JP6532679B2 - Shovel - Google Patents
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Description
本発明は旋回機構を搭載するショベルに関する。 The present invention relates to a shovel mounted with a turning mechanism.
旋回操作量と実旋回角速度に基づいて旋回押し付けを行っているか否かを自動的に判定するショベルが知られている(特許文献1参照。)。 There is known a shovel that automatically determines whether or not turning pressing is performed based on a turning operation amount and an actual turning angular velocity (see Patent Document 1).
このショベルは旋回押し付けを行っていると判定した場合に旋回用電動機の制御方式を速度フィードバック制御からトルク制御に切り替える。そして、旋回操作量に応じた電動機トルクの制御を実現し、旋回押し付け時の操作性を向上させる。 When it is determined that the shovel is pressing the turning, the control method of the turning motor is switched from speed feedback control to torque control. And control of the electric motor torque according to the amount of turning operation is implement | achieved, and the operativity at the time of turning pressing is improved.
しかしながら、特許文献1は、旋回押し付け時における旋回操作量に応じた電動機トルクの制御を開示するのみであり、旋回押し付けによる土砂、岩石等の対象物を押し退け易くするように電動機トルクを制御することには言及していない。
However,
上述に鑑み、旋回押し付けの際に対象物をより効率的に押し退けることができるショベルの提供が望まれる。 In view of the above, it would be desirable to provide a shovel that can more efficiently push away an object during turning and pressing.
本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体に対して上部旋回体を旋回させる旋回機構と、前記旋回機構の動きを制御するコントローラと、を有し、前記コントローラは、旋回押し付けが行われている場合に、所定の増減パターンで繰り返し旋回トルクを増減させる。
Excavator according to an embodiment of the present invention includes a turning mechanism for turning the upper swing body relative to the undercarriage, and a controller for controlling movement of the pivot mechanism, wherein the controller is pressed swivel row the case that have cracks, causes increasing or decreasing the turning torque repeatedly at predetermined decrease pattern.
上述の手段により、旋回押し付けの際に対象物をより効率的に押し退けることができるショベルが提供される。 By the above-mentioned means, a shovel is provided which can more efficiently push away the object during turning and pressing.
最初に、図1を参照し、本発明の実施例に係る建設機械の全体構成について説明する。なお、図1は本発明の実施例に係る建設機械としてのショベルの構成例を示す側面図である。但し、本発明は、ショベルに限らず、旋回機構を搭載するものであれば、他の建設機械にも適用できる。 First, with reference to FIG. 1, the overall configuration of a construction machine according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a side view showing a configuration example of a shovel as a construction machine according to an embodiment of the present invention. However, the present invention is applicable not only to the shovel but also to other construction machines as long as the turning mechanism is mounted.
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が搭載される。上部旋回体3にはブーム4が取り付けられる。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、アーム5の先端にはバケット6が取り付けられる。
The upper swing body 3 is mounted on the lower traveling
ブーム4、アーム5、及びバケット6は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成し、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。 The boom 4, the arm 5 and the bucket 6 constitute an excavating attachment which is an example of an attachment, and are hydraulically driven by the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 respectively.
図2は図1に示すショベルの駆動系の構成例を示す図である。図2において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。 FIG. 2 is a view showing a configuration example of a drive system of the shovel shown in FIG. In FIG. 2, the mechanical power system is indicated by a double wire, the high pressure hydraulic line by a thick solid line, the pilot line by a broken line, and the electric drive and control system by a thin solid line.
エンジン11と電動発電機12は減速機13の2つの入力軸にそれぞれ接続される。減速機13の出力軸には油圧ポンプとしてのメインポンプ14及びパイロットポンプ15が接続される。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。
The engine 11 and the motor generator 12 are connected to two input shafts of the
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油圧制御装置である。本実施例では、コントロールバルブ17は高圧油圧ラインを介して右側走行用油圧モータ2A、左側走行用油圧モータ2B、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9等の各種油圧アクチュエータに接続される。
The
蓄電系120は、蓄電装置19と、昇降圧コンバータ19aと、DCバス19bとを含む。蓄電装置19は例えばキャパシタであり、昇降圧コンバータ19a、DCバス19b、及びインバータ18を介して電動発電機12に接続される。また、蓄電装置19は、昇降圧コンバータ19a、DCバス19b、及びインバータ20を介して旋回用電動機21に接続される。昇降圧コンバータ19aは、蓄電装置19とDCバス19bとの間に配置され、電動発電機12及び旋回用電動機21の運転状態に応じてDCバス19bの電圧レベルが一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。DCバス19bは、昇降圧コンバータ19aとインバータ18及びインバータ20のそれぞれとの間に配置され、蓄電装置19、電動発電機12、及び旋回用電動機21の間での電力の授受を可能にする。
インバータ18は、コントローラ30からのトルク指令値に応じてモータ駆動電流を電動発電機12に対して出力する。また、インバータ20は、コントローラ30からのトルク指令値に応じてモータ駆動電流を旋回用電動機21に対して出力する。
The inverter 18 outputs a motor drive current to the motor generator 12 in accordance with the torque command value from the
旋回用電動機21の出力軸21X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が接続される。
The
操作装置26は、各種油圧アクチュエータを操作するための装置であり、操作量、操作方向等の操作内容に応じたパイロット圧を発生させる。また、操作装置26は、油圧ライン27を介してコントロールバルブ17に接続される。コントロールバルブ17は、操作装置26が発生させたパイロット圧に応じて各種油圧アクチュエータに対応するスプール弁を動かし、メインポンプ14が吐出する作動油を各種油圧アクチュエータに供給する。また、操作装置26は、油圧ライン28を介して圧力センサ29に接続される。圧力センサ29は、操作装置26が発生させたパイロット圧を電気信号に変換し、変換した電気信号をコントローラ30に対して出力する。
The
コントローラ30は、ショベルの駆動制御を行う制御装置である。本実施例では、コントローラ30は、CPU及び記憶装置を含む演算処理装置であり、旋回用電動機21が生成する旋回トルクを制御する。具体的には、コントローラ30は、記憶装置に格納された駆動制御用のプログラムをCPUに実行させて各種機能を実現する。
The
次に、図3を参照し、コントローラ30の機能について説明する。なお、図3は、コントローラ30の機能ブロック図であり、旋回用電動機21の力行制御(加速駆動制御)を行う際に用いられる機能要素を含む。本実施例では、コントローラ30は、主に、角速度指令生成部31、減算器32、PI制御部33、トルク制限部34、及び加速トルク制限値生成部35を有する。
Next, the function of the
角速度指令生成部31は旋回操作レバーのレバー操作量(以下、「旋回操作量」とする。)に基づいて角速度指令値を生成する。本実施例では、角速度指令生成部31は、旋回操作量を表す圧力センサ29からの電気信号に基づいて角速度指令値を生成し、生成した角速度指令値を減算器32に対して出力する。
The angular velocity
減算器32は角速度指令値と旋回角速度の現在値(以下、「実旋回角速度」とする。)との偏差を導き出す。本実施例では、減算器32は角速度指令生成部31が生成する角速度指令値と実旋回角速度との偏差をPI制御部33に対して出力する。実旋回角速度は例えば旋回角速度検出器としてのレゾルバ22の検出値から導き出される。
The
PI制御部33は角速度指令値と実旋回角速度との偏差に基づいてPI制御を実行する。本実施例では、PI制御部33は減算器32が出力する偏差に基づいてPI制御を実行し、実旋回角速度が角速度指令値に近づくようにトルク目標値を生成する。そして、PI制御部33は、生成したトルク目標値をトルク制限部34に対して出力する。
The
トルク制限部34はトルク指令値をトルク制限値以下に制限する。本実施例では、トルク制限部34はPI制御部33が出力するトルク目標値を加速トルク制限値以下に制限する。なお、加速トルク制限値は加速トルク制限値生成部35が生成する旋回力行操作中のトルク制限値である。具体的には、トルク制限部34はトルク目標値が加速トルク制限値以上であれば加速トルク制限値をトルク指令値としてインバータ20に対して出力する。また、トルク制限部34はトルク目標値が加速トルク制限値未満であればそのトルク目標値をトルク指令値としてインバータ20に対して出力する。
The
トルク指令値を受けたインバータ20はそのトルク指令値に応じてPWM信号を生成する。そして、インバータ20は、生成したPWM信号でトランジスタ等のスイッチング素子を動作させてモータ駆動電流を生成し、そのモータ駆動電流を旋回用電動機21に対して出力する。なお、インバータ20は、トルク指令値とモータ駆動電流の現在値との偏差を極小化するようにトルク指令値をフィードバック制御してもよい。
The
加速トルク制限値生成部35は加速トルク制限値を生成する。本実施例では、加速トルク制限値生成部35は、旋回操作量と旋回機構2の状態とに基づいて旋回押し付け作業が行われているか否かを判定し、その判定結果に基づいて加速トルク制限値を生成する。
The acceleration torque limit value generation unit 35 generates an acceleration torque limit value. In the present embodiment, the acceleration torque limit value generation unit 35 determines whether or not the turning pressing operation is being performed based on the turning operation amount and the state of the
具体的には、加速トルク制限値生成部35は、圧力センサ29が出力する検出値を旋回操作量として取得する。また、レゾルバ22が出力する実旋回角速度を旋回機構2の状態を示す状態値として取得する。そして、旋回操作量がフルレバー領域内にあり且つ実旋回角速度が所定値未満の状態が所定時間以上に亘って継続した場合に旋回押し付け作業が行われていると判定する。フルレバー領域は、例えば、旋回操作レバーが中立位置にあるときの旋回操作量を0%とし、旋回操作レバーを最大傾斜角で傾倒させたときの旋回操作量(フルレバー操作量)を100%としたときの80%以上の旋回操作量の領域を意味する。
Specifically, the acceleration torque limit value generation unit 35 acquires the detection value output from the
そして、旋回押し付け作業が行われていると判定した場合、加速トルク制限値生成部35は、トルク制限部34に対して出力する加速トルク制限値を一時的に増大させる。旋回押し付け作業時の旋回トルクを一時的に増大させることで押し付け対象物を押し退け易くするためである。本実施例では、加速トルク制限値生成部35は加速トルク制限値を通常時制限値Tnの近傍で小刻みに振動(増減)させる。旋回押し付け作業時の旋回トルクを定格トルク付近で振動(増減)させて押し付け対象物を押し退け易くするためである。なお、以下では、旋回押し付け作業時の旋回トルクを一時的に増大させる機能を「トルクアップ機能」と称する。また、通常時制限値Tnは、例えば、旋回押し付け作業が行われていないときに採用されるトルク制限値であり、記憶装置等に予め記憶されている。本実施例では、加速トルク制限値生成部35は、通常時制限値Tnと押し付け時制限値Tsとを交互に生成してトルク制限部34に対して出力する。なお、押し付け時制限値Tsは、旋回押し付け作業が行われているときに断続的に採用されるトルク制限値であり、通常時制限値Tnより大きい値として記憶装置等に予め記憶されている。
Then, when it is determined that the turning pressing operation is being performed, the acceleration torque limit value generation unit 35 temporarily increases the acceleration torque limit value to be output to the
また、加速トルク制限値生成部35は、旋回押し付け作業が行われていると判定した場合であっても、図示しない温度センサの出力に基づいて旋回用電動機21の巻線の温度が所定温度以上であると判断した場合には、加速トルク制限値を一時的に増大させない。旋回用電動機21の過熱による故障を防止するためである。インバータ20の温度についても同様である。
Further, even if the acceleration torque limit value generation unit 35 determines that the turning pressing operation is performed, the temperature of the winding of the turning
次に、図4及び図5を参照し、旋回押し付け作業の際にコントローラ30がトルクアップ機能を実行する処理(以下、「トルクアップ処理」とする。)について説明する。なお、図4は、トルクアップ処理の一例の流れを示すフローチャートであり、コントローラ30は旋回操作量が所定値以上の場合に所定の制御周期で繰り返しこのトルクアップ処理を実行する。また、図5は、旋回操作が行われるときの各種物理量の時間的推移を示す。具体的には、図5(A)は旋回操作量の時間的推移を示し、図5(B)は実旋回角速度の時間的推移を示し、図5(C)は旋回トルクの時間的推移を示す。
Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, the process (hereinafter, referred to as “torque up process”) in which the
最初に、コントローラ30は、旋回押し付け作業が行われているかを判定する(ステップST1)。本実施例では、コントローラ30は、旋回操作量がフルレバー操作量であり且つ実旋回角速度が所定値α未満の状態が所定時間Da以上に亘って継続した場合に旋回押し付け作業が行われていると判定する。
First, the
旋回押し付け作業が行われていないと判定した場合(ステップST1のNO)、コントローラ30は今回のトルクアップ処理を終了させる。例えば、図5(A)で示すように時刻t1において旋回操作レバーが傾倒され、時刻t2において旋回操作量がフルレバー操作量に達した場合、旋回押し付け作業が行われていないときには図5(B)に示すように実旋回角速度は速やかに所定値αを超えて増大する。そのため、コントローラ30は、フルレバー操作量の継続時間が所定時間Daに達する前に実旋回角速度が所定値αを超えたとして旋回押し付け作業が行われていないと判定できる。
When it is determined that the turning pressing operation is not performed (NO in step ST1), the
旋回押し付け作業が行われていると判定した場合(ステップST1のYES)、コントローラ30はトルクアップ機能を開始する(ステップST2)。例えば、図5(A)で示すように時刻t3において旋回操作レバーが傾倒され、時刻t4において旋回操作量がフルレバー操作量に達した場合であっても、旋回押し付け作業が行われているときには図5(B)に示すように実旋回角速度は所定値α未満で推移する。そのため、コントローラ30は、時刻t5においてこの状態(フルレバー操作量で且つ実旋回角速度が所定値α未満の状態)の継続時間が所定時間Daに達したときに旋回押し付け作業が行われていると判定できる。なお、旋回トルクは、図5(C)に示すように時刻t3において急激に増大するが、通常時制限値Tnを採用する加速トルク制限値によって制限され、通常時制限値Tnを維持したまま推移する。
When it is determined that the turning and pressing operation is being performed (YES in step ST1), the
このようにして旋回押し付け作業が行われていると判定すると、コントローラ30は、時刻t5においてトルクアップ機能を開始する。本実施例では、コントローラ30は、加速トルク制限値生成部35がトルク制限部34に対して出力する加速トルク制限値を通常時制限値Tnよりも高い領域で振動(増減)させる。具体的には、加速トルク制限値生成部35は、通常時制限値Tnと押し付け時制限値Tsを交互に生成してトルク制限部34に対して出力する。例えば、加速トルク制限値生成部35は、所定時間D1に亘って押し付け時制限値Tsを出力した後で所定時間D2に亘って通常時制限値Tnを出力するという処理を繰り返す。その結果、旋回トルクは、図5(C)に示すように、所定時間D1に亘って押し付け時制限値Tsを維持した後で所定時間D2に亘って通常時制限値Tnを維持するという増減パターンを繰り返す。
As described above, when it is determined that the turning and pressing operation is being performed, the
また、トルクアップ機能を開始させた後、コントローラ30は、所定の終了条件が満たされたか否かを監視する(ステップST3)。本実施例では、コントローラ30は、トルクアップ機能を開始させた時点からの経過時間が所定時間Dtに達したこと、旋回押し付け作業が中止されたこと等を終了条件として含む。また、コントローラ30は、旋回操作量が所定値未満になった場合、或いは、実旋回角速度が所定値α以上になった場合に旋回押し付け作業が中止されたと判断する。また、コントローラ30は、旋回用電動機21の巻線の温度が所定温度を上回ったこと、及び、インバータ20の温度が所定温度を上回ったことを終了条件としてもよい。
Further, after starting the torque-up function, the
所定の終了条件が満たされたと判定した場合(ステップST3のYES)、コントローラ30はトルクアップ機能を終了させる(ステップST4)。本実施例では、コントローラ30は、図5(C)に示すように、時刻t6においてトルクアップ機能を開始させた時点からの経過時間が所定時間Dtに達したときに終了条件が満たされたと判定する。そして、コントローラ30は、加速トルク制限値生成部35による通常時制限値Tnと押し付け時制限値Tsの交互出力を中止させる。その結果、旋回トルクは、図5(C)に示すように、時刻t7において旋回操作レバーのフルレバー操作が中止されるまでは通常時制限値Tnのまま推移する。
When it is determined that the predetermined end condition is satisfied (YES in step ST3), the
なお、上述の実施例では、加速トルク制限値生成部35は通常時制限値Tnと押し付け時制限値Tsを交互に生成してトルク制限部34に対して出力する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、加速トルク制限値生成部35は、トルク制限部34に対して出力する加速トルク制限値の増減パターンとして任意の増減パターンを採用してもよい。
In the above embodiment, the acceleration torque limit value generation unit 35 alternately generates the normal time limit value Tn and the pressing time limit value Ts and outputs the same to the
図6は、加速トルク制限値の他の増減パターンを採用したときの旋回トルクの時間的推移を示す図である。例えば、増減パターンPT1は、押し付け時制限値Tsを出力した後に通常時制限値Tn未満の加速トルク制限値を出力する増減パターンを示す。また、増減パターンPT2は、押し付け時制限値Tsを出力する期間が一定ではなく徐々に短くなる増減パターンを示す。また、増減パターンPT3は、通常時制限値Tnを出力する期間が一定ではなく徐々に短くなる増減パターンを示す。 FIG. 6 is a view showing temporal transition of the turning torque when adopting another increase / decrease pattern of the acceleration torque limit value. For example, the increase and decrease pattern PT1 indicates an increase and decrease pattern that outputs an acceleration torque limit value less than the normal limit value Tn after outputting the pressing limit value Ts. Further, the increase / decrease pattern PT2 indicates an increase / decrease pattern in which a period for outputting the pressing time limit value Ts is not constant but gradually shortened. The increase and decrease pattern PT3 indicates an increase and decrease pattern in which the period for outputting the normal time limit value Tn is not constant but gradually shortened.
また、増減パターンPT4〜PT7は、振幅が変化する増減パターンを示す。具体的には、増減パターンPT4は加速トルク制限値が常に通常時制限値Tn以上となる増減パターンを示し、増減パターンPT5は加速トルク制限値が通常時制限値Tn未満となり得る増減パターンを示す。また、増減パターンPT6は加速トルク制限値を常に通常時制限値Tn以上としながら振幅が徐々に増大する増減パターンを示し、増減パターンPT7は加速トルク制限値を常に通常時制限値Tn以上としながら振幅が徐々に減少する増減パターンを示す。 The increase and decrease patterns PT4 to PT7 indicate increase and decrease patterns in which the amplitude changes. Specifically, the increase / decrease pattern PT4 indicates an increase / decrease pattern in which the acceleration torque limit value is always equal to or greater than the normal limit value Tn, and the increase / decrease pattern PT5 indicates an increase / decrease pattern in which the acceleration torque limit value may be smaller than the normal limit value Tn. The increase / decrease pattern PT6 shows an increase / decrease pattern in which the amplitude gradually increases while always setting the acceleration torque limit value equal to or greater than the normal limit value Tn. The increase / decrease pattern PT7 indicates the amplitude while keeping the acceleration torque limit value always equal to or more than the normal limit value Tn. Shows a gradually decreasing and increasing pattern.
このように、加速トルク制限値生成部35は、増減パターンの振幅、通常時制限値Tnより大きい加速トルク制限値を出力する期間、通常時制限値Tnを出力する期間、通常時制限値Tnより小さい加速トルク制限値を出力する期間等を調整して任意の増減パターンを生成してもよい。 As described above, the acceleration torque limit value generation unit 35 outputs the acceleration torque limit value larger than the amplitude of the increase / decrease pattern, the normal time limit value Tn, the period when the normal time limit value Tn is output, and the normal time limit value Tn. A period during which a small acceleration torque limit value is output may be adjusted to generate an arbitrary increase / decrease pattern.
この構成により、コントローラ30は、旋回押し付け作業が行われている場合に加速トルク制限値を振動(増減)させることで旋回トルクを振動(増減)させることができる。そのため、旋回押し付け作業の対象となっている土砂、岩石等の対象物を振動させてその静止摩擦力を低減させることで、その対象物を押し退け易くすることができる。その結果、対象物の押し退けに関する作業効率を向上させることができる。
With this configuration, the
また、コントローラ30は旋回操作量とは無関係に旋回トルクを振動(増減)させる。そのため、コントローラ30は、旋回操作レバーを小刻みに振動させるといった複雑な操作を操作者に強いることなく、旋回トルクを振動(増減)させることができる。その結果、操作性を悪化させることなく作業効率を向上させることができる。また、対象物を押し退け易くすることで、旋回押し付けのやり直し、旋回押し付け高さ(バケット高さ)の変更等の煩雑な操作の回数を抑制でき、操作者の運転負担を軽減できる。
Further, the
次に、図7及び図8を参照し、本発明の実施例に係るショベルの別の構成例について説明する。図7は図1のショベルの駆動系の別の構成例を示す図であり図2に対応する。また、図7の駆動系は、旋回用電動機21を含む電動旋回系の代わりに旋回用油圧モータ21Aを含む油圧旋回系を採用する点で図2の駆動系と相違する。図8は油圧旋回系の構成例を示す概略図である。図7及び図8において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。
Next, another configuration example of the shovel according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a view showing another configuration example of the drive system of the shovel of FIG. 1 and corresponds to FIG. The drive system of FIG. 7 is different from the drive system of FIG. 2 in that a hydraulic swing system including a swing
図8に示すように、油圧旋回系は、主に、メインポンプ14、レギュレータ14A、パイロットポンプ15、コントロールバルブ17、旋回用油圧モータ21A、旋回操作レバー26A、圧力センサ29AL、29AR、コントローラ30、旋回リリーフ弁40L、40R、旋回ライン圧センサ41L、41R、及びチェック弁42L、42Rを含む。
As shown in FIG. 8, the hydraulic turning system mainly includes the
旋回用油圧モータ21Aは旋回機構2を旋回駆動する油圧モータであり、メインポンプ14が吐出する作動油によって駆動される。
The turning
メインポンプ14のレギュレータ14Aは、作動油タンクに戻る作動油がネガティブコントロール絞り14Bのところで発生させるネガティブコントロール圧に応じてメインポンプ14の吐出量を制御する。具体的には、レギュレータ14Aは、ネガティブコントロール圧が高いほど、すなわちネガティブコントロール絞り14Bを流れる作動油が多いほどメインポンプ14の吐出量を低減させる。
The
コントロールバルブ17は制御弁17Aを含む。制御弁17Aは、メインポンプ14から旋回用油圧モータ21Aに流れる作動油、及び、旋回用油圧モータ21Aから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。
例えば、旋回操作レバー26Aを図の左方に傾倒させると、制御弁17Aの左側のパイロットポートにパイロット圧が作用して制御弁17Aは図の右方に移動する。その結果、メインポンプ14が吐出する作動油は制御弁17A及び旋回ラインCRを経て旋回用油圧モータ21Aの右側ポートに流入して旋回用油圧モータ21Aを第1方向に回転させる。また、旋回用油圧モータ21Aの左側ポートから流出する作動油は旋回ラインCL及び制御弁17Aを経て作動油タンクに排出される。なお、旋回ラインCL、CRは、制御弁17Aと旋回用油圧モータ21Aとを繋ぐ管路である。
For example, when the turning
圧力センサ29AL、29ARは、旋回操作レバー26Aの傾倒によって生成されるパイロット圧を検出する圧力センサである。圧力センサ29AL、29ARは、検出値をコントローラ30に対して出力する。
The pressure sensors 29AL, 29AR are pressure sensors that detect a pilot pressure generated by the tilting of the turning
旋回リリーフ弁40L、40Rは、旋回ラインCL、CR内の作動油の圧力が所定の旋回リリーフ圧以上となった場合に開いて作動油を作動油タンクに排出する。そして、旋回ラインCL、CR内の作動油の圧力を旋回リリーフ圧以下に維持する。本実施例では、旋回リリーフ弁40L、40Rは、旋回リリーフ圧を高リリーフ圧と低リリーフ圧との間で任意に設定できるように構成された電磁リリーフ弁である。具体的には、旋回リリーフ弁40L、40Rは、コントローラ30からの制御指令に応じて旋回リリーフ圧を高リリーフ圧と低リリーフ圧との間で増減させる。
The
旋回ライン圧センサ41L、41Rは、旋回ラインCL、CR内の作動油の圧力を検出する圧力センサである。旋回ライン圧センサ41L、41Rは、検出値をコントローラ30に対して出力する。
The swing
チェック弁42L、42Rは、旋回ラインCL、CR内の作動油の圧力が作動油タンク内の作動油の圧力未満となった場合に作動油タンク内の作動油を旋回ラインCL、CR内に流入させる。旋回ラインCL、CR内の作動油の圧力を作動油タンク内の作動油の圧力以上に維持するためである。
The
コントローラ30は旋回リリーフ圧を制御する。本実施例では、コントローラ30は旋回操作量と旋回機構2の状態とに基づいて旋回押し付け作業が行われているか否かを判定し、その判定結果に基づいて旋回リリーフ圧を制御する。以下では、旋回操作レバー26Aを図の左方に傾倒させて旋回押し付け作業を行った場合を説明するが、旋回操作レバー26Aを図の右方に傾倒させて旋回押し付け作業を行った場合にも同様の説明が適用され得る。
The
具体的には、コントローラ30は、圧力センサ29ALが出力するパイロット圧に基づいて旋回操作量を取得する。また、旋回ライン圧センサ41Rが出力する旋回ライン圧を旋回機構2の状態を示す状態値として取得する。そして、旋回操作量がフルレバー領域内にあり且つ旋回ラインCRの旋回ライン圧が所定圧以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合に旋回押し付け作業が行われていると判定する。所定圧は、例えば、通常時旋回リリーフ圧Pnより僅かに低い圧力である。また、通常時旋回リリーフ圧Pnは、例えば、旋回押し付け作業が行われていないときに採用される旋回リリーフ圧である。
Specifically, the
そして、旋回押し付け作業が行われていると判定した場合、コントローラ30は、旋回リリーフ弁40Rに対して制御指令を出力して旋回リリーフ圧を一時的に増大させる。旋回押し付け作業時の旋回トルクを一時的に増大させて押し付け対象物を押し退け易くするためである。本実施例では、コントローラ30は旋回リリーフ圧を通常時旋回リリーフ圧Pnの近傍で小刻みに振動(増減)させる。旋回押し付け作業時の旋回トルクを定格トルク付近で振動(増減)させて押し付け対象物を押し退け易くするためである。本実施例では、コントローラ30は、旋回リリーフ弁40Rの旋回リリーフ圧を通常時旋回リリーフ圧Pnと押し付け時旋回リリーフ圧Psとの間で交互に切り替える。なお、押し付け時旋回リリーフ圧Psは、旋回押し付け作業が行われているときに断続的に採用される旋回リリーフ圧であり、通常時旋回リリーフ圧Pnより大きい。
When it is determined that the swing pressing operation is being performed, the
また、コントローラ30は、旋回押し付け作業が行われていると判定した場合であっても、図示しない温度センサの出力に基づいてメインポンプ14が吐出する作動油の温度が所定温度以上であると判断した場合には旋回リリーフ圧を切り替えない。旋回リリーフ圧を高めることで引き起こされる作動油の過熱による故障を防止するためである。この場合、旋回リリーフ弁40Rの旋回リリーフ圧は通常時旋回リリーフ圧Pnのまま維持される。
Further, even if it is determined that the turning and pressing operation is performed, the
次に、図4及び図9を参照し、図8の油圧旋回系におけるトルクアップ処理について説明する。なお、図4は、トルクアップ処理の一例の流れを示すフローチャートである。すなわち、図8の油圧旋回系におけるトルクアップ処理の流れは図2の電動旋回系におけるトルクアップ処理の流れと基本的に同じである。コントローラ30は旋回操作量が所定値以上の場合に所定の制御周期で繰り返しこのトルクアップ処理を実行する。また、図9は、油圧旋回系に対して旋回操作が行われるときの各種物理量の時間的推移を示す。具体的には、図9(A)は旋回操作量の時間的推移を示し、図9(B)は旋回ライン圧の時間的推移を示し、図9(C)は旋回トルクの時間的推移を示す。
Next, with reference to FIGS. 4 and 9, torque-up processing in the hydraulic swing system of FIG. 8 will be described. FIG. 4 is a flow chart showing an example of the torque-up process. That is, the flow of the torque-up process in the hydraulic swing system of FIG. 8 is basically the same as the flow of the torque-up process in the electric swing system of FIG. The
最初に、コントローラ30は、旋回押し付け作業が行われているかを判定する(ステップST1)。本実施例では、コントローラ30は、旋回操作量がフルレバー操作量であり且つ旋回ライン圧が所定圧以上の状態が所定時間Da以上に亘って継続した場合に旋回押し付け作業が行われていると判定する。
First, the
旋回押し付け作業が行われていないと判定した場合(ステップST1のNO)、コントローラ30は今回のトルクアップ処理を終了させる。例えば、図9(A)で示すように時刻t1において旋回操作レバーが傾倒され、時刻t2において旋回操作量がフルレバー操作量に達した場合において旋回押し付け作業が行われていないときには図9(B)に示すように旋回ライン圧は速やかに所定圧未満に低下する。旋回角速度の増大に伴って旋回負荷圧が低下するためである。そのため、コントローラ30は、フルレバー操作量の継続時間が所定時間Daに達する前に旋回ライン圧が所定圧を下回ったとして旋回押し付け作業が行われていないと判定できる。
When it is determined that the turning pressing operation is not performed (NO in step ST1), the
旋回押し付け作業が行われていると判定した場合(ステップST1のYES)、コントローラ30はトルクアップ機能を開始する(ステップST2)。例えば、図9(A)で示すように時刻t3において旋回操作レバーが傾倒され、時刻t4において旋回操作量がフルレバー操作量に達した場合であっても、旋回押し付け作業が行われているときには図9(B)に示すように旋回ライン圧は所定圧以上(通常時旋回リリーフ圧Pn)のまま推移する。旋回負荷圧が低下しないためである。そのため、コントローラ30は、時刻t5においてこの状態(フルレバー操作量で且つ旋回ライン圧が所定圧以上の状態)の継続時間が所定時間Daに達したときに旋回押し付け作業が行われていると判定できる。なお、旋回トルクは、図9(C)に示すように時刻t3において急激に増大するが、通常時旋回リリーフ圧Pnを採用する旋回リリーフ弁40Rによって制限され、通常時旋回リリーフ圧Pnに対応する旋回トルクTnを維持したまま推移する。
When it is determined that the turning and pressing operation is being performed (YES in step ST1), the
このようにして旋回押し付け作業が行われていると判定すると、コントローラ30は時刻t5においてトルクアップ機能を開始する。本実施例では、コントローラ30は旋回リリーフ弁40Rに対して制御指令を出力することで旋回リリーフ弁40Rの旋回リリーフ圧を振動(増減)させる。具体的には、コントローラ30は、旋回リリーフ弁40Rの旋回リリーフ圧を通常時旋回リリーフ圧Pnと押し付け時旋回リリーフ圧Psとの間で交互に切り替える。例えば、コントローラ30は、所定時間D1に亘って押し付け時旋回リリーフ圧Psを旋回リリーフ圧に設定した後で所定時間D2に亘って通常時旋回リリーフ圧Pnを旋回リリーフ圧に設定するという処理を繰り返す。その結果、旋回トルクは、図9(C)に示すように所定時間D1に亘って押し付け時旋回リリーフ圧Psに対応する値Tsを維持した後で所定時間D2に亘って通常時旋回リリーフ圧Pnに対応する値Tnを維持するという増減パターンを繰り返す。
As described above, when it is determined that the turning and pressing operation is being performed, the
また、トルクアップ機能を開始させた後、コントローラ30は、所定の終了条件が満たされたか否かを監視する(ステップST3)。本実施例では、コントローラ30は、トルクアップ機能を開始させた時点からの経過時間が所定時間Dtに達したこと、旋回押し付け作業が中止されたこと等を終了条件として含む。また、コントローラ30は、旋回操作量が所定値未満になった場合、或いは、旋回ライン圧が所定圧未満になった場合に旋回押し付け作業が中止されたと判断する。また、コントローラ30は、メインポンプ14が吐出する作動油の温度が所定温度を上回ったことを終了条件としてもよい。
Further, after starting the torque-up function, the
所定の終了条件が満たされたと判定した場合(ステップST3のYES)、コントローラ30はトルクアップ機能を終了させる(ステップST4)。本実施例では、コントローラ30は、図9(C)に示すように、時刻t6においてトルクアップ機能を開始させた時点からの経過時間が所定時間Dtに達したときに終了条件が満たされたと判定する。そして、コントローラ30は、通常時旋回リリーフ圧Pnと押し付け時旋回リリーフ圧Psとを交互に設定する処理を中止させる。その結果、旋回トルクは、図9(C)に示すように、時刻t7において旋回操作レバーのフルレバー操作が中止されるまでは通常時旋回リリーフ圧Pnに対応する値Tnのまま推移する。
When it is determined that the predetermined end condition is satisfied (YES in step ST3), the
なお、上述の実施例では、コントローラ30は通常時旋回リリーフ圧Pnと押し付け時旋回リリーフ圧Psを旋回リリーフ圧として交互に設定する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、コントローラ30は、加速トルク制限値の場合と同様、旋回リリーフ圧の増減パターンとして任意の増減パターンを採用してもよい。
In the above-described embodiment, the
この構成により、コントローラ30は、旋回押し付け作業が行われている場合に旋回リリーフ圧を振動(増減)させることで旋回トルクを振動(増減)させることができる。そのため、旋回押し付け作業の対象となっている土砂、岩石等の対象物を振動させてその静止摩擦力を低減させることで、その対象物を押し退け易くすることができる。その結果、対象物の押し退けに関する作業効率を向上させることができる。
With this configuration, the
また、コントローラ30は旋回操作量とは無関係に旋回トルクを振動(増減)させる。そのため、コントローラ30は、旋回操作レバーを小刻みに振動させるといった複雑な操作を操作者に強いることなく、旋回トルクを振動(増減)させることができる。その結果、操作性を悪化させることなく作業効率を向上させることができる。また、対象物を押し退け易くすることで、旋回押し付けのやり直し、旋回押し付け高さ(バケット高さ)の変更等の煩雑な操作の回数を抑制でき、操作者の運転負担を軽減できる。
Further, the
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions may be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. It can be added.
例えば、上述の実施例では、コントローラ30は、旋回トルクの出力波形が矩形波状になるように旋回トルクを振動させるが、半正弦波状、正弦波状、鋸波状等の他の形状となるように旋回トルクを振動させてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施例では、コントローラ30は、加速トルク制限値又は旋回リリーフ圧を周期的に増減させることで旋回トルクを周期的に増減させるが、加速トルク制限値又は旋回リリーフ圧を非周期的に増減させることで旋回トルクを非周期的に増減させてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
1・・・下部走行体 2A、2B・・・走行用油圧モータ 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 11・・・エンジン 12・・・電動発電機 13・・・減速機 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 17A・・・制御弁 18・・・インバータ 19・・・蓄電装置 19a・・・昇降圧コンバータ 19b・・・DCバス 20・・・インバータ 21・・・旋回用電動機 21A・・・旋回用油圧モータ 21X・・・出力軸 22・・・レゾルバ 23・・・メカニカルブレーキ 24・・・旋回減速機 25・・・パイロットライン 26・・・操作装置 26A・・・旋回操作レバー 27、28・・・油圧ライン 29、29AL、29AR・・・圧力センサ 30・・・コントローラ 31・・・角速度指令生成部 32・・・減算器 33・・・PI制御部 34・・・トルク制限部 35・・・加速トルク制限値生成部 40L、40R・・・旋回リリーフ弁 41L、41R・・・旋回ライン圧センサ 42L、42R・・・チェック弁 120・・・蓄電系
1 ...
Claims (5)
前記旋回機構の動きを制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、旋回押し付けが行われている場合に、所定の増減パターンで繰り返し旋回トルクを増減させる、
ショベル。 A turning mechanism for turning the upper turning body relative to the lower running body;
A controller that controls the movement of the pivot mechanism;
Wherein the controller is a case pressing swivel is that taking place, make increasing or decreasing the turning torque repeatedly at predetermined decreasing pattern,
Excavator.
前記コントローラは、所定の増減パターンで繰り返し加速トルク制限値を増減させることで旋回トルクを増減させる、
請求項1に記載のショベル。 The turning mechanism includes a turning motor,
The controller increases and decreases the swing torque by repeatedly increasing and decreasing the acceleration torque limit value in a predetermined increase and decrease pattern .
The shovel according to claim 1.
請求項2に記載のショベル。 The controller periodically increases or decreases the swing torque periodically or aperiodically by periodically increasing or decreasing the acceleration torque limit value periodically or aperiodically in a predetermined increase / decrease pattern .
The shovel according to claim 2.
前記コントローラは、所定の増減パターンで繰り返し旋回リリーフ圧を増減させることで旋回トルクを増減させる、
請求項1に記載のショベル。 The turning mechanism includes a turning hydraulic motor,
The controller increases and decreases the swing torque by repeatedly increasing and decreasing the swing relief pressure in a predetermined increase and decrease pattern .
The shovel according to claim 1.
請求項4に記載のショベル。 The controller periodically increases or decreases the swing torque periodically or aperiodically by periodically increasing or decreasing the swing relief pressure in a predetermined increase / decrease pattern .
The shovel according to claim 4.
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