JP2019055880A - ウインチ制御装置 - Google Patents
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図1および図2を参照して、第1実施形態のウインチ制御装置20(図2参照)を備える作業機械1について説明する。
作業機械1は、次のように作動するように構成される。
図2に示すウインチ30が連結状態のときのウインチ制御装置20の作動は、次の通りである。状態切換弁51の切換位置が、連結位置51aとされる。ポンプP1の吐出油は、状態切換弁51を介して、圧接室45bに流入する。また、ポンプP1の吐出油は、状態切換弁51を介さずに、離間室45cに流入する。その結果、離間室45cの圧力と圧接室45bの圧力とが同じ(またはほぼ同じ)になる。また、スプリング47が、ピストン45aを付勢する(ピストン45aの推力が発生する)。その結果、クラッチ板43が互いに圧接する。この状態でモータ35が駆動すると、モータ35の駆動力が、減速機37を介して、ウインチドラム33に伝わる。ウインチドラム33が回転すると、ロープ31が巻き取りおよび繰り出しされる。状態切換弁51の切換位置が連結位置51aの場合、状態切換弁51は、圧力制御弁61と圧接室45bとを遮断する。よって、ブレーキ力調整部63による指示は、ブレーキ力に影響しない。
ウインチ30がフリー状態のときのウインチ制御装置20の作動は、次の通りである。状態切換弁51の切換位置が、フリー位置51bとされる。ポンプP1の吐出油は、状態切換弁51を介さずに、クラッチシリンダ45の離間室45cに流入する。状態切換弁51の切換位置がフリー位置51bの場合、状態切換弁51は、ポンプP1と圧接室45bとを遮断する。よって、ポンプP1の吐出油は、圧接室45bには流入しない。一方、油圧源P2の吐出油は、圧力制御弁61と、状態切換弁51(フリー位置51b)とを介して、圧接室45bに流入する。
フリー状態のウインチ30を用いた作業の具体例は、次の通りである。図1に示す主巻ウインチ30Aが連結状態にされる。そして、主巻ウインチ30Aが、モータ35(図2参照)の駆動力により、主巻ロープ31Aを巻き取る。これにより、作業装置19が、ブーム15側に引き寄せられる。次に、主巻ウインチ30Aがフリー状態にされる。このとき、作業装置19をブーム15の近傍に引き寄せた状態(支持した状態)で保持できるように、主巻ウインチ30Aのブレーキ力が調整される。次に、ブーム15が伏せられる(起伏下げ操作がされる)。すると、主巻ウインチ30Aからブーム15のシーブ15aまでの距離が長くなる。すると、ブーム15の角度に合わせて(追従して)、主巻ロープ31Aが、主巻ウインチ30Aから繰り出される。このとき、主巻ウインチ30Aから主巻ロープ31Aを繰り出しできるように、かつ、作業装置19をブーム15の近傍に引き寄せた状態で保持できるように、主巻ウインチ30Aのブレーキ力を、操作者が調整できる。よって、作業装置19を所望の位置に留めておくことができる。
フリー状態のウインチ30を用いて、次の作業が行われてもよい。例えばオールケーシング工法などでは、バケット状の作業装置19を用いて、土砂の掘削、引き上げ、および排出を繰り返す作業が行われる。このバケット状の作業装置19は、ハンマーグラブでもよく、クラムシェルでもよい。作業装置19を用いた土砂の掘削は、次のように行われる。作業装置19が、ロープ31でブーム15の先端から吊り下げられる。この状態で、ウインチ30をフリー状態とすることで、作業装置19を落下させる(フリーフォールさせる)。なお、ウインチ30は、主巻ウインチ30Aでもよく、補巻ウインチ30Bでもよく、サードウインチ30Cでもよい。そして、作業装置19が、地面や掘削面に着地し、作業装置19の落下のエネルギーを使って、土砂を掘削する。次に、作業装置19が土砂をつかみ、作業装置19がウインチ30により巻き上げられることで、土砂が引き上げられる。次に、作業装置19が開かれることで、土砂が排出される。そして、再び、作業装置19をフリーフォールさせることで、土砂を掘削する。
ウインチ制御装置20は、ウインチドラム33と、モータ35と、状態切換弁51(状態切換部)と、クラッチ40(ブレーキ装置)と、ブレーキ力調整部63と、を備える。ウインチドラム33には、ロープ31が巻かれる。モータ35は、ウインチドラム33を駆動する。状態切換弁51は、連結状態と、フリー状態と、を切り換える。連結状態は、モータ35の駆動力をウインチドラム33に伝えることが可能な状態である。フリー状態は、ロープ31の張力によりウインチドラム33からロープ31を繰り出すことが可能な状態である。クラッチ40は、フリー状態のときに、ウインチドラム33の回転に対してブレーキをかける。ブレーキ力調整部63は、クラッチ40によるブレーキ力の大きさを、操作者による操作に応じて指令する。
図3を参照して、第2実施形態のウインチ制御装置220について、第1実施形態との相違点を説明する。なお、第2実施形態のウインチ制御装置220のうち、第1実施形態との共通点については、第1実施形態と同一の符号を付すなどして、説明を省略した。共通点の説明を省略する点については、後述する他の実施形態の説明も同様である。相違点は、ブレーキ力調整部263の構成、圧力制御弁271を備える点、ブレーキペダル273を備える点、および、高位選択部280を備える点である。
第1実施形態のウインチ制御装置20の作動に対する、ウインチ制御装置220の作動の相違点は次の通りである。
ブレーキ力調整部263とブレーキペダル273とを用いた作業は、例えば次のように行われる。ウインチ30のブレーキ力が、ブレーキ力調整部263の指令に応じた大きさになっているとする。このときに、操作者が、ブレーキ力調整部263で指令しているブレーキ力よりも大きいブレーキ力を、ブレーキペダル273で指令する。すると、ウインチ30のブレーキ力は、ブレーキペダル273の操作力に応じたブレーキ力になる。よって、操作者は、ブレーキ力調整部263およびブレーキペダル273のどちらでも、ブレーキ力を設定(調整、操作)できる。
ウインチ制御装置220は、ブレーキペダル273と、高位選択部280と、を備える。
[構成3]ウインチ制御装置220は、高位選択部280を備える。高位選択部280は、ブレーキ力調整部263の指令に対応する油圧と、ブレーキペダル273の指令に対応する油圧と、のうち大きい方の油圧を選択するシャトル弁である。
図4を参照して、第3実施形態のウインチ制御装置320について、第2実施形態との相違点を説明する。主な相違点は、ウインチ制御装置320が、第1圧力センサ381と、第2圧力センサ382と、コントローラ390と、を備える点である。また、ウインチ制御装置320は、ペダルセンサ375を備えてもよい。
第2実施形態のウインチ制御装置220(図3参照)の作動に対する、本実施形態のウインチ制御装置320の作動の相違点は、次の通りである。コントローラ390には、異常条件が設定される。異常条件は、第1圧力センサ381の検出値および第2圧力センサ382の検出値に関する異常を判定するための条件である。コントローラ390は、異常条件が満たされたと判定した場合、クラッチ40にブレーキを掛けさせるように制御する。異常条件には、差圧異常条件と、検出値異常条件と、が含まれる。コントローラ390は、差圧異常条件が満たされた場合に、異常条件が満たされたと判断してもよい。コントローラ390は、差圧異常条件と、第1の他の条件と、が満たされた場合に、異常条件が満たされたと判断してもよい。コントローラ390は、検出値異常条件が満たされた場合に、異常条件が満たされたと判断してもよい。コントローラ390は、検出値異常条件と、第2の他の条件と、が満たされた場合に、異常条件が満たされたと判断してもよい。
コントローラ390は、第1圧力センサ381の検出値(以下「油圧Paの検出値」ともいう)と、第2圧力センサ382の検出値(以下「油圧Pbの検出値」ともいう)とが、同一または略同一である場合、差圧異常条件が満たされたと判定する。具体的には、コントローラ390は、油圧Paの検出値と油圧Pbの検出値との差が、「差圧異常閾値」以下である場合に、差圧異常条件が満たされたと判定する。コントローラ390は、油圧Paの検出値と油圧Pbの検出値との差が差圧異常閾値よりも大きい場合に、差圧異常条件が満たされないと判定する。
コントローラ390は、油圧Paの検出値および油圧Pbの検出値の少なくともいずれかに異常がある場合、検出値異常条件が満たされたと判定する。具体的には、コントローラ390は、油圧Paの検出値および油圧Pbの検出値の少なくともいずれかが、「検出値異常範囲」内である場合、検出値異常条件が満たされたと判定する。コントローラ390は、油圧Paおよび油圧Pbのいずれも、検出値異常範囲内ではない場合、検出値異常条件が満たされないと判定する。
コントローラ390は、異常条件が満たされたと判定した場合、クラッチ40にブレーキを掛けさせる(いわば緊急クラッチする)ように制御する。この場合、コントローラ390は、ウインチ30の状態を連結状態に切り換える。具体的には例えば、コントローラ390は、異常条件が満たされたと判定した場合、状態切換弁51を切り換え、例えば連結位置51aに切り換える。その結果、ウインチ30が、いわば緊急停止する。さらに詳しくは、ウインチ30が連結状態になると、モータ35とウインチドラム33とが連結される。このとき、モータ35にはブレーキがかかっているため、ウインチドラム33にブレーキがかかる。その結果、ウインチドラム33が停止する。なお、コントローラ390は、異常条件が満たされた場合、状態切換弁51を用いずに、クラッチ40にブレーキを掛けさせてもよい。この場合、コントローラ390は、例えば、状態切換弁51とは別の弁を用いて、クラッチ40に(例えば圧接室45bに)油を供給するような制御をしてもよい。
図4に示すウインチ制御装置320による効果は次の通りである。
[構成4−1]ウインチ制御装置320は、第1圧力センサ381と、第2圧力センサ382と、コントローラ390と、を備える。第1圧力センサ381は、ブレーキ力調整部263の指令に対応する油圧Paを検出する。第2圧力センサ382は、ブレーキペダル273の指令に対応する油圧Pbを検出する。コントローラ390には、第1圧力センサ381および第2圧力センサ382の検出値が入力される。
[構成5]第1圧力センサ381の検出値と第2圧力センサ382の検出値との差が、差圧異常閾値以下である場合、コントローラ390は、異常条件が満たされたと判定する(さらに詳しくは、異常条件が満たされたと判定する場合がある)。差圧異常閾値は、コントローラ390に設定された値である。
[構成6]第1圧力センサ381の検出値、および第2圧力センサ382の検出値の少なくともいずれかが、検出値異常範囲内の場合、コントローラ390は、異常条件が満たされたと判定する(さらに詳しくは、異常条件が満たされたと判定する場合がある)。検出値異常範囲は、コントローラ390に設定された範囲である。
[構成9]コントローラ390は、クラッチ40にブレーキを掛けさせるように制御するときに、状態切換弁51(状態切換部)を切り換えることで、連結状態(モータ35の駆動力をウインチドラム33に伝えることが可能な状態)にする。
図5を参照して、第4実施形態のウインチ制御装置420について、図4に示すウインチ制御装置320との相違点を説明する。ウインチ制御装置320では、高位選択部280は、シャトル弁であった。一方、図5に示すように、第4実施形態のウインチ制御装置420では、高位選択部480は、切換弁である。
図4に示す第3実施形態のウインチ制御装置320の作動に対する、図5に示す本実施形態のウインチ制御装置420の作動の相違点は、次の通りである。
図5に示すウインチ制御装置420による効果は次の通りである。
ウインチ制御装置420は、上記[構成4−1]と同様の構成を備える。
[構成8]第1圧力センサ381の検出値、および第2圧力センサ382の検出値の少なくともいずれかが、検出値異常範囲内である場合、コントローラ390は、クラッチ40(ブレーキ装置)にブレーキを掛けさせるように制御する。検出値異常範囲は、コントローラ390に設定された範囲である。
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、互いに異なる実施形態の構成要素どうしが組み合わされてもよい。例えば、各構成要素の配置や形状が変更されてもよい。例えば、図2〜図5に示す回路の接続は変更されてもよい。例えば、構成要素の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。
31 ロープ
33 ウインチドラム
35 モータ
40 クラッチ(ブレーキ装置)
51 状態切換弁(状態切換部)
63、263 ブレーキ力調整部
263a モニタ
273 ブレーキペダル
280、480 高位選択部
381 第1圧力センサ
382 第2圧力センサ
390 コントローラ
Claims (9)
- ロープが巻かれるウインチドラムと、
前記ウインチドラムを駆動するモータと、
前記モータの駆動力を前記ウインチドラムに伝えることが可能な連結状態と、前記ロープの張力により前記ウインチドラムから前記ロープを繰り出すことが可能なフリー状態と、を切り換える状態切換部と、
フリー状態のときに、前記ウインチドラムの回転に対してブレーキをかけるブレーキ装置と、
前記ブレーキ装置によるブレーキ力の大きさを、操作者による操作に応じて指令するブレーキ力調整部と、
を備え、
前記ブレーキ力調整部は、前記ブレーキ力を変更する操作がなされるまで前記ブレーキ力を維持するように指令し、前記ブレーキ力を変更する操作がなされた場合は操作に応じて前記ブレーキ力を変更するように指令する、
ウインチ制御装置。 - 請求項1に記載のウインチ制御装置であって、
操作者により加えられる操作力に応じて前記ブレーキ力の大きさを指令するブレーキペダルと、
前記ブレーキ力調整部による前記ブレーキ力の指令、および、前記ブレーキペダルによる前記ブレーキ力の指令のうち、前記ブレーキ力の大きい方の指令を選択する高位選択部と、
を備える、
ウインチ制御装置。 - 請求項2に記載のウインチ制御装置であって、
前記高位選択部は、前記ブレーキ力調整部の指令に対応する油圧と、前記ブレーキペダルの指令に対応する油圧と、のうち大きい方の油圧を選択するシャトル弁である、
ウインチ制御装置。 - 請求項3に記載のウインチ制御装置であって、
前記ブレーキ力調整部の指令に対応する油圧を検出する第1圧力センサと、
前記ブレーキペダルの指令に対応する油圧を検出する第2圧力センサと、
前記第1圧力センサおよび前記第2圧力センサの検出値が入力されるコントローラと、
を備え、
前記コントローラには、前記第1圧力センサの検出値および前記第2圧力センサの検出値に関する異常を判定するための異常条件が設定され、
前記コントローラは、前記異常条件が満たされたと判定した場合、前記ブレーキ装置にブレーキを掛けさせる制御を行う、
ウインチ制御装置。 - 請求項4に記載のウインチ制御装置であって、
前記第1圧力センサの検出値と前記第2圧力センサの検出値との差が、前記コントローラに設定された値である差圧異常閾値以下である場合、前記コントローラは、前記異常条件が満たされたと判定する、
ウインチ制御装置。 - 請求項4または5に記載のウインチ制御装置であって、
前記第1圧力センサの検出値、および前記第2圧力センサの検出値の少なくともいずれかが、前記コントローラに設定された範囲である検出値異常範囲内の場合、前記コントローラは、前記異常条件が満たされたと判定する、
ウインチ制御装置。 - 請求項2に記載のウインチ制御装置であって、
前記ブレーキ力調整部の指令に対応する油圧を検出する第1圧力センサと、
前記ブレーキペダルの指令に対応する油圧を検出する第2圧力センサと、
前記第1圧力センサおよび前記第2圧力センサの検出値が入力されるコントローラと、
を備え、
前記高位選択部は、前記第1圧力センサの検出値および前記第2圧力センサの検出値に基づく指令であって前記コントローラが出力する指令に基づいて切り換えられる切換弁である、
ウインチ制御装置。 - 請求項7に記載のウインチ制御装置であって、
前記第1圧力センサの検出値、および前記第2圧力センサの検出値の少なくともいずれかが、前記コントローラに設定された範囲である検出値異常範囲内である場合、前記コントローラは、前記ブレーキ装置にブレーキを掛けさせるように制御する、
ウインチ制御装置。 - 請求項4または8に記載のウインチ制御装置であって、
前記コントローラは、前記ブレーキ装置にブレーキを掛けさせるように制御するときに、前記状態切換部を切り換えることで前記連結状態にする、
ウインチ制御装置。
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