WO2005111322A1 - 旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械 - Google Patents

旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械 Download PDF

Info

Publication number
WO2005111322A1
WO2005111322A1 PCT/JP2005/008760 JP2005008760W WO2005111322A1 WO 2005111322 A1 WO2005111322 A1 WO 2005111322A1 JP 2005008760 W JP2005008760 W JP 2005008760W WO 2005111322 A1 WO2005111322 A1 WO 2005111322A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
turning
speed
control system
control device
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/008760
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jun Morinaga
Tadashi Kawaguchi
Hiroaki Inoue
Original Assignee
Komatsu Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd. filed Critical Komatsu Ltd.
Priority to GB0622620A priority Critical patent/GB2431248B/en
Priority to DE112005001057.0T priority patent/DE112005001057B4/de
Priority to KR1020067023791A priority patent/KR100888634B1/ko
Priority to JP2006513561A priority patent/JP4972404B2/ja
Priority to CN200580014677XA priority patent/CN1950574B/zh
Priority to US11/596,206 priority patent/US7615960B2/en
Publication of WO2005111322A1 publication Critical patent/WO2005111322A1/ja

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • E02F9/2058Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2062Control of propulsion units
    • E02F9/2075Control of propulsion units of the hybrid type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62Constructional features or details
    • B66C23/84Slewing gear
    • 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
    • E02F9/08Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/10Supports for movable superstructures mounted on travelling or walking gears or on other superstructures
    • E02F9/12Slewing or traversing gears
    • 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
    • E02F9/08Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/10Supports for movable superstructures mounted on travelling or walking gears or on other superstructures
    • E02F9/12Slewing or traversing gears
    • E02F9/121Turntables, i.e. structure rotatable about 360°
    • E02F9/128Braking systems
    • 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
    • E02F9/2058Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2095Control of electric, electro-mechanical or mechanical equipment not otherwise provided for, e.g. ventilators, electro-driven fans
    • 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
    • E02F9/24Safety devices, e.g. for preventing overload
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
    • G05D13/62Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover characterised by the use of electric means, e.g. use of a tachometric dynamo, use of a transducer converting an electric value into a displacement

Definitions

  • the present invention is applied to a construction machine equipped with a working machine, and controls a turning operation of a turning body driven by an electric motor.
  • the turning control device, the turning control method, and the turning body use an electric motor.
  • the present invention relates to a revolving construction machine.
  • Patent Document 1 JP 2001-11897 A
  • An object of the present invention is to provide a swing control device, a swing control method, and a construction machine that can reliably maintain a stationary state of a swing body.
  • the turning control device of the present invention is applied to a construction machine equipped with a working machine, and is a turning control device that controls a turning operation of a turning body driven by an electric motor.
  • Control command generation means for generating and outputting a control command; and target speed determination means for determining whether a target speed of the revolving body generated based on the operation amount of the operating body has fallen below a predetermined threshold.
  • target speed determination means for determining whether a target speed of the revolving body generated based on the operation amount of the operating body has fallen below a predetermined threshold.
  • a control system changing means for changing a control system of the turning control device according to a result of the judgment by the target speed judging means.
  • control system changing means may switch the control law of the control command generation means from speed control to position control or change the control law as the control system change. It is desirable to switch to force proportional integration control.
  • control system changing means switches a speed gain of the control command generating means as the change of the control system.
  • control system changing means switches the speed gain from a small gain to a large gain.
  • the turning control method of the present invention is applied to a construction machine equipped with a working machine, and is a turning control method for controlling a turning operation of a turning body driven by an electric motor.
  • the step of changing the control system of the turning control method includes, as a change of the control system, changing the control law of the step of generating and outputting the control command from speed control. It is desirable to switch to position control or to switch from proportional control to proportional integral control.
  • the step of changing the control system of the turning control method may include switching the speed gain of the step of generating and outputting the control command as the change of the control system. Desired,.
  • a construction machine according to the present invention includes a revolving structure that is revolved and driven by an electric motor, and the revolving control device according to the present invention for controlling the revolving structure.
  • the turning control when it is determined that the target speed of the revolving body generated based on the operation amount of the operating body is below a predetermined threshold, the turning control is performed. Since the control law and control parameters are changed as a change in the control system of the device, and a larger braking torque is generated than in the case of normal control, the stationary state of the revolving superstructure is reliably maintained.
  • FIG. 1A is a schematic view showing a state in which a construction machine according to a first embodiment of the present invention is placed with the front of a revolving superstructure facing upward of a slope.
  • FIG. 1B is a schematic diagram showing a state in which the construction machine according to the first embodiment of the present invention has turned the revolving structure downward and stopped in the middle thereof.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the construction machine according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an entire configuration of a construction machine according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining control of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a control structure of a turning control device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is another diagram for explaining the control of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining control according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a control structure of a turning control device according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining control according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart of the third embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a control structure according to a modification of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart of a modified example of the present invention.
  • FIG. 1A is a schematic diagram showing a state in which an electric swing shovel (construction machine) 1 according to the present embodiment is placed with the front of a swing body 4 facing the upper side of a slope
  • FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which 4 is turned downward and stopped halfway (at a position of approximately 90 °, see FIG. 2).
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the electric turning shovel 1.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the entire configuration of the electric swing shovel 1
  • FIG. 4 is a diagram for explaining control of the swing body 4 by the electric swing shovel 1. As shown in FIG.
  • the electric swing shovel 1 includes a swing body 4 installed on a track frame constituting a lower traveling body 2 via a swing circle 3.
  • the body 4 is turned by an electric motor 5 combined with the swing circle 3.
  • the revolving superstructure 4 has a boom 6 operated by a boom cylinder 21 (see FIG. 3), an arm 7 driven by an arm cylinder 22 (see FIG. 3), and a bucket cylinder 23 (see FIG. 3).
  • a driven packet 8 is provided.
  • the working machine 9 is constituted by these components.
  • each of the above-described cylinders 21 to 23 is a hydraulic cylinder, and the hydraulic pressure source is a hydraulic pump 19 driven by the engine 14 described later. Therefore, the electric swing shovel 1 is a hybrid construction machine including the hydraulically driven work machine 9 and the electrically driven swing body 4.
  • the electric turning shovel 1 has a turning lever (operating body) 10, a fuel dial 11, a mode switching switch 12, a target speed setting device 13, an engine, in addition to the above-described configuration. 14, a generator motor 15, an inverter 16, a capacitor 17, an electric motor 5, a rotational speed sensor 18, a hydraulic control valve 20, a right traveling motor 24, a left traveling motor 25, and a turning control device 100.
  • the fuel dial 11 is a dial for controlling the amount of fuel supply (injection) to the engine
  • the mode switching switch 12 is a switch for switching between various work modes. Operator.
  • the target speed setting device 13 sets the setting state of the fuel dial 11 and the mode switch
  • the target speed of the revolving unit 4 is set based on the setting state and the tilt angle of the swivel lever 10 (usually used as the work equipment lever for operating the arm 7), and output to the swivel control device 100.
  • the engine 14 drives a hydraulic pump 19 serving as a hydraulic pressure source for each of the hydraulic cylinders 21 to 23, and a power generation motor 15.
  • a hydraulic pump 19 serving as a hydraulic pressure source for each of the hydraulic cylinders 21 to 23, and a power generation motor 15.
  • the boom cylinder 21 uses the boom 6 (see FIG. 2)
  • the arm cylinder 22 uses the arm 7 (see FIG. 2)
  • the packet cylinder 23 uses the packet 8 (see FIG. 2).
  • the right traveling motor 24 and the left traveling motor 25 are hydraulic motors
  • the hydraulic pump 19 is also used as a hydraulic source.
  • the combination of the generator motor 15, the inverter 16, and the capacitor 17 serves as a power source of the electric motor 5.
  • the generator motor 15 also functions as a generator also serving as an electric motor.
  • the electric motor 5 drives the swing body 4 to swing through the swing circle 3.
  • the electric motor 5 is provided with a rotation speed sensor 18.
  • the rotation speed sensor 18 detects the rotation speed of the electric motor 5, and the rotation speed is fed back to the turning control device 100.
  • the turning control device 100 is a control gain based on the target speed of the revolving unit 4 set by the target speed setting device 13 and the rotation speed of the electric motor 5 detected by the rotation speed sensor 18. Speed control is performed by P control (proportional control) using the speed gain K, and a torque command value that is a control command for the electric motor 5 is generated.
  • the turning control device 100 is an inverter, and converts a torque command value into a current value and a voltage value, outputs the current value and the voltage value to the electric motor 5, and controls the torque output of the electric motor 5.
  • the turning control device 100 may be other than an inverter as long as it can issue an instruction to drive the electric motor by, for example, switching.
  • FIG. 1B and FIG. 2 show the electric swing shovel 1 that is swinging downward in the middle. Even so, the rotating body loses the weight of the boom 6 and the arm 7 and cannot be completely stopped, and may move as it slides to the lowest position.
  • FIG. 4 shows the relationship between the lever operation amount, the target speed, and the actual speed of the electric motor 5 when the swing lever 10 is returned to the ⁇ Eutral position in order to stop the swing body 4. I have.
  • the target speed setting device 13 lowers the target speed so as to follow the delay slightly (two-dot chain line). . Further, under the control of the swing body 4 of the swing control device 100, the actual speed also follows the target speed slightly behind (curved solid line). This is because the braking torque corresponding to the deviation between the target speed and the actual speed is output from the electric motor 5.
  • the target speed setting device 13 sets the target speed such that it becomes "0" at the time of the arrow B. Set. Along with this, the actual speed of the revolving unit 4 also goes to “0”. However, according to the speed control described above, since the weight of the boom 6 and the arm 7 is extremely large, the revolving superstructure 4 flows further downward by overcoming the braking torque, and turns at a low speed indicated by a chain line. Resulting in.
  • the braking torque is still generated due to the slight deviation between the actual speed indicated by the dashed line and the target speed “0”, but the speed gain K is set relatively small in consideration of maneuverability. Therefore, even if the maximum braking torque based on this deviation is generated, the braking torque loses the weight of the boom 6 and the arm 7.
  • the turning control device 100 of the present embodiment includes a target speed determining unit 140 that determines whether the target speed has fallen below the speed threshold V shown in FIG.
  • Control system changing means 150 for switching the control law from speed control to position control according to the result is provided.
  • the turning control device 100 includes a turning position output unit 110, a control command generating unit 130, a target speed determining unit 140, a control system changing unit 150, a reference position storing unit 120, and a reference position updating unit 160.
  • the turning position output means 110 integrates the rotation speed of the electric motor 5 output from the rotation speed sensor 18 and outputs the result as turning position information of the revolving unit 4.
  • the reference position storage means 120 uses a RAM (Random Access Memory), and stores the output value of the turning position output means 110 as a reference position.
  • the reference position stored in the reference position storage means 120 is updated by the turning position of the revolving superstructure 4 at that time according to the determination result of the target speed determining means 140.
  • the control command generation means 130 generates and outputs a control command for the electric motor 5.
  • the control command generating means 130 performs two different controls by switching the control law.
  • One control is based on the target speed of the revolving unit 4 set by the target speed setting device 13 and the rotation speed of the electric motor 5 detected by the rotation speed sensor 18, and the speed at which P (Proportional: proportional) control is performed.
  • the other control is position control for performing P control (proportional control) based on the output value of the turning position output means 110 and the reference position stored in the reference position storage means 120.
  • the control command generating means 130 controls the speed control in operations other than stopping the revolving unit 4, such as when starting the revolving unit 4 to turn, increasing the revolving speed during the revolving operation, and decreasing the revolving speed during the revolving operation. Used as normal control.
  • the speed control of the control command generation means 130 compares the target speed set by the target speed setting device 13 with the rotation speed of the electric motor 5 fed back to the turning control device 100.
  • a torque command value which is a control command for the electric motor 5, is generated by multiplying by the gain K.
  • the speed gain K is set in consideration of the maneuverability of the electric swing shovel 1 and the like, and if it is too large, the torque is generated rapidly and the movement of the swing body 4 becomes harder. If it is too small, the swing motion of the swing body 4 becomes slow.
  • the torque command value of the electric motor 5 is generated in accordance with the deviation between the fed-back rotation speed of the electric motor 5 and the target speed. If the value does not increase, the control command generation means 130 increases the torque command value and Control is performed so as to approach the target speed.
  • control is speed control by general P control.
  • the control command generation means 130 performs position control.
  • the value of the speed gain K in the position control is the same as that in the case of the speed control, but the control command generating means 130 stores the turning position output means 110 in the turning position where the force is also fed back and the reference position storing means 120.
  • the deviation from the set reference position is amplified by multiplication with the position gain Kp to generate a larger target speed than the target speed setting device 13 generates.
  • the control command generating means 130 generates a torque command value larger than that at the time of speed control, so that the braking torque output by the electric motor 5 also increases. In this way, the swing control device 100 can maintain the stationary state of the swing body 4 by counteracting the weight of the boom 6 and the arm 7 with the braking torque and balancing.
  • the target speed determination means 140 determines whether or not the operator has requested the revolving unit 4 to stop. Specifically, the target speed determination means 140 determines whether the target speed of the electric motor 5 generated by the target speed setting device 13 has fallen below a predetermined threshold.
  • the control system changing means 150 switches the control law of the control command generating means 130 as a change of the control system of the turning control device 100 in accordance with the determination result of the target speed determining means 140.
  • the switching of the control law by the target speed determining means 140 and the control system changing means 150 will be described later.
  • the reference position updating unit 160 updates the reference position stored in the reference position storage unit 120 according to the result of the determination by the target speed determining unit 140. That is, the reference position updating means 160 updates the reference position stored in the reference position storage means 120 with the output value of the turning position output means 110 in a normal operation by the operator other than stopping the revolving unit 4. .
  • the force at the time when the target speed has been determined to be “0” by the target speed determination means 140 does not update the reference position and maintains the value as it is.
  • the reference position at this time is a position where the revolving unit 4 should be stopped, and is a target revolving unit position.
  • the target speed determination means 140 determines whether or not the target speed has reached the speed threshold value V when the turning lever 10 is returned to -Eutral by the stop operation (Step 11: In the drawing and in the following, the steps are not performed). Simply abbreviated as "S"). Thereby, it is determined whether the swing lever 10 has been returned to the -eutral state by the operator, that is, whether the operator has requested the stop of the swing body 4 or not.
  • control system changing means 150 switches the control law of the control command generating means 130 from speed control to position control (S12).
  • the creation of the control command by the speed control and the position control is as described in the previous paragraph based on FIG.
  • the reference position updating means 160 maintains the reference position stored in the reference position storage means 120 (S14).
  • the control system changing means 150 does not switch the control law in the control command generating means 130 and maintains the speed control as it is (S13).
  • the control is returned from the position control to the speed control again.
  • the reference position updating means 160 updates the reference position stored in the reference position storage means 120 (S15).
  • the control system changing means 150 provided in the swing control device 100 is activated. Since the control law is switched to the speed control force position control, a larger braking torque can be output to the electric motor 5 than in the case of the speed control, and the stationary state of the revolving unit 4 can be reliably maintained.
  • FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention.
  • the control system changing means 150 of the turning control device 100 changes the control system of the turning control device 100 by changing the control law of the control command generating means 130 from the speed control of the P control to PI (Proportional Integral: proportional). Switch to speed control of integral) control. Therefore, since the position control is not performed in the present embodiment, the turning position output unit, the reference position storage unit, and the reference position storage unit update unit in the first embodiment are not provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the deviation between the target speed and the actual speed after the target speed becomes “0” is regarded as a residual deviation in the speed control by the normal P control.
  • the PI control of the control command generation means 130 In the speed control by the PI control of the control command generation means 130, a slight residual deviation is accumulated over time, At the point in time when the specified size is reached, a torque command is added to operate so as to eliminate the deviation. Therefore, the turning control device 100 can output a braking torque larger than that of the normal control, and the stationary state of the revolving unit 4 can be reliably maintained.
  • the speed gain K remains the same, so it is possible to maintain good riding comfort and maneuverability
  • the control structure of the turning control device 100 includes an operation state determining unit 170, a control command generating unit 130, a target speed determining unit 140, a control system changing unit 150, and a control gain. It is composed of storage means 190.
  • the control law of the control command generating means 130 is not changed, and the speed gain K as the control gain is changed to a larger value, thereby the stationary state of the revolving unit 4. Is configured to be maintained.
  • the control gain storage means 190 stores a plurality of speed gains of the swing body 4 used for switching the speed gain at this time.
  • an operation state determination means 170 is provided, and the operation amount of the turning lever 10 is “0”, that is, whether the operation amount is in the ⁇ Eutral position. Is determined. Thus, it is determined that the operation of the operator is an operation for surely stopping the revolving unit 4.
  • the electric turning shovel 1 (see FIG. 2) of the present embodiment is provided with an inclination output means 180, and the electric turning shovel 1 performs an operation. Information on the degree of surface inclination is output to control system changing means 150.
  • Control system changing means 150 switches the speed gain as a change of the control system of turning control device 100 in accordance with the judgment results of operation state judging means 170 and target speed judging means 140. At that time, the control system changing means 150 calls up the value of the speed gain K corresponding to the degree of inclination from the control gain storage means 190 and switches based on the output signal of the inclination output means 180. That is, the control gain storage means 190 stores a table, a map, or the like that associates the degree of inclination with the speed gain.
  • control command generation means 130 is the same as the speed control of the control command generation means 130 in the first embodiment, and the target speed determination means 140 is the same as in the first embodiment. Here, the description is omitted. Further, since the position control is not performed in the present embodiment, the turning position output unit, the reference position storage unit, and the reference position storage unit updating unit in the first embodiment are provided.
  • the operation of the turning control device 100 in particular, the target speed determining means 140, the operation state determining means 170, and the control system changing means 150 will be described.
  • the operation state determining means 170 determines that the signal indicating the lever operation amount from the turning lever 10 (see FIG. 9) is “0”, that the turning lever 10 is at ⁇ Eutral (S31), and that the target
  • the control system changing means 150 switches the normal speed gain K to a large gain based on the output signal from the inclination output means 180. (S33).
  • the control system changing means 150 Does not switch the speed gain K (S34). Also in the present embodiment described above, when a stop determination is made, the control system changing means 150 switches the speed gain K to a large value, so that a larger braking torque can be output, and the rotating body 4 Can be kept stationary.
  • the speed gain K is switched to a large value only when the stop is determined, so that the speed gain K can be kept small during a turn other than the stop, and there is no risk of impairing the riding comfort and maneuverability.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes other configurations that can achieve the object of the present invention, and the following modifications are also included in the present invention.
  • a timer time setting means 200 and a timer time determining means 210 may be provided.
  • the timer time determination means 210 determines whether or not a force has passed for a fixed time or more since the turning lever 10 was in the neutral state by the timer time (S42). When it is determined that the predetermined time has elapsed, the control system changing means switches the control law and the speed gain (S43). The timer time is set by the timer time setting means 200 in accordance with the judgment result of the timer time judgment means 210 (S45, S46).
  • the target speed is directed to “0” after a certain period of time has elapsed, but in S41, it is determined that the turning lever 10 is at ⁇ Eutral.
  • the timer time determination means does not directly monitor the target speed, but indirectly determines that the target speed for the revolving unit 4 has fallen below a predetermined threshold value by the passage of time. However, this corresponds to the determination means according to the present invention.
  • the force described in the case where the value of the speed gain K as the control gain is changed is not limited to this.
  • a brake device activation command is automatically output 5 seconds or more after the speed target becomes “0”.
  • the output timing parameter may be changed so as to output the activation command at an earlier timing (for example, 2 seconds or less) on an inclined surface where the control is performed.
  • the inclination output means 180 it is possible to determine whether or not to change the timing or to change the timing according to the degree of inclination.
  • a speed threshold for the actual speed is set, and when the actual speed falls below this speed threshold, the control rules and control parameters are switched. Even in this case, at least when the speed target is switched when the speed target is “0”, this is included in the present invention.
  • control law after switching the control parameters that can be switched, and the method of determining the timing of switching are not limited to the combinations described above, and any combination can be applied to the implementation.
  • the present invention is applicable to any construction machine in which a swing body is swing-driven by an electric motor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)

Abstract

 電動旋回ショベル(建設機械)において、旋回体4を停止させる際には、目標速度が速度閾値よりも小さいと判定された時点で、旋回制御装置100に設けられた制御系変更手段150が制御則を速度制御から位置制御に切り換える。このため、位置制御に切り換えることで、速度制御の場合よりも、電動モータ5に対してより大きな制動トルクを出力させることができ、旋回体4の静止状態を確実に維持できる。

Description

明 細 書
旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械
技術分野
[0001] 本発明は、作業機を搭載した建設機械に適用されるとともに、電動モータで駆動さ れる旋回体の旋回動作を制御する、旋回制御装置、旋回制御方法、および旋回体 が電動モータによって旋回する建設機械に関する。
背景技術
[0002] 近年、旋回体を電動モータで駆動し、他の作業機や走行体を油圧ァクチユエータ で駆動するハイブリットタイプの電動旋回ショベルが開発されている(例えば、特許文 献 1参照)。
このような電動旋回ショベルでは、旋回体の旋回動作が電動モータで行われるため 、油圧駆動されるブームやアームの上昇動作と同時に旋回体を旋回させても、旋回 体の動作がブームやアームの上昇動作に影響されることがない。このため、旋回体を も油圧駆動する場合に比し、制御ノ レブ等でのロスを少なくでき、エネルギ効率が良 好である。
[0003] 特許文献 1 :特開 2001— 11897号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] しかしながら、電動旋回ショベルにおいては、例えば傾斜地にあって、下方側に向 けて旋回している旋回体を途中で止めようとしても、旋回体がブーやアームの重量に 負けてしまって完全には静止できず、そのまま最下方位置までずるずると動いてしま う可能性がある。つまり、旋回体の静止状態を維持するために、旋回レバーを中立位 置 (ニュートラル)に戻しているにもかかわらず、旋回体が惰性的に動いてしまうので ある。
[0005] 本発明の目的は、旋回体の静止状態を確実に維持できる旋回制御装置、旋回制 御方法、および建設機械を提供することにある。
課題を解決するための手段 [0006] 本発明の旋回制御装置は、作業機を搭載した建設機械に適用されるとともに、電 動モータで駆動される旋回体の旋回動作を制御する旋回制御装置であって、前記 電動モータの制御指令の生成および出力を行う制御指令生成手段と、操作体の操 作量に基づいて生成される前記旋回体の目標速度が、所定の閾値を下回つたかを 判定する目標速度判定手段と、前記目標速度判定手段の判定結果に応じて、前記 旋回制御装置の制御系の変更を行う制御系変更手段とを備えていることを特徴とす る。
[0007] 本発明の旋回制御装置において、前記制御系変更手段は、前記制御系の変更と して、前記制御指令生成手段の制御則を速度制御から位置制御へ切り換えるか、ま たは比例制御力 比例積分制御へと切り換えることが望ましい。
[0008] 本発明の旋回制御装置において、前記制御系変更手段は、前記制御系の変更と して、前記制御指令生成手段での速度ゲインを切り換えることが望ま 、。
[0009] 本発明の旋回制御装置において、前記制御系変更手段は、前記速度ゲインをゲイ ン小からゲイン大へ切り換えることが望ま 、。
[0010] 本発明の旋回制御方法は、作業機を搭載した建設機械に適用されるとともに、電 動モータで駆動される旋回体の旋回動作を制御するための旋回制御方法であって、 前記電動モータの制御指令の生成および出力を行うステップと、操作体の操作量に 基づいて生成される前記旋回体の目標速度が、所定の閾値を下回つたかを判定す るステップと、この判定の結果、前記目標速度が所定の閾値を下回ったと判定された 場合に、前記旋回制御方法の制御系の変更を行うステップとを備えることを特徴とす る。
[0011] 本発明の旋回制御方法において、前記旋回制御方法の制御系の変更を行うステツ プは、前記制御系の変更として、前記制御指令の生成および出力を行うステップの 制御則を速度制御から位置制御へ切り換えるか、または比例制御から比例積分制御 へと切り換えることが望ま 、。
[0012] 本発明の旋回制御方法において、前記旋回制御方法の制御系の変更を行うステツ プは、前記制御系の変更として、前記制御指令の生成および出力を行うステップの 速度ゲインを切り換えることが望まし 、。 [0013] 本発明の建設機械は、電動モータで旋回駆動される旋回体と、この旋回体を制御 するための本発明の旋回制御装置とを備えていることを特徴とする。
[0014] このような本発明によれば、操作体の操作量に基づ!/、て生成される前記旋回体の 目標速度が、所定の閾値を下回ったと判定された場合には、旋回制御装置の制御 系の変更として制御則や制御パラメータを変更し、通常の制御の場合よりもより大き な制動トルクを生じさせるため、旋回体の静止状態が確実に維持されるようになる。 図面の簡単な説明
[0015] [図 1A]本発明の第 1実施形態に係る建設機械が旋回体の正面を斜面の上方側に向 けて置かれて!/ヽる状態を示す模式図。
[図 1B]本発明の第 1実施形態に係る建設機械が下方側に向けて旋回体を旋回させ その途中で静止させた状態を示す模式図。
[図 2]第 1実施形態の建設機械を模式的に示す平面図。
[図 3]前記第 1実施形態に係る建設機械の全体構成を示す図。
[図 4]前記第 1実施形態の制御を説明するための図。
[図 5]前記第 1実施形態に係る旋回制御装置の制御構造を示すブロック図。
[図 6]前記第 1実施形態の制御を説明するための別の図。
[図 7]前記第 1実施形態のフローチャート。
[図 8]第 2実施形態の制御を説明するための図。
[図 9]第 3実施形態に係る旋回制御装置の制御構造を示すブロック図。
[図 10]前記第 3実施形態の制御を説明するための図。
[図 11]前記第 3実施形態のフローチャート。
[図 12]本発明の変形例の制御構造を示すブロック図。
[図 13]本発明の変形例のフローチャート。
符号の説明
[0016] 1…電動旋回ショベル (建設機械)、 4…旋回体、 5…電動モータ、 10· ··旋回レバー
(操作体)、 100…旋回制御装置、 130…制御指令生成手段、 140· ··目標速度判定 手段、 150…制御系変更手段、 K…速度ゲイン (制御ゲイン)。
発明を実施するための最良の形態 [0017] 〔第 1実施形態〕
〔1— 1〕全体構成
以下、本発明の第 1実施形態を図面に基づいて説明する。
図 1Aは、本実施形態に係る電動旋回ショベル (建設機械) 1が、旋回体 4の正面を 斜面の上方側に向けて置かれている状態を示す模式図であり、図 Bは、旋回体 4を 下方側に向けて旋回させてその途中(略 90° の位置、図 2参照)で静止させた状態 を示す模式図である。図 2は、電動旋回ショベル 1を模式的に示す平面図である。ま た、図 3は、電動旋回ショベル 1の全体構成を示すブロック図、図 4は、電動旋回ショ ベル 1での旋回体 4の制御を説明するための図である。
[0018] 図 1A、図 1B、および図 2において、電動旋回ショベル 1は、下部走行体 2を構成す るトラックフレーム上にスイングサークル 3を介して設置された旋回体 4を備え、この旋 回体 4がスイングサークル 3と嚙合する電動モータ 5によって旋回駆動される。旋回体 4には、ブームシリンダ 21 (図 3参照)によって動作されるブーム 6、アームシリンダ 22 (図 3参照)によって駆動されるアーム 7、およびバケツトシリンダ 23 (図 3参照)によつ て駆動されるパケット 8が設けられておいる。そして、これらによって作業機 9が構成さ れている。
[0019] 図 3において、前述の各シリンダ 21〜23は油圧シリンダであり、その油圧源は、後 述するエンジン 14で駆動される油圧ポンプ 19である。従って、電動旋回ショベル 1は 、油圧駆動の作業機 9と電気駆動の旋回体 4とを備えたハイブリット建設機械である。
[0020] また、図 3に示すように、電動旋回ショベル 1は、前述した構成の他、旋回レバー( 操作体) 10、燃料ダイヤル 11、モード切換スィッチ 12、目標速度設定装置 13、ェン ジン 14、発電モータ 15、インバータ 16、キャパシタ 17、電動モータ 5、回転速度セン サ 18、油圧制御バルブ 20、右走行モータ 24、左走行モータ 25、および旋回制御装 置 100を備えている。
[0021] 燃料ダイヤル 11はエンジンへの燃料供給 (噴射)量を制御するためのダイヤル、モ ード切換スィッチ 12は各種作業モードを切り換えるためのスィッチであり、電動旋回 ショベル 1の運転状況に応じて、オペレータが操作する。
目標速度設定装置 13は、燃料ダイヤル 11の設定状態、モード切換スィッチ 12の 設定状態、および旋回レバー 10 (通常はアーム 7操作用の作業機レバーを兼用)の 傾倒角度に基づいて、旋回体 4の目標速度を設定し、旋回制御装置 100に出力する
[0022] エンジン 14は、各油圧シリンダ 21〜23の油圧源となる油圧ポンプ 19、および発電 モータ 15を駆動する。この油圧ポンプ 19で発生した油圧を用いて、ブームシリンダ 2 1はブーム 6 (図 2参照)を、アームシリンダ 22はアーム 7 (図 2参照)を、そしてパケット シリンダ 23はパケット 8 (図 2参照)をそれぞれ駆動する。また、右走行モータ 24およ び左走行モータ 25は油圧モータであり、油圧ポンプ 19はこの油圧源としても使用さ れている。
[0023] 発電モータ 15、インバータ 16、キャパシタ 17は、その組合せにより、電動モータ 5 の電力源となる。なお、発電モータ 15は、電動モータを兼ねた発電機としても機能す る。
電動モータ 5は、スイングサークル 3を介して旋回体 4を旋回駆動する。また、電動 モータ 5には、回転速度センサ 18が設置されている。回転速度センサ 18は、電動モ ータ 5の回転速度を検出し、その回転速度は旋回制御装置 100へフィードバックされ る。
[0024] 旋回制御装置 100は、目標速度設定装置 13により設定された旋回体 4の目標速 度と、回転速度センサ 18により検出される電動モータ 5の回転速度に基づいて、制 御ゲインである速度ゲイン Kを用いた P制御(比例制御)で速度制御を行 、、電動モ ータ 5に対する制御指令であるトルク指令値を生成する。本実施形態の場合、旋回 制御装置 100はインバータであり、トルク指令値を電流値および電圧値に変換して電 動モータ 5に出力し、電動モータ 5のトルク出力を制御する。
なお、旋回制御装置 100は、例えばスイッチング等により電動モータを駆動する指 令を行えるものであれば、インバータ以外のものであってもよ 、。
[0025] ところで、速度制御を用いると、図 1B、図 2に示すように、電動旋回ショベル 1が斜 面上にあって、下方側に向けて旋回している旋回体 4を途中で止めようとしても、旋 回体がブーム 6やアーム 7の重量に負けてしまって完全には静止できず、そのまま最 下方位置までずるずると動いてしまう可能性がある。これを、図 4を用いて説明する。 [0026] 図 4は、オペレータが旋回体 4を停止させようと旋回レバー 10を-ユートラル位置に 戻した場合の、レバー操作量、目標速度、および電動モータ 5の実速度の関係を表 している。オペレータが矢印 Aの時点力も旋回レバー 10を戻し始めた場合 (直線状 の実線)、目標速度設定装置 13は、これに若干遅れて追従するように目標速度を下 げていく(二点鎖線)。さらに、旋回制御装置 100の旋回体 4の制御により、実速度も 目標速度に若干遅れて追従する(曲線状の実線)。これは、目標速度と実速度との 偏差に応じた制動トルクが電動モータ 5から出力されているからである。
[0027] そして、旋回レバー 10が完全に-ユートラルに戻り、操作量が「0 (ゼロ)」になると、 目標速度設定装置 13は、矢印 Bの時点で「0」となるような目標速度を設定する。これ に伴って、旋回体 4の実速度も「0」に向かう。ところが、前述の速度制御によれば、ブ ーム 6やアーム 7の重量が非常に大きいために、制動トルクに打ち勝って旋回体 4が さらに下方に流れてしまい、一点鎖線で示す低速度で旋回してしまう。この場合、一 点鎖線で示した実速度と目標速度「0」との僅かな偏差により、依然として制動トルク が発生しているのであるが、速度ゲイン Kが操縦性を考慮して比較的小さく設定され ているために、この偏差での最大制動トルクを発生させても、制動トルクがブーム 6や アーム 7の重量に負けてしまうのである。
[0028] そこで、本実施形態の旋回制御装置 100では、目標速度が図 4に示す速度閾値 V を下回った時点で (矢印 C)、制御則を速度制御から位置制御に切り換える。つまり、 少なくとも目標速度が「0」の時には、制御則が切り換わっており、これによつて実速度 を曲線状の実線で示すように「0」とし、旋回体 4を確実に停止させるとともに、停止位 置での静止状態を維持するようにして!/ヽる。
[0029] このため、本実施形態の旋回制御装置 100は、図 5に示すように、目標速度が図 4 に示す速度閾値 Vを下回ったか否かを判定する目標速度判定手段 140と、この判定 結果に応じて、制御則を速度制御から位置制御に切り換える制御系変更手段 150と を設けている。
[0030] 〔1 2〕旋回制御装置 100の制御構造
次に、図 5および図 6を参照して、旋回制御装置 100による旋回体 4の制御構造に ついて説明する。 旋回制御装置 100は、旋回位置出力手段 110、制御指令生成手段 130、目標速 度判定手段 140、制御系変更手段 150、基準位置記憶手段 120、および基準位置 更新手段 160により構成される。
[0031] 旋回位置出力手段 110は、回転速度センサ 18から出力される電動モータ 5の回転 速度を積分し、旋回体 4の旋回位置情報として出力する。
基準位置記憶手段 120は、 RAM (Random Access Memory)が用いられ、旋回位 置出力手段 110の出力値を基準位置として記憶する。基準位置記憶手段 120に記 憶されている基準位置は、目標速度判定手段 140の判定結果に応じて、その時々の 旋回体 4の旋回位置により更新される。
[0032] 制御指令生成手段 130は、電動モータ 5の制御指令の生成および出力を行う。ここ で、制御指令生成手段 130は、図 6に示すように、制御則を切り換えることで 2つの異 なった制御を実施する。一方の制御は、目標速度設定装置 13で設定される旋回体 4 の目標速度および回転速度センサ 18により検出される電動モータ 5の回転速度に基 づいて、 P (Proportional :比例)制御を行う速度制御である。もう一方の制御は、旋回 位置出力手段 110の出力値および基準位置記憶手段 120に記憶されている基準位 置に基づいて、 P制御(比例制御)を行う位置制御である。制御指令生成手段 130は 、旋回体 4の旋回を開始させる時、旋回途中で旋回速度を上げる時、旋回途中で旋 回速度下げる時など、旋回体 4を停止させる以外の操作において、速度制御を通常 の制御として用いる。
[0033] 制御指令生成手段 130の速度制御は、目標速度設定装置 13で設定される目標速 度と、旋回制御装置 100にフィードバックされた電動モータ 5の回転速度とを比較し、 その偏差と速度ゲイン Kとの掛算により電動モータ 5の制御指令であるトルク指令値 を生成する。ここで、速度ゲイン Kは、電動旋回ショベル 1の操縦性等を勘案して設 定されるものであり、大きすぎるとトルクの出方が急となって旋回体 4の動きがぎくしや くし、小さすぎると旋回体 4の旋回動作が緩慢になる。
[0034] このように、電動モータ 5のトルク指令値は、フィードバックされた電動モータ 5の回 転速度と目標速度との偏差に応じて生成されるため、旋回レバー 10を大きく傾けても 実速度が上がらない場合には、制御指令生成手段 130がトルク指令値を大きくして 目標速度に近づけるように制御する。ただし、このような制御は、一般的な P制御によ る速度制御である。
[0035] 一方、制御系変更手段 150により制御則が切り換えられた場合、制御指令生成手 段 130は位置制御を行う。図 6において、位置制御における速度ゲイン Kの値は、速 度制御の場合と変わらないが、制御指令生成手段 130は、旋回位置出力手段 110 力もフィードバックされた旋回位置と基準位置記憶手段 120に記憶されている基準位 置との偏差を、位置ゲイン Kpとの掛算により増幅し、目標速度設定装置 13が生成す るより大きな目標速度を生成する。これにより、制御指令生成手段 130は、速度制御 時よりも大きなトルク指令値を生成するため、電動モータ 5で出力される制動トルクも 大きくなる。このようにして、旋回制御装置 100は、ブーム 6やアーム 7の重量分に対 してその制動トルクで対抗させ、つり合わせることで、旋回体 4の静止状態を維持する ことができる。
[0036] 目標速度判定手段 140は、オペレータが旋回体 4の停止を要求して 、るか否かを 判定する。具体的に、目標速度判定手段 140は、目標速度設定装置 13が生成する 電動モータ 5の目標速度が、所定の閾値を下回ったか否かを判定する。
制御系変更手段 150は、目標速度判定手段 140の判定結果に応じて、旋回制御 装置 100の制御系の変更として制御指令生成手段 130の制御則の切り換えを行う。 これらの目標速度判定手段 140および制御系変更手段 150による制御則の切り換 えについては、後述する。
[0037] 基準位置更新手段 160は、目標速度判定手段 140の判定結果に応じて、基準位 置記憶手段 120に記憶されている基準位置の更新を行う。すなわち、基準位置更新 手段 160は、旋回体 4を停止させる以外のオペレータによる通常の操作において、 基準位置記憶手段 120に記憶されている基準位置を、旋回位置出力手段 110の出 力値で更新する。一方、目標速度判定手段 140により目標速度が「0」になったと判 断された時点力 は基準位置を更新せず、そのままの値を維持する。そして、この際 の基準位置が、旋回体 4を停止させるべき位置であり、目標旋回体位置となる。
[0038] [1 - 3]旋回制御装置 100による制御作用
次に、図 7に基づいて、旋回制御装置 100の、特に目標速度判定手段 140および 制御系変更手段 150による制御則の切り換えについて説明する。
目標速度判定手段 140は、旋回レバー 10が停止操作によって-ユートラルに戻さ れた場合、目標速度が速度閾値 Vに達したカゝ否かを判定する (ステップ 11:図面上 および以下においてはステップを単に「S」と略す)。これによつて、オペレータによつ て旋回レバー 10が-ユートラルに戻された力、すなわちオペレータが旋回体 4の停 止を要求して ヽるカゝ否かを判定する。
[0039] 目標速度が速度閾値 Vに達した場合には、制御系変更手段 150は、制御指令生 成手段 130での制御則を速度制御から位置制御に切り換える(S12)。なお、速度制 御および位置制御による制御指令の作成については、図 4に基づいて前段で説明し た通りである。
この際、基準位置更新手段 160は、基準位置記憶手段 120に記憶されている基準 位置を維持する(S 14)。
[0040] 一方、目標速度が速度閾値 Vに達しない場合には、制御系変更手段 150は、制御 指令生成手段 130での制御則を切り換えず、そのままの速度制御を維持する(S13) 。また、旋回体 4を旋回させる操作に入った場合には、再び位置制御から速度制御 に戻す。
この際、基準位置更新手段 160は、基準位置記憶手段 120に記憶されている基準 位置を更新する(S 15)。
[0041] 〔1 4〕本実施形態による効果
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
(1)電動旋回ショベル 1において、旋回体 4を停止させる際には、目標速度が速度閾 値 Vよりも小さいと判定された時点で、旋回制御装置 100に設けられた制御系変更 手段 150が、制御則を速度制御力 位置制御に切り換えるため、速度制御の場合よ りも、電動モータ 5に対してより大きな制動トルクを出力させることができ、旋回体 4の 静止状態を確実に維持できる。
[0042] (2)電動モータ 5で大きな制動トルク出力を生じさせるためには、速度ゲイン Kを大き くして 、る訳ではな 、から、通常の旋回動作にぉ 、て過大なトルク出力が発生するこ とはなぐ電動旋回ショベル 1のぎくしやくした動きを防止でき、乗り心地や操縦性を 良好にできる。
[0043] 〔第 2実施形態〕
図 8には、本発明の第 2実施形態が示されている。
本実施形態では、旋回制御装置 100の制御系変更手段 150が、旋回制御装置 10 0の制御系の変更として、制御指令生成手段 130の制御則を P制御の速度制御から PI (Proportional Integral:比例積分)制御の速度制御に切り換える。従って、本実施 形態では位置制御を行わないため、前記第 1実施形態における旋回位置出力手段 、基準位置記憶手段、および基準位置記憶手段更新手段は設けられていない。そ の他の構成は、前記第 1実施形態と同じである。
[0044] このような本実施形態によれば、目標速度が「0」になってからの目標速度と実速度 との偏差は、通常の P制御による速度制御においては残留偏差として見なされるため 、実速度が目標速度の「0」となることはなぐ静止状態を維持することは困難であるが 、制御指令生成手段 130の PI制御による速度制御では、僅かの残留偏差を時間的 に累積し、所定の大きさになった時点でトルク指令を加算して偏差を無くすように動 作させる。従って、旋回制御装置 100は、通常制御よりも大きな制動トルクを出力させ ることができ、旋回体 4の静止状態を確実に維持できる。
し力も、速度ゲイン Kはそのままであるから、乗り心地や操縦性を良好に維持できる
[0045] 〔第 3実施形態〕
図 9、図 10には、本発明の第 3実施形態が示されている。
本実施形態での旋回制御装置 100の制御構造は、図 9に示すように、操作状態判 定手段 170、制御指令生成手段 130、目標速度判定手段 140、制御系変更手段 15 0、および制御ゲイン記憶手段 190で構成される。
[0046] 本実施形態では、制御指令生成手段 130の制御則を切り換えるのではなぐ図 10 に示すように、制御ゲインである速度ゲイン Kをより大きな値に切り換えることにより、 旋回体 4の静止状態を維持させるように構成されている。このために、制御ゲイン記 憶手段 190には、この際の速度ゲインの切り換えに用いられる旋回体 4の速度ゲイン 力 複数記憶されている。 [0047] また、本実施形態では、図 9に示すように、操作状態判定手段 170が設けられ、旋 回レバー 10の操作量が「0」である力、すなわち-ユートラル位置にあるか否かを判定 する。これにより、オペレータの操作が旋回体 4を確実に停止させる操作であることを 判断している。
[0048] また、本実施形態の電動旋回ショベル 1 (図 2参照)には、図 9に示すように、傾斜出 力手段 180が設けられており、電動旋回ショベル 1が作業を行っている傾斜面の傾 斜度合いについての情報を、制御系変更手段 150に出力する。
[0049] そして、制御系変更手段 150は、操作状態判定手段 170および目標速度判定手 段 140の判定結果に応じて、旋回制御装置 100の制御系の変更として、速度ゲイン の切り換えを行う。その際、制御系変更手段 150は、傾斜出力手段 180の出力信号 により、傾斜度合いに応じた速度ゲイン Kの値を、制御ゲイン記憶手段 190から呼び 出して切り換える。つまり、制御ゲイン記憶手段 190には、傾斜度合いと速度ゲインと を対応付けるテーブル、あるいはマップ等が記憶されて 、る。
[0050] なお、制御指令生成手段 130は、前記第 1実施形態における制御指令生成手段 1 30の速度制御と同じであり、目標速度判定手段 140についても、前記第 1実施形態 と同じであるため、ここでの説明を省略する。また、本実施形態では位置制御を行わ ないため、前記第 1実施形態における旋回位置出力手段、基準位置記憶手段、およ び基準位置記憶手段更新手段は設けられて 、な 、。
[0051] 次に、図 11に基づいて、旋回制御装置 100、特に目標速度判定手段 140、操作 状態判定手段 170、および制御系変更手段 150の作用について説明する。
図 11において、操作状態判定手段 170は、旋回レバー 10からのレバー操作量を 示す信号(図 9参照)が「0」で、旋回レバー 10が-ユートラルにあると判定し (S31)、 かつ目標速度判定手段 140が目標速度は速度閾値 Vを下回ったと判定した場合に( S32)、制御系変更手段 150は、傾斜出力手段 180からの出力信号に基づいて通常 の速度ゲイン Kを大きなゲインに切り換える(S33)。また、 S31、 S32において、旋回 レバー 10が-ユートラルにな 、か、または目標速度が速度閾値 Vを下回って 、な ヽ 場合には、停止操作以外の旋回操作と判断され、制御系変更手段 150は速度ゲイ ン Kを切り換えない(S34)。 [0052] 以上の本実施形態においても、停止判定が行われた場合には、制御系変更手段 1 50が速度ゲイン Kを大きい値に切り換えるので、より大きな制動トルクを出力でき、旋 回体 4の静止状態を維持できる。
また、停止判定がなされた場合にのみ、速度ゲイン Kが大きい値に切り換えられる ため、停止以外の旋回時には、速度ゲイン Kを小さいままに維持でき、乗り心地や操 縦性を損なう心配がない。
さらに、本実施形態の特有な構成により、以下の効果がある。
[0053] (3)停止時に切り換えられる速度ゲイン Kは、斜面の傾斜の度合いに応じて異なる値 が用いられるため、大きな傾斜の時には、より大きな値の速度ゲイン Kを呼び出して 適用でき、小さな傾斜の時には、必要最小限のわずかに大きな値の速度ゲイン I C 対応できるため、傾斜に応じた緻密な制御を実現できる。
[0054] なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなぐ本発明の目的を達成で きる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態では、目標速度が速度閾値 Vを下回ったと目標速度判定 手段 140が判定した時に、制御則または速度ゲインの切り換えを行うようになってい たが、図 12に示すように、目標速度判定手段 140の代わりに、タイマー時間設定手 段 200およびタイマー時間判定手段 210を設けてもよい。
[0055] この場合、図 13に示すように、タイマー時間判定手段 210は、旋回レバー 10が-ュ ートラルにある時から一定時間以上経過した力否かをタイマーの時間で判定し(S42 )、一定時間以上経過したと判定した場合に、制御系変更手段が制御則や速度ゲイ ンを切り換える(S43)。なお、タイマーの時間設定は、タイマー時間判定手段 210の 判定結果に応じて、タイマー時間設定手段 200が行う(S45, S46)。
本変形例の場合、勿論、一定時間経過した後において、目標速度が「0」に向力うこ とが前提であるが、 S41〖こおいて、旋回レバー 10が-ユートラルであることを判断す ることで、この前提を満足させている。なお、タイマー時間判定手段は、目標速度を 直接監視しているわけではないが、旋回体 4に対する目標速度が所定の閾値を下回 つたことを、時間の経過によって間接的に判定しているといえ、本発明に係る判定手 段に相当する。 [0056] また、前記各実施形態では、制御パラメータを切り換える例として、制御ゲインであ る速度ゲイン Kの値を変更する場合について述べた力 これに限定されない。例えば 、機械式のブレーキ装置を備えている電動旋回ショベル 1において、通常の制御で は、速度目標が「0」になってから 5秒以上経過した後に、ブレーキ装置発動指令を自 動的に出力するように制御されているところを、傾斜面にあっては、より早いタイミング (例えば 2秒以下)で発動指令を出力するように出力タイミングのパラメータを変更し てもよい。なお、この場合には、傾斜出力手段 180を設けることで、タイミングの変更 を行うか否かを判定したり、さらには、傾斜の度合いに応じてタイミングを変更すること も可能である。
[0057] さらに、前記目標速度が速度閾値 Vを下回った場合の他、実速度用の速度閾値を 設定しておき、実速度がこの速度閾値を下回った場合に制御則や制御パラメータを 切り換えた場合でも、少なくとも速度目標が「0」の時に切り換わっていれば、本発明 に含まれる。
[0058] そして、切り換え後の制御則、切り換え可能な制御パラメータ、切り換えのタイミング を図る方法などは、以上に説明した組み合わせに限らず、その実施にあたって任意 の組み合わせを適用できる。
[0059] その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示さ れているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に 特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的 思想および目的の範囲力 逸脱することなぐ以上述べた実施形態に対し、当業者 が様々な変形をカ卩えることができるものである。
産業上の利用可能性
[0060] 本発明は、旋回体が電動モータで旋回駆動されるあらゆる建設機械に適用可能で ある。

Claims

請求の範囲
[1] 作業機を搭載した建設機械に適用されるとともに、電動モータで駆動される旋回体 の旋回動作を制御する旋回制御装置であって、
前記電動モータの制御指令の生成および出力を行う制御指令生成手段と、 操作体の操作量に基づいて生成される前記旋回体の目標速度が、所定の閾値を 下回つたかを判定する目標速度判定手段と、
前記目標速度判定手段の判定結果に応じて、前記旋回制御装置の制御系の変更 を行う制御系変更手段とを備えて 、る
ことを特徴とする旋回制御装置。
[2] 請求項 1に記載の旋回制御装置において、
前記制御系変更手段は、前記制御系の変更として、前記制御指令生成手段の制 御則を速度制御から位置制御へ切り換えるか、または比例制御から比例積分制御へ と切り換える
ことを特徴とする旋回制御装置。
[3] 請求項 1に記載の旋回制御装置において、
前記制御系変更手段は、前記制御系の変更として、前記制御指令生成手段での 速度ゲインを切り換える
ことを特徴とする旋回制御装置。
[4] 請求項 3に記載の前記制御系変更手段は、前記速度ゲインをゲイン小からゲイン 大へ切り換える
ことを特徴とする旋回制御装置。
[5] 作業機を搭載した建設機械に適用されるとともに、電動モータで駆動される旋回体 の旋回動作を制御するための旋回制御方法であって、
前記電動モータの制御指令の生成および出力を行うステップと、
操作体の操作量に基づいて生成される前記旋回体の目標速度が、所定の閾値を 下回つたかを判定するステップと、
この判定の結果、前記目標速度が所定の閾値を下回ったと判定された場合に、前 記旋回制御方法の制御系の変更を行うステップとを備える ことを特徴とする旋回制御方法。
[6] 請求項 5に記載の旋回制御方法において、
前記旋回制御方法の制御系の変更を行うステップは、前記制御系の変更として、 前記制御指令の生成および出力を行うステップの制御則を速度制御力 位置制御 へ切り換えるか、または比例制御から比例積分制御へと切り換える
ことを特徴とする旋回制御方法。
[7] 請求項 5に記載の旋回制御方法において、
前記旋回制御方法の制御系の変更を行うステップは、前記制御系の変更として、 前記制御指令の生成および出力を行うステップの速度ゲインを切り換える
ことを特徴とする旋回制御方法。
[8] 建設機械において、
電動モータで旋回駆動される旋回体と、
この旋回体を制御するための請求項 1な 、し請求項 4の 、ずれかに記載の旋回制 御装置とを備えている
ことを特徴とする建設機械。
PCT/JP2005/008760 2004-05-13 2005-05-13 旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械 WO2005111322A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0622620A GB2431248B (en) 2004-05-13 2005-05-13 Rotation control device, rotation control method, and construction machine
DE112005001057.0T DE112005001057B4 (de) 2004-05-13 2005-05-13 Drehsteuervorrichtung, Drehsteuerverfahren und Baumaschine
KR1020067023791A KR100888634B1 (ko) 2004-05-13 2005-05-13 선회 제어 장치, 선회 제어 방법, 및 건설 기계
JP2006513561A JP4972404B2 (ja) 2004-05-13 2005-05-13 旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械
CN200580014677XA CN1950574B (zh) 2004-05-13 2005-05-13 旋转控制装置、旋转控制方法及施工机械
US11/596,206 US7615960B2 (en) 2004-05-13 2005-05-13 Rotation control device, rotation control method and construction machine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004143644 2004-05-13
JP2004-143644 2004-05-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005111322A1 true WO2005111322A1 (ja) 2005-11-24

Family

ID=35394196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/008760 WO2005111322A1 (ja) 2004-05-13 2005-05-13 旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7615960B2 (ja)
JP (2) JP4972404B2 (ja)
KR (1) KR100888634B1 (ja)
CN (1) CN1950574B (ja)
DE (1) DE112005001057B4 (ja)
GB (1) GB2431248B (ja)
WO (1) WO2005111322A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1961869A1 (en) * 2007-02-21 2008-08-27 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Rotation control device and working machine therewith
JP2010159549A (ja) * 2009-01-06 2010-07-22 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 作業機械の旋回制御装置
WO2010095585A1 (ja) * 2009-02-23 2010-08-26 ナブテスコ株式会社 作業機械の旋回制御装置、制御プログラム及び作業機械
CN102493522A (zh) * 2011-12-15 2012-06-13 太原重工股份有限公司 矿用挖掘机产量统计方法
WO2013183461A1 (ja) * 2012-06-06 2013-12-12 日立建機株式会社 建設機械
JP2014510212A (ja) * 2011-03-23 2014-04-24 ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー ハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置及びその制御方法
CN103774849A (zh) * 2014-01-03 2014-05-07 中联重科股份有限公司 混凝土泵车及其臂架的回转制动控制方法、装置

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7487023B2 (en) * 2005-10-27 2009-02-03 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Construction machine
JP4230494B2 (ja) * 2006-06-06 2009-02-25 日立建機株式会社 電気駆動ダンプトラックの駆動システム
JP5125048B2 (ja) * 2006-09-29 2013-01-23 コベルコ建機株式会社 作業機械の旋回制御装置
DE102007019156A1 (de) * 2007-04-20 2008-10-23 Deutz Ag Hybridantriebsstrang
WO2009144782A1 (ja) * 2008-05-27 2009-12-03 住友建機株式会社 旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械
JP5090527B2 (ja) * 2008-05-29 2012-12-05 住友建機株式会社 旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械
JP5298069B2 (ja) * 2010-05-20 2013-09-25 株式会社小松製作所 電動アクチュエータの制御装置
KR101249367B1 (ko) * 2010-07-07 2013-04-01 주식회사 만도 전동식 브레이크 시스템의 제어방법
EP2757202B1 (en) * 2011-09-15 2016-11-02 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Electric turning control apparatus and control method for electric motor for turning
JP2013170406A (ja) * 2012-02-21 2013-09-02 Toshiba Mach Co Ltd ハイブリッド型駆動装置を備えた建設機械及びその建設機械に備わる回生装置と回生方法
US9206587B2 (en) * 2012-03-16 2015-12-08 Harnischfeger Technologies, Inc. Automated control of dipper swing for a shovel
CN104661898B (zh) * 2013-01-29 2016-11-30 日本精工株式会社 电动助力转向装置
CN103264970B (zh) * 2013-06-04 2014-12-03 西安丰树电子科技发展有限公司 基于自学习的塔式起重机危险状态回转控制方法
JP6327846B2 (ja) * 2013-12-16 2018-05-23 株式会社小松製作所 作業車両及びその制御方法
JP6692568B2 (ja) * 2015-01-06 2020-05-13 住友重機械工業株式会社 建設機械
JP6197847B2 (ja) * 2015-10-02 2017-09-20 コベルコ建機株式会社 ハイブリッド建設機械の旋回制御装置
JP6190916B1 (ja) * 2016-04-28 2017-08-30 Kyb株式会社 作業機の昇降制御装置
EP3431436B1 (fr) 2017-07-17 2020-04-15 Manitou Bf Procédé de commande d'une machine de manutention et machine de manutention correspondante
EP3431435B1 (fr) * 2017-07-17 2020-04-22 Manitou Bf Commande d'une machine de manutention
US11195351B2 (en) 2017-09-01 2021-12-07 Komatsu Ltd. Work machine measurement system, work machine, and measuring method for work machine
JP7092476B2 (ja) * 2017-09-08 2022-06-28 株式会社小松製作所 作業機械の計測システム、作業機械、及び作業機械の計測方法
JP6952659B2 (ja) 2018-08-21 2021-10-20 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 建設機械
JP7370724B2 (ja) * 2019-04-05 2023-10-30 株式会社竹内製作所 作業用車両の作動制御装置
US11927207B2 (en) * 2021-07-29 2024-03-12 Takeuchi Mfg. Co., Ltd. Working control device in working vehicle
CN114411862A (zh) * 2021-12-29 2022-04-29 中联重科土方机械有限公司 用于挖掘机的控制方法、控制装置、控制器和挖掘机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11269937A (ja) * 1998-03-26 1999-10-05 Kobe Steel Ltd 作業機械の振動抑制装置
JP2001170119A (ja) * 1999-12-15 2001-06-26 Hitachi Ltd 歩行補助装置
JP2004036304A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 作業機械の旋回制御装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62258025A (ja) * 1986-04-28 1987-11-10 Kubota Ltd 旋回型作業車
JPH0212507A (ja) * 1988-06-30 1990-01-17 Fanuc Ltd 速度制御装置
JP3105696B2 (ja) 1993-04-30 2000-11-06 株式会社小松製作所 アクチュエータ制御装置
US5384526A (en) * 1993-07-13 1995-01-24 Wangdat, Inc. PI or PID control loop with self-limiting integrator
JP3344023B2 (ja) * 1993-09-07 2002-11-11 コベルコ建機株式会社 作業機械の油圧制御装置
JPH07284287A (ja) * 1994-04-06 1995-10-27 Brother Ind Ltd モータの制御装置
JP3884178B2 (ja) * 1998-11-27 2007-02-21 日立建機株式会社 旋回制御装置
JP4002369B2 (ja) * 1999-06-29 2007-10-31 株式会社神戸製鋼所 旋回式作業機械の旋回制御装置
JP3877909B2 (ja) 1999-06-30 2007-02-07 株式会社神戸製鋼所 建設機械の旋回駆動装置
US7067999B2 (en) * 2002-05-09 2006-06-27 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Rotation control device of working machine
US6894454B2 (en) * 2002-10-10 2005-05-17 General Motors Corporation Position sensorless control algorithm for AC machine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11269937A (ja) * 1998-03-26 1999-10-05 Kobe Steel Ltd 作業機械の振動抑制装置
JP2001170119A (ja) * 1999-12-15 2001-06-26 Hitachi Ltd 歩行補助装置
JP2004036304A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 作業機械の旋回制御装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1961869A1 (en) * 2007-02-21 2008-08-27 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Rotation control device and working machine therewith
EP2275606A3 (en) * 2007-02-21 2011-04-06 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Rotation control device and working machine therewith
US8190334B2 (en) 2007-02-21 2012-05-29 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. Rotation control device and working machine therewith
JP2010159549A (ja) * 2009-01-06 2010-07-22 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 作業機械の旋回制御装置
WO2010095585A1 (ja) * 2009-02-23 2010-08-26 ナブテスコ株式会社 作業機械の旋回制御装置、制御プログラム及び作業機械
JP4938153B2 (ja) * 2009-02-23 2012-05-23 ナブテスコ株式会社 作業機械の旋回制御装置、制御プログラム及び作業機械
JP2014510212A (ja) * 2011-03-23 2014-04-24 ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー ハイブリッド掘削機の電気式旋回システムにおけるアンチリバウンド制御装置及びその制御方法
CN102493522A (zh) * 2011-12-15 2012-06-13 太原重工股份有限公司 矿用挖掘机产量统计方法
WO2013183461A1 (ja) * 2012-06-06 2013-12-12 日立建機株式会社 建設機械
CN103774849A (zh) * 2014-01-03 2014-05-07 中联重科股份有限公司 混凝土泵车及其臂架的回转制动控制方法、装置
CN103774849B (zh) * 2014-01-03 2016-03-23 中联重科股份有限公司 混凝土泵车及其臂架的回转制动控制方法、装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012122327A (ja) 2012-06-28
DE112005001057B4 (de) 2017-11-16
US20070229007A1 (en) 2007-10-04
JPWO2005111322A1 (ja) 2008-03-27
JP5181065B2 (ja) 2013-04-10
CN1950574A (zh) 2007-04-18
CN1950574B (zh) 2010-09-22
DE112005001057T5 (de) 2007-04-12
JP4972404B2 (ja) 2012-07-11
KR100888634B1 (ko) 2009-03-12
US7615960B2 (en) 2009-11-10
GB2431248A (en) 2007-04-18
KR20070011494A (ko) 2007-01-24
GB2431248B (en) 2008-06-04
GB0622620D0 (en) 2006-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4972404B2 (ja) 旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械
JP4270012B2 (ja) 旋回式作業機械
KR100674516B1 (ko) 작업 기계의 선회 제어 장치
JP3942948B2 (ja) 作業機械の旋回制御装置
KR100834799B1 (ko) 선회 제어 장치, 선회 제어 방법, 및 건설 기계
KR102496324B1 (ko) 배터리식 작업 기계
KR102174769B1 (ko) 하이브리드 작업 기계
JP2001010783A (ja) 旋回式作業機械の旋回制御装置
KR100206511B1 (ko) 배터리 구동의 작업기계
JP2007217992A (ja) 建設機械の動作制御装置
JP2004036303A (ja) 作業機械の旋回制御装置
JP5364080B2 (ja) 電動機の制御装置、電動機の制御方法、及び電動機の制御装置を備えた建設機械
JP4475301B2 (ja) 旋回体の駆動制御装置
JP2004036304A (ja) 作業機械の旋回制御装置
JP2010106511A (ja) 作業機械の旋回制御装置
JP2007239454A (ja) 作業機械の旋回制御装置
JP4779732B2 (ja) 旋回式作業機械
JP6691482B2 (ja) 作業車両および動作制御方法
JP5353184B2 (ja) 作業機械の旋回制御装置
JP4905424B2 (ja) 油圧装置および建設機械
JP2011001736A (ja) 建設機械の旋回制御装置
JP4990212B2 (ja) 建設機械の電気・油圧駆動装置
JP4691806B2 (ja) 建設機械の運転制御装置
JP2009221664A (ja) 旋回体制御装置
JP5688991B2 (ja) 作業機械

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006513561

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200580014677.X

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120050010570

Country of ref document: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11596206

Country of ref document: US

Ref document number: 2007229007

Country of ref document: US

Ref document number: 0622620.3

Country of ref document: GB

Ref document number: 0622620

Country of ref document: GB

Ref document number: 1020067023791

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020067023791

Country of ref document: KR

RET De translation (de og part 6b)

Ref document number: 112005001057

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20070412

Kind code of ref document: P

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112005001057

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 11596206

Country of ref document: US