专利名称：旋转控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及起重机等建筑机械上的旋转控制装置。
背景技术：
以往，旋转的控制系统有将操作杆回复到中立位置时借助旋转体的惯性使马达回转的方式(称为中立自由方式)与将操作杆回复到中立位置时使马达的回转停止的方式(称为中立制动方式)。这两种方式最好根据作业内容灵活运用，例如在特许第2549420号公报中公开有在1台机械上可随意选择各方式的装置。在该公报记载的装置中，在与油压马达的出入口连接的管路上分别设置溢流阀，按中立自由/中立制动各方式将操作杆的操作量与溢流阀的溢流压力的关系模式化而预先确定下来。按照该溢流压力的特性(模式)来控制溢流阀，能与中立自由/中立制动各方式对应地控制旋转体的驱动。
发明的公开上述公报记载的溢流压力的上述特性是设定成为溢流压力的变化量随着操作杆的操作量的增加而变大，由于按照该特性控制溢流阀，即使按同一量以操作杆进行减速操作时，溢流压力的变化量也会因由任一位置操作了操作杆而异。就是说，在特性的倾斜大的位置上溢流压力变化大，而在特性的倾斜小的位置上溢流压力几乎不变化。其结果，即使按同一量以操作杆进行减速操作时，由于操作杆的操作位置不同，马达的减速度会发生较大差异，对于操作者来说，是难以处理的。
另外，在上述公报记载的装置中，根据操作杆的操作方向与马达的回转方向以及中立自由/中立制动各方式，在各自的溢流阀上设定了多数的不同的溢流特性，因此，控制算法变得复杂。在上述公报中，为使控制算法更加简化，还公开了只用1个溢流阀的装置，但在这种情况下，有的操作杆的减速操作的操作领域，即使是中立自由方式，也会产生较大的制动压力，是一个问题。
本发明的目的在于提供一种旋转控制装置，能以简单的构成最佳地实现中立自由方式与中立制动方式。
为达到上述目的，本发明的旋转控制装置具备油压泵；利用由该油压泵输出的压力油驱动的旋转用油压马达；控制由油压泵供给到旋转用油压马达的压力油的流量，并在中立时将连通向油压马达的出入口的一对口遮断的控制阀；将分别连接在旋转用油压马达的出入口上的2条管路间连通与遮断的阀装置；分别检测两条管路的压力，以输出压力信号的压力检测装置；检测基于旋转用油压马达的转速的物理量，以输出转速信号的转速检测装置；选择中立制动模式与中立自由模式的模式选择装置；在选择中立制动模式时，使两条管路遮断，而在选择中立自由模式时，根据压力信号与转速信号使两条管路连通地控制前述阀装置的驱动的控制装置。
在该旋转控制装置中，控制装置是根据压力信号运算作用于油压马达上的压力油的方向，同时根据转速信号运算油压马达的回转方向，当选择了中立自由模式而且运算出的作用油压马达上的压力油的方向与油压马达的回转方向不同时，最好是控制前述阀装置的驱动，以连通2条管路。在这种情况下，控制装置最好是根据转速信号算出目标流量，控制前述阀装置的驱动，以使目标流量由一方的管路向另一方的管路流动。此外，最好还具备设定旋转用油压马达的减速度的减速度设定装置，使控制装置根据转速信号与来自减速度设定装置的设定值算出目标流量。或控制装置最好是根据变换表来控制前述阀装置的驱动，该变换表是为了根据目标流量求出阀装置的控制信号值而预先确定的。或控制装置最好是以目标流量作为通过节流口的流量，以由压力检测装置求得的2条管路的压力差作为节流差压，将这些值代入基于节流式的运算式而求出节流开口量，根据与所求得的节流开口量对应的控制信号控制前述阀装置的驱动。
上述的阀装置最好是比例电磁阀，在选择中立制动模式的情况下，控制成为关闭；在选择中立自由的情况下，控制成为规定的开口面积。
本发明的旋转油压式起重机具备行驶体、可以旋转地设置于行驶体上的旋转体、控制旋转体的旋转的上述旋转控制装置。
如上所述，根据本发明，通过设置阀装置，用于将分别连接在旋转用油压马达的出入口上的2条管路连通与遮断，在中立制动模式时，将2条管路遮断；在中立自由模式时，根据2条管路的压力与旋转用油压马达的转速将2条管路连通，因此不管操作杆的操作位置如何，都能实现最佳的中立自由/中立制动的各状态。另外，与按照规定的模式实现中立自由/中立制动的各状态的情形相比，控制算法得到简化。特别是使根据旋转用油压马达的转速算出的目标流量由一方的管路向另一方的管路流动，因此能更精确对旋转体进行速度控制。再者，由于能设定旋转用油压马达的减速度，可任意变更中立自由模式时的旋转体的减速度，改善了使用情况。
再者，为了根据目标流量求得阀装置的控制信号值而使用预先规定的变换表，因而控制容易并且能高速进行。另外，能将各种经验值与实验值反映到变换表内。另一方面，在使用基于节流公式的运算式的情况下，能削减收容变换表的存储容量。另外，由于不仅考虑了目标流量，也考虑了差压信号而运算目标开口量，因此能高精度电控制目标流量。另外，在旋转油压式起重机上取得了上述效果。
附图的简要说明图1是本发明的实施例中旋转控制装置的油压回路图。
图2是表示第1实施例的旋转控制装置的控制部详细构成的图。
图3是本发明所适用的起重机的总体构成图。
图4A、4B是表示中立自由/中立制动各模式的与操作杆的输入对应的旋转速度一例的图。
图5是表示第2实施例的旋转控制装置的控制部详细构成的图。
图6是表示第3实施例的旋转控制装置的控制部详细构成的图。
图7A、7B是表示第3实施例的旋转控制装置的与操作杆的输入对应的旋转速度一例的图。
实施发明的最佳方式下面参考
本发明的实施例第1实例例图1是表示本发明的实施例中油压控制装置(旋转控制装置)构成的回路图，图2是表示第1实施例的油压控制装置的控制部(后述的控制器12)详细构成的图，图3是表示使用本实施例的油压控制装置的起重机的构成的侧视图。如图3所示，移动式起重机是由行驶体61、装载于行驶体61上的可旋转的旋转体62、可起伏地支承在旋转体62上的起重臂63构成，通过设置于起重臂63先端的滑轮64并利用与钢丝绳连接的吊钓65起吊货物66。
该移动式起重机的旋转体62的旋转用油压回路如图1所示，其构成包括由原动机101驱动的油压泵3；利用由油压泵3输出的压力油驱动的旋转用油压马达2；控制由油压泵3供给到旋转用油压马达2的压力油的流量，并在中立时将连通向油压马达2的出入口的一对口遮断的旋转用方向控制阀1；操作者输入旋转指令的操作杆5；利用操作杆5操作的先导阀4A、4B；连接到旋转用油压马达2的出入口的2条管路6A、6B；将压力油供给到先导阀4A、4B的先导油压源7；连接在旋转用方向控制阀1的中心出口与管路6A、6B之间的单向阀8A、8B；通过节流将2条管路6A、6B间连通或遮断的电磁比例流量控制阀9(以下称电磁比例阀)；测定管路6A、6B内的油压而输出压力信号P1、P2的压力传感器10A、10B；检测与旋转速度成比例的旋转体62的回转数而输出正转时为正、反转时为负的信号S1的转速传感器11；选择中立自由/中立制动的各方式的模式选择开关13；控制电磁比例阀9的阀开度(节流面积)的控制器12。如上所述，旋转用方向控制阀1的构成是在中立位置时不将管路6A与管路6B连通而是断开。
在此，针对中立自由/中立制动的各模式作一说明。所谓中立自由模式，是在操作杆5的操作方向上发生驱动力矩，驱动油压马达2的模式，在该模式时，即便使操作杆5回到中立位置，旋转阻力以外的制动力也不会作用于油压马达2上，旋转体62借助惯性力进行回转。这种模式适用于例如减小所吊货物摆动的情况下。另外，所谓中立制动模式，是根据操作杆5的操作量来驱动油压马达2的模式，在该模式时，当操作杆5回到中立位置时，油压制动力作用于油压马达2上，旋转体62的回转停止。这种模式适用于例如进行旋转体的微小位置定位的情况下。再者，如将中立自由/中立制动的动作状态以图表示时，则例如图4A、4B所示。图4A表示操作杆5由中立位置的输入状态，图4B分别表示与其输入状态对应的各模式的旋转速度。在本实施例中，在中立制动模式时，电磁比例阀9关闭；阻止管路6A、6B间的连通，使制动力作用于油压马达2上，在中立自由模式时，电磁比例阀9打开，容许管路6A、6B间的连通，使油压马达2借助惯性力回转。下面，对这一点进行详细说明。
如图2所示，控制器12具有流量算出器21，差分器22、符号判别器23，变换表24A、24B与模式判别器25，其中，前述流量算出器21是由转速传感器11取入转速信号S1，将其乘以规定的减速比α(本实施例中为d=1)与油压马达2每转一圈的排出量q，计算出通过电磁比例阀9的流量QAB(=S1×α×q，以下称其为目标流量)；前述差分器22是取入压力信号P1、P2，由压力信号P2减去P1，计算出其差分信号ΔP(=P2-P1)；前述符号判别器23判定差分信号ΔP的符号；前述变换表24A、24B是预先给予的目标流量QAB与控制信号A’的对应表，用其将目标流量QAB变换成控制信号A’；前述模式判别器25判定来自模式转换开关13的信号，在选择中立自由模式时，将控制信号A’原封不动地输出给电磁比例阀9的螺线管，在选择中立制动模式时，将控制信号A’=0输出。电磁比例阀9的特性是设定成随着来自控制器12的控制信号A’的增加阀开度加大，在控制信号A’=0时阀关闭。另外，施以限制器处理，使在变换表24A的目标流量QAB≤0范围与变换表24B的目标流量QAB≥0的范围时，控制信号A’=0。
其次，说明第1实施例的动作。在以下的说明中，定义为油压马达2由来自管路6A的压力油而回转的方向为正转方向；油压马达2由来自管路6B的压力油而回转的方向为反转方向。
(1)中立制动模式利用模式转换开关13选择中立制动模式时，控制信号A’=0由前述模式判别器25输出给电磁比例阀9的螺线管，电磁比例阀9关闭，管路6A、6B间的连通受阻。在此，要想使施转体62正转而将操作杆5向正转侧起动操作时，先导阀4A根据其操作量受驱动，来自控制压源7的压力油(控制压)通过先导阀4A供给到方向控制阀1的控制口。于是，方向控制阀1变换到位置(a)一侧，来自油压泵3的压力油通过方向控制阀1与管路6A向油压马达2供给。因此，油压马达2向正转方向回转，旋转体62以与操作杆5的操作量相适应的速度被驱动。
要使向正转方向驱动的旋转体62减速而将操作杆5向中立侧操作时，控制压根据其操作量减小，方向控制阀1被向中立一侧驱动。因此，由于方向控制阀1的节流(出口节流)而关闭，管路6B内的压力增加而产生制动压力，旋转体62的回转减速。当将操作杆5完全回复到中立位置时，管路6A、6B由油泵3与油箱闭塞，如图4B的虚线所示，旋转体62的回转迅速停止。再者，在该状态下，即使某种外力作用于旋转体62上，旋转体62也不会回转。以上的动作在向反转方向驱动旋转体的情况下也是相同的。再者，当上述制动压达到规定压力以上时动作的转换过载溢流阀(未图示)设于管路6A、6B间。
(2)中立自由模式利用模式转换开关13选择中立自由模式，要使回转体正转而将操作杆5向正转侧起动操作时，与前述相同，方向控制阀1变换到位置(a)一侧，油压马达2向正转方向回转。这时，由于由转速传感器11输出的信号S1为正(＞0)，目标流量QAB＞0，另外，由于由压力传感器10A、10B输出的信号P1、P2是P1＞P2，差压信号ΔP＜0。其结果，在变换表24B中，由限制器处理成为控制信号A’=0，将此控制信号A’=0原封不动地输出给电磁比例阀9。另一方面，在起动时将操作杆5向反转侧操作时，由于由转速传感器11输出的信号S1为负(＜0)，目标流量QAB＜0，另外，由于由压力传感器10A、10B输出的信号P1、P2为P1＜P2，差压信号ΔP＞0。其结果，在变换表24A中，由限制器处理成为控制信号A’=0，将此控制信号A’=0输出给电磁比例阀9。这样，在起动时将控制信号A’=0输出给电磁比例阀9，与前述的中立制动模式相同，管路6A、6B间的连通受阻，旋转体62以与操作杆5的操作量相适应的速度被驱动。再者，将操作杆保持在正转侧或反转侧的规定位置时与将操作杆加速操作时也同样是将控制信号A’=0输出给电磁比例阀9。
中立自由模式与中立制动模式不同之点在于下述那样对操作杆5进行减速、停止操作时。要使正转中的旋转体62的驱动停止而将操作杆5操作到中立位置时，对方向控制阀1的控制压减小而将方向控制阀1驱动到中立位置，管路6B内的压力增加。这时，由于由转速传感器11输出的信号为正，目标流量QAB＞0，由于由压力传感器10A、10B输出的信号P1、P2是P1＜P2，差分信号ΔP＞0，在变换表24A中运算出控制信号A’＞0，将此控制信号A’输出给电磁比例阀9。其结果，电磁比例阀9开放规定量，相当于目标流量QAB的流量通过电磁比例阀9由管路6B向管路6A流动。因此，管路6B内的油压力减小，制动力不作用在油压马达2上，旋转体62借助惯性力继续回转。再者，实际上旋转阻力也作用在这样回转的旋转体62上，因此如图4B的实线所示，旋转体62的驱动不久即停止。在要使旋转体62的驱动强制停止的情况下，将操作杆5向反方向操作(所谓的反杆)而使管路6B内的油压力增加即可。
这样，根据第1实施例，是设置连通与遮断油压马达2的出入口的电磁比例阀9，根据旋转体62的转速与油压马达2的前后差压以及中立制动/中立自由的各模式控制电磁比例阀9的阀开度，因此，不管操作杆5的操作位置如何，总是能实现最佳的中立自由/中立制动的各状态。另外，在控制器12中运算目标流理QAB，并输出与此目标流量QAB相对应的控制信号A’，因此控制算法是容易的。再者，在中立自由模式时，是直接控制通过电磁比例阀9的流量，即供给到油压马达2的流量，因此，与利用溢流阀的压力控制间接地控制向油压马达供给的流量的情形相比，旋转体的速度控制的精度提高。
第2实施例图5是表示本发明的第2实施例中油压控制装置的构成的回路图。在与图1、2相同的部位上标注相同的标记，以下主要说明其不同之外。如图5所示，第2实施例与第1实施例不同之处是控制信号A’的算出方法。就是说，第1实施例是使用变换表24A、24B，从目标流量QAB求出控制信号A’，与此相反，在第2实施例中，是使用如后所述的运算式(Ⅰ)，由压力信号ΔP与目标流量QAB来算出控制信号A’。
在图5中，开口量算出器26是根据流量算出器21所算出的目标流量QAB与差分器22所算出的差压信号ΔP进行下式(Ⅰ)所示的运算，算出为使目标流量QAB流过所必要的电磁比例阀9的阀开度A(以下称其为目标开口量)。A=C1·QAB/1ΔP1]]>式中C1为常数(Ⅰ)上式(Ⅰ)是将作为一般的节流式的下式(Ⅱ)变形所得的公式，通过节流口的流量与目标流量QAB相对应，节流差压ΔP与差分信号ΔP相对应。
Q=C2·A2·Δp/ρ]]>式中C2为常数ρ为密度(Ⅱ)这样算出的目标开口量A由限制器处理器27A或27B变换成相当于目标开口量A的控制信号A’。这时，在限制器处理器27A的目标开口量A≤0的范围与限制器处理器27B的目标开口量A≥0的范围施以控制信号A’=0的限制器处理。
这样构成的第2实施例的动作基本上与第1实施例相同。但在第2实施例中，由于是不仅考虑了目标流量QAB，也考虑了差压信号ΔP而算出目标开口量A的，因此能精度良好地使目标流量QAB流到电磁比例阀9内。
第3实施例图6是表示本发明的第3实施例中油压控制装置的构成的回路图。在与图5相同的部位上标注相同的标记，以下主要说明其不同之处。如图6所示，第3实施例与第2实施例不同之处在于设置操作者随意调整放大G的放大设定器29与由放大设定器29取入信号，并在目标流量QAB上乘以放大K而算出放大流量QAB’(=K×QAB)的乘法器28；在第3实施例中，不是算出目标流量QAB，而是根据放大流量QAB’来运算控制信号A’。在这种情况下，放大K设定在0≤K≤1的范围内，因此，放大流量QAB’满足0≤QAB’≤QAB的条件。
在这样构成的第3实施例中，通过调整放大K，例如图7A、7B所示，能变更中立自由模式时旋转速度的减速度。在图7B中，设定成为放大K=0时，则放大流量QAB’=0，在这种状态下，与中立制动模式时相同，电磁比例阀9关闭，旋转体62按照操作杆5的输入状态迅速减速。另外，当设定成为放大K=1时，则放大流量QAB’=目标流量QAB，在这种状态下，电磁比例阀9的阀开度与第2实施例的目标开口量A相等，即使以操作杆5进行减速操作，旋转体62也会借助惯性力进行回转。
这样，根据第3实施例，在目标流量QAB上乘以任意的放大K而算出放大流量QAB’，根据该放大流量QAB’运算控制信号A’，因而能自由变更中立自由模式时的减速度，借此，对于想要变更减速的感觉的这一操作者的要求也能容易地响应，改善使用情况。
再者，上述实施例的旋转控制装置是适用于起重机上，但同样也能适用于油压挖掘机上。另外，上述实施例中是使用电磁比例阀9，使相当于目标流量QAB或放大流量QAB’的压力油在中立自由模式时由管路6A(6B)向管路6B(6A)流动，但不算出目标流量QAB或放大流量QAB’，只是允许由管路6A(6B)向管路6B(6A)的流动，也能实现中立自由模式。
再者，在上述实施例中，是使用电磁比例阀9控制管路6A、6B内的压力，但只要是能增减管路6A、6B内的压力，可采用各种构成。再者，在上述实施例中，为算出目标流量QAB是使用转速传感器11，但也可使用速度传感器。另外，在上述实施例中，是利用方框图硬性地说明控制器12的控制算法，但这是为使说明易于理解，实际上是以软件来实施。
权利要求
1．一种旋转控制装置，具备油压泵；利用由该油压泵输出的压力油驱动的旋转用油压马达；控制由前述油压泵供给到前述旋转用油压马达的压力油的流量，并在中立时将连通向前述油压马达的出入口的一对口遮断的控制阀；将分别连接在前述旋转用油压马达的出入口上的2条管路间连通与遮断的阀装置；分别检测前述2条管路的压力，以输出压力信号的压力检测装置；检测基于前述旋转用油压马达的转速的物理量，以输出转速信号的转速检测装置；选择中立制动模式与中立自由模式的模式选择装置；在选择前述中立制动模式时使前述2条管路遮断，而在选择前述中立自由模式时，根据前述压力信号与前述转速信号使前述2条管路连通地控制前述阀装置的驱动的控制装置。
2．按权利要求1所述的旋转控制装置，前述控制装置是根据前述压力信号运算作用于前述油压马达上的压力油的方向，同时根据前述转速信号运算前述油压马达的回转方向，当选择了前述中立自由模式而且运算出的作用于前述油压马达上的压力油的方向与前述油压马达的回转方向不同时，控制前述阀装置的驱动，以连通前述2条管路。
3．按权利要求2所述的旋转控制装置，前述控制装置是根据前述转速信号算出目标流量，控制前述阀装置的驱动，以使前述目标流量由一方的前述管路向另一方的前述管路流动。
4．按权利要求3所述的旋转控制装置，还具备设定前述旋转用油压马达的减速度的减速度设定装置；前述控制装置是根据前述转速信号与来自前述减速度设定装置的设定值算出前述目标流量。
5．按权利要求3所述的旋转控制装置，前述控制装置是根据变换表来控制前述阀装置的驱动，该变换表是为了根据目标流量求出前述阀装置的控制信号值而预先确定的。
6．按权利要求3所述的旋转控制装置，前述控制装置是以前述目标流量作为通过节流口的流量，以由前述压力检测装置求得的前述2条管路的压力差作为节流差压，将这些值代入基于节流式的运算式而求出节流开口量，根据与所求得的节流开口量对应的控制信号控制前述阀装置的驱动。
7．按权利要求1所述的旋转控制装置，前述阀装置是比例电磁阀，在选择前述中立制动模式的情况下，控制成为关闭；在选择前述中立自由模式的情况下，控制成为规定的开口面积。
8．一种旋转油压式起重机，具备行驶体；可旋转地设置于前述行驶体上的旋转体；控制前述旋转体的旋转的旋转控制装置，前述旋转控制装置具备油压泵；利用由前述油压泵输出的压力油驱动的旋转用油压马达；控制由前述油压泵供给到前述旋转用油压马达的压力油的流量，并在中立时将连通向前述油压马达的出入口的一对口遮断的控制阀；将分别连接在前述旋转用油压马达的出入口上的2条管路间连通与遮断的阀装置；分别检测前述2条管路的压力，以输出压力信号的压力检测装置；检测基于前述旋转用油压马达的转速的物理量，以输出转速信号的转速检测装置；选择中立制动模式与中立自由模式的模式选择装置；在选择前述中立制动模式时使前述2条管路遮断，而在选择前述中立自由模式时，根据前述压力信号与前述转速信号，使前述2条管路连通地控制前述阀装置的驱动的控制装置。
全文摘要
一种旋转控制装置,具备:油压泵;利用由油压泵输出的压力油驱动的旋转用油压马达;控制由油压泵供给到旋转用油压马达的压力油的流量,并在中立时,将连通向油压马达的出入口的一对口遮断的控制阀;将分别连接在旋转用油压马达的出入口上的2条管路间连通与遮断的阀装置;分别检测2条管路的压力以输出压力信号的压力检测装置;检测基于旋转用油压马达的转速的物理量以输出转速信号的转速检测装置;选择中立制动模式与中立自由模式的模式选择装置;在选择中立制动模式时使2条管路遮断,而在选择中立自由模式时,根据压力信号与转速信号使2条管路连通地控制前述阀装置的驱动的控制装置。
文档编号E02F9/22GK1289392SQ99802442
公开日2001年3月28日 申请日期1999年11月26日 优先权日1998年11月27日
发明者宇田川勉, 五十岚照夫, 落合正巳, 堺俊己, 石田和久, 船渡孝次 申请人:日立建机株式会社