JP2005306538A - 油圧式昇降装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 降下動作の停止信号と油圧式アクチュエータの実際の停止との間のタイムラグを解消し、停止信号により瞬時にアクチュエータの降下動作を確実に停止させることのできる油圧式昇降装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 可変容量油圧ポンプＰと、油圧ポンプＰに第１流路Ａ及び第２流路Ｂを介して接続された油圧式アクチュエータＭと、第１流路Ａ側に設けられ第２流路Ｂ側の内圧をパイロット圧とするカウンタバランス弁１と、を備えた油圧式昇降装置である。油圧式アクチュエータＭによる降下動作を停止すべき停止信号が入力された際に第１流路Ａと第２流路Ｂとを連通状態とする開閉切換弁３を有するバイパス流路２が、カウンタバランス弁１よりも油圧ポンプＰ側に設けられたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吊荷を昇降させるための油圧式昇降装置に関するものである。

コンテナ等の吊荷を昇降させる装置として、例えば、吊荷を吊り部材を介してワイヤーロープにて昇降させる油圧ウインチが知られている。この油圧ウインチにおいて、油圧ウインチのドラムを回転させる油圧モータを有する油圧回路は、ウインチ巻き下げ動作時に吊り部材の下降動作、下降速度を制限するためのカウンタバランス弁が、巻き上げ方向の送り側流路（管路）に設けられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１２３９１号公報

油圧ウインチにおいて、作動油が閉回路内を循環する油圧回路では可変容量油圧ポンプが使用されており、油圧ウインチのドラムの巻き下げを停止させるための停止信号を入力してから、実際にポンプの吐出が停止（吐出圧が低下）するまでにタイムラグが生ずる。つまり、可変容量ポンプの吐出が０になる（吐出圧が低下する）まで、ドラムは下降動作方向へ回転する。その結果、例えば、ワイヤーロープに接続させたコンテナ吊用スプレッダ等の吊り部材をコンテナ（吊荷）に連結させるために、吊り部材をコンテナに対して降下させ吊り部材がコンテナ上に着床し停止信号が発信されても、その後、ドラムからワイヤーロープがさらに送り出され、ワイヤーロープにゆるみが発生してしまう。

本発明に係る油圧式昇降装置は、可変容量油圧ポンプと、該油圧ポンプに第１流路及び第２流路を介して接続された油圧式アクチュエータと、該第１流路側に設けられ該第２流路側の内圧をパイロット圧とするカウンタバランス弁と、を備えた油圧式昇降装置に於て、上記油圧式アクチュエータによる降下動作を停止すべき停止信号が入力された際に上記第１流路と上記第２流路とを連通状態とする開閉切換弁を有するバイパス流路が、上記カウンタバランス弁よりも上記油圧ポンプ側に設けられたものである。

また、上記油圧式アクチュエータは、吊荷を吊り持ちする昇降自在な吊り部材と接続され、該吊り部材が降下して該吊荷に対して連結可能所定位置に達すると上記停止信号を発信させる制御手段を備えたものである。
また、上記油圧式アクチュエータは、吊荷を吊り持ちする昇降自在な吊り部材と接続され、該吊り部材と該吊荷との距離を検知して連結可能接近状態を検出する位置センサと、該位置センサによる検出信号にて上記停止信号を発信させる制御手段と、を有するものである。
或いは、上記油圧式アクチュエータは油圧モータとされ、該油圧モータは、吊荷を吊り持ちする吊り部材を昇降自在とさせるワイヤーロープ用ドラムと接続され、該吊り部材と接続されるワイヤーロープの張力の低下を検出する荷重センサと、該荷重センサの検出信号にて上記停止信号を発信させる制御手段と、を有するものである。

本発明の油圧式昇降装置によれば、停止操作（停止信号）と油圧式アクチュエータの実際の降下停止にタイムラグを無くすることができる。油圧式アクチュエータの降下動作の停止の応答性を向上させることができる。つまり、降下動作を停止すべき停止信号にて（停止信号と同時に）バイパス流路の開閉切換弁を開けることで、第２流路側から油圧式アクチュエータへの流入圧（内圧）が瞬時に下がるため、カウンタバランス弁が直ぐに閉じ、油圧式アクチュエータを直ちに停止させることができる。吊り部材等が、正確な所望の位置に停止可能となり、吊荷や床面等に衝突することを防止できる。従って、油圧式昇降装置が油圧ウインチであって油圧式アクチュエータが油圧モータである場合、油圧モータに接続されるドラムの回転を瞬時に停止させることができ、巻き下げ過ぎによるワイヤーロープのたるみを防ぐことができる。

図１は、本発明に係る油圧式昇降装置の実施の一形態を示す概略構成図であり、この油圧式昇降装置は、例えば、コンテナ吊り用の油圧ウインチを備える油圧式のコンテナキャリア等とすることができる。そして、図１の昇降装置は油圧ウインチの場合を示し、油圧モータ13にドラム５が連結され、油圧モータ13の正逆回転によりドラム５にてワイヤーロープ６を巻き取り（巻き上げ）又は繰り出し（巻き下げ）することで、吊り部材４にて吊り持ちした吊荷Ｗを昇降させる。

この油圧ウインチ（の油圧回路部）は、可変容量油圧ポンプＰと、油圧ポンプＰに第１流路Ａ及び第２流路Ｂを介して接続された油圧式アクチュエータＭと、第１流路Ａ側に設けられ第２流路Ｂ側の内圧をパイロット圧とするカウンタバランス弁１と、を備えている。符号19はカウンタバランス弁１用のパイロット回路（流路）である。また、油圧ウインチは、油圧回路部の油圧モータ13に接続されたドラム５と、ドラム５に巻設されたワイヤーロープ６と、ワイヤーロープ６の先端部において接続される吊り部材４と、を具備する。

吊り部材４を具体的に説明すると、例えば、吊り部材４はコンテナ（吊荷Ｗ）を吊り持ちするスプレッダとされる。また、コンテナの上面四角には夫々被掛止孔部（図示省略）が形成され、また、スプレッダは水平状の吊り枠部材でありコンテナの被掛止孔部に掛止する掛止部（ツイストロック12）が四角に設けられている。そして、スプレッダのすべての掛止部がコンテナ上面の被掛止孔部に挿入状となって着床し掛止し、コンテナを吊り持ちすることができる。なお、吊り部材４は、ツイストロックを有するスプレッダ以外であってもよい。

図１において、本発明の油圧式昇降装置は、第１流路Ａと第２流路Ｂとの間に、相互を連通状態可能とさせるバイパス流路２を有している。バイパス流路２は、カウンタバランス弁１よりも油圧ポンプＰ側に設けられ、バイパス流路２は、油圧式アクチュエータＭによる降下動作を停止すべき停止信号が入力された際に、第１流路Ａと第２流路Ｂとを連通状態とさせる開閉切換弁３を有する。
つまり、図１では、油圧式アクチュエータＭが油圧モータ13であるため、油圧モータ13によるウインチ巻き下げ動作を停止すべき信号が入力された際に、第１流路Ａと第２流路Ｂとを連通状態とする開閉切換弁３を有するバイパス流路２（バイパス回路）が設けられている。

モータ等の駆動源11と接続された油圧ポンプＰは可変容量式とされ、２つのポートの夫々に第１流路Ａの一端側と第２流路Ｂの一端側とが（並列状に）接続され、これらの他端側が油圧モータ13（油圧式アクチュエータＭ）の２つのポートに夫々接続される。そして、第１流路Ａの途中部にカウンタバランス弁１が配設されている。さらに、第１流路Ａにおいてカウンタバランス弁１と並列状に逆止弁10が配設されている。

そして、油圧ポンプＰにより、作動油が矢印ａ方向へ吐出されると（第１流路Ａ側が送り側流路となり第２流路Ｂ側が戻り側流路となると）、作動油は逆止弁10を通過し、油圧モータ13に作動油を送り、ドラム５が正回転してワイヤーロープ６を巻き上げ、吊り部材４を上昇させる。他方、作動油が矢印ｂ方向へ吐出されると（第２流路Ｂ側が送り側流路となり第１流路Ａ側が戻り側流路となると）、作動油は油圧モータ13へ送られ、パイロット圧により開状態となるカウンタバランス弁１を通過することで、ドラム５が逆回転してワイヤーロープ６を巻き下げ、吊り部材４を降下させる。

第１流路Ａは、カウンタバランス弁１を挟んでポンプ側流路15とアクチュエータ側流路16とを有する。そして、カウンタバランス弁１は、吊り部材４の下降動作の際、油圧モータ13（油圧式アクチュエータＭ）とカウンタバランス弁１との間────即ちアクチュエータ側流路16────に保持圧力を立てて吊荷Ｗを安定して降下させるものであり、第２流路Ｂの圧力（パイロット圧）に応じて開閉動作する。つまり、第２流路Ｂに所定の設定圧が作用するとカウンタバランス弁１は開となり、設定圧未満では閉となる。なお、閉と開とが切り換わる設定圧力（開弁設定圧）は、90〜180kgf/cm²程度に設定されている。

バイパス流路２は、一端側が第１流路Ａにおいて油圧ポンプＰとカウンタバランス弁１との間（ポンプ側流路15）に接続され、他端側が第２流路Ｂにおいて油圧ポンプＰと油圧モータ13との間と接続され、バイパス流路２の途中部に開閉切換弁３が設けられている。 開閉切換弁３はソレノイドにて動作するバイパスバルブであり、油圧式アクチュエータＭの上昇動作及び下降動作途中の際は閉状態であり、油圧式アクチュエータＭの降下動作を停止すべき停止信号により閉から開に切り換わる。なお、開閉切換弁３の開状態は停止信号入力から所定時間（例えば、２秒から５秒間）のみとするよう設定されている。つまり、所定時間開となれば、その後自動的に閉状態に復帰する。

降下動作を停止すべき停止信号は、この油圧式昇降装置の運転者が、運転席における巻き上げ下げレバーを下げ位置から停止位置とする降下動作の手動停止操作により発信される停止信号と、昇降装置が備える後述の制御手段８により自動発信される停止信号とがある。さらに、下限リミットスイッチ等（図示省略）により、吊り部材４が下限位置に達すると制御手段８により停止信号を発信させてもよい。

また、本発明の昇降装置は、図７に示すように、一つのバイパス流路２において、並列接続させた２つの開閉切換弁３，３を有するよう構成してもよい。これは、例えば、一方が、上記手動停止操作にて電気的に作動させる開閉切換弁３であり、他方が、制御手段８による自動停止操作にて電気的に作動させる開閉切換弁３としたり、又は、停止信号により同時に両者を開状態とし、開閉切換弁３部における作動油の流量を増加させることもできる。

図２と図３は、制御手段８による自動停止操作を説明する概略構成図であり、油圧式アクチュエータＭは、吊荷Ｗを吊り持ちする昇降自在な吊り部材４と接続され、制御手段８は、吊り部材４が降下して吊荷Ｗに対して連結可能所定位置に達すると停止信号を発信させるよう構成されている。
つまり、油圧式アクチュエータＭである油圧モータ13は、吊り部材４を昇降自在とさせるワイヤーロープ用ドラム５（図１参照）と接続され、制御手段８は、吊り部材４が降下して吊荷Ｗに対して連結可能所定位置に達するとウインチ巻き下げ動作を停止すべき停止信号を発信させる。

具体的な構成を説明すると、昇降装置は、吊り部材４と吊荷Ｗとの距離を検知して連結可能接近状態を検出する位置センサ９（距離センサ）と、位置センサ９による検出信号にて（検出信号が入力されると）停止信号を発信させる制御手段８と、を有する。
位置センサ９は、接触式又は非接触式とすることができ、例えば、図２と図３のように非接触式レーザセンサとすることができ、位置センサ９を吊り部材４に設ける。これにより、吊り部材４から吊荷Ｗまでの距離の検出が可能となり、吊り部材４が降下し予め制御手段８にて設定した距離が検出されると（連結可能所定位置に達すると）、制御手段８からバイパス流路２の開閉切換弁３へ停止信号として開動作信号を発信させ、開閉切換弁３をソレノイドにて開状態とさせる。

また、図６は、吊り部材４がスプレッダとされ、４台のツイストロック12…の夫々に位置センサ９を設けたものであり、吊荷Ｗを吊るスプレッダの四隅にあるツイストロック12…が全て吊荷Ｗに対して連結可能所定位置に達すると（４台のツイストロック12…が吊荷Ｗに着床すると）、制御手段８から信号が発信されるようにすれば、作業の確実性及び安全面において好ましい。

そして、図２において、吊り部材４が降下動作中は、カウンタバランス弁１が開状態であり、バイパス流路２の開閉切換弁３は閉状態であり、矢印の方向に作動油が閉回路内を循環している。そして、図３のように、吊り部材４が吊荷Ｗに対して連結可能所定位置に達すると、位置センサ９の検知と制御手段８の働きにより開閉切換弁３を開状態とさせる。これにより、図３の矢印ｃ，ｄ，ｅ，ｆのように作動油がバイパス流路２を流れ、第２流路Ｂ側の油圧モータ13への流入圧（内圧）が低下し（カウンタバランス弁１の開閉が切り換わる設定圧力未満に低下し）、カウンタバランス弁１が瞬時に閉じ、油圧モータ13が直ちに停止する。なお、バイパス流路２を流れる作動油のチャージ圧は、（カウンタバランス弁１の開閉が切り換わる設定圧力より小さい）20〜40kgf/cm² 程度となる。

図４と図５は、制御手段８による自動停止操作を説明する他の実施の形態の概略構成図である。この油圧式昇降装置は、油圧式アクチュエータＭが油圧モータ13とされ、油圧モータ13は、吊荷Ｗを吊り持ちする吊り部材４を昇降自在とさせるワイヤーロープ用ドラム５（図１参照）と接続されている。そして、昇降装置は、吊り部材４と接続されるワイヤーロープ６の張力の低下を検出する荷重センサ７と、荷重センサ７の検出信号にて停止信号を発信させる制御手段８と、を有している。

荷重センサ７は、例えばロードセルとすることができ、ワイヤーロープ６の途中部に設けられたり、図４と図５に示すように、ワイヤーロープ６と吊り部材４との連結部等に設けられる。つまり、吊り部材４が降下し吊荷Ｗの上面に着床して連結可能所定位置に達すると、ワイヤーロープ６の張力は自重を無視すると０となる。そこで、この荷重センサ７が、その張力の低下を検出することで、吊り部材４が吊荷Ｗに対して連結可能所定位置に達したことの検出ができる。

つまり、図４において、吊り部材４が降下動作中は、カウンタバランス弁１が開状態であり、バイパス流路２の開閉切換弁３は閉状態であり、矢印の方向に作動油が閉回路内を循環している。そして、図５のように、吊り部材４が吊荷Ｗに着床して連結可能所定位置に達すると、ワイヤーロープ６の張力が低下し、荷重センサ７の検知と制御手段８の働きにより開閉切換弁３を開状態とさせる。これにより、図５の矢印ｇ，ｈ，ｉ，ｊのように作動油がバイパス流路２を流れ、第２流路Ｂ側の油圧モータ13への流入圧（内圧）が低下し（カウンタバランス弁１において閉開切り換わる設定圧力未満に低下し）、カウンタバランス弁１が瞬時に閉じ、油圧モータ13が直ちに停止する。

次に、図８は、油圧式昇降装置の油圧式アクチュエータＭについての他の実施の形態を示す概略構成図であり、この油圧式アクチュエータＭは鉛直方向向きの油圧シリンダ14とされ、第１流路Ａがロッド側17に接続され、第２流路Ｂがヘッド側18に接続される。そして、この実施の形態においても、油圧シリンダ14による降下動作を停止すべき停止信号が入力された際に、第１流路Ａと第２流路Ｂとを連通状態とする開閉切換弁３を有するバイパス流路２が、カウンタバランス弁１よりも油圧ポンプＰ側に設けられている。なお、その他の構成は、図１と同じであり説明を省略する。

以上のように、本発明によれば、可変容量油圧ポンプＰと、油圧ポンプＰに第１流路Ａ及び第２流路Ｂを介して接続された油圧式アクチュエータＭと、第１流路Ａ側に設けられ第２流路Ｂ側の内圧をパイロット圧とするカウンタバランス弁１と、を備えた油圧式昇降装置に於て、油圧式アクチュエータＭによる降下動作を停止すべき停止信号が入力された際に第１流路Ａと第２流路Ｂとを連通状態とする開閉切換弁３を有するバイパス流路２が、カウンタバランス弁１よりも油圧ポンプＰ側に設けられたものであるため、油圧式アクチュエータＭの降下動作の停止の応答性が優れ、直ちに所定位置に停止できる。

つまり、降下動作を停止すべき停止信号にて（停止信号と同時に）バイパス流路２の開閉切換弁３を開けることで、第２流路Ｂ側から油圧式アクチュエータＭへの流入圧（内圧）が瞬時に下がるため、カウンタバランス弁１が直ぐに閉じ、油圧式アクチュエータＭを直ちに停止させることができる。従って、油圧式アクチュエータＭが油圧モータ13である場合、油圧モータ13に接続されるドラム５の回転を瞬時に停止させることができ、巻き下げ過ぎによるワイヤーロープ６のたるみを防ぐことができる。

また、油圧式アクチュエータＭは、吊荷Ｗを吊り持ちする昇降自在な吊り部材４と接続され、吊り部材４が降下して吊荷Ｗに対して連結可能所定位置に達すると停止信号を発信させる制御手段８を備えたものであるため、降下動作にある油圧式アクチュエータＭを吊荷Ｗに対して連結可能な所定位置に（正確に）自動停止させることができ、迅速かつ確実に吊荷Ｗを吊り持ちさせることができる。

また、油圧式アクチュエータＭは、吊荷Ｗを吊り持ちする昇降自在な吊り部材４と接続され、吊り部材４と吊荷Ｗとの距離を検知して連結可能接近状態を検出する位置センサ９と、位置センサ９による検出信号にて停止信号を発信させる制御手段８と、を有するため、降下動作にある油圧式アクチュエータＭを吊荷Ｗに対して連結可能な所定位置に（高精度に）自動停止させることができ、迅速かつ確実に吊荷Ｗを吊り持ちさせることができる。

また、油圧式アクチュエータＭは油圧モータとされ、油圧モータは、吊荷Ｗを吊り持ちする吊り部材４を昇降自在とさせるワイヤーロープ用ドラム５と接続され、吊り部材４と接続されるワイヤーロープ６の張力の低下を検出する荷重センサ７と、荷重センサ７の検出信号にて停止信号を発信させる制御手段８と、を有するため、降下動作にある油圧式アクチュエータＭを吊荷Ｗに対して連結可能な所定位置に（正確に）自動停止させることができ、迅速かつ確実に吊荷Ｗを吊り持ちさせることができる。
さらに、吊り部材４に吊荷Ｗを吊り持ちさせた状態で、その吊荷Ｗを地上や他のコンテナ等の上に載置させた場合においても、油圧式アクチュエータＭを自動停止させることが可能となる。

本発明に係る油圧式昇降装置の実施の一形態を示す概略構成図である。 油圧式アクチュエータが降下動作状態にある概略構成図である。 油圧式アクチュエータが降下停止状態にある概略構成図である。 油圧式アクチュエータが降下動作状態にある他の実施の形態を示す概略構成図である。 油圧式アクチュエータが降下停止状態にある他の実施の形態を示す概略構成図である。 停止信号を発信させる制御手段の別の実施の形態を示す説明図である。 バイパス流路の他の実施の形態を示す部分構成図である。 本発明に係る油圧式昇降装置の他の実施の形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１ カウンタバランス弁
２ バイパス流路
３ 開閉切換弁
４ 吊り部材
５ ドラム
６ ワイヤーロープ
７ 荷重センサ
８ 制御手段
９ 位置センサ
Ａ 第１流路
Ｂ 第２流路
Ｍ 油圧式アクチュエータ
Ｐ 油圧ポンプ
Ｗ 吊荷

Claims (4)

1. 可変容量油圧ポンプ（Ｐ）と、該油圧ポンプ（Ｐ）に第１流路（Ａ）及び第２流路（Ｂ）を介して接続された油圧式アクチュエータ（Ｍ）と、該第１流路（Ａ）側に設けられ該第２流路（Ｂ）側の内圧をパイロット圧とするカウンタバランス弁（１）と、を備えた油圧式昇降装置に於て、上記油圧式アクチュエータ（Ｍ）による降下動作を停止すべき停止信号が入力された際に上記第１流路（Ａ）と上記第２流路（Ｂ）とを連通状態とする開閉切換弁（３）を有するバイパス流路（２）が、上記カウンタバランス弁（１）よりも上記油圧ポンプ（Ｐ）側に設けられたことを特徴とする油圧式昇降装置。
2. 上記油圧式アクチュエータ（Ｍ）は、吊荷（Ｗ）を吊り持ちする昇降自在な吊り部材（４）と接続され、該吊り部材（４）が降下して該吊荷（Ｗ）に対して連結可能所定位置に達すると上記停止信号を発信させる制御手段（８）を備えた請求項１記載の油圧式昇降装置。
3. 上記油圧式アクチュエータ（Ｍ）は、吊荷（Ｗ）を吊り持ちする昇降自在な吊り部材（４）と接続され、該吊り部材（４）と該吊荷（Ｗ）との距離を検知して連結可能接近状態を検出する位置センサ（９）と、該位置センサ（９）による検出信号にて上記停止信号を発信させる制御手段（８）と、を有する請求項１記載の油圧式昇降装置。
4. 上記油圧式アクチュエータ（Ｍ）は油圧モータとされ、該油圧モータは、吊荷（Ｗ）を吊り持ちする吊り部材（４）を昇降自在とさせるワイヤーロープ用ドラム（５）と接続され、該吊り部材（４）と接続されるワイヤーロープ（６）の張力の低下を検出する荷重センサ（７）と、該荷重センサ（７）の検出信号にて上記停止信号を発信させる制御手段（８）と、を有する請求項１記載の油圧式昇降装置。

Images