[发明专利]作业机械的旋转控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过电动机对旋转体进行旋转驱动的挖掘机或者起重机等作业机械的旋转控制装置。

背景技术

以挖掘机为例对现有技术进行说明。

一般地，挖掘机使用液压马达作为旋转驱动源，并采用液压马达驱动方式，即通过液压泵的排出油来驱动该液压马达。

在采用该方式的情况下，通过设置在液压泵和液压马达之间的控制阀控制方向、压力、流量，由此来对液压马达的工作方向、力、速度进行控制。

但是，在该方式中存在下述问题，即用控制阀挤压排出的液压能的量较大，从而能量损失较大。

因此，提出有使用电动机作为旋转驱动源的电动机驱动方式(例如，参照特开平11-93210号)。

而且，在爬升式起重机或者采矿用的大型电动挖掘机中，对于旋转动作一直以来采用的是电动机驱动方式。

在这些电动机旋转驱动方式中，是通过改变电动机的旋转方向和速度来对旋转方向和旋转速度进行控制的，可以较大地改善能量效率。

另一方面，在采用该方式的情况下，一般采用反馈速度控制方式来在消除操作机构的操作量所对应的目标速度与实际速度的偏差的方向上对速度进行控制。

但是，若根据该方式，则关于旋转的操作性存在下述问题。

操作机构位于空档位置并且指令速度为0时，制动转矩发挥作用并使旋转体停止，但一旦电动机旋转速度变为0，则维持该速度0的转矩(停止保持力)就不再被输出，所以不能得到可靠的停止保持作用。

因此，作为用于停止保持的控制方式，考虑采用搭载在液压驱动方式的作业机械上的机械制动器。

但是，机械制动器本来是作为停车制动器在旋转体停止状态下工作的构造，如果将其原封不动地在电动机驱动旋转方式中作为使电动机减速·停止的机构使用，则不仅制动器的磨损剧烈，而且由于制动器开/关产生的冲击而使减速·加速时旋转体的动作不顺畅，不能得到平稳的旋转停止/加速作用，从而存在操作性不好的问题。

另一方面，在通常作业时、即使上部旋转体2在地上旋转时，因为是通过反馈速度控制方式来进行与操作机构的操作量对应的旋转速度控制的，所以在操作上不存在问题。

与其相对，在如图14所示那样进行推压作业、即将铲斗6的侧面推压在槽g的壁面g1上来挖掘形成壁面g1时，围绕旋转轴0的旋转速度几乎为0，所以在反馈速度控制中旋转速度的目标值和实际值的偏差变大，即使是微小的操作量，也会由于反馈作用而使旋转转矩(电动机转矩)变为最大。

因此，在进行这样的通过旋转进行的推压作业时，不能通过操作机构来控制转矩，从而损害了操作性。

因此，希望在采取反馈速度控制方式的同时施加与操作量对应的转矩限制。

但是，如果这样地施加转矩限制，则在操作量小时电动机转矩也变小，所以在倾斜地面上向上侧开始旋转的情况下，或者在强风下逆风开始旋转的情况下，由于加速转矩不足而产生所谓「逆行」、即使旋转体逆向旋转，从而存在安全性及操作性降低的问题。

因此，本发明提供一种可以解决这样的问题、改善旋转操作性的作业机械的旋转控制装置。

具体地说，本发明的第1目的在于：能够将旋转体可靠地保持在停止状态下，并且能够平稳地进行旋转减速·停止以及加速作用，而且没有用于停止保持的能量损失，还能够原封不动地使用已有的机械制动器。

另外，本发明的第2目的在于：施加转矩限制的同时防止由转矩不足而导致的旋转体的逆行。

本发明的第3目的在于能够进行推压作业时的旋转转矩控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用了以下结构。

本发明是这样构成的，其具有：对旋转体进行旋转驱动的电动机、发出旋转体的旋转指令的操作机构、基于来自该操作机构的旋转指令对上述电动机进行控制的控制机构、检测旋转体的旋转速度的旋转速度检测机构、产生机械制动力的机械制动器，在上述控制机构中，预先设定了以上述操作机构的操作量为0的绝对空档点为基点并增加了规定的宽度的空档范围，并且在该空档范围中，在上述绝对空档点侧设定有机械制动区间、在相反侧设定有位置保持控制区间，控制机构在上述空档范围中的机械制动区间内使上述机械制动器发挥作用，在上述位置保持控制区间内则进行位置保持控制，由此来使上述旋转体保持停止，而且，在空档范围以外，进行与上述操作机构的操作量对应的速度控制。