt und ausgibt, und einen Steuerregel-Schaltabschnitt, der eine Steuerregel zwischen der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung und dem Schaltsteuerbefehlserzeuger in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung schaltet, und wobei die Änderung des Steuersystems dazu dient, die Steuerregel mit dem Steuerregel-Schaltabschnitt von der Steuerbefehl-Erzeugungseinrichtung zu dem Schaltsteuerbefehlserzeuger zu schalten.
Drehsteuervorrichtung nach Anspruch 1; wobei die Steuersystem-Änderungseinrichtung umfasst: einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt, der die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherte Bezugsposition in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung aktualisiert, einen Steuerverstärkungsspeicher, der eine Vielzahl von Steuerverstärkungen für den Drehkörper speichert, und eine Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung, die eine aus dem Steuerverstärkungsspeicher gewählte Steuerverstärkung in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung ändert, und wobei die Änderung des Steuersystems dazu dient, die Steuerverstärkung mit der Steuerverstärkungs-Änderungseinrichtung zu ändern.
Drehsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuersystem-Änderungseinrichtung umfasst: einen Bezugspositions-Aktualisierungsabschnitt, der die in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherte Bezugsposition in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis der Steuersystemänderungs-Bestimmungseinrichtung aktualisiert, und eine Zielwert-Änderungseinrichtung, die einen Steuerzielwert des Drehkörpers, der auf der Basis der Betätigungseingabe an dem Betätigungsabschnitt gesetzt wurde, in Übereinstimmung mit dem Ausgabewert der Drehpositions-Ausgabeeinrichtung und der in der Bezugspositions-Speichereinrichtung gespeicherten Bezugsposition ändert, und wobei die Änderung des Steuersystems dazu dient, den Zielwert mit der Zielwert-Änderungseinrichtung zu ändern.
Drehsteuerverfahren zum Steuern der Drehung eines durch einen Elektromotor angetriebenen Drehkörpers auf der Basis eines Befehls aus einem Betätigungsabschnitt, wobei das Verfahren umfasst: Ausgeben von Drehpositionsinformationen des Drehkörpers, Speichern eines Ausgabewerts der ausgegebenen Drehpositionsinformationen als Bezugsposition, Erzeugen und Ausgeben eines Steuerbefehls für den Elektromotor, Bestimmen auf der Basis des Ausgabewerts der Drehsteuerinformationen, der gespeicherten Bezugsposition und der Betätigungsrichtung des Betätigungsabschnitts, ob ein Steuersystem einer Drehsteuervorrichtung zum Steuern der Drehung geändert werden soll, und Erhöhen des Werts des Steuerbefehls für den Elektromotor nach der Änderung des Steuersystems auf einen Wert, der höher ist als der Wert des Steuerbefehls für den Elektromotor vor der Änderung des Steuersystems, wenn bestimmt wird, dass das Steuersystem geändert werden soll.
Baumaschine, die umfasst: einen Drehkörper, der durch einen Elektromotor gedreht wird, und eine Drehsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Drehsteuervorrichtung den Drehkörper steuert.