JPS6046223B2

JPS6046223B2 - 旋回式建設車輛の旋回停止位置制御装置

Info

Publication number: JPS6046223B2
Application number: JP1473577A
Authority: JP
Inventors: 道昭五十嵐
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1977-02-14
Filing date: 1977-02-14
Publication date: 1985-10-15
Also published as: JPS53100601A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は油圧式パワーショベル等の旋回式建設車輌の
旋回停止位置の制御装置に関する。

油圧式パワーショベルで掘削作業を行ない、掘削完了
後排土位置まで作業機を旋回させ、排士後再度掘削位置
まで旋回させて掘削作業を行う際に問題となるのは、作
業機のアームの長短及びパケットに土砂があるか否かに
よつて負荷（慣性モーメント）が大きく変化することで
ある。

従つて、オペレータは負荷の大小をエンジン音域は旋
回油圧モータのリリーフ音を聴いて判断し、所定の排土
位置または掘削位置に停止させるため、非常な熟練を要
し且つ作業能率も悪い。

実際に、旋回操作レバーをストローク−杯操作して右
或は左旋回させて、例えば１８００旋回時点て旋回操作
レバーを中位に戻しても、機種及び負荷によつて異なる
が、停止位置が３００度前後ずれてしまうことが多い。
このため、ダンプトラツクヘの積込み作業及ひ溝掘削作
業を行う場場合は非常に熟練したオペレータが必要であ
る。本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、油圧
式パワーショベル等の旋回式建設車輌の旋回時の負荷の
大小を検出し、停止時には旋回油圧モータに負荷に応じ
た油量の供給または制動を付加することにより、旋回操
作レバーで起動発進のみ行えば予設定ダンプ位置及び予
設定掘削位置に精度よく停止させようにした旋回式建設
車輌の旋回停止位置制御装置を提供するものてある。

以下本発明を添附図面の一実施例に基いて詳述する。

第１図は旋回位置制御装置のブロック図で、ダンプ位
置設定器１、掘削位置設定器２は夫々例えば油圧式パワ
ーショベル（図示せず）のダンプ位置、掘削位置を設定
するためのものである。これらの設定器１、２は例えば
ポテンショメータ（図示せず）で、その軸に第２図に示
すようにツマミミｌａ、２ａを固定し旋回停止位置をパ
ネルに刻示した値に佐、右方向自在に適宜の旋回位置に
設定し得るようになつている。そして、これらの設定器
１、２は夫々設定したダンプ位置、旋回位置に応じた信
号Ｅ、、Ｅ２を出力する。選択スイッチ３は論理回路１
１からの信号，に基いて信号Ｅｌ，Ｅ２のいずれかを選
択出力して比較器４に加える。旋回位置検出器１０は作
業機旋回位置θを検出し、旋回位置に応じた信号Ｅ３を
出力して比較器４に加える。この旋回位置検出器１０は
例えばポテンショメータで、旋回中心のセンタースイー
ベル（図示せず）に取付られており、上記位置信号Ｅ３
を出力する。そして、比較器４は入力信号Ｅ１或はＥ２
と信号Ｅ３との偏差εに応じた偏差信号ｅを出力して流
量発生信号器５に加える。さて、油圧モータ９の入口圧
力をＰ１（Ｋｇ／ｃイ）、出口圧力をＰ２（Ｋ９／ＣＴ
ｌ）、１回転当りの流量をＶ（ｃ！ｔ／Ｒｅｖ）とする
と、油圧モータ９の出力トルクＴ（Ｋｇ・Ｃｍ）は次式
で与えられる。

従つて、上式て表わされる負荷トルク検出作特性は第３
図に示すように士（Ｐ１−Ｐ２）に比例したグラフとな
る。圧力検出器１５，１６は油圧モータ９の入口圧Ｐ１
、出口圧Ｐ２を検出し、圧力に応じた信号ＥＰｌ，ｅＰ
２を出力して演算器１７に加える。

演算器１７は入力信号ＥＰｌとＥ，２との偏差（ＥＰｌ
−ＥＰ２）すなわち負荷トルクＴに応じた圧力信号ＥＴ
を出力して流量発生信号器５に加えられる。

この負荷トルクＴは作業機の負荷、アームの長さ等によ
つて異なり、例えばアームの長さを一定とした場合には
作業機の負荷に応じて一義的に決定される。すなわち、
油圧モータ９の入出口の差圧をＰＳ（＝Ｐ１−Ｐ２）と
すると、作業機が空のと．きには例えばＰＳｌ、作業機
負荷が土砂のときにはＰＳ２、砂利のときにはＰＳ３と
いうような値となる。従つて、これらの差圧ＰＳｌ〜Ｐ
Ｓ３に対する負荷トルクをＴ１〜Ｔ３とすれば第３図に
示すような関係となる。これらの負荷トルクＴ１〜Ｔ３
は作業機の旋，回開始後直ちに決定される。従つて、演
算器１７からは対応する信号ＥＴｌ〜ＥＴ３のいずれか
が出力される。流量発生信号器５は作業機の旋回開始時
に負荷の大小に応じて加えられる信号ＥＴｌ〜ＥＴ３に
基い・て当該作業機の停止制御時における作動油流量を
制御する流量信号Ｅ，を出力するものである。

そして、信号ＥＴｌが加えられた場合には、第４図に示
すように偏差εがε１以上のときには最大流量信号ＥＱ
．．を出力し、ε１以下になると直線１で示すような停
止パターンの流量信号ＥＱｌを出力する。また、信号Ｅ
，２が加えられた場合には偏差εがε２以上のときには
最大流量信号ＥＱｍを、以下のときには直線■で示す流
量信号ＥＱ２を出力する。同様に、信号Ｅ，３が加えら
れたときには偏差εがε３以上のときには最大流量信号
ＥＱ．ｎを、以下のときには直線■て示す流量信号ＥＱ
３を出力する。すなわち、負荷トルクＴが大きい程（Ｔ
１〈）Ｔ２くＴ３）予設定停止位置に対する偏差Ｅ（
Ｅ１くＥ２〈ε３）が大きい位置から停止制御を開始し
、無理なく且つ正確に目標位置に停止させるようにする
ものである。この流量発生信号ＥＱは増幅器６を介して
油圧制御弁７に加えられる。油圧制御弁７は例えは比例
制御弁で、入力信号Ｅ，に応じて開口し手動操作弁８を
介して油圧モータ９に作動油を供給する。そして、この
油圧制御弁７は例えば第５図に示すようにパターンで作
動油を供給する。尚、油圧制御弁としては他にサ゜−ポ
等を使用してもよい。手動操作弁８は当該油圧式パワー
ショベルに装着されているもので、旋回操作レバー１２
を左、右旋回位置に操作することにより作業機旋回駆動
用油圧モータ９を所定方向に回転駆動し得るようになつ
ている。

リミットスイッチ１３，１４は右旋回操作か左旋回操作
を検出するためのもので、旋回操作レバー１２により駆
動される。

そして、右旋回操作時にはリミットスイッチ１３が、左
旋回操作時にはリミットスイッチ１４が夫々作動する。
論理回路１１はリミットスイッチ１３，１４の信号に基
いて信号Ｅｌ，ｅ２を出力して前記選択スイッチ３及ひ
手動一自動切換弁１８を駆動する。

手動一自動切換弁１８は例えば２位置電磁弁で、例えば
フートスイツチ２２により手動、自動操作に切換えられ
るようになつている。そして、自動操作時において、信
号Ｅ２が加えられると、作動油が該切換弁１８から油圧
制御弁７を介して手動操作弁８に加えられる。また、手
動操作時には作動油は該切換弁１８から直接手動操作弁
８に加えられる。そして、この手動一自動切換弁１８は
自動制御時においても前記フートスイツチ２２をオフす
ることにより、直ちに自動操作を解除し手動操作にする
ことができる。すなわち、手動操作が優先するように構
成されている。これは危険防止上極めて有効である。微
分器１９は旋回位置検出器１０の位置信号Ｅ３の変化に
基いて負荷すなわち作業機の回転角の加速度を検出する
と共にこの加速度が一定値以上のときには制動信号Ｅ，
を出力し、増幅器２０を介してブレーキ２１を作動させ
て油圧モータ９を制動し、負荷の加速度の急変を抑制し
て起動時、停止時のショックを軽減させる。

さて、一動作例として、ダンプ位置設定器１を右旋回位
置９００に、掘削位置設定器２を０をに設定したとする
。

尚、掘削位置００においては作業機は前進方向且つ履帯
と平行な位置になるものとする。そして、オペレータは
土砂掘削操作完了後前記フートスイツチ２２を作動させ
、手動一自動切換弁１８を自動操作に切換える。次いで
、オペレータが旋回操作レバー１２を右旋回操作すると
、リミットスイッチ１３が作動し論理回路１１が信号，
，Ｅ２を出力し、ダンプ位置設定信号Ｅ１が選択出力さ
れ、手動一自動切換弁１８が自動位置に切換えられる。

一方、このときには未だ旋回位置検出器１０の出力Ｅ３
はＯである。従つて、信号Ｅ１とＥ３との偏差εは最大
であり、流量発生信号器５は第４図に示すように最大流
量信号ＥＱ．を出力する。油圧制御弁７は第５図に示す
ように最大流堡Ｑｍを油圧モータ９に供給し、作業機を
右旋回駆動させる。旋回位置検出器１０は負荷の旋回に
応じて位置信号．を出力して比較器４に加える。従つて
、負荷が旋回するにつれて信号Ｅ１とＥ２との偏差εが
徐々に小さくなる。また、油圧モータ９が作動開始する
と同時に演算器１７が負荷トルクに対応する例えば信号
ＥＴ２を出力する。そして、作業機が旋回して前記偏差
εが第４図に示すようにε２になると、流量発生信号器
５が第４図に示す特性曲線■に応じた流量信号Ｅ，２を
出力し、油圧制御弁７を制御する。油圧制御弁７はこの
信号Ｅ，２に応じて作動し、第５図の直線■に示すよう
に油圧モータ９への作動油供給量を制御する。従つて、
作業機はこの供給量に応じて旋回速度が減少制御され、
予設定停止位置すなわち、右旋回９０制の位置に停止す
る。

また、負荷の起動開始時、停止制御開始時における加速
度が所定値以上のときには前述したようにブレーキ２１
が作動して油圧モータ９を制御し、ショックを軽減する
。

停止後オペレータは手動操作により作業機から土砂を例
えばダンプトラック（図示せず）に排土積載する。

作業機を掘削位置００に戻す場合には、オペレータが旋
回操作レバー１２を左旋回操作すると、リミットスイッ
チ１４が作動し、設定信号Ｅ２が選択出力され、手動一
自動切換弁１８が自動位置に切換えられる。

以後上述と同様にして左旋回制御される。この場合、作
業機の土砂を排土した分だけ負荷トルクＴが減少し演算
器１７から信号ＥＴｌが出力される。従つて、流量発生
信号器５は第４図に示すように偏差ｅ１以下になると特
性曲線１に応じた流量信号ＥＱｌを出力して油圧モータ
９を制御する。そして、作業機を予設定旋回位置００に
停止させる。以上説明したように本発明によれば、ダン
プ及び掘削の停止位置を設定するのみで負荷トルクを自
動的に検出し、これに応じた停止パターンで作業機を自
動的に所定位置に正確に停止させることができ、オペレ
ータは旋回操作レバーのみを操作すればよく、作業能率
が向上し、しかも、熟練オペレータを必要とすることも
ない。

更に本装置を従来の旋回式建設車輛に簡単に付加するこ
とができる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る旋回式建設車輛の旋回停止位置制
御装置の一実施例を示すブロック図、第２図は本装置の
ダンプ位置、掘削位置設定器の一実施例を示す平面図、
第３図、第４図、第５図は動作説明図である。１・・・・・・ダンプ位置設定器、２・・・・・・掘削
位置設定器、３・・・・・・選択スイッチ、４・・・・
・・比較器、５・・・流量発生信号器、７・・・・・・
油圧制御弁、８・・・・・・手動操作弁、９・・・・・
・油圧モータ、１０・・・・・・旋回位置検出器、１１
・・・・・・論理回路、１２・・・・・・旋回操作レバ
）一、１３，１４・・・・・・リミットスイッチ、１５
，１６・・・・・・圧力検出器、１７・・・・・演算器
、１８・・・・・・手動一自動切換弁、２１・・・・・
・ブレーキ。

Claims

【特許請求の範囲】

１旋回式建設車輛において、適宜の予設定ダンプ位置
、掘削位置に応じた位置信号を出力する位置設定器と、
作業機操作レバーの位置を検出し前記予設定位置信号の
いずれか一方を選択する手段と、作業機の旋回位置を検
出し対応する位置信号を出力する位置検出器と、作業機
駆動用油圧モータの入出口の圧力差を検出し負荷トルク
に応じた圧力信号を出力する手段と、前記予設定位置信
号と検出位置信号とを比較し偏差に応じた信号を出力す
る比較器と、該圧力信号により適宜数設定した所定の停
止パターンを有する流量信号の中最適なパターンの信号
が選定され且つ前記偏差信号に応じて所定のパターンに
沿つた流量信号を出力する流量発生信号器と、該流量信
号に応じて前記油圧モータへの油圧流量を制御する油圧
制御弁とを具えた旋回式建設車輌の旋回停止位置制御装
置。