KR960006116B1

KR960006116B1 - 건설기계에 있어서 상부선회체의 선회정지제어방법 및 장치와 경사각 연산장치

Info

Publication number: KR960006116B1
Application number: KR1019910701636A
Authority: KR
Inventors: 히데아끼 요시마쓰; 고오이찌 후꾸시마
Original assignee: 가부시끼가이샤 고오베 세이꼬오쇼; 가메다까 소끼찌
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1996-05-09
Also published as: KR920701030A; EP0473784A4; DE69025471T2; DE69025471D1; EP0473784B1; WO1991014645A1; US5251768A; EP0473784A1

Abstract

내용 없음

Description

[발명의 명칭]

건설기계에 있어서 상부선회체의 선회정지제어방법 및 장치와 경사각 연산장치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 경사각 연산장치의 일예를 도시하는 기능구성도.

제2(a)도는 동 연산장치를 갖춘 크레인의 일예를 도시하는 정면도.

제2(b)도는 동 크레인의 측면도.

제3도는 크레인의 방향과 X축 밋 Y축방향과의 관계를 표시하는 평면도.

제4도는 상부 선회체의 선회각도와 경사각과의 관계를 도시하는 그래프.

제5도는 상기 경사각 연산장치가 행하는 연산동작을 도시하는 순서도.

제6도는 경사각 연산장치의 다른예를 표시하는 기능구성도.

제7도는 동 연산장치를 행하는 연산동작을 표시하는 순서도.

제8도는 경사각 연산장치의 다른예를 도시하는 기능구성도.

제9도는 동 연산장치가 행하는 연산동작을 도시하는 순서도.

제10도는 크레인의 작업반경과 정격하중과의 관계를 도시하는 그래프.

제11도는 상기 크레인에 설치되는 선회정지제어장치의 기능구성도.

제12도는 동 선회정지제어장치가 행하는 선회정지제어동작을 도시하는 순서도.

제13도는 선회제동시의 매달린화물의 각 속도 및 상부선회체의 각 속도의 변화의 특성을 도시하는 그래프.

제l4도는 매달린화물의 매달린 상태를 단진자의 모델로 도시한 도면.

제15도는 매달린화물의 흔들림각과 흔들림속도에 관한 식을 위상공간상에 도시한 그래프.

제16도는 유압모우터의 압력차와 제동토오크와의 관계를 도시하는 그래프.

[발명의 상세한 설명]

[배경기술]

본 발명은, 선회가능한 상부선회체를 갖춘 크레인 등의 건설기계에 있어서 정지시에 매달린화물의 흔들림을 남기는 일없이 상기 선회를 제동, 정지시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며 또, 상기 상부선회체가 임의의 선회각도각도위치에 있을때의 경사각을 연산하기 위한 장치에 관한 것이다.

소위 선회식의 크레인을 비롯한 건설기계에서는, 부움 등의 상부선회체를 정지시켰을때의 매달린화물의 흔들림을 남기는 일없이 상부선회체의 선회를 제동, 정지시키는 일이 중요하다. 그런데 종래는, 상기와 같은 선회정지가 숙련자에 의한 수동조작으로 행해지고 있으므로 그 부담의 경감 및 보다 확실한 안전성의 확보가 큰 과제로 되어 있다.

또, 선회방향에서 정격하중이 변하는 것에 있어서는, 상부선회체가 과부하상태로 되지 않도록 그 선회의제동, 정지를 자동적으로 행하고싶다고 하는 요구도 있다.

여기서, 특개소 61-211295호 공보에는, 화물흔들림 양을 계측하기 위한 센서를 옵서버로서 설치하고, 그검출결과에 입각하여 선회속도를 피이드백 제어하도록 한 것이 개시되어 있다.

그러나, 상기 선회체의 선회에 따르는 화물흔들림 양은, 바람, 기타의 외적조건에 의하여도 변화하는 것이므로 상기와 같은 피이드백 제어로 상부선회체의 선회를 틀림없이 제동, 정지시키는 것은 어렵다. 그리고 상기 화물흔들림 양을 높은 정밀도로 계측하는 것은 매우 곤란하고 실현성에도 문제가 있다.

또 이와 같은 상부선회체의 선회는 될 수 있는대로 단시간에 제동, 정지시키는 것이 바람직하지만, 그 반면, 큰 감속도로 상부선회체를 제동하면 매달린화물이나 상부선회체 자신에 선회방향의 관성력이 작용하고, 상부선회체에 대하여 가로굽힘방향으로 큰 부담이 걸리게 된다.

그리고, 이와 같은 가로굽힘방향의 하중은, 상부선회체의 경사상태에 의하여도 크게 좌우되기 때문에 이와 같은 상부선회체의 경사각을 틀림없이 파악하는 것도 선회정지제어를 행하는 점에서 매우 중요하다.

즉, 상부선회체를 갖춘 크레인 등의 건설기계는, 완전히 수평인 상태에서 설치된다고는 한정하지 않고, 특히 이동식 크레인 등은 빈번하게 그 설치장소가 변하기 때문에 미소하게 경사한 상태에서 사용되는 것이 적지않다.

이와 같은 경사상태에서의 사용은 기계의 안정도 또는 강도성에 미묘한 영향을 주기때문에 이를 고려한 크레인 등의 제어도 구해진다.

여기서, 특개소 59-172385호 공보에는, 크레인 본체의 전후방향 및 좌우방향에 관한 경사각을 검출하고, 이 검출된 경사각에 입각하여 크레인의 작업반경을 확대하도록 한 것이 개시되어 있다.

또, 특개소 59-227688호 공보에는, 크레인 본체의 경사각을 검출하고, 이 검출된 경사각의 대소에 의하여, 미리 기억된 2개의 정격하중중의 하나를 선택하여 출력하도록 한 것이 개시되어 있다.

또, 특개소 62-13620호 공보에는, 상부선회체측에 경사각도 센서를 부착하고, 이 경사각도 센서로 상부선회체의 경사각을 시시각각 검출함으로서 이 검출경사각도에 따라 상부선회체의 선회 브레이크력을 부여하도록 한 것이 개시되어 있다.

그러나 이들의 종래기술에는 이하에 기술하는 바와 같이 해결하여야 할 과제가 남아 있다.

우선, 상기 특개소 59-172385호 공보 또는 특개소 59-227688호 공보에 개시된 장치에서는, 크레인 본체의 전후방향 및 좌우방향의 경사각을 검출하고, 이 검출된 경사각에 입각하여, 크레인의 작업반경 또는 정격하중의 변경을 행하도록 하고 있는데, 작업반경 또는 정격하중에 대하여 직접영향을 주는 것은 크레인 본체의 경사각이 아니라 선회에 의하여 시시각각 변화하는 상부선회체의 경사각이다. 즉, 상부선회체의 제어는 그 상부선회체의 경사각에 입각하여 행하는 것이 이상적이라고 말할 수 있다.

그런데 상기 공보의 장치에서는 최초에 검출된 크레인 본체의 경사각에 입각하여 작업반경 또는 정격하중의 실정을 행하고 있으므로 실제의 선회상태에 따른 제어를 행하는 것은 곤란하다. 따라서 크레인의 안전성을 충분히 확보하는 것은 상기 작업반경을 여유있게 연산하고, 또는 정격하중을 보다 작게 설정하지 않으면 안되고, 크레인의 작업가능범위가 필요이상으로 한정되는 형편이 좋지 못한 경우가 있다.

이에 대하여, 특개소 62-13620호 공보에 개시된 장치에서는 상부선회체측에 경사각도센서가 부착되어 있으므로, 직접 상부선회체의 경사각을 시시각각 검출하는 것이 가능하다.

그런데 이와 같은 장치에서는 현시점에서의 상부선회체의 경사각 밖에 파악할 수가 없으므로 상부선회체의 적절한 선회제어 등을 행하는 것은 곤란하다.

예를 들면, 상부선회체가 경사하여 있으면, 이에 기인하여 가로굽힘하중이 상부선회체에 작용하기 때문에 이 가로굽힘하중을 고려하여 상부선회체에 의한 작업범위를 한정할 필요가 있고, 이 때문에 상기 범위를 초과하지 않도록 상부선회체의 자동선회정지제어가 행해지는 경우가 있다.

이 경우 상기와 같이 상부선회체를 시시각각 검출하는 장치에서는, 이 검출된 상부선회체의 경사각에 입각하여 상기 가로굽힘하중을 시시각각 산출하고, 이것과 정격하중을 비교하게 되지만, 이 가로굽힘하중이 정격하중에 도달한 시점에서 상부선회체의 선회제동을 개시하는 것으로는 늦고, 이와 같은 타이밍으로 제동을 걸면, 상부선회체는 관성에 의하여 정격하중을 초과한 범위에서 완전 정지하는 것으로 된다. 즉, 상기와 같이 상부선회체의 경사각을 직접검출하는 것만으로는 상부선회체의 제동을 어느 시점에서 개시하면 좋은가를 정확히 파악할 수 없고 실제로는 여유를 보아가며 상당히 앞의 시점에서 선회를 정지시키는 제어를 행하지 않으면 안된다.

또 작업자에 입장에서도, 크레인의 작업가능범위를 미리 파악할 수 없으므로, 선회의 자동제어가 어디서 시작하는지, 현재의 작업상태에 어느 정도의 여유가 있는가 알 수 없는 불안한 상태에서 작업을 진행하지 않으면 안되고, 사용상태가 나쁘다.

[발명의 개시]

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하는 것을 목적으로 하는 것이다. 그 수단으로서, 본 발명은 하부본체에 상부선회체가 선회가능하도록 장착되고, 이 상부선회체의 소정각도위치에 매다는 화물이 매달리게 되는 건설기계에 있어서 상부선회체의 선회정지제어방법을 제공하는 것이고, 구체적으로는, 매다는 화물의 선회반경, 중량, 상부선회체의 관성모우멘트, 및 상부선회체의 허용하중으로부터 상부선회체의 가로굽힘강도에 입각한 선회각가속도의 허용조건을 산출하고, 그 다음에 다음식에 표시되는 선회각가속도(β)로 상부선회체의 선회를 제동, 정지시키는 것이다.

β = - ωo/2nπ

여기서 n는 β가 상기 허용조건을 만족시키는 최소의 자연수,o는 선회정지제어 개시전의 상부선회체의 선회각속도,이고, g 중력가속도,는 매달린화물의 흔들림반경을 표시한다.

또 본 발명은, 상기 건설기계에 있어서 상부선회체의 선회정지제어장치이고, 상기 상부선회체를 구동하는 선회구동수단과, 매달린화물의 선회반경, 중량, 상부선회체의 관성모우멘트, 및 상부선회체의 허용하중으로부터 상부선회체의 가로굽힘강도에 입각하는 선회각가속도의 허용조건을 산출하는 허용조건 산출수단과 이 허용조건에 입각하여, 상기의 식으로 표시되는 상부선회체의 선회각가속도(β)를 산출하는 선회각가속도 산출수단과 이 산출된 선회각가속도(β)로 크레인의 선회를 제동, 정지시키는 제어수단을 갖춘 것이다.

이상의 구성에 의하면 부움의 허용하중 등의 제조건에 입각하여 부움의 가로굽힘강도에 입각한 선회각가속도의 조건이 산출됨과 동시에 이 조건을 만족하는 범위에서, 정지시에 화물흔들림을 남기는 일없이 그리고 단시간으로 크레인을 제동, 정지시킬 수가 있는 선회각가속도가 산출되고, 등각가속도에 의하여 크레인의 선회정지제어가 행해진다.

더욱 본 발명은, 상기 상부선회체의 경사각을 연산하기 위한 장치이고, 상기 하부본체에 부착되고, 이 하부본체의 서로다른 2방향에 관한 경사각을 검출하는 하부본체 경사각 검출수단과 이 검출된 경사각에 입각하여 상부선회체가 임의의 선회각도각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각을 연산하는 상부선회체 경사각 연산수단을 갖춘 것이다.

이 장치에 의하면 하부본체 경사각 검출수단에 의하여 검출한 하부본체의 경사각에 입각하여, 상부선회체가 임의의 선회각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각이 연산된다.

또 본 발명은, 상기 하부본체 및 상부선회체를 갖춘 건설기계에 있어서, 상기 상부선회체에 부착되고 이상부선회체의 서로다른 2방향에 관한 경사각을 검출하는 상부선회체 경사각 검출수단과, 상기 상부선회체가 미리 설정된 기준선회각도위치에 있을때에, 상기 상부선회체 경사각 검출수단에 의하여 검출되는 상부선회체의 경사각을 기억하는 경사각 기억수단과, 이들의 기억된 경사각에 입각하여 상부선회체가 임의의 선회각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각을 연산하는 상부선회체 경사각 연산수단을 갖춘 것이다.

이 장치에 의하면 상부선회체를 미리 설정된 기준각도위치까지 선회시켜 이 위치에서 상부선회체 경사각검출수단에 의하여 검출되는 상부선회체의 경사각을 경사각 기억수단에 의하여 기억시킴으로서, 이 기억된 경사각에 입각하여, 상부선회체가 임의의 선회각도 위치에 있을때의 상부선회체의 경사각이 연산된다.

또 본 발명은, 상기 하부본체 및 상부선회체를 갖춘 건설기계에 있어서, 상기 상부선회체에 부착되고, 이상부선회체의 1방향에 관한 경사각을 검출하는 상부선회체 경사각 검출수단과, 상기 상부선회체가 미리 설정된 서로 다른 2개의 기준선회각도위치에 각각 있을때에, 상기 상부선회체 경사각 검출수단에 의하여 검출되는 상부선회체의 경사각을 기억하는 경사각 기억수단과 이들의 기억된 경사각에 입각하여 상부선회체가 임의의 선회각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각을 연산하는 상부선회체 경사각 연산수단을 갖춘 것이다.

이 장치에 의하면 상부선회체를 미리 설정된 한쪽의 기준각도위치까지 선회시켜, 이 위치에서 상부선회체경사각 검출수단에 의하여 검출된 경사각을 경사각 기억수단에 의하여 기억시켜, 다음에, 상부선회체를 다른쪽의 기준각도위치까지 선회시켜 이 위치에서 상부선회체 경사각 검출수단에 의하여 검출된 경사각을 기억수단에 의하여 기억시킴으로서, 이 경사각 기억수단에 의하여 기억된 복수의 경사각으로부터 상부선회체가 임의의 선회각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각이 연산된다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

제2(a)도 및 제2(b)도는, 본 발명의 선회정지제어장치 및 경사각 연산장치가 적용되는 건설기계의 일예인 이동식 크레인을 도시한 것이다.

더욱, 본 발명 장치가 적용되는 건설기계는 이와 같은 이동식 크레인에 한정되는 것이 아니고 하부본체에 상부선회체가 선회가능하게 장착된 것이면 널리 적용이 가능하다.

여기서, 도시되는 크레인(10)은, 연직방향의 선회축(101) 둘레에 선회가능한 부움다리부(102)를 구비하고, 부움다리부(102)에, N개의 부움부재(B₁∼B_N)로 이루어지는 신축가능한 부움(B)이 부착되어 있고, 이들로서, 하부본체(100)에 대하여 선회하는 상부선회체가 구성되어 있다. 상기 부움(B)은, 수평방향의 회전축(103)을 중심으로 회전운동가능(기복가능)하게 구성되고, 그 선단부에 로우프(104)로 매달은 화물(C)이 매달려 있다.

더욱 이하의 설명에서 Bn(n=1,2,…N)는 부움다리부(102) 측에서 계산하여 n번째의 부움부재를 표시하는 것으로 한다.

제1도는, 이 크레임(10)에 설치되는 경사각 연산장치의 일예를 표시하는 것이다.

동도면에 있어서 X방향 경사계(1) 및 Y방향 경사계(2)는, 하부본체(100)의 적소, 예를 들면, 부움다리부(102)에 있어서 제2(b)도의 점(P)의 위치에 부착되어 있다. X방향 경사계(1)는, 하부본체(100)의 전후방향의 경사각(α_X)(제2(b)도 참조)를 검출하고, Y방향 경사계(2)는, 하부본체(100)의 좌우방향의 경사각(α_Y)(제2(b)도 참조)를 검출하는 것이다.

더욱, 이하의 설명에서는, 하부본체(100)가 앞 오름으로 경사한 상태에서 α_X 0로 하고, 하부본체(100)가 좌로 오름으로 경사한 상태에서 α_Y 0로 한다.

경사각 연산장치(3)는 마이크로컴퓨터 등으로 이루어지고, 상기 X방향 경사계(1) 및 Y방향 경사계(2)로 검출된 2방향의 경사각(α_X,α_Y)에 입각하여, 상부선회체가 임의의 선회각도위치에 있을때의 상부선회체에 경사각(이 실시예에서는 선회방향의 경사각 α_θ)을 산출한다.

더욱 이하의 설명에서,「상부선회체의 선회각도 θ」라 함은, 제3도에 도시되는 바와 같이, 차체의 전후방향에 X축, 좌우방향에 Y축을 취하였을때에 X축을 기준으로 하여 반시계둘레로 부움(B)이 선회한 각도를 의미하는 것으로 하고 각도는 deg(°)로 표시하는 것으로 한다.

구체적으로, 상기 상부선회체의 경사각(α_θ)은, 하부본체(100)의 경사각(α_X,α_Y) 및 선회각도(θ)를 사용하여 다음식으로 표시된다.

tanα_θ＝－tanα_X· sinθ＋tanα_Y· cosθ........................(1)

여기서 α_θ, α_X, α_Y는 3° 정도로 미소한 값이기 때문에

tanα_θ＝ (π/180) ·α_θ

tanα_X＝ (π/180) ·αx

tanα_Y＝ (π/180)· α_Y

로 간주할 수 있다. 이들을 상기 (1)식에 대입하고 양변을 π/180로 나누면

αθ=-α_X·sinθ+α_Y·cosθ................................(2)

가 얻어진다. 예를 들면 α_X＝-1°,α_Y＝=2°라 하면, 제4도와 같은 그래프가 얻어진다.

경사각 연산장치(3)는 상기 (2)식에 입각하여 임의의 선회각도(θ)가 주어졌을때의 상부선회체의 경사각(α_θ)을 연산하고, 출력한다.

제5도는 이 경사각 연산장치의 동작을 순서도로 도시한 것이다. 우선, X, Y방향의 경사각(α_X,α_Y)가 X방향 경사계(1) 및 Y방향 경사계(2)로 측정되고(스텝 S₁) 더욱, 구하고저 하는 선회각도(θ)의 결정이 행해진다(스텝 S₂)·여기서 선회각도(θ)가 직접 입력되는 경우는 그 선회각도(θ)에 대응하는 경사각(α_θ)가 즉석에서 산출(스텝 S₃)되지만 선회각도를 정하는 요소로서 현재로부터의 경과시간(t)이 입력되는 경우에는,우선, 상부선회체의 선회각속도()가 검출되고(스텝 S₄), 이에 입각하여 상기시간(t)이 경과한 후에 선회각도(θ)의 산출이 행해진다(스텝S₅)·그리고 이 선회각도(θ)에 대응하는 상부선회체의 경사각(α_θ)이 산출된다(스텝S₆).

이와 같은 장치에 의하면 임의의 선회각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각(α_θ)을 얻을수가 있고 예를 들면, 현재 뿐아니라 장래의 상부선회체의 경사각(α_θ)을 얻을수 있으므로, 후술하는 바와 같이, 상기 연산결과인 경사각에 입각하여 상부선회체의 적정한 선회제어를 행할 수가 있다.

더욱, 이 실시예에서는 차체의 X축방향 및 Y축방향의 경사각을 검출하는 경사계를 갖춘 것을 도시하고 있는데 본 발명에서는 경사계에 의하여 검출되는 경사의 방향은 상기 X축방향 및 Y축방향에 한정하지 않고, 서로 다른 적어도 2방향의 경사각을 검출함으로서, 이들 경사각에 입각하여 상부선회체의 경사각을 산출할 수가 있다.

또 산출되는 상부선회체의 경사각도, 상기한 바와 같은 선회방향의 경사각(α_θ)에 한하지 않고 모든 방향의 경사각에 대하여 산출이 가능하다.

예를 들면, 상부선회체의 부움방향의 경사각(α_R)을 산출하도록 하면, 이 경사각(α_R)에 입각하여 부움(B)의 작업반경의 보정 등이 가능하게 된다. 이는 후에 기술하는 다른실시예에 있어서도 마찬가지이다.

다음에 상기 경사각 연산장치의 다른예를 제6도 및 제7도에 입각하여 설명한다.

이 장치에서는 상기 크레인의 상부선회체측, 예를 들면 제2도에 있어서 부움다리부(102)의 점(Q)의 위치에, 제6도에 표시되는 바와 같은 R방향 경사계(4) 및 θ방향 경사계(5)가 설치된다.

여기서, R방향 경사계(4)는 상부선회체의 부움방향(즉 상부선회체의 전후방향)의 경사각을 검출하고 θ방향 경사계(5)는 상부선회체의 선회방향(즉, 상부선회체의 좌우방향)의 경사각을 검출하도록 부착된다.

또, 제6도에 도시된 경사각 기억장치(6)는, 상기 상부선회체가 부움방향과 차체의 X축방향이 합치하는 기준선회각도위치에 있는 상태에서 상기 R방향 경사계(4)에 의하여 검출되는 경사각(즉 하부본체(100)의 X방향의 경사각(α_X)과, 상기 상태에서 θ방향 경사계(5)에 의하여 검출되는 경사각(즉 하부본체(100)의 Y방향의 경사각(α_Y)을 기억한다.

경사각 연산장치(3)는, 상기 경사각 기억장치(6)에 의하여 기억된 경사각(α_X,α_Y)에 입각하여 상기 (2)식을 사용하여, 상부선회체의 선회방향의 경사각(α_θ)을 연산한다.

제7도는 이 장치가 행하는 연산동작을 순서도로 도시한 것이다. 우선 상부선회체를 선회하여 기준선회각도위치, 즉 부움방향과 차체의 X축방향이 합치하는 위치에 맞추어, 이 상태에서 R방향 경사계(4)에 의하여 상부선회체의 부움상태(즉 차체 X축방향)의 경사각(α_X)를 검출하고 θ방향 경사계(5)에 의하여 상부선회체의 선회방향(즉, 차체 Y축방향)의 경사각(α_Y)를 검출한다(스텝 S₁).

그리고 이들의 경사각(α_X,α_Y)을 경사각 기억장치(6)에 의하여 기억한다(스텝 S₁). 그후는 기억된 경사각(α_X,α_Y)에 입각하여 상기 제5도에도 도시된 스텝(S₂∼S₅)와 마찬가지 동작에 의하여, 임의의 선회각도(θ)까지 선회하여 있을때의 상부선회체의 선회방향의 경사각(α_θ)를 산출한다.

이 실시예에서 도시되는 바와 같이, 상부선회체측에 경사계(4,5)를 설치하도록 하여도, 이들에 의하여, 상부선회체가 기준선회각도위치에 있을때의 경사각을 검출하고, 기억하고 둠으로서 이 기억된 경사각에 의하여 임의의 선회각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각을 구할 수가 있다.

더욱, 최초에 상부선회체를 맞추는 기준선회각도위치는, 상기와 같이 부움방향과 X축방향이 일치하는 위치에 한정하지 않고 적당히 설정하면 좋다.

예를 들면 기준각도위치를 부움방향과 Y축방향이 합치하는 위치에 설정하고 이 위치에서 상기 R방향 경사계(4)에 의하여 차체 Y축방향의 정사각(α_Y)를 검출하고,θ방향 경사계(5)에 의하여 X축방향의 경사각(α_X)를 검출하도록 하여도 좋다.

다음에, 상기 경사각 연산장치의 다른예를 제8도 및 제9도에 입각하여 설명한다.

이 장치에서는 상기 크레인의 상부선회체측에 1방향의 경사계, 예를 들면 R방향 경사계(4)만이 설치되고, 이 R방향 경사계(4)에 의하여 상부선회체가 서로다른 2개의 기준선회각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각을 검출하고 이들 경사각을 경사각 기억장치(3)에 의하여 기억하도록 하여도 좋다.

그 구체적인 연산동작을 제9도의 순서도에 도시한다. 우선 상기 제2실시예와 마찬가지로 하여, 상부선회체를 선회시킴으로서 제1의 기준선회각도위치(이 실시예에서는 부움방향과 차체 X방향이 합치하는 위치)에 맞추고 이 상태에서 R방향 경사계(4)에 의하여 차체 X방향의 경사각(α_X)을 검출하고(스텝 S₁₁), 이경사각(α_X)을 경사각 기억장치(6)에 의하여 기억한다(스텝 S₁₂). 다음에 상부선회체를 90。선회시킴으로서(스텝 S₁₃), 제2의 기준선회각도위치(이 실시예에서는 부움방향과 차체 Y방향이 합치하는 위치)에 맞추어 이 상태에서 R방향 경사계(4)에 의하여 차체 Y방향의 경사각(α_Y)을 검출하고(스텝 S₁₄), 이 경사각(a_Y)을 경사각 기억장치(6)에 의하여 기억한다(스텝 S₁₅) 그후는 기억된 경사각(α_X,α_Y)에 입각하여 상기 제5도 및 제7도에 도시되는 스텝 S₂∼S₅와 마찬가지 동작에 의하여 임의의 선회각도(θ)까지 선회하고 있을때의 상부선회체의 선회방향의 경사각(α_θ)을 산출한다.

이 실시예에 도시되는 바와 같이 상부선회체측에 설치되는 경사계가 단수 일지라도, 상부선회체를 선회하여 상기 경사계에 의하여 2방향의 경사각을 검출하고 이를 기억시켜둠으로서 이 기억된 경사각에 의하여 임의의 선회각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각을 구할 수가 있다.

즉, 이 장치에서는 경사각 검출수단을 단수개 설치하는 것만으로 족하고, 보다 저가의 구조로 상부선회체의 경사각을 구할 수가 있다.

더욱, 이 실시예에서는 단일의 경사각 검출수단으로서 R방향 경사계(4)를 설치한 것을 도시하였지만 그 검출경사각의 방향은 부움방향에 한정하지 않고 적당히 설정하면 좋고, 예를 들면 θ방향 경사계만을 배열설치하더라도 상기와 마찬가지 효과가 얻어진다.

이 경사각 연산장치는, 후술하는 바와 같이, 부움(B)의 선회정지제어를 행하는 경우에 유효한 작용을 하는 것이지만 기타 다음에 기술하는 바와 같이 경사에 기인하여 부움에 생기는 정적인 가로굽힘하중을 고려한 작업범위를 확정하는 경우에도 우수한 효과를 발휘한다.

일반적으로, 크레인의 매달아올리는 정격하중은 부움길이 또는 아웃리거재킷의 신장량 등이 일정한 조건하에서, 제10도의 그래프에 도시되도록 설정되어 있다. 도면에서 곡선(L₁)은, 작업반경의 증대에 의하여 부움(B)에 가해지는 하중이 증대하는 것을 고려한 부움(B)의 강도상의 제한곡선, 곡선(L₂)은 작업반경의 증대에 의한 크레인의 전도방지를 고려한 안정성에 입각하는 제한곡선, 직선(L₃)은 정격하중의 절대적인 상한치를 정한 강도상의 제한직선이고, 이들의 선(L₁∼L₃)의 내측에 사선을 표시한 영역이 크레인의 사용가능 영역으로 된다.

그런데, 크레인 자체가 경사져 있는 경우에는, 그 상부선회체의 선회방향의 경사에 기인하여 부움(B)에 정적인 가로굽힘하중이 작용하기 때문에 상기한 달아올림 정격하중 뿐아니라 상기한 가로굽힘하중까지도 고려한 강도 평가가 필요하게 된다. 구체적으로 이동식 크레인의 구조규격에 의하면, 상기한 가로굽힘하중에 기인하여 상부선회체에 작용하는 최대하중(일반으로 부움포인트에 작용하는 하중)을 상기 달아올림 정각하중의 5% 이내로 억제할 필요가 있다.

여기서, 상기 연산장치에 의하여 상부선회체의 경사각(α_θ)를 산출하고, 이 경사각(α_θ)에 입각하여 부움(B)에 작용하는 하중을 고려한 적정한 선회제어를 실현할 수가 있다.

구체적으로 매달음하중(c)의 중량을 W(kgf), i단째의 부움부재(Bi)의 중량을 WBi(kgf), i단째의 부움부재(Bi)의 중심의 선회중심으로부터의 수평거리를 ιBi(m)라 하면 상부선회체가 선회방향으로 α_θ경사져 있을때에 가로굽힘하중에 기인하여 부움포인트에 작용하는 하중(We)은, 다음식으로 표시된다.

즉, 본 장치를 사용함으로, 실제의 가로굽힘하중에 기인하여 발생하는 최대하중(We)에 입각한 적정한 제어를 행할 수 있으므로 종래와 같이 크레인 본체의 경사각에 입각하여 정격하중을 여유있게 할 필요는 없고 실제의 가로굽힘하중에 상당하는 힘을 고려하면서 작업가능범위를 최대한으로 확대할 수 있는 효과가 있다.

또, 상부선회체의 임의의 선회각도(θ)에 대응하는 하중(We)을 미리 구하여 둘 수 있으므로 실제로 상부선회체를 선회시키지 않더라도 크레인의 작업가능범위를 미리 정할 수가 있다.

따라서 작업가능범위의 경계선보다도 일정각도 바로 앞의 위치로부터 적당한 선회각가속도로 상부선회체의 제동을 행하므로서, 상부선회체를 작업가능범위 내에서 확실히 완전 정지시킬 수가 있다.

또, 작업가능범위가 미리 정해지므로, 작업자도, 현재의 작업상태에 어느정도의 여유가 있는가를 용이하게 파악할 수가 있고 안심하여 작업을 진행시킬 수 있는 이점이 있다.

다음에 상기 크레인(10)에 설치되는 상부선회체의 선회정지제어장치에 대하여 설명한다. 이 크레인(10)에서는, 상술한 바와 같은 경사각 연산장치도 설치되어 있으므로, 이로서 연산되는 경사각에 기인하여 부움에 작용하는 가로굽힘하중까지도 고려한 제어가 행해진다.

근년, 부움(B)에 매달린화물(C)의 흔들림을 남게하지 않고 부음(B)을 완전 정지시키기 위한 제어장치의 개발이 진행되고 있다. 이와 같은 장치중에는 완전 정지시에 상기 매달린화물(C)의 흔들림이 0으로 되는 선회각가속도(β)를 미리 산출하고 이 선회각가속도(β)에 의하여 크레인의 선회제동을 실행하도록 한 것이있다.

그런데 이와같은 제동시에는, 상부선회체에 발생하는 관성력에 기인하여 부움(B)에 가로굽힘하중이 작용하고 더욱 이 가로굽힘하중은 선회각가속도(β)의 절대치에 따라 변화하므로 상기 선회각가속도(β)를 선택할 때에는 매달린화물(C)의 흔들림뿐 아니라, 상기 가로굽힘하중을 허용치 이하로 하는 것도 고려에 넣지않으면 안된다.

그리고 크레인이 경사상태에서 사용되는 경우에는, 상술한 바와 같이 상부선회체의 선회방향의 경사각(α_θ)에 따르는 정적인 가로굽힘하중도 작용하므로 이 경사에 기인한 가로굽힘하중도, 상기 제동에 기인하는 가로굽힘하중과 합하여 고려에 넣지 않으면 안된다. 즉, 크레인이 경사진 상태에서 그리고 또 적정한 선회정지제어를 행하려고 하는 경우에는, 임의의 선회각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각을 미리 알고 있는 것이 중요하고, 이 경우에 상기의 경사각 연산장치가 매우 유효하게 된다.

더욱, 본 발명의 선회정지제어장치는, 상기와 같은 경사각을 고려하지 않는 선회정지제어에도 충분히 적용할 수 있는 것이다.

제11도는 이 경사각 연산장치를 이용한 상기 선회정지제어장치의 기능구성을 도시한 것이다.

여기서 도시되는 장치는 부움길이센서(12), 부움각센서(14), 달아올림하중센서(15), 로우프길이센서(16), 각속도센서(18), 연산제어장치(20), 및 선회구동용의 유압시스템(40)을 갖추고 있다.

연산제어장치(20)는, 가로굽힘평가계수 설정수단(21), 선회반경 산출수단(22), 부움관성모우멘트 산출수단(23), 정격하중 산출수단(24), 달아올림하중 산출수단(25), 부하관성모우멘트 산출수단(26), 허용각가속도 산출수단(27), 선회각가속도 산출수단(28), 제동토오크 산출수단(29), 모우터압력제어수단(30), 경사각 산출수단(31), 및 가로굽힘하중 산출수단(32)을 갖추고 있다.

가로굽힘평가계수 설정수단(21)은, 부움(B)의 가로굽힘강도에 대한 평가계수(α)를 설정하는 것이다.

선회반경 산출수단(22)은 부움길이센서(12) 및 부움각센서(14)에 의하여 각각 검출된 부움길이(L_B) 및 부움각(부움(B)의 기복각도)(ψ)에 기본하여 매달린화물(C)의 선회반경(R)을 산출하는 것이다.

부움관성모우멘트 산출수단(23)은, 상기 부움길이(L_B) 및 부움각(ψ)에 입각하여 각각의 부움부재(Bn)의 관성모우멘트(In)를 산출하는 것이다.

정격하중 산출수단(24)은, 상기 선회반경 산출수단(22)으로 산출된 선회반경(R)과, 상기 부움길이(L_B)에 입각하여 정격하중메모리(241)에 기억된 데이타로부터 정격하중(Wo)을 산출하는 것이다.

달아올림하중 산출수단(25)은, 달아올림하중센서(15)에 의하여 검출된 부움기복용 유압실린더의 압력(p)과 상기 선회반경 산출수단(22)으로 산출된 선회반경(R)과 상기 부움길이(L_B)에 기초하여, 실제의 달아올림하중(W)을 산출하였다.

부하관성모우멘트 산출수단(26)은, 상기 달아올림하중 산출수단(25)으로 산출된 달아올림하중(W)과, 상기 선회반경(R)에 입각하여 부하(매달린화물 C)의 관성모우멘트(I_W)를 산출하는 것이다.

허용각가속도 산출수단(27)은, 상기 부하관성모우멘트(I_W), 부움관성모우멘트(In), 정격하중(Wo), 부움(B)의 가로굽힘평가계수(α), 및 가로굽힘하중 산출수단(32)에 의하여 산출된 하중(We)으로부터 부움(B)의 가로굽힘강도에 입각한 허용각 가속도(β₁)를 산출하는 것이다.

선회각가속도 산출수단(28)은, 로우프길이센서(16)의 검출결과로부터 구해지는 매달린화물(C)의 흔들림반경(ι), 각속도센서(18)에 의하여 검출되는 부움(B)의 선회각속도(o), 및 상기 허용각가속도(β₁)에 입각하여 실제로 선회를 제동, 정지시키기 위한 선회각가속도(β)를 산출하는 것이다.

제동토오크 산출수단(29)은, 상기 작업반경(R) 및 하중(We)까지 고려하여, 상기 선회각가속도(β)로 부움(B)을 정지시키기 위한 제동토오크(T)를 산출하는 것이다.

모우터압력제어수단(30)은, 상기 제동토오크(T)에 입각하여 유압모우터의 제동압력(P_B)을 설정하고, 유압시스템(40)에 제어신호를 출력하는 것이다.

경사각 산출수단(31)은 상술한 실시예에 도시한 경사각 연산장치의 어느 것인가에 의하여 구성되고, 단수 또는 복수의 경사계의 검출결과에 입각하여 상부선회체가 임의의 선회각도 위치에 있을때의 선회방향의 경사각(α_θ)를 연산한다.

가로굽힘하중 산출수단(32)은, 산출된 경사각(α_θ)에 입각하여 상기 (3)식을 사용하여 가로굽힘하중에 기인하여 부움포인트에 작용하는 하중(We)을 산출하는 것이다.

다음에 이 장치에 의하여 실행되는 연산내용 및 제어내용을 제12도에 순서도를 참조하면서 설명한다.

선회반경 산출수단(22)은, 우선, 부움길이(L_B) 및 부움각(ψ)에 의하여 부움(B)의 휘어짐을 고려에 넣지 않는 선회반경(R') 및 부움(B)의 휘어짐에 의한 반경증가분(△R)를 구하고, 양자로부터 선회반경(R)을 산출한다.

부움관성모우멘트 산출수단(23)은, 각각의 부움부재(Bn)의 관성모우멘트(In)를 다음식에 입각하여 산출한다.

In＝Ino·cos²ψ＋(Vn/g)·Rn²

여기서 Ino는 ψ＝0의 상태에 있어서 각 부움부재(Bn)의 중심둘레의 관성모우멘트(상수)를 표시하고, Wn는 각 부움부재 Bn의 자중, g는 중력가속도, Rn는 각각의 부움부재(Bn)의 중심의 선회반경을 표시한다.

한편, 부하관성모우멘트 산출수단(26)은 달아올림하중(W)과 상기 선회반경(R)에 입각하여 부하관성모우멘트(Iw)를 산출한다.

구체적으로 부하관성모우멘트(I_W)는 다음식으로 표시된다.

I_W＝ (W/g)R₂

이상과 같이하여 산출된 데이타에 입각하여 허용각가속도 산출수단(27)은 다음과 같이 허용각가속도(β₁)을 구한다.

일반적으로, 크레인(10)의 부움(B) 및 부움다리부(102)는 충분한 강도를 갖고 있지만, 부움길이(L_B)가 길어지면, 선회제동시에 발생하는 관성력, 및 차체의 경사에 기인하여 부움(B)에 큰 가로굽힘력이 작용한다

이 가로굽힘력에 의한 강도적인 부담은 부움다리부(102) 부근에서 최대로 되므로 여기서는 선회축(101)둘레의 모우멘트에 입각하여 강도평가를 행하도록 하고 있다.

구체적으로, 부움(B)의 선회에 기인하여 그 선회중심에 작용하는 모우멘트(N_B)는, 다음식으로 표시된다.

N_B＝＝N_C＋N_W＋N_S.............................................(4)

여기서, Nc는 상부선회체에 발생하는 관성력에 기인하는 모우멘트, N_W는 매달린화물에 발생하는 관성력에 기인하는 모우멘트, N_S는 크레인의 경사에 기인하는 모우멘트이다. 이들은, 선회제동시의 부움(B)의 선회 각가속도(β'), 매달린화뭍(C)의 각가속도를 β"라 하면, 다음식으로 표시된다

여기서, W는 매달린화물(C)의 중량, Iu는 부움(B)을 제외한 상부선회체의 관성모우멘트를 표시한다. 한편, 부움(B)의 가로굽힘강도에 대한 허용조건은 다음의 (5)식으로 표시된다.

N_B/RαWo.....................................(5)

또, 상부선회체의 선회각가속도(β')와 매달린화물(C)의 각가속도(β")와의 사이에는, 다음식의 관계가 있다.

제13도는, 선회제동전의 선회속도를o, 선회제동을 개시하여 정지할 때까지의 시간을 T라 하고, 후술의 (13)식에 있어서 도입되는 자연수(n)를 1로 하였을 경우의 상부선회체의 각속도( _C) 및 매달린화물(C)의 각속도( _W)를 각각 실선(51) 및 파선(52)으로 표시한 것이지만 이 도면은 상기 (7)식에 표시되는 선회각가속도(β') 및 선회각가속도(β")와의 관계를 명확하게 표시하고 있다. 이 (7)식과 상기 (4),(5)식과를 만족시키는 최대의 선회각가속도(β')가 허용각가속도(β₁)로서 설정된다.

더욱, 상기 각가속도(β")는 (7)식을 사용하여 연산하여도 좋으나, 적당한 계수(k)를 도입하여 β"＝kβ'로 의제(擬制)하여도 좋다.

이 계수(k)의 설정요령을 설명한다. 상기 제13도에 표시되는 바와 같이 부움(B)의 각속도()는 직선적으로 감소하는데 대하여, 매달린화물(C)의 각속도( _W)는, 제동개시직 후의 정지직전에서는 느슨하게 중간영역에서는 급격히 감소한다. 즉, 매달린화물(C)의 각속도( _W)는, 완전 정지시까지 1주기분의 진동을 하고 있고 제동을 개시한 후 시간 t=T/2를 경과한 시점에서 부움(B)의 각속도()와 같게 된다.

그리고 이 시점에서 매달린화물(C)의 각가속도(β")는 부움(B)의 각가속도(β')의 2배로 되어 있는데 대하여 상기 자연수(n)가 2 이상의 경우에는, 부움(B)의 각속도()의 기울기가 1/n로 되고, 매달린화물(C)의 각속도( _W"

따라서, 이론적으로는 β"=2β'로 하여 연산을 진행시키므로서, 크레인의 안전을 확보할 수 있는 것으로 되지만, 실제에는 선회제동 개시시에 매달린화물(C)이 흔들리는 경우가 있고 이와 같은 흔들림이 있으면, 제동중의 매달린화물(C)의 각가속도(β")는 부움(B)의 각가속도(β′)의 2배를 초과하는 것으로 된다. 따라서, 실제의 제어를 행함에 있어서는 안전율을 고려하여, k>2로 되도록 계수(k)를 도입하고 β"＝kβ'로 하여 연산을 진행하는 것이 바람직하다,

더욱 상기 평가계수(α)는 일정치로 정하여도 좋지만, 부움(B)의 휘어짐 등을 고려하여 부움길이(L_B) 또는 선회반경(R)이 커질수록 작은 값으로 설정하도록 하여도 좋다. 예를 들면, 이동식 크레인 구조규격에서는,「수평이동하중의 값은, 이동식 크레인의 수평으로 이동하는 부분의 중량의 5%에 상당하는 하중, 및 정격하중의 5%에 상당하는 하중이 동일의 수평방향으로 동시에 작용하는 것으로 하여 연산한 값으로 한다,」로 되어 있다.

선회각가속도 산출수단(28)은, 상기와 같이 산출된 허용각가속도(β₁)와 로우프길이센서(16) 및 각속도센서(18)의 검출결과로부터 구해지는 화물흔들림직경() 및 부움각속도(감속전의 각속도)(o)에 입각하여 실제의 선회각가속도(β)를 산출한다.

이 산출요령을 설명한다. 우선 크레인(10)에 매달린화물(C)에 대하여, 제14도에 도시되는 것과 같은 단진자의 모델을 생각한다,

이계의 미분방정식은 다음식으로 주어진다.

여기서, η는 매달린화물(C)의 흔들림각, V는 시간(t)과 더불어, 변화하는 부움포인트의 선회속도, Vo는 동 부움포인트의 선회정지제어 개시전의 선회속도(=Ro), a는 그의 가속도를 표시한다.

(11)식의 양변을 시간(t)으로 미분하여 (l0)식의 우변에 대입하여 초기조건(t＝0에서 η＝0,η＝0)하여 적분하면 다음 ⑫식이 얻어진다.

이 식을 η/ω와 η에 관한 위상편면상에 표시하면, 제15도에 도시하는 바와 같이, 점 A(0,－a/g)를 중심으로 원점 O(0,0)를 지나는 원을 그리는 것으로 된다. 이 원을 1주하기 위한 시간, 즉 단진자의 상태가 원점(O)으로부터 변화하여 동상태로 복귀하는 주기(T)는 T＝2π/ω로 주어지기 때문에, 크레인의 선회정지제어를 개시한 시점(점 O)으로부터 시간(nT)(n는 자연수) 후에 완전 정지하도록 선회각가속도(β)를 설정하면, 매달린화물(C)의 흔들림을 남기지 않고 크레인을 정지시킬 수가 있다.

한편 상기 ω는 중력가속도(g) 및 흔들림 반경(ι)으로 결정되는 일정치이므로, 화물흔들림의 남지않는 선회정지제어가 가능한 선회각 가속도(β)는 다음식으로부터 구할 수가 있다(제12도의 스텝 S₂₁).

β ＝－o/nT

＝ωo/2nπ(n은 자연수)..................................(13)

또, 부움(B)의 가로굽힘강도에 관하여는 │β│β₁가 조건이므로, 상기 선회각가속도의 절대치 │β │ 가 허용각가속도(β₁) 이하인가 아닌가를 체크하고(제12도의 스텝 S₂₂), 이 조건을 만족하는 범위내에서 최소의 자연수(n)를 선택함으로서, 필요최소시간으로 화물흔들림을 남게하지 않고 크레인을 제동, 정지시키기 위한 선회각가속도(β)가 결정되는 것으로 된다.(제12도의 스텝 S₂₃에서 "예")·

다음에 이 선회각가속도(β)에 입각하여 실제의 선회정지제어가 개시된다. 우선 제동토오크 산출수단(29)은 상기 선회각가속도(β)로 제동하기 위하여 필요한 제동토오크(T_B)를 산출한다(스텝 S₂₄).

이 제동토오크(T_B)는 다음의 (14) 식으로 표시된다.

T_B=Tc +Tw+Ts …………………………………(l4)

여기서, T_C는 상부 선회체를 제동시키기 위한 토오크, T_W는 매달린화물을 제동시키기 위한 토오크, T_S는 크레인의 경사에 기인하여 발생하는 하중에 대항하기 위한 토오크이고, 이들은 다음식으로 표시된다.

더욱 β2는 매달린화물(C)의 선회각가속도이고, 이는 선회각가속도(β)를 사용하여 다음식으로 표시된다.

모우터압력제어수단(30)은, 상기 제동토오크(T)에 입각하여 유압모우터압력(P_B)을설정하고, 유압시스템(30)에 제어신호를 출력하는 것으로 부움(B)의 선회제동을 행하게 한다(스텝 S₂₅).

이 유압모우터압력(P_B)의 산출요령의 일예를 표시한다. 상기와 같이 선회제동에 필요한 토오크(T_B)는

T_B=T_C+T_W+T_S…………………………………………………(4)

로 구해지지만, 이 토오크(T_B)는 유압모우터측의 조건(유압모우터의 압력차 △P)이란 제16도의 실선(60)으로 표시되는 것과 같은 관계에 있고 식으로 표시하면 다음과 같다.

i ) -Po P P₁의 경우

T_B=(P＋Po)·Q_H/200π..........................(15)

ii)P P의 경우

T_B= (P·Q_H/200π) ·iO·ηm …………………………(16)

단, Q_H:모우터용량

io : 총감속비

ηm : 기계효율

Po : 모우터의 무부하에서의 손실압력

더욱, 상기 모우터압력차P₁은, (15)식으로 표시되는 직선과 (16)식으로 표시되는 직선과의 교점에 있어서P의 값을 표시한다.

따라서, 이 (15)식 또는 (16)식을 상기 (14)식에 대입함으로서 유압모우터의 압력차(P)를 얻을 수 있다.

더욱 유압모우터의 구동측압력을 P_A라 하면, 하기 (17)식에 의하여 유압모우터의 제동측압력(P_B)을 얻을수가 있다.

P_B＝P_A＋P......................................(17)

이상과 같은 제어를 부움(B)이 완전 정지할 때까지(스텝 S₂₆에서 "예") 실행함으로서 화물흔들림을 남기지 않고 그리고 과도의 가로굽힘하중을 발생시키는 일없이 크레인의 선회를 자동적으로 정지시킬 수 있다.

더욱, 이 선회정지제어장치가 적용되는 건설기계의 종류는 불문하고, 선회가능한 상부선회체를 갖추고 그 소정위치에 화물이 매달려지는 것이면 좋다. 선회구동수단도 유압, 전기를 불문하고, 상기 요령으로 선회각가속도를 설정함으로서 화물흔들림이 남지않는 안전한 제동, 정지를 행할 수가 있다.

여기서 선회방향에 의하여 정격하중이 변하는 크레인에 있어서는, 선회각의 검출 또는 크레인의 설치상태(예를 들면 아웃리거의 신장폭)의 검출이 필요로 되는 것은 물론이다.

또, 본 발명에서는 반드시 허용각가속도(β₁)을 산출할 필요가 있는 것은 아니고 상기 실시예의 경우에는, 허용조건식인 (5)식을 만족하는 것과 같은 선회각가속도(β)를 결과적으로 선택하면, 상기와 마찬가지 효과를 얻을 수가 있다

[산업상의 이용분야]

이상과 같이 본 발명은, 정지시에 화물흔들림을 남게하는 일없이 상부선회체를 정지시키는 선회정지제어에 유효한 것이고, 상부선회체의 가로굽힘 강도를 고려에 넣으면서 단시간에 상부선회체의 선회를 제동, 정지시킬 수 있는 효과가 있다.

또 본 발명은, 상부선회체의 경사각을 연산하기 위한 장치로서 유용한 것이고, 실제로 상부선회체를 각각의 선회각도위치까지 선회시키지 않더라도, 이 상부선회체가 임의의 선회도위치에 있을때의 경사각을 미리 파악하는 것이 가능하기 때문에, 정적으로 상기 경사각을 고려한 선회작업범위를 유효하게 적절히 정할 수가 있고 동적으로는 상기 경사각을 기반으로 하여 적절한 선회정지제어가 가능하게 되는 등, 건설기계의 보다 적절한 제어에 폭넓게 공헌할 수 있다.

Claims

하부본체에 상부선회체가 선회가능하게 장착되고, 그 상부선회체의 소정위치에 매달린화물이 매달려지는 건설기계에서의 상부선회체의 선회정지제어방법에 있어서, 매달린화물의 선회반경, 중량, 상부선회체의 관성모우멘트 및 상부선회체의 허용하중으로부터 상부선회체의 가로굽힘 강도에 입각한 선회각가속도의 허용조건을 산출하고 뒤이어 n은 β가 상기 허용조건을 만족하는 최소의 자연수이며,o는 선회정지제어 개시전의 상부선회체의 선회각속도이고,이고, g는 중력가속도, ι는 매달린화물의 흔들림 반경일때 β=-ωo/2nπ으로 표시되는 선회각가속도(β)로 상부선회체의 선회를 제동, 정지시키는 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 선회정지제어방법.
제1항에 있어서, 상기 허용조건으로서 상부선회체의 허용각가속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 선회정지제어방법.
제1항에 있어서, 상기 매달린화물의 선회반경, 중량, 상부선회체의 관성모우멘트, 및 상부선회체의 허용하중에 더하여, 상부선회체의 경사각으로부터 상부선회체의 가로굽힘 강도에 입각하는 선회각가속도의 허용조건을 산출하는 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 선회정지제어방법.
하부본체의 상부선회체가 선회가능으로 장착되고, 이 상부선회체를 구동하는 선회구동수단이 갖추어짐과 동시에, 이 상부선회체의 소정위치에 매달린화물이 매달려지는 건설기계에서의 상부선회체의 선회정지제어장치에 있어서, 상기 상부선회체를 구동하는 선회구동수단과 매달린화물의 선회반경, 중량, 상부선회체의 관성모우멘트, 및 상부선회체의 허용하중으로부터 상부선회체의 가로굽힘 강도에 입각하는 선회각가속도의 허용조건을 산출하는 허용조건 산출수단과, 이 허용조건에 입각하여 n은 β가 상기 허용조건을 만족하는 최소의 자연수이며,o는 선회정지제어 개시전의 상부선회체의 각속도이고,이고, g는 중력가속도, ι는 매달린화물의 흔들림 반경 일때 β=-ωo/2nπ으로 표시되는 상부선회체의 선회각가속도(β)를 산출하는 선회각가속도 산출수단과, 이 산출된 선회각가속도(β)로 크레인의 선회를 제동, 정지시키는 제어수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 선회정지제어장치.
제4항에 있어서, 상기 허용조건 산출수단은 허용조건으로서 상부선회체의 허용각가속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 선회정지제어장치.
제4항에 있어서, 상기 허용조건 산출수단은 상기 매달린화물의 선회반경, 중량, 상부선회체의 관성모우멘트, 및 상부선회체의 허용가중에 더하여, 상부선회체의 경사각으로부터 상부선회체의 가로굽힘 강도에 입각한 선회각가속도의 허용조건을 산출하는 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 선회정지제어장치.
제4항에 있어서, 상기 선회구동수단으로서 유압모우터를 갖춤과 동시에 상기 제어수단을 산출된 선회각가속도로 상부선회체를 정지시키기 위한 제동토오크를 산출하는 제동토오크 산출수단과, 이 산출된 제동토오크에 입각하여 상기 유압모우터의 제동압력을 설정하고, 제어신호를 출력하는 모우터압력제어수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 선회정지제어장치.
제4항 내지 제6항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 건설기계는 부움을 갖는 이동식 크레인인 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 선회정지제어장치.
하부본체에 상부선회체가 선회가능하게 장착된 건설기계에 있어서, 상기 하부본체에 부착되고 이 하부본체의 서로다른 2방향에 관한 경사각을 검출하는 하부본체 경사각 검출수단과, 이 검출된 경사각에 입각하여 상부선회체가 임의의 선회각도 위치에 있을때의 상부선회체의 경사각을 연산하는 상부선회체 경사각 연산수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 경사각 연산장치.
제9항에 있어서, 상기 하부본체 경사각 검출수단을, 하부본체의 전후방향에 관한 경사각을 검출하는 X방향 경사계와, 하부본체의 좌우방향에 관한 경사각을 검출하는 Y방향 경사계로 구성한 것을 특징으로하는 건설기계에서의 상부선회체의 경사각 연산장치.
하부본체에 상부선회체가 선회가능하게 장착된 건설기계에 있어서, 상기 상부선회체에 부착되고, 이 상부선회체의 서로다른 2방향에 관한 경사각을 검출하는 상부선회체 경사각 검출수단과, 상기 상부선회체가 미리 설정된 기준선회각도위치에 있을때에 상기 상부선회체 경사각 검출수단에 의하여 검출되는 상부선회체의 경사각을 기억하는 경사각 기억수단과, 이들의 기억된 경사각에 입각하여 상부선회체가 임의의 선회각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각을 연산하는 상부선회체 경사각 연산수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 경사각 연산장치.
제10항에 있어서, 상기 상부선회체 경사각 검출수단을 상부선회체의 전후방향에 관한 경사각을 검출하는 R방향 경사계와 상부선회체의 좌우방향에 관한 경사각을 검출하는 θ방향 경사계로 구성한 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 경사각 연산장치.
하부본체에 상부선회체가 선회가능하게 장착된 건설기계에 있어서, 상기 상부선회체에 부착되고, 이 상부선회체의 1방향에 관한 경사각을 검출하는 상부선회체 경사각 검출수단과, 상기 상부선회체가 미리 설정된 서로다른 2개의 기준 선회각도위치에 각각 있을때에 상기 상부선회체 경사각 검출수단에 의하여 검출되는 상부선회체의 경사각을 기억하는 경사각 기억수단과, 이들의 기억된 경사각에 입각하여 상부선회체가 임의의 선회각도위치에 있을때의 상부선회체의 경사각을 연산하는 상부선회체 경사각 연산수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 경사각 연산장치.
제13항에 있어서, 상기 상부선회체 경사각 검출수단을 상부선회체의 전후방향에 관한 경사각을 검출하는 R방향 경사계로 구성한 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 경사각 연산장치.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 상부선회체 경사각연산수단을 상부선회체의 좌우방향에 관한 경사각을 연산하도록 구성한 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 경사각 연산장치.
제15항에 있어서, 상기 건설기계는 부움을 갖는 이동식 크레인인 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 경사각 연산장치.
제l항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 건설기계는 부움을 갖는 이동식 크레인인 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 선회정지제어장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 상부선회체 경사각 연산수단을 상부선회체의 좌우방향에 관한 경사각을 연산하도록 구성한 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 경사각 연산장치.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 상부선회체 경사각 연산수단을 상부선회체의 좌우방향에 관한 경사각을 연산하도록 구성한 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 경사각 연산장치.
제18항에 있어서, 상기 건설기계는 부움을 갖는 이동식 크레인인 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 상부선회체의 경사각 연산장치.
제19항에 있어서, 상기 건설기계는 부움을 갖는 이동식 크레인인 것을 특징으로 하는 건설기계에서의 싱부선회체의 경사각 연산장치.