JP5101405B2 - Swivel drive control device and construction machine including the same - Google Patents

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Description

本発明は、建設機械の旋回機構の駆動制御を行う旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械に関する。   The present invention relates to a turning drive control device that performs drive control of a turning mechanism of a construction machine, and a construction machine including the same.

従来より、建設機械の上部旋回体を旋回させるための旋回機構の動力源として電動機を備え、この電動機の力行運転で旋回機構を加速するとともに、旋回機構を減速する際に回生運転を行い、発電される電力をバッテリに充電する建設機械が提案されている。   Conventionally, an electric motor has been provided as a power source for the turning mechanism for turning the upper turning body of a construction machine. Construction machines that charge the battery with the generated electric power have been proposed.

このような建設機械は、上部旋回体にブーム、アーム、及びバケット等の作業要素を搭載し、旋回操作に応じて生成される駆動指令で電動機を駆動することにより、上部旋回体の旋回駆動を制御している（例えば、特許文献１）。
特開平２００５−２９９１０２号公報 Such a construction machine mounts working elements such as a boom, an arm, and a bucket on the upper swing body, and drives the electric motor with a drive command generated according to the swing operation, thereby driving the upper swing body to rotate. It is controlled (for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-299102

ところで、例えば、７０トン級の大型の建設機械では、ブーム、アーム、及びバケット等の作業要素の重量も嵩み、また、バケットで運ぶ土砂等の量も多く作業能力が非常に高いため、この作業能力に応じて高出力の旋回駆動用の電動機を用いる必要がある。高出力の電動機は、大型の永久磁石を有し、巻線の巻回数も多いため、大型で高価である。   By the way, for example, in a large construction machine of 70 ton class, work elements such as a boom, an arm, and a bucket are heavy, and the amount of earth and sand carried by the bucket is large, so the work capacity is very high. It is necessary to use a high-output electric motor for turning driving according to work ability. A high output motor has a large permanent magnet and a large number of windings, and is therefore large and expensive.

また、大型の建設機械では、巨大な旋回トルクに対応するために旋回機構自体も大型化させる必要があるため、その周囲に電動機を設置するためのスペースは限られている。   Moreover, in a large construction machine, since it is necessary to enlarge a turning mechanism itself in order to cope with a huge turning torque, a space for installing an electric motor around it is limited.

これに加えて、高出力の電動機は、インバータ等のドライバも大型化するため、収納スペースの課題はさらに深刻なものとなる。   In addition to this, since the high-powered motor also increases the size of a driver such as an inverter, the problem of the storage space becomes more serious.

さらに、高出力の電動機は、低負荷時における電動機及びインバータでの電力損失が大きくなるため、低負荷時に効率が低下するという課題もある。   Furthermore, since a high-output motor has a large power loss in the motor and the inverter when the load is low, there is a problem that the efficiency decreases when the load is low.

そこで、本発明は、電動機及びインバータを大型化することなく、大型の建設機械にも搭載可能な旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the turning drive control apparatus which can be mounted also in a large sized construction machine, and a construction machine including the same, without enlarging an electric motor and an inverter.

本発明の一局面の旋回駆動制御装置は、電動的に旋回駆動される建設機械の旋回機構を駆動制御する旋回駆動制御装置であって、前記旋回機構を駆動するための第１電動機及び第２電動機と、前記旋回機構の操作部を介して入力される操作量に基づき、前記第１電動機の回転速度を制御するための速度指令を出力する速度指令出力部と、前記第１電動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、前記速度指令出力部から出力される速度指令と、前記回転速度検出部によって検出される回転速度とに基づき、前記第１電動機を駆動するための駆動指令を生成する駆動指令生成部と、前記駆動指令生成部によって生成される駆動指令を用いて前記第１電動機を駆動制御する第１駆動制御部と、前記駆動指令生成部によって生成される駆動指令を用いて前記第２電動機を駆動制御する第２駆動制御部とを含む。   A turning drive control device according to an aspect of the present invention is a turning drive control device that drives and controls a turning mechanism of a construction machine that is electrically driven to turn, and includes a first electric motor and a second electric motor for driving the turning mechanism. A motor, a speed command output unit that outputs a speed command for controlling the rotation speed of the first motor based on an operation amount input through the operation unit of the turning mechanism, and a rotation speed of the first motor A drive command for driving the first electric motor is generated based on a rotation speed detection unit that detects the rotation speed, a speed command output from the speed command output unit, and a rotation speed detected by the rotation speed detection unit A drive command generation unit that performs driving control of the first electric motor using a drive command generated by the drive command generation unit, and a drive command generated by the drive command generation unit. Te and a second drive control unit for driving and controlling said second motor.

また、前記第１電動機の負荷の度合いを検出する負荷検出部を含み、前記第２駆動制御部は、前記負荷検出部によって検出される前記第１電動機の負荷が所定度合い以下の場合は、前記第２電動機の駆動制御を停止させてもよい。   A load detecting unit configured to detect a load level of the first electric motor; and the second drive control unit is configured such that when the load of the first electric motor detected by the load detecting unit is a predetermined level or less, The drive control of the second electric motor may be stopped.

また、前記旋回機構と前記第２電動機との間に配設される動力伝達機構と、前記動力伝達機構を接続状態または遮断状態に切り替える切替制御部とを含み、前記切替制御部は、前記負荷検出部によって検出される前記第１電動機の負荷が所定度合い以下の場合は、前記動力伝達機構を遮断状態に切り替えてもよい。   A power transmission mechanism disposed between the turning mechanism and the second electric motor; and a switching control unit that switches the power transmission mechanism to a connected state or a disconnected state. The switching control unit includes the load When the load of the first electric motor detected by the detection unit is less than or equal to a predetermined degree, the power transmission mechanism may be switched to a cut-off state.

本発明の一局面の建設機械は、前記いずれかに記載の旋回駆動制御装置を含む。   A construction machine according to one aspect of the present invention includes the turning drive control device according to any one of the above.

本発明によれば、電動機及びインバータを大型化することなく、大型の建設機械にも搭載可能な旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械を提供できるという特有の効果が得られる。   According to the present invention, there is obtained a specific effect that a turning drive control device that can be mounted on a large construction machine and a construction machine including the same can be provided without increasing the size of an electric motor and an inverter.

以下、本発明の旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械を適用した実施の形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment to which a turning drive control device of the present invention and a construction machine including the same are applied will be described.

図１は、本実施の形態の旋回駆動制御装置を含む建設機械を示す側面図である。   FIG. 1 is a side view showing a construction machine including a turning drive control device of the present embodiment.

この建設機械の下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。また、上部旋回体３には、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、これらを油圧駆動するためのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９に加えて、キャビン１０及び動力源が搭載される。   An upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the construction machine via a swing mechanism 2. In addition to the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, and the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 for hydraulically driving them, the upper swing body 3 is equipped with a cabin 10 and a power source. Is done.

［全体構成］
図２は、本実施の形態の旋回駆動制御装置を含む建設機械の構成を表すブロック図である。この図２では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを実線、パイロットラインを破線、電気駆動・制御系を一点鎖線でそれぞれ示す。 [overall structure]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the construction machine including the turning drive control device of the present embodiment. In FIG. 2, the mechanical power system is indicated by a double line, the high-pressure hydraulic line is indicated by a solid line, the pilot line is indicated by a broken line, and the electric drive / control system is indicated by a one-dot chain line.

機械式駆動部としてのエンジン１１と、アシスト駆動部としての電動発電機１２は、ともに増力機としての減速機１３の入力軸に接続されている。また、この減速機１３の出力軸には、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。   An engine 11 as a mechanical drive unit and a motor generator 12 as an assist drive unit are both connected to an input shaft of a speed reducer 13 as a booster. A main pump 14 and a pilot pump 15 are connected to the output shaft of the speed reducer 13. A control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high pressure hydraulic line 16.

コントロールバルブ１７は、本実施の形態の建設機械における油圧系の制御を行う制御装置であり、このコントロールバルブ１７には、下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が高圧油圧ラインを介して接続される。   The control valve 17 is a control device that controls the hydraulic system in the construction machine of the present embodiment. The control valve 17 includes hydraulic motors 1A (for right) and 1B (for left) for the lower traveling body 1, The boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 are connected via a high pressure hydraulic line.

また、電動発電機１２には、インバータ１８を介してバッテリ１９が接続されており、また、バッテリ１９には、インバータ２０Ａ及び２０Ｂを介して旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂが接続されている。   Further, a battery 19 is connected to the motor generator 12 via an inverter 18, and electric motors 21 </ b> A and 21 </ b> B for turning are connected to the battery 19 via inverters 20 </ b> A and 20 </ b> B.

このように、本実施の形態の旋回駆動制御装置を含む建設機械は、旋回駆動用の電動機を２つ備えるが、２つの旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの定格出力は、例えば、数十（Ｗ）程度であり、通常は２０トン級の建設機械の旋回駆動用の動力源として単独で用いられる電動機である。また、インバータ２０Ａ及び２０Ｂの容量も旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの定格出力に合わせられており、特に大型化はされていない。   As described above, the construction machine including the turning drive control device of the present embodiment includes two turning drive motors. The rated outputs of the two turning motors 21A and 21B are, for example, several tens (W). Usually, it is an electric motor that is used alone as a power source for turning drive of a construction machine of a 20 ton class. Moreover, the capacity | capacitance of inverter 20A and 20B is also matched with the rated output of the electric motors 21A and 21B for rotation, and it is not enlarged especially.

旋回用電動機２１Ａの回転軸２１ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３Ａ、及び旋回減速機２４Ａが接続される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。   A resolver 22, a mechanical brake 23A, and a turning speed reducer 24A are connected to the rotating shaft 21a of the turning electric motor 21A. An operation device 26 is connected to the pilot pump 15 through a pilot line 25.

また、もう一つの旋回用電動機２１Ｂの回転軸２１ｂには、メカニカルブレーキ２３Ｂ、旋回減速機２４Ｂ、及びクラッチ１００が接続される。クラッチ１００は、旋回用電動機２１Ｂの駆動力の伝達／遮断を切り替える動力伝達機構であり、コントローラ３０によって電気的に駆動制御が行われる電磁式クラッチである。   The mechanical brake 23B, the turning speed reducer 24B, and the clutch 100 are connected to the rotating shaft 21b of the other turning electric motor 21B. The clutch 100 is a power transmission mechanism that switches transmission / cutoff of the driving force of the turning electric motor 21 </ b> B, and is an electromagnetic clutch that is electrically driven and controlled by the controller 30.

操作装置２６には、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及び圧力センサ２９がそれぞれ接続される。この圧力センサ２９には、本実施の形態の建設機械の電気系の駆動制御を行うコントローラ３０が接続されている。   A control valve 17 and a pressure sensor 29 are connected to the operating device 26 via hydraulic lines 27 and 28, respectively. The pressure sensor 29 is connected to a controller 30 that performs drive control of the electric system of the construction machine according to the present embodiment.

このような本実施の形態の建設機械は、エンジン１１、電動発電機１２、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂを動力源とするハイブリッド型の建設機械である。これらの動力源は、図１に示す上部旋回体３に搭載される。以下、各部について説明する。   The construction machine according to this embodiment is a hybrid construction machine that uses the engine 11, the motor generator 12, and the turning electric motors 21A and 21B as power sources. These power sources are mounted on the upper swing body 3 shown in FIG. Hereinafter, each part will be described.

［各部の構成］
エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、その出力軸は減速機１３の一方の入力軸に接続される。このエンジン１１は、建設機械の運転中は常時運転される。 [Configuration of each part]
The engine 11 is an internal combustion engine composed of, for example, a diesel engine, and its output shaft is connected to one input shaft of the speed reducer 13. The engine 11 is always operated during the operation of the construction machine.

電動発電機１２は、力行運転及び回生運転の双方が可能な電動機であればよい。ここでは、電動発電機１２として、インバータ１８によって交流駆動される電動発電機を示す。この電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ(Interior Permanent Magnetic)モータで構成することができる。電動発電機１２の回転軸は減速機１３の他方の入力軸に接続される。   The motor generator 12 may be an electric motor capable of both power running operation and regenerative operation. Here, a motor generator that is AC driven by an inverter 18 is shown as the motor generator 12. The motor generator 12 can be constituted by, for example, an IPM (Interior Permanent Magnetic) motor in which a magnet is embedded in a rotor. The rotating shaft of the motor generator 12 is connected to the other input shaft of the speed reducer 13.

減速機１３は、２つの入力軸と１つの出力軸を有する。２つの入力軸の各々には、エンジン１１の駆動軸と電動発電機１２の駆動軸が接続される。また、出力軸にはメインポンプ１４の駆動軸が接続される。エンジン１１の負荷が大きい場合には、電動発電機１２が力行運転を行い、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。これによりエンジン１１の駆動がアシストされる。一方、エンジン１１の負荷が小さい場合は、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が回生運転による発電を行う。電動発電機１２の力行運転と回生運転の切り替えは、コントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。   The speed reducer 13 has two input shafts and one output shaft. A drive shaft of the engine 11 and a drive shaft of the motor generator 12 are connected to each of the two input shafts. Further, the drive shaft of the main pump 14 is connected to the output shaft. When the load on the engine 11 is large, the motor generator 12 performs a power running operation, and the driving force of the motor generator 12 is transmitted to the main pump 14 via the output shaft of the speed reducer 13. Thereby, driving of the engine 11 is assisted. On the other hand, when the load on the engine 11 is small, the driving force of the engine 11 is transmitted to the motor generator 12 via the speed reducer 13 so that the motor generator 12 generates power by regenerative operation. Switching between the power running operation and the regenerative operation of the motor generator 12 is performed by the controller 30 according to the load of the engine 11 and the like.

メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に供給するための油圧を発生するポンプである。この油圧は、コントロールバルブ１７を介して油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の各々を駆動するために供給される。   The main pump 14 is a pump that generates hydraulic pressure to be supplied to the control valve 17. This hydraulic pressure is supplied to drive each of the hydraulic motors 1 </ b> A and 1 </ b> B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 via the control valve 17.

パイロットポンプ１５は、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生するポンプである。この油圧操作系の構成については後述する。   The pilot pump 15 is a pump that generates a pilot pressure necessary for the hydraulic operation system. The configuration of this hydraulic operation system will be described later.

コントロールバルブ１７は、高圧油圧ラインを介して接続される下部走行体１用の油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の各々に供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御することにより、これらを油圧駆動制御する油圧制御装置である。   The control valve 17 inputs the hydraulic pressure supplied to each of the hydraulic motors 1A, 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 for the lower traveling body 1 connected via a high-pressure hydraulic line. It is a hydraulic control device which controls these hydraulically by controlling according to the above.

インバータ１８は、電動発電機１２の力行運転に必要な電力をバッテリ１９から電動発電機１２に供給するとともに、電動発電機１２の回生運転によって発電された電力をバッテリ１９に充電するために電動発電機１２とバッテリ１９との間に設けられたインバータである。   The inverter 18 supplies electric power necessary for the power running operation of the motor generator 12 from the battery 19 to the motor generator 12, and at the same time, charges the battery 19 with electric power generated by the regenerative operation of the motor generator 12. It is an inverter provided between the machine 12 and the battery 19.

バッテリ１９は、インバータ１８、インバータ２０Ａ及び２０Ｂの間に配設されている。これにより、電動発電機１２、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの少なくともいずれか一つが力行運転を行っている際には、力行運転に必要な電力を供給するとともに、また、少なくともいずれか一つが回生運転を行っている際には、回生運転によって発生した回生電力を電気エネルギとして蓄積するための電源である。   The battery 19 is disposed between the inverter 18 and the inverters 20A and 20B. As a result, when at least one of the motor generator 12 and the turning motors 21A and 21B is performing the power running operation, the power required for the power running operation is supplied, and at least one of them is the regenerative operation. This is a power source for storing the regenerative power generated by the regenerative operation as electric energy.

インバータ２０Ａは、旋回用電動機２１Ａとバッテリ１９との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、旋回用電動機２１Ａに対して運転制御を行う。これにより、インバータが旋回用電動機２１Ａの力行運転を制御している際には、必要な電力をバッテリ１９から旋回用電動機２１Ａに供給する。また、旋回用電動機２１Ａが回生運転をしている際には、旋回用電動機２１Ａにより発電された電力をバッテリ１９へ充電する。   The inverter 20 </ b> A is provided between the turning electric motor 21 </ b> A and the battery 19, and performs operation control on the turning electric motor 21 </ b> A based on a command from the controller 30. Thereby, when the inverter controls the power running operation of the turning electric motor 21A, the necessary electric power is supplied from the battery 19 to the turning electric motor 21A. Further, when the turning electric motor 21A is performing a regenerative operation, the battery 19 is charged with the electric power generated by the turning electric motor 21A.

同様に、インバータ２０Ｂは、旋回用電動機２１Ｂとバッテリ１９との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、旋回用電動機２１Ｂに対して運転制御を行う。これにより、インバータが旋回用電動機２１Ｂの力行運転を制御している際には、必要な電力をバッテリ１９から旋回用電動機２１Ｂに供給する。また、旋回用電動機２１Ｂが回生運転をしている際には、旋回用電動機２１Ｂにより発電された電力をバッテリ１９へ充電する。   Similarly, the inverter 20B is provided between the turning electric motor 21B and the battery 19, and performs operation control on the turning electric motor 21B based on a command from the controller 30. Thus, when the inverter controls the power running operation of the turning electric motor 21B, the necessary electric power is supplied from the battery 19 to the turning electric motor 21B. Further, when the turning electric motor 21B is performing a regenerative operation, the battery 19 is charged with the electric power generated by the turning electric motor 21B.

旋回用電動機２１Ａは、力行運転及び回生運転の双方が可能な電動機であればよく、上部旋回体３の旋回機構２を駆動するために設けられている。力行運転の際には、旋回用電動機２１Ａの回転駆動力の回転力が旋回減速機２４Ａにて増幅され、上部旋回体３が加減速制御され回転運動を行う。また、上部旋回体３の慣性回転により、旋回減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１Ａに伝達され、回生電力を発生させることができる。ここでは、旋回用電動機２１Ａとして、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御信号によりインバータ２０Ａによって交流駆動される電動機を示す。この旋回用電動機２１Ａは、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータで構成することができる。これにより、より大きな誘導起電力を発生させることができるので、回生時に旋回用電動機２１Ａにて発電される電力を増大させることができる。   The turning electric motor 21 </ b> A may be an electric motor capable of both a power running operation and a regenerative operation, and is provided for driving the turning mechanism 2 of the upper turning body 3. During the power running operation, the rotational force of the rotational driving force of the turning electric motor 21A is amplified by the turning speed reducer 24A, and the upper turning body 3 is controlled to be accelerated and decelerated to perform a rotational motion. Further, due to the inertial rotation of the upper swing body 3, the rotation speed is increased by the swing speed reducer 24 and is transmitted to the swing electric motor 21 </ b> A, so that regenerative power can be generated. Here, as the turning electric motor 21A, an electric motor driven by an inverter 20A with a PWM (Pulse Width Modulation) control signal is shown. This turning electric motor 21A can be constituted by, for example, a magnet-embedded IPM motor. Thereby, since a larger induced electromotive force can be generated, the electric power generated by the turning electric motor 21A at the time of regeneration can be increased.

同様に、旋回用電動機２１Ｂは、力行運転及び回生運転の双方が可能な電動機であればよく、旋回用電動機２１Ａとともに上部旋回体３の旋回機構２を駆動するために設けられている。この旋回用電動機２１Ｂは、旋回用電動機２１Ａとともに旋回機構２に接続されており、旋回機構２は、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの駆動力によって旋回駆動される。   Similarly, the turning electric motor 21B may be an electric motor capable of both power running operation and regenerative operation, and is provided to drive the turning mechanism 2 of the upper turning body 3 together with the turning electric motor 21A. The turning electric motor 21B is connected to the turning mechanism 2 together with the turning electric motor 21A, and the turning mechanism 2 is turned by the driving force of the turning electric motors 21A and 21B.

このため、旋回用電動機２１Ｂの力行運転の際には、旋回用電動機２１Ｂの回転駆動力の回転力が旋回減速機２４Ｂにて増幅され、上部旋回体３が加減速制御され回転運動を行う。   For this reason, during the power running operation of the turning electric motor 21B, the rotational force of the rotational driving force of the turning electric motor 21B is amplified by the turning speed reducer 24B, and the upper turning body 3 is subjected to acceleration / deceleration control to perform rotational movement.

ただし、旋回減速機２４Ｂと旋回機構２との間には、クラッチ１００が設けられているため、コントローラ３０によって、旋回用電動機２１Ａの駆動力だけで足りると判定された場合は、クラッチ１００が遮断状態に切り替えられ、旋回用電動機２１Ｂの駆動は停止される。   However, since the clutch 100 is provided between the turning speed reducer 24B and the turning mechanism 2, if the controller 30 determines that only the driving force of the turning electric motor 21A is sufficient, the clutch 100 is disconnected. The state is switched, and the driving of the turning electric motor 21B is stopped.

また、旋回用電動機２１Ａと同様に、上部旋回体３の慣性回転により、旋回減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１Ｂに伝達され、回生電力を発生させることができる。ここでは、旋回用電動機２１Ｂとして、旋回用電動機２１Ａと同様にＰＷＭ制御信号によりインバータ２０Ｂによって交流駆動される電動機を示す。この旋回用電動機２１Ｂは、旋回用電動機２１Ａと同一の磁石埋込型のＩＰＭモータで構成することができる。   Similarly to the turning electric motor 21A, by the inertial rotation of the upper turning body 3, the rotational speed is increased by the turning speed reducer 24 and transmitted to the turning electric motor 21B, so that regenerative power can be generated. Here, as the turning electric motor 21B, an electric motor driven by an inverter 20B by a PWM control signal is shown in the same manner as the turning electric motor 21A. The turning electric motor 21B can be formed of the same magnet embedded IPM motor as the turning electric motor 21A.

なお、バッテリ１９の充放電制御は、バッテリ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（力行運転又は回生運転）、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの運転状態（力行運転又は回生運転）に基づき、コントローラ３０によって行われる。   The charge / discharge control of the battery 19 is based on the state of charge of the battery 19, the operating state of the motor generator 12 (powering operation or regenerative operation), and the operating state of the turning motors 21A and 21B (powering operation or regenerative operation). This is done by the controller 30.

クラッチ１００は、旋回用電動機２１Ｂの駆動力の伝達／遮断を切り替える動力伝達機構であり、コントローラ３０によって電気的に駆動制御が行われる電磁式クラッチである。このクラッチ１００は、コントローラ３０によって、旋回用電動機２１Ａの駆動力だけで足りると判定された場合は、遮断状態に切り替えられる。また、旋回用電動機２１Ａが回生運転を行う場合には、旋回用電動機２１Ｂでも回生運転を行わせるために、クラッチ１００は接続される。   The clutch 100 is a power transmission mechanism that switches transmission / cutoff of the driving force of the turning electric motor 21 </ b> B, and is an electromagnetic clutch that is electrically driven and controlled by the controller 30. If it is determined by the controller 30 that only the driving force of the turning electric motor 21 </ b> A is sufficient, the clutch 100 is switched to the disconnected state. Further, when the turning electric motor 21A performs the regenerative operation, the clutch 100 is connected in order to cause the turning electric motor 21B to perform the regenerative operation.

図３は、本実施の形態の旋回駆動制御装置を含む建設機械において、旋回機構２、旋回用電動機２１Ａ、２１Ｂ、及び旋回減速機２４Ａ、２４Ｂの位置関係を示す斜視透視図である。この図３に示すように、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂには旋回減速機２４Ａ及び２４Ｂが接続されており、この旋回減速機２４Ａ及び２４Ｂと旋回機構２はギアが噛み合って動力を伝達可能に配設されている。   FIG. 3 is a perspective perspective view showing a positional relationship between the turning mechanism 2, the turning electric motors 21A and 21B, and the turning speed reducers 24A and 24B in the construction machine including the turning drive control device of the present embodiment. As shown in FIG. 3, turning electric speed reducers 24A and 24B are connected to the electric motors 21A and 21B for turning. The turning speed reducers 24A and 24B and the turning mechanism 2 are arranged so that the gears mesh with each other so that power can be transmitted. It is installed.

旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂが力行運転を行うと、駆動力が旋回減速機２４Ａ及び２４Ｂで減速され（増力され）、旋回機構２に伝達され、これにより上部旋回体３が右旋回方向または左旋回方向に旋回される。   When the turning electric motors 21A and 21B perform a power running operation, the driving force is decelerated (increased) by the turning speed reducers 24A and 24B, and is transmitted to the turning mechanism 2, whereby the upper turning body 3 is turned rightward or leftward. It is turned in the turning direction.

また、上部旋回体３が減速される際は、上部旋回体３の旋回力が旋回機構２を介して旋回減速機２４Ａ及び２４Ｂに伝達され、これによって旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂが駆動され、回生運転が行われる。   When the upper swing body 3 is decelerated, the swing force of the upper swing body 3 is transmitted to the swing speed reducers 24A and 24B via the swing mechanism 2, thereby driving the swing electric motors 21A and 21B to regenerate. Driving is performed.

図２に戻り、レゾルバ２２は、旋回用電動機２１Ａの回転軸２１ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１Ａと機械的に連結することで旋回用電動機２１Ａの回転前の回転軸２１ａの回転位置と、左回転又は右回転した後の回転位置との差を検出することにより、回転軸２１ａの回転角度及び回転方向を検出するように構成されている。旋回用電動機２１Ａの回転軸２１ａの回転角度を検出することにより、旋回機構２の回転角度及び回転方向が導出される。   Returning to FIG. 2, the resolver 22 is a sensor that detects the rotation position and rotation angle of the rotating shaft 21 a of the turning electric motor 21 </ b> A, and is mechanically connected to the turning electric motor 21 </ b> A before the rotation of the turning electric motor 21 </ b> A. The rotation angle and the rotation direction of the rotation shaft 21a are detected by detecting the difference between the rotation position of the rotation shaft 21a and the rotation position after the left rotation or the right rotation. By detecting the rotation angle of the rotation shaft 21a of the turning electric motor 21A, the rotation angle and the rotation direction of the turning mechanism 2 are derived.

メカニカルブレーキ２３Ａ及び２３Ｂは、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの回転軸２１ａ及び２１ｂをそれぞれ機械的に停止させる。このメカニカルブレーキ２３Ａ及び２３Ｂは、電磁式スイッチにより制動／解除が切り替えられる。この切り替えは、コントローラ３０によって行われる。   The mechanical brakes 23A and 23B are braking devices that generate a mechanical braking force, and mechanically stop the rotating shafts 21a and 21b of the turning electric motors 21A and 21B, respectively. The mechanical brakes 23A and 23B are switched between braking and release by an electromagnetic switch. This switching is performed by the controller 30.

旋回減速機２４Ａ及び２４Ｂは、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの回転軸２１ａ及び２１ｂの回転速度を減速して旋回機構２に機械的に伝達する減速機である。   The turning speed reducers 24A and 24B are speed reducers that reduce the rotational speed of the rotating shafts 21a and 21b of the turning electric motors 21A and 21B and mechanically transmit them to the turning mechanism 2.

旋回機構２は、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂのメカニカルブレーキ２３Ａ及び２３Ｂが解除された状態で旋回可能となり、これにより、上部旋回体３が左方向又は右方向に旋回される。   The turning mechanism 2 can turn in a state where the mechanical brakes 23A and 23B of the turning electric motors 21A and 21B are released, whereby the upper turning body 3 is turned leftward or rightward.

操作装置２６は、旋回用電動機２１Ａ、旋回用電動機２１Ｂ、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６を操作するための操作装置であり、レバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａは、旋回用電動機２１Ａ、２１Ｂ及びアーム５を操作するためのレバーであり、上部旋回体３の運転席近傍に設けられる。レバー２６Ｂは、ブーム４及びバケット６を操作するためのレバーであり、運転席近傍に設けられる。また、ペダル２６Ｃは、下部走行体１を操作するための一対のペダルであり、運転席の足下に設けられる。   The operating device 26 is an operating device for operating the turning electric motor 21A, the turning electric motor 21B, the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, and includes levers 26A and 26B and a pedal 26C. The lever 26 </ b> A is a lever for operating the turning electric motors 21 </ b> A and 21 </ b> B and the arm 5, and is provided in the vicinity of the driver seat of the upper turning body 3. The lever 26B is a lever for operating the boom 4 and the bucket 6, and is provided in the vicinity of the driver's seat. The pedals 26C are a pair of pedals for operating the lower traveling body 1, and are provided under the feet of the driver's seat.

この操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を運転者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。   The operating device 26 converts the hydraulic pressure (primary hydraulic pressure) supplied through the pilot line 25 into hydraulic pressure (secondary hydraulic pressure) corresponding to the operation amount of the driver and outputs the converted hydraulic pressure. The secondary hydraulic pressure output from the operating device 26 is supplied to the control valve 17 through the hydraulic line 27 and detected by the pressure sensor 29.

レバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃの各々が操作されると、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７が駆動され、これにより、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９内の油圧が制御されることによって、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６が駆動される。   When each of the levers 26A and 26B and the pedal 26C is operated, the control valve 17 is driven through the hydraulic line 27, whereby the hydraulic pressure in the hydraulic motors 1A and 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 is increased. Is controlled, the lower traveling body 1, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are driven.

なお、油圧ライン２７は、油圧モータ１Ａ及び１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダの駆動に必要な油圧をコントロールバルブに供給する。   The hydraulic line 27 supplies hydraulic pressure necessary for driving the hydraulic motors 1A and 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder to the control valve.

圧力センサ２９では、レバー２６Ａの操作による、油圧ライン２８内の油圧の変化が圧力センサ２９で検出される。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、レバー２６Ａの操作方向（右旋回又は左旋回）と操作量を表す信号であり、コントローラ３０に入力される。   In the pressure sensor 29, a change in hydraulic pressure in the hydraulic line 28 due to the operation of the lever 26 </ b> A is detected by the pressure sensor 29. The pressure sensor 29 outputs an electrical signal indicating the hydraulic pressure in the hydraulic line 28. This electric signal is a signal representing the operation direction (right turn or left turn) and the operation amount of the lever 26 </ b> A, and is input to the controller 30.

［コントローラ３０］
コントローラ３０は、本実施の形態の建設機械の駆動制御を行う制御装置であり、速度指令変換部３１、駆動制御装置３２、及び旋回駆動制御装置４０を含む。このコントローラ３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、速度指令変換部３１、駆動制御装置３２、及び旋回駆動制御装置４０は、コントローラ３０のＣＰＵが内部メモリに格納される駆動制御用のプログラムを実行することにより、
実現される装置である。 [Controller 30]
The controller 30 is a control device that performs drive control of the construction machine according to the present embodiment, and includes a speed command conversion unit 31, a drive control device 32, and a turning drive control device 40. The controller 30 includes a CPU (Central Processing Unit) and an arithmetic processing device including an internal memory. The speed command conversion unit 31, the drive control device 32, and the turning drive control device 40 include the CPU of the controller 30 in the internal memory. By executing the stored drive control program,
It is a device to be realized.

速度指令変換部３１は、圧力センサ２９から入力される信号を速度指令に変換する演算処理部である。これにより、レバー２６Ａの操作量は、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂを回転駆動させるための速度指令(rad/s)に変換される。この速度指令は、駆動制御装置３２及び旋回駆動制御装置４０に入力される。なお、この速度指令変換部３１で用いる変換特性については、図４を用いて説明する。   The speed command conversion unit 31 is an arithmetic processing unit that converts a signal input from the pressure sensor 29 into a speed command. Thereby, the operation amount of the lever 26A is converted into a speed command (rad / s) for rotationally driving the electric motors 21A and 21B for turning. This speed command is input to the drive control device 32 and the turning drive control device 40. The conversion characteristics used in the speed command conversion unit 31 will be described with reference to FIG.

駆動制御装置３２は、電動発電機１２の運転制御（力行運転又は回生運転の切り替え）、及び、バッテリ１９の充放電制御を行うための制御装置である。この駆動制御装置３２は、エンジン１１の負荷の状態とバッテリ１９の充電状態に応じて、電動発電機１２の力行運転と回生運転を切り替える。駆動制御装置３２は、電動発電機１２の力行運転と回生運転を切り替えることにより、インバータ１８を介してバッテリ１９の充放電制御を行う。   The drive control device 32 is a control device for performing operation control of the motor generator 12 (switching between power running operation or regenerative operation) and charge / discharge control of the battery 19. The drive control device 32 switches between the power running operation and the regenerative operation of the motor generator 12 according to the load state of the engine 11 and the charge state of the battery 19. The drive control device 32 performs charge / discharge control of the battery 19 via the inverter 18 by switching between the power running operation and the regenerative operation of the motor generator 12.

［操作量／速度指令の変換特性］
図４は、本実施の形態の建設機械の速度指令変換部３１において操作レバー２６Ａの操作量を速度指令（上部旋回体３を旋回させるために旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂを回転させるための速度指令）に変換する変換特性を示す図である。この変換特性は、操作レバー２６Ａの操作量に応じて、不感帯領域、零速度指令領域（左旋回用及び右旋回用）、左方向旋回駆動領域、及び右方向旋回駆動領域の５つの領域に区分される。 [Operation characteristics / speed command conversion characteristics]
FIG. 4 shows the amount of operation of the operation lever 26A in the speed command conversion unit 31 of the construction machine according to the present embodiment as a speed command (speed command for rotating the turning electric motors 21A and 21B to turn the upper turning body 3). It is a figure which shows the conversion characteristic converted into (). This conversion characteristic is divided into five areas according to the operation amount of the operation lever 26A, a dead zone area, a zero speed command area (for left turn and right turn), a left turn drive area, and a right turn drive area. It is divided.

ここで、本実施の形態の建設機械の制御系では、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの回転軸２１ａ及び２１ｂが反時計回りに回転する回転方向を「正転」と称し、正転方向の駆動を表す制御量に正の符号を付す。一方、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの回転軸２１ａ及び２１ｂが時計回りに回転する回転方向を「逆転」と称し、逆転方向の駆動を表す制御量に負の符号を付す。正転は、上部旋回体３の右方向への旋回に対応し、逆転は、上部旋回体の左方向への旋回に対応する。   Here, in the control system of the construction machine of the present embodiment, the rotation direction in which the rotation shafts 21a and 21b of the turning electric motors 21A and 21B rotate counterclockwise is referred to as “forward rotation”, and driving in the forward rotation direction is performed. A positive sign is attached to the control amount to be expressed. On the other hand, the rotation direction in which the rotation shafts 21a and 21b of the turning electric motors 21A and 21B rotate clockwise is referred to as “reverse rotation”, and a negative sign is assigned to the control amount representing the drive in the reverse rotation direction. Forward rotation corresponds to turning of the upper swing body 3 in the right direction, and reverse rotation corresponds to turning of the upper swing body in the left direction.

［不感帯領域］
この変換特性に示すように、不感帯領域は、レバー２６Ａの中立点付近に設けられている。この不感帯領域では、速度指令変換部３１から速度指令は出力されず、旋回駆動制御装置４０による旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの駆動制御は行われない。また、不感帯領域では、メカニカルブレーキ２３Ａ及び２３Ｂによって旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂが機械的に停止された状態となる。 [Dead zone]
As shown in this conversion characteristic, the dead zone region is provided near the neutral point of the lever 26A. In this dead zone, the speed command is not output from the speed command conversion unit 31, and the drive control of the turning electric motors 21A and 21B by the turning drive control device 40 is not performed. In the dead zone region, the turning electric motors 21A and 21B are mechanically stopped by the mechanical brakes 23A and 23B.

従って、レバー２６Ａの操作量が不感帯領域内にある間は、メカニカルブレーキ２３Ａ及び２３Ｂによって旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂが機械的に停止され、これにより、上部旋回体３が機械的に停止された状態となる。   Accordingly, while the operation amount of the lever 26A is in the dead zone region, the turning electric motors 21A and 21B are mechanically stopped by the mechanical brakes 23A and 23B, and thereby the upper turning body 3 is mechanically stopped. It becomes.

［零速度指令領域］
零速度指令領域は、レバー２６Ａの操作方向における不感帯領域の両外側に設けられている。この零速度指令領域は、不感帯領域における上部旋回体３の停止状態と、左右方向の旋回駆動領域における旋回状態とを切り替える際に操作性を良くするために設けられる緩衝領域である。 [Zero speed command area]
The zero speed command area is provided on both outer sides of the dead zone in the operation direction of the lever 26A. The zero speed command area is a buffer area provided to improve operability when switching between the stopped state of the upper swing body 3 in the dead zone area and the turning state in the left and right turning drive area.

操作レバー２６Ａの操作量がこの零速度指令領域の範囲内にあるときは、速度指令変換部３１から零速度指令が出力され、メカニカルブレーキ２３Ａ及び２３Ｂは解除された状態となる。   When the operation amount of the operation lever 26A is within the range of the zero speed command region, the zero speed command is output from the speed command conversion unit 31, and the mechanical brakes 23A and 23B are released.

ここで、零速度指令とは、上部旋回体３の旋回速度を零にするために、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの回転軸２１ａ及び２１ｂの回転速度を零にするための速度指令であり、後述するＰＩ(Proportional Integral)制御では、回転軸２１ａ及び２１ｂの回転速度を零に近づけるための目標値として用いられる。   Here, the zero speed command is a speed command for setting the rotational speeds of the rotating shafts 21a and 21b of the turning electric motors 21A and 21B to zero in order to make the turning speed of the upper swing body 3 zero. In PI (Proportional Integral) control, the rotational speed of the rotating shafts 21a and 21b is used as a target value to approach zero.

なお、メカニカルブレーキ２３Ａ及び２３Ｂの制動（オン）／解除（オフ）の切り替えは、不感帯領域と零速度指令領域の境界においてコントローラ３０内の旋回駆動制御装置４０によって行われる。   Switching between braking (on) / release (off) of the mechanical brakes 23A and 23B is performed by the turning drive control device 40 in the controller 30 at the boundary between the dead zone region and the zero speed command region.

従って、レバー２６Ａの操作量が零速度指令領域内にある間は、メカニカルブレーキ２３Ａ及び２３Ｂは解除され、零速度指令により、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの回転軸２１ａ及び２１ｂは停止状態に保持される。これにより、上部旋回体３は旋回駆動されずに停止状態に保持される。   Accordingly, while the operation amount of the lever 26A is within the zero speed command region, the mechanical brakes 23A and 23B are released, and the rotating shafts 21a and 21b of the turning electric motors 21A and 21B are held in a stopped state by the zero speed command. The As a result, the upper swing body 3 is held in a stopped state without being driven to rotate.

［左方向旋回駆動領域］
左方向旋回駆動領域は、上部旋回体３を左方向に旋回させるための速度指令が速度指令変換部３１から出力される領域である。 [Left direction turning drive area]
The left turn drive region is a region where a speed command for turning the upper swing body 3 in the left direction is output from the speed command conversion unit 31.

この領域内では、レバー２６Ａの操作量に応じて、速度指令の絶対値が増大するように設定されている。この速度指令に基づいて旋回駆動制御装置４０で駆動指令が演算され、この駆動指令によって旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂが駆動され、この結果、上部旋回体３が左方向に旋回駆動される。   In this region, the absolute value of the speed command is set to increase according to the operation amount of the lever 26A. Based on this speed command, a drive command is calculated by the turning drive control device 40, and the turning electric motors 21A and 21B are driven by this drive command. As a result, the upper turning body 3 is driven to turn leftward.

なお、上部旋回体３の旋回速度をある一定以下に制限するために、左方向旋回駆動領域における速度指令値は、絶対値が所定の値で制限される。   In order to limit the turning speed of the upper turning body 3 to a certain value or less, the absolute value of the speed command value in the leftward turning drive region is limited to a predetermined value.

［右方向旋回駆動領域］
右方向旋回駆動領域は、上部旋回体３を右方向に旋回させるための速度指令が速度指令変換部３１から出力される領域である。 [Right turn drive area]
The right direction turning drive region is a region in which a speed command for turning the upper swing body 3 in the right direction is output from the speed command conversion unit 31.

この領域内では、レバー２６Ａの操作量に応じて、速度指令の絶対値が増大するように設定されている。この速度指令に基づいて旋回駆動制御装置４０で駆動指令が演算され、この駆動指令によって旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂが駆動され、この結果、上部旋回体３が右方向に旋回駆動される。   In this region, the absolute value of the speed command is set to increase according to the operation amount of the lever 26A. Based on this speed command, a drive command is calculated by the turning drive control device 40, and the turning electric motors 21A and 21B are driven by this drive command. As a result, the upper turning body 3 is driven to turn rightward.

なお、左方向旋回駆動領域と同様に、右方向旋回駆動領域における速度指令値は、絶対値が所定の値で制限される。   Note that the absolute value of the speed command value in the right direction turning drive region is limited to a predetermined value as in the left direction turning drive region.

なお、コントローラ３０によって、旋回用電動機２１Ａの駆動力だけで足りると判定された場合は、クラッチ１００が遮断状態に切り替えられるとともに、旋回用電動機２１Ｂを駆動するためのインバータ２０Ｂには速度指令に基づくＰＷＭ制御信号は伝送されなくなる。   If the controller 30 determines that only the driving force of the turning electric motor 21A is sufficient, the clutch 100 is switched to the disconnected state, and the inverter 20B for driving the turning electric motor 21B is based on the speed command. The PWM control signal is not transmitted.

［旋回駆動制御装置４０］
図５は、本実施の形態の旋回駆動制御装置４０の構成を示す制御ブロック図である。 [Swivel drive control device 40]
FIG. 5 is a control block diagram showing the configuration of the turning drive control device 40 of the present embodiment.

旋回駆動制御装置４０は、インバータ２０Ａ及び２０Ｂを介して旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの駆動制御を行うための制御装置であり、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂを駆動するための駆動指令を生成する駆動指令生成部５０、及び主制御部６０を含む。   The turning drive control device 40 is a control device for performing drive control of the turning electric motors 21A and 21B via the inverters 20A and 20B, and generates a drive command for driving the turning electric motors 21A and 21B. A generation unit 50 and a main control unit 60 are included.

駆動指令生成部５０には、レバー２６Ａの操作量に応じて速度指令変換部３１から出力される速度指令が入力され、この駆動指令生成部５０は速度指令に基づき駆動指令を生成する。駆動指令生成部５０から出力される駆動指令はインバータ２０Ａ及び２０Ｂに入力され、このインバータ２０Ａ及び２０Ｂから出力されるＰＷＭ制御信号によって旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂが交流駆動される。   The drive command generator 50 receives a speed command output from the speed command converter 31 according to the amount of operation of the lever 26A, and the drive command generator 50 generates a drive command based on the speed command. The drive command output from the drive command generation unit 50 is input to the inverters 20A and 20B, and the turning electric motors 21A and 21B are AC-driven by the PWM control signal output from the inverters 20A and 20B.

主制御部６０は、旋回駆動制御装置４０の制御処理に必要な周辺処理を行う制御部である。具体的な処理内容については、関連箇所においてその都度説明する。   The main control unit 60 is a control unit that performs peripheral processing necessary for control processing of the turning drive control device 40. Specific processing contents will be described each time in related sections.

なお、旋回駆動制御装置４０は、操作レバー２６Ａの操作量に応じて、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂを駆動制御する際に、力行運転と回生運転の切り替え制御を行うとともに、インバータ２０Ａ及び２０Ｂを介してバッテリ１９の充放電制御を行う。   The turning drive control device 40 controls the switching between the power running operation and the regenerative operation when driving the turning electric motors 21A and 21B according to the operation amount of the operation lever 26A, and via the inverters 20A and 20B. Then, charge / discharge control of the battery 19 is performed.

［駆動指令生成部５０］
駆動指令生成部５０は、減算器５１、ＰＩ制御部５２、トルク制限部５３、トルク制限部５４、減算器５５、ＰＩ制御部５６、切替部５７、電流変換部５８、及び旋回動作検出部５９を含む。この駆動指令生成部５０の減算器５１には、レバー２６Ａの操作量に応じた旋回駆動用の速度指令(rad/s)が入力される。 [Drive command generation unit 50]
The drive command generation unit 50 includes a subtractor 51, a PI control unit 52, a torque limiting unit 53, a torque limiting unit 54, a subtractor 55, a PI control unit 56, a switching unit 57, a current conversion unit 58, and a turning motion detection unit 59. including. A speed command (rad / s) for turning drive corresponding to the operation amount of the lever 26A is input to the subtractor 51 of the drive command generation unit 50.

減算器５１は、レバー２６Ａの操作量に応じた速度指令の値（以下、速度指令値）から、旋回動作検出部５９によって検出される旋回用電動機２１Ａの回転速度(rad/s)を減算して偏差を出力する。この偏差は、後述するＰＩ制御部５２において、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの回転速度を速度指令値（目標値）に近づけるためのＰＩ制御に用いられる。   The subtractor 51 subtracts the rotational speed (rad / s) of the turning electric motor 21A detected by the turning motion detection unit 59 from a speed command value (hereinafter referred to as speed command value) corresponding to the operation amount of the lever 26A. Output the deviation. This deviation is used in PI control for causing the rotational speeds of the turning electric motors 21A and 21B to approach the speed command value (target value) in the PI control unit 52 described later.

ＰＩ制御部５２は、減算器５１から入力される偏差に基づき、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの回転速度を速度指令値（目標値）に近づけるように（すなわち、この偏差を小さくするように）ＰＩ制御を行い、そのために必要なトルク電流指令を演算する。生成されたトルク電流指令は、トルク制限部５３に入力される。   Based on the deviation input from the subtractor 51, the PI control unit 52 causes the rotational speeds of the turning electric motors 21A and 21B to approach the speed command value (target value) (that is, to reduce this deviation). Control is performed and a torque current command necessary for that is calculated. The generated torque current command is input to the torque limiter 53.

トルク制限部５３は、レバー２６Ａの操作量に応じてトルク電流指令の値（以下、トルク電流指令値）を制限する処理を行う。この制限処理は、レバー２６Ａの操作量に応じてトルク電流指令値の許容値が緩やかに増大する制限特性に基づいて行われる。ＰＩ制御部５２によって演算されるトルク電流指令値が急激に増大すると制御性が悪化するため、トルク電流指令値を制限することにより、制御性を良好にすることができる。   The torque limiter 53 performs a process of limiting the value of the torque current command (hereinafter, torque current command value) according to the operation amount of the lever 26A. This limiting process is performed based on a limiting characteristic in which the allowable value of the torque current command value gradually increases according to the operation amount of the lever 26A. When the torque current command value calculated by the PI control unit 52 is rapidly increased, the controllability is deteriorated. Therefore, the controllability can be improved by limiting the torque current command value.

この制限特性は、レバー２６Ａの操作量の増大に伴ってトルク電流指令値の許容値（の絶対値）を緩やかに増大させる特性を有し、上部旋回体３の左方向及び右方向の双方向に旋回する際のトルク電流指令値を制限するための特性を有するものである。制限特性を表すデータは、主制御部６０の内部メモリに格納されており、主制御部６０のＣＰＵによって読み出され、トルク制限部５３に入力される。   This limiting characteristic has a characteristic of gradually increasing the allowable value (absolute value) of the torque current command value as the amount of operation of the lever 26A increases. It has a characteristic for limiting the torque current command value at the time of turning. Data representing the limiting characteristic is stored in the internal memory of the main control unit 60, read by the CPU of the main control unit 60, and input to the torque limiting unit 53.

トルク制限部５４は、トルク制限部５３から入力されるトルク電流指令によって生じるトルクが旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの許容最大トルク値以下となるように、トルク制限部５３から入力されるトルク電流指令値を制限する。このトルク電流指令値の制限は、トルク制限部５３と同様に、上部旋回体３の左方向及び右方向の双方向の旋回動作に対して行われる。   The torque limiting unit 54 receives the torque current command value input from the torque limiting unit 53 so that the torque generated by the torque current command input from the torque limiting unit 53 is less than or equal to the allowable maximum torque value of the turning electric motors 21A and 21B. Limit. The torque current command value is limited with respect to the bidirectional turning operation of the upper turning body 3 in the left direction and the right direction, similarly to the torque limiting unit 53.

なお、トルク電流指令値を制限するための特性を表すデータは、主制御部６０の内部メモリに格納されており、主制御部６０のＣＰＵによって読み出され、トルク制限部５４に入力される。   Note that data representing the characteristic for limiting the torque current command value is stored in the internal memory of the main control unit 60, read by the CPU of the main control unit 60, and input to the torque limiting unit 54.

減算器５５は、トルク制限部５４から入力されるトルク電流指令値から、電流変換部５８の出力値を減算して得る偏差を出力する。この偏差は、後述するＰＩ制御部５６及び電流変換部５８を含むフィードバックループにおいて、電流変換部５８から出力される旋回用電動機２１Ａの駆動トルクを、トルク制限部５４を介して入力されるトルク電流指令値（目標値）によって表されるトルクに近づけるためのＰＩ制御に用いられる。   The subtractor 55 outputs a deviation obtained by subtracting the output value of the current converter 58 from the torque current command value input from the torque limiter 54. This deviation is the torque current that is input via the torque limiting unit 54 to the driving torque of the turning electric motor 21A that is output from the current conversion unit 58 in a feedback loop that includes a PI control unit 56 and a current conversion unit 58 that will be described later. It is used for PI control to approach the torque represented by the command value (target value).

ＰＩ制御部５６は、減算器５５から入力される偏差に基づき、この偏差を小さくするようにＰＩ制御を行い、切替部５７を介してインバータ２０Ａ及び２１Ｂに送る最終的な駆動指令となる電圧指令を生成する。インバータ２０Ａは、ＰＩ制御部５６から入力される電圧指令に基づき、旋回用電動機２１ＡをＰＷＭ駆動する。また、インバータ２０Ｂは、切替部５７によってＰＩ制御部５６から入力される電圧指令が入力される場合は、この電圧指令に基づき、旋回用電動機２１ＢをＰＷＭ駆動する。   Based on the deviation input from the subtractor 55, the PI control unit 56 performs PI control so as to reduce this deviation, and a voltage command serving as a final drive command sent to the inverters 20A and 21B via the switching unit 57. Is generated. Inverter 20 </ b> A PWM-drives turning electric motor 21 </ b> A based on a voltage command input from PI control unit 56. Further, when the voltage command input from the PI control unit 56 is input by the switching unit 57, the inverter 20B drives the turning electric motor 21B by PWM based on the voltage command.

切替部５７は、ＰＩ制御部５６から入力される電圧指令の出力先の切替制御を行うために設けられており、その切替は、主制御部６０によって行われる。電圧指令の出力先は、「インバータ２０Ａのみ」、または「インバータ２０Ａ及び２０Ｂの両方」のいずれかに切り替えられる。   The switching unit 57 is provided to perform switching control of the output destination of the voltage command input from the PI control unit 56, and the switching is performed by the main control unit 60. The output destination of the voltage command is switched to either “inverter 20A only” or “both inverters 20A and 20B”.

この切替部５７は、主制御部６０によって旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの双方の駆動トルクが必要であると判定された場合には、ＰＩ制御部５６から入力される電圧指令の出力先をインバータ２０Ａ及び２０Ｂの双方に切り替え、主制御部６０によって旋回用電動機２１Ａのみの駆動トルクで足りると判定された場合には、ＰＩ制御部５６から入力される電圧指令の出力先をインバータ２０Ａのみに切り替える。   When it is determined by the main control unit 60 that the driving torque of both the turning electric motors 21A and 21B is necessary, the switching unit 57 sets the output destination of the voltage command input from the PI control unit 56 to the inverter 20A. When the main control unit 60 determines that the drive torque of only the turning electric motor 21A is sufficient, the output destination of the voltage command input from the PI control unit 56 is switched to only the inverter 20A.

電流変換部５８は、旋回用電動機２１Ａのモータ電流を検出し、これをトルク電流指令に相当する値に変換し、減算器５５に入力する。   The current converter 58 detects the motor current of the turning electric motor 21 </ b> A, converts it into a value corresponding to the torque current command, and inputs it to the subtractor 55.

旋回動作検出部５９は、レゾルバ２２によって検出される旋回用電動機２１Ａの回転位置の変化（すなわち上部旋回体３の旋回）を検出するとともに、回転位置の時間的な変化から旋回用電動機２１Ａの回転速度を微分演算によって導出する。導出された回転速度を表すデータは、減算器５１及び主制御部６０に入力される。   The turning motion detection unit 59 detects a change in the rotational position of the turning electric motor 21A detected by the resolver 22 (that is, turning of the upper turning body 3) and rotates the turning electric motor 21A from the temporal change in the rotational position. The speed is derived by differential operation. Data representing the derived rotational speed is input to the subtractor 51 and the main control unit 60.

このような構成の駆動指令生成部５０において、速度指令変換部３１から入力される速度指令に基づき、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂを駆動するためのトルク電流指令が生成され、上部旋回体３が所望の位置まで旋回される。   In the drive command generation unit 50 having such a configuration, a torque current command for driving the electric motors 21A and 21B for rotation is generated based on the speed command input from the speed command conversion unit 31, and the upper swing body 3 is desired. It is turned to the position.

図６は、本実施の形態の旋回駆動制御装置における切替部５７及びクラッチ１００の制御処理の手順を示す図である。この処理は、主制御部６０によって実行される処理であり、本実施の形態の旋回駆動制御装置が運転されている間は、所定の周期で繰り返し実行される処理である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a procedure of control processing of the switching unit 57 and the clutch 100 in the turning drive control device of the present embodiment. This process is a process executed by the main control unit 60, and is a process repeatedly executed at a predetermined cycle while the turning drive control device of the present embodiment is being operated.

主制御部６０は、速度指令変換部３１から入力される速度指令値が表す回転速度と、旋回動作検出部５９から入力される回転速度との偏差に基づき、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの負荷の度合いを判定する。この負荷の度合いに基づいて切替部５７の出力先の切替制御と、クラッチ１００の接続／遮断制御を行う。旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの力行運転と回生運転の切り替えは、旋回駆動制御装置４０により、速度指令値が表す速度と回転速度との偏差に基づいて行われるが、本実施の形態では、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの負荷が比較的大きい場合には、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの双方で力行運転と回生運転を行う。これは、例えば、バケット６に多量の土砂等を積載している場合等、上部旋回体３の駆動に大きな駆動力が必要な場合には旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの双方の駆動力を利用して旋回機構２を旋回駆動させるためである。また、同様に、バケット６に多量の土砂等を積載しながら減速する場合等、上部旋回体３の慣性力が大きい場合には、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの双方の発電能力を利用して効率よく発電を行うためである。   Based on the deviation between the rotational speed represented by the speed command value input from the speed command converter 31 and the rotational speed input from the turning motion detector 59, the main controller 60 determines the load of the turning electric motors 21A and 21B. Determine the degree. Based on the degree of the load, switching control of the output destination of the switching unit 57 and connection / disconnection control of the clutch 100 are performed. Switching between the power running operation and the regenerative operation of the electric motors 21A and 21B for the turning is performed by the turning drive control device 40 based on the deviation between the speed represented by the speed command value and the rotational speed. When the loads on the motors 21A and 21B are relatively large, the power running operation and the regenerative operation are performed on both the turning motors 21A and 21B. This is because, for example, when a large amount of driving force is required to drive the upper swing body 3, such as when a large amount of earth and sand is loaded on the bucket 6, the driving forces of both the turning electric motors 21A and 21B are used. This is because the turning mechanism 2 is driven to turn. Similarly, when the inertial force of the upper swing body 3 is large, such as when decelerating while a large amount of earth and sand is loaded on the bucket 6, the efficiency is improved by using the power generation capacity of both the swing motors 21 </ b> A and 21 </ b> B. This is because it often generates electricity.

また、本実施の形態では、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの負荷が比較的小さい場合には、旋回用電動機２１Ａのみで力行運転と回生運転を行う。これは、例えば、バケット６が空の場合等、上部旋回体３の駆動に大きな駆動力が必要ない場合には旋回用電動機２１Ａのみの駆動力を利用して旋回機構２を旋回駆動させるためである。また、同様に、バケット６が空の状態で減速する場合等、上部旋回体３の慣性力が小さい場合には、旋回用電動機２１Ａのみの発電能力で発電を賄えるため、旋回用電動機２１Ａのみを利用して効率よく発電を行うためである。   In the present embodiment, when the loads on the turning electric motors 21A and 21B are relatively small, the power running operation and the regenerative operation are performed only with the turning electric motor 21A. This is because, for example, when a large driving force is not necessary for driving the upper swing body 3 such as when the bucket 6 is empty, the swing mechanism 2 is driven to swing using the driving force of only the swing motor 21A. is there. Similarly, when the inertia force of the upper swing body 3 is small, such as when the bucket 6 is decelerated in an empty state, the power generation capability of only the swing motor 21A can cover the power generation, so only the swing motor 21A is used. This is for efficient power generation.

具体的には、以下のように処理が実行される。   Specifically, the process is executed as follows.

主制御部６０は、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの負荷の度合いが所定度合い以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ここでは、速度指令変換部３１から入力される速度指令値が表す回転速度と、旋回動作検出部５９から入力される回転速度との偏差を旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの負荷の度合いとして扱い、この偏差が所定度合い以上であるか否かによって判定を行う。なお、この偏差は、速度偏差であるため、所定度合いは、例えば、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの定格出力等を考慮に入れた上で、上述のように力行運転と回生運転において、旋回用電動機２１Ａのみで旋回駆動できる速度偏差の上限、又は、旋回用電動機２１Ａのみの回生運転で発電を賄える速度偏差の上限のうち、低い方の値に設定すればよい。   The main control unit 60 determines whether or not the degree of load on the turning electric motors 21A and 21B is greater than or equal to a predetermined degree (step S1). Here, the deviation between the rotational speed represented by the speed command value input from the speed command converter 31 and the rotational speed input from the turning motion detector 59 is treated as the degree of load on the turning electric motors 21A and 21B. The determination is made based on whether the deviation is greater than or equal to a predetermined degree. Since this deviation is a speed deviation, the predetermined degree is determined in consideration of, for example, the rated output of the electric motors 21A and 21B for turning, and the electric motor for turning in the power running operation and the regenerative operation as described above. What is necessary is just to set to the lower value among the upper limit of the speed deviation which can be swiveled only by 21A, or the upper limit of the speed deviation which can supply electric power by the regenerative operation of only the turning electric motor 21A.

主制御部６０は、偏差が所定度合い以上であると判定した場合は、切替部５７の出力先をインバータ２０Ａ及び２０Ｂの両方にするとともに、クラッチ１００を接続させる（ステップＳ２）。これにより、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの双方により力行運転又は回生運転が行われる。負荷が大きい場合には２つの旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの力行運転による駆動力で上部旋回体３を旋回駆動させるためであり、また、負荷が大きい場合には２つの旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの回生運転で上部旋回体３の慣性力を効率よく電気エネルギに変換するためである。なお、力行運転と回生運転の切り替えは、旋回駆動制御装置４０により、速度指令値が表す速度と回転速度との偏差に基づいて行われる。   When the main control unit 60 determines that the deviation is equal to or greater than the predetermined degree, the output unit of the switching unit 57 is set to both the inverters 20A and 20B, and the clutch 100 is connected (step S2). Thereby, a power running operation or a regenerative operation is performed by both of the turning electric motors 21A and 21B. This is because when the load is large, the upper swing body 3 is driven to turn by the driving force of the power running operation of the two turning electric motors 21A and 21B, and when the load is large, the two turning electric motors 21A and 21B This is because the inertial force of the upper swing body 3 is efficiently converted into electric energy in the regenerative operation. Note that switching between the power running operation and the regenerative operation is performed by the turning drive control device 40 based on the deviation between the speed represented by the speed command value and the rotational speed.

また、主制御部６０は、偏差が所定度合い未満であると判定した場合は、切替部５７の出力先をインバータ２０Ａのみに切り替えるとともに、クラッチ１００を遮断させる（ステップＳ３）。これにより、旋回用電動機２１Ａのみの力行運転又は回生運転が行われ、旋回機構２が駆動される。負荷が小さい場合は、１つの旋回用電動機２１Ａのみの駆動力で上部旋回体３を旋回させるためであり、また、負荷が小さい場合には、１つの旋回用電動機２１Ａのみの回生運転で上部旋回体３の慣性力を効率よく電気エネルギに変換するためである。   When the main control unit 60 determines that the deviation is less than the predetermined degree, the main control unit 60 switches the output destination of the switching unit 57 to only the inverter 20A and disconnects the clutch 100 (step S3). Thereby, the power running operation or the regenerative operation of only the turning electric motor 21A is performed, and the turning mechanism 2 is driven. This is because when the load is small, the upper swing body 3 is turned by the driving force of only one turning motor 21A. When the load is small, the upper turning is performed by the regenerative operation of only one turning motor 21A. This is because the inertial force of the body 3 is efficiently converted into electric energy.

以上の処理は、本実施の形態の旋回駆動制御装置が運転されている間は、所定の周期で繰り返し実行される。   The above processing is repeatedly executed at a predetermined cycle while the turning drive control device of the present embodiment is being operated.

このように本実施の形態によれば、旋回駆動用の電動機を２つ備え、２つの旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの定格出力は、例えば、数十（Ｗ）程度であり、通常は２０トン級の建設機械の旋回駆動用の動力源として単独で用いられる電動機である。また、インバータ２０Ａ及び２０Ｂの容量も旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂの定格出力に合わせた容量である。   As described above, according to the present embodiment, two turning drive motors are provided, and the rated outputs of the two turning motors 21A and 21B are, for example, about several tens (W), and usually 20 tons. It is an electric motor used independently as a power source for the turning drive of the construction machine. The capacity of the inverters 20A and 20B is also a capacity that matches the rated output of the turning electric motors 21A and 21B.

このため、電動機及びインバータを大型化することなく、例えば７０トン級のような大型の建設機械にも搭載可能な高効率の旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械を提供することができる。インバータ（２０Ａ、２０Ｂ）及び旋回用電動機（２１Ａ、２１Ｂ）をそれぞれ２つ備えることになるが、建設機械の大型化に伴って大型化されたインバータと旋回用電動機を備えるよりは、搭載スペースは小さくて済み、また、２つに分かれていることから離れた場所に設置することも可能となる。本実施の形態によれば、以上のように、スペース的な課題を解決することができる。   Therefore, it is possible to provide a high-efficiency turning drive control device that can be mounted on a large construction machine such as a 70-ton class and a construction machine including the same without increasing the size of the electric motor and the inverter. Two inverters (20A, 20B) and two electric motors for turning (21A, 21B) will be provided, but the installation space is larger than that provided with the inverter and the electric motor for turning which are enlarged as the construction machine becomes larger. It can be small, and can be installed in a place away from being divided into two parts. According to the present embodiment, it is possible to solve the space problem as described above.

また、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂやインバータ２０Ａ及び２０Ｂを大型化する必要がないため、電力損失の増大や、大幅なコストアップを生じることなく、作業性を向上させることができる。   In addition, since it is not necessary to increase the size of the turning electric motors 21A and 21B and the inverters 20A and 20B, workability can be improved without causing an increase in power loss and a significant increase in cost.

以上では、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂがインバータ２０Ａ及び２０ＢによってＰＷＭ駆動される交流モータであり、その回転速度を検出するために、レゾルバ２２及び旋回動作検出部５９を用いる形態について説明したが、旋回用電動機２１Ａ及び２１Ｂは直流モータであってもよい。この場合は、インバータ２０Ａ、２０Ｂ、レゾルバ２２及び旋回動作検出部５９が不要となり、回転速度としては直流モータのタコジェネレータで検出される値を用いればよい。   In the above description, the turning motors 21A and 21B are AC motors that are PWM-driven by the inverters 20A and 20B, and the mode in which the resolver 22 and the turning motion detection unit 59 are used to detect the rotation speed has been described. The electric motors 21A and 21B may be DC motors. In this case, the inverters 20A and 20B, the resolver 22 and the turning motion detection unit 59 are not necessary, and a value detected by the tachometer generator of the DC motor may be used as the rotation speed.

また、以上では、トルク電流指令の演算にＰＩ制御を用いる形態について説明したが、これに代えて、ロバスト制御、適応制御、比例制御、積分制御等を用いてもよい。   In the above description, the PI control is used for calculating the torque current command. However, instead of this, robust control, adaptive control, proportional control, integral control, or the like may be used.

また、以上では、ハイブリッド型の建設機械を用いて説明したが、旋回機構が電動化されている建設機械であれば、本実施の形態の旋回駆動装置の適用対象は、バイブリッド型に限定されるものではない。   In the above description, the hybrid construction machine is used. However, if the turning mechanism is an electric construction machine, the application target of the turning drive device according to the present embodiment is limited to the hybrid type. It is not something.

以上、本発明の例示的な実施の形態の旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。   As mentioned above, although the turning drive control apparatus of the exemplary embodiment of the present invention and the construction machine including the same have been described, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and is claimed. Various modifications and changes can be made without departing from the scope.

本実施の形態の旋回駆動制御装置を含む建設機械を示す側面図である。It is a side view which shows the construction machine containing the turning drive control apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の旋回駆動制御装置を含む建設機械の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the construction machine containing the turning drive control apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の旋回駆動制御装置を含む建設機械において、旋回機構２、旋回用電動機２１Ａ、２１Ｂ、及び旋回減速機２４Ａ、２４Ｂの位置関係を示す斜視透視図である。In the construction machine including the turning drive control device of the present embodiment, it is a perspective perspective view showing the positional relationship of the turning mechanism 2, turning electric motors 21A, 21B, and turning speed reducers 24A, 24B. 本実施の形態の建設機械の速度指令変換部において操作レバーの操作量を速度指令に変換する変換特性を示す図である。It is a figure which shows the conversion characteristic which converts the operation amount of an operation lever into a speed command in the speed command conversion part of the construction machine of this Embodiment. 本実施の形態の旋回駆動制御装置の構成を表す制御ブロック図である。It is a control block diagram showing the structure of the turning drive control apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の旋回駆動制御装置の許容値切替部の判定部によって実行されるトルク許容値の切り替え処理の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the switching process of the torque allowable value performed by the determination part of the allowable value switching part of the turning drive control apparatus of this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ 下部走行体
１Ａ、１Ｂ 油圧モータ
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ キャビン
１１ エンジン
１２ 電動発電機
１３ 減速機
１４ メインポンプ
１５ パイロットポンプ
１６ 高圧油圧ライン
１７ コントロールバルブ
１８ インバータ
１９ バッテリ
２０Ａ、２０Ｂ インバータ
２１Ａ、２１Ｂ 旋回用電動機
２１ａ、２１ｂ 回転軸
２２ レゾルバ
２３Ａ、２３Ｂ メカニカルブレーキ
２４Ａ、２４Ｂ 旋回減速機
２５ パイロットライン
２６ 操作装置
２６Ａ、２６Ｂ レバー
２６Ｃ ペダル
２７ 油圧ライン
２８ 油圧ライン
２９ 圧力センサ
３０ コントローラ
３１ 速度指令変換部
３２ 駆動制御装置
４０ 旋回駆動制御装置
５０ 駆動指令生成部
５１ 減算器
５２ ＰＩ制御部
５３ トルク制限部
５４ トルク制限部
５５ 減算器
５６ ＰＩ制御部
５７ 切替部
５８ 電流変換部
５９ 旋回動作検出部
６０ 主制御部
１００ クラッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower traveling body 1A, 1B Hydraulic motor 2 Turning mechanism 3 Upper turning body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 10 Cabin 11 Engine 12 Motor generator 13 Reducer 14 Main pump 15 Pilot pump 16 High pressure Hydraulic line 17 Control valve 18 Inverter 19 Battery 20A, 20B Inverter 21A, 21B Rotating motor 21a, 21b Rotating shaft 22 Resolver 23A, 23B Mechanical brake 24A, 24B Rotating speed reducer 25 Pilot line 26 Operating device 26A, 26B Lever 26C Pedal 27 Hydraulic line 28 Hydraulic line 29 Pressure sensor 30 Controller 31 Speed command conversion unit 32 Drive control device 40 Turning drive control device 50 Drive command generation unit 51 Subtractor 52 PI control unit 53 Torque limiting unit 54 Torque limiting unit 55 Subtractor 56 PI control unit 57 Switching unit 58 Current conversion unit 59 Turning operation detection unit 60 Main control unit 100 Clutch

Claims (5)

操作装置からの指令に基づき下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体を電動的に旋回駆動制御する旋回駆動制御装置であって、
前記旋回機構を駆動するための第１電動機及び第２電動機と、
前記旋回機構の操作部を介して入力される操作量に基づき、前記第１電動機の回転速度を制御するための速度指令を出力する速度指令出力部と、
前記第１電動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、
前記速度指令出力部から出力される速度指令と、前記回転速度検出部によって検出される回転速度とに基づき、前記第１電動機を駆動するための駆動指令を生成する駆動指令生成部と、
前記駆動指令生成部によって生成される駆動指令を用いて前記第１電動機を駆動制御する第１駆動制御部と、
前記駆動指令生成部によって生成される駆動指令を用いて前記第２電動機を駆動制御する第２駆動制御部と、
前記第１電動機に接続され、前記操作装置からの指令に基づき前記第１電動機を制動し或いは前記第１電動機の制動を解除するメカニカルブレーキと、
を含む、旋回駆動制御装置。 The electric pivotal travel drive Dosei Gosuru turning drive control device an upper slewing body pivotably mounted on the lower traveling body based on a command from the operating device,
A first electric motor and a second electric motor for driving the turning mechanism;
A speed command output unit that outputs a speed command for controlling the rotation speed of the first electric motor based on an operation amount input through the operation unit of the turning mechanism;
A rotational speed detector for detecting the rotational speed of the first electric motor;
A drive command generation unit that generates a drive command for driving the first electric motor based on a speed command output from the speed command output unit and a rotation speed detected by the rotation speed detection unit;
A first drive control unit that drives and controls the first electric motor using a drive command generated by the drive command generation unit;
A second drive control unit that drives and controls the second electric motor using a drive command generated by the drive command generation unit ;
A mechanical brake connected to the first motor and braking the first motor or releasing the braking of the first motor based on a command from the operating device;
A turning drive control device. 前記第１電動機の負荷の度合いを検出する負荷検出部を含み、
前記第２駆動制御部は、前記負荷検出部によって検出される前記第１電動機の負荷が所定度合い以下の場合は、前記第２電動機の駆動制御を停止させる、請求項１に記載の旋回駆動制御装置。 Including a load detector for detecting a degree of load of the first electric motor;
2. The turning drive control according to claim 1, wherein the second drive control unit stops the drive control of the second electric motor when the load of the first electric motor detected by the load detection unit is equal to or less than a predetermined degree. apparatus. 前記旋回機構と前記第２電動機との間に配設される動力伝達機構と、
前記動力伝達機構を接続状態または遮断状態に切り替える切替制御部と
を含み、
前記切替制御部は、前記負荷検出部によって検出される前記第１電動機の負荷が所定度合い以下の場合は、前記動力伝達機構を遮断状態に切り替える、請求項２に記載の旋回駆動制御装置。 A power transmission mechanism disposed between the turning mechanism and the second electric motor;
A switching control unit that switches the power transmission mechanism to a connected state or a disconnected state,
The turning drive control device according to claim 2, wherein the switching control unit switches the power transmission mechanism to a cut-off state when a load of the first electric motor detected by the load detection unit is equal to or less than a predetermined degree. 前記操作装置が不感帯領域にあるときは、前記メカニカルブレーキは制動状態となっている、When the operating device is in the dead zone region, the mechanical brake is in a braking state,
請求項１に記載の旋回駆動制御装置。  The turning drive control device according to claim 1. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の旋回駆動制御装置を含む建設機械。 A construction machine including the turning drive control device according to any one of claims 1 to 4 .
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