专利名称：旋转控制装置及设有该装置的作业机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过电动机旋转驱动旋转体的作业机械的旋转控制 装置。
背景技术：
挖土机及起重机等旋转作业机械，采用通过液压泵的排出油驱动 的油压马达作为旋转体的驱动源，但近年来，以电动机为驱动源的技术为人所知(例如特开2001-10783号公报，以下称专利文献1)。这种场合，执行用按旋转操作杆的操作量设定的目标速度与实际 旋转速度之间的偏差来确定转矩指令的速度控制(所谓的速度反馈控 制)，因此， 一旦该偏差变大，加速度转矩就会急剧增大，从而发生冲击。应对这种现象的公知技术有如特开2004-36303号公报(以下称 专利文献2)那样， 一边进行PID控制， 一边按操作量施加转矩限制， 或者如特开2004-137702号公净艮(以下称专利文献3)那样，使用由目标 速度的2阶微分算出的沖击预计值来修正目标速度。据知，用以防止冲击发生的技术还有如特开2003-333876号/> 净良(以下称专利文献4)那样，使电动机的动态特性才莫拟成油压式的驱动 特性。但是，专利文献2~4的技术都是仅按旋转杆操作量进行旋转驱 动控制，不能有效地抑制实际机械中的冲击发生。也就是说，在实际的作业机械中，即使杆操作量是一定的，旋转 体旋转的必要转矩也会根据其作业状态(作业附属装置的动作状态、作 业机械自身的倾斜角等)而变化，因此会有对应于该转矩大小速度偏差大幅变动的特性。因此，在专利文献2-4的技术中，在必要转矩大时，尽管操作 员进行的该杆操作量小，但由于上述速度偏差大的结果，存在给予电 动机的转矩增大而产生冲击之虞。在上述速度反馈控制中，为了提高对速度的跟踪性，例如在PID 控制时，都尽量增大增益地进行控制。但是，在增大增益的情况下， 即使目标速度与实际旋转速度之间的偏差小，也会以微小的杆操作使 对电动机的指令转矩过于增大。因此，在采用伊斗进行旋转挤压作业 的场合，挤压力的调整往往会变得困难。还有，在作了急剧的杆操作 时，对电动机上的指令转矩往往会急剧地增大而产生沖击。相反地，为了使通过杆操作加给电动机的指令转矩的调整变得容 易，例如在PID控制的场合，往往减小增益或使积分增益为零。但在 减小了增益时，在倾斜地面上的作业状态(承受作业机械自重的状态) 等状态下，对电动机的指令转矩过于减小，就不能确保充分的加减速 转矩及现场保持转矩。为解决上述速度反馈控制的问题，据知有专利文献2、 5、 7中记 载的技术。它们都是适当地切换上述两个控制系统的技术。具体而言，专利文献5(特开2003-328398号公报)公开的技术是 以操作杆的特定操作量为界来切换速度反馈控制和转矩控制。专利文 献6(国际公开第2005/111322号小册子)公开的技术是以对应于该杆 操作量的目标速度的速度阈值为界来切换速度控制和位置控制。专利 文献7(特开2005-273262号公才良)公开的技术是以旋转体的预定速度 为界来切换通常的速度控制和比该速度控制比例增益低的速度控制。另外，专利文献2公开的技术是在位于预先设定操作杆的操作 量的中央范围时进行位置保持控制,而在超出了中央范围时进行转矩 控制。叶旦是，如以上文献那样，就切换两个控制系统时该控制系统的切 换点而言，为了填补控制系统彼此之间的间隙，转矩会不连续地变动(急剧地变动)，不能平滑地进行稳定的控制。另外，在专利文献2的技术中，在杆操作量超出了中央范围之后 的状态，会用现场保持转矩和加速转矩中大的转矩进行旋转驱动，^f旦 现场保持转矩是通过在中央范围内执行的位置保持控制产生前所需 的转矩，并不反映出当前时刻的作业状态，因此，就使旋转体在现场 保持的转矩而言，在进行转矩控制时比进行位置保持控制时大的作业 状态下，旋转体有可能与操作员的意思相反而逆行。发明内容本发明的目的在于提供一种能够抑制沖击发生的旋转控制装置 以及设有该装置的作业机械，同时还提供一种能抑制转矩的不连续变 动并防止旋转体逆行的作业机械的旋转控制装置以及设有该装置的 作业机械。本发明是安装在具有本体、可旋转地安装于本体的旋转体以及可 升降地设置于旋转体的作业附属装置的作业机械上的旋转控制装置，其特征在于，设有用以旋转驱动上述旋转体的电动机；接受对上述 电动机作驱动指示的输入操作的操作单元；可检测上述操作单元的操作量的操作量检测单元；可检测上述电动机的旋转速度的速度检测单元；以及控制单元，它根据由上述操作量检测单元测出的操作量设定 上述电动机的目标速度，并根据该目标速度与上述速度检测单元测出 的速度之间的速度偏差设定目标转矩，按照该目标转矩使上述电动机 动作；上述控制单元设有计算修正量并设定新目标速度的修正单元， 随上述旋转体的作业状态而变化的使该旋转体旋转的必要转矩越大， 该修正量就越大，新目标速度从上述目标速度减去此修正量而得到。转体旋转的必要转矩，调整电动机的目标转矩的大小，因此能够有效 地抑制沖击发生。也就是说，在本发明的作业机械中，由于随其作业状态例如作业附属装置的动作状态(作业附属装置的作业半径，或者作业时伊斗内有 无砂土等)或者作业时承受的外力(采用伊斗的挤压作业时承受的反力，倾斜地面上作业机械的自重等)而变化的使旋转体旋转的必要转矩 发生变化，存在必要转矩越大，目标速度与速度检测单元测出的实际 速度之间的速度偏差越大的倾向，但因本发明的控制单元设有^f务正单 元，能够阻止该速度偏差增大。上述修正单元可合适地构成为上述必要转矩越大就算出越大的 修正值，并且从已设定的目标速度减去此修正值。这样能够减小此新 的目标速度与速度检测单元测出的实际速度之间的速度偏差。在这种情况下，可得到上述必要转矩越大就使速度偏差越小的结 果，能够使得为弥补该速度偏差而给予电动机的目标转矩的值减小。 因此，能够抑制冲击发生。对于上述旋转控制装置而言，最好上述操作单元的操作量越大， 上述修正单元计算的修正量越小。在这种情况下，随着操作单元的操作量增大，能够抑制修正后的 目标速度过于减小。因此，能够减轻操作员的不协调感。对于上述旋转控制装置而言，釆用如下的结构是合适的上述控 制单元按预定的每个周期设定目标转矩，上述修正单元使用上次周期相当的转矩来计算上述^"正量。在这种情况下，能够直接利用上次设定的目标转矩，计算上述修 正量。因此，与实际上计算旋转体的上述必要转矩的情况相比，能够 使处理简化。也就是说，由于上述必要转矩的变化反映在整个电动机的负载转 矩上，因此，能够根揚该负载转矩的增减算出修正值，并算出目标转 矩，从而能够计算抵消了必要转矩变化的目标转矩。另外，本发明是安装在具有本体、可旋转地安装于本体的旋转体 以及可升降地设置于旋转体的作业附属装置的作业机械上的旋转控制装置，其特征在于，设有用以旋转驱动上述旋转体的电动机；接 受对上述电动机作驱动指示的输入操作的操作单元；可检测上述操作 单元的操作量的操作量检测单元；可检测上述电动机的旋转速度的速 度检测单元；以及使上述电动机动作的控制单元，该单元用对应于上 述操作量检测单元测出的操作量的目标速度来设定上述电动机驱动 用的第一目标转矩，同时用上述速度检测单元测出的实际速度来设定 上述旋转体在现场保持用的第二目标转矩，并按照第一 目标转矩和第 二目标转矩中与上述第 一 目标转矩同向且绝对值大的转矩使上述电 动机动作 根据本发明，按照速度检测单元测出的实际速度来设定上述第二 目标转矩，因此，即使在作业状态逐一变动的环境下进行作业，也能特别指定适于当前时刻下作业状态的现场保持转矩(笫二目标转矩)。 也就是说，上述现场保持转矩会根据作业附属装置的动作状态(作业附 属装置的作业半径，或者作业时伊斗内有无砂土等)或者作业时承受的 外力(采用铲斗的挤压作业时承受的外力，倾斜地面上作业机械的自重 等)等而逐一变动，但根椐本发明，即使在这种情况下，也能可靠地防 止旋转体的逆行。还有，在本发明中，设置成在上述那样算出的第二目标转矩与基 于操作单元的操作量而算出的第二目标转矩之间进行高位选择，因 此，在分析了第 一 目标转矩和第二目标转矩推移的曲线时(参照图13)， 以曲线的交差点(图13B的L8)为界而选择的转矩被变更。这样，根据 本发明，与以转矩以外的特定要素为界而切换控制系统的传统技术不 同，经常进行第一、第二目标转矩大小的比较，并采用大的转矩，因 此，能够抑制转矩的不连续变动。这里适当的结构是，上述控制单元设有根据上述操作量检测单 元测出的操作量来设定上述目标速度的目标速度设定单元；根据上述算上述第一目标转矩的第一转矩运算单元；以及将上迷第一目标转矩和第二目标转矩中与上述第一目标转矩同向且绝对值大的转矩作为 下一 目标转矩而设定的目标转矩设定单元。适当的结构是，上述控制单元还设有将为使上述的实际速度为 零而应提供给上述电动机的转矩作为上述第二目标转矩而算出的第 二转矩运算单元。再有，所谓「零」，不仅指速度完全为零的情况，而且也包括含 有判断为实质上为零的范围的速度成分的情况。而且最好这样，上述第一转矩运算单元和笫二转矩运算单元分别 按照具有比例项和积分项的公式来计算第一目标转矩及第二目标转 矩，上述控制单元还设有可变更与上述比例项和积分项相乘的增益的 大小的增益变更单元。在这种情况下，可通过增益变更单元来调整比例积分控制中的各 增益,因此，在作业附属装置的作业半径大时，如在倾斜地面上的作 业等旋转体的惯性矩大时，将增益变更为稍大，就能可靠地防止逆行。 另一方面，在进行由妒斗的旋转挤压作业等的场合，将增益变更为稍 小，就可按操作单元的操作进行转矩的微调整。另外，具有上述结构的本发明可提供一种具有本体、可相对于本 体旋转地装于本体的旋转体以及上述旋转控制装置的作业机械。
图1是表示本发明实施例的挖土机的整体结构的侧面图。图2是表示图1的挖土机的驱动和控制系统的结构的框图。图3是图2的控制器中存储的映射图，该图将操作杆的操作量和目标速度相对应。图4是表示图2的控制器的电气结构的框图。图5是表示用图2的控制器执行的处理的流程图。图6分别表示在挖土机的伊斗压在地面的状态下，在对操作杆作了操作时操作杆的操作状态、旋转转矩及旋转速度。图7是与图6相当的图，表示不附加必要转矩t0时的情况。 图8是表示在图6的状态下操作杆的操作量与旋转转矩之关系的 曲线图。图9分别表示在上部旋转体产生的必要转矩较小时操作杆的操作 量、旋转速度及旋转转矩。图10是与图9相当的图，表示不附加必要转矩t0时的情况。 图11是表示操作杆的操作量与电动机的目标速度之关系的曲线图。图12A、 B是表示传统技术的控制的曲线图，图12A表示速度比 例控制的转矩推移和用于现场保持的转矩推移，图12B表示从速度比 例控制向转矩控制切换的状态。图13A、 B是表示本发明的控制的曲线图，图13A表示速度比例 控制的转矩推移和用于现场保持的转矩推移，图13B表示从速度比例 控制向转矩控制切换的状态。
具体实施方式
下面参照附图，说明本发明的优选实施例。图1表示的是表示本发明实施例的挖土机的整体结构的侧面图。 图2是表示图1的挖土机的驱动和控制系统的结构的框图。参照图1及图2，作为作业机械之一例的挖土机1,设有履带式 的下部移动体2(本体)、可旋转地装于该下部移动体2(本体)上的上部 旋转体3以及装于该上部旋转体3的前部的作业附属装置4。作业附属装置4设有可升降地装于上述上部旋转体3的起重臂5、 与起重臂5的前端部连接的摇臂6、与摇臂6的前端连接的铲斗7、 相对于上部旋转体3驱动上述起重臂5的起重臂油缸8、相对于起重 臂5驱动上述摇臂6的摇臂油缸9以及相对于摇臂6驱动上述伊斗7 的4产斗油缸10。下部移动体2设有左右一对履带ll(图1中示出其中1个)，在一对履带11中分别设有行驶马达12。上部旋转体3设有发动机14、由该发动机14驱动的液压泵15及 发电机16、蓄电池17、旋转用电动机18以及旋转用电动机18的减 速机构19。如图2所示，液压泵15通过控制阀20,分别对起重臂油缸8、 摇臂油缸9、伊斗油缸10以及行马史马达12(以下总称为液压致动器8 ~ 10、 12)供给液压油。换句话说，按照上述控制阀20的操作来调整从 液压泵15至液压致动器8~10、 12的液压油流量等，从而控制液压 致动器8~10、 12的动作。发电机16经由增速机构21连接到发动机14的输出轴上。该发 电机16发出的电力通过控制器22对蓄电池17充电，同时通过变换 器23供给旋转用电动机18。再有，上述控制器22用来调整电压的施 加和电流的供给。旋转用电动机18设有用作使机械制动阻力发生的负制动器的机 械制动器24。在该机械制动器24纟皮解除的状态下，旋转用电动机18 的驱动力经由旋转用减速机构19传递到下部移动体2，从而上部旋转 体3相对于下部移动体2向右或向左旋转。另外，上部旋转体3设有操作杆(旋转操作杆)25。该操作杆25设 有可从预先设定的中央位置左右倾侧地操作的杆部25a以及检测该杆 部25a的操作量的操作部(例如电位计)25b。而且，该操作杆25将对 应于杆部25a的操作量的电气信号输出至作为控制单元之一例的控制 器26。还有，上部旋转体3设有检测碌转用电动机18的旋转速度(转速) 的速度传感器27。该速度传感器27将对应于旋转用电动机18的旋转 速度的电气信号输出至控制器26。控制器26是由执行各种运算处理的CPU、存储初始设定等的 ROM以及可改写各种信息并加以存储的RAM等组成的^^知的控制单 元。该控制器26中存储有图3所示的目标速度映射图。具体而言，图3的目标速度映射图是分别对于操作杆25的杆部 25a的两个操作方向(右旋转或左旋转方向)设定的，以随着操作杆25 的操作量(倾侧角度)增大而选择大的目标速度。该映射图中设定的目 标速度是作为不伴随急剧增减的曲线而设定的，以按照操作杆25的 操作量增减而平滑地增减。图4是表示图2的控制器的电气结构的框图。参照图4，控制器26设有根据上述目标速度的映射图来设定目 标速度的目标速度设定部28;计算上述目标速度的修正量的修正量计 算部29;按照上述目标速度、修正量和实际速度来计算第一目标转矩 的第一转矩运算部(第一转矩运算单元)30;为了使上述速度传感器27 测出的速度为零(若测出的速度为零则保持该状态)，计算应提供给旋 转用电动机18的第二目标转矩的第二转矩运算部(第二转矩运算单 元)31;以及将上述第 一 目标转矩和第二目标转矩中与上述第 一 目标转目标转矩而设定的目标转矩设定部(目标转矩设定单元)32。目标速度设定部28根据上迷目标速度映射图(参照图3)来指定对 应于上述操作杆25的操作量a0的目标速度v0。修正量计算部29检测出随当前时刻挖土机1的作业状态而变化 的使旋转用电动机18旋转的必要转矩t0。这里，所谓「挖土机1的 作业状态J ，是指例如作业附属装置4的动作状态(作业附属装置4的 作业半径，或者作业时在伊斗7内有无砂土等)和作业时承受的反力(采 用4产斗7的挤压作业时承受的反力，倾斜地面上挖土机1的自重等)。 具体而言，在本实施例中，修正量计算部29将1个周期前由变换器 23输出的目标转矩作为相当于旋转用电动机18的上述必要转矩t0的 转矩加以利用，按照该必要转矩t0和操作部25b的操作量a0,根据 下述公式l,计算出修正量b0。bO=t02x{GO+Glx(l —a0x0.01〉…(公式1)这里，G0及G1分别是控制增益，相当于以上述操作部25b的操作量aO作为变量时的截距及梯度。也就是说，控制增益GO规定能够 加以限制的转矩的最大值，越增大控制增益GO,最终算出的目标转 矩的值就越减小。另一方面，控制增益Gl用于规定能够按照操作杆 25的操作量a0的变化而限制的转矩的增减比例。而且，通过调整控 制增益GO、 Gl，能够获得相当于液压旋转系统中泄漏调速的效果。再有，在本实施例中，以1周期前的目标转矩作为与旋转用电动 机18的必要转矩tO相当的转矩而利用，但也可根据上述1周期前的 目标转矩和由速度传感器27测出的旋转用电动机18的速度，计算该 旋转用电动机18的实际必要转矩。而且，如下述公式2所示，可根据上述目标速度v0减去由修正 量计算部29算出的修正量b0和由上述速度传感器27测出的旋转用 电动机18的实际速度vl算出速度偏差Av。△v=v0 - b0 - vl. .(公式2)第一转矩运算部30根据上述速度偏差Av按下述^^式3计算第一 目标转矩tl。t卜G2xAv+G3xf(Av)dt…(公式3)这里，G2是比例增益，G3是积分增益，已分别预先设定。 另 一方面，在操作杆25的杆部25a的操作位置位于上述的中央范 围内时，为了使上述速度传感器27测出的旋转用电动机18的实际速 度vl为零，第二转矩运算部31按下述公式4计算要供给旋转用电动 机18的第二目标转矩t2。t2=G4x(0 — vl)+G5x几0 — vl)dt…(公式4) 这里，G4是比例增益，G5是积分增益，已分别预先设定。 目标转矩设定部32将上述第一 目标转矩tl和第二目标转矩t2中 与上述第一目标转矩tl的方向(下面将右旋转方向作为「正」方向， 将左旋转方向作为「负」方向进行说明)同向且绝对值大的转矩作为下 一目标转矩而设定。下面参照图4及图5,说明通过上述控制器26执行的处理。一旦处理开始，首先根据映射图(参照图3)指定对应于操作杆25 的操作量a0的目标速度v0(步骤Sl)。接着，通过上述速度传感器27检测旋转用电动机18的速度vl(步 骤S2)，同时根据速度vl按上述公式4计算第二目标转矩t2(步骤S3)。然后，按上述公式1计算修正量b0,同时利用修正量b0及上述 速度vl ，按上述公式2计算速度偏差Av(步骤S4)。接着，利用上述速度偏差Av按上述公式3计算笫一 目标转矩tl(步 骤S5),同时判定第一目标转矩tl是否为正方向(右旋转方向)(步骤 S6)。这里，在第一目标转矩tl为正方向(右旋转方向)时(步骤S6中的 "是")，将第一 目标转矩tl与第二目标转矩t2比较(步骤S7),并将第 一目标转矩tl和第二目标转矩t2中正方向的且绝对值大的转矩作为 下一目标转矩设定(步骤S8、 S9)。然后，将这样设定的目标转矩输出 至上述变换器23(步骤S15)，结束该处理。另一方面，在第一目标转矩tl不为正方向时(步骤S6中的"否，，)， 判定该第一 目标转矩tl是否为负方向(左旋转方向)(步骤SIO)。这里，在第一目标转矩tl为负方向(左旋转方向)时(步骤SIO中的 "是")，将第一 目标转矩tl与第二目标转矩t2比4交(步骤Sl 1)，并将第 一目标转矩tl和第二目标转矩t2中负方向的且其绝对值大的转矩， 即考虑正负符号时小的转矩作为下一目标转矩而设定(步骤S12、S13)。 然后，将这样设定的目标转矩输出至上述变换器23(步骤S15),结束 该处理。还有，在上述步骤S6及S10中，已判定第一目标转矩tl不是正 和负中的任一方向时(步骤S6及S10中的否)，也就是须使上部旋转体 3在现场保持时，将上述第二目标转矩t2作为下一目标转矩设定(步骤 S14),接着，将这样设定的目标转矩输出至上述变换器23(步骤S15), 结束该处理。如图6所示，通过进行上述的处理，能够实现与操作杆25的操作对应的转矩控制。图6分别表示在挖土机1的伊斗7压在地面的状态下，在对操作 杆25作了操作时操作杆25的操作状态(旋转杆操作)、旋转转矩及旋 转速度。也就是，图6的状态表示在铲斗7压在地面上、上部旋转体3不 能旋转的状态下对操作杆25作了操作的状态。在这种情况下，如传 统方式那样，如果进行PID控制而不附加必要转矩tO，则目标速度按 照操作杆25的操作量增加而一直增大，而实际的速度依然是零的状 态。因此，如图7的中段所示，速度偏差明显增大，转矩急剧增加， 有可能产生冲击，但如上述实施例那样，按照基于旋转用电动机18 的必要转矩t0的修正量b0的量来减小速度偏差Av,能够如图6的中 段所示地使与操作杆25的操作对应的旋转转矩产生。根据表示操作 杆25的操作量与旋转转矩之关系的图8，这点也是明确的。另外，图 8也与图6同样，表示在铲斗7压在地面上，上部旋转体3不能旋转的状态下的旋转转矩。另夕卜，图9分别表示在上部旋转体中产生的必要转矩t0较小时操作杆的操作量、旋转速度及旋转转矩。如上述公式1所示，必要转矩t0越小，修正量b0越接近零，因 此在必要转矩t0小时，能够进行不附加必要转矩to的与传统技术同 样的速度控制。作为参考，在图10中表示不附加必要转矩t0时操作 杆的操作量、旋转速度及旋转转矩。再有，旋转速度栏中的实线表示 实际的旋转速度，双点划线分别表示与操作杆25的操作量对应的目 标速度。还有，如上述那样，在上述实施例中将第一目标转矩tl和第二目 标转矩t2中与第一目标转矩tl同向且绝对值大的转矩作为下一目标 转矩而设定。因此，能够平稳地进行转矩变动。下面，对于这一点， 与传统的结构作对比说明。在以下的说明中，如图11所示，就对应于操作杆25的操作量L1随时间经过而一直增大，旋转用电动机18的目标速度如L2所示那样 推移的情况进行说明。再有，根据曲线L2从2秒左右上升这一点可 知，在0秒-2秒的范围内操作杆25的操作范围为死区(空区)。例如，在特开2003-328398号公报中公开的传统技术中，在操作 杆的操作量为上述死区的范围内进行速度比例控制(PID控制)，而在 操作杆的操作量超出死区时进行转矩控制。也就是说，如图12A所示， 在考虑进行速度比例控制时的转矩推移L3和用于使上部旋转体在现 场保持的转矩推移L4的情况下，如果逐渐增大操作杆的操作量，如 图12B所示，在0秒~2秒的死区的范围内，转矩按照转矩推移L4 进行推移，但若为在超出上述死区的范围后对操作杆进行操作，就从 该时刻起执行按照转矩推移L3的转矩控制。为此，在操作到该死区 的尾端时，产生用于插补转矩推移L3和L4的不连续部分L5。与此形成对照，如图13A所示，在上述实施例中将进行速度比例 控制时的第一目标转矩L6和用于使上部旋转体3在现场保持的第二 目标转矩L7经常比4支，再选择第一 目标转矩L6和第二目标转矩L7 中大的转矩。因此，如图13B所示，在本实施例中，无论操作杆25 的操作量，都能以笫一目标转矩L6和第二目标转矩L7的交点部分 L8为界，连续地切换第一目标转矩L6和第二目标转矩L7。所以，根 据本实施例，能够平滑地进行稳定的控制。如以上说明，根据上述实施例，按照由速度传感器27测出的实 际速度设定第二目标转矩t2。因此，即使在作业状态逐一变动的环境 中进行作业时，也能够特别指定适于当前时刻的作业状态下的现场保 持转矩(第二目标转矩t2)。也就是说，根据作业附属装置4的动作状 态(作业附属装置4的作业半径，或者作业时在伊斗7内有无砂土等) 或者作业时承受的外力(采用伊斗7的挤压作业时承受的外力，倾斜地 面上作业机械的自重等)等，上述现场保持转矩将逐一变动，但按照上 述实施例，即使在这种情况下也能可靠地防止上部旋转体的逆行。还有，在上述实施例中，由于设置成在上述那样算出的第二目标转矩t2与根据操作杆25的操作量而算出的第二目标转矩t2之间进行 高位选择(图5的步骤S6-S14)，所以在分析了第一目标转矩tl及第 二目标转矩t2推移的曲线L6、 L7时(参照图13),以曲线L6、 L7的 交点部分L8为界而选择的转矩被变更。这样，根据上述实施例，与 以转矩以外的特定要素为界而切换控制系统的传统技术不同，经常在 进行第一、第二目标转矩tl、 t2的大小比4交，并采用大的转矩，因此 能够抑制转矩的不连续变动。再有，在上述实施例中，说明了用分别预先设定的值将公式3将 公式4中的增益G2、 G3、 G4及G5固定的结构，但可在上述控制器 26中设置用于变更各增益G2 ~ G5的增益变更单元。这样，能够通过增益变更单元来调整各增益G2-G5，因此在作 业附属装置4的作业半径大时，如倾斜地面上作业等那样旋转体的惯 性矩大时，如果稍大地设定增益G2 G5，则能够可靠地防止逆行。 另一方面，在用伊斗7进行旋转挤压作业等时，若将增益变更为稍小， 则可根据操作杆25的操作进行转矩的微调整。另外，在上述实施例中，根据随上部旋转体3的作业状态而变化 的使上部旋转体3旋转的必要转矩t0(1个周期前的目标转矩)，调整旋 转用电动机18的目标转矩的大小，因此能够有效地抑制冲击发生。也就是说，在上述挖土机l中，必要转矩to也根据其作业状态而 变化，例如作业附属装置4的动作状态(作业附属装置4的作业半径， 或者作业时在伊斗7内有无砂土等)，或者作业时承受的外力(釆用妒 斗7的挤压作业时承受的反力，倾斜地面上的挖土机1的自重等)。因 此，虽然存在该必要转矩tO越大，目标速度与速度检测单元测出的实 际速度vl之间的速度偏差Av越增大的倾向，但用上述实施例可阻止 速度偏差Av的增大。具体而言，在上述实施例中设置成必要转矩t0越大，就算出越 大的修正值b0,并将该修正值b0从已i殳定的目标速度v0中减去。因 此，能够减小新的目标速度(v0 - b0)与速度传感器27测出的实际速度vl之间的速度偏差Av。
因此，按照上述实施例，必要转矩to越大，能够越减小速度偏差
△V,因此能够抑制冲击发生。
如上述实施例那样，通过构成为操作杆25的操作量a0越大、算 出越小的修正量b0的结构，从而随着操作杆25的操作量a0增大，能 够抑制修正后的目标速度过于减小。因此，能够减轻给予操作员的不 协调感。
如上述实施例那样，通过形成将上次已设定的目标转矩作为本次 使用的必要转矩t0而加以利用的结构，与实际上计算上部旋转体3的 必要转矩tO的情况相比，能够使处理简化。
也就是说，上部旋转体3的必要转矩t0的变化全部反映在旋转用 电动机18的负载转矩(目标转矩)上。因此，能够才艮据该负载转矩的增 减计算修正值b0,并计算目标转矩，从而能够算出抵消了必要转矩tO 的变化的目标转矩。
如上述实施例那样，设有将第一目标转矩tl和第二目标转矩t2 中与第一目标转矩tl同向且绝对值大的转矩设定为目标转矩的目标 转矩设定部32,从而在倾斜地面上向上侧开始旋转时以及在强风下向 风上侧开始旋转时，能够可靠地防止上部旋转体3由于转矩不足，而 沿逆方向旋转的「逆行」发生。
还有，在倾斜地面上停止旋转时，通常旋转用电动机18的转矩 的大小与重力相平4紆，所以也能够防止上部旋转体3因制动转矩经不 <主重力而向下#]逆4亍。
虽然参考附图中的具体实施例就本发明作了描述，但应指出，只 要不偏离权利要求书规定的本发明范围，可采用等价物并作替换。
权利要求
1.一种具有本体、可旋转地安装于该本体的旋转体以及可升降地设置于该旋转体的作业附属装置的作业机械的旋转控制装置，包括如下部分用以旋转驱动所述旋转体的电动机；接受对所述电动机作驱动指示的输入操作的操作单元；可检测所述操作单元的操作量的操作量检测单元；可检测所述电动机的旋转速度的速度检测单元；以及根据由所述操作量检测单元测出的操作量设定所述电动机的目标速度，同时根据该目标速度与由所述速度检测单元测出的速度之间的速度偏差设定目标转矩，并按照该目标转矩使所述电动机动作的控制单元，其中，所述控制单元设有计算修正量并从所述目标速度减去该修正量作为新的目标速度的修正单元，随所述旋转体的作业状态而变化的使该旋转体旋转的必要转矩越大，该修正量的值就越大。
2. 权利要求l记载的作业机械的旋转控制装置，其特征在于 所述操作单元的操作量越大，所述修正单元算出的修正量越小。
3. 权利要求l记载的作业机械的旋转控制装置，其特征在于 所述控制单元构成为按每个预定的周期设定目标转矩，所述修正单元用上次周期内设定的目标转矩作为与本次周期内使用的旋转体的 所述必要转矩相当的转矩来计算所述修正量。
4. 一种具有本体、可旋转地安装于本体的旋转体以及可升降地设 置于旋转体的作业附属装置的作业机械的旋转控制装置，包括如下部 分用以旋转驱动所述旋转体的电动机； 接受对所述电动机作驱动指示的输入操作的操作单元；可检测所述操作单元的操作量的操作量检测单元； 可检测所述电动机的旋转速度的速度检测单元；以及 控制单元，该单元用与所述操作量检测单元测出的操作量对应的 目标速度设定用以使所述电动机驱动的笫一 目标转矩，同时根据所述 速度检测单元测出的实际速度设定用以使所述旋转体在现场保持的第 二目标转矩，并按照第 一 目标转矩和第二目标转矩中与所述第 一 目标 转矩同向且绝对值大的转矩使所述电动机动作。
5. 权利要求4记载的作业机械的旋转控制装置，其特征在于 所述控制单元设有根据由所述操作量检测单元测出的操作量设定所述目标速度的目标速度设定单元；根据所述目标速度与由所述速 度检测单元测出的实际速度之间的速度偏差计算所述第一目标转矩的 第一转矩运算单元；以及将所述第一目标转矩和第二目标转矩中与所 述第一 目标转矩同向且绝对值大的转矩作为下一目标转矩设定的目标 转矩设定单元。
6. 权利要求5记载的作业机械的旋转控制装置，其特征在于 所述控制单元还设有第二转矩运算单元，将为使所述实际速度为零而要给予所述电动机的转矩作为所述笫二目标转矩算出。
7. 权利要求6记载的作业机械的旋转控制装置，其特征在于 所述笫一转矩运算单元和第二转矩运算单元按各自具有比例项和积分项的公式计算第一目标转矩和第二目标转矩，所述控制单元还设有可改变与所述比例项及积分项相乘的增益大小的增益变更单元。
8. 一种作业机械，包括如下部分本体、可相对于该本体旋转地安装的旋转体以及权利要求1记载的旋转控制装置。
9. 一种作业机械，包括如下部分本体、可相对于该本体旋转地安装的旋转体以及权利要求4记载 的旋转控制装置。
全文摘要
一种旋转控制装置及设有该装置的作业机械，设有可根据按照操作杆的操作量而设定的目标速度与实际旋转速度之间的速度偏差而设定旋转用电动机的目标转矩的控制器，具备检测随上部旋转体的作业状态而变化的、使上部旋转体旋转的必要转矩的变换器，此转矩越大，该控制器计算的修正量值就越大，并从目标速度减去此修正量后设定为新的目标速度。另外，控制器设定用于驱动此电动机的第一目标转矩和用于按实际速度使上部旋转体在现场保持的第二目标转矩，按照这两个转矩中与第一目标转矩同方向的且绝对值大的转矩使此电动机动作。
文档编号H02P29/00GK101250888SQ20081008059
公开日2008年8月27日 申请日期2008年2月20日 优先权日2007年2月21日
发明者小见山昌之, 筒井昭, 鹿儿岛昌之 申请人:神钢建设机械株式会社