(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブーム、アーム及びエンドアタッチメントを含むアタッチメントを支持する旋回体を電動機で旋回させる旋回制御装置であって、
前記アタッチメントの旋回半径が大きいほど、前記電動機への旋回駆動指令が小さくなるように、前記電動機への旋回駆動指令を変化させることを特徴とする旋回制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の旋回制御装置であって、
前記アタッチメントの旋回半径の範囲が異なる複数の作業領域が予め規定され、前記複数の作業領域のうち、何れの作業領域に前記エンドアタッチメントがあるかに応じて、前記旋回駆動指令を変化させることを特徴とする旋回制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の旋回制御装置であって、
前記旋回駆動指令は、前記電動機の加速度又は減速度に関する指令であり、
前記アタッチメントの姿勢に基づいて、前記旋回体の旋回の加速度又は減速度を決定する駆動指令決定部を有する旋回制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の旋回制御装置であって、
前記駆動指令決定部が出力した加速度又は減速度を積分して旋回速度指令を生成する速
度指令生成部を有する旋回制御装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の旋回制御装置であって、
前記駆動指令決定部が出力した加速度又は減速度が滑らかに変化するように加速度又は
減速度を補間して平滑化する補間演算部をさらに有する旋回制御装置。
【請求項６】
請求項３記載の旋回制御装置であって、
前記駆動指令決定部が出力したトルクが滑らかに変化するように加速時トルク又は減速
時トルクを補間して平滑化する補間演算部をさらに有する旋回制御装置。
【請求項７】
請求項３又は４記載の旋回制御装置であって、
前記駆動指令決定部は、予め準備された加速時の駆動指令マップ又は減速時の減速度マ
ップから加速時又は減速時の駆動指令を決定し出力する旋回制御装置。
【請求項８】
請求項７記載の旋回制御装置であって、
前記駆動指令決定部は、前記加速時の駆動指令マップ及び前記減速時の駆動指令マップの両方を別々に有する旋回制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の旋回制御装置であって、
レバー操作量に基づいて、前記電動機への旋回駆動指令である第１の駆動指令を生成する第１の駆動指令生成部と、
前記旋回駆動指令として第２の駆動指令を生成する第２の駆動指令生成部と
を有し、
前記第１の駆動指令と前記第２の駆動指令との比較結果に基づき、前記第１の駆動指令と前記第２の駆動指令とを切替える駆動切替え部を有する旋回制御装置。
【請求項１０】
請求項９記載の旋回制御装置であって、
前記第２の駆動指令が前記第１の駆動指令より小さいときは前記第２の駆動指令を出力する旋回制御装置。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載の旋回制御装置であって、
前記旋回駆動指令は、前記電動機の速度に関する速度指令であり、
前記アタッチメントの姿勢に基づいて、前記速度指令を決定する旋回制御装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の旋回制御装置であって、
レバー操作量に基づいて前記電動機の速度に関する第１指令を生成する速度指令生成部と、
前記アタッチメントの姿勢に基づいて、前記第１指令を補正し、前記速度指令としての第２指令を生成する速度指令補正部を有する旋回制御装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の旋回制御装置であって、
前記速度指令補正部は、前記第１指令に補正値を乗じて前記第２指令を生成する旋回制御装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の旋回制御装置であって、
前記アタッチメントの旋回半径が大きいほど、前記補正値を小さくする旋回制御装置
。
【請求項１５】
請求項３記載の旋回制御装置であって、
前記駆動指令決定部が出力したトルク指令に基づいて前記電動機を制御する旋回制御装
置。
【請求項１６】
ブーム、アーム及びエンドアタッチメントを含むアタッチメントを支持する旋回体を電動機で旋回させる旋回制御方法であって、
前記アタッチメントの旋回半径が大きいほど、前記電動機への旋回駆動指令が小さくなるように、前記電動機への旋回駆動指令を変化させることを特徴とする旋回制御方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の旋回制御方法であって、
前記旋回駆動指令は、前記電動機の加速度又は減速度に関する指令であり、
前記アタッチメントの姿勢に基づいて、前記旋回体の旋回の加速度又は減速度を決定す
る旋回制御方法。
【請求項１８】
請求項１６記載の旋回制御方法であって、
前記旋回駆動指令は、レバー操作量に基づいて生成される前記電動機の速度指令であり、
前記アタッチメントの姿勢に基づいて、前記速度指令を決定する旋回制御方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の旋回制御方法であって、
前記アタッチメントの姿勢に応じたトルク指令に基づいて前記電動機を制御する旋回制
御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械などの電動旋回機構の旋回動作を制御する旋回制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ショベル等の建設機械において、上部旋回体を旋回させる旋回機構の動力源として電動機を用いた電動旋回機構が用いられることがある。【０００３】
ショベルの上部旋回体には、運転室を有するキャビンが設けられる。また、ブームは上部旋回体に回動可能に支持される。したがって、上部旋回体に支持されたブーム、ブームの先端に連結されたアーム、及びアームの先端に連結されたバケット等のエンドアタッチメントなどの作業要素も、上部旋回体と共に旋回する。【０００４】
上部旋回体には、運転室を含むキャビンも設けられる。運転室でショベルを操縦する運転者は、上部旋回体が旋回するとブーム、アームと共に旋回する。アームの先端のエンドアタッチメントなどの作業要素を作業位置にもっていくためには、運転者は上部旋回体を旋回させてブームと共にエンドアタッチメントを旋回させる操作を行なう。【０００５】
ここで、上部旋回体の旋回駆動を行なう旋回用電動機の制御を運転者の操作レバーの操作量に応じて行なう旋回駆動制御装置を有するショベルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２７１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１に開示された旋回駆動制御装置による旋回用電動機の制御では、旋回用電動機に与えられる速度指令は、運転者による操作レバーの操作量によって決まる。すなわち、運転者が作業要素を迅速に移動したい場合には、運転者は操作レバーの操作量を大きくする。これにより、操作レバーの操作量に応じた旋回速度指令が生成され、旋回用電動機はこの旋回速度指令に基づいて駆動される。操作レバーの操作量が大きければ旋回用電動機は急激に加速して回転速度は速くなる。したがって、上部旋回体も急激に加速してその旋回速度は速くなる。【０００８】
上述のように、旋回速度指令は、ブーム、アーム、バケット（エンドアタッチメント）等の作業要素の位置には係わりなく、操作レバーの操作量のみに基づいて生成される。したがって、ブーム及びアームが開いてバケットが上部旋回体の旋回中心から離れた位置にある場合や、ブーム及びアームが折り畳まれてバケットが上部旋回体の旋回中心に近い位置にある場合などでも、上部旋回体の旋回速度は操作レバーの操作量のみに応じて制御される。【０００９】
運転者は上部旋回体のキャビン内で操縦レバーを操縦しているため、上部旋回体と一緒に旋回する。これにより、運転者は上部旋回体や作業要素の旋回速度をブームやアームやバケットを見ながら感じることとなる。ここで、本発明者等は、運転者が実際に感じる旋回速度を調べた。その結果、ブーム及びアームが開いてバケットが上部旋回体の旋回中心から離れた位置（先端領域）にある場合には、運転者は実際の旋回速度より速く旋回していると感じることがわかった。【００１０】
実際にバケットで作業を行なう領域は、上述の先端領域と近接領域との間の領域であり、この領域を実作業領域と称する。バケットが実作業領域にある場合、迅速に作業を行なって作業効率を上げるには、バケットの旋回速度（すなわち上部旋回体の旋回速度）を速くすることが考えられる。ところが、上部旋回体の旋回速度を速くすると、先端領域においては、運転者は旋回速度が速すぎると感じてしまい、快適な操作感が失われてしまう。【００１１】
そこで、バケット等のエンドアタッチメントの位置に基づいて上部旋回体の旋回速度を可変に制御する技術の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施態様によれば、ブーム、アーム及びエンドアタッチメントを含むアタッチメントを支持する旋回体を電動機で旋回させる旋回制御装置であって、前記アタッチメントの旋回半径が大きいほど、前記電動機への旋回駆動指令が小さくなるように、前記電動機への旋回駆動指令を変化させることを特徴とする旋回制御装置が提供される。
【００１３】
また、他の実施態様によれば、ブーム、アーム及びエンドアタッチメントを含むアタッチメントを支持する旋回体を電動機で旋回させる旋回制御方法であって、
前記アタッチメントの旋回半径が大きいほど、前記電動機への旋回駆動指令が小さくなるように、前記電動機への旋回駆動指令を変化させることを特徴とする旋回制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
上述の発明によれば、バケット等のエンドアタッチメントの姿勢に応じて上部旋回体の旋回速度を可変に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が適用される旋回制御装置を有する建設機械の一例であるハイブリッドショベルの側面図である。
【図２】第１実施形態による旋回制御装置を有するハイブリッドショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。
【図３】蓄電系の構成を示すブロック図である。
【図４】ハイブリッドショベルが行う作業の作業領域を示す図である。
【図５】実作業領域における上部旋回体の旋回速度を示すグラフである。
【図６】先端作業領域における上部旋回体の旋回速度を示すグラフである。
【図７】近接作業領域における上部旋回体の旋回速度を示すグラフである。
【図８】加速度・減速度マップからトルク指令を生成する旋回制御部の機能ブロック図である。
【図９】旋回制御部に格納されている加速度マップを説明するための図である
【図１０】旋回制御部に格納されている先端作業領域での加速度マップを説明するための図である。
【図１１】旋回動作中にバケットが通常作業領域から先端作業領域に移行した場合の旋回速度の推移と加速度の変化を示す図である。
【図１２】トルクマップを用いてトルク指令値を求める旋回制御部の機能ブロック図である。
【図１３】エンドアタッチメントの旋回半径を説明するための図である。
【図１４】第２実施形態による、旋回速度指令（旋回駆動指令）の補正機能のブロック図である。
【図１５】レバー操作量と旋回速度指令の関係を示すグラフである。
【図１６】旋回半径と速度指令比率との関係を示すグラフである。
【図１７】補正後の旋回速度指令により制御された上部旋回体の旋回速度の検出値を示すグラフである。
【図１８】補正後の旋回速度指令により制御された上部旋回体の最大旋回速度の検出値を示すグラフである。
【図１９】シリーズ方式のハイブリッドショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。
【図２０】電動ショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明が適用される旋回制御装置を有する建設機械の一例であるハイブリッドショベルの側面図である。
【００１８】
ハイブリッドショベルの下部走行体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。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端に、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端にバケット６が取り付けられている。アタッチメントに含まれるブーム４，アーム５及びバケット６は、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。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。
【００１９】
図２は、本発明の第１実施形態による旋回制御装置を有するハイブリッドショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは実線（太線）、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は実線（細線）でそれぞれ示されている。なお、図２では建設機械としてハイブリッドショベルを例示しているが、駆動方式はハイブリッド式に限られず、電動旋回機構を有するショベルであればよい。また、建設機械としてショベルに限定されず、例えばエンドアタッチメントとしてリフティングマグネットが用いられたリフマグ機等で電動旋回機構を有する作業機械であればよい。
【００２０】
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、変速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続されている。変速機１３の出力軸には、油圧ポンプとしてメインポンプ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。
【００２１】
コントロールバルブ１７は、ハイブリッドショベルにおける油圧系の制御を行う制御装置である。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。
【００２２】
電動発電機１２には、インバータ１８を介して、蓄電器としてのキャパシタを含む蓄電系１２０が接続される。蓄電系１２０には、インバータ２０を介して電動作業要素としての旋回用電動機２１が接続されている。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、及び旋回変速機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。旋回用電動機２１と、インバータ２０と、レゾルバ２２と、メカニカルブレーキ２３と、旋回変速機２４とで負荷駆動系が構成される。
【００２３】
操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃ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にそれぞれ接続される。圧力センサ２９は、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０に接続される。
【００２４】
本実施形態では、ブーム４の角度を検出するためのブーム角度センサ７Ｂがブーム４の支持軸に取り付けられている。また、アーム５の角度を検出するためのアーム角度センサ８Ａがアーム５の支持軸に取り付けられている。ブーム角度センサ７Ｂ及びアーム角度センサ８Ａは、検出したブーム角度θＢ及びアーム角度θＡをコントローラ３０に供給する。また、ブームシリンダ７のボトム側の油圧を検出するための油圧センサ７Ｐが油圧シリンダ７に取り付けられている。油圧センサ７Ｐは、検出した油圧Ｐｂをコントローラ３０に供給する。
【００２５】
図３は蓄電系１２０の構成を示すブロック図である。蓄電系１２０は、蓄電器としてのキャパシタ１９と、昇降圧コンバータ１００とＤＣバス１１０とを含む。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、キャパシタ電圧値を検出するためのキャパシタ電圧検出部１１２と、キャパシタ電流値を検出するためのキャパシタ電流検出部１１３が設けられている。キャパシタ電圧検出部１１２とキャパシタ電流検出部１１３によって検出されるキャパシタ電圧値とキャパシタ電流値は、コントローラ３０に供給される。なお、図３には、蓄電器としてキャパシタ１９を示すが、キャパシタ１９の代わりに、リチウムイオン電池等の充電可能な二次電池、リチウムイオンキャパシタ、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を蓄電器として用いてもよい。
【００２６】
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制御を行う。ＤＣバス１１０は、インバータ１８及び２０と昇降圧コンバータ１００との間に配設されており、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行う。
【００２７】
図２に戻り、コントローラ３０は、ハイブリッドショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。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、ＣＰＵが内部メモリに格納された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。
【００２８】
コントローラ３０は、圧力センサ２９から供給される信号を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。圧力センサ２９から供給される信号は、旋回機構２を旋回させるために操作装置２６を操作した場合の操作量を表す信号に相当する。
【００２９】
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、昇降圧制御部としての昇降圧コンバータ１００を駆動制御することによるキャパシタ１９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）に基づいて、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。
【００３０】
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によって検出されるＤＣバス電圧値、キャパシタ電圧検出部１１２によって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によって検出されるキャパシタ電流値に基づいて行われる。
【００３１】
以上のような構成において、アシストモータである電動発電機１２が発電した電力は、インバータ１８を介して蓄電系１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。旋回用電動機２１が回生運転して生成した回生電力は、インバータ２０を介して蓄電系１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。
【００３２】
旋回用電動機２１の回転速度（角速度ω）はレゾルバ２２により検出される。また、ブーム４の角度（ブーム角度θＢ）はブーム４の支持軸に設けられたロータリエンコーダ等のブーム角度センサ７Ｂにより検出される。アーム５の角度（アーム角度θＡ）はアーム５の支持軸に設けられたロータリエンコーダ等のアーム角度センサ８Ａにより検出される。コントローラ３０に設けられた旋回制御部４０は、ブーム角度θＢ、アーム角度θＡ、ブームシリンダ７のボトム側の油圧Ｐｂ、及び、旋回用電動機２１の角速度ωに基づいて、旋回用電動機２１に与える速度指令を生成する。本実施形態では旋回制御部４０はコントローラ３０に組み込まれているが、旋回駆動装置としてコントローラ３０とは別に設けられてもよい。
【００３３】
以上のような構成のハイブリッドショベルにおいて、エンドアタッチメントとしてバケット６がアーム５の先端に取り付けられている場合の作業領域について検討する。図４は上述のハイブリッドショベルが行う作業の作業領域を示す図である。
【００３４】
バケット６は掘削及び積み込み作業を行うものであり、ブーム４及びアーム５が最大に開いた状態（最大リーチ）ではほとんど作業は行われない。通常は、バケット６が最大リーチの８０％程度までの領域で作業が行われる。また、ブーム４及びアーム５が完全に閉じられた状態ではほとんど作業は行われない。通常は、バケット６が最大リーチの４０％程度以上の領域で作業が行われる。すなわち、通常の作業では、バケット６が最大リーチの４０％から８０％の間に位置する状態で作業が行われる。したがって、バケット６の最大リーチの４０％から８０％までの間を実作業領域と定義する。最大リーチの８０％を超えた領域を先端作業領域と称し、最大リーチの４０％に満たない領域を近接作業領域と称する。
【００３５】
先端作業領域では、運転者は実際の旋回の加減速度より大きいと感じる。すなわち、例えば、バケット６が先端作業領域にあるときに運転者が操作レバーを操作して旋回動作を行なった場合、運転者が意図する旋回加速度より運転者が実際に感じる旋回加速度のほうが大きい。これにより、運転者に違和感あるいは不快感を与えるおそれがある。したがって、先端作業領域では、バケット６（すなわち上部旋回体３）をあまり大きく加減速させないほうが、運転者にとって違和感が無く、快適と感じる動作を実現することができる。
【００３６】
バケット６が運転者の頭上にあるときには、バケット６が運転者から見えにくい状況となる。したがって、バケット６が運転者の頭上の領域（上部作業領域と称する）に位置するときは、バケット６（すなわち上部旋回体３）をあまり大きく加減速させないほうが運転者にとって快適と感じる動作となる。特に、視界外にバケット６が位置する状況では、加減速を小さくするほうが望ましい。また、バケット６が地面より下に位置するときにも、バケット６が運転者から見えにくい状況となる。したがって、バケット６が地面より下の領域（下部作業領域と称する）に位置するときは、バケット６（すなわち上部旋回体３）をあまり大きく加減速させないほうが運転者にとって快適と感じる動作となる。
【００３７】
以上をまとめると、先端作業領域、上部作業領域、及び下部作業領域にバケットが位置しているときには、旋回加減速度を通常より小さくすることで、運転者にとって快適な操縦性を実現することができる。一方、近接作業領域にバケットが位置しているときには、旋回加速度を通常より大きくすることで、運転者にとって快適な操縦性を実現することができる。
【００３８】
上記検討をふまえ、本実施形態による旋回制御部４０は、エンドアタッチメント（バケット、リフマグ等）がどの作業領域に位置しているかによって、旋回加減速度を可変制御することで、快適な操作性を実現する。より具体的には、本実施形態では、先端作業領域、近接作業領域、上部作業領域及び下部作業領域に着目し、先端作業領域、上部作業領域及び下部作業領域における加減速度を実作業領域における加減速度より小さくすることで、運転者にとって快適な操作性を実現する。さらに、近接作業領域における加減速度を実作業領域における加減速度より大きくすることで、運転者にとって快適な操作性を実現する。
【００３９】
図５は実作業領域におけるバケット６（すなわち、上部旋回体３）の旋回速度を示すグラフである。実作業領域では、通常の旋回速度指令に基づいて旋回速度が制御される。運転者が操作レバーを操作すると、操作量に応じた速度指令が生成され、速度指令に基づいて旋回用電動機のトルク指令が生成される。旋回用電動機２１はこのトルク指令により駆動され、上部旋回体３を旋回させる。図５において、点線は油圧旋回の場合のレバー操作量に応じた速度指令による旋回速度の推移を示し、二点鎖線は従来の電動旋回の場合の旋回速度の推移を示し、実線は本実施形態による電動旋回の場合の旋回速度の推移を示す。図５において、速度を示す線の傾きが加速度に相当する。なお、図５に示す例は、操作レバーの操作量を最大にした場合の例であり、旋回速度は最大旋回速度Ｖｍａｘに到達している。
【００４０】
図５に示すように、実作業領域では、操作レバーの操作量に応じた速度指令が生成され、電動旋回の場合の旋回速度の推移は、従来の電動旋回と本実施形態による電動旋回ともに油圧旋回の場合の旋回速度の推移とほぼ一致する。すなわち、実作業領域では、電動旋回と本実施形態による電動旋回ともに実際の旋回加速度は、操作レバーの操作量に応じた速度指令による旋回加速度にほぼ等しくなる。図５において、従来の電動旋回における旋回加速度αは、旋回速度の推移の傾きで表される。
【００４１】
図６は先端作業領域におけるバケット６（すなわち、上部旋回体３）の旋回速度を示すグラフである。図６において、図５と同様に、点線は油圧旋回の場合のレバー操作量に応じた速度指令による旋回速度の推移を示し、二点鎖線は従来の電動旋回の場合の旋回速度の推移を示し、実線は本実施形態による電動旋回の場合の旋回速度の推移を示す。従来の電動旋回の場合、先端作業領域においても、実作業領域における旋回加速度と同じ加速度αが設定されるため、バケット６はキャビン１０から比較的遠い位置で旋回しているのにもかかわらず、運転者は旋回速度が速いと感じてしまう。このため、旋回操作がやりにくいという感覚を運転者に与えてしまう。そこで、本実施形態による電動旋回の場合、旋回加速度を従来の電動旋回における旋回加速度αより小さく設定し、レバー操作に対応する加速度よりも小さな加速度でバケット６を旋回させることにより、運転者に快適な操縦性を提供する。なお、油圧旋回の場合は、先端作業領域におけるバケット６の旋回加速度は、モーメントが大きくなるため、実作業領域における加速度よりも小さくなる。
【００４２】
図７は近接作業領域におけるバケット６（すなわち、上部旋回体３）の旋回速度を示すグラフである。図７において、図５と同様に、点線は油圧旋回の場合のレバー操作量に応じた速度指令による旋回速度の推移を示し、二点鎖線は従来の電動旋回の場合の旋回速度の推移を示し、実線は本実施形態による電動旋回の場合の旋回速度の推移を示す。従来の電動旋回の場合、近接作業領域においても、実作業領域における旋回加速度と同じ加速度αが設定されるため、バケット６はキャビン１０から比較的近い位置で旋回しているのにもかかわらず、運転者は旋回速度が遅いと感じてしまう。そこで、本実施形態による電動旋回の場合、旋回加速度を従来の電動旋回における旋回加速度αより大きく設定し、レバー操作に対応する加速度よりも大きな加速度でバケット６を旋回させることにより、運転者に機敏な動作感を提供する。なお、油圧旋回の場合は、先端作業領域におけるバケット６の旋回加速度は、モーメントが小さくなるため、実作業領域における加速度よりも非常に大きくなる。
【００４３】
次に、本実施形態による旋回加速制御について説明する。旋回減速時の減速度制御は旋回加速時の加速度制御と同様であり、ここでは旋回加速時の加速度制御についてのみ説明する。
【００４４】
本実施形態による旋回加速制御は、コントローラ３０の旋回制御部４０により行なわれる。図８は加速度・減速度マップからトルク指令を生成する旋回制御部４０の機能ブロック図である。
【００４５】
旋回制御部４０は、予め準備された加速度マップ４２ａ及び減速度マップ４２ｂを内部に格納した加速度・減速度決定部４２を有している。加速度マップ４２ａ（減速度マップ４２ｂ）は、ブーム４及びアーム５の様々な姿勢と出力すべき旋回加速度（旋回減速度）との関係を示すマップである。本実施形態ではブーム４及びアーム５の姿勢を表す要素としてブーム角度θＢ及びアーム角度θＡが用いられる。ブーム角度センサ７Ｂ及びアーム角度センサ８Ａからの検出信号は、姿勢判定部４５へ入力される。アタッチメントの姿勢は、姿勢判定部４５により判定され、判定結果が加速度マップ４２ａへ入力される。
【００４６】
加速度マップ４２ａを参照して決定された旋回加速度は、加速度・減速度決定部４２から出力され、スムージング部４４によりスムージングが施された後、速度指令算出部４６に供給される。なお、加減速判定部４１は、現在速度（角速度ω）と速度指令算出部５０から出力される第１の速度指令Ｖ１とを比較して加速中か減速中かを判断し、その判断結果を加速度・減速度決定部４２に送る。加速度・減速度決定部４２は、加速中か減速中かの判断結果に基づき、加速中であれば加速度マップ４２ａを参照し、減速中であれば減速度マップ４２ｂを参照する。第２の旋回駆動指令生成部としての速度指令算出部４６は、スムージング部４４から供給された旋回加速度から第２の速度指令Ｖ２（第２の旋回駆動指令）を生成し、切替え部４８に出力する。
【００４７】
一方、旋回制御部４０は第１の旋回駆動指令生成部としての速度指令算出部５０を有している。速度指令算出部５０は、旋回操作レバーのレバー操作量から第１の速度指令Ｖ１（第１の旋回駆動指令）を生成し、切替え部４８に出力する。
【００４８】
駆動指令切替え部としての切替え部４８は、速度指令算出部４６から供給された第２の速度指令Ｖ２と、速度指令算出部５０から供給された第１の速度指令Ｖ１とを比較してどちらが小さいか判定する。この場合、速度指令値は旋回方向に依存して正負の符号を持つため、それぞれの絶対値を用いて比較される。そして、切替え部４８は、第２の速度指令Ｖ２が第１の速度指令Ｖ１より小さい場合は、第２の速度指令Ｖ２を選択してトルク指令生成部５２に出力する。一方、第２の速度指令Ｖ２が第１の速度指令Ｖ１以上となった場合は、切替え部４８は第１の速度指令Ｖ１を選択してトルク指令生成部５２に出力する。
【００４９】
トルク指令生成部５２は、供給された第１の速度指令Ｖ１又は第２の速度指令Ｖ２からトルク指令を生成し、生成したトルク指令を出力する。トルク指令生成部５２から出力されたトルク指令は、旋回用電動機２１の駆動を制御するインバータ２０に供給される。インバータ２０は、供給されたトルク指令に基づいて旋回用電動機２１を駆動する。したがって、旋回用電動機２１により旋回駆動される上部旋回体３の旋回加速度はトルク指令生成部５２から出力されるトルク指令により決定される。
【００５０】
このように、アタッチメントの姿勢に基づいて加速度が求められるので、旋回の動作が単独動作か、アタッチメントの動作と同時に行なわれる複合動作かにかかわらず、安定した旋回動作を実現することができる。
【００５１】
旋回制御部４０により行なわれる旋回制御処理の一例についてさらに説明する。
【００５２】
旋回制御部４０には、ブーム角度θＢ及びアーム角度θＡの他に、ブームシリンダ７のボトム側の油圧Ｐｂ及び旋回用電動機２１の現在の回転速度（角速度ω）が供給される。ブーム角度θＢ及びアーム角度θＡは、ブーム４及びアーム５が開いているか折り畳まれているかという姿勢を表す要素である。
【００５３】
ブームシリンダ７のボトム側の油圧Ｐｂは、アタッチメントにどのくらい負荷が加わっているかを表す要素である。バケットに多量の土砂が積載されている状態（重作業中）では、旋回動作において急に加減速すると土砂がこぼれやすくなる。このため、ブームシリンダ７のボトム側の油圧Ｐｂを加速度マップ４２ａ、減速度マップ４２ｂへ入力する。これにより、アタッチメントに加わっている負荷を見て旋回の加減速を調整する。
【００５４】
旋回用電動機２１の現在の回転速度（角速度ω）は後述のように旋回加速度を変化させるためのトリガとして用いられる。
【００５５】
図９（ａ）、（ｂ）は旋回制御部４０に格納されている実作業領域での加速度マップ４２ａを説明するための図である。図９（ｂ）は、バケット６が実作業領域に有る場合に旋回動作を行なうときの加速度マップに対応するグラフである。図９（ａ）は図９（ｂ）に示すように加速度が変更された場合の旋回速度の推移を示すグラフである。
【００５６】
加速度マップ４２ａには、ブーム４及びアーム５の姿勢と出力すべき加速度の関係が示されている。姿勢情報としてブーム角度θＢとアーム角度θＡとが加速度・減速度決定部４２に入力されると、加速度・減速度決定部４２は加速度マップ４２ａを参照してそのときのブーム４及びアーム５の姿勢に適した加速度を出力する。
【００５７】
例えばブーム角度θＢとアーム角度θＡとから判定されるブーム４及びアーム５の姿勢からバケット６の位置が実作業領域内である判定されると、実作業領域における加速度を示す加速度マップ４２ａが参照される。そして、その加速度マップ４２ａで示される加速度が加速度・減速度決定部４２から出力される。実作業領域における加速度を示す加速度マップ４２ａには、図９（ｂ）に示すような加速度の大きさが示されている。
【００５８】
図９（ｂ）のグラフによれば、始めに小さな加速度Ｇ１が出力され、所定の時間の後に大きな加速度Ｇ２となり、最後に非常に小さな加速度Ｇ３となる。このような加速度パターンによれば、図９（ａ）に示すような旋回速度推移となる。すなわち、旋回速度が指令による速度まで増大するまでに、始めは加速度Ｇ１でゆっくりと加速を始める。ある程度旋回速度が上昇したら大きな加速度Ｇ２となる（この加速度Ｇ２は運転者が違和感を感じない程度に大きな加速度に設定されている）。そして、指令による旋回速度に到達する手前で非常に小さな加速度Ｇ３となる。図９（ａ）、（ｂ）に示す例は、旋回操作レバーの操作量が最大であって、旋回速度が最大旋回速度Ｖｍａｘになる場合である。
【００５９】
図１０は旋回制御部４０に格納されている先端作業領域での加速度マップ４２ａを説明するための図である。図１０（ｂ）は、バケット６が先端作業領域に有る場合に旋回動作を行なうときの加速度マップに対応するグラフである。図１０（ａ）は図１０（ｂ）に示すように加速度が変更された場合の旋回速度の推移を示すグラフである。
【００６０】
例えばブーム角度θＢとアーム角度θＡとから判定されるブーム４及びアーム５の姿勢からバケット６の位置が先端作業領域内であると判定されると、先端作業領域における加速度を示す加速度マップ４２ａが参照される。そして、その加速度マップ４２ａで示される加速度が加速度・減速度決定部４２から出力される。先端作業領域における加速度を示す加速度マップ４２ａには、図１０（ｂ）に示すような加速度の大きさが示されている。
【００６１】
図１０（ｂ）のグラフによれば、始めに小さな加速度Ｇ１が出力され、所定の時間の後に大きな加速度Ｇ４となり、最後に非常に小さな加速度Ｇ３となる。このような加速度パターンによれば、図１０（ａ）に示すような旋回速度推移となる。すなわち、旋回速度が指令による速度まで増大するまでに、始めは加速度Ｇ１でゆっくりと加速を始める。ある程度速度が上昇したら大きな加速度Ｇ４となる（この加速度Ｇ４は運転者が違和感を感じない程度に大きな加速度に設定されている）。そして、指令による旋回速度に到達する手前で非常に小さな加速度Ｇ３となる。加速度Ｇ３にするのは、指令による旋回速度に対して滑らかに加速度を変化させるためである。図１０（ａ）、（ｂ）に示す例は、旋回操作レバーの操作量が最大であって、旋回速度が最大旋回速度Ｖｍａｘになる場合である。
【００６２】
図１０（ｂ）に示す加速度Ｇ４は、先端作業領域における旋回加速度であり、図９（ｂ）に示す実作業領域における加速度Ｇ２より小さな値に設定されている。したがって、バケット６が先端作業領域内にある場合の旋回加速度は、バケット６が通常作業領域にある場合の旋回加速度より小さい値に設定される。これにより、運転者の違和感を無くし、快適な操作感を運転者に提供することができる。
【００６３】
ここで、旋回中にバケット６が異なる作業領域に入る場合がある。そのような場合は、バケット６が異なる領域に入ったことを、ブーム４及びアーム５の姿勢から判定することができる。そして、バケット６が異なる領域に移行したと判定されたら、参照する加速度マップ４２ａを、移行する前の作業領域におけるマップから、移行した後の作業領域におけるマップに変更する。
【００６４】
例えば、旋回動作中にバケット６が実作業領域から先端作業領域に移行した場合は、参照する加速度マップが、旋回の途中で図１０（ｂ）に対応する加速度マップから図９（ｂ）に対応する加速度マップに切替えられる。
【００６５】
図１１（ａ）、（ｂ）は旋回動作中にバケット６が実作業領域から先端作業領域に移行した場合の旋回速度の推移と加速度の変化を示す図である。図１１（ａ）、（ｂ）に示す例では、時刻ｔ２において、バケット６が先端作業領域から実作業領域に移行している。そこで、図１１（ｂ）に示すように、加速度・減速度決定部は、時刻ｔ２において参照する加速度マップ４２ａを先端作業領域における加速度マップ（図１０（ｂ））から通常作業領域における加速度マップ（図９（ｂ））に切替えて、加速度を出力する。したがって、図１１（ｂ）の点線で示されるように、時刻ｔ２より前までは、先端作業領域における加速度マップ（図１０（ｂ））から得られる加速度Ｇ４が出力される。そして、時刻ｔ２を過ぎると先端作業領域における加速度マップ（図９（ｂ））から得られる加速度Ｇ２が出力される。
【００６６】
なお、図１１（ｂ）にはスムージング部４４でスムージングが施された加速度の変化が実線で示されている。スムージング部４４は、加速度が段階的に変化すると衝撃が発生するので、これを防止するために加速度の変化を平滑化するために設けられる。スムージング部４４は、加速度を補間演算により平滑化するものであり、補間演算部として機能する。スムージング部４４によりスムージングを施すことで、図１１（ａ）に示すように旋回速度は滑らかに変化する。これにより、加速度の変化による衝撃を防止することができる。
【００６７】
図１１（ａ）のＡ部におけるスムージングは、時刻ｔ１における加速度Ｇ１から加速度Ｇ４への変化（一つの加速度マップ中で加速度の変化）を滑らかにする。同様に、図１１（ａ）のＣ部におけるスムージングは、時刻ｔ３における加速度Ｇ２から加速度Ｇ３への変化（一つの加速度マップ中で加速度の変化）を滑らかにする。一方、図１１（ａ）のＢ部におけるスムージングは、時刻ｔ２において先端作業領域に対応するマップから実作業領域に対応するマップへと加速度マップが切替えられたときに加速度Ｇ４から加速度Ｇ２への変化を滑らかにする。
【００６８】
以上説明した例では、先端作業領域及び近接作業領域における加速度を可変制御している。上部作業領域、及び下部作業領域に対応する加速度マップを準備しておけば、バケット６（エンドアタッチメント）が上部作業領域、及び下部作業領域にある場合も、先端作業領域及び近接作業領域と同様に、加速度を可変制御して快適な操作性を提供することができる。バケット６が上部作業領域、又は下部作業領域にあるか否かについては、ブーム角度θＢ及びアーム角度θＡから判定することができる。なお、アタッチメントの位置が作業領域をまたいで変化するときでも旋回加速度が滑らかに変化する場合には、必ずしもスムージングを行なう必要はなく、スムージングン部４４は必要に応じて設ければよい。
【００６９】
また、以上説明した実施形態では加速度マップから加速度を求め、その加速度を速度に換算して速度指令を求めてから、速度指令をトルク指令に換算している。各作業領域におけるブーム及びアームの姿勢とトルク指令値との関係を示すトルクマップを準備しておき、加速度マップ４２ａ及び減速度マップ４２ｂの代わりにトルクマップを用いてトルク指令値を直接求めてもよい。
【００７０】
図１２はトルクマップを用いてトルク指令値を求める旋回制御部４０の機能ブロック図である。旋回制御部４０は、予め準備された加速時トルクマップ４３ａ及び減速時トルクマップ４３ｂを内部に格納したトルク決定部４３を有している。加速時トルクマップ４３ａ（減速時トルクマップ４３ｂ）は、ブーム４及びアーム５の様々な姿勢と出力すべき旋回トルクとの関係を示すマップである。本実施形態ではブーム４及びアーム５の姿勢を表す要素としてブーム角度θＢ及びアーム角度θＡが用いられる。
【００７１】
加速時トルクマップ４３ａを参照して決定された加速時トルクは、トルク決定部４３から出力され、スムージング部４４によりスムージングが施された後、切替え部４８に出力される。なお、加減速判定部４１は、現在速度（角速度ω）と速度指令算出部５０から供給される第１の速度指令Ｖ１とを比較して加速中か減速中かを判断し、その判断結果をトルク決定部４３に送る。トルク決定部４３は、加速中か減速中かの判断結果に基づき、加速中であれば加速時トルクマップ４３ａを参照し、減速中であれば減速時トルクマップ４３ｂを参照する。スムージング部４４から出力された第２のトルク指令Ｔ２（第２の旋回駆動指令）は、切替え部４８に供給される。図１２に示す旋回制御部４０では、加減速判定部４１とトルク決定部４３とで第２の旋回駆動指令生成部を構成している。
【００７２】
一方、旋回制御部４０は、速度指令算出部５０と、第１の旋回駆動指令生成部としてのトルク指令算出部５１とを有している。速度指令算出部５０は、旋回操作レバーのレバー操作量から第１の速度指令Ｖ１（第１の旋回駆動指令）を生成し、トルク指令算出部に供給する。トルク指令算出部５１は、速度指令算出部５０から供給される第１の速度指令Ｖ１と上部旋回体３の現在速度とに基づいて第１のトルク指令（第１の旋回駆動指令）を生成し、切替え部４８に出力する。
【００７３】
駆動指令切替え部としての切替え部４８は、トルク決定部４３からスムージング部４４を介して供給される第２のトルク指令Ｔ２、トルク指令生成部５１から供給された第１のトルク指令Ｔ１とを比較してどちらが小さいか判定する。そして、切替え部４８は、第２のトルク指令Ｖ２が第１のトルク指令Ｔ１より小さい場合は、第２のトルク指令Ｖ２を選択してインバータ２０に出力する。一方、第２のトルク指令Ｔ２が第１のトルク指令Ｔ１以上となった場合は、切替え部４８は第１のトルク指令Ｖ１を選択してインバータ２０に出力する。インバータ２０は、供給されたトルク指令に基づいて旋回用電動機２１を駆動する。したがって、旋回用電動機２１により旋回駆動される上部旋回体３の旋回加速度は切替え部４８から出力されるトルク指令により決定される。このように、アタッチメントの姿勢に基づいてトルク指令が求められるので、旋回の動作が単独動作か、アタッチメントの動作と同時に行なわれる複合動作かにかかわらず、安定した旋回動作を実現することができる。
【００７４】
次に本発明の第２実施形態について説明する。
【００７５】
以下に説明する第２実施形態では、エンドアタッチメントの旋回半径Ｒに基づいて旋回速度指令を補正することで、エンドアタッチメント（上部旋回体３）の旋回速度を制御する。
【００７６】
図１３はエンドアタッチメントの旋回半径を説明するための図である。図１３には、ブーム４と、ブーム４の先端に取り付けられたアーム５が示されている。エンドアタッチメントであるバケット６は、アーム５の先端に取り付けられる。エンドアタッチメントの位置を、バケット６が取り付けられたアーム５の先端の位置とする。
【００７７】
図１３において、ブーム４の回動中心Ｃｂｍからアーム５の回動中心Ｃａｍまでの距離を、ブーム長Ｌｂとする。また、アーム５の回動中心Ｃａｍからバケットの回動中心Ｃｂｔまでの距離を、アーム長Ｌａとする。ブーム４は上部旋回体３に取り付けられているので、ブーム４、アーム５、及びバケット６も、上部旋回体３の旋回中心Ｃｔｂを中心として旋回する。したがって、エンドアタッチメント（バケット６）の旋回半径Ｒは、上部旋回体３の旋回中心Ｃｔｂからバケットの回動中心Ｃｂｔまでの距離として表すことができる。
【００７８】
ショベルが水平に位置している場合を考えると、上部旋回体３の旋回中心Ｃｔｂからブーム４の回動中心Ｃｂｍまでの水平方向の距離Ｌ１は既知の値である。ブーム４の回動中心Ｃｂｍからアーム５の回動中心Ｃａｍまでの水平方向の距離Ｌ２は、ブーム４の長さＬｂとブーム角度θＢとから、Ｌｂ×ｃｏｓθＢとして求めることができる。また、アーム５の回動中心Ｃａｍからバケット６の回動中心Ｃｂｔまでの水平方向の距離Ｌ３は、アーム５の長さＬａとアーム角度θＡとブーム４の曲がり角度θＣとから、Ｌａ×ｃｏｓ（θＡ−（θＢ−θＣ））として求めることができる。
【００７９】
旋回半径Ｒは、距離Ｌ１に、距離Ｌ２＝Ｌｂ×ｃｏｓθＢ及び距離Ｌ３＝Ｌａ×ｃｏｓ（θＡ−（θＢ−θＣ））を加算することで求められる（Ｒ＝Ｌ１＋Ｌｂ×ｃｏｓθＢ＋Ｌａ×ｃｏｓ（θＡ−（θＢ−θＣ））。距離Ｌ１、ブーム長Ｌｂ、アーム長Ｌａ、及びブーム曲がり角度θＣは既知の値であり、ブーム角度センサ７Ｂ及びアーム角度センサ８Ａにより検出されたブーム角度θＢ及びアーム角度θＡをこの式に代入することで旋回半径Ｒを求めることができる。
【００８０】
上述の旋回半径Ｒはブーム４及びアーム５の姿勢によって変化する。すなわち、旋回半径Ｒは、ブーム４の傾き角であるブーム角度θＢとアーム５の傾き角であるアーム角度θＡにより変化する。ブーム角度θＢが小さいほど旋回半径Ｒは大きくなり、アーム角度θＡが小さいほど旋回半径Ｒは大きくなる。ブーム角度θＢ及びアーム角度θＡが最小のときに旋回半径Ｒは最大となる。すなわち、ブーム角度θＢ及びアーム角度θＡの両方が最小のときに、エンドアタッチメント（バケット６）は上部旋回体３の旋回中心Ｃｔｂから最も遠い位置となる。反対に、ブーム角度θＢ及びアーム角度θＡの両方が最大のときに、エンドアタッチメント（バケット６）は上部旋回体３の旋回中心Ｃｔｂに最も近い位置となる。このように、エンドアタッチメント（バケット６）の位置を示すパラメータとして旋回半径Ｒを用いることができる。
【００８１】
本実施形態では、旋回半径Ｒに基づいて速度指令値を補正することで、第１実施形態と同様に旋回速度又は旋回加速度を可変制御して快適な操作性を提供する。
【００８２】
図１４は本実施形態による、旋回速度指令（旋回駆動指令）の補正機能のブロック図である。通常、旋回駆動指令の一例である旋回速度指令は、旋回操作レバーのレバー操作量から生成される。図１４において、旋回操作レバーのレバー操作量が速度指令生成部６０に入力される。速度指令生成部６０は、レバー操作量を旋回速度指令に変換し、旋回速度指令ＴＶ１を生成して出力する。
【００８３】
図１５はレバー操作量と旋回速度指令ＴＶ１の関係を示すグラフである。旋回操作レバーのレバー操作量が大きくなると旋回速度指令ＴＶ１の値は大きくなる。すなわち、運転者が旋回速度を大きくしようとしてレバー操作量を大きくすれば（すなわち、旋回操作レバーを大きく傾けると）、旋回速度指令ＴＶ１は大きくなり、旋回用電動機の回転速度が大きくなる。レバー操作量がある程度大きくなると、それ以上は旋回速度指令ＴＶ１は大きくならず一定となる。
【００８４】
速度指令生成部６０は、図１５に示すようなマップを有しており、レバー操作量が入力されると、レバー操作量に対応する旋回速度指令を生成し、旋回速度指令ＴＶ１として出力する。速度指令生成部６０から出力された旋回速度指令ＴＶ１は速度指令補正部６２に入力される。
【００８５】
一方、旋回半径演算部６４には、ブーム角度θＢ及びアーム角度θＡが入力される。旋回半径演算部６４は、ブーム角度θＢ及びアーム角度θＡからエンドアタッチメントの旋回半径Ｒを算出し、算出した旋回半径Ｒを上述の速度指令補正部６２に出力する。
【００８６】
速度指令補正部６２は、速度指令生成部６０で生成された旋回速度指令ＴＶ１を旋回半径Ｒに基づいて補正して旋回速度指令ＴＶ２を生成し、旋回用電動機２１に出力する。具体的には、速度指令補正部６２は、旋回速度指令ＴＶ１に速度指令比率ＶＲを乗じることで、旋回速度指令ＴＶ１を旋回速度指令ＴＶ２に補正する（ＴＶ２＝ＴＶ１×ＶＲ）。
【００８７】
速度指令比率ＶＲは予め設定された１．０以下の比率であり、図１６に示すように、旋回半径Ｒが大きくなるほど速度指令比率ＶＲは小さくなる。旋回半径Ｒが最小のときは（すなわち、ブーム４及びアーム５が完全に折りたたまれた状態では）、速度指令比率ＶＲは１．０であり、旋回速度指令ＴＶ２は旋回速度指令ＴＶ１に等しく、レバー操作量から求められた旋回速度指令ＴＶ１のままである。ブーム４及びアーム５が開かれて旋回半径Ｒが大きくなるに連れ、図１６に示すように速度指令比率ＶＲはしだいにしだい小さくなっていく。したがって、旋回半径Ｒにより補正された旋回速度指令ＴＶ２は、旋回半径Ｒが大きくなるにしたがって、旋回速度指令ＴＶ１より小さくなっていく。
【００８８】
以上のようにして、レバー操作量から生成された旋回加速指令ＴＶ１に速度指令比率ＲＶを乗じて補正した旋回加速指令ＴＶ２が旋回用電動機２１に供給される。これにより、旋回用電動機２１の旋回速度（すなわち、上部旋回体３及びエンドアタッチメントの旋回速度）は旋回加速指令ＴＶ２により制御される。したがって、エンドアタッチメント（バケット６）の旋回半径Ｒが大きくなればなるほど、上部旋回体３の旋回速度は旋回加速度指令ＴＶ１により制御された旋回速度よりも小さくなるように制御される。
【００８９】
図１７は旋回速度指令ＴＶ２により制御された上部旋回体３の旋回速度の検出値を示すグラフである。実線Ａは、旋回半径Ｒが小さい場合のレバー操作量に対する旋回速度の検出値を示す。実線Ｂは、旋回半径Ｒが大きい場合のレバー操作量に対する旋回速度の検出値を示す。実線Ａと実線Ｂを比較することで、旋回半径Ｒが大きい場合のほうが、同じレバー操作量であっても旋回速度が小さくなるように制御されていることがわかる。したがって、ブーム４及びアーム５が開けば開くほど、旋回速度が小さくなるように制御され、それに伴いその旋回速度に到達するまでの旋回加速度が小さくなり、適切な操作感を操作者に与えることができる。
【００９０】
旋回速度が、そのレバー操作量における最大速度に達したあとは、図１８に示されるように、そのレバー操作量が維持されている間は、旋回速度はその最大速度に維持される。図１８において、実線Ａは、旋回半径Ｒが小さい場合に、旋回速度がレバー操作量に対応する最大旋回速度に維持されていることを示す。一方、実線Ｂは、旋回半径Ｒが大きい場合に、旋回速度がレバー操作量に対応する最大旋回速度に維持されていることを示す。
【００９１】
以上説明したように、本実施形態によれば、旋回半径Ｒに基づいて旋回駆動指令の一例である旋回速度指令ＴＶ１を補正して旋回速度指令ＴＶ２とすることで、旋回速度を可変制御して快適な操作性を提供することができる。
【００９２】
また、上述の実施形態では、エンジン１１と電動発電機１２とを油圧ポンプであるメインポンプ１４に接続してメインポンプを駆動する、いわゆるパラレル方式のハイブリッドショベルに本発明を適用した例について説明した。本発明は、図１９に示すようにエンジン１１で電動発電機１２を駆動し、電動発電機１２が生成した電力を蓄電系１２０に蓄積してから蓄積した電力のみによりポンプ用電動機４００を駆動してメインポンプ１４を駆動する、いわゆるシリーズ方式のハイブリッドショベルにも適用することもできる。この場合、電動発電機１２は、本実施形態ではエンジン１１によって駆動させることによる発電運転のみを行なう発電機としての機能を備えている。
【００９３】
また、本発明はハイブリッドショベルに限定されることなく、図２０に示すような電動ショベルにも適用することができる。図１０に示す電動ショベルは、エンジン１１が設けられておらず、ポンプ用電動機４００のみでメインポンプ１４が駆動される。ポンプ用電動機への電力は蓄電系１２０からの電力で全て賄われる。蓄電系１２０には、コンバータ１２０Ａを介して外部電源５００が接続可能となっており、外部電源５００から電力が蓄電系１２０に供給されて蓄電器が充電され、蓄電器からポンプ用電動機４００に電力が供給される。
【００９４】
本発明は具体的に開示された上述のショベルを一例とする実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変形例及び改良例がなされるであろう。
【００９５】
本出願は、２０１１年１２月２８日出願の優先権主張日本国特許出願第２０１１−２８９４３０号に基づくものであり、その全内容は本出願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、建設機械などの電動旋回機構の旋回動作を制御する旋回制御装置及び方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
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
７Ｂ  ブーム角度センサ
８  アームシリンダ
８Ａ  アーム角度センサ
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  変速機
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、２０  インバータ
１９  キャパシタ 
２１  旋回用電動機
２２  レゾルバ
２３  メカニカルブレーキ
２４  旋回変速機
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
４０  旋回制御部
４２  加速度・減速度決定部
４２ａ  加速度マップ
４２ｂ  減速度マップ
４３  トルク決定部
４３ａ  加速時トルクマップ
４３ｂ  減速時トルクマップ
４４  スムージング部
４５  姿勢判定部
４６  速度指令算出部
４８  切替え部
５０  速度指令算出部
５１  トルク指令生成部
５２  トルク指令生成部
６０  速度指令生成部
６２  速度指令補正部
６４  旋回半径演算部
１００  昇降圧コンバータ
１１０  ＤＣバス
１１１  ＤＣバス電圧検出部
１１２  キャパシタ電圧検出部
１１３  キャパシタ電流検出部
１２０  蓄電系
４００  ポンプ用電動機
５００  外部電源
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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