JP3426427B2 - 旋回体の油圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クレーン等の建設
機械の旋回体の旋回速度を制御する油圧制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、操作レバーの操作量に応じて流体
圧アクチュエータの駆動を制御する装置としては、いわ
ゆる速度制御方式のものが一般に良く知られている。

【０００３】この速度制御方式の第１の従来技術を、図
１５と図１６を用いて説明をする。図１５は本発明が適
用される移動式クレーンの全体側面図であり、図１６
は、この移動式クレーンにおける第１の従来技術の回路
構成図である。図１５に示すように、移動式クレーン
は、走行体１０１と、走行体１０１上に搭載され旋回可
能な旋回体１０２と、旋回体１０２に起伏可能に支持さ
れたブーム１０３と、ブーム１０３の先端に設けられた
シーブ１０４と、シーブ１０４を経由したワイヤロープ
に接続されたフック１０５とからなる。フック１０５に
は吊り荷１０６が吊り下げられる。この移動式クレーン
の旋回体１０２の旋回油圧回路は、図１６に示すよう
に、原動機１０７によって駆動される油圧ポンプ１と、
油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動する旋回
用油圧モータ２と、油圧ポンプ１から旋回用油圧モータ
２に供給される圧油の流れを制御する旋回用方向制御弁
３と、オペレータが旋回指令を入力する操作レバー４
と、操作レバー４により操作されるパイロット弁５Ａ、
５Ｂと、このパイロット弁５Ａ、５Ｂへ圧油を供給する
パイロット油圧源６とからなる。オペレータの旋回指令
とは、旋回の方向を含んだ旋回速度指令値である。第１
の従来技術は、上記のように構成されているので、オペ
レータの入力した旋回指令に従って、旋回用方向制御弁
３のスプール変位が設定され、旋回体１０２の旋回速度
が制御できる。

【０００４】しかし、上述した技術はフィードフォワー
ド制御となるため、おおよその旋回速度制御となる。し
たがって、より正確な旋回速度制御が必要なときには、
速度サーボ（速度フィードバック）を施す必要がある。
図１７に、第２の従来技術として、速度サーボでの旋回
速度制御方式を適用した回路構成図を示す。図１６と同
一部分には同一符号を付し説明を省略する。図１７の油
圧回路は、旋回体１０２の速度を検出する旋回速度検出
器７と、操作レバー４からの旋回速度指令値と旋回速度
検出器７からの旋回速度との差分がゼロとなるように両
者を比較・演算して次回の出力値を算出・出力するコン
トローラ８と、コントローラ８からの指令を旋回用方向
制御弁３へのパイロット圧力に変換する電磁比例減圧弁
９Ａ、９Ｂとを有する。この第２の従来技術では、旋回
速度をフィードバックして次の旋回速度指令値を生成し
ているので、オペレータの入力した旋回速度指令値どお
りに、より正確に旋回速度を制御できる。

【０００５】また、負荷の変化を検出し、旋回速度を目
標旋回速度どおりに制御する方法として、例えば特開平
６−１０９０５号公報に記載されているような方法があ
る。この方法では、油圧アクチュエータに作用する負荷
が異なっても同一速度で作動できるように、ポンプ吐出
圧とアクチュエータ負荷圧、すなわち、方向制御弁の前
後の圧力をそれぞれ検出して、方向制御弁のスプール変
位を制御している。したがって、アクチュエータの負荷
にかかわらず同一速度に制御できる。

【０００６】また、特に旋回制動時に微妙に旋回速度を
制御するものとして、例えば特開平４−７２９５号公報
に記載されている装置がある。この装置では、油圧アク
チュエータの入口側と出口側の圧力を制御することによ
り、アクチュエータの出力を微妙に制御でき、特に制動
時に正確な旋回体の速度制御を可能としている。

【０００７】以上のように、上記従来技術においては、
操作レバーの操作量に対応した旋回体の旋回速度が正確
に制御できる。また、負荷に影響されないで、旋回体の
旋回速度が制御できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、常に正確に操
作レバーの操作量に対応した旋回速度を得るのが良いと
も限らない。例えば、クレーンの旋回においては、ワイ
ヤロープを介して吊り荷を吊り下げているため、荷振れ
と呼ぶ振動現象（振り子運動）が生じる。上記従来技術
では、オペレータの旋回指令どおりに旋回速度を強制的
に達成しようとするため、荷振れとは無関係に旋回動作
をすることになる。したがって、オペレータは、吊り荷
が振れないように慎重に操作する必要があり、オペレー
タの労力と熟練した技量とを必要とする。

【０００９】また、特開平４−７２９５号公報の装置
は、制動時に微妙な旋回速度を制御し、荷振れを発生さ
せないようにしているが、実際の荷振れ状態を検出して
いないので、より正確な荷振れ防止を達成できない。

【００１０】本発明の目的は、吊り荷の荷振れ状態を検
出し、吊り荷が振れないように旋回体の旋回を制御しつ
つ、オペレータの旋回指令どおりに旋回速度を制御する
建設機械の旋回体の油圧制御装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、油圧
ポンプから吐出される圧油によって旋回体を駆動する旋
回用油圧モータと、油圧ポンプから旋回用油圧モータに
供給される圧油を制御する制御弁と、旋回体の旋回方向
と旋回速度値を指令する操作手段とを備えた建設機械の
旋回体の油圧制御装置に適用され、旋回用油圧モータの
入口圧力と出口圧力をそれぞれ検出する第１および第２
の圧力計と第１および第２の圧力計の検出値の差分を算
出する差分器とを有し、差分を求めることにより吊り荷
の振れ状態を検出する荷振れ状態検出手段と、荷振れ状
態検出手段により求めた差分の大きさに応じて、吊り荷
が旋回体の旋回より遅れている荷振れ状態が検出されて
いるときは旋回速度を遅くし、吊り荷が旋回体の旋回よ
り進んでいる荷振れ状態が検出されているときは旋回速
度を速くするように旋回用油圧モータを制御する制御手
段とを備えることを特徴とするものである。請求項２の
発明は、請求項１記載の建設機械の旋回体の油圧制御装
置において、制御手段は、吊り荷が旋回体の旋回より遅
れている荷振れ状態が検出されているときは指令された
旋回速度値を旋回速度が遅くなるような値に補正し、吊
り荷が旋回体の旋回より進んでいる荷振れ状態が検出さ
れているときは指令された旋回速度値を旋回速度が速く
なるような値に補正する指令値補正手段であることを特
徴とするものである。請求項３の発明は、請求項１記載
の建設機械の旋回体の油圧制御装置において、制御手段
は、吊り荷が旋回体の旋回より遅れている荷振れ状態が
検出されているときは旋回用油圧モータの入口圧力を低
減し、吊り荷が旋回体の旋回より進んでいる荷振れ状態
が検出されているときは旋回用油圧モータの出口圧力を
低減する圧力制御手段であることを特徴とするものであ
る。請求項４の発明は、請求項１記載の建設機械の旋回
体の油圧制御装置において、制御手段は、吊り荷が旋回
体の旋回より遅れている荷振れ状態が検出されていると
きは旋回用油圧モータへの圧油の流量を減少させ、吊り
荷が旋回体の旋回より進んでいる荷振れ状態が検出され
ているときは旋回用油圧モータへの圧油の流量を増加さ
せる流量制御手段であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の建
設機械の旋回体の油圧制御装置において、制御手段によ
る旋回用油圧モータの速度制御の感度を外部操作で調節
する感度調節手段をさらに備えることを特徴とするもの
である。請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれかに
記載の建設機械の旋回体の油圧制御装置において、吊り
荷の荷重を検出する荷重検出手段と、検出された吊り荷
の荷重が大きいほど制御手段による旋回用油圧モータの
速度制御の感度を上げる感度調節手段とをさらに備える
ことを特徴とするものである。請求項７の発明は、請求
項１〜４のいずれかに記載の建設機械の旋回体の油圧制
御装置において、吊り荷の作業半径を検出する半径検出
手段と、検出された作業半径が大きいほど制御手段によ
る旋回用油圧モータの速度制御の感度を上げる感度調節
手段とをさらに備えることを特徴とするものである。

【００１２】なお、上記の通り本発明の構成を説明した
が、本発明は実施の形態に限定されるものではない。

【００１３】

【発明の実施の形態】

−第１の実施の形態− 図１〜図５を用いて第１の実施の形態を説明する。従来
技術の項で説明した図１５および図１１と同一の部分に
は同一符号を付す。図１は第１の実施の形態の構成図で
ある。原動機１０７は油圧ポンプ１を駆動し、油圧ポン
プ１から吐出する圧油は旋回用方向制御弁３を経由して
旋回用油圧モータ２に導かれ、油圧モータ２は方向制御
弁３の操作方向および操作量に応じた方向、速度で回転
する。旋回用油圧モータ２の回転力は減速器（不図示）
を介して旋回体１０２に伝達され、旋回体１０２は油圧
モータ２の回転方向、回転速度に応じて旋回する。操作
レバー４はオペレータにより操作され、操作レバー４の
操作量に応じて旋回指令生成装置４Ａから旋回体の旋回
指令を出力する。この旋回指令はコントローラ８に入力
され、旋回の方向を含む旋回速度指令値である。

【００１４】１０は荷振れ状態検出器であり、吊り荷１
０６の振れ角度θを検出してコントローラ８に入力す
る。コントローラ８は、旋回指令生成装置４Ａからの旋
回速度指令値と、荷振れ状態検出器１０からの吊り荷１
０６の振れ角度θとから、旋回体の旋回速度を演算し、
それに対応した信号を電磁比例減圧弁９Ａ、９Ｂに出力
する。電磁比例減圧弁９Ａ、９Ｂは、コントローラ８か
らの信号に応じて、油圧源６からの圧油を回用方向制御
弁３のパイロット圧に変換し、旋回用方向制御弁３を制
御する。

【００１５】図２および図３により荷振れ状態検出器１
０を説明する。荷振れ状態検出器１０は、傾斜角度を測
定する傾斜角センサ１０Ａを取り付け台１０Ｂに固定し
て構成され、取り付け台１０Ｂは、吊り荷１０６の振り
子運動の支点１０８から吊り下げられ、さらにワイヤロ
ープに追従するように構成されている。ここでは、取り
付け台１０Ｂにあけられた穴１０Ｃにワイヤロープが貫
通され、これにより荷振れ状態検出器１０はワイヤロー
プと共に振れ、ワイヤロープの振れ角度θすなわち吊り
荷１０６の振れ角度θを検出することができる。クレー
ン本体を水平に設置すれば、旋回体１０２の旋回面は水
平面と平行な面となり、ブーム１０３の起伏が水平面と
垂直な面内で行われるから、振れ角度θは鉛直線に対す
る角度である。

【００１６】図４は、コントローラ８の詳細を示す。コ
ントローラ８は、荷振れ状態検出器１０から出力される
振れ角度θにゲインＫを掛ける係数器８Ａと、旋回指令
生成装置４Ａから出力される旋回指令すなわち旋回速度
指令値ＶＩと係数器８Ａからの出力θ・Ｋとの差分ＶＲ
ＥＦを算出する差分器８Ｂとを有する。この差分器８Ｂ
の出力が電磁比例減圧弁９Ａ、９Ｂに供給される。θの
符号は、旋回速度指令値ＶＩにより旋回方向が判断さ
れ、吊り荷１０６の位置が振り子の支点１０８に対して
旋回方向側のとき−、旋回方向と逆側のとき＋とされ
る。

【００１７】このように構成した旋回体の油圧制御装置
の動作を次に説明する。操作レバー４が操作されると旋
回指令生成装置４Ａは操作レバー４の操作方向と操作量
に応じた旋回速度指令値ＶＩを差分器８Ｂへ出力する。
荷振れ状態検出器１０からは振れ角度θに応じた信号が
出力され、係数器８ＡでゲインＫが掛けられて、θ・Ｋ
が差分器８Ｂに入力される。したがって、差分器８Ｂか
ら（ＶＩ−θ・Ｋ）たる旋回制御信号が電磁比例減圧弁
９Ａまたは９Ｂに印加される。電磁比例減圧弁９Ａ、９
Ｂは、印加電圧に応じて操作され、印加電圧に応じたパ
イロット油圧が方向制御弁３の一方のパイロットポート
に供給される。方向制御弁３はパイロット油圧に応じた
量だけ変位し、その変位量に比例した流量の圧油が旋回
モータ２に導かれ、旋回モータ２が回転して旋回体１０
２が旋回する。

【００１８】例えば、ブーム１０３の旋回により吊り荷
１０６が振り子の支点１０８より遅れている位置（旋回
方向と逆側の位置）にあるときは、吊り荷１０６の振れ
角度θの符号は＋であり、補正速度ＶＲＥＦ＝ＶＩ−Ｋ
θとなる。すなわち、吊り荷１０６が遅れている場合
は、旋回速度指令値ＶＩに対して吊り荷１０６の振れ角
度θに応じて旋回速度を下げるように補正する。逆に、
吊り荷１０６が振り子の支点１０８より進んだ位置（旋
回方向側の位置）にあるときは、吊り荷１０６の振れ角
度の符号は−であり、ＶＲＥＦ＝ＶＩ−Ｋ・（−θ）と
なる。すなわち、吊り荷１０６が進んでいる場合は、旋
回速度指令値ＶＩに対して吊り荷１０６の振れ角度θに
応じて旋回速度を上げるように補正する。コントローラ
８は、この補正速度ＶＲＥＦに応じた旋回用方向制御弁
３のスプール変位が得られるよう、電磁比例減圧弁９
Ａ、９Ｂに信号を出力し、旋回体１０２の旋回速度を制
御する。

【００１９】このようにして、第１の実施の形態の旋回
体の油圧制御装置は、吊り荷１０６が遅れているときは
旋回速度を落とすように動作し、吊り荷１０６が進んで
いるときは旋回速度を上げるように動作し、吊り荷１０
６の振れを抑えた旋回動作を可能にしている。吊り荷１
０６の振れが収まっているときは、オペレータの旋回指
令どおりの旋回速度で旋回体１０２は旋回する。

【００２０】−変形例− 以上では吊り荷の振れ角度θで旋回速度指令値ＶＩを補
正するように構成したが、同じ振れ角度θでもワイヤロ
ープの長さによって吊り荷の振れる量が異なるため、吊
り荷の振れ量、すなわち水平方向の吊り荷の変位量に基
づいて旋回速度指令値ＶＩの補正演算を行ってもよい。

【００２１】この場合、図５に示すようにワイヤロープ
の繰り出し量を検出する繰り出し量センサ１０９を旋回
体１０２に設ける。そしてコントローラ８Ａに、繰り出
し量センサ１０９の出力に基づいてシーブ１０４からフ
ック１０５までのロープ長Ｌを算出するロープ長算出回
路８Ｃと、ロープ長Ｌと振れ角度θから振れ量Ｘ＝Ｌ・
ｓｉｎθを演算する演算器８Ｄとを設ける。この振れ量
Ｘが係数器８Ａに入力されＫ・Ｘが演算され、演算され
た値が差分器８Ｂに入力される。したがって、差分器８
Ｂは（ＶＩ−Ｋ・Ｌ・ｓｉｎθ）を出力することにな
り、吊り荷の振れ量で旋回速度指令値ＶＩを補正するこ
とができる。ここで係数Ｋは、振れ角度θに対する係数
とは異なる吊り荷の振れ量に対する係数が設定される。
なお、シーブ１０４から吊り荷の重心位置までの長さＬ
を、シーブ１０４からフック１０５までのワイヤロープ
の長さで近似したが、吊り荷の形状や玉掛けロープの長
さなどに基づいてシーブ１０４から吊り荷の重心位置ま
での長さを正確に求めて利用するのが望ましい。

【００２２】また、図４および図５の回路において上記
ゲインＫの値を変えることにより吊り荷の振れ抑制の強
弱を設定することができる。すなわち、ゲインＫの値を
大きくすると、吊り荷の振れに対する応答性が向上し、
吊り荷の振れ抑制の精度はよくなる。しかし、旋回指令
に対する旋回速度制御の応答性は悪くなる。逆に、ゲイ
ンＫの値を小さくすると旋回速度制御の応答性はよくな
るが、吊り荷の振れに対する応答性は悪くなる。

【００２３】これを利用して、吊り荷の荷重が重く慎重
に旋回動作をしたい場合は、ゲインＫを大きくし吊り荷
の振れの抑制を強くするようにできる。このためには、
吊り荷重を検出するように構成して、検出された吊り荷
重に基づきゲインＫを自動的に調節するようにしてもよ
い。あるいは、ゲインコントロール用のつまみによりオ
ペレータが任意にゲインＫを変更するようにしてもよ
い。

【００２４】作業半径の大きさによって旋回動作の慎重
度が異なる場合も、ゲインＫの値を変えることによって
吊り荷の振れ抑制の強弱を変えることができる。すなわ
ち、作業半径が大きく旋回動作を慎重にしたい場合は、
ゲインＫを大きな値に設定すればよい。例えば、ブーム
１０３の仰角を検出するブーム角度検出器を設け、ブー
ム１０３の長さとブーム角度検出器からのブーム角度に
より作業半径を演算し、この作業半径が大きいほどゲイ
ンＫが大きくなるような回路構成にしてもよい。この場
合も、上述したようにオペレータが任意にゲインＫを変
更できるようにしてもよい。

【００２５】なお、移動式クレーンで装着が義務づけら
れている過負荷防止装置で検出する信号を利用すれば、
上記吊り荷重検出器と作業半径検出器を付加的に設けな
くてもよい。

【００２６】−第２の実施の形態− 図６〜図８を用いて第２の実施の形態の説明をする。な
お、図１〜図５に示した第１の実施の形態と同一部分に
は同一符号を付して相違点を主に説明する。図６に示す
ように、第２の実施の形態は、旋回用油圧モータ２への
入口側圧力と、出口側圧力を検出し、その圧力差から荷
振れ状態を検出しようとするものである。そのため、旋
回用油圧モータ２の入口側圧力と出口側圧力を検出する
圧力検出器１１Ａおよび圧力検出器１１Ｂとが設けられ
ている。どちらの圧力検出器が入口側あるいは出口側と
なるかは、旋回用油圧モータ２の指令旋回方向によって
決められる。

【００２７】図７はコントローラ８２を詳細に示す図で
ある。図７において、コントローラ８２には入口側圧力
Ｐ１と出口側圧力Ｐ２との差ΔＰを算出する差分器８Ｅ
と、この圧力差ΔＰにゲインＫを掛ける係数器８Ａと、
旋回速度指令値ＶＩとΔＰ・Ｋとの差分ＶＲＥＦを演算
し旋回制御信号として電磁比例減圧弁９Ａ、９Ｂに供給
する差分器８Ｂとが設けられている。

【００２８】図８に吊り荷の振れと旋回用油圧モータ２
の圧力の関係を説明する図を示し、以下にその説明をす
る。旋回体１０２は、減速器（不図示）を介して旋回用
油圧モータ２に接続されており、旋回体１０２の回転ト
ルクは、旋回用油圧モータ２によって発生する。逆に、
旋回体１０２に働く外乱（外部負荷）は、旋回用油圧モ
ータ２に作用する。つまり、旋回体１０２は、吊り荷１
０６の振れによって、吊り荷が振れている方向に力を受
けることになる。荷振れにより、旋回方向に対して旋回
体に働く力は、シーブ１０４（振り子の支点１０８と近
似できる）において、Ｍ：吊り荷質量、 ｇ：重力加速
度、 θ：吊り荷の振れ角度とすると、 Ｆ＝Ｍ×ｇ×ｔａｎθ ・・・・・・・・（１） となる。よって、シーブ１０４に働く力Ｆは、式（１）
より、吊り荷質量Ｍと吊り荷の振れ角度θで表すことが
できる。

【００２９】また、Ｘ：吊り荷の振れ幅、Ｌ：ワイヤロ
ープの長さとし、ワイヤロープの長さＬが、吊り荷の振
れ幅Ｘに対して非常に大きい（Ｌ》Ｘ）とすると、 ｔａｎθ≒ｓｉｎθ≒Ｘ／Ｌ ・・・・・（２） とみなすことができるので、 Ｆ＝Ｍ×ｇ×Ｘ／Ｌ ・・・・・・・・・（３） と表すこともできる。すなわち、式（３）により、シー
ブ１０４に働く力Ｆは、吊り荷質量Ｍと、ワイヤロープ
の長さＬと、吊り荷の振れ幅Ｘで表すこともできる。

【００３０】シーブ１０４にかかる力Ｆに、作業半径Ｒ
Ｌ、減速比αを掛けることにより、式（４）のとおり旋
回用油圧モータ２へのトルクが換算できる。 Ｔ＝Ｆ×ＲＬ×α ・・・・・・・・・・（４） また、旋回用油圧モータ２のトルクを、旋回用油圧モー
タ２の出口側と入口側の圧力差ΔＰと、１回転あたりの
モータ容量ｑで表すと、一般に、 Ｔ＝ΔＰ×ｑ／（２×π） ・・・・・・（５） となり、旋回用油圧モータ２の容量ｑが一定とすると、
トルクＴは、旋回用油圧モータ２の出口側と入口側の圧
力差ΔＰにより表すことができる。

【００３１】式（１）、（４）、（５）より、 ｔａｎθ＝（ΔＰ×ｑ）／（２π×Ｍ×ｇ×ＲＬ×α） ・・・（６） が導き出され、旋回用油圧モータ２の入口側圧力と、出
口側圧力と、吊り荷質量Ｍと、作業半径ＲＬと、減速比
αとが分かれば、振れの状態θが把握できる。この場
合、容量ｑは一定とする。また、ワイヤロープの長さＬ
が分かれば、第１の実施の形態の変形例と同様に吊り荷
の振れ幅Ｘが把握できる。

【００３２】次に、図７においてコントローラ８２の動
作を説明する。旋回用油圧モータ２の入口側圧力Ｐ１と
出口側圧力Ｐ２を圧力検出器１１Ａと１１Ｂで検出し、
差分器８Ｅにおいてその差ΔＰを求める。どちらが入口
側圧力Ｐ１か出口側圧力Ｐ２かは、旋回指令の駆動回転
方向から判断される。次に、係数器８Ａにおいて圧力差
ΔＰをゲインＫ倍し、差分器８Ｂにおいてオペレータか
ら指令された旋回速度指令値ＶＩとΔＰ・Ｋの差分値を
補正速度ＶＲＥＦとする。これにより、第１の実施の形
態と同様、吊り荷の負荷状態（振れ状態）に合わせた旋
回速度になるため、負荷変動（荷振れ）を抑えた旋回操
作が可能となる。負荷変動（荷振れ）が収まっていると
きは、オペレータの旋回指令どおりの旋回速度が得られ
る。実際には、旋回抵抗があるため圧力差ΔＰは０にな
らないため、コントローラ８２により調整する。

【００３３】なお、上記圧力差ΔＰには、例えば旋回体
１０２の旋回起動時や制動時における、旋回体１０２や
ブーム１０３などの慣性モーメントにより生じる圧力差
も含まれる。しかし、これらの慣性モーメントによる圧
力差も含めて上記の方法で補正速度ＶＲＥＦを求めても
差し支えがない。

【００３４】これについて説明すると、例えば、吊り荷
がない状態で旋回起動した場合を考えて見る。旋回速度
指令値ＶＩを大きな値で設定すると、この指令された旋
回速度を実現すべく圧油が供給され、旋回体１０２やブ
ーム１０３の慣性モーメントにより、最初の停止状態で
は大きな圧力差ΔＰを検出する。そしてゲインＫ倍して
マイナスする値も大きくなり、結果として旋回速度が小
さく設定される。これを繰り返しながら、旋回速度は徐
々に旋回速度指令値ＶＩに近づくことになる。すなわ
ち、第２の実施の形態の装置では、急激な旋回起動や旋
回制動にはそれを大きく抑えるように作用し、ゆっくり
とした旋回起動や旋回制動にはそれを小さく抑えるよう
に作用し、徐々に指令された旋回速度を達成するのであ
る。これに吊り荷の振れが生じた場合は、その値も加味
して制御されるだけである。

【００３５】また別の表現をすれば、第２の実施の形態
の装置は、圧力差ΔＰにおいて、旋回体１０２やブーム
１０３などの慣性モーメントの影響によるものと、吊り
荷の振れによる影響によるものを区別せず、総合された
圧力差でもって制御をする。その結果、旋回起動時や旋
回制動時、また旋回速度を変更したときは、吊り荷の振
れによる影響も考慮に入れながら指令された旋回速度に
徐々に到達し、指令された旋回速度に到達後もまだ吊り
荷の振れが残っている場合は、その振れを抑制するよう
に旋回速度を調整する。

【００３６】なお、第１の実施の形態と同様に、第２の
実施の形態にも、吊り荷重検出器、作業半径検出器、ゲ
インコントロール用のつまみをそれぞれ設けて、ゲイン
Ｋの値をそれぞれの方法により変更することも可能であ
る。

【００３７】−第３の実施の形態− 図９〜図１２を用いて第３の実施の形態を説明する。な
お、図１〜図５に示した第１の実施の形態と同一部分に
は同一符号を付して相違点を主に説明する。図９は第３
の実施の形態の構成図を示す。図９に示すように、第３
の実施の形態は、旋回用油圧モータ２の入口出口の圧力
差を能動的に制御して吊り荷の振れを抑制するものであ
る。そのため、外部指令型圧力制御弁１２Ａ、１２Ｂを
旋回用油圧モータ２の入口ポートと出口ポートに設け、
この外部指令型圧力制御弁１２Ａ、１２Ｂにより、旋回
用油圧モータ２の入口側、出口側の圧力を制御する。旋
回用油圧モータ２の流入流量は操作レバー４により方向
制御弁３を操作して制御される。シーブ１０４近辺に吊
り荷１０６の振れ状態を検出する荷振れ状態検出器１０
が設けられ、吊り荷１０６の振れ角度を検出してコント
ローラ８３に入力されるのは第１の実施の形態と同様で
ある。図１０において、コントローラ８３は、荷振れ状
態検出器１０からの吊り荷１０６の振れ角度θにゲイン
Ｋを乗じる係数器８Ａと、外部指令型圧力制御弁１２
Ａ、１２Ｂの最高設定圧力を設定する最高圧力設定器８
Ｆと、この最高圧力と係数器８Ａの出力との差分を演算
する差分器８Ｇと、この差分器８Ｇの出力値でどちらの
外部指令型圧力制御弁１２Ａ、１２Ｂを制御するかを荷
振れの角度方向により決める選択器８Ｈとで構成され
る。

【００３８】次に、第３の実施の形態の動作を説明す
る。図９において、オペレータが所望の旋回方向、旋回
速度を得るため操作レバー４を操作すると、旋回用方向
制御弁３はそれに伴って制御され、旋回用油圧モータ２
の入口側に圧力が立ち旋回動作が始まる。外部指令型圧
力制御弁１２Ａ、１２Ｂは通常最高設定圧力に設定され
ており、この最高設定圧力を駆動圧力の最大値として旋
回用油圧モータ２の駆動は制御される。

【００３９】次に、旋回動作に伴い吊り荷１０６に荷振
れ（振り子運動）が生じたとする。図１０において、こ
の吊り荷の振れを荷振れ状態検出器１０により検出し、
コントローラ８３では、その振れ角θに基づき、この荷
振れを抑制するための駆動圧力を算出する。すなわち、
振れ角θのゲインＫ倍したものを最高設定圧力から引い
た値を駆動圧力値とする。どちらの外部指令型圧力制御
弁１２Ａ、１２Ｂを作動させるかは、荷振れの角度方向
により選択器８Ｈにおいて決定される。具体的には、吊
り荷からの負荷圧が立っている側、すなわち吊り荷が振
れている側の外部指令型圧力制御弁１２Ａ（または１２
Ｂ）が作動される。

【００４０】以上により、振り子の支点１０８が旋回し
て、例えば吊り荷が振り子の支点１０８より遅れている
位置（旋回方向と逆側の位置）にあるときは、吊り荷の
振れ状態に比例して旋回駆動側（入口側）の設定圧力を
下げるように外部指令型圧力制御弁１２Ａ（または１２
Ｂ）を作動させる。これにより旋回速度は下がり、吊り
荷の振れを減少させることができる。また、吊り荷が振
り子の支点１０８より前側（旋回方向側）にあるとき
は、旋回用モータ２の出口側の圧力を下げるように外部
指令型圧力制御弁１２Ａ（または１２Ｂ）を作動させ
る。これにより旋回速度は上がり、こちらもまた吊り荷
の振れは減少する。よって、常に吊り荷の振れ状態に合
わせた旋回速度になるため荷振れをさせない旋回動作が
可能となる。なお、荷振れが収まっているときは、外部
指令型圧力制御弁１２Ａおよび１２Ｂの設定圧力は補正
されず最高設定圧力のままであり、オペレータの旋回指
令どおりの旋回速度が得られる。

【００４１】上記では、駆動圧力値を、最高設定圧力か
ら振れ角θのゲインＫ倍したものを引いて求めたが、図
１２に示すような関数テーブルを設けて、振れ角θから
圧力設定値を求めてもよい。

【００４２】また、図１１に示すように、第１の実施の
形態の変形例と同様に、振れ角θの代わりに吊り荷の振
れ幅Ｘ（水平方向の変位量）に基づいて補正量を演算し
てもよい。この場合は、荷振れ状態検出器１０からの振
れ角θと、ワイヤロープの長さＬから、Ｘ＝Ｌ・ｓｉｎ
θにより吊り荷の振れ幅Ｘを求めることができる。

【００４３】また、第１の実施の形態と同様に、本実施
の形態においても、吊り荷重検出器、作業半径検出器、
ゲインコントロールつまみをそれぞれ設けて、ゲインＫ
の値をそれぞれの方法により変更することが可能であ
る。

【００４４】さらに、第２実施の形態と同様に、吊り荷
の振れ状態を検出する手段において、旋回用油圧モータ
２への入口側圧力Ｐ１と、出口側圧力Ｐ２を検出し、そ
の圧力差から荷振れの状態を検出することも可能であ
る。

【００４５】−第４の実施の形態− 図１３を用いて第４の実施の形態を説明する。なお、図
９に示した第３の実施の形態と同一部分には同一符号を
付して相違点を主に説明する。図１３は第４の実施の形
態の構成図を示す。図１３に示すように、第４の実施の
形態は、可変絞り１３Ａ、１３Ｂを旋回用油圧モータ２
の入口ポートと出口ポートに設け、旋回用油圧モータ２
への圧油の流量を制御して吊り荷の振れを抑制するもの
である。旋回用油圧モータ２の旋回指令速度値に基づく
流入流量は操作レバー４により方向制御弁３を操作して
制御される。シーブ１０４近辺に吊り荷１０６の振れ状
態を検出する荷振れ状態検出器１０が設けられ、吊り荷
１０６の振れ角度を検出してコントローラ８５に入力さ
れるのは第３の実施の形態と同様である。

【００４６】図１３において、オペレータが所望の旋回
方向、旋回速度を得るため操作レバー４を操作すると、
旋回用方向制御弁３はそれに伴って制御され、旋回用油
圧モータ２へは旋回用方向制御弁３で制御される一定流
量の圧油が供給され、旋回用油圧モータ２は駆動され
る。可変絞り１３Ａ、１３Ｂは、吊り荷１０６の振れが
ない状態では初期設定値として一定量開口しており、旋
回体用油圧モータ２の入口ポート側では、次に述べる補
正制御のため一定量の流量が可変絞りを通じてタンクに
流出している。

【００４７】次に、旋回動作に伴い吊り荷１０６に荷振
れ（振り子運動）が生じたとする。図１３の吊り荷の状
態は、可変絞り１３Ａ側が旋回用油圧モータ２の入口ポ
ートであるときに、旋回体１０２の旋回に対して吊り荷
１０６が遅れいている振れの状態である。この吊り荷の
振れを荷振れ状態検出器１０により検出し、コントロー
ラ８５では、その振れ角θに基づき、この荷振れを抑制
するための可変絞りの制御量を算出する。すなわち、図
１３の状態では、可変絞り１３Ａの開口面積を初期値よ
りより開くように制御し、また可変絞り１３Ｂは初期値
よりより閉じるように制御する。可変絞り１３Ａ、１４
Ｂの初期値を中心としたより開く度合い、あるいはより
閉じる度合いは振れ角θの大きさに比例する。以上によ
り、可変絞り１３Ａでは初期値よりより開口されるため
タンクへ流出する流量が増加し、増加した分だけ旋回用
油圧モータ２の入口ポート側では旋回用油圧モータ２へ
流れ込む圧油の流量が減少し、旋回用油圧モータ２の回
転速度は下げられる。これにより、旋回体１０２は吊り
荷１０６の振れを抑えるように制御される。

【００４８】次に、吊り荷１０６が旋回体１０２の旋回
より進んだ状態に振れた場合を考える。ここでは、図１
３において、吊り荷１０６が紙面において左側に振れて
いる状態を想定する。旋回体用油圧モータ２の入口ポー
トは上記と同様可変絞り１３Ａ側である。このとき、荷
振れ状態検出器１０により検出される振れ角θは、上記
とは反対のマイナスの値となる。これにより、コントロ
ーラ８５は、上記とは反対に可変絞り１３Ａの開口面積
を初期値よりより閉じるように制御し、また可変絞り１
３Ｂは初期値よりより開くように制御する。可変絞り１
３Ａが入口ポート側であるため、可変絞り１３Ａの開口
面積が初期値に対してより閉じられることにより、それ
まで可変絞り１３Ａを通じて流出していた流量が減少
し、その分だけ旋回用油圧モータ２の圧油の流量は増加
し回転速度は上げられる。これにより、旋回体１０２は
吊り荷１０６を追いかけるように旋回速度を上げ、吊り
荷１０６の振れを抑えるように制御される。

【００４９】可変絞り１３Ａ、１３Ｂは、上記のとおり
旋回体１０２の旋回方向とは関係なく、吊り荷状態検出
器１０で検出される振れ角θの大きさおよび符号のみで
制御される。すなわち、図１３において、旋回体１０２
を正面から見て吊り荷１０６が右に振れているときは、
可変絞り１３Ａと１３Ｂのどちらが入口ポート側である
かどうかは関係なしに、言い替えれば吊り荷１０６が旋
回体１０２の旋回に対して遅れて右に振れていようと、
進んで右に振れていようとは関係なしに、常に可変絞り
１３Ａの開口をより開け可変絞り１３Ｂの開口をより閉
じるように制御する。また、吊り荷が１０６が左に振れ
ているときは、同様に、常に可変絞り１３Ａの開口をよ
り閉じ可変絞り１３Ｂの開口をより開けるように制御す
る。

【００５０】−変形例− 上記の第４の実施の形態では、可変絞り１３Ａ、１３Ｂ
を旋回用油圧モータ２の入口ポートと出口ポートに設
け、この可変絞り１３Ａ、１３Ｂにより、旋回用油圧モ
ータ２への圧油の流量を制御し吊り荷の振れを抑制して
いるが、この可変絞りを入口ポートと出口ポートを連通
させる油路に設けて、旋回用油圧モータ２への圧油の流
量を制御し吊り荷の振れを抑制することも可能である。

【００５１】図１４は、この第４の実施の形態の変形例
の構成図を示す。図１３に示した第４の実施の形態と同
一部分には同一符号を付して相違点を主に説明する。図
１４において、可変絞り１４が旋回体用油圧モータ２の
入口ポートと出口ポートを連通させる油路に設けられて
いる。操作レバー４には、操作レバーの位置を検出する
操作レバー位置検出装置４Ｂが設けられ、操作レバー位
置検出装置４Ｂからの信号により、コントローラ８６は
旋回体１０２の指令された旋回方向を認識する。可変絞
り１４は吊り荷１０６の振れがない状態では初期設定値
として一定量開口しており、旋回体用油圧モータ２への
圧油の流量を可変絞り１４を介して一定量バイパスして
いる。

【００５２】次に、旋回動作に伴い吊り荷１０６に荷振
れ（振り子運動）が生じたとする。図１４の吊り荷の状
態は、可変絞り１３Ａ側が旋回用油圧モータ２の入口ポ
ートであるときに、旋回体１０２の旋回に対して吊り荷
１０６が遅れている振れの状態である。この吊り荷の振
れすなわち振れ角θが荷振れ状態検出器１０により検出
されコントローラ８６に入力される。コントローラ８６
は、操作レバー位置検出装置４Ｂからの信号により旋回
体１０２の旋回方向を認識し、この旋回方向と振れ角θ
に基づき、この荷振れを抑制するための可変絞り１４の
制御量を算出する。すなわち、コントローラ８６は符号
を含む振れ角θと操作レバー位置検出装置４Ｂからの信
号に基づき、吊り荷１０６が旋回体１０２の旋回方向に
対して遅れている振れか進んでいる振れかを判断する。
吊り荷１０６の振れが遅れている振れであると判断され
た場合は、振れ角θに応じて可変絞り１４の開口を初期
値よりより開くように制御してバイパスさせる圧油の流
量を増加させ、その分旋回体用油圧モータ２への圧油の
流量を減少させ、旋回体用油圧モータ２の回転速度を下
げる。これにより、旋回体１０２は吊り荷１０６の振れ
を抑えるように制御される。

【００５３】逆に、吊り荷１０６の振れが進んでいる振
れであると判断された場合は、振れ角θに応じて可変絞
り１４の開口を初期値よりより閉じるように制御してバ
イパスさせる圧油の流量を減少させ、その分旋回体用油
圧モータ２への圧油の流量を増加させ、旋回体用油圧モ
ータ２の回転速度を上げる。これにより、旋回体１０２
は吊り荷１０６を追いかけるように旋回速度を上げ、吊
り荷１０６の振れを抑えるように制御される。

【００５４】以上のように、第４の実施の形態およびそ
の変形例において、旋回体用油圧モータ２への圧油の流
量を制御することによって吊り荷の振れを抑制すること
を可能としている。

【００５５】また、第１の実施の形態の変形例と同様
に、振れ角θの代わりに吊り荷の振れ幅（水平方向の変
位量）に基づいて補正量を演算してもよい。また、第１
の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、吊り
荷重検出器、作業半径検出器、ゲインコントロールつま
みをそれぞれ設けて、ゲインＫの値をそれぞれの方法に
より変更することが可能である。さらに、第２実施の形
態と同様に、吊り荷の振れ状態を検出する手段におい
て、旋回用油圧モータ２への入口側圧力Ｐ１と、出口側
圧力Ｐ２を検出し、その圧力差から荷振れの状態を検出
することも可能である。

【００５６】上記の第１〜第４の実施の形態では、旋回
用油圧モータの回転制御を、制御弁を制御することによ
って、あるいは、旋回用油圧モータの入口側出口側の圧
力を制御することによって、あるいは、旋回用油圧モー
タの圧油の流量を制御することによって行っているが、
油圧ポンプの傾転量を制御することによっても可能であ
る。

【００５７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成して
いるので、次のような効果を奏する。吊り荷の振れ状態
を検出し、その検出結果に基づいて吊り荷の振れを抑制
しながらオペレータが指令した旋回速度を実現している
ため、精度の高い吊り荷の振れ抑制を自動的に可能とし
ている。したがって、オペレータは、吊り荷の振れを抑
制するための操作を必要とせず、オペレータの労力は低
減され、熟練した技量も必要としない。また、吊り荷の
振れ抑制の強弱を作業環境によって変更できるので、指
令旋回速度への応答性と吊り荷の抑制の応答性とを作業
環境に適したバランスで設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の構成図。

【図２】第１の実施の形態の荷振れ状態検出器を説明す
る図。

【図３】第１の実施の形態の荷振れ状態検出器の構成
図。

【図４】第１の実施の形態のコントローラの詳細を示す
図。

【図５】第１の実施の形態のコントローラの詳細を示す
図。

【図６】第２の実施の形態の構成図。

【図７】第２の実施の形態のコントローラの詳細を示す
図。

【図８】吊り荷の振れと旋回用油圧モータの圧力の関係
を説明する図。

【図９】第３の実施の形態の構成図。

【図１０】第３の実施の形態のコントローラの詳細を示
す図。

【図１１】第３の実施の形態のコントローラの詳細を示
す図。

【図１２】第３の実施の形態の振れ角−圧力設定値の関
数テーブル

【図１３】第４の実施の形態の構成図。

【図１４】第４の実施の形態の変形例の構成図。

【図１５】クレーンの全体側面図。

【図１６】速度制御方式の第１の従来技術の構成図

【図１７】速度制御方式の第２の従来技術の構成図

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ２ 旋回用油圧モータ ３ 旋回用方向制御弁 ４ 操作レバー ４Ａ 旋回指令生成装置 ４Ｂ 操作レバー位置検出装置 ５Ａ、５Ｂ パイロット弁 ６ パイロット油圧源 ７ 旋回速度検出器 ８、８１〜８６ コントローラ ８Ａ 係数器 ８Ｂ、８Ｅ、８Ｇ 差分器 ８Ｃ ロープ長算出器 ８Ｄ 演算器 ８Ｈ 選択器 ９Ａ、９Ｂ 電磁比例減圧弁 １０ 荷振れ状態検出器 １０Ａ 傾斜角センサ １０Ｂ 取り付け台 １１Ａ、１１Ｂ 圧力検出器 １２Ａ、１２Ｂ 外部指令型圧力制御弁 １３Ａ、１３Ｂ、１４ 可変絞り １０１ 走行体 １０２ 旋回体 １０３ ブーム １０４ シーブ １０５ フック １０６ 吊り荷 １０７ 原動機 １０８ 振り子の支点 １０９ 繰り出し量センサ ＶＩ 旋回速度指令値

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−7295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−287697（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−112690（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B66C 13/22

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプから吐出される圧油によって
   旋回体を駆動する旋回用油圧モータと、 前記油圧ポンプから前記旋回用油圧モータに供給される
   圧油を制御する制御弁と、 前記旋回体の旋回方向と旋回速度値を指令する操作手段
   とを備えた建設機械の旋回体の油圧制御装置において、前記旋回用油圧モータの入口圧力と出口圧力をそれぞれ
   検出する第１および第２の圧力計と、第１および第２の
   圧力計の検出値の差分を算出する差分器とを有し、前記
   差分を求めることにより 吊り荷の振れ状態を検出する荷
   振れ状態検出手段と、前記荷振れ状態検出手段により求めた差分の大きさに応
   じて、 吊り荷が旋回体の旋回より遅れている荷振れ状態
   が検出されているときは旋回速度を遅くし、吊り荷が旋
   回体の旋回より進んでいる荷振れ状態が検出されている
   ときは旋回速度を速くするように前記旋回用油圧モータ
   を制御する制御手段とを備えることを特徴とする建設機
   械の旋回体の油圧制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、吊り荷が旋回体の旋回
   より遅れている荷振れ状態が検出されているときは指令
   された前記旋回速度値を旋回速度が遅くなるような値に
   補正し、吊り荷が旋回体の旋回より進んでいる荷振れ状
   態が検出されているときは指令された前記旋回速度値を
   旋回速度が速くなるような値に補正する指令値補正手段
   であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の旋回
   体の油圧制御装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、吊り荷が旋回体の旋回
   より遅れている荷振れ状態が検出されているときは前記
   旋回用油圧モータの入口圧力を低減し、吊り荷が旋回体
   の旋回より進んでいる荷振れ状態が検出されているとき
   は前記旋回用油圧モータの出口圧力を低減する圧力制御
   手段であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の
   旋回体の油圧制御装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、吊り荷が旋回体の旋回
   より遅れている荷振れ状態が検出されているときは前記
   旋回用油圧モータへの圧油の流量を減少させ、吊り荷が
   旋回体の旋回より進んでいる荷振れ状態が検出されてい
   るときは前記旋回用油圧モータへの圧油の流量を増加さ
   せる流量制御手段であることを特徴とする請求項１記載
   の建設機械の旋回体の油圧制御装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段による前記旋回用油圧モー
   タの速度制御の感度を外部操作で調節する感度調節手段
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載の建設機械の旋回体の油圧制御装置。
6. 【請求項６】 前記吊り荷の荷重を検出する荷重検出手
   段と、 検出された吊り荷の荷重が大きいほど前記制御手段によ
   る前記旋回用油圧モータの速度制御の感度を上げる感度
   調節手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれかに記載の建設機械の旋回体の油圧制御装
   置。
7. 【請求項７】 前記吊り荷の作業半径を検出する半径検
   出手段と、 検出された作業半径が大きいほど前記制御手段による前
   記旋回用油圧モータの速度制御の感度を上げる感度調節
   手段とをさらに備えることを特徴とする請求１〜４のい
   ずれかに記載の建設機械の旋回体の油圧制御装置。