KR101379970B1

KR101379970B1 - 작업 기계의 선회 제어 장치

Info

Publication number: KR101379970B1
Application number: KR1020127001594A
Authority: KR
Inventors: 쯔또무 우다가와
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2014-04-01
Also published as: JP5356521B2; EP2447423A1; US8818649B2; EP2447423B1; WO2010150846A1; KR20120039651A; CN102803621A; EP2447423A4; JPWO2010150846A1; US20120101696A1

Abstract

본 발명은, 작업 장치의 작업 자세 혹은 작업 부하를 고려한 선회 제어를 실현시킬 수 있는 작업 기계의 선회 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 해결하기 위하여, 선회 모터(11)의 실제 회전수를 검출하는 실제 회전수 검출기(28)와, 선회 모터(11)를 조작하는 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 목표 회전수와 실제 회전수 검출기(28)로부터 출력된 실제 회전수의 편차를 제로로 하도록, 선회 모터(11)를 구동하는 구동 장치(12)의 구동 토크를 제어하는 컨트롤러(15)를 구비하는 동시에, 작업 장치(5)의 작업 자세 및 작업 부하에 따라, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 목표 회전수를 보정하는 스트로크 센서(18), 압력 센서(21), 보정값 지시기(25), 함수 발생기(19, 22), 제1 연산 수단(20), 제2 연산 수단(23), 제3 연산 수단(26), 제1 선택 수단(24), 제2 선택 수단(27), 신호 검출기(28), 보정값 연산기(29) 및 감산기(30)를 포함하는 보정 수단을 구비하고 있다.

Description

작업 기계의 선회 제어 장치{ROTATION CONTROL DEVICE FOR WORKING MACHINE}

본 발명은, 선회 모터에 의해 선회하는 선회체 및 이 선회체에 설치되는 작업 장치를 갖는 유압 셔블 등의 작업 기계의 선회 제어 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 종래 기술로서, 특허문헌 1, 2에 기재되는 것이 있다. 이들의 특허문헌 1 혹은 특허문헌 2에는, 선회체와, 이 선회체에 설치되는 붐, 아암 등을 포함하는 작업 장치와, 선회체를 선회시키는 전동 모터로 이루어지는 선회 모터와, 이 선회 모터를 구동하는 구동 장치와, 조작량에 따른 값의 선회 모터의 목표 회전수를 출력하는 선회용 조작 장치를 갖는 유압 셔블, 즉 작업 기계에 구비되는 선회 제어 장치가 개시되어 있다. 이들 특허문헌 1, 2에 기재되는 선회 제어 장치는, 선회 모터의 실제 회전수를 검출하는 실제 회전수 검출기와, 선회용 조작 장치로부터 출력된 목표 회전수와 실제 회전수 검출기로부터 출력된 실제 회전수의 편차를 제로로 하도록, 구동 장치의 구동 토크를 제어하는 제어 수단을 구비하고 있다. 이 구성에 의해, 선회 모터의 회전수, 즉 선회체의 선회 속도가, 선회용 조작 장치의 조작량에 따라 출력되는 목표 회전수, 즉 목표 선회 속도에 상당한 것이 되도록, 구동 장치의 구동 토크가 제어 수단에 의해 제어된다.

일본 특허 공개 제2001-10783호 공보 일본 특허 공개 제2003-33063호 공보

상술한 특허문헌 1, 2에 기재하는 종래 기술은, 목표 회전수, 즉 목표 선회 속도에, 선회 모터의 실제 회전수, 즉 실제 선회 속도가 추종하는 제어성이 좋은 선회 시스템이 구성되어 있다. 그러나, 예를 들어 유압 셔블 등의 작업 기계에 있어서는, 항상 정확하게 선회용 조작 장치의 조작량에 높은 정밀도로 대응시킨 선회 속도로, 운전실이 구비되는 선회체를 선회시키는 것이 좋다고 할 수 없는 경우가 있다.

예를 들어 유압 셔블의 프론트 작업기 등의 작업 장치의 자세에 따라서는, 선회체의 관성 모멘트가 크게 변동하고, 그에 따라 가속감이 상이한 경우가 있다. 또한, 작업 장치에 의해 행하여지는 양중 화물 작업 시에, 양중 화물의 하중, 즉 작업 부하의 차이에 따라서도 가속감이 상이한 경우가 있다. 이러한 가속감이 크게 바뀌는 상황에 있어서는, 예를 들어 선회용 조작 장치의 조작 레버가 크게 조작되었을 때나 급조작되었을 때에는, 목표 회전수에 대한 구동 토크가 급격하게 상승되는 것이기 때문에 상술한 종래 기술에서와 같이 선회용 조작 장치의 조작량에 높은 정밀도로 대응시킨 선회 속도로 선회체가 선회한 경우에는, 선회 속도가 지나치게 빨라져, 기동 시에 쇼크가 발생하여 선회체에 설치된 운전실의 내부의 선회용 조작 장치를 조작하는 오퍼레이터가 위화감을 느껴, 조작성이 나빠지거나, 혹은 작업 장치에 의해 실시되는 양중 화물 작업 시에 양중 화물의 흔들림이 커져 작업성의 열화를 초래하거나 하는 경우가 있다.

본 발명은, 이러한 종래 기술에 있어서의 실상황으로 이루어진 것이며, 그 목적은 작업 장치의 작업 자세 혹은 작업 부하를 고려한 선회 제어를 실현시킬 수 있는 작업 기계의 선회 제어 장치를 제공하는 데 있다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 작업 기계의 선회 제어 장치는, 선회체와, 이 선회체에 설치되는 작업 장치와, 상기 선회체를 선회시키는 선회 모터와, 이 선회 모터를 구동하는 구동 장치와, 조작량에 따른 값의 상기 선회 모터의 목표 회전수를 출력하는 선회용 조작 장치를 갖는 작업 기계에 설치되고, 상기 선회 모터의 실제 회전수를 검출하는 실제 회전수 검출기와, 상기 선회용 조작 장치로부터 출력된 목표 회전수와 상기 실제 회전수 검출기로부터 출력된 실제 회전수의 편차를 제로로 하도록, 상기 구동 장치의 구동 토크를 제어하는 제어 수단을 구비한 작업 기계의 선회제 장치에 있어서,

상기 선회용 조작 장치로부터 출력되는 상기 목표 회전수를, 상기 작업 장치의 작업 자세 및 작업 부하 중 적어도 한쪽에 따라 보정된 상기 구동 장치의 구동 토크에 기초하여 보정하는 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

이렇게 구성한 본 발명은, 선회용 조작 장치의 조작에 따라 출력되는 선회 모터의 목표 회전수와, 실제 회전수 검출기에 의해 검출되는 실제 회전수의 편차가 제로로 되도록, 선회 모터를 구동하는 구동 장치의 구동 토크가 제어 수단에 의해 제어되는 방식을 유지하면서도, 보정 수단에 의해, 작업 장치의 작업 자세 및 작업 부하 중 적어도 한쪽에 따라 선회용 조작 장치로부터 출력되는 선회 모터의 목표 회전수가 보정되므로, 선회 모터를 구동하는 구동 장치의 구동 토크는 작업 장치의 작업 자세 혹은 작업 부하가 고려된 구동 토크가 된다. 따라서, 이 구동 장치의 구동 토크로 구동되는 선회 모터의 선회 속도 제어를, 작업 장치의 작업 자세 혹은 작업 부하를 고려한 제어로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 작업 기계의 선회 제어 장치는, 상기 발명에 있어서,

상기 보정 수단은, 또한 상기 실제 회전수 검출기에 의해 검출되는 상기 선회 모터의 실제 회전수에 기초하여 상기 목표 회전수를 보정하는 것을 특징으로 하고 있다.

이렇게 구성한 본 발명은, 선회용 조작 장치의 조작에 따라서 출력되는 선회 모터의 목표 회전수를, 상기 구동 장치의 구동 토크에 기초하는 보정값과, 실제 회전수 검출기에 의해 검출되는 실제 회전수에 기초하는 보정값에 의해 보정함으로써 선회 모터 기동 시의 쇼크 또는 정지 시의 속도의 변동에 기초하는 진동을 효율적으로 억제할 수 있어, 보다 안정된 제어로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 작업 기계의 선회 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 구동 장치의 구동 토크에 상당하는 신호값을 검출하는 신호 검출기를 구비하고, 상기 보정 수단은, 상기 작업 자세를 검출하는 작업 자세 검출기와, 이 작업 자세 검출기에 의해 검출된 작업 자세에 따른 크기의 계수를 연산하는 제1 연산 수단의 조합 및 상기 작업 부하를 검출하는 작업 부하 검출기와, 이 작업 부하 검출기에 의해 검출된 작업 부하에 따른 크기의 계수를 연산하는 제2 연산 수단의 조합 중 적어도 한쪽의 조합을 포함함과 함께, 상기 신호 검출기로부터 출력된 신호값과, 상기 제1 연산 수단 또는 상기 제2 연산 수단으로부터 출력된 상기 계수를 승산하고, 상기 목표 회전수를 보정하는 보정값을 출력하는 보정값 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 관한 작업 기계의 선회 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 작업 자세 검출기는, 상기 작업 장치의 작업 반경을 검출하기 위한 것이고, 상기 제1 연산 수단은, 상기 작업 반경이 작을 때에는 큰 값의 상기 계수를 산출하고, 상기 작업 반경이 클 때에는 작은 값의 상기 계수를 산출하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 관한 작업 기계의 선회 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 제2 연산 수단은, 상기 작업 부하가 작을 때에는 큰 값의 상기 계수를 산출하고, 상기 작업 부하가 클 때에는 작은 값의 상기 계수를 산출하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 관한 작업 기계의 선회 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 선회용 조작 장치로부터 출력된 상기 목표 회전수를 보정하기 위한 설정값을 수동 조작에 의해 출력 가능한 보정값 지시기와, 이 보정값 지시기로부터 출력된 설정값의 크기에 따른 계수를 연산하는 제3 연산 수단을 구비하고, 상기 보정값 연산기는, 상기 보정값 지시기가 수동 조작되었을 때에 상기 제3 연산 수단에 의해 산출된 계수에 기초하여 구한 보정값을 출력하는 것을 특징으로 하고 있다. 　

본 발명은, 선회용 조작 장치로부터 출력된 목표 회전수에 따른 실제 회전수가 되도록, 선회 모터를 구동하는 구동 장치의 구동 토크를 제어하는 제어 수단을 구비한 것에 있어서, 선회용 조작 장치로부터 출력되는 목표 회전수를 작업 장치의 작업 자세 및 작업 부하 중 적어도 한쪽에 따라서 보정된 구동 장치의 구동 토크에 기초하여 보정하는 보정 수단을 구비한 점에서, 선회용 조작 장치의 조작에 따라서 출력되는 선회 모터의 목표 회전수에, 실제 회전수가 추종하는 제어 방식을 유지하면서도, 작업 장치의 작업 자세 혹은 작업 부하를 고려한 선회 제어를 실현시킬 수 있다. 이에 의해, 선회체 상에 있어서 선회용 조작 장치를 조작하는 오퍼레이터의 조작성 및 작업 장치에 의해 실시되는 작업의 작업성을 작업의 실상에 맞는 것으로 할 수 있어, 이들 오퍼레이터의 조작성 및 작업 장치에 의한 작업성을 종래보다 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 선회 제어 장치가 구비되는 작업 기계의 일례로서 든 유압 셔블을 도시하는 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 유압 셔블에 구비되는 본 발명에 관한 선회 제어 장치의 일 실시 형태를 도시하는 회로 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시하는 일 실시 형태에 구비되는 컨트롤러에 있어서의 주요부 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 관한 선회 제어 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 회로 블록도이다.
도 5는 본 발명에 관한 선회 제어 장치의 또 다른 실시 형태를 도시하는 회로 블록도이다.

이하, 본 발명에 관한 작업 기계의 선회 제어 장치의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 선회 제어 장치가 구비되는 작업 기계의 일례로서 든 유압 셔블을 도시하는 측면도이다.

이 도 1에 도시하는 유압 셔블은, 주행체(1)와, 이 주행체(1) 상에 배치되는 선회체(2)와, 이 선회체(2)에 설치되는 프론트 작업기, 즉 작업 장치(3)를 구비하고 있다. 작업 장치(3)는, 선회체(2)에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치되는 붐(4)과, 이 붐(4)에 회동 가능하게 설치되는 아암(5)과, 이 아암(5)에 회동 가능하게 설치되는 버킷(6)을 포함하고 있다. 또한, 이 작업 장치(3)는, 붐(4)을 작동시키는 붐 실린더(7), 아암(5)을 작동시키는 아암 실린더(8) 및 버킷(6)을 작동시키는 버킷 실린더(9) 등의 유압 실린더를 포함하고 있다. 선회체(10) 상의 전방측 위치에는 운전실(10)을 설치하고 있다.

도 2는 도 1에 도시하는 유압 셔블에 구비되는 본 발명에 관한 선회 제어 장치의 일 실시 형태를 도시하는 회로 블록도이다.

이 도 2에 도시한 바와 같이, 상술한 유압 셔블에는, 선회체(2)를 선회시키는 전동 모터로 이루어지는 선회 모터(11)와, 이 선회 모터(11)를 구동하는 인버터, 즉 구동 장치(12)와, 운전실(10) 내에 배치되고, 조작량에 따른 값의 선회 모터(11)의 목표 회전수를 출력하는 선회용 조작 장치(13)도 구비하고 있다.

본 실시 형태에 관한 선회 제어 장치는, 선회 모터(11)의 실제 회전수를 검출하는 실제 회전수 검출기(14)와, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력된 선회 모터(11)의 목표 회전수와 실제 회전수 검출기(14)로부터 출력된 실제 회전수의 편차를 제로로 하도록, 선회 모터(11)를 구동하는 구동 장치(12)의 구동 토크를 제어하는 제어 수단, 즉 컨트롤러(15)를 구비하고 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 선회 제어 장치는, 작업 장치(3)의 작업 자세 및 작업 부하 중 적어도 한쪽에 따라, 예를 들어 이들 작업 자세와 작업 부하의 양쪽에 따라, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 선회 모터(11)의 목표 회전수를 보정하는 보정 수단을 구비하고 있다. 또한, 선회 모터(11)를 구동하는 구동 장치(12)의 구동 토크를 검출하기 위해, 구동 토크에 상당하는 신호값을 검출하여, 컨트롤러(15)에 출력하는 신호 검출기(28)를 구비하고 있다.

상술한 보정 수단은, 작업 자세를 검출하는 작업 자세 검출기와, 이 작업 자세 검출기에 의해 검출된 작업 자세에 따른 크기의 계수를 연산하는 제1 연산 수단(20)의 조합 및 작업 부하를 검출하는 작업 부하 검출기와, 이 작업 부하 검출기에 의해 검출된 작업 부하에 따른 크기의 비례 계수를 연산하는 제2 연산 수단(23)의 조합 중 적어도 한쪽, 예를 들어 본 실시 형태의 경우에는 양쪽의 조합을 포함하고 있다. 상술한 작업 자세 검출기는, 예를 들어 작업 장치(3)의 작업 반경을 검출하기 위한 것이며, 작업 장치(3)에 포함되는 붐(4)을 작동시키는 붐 실린더(18)의 스트로크를 검출하여 컨트롤러(15)에 출력하는 스트로크 센서(18)로 이루어져 있다. 상술한 부하 검출기는, 예를 들어 붐 실린더(7)의 보텀 압력을 검출하여, 컨트롤러(15)에 출력하는 압력 센서(21)로 이루어져 있다.

컨트롤러(15)에는, 미리 붐 실린더(7)의 실린더 스트로크와, 작업 장치(3)의 작업 반경의 관계가 설정되고, 스트로크 센서(18)로부터 출력되는 신호에 상응하는 작업 반경을 제1 연산 수단(20)에 출력하는 함수 발생기(19)를 설치하고 있다. 또한, 미리 붐 실린더(7)의 보텀 압력과 작업 부하의 관계가 설정되고, 압력 센서(21)로부터 출력되는 신호에 상응하는 작업 부하를 제2 연산 수단(23)에 출력하는 함수 발생기(22)를 설치하고 있다.

상기 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 연산 수단(20)은, 작업 장치(3)의 작업 반경이 작을 때에는 큰 값의 계수, 즉 게인 K1을 산출하고, 작업 반경이 클 때에는 작은 값의 계수, 즉 게인 K1을 산출하고, 그 게인 K1을 출력하는 것으로 이루어져 있다. 제2 연산 수단(23)은, 작업 부하가 작을 때에는 큰 값의 비례 계수, 즉 게인 K2를 산출하고, 작업 부하가 클 때에는 작은 값의 비례 계수, 즉 게인 K2를 산출하고, 그 게인 K2를 출력하는 것으로 이루어져 있다. 또한, 컨트롤러(15)는, 제1 연산 수단(20)으로부터 출력된 게인 K1과, 제2 연산 수단(23)으로부터 출력된 게인 K2 중 큰 쪽의 게인을 선택하여 출력하는 제1 선택 수단(24)을 구비하고 있다.

또한, 본 실시 형태는, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 목표 회전수를 보정하기 위한 설정값을 수동 조작에 의해 출력 가능한 보정값 지시기(25)를, 예를 들어 운전실(10) 내에 설치하고 있다. 컨트롤러(15) 내에는, 보정값 지시기(25)로부터 출력된 설정값의 크기에 따른 비례 계수, 즉 설정값이 커지는 것에 따라 큰 값이 되는 게인 K3을 산출하여, 출력하는 제3 연산 수단(26)을 설치하고 있다.

또한, 컨트롤러(15) 내에는, 제1 선택 수단(24)으로부터 출력된 게인 K1 혹은 게인 K2와, 제3 연산 수단(26)으로부터 출력된 게인 K3 중 해당하는 게인을 선택하여 게인 Kt로서 출력하는 제2 선택 수단(27)을 설치하고 있다. 이 제2 선택 수단(27)은, 예를 들어 제3 연산 수단(26)으로부터 게인 K3이 출력되어 있을 때에는, 이 게인 K3을 우선적으로 출력한다. 제3 연산 수단(26)으로부터 게인 K3이 출력되어 있지 않을 때에는, 제1 선택 수단(24)으로부터 출력되어 있는 게인 K1 또는 게인 K2 중 해당하는 게인을 출력한다. 또한, 예를 들어 컨트롤러(15) 내에는, 보정값 지시기(25)로부터 제3 연산 수단(26)에 설정값이 입력되어 있는지의 여부를 판단하는, 도시하지 않은 판단 수단도 설치되어 있다.

또한, 컨트롤러(15) 내에는, 상술한 신호 검출기(28)로부터 출력되는 선회 모터(11)를 구동하는 구동 장치(12)의 구동 토크에 상당하는 신호값과, 제2 선택 수단(27)으로부터 출력되는 게인 Kt, 즉 제1 연산 수단(20) 또는 제2 연산 수단(23)으로부터 출력된 계수인 게인 K1, K2 중 해당하는 게인을 승산하고, 혹은 상술한 신호값과 제3 연산 수단(26)으로부터 출력된 계수인 게인 K3을 승산하고, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력된 선회 모터(11)의 목표 회전수를 보정하는 보정값을 출력하는 보정값 연산기(29)를 구비하고 있다. 또한, 컨트롤러(15) 내에는, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력된 목표 회전수로부터, 보정값 연산기(29)로부터 출력된 보정값을 감산하는 감산기(30)를 구비하고 있다.

또한, 컨트롤러(15) 내에는, 감산기(30)로부터 출력되고 있는 보정된 목표 회전수와, 실제 회전수 검출기(14)에 의해 검출된 실제 회전수의 편차를 연산하는 감산기(16)와, 이 감산기(16)로부터 출력된 회전수에 상당하는 구동 토크를 구동 장치(12)에 출력하는 제어기(17)를 구비하고 있다. 이 제어기(17)는, 예를 들어 PI 제어를 행하는 것으로 이루어져 있지만, 이것을 대신하여 일반적인 비례 제어나 PID 제어를 행하는 것에 의해 구성해도 좋다.

도 3은 도 2에 도시하는 일 실시 형태에 구비되는 컨트롤러에 있어서의 주요부 처리 수순을 나타내는 흐름도이다. 상술한 바와 같이 구성한 본 실시 형태에 관한 선회 제어 장치의 동작을, 컨트롤러(15)에 있어서의 처리 동작을 중심으로 이하에 설명한다.

현재 예를 들어, 작업 장치(3)를 양중 화물 크레인으로서 사용하여, 양중 화물 작업을 실시하기 위해, 운전실(10) 내의 오퍼레이터가 선회용 조작 장치(13)를 조작한 것으로 한다. 이 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 선회 모터(11)의 목표 회전수와, 실제 회전수 검출기(14)에 의해 검출되는 선회 모터(11)의 실제 회전수의 편차가, 감산기(16)에 의해 감산되어, 이 편차가 제로로 되도록 제어기(17)로부터 구동 토크가 구동 장치(12)에 출력된다. 따라서, 기본적으로는 선회 모터(11)는, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 목표 회전수에 따른 회전수로 구동된다. 이 선회 모터(11)의 구동에 의해, 운전실(10)이 구비되어 있는 선회체(2)가 선회용 조작 장치(13)의 조작량에 따른 선회 속도로 선회하고, 작업 장치(3)를 통하여 양중 화물 작업이 실시된다. 단, 이 상태에 있어서는, 선회 모터(11)의 목표 회전수와 실제 회전수의 편차가 제로로 되도록 구동 토크가 구동 장치에 출력되기 때문에, 예를 들어 선회용 조작 장치(13)가 급조작되거나, 또는 큰 조작량으로 조작되었을 때에는, 목표 회전수와 실제 회전수의 편차가 커지기 때문에, 목표 회전수에 대한 구동 토크도 급격하면서도 크게 출력되어, 선회 모터의 기동 시에 큰 쇼크가 발생할 우려가 있다. 그로 인해, 이 목표 회전수를 구동 토크에 기초하여 이하와 같은 보정을 행한다.

이러한 양중 화물 작업 동안, 붐 실린더(7)의 보텀 압력이 압력 센서(21)에 의해 검출되고, 또한 붐 실린더(7)의 실린더 스트로크가 스트로크 센서(18)에 의해 검출된다. 컨트롤러(15)에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 함수 발생기(22)에 있어서, 압력 센서(21)에 의해 검출된 보텀 압력에 따른 작업 부하가 연산되고, 연산된 작업 부하가 제2 연산 수단(23)에 출력된다(수순 S1). 제2 연산 수단(23)에 있어서, 작업 부하에 따른 게인 K2가 산출되어, 제1 선택 수단(24)에 출력된다(수순 S2). 또한, 함수 발생기(19)에 있어서, 스트로크 센서(18)에 의해 검출된 실린더 스트로크에 따른 작업 반경이 연산되고, 연산된 작업 반경이 제1 연산 수단(20)에 출력된다(수순 S3). 제1 연산 수단(20)에 있어서, 작업 반경에 따른 게인 K1이 산출되어, 제1 선택 수단(24)에 출력된다(수순 S4). 제1 선택 수단(24)에서는, 제1 연산 수단(20)으로부터 출력된 게인 K1과, 제2 연산 수단(23)으로부터 출력된 게인 K2 중 큰 쪽의 게인을 선택하여, 제2 선택 수단(27)에 출력한다(수순 S5).

여기서, 컨트롤러(15)에 설치되는 도시하지 않은 판단 수단에 의해, 보정값 지시기(25)로부터의 설정값이 제3 연산 수단(26)에 입력되어 있는지의 여부가 판단된다(수순 S6). 보정값 지시기(25)로부터 설정값이 입력되지 않아, 이 판단이 '아니오'이면, 제1 선택 수단으로부터 출력된 게인 K1, K2 중 어느 하나가 해당하는 게인이 제2 선택 수단(27)으로부터 게인 Kt로서 보정값 연산기(29)에 출력된다(수순 S7). 또한, 보정값 지시기(25)로부터 설정값이 입력되어 있어, 수순 S6의 판단이 '예'이면, 제3 연산 수단(26)에 있어서, 보정 지시기(25)로부터 출력된 설정값에 따른 게인 K3이 산출되어, 제2 선택 수단(27)에 출력되고(수순 S8), 이 게인 K3이 제2 선택 수단(27)으로부터 게인 Kt로서 보정값 연산기(29)에 더 출력된다(수순 S9).

그 후, 보정값 연산기(29)에 있어서, 구동 장치(12)의 구동 토크에 상당하는 신호 검출기(28)의 신호값과, 상술한 바와 같이 하여 제2 선택 수단(27)으로부터 출력된 게인 Kt가 승산되어 보정값이 구해진다. 이 보정값이 감산기(30)에 출력되고, 이 감산기(30)에 있어서, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력된 목표 회전수로부터, 보정값 연산기(29)로부터 출력된 보정값이 감산되고, 그 보정된 목표 회전수가 감산기(16)에 출력된다. 이 감산기(16)에 있어서의 연산은 전술한 바와 같으며, 보정된 선회 모터(11)의 목표 회전수와, 실제 회전수 검출기(14)에 의해 검출되는 선회 모터(11)의 실제 회전수의 편차가, 이 감산기(16)에 의해 구해지고, 이 편차가 제로로 되도록 제어기(17)로부터 구동 토크가 구동 장치(12)에 출력된다.

상술한 양중 화물 작업의 경우, 양중 하중이 커서 압력 센서(21)에 의해 검출되는 보텀 압력이 높아지고, 함수 발생기(22)에 의해 구해지는 작업 부하가 큰 경우에는, 제2 연산 수단(23)에 의해 산출되는 게인 K2는 비교적 작은 값으로 된다. 가령 이 게인 K2가 제1 선택 수단(24), 제2 선택 수단(27)을 통하여 게인 Kt로서 보정값 연산기(29)에 출력되는 것으로 하면, 보정값 연산기(29)에 의해 산출되는 보정값은, 신호 검출기(28)로부터 출력되는 큰 작업 부하에 따른 큰 구동 토크에 상당하는 신호값과, 비교적 작은 게인 K2의 곱이 된다. 이에 의해, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 목표 회전수는, 이러한 큰 구동 토크에 상당하는 신호값과, 비교적 작은 게인 K2의 곱인 보정값만 감산되어, 선회용 조작 장치(13)의 조작 레버를 크게 조작해도, 선회 모터(11)의 회전수는 그다지 상승하지 않고, 이에 의해 선회체(2)의 선회 속도를 완만한 속도로 할 수 있다.

또한, 상술한 양중 화물의 작업에 있어서 양중 화물을 소정의 장소에 내려, 빈 짐이 되어 작업 장치(3)가 선회하는 경우에는, 양중 하중이 작아져 압력 센서(21)에 의해 검출되는 보텀 압력이 낮아진다. 따라서, 함수 발생기(22)에 의해 구해지는 작업 부하가 작아지고, 제2 연산 수단(23)에 의해 산출되는 게인 K2는 큰 값으로 된다. 가령 이 게인 K2가 제1 선택 수단(24), 제2 선택 수단(27)을 통하여 게인 Kt로서 보정값 연산기(29)에 출력되는 것으로 하면, 보정값 연산기(29)에 의해 산출되는 보정값은, 신호 검출기(28)로부터 출력되는 작은 작업 부하에 따른 작은 구동 토크에 상당하는 신호값과, 큰 게인 K2의 곱이 된다. 이에 의해, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 목표 회전수는, 이러한 작은 구동 토크에 상당하는 신호값과 큰 게인 K2의 곱인 보정값만 감산되어, 선회용 조작 장치(13)의 조작 레버를 크게 조작해도, 상술한 바와 같이 양중 화물의 하중이 큰 경우와 마찬가지로, 선회 모터(11)의 회전수는 그다지 상승하지 않고, 이에 의해 선회체(2)의 선회 속도를 완만한 속도로 할 수 있다. 즉, 양중 하중이 큰 양중 화물을 낚아 올려 행하여지는 선회체(2)의 선회 속도와, 빈 짐 현수 시의 선회체(2)의 선회 속도를, 그다지 변화시키지 않도록 하여, 오퍼레이터에 위화감을 주지 않고 양중 화물의 작업을 실시시킬 수 있다.

이와 같이, 선회용 조작 장치(13)가 크게 조작되어도, 선회 모터(11)는 보정된 선회 모터(11)의 목표 회전수에 상응하는 억제 기미가 보이는 회전수로 회전하여, 선회체(2)는 보정된 목표 회전수에 따른 속도 변화가 완만한 선회 속도로 원활하게 선회하고, 이 선회를 통하여 작업 장치(3)에 의한 빈 짐 현수를 포함하는 양중 화물의 작업을, 양중 화물에 큰 흔들림을 발생시키지 않도록 하여 실시할 수 있다.

또한 예를 들어, 상술한 양중 화물 작업과는 달리, 작업 장치(5)의 반경을 크게 하여 행하여지는 굴착 작업 등을 행할 때의 선회 시에, 스트로크 센서(18)에 의해 검출되는 실린더 스트로크가 커서, 함수 발생기(19)에 의해 구해지는 작업 반경이 큰 경우에는, 제1 연산 수단(20)에 의해 산출되는 게인 K1은 비교적 작은 값으로 된다. 가령 이 게인 K1이 제1 선택 수단(24), 제2 선택 수단(27)을 통하여 게인 Kt로서 보정값 연산기(29)에 출력되는 것으로 하면, 보정값 연산기(29)에 의해 산출되는 보정값은, 신호 검출기(28)로부터 출력되는 큰 작업 반경에 따른 큰 구동 토크에 상당하는 신호값과, 비교적 작은 게인 K1의 곱이 된다. 따라서, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 목표 회전수는, 이러한 큰 구동 토크에 상당하는 신호값과, 비교적 작은 게인 K1의 곱인 보정값만 감산되어, 선회용 조작 장치(13)의 조작 레버를 크게 조작해도, 선회 모터(11)의 회전수는 그다지 상승하지 않고, 이에 의해 선회체(2)의 선회 속도를 완만한 속도로 할 수 있다.

또한, 작업 부하가 상술한 바와 동등하며, 작업 장치(5)의 반경을 작게 하여 행하여지는 굴착 작업 등을 행할 때의 선회 시에, 스트로크 센서(18)에 의해 검출되는 실린더 스트로크가 작아, 함수 발생기(19)에 의해 구해지는 작업 반경이 작은 경우에는, 제1 연산 수단(20)에 의해 산출되는 게인 K1은 큰 값으로 된다. 가령 이 게인 K1이 제1 선택 수단(24), 제2 선택 수단(27)을 통하여 게인 Kt로서 보정값 연산기(29)에 출력되는 것으로 하면, 보정값 연산기(29)에 의해 산출되는 보정값은, 신호 검출기(28)로부터 출력되는 작은 작업 반경에 따른 작은 구동 토크에 상당하는 신호값과, 큰 게인 K1의 곱으로 된다. 따라서, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 목표 회전수는, 이러한 작은 구동 토크에 상당하는 신호값과, 큰 게인 K1의 곱인 보정값만 감산되어, 선회용 조작 장치(13)의 조작 레버를 크게 조작해도, 선회 모터(11)의 회전수는 그다지 상승하지 않고, 이에 의해 선회체(2)의 선회 속도를 완만한 속도로 할 수 있다. 즉, 작업 장치(3)의 작업 반경이 커지는 굴착 작업 등에 있어서의 선회체(2)의 선회 속도와, 작업 장치(3)의 작업 반경이 작아지는 굴착 작업 등에 있어서의 선회체(2)의 선회 속도를, 그다지 변화시키지 않도록 하여 오퍼레이터에 위화감을 부여하지 않고 굴착 작업 등을 실시시킬 수 있다.

이와 같이, 선회용 조작 장치(13)가 크게 조작되어도, 선회 모터(11)는, 보정된 선회 모터(11)의 목표 회전수에 상응하는 억제 기미가 보이는 회전수로 회전하여, 선회체(2)는 보정된 목표 회전수에 따른 속도 변화가 완만한 선회 속도로 원활하게 선회하고, 이 선회를 통하여 작업 장치(3)에 의한 굴착 작업 등을, 작업 장치(5) 및 선회체(2)에 큰 진동 등을 발생시키지 않고 실시할 수 있다.

또한, 보정값 지시기(25)가 오퍼레이터에 의해 조작된 경우에는, 상술한 바와 같이 보정값 지시기(25)로부터 출력되는 설정값에 따른 게인 K3이 보정값 연산기(29)에 부여되므로, 선회용 조작 장치(13)의 조작량과 선회체(2)의 선회 속도의 관계를 오퍼레이터가 원하는 바대로 유지할 수 있다.

이렇게 구성한 본 실시 형태에 관한 선회 제어 장치는, 선회용 조작 장치(13)의 조작에 따라 출력되는 선회 모터(11)의 목표 회전수와, 실제 회전수 검출기(14)에 의해 검출되는 실제 회전수의 편차가 제로로 되도록, 선회 모터(11)를 구동하는 구동 장치(12)의 구동 토크가 컨트롤러(15)에 의해 제어되는 방식을 유지하면서도, 제1 연산 수단(20), 제2 연산 수단(23), 제3 연산 수단(26) 및 보정값 연산기(29) 등을 포함하는 보정 수단에 의해, 작업 장치(3)의 작업 반경 및 작업 부하에 따라 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 목표 회전수가 보정되므로, 선회 모터(11)를 구동하는 구동 장치(12)의 구동 토크는 작업 장치(3)의 작업 반경 및 작업 부하가 고려된 구동 토크가 된다. 따라서, 이 구동 장치(12)의 구동 토크로 구동되는 선회 모터(11)의 선회 속도 제어를, 작업 장치(3)의 작업 반경 및 작업 부하를 고려한 제어로 할 수 있다. 이에 의해, 선회체(2) 상에 있어서 선회용 조작 장치(13)를 조작하는 오퍼레이터의 조작성 및 작업 장치(3)에 의해 실시되는 작업의 작업성을, 작업의 실상에 맞는 것으로 할 수 있어, 이들 오퍼레이터의 조작성 및 작업 장치(3)에 의한 작업성을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명에 관한 선회 제어 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 회로 블록도이다. 이 다른 실시 형태는, 보정값 연산기(29)의 전후, 예를 들어 보정기 연산기(29)와 감산기(30) 사이에, 경사지에서의 작업 시나, 바람을 받고 있는 상태에서 행하여지는 작업 시 등에 발생하는 정상 부하에 의한 영향을 제거하기 위해, 정상 부하 성분을 제거하는 고역 통과 필터(31)를 설치한 구성으로 하고 있다. 그 밖의 구성에 대해서는, 상술한 실시 형태와 동등하다.

이렇게 구성한 다른 실시 형태에 따르면, 경사지에서의 작업 시나, 바람을 받고 있는 상태에서 행하여지는 작업 등에 발생하는 정상 부하를 제거할 수 있으므로, 선회용 조작 장치(13)로부터 출력되는 목표 회전수의 보다 정밀도가 높은 보정을 실현할 수 있어, 선회용 조작 장치(5)의 조작량에 대한 선회체(2)의 선회 속도의 제어, 즉 오퍼레이터의 조작성 및 작업 장치(3)에 의한 작업성을 보다 우수한 것으로 할 수 있다.

도 5는, 본 발명에 관한 선회 제어 장치의 또 다른 실시 형태를 도시하는 회로 블록도이다. 이 또 다른 실시 형태는, 보정값 연산기(29)의 전후, 예를 들어 보정값 연산기(29)와 감산기(30) 사이에 가산기(32)를 설치하고, 또한 실제 회전수 검출기(14)에 의해 검출되는 실제 회전수에 제4 연산 수단(33)에 의해 연산되는 게인 Kv를 보정값 연산기(34)에 의해 곱하여 다른 보정값을 다시 산출하고, 가산기(32)에 의해 이 산출되는 다른 보정값과, 보정값 연산기(29)에 의해 산출된 보정값을 가산함으로써 새로운 보정값을 산출하는 것이다. 여기서 제4 연산 수단(33)에 의해 연산되는 게인 Kv는, 예를 들어 제2 선택 수단(27)으로부터 출력되는 게인 Kt에 따라 커지는 게인 Kv를 설정하는 것이다. 그 밖의 구성에 대해서는, 상술한 도 2에 도시하는 실시 형태와 동등하다. 이에 의해 감산기(30)에 의해 감산되는 새로운 보정값은, 실제의 선회 모터(11)의 회전 상태에 따른 것으로 할 수 있어, 선회 모터(11)의 기동 시 또는 정지 시의 쇼크나 진동을 더 효과적으로 억제(쇠퇴)시킬 수 있다. 또한, 도 4에 도시하는 보정기 연산기(29)와 고역 통과 필터(31) 사이에, 가산기(32)를 설치하여 보정값 연산기(34)에 의해 산출되는 보정값을 가산할 수도 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제4 연산 수단(33)은, 제2 선택 수단(27)에 의해 선택된 게인 Kt에 기초하여 게인 Kv를 산출하도록 했지만, 제1 연산 수단(20), 제2 연산 수단(23), 제3 연산 수단(26)에 의해 각각 산출되는 게인 K1, K2, K3에 기초하여 게인 Kv를 산출할 수도 있다.

2: 선회체
3: 작업 장치
4: 붐
7: 붐 실린더(유압 실린더)
10: 운전실
11: 선회 모터
12: 구동 장치
13: 선회용 조작 장치
14: 실제 회전수 검출기
15: 컨트롤러(제어 수단)
16: 감산기
17: 제어기
18: 스트로크 센서(작업 자세 검출기)
19: 함수 발생기
20: 제1 연산 수단
21: 압력 센서(작업 부하 검출기)
22: 함수 발생기
23: 제2 연산 수단
24: 제1 선택 수단
25: 보정값 지시기
26: 제3 연산 수단
27: 제2 선택 수단
28: 신호 검출기
29: 보정값 연산기
30: 감산기
31: 고역 통과 필터
32: 가산기
33: 제4 연산 수단
34: 보정값 연산기

Claims

선회체와, 이 선회체에 설치되는 작업 장치와, 상기 선회체를 선회시키는 선회 모터와, 이 선회 모터를 구동하는 구동 장치와, 조작량에 따른 값의 상기 선회 모터의 목표 회전수를 출력하는 선회용 조작 장치를 갖는 작업 기계에 설치되고, 상기 선회 모터의 실제 회전수를 검출하는 실제 회전수 검출기와, 상기 선회용 조작 장치로부터 출력된 목표 회전수와 상기 실제 회전수 검출기로부터 출력된 실제 회전수의 편차를 제로로 하도록, 상기 구동 장치의 구동 토크를 제어하는 제어 수단을 구비한 작업 기계의 선회 제어 장치에 있어서,
상기 선회용 조작 장치로부터 출력되는 상기 목표 회전수를, 상기 작업 장치의 작업 자세 및 작업 부하 중 적어도 한쪽에 따라서 보정된 상기 구동 장치의 구동 토크에 기초하여 보정하는 보정 수단을 구비함과 함께,
상기 구동 장치의 구동 토크에 상당하는 신호값을 검출하는 신호 검출기를 구비하고,
상기 보정 수단은, 상기 작업 자세를 검출하는 작업 자세 검출기와, 이 작업 자세 검출기에 의해 검출된 작업 자세에 따른 크기의 계수를 연산하는 제1 연산 수단의 조합 및 상기 작업 부하를 검출하는 작업 부하 검출기와, 이 작업 부하 검출기에 의해 검출된 작업 부하에 따른 크기의 계수를 연산하는 제2 연산 수단의 조합 중 적어도 한쪽의 조합을 포함함과 함께, 상기 신호 검출기로부터 출력된 신호값과, 상기 제1 연산 수단 또는 상기 제2 연산 수단으로부터 출력된 상기 계수를 승산하고, 상기 목표 회전수를 보정하는 보정값을 출력하는 보정값 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 선회 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 보정 수단은, 또한 상기 실제 회전수 검출기에 의해 검출되는 상기 선회 모터의 실제 회전수에 기초하여 상기 목표 회전수를 보정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 선회 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 연산 수단의 상기 작업 자세 검출기는, 상기 작업 장치의 작업 반경을 검출하기 위한 것이고, 상기 제1 연산 수단은, 상기 작업 반경이 작을 때에는 큰 값의 상기 계수를 산출하고, 상기 작업 반경이 클 때에는 작은 값의 상기 계수를 산출하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 선회 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 연산 수단은, 상기 작업 부하가 작을 때에는 큰 값의 상기 계수를 산출하고, 상기 작업 부하가 클 때에는 작은 값의 상기 계수를 산출하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 선회 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 선회용 조작 장치로부터 출력된 상기 목표 회전수를 보정하기 위한 설정값을 수동 조작에 의해 출력 가능한 보정값 지시기와, 이 보정값 지시기로부터 출력된 설정값의 크기에 따른 계수를 연산하는 제3 연산 수단을 구비하고, 상기 보정값 연산기는, 상기 보정값 지시기가 수동 조작되었을 때에 상기 제3 연산 수단에 의해 산출된 계수에 기초하여 구한 보정값을 출력하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 선회 제어 장치.
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