(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと、
該油圧ポンプから吐出される圧油によって旋回体を駆動する旋回用油圧モータと、
前記油圧ポンプから前記旋回用油圧モータに供給される圧油の方向を制御する旋回用方向制御弁と、
前記旋回用方向制御弁を切換える操作手段とを備えた建設機械の旋回制御装置において、
前記旋回用方向制御弁からタンクへ連通するブリードオフ回路の圧力を前記旋回用油圧モータの駆動圧力に対応した圧力に設定する圧力補償弁と、
前記旋回用油圧モータの入出力ポートを連通、遮断するとともに、その切換途中では開口面積が前記操作手段の操作量に応じて変化する切換弁と、
前記操作手段の操作とは無関係に乗員によって操作可能とされ、旋回操作を圧力制御方式で行うか、流量制御方式で行うかを指令する指令手段と、
前記指令手段により前記流量制御方式が指令されている場合、前記切換弁により前記旋回用油圧モータの入出力ポートを遮断し、前記指令手段により前記圧力制御方式が指令されている場合、前記操作手段の操作量に応じて開口面積を変化させるように前記切換弁を連通位置と遮断位置との間で操作する制御手段とを備えたことを特徴とする建設機械の旋回制御装置。
【請求項２】
請求項1の旋回制御装置において、
前記切換弁は油圧パイロット式切換弁であり、
前記制御手段は、前記油圧パイロット式切換弁の油圧パイロットポートへ当該切換弁を前記遮断位置へ切換える圧力を供給する第1の位置と、前記操作手段の操作量に応じた油圧を前記油圧パイロットポートへ供給する第２の位置に切換えられる電磁式選択弁で構成され、
前記指令手段は、前記電磁式選択弁を前記第1の位置または第２の位置へ切換指令するスイッチで構成されることを特徴とする建設機械の旋回制御装置。
【請求項３】
請求項1の旋回制御装置において、
前記切換弁は電磁切換弁であり、
前記操作手段の操作量に応じた電気信号を出力する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記電磁切換弁の信号供給端子へ当該電磁切換弁を前記遮断位置へ切換える信号を供給する第1のテーブルと、前記操作手段の操作量に応じた信号を前記信号供給端子へ供給する第２のテーブルとで構成され、
前記指令手段は、前記第１および第２のテーブルを切換指令するスイッチで構成される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】
本発明は、クレーンなどの建設機械の旋回制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば操作レバーの操作量に応じて流体圧アクチュエータの駆動を制御する装置として、いわゆる圧力制御方式のものが一般によく知られている。これをクレーンの旋回にあてはめて説明する。図４はクレーンの全体構成図であり、図５は圧力制御方式の旋回制御装置の回路構成図である。図４に示すように、クレーンは走行体６１と、走行体６１上に搭載され旋回可能な旋回体６２と、旋回体６２上に設けられたブーム６３とを有し、シーブ６４を介してワイヤロープに接続されたフック６５により吊荷６６を吊り上げる。
【０００３】
旋回体６２の旋回のための油圧回路は、図５に示すように、原動機１０１と、この原動機１０１によって駆動される油圧ポンプ３と、油圧ポンプ３から吐出される圧油によって駆動される旋回用油圧モータ２と、油圧ポンプ３から旋回用油圧モータ２に供給される圧油の流れを制御する旋回用方向制御弁１と、オペレータが旋回指令を入力する操作レバー５と、操作レバー５の操作量を方向制御弁１に伝達するパイロット油圧回路へ圧油を供給するパイロット油圧源７とを備えている。方向制御弁１は、旋回用油圧モータ２のトルクの制御性を確保するために、中立位置において旋回用油圧モータ２に接続された主管路６Ａ，６Ｂを連通する絞り１Ａと、タンク８へブリードオフされる圧油の通路に介在する絞り１Ｂとを備えている。
【０００４】
このような従来の旋回制御装置では、操作レバー５を操作して方向制御弁１をａ位置またはｂ位置に切換えると、操作レバー５の操作量に応じて油圧ポンプ３のポンプ圧が上昇するとともに、主管路６Ａ，６Ｂが徐々に遮断され、方向制御弁１がａ位置に操作されるときは主管路６Ｂ側へ圧油が供給され、方向制御弁１がｂ位置に操作されるときは主管路６Ａ側へ圧油が供給され、これにより旋回用油圧モータ２の駆動トルクを制御することができる。一方、操作レバー５を操作状態から急激に中立位置に戻した場合、方向制御弁１も中立位置に切換えられるが、主管路６Ａ，６Ｂは直ちに連通されるため、旋回用油圧モータ２は急激に停止することなくなり、これにより旋回体は自由に回転する状態（旋回フリー状態）が確保される。
【０００５】
このように、圧力制御を行うことにより、荷振れなどの外部負荷に対して旋回体が自由に回転し易くなり、これにより荷振れを発生しずらくすることができるとともに、オペレータは荷振れなどの外部負荷を感じながら作業することができる。
【０００６】
一方、流体圧アクチュエータの駆動を制御する装置として、いわゆる流量制御方式のものも知られている。図６は流量制御方式の旋回制御装置の回路構成図である。なお、図６において上記図５と同一の構成については同一の参照番号を付し詳細な説明は省略する。流量制御方式の旋回制御装置と圧力制御方式の旋回制御装置とは、方向制御弁１が絞り１Ａ，１Ｂを有していない点と、方向制御弁１からブリードオフされた圧油の圧力を制御する圧力補償弁４を有している点とが異なるものである。圧力補償弁４は、ブリードオフされた圧油の圧力を、旋回用油圧モータ２の駆動圧を導くことにより旋回用油圧モータ２の駆動圧力に対応した圧力に制御できる構成となっている。
【０００７】
このような旋回制御装置では、上記のように旋回用油圧モータ２の駆動圧とブリードオフされた圧油の圧力とが等しくなるように構成されているため、方向制御弁１の前後の圧力差は、開口面積を一定とした場合に負荷圧力に拘わらず一定となり、旋回用油圧モータ２側への流量と、ブリードオフされる流量とは、旋回用方向制御弁１の開口面積比どおりに配分されることとなり、負荷圧力によらずオペレータが入力したとおりの流量配分ができる。
【０００８】
一方、上述した流量制御方式の旋回制御装置においては、常に流量制御機能が作用するため、オペレータが旋回用油圧モータ２の負荷を感じながら作業を行いたい場合に、流量制御機能がかえって邪魔となり、操作性が悪くなるという不都合が生じるおそれがある。
【０００９】
このため、ブリードオフ管路にネガコン圧設定弁を設け、この設定弁によりネガコン圧力を操作レバーの操作量に反比例して低減することにより、圧力補償を行う装置が提案されている（特開平８−１０５４０３号公報）。ここで、ネガコン圧力とは、油圧ポンプの傾転角を制御する圧力であり、ネガコン制御とは、操作レバーの中立位置においてネガコン最大圧力をポンプのレギュレータに作用させて傾転角を最小とし、操作レバーのストローク最大時にはネガコン圧力を最小として傾転角を最大にする制御である。上記特開平８−１０５４０３号公報に記載された装置においては、ネガコン圧設定弁をオンとすれば流量制御状態（上記公報では圧力補償制御と呼ぶ）となり、オフすると非流量制御状態（上記公報では非圧力補償制御と呼ぶ）となる。そしてこのように、流量制御と非流量制御とを切換え可能とすることによりオペレータの所望とする制御状態により旋回用油圧モータを制御することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した圧力制御方式は、オペレータは荷振れなどの外部負荷を感じながら操作することができるため吊荷の振れを起こしにくいが、外部負荷の大きさの相違により操作感が変化する。例えば、大重量物吊上時や作業半径が比較的大きい場合は大きなトルクが必要となるが、小重量物吊上時や作業半径が比較的小さい場合あるいは微速操作や位置決め操作時においては、それほど大きなトルクを必要としないため、操作感の変化が生じる。また、小重量物吊上時や作業半径が比較的小さい場合などのように、それほど駆動トルクを必要としない場合においては、外部負荷を感じにくくかつ外部負荷の影響がそれほどないため、オペレータの指令どおりの速度が得られる流量制御方式にて旋回用油圧モータを駆動することが望まれる。
しかしながら、圧力制御方式と流量制御方式とを同一の建設機械において備えることは困難であり、オペレータはいずれか一方の方式でのみ操作を行うしかなかった。
【００１１】
本発明の目的は、圧力制御方式および流量制御方式を任意に切換えて旋回用油圧モータを駆動することができる建設機械の旋回制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）一実施の形態を示す図１〜図４を参照して説明すると、本発明は、油圧ポンプ３と、油圧ポンプ３から吐出される圧油によって旋回体６２を駆動する旋回用油圧モータ２と、油圧ポンプ３から旋回用油圧モータ２に供給される圧油の方向を制御する旋回用方向制御弁１と、旋回用方向制御弁１を切換える操作手段５とを備えたクレーンの旋回制御装置に適用され、旋回用方向制御弁１からタンク８へ連通するブリードオフ回路の圧力を旋回用油圧モータ２の駆動圧力に対応した圧力に設定する圧力補償弁４と、旋回用油圧モータ２の入出力ポートを連通、遮断するとともに、その切換途中では開口面積が操作手段５の操作量に応じて変化する切換弁１１と、操作手段５の操作とは無関係に乗員によって操作可能とされ、旋回操作を圧力制御方式で行うか、流量制御方式で行うかを指令する指令手段１５と、指令手段１５により前記流量制御方式が指令されている場合、切換弁１１により旋回用油圧モータ２の入出力ポートを遮断し、指令手段１５により圧力制御方式が指令されている場合、操作手段５の操作量に応じて開口面積を変化させるように切換弁１１を連通位置と遮断位置との間で操作する制御手段１２とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項1の旋回制御装置において、切換弁１１は油圧パイロット式切換弁であり、制御手段１２は、油圧パイロット式切換弁１１の油圧パイロットポートへ当該切換弁１１を遮断位置へ切換える圧力を供給する第1の位置ａと、操作手段５の操作量に応じた油圧を油圧パイロットポートへ供給する第２の位置ｂに切換えられる電磁切換弁１２で構成され、指令手段は、電磁切換弁１２を第1の位置ａまたは第２の位置ｂへ切換指令するスイッチ１５で構成されることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項1の旋回制御装置において、操作手段の操作量に応じた電気信号を出力する検出手段２３をさらに有し、切換弁は電磁切換弁１１０であり、制御手段１２は、電磁切換弁１１０の信号供給端子へ当該切換弁１１０を遮断位置ｂへ切換える信号を供給する第1のテーブル２１と、操作手段５の操作量に応じた信号を信号供給端子へ供給する第２のテーブル２２とで構成され、指令手段は、第１および第２のテーブル２１，２２を切換指令するスイッチ２４で構成されることを特徴とする。
【００１３】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る建設機械の旋回制御装置の構成を示す油圧回路図である。図１に示すように、本実施の形態に係る建設機械の旋回制御装置の油圧回路は、原動機１０１と、この原動機１０１によって駆動される油圧ポンプ３と、油圧ポンプ３から吐出される圧油によって駆動される旋回用油圧モータ２と、油圧ポンプ３から旋回用油圧モータ２に供給される圧油の流れを制御する旋回用方向制御弁１と、方向制御弁１によりブリードオフされた圧油の圧力を制御する圧力補償弁４と、オペレータが旋回指令を入力する操作レバー５と、操作レバー５の操作量を方向制御弁１に伝達するパイロット油圧回路へ圧油を供給するパイロット油圧源７とを備えている。圧力補償弁４は、ブリードオフされた圧油の圧力を、旋回用油圧モータ２の駆動圧を導くことにより旋回用油圧モータ２の駆動圧力に対応した圧力に制御できる構成となっている。
【００１５】
また、旋回用油圧モータ２に接続された２本の主管路６Ａ，６Ｂには、この主管路６Ａ，６Ｂの連通および非連通を切換えるための切換弁１１が接続されている。切換弁１１は通常時はバネ１１ｃの付勢力により主管路６Ａ，６Ｂを連通させるａ位置に切換えられている。ここで、切換弁１１はａ位置とｂ位置との間で切換わる過程において絞り面積が変更される絞り１１Ｂが介在するようにされており、図２（ａ）に示すように、切換弁１１のパイロットポート１１Ａに供給される圧油の圧力（圧力信号）が増大するにつれて絞り１１Ｂの開口面積が小さくなるものである。図２（ｂ）は方向制御弁１のストロークと開口面積との関係を示す図である。
【００１６】
切換弁１１のパイロットポート１１Ａには、パイロット油圧源７からの圧油および操作レバー５の操作により発生するパイロット圧油をパイロットポート１１Ａに選択的に供給するための選択弁１２が接続されている。選択弁１２は、常時はバネ１２ｃの付勢力によりパイロット油圧源７の圧油をパイロットポート１１Ａに供給するａ位置に切換えられており、運転室に設けられるスイッチ１５によりソレノイド部１２Ａが励磁されることにより、操作レバー５の操作により発生するパイロット圧油をパイロットポート１１Ａに供給するｂ位置に切換えられる。なお、パイロット圧油はシャトル弁１０により選択されて切換弁１１のパイロットポート１１Ａに供給される。
【００１７】
そして、本実施の形態においては、選択弁１２がａ位置に切換えられているときには流量制御方式により、ｂ位置に切換えられているときには圧力制御方式により旋回用油圧モータ２が駆動される。
【００１８】
次いで、本実施の形態の動作について説明する。
まず、スイッチ１５がオフの状態、すなわち、選択弁１２がａ位置に切換えられている状態においては、パイロット油圧源７からの圧油は選択弁１２を介して切換弁１１のパイロットポート１１Ａに直接供給される。これにより切換弁１１は操作レバー５の操作量に拘わらずｂ位置に切換えられて、主管路６Ａ，６Ｂが遮断される。この状態において本実施の形態による旋回制御装置は、上記図７の従来技術に示すように、方向制御弁１および圧力補償弁４からなる流量制御方式の油圧回路となっている。したがって、上述した通り、旋回用油圧モータ２側への流量とブリードオフされる流量とは、負荷圧力に拘わらず旋回用方向制御弁１の開口面積比どおりに配分されることとなり、負荷圧力によらずオペレータが入力したとおりの流量配分ができる。
【００１９】
一方、スイッチ１５をオンすることにより、ソレノイド部１２Ａが励磁されて選択弁１２はｂ位置に切換えられる。この状態においては、操作レバー５の操作量に応じたパイロット圧がチェック弁１０を介して切換弁１１のパイロットポート１１Ａに供給される。これにより、操作レバー５の操作量に応じた開口面積の絞り１１Ｂにより主管路６Ａ，６Ｂが連通される。この状態において、本実施の形態による旋回制御装置は、上記図６の従来技術に示した圧力制御方式の油圧回路と等価な回路となっている。したがって、操作レバー５を操作して方向制御弁１をａ位置側またはｂ位置側へ操作すると、操作レバー５の操作量に応じて油圧ポンプ３のポンプ圧が上昇するとともに、切換弁１１によって主管路６Ａ，６Ｂが徐々に遮断される。したがって、図６の圧力制御方式と同じように、旋回用油圧モータ２の駆動トルクを制御することができる。一方、操作レバー５を操作状態から急激に中立位置に戻した場合、方向制御弁１も中立位置に切換えられるが、切換弁１１がａ位置に切り換わって主管路６Ａ，６Ｂが直ちに連通されるため、旋回用油圧モータ２は急激に停止することがなくなり、旋回体は自由に回転する状態（旋回フリー状態）が確保される。したがって、荷振れなどの外部負荷に対して旋回体が自由に回転し易くなり、これにより荷振れを発生しにくくすることができるとともに、オペレータは荷振れなどの外部負荷を感じながら作業することができる。
【００２０】
このように、本実施の形態においては、スイッチ１５をオンとすることにより旋回体を圧力制御方式により旋回させることができるため、大重量物の吊上時などに荷振れを防止することができ、かつオペレータは旋回負荷を感じつつ旋回動作を行うことができ、これにより操作性を向上させることができる。また、スイッチ１５をオフとすることにより旋回体を流量制御方式により旋回させることができるため、小重量物吊上時、小作業半径時、微速操作あるいは位置決め作業などを行う場合に、操作レバー５の操作量に応じた速度により旋回体を回転させることができ、これにより操作性を向上させることができる。
【００２１】
なお、上記実施の形態においては、スイッチ１５のオン／オフにより切換弁１１の位置を切換えているが、図３に示すように、切換弁１１に代えて比例電磁弁１１０を設けるとともに、操作レバー５のストロークと電圧との関係を示す２つのテーブル２１，２２と、操作レバー５のストロークを検出するセンサ２３と、テーブル２１，２２に入力されるセンサ２３からの信号を切換える切換スイッチ２４とを設け、これにより切換弁１１を切換えるようにしてもよい。そして、切換スイッチ２４がａ位置に切換えられているときは、ストロークの大きさに関わりなく切換弁１１をｂ位置に切換える電圧信号を出力するテーブル２１を選択し、切換スイッチ２４がｂ位置に切換えられているときは、ストロークの大きさに正比例する電圧信号を出力するテーブル２２を選択する。これにより、切換スイッチ２４がａ位置に切換えられているときは上記流量制御方式により、ｂ位置に切換えられているときには上記圧力制御方式により旋回用油圧モータ２を駆動することができる。
【００２２】
以上の実施の形態と請求項との対応において、操作レバー５が操作手段を、選択弁１２、油圧源７およびシャトル弁１０が制御手段を構成する。また、スイッチ１５、２４が指令手段を構成する。さらに、センサ２３が検出手段を、また、ｓテーブル２１、２２が制御手段を構成する。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、指令手段により流量制御方式を指令すると、切換弁により旋回用油圧モータの入出力ポートは遮断され、これにより圧力補償弁による微操作性を重視した流量制御方式となり、指令手段により圧力制御方式を指令すると、切換弁により旋回用油圧モータの入出力ポートは操作手段が操作される前は連通され、操作されるとその操作量に応じて切換弁の開口面積は小さくなり、荷振れ防止性を重視した圧力制御方式となる。したがって、オペレータが指令手段で旋回制御方式を指令することにより、オペレータの所望とする制御方式にて旋回体を駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る旋回制御装置の構成を示す油圧回路図
【図２】切換弁と方向制御弁との開口面積線図
【図３】本発明の他の実施の形態に係る旋回制御装置の構成を示す油圧回路図
【図４】クレーンの全体構成図
【図５】圧力制御方式の旋回装置の構成を示す油圧回路図
【図６】流量制御方式の旋回装置の構成を示す油圧回路図
【符号の説明】
１  旋回用方向制御弁
２  旋回用油圧モータ
３  油圧ポンプ
４  圧力補償弁
６Ａ，６Ｂ  主管路
５  操作レバー
７  パイロット油圧源
１１  切換弁
１２  選択弁
【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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