JP2013213315A - 旋回制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 旋回体の急減速あるいは急停止操作時に生じる旋回体の振動を抑制することができる旋回制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 油圧モータ２１により旋回体３を旋回させる旋回制御装置の高圧リリーフ回路は、油圧モータ２１を駆動するために作動油を供給する油圧ラインの油圧を第１のリリーフ圧でリリーフする。ハンチング低減回路は、油圧モータ２１が駆動している際に作動油が吐出されている減速側油圧ポートに接続された油圧ラインの油圧を、第１のリリーフ圧より低い圧力で逃がすことで、旋回操作レバー２６Ａが中立位置に戻る前に、減速側油圧ポートに接続されたハンチング低減回路を開く。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ショベル等の作業機械に設けられる油圧旋回機構を制御する旋回制御装置に関する。

ショベル等の作業機械において、例えば上部旋回体を旋回させるための旋回機構を油圧アクチュエータで駆動することが提案されている。旋回機構を駆動するための油圧アクチュエータとして油圧モータが用いられることが多い（例えば、特許文献１参照）。

実開平６−１８４６９号公報

通常、旋回機構を駆動して旋回体を旋回操作するために旋回操作レバーが用いられる。運転席に設けられた旋回操作レバーを、運転者が旋回方向に倒すことで、旋回油圧モータに油圧が供給され旋回機構が駆動される。旋回操作レバーを中立位置に戻すことで、旋回油圧モータへの油圧の供給は停止され、旋回油圧モータによりブレーキがかかって旋回機構は減速する。

上記特許文献１は、旋回操作レバーを中立位置に戻した際の、ブレーキによる旋回体のガタツキ防止を提案している。しかしながら、実際には旋回操作レバーが中立位置に向けた動作によって、旋回体は既に減速状態となる。つまり、旋回操作レバーが中立位置まで戻される前に、旋回体は減速状態になっている。このため、旋回操作レバーが中立位置まで戻される前の減速状態においても、旋回体に対してハンチング現象が生じてしまう。

そこで、本発明は、上述のように旋回体の減速操作時に生じる旋回体の振動を抑制することができる旋回制御装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、油圧モータにより旋回体を旋回させる旋回制御装置であって、前記油圧モータを駆動するために作動油を供給する油圧ラインの油圧を第１のリリーフ圧でリリーフする高圧リリーフ回路と、前記油圧モータが駆動している際に作動油が吐出されている減速側油圧ポートに接続された油圧ラインの油圧を、前記第１のリリーフ圧より低い圧力で逃がすハンチング低減回路とを有し、前記旋回体の旋回を操作する操作レバーが中立位置に戻る前に、前記減速側油圧ポートに接続された前記ハンチング低減回路を開く旋回制御装置が提供される。

本発明によれば、減速時に旋回油圧モータの減速側油圧ポートに瞬間的に発生する油圧上昇をハンチング低減回路により逃がすことができる。このため、旋回油圧モータによる減速度の急激な変動を抑制することができ、急減速時に発生する旋回体の振動を抑制することができる。

本発明の一実施形態によるショベルの側面図である。 図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。 第１実施形態による旋回制御装置の油圧回路を示す図である。 上部旋回体が旋回減速し停止したときの旋回油圧モータにおける油圧の変化を示すタイムチャートであり、（ａ）はハンチング現象を抑制する構成が設けられていない場合を示し、（ｂ）は本発明の第１実施形態による旋回制御装置が設けられた場合を示す。 第２実施形態による旋回制御装置の油圧回路を示す図である。 第２実施形態による旋回制御装置が設けられた場合において、図４（ａ）に示す旋回操作レバーの操作と同じ操作を運転者が行なった場合の、旋回油圧モータにおける油圧の変化を示すタイムチャートである。 第３実施形態による旋回制御装置の油圧回路を示す図である。 第３実施形態による旋回制御装置が設けられた場合において、図４（ａ）に示す旋回操作レバーの操作と同じ操作を運転者が行なった場合の、旋回油圧モータにおける油圧の変化を示すタイムチャートである。 ショベルが傾斜地に設置されているときに、旋回操作レバーを僅かに操作した場合の旋回油圧モータにおける油圧の変化を示すタイムチャートである。

次に、実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態による旋回制御装置が組み込まれたショベルを示す側面図である。

ショベルの下部走行体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。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端に、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端にバケット６が取り付けられている。ブーム４，アーム５及びバケット６は、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によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。

図２は、図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は実線でそれぞれ示されている。

機械式駆動部としてのエンジン１１は、油圧ポンプとしてメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５に接続されている。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。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧系の制御を行う制御装置である。下部走行体１用の走行油圧モータ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は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。

また、旋回機構２を駆動するための旋回油圧モータ２１がコントロールバルブ１７に接続される。旋回油圧モータ２１は、旋回制御装置の油圧回路を介してコントロールバルブ１７に接続されるが、図２には旋回制御装置の油圧回路は示されていない。旋回油圧装置に関しては後で説明する。

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。 操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃ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にそれぞれ接続される。圧力センサ２９は、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０に接続されている。本実施形態では、レバー２６Ａが旋回操作レバーとして機能する。

コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。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、ＣＰＵが内部メモリに格納された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。

ショベルの傾斜角度を検知する傾斜センサ３２が上部旋回体３に設けられている。ショベルが傾斜地に設置されているときには、傾斜センサ３２はショベルの傾斜角度を示す信号をコントローラ３０に供給する。傾斜センサ３２は下部走行体１に設けられていてもよい。

次に、旋回油圧モータ２１の駆動を制御する旋回制御装置について説明する。旋回制御装置は旋回油圧モータ２１を駆動するための旋回油圧回路を含んでおり、当該旋回油圧回路は旋回油圧モータ２１とコントロールバルブ１７の間に設けられる。

図３は第１実施形態による旋回制御装置２００の油圧回路を示す図である。まず、旋回油圧モータ２１を駆動するための旋回駆動油圧回路について説明する。図３において、旋回駆動油圧回路は、旋回油圧モータ２１とコントロールバルブ１７との間に設けられた油圧回路である。旋回駆動油圧回路は、コントロールバルブ１７と旋回油圧モータのＡポートを接続する油圧ライン２１０Ａと、コントロールバルブ１７と旋回油圧モータのＢポートを接続する油圧ライン２１０Ｂと、油圧ライン２１０Ａ及び２１０Ｂをタンク２８０に接続するメイクアップ油圧ライン２２０とを含む。

油圧ライン２１０Ａとメイクアップ油圧ライン２２０との間には、高圧リリーフバルブ２３０Ａが設けられる。油圧ライン２１０Ａの油圧（すなわち、旋回油圧モータ２１のＡポートにおける油圧）が、高圧リリーフバルブ２３０Ａのリリーフ圧以上になると、油圧ライン２１０Ａから高圧の作動油が高圧リリーフバルブ２３０Ａを介してメイクアップ油圧ライン２２０に流れ、作動油は低圧となってタンク２８０に戻される。高圧リリーフバルブ２３０Ａとメイクアップ油圧ライン２２０とで高圧リリーフ回路が構成される。

また、油圧ライン２１０Ａとメイクアップ油圧ライン２２０との間には、チェックバルブ２４０Ａが設けられる。油圧ライン２１０Ａの油圧（すなわち、旋回油圧モータ２１のＡポートにおける油圧）が、所定の油圧（メイクアップ油圧）以下になると、タンク２８０内の作動油が、メイクアップ油圧ライン２２０とチェックバルブ２４０Ａを介して油圧ライン２１０Ａに流れ込む。これにより、油圧ライン２１０Ａの作動油（すなわち、旋回油圧モータ２１のＡポートにおける油圧）はメイクアップ油圧ライン２２０からの作動油により補われる。

同様に、油圧ライン２１０Ｂとメイクアップ油圧ライン２２０との間には、高圧リリーフバルブ２３０Ｂが設けられる。油圧ライン２１０Ｂの油圧（すなわち、旋回油圧モータ２１のＢポートにおける油圧）が、高圧リリーフバルブ２３０Ｂのリリーフ圧以上になると、油圧ライン２１０Ｂから高圧の作動油が高圧リリーフバルブ２３０Ｂを介してメイクアップ油圧ライン２２０に流れ、作動油は低圧となってタンク２８０に戻される。高圧リリーフバルブ２３０Ｂとメイクアップ油圧ライン２２０とで高圧リリーフ回路が構成される。

また、油圧ライン２１０Ｂとメイクアップ油圧ライン２２０との間には、チェックバルブ２４０Ｂが設けられる。油圧ライン２１０Ｂの油圧（すなわち、旋回油圧モータ２１のＢポートにおける油圧）が、所定の油圧（メイクアップ油圧）以下になると、タンク２８０内の作動油が、メイクアップ油圧ライン２２０とチェックバルブ２４０Ｂを介して油圧ライン２１０Ｂに流れ込む。これにより、油圧ライン２１０Ｂの作動油（すなわち、旋回油圧モータ２１のＢポートにおける油圧）はメイクアップ油圧ライン２２０からの作動油により補われる。

メインポンプ１４から吐出される高圧の作動油は、コントロールバルブ１７に供給され、コントロールバルブ１７から、油圧ライン２１０Ａ又は油圧ライン２１０Ｂに供給される。油圧ライン２１０Ａに高圧の作動油が供給されるようにコントロールバルブ１７が操作されると、油圧ライン２１０Ｂはタンク２８０に接続される。したがって、高圧の作動油は旋回油圧モータ２１のＡポートに供給され、旋回油圧モータ２１を駆動して低圧となり、油圧ライン２１０Ｂを介してタンク２８０に戻される。旋回油圧モータ２１が駆動されることにより旋回機構２が駆動され、上部旋回体３は旋回する。このときの旋回を右方向の旋回とする。すなわち、旋回油圧モータのＡポートに油圧が供給されたときには、上部旋回体３は右方向に旋回する。

一方、油圧ライン２１０Ｂに高圧の作動油が供給されるようにコントロールバルブ１７が操作されると、油圧ライン２１０Ａはタンク２８０に接続される。したがって、高圧の作動油は旋回油圧モータ２１のＢポートに供給され、旋回油圧モータ２１を駆動して低圧となり、油圧ライン２１０Ａを介してタンク２８０に戻される。旋回油圧モータ２１が駆動されることにより旋回機構２が駆動され、上部旋回体３は旋回する。このときの旋回を左方向の旋回とする。すなわち、旋回油圧モータのＢポートに油圧が供給されたときには、上部旋回体３は左方向に旋回する。

コントロールバルブ１７は、操作装置２６から供給されるパイロット圧により操作される。操作装置２６にはパイロットポンプ１５から油圧が供給されており、この油圧を用いて操作装置２６はコントロールバルブ１７を操作するためのパイロット圧を生成する。

すなわち、運転者が上部旋回体３を右旋回させるために操作装置２６の旋回操作レバー２６Ａを右側に倒すと、操作装置２６はコントロールバルブ１７の右側の制御ポート１７Ａにパイロット圧を供給する。このパイロット圧によりコントロールバルブ１７は操作され、油圧ライン２１０Ａがメインポンプ１４に接続され且つ油圧ライン２１０Ｂがタンク２８０に接続された状態となる。

一方、運転者が上部旋回体３を左旋回させるために操作装置２６の旋回操作レバー２６Ａを左側に倒すと、操作装置２６はコントロールバルブ１７の左側の制御ポート１７Ｂにパイロット圧を供給する。このパイロット圧によりコントロールバルブ１７は操作され、油圧ライン２１０Ｂがメインポンプ１４に接続され且つ油圧ライン２１０Ａがタンク２８０に接続された状態となる。

以上説明した構成が、上部旋回体３を旋回させるための旋回油圧モータ２１を駆動制御する旋回駆動装置２００の構成であるが、本実施形態では上述の構成に加え、旋回油圧モータ２１の減速時に生じるハンチング現象を抑制する構成が設けられている。

ハンチング現象を抑制する構成は、油圧ライン２１０Ａとタンク２８０とを接続する油圧ライン２５０Ａと、油圧ライン２１０Ａとタンク２８０とを接続する油圧ライン２５０Ｂとを含む。油圧ライン２５０Ａには開閉バルブ２５２Ａ及び絞り２５４Ａが設けられる。油圧ライン２５０Ｂには開閉バルブ２５２Ｂ及び絞り２５４Ｂが設けられる。

開閉バルブ２５２Ａ及び２５２Ｂは、コントローラ３０からの信号により操作される。操作装置２６から制御ポート１７Ａに供給されるパイロット圧を電気信号に変換するスイッチ２５６Ａが、操作装置２６とコントロールバルブ１７の制御ポート１７Ａを接続するパイロットライン２５８Ａに接続されている。また、操作装置２６から制御ポート１７Ｂに供給されるパイロット圧を電気信号に変換するスイッチ２５６Ｂが、操作装置２６とコントロールバルブ１７の制御ポート１７Ｂを接続するパイロットライン２５８Ｂに接続されている。

操作装置２６からコントロールバルブ１７の制御ポート１７Ａにパイロット圧が供給されると、スイッチ２５６Ａがこれを検知し、検知信号（電気信号）をコントローラ３０に供給する。コントローラ３０は、スイッチ２５６Ａから検知信号が供給されているときには、開閉バルブ２５２Ａを閉じ、開閉バルブ２５２Ｂを開くように制御する。

すなわち、運転者が上部旋回体３を右旋回させるために旋回操作レバー２６Ａを右側に倒すと、操作装置２６はコントロールバルブ１７の右側の制御ポート１７Ａにパイロット圧を供給するので、スイッチ２５６Ａがコントローラ３０に検知信号を送る。これにより、コントローラ３０は開閉バルブ２５２Ａを閉じ、開閉バルブ２５２Ｂを開くように制御する。このとき、開閉バルブ２５２Ａが閉じられるので、コントロールバルブ１７からの高圧の作動油は、油圧ライン２５０Ａには流れず、油圧ライン２１０Ａを通って旋回油圧ポンプ２１のＡポートに供給される。Ａポートに供給された作動油は旋回油圧ポンプ２１を駆動させて、Ｂポートから排出され、油圧ライン２１０Ｂを流れてタンク２８０に戻る。このとき、Ｂポートに接続された油圧ライン２１０Ｂは油圧ライン２５０Ｂに接続されており、開閉バルブ２５２Ｂが開いているので、Ｂポートから排出された作動油の一部は油圧ライン２５０Ｂを経由してタンク２８０に戻ることができる。

以上のように、油圧ライン２５０Ｂと開閉バルブ２５２Ｂと絞り２５４Ｂとで、ハンチング低減回路が構成される。

同様に、操作装置２６からコントロールバルブ１７の制御ポート１７Ｂにパイロット圧が供給されると、スイッチ２５６Ｂがこれを検知し、検知信号（電気信号）をコントローラ３０に供給する。コントローラ３０は、スイッチ２５６Ｂから検知信号が供給されているときには、開閉バルブ２５２Ｂを閉じ、開閉バルブ２５２Ａを開くように制御する。

すなわち、運転者が上部旋回体３を左旋回させるために旋回操作レバー２６Ａを左側に倒すと、操作装置２６はコントロールバルブ１７の左側の制御ポート１７Ｂにパイロット圧を供給するので、スイッチ２５６Ｂがコントローラ３０に検知信号を送る。これにより、コントローラ３０は開閉バルブ２５２Ｂを閉じ、開閉バルブ２５２Ａを開くように制御する。このとき、開閉バルブ２５２Ｂが閉じられるので、コントロールバルブ１７からの高圧の作動油は、油圧ライン２５０Ｂには流れず、油圧ライン２１０Ａを通って旋回油圧ポンプ２１のＢポートに供給される。Ｂポートに供給された作動油は旋回油圧ポンプ２１を駆動させて、Ａポートから排出され、油圧ライン２１０Ａを流れてタンク２８０に戻る。このとき、Ａポートに接続された油圧ライン２１０Ａは油圧ライン２５０Ａに接続されており、開閉バルブ２５２Ａが開いているので、Ａポートから排出された作動油の一部は油圧ライン２５０Ａを経由してタンク２８０に戻ることができる。

以上のように、油圧ライン２５０Ａと開閉バルブ２５２Ａと絞り２５４Ａとで、ハンチング低減回路が構成される。

以上のような構成の油圧回路を有する旋回制御装置２００において、旋回操作レバー２６Ａが急激に中立位置に向けて戻されて、急激な旋回減速が行なわれたときの動作について説明する。

まず、比較のために、旋回油圧モータ２１の減速時に生じるハンチング現象を抑制する構成が設けられない場合について、図４（ａ）を参照しながら説明する。図４（ａ）は、上部旋回体３が旋回減速し停止したときの、旋回油圧モータ２１における油圧の変化を示すタイムチャートである。

時刻ｔ１において旋回操作レバー２６Ａが右旋回方向に倒されると、旋回油圧モータ２１のＡポートへの油圧の供給が開始され、油圧ライン２１０Ａ（Ａポート）の油圧は上昇し始める。このときの旋回油圧モータ２１のＡポートは加速側油圧ポートとなる。油圧旋回操作レバー２６Ａの操作量は時刻ｔ２において最大となり（旋回操作レバー２６Ａが右側に最大に倒された状態）、その後、最大操作量が維持される。このとき、旋回油圧モータのＡポートの油圧は時刻ｔ１から上昇し始め時刻ｔ２を過ぎてから一定の値となる。Ａポートの油圧が一定となるのは、油圧ライン２４０Ａの油圧が高圧リリーフバルブ２４０Ａのリリーフ圧に達したためである。すなわち、旋回油圧モータのＡポートに供給される油圧は、高圧リリーフバルブ２４０Ａにより上限が決められている。

時刻ｔ１から旋回油圧モータ２１のＡポートに油圧が供給されるので、旋回油圧モータ２１は油圧により駆動される。これにより上部旋回体３は右旋回を始める。旋回速度は時刻ｔ２を過ぎて時刻ｔ３まで上昇する。

ここで、時刻ｔ３において、運転者は所望の旋回速度に達したとして減速するために、旋回操作レバー２６Ａをハーフ位置に向けて戻す操作を行なっている。ここで、ハーフ位置とは最大操作量と中立位置との中間位置を示す。すると、油圧ライン２１０Ａへの油圧の供給は停止され、旋回油圧モータ２１のＡポートの油圧は急激に減少してゼロになる。このとき、時刻ｔ３においてＡポートへの油圧供給が停止されても、旋回油圧モータ２１は上部旋回体３の慣性力で回転するので、Ａポートにおける油圧がメイクアップ油圧より低くなり、タンク２８０内の作動油と高圧リリーフバルブ２３０Ｂを通った作動油が、メイクアップ油圧ライン２２０とチェックバルブ２４０Ａを介して油圧ライン２１０Ａに流れ込み、Ａポートに供給される。この作動油が旋回油圧モータ２１のＢポートから吐出されるため、Ｂポートにおける油圧は時刻ｔ３から急激に上昇しはじめる。このときの旋回油圧モータ２１のＢポートは減速側油圧ポート（制動側油圧ポート）となる。このＢポートにおける油圧の上昇により、旋回油圧モータ２１によりブレーキがかかることとなり、上部旋回体３の加速は停止される。このとき、油圧ライン２１０Ｂは遮断されているので、旋回油圧モータ２１のＢポート及油圧ライン２１Ｂ内の油圧は急激に上昇し、高圧リリーフバルブ２３０Ｂのリリーフ圧に到達する。ところが、上部旋回体３の急減速により運転者が操作している旋回操作レバー２６Ａの操作量が図４（ａ）に示すように時刻ｔ３と時刻ｔ４の間で大きく変動するので、これに対応して旋回油圧モータ２１のＡポートでは時刻ｔ３でゼロになった油圧が再び上昇、下降を繰り返す。また、旋回油圧モータ２１のＢポートの油圧も時刻ｔ３時刻ｔ４の間で大きく変動する。すなわち、Ｂポートにおける油圧は、時刻ｔ３から急激に上昇して高圧リリーフバルブ２４０Ａのリリーフ圧に達した後、旋回操作レバー２６Ａの操作が加速方向に振れるので再び加速状態になり、急激に低下する。旋回操作レバー２６Ａがまた中立位置方向に操作されるので再び減速状態となり、Ｂポートの圧力は急激に上昇する。このＢポートにおける油圧の変動により、上部旋回体３の旋回運動にハンチング現象として細かな衝撃又は振動が発生する。

旋回操作レバー２６Ａの操作量の変動が時刻ｔ４で無くなると、旋回油圧モータ２１のＡポートの油圧は、旋回操作レバー２６Ａの操作量（倒し量）により決まる油圧となり、その後、旋回油圧モータ２１は等速回転となり、上部旋回体３は運転者の操作に応じた旋回速度で旋回を続ける。

続いて、時刻ｔ５において、運転者は旋回操作レバー２６Ａを再び右側に最大に倒すように操作を始めるため、旋回操作レバー２６Ａの操作量は再び増加し最大操作量となる。これにより旋回油圧モータ２１のＡポートに供給される油圧は増大し、高圧リリーフバルブ２３０Ａのリリーフ圧に到達して、リリーフ圧に維持される。

続いて、時刻ｔ６において、運転者は上部旋回体３の旋回を停止するために、旋回操作レバー２６Ａを中立位置に戻し始める。すると、旋回油圧モータ２１のＡポートに供給されていた油圧は急激に低下し、その代わりにＢポートの油圧が急激に上昇する。このＢポートの油圧の急激な増大により、旋回油圧モータ２１に大きなブレーキがかかり、上部旋回体３は急減速する。この上部旋回体３の急減速により、上述のハンチング現象が生じ、旋回油圧モータ２１のＢポート圧力が大きく変動するので、上部旋回体３に振動が発生する。

以上のように、上部旋回体３を急減速すると、運転者の旋回操作レバー２６Ａの操作量が変動し、これに起因したハンチング現象により上部旋回体３に振動が発生する。本実施形態では、このハンチング現象を抑制するために、開閉バルブ２５２Ａと絞り２５４Ａを有する油圧ライン２５０Ａが旋回油圧モータ２１のＡポートに油圧を供給するための油圧ライン２１０Ａに接続され、開閉バルブ２５２Ｂと絞り２５４Ｂを有する油圧ライン２５０Ｂが旋回油圧モータ２１のＢポートに油圧を供給するための油圧ライン２１０Ｂに接続されている。

図４（ｂ）は、旋回制御装置２００が設けられた場合において、図４（ａ）に示す旋回操作レバー２６Ａの操作と同じ操作を運転者が行なった場合の、旋回油圧モータ２１における油圧の変化を示すタイムチャートである。

各時刻ｔ１〜ｔ６における動作、操作は図４（ａ）に示す動作、操作と同じであるが、図４（ｂ）に示す例では、ハンチング現象の発生が抑制されている。時刻ｔ３において上部旋回体３の急減速が行なわれると、旋回油圧モータ２１のＢポートの油圧は上昇するが、その上昇は図４低圧のリリーフ圧で一定となっている。

すなわち、時刻ｔ３において旋回操作レバー２６Ａからコントロールバルブ１７の制御ポート１７Ａに供給されるパイロット圧をスイッチ２５６Ａが検知し、コントローラ３０に検知信号を送る。検知信号を受けると、コントローラ３０は開閉バルブ２５２Ｂを開くように制御する。これにより、旋回油圧モータ２１のＢポートから吐出される作動油は、油圧ライン２１０Ｂを通ってタンク２８０に流れるようになる。ただし、油圧ライン２１０Ｂの途中には絞り２５４Ｂが設けられており、所定の流路抵抗が得られるので、時刻ｔ３以降に旋回油圧モータ２１のＢポートから吐出される作動油の油圧はある程度上昇する。この油圧が適度な制動力を発生させることとなり、旋回油圧モータ２１で急激なブレーキがかかることはない。したがって、上部旋回体３の減速も過度に急激な減速とはならず、運転者の旋回操作レバー２６Ａの操作に影響を及ぼすような減速とはならないので、ハンチング現象の発生が抑制される。

時刻ｔ６における旋回停止時の旋回油圧モータ２１のＢポートにおける油圧の変化も、時刻ｔ３以降のＢポートにおける油圧の変化と同様である。一定速度の旋回状態から減速の旋回状態へ切替わる際に、パイロット圧の変化に対応して油圧ライン２１０を絞るようにコントロールバルブ１７が制御されるとともに、コントローラ３０は開閉バルブ２５２Ｂを開くように制御する。これにより、Ｂポートから吐出された作動油は絞り２５４Ｂを通過してタンク２８０に戻るため、Ｂポートにおける油圧は急激に上昇しない。時刻ｔ６以降にＢポートにおける油圧は適度に上昇し、その油圧が高圧リリーフバルブ２３０Ｂのリリーフ圧に到達すると、その油圧に維持される。その後、旋回油圧モータ２１の回転速度が減少するとＢポートでの油圧は低下し、上部旋回体３の旋回が停止すると油圧はゼロになる。以上のように時刻ｔ６以降の旋回停止時においても急減速は生じず、運転者慣性力が旋回操作レバー２６Ａの操作に影響を及ぼすような減速とはならないので、ハンチング現象の発生が抑制される。このように、加速している旋回状態から一定速度の旋回状態へ切り替わる際、または、一定速度の旋回状態から減速の旋回状態で切替わる際に、パイロット圧の変化に対応して減速側の油圧ラインを絞るようにコントロールバルブ１７が操作されるとともに、コントローラ３０が減速側のハンチング低減回路を開くように制御することで、ハンチング現象の発生を抑制することができる。また、加速している旋回状態から減速の旋回状態へ切替わる際も、同様に制御される。

次に、第２実施形態による旋回制御装置２００Ａについて、図５を参照しながら説明する。図５は第２実施形態による旋回制御装置２００Ａの油圧回路を示す図である。

図５に示す旋回制御装置２００Ａの油圧回路の構成は、図３に示す第１実施形態による旋回制御装置２００における絞り２５４Ａ，２５４Ｂがそれぞれ低圧リリーフバルブ２６０Ａ，２６０Ｂに置き換えられたものである。したがって、図５において図３に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。

本実施形態では、例えば右旋回減速時に旋回油圧モータのＢポートから吐出される作動油は、低圧リリーフ弁２６０Ｂを介してタンク２８０に戻される。すなわち、減速時にＢポートにおける油圧をある程度上昇させながらタンク２８０に戻す機能を、絞り２５４Ｂの代わりに低圧リリーフ弁２６０Ｂで実現している。したがって、本実施形態では、油圧ライン２５０Ｂと開閉バルブ２５２Ｂと低圧リリーフ弁２６０Ｂとで、ハンチング低減回路が構成される。同様に、油圧ライン２５０Ａと開閉バルブ２５２Ａと低圧リリーフ弁２６０Ａとで、ハンチング低減回路が構成される。

図６は、旋回制御装置２００Ａが設けられた場合において、図４（ａ）に示す旋回操作レバー２６Ａの操作と同じ操作を運転者が行なった場合の、旋回油圧モータ２１における油圧の変化を示すタイムチャートである。

各時刻ｔ１〜ｔ６における動作、操作は図４（ａ）に示す動作、操作と同じであるが、図６に示す例では、ハンチング現象の発生が抑制されている。時刻ｔ３において上部旋回体３の急減速が行なわれると、旋回油圧モータ２１のＢポートの油圧は上昇するが、その上昇は、Ｂポートにおける油圧が低圧リリーフバルブ２６０Ｂのリリーフ圧を越えた時点からは、低圧のリリーフ圧で一定となっている。

すなわち、時刻ｔ３において開閉バルブ２５２Ｂが開いても、Ｂポートにおける油圧が低圧リリーフバルブ２６０Ｂのリリーフ圧になるまでは、作動油は油圧ライン２５０Ｂを介してタンク２８０には戻らず、Ｂポートにおける油圧（油圧ライン２１０Ｂ内の油圧）は急激に上昇する。しかし、Ｂポートにおける油圧（油圧ライン２０Ｂ内の油圧）が低圧リリーフバルブ２６０Ｂのリリーフ圧となると、Ｂポートから吐出された作動油の一部は油圧ライン２５０Ｂを流れて低圧リリーフバルブ２６０Ｂを介してタンク２８０に戻ることができる。低圧リリーフバルブ２６０Ｂは、上述の絞り２５４Ｂと同様に所定の流路抵抗を有している。これにより、Ｂポートにおける油圧の上昇は抑制され、急激な減速が抑制され、ハンチング現象の発生が抑制される。

時刻ｔ６以降も、時刻ｔ３以降と同様な旋回減速となり、Ｂポートにおける油圧の上昇は抑制され、急激な減速が抑制され、ハンチング現象の発生が抑制される。

時刻ｔ７で旋回操作レバー２６Ａが中立位置に戻されると、開閉バルブ２５２Ｂへの信号が供給されなくなるため、開閉バルブ２５２Ｂが閉じられる。これにより、低圧リリーフバルブ２６０Ｂには作動油が流れなくなり、Ｂポートにおける油圧に対する低圧リリーフ機能は働かなくなる。したがって、Ｂポートにおける油圧は、低圧リリーフ圧から上昇し、高圧リリーフ圧まで到達する。このように、旋回停止時に振動を抑制することができる。

次に、第３実施形態による旋回制御装置２００Ｂについて、図７を参照しながら説明する。図７は第３実施形態による旋回制御装置２００Ｂの油圧回路を示す図である。

図７に示す旋回制御装置２００Ｂの油圧回路の構成は、図５に示す第２実施形態による旋回制御装置２００Ａにおける低圧リリーフバルブ２６０Ａ，２６０Ｂの機能と高圧リリーフバルブ２３０Ａ，２３０Ｂの機能とをそれぞれ２段リリーフバルブ２７０Ａ，２７０Ｂとして一つにまとめたものである。図７において図５に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。

本実施形態では、旋回油圧モータ２１の駆動油圧回路にもともと備えられている高圧リリーフバルブ２３０Ａ，２３０Ｂをそれぞれ２段リリーフバルブとすることで、例えば右旋回減速時のＢポートにおける油圧の上昇は抑制し、これにより上部旋回体３の急激な減速を抑制してハンチング現象の発生を抑制している。２段リリーフバルブ２７０Ａ，２７０Ｂのリリーフ圧の切替えは、コントローラ３０からの信号で行なわれる。例えば、スイッチ２５６Ａから検知信号がコントローラ３０に供給されたら、Ｂポートにおける油圧が急激に上昇すると判断して、コントローラ３０は時刻ｔ１において２段リリーフバルブ２７０Ｂに対して切替信号を送り、リリーフ弁を高圧リリーフ圧からそれより低い例えば第２実施形態における低圧リリーフ弁と同様な低圧リリーフ圧でも働くように低圧リリーフをＯＮとする。時刻ｔ１で旋回操作レバー２６Ａが操作されると、減速側の２段リリーフバルブ２７０Ｂへ信号が供給され、低圧リリーフがＯＮ状態となる。したがって、Ｂポートにおける油圧が低圧リリーフ圧以上となると、作動油はメイクアップ油圧ライン２２０を通じてタンク２８０に戻される。これにより、時刻ｔ３、ｔ６において、操作者が旋回操作レバー２６Ａを中立位置やハーフ位置に向けて戻す操作を行なっても、ハンチング現象の発生を抑制することができる。

時刻ｔ７で旋回操作レバー２６Ａが中立位置に戻されると、２段リリーフバルブ２７０Ｂへの信号が供給されなくなるので、低圧リリーフの機能が働かなくなる。したがって、Ｂポートにおける油圧は、低圧リリーフ圧から上昇し、高圧リリーフ圧まで到達する。このように、旋回停止時に振動を抑制することができる。このときの旋回油圧モータ２１のＢポートにおける油圧の変化は、図８に示すように、図６に示す変化と同じとなる。

以上のように、本実施形態では、２段リリーフバルブ２７０Ａの低圧リリーフ機能とメイクアップ油圧ライン２２０とで、ハンチング低減回路が構成される。同様に、２段リリーフバルブ２７０Ｂの低圧リリーフ機能とメイクアップ油圧ライン２２０とで、ハンチング低減回路が構成される。

以上の実施形態は全て、ショベルが平地に設置されており、旋回油圧モータ２１にコントロールバルブ１７から油圧が供給されていないときは、旋回油圧モータ２１のＡポート及びＢポートには油圧が発生していないものとした。ここで、ショベルが傾斜地に設置されているような場合には、上部旋回体３の重心位置と旋回中心位置とが異なるような場合、上部旋回体３の重心が傾斜に沿って下降しようとする旋回力が働き、最初から旋回油圧モータ２１のＡポート又はＢポートに油圧が発生していることがある。すなわち、ショベルが傾斜していることによって、上部旋回体３が重力のみで旋回しようとしていることがある。

通常の制御であれば、旋回操作レバー２６Ａが中立位置にあるときには（すなわち、旋回操作されていない場合）、Ａポートに接続された油圧ライン２１０Ａ及びＢポートに接続された油圧ライン２１０Ｂの両方が遮断された状態となっており、旋回油圧モータ２１により両旋回方向にブレーキがかかっていることとなる。

ショベルが傾斜面に設置されている場合でも、旋回油圧モータ２１により両旋回方向にブレーキがかかっており、上部旋回体３は旋回しないようになっている。ところが、上述の旋回制御装置が組み込まれたショベルが傾斜面に設置されていて上部旋回体３に旋回力が発生しているときに、旋回操作レバー２６Ａが僅かに操作された場合には、上部旋回体３が運転者の意図に反して傾斜に沿って旋回してしまうおそれがある。

具体的には、例えば図３に示す旋回制御装置２００が組み込まれたショベルが、上部旋回体３に右方向に旋回力が作用するような傾斜地に設置されている場合を考える。この場合、旋回操作レバー２６Ａが中立位置であって上部旋回体３が旋回操作されていないときは、傾斜に起因して上部旋回体３に加わっている旋回力により旋回油圧モータ２１のＢポートにおける油圧が上昇している。この状態において、図９に示すように、旋回操作レバー２６Ａが僅かに右旋回方向に操作されてすぐに中立位置にもどされた場合、旋回油圧モータ２１のＡポートに油圧が供給されると同時に、油圧ライン２１０Ｂ及び油圧ライン２５０Ｂを介してＢポートに接続されている開閉バルブ２５２Ｂが開くこととなる。開閉バルブ２５２Ｂが開くとＢポートにおける油圧は減少していき、Ａポートにおける油圧の上昇に伴ってＡポートにおける油圧がＢポートにおける油圧より大きくなると、上部旋回体３は右旋回を始める。

ところが、上部旋回体３は右旋回を始めた後、旋回操作レバー２６Ａをハーフ位置に向けて戻す操作を行なうと、Ａポートにおける油圧は減少するが、開閉バルブ２５２Ｂが開いたままなので、Ｂポートブレーキ圧を発生させることができない。このため、上部旋回体３の自重をささえることができず、旋回操作レバー２６Ａを中立位置に戻すまで上部旋回体３は傾斜に沿って右旋回してしまう。

このような意図しない旋回を防止するため、傾斜地にショベルが設置されているときは、開閉バルブ２５２Ａ，２５２Ｂを開かないように制御することが望ましい。例えば、旋回操作レバー２６Ａが操作されていないときに、スイッチ２５６Ａ，２５６Ｂのいずれかから検知信号が出力されているときには、コントローラ３０はショベルが傾斜地に設置されていると判断し、旋回操作レバー２６Ａが操作されたとしても、開閉バルブ２５２Ａ，２５２Ｂを開かないように制御する。これにより、図９に示すように、旋回油圧モータ２１のＢポートにおける油圧は、旋回操作レバー２６Ａが中立位置に戻されると再び上昇し、傾斜により旋回しないように旋回油圧モータ２１によりブレーキがかけられた状態に戻すことができる。

なお、ショベルが傾斜地に設置されているか否かは、ショベルに設けられた傾斜センサ３２からの信号に基づいてコントローラ３０により判断してもよい。すなわち、コントローラ３０は、傾斜センサ３２で検出した傾斜角度が所定の値より大きい場合には、旋回操作レバー２６Ａが操作されたとしても、開閉バルブ２５２Ａ，２５２Ｂを開かないように制御する。また、傾斜度は傾斜センサ３２だけではなく、旋回の油圧ライン２１０Ａ，２１０Ｂに設けられた油圧センサの検出値によって検出してもよい。

１ 下部走行体
１Ａ，１Ｂ 走行油圧モータ
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
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
２１ 旋回油圧モータ
２５ パイロットライン
２６ 操作装置
２６Ａ 旋回操作レバー
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
３２ 傾斜センサ
２００，２００Ａ，２００Ｂ 旋回制御装置
２１０Ａ，２１０Ｂ 油圧ライン
２２０ メイクアップ油圧ライン
２３０Ａ，２３０Ｂ 高圧リリーフバルブ
２４０Ａ，２４０Ｂ チェックバルブ
２５０Ａ，２５０Ｂ 油圧ライン
２５２Ａ，２５２Ｂ 開閉バルブ
２５４Ａ，２５４Ｂ 絞り
２５６Ａ，２５６Ｂ スイッチ
２５８Ａ，２５８Ｂ パイロットライン
２６０Ａ，２６０Ｂ 低圧リリーフバルブ
２７０Ａ，２７０Ｂ ２段リリーフバルブ
２８０ タンク

Claims (8)

1. 油圧モータにより旋回体を旋回させる旋回制御装置であって、
   前記油圧モータを駆動するために作動油を供給する油圧ラインの油圧を第１のリリーフ圧でリリーフする高圧リリーフ回路と、
   前記油圧モータが駆動している際に作動油が吐出されている減速側油圧ポートに接続された油圧ラインの油圧を、前記第１のリリーフ圧より低い圧力で逃がすハンチング低減回路と
   を有し、
   前記旋回体の旋回を操作する操作レバーが中立位置に戻る前に、前記減速側油圧ポートに接続された前記ハンチング低減回路を開く旋回制御装置。
2. 請求項１記載の旋回制御装置であって、
   前記操作レバーの操作による入力に対応して前記ハンチング低減回路を開く旋回制御装置。
3. 請求項１又は２記載の旋回制御装置であって、
   減速側の油圧ポートの油圧が加速側の油圧ポートの油圧より大きいときには、前記ハンチング低減回路を閉じ、前記操作レバーの操作にかかわらず前記ハンチング低減回路を閉じた状態を維持する旋回制御装置。
4. 請求項１又は２記載の旋回制御装置であって、
   傾斜センサ及び旋回油圧ラインの油圧センサの少なくとも一方で検出した傾斜度が所定の傾斜度より大きいときには、前記ハンチング低減回路を閉じ、前記操作レバーの操作にかかわらず前記ハンチング低減回路を閉じた状態を維持する旋回制御装置。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の旋回制御装置であって、
   前記ハンチング低減回路は、
   開閉バルブと、
   所定の流路抵抗を有する絞りと
   を有する旋回制御装置。
6. 請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の旋回制御装置であって、
   前記ハンチング低減回路は、
   開閉バルブと、
   前記第１のリリーフ圧より低い第２のリリーフ圧で動作する低圧リリーフバルブと
   を有する旋回制御装置。
7. 請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の旋回制御装置であって、
   前記ハンチング低減回路の機能を前記高圧リリーフ回路の高圧リリーフバルブに組み込んで２段リリーフバルブとした旋回制御装置。
8. 請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の旋回制御装置であって、
   前記旋回体が傾斜値に設置されていると判断されると、前記ハンチング低減回路は閉じられたままである旋回制御装置。

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