JP2019143379A - 旋回制御装置 - Google Patents
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Description
旋回制御装置10は、次のように作動する。以下では、上記の建設機械1の各構成要素については図1を参照して説明し、図2に示すフローチャートの各ステップについては図2を参照して説明する。
ステップS10では、コントローラ60は、走行操作部33の操作量(走行操作量)(例えば走行用レバー操作量)を判定する(走行操作量判定処理)。具体的には、走行操作量センサ44で検出された走行操作量が、閾値T1未満か否かが判定される。閾値T1は、コントローラ60に予め設定される(下記の閾値T2および閾値T3も同様)。この判定を行う理由は次の通りである。旋回体5は、旋回操作部31が操作されると、下部走行体に対して旋回する。また、旋回体5は、走行操作部33が操作されると、地面に対して旋回する場合がある。例えば、左右のクローラ(図示なし)が互いに逆向きに回転する場合など、左右のクローラの走行速度が相違する場合には、旋回体5は、地面に対して旋回する。ここで、旋回制御装置10では、下部走行体に対する旋回体5の旋回方向におけるハンチングの抑制を図っている。一方、旋回状態センサ42がジャイロセンサの場合は、旋回体5の旋回が、下部走行体に対する旋回か、地面に対する旋回か、判別できない。そこで、コントローラ60は、走行操作量を判定する。走行操作量が閾値T1未満の場合(YESの場合)は、ステップS20に進む。走行操作量が閾値T1以上の場合(NOの場合)は、ステップS20以降の処理を行わず、今回のフローを終了する(スタートに戻る)。なお、旋回状態センサ42がエンコーダの場合は、走行操作量判定処理(S10)を行う必要はない。
ステップS20では、コントローラ60は、ハンチングが検出されたか否かを判定する(ハンチング判定処理)。ハンチングは、操作者の意図に反して(操作者が旋回体5を振動させるような操作をしていない場合に)、旋回体5が旋回方向に振動する動作である。ハンチングは、旋回体5が旋回方向に加速(旋回加速)する時に発生する場合がある。ハンチングは、旋回体5が旋回方向に減速(旋回減速)する時に発生する場合がある。なお、以下では、旋回加速を単に「加速」という場合があり、旋回減速を単に「減速」という場合がある。ハンチングは、旋回モータ25に供給される作動油の流量が増減を繰り返すことで発生する。図3に、旋回体5の減速時のハンチングの例を示す。図3は、旋回体5の旋回速度と時間との関係を示すグラフである。図3では、旋回体5の減速の開始時から、旋回速度が一定(または略一定)の周波数で増減している、すなわち旋回体5がハンチングしている。
コントローラ60は、ハンチング判定処理でハンチングが検出されたと判定した場合(S20でYESの場合)に、ハンチング発生条件を記憶する(条件記憶処理)。条件記憶処理の詳細は次の通りである。
ステップS31では、コントローラ60は、旋回体5を加速させる操作(旋回加速操作)が検出されたか否かを判定する。さらに詳しくは、ハンチングが検出された時(S20でYESと判定された時)に、旋回加速操作が行われていたか否かが判定される。この判定は、旋回操作量センサ43で検出された旋回操作量に基づいて行われる。この判定では、旋回操作量が増加したか否かが判定される。具体的には、現在の(今回のフローの)旋回操作量が、所定時間前の(例えば前回のフローの)旋回操作量と閾値T2との和よりも大きいか否かが判定される。例えば、「今回の旋回操作量>(前回の旋回操作量+閾値T2)」であるか否かが判定される。旋回加速操作が検出された場合(YESの場合)、ステップS33に進む。旋回加速操作が検出されない場合(NOの場合)、ステップS32に進む。
コントローラ60は、ハンチング発生条件(図2では「条件」)を記憶する。コントローラ60に記憶されるハンチング発生条件は、ハンチングが検出された時(ハンチング検出時)(S20でYESと判定された時)の建設機械1の状態に基づいて決定される。ハンチング発生条件は、ハンチング抑制処理(S43、S44)を行うか否かを決定するために用いられる。記憶されるハンチング発生条件には、ハンチング検出時の建設機械1の状態が含まれる。記憶されるハンチング発生条件には、ハンチング検出時の建設機械1の状態に近い状態が含まれることが好ましい。
コントローラ60は、建設機械1の状態が、ハンチング発生条件を満たすか否かを判定する(条件判定処理)。コントローラ60は、現在の建設機械1の状態が、過去(前回のフロー以前、例えば前回の旋回以前)に記憶されたハンチング発生条件を満たすか否かを判定する。条件判定処理の詳細は、次の通りである。
コントローラ60は、条件判定処理でハンチング発生条件を満たすと判定した場合(S41またはS42でYESの場合)に、ハンチング抑制処理を行う。ハンチング抑制処理は、レギュレータ23に、旋回体5のハンチングを抑制する動作(ハンチング抑制動作)を行わせる制御である。ハンチング抑制動作の概要は、次の通りである。コントローラ60は、ポンプ21の吐出圧(図4に示すポンプ圧P)の変化量に対する、ポンプ21の流量(図4に示すポンプ流量Q)の変化量が減少するように(ゲインが下がるように)、ポンプ21の流量を制御する。ハンチング抑制動作を行う場合は、ハンチング抑制動作を行わない場合に比べ、ポンプ21の流量を減らす(図4の線図Ba参照)、または増やす(図4の線図Bb参照)。ハンチング発生の原因の例、および、ハンチング抑制動作の詳細は次の通りである。
ポンプ21から吐出される作動油の流量(図4に示すポンプ流量Q)が増減することで、旋回モータ25に供給される作動油の流量が増減し、旋回体5のハンチングが発生する場合がある。そこで、ポンプ流量Qの制御について説明する。コントローラ60は、ポンプ流量Qを、例えば次のように制御する。コントローラ60は、旋回モータ25を含むアクチュエータの操作量(レバー操作量)、および、ポンプ圧センサ41で検知したポンプ圧P(図4参照)に基づいて、ポンプ流量Qを増減させる。例えば、コントローラ60は、レバー操作量に比例(または略比例)するように、ポンプ流量Qを増減させる。また、例えば、コントローラ60は、ポンプ圧Pに応じて、ポンプ流量Qを増減させる、PQ(Pressure - Quantity of flow)制御を行う。PQ制御の例は次の通りである。図4に示すように、ポンプ圧Pとポンプ流量Qとの関係(PQ制御線図)が、コントローラ60に予め設定される。コントローラ60は、ポンプ圧センサ41で検出されたポンプ圧Pに対応する、ポンプ流量Qの目標値を、PQ制御線図に基づいて決定する。そして、コントローラ60は、実際のポンプ流量Qが、目標値のポンプ流量Qとなるように、レギュレータ23を制御する。
そこで、ハンチング抑制動作では、ポンプ圧Pの変化に対するポンプ流量Qの変化量を減らし、肩部分Sの急峻な変化を和らげる。ハンチング抑制動作には、ポンプ流量減少制御と、ポンプ流量増加制御と、がある。
ポンプ流量減少制御は、ハンチング抑制動作を行わない場合のポンプ流量Qに比べ、ハンチング抑制動作を行う場合のポンプ流量Qを減らす制御である。例えば、ハンチング抑制動作を行わない場合のポンプ流量Qの最大値は、流量Q1である。一方、ハンチング抑制動作を行う場合のポンプ流量Qの最大値を、流量Q1よりも小さい流量Q1aにする(ポンプ流量Qを頭切りする)。具体的には例えば、PQ制御線図は、次のように設定される。ポンプ圧PがP1a以上の場合、ポンプ流量Qは、ハンチング抑制動作が行われない場合と同様に設定される。ポンプ圧PがP1a未満の場合は、ポンプ流量Qを流量Q1aで一定とする(図4の線図Baを参照)。
ポンプ流量増加制御は、ハンチング抑制動作を行わない場合のポンプ流量Qに比べ、ハンチング抑制動作を行う場合のポンプ流量Qを増やす制御である。例えば、ハンチング抑制動作を行わない場合のPQ制御の設定トルクに比べ、ハンチング抑制動作を行う場合のPQ制御の設定トルクを増やす。具体的には例えば、ハンチング抑制動作を行わない場合の設定トルクは、流量Q1と圧力P1との積に比例する大きさであった。一方、ハンチング抑制動作を行う場合の設定トルクは、流量Q1と、圧力P1よりも大きい圧力P1bと、の積に比例する大きさである。さらに具体的には、ポンプ圧Pが圧力P1以上、圧力P1b未満の場合は、ポンプ流量Qを流量Q1で一定とする。また、ポンプ圧Pが圧力P1b以上の場合は、圧力P1bと流量Q1との積から決まるトルクを維持する(図4の線図Bbを参照)。
なお、ハンチング抑制動作は、上記の動作でなくてもよい。ハンチング抑制動作は、ハンチング抑制動作を行わない場合に対してPQ制御線図を変える動作である必要はない。例えば、ハンチング抑制動作は、コントロールバルブ27と旋回モータ25とにつながれる2本の油路を連通させる動作などでもよい。例えば、ハンチング抑制動作は、旋回操作部31の指令を変える動作(例えば、遅らせる、または小さくする)などでもよい。
上記のハンチング抑制処理(S43、S44)を実行するか否かを、選択部51で選択できる。コントローラ60は、ハンチング発生条件が満たされ(S41またはS42でYES)、かつ、ハンチング抑制処理を実行することが選択部51で選択されている場合、ハンチング抑制処理(S43、S44)を実行する。コントローラ60は、ハンチング抑制処理(S43、S44)を実行しないことが選択部51で選択されている場合は、ハンチング発生条件が満たされるか否かにかかわらず、ハンチング抑制処理(S43、S44)を実行しない。ハンチング抑制処理(S43、S44)を実行しないことにより、旋回体5の挙動や操作性に、ハンチング抑制動作が影響を与えることはない。選択部51は、例えば建設機械1の操作者(ユーザ)に操作されてもよく、サービスマンなどによって操作されてもよい。
例えば、建設機械1の周囲の状態の変化(現場変更などによる環境条件の変化)や、建設機械1の装備品の変化などにより、ハンチングが発生する条件が変化する場合がある。その結果、コントローラ60に記憶されたハンチング発生条件と、実際にハンチングが発生する条件と、が相違する場合がある。そこで、リセット部52の指令により、コントローラ60に記憶されたハンチング発生条件をリセット(消去)できる。なお、ハンチング発生条件がリセットされる際に、ハンチングが検出された時の旋回体5の周波数、振幅、および継続時間の情報がリセットされてもよい。ハンチング発生条件がリセットされた後、ハンチングが検出された場合(S20でYESの場合)は、ハンチング発生条件が再記憶される(S33、S34)。
送信部53は、ハンチングに関する情報を、建設機械1の外部に送信する。送信部53が送信する情報には、ハンチングが検出された時の、旋回体5の周波数、振幅、継続時間、および、ハンチング発生条件が含まれる。送信部53は、通信手段(無線および有線の少なくともいずれか)を介して、情報を送信する。送信部53は、ハンチングに関する情報を、いつ送信してもよく、例えばハンチングの検出時に送信してもよく、ハンチングの検出後に送信してもよい。送信部53は、インターネットを介して情報を送信してもよい。送信部53が送信する情報は、WEB(world wide web)を用いて閲覧などが可能なものでもよい。送信部53が送信した情報は、例えば、建設機械1の外部の外部記憶部M1に記憶される。外部記憶部M1は、例えば、建設機械1の稼働状況を管理するサーバなどである。ハンチングに関する情報が建設機械1の外部に送信されることで、建設機械1の外部の者が、ハンチングに関する情報を把握できる。建設機械1の外部の者は、例えば、建設機械1の管理者や設計者などである。例えば、ハンチングに関する情報を統計して、設計、開発などに利用できる(設計工程へフィードバックできる)。
図1に示す旋回制御装置10による効果は次の通りである。建設機械1の各構成要素については図1を参照し、各ステップ(S10〜S44)については図2を参照して説明する。
旋回制御装置10は、旋回体5を備える建設機械1に設けられる。旋回制御装置10は、ポンプ21と、旋回モータ25と、旋回状態センサ42と、レギュレータ23(ハンチング抑制手段)と、コントローラ60と、を備える。ポンプ21は、作動油を吐出する。旋回モータ25は、ポンプ21から作動油が供給されることで旋回体5を旋回させる。旋回状態センサ42は、旋回体5の旋回状態を検出する。レギュレータ23は、旋回体5のハンチングを抑制する動作であるハンチング抑制動作を行う。コントローラ60は、ハンチング判定処理(S20)と、条件記憶処理(S31〜S34)と、条件判定処理(S41、S42)と、ハンチング抑制処理(S43、S44)と、を実行する。
[構成2]コントローラ60は、条件判定処理(S41およびS42)でハンチング発生条件を満たさないと判定した場合(NOの場合)に、レギュレータ23にハンチング抑制動作を行わせない。
[構成3]旋回制御装置10は、旋回操作部31と、旋回操作量センサ43と、を備える。旋回操作部31は、旋回モータ25を作動させる指令を、操作量に応じて出力する。旋回操作量センサ43は、旋回操作部31の操作量を検出する。ハンチング発生条件には、旋回操作量センサ43に検出された旋回操作部31の操作量が含まれる。
[構成4]レギュレータ23(ハンチング抑制手段)は、ハンチング抑制動作を行う場合に、ハンチング抑制動作を行わない場合に比べ、図4に示すポンプ圧Pの変化量に対するポンプ流量Qの変化量が減少するように、ポンプ流量Qを減らす(線図Ba参照)。
[構成5]レギュレータ23は、ハンチング抑制動作を行う場合に、ハンチング抑制動作を行わない場合に比べ、ポンプ圧Pの変化量に対するポンプ流量Qの変化量が減少するようにポンプ流量Qを増やす(線図Bb参照)。
[構成6]旋回制御装置10は、ハンチング抑制処理を実行するか否かを指令する選択部51を備える。コントローラ60は、条件判定処理(S41またはS42)でハンチング発生条件を満たす(YES)と判定し、かつ、ハンチング抑制処理(S43、S44)を実行することが選択部51で選択されている場合、ハンチング抑制処理(S43、S44)を実行する。コントローラ60は、ハンチング抑制処理(S43、S44)を実行しないことが選択部51で選択されている場合、ハンチング発生条件を満たすか否かにかかわらず、ハンチング抑制処理(S43、S44)を実行しない。
[構成7]旋回制御装置10は、コントローラ60に記憶されたハンチング発生条件をリセットする指令を出力するリセット部52を備える。
[構成8]旋回制御装置10は、送信部53を備える。送信部53は、ハンチングが検出された時の、旋回体5の周波数、振幅、継続時間、および、ハンチング発生条件を、建設機械1の外部に送信する。
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、図1に示す回路の接続は変更されてもよい。例えば、図2に示すフローチャートのステップの順序は変更されてもよい。例えば、建設機械1構成要素の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、選択部51、リセット部52、および送信部53の少なくともいずれかが設けられなくてもよい。
5 旋回体
10 旋回制御装置
21 ポンプ
25 旋回モータ
23 レギュレータ(ハンチング抑制手段)
31 旋回操作部
42 旋回状態センサ
43 旋回操作量センサ
51 選択部
52 リセット部
53 送信部
60 コントローラ
Claims (8)
- 旋回体を備える建設機械の旋回制御装置であって、
作動油を吐出するポンプと、
前記ポンプから作動油が供給されることで前記旋回体を旋回させる旋回モータと、
前記旋回体の旋回状態を検出する旋回状態センサと、
前記旋回体のハンチングを抑制する動作であるハンチング抑制動作を行うハンチング抑制手段と、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記旋回状態センサが検出した旋回状態から取得した、前記旋回体の振動の周波数、振幅、および継続時間に基づいて、ハンチングが検出されたか否かを判定するハンチング判定処理と、
前記ハンチング判定処理でハンチングが検出されたと判定した場合に、ハンチングが検出された時の前記建設機械の状態に基づいて決定される条件であるハンチング発生条件を記憶する条件記憶処理と、
前記建設機械の状態が前記ハンチング発生条件を満たすか否かを判定する条件判定処理と、
前記条件判定処理で前記ハンチング発生条件を満たすと判定した場合に、前記ハンチング抑制手段に前記ハンチング抑制動作を行わせるハンチング抑制処理と、
を実行する、
旋回制御装置。 - 請求項1に記載の旋回制御装置であって、
前記コントローラは、前記条件判定処理で前記ハンチング発生条件を満たさないと判定した場合に、前記ハンチング抑制手段に前記ハンチング抑制動作を行わせない、
旋回制御装置。 - 請求項1または2に記載の旋回制御装置であって、
前記旋回モータを作動させる指令を、操作量に応じて出力する旋回操作部と、
前記旋回操作部の操作量を検出する旋回操作量センサと、
を備え、
前記ハンチング発生条件には、前記旋回操作量センサに検出された前記旋回操作部の操作量が含まれる、
旋回制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の旋回制御装置であって、
前記ハンチング抑制手段は、前記ハンチング抑制動作を行う場合に、前記ハンチング抑制動作を行わない場合に比べ、前記ポンプの吐出圧の変化量に対する前記ポンプの流量の変化量が減少するように前記ポンプの流量を減らす、
旋回制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の旋回制御装置であって、
前記ハンチング抑制手段は、前記ハンチング抑制動作を行う場合に、前記ハンチング抑制動作を行わない場合に比べ、前記ポンプの吐出圧の変化量に対する前記ポンプの流量の変化量が減少するように前記ポンプの流量を増やす、
旋回制御装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の旋回制御装置であって、
前記ハンチング抑制処理を実行するか否かを指令する選択部を備え、
前記コントローラは、
前記条件判定処理で前記ハンチング発生条件を満たすと判定し、かつ、前記ハンチング抑制処理を実行することが前記選択部で選択されている場合、前記ハンチング抑制処理を実行し、
前記ハンチング抑制処理を実行しないことが前記選択部で選択されている場合、前記ハンチング発生条件を満たすか否かにかかわらず、前記ハンチング抑制処理を実行しない、
旋回制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の旋回制御装置であって、
前記コントローラに記憶された前記ハンチング発生条件をリセットする指令を出力するリセット部を備える、
旋回制御装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の旋回制御装置であって、
ハンチングが検出された時の、前記旋回体の周波数、振幅、継続時間、および、前記ハンチング発生条件を、前記建設機械の外部に送信する送信部を備える、
旋回制御装置。
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