JPS6238492B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、油圧式パワシヨベル等の旋回式建設
車輌のアームを所定の位置に停止せしめるための
旋回式建設車輌の旋回制御装置に関する。

一般に、油圧式パワシヨベルで掘削作業を行な
い、掘削完了後、排土位置まで作業機を旋回さ
せ、排土後、再度掘削位置まで旋回させて掘削作
業を行なうという一連の作業において問題となる
のは、アームの長短およびバケツト内の土砂の有
無によりアームの旋回慣性モーメントが大きく変
わることである。この慣性モーメントは、複合操
作により旋回中にも常時変化する。そして、アー
ムの旋回停止位置制御をする場合、この常時大き
く変化する慣性モーメントを旋回起動から停止ま
での間検出しなければならない。

ところが、従来の方法においては、例えば立上
りの角度変位から角加速度を算出するといつたよ
うにして慣性モーメントを検出していたため、旋
回中複合操作によりアームの長短が変化してしま
うと、もはや慣性モーメントを検出できなくなつ
てしまつていた。

また、傾斜地における旋回においてはそ傾斜を
考慮しなければならなかつた。今、第１図に示す
ように、アーム１を傾斜地において、実線で示す
上方の位置から想像線で示す下方の位置まで旋回
し、この下方の位置で停止させる場合を考える
と、同じ状態で平担地において旋回させる場合よ
り角加速度は大きくなり、かつ同じ旋回方向に自
重の分力がかかるので、平担地と同様に制御する
と、目標位置より行きすぎてしまうおそれがあ
る。

本発明は、このような点に鑑み、負荷トルクと
角加速度とに基いて慣性モーメントが検出できる
ことに着目し、旋回中のアームの長短の変化およ
びバケツトの土砂の有無の変化にもかかわらず、
また傾斜地における旋回であつても、常に正確に
慣性モーメントを検出して定位置においてアーム
を停止せしめるようにした旋回式建設車輌の旋回
制御装置を提供することを目的とする。

以下、本発明を図面に示す実施例により説明す
る。

まず、慣性モーメントＪを算出するための数式
を求めると、 Ｐ：旋回モータの流入圧力P₁と流出圧力P₂の差 Ｄ：モータ軸の回転角１ラジアンあたりの油の
移動体積（既知の値） Ｔ：旋回モータが実際に発生するトルク ｂ：旋回モータの回転に対する抵抗係数（既知
の値） θ〓：角速度 θ¨：角加速度 Ｊ：モータ軸に発生する負荷の慣性モーメント
とした場合、 Ｔ＝Ｄ・Ｐ ………(1) Ｔ＝Ｊ・θ¨＋ｂ・θ〓 ………(2) の関係がある。

したがつて、(1)，(2)より Ｊ＝Ｄ・Ｐ−ｂ・θ／θ ………(3) となる。

このようにして慣性モーメントＪは算出される
が、この慣性モーメントＪを検出するための回路
としては第２図に示すようなものがある。

第２図において、例えば半導体圧力スイツチ１
０，１１によりそれぞれ検出される旋回モータの
流入圧力P₁および流出圧力P₂は、それぞれ減算器
１２に入力され、この減算器１２内においてＰ＝
P₁−P₂が計算される。そして、この差圧Ｐは乗算
器１３に入力され、ここで既知の値である移動体
積Ｄを乗算され、トルクＴとなつて減算器１４に
入力される。

一方、旋回角度検出器１５により検出された旋
回角度θは微分器１６に入力され、ここで微分さ
れて角速度θ〓になる。この角速度θ〓は乗算器１７
に入力され、ここで既知の値である抵抗係数ｂを
乗算され、前記減算器１４に入力される。そし
て、この減算器１４内においてＤ・Ｐ−ｂ・θ¨が
計算され、割算器１８に入力される。他方、前記
微分器１６から出力された角速度θ〓は他の微分器
１９に入力され、ここでさらに微分されて角加速
度θ¨となり前記割算器１８に入力される。そし
て、ここでＰ・ｂ−ｂ・θ〓は角加速度θ¨により除
され慣性モーメントＪが検出される。

前述したようにして経時的に検出された慣性モ
ーメントＪは、第３図に示す流量発生信号器２６
に入力される。この第３図に示す制御回路につい
て説明すると、ダンプの設定器２０および掘削の
設定器２１の出力はそれぞれ選択スイツチ２２に
入力される。一方、旋回開始指示器２３の旋回開
始信号は制御回路２４に入力され、この制御回路
２４の出力は前記選択スイツチ２２に入力され
る。そして、この選択スイツチ２２の出力は比較
器２５に入力され、この比較器２５の出力は前記
流量信号発生器２６に入力される。また、前記制
御回路２４の出力も流量信号発生器２６に入力さ
れる。

この流量信号発生器２６は、慣性モーメントＪ
が大きい場合には、停止予定位置から遠い位置に
おいて旋回用油圧モータ３０へ流量制御がなされ
るようになつている。前記流量信号発生器２６の
出力は、増幅器２７を介してアクチユエータ２８
へ入力され、手動切換弁２９のスプール（図示せ
ず）の変位を制御して油圧モータ３０への流量制
御をなすようになつている。そして、油圧モータ
３０への圧油の流量によりモータ３０の出力軸
（図示せず）は所定の方向へ所定数回転して旋回
体（図示せず）を旋回させ、アームを旋回させ
る。この旋回体の旋回角は検出器３１により検出
され、比較器２５に入力され、フイードバツク制
御がなされる。

つぎに、前述した実施例の作用を説明する。

まず設定器２０，２１によりダンプ位置および
掘削位置をあらかじめ設定しておく。そして、例
えば掘削が完了して作業機のアームをダンプ位置
まで旋回する場合には、旋回開始指示器２３の右
旋回または左旋回の旋回開始信号が選択スイツチ
２２に入力されるので、選択スイツチ２２を切換
えることにより設定器２０のダンプ信号が比較器
２５に入力され、アームは旋回を開始する。

一方、流量発生信号器２６には、第２図の回路
により経時的に検出される慣性モーメントＪが入
力されているが、この慣性モーメントＪが第４図
のJ₃であるとすると、旋回体の停止設定位置と現
在位置との偏差がε_３になると流量発生信号器２
６により油圧モータ３０への圧油の流量Ｑの制御
が開始され、第４図に示すように油圧モータ３０
への圧油の流量Ｑを徐々に減じて、最終的には不
感帯Δ内の偏差になつたときに油圧モータ３０を
停止せしめる。

また、掘削位置に作業機を停止させる場合も、
前述した作用と同様であるが、この場合には土砂
排除分だけ慣性モーメントＪが小さくなつてい
る。この慣性モーメントをJ₁とすれば、偏差ε_１
に達すると油圧モータ３０への流量の制御が開始
されることになり、以上のことより、慣性モーメ
ントＪの大きさに応じて流量制御が開始される偏
差εの大きさも変化することは明らかである。

なお、前述した実施例においては、停止時のみ
流量制御するように説明したが、旋回起動時にも
慣性モーメントの大小により流量制御してソフト
スタートできることは勿論である。

本発明に係る旋回式建設車輌の旋回制御装置
は、前述したように、常に慣性モーメントを検出
して、この慣性モーメントの大小により停止時の
モータへの流量の供給制御を早めたり遅めたりし
て旋回体を停止設定位置に停止させているので、
使用状態および操作状態の如何にかかわらず常に
設定位置においてアームを停止できるという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は油圧式パワーシヨベルの傾斜地におけ
る一般的作業状態を示す説明図、第２図は本発明
に係る旋回式建設車輌の旋回制御装置に用いられ
る慣性モーメントを検出する回路の一実施例を示
すブロツク図、第３図は本発明に係る装置の一実
施例を示すブロツク図、第４図は第３図の制御動
作の一実施例を示すグラフである。 １…アーム、２０，２１…設定器、２２…選択
スイツチ、２５…比較器、２６…流量信号発生
器、３０…油圧モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アームが載置された旋回体を油圧旋回モータ
   で旋回制御する旋回式建設車輌の旋回制御装置に
   おいて、 前記旋回体の目標旋回角を設定する設定手段
   と、 前記旋回モータの流入圧力と流出圧力との差を
   検出する第１の検出手段と、 前記旋回体の旋回角を検出する第２の検出手段
   と、 前記旋回体の旋回角速度を検出する第３の検出
   手段と、 前記旋回体の旋回角加速度を検出する第４の検
   出手段と、 前記第１の検出手段で検出された旋回モータの
   流入圧力と流出圧力との差、前記第３の検出手段
   で検出された旋回角速度および前記第４の検出手
   段で検出された旋回角加速度に基づき前記旋回体
   の慣性モーメントを演算する演算手段と、 前記設定手段で設定された目標旋回角と前記第
   ２の検出手段で検出された旋回角との偏差および
   前記演算手段で演算された慣性モーメントに基づ
   き前記旋回モータの流入流量を制御する制御手段
   と、 を具えた旋回式建設車輌の旋回制御装置。