JP6479572B2 - 旋回制御装置および作業機械 - Google Patents
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Description
図1〜6を参照して、本発明による旋回制御装置および作業機械の第1の実施の形態を説明する。図1は、本実施の形態の旋回制御装置を搭載した作業機械の一例であるクローラクレーン(以下、クレーン)10の外観を示す側面図である。以下では、図示するように、図1の姿勢を基準にクレーン10の上下および前後方向を定義する。クレーン10は、走行体101と、旋回輪102を介して走行体101上に旋回可能に設けられた旋回体103と、旋回体103に回動可能に軸支されたブーム104とを有する。
本実施の形態の旋回制御装置は、旋回範囲の制限機能を備えている。すなわち、本実施の形態のクレーン10では、旋回体103の旋回操作時にブーム104等が鉄塔や一般構造物と接触しないようにするために旋回を制限する位置を設定し、旋回を制限する位置を超えないように自動的に減速して停止するように構成されている。なお、本実施の形態では、たとえば入出力装置15の表示モニタに表示された不図示のメニュー画面から、この旋回範囲の制限機能を有効にするか、無効にするかを選択できるように構成されている。
旋回範囲の制限機能が無効である場合、すなわち、旋回範囲を制限しない場合には、本実施の形態の旋回制御装置は、次の(1−1)〜(1−4)で説明するように各部を制御する。
コントローラ13は、電磁切替弁52,53および電磁比例減圧弁54,55のソレノイドを消磁する。
上述した旋回体103の停止状態で、たとえば、パイロット弁22,23の二次圧力を不図示の圧力センサ等で検出することで旋回操作レバー21が操作されたと判断しても、コントローラ13は、電磁切替弁52,53および電磁比例減圧弁54,55のソレノイドを消磁したままとする。
上述したように旋回操作レバー21が操作されて旋回体103が旋回しているときに旋回操作レバー21が中立位置に戻されると、パイロット弁22,23でパイロット圧油が遮断される。また、コントローラ13は、電磁切替弁52,53および電磁比例減圧弁54,55のソレノイドを消磁したままとする。
旋回中の旋回体103を任意の位置で停止させる際には、いわゆる逆ノッチ操作と呼ばれる操作が行われる。逆ノッチ操作とは、具体的には、旋回体103が旋回している方向に対応する操作方向とは逆の方向へ旋回操作レバー21を操作することである。逆ノッチ操作が行われると、パイロット弁22,23のいずれか一方から供給していたパイロット圧油が絶たれ、パイロット弁22,23のいずれか他方からパイロット圧油が供給される。なお、逆ノッチ操作が行われても、コントローラ13は、電磁切替弁52,53および電磁比例減圧弁54,55のソレノイドを消磁したままとする。
旋回範囲の制限機能が有効である場合、すなわち、旋回制限位置θ1で旋回範囲を制限する場合には、本実施の形態の旋回制御装置は、次の(2−1)〜(2−4)で説明するように各部を制御する。なお、以下の説明では、旋回制限位置θ1がクレーン10のオペレータによってあらかじめ入出力装置15から入力されていて、入力された旋回制限位置θ1が、コントローラ13の不図示の記憶部で記憶されているものとする。
旋回体103が停止している場合のコントローラ13における制御内容および各部の動作は、上述した、旋回範囲の制限機能が無効である場合と同じである。すなわち、この場合には、旋回体103の停止状態が維持される。
旋回操作レバー21が操作されたときの旋回体103の旋回動作は、上述した減速開始位置θ2に到達したか否かによって異なる。
(2−2−1) 旋回体103の旋回位置が作業範囲内である場合
コントローラ13は、上述したように繰り返し算出される減速開始位置θ2と、旋回状態検出装置14で検出される旋回体103の旋回位置θ3から、減速開始位置θ2に到達したか否かを判断する。
減速開始位置θ2に到達したと判断された場合、コントローラ13は、電磁切替弁52,53のいずれか一方のソレノイドを励磁し、いずれか他方を消磁したままとする。具体的には、たとえば旋回操作レバー21が図2における図示右側に操作されていた場合には、コントローラ13は、電磁比例減圧弁52のソレノイドを励磁して、パイロット弁22と高圧選択シャトル弁56とを結ぶ油路を遮断する。したがって、旋回操作レバー21が図2における図示右側に操作されても、パイロット弁22からのパイロット圧油がコントロールバルブ31のパイロットポート31aに供給されない。すなわち、この場合、旋回操作レバー21の図2における図示右側への操作が無効となる。
(2−3−1) 旋回体103の旋回位置が作業範囲内である場合
旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達していない場合には、旋回操作レバー21が操作された後、中立位置に戻された場合のコントローラ13における制御内容および各部の動作は、上述した、旋回範囲の制限機能が無効である場合と同じである。すなわち、この場合には、旋回体103は慣性によって旋回する。
旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達した場合、旋回操作レバー21が中立位置に戻されても、コントローラ13は、上述した「(2−2−2) 旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達した場合」と同様に各部を制御する。これにより、旋回操作レバー21が中立位置に戻されても、旋回体103は旋回制限位置θ1で自動的に停止する。
(2−4−1) 旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達していない場合
旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達していない場合には、旋回体103の旋回方向とは逆の方向への旋回操作がされた場合のコントローラ13における制御内容および各部の動作は、上述した、旋回範囲の制限機能が無効である場合の旋回動作と同じである。すなわち、この場合には、旋回油圧モータ41にブレーキ力が作用する。そして、旋回油圧モータ41の停止後も逆ノッチ操作が継続されている場合には、旋回油圧モータ41が、逆方向に回転し始める。
旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達した場合、上記「(2−2−2) 旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達した場合」において説明したとおりであり、オペレータによる逆ノッチ操作は有効である。
図5は、上述した旋回範囲制限動作の処理についてのフローチャートである。たとえば、入出力装置15の表示モニタに表示された不図示のメニュー画面から、旋回範囲の制限機能が有効となるように設定されると、本プログラムがコントローラ13で実行される。ステップS1において、旋回状態検出装置14で検出した旋回体103の旋回位置θ3および旋回速度Vθを読み込んでステップS3へ進む。ステップS3において、減速開始位置θ2を算出してステップS5へ進む。
(1) 旋回用コントロールバルブ30には、コントロールバルブ31の切替位置がロ位置である場合に、旋回体103の慣性によって旋回油圧モータ41が回転できるように油路が構成されている汎用の制御弁を用いるように構成した。そして、旋回制限位置θ1が設定された場合、旋回体103の旋回位置θ3が減速開始位置θ2に到達した後には、パイロット弁22,23からのパイロット圧油に代えて、電磁比例減圧弁54,55からのパイロット圧油がコントロールバルブ31のパイロットポート31a,31bに供給されるように構成した。これにより、汎用の制御弁を用いて、中立フリー方式の旋回操作方法に対応しつつ旋回範囲の制限機能を備える旋回制御装置を安価で実現できる。したがって、中立フリー方式の旋回操作方法に対応しつつ旋回範囲の制限機能を備えた高価な方向切替弁が不要となるので、旋回制御装置をコストダウンできる。
図6を参照して、本発明による旋回制御装置および作業機械の第2の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、電磁切替弁52,53および高圧選択シャトル弁56,57を設けていない点で、第1の実施の形態と異なる。
旋回範囲の制限機能が無効である場合、すなわち、旋回範囲を制限しない場合には、本実施の形態の旋回制御装置は、次の(1−1)〜(1−4)で説明するように各部を制御する。
コントローラ13は、電磁切替弁61および電磁比例減圧弁54,55のソレノイドを消磁する。
上述した旋回体103の停止状態で、たとえば、パイロット弁22,23の二次圧力を圧力スイッチ64,65で検出することで旋回操作レバー21が操作されたと判断すると、コントローラ13は、電磁切替弁61および電磁比例減圧弁54,55のソレノイドを消磁したままとする。
上述したように旋回操作レバー21が操作されて旋回体103が旋回しているときに旋回操作レバー21が中立位置に戻されると、パイロット弁22,23でパイロット圧油が遮断される。また、コントローラ13は、電磁切替弁61および電磁比例減圧弁54,55のソレノイドを消磁したままとする。
旋回中の旋回体103を任意の位置で停止させる際には、いわゆる逆ノッチ操作と呼ばれる操作が行われる。逆ノッチ操作が行われると、パイロット弁22,23のいずれか一方から供給していたパイロット圧油が絶たれ、パイロット弁22,23のいずれか他方からパイロット圧油が供給される。なお、逆ノッチ操作が行われても、コントローラ13は、電磁切替弁61および電磁比例減圧弁54,55のソレノイドを消磁したままとする。
旋回範囲の制限機能が有効である場合、すなわち、旋回制限位置θ1で旋回範囲を制限する場合には、本実施の形態の旋回制御装置は、次の(2−1)〜(2−4)で説明するように各部を制御する。なお、以下の説明では、旋回制限位置θ1がクレーン10のオペレータによってあらかじめ入出力装置15から入力されていて、入力された旋回制限位置θ1が、コントローラ13の不図示の記憶部で記憶されているものとする。
旋回体103が停止している場合のコントローラ13における制御内容および各部の動作は、上述した、本実施の形態における旋回範囲の制限機能が無効である場合と同じである。すなわち、この場合には、旋回体103の停止状態が維持される。
旋回操作レバー21が操作されたときの旋回体103の旋回動作は、減速開始位置θ2に到達したか否かによって異なる。
(2−2−1) 旋回体103の旋回位置が作業範囲内である場合
コントローラ13は、第1の実施の形態と同様に繰り返し算出される減速開始位置θ2と、旋回状態検出装置14で検出される旋回体103の旋回位置θ3から、減速開始位置θ2に到達したか否かを判断する。
減速開始位置θ2に到達したと判断された場合、コントローラ13は、電磁切替弁61のソレノイドを励磁する。これにより、パイロットポンプ12からのパイロット圧油が旋回操作用リモコン弁20のパイロット弁22,23を介さずに電磁比例減圧弁54,55に直接供給される。
(2−3−1) 旋回体103の旋回位置が作業範囲内である場合
旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達していない場合には、旋回操作レバー21が操作された後、中立位置に戻された場合のコントローラ13における制御内容および各部の動作は、上述した、本実施の形態における旋回範囲の制限機能が無効である場合と同じである。すなわち、この場合には、旋回体103は慣性によって旋回する。
旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達した場合、旋回操作レバー21が中立位置に戻されても、コントローラ13は、上述した、本実施の形態における「(2−2−2) 旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達した場合」と同様に各部を制御する。これにより、旋回操作レバー21が中立位置に戻されても、旋回体103は旋回制限位置θ1で自動的に停止する。
(2−4−1) 旋回体103の旋回位置が作業範囲内である場合
旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達していない場合、旋回体103の旋回方向とは逆の方向への旋回操作がされた場合のコントローラ13における制御内容および各部の動作は、上述した、本実施の形態における旋回範囲の制限機能が無効である場合と同じである。すなわち、この場合には、旋回油圧モータ41にブレーキ力が作用する。そして、旋回油圧モータ41の停止後も逆ノッチ操作が継続されている場合には、旋回油圧モータ41が、逆方向に回転し始める。
旋回体103の旋回位置が減速開始位置θ2に到達した場合、旋回操作レバー21のいわゆる逆ノッチ操作が有効となるように、コントローラは、次のように各部を制御する。すなわち、旋回操作レバー21のいわゆる逆ノッチ操作がされたことが、圧力スイッチ64,65で検出されると、コントローラ13は、電磁切替弁61、および、電磁比例減圧弁54,55のソレノイドを消磁する。これにより、旋回範囲の制限機能が無効となり、旋回操作レバー21のいわゆる逆ノッチ操作が有効となって、旋回油圧モータ41にブレーキ力が作用する。そして、旋回油圧モータ41の停止後も逆ノッチ操作が継続されている場合には、旋回油圧モータ41が、逆方向に回転し始める。
(1) 電磁切替弁の必要数が減り、2つの高圧選択シャトル弁が不要となるので、旋回制御装置をさらにコストダウンできるとともに、旋回制御装置の信頼性をさらに向上できる。
(1) 上述の説明では、旋回操作用リモコン弁20を用い、旋回操作レバー21の操作に応じたパイロット圧をパイロット弁22,23で発生するように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図7に示すように、旋回操作用リモコン弁20に代えて、電気レバーである旋回操作装置20Aを用いてもよい。そして、旋回操作装置20Aの操作レバー21Aの操作方向および操作量に応じたパイロット圧油が、コントロールバルブ31のパイロットポート31a,31bに供給されるように、コントローラ13が電磁比例減圧弁54,55を制御するように構成しても良い。また、旋回範囲の制限機能が有効である場合には、上述した第2の実施の形態と同様に、コントローラ13が比例減圧弁54,55を制御するように構成しても良い。
(4) 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
Claims (5)
- 油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの吐出油で駆動されて旋回体を旋回させる旋回油圧モータと、
中立フリー位置を有し、前記油圧ポンプと前記旋回油圧モータとの間の油路に介挿される制御弁と、
前記制御弁を操作して前記旋回油圧モータの回転速度と回転方向を制御するとともに、前記中立フリー位置にすることで、前記旋回油圧モータの戻り側油路に油圧ブレーキ力が発生せずに前記旋回体の慣性による回転を可能とさせる旋回操作装置と、
前記旋回体の旋回状態を検出する旋回状態検出装置と、
前記旋回体の旋回制限位置を設定する旋回制限位置設定装置と、
前記旋回状態検出装置の検出結果に基づいて前記旋回体が前記旋回制限位置に近づく旋回状態であることが判定されているときは、前記制御弁が前記中立フリー位置にある状態であっても、前記旋回油圧モータの戻り側油路に油圧ブレーキ力が発生するよう前記制御弁を操作する制動用油圧装置と、
前記制動用油圧装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とする旋回制御装置。 - 請求項1に記載の旋回制御装置において、
前記制御装置は、前記旋回体の旋回速度に応じて減速開始位置を設定し、前記旋回状態検出装置の検出結果に基づいて前記旋回体が前記減速開始位置に到達したと判断すると、前記制動用油圧装置を起動することを特徴とする旋回制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の旋回制御装置において、
前記制御装置は、前記旋回体の減速開始から旋回停止に至るまで前記旋回体を一定の加速度で減速させることを特徴とする旋回制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の旋回制御装置において、
パイロット圧油を供給するパイロットポンプをさらに備え、
前記旋回操作装置は、前記パイロットポンプからの前記パイロット圧油の圧力を制御して前記制御弁へ出力するパイロット弁を有し、
前記制動用油圧装置は、旋回している方向とは逆の方向に前記旋回体が旋回するように前記制御弁へのパイロット圧油を制御する比例減圧弁を有することを特徴とする旋回制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の旋回制御装置と、
前記旋回制御装置で駆動される前記旋回体とを備えることを特徴とする作業機械。
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