JP2017210768A - Shovel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、旋回機構が電動化されたショベルに関する。 The present invention relates to an excavator in which a turning mechanism is motorized.
従来、電動モータを用いて旋回体を旋回駆動するショベルにおいて、旋回時に、異常を感知したオペレータによる所定の操作（例えば、ゲートロックレバーの操作）がなされると、旋回体を緊急停止させる技術が提案されている（例えば、特許文献１等）。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an excavator that drives a swinging body using an electric motor, there is a technology that makes an emergency stop when a predetermined operation (for example, an operation of a gate lock lever) is performed by an operator who detects an abnormality during turning. It has been proposed (for example, Patent Document 1).
かかる構成を採用することで、オペレータが異常を感知し、ゲートロックレバーを下げる等の所定の操作を行うことで、旋回体を緊急停止させることが可能となり、旋回体を電動モータで駆動するショベルの安全性を高めることができる。 By adopting such a configuration, it becomes possible for the operator to detect an abnormality and perform a predetermined operation such as lowering the gate lock lever, so that the swinging body can be stopped in an emergency, and an excavator that drives the swinging body with an electric motor. Can improve the safety.
しかしながら、より安全性を高めるためには、オペレータが異常を感知する前に、異常の検出や、該異常に対応したフェールセーフ処理等が行われることが望ましい。 However, in order to further improve safety, it is desirable that an abnormality is detected and a fail-safe process corresponding to the abnormality is performed before the operator senses the abnormality.
そこで、上記課題に鑑み、旋回体を電気駆動するショベルにおいて、より高い安全性を提供することを目的とする。 Then, in view of the said subject, it aims at providing higher safety | security in the shovel which electrically drives a turning body.
上記目的を達成するため、一実施形態において、
電動機により駆動される旋回体を備えるショベルであって、
ゲートロックレバーがロック状態である場合、旋回操作レバーの操作の有無に関わらず、前記旋回体を旋回させない、
ショベルが提供される。
In order to achieve the above object, in one embodiment,
An excavator comprising a revolving body driven by an electric motor,
When the gate lock lever is in a locked state, the turning body is not turned regardless of whether or not the turning operation lever is operated.
An excavator is provided.
上述の実施形態によれば、旋回体を電気駆動するショベルにおいて、より高い安全性を提供することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to provide higher safety in the excavator that electrically drives the revolving structure.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
［ショベルの構成］
まず、図１〜図４を参照して、本実施形態に係るショベルの構成について説明をする。
[Configuration of excavator]
First, with reference to FIGS. 1-4, the structure of the shovel which concerns on this embodiment is demonstrated.
図１は、本実施形態に係るショベルを示す側面図である。 FIG. 1 is a side view showing an excavator according to the present embodiment.
図１に示すように、油圧アクチュエータとしての走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ（図２、図７参照）により油圧駆動される下部走行体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。アタッチメントとしてのブーム４、アーム５、及びバケット６は、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ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。また、上部旋回体３には、オペレータが搭乗するキャビン１０が設けられると共に、エンジン１１（図２、図７参照）等が搭載される。
As shown in FIG. 1, an upper swing body 3 is mounted via a swing mechanism 2 on a
図２は、本実施形態に係るショベルの駆動系を中心とする構成の一例を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration centering on a drive system of the shovel according to the present embodiment.
尚、図中、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細い実線でそれぞれ示される。 In the figure, the mechanical power system is indicated by a double line, the high-pressure hydraulic line is indicated by a thick solid line, the pilot line is indicated by a broken line, and the electric drive / control system is indicated by a thin solid line.
本実施形態に係るショベルのメイン駆動部としてのエンジン１１（例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジン）と、アシスト駆動部としての電動発電機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、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が直列に接続される。即ち、エンジン１１は、減速機１３を介してメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動し、電動発電機１２は、エンジン１１をアシストしてメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動することができる。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。
An engine 11 (for example, a diesel engine using light oil as fuel) and a
メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、斜板の角度（傾転角）を制御することでピストンのストローク長を調整し、吐出流量（吐出圧）を制御することができる。
The
パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプである。パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して操作装置２６と接続される。
The
コントロールバルブ１７は、オペレータによる操作装置２６の操作に応じて、油圧系の制御を行う油圧制御装置である。走行油圧モータ１Ａ（右用），１Ｂ（左用）、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。コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４と各油圧アクチュエータとの間に設けられ、メインポンプ１４から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する複数の油圧制御弁（方向切換弁）を含むバルブユニットである。
The
操作装置２６は、レバー２６Ａ，２６Ｂと、ペダル２６Ｃを含み、オペレータが各動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６等）の操作を行う操作入力手段である。換言すれば、操作装置２６は、各動作要素を駆動する各油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、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）や後述する電動アクチュエータ（旋回用電動機２１）等の操作を行う操作入力手段である。操作装置２６（レバー２６Ａ，２６Ｂ、及びペダル２６Ｃ）は、油圧ライン２７及び油圧ライン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。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じたパイロット信号（パイロット圧）が入力される。圧力センサ２９は、コントローラ３０に接続される。これにより、コントローラ３０には、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じた圧力信号（圧力検出値）が入力される。
The
尚、レバー２６Ａ，２６Ｂは、それぞれ、キャビン１０内の操縦席に着座したオペレータから見て、左側及び右側に配置され、中立状態（操作がなされない状態）を基準にして前後方向及び左右方向に傾倒可能に構成される。即ち、レバー２６Ａの前後方向の傾倒、レバー２６Ａの左右方向の傾倒、レバー２６Ｂの前後方向の傾倒、及びレバー２６Ｂの左右方向の傾倒のそれぞれに対して、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６の何れかを操作対象として任意に設定できる。以下、レバー２６Ａ，２６Ｂの操作パターンは、ＪＩＳ（ＩＳＯ）パターンであること、即ち、上部旋回体３の操作は、レバー２６Ａを中立状態から左右方向に傾倒させることにより行われることを前提に説明を行う。
The
また、パイロットポンプ１５と操作装置２６の間のパイロットライン２５には、ゲートロック切替弁３６が設けられる。
A gate
ゲートロック切替弁３６は、キャビン１０内の操縦席への乗降部に設けられるゲートの開閉操作を行うための操作部であるゲートロックレバー３２の操作状態に応じて、パイロットライン２５の連通状態と非連通状態を切り替える。具体的には、ゲートロック切替弁３６は、ゲートロックレバー３２の操作状態に連動するゲートロックレバースイッチ（ゲートロックレバーＳＷ）３４から出力されるゲートロックレバー信号（ＯＮ／ＯＦＦ）に応じて、電磁ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦ切替が行われる電磁切替弁である。ゲートロックレバーＳＷ３４は、ゲートロックレバー３２が下された状態（操縦席への乗降部が開放された状態）では、ＯＦＦされる。そして、ゲートロック切替弁３６は、ゲートロックレバーＳＷ３４からＯＦＦ状態を示すゲートロックレバー信号（所定の閾値電圧以下の電圧信号）が入力されると、パイロットライン２５を非連通状態にし、パイロットポンプ１５から操作装置２６への作動油の供給を遮断する。一方、ゲートロックレバーＳＷ３４は、ゲートロックレバー３２が上げられた状態（操縦席への乗降部が閉鎖された状態）では、ＯＮされる。そして、ゲートロック切替弁３６は、ゲートロックレバーＳＷ３４からＯＮ状態を示すゲートロックレバー信号（所定の閾値電圧より高い電圧信号）が入力されると、パイロットライン２５を連通状態にし、パイロットポンプ１５から操作装置２６へ作動油（パイロット圧）が供給される。ゲートロックレバー３２が上げられた状態は、オペレータが操縦席に着座し、操縦可能な状態にあると判断できる。そのため、ゲートロックレバー３２が引き上げられた場合にのみパイロット圧が操作装置２６に供給されることにより、操作装置２６への意図しない操作入力による各油圧アクチュエータの作動を防止している。即ち、ゲートロックレバーが下げられた状態では、各油圧アクチュエータの作動をロックし、ゲートロックレバーが上げられた状態では、各油圧アクチュエータの作動のロックを解除する（アンロックする）。以下、ゲートロックレバー３２が下げられた状態を"ロック状態"と称し、ゲートロックレバー３２が上げられた状態を"アンロック状態"と称する。
The gate
尚、図中、ゲートロック切替弁３６は、ゲートロックレバー３２が上げられている（ゲートロックレバーＳＷ３４がＯＮされている）場合を表しており、パイロットポンプ１５から操作装置２６にパイロット圧が供給されている。
In the drawing, the gate
電動発電機１２には、インバータ１８Ａを介して、蓄電装置の一例としてのキャパシタ１９（図３参照）を含む蓄電系１２０が接続される。
A
また、本実施形態に係るショベルは、旋回機構２が電動化され、旋回機構２（即ち、上部旋回体３）を駆動する旋回用電動機２１が設けられる。旋回用電動機２１は、インバータ１８Ｂを介して蓄電系１２０に接続される。また、旋回用電動機２１は、上部旋回体３の旋回減速動作に応じて、回生発電を行う。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が接続される。
In the excavator according to the present embodiment, the turning mechanism 2 is motorized, and the turning
旋回用電動機２１は、上部旋回体３を旋回駆動する力行運転と、上部旋回体３を回生制動（回生電力を発生させて旋回制動）する回生運転の双方を実現可能に構成される。力行運転の際、旋回用電動機２１の動力が旋回減速機２４により増力され（即ち、駆動トルクが増大され）、上部旋回体３が旋回駆動される。また、回生運転の際（即ち、上部旋回体３を旋回減速させる際）、上部旋回体３の慣性回転力が旋回減速機２４を介して旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させる（即ち、上部旋回体３が旋回制動される）。本実施形態に係る旋回用電動機２１は、インバータ１８Ｂから供給される三相交流電力により駆動される。旋回用電動機２１は、例えば、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータを含んで構成することができる。これにより、より大きな誘導起電力を発生させることができるので、回生制動時に旋回用電動機２１による発電電力を増大させることができる。
The turning
レゾルバ２２（速度検出部の一例）は、旋回用電動機２１の回転位置（回転角）、回転速度等を検出する既知の検出手段である。レゾルバ２２は、検出した回転角、回転速度に対応する検出信号（検出値）をコントローラ３０に送信する。
The resolver 22 (an example of a speed detection unit) is a known detection unit that detects a rotation position (rotation angle), a rotation speed, and the like of the turning
尚、旋回用電動機２１の回転角、回転速度が検出可能であれば、レゾルバ２２の代わりに、任意のセンサ（例えば、エンコーダ等）を用いてもよい。
An arbitrary sensor (for example, an encoder or the like) may be used instead of the
メカニカルブレーキ２３は、上部旋回体３を旋回制動する既知の機械的な制動手段である。メカニカルブレーキ２３は、回転軸２１Ａと一体に回転し、回転軸２１Ａ方向に移動可能な（例えば、回転軸２１Ａにスプライン結合された）ディスクと、回転せず、回転軸２１Ａ方向に移動可能（例えば、固定部であるケース内面にスプライン結合された）プレートとの面接触により制動力トルクを発生させる。メカニカルブレーキ２３は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させ、上部旋回体３の停止状態を保持することができる。また、メカニカルブレーキ２３は、旋回機構２（上部旋回体３）が旋回する状態で作動することにより、旋回機構２（上部旋回体３）を減速させ、停止させることができる。
The
旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の出力（トルク）を減速させることにより、増力させる（トルクを増大させる）手段である。旋回減速機２４は、旋回機構２と接続され、旋回用電動機２１の出力を減速させて、直接、旋回機構２を旋回駆動する。即ち、旋回用電動機２１は、旋回減速機２４を介して、旋回機構２（上部旋回体３）を旋回駆動する。
The
また、旋回用電動機２１とインバータ１８Ｂの間の電力経路には、電流センサ２１ｓが設けられる。電流センサ２１ｓは、旋回用電動機２１の電流を検出する。電流センサ２１ｓは、旋回用電動機２１の電流を検出可能であれば、磁気抵抗効果を用いる磁気センサであってもよいし、シャント抵抗等を用いる直接計測式のセンサであってもよい。
A
尚、旋回用電動機２１は、インバータ１８Ｂから供給される３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）交流電力で駆動するため、電流センサ２１ｓは、３相のうちの少なくとも２相の電流を検出可能な態様（即ち、複数の電流センサを含む態様）で設けられる。また、電流センサ２１ｓは、インバータ１８Ｂに内蔵され、インバータ１８Ｂから出力される電流を検出する態様であってもよい。
Since the turning
コントローラ３０は、ショベルにおける駆動制御を行う主たる制御装置である。コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を含む演算処理装置（マイクロコンピュータ）で構成され、ＲＯＭに格納される各種駆動制御用のプログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種駆動制御が実現される。
The
コントローラ３０は、圧力センサ２９から供給される圧力信号（操作装置２６における上部旋回体３の操作状態を表す信号）を速度指令Ｃに変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。詳細は、後述する。
The
尚、圧力センサ２９から供給される圧力信号（圧力検出値）は、旋回機構２（即ち、上部旋回体３）を旋回させるための操作装置２６（レバー２６Ａ）における操作量を表す信号である。
Note that the pressure signal (pressure detection value) supplied from the
また、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、昇降圧コンバータ１００（図３参照）を駆動制御することによるキャパシタ１９（図３参照）の充放電制御を行う。コントローラ３０は、キャパシタ１９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）に基づき、昇降圧コンバータ１００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１９の充放電制御を行う。
The
図３は、蓄電系１２０の構成の一例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of the configuration of the
蓄電系１２０は、キャパシタ１９、昇降圧コンバータ１００、ＤＣバス１１０等を含む。
The
ＤＣバス１１０は、キャパシタ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制御する。キャパシタ１９には、キャパシタ１９の電圧値、及び電流値を検出するキャパシタ電圧検出部１１２、及びキャパシタ電流検出部１１３が設けられる。キャパシタ電圧検出部１１２、及びキャパシタ電流検出部１１３により検出されるキャパシタ電圧値、及びキャパシタ電流値は、コントローラ３０に供給される。
The
昇降圧コンバータ１００は、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バス電圧値を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。ＤＣバス１１０は、インバータ１８Ａ、１８Ｂと昇降圧コンバータ１００との間に配設され、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１は、ＤＣバス１１０を介して、電力の授受を行う。
The step-up / down
昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１により検出されるＤＣバス電圧値、キャパシタ電圧検出部１１２により検出されるキャパシタ電圧値、及びキャパシタ電流検出部１１３により検出されるキャパシタ電流値に基づき、コントローラ３０により実行される。
Switching control between the step-up / step-down operation of the buck-
図４は、本実施形態に係るショベルの上部旋回体３の制御系（旋回制御系）の構成の一例を示す機能ブロック図である。図４に示すように、旋回制御系に関連する機能ブロックとして、コントローラ３０は、旋回制御部３０１、監視部３０２を含む。
FIG. 4 is a functional block diagram illustrating an example of a configuration of a control system (swing control system) of the upper swing body 3 of the excavator according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the
旋回制御部３０１（第１制御部の一例）は、電流センサ２１ｓの電流検出値Ｉｓ、レゾルバ２２の回転速度の検出値（速度検出値）ωｓ、及び上部旋回体３の旋回操作に対応する圧力センサ２９（圧力センサ２９−１，２９−２）からの圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓに基づき、旋回用電動機２１を駆動制御する。旋回制御部３０１は、指令生成部３０１１、速度・トルクフィードバック制御部（速度・トルクＦＢ制御部）３０１２を含む。
The turning control unit 301 (an example of the first control unit) includes a current detection value Is of the
尚、圧力センサ２９−１，２９−２は、それぞれ、左旋回操作（レバー２６Ａの左方向への傾倒操作）、及び右旋回操作（レバー２６Ａの右方向への傾倒操作）の操作量に対応するパイロット圧の検出値（圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ）をコントローラ３０に送信する。即ち、圧力センサ２９−１，２９−２は、上部旋回体３を操作するレバー２６Ａの（左右方向への）操作量を検出する操作量検出部の一例である。また、電流センサ２１ｓの電流検出値Ｉｓには、含まれる複数の電流センサの複数の検出値が含まれる。
Note that the pressure sensors 29-1 and 29-2 respectively have operation amounts of a left turn operation (a tilting operation of the
指令生成部３０１１は、コントローラ３０の所定のインターフェースを介して受信した圧力センサ２９−１，２９−２の圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓに基づき、速度指令Ｃ（旋回用電動機２１を駆動制御するために生成される制御指令値の一例）を生成する。速度指令Ｃは、例えば、レバー２６Ａのフルストローク時の旋回速度（最大旋回速度ωｍａｘ）に対する割合（パーセンテージ）を示す指令信号として生成される。指令生成部３０１１は、生成した速度指令Ｃを速度・トルクＦＢ制御部３０１２に送信する。
The
速度・トルクＦＢ制御部３０１２は、速度指令Ｃに対応する旋回速度を実現するため、レゾルバ２２の速度検出値ωｓ、及び電流センサ２１ｓの電流検出値Ｉｓ（に対応する旋回用電動機２１のトルク）に基づく、旋回用電動機２１の速度フィードバック制御、及びトルクフィードバック制御を行う。具体的には、速度・トルクＦＢ制御部３０１２は、速度指令Ｃに対応する旋回速度ωｃと速度検出値ωｓとの差分に応じて、トルク指令を生成する。そして、速度・トルクＦＢ制御部３０１２は、生成したトルク指令と、電流検出値Ｉｓに対応するトルク値との差分に応じて、インバータ１８Ｂを駆動する駆動信号、例えば、ＰＷＭ信号（Pulse Width Modulation）信号を生成する。速度・トルクＦＢ制御部３０１２は、駆動信号を監視部３０２に送信する。
The speed / torque
監視部３０２（第２制御部の一例）は、コントローラ３０の所定のインターフェースを介して受信したゲートロックレバーＳＷ３４からのゲートロックレバー信号（ゲートロックレバー３２の操作状態に対応する情報の一例）に基づき、上部旋回体３の動作（旋回動作）に関する異常を監視する。例えば、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦである場合、旋回動作に関する異常の検出を行う（異常検出処理）。また、例えば、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦである場合であって、旋回動作に関する異常を検出した場合、或いは、異常に対応する所定条件を満足した場合、レバー２６Ａの操作状態（旋回制御部３０１の動作状態）とは無関係に、上部旋回体３の停止制御を行う。「上部旋回体３の停止制御」は、旋回中の上部旋回体３を停止（減速）させる制御（減速制御）及び上部旋回体３の停止状態を維持する制御（旋回ロック制御）の双方を含む。即ち、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦである（即ち、ゲートロックレバー３２がロック状態である場合）、レバー２６Ａの操作の有無に関わらず、上部旋回体３を旋回させないようにする。監視部３０２は、通常、即ち、旋回動作に関する異常がない状況において、速度・トルクＦＢ制御部３０１２から送信された駆動信号をインバータ１８Ｂに出力する。一方、監視部３０２は、旋回動作に関する異常がある状況において、駆動信号の出力を禁止する（出力しない）ことにより、上部旋回体３の停止制御を実現する。監視部３０２による処理の詳細は、後述する。
The monitoring unit 302 (an example of a second control unit) receives a gate lock lever signal (an example of information corresponding to the operation state of the gate lock lever 32) from the gate lock lever SW34 received via a predetermined interface of the
尚、上部旋回体３の停止制御は、メカニカルブレーキ２３を作動させることにより、実現されてもよい。また、監視部３０２は、旋回ロック制御を行う際、駆動信号の出力を禁止すると共に、自らが駆動信号を生成し、停止状態を維持する制御（所謂０速制御）を行ってもよい。
The stop control of the upper swing body 3 may be realized by operating the
［監視部の処理］
次に、図５〜図８を参照して、監視部３０２における監視処理の詳細について説明する。
[Monitoring process]
Next, details of the monitoring process in the
まず、図５は、監視部３０２による第１監視処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、例えば、ショベルのキーオン時（起動時）やキーオフ時（運転終了時）に実行される。また、図７で後述するように、ショベルの運転中（キーオンからキーオフまでの間）で、実行されてもよい。
First, FIG. 5 is a flowchart schematically illustrating an example of the first monitoring process performed by the
図５を参照するに、ステップＳ１０２にて、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦであるか否か（即ち、ゲートロックレバー３２がロック状態であるか否か）を判定する。監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦである場合、ステップＳ２０４に進み、ゲートロックレバー信号がＯＦＦでない（ＯＮである）場合、ステップＳ１０４，Ｓ１０６をスキップして、今回の処理を終了する。
Referring to FIG. 5, in step S102, the
ステップＳ１０４にて、監視部３０２は、異常検出処理を行う。例えば、監視部３０２は、旋回動作に関する監視対象の出力値が正常範囲にあるか否か、即ち、上部旋回体３の停止状態に対応する範囲にあるか否かを判定する。「旋回動作に関する監視対象」は、例えば、電流センサ２１ｓ、レゾルバ２２、指令生成部３０１１、圧力センサ２９等である。そして、監視部３０２は、監視対象の出力値が上部旋回体３の停止情報に対応する範囲にない場合、旋回動作に関する異常があると判定してよい（異常判定）。上述の如く、ゲートロックレバー３２がロック状態である場合、オペレータによるショベルの操作が行われていないか、仮にレバー２６Ａに意図せず触れたとしても、ゲートロック切替弁３６の作用で、操作装置２６の二次側にパイロット圧は発生しない。特に、ショベルのキーオン時（起動時）には、ゲートロックレバー３２は必ずと言っていいほどロック状態になっており、且つ、ショベルの操作が行われていない。そのため、このような状況で、監視対象の出力値が上部旋回体３の停止状態に対応する範囲にない場合、旋回動作に関する異常があると判断することができる。
In step S104, the
ステップＳ１０６にて、監視部３０２は、旋回用電動機２１を駆動する駆動信号のインバータ１８Ｂへの出力を禁止（遮断）する、即ち、旋回ロック制御を開始し、今回の処理を終了する。
In step S106, the
尚、図５に示す処理では、監視部３０２は、異常検出処理の結果に依らず、旋回ロック制御を行うが、異常検出処理の結果、旋回動作に関する異常があると判定された場合に限り、旋回ロック制御を行ってもよい。
In the process shown in FIG. 5, the
このように、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦである、即ち、ゲートロックレバー３２がロック状態である場合、レバー２６Ａの操作の有無に関わらず、上部旋回体３を旋回させないようにする。具体的には、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦである場合、旋回用電動機２１を駆動する駆動信号のインバータ１８Ｂへの出力を禁止（遮断）する、即ち、旋回ロック制御を行う。また、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦである場合、旋回動作に関する監視対象の異常検出処理を行う。これにより、例えば、オペレータが実際に発生した旋回動作に関する異常を感知する前に、旋回動作に関する異常を検出したり、当該異常に対応して旋回動作を禁止したりすることができるため、上部旋回体３を電気駆動するショベルの安全性をより高めることができる。
As described above, when the gate lock lever signal is OFF, that is, when the
続いて、図６は、監視部３０２による第１監視処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、図５と同様、例えば、ショベルのキーオン時（起動時）やキーオフ時（運転終了時）に実行される。また、図８で後述するように、ショベルの運転中（キーオンからキーオフまでの間）で、実行されてもよい。
Next, FIG. 6 is a flowchart schematically illustrating another example of the first monitoring process performed by the
監視部３０２は、以下で説明するように、ゲートロックレバー信号と、速度検出値ωｓ、電流検出値Ｉｓ、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ、及び速度指令Ｃに基づき、上部旋回体３の動作に関する異常の検出を行うと共に、上部旋回体３の停止制御を行う。
As will be described below, the
尚、後述する異常フラグＦ１〜Ｆ４は、初期設定として、正常である旨を示す"０"に設定されている。 In addition, abnormality flags F1 to F4 described later are set to “0” indicating normality as an initial setting.
図６を参照するに、ステップＳ２０２にて、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦであるか否か（即ち、ゲートロックレバー３２がロック状態であるか否か）を判定する。監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦである場合、ステップＳ２０４に進み、ゲートロックレバー信号がＯＦＦでない（ＯＮである）場合、ステップＳ２０４〜Ｓ２２４をスキップして、今回の処理を終了する。
Referring to FIG. 6, in step S202, monitoring
ステップＳ２０４にて、監視部３０２は、電流検出値Ｉｓが、上部旋回体３の停止状態に対応する範囲、即ち、所定閾値Ｉｓｔｈ以下の範囲にあるか否かを判定する。監視部３０２は、電流検出値Ｉｓが所定閾値Ｉｓｔｈ以下でない場合、ステップＳ２０６に進み、所定閾値Ｉｓｔｈ以下である場合、ステップＳ２０６をスキップして、ステップＳ２０８に進む。より具体的には、監視部３０２は、電流センサ２１ｓに含まれる複数のセンサの少なくとも１つでも上記条件を満足しない場合、ステップＳ２０６に進み、電流センサ２１ｓに含まれる全てのセンサが上記条件を満足する場合、ステップＳ２０８に進む。
In step S204, the
尚、所定閾値Ｉｓｔｈは、電流０或いは所謂０速制御（例えば、傾斜による重力成分等の外力が作用しても旋回用電動機２１の回転速度をゼロに維持する制御）に対応する程度の非常に小さい電流値として設定される。
The predetermined threshold value Isth is very high enough to correspond to zero current or so-called zero-speed control (for example, control for maintaining the rotational speed of the turning
ステップＳ２０６にて、監視部３０２は、電流センサ２１ｓに異常がある（電流センサ異常）と判定し、電流センサ２１ｓの異常の有無を表す異常フラグＦ１を、異常を示す"１"に設定する。上述の如く、ゲートロックレバー３２がロック状態である場合、オペレータによるショベルの操作が行われていないか、仮にレバー２６Ａに意図せず触れたとしても、ゲートロック切替弁３６の作用で、操作装置２６の二次側にパイロット圧は発生しない。特に、ショベルのキーオン時（起動時）には、ゲートロックレバー３２は必ずと言っていいほどロック状態になっており、且つ、ショベルの操作が行われていない。そのため、このような状況で、電流センサ２１ｓの電流検出値Ｉｓが上部旋回体３の停止状態に対応する範囲にない場合、電流センサ２１ｓに異常があると判断することができる。
In step S206, the
ステップＳ２０８にて、監視部３０２は、速度検出値ωｓが、上部旋回体３の停止状態に対応する範囲、即ち、所定閾値ωｓｔｈ以下の範囲にあるか否かを判定する。監視部３０２は、速度検出値ωｓが所定閾値ωｓｔｈ以下でない場合、ステップＳ２１０に進み、所定閾値ωｓｔｈ以下である場合、ステップＳ２１０をスキップして、ステップＳ２１２に進む。
In step S208, the
尚、所定閾値ωｓｔｈは、回転速度０或いは所謂０速制御に対応する程度の非常に小さい回転速度値として設定される。 The predetermined threshold value ωsth is set as a very small rotational speed value corresponding to the rotational speed 0 or so-called zero speed control.
ステップＳ２１０にて、監視部３０２は、レゾルバ２２に異常がある（レゾルバ異常）と判定し、レゾルバ２２の異常の有無を表す異常フラグＦ２を、異常を示す"１"に設定する。ステップＳ２０６における電流センサ２１ｓの異常判定と同様の理由からである。
In step S210, the
ステップＳ２１２にて、監視部３０２は、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓが共に上部旋回体３の停止状態に対応する範囲、即ち、所定閾値Ｐｓｔｈ以下の範囲にあるか否かを判定する。監視部３０２は、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓの何れか一方でも所定閾値Ｐｓｔｈ以下でない場合、ステップＳ２１４に進み、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓが共に所定閾値Ｐｓｔｈ以下である場合、ステップＳ２１４をスキップして、ステップＳ２１６に進む。
In step S212, the
尚、所定閾値Ｐｓｔｈは、ゲートロック切替弁３６の作用によるパイロット圧０（操作量０）に対応する程度の非常に小さい圧力値として設定される。
The predetermined threshold value Psth is set as a very small pressure value corresponding to the pilot pressure 0 (operation amount 0) due to the action of the gate
ステップＳ２１４にて、監視部３０２は、圧力センサ２９−１，２９−２の少なくとも一方に異常がある（圧力センサ異常）と判定し、圧力センサ２９−１，２９−２の異常の有無を表す異常フラグＦ３を、異常を示す"１"に設定する。ステップＳ２０６における電流センサ２１ｓの異常判定と同様の理由からである。
In step S214, the
尚、ステップＳ２１４では、ステップＳ２１２の判定結果に応じて、圧力センサ２９−１，２９−２のそれぞれについての異常の有無を判定してもよい。 In step S214, whether or not there is an abnormality in each of the pressure sensors 29-1 and 29-2 may be determined according to the determination result in step S212.
ステップＳ２１６にて、監視部３０２は、異常フラグＦ３が"０"（即ち、圧力センサ２９−１，２９−２が正常）であり、且つ、速度指令Ｃが、上部旋回体３の停止状態に対応する範囲にない、即ち、所定閾値Ｃｔｈより大きいか否かを判定する。監視部３０２は、当該条件を満足する場合、ステップＳ２１８に進み、当該条件を満足しない場合、ステップＳ２１８をスキップして、ステップＳ２２０に進む。
In step S216, the
尚、所定閾値Ｃｔｈは、回転速度０或いは所謂０速制御に対応する程度の非常に小さい値（パーセンテージ）として設定される。 The predetermined threshold value Cth is set as a very small value (percentage) corresponding to the rotational speed 0 or so-called zero speed control.
ステップＳ２１８にて、監視部３０２は、指令生成部３０１１（即ち、指令生成部３０１１を実現するソフトウェア処理）に異常がある（指令生成部異常）と判定し、指令生成部３０１１の異常の有無を表す異常フラグＦ４を、異常を示す"１"に設定する。上述の如く、ゲートロックレバー３２がロック状態である場合、オペレータによるショベルの操作が行われていないか、仮にレバー２６Ａに意図せず触れたとしても、ゲートロック切替弁３６の作用で、操作装置２６の二次側にパイロット圧は発生しない。特に、ショベルのキーオン時（起動時）には、ゲートロックレバー３２は必ずと言っていいほどロック状態になっており、且つ、ショベルの操作が行われていない。そのため、このような状況で、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓが正常である（パイロット圧０に対応する）値を示しているにも関わらず、指令生成部３０１１により生成される速度指令Ｃが上部旋回体３の停止状態に対応する範囲にない場合、指令生成部３０１１に異常があると判断できる。
In step S218, monitoring
ステップＳ２２０にて、監視部３０２は、異常フラグＦ１〜Ｆ４の値が何れか１つでも"１"であるか、即ち、電流センサ２１ｓ、レゾルバ２２、圧力センサ２９−１，２９−２、指令生成部３０１１の少なくとも１つに異常があるか否かを判定する。監視部３０２は、異常フラグＦ１〜Ｆ４の値が何れか１つでも"１"である場合、ステップＳ２２２に進み、異常フラグＦ１〜Ｆ４の値が全て"０"である場合、ステップＳ２２２，Ｓ２２４をスキップして、今回の処理を終了する。
In step S220, the
ステップＳ２２２にて、監視部３０２は、旋回用電動機２１を駆動する駆動信号のインバータ１８Ｂへの出力を禁止（遮断）する、即ち、旋回ロック制御を開始する。
In step S222, the
ステップＳ２２４にて、監視部３０２は、コントローラ３０と通信可能に接続されるキャビン１０内のモニタ（不図示）に異常発生の通知（警告）と異常箇所を表示させて、今回の処理を終了する。これにより、オペレータやサービスマンは、異常の発生と、異常箇所を認識し、修理等の適切な対応を取ることができる。
In step S224, the
尚、図６に示す処理における監視対象に関する異常の有無を判定する順序は、任意であってよい。但し、指令生成部３０１１の異常の有無を判定する処理（ステップＳ２１６）は、圧力センサ２９−１，２９−２の異常の有無を判定する処理（ステップＳ２１２）後に行う必要がある。また、図６に示す処理では、旋回動作に関する異常として、レゾルバ２２（速度検出値ωｓ）、電流センサ２１ｓ（電流検出値Ｉｓ）、圧力センサ２９−１，２９−２（圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ）、及び指令生成部３０１１（速度指令Ｃ）の全ての監視対象に関する異常の有無を判定するが、一部の監視対象に関する異常の有無を判定する態様であってもよい。即ち、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号と、速度検出値ωｓ、電流検出値Ｉｓ、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ、及び速度指令Ｃの少なくとも１つとに基づき、旋回動作に関する異常の検出を行う態様であってよい。但し、ゲートロックレバー信号と、速度指令Ｃだけを用いる場合、旋回動作に関する異常の検出は可能であるが、異常箇所の特定はできない。また、図６に示す処理では、異常検出と旋回ロック制御の双方を行うが、異常検出のみを行う態様であってもよいし、旋回ロック制御のみを行う態様であってもよい。旋回ロック制御のみを行う態様の場合、監視部３０２は、後述するステップＳ２０４，Ｓ２０８，Ｓ２１２，Ｓ２１６の処理において、異常があると判定される条件の何れか１つでも満足すると、旋回ロック制御（ステップＳ２２２の処理）を行う。
In addition, the order which determines the presence or absence of abnormality regarding the monitoring object in the process shown in FIG. 6 may be arbitrary. However, the process for determining whether the
このように、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号と、速度検出値ωｓ、電流検出値Ｉｓ、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ、及び速度指令Ｃの少なくとも１つとに基づき、旋回動作に関する異常の検出を行う、又は、旋回ロック制御を行う。具体的には、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号が、ゲートロックレバー３２のロック状態を表している場合であって、速度検出値ωｓ、電流検出値Ｉｓ、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ、及び速度指令Ｃの少なくとも１つが、上部旋回体３の停止状態に対応する範囲にない場合、旋回動作に関する異常があると判定する、又は、旋回ロック制御を行う。これにより、例えば、オペレータが実際に発生した旋回動作に関する異常を感知する前に、旋回動作に関する異常を検出したり、当該異常に対応して旋回動作を禁止したりすることができるため、上部旋回体３を電気駆動するショベルの安全性をより高めることができる。
As described above, the
続いて、図７は、監視部３０２による第２監視処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、ショベルの運転中（キーオンからキーオフまでの間で）、ゲートロックレバー信号がＯＮからＯＦＦに変化した場合に実行されてよい。
Next, FIG. 7 is a flowchart schematically showing an example of the second monitoring process by the
図７を参照するに、ステップＳ３０２にて、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦであるか否か（即ち、ゲートロックレバー３２がロック状態であるか否か）を判定する。監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦである場合、ステップＳ３０４に進み、ゲートロックレバー信号がＯＦＦでない（ＯＮである）場合、ステップＳ３０４〜Ｓ３１０の処理をスキップして、今回の処理を終了する。
Referring to FIG. 7, in step S302, the
ステップＳ３０４にて、監視部３０２は、上部旋回体３が旋回中であるか否かを判定する。監視部３０２は、速度検出値ωｓ、電流検出値Ｉｓ、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ、及び速度指令Ｃのうちの複数を用いて、総合的に旋回中であるか否かを判定してよい。これにより、電流センサ２１ｓ、レゾルバ２２、圧力センサ２９−１，２９−２、及び指令生成部３０１１の何れかに異常が発生している場合でも旋回中か否かをより正確に判定できる。また、監視部３０２は、何れか１つ（典型的には、速度検出値ωｓ）を用いて、旋回中であるか否かを判定してもよい。監視部３０２は、上部旋回体３が旋回中である場合、ステップＳ３０６に進み、上部旋回体３が旋回中でない場合、ステップＳ３０８に進む。
In step S304, the
ステップＳ３０６にて、監視部３０２は、上部旋回体３を緊急停止させる処理（緊急停止処理）を行う。
In step S306, the
一方、ステップＳ３０４にて、上部旋回体３が旋回していないと判定した場合、ステップＳ３０８，Ｓ３１０にて、監視部３０２は、図５（ステップＳ１０４，Ｓ１０６）と同様、異常検出処理及び旋回ロック制御を行い、今回の処理を終了する。
On the other hand, when it is determined in step S304 that the upper-part turning body 3 is not turning, in steps S308 and S310, the
このように、監視部３０２は、上部旋回体３の旋回時に、ゲートロックレバー信号がＯＮからＯＦＦ、即ち、ゲートロックレバー３２がアンロック状態からロック状態に遷移した場合、旋回制御部３０１の動作とは無関係に、上部旋回体３を緊急停止させる。これにより、安全性を更に高めることができる。
Thus, the
続いて、図８は、監視部３０２による第２監視処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、図７と同様、ショベルの運転中（キーオンからキーオフまでの間で）、ゲートロックレバー信号がＯＮからＯＦＦに変化した場合に実行されてよい。
Next, FIG. 8 is a flowchart schematically illustrating another example of the second monitoring process performed by the
図８を参照するに、ステップＳ４０２にて、監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦであるか否か（即ち、ゲートロックレバー３２がロック状態であるか否か）を判定する。監視部３０２は、ゲートロックレバー信号がＯＦＦである場合、ステップＳ４０４に進み、ゲートロックレバー信号がＯＦＦでない（ＯＮである）場合、ステップＳ４０４〜Ｓ４１２の処理をスキップして、今回の処理を終了する。
Referring to FIG. 8, in step S402, monitoring
ステップＳ４０４にて、監視部３０２は、上部旋回体３が旋回中であるか否かを判定する。監視部３０２は、上述の如く、速度検出値ωｓ、電流検出値Ｉｓ、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ、及び速度指令Ｃのうちの複数を用いて、総合的に旋回中であるか否かを判定してよい。また、監視部３０２は、上述の如く、何れか１つ（典型的には、速度検出値ωｓ）を用いて、旋回中であるか否かを判定してもよい。監視部３０２は、上部旋回体３が旋回中である場合、ステップＳ４０６に進み、上部旋回体３が旋回中でない場合、ステップＳ４１２に進む。
In step S404, the
ステップＳ４０６にて、監視部３０２は、指令生成部３０１１からの駆動信号を遮断（無効化）すると共に、自ら駆動信号を生成し、上部旋回体３を減速させて緊急停止させる制御を行う（減速制御）。上部旋回体３の旋回中にゲートロックレバー３２がロック状態にされた場合、オペレータが旋回動作に何等かの異常を感知してゲートロックレバー３２を操作したと推定できるからである。
In step S406, the
ステップＳ４０８にて、監視部３０２は、上部旋回体３が停止したか否かを判定する。監視部３０２は、ステップＳ４０４と同様、速度検出値ωｓ、電流検出値Ｉｓ、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ、及び速度指令Ｃのうちの複数を用いて、総合的に旋回中であるか否かを判定してよいし、何れか１つ（典型的には、速度検出値ωｓ）を用いて、旋回中であるか否かを判定してもよい。監視部３０２は、上部旋回体３が停止した場合、ステップＳ４１０に進み、上部旋回体３が停止していない場合、停止するまで、ステップＳ４０６，Ｓ４０８の処理を繰り返す。
In step S408, the
ステップＳ４１０にて、監視部３０２は、旋回用電動機２１を駆動する駆動信号のインバータ１８Ｂへの出力を禁止（遮断）する、即ち、旋回ロック制御を開始し、今回の処理を終了する。これにより、オペレータが感知した旋回動作に関する異常に応じて、迅速に、上部旋回体３の旋回動作を禁止することができる。
In step S410, the
尚、ステップＳ４１０の処理の代わりに、図６に示す第１監視処理に移行してもよい。これにより、オペレータが感知した異常が実際に発生していることを確認した上で、旋回ロック制御の開始できる（即ち、上部旋回体３の旋回動作を禁止できる）。 In addition, you may transfer to the 1st monitoring process shown in FIG. 6 instead of the process of step S410. Thereby, after confirming that the abnormality sensed by the operator has actually occurred, the turning lock control can be started (that is, the turning operation of the upper turning body 3 can be prohibited).
一方、ステップＳ４０４にて、上部旋回体３が旋回していないと判定された場合、ステップＳ４１２にて、監視部３０２は、図６に示す第１監視処理に移行して、今回の処理を終了する。これにより、例えば、ショベルの運転中、オペレータがキャビン１０から降りる度に、旋回動作に関する異常の有無を判定できるため、異常検出の機会を増やし、異常発生から検出までのタイムラグを短くすることが可能となり、安全性を更に高めることができる。
On the other hand, if it is determined in step S404 that the upper-part turning body 3 is not turning, the
このように、監視部３０２は、上部旋回体３の旋回時に、ゲートロックレバー信号がＯＮからＯＦＦ、即ち、ゲートロックレバー３２がアンロック状態からロック状態に遷移した場合、旋回制御部３０１の動作とは無関係に、旋回用電動機２１を減速させる制御を行う。これにより、オペレータが旋回動作に何等かの異常を感知してゲートロックレバー３２を操作した場合に、旋回している上部旋回体３を緊急停止させることができ、安全性を更に高めることができる。
Thus, the
［構成の他の例］
次に、図９、図１０を参照して、本実施形態に係るショベルの構成の他の例について説明する。本例では、上述した一例（図２，図４）とは異なり、速度・トルクＦＢ制御部３０１２の機能（ドライバ機能）がインバータ１８Ｂに内蔵され、監視部３０２の機能がコントローラ３０の外部の監視装置３８として実現される。以下、上述した一例と同様の構成には同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。
[Other configuration examples]
Next, another example of the configuration of the shovel according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. In this example, unlike the above-described example (FIGS. 2 and 4), the function (driver function) of the speed / torque
図９は、本実施形態に係るショベルの駆動系を中心とする構成の他の例を示すブロック図である。図１０は、本実施形態に係る旋回制御系の構成の他の例を示す機能ブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram showing another example of the configuration centering on the drive system of the shovel according to the present embodiment. FIG. 10 is a functional block diagram illustrating another example of the configuration of the turning control system according to the present embodiment.
尚、図９中、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細い実線でそれぞれ示される。また、ショベルの外観（側面図）及び蓄電系１２０の構成は、上述した一例と同様、図１及び図３で表されるため、説明を省略する。
In FIG. 9, the mechanical power system is indicated by a double line, the high-pressure hydraulic line is indicated by a thick solid line, the pilot line is indicated by a broken line, and the electric drive / control system is indicated by a thin solid line. Moreover, since the external appearance (side view) of the shovel and the configuration of the
旋回制御部３０１（第１制御部の他の例）は、コントローラ３０に含まれる指令生成部３０１１と、インバータ１８Ｂに内蔵される速度・トルクＦＢ制御部３０１２を含む。
The turning control unit 301 (another example of the first control unit) includes a
指令生成部３０１１は、速度指令Ｃをインバータ１８Ｂに送信すると共に、監視装置３８にも送信する。
The
インバータ１８Ｂは、インバータ回路１８１Ｂ、通信線１８２Ｂ、遮断部１８３Ｂ、速度・トルクＦＢ制御部３０１２を含む。
The
インバータ回路１８１Ｂは、通信線１８２Ｂを通じて、速度・トルクＦＢ制御部３０１２から送信される駆動信号（ＰＷＭ信号）に基づき、作動する。具体的には、インバータ回路１８１Ｂは、当該駆動信号に基づき、蓄電系１２０から供給される電力を、旋回用電動機２１を駆動する三相交流電力に変換したり、旋回用電動機２１からの回生電力を直流電力に変換し蓄電系１２０に供給したりする。
The inverter circuit 181B operates based on a drive signal (PWM signal) transmitted from the speed / torque
遮断部１８３Ｂは、インバータ回路１８１Ｂと速度・トルクＦＢ制御部３０１２を通信可能に接続する通信線１８２Ｂ上に設けられ、通信線１８２Ｂの接続と遮断とを切り替えることができる。遮断部１８３Ｂは、インバータ１８Ｂの所定のインターフェースを通じて監視装置３８から受信する遮断信号に応じて、通信線１８２Ｂを遮断する。遮断部１８３Ｂは、例えば、機械式スイッチや半導体スイッチ（スイッチング素子）である。
The blocking
速度・トルクＦＢ制御部３０１２は、例えば、インバータ１８Ｂに内蔵されるドライバＩＣ（Integrated Circuit）である。速度・トルクＦＢ制御部３０１２は、インバータ１８Ｂの所定のインターフェースを通じてコントローラ３０（指令生成部３０１１）から受信した速度指令Ｃ（以下、指令生成部３０１１が生成し、出力した速度指令Ｃと区別するため、「受信速度指令Ｃｒｃｖ」と称する）に基づき、駆動信号を生成する。即ち、速度・トルクＦＢ制御部３０１２は、受信速度指令Ｃｒｃｖに対応する旋回速度を実現するため、レゾルバ２２の速度検出値ωｓ、及び電流センサ２１ｓの電流検出値Ｉｓ（に対応する旋回用電動機２１のトルク）に基づく、旋回用電動機２１の速度フィードバック制御、及びトルクフィードバック制御を行う。速度・トルクＦＢ制御部３０１２は、通信線１８２Ｂを通じて、生成した駆動信号をインバータ回路１８１Ｂに送信する。
The speed / torque
監視装置３８（第２制御部の他の例）は、インバータ１８Ｂ、コントローラ３０とは別に設けられ、電流センサ２１ｓ、レゾルバ２２、圧力センサ２９−１，２９−２、ゲートロックレバーＳＷ３４、インバータ１８Ｂ、及びコントローラ３０と通信可能に接続される。監視装置３８は、ゲートロックレバーＳＷ３４からのゲートロックレバー信号に基づき、旋回動作に関する異常を監視する。監視装置３８は、例えば、旋回動作に関する異常の検出を行う。また、監視装置３８は、例えば、旋回動作に関する異常を検出した場合、或いは、異常に対応する所定条件を満足した場合、レバー２６Ａの操作状態（旋回制御部３０１の動作状態）とは無関係に、上部旋回体３の停止制御を行う。監視装置３８は、旋回動作に関する異常がある状況において、遮断部１８３に遮断信号を送信し、通信線１８２Ｂを遮断することにより、上部旋回体３の停止制御を実現する。監視装置３８による処理の詳細は、後述する。
The monitoring device 38 (another example of the second control unit) is provided separately from the
尚、上部旋回体３の停止制御は、メカニカルブレーキ２３を作動させることにより、実現されてもよい。また、監視装置３８は、旋回ロック制御を行う際、駆動信号の出力を禁止すると共に、自らが駆動信号を生成し、停止状態を維持する制御（所謂０速制御）を行ってもよい。また、遮断部１８３Ｂを省略し、監視装置３８が速度・トルクＦＢ制御部３０１２に対して駆動信号の出力を禁止する旨の指令を送信することにより、上部旋回体３の停止制御を実現してもよい。
The stop control of the upper swing body 3 may be realized by operating the
［監視装置３８の処理］
次に、図１１を参照して、監視装置３８における処理の詳細について説明する。
[Processing of monitoring device 38]
Next, the details of the processing in the
図１１は、監視装置３８による第１監視処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、例えば、ショベルのキーオン時（起動時）やキーオフ時（運転終了時）に実行される。また、ショベルの運転中（キーオンからキーオフまでの間）で、実行されてもよい（後述して引用する図８参照）。
FIG. 11 is a flowchart schematically showing an example of the first monitoring process by the
監視装置３８は、上述した一例に係る監視部３０２と同様、以下で説明するように、ゲートロックレバー信号と、速度検出値ωｓ、電流検出値Ｉｓ、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ、及び速度指令Ｃに基づき、上部旋回体３の動作に関する異常の検出を行うと共に、上部旋回体３の停止制御を行う。
Similar to the
尚、図１１に示す処理では、旋回動作に関する異常として、速度検出値ωｓ、電流検出値Ｉｓ、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ、速度指令Ｃ、及びコントローラ３０（指令生成部３０１１）とインバータ１８Ｂ（速度・トルクＦＢ制御部３０１２）との間の通信状態の全てに関する異常を検出するが、少なくとも１つに関する異常を検出する態様であってもよい。即ち、監視装置３８は、ゲートロックレバー信号と、速度検出値ωｓ、電流検出値Ｉｓ、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ、速度指令Ｃ、及び受信速度指令Ｃｒｃｖの少なくとも１つとに基づき、旋回動作に関する異常の検出を行う態様であってよい。但し、例えば、ゲートロック信号と、速度指令Ｃ又は受信速度指令Ｃｒｃｖだけを用いる場合、旋回動作に関する異常の検出は可能であるが、異常箇所の特定はできない。また、図５に示す処理では、異常検出と旋回ロック制御の双方を行うが、異常検出のみを行う態様であってもよいし、旋回ロック制御のみを行う態様であってもよい。旋回ロック制御のみを行う態様の場合、監視装置３８は、後述するステップＳ５０４，Ｓ５０８，３１２，Ｓ５１６，Ｓ５２０の処理において、異常があると判定される条件の何れか１つでも満足すると、旋回ロック制御（ステップＳ２２２の処理）を行う。また、後述する異常フラグＦ１〜Ｆ５は、初期設定として、正常である旨を示す"０"に設定されている。
In the process shown in FIG. 11, the detected speed ωs, detected current Is, detected pressure P1s, P2s, speed command C, controller 30 (command generation unit 3011) and
本フローチャートにおけるステップＳ５０２〜Ｓ５１８の処理は、図５に示すステップＳ２０２〜Ｓ２１８の処理と同様であるため、説明を省略する。 The processing in steps S502 to S518 in this flowchart is the same as the processing in steps S202 to S218 shown in FIG.
ステップＳ５２０にて、監視装置３８は、異常フラグＦ３，Ｆ４が"０"（即ち、圧力センサ２９−１，２９−２、指令生成部３０１１が正常）であり、且つ、受信速度指令Ｃｒｃｖが上部旋回体３の停止状態に対応する範囲にない、即ち、所定閾値Ｃｔｈより大きいか否かを判定する。監視装置３８は、当該条件を満足する場合、ステップＳ５２２に進み、当該条件を満足しない場合、ステップＳ５２２をスキップして、ステップＳ５２４に進む。
In step S520, the
尚、本ステップにて、監視装置３８は、速度指令Ｃと、受信速度指令Ｃｒｃｖが同じであるか否かを判定してもよい。当該処理を採用する場合、速度指令Ｃと、受信速度指令Ｃｒｃｖが同じでない場合、ステップＳ５２２に進み、速度指令Ｃと、受信速度指令Ｃｒｃｖが同じである場合、ステップＳ５２２をスキップして、ステップＳ５２４に進む。
In this step, the
ステップＳ５２２にて、監視装置３８は、コントローラ３０（指令生成部３０１１）とインバータ１８Ｂ（速度・トルクＦＢ制御部３０１２）の間の通信状態に異常がある（通信異常）と判定し、通信異常を表す異常フラグＦ５を、異常を示す"１"に設定する。上述の如く、ゲートロックレバー３２がロック状態である場合、オペレータによるショベルの操作が行われていないか、仮にレバー２６Ａに意図せず触れたとしても、ゲートロック切替弁３６の作用で、操作装置２６の二次側にパイロット圧は発生しない。特に、ショベルのキーオン時（起動時）には、ゲートロックレバー３２は必ずと言っていいほどロック状態になっており、且つ、ショベルの操作が行われていない。そのため、このような状況で、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓが正常である（パイロット圧０に対応する）値を示し、且つ、指令生成部３０１１により生成される速度指令Ｃも正常な値を示しているにも関わらず、受信速度指令Ｃｒｃｖが上部旋回体３の停止状態に対応する範囲にない場合、通信異常があると判断できる。
In step S522, the
ステップＳ５２４にて、監視装置３８は、異常フラグＦ１〜Ｆ５の値が何れか１つでも"１"であるか、即ち、電流センサ２１ｓ、レゾルバ２２、圧力センサ２９−１，２９−２、指令生成部３０１１、コントローラ３０とインバータ１８Ｂとの間の通信状態の少なくとも１つに異常があるか否かを判定する。監視装置３８は、異常フラグＦ１〜Ｆ５の値が何れか１つでも"１"である場合、ステップＳ５２６に進み、異常フラグＦ１〜Ｆ５の値が全て"０"である場合、ステップＳ５２６，Ｓ５２８をスキップして、今回の処理を終了する。
In step S524, the
ステップＳ５２６にて、監視装置３８は、インバータ１８Ｂ（遮断部１８３Ｂ）に遮断信号を送信する、即ち、旋回ロック制御を開始する。
In step S526,
ステップＳ５２６にて、監視装置３８は、通信可能に接続されるキャビン１０内のモニタ（不図示）に異常発生の通知（警告）と異常箇所を表示させて、今回の処理を終了する。これにより、オペレータやサービスマンは、異常の発生と、異常箇所を認識し、修理等の適切な対応を取ることができる。
In step S526, the
このように、本例に係る構成（指令生成部３０１１がコントローラ３０に含まれ、速度・トルクＦＢ制御部３０１２がインバータ１８Ｂに含まれる構成）において、監視装置３８は、ゲートロック信号と、圧力検出値Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ、速度指令Ｃ、及び受信速度指令Ｃｒｃｖに基づき、コントローラ３０（指令生成部３０１１）とインバータ１８Ｂ（速度・トルクＦＢ制御部３０１２）との間の通信異常を検出することができる。
Thus, in the configuration according to this example (the configuration in which the
また、監視装置３８は、上述した一例に係る監視部３０２と同様、第２監視処理を行う。監視装置３８による第２監視処理は、上述した一例と同様、図８で表されるため、説明を省略する。
In addition, the
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was explained in full detail, this invention is not limited to this specific embodiment, In the range of the summary of this invention described in the claim, various Can be modified or changed.
１ 下部走行体
１Ａ，１Ｂ 走行油圧モータ
２ 旋回機構
３ 上部旋回体（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 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
１８Ａ インバータ
１８Ｂ インバータ（駆動装置）
１９ キャパシタ
２１ 旋回用電動機（電動機）
２１ｓ 電流センサ（電流検出部）
２２ レゾルバ（速度検出部）
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，２６Ｂ レバー
２６Ｃ ペダル
２７，２８ 油圧ライン
２９，２９−１，２９−２ 圧力センサ（操作量検出部）
３０ コントローラ
３２ ゲートロックレバー
３４ ゲートロックレバースイッチ
３６ ゲートロック切替弁
３８ 監視装置
１８１Ｂ インバータ回路（駆動装置）
１８２Ｂ 通信線
１８３Ｂ 遮断部
３０１ 旋回制御部（第１制御部）
３０２ 監視部（第２制御部）
３０１１ 指令生成部
３０１２ 速度・トルクフィードバック制御部
DESCRIPTION OF
4
19
21s current sensor (current detector)
22 Resolver (speed detector)
23
30
302 Monitoring unit (second control unit)
3011
Claims (10)
ゲートロックレバーがロック状態である場合、旋回操作レバーの操作の有無に関わらず、前記旋回体を旋回させない、
ショベル。 An excavator comprising a revolving body driven by an electric motor,
When the gate lock lever is in a locked state, the turning body is not turned regardless of whether or not the turning operation lever is operated.
Excavator.
前記旋回体を駆動する電動機と、
前記電動機の回転速度を検出する速度検出部と、
前記電動機の電流を検出する電流検出部と、
前記旋回体を操作する操作レバーの操作量を検出する操作量検出部と、
前記速度検出部の検出値、前記電流検出部の検出値、及び前記操作量検出部の検出値に基づき、前記電動機の駆動制御を行う第１制御部と、
ゲートロックレバーの操作状態に対応する情報と、前記速度検出部の検出値、前記電流検出部の検出値、前記操作量検出部の検出値、及び前記第１制御部で生成される前記電動機を駆動制御するための制御指令値のうちの少なくとも１つと、に基づき、前記旋回体の動作に関する異常の検出を行う、又は前記旋回体の停止制御を行う第２制御部と、を備える、
ショベル。 A swivel,
An electric motor for driving the revolving structure;
A speed detector for detecting the rotational speed of the electric motor;
A current detector for detecting the current of the motor;
An operation amount detection unit for detecting an operation amount of an operation lever for operating the revolving structure;
A first control unit that performs drive control of the electric motor based on a detection value of the speed detection unit, a detection value of the current detection unit, and a detection value of the operation amount detection unit;
Information corresponding to the operation state of the gate lock lever, the detection value of the speed detection unit, the detection value of the current detection unit, the detection value of the operation amount detection unit, and the electric motor generated by the first control unit A second control unit that detects an abnormality related to the operation of the revolving structure based on at least one of the control command values for drive control, or performs a stop control of the revolving structure.
Excavator.
請求項２に記載のショベル。 The second control unit is a case where the information indicates a locked state of the gate lock lever, and the detection value of the speed detection unit, the detection value of the current detection unit, the detection value of the operation amount detection unit, or When the control command value is not in a range corresponding to the stopped state of the revolving structure, it is determined that there is the abnormality, or the revolving control of the revolving structure is performed.
The shovel according to claim 2.
請求項３に記載のショベル。 The second control unit is configured to detect the speed when the information indicates a locked state of the gate lock lever and a detection value of the speed detection unit is not in a range corresponding to a stop state of the revolving structure. Determine that there is an abnormality in the
The excavator according to claim 3.
請求項３又は４に記載のショベル。 The second control unit is configured to detect the current when the information indicates a locked state of the gate lock lever and the detection value of the current detection unit is not in a range corresponding to the stop state of the revolving structure. Determine that there is an abnormality in the
The excavator according to claim 3 or 4.
請求項３乃至５の何れか一項に記載のショベル。 The second control unit is configured when the information indicates a locked state of the gate lock lever, and when the detected value of the operation amount detection unit is not in a range corresponding to the stopped state of the revolving structure, It is determined that there is an abnormality in the amount detection unit.
The excavator according to any one of claims 3 to 5.
請求項３乃至６の何れか一項に記載のショベル。 In the second control unit, the information is a case where the gate lock lever indicates a locked state, and a detection value of the operation amount detection unit is in a range corresponding to a stopped state of the revolving body, and When the control command value is not in a range corresponding to the stop state of the revolving structure of the revolving structure, it is determined that there is an abnormality in the first control unit.
The excavator according to any one of claims 3 to 6.
請求項２乃至７の何れか一項に記載のショベル。 The second control unit includes information corresponding to an operation state of the gate lock lever, a detection value of the speed detection unit, a detection value of the current detection unit, a detection value of the operation amount detection unit, when the shovel is turned on. Based on at least one of the control command values, an abnormality relating to the operation of the revolving structure is detected, or stop control of the revolving structure is performed.
The excavator according to any one of claims 2 to 7.
請求項２乃至８の何れか一項に記載のショベル。 The second control unit decelerates the motor regardless of the operation of the first control unit when the information transits from the unlocked state to the locked state of the gate lock lever during the turning of the revolving structure. Do control,
The excavator according to any one of claims 2 to 8.
前記第１制御部は、前記制御指令値を前記駆動装置に出力することにより、前記電動機を駆動制御し、
前記第２制御部は、前記制御指令値に基づく駆動指令の前記駆動装置への出力を遮断することにより、前記旋回体の停止制御を行う、
請求項２乃至９の何れか一項に記載のショベル。 A driving device for driving the electric motor;
The first control unit drives and controls the electric motor by outputting the control command value to the driving device,
The second control unit performs stop control of the revolving structure by blocking output of a drive command based on the control command value to the drive device.
The excavator according to any one of claims 2 to 9.
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