JP2994076B2

JP2994076B2 - 油圧モータの制御装置

Info

Publication number: JP2994076B2
Application number: JP3119253A
Authority: JP
Inventors: 正毅黒木; 建生上原
Original assignee: 三輪精機株式会社
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH04321804A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧モータの制御装置
に関し、例えば、油圧式トラッククレーン、油圧式ショ
ベル等の油圧式建設機械に使用される油圧モータの制御
装置に利用して有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】トラッククレーン等の建設機械におい
て、ブームの旋回やウインチ駆動は油圧モータによって
行われている。また、この油圧モータの駆動制御を行う
手段として、手動式または油圧パイロット式、電気制御
式等の方向切換弁が使用されており、クレーンオペレー
タがこの切換弁を操作することにより、方向、速さ、力
が調整されている。すなわち、油圧ポンプから送られて
来た作動油は方向切換弁を通る。切換弁の操作位置が中
立位置にある時には、油圧モータの回転が停止状態にな
る。その操作位置が正位置では、油圧モータは正方向に
回転する。油圧モータの駆動状態がブームの旋回の場合
は例えば右回転になり、これがウインチの場合は、例え
ば、巻上作動になる。逆に、切換弁の操作位置が逆位置
では、油圧モータは逆方向に回転する。油圧モータの駆
動機能がブームの旋回の場合は左回転になり、これがウ
インチの場合は巻下げ作動になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】油圧式建設機械は各種
荷役や土木作業等、広く使用されているが、近年は建設
機械の大型化、都市開発のための狭あい地における作業
等により微動操作の要求が高まっている。例えば、大型
クレーンで長尺ブームを伸ばしての建屋作業、鉄筋同士
のボルト孔合わせに見られるような位置決め作業の如き
である。この種の作業は高い位置合わせ精度が要求さる
ため、クレーンオペレータは旋回、ウインチ等を細かく
動かしながら、位置決めする必要がある。そして、クレ
ーン作業のもう一方の作業者である玉掛作業者の指示と
一致させる必要がある。仮に、クレーンオペレータと玉
掛作業者の連携がうまく行かない場合は、作業能率の低
下等を伴うことになる。

【０００４】また、建設機械はエンジンによる油圧ポン
プの回転変化、負荷状態により同じ油圧モータで微速回
転を得るための切換バルブによる制御操作位置は、必ず
しも同じ位置になるとは限らない。すなわち、図２にお
いて、従来は切換バルブのＤポートからＣポートに至る
開口面積はＤ→Ｃの線で表され、クレーン用モータを動
かす圧力を得るためには前記開口面積を次第に小さくし
て行く必要がある。すなわち、ポンプ流量が多い場合は
スプールストロークの小さい位置で良く、逆に、ポンプ
流量が少ない場合はスプールストロークの大きい位置に
操作しなければならない。同様に、クレーン負荷が小さ
い場合は比較的小さな圧力で、モータは回転し得るの
で、スプールストローク位置は小さく、逆に、負荷が大
きい場合はスプールストローク位置を大きく操作しなけ
ればならない。

【０００５】このような一連の作業中、特に、クレーン
オペレータは精神を集中して微動操作することが要求さ
れる。その上、この作業が繰り返すことになれば相当の
疲労を伴う。このような問題は以前から取り挙げられ、
切換弁の改善や、油圧モータの改善努力により徐々に良
くなって来ている。しかし、改善された装置でもオペレ
ータの疲労の問題は完全に解消されたわけではない。

【０００６】また、一方ではクレーンオペレータの世代
交代や、増大する建設機械台数に対して就業者数が不足
する等の理由により、クレーンオペレータに完全な習熟
者でない人も含まれるようになって来ている。このよう
な理由により、従来の改善レベルでは満足しないユーザ
が多く見られるようになり、微動操作性向上の要求は年
々高まる一方である。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、油圧モータの微動
制御操作を簡単化することができる油圧モータの制御装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る油圧モータ
の制御装置は、油圧モータと、これに接続された油圧源
およびタンクとの間に介設されている切換弁により、油
圧モータの運転が制御されるように構成されている油圧
モータの制御装置において、前記切換弁のノーマル位置
における前記油圧源からの吐出流が前記切換弁から出て
前記タンクへ直接通ずる単一の油圧回路に圧力比例制御
弁が介在されているとともに、この圧力比例制御弁はコ
ントローラによりその圧力を変更調整されるように構成
されており、また、前記切換弁にその操作量を検出する
位置センサが設けられているとともに、この位置センサ
はその検出データを前記コントローラに送信するように
構成されており、さらに、前記油圧モータの回転速度を
検出する回転センサが設けられているとともに、この回
転センサはその検出データを前記コントローラに送信す
るように構成されており、前記コントローラは前記位置
センサの検出データに基づいて圧力比例制御弁の圧力を
変更調整するとともに、前記回転センサの検出データに
基づいて圧力比例制御弁の圧力を変更調整することによ
り、前記油圧モータの微動を一定に維持するように構成
されていることを特徴とする。

【０００９】

【作用】前記した手段によれば、例えば、クレーンオペ
レータにより切換弁が微動操作領域に操作されると、位
置センサによりその操作状態が自動的に検出される。コ
ントローラはこの検出に基づいて、圧力比例制御弁を制
御するとともに、この制御および回転センサの検出結果
に基づくフイードバック制御により、油圧モータの出力
回転が一定になるように自動制御する。この自動制御に
よりクレーンオペレータは難度の高い微動操作から解放
されることになる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例である油圧モータの
制御装置を示す回路図、図２および図３はその作用を説
明するための各線図、である。

【００１１】本実施例においては、本発明に係る油圧モ
ータの制御装置はクレーン装置におけるブームのターン
テーブル（図示せず）の旋回を駆動するための油圧モー
タを制御するものとして構成されている。

【００１２】制御対象である油圧モータ１１は油圧源１
２およびタンク１３に切換弁１４を介して接続されてお
り、切換弁１４は３位置・６ポート・手動操作式スプー
ル切換弁として構成されている。切換弁（以下スプール
弁という。）１４のＣポートには圧力比例制御弁１５が
接続されており、この圧力比例制御弁１５は他方におい
てタンク１３に接続されている。この圧力比例制御弁１
５の圧力の変更はコントローラ２２からの信号により変
更調整されるようになっている。

【００１３】一方、スプール弁１４のスプール２０には
位置センサ２１が配設されており、位置センサ２１はス
プール２０のストローク量を検出するように構成されて
いる。この位置センサ２１はマイクロコンピュータ等を
備えているコントローラ２２に接続されており、その検
出データをコントローラ２２に送信するようになってい
る。他方、油圧モータ１１には回転センサ２３が配設さ
れており、回転センサ２３は油圧モータ１１の回転を検
出するように構成されている。この回転センサ２３は前
記コントローラ２２に接続されており、その検出データ
をコントローラ２２に送信するようになっている。コン
トローラ２２の出力側には前記圧力比例制御弁１５が接
続されており、コントローラ２２は後述するような作用
を実行するように構成されている。

【００１４】次に作用を説明する。油圧モータ１１によ
りブームのターンテーブル（図示せず）が正方向に旋回
される場合、クレーンオペレータによりスプール弁１４
がノーマル位置（中立位置）から正方向切換位置に切換
られる。この際、図２に示されているように、スプール
２０が後述する微動操作領域のストローク範囲Ｓを越え
て操作されると、スプール弁１４におけるＣポートおよ
びＤポートは完全に閉じられ、ＰポートとＡポート、お
よび、ＢポートとＴポートは全開される。

【００１５】これにより、大量の作動油が油圧源１２か
らスプール弁１４を経て油圧モータ１１に流れるため、
油圧モータ１１が正方向に回転され、ターンテーブルが
正方向に旋回される。

【００１６】逆に、油圧モータ１１によりブームのター
ンテーブルが逆方向に旋回される場合、クレーンオペレ
ータによりスプール弁１４がノーマル位置（中立位置）
から逆方向切換位置に切換られる。

【００１７】これにより、大量の作動油が、油圧源１２
→スプール弁１４のＰポート→Ｂポート→油圧モータ１
１→スプール弁１４のＡポート→Ｔポート→タンク１３
と、前記とは逆方向に流れるため、油圧モータ１１が逆
方向に回転され、ターンテーブルが逆方向に旋回され
る。

【００１８】ところで、ターンテーブルが微動される
際、クレーンオペレータによりスプール弁１４のスプー
ル２０がゆっくりと、極僅かずつ操作される。

【００１９】今、スプール弁１４のスプール２０が正方
向にゆっくりと極僅かずつ操作された場合におけるター
ンテーブルの微動作動について説明する。

【００２０】スプール２０が正方向に操作されると、位
置センサ２１によりストロークが検出される。スプール
２０のストロークが図２に示されている微動操作領域の
ストローク範囲Ｓに達し、そのストローク範囲Ｓに所定
時間（例えば、０．５秒間）、滞在すると、コントロー
ラ２２は図３に示されているようなテーブルに基づいて
油圧モータ１１を回転させるための作動指令信号を演算
し、この作動指令信号を圧力比例制御弁１５に送信す
る。

【００２１】ここで、図３は、スプール弁１４の微動操
作領域のストローク範囲Ｓにおけるストローク量と、油
圧モータ１１の回転速度との関係を示す線図であり、前
記構成に係る油圧モータの制御装置が用いられた実験
や、それの設計データが用いられたコンピュータシミュ
レーション等の実証的手法により得られるデータであ
る。この線図に対応するデータがテーブルとしてコント
ローラ２２に記憶されている。コントローラ２２は位置
センサ２１から入力されるストローク量をこのテーブル
に照合し、制御すべき油圧モータ１１の回転速度を設定
する。例えば、位置センサ２１から入力されたストロー
ク量が、Ｓ₁、である場合、油圧モータ１１の回転速度
は、Ｎ₁、に設定される。

【００２２】そして、コントローラ２２は設定された油
圧モータ１１の回転速度Ｎ₁を得るために必要な信号を
圧力比例制御弁１５に送信し、圧力比例制御弁１５はこ
の信号を受けて管路１６の圧力を高めて行く。

【００２３】この管路１６の圧力上昇により、スプール
弁１４のＣポートにおける圧力が高まるため、切り換え
途中にあるスプール弁１４のＡまたはＢポートの圧力が
通常よりも増加する。このスプール弁１４のＡまたはＢ
ポートの圧力増加により、油圧モータ１１がコントロー
ラ２２で指定された低速度（例えば、５ｒｐｍ程度）で
回転されるため、ターンテーブルは極ゆっくりと、微動
されることになる。

【００２４】他方、油圧モータ１１が低速度で回転され
ると、その回転速度（回転数）は回転センサ２３により
検出され、その検出データがコントローラ２２に送信さ
れる。コントローラ２２はこの検出された実際の回転速
度と、前述したように、スプール２０のストローク量Ｓ
₁に対応して設定されている目標値（回転速度）Ｎ₁と
を比較し、実際の回転速度を目標値に維持させるために
必要なフイードバック制御信号を求め、その制御信号を
圧力比例制御弁１５にフイードバックする。

【００２５】そして、このフイードバック制御信号は圧
力比例制御弁１５を前記目標値Ｎ₁に対して過不足のな
い圧力に調整することにより、油圧モータ１１の回転速
度を一定に維持させる。このようにしして、油圧モータ
１１の回転が一定の低速度に維持されることにより、タ
ーンテーブルはゆっくりと微動されることになる。

【００２６】本実施例によれば、油圧ポンプの回転変
化、負荷状態に応じ同じ微速回転を得るために、従来の
ようにスプール２０の操作位置を手動微調整することな
く、クレーンオペレータはスプール弁１４のスプール２
０を微動操作領域のストローク範囲に操作するだけで、
ターンテーブルをゆっくりと微動させることができるた
め、ターンテーブルの微動操作を簡単に、しかも、正確
に実施することができる。したがって、クレーン作業を
正確かつ安全に実施することができる。

【００２７】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々
変更可能であることはいうまでもない。

【００２８】例えば、圧力比例制御弁の制御量を変える
方式としては電気信号直接駆動方式に限らず、中間にア
クチュエータを入れた方式でもよい。

【００２９】前記実施例においては、クレーンのターン
テーブルの駆動に使用される油圧モータの制御について
説明したが、本発明はこれに限らず、クレーンのブーム
の昇降や、ウインチの回転駆動に使用される油圧モー
タ、さらには、各種建設機械や工作機械等に使用される
油圧モータの制御装置全般に適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スプール弁のスプールを微動操作領域のストローク範囲
に操作するだけで、圧力比例制御弁とコントローラの作
用とにより図２に示されているスプール開口面積を自動
的に最適圧力に調整するので、油圧モータを簡単かつ正
確に微動作動させることができる。また、このため、建
設機械作業において、能率増大、安全性向上およびクレ
ーンオペレータの疲労軽減に役立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である油圧モータの制御装置
を示す回路図である。

【図２】その作用を説明するための線図である。

【図３】その作用を説明するための線図である。

【符号の説明】

１１…油圧モータ、１２…油圧源、１３…タンク、１４
…切換弁、１５…圧力比例制御弁、１６…管路、２０…
スプール、２１…位置センサ、２２…コントローラ、２
３…回転センサ、Ｓ…微動操作領域のストローク範囲。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧モータと、これに接続された油圧源
およびタンクとの間に介設されている切換弁により、油
圧モータの運転が制御されるように構成されている油圧
モータの制御装置において、前記切換弁のノーマル位置における前記油圧源からの吐
出流が前記切換弁から出て前記タンクへ直接通ずる単一
の油圧回路に圧力比例制御弁が介在されているととも
に、この圧力比例制御弁はコントローラによりその圧力
を変更調整されるように構成されており、また、前記切換弁にその操作量を検出する位置センサが
設けられているとともに、この位置センサはその検出デ
ータを前記コントローラに送信するように構成されてお
り、さらに、前記油圧モータの回転速度を検出する回転セン
サが設けられているとともに、この回転センサはその検
出データを前記コントローラに送信するように構成され
ており、前記コントローラは前記位置センサの検出データに基づ
いて圧力比例制御弁の圧力を変更調整するとともに、前
記回転センサの検出データに基づいて圧力比例制御弁の
圧力を変更調整することにより、前記油圧モータの微動
を一定に維持するように構成されていることを特徴とす
る油圧モータの制御装置。