JP2566752B2

JP2566752B2 - 油圧クレ−ンの旋回制御装置

Info

Publication number: JP2566752B2
Application number: JP60128457A
Authority: JP
Inventors: 昭尚小守
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1985-06-13
Filing date: 1985-06-13
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JPS61287697A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ブームによって吊荷を吊下しつつ上部旋回
体を旋回する油圧クレーンの旋回制御装置に関するもの
である。

〔従来技術〕

一般に、油圧クレーンは、下部走行体に旋回可能に上
部旋回体が取付けられ、該上部旋回体にブームを取付け
てなるクレーンと、油圧ポンプと該油圧ポンプからの圧
油によって前記上部旋回体を回転駆動する油圧モータと
からなる油圧回路とを備え、該油圧回路としては吐出容
量可変機構によって吐出容量が制御される容量可変形の
油圧ポンプを有し、該油圧ポンプと油圧モータとを油圧
閉回路によって接続してなる油圧閉回路方式、油圧ポン
プから油圧モータへの圧油の流れ方向および駆動圧力を
制御するための制御弁を有し、該油圧ポンプと油圧モー
タとを該制御弁を介して弁制御開回路によって接続して
なる弁制御油圧開回路方式、例えばブリードオフ回路を
用いたもの等が知られている。

ところで、かかる各形式の油圧回路のうち、例えば油
圧閉回路方式はいわゆる圧力制御（トルク制御）といわ
れ、操作レバーの操作量に応じて駆動圧力を制御し、油
圧モータの出力トルクを制御するものである。従って、
駆動圧力を変えるには操作レバーによって吐出容量可変
機構の変位速度を変えてやればよく、これによって油圧
モータの回転数を変えることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記油圧閉回路方式はトルク制御のため上部
旋回体の慣性モーメントと作業半径の大小により、操作
レバーの操作量が同一でも旋回加速度が異ってしまうと
いう問題点がある。即ち、作業半径が大きい場合（ブー
ム角が小さい場合）には、運転者にとっては旋回加速度
が小さい方が運転しやすい。ところが、作業半径が大き
い場合に、旋回加速度が大きすぎて吊荷を操作しずらく
なることがあり、時には危険な場合さえある。一方、吊
荷が軽い場合にも、作業半径が大きい場合と同様の問題
点がある。さらに、前述した問題点は油圧閉回路方式に
限らず、弁制御油圧開回路方式等の他の油圧回路方式に
ついても同様である。

本発明は前述した従来技術の問題点に鑑みなされたも
ので、本発明は吊荷の荷重等に応じて上部旋回体の旋回
加速度をきめ細かく制御することにより、荷振れ等の発
生を効果的に抑えることができ、旋回操作時等の操作性
や作業性を確実に向上できるようにした油圧クレーンの
旋回制御装置を提供することを目的としている。

また、本発明の他の目的は、特定の作業半径（例えば
最短作業半径）を基準として、操作レバーの同一操作量
に対し作業半径が大きくなるに応じて旋回加速度を小さ
くするようにきめ細かな制御を行うことにより、荷振れ
等の発生を効果的に抑えることができ、旋回操作時等の
操作性や作業性を確実に向上できるようにしたことにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明は、下部走行体に
旋回可能に上部旋回体が取付けられ、吊荷を吊下するブ
ームを該上部旋回体に取付けてなるクレーンと、前記上
部旋回体を旋回駆動する油圧モータ、該油圧モータの駆
動源となる油圧ポンプおよび該油圧ポンプから油圧モー
タに給排される圧油を制御する制御手段を含む油圧回路
とを備えてなる油圧クレーンに適用される。

そして、第１の発明が採用する構成の特徴は、前記ブ
ームから吊下された前記吊荷の荷重を検出する荷重検出
器と、前記上部旋回体の旋回を操作する操作レバーの操
作量を検出する操作レバー検出器と、前記油圧ポンプと
油圧モータとの間を接続する配管を流れる高圧側，低圧
側の圧力を検出する圧力検出器と、前記各検出器からの
信号が入力され前記制御手段に制御信号を出力する演算
装置とを有し、該演算装置は、前記吊荷の荷重が大きく
なるに応じて旋回加速度が大きくなるような特性をもっ
た補正係数を予め記憶した記憶手段と、前記荷重検出器
からの検出信号に基づいて該記憶手段から前記吊荷の荷
重に対する補正係数を導き出す補正係数演算手段と、前
記操作レバー検出器からの検出信号に基づく操作レバー
による前記油圧回路内または前記油圧ポンプの吐出圧力
の指令圧力と該補正係数演算手段からの補正係数とを掛
算する掛算手段と、該掛算手段からの出力に基づいて補
正された新たな圧力と前記圧力検出器から出力された高
圧側と低圧側の差圧とが一致するように前記制御手段に
制御信号を出力する制御信号出力手段とから構成したこ
とにある。

また、第２の発明が採用する構成の特徴は、前記ブー
ムの角度を検出するブーム角検出器と、前記上部旋回体
の旋回を操作する操作レバーの操作量を検出する操作レ
バー検出器と、前記油圧ポンプと油圧モータとの間を接
続する配管を流れる高圧側，低圧側の圧力を検出する圧
力検出器と、前記各検出器からの信号が入力され前記制
御手段に制御信号を出力する演算装置とを有し、該演算
装置は、前記ブーム角検出器からの信号に基づいてブー
ムの作業半径を演算する作業半径演算手段と、前記作業
半径が大きくなるに応じて旋回加速度が小さくなるよう
な特性をもった補正係数を予め記憶した記憶手段と、前
記作業半径演算手段からの出力に基づいて該記憶手段か
ら前記作業半径に対する補正係数を導き出す補正係数演
算手段と、前記操作レバー検出器からの検出信号に基づ
く操作レバーによる前記油圧回路内または前記油圧ポン
プの吐出圧力の指令圧力と該補正係数演算手段からの補
正係数とを掛算する掛算手段と、該掛算手段からの出力
に基づいて補正された新たな圧力と前記圧力検出器から
出力された高圧側と低圧側の差圧とが一致するように前
記制御手段に制御信号を出力する制御信号出力手段とか
ら構成したことにある。

さらに、第３の発明が採用する構成の特徴は、前記ブ
ームの角度を検出するブーム角検出器と、前記ブームか
ら吊下された前記吊荷の荷重を検出する荷重検出器と、
前記上部旋回体の旋回を操作する操作レバーの操作量を
検出する操作レバー検出器と、前記油圧ポンプと油圧モ
ータとの間を接続する配管を流れる高圧側，低圧側の圧
力を検出する圧力検出器と、前記各検出器からの信号が
入力され前記制御手段に制御信号を出力する演算装置と
を有し、該演算装置は、前記ブーム角検出器からの信号
に基づいてブームの作業半径を演算する作業半径演算手
段と、前記作業半径が大きくなるに応じて旋回加速度が
小さくなるような第１の補正係数を予め記憶した第１の
記憶手段と、前記作業半径演算手段からの出力に基づい
て該第１の記憶手段から前記作業半径に対する第１の補
正係数を導き出す第１の補正係数演算手段と、前記吊荷
の荷重が大きくなるに応じて旋回加速度が大きくなるよ
うな特性をもった第２の補正係数を予め記憶した第２の
記憶手段と、前記荷重検出器からの検出信号に基づいて
該第２の記憶手段から前記吊荷の荷重に対する第２の補
正係数を導き出す第２の補正係数演算手段と、前記操作
レバー検出器からの検出信号に基づく操作レバーによる
前記油圧回路内または前記油圧ポンプの吐出圧力の指令
圧力と前記第1,第２の補正係数演算手段による第1,第２
の補正係数とを掛算する掛算手段と、該掛算手段からの
出力に基づいて補正された新たな圧力と前記圧力検出器
から出力された高圧側と低圧側の差圧とが一致するよう
に前記制御手段に制御信号を出力する制御信号出力手段
とから構成したことにある。

〔作用〕

第１の発明によれば、油圧ポンプから油圧モータに供
給する圧油を制御すべく制御手段に制御信号を出力する
演算装置は、吊荷の荷重が大きくなるに応じて旋回加速
度が大きくなる特性の旋回加速度を得るための補正係数
を予め記憶手段に記憶しておくことにより、荷重検出器
からの検出信号に基づき補正係数演算手段で前記吊荷の
荷重に対応したきめ細かい補正係数を導き出すことがで
きる。そして、掛算手段では操作レバー検出器からの検
出信号に基づく操作レバーによる前記油圧回路内または
前記油圧ポンプの吐出圧力の指令圧力と前記補正係数演
算手段からの補正係数とを掛算することにより、制御信
号出力手段から前記制御手段に出力する制御信号の値
を、操作レバーの同一操作量に対して前記吊荷の荷重に
きめ細かく対応した大きさとすることができ、前記油圧
モータで上部旋回体を旋回駆動するときの旋回加速度を
吊荷の荷重に正確に対応した旋回加速度に設定できる。

また、第２の発明では、作業半径が大きくなるに応じ
て旋回加速度が小さくなる特性の旋回加速度を得るため
の補正係数を予め記憶手段に記憶しておくことにより、
補正係数演算手段では作業半径演算手段による作業半径
にきめ細かく対応した補正係数を導き出すことができ
る。そして、掛算手段では操作レバー検出器からの検出
信号に基づく操作レバーによる前記油圧回路内または前
記油圧ポンプの吐出圧力の指令圧力と前記補正係数演算
手段からの補正係数とを掛算することにより、制御信号
出力手段から前記制御手段に出力する制御信号の値を、
操作レバーの同一操作量に対して前記作業半径にきめ細
かく対応した大きさとすることができ、前記油圧モータ
で上部旋回体を旋回駆動するときの旋回加速度を作業半
径の大小に正確に対応した旋回加速度に設定できる。

さらに、第３の発明では、第１の記憶手段で作業半径
が大きくなるに応じて旋回加速度が小さくなる特性の旋
回加速度を得るための第１の補正係数を予め記憶し、第
２の記憶手段で吊荷の荷重が大きくなるに応じて旋回加
速度が大きくなる特性の旋回加速度を得るための第２の
補正係数を予め記憶しておくことにより、制御信号出力
手段から制御手段に出力する制御信号の値を、操作レバ
ーの同一操作量に対して前記作業半径と吊荷の荷重とに
きめ細かく対応した大きさとすることができ、例えば操
作レバーを任意の操作量として前記油圧モータで上部旋
回体を旋回駆動するときの旋回加速度を、そのときの作
業半径に適した大きさに設定できると共に、吊荷の荷重
にも適した大きさとするように旋回加速度を制御するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第11図に基づい
て詳細に述べる。

第１図ないし第７図は第１の実施例にして、油圧回路
として油圧閉回路を用いた場合を示す。

図中、１はクレーンで、該クレーン１は下部走行体２
と、該下部走行体２に旋回可能に設けられた上部旋回体
３と、該上部旋回体３に俯仰動可能に設けられたブーム
４とから大略構成される。そして、前記ブーム４はガン
トリ５に巻回された俯仰用ロープ６、ペンダントロープ
７を介して俯仰動できるようになっており、また巻上げ
ロープ８、フック９を介して吊荷10を吊上げ、吊下げで
きるようになっている。

次に、上部旋回体３を旋回駆動するための油圧閉回路
について述べる。11は動力源によって駆動される可変容
量形の油圧ポンプ、12は負荷である上部旋回体３をブー
ム４と共に旋回する油圧モータ、13A,13Bは油圧ポンプ1
1、油圧モータ12間を接続する配管を示す。14はチャー
ジ用ポンプ、15はタンク、16は該チャージ用ポンプ14の
最高圧力を設定するリリーフ弁を示し、該チャージ用ポ
ンプ14からはチェック弁17A,17Bを介して配管13A,13Bに
圧油を供給し、キャビテーションの発生を防止してい
る。18A,18Bはリリーフ弁で、該各リリーフ弁18A,18Bは
油圧モータ12を挟んで配管13A,13B間に接続され、該各
配管13A,13Bの最高圧力を設定する。19は前記リリーフ
弁18A,18Bと並列に配管13A,13B間に接続されたフラッシ
ング弁で、該フラッシング弁19は高圧側をパイロット圧
として低圧側の圧油をリリーフ弁20を介してタンク15に
排出することにより、閉回路内の異物の除去を図ってい
る。

また、21は油圧ポンプ11の吐出容量を可変ならしめる
ための吐出容量可変機構で、該吐出容量可変機構21は斜
板型油圧ポンプでは斜板が、斜軸型油圧ポンプではシリ
ンダブロックが、ラジアルピストン型油圧ポンプではカ
ムリングがこれに該当する（なお、以下の説明では斜板
型油圧ポンプを例に挙げ、吐出容量可変機構21を「斜板
21」として述べる）。

22は前記斜板21を傾転操作し、斜板21と共に制御手段
を構成する吐出容量可変装置を示し（以下、これを斜板
21を傾転させる「斜板傾転装置22」として述べる）、該
斜板傾転装置22は油圧源となるパイロットポンプ23と、
後述する制御信号に基づいて圧油の流量制御を行なう電
磁式サーボ弁24と、該サーボ弁24から供給される圧油に
よって斜板21を傾転操作するサーボピストン25とから構
成される。ここで、電磁式サーボ弁24はばねによって常
時は中立位置に保持され、ソレノイド24Aまたは24Bに制
御信号が入力されることにより、切換位置（イ）または
（ロ）に切換えられる。なお、26A,26Bはソレノイド24
A,24Bの逆起電力防止用ダイオードである。

次に、27は水平面に対するブーム４の角度θを検出す
るため、該ブーム４に取付けられたブーム角検出器、28
はブーム４による吊荷10の荷重Ｗを検出する荷重検出器
で、該荷重検出器28は例えばガントリ５に取付けられ、
俯仰用ロープ６の張力から荷重Ｗを検出するようになっ
ている。29は上部旋回体３の旋回操作を行なうため運転
室に設けられた操作レバー、30は該操作レバー29の操作
量を検出する操作レバー検出器で、該検出器30は例えば
操作レバー29のレバーストローク（操作角）に比例した
信号を出力するポテンショメータ等が使用される。

一方、31A,31Bは油圧ポンプ11の吐出圧力または吸込
圧力に対応した圧力P_A,P_Bを検出する圧力検出器で、該
圧力検出器31A,31Bは配管13A,13Bの途中に設けられてい
る。32は斜板21の変位、即ち傾転角Ｙを検出する変位検
出器で（以下、これを「傾転角検出器32」という）、該
傾転角検出器32としては例えばポテンショメータ等が使
用される。

さらに、33は演算装置を示し、該演算装置33はブーム
角検出器27、荷重検出器28、操作レバー検出器30、圧力
検出器31A,31B、傾転角検出器32から入力される検出信
号に基づき、ブーム４の作業半径の大小、吊荷10の軽重
に対応して所定の旋回加速度を設定し、傾転角制御信号
を電磁式サーボ弁24の各ソレノイド24A,24Bに出力する
ものである。このため、演算装置33は第２図に示すよう
に作業半径演算回路34、第１の補正係数演算回路35、第
２の補正係数演算回路36、圧力メータリング変換回路3
7、掛算回路38、ポンプ吐出圧力演算回路39、斜板傾転
信号出力回路40から構成されている。

ここで、作業半径演算手段としての作業半径演算回路
34はブーム４の長さl₁、旋回中心からブーム４の取付部
までの長さl₂、ブーム角検出器27からの検出信号に基づ
き、作業半径ｒを、ｒ＝l₂＋l₁cos θ …（１）として演算するものである。

第１の補正係数演算回路35は作業半径用の補正係数演
算手段を構成し、第３図に示す如く作業半径ｒを変数と
して最小作業半径r₀から順次減少するような補正関数K₁
＝ｆ（ｒ）を、第１（作業半径用）の記憶手段として備
えることにより、作業半径演算回路34からの出力に基づ
き、作業半径ｒにきめ細かく対応した補正関数K₁を演算
する。

また、第２の補正係数演算回路36は吊荷用の補正係数
演算手段を構成するもので、第４図に示す如く吊荷荷重
Ｗを変数として順次増加するような補正関数K₂＝ｆ
（ｒ）を、第２（吊荷用）の記憶手段として備えること
により、荷重検出器28からの出力に基づき、吊荷荷重Ｗ
にきめ細かく対応した補正関数K₂を演算する。

さらに、圧力メータリング変換回路37は第５図に示す
ように、操作レバー29のレバーストローク（操作量）と
指令圧力P_Lとの関係を示す関数テーブルを内蔵し、操作
レバー検出器30からの検出信号に対応した指令圧力P_Lを
演算する（以下、操作レアー29の操作量に対応した圧力
を求める演算を「圧力メータリンク変換」という）。

次に、掛算手段としての掛算回路38は前記第1,第２の
補正係数演算回路35,36と圧力メータリング変換回路37
からの演算結果を、 K₁×K₂×P_L …（２）として掛算するものである。

一方、ポンプ吐出圧力演算回路39は前記掛算回路38の
演算結果から、作業半径ｒ、吊荷荷重Ｗを考慮に入れた
新たなポンプ吐出圧力P_Pを、 P_P＝K₁×K₂×P_L …（３）として演算するものである。なお、掛算回路38とポンプ
吐出圧力演算回路39は一体の回路構成としてもよい。

さらに、制御信号出力手段としての斜板傾転信号出力
回路40は（３）式に示す新たなポンプ吐出圧力P_P、圧力
検出器31A,31Bからの検出圧力P_A,P_B、傾転角検出器32か
らの傾転角Ｙを受けて第６図に示すフロー図に従った演
算処理を行い、制御信号としての斜板傾転信号を電磁式
サーボ弁24のソレノイド24A,24Bに出力するものであ
る。

本実施例は前述のように構成されるが、次にその作動
について述べる。

まず、ブーム４の作業半径ｒが基準となる最小作業半
径r₀に対して大きくなっていくと、当該作業半径ｒが大
きくなるに従い、操作レバー29を同一操作量で操作した
にも拘わらず、旋回加速度が大きくなりすぎて吊荷10等
を操作しずらくなることがあり、このような事態を防止
するには操作レバー29の操作量、即ち圧力メータリング
変換回路37からの指令圧力P_Lを、作業半径ｒが大きくな
るに従ってこれを順次減少させるような補正演算を行な
えばよい。

一方、吊荷10の荷重Ｗについては作業半径ｒの場合と
は逆に、同一作業半径に対して吊荷荷重Ｗが軽すぎると
旋回加速度が大きくなりすぎてしまい、また吊荷荷重Ｗ
が重すぎると旋回加速度が小さくなりすぎてしまう。こ
のような事態を防止するには、吊荷荷重Ｗが大きくなる
に従って圧力メータリング変換回路37からの指令圧力P_L
を順次増加させるような補正演算を行なえばよい。

そこで、本実施例ではブームレバーによってブーム４
を俯仰動し、フック９によって吊荷10を吊上げる。この
とき、ブーム角検出器27はブーム角θを検出し、検出信
号を作業半径演算回路24に入力し、該演算回路24は
（１）式に基づいて作業半径ｒを演算する。そして、こ
の演算結果は補正係数演算回路35に入力され、第３図に
示す如く予め記憶されている補正関数K₁＝ｆ（ｒ）か
ら、そのとき作業半径に対応した補正係数K₁を演算して
いる。

また、荷重検出器28は吊荷10の荷重Ｗを検出し、検出
信号を補正係数演算回路36に出力する。すると、該演算
回路36は第４図に示す如く予め記憶されている補正関数
K₂＝ｆ（ｗ）から、そのときの荷重に対応した補正係数
K₂を演算している。

次に、上部旋回体３を旋回操作すべく操作レバー29を
操作すると、操作レバー検出器30からはこれの操作量に
対応した検出信号が圧力メーターリング変換回路37に出
力される。すると、該変換回路37は第５図に示す関数か
ら、レバーストロークに対応した指令圧力P_Lを圧力メー
タリング変換する。

かくして、掛算回路38へは前記した演算回路35,36、
圧力メータリング変換回路37からのデータが入力され、
（２）式による掛算を行ない、ポンプ吐出圧力演算回路
39は作業半径ｒ、吊荷荷重Ｗを考慮に入れたポンプ吐出
圧力P_Pを（３）式のように演算する。そして、このポン
プ吐出圧力P_Pは斜板傾転信号出力回路40に入力され、第
６図に基づく演算処理を行なった後、所定の旋回加速度
を得るに必要な斜板傾転信号を電磁式サーボ弁24に出力
する。

ここで、斜板傾転信号出力回路40の作動について第６
図を参照しつつ述べる。まず、ステップ１で圧力検出器
31A,31Bからの圧力P_A,P_Bを読込み、ポンプ圧力Ｐを、Ｐ
＝P_A−P_Bとして算出し、次のステップ２ではポンプ吐出
圧力演算回路39から入力された目標とする新たなポンプ
吐出圧力P_Pとステップ１によるポンプ圧力Ｐとの偏差Δ
Ｐを、ΔＰ＝P_P−Ｐとして算出する。

次に、ステップ３で、偏差ΔＰに対してプログラムの
１サイクル毎に当該偏差ΔＰを零にすべき傾転角の増減
量を算出する。このため、ROM等に第７図に示す如く斜
板傾転速度Ｖと偏差ΔＰの制御関数、Ｖ＝ｆ（ΔＰ）を
格納しておく。なお、第７図は正の偏差ΔＰと負の偏差
−ΔＰとが所定値（図では＋ΔP_C,−ΔP_C）以上なら
ば、斜板傾転速度Ｖを機器の応答範囲内の一定値に保持
して目標とするポンプ吐出圧力P_Pにすばやく近づけるよ
うにし、偏差が−ΔＰ〜＋ΔＰの範囲内（図では−ΔP_C
〜＋ΔP_C）では、偏差｜ΔP|の値に応じて斜板傾転速度
Ｖを遅くし、目標とするポンプ吐出圧力P_Pに対して実際
のポンプ圧力Ｐがオーバシュートを含む振動を起こすの
を防止する特性を有している。従って、第７図の制御関
数において、横軸は偏差ΔＰ、縦軸は斜板傾転速度Ｖ＝
ΔX/Δｔを表わしているから、プログラムの１サイクル
毎、即ち時間Δｔ毎に制御関数をアクセスすれば、ΔＸ
≒ｆ（ΔＰ）として偏差ΔＰに対応した傾転角ΔＸをど
の程度増減すべきかを算出しうる。

次に、ステップ４で偏差ΔＰの正，負を判定し、ΔＰ
＞０であれは目標傾転角ＸをＸ←Ｘ＋ΔＸとして演算
（ステップ５）、ΔＰ＜０であれば目標傾転角Ｘを、Ｘ
←Ｘ−ΔＸとして算出する（ステップ７）。そして、次
のステップ７で目標傾転角Ｘに対して傾転角検出器32で
検出された現状の斜板傾転角Ｙを、ΔＹ＝Ｘ−Ｙとして
演算し、プログラム１サイクルにおいて斜板21を実際に
傾転させるべき斜板傾転角ΔＹを算出する。

さらに、次のステップ８で傾転角ΔＹの正，負を判定
し、ΔＹ＜０であれば実際に傾転させる必要のない不感
帯の範囲から否かを判定し（ステップ９）、またΔＹ＞
０であれば同様に不感帯の範囲か否かを判定する（ステ
ップ10）。ステップ９の判定で｜ΔY|が不感帯よりも大
きければ、配管13B側の圧力P_Bを高圧にすべく電磁式サ
ーボ弁24のソレノイド24Bに斜板傾転信号を出力し（ス
テップ11）、｜ΔY|が不感帯の範囲であれば現状に保持
する（ステップ12）。一方、ステップ10の判定でΔＹが
不感帯よりも大きければ、配管13A側を高圧にすべく前
記サーボ弁24のソレノイド24Aに斜板傾転信号を出力し
（ステップ13）、ΔＹが不感帯の範囲であれば現状に保
持する（ステップ12）。

以上のように、斜板傾転信号出力回路40は、ポンプ吐
出圧力演算回路39から出力された補正係数K₁,K₂を含む
ポンプ吐出圧力P_Pに基づき、このポンプ吐出圧力P_Pと実
際のポンプ圧力Ｐとが一致するようフィードバック制御
しつつ斜板傾転信号を出力しうるから、旋回用の操作レ
バー29を任意の操作量で操作した場合でも、旋回加速度
を作業半径ｒと吊荷10の荷重Ｗとに適した大きさに制御
できる。

即ち、上部旋回体３側の旋回加速度は、旋回用の油圧
モータ12の出力トルクＴ（Ｔ＝η×Ｐ×q/2π、ただ
し、η：定数、P:ポンプ圧力、q:押しのけ容積）に対応
しているから、作業半径ｒが大きくなったときには第３
図に示す補正係数K₁に基づき、前記（３）式のポンプ吐
出圧力P_Pをきめ細かく減少させて油圧モータ12の出力ト
ルクＴを小さくすることにより、旋回加速度をこのとき
の作業半径ｒに適した加速度まで小さくでき、旋回加速
度をきめ細かく制御することができる。

また、吊荷10の荷重Ｗが軽くなったときには第４図に
示す如く補正係数K₂を小さくして、前記（３）式のポン
プ吐出圧力P_Pをきめ細かく減少させ、油圧モータ12の出
力トルクＴを小さくすることにより、旋回加速度をこの
ときの荷重Ｗに適した加速度まで小さくでき、旋回加速
度をきめ細かく制御して、旋回加速度が大きくなりすぎ
るのを確実に防止できる。

従って、本実施例によれば、作業半径ｒが大きくなっ
たり、吊荷10の荷重Ｗが軽くなったりしたときに、旋回
加速度が大きくなりすぎるのを防止でき、吊荷10の荷振
れ等が発生するのを抑えて、旋回用の操作レバー29等の
操作性を向上できると共に、吊荷作業時等の安定性を高
めることができ、運転者の疲労を確実に軽減できる。

次に、第８図ないし第11図は本発明の第２の実施例を
示し、本実施例の特徴は上部旋回体を旋回させるための
油圧回路として、ブリードオフ回路からなる弁制御開回
路方式としたことにある。

なお、第８図に示す具体的回路構成、第９図中におけ
る掛算回路以後の弁制御信号の出力手段を除いて、第１
の実施例と変わるところがないから、第１の実施例と同
一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

まず、第８図において、41は定容量ポンプ、42は上部
旋回体３を旋回させる油圧モータ、43A,43Bは油圧ポン
プ41およびタンク15と油圧モータ42との感を接続する配
管、44は油圧ポンプ41から油圧モータ42への圧油の方
向、流量を制御するため配管43A,43Bの途中に設けられ
た制御手段としての油圧パイロット方式の制御弁で、該
制御弁44は切換位置（イ），（ロ）を有するセンタバイ
パス型３位置方向切換弁が使用される。45は油圧ポンプ
41の最高吐出圧を規制するリリーフ弁、46A,46Bはキャ
ビテーション発生防止用のチェック弁である。47A,47B
は後述する演算装置49からの弁制御信号を油圧信号に変
換し、該油圧信号を制御弁44の油圧パイロット44A,44B
に供給する電気−油圧変換弁で、該変換弁47A,47Bとし
ては弁制御信号の電気信号量の大きさに比例した二次圧
を発生する電磁比例弁等が用いられる。48A,48Bは油圧
モータ42の前後の圧力をP_A,P_Bとして検出する圧力検出
器を示す。

49は演算装置を示し、該演算装置49は第９図に示すよ
うな回路構成となっている。即ち、演算装置49は第１の
実施例における演算装置33に比較し、作業半径演算回路
34、第１の補正係数演算回路35、第２の補正係数演算回
路36、圧力メータリング変換回路37、掛算回路38に関し
ては実質的に変わるところがなく、掛算回路38の次段以
後におけるモータ駆動圧力演算回路50、偏差演算回路5
1、モータ制御圧力演算回路52、弁制御信号出力回路53
の構成のみが異なる。

そこで、モータ駆動圧力演算回路50は掛算回路38の掛
算値（（２）式参照）からモータ駆動圧力P_Mを、 P_M＝K₁×K₂×P_L …（４）として算出するものである。偏差演算回路51は前記モー
タ駆動圧力P_Mと各圧力検出器48A,48Bからの検出圧力P_A,
P_Bから、両者の偏差Ｐεを、Ｐε＝P_M−|P_A−P_B| …（５）として演算するものである。モータ制御圧力演算回路52
は前記偏差Ｐεからモータ制御圧力P₀を、 P₀＝P_M＋Ｐε …（６）として演算するものである。さらに、弁制御信号出力回
路53は内部モータ駆動圧力P_Mと出力電圧V_Mとの関数V_M＝
ｆ（P_M）なる圧力−電圧変換用の関数テーブルと（第10
図参照）、偏差Ｐεと出力電圧Ｖεとの関数Ｖ＝ｆ（Ｐ
ε）なる圧力−電圧変換用の関数テーブル（第11図参
照）とを備え、（６）式から V₀＝V_M＋Ｖε …（７）として信号変換を行ない、弁制御信号V₀を電気−油圧変
換弁47A,47Bのソレノイドに対して出力する機能を有す
る。

本実施例は前述のように構成されるが、ブーム４で吊
荷10を吊上げるときのブーム角、荷重等はブーム角検出
器27、荷重検出器28等で検出され、第１の実施例の場合
と同様に各補正係数演算回路35,36によって補正係数K₁,
K₂が演算される。また、操作レバー29の操作によって圧
力メータリング変換回路37から指令圧力P_Lが出力され、
掛算回路38で（２）式の演算がされ、この掛算結果に基
づき、モータ駆動圧力演算回路50からモータ駆動圧力P_M
が（４）式の如く出力される。さらに、偏差演算回路51
では（５）式による偏差Ｐεが算出され、モータ制御圧
力演算回路52では（６）によるモータ制御圧力P₀が算出
され、弁制御信号出力回路53からは（７）式によって得
られる電気信号量に対応する弁制御信号V₀を、プログラ
ムの１サイクル毎に電気−油圧変換弁47A,47Bに出力す
る。この結果、プログラム１サイクル毎のフィードバッ
ク制御によって、モータ駆動圧力P_Mに向けて減衰振動し
つつＰε＝０に近づけるような、即ちモータ駆動圧力P_M
と油圧モータ42の前後の差圧|P_A−P_B|とが一致するよう
な圧力制御が行なわれる。

以上のように、本実施例でも弁制御信号出力回路53か
らは、補正係数K₁,K₂を含むモータ駆動圧力P_Mに基づ
き、これを電気信号に変換してなる弁制御信号V₀を出力
するように構成したから、作業半径ｒが大きくなった
り、吊荷10の荷重Ｗが軽くなったりしたときに旋回加速
度が大きくなりすぎるのを防止でき、吊荷10等の操作性
や安全性を向上させて運転者の疲労を確実に軽減でき
る。

なお、前記各実施例では、作業半径ｒと吊荷10の荷重
Ｗとからそれぞれ補正係数K₁,K₂を求めて、双方の影響
を除去するように旋回加速度を補正するものとして述べ
たが、作業半径ｒの影響のみを除去する構成としてもよ
く、この場合には荷重検出器28、第２の補正係数演算回
路36等を省略しうる。

また、実施例では演算装置33（49）を構成する各回路
は、ハードウエア、ソフトウエアのいずれによって実現
させてもよく、ソフトウエアによるときには処理装置
（CPU）、記憶装置（RAMまたはROM）の中に実現される
ものである。

さらに、実施例では油圧回路として油圧閉回路方式と
弁制御油圧閉回路方式を例に挙げたが、油圧回路の構成
としては種々の方式を採用できるもので、制御信号出力
手段は回路構成に応じて選択されるものである。

〔発明の効果〕

本発明による油圧クレーンの旋回制御装置は以上詳細
に述べた如くであって、第１の発明では、油圧ポンプか
ら油圧モータに供給する圧油を制御すべく制御手段に制
御信号を出力する演算装置を、吊荷の荷重が大きくなる
に応じて旋回加速度が大きくなる特性の旋回加速度を得
るための補正係数を予め記憶した記憶手段と、荷重検出
器からの検出信号に基づいて該記憶手段から前記吊荷の
荷重に対する補正係数を導き出す補正係数演算手段と、
操作レバー検出器からの検出信号に基づく操作レバーに
よる前記油圧回路内または前記油圧ポンプの吐出圧力の
指令圧力と該補正係数演算手段からの補正係数とを掛算
する掛算手段と、該掛算手段からの出力に基づいて前記
制御手段に制御信号を出力する制御信号出力手段とで構
成したから、該制御信号出力手段から前記制御手段に出
力する制御信号の値を、操作レバーの同一操作量に対し
て前記吊荷の荷重にきめ細かく対応した大きさとするこ
とができ、前記油圧モータで上部旋回体を旋回駆動する
ときの旋回加速度を吊荷の荷重に正確に対応した旋回加
速度に設定できる。

そして、例えば吊荷の荷重が軽くなるような場合に
は、前記操作レバーの操作量が同一であっても、前記上
部旋回体の旋回加速度をきめ細かく小さくするように制
御できるから、上部旋回体のブームから吊下された吊荷
に荷振れ等が発生するのを効果的に抑えることができ、
吊荷等の操作性や安全性を向上できると共に、運転者の
疲労を確実に軽減させることができる。

また、第２の発明では、作業半径が大きくなるに応じ
て旋回加速度が小さくなる特性の旋回加速度を得るため
の補正係数を予め記憶手段に記憶しておくことにより、
補正係数演算手段で作業半径演算手段による作業半径に
きめ細かく対応した補正係数を導き出すことができるか
ら、掛算手段で操作レバー検出器からの検出信号に基づ
く操作レバーによる前記油圧回路内または前記油圧ポン
プの吐出圧力の指令圧力と前記補正係数演算手段からの
補正係数とを掛算することによって、制御信号出力手段
から前記制御手段に出力する制御信号の値を、操作レバ
ーの同一操作量に対して前記作業半径にきめ細かく対応
させ、例えば作業半径が大きくなるような場合には、操
作レバーの操作量が同一でも、旋回加速度を作業半径に
応じてきめ細かく小さくするように制御でき、上部旋回
体のブームから吊下された吊荷に荷振れ等が発生するの
を効果的に抑えることができると共に、吊荷等の操作性
や安全性を向上させて運転者の疲労を確実に軽減でき
る。

さらに、第３の発明では、第１の記憶手段で作業半径
が大きくなるに応じて旋回加速度が小さくなる特性の旋
回加速度を得るための第１の補正係数を予め記憶し、第
２の記憶手段で吊荷の荷重が大きくなるに応じて旋回加
速度が大きくなる特性の旋回加速度を得るための第２の
補正係数を予め記憶しておくことにより、制御信号出力
手段から制御手段に出力する制御信号の値を、操作レバ
ーの同一操作量に対して前記作業半径と吊荷の荷重とに
きめ細かく対応した大きさとすることができるから、例
えば操作レバーを任意の操作量として前記油圧モータで
上部旋回体を旋回駆動するときの旋回加速度を、そのと
きの作業半径に適した大きさに設定できると共に、吊荷
の荷重にも適した大きさとするように旋回加速度を制御
することができ、吊荷等の操作性や安全性を向上させて
運転者の疲労を確実に軽減できる等、種々の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は第１の実施例に係り、第１図はそ
の全体構成図、第２図は演算装置の回路構成図、第３図
は作業半径と補正係数の関係を示す線図、第４図は吊荷
荷重と補正係数の関係を示す線図、第５図は操作レバー
ストロークと指令圧力の関係を示す線図、第６図は斜板
傾転信号出力回路の処理動作を示すフロー図、第７図は
偏差と斜板傾転速度の関係を示す線図、第８図ないし第
11図は本発明の第２の実施例に係り、第８図はその全体
構成図、第９図は演算装置の回路構成図、第10図はモー
タ駆動圧力と出力電圧の関係を示す線図、第11図は偏差
と出力電圧の関係を示す線図である。１……クレーン、２……下部走行体、３……上部旋回
体、４……ブーム、10……吊荷、11,41……油圧ポン
プ、12,42……油圧モータ、21……斜板、22……斜板傾
転装置、27……ブーム角検出器、28……荷重検出器、29
……操作レバー、30……操作レバー検出器、33,49……
演算装置、34……作業半径演算回路、35……第１の補正
係数演算回路、36……第２の補正係数演算回路、37……
圧力メータリング変換回路、38……掛算回路、39……ポ
ンプ吐出圧力演算回路、40……斜板傾転信号出力回路、
44……制御弁、47A,47B……電気−油圧変換弁、50……
モータ駆動圧力演算回路、51……偏差演算回路、52……
モータ制御圧力演算回路、53……弁制御信号出力回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下部走行体に旋回可能に上記旋回体が取付
けられ、吊荷を吊下するブームを該上部旋回体に取付け
てなるクレーンと、前記上部旋回体を旋回駆動する油圧
モータ、該油圧モータの駆動源となる油圧ポンプおよび
該油圧ポンプから油圧モータに給排される圧油を制御す
る制御手段を含む油圧回路とを備えてなる油圧クレーン
において、前記ブームから吊下された前記吊荷の荷重を検出する荷
重検出器と、前記上部旋回体の旋回を操作する操作レバ
ーの操作量を検出する操作レバー検出器と、前記油圧ポ
ンプと油圧モータとの間を接続する配管を流れる高圧
側、低圧側の圧力を検出する圧力検出器と、前記各検出
器からの信号が入力され前記制御手段に制御信号を出力
する演算装置とを有し、該演算装置は、前記吊荷の荷重が大きくなるに応じて旋
回加速度が大きくなるような特性をもった補正係数を予
め記憶した記憶手段と、前記荷重検出器からの検出信号
に基づいて該記憶手段から前記吊荷の荷重に対する補正
係数を導き出す補正係数演算手段と、前記操作レバー検
出器からの検出信号に基づく操作レバーによる前記油圧
回路内または前記油圧ポンプの吐出圧力の指令圧力と該
補正係数演算手段からの補正係数とを掛算する掛算手段
と、該掛算手段からの出力に基づいて補正された新たな
圧力と前記圧力検出器から出力された高圧側と低圧側の
差圧とが一致するように前記制御手段に制御信号を出力
する制御信号出力手段とから構成したことを特徴とする
油圧クレーンの旋回制御装置。
【請求項２】下部走行体に旋回可能に上部旋回体が取付
けられ、吊荷を吊下するブームを該上部旋回体に取付け
てなるクレーンと、前記上部旋回体を旋回駆動する油圧
モータ、該油圧モータの駆動源となる油圧ポンプおよび
該油圧ポンプから油圧モータに給排される圧油を制御す
る制御手段を含む油圧回路とを備えてなる油圧クレーン
において、前記ブームの角度を検出するブーム角検出器と、前記上
部旋回体の旋回を操作する操作レバーの操作量を検出す
る操作レバー検出器と、前記油圧ポンプと油圧モータと
の間を接続する配管を流れる高圧側，低圧側の圧力を検
出する圧力検出器と、前記各検出器からの信号が入力さ
れ前記制御手段に制御信号を出力する演算装置とを有
し、該演算装置は、前記ブーム角検出器からの信号に基づい
てブームの作業半径を演算する作業半径演算手段と、前
記作業半径が大きくなるに応じて旋回加速度が小さくな
るような特性をもった補正係数を予め記憶した記憶手段
と、前記作業半径演算手段からの出力に基づいて該記憶
手段から前記作業半径に対する補正係数を導き出す補正
係数演算手段と、前記操作レバー検出器からの検出信号
に基づく操作レバーによる前記油圧回路内または前記油
圧ポンプの吐出圧力の指令圧力と該補正係数演算手段か
らの補正係数とを掛算する掛算手段と、該掛算出力から
の出力に基づいて補正された新たな圧力と前記圧力検出
器から出力された高圧側と低圧側の差圧とが一致するよ
うに前記制御手段に制御信号を出力する制御信号出力手
段とから構成したことを特徴とする油圧クレーンの旋回
制御装置。
【請求項３】下部走行体に旋回可能に上部旋回体が取付
けられ、吊荷を吊下するブームを該上部旋回体に取付け
てなるクレーンと、前記上部旋回体を旋回駆動する油圧
モータ、該油圧モータの駆動源となる油圧ポンプおよび
該油圧ポンプから油圧モータに給排される圧油を制御す
る制御手段を含む油圧回路とを備えてなる油圧クレーン
において、前記ブームの角度を検出するブーム角検出器と、前記ブ
ームから吊下された前記吊荷の荷重を検出する荷重検出
器と、前記上部旋回体の旋回を操作する操作レバーの操
作量を検出する操作レバー検出器と、前記油圧ポンプと
油圧モータとの間を接続する配管を流れる高圧側，低圧
側の圧力を検出する圧力検出器と、前記各検出器からの
信号が入力され前記制御手段に制御信号を出力する演算
装置とを有し、該演算装置は、前記ブーム角検出器からの信号に基づい
てブームの作業半径を演算する作業半径演算手段と、前
記作業半径が大きくなるに応じて旋回加速度が小さくな
るような第１の補正係数を予め記憶した第１の記憶手段
と、前記作業半径演算手段からの出力に基づいて該第１
の記憶手段から前記作業半径に対する第１の補正係数を
導き出す第１の補正係数演算手段と、前記吊荷の荷重が
大きくなるに応じて旋回加速度が大きくなるような特性
をもった第２の補正係数を予め記憶した第２の記憶手段
と、前記荷重検出器からの検出信号に基づいて該第２の
記憶手段から前記吊荷の荷重に対する第２の補正係数を
導き出す第２の補正係数演算手段と、前記操作レバー検
出器からの検出信号に基づく操作レバーによる前記油圧
回路内または前記油圧ポンプの吐出圧力と指令圧力と前
記第1,第２の補正係数演算手段による第1,第２の補正係
数とを掛算する掛算手段と、該掛算手段からの出力に基
づいて補正された新たな圧力と前記圧力検出器から出力
された高圧側と低圧側の差圧とが一致するように前記制
御手段に制御信号を出力する制御信号出力手段とから構
成したことを特徴とする油圧クレーンの旋回制御装置。