(57)【要約】【課題】停止される位置が、停止指令が始まる時点に応じて異なるため、さらなる運転動作を行わなければならないという不都合などを解消する。【解決手段】本発明は、開始位置推定部、停止目標位置算出部及び旋回モータ位置制御部を備えてなる建設機械の旋回制御装置及びその方法に関するものであり、建設機械（例えば、掘削機）の上部旋回体を、運転者が、レバーを離したり停止指令を下したりする時点が異なっても定められた範囲内に停止できるようにする。【選択図】図５
2013535593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが設定した停止位置（または、角度）を用いてその設定された停止位置（または、角度）に上部旋回体を停止させるための最適な停止開始位置を計算または推定する開始位置推定部と、
ユーザが停止指令を入力したとき、現在の上部旋回体位置と、前記計算または推定された最適な停止開始位置とを用いて、停止目標位置を算出する停止目標位置算出部と、
前記求められた停止目標位置に上部旋回体が停止するように旋回モータの位置を制御する旋回モータ位置制御部と、を備えてなることを特徴とする建設機械の旋回制御装置。
【請求項２】
前記開始位置推定部は、
前記最適な停止開始位置を建設機械の上部旋回体の質量慣性モーメントと最大トルクを基準として計算する手段または、ユーザ設定の停止位置と停止開始位置とのマッピング関係を定義したルックアップテーブルを用いて補間して計算する手段であることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の旋回制御装置。
【請求項３】
前記停止目標位置算出部は、
停止目標位置を下記のようにして算出する手段であることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の旋回制御装置。
（１）現在の位置がＡ１とＡ２との間にある場合、
停止目標位置＝（Ａ２−現在の位置）／（Ａ２−Ａ１）＊（Ｅ２−Ｅ１）＋Ｅ１
ここで、Ａ２は、最適な停止開始位置、Ａ１は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最小値、Ｅ２は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）、Ｅ１は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最小位置。
（２）現在の位置がＡ２とＡ３との間にある場合、
停止目標位置＝（Ａ３−現在の位置）／（Ａ３−Ａ２）＊（Ｅ３−Ｅ２）＋Ｅ２
ここで、Ａ３は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最大値、Ｅ３は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最大位置、Ａ２は、最適な停止開始位置、Ｅ２は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）。
【請求項４】
ユーザが設定した停止位置（または、角度）を用いてその設定停止位置（または、角度）に上部旋回体を停止させるための最適な停止開始位置を計算または推定するステップと、
ユーザが停止指令を入力したときに、現在の上部旋回体の位置と、前記計算または推定された最適な停止開始位置とを用いて停止目標位置を算出するステップと、
前記求められた停止目標位置に上部旋回体が停止するように旋回モータの位置を制御するステップと、を含んでなることを特徴とする建設機械の旋回制御方法。
【請求項５】
前記停止開始位置を計算または推定するステップは、
前記最適な停止開始位置を建設機械の上部旋回の質量慣性モーメントと最大トルクを基準として算出するか、あるいは、ユーザ設定の停止位置と停止開始位置とのマッピング関係を定義したルックアップテーブルを用いて補間して算出することを特徴とする請求項４に記載の建設機械の旋回制御方法。
【請求項６】
前記停止目標位置を算出するステップは、
前記停止目標位置を下記のようにして算出することを特徴とする請求項４に記載の建設機械の旋回制御方法。
（１）現在の位置がＡ１とＡ２との間にある場合、
停止目標位置＝（Ａ２−現在の位置）／（Ａ２−Ａ１）＊（Ｅ２−Ｅ１）＋Ｅ１
ここで、Ａ２は、最適な停止開始位置、Ａ１は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最小値、Ｅ２は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）、Ｅ１は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最小位置。
（２）現在の位置がＡ２とＡ３との間にある場合、
停止目標位置＝（Ａ３−現在の位置）／（Ａ３−Ａ２）＊（Ｅ３−Ｅ２）＋Ｅ２
ここで、Ａ３は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最大値、Ｅ３は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最大位置、Ａ２は、最適な停止開始位置、Ｅ２は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の旋回制御装置及びその方法に係り、さらに詳しくは、運転者がレバーを離したり停止指令を下したりする時点が異なっても、建設機械（例えば、掘削機）の上部旋回体を、所定の算出式によって決定される範囲内に停止できるようにして、停止される位置が、停止指令が始まる時点に応じて異なり、さらなる運転動作を行わなければならないという従来の不都合などを解消する建設機械の旋回制御装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建設機械（特に、掘削機）において、図１に示すような掘削、積荷などの作業をする場合、所定の範囲内において左右を変えながら作業をするが、このような動作中に上部旋回体を停止させる場合、上部旋回体は所定の停止開始時点から所定の角度を旋回した後、ある地点に停止する(図２参照)。
【０００３】
または、図３及び図４に示すように、従来の旋回制御による旋回停止時にも、運転者がレバーを離したり停止指令を下したりする時点から減速し始めて所定の角度を旋回した後、ある時点で停止が行われる。しかしながら、このとき、停止される位置は、停止指令が始まる時点に応じて異なり、これを合わせるためにさらなる運転動作を行わなければならないという不都合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述した問題点を解消するために案出されたものであり、運転者がレバーを離したり停止指令を下したりする時点が異なっても、定められた範囲内に上部旋回体を停止できるようにする建設機械（特に、掘削機）の旋回制御装置及びその方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した目的を達成するための本発明に係る建設機械の旋回制御装置は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）を用いてその設定された停止位置（または、角度）に上部旋回体を停止させるための最適な停止開始位置を計算または推定する開始位置推定部と、ユーザが停止指令を入力したとき、現在の上部旋回体位置と、前記計算または推定された最適な停止開始位置を用いて停止目標位置を算出する停止目標位置算出部と、前記求められた停止目標位置に上部旋回体が停止するように旋回モータの位置を制御する旋回モータ位置制御部と、を備えてなることを特徴とする。
【０００６】
好ましくは、前記開始位置推定部は、前記最適な停止開始位置を建設機械の上部旋回体の質量慣性モーメントと最大トルクを基準として計算する手段、またはユーザ設定の停止位置と停止開始位置とのマッピング関係を定義したルックアップテーブル（ｌｏｏｋ−ｕｐ  ｔａｂｌｅ）を用いて補間して計算する手段のどちらか一つであることを特徴とする。
【０００７】
また、前記停止目標位置算出部は、停止目標位置を下記のようにして算出する手段であることを特徴とする。
（１）現在の位置がＡ１とＡ２との間にある場合、
停止目標位置＝（Ａ２−現在の位置）／（Ａ２−Ａ１）＊（Ｅ２−Ｅ１）＋Ｅ１
【０００８】
ここで、Ａ２は、最適な停止開始位置であり、Ａ１は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最小値であり、Ｅ２は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）であり、Ｅ１は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最小位置である。
【０００９】
（２）現在の位置がＡ２とＡ３との間にある場合、
停止目標位置＝（Ａ３−現在の位置）／（Ａ３−Ａ２）＊（Ｅ３−Ｅ２）＋Ｅ２
【００１０】
ここで、Ａ３は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最大値であり、Ｅ３は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最大位置であり、Ａ２及びＥ２は、上述した通りである。
【００１１】
前記目的を達成するための他の本発明に係る建設機械の旋回制御方法は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）を用いてその設定停止位置（または、角度）に上部旋回体を停止させるための最適な停止開始位置を計算または推定するステップと、ユーザが停止指令を入力したときに、現在の上部旋回体の位置と前記計算または推定された最適な停止開始位置を用いて停止目標位置を算出するステップと、前記求められた停止目標位置に上部旋回体が停止するように旋回モータの位置を制御するステップと、を含んでなることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記停止開始位置を計算または推定するステップは、前記最適な停止開始位置を建設機械の上部旋回体の質量慣性モーメントと最大トルクを基準として算出するか、あるいは、ユーザ設定の停止位置と停止開始位置とのマッピング関係を定義したルックアップテーブルを通じて補間して算出することを特徴とする。
【００１３】
また、前記停止目標位置を算出するステップは、前記停止目標位置を下記のようにして算出することを特徴とする：
【００１４】
（１）現在の位置がＡ１とＡ２との間にある場合、
停止目標位置＝（Ａ２−現在の位置）／（Ａ２−Ａ１）＊（Ｅ２−Ｅ１）＋Ｅ１
【００１５】
ここで、Ａ２は、最適な停止開始位置であり、Ａ１は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最小値であり、Ｅ２は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）であり、Ｅ１は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最小位置である。
【００１６】
（２）現在の位置がＡ２とＡ３との間にある場合、
停止目標位置＝（Ａ３−現在の位置）／（Ａ３−Ａ２）＊（Ｅ３−Ｅ２）＋Ｅ２
【００１７】
ここで、Ａ３は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最大値であり、Ｅ３は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最大位置であり、Ａ２及びＥ２は、上述した通りである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る建設機械の旋回制御装置及びその方法は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）を用いてその設定停止位置（または、角度）に上部旋回体を停止させるための最適な停止開始位置を計算または推定した後、ユーザが停止指令を入力したときに、現在の上部旋回体の位置と、前記計算または推定された最適な停止開始位置を用いて停止目標位置を求めた後、その求められた停止目標位置に上部旋回体が停止するように上部旋回体の旋回モータを制御することにより、運転者がレバーを離したり停止指令を下したりする時点が異なっても、定められた範囲内に上部旋回体を停止させることができ、停止される位置が、停止指令が始まる時点によって異なり、さらなる運転動作を行わなければならないという不都合などを解消する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】通常の掘削作業の形態を示す図である。
【図２】通常の掘削作業の形態を示す図である。
【図３】従来の旋回制御を概略的に示す図である。
【図４】従来の旋回制御を概略的に示す図である。
【図５】本発明に係る建設機械の旋回制御装置を示すブロック構成図である。
【図６】本発明に係る停止開始位置と停止目標位置を算出する態様を概略的に示す図である。
【図７】本発明に係る建設機械の旋回制御方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る旋回制御を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図５は、本発明に係る建設機械の旋回制御装置を示すブロック構成図である。
【００２１】
図５に示すように、この装置は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）を用いてその設定停止位置（または、角度）に上部旋回体を停止させるための最適な停止開始位置を計算または推定する開始位置推定部３０１と、ユーザが停止指令を入力したときに、現在の上部旋回体の位置と、前記計算または推定された最適な停止開始位置を用いて停止目標位置を算出する停止目標位置算出部３０２と、前記求められた停止目標位置に上部旋回体が停止するように旋回モータ３０４の位置を制御する旋回モータ位置制御部３０３と、を備える。
【００２２】
ここで、前記開始位置推定部３０１は、ユーザが上部旋回体の停止位置（または、角度）を設定した場合、そのユーザ設定の停止位置（または、角度）に上部旋回体を停止させるための最適な停止開始位置を計算または推定するものである。
【００２３】
具体的な計算または推定方法は、下記の通りである。
【００２４】
（１）ユーザ設定の停止位置Ｅ２を用いて最適な停止開始位置Ａ２を計算または推定する例１
【００２５】
・ユーザが任意にＥ２を数字で入力して（例えば、９０度）用いる場合、通常の掘削機の上部旋回体質量慣性モーメントと最大トルクを基準として計算するか、あるいは、試験を通じてルックアップテーブルを作成し、これを補間して計算する。
【００２６】
例えば、［表１］に示すルックアップテーブルが作成された場合、Ｅ２が１００度に設定されるならば、Ａ２は、（１３５−１００）／（１３５−８０）＊（８０−４５）＋４５＝６７．２度となる。
【００２７】
【表１】
2013535593.tif 000003
【００２８】
（２）ユーザ設定の停止位置Ｅ２を用いて最適な停止開始位置Ａ２を計算または推定する例２
【００２９】
・図６に示すように、ユーザが自ら掘削機を試し運転してＥ２を設定する場合、実際に停止指令が入力された地点をＡ２として保存して用いることができる。
【００３０】
停止目標位置算出部３０２は、ユーザのキー操作に応じて上部旋回体の停止指令が入力された場合、現在の上部旋回体の位置と、前記計算または推定された最適な停止開始位置を用いて停止目標位置を算出する（図６参照）。
【００３１】
例えば、下記の通りである。
【００３２】
（１）図６に示すように、現在の位置がＡ１とＡ２との間にある場合、線形補間により下記のようにして計算する：
【００３３】
停止目標位置＝（Ａ２−現在の位置）／（Ａ２−Ａ１）＊（Ｅ２−Ｅ１）＋Ｅ１
【００３４】
ここで、Ａ２は、最適な停止開始位置であり、Ａ１は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最小値であり、Ｅ２は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）であり、Ｅ１は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最小位置である
【００３５】
（２）次いで、図６に示すように、現在の位置がＡ２とＡ３との間にある場合、線形補間により下記のようにして計算する：
【００３６】
停止目標位置＝（Ａ３−現在の位置）／（Ａ３−Ａ２）＊（Ｅ３−Ｅ２）＋Ｅ２
【００３７】
ここで、Ａ３は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最大値であり、Ｅ３は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最大位置であり、Ａ２及びＥ２は、上述した通りである。
【００３８】
もし、現在の位置が４０度のときに停止指令が入力され、Ａ２＝４５度、Ａ１＝３５度、Ｅ２＝９０度、Ｅ１＝８８度にそれぞれ設定されているならば、停止目標位置は、（４５−４０）／（４５−３５）＊（９０−８８）＋８８＝８９度となる。上部旋回体は、８９度の地点に停止するように制御される。
【００３９】
旋回モータ位置制御部３０３は、停止目標位置算出部３０２と旋回モータ３０４との間に設けられるものであり、上述したようにして停止目標位置が求められると、その求められた停止目標位置に上部旋回体が停止するように旋回モータ３０４の位置を制御するものである。具体的な位置制御方式は既に公知のため、ここではその説明を省略する。
【００４０】
以下、図７に基づき、図５の本発明に係る建設機械の旋回制御装置の動作について説明する。
【００４１】
図７は、本発明に係る建設機械（特に、掘削機）の旋回制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００４２】
図７に示すように、この動作は、先ず、ユーザのキー操作に応じて上部旋回体の停止位置（または、角度）を設定する（Ｓ５０１）。
【００４３】
次いで、開始位置推定部３０１において、そのユーザ設定停止位置（または、角度）に上部旋回体を停止させるための最適な停止開始位置を計算または推定する（Ｓ５０２）。
【００４４】
例えば、下記の通りである。
【００４５】
・ユーザが任意に停止位置Ｅ２を数字で入力して用いる場合、通常の掘削機の上部旋回体の質量慣性モーメントと最大トルクを基準として計算するか、あるいは、試験によりルックアップテーブルを作成し、これを補間して計算する。
【００４６】
例えば、［表２］に示すルックアップテーブルが作成された場合、Ｅ２が１００度に設定されるならば、最適な停止開始位置Ａ２は、（１３５−１００）／（１３５−８０）＊（８０−４５）＋４５＝６７．２度となる。
【００４７】
【表２】
2013535593.tif 000004
【００４８】
次いで、最適な停止開始位置が計算または推定されれば、上部旋回体の停止指令を待つ。
【００４９】
次いで、ユーザのキー操作により上部旋回体の停止指令が入力された場合（Ｓ５０３）、停止目標位置算出部３０２を通じて現在の上部旋回体の位置と、前記計算または推定された最適な停止開始位置を用いて停止目標位置を算出する（Ｓ５０４、Ｓ５０５）。
【００５０】
例えば、図６に示すように、現在の位置がＡ１とＡ２との間にある場合、線形補間により下記のようにして停止目標位置を算出する：
【００５１】
停止目標位置＝（Ａ２−現在の位置）／（Ａ２−Ａ１）＊（Ｅ２−Ｅ１）＋Ｅ１
【００５２】
ここで、Ａ２は、最適な停止開始位置であり、Ａ１は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最小値であり、Ｅ２は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）であり、Ｅ１は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最小位置である。
【００５３】
そして、図６に示すように、現在の位置がＡ２とＡ３との間にある場合、線形補間により下記のようにして停止目標位置を算出する。
【００５４】
停止目標位置＝（Ａ３−現在の位置）／（Ａ３−Ａ２）＊（Ｅ３−Ｅ２）＋Ｅ２
【００５５】
ここで、Ａ３は、Ａ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止指令範囲を考慮した最大値であり、Ｅ３は、Ｅ２を基準としてユーザが設定したり既に設定された停止位置範囲を考慮した最大位置であり、Ａ２及びＥ２は、上述した通りである。
【００５６】
最後に、停止目標位置が求められれば、旋回モータ位置制御部３０３を通じてその求められた停止目標位置に上部旋回体が停止するように旋回モータ３０４の位置を制御する（Ｓ５０６）。
【００５７】
以上述べたように、本発明は、ユーザが設定した停止位置（または、角度）を用いてその設定停止位置（または、角度）に上部旋回体を停止させるための最適な停止開始位置を計算または推定した後、ユーザが停止指令を入力したときに、現在の上部旋回体の位置と、前記計算または推定された最適な停止開始位置を用いて停止目標位置を求めた後、その求められた停止目標位置に上部旋回体が停止するように上部旋回体の旋回モータを制御することにより、運転者がレバーを離したり停止指令を下したりする時点が異なっても、定められた範囲内に上部旋回体を停止させることが可能になる。
【００５８】
すなわち、図８に示すように、本発明は、運転者がレバーを離したり停止指令を下したりする時点（図中のＡ１、Ａ２、Ａ３）が異なっても、定められた狭い範囲内に上部旋回体を停止させることができ、停止される位置が、停止指令が始まる時点に応じて異なることにより、さらなる運転動作を行わなければならないという従来の不都合を解消することができる。
【００５９】
本発明は、建設機械（特に、掘削機）の旋回制御装置に使用可能なものであり、ユーザが設定した停止位置（または、角度）を用いてその設定停止位置（または、角度）に上部旋回体を停止させるための最適な停止開始位置を計算または推定した後、ユーザが停止指令を入力したときに、現在の上部旋回体の位置と、前記計算または推定された最適な停止開始位置を用いて停止目標位置を求めた後、その求められた停止目標位置に上部旋回体が停止するように上部旋回体の旋回モータを制御して、運転者がレバーを離したり停止指令を下したりする時点が異なっても、定められた範囲内に上部旋回体を停止させることができる掘削機の旋回制御装置に使用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
３０１  開始位置推定部
３０２  停止目標位置算出部
３０３  旋回モータ位置制御部
３０４  旋回モータ
【図１】
2013535593.tif 000005
【図２】
2013535593.tif 000006
【図３】
2013535593.tif 000007
【図４】
2013535593.tif 000008
【図５】
2013535593.tif 000009
【図６】
2013535593.tif 000010
【図７】
2013535593.tif 000011
【図８】
2013535593.tif 000012
【国際調査報告】
2013535593.tif 000013
2013535593.tif 000014
2013535593.tif 000015
2013535593.tif 000016