JP2015075171A - 建設機械の旋回制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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、油圧ポンプ１の吐出圧力が所定圧力以上になると、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１２０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、油圧ポンプの吐出圧力が所定圧力以上になると、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、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を有し、サーボ弁は、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傾転アクチュエータを動作させ、ポンプ流量制限手段は、油圧ポンプの吐出圧力が所定圧力以上になると、油圧ポンプからサーボ弁を介して傾転アクチュエータに導入される圧油の圧力を遮断し、かつ、油圧ポンプから吐出される圧油の圧力をサーボ弁を介さずに傾転アクチュエータへ導入して、油圧ポンプの吐出流量が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されるように傾転アクチュエータを動作させる。
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、操作に応じた旋回指令を出力する操作部材と、旋回体の旋回方向を検出する方向検出手段とを備え、ポンプ流量制限手段は、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、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逆レバー操作判定手段を備え、ポンプ流量制限手段は、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、かつ、油圧ポンプの吐出圧力が所定圧力未満である第１条件、および、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ないと判定されている第２条件のいずれかが成立しているときには、レギュレータによって、馬力制御を行うための特性により油圧ポンプの吐出流量を設定し、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、かつ、油圧ポンプの吐出圧力が所定圧力以上である第３条件が成立しているときには、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油圧ポンプの吐出流量を低減する。

本発明によれば、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。

第１の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。 第１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。 （ａ）は第１の実施の形態に係る旋回制御装置において、レギュレータの馬力制御特性とカットオフ弁の流量制限制御特性によって得られるメインポンプのＰ−Ｑ特性を示す図、（ｂ）は比較例に係る旋回制御装置において、レギュレータの馬力制御特性によって得られるメインポンプのＰ−Ｑ特性を示す図。 第２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。 コントローラによる逆レバー操作判定処理に応じた電磁切換弁の切り換え制御の処理内容を示すフローチャート。 変形例に係る旋回制御装置のレギュレータの馬力制御特性とカットオフ弁の流量制限制御特性によって得られるメインポンプのＰ−Ｑ特性を示す図。

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。
−第１の実施の形態−
図１は、本発明の第１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、本発明の第１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、カットオフ弁１２０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、後述するように、サーボ弁１１４およびカットオフ弁１２０の両者を介して、あるいは、サーボ弁１１４を介さずカットオフ弁１２０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、後述のカットオフ弁１２０を介して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スプール１１４ａを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。サーボピストン１１５ａは、スプリング１１５ｃのばね力に抗して作動し、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（ｂ）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。

図３は、メインポンプ１の吐出圧力Ｐと吐出流量Ｑとの関係を示す図である。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特性を示している。図３（ａ）は、第１の実施の形態に係る旋回制御装置において、レギュレータ１１０によって馬力制御を行うための特性（以下、馬力制御特性とも記す）と後述するカットオフ弁の流量制限制御特性によって得られるメインポンプ１のＰ−Ｑ特性Ｃ１を示す図である。図３（ｂ）は、比較例に係る旋回制御装置において、レギュレータ１１０の馬力制御特性によって得られるメインポンプ１のＰ−Ｑ特性Ｃ０を示す図である。

図３（ｂ）に示すように、比較例では、Ｐ−Ｑ特性Ｃ０は、レギュレータ１１０の馬力制御特性によって得られる。Ｐ−Ｑ特性Ｃ０は、ポンプ圧Ｐが馬力制御開始圧力Ｐｈ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Ｐｈ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Ｐｈは、スプリング１１５ｃ（図２参照）によって設定されている。これに対して、図３（ａ）に示すように、本実施の形態のＰ−Ｑ特性Ｃ１は、ポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ１未満の馬力制御特性Ｃ１１と、ポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ１以上の流量制限制御特性Ｃ１２とから構成される。

図３（ｂ）を参照してレギュレータ１１０の動作について説明する。なお、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。
−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Ｐｈ以上にある状態からＰｈ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、後述のカットオフ弁１２０が馬力制御位置（Ｄ）に切り換えられていれば、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２において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Ｐｈ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Ｐｈ未満にある状態からＰｈ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、後述のカットオフ弁１２０が馬力制御位置（Ｄ）に切り換えられていれば、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。

図２に示すように、サーボ弁１１４と傾転アクチュエータ１１１の大径受圧室１１１ｂとの間には、カットオフ弁１２０が設けられている。カットオフ弁１２０は、馬力制御位置（Ｄ）と、最小流量制限位置（Ｆ）とを有している。馬力制御位置（Ｄ）では、サーボ弁１１４と傾転アクチュエータ１１１の大径受圧室１１１ｂとを連通してメインポンプ１からサーボ弁１１４を介して大径受圧室１１１ｂに圧油の圧力が導入されることを許容し、かつ、メインポンプ１からサーボ弁１１４を介さずに大径受圧室１１１ｂに導入される圧油の圧力を遮断する。最小流量制限位置（Ｆ）では、サーボ弁１１４から大径受圧室１１１ｂに導入される圧油の圧力を遮断し、かつ、メインポンプ１と傾転アクチュエータ１１１の大径受圧室１１１ｂとを連通してメインポンプ１からサーボ弁１１４を介さずに大径受圧室１１１ｂに圧油の圧力が導入されることを許容する。

カットオフ弁１２０の受圧部１２０ｂにはポンプ圧Ｐが常時作用している。カットオフ弁１２０の受圧部１２０ｂに作用するポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ１未満である場合には、スプリング１２０ａの付勢力によりカットオフ弁１２０は馬力制御位置（Ｄ）に切り換わる。カットオフ弁１２０の受圧部１２０ｂに作用するポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ１以上である場合には、カットオフ弁１２０は最小流量制限位置（Ｆ）に切り換わる。カットオフ圧Ｐｃ１はスプリング１２０ａの付勢力により設定される。

カットオフ弁１２０が馬力制御位置（Ｄ）に切り換えられると、サーボ弁１１４と大径受圧室１１１ｂとが連通される。このため、上述したように、サーボ弁１１４のスプール１１４ａが第１位置（Ｇ）に切り換えられた場合にはメインポンプ１から吐出された圧油がサーボ弁１１４を介して大径受圧室１１１ｂに導入され、大径受圧室１１１ｂにポンプ圧が作用する。一方、サーボ弁１１４のスプール１１４ａが第２位置（Ｈ）に切り換えられた場合には大径受圧室１１１ｂがタンク圧となり、大径受圧室１１１ｂの圧油がサーボ弁１１４を介してタンク１９０に排出される。つまり、カットオフ弁１２０が馬力制御位置（Ｄ）に切り換えられている状態では、レギュレータ１１０により馬力制御特性Ｃ１１（Ｃ０）に応じた流量制御が実行され、ポンプ圧Ｐに応じた傾転角に斜板１ａが制御される。

カットオフ弁１２０が最小流量制限位置（Ｆ）に切り換えられると、メインポンプ１からサーボ弁１１４を介して大径受圧室１１１ｂに導入される圧油の圧力が遮断され、メインポンプ１から吐出される圧油の圧力がカットオフ弁１２０を介して傾転アクチュエータ１１１の大径受圧室１１１ｂに作用する。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。その結果、斜板１ａの傾転角が最小値となり、メインポンプ１の吐出流量Ｑが最小流量Ｑｍｉｎに制限される。つまり、カットオフ弁１２０が最小流量制限位置（Ｆ）に切り換えられている場合、レギュレータ１１０による馬力制御特性Ｃ１１（Ｃ０）に応じた流量制御に代えて、カットオフ弁１２０による流量制限制御特性Ｃ１２に応じた流量制御が行われ、メインポンプ１の吐出流量Ｑが馬力制御特性Ｃ１１（Ｃ０）で設定される流量よりも小さい最小流量Ｑｍｉｎまで低減されるように傾転アクチュエータ１１１が動作する。

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。吊り荷作業やブーム１０４の起伏作業を行っているときなどで、ポンプ圧Ｐが０〜カットオフ圧Ｐｃ１までの範囲内にある場合は、カットオフ弁１２０は作動せず、スプリング１２０ａの付勢力により馬力制御位置（Ｄ）に切り換えられている。このため、図３（ａ）に示すように、ポンプ圧Ｐが０以上カットオフ圧Ｐｃ１未満の範囲内にある場合には、レギュレータ１１０によって馬力制御特性Ｃ１に応じた流量が設定される。

ポンプ圧Ｐが０以上馬力制御開始圧力Ｐｈ未満の範囲内にある場合は、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は最大値に制御される。これにより、メインポンプ１の吐出流量Ｑは、メインポンプ１が所定回転数で回転されているときの最大流量Ｑｍａｘとされる。ポンプ圧Ｐが馬力制御開始圧力Ｐｈ以上になると、ポンプ圧Ｐの増加に応じて、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が減少する。

旋回体１０３が左（右）旋回中に、オペレータにより旋回レバー７が右（左）旋回位置に素早く操作されると、方向制御弁３が左（右）旋回位置Ａ（Ｂ）から右（左）旋回位置Ｂ（Ａ）に切り換えられることで、旋回モータ２の戻り側管路Ｌ２（Ｌ１）にメインポンプ１から吐出された圧油が導入されて、ポンプ圧Ｐが急激に上昇する。旋回モータ２の戻り側管路Ｌ２（Ｌ１）に高い圧力（ブレーキ圧）が作用するため、旋回モータ２が減速し、停止する。以下、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ることを、逆レバー操作とも記す。

逆レバー操作の際に、ポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ１以上になると、カットオフ弁１２０が最小流量制限位置（Ｆ）に切り換えられる。このため、メインポンプ１の吐出流量Ｑが、メインポンプ１が所定回転数で回転されているときの最小流量Ｑｍｉｎとされる。つまり、逆レバー操作により、旋回体１０３を減速、停止させる際に、メインポンプ１の吐出流量Ｑは最小値Ｑｍｉｎとなる。

このように、本実施の形態に係る旋回制御装置は、メインポンプ１の吐出圧力Ｐがカットオフ圧Ｐｃ以上になると、メインポンプ１の吐出流量Ｑを、馬力制御を行うための特性Ｃ１１（Ｃ０）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。

以上説明した第１の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。
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。

−第２の実施の形態−
図４および図５を参照して第２の実施の形態に係る旋回制御装置について説明する。なお、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、第１の実施の形態との相違点について主に説明する。

図４は、本発明の第２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。第２の実施の形態に係るクレーンは、第１の実施の形態と同様の構成を備え、さらに、コントローラ２００と、旋回方向検出器２７１と、正転側パイロット圧センサ２７０ａと、逆転側パイロット圧センサ２７０ｂと、電磁切換弁２８０とを備えている。コントローラ２００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。コントローラ２００には、旋回方向検出器２７１、正転側パイロット圧センサ２７０ａおよび逆転側パイロット圧センサ２７０ｂ、電磁切換弁２８０が接続されている。

旋回方向検出器２７１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２７０ａ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２７０ｂ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。

電磁切換弁２８０は、パイロットポンプ９からカットオフ弁２２０のパイロット部２２０ｃに接続された油路に設けられ、コントローラ２００から電磁切換弁２８０のソレノイド２８０ａに出力される制御信号（励磁電流）によって切り換えられる。コントローラ２００からソレノイド２８０ａにオン信号が出力されると、電磁切換弁２８０は位置（ｊ）に切り換えられ、カットオフ弁２２０のパイロット部２２０ｃにはタンク圧が作用する。コントローラ２００からソレノイド２８０ａにオフ信号が出力されると、電磁切換弁２８０はばねの付勢力により位置（ｋ）に切り換えられ、カットオフ弁２２０のパイロット部２２０ｃにはパイロットポンプ９の吐出圧力が作用する。

電磁切換弁２８０が位置（ｊ）に切り換えられている場合には、カットオフ弁２２０は第１の実施の形態と同様に、ポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ以上になると最小流量制限位置（Ｆ）に切り換えられる。一方、電磁切換弁２８０が位置（ｋ）に切り換えられている場合には、カットオフ圧Ｐｃがパイロットポンプ９の吐出圧力分だけ昇圧され、カットオフ弁２２０の受圧部１２０ｂに作用するポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ以上になった場合でもカットオフ弁２２０は馬力制御位置（Ｄ）に切り換えられる。本実施の形態では、電磁切換弁２８０が位置（ｋ）に切り換えられているときのカットオフ圧Ｐｃは、リリーフ弁により規定されるポンプ圧Ｐの最大値Ｐｍａｘ以上となるように、設定されている。

コントローラ２００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２７１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２００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２７１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２００は、旋回方向検出器２７１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２００は、逆レバー操作がなされていると判定された場合に、電磁切換弁２８０にオン信号を出力し、逆レバー操作がなされていないと判定された場合に、電磁切換弁２８０にオフ信号を出力する。

図５は、コントローラ２００による逆レバー操作判定処理に応じた電磁切換弁２８０の切り換え制御の処理内容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２００は旋回方向検出器２７１で検出された旋回方向の情報、ならびに、正転側パイロット圧センサ２７０ａ、逆転側パイロット圧センサ２７０ｂで検出された操作方向の情報を取得し、ステップＳ１２１へ進む。

ステップＳ１２１において、コントローラ２００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２００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２００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、電磁切換弁２８０のソレノイド２８０ａにオフ信号を出力して、電磁切換弁２８０を位置（ｋ）に切り換えて、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２００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、電磁切換弁２８０のソレノイド２８０ａにオン信号を出力して、電磁切換弁２８０を位置（ｊ）に切り換えて、処理を終了する。なお、コントローラ２００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において電磁切換弁２８０のソレノイド２８０ａにオン信号を出力し、処理を終了する。

ステップＳ１５１において、コントローラ２００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２００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、電磁切換弁２８０のソレノイド２８０ａにオフ信号を出力して、電磁切換弁２８０を位置（ｋ）に切り換えて、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２００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、電磁切換弁２８０のソレノイド２８０ａにオン信号を出力して、電磁切換弁２８０を位置（ｊ）に切り換えて、処理を終了する。なお、コントローラ２００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において電磁切換弁２８０のソレノイド２８０ａにオン信号を出力し、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。
旋回体１０３が右旋回中に（ステップＳ１２１においてＹｅｓ）、オペレータにより旋回レバー７が左旋回操作されると（ステップＳ１３１においてＮｏ）、逆レバー操作がなされたと判断され、コントローラ２００は電磁切換弁２８０を位置（ｊ）に切り換える。旋回体１０３が左旋回中に（ステップＳ１２１においてＮｏ）、オペレータにより旋回レバー７が右旋回操作されると（ステップＳ１５１においてＮｏ）、逆レバー操作がなされたと判断され、コントローラ２００は電磁切換弁２８０を位置（ｊ）に切り換える。

電磁切換弁２８０が位置（ｊ）に切り換えられている場合であって、ポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ未満のときには、カットオフ弁２２０が馬力制御位置（Ｄ）に切り換えられて、レギュレータ１１０により馬力制御特性Ｃ１１（図３（ａ）参照）に応じた流量制御が実行される。電磁切換弁２８０が位置（ｊ）に切り換えられている場合であって、ポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ以上のときには、カットオフ弁２２０が最小流量制限位置（Ｆ）に切り換えられて、カットオフ弁２２０により流量制限制御特性Ｃ１２（図３（ａ）参照）に応じた流量制御が実行される。

旋回体１０３が右旋回中（ステップＳ１２１においてＹｅｓ）、オペレータにより旋回レバー７が右旋回操作されたままの状態にあると（ステップＳ１３１においてＹｅｓ）、逆レバー操作がなされていないと判断され、コントローラ２００は電磁切換弁２８０を位置（ｋ）に切り換える。旋回体１０３が左旋回中（ステップＳ１２１においてＮｏ）、オペレータにより旋回レバー７が左旋回操作されたままの状態にあると（ステップＳ１５１においてＹｅｓ）、逆レバー操作がなされていないと判断され、コントローラ２００は電磁切換弁２８０を位置（ｋ）に切り換える。

電磁切換弁２８０が位置（ｋ）に切り換えられている場合には、ポンプ圧Ｐの大きさにかかわらず、すなわち、ポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ以上になった場合でも、カットオフ弁２２０が馬力制御位置（Ｄ）に切り換えられて、レギュレータ１１０により馬力制御特性Ｃ０（図３（ｂ）参照）に応じた流量制御が実行される。

このように第２の実施の形態では、コントローラ２００により逆レバー操作がなされていると判定され、かつ、メインポンプ１の吐出圧力Ｐが所定圧力Ｐｃ未満である第１条件、および、コントローラ２００により逆レバー操作がなされていないと判定されている第２条件のいずれかが成立しているときには、レギュレータ１１０によって、馬力制御を行うための特性Ｃ１１，Ｃ０によりメインポンプ１の吐出流量Ｑが設定される。一方、コントローラ２００により逆レバー操作がなされていると判定され、かつ、メインポンプ１の吐出圧力Ｐが所定圧力Ｐｃ以上である第３条件が成立しているときには、馬力制御を行うための特性Ｃ１１，Ｃ０により設定される流量よりもメインポンプ１の吐出流量Ｑが低減される。

このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
逆レバー操作がなされた場合において、ポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ以上となったときにのみ、カットオフ弁２２０により流量を低減するようにした。これにより、逆レバー操作がなされていない場合において、ポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ以上となったときには、馬力制御特性Ｃ０によりポンプ圧Ｐに応じたポンプ流量Ｑが決定される。このため、たとえば、旋回起動時や強風環境下での旋回作業において、逆レバー操作がなされることなくポンプ圧Ｐがカットオフ圧Ｐｃ以上になったときに、メインポンプ１の吐出流量Ｑが低減されることがない。その結果、旋回起動時や強風環境下での旋回作業における旋回速度の低下を防止できる。

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、カットオフ圧Ｐｃの設定値を馬力制御開始圧力Ｐｈよりも高い圧力に設定したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図６に示すように、カットオフ圧Ｐｃ２を馬力制御開始圧力Ｐｈよりも低い圧力に設定してもよい。

（２）逆レバー操作がなされたときに、メインポンプ１からサーボ弁１１４を介して傾転アクチュエータ１１１に導入される圧油の圧力を遮断する圧力遮断機能と、逆レバー操作がなされたときに、メインポンプ１からサーボ弁１１４を介さずに傾転アクチュエータ１１１に圧油の圧力を導入する圧力導入機能とをカットオフ弁１２０，２２０に持たされるようにしたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、カットオフ弁には圧力遮断機能のみを備え、圧力導入機能は別の弁により実現させるようにしてもよい。

（３）第２の実施の形態では、コントローラ２００は、旋回方向検出器２７１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２００は、旋回方向検出器２７１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。

（４）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。

（５）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、７ 旋回レバー、８ａ パイロット弁、８ｂ パイロット弁、９ パイロットポンプ、１０ クレーン、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、１２０ カットオフ弁、１２０ａ スプリング、１２０ｂ 受圧部、１９０ タンク、２００ コントローラ、２２０ カットオフ弁、２２０ｃ パイロット部、２７０ａ 正転側パイロット圧センサ、２７０ｂ 逆転側パイロット圧センサ、２７１ 旋回方向検出器、２８０ 電磁切換弁、２８０ａ ソレノイド

Claims (3)

1. 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、
   前記油圧ポンプの吐出圧力が所定圧力以上になると、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。
2. 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を有し、
   前記サーボ弁は、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傾転アクチュエータを動作させ、
   前記ポンプ流量制限手段は、前記油圧ポンプの吐出圧力が前記所定圧力以上になると、前記油圧ポンプから前記サーボ弁を介して前記傾転アクチュエータに導入される圧油の圧力を遮断し、かつ、前記油圧ポンプから吐出される圧油の圧力を前記サーボ弁を介さずに前記傾転アクチュエータへ導入して、前記油圧ポンプの吐出流量が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されるように前記傾転アクチュエータを動作させる建設機械の旋回制御装置。
3. 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、
   操作に応じた旋回指令を出力する操作部材と、
   前記旋回体の旋回方向を検出する方向検出手段とを備え、
   前記ポンプ流量制限手段は、前記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逆レバー操作判定手段を備え、
   前記ポンプ流量制限手段は、
   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、かつ、前記油圧ポンプの吐出圧力が前記所定圧力未満である第１条件、および、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ないと判定されている第２条件のいずれかが成立しているときには、前記レギュレータによって、前記馬力制御を行うための特性により前記油圧ポンプの吐出流量を設定し、
   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、かつ、前記油圧ポンプの吐出圧力が前記所定圧力以上である第３条件が成立しているときには、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前記油圧ポンプの吐出流量を低減する建設機械の旋回制御装置。

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