JPH0925084A - 天井走行クレーン用液圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】変速性能に優れ、極低速動作も正確に行え、シ
ステム効率も有効に向上させることができる天井走行ク
レーン用の液圧駆動装置を提供する。 【解決手段】ウインチ２７に液圧モータ３を連結し、こ
の液圧モータ３に、クレーンの極低速駆動時には固定ポ
ンプ４１から吐出させた圧液を流量制御弁５２で絞りな
がら供給し、高速駆動時には可変ポンプ４２から適宜流
量を吐出させて固定ポンプ４１の圧液と並列に液圧モー
タ３に供給するようにしたため、固定ポンプ４１の容量
縮小及び流量制御弁５２の制御能に基づく極低速駆動時
の的確な流量制御ならびにシステム効率の改善と、液圧
システムに基づく円滑な無段変速機能とが実現可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工場内設備、産業
用機器として好適に利用される天井走行クレーン用液圧
駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】天井走行クレーンは、工場内設備として
欠かせないものの一つである。このようなクレーンを巻
上げ又は巻下げ方向に駆動するために、従来から電動モ
ータを用いた駆動装置を用いるのが一般的である。しか
し、クレーンにおいてワイヤの巻上げ、巻下げを極低速
から高速までの幅広い速度範囲に亘って行う必要がある
場合に、このような機能を営む上で電動モータは適して
いるとは言い難い。つまり、幅広い速度範囲をカバーす
るためには、動力伝達系に多段にクラッチ機構を組み込
まなければならないが、これによりクラッチの切り替え
時に不可避的にショックが発生する。このため、滑らか
な変速動作を行わせることができないという欠点につな
がる。また、電動モータは悪環境下で使用したときに故
障し易いという難点もある。

【０００３】そこで、このような欠点を克服するため
に、液圧ポンプと液圧モータの組み合わせによってクレ
ーンを駆動することが一つの有力な手段として考えられ
ている。液圧ポンプから吐出されて液圧モータに呑み込
まれる圧液の流量を適当な手段によって制御してやれ
ば、液圧モータを無段階に変速駆動することができ、変
速性能が向上する上に、液圧システムには耐環境性、耐
久性があり、電動モータに比べて悪環境下での使用が可
能となるからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる流量
制御を行うための一般的な手段として、液圧ポンプを固
定ポンプとし、この固定ポンプに流量制御弁を接続して
流量制御する手法と、液圧ポンプに可変ポンプを用いて
その押し除け容積を制御する手法とが挙げられる。とこ
ろが、前者の場合、ウインチを極低速で駆動する際に入
力エネルギの大半を熱として放出することになるため、
そのエネルギ損失によってシステム効率が大幅に低下す
ることが避けられず、その際の異常昇温を防ぐために大
型のクーラも必要になって、設置場所も地上に限定さ
れ、途中の配管も増えるなどシステムの大型化を招くこ
とが避けられないものとなる。一方、後者の場合、小流
量を吐出するときには吐出量に対して漏れ量が相対的に
増大するという可変ポンプの一般的特性に起因して、極
低速駆動時に微妙な吐出量の制御ができず、クレーンに
安定した極低速動作を行わせることができないという難
点がある。

【０００５】本発明は、このような課題を有効に解決し
た天井走行クレーン用液圧駆動装置を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。

【０００７】すなわち、本発明に係る天井走行クレーン
用液圧駆動装置は、天井走行クレーンの駆動用ウインチ
に連結された液圧モータと、この液圧モータを駆動する
液圧ポンプ機構と、液圧モータ及び液圧ポンプ機構の間
を接続する液圧回路と、前記液圧モータに供給される圧
液の流量を制御する制御手段とを具備してなるものにお
いて、前記液圧ポンプ機構を、固定ポンプ及び可変ポン
プから構成し、前記液圧回路を、固定ポンプを液圧モー
タに接続するとともにその吐出流量を制御する流量制御
弁を介在させた第１の系路と、可変ポンプを前記第１の
系路と並列に液圧モータに接続する第２の系路とを少な
くとも備えてなるものにし、前記制御手段を、クレーン
の低速領域で前記可変ポンプの押し除け容積を略零に保
持した状態で前記流量制御弁の開度を徐々に増大させて
いき、その開度が設定開度となった以降の高速領域で流
量制御弁の設定開度を保持して前記可変ポンプの押し除
け容積を徐々に増大させていく制御を行うように構成し
てなることを特徴とする。

【０００８】このような構成からなる天井走行クレーン
用液圧駆動装置を作動させると、液圧モータに供給され
る圧液が、制御手段の制御によって低速領域から高速領
域まで無段階に増大していくことになる。すなわち、低
速領域では、固定ポンプがその押し除け容積に応じた圧
液を吐出するが、液圧モータに至る手前に流量制御弁が
設けてあり、制御手段がこの流量制御弁の開度を徐々に
増大させていくため、液圧モータが呑み込む圧液の量は
次第に増大して、仮に設定開度を最大開度としている場
合には、固定ポンプの全吐出量に略等しくなる。この
間、液圧モータの速度は流量制御弁の開度増大に伴って
増速していく。一方、高速領域では、前記固定ポンプの
最大吐出量に加えて、可変ポンプの押し除け容積が徐々
に増大されることにより可変ポンプからも圧液が吐出し
始めるため、液圧モータには固定ポンプの最大吐出量と
可変ポンプの吐出量とを加算した流量が供給されること
になる。このため、液圧モータの速度はその後、可変ポ
ンプの押し除け容積の増大に伴ってそれが最大値に達す
るまで増速していく。

【０００９】以上のように、本発明によると、低速領域
では、可変ポンプでは得られない微妙な流量制御を固定
ポンプ及び流量制御弁を通じて的確に行うことでクレー
ンにスムーズな極低速動作を行わせることが可能とな
る。その際に、固定ポンプのみによって構成する場合に
比べて固定ポンプの容量が小さくて済むため、低速時の
エネルギ損失や発熱が低い値に抑えられて、システム効
率が有効に向上することになり、またクーラの小型化、
空冷化が図れ、ひいてはクーラを含めたユニット全体を
天井付近に設置し、液圧モータとポンプの間の配管を大
幅に省略することができて、システム全体をコンパクト
に構成することも可能になる。また、高速領域では、可
変ポンプの制御を通じてクレーンに実用上有効な高速動
作を行わせることができる。さらに、低速から高速に至
る変速動作も、低高速切替え点を含めて、流量制御弁及
び可変ポンプの制御を通じて無段階に行うことができる
ため、全ての速度域に亘ってクレーンのスムーズな挙動
を確保することが可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面を参照して説明する。

【００１１】図１は、本発明の液圧駆動装置１が適用さ
れる天井走行クレーン２を示している。このクレーン２
は、工場等の天井もしくはその付近に水平に配設されて
レールとして機能するガータ２１と、このガータ２１の
上に走行可能に配設されるトロリー２２と、このトロリ
ー２２に軸着される定滑車２３と、この定滑車２３の下
方に動滑車２４を介して支持されるフック２５と、前記
動滑車２４を前記定滑車２３に懸吊支持させるワイヤー
２６と、このワイヤー２６を繰出し又は巻き取るウイン
チ２７とを具備してなる。ワイヤー２６は、先端がトロ
リー２２の移動終端Ｘ側において適宜の場所に固定さ
れ、中間部が定滑車２３の右上部→動滑車２４の下半部
→定滑車２３の左上部の順に巻き掛けられて、基端部が
トロリー２２の移動始端Ｘ₀ 側に引き込んであり、この
移動始端Ｘ₀ 側に配置したウインチ２７の外周に巻回さ
れている。そして、このウインチ２７を、本実施形態の
液圧駆動装置１によって駆動するようにしている。

【００１２】液圧駆動装置１は、前記ウインチ２７とと
もにケーシング１ａ内に一体に格納されて天井付近に配
置されてなるもので、図２の回路図に示すように、ウイ
ンチ２７を連結してなる液圧モータ３と、この液圧モー
タ３を駆動する液圧ポンプ機構４と、液圧モータ３及び
液圧ポンプ機構４の間を接続する液圧回路５と、前記液
圧モータ３に供給される圧液の流量を制御する制御手段
たるシーケンサ６とを具備してなる。

【００１３】液圧モータ３は、固定式のもので、その入
出力軸３ａに前記ウインチ２７の回転軸２７ａが連結さ
れる。

【００１４】液圧ポンプ機構４は、固定ポンプ４１と可
変ポンプ４２とを共通の回転軸４３を介してタンデムに
接続した構成からなるもので、その回転軸４３を電動モ
ータ４４によって回転駆動するようにしている。この実
施形態の場合、固定ポンプ４１の押し除け容積に比べて
可変ポンプ４２の最大押し除け容積の方を相対的に大き
く設定している。この可変ポンプ４２は、例えば斜板式
のもので、斜板の傾斜角を＋αから−αの範囲で連続的
に変化させ得るものである。

【００１５】液圧回路５は、方向切換弁７を具備してな
るもので、この方向切換弁７はソレノイド７１、７２を
付帯していて、信号が入力されないときの図示のセンタ
ブロック位置と、一方のソレノイド７１に信号が入力さ
れたときの図３に示す巻上げ位置と、他方のソレノイド
７２に信号が入力されたときの図４に示す巻下げ位置と
を選択し得るものである。つまり、図３に示す巻上げ位
置では、図中矢印Ａに沿って、固定ポンプ４１の吐出口
４１ａがポート７ａ、７ｂ、チェック弁５１及び流量制
御弁５２を介して液圧モータ３の一方の流出入口３１に
接続され、さらにこの液圧モータ３の他方の流出入口３
２がポート７ｃ、７ｄ及びクーラ５３を介してタンク５
４に接続されて、本発明に係る第１の系路Ａが構成され
る。クーラ５３は主として流量制御弁５２で発熱した流
体を冷却するためのもので、空冷式のものが採用され、
ケーシング１ａ内に一体に収容されている。また、図４
に示す巻下げ位置では、図中矢印Ｂに沿って、固定ポン
プ４１の吐出口４１ａが切換ポート７ｅ、７ｆを介して
液圧モータ３の他方の流出入口３２に接続され、さらに
この液圧モータ３の一方の流出入口３１が流量制御弁５
２、ポート７ｇ、７ｈ及びクーラ５３を介してタンク５
４に接続されて、前記とは異なる第１の系路Ｂが構成さ
れる。なお、図２に示すセンタブロック位置では、固定
ポンプ４１の吐出口４１ａはポート７ｉ、７ｊ及びクー
ラ５３を介してそのままタンク５４に接続され、液圧モ
ータ３の一対の流出入口３１、３２はポート７ｋ、７ｍ
によりブロックされる。

【００１６】また、この液圧回路５は、可変ポンプ４２
が正の斜板角αを有するときに、その一方の流出入口４
２ａを図３に示すように前記第１の系路Ａと並列に液圧
ポンプ３の一方の流出入口３１に接続し、他方の流出入
口３２を可変ポンプ４２の他方の流出入口４２ｂに接続
する本発明に係る第２の系路Ｃを構成し、可変ポンプ４
２が負の斜板角−αを有するときに、他方の流出入口４
２ｂを図４に示すように前記第１の系路Ｂと並列に液圧
ポンプ３の他方の流出入口３２に接続し、一方の流出入
口３１を可変ポンプ４２の一方の流出入口４２ａに接続
する前記とは異なる第２の系路Ｄとを構成するようにな
っている。

【００１７】シーケンサ６は、クレーンの操作ハンドル
等に付帯されているセンサ等から正又は負の速度信号ｓ
を入力し、前記流量制御弁５２及び可変ポンプ４２にそ
れぞれ制御信号ａ、ｂを出力して、それらの開度及び押
し除け容積を制御するとともに、方向切換弁７の各ソレ
ノイド７１、７２に速度信号ｓの正又は負に対応して制
御信号ｃ、ｄを出力する。その制御の概要は、クレーン
が低速領域にあるときに前記可変ポンプ４２の押し除け
容積を略零に保持した状態で前記流量制御弁５２の開度
を増大させていき、それが設定開度である最大開度とな
った以降の高速領域で流量制御弁５２の最大開度を保持
したままで前記可変ポンプ４２の押し除け容積を増大さ
せていくことを内容としている。

【００１８】次に、本実施形態の作動を具体的に説明す
る。クレーンの操作者が例えば操作ハンドルを停止位置
に保持しているときには、電動モータ４４が作動してい
ても、シーケンサ６は信号ｃ、ｄを出力せず、方向切換
弁７は図２に示すセンタブロック位置に保持される。こ
れにより、固定ポンプ４１からの吐出液はそのままタン
ク５４に戻され、液圧モータ３の出入口３１、３２はと
もに方向切換弁７によりブロックされて、ウインチ２７
がロック状態となる。そのため、フック２５に荷重負荷
が掛かっていても昇降動作が禁止される。

【００１９】この状態から、ハンドルが巻上げ位置に切
換えられると、シーケンサ６に操作量に応じた正の速度
信号ｓが入力され、シーケンサ６は方向切換弁７を図３
に示す巻上げ位置に保持するとともに、低速領域での制
御を開始する。すなわち、可変ポンプ４２の押し除け容
積を略零に保持した状態で、流量制御弁５２の開度を零
から増大させていくことで、第１の系路Ａを通じて液圧
モータ３に対する圧液の供給を開始する。これにより液
圧モータ３が呑み込む圧液の量が流量制御弁５２の開度
増大に伴って固定ポンプ４１の全吐出量に略等しくなる
方向に向かって増大していく。流量制御弁５２が最大開
度になっても、クレーンの実速が入力される速度信号ｓ
を下回っているときは、シーケンサ６は今度は高速領域
での制御を開始する。具体的には、前記流量制御弁５２
の最大開度を保持した状態で、今度は可変ポンプ４２の
押し除け容積を零から増大させていく。これにより、前
記固定ポンプ４１の最大吐出量に加えて、可変ポンプ４
２からも圧液が吐出し始め、その圧液が図中矢印Ｃに沿
って液圧モータ３に供給され、結果的に、液圧モータ３
には前記固定ポンプ４１の最大吐出量と可変ポンプ４２
の吐出量とを加算した流量が供給されることになる。こ
のため、液圧モータ３の速度はその後、可変ポンプ４２
の押し除け容積の増大に伴ってそれが最大値に達するま
で増速していく。

【００２０】なお、操作者が減速操作を行った場合に
は、上記とは逆の手順に沿って液圧モータ３の減速が実
現される。また、操作者が巻下げ操作を行い、これによ
ってシーケンサ６にマイナスの速度信号ｓが入力された
場合には、シーケンサ６が方向切換弁７を図４に示す巻
下げ位置に切換えるとともに、低速領域では固定ポンプ
４１と液圧モータ３の間を別異の第１系路Ｂを通じて接
続し、高速領域ではこの液圧供給状態に加えて、可変ポ
ンプ４２と液圧モータ３の間を別異の第２系路Ｄを通じ
て接続する。この場合、低速領域に着目すると、流量制
御弁５２は液圧モータ３の下流側に位置することになる
が、液圧モータ３の背圧を高めることで固定ポンプ４１
から液圧モータ３に供給される圧液の流量を制限するこ
とができる。また、高速領域は巻上げ時と全く同様にし
て固定ポンプ４１の吐出液に可変ポンプ４２の吐出液を
加算して液圧モータ３に供給することができる。

【００２１】以上のようにして、本実施形態の液圧駆動
装置は、低速領域では、可変ポンプでは得られない微妙
な流量制御を固定ポンプ４１及び流量制御弁５２を通じ
て的確に行うことでクレーンにスムーズな極低速動作を
行わせることが可能となる。その際に、固定ポンプのみ
によって構成する場合に比べて本実施形態の固定ポンプ
４１は容量が小さくて済むため、低速時のエネルギ損失
や発熱を低い値に抑えてシステム効率を有効に向上する
ことができ、またクーラ５３の小型化、空冷化が図れ、
ひいてはクーラ５３を含めたユニット全体を天井付近に
設置し、液圧モータ３と液圧ポンプ機構４の間の配管を
大幅に省略することができて、システム全体をコンパク
トに構成することが可能になる。また、高速領域では、
可変ポンプ４２の制御を通じてクレーンに実用上有効な
高速動作を行わせることができる。さらに、低速から高
速に至る変速動作も、低・高速切替え点を含めて、流量
制御弁５２及び可変ポンプ４２の制御を通じて無段階に
行うことができるため、全ての速度域に亘ってクレーン
のスムーズな挙動を確保することが可能になる。

【００２２】なお、各部の具体的な構成は、上述した実
施形態のみに限定されるものではなく、制御手段をシー
ケンサに代えてマイクロコンピュータユニットにより構
成するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を適用した天井走行クレー
ンの概略的な構成図。

【図２】同実施形態の液圧駆動装置を示す液圧回路図。

【図３】クレーン巻上げ時の圧液の流れを示す液圧回路
図。

【図４】クレーン巻下げ時の圧液の流れを示す液圧回路
図。

【符号の説明】

１…液圧駆動装置 ２…天井走行クレーン ３…液圧モータ ４…液圧ポンプ機構 ５…液圧回路 ６…制御手段（シーケンサ） ２７…ウインチ ４１…固定ポンプ ４２…可変ポンプ Ａ、Ｂ…第１の系路 Ｃ、Ｄ…第２の系路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】天井走行クレーンの駆動用ウインチに連結
   された液圧モータと、この液圧モータを駆動する液圧ポ
   ンプ機構と、液圧モータ及び液圧ポンプ機構の間を接続
   する液圧回路と、前記液圧モータに供給される圧液の流
   量を制御する制御手段とを具備してなるものであって、 前記液圧ポンプ機構は、固定ポンプ及び可変ポンプから
   構成されており、前記液圧回路は、固定ポンプを液圧モ
   ータに接続するとともにその吐出流量を制御する流量制
   御弁を介在させた第１の系路と、可変ポンプを前記第１
   の系路と並列に液圧モータに接続する第２の系路とを少
   なくとも備えており、前記制御手段は、クレーンの低速
   領域で前記可変ポンプの押し除け容積を略零に保持した
   状態で前記流量制御弁の開度を増大させていき、その開
   度が設定開度となった以降の高速領域で流量制御弁の設
   定開度を保持して前記可変ポンプの押し除け容積を増大
   させていく制御を行うように構成されていることを特徴
   とする天井走行クレーン用液圧駆動装置。