JP2713696B2 - 油圧式ウインチ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧式ウインチ装置に関
するものであり、特に、ウインチの微速巻下げ運転に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】地中連続壁掘削機等ではバケット巻上げ
下げ時には高速運転を行い、掘削時には微速巻下げ運転
を行う必要あり、通常の高速運転と微速巻下げ運転の両
方を行うことのできる油圧式ウインチ装置を使用してい
る。従来の此種油圧式ウインチ装置にて油圧アクチュエ
ータを微速運転するときは、メインポンプの吐出量を制
御するか、或いは制御弁で流量を制御することにより、
油圧モータへの流量を調整して回転速度を低下させてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の油圧式ウインチ
装置に於いては、油量制御の分解能力が不足しているた
め、高速運転と微速運転との速度比は数十倍程度が限界
であり、より一層の微速運転が要望されている。

【０００４】高速用の駆動装置と微速用の駆動装置を設
け、トランスミッションで切り替える構成も知られてい
るが、装置が極めて大型になるとともに費用も高価とな
る。そこで、装置を大型にすることなく、通常の高速巻
上げ下げ運転と微速巻下げ運転の両方を行うことのでき
る油圧式ウインチ装置を提供するために解決すべき技術
的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、メインポンプの吐出
油を方向制御弁及びカウンタバランス弁を介して油圧モ
ータへ導出し、該油圧モータに連結したドラムを回転さ
せるように形成したウインチ装置に於いて、前記油圧モ
ータの巻上げ側ポートにチャージ油路の一端を接続し、
該チャージ油路の他端に両吐出型のチャージポンプを接
続するとともに、該チャージ油路の中間部に巻上げ側ポ
ートからの逆流の可否を制御するパイロット操作チェッ
ク弁を介装し、更に、ウインチの負荷を検出する負荷検
出器を設けるとともに、前記油圧モータの巻上げ側ポー
トに油圧及び油温検出器を設け、ウインチの微速巻下げ
時には、前記負荷検出器により油圧モータの巻上げ側ポ
ートの保持圧を演算し、該保持圧になるようにチャージ
ポンプの吐出量を決定し、該保持圧によって生じる油圧
モータ内のリークに応じて前記パイロット操作チェック
弁の逆流を可能にするとともに、チャージポンプの吐出
量を増減してチャージ流量を変化させることにより前記
ウインチの微速巻下げ速度をフィードバック制御し、こ
れと同時に、前記負荷検出器により検出される荷重の変
動、並びに油圧及び油温検出器により検出される油温の
変化に基づき、油圧モータからのリーク量の変動を予測
してフィードフォワード制御するように形成した油圧式
ウインチ装置を提供するものである。

【０００６】

【作用】通常の巻上げ下げ運転を行う場合は、方向制御
弁の操作によりメインポンプの吐出油がカウンタバラン
ス弁を介して油圧モータへ導出されるとともに、油圧モ
ータに連結したドラムのブレーキが解放されて該ドラム
が回転し、ワイヤロープが巻上げ下げされる。方向制御
弁の開口操作を大にすれば油圧モータの回転速度が速く
なり、高速巻上げ下げ運転が行われる。

【０００７】微速巻下げ運転を行う場合は、設定器にて
制御信号を送ることにより、制御装置に於いて負荷検出
器からの検出信号により油圧モータの巻上げ側ポートの
保持圧を演算し、該保持圧になるようにチャージポンプ
の吐出量を決定するとともに、ドラムのブレーキを解放
する。このとき、保持圧により油圧モータ内でリークが
起こり、油圧モータは巻下げ方向へ徐々に回転し始め
る。

【０００８】この回転速度は、チャージポンプの吐出油
をチャージ油路から導入することによって調整でき、該
チャージポンプの吐出量を増減することによりウインチ
の巻下げ速度を超微速にフィードバック制御する。ま
た、油圧モータのリークに応じてパイロット操作チェッ
ク弁により巻上げ側ポートの保持油の逆流を可能にし、
更に、必要に応じてチャージポンプを逆吐出に制御して
油圧モータの回転速度を調整する。

【０００９】これと同時に、負荷検出器によって荷重の
変動を検出するとともに、油圧及び油温検出器によって
油温の変動を検出し、これらの検出値の変化に基づき油
圧モータからのリーク量の変動を予測してフィードフォ
ワード制御する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従って詳述
する。図１は油圧式ウインチ装置１の全体図であり、機
体２の前部にブーム３を起伏自在に設け、該ブーム３か
ら掘削機４が吊り下げられている。

【００１１】図２は油圧回路及び制御回路を示し、符号
１１はメインポンプであり、該メインポンプ１１は原動
機または電動モータにて駆動されて、タンク１２の作動
油を汲み上げる。該メインポンプ１１の吐出油は方向制
御弁１３により、主管路１４または１５へ切り替えら
れ、カウンタバランス弁１６を介して油圧モータ１７の
巻上げ側ポート１７ａまたは巻下げ側ポート１７ｂへ導
出される。

【００１２】また、前記油圧モータ１７には減速機１８
を介してウインチのドラム１９を連結してあり、該ドラ
ム１９のリムにはブレーキ２０がバネの付勢にて圧接さ
れている。このブレーキ２０には油圧シリンダ２１が連
結されており、制御装置２２の指令によってソレノイド
弁２３が切り替わり、油圧源２４の作動油が導入されて
油圧シリンダ２１が伸長したときは、該ブレーキ２０が
ドラムのリムから離反してブレーキ２０が解放された状
態となる。

【００１３】一方、前記油圧モータ１７の巻上げ側ポー
ト１７ａにチャージ油路２５の一端を接続し、該チャー
ジ油路２５の他端にチャージポンプ２６の吐出口を接続
するとともに、該チャージ油路２５の中間部に巻上げ側
ポート１７ａからの逆流の可否を制御するパイロット操
作チェック弁２７を介装する。このパイロット操作チェ
ック弁２７のパイロットポート２７ａにはパイロット油
圧源２８を開閉するソレノイド弁２９が接続されてい
る。

【００１４】また、前記チャージポンプ２６は両吐出形
であり、該チャージポンプの吐出量は前記制御装置２２
からの指令によって変化する。尚、符号３０はリリーフ
弁であり、メインポンプ１１の吐出油は該リリーフ弁３
０の設定圧以上にはならないように制限される。

【００１５】ここで、前記油圧モータ１７の巻上げ側ポ
ート１７ａに油圧及び油温検出器３１を設け、巻上げ側
ポート１７ａ付近の油圧及び油温を検出してこの検出信
号を制御装置２２へ送る。更に、ドラム１９の回転速度
を検出する回転速度検出器３２を設けるとともに、ウイ
ンチの負荷を検出する負荷検出器３３を設ける。前記回
転速度検出器３２にはロータリエンコーダやタコジェネ
レータ等を使用する。また、負荷検出器３３としては、
ロードセルにより直接的にワイヤロープに掛かっている
荷重を検出する構成のほか、モーメントリミッタを使用
することもできる。

【００１６】而して、通常の巻上げ運転を行う場合は、
ウインチ操作レバー（図示せず）により方向制御弁１３
のスプールを１３ａの位置に切り替えれば、メインポン
プ１１の吐出油が一方の主管路１４へ導出され、カウン
タバランス弁１６を通過して巻上げ側ポート１７ａへ供
給される。これと同時に、制御装置２２からの指令によ
ってソレノイド弁２３が切り替わり、油圧シリンダ２１
が伸長してドラム１９のブレーキ２０が解放される。

【００１７】従って、油圧モータ１７が正転し始め、ド
ラム１９にワイヤロープが巻上げられていく。前記方向
制御弁１３の開口を大に操作すれば油圧モータ１７の回
転速度が速くなり、ドラム１９は高速巻上げ運転とな
る。尚、ドラム１９の回転速度はロータリエンコーダ等
の回転速度検出器３２にて検出され、この検出信号が制
御装置２２へ送られる。

【００１８】そして、前記ウインチ操作レバーの操作を
停止すれば、方向制御弁１３のスプールが中立位置１３
ｂへ戻り、メインポンプ１１から主管路１４への作動油
の供給が閉止されて油圧モータ１７が停止する。このと
き、制御装置２２からの指令によってソレノイド弁２３
が再び切り替わり、油圧シリンダ２１が収縮してブレー
キ２０がバネによってドラム１９のリムを圧接する。

【００１９】尚、ウインチ操作レバーにより方向制御弁
１３のスプールを１３ｃの位置へ切り替えた場合は、前
述とは逆に油圧モータ１７が反転し、ドラム１９のワイ
ヤロープが巻下げられていくことになる。

【００２０】ここで、地中連続壁の掘削作業に於いて、
前記掘削機４を吊り下げた状態で微速巻下げ運転を行う
場合には、設定器３４にて速度を設定して制御装置２２
へ制御開始信号を送る。制御装置２２では前記負荷検出
器３３からの検出信号により、掘削機４を保持するのに
必要な保持圧Ｐを演算する。

【００２１】そして、制御装置２２からチャージポンプ
２６へ制御信号を送り、油圧及び油温検出器３１の検出
値が前記保持圧Ｐとなるようにチャージポンプ２６の吐
出量を決定するとともに、制御装置２２からソレノイド
弁２３へ制御信号を送り、油圧シリンダ２１を伸長して
ブレーキ２０を解放する。従って、油圧モータ１７の巻
上げ側ポート１７ａに発生した保持圧Ｐにより油圧モー
タ１７内でリークが起こり、油圧モータ１７とカウンタ
バランス弁１６との間の油がドレーン１７ｃからタンク
へ逃げ、その量に応じて油圧モータ１７が徐々に巻下げ
方向へ回転する。

【００２２】次に、制御装置２２で前記回転速度検出器
３２の検出信号を読み取りながら、ウインチの微速巻下
げに必要な油量を演算し、チャージポンプ２６への制御
信号を調整してチャージ流量を減少させ、前記設定器３
４にて設定した微速巻下げ速度と実際の巻下げ速度とが
一致するようにフィードバック制御を行う。

【００２３】このとき、油圧モータ１７のリークに応じ
て前記パイロット操作チェック弁２７の逆流を可能にす
る。即ち、設定器３４の設定速度が速く、チャージポン
プ２６の吐出量をゼロにしたときでも設定速度に達しな
い場合は、前記ソレノイド弁２９を切り替えてパイロッ
ト操作チェック弁２７のパイロットポート２７ａにパイ
ロット油圧源２８のパイロット圧をかけて逆流可能に
し、更に、前記チャージポンプ２６を逆吐出に制御する
ことにより、巻上げ側ポート１７ａの保持油を吸入して
タンク１２に逃がし、油圧モータ１７の回転速度を上昇
させる。

【００２４】これと同時に、制御装置２２に於いて前記
負荷検出器３３により検出される荷重の変動、並びに、
油圧及び油温検出器３１により検出される油温の変化に
基づき、油圧モータ１７のドレーン１７ｃからのリーク
量の変動を予測してフィードフォワード制御を行い、安
定した微速巻下げ速度にて掘削機４が降下するように制
御する。

【００２５】尚、本実施例では通常の巻上げ下げ運転の
速度制御を方向制御弁１３の開口操作の大小により行っ
ているが、メインポンプ１１の傾転角制御によって行っ
てもよい。また、ドラム１９と掘削機との間にワイヤロ
ープが通過するシーブを設け、前記回転速度検出器３２
により該シーブの回転を検出するか、或いは、掘削機と
本体との間に別のワイヤロープを設け、この別のワイヤ
ロープの移動量を検出するようにしてもよい。

【００２６】而して、本発明は、本発明の精神を逸脱し
ない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明
が該改変せられたものに及ぶことは当然である。

【００２７】

【発明の効果】本発明は上記一実施例に詳述したよう
に、油圧モータのリークによりウインチを微速巻下げ
し、パイロット操作チェック弁により巻上げ側ポートの
保持油を逆流させるとともに、チャージポンプの吐出量
を増減してウインチの微速巻下げ速度を制御している。
また、負荷検出器による荷重の変動、並びに、油圧及び
油温検出器による油温の変化に基づき、油圧モータから
のリーク量の変動を予測してフィードフォワード制御し
ている。

【００２８】従って、従来型と比較して装置を大型化す
ることなく、通常の巻上げ下げ運転と微速巻下げ運転の
両方を行うことができ、且つ、双方の速度比を大きくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、油圧式ウインチ装置
の側面図。

【図２】油圧及び制御の回路図。

【符号の説明】

１１ メインポンプ １３ 方向制御弁 １６ カウンタバランス弁 １７ 油圧モータ １７ａ 巻上げ側ポート １９ ドラム ２２ 制御装置 ２５ チャージ油路 ２６ チャージポンプ ２７ パイロット操作チェック弁 ３１ 油圧及び油温検出器 ３３ 負荷検出器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メインポンプの吐出油を方向制御弁及び
   カウンタバランス弁を介して油圧モータへ導出し、該油
   圧モータに連結したドラムを回転させるように形成した
   ウインチ装置に於いて、前記油圧モータの巻上げ側ポー
   トにチャージ油路の一端を接続し、該チャージ油路の他
   端に両吐出型のチャージポンプを接続するとともに、該
   チャージ油路の中間部に巻上げ側ポートからの逆流の可
   否を制御するパイロット操作チェック弁を介装し、更
   に、ウインチの負荷を検出する負荷検出器を設けるとと
   もに、前記油圧モータの巻上げ側ポートに油圧及び油温
   検出器を設け、ウインチの微速巻下げ時には、前記負荷
   検出器により油圧モータの巻上げ側ポートの保持圧を演
   算し、該保持圧になるようにチャージポンプの吐出量を
   決定し、該保持圧によって生じる油圧モータ内のリーク
   に応じて前記パイロット操作チェック弁の逆流を可能に
   するとともに、チャージポンプの吐出量を増減してチャ
   ージ流量を変化させることにより前記ウインチの微速巻
   下げ速度をフィードバック制御し、これと同時に、前記
   負荷検出器により検出される荷重の変動、並びに油圧及
   び油温検出器により検出される油温の変化に基づき、油
   圧モータからのリーク量の変動を予測してフィードフォ
   ワード制御するように形成したことを特徴とする油圧式
   ウインチ装置。