JP4527860B2 - クレーンの油圧ウインチの速度制御方法および同装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１回転に必要な容量を切換えて供給流量に対する回転数を高速モードと低速モードに切換えることが可能な可変容量モータを用いた油圧ウインチの速度制御方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可変容量モータをウインチドラムの駆動に用いたクレーンの油圧ウインチの速度制御技術として、特開平７−１８７５８５に記載されたものが公知である。操作レバーの中立から所定のストロークまでは各速度モードとも、ストロークに対するウインチドラム回転数の関係を同一に制御し、所定のストローク以降では一度選択した速度モードは途中で別の速度モードに切換え可能とするものである。そして、特に低速から高速への速度モードの切換えは、予め設定した所定の条件を満足したときに可能とするものである。所定の条件としては、高速モード切換ボタンのＯＮ信号、パイロット弁の下げ側パイロット圧信号、所定のロープ張力信号の３条件が同時にそろうことを必要とする技術が記載されており、上記所定のロープ張力を検出する方法として、過負荷防止装置を介して得られる吊り荷重を利用する技術が記載されている。ロープ張力を条件とするのは、高速作業が可能な所定の軽荷重に制限するためである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、過負荷防止装置を介して得られる吊り荷重値は、ウインチの動作に伴なう吊荷の振れ等により変動するため、ウインチ動作中にあって、ロープ張力の条件が高速モードを許容したり、許容しなかったりと判定が変わり、制御のハンチングが起こる場合があった。
【０００４】
そこで、本発明は、ウインチ操作レバーのストローク位置に関わりなく、所定の条件を満足した場合に高速モードと低速モードへの切換えを手動により選択することが可能でありながらも、制御のハンチングが起こる恐れの無い可変容量モータを用いた油圧ウインチの速度制御装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の発明に係るクレーンの油圧ウインチの速度制御方法は、１回転に必要な容量を切換えて供給流量に対する回転数を高速モードと低速モードに切換えることが可能な可変容量モータを用いたクレーンの油圧ウインチにおいて、過負荷防止装置によりウインチ操作レバーの巻下げ操作開始直前に演算した吊上荷重を巻下げ操作終了時まで実作用吊上荷重として記憶し、当該実作用吊上荷重が所定の値よりも小さく、巻下げ操作がなされ、かつ高速モードへの切換を手動により選択したとき、前記可変容量モータが低速モードから高速モードへ切換えられることを特徴としている。
【０００６】
この方法によると、過負荷防止装置によりウインチ操作レバーの巻下げ操作開始直前に演算した吊上荷重を巻下げ操作終了時まで実作用吊上荷重として記憶し、当該実作用吊上荷重を高速モードへの切換条件の判定に使用しているので、ウインチ巻下げ動作中にあって、吊上荷重の条件に関し、高速モードを許容したり、許容しなかったりと判定が変わることがなく、制御のハンチングが起こる恐れがないのである。
【０００７】
さらに、本願の請求項２の発明に係るクレーンの油圧ウインチの速度制御装置は、１回転に必要な容量を切換えて供給流量に対する回転数を高速モードと低速モードに切換えることが可能な可変容量モータを用いたクレーンの油圧ウインチにおいて、ブーム長さ、伸縮ブーム起伏角度およびブームモーメントから吊上荷重を演算するとともに、ウインチ操作レバーの巻下げ操作開始直前に演算した吊上荷重を巻下げ操作終了時まで実作用吊上荷重として記憶する過負荷防止装置と、 前記ウインチ操作レバーの巻下げ操作を検出する巻下げ操作検出手段と、高速モードと低速モードへの切換を手動により選択可能なモード選択手段と、前記可変容量モータの１回転に必要な容量を切換えるモータ容量切換手段と、からなる油圧ウインチの速度制御装置であって、前記速度制御装置は、前記過負荷防止装置が記憶した実作用吊上荷重が所定の値よりも小さく、前記巻下げ操作検出手段が巻下げ操作を検出し、かつ前記モード選択手段が高速モードに選択されたとき、前記モータ容量切換手段へ高速モード切換信号を出力することを特徴としている。
【０００８】
この構成によると、前記過負荷防止装置は、ブーム長さ、ブーム起伏角度およびブームモーメントから吊上荷重を演算するとともに、ウインチ操作レバーの巻下げ操作開始直前に演算した吊上荷重を巻下げ操作終了時まで実作用吊上荷重として記憶しており、当該実作用吊上荷重を高速モードへの切換条件の判定に使用しているので、ウインチ巻下げ動作中にあって、吊上荷重の条件に関し、高速モードを許容したり、許容しなかったりと判定が変わることがなく、制御のハンチングが起こる恐れがないのである
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施の形態に係るクレーンの油圧ウインチの速度制御装置の油圧・電気回路図を示す。
【００１０】
１はウインチを駆動するための油圧ポンプ、２は駆動油圧の最高圧力を設定するリリーフ弁、３はパイロット式操作弁、４はカウンタバランス弁、５はウインチドラム駆動用の可変容量モータである。可変容量モータ５は容量制御シリンダ１２によってその容量を変化させられるようになっており、容量制御シリンダ１２が操作されていない図１の状態では低速モードとなっている。
【００１１】
６は前記パイロット式操作弁３と可変油圧モータ５を連絡する巻上側油路であって、前記カウンタバランス弁４が介装されている。７は前記パイロット式操作弁３と可変容量モータ５を連絡する巻下げ側油路である。１１は前記巻上側油路６あるいは巻下げ側油路７のうち高圧側の油圧を前記容量制御シリンダ１２へ供給するシャトル弁、１３はパイロット圧によって切換えられるハイドロ弁である。ハイドロ弁１３はパイロット圧が作用していないときは、前記容量制御シリンダ１２の伸長側油室１４をタンクに連通しており、パイロット圧が作用したときは前記シャトル弁１１からの圧力が前記容量制御シリンダ１２の伸長側油室１４に作用するように切換わる。そのとき、前記可変容量モータ５は高速モードへ切換えられる。
【００１２】
２１はパイロット油圧ポンプ、２２は減圧弁、２３はソレノイド切換弁である。２４は前記ハイドロバルブ１３と前記ソレノイド切換弁２３を連絡するパイロット油路であって、ソレノイド切換弁２３が通電されたときには、前記パイロット油圧ポンプ２１の油圧が前記減圧弁２２で減圧されて、前記ハイドロ弁１３に作用し、前記ハイドロ弁１３が切換えられるようになる。
【００１３】
２５はウインチ操作レバー、２６はパイロット弁、２７は前記パイロット式操作弁３の巻下げ側３Ａとパイロット弁２６を連絡する巻下げ側パイロット油路、２８は前記パイロット式操作弁３の巻上げ側３Ｂとパイロット弁２６を連絡する巻上げ側パイロット油路である。
【００１４】
３０は過負荷防止装置、３１はブーム長さ検出器、３２はブーム角度検出器、３３はブームモーメント検出器、３４は前記巻下げ側パイロット油路２７の巻下げ圧力検出器であって、巻下げ操作検出手段として機能するものである。過負荷防止装置３０は前記ブーム長さ検出器３１、ブーム角度検出器３２、ブームモーメント検出器３３および巻下げ圧力検出器３４からの信号により、後述する高速指令信号ライン３５に高速指令信号を出力する。
【００１５】
４１と４２はともに高速モード選択スイッチであって、４１はキャビンの操作パネルに取付けられたパネルスイッチであり、４２は前記ウインチ操作レバー２５に取付けられたレバースイッチである。パネルスイッチ４１は自己保持型、一方レバースイッチ４２は自動復帰型となっており、高速モード選択操作時にその操作の都合で使い分けが可能となっている。４３はリレーコイル、４４はリレーコイル４３により駆動されるリレースイッチ、４５はインジケータランプ、４６は電源、４７は前記ソレノイド切換弁２３への出力ラインである。
【００１６】
図２は、前記過負荷防止装置３０の油圧ウインチの速度制御装置に関係する部分のブロック図である。５０は吊上荷重演算部であって、前記ブーム長さ検出器３１、ブーム角度検出器３２、およびブームモーメント検出器３３からのブーム長さＬ、ブーム角度θ、およびブームモーメントＭの各信号を受取り、常時、吊上荷重を演算するものである。５５は実作用吊上荷重演算部であって、前記吊上荷重演算部５０からの吊上荷重と巻下げ圧力検出器３４からの巻下げ操作信号を受取り、実作用吊上荷重を演算している。すなわち、実作用吊上荷重演算部５５は、巻下げ操作信号が入った時から巻下げ操作信号が入らなくなるまでの間、巻下げ操作信号が入る直前の吊上荷重を実作用吊上荷重として後述する荷重比較部５２に出力するのである。
【００１７】
５１は制限荷重記憶部であって、所定の値を記憶し、荷重比較部５２にその値を出力するものである。所定の値としては、可変容量モータ５を高速モードにして高速巻下げするに適した軽荷重が設定される。荷重比較部５２は、前記実作用吊上荷重演算部５０から出力された実作用吊上荷重と前記制限荷重記憶部５１から出力された値とを比較し、実作用吊上荷重が所定の値よりも小さい場合に後述する出力部５３に出力信号を出力するものである。出力部５３は、内部にその作動時に前記高速指令信号ライン３５を接地側に接続する内蔵スイッチ５４を有しており、前記荷重比較部５２からの出力信号を受取った時には、当該内蔵スイッチ５４を作動させるものである。
【００１８】
図３は、上述した油圧ウインチ速度制御装置のウインチ操作レバーの巻下げ側レバーストロークとウインチ速度の関係を表すグラフである。
【００１９】
レバーストロークＳ０からＳ１までの間はわずかなストロークではあるが不感帯があり、それ以降のストロークではレバーストロークに応じてウインチ速度が増加するよう関係付けられている。低速モードではストロークＳ１−Ｓ２の間ではＡ−Ｂの線に沿ってウインチ速度が増加し、ストロークＳ２−Ｓ３の間ではウインチ速度は変化しない。高速モードではストロークＳ１−Ｓ２の間ではＡ−Ｄの線に沿ってウインチ速度が増加し、ストロークＳ２−Ｓ３の間ではウインチ速度は変化しない。
【００２０】
レバーストロークＳ１−Ｓ３間での低速モードと高速モード相互間の切換が可能であるので、低速モードを表すＡ−Ｃ線と高速モードを表すＡ−Ｅ線にはさまれた領域を破線でハッチングして表している。
【００２１】
以下に上述した実施形態の油圧ウインチの速度制御装置の作用を説明する。
（吊上荷重が所定の値より小さい場合）
高速モード選択スイッチ（４１あるいは４２）が操作されていない状態、即ち低速モード選択時、前記ウインチ操作レバー２５を巻下げ側に操作すると、前記パイロット式操作弁３は巻下げ側３Ａに切換わり、油圧ポンプ１からの作動油は巻下げ側油路７を経て可変容量モータ５に供給される。この時の可変容量モータ５は低速モード状態であるので、レバーストロークに応じたウインチ速度は図３の低速モードのＡ−Ｃ線で表される関係となる。
【００２２】
ウインチ操作レバー２５を巻下げ側に操作したときには、前記巻下げ側パイロット油路２７にパイロット油圧が発生するので、前記巻下げ圧力検出器３４は巻下げ操作信号を前記過負荷防止装置３０に出力する。図２に示された過負荷防止装置３０内部の実作用吊上荷重演算部５５では、巻下げ操作信号の入力により巻下げ操作信号入力直前に吊上荷重演算部５０が演算した吊上荷重を実作用吊上荷重として荷重比較部５２に出力する。荷重比較部５２では実作用吊上荷重が所定の値よりも小さいので、出力部５３に出力信号を出力する。出力部５３に内蔵された内蔵スイッチ５４が操作され高速指令信号ライン３５はアースに接続される。
【００２３】
この状態で、前記高速モードスイッチ（４１あるいは４２）が操作されると同時にリレーコイル４３に電源４６からの電気が流れ、リレースイッチ４４がＯＮとなる。電源４６から出力ライン４７を経て、前記ソレノイド切換弁２３へ通電され、当該ソレノイド切換弁２３が切換わる。すると、前記パイロット油圧ポンプ２１のパイロット油圧がパイロット油路２４を経て、前記ハイドロ弁１３に加えられる。当該ハイドロ弁１３が切換わることにより、前記容量制御シリンダ１２の伸長側油室１４に巻下げ側油路７の油圧が作用し、可変容量モータ５を高速モードとなる小容量側へ切換える。可変容量モータ５は高速で回転するので、ウインチ速度は高速となるのである。
【００２４】
図３に示したグラフで上記の操作を説明すると、低速モードのＡ−Ｃ上の任意の点Ｐから高速モードのＡ−Ｅ上の点Ｑへ移ることになる。
【００２５】
高速モードでのウインチ巻下げ操作中は、ウインチ操作レバー２５の巻下げ側への操作を継続している限り、高速指令信号ラインは内蔵スイッチがＯＮ状態を維持するので、通電状態であるリレーコイル４３の駆動が維持され、リレースイッチ４４のＯＮ状態が維持される。すなわち、図２に示された過負荷防止装置３０内部の吊上荷重演算部５０で演算される吊上荷重が吊荷の振動等で変動しても、実作用吊上荷重演算部５５は巻下げ操作信号が入力された直前の吊上荷重を実作用吊上荷重として荷重比較部５２に出力しているので、荷重比較部５２は継続して出力信号を出力し、出力部５３は内蔵スイッチ５４のＯＮ状態を維持する。そのため、高速指令信号ライン３５の切換わりに伴なうハンチングを起こす恐れがないのである。
【００２６】
高速モードから低速モードへの切換は、ＯＮ状態にある高速モード切換スイッチ（４１あるいは４２）をＯＦＦ側に操作することにより行うことが可能である。すなわち、高速モード切換スイッチ（この場合４１および４２の両方）がＯＦＦ状態となると、前記出力ライン４７には電源４６からの電気が流れないので、前記ソレノイド切換弁２３はパイッロット油圧ポンプ２１からのパイロット圧力を遮断し、前記ハイドロ弁１３は巻下げ側油路７の油圧を容量制御シリンダ１２の伸長側油室１４に加えなくなる。すると、可変容量モータ５は低速モード、即ち大容量となり低速で回転することとなる。
【００２７】
以上のように、高速モードから低速モードへの切換は、過負荷防止装置の高速指令信号ライン３５の状態に関係無く切換可能である。言い換えると、ウインチ操作レバー２５の操作の有無および吊上荷重に関係なく切換可能となっている。
【００２８】
なお、上述の操作は、ウインチ操作レバー２５を巻下げ側に操作した後、高速モード選択スイッチ（４１あるいは４２）選択操作する場合を説明したが、先に高速モード選択スイッチを選択操作しておいてから、ウインチ操作レバー２５を巻下げ側に操作した場合は、ウインチ操作レバー２５の操作後すぐに、前記高速指令信号ライン３５に電源４６の電気が流れ、上述したのと同様に高速モードでのウインチの運転が行われる。すなわち、図３のグラフで言うと、高速モードを表すＡ−Ｅの線に沿ってのウインチ操作が行われることとなるのである。
（吊上荷重が所定の値より大きい場合）
高速モード選択スイッチ（４１あるいは４２）が操作されていない状態では、レバーストロークに応じたウインチ速度は図３の低速モードのＡ−Ｃ線で表される関係となる点は上述した吊上荷重が所定の値より小さい時と同じである。
【００２９】
ウインチ操作レバー２５を巻下げ側に操作したとき、図２に示された過負荷防止装置３０内部の荷重比較部５２では実作用吊上荷重が所定の値よりも大きいので、出力部５３に出力信号を出力しない。出力部５３に内蔵された内蔵スイッチ５４は操作されず、高速指令信号ライン３５はアースに接続されないままである。
【００３０】
この状態で、前記高速モードスイッチ（４１あるいは４２）が操作されてもリレーコイル４３に電源４６からの電気が流れないので、リレースイッチ４４はＯＦＦのままである。したがって、前記ソレノイド切換弁２３に通電されることがないので、可変容量モータ５は高速モードに切換られることはない。
【００３１】
これにより、大きな吊上荷重かつ高速モードでの巻下げ操作が防止されるので、異常な高圧の発生による可変容量モータ５の損傷等の不具合発生を防止することができるのである。
【００３２】
また、低速モードでのウインチ巻下げ操作中は、ウインチ操作レバー２５の巻下げ側への操作を継続している限り、高速指令信号ライン３５は内蔵スイッチ５４がＯＦＦ状態を維持するので、前記リレースイッチ４４のＯＦＦ状態が維持される。すなわち、図２に示された過負荷防止装置３０内部の吊上荷重演算部５０で演算される吊上荷重が吊荷の振動等で変動しても、実作用吊上荷重演算部５５は巻下げ操作信号が入力された直前の吊上荷重を実作用吊上荷重として荷重比較部５２に出力しているので、荷重比較部５２は継続して出力信号を出力せず、出力部５３は内蔵スイッチ５４のＯＦＦ状態を維持する。そのため、高速モード切換スイッチ（４１あるいは４２）が仮にＯＮ状態であっても、高速指令信号ライン３５の切換わりに伴なうハンチングを起こす恐れがないのである。
【００３３】
【発明の効果】
以上の如く構成し作用するものであるから、本願請求項１の発明のクレーンの油圧ウインチの速度制御方法によると、過負荷防止装置によりウインチ操作レバーの巻下げ操作開始直前に演算した吊上荷重を巻下げ操作終了時まで実作用吊上荷重として記憶し、当該実作用吊上荷重を高速モードへの切換条件の判定に使用しているので、ウインチ巻下げ動作中にあって、吊上荷重の条件に関し、高速モードを許容したり、許容しなかったりと判定が変わることがなく、制御のハンチングが起こる恐れがないのである。
【００３４】
また、本願請求項２の発明のクレーンの油圧ウインチの速度制御装置によると、前記過負荷防止装置は、ブーム長さ、ブーム起伏角度およびブームモーメントから吊上荷重を演算するとともに、ウインチ操作レバーの巻下げ操作開始直前に演算した吊上荷重を巻下げ操作終了時まで実作用吊上荷重として記憶しており、当該実作用吊上荷重を高速モードへの切換条件の判定に使用しているので、ウインチ巻下げ動作中にあって、吊上荷重の条件に関し、高速モードを許容したり、許容しなかったりと判定が変わることがなく、制御のハンチングが起こる恐れがないのである
このように、本願発明は過負荷防止装置が演算する吊上荷重は吊荷の振動等により見かけ上変化するが、実際にはクレーンが一度吊り上げた吊上荷重は吊荷を下すまで変化しない点に注目したもので、ウインチ操作レバーの巻下げ操作開始直前に演算した吊上荷重を巻下げ操作終了時まで実作用吊上荷重として記憶し、速度制御に利用するものである。それにより、可変容量モータを使用した油圧ウインチの安定した速度制御が可能となったものである。したがって、その実用的価値は高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の発明の実施の形態に係るクレーンの油圧ウインチの速度制御装置の油圧・電気回路である。
【図２】過負荷防止装置の油圧ウインチの速度制御装置に関係する部分のブロック図である。
【図３】レバーストロークとウインチ速度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 油圧ポンプ、２ リリーフ弁、３ パイロット式操作弁、４ カウンタバランス弁、５ 可変容量モータ、６ 巻上側油路、７ 巻下側油路、１１ シャトル弁、１２ 容量制御シリンダ、１３ ハイドロ弁、１４ 伸長側油室、２１パイロット油圧ポンプ、２２ 減圧弁、２３ ソレノイド切換弁、２４ パイロット油路、２５ ウインチ操作レバー、２６ パイロット弁、２７ 巻下側パイロット油路、２８ 巻上側パイロット油路、３０ 過負荷防止装置、３１ ブーム長さ検出器、３２ ブーム角度検出器、３３ ブームモーメント検出器、３４ 巻下げ圧力検出器、３５ 高速指令信号ライン、４１ ４２ 高速モード選択スイッチ、４３ リレーコイル、４４ リレースイッチ、４５ インジケータランプ、４６ 電源、４７ 出力ライン、５０ 吊上荷重演算部、５１ 制限荷重記憶部、５２ 荷重比較部、５３ 出力部、５４ 内蔵スイッチ、５５ 実作用吊上荷重演算部

Claims (2)

1. １回転に必要な容量を切換えて供給流量に対する回転数を高速モードと低速モードに切換えることが可能な可変容量モータを用いたクレーンの油圧ウインチにおいて、
   過負荷防止装置によりウインチ操作レバーの巻下げ操作開始直前に演算した吊上荷重を巻下げ操作終了時まで実作用吊上荷重として記憶し、当該実作用吊上荷重が所定の値よりも小さく、巻下げ操作がなされ、かつ高速モードへの切換を手動により選択したとき、前記可変容量モータが低速モードから高速モードへ切換えられることを特徴とするクレーンの油圧ウインチの速度制御方法。
2. １回転に必要な容量を切換えて供給流量に対する回転数を高速モードと低速モードに切換えることが可能な可変容量モータを用いたクレーンの油圧ウインチにおいて、
   ブーム長さ、ブーム起伏角度およびブームモーメントから吊上荷重を演算するとともに、ウインチ操作レバーの巻下げ操作開始直前に演算した吊上荷重を巻下げ操作終了時まで実作用吊上荷重として記憶する過負荷防止装置と、
   前記ウインチ操作レバーの巻下げ操作を検出する巻下げ操作検出手段と、
   高速モードと低速モードへの切換を手動により選択可能なモード選択手段と、
   前記可変容量モータの１回転に必要な容量を切換えるモータ容量切換手段と、からなる油圧ウインチの速度制御装置であって、
   前記速度制御装置は、前記過負荷防止装置が記憶した実作用吊上荷重が所定の値よりも小さく、前記巻下げ操作検出手段が巻下げ操作を検出し、かつ前記モード選択手段が高速モードに選択されたとき、前記モータ容量切換手段へ高速モード切換信号を出力することを特徴とするクレーンの油圧ウインチの速度制御装置。

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