JP2008044699A - 油圧ウインチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音および燃費を低減し、空フックを高速で降下する。
【解決手段】エンジン１により駆動されるウインチ用油圧ポンプ２と、ウインチ用油圧ポンプ２からの圧油により回転するウインチ駆動用油圧モータ６と、他の油圧アクチュエータ１１に圧油を供給するアクチュエータ用油圧ポンプ３と、ウインチ用油圧ポンプ２の吐出油にアクチュエータ用油圧ポンプ３からの吐出油を合流させる合流手段８と、合流手段８による合流時には非合流時よりも、エンジン回転数の上限を低くするエンジン制御手段２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動式クレーン等に備えられる油圧ウインチ装置に関する。

一般に、クローラクレーン等に搭載される油圧ウインチ装置は、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油により回転する油圧モータとを備え、操作レバーの巻上げまたは巻下げ操作により油圧モータを回転し、ウインチドラムを巻上げまたは巻下げ駆動する（例えば特許文献１参照）。この種のウインチ装置を例えば都市部などの高層建築現場で使用する場合、ウインチドラムの巻上げによる荷の吊り上げと、ウインチドラムの巻下げによる空フックの降下とを繰り返し行う。この際、効率よく作業を行うためには空フックの降下速度を速めることが望ましく、エンジン回転数を最大まで上昇させてドラムの巻下げを行っていた。

特開平７−４１２８６号公報

しかしながら、エンジン回転数を最大まで上昇させて作業を行ったのでは、騒音や燃費の点で問題がある。

本発明による油圧ウインチ装置は、エンジンにより駆動されるウインチ用油圧ポンプと、ウインチ用油圧ポンプからの圧油により回転するウインチ駆動用油圧モータと、他の油圧アクチュエータに圧油を供給するアクチュエータ用油圧ポンプと、ウインチ用油圧ポンプの吐出油にアクチュエータ用油圧ポンプからの吐出油を合流させる合流手段と、合流手段による合流時には非合流時よりも、エンジン回転数の上限を低くするエンジン制御手段とを備えることを特徴とする。
アクチュエータ用油圧ポンプを、エンジンにより駆動してもよく、あるいは電動モータにより駆動してもよい。
アクチュエータ用油圧ポンプの負荷圧が所定値以下のときに、合流手段による合流を許可する第１の合流制御手段をさらに備えることが好ましい。
ウインチ用油圧ポンプの負荷圧が所定値以上のときに、合流手段による合流を禁止する第２の合流制御手段をさらに備えることが好ましい。

本発明によれば、ウインチ用油圧ポンプの吐出油にアクチュエータ用油圧ポンプからの吐出油を合流させたときのエンジン回転数の上限を、非合流時のエンジン回転数の上限よりも低くしたので、騒音や燃費を抑えて高速でウインチを駆動することができる。

−第１の実施の形態−
以下、図１〜４を参照して本発明による油圧ウインチ装置の第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油圧ウインチ装置の構成を示す油圧回路図である。この油圧ウインチ装置は例えばクローラクレーンに搭載される。図１に示すようにウインチ装置は、エンジン１により駆動される一対の油圧ポンプ２、３と、油圧ポンプ２からの圧油により回転する油圧モータ６と、油圧モータ６により回転駆動するウインチドラム７と、油圧ポンプ２から油圧モータ６への圧油の流れを制御する方向制御弁４と、方向制御弁４を操作する操作レバー５と、油圧ポンプ３からの圧油を油圧ポンプ２の吐出油に合流させる合流弁８とを有する。

操作レバー５を巻上げまたは巻下げ操作すると、油圧ポンプ２からの圧油が制御弁４を介して油圧モータ６に供給され、油圧モータ６が巻上げまたは巻下げ回転する。これによりウインチドラム７が巻上げまたは巻下げ駆動してウインチロープ１３が巻き取りまたは繰り出され、フック１４を介して吊り荷１５が昇降する。

合流弁８は、コントローラ２０からの信号により位置イまたは位置ロに切り換えられる電磁切換弁である。図示のように合流弁８が位置イに切り換わった状態では、油圧ポンプ３からの圧油は合流弁８、方向制御弁１０を介して旋回用油圧モータ１１に供給可能であり、操作レバー１６の操作により方向制御弁１０を切り換えると油圧モータ１１が回転し、旋回体１２が旋回する。この状態では、油圧ポンプ２からの圧油のみが油圧モータ６に供給可能である。

一方、合流弁８が位置ロに切り換わった状態では、油圧ポンプ３からの圧油は合流弁８およびチェック弁９を介して方向制御弁４の上流側に導かれる。これにより油圧ポンプ２からの圧油だけでなく油圧ポンプ３からの圧油も油圧モータ６に供給可能となる。このとき、油圧ポンプ３から油圧モータ１１への圧油の供給は阻止される。

コントローラ２０には、エンジン１の回転速度を検出する回転センサ２１と、油圧ポンプ３の負荷圧を検出する圧力センサ２２と、合流弁８の切換を指令する切換スイッチ２３と、エンジン１の回転速度を指令するスロットル２４とが接続されている。切換スイッチ２３は、運転室内でのオン操作により合流弁８の位置ロへの切換を指令し、オフ操作により位置イへの切換を指令する。コントローラ２０は、以下のような処理を実行し、エンジン回転数と合流弁８の切換を制御する。

図２は、コントローラ２０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは切換スイッチ２３のオンによりスタートし、切換スイッチ２３のオフにより終了する。なお、切換スイッチ２３がオフ状態では、合流弁８は位置イに切り換えられ、エンジン回転数Ｎｅは、後述の図３の特性（実線）に沿ってスロットル開度θに応じて制御される。

ステップＳ１では、圧力センサ２２により検出されたポンプ負荷圧Ｐ２と、回転センサ２１により検出されたエンジン回転数Ｎｅと、スロット２４の開度θとを読み込む。ステップＳ２では、切換スイッチ２３がオンか否かを判定する。

ステップＳ２では、圧力センサ２２により検出された負荷圧Ｐ２が予め定めた所定値Ｐ２ｓｅｔよりも大きいか否か、すなわち油圧ポンプ３の圧油を油圧モータ６に供給可能か否かを判定する。油圧ポンプ３からの圧油により旋回動作を行っているときは、Ｐ２＞Ｐ２ｓｅｔとなることがある。この場合、油圧ポンプ３からの圧油を油圧モータ６に供給するとエンジン出力が不足するおそれがあるため、ステップＳ２が肯定され、ステップＳ３に進む。

コントローラ２０には、予め図３の実線に示すようなスロットル開度θと目標回転数Ｎｅｉとの対応関係、つまりスロットル開度が大きいほど目標回転数Ｎｅｉが大きくなるような関係が定められている。なお、図３において、Ｎｅ１はアイドル回転数を、Ｎｅ２はエンジン最大回転数を表す。ステップＳ３では、この対応関係に基づいてスロットル開度θに応じた目標回転数Ｎｅｉを算出し、これをエンジン目標回転数Ｎｅｒｅｆとして設定するとともに、エンジン回転数Ｎｅをこの目標回転数Ｎｅｒｅｆに制御する。次いでステップＳ４で、合流弁８への出力をオフし、合流弁８を位置イに切り換える。

一方、Ｐ２≦Ｐ２ｓｅｔのときは、ステップＳ２で油圧ポンプ３からの圧油を油圧モータ６へ供給可能と判定し、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、図３の関係によりスロットル開度θに対応した目標回転数Ｎｅｉを算出する。そして、目標回転数Ｎｅｉが予め定めた所定値Ｎｅ３以下であれば、目標回転数Ｎｅｉをそのままエンジン目標回転数Ｎｅｒｅｆとし、目標回転数Ｎｅｉが所定値Ｎｅ３より大きければ、所定値Ｎｅ３をエンジン目標回転数Ｎｅｒｅｆとする。すなわちエンジン目標回転数Ｎｅｒｅｆが所定値Ｎｅ３以下となるようにエンジン目標回転数Ｎｒｅｆの最大値を制限し、エンジン回転数Ｎｅをこの目標回転数Ｎｒｅｆに制御する。なお、Ｎｅ３は、アイドル回転数Ｎｅ１より大きく最大回転数Ｎｅ２より小さな値に設定される。次いでステップＳ６で、合流弁８への出力をオンし、合流弁８を位置ロに切り換える。

第１の実施の形態に係る油圧ウインチ装置の主要な動作を説明する。
吊り荷１５を吊り上げる場合は、通常、切換スイッチ２３をオフする。これにより合流弁８が位置イに切り換えられ、油圧ポンプ３からの圧油は旋回モータ１１へ供給可能となる。この場合、エンジン回転数Ｎｅは図３の実線の特性に沿ってスロットル開度θに応じて制御される。

荷を吊り上げた後、空フック１４を降下する場合は、切換スイッチ２３をオンする。このときＰ２≦Ｐ２ｓｅｔであれば、合流弁８が位置ロに切り換えられ（ステップＳ６）、油圧ポンプ３からの圧油が方向制御弁４に導かれ、油圧モータ６には油圧ポンプ２，３の合流油が供給可能となる。この場合、エンジン回転数Ｎｅは図３の点線の特性に沿って制御され（ステップＳ５，ステップＳ６）、スロットル開度θがθ３より大きい場合のエンジン回転数Ｎｅは所定値Ｎｅ３となる。

その結果、エンジン回転数とモータ回転数（吊り荷の降下速度）との関係は図４に示すようになり、同一のモータ回転数（Ｎｍ２やＮｍ３）を得るためのエンジン回転数Ｎｅは、合流ありの場合の方が合流なしの場合よりも小さくなる。すなわち、油圧ポンプ３からの圧油を合流した分だけ、油圧ポンプ２の吐出量が少なくて済み、エンジン回転数Ｎｅを低減できる。これにより空フック１４を高速で降下できるとともに、燃費を改善および騒音を低減できる。

一方、切換スイッチ２３のオフ時に操作レバー１６の操作により旋回体１２を旋回し、Ｐ２＞Ｐ２ｓｅｔの状態では、切換スイッチ２３をオンしても合流弁８は位置イに切り換わったままである（ステップＳ２→ステップＳ４）。これにより油圧ポンプ３から油圧モータ６への圧油の供給は阻止され、油圧ポンプ３からの圧油により旋回運転を支障なく行うことができる。

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ことができる。
（１）切換スイッチ２３のオンにより合流弁８を切り換えて油圧ポンプ２，３の合流回路を形成するとともに、エンジン回転数Ｎｅの上限値を所定値Ｎｅ３に低減するようにした。これによりウインチドラム７を高速で駆動することができるとともに、燃費を改善および騒音を低減できる。
（２）油圧ポンプ３の負荷圧Ｐ２が所定値Ｐ２ｓｅｔより大きい場合には、切換スイッチ２３のオンによっても合流弁８を位置ロに切り換えないので、切換スイッチ２３のオン時にエンジン出力が不足することを防止できる。

以上では、Ｐ２＞Ｐ２ｓｅｔ時に合流弁８を位置ロに切り換えて、油圧ポンプ３からの圧油を全て油圧ポンプ２からの圧油に合流させるようにしたが、合流弁８を所定量だけ位置ロ側に切り換えて、油圧ポンプ３からの圧油の一部を油圧ポンプ２からの圧油に合流させるようにしてもよい。

−第２の実施の形態−
図５を参照して本発明による油圧ウインチ装置の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では合流用の油圧ポンプ３をエンジン１により駆動するようにしたが、第２の実施の形態では電動モータによって駆動する。なお、図１と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

図５に示すように油圧ポンプ３には電動モータ３１が連結されている。電動モータ３１にはインバータ３２を介してバッテリ３３から駆動電流が供給される。第２の実施の形態では、切換スイッチ２３がオンされると、コントローラ２０は上述したステップＳ５，ステップＳ６の処理を実行し、合流弁８を位置ロに切り換えるとともに、エンジン回転数Ｎｅの上限を所定値Ｎｅ３に制限する。

このときコントローラ２０はインバータ３２にも制御信号を出力し、油圧ポンプ３が所定回転数で回転するように電動モータ３１の回転を制御する。これにより油圧モータ６には油圧ポンプ２，３の合流油が供給され、エンジン回転数Ｎｅの上限を抑えた状態で油圧モータ６を高速回転することができる。この場合、電動モータ３１により油圧ポンプ３を駆動するので、ポンプ負荷圧Ｐ２の大きさに拘わらず油圧ポンプ３の圧油を合流させることができる。その結果、エンジン回転数Ｎｅの上限を下げた状態で空フック１４の高速降下と旋回動作を同時に行うことができる。

切換スイッチ２３がオフされると、コントローラ２０は上述したステップＳ３，ステップＳ４の処理を実行し、合流弁８を位置イに切り換えるとともに、エンジン回転数Ｎｅをスロットル開度θに応じて制限する。このときコントローラ２０はインバータ３２に制御信号を出力し、旋回指令に応じて電動モータ３１の回転を制御する。

このように第２の実施の形態では、合流用の油圧ポンプ３を電動モータ３１により駆動するようにしたので、ポンプ負荷圧Ｐ２の大きさに拘わらず油圧ポンプ３の圧油を合流させることができ、制御構成が簡単である。

なお、上記実施の形態では、旋回用油圧モータ１１に圧油を供給する油圧ポンプ３からの圧油をウインチ用油圧ポンプ２からの圧油に合流させるようにしたが、他の油圧アクチュエータに圧油を供給するアクチュエータ用油圧ポンプからの圧油を合流させてもよい。また、ドラムにブレーキ冷却用の圧油を供給する油圧ポンプ等、他の油圧ポンプからの圧油を併せて合流させるようにしてもよい。

第１の実施の形態では、Ｐ２≦Ｐ２ｓｅｔのときに、合流弁８の切換によりポンプ圧油の合流を許可するようにしたが、エンジン出力の不足を回避して合流させるのであれば、第１の合流制御手段としてのコントローラ２０における処理はこれに限らない。また、上記実施の形態では、油圧ポンプ２の負荷圧に拘わらず合流を許可するようにしたが、圧力センサにより油圧ポンプ２の負荷圧を検出し、この負荷圧が所定値以上のときに合流を禁止するようにしてもよい。すなわち、第２の合流制御手段としてのコントローラ２０での処理により、空フックを降下するとき以外は合流を禁止するようにしてもよい。

以上では移動式クレーンに適用したが、本発明は所定箇所に設置された固定式クレーンにも用いることができる。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油圧ウインチ装置に限定されない。

本発明の第１の実施の形態に係る油圧ウインチ装置の構成を示す油圧回路図。 図１のコントローラにおける処理の一例を示すフローチャート。 スロットル開度とエンジン目標回転数との関係を示す図。 エンジン回転とモータ回転との関係を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る油圧ウインチ装置の構成を示す油圧回路図。

符号の説明

１ エンジン
２，３ 油圧ポンプ
６，１１ 油圧モータ
８ 合流弁
２０ コントローラ
２３ 切換スイッチ
３１ 電動モータ

Claims (5)

1. エンジンにより駆動されるウインチ用油圧ポンプと、
   前記ウインチ用油圧ポンプからの圧油により回転するウインチ駆動用油圧モータと、
   他の油圧アクチュエータに圧油を供給するアクチュエータ用油圧ポンプと、
   前記ウインチ用油圧ポンプの吐出油に前記アクチュエータ用油圧ポンプからの吐出油を合流させる合流手段と、
   前記合流手段による合流時には非合流時よりも、エンジン回転数の上限を低くするエンジン制御手段とを備えることを特徴とする油圧ウインチ装置。
2. 請求項１に記載の油圧ウインチ装置において、
   前記アクチュエータ用油圧ポンプは、エンジンにより駆動されることを特徴とする油圧ウインチ装置。
3. 請求項１に記載の油圧ウインチ装置において、
   前記アクチュエータ用油圧ポンプは、電動モータにより駆動されることを特徴とする油圧ウインチ装置。
4. 請求項１または２に記載の油圧ウインチ装置において、
   前記アクチュエータ用油圧ポンプの負荷圧が所定値以下のときに、前記合流手段による合流を許可する第１の合流制御手段をさらに備えることを特徴とする油圧ウインチ装置。
5. 請求項１，２，４のいずれか１項に記載の油圧ウインチ装置において、
   前記ウインチ用油圧ポンプの負荷圧が所定値以上のときに、前記合流手段による合流を禁止する第２の合流制御手段をさらに備えることを特徴とする油圧ウインチ装置。

Images