JP2771510B2 - 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】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧アクチュエー
タによって鉛直成分を含む方向に吊り荷（移動対象物）
を移動する機械（例えばウインチを用いた昇降機構）の
油圧装置に係り、特に吊り荷を移動経路の途中で停止さ
せる際に、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て吊り荷を所定位置に保持
す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】この種の油圧装置の例として、図５に従
来公知の油圧式ウィンチ装置の油圧回路の基本例を示
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
（油圧アクチュエータ）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。ここでは、吊り荷（移動対象物）Ｗを特
定の位置で宙吊りするときに、メカニカルブレーキ６が
使用される。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（移動経路の途中て停止する）には、流量制御
バルブ１を図５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技
術として、特開平７−３２３９９４号に以下のような提
案がなされている。

【００１４】この技術では、流量制御バルブの切換えに
伴って発生するメカニカルブレーキのパイロット油圧に
着目している。以下、図６、図７を用いて説明する。

【００１５】この油圧回路では、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、図５の油圧回路に新たに付設
している。即ち、増圧シリンダ１０４の大径ランド１０
６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１２の
分岐点Ｘ２に接続している。

【００１６】図７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
保した背圧室、１１６は当該背圧室１１４内に配置され
ピストン１０２を図中左方向に付勢するためのリターン
スプリングをそれぞれ示している。

【００１７】なお、背圧室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
１１８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。

【００１８】又、分岐点Ｘ１とメカニカルブレーキ６６
との間にチェックバルブ１２２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
られている。

【００１９】次にこの油圧回路の作用を説明する。

【００２０】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。

【００２１】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６、図７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１
０６の背圧室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。

【００２２】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１０６及び
小径ランド１０８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１２０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。

【００２３】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。

【００２４】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
の背圧室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１
１２へも補充される。

【００２５】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。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６、図７
に示した従来の油圧回路を有効に作動させ前記の落下現
象を確実に防止するためには、メカニカルブレーキ６６
が解放されるより前に、増圧シリンダ１０４による加圧
を完了させるようにしなければならない。

【００２７】この点、上記回路では、増圧シリンダ１０
４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
を、チェックバルブ１２２付の流量可変オリフィス１２
４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ようにし、それによりメカ
ニカルブレーキ６６の解放のタイミングと増圧シリンダ
１０４による加圧完了のタイミングを調整するようにし
ている。

【００２８】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オイルを
流れ難くした場合は、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
を少なくしてオイルを流れ易くした場合は、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うことができる。
又、メカニカルブレーキ６６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。このように、従来では幾つかの要素を調節すること
により、増圧シリンダ１０４の作動とメカニカルブレー
キ６６の解放のタイミングを設定するようにしている。

【００２９】しかしながら、従来の油圧回路では、図６
に示すように、メカニカルブレーキ６６の解放管路を、
増圧シリンダ１０４のパイロット管路１３より分岐して
設けているため、増圧シリンダ１０４の作動とメカニカ
ルブレーキ６６の解放の順序を容易には安定させること
ができず、順序を確実にするための調整が難しく、又個
々の装置にはばらつきも存在するため、最適な調整を完
了するには多大な時間と労力を必要とするという問題が
あった。

【００３０】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、メカニカルブレーキの解放が簡
易な構成で確実に増圧シリンダの作動後に行われるよう
にした吊り荷の昇降・宙吊り用油圧装置を提供すること
をその目的としている。

【００３１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、供給
される油圧によって吊り荷を鉛直成分を含む方向に移動
する油圧アクチュエータと、吊り荷を停止するときに、
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して前
記吊り荷を所定位置に保持する機械的な保持手段と、大
径及び小径の２つのランドを有したピストンを内包する
増圧シリンダとを備え、前記増圧シリンダの大径ランド
側の圧力室が、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され、小
径ランド側の圧力室が、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された
吊り荷の油圧装置において、前記ピストンが小径ランド
側に所定量変位したとき開通する弁を設け、該弁を介し
て、前記パイロット油圧が供給される管路に、前記機械
的な保持手段を接続したことことにより、上記課題を解
決したものである。

【００３２】請求項２の発明は、増圧シリンダのシリン
ダ壁に、内包するピストンが小径ランド側に所定量変位
したとき大径ランド側の圧力室と連通するポートを設
け、該ポートに前記機械的な保持手段に通じる管路を接
続し、前記ポートとピストンとにより前記弁を構成した
ことにより、上記課題を解決したものである。

【００３３】請求項１又は２の発明では、パイロット油
圧の発生に応じてピストンが加圧動作し、油圧アクチュ
エータを上昇方向に作動させる管路内の油圧を上昇させ
た後に初めて、弁が開通してパイロット油圧が機械的な
保持手段に導入され、機械的な保持が解除される。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
形態を詳細に説明する。

【００３５】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。

【００３６】なお、これらの図１、図２で示した油圧回
路は、図６、図７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６、図
７で既に説明した構成については図１、図２中で同一の
符号を付すに止め、重複説明は適宜省略する。

【００３７】この油圧回路では、リターンスプリング６
Ａの付勢力の変更の必要のないメカニカルブレーキ６を
用い、メカニカルブレーキ解放管路２０１を直接パイロ
ット管路１３に接続せずに、増圧シリンダ１０４を介し
てパイロット管路１３に接続している。即ち、増圧シリ
ンダ１０４の大径ランド１０６側のシリンダ壁にポート
２０２を設け、このポート２０２にメカニカルブレーキ
解放管路２０１を接続している。

【００３８】ポート２０２は、増圧シリンダ１０４内の
ピストン１０２が小径ランド１０８側に所定量変位した
とき、大径ランド１０６側の圧力室１１０と連通するよ
うに形成されており、このポート２０２とピストン１０
２とにより、ピストン１０２が加圧に必要な所定量だけ
変位したときにパイロット油圧をメカニカルブレーキ６
に導入する弁を構成している。

【００３９】次に図３、図４を併せて参照しながら上記
油圧回路の作用を説明する。

【００４０】流量制御バルブ１を中立位置（Ｂの位置）
に操作して、吊り荷Ｗを宙吊りしているとき、パイロッ
ト管路１３にパイロット油圧は発生しないので、増圧シ
リンダ１０４内のピストン１０２は図３の状態にあり、
メカニカルブレーキ解放管路２０１は戻り管路１４に連
通している。このとき、戻り管路１４の圧力Ｐｒは低圧
のため、メカニカルブレーキ６は作動状態にあり、吊り
荷Ｗはその位置に保持されている。

【００４１】この状態から、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、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は図中右方向に移動し、小径
ランド１０８側の圧力室１１２を圧縮する。このピスト
ン１０２の移動により、圧力室１１２では、ピストン１
０２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
た圧力が、チェックバルブ１２０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。

【００４３】管路１２内の油圧が十分上昇されるまでピ
ストン１０２が移動すると、図４に示すように、シリン
ダ壁のポート２０２が圧力室１１０に連通し、これによ
りパイロット管路１３とメカニカルブレーキ解放管路２
０１が連通して、パイロット管路１３のオイルがメカニ
カルブレーキ６に導入され、メカニカルブレーキ６が解
放される。即ち、ピストン１０２が所定の加圧動作を終
え、増圧シリンダ１０４が十分に機能した後で初めて、
メカニカルブレーキ６が解放される。

【００４４】なお、戻り管路１４の抵抗は、メカニカル
ブレーキ解放管路２０１側の抵抗に比べて十分に小さい
ので、ピストン１０２が右方に移動する際に、背圧室１
１４のオイルはメカニカルブレーキ解放管路２０１の方
向には流れず、戻り管路１４側に流れる。

【００４５】以上のように、ピストン１０２の動きに応
じて作動する弁（ピストン１０２及びポート２０２）を
用いて、メカニカルブレーキ解放管路２０１をパイロッ
ト管路１３に連通させるようにしたので、メカニカルブ
レーキ６の解放と増圧シリンダ１０４の作動タイミング
の面倒な調整が不要となる。また、新たな構造として
は、増圧シリンダ１０４のシリンダ壁にポート２０２を
付加して、そのポート２０２にメカニカルブレーキ解放
管路２０１を接続するだけであるから、構成が簡単で実
現容易である。

【００４６】なお、上記実施形態では、増圧シリンダ１
０４のシリンダ壁に形成したポート２０２と、ピストン
１０２とで弁を構成しているが、ピストン１０２が小径
ランド１０８側に所定量移動したとき開通する弁を別に
設け、この弁を介してメカニカルブレーキ解放管路２０
１とパイロット管路１３とを接続してもよい。

【００４７】また、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。

【００４８】更には、ウインチによるエレベータ等の物
体の昇降機構、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（吊り
荷）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。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
弁によりタイミングを決定するので、機械的な保持手段
の解放が確実に増圧シリンダ作動後に行われるようにす
ることができる。従って、機械的な保持手段の解放圧力
の調整や流量可変オリフィスによる解放時期の調整が不
要であり、いかなる使用条件下でも確実に移動対象物の
落下防止ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す油圧回路図

【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】図２の増圧シリンダの非加圧時の状態を示す図

【図４】図２の増圧シリンダの加圧時の状態を示す図

【図５】従来の油圧回路図

【図６】別の従来の油圧回路図

【図７】図６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

【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…背圧室 １１６…リターンスプリング ２０１…メカニカルブレーキ解放管路 ２０２…ポート

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給される油圧によって吊り荷を鉛直成分
   を含む方向に移動する油圧アクチュエータと、前記吊り
   荷を停止するときに、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
   とによって作動して前記吊り荷を所定位置に保持する機
   械的な保持手段と、大径及び小径の２つのランドを有し
   たピストンを内包する増圧シリンダとを備え、前記増圧
   シリンダの大径ランド側の圧力室が、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
   る管路に接続され、小径ランド側の圧力室が、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
   れる管路に接続された吊り荷の昇降・宙吊り用油圧装置
   において、 前記ピストンが小径ランド側に所定量変位したとき開通
   する弁を設け、該弁を介して、前記パイロット油圧が供
   給される管路に、前記機械的な保持手段を接続したこと
   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、前記増圧シリンダのシ
   リンダ壁に、内包するピストンが小径ランド側に所定量
   変位したとき前記大径ランド側の圧力室と連通するポー
   トを設け、該ポートに前記機械的な保持手段に通じる管
   路を接続し、前記ポートとピストンとにより前記弁を構
   成したことを特徴とする吊り荷の昇降・宙吊り用油圧装
   置。