JP2001328795A - クレーンの旋回制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 旋回体の駆動を制御する電磁比例減圧弁への
信号出力が停止した場合にも旋回体のショックを最大限
に和らげる。 【解決手段】 旋回用油圧モータ２の出入口ポートに接
続する２本の管路６Ａ，６Ｂを油圧切換弁９Ａ,９Ｂに
よってそれぞれ接続し、モード選択スイッチ１３や圧力
センサ１０Ａ,１０Ｂ、回転数センサ１１からの信号に
応じて２本の管路６Ａ,６Ｂが連通および遮断するよう
に、油圧切換弁９Ａ,９Ｂの駆動を電磁比例減圧弁９Ｃ
によって制御する。油圧切換弁９Ｂは、断線等により電
磁比例減圧弁９Ｃへの信号出力が停止すると管路６Ａ,
６Ｂ間を微少量連通するように弁特性が設定され、これ
によって、油圧ブレーキ力が低減され、旋回体４３のシ
ョックが緩和される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クレーン等の建設
機械における旋回制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、旋回の制御システムには、操作レ
バーを中立に戻したときにモータを旋回体の慣性により
回転させる方式（中立フリー方式と呼ぶ）と、操作レバ
ーを中立に戻したときにモータの回転を停止させる方式
（中立ブレーキ方式と呼ぶ）とがある。これらの方式は
作業内容に応じて使い分けられるのが望ましく、例えば
実開昭６１−１１２０６８号公報には、１台の機械で各
方式を任意に選択可能とした装置が開示されている。

【０００３】この公報記載の装置では、操作レバーの操
作量に応じて切り換えられる中立ブロックの旋回制御弁
と油圧モータとの間の一対の管路に切換弁を設けるとと
もに、操作レバーを中立付近に戻した際にオンする圧力
スイッチを設ける。中立フリーが選択された状態で圧力
スイッチがオンすると、切換弁に制御信号が出力され
て、切換弁は油圧モータの出入口ポートを連通するよう
に切り換えられ、これによって、中立フリーの状態が得
られる。また、中立ブレーキが選択された状態では、切
換弁への制御信号の出力が停止されて、切換弁は常に油
圧モータの出入口ポートの連通を阻止するように切り換
えられ、これによって、中立ブレーキの状態が得られ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の装置では、中立フリーが選択された状態で操作
レバーを中立付近に戻した場合に、何らかの原因（例え
ば断線）により切換弁への制御信号の出力が停止する
と、切換弁が油圧モータの出入口ポートの連通を阻止す
るように切り換えられる。その結果、油圧回路には急激
なブレーキ力が発生し、旋回体の減速動作にショックを
及ぼして荷振れなどが生じる。

【０００５】本発明の目的は、断線等により制御弁への
制御信号の出力が停止した場合であっても、旋回体のシ
ョックを最大限に和らげることができるクレーンの旋回
制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図面
を参照して説明する。 （１） 請求項１の発明は、図１,９に示すように、油
圧ポンプ３と、この油圧ポンプ３から吐出される圧油に
より駆動する旋回用油圧モータ２と、油圧ポンプ３から
油圧モータ２に供給される圧油の流れを制御し、中立時
に油圧モータ２の出入口ポートへ連通される一対のポー
トを遮断する制御弁１と、油圧モータ２の出入口ポート
にそれぞれ接続する２本の管路６Ａ,６Ｂを連通および
遮断する弁装置９と、弁装置９に駆動指令Ａを出力する
制御手段１２とを備えたクレーンの旋回制御装置に適用
される。そして、弁装置９が、制御手段１２からの駆動
指令Ａに応じて２本の管路６Ａ,６Ｂを連通および遮断
するように駆動されるとともに、制御手段１２から駆動
指令Ａが出力されないとき（Ａ＝０）、２本の管路６
Ａ,６Ｂ間が遮断されて油圧モータ２が急停止しないよ
うに、２本の管路６Ａ,６Ｂを所定の開口面積で連通す
るものである。 （２） 請求項２の発明は、請求項１に記載のクレーン
の旋回制御装置において、図１、５に示すように、弁装
置９が、２本の管路６Ａ,６Ｂ間に並列に設けられた第
１の流量制御弁９Ａおよび第２の流量制御弁９Ｂと、こ
れら第１の流量制御弁９Ａおよび第２の流量制御弁９Ｂ
に制御手段１２からの駆動指令に応じたパイロット圧を
供給するパイロット圧供給手段９Ｃとを有し、第１の流
量制御弁９Ａおよび第２の流量制御弁９Ｂは、パイロッ
ト圧供給手段９Ｃから供給されるパイロット圧の増加に
伴い、それぞれ第１の流量制御弁９Ａの開口量が増加す
るとともに、第２の流量制御弁９Ｂの開口量が減少し、
かつ、第１の流量制御弁９Ａの最大開口量が第２の流量
制御弁９Ｂの最大開口量よりも大きくなるような特性を
有するものである。 （３） 請求項３の発明は、請求項２に記載のクレーン
の旋回制御装置において、図５に示すように、第２の流
量制御弁９Ｂが、第１の流量制御弁９Ａの開口量が増加
を開始するパイロット圧よりも低いパイロット圧で開口
量が０となるような特性を有するものである。 （４） 請求項４の発明は、請求項３に記載のクレーン
の旋回制御装置において、図６、７に示すように、第２
の流量制御弁９Ｂが、第１の流量制御弁９Ａよりも速い
応答性を有するものである。 （５） 請求項５の発明は、請求項１に記載のクレーン
の旋回制御装置において、図９に示すように、弁装置９
が、２本の管路６Ａ,６Ｂ間に設けられた単一の流量制
御弁９Ｄと、この単一の流量制御弁９Ｄに制御手段１２
からの駆動指令に応じたパイロット圧を供給するパイロ
ット圧供給手段９Ｃとを有し、単一の流量制御弁９Ｄ
は、パイロット圧供給手段９Ｃから供給されるパイロッ
ト圧に応じて駆動されるものである。 （６） 請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに
記載のクレーンの旋回制御装置において、図１、８、９
に示すように、２本の管路６Ａ,６Ｂの圧力をそれぞれ
検出して圧力信号Ｐ１,Ｐ２を出力する圧力検出手段１
０Ａ,１０Ｂと、旋回用油圧モータ２の回転数に基づく
物理量を検出して回転数信号Ｓ１を出力する回転数検出
手段１１と、中立ブレーキモードと中立フリーモードを
選択するモード選択手段１３とを備え、制御手段１２
が、中立ブレーキモードが選択されると２本の管路６
Ａ,６Ｂを遮断し、中立フリーモードが選択されると圧
力信号Ｐ１,Ｐ２と回転数信号Ｓ１に基づいて２本の管
路６Ａ,６Ｂを連通するような駆動指令Ａを出力するも
のである。

【０００７】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。

【０００８】

【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。 −第１の実施の形態− 図１は、本発明の第１の実施の形態に係る旋回制御装置
の構成を示す回路図であり、図２はその旋回制御装置を
有するクレーンの側面図である。図２に示すように、移
動式クレーンは、走行体４１と、走行体４１上に旋回装
置４２を介して旋回可能に搭載された旋回体４３と、旋
回体４３に起伏可能に支持されたブーム４４とからな
り、巻上ロープ４５の巻回された巻上ドラム４６の巻上
または巻下により、ブーム４４の先端を経由する巻上ロ
ープ４５に接続されたフック４７を介し吊り荷４８を昇
降する。

【０００９】この移動式クレーンの旋回用の油圧回路
は、図１に示すように、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流れを制御
し、中立時に油圧モータ２の出入口ポートへ連通される
一対のポートを遮断する旋回用制御弁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に
より操作されるパイロット弁４Ａ,４Ｂと、旋回用油圧
モータ２の出入口ポートに接続された２本の管路６Ａ,
６Ｂと、パイロット弁４Ａ,４Ｂに圧油を供給するパイ
ロット油圧源７と、旋回用制御弁１のセンターポートと
管路６Ａ,６Ｂの間に接続されたチェック弁８Ａ,８Ｂ
と、２本の管路６Ａ,６Ｂを絞りを介して連通または遮
断する弁装置９と、管路６Ａ,６Ｂ内の油圧を測定して
圧力信号Ｐ１,Ｐ２を出力する圧力センサ１０Ａ,１０Ｂ
と、旋回速度に比例する旋回体４３の回転数を検出して
正転時はプラス、逆転時はマイナスの信号Ｓ１を出力す
る回転数センサ１１と、中立フリー／中立ブレーキの各
方式を選択し、モード信号ｍを出力するモード選択スイ
ッチ１３と、圧力センサ１０Ａ,１０Ｂと回転数センサ
１１とモード選択スイッチ１３とからの信号に応じて弁
装置９の駆動を制御するコントローラ１２と、オペレー
タからの指令により旋回体４３にネガブレーキを作動さ
せるブレーキ装置１４とを有している。

【００１０】弁装置９は、管路６Ａ,６Ｂ間に並列に配
置されたメイン油圧切換弁９Ａおよびサブ油圧切換弁９
Ｂと、これら油圧切換弁９Ａ,９Ｂの駆動をそれぞれ制
御する電磁比例減圧弁９Ｃとを有している。圧力センサ
１０Ａ,１０Ｂと回転数センサ１１とモード選択スイッ
チ１３からの信号はコントローラ１２のＩ／Ｏポート１
２Ａに入力され、それらの入力信号によりｃｐｕ１２Ｂ
で所定の演算が実行される。そして、その演算結果はド
ライバ１２Ｃに出力され、ドライバ１２Ｃによって電磁
比例減圧弁９Ｃが駆動される。これによって、電磁比例
減圧弁９Ｃの減圧度が制御され、油圧切換弁９Ａ,９Ｂ
のパイロットポートには電磁比例減圧弁９Ｃの源圧度に
応じた油圧源７からのパイロット圧がそれぞれ供給され
る。

【００１１】次に、図３〜７を用いて油圧切換弁９Ａ,
９Ｂの弁特性を説明する。なお、その際には説明をわか
りやすくするために具体的な数値を用いて説明するが、
その数値はあくまで一例であり、これに限定されるもの
ではない。図３は、油圧切換弁９Ａ,９Ｂに作用するパ
イロット圧とスプールのストローク量との関係を示す図
である。なお、図中、実線は油圧切換弁９Ａのストロー
ク特性を示し、点線は油圧切換弁９Ｂのストローク特性
を示す。図３に示すように、油圧切換弁９Ｂはパイロッ
ト圧０．４MPaでストロークを開始し、パイロット圧
０．８MPaでフルストロークに達する。これに対し、油
圧切換弁９Ａは油圧切換弁９Ｂがフルストロークに達し
てからパイロット圧１MPaでストロークを開始し、パイ
ロット圧３MPaでフルストロークに達する。なお、油圧
切換弁９Ｂ,９Ａはそれぞれパイロット圧０．５MPa,
１．４MPaでストローク２mmに達する。

【００１２】このようなストローク特性を有する油圧切
換弁９Ａ,９Ｂのストローク量と開口面積との関係は図
４に示すとおりである。なお、図４（ａ）は油圧切換弁
９Ａの特性を示し、図４（ｂ）は油圧切換弁９Ｂの特性
を示す。図４に示すように、油圧切換弁９Ａはストロー
クが０〜２mmの範囲では開口面積は０であり、ストロー
クが２〜１０mmの範囲ではストロークの増加に伴い開口
面積も増加し、ストロークが１０mm以上で開口面積は最
大１００mm２となる。また、油圧切換弁９Ｂはストロー
クが０〜２mmの範囲では開口面積が最大１０mm２であ
り、ストロークが２〜１０mmの範囲ではストロークの増
加に伴い開口面積は減少し、ストロークが１０mm以上で
開口面積は０となる。このように油圧切換弁９Ａと油圧
切換弁９Ｂではストロークに対する開口面積の変化のパ
ターンが逆になっており、また、開口面積の最大値は油
圧切換弁９Ｂよりも油圧切換弁９Ａの方が著しく大きく
なっている。

【００１３】図３、４の関係から油圧切換弁９Ａ,９Ｂ
のパイロット圧と開口面積との関係は図５に示すように
なる。なお、図５（ａ）,（ｂ）はそれぞれ油圧切換弁
９Ａ、９Ｂの開口面積の特性を示し、図５（ｃ）は図５
（ａ）,（ｂ）の特性を足し合わせた弁装置９全体とし
ての開口面積の特性を示す。図５（ｃ）に示すように、
弁装置９全体としての開口面積は、パイロット圧が０．
８MPa以下で油圧切換弁９Ｂの開口面積に等しく、パイ
ロット圧が０．８〜１．４MPaの範囲では０であり、パ
イロット圧が１．４MPa以上で油圧切換弁９Ａの開口面
積に等しくなっている。

【００１４】ここで、中立フリー／中立ブレーキの各モ
ードについて説明する。中立フリーモードとは、操作レ
バー５の操作方向に駆動トルクを発生させ油圧モータ２
を駆動するモードであり、このモードにおいては操作レ
バー５を中立位置に戻しても油圧モータ２には旋回抵抗
以外のブレーキ力が作用せず、旋回体４３は慣性力で回
転する。このようなモードは、例えば吊り荷４８の揺れ
を少なくする場合に適している。本実施の形態では、中
立フリーモード時に、後述するようにセンサ１０Ａ,１
０Ｂ,１１からの信号に応じて油圧切換弁９Ａ,９Ｂに供
給されるパイロット圧を１．４MPa以上の範囲で制御
し、油圧切換弁９Ａを開放する。これによって、管路６
Ａ,６Ｂ間の連通を許容し、油圧モータ２を慣性力で回
転させる。

【００１５】一方、中立ブレーキモードとは、操作レバ
ー５の操作量に応じて油圧モータ２を駆動するモードで
あり、このモードにおいては操作レバー５を中立位置に
戻すと油圧モータ２に油圧ブレーキ力が作用し、旋回体
４３の回転が停止する。このようなモードは、例えば旋
回体４３の微小な位置決めを行う場合に適している。本
実施の形態では、中立ブレーキモード時に油圧切換弁９
Ａ,９Ｂに供給されるパイロット圧を０．８〜１．４MPa
の範囲で制御し、油圧切換弁９Ａ,９Ｂの開口面積を０
とする。これによって、管路６Ａ,６Ｂ間の連通を阻止
し、油圧モータ２にブレーキ力を作用させる。

【００１６】ところで、電磁比例減圧弁９Ｃを非通電状
態から駆動する場合、その応答遅れにより油圧切換弁９
Ａ,９Ｂには即座に所定のパイロット圧が供給されな
い。そこで、電磁比例減圧弁９Ｃのソレノイドに予め所
定の電流（オフセット信号Ａ0）を出力し、初期状態に
油圧切換弁９Ａ,９Ｂのパイロットポートに所定のパイ
ロット圧（オフセット圧）を供給しておく。この場合の
オフセット圧は、管路６Ａ,６Ｂ間の連通を阻止するよ
うな値（例えば１MPa）に設定される。これによって、
旋回体４３の駆動指令の直後であっても、油圧切換弁９
Ａは応答性よくストロークされる。また、オフセット圧
の供給により、旋回起動時などに管路６Ａ,６Ｂ間のバ
イパス通路が弁装置９で遮断される。

【００１７】次に、断線等により油圧切換弁９Ａ,９Ｂ
に供給されるパイロット圧が急激に変化した場合の油圧
切換弁９Ａ,９Ｂの動的な特性について説明する。図６
は、油圧切換弁９Ａ,９Ｂの動的なストローク特性を示
す図であり、図６（ａ）に示すようにパイロット圧を時
間２secでオフセット圧から３MPaまで急激に増加させ、
時間７secで０まで一気に減少させると、油圧切換弁９
Ａ,９Ｂはそれぞれ図６（ｂ）,（ｃ）に示すようにスト
ロークする。ここで、油圧切換弁９Ａ,９Ｂはパイロッ
ト圧の入力に対しそれぞれ所定の応答遅れ（１次遅れ）
をもってストロークしており、油圧切換弁９Ａの方が油
圧切換弁９Ｂよりも応答性が遅れている。このような油
圧切換弁９ａ,９Ｂの動的特性はバネ力やスプールの質
量によって決定される。

【００１８】図４、６の関係から時間７secでパイロッ
ト圧の入力を急停止したときの油圧切換弁９Ａ,９Ｂの
開口面積の特性は図７に示すようになる。なお、図７
（ａ）,（ｂ）はそれぞれ油圧切換弁９Ａ,９Ｂの開口面
積の動的特性を表し、７（ｃ）は図７（ａ）,（ｂ）の
特性を足し合わせた弁装置９全体としての開口面積の動
的特性を示す。パイロット圧の変化に対して油圧切換弁
９Ａの応答性は油圧切換弁９Ｂの応答性よりも遅いた
め、図７（ｃ）に示すように、弁装置９全体の開口面積
は１００mm２から１０mm２まで徐々に減少し、途中で０
になることはない。この点、もし、パイロット圧の変化
に対して油圧切換弁９Ａの応答性が油圧切換弁９Ｂの応
答性に等しければ、パイロット圧が０．８〜１．４MPa
の範囲で油圧切換弁９Ａのストローク量が２mm以下、油
圧切換弁９Ｂのストローク量が１０mmとなり、弁装置９
の開口面積が瞬間的に０になる。

【００１９】続いて、コントローラ１２内における演算
内容について説明する。図８は、第１の実施の形態に係
わる旋回制御装置を構成するコントローラ１２内の演算
内容を示す図である。図８に示すように、コントローラ
１２は、回転数センサ１１からの回転数信号Ｓ１を取り
込み、それに所定の減速比α（本実施の形態ではα＝１
とする）と油圧モータ２の１回転あたりの押しのけ量ｑ
を乗じ、電磁比例弁９Ａを通過させる流量ＱＡＢ（＝Ｓ
１×α×ｑ：以下、これを目標流量と呼ぶ）を算出する
流量算出器２１と、圧力センサ１０Ａ,１０Ｂからの圧
力信号Ｐ１,Ｐ２を取り込み、圧力信号Ｐ２からＰ１を
減算してその差分信号ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）を算出する
差分器２２と、差分信号ΔＰの符号を判定する符号判別
器２３と、予め与えられた図示のような目標流量ＱＡＢ
と制御信号Ａとの対応テーブルを用い、目標流量ＱＡＢ
を制御信号Ａに変換する変換テーブル２４Ａ,２４Ｂ
と、モード切換スイッチ１３からのモード信号ｍを判定
し、中立フリーモードが選択されているときは電磁比例
減圧弁９Ｃのソレノイドに制御信号Ａをそのまま出力
し、中立ブレーキモードが選択されているときはオフセ
ット信号Ａ0を出力するモード判別器２５とを有してい
る。変換テーブル２４Ａの目標流量ＱＡＢ≦０の領域、
および変換テーブル２４Ｂの目標流量ＱＡＢ≧０の領域
では、制御信号Ａ＝Ａ0となるようなリミッタ処理が施
される。また、変換テーブル２４Ａの目標流量ＱＡＢ＞
０の領域、および変換テーブル２４Ｂの目標流量ＱＡＢ
＜０の領域では制御信号Ａは目標流量ＱＡＢに比例した
値となる。

【００２０】電磁比例減圧弁９Ｃの弁特性は、コントロ
ーラ１２からの制御信号の増加に伴い減圧度が小さくな
るように設定され、制御信号Ａ＝Ａ0では電磁比例減圧
弁９Ｃは初期状態とされて、油圧切換弁９Ａ,９Ｂのパ
イロットポートには前述したオフセット圧（例えば１MP
a）が供給される。

【００２１】次に、第１の実施の形態の動作について説
明する。なお、以下の説明では管路６Ａからの圧油によ
って油圧モータ２が回転する方向を正転方向、管路６Ｂ
からの圧油によって油圧モータ２が回転する方向を逆転
方向と定義する。

【００２２】（１）中立ブレーキモード モード切換スイッチ１３により中立ブレーキモードが選
択されると、前述したようにモード判別器２５によって
電磁比例減圧弁９Ｃのソレノイドにオフセット信号Ａ0
が出力される。これによって、油圧切換弁９Ａ,９Ｂに
それぞれオフセット圧１MPaが供給され、油圧切換弁９
Ａ,９Ｂは図５の特性にしたがって閉じられ、管路間６
Ａ,６Ｂ間の連通は阻止される。ここで操作レバー５を
中立位置から正転側へ起動操作すると、その操作量に応
じてパイロット弁４Ａが駆動され、パイロット油圧源７
からの圧油はパイロット弁４Ａを介して方向制御弁１の
パイロットポートに供給される。これによって、方向制
御弁１は位置（イ）側に切り換えられ、油圧ポンプ３か
らの圧油は方向制御弁１および管路６Ａを介して油圧モ
ータ３へ供給される。その結果、油圧モータ２は正転方
向へ回転され、旋回体４３は操作レバー５の操作量に応
じた速度で駆動される。

【００２３】旋回体４３の正転駆動時に操作レバー５を
中立側へ戻し操作すると、その操作量に応じてパイロッ
ト圧が減少し、方向制御弁１は中立側へ駆動される。こ
れによって、方向制御弁１による絞り（メータアウト絞
り）が閉じられ、管路６Ｂ内の圧力は増加してブレーキ
圧が生じ、旋回体４３の回転は減速される。操作レバー
５を完全に中立位置に戻すと、管路６Ａ,６Ｂは油圧ポ
ンプ３およびタンクからブロックされ、旋回体４３の回
転は速やかに停止される。なお、この状態では旋回体４
３に何らかの外力が作用しても旋回体４３は回転されな
い。以上の動作は、旋回体４３を逆転方向へ駆動した場
合も同様である。

【００２４】（２）中立フリーモード モード切換スイッチ１３により中立フリーモードが選択
され、操作レバー５を中立位置から正転側へ起動操作す
ると、前述したのと同様、方向制御弁１は位置（イ）側
に切り換えられ、油圧モータ２が正転方向へ回転され
る。このとき、回転数センサ１１から出力される信号Ｓ
１はプラス（＞０）であるため目標流量ＱＡＢ＞０とな
り、また、圧力センサ１０Ａ,１０Ｂから出力される信
号Ｐ１,Ｐ２はＰ１＞Ｐ２であるため差圧信号ΔＰ＜０
となる。その結果、符号判別器２３は変換テーブル２４
Ｂを選択し、変換テーブル２４Ｂにおいてオフセット信
号Ａ0にリミッタ処理され、オフセット信号Ａ0が電磁比
例減圧弁９Ｃにそのまま出力される。一方、起動時に操
作レバー５を逆転側へ操作すると、回転数センサ１１か
ら出力される信号Ｓ１はマイナス（＜０）であるため目
標流量ＱＡＢ＜０となり、また、圧力センサ１０Ａ,１
０Ｂから出力される信号Ｐ１,Ｐ２はＰ１＜Ｐ２である
ため差圧信号ΔＰ＞０となる。その結果、符号判別器２
３は変換テーブル２４Ａを選択し、変換テーブル２４Ａ
においてオフセット信号Ａ0にリミッタ処理され、オフ
セット信号Ａ0が電磁比例減圧弁９Ｃに出力される。

【００２５】このように起動時においては電磁比例減圧
弁９Ｃにオフセット信号Ａ0が出力され、前述した中立
ブレーキモードと同様、管路６Ａ,６Ｂ間の連通が阻止
されて、旋回体４３は操作レバー５の操作量に応じた速
度で駆動される。なお、操作レバー５を正転側または逆
転側の所定位置に保持した時、および操作レバー５を加
速操作した時も同様に、電磁比例減圧弁９Ｃにオフセッ
ト信号Ａ0が出力される。

【００２６】旋回体４３の正転駆動時に操作レバー５を
中立位置に操作すると、方向制御弁１へのパイロット圧
が減少して方向制御弁１が中立位置に駆動され、管路６
Ｂ内の圧力が増加する。このとき、回転数センサ１１か
ら出力される信号Ｓ１はプラスであるため目標流量ＱＡ
Ｂ＞０となるが、圧力センサ１０Ａ,１０Ｂから出力さ
れる信号Ｐ１,Ｐ２はＰ１＜Ｐ２であるため差分信号Δ
Ｐ＞０となって、符号判別器２３は変換テーブル２４Ａ
を選択し、変換テーブル２４Ａで制御信号Ａ（＞Ａ0）
が演算される。電磁比例減圧弁９Ｃはこの制御信号Ａに
応じて駆動され、パイロットポートに作用するパイロッ
ト圧が増加する。これによって、油圧切換弁９Ａは図５
の特性にしたがって開口面積が増加し、目標流量ＱＡＢ
に相当する流量が油圧切換弁９Ａを介して管路６Ｂから
管路６Ａへと流れる。その結果、管路６Ｂ内の油圧力が
減少し、油圧モータ２には油圧ブレーキ力が作用するこ
となく旋回体４３は慣性力で回転する。なお、このよう
に回転する旋回体４３にも現実には旋回抵抗が作用する
ため、旋回体４３の駆動はやがて停止する。旋回体４３
の駆動を強制的に停止させる場合には、操作レバー５を
逆側に操作して（いわゆる逆レバー）管路６Ｂ内の油圧
力を増加させればよい。また、傾斜地等において、旋回
体４３を所定位置で停止させる場合には、ブレーキ装置
１４を作動させる。

【００２７】（３）断線が発生した時 中立ブレーキモードまたは中立フリーモードで旋回体４
３の駆動時に、断線等により電磁比例減圧弁９Ｃへの制
御信号Ａの出力が停止し、駆動指令Ａが出力されない状
態になると（Ａ＝０）、電磁比例減圧弁９Ｃは閉じら
れ、油圧切換弁９Ａ,９Ｂに作用するパイロット圧は一
気に０となる。このとき、油圧切換弁９Ａ,９Ｂは即座
に位置が切り換えられずに図６（ｂ）,（ｃ）の特性に
したがってストロークする。これによって、弁装置９全
体の開口面積は図７（ｃ）に示すように減少し、一定値
１０mm２に収束する。その結果、旋回体４３の駆動中に
断線した場合であっても、管路６Ａ,６Ｂ間の連通は遮
断されることはなく、油圧モータ２の回転は徐々に減速
され、旋回体４３のショックが防止される。

【００２８】その状態から操作レバー５を起動操作する
と、管路６Ａ,６Ｂ間が開口面積１０mm２で連通してい
るため、油圧ポンプ１からの圧油の一部は油圧モータ２
をバイパスする。ところが、弁装置９の開口面積は最大
開口面積の１０％ほどと小さいため、油圧モータ２に十
分な駆動トルクを発生させることができ、旋回体４３の
起動が可能となる。そして、操作レバー５を中立位置に
戻したときは、弁装置９の開口面積を１０mm２としたと
きの中立フリーモードと同様の減速性となり、旋回体４
３の減速ショックが低減されるとともに、開口面積が小
さいため、中立ブレーキモードのような油圧ブレーキ力
も少なからず作用して、旋回体４３の駆動を速やかに停
止することができる。

【００２９】このように第１の実施の形態によると、油
圧モータ２の出入口ポートを接続する管路６Ａ,６Ｂ間
に油圧切換弁９Ａ,９Ｂを設け、電磁比例減圧弁９Ｃに
より油圧切換弁９Ａ,９Ｂの駆動を制御して管路６Ａ,６
Ｂ間を連通または遮断するとともに、電磁比例減圧弁９
Ｃが非通電状態で管路６Ａ,６Ｂ間を微少量連通させる
ようにした。これによって、１つの回路で中立フリーモ
ードおよび中立ブレーキモードが実現可能になるととも
に、旋回体４３の駆動時に断線等により電磁比例減圧弁
９Ｃが非通電状態とされても、油圧モータ２は急停止さ
れず、旋回体４３のショックが緩和される。また、この
場合、油圧切換弁９Ａ,９Ｂに応答遅れを持たせ、油圧
切換弁９Ａの応答性を油圧切換弁９Ｂの応答性よりも遅
くしたので、管路６Ａ,６Ｂ間の開口面積は徐々に減少
し、瞬間的にも０とはならず、旋回体４３のショックが
より緩和される。また、断線時に弁装置９Ｃの開口面積
が微小とされることで、以降、旋回体４３の起動、停止
も比較的にスムーズに行うことができる

【００３０】−第２の実施の形態− 図９を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。
図９は、本発明の第２の実施の形態に係わる旋回制御装
置の構成を示す油圧回路図である。なお、図１と同一の
箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に
説明する。図９に示すように、第２の実施の形態では、
油圧切換弁９Ａ,９Ｂの代わりに油圧切換弁９Ｄが設け
られている。油圧切換弁９Ｄは電磁比例減圧弁９Ｃから
のパイロット圧により切り換えられ、その弁特性は図５
（ｃ）に示したのと同様である。すなわち、パイロット
圧が０．５MPa以下では油圧切換弁９Ｄは位置（ａ）に
切り換えられ、管路６Ａ,６Ｂ間を所定の開口面積１０m
m２で連通する。その後パイロット圧の増加に伴い開口
面積は減少し、パイロット圧が０．８〜１．４MPaの範
囲では油圧切換弁９Ｄは位置（ｂ）に切り換えられ、管
路６Ａ,６Ｂ間の連通を遮断する。さらに、パイロット
圧の増加に伴い開口面積が増加し、パイロット圧が３MP
a以上では油圧切換弁９Ｄは位置（ｃ）に切り換えら
れ、管路６Ａ,６Ｂ間を開口面積１００mm２で連通す
る。なお、油圧切換弁９Ｄの動的な特性は例えば図６
（ｂ）に示したのと同様である。

【００３１】コントローラ１２では前述したのと同様な
演算が実行され、中立ブレーキモードでは電磁比例減圧
弁９Ｃにオフセット信号Ａ0が出力され、電磁比例減圧
弁９Ｃは所定のパイロット圧１MPaを出力するので、油
圧切換弁９Ｄは位置（ｂ）に切り換えられる。また、中
立フリーモードでの減速操作時には、電磁比例減圧弁９
Ｃに圧力センサ１０Ａ,１０Ｂおよび回転数センサ１１
からの信号に応じた制御信号Ａ（＞Ａ0）が出力され、
油圧切換弁９Ｄは位置（ｃ）側に切り換えられる。旋回
体４３の駆動時に断線等により電磁比例減圧弁９Ｃへの
制御信号の出力が停止すると（Ａ＝０）、油圧切換弁９
Ｄは図５（ｃ）の特性にしたがって位置（ａ）に切り換
えられる。このとき、一時的に開口面積が０になるが、
すぐに所定値１０mm２まで増加するため、ショックはさ
ほど問題とはならない。

【００３２】このように第２の実施の形態では、単一の
油圧切換弁９Ｄの切換により管路６Ａ,６Ｂ間を連通ま
たは遮断し、中立ブレーキモードおよび中立フリーモー
ドを実現可能にするとともに、電磁比例減圧弁９Ｃの非
通電時に管路６Ａ,６Ｂ間を所定量連通させるようにし
た。これにより、旋回体４３の駆動時に断線等が発生し
た場合のショックが低減されるとともに、部品点数が節
約され、コストおよびスペース効率が向上する。

【００３３】なお、上記実施の形態では、油圧切換弁９
Ａ,９Ｂ,９Ｄの切換により管路６Ａ,６Ｂ間を連通また
は遮断させるようにしたが、油圧切換弁９Ａ,９Ｂ,９Ｄ
の代わりに電磁比例流量制御弁を用い、コントローラ１
２からの制御信号により電磁比例流量制御弁を直接制御
するようにしてもよい。これにより、電磁切換減圧弁９
Ｃを省略することができる。また、上記実施の形態で
は、弁装置９により中立フリーモードと中立ブレーキモ
ードの両方を実現可能な回路として構成したが、選択ス
イッチ１３を省略し、中立ブレーキモードの専用回路と
して構成してもよい。その場合、例えば旋回体４３の圧
力変動や速度変動を抑制するために、センサ１０Ａ,１
０Ｂ,１１からの入力信号に応じて弁装置９の駆動を制
御すればよい。さらに、上記実施の形態における旋回制
御装置はクレーンに適用するようにしたが、油圧ショベ
ルにも同様に適用することができる。

【００３４】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、方向制御弁１が制御弁を、コントローラ１２が制御
手段を、油圧切換弁９Ａが第１の流量制御弁を、油圧切
換弁９Ｂが第２の流量制御弁を、９Ｃがパイロット圧供
給手段を、油圧切換弁９Ｄが単一の流量制御弁を、圧力
センサ１０Ａ,１０Ｂが圧力検出手段を、回転数センサ
１１が回転数検出手段を、モード選択スイッチ１３がモ
ード選択手段を、それぞれ構成する。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、制御手段からの駆動指令に応じて旋回用油圧モー
タの出入口ポートにそれぞれ接続する２本の管路を連通
および遮断するとともに、制御手段から駆動指令が出力
されないとき、２本の管路間が遮断されて油圧モータが
急停止しないように、２本の管路を所定の開口面積で連
通するようにした。これによって、断線等により制御手
段からの信号出力が停止した場合でも、旋回体は急停止
されず、旋回体のショックを和らげることができる。と
くに請求項４の発明によれば、２本の管路を連通および
遮断する第１の流量制御弁および第２の流量制御弁の応
答性を互いに異なったものとしたので、開口面積が０と
ならずに所定の開口面積まで減少させることができる。
また、請求項５の発明によれば、単一の流量制御弁によ
り２本の管路を連通および遮断するようにしたので、部
品点数が低減され、コストおよびスペース効率が向上す
る。さらに、請求項６の発明によれば、１つの回路で中
立フリーモードと中立ブレーキモードを選択することが
でき、作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る旋回制御装置
の油圧回路図。

【図２】本発明が適用されるクレーンの側面図。

【図３】第１の実施の形態に係わる旋回制御装置を構成
する油圧切換弁のパイロット圧とスプールストロークと
の関係を示す図。

【図４】第１の実施の形態に係わる旋回制御装置を構成
する油圧切換弁のストロークと開口面積との関係を示す
図。

【図５】第１の実施の形態に係わる旋回制御装置を構成
する油圧切換弁のパイロット圧力と開口面積との関係を
示す図。

【図６】第１の実施の形態に係わる旋回制御装置を構成
する油圧切換弁の動的なストロークの特性を示す図。

【図７】第１の実施の形態に係わる旋回制御装置を構成
する油圧切換弁の動的な開口面積の特性を示す図。

【図８】第１の実施の形態に係わる旋回制御装置を構成
するコントローラ内における演算内容の一部を示す図。

【図９】本発明の第２の実施の形態に係る旋回制御装置
の油圧回路図。

【符号の説明】 １ 方向制御弁 ２ 旋回用油圧
モータ ３ 油圧ポンプ ６Ａ,６Ｂ 管路 ９ 弁装置 ９Ａ,９Ｂ 油圧切
換弁 ９Ｃ 電磁比例減圧弁 ９Ｄ 油圧切換
弁 １０Ａ,１０Ｂ 圧力センサ １１ 回転数
センサ １２ コントローラ １３ モード選
択スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成沢 順市 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 伊達 謙一郎 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 石田 和久 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 船渡 孝次 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 3F205 AA07 BA06 CA01 DA03 EA09 3H089 AA60 AA68 BB06 CC08 DA02 DB12 DB47 DB49 EE03 EE22 EE36 FF07 FF10 GG02 JJ08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプと、 この油圧ポンプから吐出される圧油により駆動する旋回
   用油圧モータと、 前記油圧ポンプから前記油圧モータに供給される圧油の
   流れを制御し、中立時に前記油圧モータの出入口ポート
   へ連通される一対のポートを遮断する制御弁と、 前記油圧モータの出入口ポートにそれぞれ接続する２本
   の管路を連通および遮断する弁装置と、 前記弁装置に駆動指令を出力する制御手段とを備えたク
   レーンの旋回制御装置において、 前記弁装置は、前記制御手段からの前記駆動指令に応じ
   て前記２本の管路を連通および遮断するように駆動され
   るとともに、前記制御手段から前記駆動指令が出力され
   ないとき、前記２本の管路間が遮断されて前記油圧モー
   タが急停止しないように、前記２本の管路を所定の開口
   面積で連通することを特徴とするクレーンの旋回制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のクレーンの旋回制御装
   置において、 前記弁装置は、前記２本の管路間に並列に設けられた第
   １の流量制御弁および第２の流量制御弁と、これら第１
   の流量制御弁および第２の流量制御弁に前記制御手段か
   らの前記駆動指令に応じたパイロット圧を供給するパイ
   ロット圧供給手段とを有し、 前記第１の流量制御弁および第２の流量制御弁は、前記
   パイロット圧供給手段から供給されるパイロット圧の増
   加に伴い、それぞれ前記第１の流量制御弁の開口量が増
   加するとともに、前記第２の流量制御弁の開口量が減少
   し、かつ、前記第１の流量制御弁の最大開口量が前記第
   ２の流量制御弁の最大開口量よりも大きくなるような特
   性を有することを特徴とするクレーンの旋回制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のクレーンの旋回制御装
   置において、 前記第２の流量制御弁は、前記第１の流量制御弁の開口
   量が増加を開始するパイロット圧よりも低いパイロット
   圧で開口量が０となるような特性を有することを特徴と
   するクレーンの旋回制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のクレーンの旋回制御装
   置において、 前記第２の流量制御弁は、前記第１の流量制御弁よりも
   速い応答性を有することを特徴とするクレーンの旋回制
   御装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のクレーンの旋回制御装
   置において、 前記弁装置は、前記２本の管路間に設けられた単一の流
   量制御弁と、この単一の流量制御弁に前記制御手段から
   の前記駆動指令に応じたパイロット圧を供給するパイロ
   ット圧供給手段とを有し、 前記単一の流量制御弁は、前記パイロット圧供給手段か
   ら供給されるパイロット圧に応じて駆動されることを特
   徴とするクレーンの旋回制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のクレー
   ンの旋回制御装置において、 前記２本の管路の圧力をそれぞれ検出して圧力信号を出
   力する圧力検出手段と、 前記旋回用油圧モータの回転数に基づく物理量を検出し
   て回転数信号を出力する回転数検出手段と、 中立ブレーキモードと中立フリーモードを選択するモー
   ド選択手段とを備え、 前記制御手段は、前記中立ブレーキモードが選択される
   と前記２本の管路を遮断し、前記中立フリーモードが選
   択されると前記圧力信号と前記回転数信号に基づいて前
   記２本の管路を連通するような前記駆動指令を出力する
   ことを特徴とするクレーンの旋回制御装置。