JP4881280B2

JP4881280B2 - 旋回制御装置

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Publication number: JP4881280B2
Application number: JP2007296005A
Authority: JP
Inventors: 基治吉田
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2027-11-14
Also published as: JP2009121127A

Description

本発明は、電動機で旋回体を旋回させる建機用旋回制御装置に関し、より具体的には、旋回体の状態に基づいて旋回トルクを制御する建機用旋回制御装置に関する。

従来、一定回転数で運転するエンジンによって駆動される発電機の電気エネルギー、又は、その発電機の電気エネルギーを充電するバッテリの電気エネルギーにより電動機を駆動しながら建機の各機構を動作させる油圧駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この油圧駆動装置は、オペレータのレバー操作に滑らかに追従させるための優れた操作性が要求される機構としてアームシリンダ機構及びブームシリンダ機構を定義し、電動機ではなく、回転数可変のエンジンで直接駆動される油圧ポンプによって、それら機構を作動させるようにする。

一方、この油圧駆動装置は、オペレータのレバー操作に滑らかに追従させるための優れた操作性があまり要求されない機構としてバケットシリンダ機構、旋回機構及び走行機構を定義し、それら機構を電動機によって作動させるようにする。

このようにエンジンの力で作動させる機構と電動機の力で作動させる機構とを予め区別しておくことにより、この油圧駆動装置は、アームシリンダ機構及びブームシリンダ機構における優れた操作性を確保しつつも、その他の機構を作動させるときに電動機を利用することで、エンジン負担を軽減しながらエネルギー効率を高めることができる。
特開２００１−１６７０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の油圧駆動装置は、エンジンの力で作動させる機構と電動機の力で作動させる機構とを予め区別しておくだけであり、特定の電動機の動作を制御するものではなく、アタッチメント（ブーム、アーム又はバケット等をいう。）の姿勢や荷の有無に応じて変化する所要旋回トルクに対応することができない。

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、旋回体の旋回操作性を向上させる旋回制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、電動機で旋回体を旋回させる建機用旋回制御装置であって、一又は二以上のセンサの出力を受けてその旋回体の状態を検知する旋回体状態検知部と、その旋回体の旋回操作を制御するレバーの出力を受けてそのレバーの操作量を検知する操作量検知部と、その旋回体状態検知部が検知した旋回体の状態とその操作量検知部が検知した操作量とに基づいて旋回トルクを制御する信号を電動機に対して出力するコントローラと、を備えることを特徴とする旋回制御装置が提供される。

また、上記旋回体状態検知部は、その旋回体の状態として、その旋回体のアタッチメントの姿勢によって変化する旋回半径を検知するようにしてもよい。

また、上記旋回体状態検知部は、その旋回体の状態として、ブームシリンダ圧を検知するようにしてもよい。

また、上記旋回制御装置は、その旋回体状態検知部が検知した旋回体の状態に基づいて慣性モーメントを導出する慣性モーメント導出部を更に備え、そのコントローラは、その慣性モーメント導出部が導出した慣性モーメントとその操作量検知部が検知した操作量とに基づいて旋回トルクを制御する信号を電動機に対して出力するようにしてもよい。

本発明によれば、旋回体の旋回操作性を向上させる旋回制御装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る旋回制御装置が搭載された油圧ショベルの構成例を示す図である。図１において、油圧ショベル１０は、クローラ式の下部走行体１１の上に、旋回機構１２を介して、上部旋回体１３を旋回中心Ｘ周りに旋回自在に搭載している。

また、上部旋回体１３は、その前方側部にキャブ１４を備え、かつ、前方中央部に、ブーム１５、アーム１６及びバケット１７、並びに、これらをそれぞれ駆動するアクチュエータとしてのブームシリンダ１８、アームシリンダ１９及びバケットシリンダ２０から構成される掘削アタッチメントＥを備える。

図２は、油圧ショベル１０のシステムブロック図であり、エンジン２１、変速機２２、発電機２３、バッテリ２４、油圧ポンプ２５、旋回操作レバー２６、旋回用電動機２７、ブーム操作レバー２８、コントロールバルブ２９、ブーム圧センサ３０、ブーム角度センサ３１、アーム角度センサ３２、バケット角度センサ３３、インバータ３４及びメインコントローラ３５を含む。

エンジン２１は、所定回転数で回転しながら変速機２２を介して発電機２３を駆動し、また、必要に応じて回転数を変化させながら油圧ポンプ２５を駆動する。

変速機２２は、所定の減速比でエンジンの回転を発電機２３に伝達するための装置である。

発電機２３は、機械エネルギーを電磁作用により電気エネルギーに変換して電力を得る装置であり、例えば、エンジン２１によって駆動され、発電した電気エネルギーを電力供給先（旋回用電動機２７を含む。）に供給し、或いは、発電した電気エネルギーでバッテリ２４を充電する。

バッテリ２４は、放電だけでなく、充電を行うことにより元の放電前の状態を回復できる装置であり、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等がある。

油圧ポンプ２５は、圧油を吐出するためのポンプであり、エンジン２１によって駆動され、必要に応じて吐出量を変化させながらブームシリンダ１８を含む油圧アクチュエータに圧油を供給する。

旋回操作レバー２６は、上部旋回体１３の旋回を操作するための操作装置であり、例えば、レバーの傾倒操作に連動するポテンショメータが検出した値をレバー操作量としてメインコントローラ３５に出力する。

旋回用電動機２７は、旋回機構１２を旋回させるための電動機であり、例えば、メインコントローラ３５による制御の下、インバータ３４を介して発電機２３又はバッテリ２４から供給される電気エネルギーを利用して旋回機構１２を旋回させる。

ブーム操作レバー２８は、ブーム１５を操作するための操作装置であり、例えば、レバーの傾倒操作に応じてリモコン弁（図示せず。）を切り換え、補助ポンプ（図示せず。）が吐出する圧油によって生ずる制御圧をレバー操作量としてコントロールバルブ２９に伝える。

コントロールバルブ２９は、油圧アクチュエータを制御するためのバルブであり、例えば、ブーム操作レバー２８からの制御圧に応じて油圧ポンプ２５とブームシリンダ１８との間の油路を切り換えてブームシリンダ１８を伸縮させる。

ブーム圧センサ３０は、ブームシリンダ１８内の圧力を検出するためのセンサであり、例えば、半導体歪みゲージを用いたセンサであって、ブームシリンダ１８のロッド１８０を押し出す側の油室１８１における圧力を検出する。

ブーム角度センサ３１、アーム角度センサ３２及びバケット角度センサ３３は、例えば、レゾルバ式角度センサであって、それぞれ、ブーム１５の傾斜角度α、アーム１６の傾斜角度β又はバケット１７の傾斜角γを検出する。

インバータ３４は、直流電力を交流電力に変換するための装置であり、例えば、メインコントローラ３３が出力する制御信号に基づいて発電機２３又はバッテリ２４の直流電力を交流電力に変換して旋回用電動機２７に供給する。なお、インバータ３４は、メインコントローラ３３に一体化されていてもよい。

図３は、ブーム１５の傾斜角度α、アーム１６の傾斜角度β、バケット１７の傾斜角度γ及び旋回半径Ｌの関係を示す図であり、図３（Ａ）は、掘削アタッチメントＥの慣性モーメント（例えば、掘削アタッチメントＥの重量×旋回半径Ｌで表される。）が小さい状態を示し、図３（Ｂ）は、掘削アタッチメントＥの慣性モーメントが大きい状態を示す。

図３（Ａ）に示されるように、ブームフート連結ピン４０におけるブーム１５の傾斜角度αが大きく、アーム連結ピン４１におけるアーム１６の傾斜角度βが小さいほど旋回半径Ｌは小さくなり、反対に、図３（Ｂ）に示されるように、ブーム１５の傾斜角度αが小さく、アーム１６の傾斜角度βが大きいほど旋回半径Ｌは大きくなる。

なお、旋回半径Ｌは、例えば、旋回中心Ｘとバケット連結ピン４２との間の水平距離をいうが、旋回中心Ｘとバケット１７の先端との間の水平距離であってもよく、その場合、バケット１７の傾斜角度γが大きいほど旋回半径は大きくなり、バケット１７の傾斜角度γが小さいほど旋回半径は小さくなる。

メインコントローラ３５は、インバータ３４を介して電動機２３又はバッテリ２４の電気エネルギーを各種電動機に供給するための装置であり、例えば、旋回操作レバー２６、ブーム圧センサ３０、ブーム角度センサ３１、アーム角度センサ３２及びバケット角度センサ３３からの出力を受けて旋回用電動機２７に供給すべき電気エネルギーを演算し、その演算結果に基づいてインバータ３４を制御しながら発電機２３又はバッテリ２４の電気エネルギーを旋回用電動機２７に供給する。

また、メインコントローラ３５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータを含み、例えば、操作量検知部３５０、旋回体状態検知部３５１及び旋回トルク制御部３５２のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭに記憶しながら、各部に対応する演算処理をＣＰＵに実行させる。

次に、メインコントローラ３５が有する各種制御部について説明する。

操作量検知部３５０は、各種操作レバーの操作量を検知するための手段であり、例えば、旋回操作レバー２６が出力する値を受けて旋回操作レバー２６の操作量（例えば、操作方向、操作角度、操作速度等である。）を検知する。

操作量検知部３５０は、同様に、ブームシリンダ１８、アームシリンダ１９、バケットシリンダ２０、走行モータ等を操作するためのレバーの操作量を検知するようにしてもよい。

旋回体状態検知部３５１は、旋回機構１２上で旋回する旋回体の状態を検知するための手段であり、例えば、ブーム角度センサ３１が出力するブーム１５の傾斜角度α及びアーム角度センサ３２が出力するアームの傾斜角度βに基づいて掘削アタッチメントＥの状態を検知する。

なお、旋回体状態検知部３５１は、掘削アタッチメントＥの状態を検知するためにバケット角度センサ３３が出力するバケット１７の傾斜角度γを考慮するようにしてもよい。掘削アタッチメントＥの状態をより正確に検知するためである。

また、掘削アタッチメントＥの状態には、姿勢、重量、旋回半径等が含まれ、旋回体状態検知部３５１は、掘削アタッチメントＥの状態を表す指標として掘削アタッチメントＥの慣性モーメント（旋回半径×重量）を導出するようにしてもよい。

この場合、掘削アタッチメントＥの旋回半径は、例えば、傾斜角度α及びβから導出され、また、掘削アタッチメントＥの重量は、バケット１７に荷が入っていない状態における既知の標準重量であってもよく、ブーム圧センサ３０が出力するブームシリンダ圧に基づいて推定されるバケット１７内の荷の重さを標準重量に加えた重量であってもよい。

バケット１７に荷が入っていない状態における、旋回半径に対応するブームシリンダ圧（以下、「標準ブームシリンダ圧」とする。）は既知であることから、旋回体状態検知部３５１は、任意の旋回半径における標準ブームシリンダ圧とブーム圧センサ３０が出力する実際のブームシリンダ圧との差に基づいてバケット１７内の荷の重さを推定することができるからである。

更に、旋回体状態検知部３５１は、バケット連結ピン４２付近に取り付けられた電波発信機（受信機）と旋回中心Ｘ付近に取り付けられた電波受信機（発信機）とから構成され、受信電波強度により二点間の距離を測定する距離センサを用いて旋回半径Ｌを導出し、掘削アタッチメントＥの状態を検知するようにしてもよい。

更に、旋回体状態検知部３５１は、リニアポジションセンサ等を用いてブームシリンダ１８及びアームシリンダ１９のシリンダ長さを測定し、測定したシリンダ長さに基づいて掘削アタッチメントＥの状態を検知するようにしてもよい。

なお、旋回体状態検知部３５１は、他の如何なるセンサ出力の組み合わせに基づいて掘削アタッチメントＥの状態を検知するようにしてもよく、例えば、ブーム圧センサ３０及びアーム圧センサ（例えば、アームシリンダ１９のロッドを引き入れる側の油室における圧力を測定するセンサである。）の出力に基づいて掘削アタッチメントＥの状態を検知するようにしてもよく、ブーム圧センサ３０の出力及びブーム角度センサ３１の出力に基づいて、或いは、ブーム圧センサ３０の出力のみに基づいて掘削アタッチメントＥの状態を検知するようにしてもよい。

このように、旋回体状態検知部３５１は、利用するセンサが多いほど掘削アタッチメントＥの状態を高精度に検知することができ、一方で、利用するセンサが少ないほど掘削アタッチメントＥの状態を簡易かつ低コストに検知することができる。

旋回トルク制御部３５２は、旋回用電動機２７における旋回トルクを制御するための手段であり、例えば、旋回体状態検知部３５１が検知した掘削アタッチメントＥの状態に基づいて旋回用電動機２７に供給する電気エネルギーを増減させる。

図４は、旋回半径（縦軸）とブームシリンダ圧（横軸）との間の関係の一例を示すグラフであり、旋回半径が増大するにつれてブームシリンダ圧が増大することを示す。ブームシリンダ圧は、バケット１７内の荷の重さを含む掘削アタッチメントＥの重量にその掘削アタッチメントＥの重心とブームフート連結ピン４０との間の距離を乗じた慣性モーメントが増大するにつれて増大するからであり、旋回半径が増大するにつれてその距離ひいてはその慣性モーメントが増大するからである。

また、図４は、バケット１７内に荷が無い状態であれば、掘削アタッチメントＥの重量が既知であることによる既知の関係（図４の太線参照。）を用いながら、ブーム圧センサ３０が出力するブームシリンダ圧に基づいて旋回半径を導出でき、反対に、ブーム角度センサ３１及びアーム角度センサ３２の出力、又は、ブーム角度センサ３１、アーム角度センサ３２及びバケット角度センサ３３の出力から導出される旋回半径に基づいてブームシリンダ圧を導出できることを示す。

また、図４は、旋回半径及びブームシリンダ圧の双方が特定された場合には、バケット１７内の荷の重さを一意的に導出できることを示す。

なお、図４は、「荷（無）」（バケット１７内に荷が無い状態をいう。）、「荷（軽）」（バケット１７内の荷が軽い状態をいう。）、及び、「荷（重）」（バケット１７内の荷が重い状態をいう。）の三段階の線分を代表として示すが、これら線分の間にはより多くの段階の線分が存在するものとする。後述の図５及び図６においても同様である。

図５は、旋回半径（縦軸）とその旋回半径を有する掘削アタッチメントＥを所定角速度（例えば、毎秒６０°である。）で旋回させるのに必要な旋回トルク（横軸）との間の関係の一例を示すグラフであり、旋回半径が増大するにつれて必要な旋回トルク（以下、「所要旋回トルク」とする。）が増大することを示す。所要旋回トルクは、ブームシリンダ圧と同様、慣性モーメントが増大するにつれて増大するからである。

また、図５は、バケット１７内に荷が無い状態であれば、掘削アタッチメントＥの重量が既知であることによる既知の関係（図５の太線参照。）を用いながら、旋回半径に基づいて所要旋回トルクを導出できることを示す。

また、図５は、旋回半径とバケット１７内の荷の重さとの双方が特定された場合には、所要旋回トルクを一意的に導出できることを示す。

図６は、ブームシリンダ圧（縦軸）とそのブームシリンダ圧を有する掘削アタッチメントＥを所定角速度（例えば、毎秒６０°である。）で旋回させるのに必要な旋回トルク（横軸）との間の関係の一例を示すグラフであり、ブームシリンダ圧が増大するにつれて所要旋回トルクが増大することを示す。

また、図６は、図４及び図５が示す関係から導出される関係であって、バケット１７内に荷が無い状態であれば、掘削アタッチメントＥの重量が既知であることによる既知の関係（図６の太線参照。）を用いながら、ブームシリンダ圧に基づいて所要旋回トルクを導出できることを示す。

また、図６は、ブームシリンダ圧とバケット１７内の荷の重さとの双方が特定された場合には、所要旋回トルクを一意的に導出できることを示す。

更に、図６は、バケット１７内の荷の重さが大きいほど所要旋回トルクの増大率が大きくなることを示す。掘削アタッチメントＥの姿勢が同じであっても、バケット１７内の荷の重さが大きいほど掘削アタッチメントＥの重心がバケット１７寄り（旋回半径方向外側）により大きく移動するからであり、その結果、バケット１７内の荷の重さが無い又は小さいときに比べ慣性モーメントもより大きくなるからである。

図７は、掘削アタッチメントＥの慣性モーメント（縦軸）とその慣性モーメントを有する掘削アタッチメントＥを所定角速度で旋回させるのに必要な旋回トルク（横軸）との関係の一例を示すグラフであり、慣性モーメントが増大するにつれて所要旋回トルクが増大することを示す。

また、図７は、慣性モーメントが特定された場合（例えば、ブームシリンダ圧とブームフート連結ピン４０におけるブーム１５の傾斜角度α及びアーム連結ピン４１におけるアーム１６の傾斜角度βとに基づいてバケット１７内の荷の重さを含む掘削アタッチメントＥの重量と旋回半径が特定されている状態である。）、所要旋回トルクを一意的に導出できることを示す。

図８は、旋回操作レバー２６のレバー操作量（横軸）とそのレバー操作量に対応する旋回トルク（縦軸）の変化パターンとの関係の一例を示すグラフであり、図４〜図７の関係に基づいて所要旋回トルク（図８における線分の平坦部分に対応する。）が決まれば、レバー操作量に対応する旋回トルクの変化パターンも一意的に決定されることを示す。

また、図８は、ブームフート連結ピン４０におけるブーム１５の傾斜角度α、アーム連結ピン４１におけるアーム１６の傾斜角度β及びブームシリンダ圧に基づいて比較的小さな慣性モーメントＭ１が導出された場合、レバー操作量が所定量Ａとなったときに旋回トルクＴ０を発生させ、レバー操作量が所定量Ａから所定量Ｂに変化するときに旋回トルクを徐々に増大させながら、レバー操作量が所定量Ｂとなったときに所要旋回トルクＴ１を発生させ、レバー操作量が所定量Ｂを超えたときに旋回トルクを所要旋回トルクＴ１で維持させることを示す。

また、図８は、比較的大きな慣性モーメントＭ２が導出された場合、レバー操作量が所定量Ａとなったときに旋回トルクＴ０を発生させ、レバー操作量が所定量Ａから所定量Ｂに変化するときに旋回トルクを徐々に増大させながら、レバー操作量が所定量Ｂとなったときに所要旋回トルクＴ２を発生させ、レバー操作量が所定量Ｂを超えたときに旋回トルクを所要旋回トルクＴ２で維持させることを示す。

同様に、図８は、慣性モーメントＭ１と慣性モーメントＭ２との中間にある慣性モーメントが導出された場合にも、レバー操作量が所定量Ａとなったときに旋回トルクＴ０を発生させ、レバー操作量が所定量Ａから所定量Ｂに変化するときに旋回トルクを徐々に増大させながら、レバー操作量が所定量Ｂとなったときに各慣性モーメントに応じた所要旋回トルクを発生させ、レバー操作量が所定量Ｂを超えたときにも旋回トルクをそれぞれの所要旋回トルクで維持させることを示す。

また、図８は、レバー操作量が所定量Ａと所定量Ｂとの間にあるときには、掘削アタッチメントＥの慣性モーメントに見合う所要旋回トルク未満の旋回トルクを発生させることを示し、この範囲におけるレバー操作量は、掘削アタッチメントＥを所定角速度（例えば、毎秒６０°である。）よりも小さい角速度でゆっくりと旋回させたい場合（インチングさせたい場合をいう。）に有効である。

また、図８は、レバー操作量が所定量Ｂを超えたときにも所要旋回トルクを維持させることを示し、これは、掘削アタッチメントＥの角速度が所定角速度を超えることがないよう制限することを意味する。

また、図８は、レバー操作量が所定量Ａ未満のときには、旋回トルクを発生させないことを示す。旋回操作レバー２６に遊びを設けるためである。

なお、図８には、二段階の慣性モーメントのそれぞれに対応する線分が示されるが、実際にはより多くの段階の線分が存在するものとする。また、図８では、その多くの段階を区別する指標として慣性モーメントが用いられているが、慣性モーメントの代わりに旋回半径又はブームシリンダ圧が指標として採用されてもよい。

図４〜図８を参照しながら、操作レバーに応じた旋回トルクを決定するまでの方法を説明したが、図４〜図８に示す関係は、制御マップとしてメインコントローラ３５のＲＯＭ等に記憶されており、また、図４〜図８における比例関係（直線関係）は、二次曲線等の非直線で表される関係であってもよい。

次に、図９を参照しながら、メインコントローラ３５が旋回用電動機２７における旋回トルクを制御する処理（以下、「旋回トルク制御処理」とする。）について説明する。なお、図９は、旋回トルク制御処理の流れを示すフローチャートである。

最初に、旋回体状態検知部３５１は、ブーム角度センサ３１が出力するブーム１５の傾斜角度α、アーム角度センサ３２が出力するアーム１６の傾斜角度β、及び、ブーム圧センサ３０が出力するブームシリンダ圧を取得する（ステップＳ１）。

なお、旋回体状態検知部３５１は、上部旋回体１３の状態を簡易に検知するために、バケット角度センサ３３が出力するバケット１７の傾斜角度γを考慮していないが、バケット角度センサ３３が出力するバケット１７の傾斜角度γをも考慮して上部旋回体１３の状態をより詳細に検知するようにしてもよい。

その後、旋回体状態検知部３５１は、ＲＯＭに記憶された制御マップを参照しながら、傾斜角度α及びβから導出される旋回半径とブーム圧センサ３０が出力するブームシリンダ圧とに基づいてバケット１７内の荷の重さを推定することで（図４参照。）、掘削アタッチメントＥの状態を検知する（ステップＳ２）。

その後、旋回トルク制御部３５２は、推定した荷の重さと旋回半径とに基づいて（図５参照。）、或いは、推定した荷の重さとブームシリンダ圧とに基づいて（図６参照。）、その掘削アタッチメントＥの状態に対応する所要旋回トルクを取得する（ステップＳ３）。

なお、旋回トルク制御部３５２は、ＲＯＭに記憶された制御マップを参照しながら、傾斜角度α、β及びブームシリンダ圧から導出される慣性モーメントに基づいて（図７参照。）、その掘削アタッチメントＥの状態に対応する所要旋回トルクを取得するようにしてもよい。

その後、旋回トルク制御部３５２は、その所要旋回トルクに対応する旋回トルクの変化パターン（図８参照。）を取得し（ステップＳ４）、その変化パターンを参照しながら、操作量検知部３５０が検知した旋回操作レバー２６の操作量に応じた旋回トルクを実現させるために、インバータ３４を介して発電機２３又はバッテリ２４から旋回用電動機２７に電気エネルギーを供給させるようにする（ステップＳ５）。

以上の構成により、油圧ショベル１０は、上部旋回体１３の状態に応じて旋回トルクを制御することにより、慣性モーメントが小さい（旋回半径が小さい）ときの旋回におけるハンチング（旋回角速度が大きいために旋回と停止とを小刻みに繰り返す操作によって生ずる旋回動作をいう。）を抑えながらも、慣性モーメントが大きい（旋回半径が大きい）ときの旋回を滑らかにする等、旋回操作性を向上させることができる。

また、油圧ショベル１０は、上部旋回体１３の姿勢に加え、バケット１７内の荷の有無をも考慮しながら旋回トルクを制御することにより、旋回操作性を更に向上させることができる。

また、油圧ショベル１０は、レバー操作量が小さい場合（図８のＡ−Ｂ間を参照。）に所要旋回トルク未満の旋回トルクを発生させるようにするので、掘削アタッチメントＥを僅かに旋回させるインチング操作における旋回操作性を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上述の実施例において、油圧ショベル１０は、傾斜角度α、β及びブームシリンダ圧に基づいて掘削アタッチメントＥの姿勢及びバケット１７内の荷の状態を検知しながら旋回トルクを制御するが、傾斜角度α及びβのみに基づいて掘削アタッチメントＥの姿勢を検知しながら旋回トルクを制御するようにしてもよく、ブームシリンダ圧のみに基づいて掘削アタッチメントＥの姿勢を検知しながら旋回トルクを制御するようにしてもよい。

参照する情報が少なくなるにつれて掘削アタッチメントＥの姿勢の検知精度は低下するが、それでもなお、上部旋回体１３の旋回操作性を向上させるべく旋回トルクを制御する上で必要十分な情報を取得できるからであり、より簡易にかつより迅速に旋回トルクを制御することができるからである。

また、上述の実施例において、油圧ショベル１０は、ブーム１５、アーム１６及びバケット１７から構成される掘削アタッチメントＥを備えるが、バケット１７の代わりに、マグネット、グラップル、クランプアーム、フォーク等を備えた他のアタッチメントを備えるようにしてもよい。

本発明に係る旋回制御装置が搭載された油圧ショベルの構成例を示す図である。図１における油圧ショベルのシステムブロック図である。ブームの傾斜角度、アームの傾斜角度及び旋回半径の関係を示す図である。旋回半径とブームシリンダ圧との間の関係の一例を示すグラフである。旋回半径と所要旋回トルクとの間の関係の一例を示すグラフである。ブームシリンダ圧と所要旋回トルクとの間の関係の一例を示すグラフである。慣性モーメントと所要旋回トルクとの関係の一例を示すグラフである。レバー操作量とそのレバー操作量に対応する旋回トルクの変化パターンとの関係の一例を示すグラフである。旋回トルク制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０油圧ショベル、１１下部走行体、１２旋回機構、１３上部旋回体、１４キャブ、１５ブーム、１６アーム、１７バケット、１８ブームシリンダ、１９アームシリンダ、２０バケットシリンダ、２１エンジン、２２変速機、２３発電機、２４バッテリ、２５油圧ポンプ、２６旋回操作レバー、２７旋回用電動機、２８ブーム操作レバー、２９コントロールバルブ、３０ブーム圧センサ、３１ブーム角度センサ、３２アーム角度センサ、３３バケット角度センサ、３４インバータ、３５メインコントローラ、４０ブームフート連結ピン、４１アーム連結ピン、４２バケット連結ピン、１８０ロッド、１８１油室、３５０操作量検知部、３５１旋回体状態検知部、３５２旋回トルク制御部、Ｌ旋回半径、Ｘ旋回中心、α、β 傾斜角度

Claims

インバータから供給される電気エネルギーにより駆動する電動機で旋回体を旋回させる建機用旋回制御装置であって、
一又は二以上のセンサの出力を受けて前記旋回体のアタッチメントの姿勢によって変化する旋回半径を該旋回体の状態として検知する旋回体状態検知部と、
前記旋回体の旋回操作を制御するレバーの出力を受けて該レバーの操作量を検知する操作量検知部と、
前記旋回体状態検知部が検知した旋回体の状態と前記操作量検知部が検知した操作量とに基づいて旋回トルクを制御する信号を前記電動機に対して出力するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記旋回体状態検知部が検知した旋回半径の増大とともに、前記インバータから前記電動機への電気エネルギーを増加させて前記旋回トルクが大きくなるように制御する、
ことを特徴とする旋回制御装置。
前記旋回体状態検知部は、更に、前記旋回体の状態として、ブームシリンダ圧を検知し、
前記コントローラは、前記旋回体状態検知部が検知したブームシリンダ圧の増大とともに前記旋回トルクが大きくなるように制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の旋回制御装置。
前記旋回体状態検知部が検知した前記旋回体の状態に基づいて前記旋回体の慣性モーメントを導出する慣性モーメント導出部を更に備え、
前記コントローラは、前記慣性モーメント導出部が導出した慣性モーメントと前記操作量検知部が検知した操作量とに基づいて旋回トルクを制御する信号を前記電動機に対して出力する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の旋回制御装置。