JP2019189370A - ウインチ装置及びこれを備えたクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】湿式ブレーキを有するウインチ装置において油圧回路内に混入することがあるエアを当該油圧回路から効果的に排出することができるウインチ装置及びこれを備えたクレーンを提供する。【解決手段】ウインチ装置１０は、ポジティブ油室３ａ及びネガティブ油室３ｂのうち、油圧源２４と接続された油室から作動油を排出するための少なくとも一つの排出配管３３，３４と、排出配管３３，３４に接続され、前記作動油が前記油室から排出配管３３，３４に排出されるのを許容する排出許容位置と前記作動油が前記油室から排出配管３３，３４に排出されるのを阻止する排出阻止位置との間で切り換わることが可能となるように構成され、前記排出阻止位置から前記排出許容位置に切り換わることによりエア抜き処理を行うためのエア抜き切換弁２３を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ロープ巻き取り用のウインチ装置及びこれを備えたクレーンに関する。

一般に、クレーンは、自走可能な下部走行体と、下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、上部旋回体に起伏可能に取り付けられたブームと、ブームやジブの先端からロープを介して吊り下げられたフックと、ロープ巻取用のウインチドラムを有するウインチ装置とを備える。

例えば特許文献１は、湿式多板ブレーキを備えるウインチのブレーキ装置を開示している。特許文献１におけるウインチ（ウインチドラム）は、上部旋回体に設けられている。特許文献２は、ウインチドラムがブームに支持されるクレーンを開示している。

特開２０１６−２２２３８０号公報 特開２０１６−２２２３５８号公報

ところで、種々の目的からクレーンが複数の構成部品に分解され、その後、再び組立てられることがあり、それに伴い、油圧回路の配管の一部は、その接続部分から取り外され、その後再び当該接続部分に接続される。このように油圧回路の配管が接続部分に対して脱着されると、油圧回路内にエアが混入することがある。油圧回路内にエアが混入すると、例えば特許文献１におけるブレーキ装置のような湿式ブレーキを備えたウインチ装置では、ブレーキの応答性が低下することがある。具体例を挙げると、次の通りである。

例えばクレーンの輸送を目的として、ブームなどの部材が上部旋回体から取り外されることがある。ところが、例えば特許文献２におけるウインチドラムのようにウインチドラムがブームに支持される場合には、前記油圧回路の配管は上部旋回体とブームとにまたがるように配置されているので、ブームを上部旋回体から取り外すときには、油圧回路の配管の一部をその接続部分から取り外す必要がある。そして、クレーンの輸送後には、取り外されたブームなどの部材が上部旋回体に再び取り付けられるとともに、取り外された前記油圧回路の配管が前記接続部分に再び接続される。このように油圧回路の配管が接続部分に対して脱着されると、油圧回路内にエアが混入することがある。

したがって、ブレーキの応答性が低下するのを防ぐため、油圧回路内に混入したエアを除去する必要がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、湿式ブレーキを有するウインチ装置において油圧回路内に混入することがあるエアを当該油圧回路から効果的に排出することができるウインチ装置及びこれを備えたクレーンを提供することを目的とする。

（１）本発明のウインチ装置は、クレーンに搭載されるものである。前記ウインチ装置は、ロープを巻き取り又は繰り出すためのウインチドラムと、前記ウインチドラムを回転させるためのウインチモータと、前記ウインチモータの動力が前記ウインチドラムに伝達されるクラッチオン状態と前記ウインチドラムが前記ウインチモータから切り離されて前記ウインチドラムの自由回転を許容するクラッチオフ状態との間で切り換え動作可能なクラッチ部と、前記クラッチ部が前記クラッチオン状態になる方向の圧力を発生するポジティブ油室と前記クラッチ部が前記クラッチオフ状態になる方向の圧力を発生するネガティブ油室とを有するシリンダ部と、前記ポジティブ油室及び前記ネガティブ油室の少なくとも一方の油室に接続されて当該油室に作動油を供給するための油圧源と、前記油圧源と前記ポジティブ油室及び前記ネガティブ油室の何れか一方の油室との間に介在し、前記油圧源からの前記作動油が当該油室に供給されるのを許容する供給位置と当該油室内の前記作動油が当該油室から排出されるのを許容する排出位置とが切り換わることにより前記クラッチ部に前記切り換え動作を行わせるためのモード切換弁と、前記ポジティブ油室及び前記ネガティブ油室のうち、前記油圧源と接続された油室から前記作動油を排出するための少なくとも一つの排出配管と、前記排出配管に接続され、前記作動油が前記油室から前記排出配管に排出されるのを許容する排出許容位置と前記作動油が前記油室から前記排出配管に排出されるのを阻止する排出阻止位置との間で切り換わることが可能となるように構成され、前記排出阻止位置から前記排出許容位置に切り換わることにより前記油圧源からの前記作動油が前記油室に供給されて当該油室内のエアとともに前記排出配管に排出されることを可能にするエア抜き処理を行うためのエア抜き切換弁と、を備える。

本発明のウインチ装置によれば、種々の目的（例えばクレーンの輸送目的など）から油圧回路の配管の一部がその接続部分に対して脱着されて油圧回路内にエアが混入した場合であっても、湿式ブレーキに用いられる油圧源と共通の油圧源を利用して前記シリンダ部における前記油室内の前記エア抜き処理を効果的に行うことができる。これにより、湿式ブレーキの応答性が低下するのを防止できる。具体的には次の通りである。

本発明では、エア抜き切換弁が排出阻止位置にあるときには、前記油室内の作動油が前記排出配管に排出されるのを阻止できるので、ウインチ装置における油圧回路を、吊り荷作業などの通常作業のために用いることができる。その一方で、エア抜き切換弁が排出阻止位置から排出許容位置に切り換わることにより、油室に設けられた排出配管に前記油室内の作動油が排出されるのが許容され、これにより、油圧源からの作動油が油室に供給されて当該油室内のエアとともに排出配管に排出されるエア抜き処理を効果的に行うことができる。

（２）前記ウインチ装置において、前記シリンダ部は、前記油圧源から前記油室に前記作動油が供給されるのを許容する入口ポートと、前記入口ポートよりも上方に設けられた出口ポートとを有し、前記出口ポートには前記排出配管が接続されているのが好ましい。

前記入口ポートなどから前記油室内に混入したエアは、当該油室内の作動油中を上昇して油室内の上部に溜まりやすい。本態様では、前記エア抜き処理において、入口ポートよりも上方に設けられた出口ポートを通じて油圧室内の上部に溜まったエアを作動油とともに効率よく排出配管に排出することができる。

（３）前記ウインチ装置は、前記モード切換弁が接続された油室の圧力を検出するための圧力センサと、前記エア抜き処理の要否を判定する要否判定部と、をさらに備え、前記要否判定部は、前記モード切換弁が前記排出位置から前記供給位置に切り換わった時点から前記圧力センサにより検知される前記油室の圧力が予め設定された基準圧力に達するまでの時間に基づいて、前記エア抜き処理の要否を判定してもよい。

この態様では、モード切換弁が前記排出位置にあるときには前記油室内の作動油が排出されて当該油室の圧力が低下しているが、その後、モード切換弁が前記排出位置から前記供給位置に切り換わると、前記油室に油圧源から作動油が供給され、当該油室内の圧力が次第に上昇する。ここで、当該油室内に残存するエアの残存量が多いほど、油室内の圧力の上昇速度は小さくなり、予め設定された基準圧力に達するまでの時間（応答時間）が長くなる。したがって、本態様では、油室内のエアの残存量に基づいてエア抜き処理の要否を適切に判定することができる。

（４）本発明のクレーンは、自走可能な下部走行体と、下部走行体上に軸回りに旋回可能に搭載された上部旋回体と、上述のウインチ装置と、を備え、前記ウインチ装置の前記ウインチドラムは油圧回路の一部とともに、前記上部旋回体に対して着脱可能に構成されている。

本発明のクレーンによれば、種々の目的（例えばクレーンの輸送目的など）からウインチドラムが油圧回路の一部とともに上部旋回体に対して着脱され、その結果、油圧回路内にエアが混入した場合であっても、湿式ブレーキに用いられる油圧源と共通の油圧源を利用して前記シリンダ部における前記油室内の前記エア抜き処理を効果的に行うことができる。これにより、湿式ブレーキの応答性が低下するのを防止できる。

（５）前記クレーンにおいて、前記ウインチ装置は、前記エア抜き切換弁の動作を制御するエア抜き制御部をさらに備え、前記エア抜き制御部は、前記ウインチドラムが前記油圧回路の一部とともに前記上部旋回体から取り外され、再び前記上部旋回体に取り付けられるまでの分解組立モードが終了し、前記ウインチ装置を用いた作業モードに切り換えられたときに、前記エア抜き切換弁を前記排出阻止位置から前記排出許容位置に切り換えて前記エア抜き処理を実行するのが好ましい。

この態様では、分解組立モードが終了したとき、すなわち、油室内にエアが混入している可能性があるためにエア抜き処理が最も必要とされるときで、かつ、ウインチ装置を用いた作業モードに切り換えられたとき、すなわち、実際にウインチ装置を用いた作業が開始される前に、前記エア抜き処理が実行される。したがって、本態様では、ウインチ装置を用いた吊り荷作業などの作業中にエア抜き処理が実行される場合に比べて、エア抜き処理が当該作業の邪魔になるのを防ぐとともに、エア抜き処理が最も必要とされるときに油室内のエアを排出することができる。

（６）前記クレーンにおいて、前記ウインチ装置は、前記エア抜き切換弁の動作を制御するエア抜き制御部をさらに備え、前記エア抜き制御部は、前記クレーンのエンジンが始動されたときに、前記エア抜き切換弁を前記排出阻止位置から前記排出許容位置に切り換えて前記エア抜き処理を実行するのが好ましい。

この態様では、クレーンのエンジン始動時、すなわち、実際にウインチ装置を用いた作業が開始される前に、前記エア抜き処理が実行される。したがって、本態様では、ウインチ装置を用いた吊り荷作業などの作業中にエア抜き処理が実行される場合に比べて、エア抜き処理が当該作業の邪魔になるのを防ぐことができる。しかも、本態様では、クレーンのエンジンが始動される毎に前記エア抜き処理が実行されるので、油室に残存するエアをエア抜き処理のたびに減少させることができる。

本発明によれば、湿式ブレーキを有するウインチ装置において油圧回路内に混入することがあるエアを当該油圧回路から効果的に排出することができる。

本発明の実施形態に係るクレーンを示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係るウインチ装置における油圧回路を示す図である。 第１実施形態に係るウインチ装置における湿式ブレーキユニット、油圧配管、各種ポートなどを示す斜視図である。 第１実施形態に係るウインチ装置を用いたエア抜き方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るウインチ装置における油圧回路を示す図である。 第２実施形態に係るウインチ装置を用いたエア抜き方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るウインチ装置における油圧回路を示す図である。 第３実施形態に係るウインチ装置を用いたエア抜き方法の一例を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。

［クレーン］
図１は、本発明の実施形態に係るウインチ装置１０を備えたクレーン１００を示す側面図である。図１に示すように、クレーン１００は、自走可能な下部走行体１０１と、下部走行体１０１上に軸回りに旋回可能に搭載された上部旋回体１０３と、上部旋回体１０３に起伏可能に取り付けられたブーム１０４と、ブーム１０４の先端からロープＲを介して吊り下げられたフック１０５と、上部旋回体１０３に取り付けられたガントリ１０７と、ウインチドラム１を有するウインチ装置１０とを備える。なお、ブーム１０４の先端にジブが取り付けられる場合には、フック１０５はジブの先端からロープＲを介して吊り下げられる。

ウインチ装置１０は、フック１０５に繋がるロープＲを、ウインチドラム１に巻き取り又はウインチドラム１から繰り出すことにより、フック１０５に吊り荷作業のための昇降動作を行わせるためのものである。ロープＲは、ウインチドラム１から繰り出されてブーム１０４の先端を経由し、そのブーム１０４の先端から垂下されてフック１０５を吊り下げている。フック１０５には吊り荷１０６が吊り下げられる。ウインチドラム１は、その回転軸回りの一方の回転方向（巻取回転方向）に回転することにより、ロープＲを巻き取り、それによってフック１０５を上昇させる。また、ウインチドラム１は、巻取回転方向の反対方向に回転することにより、ロープＲを繰り出し、それによってフック１０５を降下させる。

図１に示すように、本実施形態では、ウインチドラム１はブーム１０４に設けられている。ウインチドラム１は、その回転軸とクレーン１００の車幅方向とが一致するように、ブーム１０４に支持されている。図１では図示を省略しているが、ウインチ装置１０の油圧回路における配管の一部は、上部旋回体１０３とブーム１０４との間にまたがって配置されている。

本実施形態では、ウインチ装置１０の湿式ブレーキユニット２（図２参照）などに接続されている油圧配管は、接続部分に対して着脱可能なカプラによって着脱可能であるので、クレーン１００を輸送するためにブーム１０４を上部旋回体１０３から取り外すときに、ブーム１０４に支持されているウインチドラム１を、油圧配管の一部とともに上部旋回体１０３から容易に分離することができる。特に、ウインチ装置１０に対して接続される油圧配管はすべて着脱可能なカプラにより接続されているのが好ましい。

以下、本発明の実施形態に係るウインチ装置１０について詳細に説明する。

［第１実施形態］
図２は、本発明の第１実施形態に係るウインチ装置１０における油圧回路を示す図である。図２に示すように、ウインチ装置１０は、上述したウインチドラム１の他、湿式ブレーキユニット２と、ウインチモータ２０と、減速機２１と、モード切換弁２２と、エア抜き切換弁２３と、油圧源としての油圧ポンプ２４と、ブレーキ操作装置２５と、チェック弁２６Ａ，２６Ｂと、回転方向切換弁２７と、油圧ポンプ２８と、ウインチ操作装置２９と、モード切換スイッチ３０と、エア抜きスイッチ３５と、コントローラ４０と、をさらに有する。

ウインチモータ２０は、ウインチドラム１を回転駆動させるための駆動源である。本実施形態では、ウインチモータ２０は、油圧ポンプ２８から作動油の供給を受けて回転する出力軸２０１を有する油圧モータである。ウインチモータ２０は、第１ポート２０ａ及び第２ポート２０ｂを有し、そのうちの一方のポートへの作動油の供給を受けることにより当該一方のポートに対応する方向に出力軸２０１が回転するとともに他方のポートから作動油を排出する。

回転方向切換弁２７は、油圧ポンプ２８とウインチモータ２０との間に介在し、ウインチモータ２０を駆動するための作動油を油圧ポンプ２８からウインチモータ２０の第１ポート２０ａ及び第２ポート２０ｂに択一的に導いて当該ウインチモータ２０に供給される作動油の方向を制御するとともに、ウインチモータ２０に供給される作動油の流量を制御するための制御弁である。回転方向切換弁２７は、パイロットポート２７ａ，２７ｂを有する。

ウインチ操作装置２９は、操作部材としての操作レバー２９ａと、パイロット弁２９ｂとを有する。操作レバー２９ａは、当該操作レバー２９ａに対してオペレータから操作が与えられることによりその向きに回動する。パイロット弁２９ｂは、図略のパイロットポンプに接続される図略の入口ポートと、図略の一対の出口ポートとを有する。当該一対の出口ポートは、パイロットラインを介して回転方向切換弁２７のパイロットポート２７ａ，２７ｂにそれぞれ接続される。パイロット弁２９ｂは、操作レバー２９ａの操作の向きに対応するパイロットポート２７ａ，２７ｂに対して当該操作の大きさに対応したパイロット圧が前記パイロットポンプから供給されることを許容するように開弁する。

回転方向切換弁２７は、パイロットポート２７ａ，２７ｂにパイロット圧が入力されないときは中立位置（図２の中央位置）に保持される。この中立位置では、油圧ポンプ２８とウインチモータ２０との間が遮断されてセンターバイパスラインが開通することにより油圧ポンプ２８からの作動油がセンターバイパスラインを通じてそのままタンクＴ１に戻る。

また、回転方向切換弁２７は、パイロットポート２７ａに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から第１駆動位置（図２の上側位置）にシフトする。この第１駆動位置では、油圧ポンプ２８からの作動油が前記ストロークに対応した流量でウインチモータ２０の第１ポート２０ａに供給されるとともに、第２ポート２０ｂから排出される作動油がタンクＴ１に戻る。

また、回転方向切換弁２７は、パイロットポート２７ｂに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から第２駆動位置（図２の下側位置）にシフトする。この第２駆動位置では、油圧ポンプ２８からの作動油が前記ストロークに対応した流量でウインチモータ２０の第２ポート２０ｂに供給されるとともに、第１ポート２０ａから排出される作動油がタンクＴ１に戻る。

減速機２１は、ウインチモータ２０の出力軸２０１とウインチドラム１との間に介在してウインチモータ２０の動力をウインチドラム１に伝達するためのものであり、例えば遊星歯車機構によって構成されている。減速機２１のキャリア軸２１１には、後述するクラッチ部４のプレート（例えばインナープレート８）が接続されている。

湿式ブレーキユニット２は、シリンダ部３と、クラッチ部４とを有する。クラッチ部４は、ウインチモータ２０の動力がウインチドラム１に伝達されるクラッチオン状態と、ウインチドラム１がウインチモータ２０から切り離されてウインチドラム１の自由回転を許容するクラッチオフ状態との間で切り換え動作可能に構成されている。クラッチ部４は、クラッチケース７と、クラッチケース７内に配置されたインナープレート８と、アウタープレート９と、バネ１１と、押圧部１２とを有する。

シリンダ部３は、クラッチ部４が前記クラッチオン状態になる方向の圧力を発生するポジティブ油室３ａと、クラッチ部４が前記クラッチオフ状態になる方向の圧力を発生するネガティブ油室３ｂとを有する。シリンダ部３は、シリンダケース５と、シリンダケース５内に配置されてシリンダケース５に対して軸方向に相対移動可能なピストン６とを有する。ピストン６は、シリンダケース５内の空間を、ポジティブ油室３ａと、ネガティブ油室３ｂとに仕切るフランジ部６ａを有する。

ピストン６が軸方向に移動することにより、クラッチ部４が前記クラッチオン状態（ブレーキがかかる状態）と前記クラッチオフ状態（ブレーキが解除される状態）とに切り換わる。具体的には、ピストン６が軸方向の一方に移動するのに伴って押圧部１２がインナープレート８とアウタープレート９が接するようにこれらに押圧力を加えることにより、クラッチ部４がクラッチオン状態となる。一方、ピストン６が軸方向の他方に移動すると、インナープレート８とアウタープレート９が離間してクラッチ部４がクラッチオフ状態となる。バネ１１は、クラッチ部４がクラッチオン状態になる方向に押圧部１２、すなわちピストン６を付勢する。

モード切換弁２２は、後述するブレーキ操作装置２５と協働して、クラッチ部４をクラッチオン状態（ブレーキ状態）とクラッチオフ状態（ブレーキ解除状態）とに切り換えるための制御弁である。モード切換弁２２は、油圧ポンプ２４と、ポジティブ油室３ａとの間に介在している。

モード切換弁２２は、油圧ポンプ２４からの作動油がポジティブ油室３ａに供給されるのを許容する供給位置（図２の左側位置）と、ポジティブ油室３ａ内の作動油がポジティブ油室３ａから排出されるのを許容する排出位置（図２の右側位置）とに切り換え可能に構成されている。本実施形態では、モード切換弁２２は、電磁弁によって構成されている。

モード切換スイッチ３０は、ブレーキモードとフリーフォールモードとを切り換えるためのスイッチであり、例えばクレーンのキャブ内に設けられることによりオペレータによって操作可能に構成されている。モード切換スイッチ３０は、当該スイッチがオンにされるとフリーフォールモード信号をコントローラ４０に入力するように構成されており、スイッチがオフにされるとブレーキモード信号をコントローラ４０に入力するように構成されている。

モード切換スイッチ３０がオフにされると、モード切換弁２２は、ソレノイドが非励磁状態となり、排出位置から供給位置（図２の左側位置）に切り換わる。モード切換弁２２が排出位置から供給位置に切り換わると、モード切換弁２２は、油圧ポンプ２４からの作動油がポジティブ油室３ａに供給されるを許容する。一方、モード切換スイッチ３０がオンにされると、モード切換弁２２は、ソレノイドが励磁状態となり、供給位置から排出位置（図２の右側位置）に切り換わる。モード切換弁２２が供給位置から排出位置に切り換わると、モード切換弁２２は、油圧ポンプ２４からの作動油がポジティブ油室３ａに供給されるのを阻止する一方で、ポジティブ油室３ａ内の作動油がタンクＴ２に戻るのを許容する。

ブレーキ操作装置２５は、操作部材としての操作ペダル（フットペダル）２５ａと、ブレーキ弁２５ｂとを有する。ブレーキ弁２５ｂは、操作ペダル２５ａによって操作される。

ポジティブ油室３ａの入口ポート３Ａに接続されたポジティブライン３１（供給配管）は、モード切換弁２２の一方の出口ポートに接続されている。モード切換弁２２の一方の入口ポートは、油圧ポンプ２４に接続されており、他方の入口ポートは、ブレーキ弁２５ｂの出口ポートに接続されている。ブレーキ弁２５ｂの一方の入口ポートは、タンクＴ２に接続されており、ブレーキ弁２５ｂの他方の入口ポートは、油圧ポンプ２４に接続されている。ネガティブ油室３ｂの入口ポート３Ｂに接続されたネガティブライン３２（供給配管）は、油圧ポンプ２４に直接接続されている。

ブレーキ弁２５ｂは、モード切換スイッチ３０がオンの状態（モード切換弁２２が排出位置（図２の右側位置））にある場合に、操作ペダル２５ａが操作されていないときには、シリンダ部３におけるポジティブ油室３ａ内の作動油がモード切換弁２２を介してタンクＴ２へ戻ることを許容する。一方、ブレーキ弁２５ｂは、モード切換スイッチ３０がオンの状態（モード切換弁２２が排出位置）にある場合に、操作ペダル２５ａが操作されているときには、操作ペダル２５ａのストロークに応じて開弁して油圧ポンプ２４からの作動油がモード切換弁２２を介してシリンダ部３におけるポジティブ油室３ａへ供給されることを許容する。

エア抜きスイッチ３５は、エア抜き処理を開始するためのスイッチであり、オペレータによって操作可能に構成されている。エア抜きスイッチ３５は、当該スイッチがオンにされるとエア抜き信号をコントローラ４０に入力するように構成されている。

エア抜き切換弁２３は、ポジティブ油室３ａ及びネガティブ油室３ｂに混入しているエアを除去するエア抜き処理を行うための制御弁である。エア抜き切換弁２３は、油圧ポンプ２４に接続されたポジティブ油室３ａ及びネガティブ油室３ｂから作動油を排出するためのポジティブライン３３（排出配管）及びネガティブライン３４（排出配管）に接続されている。

エア抜き切換弁２３は、前記作動油がポジティブ油室３ａ及びネガティブ油室３ｂから排出配管としてのポジティブライン３３及びネガティブライン３４に排出されるのを許容する排出許容位置（図２の右側位置）と、前記作動油がポジティブ油室３ａ及びネガティブ油室３ｂからポジティブライン３３及びネガティブライン３４に排出されるのを阻止する排出阻止位置（図２の左側位置）とに切り換え可能に構成されている。本実施形態では、エア抜き切換弁２３は、電磁弁によって構成されている。

ポジティブライン３３は、ポジティブ油室３ａの出口ポート３Ｃに接続され、ネガティブライン３４は、ネガティブ油室３ｂの出口ポート３Ｄに接続されている。これらのポジティブライン３３及びネガティブライン３４は、エア抜き切換弁２３における同じ入口ポートに接続されている。エア抜き切換弁２３の一方の出口ポートは、タンクＴ３に接続されている。

図２及び図３に示すように、シリンダ部３の出口ポート３Ｃ，３Ｄは、入口ポート３Ａ，３Ｂよりも高い位置に（上方に）設けられている。

ポジティブライン３３には、ポジティブ油室３ａからエア抜き切換弁２３への作動油の流れを許容する一方で、逆向きの作動油の流れを阻止するチェック弁２６Ａが設けられている。ネガティブライン３４には、ネガティブ油室３ｂからエア抜き切換弁２３への作動油の流れを許容する一方で、逆向きの作動油の流れを阻止するチェック弁２６Ｂが設けられている。これにより、ポジティブライン３３を流れる作動油がネガティブライン３４に流れ込むこと、及びネガティブライン３４を流れる作動油がポジティブライン３３に流れ込むことが防止される。

エア抜きスイッチ３５がオフにされると、エア抜き切換弁２３は、ソレノイドが非励磁状態となり、排出許容位置から排出阻止位置（図２の左側位置）に切り換わり、ポジティブ油室３ａ内の作動油及びネガティブ油室３ｂ内の作動油がタンクＴ３に戻るのを阻止する。一方、エア抜きスイッチ３５がオンにされると、エア抜き切換弁２３は、ソレノイドが励磁状態となり、排出阻止位置から排出許容位置（図２の右側位置）に切り換わり、ポジティブ油室３ａ内の作動油及びネガティブ油室３ｂ内の作動油がタンクＴ３に戻るのを許容する。

コントローラ４０は、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、種々の制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成される。

第１実施形態では、コントローラ４０は、エア抜き制御部４１と、モード切換制御部４２と、を機能として備える。エア抜き制御部４１は、エア抜き切換弁２３の動作を制御する。モード切換制御部４２は、モード切換弁２２の動作を制御する。

上記のような第１実施形態に係るウインチ装置１０は、次のような動作を行う。

図２に示すように、モード切換スイッチ３０がオフにされ、ウインチ装置１０がブレーキモードの状態に切り換えられると、モード切換弁２２のソレノイドが非励磁状態となり、モード切換弁２２は排出位置から供給位置（図２の左側位置）に切り換わる。この場合、ポジティブ油室３ａとネガティブ油室３ｂには同じ圧力がかかっている。このため、バネ１１の付勢力によって押圧部１２は、インナープレート８とアウタープレート９が接するようにこれらに押圧力を加え、これにより、減速機２１を介してウインチドラム１とウインチモータ２０とが連結した状態（クラッチオン状態、ブレーキ状態）となる。

一方、モード切換スイッチ３０がオンにされ、ウインチ装置１０がフリーフォールモードの状態に切り換えられると、モード切換弁２２のソレノイドが励磁状態となり、モード切換弁２２は供給位置から排出位置（図２の右側位置）に切り換わり、ポジティブ油室３ａはブレーキ操作装置２５のブレーキ弁２５ｂに接続される。

この場合、操作ペダル２５ａが操作されたときには（操作ペダル２５ａが踏まれたときには）、ポジティブ油室３ａとネガティブ油室３ｂには同じ圧力がかかるため、減速機２１を介してウインチドラム１とウインチモータ２０とが連結した状態（ブレーキ状態）となる。

一方、操作ペダル２５ａが操作されていないときには（操作ペダル２５ａが踏まれていないときには）、ポジティブ油室３ａの圧力がネガティブ油室３ｂに比べて低くなるため、ネガティブ油室３ｂの圧力がバネ１１による付勢力よりも大きくなり、インナープレート８とアウタープレート９が離間した状態（クラッチオフ状態、ブレーキ解除状態）となる。これにより、ウインチドラム１は、ウインチモータ２０から切り離されてフリーの状態になる。ウインチドラム１がフリーの状態になると、吊り荷１０６は自重によって自由落下することになるが、この自由落下の速度は操作ペダル２５ａの操作量（踏み込み量）に応じて増減可能である。

また、インナープレート８とアウタープレート９との間に生じる摩擦に起因するクラッチ部４の焼き付きを防止するために、図２に示すように、ウインチ装置１０は、冷却用油を供給するポンプ３６と、冷却用油を回収するタンク３７とをさらに備えている。ポンプ３６からの冷却用油は、例えばピストン６に設けられた流路を通じてクラッチ部４のクラッチケース７内に供給され、インナープレート８とアウタープレート９を冷却した後、タンク３７に回収される。

図４は、本発明の一実施形態にかかるエア抜き方法の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、クレーン１００のエンジンが始動されると（図４のステップＳ１）、コントローラ４０のモード切換制御部４２は、モード切換弁２２のソレノイドが非励磁状態（オフの状態）となるようにモード切換弁２２を制御する。これにより、モード切換弁２２は排出位置から供給位置（図２の左側位置）に切り換わる（図４のステップＳ２）。

一方、コントローラ４０のエア抜き制御部４１は、エア抜き切換弁２３のソレノイドが励磁状態（オンの状態）となるようにエア抜き切換弁２３を制御する。これにより、エア抜き切換弁２３は、排出阻止位置から排出許容位置（図２の右側位置）に切り換わる（図４のステップＳ３）。その結果、油圧ポンプ２４からポジティブライン３１を通じてポジティブ油室３ａに供給される作動油は、作動油に混入しているエアとともにポジティブ油室３ａの出口ポート３Ｃからポジティブライン３３に流出し、エア抜き切換弁２３を介してタンクＴ３に戻る。同様に、油圧ポンプ２４からネガティブライン３２を通じてネガティブ油室３ｂに供給される作動油は、作動油に混入しているエアとともにネガティブ油室３ｂの出口ポート３Ｄからネガティブライン３４に流出し、エア抜き切換弁２３を介してタンクＴ３に戻る。

一方、エア抜き制御部４１は、予め設定されたエア抜き時間が経過したか否かを判定する（図４のステップＳ４）。エア抜き制御部４１は、前記エア抜き時間が経過していないと判定すると（図４のステップＳ４においてＮＯ）、エア抜き切換弁２３のソレノイドが励磁状態（オンの状態）に維持されるようにエア抜き切換弁２３を制御する。一方、エア抜き制御部４１は、前記エア抜き時間が経過したと判定すると（図４のステップＳ４においてＹＥＳ）、エア抜き切換弁２３のソレノイドが非励磁状態（オフの状態）となるようにエア抜き切換弁２３を制御する（図４のステップＳ５）。これにより、エア抜き切換弁２３は排出許容位置から排出阻止位置（図２の左側位置）に切り換わり、エア抜き処理が終了する。

［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係るウインチ装置１０における油圧回路を示す図である。図５に示す第２実施形態に係るウインチ装置１０は、モード切換弁２２とポジティブ油室３ａとを接続するポジティブライン３１に圧力センサ３８と、前記エア抜き処理の要否を判定する要否判定部４３と、をさらに有している点が図２に示す第１実施形態に係るウインチ装置１０と異なっており、その他の構成は第１実施形態と同様である。

当該圧力センサ３８は、ポジティブライン３１の圧力、すなわち、ポジティブ油室３ａの圧力を検出することにより、ブレーキの応答性を判定するために設けられている。圧力センサ３８による検出信号は、コントローラ４０に入力される。

要否判定部４３は、モード切換弁２２が前記排出位置から前記供給位置に切り換わった時点から圧力センサ３８により検知される前記油室の圧力が予め設定された基準圧力に達するまでの時間に基づいて、前記エア抜き処理の要否を判定する。

図６は、第２実施形態に係るウインチ装置１０を用いたエア抜き方法の一例を示すフローチャートである。図６に示すエア抜き方法において、ステップＳ１１〜ステップＳ１５は、図４に示すエア抜き方法におけるステップＳ１〜ステップＳ５と同様の処理である。

図６に示すエア抜き方法において、ステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理、すなわち、１回目のエア抜き処理が終了すると、コントローラ４０のモード切換制御部４２は、モード切換弁２２のソレノイドが励磁状態（オンの状態）となるようにモード切換弁２２を制御する。これにより、モード切換弁２２は供給位置から排出位置（図５の右側位置）に切り換わる（図６のステップＳ１６）。その結果、ポジティブ油室３ａ内の作動油がポジティブライン３１を通じてタンクＴ２に戻ることが許容され、ポジティブライン３１における作動油の圧力、すなわち、ポジティブ油室３ａの圧力が低下する。

一方、モード切換制御部４２は、モード切換弁２２のソレノイドが非励磁状態（オフの状態）となるようにモード切換弁２２を制御する。これにより、モード切換弁２２は、排出位置から供給位置（図５の左側位置）に切り換わる（図６のステップＳ１７）。その結果、油圧ポンプ２４からの作動油がポジティブライン３１を通じてシリンダ部３のポジティブ油室３ａに供給され、ポジティブライン３１の圧力、すなわち、ポジティブ油室３ａの圧力が次第に上昇する。

このとき、ポジティブ油室３ａに残存するエアの量に応じて圧力の上昇速度が変わる。具体的に、エアの残存量が多くなるほど圧力の上昇速度が遅くなる。したがって、要否判定部４３は、ステップＳ１７においてモード切換弁２２のソレノイドが非励磁状態（オフの状態）となってからポジティブライン３１の圧力が予め定められた基準圧力に達するまでの時間（応答時間）を計測する。当該圧力は前記圧力センサ３８によって検出され、その検出信号はコントローラ４０に入力される。そして、要否判定部４３は、当該応答時間が予め定められた基準時間未満であるか否かを判定する（図６のステップＳ１８）。

当該応答時間が前記基準時間以上である場合（図６のステップＳ１８においてＮＯ）、１回目のエア抜き処理によるエア除去量が十分でないため、再度エア抜き処理を行う必要がある。そこで、要否判定部４３が、当該応答時間が前記基準時間以上であると判定した場合、エア抜き制御部４１は、エア抜き切換弁２３が励磁状態（オンの状態）となるようにエア抜き切換弁２３を制御する（図６のステップＳ１３）。これにより、油圧ポンプ２４からポジティブライン３１を通じてシリンダ部３のポジティブ油室３ａに供給される作動油は、作動油に混入しているエアとともにポジティブ油室３ａの出口ポート３Ｃからポジティブライン３３に流出し、エア抜き切換弁２３を介してタンクＴ３に戻る。同様に、油圧ポンプ２４からネガティブライン３２を通じてシリンダ部３のネガティブ油室３ｂに供給される作動油は、作動油に混入しているエアとともにネガティブ油室３ｂの出口ポート３Ｄからネガティブライン３４に流出し、エア抜き切換弁２３を介してタンクＴ３に戻る。なお、要否判定部４３による上記判定結果は、オペレータが認識可能なように図略の表示部に表示されてもよい。

一方、エア抜き制御部４１は、予め設定されたエア抜き時間が経過したか否かを判定する（図６のステップＳ１４）。エア抜き制御部４１は、前記エア抜き時間が経過していないと判定すると（図６のステップＳ１４においてＮＯ）、エア抜き切換弁２３のソレノイドが励磁状態（オンの状態）に維持されるようにエア抜き切換弁２３を制御する。一方、エア抜き制御部４１は、前記エア抜き時間が経過したと判定すると（図６のステップＳ１４においてＹＥＳ）、エア抜き切換弁２３のソレノイドが非励磁状態（オフの状態）となるようにエア抜き切換弁２３を制御する（図６のステップＳ１５）。これにより、２回目のエア抜き処理が終了する。

２回目のエア抜き処理が終了すると、コントローラ４０は、上述したステップＳ１６〜ステップＳ１８の処理を実行する。そして、前記応答時間が前記基準時間以上である場合（図６のステップＳ１８においてＮＯ）、２回目のエア抜き処理が実行されても、まだエア除去量が十分でないため、再度エア抜き処理を行う必要がある。そこで、コントローラ４０は、上述したステップＳ１３〜ステップＳ１７の処理を実行する。一方、前記応答時間が前記基準時間未満である場合（図６のステップＳ１８においてＹＥＳ）、エア除去量が十分であり、十分なブレーキ応答性が得られているため、コントローラ４０は、上述した処理を実行しない。これにより、エア抜き処理が終了する。

［第３実施形態］
図７は、本発明の第３実施形態に係るウインチ装置１０における油圧回路を示す図である。図７に示す第３実施形態に係るウインチ装置１０の油圧回路は、以下に挙げる点が図２に示す第１実施形態に係るウインチ装置１０の油圧回路と異なっており、その他の構成は第１実施形態における油圧回路と同様であるので、以下では第１実施形態における油圧回路と異なる点のみ説明する。

第３実施形態における油圧回路では、シリンダ部３のポジティブ油室３ａの入口ポート３Ａには、ポジティブライン３１が接続されている。このポジティブライン３１は、第１実施形態のようにモード切換弁２２及び油圧ポンプ２４には接続されておらず、タンクＴ４に接続されている。また、シリンダ部３のポジティブ油室３ａの出口ポート３Ｃには、第１実施形態におけるポジティブライン３３は接続されていない。したがって、ネガティブライン３４には、第１実施形態においてチェック弁２６Ｂは不要であるので設けられていない。

シリンダ部３のネガティブ油室３ｂの入口ポート３Ｂには、ネガティブライン３２が接続されている。このネガティブライン３２は、第１実施形態のように油圧ポンプ２４に直接接続されているのではなく、モード切換弁２２の一方の出口ポートに接続されている。そして、モード切換弁２２の一方の入口ポートは、タンクＴ２に接続されている。モード切換弁２２の他方の入口ポートは、ブレーキ弁２５ｂの出口ポートに接続されている。ブレーキ弁２５ｂの一方の入口ポートは、油圧ポンプ２４に接続されている。ブレーキ弁２５ｂの他方の入口ポートは、タンクＴ２に接続されている。

上記のような第３実施形態に係るウインチ装置１０は、次のような動作を行う。

図７に示すように、モード切換スイッチ３０がオフにされ、ウインチ装置１０がブレーキモードの状態に切り換えられると、モード切換弁２２のソレノイドが非励磁状態となり、モード切換弁２２は供給位置から排出位置（図７の左側位置）に切り換わる。この場合、ポジティブ油室３ａとネガティブ油室３ｂには同じ圧力がかかっている。このため、バネ１１の付勢力によって押圧部１２は、インナープレート８とアウタープレート９が接するようにこれらに押圧力を加え、これにより、減速機２１を介してウインチドラム１とウインチモータ２０とが連結した状態（クラッチオン状態、ブレーキ状態）となる。

一方、モード切換スイッチ３０がオンにされ、ウインチ装置１０がフリーフォールモードの状態に切り換えられると、モード切換弁２２のソレノイドが励磁状態となり、モード切換弁２２は排出位置から供給位置（図７の右側位置）に切り換わり、ネガティブ油室３ｂはブレーキ操作装置２５のブレーキ弁２５ｂに接続される。

この場合、操作ペダル２５ａが操作されたときには（操作ペダル２５ａが踏まれたときには）、ネガティブ油室３ｂはタンクＴ２につながり、ポジティブ油室３ａとネガティブ油室３ｂには同じ圧力がかかるため、減速機２１を介してウインチドラム１とウインチモータ２０とが連結した状態（ブレーキ状態）となる。

一方、操作ペダル２５ａが操作されていないときには（操作ペダル２５ａが踏まれていないときには）、ネガティブ油室３ｂの圧力がポジティブ油室３ａの圧力に比べて高くなるため、ネガティブ油室３ｂの圧力がバネ１１による付勢力よりも大きくなり、インナープレート８とアウタープレート９が離間した状態（クラッチオフ状態、ブレーキ解除状態）となる。これにより、ウインチドラム１は、ウインチモータ２０から切り離されてフリーの状態になる。ウインチドラム１がフリーの状態になると、吊り荷１０６は自重によって自由落下することになるが、この自由落下の速度は操作ペダル２５ａの操作量（踏み込み量）に応じて増減可能である。

図８は、第３実施形態に係るウインチ装置１０を用いたエア抜き方法の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、クレーン１００のエンジンが始動されると（図８のステップＳ２１）、コントローラ４０のエア抜き制御部４１は、エア抜き切換弁２３のソレノイドが励磁状態（オンの状態）となるようにエア抜き切換弁２３を制御する。これにより、エア抜き切換弁２３は、排出阻止位置から排出許容位置（図７の右側位置）に切り換わる（図８のステップＳ２２）。

一方、コントローラ４０のモード切換制御部４２は、モード切換弁２２のソレノイドが励磁状態（オンの状態）となるようにモード切換弁２２を制御する。これにより、モード切換弁２２は排出位置から供給位置（図７の右側位置）に切り換わる（図８のステップＳ２３）。その結果、油圧ポンプ２４からネガティブライン３２を通じてシリンダ部３のネガティブ油室３ｂに供給される作動油は、作動油に混入しているエアとともにネガティブ油室３ｂの出口ポート３Ｄからネガティブライン３４に流出し、エア抜き切換弁２３を介してタンクＴ３に戻る。

なお、ポジティブ油室３ａはタンクＴ４に接続されているだけであるので、クレーン１００の輸送時などにおいてもポジティブ油室３ａとタンクＴ４とをつなぐ配管の脱着は不要である。したがって、第３実施形態では、ポジティブ油室３ａにはエアは混入しないので、エア抜き処理は不要である。

ただし、クレーン１００の輸送時などにおいてポジティブ油室３ａとタンクＴ４とをつなぐ配管（ポジティブライン３１）が脱着される場合には、例えば、油圧ポンプ２４と当該ポジティブライン３１とを接続する配管を設けて、ポジティブ油室３ａのエア抜き処理を行ってもよい。

一方、エア抜き制御部４１は、予め設定されたエア抜き時間が経過したか否かを判定する（図８のステップＳ２４）。エア抜き制御部４１は、前記エア抜き時間が経過していないと判定すると（図８のステップＳ２４においてＮＯ）、エア抜き切換弁２３のソレノイドがオンの状態に維持されるようにエア抜き切換弁２３を制御する。

一方、エア抜き制御部４１が、前記エア抜き時間が経過したと判定すると（図８のステップＳ２４においてＹＥＳ）、モード切換制御部４２は、モード切換弁２２のソレノイドが非励磁状態（オフの状態）となるようにモード切換弁２２を制御する。これにより、モード切換弁２２は供給位置から排出位置（図７の左側位置）に切り換わる（図８のステップＳ２５）。そして、エア抜き制御部４１は、エア抜き切換弁２３のソレノイドが非励磁状態（オフの状態）となるようにエア抜き切換弁２３を制御する。これにより、エア抜き切換弁２３は排出許容位置から排出阻止位置（図７の左側位置）に切り換わり（図８のステップＳ２６）、エア抜き処理が終了する。

［変形例］
本発明は、以上説明した実施形態に限定されない。本発明は、例えば次のような形態を含む。

前記実施形態では、ウインチドラム１がブーム１０４に支持されている場合を例示したが、これに限られない。ウインチドラム１が上部旋回体１０３上に設けられていても、例えばガントリ１０７（図１参照）や図略のマストなどの部材の近傍にウインチドラム１が配置されている場合には、ガントリ１０７やマストを上部旋回体１０３から取り外すときに、場所の制約などの理由から、ウインチドラム１も上部旋回体から取り外す必要があることがある。このような場合にも前記実施形態に係るウインチ装置１０及びクレーン１００を用いることができる。

前記実施形態において、エア抜き制御部４１は、ウインチドラム１が油圧回路の一部とともに上部旋回体１０３から取り外され、再び上部旋回体１０３に取り付けられるまでの分解組立モードが終了し、ウインチ装置１０を用いた作業モードに切り換えられた度毎に、前記エア抜き処理を実行するように構成されていてもよい。

また、前記実施形態において、エア抜き制御部４１は、クレーン１００のエンジンが始動された度毎に、前記エア抜き処理を実行するように構成されていてもよい。

Ｒ ロープ
１ ウインチドラム
２ 湿式ブレーキユニット
３ シリンダ部
３ａ ポジティブ油室
３ｂ ネガティブ油室
４ クラッチ部
１０ ウインチ装置
２０ ウインチモータ
２１ 減速機
２２ モード切換弁
２３ エア抜き切換弁
２４ 油圧ポンプ
２５ ブレーキ操作装置
４０ コントローラ
４１ エア抜き制御部
４２ モード切換制御部
４３ 要否判定部
１００ クレーン
１０１ 下部走行体
１０３ 上部旋回体
１０４ ブーム

Claims (6)

1. クレーンに搭載されるウインチ装置であって、
   ロープを巻き取り又は繰り出すためのウインチドラムと、
   前記ウインチドラムを回転させるためのウインチモータと、
   前記ウインチモータの動力が前記ウインチドラムに伝達されるクラッチオン状態と前記ウインチドラムが前記ウインチモータから切り離されて前記ウインチドラムの自由回転を許容するクラッチオフ状態との間で切り換え動作可能なクラッチ部と、
   前記クラッチ部が前記クラッチオン状態になる方向の圧力を発生するポジティブ油室と前記クラッチ部が前記クラッチオフ状態になる方向の圧力を発生するネガティブ油室とを有するシリンダ部と、
   前記ポジティブ油室及び前記ネガティブ油室の少なくとも一方の油室に接続されて当該油室に作動油を供給するための油圧源と、
   前記油圧源と前記ポジティブ油室及び前記ネガティブ油室の何れか一方の油室との間に介在し、前記油圧源からの前記作動油が当該油室に供給されるのを許容する供給位置と当該油室内の前記作動油が当該油室から排出されるのを許容する排出位置とが切り換わることにより前記クラッチ部に前記切り換え動作を行わせるためのモード切換弁と、
   前記ポジティブ油室及び前記ネガティブ油室のうち、前記油圧源と接続された油室から前記作動油を排出するための少なくとも一つの排出配管と、
   前記排出配管に接続され、前記作動油が前記油室から前記排出配管に排出されるのを許容する排出許容位置と前記作動油が前記油室から前記排出配管に排出されるのを阻止する排出阻止位置との間で切り換わることが可能となるように構成され、前記排出阻止位置から前記排出許容位置に切り換わることにより前記油圧源からの前記作動油が前記油室に供給されて当該油室内のエアとともに前記排出配管に排出されることを可能にするエア抜き処理を行うためのエア抜き切換弁と、を備えるウインチ装置。
2. 前記シリンダ部は、前記油圧源から前記油室に前記作動油が供給されるのを許容する入口ポートと、前記入口ポートよりも上方に設けられた出口ポートとを有し、前記出口ポートには前記排出配管が接続されている、請求項１に記載のウインチ装置。
3. 前記モード切換弁が接続された油室の圧力を検出するための圧力センサと、
   前記エア抜き処理の要否を判定する要否判定部と、をさらに備え、
   前記要否判定部は、前記モード切換弁が前記排出位置から前記供給位置に切り換わった時点から前記圧力センサにより検知される前記油室の圧力が予め設定された基準圧力に達するまでの時間に基づいて、前記エア抜き処理の要否を判定する、請求項１又は２に記載のウインチ装置。
4. 自走可能な下部走行体と、
   下部走行体上に軸回りに旋回可能に搭載された上部旋回体と、
   請求項１〜３の何れか１項に記載のウインチ装置と、を備え、
   前記ウインチ装置の前記ウインチドラムは油圧回路の一部とともに、前記上部旋回体に対して着脱可能に構成されている、クレーン。
5. 前記ウインチ装置は、前記エア抜き切換弁の動作を制御するエア抜き制御部をさらに備え、
   前記エア抜き制御部は、前記ウインチドラムが前記油圧回路の一部とともに前記上部旋回体から取り外され、再び前記上部旋回体に取り付けられるまでの分解組立モードが終了し、前記ウインチ装置を用いた作業モードに切り換えられたときに、前記エア抜き切換弁を前記排出阻止位置から前記排出許容位置に切り換えて前記エア抜き処理を実行する、請求項４に記載のクレーン。
6. 前記ウインチ装置は、前記エア抜き切換弁の動作を制御するエア抜き制御部をさらに備え、
   前記エア抜き制御部は、前記クレーンのエンジンが始動されたときに、前記エア抜き切換弁を前記排出阻止位置から前記排出許容位置に切り換えて前記エア抜き処理を実行する、請求項４に記載のクレーン。
   

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