JP3748578B2

JP3748578B2 - 作業機械の旋回制御装置

Info

Publication number: JP3748578B2
Application number: JP04104994A
Authority: JP
Inventors: 正敏高橋; 正明江原; 克己山縣
Original assignee: Kobelco Cranes Co Ltd
Current assignee: Kobelco Cranes Co Ltd
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JPH07248002A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はクレーン等の旋回機能をもった作業機械の旋回動作を制御する旋回制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、旋回制御装置としては、図９に示すようにエンジン１によって駆動される油圧ポンプ２と旋回モータ３とを旋回コントロールバルブ４を介して接続し、このコントロールバルブ４のストローク調整（以下、バルブ制御方式という）とエンジン回転数の調整（以下、回転数制御方式という）とによって旋回速度を制御する構成のものが一般的である。５はリリーフ弁である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように二通りの制御方式（パターン）しか選択できない従来の構成によると、次のような問題があった。
【０００４】
▲１▼ バルブ制御方式では旋回速度の変化が小さく、回転数制御方式ではエンジン回転数の変化に対するポンプ吐出量の変化（＝速度変化）が大きい。
【０００５】
従って、たとえば旋回起動時に、バルブ制御方式では加速性能が悪く、回転数制御方式では急旋回が起こる等、作業内容によっては適正な制御が行えない場合、あるいはオペレータの好みに応じた制御ができない場合があった。
【０００６】
▲２▼ 旋回中に荷揺れが生じた場合の追従動作のような微妙な加減速制御（微速制御）は、速度変化の小さいバルブ制御方式のみによって可能であるため、回転数制御途中で微速制御の必要が生じた場合に、エンジン回転数を適当に調整した後、バルブ制御方式に切替える等の面倒な操作を行わなければならず、操作性が悪いものとなっていた。
【０００７】
なお、実開平３−４９２９１号に示されているように、エンジン回転数の変化に関係なくポンプ吐出量を一定に保つ吐出量一定制御を制御パターンに加えた旋回制御装置が公知となっている。
【０００８】
しかし、この構成によると、バルブ制御中にエンジン回転数が変化しても旋回速度が変化しないため、バルブ制御の安定性が良くなるというにとどまり、上記▲１▼▲２▼の問題は依然として残されていた。
【０００９】
そこで本発明は、制御性能および操作性を改善することができる作業機械の旋回制御装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、エンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプと、この油圧ポンプの流量調整を行うレギュレータと、上記油圧ポンプを油圧源とする旋回モータと、この旋回モータの回転方向と速度を制御する旋回コントロールバルブと、上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、このエンジン回転数検出手段によって検出されるエンジン回転数に応じて上記レギュレータにポンプ吐出量の指令信号を出力するコントローラと、このコントローラの出力パターンを、予め設定された複数種類のうちから選択して指令する制御モード設定器とを具備し、上記設定された各出力パターンは、エンジン回転数の変化に対して上記ポンプ吐出量が全エンジン回転数を通じて一定の変化率で変化し、かつ、この変化率が互いに異なるものである点を特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、コントローラと制御モード選択器との間に、これらを接続・遮断するスイッチが設けられたものである。
【００１２】
【作用】
上記構成によると、制御モード設定器により、エンジン回転数の変化に対するポンプ吐出量の変化率、すなわち回転数制御方式の制御パターンを複数種類のうちから任意に選択することができる。
【００１３】
このため、作業内容やオペレータの好み等に応じて最適の制御性能を得ることができるとともに、パターン設定によって回転数制御方式による微速制御が可能となる。
【００１４】
また、請求項２の構成によると、オペレータの意思により、スイッチのオフ操作によって制御パターンの選択機能をキャンセルし、一つのパターンのみの回転数制御方式に切替えることができる。
【００１５】
【実施例】
図１にこの旋回制御装置の回路構成およびブロック構成を示している。
【００１６】
図中、１１はエンジン、１２はこのエンジン１１によって駆動される可変容量型油圧ポンプ、１３は旋回モータ、１４はこの旋回モータ１３の回転方向と速度を制御する旋回コントロールバルブ、１５はリリーフ弁である。
【００１７】
油圧ポンプ１２は、補助油圧源１６から一次圧を供給される電磁比例減圧弁（以下、単に減圧弁という）１７と、同減圧弁１７の二次圧によって駆動されるアクチュエータ１８から成るレギュレータ１９によって流量（ポンプ１回転当りの吸収量）が調整され、これによりポンプ吐出量が制御される。
【００１８】
また、減圧弁１７の電磁操作部１７ａには、コントローラ２０からのポンプ吐出量指令信号（制御電流）が送られ、図２に示すようにこの制御電流Ｉに比例して二次圧（アクチュエータ１８の駆動圧力）が変化し、また図３に示すようにこの二次圧に比例してポンプ吸収量ｑが変化する。従って、制御電流Ｉとポンプ吸収量ｑの関係は図４のようになる。
【００１９】
コントローラ２０は、エンジン１１の回転数を検出する回転数センサ２１からの信号に基づき、エンジン回転数に応じた制御電流Ｉを出力する。
【００２０】
また、コントローラ２０にはスイッチ２２を介して制御モード設定器２３が接続され、スイッチ２２がオンの状態で、この制御モード設定器２３が外部から操作されることにより、コントローラ２０の出力パターンが、図５に示すようにエンジン回転数ｎの増加に対して制御電流Ｉが減少するパターンであって、かつ、制御電流Ｉの変化率が異なる３種類のパターンイ，ロ，ハのうちから選択される。
【００２１】
この点を詳述すると、ポンプ１２の吐出量をＱ（cc／min）、エンジン回転数をｎ（rpm）、ポンプ吸収量をｑ（cc／rev）、減圧弁１７の制御電流をＩ（Ａ）とすると、ｑ＝ａ×Ｉ＋ｂ、Ｉ＝ｃ／ｎ＋ｄ（ただし、ａ，ｂ，ｃ，ｄは定数）であるから、
【００２２】
【数１】

となる。
【００２３】
従って、定数ａ〜ｄの値の設定によってエンジン回転数／制御電流特性、つまりエンジン回転数に対する制御電流の変化率が決まる。
【００２４】
そこで、この定数（たとえばｃとｄ）の値が異なる３通りの特性が予め制御モード設定器２３に入力され、この予め設定された３通りの特性の一つが外部からのたとえば選択スイッチの操作によって選択されることにより、コントローラ２０の出力パターンが、エンジン回転数ｎの変化に対する制御電流Ｉの変化率が異なる３種類のパターンイ，ロ，ハのうちから選択されるように構成されている。
【００２５】
これにより、エンジン回転数／ポンプ吐出量特性が、図６のイ´，ロ´，ハ´のうちから任意に選択される。
【００２６】
これらの吐出特性イ′，ロ′，ハ′は、図示のように全エンジン回転数を通じてポンプ吐出量が一定の変化率で変化する特性であって、上記変化率が互いに異なる特性である。
【００２７】
また、スイッチ２２がオフの状態では、このような制御パターンの選択機能がキャンセルされる。このとき、コントローラ２０は、定電流作用、すなわち図５の点線で示すようにエンジン回転数の変化に関係なく制御電流を一定に保つ作用を行い、エンジン回転数／ポンプ吐出量特性は図６の点線のようになる。
【００２８】
このように、回転数制御の制御パターンを３種類イ´，ロ´，ハ´（スイッチ２２オフ時を含めれば４種類）のうちから任意に選択することができるため、作業内容やオペレータの好みに適したパターンによる適正な制御を行うことができる。
【００２９】
たとえば、旋回起動時の初期には、変化率の小さい制御パターンハ´を選択してスムーズに起動させ、この後、変化率の大きい制御パターンイ´に切替えて効率良く加速し、定常速度に達したときに変化率が中間の制御パターンロ´に移行する等、旋回動作に適した制御機能を得ることができる。
【００３０】
また、旋回中に荷揺れが生じた場合の追従動作等のための微速制御を行いたいときは、変化率の小さい制御パターンハ´を選択することにより、従来では無理であった回転数制御方式による微速制御が可能となる。
【００３１】
すなわち、微速制御をバルブ制御方式と回転数制御方式のいずれにても行うことが可能となる。従って、従来のように回転数制御方式での旋回中に微速制御を行うためにバルブ制御方式に切替える必要がなくなるため、操作性が良いものとなる。
【００３２】
他の実施例
（１）上記実施例では、図４示すように制御電流Ｉの増加に比例してポンプ吸収量ｑが増加する特性をもとに、選択されるコントローラ出力パターンを、図５に示すようにエンジン回転数ｎの増加に対して制御電流Ｉが減少する３つのパターンイ，ロ，ハのうちから選択する構成としたが、これとは逆に、図７に示すように制御電流Ｉの増加に反比例してポンプ吸収量ｑが減少する構成とし、これをもとに、図８に示すようにエンジン回転数ｎの増加に対して制御電流Ｉが増加する出力パターンイ，ロ，ハが得られるように構成してもよい。
【００３３】
（２）制御モード設定器２３によって選択しうるコントローラ出力パターンは、図５のイ，ロ，ハの３つに限らず、２つまたは４つ以上としてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
上記のように本発明によるときは、エンジン回転数に応じてレギュレータにポンプ吐出量の指令信号を出力するコントローラの出力パターンを、制御モード設定器により、全エンジン回転数を通じてエンジン回転数に対するポンプ吐出量が一定の変化率で変化し、かつ、上記変化率が異なる複数種類のうちから任意に選択できる構成としたから、作業内容やオペレータの好み等に応じて最適の制御性能を得ることができるとともに、パターン設定によって回転数制御方式による微速制御が可能となる。従って、制御性能および操作性を向上させることができる。
【００３５】
また、請求項２の発明によると、オペレータの意思により、スイッチのオフ操作によって制御パターンの選択機能をキャンセルし、一つのパターンのみの回転数制御方式に切替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる旋回制御装置の油圧回路構成をブロック構成とともに示す図である。
【図２】同実施例における電磁比例減圧弁の制御電流と二次圧の関係を示す図である。
【図３】同減圧弁の二次圧とポンプ吸収量の関係を示す図である。
【図４】同制御電流とポンプ吸収量の関係を示す図である。
【図５】同実施例におけるエンジン回転数と制御電流の関係を示す図である。
【図６】同エンジン回転数とポンプ吐出量の関係を示す図である。
【図７】本発明の別の実施例における電磁比例減圧弁の制御電流とポンプ吸収量の関係を示す図である。
【図８】同実施例におけるエンジン回転数と制御電流の関係を示す図であ。
【図９】従来の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１エンジン
１２可変容量型油圧ポンプ
１３旋回モータ
１４旋回コントロールバルブ
１９レギュレータ
１７レギュレータを構成する電磁比例減圧弁
１８同アクチュエータ
２０コントローラ
２１回転数センサ（回転数検出手段）
２３制御モード設定器
２２スイッチ

Claims

エンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプと、この油圧ポンプの流量調整を行うレギュレータと、上記油圧ポンプを油圧源とする旋回モータと、この旋回モータの回転方向と速度を制御する旋回コントロールバルブと、上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、このエンジン回転数検出手段によって検出されるエンジン回転数に応じて上記レギュレータにポンプ吐出量の指令信号を出力するコントローラと、このコントローラの出力パターンを、予め設定された複数種類のうちから選択して指令する制御モード設定器とを具備し、上記設定された各出力パターンは、エンジン回転数の変化に対して上記ポンプ吐出量が全エンジン回転数を通じて一定の変化率で変化し、かつ、この変化率が互いに異なるものであることを特徴とする作業機械の旋回制御装置。
コントローラと制御モード選択器との間に、これらを接続・遮断するスイッチが設けられたことを特徴とする請求項１記載の作業機械の旋回制御装置。