JP7033966B2 - 油圧ウインチの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クレーンに適用される油圧ウインチの制御装置に関する。

本技術分野の背景技術として、例えば特許文献１に記載の油圧ウインチの制御装置は、エンジン回転速度が所定回転速度以下、かつ、ラインプルが所定値以下であるときに、ウインチ操作部材が低速側の巻上／巻下操作位置から高速側の巻上／巻下操作位置に向かって操作されると、省燃費高速運転条件が成立したと判定する条件判定手段と、条件判定手段により省燃費高速運転条件が成立したと判定されると、油圧モータのモータ容量を減少させて、最小容量に制御するモータ容量制御手段とを備えている。また、エンジン制御手段は、条件判定手段により省燃費高速運転条件が成立したと判定されると、エンジン回転速度の上限値を最大回転速度よりも小さい所定回転速度に設定する。こうして、特許文献１では、エンジン回転速度を低減させた状態で油圧モータを高速で回転駆動させることで、燃費の向上と騒音の低減を図っている。

特許第５８６３５６１号公報

特許文献１では、省燃費高速運転条件が成立した場合にエンジン回転速度の上限値を最大回転速度より小さい所定回転速度に設定しているが、この所定回転速度は予め定められた値、すなわち固定値であるため、クレーンの運転を行う際の燃費の面において改善の余地が残されている。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、クレーンの運転を行う際の燃費を向上させることのできる油圧ウインチの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、代表的な本発明は、通常運転モードと、前記通常運転モードよりも省燃費運転が可能な省燃費運転モードとを備え、ロープをウインチドラムで巻上げ／巻下げするクレーンに適用され、前記ウインチドラムの回転を制御する油圧ウインチの制御装置であって、エンジンと、前記エンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油により回転して前記ウインチドラムを駆動する可変容量型の油圧モータと、前記ロープを巻上げ／巻下げする巻上／巻下指令を出力するウインチ操作部材と、前記ウインチ操作部材からの前記巻上／巻下指令に従い、前記エンジンの回転速度を最小回転速度から最大回転速度の範囲で制御するエンジン制御部と、前記ウインチドラムに作用する負荷を検出するウインチ負荷検出器と、前記省燃費運転モードにおいて、前記油圧モータのモータ容量を前記通常運転モードより小さいモータ容量に減少させるよう制御するモータ容量制御部と、を備え、前記エンジン制御部は、前記省燃費運転モードにおける前記エンジンの回転速度の上限値を、前記通常運転モードにおける前記エンジンの最大回転速度よりも低く、かつ、前記ウインチ負荷検出器により検出される前記負荷に応じた値に設定し、前記省燃費運転モードにおいて、前記油圧ポンプのポンプ容量を前記通常運転モードより大きいポンプ容量に増加させるよう制御するポンプ容量制御部をさらに備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、クレーンの運転を行う際の燃費を向上させることができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本実施形態に係る油圧ウインチの制御装置が搭載されたクレーンの側面図。 運転室の全体を示す斜視図。 ウインチ操作レバーの操作位置を説明する図。 旋回レバーを示す図。 ウインチの油圧回路の概略構成を示す図。 ウインチの制御装置の構成を示すブロック図。 ラインプル値とエンジンの回転速度の上限値との関係を示す図。 通常運転モードと省燃費運転モードにおけるモータ容量とポンプ容量の使用範囲を示す図。 コントローラで実行される省燃費運転モードの処理の手順を示すフローチャート。 エンジン回転速度とエンジントルクと燃料消費率との関係を示す図。 変形例１に係るラインプル値とエンジンの回転速度の上限値との関係を示す図。 変形例２に係るラインプル値とエンジンの回転速度の上限値との関係を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る油圧ウインチの制御装置が搭載されたクローラクレーン（以下、単にクレーンと記す。）について説明する。図１は、本実施形態に係る油圧ウインチの制御装置が搭載されたクレーン１の外観側面図である。図１に示すように、クレーン１は、一対のクローラを有する走行体１０１と、走行体１０１上に搭載された旋回可能な旋回体１０２と、旋回体１０２に起伏可能に支持されたブーム１０３とを有する。旋回体１０２には、クレーン１の動力源であるエンジン１１０と、３つのウインチドラム（フロントドラム１０５ａおよびリヤドラム１０５ｂ、ブーム起伏ドラム１０７）とが搭載されている。

フロントドラム１０５ａの駆動によりフロントドラムワイヤロープ（ロープ）１０４が巻き上げまたは巻き下げられ、主フック１０６に吊り下げられた吊り荷１０６ａが昇降する。なお、図１では、リヤドラム１０５ｂの駆動により巻き上げまたは巻き下げられるリヤドラムワイヤロープと、このワイヤロープによって昇降される補フックの記載を省略している。ブーム起伏ドラム１０７の駆動によりブーム起伏ロープ１０８が巻き上げまたは巻き下げられ、ブーム１０３が起伏される。

図１に示すように、旋回体１０２には、運転室１０９が設けられている。図２は運転室１０９の全体を示す斜視図である。運転室１０９には、オペレータが着座する運転席２０１と、運転席２０１に着座したオペレータが右手で操作する右側レバー群２１０と、運転席２０１に着座したオペレータが左手で操作する左側レバー（旋回レバー）２２１とが設けられている。運転席２０１の左前方には、表示装置２３１が設けられ、運転室１０９の左上方には、省燃費運転モードスイッチ２４１が設けられている。

運転室１０９の床には、フロントドラム１０５ａを制動するためのフロントドラムブレーキペダル２５１と、リヤドラム１０５ｂを制動するためのリヤドラムブレーキペダル２５２と、エンジン１１０の回転速度を増減させるためのアクセルペダル２６１と、旋回体１０２を制動するための旋回ブレーキペダル２６２とが設けられている。

右側レバー群２１０は、一対の走行レバー、すなわち左側のクローラを駆動するための走行レバー、および、右側のクローラを駆動するための走行レバーと、図３に示すように、フロントウインチ操作レバー２１３Ｆ、リヤウインチ操作レバー２１３Ｒ、および、ブーム起伏ウインチ操作レバー２１３Ｂとを含んでいる。走行レバーは、前後方向に揺動させることで右側および左側のクローラをそれぞれ駆動するための操作レバーである。フロントウインチ操作レバー２１３Ｆは、前後方向に揺動させることでフロントドラム１０５ａを駆動するための操作レバーであり、リヤウインチ操作レバー２１３Ｒは、前後方向に揺動させることでリヤドラム１０５ｂを駆動するための操作レバーである。ブーム起伏ウインチ操作レバー２１３Ｂは、前後方向に揺動させることでブーム起伏ドラム１０７を駆動するための操作レバーである。

図３を参照して、ウインチ操作部材としてのフロントウインチ操作レバー２１３Ｆおよびリヤウインチ操作レバー２１３Ｒの操作位置について説明する。フロントウインチ操作レバー２１３Ｆは、中立位置から車両前方に所定角度回動させたとき、周知のデテント機構によりデテントロックされ、ウインチ巻下１速デテント位置で保持される。フロントウインチ操作レバー２１３Ｆは、ウインチ巻下１速デテント位置から車両前方に所定角度回動させたとき、デテント機構によりデテントロックされ、ウインチ巻下２速デテント位置で保持される。フロントウインチ操作レバー２１３Ｆは、中立位置から車両後方に所定角度回動させたとき、デテント機構によりデテントロックされ、ウインチ巻上１速デテント位置で保持される。フロントウインチ操作レバー２１３Ｆは、ウインチ巻上１速デテント位置から車両後方に所定角度回動させたとき、デテント機構によりデテントロックされ、ウインチ巻上２速デテント位置で保持される。リヤウインチ操作レバー２１３Ｒは、フロントウインチ操作レバー２１３Ｆと同様、中立位置から車両前方に回動させることで、ウインチ巻下１速デテント位置、ウインチ巻下２速デテント位置に操作することができ、中立位置から車両後方に回動させることで、ウインチ巻上１速デテント位置、ウインチ巻上２速デテント位置に操作することができる。

フロントウインチ操作レバー２１３Ｆが巻上／巻下１速デテント位置に操作されると、主フック１０６の吊り下げられた吊りロープ１０４を低速で巻上げ／巻下げする低速巻上／巻下指令に相当するパイロット圧が出力される。フロントウインチ操作レバー２１３Ｆが巻上／巻下２速デテント位置に操作されると、主フック１０６の吊り下げられた吊りロープ１０４を高速で巻上げ／巻下げする高速巻上／巻下指令に相当するパイロット圧が出力される。

図２に示されている左側レバー、すなわち旋回レバー２２１は、前後方向に揺動させることで旋回体１０２を旋回駆動するための操作レバーである。図４に示すように、旋回レバー２２１は、運転席２０１に着座するオペレータによって把持される把持部２２１ｄを有している。旋回レバー２２１には、アクセルグリップ２２１ａと、旋回ブレーキスイッチ２２１ｂと、エコスイッチ２２１ｃとが設けられている。

アクセルグリップ２２１ａは、オペレータが左手で握った状態で、上から見たときに時計方向または反時計方向に回転させることでエンジン１１０の回転速度を増減するための操作装置である。なお、後述するように、省燃費運転モードではエンジン１００の回転速度の上限が制限されているため、アクセルグリップ２２１ａを回転させても設定された上限値までしかエンジン１００の回転速度を増加させることはできない。旋回ブレーキスイッチ２２１ｂは、旋回体１０２が旋回しないように保持する旋回ブレーキを掛けるか否かを選択するためのスイッチである。エコスイッチ２２１ｃは、旋回レバー２２１を握った状態で操作ができるように、旋回レバー２２１の把持部２２１ｄの下端部に設けられている。エコスイッチ２２１ｃの機能の詳細については後述する。

図５は、ウインチの油圧回路の概略構成を示す図である。この油圧回路は、エンジン（不図示）により駆動される第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２と、エンジン（不図示）により駆動されるパイロットポンプ１３６と、作動油タンク１３３と、第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２から吐出される圧油により回転する可変容量型の油圧モータ１３５とを備えている。油圧モータ１３５は、一対の主管路Ｌ１，Ｌ２を介して第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２から供給される圧油によって駆動される。

吊りロープに取り付けられたフックを巻上げ／巻下げるために用いられる油圧モータ１３５としては、フロントドラム１０５ａを回転させるためのフロントウインチ用モータと、リヤドラム１０５ｂを回転させるためのリヤウインチ用モータとがある。図５では、便宜上、ウインチドラム駆動用の油圧モータ１３５として、フロントウインチ用モータを代表して図示し、フロントウインチ用モータと同様の構成とされるリヤウインチ用モータおよびリヤウインチ用モータを駆動させるための油圧回路については省略している。

第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２は可変容量型の油圧ポンプであり、それぞれ傾転角度制御部（ポンプ容量制御部）１４７ａ，１４７ｂによって傾転角度が制御されることでポンプ容量Ｑｐが制御される。傾転角度制御部１４７ａは第１ポンプ１３１の傾転角度を制御するためのものであって、レギュレータ１４５、電磁比例弁等を含む。同様に、傾転角度制御部１４７ｂは第２ポンプ１３２の傾転角度を制御するためのものであって、レギュレータ１４６、電磁比例弁等を含む。レギュレータ１４５，１４６の動作は、コントローラ１５０によって制御されている。すなわち、コントローラ１５０が図５において図示しない電磁比例弁を駆動してレギュレータ１４５，１４６に作用するパイロット圧を調整することで、レギュレータ１４５，１４６の動作が制御される（図６参照）。その結果、第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２の各ポンプ容量Ｑｐが変更される。

油圧モータ１３５は、第１方向制御弁（低速用弁）１４１および第２方向制御弁（高速用弁）１４２で流れが制御された第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２からの圧油によって駆動される。油圧モータ１３５には一速のときに第１ポンプ１３１からの圧油のみが導かれ、２速のときに第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２からの圧油が合流して導かれる。

油圧回路は、第１方向制御弁１４１および第２方向制御弁１４２と、ウインチの駆動を指令するウインチ操作レバー２１３（２１３Ｆ）と、ウインチ操作レバー２１３の操作量に応じたパイロット圧を発生するパイロット弁２１３ａ，２１３ｂと、モータ容量制御部１２０とを有する。油圧回路は、パイロット弁２１３ａからの巻上側２次圧またはパイロット弁２１３ｂからの巻下側２次圧のいずれかを選択するシャトル弁２１８とを有する。

第１方向制御弁１４１は、第１ポンプ１３１から油圧モータ１３５への圧油の流れを制御し、第２方向制御弁１４２は、第２ポンプ１３２から油圧モータ１３５への圧油の流れを制御する。第１方向制御弁１４１および第２方向制御弁１４２は、いずれも上述した運転室１０９内に設けられたウインチ操作レバー２１３（２１３Ｆ）の操作方向および操作量に応じて制御される油圧パイロット操作方式の制御弁である。

第１方向制御弁１４１が位置Ａに切り換わると、第１ポンプ１３１の吐出油が主管路Ｌ２を介して油圧モータ１３５に供給され、油圧モータ１３５が巻上げ方向に回転する。第１方向制御弁１４１が位置Ｂに切り換わると、第１ポンプ１３１の吐出油が主管路Ｌ１を介して油圧モータ１３５に供給され、油圧モータ１３５が巻下げ方向に回転する。第２方向制御弁１４２が位置Ａに切り換わると、第２ポンプ１３２の吐出油が主管路Ｌ２を介して油圧モータ１３５に供給され、油圧モータ１３５が巻上げ方向に回転する。第２方向制御弁１４２が位置Ｂに切り換わると、第２ポンプ１３２の吐出油が主管路Ｌ１を介して油圧モータ１３５に供給され、油圧モータ１３５が巻下げ方向に回転する。

ウインチ操作レバー２１３を巻上方向（図３において手前方向）または巻下方向（図３において奥方）に操作すると、操作量の増加に伴いパイロット弁２１３ａ，２１３ｂからの２次圧（以下、パイロット圧と記す。）が上昇する。パイロット圧は第１方向制御弁１４１および第２方向制御弁１４２のパイロット部にそれぞれ導かれ、第１方向制御弁１４１および第２方向制御弁１４２を切り換える。

モータ容量制御部１２０の構成について説明する。図５に示すようにモータ容量制御部１２０は、モータ傾転Ｑｍを変化させるピストン１２１と、第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２の吐出圧の高圧側を選択する第１高圧選択弁１１８と、第１高圧選択弁１１８からの圧油または油圧モータ１３５に接続された一対の主管路Ｌ１，Ｌ２からの圧油の高圧側を選択し、ピストン１２１の油室Ｒ１，Ｒ２に導く第２高圧選択弁１１９と、油室Ｒ１への圧油の流れを制御する制御弁１２３と、シャトル弁２１８から制御弁１２３へのパイロット圧を後述のコントローラ１５０からの指令に基づいて減圧する電磁比例減圧弁１６０と、第２高圧選択弁１１９から制御弁１２３への圧油の流れをカットするカットオフ弁１２４と、後述する電磁切換弁１２５と、フィードバック機構１２６とを有する。

油室Ｒ１内のピストン径は油室Ｒ２内のピストン径よりも大きく、制御弁１２３およびカットオフ弁１２４が図示ａ位置に切り換わると、ピストン１２１は図示Ｘ２方向に移動し、モータ傾転Ｑｍ（以下、モータ容量Ｑｍとも記す。）は減少する。一方、制御弁１２３がｃ位置に切り換わり、油室Ｒ１内の圧力がタンク圧になると、ピストン１２１はＸ１方向に移動し、モータ容量Ｑｍは増加する。なお、モータ容量Ｑｍの変化はフィードバック機構１２６により制御弁１２３にフィードバックされ、サーボ機構として作用する。

制御弁１２３は、電磁比例減圧弁１６０を介して供給されるパイロット圧油に応じて切り換わる。図５に示すように、パイロット弁２１３ａまたはパイロット弁２１３ｂからのパイロット圧ＰＬは、シャトル弁２１８を介して電磁比例減圧弁１６０に導かれ、電磁比例減圧弁１６０によって減圧された圧油が制御弁１２３に導かれる。

後述する省燃費運転モード条件が成立している状態（すなわち、省燃費運転モードの実行待機状態）で、ウインチ操作レバー２１３を巻上１速デテント位置から巻上２速デテント位置に向かって、あるいは、巻下１速デテント位置から巻下２速デテント位置に向かって操作すると、省燃費運転モードが実行される。すると、コントローラ１５０からは電磁比例減圧弁１６０に制御電流として最大電流が出力される。ウインチ操作レバー２１３がフル操作されると、パイロット弁２１３ａ，２１３ｂからは、最大パイロット圧が出力され、電磁比例減圧弁１６０により減圧されずに、最大パイロット圧が制御弁１２３に作用し、制御弁１２３はａ位置に切り換えられる。制御弁１２３がａ位置に切り換えられると、第２高圧選択弁１１９からの圧油が油室Ｒ１に導かれてピストン１２１がＸ２方向に移動し、モータ傾転が減少する。モータ傾転の減少量はフィードバック機構１２６により制御弁１２３にフィードバックされ、モータ容量Ｑｍが最小容量Ｑｍ３（図８参照）の状態で制御弁１２３はｂ位置に切り換わり、モータ傾転が安定する。

カットオフ弁１２４は、第２高圧選択弁１１９からの圧油の圧力に応じて切り換わる。第２高圧選択弁１１９からの圧力がカットオフ圧Ｐｃよりも小さいと、カットオフ弁１２４はａ位置に切り換わり、第２高圧選択弁１１９から油室Ｒ１への圧油の供給が許容される。第２高圧選択弁１１９からの圧力がカットオフ圧Ｐｃと等しくなると、カットオフ弁１２４はｂ位置に切り換わり、油室Ｒ１への圧油の供給が禁止され、モータ傾転の減少が防止される。第２高圧選択弁１１９からの圧力がカットオフ圧Ｐｃより大きくなると、カットオフ弁１２４はｃ位置に切り換わり、油室Ｒ１の圧油を作動油タンク１３３に戻し、モータ傾転が大きくなる。

カットオフ弁１２４には、カットオフ圧Ｐｃを設定するためのばね１２４ａが設けられており、カットオフ圧Ｐｃはばね１２４ａの付勢力により所定の圧力に設定されている。

このように、本実施形態では、油圧回路にカットオフ弁１２４を設けているので、油圧モータ１３５の回路圧に応じてモータ容量Ｑｍが制限される。これにより、吊り荷１０６ａを巻下げる際に回路圧が上昇し、カットオフ圧Ｐｃを超えると、カットオフ弁１２４が動作することにより、モータ容量Ｑｍが増加して最大容量Ｑｍ１に制御され、油圧モータ１３５の過回転が防止される。

次に、ウインチの制御装置の電気的構成について説明する。図６は、ウインチの制御装置の構成を示すブロック図である。コントローラ１５０は、クレーン１の各部を制御するための制御装置であり、各種の演算を行うＣＰＵや記憶装置であるメモリ、その他周辺機器等を有する。コントローラ１５０にはエンジンコントローラ１１０ａが接続されている。エンジンコントローラ１１０ａは、エンジン１１０を始動させる、所定の回転速度で運転させる、停止させる等、エンジン１１０を制御するための制御装置であり、各種の演算を行うＣＰＵや記憶装置であるメモリ、その他周辺機器等を有する。なお、コントローラ１５０およびエンジンコントローラ１１０ａは、本発明のエンジン制御部を構成するものである。

コントローラ１５０には、ウインチ操作レバー２１３の操作位置（操作量）を検出する操作位置検出器１５１と、エンジン１１０の実回転速度Ｎａを検出するエンジン回転速度センサ１５２と、油圧モータ１３５の回転速度を検出する油圧モータ回転速度センサ１３５ａと、アクセルグリップ２２１ａの操作量を検出する操作量センサ２２１Ｓと、省燃費運転モードスイッチ２４１と、エコスイッチ２２１ｃと、ラインプル検出器１５４と、電磁比例減圧弁１６０と、電磁切換弁１２５と、表示装置２３１と、傾転角度制御部１４７ａ，１４７ｂを構成する電磁比例弁とが接続されている。

操作位置検出器１５１は、パイロット弁２１３ａ，２１３ｂから出力されるパイロット圧を検出する圧力センサ（図５において不図示）により構成できる。パイロット圧力センサに代えて、レバーストロークを検出するストロークセンサにより操作位置検出器１５１を構成してもよい。

コントローラ１５０は、アクセルグリップ２２１ａの操作量センサ２２１Ｓで検出されたアクセルグリップ２２１ａの操作量に応じてエンジン１１０の目標回転速度Ｎｔを設定し、エンジンコントローラ１１０ａに目標回転速度指令を出力して、エンジン１１０の実回転速度Ｎａを制御する。また、詳しくは後述するが、コントローラ１５０は、省燃費運転モードでの運転中において、ラインプル検出器１５４にて検出されたラインプル値に応じてエンジン１１０の回転速度の上限値を設定し、エンジンコントローラ１１０ａにエンジン１１０の回転速度の上限値を制限するための制限指令を出力する。エンジンコントローラ１１０ａは、この制限指令に従って、エンジン１１０の回転速度の上限を制御する。

エンジンコントローラ１１０ａは、エンジン回転速度センサ１５２で検出されたエンジン１１０の実回転速度Ｎａと、コントローラ１５０からのエンジン１１０の目標回転速度Ｎｔとを比較して、エンジン１１０の実回転速度Ｎａを目標回転速度Ｎｔに近づけるために燃料噴射装置（不図示）を制御する。つまり、エンジンコントローラ１１０ａは、アクセルグリップ２２１ａの操作量センサ２２１Ｓで検出されたアクセルグリップ２２１ａの操作量Ｓｇに応じて、最小回転速度Ｎｍｉｎから最大回転速度Ｎｍａｘの範囲でエンジン１１０の実回転速度Ｎａを制御する。

省燃費運転モードスイッチ２４１は、後述する省燃費運転モード条件が成立したときに、油圧モータ１３５のモータ容量Ｑｍを最小容量Ｑｍ３に制御する制限モードと、省燃費運転モード条件が成立しても、油圧モータ１３５のモータ容量Ｑｍを最小容量Ｑｍ３に制御しない非制限モードとを選択的に切り換えるモード切換スイッチである。

コントローラ１５０は、操作位置検出器１５１で検出されたウインチ操作レバー２１３の操作位置に応じで電磁比例減圧弁１６０に所定の制御電流を出力する。後述する省燃費運転モード条件が成立していない状態において、コントローラ１５０は、ウインチ操作レバー２１３が２速デテント位置に操作されているときには制御電流Ｉ＝Ｉ２（Ｉ２＜Ｉｍａｘ）を出力し、ウインチ操作レバー２１３が１速デテント位置に操作されているときには、制御電流Ｉ＝Ｉ１（Ｉ１＜Ｉ２）を出力する。後述する省燃費運転モード条件が成立すると、コントローラ１５０は制御電流Ｉ＝Ｉｍａｘを出力する。

コントローラ１５０は、省燃費運転モードスイッチ２４１がオンされているときには、第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２のそれぞれに設けられる傾転角度制御部１４７ａ，１４７ｂにウインチ操作レバー２１３の操作量に応じた制御信号を出力する。第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２の吐出量は、ウインチ操作レバー２１３の操作量の増加に応じて増加する。

エコスイッチ２２１ｃは、省燃費運転モードスイッチ２４１により選択された制限モードを有効または無効化する切換スイッチである。表示装置２３１は、省燃費運転モードスイッチ２４１がオンされたときに「ＥＣＯ」の表示画面を表示し、後述する省燃費運転モード条件が成立すると、「ＥＣＯ」の表示画面を反転表示する。

ラインプル検出器１５４は、たとえばピン型ロードセルであり、ラインプル検出器１５４によってウインチドラムに作用するロープのラインプルＴが検出される。

本実施形態のクレーン１では、次の（ａ）および（ｂ）の条件が満たされると、コントローラ１５０は、省燃費運転モード条件が成立したと判定する。
（ａ）省燃費運転モードスイッチ２４１がオン位置にあることが検出されている。
（ｂ）エコスイッチ２２１ｃがオン位置にあることが検出されている。

省燃費運転モード条件が成立すると、クレーン１は、高速でウインチの巻上げ／巻下げが行われる得る２速操作待機状態になる。この状態で、ウインチ操作レバー２１３が低速（１速）側の巻上／巻下操作位置から高速（２速）側の巻上／巻下操作位置に向かって操作されると、コントローラ１５０は、省燃費運転モードに移行する。そして、コントローラ１５０はモータ容量制御部１２０を制御して、油圧モータ１３５のモータ容量Ｑｍ（モータ傾転）を減少させ、最小容量Ｑｍ３にする。また、コントローラ１５０は傾転角度制御部１４７ａ，１４７ｂを制御して、第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２のポンプ容量Ｑｐを増加させて最大容量Ｑｐ３にする。これにより、油圧モータ１３５を２速状態のときよりも高速で駆動可能な３速状態とすることができる。３速状態では、エンジン回転速度が所定の上限回転速度のときに、ウインチドラムが２速状態のときよりも高速で巻上げ側あるいは巻下げ側に回転される。

さらに、省燃費運転モードに移行すると、コントローラ１５０は、エンジン１１０の回転速度の上限値をラインプル値に応じた値に設定し、エンジンコントローラ１１０ａにエンジン回転速度の上限指令を出力する。これにより、エンジンコントローラ１１０ａは、ラインプル値に応じたエンジン１１０の回転速度の上限までエンジン１１０を駆動することができる。

ラインプル値とエンジン１１０の回転速度の上限値について詳しく説明する。図７はラインプル値とエンジンの回転速度の上限値との関係を示す図である。図７に示すように、ラインプル値Ｔ１～Ｔ４までの範囲では、ラインプル値とエンジン回転速度の関係が線形特性となっており、ラインプル値が大きくなるに連れて、エンジン回転速度の上限値がＮ１～Ｎ４まで同じ傾きで大きくなり、ラインプル値がＴ４～Ｔ５までの範囲ではエンジン回転速度の上限値がＮ４で一定となっている。この特性はコントローラ１５０の記憶装置に予めテーブルとして記憶されており、コントローラ１５０にラインプル検出器１５４にて検出された吊りロープ１０４のラインプル値が入力されると、コントローラ１５０は、ラインプル値に対応したエンジン１１０の回転速度の上限値を求め、エンジンコントローラ１１０ａに上限値の制限指令を出力する。なお、エンジン回転速度の上限値Ｎ４は、エンジン１１０の最小燃料消費率点における回転速度と同じ値に設定している。これにより、エンジン回転速度がＮ４のときに最適な省燃費運転が可能となる。

図８は、通常運転モードと省燃費運転モードにおけるモータ容量とポンプ容量の使用範囲を示す図である。図８に示すように、通常運転モードでは、油圧モータ１３５のモータ容量Ｑｍの使用範囲がＱｍ１～Ｑｍ２（ただしＱｍ１＞Ｑｍ２）となっており、第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２のそれぞれのポンプ容量Ｑｐの使用範囲がＱｐ１～Ｑｐ２（ただしＱｐ１＞Ｑｐ２）となっている。一方、省燃費運転モードでは、油圧モータ１３５のモータ容量Ｑｍの使用範囲がＱｍ１～Ｑｍ３（ただしＱｍ２＞Ｑｍ３）となっており、第１ポンプ１３１および第２ポンプ１３２のそれぞれのポンプ容量Ｑｐの使用範囲がＱｐ３～Ｑｐ１（ただし、Ｑｐ３＞Ｑｐ１）となっている。すなわち、省燃費運転モードでは、モータ容量Ｑｍの下限が通常運転モードより小さい値となり、ポンプ容量Ｑｐの上限が通常運転モードより大きい値となっている。そのため、省燃費運転モードでは、エンジン回転速度を下げて、モータ容量Ｑｍを最小容量Ｑｍ３にし、ポンプ容量Ｑｐを最大容量Ｑｐ３にすることで、ウインチドラムを高速で回転させることができる。

図９はコントローラ１５０で実行される省燃費運転モードの処理の手順を示すフローチャートである。省燃費運転モードが実行されると、コントローラ１５０は、省燃費運転モードスイッチ２４１がＯＮされているか否かを判定し（Ｓ１）、省燃費運転モードスイッチ２４１がＯＦＦの場合（Ｓ１／Ｎｏ）には処理を終了し、省燃費運転モードスイッチ２４１がＯＮされている場合（Ｓ１／Ｙｅｓ）にはラインプル値を取得する（Ｓ２）。コントローラ１５０は、ラインプル値が所定の変動範囲内に収まっている場合には、主フック１０６に吊下げられた吊り荷１０６ａが地面から離れたとみなして（地切り作業が完了したとみなして）、ラインプル値を確定する（Ｓ４）。次いで、コントローラ１５０は、図７に示すラインプル値とエンジン回転速度の上限値との関係を規定したテーブルを参照して、ラインプル値に応じたエンジン回転速度の上限値を設定する（Ｓ５）。例えば、コントローラ１５０は、ラインプル値がＴ３の場合には、図７に示すようにエンジン回転速度の上限値をＮ３に設定する。

次いで、コントローラ１５０は、ウインチ操作レバー２１３が高速（２速）側の巻上／巻下操作位置に向かって操作されたか否かを判定する（Ｓ６）。ウインチ操作レバー２１３が高速（２速）側の巻上／巻下操作位置に向かって操作された場合（Ｓ６／Ｙｅｓ）には、コントローラ１５０は、モータ容量をＱｍ３に設定し（Ｓ７）、ポンプ容量をＱｐ３に設定する（Ｓ８）。

次いで、コントローラ１５０は、ウインチドラム（フロントドラム１０５ａ）が過回転であるか否かを判定する（Ｓ９）。具体的には、油圧モータ１３５の回転速度を検出する油圧モータ回転速度センサ１３５ａからの検出信号に基づき、油圧モータ１３５の回転速度が、所定のドラムの回転速度を超えているか否かによりウインチドラムの過回転の有無を判定する。ウインチドラムが過回転であると判定した場合（Ｓ９／Ｙｅｓ）、コントローラ１５０はモータ容量を増加（Ｓ１０）して、処理を終了する。一方、ウインチ操作レバー２１３が高速（２速）側の巻上／巻下操作位置に向かって操作されていない場合（Ｓ６／Ｎｏ）には、コントローラ１５０は、モータ容量をＱｍ２に設定し（Ｓ１１）、ポンプ容量をＱｐ２に設定（Ｓ１２）し、処理を終了する。

次に、本実施形態の効果について、従来技術と比較して説明する。図１０はエンジン回転速度とエンジントルクと燃料消費率との関係を示す図である。図１０に示すように、従来技術では、省燃費運転モードにおけるエンジン回転速度の上限値が１つの値（例えばＮ２とＮ３の間の値）に固定されていたので、図１０のＡＢＣＤで囲まれた斜線領域でしかエンジン１１０を駆動できなかった。これに対して、本実施形態では、ラインプル値に応じてエンジン回転速度の上限値をＮ１～Ｎ４までの範囲で可変としたので、省燃費運転モードにおけるエンジン１１０の使用領域を図１０のＡＢＣＤに囲まれた斜線領域にＤＣＥＦで囲まれた斜線領域を加えた領域まで広げることができる。これにより、エンジン１１０を燃料消費率のより良い線上で駆動できるため、省燃費運転モードにおけるエンジン１１０の燃費を従来技術と比べてより向上させることができる。

（その他の実施形態への言及）
なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

例えば、ラインプル値に対するエンジン１１０の回転速度の上限値を、異なる傾きで増加させるような特性に基づいて設置しても良い。図１１は、変形例１に係るラインプル値とエンジンの回転速度の上限値との関係を示す図である。図１１に示すように、変形例１では、ラインプル値がＴ１～Ｔ２の範囲と、Ｔ２～Ｔ３の範囲と、Ｔ３～Ｔ４の範囲とでラインプル値に対するエンジン回転速度の上限値が異なる傾きで増加する特性となっている。この特性は、ラインプル値に応じてエンジン回転速度をより適した上限値に設定できるため、エンジン１１０をより燃料消費率の低い動作点で駆動させることができ、より一層、燃費の向上を実現できる。

また、図１２は、変形例２に係るラインプル値とエンジンの回転速度の上限値との関係を示す図である。図１２に示すように、変形例２では、ラインプル値がＴ１～Ｔ２の範囲と、Ｔ３～Ｔ４の範囲とでラインプル値に対するエンジン回転速度の上限値が異なる傾きで増加する特性となっており、Ｔ２～Ｔ３の範囲ではラインプル値の値に対して一定のエンジン回転速度となる特性となっている。このような特性であっても、ラインプル値に応じて適した上限値に設定できるため、より一層、燃費の向上を実現できる。

また、この特性は適宜変更可能であり、例えばラインプル値が大きくなるに連れて階段状にエンジン回転速度の上限値が大きくなるような特性としても良い。あるいは、非線形特性に従って、ラインプル値に対するエンジン回転速度の上限値を定めても良い。

また、本実施形態では、図９に示すように、ステップＳ７においてモータ容量Ｑｍを最小容量Ｑｍ３に設定し、ステップＳ８においてポンプ容量Ｑｐを最大容量Ｑｐ３に設定することで省燃費運転モードを実行したが、モータ容量Ｑｍとポンプ容量Ｑｐの一方を制御する構成としても良い。すなわち、図９のステップＳ７とステップＳ８の一方の処理を省略する構成としても良い。一方の処理を省略する構成であっても、省燃費運転モードにおける燃費向上を実現できる。

なお、上記した実施形態では、ウインチ負荷検出器としてラインプル検出器１５４を用いたが、これに代えて、例えばドラムの層数と油圧モータ１３５のモータ容量と油圧モータ１３５のモータ巻上圧力とからラインプル値を推定しても良い。また、本発明は、ウインチドラムに作用する負荷を直接検出することのほかに、例えば、ウインチドラムに作用する負荷の変動を検出し、負荷の変動に基づいて省燃費運転モードにおけるエンジン回転速度の上限値を設定する構成としても良い。すなわち、本発明におけるウインチ負荷検出器は、ウインチドラムに作用する負荷そのものを検出するだけでなく、負荷を間接的に検出するものも含まれる。また、本発明は、クレーンに搭載された全てのウインチドラム、すなわち、フロントドラム１０５ａだけでなくリヤドラム１０５ｂ、ブーム起伏ドラム１０７の制御装置に適用することができる。

１ クレーン
１０４ フロントドラムワイヤロープ（吊りロープ）
１０５ａ フロントドラム（ウインチドラム）
１０６ 主フック（フック）
１０６ａ 吊り荷
１１０ エンジン
１１０ａ エンジンコントローラ（エンジン制御部）
１２０ モータ容量制御部
１３１ 第１ポンプ（油圧ポンプ）
１３２ 第２ポンプ（油圧ポンプ）
１３５ 油圧モータ
１４７ａ，１４７ｂ 傾転角度制御部（ポンプ容量制御部）
１５０ コントローラ（エンジン制御部）
１５４ ラインプル検出器（ウインチ負荷検出器）
２１３ ウインチ操作レバー（ウインチ操作部材）

Claims (6)

1. 通常運転モードと、前記通常運転モードよりも省燃費運転が可能な省燃費運転モードとを備え、ロープをウインチドラムで巻上げ／巻下げするクレーンに適用され、前記ウインチドラムの回転を制御する油圧ウインチの制御装置であって、
   エンジンと、
   前記エンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの圧油により回転して前記ウインチドラムを駆動する可変容量型の油圧モータと、
   前記ロープを巻上げ／巻下げする巻上／巻下指令を出力するウインチ操作部材と、
   前記ウインチ操作部材からの前記巻上／巻下指令に従い、前記エンジンの回転速度を最小回転速度から最大回転速度の範囲で制御するエンジン制御部と、
   前記ウインチドラムに作用する負荷を検出するウインチ負荷検出器と、
   前記省燃費運転モードにおいて、前記油圧モータのモータ容量を前記通常運転モードより小さいモータ容量に減少させるよう制御するモータ容量制御部と、を備え、
   前記エンジン制御部は、前記省燃費運転モードにおける前記エンジンの回転速度の上限値を、前記通常運転モードにおける前記エンジンの最大回転速度よりも低く、かつ、前記ウインチ負荷検出器により検出される前記負荷に応じた値に設定し、
   前記省燃費運転モードにおいて、前記油圧ポンプのポンプ容量を前記通常運転モードより大きいポンプ容量に増加させるよう制御するポンプ容量制御部をさらに備える、ことを特徴とする油圧ウインチの制御装置。
2. 請求項１に記載の油圧ウインチの制御装置において、
   前記エンジンの回転速度の上限値は、前記ウインチ負荷検出器にて検出される前記負荷が所定の範囲内において、前記ウインチ負荷検出器にて検出される前記負荷が大きくなるに連れて一定の傾きで大きくなるように予め定められる、ことを特徴とする油圧ウインチの制御装置。
3. 請求項１に記載の油圧ウインチの制御装置において、
   前記エンジンの回転速度の上限値は、前記ウインチ負荷検出器にて検出される前記負荷が所定の範囲内において、前記ウインチ負荷検出器にて検出される前記負荷が大きくなるに連れて異なる傾きで大きくなるように予め定められる、ことを特徴とする油圧ウインチの制御装置。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の油圧ウインチの制御装置において、
   前記エンジン制御部は、前記ロープに吊下げられた吊り荷が地面から離れたときに前記ウインチ負荷検出器にて検出される前記負荷を用いて、前記エンジンの回転速度の上限値を設定する、ことを特徴とする油圧ウインチの制御装置。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載の油圧ウインチの制御装置において、
   前記ウインチ負荷検出器は、前記ロープのラインプルを検出するラインプル検出器である、ことを特徴とする油圧ウインチの制御装置。
6. 通常運転モードと、前記通常運転モードよりも省燃費運転が可能な省燃費運転モードとを備え、ロープをウインチドラムで巻上げ／巻下げするクレーンに適用され、前記ウインチドラムの回転を制御する油圧ウインチの制御装置であって、
   エンジンと、
   前記エンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの圧油により回転して前記ウインチドラムを駆動する可変容量型の油圧モータと、
   前記ロープを巻上げ／巻下げする巻上／巻下指令を出力するウインチ操作部材と、
   前記ウインチ操作部材からの前記巻上／巻下指令に従い、前記エンジンの回転速度を最小回転速度から最大回転速度の範囲で制御するエンジン制御部と、
   前記ウインチドラムに作用する負荷を検出するウインチ負荷検出器と、
   前記省燃費運転モードにおいて、前記油圧ポンプのポンプ容量を前記通常運転モードより大きいポンプ容量に増加させるよう制御するポンプ容量制御部と、を備え、
   前記エンジン制御部は、前記省燃費運転モードにおける前記エンジンの回転速度の上限値を、前記通常運転モードにおける前記エンジンの最大回転速度よりも低く、かつ、前記ウインチ負荷検出器により検出される前記負荷に応じた値に設定する、ことを特徴とする油圧ウインチの制御装置。
   

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