JP4399099B2

JP4399099B2 - ウインチのブレーキ装置

Info

Publication number: JP4399099B2
Application number: JP2000314106A
Authority: JP
Inventors: 朋昭山下
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2020-10-13
Also published as: JP2002120991A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクレーン等の巻上機械に使用されるウインチのブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
荷役作業もしくは掘削作業等に用いられるクローラクレーンは、旋回体にウインチ装置を備え、このウインチ装置から繰り出されるワイヤロープによって吊荷の巻き上げ、巻き下げ操作を行う。このクローラクレーンは、吊荷をフックで吊持する荷役作業の他、フックに代えてロープ先端にバケットを取り付け、このバケットにより竪穴掘削作業または、船積みされた木材等を積み下ろす荷役作業が行われるため、ウインチ装置には、オペレータの操作によりバケットを所定の位置で停止させるためのブレーキ装置が設けられている。
竪穴掘削作業に用いられるバケット（例えば、ハンマグラブバケット）はその自重によりバケットを地面に食い込ませる必要から重量が大きく設定される。また、荷役作業に用いられるバケット（例えば、クラムシェルバケット）は、吊荷重を確保するためにバケットの重量が軽く設定される。
ハンマグラブバケットによる掘削作業では、自重によりバケットを地面に食い込ませる関係上、ウインチ装置を油圧的にフリー状態として自由落下（以下、フリーフォールという。）させるが、バケットが地面に着地した状態でのロープの過繰り出しを防止するため、バケットの着地と同時、もしくは着地直前にブレーキをかける必要がある。
【０００３】
また、クラムシェルバケットによる荷役作業では、バケットによる積み込み、放荷のサイクルタイムを早くするために、バケットを積み荷直前までフリーフォールさせ、積み荷直前で停止させた後、そこからバケットを微調整させて積み荷を掴み取る操作が行われる。
このため、重量の大きいハンマグラブバケット操作にあっては、ブレーキの操作と同時に瞬時にウインチ装置を停止させる必要から軽いブレーキ操作力に対して大きいブレーキ力を得ることが望ましく、重量の軽いクラムシェルバケットの操作にあってはブレーキの加減によりバケットの位置決め行う必要からブレーキ操作力の変化に対応したブレーキ力を得ることが望ましい。
そしてこのブレーキ操作力に対するブレーキ力の大きさを作業等に応じて、オペレータが切替スイッチを操作し変更するものとして、特開平６―１００２９４号公報に示すウインチのブレーキ装置が知られており、図５に同装置を示す。
【０００４】
図５において、１はウインチドラム、２はブレーキバンド、３はホイールシリンダで、このホイールシリンダ３によりブレーキバンド２が操作されてウインチドラム１が制動、制動解除される。
【０００５】
ホイールシリンダ３の圧力室３ａは、オペレータによるペダル４の踏み込み操作によってストローク作動するマスターシリンダ５のヘッド側油室５ａにブレーキ管路６を介して接続され、このマスターシリンダ５からの静油圧によってホイールシリンダ３がストローク作動する。
【０００６】
マスターシリンダ５の操作側油室５ｂに、油圧源ＰとタンクＴとを備えたアシスト回路９が接続されている。このアシスト回路９には、コントローラ１０によって制御される電磁比例減圧弁１１が設けられ、この電磁比例減圧弁１１の二次圧がアシスト圧としてマスターシリンダ５の操作側油室５ｂに供給されるようになっている。
【０００７】
また、１２はホイールシリンダ３の圧力（ブレーキ力）を電気量（電圧または電流）に変換する圧力変換器で、この圧力変換器１２の出力信号がコントローラ１０に取り込まれる。
【０００８】
コントローラ１０は、ブレーキ特性記憶部１３と、選択スイッチ１４と、演算部１５と、出力部１６とから成っている。
【０００９】
ブレーキ特性記憶部１３には、図６に示すようにブレーキ力が急な勾配で変化する重作業特性Ｃ１と、この重作業特性Ｃ１よりはブレーキ力の変化が緩やかとなる通常作業特性Ｃ２と、ブレーキ力の変化が最も緩やかでかつ操作力の限界近くで最大ブレーキ力に向かってブレーキ力が急増する軽作業特性Ｃ３の３種類のブレーキ特性が予め記憶され、オペレータによって操作される選択スイッチ１４により、この記憶された３種類のブレーキ特性のうちの任意の一つが選択される。
【００１０】
演算部１５は、この選択スイッチ１４によって選択されたブレーキ特性に基づき、圧力変換器１２で検出されるブレーキ力と、このブレーキ力から割り出されるそのときの操作力とから、必要なアシスト圧を演算する。
【００１１】
そして、この演算されたアシスト圧（二次圧）の指令信号が出力部１６から電磁比例減圧弁１１に送られ、同減圧弁１１の二次圧を出力する。
【００１２】
これにより、そのときのペダル踏力にアシスト圧がプラスされ、選択された特性通りのブレーキ作用が行われる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のブレーキ装置によると次のような欠点がある。
すなわち、従来のブレーキ装置では、ハンマグラブバケット作業のように、軽いブレーキ操作で大荷重を制御したい重作業時用の重作業特性Ｃ１を選択したまま、インチング操作のような細かなブレーキ操作を要する軽作業を行った場合、荷が急停止し、荷揺れを起こす可能性があり、逆に軽作業特性Ｃ３を選択したまま、重作業を行った場合、通常のペダル踏力ではブレーキ力が足りず、オペレータが意図した停止位置で吊荷が停止しないという問題があった。
そこで本発明は、吊荷重に応じてそれぞれに適したブレーキ特性を自動的に選択し、作業に適したブレーキ特性で操作することができるウインチのブレーキ装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のウインチのブレーキ装置は、ウインチドラムにブレーキ力を付与するブレーキ力付与手段を備えたウインチ装置と、運転者により操作され、操作力により前記ブレーキ力付与手段に付与するブレーキ力を調整するブレーキ操作手段と、前記ブレーキ操作手段の操作力に対するブレーキ力付与手段によるブレーキ力を制御するブレーキ力制御手段と、ウインチドラムに作用する吊り荷重を検出する吊荷重検出手段と、前記吊荷重検出手段により検出された荷重に基づき、ブレーキ操作力の変化に対するブレーキ力の変化特性を制御するブレーキ特性制御手段を備える。
【００１５】
また、請求項２の発明では、オペレータにより操作されてストローク作動するマスターシリンダと、このマスターシリンダからの静油圧により作動してウインチドラムにブレーキ力を付与するブレーキシリンダとを備えたウインチのブレーキ装置に適用され、前記マスターシリンダの操作側油室にアシスト回路が接続され、このアシスト回路は、電磁比例減圧弁の二次圧を上記マスターシリンダに操作アシスト圧として加えるように構成されるとともに前記電磁比例減圧弁を制御するコントローラを具備し、前記コントローラに、ウインチに作用する吊荷重を検出する吊荷重検出手段を接続し、このコントローラは、前記マスターシリンダの操作力に対するブレーキ特性を前記吊荷重に応じて複数設定し記憶する記憶手段と、前記吊荷重検出手段により検出された吊荷重に基づき、前記記憶手段に記憶された複数のブレーキ特性のうちから、所定のブレーキ特性を判断するブレーキ特性判断手段と、このブレーキ特性判断手段によって判断されたブレーキ特性に基づいて前記電磁比例減圧弁の二次圧を演算する演算手段と、この演算された二次圧の指令信号を前記電磁比例減圧弁に向けて出力する出力手段とを備える。
【００１６】
また、請求項３の発明では、請求項２に記載のウインチのブレーキ装置において、前記記憶手段に記憶される複数のブレーキ特性から作業者が所望のブレーキ特性を選択するブレーキ特性選択手段を備え、前記コントローラは、ブレーキ特性選択手段によって選択されたブレーキ特性と前記吊荷重検出手段によって検出される吊荷重に基づいて判断されるブレーキ特性とが一致してるか否かを判断する判断手段を備え、前記判断手段により不一致が判断された場合、警報を発する警報手段を備える。
【００１７】
【作用】
請求項１、２の発明の構成によると、例えば操作力の変化に対してブレーキ力が急勾配で変化するブレーキ特性、逆に操作力に対するブレーキ力の増加の勾配が緩やかとなるブレーキ特性を設定し、その設定される複数種類のブレーキ特性をコントローラの記憶手段に予め記憶させておき、吊荷重検出手段で検出された吊荷重により荷重状況を判断し、判断された荷重状況に最も適したブレーキ特性を判断し、この判断された特性でのブレーキ性能を自動的に発揮させることができる。
【００１８】
請求項３の発明の構成によると、例えば、ハンマグラブバケット作業のように、軽いブレーキ操作で大荷重を制御したい重作業時用の重荷重時特性を選択したまま、インチング操作のような細かなブレーキ操作を要する軽作業をオペレータが行おうとしても、警報手段により警報が発せられるため、そのようなミスを未然に防ぐことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のウインチのブレーキ装置の第一の実施の形態を図１、２、３によって説明する。図１は、本発明のウインチのブレーキ装置が採用されるクローラクレーンの全体側面図、図２は、本発明のウインチのブレーキ装置の構成を示す構成図、図３は、図２のコントローラに設定されるブレーキ特性図である。
図１において、下部走行体２０に搭載された上部旋回体２１の前部に不図示の起伏装置により起伏可能なラチスジブ２２が取り付けられている。ラチスジブ２２の先端には、上部旋回体２１に設けられた主巻ウインチ１Ａから繰り出されるワイヤロープ２４により吊荷が吊下されるフック２３が設けられる。このフック２３に吊り下げられる荷は、ワイヤロープ２４を主巻ウインチ１Ａで巻き取り、巻き出されることにより上下動する。
【００２０】
そして、主巻ウインチ１Ａにより吊り上げられる荷の重量は、図示しないラチスジブ２２の起伏ロープ張力から算出するもので、クローラクレーンの過負荷防止装置のために予め設けられた起伏ロープ張力検出器１６を使用できる。なお、この起伏ロープ張力検出器１６は公知のものである。
【００２１】
次に図２により、ウインチ１のブレーキ装置の構成について説明する。図２において、１は主巻ウインチ１Ａに付設されるブレーキドラム、２は、ブレーキドラム１に巻きまわされるブレーキバンド、３は、ブレーキバンド２のブレーキ力を付与するブレーキブレーキシリンダで、このブレーキシリンダ３が伸長してブレーキバンド２が図中ａ方向に操作されてブレーキドラム１が制動される。
【００２２】
ブレーキシリンダ３の圧力室３ａは、オペレータによるペダル４の踏み込み操作によってストローク作動するマスターシリンダ５のヘッド側油室５ａにブレーキ管路６を介して接続され、このマスターシリンダ５からの静油圧によってブレーキシリンダ３がストローク作動する。
【００２３】
マスターシリンダ５の操作側油室５ｂには、油圧源ＰとタンクＴとを備えたアシスト回路９が接続されている。
【００２４】
このアシスト回路９には、コントローラ１０によって制御される電磁比例減圧弁１１が設けられ、この電磁比例減圧弁１１の二次圧がアシスト圧としてマスターシリンダ５の操作側油室５ｂに供給されるようになっている。
【００２５】
また、１２はブレーキシリンダ３の圧力（ブレーキ力）を電気量（電圧または電流）に変換する圧力変換器で、この圧力変換器１２の出力信号がコントローラ１０に取り込まれる。
【００２６】
コントローラ１０は、ブレーキ特性判断部１３と、演算部１４と、出力部１５とから成っており、このコントローラ１０には起伏ロープ張力検出器１６が接続され、検出されるロープ張力が所定の演算の後、吊荷重として入力される。
【００２７】
ブレーキ特性判断部１３には、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ペダル４の踏力の変化に対するブレーキ力の変化が急な勾配となる重荷重時特性（ａ）と、この重荷重時特性（ａ）よりはブレーキ力の変化が緩やかとなる中荷重時特性（ｂ）と、ブレーキ力の変化が最も緩やかでかつ操作力の限界近くで最大ブレーキ力に向かってブレーキ力が急増する軽荷重時特性（ｃ）の３種類のブレーキ特性が予め記憶されている。
【００２８】
ブレーキ特性判断部１３は、この記憶された３種類のブレーキ特性のうち、起伏ロープ張力検出手段１６により検出されたロープ張力が、定格ラインプル（そのロープが安全に負荷できる荷重の限界値）の三分の一未満の場合は軽荷重作業と判断して軽荷重時特性（ｃ）を選択し、検出されたロープ張力が定格ラインプルの三分の一以上三分の二未満の場合、中荷重作業と判断して中荷重時特性（ｂ）を選択し、検出されたロープ張力が定格ラインプルの三分の二以上の場合、重荷重作業と判断して重荷重時特性（ａ）を選択する。
【００２９】
演算部１４は、このブレーキ特性判断部１３によって判断されたブレーキ特性に基づき、圧力変換器１２で検出されるブレーキ力と、このブレーキ力から求まるそのときの操作力とから、必要なアシスト圧を演算する。
【００３０】
そして、この演算されたアシスト圧（二次圧）の指令信号が出力部１５から電磁比例減圧弁１１に送られ、同減圧弁１１の二次圧を出力する。
【００３１】
これにより、そのときのペダル踏力にアシスト圧がプラスされ、判断された特性通りのブレーキ力がブレーキドラム１に作用される。
従って、ハンマグラブバケット作業のように、軽いブレーキ操作で大荷重を制御したい重作業時には重荷重時特性が判断され、クラムシェルバケット作業のようにインチング操作を伴う細かなブレーキ操作を要する軽作業時には軽荷重時特性が判断され、これらの中間に当たる通常作業時（たとえば一般的なクレーン作業時）には中荷重時特性が判断されることにより、各作業に適したブレーキ特性を自動的に発揮させることができる。
【００３２】
次に図４により本発明のウインチのブレーキ装置の第二の実施の形態を説明する。
【００３３】
なお、図４において、図２に示すブレーキ装置と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００３４】
コントローラ１０には、前記記憶手段に記憶される複数のブレーキ特性から、作業者が所望のブレーキ特性を選択するブレーキ特性選択手段１７が接続され、このブレーキ特性選択手段１７によって選択されたブレーキ特性と起伏ロープ張力検出器１６によって検出されるロープ張力から演算された吊荷重に基づいて選択されるブレーキ特性とが一致してるか否かを判断するブレーキ特性判断部１９を備える。さらにブレーキ特性判断部１９により不一致が判断された場合、警報を発する警報手段１８が接続される。この警報手段１８は、たとえばランプである。
【００３５】
従って、例えば、ハンマグラブバケット作業のように、軽いブレーキ操作で大荷重を制御したい重作業時用の重荷重時特性（ａ）を選択したまま、インチング操作のような細かなブレーキ操作を要する軽作業をオペレータが行おうとしても、警報手段１８により警報が発せられるため、そのような選択ミスによって、作業者の意図しないブレーキ特性となって吊り荷が不所望な操作状態となることを未然に防ぐことができる。
【００３６】
ところで、コントローラ１０のブレーキ特性判断部１９に記憶させるブレーキ特性の具体的な内容は、図３に示すもの以外に種々変更可能である。また、記憶させるブレーキ特性の種類は、上記した３種類に限られず、２種類、またはさらに細かく４種類以上としてもよい。それに伴い、判断条件の変更ももちろん可能である。
【００３７】
また、吊荷の荷重を検出する手段として、起伏ロープ張力検出器１６を用いたがこれに限らず、ワイヤロープ２４の張力を直接検出するようにしても良い。
さらにまた、ブレーキ特性判断部１３、１９に軽荷重時特性、中荷重時特性、重荷重時特性を予め設定するようにしたが、ロープ張力に基づいて所定の演算式により逐次ブレーキ力を演算するようにしても良い。
【００３８】
【発明の効果】
上記のように、請求項１、２の発明によると、例えば操作力の変化に対してブレーキ力が急勾配で変化するブレーキ特性、逆に操作力に対するブレーキ力の増加の勾配が緩やかとなるブレーキ特性を設定し、その設定される複数種類のブレーキ特性をコントローラの記憶手段に予め記憶させておき、吊荷重検出手段で検出された吊荷重により荷重状況を判断し、判断された荷重状況に最も適したブレーキ特性を判断し、この判断された特性でのブレーキ性能を自動的に発揮させることができる。
【００３９】
また、請求項３の発明によると、例えば、ハンマグラブバケット作業のように、軽いブレーキ操作で大荷重を制御したい重作業時用の重荷重時特性を選択したまま、インチング操作のような細かなブレーキ操作を要する軽作業をオペレータが行おうとしても、警報手段により警報が発せられるため、そのようなミスを未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウインチのブレーキ装置が採用されるクローラクレーンの全体側面図である。
【図２】本発明のウインチのブレーキ装置の第1の実施の形態におけるブレーキ装置の全体構成を示す図である。
【図３】図２におけるコントローラのブレーキ特性判断部に予め記憶された３種類のブレーキ特性を示す図である。
【図４】本発明のウインチのブレーキ装置の第２の実施の形態におけるブレーキ装置の全体構成を示す図である。
【図５】従来のブレーキ装置の全体構成を示す図である。
【図６】図５に示すブレーキ装置のブレーキ特性を示す図である。
【符号の説明】
１ウインチドラム、２ブレーキバンド、３ブレーキシリンダ、４ペダル、５マスターシリンダ、６ブレーキ管路、９アシスト回路、１０コントローラ、１１電磁比例減圧弁、１２圧力変換器、１３、１９ブレーキ特性判断部（ブレーキ特性記憶及び判断手段）、１４演算部、１５出力部、１６起伏ロープ張力検出器、１８警報手段。

Claims

ウインチドラムにブレーキ力を付与するブレーキ力付与手段を備えたウインチ装置と、
運転者により操作され、操作力により前記ブレーキ力付与手段に付与するブレーキ力を調整するブレーキ操作手段と、
前記ブレーキ操作手段の操作力によりブレーキ力付与手段で発生されるブレーキ力を制御するブレーキ力制御手段と、
ウインチドラムに作用する吊荷重を検出する吊荷重検出手段と、
前記吊荷重検出手段により検出された荷重に基づき、ブレーキ操作力の変化に対するブレーキ力の変化特性を制御するブレーキ特性制御手段とからなることを特徴とするウインチのブレーキ装置。
運転者により操作されてストローク作動するマスターシリンダと、
このマスターシリンダからの静油圧により作動してウインチドラムにブレーキ力を付与するブレーキシリンダとを備えたウインチのブレーキ装置において、
前記マスターシリンダの操作側油室にアシスト回路が接続され、
このアシスト回路は、電磁比例減圧弁の二次圧を上記マスターシリンダに操作アシスト圧として加えるように構成されるとともに前記電磁比例減圧弁を制御するコントローラを具備し、
前記コントローラに、ウインチに作用する吊荷重を検出する吊荷重検出手段を接続し、
前記コントローラは、
前記マスターシリンダの操作力に対するブレーキ特性を前記吊荷重に応じて複数設定し記憶する記憶手段と、
前記吊荷重検出手段により検出された吊荷重に基づき、前記記憶手段に記憶された複数のブレーキ特性のうちから、所定のブレーキ特性を判断するブレーキ特性判断手段と、
このブレーキ特性判断手段によって判断されたブレーキ特性に基づいて前記電磁比例減圧弁の二次圧を演算する演算手段と、
この演算された二次圧の指令信号を前記電磁比例減圧弁に向けて出力する出力手段とからなることを特徴とするウインチのブレーキ装置。
請求項２に記載のウインチのブレーキ装置において、前記記憶手段に記憶される複数のブレーキ特性から作業者が所望のブレーキ特性を選択するブレーキ特性選択手段を備え、
前記コントローラは、ブレーキ特性選択手段によって選択されたブレーキ特性と前記吊荷重検出手段によって検出される吊荷重に基づいて判断されるブレーキ特性とが一致してるか否かを判断する判断手段を備え、
前記判断手段により不一致が判断された場合、警報を発する警報手段を備えたことを特徴とするウインチのブレーキ装置。