学習機能を備える駆動制御装置及びこれを含む建設機械
【課題】学習機能を備えることで、作業者の感覚に適合した操作特性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の操作速度の推奨速度であって、予め所定された推奨速度を記憶する記憶手段と、所定の操作特性が実現されるように、前記操作手段に入力される操作量に応じて、前記アクチュエータの出力の目標値を決定する目標値決定手段と、前記操作手段に入力される操作量の変化速度と、前記記憶手段に記憶された推奨速度との関係に応じて、前記所定の操作特性を変化させる学習手段とを備えることを特徴とする。
【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の操作速度の推奨速度であって、予め所定された推奨速度を記憶する記憶手段と、所定の操作特性が実現されるように、前記操作手段に入力される操作量に応じて、前記アクチュエータの出力の目標値を決定する目標値決定手段と、前記操作手段に入力される操作量の変化速度と、前記記憶手段に記憶された推奨速度との関係に応じて、前記所定の操作特性を変化させる学習手段とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、学習機能を備え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】
従来から、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、操作特性が一定である場合には、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、学習機能を備えることで、作業者の感覚に適合した操作特性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、第１の発明は、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の操作速度の推奨速度であって、予め所定された推奨速度を記憶する記憶手段と、
所定の操作特性が実現されるように、前記操作手段に入力される操作量に応じて、前記アクチュエータの出力の目標値を決定する目標値決定手段と、
前記操作手段に入力される操作量の変化速度と、前記記憶手段に記憶された推奨速度との関係に応じて、前記所定の操作特性を変化させる学習手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
前記学習手段は、建設機械の操作手段に入力される操作量の変化速度が、前記記憶手段に記憶された推奨速度よりも速い場合に、前記所定の操作特性を、応答性が良くなる方向に変化させることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
前記学習手段は、建設機械の操作手段に入力される操作量の変化速度が、前記記憶手段に記憶された推奨速度よりも遅い場合に、前記所定の操作特性を、応答性が悪くなる方向に変化させることを特徴とする。
【００１０】
第４発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
学習モードをオン／オフさせるスイッチが接続され、
前記学習手段は、学習モードがオンにされている間に機能し、学習モードがオンからオフにされたとき、そのときの前記変化後の操作特性を、学習結果として記憶することを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明に係る駆動制御装置において、
作業者を特定する個人認証手段が接続され、
前記個人認証手段により特定された作業者に対応付けて、前記学習結果を記憶する記憶部を備えることを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明に係る駆動制御装置において、
前記目標値決定手段は、学習モードがオフされているとき、前記記憶部から作業者に対応した前記学習結果を読み出し、該読み出した学習結果に係る操作特性が実現されるように、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。
【００１３】
第７の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
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ことを特徴とする。
【００１４】
第８の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
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ことを特徴とする。
【００１５】
第９の発明は、第１乃至８のいずれかの発明に係る駆動制御装置を含む建設機械に関する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、学習機能を備えることで、作業者の感覚に適合した操作特性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】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
「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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
「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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
「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。
【００４８】
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。
【００４９】
駆動制御装置４０には、学習スイッチ９０が接続される。学習スイッチ９０は、後述の如く学習モードをオンさせるためのために作業者（ユーザ）により操作されるスイッチであり、キャビン１０内の適切な位置に配置される。学習スイッチ９０は、機械式のスイッチであってもよいし、タッチスイッチのようなソフトウェア的なスイッチであってもよいし、形式は任意である。駆動制御装置４０には、学習スイッチ９０の他、後述の対話式の学習機能を実現するための各種スイッチが接続されてよい。
【００５０】
駆動制御装置４０には、表示装置９２が接続される。表示装置９２は、後述の如く学習状態等の情報を作業者（ユーザ）に視覚的に伝達する装置であり、キャビン１０内の適切な位置に配置される。表示装置９２は、点灯状態に応じて情報を伝達する簡易なランプであってもよいし、液晶ディスプレイ等のような、表示内容により情報を伝達するディスプレイであってもよいし、構成は任意である。
【００５１】
駆動制御装置４０には、建設機械１００の作業者を特定するための個人認証装置９８が接続される。個人認証装置９８による個人認証は、ユーザが所持する建設機械１００のキー（又は、自宅のキーのような、その他の個人携帯用のキー）、携帯電話、運転免許証などの所有物認証、カメラによる顔認証や、静脈や指紋認証のような生体認証、又は、コントローラ３０等への入力による知識認証のいずれか１つ若しくは任意の組み合わせにより実現されてもよい。
【００５２】
「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。
【００５３】
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、学習部６０ｂ、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、作業者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。
【００５７】
学習部６０ｂは、学習スイッチ９０により学習モードがオンされた場合に作動する。学習部６０ｂは、作動中、レバー２６Ａに対して行われた操作態様に基づいて、作業者に適合した特性（図６を参照して後述）を学習し、学習した特性をマップ記憶部６０ａに記憶する。このとき、学習部６０ｂは、個人認証装置９８による個人認証情報に基づいて、作業者毎に学習結果（特性）を類別してマップ記憶部６０ａに記憶する。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
「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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
「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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
「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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
「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。
【００７５】
「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。
【００７６】
「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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
「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、後述の如く作業者毎に学習された特性を用いて、トルク電流指令を生成する。
【００８８】
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、作業者がＸ１さんであるときに用いられる特性であり、符号Ｘ２で示す特性は、デフォルト特性であり、符号Ｘ３で示す特性は、作業者がＸ３さんであるときに用いられる特性である。デフォルト特性Ｘ２は、マップ形式で予め用意され、他の特性Ｘ１，Ｘ３は、後述の如くデフォルト特性Ｘ２を基に学習により作業者毎に作成され、マップ記憶部６０ａに記憶保持される。デフォルト特性Ｘ２は、典型的には、多数の作業者の平均的な操作態様に適合するように予め決定される。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
尚、以下では、説明の便宜上、特性Ｘ１が最も応答性の良い特性であり、応答性を決めるゲインＧが上限値のときに対応し、特性Ｘ３が最も応答性の悪い特性であり、ゲインＧが下限値のときに対応するものとする。
【００９２】
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。図７の処理ルーチンは、後述の学習モードがオフされている間に実行される。
【００９３】
ステップ６０では、トルク指令生成部６０において、個人認証装置９８による個人認証情報が入力され、現在の建設機械１００の作業者が把握される。
【００９４】
ステップ６２では、トルク指令生成部６０において、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果（特性）がマップ記憶部６０ａ内で探索され、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果が存在する場合には、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果をマップ記憶部６０ａから読み出してステップ６４に進み、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果が存在し無い場合には、ステップ６６に進む。
【００９５】
ステップ６４では、トルク指令生成部６０において、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果に係る特性が、使用する特性として設定される。例えば、図６に示す例で、今回特定された作業者がＸ１さんであるときは、特性Ｘ１が、使用する特性として設定される。尚、特性の学習態様については、後に詳説する。
【００９６】
ステップ６６では、トルク指令生成部６０において、デフォルト特性Ｘ２（図６参照）が、使用する特性として設定される。
【００９７】
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。
【００９８】
ステップ７２では、トルク指令生成部６０において、上記ステップ６４又は６６で設定した特性を用いて、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。
【００９９】
ステップ７４では、建設機械１００の作業が終了したか又は作業者が変更したかが判定され、いずれも否定された場合には、ステップ７０からの処理が繰り返される。尚、作業者が変更した場合には、旧作業者に対する図７の処理ルーチンが終了し、新たな作業者に対して図７の処理ルーチンがステップ６０から開始される。
【０１００】
「学習部６０ｂ」
図８は、学習部６０ｂにおいて実行される学習処理の一例を示すフローチャートである。図８の処理ルーチンは、学習スイッチ９０により起動された学習モードがオン状態である間に実行される。
【０１０１】
ここで、学習モードは、前提として、作業者が学習スイッチ９０をオンにすることで起動される。作業者は、典型的には、自身の好みや癖に適合した操作特性を建設機械１００に学習させたい場合や、学習結果をリセットして再学習させたい場合に、学習スイッチ９０をオンにする。学習モードがオンされると、その旨が表示装置９２を介して作業者に通知される。例えば表示装置９２がランプである場合、学習モードがオンされると、ランプが例えば緑色に点灯し、学習モード中、緑色の点灯状態が維持される。
【０１０２】
作業者は、学習モードをオンにしてから、レバー２６Ａを、所望の応答性が実現されるように操作速度を調整しながら複数回操作する。学習モードオン中に、所望の応答性が実現されるような操作速度を調整しながらレバー２６Ａを複数回操作すべきことは、ユーザに周知される。尚、この学習モードがオン状態にあるとき、学習部６０ｂ以外の構成要素は、作業者のレバー２６Ａの操作に応じて通常通り動作する。但し、学習モードがオン状態にあるとき、トルク指令生成部６０においては、後述の如く学習部６０ｂにより変更される最新の特性を利用して、トルク電流指令が生成される。
【０１０３】
ステップ８０では、学習部６０ｂにおいて、個人認証装置９８による個人認証情報が入力され、現在の建設機械１００の作業者が把握される。
【０１０４】
ステップ８２では、学習部６０ｂにおいて、レバー２６Ａが操作されたか否かが判定される。レバー２６Ａが操作された場合には、ステップ８４に進む。
【０１０５】
ステップ８４では、学習部６０ｂにおいて、レバー２６Ａの操作速度Ｖ(％／ｓ)が算出され、算出結果が蓄積される。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。
【０１０６】
ステップ８６では、学習部６０ｂにおいて、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが、所定の推奨速度に対応するか否かが判定される。ここで、推奨速度とは、レバー２６Ａの操作速度として推奨される速度（固定値）であり、多数の作業者の平均的な操作速度の取りうる範囲の中心値Ｖａｖｅ（平均値）に対応するように決定されてよい。尚、推奨速度は、ある一点の速度（例えば、上記平均値Ｖａｖｅそのもの）である必要はなく、ある範囲内の速度であってよく、例えば、上記平均値Ｖａｖｅを中心とした±１０(％／ｓ)の範囲内の速度であってよい。算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが、所定の推奨速度に対応する場合には、ステップ８８に進み、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが、所定の推奨速度に対応しない場合には、ステップ９０に進む。
【０１０７】
ステップ８８では、学習部６０ｂにおいて、特性の応答性を決めるゲインＧが現在値に維持されると共に、カウンタが１だけインクリメントされる。このとき、トルク指令生成部６０においては、前回操作時と同一の特性に基づいて、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。尚、ゲインＧの初期値は、デフォルト特性Ｘ２に対応したデフォルト値である。
【０１０８】
ステップ９０では、学習部６０ｂにおいて、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが推奨速度よりも大きいか否かが判定される（尚、推奨速度が範囲で規定されている場合にはそ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が推奨速度よりも大きい場合には、ステップ９２に進み、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが推奨速度よりも小さい（推奨速度が範囲で規定されている場合にはその下限値を下回った）場合には、ステップ９４に進む。
【０１０９】
ステップ９２では、学習部６０ｂにおいて、特性の応答性を決めるゲインＧが現在値から所定量（１段階に相当する量）だけ増加されると共に、カウンタが初期値（ゼロ）にリセットされる。これにより、応答性が一段階高まり、図６の特性Ｘ１に近づく方向に特性が変化（補正）される。このとき、トルク指令生成部６０においては、当該変化後の特性に基づいて、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。尚、ゲインＧの現在値が既に上限値である場合には、ゲインＧの現在値が維持される。また、このようなゲインＧが上限値である状況下で、レバー２６Ａの各回の操作でステップ９２の処理が連続的に実行される場合には、例外的にステップ９６をスキップしてステップ９８に進むこととしてもよい。
【０１１０】
ステップ９４では、学習部６０ｂにおいて、特性の応答性を決めるゲインＧが現在値から所定量（１段階に相当する量）だけ減少されると共に、カウンタが初期値（ゼロ）にリセットされる。これにより、応答性が一段階低まり、図６の特性Ｘ３に近づく方向に特性が変化（補正）される。このとき、トルク指令生成部６０においては、当該変化後の特性に基づいて、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。尚、ゲインＧの現在値が既に下限値である場合には、ゲインＧの現在値が維持される。また、このようなゲインＧが下限値である状況下で、レバー２６Ａの各回の操作でステップ９４の処理が連続的に実行される場合には、例外的にステップ９６をスキップしてステップ９８に進むこととしてもよい。
【０１１１】
尚、上記ステップ９２及び９４のゲインの変更処理は、レバー２６Ａの１回操作に対して１回だけ実行されてよい。即ち、レバー２６Ａの１回操作中に動的に複数回ゲインを変えるのではなく、レバー２６Ａの１回操作中に一回だけ（好ましくは開始直後）に変更する。
【０１１２】
ステップ９６では、学習部６０ｂにおいて、カウンタが所定値以上となったか否かが判定される。所定値は、安定的に推奨速度でレバー２６Ａの操作が行われている状況を検出するための閾値であり、例えば３から１０の間の値であってよい。カウンタが所定値以上となった場合には、ステップ９８に進み、カウンタが所定値未満である場合には、ステップ８２からの処理を繰り返す。
【０１１３】
ステップ９８では、学習部６０ｂにより、現在の特性が、最終的な学習結果として、上記ステップ９０で把握された作業者に対応付けてマップ記憶部６０ａに記憶される。尚、このようにして学習結果がマップ記憶部６０ａに記憶されると、学習モードは自動的にオフとなり、例えば表示装置９２の緑色の点灯が消灯する。
【０１１４】
このようにして学習部６０ｂにより作業者に対応した特性が学習されると、以後、図７を参照して上述したように、学習された特性に基づいて、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。従って、学習された特性が作業者毎に異なる場合には、トルク電流指令値Ｔ０が作業者毎に変化し、レバー２６Ａの操作量に応じた旋回用電動機２１の出力特性が作業者毎に変化することになる。
【０１１５】
図８に示す学習処理によれば、学習開始時の最初の操作時に推奨速度で操作したときは、デフォルト特性Ｘ２が実現されるので、デフォルト特性Ｘ２では応答性が悪いと感じる作業者は、次の操作時に、レバー２６Ａの操作速度を推奨速度よりも速めることになる。従って、この次の操作では、デフォルト特性Ｘ２に比べて応答性が一段階高まるが、この一段階高まった応答性でも足りないと感じる作業者は、次の操作で、推奨速度よりも依然として速い操作速度でレバー２６Ａを操作することになる。この次の操作で、応答性が更に一段階高まる。このようにして、現在の応答性が低いと感じる作業者は、次の操作時に、推奨速度よりも速い操作速度でレバー２６Ａを操作することから、応答性が徐々に増加していく。逆に、現在の応答性が高いと感じる作業者は、次の操作時に、レバー２６Ａの操作速度を推奨速度よりも遅くすることから、応答性が徐々に減少していく。このようにして、作業者の操作速度は、作業者の感覚にあった応答性が実現された段階で、推奨速度に落ち着くことになる。これにより、図８に示す学習処理によれば、作業者のレバー２６Ａの操作速度を推奨速度へと矯正しつつ、推奨速度の操作速度で作業者の感覚に合った応答性を実現することができる。
【０１１６】
尚、図８に示す例では、カウンタが所定値以上となったとなった場合に学習モードが自動的にオフされているが、所定時間経過後に自動的にオフされることとしてもよいし、ユーザからの指示に応じてオフされることとしてもよい。いずれの場合も、学習モードがオフされた時点の特性が、最終的な学習結果として、上記ステップ９０で把握された作業者に対応付けてマップ記憶部６０ａに記憶されることとしてよい。
【０１１７】
作業者は、表示装置９２の緑色の点灯が消灯すると、学習が終了したことを把握し、その後、レバー２６Ａを操作して、学習後の操作特性が自己の好みや癖に適合するかを判断してよく、適合する場合は、そのまま作業を継続し、適合しない場合には、再度学習スイッチ９０をオンにして（学習結果をリセットして）、再学習させてもよい。
【０１１８】
「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９（ａ）に示す補正用トルク電流指令を生成する。図９（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。
【０１１９】
図９（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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
「減算器５１の出力」
図９（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９（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。
【０１２７】
Ｔｃｍｄ＝Ｔ０−Ｔｆ（ｘ、ｙ）（％）
図９（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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
なお、図９（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。
【０１３９】
「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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
「旋回動作時の駆動制御」
図１０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。
【０１４７】
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）。
【０１４８】
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）。
【０１４９】
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）。
【０１５０】
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）。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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）。
【０１５４】
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）。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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）。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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）。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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）。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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）。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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）。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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、学習した特性を用いることで、作業者の好みや癖に適合した操作特性を実現することが可能となる。本実施の形態によれば、特に、推奨速度の操作速度で作業者の好み等に適合した応答性が実現されるように特性の学習が行われるので、作業者の操作速度を推奨速度に矯正することも可能である。このような学習機能は、建設機械１００が一般的に不特定の作業者により操作されるので有用であるが、特に不特定多数の作業者により操作されるレンタル機である場合に特に好適である。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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１０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１０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、上述した実施例と同様に、例えば、図１１に示すように、操作手段の操作速度と推奨速度との関係に応じて、異なる特性Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が学習されてよい。図１１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Ｘ２は、デフォルト特性であり、特性Ｘ２は、上述と同様の学習処理により、操作手段の操作速度が推奨速度を上回って速いときは、ゲインが特性Ｘ１の方向に補正され、操作手段の操作速度が推奨速度を下回って遅いときは、特性Ｘ３の方向に補正されてよい。
【０１７４】
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１２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、推奨速度を基準としたペダル２６Ｃの操作速度の高低に応じて、走行用発電機２０１Ａ，２０１Ｂの出力特性を可変（学習）すればよい。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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、推奨速度を基準としたレバー２６Ａ及びレバー２６Ｂの操作速度の高低に応じて、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。
【０１７７】
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と推奨速度との関係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と推奨速度との関係に依存して学習により生成されてもよい。例えば、補正用トルク電流指令値は、操作手段の操作速度と推奨速度との関係の高低に応じて補正（学習）されてもよく、このとき、補正用トルク電流指令値は、推奨速度に比べて操作手段の操作速度が高くなると補正用トルク電流指令値が小さくなり且つ推奨速度に比べて操作手段の操作速度が低くなると補正用トルク電流指令値が大きくなる態様で、補正（学習）されてもよい。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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】
【０１８０】
【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】学習部６０ｂにおいて実行される学習処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】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１０】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１１】操作速度に応じた速度指令の特性を示す図である。
【図１２】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】
【０１８１】
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
６０ｂ 学習部
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
９０ 学習スイッチ
９２ 表示装置
９８ 個人認証装置
１００，２００ 建設機械
２０１Ａ 左走行用発電機
２０１Ｂ 右走行用発電機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、学習機能を備え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】
従来から、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、操作特性が一定である場合には、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、学習機能を備えることで、作業者の感覚に適合した操作特性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、第１の発明は、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の操作速度の推奨速度であって、予め所定された推奨速度を記憶する記憶手段と、
所定の操作特性が実現されるように、前記操作手段に入力される操作量に応じて、前記アクチュエータの出力の目標値を決定する目標値決定手段と、
前記操作手段に入力される操作量の変化速度と、前記記憶手段に記憶された推奨速度との関係に応じて、前記所定の操作特性を変化させる学習手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
前記学習手段は、建設機械の操作手段に入力される操作量の変化速度が、前記記憶手段に記憶された推奨速度よりも速い場合に、前記所定の操作特性を、応答性が良くなる方向に変化させることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
前記学習手段は、建設機械の操作手段に入力される操作量の変化速度が、前記記憶手段に記憶された推奨速度よりも遅い場合に、前記所定の操作特性を、応答性が悪くなる方向に変化させることを特徴とする。
【００１０】
第４発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
学習モードをオン／オフさせるスイッチが接続され、
前記学習手段は、学習モードがオンにされている間に機能し、学習モードがオンからオフにされたとき、そのときの前記変化後の操作特性を、学習結果として記憶することを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明に係る駆動制御装置において、
作業者を特定する個人認証手段が接続され、
前記個人認証手段により特定された作業者に対応付けて、前記学習結果を記憶する記憶部を備えることを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明に係る駆動制御装置において、
前記目標値決定手段は、学習モードがオフされているとき、前記記憶部から作業者に対応した前記学習結果を読み出し、該読み出した学習結果に係る操作特性が実現されるように、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。
【００１３】
第７の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
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ことを特徴とする。
【００１４】
第８の発明は、第１の発明に係る駆動制御装置において、
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ことを特徴とする。
【００１５】
第９の発明は、第１乃至８のいずれかの発明に係る駆動制御装置を含む建設機械に関する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、学習機能を備えることで、作業者の感覚に適合した操作特性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】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
「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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
「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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
「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。
【００４８】
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。
【００４９】
駆動制御装置４０には、学習スイッチ９０が接続される。学習スイッチ９０は、後述の如く学習モードをオンさせるためのために作業者（ユーザ）により操作されるスイッチであり、キャビン１０内の適切な位置に配置される。学習スイッチ９０は、機械式のスイッチであってもよいし、タッチスイッチのようなソフトウェア的なスイッチであってもよいし、形式は任意である。駆動制御装置４０には、学習スイッチ９０の他、後述の対話式の学習機能を実現するための各種スイッチが接続されてよい。
【００５０】
駆動制御装置４０には、表示装置９２が接続される。表示装置９２は、後述の如く学習状態等の情報を作業者（ユーザ）に視覚的に伝達する装置であり、キャビン１０内の適切な位置に配置される。表示装置９２は、点灯状態に応じて情報を伝達する簡易なランプであってもよいし、液晶ディスプレイ等のような、表示内容により情報を伝達するディスプレイであってもよいし、構成は任意である。
【００５１】
駆動制御装置４０には、建設機械１００の作業者を特定するための個人認証装置９８が接続される。個人認証装置９８による個人認証は、ユーザが所持する建設機械１００のキー（又は、自宅のキーのような、その他の個人携帯用のキー）、携帯電話、運転免許証などの所有物認証、カメラによる顔認証や、静脈や指紋認証のような生体認証、又は、コントローラ３０等への入力による知識認証のいずれか１つ若しくは任意の組み合わせにより実現されてもよい。
【００５２】
「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。
【００５３】
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、学習部６０ｂ、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、作業者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。
【００５７】
学習部６０ｂは、学習スイッチ９０により学習モードがオンされた場合に作動する。学習部６０ｂは、作動中、レバー２６Ａに対して行われた操作態様に基づいて、作業者に適合した特性（図６を参照して後述）を学習し、学習した特性をマップ記憶部６０ａに記憶する。このとき、学習部６０ｂは、個人認証装置９８による個人認証情報に基づいて、作業者毎に学習結果（特性）を類別してマップ記憶部６０ａに記憶する。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
「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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
「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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
「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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
「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。
【００７５】
「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。
【００７６】
「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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
「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、後述の如く作業者毎に学習された特性を用いて、トルク電流指令を生成する。
【００８８】
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、作業者がＸ１さんであるときに用いられる特性であり、符号Ｘ２で示す特性は、デフォルト特性であり、符号Ｘ３で示す特性は、作業者がＸ３さんであるときに用いられる特性である。デフォルト特性Ｘ２は、マップ形式で予め用意され、他の特性Ｘ１，Ｘ３は、後述の如くデフォルト特性Ｘ２を基に学習により作業者毎に作成され、マップ記憶部６０ａに記憶保持される。デフォルト特性Ｘ２は、典型的には、多数の作業者の平均的な操作態様に適合するように予め決定される。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
尚、以下では、説明の便宜上、特性Ｘ１が最も応答性の良い特性であり、応答性を決めるゲインＧが上限値のときに対応し、特性Ｘ３が最も応答性の悪い特性であり、ゲインＧが下限値のときに対応するものとする。
【００９２】
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。図７の処理ルーチンは、後述の学習モードがオフされている間に実行される。
【００９３】
ステップ６０では、トルク指令生成部６０において、個人認証装置９８による個人認証情報が入力され、現在の建設機械１００の作業者が把握される。
【００９４】
ステップ６２では、トルク指令生成部６０において、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果（特性）がマップ記憶部６０ａ内で探索され、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果が存在する場合には、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果をマップ記憶部６０ａから読み出してステップ６４に進み、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果が存在し無い場合には、ステップ６６に進む。
【００９５】
ステップ６４では、トルク指令生成部６０において、現在の建設機械１００の作業者に対応した学習結果に係る特性が、使用する特性として設定される。例えば、図６に示す例で、今回特定された作業者がＸ１さんであるときは、特性Ｘ１が、使用する特性として設定される。尚、特性の学習態様については、後に詳説する。
【００９６】
ステップ６６では、トルク指令生成部６０において、デフォルト特性Ｘ２（図６参照）が、使用する特性として設定される。
【００９７】
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。
【００９８】
ステップ７２では、トルク指令生成部６０において、上記ステップ６４又は６６で設定した特性を用いて、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。
【００９９】
ステップ７４では、建設機械１００の作業が終了したか又は作業者が変更したかが判定され、いずれも否定された場合には、ステップ７０からの処理が繰り返される。尚、作業者が変更した場合には、旧作業者に対する図７の処理ルーチンが終了し、新たな作業者に対して図７の処理ルーチンがステップ６０から開始される。
【０１００】
「学習部６０ｂ」
図８は、学習部６０ｂにおいて実行される学習処理の一例を示すフローチャートである。図８の処理ルーチンは、学習スイッチ９０により起動された学習モードがオン状態である間に実行される。
【０１０１】
ここで、学習モードは、前提として、作業者が学習スイッチ９０をオンにすることで起動される。作業者は、典型的には、自身の好みや癖に適合した操作特性を建設機械１００に学習させたい場合や、学習結果をリセットして再学習させたい場合に、学習スイッチ９０をオンにする。学習モードがオンされると、その旨が表示装置９２を介して作業者に通知される。例えば表示装置９２がランプである場合、学習モードがオンされると、ランプが例えば緑色に点灯し、学習モード中、緑色の点灯状態が維持される。
【０１０２】
作業者は、学習モードをオンにしてから、レバー２６Ａを、所望の応答性が実現されるように操作速度を調整しながら複数回操作する。学習モードオン中に、所望の応答性が実現されるような操作速度を調整しながらレバー２６Ａを複数回操作すべきことは、ユーザに周知される。尚、この学習モードがオン状態にあるとき、学習部６０ｂ以外の構成要素は、作業者のレバー２６Ａの操作に応じて通常通り動作する。但し、学習モードがオン状態にあるとき、トルク指令生成部６０においては、後述の如く学習部６０ｂにより変更される最新の特性を利用して、トルク電流指令が生成される。
【０１０３】
ステップ８０では、学習部６０ｂにおいて、個人認証装置９８による個人認証情報が入力され、現在の建設機械１００の作業者が把握される。
【０１０４】
ステップ８２では、学習部６０ｂにおいて、レバー２６Ａが操作されたか否かが判定される。レバー２６Ａが操作された場合には、ステップ８４に進む。
【０１０５】
ステップ８４では、学習部６０ｂにおいて、レバー２６Ａの操作速度Ｖ(％／ｓ)が算出され、算出結果が蓄積される。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。
【０１０６】
ステップ８６では、学習部６０ｂにおいて、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが、所定の推奨速度に対応するか否かが判定される。ここで、推奨速度とは、レバー２６Ａの操作速度として推奨される速度（固定値）であり、多数の作業者の平均的な操作速度の取りうる範囲の中心値Ｖａｖｅ（平均値）に対応するように決定されてよい。尚、推奨速度は、ある一点の速度（例えば、上記平均値Ｖａｖｅそのもの）である必要はなく、ある範囲内の速度であってよく、例えば、上記平均値Ｖａｖｅを中心とした±１０(％／ｓ)の範囲内の速度であってよい。算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが、所定の推奨速度に対応する場合には、ステップ８８に進み、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが、所定の推奨速度に対応しない場合には、ステップ９０に進む。
【０１０７】
ステップ８８では、学習部６０ｂにおいて、特性の応答性を決めるゲインＧが現在値に維持されると共に、カウンタが１だけインクリメントされる。このとき、トルク指令生成部６０においては、前回操作時と同一の特性に基づいて、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。尚、ゲインＧの初期値は、デフォルト特性Ｘ２に対応したデフォルト値である。
【０１０８】
ステップ９０では、学習部６０ｂにおいて、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが推奨速度よりも大きいか否かが判定される（尚、推奨速度が範囲で規定されている場合にはそ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が推奨速度よりも大きい場合には、ステップ９２に進み、算出したレバー２６Ａの操作速度Ｖが推奨速度よりも小さい（推奨速度が範囲で規定されている場合にはその下限値を下回った）場合には、ステップ９４に進む。
【０１０９】
ステップ９２では、学習部６０ｂにおいて、特性の応答性を決めるゲインＧが現在値から所定量（１段階に相当する量）だけ増加されると共に、カウンタが初期値（ゼロ）にリセットされる。これにより、応答性が一段階高まり、図６の特性Ｘ１に近づく方向に特性が変化（補正）される。このとき、トルク指令生成部６０においては、当該変化後の特性に基づいて、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。尚、ゲインＧの現在値が既に上限値である場合には、ゲインＧの現在値が維持される。また、このようなゲインＧが上限値である状況下で、レバー２６Ａの各回の操作でステップ９２の処理が連続的に実行される場合には、例外的にステップ９６をスキップしてステップ９８に進むこととしてもよい。
【０１１０】
ステップ９４では、学習部６０ｂにおいて、特性の応答性を決めるゲインＧが現在値から所定量（１段階に相当する量）だけ減少されると共に、カウンタが初期値（ゼロ）にリセットされる。これにより、応答性が一段階低まり、図６の特性Ｘ３に近づく方向に特性が変化（補正）される。このとき、トルク指令生成部６０においては、当該変化後の特性に基づいて、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。尚、ゲインＧの現在値が既に下限値である場合には、ゲインＧの現在値が維持される。また、このようなゲインＧが下限値である状況下で、レバー２６Ａの各回の操作でステップ９４の処理が連続的に実行される場合には、例外的にステップ９６をスキップしてステップ９８に進むこととしてもよい。
【０１１１】
尚、上記ステップ９２及び９４のゲインの変更処理は、レバー２６Ａの１回操作に対して１回だけ実行されてよい。即ち、レバー２６Ａの１回操作中に動的に複数回ゲインを変えるのではなく、レバー２６Ａの１回操作中に一回だけ（好ましくは開始直後）に変更する。
【０１１２】
ステップ９６では、学習部６０ｂにおいて、カウンタが所定値以上となったか否かが判定される。所定値は、安定的に推奨速度でレバー２６Ａの操作が行われている状況を検出するための閾値であり、例えば３から１０の間の値であってよい。カウンタが所定値以上となった場合には、ステップ９８に進み、カウンタが所定値未満である場合には、ステップ８２からの処理を繰り返す。
【０１１３】
ステップ９８では、学習部６０ｂにより、現在の特性が、最終的な学習結果として、上記ステップ９０で把握された作業者に対応付けてマップ記憶部６０ａに記憶される。尚、このようにして学習結果がマップ記憶部６０ａに記憶されると、学習モードは自動的にオフとなり、例えば表示装置９２の緑色の点灯が消灯する。
【０１１４】
このようにして学習部６０ｂにより作業者に対応した特性が学習されると、以後、図７を参照して上述したように、学習された特性に基づいて、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。従って、学習された特性が作業者毎に異なる場合には、トルク電流指令値Ｔ０が作業者毎に変化し、レバー２６Ａの操作量に応じた旋回用電動機２１の出力特性が作業者毎に変化することになる。
【０１１５】
図８に示す学習処理によれば、学習開始時の最初の操作時に推奨速度で操作したときは、デフォルト特性Ｘ２が実現されるので、デフォルト特性Ｘ２では応答性が悪いと感じる作業者は、次の操作時に、レバー２６Ａの操作速度を推奨速度よりも速めることになる。従って、この次の操作では、デフォルト特性Ｘ２に比べて応答性が一段階高まるが、この一段階高まった応答性でも足りないと感じる作業者は、次の操作で、推奨速度よりも依然として速い操作速度でレバー２６Ａを操作することになる。この次の操作で、応答性が更に一段階高まる。このようにして、現在の応答性が低いと感じる作業者は、次の操作時に、推奨速度よりも速い操作速度でレバー２６Ａを操作することから、応答性が徐々に増加していく。逆に、現在の応答性が高いと感じる作業者は、次の操作時に、レバー２６Ａの操作速度を推奨速度よりも遅くすることから、応答性が徐々に減少していく。このようにして、作業者の操作速度は、作業者の感覚にあった応答性が実現された段階で、推奨速度に落ち着くことになる。これにより、図８に示す学習処理によれば、作業者のレバー２６Ａの操作速度を推奨速度へと矯正しつつ、推奨速度の操作速度で作業者の感覚に合った応答性を実現することができる。
【０１１６】
尚、図８に示す例では、カウンタが所定値以上となったとなった場合に学習モードが自動的にオフされているが、所定時間経過後に自動的にオフされることとしてもよいし、ユーザからの指示に応じてオフされることとしてもよい。いずれの場合も、学習モードがオフされた時点の特性が、最終的な学習結果として、上記ステップ９０で把握された作業者に対応付けてマップ記憶部６０ａに記憶されることとしてよい。
【０１１７】
作業者は、表示装置９２の緑色の点灯が消灯すると、学習が終了したことを把握し、その後、レバー２６Ａを操作して、学習後の操作特性が自己の好みや癖に適合するかを判断してよく、適合する場合は、そのまま作業を継続し、適合しない場合には、再度学習スイッチ９０をオンにして（学習結果をリセットして）、再学習させてもよい。
【０１１８】
「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９（ａ）に示す補正用トルク電流指令を生成する。図９（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。
【０１１９】
図９（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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
「減算器５１の出力」
図９（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９（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。
【０１２７】
Ｔｃｍｄ＝Ｔ０−Ｔｆ（ｘ、ｙ）（％）
図９（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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
なお、図９（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。
【０１３９】
「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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
「旋回動作時の駆動制御」
図１０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。
【０１４７】
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）。
【０１４８】
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）。
【０１４９】
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）。
【０１５０】
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）。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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）。
【０１５４】
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）。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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）。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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）。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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）。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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）。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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）。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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、学習した特性を用いることで、作業者の好みや癖に適合した操作特性を実現することが可能となる。本実施の形態によれば、特に、推奨速度の操作速度で作業者の好み等に適合した応答性が実現されるように特性の学習が行われるので、作業者の操作速度を推奨速度に矯正することも可能である。このような学習機能は、建設機械１００が一般的に不特定の作業者により操作されるので有用であるが、特に不特定多数の作業者により操作されるレンタル機である場合に特に好適である。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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１０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１０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、上述した実施例と同様に、例えば、図１１に示すように、操作手段の操作速度と推奨速度との関係に応じて、異なる特性Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が学習されてよい。図１１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Ｘ２は、デフォルト特性であり、特性Ｘ２は、上述と同様の学習処理により、操作手段の操作速度が推奨速度を上回って速いときは、ゲインが特性Ｘ１の方向に補正され、操作手段の操作速度が推奨速度を下回って遅いときは、特性Ｘ３の方向に補正されてよい。
【０１７４】
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１２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、推奨速度を基準としたペダル２６Ｃの操作速度の高低に応じて、走行用発電機２０１Ａ，２０１Ｂの出力特性を可変（学習）すればよい。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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、推奨速度を基準としたレバー２６Ａ及びレバー２６Ｂの操作速度の高低に応じて、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。
【０１７７】
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と推奨速度との関係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と推奨速度との関係に依存して学習により生成されてもよい。例えば、補正用トルク電流指令値は、操作手段の操作速度と推奨速度との関係の高低に応じて補正（学習）されてもよく、このとき、補正用トルク電流指令値は、推奨速度に比べて操作手段の操作速度が高くなると補正用トルク電流指令値が小さくなり且つ推奨速度に比べて操作手段の操作速度が低くなると補正用トルク電流指令値が大きくなる態様で、補正（学習）されてもよい。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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】
【０１８０】
【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】学習部６０ｂにおいて実行される学習処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】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１０】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１１】操作速度に応じた速度指令の特性を示す図である。
【図１２】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】
【０１８１】
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
６０ｂ 学習部
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
９０ 学習スイッチ
９２ 表示装置
９８ 個人認証装置
１００，２００ 建設機械
２０１Ａ 左走行用発電機
２０１Ｂ 右走行用発電機
【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の操作速度の推奨速度であって、予め所定された推奨速度を記憶する記憶手段と、
所定の操作特性が実現されるように、前記操作手段に入力される操作量に応じて、前記アクチュエータの出力の目標値を決定する目標値決定手段と、
前記操作手段に入力される操作量の変化速度と、前記記憶手段に記憶された推奨速度との関係に応じて、前記所定の操作特性を変化させる学習手段とを備えることを特徴とする、駆動制御装置。
【請求項２】
前記学習手段は、建設機械の操作手段に入力される操作量の変化速度が、前記記憶手段に記憶された推奨速度よりも速い場合に、前記所定の操作特性を、応答性が良くなる方向に変化させる、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】
前記学習手段は、建設機械の操作手段に入力される操作量の変化速度が、前記記憶手段に記憶された推奨速度よりも遅い場合に、前記所定の操作特性を、応答性が悪くなる方向に変化させる、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
学習モードをオン／オフさせるスイッチが接続され、
前記学習手段は、学習モードがオンにされている間に機能し、学習モードがオンからオフにされたとき、そのときの前記変化後の操作特性を、学習結果として記憶する、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項５】
作業者を特定する個人認証手段が接続され、
前記個人認証手段により特定された作業者に対応付けて、前記学習結果を記憶する記憶部を備える、請求項４に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記目標値決定手段は、学習モードがオフされているとき、前記記憶部から作業者に対応した前記学習結果を読み出し、該読み出した学習結果に係る操作特性が実現されるように、前記アクチュエータの出力の目標値を決定する、請求項５に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
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８】
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９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の駆動制御装置を含む建設機械。
【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の操作速度の推奨速度であって、予め所定された推奨速度を記憶する記憶手段と、
所定の操作特性が実現されるように、前記操作手段に入力される操作量に応じて、前記アクチュエータの出力の目標値を決定する目標値決定手段と、
前記操作手段に入力される操作量の変化速度と、前記記憶手段に記憶された推奨速度との関係に応じて、前記所定の操作特性を変化させる学習手段とを備えることを特徴とする、駆動制御装置。
【請求項２】
前記学習手段は、建設機械の操作手段に入力される操作量の変化速度が、前記記憶手段に記憶された推奨速度よりも速い場合に、前記所定の操作特性を、応答性が良くなる方向に変化させる、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】
前記学習手段は、建設機械の操作手段に入力される操作量の変化速度が、前記記憶手段に記憶された推奨速度よりも遅い場合に、前記所定の操作特性を、応答性が悪くなる方向に変化させる、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
学習モードをオン／オフさせるスイッチが接続され、
前記学習手段は、学習モードがオンにされている間に機能し、学習モードがオンからオフにされたとき、そのときの前記変化後の操作特性を、学習結果として記憶する、請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項５】
作業者を特定する個人認証手段が接続され、
前記個人認証手段により特定された作業者に対応付けて、前記学習結果を記憶する記憶部を備える、請求項４に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記目標値決定手段は、学習モードがオフされているとき、前記記憶部から作業者に対応した前記学習結果を読み出し、該読み出した学習結果に係る操作特性が実現されるように、前記アクチュエータの出力の目標値を決定する、請求項５に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
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８】
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９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の駆動制御装置を含む建設機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−７２６５（Ｐ２０１０−７２６５Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６５１２８（Ｐ２００８−１６５１２８）
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
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