JP4626392B2

JP4626392B2 - クレーンの旋回制御装置

Info

Publication number: JP4626392B2
Application number: JP2005144320A
Authority: JP
Inventors: 巧引地; 克己山縣
Original assignee: Kobelco Cranes Co Ltd
Current assignee: Kobelco Cranes Co Ltd
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-05-17
Also published as: JP2006321586A

Description

本発明は旋回体の加減速制御を行うクレーンの旋回制御装置に関するものである。

クローラクレーン等の移動式のクレーンは、下部走行体上に旋回体を搭載し、この旋回体にブームを取付けて構成される。

また、このクレーンの旋回油圧回路は、旋回体の旋回駆動源としての旋回モータと、油圧源としての油圧ポンプとの間に、レバーの操作方向と操作量に応じたスプールのストローク作動によって旋回モータに対する圧油の給排を制御するコントロールバルブとが設けられて構成される。

従来、この旋回油圧回路における旋回制御方式として中立フリー方式、すなわち、レバー(コントロールバルブ)を操作位置から中立位置に戻したときに旋回モータの両側管路を連通させて旋回モータを慣性回転させ、逆方向のレバー操作(逆レバー操作)によりモータ出口側にポンプ油を送って制動力を発揮させ、旋回体を減速・停止させる方式が一般に採用されている（特許文献１参照）。
特開平１−２０３１９６号公報

ところが、この中立フリーの制御方式では、逆レバー操作時に、旋回体の慣性によって旋回モータがレバー操作方向と逆方向に回転し続けてポンプ作用を行う一方で、ポンプ吐出油がモータ出口側に送り込まれようとするため、コントロールバルブのブリードオフ通路の流量が増大する。

従って、減速時には、停止状態から旋回起動させる場合と比べると同じレバー操作量でも回路の圧力(減速圧力)が格段に高くなるため、レバー操作の感覚、反応が起動時と大きく異なるものとなる。このため、たとえば起動時の感覚で逆レバー操作すると思いのほか制動力が強くなって急ブレーキがかかり、また微調整がし難くなる等、操作性が悪くなるという問題があった。

そこで本発明は、中立フリー方式をとりながら、逆レバー操作による減速時と起動時の操作感覚のずれを小さくし、操作性を向上させることができるクレーンの旋回制御装置を提供するものである。

請求項１の発明は、旋回体の旋回駆動源としての旋回モータと、この旋回モータの油圧源としての油圧ポンプとの間に、レバーの操作方向と操作量に応じたスプールのストローク作動によって旋回モータに対する圧油の給排を制御するコントロールバルブが設けられ、このコントロールバルブの一方向操作からの中立復帰時に両側モータ管路を連通させることによって上記旋回モータを慣性回転させ、逆方向のレバー操作によって旋回モータを減速させるように構成されたクレーンの旋回制御装置において、上記旋回体の旋回方向を検出する旋回方向検出手段と、旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出手段と、上記旋回方向検出手段及び旋回速度検出手段からの信号に基づいて上記コントロールバルブを制御する制御手段とを具備し、この制御手段は、
(ｉ) レバーの操作方向と旋回体の旋回方向が異なる場合に、レバー操作量に対する上記コントロールバルブのスプールストロークを、レバー操作方向と旋回体の旋回方向が同じ場合よりも減少させ、
(ｉｉ) このレバー操作量に対するスプールストロークの減少率を、旋回体の旋回速度に応じて高速側で高くなる方向に変化させる
補正制御を行うように構成されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、制御手段は、補正制御を、旋回体の旋回速度が予め設定した値よりも高い速度域において行うように構成されたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、レバーの操作方向と操作量が電気信号に変換されて制御手段に入力され、この入力信号に基づいて制御手段から出力される電気信号によって電磁切換弁であるコントロールバルブが制御されるように構成されたものである。

請求項４の発明は、請求項１または２の構成において、レバーの操作方向と操作量が電気信号に変換されて制御手段に入力され、この入力信号に基づいて制御手段から出力される電気信号によって電磁比例減圧弁が制御され、この電磁減圧弁の二次圧をパイロット圧として油圧パイロット式の切換弁であるコントロールバルブが制御されるように構成されたものである。

本発明によると、レバーの操作方向と旋回体の旋回方向が異なる場合、つまり逆レバー操作時(減速操作時)に、補正制御として、レバー操作量に対するコントロールバルブのスプールストローク(以下、対操作ストロークという)を、レバー操作方向と旋回方向が同じ場合よりも減少させるため、スプールのブリードオフ通路の開口面積を大きく保って減速圧力を抑えることができる。

これにより、基本的に、減速操作時と起動時の操作感覚のずれを小さくし、急ブレーキがかかったり微調整がし難くなったりする弊害を防いで操作性を向上させることができる。

ところで、この補正制御を行う場合、対操作ストロークの減少率を、ある想定速度を基準にして一定の値に固定することが考えられる。

しかし、こうすると慣性による旋回速度が想定速度よりも低い場合、つまりモータからの排出流量が少ない場合に、対操作ストローク(ポンプからの流入流量)が小さ過ぎてブリードオフ通路に立つ圧力が低くなり、制動力が不足する可能性がある。逆に、旋回速度が想定速度よりも高い場合には、モータからの排出流量が多過ぎてブリードオフ通路に立つ圧力が高くなり、制動力を緩和するという所期の目的が十分達成できなくなるおそれがある。

この点、本発明では対操作ストロークの減少率を、旋回速度に応じて、高速側で高く(低速側で低く)なる方向に変化させる構成、つまり旋回速度が低ければ対操作ストロークを減少させる度合いを小さくして制動力を強め、高ければ対操作ストロークを減少させる度合いを大きくして制動力を弱める構成としたから、旋回速度にかかわらず最適の操作性を得ることができる。

この補正制御は、全旋回速度域を通じて行うようにしてもよいが、旋回速度が低い場合には、前記のようにモータからの排出流量が少なくてブリードオフ通路に立つ圧力も低いため、対操作ストロークを減少させない方が制動圧力を確保する上でむしろ望ましい。

そこで請求項２の発明のように、補正制御を行う旋回速度にしきい値(設定値)を定め、旋回速度がこの設定値よりも高い速度域においてのみ補正制御を行う(設定値以下の低速域では補正制御を行わない)ように構成することにより、操作性を一層高めることができる。

本発明の実施形態を図によって説明する。

第１実施形態(図１〜図４参照)
図１に旋回油圧回路及び制御系を含む全体構成を示す。

同図に示すように、旋回体１の旋回駆動源としての旋回モータ２と、この旋回モータ２の油圧源としての油圧ポンプ３との間に、旋回モータ２に対する圧油の給排を制御する電磁切換式のコントロールバルブ４が設けられている。

コントロールバルブ４は、中立位置ａと両方向の旋回位置ｂ,ｃ(ｂ´,ｃ´は過渡位置である)とを有し、レバー５の操作に基づくコントローラ(制御手段)６からの電気信号により、スプールがレバー操作方向に応じた方向に、かつ、図２に示すようにレバー操作量に応じたストロークで作動する。

これにより、基本的に、旋回モータ２がレバー操作方向に応じた方向にレバー操作量に応じた速度で旋回する。

また、コントロールバルブ４を一方向の旋回位置から図示の中立位置ａに復帰させたときに、両側モータ管路７,８が連通することによって旋回モータ２が慣性回転し、逆レバー操作によって旋回モータ２が減速・停止する。

図１中、９はレバー５の操作方向と操作量を電気信号に変換してコントローラ６に送る変換器、１０はリリーフ弁、Ｔはタンクである。

また、旋回体１の旋回方向を検出する旋回方向検出器１１と、旋回体１の旋回速度を検出する旋回速度検出器１２とが設けられ、この両検出器１１,１２によって検出された旋回方向と旋回速度の信号がコントローラ６に送られる。

コントローラ６は、検出された旋回方向、旋回速度、レバー５の操作方向及び操作量に基づいて次の補正制御を行う。

(ｉ) レバー５の操作方向と旋回体１の旋回方向が異なる場合(逆レバー操作時)に、レバー操作量に対するコントロールバルブ４のスプールストロークを、レバー操作方向と旋回体１の旋回方向が同じ場合(図２中の実線)に対して図２中の破線で示すように減少させる。

(ｉｉ) この対操作ストロークの減少率を、予め設定した旋回速度との関係(図３参照)に基づき、図２中の９０％,５０％,３０％…というように旋回速度に応じて高速側で高くなる方向に変化させる。

なお、図３の縦軸には、補正制御を行わない場合に対する対操作ストロークの割合(補正制御無しでは１００％)をとっており、図３全体として、旋回速度が高くなるほど対操作ストロークの減少率が高くなる(対操作ストロークの割合が小さくなる)ことを示している。

この点の作用を図４のフローチャートを併用して詳述する。

制御開始とともに旋回方向及び旋回速度の読み込み(ステップＳ１)及びレバー操作方向及び操作量の読み込み(ステップＳ２)が行われた後、ステップＳ３で旋回方向とレバー操作方向とが異なるか否かが判別される。

通常の旋回時(起動時)には両者の方向が同じであるためここでＮＯとなり、ステップＳ４でレバー操作量に応じた電流がコントロールバルブ４に送られる。これにより、コントロールバルブ４が対操作ストローク１００％でストローク作動し、旋回モータ２がレバー操作方向に応じた方向に、レバー操作量に応じた速度で旋回する。

これに対し、逆レバー操作時には、旋回方向とレバー操作方向とが逆となるため、ステップＳ３でＹＥＳとなり、ステップＳ５で図３のグラフに基づき対操作ストロークを旋回速度に応じた率で減少させるための補正電流が演算されてコントロールバルブ４に送られる。

具体的にいうと、たとえば検出された旋回速度が図３中のＶ１である場合、そのときの対操作ストローク割合をＸ％とし、このＸ％の割合でレバー操作量に対するスプールストロークを求める。そして、このスプールストロークを得るための電流(補正電流)を演算し、これをコントロールバルブ４に送る。

このように、逆レバー操作による減速時に、レバー操作量に対するコントロールバルブのスプールストローク(対操作ストローク)を、レバー操作方向と旋回方向が同じ場合(起動時)よりも減少させることにより、油圧ポンプ３からコントロールバルブ４のブリードオフ通路の開口面積を大きく保って、減速圧力を起動時に近い値に抑えることができる。

これにより、減速操作時と起動時の操作感覚のずれを小さくし、急ブレーキがかかったり微調整がし難くなったりする弊害を防いで操作性を向上させることができる。

ここで、対操作ストロークの減少率を、ある想定速度(たとえば標準的な旋回速度)を基準にして一定の値に固定した場合でも、基本的には、減速操作時と起動時の操作感覚のずれを小さくすることができる。

しかし、こうすると慣性による旋回速度が想定速度よりも低くて旋回モータからの排出流量が少ない場合に、対操作ストロークの減少率が高過ぎる結果、減速圧力が低過ぎてかえって制動力が不足することがある。逆に、旋回速度が高い場合には、対操作ストロークの減少率が低過ぎる結果、減速圧力が高くなり過ぎて制動力を緩和するという所期の目的が十分達成できなくなるおそれがある。

そこでこの装置においては、上記のように対操作ストロークの減少率を旋回速度に応じて変化させる構成、つまり旋回速度が低ければ相対的に減少率を低くして制動力を強め、高ければ減少率を高くして制動力を弱める構成としたから、旋回速度にかかわらず最適の操作性を得ることができる。

第２実施形態(図５,６参照)
以下の実施形態では第１実施形態との相違点のみを説明する。

第１実施形態では、補正制御を全旋回速度域を通じて行う構成としたが、実際には、旋回速度が一定値以下の低速域では旋回モータ２から排出される流量が少ないことから補正制御の必要性が低く、むしろ必要な制動力を確保する上で補正制御を行わない方が望ましい。

そこで、第２実施形態においては、図１のコントローラ６による補正制御を、予め設定したしきい値(設定値)よりも高い旋回速度域においてのみ行うように構成している。

図５は、この第２実施形態において設定された旋回速度／対操作ストローク割合の関係を示し、補正制御が設定値Ｖａ以上の旋回速度域でのみ行われることを表している。

図６は同実施形態による制御のフローチャートを示す。

ステップＳ１１〜Ｓ１４は図４のステップＳ１〜Ｓ４と同じで、ステップＳ１３でＹＥＳ(逆レバー操作)の場合に、ステップＳ１５で旋回速度が設定値Ｖａよりも高いか否かが判別される。

ここでＮＯ、すなわち旋回速度が設定値Ｖａよりも低い場合は、補正制御の必要なしとしてステップＳ１４でレバー操作量に応じた電流をコントロールバルブ４に出力する。

一方、ステップＳ１５でＹＥＳの場合は、補正制御の必要があるとしてステップＳ１６に移り、図４のステップＳ５と同様にそのときの旋回速度に応じた対操作ストローク減少率で補正電流が求められ、コントロールバルブ４に出力される。

こうして、旋回速度が設定値Ｖａよりも高い速度域においてのみ補正制御が行われる。

第３実施形態(図７参照)
第３実施形態においては、レバー５によってリモコン弁１３を操作し、このリモコン弁１３の二次圧によって油圧パイロット切換弁であるコントロールバルブ１４をストローク作動させる旋回油圧回路を適用対象としている。

この回路構成を前提として、リモコン弁１３とコントロールバルブ１４の両側パイロットポートとを結ぶ両側パイロットライン１５,１６に、コントローラ６によって制御される電磁比例減圧弁１７,１８が設けられている。１９はパイロット油圧源である。

また、両側パイロットライン１５,１６の圧力(＝レバー操作量)を検出する圧力検出器２０,２１が設けられ、同検出器２０,２１からの圧力信号がコントローラ６に送られる。

コントローラ６は、この圧力信号に基づいてレバー操作方向と操作量を割り出し、逆レバー操作時に、電磁比例減圧弁１７,１８を制御することにより、コントロールバルブ１４に対し第１または第２実施形態で説明した補正制御を行う。

この第３実施形態によっても第１または第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、図１に示すようにレバー操作量を変換器９によって電気信号に変換する第１及び第２実施形態の変形形態として、コントロールバルブ４として油圧パイロット切換弁を用いるとともに、両側パイロットラインに電磁比例減圧弁を設け、第３実施形態と同様にこの電磁比例減圧弁を制御するように構成してもよい。

本発明の第１実施形態を示す回路構成図である。同実施形態によるレバー操作量とコントロールバルブのスプールストロークの関係を示す図である。同実施形態による旋回速度と対操作ストロークの割合の関係を示す図である。同実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。本発明の第２実施形態による旋回速度と対操作ストロークの割合の関係を示す図である。同実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。本発明の第３実施形態を示す回路構成図である。

符号の説明

１旋回体
２旋回モータ
３油圧ポンプ
４電磁切換弁であるコントロールバルブ
５レバー
６コントローラ(制御手段)
７,８両側モータ管路
９レバー操作量を電気信号に変換する変換器
１１旋回方向検出器
１２旋回速度検出器
１３リモコン弁
１５,１６リモコン弁の両側パイロットライン
１７,１８電磁比例減圧弁
２０,２１レバー操作量を電気信号に変換する圧力検出器

Claims

旋回体の旋回駆動源としての旋回モータと、この旋回モータの油圧源としての油圧ポンプとの間に、レバーの操作方向と操作量に応じたスプールのストローク作動によって旋回モータに対する圧油の給排を制御するコントロールバルブが設けられ、このコントロールバルブの一方向操作からの中立復帰時に両側モータ管路を連通させることによって上記旋回モータを慣性回転させ、逆方向のレバー操作によって旋回モータを減速させるように構成されたクレーンの旋回制御装置において、上記旋回体の旋回方向を検出する旋回方向検出手段と、旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出手段と、上記旋回方向検出手段及び旋回速度検出手段からの信号に基づいて上記コントロールバルブを制御する制御手段とを具備し、この制御手段は、
(ｉ) レバーの操作方向と旋回体の旋回方向が異なる場合に、レバー操作量に対する上記コントロールバルブのスプールストロークを、レバー操作方向と旋回体の旋回方向が同じ場合よりも減少させ、
(ｉｉ) このレバー操作量に対するスプールストロークの減少率を、旋回体の旋回速度に応じて高速側で高くなる方向に変化させる
補正制御を行うように構成されたことを特徴とするクレーンの旋回制御装置。
制御手段は、補正制御を、旋回体の旋回速度が予め設定した値よりも高い速度域において行うように構成されたことを特徴とする請求項１記載のクレーンの旋回制御装置。
レバーの操作方向と操作量が電気信号に変換されて制御手段に入力され、この入力信号に基づいて制御手段から出力される電気信号によって電磁切換弁であるコントロールバルブが制御されるように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載のクレーンの旋回制御装置。
レバーの操作方向と操作量が電気信号に変換されて制御手段に入力され、この入力信号に基づいて制御手段から出力される電気信号によって電磁比例減圧弁が制御され、この電磁減圧弁の二次圧をパイロット圧として油圧パイロット式の切換弁であるコントロールバルブが制御されるように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載のクレーンの旋回制御装置。