JP5101408B2 - Drive control device having learning function and construction machine including the same - Google Patents
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Description
本発明は、学習機能を備え建設機械のアクチュエータの駆動制御を行う駆動制御装置及びこれを含む建設機械に関する。 The present invention relates to a drive control device that has a learning function and performs drive control of an actuator of a construction machine, and a construction machine including the drive control apparatus.
従来から、建設機械の上部旋回体を旋回させるための旋回機構の動力源として電動機を備え、この電動機の力行運転で旋回機構を加速するとともに、旋回機構を減速する際に回生運転を行い、発電される電力をバッテリに充電する建設機械が提案されている。 Conventionally, an electric motor has been provided as a power source for the turning mechanism for turning the upper turning body of construction machinery, and the turning mechanism is accelerated by powering operation of this motor, and regenerative operation is performed when the turning mechanism is decelerated, Construction machines that charge the battery with the generated electric power have been proposed.
このような建設機械は、上部旋回体にブーム、アーム、及びバケット等の作業要素を搭載し、旋回操作に応じて生成される駆動指令で電動機を駆動することにより、上部旋回体の旋回駆動を制御している。この旋回用の電動機は、回転速度を制御することによって駆動制御が行われている（例えば、特許文献１）。
ところで、建設機械の上部旋回体の旋回動作や、下部走行体の走行動作、ブーム、アーム、及びバケット等の作業要素の動作は、所定の操作特性に基づいて、作業者によるレバーやペダルなどの操作手段の操作量に応じて決定される。 By the way, the turning operation of the upper revolving structure of the construction machine, the traveling operation of the lower traveling structure, the operation of the work elements such as the boom, the arm, and the bucket are based on predetermined operation characteristics such as levers and pedals by the operator. It is determined according to the operation amount of the operation means.
しかしながら、建設機械は、多くの作業者によって使用されるものであるので、操作特性が一定である場合には、ある作業者にとっては、応答性が悪いと感じたり、逆に、ある作業者にとっては、応答性が良過ぎると感じたりする虞がある。 However, since construction machines are used by many workers, if the operation characteristics are constant, a certain worker may feel that the responsiveness is poor, or conversely, for a certain worker. May feel that the responsiveness is too good.
そこで、本発明は、学習機能を備えることで、作業者の感覚に適合した操作特性で建設機械のアクチュエータの駆動制御を行うことができる駆動制御装置及びこれを含む建設機械の提供を目的とする。 Therefore, the present invention has an object to provide a drive control device capable of performing drive control of an actuator of a construction machine with operation characteristics adapted to an operator's sense by providing a learning function, and a construction machine including the drive control device. .
上記目的を達成するため、第１の発明は、建設機械のアクチュエータの駆動制御を行う駆動制御装置であって、
建設機械の操作手段の操作速度の推奨速度であって、予め所定された推奨速度を記憶する記憶手段と、
所定の操作特性が実現されるように、前記操作手段に入力される操作量に応じて、前記アクチュエータの出力の目標値を決定する目標値決定手段と、
前記操作手段に入力される操作量の変化速度と、前記記憶手段に記憶された推奨速度との関係に応じて、前記所定の操作特性を変化させる学習手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a drive control device that performs drive control of an actuator of a construction machine,
A storage means for storing a recommended speed that is a predetermined recommended speed of the operation speed of the operating means of the construction machine;
Target value determining means for determining a target value of the output of the actuator in accordance with an operation amount input to the operating means so as to realize a predetermined operation characteristic;
And a learning unit configured to change the predetermined operation characteristic in accordance with a relationship between a change rate of an operation amount input to the operation unit and a recommended speed stored in the storage unit.
第２の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
前記学習手段は、建設機械の操作手段に入力される操作量の変化速度が、前記記憶手段に記憶された推奨速度よりも速い場合に、前記所定の操作特性を、応答性が良くなる方向に変化させることを特徴とする。
A second invention is the drive control apparatus according to the first invention,
The learning means sets the predetermined operation characteristic in a direction in which the responsiveness is improved when the change rate of the operation amount input to the operation means of the construction machine is faster than the recommended speed stored in the storage means. It is characterized by changing.
第３の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
前記学習手段は、建設機械の操作手段に入力される操作量の変化速度が、前記記憶手段に記憶された推奨速度よりも遅い場合に、前記所定の操作特性を、応答性が悪くなる方向に変化させることを特徴とする。
A third invention is the drive control apparatus according to the first invention,
The learning means sets the predetermined operation characteristic in a direction in which the responsiveness is deteriorated when the change speed of the operation amount input to the operation means of the construction machine is slower than the recommended speed stored in the storage means. It is characterized by changing.
第４発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
学習モードをオン／オフさせるスイッチが接続され、
前記学習手段は、学習モードがオンにされている間に機能し、学習モードがオンからオフにされたとき、そのときの前記変化後の操作特性を、学習結果として記憶することを特徴とする。
A fourth aspect of the present invention is the drive control apparatus according to the first aspect,
A switch to turn on / off the learning mode is connected,
The learning means functions while the learning mode is turned on, and when the learning mode is turned from on to off, the changed operation characteristic at that time is stored as a learning result. .
第５の発明は、第４の発明に係る駆動制御装置において、
作業者を特定する個人認証手段が接続され、
前記個人認証手段により特定された作業者に対応付けて、前記学習結果を記憶する記憶部を備えることを特徴とする。
A fifth invention is the drive control device according to the fourth invention,
Personal authentication means to identify the worker is connected,
The storage unit stores the learning result in association with the worker specified by the personal authentication means.
第６の発明は、第５の発明に係る駆動制御装置において、
前記目標値決定手段は、学習モードがオフされているとき、前記記憶部から作業者に対応した前記学習結果を読み出し、該読み出した学習結果に係る操作特性が実現されるように、前記アクチュエータの出力の目標値を決定することを特徴とする。
A sixth aspect of the present invention is the drive control apparatus according to the fifth aspect,
The target value determining means reads out the learning result corresponding to the worker from the storage unit when the learning mode is off, and realizes the operation characteristics related to the read learning result. A target value of output is determined.
第７の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
前記アクチュエータは、建設機械の上部旋回体の旋回機構、及び、建設機械の下部走行体の走行機構の少なくともいずれか一方を駆動する電動機であり、
前記アクチュエータの出力は、前記電動機に印加される電流を制御することにより制御されることを特徴とする。
A seventh invention is the drive control device according to the first invention,
The actuator is an electric motor that drives at least one of a turning mechanism of an upper turning body of a construction machine and a traveling mechanism of a lower running body of the construction machine,
The output of the actuator is controlled by controlling a current applied to the electric motor.
第８の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
前記アクチュエータは、ブームシリンダ、アームシリンダ、及びバケットシリンダのうちの少なくともいずれかであり、
前記アクチュエータの出力は、前記シリンダとポンプの間に配置される電磁比例弁を制御することにより制御されることを特徴とする。
The eighth invention is the drive control apparatus according to the first invention,
The actuator is at least one of a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder,
The output of the actuator is controlled by controlling an electromagnetic proportional valve disposed between the cylinder and the pump.
第９の発明は、第１乃至８のいずれかの発明に係る駆動制御装置を含む建設機械に関する。 A ninth invention relates to a construction machine including the drive control device according to any one of the first to eighth inventions.
本発明によれば、学習機能を備えることで、作業者の感覚に適合した操作特性で建設機械のアクチュエータの駆動制御を行うことができる駆動制御装置及びこれを含む建設機械が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, by providing a learning function, the drive control apparatus which can perform drive control of the actuator of a construction machine with the operation characteristic suitable for an operator's sense, and a construction machine containing this are obtained.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本実施の形態の駆動制御装置を含む建設機械１００を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a
この建設機械１００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。また、上部旋回体３には、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、これらを油圧駆動するためのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９に加えて、キャビン１０及び動力源が搭載される。
An
「全体構成」
図２は、本実施の形態の駆動制御装置を含む建設機械の構成を表すブロック図である。この図２では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを実線、パイロットラインを破線、電気駆動・制御系を一点鎖線でそれぞれ示す。
"overall structure"
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a construction machine including the drive control device of the present embodiment. In FIG. 2, the mechanical power system is indicated by a double line, the high-pressure hydraulic line is indicated by a solid line, the pilot line is indicated by a broken line, and the electric drive / control system is indicated by a one-dot chain line.
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、ともに増力機としての減速機１３の入力軸に接続されている。また、この減速機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。
An engine 11 as a mechanical drive unit and a
コントロールバルブ１７は、本実施の形態の建設機械における油圧系の制御を行う制御装置であり、このコントロールバルブ１７には、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が高圧油圧ラインを介して接続される。
The
また、電動発電機１２には、インバータ１８を介してバッテリ１９が接続されており、また、バッテリ１９には、インバータ２０を介して旋回用電動機２１が接続されている。
In addition, a
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。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。
A
操作装置２６には、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がそれぞれ接続される。この圧力センサ２９には、本実施の形態の建設機械の電気系の駆動制御を行うコントローラ３０が接続されている。
A
このような本実施の形態の建設機械は、エンジン１１、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１を動力源とするハイブリッド型の建設機械である。これらの動力源は、図１に示す上部旋回体３に搭載される。以下、各部について説明する。
The construction machine of this embodiment is a hybrid construction machine that uses the engine 11, the
「各部の構成」
エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、その出力軸は減速機１３の一方の入力軸に接続される。このエンジン１１は、建設機械の運転中は常時運転される。
"Configuration of each part"
The engine 11 is an internal combustion engine composed of, for example, a diesel engine, and its output shaft is connected to one input shaft of the
電動発電機１２は、力行運転及び回生運転の双方が可能な電動機であればよい。ここでは、電動発電機１２として、インバータ１８によって交流駆動される電動発電機を示す。この電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ(Interior Permanent Magnetic)モータで構成することができる。電動発電機１２の回転軸は減速機１３の他方の入力軸に接続される。
The
減速機１３は、２つの入力軸と１つの出力軸を有する。２つの入力軸の各々には、エンジン１１の駆動軸と電動発電機１２の駆動軸が接続される。また、出力軸にはメインポンプ１４の駆動軸が接続される。エンジン１１の負荷が大きい場合には、電動発電機１２が力行運転を行い、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。これによりエンジン１１の駆動がアシストされる。一方、エンジン１１の負荷が小さい場合は、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が回生運転による発電を行う。電動発電機１２の力行運転と回生運転の切り替えは、コントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。
The
メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に供給するための油圧を発生するポンプである。この油圧は、コントロールバルブ１７を介して油圧モータ１Ａ、１Ｂ、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の各々を駆動するために供給される。
The main pump 14 is a pump that generates hydraulic pressure to be supplied to the
パイロットポンプ１５は、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生するポンプである。この油圧操作系の構成については後述する。
The
コントロールバルブ１７は、高圧油圧ラインを介して接続される下部走行体１用の油圧モータ１Ａ、１Ｂ、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の各々に供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御することにより、これらを油圧駆動制御する油圧制御装置である。
The
インバータ１８は、電動発電機１２の力行運転に必要な電力をバッテリ１９から電動発電機１２に供給するとともに、電動発電機１２の回生運転によって発電された電力をバッテリ１９に充電するために電動発電機１２とバッテリ１９との間に設けられたインバータである。
The
バッテリ１９は、インバータ１８とインバータ２０との間に配設されている。これにより、電動発電機１２と旋回用電動機２１の少なくともどちらか一方が力行運転を行っている際には、力行運転に必要な電力を供給するとともに、また、少なくともどちらか一方が回生運転を行っている際には、回生運転によって発生した回生電力を電気エネルギーとして蓄積するための電源である。
The
インバータ２０は、上述の如く旋回用電動機２１とバッテリ１９との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、旋回用電動機２１に対して運転制御を行う。これにより、インバータが旋回用電動機２１の力業を運転制御している際には、必要な電力をバッテリ１９から旋回用電動機２１に供給する。また、旋回用電動機２１が回生運転をしている際には、旋回用電動機２１により発電された電力をバッテリ１９へ充電する。
The
旋回用電動機２１は、力行運転及び回生運転の双方が可能な電動機であればよく、上部旋回体３の旋回機構２を駆動するために設けられている。力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が減速機２４にて増幅され、上部旋回体３が加減速制御され回転運動を行う。また、上部旋回体３の慣性回転により、減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させることができる。ここでは、旋回用電動機２１として、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御信号によりインバータ２０によって交流駆動される電動機を示す。この旋回用電動機２１は、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータ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、回生時に旋回用電動機２１にて発電される電力を増大させることができる。
The turning
なお、バッテリ１９の充放電制御は、バッテリ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（力行運転又は回生運転）、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、コントローラ３０によって行われる。
The charge / discharge control of the
レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで旋回用電動機２１の回転前の回転軸２１Ａの回転位置と、左回転又は右回転した後の回転位置との差を検出することにより、回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出するように構成されている。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構２の回転角度及び回転方向が導出される。
The
メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。このメカニカルブレーキ２３は、電磁式スイッチにより制動／解除が切り替えられる。この切り替えは、コントローラ３０によって行われる。
The
旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構２に機械的に伝達する減速機である。
The
旋回機構２は、旋回用電動機２１のメカニカルブレーキ２３が解除された状態で旋回可能となり、これにより、上部旋回体３が左方向又は右方向に旋回される。
The
操作装置２６は、旋回用電動機２１、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６を操作するための操作装置であり、レバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａは、旋回用電動機２１及びアーム５を操作するためのレバーであり、上部旋回体３の運転席近傍に設けられる。レバー２６Ｂは、ブーム４及びバケット６を操作するためのレバーであり、運転席近傍に設けられる。また、ペダル２６Ｃは、下部走行体１を操作するための一対のペダルであり、運転席の足下に設けられる。
The
この操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を運転者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。
The operating
レバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃの各々が操作されると、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７が駆動され、これにより、油圧モータ１Ａ、１Ｂ、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内の油圧が制御されることによって、下部走行体１、ブーム４、アーム５、及びバケット６が駆動される。
When each of the levers 26A and 26B and the pedal 26C is operated, the
なお、油圧ライン２７は、油圧モータ１Ａ及び１Ｂ、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の駆動に必要な油圧をコントロールバルブに供給する。
The
圧力センサ２９では、レバー２６Ａの操作による、油圧ライン２８内の油圧の変化が圧力センサ２９で検出される。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、レバー２６Ａの操作方向（右旋回又は左旋回）と操作量を表す信号であり、コントローラ３０に入力される。
In the
「コントローラ３０」
コントローラ３０は、本実施の形態の建設機械の駆動制御を行う制御装置であり、アシスト駆動制御装置３１及び駆動制御装置４０を含む。このコントローラ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、アシスト駆動制御装置３１及び駆動制御装置４０は、コントローラ３０のＣＰＵが内部メモリに格納される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。
"
The
アシスト駆動制御装置３１は、電動発電機１２の運転制御（力行運転又は回生運転の切り替え）、及び、バッテリ１９の充放電制御を行うための制御装置である。このアシスト駆動制御装置３１は、エンジン１１の負荷の状態とバッテリ１９の充電状態に応じて、電動発電機１２の力行運転と回生運転を切り替える。アシスト駆動制御装置３１は、電動発電機１２の力行運転と回生運転を切り替えることにより、インバータ１８を介してバッテリ１９の充放電制御を行う。
The assist drive control device 31 is a control device for performing operation control of the motor generator 12 (switching between power running operation or regenerative operation) and charge / discharge control of the
駆動制御装置４０には、学習スイッチ９０が接続される。学習スイッチ９０は、後述の如く学習モードをオンさせるためのために作業者（ユーザ）により操作されるスイッチであり、キャビン１０内の適切な位置に配置される。学習スイッチ９０は、機械式のスイッチであってもよいし、タッチスイッチのようなソフトウェア的なスイッチであってもよいし、形式は任意である。駆動制御装置４０には、学習スイッチ９０の他、後述の対話式の学習機能を実現するための各種スイッチが接続されてよい。
A learning switch 90 is connected to the
駆動制御装置４０には、表示装置９２が接続される。表示装置９２は、後述の如く学習状態等の情報を作業者（ユーザ）に視覚的に伝達する装置であり、キャビン１０内の適切な位置に配置される。表示装置９２は、点灯状態に応じて情報を伝達する簡易なランプであってもよいし、液晶ディスプレイ等のような、表示内容により情報を伝達するディスプレイであってもよいし、構成は任意である。
A
駆動制御装置４０には、建設機械１００の作業者を特定するための個人認証装置９８が接続される。個人認証装置９８による個人認証は、ユーザが所持する建設機械１００のキー（又は、自宅のキーのような、その他の個人携帯用のキー）、携帯電話、運転免許証などの所有物認証、カメラによる顔認証や、静脈や指紋認証のような生体認証、又は、コントローラ３０等への入力による知識認証のいずれか１つ若しくは任意の組み合わせにより実現されてもよい。
A
「駆動制御装置４０」
図３は、本実施の形態の駆動制御装置４０の構成を示す制御ブロック図である。
"
FIG. 3 is a control block diagram showing the configuration of the
駆動制御装置４０は、インバータ２０を介して旋回用電動機２１の駆動制御を行うための制御装置であり、旋回用電動機２１を駆動するための駆動指令を生成する駆動指令生成部５０、トルク指令生成部６０、学習部６０ｂ、補正用トルク指令生成部６１、主制御部７０、及び速度指令生成部８０を含む。
The
駆動指令生成部５０は、トルク指令生成部６０及び補正用トルク指令生成部６１から入力されるトルク電流指令及び補正用トルク電流指令に基づく駆動指令の生成、又は、速度指令生成部８０から入力される速度指令に基づく駆動指令の生成を行い、これらの駆動指令により旋回用電動機２１を駆動制御する。駆動指令生成部５０から出力される駆動指令はインバータ２０に入力され、このインバータ２０によって旋回用電動機２１がＰＷＭ制御信号により交流駆動される。
The drive command generation unit 50 generates a drive command based on the torque current command and the correction torque current command input from the torque
ここで、トルク指令生成部６０及び補正用トルク指令生成部６１から入力されるトルク電流指令及び補正用トルク電流指令に基づく駆動指令による旋回用電動機２１の駆動制御は、補正用トルク電流指令によって補正されたトルク電流指令に基づいて旋回用電動機２１を駆動制御することを意味する。本実施の形態では、これをトルク指令による旋回用電動機２１の駆動制御と称する。この駆動制御の詳細については後述する。
Here, the drive control of the turning
トルク指令生成部６０は、レバー２６Ａの操作量に応じて、旋回用電動機２１を旋回駆動するためのトルクを制御するトルク電流指令を生成する。レバー２６Ａの操作量に応じてトルク電流指令値を生成するための特性は、コントローラ３０の内部メモリであるマップ記憶部６０ａに格納されており、後述の如く、作業者に応じた特性がトルク指令生成部６０によって読み出される。
The torque
学習部６０ｂは、学習スイッチ９０により学習モードがオンされた場合に作動する。学習部６０ｂは、作動中、レバー２６Ａに対して行われた操作態様に基づいて、作業者に適合した特性（図６を参照して後述）を学習し、学習した特性をマップ記憶部６０ａに記憶する。このとき、学習部６０ｂは、個人認証装置９８による個人認証情報に基づいて、作業者毎に学習結果（特性）を類別してマップ記憶部６０ａに記憶する。
The
補正用トルク指令生成部６１は、レバー２６Ａの操作量に応じて、トルク電流指令を補正するための補正用トルク電流指令を生成する。レバー２６Ａの操作量に応じて補正用トルク電流指令値を生成するための特性は、コントローラ３０の内部メモリに格納されており、補正用トルク指令生成部６１によって読み出される。
The correction torque command generator 61 generates a correction torque current command for correcting the torque current command in accordance with the operation amount of the lever 26A. The characteristics for generating the correction torque current command value according to the operation amount of the
主制御部７０は、駆動制御装置４０の制御処理に必要な周辺処理と、操作レバー２６Ａの操作量に応じて駆動制御を切り替える処理とを行う制御部である。主制御部７０には、圧力センサ２９から出力されるレバー２６Ａの操作量を表すデータと、旋回動作検出部５７から出力される回転速度を表すデータとが入力される。駆動制御の切替処理は、レバー２６Ａの操作量と回転速度とに基づいて行われる。具体的な処理内容については、関連箇所において説明する。
The
速度指令生成部８０は、正転側の最高回転速度、逆転側の最高回転速度、又は零速度に制御するための速度指令を生成する。各速度指令を表すデータは、コントローラ３０の内部メモリに格納されており、速度指令生成部８０によって読み出される。
The speed
なお、駆動制御装置４０は、操作レバー２６Ａの操作量に応じて、旋回用電動機２１を駆動制御する際に、力行運転と回生運転の切り替え制御を行うと共に、インバータ２０を介してバッテリ１９の充放電制御を行う。
The
ここで、図４を用いて操作レバー２６Ａの操作量と駆動領域の関係について説明する。 Here, the relationship between the operation amount of the operation lever 26A and the drive region will be described with reference to FIG.
「操作量による駆動領域の切替特性」
図４は、本実施の形態の建設機械の駆動制御装置４０における操作レバー２６Ａの操作量と駆動領域との関係を示す特性図である。横軸はレバー２６Ａの操作量を表し、右旋回側の最大操作量を１００％、左旋回側の最大操作量を"−１００％"とした百分率で示す。本実施の形態の駆動制御装置４０は、レバー２６Ａの操作量をトルク電流指令値又は速度指令値に変換して旋回用電動機２１の駆動制御を行うように構成されているため、図４では操作レバー２６Ａの操作量と駆動領域の関係のみを示し、トルク電流指令値及び速度指令値の特性については別の特性を用いて説明する。なお、この特性は、コントローラ３０の内部メモリに格納されており、主制御部７０によって読み出される。
"Switching characteristics of drive area according to operation amount"
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the operation amount of the operation lever 26A and the drive region in the
駆動領域は、操作レバー２６Ａの操作量に応じて、不感帯領域、零速度指令領域（右旋回用及び左旋回用）、右方向旋回駆動領域、及び左方向旋回駆動領域の５つの領域に区分される。 The drive area is divided into five areas according to the amount of operation of the control lever 26A: a dead zone area, a zero speed command area (for right turn and left turn), a right turn drive area, and a left turn drive area. Is done.
ここで、本実施の形態の建設機械の制御系では、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａが反時計回りに回転する回転方向を「正転」と称し、正転方向の駆動を表す制御量に正の符号を付す。一方、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａが時計回りに回転する回転方向を「逆転」と称し、逆転方向の駆動を表す制御量に負の符号を付す。正転は、上部旋回体３の右方向への旋回に対応し、逆転は、上部旋回体の左方向への旋回に対応する。
Here, in the control system of the construction machine of the present embodiment, the rotation direction in which the
また、旋回用電動機２１の回転速度は、(rad/s)なる単位を有するが、以下では、最高回転速度を１００％速度とした場合の百分率を用いて「５０％速度」のように表す。
The rotation speed of the turning
「不感帯領域」
不感帯領域は、レバー２６Ａの中立点付近に設けられる操作量が±１０％未満の領域である。旋回停止状態から旋回を開始するときに、レバー２６Ａの操作量が不感帯領域にある場合は、駆動制御装置４０による旋回用電動機２１の駆動制御は行われない。また、不感帯領域内で旋回用電動機２１の駆動制御が行われていないときは、メカニカルブレーキ２３によって旋回用電動機２１が機械的に停止された状態となる。
"Dead zone area"
The dead zone region is a region where the operation amount provided near the neutral point of the lever 26A is less than ± 10%. When starting the turning from the turning stop state, if the operation amount of the lever 26A is in the dead zone region, the drive control of the turning
一方、旋回中にレバー２６Ａの操作量が不感帯領域となると、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを停止させるための駆動制御が行われ、回転軸２１Ａが停止すると、駆動制御装置４０による旋回用電動機２１の駆動制御が行われ、メカニカルブレーキ２３によって旋回用電動機２１が機械的に停止されるように構成されている。
On the other hand, when the operation amount of the lever 26A becomes the dead zone during turning, drive control for stopping the
なお、メカニカルブレーキ２３の制動（オン）／解除（オフ）の切り替えは、コントローラ３０内の駆動制御装置４０によって行われる。
Note that switching of braking (ON) / release (OFF) of the
「零速度指令領域」
零速度指令領域は、レバー２６Ａの操作方向における不感帯領域の両外側に設けられる操作量が１０％以上２０％未満と"−１０％"以下"−２０％"未満の領域である。レバー２６Ａの操作量が零速度指令領域にあり、かつ、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度が絶対値で１０％速度未満であるときは、旋回用電動機２１は零速度指令によって回転速度が零になるように駆動制御される。
`` Zero speed command area ''
The zero speed command region is a region where the operation amount provided on both outer sides of the dead zone region in the operation direction of the lever 26A is 10% or more and less than 20% and “−10%” or less and “−20%”. When the operation amount of the lever 26A is in the zero speed command area and the rotation speed of the
ここで、零速度指令とは、上部旋回体３の旋回速度を零にするために、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を零にするための速度指令であり、後述するＰＩ(Proportional Integral)制御では、回転軸２１Ａの回転速度を零に近づけるための目標値として用いられる。
Here, the zero speed command is a speed command for setting the rotational speed of the
また、操作レバー２６Ａの操作量が零速度指令領域の範囲内にあり、かつ、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度が絶対値で１０％速度以上であるときは、トルク指令生成部６０及び補正用トルク指令生成部６１から出力されるトルク電流指令及び補正用トルク電流指令に基づいて旋回用電動機２１が減速するように駆動制御が行われる。
Further, when the operation amount of the operation lever 26A is within the range of the zero speed command region and the rotational speed of the
なお、零速度指令領域では、メカニカルブレーキ２３は解除された状態となる。
In the zero speed command area, the
「右方向旋回駆動領域」
右方向旋回駆動領域は、上部旋回体３を右方向に旋回させるための駆動制御を行う領域である。操作レバー２６Ａの操作量がこの右方向旋回駆動領域の範囲内にあるときは、トルク指令生成部６０及び補正用トルク指令生成部６１から出力されるトルク電流指令及び補正用トルク電流指令に基づく旋回用電動機２１の駆動制御、又は、旋回用電動機２１の回転速度を最高回転速度に制限するための速度指令に基づく旋回用電動機２１の駆動制御のいずれかが行われる。この最高回転速度に制限するための速度指令に基づく駆動制御は、トルク電流指令に基づく駆動制御を行っているときに、旋回用電動機２１の回転速度が最高回転速度に達すると、回転速度を制限するために行われる。その詳細については、後述する。
`` Right turn drive area ''
The right direction turning drive region is a region in which drive control for turning the
「左方向旋回駆動領域」
左方向旋回駆動領域は、上部旋回体３を左方向に旋回させるための駆動制御を行う領域である。操作レバー２６Ａの操作量がこの左方向旋回駆動領域の範囲内にあるときは、トルク指令生成部６０及び補正用トルク指令生成部６１から出力されるトルク電流指令及び補正用トルク電流指令に基づく旋回用電動機２１の駆動制御、又は、旋回用電動機２１の回転速度を最高回転速度に制限するための速度指令に基づく旋回用電動機２１の駆動制御のいずれかが行われる。この最高回転速度に制限するための速度指令に基づく駆動制御は、トルク電流指令に基づく駆動制御を行っているときに、旋回用電動機２１の回転速度が絶対値で逆転方向の最高回転速度に達すると、回転速度を制限するために行われる。その詳細については、後述する。
"Left direction drive area"
The leftward turning drive area is an area for performing drive control for turning the
「駆動指令生成部５０」
駆動指令生成部５０は、減算器５１、切替スイッチ部５２、トルク制限部５３、減算器５４、ＰＩ制御部５５、電流変換部５６、及び旋回動作検出部５７を含む。この駆動指令生成部５０の減算器５１には、レバー２６Ａの操作量に応じた旋回駆動用のトルク電流指令及び補正用トルク電流指令が入力される。
"Drive command generation unit 50"
The drive command generation unit 50 includes a
減算器５１は、レバー２６Ａの操作量に応じてトルク指令生成部６０から出力されるトルク電流指令の値（以下、トルク電流指令値）から、レバー２６Ａの操作量に応じて補正用トルク指令生成部６１から出力される補正用トルク電流指令の値（以下、補正用トルク電流指令値）を減算して偏差を出力する。
The
切替スイッチ部５２は、入力端子ａ及びｂを有し、主制御部７０によって切替が行われる。旋回用電動機２１をトルク電流指令で駆動する場合は、主制御部７０によって入力端子ａが選択され、旋回用電動機２１を速度指令に基づいて駆動する場合は、主制御部７０によって入力端子ｂが選択される。
The changeover switch unit 52 has input terminals a and b, and is switched by the
トルク制限部５３は、レバー２６Ａの操作量に応じてトルク電流指令の値（以下、トルク電流指令値）を制限する処理を行う。ここで、トルク制限とは、トルク制限部５３に入力されるトルク電流指令値を、トルク制限特性によって許容される値（許容値）以下に制限して出力することをいう。
The
トルク制限部５３は、図５に示すように、制限によって許容されるトルク電流指令値（許容値）の絶対値がレバー２６Ａの操作量の増大に応じて緩やかに増大するトルク制限特性を用いて、ＰＩ制御部８３から入力されるトルク電流指令値を制限する。このようなトルク電流指令値の制限は、ＰＩ制御部８３によって演算されるトルク電流指令値が急激に増大すると制御性が悪化するため、これを抑制するために行われる。
As shown in FIG. 5, the
なお、この制限特性は、横軸及び縦軸共に絶対値で表してあるため、左旋回を表す場合の制御量は、レバー２６Ａの操作量（横軸）及び許容値（縦軸）の両方とも、絶対値に換算されてトルク制限が行われる。また、図５の特性におけるレバー２６Ａの操作量が０％から２０％の間は、図４に示す不感帯領域と零速度指令領域に相当する。 Since this limiting characteristic is expressed in absolute values on both the horizontal axis and the vertical axis, the control amount in the case of representing left turn is both the operation amount (horizontal axis) of the lever 26A and the allowable value (vertical axis). The torque is limited by being converted to an absolute value. Further, when the operation amount of the lever 26A in the characteristics of FIG. 5 is between 0% and 20%, it corresponds to the dead zone region and the zero speed command region shown in FIG.
この制限特性は、レバー２６Ａの操作量の増大に伴ってトルク電流指令値を絶対値で緩やかに増大させる特性を有し、上部旋回体３を左方向及び右方向の双方向に旋回させるためのトルク電流指令値を制限するための特性を有するものである。制限特性を表すデータは、主制御部７０の内部メモリに格納されており、主制御部７０によって読み出され、トルク制限部５３に入力される。
This limiting characteristic has a characteristic of gradually increasing the torque current command value as an absolute value as the operation amount of the lever 26A increases, and for turning the
減算器５４は、トルク制限部５３から入力されるトルク電流指令値から、電流変換部５６の出力値を減算して得る偏差を出力する。この偏差は、後述するＰＩ制御部５５及び電流変換部５６を含むフィードバックループにおいて、電流変換部５６から出力される旋回用電動機２１の駆動トルクを、トルク制限部５３を介して入力されるトルク電流指令値（目標値）によって表されるトルクに近づけるためのＰＩ制御に用いられる。
The
ＰＩ制御部５５は、減算器５４から入力される偏差に基づき、この偏差を小さくするようにＰＩ制御を行い、インバータ２０に送る最終的な駆動指令となるトルク電流指令を生成する。インバータ２０は、ＰＩ制御部５５から入力されるトルク電流指令に基づき、旋回用電動機２１をＰＷＭ駆動する。
Based on the deviation input from the
電流変換部５６は、旋回用電動機２１のモータ電流を検出し、これをトルク電流指令に相当する値に変換し、減算器５４に入力する。
The
旋回動作検出部５７は、レゾルバ２２によって検出される旋回用電動機２１の回転位置の変化（すなわち上部旋回体３の旋回）を検出するとともに、回転位置の時間的な変化から旋回用電動機２１の回転速度を微分演算によって導出する。導出された回転速度を表すデータは、減算器５１及び主制御部７０に入力される。
The turning
「トルク指令生成部６０」
トルク指令生成部６０は、レバー２６Ａの操作量に応じて、図６に示す特性に従ってトルク電流指令を生成する。ここで、本実施の形態のトルク指令生成部６０は、後述の如く作業者毎に学習された特性を用いて、トルク電流指令を生成する。
“
The
図６は、一例として、３つの異なるトルク電流指令特性を示し、符号Ｘ１で示す特性は、作業者がＸ１さんであるときに用いられる特性であり、符号Ｘ２で示す特性は、デフォルト特性であり、符号Ｘ３で示す特性は、作業者がＸ３さんであるときに用いられる特性である。デフォルト特性Ｘ２は、マップ形式で予め用意され、他の特性Ｘ１，Ｘ３は、後述の如くデフォルト特性Ｘ２を基に学習により作業者毎に作成され、マップ記憶部６０ａに記憶保持される。デフォルト特性Ｘ２は、典型的には、多数の作業者の平均的な操作態様に適合するように予め決定される。
FIG. 6 shows, as an example, three different torque current command characteristics, the characteristics indicated by reference numeral X1 are characteristics used when the worker is Mr. X1, and the characteristics indicated by reference numeral X2 are default characteristics. The characteristic indicated by the symbol X3 is a characteristic used when the worker is Mr. X3. The default characteristic X2 is prepared in advance in a map format, and the other characteristics X1 and X3 are created for each worker by learning based on the default characteristic X2, as will be described later, and stored in the
図６に示すように、いずれの特性Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３においても、トルク電流指令値Ｔ０（％）は、レバー２６Ａの操作量の増大に応じて緩やかに立ち上がり始め、レバー２６Ａの操作量の増大に応じて次第に傾きが増大して行き、操作量が約８０％に達したところで飽和する。なお、この特性は、横軸及び縦軸共に絶対値で表してあるため、左旋回を表す場合の制御量は、負の値となる。また、図６の特性におけるレバー２６Ａの操作量が０％から２０％の間は、図４に示す不感帯領域と零速度指令領域に相当する。なお、トルク電流指令値Ｔ０（％）は、最大値を１００％とした百分率で示す。 As shown in FIG. 6, in any of the characteristics X1, X2, and X3, the torque current command value T0 (%) starts to rise gently with the increase in the operation amount of the lever 26A, and the increase in the operation amount of the lever 26A. In response to this, the gradient gradually increases and saturates when the operation amount reaches approximately 80%. Since this characteristic is expressed by absolute values on both the horizontal axis and the vertical axis, the control amount in the case of left turn is a negative value. Further, when the operation amount of the lever 26A in the characteristics of FIG. 6 is between 0% and 20%, it corresponds to the dead zone region and the zero speed command region shown in FIG. The torque current command value T0 (%) is expressed as a percentage with the maximum value being 100%.
図示の例では、特性Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３の相違は、レバー２６Ａの操作量が２０％から８０％の間で発生する。同一のレバー２６Ａの操作量に対するトルク電流指令値Ｔ０（％）の大きさは、特性Ｘ１が一番大きく、特性Ｘ２が中間であり、特性Ｘ３が最も小さい。即ち、レバー２６Ａの操作量の単位増加量あたりのトルク電流指令値Ｔ０の大きさの増加量（応答性）は、特性Ｘ１が一番大きく、特性Ｘ２が中間であり、特性Ｘ３が最も小さい。尚、特性Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、レバー２６Ａの操作量が２０％から８０％の間で非線形な特性を有しているが、線形特性を有してもよい。 In the illustrated example, the difference between the characteristics X1, X2, and X3 occurs when the operation amount of the lever 26A is between 20% and 80%. Regarding the magnitude of the torque current command value T0 (%) with respect to the operation amount of the same lever 26A, the characteristic X1 is the largest, the characteristic X2 is intermediate, and the characteristic X3 is the smallest. That is, the increase amount (responsiveness) of the magnitude of the torque current command value T0 per unit increase amount of the lever 26A is the largest in the characteristic X1, the middle in the characteristic X2, and the smallest in the characteristic X3. The characteristics X1, X2, and X3 have nonlinear characteristics when the operation amount of the lever 26A is between 20% and 80%, but may have linear characteristics.
尚、以下では、説明の便宜上、特性Ｘ１が最も応答性の良い特性であり、応答性を決めるゲインＧが上限値のときに対応し、特性Ｘ３が最も応答性の悪い特性であり、ゲインＧが下限値のときに対応するものとする。 In the following, for convenience of explanation, the characteristic X1 is the characteristic with the best response, the gain G for determining the response corresponds to the upper limit value, the characteristic X3 is the characteristic with the lowest response, and the gain G It shall correspond when is a lower limit.
図７は、トルク指令生成部６０において実行されるトルク電流指令生成処理の一例を示すフローチャートである。図７の処理ルーチンは、後述の学習モードがオフされている間に実行される。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of torque current command generation processing executed in the torque
ステップ６０では、トルク指令生成部６０において、個人認証装置９８による個人認証情報が入力され、現在の建設機械１００の作業者が把握される。
In
ステップ６２では、トルク指令生成部６０において、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果（特性）がマップ記憶部６０ａ内で探索され、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果が存在する場合には、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果をマップ記憶部６０ａから読み出してステップ６４に進み、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果が存在し無い場合には、ステップ６６に進む。
In
ステップ６４では、トルク指令生成部６０において、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果に係る特性が、使用する特性として設定される。例えば、図６に示す例で、今回特定された作業者がＸ１さんであるときは、特性Ｘ１が、使用する特性として設定される。尚、特性の学習態様については、後に詳説する。
In step 64, the torque
ステップ６６では、トルク指令生成部６０において、デフォルト特性Ｘ２（図６参照）が、使用する特性として設定される。
In
ステップ７０では、トルク指令生成部６０において、レバー２６Ａの操作量が入力される。
In
ステップ７２では、トルク指令生成部６０において、上記ステップ６４又は６６で設定した特性を用いて、今回入力されたレバー２６Ａの操作量に応じたトルク電流指令値Ｔ０が算出される。
In step 72, the
ステップ７４では、建設機械１００の作業が終了したか又は作業者が変更したかが判定され、いずれも否定された場合には、ステップ７０からの処理が繰り返される。尚、作業者が変更した場合には、旧作業者に対する図７の処理ルーチンが終了し、新たな作業者に対して図７の処理ルーチンがステップ６０から開始される。
In step 74, it is determined whether the work of the
「学習部６０ｂ」
図８は、学習部６０ｂにおいて実行される学習処理の一例を示すフローチャートである。図８の処理ルーチンは、学習スイッチ９０により起動された学習モードがオン状態である間に実行される。
"Learning
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a learning process executed in the
ここで、学習モードは、前提として、作業者が学習スイッチ９０をオンにすることで起動される。作業者は、典型的には、自身の好みや癖に適合した操作特性を建設機械１００に学習させたい場合や、学習結果をリセットして再学習させたい場合に、学習スイッチ９０をオンにする。学習モードがオンされると、その旨が表示装置９２を介して作業者に通知される。例えば表示装置９２がランプである場合、学習モードがオンされると、ランプが例えば緑色に点灯し、学習モード中、緑色の点灯状態が維持される。
Here, the learning mode is activated when the operator turns on the learning switch 90 as a premise. Typically, the operator turns on the learning switch 90 when he wants the
作業者は、学習モードをオンにしてから、レバー２６Ａを、所望の応答性が実現されるように操作速度を調整しながら複数回操作する。学習モードオン中に、所望の応答性が実現されるような操作速度を調整しながらレバー２６Ａを複数回操作すべきことは、ユーザに周知される。尚、この学習モードがオン状態にあるとき、学習部６０ｂ以外の構成要素は、作業者のレバー２６Ａの操作に応じて通常通り動作する。但し、学習モードがオン状態にあるとき、トルク指令生成部６０においては、後述の如く学習部６０ｂにより変更される最新の特性を利用して、トルク電流指令が生成される。
After turning on the learning mode, the operator operates the lever 26A a plurality of times while adjusting the operation speed so that a desired responsiveness is realized. It is well known to the user that the lever 26A should be operated a plurality of times while adjusting the operation speed so that the desired responsiveness is realized while the learning mode is on. When this learning mode is in the on state, the constituent elements other than the
ステップ８０では、学習部６０ｂにおいて、個人認証装置９８による個人認証情報が入力され、現在の建設機械１００の作業者が把握される。
In
ステップ８２では、学習部６０ｂにおいて、レバー２６Ａが操作されたか否かが判定される。レバー２６Ａが操作された場合には、ステップ８４に進む。
In
ステップ８４では、学習部６０ｂにおいて、レバー２６Ａの操作速度Ｖ(％／ｓ)が算出され、算出結果が蓄積される。レバー２６Ａの操作速度Ｖ(％／ｓ)は、例えばレバー２６Ａの操作量の前回値ｘ（ｉ−１）と、レバー２６Ａの操作量の今回値ｘ（ｉ）を用いて、次式により算出されてもよい。
Ｖ＝（ｘ（ｉ）−ｘ（ｉ−１））／ΔＴ
ここで、ΔＴは、レバー２６Ａの操作量の入力周期（サンプリング周期）に対応する。但し、フィルタや重み付け演算を用いてノイズの影響を低減する態様で、レバー２６Ａの操作速度Ｖを演算してもよい。また、レバー２６Ａの操作速度としては、レバー２６Ａの操作開始直後の操作量が増加していく際の増加速度が算出されてよく、この場合、操作開始時点から所定の短い時間経過するまでの（操作量が増加する過程での）各周期で演算されるレバー２６Ａの操作速度Ｖの平均値として求められてもよい。これは、本実施の形態では、上部旋回体３をある角度まで旋回させる際のレバー２６Ａの操作の応答性を問題とし、上部旋回体３の旋回を停止させるときのレバー２６Ａの操作（中立に戻す操作）の応答性を問題としていないためである。
In step 84, the
V = (x (i) −x (i−1)) / ΔT
Here, ΔT corresponds to the input period (sampling period) of the operation amount of the lever 26A. However, the operation speed V of the lever 26A may be calculated in a manner that reduces the influence of noise using a filter or weighting calculation. Further, as the operation speed of the lever 26A, an increase speed when the operation amount immediately after the start of the operation of the lever 26A may be calculated. In this case, a predetermined short time elapses from the operation start time ( It may be obtained as an average value of the operation speed V of the lever 26A calculated in each cycle (in the process of increasing the operation amount). In this embodiment, the problem is the responsiveness of the operation of the lever 26A when the
ステップ８６では、学習部６０ｂにおいて、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが、所定の推奨速度に対応するか否かが判定される。ここで、推奨速度とは、レバー２６Ａの操作速度として推奨される速度（固定値）であり、多数の作業者の平均的な操作速度の取りうる範囲の中心値Ｖａｖｅ（平均値）に対応するように決定されてよい。尚、推奨速度は、ある一点の速度（例えば、上記平均値Ｖａｖｅそのもの）である必要はなく、ある範囲内の速度であってよく、例えば、上記平均値Ｖａｖｅを中心とした±１０(％／ｓ)の範囲内の速度であってよい。算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが、所定の推奨速度に対応する場合には、ステップ８８に進み、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが、所定の推奨速度に対応しない場合には、ステップ９０に進む。
In
ステップ８８では、学習部６０ｂにおいて、特性の応答性を決めるゲインＧが現在値に維持されると共に、カウンタが１だけインクリメントされる。このとき、トルク指令生成部６０においては、前回操作時と同一の特性に基づいて、今回入力されたレバー２６Ａの操作量に応じたトルク電流指令値Ｔ０が算出される。尚、ゲインＧの初期値は、デフォルト特性Ｘ２に対応したデフォルト値である。
In
ステップ９０では、学習部６０ｂにおいて、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが推奨速度よりも大きいか否かが判定される（尚、推奨速度が範囲で規定されている場合にはその上限値を上回るか否かが判定される）。算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが推奨速度よりも大きい場合には、ステップ９２に進み、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが推奨速度よりも小さい（推奨速度が範囲で規定されている場合にはその下限値を下回った）場合には、ステップ９４に進む。
In step 90, the
ステップ９２では、学習部６０ｂにおいて、特性の応答性を決めるゲインＧが現在値から所定量（１段階に相当する量）だけ増加されると共に、カウンタが初期値（ゼロ）にリセットされる。これにより、応答性が一段階高まり、図６の特性Ｘ１に近づく方向に特性が変化（補正）される。このとき、トルク指令生成部６０においては、当該変化後の特性に基づいて、今回入力されたレバー２６Ａの操作量に応じたトルク電流指令値Ｔ０が算出される。尚、ゲインＧの現在値が既に上限値である場合には、ゲインＧの現在値が維持される。また、このようなゲインＧが上限値である状況下で、レバー２６Ａの各回の操作でステップ９２の処理が連続的に実行される場合には、例外的にステップ９６をスキップしてステップ９８に進むこととしてもよい。
In
ステップ９４では、学習部６０ｂにおいて、特性の応答性を決めるゲインＧが現在値から所定量（１段階に相当する量）だけ減少されると共に、カウンタが初期値（ゼロ）にリセットされる。これにより、応答性が一段階低まり、図６の特性Ｘ３に近づく方向に特性が変化（補正）される。このとき、トルク指令生成部６０においては、当該変化後の特性に基づいて、今回入力されたレバー２６Ａの操作量に応じたトルク電流指令値Ｔ０が算出される。尚、ゲインＧの現在値が既に下限値である場合には、ゲインＧの現在値が維持される。また、このようなゲインＧが下限値である状況下で、レバー２６Ａの各回の操作でステップ９４の処理が連続的に実行される場合には、例外的にステップ９６をスキップしてステップ９８に進むこととしてもよい。
In step 94, in the
尚、上記ステップ９２及び９４のゲインの変更処理は、レバー２６Ａの１回操作に対して１回だけ実行されてよい。即ち、レバー２６Ａの１回操作中に動的に複数回ゲインを変えるのではなく、レバー２６Ａの１回操作中に一回だけ（好ましくは開始直後）に変更する。
The gain changing process in
ステップ９６では、学習部６０ｂにおいて、カウンタが所定値以上となったか否かが判定される。所定値は、安定的に推奨速度でレバー２６Ａの操作が行われている状況を検出するための閾値であり、例えば３から１０の間の値であってよい。カウンタが所定値以上となった場合には、ステップ９８に進み、カウンタが所定値未満である場合には、ステップ８２からの処理を繰り返す。
In step 96, the
ステップ９８では、学習部６０ｂにより、現在の特性が、最終的な学習結果として、上記ステップ９０で把握された作業者に対応付けてマップ記憶部６０ａに記憶される。尚、このようにして学習結果がマップ記憶部６０ａに記憶されると、学習モードは自動的にオフとなり、例えば表示装置９２の緑色の点灯が消灯する。
In
このようにして学習部６０ｂにより作業者に対応した特性が学習されると、以後、図７を参照して上述したように、学習された特性に基づいて、レバー２６Ａの操作量に応じたトルク電流指令値Ｔ０が算出される。従って、学習された特性が作業者毎に異なる場合には、トルク電流指令値Ｔ０が作業者毎に変化し、レバー２６Ａの操作量に応じた旋回用電動機２１の出力特性が作業者毎に変化することになる。
When the characteristics corresponding to the worker are learned by the
図８に示す学習処理によれば、学習開始時の最初の操作時に推奨速度で操作したときは、デフォルト特性Ｘ２が実現されるので、デフォルト特性Ｘ２では応答性が悪いと感じる作業者は、次の操作時に、レバー２６Ａの操作速度を推奨速度よりも速めることになる。従って、この次の操作では、デフォルト特性Ｘ２に比べて応答性が一段階高まるが、この一段階高まった応答性でも足りないと感じる作業者は、次の操作で、推奨速度よりも依然として速い操作速度でレバー２６Ａを操作することになる。この次の操作で、応答性が更に一段階高まる。このようにして、現在の応答性が低いと感じる作業者は、次の操作時に、推奨速度よりも速い操作速度でレバー２６Ａを操作することから、応答性が徐々に増加していく。逆に、現在の応答性が高いと感じる作業者は、次の操作時に、レバー２６Ａの操作速度を推奨速度よりも遅くすることから、応答性が徐々に減少していく。このようにして、作業者の操作速度は、作業者の感覚にあった応答性が実現された段階で、推奨速度に落ち着くことになる。これにより、図８に示す学習処理によれば、作業者のレバー２６Ａの操作速度を推奨速度へと矯正しつつ、推奨速度の操作速度で作業者の感覚に合った応答性を実現することができる。 According to the learning process shown in FIG. 8, since the default characteristic X2 is realized when operating at the recommended speed during the first operation at the start of learning, an operator who feels that the default characteristic X2 has poor responsiveness is During the operation, the operation speed of the lever 26A is made faster than the recommended speed. Therefore, in the next operation, the responsiveness is increased by one step compared to the default characteristic X2, but an operator who feels that the responsiveness increased by one step is insufficient is an operation that is still faster than the recommended speed in the next operation. The lever 26A is operated at a speed. In the next operation, the responsiveness is further increased by one step. Thus, the worker who feels that the current responsiveness is low operates the lever 26A at an operation speed faster than the recommended speed during the next operation, and thus the responsiveness gradually increases. Conversely, the worker who feels that the current responsiveness is high makes the operating speed of the lever 26A slower than the recommended speed during the next operation, and thus the responsiveness gradually decreases. In this way, the operator's operation speed settles to the recommended speed when the responsiveness that matches the operator's sense is realized. As a result, according to the learning process shown in FIG. 8, it is possible to realize responsiveness that matches the operator's feeling at the recommended operation speed while correcting the operation speed of the operator's lever 26A to the recommended speed. it can.
尚、図８に示す例では、カウンタが所定値以上となったとなった場合に学習モードが自動的にオフされているが、所定時間経過後に自動的にオフされることとしてもよいし、ユーザからの指示に応じてオフされることとしてもよい。いずれの場合も、学習モードがオフされた時点の特性が、最終的な学習結果として、上記ステップ９０で把握された作業者に対応付けてマップ記憶部６０ａに記憶されることとしてよい。
In the example shown in FIG. 8, the learning mode is automatically turned off when the counter reaches a predetermined value or more. However, the learning mode may be automatically turned off after a predetermined time elapses. It may be turned off in response to an instruction from. In either case, the characteristics at the time when the learning mode is turned off may be stored in the
作業者は、表示装置９２の緑色の点灯が消灯すると、学習が終了したことを把握し、その後、レバー２６Ａを操作して、学習後の操作特性が自己の好みや癖に適合するかを判断してよく、適合する場合は、そのまま作業を継続し、適合しない場合には、再度学習スイッチ９０をオンにして（学習結果をリセットして）、再学習させてもよい。
When the green lighting of the
「補正用トルク指令生成部６１」
補正用トルク指令生成部６１は、レバー２６Ａの操作量に応じて、図９（ａ）に示す補正用トルク電流指令を生成する。図９（ａ）において、横軸のレバー２６Ａの操作量ｘ（％）、旋回用電動機２１の回転速度ｙ（％）に対して、補正用トルク電流指令値をＴｆ（ｘ、ｙ）（％）で示す。
“Correction torque command generator 61”
The correction torque command generator 61 generates a correction torque current command shown in FIG. 9A in accordance with the operation amount of the lever 26A. In FIG. 9A, the correction torque current command value is Tf (x, y) (%) with respect to the operation amount x (%) of the lever 26A on the horizontal axis and the rotational speed y (%) of the turning
図９（ａ）には代表的な特性として、回転速度ｙが０％速度、１０％速度、２０％速度、４０％速度、６０％速度、８０％速度、及び１００％速度の場合における操作量ｘの変化に対する補正用トルク電流指令値Ｔｆ（ｘ、ｙ）の特性を示す。 In FIG. 9 (a), as representative characteristics, the operation amount when the rotational speed y is 0% speed, 10% speed, 20% speed, 40% speed, 60% speed, 80% speed, and 100% speed. The characteristic of the correction torque current command value Tf (x, y) with respect to the change of x is shown.
１０％速度、２０％速度、４０％速度、６０％速度、８０％速度、及び１００％速度の場合の補正用トルク電流指令値Ｔｆ（ｘ、ｙ）は、レバー２６Ａの操作量ｘの増大に応じて徐々に減少し、操作量ｘが約９０％に達したところで略一定の値となる特性を有する。また、この補正用トルク電流指令値Ｔｆ（ｘ、ｙ）は、回転速度ｙの増大に応じて増大する特性を有する。 The correction torque current command value Tf (x, y) for the 10% speed, 20% speed, 40% speed, 60% speed, 80% speed, and 100% speed increases the operation amount x of the lever 26A. Accordingly, the characteristic gradually decreases, and when the manipulated variable x reaches about 90%, it has a characteristic that becomes a substantially constant value. Further, the correction torque current command value Tf (x, y) has a characteristic of increasing as the rotational speed y increases.
また、回転速度ｙが０％速度の場合の補正用トルク電流指令値Ｔｆ（ｘ、ｙ）は、操作量ｘが０％から２０％の間では存在せず、操作量が２０％以上から１００％の間で０％に設定される。このような特性をとるのは、回転速度ｙが０％速度の場合は補正が必要ないため、補正用トルク電流指令値Ｔｆ（ｘ、ｙ）は０％でよく、また、回転速度ｙが０％速度の場合は操作量ｘが０％から２０％未満では、零速度指令に基づく駆動制御が行われるか、又は、メカニカルブレーキ２３によって旋回用電動機２１の回転軸２１Ａが停止されるため、補正用トルク電流指令値Ｔｆ（ｘ、ｙ）が必要ないからである。
Further, the correction torque current command value Tf (x, y) when the rotational speed y is 0% does not exist when the manipulated variable x is between 0% and 20%, and the manipulated variable is between 20% and 100%. % Is set to 0%. The reason why such a characteristic is taken is that no correction is required when the rotational speed y is 0%, so the correction torque current command value Tf (x, y) may be 0%, and the rotational speed y is 0. In the case of the% speed, if the manipulated variable x is from 0% to less than 20%, the drive control based on the zero speed command is performed, or the
なお、実際には、補正用トルク指令生成部６１により、これらの代表的な特性を補間するように操作量ｘ及び回転速度ｙに応じて補正用トルク電流指令値Ｔｆ（ｘ、ｙ）が生成される。 Actually, the correction torque command generation unit 61 generates a correction torque current command value Tf (x, y) according to the operation amount x and the rotation speed y so as to interpolate these representative characteristics. Is done.
このような補正用トルク電流指令を用いるのは、図６に示すトルク電流指令だけで旋回用電動機２１の駆動制御を行うと、レバー２６Ａの操作量の増大に応じて駆動トルクが増大することにより、従来のような速度指令による駆動制御を行う場合よりも操作性は良好になるが、旋回用電動機２１の回転速度が上昇し続けるため、回転速度に応じてトルク電流指令を補正することにより、トルク指令に基づく駆動制御において回転速度の制御を行いやすくするためである。
Such a correction torque current command is used because when the drive control of the turning
ここで、この特性は、横軸及び縦軸共に絶対値で表してあるが、左旋回を表す場合の補正用トルク電流指令値は負の値となる。 Here, this characteristic is expressed as an absolute value on both the horizontal axis and the vertical axis, but the correction torque current command value in the case of representing a left turn is a negative value.
また、補正用トルク電流指令値Ｔｆ（ｘ、ｙ）は、最大値を１００％とした百分率で示す。なお、この最大値は、トルク電流指令値Ｔ０（％）の最大値と同一の値である。 The correction torque current command value Tf (x, y) is expressed as a percentage with the maximum value being 100%. This maximum value is the same value as the maximum value of the torque current command value T0 (%).
「減算器５１の出力」
図９（ｂ）は、減算器５１から出力されるトルク電流指令値Ｔｃｍｄを示す特性図である。減算器５１の出力は、図６に示すトルク電流指令から図９（ａ）に示す補正用トルク電流指令を減じて得る特性であり、次式で与えられる。
"Output of
FIG. 9B is a characteristic diagram showing the torque current command value Tcmd output from the
Ｔｃｍｄ＝Ｔ０−Ｔｆ（ｘ、ｙ）（％）
図９（ｂ）に示すように、操作量ｘが０％から２０％未満では、回転速度ｙが０％速度の場合のトルク電流指令値Ｔｃｍｄは存在しない。これは、操作量ｘが０％から２０％未満では、零速度指令に基づく駆動制御が行われるか、又は、メカニカルブレーキ２３によって旋回用電動機２１の回転軸２１Ａが停止されるためである。
Tcmd = T0−Tf (x, y) (%)
As shown in FIG. 9B, when the manipulated variable x is from 0% to less than 20%, there is no torque current command value Tcmd when the rotational speed y is 0%. This is because when the operation amount x is from 0% to less than 20%, drive control based on the zero speed command is performed, or the
操作量が±２０％以内では、回転速度ｙが０％速度の場合のトルク電流指令値Ｔｃｍｄは０％に設定される。これは、旋回用電動機２１が停止しているときは、その状態を保持するために駆動トルクを発生させる必要がないからである。
When the operation amount is within ± 20%, the torque current command value Tcmd when the rotational speed y is 0% is set to 0%. This is because when the turning
また、操作量ｘが０％のときに、回転速度ｙが１００％速度の場合は、トルク電流指令値Ｔｃｍｄは"−１００％"に設定される。これは、操作量ｘが０％で旋回用電動機２１が正転方向に最高回転速度で駆動されている場合は、旋回用電動機２１に逆転方向の最大トルクを発生させる必要があるため、トルク電流指令値Ｔｃｍｄが"−１００％"に設定されている状態を表す。
Further, when the operation amount x is 0% and the rotational speed y is 100%, the torque current command value Tcmd is set to “−100%”. This is because when the manipulated variable x is 0% and the turning
なお、操作量ｘが０％のときにトルク電流指令値Ｔｃｍｄが"−１００％"に設定されるのは、回転速度ｙが１０％速度以上の場合である。 The torque current command value Tcmd is set to “−100%” when the operation amount x is 0% when the rotational speed y is 10% or more.
また、操作量ｘが０％から２０％まで増大する間に、回転速度ｙが１０％速度及び２０％速度の場合は、トルク電流指令値Ｔｃｍｄの値が絶対値で急激に低減され、旋回用電動機２１の逆転方向の駆動トルクが小さくされる。これは、回転速度ｙが比較的低い場合は、減速させるための駆動トルクは比較的小さくて足りるからである。
Further, when the rotational speed y is 10% and 20% while the manipulated variable x increases from 0% to 20%, the value of the torque current command value Tcmd is drastically reduced to an absolute value for turning. The driving torque in the reverse direction of the
一方、操作量ｘが０％から２０％まで増大する間に、回転速度ｙが４０％速度、６０％速度、８０％速度、及び１００％速度の場合は、トルク電流指令値Ｔｃｍｄの値は絶対値で徐々に低減され、旋回用電動機２１の逆転方向の駆動トルクは大きい状態にされる。これは、回転速度ｙが比較的高い場合は、減速させるために大きな駆動トルクが必要だからである。
On the other hand, when the rotational speed y is 40%, 60%, 80%, and 100% while the manipulated variable x increases from 0% to 20%, the value of the torque current command value Tcmd is absolute. The driving torque in the reverse direction of the turning
また、操作量ｘが２０％から８０％まで増大する間に、回転速度ｙが０％速度の場合は、トルク電流指令値Ｔｃｍｄは徐々に増大される。これは、操作量ｘが増大しているのに回転速度ｙが上昇しないため、さらに駆動トルクを増大させる必要があるからである。 When the rotational speed y is 0% while the manipulated variable x increases from 20% to 80%, the torque current command value Tcmd is gradually increased. This is because the rotational speed y does not increase even though the manipulated variable x is increased, and therefore it is necessary to further increase the drive torque.
また、操作量ｘが２０％から８０％まで増大する間に、回転速度ｙが１０％速度及び２０％速度の場合は、始めはトルク電流指令値Ｔｃｍｄの値は徐々に低減され、操作量ｘが３０％〜４０％の辺りでトルク電流指令値Ｔｃｍｄの値は０％となり、操作量ｘが４０％から８０％まで増大する間は、回転速度ｙが０％速度の場合に近い増加度合いでトルク電流指令値Ｔｃｍｄが徐々に増大される。これは、操作量ｘを増大しても回転速度ｙが比較的低い場合は、加速させるために大きな駆動トルクが必要になるからである。 Further, when the rotational speed y is 10% and 20% while the manipulated variable x increases from 20% to 80%, the value of the torque current command value Tcmd is gradually reduced at first, and the manipulated variable x Is about 30% to 40%, the value of the torque current command value Tcmd becomes 0%, and while the manipulated variable x increases from 40% to 80%, the rotational speed y is at an increasing degree close to that at 0% speed. The torque current command value Tcmd is gradually increased. This is because if the rotational speed y is relatively low even if the operation amount x is increased, a large driving torque is required for acceleration.
また、操作量ｘが２０％から８０％まで増大する間に、回転速度ｙが４０％速度、６０％速度、８０％速度、及び１００％速度の場合は、始めはトルク電流指令値Ｔｃｍｄの値は徐々に低減され、操作量ｘが５０％〜７０％の辺りでトルク電流指令値Ｔｃｍｄの値は０％となり、さらに操作量ｘが８０％まで増大する間は、次第に傾きが増大されてトルク電流指令値Ｔｃｍｄの値が正の値で増大される。これは、回転速度が比較的高い場合は、減速にも加速にも比較的小さい駆動トルクで足りるからである。 If the rotational speed y is 40%, 60%, 80%, or 100% while the manipulated variable x increases from 20% to 80%, the value of the torque current command value Tcmd is initially set. Is gradually reduced, the value of the torque current command value Tcmd is 0% when the operation amount x is around 50% to 70%, and while the operation amount x increases to 80%, the gradient gradually increases and the torque increases. The value of the current command value Tcmd is increased by a positive value. This is because when the rotational speed is relatively high, a relatively small driving torque is sufficient for both deceleration and acceleration.
また、操作量ｘが８０％から１００％まで増大する間に、回転速度ｙが０％速度、１０％速度、及び２０％速度の場合は、トルク電流指令値Ｔｃｍｄは１００％に制限される。これは、操作量ｘが８０％以上と大きい領域にも関わらず、回転速度が零又は比較的低いときは、速度を維持又は加速するために大きな駆動トルクが必要となるからである。 When the rotational speed y is 0% speed, 10% speed, and 20% speed while the operation amount x increases from 80% to 100%, the torque current command value Tcmd is limited to 100%. This is because a large driving torque is required to maintain or accelerate the speed when the rotational speed is zero or relatively low, even though the manipulated variable x is as large as 80% or more.
また、操作量ｘが８０％から１００％まで増大する間に、回転速度ｙが４０％速度、６０％速度、８０％速度、及び１００％速度の場合は、トルク電流指令値Ｔｃｍｄは約７５％から約１０％の間に段階的に制限される。これは、操作量ｘが８０％以上と大きい領域にも関わらず、回転速度が比較的高いときは、速度を維持又は加速するために比較的小さな駆動トルクで足りるからである。 When the rotation speed y is 40%, 60%, 80%, and 100% while the operation amount x increases from 80% to 100%, the torque current command value Tcmd is about 75%. To about 10% in stages. This is because, in spite of a region where the manipulated variable x is as large as 80% or more, when the rotational speed is relatively high, a relatively small driving torque is sufficient to maintain or accelerate the speed.
なお、図９（ｂ）には代表的な特性として、回転速度ｙが０％速度、１０％速度、２０％速度、４０％速度、６０％速度、８０％速度、及び１００％速度の場合における操作量ｘの変化に対するトルク電流指令値Ｔｃｍｄの特性を示すが、実際には、これらの代表的な特性を補間するように操作量ｘ及び回転速度ｙに応じてトルク電流指令値Ｔｃｍｄが生成される。特に、実際には旋回用電動機２１の加速と減速に合わせて回転速度ｙは変化するため、トルク電流指令値Ｔｃｍｄは、ここに示す代表的な特性を横断するようにして生成される。
FIG. 9B shows typical characteristics when the rotational speed y is 0% speed, 10% speed, 20% speed, 40% speed, 60% speed, 80% speed, and 100% speed. The characteristics of the torque current command value Tcmd with respect to changes in the operation amount x are shown. In practice, the torque current command value Tcmd is generated according to the operation amount x and the rotational speed y so as to interpolate these typical characteristics. The In particular, since the rotational speed y actually changes in accordance with the acceleration and deceleration of the turning
「速度指令生成部８０」
速度指令生成部８０は、図３に示すように、切替スイッチ部８１、減算器８２、及びＰＩ制御部８３を含み、正転側の最高回転速度、逆転側の最高回転速度、又は零速度に制御するための速度指令を生成する。
"
As shown in FIG. 3, the speed
切替スイッチ部８１は、入力端子ａ、ｂ、及びｃを含む。入力端子ａには正転側最高速度指令が入力される。この正転側最高速度指令は、旋回用電動機２１の回転速度を正転側の最高速度に制御するための速度指令である。入力端子ｂには零速度指令が入力される。この零速度指令は、旋回用電動機２１の回転速度を零に制御するための速度指令である。入力端子ｃには逆転側最高速度指令が入力される。この逆転側最高速度指令は、旋回用電動機２１の回転速度を逆転側の最高速度に制御するための速度指令である。
The changeover switch unit 81 includes input terminals a, b, and c. The forward terminal maximum speed command is input to the input terminal a. This forward rotation-side maximum speed command is a speed command for controlling the rotation speed of the turning
この切替スイッチ部８１は、主制御部７０によって切り替えられる。主制御部７０は、旋回用電動機２１の回転速度が正転側の最高値になると、切替スイッチ部８１を入力端子ａに切り替える。また、旋回用電動機２１の回転速度が±１０％速度未満になると、主制御部７０は、切替スイッチ部８１を入力端子ｂに切り替える。旋回用電動機２１の回転速度が逆転側の最高値になると、主制御部７０は、切替スイッチ部８１を入力端子ｃに切り替える。
The changeover switch unit 81 is switched by the
また、主制御部７０は、上述のように切替スイッチ部８１の切替を行う場合は、切替スイッチ部５２を入力端子ｂに切り替える。これにより、旋回用電動機２１は、減算器５１から出力されるトルク電流指令値Ｔｃｍｄに基づく駆動制御から、速度指令生成部８０から出力される正転側最高速度指令値に基づく駆動制御に切り替えられる。
Moreover, the
なお、切替スイッチ部８１の入力端子ａ、ｂ、及びｃに入力される正転側の最高回転速度、逆転側の最高回転速度、又は零速度に制御するための速度指令を表すデータは、コントローラ３０の内部メモリに格納されており、速度指令生成部８０によって読み出される。
Note that data representing a speed command for controlling the maximum rotation speed on the forward rotation side, the maximum rotation speed on the reverse rotation side, or zero speed input to the input terminals a, b, and c of the changeover switch unit 81 is a controller. 30, and is read by the
減算器８２は、切替スイッチ部８１から入力される速度指令の値(rad/s)から、旋回動作検出部５８によって検出される旋回用電動機２１の回転速度(rad/s)を減算して偏差を出力する。この偏差は、後述するＰＩ制御部８３に入力される。
The
ＰＩ制御部８３は、減算器８２から入力される偏差に基づき、この偏差を小さくするようにＰＩ制御を行い、ＰＩ制御によって生成されるトルク電流指令を切替スイッチ部５２の入力端子ｂに入力する。
Based on the deviation input from the
「旋回動作時の駆動制御」
図１０は、本実施の形態の旋回用駆動制御装置による旋回動作時の駆動制御の処理手順を示す図である。この処理は、本実施の形態の建設機械の運転中に、主制御部７０によって繰り返し実行される処理である。
"Drive control during turning operation"
FIG. 10 is a diagram showing a processing procedure of drive control during a turning operation by the turning drive control device of the present embodiment. This process is a process repeatedly executed by the
主制御部７０は、レバー２６Ａの操作量が不感帯領域にあるか否かを判定する（ステップＳ１）。
The
主制御部７０は、レバー２６Ａの操作量が不感帯領域にはないと判定した場合は、レバー２６Ａの操作量が零速度指令領域にあるか否かを判定する（ステップＳ２）。
When determining that the operation amount of the lever 26A is not in the dead zone region, the
主制御部７０は、レバー２６Ａの操作量が零速度指令領域にはないと判定した場合は、旋回用電動機２１の回転速度が正転側の最高速度より高いか否かを判定する（ステップＳ３）。
When the
主制御部７０は、回転速度が正転側の最高速度以下であると判定した場合は、旋回用電動機２１の回転速度が絶対値で逆転側の最高速度の絶対値を超えているか否かを判定する（ステップＳ４）。
If the
主制御部７０は、回転速度が絶対値で逆転側の最高速度の絶対値以下であると判定した場合は、切替スイッチ部５２を入力端子ａに切り替える（ステップＳ５）。これにより、トルク指令生成部６０及び補正用トルク指令生成部６１によって生成されるトルク電流指令値及び補正用トルク電流指令値に基づいて旋回用電動機２１の駆動制御が行われる。このとき、トルク指令生成部６０によって生成されるトルク電流指令値は、上述の図７を参照して説明した態様で生成される。
When the
ステップＳ５の処理が実行される場合とは、レバー２６Ａの操作量が右方向旋回駆動領域又は左方向旋回駆動領域にあり、かつ、回転速度が正転側及び逆転側の最高回転速度を絶対値で超えていない状態である。このような状態には、旋回用電動機２１を加速又は減速させることによって上部旋回体３を旋回させる状況のうちの殆どの場合が含まれる。このため、本実施の形態の駆動制御装置４０によれば、トルク指令に基づいて旋回用電動機２１の駆動制御を行うことができ、速度指令に基づいて旋回用電動機２１の駆動制御を行う場合に比べて操作性が向上する。
In the case where the process of step S5 is executed, the operation amount of the lever 26A is in the right direction turning drive region or the left direction turning drive region, and the rotation speed is the absolute value of the maximum rotation speed on the forward rotation side and the reverse rotation side. It is in a state that does not exceed. Such a state includes almost all cases in which the upper-
主制御部７０は、ステップＳ１において不感帯領域内であると判定した場合は、旋回用電動機２１の回転速度が零（０％速度）であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
If the
主制御部７０は、回転速度が零ではないと判定した場合は、旋回用電動機２１の回転速度が絶対値で１０％速度未満であるか否かを判定する（ステップＳ７）。
If the
主制御部７０は、回転速度が絶対値で１０％速度以上であると判定した場合は、切替スイッチ部５２を入力端子ａに切り替える（ステップＳ８）。これにより、トルク指令生成部６０及び補正用トルク指令生成部６１によって生成されるトルク電流指令値及び補正用トルク電流指令値に基づいて旋回用電動機２１の駆動制御が行われる。
When the
ステップＳ８が実行される場合とは、レバー２６Ａの操作量が不感帯領域にあり、かつ、回転速度が絶対値で１０％速度以上である状態である。この状態は、回転速度が１０％速度以上であるときに、旋回用電動機２１を停止させようとして減速トルクを発生させる場合に相当する。このため、本実施の形態の駆動制御装置４０によれば、トルク指令によって旋回用電動機２１を減速させることができ、速度指令に基づいて旋回用電動機２１の駆動制御を行う場合に比べて操作性が向上する。
The case where step S8 is executed is a state where the operation amount of the lever 26A is in the dead zone and the rotational speed is 10% or more in absolute value. This state corresponds to a case where deceleration torque is generated to stop the turning
なお、主制御部７０は、ステップＳ６において回転速度が零（０％速度）であると判定した場合は、手順をステップＳ１にリターンする。これは、レバー２６Ａの操作量が不感帯領域にあって、旋回用電動機２１が停止している状態に相当する。このような場合は、駆動制御を行う必要がないため、手順がステップＳ１にリターンされる。
If the
また、主制御部７０は、ステップＳ７において回転速度が絶対値で１０％速度未満であると判定した場合は、切替スイッチ部８１を入力端子ｂに切り替え（ステップＳ９）、さらに、切替スイッチ部５２を入力端子ｂに切り替える（ステップＳ１０）。
When the
このようにステップＳ９及びＳ１０が実行される場合とは、レバー２６Ａの操作量が不感帯領域にあり、かつ、回転速度が絶対値で１０％速度未満の状態である。このような状態は、旋回用電動機２１を停止させようとしてレバー２６Ａの操作量の操作量を減じているが、零速度指令領域内で回転速度が零（０％速度）になりきらなかった場合に相当する。このような場合は、切替スイッチ部８１の入力端子ｂから入力される零速度指令を用いて旋回用電動機２１を駆動制御する。
The case where steps S9 and S10 are executed in this way is a state where the operation amount of the lever 26A is in the dead zone and the rotational speed is an absolute value of less than 10% speed. In such a state, the amount of operation of the lever 26A is reduced in an attempt to stop the turning
また、主制御部７０は、ステップＳ２においてレバー２６Ａの操作量が零速度指令領域にあると判定した場合は、手順をステップ７に進行させ、旋回用電動機２１の回転速度が絶対値で１０％速度未満であるか否かを判定する（ステップＳ７）。
If the
主制御部７０は、回転速度が絶対値で１０％速度以上であると判定した場合は、切替スイッチ部５２を入力端子ａに切り替える（ステップＳ８）。これにより、トルク指令生成部６０及び補正用トルク指令生成部６１によって生成されるトルク電流指令値及び補正用トルク電流指令値に基づいて旋回用電動機２１の駆動制御が行われる。
When the
ステップＳ８が実行される場合とは、レバー２６Ａの操作量が零速度指令領域にあり、かつ、回転速度が絶対値で１０％速度以上である状態である。この状態は、回転速度が１０％速度以上であるときに、旋回用電動機２１を停止させようとして減速トルクを発生させる場合に相当する。このため、本実施の形態の駆動制御装置４０によれば、トルク指令によって旋回用電動機２１を減速させることができ、速度指令に基づいて旋回用電動機２１の駆動制御を行う場合に比べて操作性が向上する。
The case where step S8 is executed is a state where the operation amount of the lever 26A is in the zero speed command region and the rotational speed is 10% or more in absolute value. This state corresponds to a case where deceleration torque is generated to stop the turning
なお、主制御部７０は、ステップＳ７において回転速度が絶対値で１０％速度未満であると判定した場合は、切替スイッチ部８１を入力端子ｂに切り替え（ステップＳ９）、さらに、切替スイッチ部５２を入力端子ｂに切り替える（ステップＳ１０）。
When the
このようにステップＳ２を経由してステップＳ９及びＳ１０が実行される場合とは、レバー２６Ａの操作量が零速度指令領域にあり、かつ、回転速度が絶対値で１０％速度未満の状態である。このような状態は、旋回用電動機２１を停止させようとしてレバー２６Ａの操作量の操作量を減じていて、レバー２６Ａの操作量が零速度指令領域にあり、回転速度が十分に減速されている場合（絶対値で１０％速度未満の場合）に相当する。このような場合は、切替スイッチ部８１の入力端子ｂから入力される零速度指令を用いて旋回用電動機２１を駆動制御する。
In this way, when steps S9 and S10 are executed via step S2, the operation amount of the lever 26A is in the zero speed command region, and the rotational speed is an absolute value that is less than 10% speed. . In such a state, the amount of operation of the lever 26A is reduced so as to stop the turning
また、主制御部７０は、ステップＳ３において、旋回用電動機２１の回転速度が正転側の最高速度より高いと判定した場合は、切替スイッチ部８１を入力端子ａに切り替え（ステップＳ１１）、さらに、切替スイッチ部５２を入力端子ｂに切り替える（ステップＳ１１）。
If the
このようにステップＳ１１及びＳ１２が実行される場合とは、レバー２６Ａの操作量が右方向旋回駆動領域にあり、かつ、回転速度が１００％速度を超えている状態である。このような状態では、旋回用電動機２１の回転数を正転側の最高速度（１００％速度）に制限するために、切替スイッチ部８１の入力端子ａから入力される正転側最高速度指令で旋回用電動機２１の駆動制御を行う。
The case where steps S11 and S12 are executed in this way is a state in which the operation amount of the lever 26A is in the rightward turning drive region and the rotational speed exceeds 100%. In such a state, in order to limit the rotation speed of the turning
また、主制御部７０は、ステップＳ４において、回転速度が絶対値で逆転側の最高速度の絶対値を超えていると判定した場合は、切替スイッチ部８１を入力端子ｃに切り替え（ステップＳ１３）、さらに、切替スイッチ部５２を入力端子ｂに切り替える（ステップＳ１４）。
Further, when the
このようにステップＳ１３及びＳ１４が実行される場合とは、レバー２６Ａの操作量が左方向旋回駆動領域にあり、かつ、回転速度が絶対値で逆転側の最高速度の絶対値を超えている状態である。このような状態では、旋回用電動機２１の回転数を逆転側の最高速度（−１００％速度）に制限するために、切替スイッチ部８１の入力端子ｃから入力される逆転側最高速度指令で旋回用電動機２１の駆動制御を行う。
As described above, when steps S13 and S14 are executed, the operation amount of the lever 26A is in the leftward turning drive region, and the rotation speed is an absolute value and exceeds the absolute value of the maximum reverse speed. It is. In such a state, in order to limit the rotation speed of the turning
主制御部７０は、本実施の形態の建設機械が運転されている間は、以上の処理を繰り返し実行する。
The
以上のように、本実施の形態の駆動制御装置及びこれを含む建設機械によれば、操作手段の操作量に応じたトルク指令に基づいて旋回駆動用の電動発電機の駆動制御を行う際に、学習した特性を用いることで、作業者の好みや癖に適合した操作特性を実現することが可能となる。本実施の形態によれば、特に、推奨速度の操作速度で作業者の好み等に適合した応答性が実現されるように特性の学習が行われるので、作業者の操作速度を推奨速度に矯正することも可能である。このような学習機能は、建設機械１００が一般的に不特定の作業者により操作されるので有用であるが、特に不特定多数の作業者により操作されるレンタル機である場合に特に好適である。
As described above, according to the drive control device of the present embodiment and the construction machine including the drive control device, when performing drive control of the motor generator for turning drive based on the torque command corresponding to the operation amount of the operation means. By using the learned characteristics, it is possible to realize operation characteristics that match the preferences and habits of the operator. According to the present embodiment, characteristics are learned so that responsiveness suitable for the operator's preference etc. is realized at the operation speed of the recommended speed in particular, so the operator's operation speed is corrected to the recommended speed. It is also possible to do. Such a learning function is useful because the
また、本実施の形態の駆動制御装置及びこれを含む建設機械によれば、操作手段の操作量に応じたトルク指令に基づいて旋回駆動用の電動発電機の駆動制御を行う際に、このトルク指令を回転速度に応じて補正することにより、操作量と回転速度に応じて電動発電機の駆動トルクを制御することができるため、従来のように速度指令に基づいて駆動制御を行う場合に比べて、乗り心地と操作性の改善を図ることができる。 Further, according to the drive control device of the present embodiment and the construction machine including the same, when the drive control of the motor generator for turning drive is performed based on the torque command corresponding to the operation amount of the operation means, this torque By correcting the command according to the rotational speed, it is possible to control the driving torque of the motor generator according to the operation amount and the rotational speed. Therefore, compared to the conventional case where the drive control is performed based on the speed command. Thus, ride comfort and operability can be improved.
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く、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。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、上述した実施例では、原則的にトルク指令に基づいて旋回用電動機２１の駆動制御を行い（図１０のステップ５）、ある特定条件下でのみ速度指令に基づいて駆動制御を行っている（図１０のステップ１０，１２，１４）が、常にトルク指令に基づいて旋回用電動機２１の駆動制御を行うこととしてもよい。或いは、トルク指令に代えて、速度指令に基づいて駆動制御を行うことも可能である。この場合、トルク指令の場合と同様の観点から、上述した実施例と同様に、例えば、図１１に示すように、操作手段の操作速度と推奨速度との関係に応じて、異なる特性Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が学習されてよい。図１１に示す例では、レバー２６Ａの操作量の単位増加量あたりの目標回転速度ｙ０（又は速度指令値）の大きさの増加量（応答性）は、特性Ｘ１が一番大きく、特性Ｘ２が中間であり、特性Ｘ３が最も小さい。特性Ｘ２は、デフォルト特性であり、特性Ｘ２は、上述と同様の学習処理により、操作手段の操作速度が推奨速度を上回って速いときは、ゲインが特性Ｘ１の方向に補正され、操作手段の操作速度が推奨速度を下回って遅いときは、特性Ｘ３の方向に補正されてよい。
For example, in the above-described embodiment, the drive control of the turning
また、上述した実施例では、電動機により駆動される機構が、旋回機構であったが、本発明は、電動機により駆動される機構が、他の機構である場合も適用可能である。例えば図１２には、図２に示した下部走行体１用の油圧モータ１Ａ、１Ｂを、バッテリ１９を電源として動作する走行用発電機２０１Ａ，２０１Ｂに置き換えた建設機械２００が示される。この建設機械２００においては、コントローラ３００は、ペダル２６Ｃの操作量に応じて、走行用発電機２０１Ａ，２０１Ｂを制御する際、上述の実施例と同様の態様で、推奨速度を基準としたペダル２６Ｃの操作速度の高低に応じて、走行用発電機２０１Ａ，２０１Ｂの出力特性を可変（学習）すればよい。
In the above-described embodiment, the mechanism driven by the electric motor is the turning mechanism. However, the present invention can also be applied when the mechanism driven by the electric motor is another mechanism. For example, FIG. 12 shows a
また、上述した実施例では、レバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃの操作量は、油圧式に検出されているが、レバー２６Ａ及び２６Ｂとペダル２６Ｃの操作量は、ポテンショメータ等を用いて電気的に検出されてもよいし、光学素子を用いて光学的に検出されてもよいし、ホール素子等を用いて磁気的に検出されてもよいし、検出方法は任意である。 In the above-described embodiment, the operation amounts of the levers 26A and 26B and the pedal 26C are detected hydraulically, but the operation amounts of the levers 26A and 26B and the pedal 26C are electrically detected using a potentiometer or the like. It may be detected optically using an optical element, may be detected magnetically using a Hall element or the like, and the detection method is arbitrary.
また、上述した実施例では、本発明が旋回用電動機２１の駆動制御に適用された場合であったが、本発明は、電動機以外のアクチュエータ（例えば、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、油圧モータ１Ａ及び１Ｂ）の駆動制御にも適用可能である。例えば、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の油圧を、レバー２６Ａ及びレバー２６Ｂの操作量に応じて、コントロールバルブ１７（電磁比例弁）により制御する際、上述の実施例と同様の態様で、推奨速度を基準としたレバー２６Ａ及びレバー２６Ｂの操作速度の高低に応じて、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の出力特性を可変すればよい。
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the drive control of the turning
また、上述した実施例では、補正用トルク電流指令値は、操作手段の操作速度と推奨速度との関係に依存せずに生成されているが、補正用トルク電流指令値は、操作手段の操作速度と推奨速度との関係に依存して学習により生成されてもよい。例えば、補正用トルク電流指令値は、操作手段の操作速度と推奨速度との関係の高低に応じて補正（学習）されてもよく、このとき、補正用トルク電流指令値は、推奨速度に比べて操作手段の操作速度が高くなると補正用トルク電流指令値が小さくなり且つ推奨速度に比べて操作手段の操作速度が低くなると補正用トルク電流指令値が大きくなる態様で、補正（学習）されてもよい。 In the above-described embodiment, the correction torque current command value is generated without depending on the relationship between the operation speed of the operation means and the recommended speed. However, the correction torque current command value is determined by operating the operation means. It may be generated by learning depending on the relationship between the speed and the recommended speed. For example, the correction torque current command value may be corrected (learned) according to the level of the relationship between the operation speed of the operating means and the recommended speed. At this time, the correction torque current command value is compared with the recommended speed. The correction torque current command value decreases as the operation speed of the operation means increases, and the correction torque current command value increases as the operation speed of the operation means decreases compared to the recommended speed. Also good.
また、上述した実施例では、旋回用電動機２１がインバータ２０によってＰＷＭ駆動される交流モータであり、その回転速度を検出するために、レゾルバ２２及び旋回動作検出部５７を用いる形態について説明したが、旋回用電動機２１は直流モータであってもよい。この場合は、インバータ２０、レゾルバ２２及び旋回動作検出部５７が不要となり、回転速度としては直流モータのタコジェネレータで検出される値を用いればよい。
Further, in the above-described embodiment, the turning
また上述した実施例では、トルク電流指令の演算にＰＩ制御を用いる形態について説明したが、これに代えて、ロバスト制御、適応制御、比例制御、積分制御等を用いてもよい。 Further, in the above-described embodiments, the form in which the PI control is used for the calculation of the torque current command has been described, but instead, robust control, adaptive control, proportional control, integral control, or the like may be used.
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 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
１８ インバータ
１９ バッテリ
２０ インバータ
２１ 旋回用電動機
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 油圧ライン
２８ 油圧ライン
２９ 圧力センサ
３０ コントローラ
３１ アシスト駆動制御装置
４０ 駆動制御装置
５０ 駆動指令生成部
５１ 減算器
５２ 切替スイッチ部
５３トルク制限部
５４ 減算器
５５ ＰＩ制御部
５６ 電流変換部
５７ 旋回動作検出部
６０ トルク指令生成部
６０ａ マップ記憶部
６０ｂ 学習部
６１ 補正用トルク指令生成部
７０ 主制御部
８０ 速度指令生成部
８１ 切替スイッチ部
８２ 減算器
８３ ＰＩ制御部
９０ 学習スイッチ
９２ 表示装置
９８ 個人認証装置
１００，２００ 建設機械
２０１Ａ 左走行用発電機
２０１Ｂ 右走行用発電機
DESCRIPTION OF
Claims (9)
建設機械の操作手段の操作速度の推奨速度であって、予め所定された推奨速度を記憶する記憶手段と、
所定の操作特性が実現されるように、前記操作手段に入力される操作量に応じて、前記アクチュエータの出力の目標値を決定する目標値決定手段と、
前記操作手段に入力される操作量の変化速度と、前記記憶手段に記憶された推奨速度との関係に応じて、前記所定の操作特性を変化させる学習手段とを備えることを特徴とする、駆動制御装置。 A drive control device that performs drive control of an actuator of a construction machine,
A storage means for storing a recommended speed that is a predetermined recommended speed of the operation speed of the operating means of the construction machine;
Target value determining means for determining a target value of the output of the actuator in accordance with an operation amount input to the operating means so as to realize a predetermined operation characteristic;
A drive comprising: learning means for changing the predetermined operation characteristic according to a relationship between a change speed of an operation amount input to the operation means and a recommended speed stored in the storage means Control device.
前記学習手段は、学習モードがオンにされている間に機能し、学習モードがオンからオフにされたとき、そのときの前記変化後の操作特性を、学習結果として記憶する、請求項１に記載の駆動制御装置。 A switch to turn on / off the learning mode is connected,
The learning unit functions while the learning mode is turned on, and stores the operation characteristics after the change as a learning result when the learning mode is turned from on to off. The drive control apparatus described.
前記個人認証手段により特定された作業者に対応付けて、前記学習結果を記憶する記憶部を備える、請求項４に記載の駆動制御装置。 Personal authentication means to identify the worker is connected,
The drive control device according to claim 4, further comprising a storage unit that stores the learning result in association with the worker specified by the personal authentication unit.
前記アクチュエータの出力は、前記電動機に印加される電流を制御することにより制御される、請求項１に記載の駆動制御装置。 The actuator is an electric motor that drives at least one of a turning mechanism of an upper turning body of a construction machine and a traveling mechanism of a lower running body of the construction machine,
The drive control device according to claim 1, wherein the output of the actuator is controlled by controlling a current applied to the electric motor.
前記アクチュエータの出力は、前記シリンダとポンプの間に配置される電磁比例弁を制御することにより制御される、請求項１に記載の駆動制御装置。 The actuator is at least one of a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder,
The drive control device according to claim 1, wherein an output of the actuator is controlled by controlling an electromagnetic proportional valve disposed between the cylinder and the pump.
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