JPH02117596A - ウインチの操作力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、クレーン等のウィンチの操作レバーに負荷圧
力に応じた操作反力を付与する操作力制御装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来、ウィンチの吊り荷重に応じて操作レバーに操作反
力を付与−する手段として、たとえば実開昭５５−１４
１９９号公報に示されているように、遠隔操作弁に巻上
用と巻下用の各反力ビストンを付設し、ウィンチ用油圧
モータとカウンタバランス弁との間から取出した負荷圧
力を上記各反力ビストンの背面に形成した圧力子に入力
させ、その圧力でピストンに連設したロッドを押出して
、操作レバーに連設した作動部に接触させることにより
、操作レバーに操作反力すなわちレバーを中立に戻そう
とする力を付与するようにしたものが知られている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の装置は各反力ビストンの背面に形成された反
力室に、モータとカウンタバランス弁との間から取出し
た負荷圧力を直接入力させるために、各反力ビストンに
高圧、高強度のものが必要であり、それだけコストアッ
プになる。しかも、巻上操作側の反力ビストンの直径（
受圧面積）と、巻下操作側の反力ビストンの直径（受圧
面積）とが同一かつ一定で、それらの背面に形成された
各反力室に上記負荷圧力を直接入力させて巻上時および
巻下時の各操作反力を制御するものであるため、巻上時
の操作反力Ｆ１と、巻下時の操作反力Ｆ２とがいずれも
第６図鎖線イ′、口′に示すように負荷圧力に比例して
一定の比率で直線的に制御されることになる。

しかしながら、この種のウィンチでは、巻上時の負荷圧
力は方向切換弁のスプール開口面積および負荷の大きさ
（吊荷の荷重）に応じて大きく変化するのに対し、巻下
時の負荷圧力は方向切換弁の切換え初期（過渡位置）に
僅かに変化するだけで、その侵、巻下が始まると負荷の
大きさに関係なくほぼ一定となる。このために巻下時の
制御有効範囲は巻上時に比べて小さいものである。

しかも、この種の操作装置では、第６図実線ハに示すよ
うに操作レバーに対し常にレバーを中立に保持するため
の中立保持力が固有の反力Ｆｏとして作用しており、そ
の固有反力Ｆｏと、上記負荷圧力に応じて制御される操
作反力Ｆ１またはＦ２との和（Ｆｏ　＋ＦｔまたはＦＯ
＋Ｆ２　）が同図実線イ、口に示すように巻上時および
巻下時の全操作反力Ｆとして作用する。この場合、とく
に巻下初期における全操作反力Ｆのうち上記の制御によ
る操作反力Ｆ２の割合が小さく、このためオペレータが
巻下初期に反力Ｆの変化状態を手で感知することは困難
となり、吊荷の動き始めを感知することは難しく、出荷
がオペレータから見えない位置で作業する場合に吊荷が
建築物その他の物体に当る危険性がある。

そこで、巻上時、巻下時のいずれの場合であっても、操
作反力を適正に制御してオペレータが容易に感知できる
装置の開発が望まれている。

本発明は、このような要望に応えるために、巻上時、巻
下時のいずれの場合であっても、操作反力を巻上負荷圧
力および巻下負荷圧力に応じて適正に制御してオペレー
タが反力の変化状態を容易に手で感知でき、吊荷の動き
始めを確実に知ることができ、吊荷がオペレータから見
えない位置で作業する場合でも吊荷が建築物その他の物
体に当ることを防止でき、操作性ならびに安全性を向上
できるウィンチの操作力制御装置を提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のために本発明は、ウィンチの操作レバー
に操作反力を付与するようにレバー操作方向に対向して
設けられた巻上操作反力８置および巻下操作反力装置と
、レバーの操作方向を検出する操作方向検出手段と、ウ
ィンチの負荷圧力を検出する負荷圧力検出手段と、上記
各検出手段による検出信号に基づいて操作方向および負
荷圧力に応じた操作反力制御信号を上記各反力装置に出
力するコントローラとを備えた構成としている。

この構成において、コントローラに、操作方向検出手段
から巻下信号が入力されたときに巻下負荷圧力に応じて
出力される操作反力制御信号の変化率を、巻上信号が入
力されたときに巻上負荷圧力に応じて出力される操作反
力制御信号の変化率よりも高くなるように制御する制御
手段を設けることができる。

また、上記各操作反力装置は操作レバーの操作方向に対
向して配置された反力シリンダと、コントローラからの
反力制御信号に応じた二次圧力を各反力シリンダに出力
するＩＮ！磁比例減圧弁とによって構成される。

（作　用〕 上記の構成により、巻上時の操作反力と、巻下時の操作
反力とをそれぞれの負荷圧力に応じて別個に制御するこ
とにより、それぞれの操作反力を適正に制御でき、とく
に巻下時の操作反力の変化率を大きくしてオペレータが
反力の変化状態を容易に手で感知でき、吊荷の動き始め
を確実に知ることができ、操作性ならびに安全性を向上
できる。

〔実施例〕

、第１図は本発明の実施例を示すものであり、この図に
おいて、方向切換弁２を切換えることにより、主油圧ポ
ンプ１の吐出油がウィンチ用油圧モータ３に供給され、
モータ３が正転または逆転され、モータ３に連結された
ウィンチドラム（図示省略）が正転または逆転されて吊
荷の巻上または巻下が行われる。なお、図面は巻上運転
状態を示している。

また、この実施例では方向切換弁２にパイロット式切換
弁が用いられ、この方向切換弁２を切換えるために遠隔
操作弁４が用いられ、遠隔操作弁４に巻上用と巻上用の
各反力装置が設けられている。すなわち遠隔操作弁４の
弁本体４１には操作レバー６が枢軸６１により揺動自在
に支持され、レバー６の枢軸６１を中心とする左右の作
動部６２．６２’　に対応して巻上用と巻上用の一対の
減圧弁５．５′が設けられている。減圧弁５．５′は、
弁本体４１に設けられたポンプボート４２と、タンクボ
ート４３と、出力ボート４４．４４’　とに対応する圧
力室５１．５１″内に、それぞれ油孔５２．５２’を有
するスプール５３．５３’を囲動自在に挿入して構成さ
れ、スプール５３．５３′の先端側には作動部６２．６
２’　に対向するブツシュロッド５４．５４’　かばね
５５．５５’を介して連結され、後端側はばね５６．５
６’　により弁本体４１に支持されている。上記ポンプ
ボー１〜４２には操作用油圧ポンプ５０が接続され、タ
ンクボート４３にはタンク１０が接続され、出力ボート
４４．４４’　にはパイロット油路２１゜２１′を介し
て方向切換弁２の切換え用パイロット部が接続されてい
る。

巻上用および巻上用の各操作反力装置は遠隔操作弁４の
弁本体４１に一体的に組込まれた巻上用および巻上用の
一対の反力シリンダ７．７′と、巻上、巻下共通の１個
の電磁比例減圧弁８とによって構成されている。すなわ
ち弁本体４１の各減圧弁５．５′に対応する箇所にそれ
ぞれ反力シリンダ室が設けられ、各シリンダ室内に反力
ビストン７１．７１’　が摺動自在に挿入され、各ピス
トン７１．７１’　に連結された反力ロット７２．７２
′が操作レバー６の各作動部６２．６２’　に対応する
ように配置されている。各反力ロット７２゜７２′はレ
バー中立時にはレバー６に操作反力を加えず、レバー操
作開始と同時に操作反力を加えるように、最大突出状態
でその先端がレバー中立状態での作動部６２．６２’　
の下面に接触するようにそのストロークが設定されてい
る。

そして、レバー６の操作時に反力ビストン７１．７１′
の背面に形成された反力室７３．７３’　に電磁比例減
圧弁８の二次圧力が油路８１．８１’を経て入力され、
その二次圧力により反力ビストン７１．７１’　を介し
て反力ロット７２．７２’が突出方向に付勢され、操作
レバー６の操作部６２．６２’　に操作反力が作用する
ようになっている。電磁比例減圧弁８は一次側が操作用
油圧ポンプ５０に接続され、コントローラ９からの制御
信号（制御！ｌｌ電流）を入力しその信号に応じて二次
圧力が制御され、この二次圧力の制御によって上記操作
反力が制御される。

コントローラ９は圧力センサ９１により検出された油路
３１の圧力（巻上時の負荷圧力）Ｐａと、圧力センサ９
１″により検出された油路３２の圧力（巻下時の負荷圧
力）Ｐｂとをそれぞれ入力し、巻上か巻下かを判別する
とともに、その方向および圧力Ｐａ；　ｐｂに応じた信
号を電磁比例減圧弁８に出力する。

ここで、第１図は遠隔操作弁４のレバー６を中立位置か
ら巻上側に操作した場合を示しており、この巻上操作に
より巻上側の操作用減圧弁５のブツシュロッド５４が押
し下げられ、スプール５３が押し下げら札て出力ポート
４４からレバー操作角に応じたパイロット圧がパイロッ
ト油路２１に出力され、そのパイロット圧により方向切
換弁２が巻上位置に切換えられている。これによりポン
プ１の吐出油が実線矢印方向に流れてモータ３に流入さ
れ、モータ３が正転され、ウィンチドラム（図示省略）
が巻上方向に回転され、出荷が巻上げられる。

この巻上操作時において、モータ３の巻上側の油路３１
の圧力すなわち巻上負荷圧力ｐａが圧力センサ９１によ
り検出されてコントローラ９に入力され、その巻上負荷
圧力ｐａに基づいてコントローラ９から電磁比例減圧弁
８に反力制御信号ｔ（制御電流）が出力され、その信号
ｔにより電磁比例減圧弁８の二次圧力Ｐｔが制御され、
その二次圧力Ｐｊが反力至ア３に入力されて反力ロット
７２が突出するように付勢され、その突出力が操作反力
Ｆａとしてレバー６の巻上側の作動部６２に作用する。

この場合、反力ロット７２による巻上操作反力Ｆａは、
モータ３の負荷圧力ｐａに比例してたとえば第５図の鎖
線■′に示すように制御される。

なお、第５図において、実線■は遠隔操作弁４の固有の
反力Ｆｏを示す。この固有反力Ｆｏは減圧弁５．５′の
ブツシュロッド５４．５４’　を介してレバー６を中立
に戻そうとする力であり、減圧弁５，５′のばね５６．
５６’やスプール５３゜５３′の摺動抵抗等によって決
り、はぼ一定である。上記の制御により、レバー６には
第５図の実線■に示す固有反力Ｆｏと、同図鎖線■′に
示す負荷圧力Ｐａに応じた操作反力Ｆａとの和が同図実
線■に示す全操作反力Ｆ　（Ｆ＝Ｆａ＋Ｆｂ）として作
用し、この反力Ｆの変化すなわち操作反力Ｆａの変化に
より、オペレータが負荷の変化状態をレバーを通して手
で容易に感知できることになる。

次に、レバー６を中立位置から巻下側に操作すると、巻
下側の操作用減圧弁５′のブツシュロッド５４″が押し
下げられ、スプール５３′が押し下げられて出力ボート
４４′からレバー操作角に応じたパイロット圧がパイロ
ット油路２１′に出力され、そのパイロット圧により方
向切換弁２が巻上位置に切換えられ、ポンプ１の吐出油
が破線矢印方向に流れてモータ３が逆転され、吊荷が巻
下げられる。

この巻下時には、モータ３の巻下側の油路３２の圧力す
なわち巻下負荷圧力Ｐｂが圧力センサ９１′により検出
されてコントローラ９に入力され、その巻下負荷圧力Ｐ
ｂ１．：基づいてコントローラ９から電磁比例減圧弁８
に反力制御信号ｔ（制御電流）が出力され、その信号ｔ
により電磁比例減圧弁８の二次圧力Ｐ＜が制御され、そ
の二次圧力Ｐｔが反力全７３′に入力されて反力ロット
７２′が突出するように付勢され、その突出力が操作反
力Ｆｂとしてレバー６の巻下側の作動部６２′に作用す
る。

この場合、反力ロット７２′による巻下操作反力Ｆｂは
、モータ３の負荷圧力ｐｂに比例して制御されるが、そ
の変化率（比例ゲイン）は上記巻上操作反力Ｆａを制御
する場合の変化率（比例ゲイン）よりも高くしてあり、
たとえば第５図の鎖線■′に示すように制御される。な
お、レバー６には第５図の実線■に示す固有反力Ｆｏと
、同図鎖線■′に示す負荷圧力ｐｂに応じた操作反力Ｆ
ｂとの和が同図実線■に示すように全操作反力Ｆ（Ｆ＝
Ｆｏ　＋Ｆｂ）として作用する。このとき巻下時におけ
る負荷圧力ｐｂの変化域は巻上時に比べて小さいが、上
記のように巻下時の比例ゲインを巻上時よりも高くし、
巻下操作反力Ｆｂを第５図の鎖線■′のように急勾配で
制御することにより、僅かな巻下負荷圧力ｐｂの変化を
大きな巻下操作反力Ｆｂの変化に変換することができ、
その変化すなわち全操作反力Ｆの変化をレバー６を介し
てオペレータが敏感に感知することができる。

そして、操作初期における負荷の動き始めを上記全操作
反力Ｅの変化を通して容易に感知でき、負荷が見えない
位置での操作であっても、安全に巻下操作ならびに巻下
作業を行うことができる。

ところで上記の制御に当り、巻上時において、軽負荷時
には負荷圧力ｐａに対する巻上操作反力Ｆａの比例ゲイ
ンを巻下時のように高くし、重負荷時には負荷圧力Ｐａ
に対する操作反力１”ａの比例ゲインが低くなるように
、コントローラ９に設けられた演算器（制御手段）によ
り演算処理し、巻上操作反力Ｆａすなわち全操作反力Ｆ
をたとえば第５図の実線■または■に示すように折線で
制御することもできる。

こうすれば巻上時においても、軽負荷時には僅かな負荷
圧力ｐａの変化を大きな操作反力Ｆａの変化に変換する
ことができ、その変化をレバー６を介してオペレータが
敏感に感知することができる。そして、操作初期におけ
る負荷の動き始めを上記操作反力Ｆａの変化を通して容
易に感知でき、負荷が見えない位置での巻上操作であっ
ても、安全に巻上操作ならびに巻上作業できる。しかも
、このように軽負荷時に負荷圧力ｐａに対する巻上操作
反力Ｆａの比例ゲインを高くしても、重負荷時にはその
比例ゲインを低くすることにより、全操作反力Ｆがレバ
ー操作可能最大値Ｆ　ｍａｘを越えるおそれはなく、か
つ、重負荷時でもその負荷圧力Ｐａに応じて操作反力Ｆ
ａを適正に制御できる。

これによって軽負荷時から重負荷時の全負荷域に頁って
円滑に操作ならびに作業を行うことができる。なお、巻
下時にも上記と同様に折線で制御するようにしてもよい
。

また、第１図の実施例において、予めコントローラ９に
たとえば第５図の実線■、ＩＬＶに示すような複数の制
御パターンを設定し、巻上時（巻下時も同じ）にその制
御パターンのうち任意のものを選択スイッチ等の制御パ
ターン選択手段９２により選択するようにしてもよい。

こうすれば制御ｎパターンの選択により作業内容に応じ
た操作反力制御を行うことができ、装置の汎用性を向上
できる。

なお、第１図において、８２は切換弁で、この切換弁８
２を図示の位置に保持することにより、電磁比例減圧弁
８に一次圧が入力されて上記の操作反力制御が行われ、
％ｒＡ繁にレバー操作する作業Ｕ）等、操作反力制御を
必要としない場合に、この切換弁８２を図面上位置に切
換えることにより、電磁比例減圧弁８がタンク１０に解
放され、操作反力制御が停止される。この切換弁８２は
省略しても差支えない。

第１図の実施例では、圧力センサ９１，９１’によって
モータ巻上側の油路３１の圧力Ｐａと、巻下側の油路３
２の圧力ｐｂとを個別に検出することにより、巻上か巻
下かの方向検出を行うとともに、その圧力Ｐａ、Ｐｂを
モータ負荷圧力として操作反力の制御を行うようにして
いるが、このウィンチ回路を他のアクチュエータ回路と
シリーズ回路で使用する場合は、コントローラ９により
油路３１の圧力ｐａと油路３２の圧力ｐｂとの差圧を演
算し、その差圧をモータ３の巻上または巻下の有効負荷
圧力とし、その有効負荷圧力に基づいて上記の制御を行
うようにする。

第２図はモータ３の両側の油路３１．３２の圧力をシャ
トル弁３３により高圧選択して圧力センサ９３により検
出し、一方、リミットスイッチ９４等の方向検出手段に
より巻下操作を検出するようにしている。この場合、巻
上操作時はスイッチ９４が０ＦＦ（ＯＮでもよい）で、
コントローラ９により巻下操作であることを判別し、油
路３１からシャトル弁３３を経て圧力センサ９３により
検出された負荷圧力ｐａに基づいて巻上操作反力「ａを
制御する。また、巻下操作時はスイッチ９４が０Ｎ（Ｏ
ＦＦでもよい）されることによりコントローラって巻下
操作であることを判別し、油路３２からシャトル弁３３
を経て圧力センサ９３により検出された負荷圧力ｐｂに
基づいて巻下操作反力Ｆｂを制御する。これによって第
１図の実施例と実質的に同一の作用効果が得られる。ま
た、この実施例によれば圧力スイッチを第１図の実施例
に比べて１個省略できる。

第３図は遠隔操作弁４の巻下側のパイロット油路２１′
に圧力スイッチまたは圧力センサ等の検出手段（操作方
向検出手段）９５を設け、この検出手段９５により巻下
か否（巻上）かを検出するようにしたものであり、伯の
構成ならびに作用効果は第２図の実流例と実質的に同一
である。

上記各実施例では、反力シリンダ７．７′を遠隔操作弁
４と一体的に設けた場合について説明したが、反力シリ
ンダ７．７′は必ずしも遠隔操作弁４と一体的に形成す
る必要はなく、たとえば第４図に示すように遠隔操作弁
４から離れた位置に操作レバー６を設け、その遠隔操作
弁４の操作部６３と、操作レバー６の作動部６２とをリ
ンク６４等により連結し、操作レバー６の作動部６２゜
６２′に対向して反力シリンダ７．７′を配置してもよ
い。こうすれば遠隔操作弁４に既存のものをそのまま使
用できるともに、反力シリンダ７゜７′を小形化でき、
コストダウンが可能となり、かつ、遠隔操作弁４と操作
レバー６および反力シリンダ７．７′の配置を任意に設
定でき、建設機械のように狭い運転室であっても効率よ
く配置して、その利用価値を高めることができる。

（発明の効果〕 以上のように本発明によれば、ウィンチの負荷圧力を検
出するとともに、巻上か巻下かも検出し、その操作方向
と負荷圧力とに基づいて巻上、巻下の各操作反力装置に
より巻上操作反力と、巻下操作反力とを個別に制御する
ようにしたものであり、この制御により、巻上、巻下の
各作業に適した制御が行われ、負荷の変化つまり出荷の
動きをオペレータがレバーを通して手で容易に感知でき
、操作性を向上できる。とくに巻下時に、巻上時の負荷
圧力に応じた巻上操作反力の変化率よりも高い変化率で
巻下操作反力を制御することにより、僅かな巻下負荷圧
力の変化でも大きな巻下操作反力の変化としてオペレー
タが確実に感知することができ、従来では困難とされて
いた巻下時の操作反力の制御を、本発明によって容易に
実現でき、負荷（吊荷）の動き始めを確実に知ることが
でき、安全性を高めることができる。また、コントロー
ラからの信号により電磁比例減圧弁の二次圧力を制御し
、その二次圧力で巻上、巻下の各反力シリンダによる操
作反力制御を行うことにより、低圧用で小型の反力シリ
ンダを使用して、コストダウンを図ることができるとと
もに、微妙な制御が可能となり、制御精度を向上できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成説明図、第２図、第
３図はそれぞれ別の実施例を示す構成説明図、第４図は
さらに別の実施例を示す概略配置図、第５図は本発明に
よる制御特性を示す負荷圧力と操作反力との関係図、第
６図は従来の制御特性を示す負荷圧力と操作反力との関
係図である。 １・・・油圧ポンプ、２・・・方向切換弁、３・・・ウ
ィンチ用油圧モータ、４・・・遠隔操作弁、５．５′・
・・操作用減圧弁、６・・・操作レバー　７．７′・・
・反力シリンダ、８・・・電磁比例減圧弁、９・・・コ
ントローラ、３３・・・シャトル弁、９１．９１’　・
・・圧力センサ（負荷圧力検出手段兼操作方向検出手段
）、９３・・・圧力センサ（負荷圧力検出手段）、９４
・・・リミットスイッチ（操作方向検出手段）、９５・
・・操作方向検出手段。 第　　４ 図 特許出願人　　　　株式会社神戸製鋼所代　理　人　　
　　弁理士　　小谷悦司同　　　　　　弁理士　　長１
）正 向　　　　　　弁理士　　伊藤孝夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウインチの操作レバーに操作反力を付与するように
   レバー操作方向に対向して設けられた巻上操作反力装置
   および巻下操作反力装置と、レバーの操作方向を検出す
   る操作方向検出手段と、ウインチの負荷圧力を検出する
   負荷圧力検出手段と、上記各検出手段による検出信号に
   基づいて操作方向および負荷圧力に応じた操作反力制御
   信号を上記各反力装置に出力するコントローラとを備え
   ていることを特徴とするウインチの操作力制御装置。 ２、コントローラには、操作方向検出手段から巻下信号
   が入力されたときに巻下負荷圧力に応じて出力される操
   作反力制御信号の変化率を、巻上信号が入力されたとき
   に巻上負荷圧力に応じて出力される操作反力制御信号の
   変化率よりも高くなるように制御する制御手段が設けら
   れていることを特徴とする請求項１記載のウインチの操
   作力制御装置。 ３、上記各操作反力装置が操作レバーの操作方向に対向
   して配置された反力シリンダと、コントローラからの反
   力制御信号に応じた二次圧力を各反力シリンダに出力す
   る電磁比例減圧弁とによって構成されていることを特徴
   とする請求項１または２記載のウインチの操作力制御装
   置。