JP2740934B2 - 軽重量物の巻下げ制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はグラブ浚渫船等の作業船
やクレーンのウインチにおいて、軽重量物を巻下げると
きにディスクブレーキをスリップさせながら使用するこ
とにより、吊荷をオペレータの意図する速度に制御して
降下させることができる軽重量物の巻下げ制御方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にグラブ浚渫船は、ウインチの鋼索
で吊支したグラブバケットを巻下げる場合には、ウイン
チの動力系に設けられたトルクコンバーターを使用して
降下させており、巻下げ停止状態を維持するブレーキ装
置としてはバンドブレーキが使用されている。

【０００３】一方砕岩作業においては、同様にウインチ
の鋼索で砕岩棒を吊り上げ、これを海底に自由落下させ
る際の落下エネルギーを利用して岩盤を破砕するように
している。従って砕岩棒が海底に衝突する瞬間を見越し
て、ウインチの巻胴を急速に制動し、巻胴の慣性力によ
る巻胴の過大な遊転を防止し、再び巻上げを開始しなけ
ればならない。そこで、ブレーキ装置としてはディスク
ブレーキを使用することが知られている。

【０００４】上記のようにグラブバケットやその他の吊
荷の降下を停止させる目的のウインチのブレーキとして
のバンドブレーキと、砕岩棒を吊支したウインチの巻胴
を急速に停止させるブレーキとしてのディスクブレーキ
とを、それぞれ使い分ける手段が知られている。

【０００５】他方において、浚渫船等の作業船が実施す
る作業の中には、上記のグラブバケットの降下停止や、
砕岩棒の自由落下の際の巻胴の慣性を急速に停止させる
ような降下速度を厳密に制御する必要のない作業の他
に、吊荷の降下速度を精確に制御して巻下げる作業，例
えば荷物の積み下しとか、消波用のブロックを適宜組合
せながら海底に設置する等の作業がある。このような降
下速度を制御しつつ巻下げ作業を行うにはパワーユニッ
トから得られる動力をトルクコンバータを介してウイン
チドラムに伝達する構成が採用されている。即ちトルク
コンバータに付属するスリッピングクラッチの作動を制
御することにより、上記巻下げ作業に用いるウインチの
巻下げ速度を適度に調整して作業をしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のウインチの巻下げ制御方法、特にトルクコン
バータを介してウインチドラムを駆動しながら吊荷を巻
下げる方法にあっては、吊荷が軽重量の場合には操作時
のレスポンスが鈍い上、オペレータの望む巻下げ速度を
得ることが困難であるという課題がある。

【０００７】即ち、上記トルクコンバータに付属するス
リッピングクラッチは、グラブ浚渫船並びにクレーンの
最大能力をベースとして設計されており、そのため軽重
量物の吊荷を巻下げる場合には、同クラッチの最も応答
性の良いゾーンを外れていることが多く、従って前記し
たように操作時のレスポンスが鈍くなる上、トルクコン
バータの持つ特有の連れ廻りトルクの発生とか、動力伝
達機構の慣性力等によって応答遅れが生じてしまうとい
う問題点がある。

【０００８】一方通常のウインチドラムに装備されてい
るバンドブレーキは強力な制動力を持っているので、オ
ンオフ制御には適しているが、軽重量の吊荷を自由落下
状態としてバンドブレーキで滑らせながら吊荷の降下速
度をコントロールするスリップ制御特性はトルクコンバ
ータ方式に比して劣っており、しかもバンドブレーキに
よる作動方式の多くは、安全性の観点から動力源が喪失
した時に自動的にばねの力でバンドブレーキが制動状態
になるように設計されているため、微妙な制動制御を実
施することができないという難点を有している。そのた
め他の伝達方式のクレーンに比してトルクコンバータ方
式及びバンドブレーキ併用型のグラブ浚渫船並びにクレ
ーンは、軽重量の吊荷のハンドリング作業に不適当であ
るという評価がなされているのが実情である。

【０００９】そこで本発明はこのような従来のウインチ
の巻下げ制御方法が有している課題を解消して、操作時
のレスポンスを高めることができる上、オペレータの望
む巻下げ速度を得ることができる制御方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１０】

【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、各種作業船やクレーンのウインチのブレー
キ装置として、ウインチの巻胴と一体として回転可能な
所定個所に固着されたブレーキディスクとパワーユニッ
トから得られる作動液によって上記ブレーキディスクを
押圧して制動力を供与するキャリパとからなるディスク
ブレーキ装置を採用し、軽重量物を巻下げる際には、巻
胴を駆動軸である主軸から切り離すとともに、オペレー
ターの操作によりパワーユニットからキャリパに供給さ
れる作動液の液圧をコントロールして、キャリパに押圧
されるブレーキディスクの制動面をスリップさせながら
ディスクブレーキ装置を使用することにより、吊荷の降
下速度をオペレーターの意図する任意の速度に精確に制
御して巻下げることを特徴とする軽重量物の巻下げ制御
方法を提供する。

【００１１】

【作用】このような軽重量物の巻下げ制御方法によれ
ば、軽重量物を巻下げる際には、巻胴を駆動軸である主
軸から切り離して、オペレーターの操作によってキャリ
パの押圧力を調節して、キャリパに押圧されたブレーキ
ディスクの制動面をスリップさせながら使用することに
より、吊荷をオペレーターの意図する任意の速度に精確
に制御して巻下げることができる。そのため、ブレーキ
操作時のレスポンスが速くなり、かつ、加えられるキャ
リパの押圧力の大きさに比例した制動力が得られるの
で、微妙な制動力を実現してオペレーターの操作感覚と
マッチさせることが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明にかかる軽重量
物の巻下げ制御方法の一実施例を詳述する。図１は本発
明の基本的構成を示す概要図であり、図中の１は所定の
液圧を発生するパワーユニットであって、このパワーユ
ニット１から取り出された液路２が制御弁３に接続され
ており、更に該制御弁３から取り出された液路４が２個
のディスクブレーキ用のキャリパ５ａ，５ｂに接続され
ている。尚、１０は上記キャリパ５ａ，５ｂにより作動
制御されるディスクブレーキ付ウインチであって、その
具体的な構成は図２を用いて後述する。

【００１３】６は制御弁３の開度をコントロールする制
御アンプであり、この制御アンプ６にはロープ速度計
７，操作レバー８もしくは操作ペタル９から得られる信
号が入力されている。更にディスクブレーキ付ウインチ
１０には、該ウインチの回転速度を検出するための速度
検出センサー２０が配備されており、この速度検出セン
サー２０から得られる信号が前記ロープ速度計７の演算
部に入力され、ロープ速度に換算され、前記制御アンプ
６に入力される。

【００１４】図２はディスクブレーキ付ウインチ１０の
詳細を示しており、図中１１，１１は一対の機枠であっ
て、この機枠１１，１１は旋回台床面に固着されてい
る。１２は主軸であり、この主軸１２は一対の機枠１
１，１１間に図外の原動機によって常時回転駆動可能に
軸支されている。１３は巻胴であって、この巻胴１３は
前記主軸１２に対して回転自在に装着されており、か
つ、巻胴１３の周囲には図示しない鋼索が捲回されてい
る。この巻胴１３の外周中央部にはつば１３ａ（仕切
板）が突設されていて、該つば１３ａによって巻胴１３
が２分割されている。即ち、１個の巻胴１３にて２本の
鋼索を捲回して、この２本の鋼索を同時に巻上げ，巻下
げを行なうことができるように設定されている。

【００１５】１４，１４はクラッチドラムであって、該
クラッチドラム１４，１４は巻胴１３の両側に位置する
ドラムフランジ１５，１５の外端面に各々固着されてい
る。１６，１６はバンドクラッチであり、該バンドクラ
ッチ１６，１６は前記主軸１２に固着されており、従っ
てウインチの原動機に連動して主軸１２とともに常時回
転駆動される。このバンドクラッチ１６，１６は、前記
２個のクラッチドラム１４，１４の内周面に各々断接可
能となっている。

【００１６】１７，１７はバンドブレーキのブレーキド
ラムであって、このブレーキドラム１７，１７は通常の
ブレーキとして左右のクラッチドラム１４，１４の各々
の外周面に半径方向に間隙を有して一体に構成されてい
る。１８，１８はバンドブレーキのブレーキ帯であり、
該ブレーキ帯１８，１８は左右のブレーキドラム１７，
１７の各々の外周面に一定の間隙を有して装備されてお
り、このブレーキドラム１７，１７を緊締することが可
能となっている。１９，１９は環状のブレーキディスク
であり、このブレーキディスク１９，１９は、左右のブ
レーキドラム１７，１７の外端面にそれぞれ固着されて
おり、巻胴１３と一体として回転する。

【００１７】５ａ，５ｂは前記したようにディスクブレ
ーキ用のキャリパであって、該キャリパ５ａ，５ｂは、
機枠１１に固着された取付台座２１，２１にその基台２
２，２２が固着され、図外の液圧源から得られる作動液
を受けて、左右２個のブレーキディスク１９，１９を押
圧する。

【００１８】次に図３に基づいて、上記キャリパ５ａ，
５ｂの具体的な構成を説明する。２３，２３はパッドバ
ッキングプレート、２４，２４は液圧ピストンであっ
て、上記パッドバッキングプレート２３，２３は液圧ピ
ストン２４，２４の内側に配設されている。２５，２５
は摩擦材であり、この摩擦材２５，２５はパッドバッキ
ングプレート２３，２３の内側で、かつ、ブレーキディ
スク１９と一定の間隙を有して配設されている。

【００１９】上記の油圧ピストン２４，２４は上下方向
にスライド可能であり、前記パッドバッキングプレート
２３，２３、摩擦材２５，２５を一体としてブレーキデ
ィスク１９の軸と平行に押圧動作し、摩擦材２５，２５
をブレーキディスク１９に圧着させて制動する。２６，
２６はシリンダであり、このシリンダ２６，２６に前記
液圧ピストン２４，２４がスライド自在に嵌装されてい
る。２７，２７はスプリングであり、該スプリング２
７，２７は液圧ピストン２４，２４とシリンダ２６，２
６との間に介装されている。２８，２８は液圧配管であ
って、この液圧配管２８，２８は前記シリンダ２６，２
６内に図外の液圧源から得られる圧油を供給するもので
ある。

【００２０】かかる構成で成る本実施例の作用を以下に
説明する。先ず基本的な動作として、図２の巻胴１３に
捲回された図外の鋼索に固定されたグラブバケット等を
降下させるにはトルクコンバータに付属するスリッピン
グクラッチを使って動力降下させる。また砕岩棒の場合
には、バンドクラッチ１６，１６とクラッチドラム１
４，１４を開放することにより、巻胴１３が空転して砕
岩棒が海底に向けて自由落下させる。

【００２１】次に巻胴１３の制動を行なうには、バンド
ブレーキを使う場合には、ブレーキドラム１７，１７の
各々の外周面に一定の間隙を有して装備されているバン
ドブレーキのブレーキ帯１８，１８によって左右のブレ
ーキドラム１７，１７を緊締することにより行う。また
ディスクブレーキを使う場合にはブレーキキャリパ５
ａ，５ｂにパワーユニット１から得られる作動液を油圧
配管２８，２８を介して導入すると、この作動液の液圧
に応じて液圧ピストン２４，２４がパッドバッキングプ
レート２３，２３、摩擦材２５，２５を一体としてブレ
ーキディスク１９の軸と平行に押圧動作して該パッドバ
ッキングプレート２３，２３に固着された摩擦材２５，
２５がブレーキディスク１９に圧着されて、巻胴１３が
制動される。

【００２２】砕岩棒等を巻上げるには、バンドブレーキ
を使用して制動している場合には、ブレーキ帯１８，１
８による左右のブレーキドラム１７，１７の緊締を解除
するとともに、クラッチドラム１４，１４の内周面にバ
ンドクラッチ１６，１６を連結し、図外の原動機によっ
て主軸１２を回転駆動することにより行う。またディス
クブレーキを使用して制動している場合にはブレーキキ
ャリパ５ａ，５ｂから作動液を排出することによって、
液圧ピストン２４，２４が後退し、ブレーキディスク１
９，１９の圧着を解除するとともにクラッチドラム１
４，１４の内周面にバンドクラッチ１６，１６を連結
し、図外の原動機によって主軸１２を回転駆動すること
により行う。即ち、主軸１２の回転により巻胴１３に鋼
索が巻き取られて砕岩棒等が巻き上げられる。

【００２３】次に本発明の特徴であるトルクコンバータ
の動力伝達機構を使わず、巻胴を駆動軸である主軸から
切り離した状態としてディスクブレーキを使用してブレ
ーキディスクの制動面をスリップさせながら任意の速度
に降下速度を制御しつつ軽重量物を巻下げる際の作用に
関して説明する。

【００２４】即ち、上記したように図１のパワーユニッ
ト１から得られる所定液圧を持つ作動液が液路２を経由
して制御弁３に入力される。この時、オペレータが操作
する操作レバー８もしくは操作ペタル９から得られる信
号が制御アンプ６に入力され、この制御アンプ６からの
出力信号によって制御弁３の開度がコントロールされ
る。

【００２５】従って制御アンプに予めオペレータの操作
感覚とディスクブレーキのスリップ特性とをマッチさせ
るデータをプログラミングしておくことによって、制御
弁３によってパワーユニット１からキャリパ５ａ，５ｂ
に供給される作動液の液圧を適当な大きさに調整するこ
とができる。上記の制御アンプ６の信号に基づいて制御
弁３の開閉状態を密にコントロールすることによって、
キャリパ５ａ，５ｂに加えられる作動液の液圧を細かく
変化させることが可能となる。

【００２６】通常ディスクブレーキの場合には、バンド
ブレーキと異なってキャリパ５ａ，５ｂは少量の液圧の
変化に伴って敏感に反応するので、操作時のレスポンス
が速くなり、かつ、加えられる液圧の大きさに比例した
制動力が得られるので、この液圧をオペレーターの操作
によって細かく変化させることによってキャリパの押圧
力を調節することができて、微妙な制動力を実現するこ
とが可能となり、オペレーターの操作感覚とマッチさせ
ることができる。

【００２７】実際の作業において、例えばテトラポッド
を海中に浸漬させ所定の位置に精確に据え付ける場合等
吊荷が視認できない場合や荒天の中で船の動揺に合わせ
て素早く軽重量物を巻降ろす場合等においては、ある程
度の高さまではトルクコンバータのブレーキ効果を利用
して吊荷を降ろし、機敏な操作が必要な最後の段階でデ
ィスクブレーキを用いて着底させるようにすればより実
用的である。また、構造上トルクコンバータのブレーキ
効果では出せない巻下げ速度が欲しい軽重量物の巻下げ
作業の場合、巻胴を駆動軸である主軸から切り離した状
態とし、吊荷をディスクブレーキを使用して降下速度を
精確に制御しながら巻下げる方がより高い作業効率を得
ることができる。

【００２８】更に本発明の場合には、トルクコンバータ
のブレーキ効果を使用しない巻胴を駆動軸である主軸か
ら切り離した状態での制御方法であるため、上記制御ア
ンプ６に、ウインチの巻胴の回転速度を検出する速度検
出センサー２０からの信号を演算してロープ速度に換算
して表示するロープ速度計７から得られる信号を入力し
たことにより、精確な吊荷の降下速度が確認できて、デ
ィスクブレーキの制御精度が高められるという作用がも
たらされる。

【００２９】尚、本発明の場合には、ブレーキディスク
が２枚設けられているので、従来のブレーキディスク１
枚に比して同一の制動力を得るための摩擦力が１／２と
なり、１枚当りのブレーキディスク１９にかかる負荷が
半分になるとともに該ブレーキディスク１９の発熱量を
小さく抑えることができる。そのため、摩擦に起因する
ブレーキディスク１９及び摩擦材２５，２５の摩耗速度
が小さくなり、装置の長寿命化が図れるという利点があ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明にかか
る軽重量物の巻下げ制御方法によれば、降下速度を制御
しつつ軽重量物を巻下げる際には、オペレーターが操作
する操作レバーもしくは操作ペタルから得られる信号を
制御アンプに入力することによって、この制御アンプか
らの出力信号により制御弁の開度がコントロールされ、
この制御アンプに予めオペレーターの操作感覚とディス
クブレーキのスリップ特性とをマッチさせるデータをプ
ログラミングしておくことによって、パワーユニットか
らキャリパに供給される作動液の液圧を適当な大きさに
調整することができるとともに該キャリパに加えられる
作動液の液圧を細かく変化させることが可能となる。よ
って、キャリパの押圧力をオペレーターの操作によって
任意に調節することができる。

【００３１】従ってトルクコンバータの動力伝達機構を
使わず、巻胴を駆動軸である主軸から切り離した状態と
してディスクブレーキを使用してブレーキディスクの制
動面をスリップさせながら任意の速度に降下速度を制御
しつつ軽重量物を巻下げることができる。よって、ブレ
ーキ操作時のレスポンスが速くなるとともにオペレータ
ーの操作による液圧の大きさに比例したキャリパの押圧
力が得られる上、トルクコンバータの持つ特有の連れ廻
りトルクとか動力伝達機構の慣性力等に起因する応答遅
れが発生せず、微妙な制動力を実現することができて、
オペレーターの操作感覚とマッチさせることが可能とな
る。

【００３２】更に上記制御アンプに、ウインチの巻胴の
回転速度を検出する速度検出センサーからの信号を演算
してロープ速度に換算して表示するロープ速度計から得
られる信号を入力すれば、精確な吊荷の降下速度が確認
できて、ディスクブレーキの制御精度が高められるとい
う効果がある。

【００３３】更にブレーキドラムに２枚のブレーキディ
スクを設けたことによって、従来のブレーキディスク１
枚に比して同一の制動力を得るための摩擦力が１／２と
なり、１枚当りのブレーキディスクにかかる負荷が半分
になるとともに発熱量を小さく抑えることができて、摩
擦に起因するブレーキディスクの摩耗速度が小さくな
り、装置の長寿命化が図れるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる軽重量物の巻下げ制御方法を示
す概要図。

【図２】ディスクブレーキ付ウインチの詳細を示す要部
断面図。

【図３】ディスクブレーキ用キャリパの具体的な構成を
示す要部断面図。

【符号の説明】

１…パワーユニット ３…制御弁 ５ａ，５ｂ…キャリパ ６…制御アンプ ７…ロープ速度計 ８…操作レバー ９…操作ペタル １０…ディスクブレーキ付ウインチ １１…機枠 １２…主軸 １３…巻胴 １４…クラッチドラム １５…ドラムフランジ １６…バンドクラッチ １７…ブレーキドラム １８…ブレーキ帯 １９…ブレーキディスク ２０…速度検出センサー ２３…パッドバッキングプレート ２４…液圧ピストン ２５…摩擦材 ２６…シリンダ ２８…油圧配管

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種作業船やクレーンのウインチのブレ
   ーキ装置として、ウインチの巻胴と一体として回転可能
   な所定個所に固着されたブレーキディスクとパワーユニ
   ットから得られる作動液によって上記ブレーキディスク
   を押圧して制動力を供与するキャリパとからなるディス
   クブレーキ装置を採用し、軽重量物を巻下げる際には、
   巻胴を駆動軸である主軸から切り離すとともに、オペレ
   ーターの操作によりパワーユニットからキャリパに供給
   される作動液の液圧をコントロールして、キャリパに押
   圧されるブレーキディスクの制動面をスリップさせなが
   らディスクブレーキ装置を使用することにより、吊荷の
   降下速度をオペレーターの意図する任意の速度に精確に
   制御して巻下げることを特徴とする軽重量物の巻下げ制
   御方法。