JP2008143635A - クレーンの旋回制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】起動操作時の旋回特性と停止操作時の旋回特性を任意に変更可能とする。
【解決手段】油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１からの圧油により駆動する旋回用油圧モータ２と、旋回指令を入力する操作部材７と、操作部材７の操作量に応じて油圧ポンプ１から油圧モータ２への圧油の流れを制御する方向制御弁３と、起動特性と停止特性の少なくとも一方を任意に変更する変更手段１０，１３，１４とを備える。そして、コントローラ１０から電磁比例弁６への制御信号によりブリードオフ制御弁５を切り換えることで、起動操作時に起動特性に基づき油圧モータ２に導かれる圧油供給量を制御するとともに、停止操作時に停止操作に基づき油圧モータに導かれる圧油供給量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クレーンの旋回制御装置に関する。

旋回用油圧モータをバイパスするバイパス回路を形成し、このバイパス回路に流量制御弁を設け、旋回体の慣性モーメントとオペレータのスイッチ操作とに応じて流量制御弁を開または閉に切り換えるようにした旋回制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−１２０９９０号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置は、起動時と停止時で異なった旋回特性を得たいというオペレータの要求を十分に満足させるものでない。

本発明は、油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油により駆動する旋回用油圧モータと、旋回指令を入力する操作部材と、操作部材の操作量に応じて油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する方向制御弁とを備えたクレーンの旋回制御装置に適用される。そして、操作部材の起動操作に対応した起動特性に基づき、起動操作時に油圧モータに導かれる圧油供給量を制御するとともに、操作部材の停止操作に対応した停止特性に基づき、停止操作時に油圧モータに導かれる圧油供給量を制御する制御手段と、起動特性と停止特性の少なくとも一方を任意に変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
方向制御弁を、油圧モータの出入口ポートにそれぞれ連通するＡＢポートを中立時に連通するセンターバイパス型の弁として構成し、制御手段を、方向制御弁からタンクに連通するブリードオフ回路の通過流量を変更する弁装置として構成することもできる。
変更手段により、起動特性と停止特性の両方をそれぞれ任意に変更するようにしてもよい。
旋回動作に影響を及ぼす物理量に応じて変更手段による変更量を制限する制限手段をさらに備えることが好ましい。

本発明によれば、旋回の起動特性と停止特性の少なくとも一方を任意に変更するようにしたので、起動時と停止時で異なった旋回特性を得たいというオペレータの要求を満足させることができる。

以下、図１〜図８を参照して本発明によるクレーンの旋回制御装置の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る旋回制御装置の構成を示す油圧回路図であり、図２は、この旋回制御装置が適用されるクレーンの一例であるクローラクレーンの外観側面図である。図２のクレーンは、走行体６１と、走行体上に旋回可能に搭載された旋回体６２とを有する。旋回体６２には起伏可能にブーム６３が取り付けられ、ブーム先端部を経由したロープ６４をウインチドラムの駆動によって巻き取りまたは繰り出すことで、フック６５に吊り下げられた吊り荷６６を昇降する。

図１に示す旋回用油圧回路は、原動機によって駆動される油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動される旋回用油圧モータ２と、油圧ポンプ１から油圧モータ２に供給される圧油の流れを制御する方向制御弁３と、方向制御弁３からタンクに連通するブリードオフ回路４の流路面積を変更するブリードオフ制御弁５と、ブリードオフ制御弁５の弁開度を制御する電磁比例弁６と、オペレータが旋回指令を入力する操作レバー７と、操作レバー７により操作されるパイロット弁８ａ，８ｂと、電磁比例弁６とパイロット弁８ａ，８ｂにそれぞれパイロット圧油を供給する油圧源９とを有する。方向制御弁３は、油圧モータ２の出入口ポートにそれぞれ連通するＡＢポート３ａ，３ｂを中立時に連通するセンターバイパス型である。

オペレータが操作レバー７を正転側に操作すると、油圧源９からの圧油がパイロット弁８ａを介して方向制御弁３のパイロットポートに作用し、方向制御弁３が位置イ側に切り換わる。これにより油圧ポンプ１からの圧油が管路Ｌ１を介して油圧モータ２に供給され、油圧モータ２が正転し、旋回体６２が正方向に旋回（例えば右旋回）する。また、オペレータが操作レバー７を逆転側に操作すると、油圧源９からの圧油がパイロット弁８ｂを介して方向制御弁３のパイロットポートに作用し、方向制御弁３が位置ロ側に切り換わる。これにより油圧ポンプ１からの圧油が管路Ｌ２を介して油圧モータ２に供給され、油圧モータ２が逆転し、旋回体６２が逆方向に旋回（例えば左旋回）する。

旋回体６２が正方向あるいは逆方向に旋回しているとき、操作レバー７を中立位置に戻し操作すると、方向制御弁３は中立位置に切り換わり、油圧ポンプ１から油圧モータ２への圧油の流れが遮断する。このとき油圧モータ２を通過した圧油の一部は方向制御弁３を介して油圧モータ２に導かれ、旋回体６２は中立フリーで、つまり慣性力により旋回する。この際、油圧モータ２の戻り側管路は方向制御弁３で絞られるため、油圧モータ２にブレーキ圧が作用し、旋回体６２をゆっくりと停止できる。操作レバー７を中立位置を超えて旋回方向と反対側に操作すると（いわゆる逆レバー）、油圧モータ２にはより大きなブレーキ圧が作用し、旋回体６２を速やかに停止できる。

電磁比例弁６はコントローラ１０からの制御信号により切り換わる。電磁比例弁６が位置イ側に切り換わると、ブリードオフ制御弁５に作用するパイロット圧が増加してブリードオフ制御弁５は位置イ側に切り換わり、ブリードオフ制御弁５の弁開度（開口面積）が小さくなる。電磁比例弁６が位置ロ側に切り換わると、ブリードオフ制御弁５に作用するパイロット圧が減少してブリードオフ制御弁５は位置ロ側に切り換わり、ブリードオフ制御弁５の弁開度が大きくなる。このようにブリードオフ制御弁５の弁開度を制御することで、ブリードオフ流量を調整し、以下に述べるように起動操作時と停止操作時の旋回特性を変更する。

コントローラ１０はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。コントローラ１０には操作レバー７の操作方向を検出する操作検出器１１と、旋回体６２の旋回方向を検出する旋回検出器１２と、起動操作時の旋回特性（起動ゲインα１）を設定する設定器１３と、停止操作時の旋回特性（停止ゲインα２）を設定する設定器１４とが接続されている。

設定器１３，１４は例えば図３に示すようなダイヤル形状であり、運転室に設けられ、オペレータにより回動操作される。ダイヤル設定器１３が右方向に操作されると起動ゲインα１が大きくなり、左方向に操作されると起動ゲインα１が小さくなる。また、ダイヤル設定器１４が右方向に操作されると停止ゲインα２が大きくなり、左方向に操作されると停止ゲインα２が小さくなる。

コントローラ１０には、予め図４に示すように操作レバー７の操作量の増加に伴いブリードオフ制御弁５の開口面積が減少するような特性ｆ０（基準特性）が記憶されている。この特性ｆ０に起動ゲインα１を乗じて起動特性が設定され、停止ゲインα２を乗じて停止特性が設定される。なお、図には方向制御弁３により定められる油圧モータ２の流入側の開口面積の特性（メータイン特性）と流出側の開口面積の特性（メータアウト特性）を併せて点線で示している。

設定される特性は、ゲインα１，α２が大きい（急である）ほど操作量の増加に対する開口面積の減少の割合が大きくなる。すなわちゲインα１，α２が大きいと、起動時，停止時における操作レバー７の操作に対する応答性のよい（急な）特性（例えば特性ｆ１）が設定される。ゲインα１，α２が小さいと、起動時，停止時における応答性の悪い（緩い）特性が設定される。なお、基準特性ｆ０にゲインα１，α２を乗じるのではなく、予めゲインα１，α２に応じた複数の特性を記憶しておき、その中からゲインα１，α２に応じた特性を選択するようにしてもよい。

図５は、コントローラ１０に記憶されているプログラムで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは例えばエンジンキースイッチのオンによりスタートする。ステップＳ１では、予め記憶された基準特性ｆ０に設定器１３，１４でそれぞれ設定されたα１，α２を乗じ、起動特性および停止特性を設定する。ステップＳ２では、旋回検出器１２からの信号により旋回体６２の旋回方向を判定する。旋回体６２が停止と判定されるとステップＳ５に進み、正方向に旋回と判定されるとステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、操作検出器１１からの信号により操作レバー７の操作方向を判定する。操作レバー７が正方向に操作と判定されると、つまり旋回体６２の旋回方向と操作レバー１１の操作方向が同一と判定されるとステップＳ５に進む。なお、操作レバー７の操作位置が保持と判定されたときもステップＳ５に進む。ステップＳ５では、設定した起動特性に基づき、操作レバー７の操作量に応じたブリードオフ制御弁５の目標開口面積を演算する。ステップＳ７では、ブリードオフ制御弁５の開口面積が目標開口面積となるように電磁比例弁６に制御信号を出力する。

ステップＳ３で、操作レバー７が中立位置を超えて逆方向に操作（逆レバー）と判定されると、つまり旋回体６２の旋回方向と操作レバー１１の操作方向が異なると判定されるとステップＳ６に進む。ステップＳ６では、設定した停止特性に基づき、操作レバー７の操作量に応じたブリードオフ制御弁５の目標開口面積を演算する。そして、ステップＳ７で、ブリードオフ制御弁５の開口面積が目標開口面積となるように電磁比例弁６に制御信号を出力する。

一方、ステップＳ２で旋回体６２が逆方向に旋回と判定されるとステップＳ４に進む。ステップＳ４では、操作検出器１１からの信号により操作レバー７の操作方向を判定する。操作レバー７が逆方向に操作と判定されると、つまり旋回体６２の旋回方向と操作レバー１１の操作方向が同一と判定されるとステップＳ５に進む。なお、操作レバー７の操作位置が保持と判定されたときもステップＳ５に進む。ステップＳ４で、操作レバー７が中立位置を超えて正方向に操作（逆レバー）と判定されると、つまり旋回体６２の旋回方向と操作レバー１１の操作方向が異なると判定されるとステップＳ６に進む。

本実施の形態に係る旋回制御装置の動作をより具体的に説明する。例えば設定器１３，１４の操作により起動ゲインα１を停止ゲインα２よりも小さい値に設定する。すなわち起動特性を比較的緩やかな特性に、停止特性を比較的急な特性に設定する。この状態で操作レバー７を中立位置から操作（起動操作）すると、その操作量に応じて方向切換弁３が切り換えられ、油圧ポンプ１からの圧油が油圧モータ２に供給される。このとき、旋回体６２の旋回方向に対し操作レバー７の操作方向が同一であるため、電磁比例弁６は緩やかなな起動特性に基づいて切り換えられる（ステップＳ５，ステップＳ７）。その結果、起動操作時にタンクにブリードオフする流量が多くなって、旋回体６２をゆっくりと起動することができ、起動時の荷振れを小さくして作業を行うことができる。

旋回中の旋回体６２を停止するため、操作レバー７を中立位置を超えて逆側に操作（停止操作）すると、油圧モータ２の戻り側管路の圧力が増加し、油圧モータ２に油圧ブレーキ力が作用する。このとき、旋回体６２の旋回方向に対し操作レバー７の操作方向が逆であるため、電磁比例弁６は急な停止特性に基づいて切り換えられる（ステップＳ６，ステップＳ７）。その結果、停止操作時にタンクにブリードオフする流量が少なくなって、油圧モータ２に作用する油圧ブレーキ力が大きくなり、旋回体６２を所望の旋回位置に即座に停止することができる。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）設定器１３，１４の操作に応じて起動操作時の起動特性と停止操作時の停止特性をそれぞれ設定し、この特性に基づきブリードオフ回路４に設けたブリードオフ制御弁５の開口面積を制御するようにしたので、起動時と停止時で異なった旋回特性を得ることができる。
（２）方向制御弁３をセンターバイパス型として構成し、方向制御弁３からのブリードオフ流量を制御して旋回特性を変更するので、簡易な構成により中立フリーの旋回特性を変更できる。
（３）設定器１３，１４の操作に応じて起動特性と停止特性をそれぞれ設定するので、オペレータの意のままの旋回特性が得られる。

なお、上記実施の形態では、方向制御弁３をセンターバイパス型として中立フリーを実現したが、例えば図６に示すように方向制御弁３をセンターバイパス型としないで中立フリーを実現してもよい。図６では、油圧モータ２の出入口ポートを連通するようにバイパス回路２０を形成し、このバイパス回路２０に電磁比例弁２１を設ける。そして、設定器１３，１４の操作に応じて旋回の起動特性と停止特性を設定し、この特性に基づき電磁比例弁２１の弁開度を制御することで、起動操作時と停止操作時に任意の旋回特性を得ることができる。

上記実施の形態では、設定器１３，１４の操作により起動特性と停止特性を任意に変更可能としたが、旋回動作に影響を及ぼす種々の物理量に応じて変更量、つまりゲインα１，α２の上限値または下限値を制限するようにしてもよい。例えば図７に示すように過負荷防止装置１０（モーメントリミッタ）からの信号によりブーム長さと吊り荷重を読み込み、ブーム長さと吊り荷重に応じて起動特性と停止特性を制限するようにしてもよい。この場合、ブーム長さが長いほど、吊り荷重が重いほど、荷振れが大きくなるので、荷振れを常に一定以下に抑えるためにはゲインα１，α２の上限値を制限することが好ましく、そのような処理を制限手段としてコントローラ１０で行うようにすればよい。

一対の設定器１３，１４により起動ゲインα１と停止ゲインα２をそれぞれ設定したが、単一の設定器により各ゲインα１，α２を設定してもよい。例えば図８（ａ）に示すように設定器１５を中立状態から右側に操作すると起動ゲインα１のみが大きくなり、左側に操作すると停止ゲインα２のみが大きくなるようにしてもよい。また、例えば所定のゲインα１，α２を組み合わせたゲインモードを予め複数設定し、図８（ｂ）に示すように設定器１６の操作によりゲインモードを選択するようにしてもよい。これにより一の操作で起動特性と停止特性を同時に変更できる。

上記実施の形態では、操作レバー７により旋回指令を入力したが、レバー以外の操作部材により旋回指令を入力してもよい。図１では、ブリードオフ回路４にブリードオフ制御弁５を設け、ブリードオフ制御弁５によりブリードオフ回路４の通過流量を変更するようにしたが、弁装置の構成はこれに限らない。操作検出器１１と旋回検出器１２からの信号により起動操作と停止操作を判定し、この判定結果に基づき電磁比例弁６を制御することで、ブリードオフ制御弁５を切り換えるようにしたが、起動ゲインα１に対応した起動特性に基づき起動操作時の油圧モータ２への圧油供給量を制御するとともに、停止ゲインα２に対応した停止特性に基づき停止操作時の油圧モータ２への圧油供給量を制御するのであれば、制御手段の構成は上述したものに限らない。

設定器１３，１４の操作により起動特性と停止特性の両方を任意に変更可能としたが、変更手段の構成はこれに限らない。起動特性と停止特性の両方を変更可能とするのではなく、いずれか一方のみを変更可能としてもよい。オペレータが特性を変更するのではなく、オペレータの要求に従い工場でサービスマンが特性を変更するようにしてもよい。この場合には、運転室内に設定器１３，１４を設ける必要がない。以上では、クローラクレーンに旋回制御装置を適用する例について説明したが、タワークレーン等、他のクレーンにも本発明を同様に適用できる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の旋回制御装置に限定されない。

本発明の実施の形態に係る旋回制御装置の構成を示す油圧回路図。 図１の旋回制御装置が適用されるクレーンの一例を示す側面図。 図１の設定器の形状を示す図。 ブリードオフ制御弁の開口特性を示す図。 図１のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本実施の形態に係る旋回制御装置の変形例を示す油圧回路図。 本実施の形態に係る旋回制御装置の変形例を示すブロック図。 図３の変形例を示す図。

符号の説明

１ 油圧ポンプ
２ 油圧モータ
３ 方向制御弁
５ ブリードオフ制御弁
６ 電磁比例弁
７ 操作レバー
１０ コントローラ
１１ 操作検出器
１２ 旋回検出器
１３，１４ 設定器
２１ 電磁比例弁

Claims (4)

1. 油圧ポンプと、
   油圧ポンプからの圧油により駆動する旋回用油圧モータと、
   旋回指令を入力する操作部材と、
   前記操作部材の操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する方向制御弁とを備えたクレーンの旋回制御装置において、
   前記操作部材の起動操作に対応した起動特性に基づき、起動操作時に前記油圧モータに導かれる圧油供給量を制御するとともに、前記操作部材の停止操作に対応した停止特性に基づき、停止操作時に前記油圧モータに導かれる圧油供給量を制御する制御手段と、
   前記起動特性と前記停止特性の少なくとも一方を任意に変更する変更手段とを備えることを特徴とするクレーンの旋回制御装置。
2. 請求項１に記載のクレーンの旋回制御装置において、
   前記方向制御弁は、前記油圧モータの出入口ポートにそれぞれ連通するＡＢポートを中立時に連通するセンターバイパス型の弁であり、
   前記制御手段は、前記方向制御弁からタンクに連通するブリードオフ回路の通過流量を変更する弁装置であることを特徴とするクレーンの旋回制御装置。
3. 請求項１または２に記載のクレーンの旋回制御装置において、
   前記変更手段は、前記起動特性と前記停止特性の両方をそれぞれ任意に変更することを特徴とするクレーンの旋回制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のクレーンの旋回制御装置において、
   旋回動作に影響を及ぼす物理量に応じて前記変更手段による変更量を制限する制限手段をさらに備えることを特徴とするクレーンの旋回制御装置。
   

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