JP2008231903A - Revolving controller and working machine equipped with it - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a revolving controller of a working machine capable of preventing a revolving superstructure from moving reversely while suppressing discontinuous fluctuation of torque and to provide the working machine equipped with it. <P>SOLUTION: This working machine is equipped with the revolving controller 26 capable of setting first target torque t1 for driving an electric motor 18 for revolving at target speed v0 set in accordance with amount of operation a0 of an operation lever and second target torque t2 for holding a super structure 3 in the place based on actual speed detected by a speed sensor 27 and operating the electric motor 18 for revolving in accordance with the torque being the torque in the same direction as that of the first target torque t1 and having a larger absolute value among the first target torque t1 and the second target torque t2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動機によって旋回体を旋回駆動するショベルやクレーン等の作業機械の旋回制御装置に関するものである。   The present invention relates to a turning control device for a work machine such as an excavator or a crane that drives a turning body by an electric motor.

従来、ショベルやクレーン等の旋回作業機械においては、油圧ポンプの吐出油により駆動する油圧モータを旋回体の旋回駆動源として利用していた。   Conventionally, in a swivel work machine such as an excavator or a crane, a hydraulic motor driven by oil discharged from a hydraulic pump has been used as a swivel drive source of the swivel body.

これに対し、近年では、旋回体を電動機で旋回させる技術が知られている(例えば、特許文献1)。   On the other hand, in recent years, a technique for turning a turning body with an electric motor is known (for example, Patent Document 1).

このように旋回体を電動機で旋回させる技術では、旋回操作レバーの操作量に応じて目標速度を設定し、この目標速度と実際の旋回速度との偏差を用いてトルク指令を決定する速度制御(いわゆる、速度フィードバック制御)が行われている。   Thus, in the technique of turning the revolving body with the electric motor, the target speed is set according to the operation amount of the turning operation lever, and the speed control (determining the torque command using the deviation between the target speed and the actual turning speed ( So-called speed feedback control) is performed.

前記速度フィードバック制御では、速度に対する追従性を向上させるために、例えばPID制御の場合であればゲインをできる限り大きくすることが行われている。しかしながら、ゲインを大きくした場合には、目標速度と実際の旋回速度との偏差が小さくても、僅かなレバー操作で電動機への指令トルクが大きくなり過ぎるため、例えば、バケットによる旋回押付作業を行なう場合にはその押付力の調整が困難となることがある。さらに、急激なレバー操作を行なった場合には、電動機への指令トルクが急激に大きくなってショックを生じさせることもある。   In the speed feedback control, in order to improve the followability to the speed, for example, in the case of PID control, the gain is increased as much as possible. However, when the gain is increased, even if the deviation between the target speed and the actual turning speed is small, the command torque to the motor becomes too large with a slight lever operation. In some cases, it may be difficult to adjust the pressing force. Further, when a sudden lever operation is performed, the command torque to the motor may suddenly increase to cause a shock.

反対に、レバー操作での電動機への指令トルクの調整を行い易くするために、例えばPID制御の場合であればゲインを小さくする、又は積分ゲインを零とすることが行われている。しかしながら、ゲインを小さくした場合には、傾斜地での作業状態(作業機械自体の自重を受けている状態)等において、電動機への指令トルクが小さくなり過ぎて、充分な加減速トルクやその場保持トルクを確保することができないという問題が生じることがある。   On the contrary, in order to facilitate adjustment of the command torque to the motor by lever operation, for example, in the case of PID control, the gain is reduced or the integral gain is set to zero. However, if the gain is reduced, the command torque to the motor will be too small when working on slopes (under the weight of the work machine itself), etc. There may be a problem that the torque cannot be secured.

前記速度フィードバック制御の問題を解決するための技術として、特許文献2〜5に記載されたものが知られている。これら特許文献2〜5は前記2つの制御系を適宜切り換えるようにしたものである。   As techniques for solving the problem of the speed feedback control, those described in Patent Documents 2 to 5 are known. In these Patent Documents 2 to 5, the two control systems are appropriately switched.

具体的に、特許文献2は、操作レバーの特定の操作量を境として速度フィードバック制御とトルク制御とを切り換えるようにした技術を開示している。特許文献3は、操作レバーの操作量に応じた目標速度の速度閾値を境として速度制御と位置制御とを切り換えるようにした技術を開示している。特許文献4は、旋回体の所定の速度を境として通常の速度制御とこの速度制御よりも比例ゲインを低くした速度制御とを切り換えるようにした技術を開示している。   Specifically, Patent Document 2 discloses a technique in which speed feedback control and torque control are switched with a specific operation amount of the operation lever as a boundary. Patent Document 3 discloses a technique in which speed control and position control are switched with a speed threshold of a target speed corresponding to the operation amount of the operation lever as a boundary. Patent Document 4 discloses a technique in which a normal speed control and a speed control with a proportional gain lower than the speed control are switched at a predetermined speed of the revolving structure.

また、特許文献5は、操作レバーのレバー操作量が予め設定された中立範囲にあるときには位置保持制御を行う一方、レバー操作量が前記中立範囲を超えたときには、トルク制御を行う技術を開示している。具体的に、特許文献5の技術では、前記中立範囲内で行われる位置保持制御において特定されたその場保持トルクをコントローラに記憶しておき、前記中立範囲を超えたときには、前記記憶されたその場保持トルク、レバー操作量に応じた加速トルクのうち、大きい方のトルクによって旋回体を旋回駆動するようになっている。
特開2001−10783号公報 特開2003−328398号公報 国際公開第2005/111322号パンフレット 特開2005−273262号公報 特開2004−36303号公報
Patent Document 5 discloses a technique for performing position holding control when the lever operation amount of the operation lever is in a preset neutral range, and performing torque control when the lever operation amount exceeds the neutral range. ing. Specifically, in the technique of Patent Document 5, the in-situ holding torque specified in the position holding control performed within the neutral range is stored in the controller, and when the neutral range is exceeded, the stored that Of the acceleration torque corresponding to the field holding torque and the lever operation amount, the turning body is driven to turn by the larger torque.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-10783 JP 2003-328398 A International Publication No. 2005/111322 Pamphlet JP 2005-273262 A JP 2004-36303 A

しかしながら、前記特許文献2〜5のように2つの制御系を切り換える場合には、当該制御系の切り換え点において、これら制御系同士の間のギャップを補間するためにトルクが不連続に変動(急激に変動)し、スムーズで安定した制御を行うことができなかった。   However, when switching between two control systems as in Patent Documents 2 to 5, the torque fluctuates discontinuously (abruptly) at the switching point of the control system in order to interpolate the gap between these control systems. ) And smooth and stable control could not be performed.

また、特許文献5の技術では、レバー操作量が中立範囲を超えた後の状態においては、その場保持トルク、加速トルクのうち大きい方のトルクによって旋回駆動を行うようにしているが、ここで、前記その場保持トルクは中立範囲内で実行された位置保持制御で生じた過去に必要であったトルクであり、現時点での作業状態を反映させたものではないため、前記位置保持制御の実行時よりもトルク制御の実行時の方が旋回体をその場で保持させるためのトルクが大きい作業状態(例えば、傾斜地での作業)となっているときには、旋回体がオペレータの意思に反して逆行してしまうおそれがある。   Further, in the technique of Patent Document 5, in the state after the lever operation amount exceeds the neutral range, the turning drive is performed by the larger torque of the in-situ holding torque and the acceleration torque. The in-situ holding torque is a torque required in the past that has occurred in the position holding control executed in the neutral range, and does not reflect the current working state. When the torque control is executed rather than when the torque for holding the swivel body on the spot is larger (for example, work on a sloping ground), the swivel moves backward against the operator's intention. There is a risk of it.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、トルクの不連続な変動を抑制しながら、旋回体の逆行を防止することができる作業機械の旋回制御装置及びこれを備えた作業機械を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a turning control device for a working machine and a working machine equipped with the turning control device that can prevent the reversal of the turning body while suppressing discontinuous fluctuations in torque. It is intended to provide.

上記課題を解決するために、本発明は、本体と、この本体に旋回可能に搭載された旋回体と、この旋回体に起伏可能に設けられた作業アタッチメントとを有する作業機械に設けられた旋回制御装置であって、前記旋回体を旋回駆動するための電動機と、この電動機に対する駆動指示の入力操作を受ける操作手段と、この操作手段の操作量を検出可能な操作量検出手段と、前記電動機の回転速度を検出可能な速度検出手段と、前記操作量検出手段により検出された操作量に対応する目標速度で前記電動機を駆動させるための第一目標トルクを設定するとともに、前記速度検出手段により検出された現実の速度に基づいて前記旋回体をその場で保持させるための第二目標トルクを設定し、これら第一目標トルク、第二目標トルクのうち、前記第一目標トルクと同じ方向のトルクであって絶対値の大きなトルクに応じて前記電動機を作動させる制御手段とを備えていることを特徴とする作業機械の旋回制御装置を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a swivel provided in a work machine having a main body, a swivel mounted on the main body so as to be swivel, and a work attachment provided on the swivel so as to be raised and lowered. An electric motor for driving the revolving structure to rotate, an operating means for receiving an input operation of a driving instruction for the electric motor, an operation amount detecting means capable of detecting an operation amount of the operating means, and the electric motor And a first target torque for driving the electric motor at a target speed corresponding to the operation amount detected by the operation amount detection means, and the speed detection means Based on the detected actual speed, a second target torque for holding the swivel body on the spot is set, and among the first target torque and the second target torque, the first target torque is set. Provides a work machine of the turning control apparatus, characterized in that a control means for actuating the electric motor in accordance with a large torque of the absolute value a torque in the same direction as the target torque.

本発明によれば、速度検出手段により検出された現実の速度に基づいて前記第二目標トルクを設定しているため、作業状態が逐一変動する環境で作業を行なっている場合であっても、現時点における作業状態に適したその場保持トルク(第二目標トルク)を特定することができる。つまり、作業アタッチメントの作動状態(作業アタッチメントの作業半径、又は作業時におけるバケット内の土砂の有無等)、又は作業時に受ける外力(バケットによる押付作業時に受ける外力、傾斜地における作業機械自体の自重等)等に応じて前記その場保持トルクが逐一変動することになるが、本発明によれば、このような場合であっても旋回体の逆行を確実に防止することができる。   According to the present invention, since the second target torque is set based on the actual speed detected by the speed detection means, even when the work is performed in an environment where the work state fluctuates one by one, An in-situ holding torque (second target torque) suitable for the current working state can be specified. That is, the operation state of the work attachment (work attachment work radius, presence / absence of earth and sand in the bucket at the time of work), or external force received at the time of work (external force received at the time of pressing work by the bucket, the weight of the work machine itself on the slope) However, according to the present invention, even in such a case, the reversal of the revolving structure can be reliably prevented.

さらに、本発明では、上記のように算出された第二目標トルクと、操作手段の操作量に基づいて算出された第二目標トルクとの間で高位選択を行うようにしているため、これら第一目標トルク及び第二目標トルクの推移するチャートを検討したとき(図13参照)に、これらのチャートが交差する点(図13の(b)のL8)を境として選択されるトルクが変更されることになる。このように、本発明によれば、トルク以外の特定の要素を境として制御系を切り換える従来技術と異なり、常に第一、第二目標トルクの大小比較を行い、大きいものを採用しているため、トルクの不連続な変動を抑制することができる。   Furthermore, in the present invention, since the high-order selection is performed between the second target torque calculated as described above and the second target torque calculated based on the operation amount of the operation means, the first target torque is selected. When the chart in which the one target torque and the second target torque change is examined (see FIG. 13), the torque selected at the point where these charts intersect (L8 in FIG. 13B) is changed. It will be. As described above, according to the present invention, unlike the prior art in which the control system is switched with a specific element other than the torque as a boundary, the first and second target torques are always compared and the larger one is adopted. Discontinuous fluctuations in torque can be suppressed.

具体的に、前記制御手段は、前記操作量検出手段により検出された操作量に基づいて前記目標速度を設定する目標速度設定手段と、前記目標速度と前記速度検出手段により検出された現実の速度との速度偏差に基づいて前記第一目標トルクを算出する第一トルク演算手段と、前記第一目標トルク、第二目標トルクのうち、前記第一目標トルクと同じ方向のトルクであって絶対値の大きなトルクを次の目標トルクとして設定する目標トルク設定手段とを備えている構成とすることができる。   Specifically, the control means includes target speed setting means for setting the target speed based on the operation amount detected by the operation amount detection means, and the target speed and the actual speed detected by the speed detection means. First torque calculating means for calculating the first target torque based on the speed deviation from the first target torque and the second target torque, the torque in the same direction as the first target torque, and an absolute value Target torque setting means for setting a large torque as the next target torque.

さらに、前記制御手段は、前記現実の速度を零にするために前記電動機に与えるべきトルクを前記第二目標トルクとして算出する第二トルク演算手段を備えている構成とすることができる。   Further, the control means may include a second torque calculating means for calculating a torque to be applied to the electric motor as the second target torque in order to make the actual speed zero.

なお、「零」とは、速度が完全に零になっている場合だけでなく、実質的に零になっていると判断することができる範囲の速度成分を含んでいるものも含む趣旨である。   The term “zero” is intended to include not only the case where the speed is completely zero, but also the case where the speed component within a range in which it can be determined that the speed is substantially zero is included. .

そして、前記第一トルク演算手段及び第二トルク演算手段は、それぞれ比例項と積分項とを有する数式に従って第一目標トルク及び第二目標トルクを算出するようになっており、前記制御手段は、前記比例項及び積分項に乗されるゲインの大小を変更可能なゲイン変更手段をさらに備えていることが好ましい。   The first torque calculating means and the second torque calculating means are configured to calculate the first target torque and the second target torque according to mathematical expressions each having a proportional term and an integral term, and the control means includes: It is preferable to further include a gain changing means capable of changing the magnitude of the gain that is multiplied by the proportional term and the integral term.

この構成によれば、ゲイン変更手段により比例積分制御における各ゲインを調整することができるので、作業アタッチメントの作業半径が大きいとき、傾斜地での作業等のように旋回体の慣性モーメントが大きいときには、ゲインを大きめに変更すれば逆行を確実に防ぐことができる。一方、バケットによる旋回押付作業等を行う場合には、ゲインを小さめに変更すれば操作手段の操作に応じてトルクの微調整を行うことが可能となる。   According to this configuration, since each gain in the proportional integral control can be adjusted by the gain changing means, when the work radius of the work attachment is large, or when the inertial moment of the revolving structure is large such as work on an inclined ground, If the gain is changed to a larger value, the retrograde can be reliably prevented. On the other hand, in the case of performing a swivel pressing operation or the like using a bucket, the torque can be finely adjusted according to the operation of the operating means by changing the gain to a smaller value.

また、本発明は、機体と、この機体に対し旋回可能に搭載された旋回体と、前記旋回制御装置とを備えた作業機械を提供する。   Moreover, this invention provides the working machine provided with the body, the turning body mounted so that turning with respect to this body, and the said turning control apparatus.

本発明によれば、トルクの不連続な変動を抑制しながら、旋回体の逆行を防止することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the retrograde of a turning body can be prevented, suppressing the discontinuous fluctuation | variation of a torque.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係るショベルの全体構成を示す側面図を示している。図2は、図1のショベルの駆動・制御系の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of an excavator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the drive / control system of the shovel of FIG.

図1及び図2を参照して、作業機械の一例としてのショベル1は、クローラ式の下部走行体2と、この下部走行体2上に旋回可能に搭載された上部旋回体3と、この上部旋回体3の前部に装着された作業アタッチメント4とを備えている。   1 and 2, an excavator 1 as an example of a work machine includes a crawler-type lower traveling body 2, an upper revolving body 3 that is turnably mounted on the lower traveling body 2, and an upper portion of the upper traveling body 3. And a work attachment 4 attached to the front portion of the revolving structure 3.

作業アタッチメント4は、前記上部旋回体3に起伏可能に装着されたブーム5と、このブーム5の先端部に連結されたアーム6と、このアーム6の先端に連結されたバケット7と、前記ブーム5を上部旋回体3に対して駆動させるブームシリンダ8と、前記アーム6をブーム5に対して駆動させるアームシリンダ9と、前記バケット7をアーム6に対して駆動させるバケットシリンダ10とを備えている。   The work attachment 4 includes a boom 5 attached to the upper swing body 3 so as to be raised and lowered, an arm 6 connected to the tip of the boom 5, a bucket 7 connected to the tip of the arm 6, and the boom A boom cylinder 8 for driving 5 with respect to the upper swing body 3, an arm cylinder 9 for driving the arm 6 with respect to the boom 5, and a bucket cylinder 10 for driving the bucket 7 with respect to the arm 6. Yes.

下部走行体2は、左右一対のクローラ11(図1では1つ示している)を備え、これらクローラ11にはそれぞれ走行モータ12が設けられている。   The lower traveling body 2 includes a pair of left and right crawlers 11 (one is shown in FIG. 1), and each of the crawlers 11 is provided with a traveling motor 12.

上部旋回体3は、エンジン14と、このエンジン14によって駆動される油圧ポンプ15及び発電機16と、バッテリ17と、旋回用電動機18と、この旋回用電動機18の減速機構19とを備えている。   The upper-part turning body 3 includes an engine 14, a hydraulic pump 15 and a generator 16 driven by the engine 14, a battery 17, a turning electric motor 18, and a speed reduction mechanism 19 for the turning electric motor 18. .

図2に示すように、油圧ポンプ15は、ブームシリンダ8、アームシリンダ9、バケットシリンダ10及び走行モータ12(以下、油圧アクチュエータ8〜10、12と総称す
る)に対し、それぞれコントロールバルブ20を介して作動油を供給するようになっている。換言すると、前記コントロールバルブ20の操作に応じて油圧ポンプ15から油圧アクチュエータ8〜10、12への作動油流量等を調整することにより、油圧アクチュエータ8〜10、12の動作が制御される。
As shown in FIG. 2, the hydraulic pump 15 is connected to the boom cylinder 8, the arm cylinder 9, the bucket cylinder 10, and the traveling motor 12 (hereinafter collectively referred to as hydraulic actuators 8 to 10 and 12) via control valves 20. To supply hydraulic oil. In other words, the operation of the hydraulic actuators 8 to 10 and 12 is controlled by adjusting the flow rate of hydraulic fluid from the hydraulic pump 15 to the hydraulic actuators 8 to 10 and 12 in accordance with the operation of the control valve 20.

発電機16は、増速機構21を介してエンジン14の出力軸に連結されている。この発電機16で得られた電力は、制御器22を介してバッテリ17に充電されるとともに、インバータ23を介して旋回用電動機18に供給される。なお、前記制御器22は、電圧の印加や電流の供給を調整するためのものである。   The generator 16 is connected to the output shaft of the engine 14 via the speed increasing mechanism 21. The electric power obtained by the generator 16 is charged to the battery 17 via the controller 22 and supplied to the turning electric motor 18 via the inverter 23. The controller 22 is for adjusting voltage application and current supply.

旋回用電動機18は、機械的ブレーキ力を発生させるためのネガティブブレーキとしてのメカニカルブレーキ24を備えている。このメカニカルブレーキ24が解除された状態で、旋回用電動機18の駆動力が旋回用減速機構19を経由して下部走行体2に伝達することにより、当該下部走行体2に対して上部旋回体3が右又は左に旋回する。   The turning electric motor 18 includes a mechanical brake 24 as a negative brake for generating a mechanical braking force. In a state where the mechanical brake 24 is released, the driving force of the turning electric motor 18 is transmitted to the lower traveling body 2 via the turning deceleration mechanism 19, so that the upper turning body 3 with respect to the lower traveling body 2. Turns right or left.

また、上部旋回体3は、操作レバー25を備えている。この操作レバー25は、予め設定された中立位置から左右に傾動操作可能なレバー部25aと、このレバー部25aの操作量を検出する操作部(例えば、ポテンショメータ)25bとを備え、前記レバー部25aの操作量に応じた電気信号を制御手段の一例であるコントローラ26に出力するようになっている。   Further, the upper swing body 3 includes an operation lever 25. The operation lever 25 includes a lever portion 25a that can be tilted left and right from a preset neutral position, and an operation portion (for example, a potentiometer) 25b that detects an operation amount of the lever portion 25a. An electric signal corresponding to the operation amount is output to the controller 26 which is an example of the control means.

さらに、上部旋回体3は、旋回用電動機18の回転速度(旋回速度)を検出する速度センサ27を備えている。この速度センサ27は、旋回用電動機18の回転速度に応じた電気信号をコントローラ26に出力するようになっている。   Furthermore, the upper swing body 3 includes a speed sensor 27 that detects the rotational speed (turning speed) of the turning electric motor 18. The speed sensor 27 outputs an electrical signal corresponding to the rotational speed of the turning electric motor 18 to the controller 26.

コントローラ26は、各種演算処理を実行するCPU、初期設定等を記憶するROM、及び各種情報を書き換え可能に記憶するRAM等からなる周知の制御手段である。このコントローラ26には、図3に示すような目標速度マップが記憶されている。   The controller 26 is a well-known control means including a CPU that executes various arithmetic processes, a ROM that stores initial settings, and a RAM that stores various information in a rewritable manner. The controller 26 stores a target speed map as shown in FIG.

具体的に、図3の目標速度マップは、操作レバー25の操作量(傾動角度)が大きくなるに従い大きな目標速度が選択されるように、操作レバー25のレバー部25aの両操作方向(右旋回又は左旋回方向)のそれぞれについて設定されたものである。このマップに設定された目標速度は、操作レバー25の操作量の増減に応じて滑らかに増減するように、急激な増減を伴わない曲線として設定されている。   Specifically, in the target speed map of FIG. 3, both operating directions (right-handed rotation) of the lever portion 25a of the operating lever 25 are selected so that a larger target speed is selected as the operating amount (tilting angle) of the operating lever 25 increases. Turn or left turn direction). The target speed set in this map is set as a curve without a sudden increase / decrease so as to increase / decrease smoothly according to the increase / decrease of the operation amount of the operation lever 25.

図4は、図2のコントローラの電気的構成を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the controller of FIG.

図4を参照して、コントローラ26は、前記目標速度のマップに基づいて目標速度を設定する目標速度設定部28と、前記目標速度の補正量を算出する補正量算出部29と、前記目標速度と補正量と実際の速度とに基づいて第一目標トルクを算出する第一トルク演算部(第一トルク演算手段)30と、前記速度センサ27により検出された速度を零にする(検出された速度が零の場合にはその状態を保持する)ために旋回用電動機18に対して与えるべき第二目標トルクを演算する第二トルク演算部(第二トルク演算手段)31と、前記第一目標トルク及び第二目標トルクのうち、前記第一目標トルクの方向(右旋回方向又は左旋回方向)と同じ方向のトルクであって絶対値の大きいものを次の目標トルクとして設定する目標トルク設定部(目標トルク設定手段)32とを備えている。   Referring to FIG. 4, the controller 26 includes a target speed setting unit 28 that sets a target speed based on the target speed map, a correction amount calculation unit 29 that calculates a correction amount of the target speed, and the target speed. And a first torque calculation unit (first torque calculation means) 30 for calculating the first target torque based on the correction amount and the actual speed, and zero the speed detected by the speed sensor 27 (detected) A second torque calculation unit (second torque calculation means) 31 for calculating a second target torque to be applied to the turning electric motor 18 to maintain the state when the speed is zero), and the first target Target torque setting for setting the torque in the same direction as the direction of the first target torque (right turn direction or left turn direction) and having a large absolute value as the next target torque among the torque and the second target torque Department ( And a target torque setting means) 32.

目標速度設定部28は、前記操作レバー25の操作量a0に対応する目標速度v0を、前記目標速度マップ(図3参照)から特定する。   The target speed setting unit 28 specifies a target speed v0 corresponding to the operation amount a0 of the operation lever 25 from the target speed map (see FIG. 3).

補正量算出部29は、現時点におけるショベル1の作業状態に応じて変化する旋回用電動機18を旋回させるための必要トルクt0を検出する。ここで、「ショベル1の作業状態」とは、例えば、作業アタッチメント4の作動状態(作業アタッチメント4の作業半径、又は作業時におけるバケット7内の土砂の有無等)や、作業時に受ける反力(バケット7による押付作業時に受ける反力、傾斜地におけるショベル1自体の自重等)のことである。具体的に、補正量算出部29は、本実施形態では1周期前にインバータ23から出力した目標トルクを旋回用電動機18の前記必要トルクt0に相当するものとして利用し、この必要トルクt0と操作部25bの操作量a0とに基づいて下記数式1に従い補正量b0を算出する。   The correction amount calculation unit 29 detects the necessary torque t0 for turning the turning electric motor 18 that changes according to the working state of the excavator 1 at the current time. Here, the “working state of the excavator 1” means, for example, the working state of the work attachment 4 (work radius of the work attachment 4 or the presence or absence of earth and sand in the bucket 7 at the time of work), and the reaction force ( Reaction force received at the time of pressing work by the bucket 7, weight of the excavator 1 itself on an inclined ground, etc.). Specifically, in the present embodiment, the correction amount calculation unit 29 uses the target torque output from the inverter 23 one cycle before as an equivalent to the required torque t0 of the turning electric motor 18, and operates with the required torque t0. Based on the operation amount a0 of the unit 25b, the correction amount b0 is calculated according to the following formula 1.

Figure 2008231903
Figure 2008231903

ここで、G0及びG1はそれぞれ制御ゲインであり、前記操作部25bの操作量a0を変数としたときの切片及び勾配に相当するものである。つまり、制御ゲインG0は、制限することができるトルクの最大値を規定するものであり、この制御ゲインG0を大きくするほど最終的に算出される目標トルクの値が小さくなる。一方、制御ゲインG1は、操作レバー25の操作量a0の変化に応じて制限することができるトルクの増減の割合を規定するためのものである。そして、これら制御ゲインG0、G1を調整することにより、油圧旋回システムにおけるブリードオフに相当する効果を得ることができる。   Here, G0 and G1 are control gains, respectively, and correspond to the intercept and the gradient when the operation amount a0 of the operation unit 25b is a variable. That is, the control gain G0 defines the maximum value of torque that can be limited. The larger the control gain G0, the smaller the target torque value that is finally calculated. On the other hand, the control gain G1 is for defining the rate of increase / decrease in torque that can be limited according to the change in the operation amount a0 of the operation lever 25. Then, by adjusting these control gains G0 and G1, an effect equivalent to bleed-off in the hydraulic turning system can be obtained.

なお、本実施形態では、1周期前の目標トルクを旋回用電動機18の必要トルクt0に相当するものとして利用しているが、前記1周期前の目標トルクと速度センサ27により検出された旋回用電動機18の速度とに基づいて当該旋回用電動機18の実際の必要トルクを算出してもよい。   In the present embodiment, the target torque of one cycle before is used as the required torque t0 of the turning electric motor 18, but the target torque of the previous cycle and the turning torque detected by the speed sensor 27 are used. The actual required torque of the turning electric motor 18 may be calculated based on the speed of the electric motor 18.

そして、下記数式2に示すように、補正量算出部29により算出された補正量b0及び前記速度センサ27により検出された旋回用電動機18の実際の速度v1が、前記目標速度v0から減算されて速度偏差Δvが算出される。   Then, as shown in the following Equation 2, the correction amount b0 calculated by the correction amount calculation unit 29 and the actual speed v1 of the turning electric motor 18 detected by the speed sensor 27 are subtracted from the target speed v0. A speed deviation Δv is calculated.

Figure 2008231903
Figure 2008231903

第一トルク演算部30は、前記速度偏差Δvに基づいて下記数式3に従い第一目標トル
クt1を算出する。
The first torque calculator 30 calculates a first target torque t1 according to the following formula 3 based on the speed deviation Δv.

Figure 2008231903
Figure 2008231903

ここで、G2は比例ゲイン、G3は積分ゲインであり、それぞれ予め設定されたものである。   Here, G2 is a proportional gain, and G3 is an integral gain, which are preset.

一方、第二トルク演算部31は、操作レバー25のレバー部25aの操作位置が上述した中立範囲内にあるときに、前記速度センサ27により検出された旋回用電動機18の実際の速度v1を零にするために旋回用電動機18に対して与えるべき第二目標トルクt2を下記数式4に従い算出する。   On the other hand, the second torque calculation unit 31 sets the actual speed v1 of the turning electric motor 18 detected by the speed sensor 27 to zero when the operation position of the lever part 25a of the operation lever 25 is within the neutral range described above. Therefore, the second target torque t2 to be applied to the turning electric motor 18 is calculated according to the following equation 4.

Figure 2008231903
Figure 2008231903

ここで、G4は比例ゲイン、G5は積分ゲインであり、それぞれ予め設定されたものである。   Here, G4 is a proportional gain, and G5 is an integral gain, which are preset.

目標トルク設定部32は、前記第一目標トルクt1及び第二目標トルクt2のうち、前記第一目標トルクt1の方向(以下、右旋回方向を「正」の方向、左旋回方向を「負」の方向として説明する)と同じ方向のトルクであって絶対値の大きいものを次の目標トルクとして設定するようになっている。   Of the first target torque t1 and the second target torque t2, the target torque setting unit 32 determines the direction of the first target torque t1 (hereinafter, the right turning direction is “positive” and the left turning direction is “negative”. The torque having the same absolute value as that described in FIG. 5) and having a large absolute value is set as the next target torque.

以下、前記コントローラ26により実行される処理について図4及び図5を参照して説明する。   Hereinafter, processing executed by the controller 26 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

処理が開始されると、まず、操作レバー25の操作量a0に対応する目標速度v0をマップ(図3参照)に基づいて特定する(ステップS1)。   When the process is started, first, a target speed v0 corresponding to the operation amount a0 of the operation lever 25 is specified based on the map (see FIG. 3) (step S1).

次に、前記速度センサ27により旋回用電動機18の速度v1を検出するとともに(ステップS2)、この速度v1に基づいて前記数式4に従い第二目標トルクt2を算出する(ステップS3)。   Next, the speed sensor 27 detects the speed v1 of the turning electric motor 18 (step S2), and calculates the second target torque t2 according to the equation 4 based on the speed v1 (step S3).

そして、前記数式1に従い補正量b0を算出するとともに、この補正量b0及び前記速度v1を利用して前記数式2に従い速度偏差Δvを算出する(ステップS4)。   Then, the correction amount b0 is calculated according to the equation 1, and the speed deviation Δv is calculated according to the equation 2 using the correction amount b0 and the speed v1 (step S4).

次いで、前記速度偏差Δvを用いて前記数式3に従い第一目標トルクt1を算出するとともに(ステップS5)、この第一目標トルクt1が正方向(右旋回方向)であるか否かを判定する(ステップS6)。   Next, the first target torque t1 is calculated according to the equation 3 using the speed deviation Δv (step S5), and it is determined whether or not the first target torque t1 is in the positive direction (right turn direction). (Step S6).

ここで、第一目標トルクt1が正の方向(右旋回方向)である場合(ステップS6でYES)、第一目標トルクt1と第二目標トルクt2とを比較して(ステップS7)、第一目標トルクt1、第二目標トルクt2のうち、正の方向のトルクであって、その絶対値が大きいものを次の目標トルクとして設定する(ステップS8、S9)。そして、このように設定された目標トルクを前記インバータ23に出力して(ステップS15)、当該処理を終了する。   If the first target torque t1 is in the positive direction (right turning direction) (YES in step S6), the first target torque t1 and the second target torque t2 are compared (step S7), Of the one target torque t1 and the second target torque t2, the torque in the positive direction and having a large absolute value is set as the next target torque (steps S8 and S9). Then, the target torque set in this way is output to the inverter 23 (step S15), and the process is terminated.

一方、第一目標トルクt1が正の方向ではない場合(ステップS6でNO)には、当該第一目標トルクt1が負の方向(左旋回方向)であるか否かを判定する(ステップS10)。   On the other hand, if the first target torque t1 is not in the positive direction (NO in step S6), it is determined whether or not the first target torque t1 is in the negative direction (left turning direction) (step S10). .

ここで、第一目標トルクt1が負の方向(左旋回方向)である場合(ステップS10でYES)、第一目標トルクt1と第二目標トルクt2とを比較して(ステップS11)、第一目標トルクt1、第二目標トルクt2のうち、負の方向のトルクであって、その絶対値が大きいもの、つまり、正負の符号を考慮した場合に小さい方のものを、次の目標トルクとして設定する(ステップS12、S13)。そして、このように設定された目標トルクを前記インバータ23に出力して(ステップS15)、当該処理を終了する。   Here, when the first target torque t1 is in the negative direction (left turning direction) (YES in step S10), the first target torque t1 and the second target torque t2 are compared (step S11), Of the target torque t1 and the second target torque t2, the torque in the negative direction that has a large absolute value, that is, the smaller one that takes into account the positive or negative sign, is set as the next target torque (Steps S12 and S13). Then, the target torque set in this way is output to the inverter 23 (step S15), and the process is terminated.

さらに、前記ステップS6及びS10において、第一目標トルクt1が正及び負の何れの方向でもないと判断された場合(ステップS6及びS10でNO)、つまり、上部旋回体3をその場で保持させる必要がある場合には、前記第二目標トルクt2を次の目標トルクとして設定し(ステップS14)、次いで、このように設定された目標トルクを前記インバータ23に出力して(ステップS15)、当該処理を終了する。   Further, when it is determined in steps S6 and S10 that the first target torque t1 is neither positive nor negative (NO in steps S6 and S10), that is, the upper swing body 3 is held on the spot. If necessary, the second target torque t2 is set as the next target torque (step S14), and then the target torque set in this way is output to the inverter 23 (step S15). End the process.

前記のような処理を行うことにより、図6に示すように、操作レバー25の操作に応じたトルク制御が可能となる。   By performing the processing as described above, torque control according to the operation of the operation lever 25 can be performed as shown in FIG.

図6は、ショベル1のバケット7を地面に押し当てた状態で、操作レバー25を操作した場合における、当該操作レバー25の操作状態、旋回トルク及び旋回速度をそれぞれ示したものである。   FIG. 6 shows the operation state, turning torque and turning speed of the operation lever 25 when the operation lever 25 is operated with the bucket 7 of the shovel 1 pressed against the ground.

つまり、図6の状態においては、バケット7が地面に押し当てられて上部旋回体3が旋回し得ない状態で操作レバー25が操作された状態を示している。このような場合、従来のように必要トルクt0を加味せずにPID制御を行うと、操作レバー25の操作量の増加に応じて目標速度が高くなっていくのに対し実際の速度が零のままであるため、速度偏差が著しく大きくなり、図7の中段に示すように、トルク増加が急激なものとなりショックが生じるおそれがあるが、前記実施形態のように、旋回用電動機18の必要トルクt0に基づく補正量b0の分だけ速度偏差Δvを小さくすることにより、図6の中段に示すように操作レバー25の操作に応じた旋回トルクを生じさせることができる。このことは、操作レバー25の操作量と旋回トルクとの関係を示す図8からも明らかである。なお、図8も図6と同様に、バケット7が地面に押し当てられて上部旋回体3が旋回し得ない状態における旋回トルクを示したものである。   That is, in the state of FIG. 6, the operation lever 25 is operated in a state where the bucket 7 is pressed against the ground and the upper swing body 3 cannot swing. In such a case, if the PID control is performed without adding the necessary torque t0 as in the prior art, the target speed increases as the operation amount of the operation lever 25 increases, whereas the actual speed is zero. Therefore, the speed deviation becomes remarkably large, and as shown in the middle part of FIG. 7, there is a risk that the torque increases suddenly and a shock may occur. However, as in the above embodiment, the required torque of the turning electric motor 18 By reducing the speed deviation Δv by the correction amount b0 based on t0, it is possible to generate a turning torque corresponding to the operation of the operation lever 25 as shown in the middle part of FIG. This is also apparent from FIG. 8 showing the relationship between the operation amount of the operation lever 25 and the turning torque. FIG. 8 also shows the turning torque in a state where the bucket 7 is pressed against the ground and the upper turning body 3 cannot turn as in FIG.

また、図9は、上部旋回体に生じている必要トルクt0が比較的小さい場合における操作レバーの操作量、旋回速度及び旋回トルクをそれぞれ示したものである。   FIG. 9 shows the operation amount, turning speed, and turning torque of the operation lever when the required torque t0 generated in the upper turning body is relatively small.

上述した数式1に示すように、補正量b0は必要トルクt0が小さくなるほど零に近づくため、必要トルクt0が小さい場合には、当該必要トルクt0を加味しない従来技術と同様の速度制御を行うことができる。参考として、図10に必要トルクt0を加味しない場合における操作レバーの操作量、旋回速度及び旋回トルクを示す。なお、旋回速度の欄における実線は実際の旋回速度を示しており、二点鎖線は操作レバー25の操作量に対応する目標速度をそれぞれ示している。   As shown in Equation 1 above, the correction amount b0 approaches zero as the required torque t0 decreases, so when the required torque t0 is small, speed control similar to that in the prior art that does not take the required torque t0 into account is performed. Can do. As a reference, FIG. 10 shows the operation amount, turning speed, and turning torque of the operation lever when the necessary torque t0 is not taken into account. The solid line in the turning speed column indicates the actual turning speed, and the two-dot chain line indicates the target speed corresponding to the operation amount of the operation lever 25.

さらに、前記実施形態では、上述のように第一目標トルクt1、第二目標トルクt2のうち、第一目標トルクt1と同方向のトルクであって絶対値の大きいものを次の目標トルクとして設定するようにしているため、トルクの変動をスムーズに行うことができる。以下、この点について従来の構成と対比しながら説明する。   Further, in the embodiment, as described above, the first target torque t1 and the second target torque t2 that are in the same direction as the first target torque t1 and have a large absolute value are set as the next target torque. Therefore, the torque can be changed smoothly. This point will be described below in comparison with the conventional configuration.

以下の説明では、図11に示すように操作レバー25の操作量L1を時間の経過とともに大きくしていくことに応じて、旋回用電動機18の目標速度がL2に示すように推移する場合について説明する。なお、チャートL2が2秒付近から立ち上がっていることからも明らかなように、0秒〜2秒の範囲内における操作レバー25の操作範囲は不感帯(あそび)とされている。   In the following description, the case where the target speed of the turning electric motor 18 changes as indicated by L2 as the operation amount L1 of the operation lever 25 is increased with time as shown in FIG. 11 will be described. To do. As is clear from the chart L2 rising from around 2 seconds, the operation range of the operation lever 25 within the range of 0 second to 2 seconds is a dead zone.

例えば、特開2003−328398号公報に開示された従来の技術では、操作レバーの操作量が前記不感帯の範囲内では速度比例制御(PID制御)を行う一方、操作レバーの操作量が不感帯を超えた場合にトルク制御を行うようになっている。つまり、図12の(a)に示すように速度比例制御が行われるときのトルク推移L3と、上部旋回体をその場に保持させるためのトルク推移L4とを考慮した場合に、操作レバーの操作量を徐々に大きくしていくと、図12の(b)に示すように、0秒〜2秒までの不感帯の範囲内ではトルク推移L4に従いトルクが推移するが、前記不感帯の範囲を超えて操作レバーが操作されると、その時点からトルク推移L3に従ったトルク制御が実行されるため、当該不感帯の終端まで操作されたときに、トルク推移L3とL4とを補間するための不連続部分L5が生じることになる。   For example, in the conventional technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-328398, speed proportional control (PID control) is performed when the operation amount of the operation lever is within the range of the dead zone, while the operation amount of the operation lever exceeds the dead zone. In this case, torque control is performed. That is, when the torque transition L3 when the speed proportional control is performed as shown in FIG. 12A and the torque transition L4 for holding the upper swing body in place, the operation of the operation lever is considered. When the amount is gradually increased, as shown in FIG. 12 (b), the torque changes in accordance with the torque change L4 within the range of the dead zone from 0 second to 2 seconds, but exceeds the dead zone range. When the operation lever is operated, torque control according to the torque transition L3 is executed from that point, so that when the operation lever is operated up to the end of the dead zone, the discontinuous portion for interpolating the torque transitions L3 and L4 L5 will be generated.

これに対し、前記実施形態では、図13の(a)に示すように、速度比例制御が行われるときの第一目標トルクL6と、上部旋回体3をその場に保持させるための第二目標トルクL7とを常時比較して、これら第一目標トルクL6、第二目標トルクL7のうちの大きなものを選択するようにしている。そのため、図13の(b)に示すように、本実施形態では、操作レバー25の操作量にかかわらず、第一目標トルクL6と第二目標トルクL7との交点部分L8を境として、これら第一目標トルクL6と第二目標トルクL7とを連続的に切り換えることが可能となる。したがって、本実施形態によれば、スムーズで安定した制御を行うことができる。   On the other hand, in the said embodiment, as shown to (a) of FIG. 13, the 2nd target for hold | maintaining the 1st target torque L6 when speed proportional control is performed, and the upper turning body 3 on the spot. The torque L7 is constantly compared, and a larger one of the first target torque L6 and the second target torque L7 is selected. Therefore, as shown in FIG. 13 (b), in the present embodiment, regardless of the operation amount of the operation lever 25, the first target torque L6 and the second target torque L7 are used as a boundary at the intersection portion L8. It is possible to continuously switch between the one target torque L6 and the second target torque L7. Therefore, according to this embodiment, smooth and stable control can be performed.

以上説明したように、前記実施形態によれば、速度センサ27により検出された現実の速度に基づいて第二目標トルクt2を設定しているため、作業状態が逐一変動する環境で作業を行なっている場合であっても、現時点における作業状態に適したその場保持トルク(第二目標トルクt2)を特定することができる。つまり、作業アタッチメント4の作動状態(作業アタッチメント4の作業半径、又は作業時におけるバケット7内の土砂の有無等)、又は作業時に受ける外力(バケット7による押付作業時に受ける外力、傾斜地における作業機械自体の自重等)等に応じて前記その場保持トルクが逐一変動することになるが、前記実施形態によれば、このような場合であっても上部旋回体の逆行を確実に防止することができる。   As described above, according to the embodiment, since the second target torque t2 is set based on the actual speed detected by the speed sensor 27, the work is performed in an environment where the work state fluctuates one by one. Even in such a case, the in-situ holding torque (second target torque t2) suitable for the current working state can be specified. That is, the operation state of the work attachment 4 (work radius of the work attachment 4 or the presence or absence of earth and sand in the bucket 7 at the time of work), or external force received at the time of work (external force received at the time of pressing work by the bucket 7, work machine itself on an inclined ground) The in-situ holding torque fluctuates one by one depending on the weight of the upper revolving body, etc., but according to the embodiment, it is possible to reliably prevent the revolving of the upper swing body even in such a case. .

さらに、前記実施形態では、上記のように算出された第二目標トルクt2と、操作レバー25の操作量に基づいて算出された第二目標トルクt2との間で高位選択(図5のステップS6〜S14)を行うようにしているため、これらの第一目標トルクt1及び第二目標トルクt2の推移するチャートL6、L7を検討したとき(図13参照)に、これらのチャートL6、L7の交点部分L8を境として選択されるトルクが変更されることになる。このように前記実施形態によれば、トルク以外の特定の要素を境として制御系を切り換える従来技術と異なり、常に第一、第二目標トルクt1、t2の大小比較を行い、大きいものを採用しているため、トルクの不連続な変動を抑制することができる。   Further, in the embodiment, a high-order selection is made between the second target torque t2 calculated as described above and the second target torque t2 calculated based on the operation amount of the operation lever 25 (step S6 in FIG. 5). To S14), when the charts L6 and L7 in which the first target torque t1 and the second target torque t2 change are examined (see FIG. 13), the intersection of the charts L6 and L7. The torque selected with the portion L8 as a boundary is changed. As described above, according to the embodiment, unlike the conventional technique in which the control system is switched with a specific element other than the torque as a boundary, the first and second target torques t1 and t2 are always compared in magnitude and the larger one is adopted. Therefore, discontinuous fluctuations in torque can be suppressed.

なお、前記実施形態では、数式3及び数式4におけるゲインG2、G3、G4及びG5がそれぞれ予め設定された値で固定されている構成について説明しているが、前記コントローラ26に各ゲインG2〜G5を変更するためのゲイン変更手段を設けることができる。   In the above-described embodiment, the gain G2, G3, G4, and G5 in Formula 3 and Formula 4 are fixed at preset values. However, each gain G2 to G5 is assigned to the controller 26. Gain changing means for changing the value can be provided.

このようにすれば、ゲイン変更手段により各ゲインG2〜G5を調整することができるので、作業アタッチメント4の作業半径が大きいとき、傾斜地での作業等のように旋回体の慣性モーメントが大きいときには、ゲインG2〜G5を大きめに設定すれば逆行を確実に防ぐことができる。一方、バケット7による旋回押付作業等を行なう場合には、ゲインを小さめに変更すれば操作レバー25の操作に応じてトルクの微調整を行うことが可能となる。   In this way, since the gains G2 to G5 can be adjusted by the gain changing means, when the work radius of the work attachment 4 is large, or when the moment of inertia of the revolving structure is large, such as work on an inclined land, If the gains G2 to G5 are set larger, the retrograde can be reliably prevented. On the other hand, when performing a turning pressing operation by the bucket 7 or the like, the torque can be finely adjusted according to the operation of the operation lever 25 by changing the gain to a smaller value.

また、前記実施形態では、上部旋回体3の作業状態に応じて変化する当該上部旋回体3を旋回させるための必要トルクt0(1周期前の目標トルク)に応じて旋回用電動機18の目標トルクの大きさを調整するように構成されているので、ショックの発生を効果的に抑制することができる。   Further, in the above embodiment, the target torque of the turning electric motor 18 according to the required torque t0 (target torque before one cycle) for turning the upper turning body 3 that changes according to the working state of the upper turning body 3. Since it is comprised so that the magnitude | size of may be adjusted, generation | occurrence | production of a shock can be suppressed effectively.

つまり、前記ショベル1においても、その作業状態、例えば、作業アタッチメント4の作動状態(作業アタッチメント4の作業半径、又は作業時におけるバケット7内の土砂の有無等)、又は作業時に受ける外力(バケット7による押付作業時に受ける反力、傾斜地におけるショベル1自体の自重等)に応じて必要トルクt0が変化するため、この必要トルクt0が大きくなるほど目標速度と速度検出手段により検出される実際の速度v1との速度偏差Δvが大きくなる傾向があるものの、前記実施形態では当該速度偏差Δvが大きくなるのを阻止することができる。   That is, also in the excavator 1, the working state thereof, for example, the working state of the work attachment 4 (work radius of the work attachment 4, or the presence or absence of earth and sand in the bucket 7 at the time of work), or the external force (bucket 7) received during the work. The required torque t0 changes according to the reaction force received during the pressing operation by the sway, the weight of the excavator 1 itself on the slope, etc.). Therefore, as the required torque t0 increases, the target speed and the actual speed v1 detected by the speed detection means However, in the above-described embodiment, the speed deviation Δv can be prevented from becoming large.

具体的に、前記実施形態では、必要トルクt0が大きい程大きな補正値b0を算出してこの補正値b0を既に設定された目標速度v0から減算するようにしているので、この新たな目標速度(v0−b0)と速度センサ27により検出された実際の速度v1との速度偏差Δvを小さくすることができる。   Specifically, in the above embodiment, the larger the required torque t0, the larger the correction value b0 is calculated and the correction value b0 is subtracted from the already set target speed v0. The speed deviation Δv between v0−b0) and the actual speed v1 detected by the speed sensor 27 can be reduced.

したがって、前記実施形態によれば、必要トルクt0が大きい程速度偏差Δvを小さく
することができるので、ショックの発生を抑制することができる。
Therefore, according to the embodiment, the speed deviation Δv can be reduced as the required torque t0 is increased, so that the occurrence of shock can be suppressed.

前記実施形態のように、操作レバー25の操作量a0が大きい程小さな補正量b0を算出するようにした構成とすることにより、操作レバー25の操作量a0が大きくなるに従い、補正後の目標速度が小さくなり過ぎるのを抑制することができるので、オペレータに与える違和感を緩和することができる。   By adopting a configuration in which the smaller the correction amount b0 is calculated as the operation amount a0 of the operation lever 25 is larger as in the embodiment, the corrected target speed as the operation amount a0 of the operation lever 25 increases. Can be suppressed from becoming too small, and the uncomfortable feeling given to the operator can be alleviated.

前記実施形態のように、前回設定された目標トルクを今回使用する必要トルクt0として利用する構成とすることにより、実際に上部旋回体3の必要トルクt0を算出する場合と比較して処理の簡素化を図ることができる。   As in the above-described embodiment, by using the previously set target torque as the required torque t0 to be used this time, the processing is simpler than when the required torque t0 of the upper swing body 3 is actually calculated. Can be achieved.

つまり、上部旋回体3の必要トルクt0の変化は、全て旋回用電動機18の負荷トルク(目標トルク)に反映されるため、当該負荷トルクの増減に応じて補正値b0を算出して目標トルクを算出することにより、必要トルクt0の変化に見合った目標トルクを算出することができる。   In other words, all changes in the required torque t0 of the upper swing body 3 are reflected in the load torque (target torque) of the turning electric motor 18, so the correction value b0 is calculated according to the increase or decrease of the load torque and the target torque is calculated. By calculating, the target torque commensurate with the change in the required torque t0 can be calculated.

前記実施形態のように、第一目標トルクt1及び第二目標トルクt2のうち、第一目標トルクt1と同じ方向のトルクであって、絶対値の大きなトルクを目標トルクに設定する目標トルク設定部32を備えた構成とすることにより、傾斜地で上り側に向かって旋回開始する場合や、強風下で風上側に向かって旋回開始する場合に、上部旋回体3がトルク不足によって逆方向に旋回する「逆行」の発生を確実に防止することができる。   As in the above-described embodiment, the target torque setting unit that sets the torque in the same direction as the first target torque t1 out of the first target torque t1 and the second target torque t2 and having a large absolute value as the target torque With the configuration provided with 32, the upper swing body 3 turns in the opposite direction due to insufficient torque when starting to turn upward on an inclined ground or when starting to turn upward on a strong wind. The occurrence of “reverse” can be reliably prevented.

さらに、傾斜地で旋回停止する場合も、常に旋回用電動機18のトルクが重力と吊り合う大きさとなるため、制動トルクが重力に負けて上部旋回体3が下り側に逆行するのを防止することができる。   In addition, even when turning is stopped on an inclined ground, the torque of the turning electric motor 18 is always at a magnitude that suspends from gravity, so that it is possible to prevent the upper turning body 3 from going backwards due to the braking torque being lost to gravity. it can.

本発明の実施形態に係るショベルの全体構成を示す側面図を示している。The side view which shows the whole structure of the shovel which concerns on embodiment of this invention is shown. 図1のショベルの駆動・制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the drive and control system of the shovel of FIG. 図2のコントローラに記憶されたマップであって、操作レバーの操作量と目標速度とを対応付けたものである。FIG. 3 is a map stored in the controller of FIG. 2 in which the operation amount of the operation lever is associated with the target speed. 図2のコントローラの電気的構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the controller of FIG. 2. 図2のコントローラにより実行される処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process performed by the controller of FIG. ショベルのバケットを地面に押し当てた状態で、操作レバーを操作した場合における、当該操作レバーの操作状態、旋回トルク及び旋回速度をそれぞれ示したものである。The operation state, turning torque, and turning speed of the operation lever when the operation lever is operated with the shovel bucket pressed against the ground are shown. 必要トルクt0を加味しない場合における図6相当図である。FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 6 when the necessary torque t0 is not taken into consideration. 図6の状態における、操作レバーの操作量と旋回トルクとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the operation amount of an operation lever, and turning torque in the state of FIG. 上部旋回体に生じている必要トルクが比較的小さい場合おける操作レバーの操作量、旋回速度及び旋回トルクをそれぞれ示したものである。The operation amount of the operation lever, the turning speed, and the turning torque when the required torque generated in the upper turning body is relatively small are shown. 必要トルクt0を加味しない場合における図9相当図である。FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 9 when the necessary torque t0 is not taken into account. 操作レバーの操作量と電動機の目標速度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the operation amount of an operation lever, and the target speed of an electric motor. 従来の技術に係る制御を示すグラフであり、(a)は速度比例制御のトルク推移とその場保持のためのトルクの推移とを示したものであり、(b)は速度比例制御からトルク制御への切り換わりの状態を示すものである。It is a graph which shows the control which concerns on the prior art, (a) shows the torque transition of speed proportional control, and the transition of the torque for in-situ maintenance, (b) shows torque control from speed proportional control. It shows the state of switching to. 本願発明に係る制御を示すグラフであり、(a)は速度比例制御のトルク推移とその場保持のためのトルクの推移とを示したものであり、(b)は速度比例制御からトルク制御への切り換わりの状態を示すものである。It is a graph which shows the control which concerns on this invention, (a) shows the torque transition of speed proportional control, and the transition of the torque for in-situ maintenance, (b) is from speed proportional control to torque control. It shows the state of switching.

符号の説明Explanation of symbols

1 ショベル(作業機械)
2 下部走行体
3 上部旋回体
4 作業アタッチメント
18 旋回用電動機
23 インバータ(モーメント特定手段)
25 操作レバー(操作手段)
26 コントローラ(制御手段)
27 速度センサ(速度検出手段)
28 目標速度設定部
29 補正量算出部
30 第一トルク演算部
31 第二トルク演算部
32 目標トルク設定部
1 Excavator (work machine)
2 Lower traveling body 3 Upper revolving body 4 Work attachment 18 Electric motor for turning 23 Inverter (moment specifying means)
25 Operation lever (operation means)
26 controller (control means)
27 Speed sensor (speed detection means)
28 Target speed setting unit 29 Correction amount calculating unit 30 First torque calculating unit 31 Second torque calculating unit 32 Target torque setting unit

Claims (5)

本体と、この本体に旋回可能に搭載された旋回体と、この旋回体に起伏可能に設けられた作業アタッチメントとを有する作業機械に設けられた旋回制御装置であって、
前記旋回体を旋回駆動するための電動機と、
この電動機に対する駆動指示の入力操作を受ける操作手段と、
この操作手段の操作量を検出可能な操作量検出手段と、
前記電動機の回転速度を検出可能な速度検出手段と、
前記操作量検出手段により検出された操作量に対応する目標速度で前記電動機を駆動させるための第一目標トルクを設定するとともに、前記速度検出手段により検出された現実の速度に基づいて前記旋回体をその場で保持させるための第二目標トルクを設定し、これら第一目標トルク、第二目標トルクのうち、前記第一目標トルクと同じ方向のトルクであって絶対値の大きなトルクに応じて前記電動機を作動させる制御手段とを備えていることを特徴とする作業機械の旋回制御装置。
A swivel control device provided in a work machine having a main body, a swivel body mounted on the main body so as to be turnable, and a work attachment provided on the swivel body in a undulating manner,
An electric motor for rotationally driving the revolving structure;
An operation means for receiving an input operation of a drive instruction for the electric motor;
An operation amount detection means capable of detecting an operation amount of the operation means;
Speed detecting means capable of detecting the rotational speed of the electric motor;
A first target torque for driving the electric motor at a target speed corresponding to the operation amount detected by the operation amount detection means is set, and the revolving body is based on the actual speed detected by the speed detection means. The second target torque is set to be held on the spot, and among these first target torque and second target torque, the torque is in the same direction as the first target torque and has a large absolute value. A turning control device for a work machine, comprising: a control means for operating the electric motor.
前記制御手段は、前記操作量検出手段により検出された操作量に基づいて前記目標速度を設定する目標速度設定手段と、前記目標速度と前記速度検出手段により検出された現実の速度との速度偏差に基づいて前記第一目標トルクを算出する第一トルク演算手段と、前記第一目標トルク、第二目標トルクのうち、前記第一目標トルクと同じ方向のトルクであって絶対値の大きなトルクを次の目標トルクとして設定する目標トルク設定手段とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の作業機械の旋回制御装置。   The control means includes a target speed setting means for setting the target speed based on the operation amount detected by the operation amount detection means, and a speed deviation between the target speed and an actual speed detected by the speed detection means. A first torque calculation means for calculating the first target torque based on the first target torque and a second target torque, wherein the torque is in the same direction as the first target torque and has a large absolute value. 2. The turning control device for a work machine according to claim 1, further comprising target torque setting means for setting as a next target torque. 前記制御手段は、前記現実の速度を零にするために前記電動機に与えるべきトルクを前記第二目標トルクとして算出する第二トルク演算手段をさらに備えていることを特徴とする請求項2に記載の作業機械の旋回制御装置。   The said control means is further provided with the 2nd torque calculating means which calculates the torque which should be given to the said motor in order to make the said actual speed zero as said 2nd target torque. Swivel control device for work machines. 前記第一トルク演算手段及び第二トルク演算手段は、それぞれ比例項と積分項とを有する数式に従って第一目標トルク及び第二目標トルクを算出するようになっており、前記制御手段は、前記比例項及び積分項に乗されるゲインの大小を変更可能なゲイン変更手段をさらに備えていることを特徴とする請求項3に記載の作業機械の旋回制御装置。   The first torque calculating means and the second torque calculating means are configured to calculate a first target torque and a second target torque according to mathematical formulas having a proportional term and an integral term, respectively, and the control means 4. The turning control device for a work machine according to claim 3, further comprising gain changing means capable of changing the magnitude of the gain on the term and the integral term. 機体と、この機体に旋回可能に搭載された旋回体と、請求項1〜4のいずれか1項に記載の旋回制御装置とを備えた作業機械。   The working machine provided with the body, the turning body mounted in this body so that turning is possible, and the turning control apparatus of any one of Claims 1-4.
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