JP4486262B2 - 作業機械の上部旋回体を制動する方法と旋回制動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、作業機械の上部旋回体の回転運動が、閉じた液圧回路内に配置された調整可能な液圧伝動装置を介して発生させられ、液圧伝動装置が回転運動を開始するために運転者によって操作可能な制御レバーを介して制御され、この制御レバーが少なくとも１つのゼロ位置と、上部旋回体の反対向きの２つの回転方向のための２つの切換え位置を有し、上部旋回体の制動が、上部旋回体の回転方向と反対向きの逆向き制御によって行われる、作業機械の上部旋回体を制動するための方法に関する。本発明は更に、作業機械の上部旋回体が、閉じた液圧回路内に配置された調整可能な液圧伝動装置を介して駆動され、液圧伝動装置が回転運動を開始するために運転者によって操作可能な制御弁の制御レバーを介して制御可能であり、この制御レバーが少なくとも１つのゼロ位置と、上部旋回体の反対向きの２つの回転方向のための２つの切換え位置を有する、作業機械の上部旋回体を制動するための旋回制動装置に関する。
【０００２】
回転支承部に支承され、伝動装置の形をした回転駆動装置を有する回転可能な上部旋回体を備えた、例えば掘削機、クレーン等のような作業機械の場合、上部旋回体が回転モータを介して駆動される。この回転モータは液圧的または電気的に形成可能である。回転モータはほとんどの場合、ピニオンが回転支承部の歯にかみ合う伝動装置を介して、作業機械の上部旋回体を回転させる。
【０００３】
上部旋回体の回転運動の制動はいろいろな方法で行うことができる。
【０００４】
例えば摩擦ブレーキが知られている。この摩擦ブレーキは回転モータまたは回転伝動装置または回転支承部に直接配置されている。摩擦ブレーキの制御はいろいろな方法で行われる。運転者によって操作されるペダルによって動作させることおよび回転駆動装置の駆動運動が運転者によってゼロに切換えられるや否や摩擦ブレーキを自動的に動作させることが知られている。
【０００５】
制動の他の公知の形態は回転モータによる制動である。その際、回転モータは、回転駆動が運転者によってゼロに切換えられるや否や、一定のまたは調節可能な制動弁によって制動させられる。液圧モータを介して駆動される場合、例えば液圧回路の絞りが制御レバーのゼロ位置で接続され、絞りによって発生した逆圧が上部旋回体を制動する。類似の解決策は電気式回転駆動装置にも存在する。
【０００６】
冒頭に述べた方法と旋回制動装置は公知である。その際、上部旋回体の制動は逆向き制御（逆回転）によって行われる。この実施形の場合、作業機械は本来のブレーキまたはブレーキ装置を持たずに、必要な場合にのみ、上部旋回体を停止状態に固定する抑速ブレーキを備えている。運転者はその制御レバーによって、反対向きの回転運動を行うことにより、逆向き制御を開始する。回転モータは逆向きのトルクを生じ、上部旋回体を制動する。回転運動がゼロになるや否や、逆方向の旋回を防止するために、制御レバーをゼロ位置にしなければならない。
【０００７】
この制動方法は構造が簡単であるという利点があるがしかし、回転運動を確実に停止するためには、運転者は或る程度熟練、経験および注意を必要とする。更に、このような制動によって、ブレーキエネルギーが駆動系に戻され、それによってエネルギーが節約される。
【０００８】
本発明の課題は、運転者による操作エラーをできるだけ少なくし、上部旋回体の確実な停止を達成するめに、逆向き制御による作業機械の上部旋回体の制動を改善することである。
【０００９】
この課題は冒頭に述べた種類の方法において、本発明に従い、上部旋回体の旋回時に、制御レバーが制動位置、特にゼロ位置にあるときに、切換え論理回路により上部旋回体の停止が確認されるまで、上部旋回体の回動運動と逆向きの制御が付加されることによって解決される。
【００１０】
従って、本発明により、運転者に依存しない、すなわち運転者が制御レバーを制動位置にもたらすや否や、自動的に制動が行われる、逆向き制御による自動的な制動が達成される方法が提案される。それによって、制動は運転者の熟練、経験および注意に関係なく、かつ確実に達成される。というのは、逆向き制御による制動過程の際に、上部旋回体の回転運動が絶えず監視され、ブレーキングの停止時に終了するからである。
【００１１】
作業機械のすべての作業条件で、制御レバー操作と関係なく、常に正しい逆向きトルクを導入し、回転運動を停止するために、好ましくは、上部旋回体のその都度の回転方向が切換え論理回路によって検出される。すなわち、特に作業機械の傾斜姿勢で、傾斜被駆動力によって生じる不意の回転運動が制御エラーを生じない。このような回転運動は例えば、上部旋回体の上り坂旋回の際、制御される上り坂運動が働く前に、幾分下り坂の方に回転するときに生じる。
【００１２】
そのために本発明では、運転者が旋回運動を開始するや否や、回転数測定装置等を介して、回転速度を検出する。この旋回運動から、切換え論理回路は回転方向を検出し、続いて運転者が旋回運動のために制御レバーを被制動位置に操作するや否や、切換え論理回路を介して自動的な逆向き制御が開始される。自動的な逆向き制御は、上部旋回体が停止するまで働く。その際特に、切換え論理回路によって抑速ブレーキを作動開始することができる。続いて、切換え論理回路内の回転方向認識が消去される。それによって、切換え論理回路は、運転者による迅速な手動逆向き制御時に開始される不所望な回転方向逆転を防止する。
【００１３】
上述の課題は冒頭に述べた旋回制動装置において、本発明に従い、制御弁の制御レバーが制動位置、特にゼロ位置に位置するや否や、液圧伝動装置の液圧旋回ポンプと制御弁の制御レバーに接続された切換え論理回路が、逆向き制御によって上部旋回体の回転運動を自動的に制動するように構成され、そして上部旋回体のための回転数監視装置が設けられ、この回転数監視装置が、上部旋回体の停止時に逆向きの制御を終了するように、切換え論理回路に接続されていることによって解決される。
【００１４】
旋回制動装置の切換え論理回路は好ましくは、機械的、電子的、液圧的およびまたは空気圧的な構成要素または電子制御ユニットによって形成されている。
【００１５】
更に、作業機械が傾斜しているときの旋回制動装置の申し分のない作業のための前述の理由から、切換え論理回路に接続された回転方向検出装置が設けられている。更に、上部旋回体の停止時に切換え論理回路によって作動させられる抑速ブレーキが設けられていると合目的である。
【００１６】
更に、逆向き制御トルクを調節するために圧力制御弁が設けられていると有利である。
【００１７】
制御論理回路は上部旋回体の回転数と回転方向のための１個（または２個の別個の）のセンサを備えている。それによって、作業機械の傾斜姿勢の問題をも解決する簡単化された切換え論理が可能となる。
【００１８】
切換え論理回路は電子制御ユニットによって形成可能である。この電子制御ユニットには、運転者の制御機器からの旋回命令、回転数おび回転方向が供給される。電子制御ユニットは、制動の上記形態を達成するために、その出力部を介して旋回駆動部と抑速ブレーキを制御する。制御ユニットは更に、運転者によって操作される運転方式選択スイッチによって付加的な機能を実施するために適している。すなわち、例えば抑速ブレーキをかけない状態（自由回転）または抑速ブレーキをかけて回転運動をロックする状態および運転者によって操作される制御レバーの制御の停止状態または調節可能な逆向き旋回トルクによる制動の調節状態のようないろいろな運転状態を作ることができる。
【００１９】
次に、図に基づいて本発明を例示的に詳しく説明する。
【００２０】
図において、同じまたは類似の部品には一貫して同じ参照符号が使用されている。その際、作業機械の制動すべき上部旋回体（旋回する上部構造）は２８で示してある。作業機械の上部旋回体以外の部分は図示していない。上部旋回体２８は液圧式または電気式の回転モータを介して駆動可能である。この回転モータは本実施の形態では液圧式旋回モータ２９である。この回転モータは図示していない伝動装置を介して作業機械の上部旋回体２８を回転させる。この伝動装置のピニオンは回転支承部の歯にかみ合っている。
【００２１】
上部旋回体の回転のために、旋回モータ２９を備えた閉鎖液圧回路内に配置された旋回ポンプ１は、旋回モータ２９が作業機械の上部旋回体２８を両回転方向に回転させることができるように、管路１７，１８を介して制御される。管路１８は左側への回転方向を生じ、管路１７は右側への回転方向を生じる。
【００２２】
運転室内に設けられた制御レバーを備えた制御弁４には、補助ポンプ６から管路１９を経て制御油が供給される。制御弁は管路２０または２１と切換え弁２，３を経て旋回ポンプ１に制御信号を案内する。切換え弁２，３は、静止状態で制御弁４の切換え信号を更に案内するように切換えられている。補助ポンプ６は管路２２，２３を経て制御圧力を切換え弁２，３に供給する。この切換え弁は切換え論理回路（切換え論理）によって導体２４，２５を介して制御される。例えば切換え弁が導体２４を介して駆動されると、それによって制御弁４の制御信号が遮断され、管路２２の制御圧力が管路１８に供給され、逆向きの制御が行われる。
【００２３】
制御弁４のゼロ位置では、切換え出口は切換え論理回路の圧力スイッチ８，９（切換え接点）によって閉鎖されている。しかし、無電圧であるので、自動的な反対向き制御を生じる３／２切換え弁２，３は静止位置にある。運転者が制御弁４によって管路２０と管路３６を介して旋回ポンプ１を右側に制御すると、予制御回路内の圧力スイッチ９が切換えられ、閉じたリレー１０を経てリレー１３に補助電圧を案内する。
【００２４】
このリレー１３は切換え接点を閉じ、周波数に依存するスイッチ１４を接続する。このスイッチ１４には、上部旋回体２８の回転数を測定する回転数センサ１６の信号が供給され、周波数がゼロの場合（上部旋回体２８の停止時）スイッチ１２，１３のための電圧が遮断される。それによって、スイッチ１１は印加される切換え電圧に基づいて開放し、スイッチ１２は切換え電圧が供給されないので開放している。この切換え論理回路によって、圧力スイッチ９の作動時に、導体２４，２５の方への電流が中断され、周波数に依存するスイッチ１４からスイッチ９への電流路だけが閉じる。従って、管路２０，３６を介して右側に旋回を開始する際、導体２４を介しての弁２の制御による逆向きの制御の準備が既になされている。
【００２５】
運転者が制御弁４の制御レバーをゼロ位置に操作すると、スイッチ９が切換えられ、切換え電圧がスイッチ１４からスイッチ１３，１０および９と導体２４を経て弁２に流れ、上部旋回体２８が停止するまで逆向き制御を生じ、そのため周波数に依存するスイッチ１４は電流供給を中断する。
【００２６】
導体２６を介してのスイッチ１１の開放によって、上部旋回体が停止するまで導体２５を介しての弁３の制御が不可能になる。それによって、他の方向に作用する制動トルクが上部旋回体の停止後初めて働くことができる。
【００２７】
一方の旋回方向のために逆向きの制御の切換え準備がなされていると、対応する３／２方向制御弁２が瞬時に切換えられる。この方向制御弁では、パイロット圧が低下し、対応する圧力スイッチ９の応答圧力を下回る（制御弁４の制御レバーがゼロ位置または逆向きである）。所定のパイロット圧が旋回ポンプ１の反対側に案内され、運転者によって制御される普通の逆向きの制御の場合のように、旋回ポンプ１を制御する。上部旋回体２８が停止し、機能“上部旋回体の旋回”のための制御弁４がゼロ位置にあると、周波数に依存するスイッチ１４によって、ロック位置にあるリレー１３と３／２方向制御弁２への電圧が遮断される。自動的な逆向き制御（逆向き旋回）が終了する。自動的な逆向き制御の際に生じる最大遅延は、圧力制限弁５を介して使用に応じて変更可能である。
【００２８】
図２の制動旋回装置の実施の形態は、作業機械が傾斜姿勢のときにも制動旋回装置が申し分のないように作動する点が図１の実施の形態と異なっている。その際、自動的な逆向き制御のために発生させられる切換え信号が導体３０を経てスイッチ１５に付加的に案内される。このスイッチが導体３１を介してセンサ１６の回転方向信号によって制御されるので、旋回ポンプの適切な側が切換え弁２，３を介して制御される。それによって、作業機械が傾斜姿勢のときに適切な制御方向が保証される。
【００２９】
図３には、他の実施の形態、すなわち自動的な旋回制動装置の第２の実施の形態が示してある。この実施の形態の場合、切換え弁２，３は導体２４，２５を介して制御される。この導体はスイッチ１６によって回転方向に依存して切換えられる。左側または右側への旋回のためのパイロット圧力は管路２０，２１，３６，３７を経てシャトル弁３２に案内され、そして管路３４によって共通の１個の圧力スイッチ８に案内される。この圧力スイッチはオープナーとして作用し、所定の制御圧力以降、周波数に依存して切り換わるスイッチ１４から回転方向に依存して切り換わるスイッチ１５までおよび更に切換え弁２，３までの電圧路を遮断する。旋回運動の間（スイッチ１４が閉じる）、制御弁４の制御レバーが旋回のためにゼロ位置にもたらされると、圧力スイッチ８が閉じ、スイッチ１４から切換え弁２または３までの電圧路が閉鎖される。切換え弁２または３の電気的な制御はスイッチ１５を介して行われる。このスイッチは導体３３を介して回転方向センサ１６によって制御されて回転方向に依存して一方または他方の切換え出力部を制御する。これにより、逆向きの制御の際に、適切な側が制御される。
【００３０】
図４は旋回ブレーキ装置の第３の実施の形態を示している。この実施の形態の場合、切換え論理回路は電子的な制御ユニット３５によって形成されている。この制御ユニット３５には制御弁４の入力信号３６，３７が供給され、そしてセンサ１６の旋回方向検出と回転信号１６，１４が導体３９を経て供給される。これらの信号は制御ユニット３５において、例えば図１〜３に示すように互いに鎖交される。
【００３１】
制御ユニット３５は更に、運転者によって操作される運転方式スイッチ４０から、定められた状態を実施するための信号を得る。この状態は例えば
導体４２を介してブレーキ４１をロックする、
制御レバー機能を無視する（導体３６，３７）、
逆向き制御をカットする、すなわち制御弁４の制御レバーがゼロ位置にあるときに自由回転させる（導体２４，２５）、
導体４３を介して圧力制御弁５を調節することによって制動トルクを調節する、
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による旋回制動装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】 傾斜姿勢で作業するための第１の実施の形態の変形を示す図である。
【図３】 自動的な旋回制動装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図４】 制御ユニットを備えた第３の実施の形態を示す図である。

Claims (9)

1. 作業機械の上部旋回体の回転運動が、閉じた液圧回路内に配置された調整可能な液圧伝動装置を介して発生させられ、液圧伝動装置が回転運動を開始するために運転者によって操作可能な制御レバーを介して制御され、この制御レバーが少なくとも１つのゼロ位置と、上部旋回体の反対向きの２つの回転方向のための２つの切換え位置を有し、上部旋回体の制動が、上部旋回体の回転方向と反対向きの逆向き制御によって行われる、作業機械の上部旋回体を制動するための方法において、
   上部旋回体の旋回時に、制御レバーが制動位置、特にゼロ位置にあるときに、切換え論理回路により上部旋回体の停止が確認されるまで、上部旋回体の回動運動と逆向きの制御が付加されることを特徴とする方法。
2. 上部旋回体のその都度の回転方向が切換え論理回路によって検出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 上部旋回体の停止時に、切換え論理回路によって抑速ブレーキングが自動的に開始されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 作業機械の上部旋回体が、閉じた液圧回路内に配置された調整可能な液圧伝動装置を介して駆動され、液圧伝動装置が回転運動を開始するために運転者によって操作可能な制御弁の制御レバーを介して制御可能であり、この制御レバーが少なくとも１つのゼロ位置と、上部旋回体の反対向きの２つの回転方向のための２つの切換え位置を有する、作業機械の上部旋回体を制動するための旋回制動装置において、制御弁（４）の制御レバーが制動位置、特にゼロ位置に位置するや否や、液圧伝動装置（２９）の液圧旋回ポンプ（１）と制御弁（４）の制御レバーに接続された切換え論理回路が、上部旋回体（２８）の回転運動と逆向きの制御が負荷されるように構成され、そして上部旋回体（２８）のための回転数監視装置（１６）が設けられ、この回転数監視装置が、上部旋回体（２８）の停止時に逆向きの制御を終了するように、切換え論理回路に接続されていることを特徴とする旋回制動装置。
5. 切換え論理回路が機械的、電子的、液圧的およびまたは空気圧的な構成要素または電子制御ユニット（３５）によって形成されていることを特徴とする請求項４記載の旋回制動装置。
6. 切換え論理回路に接続された回転方向検出装置（１６）が設けられていることを特徴とする請求項４または５記載の旋回制動装置。
7. 上部旋回体（２８）の停止時に切換え論理回路によって作動させられる抑速ブレーキが設けられていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の旋回制動装置。
8. 逆向き制御トルクを調節するために圧力制御弁（５）が設けられていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一つに記載の旋回制動装置。
9. 切換え論理回路が電子制御ユニット（３５）によって形成され、この電子制御ユニットが、運転者によって操作される運転方式選択スイッチ（４０）によって付加的な機能を実施するために適するように構成されていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一つに記載の旋回制動装置。

Images