JP2010247968A - 旋回式作業機械の旋回停止制御装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コントローラ60は、所定の旋回減速度で旋回停止角度位置に旋回体を停止させるための旋回制動開始時期およびその後の目標旋回角速度を旋回体の旋回残り角度に基いて決定する旋回角速度制御を実行する。この制御にかかわらず外乱に起因して旋回停止角度位置よりも手前の位置で旋回体が停止してしまった場合に目標旋回角速度を増大させる補正をして再始動可能な旋回トルクを発生させる。
【選択図】図1
Description
前記旋回体の実際の旋回角度位置および旋回角速度を検出する旋回検出部と、
前記旋回体の実際の旋回角速度と前記旋回体の実際の旋回角度位置から前記旋回停止角度位置までの旋回残り角度とに基づき、所定の旋回減速度で前記旋回体を前記旋回停止角度位置に停止させるためにその旋回の制動を開始すべき制動開始時期を判断する制動開始時期判断部と、
前記旋回減速度を得るための目標旋回角速度を前記旋回残り角度に対応して決定する目標旋回角速度決定部と、
前記制動開始時期より、前記目標旋回角速度が得られるように前記旋回体の実際の旋回角速度を調節する旋回角速度調節部と、
前記旋回体が前記旋回停止角度位置よりも手前側の位置で一旦停止した後にその旋回停止角度位置に向かう旋回体の旋回を再始動させるために操作される操作部材と、
前記再始動のための前記操作部材の操作が行われた場合に、前記目標旋回角速度決定部により決定される目標旋回角速度を増加する方向に当該目標旋回角速度を補正する目標旋回角速度補正部とを備える。
前記旋回体の実際の旋回角度位置および旋回角速度を検出することと、
前記旋回体の実際の旋回角速度と、前記旋回体の実際の旋回角度位置から前記旋回停止角度位置までの旋回残り角度とに基づき、所定の旋回減速度で前記旋回体を前記旋回停止角度位置に停止させるためにその旋回の制動を開始すべき制動開始時期を判断することと、
前記制動開始時期より、前記旋回減速度を得るための目標旋回角速度を前記旋回残り角度に対応して決定してこの目標旋回角速度が得られるように前記旋回体の実際の旋回角速度を調節することと、
前記旋回式作業機械に設けられた特定の操作部材に対し、前記旋回体が前記旋回停止角度位置よりも手前側の位置で一旦停止した後にその旋回停止角度位置に向かう旋回体の旋回を再始動させるための操作が行われた場合に、前記目標旋回角速度決定部により決定される目標旋回角速度を増加する方向に当該目標旋回角速度を補正することとを含む。
コントローラ60は、まず、各状態量の取込みを行う。当該状態量には、上述した各センサにより検出される量の他、旋回許容領域設定部61により設定される左右の旋回角度停止位置θsl,θsrが含まれる。また、装置の各種諸元(ポンプ容量、モータ容量、減速機の減速比その他)も予めコントローラ60にインプットされる。
コントローラ60は、指定されている旋回モード(旋回フリーモードまたは旋回ロックモード)を判別し、その旋回モードに応じて電磁比例リリーフ弁52A,52Bに入力すべき指令信号を演算(作成)し、その出力を行う。具体的に、旋回フリーモードが指定されている場合には、電磁比例リリーフ弁52A,52Bのうちメータイン側となる電磁比例リリーフ弁に入力する指令信号を最大にしてこれを閉弁状態とする一方、メータアウト側の電磁比例リリーフ弁に入力する指令信号を最小にしてこれを全開状態にする。これに対し、旋回ロックモードが指定されている場合には、両電磁比例リリーフ弁52A,52Bに入力する指令信号をともに最大にする。
コントローラ60は、ポテンショメータ54により検出される旋回角度位置θの時間微分により旋回角速度ωを演算し、また、圧力センサ56A,56Bによりそれぞれ検出される圧力(リモコン弁44の二次圧)に基いて左旋回フラグおよび右旋回フラグのオンオフ設定を行う。具体的に、圧力センサ56Aにより検出される圧力Paが予め設定された最低操作圧力Pmin以上であるときは左旋回フラグをオンにし、圧力センサ56Bにより検出される圧力Pbが前記最低操作圧力Pmin以上であるときは右旋回フラグをオンにし、前記両圧力Pa,Pbがともに前記最低操作圧力Pmin未満であるときは左右旋回フラグをともにオフにする。
この旋回残り角度θrの演算に際しては、前記の左右旋回フラグのオンオフに基いて、左右の旋回停止角度位置θsl,θsrのうち対象となる旋回停止角度位置が判別され、現在の旋回角度位置θから当該対象となる旋回停止角度位置までの角度が旋回残り角度θrとして演算される。例えば、図10に示すような右旋回状態では、右旋回フラグがオンであることから右側の旋回停止角度位置θsrが選定され、当該旋回停止角度位置θsrと実際の旋回角度位置θとの差が旋回残り角度θrとして算出される。
ここで演算される旋回減速度βは、上述のように、吊り荷26の振れを残すことなくブーム16を停止させるための(負の)旋回角加速度であってブーム16の横曲げ強度などから定められる強度条件を満たすもののうち、その絶対値が最も大きい角加速度であり、例えば図5に示される手順にて特定される。
次に、その演算した旋回角加速度βnが前記強度条件を満たすものであるか否かが判断される(ステップS54)。満たさない場合には(ステップS54でNO)、モードの次数nに1が加算されて(ステップS55)、次のモードについて同様の演算が行われる。このような演算を繰り返すうち、前記強度条件を満たす旋回角加速度βnが初めて得られた時点で(ステップS54でYES)、当該旋回角加速度βnが前記旋回減速度βに採用される(ステップS56)。
ここでωmaxは、現在の油圧ポンプ30の吐出流量Qpから算出される旋回角速度の最大値であり、当該油圧ポンプ30の容量をVp、旋回油圧モータ32から上部旋回体12までの旋回減速比をNmとすると、次式により表される。
なお、制動必要角度θnの演算のための旋回角速度ωには必ずしもその最大値ωmaxが用いられなくてもよいが、当該最大値の採用は、旋回停止制御の安全性をより高める。
コントローラ60は、前記旋回残り角度θrと前記制動必要角度θnとの対比に基づき、前記旋回停止角度位置に停止させるために当該制動を開始しなければならないタイミング、すなわち制動開始時期を判断する。具体的には、前記旋回残り角度θrを監視し、当該角度が前記制動必要角度θnまで減少した時点で(ステップS6でYES)、旋回停止制御のための目標旋回角速度ωoの演算を開始する(ステップS7)。
コントローラ60は、前記制動開始時期より、前記旋回減速度βを実現するための目標旋回角速度ωoを、各時点での旋回残り角度θnに基いて時々刻々演算する(図6のステップS71)。具体的に、この旋回残り角度θnに対応する旋回角速度ωoは次式により得られる。
なお、この(4)式は、以下の理論により導かれる。まず、旋回減速度βで減速している上部旋回体12については、その制動開始時期からの経過時間をtとすると、次の式が成立する。
従って、前記経過時間tは次式により表される。
ただし、X=ωmax2−2β(θn−θr) …(4b)
一方、求められるべき旋回角速度ωoは、
ωo=ωmax−β×t …(4c)
により表されるから、この(4c)式に前記(4b)式を代入することにより、前記(4)式を得ることができる。
コントローラ60は、この目標旋回角速度ωoを得るためのパイロット圧指令信号を作成し、これを両パイロット圧制御弁48A,48Bのうち旋回方向に対応する側の制御弁のソレノイドに向けて出力することにより、当該制御弁に当該指令信号に対応した減圧を行わせる。これにより、コントロールバルブ34の流路の開口面積は、実際の操作レバー42の操作量にかかわらず、前記目標旋回角速度ωoを得るための面積に調節される。
旋回制動中、コントローラ60は、指定されている旋回モード(旋回フリーモードまたは旋回ロックモード)にかかわらず、両電磁比例リリーフ弁52A,52Bに入力する指令信号をともに最大にして油圧的にブレーキ作用を生じさせる。
前記のような目標旋回角速度ωoの演算およびこれに基づくコントロールバルブ34の自動操作が実行された場合、何ら外乱がなければ、上部旋回体12は吊り荷26の振れを残すことなく旋回停止角度位置で静かに停止するはずである。しかし、当該上部旋回体12にその旋回の抵抗となるような外力、例えば風や傾斜姿勢での当該上部旋回体12に作用する重力が作用すると、当該上部旋回体12は旋回角度停止位置よりも手前側の位置、具体的には前記目標旋回角速度ωoに相当する旋回トルクと前記外力による抵抗トルクとが釣り合う位置で停止する。この場合、上部旋回体12を旋回角度停止位置まで動かすには、これをそれまでの旋回方向と同方向に再始動させる必要があるが、この旋回停止制御モードでは操作レバー42の操作量に関係なく目標旋回角速度ωoが決定されるため、単に操作レバー42の操作量を増やしても上部旋回体12は再始動しない。
16 ブーム
30 油圧ポンプ
32 旋回油圧モータ
34 コントロールバルブ
34a,34b パイロットポート
40 操作装置
42 操作レバー
44 リモコン弁
46 パイロットポンプ
48A,48B パイロット圧制御弁(バルブ操作部)
54 ポテンショメータ(旋回検出部を構成)
60 コントローラ
63 旋回残り角度演算部
64 旋回角速度演算部(旋回検出部を構成)
65 制動必要角度演算部
66 制動開始時期判断部
67 前記目標旋回角速度演算部
68 目標旋回角速度補正演算部
69 パイロット圧制御弁操作部(バルブ操作部)
Claims (9)
- 旋回体と、この旋回体を旋回させるための旋回モータとを備えた旋回式作業機械に設けられ、前記旋回体が予め設定された旋回停止角度位置に停止するように当該旋回体の旋回の停止動作を制御するための旋回停止制御装置であって、
前記旋回体の実際の旋回角度位置および旋回角速度を検出する旋回検出部と、
前記旋回体の実際の旋回角速度と、前記旋回体の実際の旋回角度位置から前記旋回停止角度位置までの旋回残り角度とに基づき、所定の旋回減速度で前記旋回体を前記旋回停止角度位置に停止させるためにその旋回の制動を開始すべき制動開始時期を判断する制動開始時期判断部と、
前記旋回減速度を得るための目標旋回角速度を前記旋回残り角度に対応して決定する目標旋回角速度決定部と、
前記制動開始時期より、前記目標旋回角速度が得られるように前記旋回体の実際の旋回角速度を調節する旋回角速度調節部と、
前記旋回体が前記旋回停止角度位置よりも手前側の位置で一旦停止した後にその旋回停止角度位置に向かう旋回体の旋回を再始動させるために操作される操作部材と、
前記再始動のための前記操作部材の操作が行われた場合に、前記目標旋回角速度決定部により決定される目標旋回角速度を増加する方向に当該目標旋回角速度を補正する目標旋回角速度補正部とを備えたことを特徴とする旋回式作業機械の旋回停止制御装置。 - 請求項1記載の旋回式作業機械の旋回停止制御装置において、
前記目標旋回角速度補正部は、前記旋回残り角度に基いて決定される目標旋回角速度に加えられるべき補正量を決定してこれを当該目標旋回角速度に加えることにより前記補正を行うことを特徴とする旋回式作業機械の旋回停止制御装置。 - 請求項2記載の旋回式作業機械の旋回停止制御装置において、
前記目標旋回角速度補正部は、前記目標旋回角速度の補正量として、前記旋回残り角度と、前記旋回残り角度に基いて決定される目標旋回角速度と実際の旋回角速度との差である速度偏差とを加味した補正量を演算することを特徴とする旋回式作業機械の旋回停止制御装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の旋回式作業機械の旋回停止制御装置において、
前記操作部材は、前記旋回体の旋回停止制御が行われないときに当該旋回体の旋回方向および目標旋回角速度を指定するために操作されるものであり、
前記目標旋回角速度補正部は、前記旋回体が前記旋回停止角度位置よりも手前側の位置で一旦停止した後に前記操作部材に対して予め設定された条件を満たす再始動操作が行われたときに、この操作を前記旋回停止角度位置に向かう旋回体の旋回を再始動させるための操作と判定することを特徴とする旋回式作業機械の旋回停止制御装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の旋回式作業機械の旋回停止制御装置において、
前記旋回モータは、油圧源からの作動油の供給を受けて作動し、かつ、その作動油の流量に対応した角速度で前記旋回体を旋回させる旋回油圧モータであり、
前記旋回角速度調節部は、前記旋回油圧モータと前記油圧源との間に介在する作動油流路を形成し、かつ、この作動油流路の流路面積が変化するように開閉作動可能なコントロールバルブと、前記目標旋回角速度決定部により決定された目標旋回角速度が得られるように前記コントロールバルブを開閉作動させるバルブ操作部とを有することを特徴とする旋回式作業機械の旋回停止制御装置。 - 旋回体と、この旋回体を旋回させるための旋回モータとを備えた旋回式作業機械の当該旋回体が予め設定された旋回停止角度位置に停止するように当該旋回体の旋回の停止動作を制御するための旋回停止制御方法であって、
前記旋回体の実際の旋回角度位置および旋回角速度を検出することと、
前記旋回体の実際の旋回角速度と、前記旋回体の実際の旋回角度位置から前記旋回停止角度位置までの旋回残り角度とに基づき、所定の旋回減速度で前記旋回体を前記旋回停止角度位置に停止させるためにその旋回の制動を開始すべき制動開始時期を判断することと、
前記制動開始時期より、前記旋回減速度を得るための目標旋回角速度を前記旋回残り角度に対応して決定してこの目標旋回角速度が得られるように前記旋回体の実際の旋回角速度を調節することと、
前記旋回式作業機械に設けられた特定の操作部材に対し、前記旋回体が前記旋回停止角度位置よりも手前側の位置で一旦停止した後にその旋回停止角度位置に向かう旋回体の旋回を再始動させるための操作が行われた場合に、前記目標旋回角速度決定部により決定される目標旋回角速度を増加する方向に当該目標旋回角速度を補正することとを含むことを特徴とする旋回式作業機械の旋回停止制御方法。 - 請求項6記載の旋回式作業機械の旋回停止制御方法において、
前記補正は、前記旋回残り角度に基いて決定される目標旋回角速度に所定の補正量を加えることにより行われることを特徴とする旋回式作業機械の旋回停止制御方法。 - 請求項7記載の旋回式作業機械の旋回停止制御方法において、
前記補正量として、前記旋回残り角度と、前記旋回残り角度に基いて決定される目標旋回角速度と実際の旋回角速度との差である速度偏差とを加味した補正量が演算されることを特徴とする旋回式作業機械の旋回停止制御方法。 - 請求項6〜8のいずれかに記載の旋回式作業機械の旋回停止制御方法において、
前記操作部材は、前記旋回体の旋回停止制御が行われないときに当該旋回体の旋回方向および目標旋回角速度を指定するために操作されるものであり、
この旋回体が前記旋回停止角度位置よりも手前側の位置で一旦停止した後に前記操作部材に対して予め設定された条件を満たす操作が行われたときに、この操作を前記旋回停止角度位置に向かう旋回体の旋回を再始動させるための操作と判定することを特徴とする旋回式作業機械の旋回停止制御方法。
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