JP2600009B2

JP2600009B2 - クレーンの旋回制御装置

Info

Publication number: JP2600009B2
Application number: JP2111246A
Authority: JP
Inventors: 英昭吉松; 弘一福島
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-04-25
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1997-04-16
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: EP0454923B1; KR910018230A; KR930005025B1; EP0454923A1; US5159813A; JPH047295A; DE69013890T2; DE69013890D1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、旋回体を有するクレーンの旋回制御装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

走行体の上に旋回体を搭載し、旋回体に多段伸縮ブー
ムを起伏自在に支持させてなる油圧トラッククレーン等
のクレーンにおいて、その吊上能力は、ブーム長さ、ブ
ーム角度、アウトリガの張出し状態、旋回角度等の作業
条件によって変動する。

たとえば、トラッククレーンで４本のアウトリガをす
べて最大に張出した場合には所定の吊上能力を発揮でき
るが、周囲の状況によりいずれか１乃至数本のアウトリ
ガの張出し長さを小さくすると、それに対応する旋回領
域の吊上能力が低下する。

このため、アウトリガの張出し状態に応じて旋回範囲
を制限する必要がある。

また、建物等、周囲の障害物に吊荷やブーム等が接触
するのを防止するために旋回範囲を制限する必要があ
る。

このような事情により旋回作業中に、必要に応じて旋
回を自動停止できるようにすることが要求される。

従来、旋回を自動停止させる装置として、特公昭60−20319号公報に記載のように、旋回の安
全領域と危険領域とを設定し、旋回が危険領域に達する
以前に、自動停止信号を出力し、その信号により電磁開
閉弁を切換え、ポンプと中立ブロックの旋回方向切換弁
との間に設けたメインリリーフ弁のベント回路をタンク
に連通させることにより、ポンプの吐出油をタンクにア
ンロードさせるようにしたもの、特開昭62−31703号公報、特開昭62−13619号公報に
記載のように、旋回の制動停止時に、その慣性モーメン
トに応じて旋回モータの排出側の圧力を可変リリーフ弁
等で制御し、制動トルクを制御するようにしたもの、実開平２−18485号公報に記載のように、旋回の制
動停止時に、モータの吐出油をアンロードさせるととも
に、電磁比例圧力制御弁によりモータ排出側の圧力を制
御するようにしたもの、が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術のように、旋回中に自動停止
信号を入力したときにポンプの吐出油をアンロードする
だけでは、旋回モータの吸込み側の圧力（加速圧力）を
０にすることはできるが、旋回モータの排出側の圧力
（制動圧力）を制御することはできない。

このため、ポンプをアンロードさせても方向切換弁を
旋回位置に切換えたままでは旋回モータを積極的に停止
することはできず、旋回体は慣性により回り続けること
になる。

従って、積極的に停止させるためには方向切換弁を中
立ブロック位置に切換える操作が必要であり、その操作
が遅れると、旋回体が危険領域まで旋回してしまう危険
性がある。

一方、従来技術のように、旋回の制動時に、旋回モ
ータへの圧油の流入を遮断した上で、慣性モーメントに
応じてモータ排出側の圧力を制御するものでは、モータ
排出側の圧力は制御できても、吸込み側の圧力は制御で
きないため、モータ排出側の圧力と、吸込み側の圧力と
の差圧を正確に制御することはできず、旋回を目標位置
に正確に停止させることは困難である。

また、旋回の制御方式には、方向切換弁を中立に戻し
たときに旋回モータの両側回路をブロックして旋回を停
止する中立ブレーキ方式と、旋回モータの両側回路を互
いに連通させ、モータを慣性により回転させて旋回流し
運転を行う中立フリー方式とがあるが、上記従来技術
ではいずれも中立ブロックの旋回方向切換弁を用いる
必要があるため、中立ブレーキ方式の機械にしか適用で
きない。

一方、従来技術のように、旋回の制動時に、ポンプ
の吐出油をアンロードさせるとともに、旋回モータの排
出側の圧力を電磁比例圧力制御弁で制御することによ
り、旋回モータの排出側の圧力と吸込み側の圧力との差
（差圧）を上記従来技術に比べて正確に制御でき、
従来技術よりも制動停止の精度を高くでき、かつ、
中立ブレーキ方式、中立フリー方式のいずれにも適用で
きる。

しかし、この従来技術において、とくにクレーンの
旋回で全制動トルクの小さい場合の旋回停止時に、吊荷
の振れが僅かに残る場合があることが判明した。

すなわち、旋回の制動時において、理論的には、旋回
モータの排出側と吸込み側の差圧を０にすれば、旋回
（制動）トルクが０となって旋回モータが停止し、吊荷
の振れを残さずに旋回体が停止する。

ところが、旋回の動力伝達系の中でのモータの内部摩
擦や旋回減速ユニットの内部摩擦等による固有の制動ト
ルク（以下、固有制動トルクという）が存在するため、
上記差圧を０にしても、全体としての制動トルク（固有
制動トルク＋油圧制動トルク）を完全に０にすることは
できない。

このため、旋回の制動停止時に、上記差圧を０にし、
全制動トルクを０にして旋回を停止させたつもりが、上
記のように残存する制動トルクによって、吊荷の振れが
残るという現象が生じてくる。

従って、吊荷の振れを残さずに旋回を停止させるに
は、全制動トルクを小さくし、さらに０にするため、上
記差圧を０よりも小さくする必要がある。

しかし、上記各従来技術では、いずれもモータの差圧
を０よりも小さく、すなわちモータ排出側の圧力をモー
タ吸込み側の圧力よりも低くなるように制御することが
できず、この点の早期解決が望まれていた。

本発明は、このような問題を解決するためになされた
ものであり、中立ブレーキ方式、中立フリー方式のいず
れにも効果的に使用でき、旋回作業中、旋回体等が危険
領域に達する以前等、旋回制動の必要が生じたときに、
旋回制御弁を旋回位置に切換えたままであっても、旋回
体を所定の旋回位置に自動的に速やかに停止させること
ができ、とくに、旋回（制動）トルクの小さい範囲で
も、吊荷の振れが残ることなく、所定の旋回位置に正確
に、かつ、スムーズに停止させることができるクレーン
の旋回制御装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１の発明は、油圧ポンプの吐出油を旋回制御弁
を介して旋回モータに供給し、旋回モータの回転方向お
よび回転速度を制御するクレーンの旋回制御装置におい
て、（ｉ）旋回モータの排出側の圧力を制御する制動圧力制
御弁が上記旋回モータと旋回制御弁とを結ぶ油路に設け
られ、（ii）旋回モータの吸込み側の圧力を制御する加速圧力
制御弁が上記油圧ポンプの吐出油路に設けられ、（iii）この加速圧力制御弁は、上記油圧ポンプの吐出圧を制御する可変メインリリ
ーフ弁と、この可変メインリリーフ弁のベントラインに接続さ
れて上記可変メインリリーフ弁のリリーフ圧を制御する
リリーフ圧制御弁とによって構成され、（iv）旋回体の制動時にクレーンの作動状態に応じて決
まる圧力制御信号を上記制動圧力制御弁と加速圧力制御
弁のリリーフ圧制御弁とに出力し、旋回モータの排出側
の圧力と吸込み側の圧力の双方を制御してその差圧を制
御することによりクレーンの制動を自動制御する制御手
段を具備してなるものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、加速圧
力制御弁とともに旋回モータの吸込み側の圧力を制御す
る手段として、旋回制御弁のブリードオフ油路に圧力制
御弁が設けられるとともに、この圧力制御弁のベントラ
インに、同圧力制御弁の設定圧を制御する設定圧制御弁
が設けられてなるものである。

〔作用〕

上記の構成によると、旋回制動時に、制御手段からの
信号に基づいて旋回モータの排出側の圧力と吸込み側の
圧力の双方が同時に制御され、旋回モータの排出側と吸
込み側の差圧が制御されるため、旋回体が自動的に効率
よく制動される。

とくに、全制動トルクが小さい範囲では、上記差圧を
負にする制御によってモータや旋回減速ユニットの内部
摩擦等による固有の制動トルクに影響されずに、微妙な
トルク制御が可能となり、吊荷の振れを残さずに旋回体
を所定の位置に正確に停止させることができる。

また、旋回モータの排出側と、吸込み側との圧力制御
によって旋回の制動制御が行われるため、旋回制御弁が
中立ブレーキ方式であっても、中立フリー方式であって
も、旋回の制動の制御が常に適正に行われる。

一方、請求項２の構成によると、モータ吸い込み側の
圧力を制御する加速圧力制御手段が、油圧ポンプの排出
油路だけでなく、旋回制御弁のブリードオフ油路にも設
けられているため、自動制御中、ポンプ吐出圧力（モー
タ吸込み側圧力）がクレーンの運転状態によって変わら
ないようにすることができ、より確実な制動制御を行う
ことができる。

〔実施例〕

本発明が適用されるクレーンの一例を第２図に示す。

このクレーン100は、アウトリガ101を備えた走行体10
2上に鉛直方向の旋回中心103まわりに旋回可能な旋回体
104を備え、この旋回体104に伸縮自在のブーム106がブ
ームフットピン105を中心に起伏自在に支持され、ブー
ム106の先端部（ブームポイントシーブ）から巻上ロー
プ107が垂下され、この巻上ロープ107で吊荷108の巻上
下げが行われる。

このクレーン100において、旋回作業を行う際、旋回
体104は後述する旋回制御装置の旋回用モータ６と旋回
減速ユニット67等を介して旋回される。その旋回を制動
する場合、旋回体104、ブーム106、吊荷108等が慣性に
よって旋回しようとするため、モータ６はその吸込み側
に流入する油圧によって回転するモータ作用ではなく、
排出側に圧力を立てて回るポンプ作用をすることにな
る。

このときの旋回トルク、すなわち、制動トルクＴB
と、モータ排出側の圧力ＰBと吸込み側の圧力ＰAとの差
圧ΔＰ（ΔＰ＝ＰB−ＰA）との関係は、第３図に示すよ
うになる。

ここで、理論的には制動トルクＴBは次式で求めら
れ、第３図の細線に示すようにモータ３の差圧ΔＰと
比例する。

Ｔ＝（ΔＰ・q/200π）×i₀ …（１）ただし、 q:モータ６の容量 i₀:旋回減速ユニット67の減速比しかし、旋回の動力伝達系の中には、前述したように
モータ６の内部摩擦や旋回減速ユニット67の内部摩擦等
が存在するため、制動トルクＴBが小さい範囲では、そ
の制動トルクＴBとモータ差圧ΔＰとの関係が第３図の
太線に示すようになり、差圧ΔＰ＝０でも制動トルク
ＴB1が存在する。

そこで、制動トルクＴB＝０にするためには差圧ΔＰ
をΔＰ＜０のある値ΔP₁となるように制御する必要があ
る。

一般的には、ΔP₁＝−10〜−20（Kg/cm²）程度の値で
あることが、この出願の発明者らによって確認されてい
る。

一方、制動トルクＴBと旋回角速度ωとの間には、次
の関係が成立する。

ＴB＝Iw×（ｄω/dt）＋Ic×（ｄωc/dt） …（２）ただし、 Iw:吊荷108の旋回慣性モーメント Ic:上部旋回体104、ブーム106等による旋回慣性モーメ
ント ωw:吊荷の旋回角速度 ωc:上部旋回体の旋回角速度ここで、旋回体104（ブーム106を含む）と、吊荷108
とが共にω_０の角速度で吊荷の振れがなく旋回している
状態から、吊荷108の振れを残さずに旋回体104を制動す
るためには、旋回体104を第４図に示すように等角加速
度で制動すればよいことが分っている。

この場合、旋回体104の角速度ωｃが第４図実線の
ように直線的に減少するのに対し、吊荷108の角速度ω
ｗは同図破線に示すように１周期分の振動波形に沿っ
て減少し、制動を開始してからt₀時間後に、旋回体104
の角速度ωｃと、吊荷109の角速度ωｗとがいずれも０
となって振れがなく停止する。

すなわち、旋回体104を等角加速度で制動すれば制動
開始時の旋回角速度ωｃをω_０とすると、制動に要する
時間はt₀である。

このときの等角加速度は次式によって求められる。

ωｃ＝ω_０−（ω₀/t₀）×ｔｄωc/dt＝−（ω₀/t₀） …（３）ただし、 l:巻上ロープ108の長さ（ブームポイントシーブの中心
から吊荷109の重心までの距離） g:重力加速度また、吊荷108の角速度は次式で表わされる。

上記（２）式に（３）（４）（５）式を代入すると、
次式が得られる。

上記（６）式により、巻上ローブ長さｌが長い程、旋回慣性モーメントIc,Iwが小さい程、制動開始時の角速度ω_０が小さい程、制動トルク|TB｜は小さくなることが分る。

そして、実際にクレーン100の使用範囲内で、旋回を
目標位置に、吊荷108の振れを残さずに停止させるため
には、制動トルク|TB｜を第３図で示した制動トルク|TB
1｜よりも小さい値で制動する必要が生じる場合があ
る。

このため、次のような旋回制御装置が用いられる。

第１図は本発明の実施例を示す油圧回路図である。な
お、本発明の装置は中立ブレーキ方式と、中立フリー方
式のいずれにも有効に適用することができる。従って、
この実施例では説明の便宜上、中立ブレーキ方式と、中
立フリー方式とに切換え可能な回路に適用した場合を例
にとって以下説明する。

第１図において、１は油圧ポンプ、２は中立ブレーキ
モードと中立フリーモードとを選択する選択弁、３は旋
回の方向切換弁、６は旋回モータ、７はタンク、８はコ
ントローラ（制御手段）を示す。上記モータ６には旋回
減速ユニット67を介して旋回体104（第２図参照）が連
結される。

上記ポンプ１の吐出油路10にはポンプ１の吐出圧力を
可変制御する可変メインリリーフ弁11が接続され、タン
ク７へのリターン油路74には設定圧（クラッキング圧
力）がＰCR（5Kg/cm²）の背圧弁75が接続されている。

可変メインリリーフ弁11には、通常、親弁と子弁（図
示省略）とからなるバランスピストン形のアンロードリ
リーフ弁が用いられ、その設定圧（リリーフ圧）Ppを可
変制御するため、上記子弁のベント油路111に三位置切
換弁12が接続されている。

三位置切換弁12は、コントローラ８からの信号によっ
てベントライン111をタンク７へのドレン油路121に連通
させるａ位置と、同切換弁12とによってリリーフ圧制御
弁を構成する補助リリーフ弁13に連通させるｂ位置と、
ベントライン111をブロックするｃ位置との三位置に切
換えられる。

これによって可変メインリリーフ弁11の設定リリーフ
弁Ppは、三位置切換弁12がａ位置のときに最低設定圧Pp
₀（0Kg/cm²）、ｂ位置のときに補助リリーフ弁13によっ
て決まる設定圧Pp1（20Kg/cm²）、ｃ位置のときに最高
設定圧Pp2（210Kg/cm²）の三段階に切換えられる。

上記可変メインリリーフ弁11と、三位置切換弁12と、
補助リリーフ弁13とによってポンプ１の吐出圧力を制御
し、旋回モータ６の吸込み側の圧力を制御する加速圧力
制御弁が構成される。

選択弁２はパイロット式切換弁であって、ポンプ１の
吐出油路10にパラレルに接続されたチェック弁14,15,16
を有する第1,第2,第３の各分岐油路17,8,19と、それに
対応する各中間油路21,22,23とを個々に連通させるｄ位
置（中立ブレーキモード）と、すべて連通させるｅ位置
（中立フリーモード）とに切換自在に設けられている。
24は選択弁２を切換えるための電磁切換弁、25は操作用
油圧源を示す。なお、選択弁２は手動式でも電磁式でも
よい。

旋回の方向切換弁３には、通常、操作レバー30によっ
て中立位置から旋回位置3a,3bに切換えられる８ポート
３位置切換弁が用いられる。3a′,3b′は過渡位置を示
す。

この弁３の第1,第2,第３の各ポート31,32,33には各中
間油路21,22,23が接続され、第4,第５ポート34,35には
モータ側油路41,42が接続され、第6,第７の各ポート36,
37にはタンク７へのリターン油路74が接続され、第８ポ
ート38にはブリードオフ油路71が接続されている。

43,44はバイパス回路で、チェック弁43a,44aを具備し
ている。

上記選択弁２と、方向切換弁３と、各チェック弁14,1
5,16,45,46とによって旋回制御弁が構成される。

上記方向切換弁３のブリードオフ油路71には可変圧力
制御弁72が接続され、この弁72の出口側が上記リターン
油路74に接続されている。

可変出力制御弁72のベントラインには、コントローラ
８からの信号によって切換えられる二位置切換弁73が接
続され、この二位置切換弁73と前記補助リリーフ弁13と
によって構成される設定圧制御弁によって可変圧力制御
弁72の設定圧Paが二段階に制御される。

すなわち、切換弁73がｆ位置のとき、可変圧力制御弁
72のベントラインがタンク７へのドレン油路に接続さ
れ、その設定圧Paが背圧弁75の設定圧ＰCR（5Kg/cm²）
よりも低い最低設定圧Pa₀（4Kg/cm²）となり、ｇ位置の
とき、ベントラインが補助リリーフ弁13の一次側に連通
され、設定圧Paが補助リリーフ弁13によって決まる設定
圧ＰP1（20Kg/cm²）となる。

なお、補助リリーフ弁13をポンプ１の吐出油路11の圧
力制御用とブリードオフ油路71の圧力制御用とに兼用さ
せているのは、リリーフ弁を１個省略してコストダウン
を図るためであり、ブリードオフ油路71の圧力制御用と
して別個にリリーフ弁を設けてもよいことは勿論であ
る。

また、旋回方向切換弁３のブリードオフ油路の開度の
設定の仕方によっては、ブリードオフ流量があるときで
もポンプ圧力をある程度高くしておくことが可能であ
り、そのような場合には可変圧力制御弁72および二位置
切換弁73は省略してもよい。

上記方向切換弁３とモータ６の間の油路、すなわち油
路41と61との間および油路42と62との間には、それぞれ
方向切換弁３からモータ６側への油の流入を許容するチ
ェック弁51,52と、可変出力制御弁53,54とがパラレルに
接続されている。

可変出力制御弁53,54は第６図に示すようにポペット
式で、そのポペット53a,54aのばね53b,54b側の油室に電
磁比例減圧弁55の二次側を接続し、その電磁比例減圧弁
55の一次側に操作用油圧源25を接続している。

電磁比例減圧弁55はコントローラ８からの制御信号
（電流ｉ）に応じて二次圧を出力するもので、その二次
圧を外部パイロット圧として上記可変圧力制御弁53,54
の設定圧Pbが第５図に示すように最低設定圧Pb₀（4Kg/c
m²）から最高設定圧Pb₁（190Kg/cm²）の範囲で無段階に
可変制御される。

この可変圧力制御弁53,54と電磁比例減圧弁55とによ
ってモータ６から方向切換弁３側への排出油の圧力すな
わち制動圧力を制御する制動圧力制御弁が構成される。

このようにポペット式の可変出力制御弁53,54を用い
ることにより、標準的な電磁比例リリーフ弁を使う場合
に比べて油のリークがなくなるとともに、ポペット53a,
54aの外径とシート径との差がなくなるので、設定圧力
は下流の油路41,42の圧力の影響を受けずに正確に制御
できる。

63,64はオーバーロードリリーフ弁であり、その設定
圧ＰRは可変メインリリーフ弁11の最高設定圧ＰP2より
低圧で、可変圧力制御弁53,54の最高設定圧Pb1より高圧
（200Kg/cm²）に設定される。

64,65はアンチキャビテーションチェック弁、91,92は
圧力検出器を示す。

81は吊上荷重Ｗの検出器、82はブーム長さL0の検出
器、83はブーム角度φの検出器、84はアウトリガの張出
し状態の検出器、85は旋回角度の検出器、86は旋回速度
（角速度ω）の検出器、87は巻上ロープ長さｌの検出
器、88は旋回操作検出器（レバー操作スイッチ）であ
り、これら各検出器は第２図のクレーン100に装備され
ている。なお、上記検出器の数および組合わせはこの実
施例に限定されず、クレーンの機種その他所望に応じて
任意に増減、選択されるものである。

次に、作用について説明する。

I.中立ブレーキ（ａ）通常の旋回作業電磁切換弁24を消磁し、選択弁２を図示のｄ位置（中
立ブレーキモード）に保持した状態で、レバー30を矢印
Ａ方向に操作し、方向切換弁３を旋回位置3a側に切換え
る。

すると、方向切換弁３の過渡位置3a′において、ポン
プ１の吐出油のうち、スプールストロークに応じた流量
がポート32,35を通過し、矢印イ方向に流れて旋回モー
タ６に流入され、旋回モータ６がたとえば時計方向に旋
回加速され、旋回モータ６からの排出油が矢印ロ方向に
流れてタンク７に戻される。このとき上記吐出油の残り
の流量がポート33からスプールの絞り（ノッチ）を経て
ポート38にブリードオフされ、矢印ハ方向に流れてタン
ク７に戻される。

この旋回加速時において、通常の旋回使用時、すなわ
ち旋回の制動（減速、停止）の自動制御をしないとき
は、コントローラ８からの信号により二位置切換弁73が
ｆ位置で、可変圧力制御弁72の設定圧Paが最低設定圧Pa
0（4Kg/cm²）に保持され、三位置切換弁12がｃ位置で、
可変メインリリーフ弁11の設定圧Pbが最高設定圧ＰP2
（210Kg/cm²）に保持される。

また、コントローラ８から電磁比例減圧弁55に出力さ
れる信号ｉが０で、可変圧力制御弁53（54）の設定圧Pb
が最低設定圧Pb0（4Kg/cm²）に保持される。

これにより、モータ６の吸込み側において、方向切換
弁３のスプールストロークに応じた流入流量および上記
可変メインリリーフ弁11の最高設定圧ＰP2以下で、旋回
体等による負荷に対応する圧力（加速圧力）によりモー
タ６が旋回加速される。

このとき、モータ６の排出側において、可変圧力制御
弁53の最低設定圧Pb0（4Kg/cm²）に対応する背圧が作用
するが、この最低設定圧Pb0をそれより下流の背圧弁75
の設定圧ＰCR（5Kg/cm²）よりも小さくしてあるので、
可変圧力制御弁53の前後の圧力差は０となる。

従って、モータ６からの排出油は可変圧力制御弁53に
干渉されずにタンク７に戻されることになり、通常の旋
回制御と同様に使用できる。

（ｂ）旋回の自動制動上記旋回作業中、各検出器81〜88および91,92からの
各検出信号と、予め記憶装置に記憶されたクレーン100
の吊上能力および旋回慣性モーメントとに基づいてコン
トローラ８により旋回体104の制動の要否が判別され、
要制動時に、コントローラ８から電磁比例減圧弁55に所
定のパターンの制御信号ｉが出力されるとともに、切換
弁12,73に切換信号が出力される。

すなわち、コントローラ８により旋回体104の要停止
点あるいはそれよりも若干余裕をみた停止点を目標停止
点として計算により求め、そのときの旋回体104の角速
度ωを０にするために要する最適時間t0を求めるととも
に、上記（６）式により制動トルクＴBを算出し、目標
停止点から上記t0時間前に制動トルクＴBで制動の自動
制御を開始するように、上記信号を出力する。

そして、制動トルクに応じてモータ６の吸込み側の圧
力ＰAと、排出側の圧力ＰBとが次のように制御される。

（ｂ）−１制動トルクTBが大のとき制動トルクTBが第３図に示す基準点ＴB2（1700Kg−
ｍ）以上のときは、まず、コントローラ８からの信号に
より三位置切換弁12がａ位置に切換えられ、可変メイン
リリーフ弁11の設定圧Ppが最低設定圧ＰP0（0Kg/cm²）
に制御される。

なお、切換弁73はｆ位置に保持されたままで、圧力制
御弁72は最低設定圧Pa0（0Kg/cm²）に保持されている。

このため、仮に方向切換弁３を旋回位置3aに切換えた
状態であっても、ポンプ１の吐出油は、上記設定圧ＰP
0,Pa0（いずれも0Kg/cm²）でアンロードされ、モータ６
の吸込み側の圧力（加速圧力）ＰAが0Kg/cm²となる。

一方、モータ６の排出側において、上記制動トルクＴ
Bに応じてコントローラ８から電磁比例減圧弁55に信号
ｉが出力され、その二次圧力が制御され、その二次圧力
をパイロット圧として可変圧力制御弁53の設定圧Pbが第
５図に示すように制御される。

このとき背圧弁72の設定圧ＰCRが5kg/cm²であるの
で、電磁比例減圧弁55に対する信号ｉが０で、可変出力
制御弁53の設定圧Pbが最低設定圧Pb0（4Kg/cm²）であれ
ば、この可変出力制御弁53の前後の圧力差が０となり、
その下流の管路抵抗をたとえば5Kg/cm²としても、上流
側すなわちモータ６の排出側の圧力ＰBは、最低でも10K
g/cm²となる。

従って、上記信号ｉが０で、モータ６の排出側と吸込
み側との差圧ΔＰが10Kg/cm²となる状態から制動の自動
制御が開始される。

また、制動トルクＴBに応じて電磁比例減圧弁55に対
する信号ｉを増加させることにより、上記可変圧力制御
弁53の設定圧Pbが４〜190Kg/cm²の範囲（第５図参照）
で制御されるので、上記モータ６の排出側の圧力ＰBは1
0〜190Kg/cm²に制御される。

こうして、モータ６の排出側の圧力ＰBと吸込み側の
圧力ＰAとを制御することにより、その差圧ΔＰが、Δ
Ｐ≧10Kg/cm²で、制動トルクＴB≧1700Kg−ｍでの制動
が可能となり、旋回体104が効率よく制動され、上記目
標停止点に速やかに、かつ、荷振れが残ることなく、確
実に停止される。

（ｂ）−２制動トルクＴBが小のとき制動トルクTBが第３図に示す基準点ＴB2（1700Kg−
ｍ）より小さいときは、コントローラ８からの信号によ
り切換弁12がｂ位置に、切換弁73がｇ位置にそれぞれ切
換えられ、可変メインリリーフ弁11の設定圧Ppおよびブ
リードオフ油路71の可変圧力制御弁72の設定圧Paがいず
れも補助リリーフ弁13の設定圧ＰP1（20Kg/cm²）に制御
される。

このため、ポンプ１の吐出油は上記設定圧ＰP1（20Kg
/cm²）でアンロードされ、モータ６の吸込み側の圧力
（加速圧力）ＰAが20Kg/cm²となる。

このときモータ６の排出側の圧力ＰBは、上記（ｂ）
−１と同様に制御される。そして、コントローラ８から
の信号ｉが０のとき、背圧弁75の設定圧ＰCR（5Kg/c
m²）と、可変圧力制御弁53よりも下流の管路抵抗（5Kg/
cm²）とによって、ＰB＝10Kg/cm²に制御される。

従って、モータ６の差圧ΔＰは、 ΔＰ＝ＰB−ＰA ＝10−20＝−10（Kg/cm²）となる。

そして、上記信号ｉにより可変圧力制御弁53の設定圧
Pbを制御することによって、差圧ΔＰが−10Kg/cm²以
上、すなわち第３図の太線で制動トルクTB≧0Kg/cm²
の範囲で微妙なトルク制御が可能となる。

これによって、とくに、旋回慣性モーメントIw,Icが
小さい場合や、巻上ロープ長さｌが長い場合であって
も、吊荷104の振れが残ることなく、旋回を目標位置に
スムーズに制動、停止させることができる。

（ｃ）旋回手動停止（中立ブレーキ）一方、上記（ａ）の旋回加速後に、方向切換弁３を旋
回位置3aから中立方向に戻すと、その過渡位置3a′にお
いて、モータ６から矢印ハ方向に導かれた排出油が方向
切換弁３を経てタンク７に排出される際に、メータアウ
ト側でスプールの絞りにより排出流量が絞られる。

このときモータ６の排出油の一部が通路41からバイパ
ス通路43にも流入するが、この中立ブレーキモードでは
選択弁２が図示の位置2aにあるので、上記バイパス通路
43に流入してきたモータ６からの排出油はチェック弁14
によってブロックされる。

従って、メータアウト側はポート34からポート36に通
じる１通路だけとなり、方向切換弁３を旋回位置3aから
過渡位置3a′に戻すに伴って、モータ６からの排出油が
メータアウト側の絞りにより絞られながらタンク７に戻
され、このメータアウト制御により通路41の圧力が制御
され、モータ６は制動される。なお、ポンプ１の吐出油
は、その一部がブリードオフ制御されながらタンク７に
戻されるとともに、モータ６に対して必要流量が流入さ
れる。

その後、方向切換弁３を中立位置に戻すと、メータア
ウト側の絞りが閉じられるため、モータ６からの排出油
がオーバーロードリリーフ弁63を経てタンク７にリリー
フされ、このリリーフ弁63の設定圧ＰR（200Kg/cm²）に
応じた制動圧力がモータ６に作用し、モータ６、すなわ
ち旋回体は速やかに停止される。なお、ポンプ１の吐出
油は矢印ニ方向に導かれてタンク７にブリードオフされ
る。

また、モータ６の吸込み側にはアンチキャビテーショ
ンチェック弁48を経て油が流入され、モータ６の停止ま
での不足分の油が補給される。

なお、上記旋回自動停止制御時（ｂ）において、方向
切換弁３を旋回位置3aから中立位置に戻した場合、上記
方向切換弁３のメータアウト制御により、可変圧力制御
弁53の下流の通路41の圧力が上昇することになるが、そ
のベント油路に接続された電磁比例減圧弁55の下流がド
レン接続であり、その設定圧Pbが前後差圧式ではなく、
絶対圧式で制御されるので、その設定圧Pbは下流の通路
41の圧力に影響されず、コントローラ８からの信号ｉに
応じて適正に制御される。

これにより、コントローラ８からの信号ｉに基づいて
旋回の自動停止制御が適正に行われる。

しかし、この自動停止制御時に、たとえばオペレータ
が危険に気付き、レバー30を直ちに中立位置に戻す等に
より、方向切換弁３のメータアウト制御による通路41の
圧力を、コントローラ８からの信号ｉに基づいて制御さ
れている可変圧力制御弁53の設定圧Pbよりも高くなるよ
うに操作すれば、その高い方の圧力つまりメータアウト
制御圧力によってモータ６が制動されることになり、い
わゆる手動優先となって自動制御中でもオペレータが制
御に介入でき、緊急停止が可能である。

11.中立フリー（ａ）旋回加速電磁切換弁24を励磁して右位置に切換え、操作用油圧
源25からの圧油を選択弁２のパイロット部に導き、選択
弁２をｅ位置（中立フリーモード）に切換える。

このとき三位置切換弁12はｃ位置で、可変メインリリ
ーフ弁11は最高設定圧ＰP2に保持され、二位置切換弁73
がＦ位置で、可変圧力制御弁72は最低設定圧Pa2に保持
され、コントローラ８からの電気信号ｉは０で、可変圧
力制御弁72は最低設定圧Pb0に保持されている。

この状態でレバー30を矢印Ａ方向に倒し、方向切換弁
３を旋回位置３に切換えると、上記Ｉ（ａ）の中立ブレ
ーキの加速時とほぼ同様の作用により、モータ６が回転
加速され、旋回体が旋回される。

（ｂ）旋回流し上記旋回加速後に、方向切換弁３を旋回位置3aから中
立位置に戻すと、モータ６は慣性により引続いて回転し
ているので、その排出油が矢印ロ方向に導かれ、可変圧
力制御弁53に流入されるが、このときコントローラ８か
らの信号ｉが０で、可変圧力制御弁53が最低設定値Pb0
に保持されているので、この可変圧力制御弁53による制
動作用は働かず、モータ６の排出油は可変圧力制御弁53
を通って方向切換弁３に流入される。

ここで、方向切換弁３の過渡位置3a′において、メー
タアウト側で、モータ６からの排出油がポート34からポ
ート36を経てタンク７に流出される際に、スプールの絞
りによって流出流量が絞られることになるが、このとき
排出油の一部がバイパス通路43および選択弁２のｅ位置
を経てポート33に流入され、さらにポート37を経てタン
ク７に流出される。

従って、方向切換弁３を旋回位置3aから過渡位置3a′
に戻しても、トータル的にメータアウト側は絞られるこ
とはない。

また、可変圧力制御弁53の設定圧Pbも最低設定値Pb0
のままであり、しかも、背圧弁72の設定圧ＰCRが上記最
低設定圧Pb0以上に設定されており、その分だけ全体の
システム圧力が上がっているので、上記可変圧力制御弁
53によってモータ６の排出側に無用の背圧（制動圧力）
がかかることはなく、モータ６は慣性によりスムーズに
回転し続ける。

また、モータ６の吸込み側ではポンプ１からポート3
3,37を経てタンク７にブリードオフされた残りの吐出油
と、上記バイパス油路43および選択弁２のｅ位置を経て
ポート32に導かれたモータ６からの排出油の一部とが合
流してモータ６に流入される。これによってモータ６は
慣性により引続いてスムーズに回転される。

その後、方向切換弁３が上記過渡位置3a′から中立位
置に戻されると、方向切換弁３の各ポート31〜38が選択
弁２のｅ位置ですべて連通されるため、ポンプ１の吐出
油が矢印ハ方向に導かれてタンク７にブリードオフさ
れ、モータ６の吸込み側に駆動圧力が発生しなくなる。
ただし、モータ６は引続いて慣性により回転し、モータ
６からの排出油がバイパス油路43、選択弁２のｅ位置、
方向切換弁３の中立位置を経てモータ６の吸込み側に流
入される。

従って、モータ６は直ちに停止することはなく、慣性
によって回転し、旋回流し運転が行われ、その後、旋回
体104は風等の外力および油に対する配管抵抗等によっ
て徐々に制動される。

（ｃ）旋回自動停止上記旋回加速時および旋回流し運転を行っている際
に、コントロール８から自動制御信号ｉが出力される
と、上記中立ブレーキモードでの旋回自動停止時と同様
の作用により、三位置切換弁12がａ位置に切換えられ、
ポンプ１の吐出油がタンク７にアンロードされるととも
に、可変圧力制御弁53の設定圧Pbがコントローラ８から
の信号ｉによって第３図に示すように制御される。

これにより方向切換弁３が旋回位置3aに切換えられた
ままであっても、ポンプ１の吐出圧力つまりモータ６の
吸込み側の圧力（加速圧力）がほぼ０になるとともに、
モータ６の排出側の圧力（制動圧力）が制御され、モー
タ６がその差圧ΔＰに応じた制動トルクTBで制動され
る。

（ｄ）旋回手動停止（逆レバー）一方、上記（ｂ）の慣性による旋回流し運転時におい
て、旋回体すなわちモータ６を手動操作で速く停止させ
たいときは、レバー30を上記操作方向Ａとは逆方向に操
作、つまり逆レバー操作して方向切換弁３を位置3b′,3
bに切換える。

これにより、方向切換弁３の過渡位置3b′において、
モータ６からの排出油がバイパス油路43、選択弁２のｅ
位置を経て方向切換弁３のポート33に導かれ、さらにス
プールの絞りを経てポート38に流出され、可変圧力制御
弁72（ただし、最低設定圧Pa0）を経てタンク７に戻さ
れる。このときスプールの絞り作用によってモータ６が
制動される。

なお、ポンプ１からの吐出油は、選択弁２のｅ位置
で、上記モータ６からの排出油と合流して方向切換弁３
のポート33に導かれ、スプールの絞り作用を受けなが
ら、上記排出油とともに、ポート38等を経てタンク５に
ブリードオフされる。

こうして、逆レバー操作で方向切換弁３を位置3b′に
入れることにより制動圧力の制御が可能となり、さら
に、位置3bまで入れるとオーバーロードリリーフ弁63で
決まる最高圧で制動作用が発揮され、逆レバーのストロ
ークに応じた制動圧力でモータ６が制動される。

また、上記IIの（ｃ）の旋回自動停止を行っている際
に、オペレータが危険に気付き、上記（ｄ）の逆レバー
操作により方向切換弁３のブリードオフ通路を絞り、通
路41,61の圧力を上記可変圧力制御弁53の設定圧Pbより
も高くすれば、この中立フリーモードでも上記中立ブレ
ーキモードの場合と同様に手動操作（逆レバー）でモー
タ６を制動でき、手動優先となって自動制御中でもオペ
レータが制御に介入でき、緊急停止が可能となる。

ところで、クレーンの場合、水平堅土の上に設置して
機体の傾きがない状態で使用するのが原則であるが、機
体に若干の傾きがある状態で使用する場合がある。この
ような場合には制動トルクの制御に、機体の傾きの影響
を付加する必要がある。

とくに傾きを登る側に制動する場合、制動側の圧力制
御だけでは制動力が過剰になるおそれがあるが、そのよ
うな場合には、上記のようにクレーンの使用状態に応じ
て、モータ６の吸込み側の圧力制御を行うことによって
旋回を目標位置に、荷の振れが生じることなく旋回停止
することができる。

なお、上記実施例で示した各弁の設定圧その他の数値
は一例であって、これに限定されるものではなく、各数
値は任意に設定されるものである。

上記実施例ではポンプ１の吐出油路10に設けた可変メ
インリリーフ弁11の設定リリーフ圧を三位置切換弁12と
補助リリーフ弁13とによって、また、ブリードオフ油路
71に設けた可変圧力制御弁72の設定圧を二位置切換弁73
と補助リリーフ弁13とによって、それぞれ段階的に制御
するように構成したが、上記可変メインリリーフ弁11お
よび可変圧力制御弁72をそれぞれ第７図ａ、ｂに示すよ
うに電磁比例圧力制御弁11′,72′によって構成し、そ
の設定圧を無段階に制御するように構成してもよい。

なお、本発明の装置は中立ブレーキ専用タイプでも、
中立フリー専用タイプでも適用できることはいうまでも
ない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の装置によれば、旋回作業中に、
旋回体を停止する必要が生じた場合、モータの排出側の
圧力と吸込み側の圧力とを制御し、その差圧を制御する
ことにより、モータを所定の制動トルクで自動的に制動
でき、旋回を速やかに制動できる。

とくに、この差圧を制御することによって、モータの
内部摩擦や、旋回減速ユニット等による固有の制動トル
クに影響されず制動制御でき、制動トルクの小さい場合
であっても、精度よく制御でき、吊荷の振れが生じるこ
となく、目標位置に正確に旋回停止させることができ
る。

しかも、上記自動制御中であっても手動優先でオペレ
ータが制御に介入でき、緊急停止が可能で、操作性なら
びに安全性を向上できる。

さらに、中立ブレーキ方式でも、中立フリー方式でも
いずれの方式にも適用でき、旋回の自動停止が可能で、
装置の汎用性を高めることができる。

一方、請求項２の発明によると、モータ吸込み側の圧
力を制御する加速圧力制御手段が、油圧ポンプの吐出油
路だけでなく、旋回制御弁のブリードオフ油路にも設け
られているため、自動制御中、ポンプ吐出圧力（モータ
吸込み側圧力）がクレーンの運転状態によって変わらな
いようにすることができ、より確実な制動制御を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す油圧回路図、第２図は本
発明装置が適用されるクレーンの一例を示す側面図、第
３図はモータの差圧と制動トルクとの関係図、第４図は
旋回の角速度と停止時間との関係図、第５図は制動圧力
制御弁としての可変圧力制御弁の制御特性図、第６図は
制動圧力制御弁の具体例を示す要部油圧回路図、第７図
ａ、第７図ｂはブリードオフ油路およびポンプの吐出油
路に設けられる制御弁の別の実施例を示す図である。１……油圧ポンプ、２……選択弁、３……旋回制御弁を
構成する方向切換弁、６……旋回モータ、７……タン
ク、８……コントローラ（制御手段）、10……吐出油
路、11……可変メインリリーフ弁、12……三位置切換
弁、13……リリーフ圧設定弁および設定圧制御弁を構成
する補助リリーフ弁、41,42、61,62……モータ側通路、
53,54……可変圧力制御弁（制動圧力制御弁）、55……
電磁比例減圧弁、53a,54a……ポペット、72……可変圧
力制御弁、73……設定圧制御弁を構成する二位置切換
弁、75……背圧弁。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧ポンプの吐出油を旋回制御弁を介して
旋回モータに供給し、旋回モータの回転方向および回転
速度を制御するクレーンの旋回制御装置において、（ｉ）旋回モータの排出側の圧力を制御する制動圧力制
御弁が上記旋回モータと旋回制御弁とを結ぶ油路に設け
られ、（ii）旋回モータの吸込み側の圧力を制御する加速圧力
制御弁が上記油圧ポンプの吐出油路に設けられ、（iii）この加速圧力制御弁は、上記油圧ポンプの吐出圧を制御する可変メインリリ
ーフ弁と、この可変メインリリーフ弁のベントラインに接続さ
れて上記可変メインリリーフ弁のリリーフ圧を制御する
リリーフ圧制御弁とによって構成され、（iv）旋回体の制動時にクレーンの作動状態に応じて決
まる圧力制御信号を上記制動圧力制御弁と加速圧力制御
弁のリリーフ圧制御弁とに出力し、旋回モータの排出側
の圧力と吸込み側の圧力の双方を制御してその差圧を制
御することによりクレーンの制動を自動制御する制御手
段を具備してなることを特徴とするクレーンの旋回制御装置。
【請求項２】請求項１記載のクレーンの旋回制御装置に
おいて、加速圧力制御弁とともに旋回モータの吸込み側
の圧力を制御する手段として、旋回制御弁のブリードオ
フ油路に圧力制御弁が設けられるとともに、この圧力制
御弁のベントラインに、同圧力制御弁の設定圧を制御す
る設定圧制御弁が設けられてなることを特徴とするクレ
ーンの旋回制御装置。