JP3731775B2

JP3731775B2 - 作業機のウインチ装置

Info

Publication number: JP3731775B2
Application number: JP09862797A
Authority: JP
Inventors: 守野村; 俊巳堺
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2017-04-16
Also published as: JPH10291782A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機の上部旋回体にブームが取付けられ、該ブームより巻上ロープが垂下され、該巻上ロープにより、クラムシェルバケットやリフティングマグネット等の作業具または荷物が支持されるクレーン、掘削機、解体機等の作業機において、作業具等の振れ止め用として使用される油圧タグラインと、作業機本体上の巻上ウインチのドラムに巻かれた巻上ロープ等をフック等にワイヤリングする時に使用するリービングウインチを備えたウインチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４（Ａ）は油圧タグライン用ウインチ６を有する作業機を示す側面図であり、作業機本体１は、下部走行体１ａ上に旋回装置１ｂを介して上部旋回体１ｃを設置した構成を有し、上部旋回体１ｃに、起伏装置１０によって起伏されるブーム２が取付けられる。上部旋回体１ｃ上には巻上ウインチ９が搭載され、巻上ウインチ９により巻取り繰出しされる巻上ロープ３は、ブーム２の頂部のシーブ１４、１５に掛けて垂下し、荷物やクラムシェルバケット４あるいはリフティングマグネット等の作業具を支持する。
【０００３】
油圧タグライン用ウインチ６は、上部旋回体１ｃ上あるいはブーム６に取付けられ、該ウインチ６のドラムに巻かれたタグラインロープ５は、ブーム２に取付けたシーブ７に掛けてクラムシェルバケット４等の作業具に接続され、油圧タグライン用ウインチ６で発生するタグラインロープ５の張力により、クラムシェルバケット４を比較的弱い力で上部旋回体１ｃ側に常時引っ張ることにより、クラムシェルバケット４等を振れ止めするものである。
【０００４】
上部旋回体１ｃには油圧タグライン用ウインチ６用の油圧ポンプ８が設置される。図５（Ａ）は、実開昭６２−２６３８８号公報に記載された一般的な油圧タグライン用ウインチの油圧回路であり、図５（Ａ）に示すように、油圧タグライン用ウインチ６の油圧モータ３５は、油圧ポンプ８の吐出回路に設けられ、油圧モータ３５の上流側と下流側回路はタグラインロープ５の張力を設定するリリーフ弁３６を介して接続し、また、張力調整用のバイパス弁３７を介して接続する。
【０００５】
図４（Ｂ）は、リービングウインチ１２を備えた作業機であり、該リービングウインチ１２は、上部旋回体１ｃ上に搭載された該ウインチ用油圧ポンプ１３により駆動される図５（Ｂ）に示す油圧モータ３８を有する。該油圧モータ３８は、油圧ポンプ１３からの吐出油をコントロール弁４０によって切り換えることにより、正逆に回転されてリービングロープ１１を巻取り繰出しするものであり、コントロール弁４０が中立位置、すなわち油圧モータ１２の停止位置にあるときは、ネガティブブレーキのブレーキシリンダ３９の油室がタンク圧となって自動的にブレーキが投入される。４１は油圧ポンプ１３の吐出油の最高圧を設定するリリーフ弁である。
【０００６】
該リービングウインチ１２は、図４（Ｂ）に示すように、作業機の組立時に、巻上ウインチ９に巻かれた巻上ロープ３をシーブ１４、１５に通すため、巻上ロープ３よりはるかに細く、人手により操作できるリービングロープ１１をシーブ１４、１５に掛け、ブーム２の根本側に該リービングロープ１１の先端を引き出してワイヤロープグリップ１６により巻上ロープ３とリービングロープ１１とを接続し、リービングウインチ１２の作動によりリービングロープ１１を巻取ることにより、巻上ロープ３をシーブ１４、１５に掛ける。
【０００７】
上述のように、油圧タグライン用ウインチ６とリービングウインチ１２はそれぞれ異なる作業を行うものであり、大型クレーン等の作業機においては、これら双方のウインチ６、１２を備えることが多い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の作業機において、特に大型のものは、油圧タグライン用ウインチ６とリービングウインチ１２とを備えているので、ウインチを２台必要とし、コストアップを招いているという問題点がある。
【０００９】
また、図５（Ａ）に示す従来の油圧タグライン用ウインチ６用の油圧回路は、油圧モータ３５の回転トルクによりタグラインロープ５に一定の張力を与えているため、クラムシェルバケット４にタグラインロープ５を接続するために、巻取りドラムからタグラインロープ５を引き出す時には、油圧タグライン用ウインチ６を駆動するエンジンをいったん停止してからタグラインロープ５の引出しを行う必要があり、タグラインロープ５の引出しに労力を要する。
【００１０】
また、油圧タグライン用ウインチ６用の油圧モータ３５は、メカニカルブレーキ（ネガティブブレーキ）を持たないため、作業休止によりエンジンを停止すると、タグラインロープ５が自重により緩んでしまい、再度エンジンを始動する際に、タグラインロープ５が急に巻取られるため、タグラインロープ５の取扱いに注意を要し、作業性が悪いという問題点もある。
【００１１】
本発明は、上記した問題点に鑑み、１台のウインチを油圧タグライン用ウインチとリービングウインチとして共用し、構成の簡略化とコストダウンを図れる作業機のウインチ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、油圧タグラインとリービングウインチの油圧回路の共用が出来る作業機のウインチ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、油圧タグラインとしての使用時にもロープの引出しも容易となる作業性の良い作業機のウインチ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による作業機のウインチ装置は、作業機の上部旋回体にブームが取付けられ、該ブームより巻上ロープが垂下され、該巻上ロープにより作業具または荷物が支持される作業機において、
油圧モータとこの油圧モータを制御するコントロール弁とブレーキ手段とを備え、繰り出されるロープが前記作業具に接続され、前記コントロール弁により前記油圧モータを作動させて前記ロープに一定の張力を与えて前記作業具の振れ止めを行なう油圧タグライン用ウインチとして使用可能であると共に、前記コントロール弁により前記油圧モータを回転させて前記ロープを繰り出しまたは巻き取りする作業機組立時のワイヤリング作業に使用され、不使用時にはブレーキが作用して停止状態を保持するリービングウインチとして使用可能な１つのウインチを備え、
前記油圧タグライン用ウインチとして使用する際には前記油圧モータの駆動、停止に関らず、前記ウインチのブレーキを解除し、前記リービングウインチとして使用する際には、前記油圧モータの駆動、停止に応じてブレーキを解除するように前記ブレーキ手段の動作を選択的に切り換えて使用可能とする使用モード切換手段を設け、
前記ブレーキ手段は、エンジンによって駆動される油圧ポンプから供給される圧油によって解除されるネガティブブレーキにより構成されることを特徴とする。
【００１５】
【作用】
本発明においては、使用モード切換手段を操作することにより、油圧タグラインとしての使用態様とリービングウインチとしての使用態様が選択され、１台のウインチが油圧タグラインとリービングウインチに共用される。
【００１６】
そして、リービングウインチとして使用される時は、油圧モータを制御するコントロール弁の切り換え操作により、ブレーキ手段によるウインチのブレーキが自動的に解除され、油圧モータが正逆回転する。
【００１７】
また、ウインチを油圧タグラインとして使用する時は、コントロール弁の状態に拘らず、ウインチのブレーキが解除される。この状態において、コントロール弁を巻取り側に操作することにより、油圧タグラインとしてウインチが作動する。また、油圧タグラインとして使用する時は、通常はコントロール弁を巻取り側に操作するが、ロープを繰り出す必要がある場合には、コントロール弁を繰り出し側に操作することによって、ロープを繰り出すことができる。
【００１８】
また、コントロール弁が、リービングウインチと油圧タグラインで共用されると共に、コントロール弁を油圧モータの駆動側に操作した時、あるいは油圧タグライン使用モードを選択した時に、ウインチのブレーキが自動解除される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による作業機のウインチ装置の一実施例を示す油圧回路図である。図１において、１８は油圧タグライン用ウインチとリービングウインチに共用されるウインチ、１８ａはそのドラム、１７は該ドラム１８ａに巻かれ、タグラインロープとリービングロープとして共用されるロープである。１９はドラム１８ａを正逆に回転させる油圧モータであり、油圧タグライン用ウインチとしての機能を発揮させるため、ロープ１７にかかる張力により強制的に回転されて油圧ポンプとしても作動可能なものである。２０はばね内蔵のブレーキシリンダ２０ａを有するウインチ用ネガティブブレーキである。
【００２０】
２１は油圧モータ１９の油圧源となる油圧ポンプであり、不図示のエンジンにより駆動されるものである。２２はブレーキシリンダ２０ａのパイロット用油圧源となるパイロット用油圧ポンプであり、本例のものは、前記油圧ポンプ２１と同じエンジンにより駆動されるクレーン等作業機の操作系油圧原用油圧ポンプと共用可能なものである。
【００２１】
２３は前記油圧ポンプ２１と油圧モータ１９との間の油圧回路に挿入された３位置方向切換弁で、電磁、油圧操作式のコントロール弁である。該コントロール弁２３の２つの二次側回路４３、４４は油圧モータ１９の圧油の出入り口となる２つのポート１９ａ、１９ｂに接続され、コントロール弁２３の中立位置ｅにおいては、二次側回路４３、４４はコントロール弁２３の内部において短絡され、タンク２８に連通し、タンク圧となる。
【００２２】
２４は前記二次側回路４３、４４間に設けたバイパス弁であり、油圧モータ１９に供給される圧油の流量を調整して油圧モータ１９の回転速度、トルクを調整する作用をなす。
【００２３】
２５はブレーキ解除用方向制御弁であり、該方向制御弁２５は、前記コントロール弁２３が中立位置ｅから前記油圧モータ１９の正転位置ｆ、逆転位置ｇへの切り換え位置にある時に、その切り換え位置に呼応して切り換わり、前記ネガティブブレーキ２０のブレーキシリンダ２０ａに二次側回路４３、４４のいずれかから圧油を供給してブレーキを解除するものである。
【００２４】
２６は、該ブレーキ解除用方向制御弁２５と前記ブレーキシリンダ２０ａとの間の油圧回路４５に挿入されたパイロット切換弁、２７は前記パイロット用油圧ポンプ２２と該パイロット切換弁２６との間の回路４６に挿入された電磁切換弁であり、そのソレノイド２７ａに、使用モード切換スイッチ３３を介して電源４７に接続される。３２はコントロール弁２３の操作用スイッチであり、コントロール弁２３のソレノイド２３ａまたは２３ｂのいずれかを電源４７に接続するものである。
【００２５】
２９、３０はそれぞれ前記油圧ポンプ２１、２２の吐出油の最高圧を設定するリリーフ弁である。
【００２６】
３１、４９は、油圧モータ１９がロープ１７によりドラム１８ａが逆転されたときに油圧モータ１９の吸い込み側にキャビテーションが発生することを防止するために油補給回路４８に挿入されたチェック弁である。それぞれのチェック弁３１、４９のクラッキング圧は、リリーフ弁２９の戻り側回路とタンク２８との間に挿入されたチェック弁４９の方がチェック弁３１よりも高く設定されている。
【００２７】
図１の回路において、ウインチ１８を油圧タグライン用ウインチとして使用する場合は、ロープ１７は図４（Ａ）に示したクラムシェルバケット４等の作業具に接続される。この状態において、使用モード切換スイッチ３３を閉じると、電磁切換弁２７のソレノイド２７ａに通電され、電磁切換弁２７がｈ位置からｉ位置に切り換わり、パイロット用油圧ポンプ２２からの圧油が回路４６を介してパイロット切換弁２６のパイロット室２６ａに加わり、これによりパイロット切換弁２６がｋ位置からｊ位置に切り換わり、ブレーキシリンダ２０ａに圧油が供給され、ネガティブブレーキ２０が解除される。
【００２８】
ここで、バイパス弁２４は完全に締まっているものとし、操作用スイッチ３２をｂ側に操作すると、コントロール弁２３のソレノイド２３ａに通電されてコントロール弁２３がｆ位置に切り換わり、二次側回路４３より油圧モータ１９に油圧ポンプ２１からの圧油が供給され、ロープ１７はリリーフ弁２９により設定された油圧によって変わる所定の位置まで引寄せられ、ロープ１７には張力がかかった状態が維持される。
【００２９】
一方、ロープ１７の繰出し時には、ロープ１７によりドラム１８ａが逆転され、油圧モータ１９が油圧ポンプとして作用する。この時、油圧モータ１９のポート１９ａから油が吐出され、油が二次側回路４３を逆流して油圧ポンプ２１の吐出回路のａ点において油圧ポンプ２１の吐出油と合流し、その合流油がリリーフ弁２９によりリリーフされながらタンク２８に戻る。また、この時、油圧モータ１９ａの正転時の油の出口となるポート１９ｂとタンク２８との間を接続する油補給回路４８とその回路に挿入したチェック弁３１を介して油圧モータ１９のポート１９ｂより油圧モータ１９に吸い込まれる。
【００３０】
次に該ウインチ１８をリービングウインチとして使用する時は、使用モード切換スイッチ３３を切り、電磁切換弁２７をノーマル位置（ｈ位置）にする。これにより、回路４６の圧力はタンク圧となり、パイロット切換弁２６もノーマル位置（ｋ位置）に戻る。
【００３１】
この状態において、操作用スイッチ３２が中立位置にあれば、ネガティブブレーキが投入された状態を保ち、ドラム１８ａは回転しないため、ロープ１７は自重や外力により繰出されることはない。
【００３２】
リービングウインチとしての使用モードにおいて、ロープ１７の繰出しを行う際は、操作用スイッチ３２をｃ側に切り換えることにより、コントロール弁２３のソレノイド２３ｂに通電されてコントロール弁２３がｇ位置に切り換わり、油圧ポンプ２１の吐出油が油圧モータ１９のポート１９ｂより供給され、同時に、二次側回路４４の油圧がブレーキ解除用方向制御弁２５の操作部に作用して該方向制御弁２５が中立位置からｍ位置に切り換わり、ブレーキシリンダ２０ａに圧油が供給されるため、ネガティブブレーキ２０が解除され、油圧モータ１９が逆転し、ドラム１８ａが回転してロープ１７が繰出される。この時のロープ１７のスピードは、エンジン回転数により、またはバイパス弁２４を操作して高圧油を低圧側（二次側回路４３側）にバイパスさせることにより調整することができる。
【００３３】
反対に、図４（Ｂ）に示した巻上ロープ３をシーブ１４、１５へ掛ける作業を行う際には、ロープ１７をシーブ１４、１５に掛けてワイヤロープグリップ１６により巻上ロープ３に接続しておき、操作用スイッチ３２をｂ側に切り換えると、コントロール弁２３のソレノイド２３ａに通電されてコントロール弁２３がｆ位置に切り換わり、油圧ポンプ２１の吐出油が油圧モータ１９のポート１９ａより供給されると同時に、ブレーキ解除用方向制御弁２５が二次側回路４３の油圧により中立位置からｎ位置に切り換わり、パイロット切換弁２６を介してブレーキシリンダ２０ａに圧油が供給されてネガティブブレーキ２０が解除されるので、油圧モータ１９が正転し、ロープ１７により巻上ロープ３が巻取られる。この時のロープ１７のスピードは、前記繰出し時と同様に、エンジン回転数やバイパス弁２４の開度によって調整できる。
【００３４】
また、この時、ロープ１７の張力は、リリーフ弁２９の設定圧力を調整することで調整することができるので、万一巻上ロープ３がブーム２に引っかかる等のトラブルが発生した場合にも、ブーム２を損傷させることなく、巻取りを停止させることができる。
【００３５】
エンジン停止時には、油圧ポンプ２１、２２からの圧油が発生しないため、ブレーキ解除用方向制御弁２５が中立位置に戻り、ブレーキシリンダ２０ａの圧油が方向制御弁２５からタンク２８に戻り、タンク圧となるため、ネガティブブレーキ２０が作用し、ドラム１８ａは確実に停止し、ロープ１７が自重や外力によって繰出されることはない。
【００３６】
上記実施例においては、使用モードの切換手段であるスイッチ３３により切り換えられる方向切換弁として、電磁切換弁２７とパイロット切換弁２６の組み合わせからなる弁を用いたが、図２に示すように、１つの電磁切換弁４２に置き換えてもよい。また、電磁切換弁４２の代わりに人力により切り換わる方向切換弁を用いてもよい。また、使用モード切換手段に呼応して、リリーフ弁２９の設定圧が自動的に切り換わるようにしてもよい。
【００３７】
また、上記実施例では、リービングウインチとしての使用モードにおいて、ブームシリンダ２０ａを解除する手段として方向制御弁２５を用いたが、それに代えて、図３に示すように、二次側回路４３、４４間に高圧優先形のシャトル弁５０を介在させ、このシャトル弁５０から出力される圧力で切換わるパイロット切換弁５１を回路４５に設けて、パイロット用油圧ポンプ２２の圧油をブームシリンダ２０ａに導くようにしてもよい。この場合、パイロット切換弁５１はｐ位置でタンク２８とブームシリンダ２０ａとを連通させ、ｑ位置でタンク２８とブームシリンダ２０ａとを遮断し、パイロット油圧ポンプ２２をブームシリンダ２０ａに連通させる。
【００３８】
この図３の場合、コントロール弁２３がｆ位置またはｇ位置に切換えられると二次側回路４３または４４に圧油が供給されて、その圧油はシャトル弁５０からパイロット切換弁５１のパイロット室５１ａに伝達されて、パイロット切換弁５１をｐ位置からｑ位置に切り換える。これにより、パイロット用油圧ポンプ２２とブームシリンダ２０ａとが連通し、パイロット油圧ポンプ２２からの圧油が回路４６、４５を介してブームシリンダ２０ａに供給されてネガティブブレーキが解除される。
【００３９】
また、上記したこれらの実施例では、エンジン回転数やバイパス弁２４によってロープ１７の巻取り速度、繰出し速度を調整するようにしたが、コントロール弁２３を比例切換式とすることでバイパス弁２４を省略できる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、１台のウインチを油圧タグライン用ウインチとリービングウインチとに共用できるようにしたので、全体構成が簡単となり、コストダウンが図れる。
【００４１】
また、リービングウインチとして使用する際には、油圧モータの駆動停止に応じて、ウインチのブレーキが自動的に解除されるため、ブレーキ操作を必要とせず、リービングウインチとして用いる場合であっても、操作上何ら支障無くリービングウインチとして操作することができるという効果が得られる。
【００４２】
また、油圧タグラインとして用いる場合には、使用モード切換手段を切り換えることにより、ウインチのブレーキが解除され、コントロール弁を巻取り側に操作することにより、ブレーキ操作を特に必要とせず、操作上何ら支障なく油圧タグラインとして使用できるという効果が得られる。また、ドラムからロープを引出す場合は、コントロール弁を操作することによってロープを繰出すことができるので、労力が軽減され、容易かつより安全にロープの繰出しが行える。また、ウインチにネガティブブレーキを備えれば、油圧タグラインを使用しない時には、ネガティブブレーキの作用によりロープの緩みがでないため、作業性がよい。
【００４３】
また、コントロール弁を含めて油圧回路が共用されることにより、全体構成がより簡単となり、さらなるコストダウンが図れる。また、使用モード切換手段の操作により、油圧タグラインあるいはリービングウインチとして用いることが可能となり、ブレーキ操作を必要とせず、操作上何ら支障なく使用できる。また、ドラムからロープを引出す場合は、コントロール弁を操作することによってロープを繰出すことができるので、労力が軽減され、容易かつより安全にロープの繰出しが行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による作業機のウインチ装置の一実施例を示す油圧回路図である。
【図２】本発明による作業機のウインチ装置の他の実施例を示す油圧回路図である。
【図３】本発明による作業機のウインチ装置の他の実施例を示す油圧回路図である。
【図４】（Ａ）は従来の油圧タグラインを備えた作業機を示す側面図、（Ｂ）は従来のリービングウインチを備えた作業機を示す側面図である。
【図５】（Ａ）は一般的な油圧タグラインの油圧回路図、（Ｂ）は一般的なリービングウインチの油圧回路図である。
【符号の説明】
１ｃ：上部旋回体、２：ブーム、３：巻上ロープ、４：クラムシェルバケット、５：タグラインロープ、６：油圧タグライン用ウインチ、８、１３：油圧ポンプ、９：巻上ウインチ、１２：リービングウインチ、１７：ロープ、１８ａ：ドラム、１８：ウインチ、１９：油圧モータ、２０：ネガティブブレーキ、２０ａ：ブレーキシリンダ、２１：油圧ポンプ、２２：パイロット用油圧ポンプ、２３：コントロール弁、２４：バイパス弁、２５：ブレーキ解除用方向制御弁、２６、５１：パイロット切換弁、２７：電磁切換弁、２９、３０：リリーフ弁、３２：操作用スイッチ、３３：使用モード切換スイッチ、４２：電磁切換弁、５０：高圧優先形シャトル弁

Claims

作業機の上部旋回体にブームが取付けられ、該ブームより巻上ロープが垂下され、該巻上ロープにより作業具または荷物が支持される作業機において、
油圧モータとこの油圧モータを制御するコントロール弁とブレーキ手段とを備え、繰り出されるロープが前記作業具に接続され、前記コントロール弁により前記油圧モータを作動させて前記ロープに一定の張力を与えて前記作業具の振れ止めを行なう油圧タグライン用ウインチとして使用可能であると共に、前記コントロール弁により前記油圧モータを回転させて前記ロープを繰り出しまたは巻き取りする作業機組立時のワイヤリング作業に使用され、不使用時にはブレーキが作用して停止状態を保持するリービングウインチとして使用可能な１つのウインチを備え、
前記油圧タグライン用ウインチとして使用する際には前記油圧モータの駆動、停止に関らず、前記ウインチのブレーキを解除し、前記リービングウインチとして使用する際には、前記油圧モータの駆動、停止に応じてブレーキを解除するように前記ブレーキ手段の動作を選択的に切り換えて使用可能とする使用モード切換手段を設け、
前記ブレーキ手段は、エンジンによって駆動される油圧ポンプから供給される圧油によって解除されるネガティブブレーキにより構成されることを特徴とする作業機のウインチ装置。