JP2001302183A - 油圧速度制御装置、フック過巻防止装置および干渉防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】目標停止位置の手前で減速制御するとき、ポン
プ流量が少ない場合でも駆動対象物が停止しないように
する。 【解決手段】フックＦと目標停止位置との距離が近づく
ほど制御弁３の開口面積を小さく制御してフックＦの速
度を減速する。油圧ポンプ１の吐出流量が少ないほど、
制御弁３の開口面積を大きくする。これにより、ポンプ
流量が少ないときに減速制御しても、フックＦが目標停
止位置の手前で停止するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流量制御弁の開口
面積により油圧アクチュエータを速度制御する油圧速度
制御装置に関する。本発明はまた、クレーン作業機にお
けるフックなどの吊下物体の過巻防止装置や油圧ショベ
ルなどの干渉防止装置に関する。

【０００２】

【従来技術】油圧式クローラクレーンのフック過巻防止
装置を一例として従来技術を説明する。従来のフック過
巻防止装置では、フックが所定位置以上巻き上げられる
と油圧ポンプからの作動油をアンロードさせてウインチ
を停止させている。最近、ウインチの高速化にともない
フックを減速しながら停止するいわゆる緩停止制御が提
案されている。これは、流量制御弁の開口面積を徐々に
小さくし、いわゆるブリードオフにより油圧モータへ流
入する圧油の流量を低減して行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したようなブリー
ドオフ流量制御において、ポンプ吐出流量が小さい状態
で減速操作するとき、制御弁を通過して油圧モータへ供
給される油量が小さくなる。図１３によりこの現象を説
明する。図１３は、制御弁によるブリードオフ制御を模
式的に示す図である。ポンプ流量をＱp、油圧モータ側
の絞り１００Ａの開口面積および通過流量をＡ１および
Ｑ１，タンク側の絞り１００Ｂの開口面積および通過流
量をＡ２およびＱ２とする。絞り１００Ａ，１００Ｂの
通過流量Ｑ１，Ｑ２は次式で表される。 Ｑ１＝Ｃｄ１×Ａ１×（２ΔＰ１／ρ）^1/2 Ｑ２＝Ｃｄ２×Ａ２×（２ΔＰ２／ρ）^1/2 ただし、Ｃｄ１，Ｃｄ２は流量係数、ΔＰ１，ΔＰ２は
絞り１００Ａ，１００Ｂの前後圧力差、ρは油の密度ま
た、 Ｑｐ＝Ｑ１＋Ｑ２ ここで、絞り絞り１００Ａ，１００Ｂの開口面積Ａ１、
Ａ２を一定にしてポンプ吐出量を低減すると、ΔＰ１，
ΔＰ２が小さくなることがわかる。

【０００４】したがって、減速時に制御弁のストローク
が小さくなったとき（開口面積が小さくなったとき）、
とくに、エンジンが低回転域で比較的重い吊荷をつり上
げる場合には、上記減速時に油圧モータへ十分な油量が
供給されず、所定の停止位置に達する前に油圧モータが
停止して作業揚程が狭められるおそれがある。そこで、
このような緩停止制御を採用する場合、目標停止位置の
手前で駆動対象物が停止することを防止しなければなら
ない。

【０００５】本発明の目的は、目標停止位置の手前で駆
動対象物が停止しないようにする油圧速度制御装置、ウ
インチの過巻防止装置および干渉防止装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】実施の形態を示す図１、
１１に対応づけて説明する。 （１）請求項１の発明による油圧速度制御装置は、圧油
を吐出する油圧ポンプ１（１０１）と、油圧ポンプ１
（１０１）から吐出される圧油で駆動される油圧アクチ
ュエータ２（１０２）と、油圧ポンプ１（１０１）から
油圧アクチュエータ２（１０２）へ流入する圧油の油量
を制御する制御弁３（１０３）と、油圧アクチュエータ
２（１０２）により駆動される移動体Ｆ（１３０）が所
定の位置に達したことまたは所定の姿勢となったことを
検出して検出信号を出力する検出手段２０，２１，２５
（２２０，２２１，２２２，２２３）と、検出手段２
０，２１，２５（２２０，２２１，２２２，２２３）か
ら検出信号が出力されると、制御弁３（１０３）の開口
面積を制御することにより、油圧アクチュエータ２（１
０２）へ供給する圧油の流量を低減して移動体Ｆ（１３
０）の速度を減速する制御手段１０，２０（１１０，２
２０）と、油圧ポンプ１（１０１）が吐出する圧油の流
量に基づいて、制御手段１０，２０（１１０，２２０）
による圧油の流量低減量を演算する演算手段２０（２２
０）とを備えることにより、上述した目的は達成され
る。 （２）請求項２の発明による油圧速度制御装置は、圧油
を吐出する油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出され
る圧油で駆動される油圧アクチュエータ２と、油圧ポン
プ１から油圧アクチュエータ２へ流入する圧油の油量を
制御する制御弁３と、油圧アクチュエータ２により駆動
される移動体Ｆの現在位置ｈと目標停止位置Ｈ０との距
離を演算する演算手段２０、２１，２５と、距離演算手
段２０、２１，２５で演算される移動体Ｆと目標停止位
置Ｈ０との距離が近づくほど制御弁３の開口面積を小さ
く制御することにより、油圧アクチュエータ２へ供給す
る圧油の流量を低減して移動体Ｆの速度を減速する制御
手段１０，２０と、油圧ポンプ１が吐出する圧油の流量
に基づいて、制御手段１０，２０による圧油の流量低減
量を演算する演算手段２０とを備え、油圧ポンプ１が吐
出する圧油の流量が少ないほど流量低減量を小さくする
ことにより、上述した目的は達成される。 （３）請求項３の発明によるフック過巻防止装置は、圧
油を吐出する油圧ポンプ１と、 油圧ポンプ１から吐出
される圧油で駆動されてウインチドラム４ａを回転する
油圧モータ２と、油圧ポンプ１から油圧モータ２へ流入
する圧油の油量を制御する制御弁３と、ウインチドラム
４ａに巻き回されたロープ４１で吊下げられた吊下物体
Ｆが目標停止位置に達したことを検出して検出信号を出
力する検出手段２０，２１，２５と、吊下物体Ｆと目標
停止位置Ｈ０との距離ｈを演算する距離演算手段２０
と、検出手段２０，２１，２５から検出信号が出力され
ると、距離演算手段２０で演算される吊下物体Ｆと目標
停止位置Ｈ０との距離が近づくほど制御弁３の開口面積
を小さく制御することにより、油圧モータ２へ供給する
圧油の流量を低減して吊下物体Ｆの速度を減速する制御
手段１０，２０と、油圧ポンプ１が吐出する圧油の流量
に基づいて、制御手段１０，２０による圧油の流量低減
量を演算する演算手段２０とを備え、油圧ポンプ１が吐
出する圧油の流量が少ないほど流量低減量を小さくする
ことにより、上記目的を達成する。 （４）請求項４の発明による干渉防止装置は、圧油を吐
出する油圧ポンプ１０１と、油圧ポンプ１０１から吐出
される圧油で駆動される油圧アクチュエータ１０２と、
油圧ポンプ１０１から油圧アクチュエータ１０２へ流入
する圧油の油量を制御する制御弁１０３と、油圧アクチ
ュエータ１０２により駆動される移動体１３０が所定の
位置に達したときに検出信号を出力する検出手段２２
０，２２１，２２２，２２３と、検出手段２２０，２２
１，２２２，２２３から検出信号が出力されるとき、制
御弁１０３の開口面積を小さく制御することにより油圧
アクチュエータ１０２へ供給する圧油の流量を低減して
移動体の速度を減速する制御手段１１０，２２０と、油
圧ポンプ１０１が吐出する圧油の流量に基づいて、制御
手段１１０，２２０による圧油の流量低減量を演算する
演算手段２２０とを備え、油圧ポンプ１０１が吐出する
圧油の流量が少ないほど流量低減量を小さくすることに
より、上記目的を達成する。

【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、本発明によるウインチの過巻防止装置の第１の
実施の形態を示す油圧回路図である。図１に示すよう
に、第１の実施の形態に係わる過巻防止装置は、原動機
Ｍによって駆動される可変容量型のメインポンプ１と、
メインポンプ１から吐出される圧油によって駆動する固
定容量型の油圧モータ２と、メインポンプ１から油圧モ
ータ２に供給される圧油の流れを制御する制御弁３と、
油圧モータ２からの駆動トルクによって巻上巻下駆動さ
れる巻上ウインチ４と、巻上ウインチ４のドラム４ａを
制動するブレーキ装置５と、ブレーキ装置５の駆動を制
御するパイロット式切換弁６と、オペレータが巻上ウイ
ンチ４の巻上巻下指令を入力する操作レバー７と、操作
レバー７により操作されるパイロット弁８Ａ,８Ｂと、
パイロット弁８Ａ,８Ｂに圧油を供給するパイロットポ
ンプ９と、巻上側パイロット弁８Ｂから制御弁３のパイ
ロットポート３Ｂに供給されるパイロット圧Ｐ２を制御
する電磁比例減圧弁１０（以下、単に電磁比例弁と呼
ぶ）と、電磁比例弁１０に制御電流（制御信号）を出力
するコントローラ２０とを有している。

【０００９】ブレーキ装置５は、シリンダチューブ５ａ
と、ドラム４ａに一体のブレーキドラム４ｂを押圧する
ブレーキパッド駆動用のピストンロッド５ｂとを有し、
パイロット式切換弁６の切り換えによりシリンダチュー
ブ５ａへの圧油の供給が制御される。パイロット式切換
弁６は、シャトル弁１１から取り出されるパイロット油
圧信号により位置（イ）から位置（ロ）に切り換えられ
る。パイロット式切換弁６が位置（イ）に切り換えられ
ると、シリンダチューブ５ａのロッド側油室はタンクに
連通され、ピストンロッド５ｂはシリンダチューブ５ａ
に設けられたバネの付勢力により伸長される。これによ
って、ブレーキパッドを介してブレーキドラム４ｂに制
動力が作用し、ブレーキ作動状態とされる。パイロット
式切換弁６が位置（ロ）に切り換えられると、パイロッ
トポンプ９からシリンダチューブ５ａのロッド側油室に
圧油が供給されてピストンロッド５ｂが縮退され、ブレ
ーキパッドがブレーキドラム４ｂから離れてブレーキ解
除状態とされる。

【００１０】なお、切換弁６を電磁切換式とする場合に
は、パイロット弁８Ａと制御弁３のパイロットポート３
Ａの間、およびパイロット弁８Ｂと電磁比例弁１０の間
にそれぞれ圧力スイッチを設け、圧力スイッチにより操
作レバー７の操作の有無を検出して切換弁６を切換える
ようにすればよい。

【００１１】巻上ウインチ４のドラム４ａには巻上ロー
プ４１が巻回され、巻上ロープ４１の先端には、ブーム
ＢＭの先端に設けられたポイントシーブを介してフック
Ｆが接続されている。油圧モータ２の駆動トルクは減速
機２Ａを介して巻上ウインチ４に伝達され、巻上ウイン
チ４が巻上巻下げ駆動されると、巻上ロープ４１はドラ
ム４ａにより巻き取りあるいは繰り出されてフックＦが
昇降する。なお、巻上ウインチ４には、操作レバー７の
操作に連動して接続／解除されるクラッチ装置やペダル
操作によって作動／解除されるブレーキ装置が設置され
るが、これらの図示は省略する。

【００１２】ドラム４ａの近傍にはドラム４ａの回転量
θを検出するロータリエンコーダなどのドラム回転セン
サ２１が設けられ、また、図示しない運転室にはフック
Ｆの位置ｈを検出する揚程計２５が設けられている。揚
程計２５は予め設定された基準点(ず１および図３のＨ
０)でゼロリセットし、ドラム回転センサ２１からの信
号をカウントすることで基準点からのフック位置ｈを検
出する。ブームＢＭの先端部からはフック過巻スイッチ
２２Ｂを介して重錘２２Ａが吊り下げられている。巻上
ロープ４１の巻き過ぎにより重錘２２Ａが持ち上げられ
るとフック過巻スイッチ２２Ｂがオフする。フック過巻
スイッチ２２Ｂがオフするとフック過巻装置が作動し、
後述するように巻上ウインチ４の駆動が停止される。

【００１３】さらに、ポンプ入力軸にはポンプ回転数Ｎ
ｐを検出する回転数センサ２３が設けられるとともに、
油圧ポンプ１の傾転量（押除け容積）ｑｐを検出する傾
転量センサ２４も設けられている。なお、ポンプ流量は
ポンプ入力軸の回転数Ｎｐとポンプ傾転ｑｐの積で算出
され、最高回転数Ｎｐmaxと最大傾転量ｑｐmaxにより最
大流量Ｑmaxが定義され、最低回転数Ｎｐminと最小傾転
量ｑｐminにより最小流量Ｑminが定義される。これらの
ＱmaxとＱminと中間に中間流量Ｑmidが定義される。な
お、この実施の形態では、中間流量Ｑmidを基準として
制御特性が定められている。

【００１４】ドラム回転センサ２１と、揚程計２５と、
フック過巻スイッチ２２Ｂと、回転数センサ２３と、傾
転量センサ２４は、それぞれコントローラ２０に接続さ
れている。コントローラ２０は、これらの各センサ２
１,２３,２４，２５やスイッチ２２Ｂからの信号を取り
込んで後述するような処理を実行し、電磁比例弁１０に
制御電流Ｉを出力する。

【００１５】図２（ａ）は、制御電流Ｉに対する電磁比
例弁１０の２次圧Ｐ２の関係を示し、図２（ｂ）は操作
レバーストロークに対するパイロット弁８Ｂの２次圧Ｐ
１との関係を示す。図２（ａ）に示すように、制御電流
Ｉ＝Ｉmaxのときは電磁比例弁１０の２次圧Ｐ２は最大
（＝Ｐmax）となる。この状態では、操作レバー７の操
作量に応じたパイロット弁８Ｂからの２次圧Ｐ１は、減
圧されることなく制御弁３のパイロットポート３Ｂにそ
のまま供給される。すなわち、電磁比例弁１０は開放弁
として機能する。制御電流Ｉ＝０のときは電磁比例弁１
０の２次圧Ｐ２＝０となり、この状態では操作レバー７
を巻上操作しても切換弁３のパイロットポート３Ｂにパ
イロット圧油は供給されない。すなわち、電磁比例弁１
０はストップ弁として機能する。制御電流Ｉがゼロ〜Ｉ
maxの間では、電磁比例弁１０は図示するように制御電
流Ｉに比例した減圧特性を有する。そして、パイロット
弁８Ｂからのパイロット圧力Ｐ１が電磁比例弁１０の２
次圧力Ｐ２よりも低ければ、電磁比例弁１０は開放弁と
して機能する。逆にパイロット弁８Ｂからのパイロット
圧力Ｐ１が電磁比例弁１０の２次圧力Ｐ２よりも高けれ
ば、電磁比例弁１０はパイロット圧力Ｐ１をＰ２で制限
することになる。

【００１６】図２（ｂ）において、パイロット弁８Ｂは
レバーストロークがフルのとき最大圧力Ｐmaxを出力す
る。制御弁３は圧力Ｐmaxでフルストロークし、その開
口面積は最大となる。この実施の形態では、後述するよ
うに、フック位置に応じた巻上減速制御時、フック位置
に応じてパイロット圧力を低減させることにより開口面
積を小さくしてモータ流量を調節する。また、巻上減速
制御時、フック位置が同じでもポンプ流量が少ないほど
モータ流入流量を増量してフックが目標停止位置の手前
で停止しないようにする。モータ流量の増量は制御弁３
の開口面積を大きくして行われる。

【００１７】この実施の形態における巻上ロープ速度の
制御特性を図３，図４を参照して説明する。図３に示す
ように、重錘２２Ａの位置、すなわちフック過巻作動位
置を基準位置Ｈ０として設定する。この基準位置Ｈ０か
ら所定距離離れた位置に減速開始位置Ｈ１と減速終了位
置Ｈ２を設定する。図４に示すように、これら減速開始
位置Ｈ１と減速終了位置Ｈ２の区間でフックＦの巻上速
度ＶをＶ１→Ｖ２に減速制御する。減速終了位置Ｈ２か
らフック過巻作動位置Ｈ０の区間でフックの巻上速度Ｖ
を定速制御（＝Ｖ２）する。そして、フックＦがフック
過巻作動位置Ｈ０に到達するとフックＦの巻上を停止す
る。図４の減速特性は、ロープが最高速度で巻き上げら
れるときにショックなく目標停止位置Ｈ０でフックが停
止するように定められる。このような制御は、以下に述
べるようにコントローラ２０での処理によって行われ
る。なお、後述するように、実際には、減速開始位置Ｈ
１はポンプ流量に応じて変化する。

【００１８】この実施の形態では、フック巻上減速時、
ポンプ流量が少ないときに制御弁３の開口面積が小さく
なると油圧モータ２へ圧油が流入しなくなることを防止
するため、同じフック位置ｈでもポンプ流量が少ないほ
ど制御弁３の開口面積を大きくしてモータ停止を防止す
る。上述したように、ポンプ流量を最大値Ｑmax、最小
値Ｑmin、その間の中間値Ｑmidの３通りに定義する。こ
の実施の形態では、中間値Ｑmidのときのモータ流量Ｑm
idを基準とし、最大値Ｑmaxのときはモータ流量を低減
し、最小値Ｑminのときはモータ流量を増量する。

【００１９】図５（ａ）はフック位置ｈと目標とするパ
イロット弁８Ｂの操作圧力Ｐｔの関係を示す図である。
目標操作圧力Ｐｔは制御弁３の開口面積と比例関係を有
する。図５（ａ）において、ポンプ流量が最大値Ｑmax
のＰｔ−ｈ特性は、Ｌ→Ｍmax→Ｎmaxで示される減速特
性Ｃmaxとして表されている。ポンプ流量が中間値Ｑmid
のＰｔ−ｈ特性は、Ｌ→Ｍmid→Ｎmidで示される減速特
性Ｃmidとして表されている。ポンプ流量が最小値Ｑmin
のＰｔ−ｈ特性は、Ｌ→Ｍmin→Ｎminで示される減速特
性Ｃminとして表されている。

【００２０】図５（ｂ）はフック位置ｈと制御電流Ｉの
関係を示す図である。制御電流Ｉは目標操作圧力Ｐｔと
比例関係を有する。図５（ｂ）において、ポンプ流量が
最大値ＱmaxのＩ−ｈ特性は、Ｌ→Ｍmax→Ｎmaxで示さ
れる減速特性Ｃmaxとして表されている。ポンプ流量が
中間値ＱmidのＩ−ｈ特性は、Ｌ→Ｍmid→Ｎmidで示さ
れる減速特性Ｃmidとして表されている。ポンプ流量が
最小値ＱminのＩ−ｈ特性は、Ｌ→Ｍmin→Ｎminで示さ
れる減速特性Ｃminとして表されている。図５（ａ），
（ｂ）に示すように、この実施の形態では、中間ポンプ
流量Ｑmidの減速開始位置はＨ１であるが、最大ポンプ
流量Ｑmaxの減速開始位置はＨ１max（＞Ｈ１）、最小ポ
ンプ流量Ｑminの減速開始位置はＨ１min（＜Ｈ１）とな
るように設定されている。減速終了位置Ｈ２はポンプ流
量にかかわらず一定である。

【００２１】図５（ｂ）のポンプ最大流量Ｑmax時の減
速特性Ｃmaxとポンプ最小流量Ｑmin時の減速特性Ｃmin
との間には、中間流量Ｑmid時の減速特性Ｃmid以外に、
ポンプ吐出量に応じた種々の特性が存在する。そして、
ポンプ流量に応じて減速開始位置は任意の値となる。

【００２２】図６はコントローラ２０で実行される巻上
減速制御を説明する図である。コントローラ２０に入力
されるポンプ入力回転数Ｎｐとポンプ傾転量ｑｐとフッ
ク位置ｈとに基づいて制御電流Ｉが演算されて、制御弁
３の開口面積が調節される。

【００２３】乗算器５１は、油圧ポンプ１の傾転量ｑｐ
と油圧ポンプ１の回転数Ｎｐを乗算してポンプ吐出量Ｑ
を算出する。補正値算出回路５２は、入力されたポンプ
吐出量Ｑに基づいた操作圧補正値Ｐａを演算する。この
実施の形態では、中間的なポンプ流量Ｑmidのときは補
正値Ｐａをゼロとし、ポンプ流量がＱmidより多いとき
は負の補正値Ｐａ、ポンプ流量がＱmidより少ないとき
は正の補正値Ｐａを出力する。補正値Ｐａの絶対値はポ
ンプ流量に比例する。一方、目標操作圧算出回路５３
は、中間的なポンプ流量Ｑmidを基準としてフックＦの
現在位置に応じた目標操作圧Ｐｔを算出する。この目標
操作圧Ｐｔと操作圧補正値Ｐａは加算点５４で加算さ
れ、補正後の目標操作圧Ｐｆが算出される。

【００２４】ここで、目標操作圧算出回路５３のＰｔ−
ｈ特性線図を図７（ａ）により説明する。図７（ａ）は
図５（ａ）に対応する線図である。図５（ａ）の減速特
性Ｃmidからわかるように、中間流量Ｑmidに応じた速度
でフックＦが巻き上げられているとき、減速開始位置Ｈ
１から減速を開始し、減速終了位置Ｈ２で減速を終了し
て定速巻上に移行し、目標停止位置Ｈ０で巻上を停止す
る。この実施の形態では、巻上減速制御時に、図７の減
速特性Ｃmidを基準として、ポンプ流量がそれよりも多
いときはモータ流量を低減し、ポンプ流量がそれよりも
少ないときはモータ流量を増大させる。そこで、目標操
作圧算出回路５３からはフック位置ｈに応じて減速特性
Ｃmidにより目標操作圧Ｐｔを出力させ、加算点５４に
おいて、ポンプ流量Ｑに応じて補正値算出回路５２で算
出された補正操作圧Ｐａと加算して補正後の目標操作圧
Ｐｆを算出する。なお、図７（ｂ）は図７（ａ）に対応
するＩ−ｈ特性線図である。

【００２５】したがって、加算点５４から出力される補
正後の目標操作圧力Ｐｆは、中間的なポンプ流量Ｑmid
を基準とすると、それよりもポンプ流量が多いときは小
さな目標操作圧Ｐｆとなり、ポンプ流量が少ないときは
大きな目標操作圧Ｐｆとなる。目標操作圧Ｐｆは最小値
選択回路５６で最大操作圧Ｐmaxで制限されて制御電流
算出回路５７へ入力される。制御電流算出回路５７は、
最小値選択回路５６で制限された補正後の目標操作圧Ｐ
ｆに基づいて制御電流Ｉを算出する。５５は最大操作圧
Ｐmaxを設定する設定器である。

【００２６】これにより、補正後の操作圧力Ｐｆ、すな
わち、制御弁３の開口面積は、フック位置ｈとポンプ流
量Ｑに依存して決定される。ポンプ流量Ｑを中間値Ｑmi
dとすれば、フック位置ｈが減速開始位置Ｈ１〜減速終
了位置Ｈ２の間では、制御弁３の開口面積はフック位置
ｈが小さいほど小さくなる。その結果、フックＦの速度
が減速される。そして、フックＦが減速終了位置Ｈ２に
達すると、補正後の操作圧力Ｐｆは一定値となる。な
お、減速終了位置Ｈ２におけるフック速度Ｖ２は、フッ
ク停止時のショックがなるべく小さくなるように低速に
設定し、また、減速終了位置Ｈ２から停止位置Ｈ０まで
の距離は、各機器の誤差や組立上の誤差などを吸収する
ような値に設定する。

【００２７】ここで、最小値選択回路５６は次の理由で
設けられている。上述したように、この実施の形態で
は、中間ポンプ流量Ｑmidの減速特性Ｃmidを基準とした
ので、目標操作圧算出回路５３はその減速特性Ｃmidに
基づいてフック位置ｈに応じた目標操作圧Ｐｔを算出す
るようにした。したがって、図７からわかるように、最
小流量Ｑminの減速特性Ｃminでは、その減速開始位置Ｈ
１minよりもフック位置ｈが大きい範囲では、目標操作
圧Ｐｔは最大値Ｐmaxを越えてしまう。同様に、最大流
量Ｑmaxの減速特性Ｃmaxでは、その減速開始位置Ｈ１ma
xよりもフック位置ｈが大きい範囲では、目標操作圧Ｐ
ｔは最大値Ｐmaxを越えてしまう。そこで、最小値選択
回路５６により目標操作圧Ｐｆを最大値Ｐmaxでリミッ
トしている。

【００２８】次に、本実施の形態の動作をより具体的に
説明する。ポンプ流量が中間値Ｑmidとして説明する。 （１）フック位置ｈ＞減速開始位置Ｈ１のとき フックＦの巻上作業を行うため操作レバー７をフルに巻
上げ操作すると、パイロット弁８Ｂは最大圧力Ｐmaxを
出力する。フックＦが減速開始位置Ｈ１より下方にある
ので、目標操作圧Ｐｔは最小値選択回路５６で最大値Ｐ
maxで制限され、電磁比例弁１０への制御電流ＩはＩmax
となる。その結果、パイロット弁８Ｂの出力圧Ｐmaxが
そのまま電磁比例弁１０から制御弁３へ印加され、制御
弁３の開口面積は最大となる。パイロット弁８Ｂから出
力されるパイロット圧力はシャトル弁１１からパイロッ
ト式切換弁６に達し、パイロット式切換弁６は位置
（ロ）に切り換えられる。パイロット式切換弁６が位置
（ロ）に切り換えられると、油圧源９からの圧油はパイ
ロット式切換弁６を介してシリンダチューブ５ａのロッ
ド側油室に供給され、ブレーキ装置５は解除される。

【００２９】メインポンプ１からはポンプ傾転量ｑｐと
ポンプ回転数Ｎｐに応じた中間流量Ｑmidの圧油が吐出
される。制御弁３が位置（Ｂ）側に切り換えられると、
その圧油は制御弁３を介して油圧モータ２に供給され、
油圧モータ２はポンプ流量Ｑmidに応じた速度、正確に
はモータ流量に応じた速度で巻上方向に駆動される。こ
れによって、ウインチドラム４ａは巻上方向に駆動さ
れ、巻上ロープ４１を巻き取ってフックＦが上昇する。
ポンプ流量が最大値Ｑmax〜最小値Ｑminの間でも同様で
ある。

【００３０】（２）減速開始位置Ｈ１≧フック位置ｈ＞
減速終了位置Ｈ２ 巻上時にフックＦが減速開始位置Ｈ１を越えたときは、
図７の目標操作圧算出回路５３から出力される目標操作
圧Ｐｔはフック位置に比例して徐々に小さくなる。中間
ポンプ流量ＱmidではＰｔは補正されないから、制御電
流Ｉもフック位置に比例して徐々に小さくなる。電磁比
例弁１０はこの制御電流Ｉに応じて位置（イ）側に切り
換えられて、パイロットポート３Ｂへ供給される２次圧
Ｐ２はフック位置に応じて徐々に小さくなる。これによ
って、操作レバー７がフルに巻上操作されているにも拘
わらず制御弁３は位置（Ｂ）側から中立位置側へと駆動
され、ウインチ４は減速する。

【００３１】なお、図５（ａ）、（ｂ）や図７（ａ），
（ｂ）に示すように、ポンプ流量が中間値Ｑmidよりも
少ないときは、減速を開始するフック位置ｈはＨ１min
となり、ポンプ流量が中間値Ｑmidよりも多いときは、
減速を開始するフック位置ｈはＨ１maxとなる。フック
Ｆが減速終了位置Ｈ２に到達すると、電磁比例弁１０に
出力される制御電流はポンプ中間流量ＱmidではＩ２mid
となる。ポンプ最小流量ＱminではＩ２min、ポンプ最大
流量ＱmaxではＩ２maxとなる。したがって、油圧モータ
２へ供給される圧油量は一定となってウインチは定速で
駆動される。

【００３２】フックＦがフック過巻作動位置Ｈ０に到達
すると、過巻スイッチ２２Ｂがオンして電磁比例弁１０
は位置（イ）に切り換えられ、制御弁３のパイロットポ
ート３Ｂへの圧油の供給が停止されるとともに、パイロ
ット式切換弁６は位置（イ）に切り換えられ、シリンダ
チューブ５ａへの圧油の供給が停止される。これによっ
て、制御弁３は中立位置に切り換えられ油圧モータ２の
駆動が停止されるとともに、ネガブレーキ５が作動しウ
インチドラム４ａの駆動は停止される。

【００３３】フックＦが減速開始位置Ｈ１より上方にあ
りフック速度Ｖが減速されている状態、あるいはフック
過巻装置が作動している状態から操作レバー７が巻下げ
操作されると、パイロット式切換弁６は位置（ロ）に切
り換えられ、ブレーキ装置５の作動が解除される。ま
た、巻下側パイロット弁８Ａからの圧油は制御弁３のパ
イロットポート３Ａに供給されて制御弁３は位置（Ａ）
側に切り換えられる。制御弁３が位置（Ａ）側に切り換
えられると、メインポンプ１からの圧油は制御弁３を介
して油圧モータ２に供給され、油圧モータ２が巻下げ方
向に駆動される。これによって、巻下げ操作時にはウイ
ンチドラム４ａは巻下方向に駆動され、吊り荷が巻下げ
られる。

【００３４】このように第１の実施の形態では、減速開
始位置Ｈ１（Ｈ１max〜Ｈ１min）から減速終了位置Ｈ２
の区間でパイロット圧Ｐ２を減少させてフックＦの巻上
速度を減速し、減速終了位置Ｈ２からフック過巻作動位
置Ｈ０出は一定速度でフックＦを巻上げ、フック過巻作
動位置Ｈ０においてウインチ４の駆動を停止するように
したので、吊下物体の跳ね上がりやショックのない最適
なタイミングでフックＦの巻上を停止することができ
る。この場合、フック速度が大きくてもフック過巻作動
位置Ｈ０を下方にずらす必要がないので、十分な作業範
囲を確保することができる。また、位置Ｈ２〜Ｈ０間で
低速状態を保持してからフック過巻装置を作動させるよ
うにしたので、検出器やセンサの誤差や組立上の誤差等
の影響を受けずに安定した状態でウインチ４を停止させ
ることができる。さらにまた、巻下げ時にはフック速度
Ｖを減速しないようにしたので、効率よく作業を行うこ
とができる。

【００３５】さらに、フック巻上減速時、同じフック位
置ｈでもポンプ流量が少ないほど開口面積を大きくする
ようにしたので、ポンプ流量が少ないときに制御弁３の
開口面積が小さくなると油圧モータ２の流入流量が減少
するという問題が解決され、目標停止位置Ｈ０の手前で
フックが停止することがない。その結果、作業揚程が狭
められることがない。なお、以上では中間ポンプ流量Ｑ
midを基準としたが、最大流量Ｑmaxあるいは最小流量Ｑ
minを基準としてもよい。この場合、図６の補正値算出
回路５２では、それぞれ最大流量Ｑmaxあるいは最小流
量Ｑminの補正値をゼロとする。

【００３６】−第２の実施の形態− 図８は、本発明によるウインチの過巻防止装置の第２の
実施の形態を示す図であり、図６に対応するものであ
る。第１の実施の形態の過巻防止装置では、吊り荷重に
無関係に、フック位置ｈ、ポンプ回転数Ｎｐ、ポンプ傾
転量ｑｐに基づいて制御電流Ｉを決定した。第２の実施
の形態の過巻防止装置では、図８に示すように、フック
位置ｈ、ポンプ回転数Ｎｐ、ポンプ傾転量ｑｐおよび吊
り荷重Ｗに基づいて制御電流Ｉを決定する。これは、ブ
リードオフにより流量制御する制御弁３の通過流量は、
供給されるポンプ流量が同一でも吊り荷重、すなわち油
圧モータの負荷圧力によって異なる。したがって、吊り
荷重Ｗまで考慮して制御弁３の開口面積を決定するのが
好ましい。

【００３７】そこで、図８に示すように、吊り荷重Ｗに
よる補正値Ｐｗを算出する補正値算出回路５８を設け、
その出力である補正値Ｐｗを加算点５４で加算する。し
たがって、加算点５４の出力値である補正済み目標操作
圧Ｐｆ＝Ｐｔ＋Ｐｆ＋Ｐｗを最小値選択回路５６を介し
て制御電流算出回路５５に入力して制御電流Ｉを算出す
る。すなわち、吊り荷重が重いほど制御弁３の開口面積
を大きくする。なお、吊り荷重は周知のように、ブーム
起伏ロープ張力により演算して求めることができる。巻
上油圧モータ２の駆動圧力は吊り荷重に相関するので、
吊り荷重に代えて油圧モータ駆動圧力を用いてもよい。

【００３８】上記実施の形態においては、フック位置ｈ
の検出に関し、揚程計２５を用いるようにしたがこれに
限らず、他の検出器（例えばレーザや超音波などの検出
器）を用いて、フックＦと重錘２２Ａとの間の距離ｈを
検出するようにしてもよい。

【００３９】−第３の実施の形態− 図９〜図１２は、本発明による干渉防止装置を説明する
図である。図９はオフセット式油圧ショベルのフロント
アタッチメントの要部の斜視図、図１０はオフセット式
油圧ショベルの正面図である。

【００４０】図９に示すように、オフセット式油圧ショ
ベルは、上部旋回体１２２に上下方向に回動可能に設け
られたロアブーム１２３と、ロアブーム１２３の先端に
左右方向に回動可能に設けられたアッパブーム１２４
と、アッパブーム１２４の先端に左右方向に回動可能に
取り付けられたシリンダステー１２６と、アッパブーム
１２４に平行にかつロアブーム１２３とシリンダステー
１２６とに回転支持されるステー１２７とを備えてい
る。そして、アッパブーム１２４、シリンダステー１２
６、ステー２７により平行リンク機構が構成されてい
る。シリンダステー１２６の先端にはクラウド操作とダ
ンプ操作可能にアーム１２９が取り付けられている。ア
ーム１２９の先端には、バケットシリンダ１０２でクラ
ウド操作とダンプ操作されるバケット１３０が取り付け
られている。また、ロアブーム１２３とアッパブーム１
２４とには、これらに回転可能に支持されるオフセット
シリンダ１２８が取り付けられている。

【００４１】そして、オフセットシリンダ１２８を伸縮
させることにより、アッパブーム１２４がロアブーム１
２３に対して左右方向に回動し、シリンダステー１２６
から先のアーム１２９およびバケット１３０が、図１０
（ａ）に示すようにアッパブーム１２４とシリンダステ
ー１２６から先が平行となっているオフセット０の状態
から、図１０（ｂ）に示すようにロアブーム１２３の長
手方向中心線に対して左右方向に平行移動（オフセッ
ト）する。このため、道路の脇にショベルを停止して溝
掘削する場合に、車体が道路脇いっぱいに寄せられてい
なくても溝掘削を行うことができる。

【００４２】図１１は、本発明による干渉防止装置を搭
載した油圧ショベルの示す油圧回路図である。この油圧
ショベルは、原動機Ｍによって駆動される可変容量型の
メインポンプ１０１と、メインポンプ１０１から吐出さ
れる圧油によって駆動されるフロント用油圧シリンダ１
０２と、メインポンプ１０１から油圧シリンダ１０２に
供給される圧油の流れを制御する制御弁１０３と、オペ
レータがフロント操作指令を入力する操作レバー１０７
と、操作レバー１０７により操作されるパイロット弁１
０８Ａ,１０８Ｂと、パイロット弁１０８Ａ,１０８Ｂに
圧油を供給するパイロットポンプ１０９と、クラウド側
パイロット弁１０８Ｂから制御弁１０３のパイロットポ
ート１０３Ｂに供給されるパイロット圧Ｐ１２を制御す
る電磁比例減圧弁１１０（以下、単に電磁比例弁と呼
ぶ）と、電磁比例弁１１０に制御電流を出力するコント
ローラ２２０とを有している。

【００４３】また、ブーム角度センサ２２１と、アーム
角度センサ２２２と、バケット角度センサ２２３とがそ
れぞれフロントアタッチメントに設けられ、それら角度
センサの角度検出信号θｂ、θａ、θｂｋはコントロー
ラ２２０へ入力される、さらに、ポンプ入力軸にはポン
プ回転数Ｎｐを検出する回転数センサ２２４が設けられ
るとともに、油圧ポンプ１０１の傾転量ｑｐ（押除け容
積）を検出する傾転量センサ２２５も設けられている。
回転数センサ２２４および傾転量センサ２２５もコント
ローラ２２０に入力される。そして、コントローラ２２
０は、これらの各センサからの信号を取り込んで図１２
に示す制御回路から電磁比例弁１１０に制御電流Ｉを出
力する。

【００４４】図１２により第３の実施の形態の減速制御
について説明する。コントローラ２２０には、不図示の
バケット位置検出回路が設けられ、ブーム角度センサ２
２１と、アーム角度センサ２２２と、バケット角度セン
サ２２３からの信号に基づいてバケット１３０の位置ｂ
ｈを算出する。この位置ｂｈは干渉防止目標停止位置か
らの距離を示す。図１２は図６に相当するものである。
相違点は目標操作圧算出回路５３Ａであり、その他は同
一である。

【００４５】目標操作圧算出回路５３Ａは、バケット位
置ｂｈに応じた目標操作圧Ｐｔを算出する。目標操作圧
算出回路５３Ａのｂｈ−Ｐｔ特性は図５（ａ）と同様に
して設定される。目標操作圧Ｐｔと操作圧補正値Ｐａは
加算点５４で加算され、補正後の目標操作圧Ｐｆが算出
される。この目標操作圧Ｐｆは最小値選択回路５６にお
いて最大操作圧Ｐmaxで制限される。制限された目標操
作圧Ｐｆは制御電流算出回路５７に入力される。制御電
流算出回路５７は最小値選択回路５６を介して入力され
る補正後の目標操作圧Ｐｆに基づいて制御電流Ｉを算出
する。

【００４６】図１２のＰｔ−ｂｈ特性によれば、バケッ
ト位置ｂｈに応じた操作圧力Ｐｔが算出される。この操
作圧力Ｐｔは、バケット位置ｂｈが減速開始位置ｂｈ１
から減速終了位置ｂｈ２までの間では、バケット位置ｂ
ｈが小さくなるにしたがって低減され、これにより、制
御弁１０３の開口面積が小さくなる。その結果、バケッ
ト１３０の移動速度が減速される。そして、バケット１
３０が減速終了位置Ｈ２に達すると、操作圧力Ｐｔは一
定値となり、バケットの移動速度は一定値となる。この
とき、中間ポンプ流量Ｑmidを基準として、ポンプ流量
が多いときは制御弁１０３の開口面積を小さくし、ポン
プ流量が少ないときは、制御弁１０３の開口面積を大き
くする。

【００４７】バケット位置ｂｈが停止位置に達すると、
コントローラ２２０は電磁比例弁１１０を（イ）位置へ
切換え、これにより、制御弁１０３が中立位置へ復帰し
てバケット１３０が停止する。

【００４８】以上説明したとおり、干渉防止装置におい
ても、バケット位置が干渉防止目標停止位置の手前に設
定された減速開始位置ｂｈ１に達すると減速が開始さ
れ、減速終了位置ｂｈ２へ達すると減速が終了して一定
速度制御となる。そして、干渉防止目標停止位置に達す
るとバケットが停止されるので、バケット停止時のショ
ックが低減される。また、減速制御時には同じバケット
位置でもポンプ流量が少ないほど制御弁の開口面積を大
きくするようにしたので、負荷が大きいときにエンジン
回転数を低回転域で運転しているときに減速により制御
弁１３０の開口面積が小さくなったときでも、干渉防止
停止位置の手前でバケットが停止することが防止され
る。

【００４９】以上では、バケット１３０の位置を基準と
して減速→停止制御を行うようにした。しかしながら、
ロアブーム１２３、アッパブーム１２４およびアーム１
２９も含めたフロントアタッチメント全体の姿勢を検出
して減速→停止制御を行うようにしてもよい。この場
合、図１１に示した電磁比例弁１１０をロアブーム１２
３、アッパブーム１２４およびアーム１２９のパイロッ
ト油圧回路内に挿入するとともに、コントローラ２２０
でフロントアタッチメントの姿勢を演算して、各電磁比
例弁を同様に制御する。

【００５０】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、コントローラ２０,２２０や電磁比例弁１０,１１０
が制御手段を、コントローラ２０,２２０が演算手段
を、コントローラ２０，ドラム回転センサ２１，揚程計
２５やコントローラ２２０，角度センサ２２１，２２
２，２２３が検出手段をそれぞれ構成する。

【００５１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば次のような効果が得られる。 （１）請求項１〜４の発明によれば、移動体を減速させ
て目標停止位置で停止させる際、同じ位置でもポンプ吐
出量が少ないほど制御弁の開口面積を大きくするように
した。したがって、とくにエンジンが低回転域で比較的
重い吊荷をつり上げる場合や負荷が大きい場合でも、油
圧モータや油圧シリンダなどの油圧アクチュエータへ十
分な油量が供給されるから、所定の停止位置に達する前
に油圧モータが停止することがなく、作業揚程が狭めら
れることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるウインチの
過巻防止装置の構成を示す油圧回路図

【図２】（ａ）は、図１の電磁比例弁の制御電流と２次
圧の関係を示す図、（ｂ）はパイロット弁のストローク
と２次圧の関係を示す図

【図３】図１のフック位置を説明する図

【図４】フック位置とフック速度の関係を示すｈ−Ｖ線
図

【図５】（ａ）は図４のｈ−Ｖ線図を実現するためのフ
ック位置と目標操作圧の関係を示すｈ−Ｐｔ線図、
（ｂ）は図４のｈ−Ｖ線図を実現するためのフック位置
と制御電流の関係を示すｈ−Ｉ線図

【図６】図１のコントローラ内の詳細を説明するブロッ
ク図

【図７】図６の目標操作圧算出回路を説明する図

【図８】本発明の第２の実施の形態に係わるウインチの
過巻防止装置における図６に相当するブロック図

【図９】本発明の第３の実施の形態に係わる干渉防止装
置を搭載するオフセット式油圧ショベルのフロントアタ
ッチメントの要部斜視図

【図１０】オフセット式油圧ショベルの正面図

【図１１】干渉防止装置を搭載するオフセット式油圧シ
ョベルの油圧回路図

【図１２】図１１のコントローラ内の詳細を説明するブ
ロック図

【図１３】ブリードオフ制御を説明する図

【符号の説明】

１，１０１：メインポンプ ２：油圧モー
タ ３，１０３：制御弁 ７，１０７：操作レバ
ー １０、１１０：電磁比例弁 ２０，２２０：コント
ローラ ２１：ドラム回転センサ ２２Ｂ：フック
過巻スイッチ ２３：ポンプ回転数センサ ２４：ポンプ
傾転量センサ ２５：揚程計 １０２：油圧
シリンダ ２２１，２２２，２２３：角度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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） 2D003 AA01 AB03 AB04 DA03 DA04 DB03 DB04 DB05 3F205 AA07 BA01 CA03 CA07 DA04 3H089 AA24 AA43 BB15 BB16 BB17 CC08 DA03 DA13 DB03 DB25 DB33 DB47 DB49 EE04 EE17 EE22 EE36 FF03 FF12 GG02 JJ08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧油を吐出する油圧ポンプと、 前記油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される油圧ア
   クチュエータと、 前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ流入する
   圧油の油量を制御する制御弁と、 前記油圧アクチュエータにより駆動される移動体が所定
   の位置に達したことまたは所定の姿勢となったことを検
   出して検出信号を出力する検出手段と、 前記検出手段から前記検出信号が出力されると、前記制
   御弁の開口面積を制御することにより、前記油圧アクチ
   ュエータへ供給する圧油の流量を低減して前記移動体の
   速度を減速する制御手段と、 前記油圧ポンプが吐出する圧油の流量に基づいて、前記
   制御手段による圧油の流量低減量を演算する演算手段と
   を備えたことを特徴とする油圧速度制御装置。
2. 【請求項２】圧油を吐出する油圧ポンプと、 前記油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される油圧ア
   クチュエータと、 前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ流入する
   圧油の油量を制御する制御弁と、 前記油圧アクチュエータにより駆動される移動体の現在
   位置と目標停止位置との距離を演算する演算手段と、 前記距離演算手段で演算される前記移動体と目標停止位
   置との距離が近づくほど前記制御弁の開口面積を小さく
   制御することにより、前記油圧アクチュエータへ供給す
   る圧油の流量を低減して前記移動体の速度を減速する制
   御手段と、 前記油圧ポンプが吐出する圧油の流量に基づいて、前記
   制御手段による圧油の流量低減量を演算する演算手段と
   を備え、 前記油圧ポンプが吐出する圧油の流量が少ないほど前記
   流量低減量を小さくすることを特徴とする油圧速度制御
   装置。
3. 【請求項３】圧油を吐出する油圧ポンプと、 前記油圧ポンプから吐出される圧油で駆動されてウイン
   チドラムを回転する油圧モータと、 前記油圧ポンプから前記油圧モータへ流入する圧油の油
   量を制御する制御弁と、 前記ウインチドラムに巻き回されたロープで吊下げられ
   た吊下物体が目標停止位置に達したことを検出して検出
   信号を出力する検出手段と、 前記吊下物体と前記目標停止位置との距離を演算する距
   離演算手段と、 前記検出手段から前記検出信号が出力されると、前記距
   離演算手段で演算される前記吊下物体と目標停止位置と
   の距離が近づくほど前記制御弁の開口面積を小さく制御
   することにより、前記油圧モータへ供給する圧油の流量
   を低減して前記吊下物体の速度を減速する制御手段と、 前記油圧ポンプが吐出する圧油の流量に基づいて、前記
   制御手段による圧油の流量低減量を演算する演算手段と
   を備え、 前記油圧ポンプが吐出する圧油の流量が少ないほど前記
   流量低減量を小さくすることを特徴とするフック過巻防
   止装置。
4. 【請求項４】圧油を吐出する油圧ポンプと、 前記油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される油圧ア
   クチュエータと、 前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ流入する
   圧油の油量を制御する制御弁と、 前記油圧アクチュエータにより駆動される移動体が所定
   の位置に達したときに検出信号を出力する検出手段と、 前記検出手段から前記検出信号が出力されるとき、前記
   制御弁の開口面積を小さく制御することにより前記油圧
   アクチュエータへ供給する圧油の流量を低減して前記移
   動体の速度を減速する制御手段と、 前記油圧ポンプが吐出する圧油の流量に基づいて、前記
   制御手段による圧油の流量低減量を演算する演算手段と
   を備え、 前記油圧ポンプが吐出する圧油の流量が少ないほど前記
   流量低減量を小さくすることを特徴とする干渉防止装
   置。