(57)【要約】【課題】操作手段の操作速度に応じて操作特性が変化する態様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の提供。【解決手段】本発明は、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に入力される操作量と、該操作量の変化速度とに基づいて、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。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。【選択図】図６
2010001713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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に入力される操作量と、該操作量の変化速度とに基づいて、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、駆動制御装置。
【請求項２】
操作手段の操作量をパラメータとして、前記アクチュエータの出力の目標値を定めるマップを、操作手段の操作量の変化速度の相違に応じて少なくとも２つ以上記憶する記憶手段を備え、
建設機械の操作手段に入力される操作量の変化速度に応じて、前記記憶手段から該変化速度に対応したマップを読み出し、該読み出したマップに基づいて、前記アクチュエータの出力の目標値を決定する、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】
前記アクチュエータの出力の目標値は、前記アクチュエータの出力トルクに関する目標値である、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
前記操作手段の操作量が所定の操作量であるとき、前記アクチュエータの出力の目標値は、前記操作量の変化速度が高いほど大きい、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項５】
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、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
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、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
建設機械の電動機の駆動制御を行う駆動制御装置であって、
前記電動機の駆動トルクを制御するためのトルク指令を生成するトルク指令生成手段と、
前記電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記操作手段に入力される操作量と、前記回転速度検出手段で検出される回転速度とに応じて、前記トルク指令生成手段で生成されるトルク指令を補正するための補正用トルク指令を生成する補正用トルク指令生成手段と、
前記補正用トルク指令によって補正されたトルク指令に基づく前記電動機の駆動制御を行う駆動制御手段とを含み、
前記トルク指令生成手段は、前記操作手段に入力される操作量と、該操作量の変化速度とに応じて、前記トルク指令を生成することを特徴とする、駆動制御装置。
【請求項８】
前記電動機の回転速度を正転側及び逆転側の最高回転速度に制御するための正転側最高速度指令及び逆転側最高速度指令を生成する速度指令生成手段をさらに備え、
前記駆動制御手段は、前記回転速度検出手段によって検出される回転速度が正転側又は逆転側の最高回転速度に達すると、前記補正されたトルク指令に基づく駆動制御から、前記速度制限手段によって生成される正転側最高速度指令又は逆転側最高速度指令に基づく駆動制御に切り替える、請求項７に記載の駆動制御装置。
【請求項９】
前記電動機は、建設機械の上部旋回体の旋回機構を駆動する電動機、及び、建設機械の下部走行体の走行機構を駆動する電動機の少なくともいずれか一方である、請求項７又は８に記載の駆動制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の駆動制御装置を含む建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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及びこれを含む建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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。
【０００３】
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）。
【特許文献１】特開２００１−１６７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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、操作手段の操作量のみに依存する操作特性で制御を行う場合には、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。
【０００６】
そこで、本発明は、操作手段の操作速度（操作量の変化速度）に応じて操作特性が変化する態様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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の局面によれば、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に入力される操作量と、該操作量の変化速度とに基づいて、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、駆動制御装置が提供される。尚、目標値は、必ずしも最終的な目標値である必要はなく、最終的な目標値を決定する際に用いられる中間的な目標値であってもよい。
【０００８】
本発明の第２の局面によれば、建設機械の電動機の駆動制御を行う駆動制御装置であって、
前記電動機の駆動トルクを制御するためのトルク指令を生成するトルク指令生成手段と、
前記電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記操作手段に入力される操作量と、前記回転速度検出手段で検出される回転速度とに応じて、前記トルク指令生成手段で生成されるトルク指令を補正するための補正用トルク指令を生成する補正用トルク指令生成手段と、
前記補正用トルク指令によって補正されたトルク指令に基づく前記電動機の駆動制御を行う駆動制御手段とを含み、
前記トルク指令生成手段は、建設機械の操作手段に入力される操作量と、該操作量の変化速度とに応じて、前記トルク指令を生成することを特徴とする、駆動制御装置が提供される。
【０００９】
本発明の一局面の建設機械は、前記各局面による駆動制御装置を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、操作手段の操作速度に応じて操作特性が変化する態様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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
「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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
「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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
「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。
【００４２】
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。
【００４３】
「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。
【００４４】
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、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、レバー２６Ａの操作速度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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
「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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
「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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
「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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
「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。
【００６５】
「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。
【００６６】
「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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
「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、レバー２６Ａの操作速度に応じて、異なる特性のトルク電流指令を生成する。
【００７８】
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、レバー２６Ａの操作速度が速いときに用いられる特性であり、符号Ｘ２で示す特性は、レバー２６Ａの操作速度が基準範囲内のときに用いられる特性であり、符号Ｘ３で示す特性は、レバー２６Ａの操作速度が遅いときに用いられる特性である。これらの特性は、マップ形式で予め用意され、マップ記憶部６０ａに記憶保持される。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
ステップ７２では、トルク指令生成部６０において、入力されたレバー２６Ａの操作量に基づいて、レバー２６Ａの操作速度が算出される。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。
【００８４】
ステップ７４では、トルク指令生成部６０において、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが所定の基準範囲内であるか否かが判定される。所定の基準範囲は、作業者の平均的な操作速度の取りうる範囲に対応するように決定されてもよい。算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが所定の基準範囲内である場合には、ステップ７６に進み、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが所定の基準範囲外である場合には、ステップ７８に進む。
【００８５】
ステップ７６では、トルク指令生成部６０において、標準的な特性Ｘ２（図６参照）がマップ記憶部６０ａから読み出され、標準的な特性Ｘ２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。
【００８６】
ステップ７８では、トルク指令生成部６０において、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが基準範囲を超えたか（即ち基準範囲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が基準範囲を超えた場合には、ステップ８０に進み、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが基準範囲を下回った（即ち基準範囲の下限値を下回った）場合には、ステップ８２に進む。
【００８７】
ステップ８０では、トルク指令生成部６０において、高速操作用の特性Ｘ１（図６参照）がマップ記憶部６０ａから読み出され、高速操作用の特性Ｘ１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。
【００８８】
ステップ８２では、トルク指令生成部６０において、低速操作用の特性Ｘ３（図６参照）がマップ記憶部６０ａから読み出され、低速操作用の特性Ｘ３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。
【００８９】
尚、図７の処理ルーチンは、本実施の形態の建設機械の運転中に、トルク指令生成部６０によって繰り返し実行される処理であってよい。但し、図７の処理ルーチンは、レバー２６Ａの操作量がゼロから増加して２０％を超えた時に、当該増加過程でのみ実行され、レバー２６Ａの操作量が最大値付近の一定値で維持されるときや操作量が減少する過程では実行されないようにされてもよい。即ち、レバー２６Ａを入れる操作時に実行され、レバー２６Ａの保持操作時やレバー２６Ａの戻し操作時には実行されなくてよい。この場合、レバー２６Ａの保持操作時やレバー２６Ａの戻し操作時には、常に標準的な特性Ｘ２が用いられることとしてよい。
【００９０】
「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８（ａ）に示す補正用トルク電流指令を生成する。図８（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。
【００９１】
図８（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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
「減算器５１の出力」
図８（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８（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。
【００９９】
Ｔｃｍｄ＝Ｔ０−Ｔｆ（ｘ、ｙ）（％）
図８（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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
なお、図８（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。
【０１１１】
「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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
「旋回動作時の駆動制御」
図９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。
【０１１９】
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）。
【０１２０】
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）。
【０１２１】
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）。
【０１２２】
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）。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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）。
【０１２６】
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）。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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）。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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）。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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）。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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）。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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）。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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、操作手段の操作速度に応じて、操作手段の操作量に応じたトルク指令値を可変することで、作業者の癖や嗜好に適合した操作特性を実現することが可能となる。例えば、高い応答性を好む作業者は、レバー２６Ａの操作速度を速めることで、応答性を高めることができ、低い応答性を好む作業者は、レバー２６Ａの操作速度を遅くすることで、応答性を低下させることができる。これにより、作業者は、レバー２６Ａの操作速度を変化させることで、所望の応答性を実現することができる。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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９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９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、例えば、図１０に示すように、操作手段の操作速度に応じて、異なる特性Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が用いられてよい。図１０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Ｘ１は、操作手段の操作速度が基準範囲を上回って速いときに用いられ、特性Ｘ２は、操作手段の操作速度が基準範囲内のときに用いられ、特性Ｘ３は、操作手段の操作速度が基準範囲を下回って遅いときに用いられてよい。
【０１４６】
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１１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、ペダル２６Ｃの操作速度に応じて、走行用発電機２０１Ａ，２０１Ｂの出力特性を可変すればよい。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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、レバー２６Ａ及びレバー２６Ｂの操作速度に応じて、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。
【０１４９】
また、上述した実施例では、操作手段の操作速度に応じて異なる３つの特性Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を示しているが、２つの特性だけでもよいし、４つ以上の特性が用意されてもよい。また、複数の代表的な操作速度に対応した代表的な特性を用意しておき、これらの代表的な特性を補間して、算出された操作速度に応じた特性を実現してもよい。
【０１５０】
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に依存して生成されてもよい。例えば、補正用トルク電流指令値は、操作手段の操作速度に応じて補正されてもよく、このとき、補正用トルク電流指令値は、操作速度が高いほど補正用トルク電流指令値が小さくなる態様で、補正されてもよい。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本実施の形態の駆動制御装置を含む建設機械を示す側面図である。
【図２】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。
【図３】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
【図４】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。
【図５】本実施の形態の駆動制御装置のトルク制限部５３のトルク制限特性を示す図である。
【図６】本実施の形態のトルク指令生成部６０において生成されるトルク指令の特性を示す図である。
【図７】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８】本実施の形態の駆動制御装置で用いるトルク指令の特性であって、（ａ）は補正用トルク電流指令値Ｔｆ（ｘ、ｙ）の特性、（ｂ）はトルク電流指令値Ｔｃｍｄの特性を示す。
【図９】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。
【図１０】操作速度に応じた速度指令の特性を示す図である。
【図１１】電動機により駆動される機構が下部走行体の走行機構であるその他の建設機械の構成を表すブロック図である。
【符号の説明】
【０１５４】
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
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
１００，２００  建設機械
２０１Ａ    左走行用発電機
２０１Ｂ    右走行用発電機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010001713.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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