JP5356521B2

JP5356521B2 - 作業機械の旋回制御装置

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Publication number: JP5356521B2
Application number: JP2011519935A
Authority: JP
Inventors: 勉宇田川
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Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2013-12-04
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Description

本発明は、旋回モータによって旋回する旋回体、及びこの旋回体に取り付けられる作業装置を有する油圧ショベル等の作業機械の旋回制御装置に関する。

この種の従来技術として、特許文献１，２に示されるものがある。これらの特許文献１、あるいは特許文献２には、旋回体と、この旋回体に取り付けられるブーム、アーム等を含む作業装置と、旋回体を旋回させる電動モータからなる旋回モータと、この旋回モータを駆動する駆動装置と、操作量に応じた値の旋回モータの目標回転数を出力する旋回用操作装置とを有する油圧ショベル、すなわち作業機械に備えられる旋回制御装置が開示されている。これらの特許文献１，２に示される旋回制御装置は、旋回モータの実回転数を検出する実回転数検出器と、旋回用操作装置から出力された目標回転数と実回転数検出器から出力された実回転数の偏差をゼロにするように、駆動装置の駆動トルクを制御する制御手段とを備えている。この構成により、旋回モータの回転数すなわち旋回体の旋回速度が、旋回用操作装置の操作量に応じて出力される目標回転数すなわち目標旋回速度に相当したものになるように、駆動装置の駆動トルクが制御手段によって制御される。

特開２００１−１０７８３号公報特開２００３−３３０６３号公報

上述した特許文献１，２に示される従来技術は、目標回転数すなわち目標旋回速度に、旋回モータの実回転数すなわち実旋回速度が追従する制御性の良い旋回システムが構成されている。しかしながら、例えば油圧ショベルなどの作業機械にあっては、常に正確に旋回用操作装置の操作量に高い精度で対応させた旋回速度で、運転室が備えられる旋回体を旋回させることが良いとは限らない場合がある。

例えば油圧ショベルのフロント作業機等の作業装置の姿勢によっては、旋回体の慣性モーメントが大きく変動し、それによって加速感が異なる場合がある。また、作業装置によって行なわれる吊り荷作業に際し、吊り荷の荷重すなわち作業負荷の違いによっても加速感が異なる場合がある。このような加速感が大きく変わるような状況にあっては、例えば旋回用操作装置の操作レバーが大きく操作された際や急操作された際には、目標回転数に対する駆動トルクが急激に立ち上がることになるために上述した従来技術におけるように旋回用操作装置の操作量に高い精度で対応させた旋回速度で旋回体が旋回した場合には、旋回速度が速くなり過ぎ、起動時にショックが生じて旋回体に設けられた運転室の内部の旋回用操作装置を操作するオペレータが違和感を感じて、操作性が悪くなったり、あるいは作業装置によって実施される吊り荷作業に際して吊り荷の揺れが大きくなって作業性の劣化を招いたりすることがある。

本発明は、このような従来技術における実状からなされたもので、その目的は、作業装置の作業姿勢あるいは作業負荷を考慮した旋回制御を実現させることができる作業機械の旋回制御装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明に係る作業機械の旋回制御装置は、旋回体と、この旋回体に取り付けられる作業装置と、上記旋回体を旋回させる旋回モータと、この旋回モータを駆動する駆動装置と、操作量に応じた値の上記旋回モータの目標回転数を出力する旋回用操作装置とを有する作業機械に設けられ、上記旋回モータの実回転数を検出する実回転数検出器と、上記旋回用操作装置から出力された目標回転数と上記実回転数検出器から出力された実回転数の偏差をゼロにするように、上記駆動装置の駆動トルクを制御する制御手段とを備えた作業機械の旋回制御装置において、上記旋回用操作装置から出力される上記目標回転数を、上記作業装置の作業姿勢及び作業負荷の少なくとも一方に応じて補正された上記駆動装置の駆動トルクに基づいて補正する補正手段を備えるとともに、上記駆動装置の駆動トルクに対応する上記旋回モータの回転数に相応する信号値を検出する信号検出器を備え、上記補正手段は、上記作業姿勢を検出する作業姿勢検出器と、この作業姿勢検出器で検出された作業姿勢に応じた大きさの係数を演算する第１演算手段との組み合わせ、及び上記作業負荷を検出する作業負荷検出器と、この作業負荷検出器で検出された作業負荷に応じた大きさの係数を演算する第２演算手段との組み合わせの少なくとも一方の組み合わせを含むとともに、上記信号検出器から出力された信号値と、上記第１演算手段または上記第２演算手段から出力された上記係数とを乗算し、上記目標回転数を補正する補正値を出力する補正値演算器を含むことを特徴としている。

このように構成した本発明は、旋回用操作装置の操作に応じて出力される旋回モータの目標回転数と、実回転数検出器で検出される実回転数の偏差がゼロとなるように、旋回モータを駆動する駆動装置の駆動トルクが制御手段によって制御される方式を維持しつつも、補正手段によって、作業装置の作業姿勢及び作業負荷の少なくとも一方に応じて旋回用操作装置から出力される旋回モータの目標回転数が補正されるので、旋回モータを駆動する駆動装置の駆動トルクは作業装置の作業姿勢あるいは作業負荷が考慮された駆動トルクとなる。したがって、この駆動装置の駆動トルクで駆動される旋回モータの旋回速度制御を、作業装置の作業姿勢あるいは作業負荷を考慮した制御とすることができる。

また、本発明に係る作業機械の旋回制御装置は、上記発明において、
上記補正手段は、さらに上記実回転数検出器によって検出される上記旋回モータの実回転数に基づいて上記目標回転数を補正することを特徴としている。

このように構成した本発明は、旋回用操作装置の操作に応じて出力される旋回モータの目標回転数を、上記駆動装置の駆動トルクに基づく補正値と、実回転数検出器で検出される実回転数に基づく補正値とにより補正することで旋回モータ起動時のショックまたは停止時の速度の変動に基づく振動を効率良く抑えることができ、より安定した制御とすることができる。

また、本発明に係る作業機械の旋回制御装置は、上記発明において、上記作業姿勢検出器は、上記作業装置の作業半径を検出するためのものであり、上記第１演算手段は、上記作業半径が小さいときには大きな値の上記係数を算出し、上記作業半径が大きいときには小さな値の上記係数を算出するものから成ることを特徴としている。

また、本発明に係る作業機械の旋回制御装置は、上記発明において、上記第２演算手段は、上記作業負荷が小さいときには大きな値の上記係数を算出し、上記作業負荷が大きいときには小さな値の上記係数を算出するものから成ることを特徴としている。

また、本発明に係る作業機械の旋回制御装置は、上記発明において、上記旋回用操作装置から出力された上記目標回転数を補正するための設定値を手動操作により出力可能な補正値指示器と、この補正値指示器から出力された設定値の大きさに応じた係数を演算する第３演算手段を備え、上記補正値演算器は、上記補正値指示器が手動操作された際に上記第３演算手段で算出された係数に基づいて求めた補正値を出力することを特徴としている。

本発明は、旋回用操作装置から出力された目標回転数に応じた実回転数となるように、旋回モータを駆動する駆動装置の駆動トルクを制御する制御手段を備えたものにあって、旋回用操作装置から出力される目標回転数を作業装置の作業姿勢及び作業負荷の少なくとも一方に応じて補正された駆動装置の駆動トルクに基づいて補正する補正手段を備えるとともに、駆動装置の駆動トルクに対応する旋回モータの回転数に相応する信号値を検出する信号検出器を備え、補正手段は、作業姿勢を検出する作業姿勢検出器と、この作業姿勢検出器で検出された作業姿勢に応じた大きさの係数を演算する第１演算手段との組み合わせ、及び作業負荷を検出する作業負荷検出器と、この作業負荷検出器で検出された作業負荷に応じた大きさの係数を演算する第２演算手段との組み合わせの少なくとも一方の組み合わせを含むとともに、信号検出器から出力された信号値と、第１演算手段または第２演算手段から出力された係数とを乗算し、目標回転数を補正する補正値を出力する補正値演算器を含む構成にしてある。この構成に伴って本発明は、旋回用操作装置の操作に応じて出力される旋回モータの目標回転数に、実回転数が追従する制御方式を維持しつつも、作業装置の作業姿勢あるいは作業負荷を考慮した旋回制御を実現させることができる。これにより、旋回体上にあって旋回用操作装置を操作するオペレータの操作性、及び作業装置によって実施される作業の作業性を作業の実状に合ったものとすることができ、これらのオペレータの操作性及び作業装置による作業性を従来よりも向上させることができる。

本発明に係る旋回制御装置が備えられる作業機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。図１に示す油圧ショベルに備えられる本発明に係る旋回制御装置の一実施形態を示す回路ブロック図である。図２に示す一実施形態に備えられるコントローラにおける要部処理手順を示すフローチャートである。本発明に係る旋回制御装置の別の実施形態を示す回路ブロック図である。本発明に係る旋回制御装置のさらに別の実施形態を示す回路ブロック図である。

以下、本発明に係る作業機械の旋回制御装置の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係る旋回制御装置が備えられる作業機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。

この図１に示す油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２と、この旋回体２に取り付けられるフロント作業機、すなわち作業装置３とを備えている。作業装置３は、旋回体２に上下方向の回動可能に取り付けられるブーム４と、このブーム４に回動可能に取り付けられるアーム５と、このアーム５に回動可能に取り付けられるバケット６とを含んでいる。また、この作業装置３は、ブーム４を作動させるブームシリンダ７、アーム５を作動させるアームシリンダ８、及びバケット６を作動させるバケットシリンダ９等の油圧シリンダを含んでいる。旋回体１０上の前側位置には、運転室１０を設けてある。

図２は図１に示す油圧ショベルに備えられる本発明に係る旋回制御装置の一実施形態を示す回路ブロック図である。

この図２に示すように、上述した油圧ショベルには、旋回体２を旋回させる電動モータからなる旋回モータ１１と、この旋回モータ１１を駆動するインバータ、すなわち駆動装置１２と、運転室１０内に配置され、操作量に応じた値の旋回モータ１１の目標回転数を出力する旋回用操作装置１３も備えている。

本実施形態に係る旋回制御装置は、旋回モータ１１の実回転数を検出する実回転数検出器１４と、旋回用操作装置１３から出力された旋回モータ１１の目標回転数と実回転数検出器１４から出力された実回転数の偏差をゼロにするように、旋回モータ１１を駆動する駆動装置１２の駆動トルクを制御する制御手段、すなわちコントローラ１５を備えている。

また、本実施形態に係る旋回制御装置は、作業装置３の作業姿勢及び作業負荷の少なくとも一方に応じて、例えばこれらの作業姿勢と作業負荷の両方に応じて、旋回用操作装置１３から出力される旋回モータ１１の目標回転数を補正する補正手段を備えている。また、旋回モータ１１を駆動する駆動装置１２の駆動トルクを検出するために、駆動トルクに対応する旋回モータ１１の回転数に相当する信号値を検出し、コントローラ１５に出力する信号検出器２８を備えている。

上述した補正手段は、作業姿勢を検出する作業姿勢検出器と、この作業姿勢検出器で検出された作業姿勢に応じた大きさの係数を演算する第１演算手段２０との組み合わせ、及び作業負荷を検出する作業負荷検出器と、この作業負荷検出器で検出された作業負荷に応じた大きさの比例係数を演算する第２演算手段２３との組み合わせの少なくとも一方、例えば本実施形態の場合は両方の組み合わせを含んでいる。上述した作業姿勢検出器は、例えば作業装置３の作業半径を検出するためのものであり、作業装置３に含まれるブーム４を作動させるブームシリンダ１８のストロークを検出しコントローラ１５に出力するストロークセンサ１８から成っている。上述した負荷検出器は、例えばブームシリンダ７のボトム圧力を検出し、コントローラ１５に出力する圧力センサ２１から成っている。

コントローラ１５には、予めブームシリンダ７のシリンダストロークと、作業装置３の作業半径との関係が設定され、ストロークセンサ１８から出力される信号に相応する作業半径を第１演算手段２０に出力する関数発生器１９を設けてある。また、予めブームシリンダ７のボトム圧力と、作業負荷との関係が設定され、圧力センサ２１から出力される信号に相応する作業負荷を第２演算手段２３に出力する関数発生器２２を設けてある。

同図２に示すように、第１演算手段２０は、作業装置３の作業半径が小さいときには大きな値の係数すなわちゲインＫ１を算出し、作業半径が大きいときには小さな値の係数すなわちゲインＫ１を算出し、そのゲインＫ１を出力するものから成っている。第２演算手段２３は、作業負荷が小さいときには大きな値の比例係数、すなわちゲインＫ２を算出し、作業負荷が大きいときには小さな値の比例係数、すなわちゲインＫ２を算出し、そのゲインＫ２を出力するものから成っている。また、コントローラ１５は、第１演算手段２０から出力されたゲインＫ１と、第２演算手段２３から出力されたゲインＫ２のうちの大きい方のゲインを選択して出力する第１選択手段２４を備えている。

また、本実施形態は、旋回用操作装置１３から出力される目標回転数を補正するための設定値を手動操作により出力可能な補正値指示器２５を、例えば運転室１０内に設けてある。コントローラ１５内には、補正値指示器２５から出力された設定値の大きさに応じた比例係数、すなわち設定値が大きくなるに従って大きな値となるゲインＫ３を算出し、出力する第３演算手段２６を設けてある。

また、コントローラ１５内には、第１選択手段２４から出力されたゲインＫ１あるいはゲインＫ２と、第３演算手段２６から出力されたゲインＫ３のうちの該当するゲインを選択してゲインＫｔとして出力する第２選択手段２７を設けてある。この第２選択手段２７は、例えば第３演算手段２６からゲインＫ３が出力されているときには、このゲインＫ３を優先的に出力する。第３演算手段２６からゲインＫ３が出力されていないときには、第１選択手段２４から出力されているゲインＫ１またはゲインＫ２のうちの該当するゲインを出力する。また、例えばコントローラ１５内には、補正値指示器２５から第３演算手段２６に設定値が入力されているかどうかを判断する図示しない判断手段も設けられている。

また、コントロール１５内には、上述した信号検出器２８から出力される旋回モータ１１を駆動する駆動装置１２の駆動トルクに対応する旋回モータ１１の回転数に相当する信号値と、第２選択手段２７から出力されるゲインＫｔ、すなわち、第１演算手段２０または第２演算手段２３から出力された係数であるゲインＫ１，Ｋ２のうちの該当するゲインとを乗算し、あるいは上述の信号値と第３演算手段２６から出力された係数であるゲインＫ３とを乗算し、旋回用操作装置１３から出力された旋回モータ１１の目標回転数を補正する補正値を出力する補正値演算器２９を備えている。また、コントローラ１５内には、旋回用操作装置１３から出力された目標回転数から、補正値演算器２９から出力された補正値を減算する減算器３０を備えている。

さらに、コントローラ１５内には、減算器３０から出力されている補正された目標回転数と、実回転数検出器１４で検出された実回転数の偏差を演算する減算器１６と、この減算器１６から出力された回転数に相当する駆動トルクを駆動装置１２に出力する制御器１７を備えている。この制御器１７は、例えばＰＩ制御を行なうものから成っているが、これに代えて一般的な比例制御やＰＩＤ制御を行なうものによって構成してもよい。

図３は図２に示す一実施形態に備えられるコントローラにおける要部処理手順を示すフローチャートである。上述のように構成した本実施形態に係る旋回制御装置の動作を、コントローラ１５における処理動作を中心に以下に説明する。

今例えば、作業装置３を吊り荷クレーンとして使用し、吊り荷作業を実施するために、運転室１０内のオペレータが旋回用操作装置１３を操作したものとする。この旋回用操作装置１３から出力される旋回モータ１１の目標回転数と、実回転数検出器１４で検出される旋回モータ１１の実回転数の偏差が、減算器１６で減算され、この偏差がゼロになるように制御器１７から駆動トルクが駆動装置１２に出力される。したがって、基本的には旋回モータ１１は、旋回用操作装置１３から出力される目標回転数に応じた回転数で駆動される。この旋回モータ１１の駆動によって、運転室１０が備えられている旋回体２が旋回用操作装置１３の操作量に応じた旋回速度で旋回し、作業装置３を介して吊り荷作業が実施される。ただし、この状態にあっては、旋回モータ１１の目標回転数と実回転数の偏差がゼロになるように駆動トルクが駆動装置に出力されるために、例えば旋回用操作装置１３が急操作されたり、また大きな操作量で操作されたときには、目標回転数と実回転数との偏差が大きくなるため、目標回転数に対する駆動トルクも急激かつ大きく出力され、旋回モータの起動時に大きなショックが発生する虞がある。そのため、この目標回転数を駆動トルクに基づいて以下のような補正を行う。

このような吊り荷作業の間、ブームシリンダ７のボトム圧力が圧力センサ２１で検出され、また、ブームシリンダ７のシリンダストロークがストロークセンサ１８で検出される。コントローラ１５では図３に示すように、関数発生器２２において、圧力センサ２１で検出されたボトム圧力に応じた作業負荷が演算され、演算された作業負荷が第２演算手段２３に出力される（手順Ｓ１）。第２演算手段２３において、作業負荷に応じたゲインＫ２が算出され、第１選択手段２４に出力される（手順Ｓ２）。また、関数発生器１９において、ストロークセンサ１８で検出されたシリンダストロークに応じた作業半径が演算され、演算された作業半径が第１演算手段２０に出力される（手順Ｓ３）。第１演算手段２０において、作業半径に応じたゲインＫ１が算出され、第１選択手段２４に出力される（手順Ｓ４）。第１選択手段２４では、第１演算手段２０から出力されたゲインＫ１と、第２演算手段２３から出力されたゲインＫ２のうちの大きい方のゲインを選択し、第２選択手段２７に出力する（手順Ｓ５）。

ここで、コントローラ１５に設けられる図示しない判断手段によって、補正値指示器２５からの設定値が第３演算手段２６に入力されているかどうか判断される（手順Ｓ６）。補正値指示器２５から設定値が入力されておらず、この判断がノーであれば、第１選択手段から出力されたゲインＫ１，Ｋ２のうちのいずれか該当するゲインが第２選択手段２７からゲインＫｔとして補正値演算器２９に出力される（手順Ｓ７）。また、補正値指示器２５から設定値が入力されており、手順Ｓ６の判断がイエスであれば、第３演算手段２６において、補正指示器２５から出力された設定値に応じたゲインＫ３が算出され、第２選択手段２７に出力され（手順Ｓ８）、さらにこのゲインＫ３が第２選択手段２７からゲインＫｔとして補正値演算器２９に出力される（手順Ｓ９）。

その後、補正値演算器２９において、駆動装置１２の駆動トルクに対応する旋回モータ１１の回転数に相当する信号検出器２８の信号値と、上述にようにして第２選択手段２７から出力されたゲインＫｔとが乗算されて補正値が求められる。この補正値が減算器３０に出力され、この減算器３０において、旋回用操作装置１３から出力された目標回転数から、補正値演算器２９から出力された補正値が減算され、その補正された目標回転数が減算器１６に出力される。この減算器１６における演算は上述したとおりであり、補正された旋回モータ１１の目標回転数と、実回転数検出器１４で検出される旋回モータ１１の実回転数の偏差が、この減算器１６で求められ、この偏差がゼロになるように制御器１７から駆動トルクが駆動装置１２に出力される。

上述した吊り荷作業の場合、吊り荷重が大きくて圧力センサ２１で検出されるボトム圧力が高くなって、関数発生器２２で求められる作業負荷が大きい場合には、第２演算手段２３で算出されるゲインＫ２は比較的小さな値となる。仮にこのゲインＫ２が第１選択手段２４、第２選択手段２７を介してゲインＫｔとして補正値演算器２９に出力されるものとすると、補正値演算器２９で算出される補正値は、信号検出器２８から出力される大きな作業負荷に応じた大きな駆動トルクに相当する回転数の信号値と、比較的小さなゲインＫ２との積となる。これにより、旋回用操作装置１３から出力される目標回転数は、このような大きな駆動トルクに相当する回転数の信号値と、比較的小さなゲインＫ２との積である補正値だけ減算され、旋回用操作装置１３の操作レバーを大きく操作しても、旋回モータ１１の回転数はそれほど上昇せず、これによって旋回体２の旋回速度を緩やかな速度とすることができる。

また、上述した吊り荷作業にあって吊り荷を所定の場所に降ろし、空荷となって作業装置３が旋回する場合には、吊り荷重が小さくなり圧力センサ２１で検出されるボトム圧力が低くなる。したがって、関数発生器２２で求められる作業負荷が小さくなり、第２演算手段２３で算出されるゲインＫ２は大きな値となる。仮にこのゲインＫ２が第１選択手段２４、第２選択手段２７を介してゲインＫｔとして補正値演算器２９に出力されるものとすると、補正値演算器２９で算出される補正値は、信号検出器２８から出力される小さな作業負荷に応じた小さな駆動トルクに相当する回転数の信号値と、大きなゲインＫ２との積となる。これにより、旋回用操作装置１３から出力される目標回転数は、このような小さな駆動トルクに相当する回転数の信号値と、大きなゲインＫ２との積である補正値だけ減算され、旋回用操作装置１３の操作レバーを大きく操作しても、上述のように吊り荷の荷重が大きい場合と同様に、旋回モータ１１の回転数はそれほど上昇せず、これによって旋回体２の旋回速度を緩やかな速度とすることができる。すなわち、吊り荷重の大きい吊り荷を吊り上げて行なわれる旋回体２の旋回速度と、空荷吊りの際の旋回体２の旋回速度とを、あまり変化させないようにし、オペレータに違和感を与えることなく吊り荷作業を実施させることができる。

このように、旋回用操作装置１３が大きく操作されても、旋回モータ１１は、補正された旋回モータ１１の目標回転数に相応する抑え気味の回転数で回転し、旋回体２は補正された目標回転数に応じた速度変化が緩やかな旋回速度で滑らかに旋回し、この旋回を介して作業装置３による空荷吊りを含む吊り荷作業を、吊り荷の大きな揺れを生じさせないようにして実施することができる。

また例えば、上述した吊り荷作業とは異なり、作業装置５の半径を大きくして行なわれる掘削作業等に際しての旋回時にあって、ストロークセンサ１８で検出されるシリンダストロークが大きく、関数発生器１９で求められる作業半径が大きい場合には、第１演算手段２０で算出されるゲインＫ１は比較的小さな値となる。仮にこのゲインＫ１が第１選択手段２４、第２選択手段２７を介してゲインＫｔとして補正値演算器２９に出力されるものとすると、補正値演算器２９で算出される補正値は、信号検出器２８から出力される大きな作業半径に応じた大きな駆動トルクに相当する回転数の信号値と、比較的小さなゲインＫ１との積となる。したがって、旋回用操作装置１３から出力される目標回転数は、このような大きな駆動トルクに相当する回転数の信号値と、比較的小さなゲインＫ１との積である補正値だけ減算され、旋回用操作装置１３の操作レバーを大きく操作しても、旋回モータ１１の回転数はそれほど上昇せず、これによって旋回体２の旋回速度を緩やかな速度とすることができる。

また、作業負荷が上述と同等であって、作業装置５の半径を小さくして行なわれる掘削作業等に際しての旋回時にあって、ストロークセンサ１８で検出されるシリンダストロークが小さく、関数発生器１９で求められる作業半径が小さい場合には、第１演算手段２０で算出されるゲインＫ１は大きな値となる。仮にこのゲインＫ１が第１選択手段２４、第２選択手段２７を介してゲインＫｔとして補正値演算器２９に出力されるものとすると、補正値演算器２９で算出される補正値は、信号検出器２８から出力される小さな作業半径に応じた小さな駆動トルクに相当する回転数の信号値と、大きなゲインＫ１との積となる。したがって、旋回用操作装置１３から出力される目標回転数は、このような小さな駆動トルクに相当する回転数の信号値と、大きなゲインＫ１との積である補正値だけ減算され、旋回用操作装置１３の操作レバーを大きく操作しても、旋回モータ１１の回転数はそれほど上昇せず、これによって旋回体２の旋回速度を緩やかな速度とすることができる。すなわち、作業装置３の作業半径が大きくなる掘削作業等における旋回体２の旋回速度と、作業装置３の作業半径が小さくなる掘削作業等における旋回体２の旋回速度とを、あまり変化させないようにしてオペレータに違和感を与えることなく掘削作業等を実施させることができる。

このように、旋回用操作装置１３が大きく操作されても、旋回モータ１１は、補正された旋回モータ１１の目標回転数に相応する抑え気味の回転数で回転し、旋回体２は補正された目標回転数に応じた速度変化が緩やかな旋回速度で滑らかに旋回し、この旋回を介して作業装置３による掘削作業等を、作業装置５及び旋回体２に大きな振動等を生じさせないで実施することができる。

なお、補正値指示器２５がオペレータによって操作された場合には、上述のように補正値指示器２５から出力される設定値に応じたゲインＫ３が補正値演算器２９に与えられるので、旋回用操作装置１３の操作量と旋回体２の旋回速度との関係をオペレータの望むように保つことができる。

このように構成した本実施形態に係る旋回制御装置は、旋回用操作装置１３の操作に応じて出力される旋回モータ１１の目標回転数と、実回転数検出器１４で検出される実回転数の偏差がゼロとなるように、旋回モータ１１を駆動する駆動装置１２の駆動トルクがコントローラ１５によって制御される方式を維持しつつも、第１演算手段２０、第２演算手段２３、第３演算手段２６、及び補正値演算器２９等を含む補正手段によって、作業装置３の作業半径及び作業負荷に応じて旋回用操作装置１３から出力される目標回転数が補正されるので、旋回モータ１１を駆動する駆動装置１２の駆動トルクは作業装置３の作業半径及び作業負荷が考慮された駆動トルクとなる。したがって、この駆動装置１２の駆動トルクで駆動される旋回モータ１１の旋回速度制御を、作業装置３の作業半径及び作業負荷を考慮した制御とすることができる。これにより、旋回体２上にあって旋回用操作装置１３を操作するオペレータの操作性、及び作業装置３によって実施される作業の作業性を、作業の実状に合ったものとすることができ、これらのオペレータの操作性及び作業装置３による作業性を向上させることができる。

図４は本発明に係る旋回制御装置の別の実施形態を示す回路ブロック図である。この別の実施形態は、補正値演算器２９の前後、例えば補正器演算器２９と減算器３０との間に、傾斜地における作業時や、風を受けている状態で行なわれる作業時などに生じる定常負荷による影響を除くために、定常負荷成分を除去するハイパスフィルタ３１を設けた構成にしてある。その他の構成については、上述した実施形態と同等である。

このように構成した別の実施形態によれば、傾斜地における作業時や、風を受けている状態で行なわれる作業などに生じる定常負荷を除くことができるので、旋回用操作装置１３から出力される目標回転数のより精度の高い補正を実現でき、旋回用操作装置５の操作量に対する旋回体２の旋回速度の制御、すなわちオペレータの操作性及び作業装置３による作業性をより優れたものとすることができる。

図５は、本発明に係る旋回制御装置のさらに別の実施形態を示す回路ブロック図である。このさらに別の実施形態は、補正値演算器２９の前後、例えば補正値演算器２９と減算器３０との間に加算器３２を設け、さらに実回転数検出器１４で検出される実回転数に第４演算手段３３によって演算されるゲインＫｖを補正値演算器３４によって乗じて別の補正値をさらに算出し、加算器３２でこの算出される別の補正値と、補正値演算器２９によって算出された補正値とを加算することで新たな補正値を算出するものである。ここで第４演算手段３３によって演算されるゲインＫｖは、例えば第２選択手段２７から出力されるゲインＫｔに応じて大きくなるゲインＫｖを設定するものである。その他の構成については、上述した図２に示す実施の形態と同等である。これにより減算器３０によって減算される新たな補正値は、実際の旋回モータ１１の回転状態に応じたものとすることができ、旋回モータ１１の起動時または停止時のショックや振動をより効果的に抑制（減衰）させることができる。なお、図４に示す補正器演算器２９とハイパスフィルタ３１との間に、加算器３２を設けて補正値演算器３４によって算出される補正値を加算することもできる。

また、本実施の形態では、第４演算手段３３は、第２選択手段２７によって選択されたゲインＫｔに基づいてゲインｋｖを算出するようにしたが、第１演算手段２０、第２演算手段２３、第３演算手段２６によって各々算出されるゲインＫ１，Ｋ２，Ｋ３に基づいてゲインＫｖを算出することもできる。

２旋回体
３作業装置
４ブーム
７ブームシリンダ（油圧シリンダ）
１０運転室
１１旋回モータ
１２駆動装置
１３旋回用操作装置
１４実回転数検出器
１５コントローラ（制御手段）
１６減算器
１７制御器
１８ストロークセンサ（作業姿勢検出器）
１９関数発生器
２０第１演算手段
２１圧力センサ（作業負荷検出器）
２２関数発生器
２３第２演算手段
２４第１選択手段
２５補正値指示器
２６第３演算手段
２７第２選択手段
２８信号検出器
２９補正値演算器
３０減算器
３１ハイパスフィルタ
３２加算器
３３第４演算手段
３４補正値演算器

Claims

旋回体と、この旋回体に取り付けられる作業装置と、上記旋回体を旋回させる旋回モータと、この旋回モータを駆動する駆動装置と、操作量に応じた値の上記旋回モータの目標回転数を出力する旋回用操作装置とを有する作業機械に設けられ、上記旋回モータの実回転数を検出する実回転数検出器と、上記旋回用操作装置から出力された目標回転数と上記実回転数検出器から出力された実回転数の偏差をゼロにするように、上記駆動装置の駆動トルクを制御する制御手段とを備えた作業機械の旋回制御装置において、
上記旋回用操作装置から出力される上記目標回転数を、上記作業装置の作業姿勢及び作業負荷の少なくとも一方に応じて補正された上記駆動装置の駆動トルクに基づいて補正する補正手段を備えるとともに、
上記駆動装置の駆動トルクに対応する上記旋回モータの回転数に相応する信号値を検出する信号検出器を備え、
上記補正手段は、上記作業姿勢を検出する作業姿勢検出器と、この作業姿勢検出器で検出された作業姿勢に応じた大きさの係数を演算する第１演算手段との組み合わせ、及び上記作業負荷を検出する作業負荷検出器と、この作業負荷検出器で検出された作業負荷に応じた大きさの係数を演算する第２演算手段との組み合わせの少なくとも一方の組み合わせを含むとともに、上記信号検出器から出力された信号値と、上記第１演算手段または上記第２演算手段から出力された上記係数とを乗算し、上記目標回転数を補正する補正値を出力する補正値演算器を含むことを特徴とする作業機械の旋回制御装置。
請求項１に記載の作業機械の旋回制御装置において、
上記補正手段は、さらに上記実回転数検出器によって検出される上記旋回モータの実回転数に基づいて上記目標回転数を補正することを特徴とする作業機械の旋回制御装置。
請求項１に記載の作業機械の旋回制御装置において、
上記第１演算手段の上記作業姿勢検出器は、上記作業装置の作業半径を検出するためのものであり、上記第１演算手段は、上記作業半径が小さいときには大きな値の上記係数を算出し、上記作業半径が大きいときには小さな値の上記係数を算出するものから成ることを特徴とする作業機械の旋回制御装置。
請求項１に記載の作業機械の旋回制御装置において、
上記第２演算手段は、上記作業負荷が小さいときには大きな値の上記係数を算出し、上記作業負荷が大きいときには小さな値の上記係数を算出するものから成ることを特徴とする作業機械の旋回制御装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業機械の旋回制御装置において、
上記旋回用操作装置から出力された上記目標回転数を補正するための設定値を手動操作により出力可能な補正値指示器と、この補正値指示器から出力された設定値の大きさに応じた係数を演算する第３演算手段を備え、上記補正値演算器は、上記補正値指示器が手動操作された際に上記第３演算手段で算出された係数に基づいて求めた補正値を出力することを特徴とする作業機械の旋回制御装置。