JP6847592B2 - Excavator - Google Patents
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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 the swivel mechanism is electrified.
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)。
Conventionally, in a shovel that swivels and drives a swivel body using an electric motor, a technique for urgently stopping the swivel body when a predetermined operation (for example, an operation of a gate lock lever) is performed by an operator who senses an abnormality during the swivel. It has been proposed (for example,
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, the operator can detect an abnormality and perform a predetermined operation such as lowering the gate lock lever, so that the swivel body can be stopped urgently, and the excavator that drives the swivel body with an electric motor. Can increase the safety of.
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 enhance the safety, it is desirable that the abnormality is detected and the fail-safe process corresponding to the abnormality is performed before the operator detects 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。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide higher safety in an excavator that electrically drives a swivel body.
上記目的を達成するため、一実施形態において、
旋回体と、
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、
ショベルが提供される。
In order to achieve the above object, in one embodiment,
With a swivel body
The electric motor that drives the swivel body and
A speed detection unit that detects the rotation speed of the electric motor,
A current detection unit that detects the current of the electric motor, and
An operation amount detection unit that detects the operation amount of the operation lever that operates the swivel body, and
A first control unit that controls the drive of the electric motor based on the detection value of the speed detection unit, the detection value of the current detection unit, and the 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. based on at least one, of the control command value for controlling driving, the detection of abnormality of the operation of the swing body, or a second control unit for performing stop control of the swivel body, Ru provided with,
Excavators are 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 swivel body.
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, modes 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。
[Excavator configuration]
First, the configuration of the excavator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
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, the
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 showing an example of a configuration centered on the drive system of the excavator 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 shown by a double line, the high-pressure hydraulic line is shown by a thick solid line, the pilot line is shown by a broken line, and the electric drive / control system is shown 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。
The
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。
Further, 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 figure, 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。
Further, in the excavator according to the present embodiment, the swivel mechanism 2 is electrified, and a swivel
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 the speed detection unit) is a known detection means for detecting the rotation position (rotation angle), 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。
If the rotation angle and rotation speed of the turning
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。
Further, 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
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。
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。
Further, 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 showing 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 buck-
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 operation and the 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 showing an example of the configuration of the control system (swivel control system) of the upper swivel 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 swivel control unit 301 (an example of the first control unit) has 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。
The pressure sensors 29-1 and 29-2 are used for the left turning operation (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 the second control unit) responds to a gate lock lever signal (an example of information corresponding to the operating 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。
[Processing of monitoring unit]
Next, the 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 showing an example of the first monitoring process 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S104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。
In this way, 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。
Subsequently, FIG. 6 is a flowchart schematically showing another example of the first monitoring process 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 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。 The abnormality flags F1 to F4, which will be described later, are set to "0", which indicates that they are normal, as initial settings.
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, the
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 current 0 or so-called 0-speed control (for example, control that maintains the rotation 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 rotation speed of 0 or a very small rotation speed value corresponding to so-called 0-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, it may be determined whether or not there is an abnormality in each of the pressure sensors 29-1 and 29-2 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 rotation speed of 0 or a very small value (percentage) corresponding to the so-called 0-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, the
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。
The order of determining the presence or absence of an abnormality related to the monitoring target in the process shown in FIG. 6 may be arbitrary. However, the process of determining the presence or absence of an abnormality in the command generation unit 3011 (step S216) needs to be performed after the process of determining the presence or absence of an abnormality in the pressure sensors 29-1 and 29-2 (step S212). Further, in the process shown in FIG. 6, as abnormalities related to the turning operation, the resolver 22 (speed detection value ωs), 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。
In this way, 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。
Subsequently, 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。
With reference 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 swivel body 3 is not swiveling, 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。
In this way, when the gate lock lever signal is turned from ON to OFF, that is, when 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。
Subsequently, FIG. 8 is a flowchart schematically showing another example of the second monitoring process 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, the
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)。 Instead of the process of step S410, the process may shift to the first monitoring process shown in FIG. As a result, the swivel lock control can be started after confirming that the abnormality detected by the operator is actually occurring (that is, the swivel operation of the upper swivel 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 swivel body 3 is not swiveling, in step S412, 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。
In this way, when the gate lock lever signal is turned from ON to OFF, that is, when 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 examples of configuration]
Next, another example of the shovel configuration according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. In this example, unlike the above-mentioned 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 centered on the drive system of the excavator according to the present embodiment. FIG. 10 is a functional block diagram showing 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 shown by a double line, the high-pressure hydraulic line is shown by a thick solid line, the pilot line is shown by a broken line, and the electric drive / control system is shown by a thin solid line. Further, since the appearance (side view) of the excavator 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 swivel 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
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, as abnormalities related to the turning operation, the speed detection value ωs, the current detection value Is, the pressure detection values P1s, P2s, the speed command C, the controller 30 (command generation unit 3011), and the
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。 Since the processing of steps S502 to S518 in this flowchart is the same as the processing of steps S202 to S218 shown in FIG. 5, the description thereof will be omitted.
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, in 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, the
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。
As described above, 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。
Further, 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。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various aspects are within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be transformed / 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
1 Lower traveling
4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7
19
21s current sensor (current detector)
22 Resolver (speed detector)
23
30
302 Monitoring unit (second control unit)
3011
Claims (9)
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。 With a swivel body
The electric motor that drives the swivel body and
A speed detection unit that detects the rotation speed of the electric motor,
A current detection unit that detects the current of the electric motor, and
An operation amount detection unit that detects the operation amount of the operation lever that operates the swivel body, and
A first control unit that controls the drive of the electric motor based on the detection value of the speed detection unit, the detection value of the current detection unit, and the detection value of the operation amount detection unit .
Driving information corresponding to the operation state of the Gate thickens Clever, the detected value of the speed detection unit, the detection value of the current detection unit, the detection value of the operation amount detecting unit, and the electric motor that is generated by the first control unit A second control unit that detects an abnormality related to the operation of the swivel body or controls the stop of the swivel body based on at least one of the control command values for control is provided .
Shi Yoberu.
請求項1に記載のショベル。 In the second control unit, when the information indicates the locked 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, Alternatively, when the control command value is not within the range corresponding to the stopped state of the swivel body, it is determined that there is the abnormality, or the stop control of the swivel body is performed.
The excavator according to claim 1.
請求項2に記載のショベル。 The second control unit detects the speed when the information indicates the locked state of the gate lock lever and the detection value of the speed detection unit is not within the range corresponding to the stopped state of the swivel body. Judge that there is something wrong with the part,
The excavator according to claim 2.
請求項2又は3に記載のショベル。 The second control unit detects the current when the information indicates the locked state of the gate lock lever and the detection value of the current detection unit is not within the range corresponding to the stopped state of the swivel body. Judge that there is something wrong with the part,
The excavator according to claim 2 or 3.
請求項2乃至4の何れか一項に記載のショベル。 The second control unit operates the operation when the information indicates the locked state of the gate lock lever and the detection value of the operation amount detection unit is not within the range corresponding to the stopped state of the swivel body. Judge that there is an abnormality in the amount detector,
The excavator according to any one of claims 2 to 4.
請求項2乃至5の何れか一項に記載のショベル。 In the second control unit, the information indicates a locked state of the gate lock lever, the detection value of the operation amount detection unit is in a range corresponding to the stopped state of the swivel body, and the second control unit is described. If the control command value is not within the range corresponding to the stopped state of the swivel body, it is determined that there is an abnormality in the first control unit.
The excavator according to any one of claims 2 to 5.
請求項1乃至6の何れか一項に記載のショベル。 When the shovel is keyed on, the second control unit includes information corresponding to the operating state of the gate lock lever, 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. And, based on at least one of the control command values, the abnormality related to the operation of the swivel body is detected, or the stop control of the swivel body is performed.
The excavator according to any one of claims 1 to 6.
請求項1乃至7の何れか一項に記載のショベル。 When the information changes from the unlocked state of the gate lock lever to the locked state when the swivel body is swiveled, the second control unit decelerates the electric motor regardless of the operation of the first control unit. Control to make
The excavator according to any one of claims 1 to 7.
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1乃至8の何れか一項に記載のショベル。 A drive device for driving the electric motor is provided.
The first control unit drives and controls the electric motor by outputting the control command value to the drive device.
The second control unit controls the stop of the swivel body by blocking the output of the drive command based on the control command value to the drive device.
The excavator according to any one of claims 1 to 8.
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