JP4938153B2 - 作業機械の旋回制御装置、制御プログラム及び作業機械 - Google Patents
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Description
本発明は、電動機を動力源とする作業機械の旋回制御装置、制御プログラム及び作業機械に関し、特に操作性を改善したものに関する。
従来、建設作業機械では、動力源として油圧を使用するものがほとんどであった。たとえば、パワーショベルカーでは、エンジンによって油圧ポンプを駆動する。この油圧ポンプからの油圧によって駆動される油圧走行モータで無限軌道を回転走行させる。油圧ポンプからの油圧によって駆動される油圧旋回モータによって旋回体の旋回作業を行う。バケットの開閉やアームの伸縮も油圧ポンプからの油圧が供給される油圧シリンダによって行う。しかし、一般に、油圧を使用する油圧機器は、入力のエネルギーに対する仕事量の効率が50%程度である。さらに油圧機器は、回転動作に対して制動するときに、エネルギーを戻すことができず、圧力をリリーフ弁で開放して、熱に変換して捨てている。こうした背景から、近年、エンジンの燃費向上を行い、温室効果ガスの排出低減、運転コストの低減をめざしたハイブリッド建機の開発が盛んになってきた。
ハイブリッド建機では、エンジンによって発電機を駆動し、その電力で、電動油圧ポンプを駆動したり、旋回体を電動モータで駆動したりすることにより、エンジンを最も効率の良い運転域の一定回転数で回転させて、これによって生じた余剰エネルギーを蓄電して必要時に使用するなど、システム全体でエネルギー効率を向上させる工夫が行われている。特に旋回作業においては旋回体の旋回、停止動作が頻繁に行われるので、油圧モータよりも高効率で、かつ制動時に発電回生によるエネルギー回生が行われ、この回生されたエネルギーの再利用が可能な電動旋回システムを用いる例が多い。
従来の油圧旋回モータでは、操作者は油圧旋回モータ付属の油圧バルブの開度を指示するレバーを直接操作するので、レバー全開時に油圧旋回モータへの圧力が最大となり、最大加速度でかつ最大圧力(=最大トルク)が得られる。たとえば、旋回アームの先端のバケットが土壁に押し当てられて停止したとしても、そのとき発生した余剰圧力は油圧旋回モータ付属のリリーフバルブから開放されるので、油圧によりかけられる圧力がそのまま土壁への押し当て力として維持され、レバーを戻した場合には油圧旋回モータへの圧力が減少する。従って、感覚的に操作上の違和感はないものと思われる。
しかし、電動機によって旋回制御を行う場合、一般的な電動機制御システムでは、速度目標値が入力され、速度実際値と速度目標値との偏差があれば、その偏差に応じて電動機へのトルク目標値が発生し、そのトルク目標値に応じたトルクを発生するように加速され、速度目標値と速度実際値が一致した時点で定トルク加速となる。作業機械に電動機制御システムを適用し、土壁等へバケットの衝突や押し当て作業を行った場合、旋回体の速度実際値がゼロになり、速度実際値と速度目標値との差が急激に上昇する。一般的な制御システムでは、速度偏差をPI調節器で比例積分するが、その出力すなわちトルク目標値は、PI調節器の積分時定数に従って飽和する。トルク目標値が飽和したとき、その飽和トルク(最大トルク)で押し当て作業を継続する限り問題はないが、操作レバーを戻す操作を行っても、速度実際値がゼロであるので、PI調節器は積分動作を続け、トルク目標値は飽和したままとなる。言い換えれば、いったん押し当て作業に入ってトルクが飽和してしまえば、操作レバーを逆転までもどしてPI調節器入力を逆転させて負の積分動作を起こさせなければ、トルク目標値を小さくすることができず、レバー操作はON/OFF制御のようになり、操作レバーの操作によって押し当てトルクを制御することは不可能となる。
特許文献1によれば、操作レバーの操作量によって速度偏差を求め、この速度偏差によって減速トルクを制御している。具体的には、操作量が最大のときには最大加速トルクを発生させ、操作レバーの位置が中立すなわち速度指令ゼロまたは近傍で最大の制動トルクを発生させるようにしている。また操作量に応じて加速トルクや制動トルクの大きさを制御するようにしている。特許文献2によれば、押し付け作業時に操作量に応じて、速度制御に代えてトルク制御あるいはトルク制限を加えている。特許文献3では、操作量から速度目標値とトルク制限値を演算している。
特許文献1の技術によれば、速度偏差の関数としてトルク最大値を決めており、最大加速で土壁への押し当て状態になるとトルクは飽和し、操作レバー戻し操作をして速度偏差が小さくなっても、かなりの戻し操作をしなければトルク減少にならず、操作レバーを多少戻した操作ではトルク飽和のままが持続し、操作者の操作感覚に合致しない。特許文献2の技術によれば、操作レバーの中立位置近傍や途中で押し付け状態になってしまった場合、その位置から操作レバーを操作した量がトルクとして付加されるが、これでは操作レバーの上限で押し付けになったとき、操作量を加えることができないし、操作レバーの中立位置近傍で押し付けになった場合、大きな操作量すなわちトルクを加えることができ、操作レバー位置に対するトルクの絶対量が感覚的に一致しない問題がある。特許文献3の技術によれば、操作量によってトルク限界値が演算されても、押し付け作業で停止した場合、あらかじめ設定されたトルク限界値でしか駆動できない。戻し操作を行った場合、戻し操作量が適切に反映されるようになっていない。
本発明は、操作者の操作感覚に合致した制御を行え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。
本発明の一態様の作業機械の旋回制御装置は、操作部を有している。操作部は、例えば中立位置から正転方向と逆転方向とにそれぞれ操作可能であり、正転方向及び逆転方向への中立位置から操作量を表す操作信号を出力可能なものである。前記操作部の操作量に応じた速度に、旋回体を旋回させる電動機を制御する速度制御モードにおいて、前記電動機の速度がほぼゼロになったとき、前記操作部の操作量に応じた速度と前記電動機の速度との偏差を積分する積分器の時定数を大きくする時定数変更器と、前記時定数が大きくされた状態において、前記操作部が操作されたとき、前記操作部の操作前のトルクに、操作後の前記操作部の操作量に応じたトルクを加算した値に、前記電動機のトルクがなるように、前記電動機を制御するトルク制御モードとする第1のモード変更部と、前記トルク制御モードにおいて前記操作部が逆転操作されたとき、前記速度制御モードに変更する第2のモード変更部とが、設けられている。
このように構成された作業機械の旋回制御装置では、速度制御モードにおいて、旋回体が固定物、例えば土壁に接触して、その速度がほぼゼロになったとき、積分器の時定数が大きくされる。従って、操作部が現在の操作量を維持していても、積分器の出力は増加していくので、電動機のトルクが大きくなり、土壁を破壊することができる。もし破壊することができずに、作業員が追加して操作部の操作を行うと、トルク制御モードに変更される。しかも、操作部の操作前のトルクに、操作後の操作部の操作量に応じたトルクを加算した値に、前記電動機のトルクがなるように電動機を制御するので、操作部を例えば中立位置側にわずかでも戻すように操作した場合、電動機のトルクは小さく制御され、トルクは弱くなる。トルク制御モードに変更していない状態で、操作部を戻しても、中立位置まで戻さない限り、操作部の操作量に応じた速度と電動機の速度との偏差は大きな値であり、これが積分器に供給されているので、積分器の出力はゼロにならず、電動機の速度は変化せず、作業員は戸惑うことになる。しかし、トルク制御を行うことによって、このような問題は生じない。
前記積分器が飽和したとき、前記トルク制御モードとする第3のモード変更部を設けることもできる。上述したように操作部を戻す前に積分手段が飽和したとき、速度制御モードのままでは、操作部を中立位置側から逆転方向側まで操作しない限り、電動機の速度は遅くならない。しかし、トルク制御モードにすることによって、上述したように操作部を戻すと電動機の速度が遅くなり、作業員が戸惑うことを防止できる。
トルク制御モードにおいて、前記電動機の速度がほぼゼロの状態で前記操作部の予め定めた時間あたりの操作量が予め定めた基準値よりも大きいとき、前記操作部の操作によって前記前記電動機が発生するトルクを大きくし、前記操作部の前記予め定めた時間あたりの操作量が前記予め定めた基準値よりも小さいとき、前記操作部の操作によって前記電動機が発生するトルクを小さくする手段を設けることもできる。
このように構成すると、電動機の速度がほぼゼロの状態において予め定めた時間あたりの操作部の操作量が多いということは、電動機が発生しているトルクが小さくて土壁のような固定物をなかなか破壊することができていないと作業員が感じていると考えられる。従って、電動機が発生するトルクを大きくしている。また電動機の速度がほぼゼロの状態において予め定めた時間あたりの操作部の操作量が少ないということは、電動機が発生しているトルクが大きすぎると作業員が感じていると考えられる。従って、トルクを小さくしている。このように制御することによって、作業員が操作したい意図にマッチした制御を行うことができる。
前記速度制御モードにおいて、前記操作部の予め定めた時間あたりの操作速度が予め定めた速度基準値よりも大きいとき、前記操作部の操作による前記電動機の速度を速くし、前記操作部の前記予め定めた時間あたりの操作速度が前記予め定めた速度基準値よりも小さいとき、前記操作部の操作による前記電動機の速度を遅くする手段を設けることもできる。
このように構成すると、速度制御モードにおいて予め定めた時間あたりの操作部の操作量が多いということは、電動機の速度が遅いと作業員が感じていると考えられるので、電動機の速度を速くしている。また予め定めた時間あたりの操作部の操作量が少ないということは、電動機の速度が速いと作業員が感じていると思われるので、電動機の速度を遅くしている。このようにすることによって、作業員が操作したい意図にマッチした制御を行うことができる。
本願発明の他の態様は、上記と同様な構成の作業機械の旋回制御プログラムと作業機械であるので、詳細な説明は省略する。
図1に本発明の1実施形態の建設作業機械(図示せず)の旋回制御装置のブロック線図を示す。建設作業機械に搭載されたエンジン1が発電機2を回転させ、発電機2と同軸に直結された機械負荷3、例えば油圧ポンプも駆動する。発電機2が発生する交流電圧は、コンバータ4によって直流化され、平滑コンデンサ5によって平滑され、インバータ6で交流化され、図示していない旋回体、例えばアームの旋回用の電動機7に供給される。
電動機7は、例えばPMSM(永久磁石型同期電動機)であり、その制御は、この実施形態では、一般的なベクトル制御システムで行われている。このベクトル制御システムでは、インバータ6の出力電流である3相電流が検出器22a、22b、22cによって検出される。検出された3相電流は3相2相変換器16で固定子座標系の2相電流に変換される。その後、変換された2相電流は、電動機7の磁極位置を検出する位置センサ8の出力に基づいて、ベクトルアナライザ14によって回転子座標系の励磁電流Idと、磁極軸に直交するトルク電流Iqとに分離される。励磁電流Id及びトルク電流Iqそれぞれに対して目標値制御信号が積分調節器12a、12bによって生成される。これらがベクトル合成器13で合成され、2相3相変換器15、電流調整器17及びパルス分配器21を介してインバータ6に供給され、インバータ6を制御する。その結果、電動機7のトルクが調整される。これは一般的なベクトル制御方式であり、詳細の説明は行わない。電動機7の出力電流は、3相全てを検出したが、2相のみを検出し、これらを基に3相の出力電流を演算で求めることも可能である。
なお、励磁電流IdはPMSMでは通常ゼロに目標設定がされ、速度に応じて弱め界磁を行う場合は、弱め界磁磁束演算器23によって速度対磁束パターンがつくられ、励磁電流Idのゼロ目標値から差し引かれる。本発明ではこの弱め界磁部分は無関係である。
本発明の主たる部分は、トルク電流Iqの目標値制御に関する。ここで、操作部、例えば操作レバー9は、作業機械の旋回における、旋回アーム等の正転逆転の速度を指示して旋回アーム等を作動させるものである。操作レバー9は、ジョイスティックのように電気信号等によって操作量を表し、その操作量が操作方向も含めて速度目標値N*として出力される。速度目標値N*から速度演算器24の出力である速度実際値Nが減算器10aで差し引かれ、速度偏差ΔNとなって、積分器、例えば比例積分調節器10に入力される。速度演算器24は、位置センサ8の出力である角度θを時間微分して、速度実際値Nを算出する。よく用いられるフィードバック制御動作と同様に、速度偏差が大きければ、偏差がゼロになるように比例積分調節器10から比例積分出力が出力され、これがトルク電流演算器11によって電動機7のトルク電流目標値Iq*に変換される。このトルク電流目標値Iq*と、ベクトルアナライザ14からのトルク電流Iqとの偏差が減算器11aで算出され、その偏差が積分調整器12aに供給される。これによって上述したように電動機7はトルクを発生して目標速度に到達しようとする。
前記のように制御系のおもな構成を述べたが、本発明を実現するため、速度演算器24の出力側には、旋回アームの速度がほぼゼロであるか判定するための速度しきい値設定器29と、速度しきい値設定器29の速度しきい値に基づいて旋回アームの速度がほぼゼロであるか検出するゼロ速度検出器30とが接続されている。ゼロ速度検出器30の出力が、第1乃至第3のモード変更部、例えば制御部19に供給されている。一方、操作レバー9が正転と逆転の中間地点で静止しているとき、指示を出す中立点検出器25と、操作レバー9が今までと逆方向に操作されたことを検出する逆動作検出器26とが操作レバー9に接続されている。これらの出力も制御部19に供給されている。操作レバー9の出力から操作レバー9が今までの操作方向から中立位置側に戻されたか判定する戻し判定器34の出力も、制御部19に供給されている。比例積分調節器10の出力の飽和を検出する飽和検出器35の出力も制御部19に供給されている。
操作レバー9の出力には操作レバー移動量検出器27が接続されている。操作レバー移動量検出器27は、操作レバー9が、或る位置に操作されているとき、その位置からの移動量を検出する。この操作レバー移動量検出器27の出力に、ホールド回路32bの出力が加算される。ホールド回路32bは、後述するように旋回アームの速度がほぼゼロと判定されたときの速度目標値N*をホールドしている。操作レバー移動力検出器27の出力とホールド回路32bのホールド値との加算器27aによる加算値は、操作レバー移動量トルク換算器28によってトルクに換算される。このトルク換算器28の出力は、トルク目標値接続スイッチ33bを介してトルク電流演算器11の入力側に供給されている。トルク目標値接続スイッチ33bは、制御部19によって開閉制御される。トルク電流演算器11の入力側には、比例積分調節器10の出力をホールドしたホールド回路32aの出力も供給される。
制御部19は、ホールド回路32aにホールド信号を供給し、速度目標値N*をホールドするホールド回路32bにホールド信号を供給する。また、制御部19は、トルク目標値接続スイッチ33bの開閉制御を行う。また、比例積分調節器10に接続されている時定数変更手段31の制御も制御部19が行う。
次に本発明の動作を図2乃至図4に従って説明する。図2は、上から速度目標値N*、操作レバー9の戻し検出信号(戻し判定器34の出力)、操作レバー9の逆転検出信号(逆動作検出器26の出力)、速度実際値N、比例積分調節器10の時定数の大小、制御モードの切替、速度偏差ΔN、トルク目標値T*、を、それぞれ時間軸を横軸にして表示している。
図2は、旋回作業中に押し当て作業が生じ、押し当て力を弱めるために操作レバー9をもどし、その後押し当て操作を止めるため操作レバー9を逆転にしたときのタイミングチャートを示している。N*は操作レバーの操作量とほぼ同じと見なすことが可能で、この例では簡単のため操作レバー量と速度目標値は、リニアな関係としてある。t=0から操作レバー9を操作して、正転回転させると、速度目標値N*が増加して、速度実際値Nはやや遅れて立ち上がり、起動時のみ速度偏差ΔNとトルク目標値T*は大きくなり、一定速度では、トルク目標値T*は一定となり、定トルクとなる。
t=t1で旋回ショベルが土壁などにあたり押し当て作業となったとき、速度実際値Nはゼロに近づいて、速度偏差ΔNが増加するので、トルク目標値T*は比例分と積分により増加を始める。ゼロ速度検出に従って制御部19が時定数変更器31を制御して、比例積分調節器10の積分時間を長くする。ゼロ速度状態で、操作レバー9を維持すると比例積分調節器10でトルクが積分され増加するため、この時定数はかなり長く設定するかあるいは図示していないが一定値でホールドとする。ゼロ速度が検出されたとき、制御部19は、ホールド回路32bにホールド信号を供給して、そのときの速度目標値N*をホールドしている。
t=t3において、押し当て作業のまま少し操作レバー9を戻すと、戻し判定器34により戻し検出信号が出力され、制御部19からのホールド信号により、比例積分調節器10の出力は、ホールド回路32aで保持される。このとき、操作レバー移動量演算器27で演算された操作レバー9を新たに操作させた量が、ホールド回路32bの出力(ゼロ速度になったときのN*)に加算され、この加算値が操作レバー移動量トルク換算器28でトルクに換算され、制御部19によってt=t3において閉じられたトルク目標値接続スイッチ33bを介して、ホールド回路32aの出力に加えられる。これによって、トルク制御モードになる。このときトルク目標値T*の値が、操作レバー9が戻されたことにより、小さくなる。速度制御モードのままでは、操作レバー9を戻しても、ΔNの値が大きいので、比例積分器10の出力は低下せず、速度は低下しないが、トルク制御モードでは低下している。
次にt=t4で操作レバー9を、中立位置を超えて逆転まで移動させた場合、制御部19により、トルク目標値接続スイッチ33bが開かれ、トルク制御モードは解除され、速度制御モードとなる。なお、この場合、ホールド回路32aのホールドは制御部19によって解除される。トルク目標値接続スイッチ33bが開放されるので、トルク目標値T*は、操作レバー9の位置による速度目標値N*と速度実際値Nとの差による速度偏差ΔNを比例積分した値となる。ここでトルク目標値は最初に速度目標値が入力されて積分を開始するように、比例積分調節器10はリセットされる。もし、解除しなければ以前のトルク制御の時の操作レバー量で積分された値に急激に変化するからである。そのような処理は、制御部19から行われている。
図3は、図2とほぼ同じ動作を示すが、押し当て作業になった後、t=t2でトルクが飽和したときに、飽和検出器35の出力に基づいて、制御部19がトルク目標値接続スイッチ33bを閉じて、速度制御をトルク制御に切り替える。その後、操作レバー9を戻す動作を行った場合、操作量を操作レバー移動量演算器27で求め、操作レバー移動量トルク換算器28でトルクに換算して、トルク電流演算器11の手前で比例積分調整器10の出力と加算される。速度制御モードでは、比例積分器10が飽和している場合、操作レバー10を、中立位置を超えて逆転方向にまで戻さない限り、速度を低下させることができない。しかし、比例積分器10が飽和した時点でトルク制御モードとしているので、操作レバー9を中立位置方向に戻すだけで(逆転方向まで戻さなくても)電動機の速度を低下させることができる。操作レバー9が中立点を越えて逆転側に移動した場合は、中立点検出器25の出力と逆動作検出器26の出力に基づいて、図2の例と同様に、制御部19によってトルク目標値接続スイッチ33bが開かれ、ただちに速度制御モードに切り替えられる。
図4は、押し当て作業となった後、トルクが飽和してトルク制御モードとなってその後押し当て作業の土砂や土壁などの障害が取り除かれて、実速度が発生した場合の動作を示している。速度実際値がt=t5でゼロ速度判定のスレシホールド値を超えた場合、ゼロ速度検出器30の出力に基づいて、制御部19が、トルク制御モードのあらゆる制約を解除してトルク目標値接続スイッチ33bを開いて、ただちに速度制御モードに切り替わる。ただし、比例積分調節器10は、リセットされず、直前の比例積分調整器10の出力に基づくトルクから速度制御が行われる。これは、押し当て作業が急に解除され、トルク加速による暴走で速度制御ができなくなることを防止するためである。
図5は、図1の構成で図2のタイミングチャート動作時の状態変化図であり、横軸にレバー操作量を示し、縦軸に、速度目標値とトルク目標値をとったもので、図中、t=0からt=t1、t=t2、t=t3 と推移するときの速度目標値とトルク目標値を示している。図中、t=0から速度制御動作でスタートし、t=t1までは速度制御モードで破線で示すように加速動作を行う。t=t1で押し当て動作となると、速度制御モードがはずれて、実線矢印で示すトルク目標値での動作に移行する。そこからはトルク制御モードとなり、t=t2でトルク飽和に至るまで積分動作によりトルクは増加し、t=t2から操作レバーをもどすと、操作量のもどりに応じてトルクは減算されて、t=t3のポジションへ移行する。t=t4で、操作レバーを逆転まで移動した場合、ゼロ速度を検知すると、ただちに速度制御に移行して、左側の座標に移行し、負の速度制御すなわち逆転モードとなる。図5では、操作レバー操作量に対して速度目標値やトルク目標値を、直線的に表示してあるが、これは例えば2次曲線状であってもかまわず、操作と速度に関する操作感覚にあわせたものであって良い。
図6は、主に制御部19の動作をフローチャートを示したもので、旋回装置の起動が開始され(ステップS2)、操作レバー9の操作によって旋回が開始される(ステップS4)。このときは、速度制御モードである。
次に、実速度ありの状態からゼロ速度になったかどうかの判断が制御部19で行われる(ステップS6)。この判断は、例えばゼロ速度検出器30がゼロ速度を検出しているか否か判定することで行われる。この判断の答えがノーの場合には、再びステップS6から繰り返す。この判断の答えがイエスの場合、操作レバー9が中立点に位置していないか制御部19が判断する(ステップS8)。この判断は、操作レバー9が中立点に位置していることを中立点検出器25が表しているか判断することによって行われる。この判断の答えがノーの場合には、ステップS6から再び実行する。この判断の答えがイエスであると、中立点でもなく実速度からゼロ速度になっているので、押し当て作業が行われて速度がゼロになっていると判断できる。従って、比例積分調節器10の積分時間を長くする動作を行う(ステップS10)。なお、同時に、ステップS10においてホールド回路32bに速度ゼロ時の速度目標値N*をホールドさせる。
ステップS10に続いて、操作レバー9の戻し操作が行われているか制御部19で判定する(ステップS12)。この判定は、戻し判定器34が戻し操作を検出しているか否か判断することによって行われる。この判断の答えがイエスの場合、即ち戻しがあれば、ホールド回路32aにホールド信号を供給して、元のトルク目標値(比例積分器10の出力)をホールド回路32aにホールドするとともに、トルク目標値接続スイッチ33を閉じる(ステップS14)。ホールド回路32bの出力(ゼロ速度時の操作レバー9の操作量)に、操作レバー移動量演算器27によって演算された操作レバー移動量が加算されて、これが操作レバー移動量トルク換算器28によってトルクに換算されて出力されているので、これがトルク目標値接続スイッチ33を閉じることによって、トルク目標値に加えられる。これによって、操作レバー9が戻されたならトルクは減少し、逆に操作レバー9を押し込んだならば、トルクは増加するようにトルク制御が行われる。
ステップS12の判断の答えがノーの場合、トルク飽和が生じているか判断する(ステップS16)。この判断は、飽和検出器35が飽和を検出しているか判断することによって行われる。この判断の答えがイエスの場合にも、ステップS14が実行され、トルク制御が行われる。
ステップS16の判断の答えがノーの場合、或いはステップS14が実行された後、逆転操作が生じたか判断する(ステップS18)。この判断は、逆動作検出器26が逆動作検出信号を出力しているか判断することによって行われる。即ち、速度制御モードにもどすかどうかを判定している。この判断の答えがイエスの場合、速度制御モードに戻すため、トルク目標値接続スイッチ33を開く(ステップS20)。
ステップS18の判断の答えがノーの場合、またはステップS20に続いて、実速度が発生したか判定する(ステップS22)。これは、ゼロ速度検出器30がゼロ速度を検出しなくなっているか判断することによって行われる。この判断の答えがイエスの場合、土壁がなくなるなど押し当て作業が急激になくなったことを表し、比例積分調節器10のホールドを解除して直前のトルク目標値を採用して、そこから速度制御モードに移行する(ステップS24)。ステップS22の判断の答えがノーの場合、或いはステップS24の実行後に、再びステップS6から実行して、この判定ループを繰り返す。
図7は、予め定めた時間が経過するごとに行われる処理で、旋回が停止して押し当て作業と判断される場合に、決められた時間内に操作者がレバーを大きく速く操作する頻度が高い場合には、より強い押し当てトルクを必要としていると判断して、電動機のトルク電流を制御する調節器のゲインを高くする。旋回停止ではなく回転操作を行っているときに操作者が操作レバーを大きく速く操作する頻度が高い場合は、より速い速度を必要としていると判断して、電動機の速度を制御する調節器のゲインを高くする。
まず、速度がゼロであるか判断する(ステップS30)。この判断の答えがイエスの場合、押し当て作業であると認識する(ステップS32)。そして押し当て作業において操作レバー9が操作されると(ステップS34)、そのレバー操作量を検出し(ステップS36)、時間あたりのレバー操作量が予め定めた基準よりも大きいか判断する(ステップS38)。この判断の答えがイエスの場合、押し当て力を強くする必要があるので、トルク電流ゲインを大きくする(ステップS40)。例えば積分調整器12aの時定数を大きくする。またステップS38の判断の答えがノーの場合、時間あたりのレバー操作量が予め定めた基準よりも小さいか判断する(ステップS42)。この判断の答えがイエスの場合、押し当て力を弱くする必要があるので、トルク電流ゲインを小さくする(ステップS44)。ステップS40またはステップS44に続いて、或いはステップS42の判断の答えがノーの場合、予め定めた時間の経過を待って(ステップS46)、再びステップS30から実行する。
ステップS30の判断の答えがノーの場合、通常の旋回動作と認識し(ステップS48)、通常の旋回動作で操作レバー9が操作されると(ステップS50)、そのレバー操作量が検出され(ステップS52)、時間あたりの操作速度が予め定めた基準よりも速いか判断し(ステップS54)、この判断の答えがイエスの場合、速度を速くする必要があるので速度ゲインを大きくする(ステップS56)。例えば比例積分調整器10の時定数を小さくする。ステップS54の判断の答えがノーの場合、時間あたりの操作速度が予め定めた基準よりも遅いか判断し(ステップS58)、その判断の答えがイエスの場合、速度を遅くする必要があるので速度ゲインを小さくする(ステップS60)。例えば比例積分器10の時定数を大きくする。ステップS56またはステップS60に続いて、或いはステップS58の判断の答えがノーの場合、予め定めた時間の経過を待って(ステップS62)、再びステップS30から実行する。
図1の実施形態では、旋回制御装置を各種機器によって構成したが、エンジン1、発電機2、コンバータ4、コンデンサ5、インバータ6、電動機7、位置センサ8、電流調整器17、操作レバー9、中立点検出器25を除く各機器は、マイクロコンピュータの制御プログラムによって実行することができる。
Claims (8)
- 操作部と、
前記操作部の操作量に応じた速度に、旋回体を旋回させる電動機を制御する速度制御モードにおいて、前記電動機の速度がほぼゼロになったとき、前記操作部の操作量に応じた速度と前記電動機の速度との偏差を積分する積分器の時定数を大きくする時定数変更器と、
前記時定数が大きくされた状態において、前記操作部が操作されたとき、前記操作部の操作前のトルクに、操作後の前記操作部の操作量に応じたトルクを加算した値に、前記電動機のトルクがなるように、前記電動機を制御するトルク制御モードとする第1のモード変更部と、
前記トルク制御モードにおいて前記操作部が逆転操作されたとき、前記速度制御モードに変更する第2のモード変更部とを、
具備する作業機械の旋回制御装置。 - 請求項1記載の作業機械の旋回制御装置において、前記積分器が飽和したとき、前記トルク制御モードとする第3のモード変更部を有する
作業機械の旋回制御装置。 - 請求項1記載の作業機械の旋回制御装置において、
前記トルク制御モードにおいて、前記電動機の速度がほぼゼロの状態で前記操作部の予め定めた時間あたりの操作量が予め定めた基準値よりも大きいとき、前記操作部の操作によって前記前記電動機が発生するトルクを大きくし、前記操作部の前記予め定めた時間あたりの操作量が前記予め定めた基準値よりも小さいとき、前記操作部の操作によって前記前記電動機が発生するトルクを小さくする手段を備えた作業機械の旋回制御装置。 - 請求項3記載の作業機械の旋回制御装置において、
前記速度制御モードにおいて、前記操作部の予め定めた時間あたりの操作速度が予め定めた速度基準値よりも大きいとき、前記操作部の操作による前記電動機の速度を速くし、前記操作部の前記予め定めた時間あたりの操作速度が前記予め定めた速度基準値よりも小さいとき、前記操作部の操作による前記電動機の速度を遅くする手段を備えた作業機械の旋回制御装置。 - 操作部の操作量に応じた速度に、旋回体を旋回させる電動機を制御する速度制御モードにおいて、前記電動機の速度がほぼゼロになったとき、前記操作部の操作量に応じた速度と前記電動機の速度との偏差を積分する積分器の時定数を大きくする時定数変更手段と、
前記時定数が大きくされた状態で前記操作部が操作されたとき、前記操作部の操作前のトルクに、操作後の前記操作部の操作量に応じたトルクを加算した値に、前記電動機のトルクがなるように、前記電動機を制御するトルク制御モードとする手段と、
前記トルク制御モードにおいて前記操作部が逆転操作されたとき、前記速度モードに変更する手段とを、
備えた作業機械の旋回制御プログラム。 - 請求項5記載の作業機械の旋回制御プログラムにおいて、
前記トルク制御モードにおいて、前記操作部の予め定めた時間あたりの操作量が予め定めた基準値よりも大きいとき、前記操作部の操作によって前記前記電動機が発生するトルクを大きくし、前記操作部の前記予め定めた時間あたりの操作量が前記予め定めた基準値よりも小さいとき、前記操作部の操作によって前記前記電動機が発生するトルクを小さくする手段を備えた作業機械の旋回制御プログラム。 - 請求項5記載の作業機械の旋回制御プログラムにおいて、
前記速度制御モードにおいて、前記操作部の予め定めた時間あたりの操作速度が予め定めた速度基準値よりも大きいとき、前記操作部の操作による前記電動機の速度を速くし、前記操作部の前記予め定めた時間あたりの操作速度が前記予め定めた速度基準値よりも小さいとき、前記操作部の操作による前記電動機の速度を遅くする手段を備えた作業機械の旋回制御プログラム。 - 作業機械の旋回体を旋回させる電動機と、
操作部と、
前記電動機を制御する制御装置とを、
具備し、前記制御装置は、前記操作部の操作量に応じた速度に前記電動機を制御する速度制御モードにおいて、前記電動機の速度がほぼゼロの状態であり、かつ前記操作部の操作量に応じた速度と前記電動機の速度との偏差を積分する積分器の時定数が大きくされた状態で、前記操作部が操作されたとき、前記操作部の操作前のトルクに、操作後の前記操作部の操作量に応じたトルクを加算した値に、前記電動機のトルクがなるように、前記電動機を制御するトルク制御モードとする手段と、
前記トルク制御モードにおいて前記操作部が逆転操作されたとき、前記速度制御モードに変更する手段とを、
具備する作業機械。
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