JP7070258B2

JP7070258B2 - クレーン及びクレーンの制御方法

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Publication number: JP7070258B2
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Inventors: 司君谷; 大雄近藤
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Description

本発明は、クレーン及びクレーンの制御方法に関する。

油圧モーターによってウインチを駆動するクレーンでは、巻き下げ時に吊り荷の重量によってウインチの速度（吊り荷の降下速度）が大きくなり過ぎないよう、作動油の流路に巻き下げ方向の作動油の流量を制限するカウンターバランス弁を設けた構成が広く採用されている（例えば特開２００１－１０７８５号公報）。

カウンターバランス弁は、巻き下げ時に油圧モーターに供給される作動油の一次側圧力がある程度大きくなることで流路が開放され、油圧モーターから作動油を二次側に排出することが可能となるよう構成される。油圧モーターには、オペレーターが操作する操作レバーの角度に応じて開度が定められる制御弁を介して作動油が供給される。このため、オペレーターは、操作レバーを操作することで油圧モーターに供給される作動油の圧力を調節することによりカウンターバランス弁の開度を調節して巻き下げ時のウインチの速度を調整することができる。

近年、例えば建築期間の短縮等のためにクレーンの吊り荷の最大重量が大きくなってきている。吊り荷の重量が大きくなると、操作レバーの操作が一定である場合の巻き上げ速度と巻き下げ速度との差が大きくなるので、ウインチの操作性が不十分となることがある。

また、このような操作性の低下により、吊り荷の重量が大きいときにはオペレーターが操作レバーにより巻き下げ速度を適切に調節することができず、過度に巻き下げ速度が大きくなってカウンターバランス弁を通過する作動油の流量増加に伴う発熱量が一時的に上昇する場合がある。カウンターバランス弁における発熱の増大は、作動油の温度上昇を招くため、作動油を冷却するためのファンの風量が増大し、騒音の発生やエネルギー消費量の増大といった不都合を招来する。また、オイルクーラーの容量を大きくして作動油の発熱に対応しようとすると、装置コストが増大するだけでなく、オイルクーラーの大型化によりレイアウトが容易でなくなるという不都合も生じる。

特開２００１－１０７８５号公報

上記不都合に鑑みて、本発明は、吊り荷の重量が大きい場合の操作性の低下を抑制することができるクレーン及びクレーンの制御方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係るクレーンは、エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される作動油によって動作し、ウインチを駆動する油圧モーターと、この油圧モーターに作動油を供給及び排出する流路に設けられるカウンターバランス弁と、上記油圧モーターに作動油を供給及び排出する流路に設けられ、オペレーターの操作量に応じて開度が変更される制御弁とを有するウインチ駆動系を備えるクレーンであって、巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度に応じて巻き下げ時の上記ウインチ駆動系の出力を調節する制御機構を備えることを特徴とする。

当該クレーンは、巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度に応じて巻き下げ時の上記ウインチ駆動系の出力を調節する制御機構を備えることによって、吊り荷の重量が大きいときにカウンターバランス弁を通過する作動油の流量が増大することを抑制できる。つまり、当該クレーンは、吊り荷の重量が大きい程巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度が小さくなることから、この巻き上げ時の操作量に対するウインチの速度に基づいて巻き下げ時のウインチ駆動系の出力を調節することによって、上記ウインチの巻き下げ時の速度が巻き上げ時の速度に比べて大きく上昇することを防止して、操作性の低下を抑制することができる。また、当該クレーンは、カウンターバランス弁における作動油の流速の増大が抑制されることによって発熱が低減されるので、冷却ファンの騒音及びエネルギー消費を低減することができる。

当該クレーンにおいて、上記制御機構が、巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度に基づいて、上記オペレーターの操作量が一定である場合に想定される上記ウインチの巻き上げ時の速度と巻き下げ時の速度との差が所定の範囲内になるように上記ウインチ駆動系の出力を調節してもよい。このように、上記制御機構が、巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度に基づいて、上記オペレーターの操作量が一定である場合に想定される上記ウインチの巻き上げ時の速度と巻き下げ時の速度との差が所定の範囲内になるように上記ウインチ駆動系の出力を調節することによって、オペレーターが巻き上げ時と巻き下げ時とで操作量を大きく異ならせることなく、略同じ感覚で操作することができる。

当該クレーンにおいて、上記制御機構が、巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度が小さい程巻き下げ時の上記ウインチ駆動系の出力を小さくしてもよい。このように、上記制御機構が、巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度が小さい程巻き下げ時の上記ウインチ駆動系の出力を小さくすることによって、吊り荷の重量が大きい程巻き下げ時の上記ウインチ駆動系の出力を小さくし、ウインチの巻き上げ時の速度と巻き下げ時の速度との差を小さくすることで操作性を向上することができる。

当該クレーンにおいて、上記制御機構が上記エンジンの回転数を調節してもよい。このように、上記制御機構が上記エンジンの回転数を調節することによって、吊り荷の重量が大きい場合に巻き下げ時にカウンターバランス弁を通過する作動油の流速の増大及びこれに伴う作動油の温度上昇を抑制できるとともに、エンジンの燃料消費を効果的に抑制することができる。

当該クレーンにおいて、上記制御機構が上記油圧ポンプの容量を調節してもよい。このように、上記制御機構が上記油圧ポンプの容量を調節することによって、油圧モーターに供給される作動油の圧力を変更して、吊り荷の重量が大きいときのカウンターバランス弁を通過する作動油の流量の増大を容易且つ確実に抑制することができる。

当該クレーンにおいて、上記制御機構が油圧モーターの容量を調節してもよい。このように、上記制御機構が油圧モーターの容量を調節することによって、吊り荷の重量により油圧モーターから吐出される作動油の量を変更して、吊り荷の重量が大きいときのカウンターバランス弁を通過する作動油の流量の増大を容易且つ確実に抑制することができる。

当該クレーンにおいて、上記制御機構が上記オペレーターの操作量と上記制御弁の開度との対応関係を調節してもよい。このように、上記制御機構が上記オペレーターの操作量と上記制御弁の開度との対応関係を調節することによって、制御弁による１次側圧力の調整の程度を吊り荷の重量に合わせて最適化し、吊り荷の重量が大きいときのカウンターバランス弁を通過する作動油の流量の増大を容易且つ確実に抑制することができる。

当該クレーンにおいて、上記制御機構が上記油圧モーターに供給される作動油の圧力及び流量に基づいて上記ウインチの速度を判断してもよい。このように、上記制御機構が上記油圧モーターに供給される作動油の圧力及び流量に基づいて上記ウインチの速度を判断することによって、ウインチの速度が低い場合にも比較的正確に速度を把握することができる。

当該クレーンにおいて、上記制御機構が上記オペレーターの操作量が小さいときには上記ウインチ駆動系の出力を調節しなくてもよい。このように、上記制御機構が上記オペレーターの操作量が小さいときには上記ウインチ駆動系の出力を調節しないことによって、オペレーターが吊り荷の重量が大きいときに操作量を十分に小さくした場合に上記制御機構が重畳して上記ウインチ駆動系の出力を抑制することで吊り下げ速度が過度に低下することを防止できる。

本発明に係るクレーンの制御方法は、エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される作動油によって動作し、ウインチを駆動する油圧モーターと、この油圧モーターに作動油を供給及び排出する流路に設けられるカウンターバランス弁と、上記油圧モーターに作動油を供給及び排出する流路に設けられ、オペレーターの操作量に応じて開度が変更される制御弁とを有するウインチ駆動系を備えるクレーンの制御方法であって、巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度に応じて巻き下げ時の上記ウインチ駆動系の出力を調節することを特徴とする。

当該クレーンの制御方法は、巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度に応じて巻き下げ時の上記ウインチ駆動系の出力を調節することよって、吊り荷の重量が大きいときのカウンターバランス弁を通過する作動油の流量の増大を抑制し、操作性の低下を抑制することができる。

上述のように、本発明に係るクレーン及びクレーンの制御方法は、吊り荷の重量が大きいときのカウンターバランス弁を通過する作動油の流量の増大を抑制することができる。

本発明の一実施形態のクレーンのウインチ駆動系に関する構成を示す油圧回路図である。図１のクレーンの制御機構の制御の流れを示すフローチャートである。本発明の図１とは異なる実施形態のクレーンのウインチ駆動系に関する構成を示す油圧回路図である。本発明の図１及び図３とは異なる実施形態のクレーンのウインチ駆動系に関する構成を示す油圧回路図である。本発明の図１、図３及び図４とは異なる実施形態のクレーンのウインチ駆動系に関する構成を示す油圧回路図である。本発明の図１、図３乃至図５とは異なる実施形態のクレーンのウインチ駆動系に関する構成を示す油圧回路図である。図６のクレーンの制御機構の制御の流れを示すフローチャートである。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［第一実施形態］
本発明の一実施形態に係るクレーンは、図１に示すように、ウインチＷを駆動するウインチ駆動系１と、ウインチ駆動系１の出力を制御する制御機構２とを備える。

ウインチ駆動系１は、エンジン１１と、このエンジン１１によって駆動される油圧ポンプ１２と、この油圧ポンプ１２から供給される作動油によって動作し、ウインチＷを駆動する油圧モーター１３と、この油圧モーター１３に作動油を供給及び排出する流路に設けられるカウンターバランス弁１４と、油圧モーター１３に作動油を供給及び排出する流路に設けられる制御弁１５とを有する。

制御機構２は、オペレーターが制御弁１５の開度を調節するために操作する操作レバー１６と、巻き上げ時のオペレーターによる操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度に応じて巻き下げ時のウインチ駆動系１の出力を調節するコントローラー１７とを有する。

コントローラー１７が行う制御は、本発明のクレーンの制御方法の一実施形態である。つまり、本実施形態に係るクレーンの制御方法は、巻き上げ時のオペレーターによる操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度に応じて巻き下げ時のウインチ駆動系１の出力を調節する方法である。

＜エンジン＞
エンジン１１は、例えばディーゼルエンジン、ガソリンエンジン（オットーサイクルエンジン）等の燃料の燃焼により発生する熱エネルギーをクランクシャフトの回転エネルギーに変換する公知の内燃機関を用いることができる。このエンジン１１は、外部から設定される回転数で運転されるよう自律制御される。

＜油圧ポンプ＞
油圧ポンプ１２は、エンジン１１によって駆動され、作動油を加圧して送出するポンプである。この油圧ポンプ１２としては、例えばピストンポンプ、ベーンポンプ、ギヤポンプ、スクリューポンプ等を用いることができ、中でも斜板式アキシャルピストンポンプが好適に用いられる。

＜油圧モーター＞
油圧モーター１３は、油圧ポンプ１２から供給される作動油によって駆動されてウインチＷを回転駆動する。この油圧モーター１３としては、例えばプランジャーモーター、ギアモーター、ベーンモーター等を用いることができ、中でも斜板式アキシャルプラジャーモーターが好適に用いられる。なお、図において、巻き上げ時には油圧モーター１３を上から下に作動油が通過し、巻き下げ時には油圧モーター１３を下から上に作動油が通過する。

＜カウンターバランス弁＞
カウンターバランス弁１４は、油圧ポンプ１２の巻き下げ時の作動油の排出流路（２次側流路）に背圧を付与し、吊り荷がその重量によりウインチＷからロープを引き出して高速に下降することを防止するために設けられる。具体的には、カウンターバランス弁１４は、流路を開閉するスプールをばねで付勢し、作動油の排出流路及び供給流路の圧力によってスプールを移動させて流路を開くことができるよう構成され、吊り荷の重量だけでは流路を開かず、供給流路（１次側流路）の圧力が上昇した場合に流路を開くようばねの付勢力が設定される。

＜制御弁＞
制御弁１５としては、油圧ポンプ１２への作動油の供給方向を選択できるとともに、流路の開放状態と閉鎖状態とを短時間に交互に切り換え、開放状態となる時間の比率を調節することができる公知の比例制御弁を用いることができる。比例制御弁は、例えば入力される信号の電流値に比例する開度となるもの、つまり作動油の流路を開放する時間の割合が入力信号に比例するものとされ得る。

＜操作レバー＞
操作レバー１６は、オペレーターによる操作量、例えばその傾斜角度及び傾斜方向を信号として出力し、制御弁１５に入力する。

＜コントローラー＞
コントローラー１７は、操作レバー１６の出力信号に応じて制御弁１５にその開度を指定する信号を入力するとともに、エンジン１１の回転数の設定値を変更できるよう構成される。このコントローラー１７は、巻き上げ時のウインチＷの速度と操作レバー１６の操作量とに基づいて、巻き下げ時のエンジン１１の回転数の設定値を変更する。

コントローラー１７は、操作レバー１６の出力信号に応じて制御弁１５にその開度を指定する信号を入力するとともに、巻き上げ時の操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度に応じて巻き下げ時のエンジン１１の回転数を調節するよう構成される。具体的には、コントローラー１７は、巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度が小さい程、巻き下げ時のウインチ駆動系１の出力が小さくなるようエンジン１１の回転数の設定値を調節する。

巻き上げ時のウインチＷの速度は、操作レバー１６の操作量が大きい程、また吊り荷の重量が小さい程大きくなる。このため、操作レバー１６の操作量に対する巻き上げ時のウインチＷの速度の大きさは、吊り荷の重量を表す指標と考えることができる。

また、操作レバー１６の操作量を一定とすると、巻き下げ時の速度は、吊り荷の重量によって巻き上げ時よりも大きくなる。このとき、吊り荷の重量が大きいほど、巻き上げ時の速度に対する巻き下げ時の速度低下が大きくなる。このため、巻き上げ時のウインチＷの速度が相対的に小さく、吊り荷の重量が大きいと考えられる場合には、巻き下げ時にエンジン１１の回転数を低い値に設定して、油圧ポンプ１２から油圧モーター１３に供給される作動油の圧力を抑制することで、ウインチＷの巻き下げ速度が大きくなり過ぎることを防止することができる。

このように、ウインチＷの巻き下げ速度が大きくなり過ぎることを防止することによって、カウンターバランス弁１４における作動油の時間当たりの発熱量が一時的に増大することが防止される。これにより、作動油の冷却機構に一時的に過大な負荷が加わることを防止して、作動油を冷却するためのファンによる騒音やエネルギー消費量を抑制すると共に、作動油の温度を安定的に制御することができる。また、コントローラー１７がエンジン１１の回転数を低く設定することにより、エンジン１１における燃料消費量も抑制することができる。

図２に、コントローラー１７を備える制御機構２によるエンジン１１の回転数制御に関する手順を示す。コントローラー１７は、操作レバー１６の操作方向及び操作量を監視する。巻き上げ時であるか、巻き下げ時であるかは、操作レバー１６の操作方向によって判定することができる。

コントローラー１７は、巻き上げ時には、ウインチＷの回転速度を確認する。ウインチＷの速度は、油圧モーター１３に作動油を供給する流路に設けられる圧力センサー１８及び流量センサー１９の検出値に基づいて、つまり、油圧モーター１３に供給される作動油の圧力及び流量に基づいて判定される。圧力センサー１８及び流量センサー１９としては、検出信号を出力できる公知のセンサーを用いることができる。

ウインチＷの速度は、油圧モーター１３の性能曲線に基づいて作動油の圧力及び流量から油圧モーター１３の回転速度を導出することによって比較的正確に求めることができる。また、コントローラー１７は、油圧モーター１３の性能曲線を簡略化したテーブルを記憶しておき、ウインチＷの速度を複数の速度範囲のいずれかに属するものとして段階的に認識してもよい。

巻き上げ時のウインチＷの速度は、操作レバー１６を一定量以上巻き上げ方向に操作しているときに測定することが好ましく、操作レバー１６を一定量以上巻き上げ方向に操作した状態を一定時間以上継続した場合（実質的に最大操作量を一定時間以上保持した場合）にのみ算出することがより好ましい。

そして、コントローラー１７は、この操作時間内における操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度を算出する。具体的には、コントローラー１７は、操作レバー１６の操作量にウインチＷの速度が比例するものとしてその比例定数等を算出するよう構成することができる。また、操作レバー１６の操作量が実質的に最大量であるときにだけウインチＷの速度を測定する場合、ウインチＷの速度を単純に時間平均した値を算出してもよい。

この巻き上げ時の操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度は、操作レバー１６が巻き下げ方向に操作された場合のエンジン１１の回転数の決定のために参照される。具体的には、コントローラー１７は、巻き上げ時の操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度と巻き下げ時のエンジン１１の適切な回転数との対応関係を表す参照テーブルを記憶しておき、この参照テーブルを用いて巻き下げ時のエンジン１１の回転数を決定するよう構成することができる。

コントローラー１７は、巻き上げ時の操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度に基づいて決定したエンジン１１の回転数を記憶し、操作レバー１６が巻き下げ方向に操作されたときに参照する。また、コントローラー１７は、巻き上げ時の操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度を記憶しておき、操作レバー１６が巻き下げ方向に操作されたときに記憶している巻き上げ時の操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度に基づいてエンジン１１の回転数を決定してもよい。

この巻き上げ時のウインチＷの速度又はエンジン１１の回転数は、次に操作レバー１６が巻き上げ方向に一定量以上且つ一定時間以上操作されるまで記憶され、操作レバー１６が巻き下げ方向に操作された場合のエンジン１１の回転数の設定のために参照され得る。これにより、吊り荷を位置決めするために巻き上げ及び巻き下げを繰り返した場合に無用に操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度が変化して操作性を低下させることを防止できる。また、例えば一定時間以上操作レバー１６が操作されなかった場合、ウインチＷのブレーキが使用された場合等に、記憶されている巻き上げ時の速度をリセットするようにしてもよい。

コントローラー１７は、オペレーターによる操作レバー１６の操作量が一定である場合にウインチＷの巻き下げ時の速度と巻き上げ時の速度とが略等しくなるようエンジン１１の回転数を低下させてもよいが、ウインチＷの巻き下げ時の速度の巻き上げ時の速度に対する増大率をある程度抑制することができれば、十分な操作性向上効果及び作動油発熱防止効果が得られる。このため、コントローラー１７は、オペレーターによる操作レバー１６の操作量が一定である場合にウインチＷの巻き下げ時の速度と巻き上げ時の速度との差が所定の範囲内になるように、エンジン１１の回転数を制御することが好ましい。

［第二実施形態］
本発明の別の実施形態に係るクレーンは、図３に示すように、ウインチＷを駆動するウインチ駆動系１ａと、ウインチ駆動系１ａの出力を制御する制御機構２ａとを備える。

ウインチ駆動系１ａは、エンジン１１と、このエンジン１１によって駆動される油圧ポンプ１２ａと、この油圧ポンプ１２ａから供給される作動油によって動作し、ウインチＷを駆動する油圧モーター１３と、この油圧モーター１３に作動油を供給及び排出する流路に設けられるカウンターバランス弁１４と、油圧モーター１３に作動油を供給及び排出する流路に設けられる制御弁１５とを有する。

制御機構２ａは、オペレーターが操作する操作レバー１６と、巻き上げ時のオペレーターによる操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度に応じて油圧ポンプ１２ａの容量を調節するコントローラー１７ａとを有する。ウインチＷの速度を確認するため、油圧モーター１３に作動油を供給する流路には、圧力センサー１８及び流量センサー１９が設けられる。

図３のクレーンにおいて、エンジン１１、油圧モーター１３、カウンターバランス弁１４、制御弁１５、操作レバー１６、圧力センサー１８及び流量センサー１９は、図１のクレーンにおけるエンジン１１、油圧モーター１３、カウンターバランス弁１４、制御弁１５、操作レバー１６、圧力センサー１８及び流量センサー１９と同様である。このため、図３のクレーンについて、図１のクレーンと同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。

＜油圧ポンプ＞
油圧ポンプ１２ａは、容量が可変である。この油圧ポンプ１２ａとしては、例えば斜板式アキシャルピストン型可変容量ポンプ等を挙げることができる。斜板式アキシャルピストン型可変容量ポンプでは、斜板の傾転角度を変更することにより、ピストンのストロークが変化して容量（入力回転数当たりの作動油吐出量）が増減する。

油圧ポンプ１２ａは、容量を変更するためのアクチュエーターを有し、外部信号によってアクチュエーターのポジションを指定して容量を設定することができる構成であることが好ましい。

＜コントローラー＞
コントローラー１７ａは、操作レバー１６の出力信号に応じて制御弁１５にその開度を指定する信号を入力するとともに、巻き上げ時のウインチＷの速度と操作レバー１６の操作量とに基づいて巻き下げ時の油圧ポンプ１２ａの容量を変更するよう構成される。詳しくは、コントローラー１７ａは、巻き上げ時の操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度が小さい程、巻き下げ時の油圧ポンプ１２ａの容量を小さくする。

具体的には、コントローラー１７ａは、予め定められる参照テーブルを参照して、巻き上げ時のウインチＷの速度に応じた油圧ポンプ１２ａの容量を選択し、油圧ポンプ１２ａの容量調節用アクチュエーターのポジションを指定する信号を出力するよう構成することができる。

このように、油圧ポンプ１２ａの容量を調節することによっても、ウインチＷの巻き下げ時の速度の巻き上げ時の速度に対する増大を抑制することができるので、操作性向上効果及び作動油の発熱防止効果が得られる。

なお、本実施形態のコントローラー１７ａが行う上述の制御は、本発明に係るクレーンの制御方法の一実施形態である。

［第三実施形態］
本発明の別の実施形態に係るクレーンは、図４に示すように、ウインチＷを駆動するウインチ駆動系１ｂと、ウインチ駆動系１ｂの出力を制御する制御機構２ｂとを備える。

ウインチ駆動系１ｂは、エンジン１１と、このエンジン１１によって駆動される油圧ポンプ１２と、この油圧ポンプ１２から供給される作動油によって動作し、ウインチＷを駆動する油圧モーター１３ｂと、この油圧モーター１３ｂに作動油を供給及び排出する流路に設けられるカウンターバランス弁１４と、油圧モーター１３ｂに作動油を供給及び排出する流路に設けられる制御弁１５とを有する。

制御機構２ｂは、オペレーターが操作する操作レバー１６と、巻き上げ時のオペレーターによる操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度に応じて油圧モーター１３ｂの容量を調節するコントローラー１７ｂとを有する。ウインチＷの速度を確認するため、油圧モーター１３ｂに作動油を供給する流路には、圧力センサー１８及び流量センサー１９が設けられる。

図４のクレーンにおいて、エンジン１１、油圧ポンプ１２、カウンターバランス弁１４、制御弁１５、操作レバー１６、圧力センサー１８及び流量センサー１９は、図１のクレーンにおけるエンジン１１、油圧ポンプ１２、カウンターバランス弁１４、制御弁１５、操作レバー１６、圧力センサー１８及び流量センサー１９と同様である。このため、図４のクレーンについて、図１のクレーンと同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。

＜油圧ポンプ＞
油圧モーター１３ｂは、容量が可変である。この油圧モーター１３ｂとしては、例えば斜板式アキシャルプランジャー型可変容量モーターを挙げることができる。斜板式アキシャルプランジャー型可変容量モーターでは、斜板の傾転角度を変更することにより、プランジャーのストロークが変化して容量（作動油流量に対する出力回転数）が増減する。

油圧モーター１３ｂは、容量を変更するためのアクチュエーターを有し、外部信号によってアクチュエーターのポジションを指定して容量を設定することができる構成であることが好ましい。

＜コントローラー＞
コントローラー１７ｂは、操作レバー１６の出力信号に応じて制御弁１５にその開度を指定する信号を入力するとともに、巻き上げ時のウインチＷの速度と操作レバー１６の操作量とに基づいて巻き下げ時の油圧モーター１３ｂの容量を変更するよう構成される。詳しくは、コントローラー１７ｂは、巻き上げ時の操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度が小さい程、巻き下げ時の油圧モーター１３ｂの容量を大きくする。

具体的には、コントローラー１７ｂは、予め定められる参照テーブルを参照して、巻き上げ時のウインチＷの速度に応じた油圧モーター１３ｂの容量を選択し、油圧モーター１３ｂの容量調節用アクチュエーターのポジションを指定する信号を出力するよう構成することができる。

このように、油圧モーター１３ｂの容量を調節することによっても、ウインチＷの巻き下げ時の速度の巻き上げ時の速度に対する増大を抑制することができるので、操作性向上効果及び作動油の発熱防止効果が得られる。

なお、本実施形態のコントローラー１７ｂが行う上述の制御は、本発明に係るクレーンの制御方法の一実施形態である。

［第四実施形態］
本発明の別の実施形態に係るクレーンは、図５に示すように、ウインチＷを駆動するウインチ駆動系１と、ウインチ駆動系１の出力を制御する制御機構２ｃとを備える。

制御機構２ｃは、オペレーターが操作する操作レバー１６と、オペレーターによる操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度に応じて操作レバー１６の操作量と制御弁１５の開度との対応関係を調節するコントローラー１７ｃとを有する。ウインチＷの速度を確認するため、油圧モーター１３に作動油を供給する流路には、圧力センサー１８及び流量センサー１９が設けられる。

図５のクレーンにおいて、エンジン１１、油圧ポンプ１２、油圧モーター１３、カウンターバランス弁１４、制御弁１５、操作レバー１６、圧力センサー１８及び流量センサー１９は、図１のクレーンにおけるエンジン１１、油圧ポンプ１２、油圧モーター１３、カウンターバランス弁１４、制御弁１５、操作レバー１６、圧力センサー１８及び流量センサー１９と同様である。このため、図５のクレーンについて、図１のクレーンと同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。

＜コントローラー＞
コントローラー１７ｃは、操作レバー１６の出力信号に応じて制御弁１５にその開度を指定する信号を入力するとともに、巻き上げ時のオペレーターによる操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度が小さい程、巻き下げ時に操作レバー１６の操作量に対する制御弁１５の開度が小さくなるようの制御弁１５に対する出力信号レベルを調整するよう構成される。

コントローラー１７ｃは、操作レバー１６の操作量と制御弁１５に対する出力信号レベルとの関係を示す参照テーブルを記憶してもよい。この場合、巻き上げ時の操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度に対応する複数の参照テーブルを記憶し、巻き上げ時の操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度に応じて適用する参照テーブルを選択することによって、制御弁１５に対する出力信号レベルを調整してもよい。

このように、操作レバー１６の操作量に対する制御弁１５の開度を調節することによっても、オペレーターが体感するウインチＷの巻き下げ時の速度の巻き上げ時の速度に対する増大を抑制することができるので、操作性を向上することができる。

なお、本実施形態のコントローラー１７ｃが行う上述の制御は、本発明に係るクレーンの制御方法の一実施形態である。

［第五実施形態］
本発明の別の実施形態に係るクレーンは、図６に示すように、ウインチＷを駆動するウインチ駆動系１と、ウインチ駆動系１の出力を制御する制御機構２ｄとを備える。

制御機構２ｄは、オペレーターが操作する操作レバー１６と、巻き上げ時のオペレーターによる操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度に応じて油圧ポンプ１２ｄの容量を調節するコントローラー１７ｄとを有する。ウインチＷの速度を確認するため、巻き上げ時に油圧モーター１３に作動油を供給する流路には、圧力センサー１８及び流量センサー１９が設けられる。また、巻き下げ時に油圧モーター１３に作動油を供給する流路には、制御弁１５から油圧モーター１３への作動油の供給圧力を検出する第２圧力センサー２０が設けられる。

図６のクレーンにおいて、エンジン１１、油圧ポンプ１２、油圧モーター１３、カウンターバランス弁１４、制御弁１５、操作レバー１６、圧力センサー１８及び流量センサー１９は、図１のクレーンにおけるエンジン１１、油圧ポンプ１２、油圧モーター１３、カウンターバランス弁１４、制御弁１５、操作レバー１６、圧力センサー１８及び流量センサー１９と同様である。このため、図６のクレーンについて、図１のクレーンと同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。

＜コントローラー＞
コントローラー１７ｄは、操作レバー１６の出力信号に応じて制御弁１５にその開度を指定する信号を入力するとともに、巻き上げ時のウインチＷの速度と操作レバー１６の操作量とに基づいて巻き下げ時のエンジン１１の回転数を変更するよう構成される。詳しくは、コントローラー１７ｄは、巻き上げ時の操作レバー１６の操作量に対するウインチＷの速度が小さい程、巻き下げ時のエンジン１１の回転数を小さくする。

ただし、コントローラー１７ｄは、操作レバー１６の操作量が小さい場合には、巻き下げ時のエンジン１１の回転数を調節しない。具体的には、巻き下げ時に制御弁１５から油圧モーター１３に供給される作動油の圧力、つまり第２圧力センサー２０の検出値が所定の閾値よりも小さい場合には、操作レバー１６の操作量が小さいために制御弁１５の開度が小さくなっていると判断することができるので、コントローラー１７ｄがエンジン１１の回転数を巻き上げ速度により定められる値に設定しないようにするとよい。

図７に、コントローラー１７ｄを備える制御機構２によるエンジン１１の回転数制御に関する詳細な手順を示す。なお、図７の制御手順は、以下に言及する手順を有する点を除いて、図２の制御手順と同様である。このため、図７の制御手順について、図２の制御手順と重複する説明は省略する。

図７の制御は、図２の制御においてレバー操作が巻き上げ方向であった場合に、第２圧力センサー２０によって油圧モーター１３に供給される作動油の圧力を確認し、作動油の圧力が所定の閾値に満たない場合には、エンジン１１の回転数の設定値を記憶している巻き上げ時の速度に応じた回転数に設定する処理を行わない。

本実施形態のクレーンでは、巻き下げ時の操作レバー１６の操作量が小さい場合には、熟練のオペレーターが操作レバー１６の操作量を十分に小さくして吊り荷の速度を適切に調節できていると考えられるため、コントローラー１７ｄが重畳してウインチ駆動系１の出力を低下させて過度に吊り荷の速度を抑制することを防止できる。

なお、本実施形態のコントローラー１７ｄが行う上述の制御は、本発明に係るクレーンの制御方法の一実施形態である。

［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

当該クレーン及びクレーンの制御方法において、ウインチの速度は、油圧ポンプを通過する作動油の流量のみで判断してもよく、油圧モーター又はウインチの回転を検出するエンコーダー等によって検出してもよい。

当該クレーン及びクレーンの制御方法において、ウインチ駆動系の出力の調節は、上述のエンジン、油圧ポンプ、油圧モーター及び制御弁以外の構成要素によって調節してもよく、複数の構成要素によって調節してもよい。

当該クレーンは、本発明に係る制御機構に加えて、ウインチ駆動系の出力を調節する従来の制御手段、例えば油圧モーターに供給される作動油の圧力に応じて油圧モーターの容量を変化させる制御手段等を備えてもよい。本発明に係る制御機構は、従来の制御手段に重畳してウインチ駆動系の出力を調節するよう構成することができる。この場合、当該クレーンは、理論上重畳された出力が実際に可能な出力範囲を超え、出力が頭打ち又は底打ちとなるよう構成されてもよい。

当該クレーン及びクレーンの制御方法において、オペレーターの操作量が小さいと判断される場合にウインチ駆動系の出力を調節しないようにする制御は、エンジン以外の構成要素によりウインチ駆動系の出力を調節する場合にも適用することができる。

本発明は、油圧式クレーンに広く利用することができる。

１，１ａ，１ｂウインチ駆動系
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ制御機構
１１エンジン
１２，１２ａ油圧ポンプ
１３，１３ｂ油圧モーター
１４カウンターバランス弁
１５制御弁
１６操作レバー
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃコントローラー
１８圧力センサー
１９流量センサー
２０第２圧力センサー
Ｗウインチ

Claims

エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される作動油によって動作し、ウインチを駆動する油圧モーターと、この油圧モーターに作動油を供給及び排出する流路に設けられるカウンターバランス弁と、上記油圧モーターに作動油を供給及び排出する流路に設けられ、オペレーターの操作量に応じて開度が変更される制御弁とを有するウインチ駆動系を備えるクレーンであって、
巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度に応じて巻き下げ時の上記ウインチ駆動系の出力を調節する制御機構を備えることを特徴とするクレーン。
上記制御機構が、巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度に基づいて、上記オペレーターの操作量が一定である場合に想定される上記ウインチの巻き上げ時の速度と巻き下げ時の速度との差が所定の範囲内になるように上記ウインチ駆動系の出力を調節する請求項１に記載のクレーン。
上記制御機構が、巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度が小さい程巻き下げ時の上記ウインチ駆動系の出力を小さくする請求項１又は請求項２に記載のクレーン。
上記制御機構が上記エンジンの回転数を調節する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のクレーン。
上記制御機構が上記油圧ポンプの容量を調節する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のクレーン。
上記制御機構が油圧モーターの容量を調節する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のクレーン。
上記制御機構が上記オペレーターの操作量と上記制御弁の開度との対応関係を調節する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のクレーン。
上記制御機構が上記油圧モーターに供給される作動油の圧力及び流量に基づいて上記ウインチの速度を判断する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のクレーン。
上記制御機構が上記オペレーターの操作量が小さいときには上記ウインチ駆動系の出力を調節しない請求項１から８のいずれか１項に記載のクレーン。
エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される作動油によって動作し、ウインチを駆動する油圧モーターと、この油圧モーターに作動油を供給及び排出する流路に設けられるカウンターバランス弁と、上記油圧モーターに作動油を供給及び排出する流路に設けられ、オペレーターの操作量に応じて開度が変更される制御弁とを有するウインチ駆動系を備えるクレーンの制御方法であって、
巻き上げ時の上記オペレーターの操作量に対する上記ウインチの速度に応じて巻き下げ時の上記ウインチ駆動系の出力を調節することを特徴とするクレーンの制御方法。