JPH11255488A - 油圧巻上装置およびその油圧巻上装置を搭載した作業機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カウンタバランス弁の適正な保持圧力を算出す
ることなく吊り荷の瞬間落下現象を確実に防止する。 【解決手段】巻上指令または巻下指令に応じて油圧モー
タ１２を駆動してウインチドラム４２を回転させて巻上
げロープを繰り込み、繰り出す。操作レバー７６が中立
位置にあるときにブレーキ装置５０によりウインチドラ
ム４２を制動する。巻上操作が検出され、油圧モータ１
２の軸トルクが巻上方向（Ｔ≧０）と検出されると、コ
ントローラ７５から電磁弁７４に開信号を出力して切換
弁７１を（イ）位置に切り換え、ブレーキシリンダ５２
のロッド室５２ａに圧油を供給してブレーキ装置５０に
よる制動を解除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクローラクレーンな
どの建設機械に搭載される油圧巻上装置およびその油圧
巻上装置を搭載した作業機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、巻上操作レバーの操作に応じ
て油圧モータを駆動する油圧巻上装置において、巻上操
作レバーが中立位置に操作されるとウインチドラムを制
動し、巻上操作レバーが操作位置に操作されるとその制
動を解除するネガブレーキ装置を搭載したものが知られ
ている。

【０００３】このようなネガブレーキ装置を搭載した油
圧巻上装置では、吊り荷が巻上げ途中で巻上操作レバー
を中立位置に操作するとネガブレーキ装置により吊り荷
が保持される。しかしながら、このような状態が所定時
間以上継続されると、油圧モータの巻上げ側入口ポート
（巻下げ側出口ポート）とカウンタバランス弁との間の
保持圧力がリークにより低下しもしくはゼロになり、巻
上げ操作と同時に上記ネガブレーキ装置によるブレーキ
を解除すると、吊りが一瞬落下してから吊り荷が巻上げ
られる。この明細書においてこのような現象を吊り荷の
瞬間落下と呼ぶ。

【０００４】このような吊り荷瞬間落下の問題を解決す
る従来技術として実開平５−３７８８４号公報の油圧巻
上装置が知られている。この実開平５−３７８８４号公
報には、巻上げ操作時に、モーメントリミッタ演算部で
算出したロープ張力に基づいて上記保持圧力を演算し、
実際の保持圧力が演算された保持圧力になるまではネガ
ブレーキ装置によるブレーキを解除しないようにした油
圧巻上装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の油圧巻上装置においては、ロープ張力に基づい
て演算された保持圧力を用いるためその算出には手間が
かかり、また、そのように算出された保持圧力は誤差を
多く含むため、ネガブレーキ装置によるブレーキ解除の
タイミングを適正なものにすることは困難である。

【０００６】本発明の目的は、保持圧力の算出や実測を
行うことなく、確実に吊り荷の瞬間落下現象を防止する
ことのできる油圧巻上装置およびその油圧巻上装置を搭
載した作業機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
に対応づけて説明する。 （１） 請求項１の発明は、巻上指令または巻下指令に
応じて駆動される油圧モータ１２により回転されて巻上
げロープ４３を繰り込み、繰り出すウインチドラム４２
と、ウインチドラム４２を制動するブレーキ装置５０と
を備えた油圧巻上装置に適用される。そして、上述の目
的は、油圧モータ１２の駆動トルクを検出するトルク検
出手段と、巻上指令および巻下指令が出力されていない
時はブレーキ装置５０によりウインチドラム４２を制動
し、巻上指令が出力されている時は、検出されている駆
動トルクの大きさに応じてブレーキ装置５０によるウイ
ンチドラム４２の制動を解除する制御手段７０とを備え
ることにより達成される。 （２） 請求項２の発明は、制御手段７０が、巻上指令
時に、巻上方向の検出されている駆動トルクがゼロ以上
となることを条件にブレーキ装置５０の制動を解除する
ものである。 （３） 請求項３の発明は、制御手段７０が、検出され
ている駆動トルクの大きさに応じてブレーキ装置５０の
制動を解除するように電気的に切り換えられる弁装置７
４を有するものである。 （４） 請求項４の発明は、制御手段７０が、巻下指令
時には、検出されている駆動トルクの大きさに拘らずブ
レーキ装置５０の制動を解除するものである。 （５） 請求項５の発明は、油圧ポンプ１１と、油圧ポ
ンプ１１から吐出される圧油によってウインチドラム４
２を駆動する油圧モータ１２と、油圧ポンプ１１から油
圧モータ１２に供給される圧油の流れを制御する制御弁
１３と、制御弁１３を操作する操作手段７６と、ウイン
チドラム４２を制動するブレーキ装置５０とを備えた作
業機に適用される。そして、上述した目的は、油圧モー
タ１２の駆動トルクを検出するトルク検出手段７８と、
操作手段７６が中立位置にあるときにブレーキ装置５０
によりウインチドラム４２を制動し、操作手段７６によ
り巻上げ操作が行なわれたことを検出したときは、検出
されている駆動トルクがゼロかもしくは巻上方向となる
ことを条件にブレーキ装置５０による制動を解除する制
御手段７０とを備えることにより達成される。

【０００８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態
に係る作業機の油圧巻上装置の構成を示す図である。こ
の油圧巻上装置は図３に示すようなクローラクレーンに
搭載することができる。図３に示すように、クローラク
レーンは走行体６１と、走行体６１上に旋回可能に搭載
された旋回体６２と、旋回体６２上に設けられたブーム
６３とを有し、シーブ６４を介してウインチロープ４３
に接続されたフック６５により吊荷６６を吊り上げる。
ウインチロープ４３はウインチドラム４２に巻回されて
いる。

【００１０】図１に示すように、本実施の形態に係るク
ローラクレーンの油圧巻上装置は、原動機Ｍによって駆
動されるメインポンプ１１と、メインポンプ１１から供
給される圧油により回転する巻上モータ１２と、この巻
上モータ１２によって駆動される油圧ウインチ装置４０
と、油圧ウインチ装置４０の駆動を停止する制動装置５
０と、メインポンプ１１から巻上モータ１２への圧油の
流れを制御する制御弁１３と、巻上げ時の圧油がモータ
１２へ流入する管路２１と２２との間に設けられたカウ
ンタバランス弁１４と、制御弁１３の駆動と制動装置５
０の駆動とを制御する制御装置７０とを備えている。

【００１１】油圧ウインチ装置４０を構成するウインチ
ドラム４２は、減速機４１を介して油圧モータ１２に接
続され、油圧モータ１２によりウインチドラム４２が駆
動されると、ウインチロープ４３が巻き上げまたは繰り
出され吊り荷６６が昇降される。制動装置５０は、油圧
モータ１２の出力軸１２ａの一部に設けられたブレーキ
ドラム５１と、ブレーキドラム５１にブレーキ力を付与
するブレーキシリンダ５２とを有し、ブレーキシリンダ
５２の伸縮動作は制御装置７０によって制御される。

【００１２】制御装置７０は、ブレーキシリンダ５２の
ロッド室５２ａを圧源１５とタンク１６とに選択的に連
通するように切り換える切換弁７１と、電気信号に応じ
た圧油を制御弁のパイロット室１３ａ,１３ｂに管路２
３,２４を介してそれぞれ供給する電気油圧切換弁７２,
７３と、電気信号に応じて管路２３から切換弁７１のパ
イロット室７１ａへの圧油の供給を許容または禁止する
電磁弁７４と、電気油圧切換弁７２,７３と電磁弁７４
に電気信号を出力するコントローラ７５と、手動操作に
よって巻上または巻下げを指令する操作レバー７６と、
操作レバー７６の操作量を検出するポテンショメータな
どの操作量検出器７７と、油圧モータ１２の出力軸１２
ａの軸トルクを検出する歪みゲージなどのトルクセンサ
７８とを有している。トルクセンサ７８は、巻上方向の
軸トルクが発生したときに正の検出値、巻下げ方向の軸
トルクが発生したときに負の検出値を出力するようにな
っている。

【００１３】管路２４、２５あるいは管路２３、電磁弁
７４、管路２６を介して切換弁７１のパイロット室７１
ａに圧油が供給されると、切換弁は（イ）位置に切り換
えられ、ブレーキシリンダ５２のロッド室５２ａは圧源
１５に連通してブレーキバネは収縮し、これによってブ
レーキドラム５１の制動が解除される。また、パイロッ
ト室７１ａへの圧油の供給が停止されると、切換弁７１
は（ロ）位置に切り換えられブレーキシリンダ５２のロ
ッド室５２ａはタンク１６に連通してブレーキバネは伸
長し、これによってブレーキドラム５１を制動する。切
換弁７１のパイロット室７１ａへの圧油の供給または停
止は、以下に述べるコントローラ７５での処理によって
行われる。

【００１４】コントローラ７５は操作量検出器７７とト
ルクセンサ７８とからの検出信号を読み込んで、図２の
フローチャートに基づく処理を実行し、電気油圧切換弁
７２,７３と電磁弁７４に制御信号を出力する。図２の
フローチャートは、図示しないエンジンキースイッチの
オンによりスタートし、まず、ステップＳ１において、
操作量検出器７７からの検出信号に基づいて操作レバー
７６が巻上側もしくは巻下げ側に操作されたか、あるい
は中立であるかを判定する。ステップＳ１で操作レバー
１５が巻上げ側に操作されたと判定されると、ステップ
Ｓ２において、電気油圧切換弁７２に操作レバー７６の
操作量に応じた制御信号を出力し、管路２３から制御弁
１３のパイロット室１３ａに圧油を供給する。

【００１５】次いで、ステップＳ３でトルクセンサ７８
の検出信号ＴがＴ≧０か否か、すなわち巻上方向の軸ト
ルクが巻下方向の軸トルクと等しい（Ｔ＝０）もしくは
上回っている（Ｔ＞０）か否かを判定する。操作レバー
７６の操作が中立状態で管路２２に圧油が供給されてい
ない初期の状態では、油圧モータ１２の出力軸１２ａに
は、ネガブレーキ５０を支点として、吊り荷６６の自重
による巻下げ方向の負のトルク（Ｔ＜０）が作用してい
る。操作レバー７６の巻上操作に伴い管路２２に圧油が
供給されると、出力軸１２ａには巻上方向の正の軸トル
クが徐々に作用する。そして、管路２２の保持圧力が吊
り荷６６を保持するのに必要なだけ上昇すると、巻上方
向の軸トルクは巻下げ方向の軸トルクと等しくなってバ
ランスし（Ｔ＝０）、この状態でネガブレーキ５０を解
除しても吊り荷６６は瞬間落下しない。

【００１６】ステップＳ３が肯定されるとステップＳ４
に進み、電磁弁７４に開信号を出力して管路２３と管路
２６とを連通し、切換弁７１のパイロット室７１ａに圧
油を供給する。これによって、切換弁７１を（イ）位置
に切り換え、ブレーキシリンダ５２のロッド室５２ａと
圧源１５とを連通してネガブレーキを解除する。ステッ
プＳ３が否定されると、ステップＳ１に戻りＴ≧０が成
立するまでステップが繰り返される。ステップＳ５で
は、操作量検出器７７からの検出信号により、巻上操作
もしくは巻下げ操作が行われているか否かを判定し、い
ずれかの操作が行われていればステップＳ１に戻り、上
述の処理を繰り返し実行する。ステップＳ５において、
巻上操作も巻下げ操作もされていない、すなわち操作レ
バー１５が中立位置に切り換えられていると判定される
と、ステップＳ６において、電気油圧切換弁７２,７３
に圧油の供給を停止する信号を出力し、さらに電磁弁７
４に閉信号を出力して管路２６と管路２３との連通を禁
止する。これによって、切換弁７１のパイロット室７１
ａへの圧油の供給を停止し、切換弁７１を（ロ）位置に
切りえ、ブレーキシリンダ５２のロッド室５２ａとタン
ク１６とを連通してネガブレーキを作動する。

【００１７】ステップＳ１において、巻下げ操作が行な
われていると判定されると、ステップＳ７において、電
気油圧切換弁７３に操作レバー７６の操作量に応じた制
御信号を出力し、管路２４からパイロット室１３ｂに圧
油を供給するとともに、管路２５を通過して切換弁７１
のパイロット室７１ａに圧油を供給し、切換弁７１を
（イ）位置に切り換えネガブレーキを解除する。その後
は、ステップＳ５に進み、上述したのと同様な処理を実
行する。また、ステップＳ１において、ブレーキ巻上げ
操作も巻下げ操作も行なわれていないと判定されるとス
テップＳ６に進み、切換弁１８を（ロ）位置に切換えて
ネガブレーキ装置５０を作動する。

【００１８】このような油圧巻上装置の動作をより具体
的に説明する。巻上ロープを巻き取るため操作レバー７
６が巻上操作されると、その操作量に応じた圧油が制御
弁１３のパイロット室１３ａに供給されて、制御弁１３
がａ位置に切り換えられる。これによりメインポンプ１
１からの圧油が制御弁１３、管路２１、カウンタバラン
ス弁１４、管路２２を経て巻上モータ１２に供給され
る。上述したように、巻上げ時に、油圧モータ１２の巻
上方向の軸トルクが巻下げ方向の軸トルクと同等以上
（Ｔ≧０）になると、ステップＳ３からステップＳ４に
進んで、ネガブレーキ装置５０によるブレーキを解除し
てウインチドラム４２がウインチロープ４３を巻き取る
方向に回転する。

【００１９】一方、巻上ロープを繰り出すため、操作レ
バー７６が巻下げ操作されると、その操作量に応じた圧
油が制御弁１３のパイロット室１３ｂに供給されて、制
御弁１３がｂ位置に切り換えられる。これによってメイ
ンポンプ１１からの圧油が制御弁１３を経て油圧モータ
１２に供給される。上述したように、巻下げ操作がなさ
れると、油圧モータ１２の駆動トルクの大きさに関係な
くすぐにネガブレーキを解除するので、ウインチドラム
４２が巻上ロープを繰り出す方向に回転する。

【００２０】このように本実施の形態によると、巻上操
作時に、油圧モータ１２の軸トルクがゼロ以上となるこ
とを条件に電磁弁７４を切り換えてネガブレーキ装置５
０によるブレーキを解除するようにしたので、カウンタ
バランス弁１４による保持圧力が吊り荷を保持するのに
必要なだけ上昇してからブレーキが解除されることにな
り、巻上時の吊り荷の瞬間落下を防止することができ
る。また、油圧モータ１２の軸トルクを直接計測するこ
とにより、ブレーキ解除を指令するようにしたので、保
持圧力の計測や演算などの処理が不要となる。したがっ
て、誤差なく適正なタイミングで確実にネガブレーキを
解除することができる。

【００２１】巻下げ操作時に、ブレーキ解除のタイミン
グが遅いと、油圧モータ１２に巻下げ方向の軸トルクが
作用しているにも拘らずネガブレーキによって油圧モー
タ１２の回転が止められ、ブレーキオフの瞬間に油圧モ
ータ１２が急回転するいわゆるジャンピング現象が発生
する。しかしながら、本実施の形態によると、巻下げ操
作がなされると、すぐにブレーキを解除するようにした
ので、ジャンピング現象を防ぐことができる。

【００２２】なお、上記実施の形態は、油圧モータ１２
の出力軸１２ａのブレーキドラム５１を制動するタイプ
に適用したが、図４に示すように、ウインチ装置４５に
ブレーキドラム５３を設け、ウインチ装置４５を直接制
動するタイプにも適用することができる。この場合、ト
ルク検出器４７をブレーキドラム５３と減速器４１との
間もしくは減速器４１と油圧モータ１２との間に設け、
このトルク検出器４７によって得られる油圧モータ１２
の軸トルクＴaとロープ張力によって得られるウインチ
ドラム４６の軸トルクＴbとをコントローラ７５によっ
て求め、油圧モータ１２の軸トルク１２ａがウインチド
ラム４６の軸トルクＴｂより同等もしくは大になったら
（Ｔa≧Ｔb）、ブレーキを解除するように構成すること
も可能である。

【００２３】以上のように本発明は、カウンタバランス
弁１４による保持圧力を計測または演算するのではなく
油圧モータ１２の軸トルクを検出することによってネガ
ブレーキ解除のタイミングを決定したことを特徴とする
ものであり、これは上述した実施の形態に限定されず種
々の形態で実施できる。たとえば、上記実施の形態にお
ける切換弁７１を電磁切換弁とし、巻上時にＴ≧０が成
立したとき、あるいは巻下げ操作が検出された時にコン
トローラ７５からこの電磁切換弁に直接制御信号を出力
するようにしてもよい。また、巻上時のブレーキ解除の
条件はＴ≧０に限ったものではない。さらに、本発明は
クローラクレーン以外の作業機にも適用可能である。

【００２４】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、トルクセンサ７８がトルク検出手段を、制御装置７
０が制御手段を、電磁弁７４が弁装置をそれぞれ構成す
る。

【００２５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、巻上指令時に、検出されている駆動トルクの大き
さに応じてブレーキ装置によるウインチドラムの制動を
解除するようにしたので、カウンタバランス弁の適正な
保持圧力の算出することなく容易にかつ確実に吊り荷の
瞬間落下現象を防止することができる。また、とくに請
求項３の発明によれば、電気的に切り換えられる弁装置
によりネガブレーキを解除するようにしたので、ブレー
キ解除のタイミングを任意に変更することができる。さ
らに請求項４の発明によれば、巻下げ指令時には、検出
されている駆動トルクの大きさに拘らずブレーキを解除
するようにしたので、巻下げ時のジャンピング現象を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油圧巻上装置の一実施の形態の構成を
示す油圧回路図である。

【図２】本発明の油圧巻上装置を構成するコントローラ
での処理例を示すフローチャート図である。

【図３】本発明による油圧巻上装置が適用されるクロー
ラクレーンの正面図である。

【図４】本発明の油圧巻上装置の他の実施の形態の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１１ 油圧ポンプ １２ 油圧モータ １３ 制御弁 ４０ ウインチ装置 ４２ ウインチドラム ４３ ウインチロープ ５０ ブレーキ装置 ５１ ブレーキドラム ５２ ブレーキシリンダ ７０ 制御装置 ７４ 電磁弁 ７６ 操作レバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船渡 孝次 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻上指令または巻下指令に応じて駆動され
   る油圧モータにより回転されて巻上げロープを繰り込
   み、繰り出すウインチドラムと、 前記ウインチドラムを制動するブレーキ装置とを備えた
   油圧巻上装置において、 前記油圧モータの駆動トルクを検出するトルク検出手段
   と、 前記巻上指令および巻下指令が出力されていない時は前
   記ブレーキ装置により前記ウインチドラムを制動し、前
   記巻上指令が出力されている時は、前記検出されている
   駆動トルクの大きさに応じて前記ブレーキ装置による前
   記ウインチドラムの制動を解除する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする油圧巻上装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、前記巻上指令時に、巻上
   方向の前記検出されている駆動トルクがゼロ以上となる
   ことを条件に前記ブレーキ装置の制動を解除することを
   特徴とする請求項１に記載の油圧巻上装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は、前記検出されている駆動
   トルクの大きさに応じて前記ブレーキ装置の制動を解除
   するように電気的に切り換えられる弁装置を有すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の油圧巻上装置。
4. 【請求項４】前記制御手段は、前記巻下指令時には、前
   記検出されている駆動トルクの大きさに拘らず前記ブレ
   ーキ装置の制動を解除することを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１項に記載の油圧巻上装置。
5. 【請求項５】油圧ポンプと、 前記油圧ポンプから吐出される圧油によってウインチド
   ラムを駆動する油圧モータと、 前記油圧ポンプから前記油圧モータに供給される圧油の
   流れを制御する制御弁と、 前記制御弁を操作する操作手段と、 前記ウインチドラムを制動するブレーキ装置とを備えた
   作業機において、 前記油圧モータの駆動トルクを検出するトルク検出手段
   と、 前記操作手段が中立位置にあるときに前記ブレーキ装置
   により前記ウインチドラムを制動し、前記操作手段によ
   り巻上げ操作が行なわれたことを検出したときは、前記
   検出されている駆動トルクがゼロかもしくは巻上方向と
   なることを条件に前記ブレーキ装置による制動を解除す
   る制御手段とを備えたことを特徴とする作業機。