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JP2013189767A - Electrically driven turning device - Google Patents

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JP2013189767A
JP2013189767A JP2012055217A JP2012055217A JP2013189767A JP 2013189767 A JP2013189767 A JP 2013189767A JP 2012055217 A JP2012055217 A JP 2012055217A JP 2012055217 A JP2012055217 A JP 2012055217A JP 2013189767 A JP2013189767 A JP 2013189767A
Authority
JP
Japan
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turning
attachment
electric
angle
base
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012055217A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shipeng Li
世鵬 李
Haruo Go
春男 呉
Koji Kawashima
宏治 川島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrically driven turning device capable of easily reducing the risk of falling regardless of the posture of a base to a slope land.SOLUTION: Physical quantities depending on the turning radius of an attachment, an inclination angle when a base is installed to a slope land, the posture of the base to the slope land, and the turning angle of the attachment to the base and the like are measured in a sensor group. A controller includes risk determination information defining a falling risk range which is the range of a direction of the attachment with the risk of falling for the combination of the inclination angle of the base, the posture of the base to the slope land and a fourth physical quantity based on the turning radius of the attachment. The inclination angle of the base, the posture of the base, the fourth physical quantity and the direction of the attachment are calculated on the basis of the measurement result of the sensor group, and whether or not the direction of the attachment is included in the falling risk range is determined on the basis of calculation results and the risk determination information. When it is determined that the direction of the attachment is included in the falling risk range, an electric motor for turning is controlled on the basis of a forcible deceleration command.

Description

本発明は、アタッチメントが取り付けられた旋回体が、基体に旋回可能に搭載されている電動旋回装置に関し、特に、傾斜地での作業時に転倒を防止する機能を有する電動旋回装置に関する。   The present invention relates to an electric swivel device in which a swivel body to which an attachment is attached is mounted on a base body so as to be able to swivel, and particularly relates to an electric swivel device having a function of preventing a fall during work on an inclined ground.

ショベル等の作業機械を傾斜地で動作させると、転倒する危険が伴う。ショベル等の作業機械の転倒を防止するための装置が提案されている(特許文献1)。   If a work machine such as an excavator is operated on an inclined ground, there is a risk of falling. An apparatus for preventing a work machine such as an excavator from overturning has been proposed (Patent Document 1).

従来のショベルにおいては、コントローラが、機体の転倒を生じない機体重心安全域を求める。機体重心安全域は、旋回体の旋回角度と傾斜角度に依存する。さらに、コントローラは、種々のセンサからの信号に基づいて、機体の重心位置を算出する。算出された重心位置が、機体重心安全域の境界に近づくと、コントローラが警報を発出する。または、重心位置が、機体重心安全域の境界に近づくと、重心位置を機体重心安全域の境界の内側から外側へ向けて移動させるように作用するブーム、アームの作動を停止させる。機体重心安全域の境界は、転倒支点となる点から鉛直上方に伸ばした直線の集合で表される。   In a conventional excavator, the controller obtains a body center-of-gravity safety zone where the body does not fall. The body center-of-gravity safety range depends on the turning angle and the inclination angle of the turning body. Further, the controller calculates the center of gravity position of the aircraft based on signals from various sensors. When the calculated center-of-gravity position approaches the boundary of the body center-of-gravity safety zone, the controller issues an alarm. Alternatively, when the position of the center of gravity approaches the boundary of the fuselage center of gravity safety area, the operation of the boom and the arm that act to move the center of gravity position from the inside to the outside of the boundary of the body center of gravity safety area is stopped. The boundary of the aircraft center-of-gravity safety zone is represented by a set of straight lines extending vertically upward from the point that becomes the fall fulcrum.

特開平7−207711号公報JP-A-7-207711

特許文献1に開示された油圧式のショベルでは、旋回駆動部も油圧で駆動される。旋回体は、旋回駆動部に加わる作動油の圧力によって旋回体が旋回動作を行う。アタッチメントがたたまれているときには慣性モーメントが小さいため、旋回速度が速くなる。逆に、アタッチメントが伸ばされているときには慣性モーメントが大きいため、旋回速度が遅くなる。   In the hydraulic excavator disclosed in Patent Document 1, the turning drive unit is also driven hydraulically. The revolving structure performs a revolving operation by the pressure of hydraulic oil applied to the revolving drive unit. Since the moment of inertia is small when the attachment is folded, the turning speed is increased. On the other hand, when the attachment is extended, the moment of inertia is large, so the turning speed is slow.

しかしながら、電動式旋回装置を備えたショベルの場合には、速度制御に基づき旋回動作が行われるため、旋回速度がアタッチメントの姿勢に依存せず、旋回速度がほぼ一定になる。アタッチメントが伸ばされているときは、慣性モーメントが大きくなるが、旋回角速度はほぼ一定のままである。このため、旋回を急停止させることが困難である。特に、特許文献1に開示されているような傾斜地で作業を行っている場合には、旋回を急停止させることが一層困難になる。   However, in the case of an excavator equipped with an electric turning device, the turning operation is performed based on the speed control. Therefore, the turning speed does not depend on the posture of the attachment, and the turning speed becomes substantially constant. When the attachment is extended, the moment of inertia increases, but the turning angular velocity remains substantially constant. For this reason, it is difficult to stop the turning suddenly. In particular, when working on an inclined ground as disclosed in Patent Document 1, it becomes more difficult to stop the turning suddenly.

本発明の目的は、傾斜地に対する基体の姿勢に関わらず、旋回動作を停止させやすい電動式旋回装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an electric swivel device that can easily stop the swivel operation regardless of the posture of the base with respect to the slope.

本発明の一観点によると、
基体と、
前記基体に旋回可能に搭載された旋回体と、
前記旋回体に取り付けられて前記旋回体と共に旋回し、旋回半径が可変のアタッチメントと、
前記旋回体を旋回させるトルクを発生する旋回用電動機と、
前記アタッチメントの旋回半径に依存する物理量、前記基体を傾斜地に設置したときの
前記傾斜地に対する前記基体の姿勢に依存する物理量、及び前記基体に対する前記アタッチメントの旋回角に依存する物理量を測定するセンサ群と、
操作者が前記旋回体の旋回運動を制御するための指令を与える操作器と、
前記センサ群の測定結果に基づいて、前記旋回用電動機を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記傾斜地に対する前記アタッチメントの方位の転倒危険範囲を定義した危険判定情報を含み、
前記センサ群の測定結果に基づいて、前記傾斜地に対する前記アタッチメントの方位を算出し、算出結果と前記危険判定情報とに基づいて、前記傾斜地に対する前記アタッチメントの方位が前記転倒危険範囲に含まれるか否かを判定し、
前記傾斜地に対する前記アタッチメントの方位が前記転倒危険範囲に含まれると判定された場合には、前記旋回用電動機を強制減速指令に基づき制御する電動式旋回装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A substrate;
A swivel mounted on the base so as to be swivelable;
An attachment attached to the revolving structure and revolving together with the revolving structure, wherein the revolving radius is variable;
A turning electric motor that generates torque for turning the turning body;
A sensor group for measuring a physical quantity that depends on a turning radius of the attachment, a physical quantity that depends on a posture of the base body with respect to the inclined ground when the base body is installed on an inclined ground, and a physical quantity that depends on a turning angle of the attachment with respect to the base body; ,
An operating device for giving an instruction for an operator to control the swing motion of the swing body;
A control device for controlling the electric motor for turning based on the measurement result of the sensor group;
The controller is
Including risk determination information defining a fall risk range of the orientation of the attachment with respect to the slope;
Based on the measurement result of the sensor group, the orientation of the attachment with respect to the slope is calculated, and based on the calculation result and the risk determination information, whether the orientation of the attachment with respect to the slope is included in the fall risk range. Determine whether
When it is determined that the orientation of the attachment with respect to the slope is included in the fall risk range, an electric turning device that controls the turning electric motor based on a forced deceleration command is provided.

旋回用電動機を強制減速指令に基づいて制御することにより、転倒の危険性を低減させることができる。   By controlling the turning electric motor based on the forced deceleration command, the risk of falling can be reduced.

図1は、実施例1による電動旋回装置の平面図である。FIG. 1 is a plan view of the electric swivel device according to the first embodiment. 図2は、実施例1による電動旋回装置を傾斜地に設置した時の座標の定義を説明するための概略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view for explaining the definition of coordinates when the electric turning device according to the first embodiment is installed on an inclined ground. 図3は、実施例1による電動旋回装置を傾斜地に設置した時の座標の定義を説明するための平面図である。FIG. 3 is a plan view for explaining the definition of coordinates when the electric turning device according to the first embodiment is installed on an inclined ground. 図4A及び図4Bは、それぞれピッチング角及びローリング角を説明するための概略図である。4A and 4B are schematic diagrams for explaining the pitching angle and the rolling angle, respectively. 図5は、アタッチメントの旋回半径を説明するための概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the turning radius of the attachment. 図6は、実施例1による電動旋回装置に搭載された制御装置のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a control device mounted on the electric swing device according to the first embodiment. 図7A〜図7Cは、危険判定情報の一例を示すグラフである。7A to 7C are graphs showing an example of the danger determination information. 図8は、実施例1による危険判定方法を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a risk determination method according to the first embodiment. 図9は、実施例2による電動旋回装置に搭載された制御装置のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of a control device mounted on the electric swivel device according to the second embodiment.

[実施例1]
図1に、実施例1による電動旋回装置例として、ショベルの平面図を示す。一対のクローラを備えた基体(下部走行体)10に、旋回体11が旋回可能に搭載されている。旋回体11に、ブーム14及びアーム15が連結されている。アーム15の先端に、バケット、油圧ブレーカ、圧砕機等のエンドアタッチメント16が取り付けられている。旋回体11の旋回中心21からエンドアタッチメント16までの距離に相当する旋回半径Lは可変である。ブーム14、アーム15、及びエンドアタッチメント16をまとめて「アタッチメント12」という。
[Example 1]
FIG. 1 shows a plan view of an excavator as an example of the electric swivel device according to the first embodiment. A turning body 11 is turnably mounted on a base body (lower traveling body) 10 having a pair of crawlers. A boom 14 and an arm 15 are connected to the revolving body 11. An end attachment 16 such as a bucket, a hydraulic breaker, or a crusher is attached to the tip of the arm 15. The turning radius L corresponding to the distance from the turning center 21 of the turning body 11 to the end attachment 16 is variable. The boom 14, the arm 15, and the end attachment 16 are collectively referred to as “attachment 12”.

旋回体11に、旋回用電動機20、センサ群に含まれる速度センサ22、キャビン51、及び制御装置60が搭載されている。旋回用電動機20は、基体10に対して旋回体11を旋回させるトルクを発生する。速度センサ22は、旋回体11の旋回速度ωを測定する。キャビン51内に、操作器50が設置されている。操作者がキャビン11に乗り込み、操作器50を操作することによって、旋回体11の旋回運動を制御するための指令を制
御装置60に与える。
A turning electric motor 20, a speed sensor 22 included in a sensor group, a cabin 51, and a control device 60 are mounted on the turning body 11. The turning electric motor 20 generates torque for turning the turning body 11 with respect to the base body 10. The speed sensor 22 measures the turning speed ω of the turning body 11. An operating device 50 is installed in the cabin 51. When the operator gets into the cabin 11 and operates the operating device 50, a command for controlling the turning motion of the turning body 11 is given to the control device 60.

基体10に、センサ群に含まれるピッチング角センサ41及びローリング角センサ42が搭載されている。両者を合わせて「姿勢センサ」40という。速度センサ22及び姿勢センサ40の出力信号が制御装置60に入力される。姿勢センサ40の機能については、後に図4A及び図4Bを参照して説明する。   A pitching angle sensor 41 and a rolling angle sensor 42 included in the sensor group are mounted on the base 10. Both are referred to as “attitude sensor” 40. Output signals from the speed sensor 22 and the attitude sensor 40 are input to the control device 60. The function of the attitude sensor 40 will be described later with reference to FIGS. 4A and 4B.

基体10、旋回体11、ブーム14、アーム15、及びエンドアタッチメント16の合成の重心55が定義される。アタッチメント12の旋回半径Lを変化させると、旋回中心21から重心55までの距離が変動する。また、旋回体11を旋回させると、重心55も旋回中心21を中心として旋回する。   A center of gravity 55 of the composite of the base body 10, the revolving body 11, the boom 14, the arm 15, and the end attachment 16 is defined. When the turning radius L of the attachment 12 is changed, the distance from the turning center 21 to the center of gravity 55 changes. When the turning body 11 is turned, the center of gravity 55 also turns around the turning center 21.

旋回中心21をz軸とし、基体10の進行方向をx軸方向とするxyz直交座標系を定義する。進行方向の前向き(前方)をx軸の正の向きとし、基体10から旋回体11を向く方向をz軸の正の向きとする。すなわち、xyz座標は、基体10に対して固定されている。   An xyz orthogonal coordinate system in which the turning center 21 is the z-axis and the traveling direction of the base 10 is the x-axis direction is defined. The forward direction (forward) of the traveling direction is the positive direction of the x-axis, and the direction from the base 10 toward the revolving structure 11 is the positive direction of the z-axis. That is, the xyz coordinates are fixed with respect to the base body 10.

xy面内において、旋回中心21を始点としアタッチメント12の方に伸びる直線をu軸と定義する。u軸の正の向きを、「アタッチメントの方位」という。u軸は、旋回体11に固定されており、旋回体11の旋回と共に旋回する。x軸の正の向きとu軸の正の向きとのなす角を旋回角といい、θuxで表す。   In the xy plane, a straight line extending from the turning center 21 toward the attachment 12 is defined as the u axis. The positive direction of the u-axis is referred to as “attachment orientation”. The u-axis is fixed to the revolving structure 11 and revolves as the revolving structure 11 turns. The angle formed by the positive direction of the x-axis and the positive direction of the u-axis is referred to as a turning angle and is represented by θux.

通常、基体10の重心は旋回中心21上に設定される。このため、合成の重心55はu軸上に位置する。すなわち、旋回中心21から重心55に向かう方位は、旋回中心21からエンドアタッチメント16に向かう方位(u軸の正の向き)に一致する。本明細書において、「旋回中心21から重心55に向かう方位」と、「アタッチメントの方位」とを区別しないで用いる。   Usually, the center of gravity of the base 10 is set on the turning center 21. For this reason, the center of gravity 55 of the synthesis is located on the u axis. That is, the direction from the turning center 21 toward the center of gravity 55 coincides with the direction from the turning center 21 toward the end attachment 16 (the positive direction of the u axis). In this specification, “the direction from the turning center 21 toward the center of gravity 55” and “the direction of the attachment” are used without distinction.

図2及び図3を参照して、電動旋回装置が傾斜地に設置されたときの座標及び各種パラメータの定義について説明する。   With reference to FIG.2 and FIG.3, the definition of the coordinate and various parameters when an electric turning apparatus is installed in the sloping ground is demonstrated.

図2に示すように、電動旋回装置が、傾斜角aの傾斜地71に設置されている。xy面は傾斜地71と平行である。xy面内において、傾斜地71の傾斜方向をs軸とし、傾斜地71の低い方を向く向きをs軸の正の向きとする。傾斜地71の表面に、x軸、y軸、u軸、及びs軸が定義される。 As shown in FIG. 2, the electric turning device is installed in a slope 71 of the tilt angle a s. The xy plane is parallel to the inclined land 71. In the xy plane, the inclination direction of the inclined land 71 is defined as the s axis, and the direction facing the lower side of the inclined land 71 is defined as the positive direction of the s axis. An x axis, a y axis, a u axis, and an s axis are defined on the surface of the slope 71.

図3に、xy面内の各軸の関係を示す。s軸とx軸とのなす角を傾斜地に対する「基体10の前方の方位角」といい、θxsで表す。s軸とu軸とのなす角を傾斜地71に対する「アタッチメントの方位角」、または「重心の方位角」といい、θusで表す。旋回中心21から重心55までの距離をGで表す。特に断らない限り、本明細書において「方位角」は、傾斜地71に固定されたs軸の正の方向を基準(0°)として定義された方位角を意味する。   FIG. 3 shows the relationship between the axes in the xy plane. The angle formed by the s-axis and the x-axis is referred to as “the azimuth angle in front of the base 10” with respect to the sloping ground and is represented by θxs. The angle formed by the s-axis and the u-axis is referred to as “attachment azimuth” or “centroid azimuth” with respect to the slope 71 and is represented by θus. The distance from the turning center 21 to the center of gravity 55 is represented by G. Unless otherwise specified, “azimuth angle” in this specification means an azimuth angle defined with the positive direction of the s-axis fixed to the slope 71 as a reference (0 °).

z軸を中心とし、s軸を含む扇型の範囲を転倒危険範囲70と定義する。転倒危険範囲70の大きさは、扇形の両端の方位角(最大方位角)θdsで定義される。z軸の負の向きに向かって電動旋回装置を見たとき、時計回りの回転方向を正の方向とし、反時計まわりの回転方向を負の方向とする。正側の最大方位角θdsと、負側の最大方位角−θdsとは同一であるとは限らない。   A fan-shaped range centering on the z-axis and including the s-axis is defined as a fall risk range 70. The size of the fall risk range 70 is defined by the azimuth angle (maximum azimuth angle) θds at both ends of the sector. When the electric swivel device is viewed in the negative direction of the z-axis, the clockwise rotation direction is the positive direction, and the counterclockwise rotation direction is the negative direction. The maximum azimuth angle θds on the positive side and the maximum azimuth angle −θds on the negative side are not necessarily the same.

アタッチメントの方位(u軸の正の方向)が転倒危険範囲70内に含まれるとき、電動
旋回装置が転倒してしまうか、または転倒の危険性が高い。従って、アタッチメント方位が転倒危険範囲70内に含まれない状態で作業を行うことが好ましい。転倒危険範囲70の広がり(最大方位角θds)については、後に図8A〜図8Cを参照して説明する。
When the orientation of the attachment (the positive direction of the u-axis) is included in the fall risk range 70, the electric swivel device falls or the risk of fall is high. Therefore, it is preferable to work in a state where the attachment direction is not included in the fall risk range 70. The expansion of the fall risk range 70 (maximum azimuth angle θds) will be described later with reference to FIGS. 8A to 8C.

エンドアタッチメント16の旋回角θuxは、旋回速度ωの時刻歴に依存する。速度センサ22で旋回速度ωを計測することにより、旋回角θuxを算出することができる。具体的には、旋回速度ωを積分することにより、旋回角θuxが得られる。なお、u軸とx軸とが一致している状態を、初期状態とする。旋回角θuxに依存する物理量として、旋回速度ωに代えて、旋回角自体を採用してもよい。旋回角θusは、角度センサにより計測することができる。   The turning angle θux of the end attachment 16 depends on the time history of the turning speed ω. By measuring the turning speed ω with the speed sensor 22, the turning angle θux can be calculated. Specifically, the turning angle θux is obtained by integrating the turning speed ω. Note that the state in which the u-axis and the x-axis coincide is the initial state. As a physical quantity that depends on the turning angle θux, the turning angle itself may be employed instead of the turning speed ω. The turning angle θus can be measured by an angle sensor.

図4A及び図4Bを参照して、ピッチング角センサ41及びローリング角センサ42(図1)の機能について説明する。ピッチング角センサ41及びローリング角センサ42には、例えば加速度センサが用いられる。   The functions of the pitching angle sensor 41 and the rolling angle sensor 42 (FIG. 1) will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. As the pitching angle sensor 41 and the rolling angle sensor 42, for example, an acceleration sensor is used.

図4Aに示すように、ピッチング角センサ41は、水平面72とx軸とのなす角(ピッチング角)apを測定する。図4Bに示すように、ローリング角センサ42は、水平面72とy軸とのなす角(ローリング角)arを測定する。ピッチング角apとローリング角arとは、基体10の傾斜角(すなわち、傾斜地71の傾斜角as(図2))及び傾斜地71に対する基体10の姿勢(基体の前向の方位角θxs)に依存する。このように、基体10の傾斜角及び傾斜地71に対する基体10の姿勢に依存する物理量を計測することにより、基体10の傾斜角及び傾斜地71に対する基体10の姿勢を算出することができる。   As shown in FIG. 4A, the pitching angle sensor 41 measures an angle (pitching angle) ap between the horizontal plane 72 and the x-axis. As shown in FIG. 4B, the rolling angle sensor 42 measures an angle (rolling angle) ar formed by the horizontal plane 72 and the y axis. The pitching angle ap and the rolling angle ar depend on the inclination angle of the base body 10 (that is, the inclination angle as of the inclined ground 71 (FIG. 2)) and the attitude of the base 10 with respect to the inclined ground 71 (the forward azimuth angle θxs of the base body). . Thus, by measuring the physical quantity depending on the inclination angle of the base body 10 and the attitude of the base body 10 with respect to the inclined ground 71, the inclination angle of the base body 10 and the attitude of the base body 10 with respect to the inclined ground 71 can be calculated.

図5を参照して、エンドアタッチメント16(図1)の旋回半径Lの算出方法について説明する。ブーム14の基部及びアーム15の基部に、それぞれブーム角センサ31及びアーム角センサ32が取り付けられている。ブーム角センサ31は、xy面とブーム14とのなす角(ブーム角)C1の大きさを計測する。アーム角センサ32は、ブーム14とアーム15とのなす角(アーム角)C2の大きさを計測する。ブーム14及びアーム15の長さは不変であるため、ブーム角C1及びアーム角C2の大きさがわかれば、旋回軸21からエンドアタッチメント16までの距離、すなわち旋回半径Lを算出することができる。以下、ブーム角センサ31とアーム角センサ32とをまとめてアタッチメントセンサ30という。アタッチメントセンサ30も、センサ群に含まれる。   A method for calculating the turning radius L of the end attachment 16 (FIG. 1) will be described with reference to FIG. A boom angle sensor 31 and an arm angle sensor 32 are attached to the base of the boom 14 and the base of the arm 15, respectively. The boom angle sensor 31 measures the size of an angle (boom angle) C1 formed by the xy plane and the boom 14. The arm angle sensor 32 measures the size of an angle (arm angle) C <b> 2 formed by the boom 14 and the arm 15. Since the lengths of the boom 14 and the arm 15 are unchanged, the distance from the turning shaft 21 to the end attachment 16, that is, the turning radius L can be calculated if the sizes of the boom angle C1 and the arm angle C2 are known. Hereinafter, the boom angle sensor 31 and the arm angle sensor 32 are collectively referred to as an attachment sensor 30. The attachment sensor 30 is also included in the sensor group.

このように、アタッチメントの旋回半径Lに依存する物理量であるブーム角C1及びアーム角C2を計測することにより、旋回半径Lを算出することができる。なお、アタッチメントの旋回半径Lに依存する物理量として、ブーム14を駆動する油圧シリンダ及びアーム15を駆動する油圧シリンダの長さの変動量を採用してもよい。油圧シリンダの長さの変動量は、各油圧シリンダにピストンストロークセンサを設けることにより計測可能である。   Thus, the turning radius L can be calculated by measuring the boom angle C1 and the arm angle C2, which are physical quantities that depend on the turning radius L of the attachment. Note that the amount of variation in the length of the hydraulic cylinder that drives the boom 14 and the length of the hydraulic cylinder that drives the arm 15 may be employed as a physical quantity that depends on the turning radius L of the attachment. The fluctuation amount of the length of the hydraulic cylinder can be measured by providing a piston stroke sensor in each hydraulic cylinder.

図6に、制御装置60の機能ブロック図を示す。制御装置60は、速度センサ22、アタッチメントセンサ30、及び姿勢センサ40による測定結果に基づいて、旋回用電動機20を制御する。   FIG. 6 shows a functional block diagram of the control device 60. The control device 60 controls the turning electric motor 20 based on the measurement results obtained by the speed sensor 22, the attachment sensor 30, and the attitude sensor 40.

制御装置60は記憶装置61を含み、記憶装置61に危険判定情報62が記憶されている。旋回用電動機駆動ブロック67が、旋回速度指令値生成ブロック65、速度上限値制限ブロック68、動作モード切替ブロック66、及びフィードバック制御ブロック61を含む。危険判定ブロック63が、速度センサ22、アタッチメントセンサ30、姿勢センサ40を含むセンサ群の測定結果、及び危険判定情報62に基づいて、アタッチメントの
方位角θus(図3)が、転倒危険範囲70に含まれるか否かを判定する。判定結果に基づいて、動作モード切替ブロック66に切替指令を送出する。
The control device 60 includes a storage device 61, and danger determination information 62 is stored in the storage device 61. The turning electric motor drive block 67 includes a turning speed command value generation block 65, a speed upper limit restriction block 68, an operation mode switching block 66, and a feedback control block 61. Based on the measurement result of the sensor group including the speed sensor 22, the attachment sensor 30, the posture sensor 40, and the risk determination information 62, the risk determination block 63 determines that the attachment azimuth θus (FIG. 3) It is determined whether or not it is included. Based on the determination result, a switching command is sent to the operation mode switching block 66.

旋回速度指令値生成ブロック65が、操作器50を通した操作者からの指令に基づいて、旋回速度指令値を生成する。生成された旋回速度が速度上限値制限ブロック68に入力される。速度上限値制限ブロック68には上限値ωULが設定されており、旋回速度指令値が、この上限値を超えない条件の下で旋回速度指令値が生成される。強制減速指令値生成ブロック64が、強制減速指令値を生成する。 A turning speed command value generation block 65 generates a turning speed command value based on a command from the operator through the operation device 50. The generated turning speed is input to the speed upper limit block 68. An upper limit value ω UL is set in the speed upper limit block 68, and the turning speed command value is generated under the condition that the turning speed command value does not exceed the upper limit value. The forced deceleration command value generation block 64 generates a forced deceleration command value.

危険判定ブロック63で、アタッチメントの方位角θusが転倒危険範囲70に含まれると判定された場合には、動作モード切替ブロック66は、フィードバック制御ブロック61に、制御目標値として強制減速指令値を入力する。この動作状態を、「強制減速動作モード」という。アタッチメントの方位角θusが転倒危険範囲70に含まれないと判定された場合には、動作モード切替ブロック66は、旋回速度指令値生成ブロック65で生成された旋回速度指令値を、制御目標値として、フィードバック制御ブロック61に入力する。この動作状態を、「通常動作モード」という。旋回用電動機20の回転速度が、フィードバック制御ブロック61に負帰還される。旋回速度指令値、及び旋回用電動機20の回転速度を測定する速度センサ22の測定値に基づいて、インバータ69に電流制御信号が送出される。インバータ69は、与えられた電流制御信号に基づいて、旋回用電動機20に交流電流を供給する。この結果、旋回用電動機20の旋回速度が、旋回速度指令値に等しくなる。すなわち、旋回用電動機20は、速度制御される。   When it is determined in the danger determination block 63 that the azimuth angle θus of the attachment is included in the falling risk range 70, the operation mode switching block 66 inputs a forced deceleration command value as a control target value to the feedback control block 61. To do. This operation state is referred to as “forced deceleration operation mode”. When it is determined that the azimuth angle θus of the attachment is not included in the falling risk range 70, the operation mode switching block 66 uses the turning speed command value generated by the turning speed command value generation block 65 as a control target value. , Input to the feedback control block 61. This operation state is referred to as “normal operation mode”. The rotational speed of the turning electric motor 20 is negatively fed back to the feedback control block 61. A current control signal is sent to the inverter 69 based on the turning speed command value and the measured value of the speed sensor 22 that measures the rotational speed of the turning electric motor 20. The inverter 69 supplies an alternating current to the turning electric motor 20 based on the supplied current control signal. As a result, the turning speed of the turning electric motor 20 becomes equal to the turning speed command value. That is, the speed of the turning electric motor 20 is controlled.

上述のように、速度センサ22で検出された回転速度の測定値は、旋回用電動機20のPI制御を行うための負帰還信号、及び危険判定ブロック63で転倒の危険判定を行うための情報として利用される。   As described above, the measured value of the rotational speed detected by the speed sensor 22 is a negative feedback signal for performing PI control of the electric motor 20 for turning, and information for performing the risk determination of the fall in the risk determination block 63. Used.

フィードバック制御ブロック61に、制御目標値として強制減速指令値が入力されたときには、旋回用電動機20は最大制動トルクを発生する。旋回用電動機20が制動トルクを発生すると、旋回体11の旋回運動が停止する。これにより、電動旋回装置の転倒を防止することができる。フィードバック制御ブロック61に、制御目標値として強制減速指令値が入力されたときに旋回用電動機20が発生するトルクは、必ずしも最大制動トルクである必要はない。   When the forced deceleration command value is input to the feedback control block 61 as the control target value, the turning electric motor 20 generates the maximum braking torque. When the turning electric motor 20 generates a braking torque, the turning motion of the turning body 11 stops. Thereby, the electric swivel device can be prevented from falling. The torque generated by the turning electric motor 20 when the forced deceleration command value is input as the control target value to the feedback control block 61 is not necessarily the maximum braking torque.

図7A〜図7Cを参照して、危険判定情報62(図6)について説明する。危険判定情報62は、基体10の傾斜角as(図2)と、傾斜地71に対する基体の姿勢(基体11の前方の方位角θxs(図3))と、アタッチメントの旋回半径L(図1)に基づく物理量(旋回中心21から重心55までの距離G(図3))との組み合わせに対して、転倒危険範囲70の最大方位角θds(図3)を定義している。   The risk determination information 62 (FIG. 6) will be described with reference to FIGS. 7A to 7C. The risk determination information 62 includes the inclination angle as of the base body 10 (FIG. 2), the posture of the base body with respect to the inclined ground 71 (the azimuth angle θxs in front of the base body 11 (FIG. 3)), and the turning radius L of the attachment (FIG. 1). The maximum azimuth angle θds (FIG. 3) of the fall risk range 70 is defined for the combination with the physical quantity (distance G from the turning center 21 to the center of gravity 55 (FIG. 3)).

図7A、図7B、図7Cは、それぞれ基体10の傾斜角asが0°、15°、25°のときの、旋回中心21から重心55までの距離Gと、転倒危険範囲70の最大方位角θds(図3)との関係を、基体10の種々の姿勢θxsについて表す。なお、0°、15°、25°以外の傾斜角asについても、距離Gと、転倒危険範囲70の最大方位角θdsとの関係が、基体10の種々の姿勢θxsについて定義されている。   7A, 7B, and 7C show the distance G from the turning center 21 to the center of gravity 55 and the maximum azimuth angle of the fall risk range 70 when the inclination angle as of the base 10 is 0 °, 15 °, and 25 °, respectively. The relationship with θds (FIG. 3) is expressed for various postures θxs of the substrate 10. It should be noted that the relationship between the distance G and the maximum azimuth angle θds of the fall risk range 70 is defined for various postures θxs of the base body 10 for inclination angles as other than 0 °, 15 °, and 25 °.

傾斜角asが0°のときには、転倒危険範囲70の最大方位角θdsは0°である。すなわち、アタッチメントの方位角θusに関わらず、転倒の危険はない。   When the inclination angle as is 0 °, the maximum azimuth angle θds of the fall risk range 70 is 0 °. That is, there is no risk of falling regardless of the azimuth angle θus of the attachment.

傾斜角asが15°及び25°のとき、旋回中心21から重心55までの距離Gが長くなるに従って、転倒危険範囲70の最大方位角θdsの絶対値が大きくなる。すなわち、
転倒危険範囲70が広くなる。
When the inclination angle as is 15 ° and 25 °, the absolute value of the maximum azimuth angle θds of the fall risk range 70 increases as the distance G from the turning center 21 to the center of gravity 55 increases. That is,
The fall risk range 70 is widened.

傾斜角asが一定の条件の下では、基体10の前方(x軸の正の方向)が傾斜地71の最大傾斜方向を向くとき(θxsが0°のとき)に、転倒危険範囲70の最大方位角θdsが最も小さい。基体10の前方(x軸の正の方向)が水平方向を向くとき(θxsが90°のとき)に、転倒危険範囲70の最大方位角θdsが最も大きい。図7B及び図7Cでは、θxsが0°のとき及び90°のときのみを示しているが、θxsがその間の大きさのとき、すなわち基体10の前方(x軸の正の方向)が傾斜地71に対して斜め方向を向く場合についても、転倒危険範囲70の最大方位角θdsが定義されている。   Under the condition that the inclination angle as is constant, when the front side of the base body 10 (positive direction of the x-axis) faces the maximum inclination direction of the inclined ground 71 (when θxs is 0 °), the maximum direction of the fall risk range 70 The angle θds is the smallest. When the front side of the base 10 (the positive direction of the x-axis) faces the horizontal direction (when θxs is 90 °), the maximum azimuth angle θds of the fall risk range 70 is the largest. FIGS. 7B and 7C show only when θxs is 0 ° and 90 °, but when θxs has a size in between, that is, the front of the base body 10 (the positive direction of the x-axis) is the slope 71. The maximum azimuth angle θds of the fall risk range 70 is also defined for the case in which it faces in an oblique direction.

図8を参照して、危険判定ブロック63の処理について説明する。処理装置60は、姿勢センサ40で計測されたピッチング角ap(図4A)及びローリング角ar(図4B)に基づいて、傾斜地71に対する基体10の前方の方位角θxs及び基体10の傾斜角as(図2)を算出する。   The process of the danger determination block 63 will be described with reference to FIG. Based on the pitching angle ap (FIG. 4A) and the rolling angle ar (FIG. 4B) measured by the attitude sensor 40, the processing device 60 determines the azimuth angle θxs in front of the base body 10 with respect to the inclined ground 71 and the tilt angle as ( FIG. 2) is calculated.

さらに、処理装置60は、アタッチメントセンサ30で計測されたブーム角C1及びアーム角C2に基づいて、アタッチメントの旋回半径L(図5)を算出する。速度センサ22で計測されている旋回速度ωを積分することにより、アタッチメントの旋回角θuxを算出する。旋回半径L及び旋回角θuxから、重心位置55のxy座標を求める。重心位置に基づいて、旋回中心21から重心55までの距離Gを算出する。図1に示したように、通常、重心Gはu軸上に位置すると考えられる。この場合、距離Gは、旋回角θuxに依存せず、旋回半径Lのみに依存する。したがって、距離Gは、第3の物理量を用いることなく、第1の物理量に基づいて算出することができる。   Further, the processing device 60 calculates the turning radius L (FIG. 5) of the attachment based on the boom angle C1 and the arm angle C2 measured by the attachment sensor 30. The turning angle θux of the attachment is calculated by integrating the turning speed ω measured by the speed sensor 22. From the turning radius L and the turning angle θux, the xy coordinates of the center of gravity position 55 are obtained. Based on the position of the center of gravity, a distance G from the turning center 21 to the center of gravity 55 is calculated. As shown in FIG. 1, the center of gravity G is normally considered to be located on the u axis. In this case, the distance G does not depend on the turning angle θux, but only on the turning radius L. Therefore, the distance G can be calculated based on the first physical quantity without using the third physical quantity.

旋回中心21から重心55までの距離G、傾斜地71に対する基体10の姿勢θxs、及び基体10の傾斜角asの算出結果を指標として、危険判定情報62を検索することにより、転倒危険範囲70の最大方位角θdsを求める。   By searching the risk determination information 62 using as an index the distance G from the turning center 21 to the center of gravity 55, the orientation θxs of the base body 10 with respect to the inclined ground 71, and the tilt angle as of the base body 10, the maximum of the fall risk range 70 is obtained. The azimuth angle θds is obtained.

さらに、重心55の位置(xy座標)と基体10の前方の方位角θxsとに基づいて、重心の方位角θusを算出する。転倒危険範囲70の最大方位角θdsと、重心55の方位角θusとを比較することにより、重心の方位角θusが、転倒危険範囲70に含まれるか否かを判定する。   Further, the azimuth angle θus of the centroid is calculated based on the position of the centroid 55 (xy coordinates) and the azimuth angle θxs in front of the base body 10. By comparing the maximum azimuth angle θds of the fall risk range 70 with the azimuth angle θus of the center of gravity 55, it is determined whether or not the azimuth angle θus of the center of gravity is included in the fall risk range 70.

図6に示したように、制御装置60は、重心の方位角θusが転倒危険範囲70に含まれる場合には、旋回用電動機20の動作モードを、通常動作モードから強制減速モードに切り替える。強制減速モードでは、旋回用電動機20が制動トルクを発生するため、旋回体11の旋回運動が停止する。これにより、電動旋回装置の転倒の危険性を低減することができる。重心の方位(u軸の正の向き)が転倒危険範囲70に含まれるか否かの判定は、アタッチメントの方位角θusと、転倒危険範囲70の最大方位角θdsとを比較することにより行われる。この比較は、転倒支点の位置と重心の位置とを考慮して、転倒の危険性の低い安全な範囲に重心が位置するか否かの判定に比べて、容易である。   As shown in FIG. 6, the control device 60 switches the operation mode of the turning electric motor 20 from the normal operation mode to the forced deceleration mode when the azimuth angle θus of the center of gravity is included in the falling risk range 70. In the forced deceleration mode, the turning electric motor 20 generates a braking torque, so that the turning motion of the turning body 11 stops. Thereby, the danger of the electric swivel device falling can be reduced. Whether or not the orientation of the center of gravity (the positive direction of the u-axis) is included in the fall risk range 70 is determined by comparing the azimuth angle θus of the attachment with the maximum azimuth angle θds of the fall risk range 70. . This comparison is easier than determining whether the center of gravity is located in a safe range with a low risk of falling in consideration of the position of the falling fulcrum and the position of the center of gravity.

[実施例2]
図9に、実施例2による電動旋回装置に搭載された制御装置60の機能ブロック図を示す。以下、図6に示した実施例1の制御装置60の機能ブロック図との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例1では、速度上限値制限ブロック68が生成する旋回速度指令値の上限値ωULが固定されていた。実施例2においては、この旋回速度指令値の上限値ωULが、各センサで計測された種々の物理量に依存して修正される。
[Example 2]
FIG. 9 shows a functional block diagram of the control device 60 mounted on the electric turning device according to the second embodiment. Hereinafter, differences from the functional block diagram of the control device 60 of the first embodiment shown in FIG. 6 will be described, and description of the same configuration will be omitted. In the first embodiment, the upper limit value ω UL of the turning speed command value generated by the speed upper limit value limiting block 68 is fixed. In the second embodiment, the upper limit value ω UL of the turning speed command value is corrected depending on various physical quantities measured by each sensor.

制御装置60の記憶装置に、減速許容時間Taを記憶するための記憶領域75が確保されている。減速許容時間Taは、予め与えられている。制御装置60は、アタッチメントセンサ30の計測結果から、アタッチメントの旋回半径L(図5)を算出する。算出された旋回半径Lに基づいて、旋回体11の慣性モーメントJを求める。慣性モーメントJは、外部からエンドアタッチメント16に加わっている負荷に依存する。エンドアタッチメント16が、例えば地面を掘削するためのバケットである場合には、エンドアタッチメント16に加わる負荷は、バケットに保持されている土質の質量に依存する。エンドアタッチメント16に加わる負荷は、作業中に時々刻々と変動するため、実施例2においては、エンドアタッチメント16に設計上の最大負荷が加えられていると仮定する。   A storage area 75 for storing the deceleration allowable time Ta is secured in the storage device of the control device 60. The allowable deceleration time Ta is given in advance. The control device 60 calculates the turning radius L (FIG. 5) of the attachment from the measurement result of the attachment sensor 30. Based on the calculated turning radius L, the moment of inertia J of the turning body 11 is obtained. The moment of inertia J depends on the load applied to the end attachment 16 from the outside. When the end attachment 16 is a bucket for excavating the ground, for example, the load applied to the end attachment 16 depends on the mass of the soil held in the bucket. Since the load applied to the end attachment 16 fluctuates every moment during the operation, it is assumed in the second embodiment that the design maximum load is applied to the end attachment 16.

旋回速度上限値算出ブロック76が、減速許容時間Ta、旋回速度ω、慣性モーメントJ、基体10の姿勢θxs、基体10の傾斜角asに基づいて、旋回速度上限値ωULDを算出する。以下、旋回速度上限値ωULDの算出方法について説明する。旋回用電動機20が発生するトルクをτ、旋回体11の旋回角速度をωとする。電動旋回装置が傾斜地71に配置されている場合には、旋回体11に重力によるトルクが加わる。重力によるトルクをτgとする。トルクτgは、傾斜角as、アタッチメントの方位角θus、エンドアタッチメント16に加えられている負荷に依存する。旋回体11の回転の運動方程式は、以下のように表される。
τ=J(dω/dt)+τg ・・・(1)
旋回用電動機20が発生するトルクτが、最大制動トルクに等しく、かつ減速許容時間Ta以下の時間で旋回体11の旋回角速度が0になるという条件で、上記運動方程式を解くと、現時点での旋回角速度の最大値が求まる。この旋回角速度の最大値を、旋回速度上限値ωULDとする。上記運動方程式中のトルクτgはアタッチメントの方位角θusの関数であり、θusは時間の関数である。上記運動方程式は、実際には、ある時間刻み幅で解かれる。この時間刻み幅の間にアタッチメントの方位角θusの変化量は極僅かである。このため、上記運動方程式を解く際に、アタッチメントの方位角θusとして、時間の関数ではなく、前回の値を用いることができる。
A turning speed upper limit calculation block 76 calculates a turning speed upper limit value ω ULD based on the allowable deceleration time Ta, the turning speed ω, the moment of inertia J, the attitude θxs of the base body 10 and the inclination angle as of the base body 10. Hereinafter, a method of calculating the turning speed upper limit value ω ULD will be described. The torque generated by the turning electric motor 20 is τ, and the turning angular velocity of the turning body 11 is ω. When the electric swivel device is disposed on the slope 71, torque due to gravity is applied to the swivel body 11. Let τg be the torque due to gravity. The torque τg depends on the inclination angle as, the azimuth angle θus of the attachment, and the load applied to the end attachment 16. The equation of motion of rotation of the revolving structure 11 is expressed as follows.
τ = J (dω / dt) + τg (1)
When the above equation of motion is solved under the condition that the torque τ generated by the turning electric motor 20 is equal to the maximum braking torque and the turning angular velocity of the turning body 11 becomes zero in a time equal to or less than the allowable deceleration time Ta, The maximum value of the turning angular velocity is obtained. The maximum value of the turning angular velocity is defined as a turning speed upper limit value ω ULD . The torque τg in the equation of motion is a function of the azimuth angle θus of the attachment, and θus is a function of time. The above equation of motion is actually solved at a certain time step. During this time step, the amount of change in the azimuth angle θus of the attachment is negligible. For this reason, when solving the above equation of motion, the previous value, not a function of time, can be used as the azimuth angle θus of the attachment.

旋回体11が旋回速度上限値ωULD以下の速度で旋回している場合には、旋回用電動機20で最大制動トルクを発生させることにより、減速許容時間Ta以下の時間で旋回体11を静止させることができる。 When the turning body 11 is turning at a speed equal to or lower than the turning speed upper limit value ω ULD , the turning electric motor 20 generates the maximum braking torque so that the turning body 11 is stopped at a time equal to or less than the allowable deceleration time Ta. be able to.

転倒危険範囲有無の判定ブロック77が、転倒危険範囲70の有無を判定する。例えば、図7Aに示したように、傾斜角asが0°である場合には、転倒危険範囲70は存在しない。このように、傾斜角asがある閾値以下のときには、転倒危険範囲70が存在しない。   The fall risk range determination block 77 determines whether or not the fall risk range 70 exists. For example, as illustrated in FIG. 7A, when the inclination angle as is 0 °, the risk of falling 70 does not exist. Thus, when the inclination angle “as” is equal to or smaller than a certain threshold value, the falling risk range 70 does not exist.

通常時旋回速度上限値生成ブロック79が、通常時の旋回速度上限値ωULNを生成する。例えば、通常時の旋回速度上限値ωULNは、図6に示した実施例1の旋回速度指令値生成ブロック65が生成する指令値の上限値ωULと等しい。 A normal turning speed upper limit value generation block 79 generates a normal turning speed upper limit value ω ULN . For example, the normal turning speed upper limit value ω ULN is equal to the upper limit value ω UL of the command value generated by the turning speed command value generation block 65 of the first embodiment shown in FIG.

上限値切替ブロック78が、旋回速度上限値算出ブロック76で算出された旋回速度上限値ωULD及び通常時旋回速度上限値生成ブロック79が発生した通常時の旋回速度上限値ωULNのいずれか一方を、速度上限値制限ブロック68に入力する。具体的には、転倒危険範囲有無の判定ブロック77で、転倒危険範囲70が存在しない(最大方位角θdsが0°)と判定された場合には、通常時の旋回速度上限値ωULNが旋回速度指令値生成ブロック65に入力される。転倒危険範囲有無の判定ブロック77で、転倒危険範囲70が有りと判定された場合には、旋回速度上限値算出ブロック76で算出された旋回速度上限値ωULDが旋回速度指令値生成ブロック65に入力される。 The upper limit value switching block 78 is one of the turning speed upper limit value ω ULD calculated by the turning speed upper limit value calculation block 76 and the normal turning speed upper limit value ω ULN generated by the normal turning speed upper limit value generation block 79. Is input to the speed upper limit block 68. Specifically, if the fall risk range 70 is determined not to exist (the maximum azimuth angle θds is 0 °) in the fall risk range determination block 77, the normal turning speed upper limit value ω ULN is turned. It is input to the speed command value generation block 65. If the fall risk range determination block 77 determines that the fall risk range 70 is present, the turning speed upper limit value ω ULD calculated by the turning speed upper limit value calculation block 76 is supplied to the turning speed command value generation block 65. Entered.

速度上限値制限ブロック68が、入力された旋回速度上限値ωULNまたはωULDを超えない条件の下で、旋回速度指令値を出力する。このため、旋回体11が旋回速度上限値を超えない条件で旋回する。旋回体11がこの条件で旋回しているとき、旋回用電動機20に最大制動トルクを発生させると、減速許容時間Ta以下の時間で旋回体11の旋回運動を停止させることができる。これにより、転倒の危険性をさらに低減させることができる。 The speed upper limit block 68 outputs the turning speed command value under the condition that the inputted turning speed upper limit value ω ULN or ω ULD is not exceeded. For this reason, the turning body 11 turns under conditions that do not exceed the turning speed upper limit value. When the turning body 11 is turning under this condition, if the maximum braking torque is generated in the turning electric motor 20, the turning movement of the turning body 11 can be stopped in a time equal to or shorter than the allowable deceleration time Ta. Thereby, the risk of falling can be further reduced.

また、旋回速度上限値ωULDは、慣性モーメントJ、機体姿勢θxs、機体傾斜角asに基づいて、その時点の危険度に応じて算出される。従って、制限速度上限値ωULDを過度に低く設定することなく、その時点で安全と思われる最大速度で旋回動作を行うことができる。 Further, the turning speed upper limit value ω ULD is calculated based on the moment of inertia J, the aircraft attitude θxs, and the aircraft inclination angle as according to the degree of danger at that time. Therefore, the turning operation can be performed at the maximum speed that seems safe at that time without setting the upper limit speed limit value ω ULD too low.

上記実施例2では、減速許容時間Taが設定されるが、減速許容時間Taの代わりに、旋回体11が静止するまでに旋回する許容旋回角度を設定してもよい。旋回体11が静止するまでに旋回する旋回角度が、許容旋回角度を超えないという条件で運動方程式(1)を解くことにより、旋回速度上限値ωULDが算出される。 In the second embodiment, the allowable deceleration time Ta is set, but instead of the allowable deceleration time Ta, an allowable turning angle at which the turning body 11 turns until it stops may be set. The upper limit ω ULD of the turning speed is calculated by solving the equation of motion (1) under the condition that the turning angle at which the turning body 11 turns until it stops does not exceed the allowable turning angle.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

10 基体
11 旋回体
12 アタッチメント
14 ブーム
15 アーム
16 エンドアタッチメント
20 旋回用電動機
21 旋回中心
22 速度センサ
30 アタッチメントセンサ
31 ブーム角センサ
32 アーム角センサ
40 姿勢センサ
41 ピッチング角センサ
42 ローリング角センサ
50 操作器
51 キャビン
55 重心
60 制御装置
61 フィードバック制御ブロック
62 危険判定情報
63 危険判定ブロック
64 強制減速指令値生成ブロック
65 旋回速度指令値生成ブロック
66 動作モード切替ブロック
67 旋回用電動機駆動ブロック
68 速度上限値制限ブロック
69 インバータ
70 転倒危険範囲
71 傾斜地
72 水平面
75 減速許容時間記憶領域
76 旋回速度上限値算出ブロック
77 転倒危険範囲有無の判定ブロック
78 上限値切替ブロック
79 通常時旋回速度上限値生成ブロック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Base body 11 Rotating body 12 Attachment 14 Boom 15 Arm 16 End attachment 20 Turning electric motor 21 Turning center 22 Speed sensor 30 Attachment sensor 31 Boom angle sensor 32 Arm angle sensor 40 Attitude sensor 41 Pitching angle sensor 42 Rolling angle sensor 50 Actuator 51 Cabin 55 Center of gravity 60 Control device 61 Feedback control block 62 Danger determination information 63 Danger determination block 64 Forced deceleration command value generation block 65 Turning speed command value generation block 66 Operation mode switching block 67 Turning motor drive block 68 Speed upper limit limit block 69 Inverter 70 Overturn risk range 71 Slope 72 Horizontal plane 75 Allowable deceleration time storage area 76 Turning speed upper limit value calculation block 77 Fall risk range presence / absence determination block 78 Upper limit value switching block Click 79 during normal rotation speed upper limit value generation block

Claims (8)

基体と、
前記基体に旋回可能に搭載された旋回体と、
前記旋回体に取り付けられて前記旋回体と共に旋回し、旋回半径が可変のアタッチメントと、
前記旋回体を旋回させるトルクを発生する旋回用電動機と、
前記アタッチメントの旋回半径に依存する物理量、前記基体を傾斜地に設置したときの前記傾斜地に対する前記基体の姿勢に依存する物理量、及び前記基体に対する前記アタッチメントの旋回角に依存する物理量を測定するセンサ群と、
操作者が前記旋回体の旋回運動を制御するための指令を与える操作器と、
前記センサ群の測定結果に基づいて、前記旋回用電動機を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記傾斜地に対する前記アタッチメントの方位の転倒危険範囲を定義した危険判定情報を含み、
前記センサ群の測定結果に基づいて、前記傾斜地に対する前記アタッチメントの方位を算出し、算出結果と前記危険判定情報とに基づいて、前記傾斜地に対する前記アタッチメントの方位が前記転倒危険範囲に含まれるか否かを判定し、
前記傾斜地に対する前記アタッチメントの方位が前記転倒危険範囲に含まれると判定された場合には、前記旋回用電動機を強制減速指令に基づき制御する電動式旋回装置。
A substrate;
A swivel mounted on the base so as to be swivelable;
An attachment attached to the revolving structure and revolving together with the revolving structure, wherein the revolving radius is variable;
A turning electric motor that generates torque for turning the turning body;
A sensor group for measuring a physical quantity that depends on a turning radius of the attachment, a physical quantity that depends on a posture of the base body with respect to the inclined ground when the base body is installed on an inclined ground, and a physical quantity that depends on a turning angle of the attachment with respect to the base body; ,
An operating device for giving an instruction for an operator to control the swing motion of the swing body;
A control device for controlling the electric motor for turning based on the measurement result of the sensor group;
The controller is
Including risk determination information defining a fall risk range of the orientation of the attachment with respect to the slope;
Based on the measurement result of the sensor group, the orientation of the attachment with respect to the slope is calculated, and based on the calculation result and the risk determination information, whether the orientation of the attachment with respect to the slope is included in the fall risk range. Determine whether
An electric turning device that controls the turning electric motor based on a forced deceleration command when it is determined that the orientation of the attachment with respect to the slope is included in the fall risk range.
前記転倒危険範囲は、さらに、前記旋回中心から前記電動式旋回装置の重心までの距離を1つのパラメータとして定義されており、前記電動式旋回装置の重心の位置は、前記アタッチメントに最大負荷が加えられている条件の下で、前記アタッチメントの旋回半径に基づいて算出される請求項1に記載の電動式旋回装置。   The fall risk range is further defined with a distance from the turning center to the center of gravity of the electric turning device as one parameter, and the position of the center of gravity of the electric turning device applies a maximum load to the attachment. The electric swivel device according to claim 1, wherein the electric swivel device is calculated based on a turning radius of the attachment under a given condition. 前記制御装置は、旋回速度上限値を記憶しており、前記旋回用電動機の旋回速度が前記旋回速度上限値を超えないように前記旋回用電動機を制御する請求項1または2に記載の電動式旋回装置。   3. The electric motor according to claim 1, wherein the control device stores a turning speed upper limit value, and controls the turning motor so that a turning speed of the turning motor does not exceed the turning speed upper limit value. Swivel device. 前記制御装置は、前記センサ群の検出結果に基づいて、前記旋回速度上限値を修正する請求項3に記載の電動式旋回装置。   The electric swing device according to claim 3, wherein the control device corrects the swing speed upper limit value based on a detection result of the sensor group. 前記制御装置は、前記センサ群の測定結果から算出された前記アタッチメントの旋回半径に基づいて前記旋回速度上限値を修正する請求項4に記載の電動式旋回装置。   The electric turning device according to claim 4, wherein the control device corrects the turning speed upper limit value based on a turning radius of the attachment calculated from a measurement result of the sensor group. 前記制御装置は、減速許容時間を記憶しており、前記旋回用電動機に最大制動トルクを発生させたときに、前記減速許容時間以下の時間で、前記旋回体の旋回運動を停止させることができるように、前記旋回速度上限値を修正する請求項4に記載の電動式旋回装置。   The control device stores an allowable deceleration time, and when the maximum electric torque is generated in the electric motor for turning, the turning motion of the revolving body can be stopped in a time shorter than the allowable deceleration time. The electric turning device according to claim 4, wherein the upper limit value of the turning speed is corrected. 前記制御装置は、許容旋回角度を記憶しており、前記旋回用電動機に最大制動トルクを発生させたときに、前記許容旋回角度以下の旋回角度で、前記旋回体の旋回運動を停止させることができるように、前記旋回速度上限値を修正する請求項4に記載の電動式旋回装置。   The control device stores an allowable turning angle, and when the turning electric motor generates a maximum braking torque, the control device can stop the turning motion of the turning body at a turning angle equal to or less than the allowable turning angle. The electric swing device according to claim 4, wherein the upper limit value of the swing speed is corrected so as to be able to. 基体と、
前記基体に旋回可能に搭載された旋回体と、
前記旋回体に取り付けられて前記旋回体と共に旋回し、旋回半径が可変のアタッチメントと、
前記旋回体を旋回させるトルクを発生する旋回用電動機と、
操作者が前記旋回体の旋回運動を制御するための指令を与える操作器と
を有する電動式旋回装置の制御方法であって、
前記基体が置かれた傾斜地に対する前記アタッチメントの方位を算出する工程と、
前記基体を傾斜地に設置したときの前記傾斜地に対する前記アタッチメントの方位の転倒危険範囲を定義している危険判定情報と、前記算出工程で得られた算出結果とに基づいて、前記傾斜地に対する前記アタッチメントの方位が前記転倒危険範囲に含まれるか否かを判定する工程と、
前記傾斜地に対する前記アタッチメントの方位が前記転倒危険範囲に含まれると判定された場合には、前記旋回用電動機を強制減速指令に基づき制御する工程と
を有する電動式旋回装置の制御方法。
A substrate;
A swivel mounted on the base so as to be swivelable;
An attachment attached to the revolving structure and revolving together with the revolving structure, wherein the revolving radius is variable;
A turning electric motor that generates torque for turning the turning body;
A control method for an electric swivel device having an operating device for giving an instruction for an operator to control the swivel motion of the swivel body,
Calculating the orientation of the attachment relative to the sloping ground where the substrate is placed;
Based on the risk determination information defining the fall risk range of the orientation of the attachment relative to the slope when the base is installed on the slope, and the calculation result obtained in the calculation step, the attachment of the attachment to the slope Determining whether the bearing is included in the fall risk range;
And a control method of the electric turning device including a step of controlling the electric motor for turning based on a forced deceleration command when it is determined that an orientation of the attachment with respect to the slope is included in the fall risk range.
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