JP2016166504A - ショベル、ショベルの制振方法 - Google Patents
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Abstract
Description
角速度を検出し、それに応じて走行補正値を生成することで、振動をキャンセルすることができる。
ピッチ軸周りの角加速度に加えて、あるいはそれに代えて、ピッチ軸周りの角速度にもとづいて、走行補正値を生成することで、振動を抑制することができる。
ショベル1は、走行油圧モータ500、駆動手段502、ピッチング検出部504、振動補正部510を備える。各ブロックの機能は、電気的または機械的、もしくはそれらの組み合わせによって実現されるものであり、各ブロックの構成および機能の実現方法は限定されない。
図4(a)、(b)は、ショベル1による除振制御を説明する図である。図4(a)、(b)には、クローラ2が停止しており、アタッチメント12により作業を行うショベル1が、横方向から示される。ショベル1は、アタッチメント12を介した反力により、ピッチ軸Y周りに振動する。ここでは理解の容易のため、角加速度ωY’はゼロとする。
図3に示すように、クローラ2と旋回体4では、異なる座標系が定義される。最も直接的には、クローラ2にセンサ540を取り付ければ、そのセンサ540によりピッチ軸Y周りの回転情報を直接得ることができる。しかしながら、クローラ2と旋回体4を跨ぐ配線を敷設することは現実的に困難であるから、この場合には、センサ540からの回転情報を旋回体4に送信するワイヤレス通信装置が必要となり、コストが高くなる。
第2の検出方法では、旋回体4側に、センサ542が配置される。センサ542は、ジャイロセンサが好適である。センサ542は旋回体4の旋回にともない回転するから、センサ542のx軸、y軸は、旋回体4の旋回に応じてz軸方向の旋回軸周りに回転する。
旋回角θZが180°あるいはその近傍のとき、ピッチ軸Yとピッチ軸yは反対向きとなり、ωY≒−ωyである。
旋回角θZが270°あるいはその近傍のとき、ピッチ軸Yとピッチ軸xは反対向きとなり、ωY≒−ωxである。図3はθZ=270°の状態を示す。
θZ=0°±Δθの第1範囲において、ωY=ωyを出力し、
θZ=90°±Δθの第2範囲において、ωY=ωxを出力し、
θZ=180°±Δθの第3範囲において、ωY=−ωyを出力し、
θZ=270°±Δθの第4範囲において、ωY=−ωxを出力してもよい。
ωY=Kx(θZ)ωx+Ky(θZ)ωy
図6(a)、(b)は、係数Kx,KyのθZ依存性の一例を示す図である。図6(a)の例では、θZ=0,90,180,270°の近傍でのみ、除振制御が有効となる。図6(b)の例では、遷移帯が設けられる。
図7は、実施の形態に係るショベル1の電気系統や油圧系統などのブロック図である。なお、図7では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。
実施の形態では、図2に示すように、角加速度ωY’と角速度ωYとそれぞれに応じた補正値τA,τVを生成し、走行補正値τSRを生成したが、本発明はそれには限定されない。振動補正部510は、角加速度ωY’に応じた補正値τA,角速度ωYに応じた補正値τVの一方のみを生成してもよい。
電気的な制御信号S11に応じて、走行油圧モータ2A、2Bのトルクを制御する方法は特に限定されない。コントロールバルブ17が電子制御可能であれば、コントローラ30からの制御信号S11をコントロールバルブ17に入力するようにしてもよい。あるいは、圧力センサ29で読み取ったレバー26Cに応じた圧力をτREFとしてコントローラ30に取り込み、τREF+τSRの演算を行って制御信号S11を生成してもよい。そして図7の走行油圧モータ制御用の油圧ライン27を省略してもよい。
また上述したように図2の加算器506に代えてセレクタを用いる場合、油圧ライン27と27’を切り替える切換弁を挿入してもよい。
実施の形態では、油圧ショベルに即して説明をしたが、旋回に電動機を用いるハイブリッドショベルにも本発明は適用可能である。
実施の形態では、角速度ωYあるいは角加速度ωY’にもとづいて走行補正値τSRを生成したが、本発明はそれには限定されない。それらに代えて、あるいはそれらに加えて、ピッチ軸Y周りの回転角θYにもとづいて第3補正値τθを生成してもよい。第3補正値τθは、回転角θYに係数Kθを乗じた値であってもよい。
実施の形態では、τREF、τSRがトルクのディメンジョンを有したが、本発明はそれには限定されず、速度あるいは位置のディメンジョンを有してもよい。この場合、τREFは速度指令値あるいは位置指令値となり、τSRは速度補正値あるいは位置補正値となる。
Claims (6)
- クローラと、
上部旋回体と、
前記クローラを駆動する走行油圧モータと、
前記クローラを基準としたピッチ軸周りの回転を検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部により検出された回転にもとづき走行補正値を生成する振動補正部と、
運転者による操作指令にもとづいた前記走行油圧モータの走行指令値と、前記走行補正値にもとづいて、前記走行油圧モータを駆動する駆動手段と、
を備えることを特徴とするショベル。 - 前記ピッチング検出部は、前記クローラを基準としたピッチ軸周りの角加速度を検出し、
前記振動補正部は、前記角加速度に第1係数を乗じて第1補正値を生成し、前記第1補正値に応じた前記走行補正値を出力することを特徴とする請求項1に記載のショベル。 - 前記ピッチング検出部は、前記クローラを基準としたピッチ軸周りの角速度を検出し、
前記振動補正部は、前記角速度に第2係数を乗算して第2補正値を生成し、前記第2補正値に応じた前記走行補正値を出力することを特徴とする請求項1または2に記載のショベル。 - 前記ピッチング検出部は、
前記上部旋回体に搭載され、前記上部旋回体を基準としたピッチ軸周りの第1回転情報と、前記上部旋回体を基準としたロール軸周りの第2回転情報と、を出力するセンサと、
前記センサの前記第1回転情報および前記第2回転情報にもとづき、前記クローラを基準としたピッチ軸周りの角加速度および/または角速度を生成する変換器と、
を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のショベル。 - クローラと、
上部旋回体と、
前記クローラを基準としたピッチ軸周りの回転を検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部により検出された回転をキャンセルするように、前記クローラを駆動する走行油圧モータを制御する駆動手段と、
を備えることを特徴とするショベル。 - クローラと上部旋回体を備えるショベルの制振方法であって、
前記クローラを基準としたピッチ軸周りの回転を検出するステップと、
前記ピッチ軸周りの回転運動をキャンセルするように、前記クローラを駆動するステップと、
を備えることを特徴とする制振方法。
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