JP2020147421A - 建設機械及び建設機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ウインチの巻上げ操作時の高出力を維持しつつ、巻下げ操作時の発熱量の低減及び操作性の向上を図った建設機械の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、ウインチと、ウインチ駆動用油圧回路とを備える建設機械であって、ウインチ駆動用油圧回路が、エンジンと、このエンジンによって駆動される２つの油圧ポンプと、油圧ポンプから供給される作動油によってウインチを駆動する油圧モーターと、ウインチの巻上げ及び巻下げの操作をするための操作手段と、操作手段の操作に基づいて２つの油圧ポンプから上記油圧モーターへの作動油の供給を制御するコントロール回路とを有し、コントロール回路が、ウインチの巻上げ操作時に２つの油圧ポンプから供給される作動油を合流させて油圧モーターへ供給する合流供給と、ウインチの巻下げ操作時に一方の油圧ポンプから供給される作動油を単独で油圧モーターへ供給する単独供給とを行う。【選択図】図１

Description

本発明は、建設機械及び建設機械の制御方法に関する。

例えばクレーン等の建設機械には、吊り荷を上下させるためのウインチが搭載されている。このウインチは、一般にウインチ駆動用油圧回路により駆動されている。上記ウインチ駆動用油圧回路は、主に油圧ポンプと、油圧モーターと、操作レバーとを備え、オペレータが操作レバーを操作すると、油圧ポンプから作動油が油圧モーターに供給され、油圧モーターがウインチを駆動する。

通常、１つの油圧モーターには１つの油圧ポンプから作動油が供給されるが、例えば吊り荷が重い高負荷状態では２つの油圧ポンプからの作動油を合流させて油圧モーターに供給することで、高出力を確保するウインチ駆動用油圧回路が提案されている（特開２０１０−１８９０７４号公報参照）。

この従来のウインチ駆動用油圧回路では、作業内容に応じて切換選択手段により１つの油圧ポンプから作動油が供給される単独供給と、２つの油圧ポンプからの作動油を合流させて油圧モーターに供給する合流供給とを使い分けることができる。

上記従来のウインチ駆動用油圧回路では、例えば吊り荷が重い高負荷状態では巻上げ操作時に高出力を必要とするため、合流供給の選択が必要である。ところが、重い吊り荷を巻下げる場合、その吊り荷の自重のため巻下げ操作時のウインチ速度が巻上げ操作時のウインチ速度よりもより速くなる傾向にあり、ウインチの巻下げ速度を制御するカウンタバランス弁により吊り荷の降下に対して強くブレーキをかける必要が生じる。このため、カウンタバランス弁での単位時間当たりの発熱が増大する。発熱量が増大すると、これを冷却するために、ファンの風量を増大させる必要があり、熱交換システムが大型化する。熱交換システムが大型化すると、装置コストが上昇するだけではなく、熱交換システムのレイアウトが容易ではなくなるおそれがある。

また、吊り荷がある状態ではウインチの巻上げ速度に対し巻下げ速度が大きくなる。このウインチの巻上げ速度と巻下げ速度との差は、吊り荷が重くなるほど大きくなる。巻下げ速度を抑制するためカウンタバランス弁でブレーキをかけることが可能であるが、吊り荷が重くなるとブレーキをかけた際の発熱量が大きくなる。このため、巻下げ操作時の発熱量を抑制しつつ、巻下げ速度を巻上げ速度と同等程度となるようにオペレータが速度調整することは高度な熟練を要する。さらに、吊り荷の重さやウインチの速度は機械本体及びＡＴＴの撓みにも影響することから、これらの影響も考慮する必要があり、ウインチの速度調整はオペレータへ負担を強いる操作となっている。

特開２０１０−１８９０７４号公報

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、ウインチの巻上げ操作時の高出力を維持しつつ、巻下げ操作時の発熱量の低減及び操作性の向上を図った建設機械及び建設機械の制御方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、ウインチと、ウインチ駆動用油圧回路とを備える建設機械であって、上記ウインチ駆動用油圧回路が、エンジンと、このエンジンによって駆動される２つの油圧ポンプと、上記油圧ポンプから供給される作動油によってウインチを駆動する油圧モーターと、上記ウインチの巻上げ及び巻下げの操作をするための操作手段と、上記操作手段の操作に基づいて２つの上記油圧ポンプから上記油圧モーターへの作動油の供給を制御するコントロール回路とを有し、上記コントロール回路が、上記ウインチの巻上げ操作時に２つの上記油圧ポンプから供給される作動油を合流させて上記油圧モーターへ供給する合流供給と、上記ウインチの巻下げ操作時に一方の上記油圧ポンプから供給される作動油を単独で上記油圧モーターへ供給する単独供給とを行う。

当該建設機械は、巻上げ操作時には合流供給を行うので、油圧モーターの出力を高められ、ウインチの駆動速度が確保できる。一方、当該建設機械は、巻下げ操作時には単独供給を行う。単独供給は合流供給に比べて圧損が低減されるため、巻下げ操作時に油圧モーターが過回転し難い。このため、当該建設機械では、吊り荷の巻下げ操作時にブレーキをかけても発熱し難い。また、当該建設機械は、吊り荷が重くなってもウインチの巻上げ速度に対し巻下げ速度が大きくなり難いので、巻上げ操作時と巻下げ操作時とで吊り荷の移動速度のバランスがとり易く、ウインチの操作性を向上できる。

上記コントロール回路が、上記操作手段の巻上げ操作及び巻下げ操作を検出するセンサーと、上記センサーの検出信号に基づいて上記合流供給及び上記単独供給を切り替える切替弁とを有するとよい。このように操作手段の巻上げ操作及び巻下げ操作を検出するセンサーに基づいて切換弁により合流供給及び単独供給を切り替えることで、操作手段の巻上げ操作及び巻下げ操作に応じて容易かつ確実に合流供給及び単独供給を切り替えることができる。

上記油圧モーターが可変容量型であり、上記ウインチ駆動用油圧回路が、上記油圧モーターの容量を制御する制御部を有するとよい。このように油圧モーターを可変容量型とし、油圧モーターの容量を制御することで、発熱量の低減効果を高めることができる。

上記制御部が、上記ウインチの巻下げ操作時に作動油を供給する油圧モーターの最小容量を、上記ウインチの巻上げ操作時の最小容量に対して１／２に制御するとよい。このようにウインチの巻下げ操作時に作動油を供給する油圧モーターの最小容量を、上記ウインチの巻上げ操作時の最小容量に対して１／２に制御することで、ウインチの最高速度を巻上げ操作時と巻下げ操作時とで同等とすることができる。これによりウインチの操作性をさらに向上できる。

上記ウインチ駆動用油圧回路が、上記油圧モーターを通過する作動油の圧力を測定する圧力計を有し、上記制御部が、上記圧力計で測定される圧力に基づいて上記油圧モーターの容量を変化させるとよい。このように圧力計で測定される圧力に基づいて油圧モーターの容量を変化させることで、吊り荷の重さに応じてウインチに必要なトルクを得られるように制御できるので、ウインチ速度を一定に保ち易い。これによりウインチの操作性をさらに向上できる。なお、「油圧モーターを通過する作動油の圧力」とは、作動油が油圧モーターを通過する際の通過前後の作動油の圧力の変化量（圧力の差）を指す。

上記課題を解決するためになされた別の発明は、ウインチと、ウインチ駆動用油圧回路とを備える建設機械の制御方法であって、上記ウインチ駆動用油圧回路が、エンジンと、このエンジンによって駆動される２つの油圧ポンプと、上記油圧ポンプから供給される作動油によって動作し、ウインチを駆動する油圧モーターとを有し、上記ウインチの巻上げ操作時に２つの上記油圧ポンプから供給される作動油を合流させて上記油圧モーターへ供給する合流供給と、上記ウインチの巻下げ操作時に一方の上記油圧ポンプから供給される作動油を単独で上記油圧モーターへ供給する単独供給とを行う。

当該建設機械の制御方法では、巻上げ操作時には合流供給を行うので、油圧モーターの出力を高められる。一方、当該建設機械の制御方法では、巻下げ操作時には単独供給を行うので、巻下げ操作時に油圧モーターが過回転し難い。このため、当該建設機械の制御方法では、吊り荷の巻下げ操作時にブレーキをかけても発熱し難い。また、当該建設機械の制御方法では、吊り荷が重くなってもウインチの巻上げ速度に対し巻下げ速度が大きくなり難いので、巻上げ操作時と巻下げ操作時とでは吊り荷の移動速度のバランスがとり易く、ウインチの操作性を向上できる。

以上説明したように、本発明の建設機械は、ウインチの巻上げ操作時の高出力を維持しつつ、巻下げ操作時の発熱量の低減及び操作性の向上を達成できる。

図１は、本発明の建設機械のウインチ及びウインチ駆動用油圧回路を示す模式的構成図である。 図２は、操作レバーの操作量とスプールストロークとの関係について説明するグラフである。 図３は、図１に示すウインチ駆動用油圧回路の制御の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る建設機械及び建設機械の制御方法について適宜図面を参照しつつ説明する。

〔建設機械〕
本発明の建設機械は、図１に示すように、ウインチＷと、ウインチＷを駆動するウインチ駆動用油圧回路１とを備える。

ウインチ駆動用油圧回路１は、エンジン１１と、油圧ポンプ１２と、油圧モーター１３と、操作手段１４と、コントロール回路１５と、圧力計１６と、制御部１７と、タンク１８と、パイロット油圧源１９と、カウンタバランス弁２０とを有する。

＜エンジン＞
エンジン１１は、例えばディーゼルエンジン、ガソリンエンジン（オットーサイクルエンジン）等の燃料の燃焼により発生する熱エネルギーをクランクシャフトの回転エネルギーに変換する公知の内燃機関を用いることができる。このエンジン１１は、外部から設定される回転数で運転されるよう自律制御される。

＜油圧ポンプ＞
油圧ポンプ１２は、エンジン１１によって駆動され、作動油を加圧して送出するポンプである。また、当該建設機械は、図１に示すように、２つの油圧ポンプ１２（第１油圧ポンプ１２ａ及び第２油圧ポンプ１２ｂ）を有する。

この油圧ポンプ１２としては、例えばピストンポンプ、ベーンポンプ、ギヤポンプ、スクリューポンプ等を用いることができ、中でも斜板式アキシャルピストンポンプが好適に用いられる。

油圧ポンプ１２は、図１に示すように、容量が可変であることが好ましい。油圧ポンプ１２の容量を可変とすることで、油圧モーター１３の回転数及びトルクの制御性を高めることができる。なお、油圧ポンプ１２の容量は、例えば後述する制御部１７により油圧モーター１３の容量に応じて適宜制御することができる。

容量可変型の油圧ポンプ１２としては、例えば斜板式アキシャルピストン型可変容量ポンプ等を挙げることができる。斜板式アキシャルピストン型可変容量ポンプでは、斜板の傾転角度を変更することにより、ピストンのストロークが変化して容量（入力回転数当たりの作動油吐出量）が増減する。また、容量可変型の油圧ポンプ１２は、容量を変更するためのアクチュエーターを有し、外部信号によってアクチュエーターのポジションを指定して容量を設定することができる構成であることが好ましい。

なお、２つの油圧ポンプ１２は異なる種類のポンプであってもよいが、制御性の観点から同じ種類のポンプとすることが好ましい。

＜油圧モーター＞
油圧モーター１３は、油圧ポンプ１２から供給される作動油によってウインチＷを駆動する。なお、図１において、ウインチＷの巻上げ操作時には油圧モーター１３を右から左に作動油が通過し、巻下げ操作時には油圧モーター１３を左から右に作動油が通過する。

油圧モーター１３は、可変容量型である。この油圧モーター１３としては、例えば斜板式アキシャルプランジャー型可変容量モーターを挙げることができる。斜板式アキシャルプランジャー型可変容量モーターでは、斜板の傾転角度を変更することにより、プランジャーのストロークが変化して容量（作動油流量に対する出力回転数）が増減する。

油圧モーター１３は、容量を変更するためのアクチュエーターを有し、外部信号によってアクチュエーターのポジションを指定して容量を設定することができる構成であることが好ましい。

＜操作手段＞
操作手段１４は、ウインチＷの巻上げ及び巻下げの操作をするために設けられる。操作手段１４は、オペレータによって操作される。

操作手段１４は、ウインチＷの巻上げ及び巻下げを選択することができる。また、操作手段１４は、ウインチＷの速度を制御することができる。

例えば図１に示す操作手段１４では、操作レバー１４ａ、巻上げ側管路１４ｂ及び巻下げ側管路１４ｃを備え、以下のようにしてウインチＷの動作を制御することができる。

まず、操作レバー１４ａを操作しない場合、巻上げ側管路１４ｂ及び巻下げ側管路１４ｃは、後述するタンク１８につながる管路に連結され、ともに圧力がかからない状態とされる。このため、ウインチＷは動作しない。

操作レバー１４ａを右（図１のａ方向）に倒すと後述するパイロット油圧源１９の圧力（１次圧）が、巻上げ側管路１４ｂに伝達される。このとき、巻上げ側管路１４ｂの圧力が上昇する。巻上げ側管路１４ｂの出力圧力（２次圧）は、操作レバー１４ａを倒す角度（操作量）に応じて減圧される。

操作レバー１４ａを左（図１のｂ方向）に倒すと後述するパイロット油圧源１９の圧力（１次圧）が、巻下げ側管路１４ｃに伝達される。このとき、巻下げ側管路１４ｃの圧力が上昇する。巻下げ側管路１４ｃの出力圧力（２次圧）は、巻上げ側管路１４ｂの出力圧力と同様に、操作レバー１４ａを倒す角度（操作量）に応じて減圧される。

つまり、図１に示す操作手段１４では、巻上げ側管路１４ｂ又は巻下げ側管路１４ｃへの２次圧の伝達によりウインチＷの巻上げ又は巻下げが選択され、２次圧の大きさによりウインチＷの速度が制御される。操作レバー１４ａの操作量に応じた減圧は、操作レバー１４ａの操作方向に関わらず、操作レバー１４ａの操作量が大きいほど、減圧量が少なくなる（２次圧が高くなる）ように制御されている。このため、操作レバー１４ａの操作量が大きいほどウインチＷの速度が大きくなる。

以下、図１に示す操作手段１４を用いて説明するが、操作手段１４の構成は、図１の構成に限定されるものではなく、ウインチＷの巻上げ及び巻下げの選択と、ウインチＷの速度の制御ができる限り、種々の構成を採用することができる。

＜コントロール回路＞
コントロール回路１５は、操作手段１４の操作に基づいて２つの油圧ポンプ１２から油圧モーター１３への作動油の供給を制御する。具体的には、コントロール回路１５が、ウインチＷの巻上げ操作時に２つの油圧ポンプ１２（第１油圧ポンプ１２ａ及び第２油圧ポンプ１２ｂ）から供給される作動油を合流させて油圧モーター１３へ供給する合流供給と、ウインチＷの巻下げ操作時に一方の油圧ポンプ１２（第１油圧ポンプ１２ａ）から供給される作動油を単独で油圧モーター１３へ供給する単独供給とを行う。

コントロール回路１５の構成は、上述の合流供給と単独供給とが行える限り、特に限定されないが、コントロール回路１５は、例えば図１に示すように、１速スプール１５ａと、２速スプール１５ｂと、一対のセンサー１５ｃと、切替弁１５ｄと、制御弁１５ｅと、圧力調整手段１５ｆと、比例弁１５ｇとを有する構成とすることができる。以下、この構成について説明する。

（スプール）
１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂは、操作手段１４の操作方向及び操作量に応じてストロークする。図１に示す１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂでは、ウインチＷの巻上げ操作時には、図１のａ位置とｃ位置との間をストロークし、ウインチＷの巻下げ操作時には、図１のｃ位置とｂ位置との間をストロークする。このようにストロークすることで、ウインチＷの巻上げ操作時には油圧ポンプ１２から供給される作動油が油圧モーター１３の右から左に通過するように管路が構成され、ウインチＷの巻下げ操作時には作動油が油圧モーター１３の左から右に通過するように管路が構成される。

１速スプール１５ａには、第１油圧ポンプ１２ａから作動油を供給でき、２速スプール１５ｂには、第２油圧ポンプ１２ｂから作動油を供給できるように管路が設けられている。１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂがそれぞれａ位置にある場合に油圧ポンプ１２からの管路と連結される管路は、１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂの下流で合流して油圧モーター１３の右側に連結されている。また、１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂがそれぞれｂ位置にある場合に油圧ポンプ１２からの管路と連結される管路は、１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂの下流で合流して油圧モーター１３の左側に連結されている。なお、１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂがｃ位置にある場合は、油圧ポンプ１２から供給される作動油は、油圧モーター１３に供給されることなく、後述するタンク１８に返送されるように管路が構成されている。

ここで、操作レバー１４ａの操作量とスプールストロークとの関係について図２を参照しつつ説明する。１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂが共に用いられる場合、操作レバー１４ａを操作し始めて操作量が大きくなるにつれ、まず１速スプール１５ａがストロークを開始して、フルストロークまで移行し（第１速、図２のＡ）、その後２速スプール１５ｂがストロークを開始してフルストロークまで移行する（第２速、図２のＢ）。なお、後述するようにウインチＷの巻下げ操作時には、１速スプール１５ａのみが用いられる。この場合は、１速スプール１５ａは、上述の１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂが共に用いられる場合に１速スプール１５ａがストロークを開始する操作レバー１４ａの操作量と同じ操作量でストロークを開始し、２速スプール１５ｂがフルストロークとなる操作レバー１４ａの操作量と同じ操作量でフルストロークとなるように制御される（図２のＣ）。

（センサー）
一対のセンサー１５ｃは、圧力センサーであり、操作手段１４の巻上げ側管路１４ｂ及び巻下げ側管路１４ｃにそれぞれ１つずつ配設されている。一対のセンサー１５ｃの検知信号は制御部１７へ送られる。

上述のように操作手段１４では、ウインチＷの巻上げを選択すると、巻上げ側管路１４ｂの圧力が上昇し、ウインチＷの巻下げを選択すると、巻下げ側管路１４ｃの圧力が上昇する。圧力の上昇は排他的にしか生じないため、圧力の上昇を検知したセンサー１５ｃに基づいて操作手段の巻上げ操作及び巻下げ操作を検出することができる。なお、圧力の上昇が共に検知されない場合は、操作レバー１４ａはニュートラル位置にあり、ウインチＷは動作していない。

（切替弁）
切替弁１５ｄは、センサー１５ｃの検出信号に基づいて作動油の油圧モーター１３への合流供給及び単独供給を切り替える。

具体的には、以下の手順による。まず、センサー１５ｃの検出信号が制御部１７で判定される。制御部１７がセンサー１５ｃの検出信号に基づいてウインチＷが巻上げ操作にあると判断した場合、切替弁１５ｄは、制御部１７からの信号に基づき、後述する制御弁１５ｅを作動油の油圧モーター１３への供給を合流供給とするａ位置（図１参照）に切り換える。一方、制御部１７がウインチＷが巻下げ操作にあると判断した場合、切替弁１５ｄは、制御部１７からの信号に基づき、制御弁１５ｅを作動油の油圧モーター１３への供給を単独供給とするｂ位置（図１参照）に切り換える。

切替弁１５ｄによる制御弁１５ｅの切り替え方法としては、特に限定されないが、切替弁１５ｄが非励磁である場合に制御弁１５ｅがｂ位置となるように制御弁１５ｅを構成し、ウインチＷが巻上げ操作にある場合に切替弁１５ｄを励磁することで、パイロット油圧源１９の１次圧を制御弁１５ｅに伝達し、制御弁１５ｅをａ位置に移動させる方法を用いることができる。この構成によれば、ウインチＷが巻下げ操作にある場合（正確には、ウインチＷが巻上げ操作にない場合）、切替弁１５ｄは非励磁となり、制御弁１５ｅはｂ位置となる。

このように操作手段１４の巻上げ操作及び巻下げ操作を検出するセンサー１５ｃに基づいて切換弁１５ｄにより作動油の油圧モーター１３への合流供給及び単独供給を切り替えることで、操作手段１４の巻上げ操作及び巻下げ操作に応じて容易かつ確実に合流供給及び単独供給を切り替えることができる。

（制御弁）
制御弁１５ｅは、切替弁１５ｄにより作動油の油圧モーター１３への供給方法を切り換える。

具体的には、制御弁１５ｅが図１のａ位置にあるとき、１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂが共にストロークするように操作手段１４の信号（操作方向及び操作量）が伝達される。従って、作動油は、１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂの双方から供給され、管路を経て合流し油圧モーター１３へ供給され、合流供給となる。

一方、制御弁１５ｅが図１のｂ位置にあるときは、１速スプール１５ａのみに操作手段１４の信号が供給され、２速スプール１５ｂへの信号供給が遮断される。この場合、１速スプール１５ａのみがストロークし、２速スプール１５ｂはストロークせず図１のｃ位置に固定される。このため、作動油は１速スプール１５ａからのみしか供給されず、単独供給となる。

（圧力調整手段）
圧力調整手段１５ｆは、操作レバー１４ａから出力される２次圧に基づいて減圧弁等により作動油の圧力を調整するための弁である。この圧力が調整された作動油は、制御弁１５ｅが合流供給（制御弁１５ｅが図１のａ位置）に制御されるときに、１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂへ供給される。

なお、制御弁１５ｅが単独供給（制御弁１５ｅが図１のｂ位置）に制御されるときは、操作レバー１４ａから出力される２次圧が直接１速スプール１５ａへ供給される。このように合流供給する際と単独供給する際とで、作動油の圧力を変えることで、上述した操作レバー１４ａの操作量とスプールストロークとの関係が実現できる。

（比例弁）
比例弁１５ｇは、後述する制御部１７で油圧モーター１３の容量を変化させるための圧力閾値を生成する。

さらに詳細には、操作手段１４が選択したウインチＷの巻上げ及び巻下げに応じて、比例弁１５ｇは独立して一定の圧力閾値を出力できるように構成されている。この構成により、当該建設機械では、巻上げ操作時に選択される合流供給と、巻下げ操作時に選択される単独供給とで、圧力閾値を変える、つまり油圧モーター１３の容量制御を変えることができる。従って、当該建設機械は、巻上げ操作時と巻下げ操作時とで、吊り荷の移動速度のバランスを取り易くできるので、操作性が向上する。なお、移動速度のバランスの観点から、巻上げ操作時（合流供給時）の圧力閾値が、巻下げ操作時（単独供給時）の圧力閾値よりも小さいことが好ましい。

この比例弁１５ｇで生成した圧力閾値は、制御部１７に送られ、油圧モーター１３の容量の設定に用いられる。

＜圧力計＞
圧力計１６は、油圧モーター１３を通過する作動油の圧力を測定する。図１に示すように、一対の圧力計１６が、油圧モーター１３に配管され作動油が流入あるいは流出する管路に油圧モーター１３を挟んで配設されている。圧力計１６の配設位置としては、油圧モーター１３と上記管路との接続位置に近いことが好ましい。

一対の圧力計１６により測定された圧力値は、それぞれ制御部１７に送られる。制御部１７では、一対の圧力計１６の圧力値の差分から油圧モーター１３にかかる圧力が計算される。この油圧モーター１３にかかる圧力は、吊り荷が重く、ウインチＷに負荷がかかっている場合に大きくなる。

＜制御部＞
制御部１７は、コントロール回路１５の切替弁１５ｄを制御すると共に、油圧モーター１３の容量を制御する。このように可変容量型の油圧モーター１３の容量を制御することで、発熱量の低減効果を高めることができる。制御部１７による制御は、センサー１５ｃ、比例弁１５ｇ及び圧力計１６の信号により駆動される機械系制御としてもよいが、マイクロコントローラを用いたプログラム制御としてもよい。

切替弁１５ｄの制御については、上述の通りであるので、ここでは油圧モーター１３の容量制御について説明する。制御部１７は、圧力計１６で測定される圧力値（以下、略して「圧力計１６の圧力」ともいう）に基づいて油圧モーター１３の容量を変化させる。

油圧モーター１３の容量を変化させる方法としては、特に限定されないが、例えば以下の方法を挙げることができる。予め設定した圧力閾値を設け、小容量時に圧力計１６の圧力が上記閾値に達すると（圧力計１６の圧力が閾値を超えると）、油圧モーター１３の容量を増加させる。容量の増加により、油圧モーター１３のトルクが増加し、吊り荷が重い場合に必要なトルクを確保できる。なお、上記圧力閾値は比例弁１５ｇから制御部１７に送られる２次圧により決定される。

一方、大容量時に圧力計１６の圧力が上記閾値に達すると（圧力計１６の圧力が閾値を下回ると）、油圧モーター１３の容量は最小容量に固定される。

このように圧力計１６で測定される圧力に基づいて油圧モーター１３の容量を変化させることで、吊り荷の重さに応じてウインチＷに必要なトルクを得られるように制御できるので、ウインチ速度を一定に保ち易い。これによりウインチＷの操作性をさらに向上できる。

なお、上記閾値及び容量の増加量は、ウインチＷの巻上げ操作時と巻下げ操作時とで個別に設定できることが好ましい。ウインチＷの巻上げ操作時と巻下げ操作時とで上記閾値及び容量の増加量を個別に設定することで、ウインチＷの巻上げ操作時と巻下げ操作時との吊り荷の移動速度の差を小さくすることができる。従って、ウインチＷの操作性が向上する。

また、制御部１７は、ウインチＷの巻下げ操作時に作動油を供給する油圧モーター１３の最小容量を、ウインチＷの巻上げ操作時の最小容量に対して１／２に制御するとよい。このようにウインチＷの巻下げ操作時に作動油を供給する油圧モーター１３の最小容量を、ウインチＷの巻上げ操作時の最小容量に対して１／２に制御することで、ウインチＷの最高速度を巻上げ操作時と巻下げ操作時とで同等とすることができる。これによりウインチＷの操作性をさらに向上できる。

＜タンク＞
タンク１８は、作動油を貯留する。油圧ポンプ１２は、このタンク１８から作動油を吸引し、油圧モーター１３へ作動油を供給する。また、油圧モーター１３を通過した作動油は、オイルクーラー（不図示）を経てタンク１８へ排出され、再利用される。

＜パイロット油圧源＞
パイロット油圧源１９は、このウインチ駆動用油圧回路１の基準となる圧力（１次圧）を供給する。ウインチ駆動用油圧回路１は、この１次圧を利用して動作する。

＜カウンタバランス弁＞
カウンタバランス弁２０は、油圧モーター１３へ向かう作動油の一部が、油圧モーター１３を通過することなく、その下流側へ迂回して流れるように作動用の流れを制御することができる。このカウンタバランス弁２０は、ウインチの回転、特に巻下げ操作時の回転を抑制するブレーキ弁として機能する。

当該建設機械では、吊り荷が降下する巻下げ操作時に作動油の流量が単独供給分となることで減少する。このため、巻下げ操作時にカウンタバランス弁２０によりブレーキをかけた際、カウンタバランス弁２０を通過する発熱量を低減することができる。

＜利点＞
当該建設機械は、巻上げ操作時には合流供給を行うので、油圧モーター１３の出力を高められ、ウインチＷの駆動速度が確保できる。一方、当該建設機械は、巻下げ操作時には単独供給を行う。単独供給は合流供給に比べて圧損が低減されるため、巻下げ操作時に油圧モーター１３が過回転し難い。このため、当該建設機械では、吊り荷の巻下げ操作時にブレーキをかけても発熱し難い。また、当該建設機械は、吊り荷が重くなってもウインチＷの巻上げ速度に対し巻下げ速度が大きくなり難いので、巻上げ操作時と巻下げ操作時とで吊り荷の移動速度のバランスがとり易く、ウインチＷの操作性を向上できる。

〔建設機械の制御方法〕
本発明の一実施形態に係る建設機械の制御方法は、ウインチと、ウインチ駆動用油圧回路とを備える建設機械の制御方法であり、上記ウインチ駆動用油圧回路が、エンジンと、このエンジンによって駆動される２つの油圧ポンプと、上記油圧ポンプから供給される作動油によって動作し、ウインチを駆動する油圧モーターとを有する。つまり、当該建設機械の制御方法は、例えば図１に示す建設機械に用いて行うことができる。

当該建設機械の制御方法は、ウインチＷの巻上げ操作時に２つの油圧ポンプ１２から供給される作動油を合流させて油圧モーター１３へ供給する合流供給と、ウインチＷの巻下げ操作時に一方の油圧ポンプ１２から供給される作動油を単独で油圧モーター１３へ供給する単独供給とを行う。以下、図１の建設機械を例にとり、図３を用いて当該建設機械の制御方法について説明するが、当該建設機械の制御方法は、図１の構成を有する建設機械に限定されるものではない。

＜巻上げ操作時＞
まず、巻上げ操作時の手順について説明する。巻上げ操作時、オペレータは操作手段１４の操作レバー１４ａを巻上げ方向に操作する。これにより、巻上げ側管路１４ｂの圧力が上昇する。このとき、巻上げ側管路１４ｂ側のセンサー１５ｃが圧力の上昇を検知し、制御部１７へ信号を送る。巻上げ操作を検知した制御部１７は、切替弁１５ｄを励磁し、制御弁１５ｅを切り替える。この制御弁１５ｅの切り替えにより操作手段１４の信号が１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂに伝わるようになる。従って、第１油圧ポンプ１２ａ及び第２油圧ポンプ１２ｂから吐出される作動油は、それぞれ１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂを経由した後、合流し、油圧ポンプ１２に供給される。つまり、巻上げ操作時には合流供給が行われる。

また、巻上げ操作が継続して行われている場合、圧力計１６により油圧モーター１３を通過する作動油の圧力が測定され、その圧力が閾値以上となっているか否かが判定される。作動油の圧力が閾値以上となっている場合は、制御部１７により油圧モーター１３の容量制御が行われた後、再び巻上げ操作が継続して行われているか否かの判定に戻る。一方、作動油の圧力が閾値未満である場合は、油圧モーター１３の容量を変化させることなく、巻上げ操作が継続して行われているか否かの判定に戻る。

以降、巻上げ操作が継続して行われている限り、同様の手順を繰り返す。なお、上記巻上げ操作の判定で、巻上げ操作が行われていないと判断された場合は、操作レバー１４ａの操作の有無の判定に戻る。

＜巻下げ操作時＞
巻下げ操作時は、オペレータは操作手段１４の操作レバー１４ａを巻下げ方向に操作する。これにより、巻下げ側管路１４ｃの圧力が上昇する。このとき、巻下げ側管路１４ｃ側のセンサー１５ｃが圧力の上昇を検知し、制御部１７へ信号を送る。巻下げ操作を検知した制御部１７は、切替弁１５ｄを非励磁とし、制御弁１５ｅを切り替える。この制御弁１５ｅの切り替えにより操作手段１４の信号の２速スプール１５ｂへの伝達が遮断され、操作手段１４の信号は１速スプール１５ａのみに伝わるようになる。従って、第１油圧ポンプ１２ａから吐出される作動油のみが、１速スプール１５ａを経由した後、油圧ポンプ１２に供給される。つまり、巻下げ操作時には単独供給が行われる。

巻下げ操作が継続して行われている場合の手順は、巻上げ操作が継続して行われている場合の手順と同様であるので、詳細説明は省略する。

＜利点＞
当該建設機械の制御方法では、巻上げ操作時には合流供給を行うので、油圧モーター１３の出力を高められる。一方、当該建設機械の制御方法では、巻下げ操作時には単独供給を行うので、巻下げ操作時に油圧モーター１３が過回転し難い。このため、当該建設機械の制御方法では、吊り荷の巻下げ操作時にブレーキをかけても発熱し難い。また、当該建設機械の制御方法では、吊り荷が重くなってもウインチＷの巻上げ速度に対し巻下げ速度が大きくなり難いので、巻上げ操作時と巻下げ操作時とでは吊り荷の移動速度のバランスがとり易く、ウインチＷの操作性を向上できる。

［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

上記実施形態では、操作手段の巻上げ操作及び巻下げ操作を検出するセンサーが圧力センサーである場合を説明したが、他のセンサー、例えば操作レバーの動きを機械的に検出するセンサーを用いてもよい。

また、合流供給及び単独供給を切り替える手段は、切替弁に限定されるものではない。例えば図１に示すウインチ駆動用油圧回路において、巻上げ操作時に上流となる油圧モーター１３の右側の管路を１速スプール１５ａ及び２速スプール１５ｂを通過する管路が合流するように配管し、巻下げ操作時に上流となる油圧モーター１３の左側の管路を１速スプール１５ａを通過する管路のみ配管するように構成してもよい。

上記実施形態では、油圧モーターの容量制御を圧力計を用いて行う場合を説明したが、油圧モーターの容量制御は他の量、例えば吊り荷を吊しているロープに加わる負荷等を用いて行ってもよい。

上記実施形態では、油圧モーターが可変容量型である場合を説明したが、容量が変更できない油圧モーターを用いた建設機械も本発明の意図するところである。油圧モーターが可変容量型ではない場合、油圧モーターの容量を制御する制御部は不要とできる。なお、可変容量型ではない油圧モーターとしては、例えばプランジャーモーター、ギアモーター、ベーンモーター等を用いることができる。

上記実施形態では、操作手段が操作レバーを有し、この操作レバーの操作によりウインチの巻上げ及び巻下げの選択や速度を制御する場合を説明したが、ウインチを制御する手段はこれに限定されず、例えばダイヤル、ボタン、ハンドル等の他の手段を用いることもできる。

以上説明したように、本発明の建設機械は、ウインチの巻上げ操作時の高出力を維持しつつ、巻下げ操作時の発熱量の低減及び操作性の向上を達成できる。

１ ウインチ駆動用油圧回路
１１ エンジン
１２ 油圧ポンプ
１２ａ 第１油圧ポンプ
１２ｂ 第２油圧ポンプ
１３ 油圧モーター
１４ 操作手段
１４ａ 操作レバー
１４ｂ 巻上げ側管路
１４ｃ 巻下げ側管路
１５ コントロール回路
１５ａ １速スプール
１５ｂ ２速スプール
１５ｃ センサー
１５ｄ 切替弁
１５ｅ 制御弁
１５ｆ 圧力調整手段
１５ｇ 比例弁
１６ 圧力計
１７ 制御部
１８ タンク
１９ パイロット油圧源
２０ カウンタバランス弁
Ｗ ウインチ

Claims (6)

1. ウインチと、ウインチ駆動用油圧回路とを備える建設機械であって、
   上記ウインチ駆動用油圧回路が、
   エンジンと、
   このエンジンによって駆動される２つの油圧ポンプと、
   上記油圧ポンプから供給される作動油によってウインチを駆動する油圧モーターと、
   上記ウインチの巻上げ及び巻下げの操作をするための操作手段と、
   上記操作手段の操作に基づいて２つの上記油圧ポンプから上記油圧モーターへの作動油の供給を制御するコントロール回路と
   を有し、
   上記コントロール回路が、上記ウインチの巻上げ操作時に２つの上記油圧ポンプから供給される作動油を合流させて上記油圧モーターへ供給する合流供給と、上記ウインチの巻下げ操作時に一方の上記油圧ポンプから供給される作動油を単独で上記油圧モーターへ供給する単独供給とを行う建設機械。
2. 上記コントロール回路が、
   上記操作手段の巻上げ操作及び巻下げ操作を検出するセンサーと、
   上記センサーの検出信号に基づいて上記合流供給及び上記単独供給を切り替える切替弁と
   を有する請求項１に記載の建設機械。
3. 上記油圧モーターが可変容量型であり、
   上記ウインチ駆動用油圧回路が、上記油圧モーターの容量を制御する制御部を有する請求項１又は請求項２に記載の建設機械。
4. 上記制御部が、上記ウインチの巻下げ操作時に作動油を供給する油圧モーターの最小容量を、上記ウインチの巻上げ操作時の最小容量に対して１／２に制御する請求項３に記載の建設機械。
5. 上記ウインチ駆動用油圧回路が、上記油圧モーターを通過する作動油の圧力を測定する圧力計を有し、
   上記制御部が、上記圧力計で測定される圧力に基づいて上記油圧モーターの容量を変化させる請求項３又は請求項４に記載の建設機械。
6. ウインチと、ウインチ駆動用油圧回路とを備える建設機械の制御方法であって、
   上記ウインチ駆動用油圧回路が、
   エンジンと、
   このエンジンによって駆動される２つの油圧ポンプと、
   上記油圧ポンプから供給される作動油によって動作し、ウインチを駆動する油圧モーターと
   を有し、
   上記ウインチの巻上げ操作時に２つの上記油圧ポンプから供給される作動油を合流させて上記油圧モーターへ供給する合流供給と、上記ウインチの巻下げ操作時に一方の上記油圧ポンプから供給される作動油を単独で上記油圧モーターへ供給する単独供給とを行う建設機械の制御方法。

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