WO2011145488A1

WO2011145488A1 - 電動アクチュエータの制御装置

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Publication number: WO2011145488A1
Application number: PCT/JP2011/060808
Authority: WO
Inventors: 宏昭武; 正河口; 淳森永
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2012-11-20
Also published as: CN102792032A; CN102792032B; JP5298069B2; KR101429041B1; DE112011101713T5; US9617713B2; KR20120127488A; US20130073111A1; JP2011241952A

Abstract

　正逆反転動作が可能な電動アクチュエータを制御する電動アクチュエータの制御装置（１８）は、電動アクチュエータ（１９）の正逆反転動作に応じた、正方向又は逆方向に操作可能な操作手段（２０）、操作手段（２０）と接続され、操作手段（２０）の正方向操作又は逆方向操作に応じた、正方向パイロット圧又は逆方向パイロット圧を生成するパイロット回路（２５）、操作手段（２０）の操作方向に応じたパイロット圧、及び操作方向とは逆方向のパイロット圧の差圧を取得する差圧取得手段、生成された差圧に基づいて、電動アクチュエータ（１９）への制御指令を生成する制御指令生成手段（１８２）、生成された制御指令に基づいて、電動アクチュエータ（１９）の駆動制御を行う駆動制御手段（１８３）を備える。

Description

電動アクチュエータの制御装置

　本発明は、電動アクチュエータの制御装置に関する。

　近年、旋回体を電動モータ等の電動アクチュエータで駆動し、他の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ド型の電動旋回ショベルが開発されている。
　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アクチュエ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下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下動作に影響されることが少なく、旋回体を油圧駆動する従来のショベルに比較して、制御バルブ等でのロスを少なくすることができ、エネルギ効率が良好であるという利点がある。

　ところで、オペレータは、旋回体を油圧駆動する従来のショベルの操作になれており、このような電動旋回ショベルを操作する場合、従来のショベルの旋回挙動とは異なる挙動を示すため、操作性に違和感をもつことがある。このため、旋回体の駆動系が電動であるか油圧駆動であるかによらず、同様の操作性を実現できるものが要望されている。
　そこで、操作レバーを操作した際の操作レバーの操作量に応じたトルク電流指令を生成するとともに、操作レバーの操作量と旋回体の回転速度に応じた補正用トルク電流指令を生成し、この補正用トルク電流指令に基づいて駆動指令を生成し、操作性をより油圧駆動のショベルに近づけた電動旋回ショベルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　また、他の技術としては、電動旋回ショベルの旋回操作レバー操作に対して生成される制御指令に冗長性を持たせることにより、旋回体の動作制御を適正に行うことのできる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９－１３３１６１号公報特開２００８－２４８５４５号公報

　しかしながら、これらの特許文献に記載された技術では、電動旋回ショベルの操作感を従来の油圧駆動で旋回するショベルの操作感に近づけているとは言い難い。
　すなわち、従来の油圧駆動で旋回するショベルでは、例えば、右旋回の場合、操作レバーの傾倒に応じて発生する右ＰＰＣ（Pressure Proportional Control）圧（パイロット圧）に対して、左ＰＰＣ圧が旋回スプールの左右に押し合う関係にある。つまり、右旋回時に発生する右ＰＰＣ圧により旋回スプールを動かす力に対して、その反対方向から左ＰＰＣ圧（背圧）が作用し、その差分が出力ＰＰＣ圧として操作弁に伝達される。

　これに対して、電動旋回ショベルでは、旋回を油圧アクチュエータとは独立した電動アクチュエータで行うため、旋回スプールを用いず、単に右ＰＰＣ圧のみを圧力センサで読み取り、制御指令を生成すると、従来の油圧駆動で旋回するショベルの操作感と全く異なる操作感となってしまう。
　さらに、低温環境下では、油圧駆動で旋回するショベルは、油の粘度の上昇に伴い、旋回動作が通常よりも鈍くなるが、右ＰＰＣ圧のみを圧力センサで読み取って制御指令を生成してしまうと、旋回動作が予想よりも速くなってしまうため、オペレータは操作性に大きな違和感をもってしまうという問題がある。
　このような問題は、電動旋回ショベルに限定された問題ではなく、例えばブーム又はアームの駆動を電動アクチュエータで行い、他の部分を油圧駆動で動作するハイブリッド型の作業機械では同様の問題として生じる。

　本発明の目的は、動作の一部を電動アクチュエータで行うハイブリッド型の作業機械において、従来の油圧駆動の作業機械の操作感と同一の操作感を実現することのできる電動アクチュエータの制御装置を提供するところにある。

　第１発明に係る電動アクチュエータの制御装置は、
　正逆反転動作が可能な電動アクチュエータを制御する電動アクチュエータの制御装置であって、
　前記電動アクチュエータの正逆反転動作に応じた、正方向又は逆方向に操作可能な操作手段と、
　前記操作手段と接続され、当該操作手段の正方向操作又は逆方向操作に応じた、正方向パイロット圧又は逆方向パイロット圧を生成するパイロット回路と、
　前記操作手段の操作方向に応じたパイロット圧、及び操作方向とは逆方向のパイロット圧の差圧を取得する差圧取得手段と、
　前記差圧取得手段で生成された差圧に基づいて、前記電動アクチュエータへの制御指令を生成する制御指令生成手段と、
　前記制御指令生成手段で生成された制御指令に基づいて、前記電動アクチュエータの駆動制御を行う駆動制御手段とを備えていることを特徴とする。

　第２係る電動アクチュエータの制御装置は、第１発明において、
　前記差圧取得手段は、
　前記パイロット回路の正方向パイロット圧を検出する正方向圧力検出部と、
　前記パイロット回路の逆方向パイロット圧を検出する逆方向圧力検出部と、
　前記正方向圧力検出部で検出された正方向パイロット圧、及び前記逆方向圧力部で検出された逆方向パイロット圧の差圧を演算する差圧演算部とを備えていることを特徴とする。

　第１発明に係る電動アクチュエータの制御装置によれば、差圧取得手段及び制御指令生成手段を備えていることにより、正方向のパイロット圧及び逆方向のパイロット圧の差分から制御指令を生成し、電動アクチュエータの駆動制御を行っている。従って、操作手段の操作方向とは反対方向に生じる背圧の影響を加味しながら、電動アクチュエータを駆動させることができ、従来の油圧駆動と同一の操作感を実現することができる。

　第２発明に係る電動アクチュエータの制御装置によれば、差圧取得手段が正方向圧力検出部及び逆方向圧力検出部を備えていることにより、操作手段の操作方向に応じた正方向パイロット圧、逆方向パイロット圧を検出し、差圧演算部により簡単に差圧を算出することができる。従って、電動アクチュエータを制御するインバータ等の制御装置に容易に組み込むことができる。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド型建設機械を示す側面図。前記実施形態に係るハイブリッド型建設機械の全体構成を示す模式図。前記実施形態に係る旋回駆動を説明するための模式図。前記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。前記実施形態に係る旋回制御装置の作用を示すフローチャート。前記実施形態に係る差圧とレバー操作量の関係を与えるグラフ。前記実施形態に係る差圧とレバー操作量の関係を与えるグラフ。従来の油圧による旋回駆動を説明するための模式図。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　［１］全体構成
　図１に示されるように、本発明の実施の形態に係るハイブリッド型の電動旋回ショベル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と噛合する後述する電動モータによって旋回駆動される。旋回体４には、ブームシリンダ５によって駆動するブーム６が設けられ、ブーム６の先端には、アームシリンダ７によって駆動するアーム８が設けられ、アーム８の先端には、バケットシリンダ９によって駆動するバケット１０が設けられている。
　尚、本実施形態では、旋回体４を電動モータによって駆動しているが、本発明はこれに限られない。すなわち、電動旋回ショベル１のブーム６、アーム８、バケット１０、及び下部走行体２のいずれかを電動モータで駆動するハイブリッド型又は電気駆動型の電動旋回ショベルであってもよい。また、駆動系の少なくともいずれかを電動モータを用いたショベルであれば、必ずしも旋回体４を電動モータによって旋回駆動させたショベルである必要はない。

　図２には、電動旋回ショベル１の駆動系の全体構成が示されている。
　電動旋回ショベル１は、駆動源としてのエンジン１１、油圧ポンプ１２、発電モータ１３を備えている。
　エンジン１１は、油圧ポンプ１２及び発電モータ１３を駆動する。
　油圧駆動系は、油圧制御バルブ１４、前述したブームシリンダ５、アームシリンダ７、バケットシリンダ９、及び走行モータ１５を備え、油圧ポンプ１２が油圧源となってこれらを駆動する。
　電動駆動系は、インバータ１６、キャパシタ１７、旋回制御装置１８、及び旋回電動モータ１９を備え、発電モータ１３、インバータ１６、キャパシタ１７が旋回電動モータ１９の電力源となる。

　これらの駆動系は、オペレータが操作レバー２０を操作することによって駆動させることが可能である。
　油圧駆動系には、図２では図示を略したがポンプコントローラが設けられ、ポンプコントローラは、操作レバー２０の操作に基づいて制御指令を生成し、油圧ポンプ１２のポンプ斜板角の角度制御を行う。

　電動駆動系には、前述した旋回制御装置１８及び目標速度設定装置２１が設けられている。
　目標速度設定装置２１は、燃料ダイヤル２２の設定状態、モード切換スイッチ２３の設定状態、及び操作レバー２０（通常はアーム８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１８に出力する。尚、燃料ダイヤル２２はエンジン１１への燃料供給（噴射）量を制御するためのダイヤル、モード切換スイッチ２３は各種作業モードを切り換えるためのスイッチであり、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。
　また、前述した旋回電動モータ１９には、回転速度センサ２４が設置されている。回転速度センサ２４は、旋回電動モータ１９の回転速度を検出し、その回転速度は旋回制御装置１８へフィードバックされる。

　旋回制御装置１８は、目標速度設定装置２１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２４により検出される旋回電動モータ１９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）で速度制御を行い、旋回電動モータ１９に対する制御指令を生成する。本実施形態の場合、旋回制御装置１８はインバータであり、制御指令を電流値および電圧値に変換して旋回電動モータ１９に出力し、旋回電動モータ１９のトルク出力を制御する。
　なお、旋回制御装置１８は、例えばスイッチング等により旋回電動モータ１９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い。

　［２］操作レバー２０の詳細構成
　本実施形態における操作レバー２０（本発明の操作手段）には、図３に示されるように、パイロット回路２５が接続され、電動駆動系においては、このパイロット回路２５を介して操作レバー２０の操作が旋回制御装置１８に伝達される。
　パイロット回路２５は、油圧ポンプ１２を油圧源として、左パイロット弁２６、右パイロット弁２７、管路２８、絞り２９Ａ、チェック弁２９Ｂ、タンク３０、左圧力センサ３１、及び右圧力センサ３２を備える。左圧力センサ３１及び右圧力センサ３２で検出された電圧信号は、旋回制御装置１８に入力される。尚、前述した油圧ポンプ１２には、パイロットポンプが併設され、左パイロット弁２６、右パイロット弁２７の操作状態に応じて、管路２８の左側部分又は右側部分にパイロット圧を作用させる。尚、本実施形態では、パイロット回路２５は、油圧ポンプ１２をパイロットポンプとし油圧源としているが、油圧ポンプ１２とは別にパイロットポンプを設け、このパイロットポンプを油圧源としてもよい。
　また、絞り２９Ａ、チェック弁２９Ｂは、管路２８の左側部分及び右側部分のそれぞれに設けられているが、左右の油圧配管抵抗を均等にするために、パイロット弁２６、２７を起点として、管路２８の左側部分及び右側部分の配管において、配管の径、長さ、曲がり等による配管損失が同等となる位置に設けられている。
　さらに、図３ではパイロット弁２６、２７を結ぶ上側の管路は、直接タンク３０に導かれているが、図４に示されるように、タンク３０の前段に絞りを設けてもよい。

　左パイロット弁２６及び右パイロット弁２７は、操作レバー２０の下部に接続されている。例えば、操作レバー２０を左側に操作すると、左パイロット弁２６が下部に設けられたバネに抗して押し下げられて管路が切り替えられ、管路２８の左側部分に、パイロットポンプから吐出される圧油が供給される。供給された圧油は、管路２８の左側部分の絞り２９Ａ、右側部分のチェック弁２９Ｂを介して、タンク３０からドレンされる。管路２８の左側部分には、圧油供給によるパイロット圧が生成するとともに、絞り２９Ａ、チェック弁２９Ｂを介して管路２８の右側部分にも油が流れるため、管路２８の右側部分には背圧が生成する。
　一方、操作レバー２０を右側に操作すると、右パイロット弁２７が同様に押し下げられて管路が切り替えられ、管路２８の右側部分に圧油が供給される。供給された圧油は、管路２８の右側部分の絞り２９Ａ、左側部分のチェック弁２９Ｂを介して、タンク３０からドレンされる。管路２８の右側部分にパイロット圧が生成するとともに、管路２８の左側部分には背圧が生成する。
　つまり、管路２８は、左パイロット弁２６から右パイロット弁２７に至る閉回路を形成し、パイロット弁２６、２７の切替状態に応じて、管路２８の左側部分、右側部分の圧力状態が変化する。

　左圧力センサ３１は、管路２８の左側部分の圧力を検出し、電圧信号として旋回制御装置１８に出力し、右圧力センサ３２は、管路２８の右側部分の圧力値を検出し、電圧信号として旋回制御装置１８に出力する。
　これらの圧力センサ３１、３２としては、ダイアフラムを備えた圧力センサを採用することができ、ダイアフラムの変形を電気信号に変換する方法としては、例えば、歪みゲージ式、静電容量式、ポテンショメータを利用したもの等の公知の圧力センサを採用することができる。

　このようなパイロット回路２５では、オペレータが操作レバー２０を左旋回方向に操作すると、操作レバー２０の傾倒量に応じて左パイロット弁２６が押し下げられ、押し下げ量に応じて、パイロットポンプから圧油が管路２８内に供給され、管路２８の右側部分を経由して右パイロット弁２７から一部がタンク３０にドレンされる。この際、左圧力センサ３１及び右圧力センサ３２は、検出した圧力値を電圧信号に変換して、旋回制御装置１８に出力する。

　［３］旋回制御装置１８の構造
　図４には、本発明に係る電動アクチュエータの制御装置としての旋回制御装置１８の詳細ブロック図が示されている。この旋回制御装置１８は、油圧駆動系を制御するポンプコントローラ３３とＣＡＮ（Controller Area Network）ライン３４で通信接続されている。
　操作レバー２０の操作を伝達するパイロット回路２５内には、前述した圧力センサ３１、３２とは別に、左圧力センサ３５、右圧力センサ３６が設けられ、これらの圧力センサ３５、３６で検出された圧力値は、ポンプコントローラ３３に電圧信号として出力される。これは、ポンプコントローラ３３が、パイロット回路２５内の油圧制御のために、パイロットポンプの駆動制御を行う必要があるからである。
　そして、ポンプコントローラ３３に出力された圧力値は、ＣＡＮライン３４を介して、旋回制御装置１８にも出力される。

　旋回制御装置１８は、差圧演算部１８１、制御指令生成手段１８２、駆動制御手段１８３、及びメモリ１８４を備える。
　差圧演算部１８１は、左圧力センサ３１、右圧力センサ３２からの電圧信号を圧力値に変換し、管路２８における左側部分と右側部分の差圧を演算する部分である。尚、本実施形態では、電動駆動系における信号・データの取扱を、油圧駆動系における信号・データの取扱と同等とするために、電圧－圧力値変換を行っているが、電圧信号のみで差分を演算してもよい。
　また、左圧力センサ３１、右圧力センサ３２のいずれかに故障が生じた場合、差圧演算部１８１は、前述したＣＡＮライン３４を介してポンプコントローラ３３から入力される電圧信号に基づいて、差圧を演算する。
　この差圧演算部１８１で演算された差圧は、制御指令生成手段１８２に出力される。

　制御指令生成手段１８２は、演算された差圧に基づいて、旋回電動モータ１９に出力する制御指令を生成する部分である。詳しくは後述するが、この制御指令生成手段１８２は、制御指令を生成する際に、メモリ１８４内に格納されたマップを用いて、差圧を操作レバー２０の操作量に変換し、これを旋回速度制御指令に変換している。
　この制御指令生成手段１８２で生成された制御指令は、駆動制御手段１８３に出力される。
　駆動制御手段１８３は、生成された制御指令に基づいて、電流値、電圧値に変換して旋回電動モータ１９に出力し、旋回電動モータ１９のトルク出力を制御する部分である。

　［４］旋回制御装置１８の作用
　次に、前述した旋回制御装置１８の作用について、図５に示されるフローチャートに基づいて説明する。
　差圧演算部１８１は、左圧力センサ３１からの電圧信号、右圧力センサ３２からの電圧信号を、圧力値に変換する（処理Ｓ１）。
　次に、差圧演算部１８１は、変換された圧力値に基づいて、管路２８の左側部分と右側部分の差圧を演算して、制御指令生成手段１８２に出力する（処理Ｓ２）。
　ここで、操作レバー２０の操作が右旋回であるか、左旋回であるかの判定は、例えば、右圧力センサ３２の電圧信号から左圧力センサ３１の電圧信号を引き算して、その演算値が正ならば右旋回と判定し、演算値が負ならば左旋回と判定する。
　尚、処理Ｓ２において差圧の算出が行われる前に、左圧力センサ３１、右圧力センサ３２が正常範囲を示しているかの故障判定が行われ、さらに、右圧力センサ３２と右圧力センサ３６の電圧信号、又は、左圧力センサ３１と左圧力センサ３５の電圧信号が大きな差（正常とする閾値以上の値）を示していないかの故障判定が行われる。
　また、差分は、左右の圧力値を引き算することで求まる絶対値の値をいう。尚、左右の圧力値同士を引き算しなくても、各圧力センサ３１、３２が出力した電圧信号同士を引き算して、それを圧力値に換算してもよい。

　制御指令生成手段１８２は、演算された差圧を操作レバー２０の操作量に変換する（処理Ｓ３）。
　具体的には、図６Ａに示されるように、操作レバー２０の操作量（傾倒量）を左右に大きくしていくと、圧力センサ３１、３２から出力される電圧信号は、線形的に増大するという特性がある。
　そこで、差圧演算部１８１は、求められた差圧から、図６Ｂに示されるような、差圧とレバー操作量とを対比させたマップをメモリ１８４内に格納しておき、これを参照することにより、差圧を操作レバー２０の操作量に変換する。
　次に、制御指令生成手段１８２は、変換されたレバー操作量を旋回速度制御指令に変換して、駆動制御手段１８３に出力する（処理Ｓ４）。
　駆動制御手段１８３は、例えばＬＰＦによるフィルタ処理を行った後（処理Ｓ５）、電流値及び電圧値に変換して、旋回電動モータ１９のトルク出力を制御する（処理Ｓ６）。尚、フィルタ処理はＬＰＦ以外のものを用いてもよく、さらには省略してもよい。

　［５］従来の油圧駆動の旋回装置による旋回
　ここで、従来の油圧駆動の旋回装置の旋回油圧回路を、図７に基づいて説明する。
　エンジン１０１は、油圧ポンプ１０２及びパイロットポンプ１０３の駆動源である。
　油圧ポンプ１０２は、吐出管路１０４を介して流量制御弁１０５と接続されている。この流量制御弁１０５は、旋回駆動管路１０６Ａ、１０６Ｂを介して旋回油圧モータ１０７と接続されている。
　操作レバー１０８は、パイロット弁１０９、１１０と接続される。このパイロット弁１０９、１１０は、管路１１１Ａを介してパイロットポンプ１０３と接続される。尚、この従来の油圧駆動の旋回装置では、油圧ポンプ１０２及びパイロットポンプを別に設けているが、油圧ポンプ１０２そのものを油圧源としてもよい。
　パイロット弁１０９は、パイロット管路１１２Ａを介して流量制御弁１０５の操作部１０５Ｂと接続され、パイロット弁１１０は、パイロット管路１１３Ａを介して流量制御弁１０５の操作部１０５Ｂと接続される。

　前記油圧ポンプ１０２は、斜板角を制御するサーボ機構を備える。
　このサーボ機構はサーボピストン１１４、制御弁１１５からなっている。この制御弁１１５の一端は、油圧ポンプ１０２の吐出管路１０４から分岐する管路１１６Ａと接続され、他端は流量制御弁１０５の下流側管路１１７Ａ、１１７Ｂと接続されている。
　油圧ポンプ１０２の斜板角は、油圧ポンプ１０２の吐出管路１０４から分岐する管路１１６Ａから導かれる油圧ポンプ１０２の吐出圧Ｐ１と、下流側管路１１７Ａ、１１７Ｂと合流する管路１１８を介して導かれる負荷圧ＬＰ１との差圧によって行われる。

　具体的には、Ｐ１＞ＬＰ１のときは、制御弁１１５は、ｂ位置に切換わる。このため、パイロットポンプ１０３からのパイロット圧はサーボピストン１１４のｂ室に流入し、ａ室のパイロット圧はタンクへドレンされるので、サーボピストン１１４は右側に移動して油圧ポンプ１０２の斜板角が減少する。
　逆に、Ｐ１＜ＬＰ１のときは、制御弁１１５は、ａ位置に切り替わる。このため、パイロットポンプ１０３からのパイロット圧はサーボピストン１１４のａ室に流入し、ｂ室のパイロット圧はタンクへドレンされるので、サーボピストン１１４は左側に移動して油圧ポンプ１０２の斜板角が増加する。

　前記旋回駆動管路１０６Ａから分岐する管路１１９Ａ上に吸込弁１２０Ａを介在させている。また、旋回駆動管路１０６Ｂから分岐する管路１１９Ｂ上に吸込弁１２０Ｂを介在させている。これらの吸込弁１２０Ａ、１２０Ｂは、タンク１２１と接続されている。この吸込弁１２０Ａ、１２０Ｂは、旋回油圧モータ１０７の停止時に一方の旋回駆動管路１０６Ａ、１０６Ｂが真空にならないようにタンク１２１から油を吸込むようになっている。
　更に、旋回駆動管路１０６Ａから分岐する管路１２２Ａ上にリリーフ弁１２３Ｂを介在させている。
　また、旋回駆動管路１０６Ｂから分岐する管路１２２Ｂ上にリリーフ弁１２３Ｂを介在させている。これらのリリーフ弁１２３Ａ、１２３Ｂはタンク１２１と接続されている。
　これらのリリーフ弁１２３Ａ、１２３Ｂは、旋回油圧モータ１０７の起動時、加速時等で旋回駆動管路１０６Ａ、１０６Ｂ内に発生する高圧をリリーフしてタンク１２１へドレーンし、旋回油圧モータ１０７の損傷を防止している。

　このような旋回油圧モータ１０７による旋回駆動は、次のようにして行われる。
　操作レバー１０８を左旋回側に傾倒すると、パイロット弁１１０がバネ力に抗して押し下げられ、パイロット弁１１０の入力ポートが管路１１１Ａと連通し、パイロット管路１１３Ａにパイロット油圧が導かれる。パイロット管路１１３Ａに導かれたパイロット油圧は、操作部１０５Ｂに作用して、流量制御弁１０５はｂ位置に切り替えられる。
　これにより、油圧ポンプ１０２から吐出された圧油は、旋回駆動管路１０６Ｂを介して旋回油圧モータ１０７に流入し、旋回油圧モータ１０７は、左旋回する。

　流量制御弁１０５がｂ位置に切り替えられる際、パイロット管路１１２Ａ中の油は、パイロット弁１０９を介してタンクにドレンされるが、パイロット管路１１２Ａ内には、油の流れに伴う背圧が生じる。従って、実際に流量制御弁１０５に作用する圧力は、パイロット管路１１３Ａ中のパイロット圧ではなく、パイロット管路１１３Ａ内のパイロット圧からパイロット管路１１２Ａ内の背圧を差し引いたものとなる。

　［６］実施の形態の効果
　図７の従来の油圧駆動の旋回装置では、前述したように、操作レバー１０８の傾倒により、流量制御弁１０５にパイロット圧を作用させても、流量制御弁１０５に反対側の背圧が作用しているため、流量制御弁１０５には、パイロット圧と背圧との差分の圧力しか作用しない。
　本実施形態では、図３及び図４に示されるように、パイロット回路２５中の左側部分のパイロット圧、右側部分のパイロット圧の差分に基づいて、旋回電動モータ１９への制御指令を生成しているので、従来の油圧駆動型の旋回装置と同様なパイロット圧のバランスで旋回電動モータ１９を駆動させることができ、従来の油圧駆動型旋回装置を使い慣れたオペレータであっても、操作時に違和感をもつことがない。

　また、低温環境下では、パイロット回路内の油の粘度が高くなり、従来の油圧駆動の旋回装置では、操作レバー１０８を大きく傾倒させても、流量制御弁１０５の移動量が少なくなり、旋回油圧モータ１０７の回転速度を上げることができない。つまり、低温環境下では、旋回動作が緩慢となる。
　本実施形態の旋回制御装置１８を用いることにより、低温環境下でも従来の油圧駆動の旋回装置と同様の操作性を実現することができる。

　本発明は、駆動系の一部を電動駆動としたハイブリッド型の作業機械、建設機械に好適に利用することができる。

　１…電動旋回ショベル、２…下部走行体、３…スイングサークル、４…旋回体、５…ブームシリンダ、６…ブーム、７…アームシリンダ、８…アーム、９…バケットシリンダ、１０…バケット、１１…エンジン、１２…油圧ポンプ、１３…発電モータ、１４…油圧制御バルブ、１５…走行モータ、１６…インバータ、１７…キャパシタ、１８…旋回制御装置、１９…電動モータ、２０…操作レバー、２１…目標速度設定装置、２２…燃料ダイヤル、２３…モード切換スイッチ、２４…回転速度センサ、２５…パイロット回路、２６…左パイロット弁、２７…右パイロット弁、２８…管路、２９Ａ…絞り、２９Ｂ…チェック弁、３０…タンク、３１…左圧力センサ、３２…右圧力センサ、３３…ポンプコントローラ、３４…ＣＡＮライン、３５…左圧力センサ、３６…右圧力センサ、１０１…エンジン、１０２…油圧ポンプ、１０３…パイロットポンプ、１０４…吐出管路、１０５…流量制御弁、１０５Ｂ…操作部、１０６Ａ…旋回駆動管路、１０６Ｂ…旋回駆動管路、１０７…旋回油圧モータ、１０８…操作レバー、１０９…パイロット弁、１１０…パイロット弁、１１１Ａ…管路、１１２Ａ…パイロット管路、１１３Ａ…パイロット管路、１１４…サーボピストン、１１５…制御弁、１１６Ａ…管路、１１７Ａ…下流側管路、１１７Ｂ…下流側管路、１１８…管路、１１９Ａ…管路、１１９Ｂ…管路、１２０Ａ…吸込弁、１２０Ｂ…吸込弁、１２１…タンク、１２２Ａ…管路、１２２Ｂ…管路、１２３Ａ…リリーフ弁、１２３Ｂ…リリーフ弁、１８１…差圧演算部、１８２…制御指令生成手段、１８３…駆動制御手段

Claims

　正逆反転動作が可能な電動アクチュエータを制御する電動アクチュエータの制御装置であって、
　前記電動アクチュエータの正逆反転動作に応じて、正方向又は逆方向に操作可能な操作手段と、
　前記操作手段と接続され、当該操作手段の正方向操作又は逆方向操作に応じて、正方向パイロット圧又は逆方向パイロット圧を生成するパイロット回路と、
　前記操作手段の操作方向に応じたパイロット圧、及び操作方向とは逆方向のパイロット圧の差圧を取得する差圧取得手段と、
　前記差圧取得手段で取得された差圧に基づいて、前記電動アクチュエータへの制御指令を生成する制御指令生成手段と、
　前記制御指令生成手段で生成された制御指令に基づいて、前記電動アクチュエータの駆動制御を行う駆動制御手段とを備えていることを特徴とする電動アクチュエータの制御装置。
　請求項１に記載の電動アクチュエータの制御装置において、
　前記差圧取得手段は、
　前記パイロット回路の正方向パイロット圧を検出する正方向圧力検出部と、
　前記パイロット回路の逆方向パイロット圧を検出する逆方向圧力検出部と、
　前記正方向圧力検出部で検出された正方向パイロット圧、及び前記逆方向圧力部で検出された逆方向パイロット圧の差圧を演算する差圧演算部とを備えていることを特徴とする電動アクチュエータの制御装置。