JP3113718B2 - ウインチの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クレーン作業やクラム
シェル作業に使用される油圧クローラクレーンなどに搭
載して好適なウインチの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は先に、特公平２−４１５０９
号公報において操作性のよいウインチの制御装置を提案
している。図４はこの種のウインチとその油圧回路を示
す図である。ウインチは、油圧モータ１と、この油圧モ
ータ１の出力軸に接続されて出力軸の回転を減速する遊
星減速機構２と、この遊星減速機構２のリングギア２ａ
と一体のウインチドラム３と、遊星減速機構２の入力側
を制動する第１のブレーキ装置４と、キャリア軸２ｂと
一体のブレーキドラム５と、このブレーキドラム５を制
動する第２のブレーキ装置６と、第２のブレーキ装置６
の制動、解放を制御する足踏みブレーキペダル７とを備
える。

【０００３】なお、図４において、２ｃは油圧モータ１
の出力軸に接続されたサンギア、２ｄはこのサンギア２
ｃに噛合する遊星ギア、２ｅはこの遊星ギア２ｄのキャ
リア軸２ｆに接続されたサンギア、２ｇはサンギア２ｅ
と噛合する遊星ギアであり、この遊星ギア２ｇがキャリ
ア軸２ｂに接続されている。８は第１のブレーキ装置４
を解除させるブレーキ解除シリンダ、８ａは、第１のブ
レーキ装置４を作動させるばね、９ａ〜９ｃはそれぞれ
軸受である。

【０００４】油圧モータ１はカウンタバランス弁１１を
介してコントロールバルブ１２に接続され、コントロー
ルバルブ１２はリモートコントロール弁（以下、リモコ
ン弁）１３から出力される圧油により切換え制御され、
リモコン弁１３の操作量に比例した流量の圧油を油圧モ
ータ１に送る。リモコン弁１３は、操作レバー１３ａ
と、この操作レバー１３ａの操作量に比例した圧力の圧
油を出力する一対のパイロット弁１３ｂ，１３ｃとを有
する。リモコン弁１３から出力されるパイロット圧力は
シャトル弁１４を介して第１のブレーキ装置４を解放す
る。また、図４において、１５は油圧源、１６はタンク
であり、油圧モータの油圧源は図示を省略している。

【０００５】このような従来の装置においては、足踏み
ブレーキペダル７で第２のブレーキ装置６を制動したま
ま油圧モータ１を駆動すると巻上げと動力降下が行なえ
る。すなわち、リモコン弁１３の操作レバー１３ａを巻
上げ方向に操作すると、パイロット弁１３ｂからの圧油
はコントロールバルブ１２を巻上げ位置に切替えるとと
もにシャトル弁１４を介してブレーキ解除シリンダ８に
導かれ第１のブレーキ装置４を解放させる。これによ
り、不図示の油圧ポンプからの圧油がコントロールバル
ブ１２を通って油圧モータ１に導かれて油圧モータ１は
正転し、ウインチドラム３が巻上げられる。反対に操作
レバー１３ａを巻下げ方向に操作すると、同様にして第
１のブレーキ装置４が解放されるとともに、油圧ポンプ
からの圧油により油圧モータ１が逆転し、ウインチドラ
ム３が油圧力で巻下げられる。すなわち、吊り荷などは
動力降下される。

【０００６】操作レバー１３ａを中立状態にするとカウ
ンタバランス弁１１により吊り荷は保持される。このと
き、足踏みペダル７を離せば第２のブレーキ装置６によ
るブレーキドラム５の制動が解放されるから、吊り荷な
どはその自重で降下、すなわちフリーフォールする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の装置
では、足踏みブレーキペダル７を足で操作するだけで動
力降下とフリーフォールを適宜選択できるから、従来の
ようにクラッチを手で操作する煩雑さは解消されてい
る。しかしながら、クラムシェル作業やリフマグ作業に
おいては、主巻ドラムと補巻ドラムを同時に操作する必
要があり、両手両足を使う操作となり、依然として熟練
を要する。しかも、これらの作業のサイクルタイムは２
０秒〜３０秒程度と速く、数時間も続けて運転すると疲
労しがちである。

【０００８】本発明の目的は、１本の操作レバーの操作
だけで動力降下とフリーフォールを行なうことのできる
ウインチの制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、本発明は、油圧モータ１と、この
油圧モータ１の出力軸に接続されて出力軸の回転を減速
する遊星減速機構２と、この遊星減速機構２のリングギ
ア２ａおよびキャリア軸２ｂのいずれか一方と一体のウ
インチドラム３と、遊星減速機構２の入力側を制動する
第１のブレーキ装置４と、リングギア２ａおよびキャリ
ア軸２ｂのうちウインチドラム３とは別体の一方と一体
にされたブレーキドラム５と、このブレーキドラム５を
制動する第２のブレーキ装置６とを備え、第１のブレー
キ装置４が解放、第２のブレーキ装置６が制動の第１の
状態では巻上げが行なわれ、第１のブレーキ装置４が制
動、第２のブレーキ装置６が解放の第２の状態ではフリ
ーフォールが行なわれるウインチの制御装置に適用され
る。そして、上述の問題点は、第２のブレーキ装置６を
制動または解放するブレーキシリンダ２２と、巻上げ方
向および巻下げ方向に操作される操作手段１３と、この
操作手段１３の操作に応じたパイロット圧を発生するパ
イロット圧発生手段１３ｂ,１３ｃ,１５と、操作手段１
３が巻上げ方向に操作されるとウインチドラム３が巻上
げ方向に駆動されるように油圧モータ１に流入する圧油
を制御するウインチ回路（１２など）と、操作手段１３
が中立位置にあるときは、第１のブレーキ装置４および
第２のブレーキ装置６がともに制動の状態を設定し、操
作手段１３の巻上げ方向の操作に連動して発生するパイ
ロット圧により第１のブレーキ装置４が解放し、第２の
ブレーキ装置６が制動の状態を保持する第１の状態を設
定し、操作手段１３の巻下げ方向の操作に連動して発生
するパイロット圧によりブレーキシリンダ２２を駆動し
て第２のブレーキ装置６が解放し、第１のブレーキ装置
４の制動の状態を保持する第２の状態を設定するブレー
キ回路とを具備することにより解決される。請求項２の
発明に係るウインチの制御装置は、請求項１と同様のウ
インチ制御装置に適用され、次の構成を採用することに
より上述の問題点を解決する。この制御装置は、巻上げ
方向および巻下げ方向に操作される操作手段１３と、動
力巻下げモードとフリーフォールモードとを切換えるモ
ード切換え手段３１とを備える。そして、モード切換手
段が動力巻下げモードに設定されているとき、操作手段
１３が巻上げ方向に操作されるとウインチドラム３が巻
上げ方向に駆動され、巻下げ方向に操作されるとウンチ
ドラム３が巻下げ方向に駆動されるように油圧モータ１
に流入する圧油を制御する油圧回路（１２など）と、モ
ード切換え手段３１によりフリーフォールモードが設定
されているときには、操作手段１３の巻上げ方向の操作
に連動して、第１のブレーキ装置４が解放され、第２の
ブレーキ装置６が制動の第１の状態を設定し、操作手段
１３の巻下げ方向の操作に連動して、第１のブレーキ装
置４が制動、第２のブレーキ装置６が解放の第２の状態
を設定するとともに、モード切換え手段３１により動力
巻下げモードが設定されているときには、操作手段１３
の巻上げ方向の操作および巻下げ方向のそれぞれの操作
に連動して、第１のブレーキ装置４が解放、第２のブレ
ーキ装置６が制動の第１の状態をそれぞれ設定するブレ
ーキ回路とを具備する。

【００１０】

【作用】操作手段１３を巻上げ方向に操作するだけで吊
り荷などが巻上げられ、操作手段１３を巻下げ方向に操
作するだけで吊り荷などをフリーフォールできる。した
がって、巻上げからフリーフォール、フリーフォールか
ら巻上げに操作を変えるたびにクラッチや足踏みブレー
キペダルを操作する必要がなく、操作性が向上する。請
求項２の制御装置では、モード切換手段３１により動力
降下モードを選択すれば、操作手段１３を巻下げ方向に
操作すると動力降下で吊り荷を降下でき、フリーフォー
ルモードを選択すれば、操作手段１３を巻下げ方向に操
作するとフリーフォールで吊り荷を降下できる。したが
って、たとえばクレーン作業では動力降下モードを、ク
ラムシェル作業ではフリーフォールモードを選択すれ
ば、１台の作業機械でそれぞれの作業に適した操作モー
ドで作業することができる。

【００１１】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１２】

【実施例】

−第１の実施例− 図１は第１の実施例を示す図である。第１の実施例と従
来装置との相違は、第２のブレーキ装置６をネガブレー
キにし、リモコン弁１３の巻下げ方向の操作ではコント
ロールバルブ１２を操作せず第２のブレーキ装置６を解
放させるようにしたものである。図４と同様な箇所には
同一符号を付して相違点を主に説明する。図１におい
て、２１は第２のブレーキ装置６を常時作動状態に付勢
するネガブレーキ用ばね、２２はこのネガブレーキ用ば
ね２１のばね力を解除するネガブレーキ解除シリンダで
ある。ネガブレーキ解除シリンダ２２はリモコン弁１３
の一方のパイロット弁１３ｃと接続され、リモコン弁１
３が巻下げ方向に操作されるとネガブレーキ用ばね２１
のばね力に抗して作動し、第２のブレーキ装置６を解
放、すなわちブレーキを解除する。

【００１３】一方、コントロールバルブ１２Ａは、３位
置のバルブから２位置のバルブに変更され、常時はばね
１２ａにより中立位置Ｎに切換えられ、パイロット弁１
３ｂからパイロット圧力が導かれると油圧モータ１を巻
上げ方向に回転させる位置ＵＰに切換えられる。パイロ
ット弁１３ｃはコントロールバルブ１２Ａとは接続され
ていない。また、シャトル弁１４Ａも３位置のバルブか
ら２位置のバルブに変更され、リモコン弁１３が巻上げ
方向に操作されたときにそのパイロット圧力で切換わっ
てブレーキ解除シリンダ８に圧油を導く。

【００１４】このような第１の実施例の動作を説明す
る。リモコン弁１３を巻上げ方向に操作すると、パイロ
ット弁１３ｂからのパイロット圧がコントロールバルブ
１２Ａに導かれ、コントロールバルブ１２Ａは位置ＵＰ
に切換わる。このとき、パイロット弁１３ｂからのパイ
ロット圧力はシャトルバルブ１４Ａを切換え、油圧源１
５からの圧油をブレーキ解除シリンダ８に導き、第１の
ブレーキ装置４を解放、すなわちブレーキ装置４による
サンギア２ｃの制動を解除する。コントロールバルブ１
２ＡがＵＰ位置に切換わると油圧モータ１は正転し、油
圧モータ１の出力軸が回転する。一方このとき、ネガブ
レーキ装置６はブレーキドラム５を制動したままであ
り、キャリア軸２ｂの回転は禁止され、サンギア２ｅの
回転反力がキャリア軸２ｂによりとられる。したがっ
て、油圧モータ１の出力軸の回転によりサンギア２ｃが
回転し、このサンギア２ｃの回転により遊星ギア２ｄが
回転しながらウインチドラム３を巻上げ方向に回転駆動
する。このとき、遊星減速機構２の減速比で減速され
る。

【００１５】リモコン弁１３を中立位置にするとコント
ロールバルブ１２Ａは中立位置Ｎに切換えられ、油圧モ
ータ１への圧油の供給が断たれ、油圧モータ１は回転を
中止する。このとき、第１のブレーキ装置４のブレーキ
解除シリンダ８への圧油供給も断たれるから、第１のブ
レーキ装置４が作動してサンギア２ｃの回転を制動し、
吊り荷によるウインチドラム３の逆転を阻止して吊り荷
を保持する。

【００１６】この状態でリモコン弁１３を巻下げ方向に
操作すると、パイロット弁１３ｃから操作レバー１３ａ
の操作角度に比例したパイロット圧力がネガブレーキ解
除シリンダ２２に導かれる。このとき、第１のブレーキ
装置４のブレーキ解除シリンダ８へ圧油は導かれないか
ら、油圧モータ１の出力軸、すなわちサンギア２ｃは第
１のブレーキ装置８により制動された状態を保持する。
ネガブレーキ解除シリンダ２２のシリンダ推力がネガブ
レーキ用ばね２１のばね力を上回ると第２のブレーキ装
置６のブレーキ力が弱まり、ウインチドラム３は吊り荷
により逆転されてフリーフォールされる。このとき、リ
モコン弁１３の操作量を調節してパイロット圧力を制御
すればネガブレーキのブレーキ力を調節でき、ハーフブ
レーキ状態でのフリーフォールを行うこともできる。な
お、ネガブレーキ用ばね２１のばね力は、パイロット弁
１３ｃの最大パイロット圧力でネガブレーキを完全に解
放するように定められている。

【００１７】このように、第１の実施例によれば、リモ
コン弁１３を巻上げ方向に操作するだけで巻上げが行わ
れ、巻下げ方向に操作するだけでフリーフォールが行え
るから、従来のクラッチ付きウインチ装置のように、フ
リーフォールさせたいときにクラッチを切り、巻上げあ
るいは動力降下させるときには再度クラッチを入れる煩
雑な操作が不要となり、さらに、特公平２−４１５０９
号公報で提案したクラッチレスウインチのように、フリ
ーフォールさせたいときは足踏みブレーキペダルを解除
操作し、動力降下させたいときには足踏みブレーキペダ
ルを踏込み操作するといった煩雑な操作も不要となる。
したがって、クラムシェル作業やリフマグ作業のように
サイクルタイムが短い作業を長時間行ってもオペレータ
を疲労させない機械を提供できる。

【００１８】−第２の実施例− 図２および図３は第２の実施例を示し、この第２の実施
例は動力降下とフリーフォールを切換えられるようにし
たものである。図１と同様な箇所には同一の符号を付し
て相違点を主に説明する。図２において、３１は動力降
下モードとフリーフォールモードを切換える切換弁であ
り、図示の位置Ｄが動力降下モード時、図３の位置Ｆが
フリーフォールモード時である。位置Ｄに切換えられて
いるときには、リモコン弁１３の巻下げ用パイロット弁
１３ｃからのパイロット圧がコントロールバルブ１２に
導かれ、位置Ｆに切換えられているときには、そのパイ
ロット圧がネガブレーキ解除シリンダ２２に導かれる。

【００１９】このような第２の実施例の動作を説明す
る。モード切換弁３１が動力降下モード位置Ｄに切換え
られているとき、リモコン弁１３を巻下げ方向に操作す
ると、パイロット弁１３ｃからのパイロット油圧はコン
トロールバルブ１２に導かれ、油圧モータ１の巻下げ方
向に圧油が供給されて油圧モータ１は逆転する。これに
より、巻上げ動作と同様に遊星減速機構２で減速されて
ウインチドラム３は逆転して、吊り荷を動力降下させ
る。なお、吊り荷によりウインチドラム３が逆転しよう
とする力は遊星ギア２ｄ，サンギア２ｃから油圧モータ
１の出力軸に作用し、油圧モータ１を増速しようとする
が、カウンタバランス弁１４により一方の入力ポートに
ブレーキ圧力が発生して油圧モータ１の増速は防止さ
れ、吊り荷は動力降下する。

【００２０】また、モード切換弁３１がフリーフォール
モード位置Ｆに切換えられているとき、リモコン弁１３
を巻下げ方向に操作すると、パイロット弁１３ｃからの
パイロット油圧はネガブレーキ解除シリンダ２２に導か
れ、ネガブレーキ用ばね２１のばね力は低下する。ネガ
ブレーキ解除シリンダ２２の推力がばね力よりも大きく
なるとブレーキドラム６の制動が解除され、ウインチド
ラム３は吊り荷により逆転されてフリーフォールする。
この動作は第１の実施例と同様である。

【００２１】モード切換弁３１が動力降下モードおよび
フリーフォールモードのいずれに切換えられていても、
リモコン弁１３を巻上げ方向に操作したときの動作は第
１の実施例と同様であり、説明を省略する。

【００２２】このように第２の実施例では、動力降下モ
ードとフリーフォールモードとを切換えられるようにし
たので、クレーン作業では動力降下モードで作業し、ク
ラムシェル作業やリフマグ作業はフリーフォールで作業
を行うことができ、１台の作業機械で２種類の作業を操
作性よく使用できる。

【００２３】以上では、リングギア２ａをウインチドラ
ム３と一体にし、キャリア軸２ｂにブレーキドラム５を
一体に設けるようにしたが、リングギアをブレーキドラ
ムと一体に設け、キャリア軸をウインチドラムと一体に
しても同様なウインチが構成できる。また、遊星減速機
構の構成は実施例に限定されず、さらに、ウインチ用油
圧回路の構成も実施例に限定されない。たとえば、実施
例では開回路で油圧モータを駆動するようにしている
が、閉回路で構成してもよい。この場合、リモコン弁か
らのパイロット圧力により可変容量油圧ポンプの傾転角
を制御する構成となる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、操作手段の巻上げ方向の操作に連動して発生する
パイロット圧により遊星減速機構の第１のブレーキ装置
のみを解放し、巻下方向の操作に連動して発生するパイ
ロット圧により遊星減速機構の第２のブレーキ装置のみ
を解放して、１つの操作部材の操作で巻上げとフリーフ
ォールを行うように構成したので、従来のウインチ操作
に比べて操作性が格段に向上し、サイクルタイムが短い
作業を長時間続けても疲労するおそれがない。また、請
求項２の発明によれば、操作部材を巻下げ方向に操作し
たときに動力降下で吊り荷などを降下させるかフリーフ
ォールで降下させるかを選択できるから、例えばクレー
ン作業時は動力降下モードで作業し、クラムシェルなど
の作業時はフリーフォールモードで作業を行うことがで
き、使い勝手のよい作業機械を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のウインチ構成と油圧回路を示す
図

【図２】第２の実施例のウインチ構成と油圧回路を示
し、動力降下モードに切換えられている図

【図３】第２の実施例のウインチ構成と油圧回路を示
し、フリーフォールモードに切換えられている図

【図４】特公平２−４１５０９号公報に開示されたウイ
ンチを示す図

【符号の説明】

１ 油圧モータ ２ 遊星減速
機構 ３ ウインチドラム ４ 第１のブ
レーキ装置 ５ ブレーキドラム ６ 第２のブ
レーキ装置 ８ 第１のブレーキ装置のブレーキ解除シリンダ １２，１２Ａ コントロールバルブ １３ リモ
コン弁 １３ａ 操作レバー １３ｂ，１
３ｃ パイロット弁 ２１ ネガブレーキ用ばね ２２ ネガ
ブレーキ解除シリンダ ３１ モード切換弁

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧モータと、 この油圧モータの出力軸に接続されて出力軸の回転を減
   速する遊星減速機構と、 この遊星減速機構のリングギアおよびキャリア軸のいず
   れか一方と一体のウインチドラムと、 前記遊星減速機構の入力側を制動する第１のブレーキ装
   置と、 前記リングギアおよびキャリア軸のうち前記ウインチド
   ラムとは別体の一方と一体にされたブレーキドラムと、 このブレーキドラムを制動する第２のブレーキ装置とを
   備え、 前記第１のブレーキ装置が解放、前記第２のブレーキ装
   置が制動の第１の状態では油圧モータによる巻上げが行
   なわれ、前記第１のブレーキ装置が制動、前記第２のブ
   レーキが解放の第２の状態ではフリーフォールが行なわ
   れるウインチの制御装置において、前記第２のブレーキ装置を制動または解放するブレーキ
   シリンダと、 巻上げ方向および巻下げ方向に操作される操作手段と、この操作手段の操作に応じたパイロット圧を発生するパ
   イロット圧発生手段と、 前記 操作手段が巻上げ方向に操作されると前記ウインチ
   ドラムが巻上げ側に駆動されるように油圧モータに流入
   する圧油を制御するウインチ回路と、前記操作手段が中立位置にあるときは、前記第１のブレ
   ーキ装置および第２のブレーキ装置がともに制動の状態
   を設定し、 前記操作手段の前記巻上げ方向の操作に連動
   して発生するパイロット圧により前記第１のブレーキ装
   置が解放し、第２のブレーキ装置が制動の状態を保持す
   る前記第１の状態を設定し、前記操作手段の前記巻下げ
   方向の操作に連動して発生するパイロット圧により前記
   ブレーキシリンダを駆動して前記第２のブレーキ装置が
   解放し、第１のブレーキ装置の制動の状態を保持する前
   記第２の状態を設定するブレーキ回路とを具備すること
   を特徴とするウインチの制御装置。
2. 【請求項２】 油圧モータと、 この油圧モータの出力軸に接続されて出力軸の回転を減
   速する遊星減速機構と、 この遊星減速機構のリングギアおよびキャリア軸のいず
   れか一方と一体のウインチドラムと、 前記遊星減速機構の入力側を制動する第１のブレーキ装
   置と、 前記リングギアおよびキャリア軸のいずれか他方と一体
   にされたブレーキドラムと、 このブレーキドラムを制動する第２のブレーキ装置とを
   備え、 前記第１のブレーキ装置が解放、前記第２のブレーキ装
   置が制動の第１の状態では油圧モータによる巻上げ、動
   力巻下げが行なわれ、前記第１のブレーキ装置が制動、
   前記第２のブレーキ装置が解放の第２の状態ではフリー
   フォールが行なわれるウインチの制御装置の制御装置に
   おいて、 巻上げ方向および巻下げ方向に操作される操作手段と、 動力巻下げモードとフリーフォールモードとを切換える
   モード切換え手段と、 このモード切換手段により動力巻下げモードに切換えら
   れているとき、前記操作手段が巻上げ方向に操作される
   と前記ウインチドラムが巻上げ側に駆動され、巻下げ方
   向に操作されると前記ウンチドラムが巻下げ側に駆動さ
   れるように油圧モータに流入する圧油を制御する油圧回
   路と、 前記モード切換え手段によりフリーフォールモードが設
   定されているときには、前記操作手段の前記巻上げ方向
   の操作に連動して、前記第１のブレーキ装置が解放さ
   れ、前記第２のブレーキ装置が制動の第１の状態を設定
   し、前記操作手段の前記巻下げ方向の操作に連動して、
   前記第１のブレーキ装置が制動、前記第２のブレーキ装
   置が解放の前記第２の状態を設定するとともに、前記モ
   ード切換え手段により前記動力巻下げモードが設定され
   ているときには、前記操作手段の巻上げ方向の操作およ
   び巻下げ方向の操作にそれぞれ連動して、前記第１のブ
   レーキ装置が解放、前記第２のブレーキ装置が制動の第
   １の状態をそれぞれ設定するブレーキ回路とを具備する
   ことを特徴とするウインチの制御装置。