JP6279958B2

JP6279958B2 - ショベル

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Publication number: JP6279958B2
Application number: JP2014074527A
Authority: JP
Inventors: 公則佐野
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP2015196968A

Description

本発明は、旋回用電動機を備えるショベルに関する。

オペレータの望むタイミングで旋回加速度の大きさを設定し且つ変更できるようにする旋回制御装置を備えたショベルが知られている（特許文献１参照。）。

この旋回制御装置は、旋回操作レバーの操作量から演算される目標旋回速度と、調整ボリュームによって調整される旋回加速度指令値とに基づいて旋回速度指令値を生成する。そして、旋回加速度指令値が大きいほど、旋回速度が目標旋回速度に達するまでの時間を短くする。

特開２００９−０６８１９７号公報

しかしながら、上述の旋回制御装置は、調整ボリュームの操作量に応じて旋回加速度指令値を変更するのみであり、旋回操作レバーの操作量とは無関係に旋回加速度指令値を決定することに変わりはない。そのため、旋回操作レバーの操作量が小さい場合であっても、旋回操作レバーの操作量が大きい場合と同じ旋回加速度指令値を用い、旋回操作レバーの操作量が大きい場合と同じ加速度で旋回速度を増大させてしまう。その結果、旋回操作レバーの操作量に表れるオペレータの意思を反映できないおそれがある。

上述に鑑み、旋回操作量に表れるオペレータの意思をより適切に反映できるショベルを提供することが望ましい。

本発明の実施例に係るショベルは、旋回用電動機を制御する制御装置を備えるショベルであって、旋回操作レバーの操作量に応じて速度指令目標値を生成する速度指令目標値生成部と、速度指令値を算出する速度指令算出部と、現在の旋回速度と前記速度指令目標値との速度差に基づいて前記速度指令値の最大変化幅を決定する最大変化幅決定部と、を有し、前記速度指令算出部は、前回算出した速度指令値と前記速度指令目標値と前記最大変化幅とに基づいて速度指令値を算出し、前記制御装置は、前記速度指令算出部が算出した速度指令値に基づいて前記旋回用電動機を制御する。

上述の手段により、旋回操作量に表れるオペレータの意思をより適切に反映できるショベルを提供できる。

本発明の実施例に係るハイブリッド式ショベルの側面図である。図１のハイブリッド式ショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。蓄電系の構成を示すブロック図である。旋回制御部の構成例を示す機能ブロック図である。速度指令生成部の構成例を示す機能ブロック図である。速度指令生成処理の流れを示すフローチャートである。旋回加速時における各種パラメータの時間的推移を示すグラフである。旋回減速時における各種パラメータの時間的推移を示すグラフである。

図１は、本発明が適用される建設機械の一例であるハイブリッド式ショベルを示す側面図である。ハイブリッド式ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられる。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの１例である掘削アタッチメントを構成し、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によりそれぞれ油圧駆動される。また、上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。

図２は、本発明の実施形態によるハイブリッド式ショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。

エンジン１１と電動発電機１２は変速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続される。変速機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が接続される。

コントロールバルブ１７は、ハイブリッド式ショベルにおける油圧系の制御を行う制御装置である。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は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。

電動発電機１２には、インバータ１８を介して、蓄電器としてのキャパシタを含む蓄電系１２０が接続される。また、蓄電系１２０には、インバータ２０を介して旋回用電動機２１が接続される。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回変速機２４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。また、旋回用電動機２１、インバータ２０、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回変速機２４は負荷駆動系を構成する。

操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃ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にそれぞれ接続される。圧力センサ２９は、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０に接続される。

図３は蓄電系１２０の構成を示すブロック図である。蓄電系１２０は、キャパシタ１９、昇降圧コンバータ１００、及びＤＣバス１１０を含む。ＤＣバス１１０は、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を制御する。キャパシタ１９には、キャパシタ電圧値を検出するためのキャパシタ電圧検出部１１２と、キャパシタ電流値を検出するためのキャパシタ電流検出部１１３が設けられる。キャパシタ電圧検出部１１２によって検出されるキャパシタ電圧値、及び、キャパシタ電流検出部１１３によって検出されるとキャパシタ電流値はコントローラ３０に供給される。

昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。ＤＣバス１１０は、インバータ１８、インバータ２０、及び昇降圧コンバータ１００の間に配設されており、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を行う。

コントローラ３０は、ハイブリッド式ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵに実行させて各種機能を実現する。

例えば、コントローラ３０は、圧力センサ２９から供給される信号を速度指令値に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。圧力センサ２９から供給される信号は、上部旋回体３を旋回させるために操作装置２６としての旋回操作レバーを操作した場合の操作量を表す信号に相当する。

また、コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）を行うとともに、昇降圧コンバータ１００を駆動制御することによるキャパシタ１９の充放電制御を行う。具体的には、コントローラ３０は、キャパシタ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（アシスト運転又は発電運転）、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づいて、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行い、これによりキャパシタ１９の充放電制御を行う。

この昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、キャパシタ電圧検出部１１２によって検出されるキャパシタ電圧値、及びキャパシタ電流検出部１１３によって検出されるキャパシタ電流値に基づいて行われる。

以上のような構成において、アシストモータである電動発電機１２が発電した電力は、インバータ１８を介して蓄電系１２０のＤＣバス１１０に供給された後、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給され、或いは、インバータ２０を介して旋回用電動機２１に供給される。また、旋回用電動機２１が回生した回生電力は、インバータ２０を介して蓄電系１２０のＤＣバス１１０に供給された後、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給され、或いは、インバータ１８を介して電動発電機１２に供給される。また、キャパシタ１９に蓄積された電力は、昇降圧コンバータ１００及びＤＣバス１１０を介して電動発電機１２及び旋回用電動機２１の少なくとも一方に供給される。なお、本実施例では、旋回用電動機２１は、キャパシタ１９に蓄積された電力を優先的に使用し、電動発電機１２が発電した電力を補助的に使用する。

図４は、コントローラ３０が旋回用電動機２１の駆動制御を行う際に用いる旋回制御部３０Ａの構成例を示す機能ブロック図である。

旋回制御部３０Ａは、速度指令生成部３１、減算器３２、ＰＩ制御部３３、トルク制限部３４、減算器３５、ＰＩ制御部３６、電流変換部３７、旋回動作検出部３８、及びＰＷＭ信号生成部４０を有する。

速度指令生成部３１は、圧力センサ２９から入力される電気信号に基づいて速度指令値を生成する。具体的には、速度指令生成部３１は、圧力センサ２９から入力される旋回操作レバーの操作量Ｌに基づいて速度指令値Ｃｆを生成する。そして、速度指令生成部３１は、速度指令値Ｃｆを減算器３２に対して出力する。なお、速度指令生成部３１の詳細については後述する。

減算器３２は、速度指令値Ｃｆと旋回速度の現在値との偏差をＰＩ制御部３３に対して出力する。旋回速度の現在値は、例えば旋回動作検出部３８が算出する値である。なお、旋回動作検出部３８は、旋回用電動機２１の回転位置の変化に基づいて旋回速度値を算出し、減算器３２に出力する。また、旋回用電動機２１の回転位置の変化は、レゾルバ２２によって検出される。

ＰＩ制御部３３は、減算器３２から入力される偏差に基づいてＰＩ制御を実行する。具体的には、ＰＩ制御部３３は、旋回速度の現在値が速度指令値Ｃｆに近づくようにトルク電流指令値を生成する。そして、ＰＩ制御部３３は、生成したトルク電流指令値をトルク制限部３４に対して出力する。

トルク制限部３４は、コントローラ３０の内部メモリに記憶されたトルクリミット値を用いて、ＰＩ制御部３３から入力されるトルク電流指令値をトルクリミット値以下に制限する。具体的には、トルク電流指令値がトルクリミット値以上であればトルクリミット値をトルク電流指令値として採用し、トルク電流指令値がトルクリミット値未満であればそのトルク電流指令値をそのまま採用する。そして、トルク制限部３４は、採用したトルク電流指令値を減算器３５に対して出力する。

減算器３５は、トルク電流指令値とトルク電流の現在値との偏差をＰＩ制御部３６に対して出力する。トルク電流の現在値は、例えば電流変換部３７が算出する値である。なお、電流変換部３７は、旋回用電動機２１を流れるモータ駆動電流の値を検出し、検出したモータ駆動電流の値をトルク電流指令値に相当する値に変換して減算器３５に出力する。

ＰＩ制御部３６は、減算器３５から入力される偏差に基づいてＰＩ制御を実行する。具体的には、ＰＩ制御部３６は、トルク電流の現在値がトルク電流指令値に近づくようにインバータ２０を駆動するための駆動指令値を生成する。そして、ＰＩ制御部３６は、生成した駆動指令値をＰＷＭ信号生成部４０に対して出力する。

ＰＷＭ信号生成部４０は、ＰＩ制御部３６から入力される駆動指令値に基づいて、インバータ２０のトランジスタをスイッチング制御するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をインバータ２０に対して出力する。

次に、図５を参照し、速度指令生成部３１の詳細について説明する。なお、図５は、速度指令生成部３１の構成例を示す機能ブロック図である。

速度指令生成部３１は、主に、速度指令目標値生成部３１０、最大変化幅決定部３１１、及び速度指令算出部３１２を含む。

速度指令目標値生成部３１０は、旋回操作レバーの操作量Ｌに応じて速度指令目標値Ｃｔを生成する機能要素である。本実施例では、速度指令目標値生成部３１０は、内部メモリに予め記憶された旋回操作レバーの操作量Ｌと速度指令目標値Ｃｔとの対応関係を表す対応テーブルを参照して旋回操作レバーの操作量Ｌに対応する速度指令目標値Ｃｔを制御周期毎に生成する。なお、本実施例では、右旋回方向の値が正値で表され、左旋回方向の値が負値で表される。

最大変化幅決定部３１１は、現在の旋回速度と速度指令目標値Ｃｔとの差である速度差ΔＣに基づいて速度指令値の最大変化幅αを決定する機能要素である。

現在の旋回速度は、例えば、旋回動作検出部３８が算出する旋回速度の現在値であってもよく、所定回数前の制御周期における速度指令値であってもよい。なお、所定回数前の制御周期における速度指令値は、典型的には、前回の制御周期における速度指令値であるが、複数回前の制御周期における速度指令値であってもよい。この場合、各制御周期における速度指令値は、所定時間にわたって記憶・保持される。

また、速度指令値の最大変化幅αは、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐと今回の制御周期における速度指令値Ｃｆとの差が取り得る最大値を意味する。例えば、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐと今回の制御周期における速度指令目標値Ｃｔとの差が最大変化幅α以上であれば、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐに最大変化幅αを加えた値、或いは、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐから最大変化幅αを差し引いた値が今回の制御周期における速度指令値Ｃｆとして採用される。また、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐと今回の制御周期における速度指令目標値Ｃｔとの差が最大変化幅α未満であれば、速度指令目標値Ｃｔが今回の制御周期における速度指令値Ｃｆとして採用される。

本実施例では、最大変化幅決定部３１１は、速度差ΔＣの関数として最大変化幅αを導き出す。但し、最大変化幅決定部３１１は、予め記憶された速度差ΔＣと最大変化幅αとの対応関係を表す対応マップを参照して速度差ΔＣに対応する最大変化幅αを導き出してもよい。なお、典型的には、最大変化幅αは速度差ΔＣが大きいほど大きく、例えば、速度差ΔＣの大きさに比例して大きくなる。また、最大変化幅αは、速度差ΔＣが所定値以上の場合に一定となるように設定されてもよい。

速度指令算出部３１２は、速度指令目標値Ｃｔに基づいて速度指令値Ｃｆを算出する機能要素である。本実施例では、速度指令算出部３１２は、今回の制御周期で速度指令目標値生成部３１０が生成した速度指令目標値Ｃｔと、今回の制御周期で最大変化幅決定部３１１が決定した最大変化幅αと、前回の制御周期で速度指令算出部３１２が算出した速度指令値Ｃｐとに基づいて今回の制御周期における速度指令値Ｃｆを算出する。

具体的には、速度指令算出部３１２は、今回の制御周期における速度指令目標値Ｃｔと前回の制御周期における速度指令値Ｃｐ（＜速度指令目標値Ｃｔ）との差が、今回の制御周期で決定した最大変化幅α以上の場合、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐに最大変化幅αを加えた値を今回の制御周期における速度指令値Ｃｆとして算出する。或いは、今回の制御周期における速度指令目標値Ｃｔと前回の制御周期における速度指令値Ｃｐ（＞速度指令目標値Ｃｔ）との差が、今回の制御周期で決定した最大変化幅α以上の場合、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐから最大変化幅αを差し引いた値を今回の制御周期における速度指令値Ｃｆとして算出する。或いは、今回の制御周期における速度指令目標値Ｃｔと前回の制御周期における速度指令値Ｃｐとの差が今回の制御周期で決定した最大変化幅α未満の場合、今回の制御周期における速度指令目標値Ｃｔを今回の制御周期における速度指令値Ｃｆとして採用する。そして、速度指令算出部３１２は、採用した速度指令値Ｃｆを減算器３２に対して出力する。

次に、図６を参照し、コントローラ３０の速度指令生成部３１が速度指令値Ｃｆを生成する処理（以下、「速度指令生成処理」とする。）について説明する。なお、図６は、速度指令生成処理の流れを示すフローチャートである。速度指令生成部３１は、所定の制御周期で繰り返しこの速度指令生成処理を実行する。

最初に、速度指令生成部３１の速度指令目標値生成部３１０は、旋回操作レバーの操作量Ｌを取得する（ステップＳ１）。本実施例では、圧力センサ２９の出力から操作量Ｌを算出する。

その後、速度指令目標値生成部３１０は、操作量Ｌから速度指令目標値Ｃｔを生成する（ステップＳ２）。本実施例では、内部メモリに予め記憶された旋回操作レバーの操作量Ｌと速度指令目標値Ｃｔとの対応関係を表す対応テーブルを参照して旋回操作レバーの操作量Ｌに対応する速度指令目標値Ｃｔを生成する。また、速度指令目標値Ｃｔは、操作量Ｌから一意に定まる値であり、操作量Ｌが大きいほど大きい。

その後、速度指令生成部３１は、前回の速度指令値Ｃｐを取得し、その速度指令値Ｃｐと速度指令目標値Ｃｔとの速度差ΔＣを算出する（ステップＳ３）。

その後、最大変化幅決定部３１１は、速度差ΔＣから最大変化幅αを導き出す（ステップＳ４）。本実施例では、最大変化幅決定部３１１は所定の計算式（関数）を用いて速度差ΔＣから最大変化幅αを導き出す。なお、最大変化幅αは、速度差ΔＣが大きいほど大きい。

その後、速度指令生成部３１の速度指令算出部３１２は、速度指令目標値Ｃｔと前回の制御周期における速度指令値Ｃｐとの差が最大変化幅αより大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。

そして、その差が最大変化幅αより大きいと判定した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、速度指令算出部３１２は、速度指令目標値Ｃｔが前回の制御周期における速度指令値Ｃｐより大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。すなわち、旋回加速中であるか否かを判定する。

そして、速度指令目標値Ｃｔが前回の制御周期における速度指令値Ｃｐより大きいと判定した場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、すなわち旋回加速中であると判定した場合、速度指令算出部３１２は、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐに最大変化幅αを加えた値を速度指令値Ｃｆとして採用する（ステップＳ７）。

また、速度指令目標値Ｃｔが前回の制御周期における速度指令値Ｃｐより小さいと判定した場合（ステップＳ６のＮＯ）、すなわち旋回減速中であると判定した場合、速度指令算出部３１２は、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐから最大変化幅αを差し引いた値を速度指令値Ｃｆとして採用する（ステップＳ８）。

一方、速度指令目標値Ｃｔと前回の制御周期における速度指令値Ｃｐとの差が最大変化幅α以下であると判定した場合（ステップＳ５のＮＯ）、速度指令算出部３１２は、速度指令目標値Ｃｔをそのまま速度指令値Ｃｆとして採用する（ステップＳ９）。

その後、速度指令算出部３１２は、採用した速度指令値Ｃｆを減算器３２に対して出力する。

このようにして、コントローラ３０の速度指令生成部３１は、旋回操作レバーの操作量Ｌに基づいて速度指令値Ｃｆを制御周期毎に生成する。

次に、図７を参照し、旋回加速時における各種パラメータの時間的推移について説明する。なお、図７は、旋回加速時における各種パラメータの時間的推移を示すグラフであり、上から順に、旋回操作レバーの操作量Ｌ、速度指令目標値Ｃｔ、速度指令値Ｃｆ、前回の速度指令値Ｃｐと速度指令目標値Ｃｔとの差である速度差ΔＣ、及び最大変化幅αの時間的推移を示す。なお、５つのグラフの時間軸（横軸）は共通である。

図７の太実線で示すように、時刻ｔ１において旋回操作レバーが値ゼロから値Ｌ１まで操作された場合、速度指令目標値Ｃｔは値ゼロから値Ｃ１まで増大する。なお、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐは値ゼロである。時刻ｔ１以前では旋回操作レバーが操作されていないためである。その結果、速度指令目標値Ｃｔと前回の制御周期における速度指令値Ｃｐとの差である速度差ΔＣは、値ゼロから値Ｃ１まで増大する。また、最大変化幅αは、速度差ΔＣの増大に応じて最大変化幅ゼロから最大変化幅α１まで増大する。また、速度指令値Ｃｆは、値ゼロから最大変化幅α１だけ増大する。

その後、所定の制御周期で速度指令生成処理が繰り返されるにしたがって、速度指令値Ｃｆは徐々に増大し、時刻ｔ２において速度指令目標値Ｃｔに等しい値Ｃ１に至る。また、本実施例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、速度指令値Ｃｆの一制御周期当たりの増加幅は幅α１から幅ゼロまで徐々に減少する。速度差ΔＣが値Ｃ１から値ゼロまで徐々に減少することで、最大変化幅αも最大変化幅α１から最大変化幅ゼロまで徐々に減少するためである。

また、図７の太点線で示すように、時刻ｔ１において旋回操作レバーが値ゼロから値Ｌ２（＜Ｌ１）まで操作された場合、速度指令目標値Ｃｔは値ゼロから値Ｃ２（＜Ｃ１）まで増大する。なお、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐは値ゼロである。時刻ｔ１以前では旋回操作レバーが操作されていないためである。その結果、速度指令目標値Ｃｔと前回の制御周期における速度指令値Ｃｐとの差である速度差ΔＣは値ゼロから値Ｃ２まで増大する。また、最大変化幅αは、速度差ΔＣの増大に応じて最大変化幅ゼロから最大変化幅α２（＜α１）まで増大する。また、速度指令値Ｃｆは、値ゼロから最大変化幅α２だけ増大する。

その後、所定の制御周期で速度指令生成処理が繰り返されるにしたがって、速度指令値Ｃｆは徐々に増大し、時刻ｔ３（＞ｔ２）において速度指令目標値Ｃｔに等しい値Ｃ２に至る。また、本実施例では、時刻ｔ１から時刻ｔ３において、速度指令値Ｃｆの一制御周期当たりの増加幅は幅α２から幅ゼロまで徐々に減少する。速度差ΔＣが値Ｃ２から値ゼロまで徐々に減少することで、最大変化幅αも最大変化幅α２から最大変化幅ゼロまで徐々に減少するためである。

このように、旋回加速時において、コントローラ３０は、操作量Ｌが大きいほど、速度指令目標値Ｃｔの増加幅が大きく、速度指令値Ｃｆの一制御周期における増加幅も大きくなるようにする。また、速度指令値Ｃｆが速度指令目標値Ｃｔに達するまでの時間が短くなるようにする。但し、コントローラ３０は、操作量Ｌの大きさによっては、操作量Ｌが大きいときに速度指令値Ｃｆが速度指令目標値Ｃｔに達するまでの時間が、操作量Ｌが小さいときに速度指令値Ｃｆが速度指令目標値Ｃｔに達するまでの時間より長くなるようにしてもよい。

次に、図８を参照し、旋回減速時における各種パラメータの時間的推移について説明する。なお、図８は、旋回減速時における各種パラメータの時間的推移を示すグラフであり、上から順に、旋回操作レバーの操作量Ｌ、速度指令目標値Ｃｔ、速度指令値Ｃｆ、速度差ΔＣ、及び最大変化幅αの時間的推移を示す。なお、５つのグラフの時間軸（横軸）は共通である。

図８の太実線で示すように、時刻ｔ１１において旋回操作レバーのレバー操作量Ｌが値Ｌ１０から値Ｌ１１まで中立方向に戻された場合、速度指令目標値Ｃｔは値Ｃ１０から値Ｃ１１まで減少する。なお、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐは値Ｃ１０である。時刻ｔ１１以前では旋回操作レバーの操作量Ｌが値Ｌ１０となっているためである。その結果、速度指令目標値Ｃｔと前回の制御周期における速度指令値Ｃｐとの差である速度差ΔＣは、値ゼロから負値（Ｃ１１−Ｃ１０）まで絶対値で増加する。また、最大変化幅αは、速度差ΔＣの絶対値の増加に応じて最大変化幅ゼロから最大変化幅α１１まで増加する。また、速度指令値Ｃｆは、値Ｃ１０から最大変化幅α１１だけ減少する。

その後、所定の制御周期で速度指令生成処理が繰り返されるにしたがって、速度指令値Ｃｆは徐々に減少し、時刻ｔ１２において速度指令目標値Ｃｔに等しい値Ｃ１１に至る。また、本実施例では、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２において、速度指令値Ｃｆの一制御周期当たりの減少幅は幅α１１から幅ゼロまで絶対値で徐々に減少する。速度差ΔＣが負値（Ｃ１１−Ｃ１０）から値ゼロまで絶対値で徐々に減少することで、最大変化幅αも最大変化幅α１１から最大変化幅ゼロまで徐々に減少するためである。

また、図８の太点線で示すように、時刻ｔ１１において旋回操作レバーの操作量Ｌが値Ｌ１０から値Ｌ１２（＞Ｌ１１）まで操作された場合、速度指令目標値Ｃｔは値Ｃ１０から値Ｃ１２（＞Ｃ１１）まで減少する。なお、前回の制御周期における速度指令値Ｃｐは値Ｃ１０である。時刻ｔ１１以前では旋回操作レバーの操作量Ｌが値Ｌ１０となっているためである。その結果、速度指令目標値Ｃｔと前回の制御周期における速度指令値Ｃｐとの差である速度差ΔＣは値ゼロから負値（Ｃ１２−Ｃ１０）まで絶対値で増加する。また、最大変化幅αは、速度差ΔＣの絶対値の増加に応じて最大変化幅ゼロから最大変化幅α１２（＜α１１）まで増加する。また、速度指令値Ｃｆは、値Ｃ１０から最大変化幅α１２だけ減少する。

その後、所定の制御周期で速度指令生成処理が繰り返されるにしたがって、速度指令値Ｃｆは徐々に減少し、時刻ｔ１３（＞ｔ１２）において速度指令目標値Ｃｔに等しい値Ｃ１２に至る。また、本実施例では、時刻ｔ１１から時刻ｔ１３において、速度指令値Ｃｆの一制御周期当たりの減少幅は幅α１２から幅ゼロまで徐々に減少する。速度差ΔＣが負値（Ｃ１２−Ｃ１０）から値ゼロまで絶対値で徐々に減少することで、最大変化幅αも最大変化幅α１２から最大変化幅ゼロまで絶対値で徐々に減少するためである。

このように、旋回減速時において、コントローラ３０は、操作量Ｌが大きいほど、速度指令目標値Ｃｔの減少幅が大きく、速度指令値Ｃｆの一制御周期における減少幅も大きくなるようにする。また、速度指令値Ｃｆが速度指令目標値Ｃｔに達するまでの時間が短くなるようにする。但し、コントローラ３０は、操作量Ｌの大きさによっては、操作量Ｌが大きいときに速度指令値Ｃｆが速度指令目標値Ｃｔに達するまでの時間が、操作量Ｌが小さいときに速度指令値Ｃｆが速度指令目標値Ｃｔに達するまでの時間より長くなるようにしてもよい。

以上の構成により、コントローラ３０は、旋回操作レバーの操作量Ｌに応じて生成される速度指令目標値Ｃｔと、現在の旋回速度と速度指令目標値Ｃｔとの速度差ΔＣに基づいて決定される速度指令値Ｃｆの最大変化幅αと、前回算出した速度指令値Ｃｐとに基づいて速度指令値Ｃｆを算出する。そのため、旋回操作レバーの操作量Ｌに応じて、速度指令値Ｃｆが速度指令目標値Ｃｔに達するまでの速度指令値Ｃｆの増減率を変えることができる。その結果、旋回操作レバーの操作量に表れるオペレータの意思をより適切に反映でき、操作感を向上させることができる。

なお、現在の旋回速度には、例えば、旋回用電動機２１の回転位置の変化に基づいて算出される旋回速度の現在値、又は、所定回数前の制御周期における速度指令値が採用され得る。そのため、コントローラ３０は、簡易且つ容易に、速度差ΔＣ、最大変化幅α、そして速度指令値Ｃｆを算出できる。

また、速度指令値Ｃｆの変化は、旋回操作レバーの操作量が大きいほど大きく、旋回操作レバーの操作が速いほど大きくなるように調整され得る。また、最大変化幅αは、速度差ΔＣが大きいほど大きくなるように調整され得る。そのため、操作量が大きい場合、或いは、操作が速い場合には、速度指令値Ｃｆの変化が大きいため、上部旋回体３をより迅速に加減速させることができる。その結果、フル操作時の操作感を向上させることができる。

また、速度指令値Ｃｆの変化は、旋回操作レバーの操作量が小さいほど小さく、旋回操作レバーの操作が遅いほど小さくなるように調整され得る。また、最大変化幅αは、速度差ΔＣが小さいほど小さくなるように調整され得る。そのため、操作量が小さい場合、或いは、操作が遅い場合には、速度指令値Ｃｆの変化が小さいため、上部旋回体３をより緩やかに加減速させることができる。その結果、微操作時の操作感を向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

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・・・変速機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・・・キャパシタ２０・・・インバータ２１・・・旋回用電動機２２・・・レゾルバ２３・・・メカニカルブレーキ２４・・・旋回変速機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・・・速度指令生成部３２・・・減算器３３・・・ＰＩ制御部３４・・・トルク制限部３５・・・減算器３６・・・ＰＩ制御部３７・・・電流変換部３８・・・旋回動作検出部４０・・・ＰＷＭ信号生成部１００・・・昇降圧コンバータ１０１・・・リアクトル１１０・・・ＤＣバス１１１・・・ＤＣバス電圧検出部１１２・・・キャパシタ電圧検出部１１３・・・キャパシタ電流検出部１２０・・・蓄電系３１０・・・速度指令目標値生成部３１１・・・最大変化幅決定部３１２・・・速度指令生成部

Claims

旋回用電動機を制御する制御装置を備えるショベルであって、
旋回操作レバーの操作量に応じて速度指令目標値を生成する速度指令目標値生成部と、
速度指令値を算出する速度指令算出部と、
現在の旋回速度と前記速度指令目標値との速度差に基づいて前記速度指令値の最大変化幅を決定する最大変化幅決定部と、を有し、
前記速度指令算出部は、前回算出した速度指令値と前記速度指令目標値と前記最大変化幅とに基づいて速度指令値を算出し、
前記制御装置は、前記速度指令算出部が算出した速度指令値に基づいて前記旋回用電動機を制御する、
ショベル。
前記速度指令値の変化は、前記旋回操作レバーの操作量が大きいほど大きい、
請求項１に記載のショベル。
前記速度指令値の変化は、前記旋回操作レバーの操作が速いほど大きい、
請求項１又は２に記載のショベル。
前記最大変化幅は、前記速度差が大きいほど大きい、
請求項１乃至３の何れか一項に記載のショベル。
前記現在の旋回速度は、前記旋回用電動機の回転位置の変化に基づいて算出される旋回速度の現在値、又は、所定回数前の制御周期における速度指令値である、
請求項１乃至４の何れか一項に記載のショベル。
前記速度指令目標値生成部は、旋回操作レバーの操作量に応じて制御周期毎に速度指令目標値を生成し、
最大変化幅決定部は、前記速度差に基づいて一制御周期における前記速度指令値の最大変化幅を決定し、
前記速度指令算出部は、前回の速度指令値と前記速度指令目標値と前記最大変化幅とに基づいて制御周期毎に速度指令値を算出する、
請求項１乃至５の何れか一項に記載のショベル。