JP2011052383A

JP2011052383A - Swing control unit of working machine

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Publication number: JP2011052383A
Application number: JP2009199886A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Sasaki; 隆行佐々木; Katsuharu Kenmori; 克治権守; Fumio Takahashi; 文生高橋
Original assignee: Caterpillar SARL
Current assignee: Caterpillar SARL
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2011-03-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a swing control unit of a working machine, which is simply constituted, and which improves the property of following a swing motion, by accurately grasping a swing angle and properly limiting a swing range. <P>SOLUTION: This swing control unit of the working machine includes: a swing operation lever 1 for setting a swing speed of an upper structure; an electric motor 4 which drives the upper structure in a swinging manner by rotating a rotor 4a with a stator 4b; an angle detecting means 5 for detecting an angular velocity of the rotor 4a as that of the motor; an electric motor control means 13 for controlling the speed of revolution of the electric motor 4 so that the angular velocity of the motor can reach magnitude corresponding to the swing speed set by the swing operation lever 1; a swing angle computing means 15 for computing the swing angle of the upper structure on the basis of a time integration value of the angular velocity of the motor; a swing range setting means 16 for setting the swing range of the upper structure; and a stop control means 17 for stopping the operation of the electric motor 4 so that the swing angle cannot exceed the swing range. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、作業機械の旋回動作を制御する旋回制御装置に関する。 The present invention relates to a turning control device that controls a turning operation of a work machine.

油圧クレーン車両や油圧ショベルをはじめとする作業機械は、走行装置を装備した下部走行体とその上部に旋回装置を介して設けられる上部旋回体とから構成されている。上部旋回体には作業機械の駆動源であるエンジン，エンジン駆動の油圧ポンプ，油圧ポンプから供給される作動油で駆動される油圧装置等が搭載されている。この油圧装置としては、走行装置，旋回装置，フロント作業機等が挙げられる。 A work machine such as a hydraulic crane vehicle or a hydraulic excavator is composed of a lower traveling body equipped with a traveling device and an upper revolving body provided on the upper portion via a revolving device. The upper swing body is mounted with an engine that is a drive source of the work machine, an engine-driven hydraulic pump, a hydraulic device that is driven by hydraulic oil supplied from the hydraulic pump, and the like. Examples of the hydraulic device include a traveling device, a turning device, and a front work machine.

従来このような作業機械において、上部旋回体の下部走行体に対する旋回角度を所定の範囲に制限することによって作業性を向上させる技術が開発されている。例えば、特許文献１には、旋回角度センサを用いて旋回体（油圧バックホウ船）の旋回角度を検出し、旋回体が旋回停止目標角度まで旋回した場合に旋回を停止させる構成が開示されている。この技術では、例えば旋回範囲が一定である作業時に、運転手の手動操作を要することなく旋回体を正確に旋回停止目標角度で停止させることができ、作業能率を向上させることができるとされている。 Conventionally, in such a working machine, a technique has been developed that improves workability by limiting the turning angle of the upper turning body with respect to the lower traveling body to a predetermined range. For example, Patent Document 1 discloses a configuration in which a turning angle of a turning body (hydraulic backhoe ship) is detected using a turning angle sensor, and the turning is stopped when the turning body turns to a turning stop target angle. . In this technique, for example, when the turning range is constant, the turning body can be accurately stopped at the turning stop target angle without requiring manual operation by the driver, and the work efficiency can be improved. Yes.

また、上部旋回体の旋回角度や旋回速度を検出することによって、機体の姿勢を把握する技術が開発されている。例えば、特許文献２には、上部旋回体にジャイロ（ジャイロスコープ）を設けてヨウ方向（ヨー方向，旋回方向）の角速度を検出し、この計測値に基づき上部旋回体の下部走行体に対する旋回角度を算出する構成が開示されている。
この技術では、旋回パイロット圧が閾値以上である場合にのみ、上記の旋回角度を算出することにより、走行動作によって生じる加速度の影響を排して正確に旋回角度を計測することができるとされている。したがって、ここで計測された旋回角度を用いれば、機体の旋回姿勢や旋回装置の可動範囲に制限を加えるような特許文献１に記載の制御をより的確に実施することができると考えられる。 In addition, a technique for grasping the attitude of the airframe by detecting the turning angle and turning speed of the upper turning body has been developed. For example, in Patent Document 2, a gyroscope (gyroscope) is provided on the upper swing body to detect the angular velocity in the yaw direction (yaw direction, swing direction), and the swing angle of the upper swing body with respect to the lower traveling body is based on the measured value. A configuration for calculating is disclosed.
In this technique, only when the turning pilot pressure is greater than or equal to a threshold value, the turning angle can be accurately measured by eliminating the influence of the acceleration caused by the running operation by calculating the turning angle. Yes. Therefore, if the turning angle measured here is used, it is considered that the control described in Patent Document 1 that restricts the turning posture of the airframe and the movable range of the turning device can be more accurately performed.

特開昭６４−９０３２７号公報JP-A 64-90327 特開２００５−６１０２４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-61024

しかしながら、特許文献２に記載の技術で得られた旋回角度を用いて旋回装置を実際に制御しようとしても、機体全体の慣性力（慣性モーメント）によって目標制御位置にばらつきが生じ、正確な制御が実施できない。特にジャイロスコープを用いた場合には、機体振動によって生じる加速度が、機体の旋回動作に係る加速度にノイズとして混入するため、正確な旋回角度の把握が難しいという実情がある。 However, even if an attempt is made to actually control the turning device using the turning angle obtained by the technique described in Patent Document 2, the target control position varies due to the inertial force (moment of inertia) of the entire aircraft, and accurate control is possible. Cannot be implemented. In particular, when a gyroscope is used, there is a situation that it is difficult to accurately grasp the turning angle because the acceleration caused by the vibration of the airframe is mixed as noise in the acceleration related to the turning motion of the airframe.

また、特許文献１に記載されたように、旋回モータが油圧モータである場合には、制御システムに応答遅れが生じてしまう。すなわち、ジャイロスコープ等で検出された情報に基づいて目標旋回位置が設定されてから、油圧モータへ供給される作動油流量を制御するための電磁弁の開度が制御されて旋回角度が変更されるまでの間に、油圧系の応答遅れ時間が含まれるため、実際の旋回動作に対する追従性を向上させにくいという課題がある。 In addition, as described in Patent Document 1, when the swing motor is a hydraulic motor, a response delay occurs in the control system. That is, after the target turning position is set based on information detected by a gyroscope or the like, the opening angle of the electromagnetic valve for controlling the flow rate of hydraulic oil supplied to the hydraulic motor is controlled to change the turning angle. In the meantime, the response delay time of the hydraulic system is included, so that there is a problem that it is difficult to improve the followability to the actual turning operation.

さらに、ジャイロスコープを用いて旋回角度を正確に把握しようとすると、センシング精度の高いものを作業機械に搭載する必要があり、コストが高騰するという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、上部旋回体の下部走行体に対する旋回角度を正確に把握して旋回範囲を適切に制限することができ、旋回操作に対する旋回動作の追従性を向上させることができるようにした、作業機械の旋回制御装置を提供することを目的とする。 Furthermore, when trying to accurately grasp the turning angle using a gyroscope, it is necessary to mount a sensor with high sensing accuracy on the work machine, which raises a problem that the cost increases.
The present invention has been made in view of such a problem. With a simple configuration, the turning angle of the upper turning body with respect to the lower traveling body can be accurately grasped, and the turning range can be appropriately limited. It is an object of the present invention to provide a turning control device for a work machine that can improve the followability of the turning operation.

上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の作業機械の旋回制御装置は、作業機械の下部走行体に対する上部旋回体の旋回速度を設定する旋回操作レバーと、固定子及び回転子を有し、該固定子に対して該回転子を回転させることで該下部走行体に対して該上部旋回体を旋回駆動する電動モータと、該電動モータに内蔵され、該固定子に対する該回転子の角速度をモータ角速度として検出する角速度検出手段と、該角速度検出手段で検出された該モータ角速度が該旋回操作レバーで設定された該旋回速度に対応する大きさとなるように、該電動モータの回転速度を制御する電動モータ制御手段と、該角速度検出手段で検出された該モータ角速度の時間積分値に基づき、該下部走行体に対する該上部旋回体の旋回角度を算出する旋回角度算出手段と、該上部旋回体の該下部走行体に対する旋回範囲を設定する旋回範囲設定手段と、該電動モータ制御手段による該電動モータの制御下において、該旋回角度が該旋回範囲設定手段で設定された該旋回範囲を超えないように該電動モータの作動を停止させる停止制御手段と、を備えたことを特徴としている。 To achieve the above object, a turning control device for a work machine according to a first aspect of the present invention includes a turning operation lever for setting a turning speed of an upper turning body relative to a lower traveling body of the working machine, a stator and a rotor. An electric motor that rotates the rotor with respect to the stator to rotate the upper swing body relative to the lower traveling body, and the rotor that is built in the electric motor and that is against the stator. An angular velocity detecting means for detecting the angular velocity of the motor as an angular velocity of the motor, and the rotation of the electric motor so that the motor angular velocity detected by the angular velocity detecting means has a magnitude corresponding to the turning speed set by the turning operation lever. An electric motor control means for controlling the speed, and a turning angle for calculating a turning angle of the upper turning body with respect to the lower traveling body based on a time integral value of the motor angular speed detected by the angular speed detecting means A turning range setting means for setting a turning range of the upper turning body relative to the lower traveling body, and the turning angle is set by the turning range setting means under the control of the electric motor by the electric motor control means. And a stop control means for stopping the operation of the electric motor so as not to exceed the turning range.

つまり本発明では、上部旋回体の下部走行体に対する旋回角度を把握するのに際し、上部旋回体の姿勢や運動状態を計測するのではなく、電動モータの固定子に対する回転子のモータ角速度を計測し、これの時間積分値に基づく演算を実施する。
また、請求項２記載の本発明の作業機械の旋回制御装置は、請求項１記載の構成に加え、該角速度検出手段が、第一コイルを内蔵し、該電動モータの回転子と連動して回転するロータ部と、第二コイルを内蔵し、該ロータ部から離隔して配置されるとともに該固定子に対して固定されたステータ部と、を有するレゾルバとして構成されていることを特徴としている。 That is, in the present invention, when grasping the turning angle of the upper swing body relative to the lower traveling body, the motor angular velocity of the rotor with respect to the stator of the electric motor is measured instead of measuring the posture and motion state of the upper swing body. The calculation based on the time integration value is performed.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a turning control device for a work machine according to the first aspect, wherein the angular velocity detecting means includes a first coil and is interlocked with a rotor of the electric motor. It is characterized by being configured as a resolver having a rotating rotor part, a second coil built in, a stator part that is spaced apart from the rotor part and fixed to the stator. .

また、請求項３記載の本発明の作業機械の旋回制御装置は、請求項１又は２記載の構成に加え、該旋回範囲設定手段が、該旋回範囲の境界値及び該旋回範囲の該境界値からの方向を設定し、該停止制御手段が、該旋回角度算出手段で算出された該旋回角度が該境界値に一致する位置で、該電動モータの作動を停止させることを特徴としている。
また、請求項４記載の本発明の作業機械の旋回制御装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の構成に加え、該旋回範囲設定手段が、該旋回範囲の最大値及び最小値を設定し、該停止制御手段が、該旋回角度算出手段で算出された該旋回角度が該最大値又は該最小値に一致する位置で、該電動モータの作動を停止させることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, the turning control device for a work machine according to the present invention is configured so that the turning range setting means includes a boundary value of the turning range and a boundary value of the turning range. The stop control means stops the operation of the electric motor at a position where the turning angle calculated by the turning angle calculating means coincides with the boundary value.
In addition to the configuration according to any one of claims 1 to 3, the turning range setting means includes a maximum value and a minimum value of the turning range. A value is set, and the stop control means stops the operation of the electric motor at a position where the turning angle calculated by the turning angle calculating means coincides with the maximum value or the minimum value. .

本発明の作業機の作業機械の旋回制御装置（請求項１）によれば、旋回用の電動モータを備えた作業機械において、電動モータの通常の駆動制御に用いられるモータ角速度の情報を利用して、旋回角度を容易に把握することができる。また、機体振動によるノイズが旋回角度の演算に混入することがなく、正確に旋回角度を算出することができる。加えて、電動モータに内蔵された角速度検出手段の検出情報に基づいて旋回動作が制御されるため、制御の応答遅れを排除することができ、オペレータの操作感を向上させることができる。さらに、装置構成が簡素であり、コストを低減させることができる。 According to the turning control device for a working machine of a working machine of the present invention (Claim 1), information on a motor angular velocity used for normal drive control of the electric motor is used in a working machine having a turning electric motor. Thus, the turning angle can be easily grasped. Further, the noise due to the body vibration is not mixed in the calculation of the turning angle, and the turning angle can be calculated accurately. In addition, since the turning operation is controlled based on the detection information of the angular velocity detection means built in the electric motor, the control response delay can be eliminated, and the operational feeling of the operator can be improved. Furthermore, the apparatus configuration is simple and the cost can be reduced.

また、本発明の作業機械の旋回制御装置（請求項２）によれば、ロータ部及びステータ部間の電磁誘導を利用することにより、簡素な構成で正確にモータ角速度を検出することができる。また、例えばロータリーエンコーダやジャイロセンサと比較して耐環境性に優れており、制御の信頼性を高めることができる。
また、本発明の作業機械の旋回制御装置（請求項３）によれば、旋回範囲の設定が容易であり、単純な操作で旋回範囲を定めることができる。なお、旋回範囲内における境界値以外の任意の角度がわかれば、旋回範囲の境界値からの方向が定まるため、少なくとも二つ以上の角度が入力されれば、旋回範囲を設定することが可能である。 According to the turning control device for a working machine of the present invention (Claim 2), the motor angular velocity can be accurately detected with a simple configuration by using electromagnetic induction between the rotor portion and the stator portion. Further, for example, it is excellent in environmental resistance as compared with a rotary encoder or a gyro sensor, and the reliability of control can be improved.
Moreover, according to the turning control device for a working machine of the present invention (Claim 3), the turning range can be easily set, and the turning range can be determined by a simple operation. If an arbitrary angle other than the boundary value within the turning range is known, the direction from the boundary value of the turning range is determined. Therefore, if at least two or more angles are input, the turning range can be set. is there.

また、本発明の作業機械の旋回制御装置（請求項４）によれば、旋回範囲のしきい値を定めることができ、旋回範囲を正確に設定することができる。 Further, according to the turning control device for a working machine of the present invention (Claim 4), the threshold value of the turning range can be determined, and the turning range can be set accurately.

本発明の一実施形態に係る作業機械の旋回制御装置が適用された油圧ショベルを示す模式的な斜視図である。1 is a schematic perspective view showing a hydraulic excavator to which a turning control device for a work machine according to an embodiment of the present invention is applied. 本旋回制御装置に係る旋回装置の模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal section of a turning device concerning this turning control device. 本旋回制御装置に係るレゾルバの構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the resolver which concerns on this turning control apparatus. 本旋回制御装置に係るコントローラの制御ブロック図である。It is a control block diagram of the controller which concerns on this turning control apparatus. 本旋回制御装置を搭載した油圧ショベルの作業半径の算出方法を説明するための側面図であり、（ａ）はスティックを伸ばした状態、（ｂ）はスティックを縮めた状態を示す。It is a side view for demonstrating the calculation method of the working radius of the hydraulic shovel carrying this turning control apparatus, (a) shows the state which extended the stick, (b) shows the state which retracted the stick. 本旋回制御装置を搭載した油圧ショベルの旋回状態を示す上面図であり、（ａ）はスティックを伸ばした状態、（ｂ）はスティックを縮めた状態を示す。It is a top view which shows the turning state of the hydraulic excavator carrying this turning control apparatus, (a) shows the state which extended the stick, (b) shows the state which retracted the stick.

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［１．油圧ショベルの構成］
本発明は、図１に示す油圧ショベル２０に適用されている。この油圧ショベル２０は、クローラ式の走行装置を装備した下部走行体２１と、下部走行体２１に搭載された上部旋回体２２とを備えて構成される。上部旋回体２２は、旋回装置２３を介して下部走行体２１の上に水平方向に旋回自在に設置されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1. Excavator configuration]
The present invention is applied to a hydraulic excavator 20 shown in FIG. The hydraulic excavator 20 includes a lower traveling body 21 equipped with a crawler traveling device and an upper swing body 22 mounted on the lower traveling body 21. The upper turning body 22 is installed on the lower traveling body 21 via the turning device 23 so as to be turnable in the horizontal direction.

旋回装置２３は、電動駆動のＰＭモータ４〔電動モータ，永久磁石形（ＰＭ，Permanent Magnet）電動機〕と、軸受として機能するボールレース６とを備えて構成される。ＰＭモータ４は、電力の供給を受けて回転する動力装置である。
上部旋回体２２の車両前方側には、オペレータ（操作者）が搭乗するキャブ２５と、これに隣接して車両前方へ延出するように設けられたフロント作業装置３０（フロント作業機）とが設けられている。また、上部旋回体２２の最後端部には機体の重量バランスを保つためのカウンタウェイト２４が配設されている。 The turning device 23 includes an electrically driven PM motor 4 (electric motor, permanent magnet motor) and a ball race 6 that functions as a bearing. The PM motor 4 is a power device that rotates upon receiving electric power.
A cab 25 on which an operator (operator) rides and a front work device 30 (front work machine) provided so as to extend to the front of the vehicle adjacent to the cab 25 are provided on the front side of the upper swing body 22. Is provided. A counterweight 24 for maintaining the weight balance of the airframe is disposed at the rearmost end of the upper swing body 22.

フロント作業装置３０は、各々が独立して作動するブーム３１，スティック３２及びバケット３３の三部材から構成されている。ブーム３１は、上部旋回体２２に対して起伏方向（機体の前後方向）に揺動自在に支持されている。また、スティック３２はブーム３１の先端に対して機体の前後方向に揺動自在に支持されており、バケット３３はスティック３２の先端に対して前後方向に揺動自在に支持されている。これらのブーム３１，スティック３２及びバケット３３のそれぞれには油圧シリンダが設けられ、各油圧シリンダの伸縮動作に応じて揺動する。 The front working device 30 includes three members, a boom 31, a stick 32, and a bucket 33, each of which operates independently. The boom 31 is supported so as to be swingable in the undulation direction (the longitudinal direction of the machine body) with respect to the upper swing body 22. The stick 32 is supported to be swingable in the front-rear direction of the fuselage with respect to the tip of the boom 31, and the bucket 33 is supported to be swingable in the front-rear direction with respect to the tip of the stick 32. Each of the boom 31, the stick 32, and the bucket 33 is provided with a hydraulic cylinder, and swings in accordance with the expansion and contraction of each hydraulic cylinder.

ブーム３１の基端部には、上部旋回体２２に対するブーム３１の回動角（上部旋回体２２に対する回動角度）を検出するブーム角度センサ２ａが設けられている。また、スティック３２の基端部には、ブーム３１に対するスティック３２の回動角を検出するスティック角度センサ２ｂが設けられ、バケット３３の基端部には、スティック３２に対するバケット３３の回動角を検出するバケット角度センサ２ｃが設けられている。以下、これらの角度センサ２ａ〜２ｃを総称して、単に角度センサ２（フロント位置センサ）と呼ぶ。角度センサ２で検出されたブーム３１，スティック３２及びバケット３３の回動角は、後述するコントローラ１０に入力されている。 A boom angle sensor 2 a that detects a rotation angle of the boom 31 with respect to the upper swing body 22 (rotation angle with respect to the upper swing body 22) is provided at the base end portion of the boom 31. In addition, a stick angle sensor 2 b that detects the rotation angle of the stick 32 with respect to the boom 31 is provided at the base end portion of the stick 32, and the rotation angle of the bucket 33 with respect to the stick 32 is provided at the base end portion of the bucket 33. A bucket angle sensor 2c for detection is provided. Hereinafter, these angle sensors 2a to 2c are collectively referred to simply as an angle sensor 2 (front position sensor). The rotation angles of the boom 31, the stick 32, and the bucket 33 detected by the angle sensor 2 are input to the controller 10 described later.

カウンタウェイト２４の直前方には、エンジンルーム２８とこれに隣接する油圧ポンプルーム２７とが配置されている。エンジンルーム２８内には油圧ショベル２０の駆動源であるエンジン８が設置され、油圧ポンプルーム２７内にはエンジン８によって駆動される油圧ポンプ（図示省略）や、ＰＭモータ４の電力供給源であるバッテリ７，ＰＭモータ４の回転速度や回転トルクを制御するためのコントローラ１０が設置されている。 In front of the counterweight 24, an engine room 28 and a hydraulic pump room 27 adjacent thereto are arranged. An engine 8 as a drive source of the hydraulic excavator 20 is installed in the engine room 28, and a hydraulic pump (not shown) driven by the engine 8 and a power supply source of the PM motor 4 are installed in the hydraulic pump room 27. A controller 10 for controlling the rotational speed and rotational torque of the battery 7 and the PM motor 4 is installed.

このように、油圧ショベル２０は、エンジン８の動力によって油圧ポンプを駆動するとともにバッテリ７を充電し、そのバッテリ７の電力でエンジン８の回転を適宜アシストするハイブリッド油圧ショベルである。また、油圧ショベル２０の旋回装置２３は、油圧ポンプから供給される作動油によって上部旋回体２２を旋回駆動するものではなく、電力によってＰＭモータ４を回転させて上部旋回体２２を旋回駆動するものである。本旋回制御装置は、このような油圧ショベル２０の旋回装置２３の挙動を制御する。 Thus, the hydraulic excavator 20 is a hybrid hydraulic excavator that drives the hydraulic pump with the power of the engine 8 and charges the battery 7, and appropriately assists the rotation of the engine 8 with the electric power of the battery 7. The swing device 23 of the excavator 20 does not drive the upper swing body 22 by hydraulic oil supplied from a hydraulic pump, but rotates the PM motor 4 by electric power to drive the upper swing body 22. It is. The turning control device controls the behavior of the turning device 23 of the hydraulic excavator 20.

油圧ショベル２０のキャブ２５内には、オペレータ操作により旋回装置２３による旋回方向及び旋回速度を入力するための旋回操作レバー１と、同じくオペレータ操作により旋回範囲を入力するためのモニタコンソール３（旋回範囲設定手段）が設けられている。旋回操作レバー１及びモニタコンソール３から入力された各情報は、コントローラ１０に伝達される。 In the cab 25 of the excavator 20, a turning operation lever 1 for inputting a turning direction and a turning speed by the turning device 23 by an operator operation, and a monitor console 3 (for turning the turning range by an operator operation) (turning range). Setting means) is provided. Each information input from the turning operation lever 1 and the monitor console 3 is transmitted to the controller 10.

コントローラ１０は、モニタコンソール３で設定された旋回範囲内でのみ、旋回操作レバー１の操作に応じて上部旋回体２２を旋回駆動する制御を実施するものである。すなわち、設定された旋回範囲を超えて旋回しようとするレバー操作が入力されたとしても、上部旋回体２２をそれ以上旋回させない。コントローラ１０による具体的な制御内容については後述する。 The controller 10 performs control for turning the upper turning body 22 in response to the operation of the turning operation lever 1 only within the turning range set by the monitor console 3. That is, even if a lever operation for turning beyond the set turning range is input, the upper turning body 22 is not turned any further. Specific control contents by the controller 10 will be described later.

［２．旋回装置２３の構造］
ＰＭモータ４は、下部走行体２１及び上部旋回体２２間に介装されたボールレース６に隣接する位置で上部旋回体２２に固定されている。図２に示すように、ボールレース６は、リング状に形成された内輪６ａと、内輪６ａの外周面に沿って滑動自在に設けられた外輪６ｂとを備えて構成される。また、ＰＭモータ４は、ハウジング４８の内部に出力軸４３，モータ部４１，レゾルバ５（角速度検出手段）及び減速機構４２を備えて構成される。 [2. Structure of swivel device 23]
The PM motor 4 is fixed to the upper swing body 22 at a position adjacent to the ball race 6 interposed between the lower traveling body 21 and the upper swing body 22. As shown in FIG. 2, the ball race 6 includes an inner ring 6a formed in a ring shape, and an outer ring 6b provided slidably along the outer peripheral surface of the inner ring 6a. The PM motor 4 includes an output shaft 43, a motor unit 41, a resolver 5 (angular velocity detection means), and a speed reduction mechanism 42 inside a housing 48.

［２−１．出力軸］
出力軸４３は、ハウジング４８に対し、転がり軸受４６，４７を介して軸回転自在に支持されている。出力軸４３の上下端部のそれぞれには、歯車４４，４５が形成されている。出力軸４３の上端部（ハウジング４８の内部側）の歯車４４は減速機構４２に接続されており、下端部（ハウジング４８の外部側）の歯車４５はボールレース６の内輪の内周面に形成された歯車に対して歯合している。 [2-1. Output shaft]
The output shaft 43 is supported so as to be rotatable with respect to the housing 48 via rolling bearings 46 and 47. Gears 44 and 45 are formed on the upper and lower ends of the output shaft 43, respectively. A gear 44 at the upper end of the output shaft 43 (inside the housing 48) is connected to the speed reduction mechanism 42, and a gear 45 at the lower end (outside of the housing 48) is formed on the inner peripheral surface of the inner race of the ball race 6. The gears are engaged with each other.

ボールレース６の内輪６ａは、油圧ショベル２０の下部走行体２１に対して固定されている。一方、外輪６ｂは上部旋回体２２に固定されている。このような構造により、歯車４５が回転すると、ボールレース６の外輪６ｂと内輪６ａとの間に相対回転が生じ、上部旋回体２２が下部走行体２１に対して旋回する。 The inner race 6 a of the ball race 6 is fixed to the lower traveling body 21 of the excavator 20. On the other hand, the outer ring 6 b is fixed to the upper swing body 22. With such a structure, when the gear 45 rotates, relative rotation occurs between the outer ring 6 b and the inner ring 6 a of the ball race 6, and the upper swing body 22 rotates with respect to the lower traveling body 21.

［２−２．モータ部］
モータ部４１は、バッテリ７から電力の供給を受けて回転する電動機として機能するものである。このモータ部４１には、回転子４ａ及び固定子４ｂが設けられている。固定子４ｂはハウジング４８に固定された中空円筒状の部位であり、その内表面４ｃに巻線が露出するように内蔵されている。固定子４ｂの筒軸を図２中にＣ₁で示す。巻線は固定子４ｂの内表面４ｃの全周を囲むように配置されている。 [2-2. Motor section]
The motor unit 41 functions as an electric motor that rotates upon receiving power from the battery 7. The motor unit 41 is provided with a rotor 4a and a stator 4b. The stator 4b is a hollow cylindrical portion fixed to the housing 48, and is incorporated so that the winding is exposed on the inner surface 4c. The cylindrical shaft of the stator 4b indicated by C ₁ in FIG. The winding is disposed so as to surround the entire circumference of the inner surface 4c of the stator 4b.

一方、回転子４ａは固定子４ｂの中空円筒の内部に遊挿された円筒状の部位であり、その内部に永久磁石が内蔵されている。永久磁石は固定子４ｂの内表面４ｃに対して垂直方向に磁界を形成する向きで、回転子４ａの外表面４ｄの全周に臨むように配置されている。回転子４ａの筒軸も固定子４ｂと同一の軸Ｃ₁である。なお、永久磁石は軸Ｃ₁に垂直な面内において突極性を持つように配置されている。また、回転子４ａの外表面４ｄには歯車が形成されている。 On the other hand, the rotor 4a is a cylindrical part loosely inserted into the hollow cylinder of the stator 4b, and a permanent magnet is built in the rotor. The permanent magnet is arranged so as to face the entire circumference of the outer surface 4d of the rotor 4a in a direction that forms a magnetic field in a direction perpendicular to the inner surface 4c of the stator 4b. The cylindrical shaft of the rotor 4a is also the same axis C ₁ and the stator 4b. Incidentally, the permanent magnets are arranged to have a saliency in a plane perpendicular to the axis C _1. A gear is formed on the outer surface 4d of the rotor 4a.

ＰＭモータ４は、固定子４ｂの内表面４ｃにおける各巻線の電圧分布を制御する（例えば、三相交流電流をそれぞれの巻線に通電する）ことで、固定子４ｂの内表面４ｃの内側において、筒軸Ｃ₁に対する垂直面内で回転する磁界を形成する。したがって、回転子４ａに内蔵された永久磁石による磁束との相互作用により、回転子４ａが磁界の回転速度に同期して回転する。なお、本実施形態のＰＭモータ４は、回転子４ａの回転速度が、後述するコントローラ１０から指令される制御目標回転速度Ｖ_Cと等しくなるように、各巻線の電圧分布が制御されている。 The PM motor 4 controls the voltage distribution of each winding on the inner surface 4c of the stator 4b (for example, energizing each winding with a three-phase alternating current), so that the PM motor 4 is located inside the inner surface 4c of the stator 4b. A magnetic field that rotates in a plane perpendicular to the cylinder axis C ₁ is formed. Therefore, the rotor 4a rotates in synchronization with the rotation speed of the magnetic field by the interaction with the magnetic flux by the permanent magnet built in the rotor 4a. In the PM motor 4 of this embodiment, the voltage distribution of each winding is controlled so that the rotation speed of the rotor 4a is equal to the control target rotation speed V _C commanded from the controller 10 described later.

一般に、ＰＭモータ４では回転子４ａの回転によって電気損失が生じないため、良好なモータ回転効率が得られる。また、ＰＭモータ４では、回転子４ａの永久磁石による磁界と固定子４ｂの巻線による回転磁界との間に作用する磁石トルクに加えて、回転子４ａの突極性に起因するリラクタンストルクが発生するため、誘導モータと比較して大きなトルクが得られる。 In general, the PM motor 4 does not cause an electrical loss due to the rotation of the rotor 4a, so that good motor rotation efficiency can be obtained. Further, in the PM motor 4, in addition to the magnet torque acting between the magnetic field generated by the permanent magnet of the rotor 4a and the rotating magnetic field generated by the winding of the stator 4b, reluctance torque caused by the saliency of the rotor 4a is generated. Therefore, a large torque can be obtained as compared with the induction motor.

［２−３．レゾルバ］
レゾルバ５は、モータ部４１の下方に配置されたセンサであり、回転子４ａの角速度（固定子４ｂに対する角速度）を検出するものである。このレゾルバ５は、ロータ部５ａ及びステータ部５ｂを備えて構成される。
ロータ部５ａは、ＰＭモータ４の回転子４ａに連結された部位であり、回転子４ａとともに軸Ｃ₁を中心として回転する。図３に模式的に示すように、その内部には閉回路をなす二つの巻線が内蔵されている。以下、これらの巻線のことを第一巻線５ｃ及び第二巻線５ｄと呼ぶ。第一巻線５ｃは、軸Ｃ₁に対して垂直に延在しており、その延在方向が軸Ｃ₁を中心として（すなわち、回転子４ａの回転角に応じて）回転する。 [2-3. Resolver]
The resolver 5 is a sensor disposed below the motor unit 41 and detects the angular velocity of the rotor 4a (angular velocity relative to the stator 4b). The resolver 5 includes a rotor portion 5a and a stator portion 5b.
Rotor portion 5a is a portion which is connected to the rotor 4a of the PM motor 4 rotates about the axis C ₁ with rotor 4a. As schematically shown in FIG. 3, two windings forming a closed circuit are incorporated therein. Hereinafter, these windings are referred to as a first winding 5c and a second winding 5d. First winding 5c is extended perpendicularly to the axis C _1, the extending direction about the axis C ₁ (i.e., in accordance with the rotation angle of the rotor 4a) rotates.

一方、ステータ部５ｂはハウジング４８に固定された部位である。ステータ部５ｂの内部には、図３に示すように、第一巻線５ｃと対向する位置に第三巻線５ｅ及び第四巻線５ｆが配置されている。第三巻線５ｅ及び第四巻線５ｆは、第一巻線５ｃの回転面に平行な面内で互いに直交して延在している。また、ステータ部５ｂの内部において、ロータ部５ａの第二巻線５ｄと対向する位置には検出巻線５ｇが設けられている。 On the other hand, the stator portion 5 b is a portion fixed to the housing 48. As shown in FIG. 3, a third winding 5e and a fourth winding 5f are disposed in the stator portion 5b at positions facing the first winding 5c. The third winding 5e and the fourth winding 5f extend orthogonally to each other in a plane parallel to the rotation surface of the first winding 5c. In addition, a detection winding 5g is provided at a position facing the second winding 5d of the rotor portion 5a inside the stator portion 5b.

レゾルバ５は、第三巻線５ｅ及び第四巻線５ｆのそれぞれにsinθ，cosθの電圧を印加し、第一巻線５ｃ及び第二巻線５ｄを介して検出巻線５ｇに誘起される電圧の変動を計測することにより、第三巻線５ｅ及び第四巻線５ｆに対する第一巻線５ｃの回転角速度、すなわち、ロータ部５ａの角速度であって回転子４ａの角速度を検出する。ここで検出された角速度は、後述するコントローラ１０へ入力される。なお、本実施形態では、角速度の検出単位がラジアン毎秒 [rad/s]である。以下、レゾルバ５で検出された回転子４ａの角速度のことを回転速度Ｖ_radと呼ぶ。 The resolver 5 applies sin θ and cos θ voltages to the third winding 4e and the fourth winding 5f, respectively, and a voltage induced in the detection winding 5g via the first winding 5c and the second winding 5d. Is measured, the rotational angular velocity of the first winding 5c relative to the third winding 5e and the fourth winding 5f, that is, the angular velocity of the rotor portion 5a and the angular velocity of the rotor 4a is detected. The angular velocity detected here is input to the controller 10 described later. In this embodiment, the angular velocity detection unit is radians per second [rad / s]. Hereinafter, the angular velocity of the rotor 4a detected by the resolver 5 is referred to as a rotational velocity V _rad .

［２−４．減速機構］
また、図２に示すように、減速機構４２は回転子４ａの外表面４ｄに形成された歯車に歯合する歯車を含む複数のギヤからなる動力伝達機構であり、モータ部４１から入力される回転数を減少させつつ回転トルクを増大させて、出力軸４３の上端部に形成された歯車４４に伝達する機能を有する。図２では、回転子４ａに対する歯車４４の減速比が大きくなるようにそれぞれの歯車の大きさが設定されたものを例示している。なお、このような構成の代わりに、回転子４ａと歯車４４との間に遊星歯車減速機構を介装させてもよい。 [2-4. Deceleration mechanism]
As shown in FIG. 2, the speed reduction mechanism 42 is a power transmission mechanism including a plurality of gears including a gear meshing with a gear formed on the outer surface 4 d of the rotor 4 a, and is input from the motor unit 41. It has a function of increasing the rotational torque while reducing the rotational speed and transmitting it to the gear 44 formed at the upper end of the output shaft 43. FIG. 2 shows an example in which the size of each gear is set so that the reduction ratio of the gear 44 to the rotor 4a is increased. Instead of such a configuration, a planetary gear reduction mechanism may be interposed between the rotor 4a and the gear 44.

［３．コントローラ１０の構成］
［３−１．概要］
コントローラ１０は、マイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスとして提供されている。コントローラ１０の入力側には、旋回操作レバー１，角度センサ２及びモニタコンソール３が接続され、出力側にはＰＭモータ４が接続されている。このコントローラ１０は、旋回操作レバー１からの入力情報，角度センサ２で検出された回動角及びモニタコンソール３からの入力情報に基づき、ＰＭモータ４の回転速度を制御するものであり、以下に示す二種類の制御を実施する。 [3. Configuration of controller 10]
[3-1. Overview]
The controller 10 is an electronic control unit constituted by a microcomputer, and is provided as an LSI device in which a known microprocessor, ROM, RAM, and the like are integrated. A turning operation lever 1, an angle sensor 2 and a monitor console 3 are connected to the input side of the controller 10, and a PM motor 4 is connected to the output side. The controller 10 controls the rotational speed of the PM motor 4 based on the input information from the turning operation lever 1, the turning angle detected by the angle sensor 2 and the input information from the monitor console 3. The two types of control shown are implemented.

［制御１］ＰＭモータ４の回転速度のフィードバック制御
［制御２］上部旋回体２２の旋回動作の停止制御
上記の制御１は、モニタコンソール３で予め設定された旋回範囲内における通常の旋回動作を制御するものである。本実施形態では、旋回操作レバー１の操作量Ｌに応じた目標旋回速度を設定し、実際の上部旋回体２２の旋回速度が目標旋回速度に等しくなるように、ＰＭモータ４の回転速度がフィードバック制御される。 [Control 1] Feedback control of rotational speed of PM motor 4 [Control 2] Stop control of turning operation of upper turning body 22 The above control 1 is a normal turning operation within a turning range set in advance by the monitor console 3. It is something to control. In the present embodiment, a target turning speed corresponding to the operation amount L of the turning operation lever 1 is set, and the rotational speed of the PM motor 4 is fed back so that the actual turning speed of the upper turning body 22 becomes equal to the target turning speed. Be controlled.

一方、上記の制御２は、予め設定された旋回範囲を超えて上部旋回体２２が旋回しようとした場合に実施される制御である。本実施形態では、ＰＭモータ４の角速度に基づいて上部旋回体２２の旋回角度が把握され、予め設定された旋回範囲を超えて上部旋回体２２が旋回しようとしたときに、旋回操作レバー１の操作量に関わらず旋回動作を停止させる制御が実施される。 On the other hand, the above-described control 2 is a control that is performed when the upper-part turning body 22 tries to turn beyond a preset turning range. In the present embodiment, the turning angle of the upper swing body 22 is grasped based on the angular velocity of the PM motor 4, and when the upper swing body 22 tries to turn beyond a preset turning range, the turning lever 1 Control for stopping the turning operation is performed regardless of the operation amount.

コントローラ１０には、上記の制御１，２を実施するための目標旋回速度設定部１１，リミッタ１２，速度制御部１３（電動モータ制御手段），モータ実速度変換部１４，旋回角度算出部１５（旋回角度算出手段），旋回範囲設定部１６及び停止制御部１７（停止制御手段）が備えられている。 The controller 10 includes a target turning speed setting unit 11, a limiter 12, a speed control unit 13 (electric motor control means), a motor actual speed conversion unit 14, and a turning angle calculation unit 15 ( (Turning angle calculating means), turning range setting section 16 and stop control section 17 (stop control means) are provided.

［３−２．詳細構成］
目標旋回速度設定部１１は、旋回操作レバー１へ入力された操作量Ｌに応じて目標旋回速度を設定するものである。ここでは、操作量Ｌが大きいほど目標旋回速度Ｖ₀が大きく設定される。なお、旋回方向は旋回操作レバー１の操作方向に依存する。例えば、右旋回方向を正，左旋回方向を負として、目標旋回速度Ｖ₀が旋回速度及びその方向を表すものとする。本実施形態におけるこの目標旋回速度Ｖ₀の単位は回転毎秒[rpm]である。 [3-2. Detailed configuration]
The target turning speed setting unit 11 sets a target turning speed according to the operation amount L input to the turning operation lever 1. Here, the target turning speed V ₀ is set larger as the operation amount L is larger. The turning direction depends on the operation direction of the turning operation lever 1. For example, assuming that the right turning direction is positive and the left turning direction is negative, the target turning speed V ₀ represents the turning speed and its direction. The unit of the target turning speed V ₀ in this embodiment is rotation per second [rpm].

リミッタ１２は二種類の機能を有する。第一に、目標旋回速度設定部１１で設定された目標旋回速度Ｖ₀の上限値Ｖ_0max及び下限値Ｖ_0minを規定する機能である。ここでは例えば、右旋回方向への旋回速度の最大値が上限値Ｖ_0maxとして定められ、左旋回方向への旋回速度の最大値が下限値Ｖ_minとして定められている。
図４に示すように、リミッタ１２から出力される制御目標旋回速度をＶ₁とおく。目標旋回速度Ｖ₀が下限値Ｖ_0minから上限値Ｖ_0maxまでの範囲内にある場合（Ｖ_0min＜Ｖ₀＜Ｖ_0max）には、その値を制御目標旋回速度Ｖ₁として（つまり、Ｖ₁＝Ｖ₀として）速度制御部１３に出力する。一方、目標旋回速度Ｖ₀が下限値Ｖ_0min以下又は上限値Ｖ_0max以上である場合には、下限値Ｖ_0min又は上限値Ｖ_0maxを制御目標旋回速度Ｖ₁として（つまり、Ｖ₁＝Ｖ_0minまたはＶ₁＝Ｖ_0maxとして）速度制御部１３に出力する。 The limiter 12 has two types of functions. First, a function of defining the upper limit value V _0max and the lower limit value V _0min target turning velocity V ₀ set by the target rotation speed setting unit 11. Here, for example, the maximum value of the turning speed in the right turning direction is set as the upper limit value V _0max , and the maximum value of the turning speed in the left turning direction is set as the lower limit value V _min .
As shown in FIG. 4, the control target turning speed output from the limiter 12 is set to V ₁ . If the target turning velocity V ₀ is within the range from the lower limit value V _0min to the upper limit value _{_{_{V 0max (V 0min <V 0}}} <V 0max) , the its value as a control target turning velocity V ₁ (i.e., V ₁ = V ₀ ) and output to the speed controller 13. On the other hand, if the target turning velocity V ₀ is the lower limit value V _0min below or an upper limit value V _0max above, the lower limit V _0min or upper limit value V _0max as the control target turning velocity V ₁ (i.e., V ₁ = V _0min (Or V ₁ = V _0max ) and output to the speed controller 13.

第二の機能は、後述する停止制御部１７からの制御信号により、制御目標旋回速度Ｖ₁をゼロ（Ｖ₁＝０）にして速度制御部１３に出力するものである。つまり停止制御部１７は、目標旋回速度Ｖ₀の値に関わらず、ＰＭモータ４を停止させる機能を有する。
速度制御部１３（電動モータ制御手段）は、入力される制御目標旋回速度Ｖ₁で上部旋回体２２が旋回するようにＰＭモータ４の回転速度をフィードバック制御するものであり、モータ目標回転速度設定部１３ａ，減算部１３ｂ，比例演算部１３ｃ，積分演算部１３ｄ，加算部１３ｅ及び出力制限部１３ｆを備えて構成される。 The second function is to set the control target turning speed V ₁ to zero (V ₁ = 0) and output it to the speed control unit 13 by a control signal from a stop control unit 17 described later. That is, the stop control unit 17 has a function of stopping the PM motor 4 regardless of the value of the target turning speed V ₀ .
The speed control unit 13 (electric motor control means) performs feedback control of the rotational speed of the PM motor 4 so that the upper swing body 22 turns at the input control target turning speed V ₁ , and sets the motor target rotation speed. A unit 13a, a subtracting unit 13b, a proportional calculating unit 13c, an integrating calculating unit 13d, an adding unit 13e, and an output limiting unit 13f are configured.

モータ目標回転速度設定部１３ａは、予め設定された回転子４ａの回転速度と上部旋回体２２の回転速度との比率に基づき、上部旋回体２２を制御目標旋回速度Ｖ₁で旋回させるのに必要な回転子４ａの回転速度の目標値Ｖ_Tを算出して設定するものである。本実施形態におけるこの目標値Ｖ_Tの単位は回転毎秒[rpm]である。
減算部１３ｂは、モータ目標回転速度設定部１３ａから入力される回転子４ａの回転速度の目標値Ｖ_Tと、後述する回転子４ａの実回転速度Ｖ_Rとの差分ｅ（ｅ＝Ｖ_T−Ｖ_R）を算出するものである。算出された差分ｅは比例演算部１３ｃ及び積分演算部１３ｄに伝達される。 The motor target rotation speed setting unit 13a is necessary to turn the upper swing body 22 at the control target swing speed V ₁ based on a preset ratio between the rotation speed of the rotor 4a and the rotation speed of the upper swing body 22. it is for setting to calculate the target value V _T of the rotational speed of a rotor 4a. The unit of the target value V _T in this embodiment is rotation per second [rpm].
The subtracting unit 13b is a difference e (e = V _T −) between a target value V _T of the rotational speed of the rotor 4a input from the motor target rotational speed setting unit 13a and an actual rotational speed V _R of the rotor 4a described later. V _R ) is calculated. The calculated difference e is transmitted to the proportional calculation unit 13c and the integral calculation unit 13d.

比例演算部１３ｃは、差分ｅに比例ゲインＫ_Pを乗算した比例制御量を出力するものである。差分ｅが大きいほど比例制御量も大きくなる。また、積分演算部１３ｄは、差分ｅの時間積分値に積分ゲイン（１／Ｔ_I）及び比例ゲインＫ_Pを乗算した積分制御量を出力するものである。差分ｅの積算値が大きくなるほど積分制御量も大きくなる。なお、Ｔ_Iは差分ｅが一定であると仮定したときに積分制御量が比例制御量と同一の値になるまでの時間（積分時間）である。 Proportional calculation section 13c, and outputs a proportional control amount obtained by multiplying a proportional gain K _P to the difference e. The proportional control amount increases as the difference e increases. Further, the integral calculation unit 13d outputs an integral control amount obtained by multiplying the time integral value of the difference e by the integral gain (1 / T _I ) and the proportional gain K _P. The integral control amount increases as the integrated value of the difference e increases. Note that T _I is the time (integration time) until the integral control amount becomes the same value as the proportional control amount when the difference e is assumed to be constant.

加算部１３ｅは、比例演算部１３ｃ及び積分演算部１３ｄから出力される比例制御量及び積分制御量を加算した目標回転速度Ｖ₂を出力制限部１３ｆに出力するものである。また、出力制限部１３ｆは、加算部１３ｅで算出された目標回転速度Ｖ₂の上限値Ｖ_2max及び下限値Ｖ_2minを規定するリミッタとして機能する。
図４に示すように、出力制限部１３ｆから出力される制御目標回転速度をＶ_Cとおく。目標回転速度Ｖ₂が下限値Ｖ_2minから上限値Ｖ_2maxまでの範囲内にある場合（Ｖ_2min＜Ｖ₂＜Ｖ_2max）には、その値を制御目標回転速度Ｖ_Cとして（つまり、Ｖ_C＝Ｖ₂として）ＰＭモータ４に出力する。一方、目標回転速度Ｖ₂が下限値Ｖ_2min以下又は上限値Ｖ_2max以上である場合には、下限値Ｖ_2min又は上限値Ｖ_2maxを制御目標回転速度Ｖ_Cとして（つまり、Ｖ_C＝Ｖ_2minまたはＶ_C＝Ｖ_2maxとして）ＰＭモータ４に出力する。したがって、ＰＭモータ４では、回転子４ａが制御目標回転速度Ｖ_Cで回転するように各巻線の電圧が制御されることになる。 Adding unit 13e, and outputs the target rotation speed V ₂ obtained by adding the proportional control amount and the integral control quantity is outputted from the proportional arithmetic unit 13c and an integral calculation section 13d to the output limiting section 13f. Moreover, the output limiting section 13f functions as a limiter for defining the upper limit value V _2max and the lower limit value V _2min of the calculated by the adding section 13e target rotation speed V _2.
As shown in FIG. 4, the control target rotational speed output from the output limiting unit 13f is set to V _C. When the target rotation speed V ₂ is within the range from the lower limit value V _2min until the upper limit value _{_{_{V 2max (V 2min <V 2}}} <V 2max) is the value as a control target speed V _C (i.e., V _C = as V ₂₎ is outputted to the PM motor 4. On the other hand, when the target rotational speed V ₂ is the lower limit value V _2min or less or an upper limit value V _2max above, the lower limit V _2min or upper limit value V _2max as the control target rotational speed V _C (i.e., V _C = V _2min (Or V _C = V _2max ) and output to the PM motor 4. Therefore, in the PM motor 4, the voltage of each winding is controlled so that the rotor 4a rotates at the control target rotation speed V _C.

一方、回転子４ａの回転速度Ｖ_radは、ＰＭモータ４に内蔵されたレゾルバ５によって検出され、コントローラ１０内のモータ実速度変換部１４へ伝達される。モータ実速度変換部１４は、回転速度Ｖ_radの単位変換を行うものであり、変換係数（６０／２π）を回転速度Ｖ_radに乗算した値を実回転速度Ｖ_Rとして算出する。ここで算出された実回転速度Ｖ_Rは、減算部１３ｂにフィードバックされ、差分ｅの算出に用いられる。また、図４に示すように、実回転速度Ｖ_Rは旋回角度算出部１５にも伝達される。 On the other hand, the rotational speed V _rad of the rotor 4 a is detected by the resolver 5 built in the PM motor 4 and transmitted to the motor actual speed conversion unit 14 in the controller 10. Actual motor speed conversion section 14 performs a unit conversion of the rotational speed V _rad, a value is calculated by multiplying transform coefficient (60 / 2π) in the rotational speed V _rad as the actual rotational speed V _R. The actual rotation speed V _R calculated here is fed back to the subtraction unit 13b and used for calculation of the difference e. Further, as shown in FIG. 4, the actual rotation speed V _R is also transmitted to the turning angle calculation unit 15.

旋回角度算出部１５（旋回角度算出手段）は、モータ実速度変換部１４から入力された実回転速度Ｖ_Rの時間積分値を演算することにより、下部走行体２１に対する上部旋回体２２の旋回角度θを算出するものである。例えば、下部走行体２１の正面方向を基準（すなわち、０[rad]）として、右旋回方向を正，左旋回方向を負とした旋回角度θが算出される。 Turning angle calculating section 15 (the turning angle calculation means), by calculating the time integration value of the actual rotational speed V _R that is input from the actual motor speed conversion section 14, turning angle of the upper frame 22 relative to undercarriage 21 θ is calculated. For example, with the front direction of the lower traveling body 21 as a reference (that is, 0 [rad]), the turning angle θ is calculated with the right turning direction being positive and the left turning direction being negative.

旋回範囲設定部１６は、モニタコンソール３からの入力情報に基づき、上部旋回体２２の下部走行体２１に対する旋回範囲を設定するものである。例えば、上記の旋回方向θと同一の極座標を用いて、左旋回方向の閾値を最小値θ_minとして設定し、右旋回方向の閾値を最大値θ_maxとして設定する。これらの値は随時、オペレータによって任意に設定される。 The turning range setting unit 16 sets the turning range of the upper turning body 22 relative to the lower traveling body 21 based on the input information from the monitor console 3. For example, using the same polar coordinates as the turning direction θ described above, the threshold value in the left turning direction is set as the minimum value θ _min and the threshold value in the right turning direction is set as the maximum value θ _max . These values are arbitrarily set by the operator as needed.

停止制御部１７（停止制御手段）は、旋回角度算出部１５で算出された旋回角度θと、旋回範囲設定部１６で設定された旋回範囲（θ_min〜θ_max）と、角度センサ２で検出されたブーム３１，スティック３２及びバケット３３の回動角に基づき、ＰＭモータ４の作動を停止させる制御信号を出力するものである。
まず、停止制御部１７は、角度センサ２で検出された各回動角に基づき、油圧ショベル２０の最大水平距離Ｒ_Aを算出する。この最大水平距離Ｒ_Aとは、油圧ショベル２０の旋回中心軸から最も遠い位置までの水平距離であり、フロント作業装置３０の姿勢に応じて変化する値である。 The stop control unit 17 (stop control unit) detects the turning angle θ calculated by the turning angle calculation unit 15, the turning range (θ _{min to} θ _max ) set by the turning range setting unit 16, and the angle sensor 2. A control signal for stopping the operation of the PM motor 4 is output based on the rotation angles of the boom 31, the stick 32, and the bucket 33.
First, the stop control unit 17 calculates the maximum horizontal distance R _A of the excavator 20 based on each rotation angle detected by the angle sensor 2. The maximum horizontal distance R _A is the horizontal distance from the pivot center axis of the excavator 20 to the farthest position, and is a value that changes according to the posture of the front work device 30.

例えば、図５（ａ）に示すように、スティック３２を伸ばしつつバケット３３を機体手前側に閉じた姿勢では、スティック３２の先端が旋回中心軸から最も遠い位置となる。一方、図５（ｂ）に示すように、スティック３２を機体手前側に曲げた状態では、スティック３２の基端側が旋回中心軸から最も遠い位置となる。停止制御部１７はこのような姿勢の違いを考慮しながら最大水平距離Ｒ_Aを算出する。 For example, as shown in FIG. 5A, in a posture in which the stick 33 is extended and the bucket 33 is closed to the front side of the machine body, the tip of the stick 32 is the farthest from the turning center axis. On the other hand, as shown in FIG. 5B, in the state where the stick 32 is bent toward the front side of the machine body, the base end side of the stick 32 is the farthest position from the turning center axis. The stop control unit 17 calculates the maximum horizontal distance R _A while considering such a difference in posture.

また、停止制御部１７は、旋回角度θが最小値θ_min以下になった場合、又は、最大値θ_max以上となった場合に、リミッタ１２に制御信号を出力してＰＭモータ４を停止させる制御を実施する。つまり、停止制御部１７は、速度制御部１３によるＰＭモータ４の制御下において、旋回角度θが旋回範囲を超えないようにＰＭモータ４の作動を停止させるように機能する。 Further, the stop control unit 17 outputs a control signal to the limiter 12 to stop the PM motor 4 when the turning angle θ becomes equal to or _smaller than the minimum value θ _min or when the turning value θ becomes equal to or _larger than the maximum value θ _max . Implement control. That is, the stop control unit 17 functions to stop the operation of the PM motor 4 so that the turning angle θ does not exceed the turning range under the control of the PM motor 4 by the speed control unit 13.

ただし、最大水平距離Ｒ_Aが所定水平距離Ｒ₀以下である場合には、ＰＭモータ４の動作を停止させる制御を実施しない。本実施形態では、油圧ショベル２０の最小旋回半径が所定推定距離Ｒ₀に設定されており、すなわち上面視においてフロント作業装置３０が最も縮んだ状態では、旋回範囲が制限されないようになっている。
したがって、上部旋回体２２の旋回動作が許容されるのは、以下に列挙する条件の何れか一つが成立した場合である。
［条件１］Ｒ_A≦Ｒ₀である。
［条件２］Ｒ_A＞Ｒ₀であり、かつ、θ_min＜θ＜θ_maxである。 However, when the maximum horizontal distance R _A is equal to or less than the predetermined horizontal distance R ₀ , control for stopping the operation of the PM motor 4 is not performed. In the present embodiment, the minimum turning radius of the excavator 20 is set to the predetermined estimated distance R ₀ , that is, the turning range is not limited when the front work device 30 is contracted most in the top view.
Therefore, the turning motion of the upper swing body 22 is permitted when any one of the conditions listed below is satisfied.
[Condition 1] R _A ≦ R ₀ .
[Condition 2] R _A > R ₀ and θ _min <θ <θ _max .

［４．作用，効果］
図６中に斜線で示すエリアは、建築物の壁面や一般車道等、油圧ショベル２０の接触や侵入が禁止された制限領域であるものとする。油圧ショベル２０のオペレータによりモニタコンソール３から旋回範囲が入力されると、コントローラ１０の旋回範囲設定部１６では、下部走行体２１の正面方向である矢印Ａ方向を基準とした旋回角度θの最小値θ_min及び最大値θ_maxが設定される。これらの最小値θ_min及び最大値θ_maxは、バケット３３の先端が制限領域の境界に接触する角度であるとする。なお、フロント作業装置３０が機体前方に伸びた姿勢であり、油圧ショベル２０の最大水平距離Ｒ_Aは所定水平距離Ｒ₀よりも大きい状態であるとする。このときの油圧ショベル２０の旋回領域を、図６（ａ）中に一点鎖線で示す。 [4. Action, effect]
The area shown by hatching in FIG. 6 is a restricted area where contact or intrusion of the excavator 20 is prohibited, such as a wall surface of a building or a general roadway. When the turning range is input from the monitor console 3 by the operator of the hydraulic excavator 20, the turning range setting unit 16 of the controller 10 has the minimum value of the turning angle θ with reference to the arrow A direction that is the front direction of the lower traveling body 21. θ _min and a maximum value θ _max are set. These minimum value θ _min and maximum value θ _max are angles at which the tip of the bucket 33 contacts the boundary of the restricted area. It is assumed that the front working device 30 is in a posture extending in front of the fuselage, and the maximum horizontal distance R _A of the excavator 20 is greater than a predetermined horizontal distance R ₀ . The swivel region of the hydraulic excavator 20 at this time is indicated by a one-dot chain line in FIG.

油圧ショベル２０が図６（ａ）に破線で示される姿勢にあるときに旋回操作レバー１が操作されると、コントローラ１０の目標旋回速度設定部１１では操作量Ｌに応じて目標旋回速度Ｖ₀が設定され、その絶対値の上限がリミッタ１２で制限されて、制御目標旋回速度Ｖ₁が速度制御部１３に入力される。
速度制御部１３では、上部旋回体２２を制御目標旋回速度Ｖ₁で旋回させるのに必要な回転子４ａの回転速度の目標値Ｖ_Tが算出され、回転子４ａが目標値Ｖ_Tで回転するようにＰＩ制御が実施される。すなわち、比例演算部１３ｃ及び積分演算部１３ｄにおいて、実際の回転子４ａの実回転速度Ｖ_Rと目標値Ｖ_Tとの差分ｅに比例した比例制御量と、差分ｅの時間積分値に比例した積分制御量とが演算され、加算部１３ｅにおいてこれらの和が目標回転速度Ｖ₂として算出される。さらに、出力制限部１３ｆにおいて目標回転速度Ｖ₂の上限値Ｖ_2max及び下限値Ｖ_2minが制限され、制御目標回転速度Ｖ_Cが出力される。 When the swing operation lever 1 is operated while the excavator 20 is in the posture indicated by the broken line in FIG. 6A, the target swing speed setting unit 11 of the controller 10 sets the target swing speed V ₀ according to the operation amount L. Is set, the upper limit of the absolute value is limited by the limiter 12, and the control target turning speed V ₁ is input to the speed control unit 13.
In the speed control unit 13, a target value V _T of the rotational speed of the rotor 4a necessary for turning the upper swing body 22 at the control target turning speed V ₁ is calculated, and the rotor 4a rotates at the target value V _T. In this way, PI control is performed. That is, the proportional operation unit 13c, and integration unit 13d, and a proportional control amount which is proportional to the difference e between the actual actual rotation speed V _R and the target value V _T of the rotor 4a, proportional to the time integral value of the difference e The integral control amount is calculated, and the sum thereof is calculated as the target rotational speed V ₂ in the adding unit 13e. Further, the upper limit value V _2max and the lower limit value V _2min target rotation speed V ₂ is the output limit portion 13f is restricted, the control target rotational speed V _C is output.

なお、上部旋回体２２の慣性モーメントは非常に大きく、ＰＭモータ４に対する負荷トルクとして作用する。ＰＭモータ４に内蔵されたレゾルバ５で検出される回転速度Ｖ_radはモータ実速度変換部１４で単位変換されて実回転速度Ｖ_Rが算出され、再び速度制御部１３の減算部１３ｂにフィードバック入力される。
これらの一連のフィードバック制御により、上部旋回体２２の旋回速度は旋回操作レバー１の操作量Ｌに応じた速度に素早く漸近し、上部旋回体２２は遅滞なくスムーズに旋回する。また、停止制御部１７では上部旋回体２２の旋回角度θと最大値θ_max及び最小値θ_minとが比較されるが、図６（ａ）中に破線で示す機体姿勢ではθ_min＜θ＜θ_maxであって条件２が成立するため、ＰＭモータ４の作動が継続する。 The moment of inertia of the upper swing body 22 is very large and acts as a load torque for the PM motor 4. Rotational speed V _rad detected by the resolver 5 built in the PM motor 4 is calculated actual rotation speed V _R is a unit converted by the actual motor speed conversion section 14, a feedback input to the subtraction unit 13b of the speed control unit 13 again Is done.
By these series of feedback controls, the turning speed of the upper turning body 22 quickly approaches the speed corresponding to the operation amount L of the turning operation lever 1, and the upper turning body 22 turns smoothly without delay. Further, the stop control unit 17 compares the turning angle θ of the upper turning body 22 with the maximum value θ _max and the minimum value θ _min , but θ _min <θ <in the body posture indicated by the broken line in FIG. since condition 2 a theta _max is satisfied, the operation of the PM motor 4 continues.

このように、ＰＭモータ４の速度を適切にフィードバック制御することができ、旋回操作レバー１の操作量Ｌに応じた速度で上部旋回体２２を旋回させることができる。また、レバー操作に対する旋回の応答性を向上させることができ、良好な操作フィーリングを提供することができる。
また、モータ実速度変換部１４で算出された実回転速度Ｖ_Rは、ＰＭモータ４の速度制御だけでなく、上部旋回体２２の旋回角度制御にも転用される。すなわち、旋回角度算出部１５では実回転速度Ｖ_Rの時間積分値が演算され、下部走行体２１に対する上部旋回体２２の旋回角度θが算出される。 In this way, the speed of the PM motor 4 can be appropriately feedback controlled, and the upper swing body 22 can be turned at a speed corresponding to the operation amount L of the turning operation lever 1. Moreover, the response of the turning with respect to the lever operation can be improved, and a good operation feeling can be provided.
Further, the actual rotation speed V _R calculated by the motor actual speed conversion unit 14 is diverted not only to the speed control of the PM motor 4 but also to the swing angle control of the upper swing body 22. That is, turning the angle calculator 15 time integration value of the actual rotational speed V _R is calculated, the turn angle θ of the upper frame 22 with respect to the lower traveling body 21 is calculated.

このように、ＰＭモータ４の通常の駆動制御に用いられる回転子４ａの実回転速度Ｖ_Rの情報を利用して、上部旋回体２２の旋回角度θを容易に把握することができる。また、機体振動によるノイズが旋回角度θの演算に混入することがなく、正確に旋回角度θを把握することができる。したがって、制御自体の信頼性を向上させることができる。
さらに、上部旋回体２２が左方向に旋回し、図６（ａ）に実線で示す姿勢となった場合、θ＝θ_minとなり、停止制御部１７からリミッタ１２に制御信号が出力され、リミッタ１２から出力される制御目標旋回速度Ｖ₁がＶ₁＝０に変更される。これにより、速度制御部１３は回転子４ａの実回転速度Ｖ_RをＶ_R＝０にする（すなわち、ＰＭモータ４を停止させる）ためのフィードバック制御が実施され、ＰＭモータ４が停止する。 Thus, by utilizing the information of the actual rotation speed V _R of the rotor 4a used for ordinary driving control of PM motors 4, the turning angle θ of the upper frame 22 can be easily grasped. In addition, noise due to body vibration is not mixed in the calculation of the turning angle θ, and the turning angle θ can be accurately grasped. Therefore, the reliability of the control itself can be improved.
Furthermore, when the upper turning body 22 turns leftward and assumes the posture shown by the solid line in FIG. 6A, θ = θ _min , and a control signal is output from the stop control unit 17 to the limiter 12, and the limiter 12 The control target turning speed V ₁ output from is changed to V ₁ = 0. Accordingly, the speed control unit 13 performs feedback control for setting the actual rotational speed V _R of the rotor 4a to V _R = 0 (that is, stops the PM motor 4), and the PM motor 4 stops.

このように、正確に把握された旋回角度θに基づき、上部旋回体２２の旋回動作を制限することができ、制限領域への侵入を確実に防止することができる。また、ＰＭモータ４に内蔵されたレゾルバ５の検出情報に基づく制御であるため、応答遅れを排除することができる。
したがって、本旋回制御装置によれば、簡素な構成で、上部旋回体２２の旋回角度θを正確に把握して旋回範囲を適切に制限することができ、旋回操作に対する旋回動作の追従性を高めて操作性を向上させることが可能であり、バケット３３やスティック３２の制限領域との干渉を確実に防止することができる。 In this way, the turning operation of the upper turning body 22 can be restricted based on the accurately obtained turning angle θ, and entry into the restricted area can be reliably prevented. Moreover, since it is control based on the detection information of the resolver 5 built in PM motor 4, a response delay can be excluded.
Therefore, according to the present turning control device, the turning angle θ of the upper turning body 22 can be accurately grasped with a simple configuration, and the turning range can be appropriately limited, and the followability of the turning operation with respect to the turning operation is improved. Therefore, the operability can be improved, and interference with the restricted areas of the bucket 33 and the stick 32 can be reliably prevented.

さらに、例えば旋回範囲を制限する制御を実施しない従来の油圧ショベルに対して本旋回制御装置の制御を適用する場合には、コントローラ１０の内部に記録されるソフトウェアの変更のみで対応することができ、コストを低減させることができる。
一方、図６（ｂ）に示すように、フロント作業装置３０が最小旋回半径まで縮められ、最大水平距離Ｒ_Aが所定水平距離Ｒ₀以下になると、条件１が成立し、旋回角度θに関わらずＰＭモータ４の動作が制限されない。このときの油圧ショベル２０の旋回領域を、図６（ｂ）中に二点鎖線で示す。このように、フロント作業装置３０が制限領域と干渉しない場合には、通常の旋回動作を行うことができ、良好な操作性を確保することができる。 Further, for example, when the control of the turning control device is applied to a conventional hydraulic excavator that does not perform the control for limiting the turning range, it can be dealt with only by changing the software recorded in the controller 10. Cost can be reduced.
On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the front working device 30 is contracted to the minimum turning radius and the maximum horizontal distance _RA becomes equal to or less than the predetermined horizontal distance R ₀ , the condition 1 is satisfied and the turning angle θ is related. Therefore, the operation of the PM motor 4 is not limited. The swivel region of the hydraulic excavator 20 at this time is indicated by a two-dot chain line in FIG. In this way, when the front work device 30 does not interfere with the restricted area, a normal turning operation can be performed, and good operability can be ensured.

また、上述の実施形態では、ＰＭモータ４の回転子４ａのモータ角速度を検出するためのセンサとして、ロータ部５ａ及びステータ部５ｂ間の電磁誘導を利用したレゾルバ５を用いているため、簡素な構成で正確なセンシングが期待できる。また、例えばロータリーエンコーダやジャイロセンサと比較して耐環境性に優れており、制御の信頼性を高めることができる。 In the above-described embodiment, since the resolver 5 using electromagnetic induction between the rotor portion 5a and the stator portion 5b is used as a sensor for detecting the motor angular velocity of the rotor 4a of the PM motor 4, a simple configuration is used. Accurate sensing can be expected with the configuration. Further, for example, it is excellent in environmental resistance as compared with a rotary encoder or a gyro sensor, and the reliability of control can be improved.

さらに、上述の実施形態では、図６（ａ）に示すように、旋回範囲設定部１６において旋回角度θの最大値θ_max及び最小値θ_minを設定しているため、旋回範囲のしきい値を定めることができ、制限領域と非制限領域との境界を正確に設定することができる。 Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 6A, the turning range setting unit 16 sets the maximum value θ _max and the minimum value θ _min of the turning angle θ. And the boundary between the restricted area and the non-restricted area can be set accurately.

［５．その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態では、上部旋回体２２の旋回範囲がモニタコンソール３へのオペレータ操作により設定されるものとしたが、より簡便な手法を用いて旋回範囲を設定することが考えられる。具体的には、旋回の基準位置（キャリブレーション位置）や旋回角度のしきい値となる位置（目標停止位置）まで機体を実際に旋回させた状態で所定のボタンを操作することにより、旋回範囲を設定する構成としてもよい。 [5. Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the above embodiment, the turning range of the upper turning body 22 is set by an operator operation on the monitor console 3, but it is conceivable to set the turning range using a simpler method. Specifically, a turning range is obtained by operating a predetermined button in a state where the aircraft is actually turned to a reference position (calibration position) for turning and a position (target stop position) that is a threshold value for turning angle. It is good also as a structure which sets.

例えば、油圧ショベル２０が図６（ａ）中に破線で示される姿勢で所定のボタンを押し、さらに、実線で示される姿勢で再びボタンを押す、という手順とする。この手順では、二回目のボタン操作が旋回範囲の境界値を設定するものであり、一回目のボタン操作は旋回範囲の境界値からの方向を設定するものであるとみなすことができる。このような手順により、極めて簡単に旋回範囲を設定することができる。 For example, the procedure is such that the excavator 20 presses a predetermined button in the posture shown by a broken line in FIG. 6A, and further presses the button again in the posture shown by a solid line. In this procedure, it can be considered that the second button operation sets the boundary value of the turning range, and the first button operation sets the direction from the boundary value of the turning range. By such a procedure, the turning range can be set very easily.

なお、旋回範囲内における境界値以外の任意の角度がわかれば、旋回範囲の境界値からの方向が定まるため、少なくとも二つ以上の角度が入力されれば、旋回範囲を設定することが可能である。
また、上述の実施形態では、停止制御部１７で算出された最大水平距離Ｒ_Aが所定水平距離Ｒ₀以下である場合に旋回範囲を制限しない構成であるが、このような構成に代えて、最大水平距離Ｒ_Aに応じて旋回範囲のしきい値を変更する構成とすることも考えられる。すなわち、最大水平距離Ｒ_Aが小さいほど、許容される旋回範囲が拡大するような設定とする。この場合、スティック３２やバケット３３の位置（座標）を考慮して、制限領域と干渉しない最大旋回範囲を算出することで、油圧ショベル２０の旋回動作をより柔軟に制御することができる。 If an arbitrary angle other than the boundary value within the turning range is known, the direction from the boundary value of the turning range is determined. Therefore, if at least two or more angles are input, the turning range can be set. is there.
In the above-described embodiment, the turning range is not limited when the maximum horizontal distance R _A calculated by the stop control unit 17 is equal to or less than the predetermined horizontal distance R _0. However, instead of such a configuration, _A configuration in which the threshold value of the turning range is changed according to the maximum horizontal distance R _A is also conceivable. That is, the allowable turning range is set to be expanded as the maximum horizontal distance _RA is smaller. In this case, the turning operation of the hydraulic excavator 20 can be controlled more flexibly by calculating the maximum turning range that does not interfere with the restricted area in consideration of the position (coordinates) of the stick 32 and the bucket 33.

本発明は、電気ハイブリッド型油圧ショベルや電動油圧ショベル等、電動旋回モータを備えた作業機全般に適用することができる。 The present invention can be applied to all working machines including an electric swing motor such as an electric hybrid hydraulic excavator and an electric hydraulic excavator.

１旋回操作レバー
２角度センサ（フロント位置センサ）
２ａブーム角度センサ
２ｂスティック角度センサ
２ｃバケット角度センサ
３モニタコンソール
４ＰＭモータ（電動モータ）
４ａ回転子
４ｂ固定子
４ｃ内表面
４ｄ外表面
５レゾルバ（角速度検出手段）
５ａロータ部
５ｂステータ部
５ｃ第一巻線
５ｄ第二巻線
５ｅ第三巻線
５ｆ第四巻線
５ｇ検出巻線
６ボールレース
６ａ内輪
６ｂ外輪
７バッテリ
８エンジン
１０コントローラ
１１目標旋回速度設定部
１２リミッタ
１３速度制御部（電動モータ制御手段）
１３ａモータ目標回転速度設定部
１３ｂ減算部
１３ｃ比例演算部
１３ｄ積分演算部
１３ｅ加算部
１３ｆ出力制限部
１４モータ実速度変換部
１５旋回角度算出部（旋回角度算出手段）
１６旋回範囲設定部（旋回範囲設定手段）
１７停止制御部（停止制御手段）
２０油圧ショベル（作業機械）
２１下部走行体
２２上部旋回体
２３旋回装置
２４カウンタウェイト
２５キャブ
２７油圧ポンプルーム
２８エンジンルーム
３０フロント作業装置
３１ブーム
３２スティック
３３バケット
４１モータ部
４２減速機構
４３出力軸
４４，４５歯車
４６，４７転がり軸受
４８ハウジング
Ｌ操作量
Ｖ₀ 目標旋回速度
Ｖ_0max 目標旋回速度の上限値
Ｖ_0min 目標旋回速度の下限値
Ｖ₁ 制御目標旋回速度
Ｖ_T 回転子の回転速度の目標値
Ｋ_P 比例ゲイン
（１／Ｔ_I）積分ゲイン
Ｖ₂ 目標回転速度
Ｖ_2max 目標回転速度の上限値
Ｖ_2min 目標回転速度の下限値
Ｖ_C 制御目標回転速度
Ｖ_rad 回転子の回転速度
Ｖ_R 回転子の実回転速度
θ 旋回角度
θ_min 旋回範囲の最小値
θ_max 旋回範囲の最大値
Ｒ_A 最大水平距離
Ｒ₀ 所定水平距離 1 Turning control lever 2 Angle sensor (front position sensor)
2a Boom angle sensor 2b Stick angle sensor 2c Bucket angle sensor 3 Monitor console 4 PM motor (electric motor)
4a Rotor 4b Stator 4c Inner surface 4d Outer surface 5 Resolver (angular velocity detection means)
5a Rotor portion 5b Stator portion 5c First winding 5d Second winding 5e Third winding 5f Fourth winding 5g Detection winding 6 Ball race 6a Inner ring 6b Outer ring 7 Battery 8 Engine 10 Controller 11 Target turning speed setting unit 12 Limiter 13 Speed controller (electric motor control means)
13a Motor target rotational speed setting unit 13b Subtraction unit 13c Proportional calculation unit 13d Integration calculation unit 13e Addition unit 13f Output limiting unit 14 Motor actual speed conversion unit 15 Turning angle calculation unit (turning angle calculation means)
16 Turning range setting unit (turning range setting means)
17 Stop control unit (stop control means)
20 Hydraulic excavator (work machine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Lower traveling body 22 Upper revolving body 23 Turning apparatus 24 Counterweight 25 Cab 27 Hydraulic pump room 28 Engine room 30 Front work apparatus 31 Boom 32 Stick 33 Bucket 41 Motor part 42 Deceleration mechanism 43 Output shaft 44, 45 Gears 46, 47 Rolling bearing 48 housing L operation amount V ₀ target turning velocity V _0max target rotation speed of the upper limit value V _0min target lower limit of the turning speed V ₁ control target turning velocity V _T rotor rotational speed target value K _P proportional gain (1 / T _I) actual rotational speed θ turning angle of the rotational speed V _R rotor integral gain V ₂ target speed V _2max target rotational speed upper limit V _2min target rotational speed lower limit value V _C control target rotational speed V _rad rotor θ _min Minimum value of turning range θ _max Maximum value of turning range R _A Maximum horizontal distance R ₀ Predetermined horizontal distance

Claims

A turning control lever for setting the turning speed of the upper turning body relative to the lower traveling body of the work machine;
An electric motor having a stator and a rotor, and rotating the upper swing body with respect to the lower traveling body by rotating the rotor with respect to the stator;
Angular velocity detection means built in the electric motor and detecting the angular velocity of the rotor relative to the stator as a motor angular velocity;
Electric motor control means for controlling the rotational speed of the electric motor so that the motor angular speed detected by the angular speed detection means has a magnitude corresponding to the turning speed set by the turning operation lever;
A turning angle calculating means for calculating a turning angle of the upper turning body with respect to the lower traveling body based on a time integral value of the motor angular speed detected by the angular velocity detecting means;
Turning range setting means for setting a turning range of the upper turning body relative to the lower traveling body;
Stop control means for stopping the operation of the electric motor so that the turning angle does not exceed the turning range set by the turning range setting means under the control of the electric motor by the electric motor control means;
A turning control device for a work machine, comprising:

The angular velocity detection means
A rotor portion that incorporates a first coil and rotates in conjunction with the rotor of the electric motor;
2. The resolver according to claim 1, wherein the resolver includes a second coil and a stator portion that is disposed apart from the rotor portion and is fixed to the stator. Swing control device for work machines.

The turning range setting means sets a boundary value of the turning range and a direction from the boundary value of the turning range;
The work according to claim 1 or 2, wherein the stop control means stops the operation of the electric motor at a position where the turning angle calculated by the turning angle calculating means coincides with the boundary value. Machine turning control device.

The turning range setting means sets a maximum value and a minimum value of the turning range;
The stop control means stops the operation of the electric motor at a position where the turning angle calculated by the turning angle calculation means coincides with the maximum value or the minimum value. 4. A turning control device for a work machine according to any one of 3 above.