(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧旋回モータによって旋回駆動される旋回体と、この旋回体に設けられた作業アタッチメントと、旋回操作レバーと、上記油圧旋回モータの油圧源としてのポンプと、このポンプから吐出される流量を調整する調整手段とを備え、上記旋回操作レバーの操作量に応じて上記調整手段を制御して上記ポンプ流量を制御するように構成された建設機械の旋回制御方法において、上記作業アタッチメントの旋回慣性の大きさを検出する検出手段からの検出信号に基づいて、旋回慣性が小さいほど上記旋回操作レバーの操作量に対するポンプ流量増加ゲイン及びポンプ最大流量を減少させるようにしたことを特徴とする建設機械の旋回制御方法。
【請求項２】
上記旋回慣性の大きさを検出する検出手段は作業アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出手段であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の旋回制御方法。
【請求項３】
上記旋回慣性の大きさを検出する検出手段は作業アタッチメントのブーム負荷圧検出手段であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の旋回制御方法。
【請求項４】
上記作業アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出手段は、ブーム姿勢検出手段およびアーム姿勢検出手段で構成されていることを特徴とする請求項２記載の建設機械の旋回制御方法。
【請求項５】
油圧旋回モータによって旋回駆動される旋回体と、この旋回体に設けられた作業アタッチメントと、旋回操作レバーと、上記油圧旋回モータの油圧源としてのポンプと、このポンプから吐出される流量を調整する調整手段と、旋回操作量に応じて上記調整手段を制御して上記ポンプ流量を制御するコントローラとを備えた建設機械の旋回制御装置において、上記作業アタッチメントの旋回慣性の大きさを検出する検出手段を有し、上記コントローラは、この検出手段からの信号に基づいて、作業アタッチメントの旋回慣性が小さいほど上記旋回操作レバーの操作量に対するポンプ流量増加ゲイン及びポンプ最大流量を減少させるように構成されたことを特徴とする建設機械の旋回制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、作業アタッチメントを備えた建設機械の旋回制御方法およびその制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の建設機械の旋回モータ回路構成として、例えば実開平３−４１２０３号公報において、図８に示すような構成のものが開示されている。図において、旋回モータ１５の操作を開始するために旋回用油圧リモコン弁３７を操作すると、パイロット切換弁２９を切換えてポンプ１からの圧油を旋回モータ１５に供給する。また旋回用油圧リモコン弁３７から導出されるパイロット二次圧はリリーフ弁３Ｌ，３Ｒの昇圧作動用ポート４Ｌ，４Ｒにそれぞれ作用し、リリーフ弁３Ｌ，３Ｒのリリーフ設定圧は高圧にセットされた状態となる。これにより旋回モータ１５の起動トルクが増大し、旋回起動時に良好な加速性能を発揮することができる。また上部旋回体の旋回を停止するときには、旋回用油圧リモコン弁３７を中立位置に戻すと、パイロット二次圧が上記昇圧作動用ポート４Ｌ，４Ｒに作用しなくなるので、リリーフ弁３Ｌ，３Ｒのリリーフ設定圧は低圧に変化する。それにより旋回モータ１５に急激なブレーキ力が作用するのを防止することができる。すなわち、旋回モータ１５のブレーキ力は上部旋回体の慣性力に柔軟に対応するので、スムーズな停止が行なわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、油圧ショベル５の上部旋回体１４に装着した作業アタッチメント１７の姿勢を示す側面図であり、作業アタッチメント１７は、ブーム１８、アーム１９、バケット２０が順次連結されて構成されている。この構成において、ブーム１８を下げ操作にしかつアーム１９を押出し操作して仮想線に示すように張り出した状態では、上部旋回体１４の旋回中心Ｏ−Ｏからアーム１９の先端部までの作業半径Ｒは大きくなり、その状態での上部旋回体１４の慣性質量は大きいが、上記張り出し状態でも旋回起動がスムーズに行なわれるように、旋回モータ１５の回転起動力が設定されている。一方、実線に示すようにブーム１８を上げ操作にしかつアーム９を引込み操作しているときには、上部旋回体１４の旋回中心Ｏ−Ｏからアーム１９の先端部までの作業半径ｒは小さく、そのときの上部旋回体１４の慣性質量は小さくなる。とくに車幅内旋回機や小型ショベルなど、上部 旋回体自体の旋回慣性が小さい機械では、作業アタッチメントの姿勢によって旋回操作性が大きく変化し、とくに作業半径縮小状態ではレバー操作に対して旋回力変化が過敏で操作しにくく、荷こぼれや吊り荷の振れなどが生じて作業上の不具合を起こすことがある。
【０００４】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、作業アタッチメントが大きく張り出した状態では旋回起動時の加速性能を良好に発揮することができ、しかも作業半径縮小状態では旋回力を減少させて旋回操作性を良好に保つことができる建設機械の旋回制御方法およびその制御装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の旋回制御方法は、油圧旋回モータによって旋回駆動される旋回体と、この旋回体に設けられた作業アタッチメントと、旋回操作レバーと、上記油圧旋回モータの油圧源としてのポンプと、このポンプから吐出される流量を調整する調整手段とを備え、上記旋回操作レバーの操作量に応じて上記調整手段を制御して上記ポンプ流量を制御するように構成された建設機械の旋回制御方法において、上記作業アタッチメントの旋回慣性の大きさを検出する検出手段からの検出信号に基づいて、旋回慣性が小さいほど上記旋回操作レバーの操作量に対するポンプ流量増加ゲイン及びポンプ最大流量を減少させるようにしたものである。
【０００６】
上記旋回慣性の大きさを検出する検出手段は作業アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出手段でもよく、あるいは作業アタッチメントのブーム負荷圧検出手段でもよい。
【０００７】
この発明の旋回制御装置は、油圧旋回モータによって旋回駆動される旋回体と、この旋回体に設けられた作業アタッチメントと、旋回操作レバーと、上記油圧旋回モータの油圧源としてのポンプと、このポンプから吐出される流量を調整する調整手段と、旋回操作量に応じて上記調整手段を制御して上記ポンプ流量を制御するコントローラとを備えた建設機械の旋回制御装置において、上記作業アタッチメントの旋回慣性の大きさを検出する検出手段を有し、上記コントローラは、この検出手段からの信号に基づいて、作業アタッチメントの旋回慣性が小さいほど上記旋回操作レバーの操作量に対するポンプ流量増加ゲイン及びポンプ最大流量を減少させるように構成されたものである。
【０００８】
上記旋回慣性の大きさを検出する検出手段は作業アタッチメントの姿勢を検出 する姿勢検出手段でもよく、あるいは作業アタッチメントのブーム負荷圧検出手段でもよい。また上記作業アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出手段は、ブーム姿勢検出手段およびアーム姿勢検出手段で構成すればよい。
【０００９】
上記発明の方法および装置では、作業アタッチメントの旋回慣性が大きい状態、すなわち作業アタッチメントの張り出し状態では旋回起動時の加速性能を良好に発揮することができ、しかも旋回慣性が小さい状態、すなわち作業半径縮小状態ではその状態を検出手段で検出して、旋回操作レバーの操作量に対するポンプ流量増加ゲイン及びポンプ最大流量を減少させることにより旋回力を減少させて旋回操作性を良好に保つことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１において、油圧ショベルは下部走行体１２と上部旋回体１４とを備え、下部走行体１２には駆動用の左右の走行モータ１３Ｌ，１３Ｒが設けられ、上部旋回体１４の前部にはアタッチメント１７がその基端部でピン結合部２４で上部旋回体１４に結合されることにより取付けられている。上部旋回体１４の内部には旋回モータ１５およびコントローラ１６が装着されている。上記アタッチメント１７は、その基部側からブーム１８、アーム１９およびバケット２０が順次ピン結合部２５および２６により連結されてなり、これらはそれぞれブームシリンダ２１、アームシリンダ２２およびバケットシリンダ２３により操作されるように構成されている。上記ピン結合部２４の部分にはポテンショメータからなるブーム姿勢検出手段２７が設けられ、ピン結合部２５の部分にはポテンショメータからなるアーム姿勢検出手段２８が設けられて、それぞれブーム１８およびアーム１９の姿勢が検出されるようにし、これによって水平線に対するブーム角度θ、ブームに対するアームの角度αおよび旋回中心ＯーＯからアーム先端部までの作業半径Ｒを検出することができるようにしている。
【００１１】
図２は、説明を容易にするために、図１の油圧ショベルに装備した複数個の油圧アクチュエータのうち、旋回モータ１５のみを記載して示した第１実施形態の要部回路図である。図２において、上記旋回モータ１５には旋回用パイロット切 換弁（旋回用方向切換弁）２９を介して可変容量型のメインポンプ３１が接続されている。この旋回用パイロット切換弁２９は、その左右のパイロットポート３０Ｌ、３０Ｒに旋回用油圧リモコン弁３７が接続されるとともに、このパイロットポートの圧力を検出する圧力センサー３９Ｌおよび３９Ｒが設けられ、このリモコン弁３７にはパイロットポンプ３５が接続されてリモコン弁３７の操作レバー３８を操作することによりパイロット切換弁２９の切換え操作がなされるようにしている。
【００１２】
上記メインポンプ１はレギュレータ３２を具備し、このレギュレータ３２は電油変換器である電磁比例減圧弁３３を介して上記パイロットポンプ３５に接続されている。またコントローラ１６が設けられ、このコントローラ１６に対して上記ブーム姿勢検出手段２７、アーム姿勢検出手段２８、パイロットポートの圧力を検出する圧力センサー３９Ｌ、３９Ｒからの検出信号が入力されるようにし、この信号に基づいて上記電磁比例減圧弁３３のソレノイド３４を制御する制御信号を送るようにしている。
【００１３】
図３は上記第１実施形態において、ポジティブコントロール式油圧回路を採用した場合の要部回路図を示している。左右の走行モータ１３Ｌ、１３Ｒには走行用パイロット切換弁（方向切換弁）４０Ｌ、４０Ｒを介して第１メインポンプ３１、第２メインポンプ４２が接続され、またアームシリンダ２２はパイロット切換弁４１を介して第１メインポンプ３１に接続されている。この回路図では、油圧ショベルに装備した複数個の油圧アクチュエータを制御する方向切換弁をグループＡ（方向切換弁２９，４０Ｌ，４１）とグループＢ（方向切換弁４０Ｒその他の図示省略の方向切換弁）とに分け、各グループＡ、Ｂに対してそれぞれ第１メインポンプ３１および第２メインポンプ４２から圧油を供給するようにしている。グループＡの各方向切換弁２９，４０Ｌ，４１の中立位置を貫通するバイパス通路４３の下流側出口４４と作動油タンク３６との間には、パイロット圧信号または電気信号などによってブリードオフ制御可能なカット弁４５が設けられている。なお、グループＢもこれと同様に構成されている。
【００１４】
上記構成において、作業アタッチメント１７の作業半径を、図３の仮想線の状態から縮小して実線の縮小状態にして旋回操作を行なうと、旋回用方向切換弁の作動検出手段である圧力センサー３９Ｌ、３９Ｒのいずれか一方からの検出信号と、作業アタッチメント姿勢検出手段であるポテンショメータ２７，２８からの作業半径縮小信号とがコントローラ１６に入力される。コントローラ１６は、この旋回信号と作業半径縮小信号とに基づいて判断処理し、電磁比例減圧弁３３のソレノイド３４に対してポンプ流量低減指令信号を出力する。これによって電磁比例減圧弁３３が作動して管路４６を通してメインポンプ３１のレギュレータ３２にパイロット圧を作用させ、斜板傾転量を調整してポンプ最大流量およびポンプ流量増加ゲインを低減させる。
【００１５】
図４は作業アタッチメントの作業半径を縮小状態にして旋回操作を行なった場合に旋回用パイロット切換弁の左右のパイロットポートのいずれか一方に作用する旋回用パイロット圧Ｐｐと、メインポンプのポンプ流量Ｑｓとの関係を表わす関係図である。図に示すように、旋回用パイロット圧の増加にしたがってポンプ流量もポンプ最大量まで直線的に増加することになり、そのポンプ流量の増加の割合は、作業アタッチメント１７の作業半径の縮小量に応じて線３９ａ，３９ｂ，３９ｃに示すように減少することになる。
【００１６】
図５は、図１の油圧ショベルにおいて、ネガコン（ネガティブコントロール）式油圧回路を採用したものであり、方向切換弁２９，４０Ｌ，４１の中立位置を貫通するバイパス通路４３の下流側出口４４と作動油タンク３６との間には、ネガコン圧設定用の絞り部４７が設けられるとともにこの絞り部４７と並列に低圧のフートリリーフ弁４８が設けられ、かつ絞り部４７の上流側に発生したネガコン圧Ｐｎを検出してそのネガコン圧信号をコントローラ１６に入力する圧力センサー４９が設けられている。その他の構成は図３と同じである。
【００１７】
図５の構成では、ネガコン圧Ｐｎが低減してゼロに近づくにつれて、メインポ ンプ３１のポンプ流量Ｑｓは増大する。
【００１８】
図６は、ネガコン式油圧回路を備えた油圧ショベルにおいて、作業アタッチメント１７の作業半径Ｒを縮小状態にして旋回操作を行なった場合における、ネガコン圧Ｐｎとメインポンプ３１のポンプ流量Ｑｓとの関係を示す関係図である。図に示すように、ネガコン圧の増加にしたがってポンプ流量Ｑｓもポンプ最大流量から直線的に減少することになり、そのポンプ流量の減少の割合は、作業半径の縮小量に応じて線３９ｄ，３９ｅ，３９ｆ，３９ｇへと減少することになる。すなわち、ネガコン式油圧回路の場合には、ネガコン圧Ｐｎでメインポンプ流量Ｑｓを制御するため、メインポンプ流量Ｑｓの変化が図４に示すポジコン式油圧回路の場合と逆の状態になる。しかし油圧ショベルの作業半径縮小状態時に旋回操作を行なった場合、旋回制御装置の作用により旋回用パイロット圧に対してメインポンプの最大流量と増加ゲインが自動的に低減される点は、ネガコン式の場合でも上記ポジコン式の場合と同様である。
【００１９】
なお、図２、図３、図５に示す第１実施形態の制御装置では作業アタッチメント姿勢検出手段として、ブーム姿勢検出手段であるポテンショメータ２７とアーム姿勢検出手段であるポテンショメータ２８とを配置しているが、簡易的にブーム姿勢検出手段であるポテンショメータ２７のみを配置し、そのポテンショメータ２７からの信号をコントローラ１６に入力するようにしてもよい。
【００２０】
図７はこの発明の第２実施形態の要部回路図であり、作業アタッチメント１７Ａはブームシリンダ２１のブーム負荷圧Ｐｂを検出する圧力センサー５０を備え、かつブーム姿勢検出手段であるポテンショメータ２７とアーム姿勢検出手段であるポテンショメータ２８とを具備していない点のみが図１、図２のものと異なっている。
【００２１】
図７の装置において、旋回操作を行なうと、旋回用方向切換弁の作動検出手段である圧力センサー３９Ｌ、３９Ｒのいずれか一方からの検出信号と、ブームシ リンダ２１のブーム負荷圧Ｐｂを検出する圧力センサー５０からの検出信号とがコントローラ１６に入力されることになる。そしてこれにより、ブーム負荷圧Ｐｂが大きい場合の旋回操作であることをコントローラ１６が判断したときには、電磁比例減圧弁３３のソレノイド３４に対してポンプ流量低減指令信号を出力し、これによって電磁比例減圧弁３３を作動させ、管路４６を通してメインポンプ３１のレギュレータ３２にパイロット圧を作用させ、斜板傾転量を調整してポンプ最大流量およびポンプ流量増加ゲインを増大させる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明の方法および装置によれば、作業アタッチメントの旋回慣性が大きい状態、すなわち作業アタッチメントが大きく張り出した状態では旋回起動時の加速性能を良好に発揮することができ、しかも作業半径縮小状態ではその状態を検出手段で検出して油圧ポンプの流量増加ゲイン及びポンプ最大流量を調整することにより旋回力を減少させて旋回操作性を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用される油圧ショベルの側面図である。
【図２】図１の油圧ショベルに装備した複数個のアクチュエータのうち旋回モータのみを示した第１実施形態の旋回制御装置の要部回路図である。
【図３】ポジコン式油圧回路を採用した旋回制御装置の第１実施形態を示す要部回路図である。
【図４】作業半径の縮小状態において旋回操作を行なった場合に旋回用パイロット切換弁の左右のパイロットポートのいずれか一方に作用する旋回用パイロット圧と、 メインポンプのポンプ流量との関係を表わす図３の装置における関係図である。
【図５】ネガコン式油圧回路を採用した旋回制御装置の第１実施形態を示す要部回路図である。
【図６】作業半径の縮小状態において旋回操作を行なった場合に旋回用パイロット切換弁の左右のパイロットポートのいずれか一方に作用する旋回用パイロット圧と、メインポンプのポンプ流量との関係を表わす図５の装置における関係図である。
【図７】旋回制御装置の第２実施形態を示す要部回路図である。
【図８】従来技術を示す旋回制御装置の回路図である。
【図９】油圧ショベルに装着している作業アタッチメントの姿勢を示す側面図である。
【符号の説明】
１５    油圧旋回モータ
３７    旋回用油圧リモコン弁
１７，１７Ａ  作業アタッチメント
１４    上部旋回体
１６    コントローラ
２１    ブームシリンダ
２７    ブーム姿勢検出手段
２８    アーム姿勢検出手段
２９    旋回用パイロット切換弁
３０Ｌ，３０Ｒ    パイロットポート
３１    メインポンプ
３２    レギュレータ
３３    電磁比例減圧弁
３８  旋回操作レバー
３９Ｌ，３９Ｒ，４９，５０    圧力センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003561386.tif 000009
【図９】
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