JP6486664B2

JP6486664B2 - ショベル

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Publication number: JP6486664B2
Application number: JP2014237051A
Authority: JP
Inventors: 誠柳澤
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: JP2016098576A

Description

本発明は旋回用電動機を搭載するショベルに関する。

旋回押し付け作業において旋回操作レバーのレバー操作量（以下、「旋回操作量」とする。）に応じた角速度指令値と旋回角速度の現在値との偏差に基いて生成される旋回トルクが大きくなりすぎないようにその旋回トルクを制限し、一方で、傾斜地での旋回作業において旋回操作量が零速度指令領域にある場合に機体の自重によるずり落ちを防止するための旋回トルクを生成するショベルが知られている（特許文献１参照。）。

特開２０１０−１５０８９８号公報

しかしながら、上述のショベルは、旋回操作量が零速度指令領域にある場合と零速度指令領域にない場合とでトルク指令値の生成方法を切り替える。そのため、切り替えの際にトルク指令値が不連続となるおそれがある。また、零速度指令領域では、旋回操作量にかかわらず旋回角速度がゼロとなるようにトルク指令値が制御されるため、微小な旋回操作量での操作性が悪い。

上述の点に鑑み、傾斜地での旋回操作をより行い易くするショベルの提供が望まれる。

本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられる傾斜センサと、前記上部旋回体を旋回させる旋回用電動機と、前記旋回用電動機が生成する旋回トルクを制御するコントローラと、を有し、前記コントローラは、前記傾斜センサによって検出される前記上部旋回体の傾斜角に基づいて外部トルクを推定し、旋回操作量と前記推定した外部トルクの値とに基づいて加速トルク制限値を決定する。

上述の手段により、傾斜地での旋回操作をより行い易くするショベルが提供される。

本発明の実施例に係るショベルの側面図である。図１のショベルの駆動系の構成例を示す図である。図１のショベルに搭載されるコントローラの構成例を示す機能ブロック図である。傾斜角と外部トルク推定値の関係の一例を示す図である。旋回操作量と加速トルク制限値との対応関係の一例を示す参照テーブルである。旋回操作量と加速トルク制限値との対応関係の別の一例を示す参照テーブルである。

最初に、図１を参照し、本発明の実施例に係る建設機械の全体構成について説明する。なお、図１は本発明の実施例に係る建設機械としてのショベルの構成例を示す側面図である。但し、本発明は、ショベルに限らず、旋回用電動機を搭載するものであれば、他の建設機械にも適用することができる。

図１に示す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、アタッチメントの一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、ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケットリンクにはバケット角度センサＳ３が取り付けられる。

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出するセンサである。本実施例では、水平面に対するブーム４の傾斜角（以下、「ブーム角度」とする。）を検出するポテンショメータである。具体的には、ブーム角度センサＳ１は上部旋回体３とブーム４とを連結するブームフートピン回りのブーム４の回動角度をブーム角度として検出する。

アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出するセンサである。本実施例では、水平面に対するアーム５の傾斜角（以下、「アーム角度」とする。）を検出するポテンショメータである。具体的には、アーム角度センサＳ２はブーム４とアーム５とを連結するアームピン回りのアーム５の回動角度をアーム角度として検出する。

バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度を検出するセンサである。本実施例では、水平面に対するバケット６の傾斜角（以下、「バケット角度」とする。）を検出するポテンショメータである。具体的には、バケット角度センサＳ３はアーム５とバケット６を連結するバケットピン回りのバケット６の回動角度をバケット角度として検出する。

なお、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３の少なくとも１つは、加速度センサ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよい。

また、上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ且つ機体傾斜センサＳ４が取り付けられる。

機体傾斜センサＳ４は、ショベルの機体の姿勢を検出する機体姿勢検出器の一例である。本実施例では、機体傾斜センサＳ４は加速度センサであり、水平面に対する上部旋回体３の傾斜角を検出する。具体的には、重力加速度を検出することで上部旋回体３の前後軸の水平面に対する傾斜角（以下、「機体ピッチ角度」とする。）、及び、上部旋回体３の左右軸の水平面に対する傾斜角（以下、「機体ロール角度」とする。）を検出する。

図２は図１に示すショベルの駆動系の構成例を示す図である。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は減速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続される。減速機１３の出力軸には油圧ポンプとしてのメインポンプ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。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。

コントロールバルブ１７はショベルにおける油圧系の制御を行う油圧制御装置である。本実施例では、コントロールバルブ１７は高圧油圧ラインを介して右側走行用油圧モータ２Ａ、左側走行用油圧モータ２Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等の各種油圧アクチュエータに接続される。

蓄電系１２０は、蓄電装置１９と、昇降圧コンバータ１９ａと、ＤＣバス１９ｂとを含む。蓄電装置１９は例えばキャパシタであり、昇降圧コンバータ１９ａ、ＤＣバス１９ｂ、及びインバータ１８を介して電動発電機１２に接続される。また、蓄電装置１９は、昇降圧コンバータ１９ａ、ＤＣバス１９ｂ、及びインバータ２０を介して旋回用電動機２１に接続される。昇降圧コンバータ１９ａは、蓄電装置１９とＤＣバス１９ｂとの間に配置され、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１９ｂの電圧レベル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１９ｂは、昇降圧コンバータ１９ａとインバータ１８及びインバータ２０のそれぞれとの間に配置され、蓄電装置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可能にする。

インバータ１８は、コントローラ３０からのトルク指令値に応じてモータ駆動電流を電動発電機１２に対して出力する。また、インバータ２０は、コントローラ３０からのトルク指令値に応じてモータ駆動電流を旋回用電動機２１に対して出力する。

旋回用電動機２１の出力軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。

操作装置２６は、各種油圧アクチュエータを操作するための装置であり、操作量、操作方向等の操作内容に応じたパイロット圧を発生させる。また、操作装置２６は、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７に接続される。コントロールバルブ１７は、操作装置２６が発生させたパイロット圧に応じて各種油圧アクチュエータに対応するスプール弁を動かし、メインポンプ１４が吐出する作動油を各種油圧アクチュエータに供給する。また、操作装置２６は、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に接続される。圧力センサ２９は、操作装置２６が発生させたパイロット圧を電気信号に変換し、変換した電気信号をコントローラ３０に対して出力する。

コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う制御装置である。本実施例では、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ある。具体的には、コントローラ３０は、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。

次に、図３を参照し、コントローラ３０の機能について説明する。なお、図３は、コントローラ３０の機能ブロック図であり、旋回用電動機２１の加速駆動制御を行う際に用いられる機能要素を含む。本実施例では、コントローラ３０は、主に、角速度指令生成部３１、減算器３３、ＰＩ制御部３４、トルク制限部３５、外部トルク推定部３６、及び加速トルク制限値生成部３７を有する。

角速度指令生成部３１は旋回操作量に基づいて角速度指令値を生成する。本実施例では、角速度指令生成部３１は、旋回操作量を表す圧力センサ２９からの電気信号に基づいて角速度指令値を生成し、生成した角速度指令値を減算器３３に対して出力する。

減算器３３は角速度指令値と旋回角速度の現在値（以下、「実旋回角速度」とする。）との偏差を導き出す。本実施例では、減算器３３は角速度指令生成部３１が生成する角速度指令値と実旋回角速度との偏差をＰＩ制御部３４に対して出力する。実旋回角速度は例えば旋回角速度検出器としてのレゾルバ２２の検出値から導き出される。

ＰＩ制御部３４は角速度指令値と実旋回角速度との偏差に基づいてＰＩ制御を実行する。本実施例では、ＰＩ制御部３４は減算器３３が出力する偏差に基づいてＰＩ制御を実行し、実旋回角速度が角速度指令値に近づくようにトルク目標値を生成する。そして、ＰＩ制御部３４は、生成したトルク目標値をトルク制限部３５に対して出力する。

トルク制限部３５はトルク指令値をトルク制限値以下に制限する。本実施例では、トルク制限部３５はＰＩ制御部３４が出力するトルク目標値を加速トルク制限値以下に制限する。なお、加速トルク制限値は加速トルク制限値生成部３７が生成する旋回加速操作中のトルク制限値である。具体的には、トルク制限部３５はトルク目標値が加速トルク制限値以上であれば加速トルク制限値をトルク指令値としてインバータ２０に対して出力する。また、トルク制限部３５はトルク目標値が加速トルク制限値未満であればそのトルク目標値をトルク指令値としてインバータ２０に対して出力する。

トルク指令値を受けたインバータ２０はそのトルク指令値に応じてＰＷＭ信号を生成する。そして、インバータ２０は、生成したＰＷＭ信号でトランジスタ等のスイッチング素子を動作させてモータ駆動電流を生成し、そのモータ駆動電流を旋回用電動機２１に対して出力する。なお、インバータ２０は、トルク指令値とモータ駆動電流の現在値との偏差を極小化するようにトルク指令値をフィードバック制御してもよい。

外部トルク推定部３６は上部旋回体３を旋回させようとする外部トルクを推定する。外部トルクは、上部旋回体３を旋回させようとするトルクのうち、旋回用電動機２１による旋回トルク以外のトルクである。具体的には、外部トルクは、ショベルの旋回軸回りの外力のモーメントであり、上部旋回体３の重心と旋回中心との間の距離と、その重心に作用する外力との積で表される。本実施例では、外部トルク推定部３６は、機体傾斜センサＳ４が出力する上部旋回体３の傾斜角に基づいて外部トルクを推定する。上部旋回体３の傾斜角は、例えば、機体ロール角度である。

図４は、傾斜角と外部トルクの推定値（以下、「外部トルク推定値」とする。）の関係の一例を示す図である。具体的には、図４は、上部旋回体３の重心位置が不変、すなわち、掘削アタッチメントの姿勢が不変であり、且つ、バケット６に土砂等が積載されていない場合の関係を示す。また、図４の関係は、正弦曲線を用いて表され、傾斜角がθ１のときの外部トルク推定値がτ_Ｅであることを示す。

なお、外部トルク推定部３６は上部旋回体３の慣性モーメントの変化を追加的に考慮して外部トルクを推定してもよい。具体的には、上部旋回体３の重心位置の変化を追加的に考慮して外部トルクを推定してもよい。外部トルクの推定精度を向上させるためである。この場合、外部トルク推定部３６は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３のそれぞれの出力に基づいて導き出される掘削アタッチメントの姿勢から上部旋回体３の重心位置を導き出す。その上で、外部トルク推定部３６は上部旋回体３の重心位置と傾斜角とに基づいて外部トルク推定値を導き出す。

また、外部トルク推定部３６はバケット６内にある積載物の重量を追加的に考慮して外部トルクを推定してもよい。外部トルクの推定精度を向上させるためである。この場合、外部トルク推定部３６は図示しないブームボトム圧センサ等の荷重センサの出力から積載物の重量を導き出す。その上で、外部トルク推定部３６は上部旋回体３の重心位置と傾斜角と積載物の重量とに基づいて外部トルク推定値を導き出す。

加速トルク制限値生成部３７は加速トルク制限値を生成する。本実施例では、加速トルク制限値生成部３７は、圧力センサ２９が出力する旋回操作量と、外部トルク推定部３６が出力する外部トルク推定値とに基づいて加速トルク制限値を生成する。

具体的には、加速トルク制限値生成部３７は圧力センサ２９が出力する旋回操作量に基づいて旋回加速操作中であるかを判定する。例えば、加速トルク制限値生成部３７は前回の制御周期における旋回操作量と今回の制御周期における旋回操作量との差がゼロ以上の場合、すなわち旋回操作量が減少していない場合に旋回加速操作中であると判定する。なお、加速トルク制限値生成部３７はその差がゼロより大きい場合、すなわち旋回操作量が増加している場合に旋回加速操作中であると判定してもよい。

そして、旋回加速操作中であると判定した場合、加速トルク制限値生成部３７は、旋回トルクの向きと外部トルクの向きが互いに逆向きであるかを判定する。例えば、加速トルク制限値生成部３７は、外部トルク推定部３６が推定した外部トルク推定値の符号と旋回操作量の符号とが異なる場合に旋回トルクの向きと外部トルクの向きが互いに逆向きであると判定する。なお、外部トルク推定値及び旋回操作量は、例えば、左旋回に関する場合に正値となり、右旋回に関する場合に負値となる。

そして、旋回トルクの向きと外部トルクの向きが互いに逆向きであると判定した場合、加速トルク制限値生成部３７は、旋回操作量と加速トルク制限値との対応関係を示す参照テーブルを参照して現在の旋回操作量に対応する加速トルク制限値を導き出す。

図５は、旋回操作量と加速トルク制限値との対応関係の一例を示す参照テーブルである。具体的には、図５の実線は外部トルク推定値がτ_Ｅの場合（例えばショベルが傾斜地にある場合）の対応関係を示し、点線は外部トルク推定値がゼロの場合（例えばショベルが平坦地にある場合）の対応関係を示す。

図５の参照テーブルでは、加速トルク制限値は、旋回操作量の大きさにかかわらず、常に外部トルク推定値以上となるように設定される。また、加速トルク制限値は、旋回操作量が大きいほど大きくなるように設定される。具体的には、外部トルク推定値がτ_Ｅの場合、加速トルク制限値は、図５の実線で示すように、旋回操作量がゼロのときに外部トルク推定値と同じ値であるτ_Ｅに設定され、旋回操作量の増加とともに増加する。また、外部トルク推定値がゼロの場合、加速トルク制限値は、図５の点線で示すように、旋回操作量がゼロのときに外部トルク推定値と同じ値であるゼロに設定され、旋回操作量の増加とともに増加する。

言い換えれば、外部トルク推定値がτ_Ｅの場合の加速トルク制限値は、基準加速トルク制限値に外部トルク推定値τ_Ｅを加算した値となる。なお、基準加速トルク制限値は上部旋回体３に作用する外部トルクの値をゼロとしたときの加速トルク制限値であり、ショベルの仕様に応じて予め設定される。また、図５の点線は基準加速トルク制限値の推移に相当する。

そして、加速トルク制限値生成部３７は、このようにして導き出した加速トルク制限値をトルク制限部３５に対して出力する。加速トルク制限値を受けたトルク制限部３５は、ＰＩ制御部３４が出力するトルク目標値を加速トルク制限値以下に制限する。具体的には、トルク制限部３５はトルク目標値が加速トルク制限値以上であれば加速トルク制限値をトルク指令値としてインバータ２０に対して出力する。また、トルク制限部３５はトルク目標値が加速トルク制限値未満であればそのトルク目標値をトルク指令値としてインバータ２０に対して出力する。

なお、旋回加速操作中でないと判定した場合、加速トルク制限値生成部３７はトルク制限部３５に対して加速トルク制限値を出力しない。この場合、コントローラ３０は、図示しない別の機能要素を用いながら必要に応じてトルク制限部３５にトルク制限値が入力されるようにしてもよい。例えば、コントローラ３０は、旋回減速操作中であると判定した場合には、旋回トルクが過度に制限されることがないよう、比較的大きいトルク制限値がトルク制限部３５に入力されるようにしてもよい。

また、旋回トルクの向きと外部トルクの向きが互いに逆向きでないと判定した場合にも加速トルク制限値生成部３７はトルク制限部３５に対して加速トルク制限値を出力しない。この場合もコントローラ３０は、図示しない別の機能要素を用いながら必要に応じてトルク制限部３５にトルク制限値が入力されるようにしてもよい。例えば、コントローラ３０は、旋回トルクの向きと外部トルクの向きが同じであると判定した場合には、外部トルク推定値の大きさにかかわらず、基準加速トルク制限値がトルク制限部３５に入力されるようにしてもよい。

この構成により、コントローラ３０は、旋回操作量の増加と共に加速トルク制限値を増加させることができる。そのため、操作者は、旋回操作量を調整することで押し付けトルクの大きさを制御できる。なお、押し付けトルクは掘削アタッチメントの側面を重量物に押し付ける際に旋回用電動機２１が発生させるトルクである。

また、コントローラ３０は、旋回操作量の大きさにかかわらず、加速トルク制限値を外部トルク推定値以上の値に設定できる。そのため、コントローラ３０は、傾斜地で操作者が外部トルクの向きとは逆向きに上部旋回体３を旋回させる場合、旋回操作量が小さいときであっても外部トルク以上の旋回トルクを発生させることができる。すなわち、コントローラ３０は、推定した外部トルクを減ずる方向に旋回用電動機２１による旋回トルクを補償することで、操作者の意図した旋回方向とは逆の方向への上部旋回体３の旋回（以下、「逆旋回」とする。）が発生するのを防止できる。

このように、コントローラ３０は、同じ１つの制御方法で、押し付けトルクの制御と傾斜地での操作性の向上とを両立できる。具体的には、比較的小さい旋回操作量による（旋回操作量に見合った）比較的小さい押し付けトルクの生成と、比較的小さい旋回操作量による（逆旋回を防止するための）比較的大きい旋回トルクの生成という目的の異なる２つの処理を同じ１つの制御方法で実現できる。そのため、操作者は、傾斜地での逆旋回を防止するために旋回操作量を過度に増加させる必要はなく、傾斜地であっても平坦地での操作と同様にショベルを操作できる。例えば、操作者は、傾斜地での旋回操作レバーの微操作を躊躇せずに実行できるため、傾斜地であっても上部旋回体３を低速で且つ安定的に旋回させることができる。また、旋回操作量の大きさ及び傾斜角の大きさにかかわらず同じ１つの制御方法でトルク指令値を生成するためトルク指令値が不連続となるおそれもない。そのため、傾斜地での旋回動作をより安定化させることができる。

次に、図６を参照し、旋回操作量と加速トルク制限値との対応関係の別の一例について説明する。なお、図６は、旋回操作量と加速トルク制限値との対応関係の別の一例を示す参照テーブルであり図５に対応する。具体的には、図６の実線は外部トルク推定値がτ_Ｅの場合（例えばショベルが傾斜地にある場合）の対応関係を示し、点線は外部トルク推定値がゼロの場合（例えばショベルが平坦地にある場合）の対応関係を示す。

図６の参照テーブルでは、加速トルク制限値は、図５の参照テーブルの場合と同様、旋回操作量の大きさにかかわらず、常に外部トルク推定値以上となるように設定される。但し、図６の参照テーブルでは、加速トルク制限値は基準加速トルク制限値と外部トルク推定値のうちの最大値となるように設定される。

具体的には、外部トルク推定値がτ_Ｅの場合、加速トルク制限値は、図６の実線で示すように、旋回操作量がＬａに達するまでは外部トルク推定値と同じ値であるτ_Ｅに設定され、旋回操作量がＬａを超えると旋回操作量の増加とともに増加する。なお、旋回操作量Ｌａは、基準加速トルク制限値が外部トルク推定値と同じ値であるτ_Ｅとなるときの旋回操作量に相当する。また、外部トルク推定値がゼロの場合、加速トルク制限値は、図６の点線で示すように、旋回操作量がゼロのときに外部トルク推定値と同じ値であるゼロに設定され、旋回操作量の増加とともに増加する。旋回操作量Ｌａがゼロとなるためである。

言い換えれば、外部トルク推定値がτ_Ｅの場合の加速トルク制限値は、旋回操作量がＬａに達するまでは外部トルク推定値と同じ値であるτ_Ｅで一定に推移し、旋回操作量がＬａを超えると基準加速トルク制限値と同じ推移を辿る。なお、図６の点線は基準加速トルク制限値の推移に相当する。

この構成により、図６の参照テーブルを採用するコントローラ３０は、図５の参照テーブルを採用するコントローラ３０と同様の効果を実現できる。

具体的には、コントローラ３０は、旋回操作量がＬａを超えると、旋回操作量の増加と共に加速トルク制限値を増加させることができる。そのため、操作者は、旋回操作量をＬａより大きい領域で調整することで押し付けトルクの大きさを制御できる。

また、コントローラ３０は、旋回操作量がＬａ未満の場合には外部トルク推定値を加速トルク制限値とする。そのため、コントローラ３０は、傾斜地で操作者が外部トルクの向きとは逆向きに上部旋回体３を旋回させる場合であっても、旋回操作量がＬａ未満のときには、操作者の意図した旋回方向への上部旋回体３の旋回（以下、「順旋回」とする。）及び逆旋回の双方を防止する。その結果、コントローラ３０は、外部トルクが旋回トルクよりも大きいことを操作者に伝えることができる。また、上部旋回体３のこの動きは旋回用油圧モータを用いた場合の動きと同様であるため、旋回用油圧モータを搭載するショベルを使い慣れた操作者に使い易さを感じさせることができる。

また、コントローラ３０は、旋回操作量の大きさにかかわらず、加速トルク制限値を外部トルク推定値以上の値に設定できる。そのため、コントローラ３０は、傾斜地で操作者が外部トルクの向きとは逆向きに上部旋回体３を旋回させる場合、旋回操作量が小さいときであっても外部トルク以上の旋回トルクを発生させることができる。すなわち、コントローラ３０は、旋回操作量がＬａ未満の場合には、推定した外部トルクを減ずる方向に旋回用電動機２１による旋回トルクを補償することで、上部旋回体３の逆旋回が発生するのを防止できる。

以上の構成により、コントローラ３０は、旋回操作量の変化に応じて加速トルク制限値が変化する旋回操作量の領域（例えば、図５の全領域又は図６における旋回操作量がＬａを上回る領域）では、旋回操作量に依存せずに、推定した外部トルクを減ずる方向に旋回トルクを補償する。そのため、上部旋回体３の逆旋回が発生するのを確実に防止できる。

また、コントローラ３０は、推定した外部トルクが、旋回操作量に基づいて生成される逆向きの旋回トルクより大きい場合には、その推定した外部トルクに等しい大きさの逆向きの旋回トルクを発生させるトルク指令値を生成する。具体的には、図６に示すように、外部トルク推定値τ_Ｅが、旋回操作量に基づいて生成されるトルク指令値の最大値である加速トルク制限値より大きい場合、すなわち、旋回操作量がＬａより小さい場合には、外部トルク推定値τ_Ｅを加速トルク制限値とする。そして、その外部トルクに等しい大きさの逆向きの旋回トルクを発生させるトルク指令値を生成する。また、コントローラ３０は、推定した外部トルクが、旋回操作量に基づいて生成される逆向きの旋回トルク以下の場合には、その旋回トルクを発生させるトルク指令を生成する。具体的には、図６に示すように、外部トルク推定値τ_Ｅが、旋回操作量に基づいて生成されるトルク指令値の最大値である加速トルク制限値以下の場合、すなわち、旋回操作量がＬａ以上の場合には、その加速トルク制限値をそのまま利用する。そして、その外部トルク以上の大きさの逆向きの旋回トルクを発生させるトルク指令値を生成する。そのため、旋回用油圧モータを用いた場合の動きと同様の動きを実現しながら上部旋回体３の逆旋回が発生するのを防止できる。

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。

例えば、上述の実施例では、コントローラ３０は、上部旋回体３の傾斜角に基づいて上部旋回体３を旋回させようとする外部トルクを推定し、推定した外部トルクを減ずる方向に旋回用電動機２１による旋回トルクを補償する。しかしながら、コントローラ３０は、上部旋回体３の傾斜角に基づいて上部旋回体３を旋回させようとする外力、すなわち、上部旋回体３の重心に作用する外力を推定し、その上で、推定した外力から外部トルクを推定してもよい。

１・・・下部走行体２Ａ、２Ｂ・・・走行用油圧モータ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・・・蓄電装置１９ａ・・・昇降圧コンバータ１９ｂ・・・ＤＣバス２０・・・インバータ２１・・・旋回用電動機２１Ａ・・・出力軸２２・・・レゾルバ２３・・・メカニカルブレーキ２４・・・旋回減速機２５・・・パイロットライン２６・・・操作装置２７、２８・・・油圧ライン２９・・・圧力センサ３０・・・コントローラ３１・・・角速度指令生成部３３・・・減算器３４・・・ＰＩ制御部３５・・・トルク制限部３６・・・外部トルク推定部３７・・・加速トルク制限値生成部１２０・・・蓄電系Ｓ１・・・ブーム角度センサＳ２・・・アーム角度センサＳ３・・・バケット角度センサＳ４・・・機体傾斜センサ

Claims

下部走行体と、
前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に設けられる傾斜センサと、
前記上部旋回体を旋回させる旋回用電動機と、
前記旋回用電動機が生成する旋回トルクを制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記傾斜センサによって検出される前記上部旋回体の傾斜角に基づいて外部トルクを推定し、旋回操作量と前記推定した外部トルクの値とに基づいて加速トルク制限値を決定する、
ショベル。
前記コントローラは、旋回操作量に基づいてトルク指令値を生成し、該旋回操作量と前
記推定した外部トルクの値とに基づいて加速トルク制限値を決定し、生成したトルク指令
値を前記加速トルク制限値以下に制限し、制限したトルク指令値を用いて前記旋回用電動
機が生成する旋回トルクを制御する、
請求項１に記載のショベル。
前記加速トルク制限値は、前記推定した外部トルクの値以上であり、且つ、旋回操作量が大きいほど大きい、
請求項２に記載のショベル。
前記加速トルク制限値は、基準加速トルク制限値と前記推定した外部トルクの値のうちの最大値であり、
前記基準加速トルク制限値は、前記上部旋回体に作用する外部トルクの値をゼロとしたときの加速トルク制限値であり、旋回操作量が大きいほど大きい、
請求項２に記載のショベル。
前記コントローラは、旋回操作量の変化に応じて加速トルク制限値が変化する旋回操作量の領域では、旋回操作量に依存せずに、前記推定した外部トルクを減ずる方向に前記旋回トルクを補償する、
請求項１に記載のショベル。
前記コントローラは、
前記推定した外部トルクが、旋回操作量に基づいて生成される逆向きの旋回トルクより大きい場合には、前記推定した外部トルクに等しい大きさの逆向きの旋回トルクを発生させるトルク指令値を生成し、
前記推定した外部トルクが、旋回操作量に基づいて生成される逆向きの旋回トルク以下の場合には、該逆向きの旋回トルクを発生させるトルク指令値を生成する、
請求項５に記載のショベル。
前記コントローラは、掘削アタッチメントの姿勢から前記上部旋回体の重心位置を導き出す、
請求項１乃至６の何れか一項に記載のショベル。
前記コントローラは、前記上部旋回体の慣性モーメント、及び、前記上部旋回体における積載物の重量のうちの少なくとも１つを追加的に考慮して前記外部トルクを推定する、
請求項７に記載のショベル。