JP3239487B2 - 慣性体の駆動制御装置 - Google Patents

慣性体の駆動制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベルの上部旋回
体のような大きな慣性を有する慣性体の起動および停止
動作を制御する駆動制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】油圧ショベルの上部旋回体(以下、単に
旋回体という)を例にとって従来の技術を説明する。
【0003】図7において、1は旋回体を旋回駆動する
油圧モータ(以下、単にモータという)、2はこのモー
タ1に圧油を供給するポンプで、このポンプ2と、モー
タ回路3を構成する両側管路3a,3bとの間に旋回制
御弁(油圧パイロット式切換弁)4が設けられ、図示し
ないリモコン弁の操作により、この旋回制御弁4が中立
位置aと左旋回位置bと右旋回位置cとの間で切換わり
作動してモータ1の回転方向と速度が制御される。
【0004】また、モータ回路3には一対のリリーフ弁
5,5を備えたリリーフ回路6が接続され、モータ1の
起動および停止時におけるモータ圧力がリリーフ弁5,
5によって設定される。
【0005】7,7はモータ1の慣性回転時にモータ1
の入り口側に油を補給するためのチェック弁、8はメイ
ンリリーフ弁である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成に
よると、リリーフ弁5,5の設定圧が一定不変であるた
め、たとえば起動時にモータ圧力(起動トルク)が不足
してスムーズに起動しなかったり、停止時にモータ出口
圧力(ブレーキトルク)が過大となって揺れ戻しが生じ
る等、旋回制御の性能が悪いものとなっていた。
【0007】そこで本発明は、起動および停止時のアク
チュエータ圧力を適正に制御することができる慣性体の
駆動制御装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、慣性
体を旋回駆動する油圧アクチュエータと、この油圧アク
チュエータの駆動回路に接続されたリリーフ回路と、こ
のリリーフ回路に設けられた設定圧可変式のリリーフ弁
と、上記駆動回路と圧油供給源としてのポンプとの間に
設けられた制御弁と、この制御弁の操作方向および操作
量を検出する操作検出手段と、上記駆動回路を実際に流
れる油量を検出する流量検出手段と、上記リリーフ弁の
設定圧を制御するコントローラとから成り、このコント
ローラは、上記操作検出手段および流量検出手段の検出
信号に基づいて制御弁の両方向の操作量に対応する設定
流量と実際流量の差を求め、この流量差に対応して上記
リリーフ弁の設定圧を変化させる信号を出力するように
構成されたものである。
【0009】請求項2の発明は、請求項1の構成におい
て、流量検出手段に代えて、油圧アクチュエータの実際
の作動速度を検出する速度検出手段が設けられ、コント
ローラが、制御弁の両方向の操作量に対応するアクチュ
エータの設定作動速度と上記速度検出手段によって検出
された実際の作動速度との差を求め、この速度差に対応
してリリーフ弁の設定圧を変化させる信号を出力するよ
うに構成されたものである。
【0010】
【作用】請求項1の構成によると、制御弁の操作量に対
応する設定流量と、駆動回路の実際流量とを比較し、リ
リーフ圧をこの流量差(リリーフ油量)に対応した値に
設定するため、アクチュエータ圧が、流量差が大きけれ
ば高く、小さければ低く設定される。
【0011】また、請求項2の構成によると、制御弁の
操作量に対応する設定アクチュエータ速度と、実際のア
クチュエータ速度とを比較し、リリーフ圧をこの速度差
に対応した値に設定するため、アクチュエータ圧が、速
度差が大きければ高く、小さければ低く設定される。
【0012】従って、アクチュエータが十分なトルクで
起動および制動され、かつ、流量差または速度差の漸減
に対応してトルクが漸減するため、円滑に起動、停止す
ることとなる。
【0013】
【実施例】本発明の実施例を図1〜図6によって説明す
る。
【0014】以下の実施例では、従来技術の説明に合わ
せて慣性体として油圧ショベルの上部旋回体を例にとっ
ている。
【0015】第1実施例(図1〜図5参照) 11は旋回体を駆動するモータ、12はポンプ、13は
両側管路13a,13bによって構成されるモータ回路
で、このモータ回路13とポンプ12との間に圧力補償
付きの電磁比例式流量制御弁である旋回制御弁14が設
けられ、この旋回制御弁14の中立位置aと右旋回位置
bと左旋回位置cとの間での切換わり作用により、モー
タ11の回転方向と速度が制御される。
【0016】また、モータ回路13には、電気制御信号
により設定圧が変化する電磁比例式リリーフ弁(以下、
単にリリーフ弁という)15,15を備えたリリーフ回
路16が接続されている。17,17はモータ11の慣
性回転時にモータ入口側に油を補給するためのチェック
弁、18はメインリリーフ弁である。
【0017】19はレバー19aの操作によって旋回制
御弁14を遠隔操作する操作体(たとえばポテンショメ
ータ)で、この操作体19のレバー操作方向(X,Y方
向)と操作量に対応する操作信号がコントローラ20に
入力される。
【0018】また、コントローラ20には、別の入力信
号として、モータ回路13に設けられた流量計21から
の信号、すなわち実際にモータ回路13を流れる油量の
検出信号が入力される。
【0019】次に、このコントローラ20の機能を含め
た本装置の作用を説明する。
【0020】操作体19がXまたはY方向に操作される
と、その操作信号に対応する制御信号がコントローラ2
0から旋回制御弁14の操作部14aに送られ、同制御
弁14が操作体19の操作方向と操作量に対応する方向
および量でストローク作動する。
【0021】この旋回制御弁14のストローク作動によ
り、図2に示すように操作体19のX,Y両方向の操作
量に比例する設定流量Qがモータ回路13に送られる。
図2中、S1,S2,S3は相対的に小、中、大の三段
階に分けた操作量を示す。
【0022】起動時 たとえば右旋回の起動時には、左側管路13aに上記設
定流量Qが供給される。この起動開始時点では、モータ
11は旋回体の慣性によって停止したままであるため、
実際にモータ回路13を流れる流量Qaは0となり、こ
の実際流量Qaが流量計21で検出されてコントローラ
20に入力される。
【0023】コントローラ20は、この設定流量Qと実
際流量Qaとを比較してその差(Q−Qa)を求め、こ
の流量差に比例してリリーフ弁15の設定圧が高くなる
ように圧力設定信号をリリーフ弁15の操作部15aに
送る。この作用は左旋回時にも同様に行われる。
【0024】これにより、図3に示すように設定流量Q
と実際流量Qaとの差に比例してリリーフ弁15,15
の設定圧Pが最大値Pmaxと最小値Pminとの間で変化
し、このリリーフ弁設定圧Pがモータ圧力としてモータ
11に作用する。
【0025】従って、図4に示すように操作体19(旋
回制御弁14)の操作量が大きいほどモータ起動圧力
(起動トルク)が大きくなる。
【0026】また、起動後、加速に従い、流量差が漸次
小さくなるため、リリーフ弁設定圧Pもこれに比例して
漸減し、実際流量Qaが設定流量Qに等しくなったとき
にリリーフ弁設定圧が最小値Pminとなり、定常運転に
移行する。
【0027】停止時 操作体19が停止のための減速操作(レバー戻し操作)
をされると、その操作量(中立位置からの操作量)に応
じた制御信号がコントローラ20から旋回制御弁14に
送られて流量設定作用が行われる。
【0028】従って、このときにも設定流量Qと実際流
量Qaの差(この場合は実際流量Qaの方が大きいため
負の値となる)に比例してモータ出口側のリリーフ弁設
定圧が変化し、ブレーキトルクが変化することにより、
起動時同様、円滑な制動・停止作用が行われる。
【0029】なお、旋回制御弁14の中立位置aと両側
位置b,cとの中間位置において、モータ回路13の油
が同制御弁14からタンクに流れてしまうとモータ出口
側に制動圧力が発生しない。
【0030】そこで、図5に示すように制御弁14のメ
ータアウト流路(図では左旋回位置cを例示している)
に、絞り22と、この絞り22の前後の差圧を一定に保
つ圧力補償弁23とが設けられ、この圧力補償弁23の
作用により、リリーフ弁15,15のリリーフ作用を確
保しうるように構成されている。
【0031】第2実施例(図6参照) 第1実施例との相違点のみを説明する。
【0032】第1実施例では旋回制御弁14の設定流量
と、流量計21で検出された実際流量との差に比例して
リリーフ圧を変化させるようにしたのに対し、第2実施
例では、モータ11の回転速度を検出する速度センサ2
4を設け、旋回制御弁14の両方向の操作量に対応する
設定モータ速度と、この速度センサ24で検出される実
際のモータ速度との差を求め、この速度差に比例してリ
リーフ弁設定圧を変化させるようにしている。
【0033】この構成によっても第1実施例の場合と同
様の作用効果を得ることができる。
【0034】また、この第2実施例では、併せて、ポン
プ12がモータ11以外のアクチュエータにも共用され
る場合の手当として、他のアクチュエータへの圧油供給
管路25に電磁比例シーケンス弁26を設け、旋回制御
弁14による設定モータ速度(または設定流量)と実際
速度(または実際流量)との差に比例してこの電磁比例
シーケンス弁26の設定圧をも変化させるようにしてい
る。
【0035】こうすれば、モータ回路圧の上昇時に、ポ
ンプ11からの圧油が他のアクチュエータ側に多く流れ
込んでしまうという不都合を回避することができる。
【0036】ところで、上記実施例では旋回制御弁14
に電磁比例式の流量制御弁を用いたが、これに代えて油
圧パイロット式の流量制御弁を用いてもよい。あるい
は、このような遠隔操作式の弁でなく、手動式の流量制
御弁を用いてもよい。
【0037】また、上記実施例では設定流量と実流量と
の差、または設定速度と実速度との差に比例してリリー
フ圧を設定したが、このリリーフ圧を上記差に対し比例
以外のより適正な対応関係で設定するようにしてもよ
い。
【0038】さらに、本発明は上記実施例で例示した油
圧ショベルの上部旋回体に限らず、旋回式作業機械の旋
回体全般、また旋回体に限らず、シリンダにより駆動さ
れて直線運動等を行う種々の慣性体にも適用することが
できる。
【0039】
【発明の効果】上記のように本発明によるときは、制御
弁の操作量に対応する設定流量または設定速度と、駆動
回路の実際流量または実際速度とを比較し、アクチュエ
ータ回路のリリーフ圧、すなわちアクチュエータ圧力を
この差に比例した値に設定する構成としたから、アクチ
ュエータを、起動操作時および停止操作時に十分なトル
クで起動および制動し、流量差または速度差の漸減に比
例してトルクを漸減させることができる。
【0040】このため、慣性体の起動および停止動作を
円滑に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す回路構成図である。
【図2】同実施例における操作体の操作量と設定流量と
の関係を示す図である。
【図3】同実施例における設定流量と実際流量の差に対
するリリーフ弁の設定圧の変化状況を示す図である。
【図4】同実施例における操作開始後の経過時間とモー
タ起動圧力との関係を示す図である。
【図5】同実施例における旋回制御弁のメータアウト流
路の構成を示す図である。
【図6】本発明の第2実施例を示す回路構成図である。
【図7】従来の回路構成図である。
【符号の説明】 11 慣性体としての旋回体を駆動する油圧モータ 12 ポンプ 13 モータ回路 14 旋回制御弁 15 リリーフ弁 16 リリーフ回路 19 旋回制御弁を遠隔操作する操作弁(操作検出手
段) 20 旋回制御弁およびリリーフ弁を制御するコントロ
ーラ 21 流量計(流量検出手段) 24 速度センサ(速度検出手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−315496(JP,A) 特開 昭63−312433(JP,A) 特開 平4−1334(JP,A) 特開 平2−76907(JP,A) 特開 昭64−35169(JP,A) 特開 昭62−200004(JP,A) 特開 平4−321804(JP,A) 実開 平3−41203(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F15B 11/00 E02F 9/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 慣性体を旋回駆動する油圧アクチュエー
    タと、この油圧アクチュエータの駆動回路に接続された
    リリーフ回路と、このリリーフ回路に設けられた設定圧
    可変式のリリーフ弁と、上記駆動回路と圧油供給源とし
    てのポンプとの間に設けられた制御弁と、この制御弁の
    操作方向および操作量を検出する操作検出手段と、上記
    駆動回路を実際に流れる油量を検出する流量検出手段
    と、上記リリーフ弁の設定圧を制御するコントローラと
    から成り、このコントローラは、上記操作検出手段およ
    び流量検出手段の検出信号に基づいて制御弁の両方向の
    操作量に対応する設定流量と実際流量の差を求め、この
    流量差に対応して上記リリーフ弁の設定圧を変化させる
    信号を出力するように構成されたことを特徴とする慣性
    体の駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の慣性体の駆動制御装置に
    おいて、流量検出手段に代えて、油圧アクチュエータの
    実際の作動速度を検出する速度検出手段が設けられ、コ
    ントローラが、制御弁の両方向の操作量に対応するアク
    チュエータの設定作動速度と上記速度検出手段によって
    検出された実際の作動速度との差を求め、この速度差に
    対応してリリーフ弁の設定圧を変化させる信号を出力す
    るように構成されたことを特徴とする慣性体の駆動制御
    装置。
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