JPS6233945A - 旋回体の停止制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、油圧モータにより大きな慣性力を存する旋回
体を駆動する場合、この旋回体を所定の位置に自動的に
停止させる旋回体の停止制御装置に関する。

〔発明の背景〕

大きな慣性力を有する旋回体、例えば油圧ショベルにお
いて、走行体上に旋回可能に設けられている上部旋回体
は、走行体に対して３６０°旋回することができ、これ
により、ある個所に存在する物体（例えば土砂）を、上
部旋回体の旋回のみにより他の個所に移すことができる
。このような旋回体を図により説明する。

第３図は油圧ショベルの上部旋回体の上面図である。１
は油圧ショベルの走行体（図示されていない）上に旋回
可能に設置された上部旋回体、２は上部旋回体１に揺動
可能に取付けられたフロントである。フロント２は、互
いに揺動可能に取付けられたブーム３．アーム４．パケ
ット５で構成されている。６は上部旋回体１を走行体に
対して旋回駆動せしめる油圧モータである。油圧モータ
６をある方向に駆動すると、これに応じて上部旋回体１
が走行体、ｈにおいて、例えば矢印Ｒの方向にフロント
２とともに旋回し、油圧モータ６の停止により上部旋回
体１も停止する。したがって、バケット５に積載した物
体を所定位置、例えば図で２点鎖線で示した位置に移送
せしめることができる。

第４図は油圧モータの駆動回路図である。図で、６は第
３図に示す油圧モータ、７は油圧モータ６に圧油を供給
する油圧ポンプ、８は油圧モータ６および油圧ポンプ７
間に介在し油圧モータ６への圧油の供給を制御する方向
切換弁である。Ａ、　Ｂは油圧モータ６の主回路を示す
。９ａ、　９ｂはそれぞれ主回路Ａ、Ｂ間に接続された
リリーフ弁である。

今、方向切換弁８を図で左側位置に切換えると、油圧ポ
ンプ７の圧油は主回路Ａを経て油圧モータ６に供給され
る。これにより油圧モータ６は駆動し、油圧モータ６か
らの油は主回路Ｂを経てタンクに戻される。この油圧モ
ータ６の駆動により、上部旋回体１は例えば第３図矢印
Ｒ方向に旋回する。この状態において、」二部旋回体１
を停止すべく方向切換弁８を図示のように中立位置に戻
すと、油圧ポンプ７からの圧油の供給回路および油圧モ
ータ６からタンクへの戻り油回路は遮断され、油圧モー
タ６は上部旋回体１の慣性力によりポンプ作用を行ない
、主回路Ｂは高圧となり、両生回路Ａ、　Ｂ間の圧力差
に応じたブレーキ力（停止トルク）が発生し、上部旋回
体１は停止する。

ところで、上部旋回体１の慣性モーメントは極めて大き
いので、上述のように油圧モータ６の駆動中に方向切換
弁８を中立位置にすると、主回路Ｂ（回転方向側の主回
路）には異常高圧が発生する。このため、リリーフ弁９
ａ、　９ｂが設けられ、主回路Ｂに発生した高圧がリリ
ーフ弁９の設定圧力以上になると、主回路Ｂの圧油は主
回路Ａ側へ逃がされる。

このような油圧回路においては、上部旋回体１を停止し
ようとして方向切換弁８を中立位置に切換えても、リリ
ーフ弁９ａ又はリリーフ弁９ｂから圧油がリリーフされ
る間、油圧モータ６は回転し、この圧油のリリーフ量だ
け上部旋回体１が流れて停止する。この流れの量（流れ
の角度）は、後述するように、慣性モーメント、停止ト
ルクおよび方向切換弁８を切換えたときの上部旋回体１
の速度により定まる。

従来、オペレータが上部旋回体１を旋回させる場合、オ
ペレータは上部流れ量を勘案して方向切換弁８により流
量制御しながら上部旋回体１を所定の位置に停止させて
いた。ところで、パケット５に積載された物体（例えば
土砂）の移送個所が定められた一定位置であり、このよ
うな移送が繰返し実施される場合、上部旋回体１の操作
を自動化したいという要望が生じる。しがしながら、上
述のように、上部旋回体１の停止時には、慣性モーメン
ト、停止トルクおよび速度により定まる流れ量が生じ、
しかもこれらの値は絶えず変化しているので流れ量も一
定せず、したがって、自動運転では上部旋回体１を所定
位置に停止させるのは極めて困難であるという問題があ
った。このように、上部旋回体１の自動運転を実施する
には、その停止位置の精度が極めて悪い点を無視するが
、又は旋回速度を極端に低下させて停止位置の精度の悪
化を補うしか手段はなかった。

しかしながら、このような移送においては停止位置の精
度を要求されることが多く、又、旋回速度の低下は作業
能率を著しく悪化させるという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、その目的は、上記従来の問題点を解決し、旋回体を所
定位置に正確に自動停止させることができる旋回体の停
止制御装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明は、旋回体の旋回中
において、その旋回速度、慣性モーメント、停止トルク
を求め、これらの値から旋回体の流れ量を演算し、定め
られた停止位置までの間隔が上記流れ量以下になったと
き油圧モータへの圧油の（Ｊｔ給を減少させる制御を行
い、その制御開始後は当該制御開始後における慣性モー
メントと停止トルクの比を一定に保持するように、即ち
、慣性モーメントが変化してもこれに応じて停止トルク
を変化させるように前記油圧ポンプの傾転量を制御し、
これにより、櫛泳制仰開紺時において演算された流れ量
を一定に保持するようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る停止制御装置の系統図で
ある。図で、第４図に示す部分と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。１０は主回路Ａ、Ｂ間に接続
されたフラッシング弁、１１はフラッシング弁１０に接
続されたリリーフ弁、１２ａ。

１２ｂはチェック弁、１３はチェック弁１２ａ、　１２
ｂを介して主回路Ａ、Ｂに圧油を補給するチャージポン
プ、１４はチャージポンプ１３の吐出側回路に接続され
たリリーフ弁である。１５は可変容量側傾転油圧ポンプ
（以下、両頭転油圧ポンプという）　、１５ａは両頭転
油圧ポンプ１５のおしのけ容積可変機構（以下、斜板で
代表させる）である。これらにより油圧閉回路が構成さ
れる。

１６は斜板１５ａの傾転を制御する傾転角度制御装置、
１７はパイロット油圧ポンプ、１８は傾転角度制御装置
１６とパイロット油圧ポンプ１７との間に介在する制御
弁である。１９は斜板１５ａの傾転角度を検出する傾転
角度センサ、２０ａ、　２０ｂはそれぞれ主回路Ａ、Ｂ
の圧力を検出する圧力センサ、２１は上部旋回体１の位
置を検出する角度センサ、２２は上部旋回体１の停止位
置を設定する停止位置設定装置である。２３は傾転角度
センサ１９．圧力センサ２０ａ。

２０ｂ、角度センサ２１および停止位置設定装置２２か
らの信号を入力し、所要の演算、制御を行なう演算処理
装置であり、マイクロコンピュータにより構成されてい
る。

このような閉回路においても、両頭転油圧ポンプ１５の
斜板１５ａを中立方向に戻すと、第４図に示す油圧回路
において、方向切換弁８を中立位置に戻したときと同じ
く主回路Ａ、　Ｈのいずれかに高圧のブレーキ圧力が生
じ、リリーフ弁９ａ又はリリーフ弁９ｂのいずれかによ
り高圧側の圧油がリリーフされようとするのであるが、
本実施例においては斜板を適当に制御することによりリ
リーフ損失を発生させずにブレーキ圧力を生じさせるこ
とが可能となる。

次に、本実施例の動作を第２図に示すフローチャートお
よび第３図に示す上部旋回体の上面図を参照しながら説
明する。第３図において、Ｓは角度の基準線を示し、本
実施例における角度はすべて基準線Ｓからの角度で表わ
される。この基準線はどこに設定してもよいが、例えば
角度センサ２１の基準位置（例えば出力Ｏの位置）を基
準線とすれば便利である。θは上部旋回体１の現在位置
の角度、θ。は上部旋回体１を停止させたい位置の角度
である。角度θは角度センサ２１から、又、角度θ。は
停止位置設定装置２２から出力される。

上部旋回体１の第３図矢印Ｒ方向の旋回において、演算
処理装置２３はまず、そのときの角度θを角度センサ２
１から、又、角度θ。を停止位置設定装置２２から入力
する（第２図に示す手順Ｓ１）。

これらの値を基に、角速度δ、角加速度θ、および現在
位置から停止位置までの残りの角度（θ−θ。）を計算
する（手順ＳＺ）。角速度δおよび角加速度θの演算方
法は周知であるので説明は省略する。次いで、演算され
た角加速度５がＯか否かをみる（手順Ｓ、）６角加速度
θがＯでないとき、即ち、上部旋回体１が一定速度で旋
回していないときは、圧力センサ２０ａの信号ｐｔおよ
び圧力センサ２０ｂの信号ｐ０を入力しく手順Ｓ４．）
、その差の絶対値Ｐを演算する（手順ＳＳ）。次に、こ
の差の絶対値（圧力差）Ｐおよびさきに計算した角加速
度θに基づいて停止トルクＴおよび慣性モーメントＩを
計算する（手順３４．）。

ここで、停止トルクＴと慣性モーメントＩの計算につい
て説明する。再圧カセンサ２０ａ、　２０ｂの圧力差を
上記のように２１両傾転油圧モータ１５の容量をＱとす
ると、停止トルクＴは次式により算出することができる
。

又、慣性モーメンＩ−Ｉは次式により算出することがで
きる。

Ｔ＝＝７　　　　　　　　　−一一一一・・・−−−−
−−−（２１θ 実際はモータ効率等を考慮してこれらの値を求めること
になるが、その詳細は省略する。このようにして、手順
Ｓ６では停止トルクＴと慣性モーメント■を求める。そ
して、このときの慣性モーメントＩと停止トルクＴとの
比を求め、これをＷとして記憶する（手順３７）。この
比は後述するように上部旋回体１の停止動作開始後の制
御において用いられる。次に、定められたブレーキフラ
グがＯＦＦであるか否かがチェックされ（手順Ｓａ）、
ブレーキフラグがＯＦＦの場合、即ち、上部旋回体１の
停止動作がまだ開始されていないとき、流れ量θ２が計
算される（手順Ｓ、）。

流れ量θ２は手順Ｓ２で求めたその時点における角速度
、手順Ｓ６で求めたその時点における慣性モーメントＩ
および停止トルクＴに基づき、次式により算出すること
ができる。

即ち、その時点において、上部旋回体１を停止させよう
とした場合、上部旋回体１が停止するまでにどれだけの
角度流れるかが算出されることになる。

このようにして算出された流れ量θ２は手順Ｓ２で計算
された停止位置までの残りの角度（θ−θ。）と比較さ
れ（手順Ｓ、、）、角度くθ−θ。）が流れ角θ２より
大きいときは、そのときの角速度が０か否か（上部旋回
体１が停＋ｈ状態にあるかないか）を手順Ｓｌ＋で判断
した後、再び手順Ｓ、に戻る。

一方、手順Ｓ、で上部旋回体１が一定速度で旋回してい
る（θ−０）と判断された場合は、停止制御動作に必要
な手順８４〜Ｓ、の処理は行なわず、直ちに手順Ｓ、。

の処理に移る。この場合の手順Ｓ、。

における流れ量θ２は、上部旋回体１が一定速度となる
直前における手順Ｓ、で求められた値が用いられる。

手順ＳＩＯにおいて、残りの角度（θ−θ。）が流れ量
θ２以下になったと判断されると、定められたブレーキ
フラグをＯＮにして両傾転油圧ポンプ１５の斜板１５ａ
を中立方向に戻しく手順Ｓ＋ｚ）、手順Ｓ、で演算した
慣性モーメンｌ−Ｉと停止トルクＴとの比Ｗをブレーキ
フラグがＯＮに変化した時点での値Ｗ。として記憶する
（手順Ｓ＋ａ）。前述のように、流れ量θ２は停止動作
後、上部旋回体１が停止するまでに流れる角度である。

この流れ量θ２は、上記の比Ｗが一定であることを前提
としている。したがって、停止動作後は上記比Ｗを停止
動作開始時点における比Ｗ０に常に維持しておかねばな
らない。比Ｗ。はこのような意味において後述する処理
に用いられる。

手順ＳＩ４では、ブレーキフラグがＯＮに変化したとき
の手順Ｓ、で求めた圧力差Ｐを目標ブレーキ圧力Ｐｎ　
として記憶する。そして、回路のブレーキ圧力がこの目
標ブレーキ圧力ＰＲとなるように演算処理装置２３から
制御弁１８に対して斜板１５ａを傾転させる傾転指令が
出力される（手順Ｓ、５）。

この指令出力後、処理は手順Ｓ１１を経て手順Ｓ１に戻
り、再び手順３１〜Ｓ、が実行される。この場合、さき
の手順ＳＩ２でブレーキフラグはすでにＯＮになってい
るので、処理は手順Ｓ８から手順３１６に移行する。

手順３１６では、さきに記憶されている値Ｗ０をとり出
し、これを現時点で演算された値Ｗに比較する。即ち、
停止動作開始後、慣性モーメン）１は変化するので、停
止トルクＴとの比がどの程度変化したかを比較する。そ
して、手順３１？では、値Ｗを値Ｗ。に等しくするため
の停止トルクが演算されるとともに、この停止トルクを
生じさせるための目標ブレーキ圧力Ｐ８が演算される。

手順ＳＩ５では、この目標ブレーキ圧力Ｐ、が得られる
ように斜板１５ａを傾転させる傾転指令が出力される。

この斜板１５ａの傾転制御により停止トルクＴの値が慣
性モーメントＩの変化に応じて変化することになり、値
Ｉ／Ｔは常に値Ｗ。に一致するように保持される。かく
して、上部旋回体１が設定された停止位置（角度θ。）
に停止すると、手順Ｓ１１でその停止が判断され、処理
は終了する。

このように、本実施例では、上部旋回体の慣性モーメン
ト、停止トルク、速度に基づいて流れ足を計算し、設定
された停止位置までの距離が流れ置板下になったとき両
傾転油圧ポンプの斜板を中立方向に戻し、以後、慣性モ
ーメントと停止トルクの比を一定とずべく当該斜板の傾
転を制御「するようにしたので、上部旋回体を所定位置
に正確に停止させることができる。

なお、慣性モーメントは必ずしも（２）式による計算方
法による算出のみでなく、次に述べる方法により算出し
てもよい。即ち、フロントの各揺動部に角度計を取付け
、各リンクの重心位置を計算する。又、パケット内の荷
重の重量はブームシリンダ等の圧力差で検出する。この
ようにして、各ユニットの重力ｍＩ、旋回中心から重心
位置までの距離％Ａ、が得られたとき、慣性モーメント
Ｉは次式により得られる。

■−Σｍ　ｉ　　・１２　ｉ”　／　ｇ　　　　　　−
−−−−−−−−−ｆ４まただし、上式でｇは重力加速
度である。

さらに、上記実施例の説明では、旋回体として油圧ショ
ベルの上部旋回体を例示して説明したが、これに限るこ
となく、他の旋回体であってもよいのは当然である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、旋回体の慣性モーメン
ト、停止トルクおよび速度に基づいて流れ量を求め、設
定された停止位置までの距離が流れ置板下になったとき
油圧モータへの圧油の供給を傾転の制御により減少させ
、以後、慣性モーメントと停止トルクの比を一定とすべ
く両傾転油圧ポンプの斜板井を制御するようにしたので
、旋回体を所定位置に正確に自動停止させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る旋回体の停止制御装置の
系統図、第２図は第１図に示す装置の動作を説明するフ
ローチャート、第３図は油圧ショベルの上部旋回体の上
面図、第４図は油圧ショベルの上部旋回体を駆動する油
圧モータの駆動回路図である。 １・・・上部旋回体、２・・・フロント、１５・・・可
変容量両傾転油圧ポンプ、１５ａ・・・斜板、１６・・
・傾転角度制御装置、１８・・・制御弁、２０ａ、　２
０ｂ・・・圧力センサ、２１・・・角度センサ、２２・
・・停止位置設定装置、２３・・・演算処理装置 と４ 第り図 「−−］ 「−−１ ２０ｂ　　２０ａ ρＬ１０ １２ａ　　　　１２ｂ Ｊ ・ １６　　　　　ｕ ・ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 大きな慣性力を有する旋回体と、この旋回体を駆動する
   油圧モータと、この油圧モータに圧油を供給する油圧ポ
   ンプとを備えたものにおいて、前記旋回体の旋回速度を
   検出する速度検出手段と、前記旋回体を停止すべき位置
   を設定する停止位置設定手段と、前記旋回体の停止トル
   クおよび慣性モーメントを演算する演算手段と、前記速
   度検出手段の検出値および前記停止位置設定手段により
   設定された値ならびに前記演算手段の演算値に基づき前
   記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の供給を停止
   する停止手段と、前記演算手段により演算された停止ト
   ルクと慣性モーメントの比が一定となるように前記油圧
   ポンプの傾転を制御する傾転制御手段とを設けたことを
   特徴とする旋回体の停止制御装置