JP2744119B2 - 上部旋回体を有する作業車の旋回制御装置 - Google Patents
上部旋回体を有する作業車の旋回制御装置Info
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- JP2744119B2 JP2744119B2 JP17371590A JP17371590A JP2744119B2 JP 2744119 B2 JP2744119 B2 JP 2744119B2 JP 17371590 A JP17371590 A JP 17371590A JP 17371590 A JP17371590 A JP 17371590A JP 2744119 B2 JP2744119 B2 JP 2744119B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ラフテレンクレーン等の上部旋回体を有す
る作業車の旋回制御装置に関するものである。
る作業車の旋回制御装置に関するものである。
上部旋回体を有する作業車において、上部旋回体を所
定の旋回停止位置（目標停止位置）に自動停止させるた
めに、特開昭62−13620号公報に示されるように上部旋
回体が予め設定された目標停止位置より手前から旋回ブ
レーキを作動させ、このとき傾斜角度センサで上部旋回
体の傾斜角度を検出し、その傾斜角度に応じてブレーキ
信号の出力タイミングをずらす等の制御をして上部旋回
体を目標停止位置に停止させるようにしたものが知られ
ている。
定の旋回停止位置（目標停止位置）に自動停止させるた
めに、特開昭62−13620号公報に示されるように上部旋
回体が予め設定された目標停止位置より手前から旋回ブ
レーキを作動させ、このとき傾斜角度センサで上部旋回
体の傾斜角度を検出し、その傾斜角度に応じてブレーキ
信号の出力タイミングをずらす等の制御をして上部旋回
体を目標停止位置に停止させるようにしたものが知られ
ている。
上記従来技術では、傾斜角度センサにより上部旋回体
の傾斜角度を検出するために、左右方向の傾きを検出す
る傾斜角度センサが必要であり、しかも、上部旋回体に
傾斜角度センサを取付けているので、上部旋回体の旋回
に伴って傾斜角度センサの出力値が時々刻々変化し、そ
の出力値に応じて旋回ブレーキを制御するには、センサ
の応答を速くする必要があり、そのために高精度の傾斜
角度センサが必要であり、コストが高くつく。また、上
記センサの応答を速くし過ぎると、上部旋回体の減速制
御中における旋回角加速度の大きさやその変化の影響を
強く受け、雑音も拾うことになり、傾斜角度センサの出
力値が実際値と異なってしまう。このため旋回ブレーキ
の制御精度が悪くなり、上部旋回体が目標停止位置をオ
ーバーランしたり、それよりも手前で停止したりするお
それがある。
の傾斜角度を検出するために、左右方向の傾きを検出す
る傾斜角度センサが必要であり、しかも、上部旋回体に
傾斜角度センサを取付けているので、上部旋回体の旋回
に伴って傾斜角度センサの出力値が時々刻々変化し、そ
の出力値に応じて旋回ブレーキを制御するには、センサ
の応答を速くする必要があり、そのために高精度の傾斜
角度センサが必要であり、コストが高くつく。また、上
記センサの応答を速くし過ぎると、上部旋回体の減速制
御中における旋回角加速度の大きさやその変化の影響を
強く受け、雑音も拾うことになり、傾斜角度センサの出
力値が実際値と異なってしまう。このため旋回ブレーキ
の制御精度が悪くなり、上部旋回体が目標停止位置をオ
ーバーランしたり、それよりも手前で停止したりするお
それがある。
本発明は、このような問題を解消し、特殊な角度セン
サを設ける必要がなく、上部旋回体の傾斜に伴なう制動
の補正を的確に行えるようにし、上部旋回体が傾いた状
態でも上部旋回体を目標位置に正確に停止させることが
できる旋回制御装置を提供するものである。
サを設ける必要がなく、上部旋回体の傾斜に伴なう制動
の補正を的確に行えるようにし、上部旋回体が傾いた状
態でも上部旋回体を目標位置に正確に停止させることが
できる旋回制御装置を提供するものである。
本発明は、下部走行体上に旋回自在に設けられた上部
旋回体と、上部旋回体を旋回駆動する旋回油圧モータ
と、油圧ポンプから旋回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作業車において、上部
旋回体の旋回位置検出手段と、旋回速度検出手段と、慣
性モーメント算出手段と、旋回油圧モータの両側の圧力
を検出する一対の圧力検出手段と、上記旋回速度検出手
段と慣性モーメント算出手段と両圧力検出手段とからの
信号に基づき上部旋回体の傾斜状態を算出する傾斜状態
算出手段と、旋回油圧モータの吸込み側の圧力を可変制
御する加速圧力制御弁と、旋回油圧モータの排出側の圧
力を可変制御する減速圧力制御弁とを有し、上部旋回体
の制動時に、上記傾斜状態算出手段で算出された上部旋
回体の傾斜状態に応じて上記両圧力制御弁を作動させ旋
回油圧モータの排出側と吸込み側との差圧を制御する制
御手段を備えていることを特徴とするものである。
旋回体と、上部旋回体を旋回駆動する旋回油圧モータ
と、油圧ポンプから旋回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作業車において、上部
旋回体の旋回位置検出手段と、旋回速度検出手段と、慣
性モーメント算出手段と、旋回油圧モータの両側の圧力
を検出する一対の圧力検出手段と、上記旋回速度検出手
段と慣性モーメント算出手段と両圧力検出手段とからの
信号に基づき上部旋回体の傾斜状態を算出する傾斜状態
算出手段と、旋回油圧モータの吸込み側の圧力を可変制
御する加速圧力制御弁と、旋回油圧モータの排出側の圧
力を可変制御する減速圧力制御弁とを有し、上部旋回体
の制動時に、上記傾斜状態算出手段で算出された上部旋
回体の傾斜状態に応じて上記両圧力制御弁を作動させ旋
回油圧モータの排出側と吸込み側との差圧を制御する制
御手段を備えていることを特徴とするものである。
上記の構成により、特殊な高価な傾斜角度センサを用
いずに、圧力検出手段として安価な圧力センサを用いて
上部旋回体の傾斜状態を求め、その傾斜状態に応じて旋
回油圧モータの排出側と吸込み側との差圧が制御され、
モータが的確に減速される。したがって、上部旋回体が
傾いた状態でもその傾斜角度に応じた減速制御により上
部旋回体を目標停止位置に正確に停止させることができ
る。
いずに、圧力検出手段として安価な圧力センサを用いて
上部旋回体の傾斜状態を求め、その傾斜状態に応じて旋
回油圧モータの排出側と吸込み側との差圧が制御され、
モータが的確に減速される。したがって、上部旋回体が
傾いた状態でもその傾斜角度に応じた減速制御により上
部旋回体を目標停止位置に正確に停止させることができ
る。
〔実施例〕 本発明が適用されるクレーンの一例を第４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
上に鉛直方向の旋回中心103まわりに旋回可能な上部旋
回体104を備え、この旋回体104に伸縮自在のブーム107
がブームフットピン105を中心にブーム起伏シリンダ106
を介して起伏自在に支持され、ブーム107の先端部（ブ
ームポイントシーブ）から巻上ロープ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。このクレーンにおいて、旋回制御のために次のよう
な装置が設けられる。
このクレーン100は、アウトリガ101を備えた走行体102
上に鉛直方向の旋回中心103まわりに旋回可能な上部旋
回体104を備え、この旋回体104に伸縮自在のブーム107
がブームフットピン105を中心にブーム起伏シリンダ106
を介して起伏自在に支持され、ブーム107の先端部（ブ
ームポイントシーブ）から巻上ロープ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。このクレーンにおいて、旋回制御のために次のよう
な装置が設けられる。
第１図は本発明にかかる旋回制御装置の実施例を示す
油圧回路図である。この図において、１は油圧ポンプ、
２は旋回制御弁、３は旋回油圧モータを示し、そのモー
タ３が旋回減速ユニット37を介して第４図の上部旋回体
104に連結される。
油圧回路図である。この図において、１は油圧ポンプ、
２は旋回制御弁、３は旋回油圧モータを示し、そのモー
タ３が旋回減速ユニット37を介して第４図の上部旋回体
104に連結される。
12は加速圧力制御弁で、通常、親弁13と子弁14とから
なるバランスピストン形のアンロードリリーフ弁が用い
られ、その親弁13が油圧ポンプ１の吐出油路11に接続さ
れる。子弁14は電磁比例リリーフ弁で構成され、親弁13
の圧力制御部（ベント油路）に接続され、その受信部に
電気信号（電流ia）が入力されることにより、リリーフ
設定圧すなわち当該加速圧力制御弁12の設定圧Ppが最低
設定圧Pp0（0kg/cm2）から最高設定圧Pp1（210kg/cm2）
まで可変制御される。15はチェック弁、17は背圧弁を示
す。背圧弁17は設定圧がPc（5kg/cm2）で、タンク18へ
のリターン油路16に接続されている。
なるバランスピストン形のアンロードリリーフ弁が用い
られ、その親弁13が油圧ポンプ１の吐出油路11に接続さ
れる。子弁14は電磁比例リリーフ弁で構成され、親弁13
の圧力制御部（ベント油路）に接続され、その受信部に
電気信号（電流ia）が入力されることにより、リリーフ
設定圧すなわち当該加速圧力制御弁12の設定圧Ppが最低
設定圧Pp0（0kg/cm2）から最高設定圧Pp1（210kg/cm2）
まで可変制御される。15はチェック弁、17は背圧弁を示
す。背圧弁17は設定圧がPc（5kg/cm2）で、タンク18へ
のリターン油路16に接続されている。
旋回制御弁２とモータ３との間、すなわち油路21,22
と油路31,32との間には、それぞれモータ３側への流入
を許容しその逆流を遮断するチェック弁23,24と、モー
タ３の排出側の圧力（減速圧力）Pbを可変制御する減速
圧力制御弁25,26とがパラレルに接続されている。減速
圧力制御弁25,26は第２図に示すようにポペット式で、
そのポペット25a,26aのばね25b,26b側の油室に電磁比例
減圧弁27の二次側が接続され、その電磁比例減圧弁27の
一次側に操作用油圧源28が接続されている。電磁比例減
圧弁27はその受信部に入力される電気信号（電流ib）に
応じた二次圧を出力するもので、その二次圧を外部パイ
ロット圧として上記減速圧力制御弁25,26の設定圧PBが
最低設定圧PB0（4kg/cm2）から最高設定圧PB1（190kg/c
m2）まで無段階に可変制御される。
と油路31,32との間には、それぞれモータ３側への流入
を許容しその逆流を遮断するチェック弁23,24と、モー
タ３の排出側の圧力（減速圧力）Pbを可変制御する減速
圧力制御弁25,26とがパラレルに接続されている。減速
圧力制御弁25,26は第２図に示すようにポペット式で、
そのポペット25a,26aのばね25b,26b側の油室に電磁比例
減圧弁27の二次側が接続され、その電磁比例減圧弁27の
一次側に操作用油圧源28が接続されている。電磁比例減
圧弁27はその受信部に入力される電気信号（電流ib）に
応じた二次圧を出力するもので、その二次圧を外部パイ
ロット圧として上記減速圧力制御弁25,26の設定圧PBが
最低設定圧PB0（4kg/cm2）から最高設定圧PB1（190kg/c
m2）まで無段階に可変制御される。
上記モータ３の両側油路31,32とリターン油路16との
間にはそれぞれ設定圧PR（200kg/cm2）のオーバーロー
ドリリーフ弁33,34およびアンチキャビテーションチェ
ック弁35,36が接続されている。なお、上記各弁の設定
圧は上記数値に限定されるものではなく、作業車の機
種、作業内容等に応じて適宜設定し得るものである。
間にはそれぞれ設定圧PR（200kg/cm2）のオーバーロー
ドリリーフ弁33,34およびアンチキャビテーションチェ
ック弁35,36が接続されている。なお、上記各弁の設定
圧は上記数値に限定されるものではなく、作業車の機
種、作業内容等に応じて適宜設定し得るものである。
41,42はモータ３の両側の圧力Pa,Pbを検出する圧力セ
ンサ、43はモータ３の回転速度NMを検出する速度セン
サ、44はブーム起伏シリンダ106の負荷圧力を検出する
圧力センサ、45はブーム長さLBを検出するセンサ、46は
ブーム角度αを検出する角度センサ、47は巻上ロープ長
さｌ（ただし、トップシーブ中心から吊荷109の重心ま
での距離）を検出するセンサ、48は上部旋回体104の基
準位置からの旋回角度θを検出する角度センサ、49はア
ウトリガ101の張出し状態（張出し長さ）ORを検出する
センサを示し、５はコントローラを示す。なお、上記各
センサ44,45,46,48,49にはこの種のクレーンに装備され
ている過負荷防止装置の各センサおよび信号をそのまま
利用できる。
ンサ、43はモータ３の回転速度NMを検出する速度セン
サ、44はブーム起伏シリンダ106の負荷圧力を検出する
圧力センサ、45はブーム長さLBを検出するセンサ、46は
ブーム角度αを検出する角度センサ、47は巻上ロープ長
さｌ（ただし、トップシーブ中心から吊荷109の重心ま
での距離）を検出するセンサ、48は上部旋回体104の基
準位置からの旋回角度θを検出する角度センサ、49はア
ウトリガ101の張出し状態（張出し長さ）ORを検出する
センサを示し、５はコントローラを示す。なお、上記各
センサ44,45,46,48,49にはこの種のクレーンに装備され
ている過負荷防止装置の各センサおよび信号をそのまま
利用できる。
次に、上記装置の作用について説明する。
第１図において、レバー20を操作し、旋回制御弁２を
旋回位置2a側に切換えると、ポンプ１の吐出油が実線矢
印方向に流れてモータ３に流入され、モータ３が正転さ
れるとともに、旋回減速ユニット37を介して上部旋回体
104が所定方向に旋回加速される。このときモータ３か
らの排出油は破線矢印方向に流れ、タンク18に戻され
る。
旋回位置2a側に切換えると、ポンプ１の吐出油が実線矢
印方向に流れてモータ３に流入され、モータ３が正転さ
れるとともに、旋回減速ユニット37を介して上部旋回体
104が所定方向に旋回加速される。このときモータ３か
らの排出油は破線矢印方向に流れ、タンク18に戻され
る。
この旋回作業中、各センサ41〜49によりモータ３の吸
込み側の圧力Paおよび排出側の圧力Pb、モータ３の回転
速度NM、ブーム107の長さLBおよび起伏角度α、ブーム
起伏シリンダ106の負荷圧力PW、巻上ロープ108の長さ
ｌ、上部旋回体104の基準位置からの旋回角度θ、アウ
トリガ101の張出し状態ORがそれぞれ検出され、これら
各センサによる検出値がコントローラ５の入力部51（第
５図参照）に入力される。
込み側の圧力Paおよび排出側の圧力Pb、モータ３の回転
速度NM、ブーム107の長さLBおよび起伏角度α、ブーム
起伏シリンダ106の負荷圧力PW、巻上ロープ108の長さ
ｌ、上部旋回体104の基準位置からの旋回角度θ、アウ
トリガ101の張出し状態ORがそれぞれ検出され、これら
各センサによる検出値がコントローラ５の入力部51（第
５図参照）に入力される。
第５図はコントローラ５による制御のブロック図、第
６図はそのフローチャートを示し、このコントローラ５
により次のような制御が行われる。まず、旋回角速度算
出手段52によりモータ３の回転速度NMに基き、上部旋回
体104の旋回角速度ωＣが算出される（第６図のステッ
プS1）。
６図はそのフローチャートを示し、このコントローラ５
により次のような制御が行われる。まず、旋回角速度算
出手段52によりモータ３の回転速度NMに基き、上部旋回
体104の旋回角速度ωＣが算出される（第６図のステッ
プS1）。
ωＣ＝f1（NM） …（１） また、慣性モーメント算出手段53により上記各検出値
に基づいて現在の作業状態における作業半径RW、吊上荷
重Ｗ、上部旋回体104の慣性モーメントICが検出、測定
もしくは算出される（同S2）。そして、旋回トルク算出
器61により上記旋回角速度ωＣと上記慣性モーメントIC
に基づき、現在の旋回トルクTaが算出される（同S3）。
に基づいて現在の作業状態における作業半径RW、吊上荷
重Ｗ、上部旋回体104の慣性モーメントICが検出、測定
もしくは算出される（同S2）。そして、旋回トルク算出
器61により上記旋回角速度ωＣと上記慣性モーメントIC
に基づき、現在の旋回トルクTaが算出される（同S3）。
なお、上記（２）式において、必要に応じて吊荷109
の旋回角速度および慣性モーメントを考慮して算出され
る。
の旋回角速度および慣性モーメントを考慮して算出され
る。
一方、目標停止位置設定手段54によりブーム長さLB、
アウトリガ101の張出し状態および吊上荷重Ｗ等に応じ
て上部旋回体104を停止すべき目標停止位置（角度）θm
axが算出される（同S4）。
アウトリガ101の張出し状態および吊上荷重Ｗ等に応じ
て上部旋回体104を停止すべき目標停止位置（角度）θm
axが算出される（同S4）。
ここで、上部旋回体104と吊荷109とが共に第３図の実
線および破線で示すようにω０の角速度で、吊荷10
9の振れがなく旋回している状態から、上部旋回体104を
同図実線に示すように等角加速度で減速すれば、上部
旋回体104が時間t0後に停止し、吊荷109も同図破線の
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。このときの制動時間t0は次式で求められる。た
だし、ｌはブームポイントシーブの中心から吊荷109の
重心までの距離、ｇは重力加速度である。
線および破線で示すようにω０の角速度で、吊荷10
9の振れがなく旋回している状態から、上部旋回体104を
同図実線に示すように等角加速度で減速すれば、上部
旋回体104が時間t0後に停止し、吊荷109も同図破線の
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。このときの制動時間t0は次式で求められる。た
だし、ｌはブームポイントシーブの中心から吊荷109の
重心までの距離、ｇは重力加速度である。
そこで、要制動開始点算出手段55により、上記モータ
13の回転速度NMに基づいて算出された現在の上部旋回体
104の旋回角速度ωＣと、上記制動時間t0とに基づき、
制動に要する旋回角度｜θR|が算出されるとともに、上
部旋回体104を上記目標停止位置θmaxに停止させるため
の要制御開始点（角度）θ０が算出される（同S5）。
13の回転速度NMに基づいて算出された現在の上部旋回体
104の旋回角速度ωＣと、上記制動時間t0とに基づき、
制動に要する旋回角度｜θR|が算出されるとともに、上
部旋回体104を上記目標停止位置θmaxに停止させるため
の要制御開始点（角度）θ０が算出される（同S5）。
θ０＝θmax−｜θR| …（４） その後、旋回角度センサ48で検出された上部旋回体10
4の旋回角度θと制動開始点θ０とが比較手段56で比較
される（同S6）。
4の旋回角度θと制動開始点θ０とが比較手段56で比較
される（同S6）。
そして、通常の旋回作業時で、上部旋回体104が要制
動開始点θ０まで旋回していないときは、θ＜θ０で
（同S6でYES）、旋回の制動（減速、停止）の自動制御
をする必要がなく、減速パターン設定手段57を経て加速
圧力制御弁12に制御信号ia1が出力され、この弁12の設
定圧Ppが最高設定圧Pp1に保持され（同S7）、電磁比例
減圧弁27に制動信号ib0が出力され、減速圧力制御弁26
（25）の設定圧PBが最低設定圧PB0に保持される（同
S8）。
動開始点θ０まで旋回していないときは、θ＜θ０で
（同S6でYES）、旋回の制動（減速、停止）の自動制御
をする必要がなく、減速パターン設定手段57を経て加速
圧力制御弁12に制御信号ia1が出力され、この弁12の設
定圧Ppが最高設定圧Pp1に保持され（同S7）、電磁比例
減圧弁27に制動信号ib0が出力され、減速圧力制御弁26
（25）の設定圧PBが最低設定圧PB0に保持される（同
S8）。
これにより第１図において、モータ３の吸込み側で、
ポンプ１の吐出油のうち、旋回制御弁２のスプールスト
ロークに応じた流量がモータ３に流入され、その残りの
流量が鎖線矢印方向に流れてタンク18にブリードオフさ
れ、方向切換弁２のスプールストロークに応じた流入流
量で、上記加速圧力制御弁12の最高設定圧Pp1以下およ
びオーバーロードリリーフ弁33の設定圧PR以下で、旋回
体104等の負荷に対応する圧力（加速圧力）Paによりモ
ータ３が旋回加速される。
ポンプ１の吐出油のうち、旋回制御弁２のスプールスト
ロークに応じた流量がモータ３に流入され、その残りの
流量が鎖線矢印方向に流れてタンク18にブリードオフさ
れ、方向切換弁２のスプールストロークに応じた流入流
量で、上記加速圧力制御弁12の最高設定圧Pp1以下およ
びオーバーロードリリーフ弁33の設定圧PR以下で、旋回
体104等の負荷に対応する圧力（加速圧力）Paによりモ
ータ３が旋回加速される。
このとき、モータ３の排出側において、減速圧力制御
弁26の最低設定圧PB0に対応する背圧が作用するが、こ
の最低設定圧PB0を十分低くし、それより下流の背圧弁1
7の設定圧PCよりも低くすることにより減速圧力制御弁2
6の前後の圧力差は０となり、モータ６からの排出油は
減速圧力制御弁26に干渉されずにタンク18に戻され、通
常の旋回制御と同様に使用できる。
弁26の最低設定圧PB0に対応する背圧が作用するが、こ
の最低設定圧PB0を十分低くし、それより下流の背圧弁1
7の設定圧PCよりも低くすることにより減速圧力制御弁2
6の前後の圧力差は０となり、モータ６からの排出油は
減速圧力制御弁26に干渉されずにタンク18に戻され、通
常の旋回制御と同様に使用できる。
次に、上部旋回体104が要制動開始角度θ０まで旋回
すると、すなわちθ≧θ０になると（同S6でNO）、減速
パターン設定手段57により上部旋回体104が制動開始角
度θ０まで旋回した時点での旋回角速度ωＣ（＝ω０）
に基づき、第３図の実線に示す旋回制動のための減速
パターンが設定され（同S10）、この減速パターンに基
づき、加速圧力制御弁12に制御信号iaの最低値ia0が出
力されるとともに、電磁比例減圧弁27に減速用の制御信
号ibが出力され（同S11）、加速圧力制御弁12の設定圧P
pが最低設定値Pp0に保持され、減速圧力制御弁26（25）
の設定圧PBが次第に高くなるように制御される。これに
よりモータ排出側の圧力Pbと吸込み側の圧力Paとの差圧
ΔＰが制御され、モータ３が減速され、上部旋回体104
の上記減速パターンに沿った減速制御が開始される。
すると、すなわちθ≧θ０になると（同S6でNO）、減速
パターン設定手段57により上部旋回体104が制動開始角
度θ０まで旋回した時点での旋回角速度ωＣ（＝ω０）
に基づき、第３図の実線に示す旋回制動のための減速
パターンが設定され（同S10）、この減速パターンに基
づき、加速圧力制御弁12に制御信号iaの最低値ia0が出
力されるとともに、電磁比例減圧弁27に減速用の制御信
号ibが出力され（同S11）、加速圧力制御弁12の設定圧P
pが最低設定値Pp0に保持され、減速圧力制御弁26（25）
の設定圧PBが次第に高くなるように制御される。これに
よりモータ排出側の圧力Pbと吸込み側の圧力Paとの差圧
ΔＰが制御され、モータ３が減速され、上部旋回体104
の上記減速パターンに沿った減速制御が開始される。
一方、上記減速制御が開始されると、その制御開始時
から１回のサンプリング時間をΔｔとし、そのサンプリ
ング数ｉがＮ個、たとえば10サンプリングタイムになる
までの一定期間、旋回角速度ωＣの変化と、モータ３の
両側の圧力Pa,Pbの変化との関係が追跡される（同S12〜
S19）。この間に各サンプリングタイムΔｔにおける旋
回角速度ωＣの変化ωC1…ωCNが逐次測定され、その速
度変化に基づき第１のトルク算出手段61により旋回トル
クTa1…TaNが算出される（同S15）。ただし、Δｔ間で
はトルクを一定とする。
から１回のサンプリング時間をΔｔとし、そのサンプリ
ング数ｉがＮ個、たとえば10サンプリングタイムになる
までの一定期間、旋回角速度ωＣの変化と、モータ３の
両側の圧力Pa,Pbの変化との関係が追跡される（同S12〜
S19）。この間に各サンプリングタイムΔｔにおける旋
回角速度ωＣの変化ωC1…ωCNが逐次測定され、その速
度変化に基づき第１のトルク算出手段61により旋回トル
クTa1…TaNが算出される（同S15）。ただし、Δｔ間で
はトルクを一定とする。
また、旋回トルクは、モータ３の排出側の圧力Pbと吸
込み側の圧力Paとの差圧ΔＰに基づき、次式により求め
ることもできる。このときの旋回トルクをTpとすると、 ただし、ｑはモータ３の容量、i0は旋回減速ユニット
37の減速比である。
込み側の圧力Paとの差圧ΔＰに基づき、次式により求め
ることもできる。このときの旋回トルクをTpとすると、 ただし、ｑはモータ３の容量、i0は旋回減速ユニット
37の減速比である。
そこで、差圧算出手段60によりモータ３の排出側の圧
力Pbと、吸込み側の圧力Paとの差圧ΔＰが算出され、こ
の差圧ΔＰに基づき、第２のトルク算出手段62により各
サンプリングタイムΔｔ毎に、旋回トルクTp1…TpNが算
出される（同S16）。
力Pbと、吸込み側の圧力Paとの差圧ΔＰが算出され、こ
の差圧ΔＰに基づき、第２のトルク算出手段62により各
サンプリングタイムΔｔ毎に、旋回トルクTp1…TpNが算
出される（同S16）。
ここで、上部旋回体104が水平面上で旋回していると
きは、速度変化から上記（５）式で求められた旋回トル
クTa1…TaNと、モータ差圧ΔP1…ΔPNから上記（７）式
で求められた旋回トルクTp1…TpNとが一致するが、上部
旋回体104が水平面に対して傾いている場合、その傾斜
の影響で、上部旋回体104が下り側への旋回中はモータ
３が第３図の鎖線方向に加速され、上り側への旋回中
はモータ３が同図鎖線方向に減速される傾向にある。
このため上記のように算出された旋回トルクTp1…Tp
Nと、Ta1…TaNとの間に傾斜の影響による誤差が生じ
る。そこで、第３のトルク算出手段63により各サンプリ
ングタイムΔｔ毎に、上記トルクの差が算出され、上部
旋回体104の傾斜によって発生するトルクＴβ１…Ｔ
βＮが求められる（同S17）。
きは、速度変化から上記（５）式で求められた旋回トル
クTa1…TaNと、モータ差圧ΔP1…ΔPNから上記（７）式
で求められた旋回トルクTp1…TpNとが一致するが、上部
旋回体104が水平面に対して傾いている場合、その傾斜
の影響で、上部旋回体104が下り側への旋回中はモータ
３が第３図の鎖線方向に加速され、上り側への旋回中
はモータ３が同図鎖線方向に減速される傾向にある。
このため上記のように算出された旋回トルクTp1…Tp
Nと、Ta1…TaNとの間に傾斜の影響による誤差が生じ
る。そこで、第３のトルク算出手段63により各サンプリ
ングタイムΔｔ毎に、上記トルクの差が算出され、上部
旋回体104の傾斜によって発生するトルクＴβ１…Ｔ
βＮが求められる（同S17）。
なお、上記旋回トルクＴβ１…ＴβＮは、上部旋回体
104が下り側に旋回するときに正、上り側に旋回すると
きに負となる。上記（８）式により、上部旋回体104の
傾斜に起因する時々刻々のトルク変化が求められ、この
トルク変化に基づき、上部旋回体104の水平面に対する
傾斜の度合が推測される。そして、上記サンプリング数
ｉがＮ個（たとえば10サンプリングタイム）になると
（同S13でYES）、上記トルク変化Ｔβ１…ＴβＮが第４
のトルク算出手段64により平均化され、傾斜によって発
生する旋回トルクの平均値Ｔβが求められる（同
S20）。
104が下り側に旋回するときに正、上り側に旋回すると
きに負となる。上記（８）式により、上部旋回体104の
傾斜に起因する時々刻々のトルク変化が求められ、この
トルク変化に基づき、上部旋回体104の水平面に対する
傾斜の度合が推測される。そして、上記サンプリング数
ｉがＮ個（たとえば10サンプリングタイム）になると
（同S13でYES）、上記トルク変化Ｔβ１…ＴβＮが第４
のトルク算出手段64により平均化され、傾斜によって発
生する旋回トルクの平均値Ｔβが求められる（同
S20）。
Ｔβ＝ΣＴβＮ/N …（９） 次に、傾斜によって発生する旋回トルクの平均値Ｔβ
を偏差とし、圧力換算手段65により上記旋回トルクＴβ
から減速補正圧力Ｐβが換算され（同S21）、 Ｐβ＝f3（Ｔβ） …（10） その減速補正圧力Ｐβに基づき、補正信号算出手段66
により補正信号ｉβが算出され（同S22） ｉβ＝f4（Ｐβ） …（11） その補正信号ｉβにより減速圧力制御弁26の設定圧Pb
が上記最低値PB0から最高値PB1の範囲で補正（フィード
バック制御）され、モータ３の排出側の圧力Pbが補正さ
れる。その結果、上記旋回減速制御中に、上部旋回体10
4が傾斜の影響で第３図の鎖線のように減速の程度が
弱くなり必要以上に旋回しようとしても、あるいは鎖線
のように必要以上に減速しようとしても、直ちに実線
のように所定の減速パターンに沿うように補正され
る。
を偏差とし、圧力換算手段65により上記旋回トルクＴβ
から減速補正圧力Ｐβが換算され（同S21）、 Ｐβ＝f3（Ｔβ） …（10） その減速補正圧力Ｐβに基づき、補正信号算出手段66
により補正信号ｉβが算出され（同S22） ｉβ＝f4（Ｐβ） …（11） その補正信号ｉβにより減速圧力制御弁26の設定圧Pb
が上記最低値PB0から最高値PB1の範囲で補正（フィード
バック制御）され、モータ３の排出側の圧力Pbが補正さ
れる。その結果、上記旋回減速制御中に、上部旋回体10
4が傾斜の影響で第３図の鎖線のように減速の程度が
弱くなり必要以上に旋回しようとしても、あるいは鎖線
のように必要以上に減速しようとしても、直ちに実線
のように所定の減速パターンに沿うように補正され
る。
このように、減速制御の開始と同時に、旋回角速度ω
Ｃの変化と、モータ３の両側の差圧ΔＰの変化とを一定
期間サンプリングし、それらの変化に基づいて算出され
たトルクTa1…TaNと、Tp1…TpNとの差Ｔβ１…ＴβＮお
よびその平均値Ｔβを求めることにより、上部旋回体10
4の傾斜状態を算出し、その平均値Ｔβに基づいて上記
減速制御の補正を行うことによって、上部旋回体104が
その傾斜状態に対応した速度で適正に減速され、上部旋
回体104が減速開始時から時間t0後に、吊荷109の振れを
残さずに目標停止位置θmaxに正確に停止される。この
場合、上記旋回トルクの平均値Ｔβによって上部旋回体
104の傾斜状態を判断するので、従来のように高精度で
高価な傾斜角度センサを設ける必要はない。なお、傾斜
角度センサの代りに圧力センサ41,42が用いられるが、
この圧力センサ41,42は、この種の旋回制御で圧力を用
いたフィードバック制御を行うために必然的に設けられ
るものであり、それを流用することによって、傾斜補正
のために新たに圧力センサを設ける必要がなく、コスト
的に非常に有利である。
Ｃの変化と、モータ３の両側の差圧ΔＰの変化とを一定
期間サンプリングし、それらの変化に基づいて算出され
たトルクTa1…TaNと、Tp1…TpNとの差Ｔβ１…ＴβＮお
よびその平均値Ｔβを求めることにより、上部旋回体10
4の傾斜状態を算出し、その平均値Ｔβに基づいて上記
減速制御の補正を行うことによって、上部旋回体104が
その傾斜状態に対応した速度で適正に減速され、上部旋
回体104が減速開始時から時間t0後に、吊荷109の振れを
残さずに目標停止位置θmaxに正確に停止される。この
場合、上記旋回トルクの平均値Ｔβによって上部旋回体
104の傾斜状態を判断するので、従来のように高精度で
高価な傾斜角度センサを設ける必要はない。なお、傾斜
角度センサの代りに圧力センサ41,42が用いられるが、
この圧力センサ41,42は、この種の旋回制御で圧力を用
いたフィードバック制御を行うために必然的に設けられ
るものであり、それを流用することによって、傾斜補正
のために新たに圧力センサを設ける必要がなく、コスト
的に非常に有利である。
上記の減速制御において、通常は加速圧力制御弁12を
最低設定圧Pp0に保持した状態で、減速圧力制御弁26の
設定圧PBを次第に高くするように可変制御してモータ３
の両側の差圧ΔＰを制御するが、減速圧力制御弁26の設
定圧PBを可変制御すると同時に、加速圧力制御弁12の設
定圧Ppを可変制御するようにしてもよい。こうすれば、
差圧ΔＰを効率よく制御でき、かつ、微妙な制動制御も
可能となり、上部旋回体104をより正確に目標停止位置
θmaxに停止させることができる。
最低設定圧Pp0に保持した状態で、減速圧力制御弁26の
設定圧PBを次第に高くするように可変制御してモータ３
の両側の差圧ΔＰを制御するが、減速圧力制御弁26の設
定圧PBを可変制御すると同時に、加速圧力制御弁12の設
定圧Ppを可変制御するようにしてもよい。こうすれば、
差圧ΔＰを効率よく制御でき、かつ、微妙な制動制御も
可能となり、上部旋回体104をより正確に目標停止位置
θmaxに停止させることができる。
なお、上記減速制御時において、オペレータが危険に
気付き、レバー20を直ちに中立位置に戻す等により、旋
回制御弁２のメータアウト側の油路22の圧力を、コント
ローラ５からの信号ibに基づいて制御されている減速圧
力制御弁26の設定圧PBよりも高くなるように操作すれ
ば、その高い方の圧力つまりメータアウト制御圧力によ
ってモータ３が制動されることになり、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、緊急停止が可能である。
気付き、レバー20を直ちに中立位置に戻す等により、旋
回制御弁２のメータアウト側の油路22の圧力を、コント
ローラ５からの信号ibに基づいて制御されている減速圧
力制御弁26の設定圧PBよりも高くなるように操作すれ
ば、その高い方の圧力つまりメータアウト制御圧力によ
ってモータ３が制動されることになり、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、緊急停止が可能である。
ところで本発明は、旋回制御弁２が上記実施例のよう
に中立ブロックタイプのものに限らず、中立位置でモー
タ３の両側回路を互いに連通させる中立フリータイプの
ものにも適用できるものである。また、本発明は、油圧
クレーンに限らず、高所作業車、油圧ショベルその他、
上部旋回体を有する作業車にも適用できるものである。
に中立ブロックタイプのものに限らず、中立位置でモー
タ３の両側回路を互いに連通させる中立フリータイプの
ものにも適用できるものである。また、本発明は、油圧
クレーンに限らず、高所作業車、油圧ショベルその他、
上部旋回体を有する作業車にも適用できるものである。
以上のように本発明は、旋回の減速制御時に、旋回速
度検出手段と慣性モーメント算出手段と両圧力検出手段
とからの信号に基づき上部旋回体の傾斜状態を算出し、
その傾斜状態に応じてモータの差圧を制御して減速制御
することにより、上部旋回体が傾いた状態であっても、
上部旋回体を目標停止位置に正確に停止させることがで
きる。しかも、従来のような高精度で高価な傾斜角度セ
ンサを用いる必要がなく、既存の圧力センサ等を用いて
容易に実施でき、コストダウンを図ることができる。
度検出手段と慣性モーメント算出手段と両圧力検出手段
とからの信号に基づき上部旋回体の傾斜状態を算出し、
その傾斜状態に応じてモータの差圧を制御して減速制御
することにより、上部旋回体が傾いた状態であっても、
上部旋回体を目標停止位置に正確に停止させることがで
きる。しかも、従来のような高精度で高価な傾斜角度セ
ンサを用いる必要がなく、既存の圧力センサ等を用いて
容易に実施でき、コストダウンを図ることができる。
第１図は本発明の実施例を示す油圧回路図、第２図は減
速圧力制御弁の一例を示す説明図、第３図は旋回の角速
度と停止時間との関係を示す図、第４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５図はコントロ
ーラによる制御系のブロック図、第６図はその制御のフ
ローチャートである。 １……油圧ポンプ、２……旋回制御弁、３……旋回油圧
モータ、５……コントローラ、12……加速圧力制御弁、
25,26……減速圧力制御弁、27……電磁比例減圧弁、41,
42……圧力センサ、43……モータの回転速度センサ、52
……旋回角速度算出手段、53……慣性モーメント算出手
段、54……目標停止位置設定手段、56……比較手段、57
……減速パターン設定手段、58,59……制御信号算出手
段、61〜64……第１〜第４のトルク算出手段（傾斜状態
算出手段）、66……補正信号算出手段、102……下部走
行体、104……上部旋回体。
速圧力制御弁の一例を示す説明図、第３図は旋回の角速
度と停止時間との関係を示す図、第４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５図はコントロ
ーラによる制御系のブロック図、第６図はその制御のフ
ローチャートである。 １……油圧ポンプ、２……旋回制御弁、３……旋回油圧
モータ、５……コントローラ、12……加速圧力制御弁、
25,26……減速圧力制御弁、27……電磁比例減圧弁、41,
42……圧力センサ、43……モータの回転速度センサ、52
……旋回角速度算出手段、53……慣性モーメント算出手
段、54……目標停止位置設定手段、56……比較手段、57
……減速パターン設定手段、58,59……制御信号算出手
段、61〜64……第１〜第４のトルク算出手段（傾斜状態
算出手段）、66……補正信号算出手段、102……下部走
行体、104……上部旋回体。
Claims (1)
- 【請求項１】下部走行体上に旋回自在に設けられた上部
旋回体と、上部旋回体を旋回駆動する旋回油圧モータ
と、油圧ポンプから旋回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作業車において、上部
旋回体の旋回位置検出手段と、旋回速度検出手段と、慣
性モーメント算出手段と、旋回油圧モータの両側の圧力
を検出する一対の圧力検出手段と、上記旋回速度検出手
段と慣性モーメント算出手段と両圧力検出手段とからの
信号に基づき上部旋回体の傾斜状態を算出する傾斜状態
算出手段と、旋回油圧モータの吸込み側の圧力を可変制
御する加速圧力制御弁と、旋回油圧モータの排出側の圧
力を可変制御する減速圧力制御弁とを有し、上部旋回体
の制動時に、上記傾斜状態算出手段で算出された上部旋
回体の傾斜状態に応じて上記両圧力制御弁を作動させ旋
回油圧モータの排出側と吸込み側との差圧を制御する制
御手段を備えていることを特徴とする上部旋回体を有す
る作業車の旋回制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17371590A JP2744119B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 上部旋回体を有する作業車の旋回制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17371590A JP2744119B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 上部旋回体を有する作業車の旋回制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0464597A JPH0464597A (ja) | 1992-02-28 |
| JP2744119B2 true JP2744119B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=15965794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17371590A Expired - Fee Related JP2744119B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 上部旋回体を有する作業車の旋回制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2744119B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3501902B2 (ja) * | 1996-06-28 | 2004-03-02 | コベルコ建機株式会社 | 建設機械の制御回路 |
| US6360538B1 (en) * | 1999-07-27 | 2002-03-26 | Caterpillar Inc. | Method and an apparatus for an electro-hydraulic system on a work machine |
| JP4839390B2 (ja) * | 2009-04-17 | 2011-12-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 旋回式作業機械の旋回停止制御装置および方法 |
| CN102515043B (zh) * | 2011-12-30 | 2013-12-25 | 中联重科股份有限公司 | 臂架防后倾装置及其控制方法、履带式起重机 |
| CN102862922B (zh) * | 2012-09-25 | 2014-09-24 | 中联重科股份有限公司 | 一种起重机及其防后倾控制方法、防后倾控制系统 |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP17371590A patent/JP2744119B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0464597A (ja) | 1992-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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