JP5062128B2 - 作業機械の旋回駆動装置 - Google Patents
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Description
(1)各種情報の取り込み(図6のステップS1)
コントローラ20は、操作装置18の操作レバーの旋回操作方向及び旋回操作量Lと、エンコーダ16によって検出される上部旋回体2の旋回速度ωとを取り込む。旋回操作量Lは、フル操作量に対する比率(%)として取り込まれる。
(2)旋回目標流量Qoの算定(ステップS2)
コントローラ20の目標流量演算手段32は、前記旋回操作量Lと、予め記憶している旋回操作量L−旋回目標流量Qoの関係とに基づいて、当該旋回操作量Lに対応する旋回目標流量Qoを算定する。この実施の形態では、前記関係として、図5(a)に示されるように操作量Lの増加とともに旋回目標流量Qoが増加し、操作量Lが100%及びその近傍領域では旋回目標流量Qoが最大値となる関係が設定される。
(3)基本流量及びリリーフ流量の決定(ステップS3,S4,S4′)
コントローラ20の基本流量決定手段33及びリリーフ流量決定手段34は、基本流量(メータイン流量Qmi、メータアウト流量Qmo及びブリードオフ流量Qb)と、油圧モータ入口側のリリーフ流量Qri及び油圧モータ出口側のリリーフ流量Qroの決定を行う。上述のように、リリーフ弁57,58のうちのいずれが入口側リリーフ弁で、いずれが出口側リリーフ弁であるかは、前記操作レバーの操作方向によって指定される旋回方向に基づいて判別される。
(4)応答特性調整流量の算定(ステップS5)
この実施の形態に係るコントローラ20は、前記基本流量Qmi,Qmo,Qb及び前記リリーフ流量Qri,Qroに加え、応答特性調整流量Qajの算定をする。この応答特性調整流量Qajは、前記電動機12の出力トルクのハンチングを抑制するための補正を目的として導入される流量であり、この実施の形態では、予め設定された係数Kajと、前記旋回速度ωの時間微分により得られる旋回加速度β(=dω/dt)との積により与えられる。
(5)ポンプ吐出圧及びモータ圧の算定(ステップS6)
ポンプ圧演算手段36及びモータ圧演算手段38は、前記のようにして決定された各流量に基づき、油圧ポンプ54の吐出圧Pp並びに油圧モータ52の入口圧Pmi及び出口圧Pmoの算定をする。
Pmi=∫[Kp*(Qmi−Qmt−Qri−Qaj)]dt
Pmo=∫[Kp*(Qmt−Qmo−Qro+Qaj)]dt
これらの式において、Kpは予め設定された係数、∫[Q]dtは、予め設定された時間内でのQの時間積分値を示す。また、モータ通過流量(油圧モータ52を通過する作動油の流量)Qmtは、前記旋回速度ωに予め設定された係数Kmtを乗ずることにより算出される。
Qmi=0(Pp<Pmiの場合)
Qb=Pp*Kb*(100−γ*L)
Qri=Kr*Pmi
Qro=Kr*Pmo
ここで、Kmiは、操作量Lに対応して設定される係数であり、この実施の形態では、図5(b)に示されるように、微小操作領域では0に、この微小操作領域を超えると急増して一定値を維持するように、設定される。
(6)旋回指令信号の作成(ステップS7,S8)
コントローラ20の指令信号作成手段40は、前記のようにして算出された油圧モータ52の入口圧Pmiと出口圧Pmoの差であるモータ差圧ΔPm(=Pmi−Pmo)に予め設定された係数Ktを乗じたものを電動機目標トルクToとして算定し(ステップS7)、当該目標トルクToを得るために電動機12に入力すべき旋回指令信号を作成してこれを当該電動機12に向けて出力する(ステップS8)。これにより、当該電動機12による上部旋回体2の駆動が制御される。
2 上部旋回体
3 フロントアタッチメント
10 旋回駆動装置
12 電動機
16 エンコーダ(旋回速度検出手段)
18 操作装置
20 コントローラ(演算制御装置)
30 モータ圧想定手段
32 目標流量演算手段
33 基本流量決定手段
34 リリーフ流量決定手段
35 調整流量決定手段
36 ポンプ圧演算手段
38 モータ圧演算手段
40 指令信号作成手段
50 油圧回路モデル
52 油圧モータ
54 油圧ポンプ
56 コントロールバルブ
57,58 リリーフ弁
Claims (4)
- 旋回体を有する作業機械に設けられ、当該旋回体を旋回駆動するための装置であって、
前記旋回体を旋回させる電動機と、
前記旋回体の実際の旋回速度を検出する旋回速度検出手段と、
前記旋回体の旋回速度を指定するために操作される操作部材を含み、その操作量に相当する指令信号を出力する操作装置と、
前記旋回体を駆動する油圧モータと、当該油圧モータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記操作部材の操作量に対応して前記油圧モータについてのメータイン流量、メータアウト流量、及びブリードオフ流量をそれぞれ変化させる流量制御弁とを含む仮想の油圧回路モデルの特性に近似する特性で前記電動機を作動させるための旋回指令信号を作成して出力する演算制御装置とを備え、
この演算制御装置は、前記操作部材の操作量と前記旋回体の旋回速度とに基づいて前記油圧モータの入口圧及び出口圧を想定するモータ圧想定手段と、その想定された入口圧と出口圧との差に基づいて前記電動機の目標トルクを演算し、この目標トルクに基づいて前記旋回指令信号を作成する指令信号作成手段とを含むことを特徴とする作業機械の旋回駆動装置。 - 請求項1記載の作業機械の旋回駆動装置において、
前記モータ圧想定手段は、
前記操作装置の操作量に対応する旋回目標流量を演算する目標流量演算手段と、
前記油圧モータへのメータイン流量、前記油圧モータからのメータアウト流量、及びブリードオフ流量をそれぞれ決定する基本流量決定手段と、
前記目標流量演算手段が演算した旋回目標流量と、前記基本流量決定手段が決定した各流量とに基づき、前記油圧ポンプの吐出圧を演算するポンプ圧演算手段と、
前記旋回速度検出手段が検出する旋回速度と、少なくとも前記基本流量決定手段が決定した各流量とに基づいて想定される前記油圧モータの入口圧及び出口圧を演算するモータ圧演算手段とを含み、
前記基本流量決定手段は、前記旋回目標流量に基づいて前記メータアウト流量を決定し、前記ポンプ圧演算手段及び前記モータ圧演算手段がそれぞれ前記油圧ポンプの吐出圧及び前記油圧モータの入口圧を演算した後はこれらの差圧に基づいてメータイン流量を決定し、前記ポンプ圧演算手段が前記油圧ポンプの吐出圧を演算した後はその吐出圧と前記操作部材の操作量とに基づいてブリードオフ流量を決定することを特徴とする作業機械の旋回駆動装置。 - 請求項2記載の作業機械の旋回駆動装置において、
前記演算制御装置は、前記油圧モータ、前記油圧ポンプ、及び前記流量制御弁に加え、前記油圧モータの入口側及び出口側にそれぞれ設けられるリリーフ弁を含む油圧回路モデルの特性に近似する特性で前記電動機を作動させるための旋回指令信号を作成するものであり、
この演算制御装置のモータ圧想定手段は、前記リリーフ弁によるリリーフ流量を決定するリリーフ流量決定手段をさらに含み、
当該モータ圧想定手段のモータ圧演算手段は、前記旋回速度検出手段が検出する旋回速度と、少なくとも前記基本流量決定手段が決定した各流量及び前記リリーフ流量決定手段が決定するリリーフ流量とに基づいて想定される前記油圧モータの入口圧及び出口圧を演算し、
前記リリーフ流量決定手段は、前記モータ圧演算手段により前記油圧モータの入口圧及び出口圧が演算された後は当該入口圧及び当該出口圧に基づいて各リリーフ弁のリリーフ流量を演算することを特徴とする作業機械の旋回駆動装置。 - 請求項3記載の作業機械の旋回駆動装置において、
前記演算制御装置のモータ圧想定手段は、前記旋回体の旋回加速度に基づいて前記電動機のトルクのハンチングを抑制するための応答特性調整流量を演算する調整流量決定手段をさらに含み、
当該モータ圧想定手段のモータ圧演算手段は、前記旋回速度検出手段が検出する旋回速度と、前記基本流量決定手段が決定した各流量と、前記リリーフ流量決定手段が決定するリリーフ流量と、前記調整流量演算手段が決定する調整流量とに基づいて想定される前記油圧モータの入口圧及び出口圧を演算することを特徴とする作業機械の旋回駆動装置。
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