JPH0683458A

JPH0683458A - 駆動伝達制御装置

Info

Publication number: JPH0683458A
Application number: JP4234689A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Oda; 哲也小田; Mamoru Uejima; 衛上島
Original assignee: NIIGATA CONVERTER KK; Kobe Steel Ltd
Current assignee: NIIGATA CONVERTER KK; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】操作手段の操作に対する実際の駆動速度の応
答性を高め、これにより作業の安全性を確保する。【構成】電磁比例弁出力電流演算部３２は、グリップ
の操作量を検出するポテンショメータ２２からの速度指
令信号Ｖｃと、巻上げドラム１６の回転速度を検出する
速度検出器２８からの検出信号Ｖｓとの偏差ΔＶに基づ
いてフィードバック制御用の出力電流Ｉａを演算する。
電流リミッタ回路３８は、エンジン回転数Ｒｅに対応す
る制限電流Ｉｒをリミッタテーブル３４から呼出し、常
に制限電流Ｉｒ以下の電流Ｉを電磁比例弁２６に出力
し、これによってモジュレートクラッチ２０によるエン
ジン１０と巻上げドラム１６との結合度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、駆動源と被駆動系との
結合度を自由に変えられる駆動伝達手段を備えた駆動伝
達制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、駆動源と被駆動系との結合度を自
由に変えられる駆動伝達手段、例えばいわゆるモジュレ
ートクラッチ付のトルクコンバータを備え、この駆動伝
達手段を利用して、被駆動系の駆動制御を行うようにし
た装置が知られるに至っている。この装置は、例えばク
レーンにおいてエンジンを駆動源とする巻上げウインチ
の駆動制御等によく利用されている（例えば特開平３−
２４３５９９号公報参照）。

【０００３】この装置の一例を図８に示す。図におい
て、ポテンショメータ９０は、運転者により操作される
グリップ等の操作量を電気信号に変換して出力するもの
であり、速度検出器９５は、エンジンにウインチ減速機
を介して連結された巻上げドラムの実際の回転速度を検
出し、その検出信号を出力するものである。両信号はコ
ントローラ９１に取り込まれ、このコントローラ９１に
おいて加算器９６により前者の信号と後者の信号との偏
差が演算されて、その演算結果が電磁比例弁出力電流演
算部９７に入力される。電磁比例弁出力電流演算部９７
は、この偏差を０に近付けるための電磁比例弁への出力
電流値を演算し、この演算値をもつ励磁電流（制御信
号）を電磁比例弁９２に出力する。電磁比例弁９２は、
図９に示すように、上記励磁電流にほぼ比例した制御油
圧を出力し、これによりモジュレートクラッチ９３によ
る駆動源と被駆動系との結合度を変化させるように構成
されている。

【０００４】すなわち、この装置では、ポテンショメー
タ９０から入力される速度指令信号と、速度検出器９５
で検出される実際の駆動速度の検出信号との比較に基づ
き、結果的にウインチの巻上げ、及び巻下げ速度がフィ
ードバック制御される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記電磁比例弁９２に
おいて、その制御油圧と実際の結合度との関係は常に一
定ではなく、エンジン回転数、すなわち駆動源であるエ
ンジンの回転速度により大きく変動する。具体的に、図
１０に示す斜線領域では既に結合度が100％に達し、こ
の領域内で制御油圧を増減しても実際の結合度及び被駆
動系の駆動速度は全く変化しないことになる。

【０００６】ところが、上記図８に示す装置では、図１
０に示す特性に関係なく、ポテンショメータ９０の出力
信号と速度検出器９５からの検出信号とに基づいてのみ
電磁比例弁９２への出力電流が演算されるので、この偏
差が大きい場合には、出力電流にも無条件に大きな値が
演算され、電磁比例弁９２からは上記結合度を100％に
するための制御油圧の最小値（図８の直線で示される
値）を大きく上回る制御油圧が出力されることになる。
例えば、図１０の例でエンジン回転数が 1000rpmの場合
には４kg/cm²の制御油圧で結合度が100％に達するが、
上記偏差が非常に大きいと、これに応じて最大の出力電
流（約800mA；図６参照）が演算されることにより、必
要最小油圧４kg/cm²をはるかに上回る最大制御油圧（約
16kg/cm²；図１０参照）が発生してしまう。

【０００７】従って、この状態からグリップ操作による
速度指令が下げられ、ポテンショメータ９０の出力信号
が下げられた場合（例えばグリップ操作により速度指令
が「巻上げ速度最大」から「中立」もしくは「巻下げ」
に切換えられた場合）、この速度指令の低下に伴って上
記偏差も低下し、上記出力電流及び制御油圧も低下する
が、この制御油圧が上記最大制御油圧16kg/cm⁵から４kg
/cm²に下がるまでは、クラッチ結合度は100％のままで
実際の巻上げドラム９４の駆動速度が全く低下しないこ
とになり（時間にして約4.8sec）、このような応答性の
低下により作業の安全性を損なうおそれがある。

【０００８】本発明は、このような課題を解決すること
ができる駆動伝達制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、駆動源の駆動
力を被駆動系に伝達するように両者を連結するととも
に、その結合度が可変となるように構成された駆動伝達
手段と、外部から入力される制御信号に応じて上記結合
度を変化させるための作動流体圧を制御する作動流体圧
制御手段と、被駆動系の駆動速度を検出する速度検出手
段と、外部からの操作を受け、この操作量に応じた上記
被駆動系の駆動速度指令信号を出力する操作手段とを備
え、この操作手段の出力する駆動速度指令信号と上記速
度検出手段の出力する検出信号とに基づいて求められた
制御信号を上記作動流体圧制御手段に入力するようにし
た駆動伝達制御装置において、上記結合度を100％にす
る制御信号の最小値の近傍の値を制御信号制限値として
上記駆動源の作動速度との組合せで記憶する制限値記憶
手段と、上記操作手段の出力する駆動速度指令信号と上
記速度検出手段の出力する検出信号との比較に基づいて
上記駆動伝達手段の結合度を変化させるための演算制御
信号を演算する指令信号演算手段と、この演算制御信号
の値が上記制限値記憶手段に記憶された制御信号制限値
であって現在の駆動源の作動速度に対応する制御信号制
限値以下である場合にはこの演算制御信号を最終的な制
御信号として出力し、上記演算制御信号の値が上記制限
値記憶手段に記憶された制御信号制限値であって現在の
駆動源の作動速度に対応する制御信号制限値よりも高い
場合にはこの制御信号制限値をもつ制御信号を最終的な
制御信号として出力する制御信号出力手段とを備えたも
のである。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、制御信号演算手段で演算さ
れる演算制御信号が非常に大きな場合にも、実際に制御
信号出力手段から出力される制御信号は、制限値記憶手
段により記憶された制御信号制限値以下の値、すなわ
ち、100%の結合度を得るための制御信号の最小値の近傍
の値以下の値に必ず抑えられ、これにより、作動流体圧
制御手段により制御される結合度制御用作動流体圧も10
0％の結合度を得るための作動流体圧の最小値近傍の圧
力に保持される。従って、この状態から操作手段の操作
により指令速度が下げられ、これに伴って制御信号演算
手段で演算される演算制御信号、及び制御信号出力手段
から出力される最終的な制御信号、さらには作動流体圧
制御手段により制御される作動流体圧が下がると、上記
結合度も直ちに低下し、被駆動系の実際の駆動速度は上
記操作時点からほとんど遅れずに降下することになる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図５に基づいて説
明する。なお、ここでは本発明の駆動伝達制御装置をク
レーンにおけるウインチの駆動制御、すなわちワイヤの
巻上げ及び巻下げ制御に適用した例を示すが、本発明は
これに限らず、バケットの駆動制御その他、グリップ等
の操作によって被駆動系の駆動速度が調節される種々の
駆動伝達装置に適用することが可能である。

【００１２】図２において、１０はクレーンに装備され
たエンジン（駆動源）であり、このエンジン１０の動力
が駆動伝達装置１２及び減速機１４を介してワイヤの巻
上げドラム１６の駆動力に変換されるようになってい
る。この巻上げドラム１６は図略のドラムクラッチ及び
ドラムブレーキを備えている。

【００１３】上記駆動伝達装置１２は、トルクコンバー
タ１８及びモジュレートクラッチ２０を備えている。モ
ジュレートクラッチ２０は、その入力軸（エンジン１０
側に連結された軸）と出力軸（トルクコンバータ１８側
に連結された軸）との結合度を自由に変えられるように
構成されており、この結合度は、電磁比例弁２６から出
力される制御油圧に応じて変化する。電磁比例弁２６
は、不感帯を除いて、この電磁比例弁２６に入力される
励磁電流にほぼ比例した制御油圧を出力するように構成
されており、その特性は図５の右半部に実線５０で示し
た通りである。

【００１４】一方、クレーンの運転室内には図３に示さ
れるようなグリップ（操作手段）２１が設けられてい
る。このグリップ２１は、図示のような、巻上げmax位
置（巻上げ速度を最大にする位置）から巻下げmax位置
（巻下げ速度を最大にする位置）まで手動で操作可能に
構成されており、かつ、ポテンショメータ２２を内蔵し
ている。このポテンショメータ２２は、上記グリップ２
１の操作量を検出するとともに、その検出信号を速度指
令信号Ｖｃとして出力するように構成されている。この
ポテンショメータ２２の出力とグリップ実際のグリップ
位置との関係は図４に示す通りである。

【００１５】上記巻上げドラム１６の近傍には、その回
転速度（被駆動系の駆動速度）を検出する速度検出器
（速度検出手段）２８が設けられている。この速度検出
器２８の出力する検出信号Ｖｓ及び上記ポテンショメー
タ２２の出力する速度指令信号Ｖｃは、図１，２に示さ
れるコントローラ２４に入力される。

【００１６】このコントローラ２４は、上記各信号Ｖ
ｓ，Ｓｃ等に基づき、電磁比例弁２６の作動制御を行う
ように構成されている。その機能構成を図１のブロック
図に基づいて説明する。

【００１７】図示の偏差演算器３０は、上記ポテンショ
メータ２２から入力される速度指令信号Ｖｃと、速度検
出器２８から入力される検出信号Ｖｓとの偏差ΔＶを算
出するものである。電磁比例弁出力電流演算部（制御信
号演算手段）３２は、上記偏差ΔＶに基づき、この偏差
ΔＶを０に近付けるための電磁比例弁２６への出力電流
Ｉａを演算し、これを演算制御信号すなわちフィードバ
ック制御用信号として出力するものである。

【００１８】リミッタテーブル（制限値記憶手段）３４
は、予めエンジン回転数Ｒｅに応じて設定された上記電
磁比例弁２６への出力電流の制限値（制御信号制限値）
である制限電流Ｉｒが、Ｒｅ−Ｉｒテーブルとして記憶
されたものである。ここで、制限電流Ｉｒの設定は図５
に示すようにして行われている。すなわち、各エンジン
回転数Ｒｅにおいてモジュレートクラッチ２０の結合度
が100％となる最小の制御油圧（破線５１）が予め求め
られ、この最小制御油圧よりも一定の微小値だけ高い制
御油圧が制御油圧制限値（実線５２）として設定される
とともに、この制御油圧制限値に対応する出力電流Ｉが
上記実線５０で示した電流−油圧特性に基づいて求めら
れ、この電流Ｉが制限電流Ｉｒとして設定されている。

【００１９】エンジン回転数入力回路３６は、エンジン
１０に設けられたクランク角センサやエンジン回転数セ
ンサ等の出力信号から現在のエンジン回転数Ｒｅを演算
し、これを電流リミッタ回路３８に入力するものであ
る。

【００２０】電流リミッタ回路３８は、上記リミッタテ
ーブル３４に記憶される制限電流であってエンジン回転
数入力回路３６から入力されるエンジン回転数Ｒｅに対
応する制限電流Ｉｒを呼出し、この制限電流Ｉｒと、電
流比例出力電流演算部３２から入力される演算制御信号
Ｉａとを比較するとともに、この演算制御信号Ｉａが上
記制限電流Ｉｒを上回る場合には、上記制限電流Ｉｒを
もつ励磁電流を最終的な出力電流Ｉとして電磁比例弁２
６に出力し、演算制御信号Ｉａが制限電流Ｉｒ以下であ
る場合には、演算制御信号Ｉａをそのまま最終的な制御
信号すなわち出力電流Ｉとして電流比例弁２６に出力す
るように構成されている。

【００２１】次に、この装置の作用を説明する。

【００２２】運転者等によってグリップ２１が回動操作
されると、このグリップ２１の操作量がポテンショメー
タ２２により電気信号に変換され、この信号が速度指令
信号Ｖｃとしてコントローラ２４に入力される。ここ
で、上記グリップ２１が中立位置から例えば巻上げmax
位置まで操作された場合には、上記速度指令信号Ｖｃは
急激に増加する。

【００２３】実際の巻上げドラム１６の回転速度は速度
検出器２８で検出されており、その検出信号Ｖｓもコン
トローラ２４に入力される。そして、上記速度指令信号
Ｖｃと検出信号Ｖｓとの偏差ΔＶが偏差演算器３０で演
算され、その偏差ΔＶに基づいて、電磁比例弁出力電流
演算部３２により演算制御信号（フィードバック制御用
信号）が演算される。

【００２４】一方、電流リミッタ回路３８は、エンジン
回転数入力回路３６から入力されるエンジン回転数Ｒｅ
に対応する制限電流Ｉｒをリミッタテーブル３４から呼
出し、この制限電流Ｉｒと、上記電流比例出力電流演算
部３２で演算されたフィードバック制御用の出力電流Ｉ
ａとを比較する。この演算された出力電流Ｉａが制限電
流Ｉｒを上回る場合には、制限電流Ｉｒが最終的な出力
電流Ｉとして電磁比例弁２６に出力され、演算された出
力電流Ｉａが制限電流Ｉｒ以下である場合には、演算さ
れた出力電流Ｉａがそのまま最終的な出力電流Ｉとして
電磁比例弁２６に出力される。従って、電磁比例弁２６
に出力される電流は必ず制限電流Ｉｒ以下となる。

【００２５】電磁比例弁２６は、上記電流リミッタ回路
３８から出力された励磁電流Ｉにほぼ比例した制御油圧
を出力し、これによりモジュレートクラッチ２０による
エンジン１０とウインチ減速器１４及び巻上げドラム１
６との結合度を制御する。すなわち、この電磁比例弁及
びコントローラ２４によって巻上げドラム１６の駆動速
度がフィードバック制御されることとなる。

【００２６】このような装置によれば、ポテンショメー
タ２２からの速度指令信号Ｖｃ及び偏差ΔＶが高い場合
（例えばグリップ２１が巻上げmax位置に操作された場
合）にも、電流リミッタ回路３８から電磁比例弁２６に
入力される励磁電流Ｉは常に制限電流Ｉｒ以下に抑えら
れるので、この状態から上記速度指令信号Ｖｃや偏差Δ
Ｖが急に下がった場合（例えばグリップ２１が巻上げma
x位置から中立位置に操作された場合）には、これに伴
って電流リミッタ回路３８からの出力電流Ｉ及び電磁比
例弁２６による制御油圧が低下するのとほぼ同時にモジ
ュレート２０による結合度が低下し、これに伴って巻上
げドラム１６の回転速度も直ちに下がる。従って、グリ
ップ２１の操作に対する巻上げドラム１６の減速の応答
性が高く保持され、作業の安全性が保証される。しか
も、上記制限電流Ｉｒはモジュレートクラッチ２０の結
合度を100％にするのに十分な出力電流であり、これ以
上電流を高めても上記結合度及び巻上げドラム１６の回
転速度は変わらないので、この制限電流Ｉｒ以下に常時
出力電流Ｉを抑えても、制御内容に全く悪影響は与えな
い。

【００２７】図７は、本実施例装置におけるグリップ２
１の操作位置、実際のドラム速度、及び制御油圧の時間
変化例を同一グラフに示したものであり、図６は、従来
装置、すなわち出力電流を制限しない装置におけるグリ
ップ２１の操作位置、実際のドラム速度、及び制御油圧
の時間変化を同一グラフに示したものである。

【００２８】これらのグラフから明らかなように、電流
制限を設けない従来装置では、グリップ２１が巻上げma
x位置に操作された状態で制御油圧が無条件に上昇して
いるため、グリップ２１が巻上げmax位置から中立位置
へ回動操作された際、制御油圧が十分低い圧力（すなわ
ち減速開始圧力）まで降下するのに比較的長い時間がか
かり、上記グリップ２１が中立位置に切換えられてから
実際に巻上げドラム１６の減速が始まるまでに4.8secを
要している。これに対し、本実施例装置では、グリップ
２１が巻上げmax位置に操作された状態で制御油圧は必
要最小限の圧力に抑えられているため、グリップ２１が
巻上げmax位置から中立位置へ回動操作されると、制御
油圧は直ちに減速開始圧力まで降下し、上記操作時から
僅か0.5secで巻上げドラム１６の減速が開始される。従
って、本実施例装置によれば、従来に比して巻上げドラ
ム１６の減速の応答性を約１０倍高めることができる。

【００２９】なお、この実施例では、モジュレートクラ
ッチ２０による結合度が100％となる最小出力電流より
も僅かに高い電流を制限電流Ｉｒとして設定したものを
示したが、本発明はこれに限らず、制御精度に悪影響を
及ぼさない範囲で、上記最小出力電流と同等もしくはこ
れよりも僅かに低い電流を制限電流Ｉｒとして設定する
ようにしてもよい。ただし、上記実施例のように制限電
流Ｉｒを結合度が100％となる最小出力電流よりも僅か
に高い電流に設定すれば、出力電流Ｉが制限を受けた場
合に必ず100％の結合度を確保することができる利点が
ある。

【００３０】また、本発明における駆動源の種類は問わ
ず、その作動速度に応じて制御信号制限値を設定、記憶
し、この制御信号制限値以下に実際の出力制御信号を抑
えることにより、上記と同様の効果を得ることができ
る。操作手段についても、上記グリップ２１のほか、レ
バーやハンドル等種々のものが使用可能である。また、
モジュレートクラッチ２０をはじめとする駆動伝達手段
の結合度を変化させるのに、上記油圧の他、空気圧等の
他の作動流体圧を用いる場合にも本発明を有効に適用す
ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明は、作動流体圧制御
手段に制御信号を出力することにより、駆動伝達手段に
よる結合度を変化させる作動流体圧を制御するようにし
た装置において、操作手段の操作による速度指令信号と
被駆動系の駆動速度検出信号との偏差に基づいて演算制
御信号を演算するとともに、この演算制御信号が高い場
合でも、実際に作動流体圧制御手段に出力する制御信号
を、駆動源の作動速度に応じて設定・記憶された制限
値、すなわち100％の結合度を得るための制御信号の最
小値近傍の値以下に常時抑えるようにしたものであるの
で、実際の制御内容に悪影響を与えることなく、操作手
段が操作されてから実際の被駆動系の駆動速度が変動す
るまでの時間のずれ、すなわち作動流体圧増減の応答遅
れに起因する時間のずれを大幅に削減することができ、
これにより制御の応答性を高め、作業の安全性を確保す
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における駆動伝達制御装置に
使用されているコントローラの機能構成を示すブロック
図である。

【図２】上記駆動伝達制御装置の全体構成図である。

【図３】上記駆動伝達制御装置に用いられるグリップの
斜視図である。

【図４】上記グリップ位置に対するポテンショメータ出
力の特性を示すグラフである。

【図５】上記コントローラにおいて記憶されている電流
制限値の設定要領を示すグラフである。

【図６】従来の駆動伝達制御装置におけるグリップ操作
位置、巻上げドラム駆動速度、及び制御油圧の時間変化
を示すタイムチャートである。

【図７】上記駆動伝達制御装置におけるグリップ操作位
置、巻上げドラム駆動速度、及び制御油圧の時間変化を
示すグラフである。

【図８】従来の駆動伝達制御装置の一例を示すブロック
図である。

【図９】上記装置に設けられる電磁比例弁の励磁電流と
制御油圧との特性を示すグラフである。

【図１０】上記装置においてモジュレートクラッチによ
る結合度が100％となる領域を示すグラフである。

【符号の説明】

１０エンジン（駆動源）１２駆動伝達装置１６巻上げドラム（被駆動系を構成）１８トルクコンバータ（駆動伝達手段を構成）２０モジュレートクラッチ（駆動伝達手段を構成）２１グリップ（操作手段を構成）２２ポテンショメータ（操作手段を構成）２４コントローラ（制御手段）２６電磁比例弁（作動流体圧制御手段）２８速度検出器（速度検出手段）３２電磁比例弁出力電流演算部（制御信号演算手段）３４リミッタテーブル（制限値記憶手段）３８電流リミッタ回路（制御信号出力手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源の駆動力を被駆動系に伝達するよ
うに両者を連結するとともに、その結合度が可変となる
ように構成された駆動伝達手段と、外部から入力される
制御信号に応じて上記結合度を変化させるための作動流
体圧を制御する作動流体圧制御手段と、被駆動系の駆動
速度を検出する速度検出手段と、外部からの操作を受
け、この操作量に応じた上記被駆動系の駆動速度指令信
号を出力する操作手段とを備え、この操作手段の出力す
る駆動速度指令信号と上記速度検出手段の出力する検出
信号とに基づいて求められた制御信号を上記作動流体圧
制御手段に入力するようにした駆動伝達制御装置におい
て、上記結合度を100％にする制御信号の最小値の近傍
の値を制御信号制限値として上記駆動源の作動速度との
組合せで記憶する制限値記憶手段と、上記操作手段の出
力する駆動速度指令信号と上記速度検出手段の出力する
検出信号との比較に基づいて上記駆動伝達手段の結合度
を変化させるための演算制御信号を演算する指令信号演
算手段と、この演算制御信号の値が上記制限値記憶手段
に記憶された制御信号制限値であって現在の駆動源の作
動速度に対応する制御信号制限値以下である場合にはこ
の演算制御信号を最終的な制御信号として出力し、上記
演算制御信号の値が上記制限値記憶手段に記憶された制
御信号制限値であって現在の駆動源の作動速度に対応す
る制御信号制限値よりも高い場合にはこの制御信号制限
値をもつ制御信号を最終的な制御信号として出力する制
御信号出力手段とを備えたことを特徴とする駆動伝達制
御装置。