JP6347977B2 - ショベル - Google Patents

Description

本開示は、ショベル及びショベルの制御方法に関する。

ショベルには、旋回体を旋回駆動する旋回駆動装置が設けられる。

ショベルのオペレータが旋回レバーを操作することにより旋回体が旋回駆動する。ショベルの運転者（オペレータ）は運転席の旋回レバーを手動で操作することで、作業要素を所望の作業位置まで移動させる。そして、作業要素が所望の作業位置に近づいたら、旋回レバーを戻し減速させる。

オペレータに対して、起動時のショックが低減されるような旋回駆動装置が提案されている。特許文献１に開示された旋回駆動装置は、旋回の速度指令によって、旋回動作の加減速度を多段階に切り換えている。

特開２０１１−０９４４５１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された旋回駆動装置は、旋回レバーの操作量と無関係に、加速度又は減速度が切り換えられてしまう。そのため、オペレータの操作感覚に適合したショベルを提供することができない。

本開示の一局面によれば、
走行体と、
前記走行体に旋回自在に搭載される旋回体と、
前記旋回体を旋回操作する操作レバーと、を備え、
前記操作レバーの操作量の違い、及び、前記旋回体が加速中か減速中かにより、前記旋回体の加減速の上限値が異なり、前記操作レバーの操作量が相対的に小さい領域では、前記旋回体の減速度の上限値よりも前記旋回体の加速度の上限値を相対的に小さくする、
ショベルが提供される。
また、本開示の他の局面によれば、
走行体と、
前記走行体に旋回自在に搭載される旋回体と、
前記旋回体を旋回操作する操作レバーと、を備え、
前記操作レバーの操作量の違い、及び、前記旋回体が加速中か減速中かにより、前記旋回体の加減速の上限値が異なり、前記操作レバーの操作量が相対的に大きい領域では、前記旋回体の減速度の上限値よりも前記旋回体の加速度の上限値を相対的に大きくする、
ショベルが提供される。

本開示によれば、旋回体の旋回操作について、オペレータの操作感覚に適合したショベルを提供することができる。

一実施形態に係るショベルの側面図である。 一実施形態に係るショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。 一実施形態に係るショベルの平面図である。 操作量に対する速度指令の波形の一例を示す図である。 一実施形態に係るショベルの旋回制御を説明する制御ブロック図である。 操作指令に対する加速度の制限の波形の一例を示す図（図６（Ａ））、操作指令に対する減速度の制限の波形の一例を示す図（図６（Ｂ））である。 速度指令補正部における制御処理を示すフローチャートである。 レバーの操作量を変えた場合における、各種パラメータの時間的推移の一例を示す図である。 図４と異なる一実施形態に係るショベルの旋回制御を説明する制御ブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態に係るショベルの側面図である。

図１に示すショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端に、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端にバケット６が取り付けられている。ブーム４，アーム５及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、運転室としてキャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。ショベルの運転者はキャビン１０内に乗り込んで、旋回レバー等を操作することで、ショベルによる作業を行なう。

図２は、図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は実線でそれぞれ示されている。

機械式駆動部としてのエンジン１１と、アシスト駆動部としての電動発電機１２は、変速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続されている。変速機１３の出力軸には、油圧ポンプとしてメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。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、ショベルにおける油圧系の制御を行う制御装置である。下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。

電動発電機１２には、インバータ１８Ａを介して、蓄電器を含む蓄電系１２０が接続される。また、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が接続される。操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃは、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及び圧力センサ２９にそれぞれ接続される。圧力センサ２９は、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０に接続されている。

図２に示すショベルには、旋回駆動装置が搭載されている。そして、旋回駆動装置には、旋回機構２を旋回駆動するために旋回用電動機２１（旋回モータ）が設けられている。旋回用電動機２１は、インバータ２０を介して蓄電系１２０に接続されている。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、及び旋回変速機２４が接続される。旋回用電動機２１と、インバータ２０と、レゾルバ２２と、メカニカルブレーキ２３と、旋回変速機２４とで負荷駆動系が構成される。また、旋回機構２と、旋回機構２を駆動するための旋回用電動機２１と、旋回用電動機２１に電力を供給するインバータ２０と、インバータの駆動を制御するコントローラ３０とで、旋回駆動装置が構成される。

コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵが内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される装置である。

コントローラ３０は、圧力センサ２９から供給される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。圧力センサ２９から供給される信号は、旋回機構２を旋回させるために操作装置２６を操作した場合の操作量を表す信号に相当する。

コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）を行うとともに、昇降圧制御部としての昇降圧コンバータ（不図示）を駆動制御することによるキャパシタ（不図示）の充放電制御を行う。コントローラ３０は、キャパシタの充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づいて、昇降圧コンバータ（不図示）の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行い、これによりキャパシタの充放電制御を行う。また、コントローラ３０は、蓄電器電圧検出部によって検出される蓄電器電圧値に基づいて、蓄電器（キャパシタ）の充電率ＳＯＣを算出する。

次に、オペレータが旋回レバー（以下「レバー」という）を操作して上部旋回体３を旋回させる場合の、レバーの操作について説明する。

図３は、一実施形態に係るショベルの平面図である。また、図４は、旋回用レバーの操作量Ｘに対する速度指令Ｓｉの波形の一例を示す図である。ここで、速度指令Ｓｉはレバーの操作量Ｘの変位量を直接計測し、この計測値に基づいて演算されてもよいが、レバーの操作量を例えば圧力や電圧などの二次的な値に変換させた二次的な情報に基づいて演算されてもよい。

図４では、わかりやすいようにレバー操作量Ｘと速度指令Ｓｉとの関係を説明する。

上部旋回体３を目標位置まで移動させる場合、オペレータはレバーを操作する。図３に示すように、作業要素を実線の位置から破線の位置まで、１８０度旋回させる場合を考える。この場合は、レバーを中立位置から右旋回方向に傾倒させる。

このとき、オペレータがレバーを操作しても、上部旋回体３はすぐには旋回しない。図４に示すように、レバー操作の開始時点では速度指令Ｓｉは生成されていない（図４中Ｏ−Ｘ０間、不感帯領域）。レバーの操作量Ｘを大きくしていくと速度指令Ｓｉが生成され、速度指令Ｓｉが増大すると上部旋回体３の速度が上昇する。レバーの操作量ＸがＸ０からＸ２の間は、速度指令Ｓｉが零からＳ１、Ｓ１からＳ２へと推移する。

そして、レバーの操作量Ｘをさらに大きくし最大傾倒位置Ｘ３（ＦＵＬＬレバー）にすると、速度指令Ｓｉは最高値のＳ３となる。したがって、レバーの操作量ＸがＦＵＬＬレバーのときは、最高速度で上部旋回体３が旋回する。なお、ＦＵＬＬレバーから少し戻したとしても、速度指令Ｓｉは、ＦＵＬＬレバーのときの速度指令Ｓ３が維持される。

以下、オペレータの操作感覚について説明する。

初期領域（図３中Ｏ−Ａ間）では、オペレータは、レバーをＦＵＬＬレバー（最大傾倒位置）まで傾倒させる。レバーの操作量が大きい程、上部旋回体３の旋回速度が上昇する。図４に示すように、レバー操作をＦＵＬＬレバーにした操作量がＸ３のときの速度指令Ｓ３に追従する状態で上部旋回体３の目標速度が高くなる。

旋回の中間領域（図３中Ａ−Ｂ間）では、オペレータは、そろそろ上部旋回体３を減速させるべきだと考え、レバーを戻してレバー中間域にすることで、目標速度を減速させる。レバーがＦＵＬＬレバーのときに比べて、目標速度が減速した状態で上部旋回体３が旋回する。図４に示すように、レバーの操作量ＸをＸ３（ＦＵＬＬレバー）からＸ２まで戻すことにより、速度指令ＳｉがＳ３からＳ２に減少するため上部旋回体３の目標速度が減速することになる。

続いて、旋回の後期領域（図３中Ｂ−Ｃ間）では、オペレータは、レバー操作を中立位置にすることで、目標速度がゼロになる。上部旋回体３は徐々に減速し、目標位置で停止する。

また、オペレータは、旋回の速度の微調整を行いながら作業をする場合もある。例えば、レバーの中間域でオペレータが上部旋回体３の旋回速度が速すぎると感じた場合に、少しだけレバーを中立の方向に戻す操作がある。また、バケット６で、あるラインに沿って溝を掘る場合、バケット６の旋回方向の位置の微調整を行う場合がある。

このようにオペレータの感覚によりレバーの傾倒が行われる。オペレータが上部旋回体３をパワフルに駆動させたいという感覚である場合はレバーを大きく変化させる。その場合に、上部旋回体３の旋回速度の変化が小さいと、オペレータがもたつきを感じてしまう。一方で、オペレータが上部旋回体３の旋回速度や位置を少しだけ変化させたい場合は、レバーを少しだけ変化させる。

その場合に、上部旋回体３の旋回速度の変化が大きいと、オペレータの作業性が悪くなる。本願発明は、旋回体（上部旋回体３）の旋回操作について、オペレータの操作感覚に適合したショベルを提供する。そのため、レバーの操作量Ｘに応じた適切な速度制御を行う。

続いて、レバーの操作量に対する速度指令を生成するための制御構成について、図５を参照しながら説明する。図５は、一実施形態に係るショベルの旋回制御を説明する制御ブロック図である。

なお、以下の説明で、レバーの操作量とは、中立位置からレバー傾倒位置までの量のことをいう。

オペレータがレバーを操作して上部旋回体３を旋回させると、レバーの変位量や、レ バーの操作に基づく二次的な情報、たとえばパイロット圧力に基づいて、操作指令が生成される。

図５では、レバー操作量Ｘに基づいて、変換部１９が、操作指令Ｌを生成する。この操作指令Ｌは、レバーの傾倒具合や方向を加味して、上述した適当な各種の変換手段によって操作指令Ｌを生成している。ただし、操作量Ｘを直接用いることも可能である。以下図５では操作指令Ｌを用いて説明する。

速度指令変換部３０−１は、操作指令Ｌに基づいて、上部旋回体３の旋回速度を示す速度指令Ｓｉを生成する。そして、速度指令Ｓｉは、コントローラ３０の速度指令補正部３０−２に入力される。

コントローラ３０は、操作指令Ｌに応じた加速度の制限を行う加速度変更機能及び減速度の制限を行う減速度変更機能を備える。これら加速度変更機能及び減速度変更機能に基づいて、速度指令補正部３０−２によって、加速度の制限又は減速度の制限が行われる。詳細は後述する。

速度指令補正部３０−２によって、速度指令Ｓｉは、速度指令Ｓｏに変換される。

そして、ＰＩ制御部３０−３によって、速度指令Ｓｏと速度指令Ｓｏに対応する実速度Ｓｙとの偏差から、トルク指令Ｔが生成されインバータ２０に出力される。インバータ２０は、トルク指令Ｔに基づいて、旋回用電動機２１に駆動電流を供給する。ここで、実速度Ｓｙは、レゾルバ２２からの出力信号に基づいて検出される速度である。

ここで、速度指令補正部３０−２が設けられていない場合は、速度指令Ｓｉと、実速度Ｓｙとの偏差から、トルク指令Ｔが生成されインバータ２０に出力されることになる。そのため、レバーの操作量Ｘが僅かである場合であっても大きい場合であっても、同じように、上部旋回体３が加速又は減速されてしまう。例えば、レバーの微操作によって、上部旋回体３の急な加速が生じる場合がある。或いは、レバーをＦＵＬＬレバーから僅かに戻しただけであっても、急な減速が生じる場合がある。

そこで、本実施形態においては、上部旋回体３の旋回操作について、オペレータの操作感覚に適合したショベルを提供する。

以下においては説明を簡単にするため、速度指令Ｓｏに実速度Ｓｙが追従している場合、すなわち、速度指令Ｓｏと実速度Ｓｙが一致している状態から、レバーを操作して上部旋回体３の旋回速度を加速方向（現在の速度より速度が増加する方向）又は減速方向（現在の速度より速度が減少する方向）に変化させる場合について説明する。

まず、速度指令補正部３０−２において行う加速度の制限について、図６（Ａ）を参照しながら説明する。図６（Ａ）は、操作指令Ｌに対する加速度の制限の波形の一例を示す図である。横軸は、操作指令Ｌを示し、縦軸は、加速度の制限値Ａ（以下「加速度リミット」という）を示す。上述したように、操作指令Ｌは、レバーの操作量Ｘに基づき決定される。レバーの操作量Ｘが小さければ操作指令Ｌも小さくなり、レバーの操作量Ｘが大きければ操作指令Ｌも大きくなる。

上部旋回体３の加速は、レバーを中立位置から傾倒させることにより行う。

レバーを傾倒して上部旋回体３を旋回駆動させる場合、旋回動作の開始時においては、滑らかな動作をするように加速度を小さくする。したがって、操作指令Ｌが小さいときは、加速度リミットＡをＡ１とする（図６（Ａ）中（１）部参照）。

また、操作指令Ｌが大きいときは、加速度リミットＡをＡ３とする。操作指令Ｌが小さいときの加速度リミットＡ１よりも高くする（図６（Ａ）中（３）部参照）。

また、レバーの操作量Ｘに基づく操作指令Ｌが中間域の場合は、加速度リミットＡをＡ２とする。この場合は、レバーの操作量Ｘに基づく操作指令Ｌが小さいときの加速度リミットＡ１よりも高く、レバーの操作量Ｘに基づく操作指令Ｌが大きいときの加速度リミットＡ３よりも低くする（図６（Ａ）中（２）部参照）。

オペレータの操作感覚に基づいて説明すると、操作指令Ｌが小さい場合は（図６（Ａ）中（１）部）、上部旋回体３が急に加速することのないようにする。レバーの微操作によって急な加速が生じないように、加速度リミットＡをＡ１と低くし加速度を小さくする。すなわち、レバーの変化量に対する速度変化を鈍くする。加速度を大きくし過ぎると、例えば、オペレータが、作業要素の微細な位置決めを行うために、レバーを微操作した場合に、上部旋回体３の旋回速度が急に変化し、上部旋回体３が急加速してしまい、作業要素を所望の位置に停止させることが困難だからである。

これに対し、操作指令Ｌが大きい場合は（図６（Ａ）中（３）部参照）、オペレータが上部旋回体３をパワフルに駆動させたいと考えている場合が想定される。そのため、加速度リミットＡをＡ３と高くし加速度を大きくする。操作指令Ｌが小さいときの加速度リミットＡ１よりも高くする。すなわち、レバーの変化量に対する速度変化が敏感にする。オペレータが上部旋回体３の目標速度を高い状態に維持して、作業要素を早く移動させたい場合が想定されるからである。

以上のように、コントローラ３０が備える加速度変更機能によって、操作指令Ｌに応じた加速度の調整が、速度指令補正部３０−２において行われる。

続いて、速度指令補正部３０−２において行う減速度の制限について、図６（Ｂ）を参照しながら説明する。図６（Ｂ）は、操作指令Ｌに対する減速度の制限の波形の一例を示す図である。横軸は、操作指令Ｌ、縦軸は、減速度の制限値Ｄ（以下「減速度リミット」という）を示す。操作指令Ｌは、レバーの操作量Ｘに基づき決定される。レバーの操作量Ｘが小さければ操作指令Ｌも小さくなり、レバーの操作量Ｘが大きければ操作指令Ｌも大きくなる。

上部旋回体３を減速させるには、レバーを中立位置に向けて戻すことにより行う。

操作指令Ｌが小さいときは、減速度リミットＤをＤ１とする（図６（Ｂ）中（４）部参照）。

また、操作指令Ｌが大きいときは、減速度リミットＤをＤ３とする。この場合は、操作指令Ｌが小さいときの減速度リミットＤ１よりも低くする（図６（Ｂ）中（６）部参照）。

また、レバーの操作量Ｘが中間域である場合は、減速度リミットＤをＤ２とする。この場合は、操作指令Ｌが大きいときの減速度リミットＤ３より高く、操作指令Ｌが小さいときの減速度リミットＤ１よりも低くする（図６（Ｂ）中（５）部参照）。

オペレータの操作感覚に基づいて説明すると、操作指令Ｌが小さい場合、オペレータが上部旋回体３を直ちに制動させたいと考えていることが想定される。そのため、減速度リミットＤをＤ１と高くし減速度を大きくする。すなわち、レバーの変化量に対する速度変化を敏感にする。減速度を小さくし過ぎると、例えば、オペレータが作業要素の微細な操作を行いたい場合に、作業要素を所望の作業位置に直ちに停止させることが困難だからである。

これに対し、操作指令Ｌが大きい場合（図６（Ｂ）中（６）部）、上部旋回体３が急に減速することのないようにする。そのため、減速度リミットＤをＤ３と低くし減速度を小さくする。操作指令Ｌ小さいときの減速度リミットＤ１よりも低くする。すなわち、レバーの変化量に対する速度変化が鈍くする。減速度を大きくし過ぎると、例えば、オペレータが、そろそろ上部旋回体３を減速させるべきだと考え、レバーをＦＵＬＬレバーから僅かに戻しただけで、上部旋回体３の旋回速度が急に変化し、上部旋回体３が急制動してしまうからである。

以上のように、コントローラ３０が備える減速度変更機能によって、レバーの操作量Ｘに基づく、操作指令Ｌに応じた減速度の調整が、速度指令補正部３０−２において行われる。

尚、図６（Ａ）の（１）〜（３）は、それぞれ図６（Ｂ）の（４）〜（６）に対応していてもよい。つまり、加速度リミットがＡ１である場合に減速度リミットがＤ１であり、加速度リミットがＡ２である場合に減速度リミットがＤ２であり、加速度リミットがＡ３である場合には減速度リミットがＤ３である、というように自動的に対応関係になるように制御されてもよく、加速度リミットと減速度リミットが独立形式であってもよい。

次に、コントローラ３０による上部旋回体３の制御作用について、図７を参照しながら説明する。図７は、コントローラ３０の速度指令補正部３０−２における制御処理を示すフローチャートである。

まず、オペレータがレバーを傾倒させると、コントローラ３０はレバーの操作量Ｘを取得する（ステップＳＴ１）。次いで、レバーの操作量Ｘが第１閾値Ｘ１以下であるか否かの判定が行われる（ステップＳＴ２）。レバーの操作量Ｘが第１閾値Ｘ１以下であるとき（ステップＳＴ２のＹｅｓ）、加速度を小さくする（ステップＳＴ４）。そして、加速度が小さいときは、減速度を大きくする（ステップＳＴ５）。

これに対し、レバーの操作量Ｘが第１閾値Ｘ１を超えているとき（ステップＳＴ２のＮｏ）、ステップＳＴ３に進み、レバーの操作量Ｘが第２閾値Ｘ２より小さいか否かの判定が行われる（ステップＳＴ３）。ステップＳＴ３において、レバーの操作量Ｘが第２閾値Ｘ２以上であるとき（ステップＳＴ３のＮｏ）、加速度を大きくする（ステップＳＴ８）。そして、加速度が大きいときは、減速度を小さくする（ステップＳＴ９）。

さらに、ステップＳＴ３において、レバーの操作量Ｘが第２閾値Ｘ２より小さいとき（ステップＳＴ３のＹｅｓ）、すなわち、レバーの操作量Ｘが第１閾値Ｘ１より大きく第２閾値Ｘ２より小さいとき（ステップＳＴ２のＮｏ、ステップＳＴ３のＹｅｓ、中間域）、加速度を中程度とする（ステップＳＴ６）。そして、加速度が中程度のときは、減速度も中程度とする（ステップＳＴ７）。ここで、中程度の加速度とは、レバーの操作量Ｘが第１閾値Ｘ１以下のときの加速度よりも大きく、レバーの操作量Ｘが第２閾値Ｘ２以上のときの加速度もより小さくなるような加速度のことをいう。また、中程度の減速度とは、レバーの操作量Ｘに基づく操作指令Ｌが第２閾値Ｘ２以上のときの減速度もよりも大きく、レバーの操作量Ｘが第１閾値Ｘ１以下のときの減速度よりも小さくなるような減速度のことをいう。加速度及び減速度は、レバーの操作量Ｘに応じて連続的に変化する。

以上説明したように、レバーの操作量Ｘが小さい領域（操作量Ｘが第１閾値Ｘ１以下）の場合、すなわち、レバーの変化量が小さい微操作を行う場合は、微細な位置決めを行いたいオペレータの意思が想定される。そのため、この場合には、レバーの操作量Ｘに対し上部旋回体３の旋回速度に急な変化が生じないように、加速度を相対的に小さくする。一方、上部旋回体３を減速させるときは、減速度を相対的に大きくする。上部旋回体３の減速度を大きくすることによって、作業要素が所望の位置に直ちに停止できるようにする。

また、レバーの操作量Ｘが大きい領域（操作量Ｘが第２閾値Ｘ２以上）の場合、すなわち、レバーの変化量を大きくして上部旋回体３をパワフルに駆動させる場合は、作業要素を所望の位置まで早く到達させたいというオペレータの意思が想定される。そのため、この場合には、加速度を相対的に大きくする。作業要素が所望の位置に直ちに到達できるようにする。一方、上部旋回体３を減速させるときは、レバーの操作量Ｘに対し上部旋回体３の旋回速度に急な変化が生じないように、減速度を相対的に小さくする。

図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、レバーの操作量Ｘに応じて、加速度リミットＡ又は減速度リミットＤを設定し、加速度又は減速度を制限する。

このように、本実施形態によれば、レバーの操作量Ｘに応じて加速度及び減速度が変化するため、オペレータの操作感覚に適合した上部旋回体３の旋回動作を行うことが可能となる。作業内容に応じて、作業要素を円滑に旋回させることができる。

本実施形態においては、以上説明したように、レバーの操作量Ｘに応じて、上部旋回体３の加速度又は減速度の制限が行われる。そのため、速度指令補正部３０−２が設けられていない従来技術のように、レバーの操作量Ｘと無関係に同じように加速又は減速される場合と異なり、レバーの操作量Ｘが小さい領域（操作量Ｘが第１閾値Ｘ１以下）の場合に、上部旋回体３が急に加速することはない。また、レバーの操作量Ｘが小さい領域（操作量Ｘが第１閾値Ｘ１以下）において、上部旋回体３が、なかなか停止しないということもない。或いは、レバーの操作量Ｘが大きい領域（操作量Ｘが第２閾値Ｘ２以上）の場合に、レバーの操作量Ｘに応じた適切な加速が行われず、オペレータがもたつき感を感じることはない。また、レバーの操作量Ｘが大きい領域（操作量Ｘが第２閾値Ｘ２以上）において、僅かにレバーを中立位置に向けて戻したに過ぎない場合に、上部旋回体３が急に減速することはない。

その結果、作業の目的に応じて、オペレータの操作感覚に適合した状態で、作業要素を所望の作業位置まで円滑に移動させることができる。

次に、図８を参照して、レバーの操作量Ｘを変えた場合における、旋回操作の各種パラメータの時間的推移について説明する。なお、図８（Ａ）〜図８（Ｄ）はそれぞれ、操作指令Ｌ、速度指令Ｓｉ、速度指令Ｓｏ、上部旋回体３の旋回角度θ（旋回位置）の時間的推移を示し、時間軸を共通とする。

図８の点線で表される推移は、速度指令補正部３０−２が設けられていない従来技術の推移を比較例として示す。

以下では、簡単のために、ＦＵＬＬレバーの状態からレバーを中立位置に向けて、所定の時間かけて戻して上部旋回体３を減速させる場合について説明する。

速度指令補正部３０−２が設けられていない従来技術の場合は、レバー操作に対する上部旋回体３の速度変化が大きかった（敏感だった）。レバー操作に対して、オペレータの操作感覚に適合していないため、レバーを戻す操作を行った後、再度、傾倒操作をする場合がある。

まず、レバー中立位置から傾倒させている状態を想定し、時刻Ｔ０ においてレバーを中立位置側に戻し、その後、上部旋回体３を目標位置θｘに対して停止させる場面を想定する。時刻０からＴ０において、オペレータがレバーを傾倒させることによって生成された操作指令ＬがＬｘのとき、速度指令Ｓｉ、Ｓｏは、それぞれＳｉｘ、Ｓｏｘとなる。このとき、時間の経過と共に上部旋回体３の旋回角度θ（旋回位置）は徐々に大きくなる。

時刻Ｔ０においてレバーを中央に戻し始める（Ａ）。速度指令Ｓｉ は操作指令Ｌ に対応して減少していく（Ｂ）。ここで従来技術では速度指令Ｓｏ は比較的減速度が大きく（点線）、本願発明（実線）の速度指令Ｓｏは比較的減速度が小さい。したがって図８（Ｃ）では、本願発明（実線）は、その速度が若干変動しつつも、緩やかに速度がゼロに向かって低下していく。一方で従来技術（点線）では、相対的に速度が大きく低下しており、オペレータは減速しすぎだと判断し、レバーを再操作して速度指令Ｓｉを上昇させる（時刻Ｔ１）。速度がわずかに上昇した後に、レバーを中立位置に向けて操作し、再度、速度をゼロに向けて操作する。このように従来技術では目標位置θｘに停止させるために、再操作を必要としているのに対して、本願発明では、再操作することなく目標位置θｘに停止させることができる。

従来技術についてさらに補足する。熟練のオペレータであれば、操作レバーを上手くコ
ントロールして時刻Ｔ２ に示すように迅速に目標位置θｘに停止させることが可能かもしれない（点線）。

しかし、慣れていないオペレータやショベルの運転特性の個体差によっては、図８に示すように迅速に停止させることは難しく何回も操作を繰り返すことになる。つまり図８で時刻Ｔ１ に示されているような再操作が、さらに行われる可能性が大きく、その場合は、何度も操作する必要が生じ、所望の目標位置θｘに停止されない可能性もある。本願発明ではそのような問題は生じない。

以上説明したように、レバーの操作量Ｘに基づく操作指令Ｌが小さい領域で微操作を行う場合は、微細な位置決めを行いたいオペレータの意思が想定されるため、レバーの操作量Ｘに対し旋回速度に急な変化が生じないように、加速度を相対的に小さくし、減速度を相対的に大きくする。加速度を大きくし過ぎると、僅かなレバー操作で上部旋回体３が急加速してしまう。一方、減速度を小さくし過ぎると、上部旋回体３が、なかなか停止しないため、微細な位置決めを行うことが困難となる。そのため、作業要素を所望の位置まで移動させるのに、レバーの操作を繰り返し行うことが必要となり、オペレータにとって負担が大きいからである。

一方、レバーの操作量Ｘに基づく操作指令Ｌが大きい領域でレバーを操作している場合には、加速は敏感にする一方、減速は鈍くする。作業要素が所望の位置まで早く到達するように加速度を相対的に大きくし、レバーを少し戻しただけで急に減速しないように減速度を小さくする。加速度を小さくし過ぎると、オペレータがもたつきを感じてしまうことになる。一方、減速度を大きくし過ぎると、僅かなレバー操作で上部旋回体３が急制動してしまう。そのため、作業要素を所望の位置まで移動させるのに、レバーの操作を繰り返し行うことが必要となり、オペレータにとって負担が大きいからである。

すなわち、レバーの操作量Ｘが小さいときは大きいときに比べて、上部旋回体３の加速度が小さくなるように旋回用電動機２１を制御し、レバーの操作量Ｘが小さいときは大きいときに比べて、上部旋回体３の減速度が大きくなるように旋回用電動機２１を制御する。この場合において、コントローラ３０は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの加速度又は減速度を制御してもよい。

本実施形態に係る旋回駆動装置によれば、レバーの操作量Ｘに応じた適切な加速度又は減速度に制限（変更）することが可能である。これによって、オペレータの操作感覚に適合したショベルを提供することができる。

以上、ショベルに設けられる旋回駆動装置を実施形態例により説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではない。他の実施形態例の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

本実施形態においては、速度指令に対して加速度の制限又は減速度の制限を行う場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、速度指令Ｓｏと実速度Ｓｙの偏差をＰＩ制御部３０−３に入力することによってトルク指令Ｔｉを生成し、トルク指令補正部３０−４において、トルク指令Ｔｉに対して加速度の制限又は減速度の制限を行ってもよい。

すなわち、この場合には、レバーの操作量Ｘに基づくトルク指令Ｔｉの大きさを判断し、トルク指令Ｔｉの値に応じて、加速度の制限又は減速度の制限を行ってもよい。そして、トルク指令補正３０−４にてトルク指令Ｔｏを生成する。

このように、トルク指令に加速度の制限又は減速度の制限を行うことによっても、上述の速度指令に加速度の制限又は減速度の制限を行う場合と同等の効果が得られる。

１ 下部走行体
１Ａ、１Ｂ 油圧モータ
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ キャビン
１１ エンジン
１２ 電動発電機
１３ 変速機
１４ メインポンプ
１５ パイロットポンプ
１６ 高圧油圧ライン
１７ コントロールバルブ
１８Ａ，２０ インバータ
１９ 変換部
２１ 旋回用電動機
２２ レゾルバ
２３ メカニカルブレーキ
２４ 旋回変速機
２５ パイロットライン
２６ 操作装置
２６Ａ、２６Ｂ レバー
２６Ｃ ペダル
２６Ｄ ボタンスイッチ
２７ 油圧ライン
２８ 油圧ライン
２９ 圧力センサ
３０ コントローラ
３０−１ 速度指令変換部
３０−２ 速度指令補正部
３０−３ ＰＩ制御部
３０−４ トルク指令補正部
１２０ 蓄電系

Claims (7)

1. 走行体と、
   前記走行体に旋回自在に搭載される旋回体と、
   前記旋回体を旋回操作する操作レバーと、を備え、
   前記操作レバーの操作量の違い、及び、前記旋回体が加速中か減速中かにより、前記旋回体の加減速の上限値が異なり、前記操作レバーの操作量が相対的に小さい領域では、前記旋回体の減速度の上限値よりも前記旋回体の加速度の上限値を相対的に小さくする、
   ショベル。
2. 走行体と、
   前記走行体に旋回自在に搭載される旋回体と、
   前記旋回体を旋回操作する操作レバーと、を備え、
   前記操作レバーの操作量の違い、及び、前記旋回体が加速中か減速中かにより、前記旋回体の加減速の上限値が異なり、前記操作レバーの操作量が相対的に大きい領域では、前記旋回体の減速度の上限値よりも前記旋回体の加速度の上限値を相対的に大きくする、
   ショベル。
3. 前記旋回体の加速度の上限値又は減速度の上限値は、前記操作レバーの操作量によらず、一定となる領域と、前記操作レバーの操作量に応じて変化する領域と、を有する、
   請求項１又は２に記載のショベル。
4. 前記旋回体の加速度の上限値又は減速度の上限値は、前記操作レバーの操作量が相対的に小さい領域及び相対的に大きい領域において、前記操作レバーの操作量によらず、一定である、
   請求項３に記載のショベル。
5. 前記旋回体の加速度の上限値又は減速度の上限値は、前記操作レバーの操作量が相対的に小さい領域と相対的に大きい領域の間に位置する中間領域において、前記操作レバーの操作量に応じて変化する、
   請求項４に記載のショベル。
6. 前記旋回体の減速度は、前記操作レバーが操作量を減じる方向に略一定速度で操作された場合に、時間経過に応じて、徐々に大きくなっていく、
   請求項１乃至５の何れか一項に記載のショベル。
7. 前記旋回体を駆動する電動モータを更に備え、
   前記操作レバーの操作量の違い、及び、前記電動モータが加速中か減速中かにより、前記電動モータの加減速の上限値が異なる、
   請求項１乃至６の何れか一項に記載のショベル。

Images