JP2020029669A - 建設機械 - Google Patents
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Abstract
Description
作業機を有する上部旋回体と、
旋回軸を介して前記上部旋回体を旋回可能に支持する下部走行体と、
前記上部旋回体を旋回させる電動旋回モータと、
前記上部旋回体の回転速度を表す値を取得する回転速度取得部と、
操作部の操作量に応じて前記電動旋回モータに対するトルク指令値を出力するトルク指令値生成部と、
前記作業機の旋回半径を取得する旋回半径取得部と、
前記作業機の積載重量を取得する積載重量取得部と、
前記旋回半径及び前記積載重量に基づき、イナーシャの逆数を表す値を取得するイナーシャ取得部と、
トルク指令と、前記イナーシャの逆数とに基づき、前記トルク指令値で前記電動旋回モータが駆動した際に発生すべき基準角加速度を算出する基準角加速度算出部と、
前記回転速度から求まる実角加速度と前記基準角加速度との偏差に基づき、重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を補償するための重力補償トルクを算出する重力補償トルク算出部と、
重力による旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すように、前記トルク指令値を前記重力補償トルクで補正する補正部と、
を備える。
それでいて、取得した旋回半径及び積載重量から定まるイナーシャの逆数とトルク指令値に基づき電動旋回モータが駆動した際に発生すべき基準角加速度を特定し、基準角加速度と実角加速度との偏差に基づき、未知の現在姿勢において重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すための重力補償トルクを算出しているので、現在姿勢が変化しても、現在姿勢で発生する重力によるトルク成分を適切に打ち消すことが可能となる。
したがって、重力により発生するトルク成分の悪影響を発現させず、傾斜地において快適に旋回操作を行うことが可能となる。
以下に、本開示の第1実施形態について図面を参照しながら説明する。
補正前のトルク指令値tTCal[Nm]=補正後のトルク指令値i-1−重力補償トルクi-1
tTCalの単位は、ニュートン・メートルである。ここで、補正後のトルク指令値と重力補償トルクに「i−1」がついているのは、前回の値という意味である。iは現時点を示し、i−1は前回値を示す。特に表記がない場合は、現在値である。
補償後のトルク指令値tTCal_Filt = α * tTCal +(1−α)*tTCal_Filti-1
本実施形態では、ローパスフィルタを使用しているが、トルク指令値を遅らせることができれば、これに限定されない。
なお、位相補償部55は、精度が悪化するが省略可能である。
tTVis=KCVIS×ωSWING
除去後のトルク指令値tTCal_Fin=tTCal_Filt − tTVis
ここで、KCVISは粘性摩擦係数である。なお、粘性摩擦除去部56は、精度が悪化するが省略可能である。
例えば、位置検出用センサ61がストローク位置を検出するセンサである場合には、旋回半径算出部62は、各々のシリンダ位置からブーム及びアームの角度を算出し、ブーム及びアームの角度から旋回半径rを順動学に基づき算出する。
例えば、位置検出用センサ61がブーム12a及びアーム12bの角度を検出するセンサである場合には、旋回半径算出部62は、ブーム及びアームの角度から旋回半径rを順動学に基づき算出する。
例えば、位置検出用センサ61がブーム12a及びアーム12bの加速度を検出するセンサである場合には、旋回半径算出部62は、ブーム12a及びアーム12bの加速度からブーム及びアームの角度を算出し、ブーム及びアームの角度から旋回半径rを算出する。
角加速度ReferAcc=トルク指令値tTCal_Fin * イナーシャの逆数
実角加速度ActAcc=(ωSWING − ωSWING,i-1)/ΔT[s]
角加速度偏差DelAcc=−(ActAcc−ReferAcc)
重力補償トルクTG_SWING=重力補償トルクTG_SWING i-1 +ゲイン×角加速度偏差DelAcc
例えば、角加速度偏差DelAccに変換係数を掛けることで、重力補償トルクTG_SWINGを直接算出するように構成してもよいし、角加速度偏差DelAccを入力値として重力補償トルクTG_SWINGを出力するテーブル又は関数形式にしてもよい。
第2実施形態について説明する。第1実施形態と同じ部分には同じ符号を付して、説明を省略する。第2実施形態では、図5に示すように、旋回半径取得部60は、メモリに予め設定された値(設定値)を旋回半径rとして取得するように構成されている。積載重量取得部70は、第1実施形態と同じである。この構成によれば、旋回半径を検出するための装置を省略でき、コストを削減可能となる。
第3実施形態では、図6に示すように、積載重量取得部70は、メモリに予め設定された値(設定値)を積載重量mとして取得するように構成されている。旋回半径取得部60は、第1実施形態と同じである。この構成によれば、積載重量を検出するための装置を省略でき、コストを削減可能となる。
第4実施形態では、図7に示すように、旋回半径取得部60は、メモリに予め設定された値(設定値)を旋回半径rとして取得するように構成されている。積載重量取得部70は、メモリに予め設定された値(設定値)を積載重量mとして取得するように構成されている。この構成によれば、積載重量を検出するための装置を省略でき、コストを削減可能となる。旋回半径を検出するための装置を省略でき、コストを削減可能となる。
作業機12を有する上部旋回体13と、
旋回軸を介して上部旋回体13を旋回可能に支持する下部走行体11と、
上部旋回体13を旋回させる電動旋回モータ134と、
上部旋回体13の回転速度を表す値を取得する回転速度取得部(インバータ31)と、
操作部の操作量に応じて電動旋回モータ134に対するトルク指令値を出力するトルク指令値生成部50と、
作業機12の旋回半径rを取得する旋回半径取得部60と、
作業機の積載重量mを取得する積載重量取得部70と、
旋回半径r及び積載重量mに基づき、イナーシャの逆数を表す値を取得するイナーシャ取得部52と、
トルク指令と、イナーシャの逆数とに基づき、トルク指令値で電動旋回モータ134が駆動した際に発生すべき基準角加速度ReferAccを算出する基準角加速度算出部53と、
回転速度から求まる実角加速度ActAccと基準角加速度ReferAccとの偏差に基づき、重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を補償するための重力補償トルクTG_SWINGを算出する重力補償トルク算出部51と、
重力による旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すように、トルク指令値を重力補償トルクTG_SWINGで補正する補正部53と、
を備える。
それでいて、取得した旋回半径r及び積載重量mから定まるイナーシャの逆数とトルク指令値に基づき電動旋回モータ134が駆動した際に発生すべき基準角加速度ReferAccを特定し、基準角加速度ReferAccと実角加速度ActAccとの偏差に基づき、未知の現在姿勢において重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すための重力補償トルクTG_SWINGを算出しているので、現在姿勢が変化しても、現在姿勢で発生する重力によるトルク成分を適切に打ち消すことが可能となる。
したがって、重力により発生するトルク成分の悪影響を発現させず、傾斜地において快適に旋回操作を行うことが可能となる。
11 下部走行体
12 作業機
13 上部旋回体
131c 作業操作レバー(操作部)
134 電動旋回モータ
31 インバータ(回転速度取得部)
50 トルク指令値生成部
51 重力補償トルク算出部
52 イナーシャ取得部
53 補正部
55 位相補償部
57 基準角加速度算出部
60 旋回半径取得部
61 位置検出用センサ
62 旋回半径算出部
70 積載重量取得部
71 重量計測用センサ
72 積載重量算出部
Claims (7)
- 作業機を有する上部旋回体と、
旋回軸を介して前記上部旋回体を旋回可能に支持する下部走行体と、
前記上部旋回体を旋回させる電動旋回モータと、
前記上部旋回体の回転速度を表す値を取得する回転速度取得部と、
操作部の操作量に応じて前記電動旋回モータに対するトルク指令値を出力するトルク指令値生成部と、
前記作業機の旋回半径を取得する旋回半径取得部と、
前記作業機の積載重量を取得する積載重量取得部と、
前記旋回半径及び前記積載重量に基づき、イナーシャの逆数を表す値を取得するイナーシャ取得部と、
トルク指令と、前記イナーシャの逆数とに基づき、前記トルク指令値で前記電動旋回モータが駆動した際に発生すべき基準角加速度を算出する基準角加速度算出部と、
前記回転速度から求まる実角加速度と前記基準角加速度との偏差に基づき、重力により旋回軸回りに発生するトルク成分を補償するための重力補償トルクを算出する重力補償トルク算出部と、
重力による旋回軸回りに発生するトルク成分を打ち消すように、前記トルク指令値を前記重力補償トルクで補正する補正部と、
を備える、建設機械。 - 前記積載重量取得部は、予め設定された値を前記積載重量として取得する、請求項1に記載の建設機械。
- 前記旋回半径取得部は、予め設定された値を前記旋回半径として取得する、請求項1に記載の建設機械。
- 前記作業機は、前記上部旋回体に回動可能に支持されるブームと、前記ブームに回動可能に支持されるアームと、を有し、
前記旋回半径取得部は、前記アーム及び前記ブームの前記上部旋回体に対する位置関係を検出するための位置検出用センサと、前記位置検出用センサの検出結果に基づいて旋回半径を算出する旋回半径算出部と、を有する、請求項1又は2に記載の建設機械。 - 前記積載重量取得部は、重量を計測するための重量計測用センサと、前記重量計測用センサの検出結果に基づいて積載重量を算出する積載重量算出部と、を有する、請求項1又は3に記載の建設機械。
- 前記重力補償トルク算出部は、前回算出した前記重力補償トルクに対し、前記偏差に基づく値を累積的に積算する学習処理を実行することで、前記重力補償トルクを新たに算出する、請求項1〜5のいずれかに記載の建設機械。
- 前記基準角加速度算出部に前記トルク指令値が入力される前に、前記トルク指令値の位相を遅らせる処理を行う位相補償部を有する、請求項1〜6のいずれかに記載の建設機械。
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2018154736A JP6964054B2 (ja) | 2018-08-21 | 2018-08-21 | 建設機械 |
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JP2010150898A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | 旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械 |
JP2011006862A (ja) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | 旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械 |
JP2015214808A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 住友建機株式会社 | 建設機械 |
-
2018
- 2018-08-21 JP JP2018154736A patent/JP6964054B2/ja active Active
-
2019
- 2019-07-23 WO PCT/JP2019/028747 patent/WO2020039820A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010150898A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | 旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械 |
JP2011006862A (ja) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | 旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械 |
JP2015214808A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 住友建機株式会社 | 建設機械 |
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