JP3748578B2

JP3748578B2 - Swing control device for work machine

Info

Publication number: JP3748578B2
Application number: JP04104994A
Authority: JP
Inventors: 正敏高橋; 正明江原; 克己山縣
Original assignee: Kobelco Cranes Co Ltd
Current assignee: Kobelco Cranes Co Ltd
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JPH07248002A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はクレーン等の旋回機能をもった作業機械の旋回動作を制御する旋回制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、旋回制御装置としては、図９に示すようにエンジン１によって駆動される油圧ポンプ２と旋回モータ３とを旋回コントロールバルブ４を介して接続し、このコントロールバルブ４のストローク調整（以下、バルブ制御方式という）とエンジン回転数の調整（以下、回転数制御方式という）とによって旋回速度を制御する構成のものが一般的である。５はリリーフ弁である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように二通りの制御方式（パターン）しか選択できない従来の構成によると、次のような問題があった。
【０００４】
▲１▼ バルブ制御方式では旋回速度の変化が小さく、回転数制御方式ではエンジン回転数の変化に対するポンプ吐出量の変化（＝速度変化）が大きい。
【０００５】
従って、たとえば旋回起動時に、バルブ制御方式では加速性能が悪く、回転数制御方式では急旋回が起こる等、作業内容によっては適正な制御が行えない場合、あるいはオペレータの好みに応じた制御ができない場合があった。
【０００６】
▲２▼ 旋回中に荷揺れが生じた場合の追従動作のような微妙な加減速制御（微速制御）は、速度変化の小さいバルブ制御方式のみによって可能であるため、回転数制御途中で微速制御の必要が生じた場合に、エンジン回転数を適当に調整した後、バルブ制御方式に切替える等の面倒な操作を行わなければならず、操作性が悪いものとなっていた。
【０００７】
なお、実開平３−４９２９１号に示されているように、エンジン回転数の変化に関係なくポンプ吐出量を一定に保つ吐出量一定制御を制御パターンに加えた旋回制御装置が公知となっている。
【０００８】
しかし、この構成によると、バルブ制御中にエンジン回転数が変化しても旋回速度が変化しないため、バルブ制御の安定性が良くなるというにとどまり、上記▲１▼▲２▼の問題は依然として残されていた。
【０００９】
そこで本発明は、制御性能および操作性を改善することができる作業機械の旋回制御装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、エンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプと、この油圧ポンプの流量調整を行うレギュレータと、上記油圧ポンプを油圧源とする旋回モータと、この旋回モータの回転方向と速度を制御する旋回コントロールバルブと、上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、このエンジン回転数検出手段によって検出されるエンジン回転数に応じて上記レギュレータにポンプ吐出量の指令信号を出力するコントローラと、このコントローラの出力パターンを、予め設定された複数種類のうちから選択して指令する制御モード設定器とを具備し、上記設定された各出力パターンは、エンジン回転数の変化に対して上記ポンプ吐出量が全エンジン回転数を通じて一定の変化率で変化し、かつ、この変化率が互いに異なるものである点を特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、コントローラと制御モード選択器との間に、これらを接続・遮断するスイッチが設けられたものである。
【００１２】
【作用】
上記構成によると、制御モード設定器により、エンジン回転数の変化に対するポンプ吐出量の変化率、すなわち回転数制御方式の制御パターンを複数種類のうちから任意に選択することができる。
【００１３】
このため、作業内容やオペレータの好み等に応じて最適の制御性能を得ることができるとともに、パターン設定によって回転数制御方式による微速制御が可能となる。
【００１４】
また、請求項２の構成によると、オペレータの意思により、スイッチのオフ操作によって制御パターンの選択機能をキャンセルし、一つのパターンのみの回転数制御方式に切替えることができる。
【００１５】
【実施例】
図１にこの旋回制御装置の回路構成およびブロック構成を示している。
【００１６】
図中、１１はエンジン、１２はこのエンジン１１によって駆動される可変容量型油圧ポンプ、１３は旋回モータ、１４はこの旋回モータ１３の回転方向と速度を制御する旋回コントロールバルブ、１５はリリーフ弁である。
【００１７】
油圧ポンプ１２は、補助油圧源１６から一次圧を供給される電磁比例減圧弁（以下、単に減圧弁という）１７と、同減圧弁１７の二次圧によって駆動されるアクチュエータ１８から成るレギュレータ１９によって流量（ポンプ１回転当りの吸収量）が調整され、これによりポンプ吐出量が制御される。
【００１８】
また、減圧弁１７の電磁操作部１７ａには、コントローラ２０からのポンプ吐出量指令信号（制御電流）が送られ、図２に示すようにこの制御電流Ｉに比例して二次圧（アクチュエータ１８の駆動圧力）が変化し、また図３に示すようにこの二次圧に比例してポンプ吸収量ｑが変化する。従って、制御電流Ｉとポンプ吸収量ｑの関係は図４のようになる。
【００１９】
コントローラ２０は、エンジン１１の回転数を検出する回転数センサ２１からの信号に基づき、エンジン回転数に応じた制御電流Ｉを出力する。
【００２０】
また、コントローラ２０にはスイッチ２２を介して制御モード設定器２３が接続され、スイッチ２２がオンの状態で、この制御モード設定器２３が外部から操作されることにより、コントローラ２０の出力パターンが、図５に示すようにエンジン回転数ｎの増加に対して制御電流Ｉが減少するパターンであって、かつ、制御電流Ｉの変化率が異なる３種類のパターンイ，ロ，ハのうちから選択される。
【００２１】
この点を詳述すると、ポンプ１２の吐出量をＱ（cc／min）、エンジン回転数をｎ（rpm）、ポンプ吸収量をｑ（cc／rev）、減圧弁１７の制御電流をＩ（Ａ）とすると、ｑ＝ａ×Ｉ＋ｂ、Ｉ＝ｃ／ｎ＋ｄ（ただし、ａ，ｂ，ｃ，ｄは定数）であるから、
【００２２】
【数１】

となる。
【００２３】
従って、定数ａ〜ｄの値の設定によってエンジン回転数／制御電流特性、つまりエンジン回転数に対する制御電流の変化率が決まる。
【００２４】
そこで、この定数（たとえばｃとｄ）の値が異なる３通りの特性が予め制御モード設定器２３に入力され、この予め設定された３通りの特性の一つが外部からのたとえば選択スイッチの操作によって選択されることにより、コントローラ２０の出力パターンが、エンジン回転数ｎの変化に対する制御電流Ｉの変化率が異なる３種類のパターンイ，ロ，ハのうちから選択されるように構成されている。
【００２５】
これにより、エンジン回転数／ポンプ吐出量特性が、図６のイ´，ロ´，ハ´のうちから任意に選択される。
【００２６】
これらの吐出特性イ′，ロ′，ハ′は、図示のように全エンジン回転数を通じてポンプ吐出量が一定の変化率で変化する特性であって、上記変化率が互いに異なる特性である。
【００２７】
また、スイッチ２２がオフの状態では、このような制御パターンの選択機能がキャンセルされる。このとき、コントローラ２０は、定電流作用、すなわち図５の点線で示すようにエンジン回転数の変化に関係なく制御電流を一定に保つ作用を行い、エンジン回転数／ポンプ吐出量特性は図６の点線のようになる。
【００２８】
このように、回転数制御の制御パターンを３種類イ´，ロ´，ハ´（スイッチ２２オフ時を含めれば４種類）のうちから任意に選択することができるため、作業内容やオペレータの好みに適したパターンによる適正な制御を行うことができる。
【００２９】
たとえば、旋回起動時の初期には、変化率の小さい制御パターンハ´を選択してスムーズに起動させ、この後、変化率の大きい制御パターンイ´に切替えて効率良く加速し、定常速度に達したときに変化率が中間の制御パターンロ´に移行する等、旋回動作に適した制御機能を得ることができる。
【００３０】
また、旋回中に荷揺れが生じた場合の追従動作等のための微速制御を行いたいときは、変化率の小さい制御パターンハ´を選択することにより、従来では無理であった回転数制御方式による微速制御が可能となる。
【００３１】
すなわち、微速制御をバルブ制御方式と回転数制御方式のいずれにても行うことが可能となる。従って、従来のように回転数制御方式での旋回中に微速制御を行うためにバルブ制御方式に切替える必要がなくなるため、操作性が良いものとなる。
【００３２】
他の実施例
（１）上記実施例では、図４示すように制御電流Ｉの増加に比例してポンプ吸収量ｑが増加する特性をもとに、選択されるコントローラ出力パターンを、図５に示すようにエンジン回転数ｎの増加に対して制御電流Ｉが減少する３つのパターンイ，ロ，ハのうちから選択する構成としたが、これとは逆に、図７に示すように制御電流Ｉの増加に反比例してポンプ吸収量ｑが減少する構成とし、これをもとに、図８に示すようにエンジン回転数ｎの増加に対して制御電流Ｉが増加する出力パターンイ，ロ，ハが得られるように構成してもよい。
【００３３】
（２）制御モード設定器２３によって選択しうるコントローラ出力パターンは、図５のイ，ロ，ハの３つに限らず、２つまたは４つ以上としてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
上記のように本発明によるときは、エンジン回転数に応じてレギュレータにポンプ吐出量の指令信号を出力するコントローラの出力パターンを、制御モード設定器により、全エンジン回転数を通じてエンジン回転数に対するポンプ吐出量が一定の変化率で変化し、かつ、上記変化率が異なる複数種類のうちから任意に選択できる構成としたから、作業内容やオペレータの好み等に応じて最適の制御性能を得ることができるとともに、パターン設定によって回転数制御方式による微速制御が可能となる。従って、制御性能および操作性を向上させることができる。
【００３５】
また、請求項２の発明によると、オペレータの意思により、スイッチのオフ操作によって制御パターンの選択機能をキャンセルし、一つのパターンのみの回転数制御方式に切替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる旋回制御装置の油圧回路構成をブロック構成とともに示す図である。
【図２】同実施例における電磁比例減圧弁の制御電流と二次圧の関係を示す図である。
【図３】同減圧弁の二次圧とポンプ吸収量の関係を示す図である。
【図４】同制御電流とポンプ吸収量の関係を示す図である。
【図５】同実施例におけるエンジン回転数と制御電流の関係を示す図である。
【図６】同エンジン回転数とポンプ吐出量の関係を示す図である。
【図７】本発明の別の実施例における電磁比例減圧弁の制御電流とポンプ吸収量の関係を示す図である。
【図８】同実施例におけるエンジン回転数と制御電流の関係を示す図であ。
【図９】従来の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１エンジン
１２可変容量型油圧ポンプ
１３旋回モータ
１４旋回コントロールバルブ
１９レギュレータ
１７レギュレータを構成する電磁比例減圧弁
１８同アクチュエータ
２０コントローラ
２１回転数センサ（回転数検出手段）
２３制御モード設定器
２２スイッチ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a turning control device for controlling a turning operation of a work machine having a turning function such as a crane.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a turning control device, as shown in FIG. 9 , a hydraulic pump 2 driven by an engine 1 and a turning motor 3 are connected via a turning control valve 4, and a stroke adjustment (hereinafter referred to as a valve) of the control valve 4 is performed. In general, the turning speed is controlled by adjusting the engine speed (hereinafter referred to as a control system) and adjusting the engine speed (hereinafter referred to as the speed control system). 5 is a relief valve.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional configuration in which only two control methods (patterns) can be selected, there are the following problems.
[0004]
(1) The change in turning speed is small in the valve control system, and the change in pump discharge amount (= speed change) with respect to the change in engine speed is large in the rotation speed control system.
[0005]
Therefore, when turning is started, for example, acceleration performance is poor with the valve control method, and sudden turning occurs with the rotation speed control method, or depending on the work content, or when control according to the operator's preference is not possible was there.
[0006]
(2) Subtle acceleration / deceleration control (slow speed control) such as follow-up action when a load shake occurs during turning is possible only by the valve control system with small speed change, so the speed control is performed during the rotation speed control. Therefore, after adjusting the engine speed appropriately, a troublesome operation such as switching to the valve control system has to be performed, resulting in poor operability.
[0007]
In addition, as shown in Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-49291, a turning control device is known in which a discharge amount constant control for keeping a pump discharge amount constant regardless of a change in engine speed is added to a control pattern. .
[0008]
However, according to this configuration, even if the engine speed changes during the valve control, the turning speed does not change. Therefore, the stability of the valve control is improved, and the above problems (1) and (2) still remain. It had been.
[0009]
Therefore, the present invention provides a turning control device for a work machine that can improve control performance and operability.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a variable displacement hydraulic pump driven by an engine, a regulator for adjusting the flow rate of the hydraulic pump, a swing motor using the hydraulic pump as a hydraulic source, and the rotation direction and speed of the swing motor. A turning control valve for controlling the engine, an engine speed detecting means for detecting the engine speed, and a pump discharge command signal to the regulator according to the engine speed detected by the engine speed detecting means. a controller for the output pattern of the controller, and a pre-selected from among the set plurality of kinds fingers Ryosuru control mode setter, each output pattern that is the set, the change of the engine rotational speed On the other hand, the pump discharge amount changes at a constant change rate over the whole engine speed, and this change rate is mutually different. You wherein points are different.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, a switch is provided between the controller and the control mode selector to connect / disconnect them.
[0012]
[Action]
According to the above configuration, the change rate of the pump discharge amount with respect to the change of the engine speed, that is, the control pattern of the speed control method can be arbitrarily selected from a plurality of types by the control mode setting device.
[0013]
For this reason, it is possible to obtain optimum control performance in accordance with the work content, operator's preference, etc., and it is possible to perform fine speed control by the rotation speed control method by pattern setting.
[0014]
Further, according to the configuration of the second aspect, the control pattern selection function can be canceled by turning off the switch at the intention of the operator, and the rotation speed control method can be switched to only one pattern .
[0015]
【Example】
FIG. 1 shows a circuit configuration and a block configuration of the turning control device.
[0016]
In the figure, 11 is an engine, 12 is a variable displacement hydraulic pump driven by the

engine

11, 13 is a swing motor, 14 is a swing control valve for controlling the rotation direction and speed of the

swing motor

13, and 15 is a relief valve. is there.
[0017]
The hydraulic pump 12 includes a regulator 19 including an electromagnetic proportional pressure reducing valve (hereinafter simply referred to as a pressure reducing valve) 17 to which a primary pressure is supplied from an auxiliary hydraulic power source 16 and an actuator 18 driven by the secondary pressure of the pressure reducing valve 17. The flow rate (absorption amount per one rotation of the pump) is adjusted, thereby controlling the pump discharge amount.
[0018]
Further, a pump discharge amount command signal (control current) from the controller 20 is sent to the electromagnetic operating portion 17a of the pressure reducing valve 17, and the secondary pressure (actuator 18) is proportional to the control current I as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the pump absorption amount q changes in proportion to the secondary pressure. Therefore, the relationship between the control current I and the pump absorption amount q is as shown in FIG.
[0019]
The controller 20 outputs a control current I corresponding to the engine speed based on a signal from the speed sensor 21 that detects the speed of the engine 11.
[0020]
In addition, a control mode setting unit 23 is connected to the controller 20 via the switch 22, and when the control mode setting unit 23 is operated from the outside while the switch 22 is turned on, the output pattern of the controller 20 is As shown in FIG. 5, the control current I decreases with increasing engine speed n, and the control current I has a different rate of change. The
[0021]
More specifically, the discharge amount of the pump 12 is Q (cc / min), the engine speed is n (rpm), the pump absorption amount is q (cc / rev), and the control current of the pressure reducing valve 17 is I (A ), Q = a × I + b, I = c / n + d (where a, b, c, d are constants),
[0022]
[Expression 1]

It becomes.
[0023]
Therefore, the engine speed / control current characteristic, that is, the rate of change of the control current with respect to the engine speed is determined by setting the values of the constants a to d.
[0024]
Therefore, three types of characteristics having different constants (for example, c and d) are input to the control mode setting unit 23 in advance , and one of the three types of preset characteristics is externally operated by, for example, a selection switch. By being selected, the output pattern of the controller 20 is configured to be selected from among three types of patterns i, b, and c in which the change rate of the control current I with respect to the change in the engine speed n is different.
[0025]
As a result, the engine speed / pump discharge amount characteristic is arbitrarily selected from a ', b', and c 'in FIG.
[0026]
These discharge characteristics a ′, b ′, and c ′ are characteristics in which the pump discharge amount changes at a constant change rate over the entire engine speed as shown in the figure, and the change rates are different from each other.
[0027]
Further, when the switch 22 is in the off state, such a control pattern selection function is cancelled. At this time, the controller 20 performs a constant current action, that is, an action of keeping the control current constant irrespective of a change in the engine speed as shown by a dotted line in FIG. 5, and the engine speed / pump discharge amount characteristic is shown in FIG. It looks like a dotted line.
[0028]
As described above, the control pattern of the rotational speed control can be arbitrarily selected from the three types “a”, “b”, and “c” (four types including when the switch 22 is turned off). Appropriate control can be performed with a pattern suitable for the above.
[0029]
For example, at the beginning of turning, the control pattern C ′ with a small change rate is selected and started smoothly, and then the control pattern I ′ with a large change rate is switched to accelerate efficiently and reach a steady speed. Thus, it is possible to obtain a control function suitable for the turning operation, for example, when the change rate shifts to an intermediate control pattern.
[0030]
In addition, when you want to perform fine-speed control for follow-up operations when load swings during turning, you can select a control pattern with a small rate of change, which is impossible in the past. Slow speed control is possible.
[0031]
That is, the fine speed control can be performed by either the valve control system or the rotation speed control system. Therefore, since it is not necessary to switch to the valve control method in order to perform the fine speed control during the turning by the rotation speed control method as in the conventional case, the operability is improved.
[0032]
Other Embodiment (1) In the above embodiment, the controller output pattern selected based on the characteristic that the pump absorption amount q increases in proportion to the increase in the control current I as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the control current I is selected from the three patterns i, b, and c in which the control current I decreases as the engine speed n increases. The pump absorption amount q decreases in inverse proportion to the increase in I, and based on this, as shown in FIG. 8, the output pattern i, b, You may comprise so that C may be obtained.
[0033]
(2) The controller output patterns that can be selected by the control mode setting unit 23 are not limited to the three of a, b, and c in FIG. 5, and may be two or four or more .
[0034]
【The invention's effect】
When according to the onset light as described above, a pump for the controller output pattern for outputting a command signal of the pump discharge amount regulator according to the engine speed, the control mode setting unit, the engine rotational speed throughout the entire engine speed Since the discharge amount changes at a constant change rate and can be arbitrarily selected from a plurality of types with different change rates, optimal control performance can be obtained according to the work content, operator preference, etc. In addition, it is possible to perform fine speed control by the rotational speed control method by pattern setting. Therefore, control performance and operability can be improved.
[0035]
According to the second aspect of the present invention, the control pattern selection function can be canceled by turning the switch off and switched to the rotational speed control method using only one pattern at the operator's will.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a hydraulic circuit configuration of a turning control device according to an embodiment of the present invention together with a block configuration.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a control current and a secondary pressure of the electromagnetic proportional pressure reducing valve in the same example.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a secondary pressure of the pressure reducing valve and a pump absorption amount.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the control current and the pump absorption amount.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between engine speed and control current in the same example.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the engine speed and the pump discharge amount.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the control current of the electromagnetic proportional pressure reducing valve and the pump absorption amount in another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between engine speed and control current in the same embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a conventional configuration .
[Explanation of symbols]
11 Engine 12 Variable displacement hydraulic pump 13 Swing motor 14 Swing control valve 19 Regulator 17 Electromagnetic proportional pressure reducing valve 18 constituting regulator 18 Actuator 20 Controller 21 Rotational speed sensor (rotational speed detecting means)
23 Control mode setter 22 Switch

Claims

A variable displacement hydraulic pump driven by an engine, a regulator for adjusting the flow rate of the hydraulic pump, a swing motor using the hydraulic pump as a hydraulic source, and a swing control valve for controlling the rotation direction and speed of the swing motor; An engine speed detecting means for detecting the engine speed, a controller for outputting a command signal of a pump discharge amount to the regulator according to the engine speed detected by the engine speed detecting means, the output pattern, comprising a pre-selected from among the set plurality of kinds fingers Ryosuru control mode setter, each output pattern that is the set, the pump discharge amount relative to the change in the engine speed It changes at a constant rate of change over the whole engine speed, and this rate of change is different from each other. Working machine turning control apparatus according to claim and.

2. The turning control device for a work machine according to claim 1, wherein a switch for connecting / disconnecting the controller and the control mode selector is provided between the controller and the control mode selector.