JP5062128B2 - Swing drive device for work machine - Google Patents

Swing drive device for work machine Download PDF

Info

Publication number
JP5062128B2
JP5062128B2 JP2008250257A JP2008250257A JP5062128B2 JP 5062128 B2 JP5062128 B2 JP 5062128B2 JP 2008250257 A JP2008250257 A JP 2008250257A JP 2008250257 A JP2008250257 A JP 2008250257A JP 5062128 B2 JP5062128 B2 JP 5062128B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
pressure
motor
turning
hydraulic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008250257A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010077763A (en
Inventor
昭 筒井
昌之 鹿児島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobelco Construction Machinery Co Ltd filed Critical Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP2008250257A priority Critical patent/JP5062128B2/en
Publication of JP2010077763A publication Critical patent/JP2010077763A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5062128B2 publication Critical patent/JP5062128B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、旋回体を有するショベルやクレーン等の作業機械に設けられ、当該作業機械を電動機により駆動する作業機械の旋回駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a turning drive device for a work machine that is provided in a work machine such as an excavator or a crane having a turning body and drives the work machine with an electric motor.

近年、作業機械の旋回体を駆動する手段として、従来の油圧アクチュエータに代え、エネルギー効率の高い電動アクチュエータの使用が検討されている。例えば特許文献1には、操作レバーの操作量に応じて目標速度を設定し、その目標速度と実際の旋回速度との偏差を用いて電動機の目標トルクを決定する旋回制御方法が開示されている。   In recent years, as a means for driving a revolving body of a work machine, use of an electric actuator with high energy efficiency has been studied in place of a conventional hydraulic actuator. For example, Patent Document 1 discloses a turning control method in which a target speed is set in accordance with an operation amount of an operation lever, and a target torque of an electric motor is determined using a deviation between the target speed and an actual turning speed. .

しかし、このような電動機制御では、レバー操作に対するアクチュエータの応答性が油圧駆動システムに比べて過敏となる。例えば、レバー中間領域においてレバー操作によって速度変更を行なうと、電動機が急激に速度変化し、その結果、ハンチングを起こしたりショックが発生したりするおそれがある。   However, in such motor control, the response of the actuator to the lever operation is more sensitive than the hydraulic drive system. For example, if the speed is changed by lever operation in the lever middle region, the electric motor changes rapidly, and as a result, hunting or shock may occur.

このような不都合を解消するため、特許文献2には、仮想の油圧回路モデルを利用して目標旋回速度を算定する装置が開示されている。具体的に、同文献2には、目標旋回速度と実際の旋回速度との偏差に基づくフィードバック制御を行うのに加え、油圧回路モデルについて設定されたメータイン流量、メータアウト流量、ブリードオフ流量についての支配方程式を連立させて数値積分法により時刻暦応答演算を行うことが記載されている。
特開2001−10783号公報 特開2003−333876号公報
In order to eliminate such inconvenience, Patent Document 2 discloses an apparatus for calculating a target turning speed using a virtual hydraulic circuit model. Specifically, in the same document 2, in addition to performing feedback control based on the deviation between the target turning speed and the actual turning speed, the meter-in flow rate, the meter-out flow rate, and the bleed-off flow rate set for the hydraulic circuit model are described. It describes that a time calendar response calculation is performed by a numerical integration method with simultaneous governing equations.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-10783 JP 2003-333876 A

前記特許文献2に記載される制御は、特許文献1に記載される従来の一般的なフィードバック制御、すなわち、目標旋回速度と実際の旋回速度との偏差に基づく制御を基本とするものであって、これを油圧回路モデルによる演算によって補正するだけであり、かつ、その演算は実際の検出値として操作レバーの操作量のみを採用するものであるので、特許文献1と同様、旋回体の慣性モーメントの変化に伴う旋回速度変化を反映させにくいという課題がある。また、多数の支配方程式からなる連立方程式を数値積分法で解く必要があるため、演算制御のためのプログラムが複雑となる。   The control described in Patent Document 2 is based on the conventional general feedback control described in Patent Document 1, that is, control based on the deviation between the target turning speed and the actual turning speed. Since this is only corrected by calculation using the hydraulic circuit model, and the calculation uses only the operation amount of the operation lever as the actual detection value, as in Patent Document 1, the moment of inertia of the revolving structure is used. There is a problem that it is difficult to reflect the change in the turning speed due to the change of. In addition, since it is necessary to solve simultaneous equations composed of a large number of governing equations by a numerical integration method, a program for arithmetic control becomes complicated.

本発明は、このような事情に鑑み、仮想の油圧回路モデルを利用しながら、簡単な演算動作で、作業機械の実際の旋回速度の変化が油圧回路特性に与える影響をも考慮した旋回駆動制御を行うことが可能な装置の提供を目的とする。   In view of such circumstances, the present invention is a swing drive control that takes into account the effect of changes in the actual swing speed of the work machine on the hydraulic circuit characteristics with a simple arithmetic operation using a virtual hydraulic circuit model. An object of the present invention is to provide an apparatus capable of performing the above.

前記課題を解決するための手段として、本発明は、旋回体を有する作業機械に設けられ、当該旋回体を旋回駆動するための装置であって、前記旋回体を旋回させる電動機と、前記旋回体の実際の旋回速度を検出する旋回速度検出手段と、前記旋回体の旋回速度を指定するために操作される操作部材を含み、その操作量に相当する指令信号を出力する操作装置と、前記旋回体を駆動する油圧モータと、当該油圧モータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記操作部材の操作量に対応して前記油圧モータについてのメータイン流量、メータアウト流量、及びブリードオフ流量をそれぞれ変化させる流量制御弁とを含む仮想の油圧回路モデルの特性に近似する特性で前記電動機を作動させるための旋回指令信号を作成して出力する演算制御装置とを備え、この演算制御装置は、前記操作部材の操作量と前記旋回体の旋回速度とに基づいて前記油圧モータの入口圧及び出口圧を想定するモータ圧想定手段と、その想定された入口圧と出口圧との差に基づいて前記電動機の目標トルクを演算し、この目標トルクに基づいて前記旋回指令信号を作成する指令信号作成手段とを含むものである。   As means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides an apparatus for driving a swiveling body provided in a work machine having a swivel body, the electric motor for swiveling the swivel body, and the swivel body A turning speed detecting means for detecting an actual turning speed of the turning body, an operating member operated to designate the turning speed of the turning body, and outputting a command signal corresponding to the operation amount; A hydraulic motor that drives the body, a hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the hydraulic motor, and a meter-in flow rate, a meter-out flow rate, and a bleed-off flow rate for the hydraulic motor that change according to the operation amount of the operation member, respectively. A calculation control device that creates and outputs a turn command signal for operating the electric motor with characteristics approximating those of a virtual hydraulic circuit model including a flow control valve The arithmetic control device includes motor pressure assumption means for assuming the inlet pressure and the outlet pressure of the hydraulic motor based on the operation amount of the operation member and the turning speed of the turning body, and the assumed inlet pressure. Command signal generating means for calculating a target torque of the electric motor based on a difference from the outlet pressure and generating the turning command signal based on the target torque is included.

この装置では、油圧モータ、油圧ポンプ、及び流量制御弁を含む油圧回路モデルが採用されるとともに、操作部材の操作量と旋回体の旋回速度とに基づいて前記油圧モータの入口圧及び出口圧が想定され、その想定された入口圧と出口圧との差に基づいて前記電動機の目標トルクが演算され、この目標トルクに基づいて旋回指令信号が作成されるので、実際の旋回速度の変化が油圧回路特性に与える影響を考慮した、より精度の高い制御を行うことができる。   In this apparatus, a hydraulic circuit model including a hydraulic motor, a hydraulic pump, and a flow rate control valve is adopted, and the inlet pressure and the outlet pressure of the hydraulic motor are set based on the operation amount of the operation member and the swing speed of the swing body. It is assumed that the target torque of the motor is calculated based on the difference between the assumed inlet pressure and outlet pressure, and a turning command signal is created based on this target torque. More accurate control can be performed in consideration of the influence on the circuit characteristics.

また、この装置では、複雑な演算動作を行うことなく前記旋回指令信号を作成することが可能である。具体的に、前記モータ圧想定手段が、前記操作装置の操作量に対応する旋回目標流量を演算する目標流量演算手段と、前記油圧モータへのメータイン流量、前記油圧モータからのメータアウト流量、及びブリードオフ流量をそれぞれ決定する基本流量決定手段と、前記目標流量演算手段が演算した旋回目標流量と、前記基本流量決定手段が決定した各流量とに基づき、前記油圧ポンプの吐出圧を演算するポンプ圧演算手段と、前記旋回速度検出手段が検出する旋回速度と、少なくとも前記基本流量決定手段が決定した各流量とに基づいて想定される前記油圧モータの入口圧及び出口圧を演算するモータ圧演算手段とを含み、前記基本流量決定手段は、前記旋回目標流量に基づいて前記メータアウト流量を決定し、前記ポンプ圧演算手段及び前記モータ圧演算手段がそれぞれ前記油圧ポンプの吐出圧及び前記油圧モータの入口圧を演算した後はこれらの差圧に基づいてメータイン流量を決定し、前記ポンプ圧演算手段が前記油圧ポンプの吐出圧を演算した後はその吐出圧と前記操作部材の操作量とに基づいてブリードオフ流量を決定するものによれば、複雑な支配方程式を解くことなく、簡単な演算制御動作で実際の旋回速度変化を考慮した油圧モータの差圧を想定することができる。   Further, in this apparatus, it is possible to create the turning command signal without performing a complicated calculation operation. Specifically, the motor pressure assumption means includes target flow rate calculation means for calculating a turning target flow rate corresponding to the operation amount of the operating device, meter-in flow rate to the hydraulic motor, meter-out flow rate from the hydraulic motor, and A basic flow rate determining means for determining each bleed-off flow rate, a pump for calculating a discharge pressure of the hydraulic pump based on a turning target flow rate calculated by the target flow rate calculating means and each flow rate determined by the basic flow rate determining means Motor pressure calculation for calculating an inlet pressure and an outlet pressure of the hydraulic motor assumed based on a pressure calculating means, a turning speed detected by the turning speed detecting means, and at least each flow rate determined by the basic flow rate determining means The basic flow rate determining means determines the meter-out flow rate based on the turning target flow rate, the pump pressure calculating means and the front After the motor pressure calculating means calculates the discharge pressure of the hydraulic pump and the inlet pressure of the hydraulic motor, respectively, the meter-in flow rate is determined based on these differential pressures, and the pump pressure calculating means determines the discharge pressure of the hydraulic pump. After calculating, according to what determines the bleed-off flow rate based on the discharge pressure and the operation amount of the operation member, it is possible to change the actual turning speed with a simple calculation control operation without solving a complicated governing equation. The differential pressure of the hydraulic motor can be assumed.

さらに、前記演算制御装置が、前記油圧モータ、前記油圧ポンプ、及び前記流量制御弁に加え、前記油圧モータの入口側及び出口側にそれぞれ設けられるリリーフ弁を含む油圧回路モデルの特性に近似する特性で前記電動機を作動させるための旋回指令信号を作成するものであり、この演算制御装置のモータ圧想定手段は、前記リリーフ弁によるリリーフ流量を決定するリリーフ流量決定手段をさらに含み、当該モータ圧想定手段のモータ圧演算手段は、前記旋回速度検出手段が検出する旋回速度と、少なくとも前記基本流量決定手段が決定した各流量及び前記リリーフ流量決定手段が決定するリリーフ流量とに基づいて想定される前記油圧モータの入口圧及び出口圧を演算し、前記リリーフ流量決定手段は、前記モータ圧演算手段により前記油圧モータの入口圧及び出口圧が演算された後は当該入口圧及び当該出口圧に基づいて各リリーフ弁のリリーフ流量を演算するものでは、メータイン流量、メータアウト流量、及びブリードオフ流量に加え、リリーフ流量を考慮に加えた、実際の油圧回路特性により近似した特性を実現することができる。。   Further, the arithmetic control device approximates the characteristics of a hydraulic circuit model including relief valves provided on the inlet side and the outlet side of the hydraulic motor in addition to the hydraulic motor, the hydraulic pump, and the flow rate control valve, respectively. And a motor pressure assumption means of the arithmetic and control unit further includes a relief flow rate determination means for determining a relief flow rate by the relief valve, and the motor pressure assumption The motor pressure calculating means is assumed based on the turning speed detected by the turning speed detecting means, at least each flow rate determined by the basic flow rate determining means, and the relief flow rate determined by the relief flow rate determining means. The inlet pressure and outlet pressure of the hydraulic motor are calculated, and the relief flow rate determining means is operated by the motor pressure calculating means. After calculating the inlet pressure and outlet pressure of the hydraulic motor, the relief flow rate of each relief valve is calculated based on the inlet pressure and outlet pressure. In addition to the meter-in flow rate, meter-out flow rate, and bleed-off flow rate, The characteristics approximated by the actual hydraulic circuit characteristics in consideration of the relief flow rate can be realized. .

さらに、前記モータ圧想定手段は、前記旋回体の旋回加速度に基づいて前記電動機のトルクのハンチングを抑制するための応答特性調整流量を演算する調整流量決定手段をさらに含み、当該モータ圧想定手段のモータ圧演算手段は、前記旋回速度検出手段が検出する旋回速度と、前記基本流量決定手段が決定した各流量と、前記リリーフ流量決定手段が決定するリリーフ流量と、前記調整流量演算手段が決定する調整流量とに基づいて想定される前記油圧モータの入口圧及び出口圧を演算するものでは、基本流量決定手段及びリリーフ流量決定手段が決定する流量に旋回加速度から演算される応答特性調整流量が加えられることにより、当該旋回加速度に基づくフィードバック制御の要素を加味することが可能であり、簡単な構成で油圧回路モデルの応答の安定性を高め、ハンチングを効果的に抑制することができる。   Further, the motor pressure assumption means further includes an adjustment flow rate determination means for calculating a response characteristic adjustment flow rate for suppressing torque hunting of the torque of the electric motor based on the turning acceleration of the turning body. The motor pressure calculating means determines the turning speed detected by the turning speed detecting means, each flow rate determined by the basic flow rate determining means, the relief flow rate determined by the relief flow rate determining means, and the adjusted flow rate calculating means. In the calculation of the inlet pressure and the outlet pressure of the hydraulic motor assumed based on the adjusted flow rate, the response characteristic adjusted flow rate calculated from the turning acceleration is added to the flow rate determined by the basic flow rate determining means and the relief flow rate determining means. It is possible to take into account the feedback control element based on the turning acceleration, and the hydraulic circuit with a simple configuration Enhance the stability of the response of Dell, it is possible to effectively suppress hunting.

以上のように、本発明によれば、油圧モータ、油圧ポンプ、及び流量制御弁を含む油圧回路モデルを用いるのに加え、操作部材の操作量と実際の旋回速度に基づいて前記油圧モータの入口圧と出口圧との差を想定し、その差圧に基づいて電動機の目標トルクを演算することにより、簡単な演算制御動作で、実際の旋回速度が油圧回路特性に与える影響をも考慮した、トルクショックの少ない旋回駆動制御を実現することができる効果がある。   As described above, according to the present invention, in addition to using the hydraulic circuit model including the hydraulic motor, the hydraulic pump, and the flow rate control valve, the inlet of the hydraulic motor is based on the operation amount of the operation member and the actual turning speed. Assuming the difference between the pressure and the outlet pressure and calculating the target torque of the motor based on the differential pressure, the influence of the actual turning speed on the hydraulic circuit characteristics is also considered with a simple calculation control operation. There exists an effect which can implement | achieve turning drive control with few torque shocks.

本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態では作業機械として油圧ショベルが例示されるが、本発明が適用される作業機械はこれに限られず、クレーン、その他、種々の旋回体を有する作業機械に広く適用することが可能である。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a hydraulic excavator is exemplified as the work machine. However, the work machine to which the present invention is applied is not limited to this, and can be widely applied to cranes and other work machines having various swiveling bodies. Is possible.

図1に示される油圧ショベルは、下部走行体1と上部旋回体2とを備え、上部旋回体2は回転軸R.Aまわりに旋回可能となるように前記下部走行体1に搭載される。   The hydraulic excavator shown in FIG. 1 includes a lower traveling body 1 and an upper swing body 2, and the upper swing body 2 has a rotation shaft R.P. It is mounted on the lower traveling body 1 so as to be able to turn around A.

前記上部旋回体2は、フロントアタッチメント3を含む。このフロントアタッチメント3は、ブーム3aおよびそのブーム3aを起伏動作させるブームシリンダ3bと、アーム3cおよびそのアーム3cを回動動作させるアームシリンダ3dと、バケット3eおよびそのバケット3eを回動動作させるバケットシリンダ3fとを備える。このフロントアタッチメント3の姿勢の変化が上部旋回体2全体の慣性モーメントを変化させ、その旋回速度に影響を与える。   The upper swing body 2 includes a front attachment 3. The front attachment 3 includes a boom 3a, a boom cylinder 3b for raising and lowering the boom 3a, an arm 3c and an arm cylinder 3d for rotating the arm 3c, a bucket 3e and a bucket cylinder for rotating the bucket 3e. 3f. The change in the posture of the front attachment 3 changes the moment of inertia of the entire upper swing body 2 and affects the turning speed.

前記上部旋回体2は、その他、フロントアタッチメント3の側方に配置されるキャビン4と、その後方に配置される図略のエンジン、油圧機器、タンク等と、これらを覆う機器カバー5とを含む。   In addition, the upper swing body 2 includes a cabin 4 disposed on the side of the front attachment 3, an unillustrated engine, a hydraulic device, a tank, and the like disposed behind the cabin 4, and a device cover 5 covering these. .

この油圧ショベルは、さらに、前記上部旋回体2を電動にて旋回させるための旋回駆動装置10を備える。この旋回駆動装置10は、図2に示されるように、電動機12と、電源14と、エンコーダ(旋回速度検出手段)16と、操作装置18と、コントローラ(演算制御装置)20とを備える。   The hydraulic excavator further includes a turning drive device 10 for electrically turning the upper swing body 2. As shown in FIG. 2, the turning drive device 10 includes an electric motor 12, a power source 14, an encoder (turning speed detecting means) 16, an operating device 18, and a controller (calculation control device) 20.

前記電動機12は、前記電源14からの電力供給を受けることにより前記上部旋回体2を旋回させるもので、当該電動機12の出力軸が減速機15を介して前記上部旋回体2に連結される。この電動機12は、ACサーボモータで構成されるが、DCサーボモータの適用も可能である。   The electric motor 12 turns the upper swing body 2 by receiving power supply from the power source 14, and an output shaft of the electric motor 12 is connected to the upper swing body 2 via a speed reducer 15. The electric motor 12 is composed of an AC servo motor, but a DC servo motor can also be applied.

前記電源14には、前記エンジンによって駆動される発電機、この発電機が生成する電力を蓄えるバッテリー、キャパシタ等が組み合わせて用いられる。この電源14は本発明に必須のものではなく、例えば作業機械の外部から電力供給を受けるものでもよい。   The power source 14 is a combination of a generator driven by the engine, a battery for storing electric power generated by the generator, a capacitor, and the like. The power source 14 is not essential for the present invention, and may be one that receives power from the outside of the work machine, for example.

前記エンコーダ16は、前記電動機12の出力軸の回転量を検出し、その検出信号を出力する。このエンコーダ16の出力信号の時間微分に基づいて前記上部旋回体2の旋回速度が検出される。   The encoder 16 detects the amount of rotation of the output shaft of the electric motor 12 and outputs a detection signal thereof. Based on the time differentiation of the output signal of the encoder 16, the turning speed of the upper turning body 2 is detected.

前記操作装置18は、前記キャビン4内の運転席の近傍に設けられ、回動操作可能な操作レバー(操作部材)と、その操作量を検出するポテンショメータとを含む。この操作レバーの操作方向及び操作量Lは、前記上部旋回体2の旋回方向及び旋回速度に対応づけられる。前記ポテンショメータは、前記操作方向に対応した正負の符号と前記操作量Lに対応した絶対値とをもつ操作信号を出力する。   The operating device 18 is provided in the vicinity of the driver's seat in the cabin 4 and includes an operation lever (operation member) that can be rotated and a potentiometer that detects the operation amount. The operation direction and the operation amount L of the operation lever are associated with the turning direction and the turning speed of the upper swing body 2. The potentiometer outputs an operation signal having a positive / negative sign corresponding to the operation direction and an absolute value corresponding to the operation amount L.

前記コントローラ20は、マイクロコンピュータ等からなり、前記エンコーダ16及び前記操作装置18からの出力信号を受け、図3に示すような仮想の油圧回路モデル50の特性に近似する特性で前記電動機を作動させるための旋回指令信号を作成して出力する演算制御装置として機能する。   The controller 20 is composed of a microcomputer or the like, receives output signals from the encoder 16 and the operation device 18, and operates the electric motor with characteristics approximating those of a virtual hydraulic circuit model 50 as shown in FIG. It functions as an arithmetic and control unit that creates and outputs a turn command signal for the purpose.

前記油圧回路モデル50は、この実施の形態では、前記上部旋回体2を駆動するための正逆回転可能な油圧モータ52と、当該油圧モータ52に作動油を供給する油圧ポンプ54と、当該油圧モータ52と当該油圧ポンプ54との間に介在するコントロールバルブ(流量制御弁)56と、一対のリリーフ弁57,58とを含むものとして想定される。   In this embodiment, the hydraulic circuit model 50 includes a hydraulic motor 52 capable of rotating forward and reverse to drive the upper swing body 2, a hydraulic pump 54 that supplies hydraulic oil to the hydraulic motor 52, and the hydraulic pressure It is assumed that a control valve (flow rate control valve) 56 interposed between the motor 52 and the hydraulic pump 54 and a pair of relief valves 57 and 58 are included.

前記コントロールバルブ56は、前記操作レバーの操作方向に対応した旋回方向に油圧モータ52を回すように弁体の位置が切換えられ、かつ、当該操作レバーの操作量Lに対応して前記油圧ポンプ54から前記油圧モータ52へのメータイン流量Qmi、前記油圧モータ52からのメータアウト流量Qmo、及び前記油圧ポンプ54からタンクへのブリードオフ流量Qbをそれぞれ変化させるように前記弁体が操作されるものとして想定される。前記各リリーフ弁57,58は、この実施の形態では、その一次圧が予め設定された圧力に到達した時点で開弁し、その開弁状態では当該一次圧に比例した流量で作動油をリリーフするものとして想定される。   The position of the valve body of the control valve 56 is switched so as to rotate the hydraulic motor 52 in a turning direction corresponding to the operation direction of the operation lever, and the hydraulic pump 54 corresponds to the operation amount L of the operation lever. The valve body is operated so as to change the meter-in flow rate Qmi from the hydraulic pump 52 to the hydraulic motor 52, the meter-out flow rate Qmo from the hydraulic motor 52, and the bleed-off flow rate Qb from the hydraulic pump 54 to the tank. is assumed. In this embodiment, each of the relief valves 57 and 58 is opened when the primary pressure reaches a preset pressure, and in the opened state, the hydraulic oil is relieved at a flow rate proportional to the primary pressure. Assumed to be.

なお、これらのリリーフ弁57,58の想定は本発明において必須ではない。また、旋回体の旋回方向が指定されない場合(すなわち旋回体が一方向にのみ旋回駆動される場合)には、油圧モータの入口側のみについてリリーフ弁が想定されればよい。   In addition, assumption of these relief valves 57 and 58 is not essential in the present invention. Further, when the turning direction of the swing body is not specified (that is, when the swing body is driven to swing in only one direction), a relief valve may be assumed only on the inlet side of the hydraulic motor.

このコントローラ20は、図4に示すように、モータ圧想定手段30と指令信号作成手段40とを備える。前記モータ圧想定手段30は、前記操作装置18から入力される操作レバーの操作量Lと、前記エンコーダ16から入力される信号により得られる上部旋回体2の旋回速度ωとに基づいて、前記油圧モータ52の入口圧Pmi及び出口圧Pmoを想定する。前記指令信号作成手段40は、想定された入口圧Pmiと出口圧Pmoとの差(モータ差圧ΔPm=Pmi−Pmo)に基づいて前記電動機の目標トルクToを演算し、この目標トルクToに基づいて前記旋回指令信号を作成する。   As shown in FIG. 4, the controller 20 includes a motor pressure assumption unit 30 and a command signal generation unit 40. The motor pressure assumption means 30 is based on the operation amount L of the operation lever input from the operation device 18 and the turning speed ω of the upper swing body 2 obtained from a signal input from the encoder 16. Assume an inlet pressure Pmi and an outlet pressure Pmo of the motor 52. The command signal generating means 40 calculates a target torque To of the electric motor based on a difference between an assumed inlet pressure Pmi and an outlet pressure Pmo (motor differential pressure ΔPm = Pmi−Pmo), and based on the target torque To To produce the turning command signal.

前記モータ圧想定手段30は、目標流量演算手段32と、基本流量決定手段33と、リリーフ流量決定手段34と、調整流量決定手段35と、ポンプ圧演算手段36と、モータ圧演算手段38とを含む。   The motor pressure assumption unit 30 includes a target flow rate calculation unit 32, a basic flow rate determination unit 33, a relief flow rate determination unit 34, an adjustment flow rate determination unit 35, a pump pressure calculation unit 36, and a motor pressure calculation unit 38. Including.

前記目標流量演算手段32は、前記操作レバーの操作量Lに対応する旋回目標流量Qoを演算する。具体的に、この目標流量演算手段32は、予め設定された、図5(a)に示すような操作量L−旋回目標流量Qoの関係を記憶し、この関係と前記操作量Lとに基づいて旋回目標流量Qoを算定する。   The target flow rate calculation means 32 calculates a turning target flow rate Qo corresponding to the operation amount L of the operation lever. Specifically, the target flow rate calculation means 32 stores a preset relationship of the operation amount L and the turning target flow rate Qo as shown in FIG. 5A, and based on this relationship and the operation amount L. To calculate the turning target flow rate Qo.

前記基本流量決定手段33は、前記のメータイン流量Qmi、メータアウト流量Qmo、及びブリードオフ流量Qbをそれぞれ決定する。具体的に、この基本流量決定手段33は、前記旋回目標流量Qoをそのまま前記メータアウト流量Qmoに設定する一方、メータイン流量Qmi及びブリードオフ流量Qbを初期段階では予め設定された初期値に設定する。そして、この初期値に基づき前記ポンプ圧演算手段36及び前記モータ圧演算手段38がそれぞれ後述のように油圧ポンプ54の吐出圧Pp及び油圧モータ52の入口圧Pmiを演算した後は、当該吐出圧Ppと当該入口圧Pmiの差に基づいてメータイン流量Qmiを算定し、前記ポンプ圧演算手段36が演算した吐出圧Ppと前記操作レバーの操作量Lとに基づいてブリードオフ流量Qbを算定する。   The basic flow rate determining means 33 determines the meter-in flow rate Qmi, the meter-out flow rate Qmo, and the bleed-off flow rate Qb, respectively. Specifically, the basic flow rate determining means 33 sets the turning target flow rate Qo as it is to the meter-out flow rate Qmo, while setting the meter-in flow rate Qmi and the bleed-off flow rate Qb to preset initial values in the initial stage. . Then, after the pump pressure calculation means 36 and the motor pressure calculation means 38 calculate the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 54 and the inlet pressure Pmi of the hydraulic motor 52 based on this initial value, respectively, the discharge pressure A meter-in flow rate Qmi is calculated based on the difference between Pp and the inlet pressure Pmi, and a bleed-off flow rate Qb is calculated based on the discharge pressure Pp calculated by the pump pressure calculation means 36 and the operation amount L of the operation lever.

前記リリーフ流量決定手段34は、前記各リリーフ弁57,58でのリリーフ流量を決定する。具体的に、各リリーフ弁57,58のリリーフ流量を初期状態では予め設定された初期値に設定し、前記のように油圧モータ52の入口圧Pmi及び出口圧Pmoが演算された後は、その入口圧Pmo及び出口圧Pmiと前記旋回方向とに基づき各リリーフ弁57,58のリリーフ流量を演算する。詳しくは、前記旋回方向に基づいて両リリーフ弁57,58がそれぞれ入口側、出口側のいずれであるのかを判別し、入口側のリリーフ弁のリリーフ流量をQri、出口側のリリーフ弁のリリーフ流量をQroとして算定する。   The relief flow rate determining means 34 determines the relief flow rate at each of the relief valves 57 and 58. Specifically, the relief flow rate of each relief valve 57, 58 is set to an initial value set in advance in the initial state, and after the inlet pressure Pmi and the outlet pressure Pmo of the hydraulic motor 52 are calculated as described above, Based on the inlet pressure Pmo and the outlet pressure Pmi and the turning direction, the relief flow rates of the relief valves 57 and 58 are calculated. Specifically, it is determined whether the relief valves 57 and 58 are on the inlet side or the outlet side based on the turning direction, Qri is the relief flow rate of the relief valve on the inlet side, and the relief flow rate of the relief valve on the outlet side. Is calculated as Qro.

前記調整流量決定手段35は、前記上部旋回体2の旋回速度ωの時間微分によりその旋回加速度βを求め、この旋回加速度βに基づいて応答特性調整流量Qajを演算する。この応答特性調整流量Qajは、前記電動機12の出力トルクのハンチングを抑制するために設定される調整用の流量である。   The adjustment flow rate determining means 35 obtains the turning acceleration β by time differentiation of the turning speed ω of the upper turning body 2 and calculates a response characteristic adjustment flow rate Qaj based on the turning acceleration β. This response characteristic adjustment flow rate Qaj is an adjustment flow rate set to suppress hunting of the output torque of the electric motor 12.

前記ポンプ圧演算手段36は、前記目標流量演算手段32が演算した旋回目標流量Qoと、前記基本流量決定手段33が決定した各流量Qmi,Qmo,Qbとに基づき、前記油圧ポンプ54の吐出圧Ppを演算する。   The pump pressure calculation means 36 is based on the turning target flow rate Qo calculated by the target flow rate calculation means 32 and the flow rates Qmi, Qmo, Qb determined by the basic flow rate determination means 33, and the discharge pressure of the hydraulic pump 54. Pp is calculated.

前記モータ圧演算手段38は、前記旋回速度ωに基づき、油圧モータ52を通過する作動油の流量であるモータ流量Qmtを演算するとともに、このモータ流量Qmtと、前記操作レバーの操作方向により指定される旋回方向と、前記基本流量決定手段33が決定した前記各流量Qmi,Qmo,Qbと、前記リリーフ流量決定手段34が決定する前記リリーフ流量Qri,Qroと、前記調整流量演算手段35が決定した前記調整流量Qajとに基づいて、想定される前記油圧モータ52の入口圧Pmi及び出口圧Pmoをそれぞれ演算する。   The motor pressure calculation means 38 calculates a motor flow rate Qmt, which is a flow rate of hydraulic oil passing through the hydraulic motor 52, based on the turning speed ω, and is designated by the motor flow rate Qmt and the operation direction of the operation lever. Turning direction, the flow rates Qmi, Qmo, Qb determined by the basic flow rate determining means 33, the relief flow rates Qri, Qro determined by the relief flow rate determining means 34, and the adjusted flow rate calculating means 35 Based on the adjusted flow rate Qaj, the assumed inlet pressure Pmi and outlet pressure Pmo of the hydraulic motor 52 are respectively calculated.

次に、このコントローラ20が行う演算制御動作を、図5に示される特性グラフと、図6に示されるフローチャートとを併せて参照しながら説明する。なお、この演算制御動作は、予め定められたサンプリング周期(例えば1msec)ごとに繰り返される。
(1)各種情報の取り込み(図6のステップS1)
コントローラ20は、操作装置18の操作レバーの旋回操作方向及び旋回操作量Lと、エンコーダ16によって検出される上部旋回体2の旋回速度ωとを取り込む。旋回操作量Lは、フル操作量に対する比率(%)として取り込まれる。
(2)旋回目標流量Qoの算定(ステップS2)
コントローラ20の目標流量演算手段32は、前記旋回操作量Lと、予め記憶している旋回操作量L−旋回目標流量Qoの関係とに基づいて、当該旋回操作量Lに対応する旋回目標流量Qoを算定する。この実施の形態では、前記関係として、図5(a)に示されるように操作量Lの増加とともに旋回目標流量Qoが増加し、操作量Lが100%及びその近傍領域では旋回目標流量Qoが最大値となる関係が設定される。
(3)基本流量及びリリーフ流量の決定(ステップS3,S4,S4′)
コントローラ20の基本流量決定手段33及びリリーフ流量決定手段34は、基本流量(メータイン流量Qmi、メータアウト流量Qmo及びブリードオフ流量Qb)と、油圧モータ入口側のリリーフ流量Qri及び油圧モータ出口側のリリーフ流量Qroの決定を行う。上述のように、リリーフ弁57,58のうちのいずれが入口側リリーフ弁で、いずれが出口側リリーフ弁であるかは、前記操作レバーの操作方向によって指定される旋回方向に基づいて判別される。
Next, the calculation control operation performed by the controller 20 will be described with reference to the characteristic graph shown in FIG. 5 and the flowchart shown in FIG. This arithmetic control operation is repeated every predetermined sampling period (for example, 1 msec).
(1) Capture various information (step S1 in FIG. 6)
The controller 20 takes in the turning operation direction and turning amount L of the operating lever of the operating device 18 and the turning speed ω of the upper turning body 2 detected by the encoder 16. The turning operation amount L is captured as a ratio (%) to the full operation amount.
(2) Calculation of turning target flow rate Qo (step S2)
The target flow rate calculation means 32 of the controller 20 is based on the turning operation amount L and the relationship between the turning operation amount L and the turning target flow rate Qo stored in advance, and the turning target flow rate Qo corresponding to the turning operation amount L. Is calculated. In this embodiment, as shown in FIG. 5A, in this embodiment, the turning target flow rate Qo increases as the operation amount L increases, and the turning target flow rate Qo is 100% in the operation amount L and in the vicinity thereof. The maximum relationship is set.
(3) Determination of basic flow rate and relief flow rate (steps S3, S4, S4 ')
The basic flow rate determining means 33 and the relief flow rate determining means 34 of the controller 20 include a basic flow rate (meter-in flow rate Qmi, meter-out flow rate Qmo and bleed-off flow rate Qb), a relief flow rate Qri on the hydraulic motor inlet side, and a relief flow on the hydraulic motor outlet side. The flow rate Qro is determined. As described above, which of the relief valves 57 and 58 is the inlet side relief valve and which is the outlet side relief valve is determined based on the turning direction specified by the operation direction of the operation lever. .

前記各流量のうち、メータアウト流量Qmoは、前記旋回目標流量Qoと等しいもの、あるいはこれを補正したもの(例えば調整係数を乗じたもの)として決定される。これに対し、その他の流量Qmi,Qb,Qri,Qroは、基本的に、後述のようにして算定される油圧ポンプ54の吐出圧Ppと油圧モータ52の入口圧Pmi及び出口圧Pmoとを用いて算出される(ステップS4)。ただし、これらの圧力Pp,Pmi,Pmoが算定される前の初期段階では(ステップS3でYES)、前記各流量Qmi,Qb,Qri,Qroがこれらの流量について予め設定された初期値に設定される(ステップS4′)。
(4)応答特性調整流量の算定(ステップS5)
この実施の形態に係るコントローラ20は、前記基本流量Qmi,Qmo,Qb及び前記リリーフ流量Qri,Qroに加え、応答特性調整流量Qajの算定をする。この応答特性調整流量Qajは、前記電動機12の出力トルクのハンチングを抑制するための補正を目的として導入される流量であり、この実施の形態では、予め設定された係数Kajと、前記旋回速度ωの時間微分により得られる旋回加速度β(=dω/dt)との積により与えられる。
(5)ポンプ吐出圧及びモータ圧の算定(ステップS6)
ポンプ圧演算手段36及びモータ圧演算手段38は、前記のようにして決定された各流量に基づき、油圧ポンプ54の吐出圧Pp並びに油圧モータ52の入口圧Pmi及び出口圧Pmoの算定をする。
Among the flow rates, the meter-out flow rate Qmo is determined to be equal to the turning target flow rate Qo or a corrected value (for example, multiplied by an adjustment coefficient). On the other hand, the other flow rates Qmi, Qb, Qri, Qro basically use the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 54 and the inlet pressure Pmi and the outlet pressure Pmo of the hydraulic motor 52 calculated as described below. (Step S4). However, in the initial stage before these pressures Pp, Pmi, and Pmo are calculated (YES in step S3), the flow rates Qmi, Qb, Qri, and Qro are set to initial values set in advance for these flow rates. (Step S4 ').
(4) Calculation of response characteristic adjustment flow rate (step S5)
The controller 20 according to this embodiment calculates a response characteristic adjustment flow rate Qaj in addition to the basic flow rates Qmi, Qmo, Qb and the relief flow rates Qri, Qro. This response characteristic adjustment flow rate Qaj is a flow rate introduced for the purpose of correction for suppressing hunting of the output torque of the electric motor 12, and in this embodiment, a preset coefficient Kaj and the turning speed ω Is given by the product of the turning acceleration β (= dω / dt) obtained by time differentiation of.
(5) Calculation of pump discharge pressure and motor pressure (step S6)
The pump pressure calculating means 36 and the motor pressure calculating means 38 calculate the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 54 and the inlet pressure Pmi and the outlet pressure Pmo of the hydraulic motor 52 based on the flow rates determined as described above.

具体的に、この実施の形態では、各圧力が次式を用いて算定される。   Specifically, in this embodiment, each pressure is calculated using the following equation.

Pp=∫[Kp*(Qo−Qmi−Qb)]dt
Pmi=∫[Kp*(Qmi−Qmt−Qri−Qaj)]dt
Pmo=∫[Kp*(Qmt−Qmo−Qro+Qaj)]dt
これらの式において、Kpは予め設定された係数、∫[Q]dtは、予め設定された時間内でのQの時間積分値を示す。また、モータ通過流量(油圧モータ52を通過する作動油の流量)Qmtは、前記旋回速度ωに予め設定された係数Kmtを乗ずることにより算出される。
Pp = ∫ [Kp * (Qo−Qmi−Qb)] dt
Pmi = ∫ [Kp * (Qmi−Qmt−Qri−Qaj)] dt
Pmo = ∫ [Kp * (Qmt−Qmo−Qro + Qaj)] dt
In these equations, Kp represents a preset coefficient, and ∫ [Q] dt represents a time integral value of Q within a preset time. Further, the motor passage flow rate (the flow rate of hydraulic oil passing through the hydraulic motor 52) Qmt is calculated by multiplying the turning speed ω by a preset coefficient Kmt.

このようにして算定された圧力Pp,Pmi,Pmoは、次回の演算制御動作での前記メータイン流量Qmi、前記ブリードオフ流量Qb、及び前記リリーフ流量Qri,Qroの算定に用いられる。具体的に、これらの流量は次式により算定される(前記のステップS4)。   The pressures Pp, Pmi, Pmo thus calculated are used for calculating the meter-in flow rate Qmi, the bleed-off flow rate Qb, and the relief flow rates Qri, Qro in the next calculation control operation. Specifically, these flow rates are calculated by the following equation (step S4).

Qmi=Kmi*(Pp−Pmi)(Pp≧Pmiの場合)
Qmi=0(Pp<Pmiの場合)
Qb=Pp*Kb*(100−γ*L)
Qri=Kr*Pmi
Qro=Kr*Pmo
ここで、Kmiは、操作量Lに対応して設定される係数であり、この実施の形態では、図5(b)に示されるように、微小操作領域では0に、この微小操作領域を超えると急増して一定値を維持するように、設定される。
Qmi = Kmi * (Pp−Pmi) (when Pp ≧ Pmi)
Qmi = 0 (when Pp <Pmi)
Qb = Pp * Kb * (100−γ * L)
Qri = Kr * Pmi
Qro = Kr * Pmo
Here, Kmi is a coefficient set in correspondence with the operation amount L. In this embodiment, as shown in FIG. 5B, the micro operation area is set to 0 and exceeds this micro operation area. It is set so as to increase rapidly and maintain a constant value.

また、γは、操作量Lについて予め設定された調整用係数であり、γ<1の範囲で適宜設定される。Kbは一定の係数である。   Further, γ is an adjustment coefficient set in advance for the operation amount L, and is appropriately set within a range of γ <1. Kb is a constant coefficient.

Krは、リリーフ弁57,58の一次圧(PmiまたはPmo)が設定値を超えた場合にのみ開弁するリリーフ弁57,58の特性を考慮して設定された係数であり、この実施の形態では、図5(c)に示されるようにモータ圧(PmiまたはPmo)が予め設定された下限圧Pminと上限圧Pmaxの間にある領域では0に、それ以外の領域ではほぼ一定の値に設定される。
(6)旋回指令信号の作成(ステップS7,S8)
コントローラ20の指令信号作成手段40は、前記のようにして算出された油圧モータ52の入口圧Pmiと出口圧Pmoの差であるモータ差圧ΔPm(=Pmi−Pmo)に予め設定された係数Ktを乗じたものを電動機目標トルクToとして算定し(ステップS7)、当該目標トルクToを得るために電動機12に入力すべき旋回指令信号を作成してこれを当該電動機12に向けて出力する(ステップS8)。これにより、当該電動機12による上部旋回体2の駆動が制御される。
Kr is a coefficient set in consideration of the characteristics of the relief valves 57 and 58 that open only when the primary pressure (Pmi or Pmo) of the relief valves 57 and 58 exceeds a set value. Then, as shown in FIG. 5 (c), the motor pressure (Pmi or Pmo) is set to 0 in the region between the preset lower limit pressure Pmin and the upper limit pressure Pmax, and is almost constant in the other regions. Is set.
(6) Creation of turn command signal (steps S7, S8)
The command signal generating means 40 of the controller 20 is configured to use a coefficient Kt preset to a motor differential pressure ΔPm (= Pmi−Pmo) that is a difference between the inlet pressure Pmi and the outlet pressure Pmo of the hydraulic motor 52 calculated as described above. Is calculated as a motor target torque To (step S7), and a turn command signal to be input to the motor 12 to obtain the target torque To is generated and output to the motor 12 (step S7). S8). Thereby, the drive of the upper turning body 2 by the electric motor 12 is controlled.

この旋回駆動装置10では、電動機12に入力するための旋回指令信号を作成するにあたり、油圧モータ52、油圧ポンプ54、及び流量制御弁であるコントロールバルブ56を含む油圧回路モデル50が採用されるのに加え、操作レバーの操作量(旋回操作量)Lと上部旋回体2の旋回速度ωとに基づいて前記油圧モータ52の入口圧Pmi及び出口圧Pmoが想定され、これらの差であるモータ差圧ΔPmに基づいて前記電動機の目標トルクToが演算され、この目標トルクToに基づいて旋回指令信号が作成されるので、実際の旋回速度の変化が油圧回路特性に与える影響を考慮した、より精度の高い制御を行うことができる。   In this turning drive device 10, a hydraulic circuit model 50 including a hydraulic motor 52, a hydraulic pump 54, and a control valve 56 that is a flow rate control valve is adopted when creating a turning command signal to be input to the electric motor 12. In addition, the inlet pressure Pmi and the outlet pressure Pmo of the hydraulic motor 52 are assumed based on the operation amount (turning operation amount) L of the operation lever and the turning speed ω of the upper turning body 2, and the motor difference that is the difference between them is assumed. Since the target torque To of the electric motor is calculated based on the pressure ΔPm and a turning command signal is created based on the target torque To, more accurate considering the influence of the actual turning speed change on the hydraulic circuit characteristics High control can be performed.

また、この装置では、従来のように多数の連立した支配方程式を解くといった複雑な演算動作を行うことなく、簡単な構成で前記旋回指令信号を作成することが可能である。具体的には、前記モータ圧想定手段30の目標流量演算手段32が演算した旋回目標流量Qoと、基本流量決定手段33が決定したメータイン流量Qmi、メータアウト流量Qmo、及びブリードオフ流量Qbとに基づいて、当該モータ圧想定手段30のポンプ圧演算手段36が油圧ポンプ54の吐出圧Ppを演算し、前記旋回速度ωと前記各流量とに基づいてモータ圧演算手段38が油圧モータ52の想定入口圧Pmi及び想定出口圧Pmoを演算し、その演算された各圧力Pp,Pmi,Pmoを用いて前記基本流量決定手段33が前記メータイン流量Qmiや前記ブリードオフ流量Qbを改めて演算するので、簡単な演算制御動作で実際の旋回速度変化を考慮した油圧モータの差圧を想定することができる。   Further, in this apparatus, it is possible to create the turning command signal with a simple configuration without performing a complicated calculation operation such as solving a large number of simultaneous governing equations as in the prior art. Specifically, the turning target flow rate Qo calculated by the target flow rate calculation unit 32 of the motor pressure assumption unit 30, the meter-in flow rate Qmi, the meter-out flow rate Qmo, and the bleed-off flow rate Qb determined by the basic flow rate determination unit 33 Based on this, the pump pressure calculation means 36 of the motor pressure assumption means 30 calculates the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 54, and the motor pressure calculation means 38 assumes the hydraulic motor 52 based on the turning speed ω and the flow rates. Since the inlet pressure Pmi and the assumed outlet pressure Pmo are calculated, and the basic flow rate determining means 33 calculates the meter-in flow rate Qmi and the bleed-off flow rate Qb anew using the calculated pressures Pp, Pmi, Pmo, it is easy. It is possible to assume the differential pressure of the hydraulic motor in consideration of the actual turning speed change in a simple calculation control operation.

特に、この実施の形態では、モータ圧想定手段30に含まれるリリーフ流量決定手段34が、油圧回路モデル50に含まれるリリーフ弁57,58のリリーフ流量を決定し、このリリーフ流量を加味したモータ入口圧Pmi及びモータ出口圧Pmoの演算が行われるので、実際の油圧回路特性により近似した特性を実現することができる。。   In particular, in this embodiment, the relief flow rate determining means 34 included in the motor pressure assumption means 30 determines the relief flow rates of the relief valves 57 and 58 included in the hydraulic circuit model 50, and the motor inlet taking this relief flow rate into consideration. Since the calculation of the pressure Pmi and the motor outlet pressure Pmo is performed, characteristics approximate to actual hydraulic circuit characteristics can be realized. .

さらに、この実施の形態では、前記モータ圧想定手段30に含まれる調整流量決定手段35が、上部旋回体2の旋回加速度βに基づいて、電動機トルクのハンチングを抑制するための応答特性調整流量を演算し、この流量を加味したモータ入口圧Pmi及びモータ出口圧Pmoの演算が行われるので、簡単な構成で油圧回路モデルの応答の安定性を高め、ハンチングを効果的に抑制することができる。   Further, in this embodiment, the adjustment flow rate determination means 35 included in the motor pressure assumption means 30 sets the response characteristic adjustment flow rate for suppressing the motor torque hunting based on the turning acceleration β of the upper turning body 2. Since the motor inlet pressure Pmi and the motor outlet pressure Pmo are calculated and the flow rate is taken into account, the stability of the response of the hydraulic circuit model can be improved with a simple configuration, and hunting can be effectively suppressed.

本発明の実施例及び比較例についてシミュレーションした結果を図7および図8に示す。図7は、比較例(図3に示す油圧回路モデル50を用いるがその流量調整は行わない例)でのレバー操作に対するモータ入口圧及び出口圧の想定値の変化と、これに基づいて演算される電動機目標トルクと、当該目標トルクに基づいて制御される旋回速度の時間変化を示したものであり、図8は、本発明の実施例に係るモータ入口圧及び出口圧の想定値、電動機目標トルク、及び旋回速度の時間変化を示したものである。   The simulation results for the examples of the present invention and comparative examples are shown in FIGS. FIG. 7 is a calculation based on changes in the assumed values of the motor inlet pressure and the outlet pressure with respect to lever operation in the comparative example (example in which the hydraulic circuit model 50 shown in FIG. 3 is used but the flow rate is not adjusted). FIG. 8 shows the assumed values of the motor inlet pressure and the outlet pressure, the motor target according to the embodiment of the present invention, and the time variation of the turning speed controlled based on the target torque. The time change of a torque and turning speed is shown.

図7に示される比較例では、レバー操作に応答するモータ圧、目標トルク、及び旋回速度の振動性がいずれも高いのに対し、図8に示される実施例では、本発明にかかる流量調整の実行により、前記モータ圧、目標トルク、及び旋回速度のいずれもが平滑化されてその振動成分が有効に減らされていることが分かる。   In the comparative example shown in FIG. 7, the vibration characteristics of the motor pressure, the target torque, and the turning speed in response to the lever operation are all high, whereas in the embodiment shown in FIG. 8, the flow rate adjustment according to the present invention is performed. As a result, it is understood that all of the motor pressure, the target torque, and the turning speed are smoothed and the vibration components are effectively reduced.

本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの外観図である。1 is an external view of a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention. 前記油圧ショベルに搭載される旋回駆動装置の構成図である。It is a block diagram of the turning drive device mounted in the said hydraulic excavator. 前記旋回駆動装置での旋回指令信号の作成のための演算制御に用いられる油圧回路モデルを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the hydraulic circuit model used for the calculation control for preparation of the turning command signal in the said turning drive device. 前記旋回駆動装置におけるコントローラ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 controller in the said turning drive device. (a)〜(c)は前記コントローラでの演算に用いられる諸特性を示すグラフである。(A)-(c) is a graph which shows the various characteristics used for the calculation in the said controller. 前記コントローラの演算制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation control operation | movement of the said controller. 本発明の比較例の応答特性を示すグラフである。It is a graph which shows the response characteristic of the comparative example of this invention. 本発明の実施例の応答特性を示すグラフである。It is a graph which shows the response characteristic of the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 下部走行体
2 上部旋回体
3 フロントアタッチメント
10 旋回駆動装置
12 電動機
16 エンコーダ(旋回速度検出手段)
18 操作装置
20 コントローラ(演算制御装置)
30 モータ圧想定手段
32 目標流量演算手段
33 基本流量決定手段
34 リリーフ流量決定手段
35 調整流量決定手段
36 ポンプ圧演算手段
38 モータ圧演算手段
40 指令信号作成手段
50 油圧回路モデル
52 油圧モータ
54 油圧ポンプ
56 コントロールバルブ
57,58 リリーフ弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower traveling body 2 Upper turning body 3 Front attachment 10 Turning drive device 12 Electric motor 16 Encoder (turning speed detection means)
18 controller 20 controller (arithmetic controller)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 Motor pressure assumption means 32 Target flow rate calculation means 33 Basic flow rate determination means 34 Relief flow rate determination means 35 Adjustment flow rate determination means 36 Pump pressure calculation means 38 Motor pressure calculation means 40 Command signal preparation means 50 Hydraulic circuit model 52 Hydraulic motor 54 Hydraulic pump 56 Control valve 57, 58 Relief valve

Claims (4)

旋回体を有する作業機械に設けられ、当該旋回体を旋回駆動するための装置であって、
前記旋回体を旋回させる電動機と、
前記旋回体の実際の旋回速度を検出する旋回速度検出手段と、
前記旋回体の旋回速度を指定するために操作される操作部材を含み、その操作量に相当する指令信号を出力する操作装置と、
前記旋回体を駆動する油圧モータと、当該油圧モータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記操作部材の操作量に対応して前記油圧モータについてのメータイン流量、メータアウト流量、及びブリードオフ流量をそれぞれ変化させる流量制御弁とを含む仮想の油圧回路モデルの特性に近似する特性で前記電動機を作動させるための旋回指令信号を作成して出力する演算制御装置とを備え、
この演算制御装置は、前記操作部材の操作量と前記旋回体の旋回速度とに基づいて前記油圧モータの入口圧及び出口圧を想定するモータ圧想定手段と、その想定された入口圧と出口圧との差に基づいて前記電動機の目標トルクを演算し、この目標トルクに基づいて前記旋回指令信号を作成する指令信号作成手段とを含むことを特徴とする作業機械の旋回駆動装置。
A device provided in a work machine having a swivel body for driving the swivel to swivel,
An electric motor for turning the turning body;
A turning speed detecting means for detecting an actual turning speed of the turning body;
An operating device that includes an operating member that is operated to specify the turning speed of the revolving body, and that outputs a command signal corresponding to the operation amount;
A hydraulic motor that drives the swivel body, a hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the hydraulic motor, and a meter-in flow rate, a meter-out flow rate, and a bleed-off flow rate for the hydraulic motor corresponding to the operation amount of the operation member. A calculation control device that creates and outputs a turn command signal for operating the electric motor with characteristics approximating the characteristics of a virtual hydraulic circuit model including a flow control valve to be changed,
The arithmetic control device includes motor pressure assumption means for assuming an inlet pressure and an outlet pressure of the hydraulic motor based on an operation amount of the operation member and a turning speed of the turning body, and the assumed inlet pressure and outlet pressure. And a command signal generating means for calculating the target torque of the electric motor based on the difference between the motor and generating the swing command signal based on the target torque.
請求項1記載の作業機械の旋回駆動装置において、
前記モータ圧想定手段は、
前記操作装置の操作量に対応する旋回目標流量を演算する目標流量演算手段と、
前記油圧モータへのメータイン流量、前記油圧モータからのメータアウト流量、及びブリードオフ流量をそれぞれ決定する基本流量決定手段と、
前記目標流量演算手段が演算した旋回目標流量と、前記基本流量決定手段が決定した各流量とに基づき、前記油圧ポンプの吐出圧を演算するポンプ圧演算手段と、
前記旋回速度検出手段が検出する旋回速度と、少なくとも前記基本流量決定手段が決定した各流量とに基づいて想定される前記油圧モータの入口圧及び出口圧を演算するモータ圧演算手段とを含み、
前記基本流量決定手段は、前記旋回目標流量に基づいて前記メータアウト流量を決定し、前記ポンプ圧演算手段及び前記モータ圧演算手段がそれぞれ前記油圧ポンプの吐出圧及び前記油圧モータの入口圧を演算した後はこれらの差圧に基づいてメータイン流量を決定し、前記ポンプ圧演算手段が前記油圧ポンプの吐出圧を演算した後はその吐出圧と前記操作部材の操作量とに基づいてブリードオフ流量を決定することを特徴とする作業機械の旋回駆動装置。
In the turning drive device for the work machine according to claim 1,
The motor pressure assumption means is
Target flow rate calculation means for calculating a turning target flow rate corresponding to the operation amount of the operating device;
Basic flow rate determining means for determining a meter-in flow rate to the hydraulic motor, a meter-out flow rate from the hydraulic motor, and a bleed-off flow rate, respectively;
A pump pressure calculating means for calculating a discharge pressure of the hydraulic pump based on a turning target flow rate calculated by the target flow rate calculating means and each flow rate determined by the basic flow rate determining means;
Motor pressure calculating means for calculating an inlet pressure and an outlet pressure of the hydraulic motor assumed based on the turning speed detected by the turning speed detecting means and at least each flow rate determined by the basic flow rate determining means,
The basic flow rate determining means determines the meter-out flow rate based on the turning target flow rate, and the pump pressure calculating means and the motor pressure calculating means calculate the discharge pressure of the hydraulic pump and the inlet pressure of the hydraulic motor, respectively. After that, the meter-in flow rate is determined based on these differential pressures, and after the pump pressure calculation means calculates the discharge pressure of the hydraulic pump, the bleed-off flow rate is determined based on the discharge pressure and the operation amount of the operation member. A swing drive device for a work machine, characterized in that:
請求項2記載の作業機械の旋回駆動装置において、
前記演算制御装置は、前記油圧モータ、前記油圧ポンプ、及び前記流量制御弁に加え、前記油圧モータの入口側及び出口側にそれぞれ設けられるリリーフ弁を含む油圧回路モデルの特性に近似する特性で前記電動機を作動させるための旋回指令信号を作成するものであり、
この演算制御装置のモータ圧想定手段は、前記リリーフ弁によるリリーフ流量を決定するリリーフ流量決定手段をさらに含み、
当該モータ圧想定手段のモータ圧演算手段は、前記旋回速度検出手段が検出する旋回速度と、少なくとも前記基本流量決定手段が決定した各流量及び前記リリーフ流量決定手段が決定するリリーフ流量とに基づいて想定される前記油圧モータの入口圧及び出口圧を演算し、
前記リリーフ流量決定手段は、前記モータ圧演算手段により前記油圧モータの入口圧及び出口圧が演算された後は当該入口圧及び当該出口圧に基づいて各リリーフ弁のリリーフ流量を演算することを特徴とする作業機械の旋回駆動装置。
In the turning drive device for the work machine according to claim 2,
The arithmetic and control unit has characteristics that approximate the characteristics of a hydraulic circuit model including relief valves provided on an inlet side and an outlet side of the hydraulic motor in addition to the hydraulic motor, the hydraulic pump, and the flow rate control valve, respectively. Creates a turn command signal for operating the motor,
The motor pressure assumption means of the arithmetic control device further includes a relief flow rate determining means for determining a relief flow rate by the relief valve,
The motor pressure calculation means of the motor pressure assumption means is based on the turning speed detected by the turning speed detection means, at least each flow rate determined by the basic flow rate determination means and the relief flow rate determined by the relief flow rate determination means. Calculate the assumed inlet pressure and outlet pressure of the hydraulic motor,
The relief flow rate determining means calculates a relief flow rate of each relief valve based on the inlet pressure and the outlet pressure after the inlet pressure and outlet pressure of the hydraulic motor are calculated by the motor pressure calculating means. A turning drive device for a working machine.
請求項3記載の作業機械の旋回駆動装置において、
前記演算制御装置のモータ圧想定手段は、前記旋回体の旋回加速度に基づいて前記電動機のトルクのハンチングを抑制するための応答特性調整流量を演算する調整流量決定手段をさらに含み、
当該モータ圧想定手段のモータ圧演算手段は、前記旋回速度検出手段が検出する旋回速度と、前記基本流量決定手段が決定した各流量と、前記リリーフ流量決定手段が決定するリリーフ流量と、前記調整流量演算手段が決定する調整流量とに基づいて想定される前記油圧モータの入口圧及び出口圧を演算することを特徴とする作業機械の旋回駆動装置。
In the turning drive device for the work machine according to claim 3,
The motor pressure assumption means of the arithmetic control device further includes an adjustment flow rate determination means for calculating a response characteristic adjustment flow rate for suppressing torque hunting of the electric motor based on the turning acceleration of the turning body,
The motor pressure calculation means of the motor pressure assumption means includes a turning speed detected by the turning speed detecting means, each flow rate determined by the basic flow rate determining means, a relief flow rate determined by the relief flow rate determining means, and the adjustment A swing drive device for a working machine, which calculates an inlet pressure and an outlet pressure of the hydraulic motor assumed based on an adjusted flow rate determined by a flow rate calculation means.
JP2008250257A 2008-09-29 2008-09-29 Swing drive device for work machine Expired - Fee Related JP5062128B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008250257A JP5062128B2 (en) 2008-09-29 2008-09-29 Swing drive device for work machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008250257A JP5062128B2 (en) 2008-09-29 2008-09-29 Swing drive device for work machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010077763A JP2010077763A (en) 2010-04-08
JP5062128B2 true JP5062128B2 (en) 2012-10-31

Family

ID=42208481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008250257A Expired - Fee Related JP5062128B2 (en) 2008-09-29 2008-09-29 Swing drive device for work machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5062128B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5242359B2 (en) * 2008-12-10 2013-07-24 住友建機株式会社 Swiveling drive control device
CN114687405B (en) * 2020-12-28 2023-04-18 柳州柳工挖掘机有限公司 Excavator slope rotation positioning control system and control method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11269937A (en) * 1998-03-26 1999-10-05 Kobe Steel Ltd Vibration damping device for working machine
JP4099006B2 (en) * 2002-05-13 2008-06-11 コベルコ建機株式会社 Rotation drive device for construction machinery
JP4851802B2 (en) * 2006-02-01 2012-01-11 日立建機株式会社 Swivel drive device for construction machinery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010077763A (en) 2010-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4793352B2 (en) Swivel control device and work machine equipped with the same
JP4851802B2 (en) Swivel drive device for construction machinery
EP3521516A1 (en) Construction machinery
US8818649B2 (en) Rotation control device for working machine
KR102451430B1 (en) Rotation driving device for construction machine
WO2012050028A1 (en) Construction machine having rotary element
WO2006054582A1 (en) Rotation control device and construction machine
WO2003096522A1 (en) Rotatingly driving device of construction machinery
KR20140009132A (en) Hybrid construction machine
WO2013058325A1 (en) Hybrid-driven hydraulic work machine
JP5969437B2 (en) Construction machinery
JP5476555B2 (en) Hybrid construction machine
JP2010095906A (en) Construction machine and slewing controlling device
JP6539626B2 (en) Work machine
JP5062128B2 (en) Swing drive device for work machine
JP6336854B2 (en) Hydraulic pump drive system
JP5669559B2 (en) Control device and work machine equipped with the same
JP4770807B2 (en) Rotating body drive control device
JP6378577B2 (en) Hydraulic drive system
JP4557187B2 (en) Electric motor control device
JPH1137108A (en) Hydraulic controller for hydraulic work machine
JP6713250B2 (en) Construction machinery
JP6336855B2 (en) Hydraulic pump drive system
JP7236365B2 (en) construction machinery
JP2009221664A (en) Revolving superstructure control unit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110323

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120704

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120710

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120723

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5062128

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150817

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees