建筑机械、混合动力液压挖掘机以及电动发电机的输出转矩控制方法
【专利摘要】一种建筑机械，具有下部行驶体、能够旋转地安装在下部行驶体并由旋转电动发电机(19)驱动的上部旋转体、安装在上部旋转体的工作装置，具有检测上部旋转体的实际旋转速度的旋转速度检测机构(38)；通过对上部旋转体进行旋转操作的旋转操作杆的操作量(21)计算操作杆指令速度的操作杆指令速度计算机构(31)；根据基于计算出的操作杆指令速度的指令速度计算转矩指令值的转矩指令值计算机构(34)；根据由转矩指令值计算机构(34)计算出的转矩指令值以及由旋转速度检测机构(38)检测出的旋转速度，向旋转电动发电机(19)输出指令转矩的指令值输出机构(35)；在预定的条件下限制来自指令值输出机构(35)的转矩指令值的输出的指令值输出限制机构(36)。
【专利说明】
建筑机械、混合动力液压挖掘机以及电动发电机的输出转矩控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种建筑机械、混合动力液压挖掘机以及电动发电机的输出转矩控制方法。
【背景技术】
[0002]以往周知的是通过电动发电机驱动旋转体，通过液压致动器驱动其他的工作装置或行驶体的混合动力型的电动旋转挖掘机(例如，参照专利文献I)。
[0003]根据电动旋转挖掘机，由于是由电动发电机进行旋转体的旋转动作，即使在对由液压驱动的大臂及小臂进行上升操作的同时使旋转体进行旋转，旋转体的动作也不会影响大臂及小臂的上升操作。因此，与对旋转体进行液压驱动的情况相比，能够使控制阀等的损失减少，能量效率良好。
[0004]在利用这样的电动旋转挖掘机对旋转速度进行控制时，根据旋转操作杆的操作杆信号计算操作杆指令速度，比较操作杆指令速度和实际速度，通过与从该偏差求得的转矩指令值相对应的转矩输出进行加减速。
[0005]具体而言，根据旋转操作杆的操作杆信号计算加加速度指令速度，以使其从操作杆指令速度变为最适的加加速度(加加速度值)。并且，相对于计算出的加加速度指令速度，对减少旋转速度的定常速度偏差的前馈转矩指令值进行计算，进行旋转速度的控制(例如，参照专利文献2)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:国际公开2005/111322号
[0009]专利文献2:国际公开2006/054581号
【发明内容】
[0010]发明要解决的技术课题
[0011]然而，在电动旋转挖掘机中，有铲斗一边横向接触挖掘壁，一边进行挖掘作业的情况。在该情况下，一边操作旋转操作杆，一边进行大臂、小臂、铲斗的操作。
[0012]在该情况下，作业者虽然对旋转操作杆进行操作，但旋转体自身由于接收到挖掘壁的反作用力，所以旋转速度维持在大致为O。
[0013]在该状态下，由于作业者将旋转操作杆操作为空挡，反作用力大于旋转马达的输出转矩，会发生旋转体被推回挖掘壁的相反侧的动作，存在在停止之前的时间内会发送振动这一课题。
[0014]本发明的目的在于提供一种建筑机械、混合动力液压挖掘机以及电动发电机的输出转矩控制方法，即使进行同时进行旋转操作和工作装置操作的横向挖掘，在旋转停止时也不会产生振动。
[0015]用于解决技术课题的技术方案
[0016]本发明的建筑机械是具有下部行驶体;能够旋转地安装在所述下部行驶体并由电动发电机驱动的上部旋转体;安装在所述上部旋转体的工作装置的建筑机械，
[0017]所述建筑机械具有:
[0018]检测所述上部旋转体的实际旋转速度的旋转速度检测机构；
[0019]根据对所述上部旋转体进行旋转操作的旋转操作杆的操作量计算操作杆指令速度的操作杆指令速度计算机构；
[0020]根据基于计算出的操作杆指令速度的指令速度，计算转矩指令值的转矩指令值计算机构；
[0021]根据由所述转矩指令值计算机构计算出的转矩指令值，以及由所述旋转速度检测机构检测出的旋转速度，向所述电动发电机输出转矩指令值的指令值输出机构；
[0022]指令值输出限制机构，其在由所述旋转速度检测机构检测出的所述旋转体的实际旋转速度小于第一阈值，并且，
[0023]由所述操作杆指令速度计算机构计算出的操作杆指令速度与由所述旋转速度检测机构检测出的实际旋转速度之间的偏差大于第二阈值，并且，
[0024]由所述操作杆指令速度计算机构计算出的操作杆指令速度小于预定值时，
[0025]限制来自所述指令值输出机构的转矩指令值的输出。
[0026]根据本发明，如果旋转体的实际旋转速度小于第一阈值，操作杆指令速度与实际旋转速度的偏差大于第二阈值，尽管旋转操作杆正在被操作，但由于旋转体处在非旋转状态，所以能够判别正在进行横向挖掘作业。另外，如果操作杆指令速度小于预定值，作业者能够判别横向挖掘作业停止。指令值输出限制机构通过限制来自指令值输出机构的转矩指令值的输出，能够防止输出与作用在工作装置的反作用力的方向相同方向的转矩指令值，能够防止旋转体的振动的发生。
[0027]本发明的混合动力液压挖掘机具有:下部行驶体;能够旋转地安装于所述下部行驶体，并由电动发电机驱动的上部旋转体;工作装置，该工作装置安装于所述上部旋转体，具有能够摆动地安装于所述上部旋转体的大臂、能够摆动地安装于所述大臂的小臂以及能够摆动地安装于所述小臂的铲斗，
[0028]所述电动发电机与蓄电器或发电电动机进行电力授受，
[0029]所述大臂、所述小臂以及所述铲斗被液压驱动，
[0030]所述混合动力液压挖掘机具有:
[0031 ]检测所述上部旋转体的实际旋转速度的旋转速度检测机构；
[0032]通过进行所述上部旋转体的旋转操作的旋转操作杆的操作量对操作杆指令速度进行计算的操作杆指令速度计算机构；
[0033]根据基于计算出的操作杆指令速度的指令速度，计算转矩指令值的转矩指令值计算机构；
[0034]根据由所述转矩指令值计算机构计算出的转矩指令值以及由所述旋转速度检测机构检测出的旋转速度，向所述电动发电机输出转矩指令值的指令值输出机构；
[0035]指令值输出限制机构，其在由所述旋转速度检测机构检测出的所述旋转体的实际旋转速度小于第一阈值，并且，
[0036]由所述操作杆指令速度计算机构计算出的操作杆指令速度与由所述旋转速度检测机构检测出的实际旋转速度的偏差大于第二阈值，并且，
[0037]由所述操作杆指令速度计算机构计算出的操作杆指令速度小于预定值时，
[0038]限制来自所述指令值输出机构的转矩指令值的输出。
[0039]根据本发明，可以得到与前述内容同样的作用以及效果。
[0040]本发明的电动发电机的输出转矩控制方法实施在建筑机械上，该建筑机械具有下部行驶体;能够旋转地安装在所述下部行驶体并由电动发电机驱动的上部旋转体;安装在所述上部旋转体的工作装置，
[0041 ]所述建筑机械的控制机构实施:
[0042]检测所述上部旋转体的实际旋转速度的步骤；
[0043]根据对所述上部旋转体进行旋转操作的旋转操作杆的操作量计算操作杆指令速度的步骤；
[0044]根据计算出的操作杆指令速度计算转矩指令值的步骤；
[0045]根据计算出的转矩指令值以及检测出的所述上部旋转体的实际旋转速度，向所述电动发电机输出转矩指令值的步骤；
[0046]在检测出的实际旋转速度小于第一阈值，并且，
[0047]计算出的操作杆指令速度与检测出的实际旋转速度的偏差大于第二阈值，并且，
[0048]计算出的操作杆指令速度小于预定值时，限制向所述电动发电机的转矩指令值的输出的步骤。
[0049]根据本发明，可以得到与前述内容同样的作用以及效果。
【附图说明】
[0050]图1是表示本发明的实施方式的建筑机械的结构的立体图。
[0051]图2是表示所述实施方式中建筑机械的驱动系的结构的框图。
[0052]图3是所述实施方式中旋转控制器的功能框图。
[0053]图4是为了说明所述实施方式中的加加速度指令速度计算部的图表。
[0054]图5是为了说明所述实施方式的作用的流程图。
[0055]图6是为了说明所述实施方式的效果的立体图。
[0056]图7是为了说明所述实施方式的效果的图表。
【具体实施方式】
[0057]以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
[0058][I]整体结构
[0059]图1表不表不作为本发明的实施方式的作业机械的混合动力型的电动旋转挖掘机I，电动旋转挖掘机I具有下部行驶体2、上部旋转体3、工作装置5。
[0060]下部行驶体2，虽然未图示，其具有履带架;安装在与履带架的行驶方向正交的车宽度方向两端的一对行驶装置2A。行驶装置2A具有安装在履带架上的驱动轮以及卷绕在惰轮上的履带2B，通过驱动驱动轮，使电动旋转挖掘机I在履带2B的延伸方向上前进后退。
[0061]上部旋转体3通过旋转圈能够旋转地安装在下部行驶体2的履带架上，该上部旋转体3将在后文进行详细描述，其由电动发电机驱动。
[0062]在上部旋转体3的行驶方向前部左侧安装有驾驶部4，在与该驾驶部4邻接的前部中央安装有工作装置5。在上部旋转体3的与驾驶部4以及工作装置5相反侧的后部上，安装有配重3A。配重3A的安装目的为保持电动旋转挖掘机I在挖掘作业时的重量平衡。
[0063]驾驶部4的内部供操作人员乘坐并对电动旋转挖掘机I进行操作。在驾驶部4内部，虽然在图1中未图示，其安装有操作人员座椅，在操作人员座椅的两边安装有操作杆。另外，驾驶部4的地面上安装有行驶踏板。
[0064]工作装置5具有大臂6、小臂7以及铲斗8，以及使该各部件动作的大臂缸6A、小臂缸7A以及铲斗缸8A。
[0065]大臂6的基端可动作地连接于上部旋转体3，通过使各个前端连接到上部旋转体3以及大臂6的大臂缸6A的伸缩，能够使大臂6上下动作。
[0066]小臂7的基端可动作地连接于大臂6的前端，通过使各个前端连接到大臂6以及小臂7的小臂缸7A的伸缩，能够使小臂7上下动作。
[0067]铲斗8的基端可动作地连接于小臂7的前端，通过使各个前端连接到小臂7以及铲斗8的铲斗缸8A的伸缩，能够使铲斗8动作。
[0068]大臂缸6A、小臂缸7A以及铲斗缸8A是由从液压栗排出的工作油驱动的液压缸。
[0069]需要说明的是，在本实施方式中，虽然通过电动发电机驱动上部旋转体3，但本发明不限于此。即，也可以是通过电动发电机驱动电动旋转挖掘机I的大臂6、小臂7、铲斗8以及下部行驶体2的任意一个的混合动力型或电气驱动型的电动旋转挖掘机。
[0070]图2表示的是电动旋转挖掘机I的驱动系的整体结构。此外，在以下的说明中，将上部旋转体3的旋转中心作为原点，将下部行驶体2的行驶方向作为前后方向，将与行驶方向正交的方向作为左右方向进行说明。
[0071]电动旋转挖掘机I由:作为驱动源的发动机11、被发动机11驱动而发电的发电电动机13、储存电力的蓄电器17、换流器131、171、变压器17(:、液压栗12、操作杆201^201?、液压控制阀14、发动机控制器11A、栗控制器14A、混合动力控制器16、复式显示器23构成。与由发电电动机13发电的电力或从蓄电器17放电的电力被供给而驱动的旋转电动发电机19结合，上部旋转体3通过旋转电动发电机19旋转。
[0072]发动机11通过来自发动机控制器IlA的控制指令驱动，驱动液压栗12以及发电电动机13。
[0073]液压驱动系具有液压控制阀14、前述大臂缸6A、小臂缸7A、铲斗缸8A以及行驶马达15，液压栗12作为液压源对它们进行驱动。液压控制阀14由根据操作杆20L，20R的操作生成的先导液压(PPC压)驱动。液压栗12为具有斜板、车轴等容量可变机构的可变容量式，具有检测液压栗12的斜板角度的斜板检测传感器，检测的斜板角度输入栗控制器14A，通过来自栗控制器14A的控制指令，可变地控制液压栗12的输出流量。
[0074]电动驱动系具有发电电动机13、混合动力控制器16、蓄电器17、旋转电动发电机19和换流器131、191、变压器17C。
[0075]混合动力控制器16具有输入部、输出部、计算部以及存储部。
[0076]在混合动力控制器16的输入部中，接收上部旋转体3的旋转操作指令，并且接收旋转电动发电机19的位置信息，换流器131、191，变压器17C所连接的系统间的电压等主要由安装在电动驱动系的传感器所取得的信息。
[0077]在混合动力控制器16的输出部中，向换流器131，191以及变压器17C发出指令。换流器131，191，变压器17C分别通过电力线连接，根据混合动力控制器16的指令，进行换流器131与发电电动机13的电力授受，换流器191与旋转电动发电机19的电力授受，变压器17C与蓄电器17的电力授受。
[0078]混合动力控制器16的计算部计算旋转电动发电机19的转速及后述的旋转电动发电机19的驱动指令。
[0079]混合动力控制器16的存储部存储与旋转电动发电机19的驱动相关的特性。
[0080]旋转电动发电机19是由来自发电电动机13、蓄电器17的电力驱动的电动发电机，在上部旋转体3的制动时，制动力由旋转电动发电机19转换为电力，向发电电动机13以及蓄电器17供给电力。
[0081 ]旋转电动发电机19上安装有旋转变压器等传感器24，检测旋转电动发电机19的旋转位置，向混合动力控制器16输出。此外，向旋转电动发电机19输送的电力，通过系统间的电压、电流或旋转电动发电机19的转速算出。
[0082]这些驱动系，能够通过操作人员对安装在驾驶部4内的左操作杆20L、右操作杆20R进行操作而被驱动。
[0083]具体而言，如果对右操作杆20R进行前后方向的操作，能够进行大臂6的下降，上升操作。如果对右操作杆20R进行左右方向的操作，能够进行铲斗8的挖掘操作、卸载操作。如果对左操作杆20L进行前后方向的操作，能够进行小臂7的卸载操作、挖掘操作。如果对左操作杆20L进行左右方向的操作，能够使上部旋转体3在左右方向上旋转。
[0084]在进行上部旋转体3的旋转操作时，如果向左右方向操作左操作杆20L，PPC压检测部21检测到的PPC指令被栗控制器14A以及混合动力控制器16接收。
[0085]混合动力控制器16向换流器191输出旋转指令。换流器191向旋转电动发电机19供给电力，驱动旋转电动发电机19。
[0086]另外，操作杆20L，20R的操作为，PPC压原样输入液压控制阀14，调节来自液压栗12的工作油，驱动各液压缸6A、7A、8A、行驶马达15。
[0087]另外，上部旋转体3的驾驶部4内安装有节流阀刻度盘22以及复式显示器23。
[0088]节流阀刻度盘22通过以上操作，输出向发动机控制器IIA的控制指令，进行发动机11的输出控制。
[0089]复式显示器23具有操作部23A以及显示部23B。此外，作为复式显示器23，也可以是直接触摸显示部进行操作的触屏式显示器。
[0090]操作部23A具有多个独立于显示器的操作按钮，进行显示状态的切换及作业指令的输入。
[0091]显示部23B显示发动机11的燃料残量和冷却水温等状态，并显示发电电动机13、蓄电器17、旋转电动发电机19的温度状态等。
[0092][2]混合动力控制器16的计算部18的结构
[0093]图3表示的是本发明的实施方式的混合动力控制器16的计算部18的功能框图。混合动力控制器16的计算部18具有操作杆指令速度计算部31、加加速度指令速度计算部32、反作用力控制指令速度计算部33、转矩指令值计算部34、指令值输出部35、指令值输出限制部36。
[0094]另外，在混合动力控制器16上连接有检测利用旋转电动发电机19进行的上部旋转体3的旋转速度的旋转速度检测部37、检测旋转电动发电机19的旋转位置的旋转位置检测部38、以及检测旋转电动发电机19的输出转矩的输出转矩检测部39，反馈上部旋转体3的实际旋转速度、实际旋转位置以及旋转电动发电机19的输出转矩的检测值。旋转速度检测部37进行的旋转速度，以及旋转位置检测部38进行的旋转电动发电机19的旋转位置由前述传感器24(参照图2)的检测值获得。另外，旋转电动发电机19的输出转矩可以由，前述的系统间电压、旋转电动发电机19的转速或分配到旋转电动发电机19的电流求得。此外，在以下的说明中，将作为上部旋转体3的操作的左操作杆20L的左右的操作作为旋转操作杆20L的操作进行说明。
[0095]操作杆指令速度计算部31根据PPC压检测部21检测出的旋转操作杆20L的操作杆操作量计算操作杆指令速度。操作杆指令速度计算部31具有使操作杆操作量与操作杆指令速度相对应的表格，根据该表格，对操作杆指令速度进行计算并输出。
[0096]加加速度指令速度计算部32根据由操作杆指令速度计算部31计算出的操作杆指令速度，对包含上部旋转体3的加速度或减速度的梯度的加加速度指令速度进行计算。具体而言，如图4所示，加加速度指令速度计算部32在加速时接受旋转操作杆20L的操作杆指令速度Vi的输入(减速时接受从Vi变更为O的操作杆操作指令的输入)，计算加速度(减速度)G，使其在达到预定加速度Ga(减速时为减速度Gb)前成为一定的加加速度值Ja。在操作杆指令速度Vi被输入时(减速时操作杆指令速度输入从Vi变更为O)，为了不使上部旋转体3的速度急剧加速(减速)，利用成为加速度的梯度的加加速度值Ja(在减速时，利用减速度的梯度计算加加速度值Jb)计算加速度Ga(减速时为减速度Gb)，为了实行平稳的加速(减速)，计算加加速度指令速度Vo并输出。此外，加加速度指令速度计算部32，在后述的第一阈值以下的旋转速度即低速状态下，在作为例外的操作杆指令速度从Vi到O的情况下，将操作杆指令速度作为加加速度指令速度并输出。并且，在旋转速度远远小于第一阈值(旋转即将停止前)时解除例外处理。
[0097]反作用力控制指令速度计算部33以旋转电动发电机19的当前位置为基准(原点)，对进行上部旋转体3的位置控制的反作用力控制指令速度进行计算。具体而言，反作用力控制指令速度计算部33根据旋转位置检测部38检测到的旋转电动发电机19的当前位置、旋转速度检测部37检测到的实际旋转速度、输出转矩检测部39检测到的旋转电动发电机19的输出转矩、计算出的操作杆指令速度以及加加速度指令速度对旋转电动发电机19的原点位置进行计算。
[0098]反作用力控制指令速度计算部33在相对于旋转操作杆20L的操作杆操作指令向与实际的旋转不同的方向旋转的情况下，减去计算出的旋转电动发电机19的原点位置和旋转电动发电机19的当前位置的差量，通过向位置的差量施加增益计算反作用力控制指令速度。计算出的反作用力控制指令速度相对于通过外力被停止时的旋转、操作杆指令速度，成为发出使旋转电动发电机19不反向旋转，固定上部旋转体3的位置的锁定转矩的指令速度。
[0099]转矩指令值计算部34通过由加加速度指令速度计算部32计算出的加速度G以及预先确定的惯性值计算前馈转矩指令值(以下，称为FF转矩指令值)。此外，在转矩指令值计算部34被后述的指令值输出限制部36限制转矩指令值的输出的情况下，将FF转矩指令值作为零进行计算。
[0100]指令值输出部35根据由转矩指令值计算部34计算出的转矩指令值，将转矩指令值输出到旋转电动发电机19。具体而言，指令值输出部35将加上了计算出的加加速度指令速度和反作用力控制指令速度的值作为指令速度，从指令速度中减去与旋转速度检测部37所检测出的实际旋转速度的差量，进行转矩变换，将其作为速度偏差转矩指令值。
[0101]接着，指令值输出部35在转矩指令值计算部34计算出的FF转矩指令值中加上转矩变换后的速度偏差转矩指令值，作为转矩指令值输出到旋转电动发电机19。
[0102]指令值输出限制部36在一定的条件下，限制来自指令值输出部35的转矩指令值的输出。
[0103]通过指令值输出限制部36对转矩指令值的输出进行限制，需要满足以下所有条件。
[0104]条件1:旋转速度检测部37检测出的实际旋转速度小于第一阈值。
[0105]条件2:在旋转操作杆20L的倾斜角度小于预定角度的情况下操作人员将其设定为空挡位置，并使上部旋转体3的旋转停止。
[0106]条件3:加加速度指令速度计算部32计算出的加加速度指令速度小于第三阈值。
[0107]条件4:计算出的加加速度指令速度和反作用力控制指令速度相加的指令速度与实际旋转速度的偏差大于第二阈值(铲斗8的旋转方向上有外力作用的状态下进行挖掘作业的状况)。
[0108]在此本实施方式中，第二阈值被定义为大于第一阈值所设定的转速，根据转速大于第一阈值的第二阈值设定第三阈值。
[0109]根据上述设定的各个条件，进行如下判断。通过以条件I以及2作为判定条件，能够判断状况为旋转体的旋转速度较低，操作人员也有意停止旋转。通过以条件3作为判定条件，能够判断状态为加加速度指令速度低，旋转速度低。通过以条件4为判定条件，能够判断旋转指令速度和实际旋转速度由于外力而不同的状况。
[0110]通过将上述条件I?4作为FF转矩指令输出的限制条件，旋转的速度低并且施加了反作用力，避免旋转体向不期望的方向动作时发生的输出被输出到不期望的FF转矩。需要说明的是，在限制条件中，上述判定条件中的条件3不是必要条件。
[0111]另外，指令值输出限制部36即使在反作用力控制指令速度计算部33计算出的反作用力控制指令速度小于加加速度指令速度计算部32计算出的加加速度指令速度时，将FF转矩指令值设为0，限制来自指令值输出部35的转矩指令值的输出。
[0112]另一方面，指令值输出限制部36不将FF转矩指令值设为O的条件为以下几种情况。
[0113]条件5:铲斗8上没有外力作用，实际旋转速度与加加速度指令速度没有太大不同。
[0114]条件6:从指令速度与实际旋转速度的偏差求得的速度偏差转矩与FF转矩指令值为同一方向(实际旋转速度的绝对值〉加加速度指令速度的绝对值)。
[0115]在满足这些条件的情况下，即使满足了条件I至条件3，指令值输出限制部36也不将FF转矩指令值设为0，将计算出的FF转矩指令值向指令值输出部35原样输出。
[0116][3 ]实施方式的作用(电动发电机的输出转矩控制方法)
[0117]接着，根据图5所示的流程图对本实施方式的作用进行说明。
[0118]首先，PPC压检测部21检测旋转操作杆20L的操作量(步骤SI)，作为操作杆操作量输出到操作杆指令速度计算部31。
[0119]操作杆指令速度计算部31根据操作杆操作量，计算操作杆指令速度(步骤S2)，向加加速度指令速度计算部32输出。
[0120]加加速度指令速度计算部32根据计算出的操作杆指令速度，计算加加速度指令速度(步骤S3)。
[0121 ]转矩指令值计算部34通过加加速度指令速度计算出的加速度G和惯性值计算FF转矩指令值(步骤S4)。
[0122]反作用力控制指令速度计算部33计算旋转电动发电机19的原点位置，减去与实际旋转位置的差量并施加增益，进行积分并计算反作用力指令速度(步骤S5)。
[0123]指令值输出限制部36判定前述的条件I的实际旋转速度是否小于第一阈值(步骤S6)。
[0124]在符合条件1(步骤S6为是)的情况下，指令值输出限制部36判定第二条件的操作杆指令速度是否为0，判定操作人员是否有意停止上部旋转体3的旋转(步骤S7)。
[0125]在符合第二条件(步骤S7为是)的情况下，指令值输出限制部36判定第三条件的加加速度指令速度是否在第三阈值以下(步骤S8)。
[0126]在符合第三条件(步骤S8为是)的情况下，指令值输出限制部36判定第四条件的加加速度指令速度与反作用力控制指令速度相加的指令速度是否大于第二阈值(步骤S9)。在符合第四条件(步骤S9为是)的情况下，将FF转矩指令值设定为0，并向指令值输出部35输出(步骤Sll)。
[0127]另一方面，在不符合第一条件至第四条件(S6?S9)的任一项的情况下(S6?S9:否)指令值输出限制部36判定反作用力控制指令速度是否大于加加速度指令速度(步骤S10)。在不符合的情况下(步骤S10:否)，转矩指令值计算部34向指令值输出部35输出基于加速度G以及惯性值所确定的FF转矩。(步骤S12)。
[0128]在指令值输出限制部36符合步骤SlO的判定(步骤S1为是)的情况下，转矩指令值计算部34将FF转矩指令值设定为O，向指令值输出部35输出(步骤SI I)。
[0129]指令值输出部35将FF转矩指令值、速度偏差转矩指令值相加，作为转矩指令值输出到旋转电动发电机19 (步骤S13)。
[0130][4]实施方式的效果
[0131]根据本实施方式，能够获得以下的效果。
[0132]如图6所示，假定操作人员使铲斗8的左侧面一边接触挖掘壁W—边进行挖掘作业。操作人员操作铲斗操作杆，使挖掘力Fl作用于下方，同时向左操作旋转操作杆20L。在该状态下，由于铲斗8上作用有来自挖掘壁W的反作用力F2，尽管加加速度指令速度输出的是一定值，上部旋转体3的实际旋转速度大致为O。
[0133]在时刻11(参照图7)中，操作人员将旋转操作杆20L操作至空挡位置时，之前向左的加加速度指令速度根据操作杆指令速度，在旋转即将停止前的加加速度指令速度发出指令前保持向下。根据旋转停止前的加加速度指令速度，来自挖掘壁W的反作用力F2大于旋转电动发电机19的输出转矩，因此，上部旋转体3向右方向旋转。这时，由于FF转矩指令值F3向旋转右方向输出，所以转矩变动大，旋转电动发电机19发生振动，之后根据反作用力控制指令速度使速度偏差转矩变大，与反作用力F2平衡，上部旋转体3停止。
[0134]该状况通过图7所示的图表确认。此外，图表的纵轴上，将上方侧作为图6的旋转方向的左侧，将下方侧作为旋转方向的右侧。操作人员操作旋转操作杆20L，在从铲斗8推撞到挖掘壁W的状态，将旋转操作杆20L操作至空挡位置时，由于实际旋转速度低，因此加加速度指令速度以模仿操作杆指令速度的形式，基于操作杆指令速度在旋转即将停止前减少，在旋转即将停止前根据加加速度指令速度缓慢接近O。
[0135]对不具有指令值输出限制部36的对策前的比较实施方式进行说明。在操作旋转操作杆20L将工作装置5推撞在挖掘壁W的状态下，由于旋转电动发电机19的输出转矩和反作用力F2均衡，所以上部旋转体3的实际旋转速度不增加。在时刻tl中，在操作人员将旋转操作杆20L操作到空挡位置时，通过来自挖掘壁W的反作用力F2，上部旋转体3向被推撞方向的反方向(负方向)旋转。
[0136]此时，观察来自指令值输出部35的输出转矩，在使旋转操作杆20L位于空挡位置时，输出转矩虽然会急剧减少，但这是因为速度偏差转矩在加加速度指令速度减少的同时急剧减少以及FF转矩向右方向输出造成的。FF转矩指令值F3被输出时，向促进指令值输出部35输出的输出转矩的急剧减少的方向，转矩指令值输出到旋转电动发电机19，促进向右方向的旋转。之后，随着反作用力控制的上升，进入时刻t2时，指令值输出部35输出的输出转矩向左方向输出转矩并停止，以维持定位。
[0137]另一方面，在实施了对策后的本实施方式中，如图7中的虚线所示，前述的在满足了条件I至所有条件的情况下，通过将FF转矩指令值设为0，由于指令值输出部35不输出FF转矩指令值，能够降低旋转电动发电机19的输出转矩的减少，由此，能够抑制上部旋转体3的实际旋转速度的变化，减少振动发生。
[0138]另外，在反作用力控制指令速度超过加加速度指令速度的情况下，由于FF转矩指令值被设为0，所以根据反作用力控制指令速度，转矩指令值得到优先，通过抵抗反作用力F2方向的转矩指令值，能够快速地停止上部旋转体3。
[0139][5]实施方式的变形
[0140]此外，本发明不限于前述实施方式中的限定内容，也包含以下所示的变形。
[0141]在所述实施方式中，具有反作用力控制指令速度计算部33，在反作用力控制指令速度计算部33计算出的反作用力控制指令速度大于加加速度指令速度计算部32计算出的加加速度指令速度的情况下，指令值输出限制部36限制FF转矩指令值。然而，本发明不限于此，也可以不对反作用力控制指令速度和加加速度指令速度的大小进行判定。
[0142]在所述实施方式中，根据加加速度指令速度计算部32计算出的加速度，计算FF转矩指令值。然而本发明不限于此，也可以通过其他方法计算加速度和FF转矩指令值。
[0143]另外，本发明的实施时的具体的结构以及形状，例如旋转机构是利用基于电动发电机和液压驱动的旋转机构等，只要在能够达成本发明的目的的范围内，也可以使用其他结构。
[0144]附图标记说明
[0145]I电动旋转挖掘机
[0146]2下部行驶体
[0147]2A行驶装置
[0148]2B 履带
[0149]3上部旋转体
[0150]4驾驶部
[0151]5工作装置
[0152]6 大臂
[0153]6A大臂缸
[0154]7 小臂
[0155]7A小臂缸
[0156]8 铲斗
[0157]8A铲斗缸
[0158]11发动机
[0159]IlA发动机控制器
[0160]12液压泵
[0161]13发电电动机
[0162]131换流器
[0163]14液压控制阀
[0164]14A栗控制器
[0165]15行驶马达
[0166]16混合动力控制器
[0167]17蓄电器
[0168]17C变压器
[0169]18计算部
[0170]19旋转电动发电机
[0171]191换流器
[0172]20L旋转操作杆
[0173]20R右操作杆
[0174]21 PPC压检测部
[0175]22节流阀刻度盘
[0176]23复式显示器
[0177]23A操作部
[0178]23B显示部
[0179]24传感器
[0180]31操作杆指令速度计算部
[0181]32加加速度指令速度计算部
[0182]33反作用力控制指令速度计算部
[0183]34转矩指令值计算部
[0184]35指令值输出部
[0185]36指令值输出限制部
[0186]37旋转速度检测部
[0187]38旋转位置检测部
[0188]39输出转矩检测部
[0189]3A 配重
[0190]W挖掘壁
【主权项】
1.一种建筑机械，其特征在于， 所述建筑机械为具有下部行驶体;能够旋转地安装在所述下部行驶体并由电动发电机驱动的上部旋转体;安装在所述上部旋转体的工作装置的建筑机械， 所述建筑机械具有: 检测所述上部旋转体的实际旋转速度的旋转速度检测机构； 根据对所述上部旋转体进行旋转操作的旋转操作杆的操作量计算操作杆指令速度的操作杆指令速度计算机构； 根据基于计算出的操作杆指令速度的指令速度，计算转矩指令值的转矩指令值计算机构； 根据由所述转矩指令值计算机构计算出的转矩指令值，以及由所述旋转速度检测机构检测出的旋转速度，向所述电动发电机输出转矩指令值的指令值输出机构； 指令值输出限制机构，其在由所述旋转速度检测机构检测出的所述旋转体的实际旋转速度小于第一阈值，并且， 由所述操作杆指令速度计算机构计算出的操作杆指令速度与由所述旋转速度检测机构检测出的实际旋转速度之间的偏差大于第二阈值，并且， 由所述操作杆指令速度计算机构计算出的操作杆指令速度小于预定值时， 限制来自所述指令值输出机构的转矩指令值的输出。2.如权利要求1所述的建筑机械，其特征在于， 所述指令值输出限制机构在由所述操作杆指令速度计算机构计算出的操作杆指令速度为O时，限制转矩指令值的输出。3.如权利要求1或权利要求2所述的建筑机械，其特征在于， 具有加加速度指令速度计算机构，其基于由所述操作杆指令速度计算机构计算出的操作杆指令速度，对包含所述上部旋转体的加速度或减速度的梯度的加加速度指令速度进行计算， 所述指令值输出限制机构在由加加速度指令速度计算机构计算出的加加速度指令速度小于第三阈值时， 限制来自所述指令值输出机构的转矩指令值的输出。4.如权利要求3所述的建筑机械，其特征在于， 具有反作用力控制指令速度计算机构，其以所述电动发电机的当前位置为基准，对进行所述旋转体的位置控制的反作用力控制指令速度进行计算， 所述指令值输出限制机构在由所述反作用力控制指令速度计算机构计算出的反作用力控制指令速度小于由所述加加速度指令速度计算机构计算出的加加速度指令速度时， 限制来自所述指令值输出限制机构的转矩指令值的输出。5.一种混合动力液压挖掘机，其特征在于， 具有:下部行驶体;能够旋转地安装于所述下部行驶体，并由电动发电机驱动的上部旋转体;工作装置，该工作装置安装于所述上部旋转体，具有能够摆动地安装于所述上部旋转体的大臂、能够摆动地安装于所述大臂的小臂以及能够摆动地安装于所述小臂的铲斗，所述电动发电机与蓄电器或发电电动机进行电力授受， 所述大臂、所述小臂以及所述铲斗被液压驱动， 所述混合动力液压挖掘机具有: 检测所述上部旋转体的实际旋转速度的旋转速度检测机构； 通过进行所述上部旋转体的旋转操作的旋转操作杆的操作量对操作杆指令速度进行计算的操作杆指令速度计算机构； 根据基于计算出的操作杆指令速度的指令速度，计算转矩指令值的转矩指令值计算机构； 根据由所述转矩指令值计算机构计算出的转矩指令值以及由所述旋转速度检测机构检测出的旋转速度，向所述电动发电机输出转矩指令值的指令值输出机构； 指令值输出限制机构，其在由所述旋转速度检测机构检测出的所述旋转体的实际旋转速度小于第一阈值，并且， 由所述操作杆指令速度计算机构计算出的操作杆指令速度与由所述旋转速度检测机构检测出的实际旋转速度的偏差大于第二阈值，并且， 由所述操作杆指令速度计算机构计算出的操作杆指令速度小于预定值时， 限制来自所述指令值输出机构的转矩指令值的输出。6.一种电动发电机的输出转矩控制方法，其特征在于， 所述输出转矩控制方法实施在建筑机械上，该建筑机械具有下部行驶体;能够旋转地安装在所述下部行驶体并由电动发电机驱动的上部旋转体;安装在所述上部旋转体的工作装置， 所述建筑机械的控制机构实施: 检测所述上部旋转体的实际旋转速度的步骤； 根据对所述上部旋转体进行旋转操作的旋转操作杆的操作量计算操作杆指令速度的步骤； 根据计算出的操作杆指令速度计算转矩指令值的步骤； 根据计算出的转矩指令值以及检测出的所述上部旋转体的实际旋转速度，向所述电动发电机输出转矩指令值的步骤； 在检测出的实际旋转速度小于第一阈值，并且， 计算出的操作杆指令速度与检测出的实际旋转速度的偏差大于第二阈值，并且， 计算出的操作杆指令速度小于预定值时，限制向所述电动发电机的转矩指令值的输出的步骤。
【文档编号】E02F9/22GK105829615SQ201680000400
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】大平翼, 今井智贵, 武宏昭, 镇目克
【申请人】株式会社小松制作所