JP5111775B2

JP5111775B2 - Winch drive

Info

Publication number: JP5111775B2
Application number: JP2006108594A
Authority: JP
Inventors: 悦朗小森
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2026-04-11
Also published as: JP2007276989A

Description

本発明は、ウインチに巻上げ動作および巻下げ動作を行わせるためのウインチ駆動装置に関する。 The present invention relates to a winch drive device for causing a winch to perform a winding operation and a lowering operation.

従来、クレーンに設けられるウインチに巻上げ動作および巻下げ動作を行わせるためのウインチ駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたウインチ駆動装置を備えるクレーンでは、エンジンおよび発電機で構成される発電装置と、この発電装置から供給される電力を逐電するバッテリと、このバッテリの蓄電力によって駆動される複数の電動機とが備えられており、この各電動機により、走行、旋回、ブーム、巻上げの各動作に対応する装置を駆動するようになっている。そして、ウインチ駆動装置における電動機をウインチ巻下げ時に発電機として作用（回生作用）させ、これによって発生する回生電力をバッテリに蓄えることができるようになっている。一般的にウインチでは巻下げ時に制動力を付加しながら巻下げ速度を制御しており、位置エネルギーは熱に変換されて放出されている。しかし、特許文献１に記載のウインチ駆動装置によると、ウインチを電動機で駆動し、この電動機を巻下げ時に発電機として用いることで、エネルギー回生機能を実現している。 2. Description of the Related Art Conventionally, a winch drive device for causing a winch provided in a crane to perform a hoisting operation and a lowering operation is known (for example, see Patent Document 1). In a crane including a winch drive device described in Patent Document 1, a power generation device including an engine and a power generator, a battery that continuously discharges power supplied from the power generation device, and power stored in the battery are driven. A plurality of electric motors are provided, and each of the electric motors drives a device corresponding to each operation of running, turning, boom, and hoisting. The electric motor in the winch drive device acts as a generator (regenerative action) when the winch is lowered, and the regenerative power generated thereby can be stored in the battery. Generally, in a winch, the lowering speed is controlled while applying a braking force during lowering, and the potential energy is converted into heat and released. However, according to the winch drive device described in Patent Document 1, an energy regeneration function is realized by driving the winch with an electric motor and using the electric motor as a generator at the time of lowering.

特開昭６３−２３５１３５号公報（第３−５頁、第２図）JP 63-235135 A (page 3-5, FIG. 2)

しかしながら、特許文献１に記載されたウインチ駆動装置においては、高トルクの出力が要求される場合は、ウインチ駆動装置に備えられる電動機や減速機が大型化してしまうという問題がある。 However, in the winch drive device described in Patent Document 1, when a high torque output is required, there is a problem that the electric motor and the speed reducer provided in the winch drive device are enlarged.

本発明は、上記実情に鑑みることにより、エネルギー回生機能を実現できるとともに小型化を図ることができるウインチ駆動装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a winch drive device that can realize an energy regeneration function and can be downsized.

Means and effects for solving the problems

本発明に係るウインチ駆動モータは、ウインチの基部に固定される油圧モータと、前記油圧モータの出力軸に連結される減速機と、前記減速機の出力部に固定され、ロープが巻き掛けられるドラムと、前記基部に固定され、前記減速機の出力部または前記油圧モータの出力軸に連結される入力軸を有する発電機と、を備えているウインチ駆動モータに関する。
そして、本発明に係るウインチ駆動装置は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。 A winch drive motor according to the present invention includes a hydraulic motor fixed to a base portion of a winch, a reduction gear connected to an output shaft of the hydraulic motor, a drum fixed to an output portion of the reduction gear and on which a rope is wound. And a generator having an input shaft fixed to the base and connected to an output portion of the speed reducer or an output shaft of the hydraulic motor.
And the winch drive device concerning the present invention has the following some features in order to achieve the above-mentioned object. In other words, the present invention includes the following features alone or in combination as appropriate.

上記目的を達成するための本発明に係るウインチ駆動装置における第１の特徴は、ウインチの巻下げ時に前記ドラムの回転により前記減速機または前記油圧モータを介して前記発電機を駆動して位置エネルギーを電気エネルギーに回生することである。 The first feature of the winch driving device according to the present invention for achieving the above object is that the generator is driven by the rotation of the drum when the winch is lowered to drive the generator via the speed reducer or the hydraulic motor. Is regenerated into electrical energy.

この構成によると、油圧モータと発電機とを備えたウインチ駆動装置として構成されている。そして、ウインチ巻上げ時には小型で高出力を確保することができる油圧モータおよび減速機によりドラムを駆動して巻上げ動作を行い、ウインチ巻下げ時には発電機を駆動して位置エネルギーを電気エネルギーに回生することができる。したがって、エネルギー回生機能を実現できるとともに小型化を図ることができるウインチ駆動装置を得ることができる。 According to this structure, it is comprised as a winch drive device provided with the hydraulic motor and the generator. When the winch is wound, the drum is driven by a small hydraulic motor and speed reducer that can ensure high output, and when the winch is lowered, the generator is driven to regenerate the potential energy into electrical energy. Can do. Therefore, it is possible to obtain a winch drive device that can realize an energy regeneration function and can be miniaturized.

本発明に係るウインチ駆動装置における第２の特徴は、前記減速機の出力部と前記発電機の入力軸とを連結する連結状態と、当該連結状態を解除する切断状態とのいずれかに切り換えられるクラッチを更に備え、ウインチの巻上げ時に前記クラッチを切断状態に切り換えることである。 The second feature of the winch drive device according to the present invention is switched between a connected state in which the output portion of the speed reducer and the input shaft of the generator are connected and a disconnected state in which the connected state is released. further comprising a torque latch is to switch the pre-listen latch disconnected during winding winch.

この構成によると、ウインチ巻上げ時にはクラッチが切断状態に切り換えられて発電機が切り離されるため、巻上げ時の負荷が増加してしまうことを防止できる。したがって、エネルギー回生機能を発揮させるための発電機を設けても、巻上げ時の負荷の増大を招いてしまうことを防ぐことができる。また、巻上げ時にクラッチを切断状態として巻下げ時の回生機能を発揮するときのみ発電機が連結されることになるため、発電機を発電専用として用いることができ、発電機の小型化を図ることができる。また、巻上げ時には、油圧モータおよび減速機によりドラムを駆動するものであるため、電動機で巻上げ動作を行う場合に比して、巻上げ速度の制御精度を高めることができ、良好な操作性が得られることになる。 According to this configuration, at the time of winding winch for the generator is switched clutches is disconnected are disconnected, it is possible to prevent the load during winding is increased. Therefore, even if a generator for exhibiting the energy regeneration function is provided, it is possible to prevent an increase in load during winding. Further, since only the generator is to be connected when exerting regenerative function when unwinding the clutches as disconnected during winding, it is possible to use the generator as the generator only, the size of the generator You can plan. In addition, since the drum is driven by a hydraulic motor and a speed reducer during winding, the control accuracy of the winding speed can be increased and good operability can be obtained as compared with the case where the winding operation is performed by the electric motor. It will be.

本発明に係るウインチ駆動装置における第３の特徴は、前記発電機は、電動モータとしても用いられ、前記油圧モータの出力軸と前記減速機とを連結する連結状態と、当該連結状態を解除する切断状態とのいずれかに切り換えられるクラッチと、前記クラッチを切断状態に切り換えるとともに前記発電機を電動モータとして用いて前記ドラムを駆動する電動モータ駆動モードにて、前記クラッチおよび前記発電機を制御可能な制御部と、を更に備えていることである。 A third feature of the winch drive device according to the present invention is that the generator is also used as an electric motor, and connects the output shaft of the hydraulic motor and the speed reducer, and releases the connection state. a torque latch is switched to either disconnected, in front chrysanthemum electric motor driving mode for driving the drum by using the generator switches the latch disconnected as an electric motor, prior chrysanthemum latch and the generator and controllable control part of, is that further comprising a.

高出力で小型化を図る観点から油圧モータおよび減速機を備えて構成されるウインチ駆動装置を用いた場合、フック動作のみや荷役が軽い場合の低負荷動作のときには、高負荷に対応して仕様が設定されている油圧モータから出力されるトルクが巻上げ・巻下げ動作においては過大となってしまい、油圧モータの効率が相当に低下することになる。また、このようなウインチ駆動装置にて高速度で巻上げ・巻下げ動作を行う場合、要求されるトルクが低いにも関わらず油圧モータ駆動のために大油量が必要となってしまい、油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプを駆動するエンジンの回転数を高く設定しなければならないという制約が生ずる。しかしながら、本発明の構成によると、低負荷動作のときには、電動モータ駆動モードにて制御することで、油圧モータを切り離して発電機の電動モータ機能によりドラムを駆動することができる。このため、低負荷動作等のときにおける効率低下を抑制でき、高速動作のときにエンジンの回転数を高く設定する必要もないウインチ駆動装置を得ることができる。 From the viewpoint of high output and miniaturization, when using a winch drive device that is configured with a hydraulic motor and a speed reducer, it can be used to handle high loads when only hook operation or low load operation with light load handling is used. The torque output from the hydraulic motor for which is set is excessive in the hoisting / lowering operation, and the efficiency of the hydraulic motor is considerably reduced. In addition, when performing a hoisting / lowering operation at a high speed with such a winch driving device, a large amount of oil is required for driving the hydraulic motor even though the required torque is low. There is a restriction that the rotational speed of the engine that drives the hydraulic pump that supplies pressure oil to the engine must be set high. However, according to the configuration of the present invention, during the low load operation, the drum can be driven by the electric motor function of the generator by separating the hydraulic motor by controlling in the electric motor drive mode. Therefore, it is possible to obtain a winch drive device that can suppress a decrease in efficiency during a low load operation or the like and does not need to set a high engine speed during a high speed operation.

本発明に係るウインチ駆動装置における第４の特徴は、前記発電機は、電動モータとしても用いられ、前記減速機の出力部と前記発電機の入力軸とを連結する連結状態と、当該連結状態を解除する切断状態とのいずれかに切り換えられる第１クラッチと、前記油圧モータの出力軸と前記減速機とを連結する連結状態と、当該連結状態を解除する切断状態とのいずれかに切り換えられる第２クラッチと、前記第１クラッチを切断状態に切り換えるとともに前記油圧モータにより前記ドラムを駆動する油圧モータ駆動モードと、前記第２クラッチを切断状態に切り換えるとともに前記発電機を電動モータとして用いて前記ドラムを駆動する電動モータ駆動モードとのいずれかに切り換えて、前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、および前記発電機を制御可能な制御部と、を更に備えていることである。 A fourth feature of the winch drive device according to the present invention is that the generator is also used as an electric motor, and connects the output portion of the speed reducer and the input shaft of the generator, and the connection state. The first clutch that is switched to any one of the disconnected states that release the state, the connected state that connects the output shaft of the hydraulic motor and the speed reducer, and the disconnected state that releases the connected state are switched. A second clutch, a hydraulic motor driving mode in which the first clutch is switched to a disconnected state and the drum is driven by the hydraulic motor; and the second clutch is switched to a disconnected state and the generator is used as an electric motor. The first clutch, the second clutch, and the power generation are switched to any one of the electric motor driving modes for driving the drum. , A controllable control part to is that further comprising a.

この構成によると、高負荷動作時には、油圧モータ駆動モードにて制御することで、発電機を切り離して油圧モータによりドラムを駆動することができる。そして、低負荷動作時には、電動モータ駆動モードにて制御することで、油圧モータを切り離して発電機の電動モータ機能によりドラムを駆動することができる。このため、高負荷での巻上げ動作時には発電機を切り離して巻上げ時の負荷の増加を防いだ状態で高出力の油圧モータにてドラムを駆動し、低負荷での巻上げ動作時には油圧モータを切り離して発電機の電動モータ機能によりドラムを駆動するため、負荷状態に応じて高効率な巻上げ動作を実現することができる。 According to this configuration, at the time of high load operation, the drum can be driven by the hydraulic motor by separating the generator by controlling in the hydraulic motor drive mode. During low load operation, the drum can be driven by the electric motor function of the generator by disconnecting the hydraulic motor by controlling in the electric motor drive mode. For this reason, the drum is driven by a high-output hydraulic motor in a state where the generator is disconnected to prevent an increase in the load during winding at the time of winding operation at a high load, and the hydraulic motor is disconnected at the time of winding operation at a low load. Since the drum is driven by the electric motor function of the generator, a highly efficient winding operation can be realized according to the load state.

本発明に係るウインチ駆動装置における第５の特徴は、前記発電機は、電動モータとしても用いられ、前記減速機は、前記油圧モータの出力軸に連結される減速機入力軸と、前記減速機入力軸に連結される第１太陽歯車と、前記第１太陽歯車に噛み合う第１遊星歯車と、前記第１遊星歯車に噛み合うとともに前記発電機の入力軸に連結される第１リング歯車と、前記第１遊星歯車に連結される第２太陽歯車と、前記第２太陽歯車に噛み合う第２遊星歯車と、前記第２遊星歯車に噛み合うとともに前記出力部に固定される第２リング歯車と、前記減速機入力軸を係止可能な第１メカニカルブレーキと、前記第１リング歯車を係止可能な第２メカニカルブレーキと、を備えていることである。 A fifth feature of the winch drive device according to the present invention is that the generator is also used as an electric motor, the speed reducer is connected to an output shaft of the hydraulic motor, and the speed reducer. A first sun gear coupled to an input shaft; a first planetary gear meshing with the first sun gear; a first ring gear meshing with the first planetary gear and coupled to the input shaft of the generator; A second sun gear coupled to the first planetary gear; a second planetary gear meshing with the second sun gear; a second ring gear meshing with the second planetary gear and being fixed to the output portion; A first mechanical brake capable of locking the machine input shaft; and a second mechanical brake capable of locking the first ring gear.

この構成によると、第２メカニカルブレーキで第１リング歯車を係止することで、発電機の回転を停止させて油圧モータにより遊星歯車機構を介してドラムを駆動することができる。また、低負荷動作時には、第１メカニカルブレーキで減速機入力軸を係止することで、油圧モータの回転を停止させて発電機の電動モータ機能により効率よくドラムを駆動することができる。 According to this configuration, the rotation of the generator can be stopped by locking the first ring gear with the second mechanical brake, and the drum can be driven by the hydraulic motor via the planetary gear mechanism. Further, during low load operation, the reduction gear input shaft is locked by the first mechanical brake, so that the rotation of the hydraulic motor can be stopped and the drum can be efficiently driven by the electric motor function of the generator.

本発明に係るウインチ駆動装置における第６の特徴は、前記ウインチは、前記油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプを駆動するポンプ用電動機と、当該ポンプ用電動機に供給する電力が逐電される蓄電池とを有するクレーンに設けられ、前記発電機により発電された電力は、前記蓄電池に逐電され、前記油圧ポンプを駆動するために前記ポンプ用電動機に供給されることである。 A sixth feature of the winch drive device according to the present invention is that the winch includes a pump motor that drives a hydraulic pump that supplies pressure oil to the hydraulic motor, and a storage battery in which power supplied to the pump motor is discharged. The electric power generated by the generator is discharged to the storage battery and supplied to the pump motor to drive the hydraulic pump.

この構成によると、クレーンに設けられてポンプ用電動機に電力供給する蓄電池に対して、発電機で発電された電力を逐電するため、回生エネルギーの逐電用の蓄電池を別途設ける必要もなく、構成を簡素化することができる。 According to this configuration, it is not necessary to provide a separate storage battery for regenerative energy in order to discharge the power generated by the generator with respect to the storage battery that is provided on the crane and supplies power to the pump motor. It can be simplified.

本発明に係るウインチ駆動装置における第７の特徴は、前記発電機の少なくとも一部が前記ドラム内に配置されることである。 A seventh feature of the winch drive device according to the present invention is that at least a part of the generator is disposed in the drum.

この構成によると、発電機の少なくとも一部がドラム内に配置されるため、ドラム内のスペースを効率よく活用して発電機を配置でき、ウインチ駆動装置がドラムの軸方向に長大となってしまうことを抑制できる。 According to this configuration, since at least a part of the generator is arranged in the drum, the generator can be arranged by efficiently using the space in the drum, and the winch driving device becomes long in the axial direction of the drum. This can be suppressed.

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の実施形態に係るウインチ駆動装置は、例えばクレーンにおいて適用することができるが、クレーンの例に限らず、各種用途に用いられるウインチに関して広く適用することができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, although the winch drive device which concerns on embodiment of this invention can be applied, for example in a crane, it can apply widely regarding not only the example of a crane but the winch used for various uses.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るウインチ駆動装置１を備えるウインチ１０を例示した一部断面を含む正面図である。図１に示すウインチ１０は、図示しないクレーンに設けられており、図示しないワイヤーロープの巻上げ動作および巻下げ動作を行うことで荷の昇降動作を行うようになっている。 (First embodiment)
FIG. 1 is a front view including a partial cross-section illustrating a winch 10 including a winch drive device 1 according to the first embodiment of the present invention. A winch 10 shown in FIG. 1 is provided in a crane (not shown), and performs a lifting and lowering operation of a load by performing a winding operation and a lowering operation of a wire rope (not shown).

図２は、クレーンに備えられる一部の構成要素とともに例示したウインチ駆動装置１のブロック図である。この図２に示すように、ウインチ駆動装置１が適用されるクレーンには、蓄電池１１、ポンプ用電動機１２、エンジン１３、油圧ポンプ１４等が備えられている。油圧ポンプ１４は、クレーンにおけるウインチ１０を含む各種荷役装置を駆動する圧油供給源として設けられており、ウインチ駆動装置１における後述の油圧モータ２７にも圧油を供給するようになっている。ポンプ用電動機１２およびエンジン１３は、そのいずれか一方が油圧ポンプ１４と連結されることでこの油圧ポンプ１４を駆動可能に設けられている。ポンプ用電動機１２およびエンジン１３は、油圧ポンプ１４に対して切り換えて連結されるようになっている。蓄電池１１には、ポンプ用電動機１２やクレーンにおけるその他の各種電気機器に供給する電力が逐電されるようになっている。 FIG. 2 is a block diagram of the winch driving device 1 exemplified together with some components provided in the crane. As shown in FIG. 2, a crane to which the winch drive device 1 is applied includes a storage battery 11, a pump motor 12, an engine 13, a hydraulic pump 14, and the like. The hydraulic pump 14 is provided as a pressure oil supply source for driving various cargo handling devices including the winch 10 in the crane, and supplies pressure oil to a hydraulic motor 27 described later in the winch drive device 1. One of the pump motor 12 and the engine 13 is connected to the hydraulic pump 14 so that the hydraulic pump 14 can be driven. The pump motor 12 and the engine 13 are switched and connected to the hydraulic pump 14. Electric power supplied to the electric motor 12 for pumps and other various electric devices in the crane is successively discharged from the storage battery 11.

図１および図２に示すように、ウインチ駆動装置１は、ウインチモータ２１、コントロールバルブ２２、ドラム２３、制御部２４、クラッチ２５、発電機２６等をそなえて構成されている。そして、ウインチモータ２１は、油圧モータ２７、減速機２８、およびメカニカルブレーキ２９を備えて構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the winch driving device 1 includes a winch motor 21, a control valve 22, a drum 23, a control unit 24, a clutch 25, a generator 26, and the like. The winch motor 21 includes a hydraulic motor 27, a speed reducer 28, and a mechanical brake 29.

油圧モータ２７は、ウインチ１０の基部１０ａに固定され（図１参照）、油圧ポンプ１４からの圧油がコントロールバルブ２２を介して供給されるようになっている（図２参照）。なお、コントロールバルブ２２は、油圧ポンプ１４から油圧モータ２７へと供給する圧油の流量を制御部２４からの指令に基づいて調整するようになっている。減速機２８は、油圧モータ２７の出力軸に連結されている。また、メカニカルブレーキ２９は、油圧モータ２７の出力軸とこの出力軸に連結される減速機入力軸とのいずれかに係止可能に設けられている。なお、減速機２８は、各種歯車機構を用いて構成することができ、図１では、遊星歯車機構として形成されてその遊星歯車機構のケース２８ａが減速機２８の出力部として構成されている場合を例示している。 The hydraulic motor 27 is fixed to the base 10a of the winch 10 (see FIG. 1), and the pressure oil from the hydraulic pump 14 is supplied via the control valve 22 (see FIG. 2). The control valve 22 adjusts the flow rate of the pressure oil supplied from the hydraulic pump 14 to the hydraulic motor 27 based on a command from the control unit 24. The speed reducer 28 is connected to the output shaft of the hydraulic motor 27. The mechanical brake 29 is provided so as to be able to be locked to either the output shaft of the hydraulic motor 27 or the speed reducer input shaft connected to the output shaft. In addition, the reduction gear 28 can be comprised using various gear mechanisms, and when it forms as a planetary gear mechanism and the case 28a of the planetary gear mechanism is comprised as an output part of the reduction gear 28 in FIG. Is illustrated.

ドラム２３は、筒状に形成されており、減速機２８の出力部であるケース２８ａに固定され（図１参照）、図示しないワイヤーロープが巻き掛けられるようになっている。これにより、減速機２８を介して油圧モータ２７の回転が減速されて伝達され、ワイヤーロープの巻上げ動作および巻下げ動作を行うことができるようになっている。 The drum 23 is formed in a cylindrical shape, is fixed to a case 28a that is an output portion of the speed reducer 28 (see FIG. 1), and a wire rope (not shown) is wound around the drum 23. Thereby, the rotation of the hydraulic motor 27 is decelerated and transmitted via the speed reducer 28, so that the wire rope can be wound and lowered.

発電機２６は、ウインチ１０の基部１０ａに固定され（図１参照）、減速機２８のケース２８ａに対してクラッチ２５を介して連結される入力軸２６ａを備えている。すなわち、発電機２６のロータ側が入力軸２６ａに取り付けられ、発電機２６のステータ側がウインチ１０の基部１０ａに取り付けられている。また、この発電機２６は、その一部がドラム２３内に配置されている。なお、減速機２８のケース２８ａには発電機２６側に向かって筒状に突設された部分である突設部２８ｂが形成されており、この突設部２８ｂは、発電機２６のステータ側に対して軸受を介して回転自在に支持されている。
なお、油圧モータ２７で油圧巻上げを行っているときは、発電機２６で発電される電力を蓄電池１１に蓄電するようにしても良い。また、油圧モータ２７で油圧巻上げを行っているときは、発電機２６が負荷にならないように、または、油圧モータ２７を補助するように電動機２６に電力を印加しても良い。 The generator 26 includes an input shaft 26a that is fixed to the base 10a of the winch 10 (see FIG. 1) and is connected to the case 28a of the speed reducer 28 via the clutch 25. That is, the rotor side of the generator 26 is attached to the input shaft 26 a, and the stator side of the generator 26 is attached to the base portion 10 a of the winch 10. A part of the generator 26 is disposed in the drum 23. The case 28a of the speed reducer 28 is formed with a projecting portion 28b that is a portion projecting in a cylindrical shape toward the generator 26, and this projecting portion 28b is formed on the stator side of the generator 26. Is supported rotatably via a bearing.
Note that when the hydraulic motor 27 performs hydraulic hoisting, the electric power generated by the generator 26 may be stored in the storage battery 11. In addition, when the hydraulic motor 27 performs hydraulic hoisting, electric power may be applied to the electric motor 26 so that the generator 26 does not become a load or the hydraulic motor 27 is assisted.

クラッチ２５は、例えば摩擦式のクラッチとして構成されており、減速機２８のケース２８ａと発電機２６の入力軸２６ａとを連結する連結状態と、この連結状態を解除する切断状態とのいずれかに切り換えられるようになっている。そして、クラッチ２５は、制御部２４からの指令がクラッチ駆動部（図示せず）に入力されることで作動し、連結状態と切断状態との切り換えが行われるようになっている。また、このクラッチ２５は、制御部２４からの指令に基づいて、ウインチ１０の巻上げ動作時には切断状態に切り換えられ、ウインチ１０の巻下げ動作時には連結状態に切り換えられるようになっている。ウインチ１０の巻下げ動作時にクラッチ２５が連結状態に切り換えられてケース２８ａと入力軸２６ａとが連結されることで、このウインチ巻下げ時のドラム２３の回転により減速機２８を介して発電機２６を駆動して位置エネルギーを電気エネルギーとして回生できるようになっている。ウインチ巻下げ時に発電機２６にて発電された電力は、図２に示すように、クレーンの蓄電池１１に逐電され、油圧ポンプ１４を駆動するためにポンプ用電動機１２に供給されるようになっている。 The clutch 25 is configured, for example, as a friction clutch, and is either in a connected state in which the case 28a of the speed reducer 28 and the input shaft 26a of the generator 26 are connected, or in a disconnected state in which the connected state is released. It can be switched. The clutch 25 is operated when a command from the control unit 24 is input to a clutch driving unit (not shown), and switching between a connected state and a disconnected state is performed. Further, the clutch 25 is switched to a disconnected state when the winch 10 is wound up, and is switched to a connected state when the winch 10 is lowered based on a command from the control unit 24. When the winch 10 is lowered, the clutch 25 is switched to the connected state, and the case 28a and the input shaft 26a are connected. The position energy can be regenerated as electric energy by driving. As shown in FIG. 2, the electric power generated by the generator 26 when the winch is lowered is discharged to the crane storage battery 11 and supplied to the pump motor 12 to drive the hydraulic pump 14. Yes .

制御部２４は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory））、電流制御回路などを備えて構成されている。この制御部２４からの指令に基づいて、コントロールバルブ２２、クラッチ２５、発電機２６の作動が制御されることになる。 The control unit 24 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory (ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory)), a current control circuit, and the like (not shown). Based on the command from the control unit 24, the operations of the control valve 22, the clutch 25, and the generator 26 are controlled.

次に、ウインチ駆動装置１の作動について説明する。ウインチ駆動装置１がクレーンの運転者によるウインチ操作レバー（図示せず）の操作に基づいて作動することで、ウインチ１０の巻上げ動作および巻下げ動作が行われるようになっている。なお、ウインチ操作レバーのレバー操作位置は、「中立」、「巻上げ」、「巻下げ」の３つの位置のいずれかに切り換えられるようになっている。なお、レバー操作位置を検知するレバー操作位置センサの信号は、制御部２４に入力されるようになっている。図３は、ウインチ駆動装置１の作動を説明するためのフローチャートを例示したものである。クレーンの電源が投入されている状態では、ウインチ駆動装置１では、図３に示す処理が行われることになる。 Next, the operation of the winch drive device 1 will be described. The winch drive device 1 operates based on the operation of a winch operation lever (not shown) by the crane operator, so that the winch 10 is wound up and lowered. It should be noted that the lever operation position of the winch operation lever can be switched to one of the three positions “neutral”, “winding”, and “winding”. A signal from a lever operation position sensor that detects the lever operation position is input to the control unit 24. FIG. 3 illustrates a flowchart for explaining the operation of the winch drive device 1. In the state where the power of the crane is turned on, the winch driving device 1 performs the processing shown in FIG.

クレーンの電源が投入されると、この図３に示すように、ウインチ駆動装置１では、まず、ステップ１０１において（以下、Ｓ１０１という、他のステップも同様）、油圧ポンプ１４の運転が行われているかどうかが制御部２４にて判断される。油圧ポンプ１４の運転が開始されると（Ｓ１０１、ＹＥＳ）、制御部２４にてウインチ操作レバーのレバー操作位置が「中立」であるかどうかが判断される（Ｓ１０２）。レバー操作位置が「中立」の場合（Ｓ１０２、ＹＥＳ）、制御部２４からの指令に基づいて、メカニカルブレーキ２９は減速機入力軸（または油圧モータ２７の出力軸）を係止した状態（メカニカルブレーキＯＮ）となり、且つ、クラッチ２５は連結状態（クラッチＯＮ）となる（Ｓ１０８）。 When the crane is turned on, as shown in FIG. 3, the winch driving device 1 first operates the hydraulic pump 14 in step 101 (hereinafter also referred to as S101). It is judged by the control part 24 whether it exists. When the operation of the hydraulic pump 14 is started (S101, YES), the control unit 24 determines whether or not the lever operation position of the winch operation lever is “neutral” (S102). When the lever operation position is “neutral” (S102, YES), the mechanical brake 29 is engaged with the reduction gear input shaft (or the output shaft of the hydraulic motor 27) based on the command from the control unit 24 (mechanical brake). ON), and the clutch 25 is in a connected state (clutch ON) (S108).

Ｓ１０２において、レバー操作位置が「中立」でない場合（Ｓ１０２、ＮＯ）、続いて、レバー操作位置が「巻上げ」であるかどうかが制御部２４にて判断される。レバー操作位置が「巻上げ」の場合（Ｓ１０３、ＹＥＳ）、制御部２４からの指令に基づいて、メカニカルブレーキ２９は減速機入力軸（または油圧モータ２７の出力軸）の係止を解除した状態（メカニカルブレーキＯＦＦ）となり、且つ、クラッチ２５は切断状態（クラッチＯＦＦ）となる（Ｓ１０９）。そして、制御部２４からの指令に基づいて、コントロールバルブ２２が所定の切換位置に切り換えられ、油圧ポンプ１４から油圧モータ２７へ所定の回転方向（巻上げ動作方向）に回転させるように圧油が供給される。メカニカルブレーキ２９が解除されているため、油圧モータ２７が巻上げ動作方向に回転することで減速機２８を介してドラム２３を駆動し、ウインチ巻上げ動作が行われることになる（Ｓ１１０）。ウインチ巻上げ動作は、レバー操作位置が「巻上げ」の状態から切り換えられるまで継続して行われることになる（Ｓ１１１）。 In S102, when the lever operation position is not “neutral” (S102, NO), the control unit 24 determines whether the lever operation position is “winding”. When the lever operating position is “winding” (S103, YES), the mechanical brake 29 releases the lock of the speed reducer input shaft (or the output shaft of the hydraulic motor 27) based on the command from the control unit 24 ( The mechanical brake is turned off, and the clutch 25 is disengaged (clutch off) (S109). Based on a command from the control unit 24, the control valve 22 is switched to a predetermined switching position, and pressure oil is supplied from the hydraulic pump 14 to the hydraulic motor 27 so as to rotate in a predetermined rotation direction (winding operation direction). Is done. Since the mechanical brake 29 is released, the drum 23 is driven via the speed reducer 28 by rotating the hydraulic motor 27 in the winding operation direction, and the winch winding operation is performed (S110). The winch winding operation is continuously performed until the lever operation position is switched from the “winding” state (S111).

Ｓ１０３において、レバー操作位置が「巻上げ」でない場合（Ｓ１０３、ＮＯ）、レバー操作位置は「巻下げ」であると制御部２４にて判断される。そして、制御部２４からの指令に基づいて、メカニカルブレーキ２９は減速機入力軸（または油圧モータ２７の出力軸）の係止を解除した状態（メカニカルブレーキＯＦＦ）となり、且つ、クラッチ２５は連結状態（クラッチＯＮ）となる（Ｓ１０４）。メカニカルブレーキＯＦＦでクラッチＯＮの状態になると、ウインチ巻下げ動作が開始され、ウインチ巻下げ動作に伴うドラム２３の駆動により、減速機２８と切り離された発電機２６が駆動されて回生作用による発電が行われることになる（Ｓ１０５）。発電機２６で発電された回生電力は、蓄電池１１に逐電されることになる（図２参照）。ウインチ巻下げ動作と発電機２６による発電とは、レバー操作位置が「巻下げ」の状態から切り換えられるまで継続して行われることになる（Ｓ１０６）。 In S103, when the lever operation position is not “winding” (S103, NO), the control unit 24 determines that the lever operation position is “winding”. Then, based on the command from the control unit 24, the mechanical brake 29 is in a state in which the reduction gear input shaft (or the output shaft of the hydraulic motor 27) is released (mechanical brake OFF), and the clutch 25 is in the connected state. (Clutch is ON) (S104). When the mechanical brake is turned off and the clutch is turned on, the winch lowering operation is started, and the generator 23 separated from the speed reducer 28 is driven by the driving of the drum 23 accompanying the winch lowering operation to generate power by regenerative action. It will be performed (S105). The regenerative power generated by the generator 26 is discharged to the storage battery 11 (see FIG. 2). The winch lowering operation and the power generation by the generator 26 are continuously performed until the lever operation position is switched from the “lowering” state (S106).

Ｓ１０８の処理が終了したとき、または、Ｓ１０６にてレバー操作位置が「巻下げ」でないと判断されたとき（Ｓ１０６、ＮＯ）、または、Ｓ１１１にてレバー操作位置が「巻上げ」でないと判断されたとき（Ｓ１１１、ＮＯ）には、油圧ポンプ１４の運転が継続中か判断される（Ｓ１０７）。油圧ポンプ１４の運転が継続中である限りはＳ１０２以降の処理が繰り返され、油圧ポンプ１４の運転が停止されると（Ｓ１０７、ＮＯ）、図３に示すウインチ駆動装置１の作動が終了することになる。 When the processing of S108 is completed, or when it is determined in S106 that the lever operation position is not “down” (S106, NO), or in S111, it is determined that the lever operation position is not “winding”. When (S111, NO), it is determined whether the operation of the hydraulic pump 14 is continuing (S107). As long as the operation of the hydraulic pump 14 is continued, the processing after S102 is repeated, and when the operation of the hydraulic pump 14 is stopped (S107, NO), the operation of the winch drive device 1 shown in FIG. become.

以上説明したように、ウインチ駆動装置１によると、ウインチ巻上げ時には小型で高出力を確保することができる油圧モータ２７および減速機２８によりドラム２３を駆動して巻上げ動作を行い、ウインチ巻下げ時には発電機２６を駆動して位置エネルギーを電気エネルギーに回生することができる。したがって、エネルギー回生機能を実現できるとともに小型化を図ることができるウインチ駆動装置を得ることができる。 As described above, according to the winch driving device 1, the drum 23 is driven by the hydraulic motor 27 and the speed reducer 28 that are small and can secure high output when the winch is wound, and the power is generated when the winch is lowered. The machine 26 can be driven to regenerate potential energy into electrical energy. Therefore, it is possible to obtain a winch drive device that can realize an energy regeneration function and can be miniaturized.

また、ウインチ駆動装置１によると、ウインチ巻上げ時にはクラッチ２５が切断状態に切り換えられて発電機２６が切り離されるため、巻上げ時の負荷が増加してしまうことを防止できる。したがって、エネルギー回生機能を発揮させるための発電機２６を設けても、巻上げ時の負荷の増大を招いてしまうことを防ぐことができる。また、巻上げ時にクラッチ２５を切断状態として巻下げ時の回生機能を発揮するときのみ発電機２６が連結されることになるため、発電機２６を発電専用として用いることができ、発電機２６の小型化を図ることができる。また、巻上げ時には、油圧モータ２７および減速機２８によりドラム２３を駆動するものであるため、電動機で巻上げ動作を行う場合に比して、巻上げ速度の制御精度を高めることができ、良好な操作性が得られることになる。 Further, according to the winch driving device 1, the clutch 25 is switched to the disconnected state when the winch is wound, and the generator 26 is disconnected, so that it is possible to prevent an increase in the load during the winding. Therefore, even if the generator 26 for exhibiting the energy regeneration function is provided, it is possible to prevent an increase in load during winding. Further, since the generator 26 is connected only when the clutch 25 is disengaged at the time of winding and the regenerative function at the time of lowering is exerted, the generator 26 can be used exclusively for power generation. Can be achieved. Further, since the drum 23 is driven by the hydraulic motor 27 and the speed reducer 28 at the time of winding, the control accuracy of the winding speed can be improved and the operability is good as compared with the case where the winding operation is performed by the electric motor. Will be obtained.

また、ウインチ駆動装置１によると、クレーンに設けられてポンプ用電動機１２に電力供給する蓄電池１１に対して、発電機２６で発電された電力を逐電するため、回生エネルギーの逐電用の蓄電池を別途設ける必要もなく、構成を簡素化することができる。 In addition, according to the winch driving device 1, in order to discharge the power generated by the generator 26 to the storage battery 11 provided on the crane and supplying power to the pump motor 12, a separate storage battery for regenerative energy is used. There is no need to provide it, and the configuration can be simplified.

また、ウインチ駆動装置１によると、発電機２６の少なくとも一部がドラム２３内に配置されるため、ドラム２３内のスペースを効率よく活用して発電機２６を配置でき、ウインチ駆動装置１がドラム２３の軸方向に長大となってしまうことを抑制できる。 Further, according to the winch driving device 1, since at least a part of the generator 26 is arranged in the drum 23, the generator 26 can be arranged by efficiently utilizing the space in the drum 23, and the winch driving device 1 is used as the drum. It can suppress becoming long in the axial direction of 23.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るウインチ駆動装置について説明する。図４は、クレーンに備えられる一部の構成要素とともに例示した第２実施形態に係るウインチ駆動装置２のブロック図である。図４に示すウインチ駆動装置２は、第１実施形態のウインチ駆動装置１と同様に、蓄電池１１、ポンプ用電動機１２、エンジン１３、油圧ポンプ１４等が備えられているクレーンに設けられている。 (Second Embodiment)
Next, a winch driving device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram of the winch drive device 2 according to the second embodiment exemplified together with some components included in the crane. A winch drive device 2 shown in FIG. 4 is provided in a crane provided with a storage battery 11, a pump motor 12, an engine 13, a hydraulic pump 14, and the like, similarly to the winch drive device 1 of the first embodiment.

ウインチ駆動装置２は、第１実施形態の場合と同様に、コントロールバルブ２２、ドラム２３、制御部２４ａ、発電機２６、油圧モータ２７、減速機２８、メカニカルブレーキ２９等を備えて構成されている。しかし、第１実施形態の場合とは、第１実施形態におけるクラッチ２５を備えておらず、クラッチ３０を備えている点で異なっており、また、発電機２６が電動モータとしても用いられる点でも異なっている。なお、第２実施形態の説明では、第１実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を割愛する。 As in the case of the first embodiment, the winch drive device 2 includes a control valve 22, a drum 23, a control unit 24a, a generator 26, a hydraulic motor 27, a speed reducer 28, a mechanical brake 29, and the like. . However, the case of the first embodiment, does not include the clutch 25 in the first embodiment, it is different in that a clutches 30, also in that the generator 26 is also used as an electric motor But it is different. In the description of the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図４に示すように、ウインチ駆動装置２においては、ウインチ駆動装置１とは異なってクラッチ２５が設けられていないため、減速部２８の出力部（図１に示すウインチ駆動装置１と同様のケース２８ａ）が直接に発電機２６の入力軸（図１に示すウインチ駆動装置１と同様の入力軸２６ａ）に連結されている。したがって、減速部２８と発電機２６とが常時連結された状態になっているため、ウインチ巻下げ動作時にはドラム２３の回転により減速機２８を介して常時発電機２６が駆動されて回生電力が発生し、蓄電池１１に逐電されるようになっている。 As shown in FIG. 4, the winch driving device 2 is different from the winch driving device 1 in that the clutch 25 is not provided. Therefore, the output portion of the speed reduction unit 28 (the same case as the winch driving device 1 shown in FIG. 1). 28a) is directly connected to the input shaft of the generator 26 (the same input shaft 26a as the winch drive device 1 shown in FIG. 1). Therefore, since the speed reducing unit 28 and the generator 26 are always connected, the generator 26 is always driven through the speed reducer 28 by the rotation of the drum 23 during the winch lowering operation, and regenerative power is generated. In addition, the storage battery 11 is charged with electricity.

また、ウインチ駆動装置２におけるクラッチ３０は、第１実施形態のクラッチ２５と同様に摩擦式のクラッチとして構成されており、油圧モータ２７の出力軸と減速機２８とを連結する連結状態と、この連結状態を解除する切断状態とのいずれかに切り換えられるようになっている。なお、クラッチ３０は、制御部２４ａからの指令がクラッチ駆動部（図示せず）に入力されることで作動し、連結状態と切断状態との切り換えが行われるようになっている。 In addition, the clutch 30 in the winch drive device 2 is configured as a friction clutch, similar to the clutch 25 of the first embodiment, and a connected state in which the output shaft of the hydraulic motor 27 and the speed reducer 28 are connected. The connection state can be switched to either a disconnected state or a disconnected state. The clutch 30 is operated when a command from the control unit 24a is input to a clutch drive unit (not shown), and is switched between a connected state and a disconnected state.

また、ウインチ駆動装置２における制御部２４ａは、クラッチ３０を切断状態に切り換えるとともに発電機２６を電動モータとして用いてドラム２３を駆動する電動モータ駆動モードにて、クラッチ３０および発電機２６を制御可能になっている。この制御部２４ａは、巻上げ負荷（荷役の重量）を検知する図示しない荷役負荷センサからの出力信号も入力されるようになっており、この出力信号に基づいて、フック動作のみや荷役（巻上げ負荷）が軽い場合の低負荷動作のときには電動モータ駆動モードにて制御し、低負荷動作以外のとき、すなわち通常負荷動作や高負荷動作のときには電動モータ駆動モードを解除して制御するようになっている。 The control unit 24a of the winch driving device 2, in the electric motor driving mode for driving the drum 23 using the generator 26 switches the clutches 30 in the disengaged condition as an electric motor, controls the clutch 30 and generator 26 It is possible. The control unit 24a also receives an output signal from a cargo load sensor (not shown) that detects a hoisting load (the weight of the cargo handling). Based on this output signal, only the hook operation or the cargo handling (the hoisting load) ) Is controlled in the electric motor drive mode when the load is low and the motor is driven in a mode other than the low load operation, that is, in the normal load operation or the high load operation, the electric motor drive mode is canceled and controlled. Yes.

このウインチ駆動装置２によると、低負荷動作のときには、制御部２４ａが電動モータ駆動モードにて制御するため、油圧モータ２７を切り離して発電機２６の電動モータ機能によりドラム２３を駆動することができる。このため、低負荷動作時には、高負荷に対応して仕様が設定されている油圧モータ２７は作動せず、その出力されるトルクが巻上げ・巻下げ動作においては過大となってしまうこともなく、油圧モータ２７の効率の低下が生じることもない。また、低負荷動作時に高速度で巻上げ・巻下げ動作を行う場合も、油圧モータ２７は作動しないため、要求されるトルクが低いにも関わらず油圧モータ２７の駆動のために大油量が必要となってしまうようなこともなく、油圧モータ２７に圧油を供給する油圧ポンプ１４を駆動するエンジン１３の回転数を高く設定しなければならないという制約も生じない。したがって、低負荷動作等のときにおける効率低下を抑制でき、高速動作のときにエンジンの回転数を高く設定する必要もないウインチ駆動装置２を得ることができる。 According to the winch driving device 2, the control unit 24a performs control in the electric motor driving mode at the time of low load operation, so that the hydraulic motor 27 can be disconnected and the drum 23 can be driven by the electric motor function of the generator 26. . For this reason, at the time of low load operation, the hydraulic motor 27 whose specifications are set corresponding to the high load does not operate, and the output torque does not become excessive in the hoisting / lowering operation, The efficiency of the hydraulic motor 27 is not reduced. Also, when the hoisting / lowering operation is performed at a high speed during a low load operation, the hydraulic motor 27 does not operate, so a large amount of oil is required to drive the hydraulic motor 27 even though the required torque is low. In other words, there is no restriction that the rotational speed of the engine 13 that drives the hydraulic pump 14 that supplies the hydraulic oil to the hydraulic motor 27 must be set high. Therefore, it is possible to obtain the winch drive device 2 that can suppress a decrease in efficiency during low load operation or the like and does not need to set the engine speed high during high speed operation.

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るウインチ駆動装置について説明する。図５は、クレーンに備えられる一部の構成要素とともに例示した第３実施形態に係るウインチ駆動装置３のブロック図である。図５に示すウインチ駆動装置３は、第１実施形態のウインチ駆動装置１と同様に、蓄電池１１、ポンプ用電動機１２、エンジン１３、油圧ポンプ１４等が備えられているクレーンに設けられている。 (Third embodiment)
Next, a winch driving device according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram of the winch drive device 3 according to the third embodiment exemplified together with some components provided in the crane. The winch drive device 3 shown in FIG. 5 is provided in a crane provided with a storage battery 11, a pump motor 12, an engine 13, a hydraulic pump 14, and the like, similarly to the winch drive device 1 of the first embodiment.

ウインチ駆動装置３は、第１実施形態の場合と同様に、コントロール２２、ドラム２３、制御部２４ｂ、クラッチ２５、発電機２６、油圧モータ２７、減速機２８、メカニカルブレーキ２９等を備えて構成されている。しかし、第１実施形態の場合とは、第２実施形態と同様のクラッチ３０を更に備えている点で異なっている。また、第２実施形態と同様に発電機２６が電動モータとしても用いられる点でも、第１実施形態とは異なっている。なお、第３実施形態の説明では、第１実施形態および第２実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を割愛する。 As in the case of the first embodiment, the winch drive device 3 includes a control 22, a drum 23, a control unit 24b, a clutch 25, a generator 26, a hydraulic motor 27, a speed reducer 28, a mechanical brake 29, and the like. ing. However, it differs from the case of the first embodiment in that a clutch 30 similar to that of the second embodiment is further provided. The second embodiment is different from the first embodiment in that the generator 26 is also used as an electric motor as in the second embodiment. In the description of the third embodiment, the same components as those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

ウインチ駆動装置３におけるクラッチ２５（第１クラッチ）およびクラッチ３０（第２クラッチ）は、制御部２４ｂからの指令に基づいて作動するようになっている。そして、制御部２４ｂは、油圧モータ駆動モードと電動モータ駆動モードとのいずれかに切り換えて、クラッチ２５、クラッチ３０、および発電機２６を制御可能になっている。油圧モータ駆動モードでは、制御部２４ｂは、クラッチ２５を切断状態に切り換えるとともに油圧モータ２６によりドラム２３を駆動するように、クラッチ２５、クラッチ３０、および発電機２６を制御する。一方、電動モータ駆動モードでは、制御部２４ｂは、クラッチ３０を切断状態に切り換えるとともに発電機２６を電動モータとして用いてドラム２３を駆動するように、クラッチ２５、クラッチ３０、および発電機２６を制御する。 The clutch 25 (first clutch) and the clutch 30 (second clutch) in the winch driving device 3 are operated based on a command from the control unit 24b. The control unit 24b can control the clutch 25, the clutch 30, and the generator 26 by switching between the hydraulic motor drive mode and the electric motor drive mode. In the hydraulic motor drive mode, the control unit 24 b controls the clutch 25, the clutch 30, and the generator 26 so that the clutch 25 is switched to a disconnected state and the drum 23 is driven by the hydraulic motor 26. On the other hand, in the electric motor drive mode, the control unit 24b controls the clutch 25, the clutch 30, and the generator 26 so as to switch the clutch 30 to a disconnected state and drive the drum 23 using the generator 26 as an electric motor. To do.

このウインチ駆動装置３によると、高負荷動作時には、油圧モータ駆動モードにて制御することで、発電機２６を切り離して油圧モータ２７によりドラム２３を駆動することができる。そして、低負荷動作時には、電動モータ駆動モードにて制御することで、油圧モータ２７を切り離して発電機２６の電動モータ機能によりドラム２３を駆動することができる。このため、高負荷での巻上げ動作時には発電機２６を切り離して巻上げ時の負荷の増加を防いだ状態で高出力の油圧モータ２７にてドラム２３を駆動し、低負荷での巻上げ動作時には油圧モータ２７を切り離して発電機２６の電動モータ機能によりドラム２３を駆動するため、負荷状態に応じて高効率な巻上げ動作を実現することができる。 According to the winch driving device 3, the generator 23 can be disconnected and the drum 23 can be driven by the hydraulic motor 27 by controlling in the hydraulic motor driving mode during high load operation. During low load operation, the drum 23 can be driven by the electric motor function of the generator 26 by separating the hydraulic motor 27 by controlling in the electric motor drive mode. For this reason, the drum 23 is driven by the high-output hydraulic motor 27 in a state where the generator 26 is disconnected to prevent an increase in the load during winding at the time of winding operation at a high load, and the hydraulic motor at the time of winding operation at a low load. 27 is separated and the drum 23 is driven by the electric motor function of the generator 26, so that a highly efficient hoisting operation can be realized according to the load state.

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係るウインチ駆動装置について説明する。図６は、クレーンに備えられる一部の構成要素とともに例示した第４実施形態に係るウインチ駆動装置４のブロック図である。図６に示すウインチ駆動装置４は、第１実施形態のウインチ駆動装置１と同様に、蓄電池１１、ポンプ用電動機１２、エンジン１３、油圧ポンプ１４等が備えられているクレーンに設けられている。 (Fourth embodiment)
Next, a winch drive device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram of the winch drive device 4 according to the fourth embodiment exemplified together with some components provided in the crane. A winch drive device 4 shown in FIG. 6 is provided in a crane equipped with a storage battery 11, a pump motor 12, an engine 13, a hydraulic pump 14, and the like, similarly to the winch drive device 1 of the first embodiment.

ウインチ駆動装置４は、第１実施形態の場合と同様に、コントロールバルブ２２、ドラム２３、制御部２４ｃ、発電機２６、メカニカルブレーキ２９等を備えて構成されている。しかし、第１実施形態の場合とは、メカニカルブレーキ３１を更に備えている点で異なっている。すなわち、ウインチ駆動装置４には、本発明の第１メカニカルブレーキであるメカニカルブレーキ２９と、本発明の第２メカニカルブレーキであるメカニカルブレーキ３１とが備えられている。そして、ウインチ駆動装置４における減速機３２は、２段の遊星歯車列を備えた遊星歯車減速機として構成されている。なお、ウインチ駆動装置４は、第２および第３実施形態と同様に発電機２６が電動モータとしても用いられる点でも、第１実施形態とは異なっている。この第４実施形態の説明では、第１実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を割愛する。 As in the case of the first embodiment, the winch drive device 4 includes a control valve 22, a drum 23, a control unit 24c, a generator 26, a mechanical brake 29, and the like. However, it differs from the first embodiment in that a mechanical brake 31 is further provided. That is, the winch drive device 4 includes a mechanical brake 29 that is the first mechanical brake of the present invention and a mechanical brake 31 that is the second mechanical brake of the present invention. The speed reducer 32 in the winch drive device 4 is configured as a planetary gear speed reducer having a two-stage planetary gear train. Note that the winch driving device 4 is different from the first embodiment in that the generator 26 is also used as an electric motor as in the second and third embodiments. In the description of the fourth embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図７は、減速機３２をドラム２３等とともに示した模式図を示したものである。この図７に示すように、減速機３２は、減速機入力軸３３、第１太陽歯車３４、第１遊星歯車３５、第１リング歯車３６、遊星枠３７、第２太陽歯車３８、第２遊星は車３９、第２リング歯車４０、およびケース（出力部）４１を備えて構成されている。 FIG. 7 is a schematic diagram showing the speed reducer 32 together with the drum 23 and the like. As shown in FIG. 7, the speed reducer 32 includes a speed reducer input shaft 33, a first sun gear 34, a first planetary gear 35, a first ring gear 36, a planetary frame 37, a second sun gear 38, and a second planetary gear. Comprises a wheel 39, a second ring gear 40, and a case (output part) 41.

減速機入力軸３３は、油圧モータ２７の出力軸２７ａに連結されており、出力軸２７ａとともに回転駆動されるようになっている。第１太陽歯車３４は、減速機入力軸３３に対してその先端側において連結され、減速機入力軸３３とともに回転するようになっている。第１遊星歯車３５は、第１太陽歯車３４の周囲にその周方向に沿って複数個配設されており、いずれも第１太陽歯車３４に噛み合うように設けられ、第１太陽歯車３４の回転とともに回転駆動されるようになっている。そして、各第１遊星歯車３５は遊星枠３７に対して回転自在に支持されており、第１遊星歯車３５の回転にともなって遊星枠３７が回転して第１遊星歯車３５の公転動作が行われるようになっている。第１リング歯車３６は、リング状部材として形成されておりその内周に形成された内歯が第１遊星歯車３５に噛み合う歯車として設けられている。そして、この第１リング歯車３６は、発電機２６の入力軸２６ａに連結されている。 The reduction gear input shaft 33 is connected to the output shaft 27a of the hydraulic motor 27, and is rotationally driven together with the output shaft 27a. The first sun gear 34 is connected to the speed reducer input shaft 33 on the tip end side thereof, and rotates together with the speed reducer input shaft 33. A plurality of first planetary gears 35 are arranged around the first sun gear 34 along the circumferential direction thereof, and all of the first planetary gears 35 are provided to mesh with the first sun gear 34, and the first sun gear 34 rotates. At the same time, it is driven to rotate. Each first planetary gear 35 is rotatably supported with respect to the planetary frame 37, and the planetary frame 37 rotates with the rotation of the first planetary gear 35, so that the revolution operation of the first planetary gear 35 is performed. It has come to be. The first ring gear 36 is formed as a ring-shaped member, and an inner tooth formed on the inner periphery thereof is provided as a gear that meshes with the first planetary gear 35. The first ring gear 36 is connected to the input shaft 26 a of the generator 26.

また、第２太陽歯車３８は、遊星枠３７と形成されている。すなわち、第２太陽歯車３８は、第１遊星歯車３５に対して遊星枠３７を介して連結されており、遊星枠３７の回転とともに回転するようになっている。第２遊星歯車３９は、第２太陽歯車３８の周囲にその周方向に沿って複数個配設されており、いずれも第２太陽歯車３８に噛み合うように設けられ、第２太陽歯車３８の回転とともに回転駆動されるようになっている。なお、各第２遊星歯車３９が回転自在に支持される各回転軸３９ａは、ウインチ１０の基部１０ａに対して固定されている。第２リング歯車４０は、リング状部材として形成されておりその内周に形成された内歯が第２遊星歯車３９に噛み合う歯車として設けられている。そして、この第２リング歯車４０は、減速機３２の出力部であるケース４１に固定されている。ケース４１には、ドラム２３が固定されている。 The second sun gear 38 is formed with a planetary frame 37. That is, the second sun gear 38 is connected to the first planetary gear 35 via the planetary frame 37, and rotates with the rotation of the planetary frame 37. A plurality of second planetary gears 39 are arranged around the second sun gear 38 along the circumferential direction thereof, and are provided so as to mesh with the second sun gear 38, and the second sun gear 38 rotates. At the same time, it is driven to rotate. Each rotating shaft 39 a on which each second planetary gear 39 is rotatably supported is fixed to the base portion 10 a of the winch 10. The second ring gear 40 is formed as a ring-shaped member, and the inner teeth formed on the inner periphery thereof are provided as a gear that meshes with the second planetary gear 39. The second ring gear 40 is fixed to a case 41 that is an output part of the speed reducer 32. The drum 23 is fixed to the case 41.

上述した減速機３２の構成を備えることで、ウインチ駆動装置４においては、油圧モータ２７の入力軸２７ａの回転を２段の遊星歯車列で減速して伝達してドラム２３を駆動できるようになっている。また、巻下げ動作時には、ドラム２３の回転を２段の遊星歯車列を介して発電機２６の入力軸２６ａに伝達して発電機２６を駆動できるようになっている。 With the configuration of the speed reducer 32 described above, in the winch drive device 4, the rotation of the input shaft 27 a of the hydraulic motor 27 can be reduced and transmitted by the two-stage planetary gear train to drive the drum 23. ing. Further, during the lowering operation, the rotation of the drum 23 is transmitted to the input shaft 26a of the generator 26 through the two-stage planetary gear train so that the generator 26 can be driven.

また、図７では図示を省略しているが、ウインチ駆動装置４においては、メカニカルブレーキ２９は減速機入力軸３３を係止可能に設けられており、メカニカルブレーキ３１は第１リング歯車３６を係止可能に設けられている（図６参照）。なお、メカニカルブレーキ２９およびメカニカルブレーキ３１は、制御部２４ｃからの指令に基づいて作動するようになっている。 Although not shown in FIG. 7, in the winch driving device 4, the mechanical brake 29 is provided so as to be able to lock the speed reducer input shaft 33, and the mechanical brake 31 engages the first ring gear 36. It can be stopped (see FIG. 6). In addition, the mechanical brake 29 and the mechanical brake 31 operate | move based on the command from the control part 24c.

このウインチ駆動装置４においては、図６に示す上述したブレーキ機構を備えることにより、メカニカルブレーキ３１で第１リング歯車３６を係止することで、発電機２６の回転を停止させて油圧モータ２７により遊星歯車機構を介してドラム２３を駆動することができる。また、低負荷動作時には、メカニカルブレーキ２９で減速機入力軸３３を係止することで、油圧モータ２７の回転を停止させて発電機２６の電動モータ機能により効率よくドラム２３を駆動することができる。また、巻下げ動作による回生時には、メカニカルブレーキ２９で減速機入力軸３３を係止することで、発電機２６のみを駆動させることができるため、油圧モータ２７による油圧ブレーキを作用させることなく回生でき、回生効率を上げることができる。なお、回生時に油圧モータ２７による油圧ブレーキを作動させるときには、メカニカルブレーキ２９の作動を解除することになる。このように、回生時にはメカニカルブレーキ２９の作動を解除して油圧ブレーキを作動させるため、クラッチ機構によって油圧モータの出力軸と減速機入力軸とを連結状態に切り換えて回生時に油圧ブレーキを作動させる場合に比べて、油圧ブレーキの初動時に生じる衝撃を緩和することができる。また、クラッチ等によりドラム２３が油圧モータ２７および発電機２６から切り離されることがないため、クラッチの不具合により落下する恐れがない。なお、減速機入力軸３３に電動機２６を、第１リング歯車３６に油圧モータ２７を接続するようにしても良い。 In the winch drive device 4, the brake mechanism shown in FIG. 6 is provided, and the first ring gear 36 is locked by the mechanical brake 31, so that the rotation of the generator 26 is stopped and the hydraulic motor 27 is used. The drum 23 can be driven via the planetary gear mechanism. Further, at the time of low load operation, the reduction gear input shaft 33 is locked by the mechanical brake 29, so that the rotation of the hydraulic motor 27 can be stopped and the drum 23 can be efficiently driven by the electric motor function of the generator 26. . Further, at the time of regeneration by the lowering operation, only the generator 26 can be driven by locking the speed reducer input shaft 33 by the mechanical brake 29, so that the regeneration can be performed without applying the hydraulic brake by the hydraulic motor 27. Regeneration efficiency can be increased. In addition, when operating the hydraulic brake by the hydraulic motor 27 at the time of regeneration, the action | operation of the mechanical brake 29 will be cancelled | released. As described above, when the mechanical brake 29 is released during regeneration and the hydraulic brake is operated, the hydraulic brake is operated during regeneration by switching the output shaft of the hydraulic motor and the reducer input shaft to the connected state by the clutch mechanism. As compared with the above, it is possible to mitigate the impact generated at the initial operation of the hydraulic brake. Further, since the drum 23 is not separated from the hydraulic motor 27 and the generator 26 by a clutch or the like, there is no possibility of dropping due to a clutch failure. The electric motor 26 may be connected to the reduction gear input shaft 33 and the hydraulic motor 27 may be connected to the first ring gear 36.

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係るウインチ駆動装置について説明する。図８は、第５実施形態に係るウインチ駆動装置５における減速機４２をドラム２３等とともに示した模式図である。このウインチ駆動装置５は、第１乃至第４実施形態と同様に、蓄電池１１、ポンプ用電動機１２、エンジン１３、油圧ポンプ１４等（図８では図示せず）が備えられているクレーンに設けられている。 (Fifth embodiment)
Next, a winch driving device according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic diagram showing the speed reducer 42 in the winch drive device 5 according to the fifth embodiment together with the drum 23 and the like. As in the first to fourth embodiments, the winch drive device 5 is provided in a crane provided with a storage battery 11, a pump motor 12, an engine 13, a hydraulic pump 14, and the like (not shown in FIG. 8). ing.

ウインチ駆動装置５は、第１乃至第４実施形態と同様に、コントロールバルブ２２、ドラム２３、制御部２４、発電機２６、減速機４２等を備えて構成されている。そして、ウインチ駆動装置５の減速機４２は、第４実施形態の減速機３２とほぼ同様の要素を備えて構成されている。しかし、図８に示すように、ウインチ駆動装置５は、油圧モータ２７の出力軸２７ａが発電機２６の入力軸２６ａに連結されている点で第１乃至第４実施形態とは異なっている。なお、第５実施形態の説明では、第１実施形態および第４実施形態と同様の構成要素ついては、同一の符号を付して説明を割愛する。 As in the first to fourth embodiments, the winch driving device 5 includes a control valve 22, a drum 23, a control unit 24, a generator 26, a speed reducer 42, and the like. And the reduction gear 42 of the winch drive device 5 is provided with the element substantially the same as the reduction gear 32 of 4th Embodiment. However, as shown in FIG. 8, the winch drive device 5 is different from the first to fourth embodiments in that the output shaft 27 a of the hydraulic motor 27 is connected to the input shaft 26 a of the generator 26. In the description of the fifth embodiment, the same components as those in the first embodiment and the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図８に示すように、ウインチ駆動装置５の減速機４２では、その出力部であるケース４３に対して、第１リング歯車３６および第２リング歯車４０がいずれも固定されている。そして、ウインチ駆動装置５においては、油圧モータ２７の出力軸２７ａは、減速機４２の入力軸を兼ねて構成されており、減速機４２のケース（出力部）４３に対して軸受４４を介して回転自在に支持されている。この出力軸２７ａは、クラッチ４３を介して発電機２６の入力軸２６ａに連結されている。 As shown in FIG. 8, in the speed reducer 42 of the winch drive device 5, both the first ring gear 36 and the second ring gear 40 are fixed to a case 43 that is an output portion thereof. In the winch drive device 5, the output shaft 27 a of the hydraulic motor 27 is also configured as an input shaft of the speed reducer 42, and is connected to the case (output portion) 43 of the speed reducer 42 via a bearing 44. It is supported rotatably. The output shaft 27 a is connected to the input shaft 26 a of the generator 26 through the clutch 43.

クラッチ３４は、制御部２４からの指令に基づいて作動するように構成されており、油圧モータ２７の出力軸２７ａと発電機２６の入力軸２６ａとを連結する連結状態と、その連結状態を解除する切断状態とのいずれかに切り換えられるようになっている。例えば、巻上げ動作時にはクラッチ４３を切断状態としておくことで、発電機２６を切り離した状態で発電機２６を駆動する負荷を伴うことなく、油圧モータ２７により減速機４２を介してドラム２３を駆動できる。一方、巻下げ動作時にはクラッチ４３を連結状態としておくことで、ドラム２３の回転により、ケース４３、第１リング歯車３６、第１遊星歯車３５、および第１太陽歯車３４を介して発電機２６を駆動して回生作用により発電できるようになっている。なお、クラッチ４３は必ずしも設けられていなくてもよい。 The clutch 34 is configured to operate based on a command from the control unit 24, and connects the output shaft 27a of the hydraulic motor 27 and the input shaft 26a of the generator 26, and releases the connected state. It can be switched to either the cutting state or not. For example, by setting the clutch 43 in the disconnected state during the hoisting operation, the drum 23 can be driven by the hydraulic motor 27 via the speed reducer 42 without being accompanied by a load for driving the generator 26 with the generator 26 disconnected. . On the other hand, by keeping the clutch 43 in the connected state during the lowering operation, the generator 26 is rotated via the case 43, the first ring gear 36, the first planetary gear 35, and the first sun gear 34 by the rotation of the drum 23. It can be driven to generate electricity by regenerative action. Note that the clutch 43 is not necessarily provided.

このウインチ駆動装置５によると、巻下げ動作による回生時においては、ドラム２３の回転が減速機４２における１段の減速歯車列のみの部分と油圧モータ２７の出力軸２７ａとを介して発電機２６の入力軸２６ａに伝達されることになるため、高速回転で発電機２６の入力軸２６ａを駆動して発電を行わせることができる。 According to the winch driving device 5, during regeneration by the lowering operation, the rotation of the drum 23 is caused by the generator 26 via the portion of the reduction gear 42 that is only one stage reduction gear train and the output shaft 27a of the hydraulic motor 27. Therefore, the power can be generated by driving the input shaft 26a of the generator 26 at high speed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims.

本発明の第１実施形態に係るウインチ駆動装置を備えるウインチを例示した一部断面を含む正面図である。It is a front view including the partial cross section which illustrated the winch provided with the winch drive device concerning a 1st embodiment of the present invention. クレーンに備えられる一部の構成要素とともに例示した図１に示すウインチ駆動装置のブロック図である。It is the block diagram of the winch drive device shown in FIG. 1 illustrated with some components with which a crane is equipped. 図２に示すウインチ駆動装置の作動を説明するためのフローチャートを例示したものである。FIG. 3 illustrates a flowchart for explaining the operation of the winch drive device shown in FIG. 2. FIG. クレーンに備えられる一部の構成要素とともに例示した本発明の第２実施形態に係るウインチ駆動装置のブロック図である。It is the block diagram of the winch drive device which concerns on 2nd Embodiment of this invention illustrated with the one part component with which a crane is equipped. クレーンに備えられる一部の構成要素とともに例示した本発明の第３実施形態に係るウインチ駆動装置のブロック図である。It is the block diagram of the winch drive device which concerns on 3rd Embodiment of this invention illustrated with the one part component with which a crane is equipped. クレーンに備えられる一部の構成要素とともに例示した本発明の第４実施形態に係るウインチ駆動装置のブロック図である。It is a block diagram of the winch drive device which concerns on 4th Embodiment of this invention illustrated with the one part component with which a crane is equipped. 図６に示すウインチ駆動装置における減速機をドラム等とともに示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the reduction gear with the drum etc. in the winch drive device shown in FIG. 本発明の第５実施形態に係るウインチ駆動装置における減速機をドラム等とともに示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the reduction gear with the drum etc. in the winch drive device which concerns on 5th Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１可変油圧モータ駆動装置
１０ウインチ
１０ａ基部
２３ドラム
２６発電機
２６ａ発電機の入力軸
２７油圧モータ
２７ａ油圧モータの出力軸
２８減速機
２８ａケース（減速機の出力部） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Variable hydraulic motor drive device 10 Winch 10a Base 23 Drum 26 Generator 26a Generator input shaft 27 Hydraulic motor 27a Hydraulic motor output shaft 28 Reducer 28a Case (output of the reducer)

Claims

A hydraulic motor fixed to the base of the winch;
A speed reducer coupled to the output shaft of the hydraulic motor;
A drum fixed to the output part of the speed reducer and wrapped with a rope;
A generator having an input shaft fixed to the base and connected to an output portion of the speed reducer or an output shaft of the hydraulic motor;
A connected state for connecting the output portion of the speed reducer and the input shaft of the generator, and a clutch that is switched to either a disconnected state for releasing the connected state ,
When the winch is lowered, the generator is driven by the rotation of the drum via the speed reducer or the hydraulic motor to regenerate potential energy into electrical energy ,
A winch drive device that switches the clutch to a disengaged state when the winch is wound up .

A hydraulic motor fixed to the base of the winch;
A speed reducer coupled to the output shaft of the hydraulic motor;
A drum fixed to the output part of the speed reducer and wrapped with a rope;
A generator having an input shaft fixed to the base and connected to an output portion of the speed reducer or an output shaft of the hydraulic motor;
A clutch that is switched between a connected state that connects the output shaft of the hydraulic motor and the speed reducer, and a disconnected state that releases the connected state;
A control unit capable of controlling the clutch and the generator in an electric motor driving mode in which the clutch is switched to a disengaged state and the generator is used as an electric motor to drive the drum ;
When the winch is lowered, the generator is driven by the rotation of the drum via the speed reducer or the hydraulic motor to regenerate potential energy into electrical energy ,
The winch drive device characterized in that the generator is also used as an electric motor .

A hydraulic motor fixed to the base of the winch;
A speed reducer coupled to the output shaft of the hydraulic motor;
A drum fixed to the output part of the speed reducer and wrapped with a rope;
A generator having an input shaft fixed to the base and connected to an output portion of the speed reducer or an output shaft of the hydraulic motor;
A first clutch that is switched between a connected state that connects the output portion of the speed reducer and the input shaft of the generator, and a disconnected state that releases the connected state;
A second clutch that is switched between a connected state for connecting the output shaft of the hydraulic motor and the speed reducer and a disconnected state for releasing the connected state;
A hydraulic motor drive mode for switching the first clutch to a disconnected state and driving the drum by the hydraulic motor, and an electric motor for switching the second clutch to a disconnected state and driving the drum using the generator as an electric motor. A control unit capable of controlling the first clutch, the second clutch, and the generator by switching to any one of the motor drive modes ;
When the winch is lowered, the generator is driven by the rotation of the drum via the speed reducer or the hydraulic motor to regenerate potential energy into electrical energy ,
The winch drive device characterized in that the generator is also used as an electric motor .

A hydraulic motor fixed to the base of the winch;
A speed reducer coupled to the output shaft of the hydraulic motor;
A drum fixed to the output part of the speed reducer and wrapped with a rope;
A generator having an input shaft fixed to the base and connected to an output portion of the speed reducer or an output shaft of the hydraulic motor;
The speed reducer is
A reduction gear input shaft coupled to the output shaft of the hydraulic motor;
A first sun gear coupled to the speed reducer input shaft;
A first planetary gear meshing with the first sun gear;
A first ring gear meshing with the first planetary gear and coupled to the input shaft of the generator;
A second sun gear coupled to the first planetary gear;
A second planetary gear meshing with the second sun gear;
A second ring gear meshing with the second planetary gear and fixed to the output unit;
A first mechanical brake capable of locking the speed reducer input shaft;
A second mechanical brake capable of locking the first ring gear,
A hydraulic motor drive mode in which rotation of the generator is stopped by locking the first ring gear by the second mechanical brake and the drum is driven by the hydraulic motor; and the speed reducer by the first mechanical brake By locking the input shaft, the rotation of the hydraulic motor is stopped, and the generator is used as an electric motor to switch to an electric motor driving mode for driving the drum, the first mechanical brake, A second mechanical brake, and a control unit capable of controlling the generator;
When the winch is lowered, the generator is driven by the rotation of the drum via the speed reducer or the hydraulic motor to regenerate potential energy into electrical energy ,
The winch drive device characterized in that the generator is also used as an electric motor .

The winch drive device according to any one of claims 1 to 4 ,
The winch is provided in a crane having a pump electric motor that drives a hydraulic pump that supplies pressure oil to the hydraulic motor, and a storage battery in which electric power supplied to the pump electric motor is discharged.
The winch driving device characterized in that the electric power generated by the generator is discharged to the storage battery and supplied to the pump motor to drive the hydraulic pump.

The winch drive device according to any one of claims 1 to 5 ,
A winch drive device, wherein at least a part of the generator is disposed in the drum.