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JP2014134015A - 建設機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】旋回停止時に、センサ出力の実際値にかかわらず旋回速度を確実に０として正確な制御を実現する。
【解決手段】旋回モータ８によって上部旋回体を旋回駆動し、旋回操作手段としてのリモコン弁１１が旋回操作されている間、コントローラ１７において、旋回速度センサ２７によって検出される旋回速度を設定された時間間隔で記憶し、リモコン弁１１の中立復帰から設定時間経過後に旋回ブレーキ１２を作動させるとともに、このブレーキ作動指令の出力時点における旋回速度の記憶値を０と認識し設定するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は油圧ショベル等の旋回式の建設機械に関するものである。
油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。
油圧ショベルは、図３に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が地面に対して垂直となる軸Ｘのまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２に、ブーム３、アーム４、バケット５を備えた掘削用のフロントアタッチメント６が取付けられて構成される。
この油圧ショベルにおいては、油圧旋回システムとして、駆動源としての旋回モータ(油圧モータ)と、これを制御するコントロールバルブとを結ぶ左右旋回用の両側管路間にブレーキ弁としてのリリーフ弁を設け、旋回操作手段としてのリモコン弁が中立復帰したときに、油圧ポンプから旋回モータへの油の供給を停止するとともに、リリーフ弁のリリーフ作動によって旋回モータを減速させ、かつ、旋回ブレーキ(メカニカルブレーキ。所謂パーキングブレーキ)を作動させて上部旋回体を停止保持持する構成がとられている。
また、この油圧旋回システムを前提として、上部旋回体の旋回速度を旋回速度センサによって検出し、検出された旋回速度に基づいて種々の制御が行われる。
たとえば、特許文献１には、検出される旋回速度がリモコン弁操作量から求められる目標速度に達すると等速運転に移行する技術が開示されている。
また、油圧ポンプの吐出量を旋回速度に応じて制御する技術も知られている。
特開２０１１−１７９２８０号公報
ところが、旋回速度センサの特性上、温度変化等によってセンサ出力にオフセット(仕様に対するばらつき)が発生することがある。具体的には、すでに旋回停止しているにもかかわらず、センサ出力が０とならない現象が起こる。
このため、従来、正確な旋回速度を検出することができず、誤差を含んだセンサ出力を用いることで狙い通りの制御ができない、あるいは制御精度が悪くなるという問題があった。
そこで本発明は、旋回停止時に、センサ出力の実際値にかかわらず旋回速度を確実に０として正確な制御を実現することができる建設機械を提供するものである。
上記課題を解決する手段として、本発明においては、下部走行体と、この下部走行体上に搭載された上部旋回体と、この上部旋回体の旋回駆動源としての旋回モータと、この旋回モータの油圧源としての油圧ポンプと、上記旋回モータに対する油の給排を制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブを切換操作する旋回操作手段と、上記旋回操作手段の中立復帰に基づき上記旋回モータにブレーキ力を加えて上記上部旋回体を機械的に停止させかつ停止状態に保持する旋回ブレーキと、上記上部旋回体の旋回速度を検出する旋回速度センサと、上記旋回操作手段の操作を検出する旋回操作検出手段と、上記旋回速度センサ及び上記旋回操作検出手段からの信号が入力される制御手段とを備え、上記制御手段は、
(ｉ) 上記旋回操作手段が旋回操作されている間、上記旋回速度センサによって検出される旋回速度を設定された時間間隔で記憶し、
(ｉｉ) 上記旋回操作手段の中立復帰に基づいて上記旋回ブレーキを作動させ、
(ｉｉｉ) 上記旋回ブレーキの作動時における上記旋回速度の記憶値を０と認識する
ように構成したものである。
このように、旋回ブレーキの作動時が上部旋回体の停止時であるという前提で、旋回ブレーキのブレーキ作動前(旋回操作中)に旋回速度の検出値を時間間隔を置いて記憶しておき、旋回ブレーキ作動時の記憶値を、実際の記憶値にかかわらず「０」と認識するため、旋回停止ごとに自動的に旋回速度センサの０調整を行い、同センサのオフセット誤差等を補正することができる。
ここで、上記コントロールバルブと上記旋回モータとを結ぶモータ両側管路間にブレーキ弁としてのリリーフ弁を設け、上記旋回操作手段の中立復帰による上記コントロールバルブの中立状態で上記油圧ポンプから上記旋回モータへの油の供給を停止するとともに、リリーフ弁のリリーフ作動によって油圧ブレーキを働かせるように構成し、上記制御手段は、上記旋回操作手段が中立復帰してから設定時間経過後に上記旋回ブレーキに作動指令を出力し、このブレーキ作動指令の出力時点における上記旋回速度の記憶値を０と認識するように構成するのが望ましい(請求項２)。
油圧ショベル等の実際の建設機械においては、前記のように旋回操作手段の中立復帰後、リリーフ弁による減速作用により旋回速度をほぼ０まで落とした上で旋回ブレーキを作動させる構成をとる。
具体的には、中立復帰から減速に要する時間として予め設定された時間が経過したときに旋回ブレーキを作動させる構成をとる。この場合、通常は、制御手段から旋回ブレーキに作動指令が出力された時点が上部旋回体の旋回停止時点となる。
そこで、請求項２のように、旋回ブレーキに作動指令が出力された時点における旋回速度の記憶値を０と認識する構成をとることにより、旋回停止時点での０調整をより正確に行うことができる。
本発明によると、旋回停止時に、センサ出力を実際値にかかわらず確実に０として正確な制御を実現することができる。
本発明の実施形態に係る旋回システムの構成図である。 実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。 本発明の適用対象の一つである油圧ショベルの概略側面図である。
実施形態は油圧ショベルを適用対象としている。
図１は実施形態に係る油圧ショベルにおける油圧旋回システムを示す。
同図において、７は油圧源としての油圧ポンプ、８はこの油圧ポンプ７からの圧油により回転する旋回モータ(油圧モータ)、９はこの旋回モータ８を駆動源とする旋回駆動装置(図ではモータ軸９ａと旋回ギヤ９ｂのみを示す)で、この旋回駆動装置９によって図３の上部旋回体２が旋回駆動される。
油圧ポンプ７と旋回モータ８との間に、油圧パイロット切換弁であるコントロールバルブ１０が設けられ、このコントロールバルブ１０によって旋回モータ８に対する油の給排、すなわち、旋回モータ８の回転／停止、回転方向、回転速度が制御される。Ｔはタンクである。
一方、コントロールバルブ１０を操作する旋回操作手段としてのリモコン弁１１と、コントロールバルブ１０の中立状態で旋回モータ８にブレーキ力を加えて上部旋回体２を機械的に停止、保持するメカニカルブレーキである旋回ブレーキ(所謂パーキングブレーキ)１２と、この旋回ブレーキ１２の作動を制御するブレーキ切換弁１３と、旋回ブレーキ１２の油圧源である(リモコン弁１１の油圧源でもある)パイロットポンプ１４とが設けられている。
リモコン弁１１の二次側は、左右旋回用のパイロットライン１５，１６を介してコントロールバルブ１０の両側パイロットポート１０ａ，１０ｂに接続され、リモコン弁１１の操作方向と操作量に応じたパイロット圧がコントロールバルブ１０に加えられて同バルブ１０が中立、左旋回、右旋回の各位置イ，ロ，ハ間で切換わり作動する。
ブレーキ切換弁１３は、制御手段としてのコントローラ１７からの信号によってブレーキ作動位置イとブレーキ解除位置ロとの間で切換わる電磁切換弁として構成され、旋回操作時にはパイロットポンプ１４からの油圧を旋回ブレーキ１２に供給するブレーキ解除位置ロに、旋回停止時には旋回ブレーキ１２に対する油圧の供給を停止するブレーキ作動位置イにそれぞれセットされる。
旋回ブレーキ１２は、伸縮作動によってブレーキ作動及びブレーキ解除作動を行うブレーキシリンダ（油圧シリンダ）１８と、このブレーキシリンダ１８の伸長作動時に旋回駆動装置９に接触してブレーキ力を発揮するブレーキ体１９とを備えている。
ブレーキシリンダ１８は、加圧されないときはバネ力によってブレーキ作動し、加圧時にバネに抗してブレーキ解除するネガティブブレーキとして構成されている。
また、コントロールバルブ１０と旋回モータ８とを結ぶモータ両側管路２０，２１間にブレーキ弁としての一対のリリーフ弁２２，２３が設けられている。２４，２５はキャビテーション防止用のチェック弁である。
ここまでの構成において、旋回操作後にリモコン弁１１を中立復帰させると、コントロールバルブ１０が中立位置イに戻り、旋回モータ８に対する圧油の供給が停止する一方、リリーフ弁２２または２３のリリーフ作動によって減速作用（油圧ブレーキ）が働く。
これにより、上部旋回体２が慣性により回転しながら減速して停止し、停止後は、理論的にはコントロールバルブ１０での油のブロック作用によって停止保持される。
但し、この旋回停止状態で、旋回モータ８やコントロールバルブ１０での油のリークによって停止保持作用が不確実となり、傾斜地等では動き出すおそれがある。
そこで、旋回駆動装置９に機械的なブレーキ力を付与する旋回ブレーキ１２が併用され、コントローラ１７により、リモコン弁１１の中立復帰後、前記油圧ブレーキ作用によって確実に旋回停止するまでの時間として予め設定された時間の経過後にこの旋回ブレーキ１２を作動させて、確実な旋回停止及び停止保持作用を得ることとしている。
いいかえれば、通常、上部旋回体２は旋回ブレーキ１２の作動時点で実質的に旋回停止状態にあり、この旋回停止状態を旋回ブレーキ１２で保持する構成となっている。
この油圧ショベルにおいては、上記油圧旋回システムを前提として、リモコン弁１１からコントロールバルブ１０に加えられるパイロット圧を通じてリモコン弁１１の操作を検出する旋回操作検出手段としての操作センサ(圧力センサ)２６と、上部旋回体２の旋回速度を検出する旋回速度センサ２７が設けられ、これらからの信号がコントローラ１７に入力される。
図１中、２８はリモコン弁パイロット圧を選択して操作センサ２６に導くシャトル弁である。
コントローラ１７は、操作センサ２６からの信号に基づいてリモコン弁１１が旋回操作されているか中立復帰したかを判断し、ブレーキ切換弁１３に対し、旋回操作中であればブレーキ解除指令信号(ブレーキ解除位置ロへの切換わり信号)を、中立復帰であれば中立復帰時点から設定時間経過後にブレーキ作動指令信号(ブレーキ作動位置イへの切換わり信号)をそれぞれ出力する。
また、コントローラ１７は、旋回速度センサ２７からの信号に基づき、油圧ポンプ７の吐出量を旋回速度に応じて制御する等の種々の制御を行うほか、旋回停止ごとにセンサ出力の０調整を自動的に行う。
すなわち、コントローラ１７は、リモコン弁１１が左または右に旋回操作されている間、旋回速度センサ２７によって検出される旋回速度を、予め設定された時間間隔で記憶する。
そして、リモコン弁１１が中立復帰操作されると、中立復帰時点から前記設定時間経過したときにブレーキ切換弁１３にブレーキ作動指令を出力する。
また、このブレーキ作動指令の出力時点での旋回速度の記憶値を「０」と認識し設定する。
図２のフローチャートによってさらに説明すると、ステップＳ１でリモコン弁１１からの旋回操作信号が有るか否かを判断し、ＹＥＳの場合は、ステップＳ２で、旋回速度センサ２７からの旋回速度の検出値を設定時間間隔で記憶(更新)する。
ステップＳ１でＮＯ(旋回操作信号無し)の場合はステップＳ３に移行し、旋回操作信号がなくなってから(リモコン弁１１が中立復帰してから)設定時間が経過したか否かを判断し、ＹＥＳ(設定時間経過)のときに、ステップＳ４でブレーキ切換弁１３に向けてブレーキ作動指令を出力する。
また、ステップＳ５において、ブレーキ作動指令の出力時点での旋回速度の記憶値(最新更新値)を、その実際の記憶値にかかわらず「０」と認識し設定する。
従って、次の旋回操作があれば、旋回速度センサ２７によって検出される旋回速度は、コントローラ１７では「０」からスタートする。
こうして旋回停止ごとにセンサ出力の「０調整」が自動的に行われ、この０調整された速度検出値に基づいて、旋回速度に応じてポンプ吐出量を制御する等の各種制御が実行される。
このように、旋回ブレーキ１２の作動時が上部旋回体２の停止時であるという前提で、旋回ブレーキ１２のブレーキ作動前(旋回操作中)に旋回速度の検出値を時間間隔を置いて記憶しておき、旋回ブレーキ作動時の記憶値を、実際の記憶値にかかわらず「０」と認識するため、旋回停止ごとに自動的にセンサ出力の０調整を行い、旋回速度センサ２７のオフセット誤差等を補正することができる。
この場合、実施形態では、通常、コントローラ１７からブレーキ作動指令が出力された時点で、油圧ブレーキ作用によって上部旋回体２が旋回停止状態にあるという現実に基づいて、ブレーキ作動指令が出力された時点における旋回速度の記憶値を「０」と認識する構成をとっているため、旋回停止時点での０調整をより正確に行うことができる。
ところで、建設機械の旋回ブレーキ特性として、ブレーキ作動指令の出力時点よりも少し後または前に上部旋回体２が旋回停止することが明らかとなっている場合には、ブレーキ作動指令の出力時点よりも少し後、または前の時点での記憶値を「０」と認識するようにしてもよい。
請求項１における「旋回ブレーキの作動時」とはこれらを含めたものをいう。
また、本発明は油圧ショベルに限らず、油圧ショベルを母体として構成される解体機等の他の旋回式の建設機械にも広く適用することができる。
１ 下部走行体
２ 上部旋回体
７ 油圧ポンプ
８ 旋回モータ
１０ コントロールバルブ
１１ 旋回操作手段としてのリモコン弁
１２ 旋回ブレーキ
１３ ブレーキ切換弁
１７ 制御手段としてのコントローラ
１８ 旋回ブレーキを構成するブレーキシリンダ
１９ 同、ブレーキ体
２０ モータ両側管路
２２ ブレーキ弁としてのリリーフ弁
２６ 旋回操作検出手段としての操作センサ
２７ 旋回速度センサ

Claims (2)

  1. 下部走行体と、この下部走行体上に搭載された上部旋回体と、この上部旋回体の旋回駆動源としての旋回モータと、この旋回モータの油圧源としての油圧ポンプと、上記旋回モータに対する油の給排を制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブを切換操作する旋回操作手段と、上記旋回操作手段の中立復帰に基づき上記旋回モータにブレーキ力を加えて上記上部旋回体を機械的に停止させかつ停止状態に保持する旋回ブレーキと、上記上部旋回体の旋回速度を検出する旋回速度センサと、上記旋回操作手段の操作を検出する旋回操作検出手段と、上記旋回速度センサ及び上記旋回操作検出手段からの信号が入力される制御手段とを備え、上記制御手段は、
    (ｉ) 上記旋回操作手段が旋回操作されている間、上記旋回速度センサによって検出される旋回速度を設定された時間間隔で記憶し、
    (ｉｉ) 上記旋回操作手段の中立復帰に基づいて上記旋回ブレーキを作動させ、
    (ｉｉｉ) 上記旋回ブレーキの作動時における上記旋回速度の記憶値を０と認識する
    ように構成したことを特徴とする建設機械。
  2. 上記コントロールバルブと上記旋回モータとを結ぶモータ両側管路間にブレーキ弁としてのリリーフ弁を設け、上記旋回操作手段の中立復帰による上記コントロールバルブの中立状態で上記油圧ポンプから上記旋回モータへの油の供給を停止するとともに、リリーフ弁のリリーフ作動によって油圧ブレーキを働かせるように構成し、上記制御手段は、上記旋回操作手段が中立復帰してから設定時間経過後に上記旋回ブレーキに作動指令を出力し、このブレーキ作動指令の出力時点における上記旋回速度の記憶値を０と認識するように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械。
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