JP2008184306A - 旋回制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スムーズで安定した制動を実現して操作性を向上し得、且つブレーキディスク、ブレーキクランプ、及び制動アクチュエータ等を不要として部品点数の削減並びにメンテナンス作業の簡素化を図り得る旋回制御装置を提供する。
【解決手段】オペレータ１５による足踏スイッチ１８の足踏み操作に応じたブレーキ指令信号１８ａに基づいてモータ６の回転を減速制御するためのモータ減速制御信号１９ｃをインバータ制御器１７へ出力すると共に該インバータ制御器１７に対してコントロールレバー１６からの旋回指令信号１６ａをカットするための旋回指令遮断信号１９ｂを出力するブレーキ制御器１９を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、クレーンやパワーショベル等に用いられる上部旋回体を有する旋回制御装置に関するものである。

一般に、クレーンやパワーショベル等の建設・荷役機械においては、走行式或いは固定設置式の下部基体上に上部旋回体が旋回可能に配置されており、該上部旋回体の起動から停止までの旋回動作は、オペレータがコントロールレバーを操作することによって行われるが、旋回速度の調整並びに停止位置の位置決めには、足踏スイッチを併用することが多い。

図４は従来における旋回制御装置の一例を示す概要構成図であって、下部基体１上に固定配置された円環部材２に、上部旋回体３の下面に一体化された旋回輪４が軸受５を介して旋回自在に載置され、前記上部旋回体３に旋回駆動用のモータ６及び減速機７が設けられ、該減速機７の出力軸８に嵌着されたピニオン９が、前記円環部材２の内周面に刻設されたリングギア１０に噛合される一方、前記モータ６の回転軸１１に旋回制動用のブレーキディスク１２が取り付けられ、油圧や空圧式或いは電動式の制動アクチュエータ１３の作動にて前記ブレーキディスク１２を把持するように押圧することにより制動を行うブレーキクランプ１４が配設されており、更に、オペレータ１５によって手動操作されるコントロールレバー１６と、該オペレータ１５によるコントロールレバー１６の手動操作に応じた旋回指令信号１６ａに基づいて前記モータ６の回転数をインバータ制御するための旋回制御信号１７ａを出力するインバータ制御器１７と、オペレータ１５によって足踏み操作される足踏スイッチ１８と、該オペレータ１５による足踏スイッチ１８の足踏み操作に応じたブレーキ指令信号１８ａに基づいて前記制動アクチュエータ１３の作動を制御するためのブレーキ制御信号１９ａを出力すると共に前記インバータ制御器１７に対して前記旋回指令信号１６ａをカットするための旋回指令遮断信号１９ｂを出力するブレーキ制御器１９とが設けられている。

図４に示される従来の旋回制御装置においては、オペレータ１５がコントロールレバー１６を手動操作すると、該オペレータ１５によるコントロールレバー１６の手動操作に応じた旋回指令信号１６ａがインバータ制御器１７へ出力され、該インバータ制御器１７から前記旋回指令信号１６ａに基づいて旋回制御信号１７ａがモータ６へ出力され、該モータ６の回転数がインバータ制御され、減速機７を介してピニオン９が回転駆動され、該ピニオン９が自転しつつリングギア１０周りに公転し、この公転により上部旋回体３が下部基体１の垂直軸線周りに旋回駆動される。

一方、オペレータ１５が足踏スイッチ１８を足踏み操作すると、該オペレータ１５による足踏スイッチ１８の足踏み操作に応じたブレーキ指令信号１８ａがブレーキ制御器１９へ出力され、該ブレーキ制御器１９から前記ブレーキ指令信号１８ａに基づいてブレーキ制御信号１９ａが制動アクチュエータ１３へ出力され、該制動アクチュエータ１３が作動してブレーキクランプ１４がブレーキディスク１２を把持するように押圧することにより制動が行われる。尚、前記ブレーキ制御器１９からは前記インバータ制御器１７に対して前記旋回指令信号１６ａをカットするための旋回指令遮断信号１９ｂが出力されるため、オペレータ１５が足踏スイッチ１８を足踏み操作した際に、仮にコントロールレバー１６が誤って操作されたとしても、前記旋回指令遮断信号１９ｂによって前記旋回指令信号１６ａはカットされ、前記モータ６の回転数が無理に上げられるような心配はない。

尚、図４に示されるような構造と類似する旋回制御装置の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
特開平９−１４２７８７号公報

しかしながら、前述の如き従来の旋回制御装置においては、オペレータ１５が足踏スイッチ１８を足踏み操作した際、旋回指令遮断信号１９ｂによって旋回指令信号１６ａがカットされるようになっているものの、慣性により回転を継続しようとしているブレーキディスク１２をブレーキクランプ１４が把持するように押圧するため、機械的な衝撃が避けられず、スムーズな制動が困難で操作性が悪く、しかも、モータ６に対してブレーキディスクを取り付けると共にブレーキクランプ及び制動アクチュエータ等を設けなければならず、ブレーキクランプ１４のパッドが摩耗しやすく、該ブレーキクランプ１４や制動アクチュエータ１３等のメンテナンス作業も欠かせないという問題を有していた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、スムーズで安定した制動を実現して操作性を向上し得、且つブレーキディスク、ブレーキクランプ、及び制動アクチュエータ等を不要として部品点数の削減並びにメンテナンス作業の簡素化を図り得る旋回制御装置を提供しようとするものである。

本発明は、下部基体上に旋回自在に配設された上部旋回体をモータによって駆動するようにした旋回制御装置において、
オペレータによって手動操作されるコントロールレバーと、
該オペレータによるコントロールレバーの手動操作に応じた旋回指令信号に基づいて前記モータの回転数をインバータ制御するための旋回制御信号を出力するインバータ制御器と、
オペレータによって足踏み操作される足踏スイッチと、
該オペレータによる足踏スイッチの足踏み操作に応じたブレーキ指令信号に基づいて前記モータの回転を減速制御するためのモータ減速制御信号を前記インバータ制御器へ出力すると共に該インバータ制御器に対して前記旋回指令信号をカットするための旋回指令遮断信号を出力するブレーキ制御器と
を備えたことを特徴とする旋回制御装置にかかるものである。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

オペレータがコントロールレバーを手動操作すると、該オペレータによるコントロールレバーの手動操作に応じた旋回指令信号がインバータ制御器へ出力され、該インバータ制御器から前記旋回指令信号に基づいて旋回制御信号がモータへ出力され、該モータの回転数がインバータ制御され、上部旋回体が下部基体の垂直軸線周りに旋回駆動されるが、この状態から、オペレータが足踏スイッチを足踏み操作すると、該オペレータによる足踏スイッチの足踏み操作に応じたブレーキ指令信号に基づいてモータの回転を減速制御するためのモータ減速制御信号がブレーキ制御器からインバータ制御器へ出力されると共に該インバータ制御器に対して旋回指令信号をカットするための旋回指令遮断信号が出力されるため、従来のように、慣性により回転を継続しようとしているブレーキディスクをブレーキクランプが把持するように押圧するのとは異なり、モータ自体がインバータ制御によって減速される形となる。

この結果、旋回運転の制動時に機械的な衝撃が発生せず、スムーズな制動が可能で操作性が良好となり、しかも、モータに対してブレーキディスクを取り付けたりブレーキクランプ及び制動アクチュエータ等を設けなくて済み、ブレーキクランプのパッドが摩耗するといった不具合が避けられ、該ブレーキクランプや制動アクチュエータ等のメンテナンス作業も行う必要がなくなる。

前記旋回制御装置においては、前記足踏スイッチの踏込みによりモータ回転数が直線的に減少する減速度一定制御を行うよう構成することができる。

又、前記旋回制御装置においては、前記足踏スイッチの踏込みによりモータ回転数が曲線的に減少する減速度可変制御を行うよう構成することもできる。

本発明の旋回制御装置によれば、スムーズで安定した制動を実現して操作性を向上し得、且つブレーキディスク、ブレーキクランプ、及び制動アクチュエータ等を不要として部品点数の削減並びにメンテナンス作業の簡素化を図り得るという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図３は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、下部基体１上に旋回自在に配設された上部旋回体３をモータ６によって駆動するようにした旋回制御装置において、オペレータ１５によって手動操作されるコントロールレバー１６と、該オペレータ１５によるコントロールレバー１６の手動操作に応じた旋回指令信号１６ａに基づいて前記モータ６の回転数ｎをインバータ制御するための旋回制御信号１７ａを出力するインバータ制御器１７と、オペレータ１５によって足踏み操作される足踏スイッチ１８と、該オペレータ１５による足踏スイッチ１８の足踏み操作に応じたブレーキ指令信号１８ａに基づいて前記モータ６の回転を減速制御するためのモータ減速制御信号１９ｃを前記インバータ制御器１７へ出力すると共に該インバータ制御器１７に対して前記旋回指令信号１６ａをカットするための旋回指令遮断信号１９ｂを出力するブレーキ制御器１９とを備えるようにした点にある。

尚、前記モータ６の回転数ｎ［ｒｐｍ］は、周波数をｆ［Ｈｚ］、モータ６の極数をＰとした場合、
ｎ＝１２０×ｆ／Ｐ
で表され、ここで、モータ６への供給電流をＩ［Ａ］、供給電圧をＥ［Ｖ］とすると、電力Ｗ［ｋＷ］は、
Ｗ＝Ｉ×Ｅ
となり、更に、モータ６のトルクＴ［Ｎ・ｍ］は、
Ｔ＝９５５０×Ｗ／ｎ
で表され、前記インバータ制御によるモータ６の減速制御は、前記周波数ｆを低下させ、前記トルクＴを減速トルクとして利用し、前記モータ６の回転数ｎを落とすことによって行われるようになっている。

次に、上記図示例の作用を説明する。

オペレータ１５がコントロールレバー１６を手動操作すると、該オペレータ１５によるコントロールレバー１６の手動操作に応じた旋回指令信号１６ａがインバータ制御器１７へ出力され、該インバータ制御器１７から前記旋回指令信号１６ａに基づいて旋回制御信号１７ａがモータ６へ出力され、該モータ６の回転数ｎがインバータ制御され、減速機７を介してピニオン９が回転駆動され、該ピニオン９が自転しつつリングギア１０周りに公転し、この公転により上部旋回体３が下部基体１の垂直軸線周りに旋回駆動されるが、この状態から、オペレータ１５が足踏スイッチ１８を足踏み操作すると、該オペレータ１５による足踏スイッチ１８の足踏み操作に応じたブレーキ指令信号１８ａに基づいてモータ６の回転を減速制御するためのモータ減速制御信号１９ｃがインバータ制御器１７へ出力されると共に該インバータ制御器１７に対して旋回指令信号１６ａをカットするための旋回指令遮断信号１９ｂが出力されるため、従来のように、慣性により回転を継続しようとしているブレーキディスク１２をブレーキクランプ１４が把持するように押圧する（図４参照）のとは異なり、モータ６自体がインバータ制御によって減速される形となる。

この結果、旋回運転の制動時に機械的な衝撃が発生せず、スムーズな制動が可能で操作性が良好となり、しかも、モータ６に対してブレーキディスク１２を取り付けたりブレーキクランプ１４及び制動アクチュエータ１３等を設けなくて済み、ブレーキクランプ１４のパッドが摩耗するといった不具合が避けられ、該ブレーキクランプ１４や制動アクチュエータ１３等のメンテナンス作業も行う必要がなくなる。

そして、例えば、図２（ａ）に示す如く、コントロールレバー１６の手動操作によりモータ６の回転数ｎを加速させて等速とする形で上部旋回体３を旋回させた状態から、足踏スイッチ１８の足踏み操作による制動を行って旋回を停止させる運転は勿論のこと、図２（ｂ）に示す如く、コントロールレバー１６の手動操作による旋回と足踏スイッチ１８の足踏み操作による制動とを交互に行って旋回を停止させる運転も行うことができ、クレーンにおける吊荷の振れ止めを必要とする微妙な操作が要求されるような場合にも対処することが可能となる。

一方、モータ６自体をインバータ制御によって減速させる形式を採用しているため、例えば、図３（ａ）に示す如く、前記足踏スイッチ１８の踏込みによりモータ６の回転数ｎが直線的に減少する減速度一定制御を行うよう構成することができ、その直線の傾き即ち減速度は、仮想線で示すように大きくしたり必要に応じて選定すれば良い。尚、この場合、前記足踏スイッチ１８を踏込んでから所要の踏込み量に達するまでを不感帯域とし、それ以上の踏込みにより制動がＯＮとなるように設定することも可能となる。

又、図３（ｂ）に示す如く、前記足踏スイッチ１８の踏込みによりモータ６の回転数ｎが曲線的に減少する減速度可変制御を行うよう構成することもできる。因みに、図３（ｂ）の実線で示す曲線では、踏込み開始当初の減速度を低く設定し、該減速度が徐々に高くなって行くように設定したものであるが、図３（ｂ）の仮想線で示す曲線のように、踏込み開始当初の減速度を高く設定し、該減速度が徐々に低くなって行くように設定しても良い。尚、減速度可変制御を行う場合も、前述と同様に、足踏スイッチ１８を踏込んでから所要の踏込み量に達するまでを不感帯域とし、それ以上の踏込みにより制動がＯＮとなるように設定しても良い。

こうして、スムーズで安定した制動を実現して操作性を向上し得、且つブレーキディスク１２、ブレーキクランプ１４、及び制動アクチュエータ１３等を不要として部品点数の削減並びにメンテナンス作業の簡素化を図り得る。

尚、本発明の旋回制御装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す概要構成図である。 本発明を実施する形態の一例における運転パターンの具体例を示す線図である。 本発明を実施する形態の一例において設定される減速度制御の具体例を示す線図である。 従来における旋回制御装置の一例を示す概要構成図である。

符号の説明

１ 下部基体
３ 上部旋回体
６ モータ
７ 減速機
８ 出力軸
９ ピニオン
１０ リングギア
１５ オペレータ
１６ コントロールレバー
１６ａ 旋回指令信号
１７ インバータ制御器
１７ａ 旋回制御信号
１８ 足踏スイッチ
１８ａ ブレーキ指令信号
１９ ブレーキ制御器
１９ｂ 旋回指令遮断信号
１９ｃ モータ減速制御信号

Claims (3)

1. 下部基体上に旋回自在に配設された上部旋回体をモータによって駆動するようにした旋回制御装置において、
   オペレータによって手動操作されるコントロールレバーと、
   該オペレータによるコントロールレバーの手動操作に応じた旋回指令信号に基づいて前記モータの回転数をインバータ制御するための旋回制御信号を出力するインバータ制御器と、
   オペレータによって足踏み操作される足踏スイッチと、
   該オペレータによる足踏スイッチの足踏み操作に応じたブレーキ指令信号に基づいて前記モータの回転を減速制御するためのモータ減速制御信号を前記インバータ制御器へ出力すると共に該インバータ制御器に対して前記旋回指令信号をカットするための旋回指令遮断信号を出力するブレーキ制御器と
   を備えたことを特徴とする旋回制御装置。
2. 前記足踏スイッチの踏込みによりモータ回転数が直線的に減少する減速度一定制御を行うよう構成した請求項１記載の旋回制御装置。
3. 前記足踏スイッチの踏込みによりモータ回転数が曲線的に減少する減速度可変制御を行うよう構成した請求項１記載の旋回制御装置。

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