JPH03176518A

JPH03176518A - 建設機械の運転台旋回制御装置

Info

Publication number: JPH03176518A
Application number: JP31588989A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Komoriya; 茂小森谷
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1991-07-31
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JP2888889B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は、油圧ショベル等の建設機械の運転台旋回制
御装置に関する。

（従来の技術）建設機械の中には、第５図（ａ）　、　（ｂ）に示す油
圧ショベルのように、運転台１００を機体（車体）１０
１上で旋回させるに際して、作業機１０２を作業姿勢の
状態のまま（（ａ）図）行なう場合のほか、作業機１０
２を機体１０１の上部で折り畳んだ姿勢として（（ｂ）
図）行なえるようにしたものがある。作業場所が広い場
合、運転台１００は作業機１０２を作業姿勢の状態のま
まで旋回され、作業場所が狭い場合、運転台１００は作
業機１０２を折畳姿勢として旋回される。この場合、作
業機１０２は、そのブーム１０３が運転台１００に対し
て軸１０４を中心に回動可能となるように結合され、ア
ーム１０５がブーム１０３に対して軸１０６を中心に回
動可能となるように結合されている。

このような建設機械では、作業機１０２の姿勢がいかに
あるかで、おのずと運転台１００を旋回するときの慣性
が異なるが、従来の運転台旋回制御装置においては、作
業機１０２が作業姿勢にある場合、または折畳姿勢にあ
る場合のいずれか−方の姿勢に合わせた旋回性能か得ら
れるようになっている。

なお、従来の運転台旋回制御装置は次のような構成とさ
れている。すなわち、操作レバーがオペレータによって
操作されると、その操作レバーの操作変位がポテンショ
メータにて電気信号に変換されて出力制御回路に送られ
る。出力制御回路はポテンショメータから電気信号が送
られると、その電気信号に応する駆動信号を、運転台旋
回用の油圧モータを作動させるための電磁比例弁に対し
て出力する。電磁比例弁が駆動すると、油圧モータは所
定の方向に所定の回転速度で回転する。

（本発明か解決しようとする課題）ところで、従来の運転台旋回制御装置のように、作業機
１０２の一方の姿勢に合わせてその旋回性能を定めたも
のにおいては、次のような問題があった。

すなわち、作業機１０２が折畳姿勢にある場合に合せて
旋回性能を定めた場合では、作業機１゜２を作業姿勢の
状態で運転台１００を旋回させるとき、旋回時の慣性が
折畳姿勢のときよりも大きいので、起動の遅れや停止時
の流れが大きくなることがある。

一方、作業機１０２が作業姿勢にある場合に合わせて旋
回性能を定めた場合では、作業機１０２を折畳姿勢の状
態で運転台１００を旋回させるとき、旋回時の慣性が作
業姿勢のときよりも小さいので、起動時および停止時に
ショックが生し易くなる。このため、オペレータは作業
機１０２の姿勢に応じてレバー操作を加減し、ショック
による荷こぼれ等が生じないようにせねばならなかった
。

この発明は、上述の如き事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、作業機の姿勢がいかにあろう
とも、オペレータの操作感覚にマツチした操作で適正な
旋回性能が得られる、建設機械の運転台制御装置を提供
することにある。

（課題を解決するための手段）この発明は上記目的を達成するため、操作レバーの操作
変位を電気信号に変換するポテンショメータと、該ポテ
ンショメータからの電気信号に基づき、運転台旋回用油
圧モータを作動させる電磁比例弁に対して駆動信号を出
力する出力制御回路との間に、前記ポテンショメータに
生じた電圧変化が、運転台上に備えられた作業機の姿勢
に応じて予め定められた電圧上昇勾配および電圧降下勾
配を超えるとき、それらの勾配に沿って上昇または降下
するように規制する電圧規制回路を介設したものである
。

（本発明の作用）かかる構成によれば、ポテンショメータからの電気信号
は、電圧規制回路を介して出力制御回路に送られること
となる。この場合、電圧規制回路においては、ポテンシ
ョメータに生じた電圧変化が、作業機の姿勢に応じて予
め定められた電圧上昇勾配および電圧降下勾配を超える
とき、それらの勾配に沿って上昇または降下するように
規制する。

したがって、作業機がどのような姿勢にある場合でも、
起動、停止、加速、減速の各操作によってポテンショメ
ータに生じた電圧変化は、作業機の姿勢に応じた状態で
出力制御回路に送られることとなる。このため、作業機
の姿勢がいかにあろうとも、オペレータの操作感覚にマ
ツチした操作で適正な旋回性能が得られる。油圧ショベ
ルにおいては、作業機が作業姿勢にあるとき、起動遅れ
や、停止流れが少くなり、作業機が折畳姿勢にあるとき
、起動および停止時のショックが生じにくくなる。

（本発明の実施例）以下、この発明の１実施例を図面に基づいて具体的かつ
詳細に説明する。

第１図は、この発明による建設機械（油圧ショベル）の
運転台旋回制御装置の回路構成を示している。

この運転台旋回制御装置では、操作レバー１の操作変位
を電気信号に変換するポテンショメータ２と、該ポテン
ショメータ２からの電気信号に基づき、運転台旋回用油
圧モータ３を作動させる電磁比例弁４に対して駆動信号
を出力する出力制御回路５との間に、ポテンショメータ
２に生した電圧変化が、運転台６上に備えられた作業機
７の姿勢に応じて予め定められた電圧上昇勾配および電
圧降下勾配を超えるとき、それらの勾配に沿って上昇ま
たは降下するように規制する電圧規制回路８．８を介設
している。

したがって、操作レバー１がオペレータによって六方向
またはＢ方向に操作されると、その操作レバー１の操作
変位がポテンショメータ２にて電気信号に変換され、そ
の電気信号は、一方の？ｊＸ圧規制回路８を介して出力
制御回路５に送られる。

出力制御回路５は、ポテンショメータ２から電気信号が
送られると、その電気信号に対応する駆動信号を、電磁
比例弁４に対して出力する。

ここにおいて、出力制御回路５は、六方向からの電気信
号が送られると、図において左側のソレノイド９に対し
て出力し、またＢ方向からの電気信号が送られると、図
において右側のソレノイド１０に対して出力する。

電磁比例弁４は、出力制御回路５からの駆動信号によっ
て駆動し、出力制御回路５か図において左側のソレノイ
ド９に対して駆動信号を出力すると、電磁比例弁４は図
示の中立ポジション１１から左側ポジション１２に切り
換えられ、一方、出力制御回路５が図において右側のソ
レノイド１０に対して駆動信号を出力すると、電磁比例
弁４は図示の中立ポジション１１から右側ポジション１
３に切り換えられる。

このようにして、電磁比例弁４が左側ポジション１２に
切り換えられると、油圧ポンプ１４からの圧油が通路１
５を通って油圧モータ３の一方の吸込口〈図において右
側の吸込口）に供給されることになり、油圧モータ３は
その供給量に応じて所定の方向に所定の回転速度で回転
する。このとき、油圧モータ３から吐出された圧油は通
路１６を通って油タンク１７に戻される。一方、電磁比
例弁４が右側ポジション１３に切り換えられると、油圧
ポンプ１４からの圧油が通路１６を通って油圧モータ３
の他方の吸込口（図において左側の吸込口）に供給され
ることになり、油圧モータ３はその供給量に応じて所定
の方向に所定の回転速度で回転する。このとき、油圧モ
ータ３から吐出された圧油は通路１５を通って油タンク
１７に戻される。

なお、ここにおいて、通路１５．１６間には、電磁比例
弁４が中立ポジション１１に復帰して油圧モータ３の停
止がなされたとき、慣性力で回転する油圧モータ３に回
転方向とは反対側から対抗する油圧力を加えて制動させ
る正、逆転用のブレーキ回路１８．１８′が設けられて
いる。

上記電圧規制回路８は、上述のように、ポテンショメー
タ２に生じた電圧変化が、運転台６上に備えられた作業
機７の姿勢に応じて予め定められた電圧上昇勾配および
電圧降下勾配を超えるとき、それらの勾配に沿って上昇
または降下するように規制する機能を有するものであり
、ここでは、複数のアンプ、抵抗、アナログスイッチ等
を用いて構成されている。

この電圧規制回路８では、ポテンショメータ２からの電
気信号は、アナログスイッチＡＳＩ〜へＳ４にて選択さ
れるいずれかの電路を通って出力１１ｉ（Ｊ列回路５に
送られる。

アナログスイッチＡＳＩ−ＡＳ４は切り換え判定手段１
９によって切り換えられるものであり、切り換え判定手
段１９は、電圧規制回路８からの出力電圧Ｖ。と、電圧
規制回路８への入力電圧Ｖ。

と、アーム角度センサ２０によって検出されるアーム角
α、ブーム角度センサ２１によって検出されるブーム角
βとに基づいてアナログスイッチＡＳＩ−ＡＳ４の切り
換え判定を行なう。つまり、電圧Ｖ０とＶｌとの関係、
アーム角αとアーム角ａとの関係、ブーム角βとブーム
角すとの関係が下表の条件にあるとき、アナログスイッ
チＡＳＩ〜ＡＳ４のうちにいずれか１つを選択（ＯＮ）
する。

ポテンショメータ２がらの電気信号は、抵抗Ｒ１、アン
プＯＰＩを経ると、アへログスイッチ入Ｓ１〜八Ｓ４に
よって開成されている電路を通り、抵抗ＲＴ、アンプＯ
Ｐ６を経て出力制御回路５に送られる。

アナログスイッチＡＳＩが閉じられている場合、抵抗Ｒ
１、アンプＯＰＩを経た電気信号は、ダイオードブリッ
ジ２２、アンプＯＰ２　、　アナログスイッチＡＳＩを
順次通って抵抗ＲＴ、アンプＯＰ６に導かれる。また、
アナログスイッチＡＳ２が閉じられている場合、抵抗Ｒ
８、アンプｏＰｌを経た電気信号は、ダイオードブリッ
ジ２３、アンプＯＰ３　。

アナログスイッチＡＳ２を順次通って抵抗ＲＴ、アンプ
ＯＰ６に導かれる。また、アナログスイッチＡＳ３が閉
じている場合、抵抗Ｒ１、アンプＯＰＩを経た電気信号
は、ダイオードブリッジ２４、アンプＯＰ４、アナログ
スイッチＡＳ３を順次通って抵抗ＲＴ、アンプＯＰ６に
導かれる。さらに、アナログスイッチ＾Ｓ４が閉じられ
ている場合、抵抗Ｒ，、アンプＯＰＩを経た電気信号は
、ダイオードブリッジ２５、アンプＯｅ５、アナログス
イッチＡＳ４を順次通って抵抗ＲＴ、アンプＱＰ６に導
かれる。

なお、上記各ダイオードブリッジ２２〜２５はリミッタ
回路を形成しており、アンプＯＰ６は積分回路を形成し
ている。また、抵抗Ｒ１とアンプＯＰＩとの間と、アン
プＯＰ５の出力端とを結ぶ電路には抵抗Ｒｆが設けられ
ている。

上記電圧規制回路８において、両電圧Ｖ。、ｖ１間ニハ
、Ｖ、　＝Ｃ：ｏｎｓｔ　、時間ｔ＝００とすると、ア
ナログスイッチへＳＩ〜ＡＳ４のいずれが選択されてい
ても、Ｖｏ＝Ｒ，／Ｒ，・ｖｌが成り立つ。

したがって、Ｒ，＝Ｒ，とすると、ｔ＝００では、Ｖ　０ａａＸはＶ　ｉｍａｘと一致する。

また、各ダイオードブリッジ２２〜２５に発生する電圧
ｖし、〜ＶＬ４と電圧Ｖ。との間には、ｖｏ＝ｖＬｎ／
Ｃ−ＲＴ−ｔが成り立つ。

この実施例の装置では、ダイオードブリッジ２２〜２５
の半固定抵抗２６〜２９に発生する電圧■、〜ｖＬ４を
、アンプＯＰ６から出力する電圧■。

が、第２図に示す勾配り、〜Ｌ４となるように設定して
いる。

したがって、このような電圧規制回路８を通るポテンシ
ョメータ２からの電気信号は、その電圧変化が勾配Ｌ１
〜し４を超えるとき、勾配り、〜Ｌ４に沿うように規制
されることとなる。

第３図（ａ）　　は作業機７が折畳姿勢（第５図（ｂ）
）にあるときに、起動および停止操作をした場合の電圧
Ｖ０の上昇状態と降下状態を示しており、第３図（ｂ）
は作業機７が作業姿勢（第５図（ａ）にあるときに、起
動および停止操作した場合の電圧Ｖ０の上昇状態と降下
状態を示している。

第３図（ａ）において、起動操作時、電圧■ムが破線の
ように急峻な勾配で上昇しても、電圧ｖ０はゆるやかな
勾配Ｌ１で上昇することになり、停止操作時、電圧Ｖ、
か破線のように急峻な勾配で降下しても電圧Ｖ０はゆる
やかな勾配Ｌ２で降下するので、起動時および停止時の
ショックが少くなる。また、第３図（ｂ）において、起
動操作時、電圧Ｖ。は勾配り、よりも急峻な勾配Ｌ３で
上昇し、停止操作時、電圧■。は勾配Ｌ２よりも急峻な
勾配Ｌ４で降下するので、起動遅れや停止流れが少くな
る。なお、作業機７が折畳姿勢にあるとき、起動および
加速操作を行なうと、ポテンショメータ２からの電気信
号はアナログスイッチＡＳＩによって開成された電路に
導かれ、停止および減速操作を行なうと、ポテンショメ
ータ２からの電気信号はアナログスイッチＡＳ２によっ
て開成された電路に導かれる。

また、作業機７が作業姿勢にあるとき、起動および加速
操作を行なうと、ポテンショメータ２からの電気信号は
アナログスイッチへ５３によって開成された電路に導か
れ、停止および減速操作を行なうと、ポテンショメータ
２からの電気信号はアナログスイッチＡＳ４によって開
成された電路に導かれる。

上記のように、電圧規制回路８は、ポテンショメータ２
に生じた電圧Ｖムの変化が、運転台６上に備えられた作
業機７の姿勢（第５図（ａ）　、　（ｂ））に応じて予
め設定されている電圧上昇勾配り、、Ｌ３および電圧降
下勾配Ｌ２、Ｌ４を超えるとき、出力制御回路５が人力
する電圧Ｖ。を勾配Ｌ１．Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に沿うよう
に規制するものであり、電圧Ｖ、が勾配り、、Ｌ２．Ｌ
３、Ｌ４よりもなだらかな変化（上昇および降下）をす
る場合は、電圧ｖ０は電圧Ｖ１に一致する。

次に、上記切り換え判定手段１９における具体的な処理
手順を、第４図に示すフローチャートに基づいて説明す
る。

切り換え判定手段１９は、スタートすると先ず、ステッ
プ（１）において準備処理を行なう。次に、ステップ（
２）において入力値（ポテンショメータ２から入力され
た信号値）を読み取り、続いてステップ（３）において
入力値と一周期前の演算指令値（出力演算の指令信号値
）との比較チエツクを行なう。そして、この比較チエツ
クで、人力値く一周期前の演算指令値である場合には、
ステップ（４）に進んで、ここで作業機角度のチエツク
を行なう。また、人力値≧−周期前の演算指令値である
場合には、ステップ（１１）に進んで、ここで作業機角
度のチエツクを行なう。

ステップ（４）において作業機角度をチエツクした結果
、α〉ａまたはβ〉ｂである場合には、ステップ（５）
に進み、ここで！値の差１（入力値−演算指令値）とＬ
４（信号の単位変化率の上限値）との比較チエツクを行
ない、また、α≦ａかつβ≦ｂである場合には、ステッ
プ（８）に進み、ここで１値の差１とＬ２（信号の単位
変化率の上限値）との比較チエツクを行なう。

ステップ（５）における比較チエツクの結果、１値の差
１〈Ｌ４である場合には、ステップ（６）に進み、ここ
で演算指令値を入力値にセットする。また、１値の差１
≧Ｌ４である場合には、ステップ（７）に進み、ここで
演算指令値を一周期前の演算指令値−Ｌ４にセットする
。

ステップ（８）における比較チエツクの結果、１値の差
１〈Ｌ２である場合には、ステップ（９）に進み、ここ
で演算指令値を入力値にセットする。また、１値の差１
≧Ｌ２である場合には、ステップ（１０）に進み、ここ
で演算指令値を一周期前の演算指令値−Ｌ２にセットす
る。

一方、ステップ（１１）において作業機角度をチエツク
した結果、α〉ａまたはβ〉ｂである場合には、ステッ
プ（１２〉に進み、ここで１値の差１とＬ３　　（信号
の単位変化率の上限値）との比較チエツクを行ない、ま
た、α≦ａかつβ≦ｂである場合には、ステップ（１５
）に進み、ここで１値の差ｌとＬｌ　　（信号の単位変
化率の上限値）との比較チエツクを行なう。

ステップ（１２）における比較チエツクの結果、１値の
差１〈Ｌ３である場合には、ステップ（１３）に進み、
ここで演算指令値を人力値にセットする。また、１値の
差１≧Ｌ３である場合には、ステップ（１４）に進み、
ここで演算指令値を一周期前の演算指令値＋Ｌ３にセッ
トする。

ステップ（１５）における比較チエツクの結果、；値の
差ｌ＜Ｌ、である場合には、ステップ（１６）に進み、
ここで演算指令値を入力値にセットする。また、１値の
差１≧Ｌ、である場合には、ステップ（１７）に進み、
ここで演算指令値を一周期前の演算指令値＋Ｌ、にセッ
トする。

ステップ（６）　　　（７）　　　（９）　　　（１０
）、（１３）、（１４）、（１６）、（１７）において
演算指令値がセットされると、この演算指令値に基づき
、ステップ（１８）において出力演算（アナログスイッ
チＡＳＩ〜ＡＳ４のいずれかを選択）がなされ、次にス
テップ（１９）において出力処理（選択されたアナログ
スイッチをオンする）がなされる。

（本発明の効果）以上説明したように、この発明の建設機械の運転台旋回
制御装置によれば、操作レバーの操作変位を電気信号に
変換するポテンショメータと、該ポテンショメータから
の電気信号に基づき、運転台旋回用油圧モータを作動さ
せる電磁比例弁に対して駆動信号を出力する出力制御回
路との間に、前記ポテンショメータに生じた電圧変化が
、運転台上に備えられた作業機の姿勢に応じて予め定め
られた電圧上昇勾配および電圧降下勾配を超えるとき、
それらの勾配に沿って上昇または降下するように規制す
る電圧規制回路を介設したので、作業機の姿勢がいかに
あろうとも、オペレータの操作感覚にマツチした操作で
適正な旋回性能が得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による建設機械の運転台旋
回制御装置の回路構成図、第２図は同運転台旋回制御装
置の電圧規制回路に設定された電圧Ｖ０の上昇および降
下勾配Ｌ１〜Ｌ４を示した図、第３図は作業機が折畳姿
勢（（ａ）図）にある場合と作業姿勢（（ｂ）図）にあ
る場合の起動および停止操作時の電圧Ｖ。の上昇、降下
状態を示した図、第４図は同運転台旋回制御装置におけ
る切り換え判定手段の具体的な処理手順を示したフロー
チャート、第５図は作業機が作業姿勢（（ａ）図）にあ
る場合と折畳姿勢（（ｂ）図）にある場合とを示した建
設機械（油圧ショベル）の側面図である。１・・・操作レバー　２・・−ポテンショメータ、３・
・・油圧モータ、４・・・電磁比例弁、５・・・出力制
御回路、６・・・運転台、７・・・作業機、８・−・電圧規制間路、Ｌ。３・・・電圧上昇勾配、２４＋＋＋１セ。圧降下勾配。

Claims

【特許請求の範囲】

操作レバーの操作変位を電気信号に変換するポテンショ
メータと、該ポテンショメータからの電気信号に基づき
、運転台旋回用油圧モータを作動させる電磁比例弁に対
して駆動信号を出力する出力制御回路との間に、前記ポ
テンショメータに生じた電圧変化が、運転台上に備えら
れた作業機の姿勢に応じて予め定められた電圧上昇勾配
および電圧降下勾配を超えるとき、それらの勾配に沿っ
て上昇または降下するように規制する電圧規制回路を介
設したことを特徴とする建設機械の運転台旋回制御装置
。