JP2004224510A - ウインチのブレーキ装置およびクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】湿式多板式ブレーキのディスク部材の摩耗を抑制する。
【解決手段】複数のインナディスク１２とアウタディスク１３をブレーキケース１１内に配置し、油圧ポンプ２５からブレーキケース１１内に冷却油を導いてディスク１２，１３を冷却する。ブレーキケース１１の排油孔１１ｃとオイルクーラ２７の間に温度センサ４２を設け、温度センサ４２によりブレーキケース出口の油温θを検出する。フリーフォールスイッチ４１がオン、かつ、油温検出値θが所定値θｓ以上のとき、コントローラ４０はブレーキ装置１０が摩耗開始状態にあると判定し、警報装置４３から警報を出力する。これにより作業員はディスク１２，１３の高温状態を認識することができ、ブレーキ装置１０の使用を中断する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク部材の圧接によってウインチドラムの回転を制動するウインチのブレーキ装置およびクレーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のブレーキ装置として、湿式多板ブレーキ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。これは回転可能に支持された複数の回転ディスクと回転不能に支持された複数の固定ディスクをブレーキケース内に軸方向移動可能に交互に配置し、これらディスク同士を圧接して回転ディスクにブレーキ力を作用させるものである。この種のブレーキ装置では、ディスクの摩擦熱を冷却するために、ブレーキケース内に冷却油を供給するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３２３８８５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディスクの温度は、ウインチドラムに作用する負荷やブレーキの使用頻度、使用状況等に応じて刻々と変化し、ディスクが高温の状態でブレーキを使用するおそれがある。ディスクが高温の状態で例えばバケットをフリーフォールし、バケット着地後、慣性力によるウインチドラムの回転を停止するためにブレーキを使用すると、ディスクが著しく摩耗し、ブレーキ寿命が大幅に低下する。
【０００５】
本発明は、ディスクの摩耗を抑制し得るウインチのブレーキ装置およびクレーンを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるウインチのブレーキ装置は、ウインチドラムの回転に応じて回転する回転板およびこの回転板に並設された固定板を有するディスク部材と、回転板と固定板を圧接してウインチドラムの回転を制動する制動手段と、油圧源からディスク部材に冷却油を供給する冷却油供給手段と、少なくともディスク部材と熱交換した後の冷却油温に基づいてディスク部材の発熱状態を検出する発熱検出手段と、発熱検出手段の検出結果に基づいてディスク部材が摩耗しやすい状態（以下、摩耗限界状態）にあるか否かを判定する判定手段と、判定手段による判定結果を報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明によるクレーンは上述したブレーキ装置を備える。
【０００７】
【発明の実施の形態】
−第１の実施の形態−
以下、図１〜図３を参照して本発明によるブレーキ装置の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るブレーキ装置を有するウインチの油圧回路図であり、図２はこのブレーキ装置を搭載したクレーンの側面図である。図２に示すように、クレーンは、走行体１０１と、走行体１０１上に搭載された旋回可能な旋回体１０２と、旋回体１０２に起伏可能に支持されたブーム１０３とを有する。旋回体１０２にはウインチドラム１が搭載され、ウインチドラム１の駆動によりワイヤロープ１０４が巻上げまたは巻下げられ、吊り荷（バケット等）１０６が昇降する。また、旋回体１０２には起伏ドラム１０７が搭載され、起伏ドラム１０７の駆動により起伏ロープ１０８が巻上げまたは巻下げられ、ブーム１０３が起伏される。
【０００８】
図１に示すように、巻上ウインチは、ウインチドラム１と、ウインチドラム１を巻上または巻下駆動する油圧モータ２と、油圧モータ２に駆動圧油を供給する油圧ポンプ３と、油圧ポンプ３から油圧モータ２への圧油の流れを制御する方向制御弁４と、油圧モータ２の駆動力をウインチドラム１に伝達する遊星減速機構５と、ウインチドラム１の回転を制動する湿式多板式のブレーキ装置１０とを有する。方向制御弁４は操作レバー６の操作に応じたパイロット圧により切り換えられる。
【０００９】
油圧モータ２の出力軸２ａは遊星減速機構５のサンギア５１に連結されている。サンギア５１にはプラネタリギア５２が噛合され、プラネタリギア５２にはウインチドラム１の内周面に設けられたリングギア５３が噛合されている。プラネタリギア５２はキャリア軸５４により支持されている。
【００１０】
キャリア軸５４はブレーキケース１１の側壁１１ａを貫通し、その先端には複数枚のインナディスク１２がスプライン結合により軸方向に移動可能に係合されている。ブレーキケース１１の内周面には複数枚のアウタディスク１３がスプライン結合により軸方向に移動可能に係合されている。アウタディスク１３とインナディスク１２は軸方向に交互に配置され、ディスク１２，１３の軸方向両端部にはアウタディスク１３が位置している。ディスク１２，１３の側方にはブレーキピストン１４が配設され、ブレーキピストン１４はブレーキケース１１内を軸方向に摺動可能となっている。
【００１１】
ブレーキピストン１４は油圧シリンダ１５のピストン１６に結合され、ブレーキピストン１４とブレーキケース１１の間には、軸方向（図１のａ方向）に付勢力を及ぼすばね１７が介装されている。油圧シリンダ１５のロッド室１５ａは、減圧弁２１、電磁切換弁２２を介して油圧ポンプ２３に接続されている。減圧弁２１は可変減圧弁であり、その減圧度はブレーキペダル２４の踏み込み量に応じて変更される。すなわち、ペダル非操作時に減圧度は最小（２次圧は最大）であり、ペダルストロークの増加に伴い減圧度は増加（２次圧は減少）し、ペダル２４を最大に踏み込み操作すると減圧度は最大（２次圧はタンク圧）になる。なお、図はブレーキペダル２４を最大に踏み込んだ状態を示している。
【００１２】
油室１５ａがタンク圧のとき、ピストン１６はばね１７の付勢力によって伸長する。これによってブレーキピストン１４によりインナディスク１２とアウタディスク１３が押圧され、ディスク１２，１３間に圧接力が作用し、ブレーキ作動状態となる。一方、ロッド室１５ａ内に最大２次圧が作用するとピストン１６はばね１７の付勢力に抗して縮退する。これによりディスク１２，１３間に作用する圧接力が除去され、ブレーキ解除状態となる。
【００１３】
電磁切換弁２２のソレノイドはフリーフォールスイッチ４１に接続されている。フリーフォールスイッチ４１は運転室での操作によって切り換えられる。フリーフォールスイッチ４１がオンのとき、電磁切換弁２２は図示のように位置ロに切り換えられ、油圧ポンプ２３から減圧弁２１へ圧油が供給される。フリーフォールスイッチ４１がオフのとき、電磁切換弁２２は位置イに切り換えられ、油圧ポンプ２３から減圧弁２１への圧油の供給が阻止される。
【００１４】
ブレーキケース１１には給油孔１１ｂと排油孔１１ｃが設けられている。給油孔１１ｂは油圧ポンプ２５に接続され、排油孔１１ｃはフィルタ２６、オイルクーラ２７を介してタンクに接続されている。油圧ポンプ２５が駆動すると給油孔１１ｂを介してブレーキケース１１内に冷却油が供給され、ブレーキケース１１内を通過した後、排油孔１１ｃから排出される。これによりディスク１２，１３と冷却油が熱交換し、ディスク１２，１３が冷却される。ケース１１から排出された油はフィルタ２６で濾過され、オイルクーラ２７で冷却された後、タンクに戻される。なお、油圧ポンプ２５はエンジンにより駆動され、エンジン回転数に応じた冷却油量を吐出する。
【００１５】
排油孔１１ｃとフィルタ２６の間の管路２８には、ブレーキケース１１の通過直後の油温θを検出する温度センサ４２が接続されている。油温θはディスク１２，１３の温度と相関関係があり、ディスク１２，１３の温度が高くなると油温θも上昇する。コントローラ４０にはフリーフォールスイッチ４１と温度センサ４２が接続されている。これらスイッチ４１およびセンサ４２からの入力信号に基づいてコントローラ４０は以下のような処理を実行し、ブザーやランプなどの警報装置４３に制御信号を出力する。
【００１６】
図３は第１の実施の形態に係わるコントローラ４０での処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１でフリーフォールスイッチ４１がオンか否かを判定する。ステップＳ１が肯定されるとステップＳ２に進み、否定されるとステップＳ５に進む。ステップＳ２では、温度センサ４２により油温θを検出し、ステップＳ３で油温θが所定値θｓより低いか否かを判定する。ここで、所定値θｓは、ブレーキ作動時にディスク１２，１３の摩耗が多くなる温度（摩耗温度と呼ぶ）に設定されている。摩耗温度はディスク１２，１３の材質や形状によって決定される。ステップＳ３が否定されるとステップＳ４に進み、警報装置４３に制御信号を出力して警報装置４３を作動する。ステップＳ３が肯定されるとステップＳ５に進み、警報装置４３に制御信号を出力して警報装置４３の作動を停止する。
【００１７】
以上のように構成した第１の実施の形態の主要な動作を説明する。
（１）フリーフォールスイッチオフ
油圧モータ２の駆動による巻上または巻下作業を行うときはフリーフォールスイッチ４１をオフする。これにより電磁切換弁２２は位置イに切り換えられ、油圧シリンダ１５のボトム室１５ａはブレーキペダル２４の操作に拘わらずタンク圧となり、ブレーキピストン１４はばね１７の付勢力によってディスク１２，１３側（ａ方向）に押動される。これによってアウタディスク１３とインナディスク１２が互いに圧接され、ディスク１２，１３間の摩擦力によってインナディスク１２の回転が阻止される（ブレーキ作動）。
【００１８】
ブレーキ装置１０が作動すると、キャリア軸５４の回転が阻止され、油圧モータ２の回転はサンギア５１、プラネタリギア５２、リングギア５３を介してウインチドラム１に伝達可能となる。ここで、操作レバー６を巻上または巻下操作すると、方向切換弁４が中立位置から切り換えられ、油圧ポンプ３からの圧油によって油圧モータ２が巻上または巻下方向に回転する。これによりウインチドラム１が巻上または巻下駆動される。操作レバー６を中立位置に戻し操作すると、方向切換弁４が中立位置に戻され、油圧ポンプ３から油圧モータ２への圧油の供給が停止する。これによりウインチドラム１の回転が停止する。なお、操作レバー６の中立操作によらず、ブレーキ装置１０とは別のブレーキ装置（不図示）によりウインチドラム１の回転を停止させてもよい。
【００１９】
このときブレーキケース１１内には油圧ポンプ２５から冷却油が吐出され、熱交換によりディスク１２，１３の表面が冷却される。フリーフォールスイッチ４１がオフのときは、ブレーキケース出口の油温θに拘わらず上述した処理（ステップＳ５）によって警報装置４３は常にオフされる。
【００２０】
（２）フリーフォールスイッチオン
例えばバケットのフリーフォールによる掘削作業時にはフリーフォールスイッチ４１をオンする。これにより電磁切換弁２２が位置ロに切り換えられ、油圧ポンプ２３からの圧油が電磁切換弁２２を介して減圧弁２１に供給され、ブレーキペダル２５の操作量に応じた２次圧が油室１５ａに作用する。ここで、操作レバー６を中立操作して油圧モータ２の回転を停止するとともに、ブレーキペダル２４を非操作すると減圧弁２１通過後の２次圧は最大となり、ピストン１６に作用する油圧力がばね１７の付勢力に打ち勝って油圧シリンダ１５が縮退する。これによりディスク１２，１３に作用する圧接力が除去され、ディスク１２，１３同士が互いに離間する。その結果、インナディスク１２は回転可能となり（ブレーキ解除）、ウインチドラム１はバケットの負荷によって自由回転し、バケットをフリーフォールすることができる。フリーフォール時は油圧ポンプ２５からの冷却油が各ディスク１２，１３の表面に行き渡り、ディスク１２，１３の冷却が促進される。
【００２１】
この状態でブレーキペダル２４を踏み込み操作すると、その操作量に応じて２次圧が減少し、最大踏み込み操作時に２次圧はタンク圧となる。その結果、ばね１７の付勢力によってブレーキピストン１４がディスク１２，１３側に押動され、ブレーキピストン１４からの押圧力によってディスク１２，１３同士が圧接される。これによりフリーフォール時のウインチドラム１の回転にブレーキ力を与え、ドラム１の回転速度を制御することができる。
【００２２】
フリーフォール時にブレーキ装置１０を作動すると、ディスク１２，１３の摩擦熱によってディスク温度および油温θがともに上昇する。この場合の温度上昇は、ブレーキ力が大きいほど、すなわちバケットが重く、落下速度が速いほど著しい。このとき、ブレーキケース出口の油温θが所定値θｓ未満であれば、ディスク温度は摩耗温度まで上昇しておらず、警報装置４３は作動しない。油温θが所定値θｓに達すると、ディスク温度が摩耗温度まで上昇したと予想され、警報装置４３が作動する（ステップＳ４）。これにより作業員はディスク１２，１３の高温状態、すなわちディスク１２，１３が摩耗しやすい状態にあることを認識することができ、適切なタイミングでフリーフォール作業を中断することができる。
【００２３】
フリーフォール作業を中断すると、油圧ポンプ２５からの冷却油によりディスク温度および油温θがともに低下し、油温θが所定値θｓ以下になると警報装置４３が作動停止する。これにより作業員はディスク温度の低下を認識することができ、適切なタイミングでフリーフォール作業を再開することができる。その結果、ディスク１２，１３が高温状態でブレーキ装置１０を使用することを回避することができ、ディスク１２，１３の摩耗を抑制することができる。
【００２４】
以上の第１の実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏する。
（１）ディスク１２，１３と熱交換後のブレーキケース出口の冷却油の温度θを検出し、油温θが所定値θｓ以上のときに警報装置４３を作動するようにしたので、作業員はディスク１２，１３が摩耗しやすい状態（摩耗限界状態）にあることを認識することができ、ディスク１２，１３が高温状態でのブレーキ使用を回避することができる。その結果、ディスク１２，１３の摩耗が抑制され、ブレーキ寿命が増加する。また、摩耗の抑制により適切なブレーキ力を得ることができる。
（２）オイルクーラ２７の通過前のブレーキケース出口の油温θに基づいてディスク温度が摩耗温度に達したか否かを判定するので、ディスク温度を精度よく推定することができ、ディスク１２，１３が摩耗限界状態にあるか否かの判定精度が向上する。この点、オイルクーラ通過後の油温（例えばタンクの油温）に基づいてディスク温度を推定したのでは、オイルクーラ２７の通過により油温が低下するために、ディスク温度を精度よく推定することができず、ディスク１２，１３の摩耗温度を超えた状態でフリーフォール作業が行われるおそれがある。
（３）油温θが所定値θｓ以上、かつ、フリーフォールスイッチ４１がオンのときに警報装置４３を作動するようにしたので、吊り荷の巻上作業等、ディスク１２，１３の摩耗が問題とならない作業を行う場合に警報装置４３が作動することなく、不必要な警報の発生を防止することができる。
【００２５】
なお、上記実施の形態では、コントローラ４０にフリーフォールスイッチ４１と温度センサ４２を接続し、フリーフォールスイッチ４１がオンかつ油温θ≧θｓを条件として警報装置４３を作動するようにしたが、単に油温θ≧θｓを条件として警報装置４３を作動してもよい。
【００２６】
−第２の実施の形態−
図４，５を参照して本発明によるブレーキ装置の第２の実施の形態について説明する。
効率よくフリーフォール作業を行うためには、バケットを上昇する際にエンジン回転数を増加してバケットの上昇速度を速めることが有効である。この場合、巻上時のエンジン回転数の増加により冷却油量が増加するので、巻上後はフリーフォール直後よりもディスク温度が低下している。第２の実施の形態では、巻上後の油温θに基づいて警報装置４３の作動の要否を判定する。以下では、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００２７】
図４は、第２の実施の形態に係わるブレーキ装置を有するウインチの油圧回路図である。なお、図１と同一の箇所には同一の符号を付す。図４に示すように、コントローラ４０には、エンジン回転数Ｎを検出する回転数センサ４４と、温度センサ４２が接続され、フリーフォールスイッチ４１は接続されていない。コントローラ４０はこれらセンサ４２，４４からの信号に基づいて以下のような処理実行し、警報装置４３に制御信号を出力する。
【００２８】
図５は、第２の実施の形態に係わるコントローラ４０での処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１でブレーキケース出口の油温θ（ｔ１）を検出し、ステップＳ１２で油温検出値θ（ｔ１）が上述した第１の実施の形態の所定値θｓ以下か否かを判定する。ステップＳ１２が肯定されるとステップＳ１９に進み、否定されるとステップＳ１３に進む。ステップＳ１３ではタイマをスタートし、タイマが所定時間Δｔを計時するとステップＳ１４に進む。ここで、所定時間Δｔは、少なくともフリーフォール後、バケットの上昇を終了するまでの時間、すなわちエンジン回転数が低下する時間よりも長く設定されている。
【００２９】
ステップＳ１４では、回転数センサ４４によりエンジン回転数Ｎを検出し、ステップＳ１５でエンジン回転数Ｎが所定回転数Ｎｓ以下か否かを判定する。これはフリーフォール後の巻上動作が終了したか否かを判定するための処理であり、所定回転数Ｎｓは例えばアイドル回転数よりわずかに大きい値に設定される。ステップＳ１５が肯定されるとステップＳ１６に進み、否定されるとステップＳ１４に戻る。ステップＳ１６では油温θ（ｔ２）を検出し、ステップＳ１７でその油温θ（ｔ２）が所定値θｓ未満か否かを判定する。ステップＳ１７が否定されるとステップＳ１８に進んで警報装置４３に制御信号を出力して警報装置４３を作動し、ステップＳ１６に戻る。ステップＳ１７が肯定されるとステップＳ１９に進み、警報装置４３に制御信号を出力して警報装置４３の作動を停止する。
【００３０】
次に、第２の実施の形態に係わるブレーキ装置の特徴的な動作を説明する。
例えば掘削作業を効率よく行うためには、バケットの着地後、所定時間Δｔ内に操作レバー６を巻上操作するとともに、巻上操作時にペダル操作等によりエンジン回転数を上昇し、バケットの上昇速度を速める。バケットの巻上が終了すると、エンジン回転数をアイドル回転数に戻し、バケットをフリーフォールする。
【００３１】
フリーフォール時にブレーキ装置１０を作動するとディスク温度が上昇し、それに伴い油温θが上昇する。その後、巻上操作時にエンジン回転数Ｎが上昇するので冷却油量が増加し、ディスク温度と油温θがともに低下する。このとき、フリーフォール直後に油温θが所定値θｓを超えた場合であっても、所定時間Δｔ内に巻上操作を行い、巻上操作後に油温θが所定値θｓより低くなれば、警報装置４３は作動しない（ステップＳ１７→ステップＳ１９）。
【００３２】
一方、巻上後、油温θが所定値θｓ以上のときは警報装置４３が作動する（ステップＳ１７→ステップＳ１８）。これにより作業員はディスク１２，１３が摩耗限界状態にあることを認識することができ、バケットを吊り上げた状態で油温θが低下するまで待機する。油温θが所定値θｓ未満に低下すれば、警報装置４３の作動が停止する。この警報装置４３の作動停止を待って作業員はフリーフォール作業を再開する。
【００３３】
このように第２の実施の形態では、エンジン低回転域でバケットをフリーフォールした後にエンジン回転数を増加してバケットを巻き上げることを想定し、エンジン回転数Ｎがアイドル回転数になったときに油温θが所定値θｓより大きいと警報装置４３を作動するようにした。これによりフリーフォール直後に警報が発せられることがなく、警報の発生を必要最小限に抑えることができる。
【００３４】
なお、上記では、タイマの計時（ステップＳ１１）により巻上動作の開始を推定するようにしたが、方向制御弁４のパイロット管路に圧力スイッチを設け、この圧力スイッチにより巻上動作を検出してもよい。そして、巻上動作の検出後、操作レバー６の中立操作を検出した際に油温θが所定値θ１以上のとき、警報装置４３を作動するようにしてもよい。これにより回転数センサ４４を省略することができる。
【００３５】
−第３の実施の形態−
図６，７を参照して本発明によるブレーキ装置の第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態では、ブレーキケース出口の油温θｏだけでなくブレーキケース入口の油温θｉも考慮し、すなわち熱交換前後の冷却油温の変化量Δθ（＝θｏ−θｉ）に基づいて警報装置４３の作動を制御する。以下では、第１、第２の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００３６】
図６は、第３の実施の形態に係わるブレーキ装置を有するウインチの油圧回路図である。なお、図１，４と同一の箇所には同一の符号を付す。図６に示すように、油圧ポンプ２５とブレーキケース給油孔１１ｂの間の管路２９には、油温θｉを検出する温度センサ４５が接続されている。コントローラ４０には、温度センサ４２および４５と、回転数センサ４４が接続され、フリーフォールスイッチ４１は接続されていない。コントローラ４０はこれらセンサ４２，４４，４５からの信号に基づいて以下のような処理実行し、警報装置４３に制御信号を出力する。
【００３７】
図７は第３の実施の形態に係わるコントローラ４０での処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１でエンジン回転数Ｎを検出する。次いで、ステップＳ２２でエンジン回転数が所定回転数Ｎｓ以下か否かを判定する。ステップＳ２２が肯定されるとステップＳ２３に進み、否定されるとステップＳ２８に進む。ステップＳ２３では温度センサ４５によりブレーキケース入口の油温θｉを検出し、ステップＳ２４で油温θｉが所定値θｉｓより小さいか否かを判定する。所定値θｉｓは少なくとも上述した所定値θｓより低い値に設定される。ステップＳ２４が肯定されるとステップＳ２８に進み、否定されるとステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では油温センサ４２によりブレーキケース出口の油温θｏを検出する。
【００３８】
次いで、ステップＳ２６で油温θｏから油温θｉを減算した油温増加量Δθ（＝θｏ−θｉ）が所定量Δθｓより低いか否かを判定する。これはディスク１２，１３が摩耗温度まで達したか否かを判定するための処理である。すなわちディスク温度が高いほど冷却油がディスク１２，１３から受ける熱量（熱交換量）が多くなり、油温増加量Δθが増大する。そこで、油温増加量Δθが所定量Δθｓ以上となったときにディスク１２，１３の摩耗限界状態と判定する。ステップＳ２６が否定されるとステップＳ２７に進んで警報装置４３に制御信号を出力して警報装置４３を作動し、ステップＳ２３に戻る。ステップＳ２６が肯定されるとステップＳ２８に進み、警報装置４３に制御信号を出力して警報装置４３の作動を停止する。
【００３９】
エンジン回転数Ｎが所定値Ｎｓ以下のフリーフォール時に、ブレーキケース入口の油温θｉが所定値θｉｓ以下であれば、冷却油の冷却効果が高いため、ディスク温度が摩耗温度以下となることが予想される。そのため、この場合には警報装置４３を作動しない（ステップＳ２４→ステップＳ２８）。フリーフォール時に、入口の油温θｉが所定値θｉｓより高く、かつ、ブレーキケース出口の油温θｏが入口油温θｉよりも所定量θｓ以上高くなれば（Δθ≧Δθｓ）、ディスク１２，１３が限界摩耗状態と判定され、警報装置４３が作動する（ステップＳ２６→ステップＳ２７）。これにより作業員はディスク温度が許容温度を超えたと認識することができ、フリーフォールを中断する。出口油温θｏと入口油温θｉの差が所定量Δθｓ未満になると（Δθ＜Δθｓ）、警報装置４３の作動が停止する（ステップＳ２８）。これにより作業員はディスク温度の低下を認識することができ、フリーフォール作業を適切に再開することができる。
【００４０】
このように第３の実施の形態では、ブレーキケース１１前後の冷却油温の増加量Δθが所定値Δθｓ以上のとき、警報装置４３を作動するようにした。つまり、冷却油の受熱量に基づいて警報装置４３を作動するようにしたので、ディスク温度を精度よく推定することができ、作業員はディスク１２，１３が限界摩耗状態にあることを精度よく認識することができる。この場合、ブレーキケース入口の油温θｉが所定値θｉｓ未満のときは、ディスク温度が耐熱温度以下と予想されるため警報装置４３を作動しないようにしたので、ディスク温度推定の精度が一層向上する。
【００４１】
なお、上記実施の形態では、ブレーキケース入口の油温θｉと油温増加量Δθに応じて警報装置４３の作動を制御するようにしたが、ブレーキケース出口の油温θｏと油温増加量Δθに応じて警報装置を制御してもよい。また、油温増加量Δθのみに応じて警報装置４３を制御してもよい。
【００４２】
−第４の実施の形態−
図８を参照して本発明によるブレーキ装置の第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態では、ブレーキケース出口の油温θｏとエンジン回転数Ｎに応じてディスク温度θｄを演算し、このディスク温度θｄに応じて警報装置４３を制御する。以下では、第２の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００４３】
第４の実施の形態に係わるブレーキ装置の油圧回路は図４と同様である。第４の実施の形態が第２の実施の形態と異なるのは、コントローラ４０での処理内容である。図８は、第４の実施の形態に係わるコントローラ４０での処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップ３１でブレーキケース出口の油温θを検出し、ステップＳ３２で油温検出値θが上述した所定値θｓ未満か否かを判定する。ステップＳ３２が肯定されるとステップＳ３７に進み、否定されるとステップＳ３３に進む。ステップＳ３３ではエンジン回転数Ｎを検出する。次いで、ステップＳ３４でエンジン回転数Ｎと油温θをパラメータとした所定の演算式、例えばθ＋α・Ｎ（αは係数）により、ディスク温度θｄを演算する。
【００４４】
次いで、ステップＳ３５でディスク温度の演算値θｄが所定値θｄｓより低いか否かを判定する。なお、所定値θｄｓはディスク１２，１３の摩耗温度に相当する。ステップＳ３５が否定されるとステップＳ３６に進んで警報装置４３に制御信号を出力して警報装置４３を作動し、ステップＳ３３に戻る。ステップＳ３５が肯定されるとステップＳ３７に進み、警報装置４３に制御信号を出力して警報装置４３の作動を停止する。
【００４５】
第４の実施の形態では、ブレーキケース出口の油温θが所定値θｓ以下のときは、警報装置４３を作動しない（ステップＳ３２→ステップＳ３７）。ブレーキケース出口の油温θが所定値θｓを超えると、油温θとエンジン回転数Ｎからディスク温度θｄを演算し、ディスク温度θｄが所定値θｄｓ以上のとき（θｄ≧θｄｓ）、警報装置４３を作動する（ステップＳ３６）。ディスク温度は主に冷却油の温度と油量に応じて変化するが、本実施の形態では、ブレーキケース出口の油温θとエンジン回転数Ｎに応じてディスク温度θｄを演算するので、ディスク温度を精度よく推定することができる。また、エンジン回転数がアイドル回転数以外でも警報装置４３は作動可能なので、フリーフォール時以外にディスク温度θｄが所定値θｄｓを超えた場合にも警報装置４３は作動する。これにより吊り荷を一定高さで保持しているとき、ディスク温度の上昇によりブレーキ力が低下して吊り荷が落下することを未然に防ぐことができる。なお、ディスク温度θｄが所定値θｄｓ未満になると（θ＜θｄｓ）、警報装置４３の作動が停止する（ステップＳ３７）。
【００４６】
このように第４の実施の形態では、ブレーキケース出口の油温θとエンジン回転数Ｎに応じてディスク温度θｄを演算し、このディスク温度θｄが所定値θｄｓ以上のとき警報装置４３を作動するようにしたので、ディスク温度を精度よく推定することができ、ディスク１２，１３の摩耗を精度よく抑えることができる。また、出口油温θが所定値θｓ以上のときにディスク温度θｄを演算するので、例えばエンジン始動直後等、油温θが著しく低い場合であってもディスク温度を正確に演算することができる。エンジン回転数Ｎの大きさに拘わらずディスク温度θｄにより警報装置４３を制御するので、フリーフォール時以外のブレーキ力の低下をも認識することができる。
【００４７】
なお、ディスク温度θｄをエンジン回転数Ｎと油温θをパラメータとした所定の演算式により求めるるようにしたが、演算式により求めるのではなく、ディスク温度θｄとエンジン回転数Ｎと油温θとの関係を予め記憶したマップなどにより求めるようにしてもよい。また、他のパラメータ（例えばブレーキケース１１の温度）を考慮してディスク温度を求めてもよい。フリーフォール時にのみディスク温度θｄを演算するようにしてもよい。
【００４８】
複数のインナディスク１２とアウタディスク１３をディスク部材として用いたが、ディスク１２，１３の圧接力によりウインチドラム１の回転を制動するのであれば、必ずしもディスク１２を複数とする必要はない。インナディスク１２が１枚のものについては、アウタディスク１３とブレーキピストン１４を一体としてもよい。制動手段として、ばね１７の付勢力によりディスク１２，１３に圧接力を及ぼすようにしたが、油圧力により圧接力を及ぼすようにしてもよい。油圧ポンプ２５からブレーキケース１１に冷却油を供給するようにしたが、冷却油供給手段として油圧ポンプ以外の油圧源を用いてもよい。少なくともブレーキケース出口の冷却油温θに基づいてディスク１２，１３の発熱状態を検出するのであれば、いかなる検出手段を用いてもよい。出口油温θに基づいてディスク１２，１３の摩耗限界状態を判定するのであれば、判定手段としてのコントローラ４０の構成は上記実施の形態に限定されない。警報装置４３を報知手段として用いたが、警報以外の出力により作業員に情報を報知するようにしてもよい。
【００４９】
上記第１の実施の形態ではフリーフォールスイッチ４１がオンしたときにフリーフォール動作を検出し、上記第２の実施の形態では回転数センサ４４によりアイドル回転数が検出されたときにフリーフォールを動作を検出するようにしたが、これ以外にフリーフォール検出手段を構成してもよい。上記第３の実施の形態では、ブレーキケース１１の出入口に設けた温度センサ４２，４５により油温変化量Δθを検出するようにしたが、他の油温変化量検出手段により油温変化量Δθを検出してもよい。エンジン回転数Ｎに応じた冷却油量を油圧ポンプ２５により吐出するようにしたが、これに限らない。したがって、冷却油量検出手段は回転数センサ４４に限らず、流量計等であってもよい。また、上記実施の形態では、遊星減速機構５を用いてブレーキ装置とクラッチ装置を兼用するようにしたが、遊星減速機構５を有しないブレーキ専用装置にも同様に適用することができる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のブレーキ装置に限定されない。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、ディスク部材と熱交換した後の冷却油温に基づいてディスク部材が摩耗しやすい状態にあるか否かを判定し、その判定結果を報知するようにしたので、ディスクが高温状態にあることを作業員は認識することができ、高温状態でのブレーキ使用を回避し、ディスクの摩耗を抑制することができる。
【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ブレーキ装置を有するウインチの油圧回路図。
【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ブレーキ装置を構成するコントローラ内で実行される処理の一例を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るブレーキ装置を有するウインチの油圧回路図。
【図５】第２の実施の形態に係わるブレーキ装置を構成するコントローラ内で実行される処理の一例を示すフローチャート。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るブレーキ装置を有するウインチの油圧回路図。
【図７】第３の実施の形態に係わるブレーキ装置を構成するコントローラ内で実行される処理の一例を示すフローチャート。
【図８】第４の実施の形態に係わるブレーキ装置を構成するコントローラ内で実行される処理の一例を示すフローチャート。本発明の第３の実施の形態に係るブレーキ装置を有するウインチの油圧回路図。
【符号の説明】
１ ウインチドラム １０ ブレーキ装置
１１ ブレーキケース １２ インナディスク
１３ アウタディスク １４ ブレーキピストン
１５ 油圧シリンダ １７ ばね
２１ 減圧弁 ２２ 電磁切換弁
２４ ブレーキペダル ２５ 油圧ポンプ
２７ オイルクーラ ４０ コントローラ
４１ フリーフォールスイッチ ４２ 温度センサ
４３ 警報装置 ４４ 回転数センサ
４５ 温度センサ

Claims (8)

1. ウインチドラムの回転に応じて回転する回転板およびこの回転板に並設された固定板を有するディスク部材と、
   前記回転板と固定板を圧接して前記ウインチドラムの回転を制動する制動手段と、
   油圧源から前記ディスク部材に冷却油を供給する冷却油供給手段と、
   少なくとも前記ディスク部材と熱交換した後の冷却油温に基づいて前記ディスク部材の発熱状態を検出する発熱検出手段と、
   前記発熱検出手段の検出結果に基づいて前記ディスク部材が摩耗しやすい状態（以下、摩耗限界状態）にあるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段による判定結果を報知する報知手段とを備えることを特徴とするウインチのブレーキ装置。
2. 請求項１に記載のウインチのブレーキ装置において、
   前記ウインチドラムのフリーフォール動作を検出するフリーフォール検出手段を備え、
   前記判定手段は、少なくとも前記フリーフォール検出手段によりフリーフォール動作が検出されているとき、前記摩耗限界状態を判定することを特徴とするウインチのブレーキ装置。
3. 請求項２に記載のウインチのブレーキ装置において、
   フリーフォール動作の許可指令または禁止指令を出力するフリーフォール指令手段を備え、
   前記フリーフォール検出手段は、前記フリーフォール指令手段により許可指令が出力されるとフリーフォール動作を検出することを特徴とするウインチのブレーキ装置。
4. 請求項２に記載のウインチのブレーキ装置において、
   エンジン回転数を検出する回転数検出手段を備え、
   前記フリーフォール検出手段は、前記回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が所定値以下に減少するとフリーフォール動作を検出することを特徴とするウインチのブレーキ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載のウインチのブレーキ装置において、
   前記発熱検出手段は、前記ディスク部材と熱交換した後の冷却油温を検出する油温検出手段を有し、
   前記判定手段は、前記油温検出手段による検出値が所定値以上になると前記摩耗限界状態と判定することを特徴とするウインチのブレーキ装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１項記載のウインチのブレーキ装置において、
   前記発熱検出手段は、前記ディスク部材との熱交換前後の冷却油温の変化量を検出する油温変化量検出手段を有し、
   前記判定手段は、前記油温変化量検出手段による検出値が所定値以上になると前記摩耗限界状態と判定することを特徴とするウインチのブレーキ装置。
7. 請求項１〜４のいずれか１項記載のウインチのブレーキ装置において、
   前記発熱検出手段は、前記ディスク部材と熱交換した後の冷却油温を検出する油温検出手段と、前記冷却油供給手段により供給される冷却油量と相関関係を有する物理量を検出する冷却油量検出手段とを有し、
   前記判定手段は、前記油温検出手段と前記冷却油量検出手段の検出結果に基づいて前記摩耗限界状態を判定することを特徴とするウインチのブレーキ装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項記載のブレーキ装置を備えたクレーン。

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