JP2731510B2 - 吊り荷の昇降・宙吊り用油圧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧アクチュエータに
より吊り荷を昇降させると共に、該吊り荷を特定の位置
で宙吊りするときに、前記油圧アクチュエータに供給さ
れる油圧に応じて発生するパイロット油圧が途絶えるこ
とによって作動する機械的な保持手段を用いるように構
成した吊り荷の昇降・宙吊り用油圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来公知の油圧式ウィンチ装置の
油圧回路を示す。

【０００３】この油圧回路は、流量制御バルブ１、シャ
トルバルブ２、カウンタバランスバルブ３、油圧モータ
４、チェックバルブ５、ネガティブ作動式のメカニカル
ブレーキ（機械的な保持手段）６、ウィンチドラム７、
及び油圧ポンプ１６から主に構成されている。なお、カ
ウンタバランスバルブ３はチェックバルブ５と組合わさ
れ、一方向の流れ（油圧モータ４側からの流れ）に対し
ては設定された油圧まで背圧を与え、他の方向の流れ
（油圧モータ４側への流れ）に対しては自由流を確保す
るいわゆるカウンタバランスバルブ機能を果している。

【０００４】他の構成の説明を兼ねながら、この油圧回
路の作用を簡単に説明する。

【０００５】吊り荷Ｗを地上から持ち上げる（巻き上げ
る）場合、流量制御バルブ１を符号Ａ側に切り換え、管
路１１にオイルを流す。管路１１に入ったオイルは、チ
ェックバルブ５を通って管路１２に入り、吊り荷Ｗの負
荷に応じた圧力Ｐ1 まで昇圧した後、油圧モータ４に作
用する。その結果、ウィンチドラム７が回転し、吊り荷
Ｗが持ち上げられる。

【０００６】このときシャトルバルブ２を介して発生す
るパイロット油圧Ｐp がメカニカルブレーキ６に作用
し、該メカニカルブレーキ６が解放状態となって、吊り
荷Ｗが円滑に上昇できるようになっている。

【０００７】吊り荷Ｗを特定の位置でいわゆる宙吊り状
態にするには、流量制御バルブ１を図３に示された位置
（Ｂ位置）に切り換える。この切換により、メカニカル
ブレーキ６にパイロット油圧Ｐp が作用しなくなり、リ
ターンスプリング６Ａの付勢力によりメカニカルブレー
キ６が作動状態（ブレーキが効いた状態）となる。

【０００８】このとき油圧モータ４とカウンタバランス
バルブ３との間の管路１２の保持圧力Ｐ1 は、諸所から
の洩れによりドレン圧力Ｐd 若しくは戻り管路１４の圧
力Ｐr に等しくなるまで低下する。即ち、宙吊り状態の
ときは油圧モータ４の出力軸に生じるトルクＴは（油圧
によってではなく）メカニカルブレーキ６によって支持
されることになる。

【０００９】吊り荷Ｗを宙吊りの状態から更に巻き上
げ、若しくは巻き下げる場合は、流量制御バルブ１をＡ
の位置、又はＣの位置に切り換える。この切換により管
路１１又は１０にオイルが流れ、圧力Ｐa 又はＰb が発
生する。この圧力Ｐa 、Ｐb のうちいずれか高い方の圧
力がシャトルバルブ２を通じてパイロット管路１３に導
かれ、メカニカルブレーキ６にパイロット油圧Ｐp とし
て作用する。

【００１０】パイロット油圧Ｐp がメカニカルブレーキ
６の解放圧力に達すると、メカニカルブレーキ６が解除
される。この状態で巻き上げの場合はチェックバルブ５
が、巻き下げの場合はカウンタバランスバルブ３がクラ
ッキングした後、巻き上げ若しくは巻き下げが開始され
る。

【００１１】ここにおいて、メカニカルブレーキ６が解
放された瞬間、該メカニカルブレーキ６により支持され
ていたトルクＴはカウンタバランスバルブ３及びチェッ
クバルブ５により支持されることになり、管路１２内の
オイルはトルクＴを支持できる圧力が生じるまで圧縮さ
れる。従ってこの圧縮量だけ吊り荷Ｗは一時的に落下
し、その後巻き上げあるいは巻き下げ作業が始まるとい
う現象が発生する。即ち、この落下現象は巻き上げ、巻
き下げいずれの場合にも発生する。

【００１２】この落下現象を防止するためには、基本的
には上述した原因を取り除いてやればよい。即ち、吊り
荷Ｗを宙吊り状態から巻き上げ、あるいは巻き下げする
場合に、メカニカルブレーキ６が解放するより前に、管
路１２内の圧力Ｐ1 をトルクＴに見合う圧力にまで予め
高めておき、その後にメカニカルブレーキ６を解放する
ようにすれば管路１２内の圧縮による吊り荷Ｗの落下は
生じない。

【００１３】そこでメカニカルブレーキが解除されるよ
り前に管路１２内に十分高い保持圧力を発生させる方法
として、従来幾つかの提案がなされている。

【００１４】例えば、特公昭６０−５２０７７において
は、ウィンチを駆動させる主たる油圧ポンプ１６とは別
に加圧用のポンプを追加し、吊り荷Ｗが宙吊りの状態に
あるときに所定の管路内に該吊り荷Ｗに均衡するだけの
十分な圧力を常時加えておく技術が提案されている。

【００１５】一方、特公昭５４−３０１７０において
は、特殊なブレーキ制御ユニットを設け、巻上げ時に管
路１２内の圧力Ｐ1 が吊り荷Ｗと均衡するだけの十分な
圧力にまで（油圧ポンプ１６により）昇圧させられた後
に、初めてメカニカルブレーキ６が解放されるように、
油圧モータ４に加わる荷重の大きさに応じてメカニカル
ブレーキ６に対するパイロット油圧の供給が制御される
ように構成した技術が提案されている。

【００１６】又、実開平４−７９８９２においては、メ
カニカルブレーキをブレーキバンド構造とし、このブレ
ーキバンドの張力を荷重検出器により検出し、巻き上げ
時に油圧ポンプ１６による圧力Ｐ1 の上昇によりブレー
キバンドの張力が現実に弱くなったと検出されたときに
初めてメカニカルブレーキを解除する技術が提案されて
いる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
公昭６０−５２０７７で提案された技術は、主たる油圧
ポンプとは別に加圧用のポンプが必要であり、費用の増
大、設置場所及び動力の損失が大きいという問題の発生
が避けられなかった。

【００１８】又、前記特公昭５４−３０１７０、あるい
は実開平４−７９８９２で提案された技術は、複雑なブ
レーキ制御ユニットや電気的な検出器あるいはコントロ
ーラが必要となってコスト高になるだけでなく、メカニ
カルブレーキの解放開始が遅れるため応答性が悪化し、
更には通常巻き下げ時には油圧ポンプ１６の吐出圧力は
カウンタバランスバルブ３を開口させるだけの低い圧力
にしか上昇させないため、巻き下げ時においては十分に
高い保持圧力を得ることが構造上困難であるという大き
な問題が残されていた。

【００１９】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであって、加圧用の別ポンプを設けること
なく、又、応答性も殆ど悪化させることなく、主たるポ
ンプの吐出圧力が落下防止に必要とされる保持圧力より
はるかに低い圧力でしかないときでも十分高い保持圧力
を発生させることができ、しかも巻き上げ開始時だけで
なく巻き下げ開始時の一時的落下をも防止することので
きる吊り荷の昇降・宙吊り用油圧装置を、簡単な構成及
び低コストで提供することをその目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、油圧アクチュ
エータにより吊り荷を昇降させると共に、該吊り荷を特
定の位置で宙吊りするときに、前記油圧アクチュエータ
に供給される油圧に応じて発生するパイロット油圧が途
絶えることによって作動する機械的な保持手段を用いる
ように構成した吊り荷の昇降・宙吊り用油圧装置におい
て、大径及び小径の２つのランドを有するピストンを内
包する増圧シリンダを備え、且つ、大径ランド側を前記
機械的な保持手段を解放させるための前記パイロット油
圧が供給される管路に接続すると共に、小径ランド側を
前記油圧アクチュエータを上昇方向に作動させ得る油圧
が供給される管路に接続したことにより、上記課題を解
決したものである。

【００２１】

【作用】巻き上げ時のみならず巻き下げ時にも落下が生
じないようにするために、発明者は流量制御バルブの切
換えに伴って巻き上げ時にも巻き下げ時にも発生するメ
カニカルブレーキ（機械的な保持手段）のパイロット油
圧に着目した。

【００２２】しかしながら、ここで問題となるのは、通
常メカニカルブレーキの解放圧力（パイロット油圧）
は、ウィンチの定格荷重により発生し得る保持圧力の１
／１０以下の低圧に設定されているということである。

【００２３】それは、このメカニカルブレーキは巻き上
げ時のみならず巻き下げ時においても解放される必要が
あるが、前述したように巻き下げ時には通常油圧ポンプ
１６の吐出圧力はカウンタバランスバルブ３を開口させ
るだけの低い圧力にしか設定されないためである。即ち
巻き下げ時には、パイロット油圧としてとり出させる油
圧もそれだけ低くなってしまうが、その低い圧力でも確
実に解放される必要があるためである。

【００２４】そこで、本発明においては、大径及び小径
の２つのランドを有するピストンを内包する増圧シリン
ダを用意し、この増圧シリンダの大径ランド側をメカニ
カルブレーキを作動させるためのパイロット油圧が供給
される管路に接続すると共に、小径ランド側を油圧アク
チュエータを（吊り荷）上昇方向に作動させ得る油圧が
供給される管路に接続するようにした。

【００２５】この結果、該増圧シリンダは流入側と流出
側の受圧面積が異なるいわゆる油圧増幅機能を有するよ
うになり、メカニカルブレーキを作動させるためのパイ
ロット油圧を増幅させた上で油圧アクチュエータを作動
させる管路に導くことができる。

【００２６】又、このパイロット油圧は前述したように
もともと巻き上げ時にも、又巻き下げ時にも発生するも
のであるため、巻き下げ時のように必要な保持圧力に比
べて極めて低いポンプ吐出圧力しか得られない場合であ
っても十分高い保持圧力を得ることができる。

【００２７】従って巻き上げ時にメカニカルブレーキの
解放時期を従来のように主たる油圧ポンプの吐出圧力が
十分高くなるまで遅らせる必要がなく、又巻き上げ時の
みならず巻き下げ時においても吊り荷の一時的落下を確
実に防止することができる。

【００２８】又、加圧用の別ポンプや複雑な制御ユニッ
ト等を設ける必要もなく、既存の油圧回路に前述の増圧
シリンダを付設するのみで容易に実施できるようにな
り、コストの上昇も最小限に抑えることができる。

【００２９】なお、油圧アクチュエータを上昇方向に作
動させ得る油圧が供給される管路における前記増圧シリ
ンダを接続するための分岐点と該増圧シリンダの小径ラ
ンド側との間に、該油圧アクチュエータを上昇方向に作
動させ得る油圧が供給される管路から増圧シリンダの小
径ランド側へのオイル流入を阻止するチェックバルブを
設けるようにすると、宙吊り状態から巻き上げ又は巻き
下げを行った後再び宙吊り状態にするときに、増圧シリ
ンダのピストンの戻りによる吊り荷の落下防止をより確
実に行うことができるようになる（請求項２）。

【００３０】又、メカニカルブレーキを解放させるため
のパイロット油圧が供給される管路における増圧シリン
ダを接続するための分岐点と該メカニカルブレーキとの
間に、保持手段側からのオイル戻りを許容するチェック
バルブ付のオリフィスを設けるようにすると、パイロッ
ト油圧が発生したときの増圧速度と機械的保持手段の解
放タイミングとの調節を当該オリフィスの絞りを適当に
設定することにより調整することができるようになる
（請求項３）。

【００３１】従って、このチェックバルブ付オリフィス
はチェックバルブ付の可変流量オリフィスとされている
と使用目的に応じて簡易に調整ができるようになるため
一層便利である（請求項４）。

【００３２】更に、メカニカルブレーキが解放を開始す
るときの油圧、あるいはカウンタバランスバルブの開口
圧力が可変とされていると、吊り荷の落下防止確実性と
巻き上げ、巻き下げの応答性の向上との関係を目的に合
せてよりきめ細かに設定することが可能となる（請求項
５、６）。

【００３３】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００３４】図１は本発明が適用されたウインチ装置の
油圧回路図である。又、図２は図１の符号IIで囲まれた
部分の具体的な詳細図である。

【００３５】なお、この図１で示した油圧回路は図３を
用いて説明した従来例と落下防止に係る部分以外の基本
構造は略同一であるため、図３で既に説明した構成につ
いては図１中で同一の符号を付すに止め、重複説明は適
宜省略する。

【００３６】この実施例は、油圧モータ（油圧アクチュ
エータ）４により吊り荷Ｗを昇降させると共に、該吊り
荷Ｗを特定の位置で宙吊りするときに、該油圧モータ４
に供給される油圧に応じて発生するパイロット油圧Ｐp
が途絶えることによって作動するメカニカルブレーキ
（機械的な保持手段）６６を用いるように構成した吊り
荷の昇降・宙吊り用油圧装置において、大径及び小径の
２つのランド１０６、１０８を有するピストン１０２を
内包する増圧シリンダ１０４を備え、且つ、大径ランド
１０６側をメカニカルブレーキ６６を解放させるための
パイロット油圧Ｐp が供給される管路１３の分岐点Ｘ１
に接続すると共に、小径ランド１０８側を油圧モータ４
を上昇方向に作動させ得る油圧が供給される管路の分岐
点Ｘ２に接続したものである。

【００３７】図の符号１１０は大径ランド１０６側の圧
力室、１１２は小径ランド１０８側の圧力室、１１４は
ピストン１０２が増圧シリンダ１０４内を摺動する際に
その大径ランド１０６が支障なく移動できるように確保
した油室、１１６は当該油室内に配置され、ピストン１
０２を図中左方向に付勢するためのスプリングをそれぞ
れ示している。

【００３８】なお油室１１４は、管路１１５を介してタ
ンクへの戻り管路１４に接続されている。又、符号１１
８は圧力室１１２から油室１１４へのオイルの流入を阻
止するチェックバルブ、１２０は分岐点Ｘ２側からシリ
ンダ１０４の圧力室１１２側にオイルが流入するのを阻
止するチェックバルブである。

【００３９】図１において、この実施例では、分岐点Ｘ
１とメカニカルブレーキ６６との間にチェックバルブ１
２２付きの流量可変オリフィス１２４が設けられてい
る。更に、メカニカルブレーキ６６はそのリターンスプ
リング６６Ａの付勢力変更により解放油圧を変更可能な
タイプに、カウンタバランスバルブ３３はそのリターン
スプリング３３Ａの付勢力変更により開口圧力を変更可
能なタイプにそれぞれ置き換えている。

【００４０】次にこの実施例の作用を説明する。

【００４１】吊り荷Ｗを宙吊りの状態から巻き上げもし
くは巻き下げようとして、流量制御バルブ１を符号Ｂの
位置からＡ、あるいはＣの位置に切り換えると、管路１
１又は１０にオイルが流れ、圧力Ｐa 又はＰb が発生す
る。この圧力Ｐa 、Ｐb のうちいずれか高い方の圧力が
シャトルバルブ２を通じてパイロット管路１３に導か
れ、メカニカルブレーキ６６及び増圧シリンダ１０４に
パイロット油圧Ｐp として作用する。

【００４２】増圧シリンダ１０４側では、パイロット管
路１３から（大径ランド１０６側の）圧力室１１０にオ
イルが導かれ、面積差を有するピストン１０２に作用す
る。このためピストン１０２は図１、図２において右方
向に移動し、（小径ランド１０８側の）圧力室１１２を
圧縮する。なおこの際ピストン１０２の大径ランド１０
６の背面の油室１１４内のオイルは管路１１５、戻り管
路１４を介してタンクに戻される。

【００４３】このピストン１０２の移動により、圧力室
１１２では、該ピストン１０２の大径ランド及び小径ラ
ンドの面積比に応じてパイロット油圧Ｐp を増幅した圧
力が発生し、この増幅された圧力はチェックバルブ１２
０を介して分岐点Ｘ２より管路１２に導かれ圧力Ｐ１を
上昇させる。

【００４４】このようにして増圧シリンダ１０４によっ
て巻き上げ時は勿論、巻き下げ時のような油圧ポンプ１
６の油圧が高くないようなときでも、そのときに発生す
るパイロット油圧Ｐp を利用して圧力Ｐ1 が十分に昇圧
されるため、その後にメカニカルブレーキ６６が解放さ
れても吊り荷Ｗの落下は発生せず、直ちに巻き上げ、あ
るいは巻き下げ動作を開始することができる。

【００４５】巻き上げ、あるいは巻き下げ動作が終了
し、流量制御バルブ１を中立（符号Ｂの位置）に切り換
えると、圧力Ｐa 、Ｐb 、及びＰp が降下し、戻り管路
圧力Ｐr と等しくなる。このためピストン１０２はスプ
リング１１６の付勢力により初期位置まで復帰し、ブレ
ーキが効いた状態とされる。このとき圧力室１１０内の
オイルは管路１３、シャトルバルブ２、及び流量制御バ
ルブ１を通ってタンクに戻される。又、ピストン１０２
の背面の油室１１４へは管路１４、１１５を通じてオイ
ルが補充され、更にチェックバルブ１１８を介して圧力
室１１２へも補充される。

【００４６】ここで、吊り荷Ｗはパイロット油圧Ｐp が
低下することからメカニカルブレーキ６６によって再び
保持されるようになるが、管路１２と圧力室１１２とが
チェックバルブ１２０によって絶縁されるため、管路１
２から圧力室１２０側へのオイルの逆流が阻止され、吊
り荷Ｗが余分に降下することが確実に防止される。

【００４７】ここにおいて、増圧シリンダ１０４による
増圧速度、メカニカルブレーキ６６の解放時期、及びカ
ウンタバランスバルブ３３の開口時期の調整は、チェッ
クバルブ１２２付の流量可変オリフィス１２４の絞り量
の変更・設定、メカニカルブレーキ６６のリターンスプ
リング６６Ａの付勢力変更による解放圧力の変更・設
定、及びカウンタバランスバルブ３３のリターンスプリ
ング３３Ａの付勢力変更による開口圧力の変更・設定に
よりきめ細かく行うことができる。

【００４８】具体的には、チェックバルブ１２２付の流
量可変オリフィス１２４の絞り量を大きくして流れ難く
しパイロット油圧Ｐp の昇圧を増圧シリンダ１０４の方
により速く反映させることができるため、メカニカルブ
レーキ６６を管路１２が確実に昇圧した後に解放できる
ようになり、落下をそれだけ確実に防止できる。逆に、
流量可変オリフィス１２４の絞り量を少なくして流れ易
くした場合には、それだけ早くメカニカルブレーキ６６
を解放できるようになるため、より応答性を重視した作
業を行おうとする場合に適切となる。

【００４９】又、メカニカルブレーキの解放圧力を高め
に設定した場合はオリフィス１２４の絞り量を大きくし
て流れ難くした場合と同様の傾向となる。カウンタバラ
ンスバルブ３３の開口圧力を高めに設定した場合も同様
の傾向となるが、特に巻き下げ時においてその効果が顕
著となる。

【００５０】なお、本発明は、このような油圧モータを
用いたタイプのみならず油圧シリンダ、揺動モータ等の
全ての油圧アクチュエータを用いた装置に適用可能であ
る。

【００５１】更には、ウインチによるエレベータ等の物
体の昇降機能、傾斜地を走行する台車の走行機構、傾斜
地で物体を回転させる旋回機構等の移動対象物を鉛直成
分を含む方向に移動する機構全般に応用可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
別ポンプや複雑な制御ユニット等を用いることなく、吊
り荷が宙吊り状態から巻き上げられるときの落下のみな
らず巻き下げられるときの落下をも確実に防止すること
ができるようになるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す油圧回路図

【図２】図１の増圧シリンダ付近の具体的な構成を示す
要部拡大油圧回路図

【図３】従来の油圧回路図

【符号の説明】

１…流量制御バルブ ２…シャトルバルブ ３、３３…カウンタバランスバルブ ４…油圧モータ ５…チェックバルブ ６、６６…メカニカルブレーキ（機械的な保持手段） ７…ウインチドラム １３…パイロット管路 １６…油圧ポンプ １７…タンク １０２…ピストン １０４…増圧シリンダ １０６…大径ランド １０８…小径ランド １１０…（大径ランド側の）圧力室 １１２…（小径ランド側の）圧力室 １１４…油室 １１６…リターンスプリング １１８、１２０、１２２…チェックバルブ １２４…可変流量オリフィス

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧アクチュエータにより吊り荷を昇降さ
   せると共に、該吊り荷を特定の位置で宙吊りするとき
   に、前記油圧アクチュエータに供給される油圧に応じて
   発生するパイロット油圧が途絶えることによって作動す
   る機械的な保持手段を用いるように構成した吊り荷の昇
   降・宙吊り用油圧装置において、 大径及び小径の２つのランドを有するピストンを内包す
   る増圧シリンダを備え、且つ、大径ランド側を前記機械
   的な保持手段を解放させるための前記パイロット油圧が
   供給される管路に接続すると共に、小径ランド側を前記
   油圧アクチュエータを上昇方向に作動させ得る油圧が供
   給される管路に接続したことを特徴とする吊り荷の昇降
   ・宙吊り用油圧装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記油圧アクチュエー
   タを上昇方向に作動させ得る油圧が供給される管路にお
   ける前記増圧シリンダを接続するための分岐点と該増圧
   シリンダの小径ランド側との間に、油圧アクチュエータ
   を上昇方向に作動させ得る油圧が供給される管路から増
   圧シリンダの小径ランド側へのオイル流入を阻止するチ
   ェックバルブを設けたことを特徴とする吊り荷の昇降・
   宙吊り用油圧装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記機械的な保
   持手段を解放させるための前記パイロット油圧が供給さ
   れる管路における前記増圧シリンダを接続するための分
   岐点と前記保持手段との間に、保持手段側からのオイル
   戻りを許容するチェックバルブ付のオリフィスを設けた
   ことを特徴とする吊り荷の昇降・宙吊り用油圧装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記チェックバルブ付
   のオリフィスがチェックバルブ付の流量可変オリフィス
   である吊り荷の昇降・宙吊り用油圧装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、前記機
   械的な保持手段が解放を開始するときの油圧が変更可能
   とされたことを特徴とする吊り荷の昇降・宙吊り用油圧
   装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記油
   圧アクチュエータを上昇方向に作動させ得る油圧が供給
   される管路にカウンタバランスバルブを設け、且つその
   開口圧力が変更可能としたことを特徴とする吊り荷の昇
   降・宙吊り用油圧装置。