JP2744117B2

JP2744117B2 - クレーン等の旋回制御装置

Info

Publication number: JP2744117B2
Application number: JP14834490A
Authority: JP
Inventors: 英昭吉松
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: JPH0441395A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、油圧モータにより旋回体を旋回および自動
停止するための油圧ショベルやクレーン等の旋回制御装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、旋回体を自動停止させる装置として、次のよう
なものが知られている。

イ特開昭62−31703号公報には、油圧ショベルにおい
て、演算手段を用いて旋回体の停止トルクＴ（kg f・
ｍ）を次式により算出し、 ΔP:モータ吸込側と排出側との差圧（kg f/cm²） q:モータ容量（cc/rev）また、停止トルクＴ（kg f・ｍ）と慣性モーメントＩ
（kg f・ｍ・s²）との関係を次式により算出し、旋回体の自動停止時に、上記（２）式から停止トルク
Ｔと慣性モーメントＩとの関係式、が一定となるように、旋回体の慣性モーメントＩの大小
に応じて停止トルクＴを制御するものが開示されてい
る。この装置では制御のため、旋回体を駆動する油圧モ
ータの出入口に可変リリーフ弁を取付け、旋回体の自動
停止時に、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の供給を
停止するとともに、上記慣性モーメントＩの大小に応じ
て可変リリーフ弁の設定圧力を制御し、モータ排出側の
圧力を制御するようにしている。

ロ特開昭62−153090号公報には、油圧クレーンにおい
て、旋回体が安全領域の限界値に達する前に自動停止さ
せるために、油圧ポンプから旋回体を駆動する油圧モー
タへの圧油の供給を制御する電気式比例制御弁を設け、
上記安全領域の限界値手前に減速領域を設定し、旋回体
が減速領域に入ったときに上記電気式比例制御弁のスプ
ールストロークを制御して油圧モータへの流入流量を制
御するようにしたものが開示されている。

ハ実開平２−18485号公報には、旋回の自動停止時
に、モータの吐出油をアンロードさせるとともに、電磁
比例圧力制御弁によりモータ排出側の圧力を制御するよ
うにしたものが開示されいる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術イでは、制御のために慣性モーメントＩ
と停止トルクＴの双方を検出もしくは演算する必要があ
る。とくに、これを油圧クレーンに適用する場合、停止
トルクＴは次の（１）′式もしくは（２）′式で求める
ことになる。

ΔP:モータ流入側と排出側との差圧（kg f/cm²） q:モータ容量（cc/rev） i₀:旋回動力伝達系の総減速比 η_M:総機械効率 I_W :吊荷の慣性モーメント（kg f・ｍ・s²） I_C :旋回体慣性モーメント（kg f・ｍ・s²）上記（２）′式で明らかなように、クレーンにおい
て、停止トルクＴを制御する場合、巻上ロープで吊下げ
られた吊荷は旋回体とは異なった動きをするため、旋回
体の慣性モーメントI_Cだけでなく、吊荷の慣性モーメン
トI_Wも算出する必要がある飢、クレーンの角加速度と、
吊荷の角加速度の計測が必要である。また、上記
（１）′の差圧ΔＰを求めるために、モータ流入側の圧
力センサと、排出側の圧力センサおよびその差圧を算出
する手段が必要である。このためセンサならびに演算器
の数が多くなり、制御回路が複雑で、コストアップにな
る。また、演算、制御に時間がかかり、応答性が悪く、
かつ、誤差が生じやすく、制御精度が悪い等の問題があ
る。

一方、従来技術ロは、旋回のメインコントロールバル
ブを電気式比例制御弁で構成したもので、この弁は電気
信号に応じて弁開度が比例的に制御されるものであり、
その弁開度と圧力、流量の関係は次の一般式で表され
る。

Q:流量（モータへの流入流量）（/min） c:定数 A:弁開口面積（cm²） g:重力加速度（980cm/s²） ΔPy:弁の前後の差圧（kg f/cm²） γ：流体の比重量（kg f/cm³）この従来技術ロにおいて、モータへの流入流量Ｑを制
御すべく電気式比例制御弁の弁開度（開口面積）Ａを所
定の制御値に保持しても、モータ流入側の圧力ｐが変わ
ればモータへの流入流量Ｑならびに排出流量つまり減速
の速度も変化する。このためモータの減速の速度を予め
設定されたパターンで制御することは困難である。そこ
で、フィードバック制御が必要となるが、このフィード
バック制御時において、上記のように弁開口面積を適正
に制御しても旋回慣性モーメントが変れば制動トルクす
なわち制動圧力も変化し、上記制動圧力の変化によって
流入流量が変化するためにフィードバック量（偏差）が
大きくなり、弁開口面積を大幅に変更制御する必要が生
じ、制御の正確性を欠き、旋回体の停止位置が目標停止
位置からずれたり、旋回停止時に吊荷の振れが残ったり
するおそれがある。

なお、旋回の制御方式には、旋回の方向切換弁を中立
に戻したときに旋回用油圧モータの両側油路をブロック
して旋回を停止する中立ブレーキ方式と、上記モータの
両側油路を互いに連通させ、モータを慣性により回転さ
せて旋回流し運転を行う中立フリー方式とがあるが、上
記従来技術イロではいずれも旋回の自動停止時にモータ
への油の流入を遮断した状態で、制動の制御を行うた
め、中立ブロックの旋回方向切換弁を用いる必要があ
り、中立ブレーキ方式の機械にしか適用できない。

なお、従来技術ハによれば、中立ブレーキ方式、中立
フリー方式のいずれにも適用できるが、ポンプの吐出圧
力をアンロードもしくはオンロードするとともに、モー
タの排出側の圧力を可変制御するもので、基本的には圧
力制御であるため、旋回慣性モーメントに対応して制御
する必要がある。そのためクレーンの作業条件（たとえ
ばブーム角度）が変った場合、その都度慣性モーメント
を計算し直して制御信号を変更する必要があり、制御の
計算時間が長くなり、応答性を高めることが難しく、こ
の点の改善が望まれていた。

本発明は、このような事情に鑑み、旋回作業中、旋回
体等が危険領域に達する以前等、旋回体の自動停止の必
要が生じたときに、旋回制御弁を旋回位置に切換えたま
まであっても、また、旋回慣性モーメントの大小に関係
なく、旋回体を目標停止位置に自動的に停止させること
ができ、しかも、旋回慣性モーメントや停止トルクの計
算ならびにその計算のための圧力センサや演算器等を不
要にして制御回路を簡素化できるとともに、制御精度を
向上でき、吊荷の振れを残さずに、旋回体を目標停止位
置に正確にかつスムーズに自動停止させることができ、
さらに、中立ブレーキ方式、中立フリー方式のいずれに
も効果的に使用できるクレーン等の旋回制御装置を提供
しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、油圧ポンプと、旋回体と、旋回体を駆動す
る油圧モータと、上記油圧ポンプから油圧モータへの圧
油の供給排出を制御する旋回制御弁とを備えた旋回制御
装置において、油圧モータからの排出流量を制御する圧
力補償付流量制御弁と、旋回体の位置を検出する位置検
出手段と、旋回体の旋回速度を検出する速度検出手段
と、旋回体の目標停止位置を設定する停止位置設定手段
と、上記位置検出手段および速度検出手段で検出された
旋回体の位置および旋回速度と停止位置設定手段に設定
された目標停止位置とに基づいて旋回体を目標停止位置
に停止させるのに必要な減速開始点および目標減速速度
とその目標減速速度に対応する油圧モータからの目標排
出流量を演算する演算手段と、この演算手段による演算
値に基づき旋回体が減速開始点より目標停止位置側に旋
回するときに油圧モータからの排出流量が目標排出流量
となるように圧力補償付流量制御弁の設定流量を制御す
る設定流量制御手段とが設けられていることを特徴とす
るものである。

また、この構成において、上記設定流量制御手段は、
旋回体が減速開始点より目標停止位置側に旋回する場合
において速度検出手段で検出される旋回体の旋回速度が
上記目標減速速度よりも大きいときに圧力補償付流量制
御弁の設定流量を目標排出流量とする制御信号を出力
し、それ以外のときに上記設定流量を油圧モータの最大
排出流量以上とする制御信号を出力するように構成され
ているものである。

〔作用〕

上記の構成により、旋回体が減速開始点から目標停止
位置側に旋回するとき、設定流量制御手段からの信号に
より圧力補償付流量制御弁の設定流量が制御され、モー
タからの排出流量が制御されてモータが目標減速速度で
減速され、旋回体が目標停止位置に自動的に減速、停止
される。とくに、圧力補償付流量制御弁でモータからの
排出流量を制御して旋回の減速速度を制御するので、モ
ータの流入側および排出側のいずれの圧力にも関係な
く、正確に速度制御できる。したがって、圧力センサや
慣性モーメントの演算器を設ける必要がなく、制御回路
を簡素化でき、応答性を高め、誤差も少なく、制御精度
を高くできる。そして、吊荷の振れを残さずに、旋回体
を所定の目標停止位置に正確に停止させることができ
る。

なお、上記モータからタンクへの排出流量は上記圧力
補償付流量制御弁の設定流量と、旋回制御弁のメータア
ウト側の流量のうち小さい方の流量によって決まるの
で、旋回制御弁を旋回位置側に操作したままであって
も、上記旋回の自動停止制御が適正に行われ、かつ、そ
の自動停止制御中にオペレータが手動操作により旋回制
御弁を操作してその旋回制御弁によりモータすなわち旋
回体の減速速度を制御して緊急停止させることも可能で
あり、安全性が高められる。さらに、旋回制御弁が中立
ブレーキ方式であっても中立フリー方式であっても、旋
回の自動停止が適正に行われる。

また請求項２の構成によれば、通常の旋回作業時、お
よび自動停止の制御中でも上記のように緊急停止のため
にオペレータが手動操作した場合等、自動停止の制御を
行わないときに、圧力補償付流量制御弁の設定流量を最
大とすることにより、圧力補償付流量制御弁が通常の旋
回作業および緊急停止の各作業に支障をきたすことがな
く、各作業が円滑に行われる。

〔実施例〕

本発明が適用されるクレーンの一例を第３図に示す。
このクレーン100は、アウトリガ101を備えた走行体102
上に、旋回用油圧モータ６および旋回減速ユニット67を
介して鉛直方向の旋回中心103まわりに旋回可能な旋回
体104を備え、この旋回体104に伸縮自在のブーム107が
ブーム起伏シリンダ106を介してブームフットピン105を
中心に起伏自在に支持されている。ブーム107の先端部
（ブームポイントシーブ）からは巻上ロープ108が垂下
され、この巻上ロープ108で吊荷109の巻上げ、巻下げが
行われる。このクレーン100において、旋回制御を行う
ため次のような旋回制御装置が設けられている。

第１図は本発明の実施例を示す油圧回路図である。な
お、本発明は中立ブレーキ方式と、中立フリー方式のい
ずれにも有効に適用できる。この実施例では説明の便宜
上、中立ブレーキ方式と、中立フリー方式とに切換え可
能な回路に適用した場合を例にとって以下説明する。

第１図において、１は油圧ポンプ、２は選択弁、３は
旋回の方向切換弁、６は旋回用油圧モータ、７はタン
ク、８はコントローラを示す。選択弁２は電磁式切換弁
であって、コントローラ８からの信号により、ポンプ１
の吐出油路10にパラレルに接続されたチェック弁14,15,
16を有する第1,第2,第３の各分岐油路11,12,13と、それ
に対応する各中間油路21,22,23とを個々に連通させる位
置2a（中立ブレーキモード）と、すべて連通させる位置
2b（中立フリーモード）とに選択的に切換えられる。な
お、選択弁２は手動式でも油圧パイロット式でもよい。

旋回の方向切換弁３には、通常、操作レバー30によっ
て中立位置から各旋回位置3a,3bに切換えられる８ポー
ト３位置切換弁が用いられる。なお、3a′,3b′は過渡
位置を示す。方向切換弁３の第1,第2,第３の各ポート3
1,32,33には各中間油路21,22,23が接続され、第4,第５
の各ポート34,35にはモータ側油路41,42が接続され、第
6,第7,第８の各ポート36,37,38にはブリードオフ油路71
を介してタンク７へのリターン油路72が接続されてい
る。43,44はバイパス油路で、チェック弁45,46を具備し
ている。上記選択弁２と、方向切換弁３と、各チェック
弁14,15,16,45,46とによって旋回制御弁が構成される。
17はメインリリーフ弁、73は背圧弁を示す。

上記方向切換弁３とモータ６との間の油路、すなわち
油路41と61との間および油路42と62との間には、それぞ
れ方向切換弁３からモータ６への油の流入を許容するチ
ェック弁51,52と、モータ６から方向切換弁３側への排
出流量を制御する圧力補償付流量制御弁53,54とがパラ
レルに接続されている。圧力補償付流量制御弁53,54は
コントローラ８からの制御信号（電流ｉ）に応じてその
設定流量Q_Sが第５図に示すように制御されるものであ
る。

上記モータ６には旋回減速ユニット67を介して旋回体
104（第３図参照）が連結される。63,64はオーバーロー
ドリリーフ弁、65,66はアンチキャビテーションチェッ
ク弁を示す。

81はブーム長さ検出器、82はブーム角度検出器、83は
ブーム起伏シリンダ106の負荷圧力検出器、84はアウト
リガ101の張出し状態検出器、85は旋回体104の旋回角度
検出器を示し、これら各検出器81〜85には第３図のクレ
ーン100に装備されている過負荷防止装置の検出器がそ
のまま使用される。86は巻上ロープ108の長さ検出器、8
7は旋回モータ６の回転速度検出器を示す。

第１図において、選択弁２を図示の位置2a（中立ブレ
ーキモード）に保持した状態で、レバー30を矢印イ方向
に操作し、方向切換弁３を旋回位置3a側に切換えると、
方向切換弁３の過渡位置3a′において、ポンプ１の吐出
油のうち、方向切換弁３のスプールストロークに応じた
流量Q_Aがポート32,35を経て矢印ロ，ハ方向に流れ、モ
ータ６に流入され、その余剰油が方向切換弁３のポート
33からスプールの絞り（ノッチ）、ポート38を経てブリ
ードオフされ、矢印ニ，ホ方向に流れてタンク７に戻さ
れる。そして、上記流入流量Q_Aに応じた速度でモータ６
が正転され、旋回減速ユニット67を介して旋回体104が
たとえば時計方向に旋回される。このとき通常の旋回作
業時は圧力補償付流量制御弁53に対する制御電流ｉを最
大値にして同弁53を全開としてあるので、モータ６から
の排出油は矢印ヘ，ト方向に流れ、圧力補償付流量制御
弁53および方向切換弁３を経てタンク７に戻される。

この旋回加速時において、上記各検出器81〜87による
検出信号がコントローラ８に入力され、それらの検出信
号に基づき次のような制御が行われる。

第２図にコントローラ８による制御のブロック図を示
している。第２図において、作業半径算出手段91はブー
ム長さ検出器81、ブーム角度検出器82で検出されたブー
ム長さL_B（ｍ）およびブーム角度α（度）、ブームフッ
トピン105から旋回中心103までの距離R_A（ｍ）に基づ
き、吊荷104の作業半径R_W（ｍ）を算出する。

R_W＝L_B・cosα−R_A 吊上荷重算出手段92は上記作業半径R_Wと、ブーム長さ
L_Bと、シリンダ圧力検出器87で検出されたブーム起伏シ
リンダ106の負荷圧力すなわちヘッド側の圧力P_W1（kg f
/cm²）とロッド側の圧力P_W2（kg f/cm²）とに基づき、
当該作業時の吊上荷重Ｗ（kg f）を算出する。

定格荷重算出手段121は上記ブーム長さL_Bと、作業半
径R_Wと、アウトリガ状態検出器84で検出された各アウト
リガ101の張出し状態（張出し量）O_R（ｍ）と、定格荷
重メモリ120に記憶され定格荷重データとに基づき、こ
のクレーン100の現在の作業状態での定格荷重W₀（kg
f）を算出する。

負荷率算出手段122は上記定格荷重W₀に対する実際の
吊上荷重Ｗの負荷率W/W₀を算出する。作業停止用制御手
段123は上記負荷率W/W₀が90％以上になった時点で警報
器を作動させ、100％以上になると、旋回を除くクレー
ン作業の危険側への作動すなわちブーム106の伸長、倒
伏、吊荷109の巻上げ等を強制的に停止させる信号を各
アクチュエータに出力する。

一方、旋回体の目標停止位置設定手段93は、上記ブー
ム長さL_Bと、吊上荷重Ｗと、アウトリガ張出し状態O_Rと
に基づき、現在の作業条件下でクレーン100が転倒しな
いで安全に旋回移動できる旋回体104の限界旋回位置
（第４図における基準位置C₀から限界旋回位置C₃までの
旋回角度）θmax（rad）を算出し、これを目標停止位置
として設定する。

許容旋回角度算出手段94は上記限界旋回角度θmax
と、吊荷109の作業半径R_Wと、旋回角度検出器85により
検出された現在の旋回角度θとに基づき、許容旋回角度
すなわち旋回体104の現在位置C₁から限界旋回角度θmax
までの残りの旋回角度θ_Ｃ（rad）を算出する。

θ_Ｃ＝θmax−θ 旋回速度算出手段95は速度検出器87で検出されたモー
タ６の回転速度N_M（rpm）に基づき、次式により旋回体1
04の現在の旋回速度すなわち旋回角速度ω（rad/s）を
算出する。

i₀:旋回動力伝達系の総減速比なお、モータ６の回転速度N_Mは、次式で表される。

Q:モータへの流入流量（/min） q:モータの容量（cc/rev） η_M:モータの容量効率（圧力が低ければ、η_Ｍ≒1.0）したがって、旋回角速度ωは上記（６）式を（５）式
に代入して、次式で求めることができる。

ここで、旋回体104と吊荷109とがともに第６図の実線
および破線に示すようにω_０（rad/s）の角速度
で、吊荷109の振れがなく旋回している状態から、旋回
体104を同図実線に示すように等角加速度で減速すれ
ば、旋回体104が時間t₀（sec）後に停止し、吊荷109も
同図破線に示すように角加速度が変化した後、時間t₀
後にブームポイントの真下に位置して振れが残らずに停
止することが分っている。なお、このときの旋回体の実
線の角加速度、および角速度ω（＝ω_Ｃ）および時間
t₀間の旋回角θｒは次式によって求められる。

ただし、ｌ（ｍ）は巻上ロープ108の長さすなわちブ
ームポイントシーブの中心から吊荷の重心までの距離、
ｇ（m/s²）は重力加速度である。

そこで、減速時間算出手段96により上記ロープ長さ検
出器86で検出された巻上ロープ長さｌに基づき、上記
（11）式を用いて吊荷109の振れを残さずに旋回体104を
自動停止するために要する時間t₀を算出する。

減速角度算出手段97は旋回速度算出手段95で算出され
た旋回体104の現在の角速度ωを第６図に示す減速前の
角速度ω_０とし、その角速度ω_０と上記減速時間t₀とに
基づき、上記（11）式による時間で減速したときに、制
動を開始してから旋回体104が停止するまでに必要な旋
回角度すなわち減速角度｜θr|を（10）式を用いて算出
する。

余裕角度算出手段98は減速を開始するまでに旋回体10
4が現在の角速度ωで旋回できる角度すなわち余裕角度
Δθを算出する。

Δθ＝θ_Ｃ−｜θr| 目標角速度設定手段110は余裕角度Δθと、旋回速度
算出手段95で算出された現在の角速度ωとに基づき、余
裕角度Δθが０となったときの角速度ωを減速前の角速
度ω_０として、上記（８）式および（９）式による等角
加速度で減速するために必要な角速度ω_Ｃを算出し、こ
れを目標減速角速度ω_Ａとして設定する。なお、余裕角
度Δθが０よりも大のときは、この目標角速度設定手段
110から自動停止制御を不要とする信号を出力する。ま
た、余裕角度Δθが０以下のときは、警報手段116によ
り警報を発し、旋回の自動停止制御を開始することをオ
ペレータ等に知らせる。

目標排出流量算出手段112は上記目標角速度設定手段1
10から比較手段111を経て入力された角速度制御信号に
基づき、モータ６を減速、停止させるために必要なモー
タ排出側の目標排出流量Q₀を算出する。この目標排出流
量Q₀は、流量Q₀と角速度ωとの関係式Q₀＝f₁（ω）、お
よび角速度ωと時間ｔとの関係式ω＝f₂（ｔ）すなわち
上記（７）式、（９）式により求められる。

制御電流算出手段113はモータ排出側の圧力補償付流
量制御弁53または54の設定流量Q_Sを目標排出流量Q₀に制
御するのに必要な制御電流ｉを算出する。この制御電流
ｉは、電流ｉと流量Q₀との関係式ｉ＝f₃（Q₀）で求めら
れる。

こうして旋回体104の旋回中に、旋回体104が安全領域
にあって自動停止の必要がない場合、すなわち余裕角度
算出手段98により算出された余裕角度Δθが０よりも大
きい場合、制御電流算出手段113から出力される信号ｉ
が最大値（たとえば700mA）となり、モータ排出側の圧
力補償付流量制御弁53の設定流量Q_Sが最大値Qmax（第５
図参照）、つまり全開状態となる。したがって、モータ
６からの排出流量Q_Bは、圧力補償付流量制御弁53による
流量制御作用すなわち減速作用を受けず、モータ６すな
わち旋回体104は上記方向切換弁３のスプールストロー
クによって決まる流入流量Q_Aに対応する旋回速度で、か
つ、旋回体104等による負荷に対応する圧力（加速圧
力）でスムーズに旋回加速される。

次に、旋回体104を自動停止させる必要が生じた場
合、すなわち旋回体104が第４図の減速開始点C₂より目
標停止位置C₃側に旋回し、余裕角度Δθが０以下になる
と、制御電流算出手段113からモータ６の排出側の圧力
補償付流量制御弁53に、所定の減速パターンの制御信号
ｉが出力され、その信号ｉにより圧力補償付流量制御弁
53の設定流量Q_Sが第５図に示すように制御される。これ
に伴ってモータ排出側の流量Q_Bが設定流量Q_Sに対応する
流量すなわち目標排出流量Q₀に制御され、旋回体104の
角速度ωが第６図実線に示す目標減速角速度ω_Ｃとな
るように制御される。

さらにこの制御時に、偏差算出手段114により、目標
減速速度設定手段110に設定された目標減速角速度ω_Ａ
と、旋回角速度算出手段95で算出された現在の旋回角速
度ωとの偏差Δω（＝ω_Ａ−ω）が算出され、フィード
バック信号算出手段115により上記偏差ΔωにゲインＫ
を乗じてフィードバック信号が算出され、その信号が上
記比較手段111にフィードバックされ、上記制御信号
ｉ、設定流量すなわちモータ排出流量Q₀がフィードバッ
ク制御される。そして、旋回体104の角速度ωが上記目
標減速角速度ω_Ａとなるように正確に制御される。その
結果、吊荷109が振れを残さずに、旋回体104が目標停止
位置（第４図のC₃）に正確に自動停止される。

なお、上記の制御において、圧力補償付流量制御弁53
でモータ６の排出流量Q₀を制御するので、モータ６の流
入側の流量Q_Aならびに圧力（加速圧力）に関係なく、ま
た、クレーンや吊荷の慣性モーメントに影響されること
もなく、方向切換弁３を旋回位置3a側に切換えたままで
あっても、上記排出流量Q₀ならびに旋回体104の減速の
ための角速度ω（＝ω_Ｃ）が正確に制御される。

また、制動圧力（停止トルク）に関係なく、モータ６
の排出流量Q₀を制御して減速速度を制御するので、上記
（１）′式の停止トルクＴや旋回体104の慣性モーメン
トI_Cおよび吊荷109の慣性モーメントI_Wをいちいち演算
する必要はなく、モータ６の流入側の圧力および排出側
の圧力をいちいち検出する必要もなく、それだけセンサ
および演算器の設置数を少なくでき、コストダウンが図
れる。

次に、上記旋回の自動停止制御時において、レバー操
作により方向切換弁３を旋回位置3aから中立方向に戻す
と、その過渡位置3a′において、モータ６から矢印ヘ方
向に導かれた排出油が方向切換弁３を経てタンク７に排
出される際に、その流量が方向切換弁３のメータアウト
側でスプールの絞りにより絞られる。このときモータ６
の排出油の一部が通路41からバイパス通路43にも流入す
るが、この中立ブレーキモードでは選択弁２が図示の位
置2aにあるので、バイパス通路43に流入してきたモータ
６からの排出油はチェック弁14によってブロックされ
る。したがって、メータアウト側はポート34からポート
36に通じる１通路だけとなり、方向切換弁３を旋回位置
3aから過渡位置3a′に戻すに伴ってモータ６からの排出
油がメータアウト側の絞りで絞られながらタンク７に戻
される。

ここで、モータ６からタンク７への排出流量は、圧力
補償付流量制御弁53の設定流量Q₀により制御される流量
と、方向切換弁３により制御される流量のうち、少ない
方の流量で制御されるので、上記旋回自動停止の制御中
に、たとえばオペレータが危険に気付き、レバー30を中
立位置に戻して方向切換弁３のメータアウト側を絞れ
ば、モータ６からの排出流量Q₀が方向切換弁３のメータ
アウト側で制御され、第６図の矢印に示すように自動
停止のための目標減速角速度ω_Ａよりも小さい角速度ω
_Ｘでモータ６すなわち旋回体104が減速されることにな
り、いわゆる手動優先となって自動制御中でもオペレー
タが制御に介入でき、緊急停止が可能となる。

なお、この手動操作時には、旋回体104の角速度ω
（＝ω_Ｘ）が目標角速度ω_Ａよりも小さいため、上記比
較手段114で求められる偏差Δω（＝ω_Ａ−ω）が正と
なる。この場合、制御電流算出手段113から出力される
制御信号ｉは流量を大きくしようとして大きな値にな
り、圧力補償付流量制御弁53が流量制御機能を発揮しな
くなり、この弁53が手動操作の介入を干渉することが防
止される。

次に、第１図の選択弁24を右位置2b（中立フリーモー
ド）に切換えた状態で、方向切換弁３を旋回位置3a側に
切換えると、上記中立ブレーキモードでの旋回加速時と
ほぼ同様の作用によりモータ６が回転加速され、旋回体
104が旋回される。

ここで、旋回体104が安全領域にあれば、前述したよ
うに圧力補償付流量制御弁53の設定流量Q_Sが最大値に保
持され、減速作用を発揮することはない。

その後、方向切換弁３を旋回位置3aから中立方向に戻
すと、方向切換弁３の過渡位置3a′において、メータア
ウト側で、モータ６からの排出油がポート34からポート
36を経てタンク７に流出される際、スプールの絞りによ
って絞られるが、このとき上記排出油の一部が矢印チ方
向に流れ、バイパス油路43および選択弁２の左位置2bを
経てポート33に流入され、さらにポート37を経てタンク
７に流出される。したがって、方向切換弁３を旋回位置
3aから過渡位置3a′に戻してもトータル的にメータアウ
ト側が絞られることはない。また、圧力補償付流量制御
弁53の設定流量Q_Sも最大値に保持されているので、減速
作用は発揮されない。しかも、モータ６の流入側ではポ
ンプ１からポート33,37を経てタンク７にブリードオフ
された残りの吐出油と、上記バイパス油路43および選択
弁２の左位置2bを経てポート32に導かれたモータ６から
の排出油の一部とが合流してモータ６に流入される。こ
れによってモータ６は慣性により回転し続け、旋回体10
4のいわゆる中立流し運転が行われる。

また、方向切換弁３が上記過渡位置3a′から中立位置
に戻されると、方向切換弁３の各ポート31〜38が選択弁
２の左位置2aですべて連通されるため、ポンプ１の吐出
油が矢印ト方向に流れてタンク７にブリードオフされ、
モータ６の流入側に加速圧力が発生しなくなる。ただ
し、モータ６は引続いて慣性により回転し、モータ６か
らの排出油がバイパス油路43、選択弁２の左位置2b、方
向切換弁３の中立位置を経てモータ６の流入側に流入さ
れる。したがって、モータ６は直ちに停止することはな
く、慣性により回転し、旋回流し運転が行われ、その
後、旋回体104は風等の外力および油に対する配管抵抗
等によって徐々に減速、停止される。

上記旋回加速時および旋回流し運転時において、自動
停止の必要が生じた場合、前述した中立ブレーキモード
での旋回自動停止時と同様の作用により、モータ排出側
の圧力補償付流量制御弁53の設定流量Q_Sが制御され、こ
の制御弁53によってモータ６からの排出流量Q₀が制御さ
れ、モータ６が減速され、旋回体104が目標停止位置に
自動的に減速、停止される。

また、上記旋回体104の慣性による流し運転時および
自動停止制御時において、旋回体すなわちモータ６を速
く減速、停止させたいときは、レバー30を上記操作方向
イとは逆方向に操作つまり逆レバー操作して方向切換弁
３を位置3b′,3b側に切換えればよい。この場合も手動
優先となって自動制御中でもオペレータが制御に介入で
き、緊急停止が可能となる。

上記実施例では圧力補償付流量制御弁53,54をモータ
６と方向切換弁３との間に設けているが、この圧力補償
付流量制御弁53,54は方向切換弁の下流側に設けてもよ
く、その設置場所はとくに限定するのではない。

また、本発明の装置は油圧ショベルや高所作業車その
他の建設機械に適用でき、また、中立ブレーキ専用タイ
プでも、中立フリー専用タイプでも適用できるものであ
る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、旋回作業中に旋回自動停止の
必要が生じた場合、圧力補償付流量制御弁でモータの排
出流量を制御することによってモータすなわち旋回体を
自動的に減速、停止できる。とくに、モータからの排出
流量を制御して減速するので、モータの流入側および排
出側のいずれの圧力にも関係なく、正確に速度制御でき
る。また、圧力センサや慣性モーメントおよび停止トル
クの演算器等を設ける必要がなく、制御回路を簡素化で
き、制御の応答性を高め、誤差も少なく、制御精度を高
くできる。そして、吊荷の振れを残さずに、旋回体を所
定の目標停止位置に正確に停止させることができる。ま
た、自動停止の制御中に、オペレータが手動操作で介入
して旋回体を緊急停止させることも可能であり、安全性
の高いものが得られる。さらに、中立ブレーキ方式でも
中立フリー方式でも適用できる、等の作用効果がある。

また、請求項２の装置によれば、通常の旋回作業時、
および自動停止の制御中でも上記のように緊急停止のた
めにオペレータが手動操作した場合等、自動停止の制御
を行わないときに、圧力補償付流量制御弁の設定流量を
最大とすることができ、この圧力補償付流量制御弁が通
常の旋回作業および緊急停止の各作業に支障をきたすこ
とがなく、各作業を円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す油圧回路図、第２図
はコントローラの制御ブロック図、第３図は本発明が適
用されるクレーンの一例を示す側面図、第４図は旋回体
の旋回領域の説明図、第５図は圧力補償付流量制御弁の
制御特性図、第６図は旋回体を減速停止する場合の角速
度と減速時間との関係図である。１……油圧ポンプ、２……選択弁、３……方向切換弁
（旋回制御弁）、６……油圧モータ、７……タンク、８
……コントローラ、52,53……圧力補償付流量制御弁、8
1……ブーム長さ検出器、82……ブーム角度検出器、83
……起伏シリンダの負荷圧力検出器、84……アウトリガ
張出し状態検出器、85……旋回角度検出器、86……巻上
ロープ長さ検出器、87……モータ回転速度検出器、93…
…目標停止位置設定手段、94……許容旋回角度算出手
段、95……旋回速度算出手段、96……減速時間算出手
段、97……減速角度算出手段、98……余裕角度算出手
段、100……クレーン、104……旋回体、109……吊荷、1
10……目標角速度設定手段、111……比較手段、112……
目標排出流量算出手段、113……制御電流算出手段、114
……偏差算出手段、115……フィードバック制御信号算
出手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧ポンプと、旋回体と、旋回体を駆動す
る油圧モータと、上記油圧ポンプから油圧モータへの圧
油の供給排出を制御する旋回制御弁とを備えた旋回制御
装置において、油圧モータからの排出流量を制御する圧
力補償付流量制御弁と、旋回体の位置を検出する位置検
出手段と、旋回体の旋回速度を検出する速度検出手段
と、旋回体の目標停止位置を設定する停止位置設定手段
と、上記位置検出手段および速度検出手段で検出された
旋回体の位置および旋回速度と停止位置設定手段に設定
された目標停止位置とに基づいて旋回体を目標停止位置
に停止させるのに必要な減速開始点および目標減速速度
とその目標減速速度に対応する油圧モータからの目標排
出流量を演算する演算手段と、この演算手段による演算
値に基づき旋回体が減速開始点より目標停止位置側に旋
回するときに油圧モータからの排出流量が目標排出流量
となるように圧力補償付流量制御弁の設定流量を制御す
る設定流量制御手段とが設けられていることを特徴とす
るクレーン等の旋回制御装置。
【請求項２】上記設定流量制御手段は、旋回体が減速開
始点より目標停止位置側に旋回する場合において速度検
出手段で検出される旋回体の旋回速度が上記目標減速速
度よりも大きいときに圧力補償付流量制御弁の設定流量
を目標排出流量とする制御信号を出力し、それ以外のと
きに上記設定流量を油圧モータの最大排出流量以上とす
る制御信号を出力するように構成されていることを特徴
とする請求項１記載のクレーン等の旋回制御装置。