JP6863750B2 - ウインチ作動速度制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クレーンに搭載されたウインチの作動速度を制御する技術に関する。

従来、クレーンに搭載されたウインチの作動速度を制御する技術として、例えば、特許文献１に記載された技術がある。この技術は、吊り荷の吊荷重と、２速切換式の可変容量型ウインチモータを操作するウインチ操作手段の操作量とに応じて、可変容量型ウインチモータの速度モード（容量）を低速モード及び高速モードのいずれか一方に切り換えるものである。

特開２０１２−６２１７５号公報

しかしながら、上記従来技術では、正常時は問題ないかもしれないが、例えば、圧油の温度等の使用状況によっては、ウインチ操作手段の操作量とこの操作量に応じたウインチの回転数とが必ずしも要望通りに連動せずにうまくいかない場合がある。即ち、圧油の油温に起因する粘度変化によって実際の回転数が操作量に対して要望される回転数と乖離する場合が生じ、その乖離条件で速度モードが切り換わると、速度変動が大きくなって荷ぶれなどの不具合が生じる可能性がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、使用状況によって操作量と回転数とが要望通りに連動しないようなときであっても、容量変更によるウインチの速度変動（回転数変動）を低減することが可能なウインチ作動速度制御装置及びこれを備えるクレーンを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るウインチ作動速度制御装置は、クレーンのウインチに用いられ、可変容量型のウインチモータの容量の切り換え動作を制御することでウインチの作動速度を制御するウインチ作動速度制御装置であって、前記ウインチモータは、低速制御用の容量と高速制御用の容量とを含む複数の容量のうちのいずれか一の容量に切り換え可能に構成されており、前記ウインチの回転数を検出する回転数検出部と、前記回転数検出部で検出した回転数に基づき、前記容量の切り換え動作を制御する速度切換制御部と、を備える
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様に係るクレーンは、ウインチと、前記ウインチに回転力を付与する可変容量型のウインチモータと、上記第１の態様に係るウインチ作動速度制御装置と、を備える。

本発明によれば、可変容量型のウインチモータの容量を、ウインチの実回転数に基づき制御することが可能となるので、現在の実回転数に対応する適切な容量へと切り換えることが可能となる。これによって、例えば、異常が生じて回転数の上昇速度が通常時よりも高速になった場合に、実回転数が、切り換え後の速度変動が許容範囲内となる回転数になったときに容量を切り換えることが可能となる。その結果、切り換え直後の速度変動を低減することが可能となる。

第１実施形態に係るウインチ作動速度制御装置を備えた車両搭載型のクレーン及びウインチ作動速度制御装置の油圧回路の一例を示す図である。 第１実施形態に係る２速切換式のウインチモータの容量切換構造の一例を示す模式図である。 第１実施形態に係る制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態に係る制御部の機能構成部であるウインチ作動速度制御部の一構成例を示すブロック図である。 第１実施形態に係るウインチ作動速度制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る吊荷重によるモード判定処理（第１モード判定処理）の処理手順の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る回転数によるモード判定処理（第２モード判定処理）の処理手順の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は、ウインチ用の操作レバーの操作量の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、回転数に基づき速度モードを切り換えた場合の（ａ）の操作量変化に対する通常時（正常時）の回転数の時間変化を示すグラフであり、（ｃ）は、回転数に基づき速度モードを切り換えた場合の（ａ）の操作量変化に対する正常時及び異常発生時の回転数の時間変化を示すグラフである。 （ａ）は、ウインチ用の操作レバーの操作量の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、操作量に基づき速度モードを切り換えた場合の（ａ）の操作量変化に対する通常時（正常時）の回転数の時間変化を示すグラフであり、（ｃ）は、操作量に基づき速度モードを切り換えた場合の（ａ）の操作量変化に対する正常時及び異常発生時の回転数の時間変化を示すグラフである。 第２実施形態に係る制御部の機能構成部である第２のウインチ作動速度制御部の一構成例を示すブロック図である。 第２実施形態に係る回転数によるモード判定処理（第３モード判定処理）の処理手順の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は、高速変化タイミングにおいて回転数の変化率に基づき速度モードを切り換える制御を行った場合の図８（ａ）の操作量変化に対する正常時及び異常発生時の回転数の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）の破線で囲まれた部分の拡大図である。 第３実施形態に係る回転数によるモード判定処理（第４モード判定処理）の処理手順の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は、高速変化タイミング及び高速モードへ切り換え後に回転数の変化率に基づき速度モードを切り換える制御を行った場合の図８（ａ）の操作量変化に対する正常時及び異常発生時の回転数の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）の破線で囲まれた部分の拡大図である。

以下、本発明の第１から第３実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す第１から第３実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

（第１実施形態）
（構成）
図１に示すように、第１実施形態に係る車両搭載型のクレーン１は、自走可能な車両１００を有し、この車両１００のシャーシフレーム１０１上にベース２が連結固定されている。更に、このベース２上には、コラム３が旋回自在に設けられており、このコラム３の上端部にはブーム４が起伏自在に枢支されている。なお、ベース２の左右両側には、アウトリガ５が設けられている。

更に、上記コラム３にはウインチ６が設けられている。そして、この車両搭載型のクレーン１は、このウインチ６からワイヤロープ７をブーム４の先端部に導いて、ブーム４の先端部の滑車（図示略）を介してフック８に掛回すことにより、フック８をブーム４の先端部から吊下している。また、ベース２の側方には、上記ウインチ６を含むクレーンのアクチュエータを操作するための複数の操作レバー９が付設されている。

車両搭載型のクレーン１は、更に、２速切換式ピストンモータ１０と、ロードセル１１と、回転センサ１２と、制御部２０と、油圧ポンプ５０と、リリーフ弁５１と、ウインチ用切換弁５２とを備えている。
２速切換式ピストンモータ１０は、ウインチモータ１０ａと、電磁式切換弁１０ｂと、変速用ピストン１０ｃと、カウンタバランス弁１０ｄとを備えている。

ウインチ６は、ウインチドラム６ａと、減速機６ｂと、ドラム回転軸６ｃとを備えている。ウインチモータ１０ａのモータ回転軸（図示略）とドラム回転軸６ｃとは結合されており、ウインチモータ１０ａが駆動してモータ回転軸が回転すると、これに伴ってドラム回転軸６ｃが回転する。ドラム回転軸６ｃの回転力は遊星歯車等から構成される減速機６ｂを介してウインチドラム６ａへと伝達され、この伝達された回転力によってウインチドラム６ａが回転する。ウインチドラム６ａには、ワイヤロープ７が、その一端側が固定されていると共に巻き回されており、ウインチドラム６ａが時計回り又は反時計回りに回転することによって、ワイヤロープ７の繰り込み又は繰り出しが行われる。これにより、ワイヤロープ７の他端側が掛け回されたフック８が巻上げ又は巻下げされる。

ロードセル１１は、ブーム４の先端部に設けられ、ワイヤロープ７の張力に基づきクレーン１の吊荷重Ｗを検出する。ロードセル１１は、検出した吊荷重Ｗを、信号線を介して制御部２０に送信する。
回転センサ１２は、ウインチ６のドラム回転軸６ｃに、ドラム回転軸６ｃと同心に固定された円環状の回転検出プレート１２ａと、回転検出プレート１２ａの回転位置情報Ｒ１及びＲ２を検出する近接スイッチ１２ｂ及び１２ｃとを備える。近接スイッチ１２ｂ及び１２ｃは、回転検出プレート１２ａの周方向に沿って、例えば、電気角で９０度の位相差を有して設けられており、これら近接スイッチで検出した回転位置情報Ｒ１及びＲ２を、信号線を介して制御部２０に送信する。

なお、近接スイッチ１２ｂ及び１２ｃとしては、例えば、誘導形、静電容量形、光電形、磁気形のスイッチを用いることが可能である。また、回転検出プレート１２ａは、光電形であれば、例えば周方向に沿って複数のスリットが等間隔に設けられたロータリエンコーダのプレート等が該当し、磁気形であれば、例えば周方向に交互に異なる複数の磁極が配された磁石リング等が該当する。また、回転検出プレート１２ａに代えて、ウインチドラム６ａに回転検出用の突起を設ける構成としてもよい。

第１実施形態において、回転検出プレート１２ａは磁石リングから構成され、近接スイッチ１２ｂ及び１２ｃはホールＩＣ等の磁気検出センサを含んで構成されていることとする。そして、回転位置情報Ｒ１及びＲ２として回転検出プレート１２ａの回転位置に応じた電気角の情報を検出することとする。
ウインチモータ１０ａは、可変容量型の油圧モータを含んで構成されている。このウインチモータ１０ａは、２速切換式のモータであり、速度モードとして、低速モード及び高速モードの２速の速度モードを備えている。

具体的に、ウインチモータ１０ａは、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、シリンダ６０と、第１プランジャピストン６１と、第２プランジャピストン６２と、シリンダ６０のプランジャピストンの突出する側の面と対向する傾斜面を有する斜板６３とを備えている。
第１プランジャピストン６１は、一端側がシリンダ６０の第１のピストン室６４内に該ピストン室６４内を摺動可能に設けられている。加えて、第１のピストン室６４から突出する他端が、図２に示す状態では、斜板６３の傾斜面の傾斜方向に沿った一端側に当接して設けられている。

第２プランジャピストン６２は、一端側がシリンダ６０の第２のピストン室６５内に該ピストン室６５内を摺動可能に設けられている。加えて、第２のピストン室６５から突出する他端が、図２に示す状態では、斜板６３の傾斜面の傾斜方向に沿った他端側に当接して設けられている。
斜板６３は、プランジャピストンの進退方向に傾転可能に設けられ、その傾転角αは変速用ピストン１０ｃのストローク量を変更することによって変更可能に構成されている。従って、傾転角αが変わるとウインチモータ１０ａの第１及び第２プランジャピストン６１及び６２のストローク量が変わり、ウインチモータ１０ａの容量（モータ吸収量、１回転あたりの必要油量）が変わる。即ち、斜板６３の傾転角αを変化させることで、圧油の供給量が一定の状態でも回転速度を変化させることが可能である。

具体的には、図２（ａ）に示すように、変速用ピストン１０ｃのストローク量を小さくして、斜板６３の傾転角αを大きくすると、第１プランジャピストン６１と第２プランジャピストン６２とのストローク差Ｄｓが大きくなる。これによって、モータ容量及びモータトルクが大きくなり、モータ回転数が低回転数（低速モード）となる。一方、図２（ｂ）に示すように、変速用ピストン１０ｃのストローク量を大きくして、斜板６３の傾転角αを小さくすると、第１プランジャピストン６１と第２プランジャピストン６２とのストローク差Ｄｓが小さくなる。これによって、モータ容量及びモータトルクが小さくなり、モータ回転数が高回転数（高速モード）となる。

なお、電磁式切換弁１０ｂから流出したパイロット圧油で変速用ピストン１０ｃがストロークされているため、斜板６３の傾斜に掛かる傾斜時間はほぼ一定となる。
図１に戻って、油圧ポンプ５０は、車両１００のエンジンの駆動力によって駆動する例えば容量固定型のポンプである。
リリーフ弁５１は、アンロードが必要なときにポンプポートとタンクポートとを連通させる弁である。

ウインチ用切換弁５２は、２速切換式ピストンモータ１０に対する、油圧ポンプ５０からの圧油の供給及び非供給を切り換える弁である。
具体的に、ウインチ用切換弁５２は、ウインチ６用の操作レバー９ａが中立位置のときに、油圧ポンプ５０からの圧油が２速切換式ピストンモータ１０に供給されないようにブロックするスプール位置（初期位置）となる。一方、操作レバー９ａを巻上げ方向に傾倒させた場合は、巻上げ方向に対応する回転方向にウインチモータ１０ａを回転させる油路に油圧ポンプ５０からの圧油を供給するスプール位置へと切り換える。また、操作レバー９ａを巻下げ方向に傾倒させた場合は、巻下げ方向に対応する回転方向にウインチモータ１０ａを回転させる油路に油圧ポンプ５０からの圧油を供給するスプール位置へと切り換える。

電磁式切換弁１０ｂは、速度モードを低速モード及び高速モードのいずれか一方に切り換えるための電磁弁（ソレノイド）である。電磁式切換弁１０ｂは、制御部２０からの電磁弁をＯＮ／ＯＦＦにする制御信号Ｃｔｒに応じてスプールを切り換える。
具体的に、現在の速度モードが低速モードであるときに、第１実施形態では、制御信号Ｃｔｒによって電磁弁をＯＮ状態とすることで、スプールの位置が高速モードの位置へと切り換わる。これによって、変速用ピストン１０ｃに圧油が供給され、変速用ピストン１０ｃが伸長する。その結果、斜板６３の傾転角αが減少し、ウインチモータ１０ａの容量が高速制御用の容量（小容量）となる。即ち、１回転当たりの押しのけ容積が小さくなるので、ウインチ６を低トルクかつ高速に変速させることが可能となる。

一方、現在の速度モードが高速モードであるときに、制御信号Ｃｔｒによって電磁弁をＯＦＦ状態とすることで、スプールの位置が低速モードの位置へと切り換わる。この位置では、変速用ピストン１０ｃの圧油がタンクに解放され、第１及び第２プランジャピストン６１及び６２によって自力で斜板６３の傾転角αが増加し、ウインチモータ１０ａの容量が低速制御用の容量（大容量）へと復帰する。即ち、１回転当たりの押しのけ容積が大きくなるので、ウインチ６は高トルクかつ低速で変速させることが可能となる。

変速用ピストン１０ｃは、電磁式切換弁１０ｂを介して、パイロット圧油を供給することで、ウインチモータ１０ａの斜板６３を、速度モードに応じた傾転角αとなるように傾転させる。
カウンタバランス弁１０ｄは、低圧の供給圧で開弁し、吊荷負荷（吊荷重）に応じたブレーキ圧力を出口側に発生させることによって吊荷が急降下するのを防ぐための弁である。
なお、ロードセル１１、回転センサ１２及び制御部２０から第１実施形態に係るウインチ作動速度制御装置が構成される。

（制御部２０のハードウェア構成）
制御部２０は、図３に示すように、所定の制御プログラムに基づいて、各種演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＣＰＵ２１の演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭ（Random Access Memory）２２と、制御プログラムを含む各種データを格納しているＲＯＭ（Read Only Memory）２３と、時間計測用のタイマ２４とを備えている。

制御部２０は、さらに、ロードセル１１、回転センサ１２等の外部デバイスとの間でデータの入出力を媒介する入出力Ｉ／Ｆ（インターフェース）２５と、データ転送用の各種内外バス２６とを備えている。各種内外バス２６によって、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３及びタイマ２４との間が接続されていると共に、このバス２６に入出力Ｉ／Ｆ２５を介して各種デバイスが接続されている。

そして、電源を投入すると、ＲＯＭ２３等に記憶されたＢＩＯＳ等のシステムプログラムが、ＲＯＭ２３に予め記憶された各種の制御プログラムをＲＡＭ２２にロードし、ＲＡＭ２２にロードされたプログラムに記述された命令に従ってＣＰＵ２１が各種リソースを駆使して演算処理を行うことでウインチ６を含む上記各装置を作動制御するための各機能をソフトウェア上で実現できるようになっている。

（制御部２０の機能構成）
制御部２０は、図１に示すように、機能構成部として、ウインチ作動速度制御部２００を備える。
ウインチ作動速度制御部２００は、図４に示すように、回転情報演算部２０１と、吊荷重モード判定部２０２と、回転数モード判定部２０３と、速度切換制御部２０４とを備えている。

回転情報演算部２０１は、回転センサ１２からの回転位置情報Ｒ１及びＲ２に基づき、ウインチ６の回転数として、ウインチドラム６ａの回転数Ｒｆ［ｒｐｍ］を演算する。例えば、回転位置情報Ｒ１及びＲ２をそれぞれ時間微分して回転数Ｒｆ１及びＲｆ２を演算し、更に、第１実施形態では、これらの平均値をとって回転数Ｒｆを演算する。加えて、回転情報演算部２０１は、回転センサ１２からの回転位置情報Ｒ１及びＲ２に基づき、これらの位相差の符号からウインチモータ１０ａの回転方向Ｒｄを検出する。そして、演算した回転数Ｒｆを吊荷重モード判定部２０２及び回転数モード判定部２０３にそれぞれ出力し、検出した回転方向Ｒｄを吊荷重モード判定部２０２に出力する。

吊荷重モード判定部２０２は、回転情報演算部２０１からの回転数Ｒｆ及び回転方向Ｒｄと、ロードセル１１からの吊荷重Ｗと、ＲＯＭ２３に予め記憶された荷重閾値Ｔｈｗとに基づき、クレーン１の現在の吊荷重Ｗによる速度モードの判定処理（以下、「第１モード判定処理」と記載する）を実行する。そして、この判定処理による判定結果である第１判定結果ＤＲ１を速度切換制御部２０４に出力する。

ここで、荷重閾値Ｔｈｗは、クレーン１の吊り上げ荷重（最大荷重）に応じて決められる値であり、高速で変速させても安定して巻上げ及び巻下げ動作が可能な荷重の上限値等から設定される。
回転数モード判定部２０３は、速度切換制御部２０４からの指令に応じて、回転情報演算部２０１からの回転数Ｒｆと、ＲＯＭ２３に予め記憶された回転数閾値Ｔｈｖとに基づき、ウインチモータ１０ａの現在の回転数Ｒｆによる速度モードの判定処理（以下、「第２モード判定処理」と記載する）を実行する。そして、この判定処理による判定結果である第２判定結果ＤＲ２を速度切換制御部２０４に出力する。

ここで、回転数閾値Ｔｈｖは、ウインチモータ１０ａを低速モードから高速モードに切り換える際に、切換後の速度変動が予め設定した許容範囲内となる回転数から設定される。
速度切換制御部２０４は、吊荷重モード判定部２０２からの第１判定結果ＤＲ１が低速モードを示す場合に、速度モードを低速モードに切り換える制御信号Ｃｔｒを、電磁式切換弁１０ｂに送信する。

一方、速度切換制御部２０４は、吊荷重モード判定部２０２からの第１判定結果ＤＲ１が高速モードを示す場合に、第２モード判定処理の実行指令ＥＣを回転数モード判定部２０３に出力する。そして、この実行指令ＥＣに応じた回転数モード判定部２０３からの第２判定結果ＤＲ２に基づき、ウインチモータ１０ａの速度モードを低速モード及び高速モードのいずれか一方に決定する。そして、現在の速度モードを、決定した速度モードに切り換える制御信号Ｃｔｒを、電磁式切換弁１０ｂに送信する。

（ウインチ作動速度制御処理）
次に、図５に基づき、制御部２０のウインチ作動速度制御部２００で実行される、ウインチ作動速度制御処理の処理手順の一例を説明する。なお、ウインチ作動速度制御処理は、所定周期で繰り返し実行される処理である。
ＣＰＵ２１において、プログラムが実行されウインチ作動速度制御処理が開始されると、図５に示すように、まずステップＳ１００に移行する。

ステップＳ１００では、回転情報演算部２０１において、回転センサ１２からの回転位置情報Ｒ１及びＲ２に基づき、ウインチドラム６ａの回転数Ｒｆを演算する。更に、回転位置情報Ｒ１及びＲ２の位相差の符号から回転方向Ｒｄを検出する。そして、演算した回転数Ｒｆを吊荷重モード判定部２０２及び回転数モード判定部２０３にそれぞれ出力し、検出した回転方向Ｒｄを吊荷重モード判定部２０２に出力して、ステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２では、吊荷重モード判定部２０２において、第１モード判定処理を実行する。そして、この判定処理の判定結果である第１判定結果ＤＲ１を速度切換制御部２０４に出力して、ステップＳ１０４に移行する。
ステップＳ１０４に移行した場合は、速度切換制御部２０４において、第１判定結果ＤＲ１は低速モードであるか否かを判定する。そして、低速モードであると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０６に移行する。一方、低速モードではないと判定した場合（Ｎｏ）は、実行指令ＥＣを回転数モード判定部２０３に出力して、ステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０６に移行した場合は、速度切換制御部２０４において、ウインチモータ１０ａの速度モードを低速モードに切り換える制御信号Ｃｔｒを、電磁式切換弁１０ｂに送信する。その後、一連の処理を終了する。
これによって、例えば、現在の速度モードが高速モードである場合は、電磁式切換弁１０ｂのスプールが低速モードの位置に切り換わって圧油の流入を遮断し、変速用ピストン１０ｃのストローク量が小さくなる。これによって、斜板６３が、傾転角αが大きくなる方向に傾転して、ウインチモータ１０ａの容量が低速モードに対応する容量に切り換わる。

一方、ステップＳ１０８に移行した場合は、回転数モード判定部２０３において、速度切換制御部２０４からの実行指令ＥＣに応じて、第２モード判定処理を実行する。そして、この判定処理の判定結果である第２判定結果ＤＲ２を速度切換制御部２０４に出力して、ステップＳ１１０に移行する。
ステップＳ１１０では、速度切換制御部２０４において、回転数モード判定部２０３からの第２判定結果ＤＲ２が、低速モードであるか否かを判定する。そして、低速モードであると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０６に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１２に移行する。

ステップＳ１１２に移行した場合は、速度切換制御部２０４において、ウインチモータ１０ａの速度モードを高速モードに切り換える制御信号Ｃｔｒを、電磁式切換弁１０ｂに送信する。その後、一連の処理を終了する。
これによって、例えば、現在の速度モードが低速モードである場合は、電磁式切換弁１０ｂのスプールが高速モードの位置に切り換わって２速切換式ピストンモータ１０のポートに圧油が流入して、変速用ピストン１０ｃのストローク量が大きくなる。これによって、斜板６３が、傾転角αが小さくなる方向に傾転して、ウインチモータ１０ａの容量が高速モードに対応する容量に切り換わる。

（第１モード判定処理）
次に、図６に基づき、上記ステップＳ１０２で実行される第１モード判定処理の処理手順の一例を説明する。
ステップＳ１０２で第１モード判定処理が実行されると、図６に示すように、まずステップＳ２００に移行する。

ステップＳ２００では、吊荷重モード判定部２０２において、回転情報演算部２０１からの回転方向Ｒｄに基づき、ウインチモータ１０ａ（ウインチドラム６ａ）の回転方向は、巻上方向か否かを判定する。そして、巻上方向であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２１０に移行する。

ステップＳ２０２に移行した場合は、吊荷重モード判定部２０２において、ロードセル１１からの吊荷重Ｗを取得し、取得した吊荷重ＷをＲＡＭ２２の所定領域に上書きして記憶する。その後、ステップＳ２０４に移行する。
ステップＳ２０４では、吊荷重モード判定部２０２において、吊荷重Ｗは、荷重閾値Ｔｈｗ以上であるか否かを判定する。そして、荷重閾値Ｔｈｗ以上であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０６に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２０８に移行する。

ステップＳ２０６に移行した場合は、吊荷重モード判定部２０２において、吊荷重Ｗによる速度モードを低速モードと判定する。そして、低速モードを示す第１判定結果ＤＲ１を、速度切換制御部２０４に出力して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。
一方、ステップＳ２０８に移行した場合は、吊荷重モード判定部２０２において、吊荷重Ｗによる速度モードを高速モードと判定する。そして、高速モードを示す第１判定結果ＤＲ１を、速度切換制御部２０４に出力して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。

また、ステップＳ２００において、ウインチモータ１０ａの回転方向が巻上方向ではないと判定されて、ステップＳ２１０に移行した場合は、現在の回転数Ｒｆが、０であるか否かを判定する。そして、０であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ＲＡＭ２２に記憶された吊荷重Ｗを維持して、ステップＳ２０４に移行する。即ち、第１実施形態では、吊荷が巻上げ中と静止中のときに吊荷重Ｗを取得し、吊荷が巻下げ中は、ロードセル１１で検出される荷重値が不安定となるため吊荷重Ｗを取得しないようになっている。

（第２モード判定処理）
次に、図７に基づき、上記ステップＳ１０８で実行される第２モード判定処理の処理手順の一例を説明する。
ステップＳ１０８で第２モード判定処理が実行されると、図７に示すように、まずステップＳ３００に移行する。

ステップＳ３００では、回転数モード判定部２０３において、現在の回転数Ｒｆは、回転数閾値Ｔｈｖ未満であるか否かを判定する。そして、回転数閾値Ｔｈｖ未満であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、回転数Ｒｆが低速モード領域にあると判断して、ステップＳ３０２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、回転数Ｒｆが低速モード領域にないと判断して、ステップＳ３０４に移行する。

ステップＳ３０２に移行した場合は、回転数モード判定部２０３において、回転数Ｒｆによる速度モードを低速モードと判定し、低速モードを示す第２判定結果ＤＲ２を速度切換制御部２０４に出力して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。
一方、ステップＳ３０４に移行した場合は、回転数モード判定部２０３において、回転数Ｒｆによる速度モードを高速モードと判定し、高速モードを示す第２判定結果ＤＲ２を速度切換制御部２０４に出力して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。

（動作）
次に、図８及び図９に基づき、第１実施形態のウインチ作動速度制御装置の動作を説明する。
このウインチ作動速度制御装置は、吊荷重Ｗが荷重閾値Ｔｈｗ（例えば、クレーン１の最大吊荷重量が２．９［ｔ］の場合に１．２［ｔ］）以上となる場合、第１判定結果ＤＲ１が低速モードとなるため、従来と同様に速度モードが低速モードで固定される。従って、以下、吊荷重Ｗが荷重閾値Ｔｈｗ未満となる場合の動作を説明する。

いま、作業者が、ウインチ６用の操作レバー９ａを、中立位置の状態（即ち、ウインチモータ１０ａが停止している状態）から、例えば、説明の便宜上、図８（ａ）に示すとおり、操作時間に対する操作量が比例して増加するように巻上げ方向に操作したとする。このとき、ウインチモータ１０ａは、低速モードに対応する容量となっており、操作量が増加するに従って、図８（ｂ）の低速モードの直線に示すように、操作量の増加に応じて比較的低速に回転数Ｒｆが上昇していく。

回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ（例えば、ウインチドラム６ａの最大回転数が１００［ｒｐｍ］の場合に３３［ｒｐｍ］）未満となる間は、第２モード判定処理で第２判定結果ＤＲ２が低速モードとなる。そのため、電磁式切換弁１０ｂのスプールは、低速モードの位置を維持し、変速用ピストン１０ｃへの圧油の流入が遮断された状態を維持する。その結果、斜板６３の傾転角αは低速モードの角度を維持し、ウインチモータ１０ａは低速モードに対応する容量で低速駆動する。

その後、回転数Ｒｆが上昇して、回転数閾値Ｔｈｖ以上になると、第２判定結果ＤＲ２が高速モードとなる。そのため、制御部２０から高速モードに切り換える制御信号Ｃｔｒが電磁式切換弁１０ｂに送信され、電磁式切換弁１０ｂのスプールが、高速モードの位置に切り換わる。その結果、変速用ピストン１０ｃに圧油が流入し、斜板６３が、その傾転角αが高速モードの角度となる位置まで傾転する。そして、ウインチモータ１０ａは高速モードに対応する容量に切り換わる。これにより、ウインチモータ１０ａは高速モードに対応する容量で高速駆動し、図８（ｂ）の高速モードの直線に示すように、操作量の増加に応じて比較的高速に回転数Ｒｆが上昇していく。

この図８（ｂ）においては、一般的な通常操作（正常時）の回転数Ｒｆの推移の例を示している。
上記に示したように、斜板６３の傾斜に掛かる傾斜時間ｔ_２はほぼ一定であるから、この通常時では、低速モードから高速モードへは、図８（ｂ）で示すような傾斜時間ｔ_２に対する回転数上昇の傾きを有する切換タイミングで以って高速モードへと移行している。

なお、高速モードへと移行することで発生する回転数の速度変動は、傾斜時間ｔ_２に対する回転数上昇が許容範囲内に納まるように予め設定されている。
一方、図９（ａ）〜（ｃ）に示す例は、ウインチ用の操作レバーの操作量（スプール位置）に基づきウインチの作動速度を制御する従来技術の構成に対応しており、通常時における低速モードから高速モードへの切換タイミングは、上記図８（ａ）に示す例と同様に、操作時間が、経過時間ｔ_１を経過したときのタイミングとなる。この切換タイミングの操作量（スプール位置Ｐ）を切換位置ＰＸとする。

即ち、作業者が、図９（ａ）に示すように、図８（ａ）と同様の操作量と時間との関係でウインチ用の操作レバーを巻上げ方向に操作した場合に、図９（ｂ）に示すように、図８（ｂ）と同様の切換タイミングで低速モードから高速モードへと切り換えられる。
しかし、操作量の推移は正常でも、例えば気温と、連続使用など使用状況に伴う油温上昇による圧油の粘性変化等が要因で、通常時とは異なる回転数Ｒｆの推移となる場合がある。

具体的に、図８（ｃ）及び図９（ｃ）中の折れ線Ｆに示すように、同じ経過時間ｔ_１に対する操作量の推移に対して回転数Ｒｆが通常時よりも高速で上昇する場合がある。このような場合に、従来構成では、図９（ｃ）中の折れ線Ｆに示すように、操作量（スプール位置Ｐ）が切換位置ＰＸとなる経過時間ｔ_１まで速度モードの切り換えが行われないため、通常時よりも高い回転数となってから高速モードへと切り換わることになる。

これに対して、第１実施形態のウインチ作動速度制御装置は、実際のウインチ６の回転数Ｒｆに基づき、回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ以上となるタイミングで速度モードを低速モードから高速モードへと切り換える。即ち、図８（ｃ）中の折れ線Ｆに示すように、通常時よりも切換開始タイミングは早くなるが、通常時とほぼ同様の傾転時間ｔ_２に対する回転数上昇の傾きを有する切換タイミングで速度モードを低速モードから高速モードへと切り換える。

一方、図８（ｃ）及び図９（ｃ）中の折れ線Ｓに示すように、同じ操作量の推移に対して回転数Ｒｆが通常時よりも低速で上昇する場合もある。このような場合も、従来構成では、図９（ｃ）中の折れ線Ｓに示すように、操作量（スプール位置Ｐ）が切換位置ＰＸとなってから速度モードを低速モードから高速モードへと切り換える。そのため、通常時よりも低い回転数で高速モードへと切り換わることになる。

これに対して、第１実施形態のウインチ作動速度制御装置は、図８（ｃ）中の折れ線Ｓに示すように、通常時よりも切換開始タイミングは遅くなるが、通常時と同様に回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖよりも大きくなるタイミングで速度モードを低速モードから高速モードへと切り換える。
ここでも、図８（ｃ）中の折れ線Ｓと通常時を示す折れ線Ｎとを比較しても分かるように、傾転時間ｔ_２に対する回転数上昇の傾きに変化は少なく、かつ切換後の速度変動が予め設定した許容範囲内であるから問題は生じない。
同じく従来構成の図９（ｃ）中の折れ線ＳとＮを比較すると、ＮよりＳの方が傾きは小さく、切換後の速度変動が予め設定した許容範囲内であるから、図９においても通常時の折れ線Ｎより回転数が遅くなる場合については、問題は生じない。

以上のことから、回転数Ｒｆが通常時よりも速く上昇する場合に、従来構成の経過時間ｔ_１に対する操作量に基づく切換制御（以下、「操作量切換制御」と記載する）では、本願発明の回転数に基づく切換制御（以下、「回転数切換制御」と記載する）と比較して、切換後の速度変動が大きくなっている。即ち、回転数切換制御であれば、速度上昇が通常時よりも大きい異常時において、高速モードに切換後の速度変動を従来よりも小さく抑えることが可能である。
ここで、回転情報演算部２０１が、回転数検出部に対応し、ロードセル１１が、吊荷重検出部に対応する。
また、吊荷重モード判定部２０２、回転数モード判定部２０３及び速度切換制御部２０４が、速度切換制御部に対応する。

（第１実施形態の作用及び効果）
第１実施形態に係るウインチ作動速度制御装置は、クレーン１のウインチ６に用いられ、可変容量型のウインチモータ１０ａの容量の切り換え動作を制御することでウインチ６の作動速度を制御する。具体的に、かかるウインチ作動速度制御装置は、ウインチモータ１０ａが、低速制御用の容量及び高速制御用の容量を含む複数の容量（第１実施形態では低速モードと高速モードにそれぞれ対応する２つの容量）のうちいずれか一の容量に切り換え可能に構成されている。回転情報演算部２０１が、ウインチ６の回転数Ｒｆを検出する。ロードセル１１が、クレーン１の吊荷重Ｗを検出する。吊荷重モード判定部２０２が、吊荷重Ｗが予め設定した荷重閾値Ｔｈｗ以上であると判定すると、速度切換制御部２０４が、ウインチモータ１０ａの容量を、上記複数の容量のうち低速制御用の容量（第１実施形態では低速モードに対応する容量）となるように切り換え動作を制御する。一方、吊荷重モード判定部２０２が、吊荷重Ｗが荷重閾値Ｔｈｗ未満であると判定し、回転数モード判定部２０３が、検出した回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ以上と判定した場合、速度切換制御部２０４が、ウインチモータ１０ａの容量を、上記複数の容量のうち高速制御用の容量となるように切り換え動作を制御する。

この構成であれば、吊荷重Ｗが荷重閾値Ｔｈｗ未満であると判定した場合に、ウインチモータ１０ａの切り換え動作の制御を、ウインチモータ１０ａの実際の回転数Ｒｆに基づき制御することが可能となる。これによって、例えば、異常が生じて回転数の上昇速度が通常時よりも高速となるときでも、実回転数が、予め設定された回転数閾値を超えたときにウインチモータ１０ａを高速制御用の容量に制御することが可能となる。これによって、従来のウインチモータ１０ａの容量切り換えを操作量に基づいて制御する場合よりも切り換え直後の速度変動を低減することが可能となる。

また、吊荷重Ｗが荷重閾値Ｔｈｗ以上であると判定した場合に、安全性を優先して、ウインチモータ１０ａの現在の容量を高速制御用の容量に切り換えずに低速制御用の容量となるように制御することが可能となる。即ち、吊荷重Ｗが荷重閾値Ｔｈｗ以上の場合に、ウインチモータ１０ａの容量を低速モードに対応する容量で固定することが可能となる。
これによって、例えば、クレーン１が、比較的高トルクが必要な重量物を吊っているときに、トルクがより低くなる高速制御用の容量に切り換わるのを防ぐことが可能となる。その結果、トルク不足による不具合の発生を低減することが可能となるとともに、作業者が操作レバーを最大へと操作しても、危険な高回転に移行することなく安全を配慮した回転数を維持したまま作業を行うことが可能である。

また、第１実施形態に係るウインチ作動速度制御装置は、回転情報演算部２０１が、ウインチ６の回転方向を検出する。吊荷重モード判定部２０２が、回転情報演算部２０１で検出した回転方向がクレーン１のフック８（即ち吊荷）を巻上げる回転方向である巻上方向であるか否かを判定する。そして、巻上方向であると判定した場合に、ロードセル１１から吊荷重Ｗを取得してこれを現在の吊荷重として設定する。一方、巻上方向ではないと判定した場合に、検出したウインチ６の回転数Ｒｆに基づきウインチ６が回転しているか否かを判定し、回転していると判定した場合にロードセル１１から吊荷重Ｗを取得せずに前回取得し設定した吊荷重Ｗを維持した状態のまま適用する。また、回転していないと判定した場合にロードセル１１から吊荷重Ｗを取得してこれを現在の吊荷重Ｗとして設定する。

ここで、吊荷を巻下げ中は、巻下げ速度が過度に加減速すると、吊荷重Ｗによるワイヤロープ７に掛かる張力が一定にならず、ロードセル１１で検出される荷重値が不安定となる場合がある。このことに基づき、吊荷が巻上げ中と静止中のときに吊荷重Ｗを取得するようにした。これによって、正確な吊荷重Ｗにより、ウインチの作動速度を制御することが可能となる。

（第２実施形態）
（構成）
上記第１実施形態のウインチ作動速度制御装置は、回転数の上昇速度が通常時よりも大きくなる異常時に、吊荷重Ｗが荷重閾値Ｔｈｗ未満であるときは、回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ以上となったときに、常に速度モードを低速モードから高速モードへと切り換えるようにした。これに対して、第２実施形態のウインチ作動速度制御装置は、回転数Ｒｆの変化率である回転数変化率ＣＲを検出する。そして、回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ未満の値から回転数閾値Ｔｈｖ以上の値になったときに、その閾値Ｔｈｖを跨ぐ直前の回転数変化率ＣＲが変化率閾値Ｔｈｒよりも大きい場合に、低速モードから高速モードへの切り換えを禁止する点が上記第１実施形態と異なる。

以下、上記第１実施形態と同様の構成部に関しては、同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点について詳細に説明する。
第２実施形態の制御部２０は、機能構成部として、上記第１実施形態のウインチ作動速度制御部２００に代えて、第２のウインチ作動速度制御部２００Ａを備える。
この第２のウインチ作動速度制御部２００Ａは、図１０に示すように、第２の回転情報演算部２０１Ａと、吊荷重モード判定部２０２と、第２の回転数モード判定部２０３Ａと、速度切換制御部２０４とを備えている。更に、制御部２０は、ハードウェア構成部として、上記第１実施形態のＲＯＭ２３に代えて、ＲＯＭ２３の記憶内容に加えて変化率閾値Ｔｈｒが記憶されたＲＯＭ２３Ａを備えている。

第２の回転情報演算部２０１Ａは、上記第１実施形態の回転情報演算部２０１と同様の機能に加えて、予め設定したサンプリング周期ｔ_３毎に、回転数Ｒｆの変化率である回転数変化率ＣＲを演算する機能を有している。第２の回転情報演算部２０１Ａは、演算した回転数変化率ＣＲを、ＲＡＭ２２に記憶保持する。なお、第２実施形態の第２の回転情報演算部２０１Ａは、所定数の回転数変化率ＣＲを記憶保持し、新規に演算したものを最も古いものに上書きして記憶するようになっている。

第２の回転数モード判定部２０３Ａは、速度切換制御部２０４からの実行指令ＥＣに応じて、第２の回転情報演算部２０１Ａからの回転数Ｒｆと、ＲＡＭ２２に記憶された回転数変化率ＣＲと、ＲＯＭ２３Ａに予め記憶された回転数閾値Ｔｈｖ及び変化率閾値Ｔｈｒとに基づき、第３モード判定処理を実行する。ここで、変化率閾値Ｔｈｒは、ウインチモータ１０ａが低速モードで駆動中の通常時の回転数Ｒｆの最大変化率よりも大きな値に設定されており、例えば、低速モードにおける通常時の変化率より５［％］増しにした値となる。

この第３モード判定処理は、上記第１実施形態の第２モード判定処理と一部異なり、回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ未満の値（低速モード領域の値）から回転数閾値Ｔｈｖ以上の値（高速モード領域の値）となったときに、その直前の回転数変化率ＣＲが変化率閾値Ｔｈｒ未満か否かを判定する。そして、回転数変化率ＣＲが変化率閾値Ｔｈｒ以上のときは低速モードと判定し、変化率閾値Ｔｈｒ未満のときは高速モードと判定する。そして、この判定結果である第３判定結果ＤＲ３を速度切換制御部２０４に出力する処理となる。

なお、この第３判定結果ＤＲ３は、回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ未満の値となった場合の低速モードを示す判定結果も含むものである。
また、第２の回転数モード判定部２０３Ａは、回転数Ｒｆが低速モード領域の値から高速モード領域の値へと切り換わったタイミング（以下、「高速変化タイミング」と記載する）を検出する。

第２実施形態の速度切換制御部２０４は、吊荷重モード判定部２０２からの第１判定結果ＤＲ１が高速モードを示す場合に、第３モード判定処理の実行指令ＥＣを第２の回転数モード判定部２０３Ａに出力する。そして、この実行指令ＥＣに応じた第２の回転数モード判定部２０３Ａからの第３判定結果ＤＲ３に基づき、ウインチモータ１０ａの速度モードを低速モード及び高速モードのいずれか一方に決定する。そして、現在の速度モードを、決定した速度モードに切り換える制御信号Ｃｔｒを、電磁式切換弁１０ｂに送信する。

（第３モード判定処理）
次に、図１１に基づき、第３モード判定処理の処理手順の一例を説明する。ここで、第２実施形態では、ウインチ作動速度制御処理のステップＳ１０８において、上記第１実施形態の第２モード判定処理に代えて、第３モード判定処理を実行する。
ステップＳ１０８で第３モード判定処理が実行されると、図１１に示すように、まずステップＳ４００に移行する。

ステップＳ４００では、第２の回転数モード判定部２０３Ａにおいて、現在の回転数Ｒｆは、回転数閾値Ｔｈｖ未満であるか否かを判定する。そして、回転数閾値Ｔｈｖ未満であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、回転数Ｒｆが低速モード領域にあると判定して、ステップＳ４０２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、回転数Ｒｆが低速モード領域にないと判定して、ステップＳ４０４に移行する。

ステップＳ４０２に移行した場合は、第２の回転数モード判定部２０３Ａにおいて、回転数Ｒｆによる速度モードを低速モードと判定し、低速モードを示す第３判定結果ＤＲ３を速度切換制御部２０４に出力して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。
一方、ステップＳ４０４に移行した場合は、第２の回転数モード判定部２０３Ａにおいて、高速変化タイミングか否かを判定する。そして、高速変化タイミングであると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ４０６に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ４１０に移行する。

ステップＳ４０６に移行した場合は、第２の回転数モード判定部２０３Ａにおいて、高速変化タイミングの直前にＲＡＭ２２に記憶された回転数変化率ＣＲをＲＡＭ２２から読み出す。そして、読み出した回転数変化率ＣＲがＲＯＭ２３Ａに記憶された変化率閾値Ｔｈｒ未満であるか否かを判定し、変化率閾値Ｔｈｒ未満であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ４０８に移行する。一方、変化率閾値Ｔｈｒ未満ではないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ４０２に移行する。

一方、ステップＳ４１０に移行した場合は、第２の回転数モード判定部２０３Ａにおいて、現在の速度モードが、低速モードか否かを判定する。そして、低速モードであると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ４０２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ４０８に移行する。
ステップＳ４０８に移行した場合は、第２の回転数モード判定部２０３Ａにおいて、回転数Ｒｆによる速度モードを高速モードと判定し、高速モードを示す第３判定結果ＤＲ３を速度切換制御部２０４に出力して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。

（動作）
次に、図８を参照しつつ図１２に基づき、第２実施形態のウインチ作動速度制御装置の動作を説明する。
以下、吊荷重Ｗが荷重閾値Ｔｈｗ未満となる場合の動作を説明する。
いま、作業者が、ウインチ用の操作レバー９ａを、中立位置の状態から、図８（ａ）に示す操作量と時間との関係で巻上げ方向に操作したとする。そして、ウインチモータ１０ａが低速モードで駆動しているときに、図１２（ａ）中の直線Ｆに示すように、回転数Ｒｆが、同図（ａ）中の折れ線Ｎに示す通常時の回転数Ｒｆの上昇速度と比較して高速に上昇したとする。

この場合に、第２実施形態のウインチ作動速度制御装置は、図１２（ｂ）中の直線Ｆの部分拡大図に示すように、回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ未満の値から回転数閾値Ｔｈｖ以上の値となったタイミングを検出する。引き続き、高速変化タイミングの直前にＲＡＭ２２に記憶された回転数変化率ＣＲと、ＲＯＭ２３Ａに記憶された変化率閾値Ｔｈｒとを比較する。そして、回転数変化率ＣＲが変化率閾値Ｔｈｒ未満であるか否かを判定する。ここでは、回転数変化率ＣＲが変化率閾値Ｔｈｒ未満ではないと判定されたとする。これにより、第２実施形態のウインチ作動速度制御装置は、速度モードを低速モードと判定して、低速モードから高速モードへの切り換えを禁止する。即ち、回転数変化率ＣＲが変化率閾値以上の大きさとなる場合は、高速モードへの切り換えを行わずに、低速モードのまま維持する。

一方、ウインチモータ１０ａが低速モードで駆動しているときに、図１２（ａ）中の折れ線Ｓに示すように、回転数Ｒｆが、同図（ａ）中の折れ線Ｎに示す通常時の回転数Ｒｆの上昇速度と比較して低速に上昇したとする。
この場合は、図１２（ｂ）中の折れ線Ｓ及びＮの部分拡大図に示すように、通常時と比較して回転数変化率ＣＲが小さくなるため、高速変化タイミングの直前にＲＡＭ２２に記憶された回転数変化率ＣＲが変化率閾値Ｔｈｒ未満となる。第２実施形態のウインチ作動速度制御装置は、回転数変化率ＣＲが変化率閾値Ｔｈｒ未満となる場合は、速度モードを高速モードと判定して、低速モードから高速モードへの切り換えを許可する。即ち、回転数変化率ＣＲが変化率閾値未満となる場合は、高速モードへと切り換える。

ここで、第２の回転情報演算部２０１Ａが、回転数検出部に対応し、第２の回転情報演算部２０１Ａが、変化率算出部に対応し、ロードセル１１が、吊荷重検出部に対応する。
また、吊荷重モード判定部２０２、第２の回転数モード判定部２０３Ａ及び速度切換制御部２０４が、速度切換制御部に対応する。

（第２実施形態の作用及び効果）
第２実施形態は、上記第１実施形態の作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を奏する。
即ち、第２実施形態に係るウインチ作動速度制御装置は、第２の回転情報演算部２０１Ａが、回転数変化率ＣＲを算出する。吊荷重モード判定部２０２、第２の回転数モード判定部２０３Ａ及び速度切換制御部２０４は、第２の回転情報演算部２０１Ａで検出した回転数Ｒｆがウインチモータ１０ａの現在の容量を低速制御用の容量（低速モードに対応する容量）から高速制御用の容量（高速モードに対応する容量）へと切り換える回転数となったときに、その直前に第２の回転情報演算部２０１Ａで算出された回転数変化率ＣＲが予め設定した変化率閾値Ｔｈｒ未満であるか否かを判定する。そして、変化率閾値未満ではないと判定した場合に、高速制御用の容量への切り換えを禁止する制御を行う。

この構成であれば、何らかの原因によって、低速モードにおける回転数の上昇が通常よりも高速となっている場合に、高速モードへの切り換えによる更なる回転数の急激な上昇を抑制することが可能となる。

（第３実施形態）
（構成）
上記第２実施形態のウインチ作動速度制御装置は、回転数Ｒｆが低速モード領域の値から高速モード領域の値に切り換わるときに、その直前の回転数変化率ＣＲが変化率閾値Ｔｈｒ以上のときに、低速モードから高速モードへの切り換えを禁止するようにした。これに対して、第３実施形態では、更に、低速モードから高速モードへ切り換わった後に、回転数変化率ＣＲが高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨ以上となったときに、速度モードを高速モードから低速モードへと切り換える点が上記第２実施形態と異なる。ここで、高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨは、上記第２実施形態の変化率閾値Ｔｈｒよりも大きい値であり、例えば、高速モードにおける通常時の変化率を５［％］増しにした値となる。以下、判別しやすいように、上記第２実施形態の変化率閾値Ｔｈｒを、「低速モード用変化率閾値ＴｈｒＬ」と記載する。

以下、上記第２実施形態と同様の構成部に関しては、同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点について詳細に説明する。
第３実施形態の制御部２０は、機能構成部として、上記第２実施形態の第２のウインチ作動速度制御部２００Ａに代えて、第３のウインチ作動速度制御部２００Ｂを備える。
この第３のウインチ作動速度制御部２００Ｂは、図示省略するが、上記第２実施形態の第２のウインチ作動速度制御部２００Ａにおいて、第２の回転数モード判定部２０３Ａに代えて第３の回転数モード判定部２０３Ｂを備えた構成となる。

この第３の回転数モード判定部２０３Ｂは、速度切換制御部２０４からの実行指令ＥＣに応じて、第２の回転情報演算部２０１Ａからの回転数Ｒｆと、ＲＡＭ２２に記憶された回転数変化率ＣＲと、ＲＯＭ２３Ａに予め記憶された回転数閾値Ｔｈｖ、低速モード用変化率閾値ＴｈｒＬ及び高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨとに基づき、第４モード判定処理を実行する。

この第４モード判定処理は、上記第２実施形態の第３モード判定処理と一部異なり、回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ未満ではないと判定されたときに、現在の速度モードが低速モードであるときは回転数変化率ＣＲが低速モード用変化率閾値ＴｈｒＬ未満であるか否かを判定する。また、現在の速度モードが高速モードであるときは回転数変化率ＣＲが高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨ未満であるか否かを判定する。そして、回転数変化率ＣＲが低速モード用変化率閾値ＴｈｒＬ未満ではないと判定された場合は、速度モードを低速モードと判定し、一方、低速モード用変化率閾値ＴｈｒＬ未満であると判定された場合は、速度モードを高速モードと判定する。また、回転数変化率ＣＲが高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨ未満ではないと判定された場合は、速度モードを低速モードと判定し、一方、高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨ未満であると判定された場合は、速度モードを高速モードと判定する。そして、上記低速モード時又は高速モード時の判定結果である第４判定結果ＤＲ４を速度切換制御部２０４に出力する処理となる。

即ち、回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ未満ではないと判定されたときに、低速モードのときと高速モードのときとで、異なる変化率閾値を用いて判定処理を常に行う。そして、高速変化タイミングで回転数変化率ＣＲが低速モード用変化率閾値ＴｈｒＬ以上であると判定した場合と、速度モードが高速モードに切り換わった後に回転数変化率ＣＲが高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨ以上であると判定した場合に、速度モードを低速モードと判定する。

なお、第４判定結果ＤＲ４は、回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ未満の値となった場合の低速モードを示す判定結果も含むものである。
第３実施形態の速度切換制御部２０４は、吊荷重モード判定部２０２からの第１判定結果ＤＲ１が高速モードを示す場合に、第４モード判定処理の実行指令ＥＣを第３の回転数モード判定部２０３Ｂに出力する。そして、この実行指令ＥＣに応じた第３の回転数モード判定部２０３Ｂからの第４判定結果ＤＲ４に基づき、ウインチモータ１０ａの速度モードを低速モード及び高速モードのいずれか一方に決定する。そして、現在の速度モードを、決定した速度モードに切り換える制御信号Ｃｔｒを、電磁式切換弁１０ｂに送信する。

（第４モード判定処理）
次に、図１３に基づき、第４モード判定処理の処理手順の一例を説明する。ここで、第３実施形態では、ウインチ作動速度制御処理のステップＳ１０８において、上記第２実施形態の第３モード判定処理に代えて、第４モード判定処理を実行する。
ステップＳ１０８で第４モード判定処理が実行されると、図１３に示すように、まずステップＳ５００に移行する。

ステップＳ５００では、第３の回転数モード判定部２０３Ｂにおいて、現在の回転数Ｒｆは、回転数閾値Ｔｈｖ未満であるか否かを判定する。そして、回転数閾値Ｔｈｖ未満であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、回転数Ｒｆが低速モード領域にあると判定して、ステップＳ５０２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、回転数Ｒｆが低速モード領域にないと判定して、ステップＳ５０４に移行する。

ステップＳ５０２に移行した場合は、第３の回転数モード判定部２０３Ｂにおいて、回転数Ｒｆによる速度モードを低速モードと判定し、低速モードを示す第４判定結果ＤＲ４を速度切換制御部２０４に出力して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。
一方、ステップＳ５０４に移行した場合は、第３の回転数モード判定部２０３Ｂにおいて、現在の速度モードが、低速モードが否かを判定し、低速モードであると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ５０６に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ５０８に移行する。

ステップＳ５０６に移行した場合は、第３の回転数モード判定部２０３Ｂにおいて、ＲＡＭ２２から最新の回転数変化率ＣＲを読み出し、読み出した回転数変化率ＣＲは、低速モード用変化率閾値ＴｈｒＬ未満であるか否かを判定する。そして、低速モード用変化率閾値ＴｈｒＬ未満であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ５１０に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ５０２に移行する。

一方、ステップＳ５０８に移行した場合は、第３の回転数モード判定部２０３Ｂにおいて、ＲＡＭ２２から最新の回転数変化率ＣＲを読み出し、読み出した回転数変化率ＣＲは、高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨ未満であるか否かを判定する。そして、高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨ未満であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ５１０に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ５０２に移行する。
ステップＳ５１０に移行した場合は、第３の回転数モード判定部２０３Ｂにおいて、回転数Ｒｆによる速度モードを高速モードと判定し、高速モードを示す第４判定結果ＤＲ４を速度切換制御部２０４に出力して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。

（動作）
次に、図８を参照しつつ図１４に基づき、第３実施形態のウインチ作動速度制御装置の動作を説明する。
以下、吊荷重Ｗが荷重閾値Ｔｈｗ未満となる場合の動作を説明する。
いま、作業者が、ウインチ用の操作レバー９ａを、中立位置の状態から、図８（ａ）に示す操作量と時間との関係で巻上げ方向に操作したとする。そして、ウインチモータ１０ａが低速モードで駆動しているときに、図１４（ａ）中の直線Ｆに示すように、回転数Ｒｆが、同図（ａ）中の折れ線Ｎに示す通常時の回転数Ｒｆの上昇速度と比較して高速に上昇したとする。

この場合に、第３実施形態のウインチ作動速度制御装置は、上記第２実施形態のウインチ作動速度制御装置と同様に、まず、高速変化タイミングにおいて、回転数変化率ＣＲが低速モード用変化率閾値ＴｈｒＬ未満であるか否かを判定する。そして、低速モード用変化率閾値ＴｈｒＬ未満ではないと判定した場合に、低速モードから高速モードへの切り換えを禁止する。従って、図１４（ａ）中の直線Ｆに示すように、高速モードへと切り換わらずに低速モードのまま線形に回転数が変化する。

引き続き、第３実施形態のウインチ作動速度制御装置は、図１４（ａ）中の折れ線Ｓに示すように、低速モードから高速モードに切り換わった後に、回転数Ｒｆが回転数閾値Ｔｈｖ以上のときは、回転数変化率ＣＲが高速モード用変化率閾値Ｔｈｒ未満であるか否かを常に判定する。そのため、図１４（ｂ）に示すように、高速モード中に回転数が急増して、回転数変化率ＣＲが高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨ以上になった場合は、速度モードを高速モードから低速モードへと切り換える。特に、図１４（ａ）及び（ｂ）中の折れ線Ｓは、低速モードのときに回転数の上昇速度が通常よりも低速となっており、何らかの異常が生じている状態となっている。そして、高速モードへと切り換え後に異常が逆に働いて急激な回転数の上昇が生じている。第３実施形態のウインチ作動速度制御装置は、このような異常状態のときでも、速度モードを高速モードから低速モードへと安全側に強制的に切り換えることが可能である。

ここで、第２の回転情報演算部２０１Ａが、回転数検出部に対応し、第２の回転情報演算部２０１Ａが、変化率算出部に対応し、ロードセル１１が、吊荷重検出部に対応する。
また、吊荷重モード判定部２０２、第３の回転数モード判定部２０３Ｂ及び速度切換制御部２０４が、速度切換制御部に対応する。
（第３実施形態の作用及び効果）
第３実施形態は、上記第２実施形態の作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を奏する。

即ち、第３実施形態に係るウインチ作動速度制御装置は、吊荷重モード判定部２０２、第３の回転数モード判定部２０３Ｂ及び速度切換制御部２０４が、ウインチモータ１０ａの容量が高速制御用の容量（高速モードに対応する容量）に切り換えられた後に、第２の回転情報演算部２０１Ａで算出された回転数変化率ＣＲが高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨ未満であるか否かを判定する。そして、回転数変化率ＣＲが高速モード用変化率閾値ＴｈｒＨ未満ではないと判定した場合に、ウインチモータ１０ａの容量を低速制御用の容量（低速モードに対応する容量）へと切り換える制御を行う。

この構成であれば、高速モードに切り換わっている状態のときに、何らかの原因によって、高速モードにおける回転数の上昇が通常よりも高速となっている場合に、低速モードへと強制的に切り換えることが可能となる。その結果、高速モードを維持することによる更なる回転数の急激な上昇を抑制することが可能となる。例えば、低速モードでは正常な速度で回転数が上昇又は正常時よりも低速に回転数が上昇していて、高速モードへと切り換わった後に異常が発現又は異常が逆に働いて回転数が急上昇するような場合に、強制的に低速モードへと切り換えて、安全性を高めることが可能となる。

（変形例）
上記各実施形態では、クレーンの吊荷重を検出し、ウインチの回転数に加えて吊荷重にも基づきウインチモータの速度モード（容量）の切り換えを制御していたが、この構成に限らず、吊荷重を用いずに回転数に基づき速度モードの切り換えを制御する構成としてもよい。

また、上記各実施形態では、速度モードを２速のいずれか一方に切り換え可能な２速切換式ピストンモータ１０に本発明を適用したが、この構成に限らない。３速以上に速度の切り換えが可能な可変容量型モータに対して本発明を適用してもよい。
また、上記各実施形態では、吊荷重を検出するのにワイヤロープの張力を利用するロードセルを用いる構成としたが、この構成に限らない。例えば、クレーンの起伏シリンダのロッド側とシリンダ側の圧力差を検出するモーメント検出器と、ブームの全長を検出するブーム長検出器と、ブームの角度を検出する角度検出器を備え、これらの検出値に基づき吊荷重を推定する構成とするなど他の構成としてもよい。

また、上記各実施形態では、本発明を斜板式の可変容量型モータに適用する構成としたが、この構成に限らず、斜軸式の可変容量型モータなど他の可変容量型モータに適用する構成としてもよい。
また、上記各実施形態では、電磁式切換弁によって、速度モードを切り換える構成としたが、この構成に限らず、例えば、油圧パイロット式切換弁を用いて速度モードを切り換える構成としてもよい。

上記各実施形態では、ドラム回転軸の回転位置情報に基づきウインチの回転数を検出する構成としたが、この構成に限らず、例えば、モータ軸や減速機の回転位置情報に基づきウインチの回転数を検出する構成としてもよい。

１ 車両搭載型のクレーン
４ ブーム
６ ウインチ
６ｃ ドラム回転軸
７ ワイヤロープ
８ フック
９ 操作レバー
１０ ２速切換式ピストンモータ
１０ａ ウインチモータ
１０ｂ 電磁式切換弁
１０ｃ 変速用ピストン
１０ｄ カウンタバランス弁
１１ ロードセル
１２ 回転センサ
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＡＭ
２３ ＲＯＭ
５０ 油圧ポンプ
５２ ウインチ用切換弁
６３ 斜板
２００ ウインチ作動速度制御部
２０１ 回転情報演算部
２０１Ａ 第２の回転情報演算部
２０２ 吊荷重モード判定部
２０３ 回転数モード判定部
２０３Ａ 第２の回転数モード判定部
２０３Ｂ 第３の回転数モード判定部
２０４ 速度切換制御部

Claims (11)

1. クレーンのウインチに用いられ、可変容量型のウインチモータの容量の切り換え動作を制御することでウインチの作動速度を制御するウインチ作動速度制御装置であって、
   前記ウインチモータは、低速制御用の容量と高速制御用の容量とを含む複数の容量のうちのいずれか一の容量に切り換え可能に構成されており、
   前記ウインチの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記回転数検出部で検出した回転数が予め設定した回転数閾値未満であると判定すると前記ウインチモータの容量を前記低速制御用の容量とし、前記回転数検出部で検出した回転数が前記回転数閾値以上であると判定すると前記ウインチモータの容量を前記高速制御用の容量とする速度切換制御部と、を備えることを特徴とするウインチ作動速度制御装置。
2. 前記クレーンの吊荷重を検出する吊荷重検出部を備え、
   前記速度切換制御部は、
   前記吊荷重が予め設定した荷重閾値以上であると判定すると、前記ウインチモータの容量を前記低速制御用の容量とし、
   前記吊荷重が前記荷重閾値未満であると判定した場合、前記回転数検出部で検出した回転数が予め設定した回転数閾値未満であると判定すると前記ウインチモータの容量を前記低速制御用の容量とし、前記回転数検出部で検出した回転数が前記回転数閾値以上であると判定すると前記ウインチモータの容量を前記高速制御用の容量とする請求項１に記載のウインチ作動速度制御装置。
3. 前記ウインチの回転方向を検出する回転方向検出部と、
   前記回転方向がクレーンのフックを巻上げる回転方向である巻上方向であるか否かを判定する回転方向判定部と、を備え、
   前記速度切換制御部は、
   前記回転方向判定部で巻上方向であると判定した場合に、前記吊荷重検出部から前記吊荷重を取得してこれを現在の吊荷重として設定し、
   前記回転方向判定部で巻上方向ではないと判定した場合に、前記回転数検出部で検出した回転数に基づき前記ウインチが回転しているか否かを判定し、回転していると判定した場合に前記吊荷重検出部から前記吊荷重を取得せずに前回取得し設定した吊荷重を維持したまま適用し、回転していないと判定した場合に前記吊荷重検出部から前記吊荷重を取得してこれを現在の吊荷重として設定する請求項２に記載のウインチ作動速度制御装置。
4. 前記回転数の変化率を算出する変化率算出部を備え、
   前記速度切換制御部は、前記回転数検出部で検出した回転数が、前記ウインチモータの現在の容量を前記低速制御用の容量から前記高速制御用の容量へと切り換える回転数となったときに、その直前に前記変化率算出部で算出された変化率が予め記憶した変化率閾値以上であると判定すると、前記高速制御用の容量への切り換えを禁止する制御を行う請求項１から３のいずれか１項に記載のウインチ作動速度制御装置。
5. 前記回転数の変化率を算出する変化率算出部を備え、
   前記速度切換制御部は、前記ウインチモータの容量を前記高速制御用の容量に切り換えた後に、前記変化率算出部で算出された変化率が予め記憶した変化率閾値以上であると判定すると、前記ウインチモータの容量を前記高速制御用の容量から前記低速制御用の容量へと切り換える制御を行う請求項１から４のいずれか１項に記載のウインチ作動速度制御装置。
6. クレーンのウインチに用いられ、可変容量型のウインチモータの容量の切り換え動作を制御することでウインチの作動速度を制御するウインチ作動速度制御装置であって、
   前記ウインチモータは、低速制御用の容量と高速制御用の容量とを含む複数の容量のうちのいずれか一の容量に切り換え可能に構成されており、
   前記ウインチの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記回転数検出部で検出した回転数に基づき、前記容量の切り換え動作を制御する速度切換制御部と、
   前記クレーンの吊荷重を検出する吊荷重検出部と、
   前記ウインチの回転方向を検出する回転方向検出部と、
   前記回転方向がクレーンのフックを巻上げる回転方向である巻上方向であるか否かを判定する回転方向判定部と、を備え、
   前記速度切換制御部は、
   前記吊荷重が予め設定した荷重閾値以上であると判定すると、前記ウインチモータの容量が前記複数の容量のうち前記低速制御用の容量となるように前記切り換え動作を制御し、
   前記吊荷重が前記荷重閾値未満であると判定すると、前記ウインチモータの容量が前記複数の容量のうち前記回転数検出部で検出した回転数に対して予め設定された容量となるように前記切り換え動作を制御し、
   前記回転方向判定部で巻上方向であると判定した場合に、前記吊荷重検出部から前記吊荷重を取得してこれを現在の吊荷重として設定し、
   前記回転方向判定部で巻上方向ではないと判定した場合に、前記回転数検出部で検出した回転数に基づき前記ウインチが回転しているか否かを判定し、回転していると判定した場合に前記吊荷重検出部から前記吊荷重を取得せずに前回取得し設定した吊荷重を維持したまま適用し、回転していないと判定した場合に前記吊荷重検出部から前記吊荷重を取得してこれを現在の吊荷重として設定するウインチ作動速度制御装置。
7. 前記回転数の変化率を算出する変化率算出部を備え、
   前記速度切換制御部は、
   前記回転数検出部で検出した回転数が、前記ウインチモータの現在の容量を前記低速制御用の容量から前記高速制御用の容量へと切り換える回転数となったときに、その直前に前記変化率算出部で算出された変化率が予め記憶した変化率閾値以上であると判定すると、前記高速制御用の容量への切り換えを禁止する制御を行い、
   前記ウインチモータの容量を前記高速制御用の容量に切り換えた後に、前記変化率算出部で算出された変化率が前記変化率閾値以上であると判定すると、前記ウインチモータの容量を前記高速制御用の容量から前記低速制御用の容量へと切り換える制御を行う請求項６に記載のウインチ作動速度制御装置。
8. クレーンのウインチに用いられ、可変容量型のウインチモータの容量の切り換え動作を制御することでウインチの作動速度を制御するウインチ作動速度制御装置であって、
   前記ウインチモータは、低速制御用の容量と高速制御用の容量とを含む複数の容量のうちのいずれか一の容量に切り換え可能に構成されており、
   前記ウインチの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記回転数検出部で検出した回転数に基づき、前記容量の切り換え動作を制御する速度切換制御部と、
   前記回転数の変化率を算出する変化率算出部と、を備え、
   前記速度切換制御部は、前記回転数検出部で検出した回転数が、前記ウインチモータの現在の容量を前記低速制御用の容量から前記高速制御用の容量へと切り換える回転数となったときに、その直前に前記変化率算出部で算出された変化率が予め記憶した変化率閾値以上であると判定すると、前記高速制御用の容量への切り換えを禁止する制御を行うウインチ作動速度制御装置。
9. クレーンのウインチに用いられ、可変容量型のウインチモータの容量の切り換え動作を制御することでウインチの作動速度を制御するウインチ作動速度制御装置であって、
   前記ウインチモータは、低速制御用の容量と高速制御用の容量とを含む複数の容量のうちのいずれか一の容量に切り換え可能に構成されており、
   前記ウインチの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記回転数検出部で検出した回転数に基づき、前記容量の切り換え動作を制御する速度切換制御部と、
   前記回転数の変化率を算出する変化率算出部と、を備え、
   前記速度切換制御部は、前記ウインチモータの容量を前記高速制御用の容量に切り換えた後に、前記変化率算出部で算出された変化率が予め記憶した変化率閾値以上であると判定すると、前記ウインチモータの容量を前記高速制御用の容量から前記低速制御用の容量へと切り換える制御を行うウインチ作動速度制御装置。
10. 前記クレーンの吊荷重を検出する吊荷重検出部を備え、
    前記速度切換制御部は、
    前記吊荷重が予め設定した荷重閾値以上であると判定すると、前記ウインチモータの容量が前記複数の容量のうち前記低速制御用の容量となるように前記切り換え動作を制御し、
    前記吊荷重が前記荷重閾値未満であると判定すると、前記ウインチモータの容量が前記複数の容量のうち前記回転数検出部で検出した回転数に対して予め設定された容量となるように前記切り換え動作を制御する請求項８または９に記載のウインチ作動速度制御装置。
11. 前記ウインチの回転方向を検出する回転方向検出部と、
    前記回転方向がクレーンのフックを巻上げる回転方向である巻上方向であるか否かを判定する回転方向判定部と、を備え、
    前記速度切換制御部は、
    前記回転方向判定部で巻上方向であると判定した場合に、前記吊荷重検出部から前記吊荷重を取得してこれを現在の吊荷重として設定し、
    前記回転方向判定部で巻上方向ではないと判定した場合に、前記回転数検出部で検出した回転数に基づき前記ウインチが回転しているか否かを判定し、回転していると判定した場合に前記吊荷重検出部から前記吊荷重を取得せずに前回取得し設定した吊荷重を維持したまま適用し、回転していないと判定した場合に前記吊荷重検出部から前記吊荷重を取得してこれを現在の吊荷重として設定する請求項１０に記載のウインチ作動速度制御装置。

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