JP2015074531A

JP2015074531A - 建設機械の旋回制御装置

Info

Publication number: JP2015074531A
Application number: JP2013211902A
Authority: JP
Inventors: 上谷　礼輔; Reisuke Kamiya; 礼輔上谷
Original assignee: Hitachi Sumitomo Heavy Industries Construction Crane Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Construction Crane Co Ltd
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2015-04-20
Anticipated expiration: 2033-10-09
Also published as: JP6118705B2

Abstract

【課題】旋回操作部材が旋回体の旋回方向とは逆方向に操作されたときに、油圧ポンプの吐出流量を低減することで、損失馬力を低減する。
【解決手段】建設機械の旋回制御装置は、油圧モータ２に圧油を供給する油圧源として、レギュレータ１１０により馬力制御される可変容量形の油圧ポンプ１と、操作に応じた旋回指令を出力する旋回操作部材７と、旋回操作部材７による逆レバー操作がなされているか否かを判定する逆レバー操作判定手段１００と、逆レバー操作がなされていると判定されたときに、油圧ポンプ１の吐出流量を、馬力制御を行うための特性により設定される流量よりも低減するポンプ流量制限手段１８０，１１６とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、建設機械の旋回制御装置に関する。

クローラクレーンなどの建設機械は、走行体と、旋回輪を介して走行体上に旋回可能に設けられる旋回体とを備えている。クレーンの旋回制御装置を構成する油圧回路には、旋回体の駆動源としての油圧モータ（以下、旋回モータと記す）と、旋回モータに圧油を供給する油圧ポンプと、旋回モータと油圧ポンプとの間に旋回レバーの操作に応じて、油圧ポンプから旋回モータに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁とが設けられている。

従来、旋回制御方式として中立フリー方式が一般に採用されている（特許文献１参照）。中立フリー方式は、旋回レバーを操作位置から中立位置に戻したときに旋回モータの両側管路を方向制御弁により連通させて旋回モータを慣性回転させる方式である。中立フリー方式では、旋回方向と逆方向のレバー操作により旋回モータの出口側に圧油を送って制動力を発揮させ、旋回体を減速・停止させることができる。

特開２００６−３２１５８６号公報

中立フリー方式を採用した旋回制御装置では、旋回方向と逆方向に旋回レバーを操作して、旋回体を減速・停止させる際に、圧油が余剰に吐出され、大きな損失馬力が発生していた。

請求項１に記載の建設機械の旋回制御装置は、油圧モータにより旋回駆動される旋回体を備えた建設機械の旋回制御装置であって、油圧モータに圧油を供給する油圧源として、レギュレータにより馬力制御される可変容量形の油圧ポンプと、操作に応じた旋回指令を出力する旋回操作部材と、旋回操作部材による逆レバー操作がなされているか否かを判定する逆レバー操作判定手段と、逆レバー操作判定手段により逆レバー操作がなされていると判定されたときに、油圧ポンプの吐出流量を、馬力制御を行うための特性により設定される流量よりも低減するポンプ流量制限手段とを備えている。
請求項２に記載の建設機械の旋回制御装置は、請求項１に記載の建設機械の旋回制御装置において、旋回体の旋回方向を検出する方向検出手段を備え、逆レバー操作判定手段は、旋回操作部材から出力される旋回指令に応じた旋回方向と、方向検出手段で検出された旋回体の旋回方向とが同じ方向でないときには逆レバー操作がなされていると判定し、旋回操作部材から出力される旋回指令に応じた旋回方向と、方向検出手段で検出された旋回体の旋回方向とが同じ方向であるときには逆レバー操作がなされていないと判定する。
請求項３に記載の建設機械の旋回制御装置は、請求項１または２に記載の建設機械の旋回制御装置において、操作に応じた旋回速度制限指令を出力する旋回速度制限操作部材と、旋回速度制限操作部材から出力される旋回速度制限指令に応じて、油圧ポンプの最大押しのけ容積を制限する容積制限手段とを備え、逆レバー操作判定手段により逆レバー操作がなされていると判定されたときには、容積制限手段がポンプ流量制限手段として、旋回速度制限指令にかかわらず、油圧ポンプの吐出流量を、馬力制御を行うための特性により設定される流量よりも低減するように、油圧ポンプの最大押しのけ容積を制限する。
請求項４に記載の建設機械の旋回制御装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の建設機械の旋回制御装置において、油圧ポンプは、斜板または斜軸の傾転角に応じて吐出流量が変更される可変容量形ポンプであり、レギュレータは、油圧ポンプの傾転角を調節する傾転アクチュエータと、油圧ポンプから傾転アクチュエータへ導入される圧油の圧力を制御して、傾転アクチュエータの動作を制御するサーボ弁と、油圧ポンプの吐出圧力が高いほど、油圧ポンプの吐出流量が小さくなるようにサーボ弁を駆動する馬力制御アクチュエータとを含んで構成され、ポンプ流量制限手段は、油圧ポンプの最大吐出流量を制限するためにサーボ弁を駆動する流量制限アクチュエータと、流量制限アクチュエータに導入される圧油の圧力を制御する圧力制御弁とを含んで構成される。

本発明によれば、旋回操作部材が旋回体の旋回方向とは逆方向に操作されたときに、油圧ポンプの吐出流量を低減することで、損失馬力を低減することができる。

本実施の形態に係る旋回制御装置を搭載したクレーンの外観を示す側面図。本実施の形態に係る旋回制御装置の構成を示す油圧回路図。レギュレータによって馬力制御を行うための特性を示す図。旋回速度ダイヤルによってメインポンプの最大吐出流量が制限されることを説明する図。コントローラによる逆レバー操作判定処理に応じて電磁比例減圧弁に出力される電流値の設定処理を示すフローチャート。逆レバー操作が行われたときに、メインポンプの吐出流量が低下することを説明する図。

以下、図面を参照して、本発明に係る建設機械の旋回制御装置の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る旋回制御装置を搭載したクレーン１０の外観を示す側面図である。以下では、図示するように、図１の姿勢を基準にクレーン１０の上下および前後方向を定義する。クレーン１０は、走行体１０１と、旋回輪を介して走行体１０１上に旋回可能に設けられた旋回体１０３と、旋回体１０３に回動可能に軸支されたブーム１０４とを有する。走行体１０１は、トラックフレーム（不図示）と、トラックフレーム（不図示）の両側に設けられたサイドフレーム１０１ａとを有し、サイドフレーム１０１ａには無限軌道履帯１０１ｂが装着されている。旋回体１０３の前部には運転室１０７が設けられ、旋回体１０３の後部にはカウンタウエイト１０９が取り付けられている。

旋回体１０３には巻き上げ用のウインチドラムである巻上ドラム１０５と、ブーム起伏用のウインチドラムである起伏ドラム１０６とが搭載されている。巻上ドラム１０５には巻上ロープ１０５ａが巻回され、巻上ドラム１０５の回転により巻上ロープ１０５ａが巻き取られまたは繰り出され、フック１０８が昇降する。起伏ドラム１０６には起伏ロープ１０６ａが巻回され、起伏ドラム１０６の駆動により起伏ロープ１０６ａが巻き取られまたは繰り出され、ブーム１０４が起伏する。

図２は、本発明の実施の形態に係る旋回制御装置の構成を示す油圧回路図である。旋回制御装置を構成する油圧回路は、メインポンプ１と、旋回用の油圧モータ（以下、旋回モータ２と記す）と、センタバイパス型の方向制御弁３と、旋回用の操作レバー（以下、旋回レバー７と記す）と、パイロット弁８ａ，８ｂと、パイロットポンプ９と、レギュレータ１１０と、流量制限アクチュエータ１１６と、正転側パイロット圧センサ１７０ａと、逆転側パイロット圧センサ１７０ｂと、電磁比例減圧弁１８０とを備えている。

油圧源としてのメインポンプ１およびパイロットポンプ９は、原動機Ｅにより駆動されて圧油を吐出する。メインポンプ１から吐出された圧油は、方向制御弁３を介して旋回モータ２に供給される。パイロットポンプ９から吐出された圧油は、旋回レバー７によって操作されるパイロット弁８ａ，８ｂに供給される。

旋回モータ２はメインポンプ１から吐出される圧油によって回転駆動され、旋回モータ２が回転することで、旋回体１０３が旋回駆動される。方向制御弁３は、メインポンプ１から旋回モータ２に供給される圧油の流れを制御する。旋回レバー７はオペレータにより操作され、パイロット弁８ａ，８ｂは旋回レバー７の操作方向および操作量に応じた旋回指令としてのパイロット圧力を出力する。

オペレータが旋回レバー７を正転側に操作すると、パイロット弁８ａから出力されるパイロット圧力が方向制御弁３のパイロットポート３ａに作用し、方向制御弁３が正転位置（Ａ）側に切り換わる。これによりメインポンプ１からの圧油が管路Ｌ１を介して旋回モータ２に供給され、旋回モータ２が正転し、旋回体１０３が正方向に旋回（たとえば左旋回）する。

オペレータが旋回レバー７を逆転側に操作すると、パイロット弁８ｂから出力されるパイロット圧力が方向制御弁３のパイロットポート３ｂに作用し、方向制御弁３が逆転位置（Ｂ）側に切り換わる。これによりメインポンプ１からの圧油が管路Ｌ２を介して旋回モータ２に供給され、旋回モータ２が逆転し、旋回体１０３が逆方向に旋回（たとえば右旋回）する。

旋回体１０３が正方向あるいは逆方向に旋回しているとき、旋回レバー７が中立位置に戻し操作されると、方向制御弁３は中立位置（Ｎ）に切り換わり、メインポンプ１から旋回モータ２への圧油の流れが遮断され、旋回モータ２の両側管路Ｌ１，Ｌ２が連通され、旋回体１０３は慣性力により旋回する。この際、旋回モータ２の戻り側管路を流れる圧油は方向制御弁３で絞られるため、旋回モータ２にブレーキ圧が作用し、旋回体１０３はゆっくりと減速し、停止する。旋回レバー７が中立位置（Ｎ）を超えて、旋回方向と反対側に操作されると、戻り側管路にメインポンプ１の吐出圧力（以下、単にポンプ圧Ｐとも記す）が作用する。このため、旋回レバー７が旋回方向とは逆側に操作されると、中立位置に戻し操作する場合に比べて、旋回モータ２にはより大きなブレーキ圧が作用し、旋回体１０３がより短い時間で停止する。

メインポンプ１は、斜板１ａの傾転角に応じて押しのけ容積が変更される斜板式可変容量形の油圧ポンプである。メインポンプ１の吐出流量（以下、単にポンプ流量Ｑとも記す）は、押しのけ容積とメインポンプ１の回転数に応じて決定される。レギュレータ１１０は、メインポンプ１の吐出圧力Ｐと吐出流量Ｑとで決定される負荷が原動機Ｅの出力馬力を超えないように、傾転アクチュエータ１１１の駆動によりメインポンプ１の斜板１ａの傾転角を調節する、いわゆる馬力制御を実行するポンプ制御装置である。

レギュレータ１１０は、馬力制御アクチュエータ１１５と、サーボ弁１１４と、傾転アクチュエータ１１１と、フィードバックレバー１１２とを有している。

傾転アクチュエータ１１１は、ピストン１１１ａと、大径受圧室１１１ｂと、小径受圧室１１１ｃとを備えている。ピストン１１１ａは、一端に大径部が設けられ、他端に大径部の径よりも小さい径を有する小径部が設けられている。ピストン１１１ａの大径部は大径受圧室１１１ｂに配置され、ピストン１１１ａの小径部は小径受圧室１１１ｃに配置される。大径受圧室１１１ｂには、サーボ弁１１４を介して、メインポンプ１から吐出される圧油の圧力が導入される。小径受圧室１１１ｃには、メインポンプ１から吐出される圧油の圧力が常に導入される。

ピストン１１１ａは、メインポンプ１の斜板１ａに接続され、メインポンプ１の斜板１ａを作動し、その傾転角を調節する。小径受圧室１１１ｃには、常にポンプ圧が作用する。大径受圧室１１１ｂにポンプ圧が作用すると、ピストン１１１ａの大径部と小径部との受圧面積の差により、ピストン１１１ａが大径受圧室１１１ｂ側から小径受圧室１１１ｃ側に向かって、すなわち図２において右方向に移動する。これにより、斜板１ａの傾転角が小さくなる、すなわち押しのけ容積が小さくなる。大径受圧室１１１ｂがタンク圧になると、ピストン１１１ａが小径受圧室１１１ｃ側から大径受圧室１１１ｂ側に向かって、すなわち図２において左方向に移動する。これにより、斜板１ａの傾転角が大きくなる、すなわち押しのけ容積が大きくなる。

サーボ弁１１４は、馬力制御アクチュエータ１１５によって作動し、メインポンプ１から傾転アクチュエータ１１１へ導入される圧油の圧力を制御して、傾転アクチュエータ１１１の動作を制御する。サーボ弁１１４は、スプール１１４ａと、フィードバックスリーブ１１４ｃと、スプリング１１４ｂとを備えている。スプール１１４ａは、メインポンプ１から吐出される圧油が導入されるポンプポートと、タンク１９０に連通するタンクポートと、傾転アクチュエータ１１１の大径受圧室１１１ｂに連通するアクチュエータポートとを有する。スプール１１４ａは、ポンプポートとアクチュエータポートとを連通する第１位置（Ｇ）と、タンクポートとアクチュエータポートとを連通する第２位置（Ｈ）と、ポンプポートおよびタンクポートのいずれもアクチュエータポートに連通しない中立位置とに切り換えられる。スプリング１１４ｂは、スプール１１４ａを第２位置（Ｈ）に変位させる方向に付勢する。

馬力制御アクチュエータ１１５は、スプール１１４ａを第１位置（Ｇ）に変位させる方向に押圧するサーボピストン１１５ａと、スプール１１４ａを第２位置（Ｈ）に変位させる方向に押圧するスプリング１１５ｃと、メインポンプ１から吐出される圧油の圧力が導入される圧力室１１５ｂとを有している。サーボピストン１１５ａは、圧力室１１５ｂに配置されている。馬力制御アクチュエータ１１５は、圧力室１１５ｂの圧力、すなわちポンプ圧Ｐに応じて動作する。馬力制御アクチュエータ１１５は、ポンプ圧Ｐが高いほどポンプ流量Ｑが小さくなるように（図３参照）サーボ弁１１４を駆動する。

フィードバックレバー１１２は、ピストン１１１ａが移動したときに、その移動量を物理的にサーボ弁１１４にフィードバックして中立位置に復帰させるための機構であり、サーボ弁１１４のフィードバックスリーブ１１４ｃとピストン１１１ａとを連結している。

流量制限アクチュエータ１１６は、サーボ弁１１４を駆動して、所定回転数で回転するメインポンプ１の最大吐出流量を制限するために設けられている。

流量制限アクチュエータ１１６は、スプール１１４ａを第１位置（Ｇ）に変位させる方向に押圧する制限用スプリング１１６ｃと、スプール１１４ａを第２位置（Ｈ）に変位させる方向に押圧する制限解除用ピストン１１６ａと、圧力室１１６ｂとを有している。制限解除用ピストン１１６ａは、圧力室１１６ｂに配置されている。圧力室１１６ｂはパイロットポンプ９に接続され、パイロットポンプ９と圧力室１１６ｂとの間には電磁比例減圧弁１８０が設けられている。流量制限アクチュエータ１１６は、圧力室１１６ｂに作用する圧力、すなわち電磁比例減圧弁１８０から出力される２次圧力ｐ２に応じて動作する。

図３は、レギュレータ１１０によって馬力制御を行うための特性Ｃ（以下、馬力制御特性Ｃとも記す）を示す図である。図３では、一定の入力回転数でメインポンプ１が回転しているときの吐出圧力と吐出流量の関係を示している。図３に示すように、馬力制御特性Ｃは、ポンプ圧Ｐが馬力制御開始圧力Ｐｈ０未満では傾転角を最大値とし、ポンプ圧Ｐが馬力制御開始圧力Ｐｈ０以上になると、ポンプ圧Ｐの増加に応じて傾転角を小さくしてメインポンプ１の吐出流量Ｑを低下させる特性である。なお、馬力制御開始圧力Ｐｈ０は、スプリング１１５ｃ（図２参照）によって設定されている。

レギュレータ１１０の動作について説明する。以下では斜板１ａの傾転角が最小値と最大値との間の所定値にあるときから、傾転角が大きくなる動作と傾転角が小さくなる動作とを説明する。なお、後述の旋回速度ダイヤル１２０による最高速度の制限はかけられていないものとして説明する。最高速度の制限がかけられていないとき、電磁比例減圧弁１８０からは最大の２次圧力ｐ２が出力され、制限解除用ピストン１１６ａの押圧力と制限用スプリング１１６ｃのばね力とが相殺されている。

−傾転角が所定値から大きくなる動作について−
たとえば、ポンプ圧ＰがＰｈ０以上にある状態からＰｈ０未満になると、すなわち、スプリング１１５ｃで設定される圧力未満になると、図２に示すサーボ弁１１４のスプール１１４ａがスプリング１１４ｂによって図示左方向に押され、スプール１１４ａが第２位置（Ｈ）に切り換えられる。その結果、大径受圧室１１１ｂがスプール１１４ａの内部の通路を経由してタンク１９０に連通されて、大径受圧室１１１ｂがタンク圧となり、大径受圧室１１１ｂの圧油がタンク１９０に排出される。

小径受圧室１１１ｃにはポンプ圧Ｐが作用しているため、ピストン１１１ａは、図示左方向に移動する。ピストン１１１ａが図示左方向に移動すると、フィードバックスリーブ１１４ｃも図示左方向に移動する。フィードバックスリーブ１１４ｃの移動により、サーボ弁１１４が中立位置になると、タンクポートとアクチュエータポートとが閉じられる。その結果、ピストン１１１ａの移動が停止し、斜板１ａの傾転角が所定角度になる。本実施の形態では、ポンプ圧ＰがＰｈ０未満では、斜板１ａの傾転角は最大角度になる。

−傾転角が所定値から小さくなる動作について−
たとえば、ポンプ圧ＰがＰｈ０未満にある状態からＰｈ０以上になると、すなわち、スプリング１１５ｃで設定される圧力以上になると、サーボピストン１１５ａからサーボ弁１１４のスプール１１４ａを駆動させるための力がスプール１１４ａに作用する。このためサーボ弁１１４のスプール１１４ａがサーボピストン１１５ａによって図示右方向に押され、スプール１１４ａが第１位置（Ｇ）に切り換えられる。スプール１１４ａが移動すると、スプリング１１４ｂのたわみ量が変化して、ばね反力が増加する。スプール１１４ａは、スプリング１１４ｂのばね反力と、サーボピストン１１５ａの駆動力とがバランスした位置で停止する。その結果、大径受圧室１１１ｂがスプール１１４ａの内部の通路を経由してメインポンプ１に連通されて、大径受圧室１１１ｂがポンプ圧Ｐとなる。

大径受圧室１１１ｂおよび小径受圧室１１１ｃのそれぞれにポンプ圧Ｐが作用すると、ピストン１１１ａの大径部の受圧面積と小径部の受圧面積との差によってピストン１１１ａが図示右方向に移動する。ピストン１１１ａが図示右方向に移動すると、フィードバックスリーブ１１４ｃも図示右方向に移動する。フィードバックスリーブ１１４ｃの移動により、サーボ弁１１４が中立位置になると、ポンプポートとアクチュエータポートとが閉じられる。その結果、ピストン１１１ａの移動が停止し、斜板１ａの傾転角が最大角度よりも小さい所定角度になる。ポンプ圧Ｐが高いほど、サーボピストン１１５ａおよびサーボ弁１１４のスプール１１４ａの移動量が大きくなり、ピストン１１１ａの移動量も大きくなる。つまり、ポンプ圧Ｐが高いほど、メインポンプ１の斜板１ａの傾転角が小さくなり、メインポンプ１の吐出流量Ｑが小さくなる。

旋回制御装置は、コントローラ１００と、旋回速度ダイヤル１２０と、旋回方向検出器１７１とを備え、コントローラ１００には、旋回速度ダイヤル１２０、旋回方向検出器１７１、正転側パイロット圧センサ１７０ａおよび逆転側パイロット圧センサ１７０ｂ、電磁比例減圧弁１８０が接続されている。コントローラ１００は、ＣＰＵや記憶装置であるＲＯＭおよびＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成されている。

電磁比例減圧弁１８０は、パイロットポンプ９から流量制限アクチュエータ１１６の圧力室１１６ｂに接続される油路に設けられている。電磁比例減圧弁１８０は、コントローラ１００からの制御電流Ｉにより、その減圧度が制御される。圧力室１１６ｂには、電磁比例減圧弁１８０の減圧度に応じた圧力が導入される。

電磁比例減圧弁１８０の弁特性は、ソレノイドに入力される制御電流Ｉの増加に伴い減圧度が小さくなるように、すなわち２次圧力ｐ２が大きくなるように設定されている。

旋回速度ダイヤル１２０は、オペレータにより回動操作され、操作量に応じた旋回速度制限指令を出力する。コントローラ１００に旋回速度制限指令が入力されると、コントローラ１００は旋回速度制限指令に応じた制御電流Ｉを電磁比例減圧弁１８０に出力する。コントローラ１００は、旋回速度ダイヤル１２０の操作量が大きいほど、すなわち最高旋回速度が低速になるほど、出力する制御電流Ｉを低下させる。

図４は、旋回速度ダイヤル１２０によってメインポンプ１の最大吐出流量が制限されることを説明する図である。図４では、一定の入力回転数でメインポンプ１が回転しているときの特性を示している。旋回速度ダイヤル１２０の操作量が０、すなわち最高旋回速度の制限をしない場合、コントローラ１００は、制御電流Ｉ＝Ｉｍａｘを出力する。

制御電流Ｉ＝Ｉｍａｘが電磁比例減圧弁１８０に入力されると、電磁比例減圧弁１８０から出力される２次圧力ｐ２＝ｐ２ｍａｘが圧力室１１６ｂに導入され、制限解除用ピストン１１６ａの押圧力と、制限用スプリング１１６ｃのばね力とが相殺される。これにより、図３に示すように、メインポンプ１は、レギュレータ１１０の馬力制御により、ポンプ圧Ｐに応じて、その斜板１ａの傾転角、すなわち押しのけ容積が決定される。

旋回速度ダイヤル１２０の操作量が０より大きい第１操作量である場合、コントローラ１００は、制御電流Ｉ＝Ｉ１を出力する（Ｉ１＜Ｉｍａｘ）。制御電流Ｉ＝Ｉ１が電磁比例減圧弁１８０に入力されると、電磁比例減圧弁１８０から出力される２次圧力ｐ２１が圧力室１１６ｂに導入される（ｐ２１＜ｐ２ｍａｘ）。２次圧力ｐ２が、ｐ２ｍａｘからｐ２１に減少すると、制限用スプリング１１６ｃのばね力から制限解除用ピストン１１６ａの押圧力を差し引いた分だけの力が、図２におけるスプール１１４ａを図示右方向に移動させるように作用する。これにより、メインポンプ１の最大押しのけ容積が制限され、図４（ａ）に示すように、所定回転数で回転するメインポンプ１の最大吐出流量がＱ１に制限される（Ｑ１＜Ｑｍａｘ）。メインポンプ１の吐出流量Ｑは、ポンプ圧Ｐが０以上Ｐｈ１未満ではＱ１に制限され、ポンプ圧ＰがＰｈ１以上ではレギュレータ１１０の馬力制御特性Ｃに応じた流量が設定される。なお、馬力制御開始圧力Ｐｈ１は、流量制限アクチュエータ１１６によりスプール１１４ａが図２における右方向に移動される分、スプリング１１５ｃのばね反力が増加するため、Ｐｈ０に比べて高くなる（Ｐｈ０＜Ｐｈ１）。

旋回速度ダイヤル１２０の操作量が第１操作量より大きい第２操作量である場合、コントローラ１００は、制御電流Ｉ＝Ｉ２を出力する（Ｉ２＜Ｉ１）。制御電流Ｉ＝Ｉ２が電磁比例減圧弁１８０に入力されると、電磁比例減圧弁１８０から出力される２次圧力ｐ２２が圧力室１１６ｂに導入される（ｐ２２＜ｐ２１）。２次圧力ｐ２が、ｐ２１からｐ２２に減少すると、制限用スプリング１１６ｃのばね力から制限解除用ピストン１１６ａの押圧力を差し引いた分だけの力が、図２におけるスプール１１４ａを図示右方向に移動させるように作用する。これにより、メインポンプ１の最大押しのけ容積が制限され、図４（ｂ）に示すように、所定回転数で回転するメインポンプ１の最大吐出流量がＱ２に制限される（Ｑ２＜Ｑ１）。メインポンプ１の吐出流量Ｑの最大値は、ポンプ圧Ｐが０以上Ｐｈ２未満ではＱ２に制限され、ポンプ圧ＰがＰｈ２以上ではレギュレータ１１０の馬力制御特性Ｃに応じた流量が設定される。なお、馬力制御開始圧力Ｐｈ２は、流量制限アクチュエータ１１６によりスプール１１４ａが図２における右方向に移動される分、さらにスプリング１１５ｃのばね反力が増加するため、Ｐｈ１に比べて高くなる（Ｐｈ１＜Ｐｈ２）。

旋回速度ダイヤル１２０の操作量が第２操作量より大きい最大操作量である場合、コントローラ１００は、制御電流Ｉ＝Ｉｍｉｎ＝０を出力する（Ｉｍｉｎ＜Ｉ２）。制御電流Ｉ＝Ｉｍｉｎが電磁比例減圧弁１８０に入力されると、電磁比例減圧弁１８０はばねの付勢力により全閉となり、パイロットポンプ９から圧力室１１６ｂへ導入される圧油の圧力が遮断され、圧力室１１６ｂはタンク圧となる。圧力室１１６ｂの圧力がｐ２２からタンク圧に減少すると、制限用スプリング１１６ｃのばね力から制限解除用ピストン１１６ａの押圧力を差し引いた分だけの力が、図２におけるスプール１１４ａを図示右方向に移動させるように作用する。これにより、図４（ｃ）に示すように、メインポンプ１の押しのけ容積が最小値に制限され、すなわち斜板１ａの傾転角が最小値に制限される。その結果、メインポンプ１の吐出流量Ｑは、ポンプ圧Ｐが０からリリーフ弁により規定される最高圧力Ｐｍａｘまで最小値Ｑｍｉｎに制限される（Ｑｍｉｎ＜Ｑ２）。

図２に示す旋回方向検出器１７１は、旋回体１０３の旋回方向を検出するものであり、たとえばポテンショメータである。正転側パイロット圧センサ１７０ａは、旋回レバー７が正転側に操作されたときのパイロット圧Ｐｐを左旋回指令出力として検出する。逆転側パイロット圧センサ１７０ｂは、旋回レバー７が逆転側に操作されたときのパイロット圧Ｐｐを右旋回指令出力として検出する。

コントローラ１００は、旋回レバー７の操作によりパイロット弁８ａ，８ｂから出力される旋回指令に応じた旋回方向と、旋回方向検出器１７１で検出された旋回体１０３の旋回方向とが同じ方向でないときには、逆レバー操作がなされていると判定する。コントローラ１００は、旋回レバー７の操作によりパイロット弁８ａ，８ｂから出力される旋回指令に応じた旋回方向と、旋回方向検出器１７１で検出された旋回体１０３の旋回方向とが同じ方向であるときには、逆レバー操作がなされていないと判定する。なお、コントローラ１００は、旋回方向検出器１７１で旋回体１０３が旋回していることが検出されているときに、旋回レバー７が中立操作された場合には、逆レバー操作がなされていると判定する。

コントローラ１００は、逆レバー操作がなされていると判定された場合に、操作量に応じて出力される旋回速度ダイヤル１２０の旋回速度制限指令にかかわらず、電磁比例減圧弁１８０に対して制御電流Ｉ＝Ｉｍｉｎを出力し、メインポンプ１の斜板１ａの傾転角を最小値にする。コントローラ１００は、逆レバー操作がなされていないと判定された場合に、電磁比例減圧弁１８０に対して、旋回速度ダイヤル１２０の操作量に応じた制御電流Ｉ＝Ｉｄを出力する。

図５は、コントローラ１００による逆レバー操作判定処理に応じて電磁比例減圧弁に出力される電流値の設定処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、たとえば、図示しないイグニッションスイッチのオンにより開始され、図示しない初期設定を行った後、所定の制御周期ごとにステップＳ１１１以降の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１１１において、コントローラ１００は旋回方向検出器１７１で検出された旋回方向の情報、正転側パイロット圧センサ１７０ａおよび逆転側パイロット圧センサ１７０ｂで検出された操作方向の情報、ならびに、旋回速度ダイヤル１２０の操作量の情報を取得し、ステップＳ１２１へ進む。

ステップＳ１２１において、コントローラ１００は、ステップＳ１１１で取得した旋回方向が右方向であるか否かを判定する。ステップＳ１２１において、肯定判定されるとステップＳ１３１へ進み、否定判定されるとステップＳ１５１へ進む。

ステップＳ１３１において、コントローラ１００は、ステップＳ１１１で取得した操作方向が右方向であるか否かを判定する。ステップＳ１３１において、肯定判定されるとステップＳ１４１へ進み、否定判定されるとステップＳ１４６へ進む。

ステップＳ１２１およびステップＳ１３１で共に肯定判定されると、コントローラ１００は、逆レバー操作がなされていないと判断して、ステップＳ１４１において、電磁比例減圧弁１８０のソレノイドに出力する制御電流Ｉを、ステップＳ１１１で取得した旋回速度ダイヤル１２０の操作量に応じた電流値Ｉｄに設定して、制御電流Ｉ＝Ｉｄを電磁比例減圧弁１８０に出力し、処理を終了する。

ステップＳ１２１で肯定判定され、ステップＳ１３１で否定判定されると、コントローラ１００は、逆レバー操作がなされていると判断して、ステップＳ１４６において、電磁比例減圧弁１８０のソレノイドに出力する制御電流Ｉを、最小値Ｉｍｉｎに設定して、制御電流Ｉ＝Ｉｍｉｎを出力し、処理を終了する。なお、コントローラ１００は、旋回レバー７の操作がなされていない場合、ステップＳ１３１において否定判定し、逆レバー操作がなされていた場合と同様に、ステップＳ１４６において制御電流Ｉ＝Ｉｍｉｎを出力し、処理を終了する。

ステップＳ１５１において、コントローラ１００は、ステップＳ１１１で取得した操作方向が左方向であるか否かを判定する。ステップＳ１５１において、肯定判定されるとステップＳ１６１へ進み、否定判定されるとステップＳ１６６へ進む。

ステップＳ１２１で否定判定され、ステップＳ１５１で肯定判定されると、コントローラ１００は、逆レバー操作がなされていないと判断して、ステップＳ１６１において、電磁比例減圧弁１８０のソレノイドに出力する制御電流Ｉを、ステップＳ１１１で取得した旋回速度ダイヤル１２０の操作量に応じた電流値Ｉｄに設定して、制御電流Ｉ＝Ｉｄを電磁比例減圧弁１８０に出力し、処理を終了する。

ステップＳ１２１およびステップＳ１５１で共に否定判定されると、コントローラ１００は、逆レバー操作がなされていると判断して、ステップＳ１６６において、電磁比例減圧弁１８０のソレノイドに出力する制御電流Ｉを、最小値Ｉｍｉｎに設定して、制御電流Ｉ＝Ｉｍｉｎを出力し、処理を終了する。なお、コントローラ１００は、旋回レバー７の操作がなされていない場合、ステップＳ１５１において否定判定し、逆レバー操作がなされていた場合と同様に、ステップＳ１６６において制御電流Ｉ＝Ｉｍｉｎを出力し、処理を終了する。

本実施の形態に係る旋回制御装置の主な動作について説明する。なお、原動機Ｅの回転数、すなわちメインポンプ１の回転数は、一定の回転数に保持されているものとして説明する。
旋回速度ダイヤル１２０が操作されていない場合であって、逆レバー操作がなされていないときには、図３に示すように、メインポンプ１からは、レギュレータ１１０による馬力制御によって、ポンプ圧Ｐに応じた流量Ｑが吐出される。したがって、方向制御弁３は旋回レバー７の操作量に応じて操作され、方向制御弁３で制御された圧油により旋回が行われる。

旋回速度ダイヤル１２０が操作されている場合であって、逆レバー操作がなされていないときには、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、メインポンプ１の最大吐出流量は旋回速度ダイヤル１２０の操作量に応じて制限されつつ、所定圧力以上では馬力制御を行うための特性Ｃによって、ポンプ圧Ｐに応じた吐出流量Ｑが設定される。なお、旋回速度ダイヤル１２０が最大操作されている場合には、図４（ｃ）に示すように、メインポンプ１の使用圧力範囲において、吐出流量Ｑが最小値Ｑｍｉｎに制限される。

旋回中に旋回レバー７による逆レバー操作がなされると、ポンプ圧Ｐの大きさにかかわらず、メインポンプ１の斜板１ａの傾転角、すなわち押しのけ容積が最小値に制限される。たとえば、旋回速度ダイヤル１２０の操作量が０である場合であって、図６に示すように、ポンプ圧Ｐが馬力制御開始圧力Ｐｈ０よりも小さいＰｒ１で旋回作業を行っているときには、メインポンプ１の吐出流量Ｑは特性Ｃによって最大値Ｑｍａｘに設定されている。このときに、旋回体１０３を減速、停止させるためにオペレータが逆レバー操作を行うと、ポンプ圧ＰはＰｒ１からＰｒ２に上昇し、旋回速度ダイヤル１２０の操作量にかかわらず、メインポンプ１の押しのけ容積は最小値となり、メインポンプ１の吐出流量Ｑが馬力制御特性Ｃによって設定される最大値Ｑｍａｘから最小値Ｑｍｉｎまで低減される。なお、図６では、逆レバー操作により上昇したポンプ圧Ｐｒ２が、馬力制御開始圧力Ｐｈ０よりも小さい例を示しているが、逆レバー操作によりポンプ圧Ｐが馬力制御開始圧力Ｐｈ０より大きくなる場合であっても、メインポンプ１の吐出流量Ｑは、馬力制御特性Ｃによって設定される所定流量から最小値Ｑｍｉｎまで低減される。

このように、本実施の形態に係る旋回制御装置は、旋回レバー７が旋回体１０３の旋回方向とは逆方向に操作されたとき、すなわち逆レバー操作がなされたときには、メインポンプ１の吐出流量を、馬力制御を行うための特性Ｃで設定される流量よりも低減するように構成されている。

以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）旋回レバー７が旋回体１０３の旋回方向とは逆方向に操作されたときに、馬力制御を行うための特性Ｃによって設定される流量に比べて、メインポンプ１の吐出流量Ｑを低減することで、損失馬力を低減することができる。その結果、燃費が向上し、作動油温の上昇が抑制され、さらに振動が抑制される。作動油温の上昇を抑制できるため、作動油の冷却装置の小型化を図ることができる。さらに、メインポンプ１や旋回モータ２、弁などの油圧機器に対する熱および振動の影響を抑えて、油圧機器の長寿命化の効果が得られる。

（２）逆レバー操作がなされていない通常旋回操作時には、旋回速度ダイヤル１２０から出力される旋回速度制限指令に応じて、メインポンプ１の最大押しのけ容積を制限し、逆レバー操作がなされているときには、旋回速度制限指令にかかわらず、メインポンプ１の吐出流量を馬力制御特性Ｃで設定される流量よりも低減するように、メインポンプ１の最大押しのけ容積を制限するようにした。ポンプ流量Ｑを制限するための手段として、旋回速度ダイヤル１２０の操作量に応じて制御される電磁比例減圧弁１８０や流量制限アクチュエータ１１６を利用した。つまり、逆レバー操作がなされたときにおいて、メインポンプ１の最大押しのけ容積を制限するための専用の構成を設ける必要がなく、油圧回路の構成が複雑になることを防止できる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。

（１）上述した実施の形態では、逆レバー操作がなされたときに、メインポンプ１の傾転角、すなわち押しのけ容積を最小値に制限した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。逆レバー操作がなされたときに、最大押しのけ容積を制限できれば、最大押しのけ容積が制限される前のときよりも吐出流量が低減され、その分だけ損失馬力を低減することができる。たとえば、図６において、ポンプ圧Ｐ＝Ｐｒ１で旋回作業している場合において逆レバー操作がなされ、ポンプ圧ＰがＰｒ２まで昇圧されたとき、ポンプ流量ＱをＱｍａｘからＱ２（図４（ｂ）参照）に低減するようにしてもよい。

（２）上述した実施の形態では、コントローラ１００は、旋回方向検出器１７１で旋回体１０３が旋回していることが検出されているときに、旋回レバー７が中立操作された場合には、逆レバー操作がなされていると判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。コントローラ１００は、旋回方向検出器１７１で旋回体１０３が旋回していることが検出されているときに、旋回レバー７が中立操作された場合には、逆レバー操作がなされていないと判定してもよい。

（３）上述した実施の形態では、メインポンプ１に斜板式可変容量形ポンプを採用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。斜軸式可変容量形ポンプを採用することもできる。

（４）上述した実施の形態では、走行体１０１と、走行体１０１のトラックフレーム（不図示）に対して旋回可能に設けられた旋回体１０３とを備えるクローラクレーンを例に説明したが、本発明はこれに限定されない。フレームと、フレームに対して旋回可能に設けられた旋回体とを備えた種々の建設機械の旋回制御装置に本発明を適用することができる。本発明は、たとえば、トラッククレーンや油圧ショベル等、他の建設機械に適用することができる。移動式の建設機械に限定されることもなく、固定式クレーンなど、固定フレームに対して旋回可能に設けられた旋回体を備える定置式の建設機械の旋回制御装置に本発明を適用することもできる。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１メインポンプ、１ａ斜板、２旋回モータ、３方向制御弁、３ａ，３ｂパイロットポート、７旋回レバー、８ａ，８ｂパイロット弁、９パイロットポンプ、１０クレーン、１００コントローラ、１０１走行体、１０１ａサイドフレーム、１０１ｂ無限軌道履帯、１０３旋回体、１０４ブーム、１０５巻上ドラム、１０５ａ巻上ロープ、１０６起伏ドラム、１０６ａ起伏ロープ、１０７運転室、１０８フック、１０９カウンタウエイト、１１０レギュレータ、１１１傾転アクチュエータ、１１１ａピストン、１１１ｂ大径受圧室、１１１ｃ小径受圧室、１１２フィードバックレバー、１１４サーボ弁、１１４ａスプール、１１４ｂスプリング、１１４ｃフィードバックスリーブ、１１５馬力制御アクチュエータ、１１５ａサーボピストン、１１５ｂ圧力室、１１５ｃスプリング、１１６流量制限アクチュエータ、１１６ａ制限解除用ピストン、１１６ｂ圧力室、１１６ｃ制限用スプリング、１２０旋回速度ダイヤル、１７０ａ正転側パイロット圧センサ、１７０ｂ逆転側パイロット圧センサ、１７１旋回方向検出器、１８０電磁比例減圧弁、１９０タンク

Claims

油圧モータにより旋回駆動される旋回体を備えた建設機械の旋回制御装置であって、
前記油圧モータに圧油を供給する油圧源として、レギュレータにより馬力制御される可変容量形の油圧ポンプと、
操作に応じた旋回指令を出力する旋回操作部材と、
前記旋回操作部材による逆レバー操作がなされているか否かを判定する逆レバー操作判定手段と、
前記逆レバー操作判定手段により逆レバー操作がなされていると判定されたときに、前記油圧ポンプの吐出流量を、前記馬力制御を行うための特性により設定される流量よりも低減するポンプ流量制限手段とを備えている建設機械の旋回制御装置。
請求項１に記載の建設機械の旋回制御装置において、
前記旋回体の旋回方向を検出する方向検出手段を備え、
前記逆レバー操作判定手段は、
前記旋回操作部材から出力される旋回指令に応じた旋回方向と、前記方向検出手段で検出された前記旋回体の旋回方向とが同じ方向でないときには逆レバー操作がなされていると判定し、前記旋回操作部材から出力される旋回指令に応じた旋回方向と、前記方向検出手段で検出された前記旋回体の旋回方向とが同じ方向であるときには逆レバー操作がなされていないと判定する建設機械の旋回制御装置。
請求項１または２に記載の建設機械の旋回制御装置において、
操作に応じた旋回速度制限指令を出力する旋回速度制限操作部材と、
前記旋回速度制限操作部材から出力される旋回速度制限指令に応じて、前記油圧ポンプの最大押しのけ容積を制限する容積制限手段とを備え、
前記逆レバー操作判定手段により逆レバー操作がなされていると判定されたときには、前記容積制限手段が前記ポンプ流量制限手段として、前記旋回速度制限指令にかかわらず、前記油圧ポンプの吐出流量を、前記馬力制御を行うための特性により設定される流量よりも低減するように、前記油圧ポンプの最大押しのけ容積を制限する建設機械の旋回制御装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の建設機械の旋回制御装置において、
前記油圧ポンプは、斜板または斜軸の傾転角に応じて吐出流量が変更される可変容量形ポンプであり、
前記レギュレータは、前記油圧ポンプの傾転角を調節する傾転アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記傾転アクチュエータへ導入される圧油の圧力を制御して、前記傾転アクチュエータの動作を制御するサーボ弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力が高いほど、前記油圧ポンプの吐出流量が小さくなるように前記サーボ弁を駆動する馬力制御アクチュエータとを含んで構成され、
前記ポンプ流量制限手段は、前記油圧ポンプの最大吐出流量を制限するために前記サーボ弁を駆動する流量制限アクチュエータと、前記流量制限アクチュエータに導入される圧油の圧力を制御する圧力制御弁とを含んで構成される建設機械の旋回制御装置。