JP2010187516A - 作業機械および作業機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転角センサの交換後に無負荷状態での再調整を不要にする。
【解決手段】リフティングマグネット車両は、電動発電機１２と、電動発電機１２を駆動するインバータ回路１８Ａと、電動発電機１２の回転角に応じた検出信号Ｓｄ３を生成するレゾルバ３２と、インバータ回路１８Ａを駆動するための駆動信号Ｓｄ１を検出信号Ｓｄ３に基づいて生成するコントローラ４０とを備える。コントローラ４０は、補正手段４３及び駆動信号生成手段４４を有する。補正手段４３は、検出信号Ｓｄ３が示す回転角と、電動発電機１２の実際の回転角とのズレに起因する電動発電機１２の駆動電流ＩＡの減少量を求め、検出信号Ｓｄ３が示す回転角に対し該減少量に応じたオフセット角を加算または減算することにより、検出信号Ｓｄ３が示す回転角を補正する。駆動信号生成手段４４は、補正手段４３により補正された回転角に基づいて駆動信号Ｓｄ１を生成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、作業機械および作業機械の制御方法に関するものである。

従来より、駆動機構の一部を電動化したハイブリッド型の作業機械が提案されている。このような作業機械は、ブーム、アーム、及びバケット等の可動部を油圧駆動するための油圧ポンプを備えており、この油圧ポンプを駆動するための内燃機関発動機（エンジン）に交流電動機（電動発電機）を連結し、該エンジンの駆動力を補助するとともに、発電により得られる電力を蓄電池（バッテリ）に充電している。

また、上部旋回体を旋回させるための動力源として油圧モータに加えて交流電動機を備え、加速旋回時に交流電動機で油圧モータの駆動をアシストし、減速旋回時に交流電動機で回生運転を行い、発電される電力をバッテリに充電している（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１０３１１２号公報

ハイブリッド型の作業機械が有する交流電動機を駆動する際には、ロータ（磁極）の角度位置に応じた位相の交流電力を供給するために、ロータの角度位置を検知する必要がある。そこで、交流電動機には、レゾルバなどの回転角センサが取り付けられる。しかし、建設現場等の過酷な作業環境下ではこのような回転角センサが故障することが少なくない。

一般的に、交流電動機に取り付けられた回転角センサが故障した場合、当該回転角センサが取り外されて正常な回転角センサが取り付けられる。そして、この正常な回転角センサから出力される信号が示す回転角の位相と、交流電動機の位相（すなわちロータの実際の角度位置）とが合致するように回転角センサからの出力信号の位相を調整することにより、交流電動機を再び駆動することができる。そして、回転角センサからの出力信号の位相を調整する際には、交流電動機を無負荷状態とし、交流電動機にパルス指令を与えながら調整を行う。

しかし、作業機械においては、交流電動機の回転軸は他の要素（内燃機関発動機等）に連結されている状態なので、この回転軸を無負荷状態とすることは困難である。すなわち、この回転軸を取り外すためには相応の設備が整った施設に当該作業機械を移送する必要があるが、交流電動機が停止しているため、この作業機械を運搬車両に載せる作業も困難となる。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、交流電動機に回転角センサを取り付けて交流電動機を再駆動させる際に、交流電動機の回転軸を無負荷状態とする必要のない作業機械を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明による作業機械は、交流電動機と、交流電動機の力行動作および回生動作を制御するインバータ回路と、交流電動機の回転角に応じた検出信号を生成する回転角センサと、インバータ回路を駆動するための駆動信号を検出信号に基づいて生成する制御部とを備え、制御部は、回転角センサの検出信号が示す回転角と、交流電動機の実際の回転角とのズレに起因する交流電動機の駆動電流の減少量を求め、検出信号が示す回転角に対し該減少量に応じたオフセット角を加算または減算することにより、検出信号が示す回転角を補正する補正手段と、補正手段により補正された回転角に基づいて駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを有することを特徴とする。

また、作業機械は、補正手段が、回転角センサの検出信号が示す回転角と、交流電動機の実際の回転角とが合致する場合の駆動電流の大きさに相当する値を記憶しており、その値と、駆動電流の検出値との差から駆動電流の減少量を算出することを特徴としてもよい。

また、作業機械は、補正手段が、回転角センサの検出信号が示す回転角と、交流電動機の実際の回転角とが合致する場合の駆動電流の大きさに相当する値を記憶するための不揮発性の記憶手段を含むことを特徴としてもよい。

また、作業機械は、交流電動機が、内燃機関発動機に連結され、内燃機関発動機の駆動力により発電を行い、また自身の駆動力により内燃機関発動機の駆動力を補助することを特徴としてもよい。

また、作業機械は、走行機構と、該走行機構の上方に回動自在に設けられた旋回体とを更に備え、交流電動機が旋回体を旋回させることを特徴としてもよい。

また、本発明による作業機械の制御方法は、交流電動機と、交流電動機の力行動作および回生動作を制御するインバータ回路と、交流電動機の回転角に応じた検出信号を生成する回転角センサとを備え、検出信号に基づいてインバータ回路を駆動する作業機械の制御方法であって、回転角センサを交流電動機に取り付けたのち、該回転角センサからの検出信号に基づいてインバータ回路から交流電動機へ駆動電流を供給し、回転角センサの検出信号が示す回転角と、交流電動機の実際の回転角とのズレに起因する交流電動機の駆動電流の減少量を求め、検出信号が示す回転角に対し該減少量に応じたオフセット角を加算または減算することにより検出信号が示す回転角を補正し、補正された回転角の検出値に基づいて駆動信号を生成することを特徴とする。

また、作業機械の制御方法は、回転角センサの検出信号が示す回転角と、交流電動機の実際の回転角とが合致する場合の駆動電流の大きさに相当する値を記憶しておき、その値と、駆動電流の検出値との差から駆動電流の減少量を算出することを特徴としてもよい。

本発明によれば、交流電動機に回転角センサを取り付けて交流電動機を再駆動させる際に、交流電動機の回転軸を無負荷状態とする必要のない作業機械を提供できる。

本発明に係る作業機械の一例として、リフティングマグネット車両１の外観を示す斜視図である。 リフティングマグネット車両１の電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。 （ａ）駆動制御部４１の構成を示すブロック図である。（ｂ）旋回制御部４２の構成を示すブロック図である。 リフティングマグネット車両１の制御に関するフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明による作業機械の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係る作業機械の一例として、ハイブリッド型の作業機械であるリフティングマグネット車両１の外観を示す斜視図である。図１に示すように、リフティングマグネット車両１は、無限軌道を含む走行機構２と、走行機構２の上部に旋回機構３を介して回動自在に搭載された旋回体４とを備えている。旋回体４には、ブーム５と、ブーム５の先端にリンク接続されたアーム６と、アーム６の先端にリンク接続されたリフティングマグネット７とが取り付けられている。リフティングマグネット７は、鋼材などの吊荷Ｇを磁力により吸着して捕獲するための設備である。ブーム５、アーム６、及びリフティングマグネット７は、それぞれブームシリンダ８、アームシリンダ９、及びバケットシリンダ１０によって油圧駆動される。また、旋回体４には、リフティングマグネット７の位置や励磁動作および釈放動作を操作する操作者を収容するための運転室４ａや、油圧を発生するためのエンジン（内燃機関発動機）１１といった動力源が設けられている。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンで構成される。

図２は、本実施形態のリフティングマグネット車両１の電気系統や油圧系統といった内部構成を示すブロック図である。なお、図２では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。

図２に示すように、リフティングマグネット車両１は、交流電動機である電動発電機１２と、減速機１３とを備えている。エンジン１１及び電動発電機１２の回転軸は、共に減速機１３の入力軸に接続されることにより互いに連結されている。エンジン１１の負荷が大きいときには、電動発電機１２が自身の駆動力によりエンジン１１の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。一方、エンジン１１の負荷が小さいときには、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電を行う。電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnetic）モータによって構成される。電動発電機１２の駆動と発電との切り替えは、リフティングマグネット車両１における電気系統の駆動制御を行うコントローラ（制御部）３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。

電動発電機１２の回転軸１２Ａには、本実施形態における回転角センサとしてのレゾルバ３２が接続される。レゾルバ３２は、電動発電機１２の回転軸１２Ａの回転角度を検出するセンサであり、電動発電機１２と機械的に連結されることで回転軸１２Ａの回転角度及び回転方向を検出する。レゾルバ３２は、回転軸１２Ａの回転角度及び回転方向を示す検出信号Ｓｄ３をコントローラ４０に提供する。

減速機１３の出力軸にはメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されており、メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。コントロールバルブ１７は、リフティングマグネット車両１における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ１７には、図１に示した走行機構２を駆動するための油圧モータ２ａ及び２ｂの他、ブームシリンダ８、アームシリンダ９、及びバケットシリンダ１０が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ１７は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。

また、リフティングマグネット車両１は、蓄電手段１１０を更に備えている。そして、電動発電機１２と蓄電手段１１０との間には、インバータ回路１８Ａが接続されている。すなわち、電動発電機１２の電気的な端子にはインバータ回路１８Ａの一端（交流側端子）が接続されており、インバータ回路１８Ａの他端（直流側端子）には蓄電手段１１０が接続されている。蓄電手段１１０は、インバータ回路１８Ａの他端が接続されるＤＣバスと、このＤＣバスに一端が接続された昇降圧コンバータ（直流電圧変換器）と、昇降圧コンバータの他端に接続された蓄電池（バッテリ）とを含んで構成されている。インバータ回路１８Ａは、コントローラ４０から与えられる駆動信号Ｓｄ１に応じて、電動発電機１２の運転制御を行う。すなわち、インバータ回路１８Ａが電動発電機１２を力行運転させる際には、蓄電手段１１０から直流電力を受け取り、その直流電力から必要な交流電力を生成して電動発電機１２に供給する。また、電動発電機１２を回生運転させる際には、電動発電機１２により発電された交流電力を直流電力に変換し、蓄電手段１１０に蓄える。なお、蓄電手段１１０の昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧値、バッテリ電圧値、及びバッテリ電流値に基づき、コントローラ４０によって行われる。

蓄電手段１１０には、インバータ回路１８Ｂの一端（直流側端子）が接続されており、インバータ回路１８Ｂの他端（交流側端子）にはリフティングマグネット７が接続されている。リフティングマグネット７は、金属物を磁気的に吸着させるための磁力を発生する電磁石を含んでおり、インバータ回路１８Ｂを介して蓄電手段１１０から電力が供給される。インバータ回路１８Ｂは、コントローラ４０からの指令に基づき、電磁石をオンにする際には、リフティングマグネット７へ要求された電力を蓄電手段１１０より供給する。また、電磁石をオフにする場合には、回生された電力を蓄電手段１１０に供給する。

また、リフティングマグネット車両１は、旋回用交流電動機（以下、単に旋回用電動機とする）２１を更に備えている。旋回用電動機２１は、旋回体４を旋回させる旋回機構３の動力源である。そして、旋回用電動機２１と蓄電手段１１０との間には、インバータ回路２０が接続されている。すなわち、インバータ回路２０の一端（直流側端子）には蓄電手段１１０が接続されており、インバータ回路２０の他端（交流側端子）には旋回用電動機２１が接続されている。

インバータ回路２０は、コントローラ４０から与えられる駆動信号Ｓｄ２に応じて、旋回用電動機２１の運転制御を行う。すなわち、インバータ回路２０が旋回用電動機２１を力行運転させる際には、蓄電手段１１０から直流電力を受け取り、その直流電力から必要な交流電力を生成して旋回用電動機２１に供給する。また、旋回用電動機２１を回生運転させる際には、旋回用電動機２１により発電された交流電力を直流電力に変換し、蓄電手段１１０に蓄える。

旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続されている。旋回用電動機２１が力行運転を行う際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が旋回減速機２４にて増幅され、旋回体４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体４の慣性回転により、旋回減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させる。旋回用電動機２１としては、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータが好適である。

レゾルバ２２は、本実施形態における回転角センサである。レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出する。レゾルバ２２が回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構３の回転角度及び回転方向が導出される。レゾルバ２２は、回転軸２１Ａの回転角度に関する検出信号Ｓｄ４をコントローラ４０に提供する。メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ４０からの指令によって、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構３に機械的に伝達する減速機である。

なお、蓄電手段１１０には、インバータ回路１８Ａ、１８Ｂ、及び２０を介して、電動発電機１２、リフティングマグネット７、及び旋回用電動機２１が接続されているので、電動発電機１２で発電された電力がリフティングマグネット７又は旋回用電動機２１に直接的に供給される場合もあり、リフティングマグネット７で回生された電力が電動発電機１２又は旋回用電動機２１に供給される場合もあり、さらに、旋回用電動機２１で回生された電力が電動発電機１２又はリフティングマグネット７に供給される場合もある。

パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続されている。操作装置２６は、旋回用電動機２１、走行機構２、ブーム５、アーム６、及びリフティングマグネット７を操作するための操作装置であり、操作者によって操作される。操作装置２６には、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７が接続され、また、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９が接続される。操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を操作者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。

圧力センサ２９は、操作装置２６に対して旋回機構３を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、コントローラ４０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御に用いられる。

コントローラ４０は、本実施形態における制御部である。コントローラ４０は、駆動制御部４１及び旋回制御部４２を含み、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。駆動制御部４１は、電動発電機１２の運転制御（アシスト運転及び発電運転の切り替え）を行う。旋回制御部４２は、圧力センサ２９から入力される信号のうち、旋回機構３を旋回させるための操作量を表す信号を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。なお、コントローラ４０は、リフティングマグネット７の駆動制御（励磁と消磁の切り替え）を行う部分を更に含んでいる。

ここで、コントローラ４０の駆動制御部４１及び旋回制御部４２について更に詳細に説明する。図３は、駆動制御部４１及び旋回制御部４２において共通の構成を示すブロック図である。図３（ａ）は駆動制御部４１の制御ブロックの構成を示しており、図３（ｂ）は旋回制御部４２の制御ブロックの構成を示している。

まず図３（ａ）を参照すると、駆動制御部４１は、補正手段４３及び駆動信号生成手段４４を有している。補正手段４３は、レゾルバ３２から出力された検出信号Ｓｄ３が示す回転角を補正するための手段である。補正手段４３は、検出信号Ｓｄ３によって示される電動発電機１２の回転軸１２Ａの回転角と、回転軸１２Ａの実際の回転角とのズレに起因する電動発電機１２の駆動電流Ｉ_Ａの減少量を求め、検出信号Ｓｄ３が示す回転角に対し該減少量に応じたオフセット角を加算または減算することにより、検出信号Ｓｄ３が示す回転角を補正する。

具体的な構成を説明すると、補正手段４３は、Ｒ／Ｄ回路４３ａ、オフセット部４３ｂ、不揮発性メモリ４３ｃ、加算手段４３ｄおよび減算手段４３ｅを含んで構成されている。Ｒ／Ｄ回路４３ａの入力端は、レゾルバ３２の信号出力端と接続されている。Ｒ／Ｄ回路４３ａは、レゾルバ３２から出力された検出信号Ｓｄ３を入力し、これを電動発電機１２の回転軸１２Ａの回転角度を示すデジタル信号に変換する。

減算手段４３ｅのマイナス側入力端は、電動発電機１２に接続された電流経路（入力側／出力側の何れでも良い）に設けられた電流検出器５０と接続されている。電流検出器５０からは、電動発電機１２へ供給される駆動電流Ｉ_Ａの大きさを示す信号が出力される。また、減算手段４３ｅのプラス側入力端は、不揮発性メモリ４３ｃに接続されている。不揮発性メモリ４３ｃは、本実施形態における不揮発性の記憶手段であり、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）によって構成される。不揮発性メモリ４３ｃには、レゾルバ３２の検出信号Ｓｄ３が示す回転角と、電動発電機１２の回転軸１２Ａの実際の回転角とが合致する場合の駆動電流Ｉ_Ａの大きさに相当する値が記憶されている。すなわち、減算手段４３ｅは、検出信号Ｓｄ３が示す回転角と、回転軸１２Ａの実際の回転角とのズレに起因する駆動電流Ｉ_Ａの減少量を、不揮発性メモリ４３ｃに記憶された値と、駆動電流Ｉ_Ａの検出値との差から算出し、この算出値に応じた信号を出力する。

オフセット部４３ｂは、減算手段４３ｅから出力された信号に基づいて、駆動電流Ｉ_Ａの減少量に応じたオフセット角を演算し、そのオフセット角を示す信号を出力する。この信号は、加算手段４３ｄの一方の入力端に入力される。また、加算手段４３ｄの他方の入力端には、Ｒ／Ｄ回路４３ａから出力された信号が入力される。これにより、オフセット部４３ｂにおいて演算されたオフセット角と、Ｒ／Ｄ回路４３ａから出力された検出信号Ｓｄ３が示す回転角とが加算され、その加算された角度（以下、補正角度という）を示す信号が加算手段４３ｄから出力される。

駆動信号生成手段４４は、補正手段４３により補正された回転角に基づいて駆動信号Ｓｄ１を生成するための手段である。駆動信号生成手段４４は、減算手段４４ａ、ＰＩゲイン４４ｂ、減算手段４４ｃ、及びＰＷＭ信号生成部４４ｄを含んで構成されている。減算手段４４ａのプラス側入力端には、電動発電機１２がアシスト運転を行う際に必要なトルクに相当する指令値が入力される。また、減算手段４４ａのマイナス側入力端には、補正手段４３の加算手段４３ｄより補正角度を示す信号が入力される。そして、減算手段４４ａから出力された信号は、ＰＩゲイン４４ｂすなわち比例ゲイン及び積分ゲインが乗算されたのち減算手段４４ｃのプラス側入力端へ入力される。

減算手段４４ｃのマイナス側入力端は電流検出器５０と接続されており、このマイナス側入力端には、駆動電流Ｉ_Ａの大きさを示す信号がフィードバックされる。そして、減算手段４４ｃから出力された信号はＰＷＭ信号生成部４４ｄへ送られ、この信号に応じたデューティ比のＰＷＭ信号すなわち駆動信号Ｓｄ１が、ＰＷＭ信号生成部４４ｄにおいて生成される。ＰＷＭ信号生成部４４ｄの出力端はインバータ回路１８Ａと接続されており、この駆動信号Ｓｄ１によって、インバータ回路１８Ａからの出力電流の大きさ及び位相が制御される。

次に図３（ｂ）を参照すると、旋回制御部４２は、補正手段４５及び駆動信号生成手段４６を有している。補正手段４５は、レゾルバ２２から出力された検出信号Ｓｄ４が示す回転角を補正するための手段である。補正手段４５は、検出信号Ｓｄ４によって示される旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転角と、回転軸２１Ａの実際の回転角とのズレに起因する旋回用電動機２１の駆動電流Ｉ_Ｂの減少量を求め、検出信号Ｓｄ４が示す回転角に対し該減少量に応じたオフセット角を加算または減算することにより、検出信号Ｓｄ４が示す回転角を補正する。

前述した補正手段４３と同様、補正手段４５は、Ｒ／Ｄ回路４５ａ、オフセット部４５ｂ、不揮発性メモリ４５ｃ、加算手段４５ｄおよび減算手段４５ｅを含んで構成されている。Ｒ／Ｄ回路４５ａの入力端は、レゾルバ２２の信号出力端と接続されている。Ｒ／Ｄ回路４５ａは、レゾルバ２２から出力された検出信号Ｓｄ４を入力し、これを旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転角度を示すデジタル信号に変換する。

減算手段４５ｅのマイナス側入力端は、旋回用電動機２１に接続された電流経路（入力側／出力側の何れでも良い）に設けられた電流検出器５１と接続されている。電流検出器５１からは、旋回用電動機２１へ供給される駆動電流Ｉ_Ｂの大きさを示す信号が出力される。また、減算手段４５ｅのプラス側入力端は、不揮発性メモリ４５ｃに接続されている。不揮発性メモリ４５ｃは、本実施形態における不揮発性の記憶手段であり、例えばＥＥＰＲＯＭによって構成される。また、この不揮発性メモリ４５ｃと上述した不揮発性メモリ４３ｃとが一つの不揮発性メモリによって構成されてもよい。不揮発性メモリ４５ｃには、レゾルバ２２の検出信号Ｓｄ４が示す回転角と、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの実際の回転角とが合致する場合の駆動電流Ｉ_Ｂの大きさに相当する値が記憶されている。すなわち、減算手段４５ｅは、検出信号Ｓｄ４が示す回転角と、回転軸２１Ａの実際の回転角とのズレに起因する駆動電流Ｉ_Ｂの減少量を、不揮発性メモリ４５ｃに記憶された値と、駆動電流Ｉ_Ｂの検出値との差から算出し、この算出値に応じた信号を出力する。

オフセット部４５ｂは、減算手段４５ｅから出力された信号に基づいて、駆動電流Ｉ_Ｂの減少量に応じたオフセット角を演算し、そのオフセット角を示す信号を出力する。この信号は、加算手段４５ｄの一方の入力端に入力される。また、加算手段４５ｄの他方の入力端には、Ｒ／Ｄ回路４５ａから出力された信号が入力される。これにより、オフセット部４５ｂにおいて演算されたオフセット角と、Ｒ／Ｄ回路４５ａから出力された検出信号Ｓｄ４が示す回転角とが加算され、その加算された角度（補正角度）を示す信号が加算手段４５ｄから出力される。

駆動信号生成手段４６は、補正手段４５により補正された回転角に基づいて駆動信号Ｓｄ２を生成するための手段である。駆動信号生成手段４６は、減算手段４６ａ、ＰＩゲイン４６ｂ、減算手段４６ｃ、及びＰＷＭ信号生成部４６ｄを含んで構成されている。減算手段４６ａのプラス側入力端には、圧力センサ２９から提供された、旋回機構３を旋回させるための操作量に応じた信号が入力される。また、減算手段４６ａのマイナス側入力端には、補正手段４５の加算手段４５ｄより補正角度を示す信号が入力される。そして、減算手段４６ａから出力された信号は、ＰＩゲイン４６ｂすなわち比例ゲイン及び積分ゲインが乗算されたのち減算手段４６ｃのプラス側入力端へ入力される。

減算手段４６ｃのマイナス側入力端は電流検出器５１と接続されており、このマイナス側入力端には、駆動電流Ｉ_Ｂの大きさを示す信号がフィードバックされる。そして、減算手段４６ｃから出力された信号はＰＷＭ信号生成部４６ｄへ送られ、この信号に応じたデューティ比のＰＷＭ信号すなわち駆動信号Ｓｄ２が、ＰＷＭ信号生成部４６ｄにおいて生成される。ＰＷＭ信号生成部４６ｄの出力端はインバータ回路２０と接続されており、この駆動信号Ｓｄ２によって、インバータ回路２０からの出力電流の大きさ及び位相が制御される。

なお、上述した構成においては、オフセット部４３ｂ，４５ｂから出力されたオフセット角と、Ｒ／Ｄ回路４３ａ，４５ａから出力されたデジタル信号とを加算手段４３ｄ，４５ｄにより加算しているが、この加算手段４３ｄ，４５ｄに代えて減算手段を設け、上記オフセット角と上記デジタル信号との差を算出しても良い。

以上の構成を備えるリフティングマグネット車両１の動作について、その制御方法と共に以下に説明する。図４は、本実施形態に係るリフティングマグネット車両１の制御方法に関するフローチャートである。なお、以下の説明では電動発電機１２用のレゾルバ３２に関する制御方法を主に説明するが、旋回用電動機２１用のレゾルバ２２についても同様の方法により制御される。

まず、リフティングマグネット車両１が製造される時点で、リフティングマグネット車両１に搭載された状態でのレゾルバ３２の検出信号Ｓｄ３が示す回転角と、電動発電機１２の回転軸１２Ａの実際の回転角とが合致する場合の駆動電流Ｉ_Ａの大きさに相当する値を、不揮発性メモリ４３ｃに記憶させておく（ステップＳ１）。

その後、リフティングマグネット車両１を使用しているときにレゾルバ３２が故障すると、まず、故障したレゾルバ３２が取り外されて、正常なレゾルバ３２が取り付けられる（ステップＳ２）。このとき、新しく取り付けられたレゾルバ３２から出力される検出信号Ｓｄ３が示す回転角は、電動発電機１２の回転軸１２Ａの実際の回転角とは異なっている（具体的には、位相が異なっている）ことが一般的である。

次に、正常なレゾルバ３２からの検出信号Ｓｄ３に基づいて、駆動信号生成手段４４において駆動信号Ｓｄ１を生成し、インバータ回路１８Ａから電動発電機１２へ駆動電流Ｉ_Ａを供給する（ステップＳ３）。このとき、検出信号Ｓｄ３が示す回転角と、回転軸１２Ａの実際の回転角とのズレに起因して、駆動電流Ｉ_Ａの電流値は正常な数値より小さな値となる。

続いて、検出信号Ｓｄ３が示す回転角と、回転軸１２Ａの実際の回転角とのズレに起因する駆動電流Ｉ_Ａの減少量を、上述した減算手段４３ｅ（図３を参照）において求める（ステップＳ４）。そして、検出信号Ｓｄ３が示す回転角に対し、駆動電流Ｉ_Ａの減少量に応じたオフセット角を加算または減算することにより当該回転角を補正する（ステップＳ５）。具体的には、Ｒ／Ｄ回路４３ａから出力されたデジタル値に対して、減算手段４３ｅから出力された値を加算手段４３ｄにおいて加算（または減算）することにより、当該デジタル値を補正する。

続いて、補正された回転角に基づいて、駆動電流Ｉ_Ａを生成する（ステップＳ５）。すなわち、加算手段４３ｄから出力された補正後のデジタル値が示す回転角に基づいて、駆動信号生成手段４４において駆動信号Ｓｄ１を生成し、インバータ回路１８Ａから電動発電機１２へ駆動電流Ｉ_Ａを供給する。このとき、補正後の回転角は回転軸１２Ａの実際の回転角に近づいているので（すなわち、検出信号Ｓｄ３の位相が回転軸１２Ａの位相に近づいているので）、駆動電流Ｉ_Ａが増加することとなる。

以降、上述したステップＳ２〜Ｓ５を繰り返すことにより、加算手段４３ｄから出力された補正後のデジタル値が示す回転角が回転軸１２Ａの実際の回転角とほぼ等しくなり、電動発電機１２には正常な駆動電流Ｉ_Ａが流れて十分なトルクを発生させることができる。

以上に説明したリフティングマグネット車両１およびその制御方法による効果について説明する。本実施形態のリフティングマグネット車両１およびその制御方法では、コントローラ４０の補正手段４３及び４５において、レゾルバ３２，２２の検出信号Ｓｄ３，Ｓｄ４が示す回転角と、電動発電機１２または旋回用電動機２１の実際の回転角とのズレに起因する駆動電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂの減少量を求め、検出信号Ｓｄ３，Ｓｄ４が示す回転角に対し該減少量に応じたオフセット角を加算することにより、検出信号Ｓｄ３，Ｓｄ４が示す回転角を補正している。そして、駆動信号生成手段４４，４６が、その補正された回転角に基づいて、駆動信号Ｓｄ１，Ｓｄ２を生成している。このような構成を備えることによって、電動発電機１２や旋回用電動機２１に新しいレゾルバ３２，２２を取り付けて再駆動させる際に、回転軸１２Ａ，２１Ａを無負荷状態とすることなく（すなわち、回転軸１２Ａであれば減速機１３に回転軸１２Ａが取り付けられた状態で）、電動発電機１２や旋回用電動機２１を駆動させることができる。

また、本実施形態のように、補正手段４３及び４５は、レゾルバ３２，２２の検出信号Ｓｄ３，Ｓｄ４が示す回転角と、実際の回転角とが合致する場合の駆動電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂの大きさに相当する値を記憶しておき、その値と、駆動電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂの検出値との差から駆動電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂの減少量を算出することが好ましい。このような構成により、駆動電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂの減少量を好適に求めることができる。また、この場合、補正手段４３及び４５が不揮発性メモリ４３ｃ，４５ｃを有することで、上記した値を容易に記憶させておくことができる。

本発明による作業機械およびその制御方法は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では作業機械としてリフティングマグネット車両の場合を例示して説明したが、他の作業機械（例えばクレーンやフォークリフト）にも本発明を適用してもよい。

１…リフティングマグネット車両、２…走行機構、３…旋回機構、４…旋回体、５…ブーム、６…アーム、７…リフティングマグネット、８…ブームシリンダ、９…アームシリンダ、１０…バケットシリンダ、１１…エンジン、１２…電動発電機、１２Ａ，２１Ａ…回転軸、１３…減速機、１８Ａ，１８Ｂ，２０…インバータ回路、２１…旋回用電動機、２２，３２…レゾルバ、２９…圧力センサ、４０…コントローラ、４１…駆動制御部、４２…旋回制御部、４３，４５…補正手段、４３ａ，４５ａ…Ｒ／Ｄ回路、４３ｂ，４５ｂ…オフセット部、４３ｃ，４５ｃ…不揮発性メモリ、４３ｄ，４５ｄ…加算手段、４３ｅ，４５ｅ…減算手段、４４，４６…駆動信号生成手段、４４ａ，４６ａ…減算手段、４４ｂ，４６ｂ…ＰＩゲイン、４４ｃ，４６ｃ…減算手段、４４ｄ，４６ｄ…信号生成部、５０，５１…電流検出器、１１０…蓄電手段、Ｇ…吊荷、Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂ…駆動電流、Ｓｄ１，Ｓｄ２…駆動信号、Ｓｄ３，Ｓｄ４…検出信号。

Claims (7)

1. 交流電動機と、
   前記交流電動機の力行動作および回生動作を制御するインバータ回路と、
   前記交流電動機の回転角に応じた検出信号を生成する回転角センサと、
   前記インバータ回路を駆動するための駆動信号を前記検出信号に基づいて生成する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記回転角センサの前記検出信号が示す回転角と、前記交流電動機の実際の回転角とのズレに起因する前記交流電動機の駆動電流の減少量を求め、前記検出信号が示す回転角に対し該減少量に応じたオフセット角を加算または減算することにより、前記検出信号が示す回転角を補正する補正手段と、
   前記補正手段により補正された回転角に基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段と
   を有することを特徴とする、作業機械。
2. 前記補正手段が、前記回転角センサの前記検出信号が示す回転角と、前記交流電動機の実際の回転角とが合致する場合の前記駆動電流の大きさに相当する値を記憶しており、その値と、前記駆動電流の検出値との差から前記駆動電流の減少量を算出することを特徴とする、請求項１に記載の作業機械。
3. 前記補正手段が、前記回転角センサの前記検出信号が示す回転角と、前記交流電動機の実際の回転角とが合致する場合の前記駆動電流の大きさに相当する値を記憶するための不揮発性の記憶手段を含むことを特徴とする、請求項２に記載の作業機械。
4. 前記交流電動機が、前記内燃機関発動機に連結され、前記内燃機関発動機の駆動力により発電を行い、また自身の駆動力により前記内燃機関発動機の駆動力を補助することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の作業機械。
5. 走行機構と、該走行機構の上方に回動自在に設けられた旋回体とを更に備え、
   前記交流電動機が前記旋回体を旋回させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の作業機械。
6. 交流電動機と、前記交流電動機の力行動作および回生動作を制御するインバータ回路と、前記交流電動機の回転角に応じた検出信号を生成する回転角センサとを備え、前記検出信号に基づいて前記インバータ回路を駆動する作業機械の制御方法であって、
   前記回転角センサを前記交流電動機に取り付けたのち、該回転角センサからの前記検出信号に基づいて前記インバータ回路から前記交流電動機へ駆動電流を供給し、前記回転角センサの前記検出信号が示す回転角と、前記交流電動機の実際の回転角とのズレに起因する前記交流電動機の駆動電流の減少量を求め、前記検出信号が示す回転角に対し該減少量に応じたオフセット角を加算または減算することにより前記検出信号が示す回転角を補正し、補正された前記回転角の検出値に基づいて前記駆動信号を生成することを特徴とする、作業機械の制御方法。
7. 前記回転角センサの前記検出信号が示す回転角と、前記交流電動機の実際の回転角とが合致する場合の前記駆動電流の大きさに相当する値を記憶しておき、その値と、前記駆動電流の検出値との差から前記駆動電流の減少量を算出することを特徴とする、請求項６に記載の作業機械の制御方法。

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