JP6964054B2 - Construction machinery - Google Patents

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JP6964054B2 JP2018154736A JP2018154736A JP6964054B2 JP 6964054 B2 JP6964054 B2 JP 6964054B2 JP 2018154736 A JP2018154736 A JP 2018154736A JP 2018154736 A JP2018154736 A JP 2018154736A JP 6964054 B2 JP6964054 B2 JP 6964054B2
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices

Description

本開示は、電動旋回モータにより旋回する建設機械に関する。 The present disclosure relates to a construction machine that is swiveled by an electric swivel motor.

例えば、特許文献1及び2に示すように、上部旋回体を電動旋回モータで駆動し、作業機や走行体を油圧アクチュエータで駆動するハイブリットタイプの電動旋回型建設機械が開発されている。上部旋回体には、キャビンやエンジンの他に、ブーム及びアーム等の作業機が搭載されている。作業機は自重が大きく、ブーム又はアームが伸長されている状態と収縮されている状態とでは、上部旋回体の慣性モーメントが異なる。傾斜地においては、重力によって上部旋回体の回転軸回りに傾斜地を下る方向へ向かうトルクが発生する。このトルクは、旋回動作に悪影響を与えることが知られている。 For example, as shown in Patent Documents 1 and 2, a hybrid type electric swivel construction machine has been developed in which an upper swivel body is driven by an electric swivel motor and a working machine or a traveling body is driven by a hydraulic actuator. In addition to the cabin and engine, working machines such as booms and arms are mounted on the upper swing body. The work machine has a large weight, and the moment of inertia of the upper swing body differs between the state in which the boom or arm is extended and the state in which the boom or arm is contracted. On slopes, gravity generates torque around the rotation axis of the upper swing body in the direction of going down the slope. It is known that this torque adversely affects the turning operation.

特許文献1は、傾斜地において上部旋回体の静止状態を確実に維持するために、操作レバーが中立位置にあり上部旋回体の目標速度が所定閾値を下回った場合に、電動旋回モータの制御指令を速度制御から位置制御に制御を切り替える技術が開示されている。 Patent Document 1 issues a control command for an electric swivel motor when the operating lever is in a neutral position and the target speed of the upper swivel body falls below a predetermined threshold in order to reliably maintain the stationary state of the upper swivel body on a slope. A technique for switching control from speed control to position control is disclosed.

特許文献2は、電動機で旋回駆動される建設機械の旋回駆動制御装置として、建設機械が平坦地に位置しないことを条件に、旋回操作方向とは逆方向の旋回動作が検出されると逆方向の旋回動作を減じる制御装置が開示されている。 Patent Document 2 is a swivel drive control device for a construction machine that is swiveled by an electric motor. A control device for reducing the turning motion of the above is disclosed.

特開2012−122327公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-122327 特開2010−138586号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-138586

しかしながら、特許文献1,2は、重力により発生するトルク成分及びこのトルク成分がブーム又はアームの伸縮で変化することが考慮されていないので、操作量が同じであっても、傾斜地を登る方向に旋回するときと傾斜地を下る方向に旋回するときでは挙動が異なり、旋回の操作性が損なわれてしまう。 However, Patent Documents 1 and 2 do not consider the torque component generated by gravity and the change of this torque component due to the expansion and contraction of the boom or the arm, so that even if the amount of operation is the same, the direction of climbing a slope The behavior differs between when turning and when turning down a slope, and the operability of turning is impaired.

特許文献2では、旋回操作方向とは逆方向の旋回動作が検知されるまで、逆方向の旋回動作を減じる制御が働かないので、上部旋回体の意図しない落下が必ず発生してしまう。 In Patent Document 2, since the control for reducing the turning motion in the opposite direction does not work until the turning motion in the direction opposite to the turning operation direction is detected, an unintended drop of the upper swing body always occurs.

特許文献1,2のいずれも、回転速度を検出して目標回転速度との偏差が小さくなるようにフィードバック制御しているので、傾斜地にて重力により発生するトルク成分の悪影響が実際に回転速度に悪影響を与えてから速度制御が動き出すので、旋回の操作性が損なわれてしまう。 In both Patent Documents 1 and 2, feedback control is performed so that the rotation speed is detected and the deviation from the target rotation speed becomes small, so that the adverse effect of the torque component generated by gravity on a sloping ground actually affects the rotation speed. Since the speed control starts to move after giving an adverse effect, the operability of turning is impaired.

本開示は、上記課題に鑑み、重力により発生するトルク成分の悪影響を発現させず、傾斜地において快適に旋回操作を行うことが可能な建設機械を提供する。 In view of the above problems, the present disclosure provides a construction machine capable of comfortably performing a turning operation on a slope without causing an adverse effect of a torque component generated by gravity.

本開示の建設機械は、
作業機を有する上部旋回体と、
旋回軸を介して前記上部旋回体を旋回可能に支持する下部走行体と、
前記上部旋回体を旋回させる電動旋回モータと、
前記上部旋回体の回転速度を表す値を取得する回転速度取得部と、
操作部の操作量に応じて前記電動旋回モータに対するトルク指令値を出力するトルク指令値生成部と、
前記作業機の旋回半径を取得する旋回半径取得部と、
前記作業機の積載重量を取得する積載重量取得部と、
前記旋回半径及び前記積載重量に基づき、イナーシャの逆数を表す値を取得するイナーシャ取得部と、
トルク指令と、前記イナーシャの逆数とに基づき、前記トルク指令値で前記電動旋回モータが駆動した際に発生すべき基準角加速度を算出する基準角加速度算出部と、
前記回転速度から求まる実角加速度と前記基準角加速度との偏差に基づき、重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を補償するための重力補償トルクを算出する重力補償トルク算出部と、
重力による旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すように、前記トルク指令値を前記重力補償トルクで補正する補正部と、
を備える。
The construction machinery of this disclosure is
An upper swivel body with a working machine and
A lower traveling body that rotatably supports the upper swivel body via a swivel shaft, and a lower traveling body.
An electric swivel motor that swivels the upper swivel body and
A rotation speed acquisition unit that acquires a value representing the rotation speed of the upper swing body, and a rotation speed acquisition unit.
A torque command value generator that outputs a torque command value to the electric swivel motor according to the amount of operation of the operation unit, and a torque command value generation unit.
A turning radius acquisition unit that acquires the turning radius of the work machine,
A load weight acquisition unit that acquires the load weight of the work machine,
An inertia acquisition unit that acquires a value representing the reciprocal of the inertia based on the turning radius and the load weight.
A reference angular acceleration calculation unit that calculates a reference angular acceleration that should be generated when the electric swing motor is driven by the torque command value based on the torque command and the reciprocal of the inertia.
A gravity compensation torque calculation unit that calculates a gravity compensation torque for compensating for a torque component generated around the turning axis by gravity based on the deviation between the real angular acceleration obtained from the rotation speed and the reference angular acceleration.
A correction unit that corrects the torque command value with the gravity compensation torque so as to cancel the torque component generated around the turning axis due to gravity.
To be equipped.

このように、重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すようにトルク指令値を補正するフィードフォワード制御であるので、重力によって発生するトルク成分に起因して回転速度の遅れが実際に発生しなくても、事前に打ち消す制御が可能となる。
それでいて、取得した旋回半径及び積載重量から定まるイナーシャの逆数とトルク指令値に基づき電動旋回モータが駆動した際に発生すべき基準角加速度を特定し、基準角加速度と実角加速度との偏差に基づき、未知の現在姿勢において重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すための重力補償トルクを算出しているので、現在姿勢が変化しても、現在姿勢で発生する重力によるトルク成分を適切に打ち消すことが可能となる。
したがって、重力により発生するトルク成分の悪影響を発現させず、傾斜地において快適に旋回操作を行うことが可能となる。
In this way, since the feedforward control corrects the torque command value so as to cancel the torque component generated around the turning axis due to gravity, the rotation speed is actually delayed due to the torque component generated by gravity. Even without it, it is possible to control the cancellation in advance.
Nevertheless, the reference angular acceleration that should be generated when the electric swing motor is driven is specified based on the inverse number of inertia and the torque command value determined from the acquired turning radius and load weight, and based on the deviation between the reference angular acceleration and the actual angular acceleration. , Since the gravity compensation torque for canceling the torque component generated around the turning axis due to gravity in the unknown current posture is calculated, even if the current posture changes, the torque component due to the gravity generated in the current posture is appropriately calculated. It becomes possible to cancel.
Therefore, it is possible to comfortably perform a turning operation on a slope without causing an adverse effect of a torque component generated by gravity.

第1実施形態のバックホーを示す側面図Side view showing the backhoe of the first embodiment 第1実施形態のバックホーを示す平面図Top view showing the backhoe of the first embodiment 第1実施形態のバックホーに搭載される電気回路を示す図The figure which shows the electric circuit mounted on the backhoe of 1st Embodiment 第1実施形態の旋回制御コントローラを示す図The figure which shows the turning control controller of 1st Embodiment 第2実施形態の旋回制御コントローラを示す図The figure which shows the turning control controller of 2nd Embodiment 第3実施形態の旋回制御コントローラを示す図The figure which shows the turning control controller of 3rd Embodiment 第4実施形態の旋回制御コントローラを示す図The figure which shows the turning control controller of 4th Embodiment

<第1実施形態>
以下に、本開示の第1実施形態について図面を参照しながら説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

図1及び図2に示すように、ハイブリッド建設機械の一例としてのバックホー1の概略構造について説明する。バックホー1は、下部走行体11と、作業機12と、上部旋回体13とを備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the schematic structure of the backhoe 1 as an example of the hybrid construction machine will be described. The backhoe 1 includes a lower traveling body 11, a working machine 12, and an upper rotating body 13.

下部走行体11は、上部旋回体13の内部に収容されるエンジン2からの動力を受けて駆動し、バックホー1を走行させる。下部走行体11は、左右一対のクローラ11a,11a及び左右一対の走行モータ11b,11bを備える。油圧モータである左右の走行モータ11b,11bが左右のクローラ11a,11aをそれぞれ駆動することでバックホー1の前後進を可能としている。また、下部走行体11には、ブレード11c、及びブレード11cを上下方向に回動させるためのブレードシリンダ11dが設けられている。 The lower traveling body 11 receives power from the engine 2 housed inside the upper rotating body 13 and drives the lower traveling body 11 to travel the backhoe 1. The lower traveling body 11 includes a pair of left and right crawlers 11a and 11a and a pair of left and right traveling motors 11b and 11b. The left and right traveling motors 11b and 11b, which are hydraulic motors, drive the left and right crawlers 11a and 11a, respectively, to enable the backhoe 1 to move forward and backward. Further, the lower traveling body 11 is provided with a blade 11c and a blade cylinder 11d for rotating the blade 11c in the vertical direction.

作業機12は、エンジン2からの動力を受けて駆動し、土砂等の掘削作業を行うものである。作業機12は、ブーム12a、アーム12b、及びバケット12cを備え、これらを独立して駆動することによって掘削作業を可能としている。ブーム12a、アーム12b、及びバケット12cは、それぞれ作業部に相当し、バックホー1は、複数の作業部を有する。 The work machine 12 is driven by receiving power from the engine 2 to perform excavation work such as earth and sand. The work machine 12 includes a boom 12a, an arm 12b, and a bucket 12c, and by driving these independently, excavation work is possible. The boom 12a, arm 12b, and bucket 12c each correspond to a working portion, and the backhoe 1 has a plurality of working portions.

ブーム12aは、一端部が上部旋回体13の前部に支持されて、伸縮自在に可動するブームシリンダ12dによって回動される。また、アーム12bは、一端部がブーム12aの他端部に支持されて、伸縮自在に可動するアームシリンダ12eによって回動される。そして、バケット12cは、一端部がアーム12bの他端部に支持されて、伸縮自在に可動するバケットシリンダ12fによって回動される。 One end of the boom 12a is supported by the front portion of the upper swing body 13, and the boom 12a is rotated by a boom cylinder 12d that can be expanded and contracted. Further, one end of the arm 12b is supported by the other end of the boom 12a, and the arm 12b is rotated by an arm cylinder 12e that can be expanded and contracted. Then, one end of the bucket 12c is supported by the other end of the arm 12b, and the bucket 12c is rotated by a bucket cylinder 12f that can be expanded and contracted.

上部旋回体13は、下部走行体11に対して旋回軸である旋回ベアリング(図示しない)を介して旋回可能に構成されている。上部旋回体13には、キャビン131、ボンネット132、カウンタウェイト133、電動旋回モータ134、エンジン2等が配置されている。電動旋回モータ134の駆動力で上部旋回体13が旋回ベアリング(図示しない)を介して旋回する。また、上部旋回体13には、エンジン2により駆動される電動発電機3及び油圧ポンプ4が配設される。油圧ポンプ4が、各油圧モータや各シリンダに作動油を供給する。 The upper swivel body 13 is configured to be swivelable with respect to the lower traveling body 11 via a swivel bearing (not shown) which is a swivel shaft. A cabin 131, a bonnet 132, a counterweight 133, an electric swivel motor 134, an engine 2, and the like are arranged on the upper swivel body 13. The upper swing body 13 is swiveled via a swivel bearing (not shown) by the driving force of the electric swivel motor 134. Further, the motor generator 3 and the hydraulic pump 4 driven by the engine 2 are arranged on the upper swing body 13. The hydraulic pump 4 supplies hydraulic oil to each hydraulic motor and each cylinder.

キャビン131は、上部旋回体13の左側部に立設されている。キャビン131には、運転席131aが配置されている。運転席131aの左右に一対の作業操作レバー131c(図3参照)、前方に一対の走行レバー131b,131bが配置されている。オペレータは、運転席131aに着座して作業操作レバー131c、走行レバー131b,131b等を操作することによって、エンジン2、各油圧モータ、各油圧シリンダ等の制御を行い、走行、旋回、作業等を行うことができる。 The cabin 131 is erected on the left side of the upper swing body 13. A driver's seat 131a is arranged in the cabin 131. A pair of work operation levers 131c (see FIG. 3) are arranged on the left and right sides of the driver's seat 131a, and a pair of traveling levers 131b and 131b are arranged in front of the driver's seat 131a. The operator controls the engine 2, each hydraulic motor, each hydraulic cylinder, etc. by operating the work operation lever 131c, the traveling levers 131b, 131b, etc. while seated in the driver's seat 131a, and performs traveling, turning, work, etc. It can be carried out.

上部旋回体13の後端部には、ボンネット132とカウンタウェイト133が上下に配設されている。カウンタウェイト133は、上部旋回体13の後端部に立設され、エンジン2を覆う。ボンネット132は、カウンタウェイト133の上端部から上方へ延びてキャビン131の後壁下端部に達し、カウンタウェイト133とともにエンジン2を覆っている。上部旋回体13の後端部は、平面視で円弧状に形成されており、ボンネット132とカウンタウェイト133は、上部旋回体13の後端部に沿わせて湾曲して形成されている。本実施形態のバックホー1は、いわゆる後方小旋回型となっている。 A bonnet 132 and a counterweight 133 are vertically arranged at the rear end of the upper swing body 13. The counterweight 133 is erected at the rear end of the upper swing body 13 and covers the engine 2. The bonnet 132 extends upward from the upper end of the counterweight 133 to reach the lower end of the rear wall of the cabin 131, and covers the engine 2 together with the counterweight 133. The rear end portion of the upper swivel body 13 is formed in an arc shape in a plan view, and the bonnet 132 and the counterweight 133 are formed so as to be curved along the rear end portion of the upper swivel body 13. The backhoe 1 of the present embodiment is a so-called rear small turning type.

次に、バックホー1に搭載される電気回路の構成を説明する。図3に示すように、バックホー1は、旋回制御コントローラ5、インバータ31、バッテリ32、電動旋回モータ134と、を有する。旋回制御コントローラ5は、作業操作レバー131c(操作部)の旋回操作量と、単位時間あたりのモータ回転数[rpm]とに基づき、電動旋回モータ134の駆動を制御する。電動旋回モータ134は、インバータ31を介して旋回制御コントローラ5により制御される。電動旋回モータ134は、インバータ31を介してバッテリ32に接続されている。バッテリ32は、電動旋回モータ134へ駆動エネルギーを供給する。バッテリ32は、図2に示すように、キャビン131の右側に配置されている。インバータ31は、電動旋回モータ134を制御する。インバータ31は、旋回制御コントローラ5からのトルク指令値に基づいて、バッテリ32の電力を放電して電動旋回モータ134を駆動させる。インバータ31は、回転速度取得部として電動旋回モータ134の単位時間あたりの回転数を旋回制御コントローラ5へ入力する。勿論、上部旋回体13の回転速度を検出する別途のセンサを設けてもよい。 Next, the configuration of the electric circuit mounted on the backhoe 1 will be described. As shown in FIG. 3, the backhoe 1 includes a swivel control controller 5, an inverter 31, a battery 32, and an electric swivel motor 134. The swivel control controller 5 controls the drive of the electric swivel motor 134 based on the swivel operation amount of the work operation lever 131c (operation unit) and the motor rotation speed [rpm] per unit time. The electric swivel motor 134 is controlled by the swivel control controller 5 via the inverter 31. The electric swivel motor 134 is connected to the battery 32 via the inverter 31. The battery 32 supplies drive energy to the electric swivel motor 134. As shown in FIG. 2, the battery 32 is arranged on the right side of the cabin 131. The inverter 31 controls the electric swivel motor 134. The inverter 31 discharges the electric power of the battery 32 to drive the electric swivel motor 134 based on the torque command value from the swivel control controller 5. The inverter 31 inputs the rotation speed of the electric swing motor 134 per unit time to the swing control controller 5 as a rotation speed acquisition unit. Of course, a separate sensor that detects the rotation speed of the upper swing body 13 may be provided.

次に、旋回制御コントローラ5の構成を説明する。図4に示すように、旋回制御コントローラ5は、トルク指令値生成部50を有する。 Next, the configuration of the turning control controller 5 will be described. As shown in FIG. 4, the turning control controller 5 has a torque command value generation unit 50.

トルク指令値生成部50は、操作部である作業操作レバー131cの操作量に応じて電動旋回モータ134に対するトルク指令値を出力する。トルク指令値生成部50は、従来の平坦地での旋回制御であり、詳細には説明しないが、操作量に応じて定まる目標回転速度と、単位時間あたりのモータ回転数に表される実回転速度との偏差が無くなるように、トルク指令値を出力する。 The torque command value generation unit 50 outputs a torque command value to the electric swivel motor 134 according to the amount of operation of the work operation lever 131c, which is an operation unit. The torque command value generation unit 50 is a conventional turning control on a flat ground, and although not described in detail, the target rotation speed determined according to the amount of operation and the actual rotation represented by the motor rotation speed per unit time. The torque command value is output so that there is no deviation from the speed.

重力により発生するトルク成分を打ち消すために、図4に示すように、旋回制御コントローラ5は、旋回半径取得部60と、積載重量取得部70と、イナーシャ取得部52と、基準角速度算出部57と、重力補償トルク算出部51と、補正部53と、を有する。 In order to cancel the torque component generated by gravity, as shown in FIG. 4, the turning control controller 5 includes a turning radius acquisition unit 60, a load weight acquisition unit 70, an inertia acquisition unit 52, and a reference angular velocity calculation unit 57. It has a gravity compensation torque calculation unit 51 and a correction unit 53.

重力補償トルク算出部51は、現在姿勢が未知であるものの、重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すための重力補償トルクTG_SWINGを算出する。現在姿勢、旋回半径及び積載重量のいずれもが未知であると、重力補償トルクを算出することができない。しかし、本実施形態においては、旋回半径及び積載重量が既知であるとして、現在姿勢によって変化する重力補償トルクを算出している。重力補償トルク算出部51は、トルク指令値で電動旋回モータ134が駆動した際に発生すべき基準角加速度と実角加速度の偏差に基づいて重力補償トルクを算出する。これは、現在、電動旋回モータ134に出力しているトルク指令値に基づき発生すべき基準角加速度を予測で算出し、予測した基準角加速度に対して実際の角加速度が遅ければ、現在姿勢に応じた重力の影響であり、逆に早くても現在姿勢に応じた重力の影響と考えられる。角加速度の偏差がなくなるようにすれば、現在姿勢に応じた真の重力補償トルクを算出できたことになる。 The gravity compensation torque calculation unit 51 calculates the gravity compensation torque TG_SWING for canceling the torque component generated around the turning axis due to gravity, although the posture is currently unknown. If the current attitude, turning radius, and load weight are all unknown, the gravity compensation torque cannot be calculated. However, in the present embodiment, assuming that the turning radius and the load weight are known, the gravity compensation torque that changes depending on the current posture is calculated. The gravity compensation torque calculation unit 51 calculates the gravity compensation torque based on the deviation between the reference angular acceleration and the actual angular acceleration that should be generated when the electric swivel motor 134 is driven by the torque command value. This calculates the reference angular acceleration that should be generated based on the torque command value currently output to the electric swivel motor 134 by prediction, and if the actual angular acceleration is slower than the predicted reference angular acceleration, it will be in the current posture. It is the effect of gravity according to the current posture, and conversely, it is considered to be the effect of gravity according to the current posture at the earliest. If the deviation of the angular acceleration is eliminated, the true gravity compensation torque according to the current attitude can be calculated.

補正部53は、重力補償トルク算出部51が算出した重力補償トルクを用い、現在姿勢において重力による旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すように、トルク指令値を重力補償トルクで補正する。図中において加算となっているのは、重力補償トルクが、打ち消すためのマイナスとして算出されているからである。 The correction unit 53 uses the gravity compensation torque calculated by the gravity compensation torque calculation unit 51 to correct the torque command value with the gravity compensation torque so as to cancel the torque component generated around the turning axis due to gravity in the current posture. The addition in the figure is because the gravity compensation torque is calculated as a minus for canceling.

上記が概要であるが、続いて詳細に説明する。 The above is an outline, but will be described in detail next.

補正前トルク指令算出部54は、補正部53により補正された後のトルク指令値と、補正部53に用いられた重力補償トルクとに基づき、補正前のトルク指令値を算出する。基準角加速度の推定に用いるトルク指令値は、現在のトルク指令値(補正後)から重力補償トルク成分を差し引いたものとして算出するためである。式は次のようにあらわされる。
補正前のトルク指令値tTCal[Nm]=補正後のトルク指令値i-1−重力補償トルクi-1
tTCalの単位は、ニュートン・メートルである。ここで、補正後のトルク指令値と重力補償トルクに「i−1」がついているのは、前回の値という意味である。iは現時点を示し、i−1は前回値を示す。特に表記がない場合は、現在値である。
The pre-correction torque command calculation unit 54 calculates the torque command value before correction based on the torque command value after correction by the correction unit 53 and the gravity compensation torque used by the correction unit 53. This is because the torque command value used for estimating the reference angular acceleration is calculated by subtracting the gravity compensation torque component from the current torque command value (after correction). The formula is expressed as follows.
Torque command value before correction tTCal [Nm] = Torque command value after correction i-1 − Gravity compensation torque i-1
The unit of tTCal is Newton meter. Here, "i-1" is attached to the corrected torque command value and the gravity compensation torque, which means the previous value. i indicates the current time, and i-1 indicates the previous value. Unless otherwise specified, it is the current value.

位相補償部55は、トルク指令値で電動旋回モータ134が駆動した際に発生すべき基準角加速度を算出する基準角加速度算出部53に入力される前に、トルク指令値の位相を遅らせる処理を行う。これは、トルク指令値に応じた電流が電動旋回モータ134に入力されたとしても、即時に所望の角加速度が発現されるわけではなく、少し位相(時間)が遅れることが判明している。すなわち、通信による遅れやインバータの電流制御による遅れにより、現在指示しているトルク指令値から推定される旋回運動(角加速度)と、現在検出している旋回運動(実角加速度)との間に時間軸のずれが発生する。位相補償部55は、この時間軸(位相)のずれを補償する。具体的に、本実施形態では、トルク指令値にローパスフィルタを施している。式は次の通りである。
補償後のトルク指令値tTCal_Filt = α * tTCal +(1−α)*tTCal_Filti-1
本実施形態では、ローパスフィルタを使用しているが、トルク指令値を遅らせることができれば、これに限定されない。
なお、位相補償部55は、精度が悪化するが省略可能である。
The phase compensation unit 55 performs a process of delaying the phase of the torque command value before being input to the reference angular acceleration calculation unit 53 that calculates the reference angular acceleration to be generated when the electric swing motor 134 is driven by the torque command value. conduct. It has been found that even if a current corresponding to the torque command value is input to the electric swing motor 134, the desired angular acceleration is not immediately expressed, and the phase (time) is slightly delayed. That is, due to a delay due to communication or a delay due to current control of the inverter, between the swivel motion (angular acceleration) estimated from the torque command value currently instructed and the swirl motion (real angular acceleration) currently detected. The time axis shifts. The phase compensation unit 55 compensates for this time axis (phase) shift. Specifically, in the present embodiment, a low-pass filter is applied to the torque command value. The formula is as follows.
Torque command value after compensation tTCal_Filt = α * tTCal + (1-α) * tTCal_Filt i-1
In the present embodiment, a low-pass filter is used, but the present invention is not limited to this as long as the torque command value can be delayed.
The phase compensation unit 55 can be omitted although the accuracy is deteriorated.

粘性摩擦除去部56は、モータ回転数ωSWING[rpm]を維持するために必要な粘性摩擦トルクは角加速度の増減には寄与しないため、粘性摩擦トルクをトルク指令値から除去する。式は次の通りである。
tTVis=KCVIS×ωSWING
除去後のトルク指令値tTCal_Fin=tTCal_Filt − tTVis
ここで、KCVISは粘性摩擦係数である。なお、粘性摩擦除去部56は、精度が悪化するが省略可能である。
The viscous friction removing unit 56 removes the viscous friction torque from the torque command value because the viscous friction torque required to maintain the motor rotation speed ω SWING [rpm] does not contribute to the increase or decrease of the angular acceleration. The formula is as follows.
tTVis = K CVIS × ω SWING
Torque command value after removal tTCal_Fin = tTCal_Filt − tTVis
Here, K CVIS is the coefficient of viscous friction. The viscous friction removing portion 56 can be omitted although the accuracy is deteriorated.

旋回半径取得部60は、作業機12の旋回半径rを取得する。第1実施形態の旋回半径取得部60は、アーム12b及びブーム12aの上部旋回体13に対する位置関係を検出するための位置検出用センサ61と、位置検出用センサ61の検出結果に基づいて旋回半径rを算出する旋回半径算出部62と、を有する。 The turning radius acquisition unit 60 acquires the turning radius r of the working machine 12. The turning radius acquisition unit 60 of the first embodiment has a turning radius based on the detection results of the position detecting sensor 61 for detecting the positional relationship between the arm 12b and the boom 12a with respect to the upper swinging body 13 and the position detecting sensor 61. It has a turning radius calculation unit 62 for calculating r, and a turning radius calculation unit 62.

位置検出用センサ61は、例えばブームシリンダ12d及びアームシリンダ12eのストローク位置を検出するセンサでもよいし、ブーム12a及びアーム12bの角度を検出するセンサでもよいし、ブーム12a及びアーム12bの加速度を検出するセンサでもよい。
例えば、位置検出用センサ61がストローク位置を検出するセンサである場合には、旋回半径算出部62は、各々のシリンダ位置からブーム及びアームの角度を算出し、ブーム及びアームの角度から旋回半径rを順動学に基づき算出する。
例えば、位置検出用センサ61がブーム12a及びアーム12bの角度を検出するセンサである場合には、旋回半径算出部62は、ブーム及びアームの角度から旋回半径rを順動学に基づき算出する。
例えば、位置検出用センサ61がブーム12a及びアーム12bの加速度を検出するセンサである場合には、旋回半径算出部62は、ブーム12a及びアーム12bの加速度からブーム及びアームの角度を算出し、ブーム及びアームの角度から旋回半径rを算出する。
The position detection sensor 61 may be, for example, a sensor that detects the stroke positions of the boom cylinder 12d and the arm cylinder 12e, a sensor that detects the angles of the boom 12a and the arm 12b, and detects the acceleration of the boom 12a and the arm 12b. It may be a sensor that does.
For example, when the position detection sensor 61 is a sensor that detects the stroke position, the turning radius calculation unit 62 calculates the boom and arm angles from the respective cylinder positions, and the turning radius r from the boom and arm angles. Is calculated based on forward dynamics.
For example, when the position detection sensor 61 is a sensor that detects the angles of the boom 12a and the arm 12b, the turning radius calculation unit 62 calculates the turning radius r from the angles of the boom and the arm based on forward motion.
For example, when the position detection sensor 61 is a sensor that detects the acceleration of the boom 12a and the arm 12b, the turning radius calculation unit 62 calculates the angle of the boom and the arm from the acceleration of the boom 12a and the arm 12b, and the boom And the turning radius r is calculated from the angle of the arm.

図4に戻り、積載重量取得部70は、作業機12の積載重量mを取得する。第1実施形態の積載重量取得部70は、重量を計測するための重量計測用センサ71と、重量計測用センサ71の検出結果に基づいて積載重量mを算出する積載重量算出部72と、を有する。 Returning to FIG. 4, the load weight acquisition unit 70 acquires the load weight m of the work machine 12. The load weight acquisition unit 70 of the first embodiment includes a weight measurement sensor 71 for measuring the weight and a load weight calculation unit 72 for calculating the load weight m based on the detection result of the weight measurement sensor 71. Have.

重量計測用センサ71は、例えば作業機12を駆動する油圧(ブームシリンダ12d及びアームシリンダ12e等)を計測する油圧センサでもよいし、重量を計測するロードセルでもよい。 The weight measurement sensor 71 may be, for example, a hydraulic sensor that measures the oil pressure (boom cylinder 12d, arm cylinder 12e, etc.) that drives the work machine 12, or a load cell that measures the weight.

図4に戻り、イナーシャ取得部52は、旋回半径取得部60が取得した旋回半径r及び積載重量取得部70が取得した積載重量mに基づき、イナーシャの逆数を表す値を取得する。本実施形態では、イナーシャの逆数を取得しているが、イナーシャを取得し、計算によりイナーシャの逆数を取得するようにしてもよい。具体的に、イナーシャ取得部52は、イナーシャの逆数を、積載重量m及び旋回半径rに関連付けた相関データを有し、積載重量m及び旋回半径rを入力してイナーシャの逆数を取得する。相関データは、積載重量m及び旋回半径rを入力とするテーブルで定義されている。 Returning to FIG. 4, the inertia acquisition unit 52 acquires a value representing the reciprocal of the inertia based on the turning radius r acquired by the turning radius acquisition unit 60 and the load weight m acquired by the load weight acquisition unit 70. In the present embodiment, the reciprocal of the inertia is acquired, but the inertia may be acquired and the reciprocal of the inertia may be acquired by calculation. Specifically, the inertia acquisition unit 52 has correlation data in which the reciprocal of the inertia is associated with the load weight m and the turning radius r, and inputs the load weight m and the turning radius r to acquire the reciprocal of the inertia. Correlation data is defined in a table with the load weight m and the turning radius r as inputs.

基準角加速度算出部53は、トルク指令値で電動旋回モータ134が駆動した際に発生すべき基準角加速度ReferAccを算出する。具体的には、トルク指令値tTCal_Finにイナーシャの逆数を乗算することで、角加速度ReferAccを算出している。式にすれば次の通りである。
角加速度ReferAcc=トルク指令値tTCal_Fin * イナーシャの逆数
The reference angular acceleration calculation unit 53 calculates the reference angular acceleration ReferAcc that should be generated when the electric swing motor 134 is driven by the torque command value. Specifically, the angular acceleration ReferAcc is calculated by multiplying the torque command value tTCal_Fin by the reciprocal of the inertia. The formula is as follows.
Angular acceleration ReferAcc = Torque command value tTCal_Fin * Reciprocal of inertia

角加速度偏差算出部58は、回転速度を表す値(モータ回転数)から求まる実角加速度ActAccと、基準角加速度ReferAccとの偏差DelAccを算出する。実角加速度ActAccは、次の式に示すように、モータ回転数[rpm]の前進差分により算出する。
実角加速度ActAcc=(ωSWING − ωSWING,i-1)/ΔT[s]
角加速度偏差DelAcc=−(ActAcc−ReferAcc)
The angular acceleration deviation calculation unit 58 calculates the deviation DelAcc between the real angular acceleration ActAcc obtained from the value representing the rotation speed (motor rotation speed) and the reference angular acceleration ReferAcc. The real angular acceleration ActAcc is calculated from the forward difference of the motor rotation speed [rpm] as shown in the following equation.
Real Angular Acceleration ActAcc = (ω SWING − ω SWING, i-1 ) / ΔT [s]
Angular Acceleration Deviation DelAcc =-(ActAcc-ReferAcc)

本実施形態において、重力補償トルク算出部51は、前回算出した重力補償トルクTG_SWING i-1と、角加速度偏差DelAccとに基づき、重力補償トルクTG_SWINGを新たに算出する学習部である。このように、重力補償トルク算出部51は、前回算出した重力補償トルクTG_SWING i-1を用いて計算を行うため、前回の結果を学習でき、補償精度を向上させることが可能となる。 In the present embodiment, the gravity compensation torque calculation unit 51 is a learning unit that newly calculates the gravity compensation torque TG_SWING based on the previously calculated gravity compensation torque TG_SWING i-1 and the angular acceleration deviation DelAcc. As described above, since the gravity compensation torque calculation unit 51 performs the calculation using the gravity compensation torque TG_SWING i-1 calculated last time, the previous result can be learned and the compensation accuracy can be improved.

具体的には、次の式に示すように、角加速度偏差DelAccにゲイン定数をかけたものを前回の重力補償トルクTG_SWING i-1に累積的に積算する学習処理を実行することで、新たな重力補償トルクTG_SWINGを算出している。
重力補償トルクTG_SWING=重力補償トルクTG_SWING i-1 +ゲイン×角加速度偏差DelAcc
Specifically, as shown in the following equation, by executing a learning process that cumulatively integrates the angular acceleration deviation DelAcc multiplied by the gain constant with the previous gravity compensation torque TG_SWING i-1. Gravity compensation torque TG_SWING is calculated.
Gravity Compensation Torque TG_SWING = Gravity Compensation Torque TG_SWING i-1 + Gain x Angular Acceleration Deviation DelAcc

なお、本実施形態では、重力補償トルク算出部51は、前回算出した重力補償トルクTG_SWING i-1に累積的に積算する学習処理を実行する学習部であるが、学習処理を実行しなくてもよい。
例えば、角加速度偏差DelAccに変換係数を掛けることで、重力補償トルクTG_SWINGを直接算出するように構成してもよいし、角加速度偏差DelAccを入力値として重力補償トルクTG_SWINGを出力するテーブル又は関数形式にしてもよい。
In the present embodiment, the gravity compensation torque calculation unit 51 is a learning unit that executes a learning process that cumulatively integrates the gravity compensation torque TG_SWING i-1 calculated last time, but the learning process is not executed. good.
For example, the angular acceleration deviation DelAcc may be multiplied by a conversion coefficient to directly calculate the gravity compensation torque TG_SWING, or a table or function format that outputs the gravity compensation torque TG_SWING with the angular acceleration deviation DelAcc as an input value. It may be.

<第2実施形態>
第2実施形態について説明する。第1実施形態と同じ部分には同じ符号を付して、説明を省略する。第2実施形態では、図5に示すように、旋回半径取得部60は、メモリに予め設定された値(設定値)を旋回半径rとして取得するように構成されている。積載重量取得部70は、第1実施形態と同じである。この構成によれば、旋回半径を検出するための装置を省略でき、コストを削減可能となる。
<Second Embodiment>
The second embodiment will be described. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the turning radius acquisition unit 60 is configured to acquire a value (set value) preset in the memory as the turning radius r. The load weight acquisition unit 70 is the same as that of the first embodiment. According to this configuration, the device for detecting the turning radius can be omitted, and the cost can be reduced.

<第3実施形態>
第3実施形態では、図6に示すように、積載重量取得部70は、メモリに予め設定された値(設定値)を積載重量mとして取得するように構成されている。旋回半径取得部60は、第1実施形態と同じである。この構成によれば、積載重量を検出するための装置を省略でき、コストを削減可能となる。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, as shown in FIG. 6, the load weight acquisition unit 70 is configured to acquire a value (set value) preset in the memory as the load weight m. The turning radius acquisition unit 60 is the same as that of the first embodiment. According to this configuration, the device for detecting the load weight can be omitted, and the cost can be reduced.

<第4実施形態>
第4実施形態では、図7に示すように、旋回半径取得部60は、メモリに予め設定された値(設定値)を旋回半径rとして取得するように構成されている。積載重量取得部70は、メモリに予め設定された値(設定値)を積載重量mとして取得するように構成されている。この構成によれば、積載重量を検出するための装置を省略でき、コストを削減可能となる。旋回半径を検出するための装置を省略でき、コストを削減可能となる。
<Fourth Embodiment>
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, the turning radius acquisition unit 60 is configured to acquire a value (set value) preset in the memory as the turning radius r. The load weight acquisition unit 70 is configured to acquire a value (set value) preset in the memory as the load weight m. According to this configuration, the device for detecting the load weight can be omitted, and the cost can be reduced. The device for detecting the turning radius can be omitted, and the cost can be reduced.

以上のように、第1〜4実施形態の建設機械は、
作業機12を有する上部旋回体13と、
旋回軸を介して上部旋回体13を旋回可能に支持する下部走行体11と、
上部旋回体13を旋回させる電動旋回モータ134と、
上部旋回体13の回転速度を表す値を取得する回転速度取得部(インバータ31)と、
操作部の操作量に応じて電動旋回モータ134に対するトルク指令値を出力するトルク指令値生成部50と、
作業機12の旋回半径rを取得する旋回半径取得部60と、
作業機の積載重量mを取得する積載重量取得部70と、
旋回半径r及び積載重量mに基づき、イナーシャの逆数を表す値を取得するイナーシャ取得部52と、
トルク指令と、イナーシャの逆数とに基づき、トルク指令値で電動旋回モータ134が駆動した際に発生すべき基準角加速度ReferAccを算出する基準角加速度算出部53と、
回転速度から求まる実角加速度ActAccと基準角加速度ReferAccとの偏差に基づき、重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を補償するための重力補償トルクTG_SWINGを算出する重力補償トルク算出部51と、
重力による旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すように、トルク指令値を重力補償トルクTG_SWINGで補正する補正部53と、
を備える。
As described above, the construction machines of the first to fourth embodiments are
An upper swivel body 13 having a working machine 12 and
A lower traveling body 11 that supports the upper swivel body 13 so as to be swivel via a swivel shaft, and
An electric swivel motor 134 that swivels the upper swivel body 13 and
A rotation speed acquisition unit (inverter 31) that acquires a value representing the rotation speed of the upper swing body 13 and
A torque command value generation unit 50 that outputs a torque command value to the electric swivel motor 134 according to the operation amount of the operation unit, and a torque command value generation unit 50.
A turning radius acquisition unit 60 for acquiring the turning radius r of the work machine 12 and
The load weight acquisition unit 70 that acquires the load weight m of the work machine, and
An inertia acquisition unit 52 that acquires a value representing the reciprocal of the inertia based on the turning radius r and the load weight m.
Based on the torque command and the reciprocal of the inertia, the reference angular acceleration calculation unit 53 that calculates the reference angular acceleration ReferAcc that should be generated when the electric swing motor 134 is driven by the torque command value, and
Based on the deviation between the real angular acceleration ActAcc and the reference angular acceleration ReferAcc obtained from the rotation speed, the gravity compensation torque calculation unit 51 that calculates the gravity compensation torque TG_SWING for compensating the torque component generated around the turning axis due to gravity, and the gravity compensation torque calculation unit 51.
A correction unit 53 that corrects the torque command value with the gravity compensation torque TG_SWING so as to cancel the torque component generated around the turning axis due to gravity.
To be equipped.

このように、重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すようにトルク指令値を補正するフィードフォワード制御であるので、重力によって発生するトルク成分に起因して回転速度の遅れが実際に発生しなくても、事前に打ち消す制御が可能となる。
それでいて、取得した旋回半径r及び積載重量mから定まるイナーシャの逆数とトルク指令値に基づき電動旋回モータ134が駆動した際に発生すべき基準角加速度ReferAccを特定し、基準角加速度ReferAccと実角加速度ActAccとの偏差に基づき、未知の現在姿勢において重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すための重力補償トルクTG_SWINGを算出しているので、現在姿勢が変化しても、現在姿勢で発生する重力によるトルク成分を適切に打ち消すことが可能となる。
したがって、重力により発生するトルク成分の悪影響を発現させず、傾斜地において快適に旋回操作を行うことが可能となる。
In this way, since the feedforward control corrects the torque command value so as to cancel the torque component generated around the turning axis due to gravity, the rotation speed is actually delayed due to the torque component generated by gravity. Even without it, it is possible to control the cancellation in advance.
Nevertheless, the reference angular acceleration ReferAcc that should be generated when the electric swing motor 134 is driven is specified based on the inverse number of inertia and the torque command value determined from the acquired turning radius r and the loaded weight m, and the reference angular acceleration ReferAcc and the actual angular acceleration are specified. Based on the deviation from ActAcc, the gravity compensation torque TG_SWING is calculated to cancel the torque component generated around the turning axis due to gravity in the unknown current posture, so even if the current posture changes, it will be generated in the current posture. It is possible to appropriately cancel the torque component due to gravity.
Therefore, it is possible to comfortably perform a turning operation on a slope without causing an adverse effect of a torque component generated by gravity.

第3又は第4実施形態において、積載重量取得部70は、予め設定された値を積載重量mとして取得する。 In the third or fourth embodiment, the load weight acquisition unit 70 acquires a preset value as the load weight m.

作業機12の積載重量mの変化が少ない建設機械の場合には、予め設定された値を積載重量mとすることにより、積載重量を検出するための装置を省略でき、コストを削減可能となる。 In the case of a construction machine in which the load weight m of the work machine 12 does not change much, by setting a preset value as the load weight m, the device for detecting the load weight can be omitted, and the cost can be reduced. ..

第2又は第4実施形態において、旋回半径取得部60は、予め設定された値を旋回半径rとして取得する。 In the second or fourth embodiment, the turning radius acquisition unit 60 acquires a preset value as the turning radius r.

作業機のブーム又はアームの伸張の変化が少ない建設機械の場合には、予め設定された値を旋回半径rとすることにより、旋回半径を検出するための装置を省略でき、コストを削減可能となる。 In the case of a construction machine in which the boom of the work machine or the extension of the arm does not change much, the device for detecting the turning radius can be omitted by setting the preset value as the turning radius r, and the cost can be reduced. Become.

第1又は第3実施形態において、作業機12は、上部旋回体13に回動可能に支持されるブーム12aと、ブーム12aに回動可能に支持されるアーム12bと、を有する。旋回半径取得部60は、アーム12b及びブーム12aの上部旋回体13に対する位置関係を検出するための位置検出用センサ61と、位置検出用センサ61の検出結果に基づいて旋回半径rを算出する旋回半径算出部62と、を有する。 In the first or third embodiment, the working machine 12 has a boom 12a rotatably supported by the upper swing body 13 and an arm 12b rotatably supported by the boom 12a. The turning radius acquisition unit 60 calculates the turning radius r based on the position detection sensor 61 for detecting the positional relationship between the arm 12b and the boom 12a with respect to the upper swinging body 13 and the detection result of the position detecting sensor 61. It has a radius calculation unit 62 and.

この構成によれば、位置検出用センサ61によってアーム12b及びブーム12aの上部旋回体13に対する位置関係が検出されるので、旋回半径rを算出でき、実際のアーム12b及びブーム12aの伸張の変化に応じて重力により発生するトルク成分を補償でき、補償精度を向上させることが可能となる。 According to this configuration, since the position detection sensor 61 detects the positional relationship between the arm 12b and the boom 12a with respect to the upper swing body 13, the turning radius r can be calculated, and the actual change in the extension of the arm 12b and the boom 12a can be calculated. Correspondingly, the torque component generated by gravity can be compensated, and the compensation accuracy can be improved.

第1又は第2実施形態において、積載重量取得部70は、重量を計測するための重量計測用センサ71と、重量計測用センサ71の検出結果に基づいて積載重量を算出する積載重量算出部72と、を有する。 In the first or second embodiment, the load weight acquisition unit 70 calculates the load weight based on the detection results of the weight measurement sensor 71 for measuring the weight and the weight measurement sensor 71, and the load weight calculation unit 72. And have.

この構成によれば、油圧センサ又はロードセルなどの重量計測用センサ71及び積載重量算出部72により積載重量mを算出でき、積載重量mの変化に応じて変化する重力トルクを補償でき、補償精度を向上させることが可能となる。 According to this configuration, the load weight m can be calculated by the weight measurement sensor 71 such as a hydraulic sensor or a load cell and the load weight calculation unit 72, and the gravitational torque that changes according to the change of the load weight m can be compensated, and the compensation accuracy can be improved. It is possible to improve.

第1〜4実施形態において、重力補償トルク算出部51は、前回算出した重力補償トルクTG_SWING i-1に対し、偏差DelAccに基づく値を累積的に積算する学習処理を実行することで、重力補償トルクTG_SWINGを新たに算出する。 In the first to fourth embodiments, the gravity compensation torque calculation unit 51 executes a learning process for accumulating a value based on the deviation DelAcc with respect to the previously calculated gravity compensation torque TG_SWING i-1, thereby performing gravity compensation. Calculate the torque TG_SWING newly.

このように、前回算出した重力補償トルクTG_SWING i-1に、偏差DelAccに基づく値を累積的に積算するので、前回の結果を学習でき、補償精度を向上させることが可能となる。 In this way, since the value based on the deviation DelAcc is cumulatively integrated with the gravity compensation torque TG_SWING i-1 calculated last time, the previous result can be learned and the compensation accuracy can be improved.

第1〜4実施形態において、基準角加速度算出部53にトルク指令値が入力される前に、トルク指令値の位相を遅らせる処理を行う位相補償部55を有する。 In the first to fourth embodiments, the phase compensation unit 55 is provided to perform a process of delaying the phase of the torque command value before the torque command value is input to the reference angular acceleration calculation unit 53.

通信による遅れやインバータの電流制御による遅れにより、現在指示しているトルク指令値から推定される旋回運動(基準角加速度ReferAcc)と、現在検出している旋回運動(実角加速度ActAcc)との間の時間軸のずれが発生する。しかし、このように、トルク指令値の位相を遅らせる処理によってこの時間軸のずれを補償することができ、両者の時間軸を合わせて制御の精度を向上させることが可能となる。 Between the turning motion estimated from the torque command value currently instructed (reference angular acceleration ReferAcc) and the currently detected turning motion (real angular acceleration ActAcc) due to the delay due to communication or the delay due to the current control of the inverter. Time axis shift occurs. However, in this way, it is possible to compensate for the deviation of the time axis by the process of delaying the phase of the torque command value, and it is possible to improve the accuracy of control by aligning both time axes.

以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above with reference to the drawings, it should be considered that the specific configuration is not limited to these embodiments. The scope of the present disclosure is shown not only by the description of the above-described embodiment but also by the scope of claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。 It is possible to adopt the structure adopted in each of the above embodiments in any other embodiment.

1 バックホー(建設機械)
11 下部走行体
12 作業機
13 上部旋回体
131c 作業操作レバー(操作部)
134 電動旋回モータ
31 インバータ(回転速度取得部)
50 トルク指令値生成部
51 重力補償トルク算出部
52 イナーシャ取得部
53 補正部
55 位相補償部
57 基準角加速度算出部
60 旋回半径取得部
61 位置検出用センサ
62 旋回半径算出部
70 積載重量取得部
71 重量計測用センサ
72 積載重量算出部

1 Backhoe (construction machinery)
11 Lower traveling body 12 Working machine 13 Upper turning body 131c Work operation lever (operation unit)
134 Electric swivel motor 31 Inverter (rotation speed acquisition unit)
50 Torque command value generation unit 51 Gravity compensation torque calculation unit 52 Inertia acquisition unit 53 Correction unit 55 Phase compensation unit 57 Reference angular acceleration calculation unit 60 Swing radius acquisition unit 61 Position detection sensor 62 Swing radius calculation unit 70 Loading weight acquisition unit 71 Weight measurement sensor 72 Load weight calculation unit

Claims (7)

作業機を有する上部旋回体と、
旋回軸を介して前記上部旋回体を旋回可能に支持する下部走行体と、
前記上部旋回体を旋回させる電動旋回モータと、
前記上部旋回体の回転速度を表す値を取得する回転速度取得部と、
操作部の操作量に応じて前記電動旋回モータに対するトルク指令値を出力するトルク指令値生成部と、
前記作業機の旋回半径を取得する旋回半径取得部と、
前記作業機の積載重量を取得する積載重量取得部と、
前記旋回半径及び前記積載重量に基づき、イナーシャの逆数を表す値を取得するイナーシャ取得部と、
トルク指令と、前記イナーシャの逆数とに基づき、前記トルク指令値で前記電動旋回モータが駆動した際に発生すべき基準角加速度を算出する基準角加速度算出部と、
前記回転速度から求まる実角加速度と前記基準角加速度との偏差に基づき、重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を補償するための重力補償トルクを算出する重力補償トルク算出部と、
重力による旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すように、前記トルク指令値を前記重力補償トルクで補正する補正部と、
を備える、建設機械。
An upper swivel body with a working machine and
A lower traveling body that rotatably supports the upper swivel body via a swivel shaft, and a lower traveling body.
An electric swivel motor that swivels the upper swivel body and
A rotation speed acquisition unit that acquires a value representing the rotation speed of the upper swing body, and a rotation speed acquisition unit.
A torque command value generator that outputs a torque command value to the electric swivel motor according to the amount of operation of the operation unit, and a torque command value generation unit.
A turning radius acquisition unit that acquires the turning radius of the work machine, and
A load weight acquisition unit that acquires the load weight of the work machine,
An inertia acquisition unit that acquires a value representing the reciprocal of the inertia based on the turning radius and the load weight.
A reference angular acceleration calculation unit that calculates a reference angular acceleration that should be generated when the electric swing motor is driven by the torque command value based on the torque command and the reciprocal of the inertia.
A gravity compensation torque calculation unit that calculates a gravity compensation torque for compensating for a torque component generated around the turning axis by gravity based on the deviation between the real angular acceleration obtained from the rotation speed and the reference angular acceleration.
A correction unit that corrects the torque command value with the gravity compensation torque so as to cancel the torque component generated around the turning axis due to gravity.
With construction machinery.
前記積載重量取得部は、予め設定された値を前記積載重量として取得する、請求項1に記載の建設機械。 The construction machine according to claim 1, wherein the load weight acquisition unit acquires a preset value as the load weight. 前記旋回半径取得部は、予め設定された値を前記旋回半径として取得する、請求項1に記載の建設機械。 The construction machine according to claim 1, wherein the turning radius acquisition unit acquires a preset value as the turning radius. 前記作業機は、前記上部旋回体に回動可能に支持されるブームと、前記ブームに回動可能に支持されるアームと、を有し、
前記旋回半径取得部は、前記アーム及び前記ブームの前記上部旋回体に対する位置関係を検出するための位置検出用センサと、前記位置検出用センサの検出結果に基づいて旋回半径を算出する旋回半径算出部と、を有する、請求項1又は2に記載の建設機械。
The working machine has a boom rotatably supported by the upper swing body and an arm rotatably supported by the boom.
The turning radius acquisition unit calculates a turning radius by calculating a turning radius based on a position detection sensor for detecting the positional relationship between the arm and the boom with respect to the upper swinging body and the detection result of the position detecting sensor. The construction machine according to claim 1 or 2, which has a part and a portion.
前記積載重量取得部は、重量を計測するための重量計測用センサと、前記重量計測用センサの検出結果に基づいて積載重量を算出する積載重量算出部と、を有する、請求項1又は3に記載の建設機械。 The load weight acquisition unit includes a weight measurement sensor for measuring the weight and a load weight calculation unit for calculating the load weight based on the detection result of the weight measurement sensor, according to claim 1 or 3. Described construction machinery. 前記重力補償トルク算出部は、前回算出した前記重力補償トルクに対し、前記偏差に基づく値を累積的に積算する学習処理を実行することで、前記重力補償トルクを新たに算出する、請求項1〜5のいずれかに記載の建設機械。 The gravity compensation torque calculation unit newly calculates the gravity compensation torque by executing a learning process for accumulating a value based on the deviation with respect to the gravity compensation torque calculated last time. The construction machine according to any one of ~ 5. 前記基準角加速度算出部に前記トルク指令値が入力される前に、前記トルク指令値の位相を遅らせる処理を行う位相補償部を有する、請求項1〜6のいずれかに記載の建設機械。

The construction machine according to any one of claims 1 to 6, further comprising a phase compensating unit that performs a process of delaying the phase of the torque command value before the torque command value is input to the reference angular acceleration calculation unit.

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