JPH0441395A - クレーン等の旋回制御装置 - Google Patents

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〕 本発明は、油圧モータにより旋回体を旋回および自動停
止するための油圧ショベルやクレーン等の旋回制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、旋回体を自動停止させる装置として、次のような
ものが知られている。

■　特開昭６２−３１７０３号公報には、油圧ショベル
において、演算手段を用いて旋回体の停止トルクＴ（ｋ
ｇｆ−ｍ）を次式により算出し、ΔＰ　φ　ｑ Ｔ　＝ ・・・　（１） ２００　・　π ΔＰ：モータ吸込側と排出側との差圧（ｋｇｆ／ｃｍ）
ｑ：モータ容量（ｃｃ／ｒｅｖ） また、停止トルクＴ（ｋｇｆ−ｍ）と慣性モーメントＩ
（ｋｇｆ−ｍ−８２）との関係を次式により算出し、 ｄ　ω Ｔ＝Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　・・・　（２）ｄｔ ｄ　ω ：旋回角加速度（ｒａｄ／ｓ２） ｄｔ 旋回体の自動停止時に、上記　（２）式から停止トルク
Ｔと慣性モーメントＩとの関係式、Ｔ　　　　　　　ｄ
　ω ・・・　（３） Ｉ　　　　　　　ｄｔ が一定となるように、旋回体の慣性モーメントＩの大小
に応じて停止トルクＴを制御するものが開示されている
。この装置では制御のため、旋回体を駆動する油圧モー
タの出入口に可変リリーフ弁を取付け、旋回体の自動停
止時に、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の供給を停
止するとともに、上記慣性モーメントＩの大小に応じて
可変リリーフ弁の設定圧力を制御し、モータ排出側の圧
力を制御するようにしている。

◎　特開昭６２−１５３０９０号公報には、油圧クレー
ンにおいて、旋回体が安全領域の限界値に達する前に自
動停止させるために、油圧ポンプから旋回体を駆動する
油圧モータへの圧油の供給を制御する電気式比例制御弁
を設け、上記安全領域の限界値手前に減速領域を設定し
、旋回体が減速領域に入ったときに上記電気式比例制御
弁のスプールストロークを制御して油圧モータへの流入
流量を制御するようにしたものが開示されている。

θ　実開平２−１８４８５号公報には、旋回の自動停止
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
ようにしたものが開示されいる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のでは、制御のために慣性モーメント■と
停止トルクＴの双方を検出もしくは演算する必要がある
。とくに、これを油圧クレーンに適用する場合、停止ト
ルクＴは次の　（１）７式もしくは　（２）′　式で求
めることになる。

Δｐ−ｑ　　　　　　　　　　　　Ｉ Ｔ−×　ｉｏ　×　　　　　　　・・・　（１）′２０
０　π　　　　　　　　　　ηＭ Δ　Ｐ η　Ｍ ：モータ流入側と排出側との差圧（ｋｇｌ／ｃｆｆｌ）
、モータ容量（ｃｃ／＋＋ｖ） 旋回動力伝達系の絶減速比 ：総機械効率 ｄωい ｄω。

Ｔ＝　Ｉ　ｗ ＋Ｉ。

・・　（２）′ ｄｔ ｄｔ Ｉｗ　吊荷の慣性モーメント（ｋｇｆ−ｍ−８２）ｄω
７ 吊荷の角加速度（「ａｄ　／　ｓ　２　）ｄｔ Ｉｃ　：旋回体慣性モーメント（ｌＣｇｆ−ｍ−５２）
ｄω。

：旋回体の角加速度Ｃｒａｄ　／　ｓ　２）ｄｔ 上記　（２）７式で明らかなように、クレーンにおいて
、停止トルクＴを制御する場合、巻上ロープで吊下げら
れた吊荷は旋回体とは異なった動きをするため、旋回体
の慣性モーメントＩＣだけでなく、吊荷の慣性モーメン
トエ□も算出する必要がある飢、クレーンの角加速度と
、吊荷の角加速度の計測が必要である。また、上記　（
１）′の差圧ΔＰを求めるために、モータ流入側の圧力
センサと、排出側の圧力センサおよびその差圧を算出す
る手段が必要である。このためセンサならびに演算器の
数が多くなり、制御回路が複雑で、コストアップになる
。また、演算、制御に時間がかかり、応答性が悪く、か
つ、誤差が生じやすく、制御精度が悪い等の問題がある
。

一方、従来技術◎は、旋回のメインコントロールバルブ
を電気式比例制御弁で構成したもので、この弁は電気信
号に応じて弁開度が比例的に制御されるものであり、そ
の弁開度と圧力、流量の関係は次の一般式で表される。

Ｑ：流量（モータへの流入流量）（／／ｍ１ｎ）Ｃ：定
数 Ａ：弁開口面積（ｃｄ） ｇ：重力加速度（９８０ａｎ／　ｓ　２）ΔＰｖ：弁の
前後の差圧（Ｉｃｇｔ　／ａ＋ｆ）γ：流体の比重量（
ｋｇ　ｆ　／ｃｔｊ）この従来技術◎において、モータ
への流入流量Ｑを制御すべく電気式比例制御弁の弁開度
（開口面積）Ａを所定の制御値に保持しても、モータ流
入側の圧力ｐが変わればモータへの流入流量Ｑならびに
排出流量つまり減速の速度も変化する。このためモータ
の減速の速度を予め設定されたパターンで制御すること
は困難である。そこで、フィードバック制御が必要とな
るが、このフィードバック制御時において、上記のよう
に弁開口面積を適正に制御しても旋回慣性モーメントが
変れば制動トルクすなわち制動圧力も変化し、上記制動
圧力の変化によって流入流量が変化するためにフィード
バック量（偏差）が大きくなり、弁開口面積を大幅に変
更制御する必要が生じ、制御の正確性を欠き、旋回体の
停止位置が目標停止位置からずれたり、旋回停止時に吊
荷の振れが残ったりするおそれがある。

なお、旋回の制御方式には、旋回の方向切換弁を中立に
戻したときに旋回用油圧モータの両側油路をブロックし
て旋回を停止する中立ブレーキ方式と、上記モータの両
側油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一方式とがあるが、上記
従来技術■◎ではいずれも旋回の自動停止時にモータへ
の油の流入を遮断した状態で、制動の制御を行うため、
中立ブロックの旋回方向切換弁を用いる必要があり、中
立ブレーキ方式の機械にしか適用できない。

なお、従来技術Ｏによれば、中立ブレーキ方式、中立フ
リ一方式のいずれにも適用できるが、ポンプの吐出圧力
をアンロードもしくはオンロードするとともに、モータ
の排出側の圧力を可変制御するもので、基本的には圧力
制御であるため、旋回慣性モーメントに対応して制御す
る必要がある。

そのためクレーンの作業条件（たとえばブーム角度）が
変った場合、その都度慣性モーメントを計算し直して制
御信号を変更する必要があり、制御の計算時間が長（な
り、応答性を高めることが難しく、この点の改善が望ま
れていた。

本発明は、このような事情に鑑み、旋回作業中、旋回体
等が危険領域に達する以前等、旋回体の自動停止の必要
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、また、旋回慣性モーメントの大小に関係な
く、旋回体を目標停止位置に自動的に停止させることが
でき、しかも、旋回慣性モーメントや停止トルクの計算
ならびにその計算のための圧力センサや演算器等を不要
にして制御回路を簡素化できるとともに、制御精度を向
上でき、吊荷の振れを残さずに、旋回体を目標停止位置
に正確にかつスムーズに自動停止させることができ、さ
らに、中立ブレーキ方式、中立フリ一方式のいずれにも
効果的に使用できるクレーン等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〕

本発明は、油圧ポンプと、旋回体と、旋回体を駆動する
油圧モータと、上記油圧ポンプから油圧モータへの圧油
の供給排出を制御する旋回制御弁とを備えた旋回制御装
置において、油圧モータからの排出流量を制御する圧力
補償付流量制御弁と、旋回体の位置を検出する位置検出
手段と、旋回体の旋回速度を検出する速度検出手段と、
旋回体の目標停止位置を設定する停止位置設定手段と、
上記位置検出手段および速度検出手段で検出された旋回
体の位置および旋回速度と停止位置設定手段に設定され
た目標停止位置とに基づいて旋回体を目標停止位置に停
止させるのに必要な減速開始点および目標減速速度とそ
の目標減速速度に対応する油圧モータからの目標排出流
量を演算する演算手段と、この演算手段による演算値に
基づき旋回体が減速開始点より目標停止位置側に旋回す
るときに油圧モータからの排出流量が目標排出流量とな
るように圧力補償付流量制御弁の設定流量を制御する設
定流量制御手段とが設けられていることを特徴とするも
のである。

また、この構成において、上記設定流量制御手段は、旋
回体が減速開始点より目標停止位置側に旋回する場合に
おいて速度検出手段で検出される旋回体の旋回速度が上
記目標減速速度よりも大きいときに圧力補償付流量制御
弁の設定流量を目標排出流量とする制御信号を出力し、
それ以外のときに上記設定流量を油圧モータの最大排出
流量以上とする制御信号を出力するように構成されてい
るものである。

〔作　用〕

上記の構成により、旋回体が減速開始点から目標停止位
置側に旋回するとき、設定流量制御手段からの信号によ
り圧力補償付流量制御弁の設定流量が制御され、モータ
からの排出流量が制御されてモータが目標減速速度で減
速され、旋回体が目標停止位置に自動的に減速、停止さ
れる。とくに、圧力補償付流量制御弁でモータからの排
出流量を制御して旋回の減速速度を制御するので、モー
タの流入側および排出側のいずれの圧力にも関係なく、
正確に速度制御できる。したがって、圧力センサや慣性
モーメントの演算器を設ける必要がなく、制御回路を簡
素化でき、応答性を高め、誤差も少なく、制御精度を高
くできる。そして、吊荷の振れを残さずに、旋回体を所
定の目標停止位置に正確に停止させることができる。

なお、上記モータからタンクへの排出流量は上記圧力補
償付流量制御弁の設定流量と、旋回制御弁のメータアウ
ト側の流量のうち小さい方の流量によって決まるので、
旋回制御弁を旋回位置側に操作したままであっても、上
記旋回の自動停止制御が適正に行われ、かつ、その自動
停止制御中にオペレータが手動操作により旋回制御弁を
操作してその旋回制御弁によりモータすなわち旋回体の
減速速度を制御して緊急停止させることも可能であり、
安全性が高められる。さらに、旋回制御弁が中立ブレー
キ方式であっても中立フリ一方式であっても、旋回の自
動停止が適正に行われる。

また請求項２の構成によれば、通常の旋回作業時、およ
び自動停止の制御中でも上記のように緊急停止のために
オペレータが手動操作した場合等、自動停止の制御を行
わないときに、圧力補償付流量制御弁の設定流量を最大
とすることにより、圧力補償付流量制御弁が通常の旋回
作業および緊急停止の各作業に支障をきたすことがなく
、各作業が円滑に行われる。

〔実施例〕

本発明が適用されるクレーンの一例を第３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
１０２上に、旋回用油圧モータ６および旋回減速ユニッ
ト６７を介して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１０７がブーム起伏シリンダ１０６を介して
ブームフットピン１０５を中心に起伏自在に支持されて
いる。ブーム１０７の先端部（ブームポイントシーブ）
からは巻上ロープ１０８が垂下され、この巻上ロープ１
０８で吊荷１０９の巻上げ、巻下げが行われる。このク
レーン１００において、旋回制御を行うため次のような
旋回制御装置が設けられている。

第１図は本発明の実施例を示す油圧回路図である。なお
、本発明は中立ブレーキ方式と、中立フリ一方式のいず
れにも有効に適用できる。この実施例では説明の便宜上
、中立ブレーキ方式と、中立フリ一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は選択弁、３は旋
回の方向切換弁、６は旋回用油圧モータ、７はタンク、
８はコントローラを示す。選択弁２は電磁式切換弁であ
って、コントローラ８からの信号により、ポンプ１の吐
出油路１０にパラレルに接続されたチエツク弁１４．１
５．１６を有する第１．第２．第３の各分岐油路１１．
１２．１３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位置２ａ（中立ブレーキモー
ド）と、すべて連通させる位置２ｂ（中立フリーモード
）とに選択的に切換えられる。なお、選択弁２は手動式
でも油圧パイロット式でもよい。

旋回の方向切換弁３には、通常、操作レバー３０によっ
て中立位置から各旋回位置３ａ、３ｂに切換えられる８
ポ一ト３位置切換弁が用いられる。

なお、３ａ’、３ｂ’　は過渡位置を示す。方向切換弁
３の第１．第２．第３の各ボート３１，３２゜３３には
各中間油路２１．２２．２３が接続され、第４．第５の
各ボート３４．．３５にはモータ側油路４１，４２が接
続され、第６．第７．第８の各ボート３６，３７．３８
にはブリードオフ油路７１を介してタンク７へのリター
ン油路７２が接続されている。４３．４４はバイパス油
路で、チエツク弁４５．４６を具備している。上記選択
弁２と、方向切換弁３と、各チエツク弁１４，１５゜１
６．４５．４６とによって旋回制御弁が構成される。１
７はメインリリーフ弁、７３は背圧弁を示す。

上記方向切換弁３とモータ６との間の油路、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への油の流入を許容
するチエツク弁５１．５２と、モータ６から方向切換弁
３側への排出流量を制御する圧力補償付流量制御弁５３
．５４とがパラレルに接続されている。圧力補償付流量
制御弁５３．５４はコントローラ８からの制御信号（電
流ｉ）に応じてその設定流量Ｑｓが第５図に示すように
制御されるものである。

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３図参照）が連結される。６３．６４はオー
バーロードリリーフ弁、６５，６６はアンチキャビテー
ションチエツク弁を示す。

８１はブーム長さ検出器、８２はブーム角度検出器、８
３はブーム起伏シリンダ１０６の負荷圧力検出器、８４
はアウトリガ１０１の張出し状態検出器、８５は旋回体
１０４の旋回角度検出器を示し、これら各検出器８１〜
８５には第３図のクレーン１００に装備されている過負
荷防止装置の検出器がそのまま使用される。８６は巻上
ロープ１０８の長さ検出器、８７は旋回モータ６の回転
速度検出器を示す。

第１図において、選択弁２を図示の位置２ａ（中立ブレ
ーキモード）に保持した状態で、レバー３０を矢印イ方
向に操作し、方向切換弁３を旋回位置３ａ側に切換える
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、方向切換弁３のスプールストロークに
応じた流量Ｑ＾がボート３２．３５を経て矢印口、凸方
向に流れ、モータ６に流入され、その余剰油が方向切換
弁３のボート３３からスプールの絞り（ノツチ）、ボー
ト３８を経てブリードオフされ、矢印ニホ方向に流れて
タンク７に戻される。そして、上記流入流量ＱＡに応じ
た速度でモータ６が正転され、旋回減速ユニット６７を
介して旋回体１０４がたとえば時計方向に旋回される。

このとき通常の旋回作業時は圧力補償付流量制御弁５３
に対する制御電流ｉを最大値にして向弁５３を全開とし
であるので、モータ６からの排出油は矢印へ、ト方向に
流れ、圧力補償付流量制御弁５３および方向切換弁３を
経てタンク７に戻される。

この旋回加速時において、上記各検出器８１〜８７によ
る検出信号がコントローラ８に入力され・それらの検出
信号に基づき次のような制御が行われる。

第２図にコントローラ８による制御のブロック図を示し
ている。第２図において、作業半径算出手段９１はブー
ム長さ検出器８１、ブーム角度検出器８２で検出された
ブーム長さＬＢ　　（ｍ）およびブーム角度α（度）、
ブームフットピン１０５から旋回中心１０３までの距離
ＲＡ　　（ｍ）に基づき、吊荷１０４の作業半径Ｒｗ（
ｍ）を算出する。

Ｒｙ＝ＬＢ　　　ｃｏｓα−ＲＡ 吊上荷重算出手段９２は上記作業半径Ｒｗと、ブーム長
さしＢと、シリンダ圧力検出器８７で検出されたブーム
起伏シリンダ１０６の負荷圧力すなわちヘッド側の圧力
Ｐ　Ｗ　１　　（ｋｇ　ｆ　／　ｃａｒ）とロッド側の
圧力Ｐ　Ｗ　２　　（ｋｇ　ｆ　／　ａりとに基づき、
当該作業時の吊上荷重Ｗ（ｋｇｆ）を算出する。

定格荷重算出手段１２１は上記ブーム長さＬＢと、作業
半径Ｒｗと、アラ）　ＩＪガ状態検８器８４で検出され
た各アウトリガ１０１の張出し状態（張出し量）ＯＲ（
ｍ）と、定格荷重メモリ１２０に記憶され定格荷重デー
タとに基づき、このクレーン１００の現在の作業状態で
の定格荷重ｗ０（ｋｇｆ）を算出する。

負荷率算出手段１２２は上記定格荷重Ｗ。に対する実際
の吊上荷重Ｗの負荷率Ｗ　／　Ｗ　Ｏを算出する。作業
停止用制御手段１２３は上記負荷率Ｗ／Ｗｏが９０％以
上になった時点で警報器を作動させ、１００％以上にな
ると、旋回を除くクレーン作業の危険側への作動すなわ
ちブーム１０６の伸長、倒伏、吊荷１０９の巻上げ等を
強制的に停止させる信号を各アクチュエータに出力する
。

一方、旋回体の目標停止位置設定手段９３は、上記ブー
ム長さＬＢと、吊上荷重Ｗと、アウトリガ張出し状態Ｏ
Ｒとに基づき、現在の作業条件下でクレーン１００が転
倒しないで安全に旋回移動できる旋回体１０４の限界旋
回位置（第４図における基準位置Ｃ６から限界旋回位置
Ｃ３までの旋回角度）θｍｘｚ　　（ｒａｄ　）を算出
し、これを目標停止位置として設定する。

許容旋回角度算出手段９４は上記限界旋回角度θｍａｘ
と、吊荷１０９の作業半径ＲＷと、旋回角度検出器８５
により検出された現在の旋回角度θとに基づき、許容旋
回角度すなわち旋回体１０４の現在位置Ｃ□から限界旋
回角度θｍａｌまでの残りの旋回角度θ。（「ａｄ）を
算出する。

θ。ミθｍａＸ−θ 旋回速度算出手段９５は速度検出器８７で検出されたモ
ータ６の回転速度ＮＭ　（ｒｐｍ）に基づき、次式によ
り旋回体１０４の現在の旋回速度すなわち旋回角速度ω
’（ｘｄ　／　ｓ　）を算出する。

ＮＭ　　　　　　　１ ω＝　　　　　　　×　　　　　　　×２　π　　　　
　・・・　（５）ｔｏ　　　　　　　６０ ｉｏ：旋回動力伝達系の縁域速比 なお、モータ６の回転速度ＮＭは、次式で表される。

Ｑ　Ｘ　１［ＩＮ ＩＱ（ＩＯＱ ＮＭ　＝ × η　Ｍ ｑ　０　η　Ｍ ・・・　（６） Ｑ：モータへの流入流量（／／ｗｉｎ）ｑ：モータの容
量（ｃｃ／　ｒｅｖ　）ηＭ：モータの容積効率 （圧力が低ければ、ηｙ−１，０） したがって、旋回角速度ωは上記　（６）式を　（５）
式に代入して、次式で求めることができる。

１００７ｒＱ ・・・　（７） ３　ｉｏ　ηＭＱ ここで、旋回体１０４と吊荷１０９とがともに第６図の
実線■および破線■に示すようにω。

（ｒａｄ／ｓ）の角速度で、吊荷１０９の振れがなく旋
回している状態から、旋回体１０４を同図実線■に示す
ように等角加速度で減速すれば、旋回体１０４が時間ｔ
。（ｓｅｃ　）後に停止し、吊荷１０９も同図破線■に
示すように角加速度が変化した後、時間ｔ。後にブーム
ポイントの真下に位置して振れが残らずに停止すること
が分っている。

なお、このときの旋回体の実線■の角加速度、および角
速度ω（＝ωＣ）および時間ｔ。間の旋回角θｒは次式
によって求められる。

ｄωＣ ω　Ｏ ・・・　（８） ｉｔ ｔ。

ω　０ ωＣ＝　ω　０− ・・・　（９） ｔ。

ω　０ θ　ｒ＝ω。　ｔ　− ・・・（１０） ２ｔ。

ただし、ｌ　（ｍ）は巻上ロープ１０８の長さすなわち
ブームポイントシーブの中心から吊荷の重心までの距離
、ｇ（ｍ／ｓ２）は重力加速度である。

そこで、減速時間算出手段９６により上記ロープ長さ検
出器８６で検出された巻上ロープ長さｌに基づき、上記
（１１）式を用いて吊荷１０９の振れを残さずに旋回体
１０４を自動停止するために要する時間ｔ。を算出する
。

減速角度算出手段９７は旋回速度算出手段９５で算出さ
れた旋回体１０４の現在の角速度ωを第６図に示す減速
前の角速度ω。とじ、その角速度ω。と上記減速時間ｔ
。とに基づき、上記（１１）式による時間で減速したと
きに、制動を開始してから旋回体１０４が停止するまで
に必要な旋回角度すなわち減速角度１θｒ１を（１０）
式を用いて算出する。

余裕角度算出手段９８は減速を開始するまでに旋回体１
０４が現在の角速度ωで旋回できる角度すなわち余裕角
度Δθを算出する。

Δθ＝θＣ−θｒ 目標角速度設定手段１１０は余裕角度Δθと、旋回速度
算出手段９５で算出された現在の角速度ωとに基づき、
余裕角度Δθが０となったときの角速度ωを減速前の角
速度ω。とじて、上記　（８）式および　（９）式によ
る等角加速度で減速するために必要な角速度ωＣを算出
し、これを目標減速角速度ω９として設定する。なお、
余裕角度Δθが０よりも大、のときは、この目標角速度
設定手段１１０から自動停止制御を不要とする信号を出
力する。また、余裕角度Δθが０以下のときは、警報手
段１１６により警報を発し、旋回の自動停止制御を開始
することをオペレータ等に知らせる。

目標排出流量算出手段１１２は上記目標角速度設定手段
１１０から比較手段１１１を経て入力された角速度制御
信号に基づき、モータ６を減速、停止させるために必要
なモータ排出側の目標排出流量Ｑ。を算出する。この目
標排出流量Ｑｏは、流量Ｑ。と角速度ωとの関係式Ｑ。

＝ｆ１　（ω）、および角速度ωと時間ｔとの関係式ω
＝ｆ２　（ｔ）すなわち上記　（７）式、　（９）式に
より求められる。

制御電流算出手段１１３はモータ排出側の圧力補償付流
量制御弁５３または５４の設定流量Ｑｓを目標排出流量
Ｑ。に制御するのに必要な制御電流ｉを算出する。この
制御電流ｉは、電流ｉと流量Ｑ。との関係式１＝ｆ３（
Ｑｏ）で求められる。

こうして旋回体１０４の旋回中に、旋回体１０４が安全
領域にあって自動停止の必要がない場合、すなわち余裕
角度算出手段９８により算出された余裕角度Δθが０よ
りも大きい場合、制御電流算出手段１１３から出力され
る信号ｉが最大値（たとえば７００ｍＡ）となり、モー
タ排出側の圧力補償付流量制御弁５３の設定流量Ｑ８が
最大値ＱｍａＸ（第５図参照）、つまり全開状態となる
。したがって、モータ６からの排出流量ＱＢは、圧力補
償付流量制御弁５３による流量制御作用すなわち減速作
用を受けず、モータ６すなわち旋回体１０４は上記方向
切換弁３のスプールストロークによって決まる流入流量
ＱＡに対応する旋回速度で、かつ、旋回体１０４等によ
る負荷に対応する圧力（加速圧力）でスムーズに旋回加
速される。

次に、旋回体１０４を自動停止させる必要が生じた場合
、すなわち旋回体１０４が第４図の減速開始点Ｃ２より
目標停止位置Ｃ３側に旋回し、余裕角度ΔθがＯ以下に
なると、制御電流算出手段１１３からモータ６の排出側
の圧力補償付流量制御弁５３に、所定の減速パターンの
制御信号ｉが出力され、その信号ｉにより圧力補償付流
量制御弁５３の設定流量Ｑ８が第５図に示すように制御
される。これに伴ってモータ排出側の流量ＱＢが設定流
量Ｑｓに対応する流量すなわち目標排出流量Ｑ。に制御
され、旋回体１０４の角速度ωが第６図実線■に示す目
標減速角速度ω。となるように制御される。

さらにこの制御時に、偏差算出手段１１４により、目標
減速速度設定手段１１０に設定された目標減速角速度ω
Ａと、旋回角速度算出手段９５で算出された現在の旋回
角速度ωとの偏差Δω（＝ω９−ω）が算出され、フィ
ードバック信号算出手段１１５により上記偏差Δωにゲ
インＫを乗じてフィードバック信号が算出され、その信
号が上記比較手段１１１にフィードバックされ、上記制
御信号１１設定流量すなわちモータ排出流量Ｑ。

がフィードバック制御される。そして、旋回体１０４の
角速度ωが上記目標減速角速度ω９となるように正確に
制御される。その結果、吊荷１０９が振れを残さずに、
旋回体１０４が目標停止位置（第４図のＣａ）に正確に
自動停止される。

なお、上記の制御において、圧力補償付流量制御弁５３
でモータ６の排出流量Ｑ。を制御するので、モータ６の
流入側の流量ＱＡならびに圧力（加速圧力）に関係なく
、また、クレーンや吊荷の慣性モーメントに影響される
こともなく、方向切換弁３を旋回位置３ａ側に切換えた
ままであっても、上記排出流量Ｑｏならびに旋回体１０
４の減速のための角速度ω（＝ωＣ）が正確に制御され
る。

また、制動圧力（停止トルク）に関係なく、モータ６の
排出流量Ｑｏを制御して減速速度を制御するので、上記
　（１）′式の停止トルクＴや旋回体１０４の慣性モー
メントＩＣおよび吊荷１０９の慣性モーメントＩＷをい
ちいち演算する必要はなく、モータ６の流入側の圧力お
よび排出側の圧力をいちいち検出する必要もなく、それ
だげセンサおよび演算器の設置数を少なくでき、コスト
ダウンが図れる。

次に、上記旋回の自動停止制御時において、レバー操作
により方向切換弁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
へ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、その流量が方向切換弁３のメータア
ウト側でスプールの絞りにより絞られる。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、バイパス通路４３に流入し
てきたモータ６からの排出油はチエツク弁１４によって
ブロックされる。したがって、メータアウト側はボート
３４からボート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で絞
られながらタンク７に戻される。

ここで、モータ６からタンク７への排出流量は、圧力補
償付流量制御弁５３の設定流量Ｑ。により制御される流
量と、方向切換弁３により制御される流量のうち、少な
い方の流量で制御されるので、上記旋回自動停止の制御
中に、たとえばオペレータが危険に気付き、レバー３０
を中立位置に戻して方向切換弁３のメータアウト側を絞
れば、モータ６からの排出流量Ｑｏが方向切換弁３のメ
ータアウト側で制御され、第６図の矢印■に示すように
自動停止のための目標減速角速度ω９よりも小さい角速
度ωＸでモータ６すなわち旋回体１０４が減速されるこ
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、緊急停止が可能となる。

なお、この手動操作時には、旋回体１０４の角速度ω（
＝ωＸ）が目標角速度ω９よりも小さいため、上記比較
手段１１４で求められる偏差Δω（＝ωＡ−ω）が正と
なる。この場合、制御電流算出手段１１３から出力され
る制御信号ｉは流量を大きくしようとして大きな値にな
り、圧力補償付流量制御弁５３が流量制御機能を発揮し
なくなり、この弁５３が手動操作の介入を干渉すること
が防止される。

次に、第１図の選択弁２４を右位置２ｂ（中立フリーモ
ード）に切換えた状態で、方向切換弁３を旋回位置３ａ
側に切換えると、上記中立ブレーキモードでの旋回加速
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１０４が旋回される。

ここで、旋回体１０４が安全領域にあれば、前述したよ
うに圧力補償付流量制御弁５３の設定流量Ｑｓが最大値
に保持され、減速作用を発揮することはない。

その後、方向切換弁３を旋回位置３ａから中立方向に戻
すと、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からの排出油がボート３４からボ
ート３６を経てタンク７に流出される際、スプールの絞
りによって絞られるが、このとき上記排出油の一部が矢
印ヂ方向に流れ、バイパス油路４３および選択弁２の座
位１ｆ２ｂを経てボート３３に流入され、さらにボート
３７を経てタンク７に流出される。したがって、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が絞られることはない。また
、圧力補償付流量制御弁５３の設定流量Ｑｓも最大値に
保持されているので、減速作用は発揮されない。しかも
、モータ６の流入側ではポンプ１からポー）３３，３７
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の左位置２ｂを経
てボート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は慣性により回転し続け、旋回体１０４のいわゆる中
立流し運転が行われる。

また、方向切換弁３が上記過渡位Ｗ　３　ａ　’から中
立位置に戻されると、方向切換弁３の各ボート３１〜３
８が選択弁２の左位置２ａですべて連通されるため、ポ
ンプ１の吐出油が矢印上方向に流れてタンク７にブリー
ドオフされ、モータ６の流入側に加速圧力が発生しなく
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
左位置２ｂ、方向切換弁３の中立位置を経てモータ６の
流入側に流入される。したがって、モータ６は直ちに停
止することはなく、慣性により回転し、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減速、停止される。

上記旋回加速時および旋回流し運転時において、自動停
止の必要が生じた場合、前述した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、モータ排出側の
圧力補償付流量制御弁５３の設定流量Ｑｓが制御され、
この制御弁５３によってモータ６からの排出流量Ｑ。が
制御され、モータ６が減速され、旋回体１０４が目標停
止位置に自動的に減速、停止される。

また、上記旋回体１０４の慣性による流し運転時および
自動停止制御時において、旋回体すなわちモータ６を速
く減速、停止させたいときは、レバー３０を上記操作方
向イ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’３ｂ側に切換えればよい。この場合も
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。

上記実施例では圧力補償付流量制御弁５３，５４をモー
タ６と方向切換弁３との間に設けているが、この圧力補
償付流量制御弁５３．５４は方向切換弁の下流側に設け
てもよく、その設置場所はとくに限定するのではない。

また、本発明の装置は油圧ショベルや高所作業車その他
の建設機械に適用でき、また、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ものである
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、旋回作業中に旋回自動停止の必
要が生じた場合、圧力補償付流量制御弁でモータの排出
流量を制御することによってモータすなわち旋回体を自
動的に減速、停止できる。

とくに、モータからの排出流量を制御して減速するので
、モータの流入側および排出側のいずれの圧力にも関係
なく、正確に速度制御できる。また、圧力センサや慣性
モーメントおよび停止トルクの演算器等を設ける必要が
なく、制御回路を簡素化でき、制御の応答性を高め、誤
差も少なく、制御精度を高くできる。そして、吊荷の振
れを残さずに、旋回体を所定の目標停止位置に正確に停
止させることができる。また、自動停止の制御中に、オ
ペレータが手動操作で介入して旋回体を緊急停止させる
ことも可能であり、安全性の高いものが得られる。さら
に、中立ブレーキ方式でも中立フリ一方式でも適用でき
る、等の作用効果がある。

また、請求項２の装置によれば、通常の旋回作業時、お
よび自動停止の制御中でも上記のように緊急停止のため
にオペレータが手動操作した場合等、自動停止の制御を
行わないときに、圧力補償付流量制御弁の設定流量を最
大とすることができ、この圧力補償付流量制御弁が通常
の旋回作業および緊急停止の各作業に支障をきたすこと
がなく、各作業を円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す油圧回路図、第２図
はコントローラの制御ブロック図、第３図は本発明が適
用されるクレーンの一例を示す側面図、第４図は旋回体
の旋回領域の説明図、第５図は圧力補償付流量制御弁の
制御特性図、第６図は旋回体を減速停止する場合の角速
度と減速時間との関係図である。 １・・・油圧ポンプ、２・・・選択弁、３・・・方向切
換弁（旋回制御弁）、６・・・油圧モータ、７・・・タ
ンク、８・・・コントローラ、５２．５３・・・圧力補
償付流量制御弁、８１・・・ブーム長さ検出器、８２・
・・ブーム角度検出器、８３・・・起伏シリンダの負荷
圧力検出器、８４・・・アウトリガ張出し状態検出器、
８５・・・旋回角度検出器、８６・・・巻上ロープ長さ
検出器、８７・・・モータ回転速度検出器、９３・・・
目標停止位置設定手段、９４・・・許容旋回角度算出手
段、９５・・・旋回速度算出手段、９６・・・減速時間
算出手段、９７・・・減速角度算出手段、９８・・・余
裕角度算出手段、１００・・・クレーン、１０４・・・
旋回体、１０９・・・吊荷、１１０・・・目標角速度設
定手段、１１１・・・比較手段、１１２・・・目標排出
流量算出手段、１１３・・・制御電流算出手段、１１４
・・・偏差算出手段、１１５・・・フィードバック制御
信号算出手段。 特許出願人　　　　株式会社神戸製鋼所代　理　人　　
　　弁理士　　小谷悦司同　　　　　　弁理士　　長１
）正 量　　　　　　弁理士　　伊藤孝夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、油圧ポンプと、旋回体と、旋回体を駆動する油圧モ
   ータと、上記油圧ポンプから油圧モータへの圧油の供給
   排出を制御する旋回制御弁とを備えた旋回制御装置にお
   いて、油圧モータからの排出流量を制御する圧力補償付
   流量制御弁と、旋回体の位置を検出する位置検出手段と
   、旋回体の旋回速度を検出する速度検出手段と、旋回体
   の目標停止位置を設定する停止位置設定手段と、上記位
   置検出手段および速度検出手段で検出された旋回体の位
   置および旋回速度と停止位置設定手段に設定された目標
   停止位置とに基づいて旋回体を目標停止位置に停止させ
   るのに必要な減速開始点および目標減速速度とその目標
   減速速度に対応する油圧モータからの目標排出流量を演
   算する演算手段と、この演算手段による演算値に基づき
   旋回体が減速開始点より目標停止位置側に旋回するとき
   に油圧モータからの排出流量が目標排出流量となるよう
   に圧力補償付流量制御弁の設定流量を制御する設定流量
   制御手段とが設けられていることを特徴とするクレーン
   等の旋回制御装置。 ２、上記設定流量制御手段は、旋回体が減速開始点より
   目標停止位置側に旋回する場合において速度検出手段で
   検出される旋回体の旋回速度が上記目標減速速度よりも
   大きいときに圧力補償付流量制御弁の設定流量を目標排
   出流量とする制御信号を出力し、それ以外のときに上記
   設定流量を油圧モータの最大排出流量以上とする制御信
   号を出力するように構成されていることを特徴とする請
   求項１記載のクレーン等の旋回制御装置。