JPH11335086A - 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】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。
操作量検出器７７によって巻上操作が検出され、トルク
センサ７８,７９によって油圧モータ１２に接続された
出力軸１２ａの軸トルクがウインチドラム４２に接続さ
れた出力軸４２ａの軸トルク以上となったことが検出さ
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第１のト
ルク検出手段７８と、ウインチドラム４２の駆動トルク
を検出する第２のトルク検出手段７９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、少なくとも第１のトルク検出手段７８によ
って検出される駆動トルクが、第２のトルク検出手段７
９によって検出される駆動トルク以上となることを条件
にブレーキ装置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、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。 （３） 請求項３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。 （４） 請求項４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第１のトルク検出手段７
８と、ウインチドラム４２の駆動トルクを検出する第２
のトルク検出手段７９と、操作手段７６が中立位置にあ
る時にブレーキ装置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
を検出した時は、少なくとも第１のトルク検出手段７８
によって検出される駆動トルクが、第２のトルク検出手
段７９によって検出される駆動トルク以上となることを
条件にブレーキ装置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。

【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】制動装置５０は、減速機４１を介して油圧
モータ１２に接続された出力軸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。油圧ウインチ装置４０を構成するウインチドラ
ム４２に接続された出力軸４２ａは、ブレーキドラム５
１および減速機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。ブレーキドラム５１が制動
されると、ウインチドラム４２は停止され吊り荷６６が
空中で保持される。

【００１２】制御装置７０は、ブレーキシリンダ５２の
ロッド室５２ａを油圧源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１３のパイロット室１３ａ,１３ｂに
管路２３,２４を介してそれぞれ供給する電気油圧パイ
ロット弁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、電気油圧パイロット弁７
２,７３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に接続された出力軸１２ａの軸トルクを検出す
るトルクセンサ７８と、ウインチドラム４２に接続され
た出力軸４２ａの軸トルクを検出するトルクセンサ７９
とを有している。トルクセンサ７８の検出値Ｔ1および
トルクセンサ７９の検出値Ｔ2は、油圧モータ１２およ
びウインチドラム４２に作用する駆動トルクによって影
響される。なお、トルクセンサ７８,７９は、軸４２ａ,
１２ａの表面に歪みゲージを貼付したものなどである。

【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は油圧
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７
１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７８,７９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
パイロット弁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Ｓ
１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、電気油圧パイロット弁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Ｔ1とトルクセンサ７９の検出信号Ｔ2との大
小を比較し、Ｔ1≧Ｔ2か否か、すなわち油圧モータ１２
に接続された出力軸１２ａの軸トルクの方がウインチド
ラム４２に接続された出力軸４２ａの軸トルクより大き
いか否かを判定する。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、
出力軸４２ａには吊り荷６６の自重による巻下方向の軸
トルクが作用するが、出力軸１２ａには軸トルクが作用
せず、Ｔ1＜Ｔ2である。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、出力軸１２ａに作用する巻上方向の軸トル
クは、出力軸４２ａに作用する巻下げ方向の軸トルクと
等しくなってバランスし（Ｔ1＝Ｔ2）、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
油圧源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Ｔ1≧Ｔ2
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７６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、電気油圧パイロット弁
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７４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７１ａへの圧油の供給を停止し、切換弁７１を
（ロ）位置に切り換え、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
気油圧パイロット弁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１３
ｂ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７
１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７１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、出力軸１２ａに作用する巻上方向
の軸トルクが、出力軸４２ａに作用する巻下げ方向の軸
トルクと同等以上（Ｔ1≧Ｔ2）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、出力軸１２ａに作用する軸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に接続された出力軸１２ａの軸
トルクが、ウインチドラム４２に接続された出力軸４２
ａの軸トルク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５０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、出力軸１２ａ,４２
ａ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。す
なわち、出力軸４２の軸トルクは、例えばロープ張力を
検出することにより間接的に求めることも可能である
が、本実施の形態のようにトルクセンサ７９によって直
接求めることにより、ネガブレーキ解除の精度は一層向
上する。

【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】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およびウインチドラム４２の駆動ト
ルクによって影響を受ける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。また、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Ｔ1≧
Ｔ2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。さらに、巻上時のブレ
ーキ解除の条件はＴ1≧Ｔ2に限ったものではなく、例え
ば一定のマージンαを見込んでＴ1≧Ｔ2＋αとしてもよ
い。さらにまた、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。

【００２３】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が第１のトルク検出手段を、トル
クセンサ７９が第２のトルク検出手段を、制御装置７０
が制御手段を、電磁弁７４が弁装置をそれぞれ構成す
る。

【００２４】

【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、少なくとも油圧モータの駆動トル
クがウインチドラムの駆動トルク以上となることを条件
に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２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３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。

【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 ７８,７９ トルクセンサ

Claims (4)

【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第１のトルク検
   出手段と、 前記ウインチドラムの駆動トルクを検出する第２のトル
   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、少なくとも前記第１
   のトルク検出手段によって検出される駆動トルクが、前
   記第２のトルク検出手段によって検出される駆動トルク
   以上となることを条件に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に記載の油圧巻上装置。
3. 【請求項３】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ま
   たは２に記載の油圧巻上装置。
4. 【請求項４】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第１のトルク検
   出手段と、 前記ウインチドラムの駆動トルクを検出する第２のトル
   ク検出手段と、 前記操作手段が中立位置にある時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時は、少なくと
   も前記第１のトルク検出手段によって検出される駆動ト
   ルクが、前記第２のトルク検出手段によって検出される
   駆動トルク以上となることを条件に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作業機。