WO2018056026A1 - 電動ウインチ装置 - Google Patents

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WO2018056026A1
WO2018056026A1 PCT/JP2017/031688 JP2017031688W WO2018056026A1 WO 2018056026 A1 WO2018056026 A1 WO 2018056026A1 JP 2017031688 W JP2017031688 W JP 2017031688W WO 2018056026 A1 WO2018056026 A1 WO 2018056026A1
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WO
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tension
electric motor
value
wire rope
controller
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/031688
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English (en)
French (fr)
Inventor
小川　徹也
慎太郎 笹井
井上　浩司
稗方　孝之
Original Assignee
コベルコ建機株式会社
株式会社神戸製鋼所
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Publication date
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Priority to US16/332,505 priority patent/US10773932B2/en
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    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/22—Control systems or devices for electric drives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
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    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
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    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
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    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/28—Other constructional details
    • B66D1/40—Control devices
    • B66D1/48—Control devices automatic
    • B66D1/50—Control devices automatic for maintaining predetermined rope, cable, or chain tension, e.g. in ropes or cables for towing craft, in chains for anchors; Warping or mooring winch-cable tension control
    • B66D1/505—Control devices automatic for maintaining predetermined rope, cable, or chain tension, e.g. in ropes or cables for towing craft, in chains for anchors; Warping or mooring winch-cable tension control electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C2700/00—Cranes
    • B66C2700/08—Electrical assemblies or electrical control devices for cranes, winches, capstans or electrical hoists

Definitions

  • the present invention relates to an electric winch device mounted on a construction machine.
  • Winch drums used in construction machines such as cranes usually have wire ropes wound around in an aligned state. This prevents twisting and bending of the wire rope that is fed out of the winch drum or wound around the winch drum, and also makes it possible to suppress unnecessary contact between the wire ropes. Enables longer service life.
  • Patent Document 1 discloses a technique for preventing the wire rope from being randomly wound when the suspended load is lowered in the winch device.
  • Patent Document 1 discloses a turbulent winding prevention device for preventing turbulent winding of a wire rope at the time of starting a winch drum lowering operation.
  • This turbulence prevention device compares the actual rope tension acting on the wire rope fed from the winch drum with the preset turbulence generation tension, and rotates the winch drum when the actual rope tension is less than the turbulence generation tension.
  • the maximum rotation speed of the hydraulic motor By suppressing the maximum rotation speed of the hydraulic motor to be low, the actual rope tension is prevented from becoming equal to or less than the turbulence generation tension, so that the wire rope is prevented from slacking, thereby preventing the occurrence of turbulence.
  • an electric winch device in which a winch drum is driven by an electric motor has been developed as a new winch device with respect to a conventional hydraulic winch device.
  • this electric winch device there is a problem that the wire rope is randomly wound when the suspended load is lowered.
  • the wire rope is slackened and turbulence is generated, and this prevents the wire rope from being randomly wound when landing the suspended load.
  • Patent Document 1 is a technique for preventing turbulence generated at the start of the winch drum lowering operation, and it is difficult to prevent the occurrence of turbulence when landing a suspended load.
  • the technique for preventing random winding described in Patent Document 1 is based on the control of the hydraulic motor in the hydraulic winch device, it cannot be applied to the electric winch device.
  • An object of the present invention is to provide an electric winch device that can prevent a wire rope from being randomly wound due to landing of a suspended suspended load.
  • an electric winch device mounted on a construction machine, wherein a winch drum around which a wire rope for hanging a suspended load is wound, and the suspended load is applied by applying torque to the winch drum.
  • An electric motor capable of rotating the winch drum in any of a winding direction that is a rotating direction to wind up and a winding direction that is a rotating direction to wind down the suspended load, and the lifting of the suspended load from a reference position
  • An operation unit that is displaceable in a hoisting operation direction that is an operation direction for instructing a lowering operation and an unwinding operation direction that is an operation direction for instructing the lowering of the suspended load.
  • An operation unit that receives the hoisting operation for displacing in the upward operation direction and the unwinding operation for displacing the operation unit in the lowering direction, and a tension index value that is an index value of the tension of the wire rope is measured.
  • the controller is an average value of the tension of the wire rope corresponding to an average value of the tension index value measured by the measurement unit in a predetermined period in a state where the operation unit is operated in the unwinding operation direction.
  • a stop process is executed to stop the operation of the electric motor.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the electric winch apparatus by one Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the internal structure of the controller of the electric winch apparatus shown in FIG. It is a flowchart of control for the random winding prevention of the electric winch apparatus by this embodiment. It is a wave form diagram which shows the behavior of the electric winch apparatus when the technique for the random winding prevention of the electric winch apparatus by this embodiment is not applied when a suspended load lands in the process of the unwinding operation of an hanging load. It is a wave form diagram which shows the behavior of the electric winch apparatus by this embodiment when a suspended load lands in the process of the unwinding operation of a suspended load.
  • FIG. 1 shows the configuration of an electric winch device according to an embodiment of the present invention.
  • the electric winch device according to the present embodiment is provided in a crane as a construction machine, and performs hoisting or lowering of the suspended load 4.
  • the crane includes an unillustrated crane body, a boom 1 that is supported by the crane body so as to be raised and lowered, and an electric winch device.
  • the boom 1 has a tip, and a hook 3 is suspended from the tip via a wire rope 2.
  • the hook 3 is connected to the tip of the wire rope 2, and the suspended load 4 is hooked on the hook 3 and suspended.
  • the electric winch device is installed in the crane body.
  • the electric winch device includes a winch drum 5, a brake 6, a speed reducer 7, an electric motor 8, an inverter 9, a power source 10, a regenerative resistor 11, a controller 12, an operation lever device 13, and a load meter. 15, a drum tachometer 16, a boom angle meter 17, an ammeter 18, and an input device 20.
  • the electric motor 8 can rotate the winch drum 5 in both the hoisting direction and the lowering direction, whereby the hoisting load 4 is wound or unwound via the wire rope 2.
  • the wire rope 2 is wound around the winch drum 5.
  • the electric motor 8 has a rotating shaft 8a, and the winch drum 8 is connected to the rotating shaft 8a via the speed reducer 7.
  • the winch drum 5 is rotated by torque applied from the electric motor 8.
  • the winch drum 5 has a rotating shaft 5a.
  • the brake 6 is connected to the rotating shaft 5a in order to brake the rotation of the winch drum 5.
  • the brake 6 is a mechanical brake, and is switched between a braking state in which the rotation of the winch drum 5 is braked and a release state in which the braking of the winch drum 5 is released under the control of the controller 12.
  • a band type or a wet disk type brake can be adopted.
  • the winch drum 5 winds the wire rope 2 by rotating in the winding direction, and thereby winds the suspended load 4.
  • the winch drum 5 unwinds the suspended load 4 by unwinding the wire rope 2 by rotating in the unwinding direction that is opposite to the winding direction.
  • the electric motor 8 is, for example, a three-phase motor.
  • the electric motor 8 is electrically connected to the inverter 9, and the inverter 9 is electrically connected to the power source 10. That is, the electric motor 8 is electrically connected to the power source 10 via the inverter 9.
  • the electric motor 8 is driven by the electric power supplied from the power source 10 via the inverter 9 and controlled by the inverter 9, and applies the torque corresponding to the electric power to the winch drum 5 to cause the electric motor 8 to move down and up. It can be driven in any direction.
  • the torque is transmitted from the electric motor 8 to the rotation shaft 5a of the winch drum 5 through the rotation shaft 8a and the speed reducer 7, thereby rotating the winch drum 5 in the winding direction or the lowering direction.
  • the inverter 9 is composed of, for example, a three-phase inverter including a plurality of switching elements assigned to each of the U, V, and W phases, that is, a total of six switching elements.
  • the inverter 9 controls the operation of the electric motor 8 in accordance with a control signal input from the controller 12.
  • the speed reducer 7 transmits the rotational force of the rotary shaft 8a to the rotary shaft 5a of the winch drum 5 while reducing the rotational speed of the rotary shaft 8a of the electric motor 8 at a predetermined reduction ratio.
  • the power source 10 is, for example, a battery mounted on a crane.
  • the power source 10 may be an external power source connected to a plug-in terminal mounted on the crane.
  • the regenerative resistor 11 is electrically connected to the inverter 9.
  • the regenerative resistor 11 performs power adjustment by consuming surplus power that cannot be regenerated by the power supply 10.
  • a regenerative brake is applied to the electric motor 8 by the function of the regenerative resistor 11.
  • the controller 12 is constituted by a computer including a CPU, a ROM, and a RAM, for example.
  • the operation lever device 13 includes an operation lever 13a that is an example of an operation unit that can be displaced from the neutral position in either the winding operation direction or the winding operation direction.
  • the controller 12 controls the inverter 9 so that the electric motor 8 operates at a rotational speed corresponding to a lever operation amount that is a displacement amount of the operation lever 13a due to the operation given to the operation lever 13a.
  • the controller 12 puts the brake 6 in a braking state when the operation lever 13a is in the neutral position, and is given an operation for displacing the operation lever 13a from the neutral position in the winding operation direction or the winding operation direction. In response to this, the brake 6 is released.
  • a plurality of sensors including the load meter 15, the drum tachometer 16, the boom angle meter 17, and the ammeter 18 are connected to the controller 12.
  • the controller 12 grasps the state of the suspended load 4 based on the measured values of the load meter 15, the drum tachometer 16 and the boom angle meter 17.
  • the controller 12 acquires a measured value of the current supplied from the inverter 9 to the electric motor 8 from the ammeter 18 and calculates a torque generated in the winch drum 5 from the acquired measured value of the current.
  • the operation lever device 13 is a device for instructing the lifting and lowering of the suspended load 4.
  • the operation lever 13 a of the operation lever device 13 includes either an operation for rotating the winch drum 5 in the winding direction of the suspended load 4 or an operation for rotating the winch drum 5 in the lowering direction of the suspended load 4. Will be given.
  • the operation lever 13a is an example of an operation unit in the present invention.
  • the operation lever 13a is operated so as to be tilted back and forth or right and left around the neutral position.
  • the neutral position is an example of the reference position of the operation lever in the present invention.
  • the operation of displacing the operation lever 13a from the neutral position in the lowering operation direction is a lowering operation for instructing the lowering of the suspended load 4, and the operation lever 13a is moved to the neutral position.
  • the operation of displacing in the hoisting operation direction that is the direction opposite to the unwinding operation direction is the hoisting operation for instructing the hoisting of the suspended load 4.
  • the operation lever device 13 When the operation lever device 13 is given an operation (a lowering operation, for example, a tilting operation) for displacing the operating lever 13a from the neutral position in the lowering operation direction, the operating lever device 13a is displaced by a displacement amount from the neutral position.
  • a signal representing a certain operation amount (for example, tilt angle) is generated and input to the controller 12.
  • the operation lever device 13 is given an operation (the hoisting operation, for example, a tilting operation) by which the operation lever 13a displaces the operation lever 13a from the neutral position in the hoisting operation direction, the amount of displacement from the neutral position of the operation lever 13a.
  • a signal representing an operation amount (for example, tilt angle) is generated and input to the controller 12.
  • a negative sign and a positive sign are respectively given to the operation amount of the operation lever 13a in the winding operation direction and the operation amount of the operation lever 13a in the winding operation direction.
  • the reference sign makes it possible to determine the operation direction of the operation lever 13a.
  • the load meter 15 is attached to, for example, a hoisting rope that holds the hoisting posture of the boom 1, or is attached to a hoisting drum (not shown) that hoists the boom 1 through the hoisting rope.
  • This load meter 15 measures the load applied to the hoisting rope and the load applied to the hoisting drum from the hoisting rope.
  • the measured value of the load by the load cell 15 is used to estimate the tension of the wire rope 2 and the weight of the suspended load 4 and the hook 3 when the suspended load 4 is stopped.
  • the controller 12 sequentially acquires the measurement values by the load meter 15 and calculates the tension of the wire rope 2 and the weights of the suspended load 4 and the hook 3 from the acquired measurement values using a predetermined arithmetic expression.
  • the drum tachometer 16 sequentially detects the number of revolutions per unit time of the winch drum 5 and sequentially inputs data on the detected number of revolutions to the controller 12.
  • the boom angle meter 17 sequentially detects the undulation angle of the boom 1 and sequentially inputs the detected undulation angle data to the controller 12.
  • the ammeter 18 sequentially measures the value of the current supplied from the inverter 9 to the electric motor 8, and sequentially inputs the measured current value data to the controller 12.
  • the ammeter 18 is provided, for example, on a power line that connects the inverter 9 and the electric motor 8 to each other.
  • the ammeter 18 is an example of a measuring unit in the present invention, and the current value measured by the ammeter 18 is an example of a tension index value in the present invention.
  • the input device 20 is a device that is used by an operator to input designation of the operation mode of the electric winch device to the controller 12.
  • the input device 20 is, for example, a touch panel type or other type input device installed in the cab.
  • As an operation mode of the electric winch device a normal work mode for carrying out a normal crane work (hanging work) in the crane, and a method for feeding the wire rope 2 out of the winch drum 5 without the purpose of lowering the suspended load 4.
  • a delivery mode, a free fall mode for performing a free fall of the suspended load 4 and the like are set.
  • the input device 20 inputs the designation of one operation mode selected from the plurality of operation modes to the controller 12.
  • an input for specifying an operation mode other than the pay-out mode that is, an input for specifying the normal work mode, the free fall mode, or the like is used in the present invention. It is an example of the stop input for instruct
  • the case where the input device 20 is inputting the designation of the feeding mode instead of the normal work mode or the free fall mode is an example of the case where the input device 20 does not receive the stop input in the present invention.
  • the operator selects a desired operation mode from a plurality of set operation modes, and inputs a mode specifying signal for specifying the selected operation mode to the controller 12 using the input device 20.
  • the controller 12 controls the electric motor 8 according to the operation mode corresponding to the mode designation signal input from the input device 20.
  • a mode specification signal input from the input device 20 to the controller 12 is a signal for specifying an operation mode other than the payout mode.
  • a stop process for stopping the electric motor 8 is executed.
  • the controller 12 does not perform the said stop process, when the mode designation
  • FIG. 2 is a block diagram showing functions of the controller 12 of the electric winch device shown in FIG.
  • the controller 12 includes a speed controller 121, a current controller 122, a speed calculator 123, and a winch controller 124.
  • the controller 12 can perform speed control of the electric motor 8 such that the electric motor 8 is operated at a rotation speed corresponding to the operation amount of the operation lever 13a.
  • the speed control unit 121 generates a torque command so that the deviation between the rotation speed of the electric motor 8 input from the speed calculation unit 123 and the speed command value input from the winch control unit 124 is zero, and performs current control.
  • Part 122 In this embodiment, a negative sign and a rotation speed of the electric motor 8 in the direction of rotating the winch drum 5 and a rotation speed of the electric motor 8 in the direction of rotating the winch drum 5 in the winding direction, respectively. A positive sign is given, and this sign makes it possible to determine whether the rotational speed of the electric motor 8 is the speed in the hoisting direction or the speed in the lowering direction. Correspondingly, a negative sign and a positive sign are given to the speed command value in the winding direction and the speed command value in the winding direction, respectively. It is possible to determine which direction the command value is.
  • the current control unit 122 determines a target current value based on the torque command input from the speed control unit 121, and sets the deviation between the determined target current value and the current value measured by the ammeter 18 to zero. Control signal is generated and input to the inverter 9.
  • the control signal is composed of, for example, a plurality of phase-specific control signals corresponding to each of the U, V, and W phases, and the plurality of phase-specific control signals are the U, V, and W-phase switching elements that constitute the inverter 9. Each is input to the control terminal.
  • the control terminal of the switching element for example, a gate or base of a transistor is applicable.
  • the speed calculation unit 123 receives information on the position of the rotor in the electric motor 8 and calculates the rotational speed of the electric motor 8 by performing time differentiation of the position.
  • the electric motor 8 includes, for example, an encoder 81, and information on the position is sequentially input from the encoder 8 to the speed calculation unit 123.
  • the winch control unit 124 stores, for example, a speed command map defined for the relationship between the operation amount of the operation lever 13a and the speed command value, and a signal input from the operation lever device 13 using the speed command map.
  • the speed command value corresponding to the operation amount of the operation lever 13a represented by is determined, and the determined speed command value is input to the speed control unit 121.
  • the speed command value is, for example, 0 when the operation lever 13a is in the neutral position, and becomes negative as the amount of operation (for example, tilting amount) from the neutral position of the operation lever 13a to the lowering operation direction increases.
  • the value increases in the positive direction as the amount of operation (for example, the amount of tilt) from the neutral position of the operation lever 13a to the hoisting direction increases.
  • the winch control unit 124 is configured to bring the brake 6 into a braking state when the operation lever 13a is in the neutral position, that is, when the operation amount of the operation lever 13a represented by the signal input from the operation lever device 13 is zero.
  • a brake control signal is input to the brake 6.
  • the winch control unit 124 determines the absolute amount of operation of the operation lever 13a represented by a signal input from the operation lever device 13 when the operation lever 13a is operated from the neutral position in the lowering operation direction or the hoisting operation direction. When the value increases from 0, a brake control signal for releasing the brake 6 is input to the brake 6.
  • the winch control unit 124 grasps the state of the suspended load 4 according to the measurement values input from the load meter 15, the drum tachometer 16 and the boom angle meter 17.
  • the encoder 81 is an example of a motor tachometer, for example, a rotary encoder.
  • the encoder 81 sequentially measures the rotation amount from the reference position of the rotor of the electric motor 8 as position information, and sequentially inputs the position information consisting of the measured rotation amount to the speed calculation unit 123.
  • the controller 12 stops the stop process, that is, the rotation of the winch drum 5 in the unwinding direction with the landing of the suspended load 4. Processing for stopping the operation of the electric motor 8 is performed.
  • the controller 12 calculates the torque applied to the winch drum 5 by the electric motor 8 based on the current value measured by the ammeter 18 as a value corresponding to the tension of the wire rope 2, and for a predetermined period (predetermined)
  • the average value of the torque in (time length) is calculated as a value corresponding to the average value of the tension of the wire rope 2 in a predetermined period, and is calculated as described above in a state where the operation lever 13a is operated in the winding operation direction.
  • the stop process that is, the process of causing the inverter 9 to stop the operation of the electric motor 8 is executed.
  • the controller 12 calculates the torque applied to the winch drum 5 from the electric motor 8 as follows, for example.
  • the winch control unit 124 uses the measured values of the U, V, and W phase currents input from the ammeter 18 as d-axis, q A value obtained by converting the current value of the shaft to a current value of the q-axis and a predetermined conversion coefficient is calculated as a torque corresponding to the tension of the wire rope 2.
  • the ammeter 18 corresponds to an example of a measurement unit in the present invention.
  • the conversion coefficient is a coefficient for converting the q-axis current value into torque applied to the winch drum 5.
  • As the conversion coefficient a value considering the reduction ratio of the reduction gear 7 and the mechanical influence of the reduction gear 7 is adopted.
  • the controller 12 determines whether or not the feeding mode is selected as the operation mode of the electric winch device (step S1 in FIG. 3). Specifically, when the mode designation signal input from the input device 20 to the controller 12 designates the feeding mode, the controller 12 selects the feeding mode as the operation mode of the electric winch device. Judge. On the other hand, when the mode designation signal input from the input device 20 to the controller 12 designates an operation mode other than the payout mode, the payout mode is selected as the operation mode of the electric winch device. Judge that there is no.
  • step S2 determines whether or not the payout mode is not selected as the operation mode of the electric winch device, in other words, an operation mode other than the payout mode is selected (NO in step S2), then, It is determined whether or not the operation amount from the neutral position of the operation lever 13a to the lowering direction is equal to or greater than a predetermined operation amount reference value (step S2). On the other hand, if the controller 12 determines that the pay-out mode is selected as the operation mode of the electric winch device (YES in step S2), the electric motor for stopping the rotation of the winch drum 5 in the winding down direction. 8 is canceled (described later) (step S6).
  • Canceling the stop process cancels the function of the stop process of the electric motor 8 when the operator selects the pay-out mode to let the wire rope 2 extend from the winch drum 5 due to the state of the crane and the work content.
  • the wire rope 2 can be fed out.
  • step S2 the controller 12 reads the operation amount of the operation lever 13a indicated by the signal input from the operation lever device 13, and determines whether or not the operation amount is equal to or greater than the operation amount reference value. If the controller 12 determines that the operation amount of the operation lever 13a is equal to or greater than the operation amount reference value (YES in step S2), then the average value of the tension of the wire rope 2 over a predetermined period, that is, the torque It is determined whether the average tension value corresponding to the average value is equal to or less than a predetermined tension reference value (step S3).
  • step S2 when the controller 12 determines that the operation amount of the operation lever 13a is not equal to or larger than the operation amount reference value (NO in step S2), the controller 12 cancels the stop process, that is, the winch drum as described in detail later.
  • the process of stopping the electric motor 8 is stopped in order to stop the rotation of 5 in the winding down direction (step S6).
  • the cancellation of the stop process is performed without executing the stop process of the electric motor 8 when the operation amount in the lowering operation direction of the operation lever 13a is a small amount that is less than the operation amount reference value. Therefore, it is possible to allow the winch drum 5 to be slightly rotated in the lowering direction corresponding to a minute operation.
  • the controller 12 corresponds to the tension applied to the winch drum 5 by the electric motor 8 based on the current value measured by the ammeter 18 as the tension of the wire rope 2.
  • the average value of the torque in a predetermined period is calculated as a value corresponding to the average value of the tension of the wire rope 2 in the predetermined period.
  • the controller 12 determines whether or not the tension corresponding to the average value of the torque thus calculated is equal to or less than a preset tension reference value.
  • the tension reference value is set to a value smaller than the load corresponding to the weight of the hook 3.
  • This determination may actually be made based on a direct comparison between the tension average value corresponding to the torque average value and the tension reference value, or alternatively, the torque average value and the tension reference value. It may be performed based on a comparison with a torque reference value corresponding to the value.
  • using the average value of the torque as the value corresponding to the average value of the tension of the wire rope 2 is electric when the load fluctuates momentarily due to momentary vibration, noise, wind-induced tilt, or the like. It is possible to exclude the possibility that the stop process of the motor 8 is executed.
  • the controller 12 stops the electric motor 8 in order to stop the stop process, that is, the rotation of the winch drum 5 in the winding direction. Is started (step S4).
  • the controller 12 executes the processes after step S2 again.
  • the stopping process of the electric motor 8 is performed even though the operation lever 13a is operated in the lowering operation direction, that is, although a signal indicating a negative operation amount is input from the operation lever device 13.
  • the winch control unit 124 of the controller 12 inputs the speed command value of 0 to the speed control unit 121.
  • the speed control of the electric motor 8 is performed so that the rotation speed of the electric motor 8 becomes zero. That is, control is performed to stop the operation of the electric motor 8 even though the operation lever 13a is operated in the lowering operation direction.
  • the controller 12 determines whether or not the operation lever 13a is still in the lowering operation (step S5). Specifically, the controller 12 determines whether or not the operation amount in the lowering operation direction of the operation lever 13a indicated by the signal input from the operation lever device 13 is equal to or greater than the operation amount reference value. The controller 12 does not release the stop process while the operation amount of the operation lever 13a in the lowering direction is equal to or greater than the operation amount reference value, that is, while the operation lever 13a is being operated to lower (NO in step S5). ) When the operation amount of the operation lever 13a in the lowering direction becomes less than the operation amount reference value (NO in step S5), the stopping process of the electric motor 8 is canceled (step S6).
  • the release of the stop process is performed by the winch control unit 124.
  • the winch control unit 124 inputs a value corresponding to the operation amount from the neutral position of the operation lever 13a to the speed control unit 121 as the speed command value.
  • Release of the stop process enables execution of speed control of the electric motor 8 such that the rotation speed of the electric motor 8 is set to a speed corresponding to the operation amount of the operation lever 13a.
  • FIG. 4 is a waveform diagram showing the behavior of the electric winch device according to the comparative example.
  • FIG. 5 is a waveform diagram showing the behavior of the electric winch device according to the present embodiment in which control for preventing turbulent winding is performed when the suspended load is landed in the process of unloading the suspended load.
  • a waveform (A) shows a temporal transition of the operation amount of the operation lever 13a
  • a waveform (B) shows a temporal transition of the speed command value
  • a waveform (C) shows a predetermined period.
  • the time course of the average value of the tension of the wire rope 2 is shown
  • the waveform (D) shows the state of the brake 6
  • the waveform (E) shows the time of the rotational speed of the winch drum 5 when the suspended load 4 is unwound.
  • the waveform (F) shows the temporal transition of the position of the hook 3 in the vertical direction.
  • the suspended load 4 Before the start of the unwinding operation, that is, before time t0, the suspended load 4 is in a stopped state. At this time, the operation lever 13a is in the neutral position, the brake 6 is in a braking state, and the speed of the suspended load 4 is zero.
  • the operation lever 13a is provided with a lowering operation for displacing the operation lever 13a from the neutral position in the lowering operation direction, and accordingly, the winch control unit 124 of the controller 12 releases the brake 6 from the braking state. Put it in a released state. Further, the operation amount of the operation lever 13a represented by the signal input from the operation lever device 13 to the winch control unit 124 becomes negative and the absolute value thereof increases in accordance with the lowering operation. In response to this, the controller 12 starts speed control of the electric motor 8 so that the rotation speed of the electric motor 8 becomes a rotation speed corresponding to the operation amount of the operation lever 13a.
  • the current control unit 122 of the controller 12 generates a control signal that makes the rotation speed of the electric motor 8 a rotation speed corresponding to the operation amount of the operation lever 13 a and inputs the control signal to the inverter 9.
  • the inverter 9 receives the control signal, the inverter 9 inputs a current for generating a torque necessary for executing the speed control to the electric motor 8.
  • the winch drum 5 is provided with torque obtained by adding influences such as a reduction ratio of the reduction gear 7 and mechanical friction of the reduction gear 7 to the torque output from the electric motor 8. Thereby, at the time t0, the winch drum 5 starts to rotate in the lowering direction, and the suspended load 4 is lowered according to the operation amount that is the displacement amount in the lowering operation direction from the neutral position of the operation lever 13a. Be started. That is, the position of the hook 3 starts to fall.
  • the current control unit 122 of the controller 12 has a current value that the inverter 9 supplies to the electric motor 8, that is, Based on the measured value by the ammeter 18, the torque applied to the winch drum 5 is calculated as a value corresponding to the tension of the wire rope 2, and the average value of the torque in a predetermined period is calculated as the wire rope in the predetermined period. 2 is calculated as an average value corresponding to the tension of 2.
  • the electric wire control unit 122 causes the electric motor 8 to continue the lowering of the suspended load 4 while maintaining the descent speed of the reached target value. Control the rotation speed.
  • the speed of the suspended load 4 becomes zero.
  • the tension of the wire rope 2 rapidly decreases by the load of the suspended load 4.
  • the suspension of the suspended load 4 is continued, and the hook 3 reaches the ground at time t3.
  • the hook 3 may be landed on the suspended load 4 instead of the ground. In any case, the landing of the hook 3 eliminates the load of the hook 3 acting on the wire rope 2 and further reduces the tension of the wire rope 2 more rapidly.
  • the operator lowers the amount of operation of the operation lever 13a in the unwinding operation direction before landing the suspended load 4 to lower the suspended load 4 at a low speed before attaching the suspended load 4 and the hook 3.
  • the flooring work is performed, so that the drop in the tension of the wire rope 2 does not become abrupt as described above.
  • the detent mechanism of the operation lever device 13 may cause the operation lever 13a to be stopped at a position deviating from the neutral position in the lowering operation direction. In these cases, the tension of the wire rope 2 rapidly decreases as described above with the landing.
  • the speed command value is maintained at a value corresponding to the operation amount of the operation lever 13a in the unwinding direction regardless of the sudden drop in the tension of the wire rope 2, and according to the speed command value. Since the rotation speed of the winch drum 5 in the winding down direction is maintained, the sudden drop in the tension may cause the wire rope 2 to sag and cause the wire rope 2 to wind up in the winch drum 5.
  • the winch control unit 124 when the average value of the tension of the wire rope 2 becomes equal to or less than the tension reference value smaller than the load corresponding to the weight of the hook 3, the winch control unit 124 operates the operation.
  • the lever 13a is operated in the lowering operation direction, the speed command value input to the speed control unit 121 is set to 0, and the rotation speed of the winch drum 5 is set to 0. This makes it possible to suppress the slack of the wire rope 2 and prevent the winding of the wire rope 2 in the winch drum 5 from occurring.
  • the winch control unit 124 of the controller 12 in the electric winch device is configured so that the operation lever 13a is operated in the lowering operation direction when the suspended load 4 is lowered and the wire rope 2 in the predetermined period is operated.
  • the suspended load 4 is controlled by causing the inverter 9 to stop the operation of the electric motor 8 so that the rotation of the winch drum 5 is stopped when the average tension value is equal to or less than the tension reference value.
  • the winch drum 5 is stopped from rotating in the lowering direction to suppress the slack of the wire rope 2, thereby the suspended load 4 and the hook 3. It is possible to prevent random winding of the wire rope 2 that occurs when the floor is landed.
  • the tension reference value which is a determination criterion for determining whether or not to execute the stop process of the electric motor 8 is set in a range smaller than the load corresponding to the weight of the hook 3. This makes it possible to reliably execute the stopping process of the electric motor 8 for preventing the winding of the wire rope 2 during landing of the suspended load 4.
  • the state where the average value of the tension of the wire rope 2 in a predetermined period is smaller than the load corresponding to the weight of the hook 3 is a state where the suspended load 4 and further the hook 3 are landed.
  • the electric motor 8 is stopped so that the turbulent winding at the landing of the suspended load 4 is more reliably performed. Can be prevented.
  • the controller 12 uses the torque applied to the winch drum 5 by the electric motor 8 as the tension of the wire rope 2 based on the value of the current supplied to the electric motor 8 measured by the ammeter 18. The corresponding value can be calculated with good accuracy. Based on the value calculated in this way, the stop control of the electric motor 8 for preventing the random winding of the wire rope 2 can be performed with high accuracy.
  • the torque calculated by the controller 12 according to the embodiment as a value corresponding to the tension of the wire rope 2 is larger than the estimated value of the tension of the wire rope 2 based on the indirect measurement as described above.
  • This value represents the tension value of the rope 2 more directly and with high accuracy. This makes it possible to perform the stop control of the electric motor 8 according to this embodiment for preventing the winding of the wire rope 2 with high accuracy as described above.
  • the controller 12 performs the operation amount of the operation lever 13a in the lowering operation direction after executing the stop process of the electric motor 8 for stopping the rotation of the winch drum 5 in the lowering direction.
  • the stop process of the electric motor 8 by the inverter 9 is canceled when the amount becomes less than the reference value, the operator executes the stop process of the electric motor 8 and stops the rotation of the winch drum 5 in the lowering direction.
  • the operation lever 13a is returned to the neutral position side, the operation amount in the lowering operation direction of the operation lever 13a is made less than the operation amount reference value to cancel the stopping process of the electric motor 8, and thereafter Again, the electric motor 8 can rotate the winch drum 5 in the lowering direction so that the wire rope 2 is fed out.
  • the controller 12 cancels the stopping process of the electric motor 8 for preventing the winding of the wire rope 2.
  • the operator cancels the stop process of the electric motor 8 by his / her own intention. enable.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the present invention includes the following aspects.
  • the electric winch device according to the present invention is not limited to a crane, and can be widely applied to construction machines having a function of lifting and lowering a suspended load.
  • the input device is different from the input device 20 specifying the operation mode as in the input device 20 according to the embodiment, and is exclusively a stop input, that is, a wire rope. 2 may be provided only with a function of performing input to the controller for instructing execution of the stop process of the electric motor 8 for preventing the random winding. Also in this case, the controller executes the electric motor stop process when receiving the stop input, and does not execute the electric motor stop process when the stop input is not received. There is an effect.
  • the input device selectively inputs a stop input and a prohibit input for instructing prohibition of execution of the stop process of the electric motor 8 to a controller, and the controller receives the stop input.
  • the electric motor stop process may be executed as described above, and when the prohibition input is received, the stop process may not be executed.
  • the case where the input device receives a prohibition input is an example of the case where the input device does not receive a stop input in the present invention.
  • the input device that the electric winch device according to the present invention may include is not limited to a touch panel type, but includes an operation member such as a push button or an operation switch, and the electric winch device is based on an operation given to the operation member. It is also possible to input a signal for specifying the operation mode or a signal for switching between execution and non-execution of the electric motor stop process to the controller. For example, in civil engineering work using a vibratory hammer or a clamshell suspended by a wire rope, the tension of the wire rope fluctuates violently regardless of the operation amount of the operation lever. In this case, it is troublesome if the average value of the tension of the wire rope in the predetermined period is frequently below the tension reference value, and the electric motor is stopped each time. In such civil engineering work, the operator can avoid frequent stopping of the electric motor by not causing the input device to perform a stop input, that is, an input for instructing the execution of the stopping process of the electric motor.
  • the acquisition of the torque applied to the winch drum 5 is not limited to the calculation based on the measured value of the current supplied to the electric motor 8 as in the above embodiment.
  • a torque meter that measures the torque that the electric motor 8 actually applies to the winch drum 5 may be provided in the electric motor 8.
  • the torque meter is an example of a measurement unit in the present invention, and the torque measured by the torque meter is an example of a tension index value in the present invention.
  • the current value applied from the power supply 10 to the inverter 9 can be measured with an ammeter, and the torque applied to the winch drum 5 by the electric motor 8 can be calculated from the measured current value.
  • the ammeter in this case is an example of the measuring unit in the present invention, and the current value measured by the ammeter is an example of the tension index value in the present invention.
  • the ammeter 18 may be incorporated in the inverter 9 or the electric motor 8.
  • the consumption is not limited to the consumption at the regenerative resistor 11 according to the embodiment, for example, charging of the surplus power to the capacitance,
  • the surplus power may be used for the operation of other electric devices.
  • the release condition for canceling the stopping process of the electric motor to prevent turbulent winding is that the operation mode of the electric winch device is the pay-out mode, and the operation amount in the lowering direction of the operation lever is not more than the operation amount reference value.
  • other conditions may be given instead of or in addition to these conditions.
  • the release condition is that the operation lever operated in the lowering operation direction is returned to the neutral position side, and the speed of change of the position of the operation lever that receives the operation is a predetermined value or more. , May be included.
  • the operation unit that receives an operation for instructing the hoisting / lowering of the suspended load is not limited to the operation lever, for example, an operation button that can be displaced in the operation direction from the reference position by receiving a push operation.
  • An operation dial that is operated so as to rotate from the reference position or the like may be used.
  • an electric winch device capable of preventing the wire rope from being randomly wound when the suspended load is lowered and the suspended load is landed.
  • an electric winch device mounted on a construction machine, wherein a winch drum around which a wire rope for hanging a suspended load is wound, and the suspended load is applied by applying torque to the winch drum.
  • An electric motor capable of rotating the winch drum in any of a winding direction that is a rotating direction to wind up and a winding direction that is a rotating direction to wind down the suspended load, and the lifting of the suspended load from a reference position
  • An operation unit that is displaceable in a hoisting operation direction that is an operation direction for instructing a lowering operation and an unwinding operation direction that is an operation direction for instructing the lowering of the suspended load.
  • An operation unit that receives the hoisting operation for displacing in the upward operation direction and the unwinding operation for displacing the operation unit in the unwinding direction, and a tension index value that is an index value of the tension of the wire rope is measured.
  • the controller has a tension average value corresponding to an average value of the tension index value measured by the measurement unit in a predetermined period in a state in which the operation unit is operated in the unwinding operation direction equal to or less than a predetermined tension reference value. In this case, a stop process for stopping the operation of the electric motor is executed.
  • the controller related to this electric winch device is configured so that the average value of the tension of the wire rope in a predetermined period is obtained by landing the suspended load in the process in which the operation unit is subjected to the lowering operation and the suspended load is being lowered.
  • the electric motor becomes less than the value, the operation of the electric motor is stopped to stop the rotation of the winch drum so that the wire rope becomes slack due to the decrease in the tension of the wire rope accompanying the landing of the suspended load.
  • the electric winch device further includes a hook connected to the wire rope, on which the suspended load is hung, and the tension reference value is a value smaller than a load corresponding to the weight of the hook. Preferably there is.
  • the setting of the tension reference value as described above makes it possible to reliably execute the stopping process of the electric motor for preventing the wire rope from being randomly wound when landing the suspended load.
  • the state in which the average value of the tension of the wire rope in a predetermined period is less than the load of the hook is a state in which the suspended load and the hook that suspends the suspended load have landed, so that the suspended load has landed in this state.
  • the stopping process of the electric motor for preventing random winding can be executed more reliably.
  • the measurement unit is an ammeter that sequentially measures a value of a current supplied to the electric motor as the tension index value, and the controller is based on a current value measured by the ammeter. It is preferable to calculate the torque that the electric motor applies to the winch drum and to calculate the average value of the calculated torque in the predetermined period as a value corresponding to the average value of the tension of the wire rope.
  • a value corresponding to the average value of the tension of the wire rope can be calculated with good accuracy, and the accuracy of stop control of the electric motor based on the calculated value can be improved.
  • a load value applied to a member measured by a load meter attached to a member such as a hoisting rope that holds the posture of the hoisting member such as a crane boom, or a hoisting drum that hoists the hoisting member via the hoisting rope It is possible to infer the tension of the wire rope from the value of the load applied to the undulation drum measured by the attached load cell, but the accuracy of the estimated value is determined by direct measurement of the tension of the wire rope. Less than the accuracy of the value obtained.
  • the torque calculated by the controller is a value that represents the tension value of the wire rope more directly and with higher accuracy than the estimated value as described above. Based on the average value of such values, the stop control of the electric motor for preventing the winding of the wire rope can be performed with higher accuracy.
  • the controller may cancel the stop process when an operation amount that is a displacement amount of the operation unit in the unwinding operation direction is less than a predetermined operation amount reference value. ,preferable.
  • the stop process is canceled by stopping the rotation of the winch drum in the lowering direction of the winch drum by the stop process of the electric motor, and then returning the operation unit to the reference position side to reduce the operation amount of the operation unit in the lowering operation direction.
  • By making the operation amount less than the reference value it is possible to cancel the electric motor stop process, and to cause the electric motor to rotate the winch drum in the lowering direction again to allow the wire rope to be fed out.
  • the electric winch device further includes an input device capable of inputting a stop input for instructing execution of the stop process to the controller, and the controller receives the stop input from the input device. It is preferable that the stop process is executed and the stop process is not executed when the stop input is not received.
  • the combination of the input device and the controller enables the operator to cancel the electric motor stop process for preventing the wire rope from being unwound by not performing stop input to the controller using the input device. .

Abstract

巻下げられた吊荷の着床により発生するワイヤーロープの乱巻を防止可能な電動ウインチ装置が提供される。電動ウインチ装置は、ワイヤーロープ（２）が巻回されたウインチドラム（５）と、ウインチドラム（５）を回転させる電動モータ（８）と、操作レバー（１３ａ）と、ワイヤーロープ（２）の張力に対応する張力指標値を計測する計側部（１８）と、電動モータ（８）の作動を制御するコントローラ（１２）と、を備える。コントローラ（１２）は、操作レバー（１３ａ）に巻下操作方向の操作が与えられた状態で、所定期間における張力指標値の平均値に対応するワイヤーロープ（２）の張力の平均値が所定の張力基準値以下になった場合に、電動モータ（８）の作動を停止させる。

Description

電動ウインチ装置
　本発明は、建設機械に搭載される電動ウインチ装置に関するものである。
　クレーン等の建設機械に用いられるウインチドラムには、通常、整列状態でワイヤーロープが巻き回されている。このことは、ウインチドラムから繰り出され、あるいはウインチドラムに巻き取られるワイヤーロープのねじれや曲げを防止し、また、ワイヤーロープ同士の不必要な接触を抑制することを可能にし、その結果、ワイヤーロープの長寿命化を可能にする。
　従来、吊荷の巻下げ時に乱巻が発生することが知られている。当該乱巻は、ウインチドラムにおけるワイヤーロープの整列状態が乱れる現象である。この吊荷の巻下げ時の乱巻は、何らかの要因によってワイヤーロープに弛みが生じ、その状態でウインチドラムが回転することによって発生する。
　下記特許文献１には、ウインチ装置における吊荷の巻下げ時のワイヤーロープの乱巻を防止するための技術が開示されている。具体的に、特許文献１は、ウインチドラムの巻下げ操作の起動時におけるワイヤーロープの乱巻を防止するための乱巻防止装置を開示している。この乱巻防止装置は、ウインチドラムから繰り出されるワイヤーロープに作用する実ロープ張力と予め設定される乱巻発生張力とを比較し、実ロープ張力が乱巻発生張力以下の場合にウインチドラムを回転させる油圧モータの最大回転速度を低く抑えることで実ロープ張力が乱巻発生張力以下にならないようにしてワイヤーロープの弛みを防止し、それによって乱巻の発生を防止している。
　一方、従来の油圧式ウインチ装置に対して新規なウインチ装置として、電動モータでウインチドラムを駆動する電動ウインチ装置が開発されている。この電動ウインチ装置においても吊荷の巻下げ時にワイヤーロープの乱巻が発生する問題点がある。特に、巻下げられた吊荷が着床したときにワイヤーロープに弛みが生じて乱巻が発生するという現象が発見されており、この吊荷の着床時に生じるワイヤーロープの乱巻を防止するための技術が求められている。
　前記特許文献１の技術は、ウインチドラムの巻下げ操作の起動時に生じる乱巻を防止する技術であり、この技術で吊荷の着床時の乱巻の発生を防止することは難しい。そもそも、当該特許文献１の乱巻防止のための技術は油圧式ウインチ装置における油圧モータの制御を前提とするものであるから、電動ウインチ装置に適用されることは不可能である。
特開平１１－１３９７７４号公報
　本発明は、巻下げられた吊荷の着床により発生するワイヤーロープの乱巻を防止可能な電動ウインチ装置を提供することを目的とする。
　提供されるのは、建設機械に搭載される電動ウインチ装置であって、吊荷を吊り下げるためのワイヤーロープが巻回されたウインチドラムと、前記ウインチドラムにトルクを与えることにより前記吊荷を巻き上げる回転方向である巻上方向及び前記吊荷を巻き下げる回転方向である巻下方向のいずれの方向にも当該ウインチドラムを回転させることが可能な電動モータと、基準位置から前記吊荷の巻上げを指示するための操作方向である巻上操作方向と前記吊荷の巻下げを指示するための操作方向である巻下操作方向とに変位可能な操作部であって、当該操作部を前記巻上操作方向に変位させる巻上操作と当該操作部を前記巻下方向に変位させる巻下操作とを受ける操作部と、前記ワイヤーロープの張力の指標値である張力指標値を計測する計測部と、前記操作部に与えられる操作に応じて前記ウインチドラムを前記巻上方向又は前記巻下方向に回転させるように前記電動モータの作動を制御するコントローラと、を備える。前記コントローラは、前記操作部が前記巻下操作方向に操作された状態で、前記計測部により計測された前記張力指標値の所定期間における平均値に対応する前記ワイヤーロープの張力の平均値である張力平均値が所定の張力基準値以下になった場合に前記電動モータの作動を停止させる停止処理を実行する。
本発明の一実施形態による電動ウインチ装置の構成を示す図である。 図１に示した電動ウインチ装置のコントローラの内部構成を示すブロック図である。 本実施形態による電動ウインチ装置の乱巻防止のための制御のフローチャートである。 吊荷の巻下操作の過程で吊荷が着床するときに本実施形態による電動ウインチ装置の乱巻防止のための技術が適用されない場合の電動ウインチ装置の挙動を示す波形図である。 吊荷の巻下操作の過程で吊荷が着床するときの本実施形態による電動ウインチ装置の挙動を示す波形図である。
　図１には、本発明の一実施形態による電動ウインチ装置の構成が示されている。本実施形態による電動ウインチ装置は、建設機械としてのクレーンに設けられ、吊荷４の巻上又は巻下を行う。
　前記クレーンは、図略のクレーン本体と、当該クレーン本体に起伏可能に支持されるブーム１と、電動ウインチ装置と、を備えている。ブーム１は先端を有し、当該先端からワイヤーロープ２を介してフック３が吊り下げられる。フック３はワイヤーロープ２の先端に接続され、当該フック３に吊荷４が引掛けられて吊られる。前記電動ウインチ装置は、前記クレーン本体に設置されている。
　前記電動ウインチ装置は、ウインチドラム５と、ブレーキ６と、減速機７と、電動モータ８と、インバータ９と、電源１０と、回生抵抗１１と、コントローラ１２と、操作レバー装置１３と、荷重計１５と、ドラム回転計１６と、ブーム角度計１７と、電流計１８と、入力装置２０と、を備える。前記電動モータ８は、前記ウインチドラム５を巻上方向及び巻下方向のいずれにも回転させることが可能であり、これによりワイヤーロープ２を介して吊荷４の巻上又は巻下を行う。
　前記ワイヤーロープ２は、前記ウインチドラム５の周囲に巻回されている。前記電動モータ８は回転軸８ａを有し、当該回転軸８ａに前記減速機７を介して前記ウインチドラム８が接続されている。ウインチドラム５は、電動モータ８から与えられるトルクにより回転する。ウインチドラム５は、回転軸５ａを有している。
　前記ブレーキ６は、前記ウインチドラム５の回転を制動するために前記回転軸５ａに接続されている。当該ブレーキ６は、メカニカルブレーキであり、コントローラ１２による制御を受けて、ウインチドラム５の回転を制動する制動状態と、ウインチドラム５の制動を解放する解放状態とに切り換えられる。ブレーキ６には、例えば、バンド式或いは湿式ディスク式のブレーキが採用されることが可能である。
　前記ウインチドラム５は、前記巻上方向に回転することにより前記ワイヤーロープ２を巻き取り、それによって吊荷４を巻き上げる。ウインチドラム５は、前記巻上方向と逆の方向である前記巻下方向に回転することによりワイヤーロープ２を繰り出し、それによって吊荷４を巻き下げる。
　前記電動モータ８は、例えば、三相モータである。前記電動モータ８は、前記インバータ９に電気的に接続され、そのインバータ９は前記電源１０に電気的に接続されている。すなわち、電動モータ８は、インバータ９を介して電源１０に電気的に接続されている。電動モータ８は、インバータ９を経由して電源１０から供給されかつインバータ９により制御される電力により駆動され、その電力に対応したトルクをウインチドラム５に与えることによりこれを巻下方向及び巻上方向のいずれにも駆動することが可能である。当該トルクは、電動モータ８から回転軸８ａ及び減速機７を介してウインチドラム５の回転軸５ａに伝達され、これによりウインチドラム５を巻上方向又は巻下方向に回転させる。
　前記インバータ９は、例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のそれぞれに２つずつ割り当てられた複数のスイッチング素子、すなわち合計６個のスイッチング素子、を含む三相インバータで構成されている。インバータ９は、コントローラ１２から入力される制御信号にしたがって電動モータ８の作動を制御する。
　前記減速機７は、電動モータ８の回転軸８ａの回転速度を所定の減速比で減速しながら当該回転軸８ａの回転力をウインチドラム５の回転軸５ａへ伝える。
　電源１０は、例えば、クレーンに搭載されるバッテリである。或いは、電源１０は、クレーンに搭載されたプラグイン端子に接続される外部電源であってもよい。
　前記回生抵抗１１は、前記インバータ９に電気的に接続されている。この回生抵抗１１は、電源１０が回生しきれない余剰電力を消費することにより、電力調整を行う。本実施形態では、この回生抵抗１１の機能により電動モータ８に回生ブレーキが掛けられる。
　前記コントローラ１２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータで構成される。前記操作レバー装置１３は後述のように中立位置から巻下操作方向または巻上操作方向のいずれにも変位することが可能な操作部の一例である操作レバー１３ａを有する。前記コントローラ１２は、前記操作レバー１３ａに与えられる前記操作による当該操作レバー１３ａの変位量であるレバー操作量に応じた回転速度で電動モータ８が作動するようにインバータ９を制御する。前記コントローラ１２は、前記操作レバー１３ａが前記中立位置にあるときにはブレーキ６を制動状態にし、操作レバー１３ａにこれを前記中立位置から巻下操作方向または巻上操作方向に変位させる操作が与えられることに応じてブレーキ６を解放状態にする。
　前記コントローラ１２には、前記荷重計１５、前記ドラム回転計１６、前記ブーム角度計１７及び前記電流計１８を含む複数のセンサが接続されている。コントローラ１２は、荷重計１５、ドラム回転計１６及びブーム角度計１７の計測値に基づいて吊荷４の状態を把握する。
　前記コントローラ１２は、前記インバータ９が前記電動モータ８に供給する電流の計測値を電流計１８から取得し、その取得した電流の計測値からウインチドラム５に発生するトルクを計算する。
　前記操作レバー装置１３は、吊荷４の巻上げ及び巻下げを指示するための装置である。当該操作レバー装置１３の前記操作レバー１３ａには、ウインチドラム５を吊荷４の巻上方向へ回転させるための操作及びウインチドラム５を吊荷４の巻下方向へ回転させるための操作のいずれもが与えられる。操作レバー１３ａは、本発明における操作部の一例である。操作レバー１３ａは、例えば、中立位置を中心に前後或いは左右に傾倒するように操作される。中立位置は、本発明における操作レバーの基準位置の一例である。操作レバー１３ａに与えられる操作のうち当該操作レバー１３ａを前記中立位置から巻下操作方向に変位させる操作が吊荷４の巻下げを指示するための巻下操作であり、操作レバー１３ａを中立位置から前記巻下操作方向と反対の方向である巻上操作方向に変位させる操作が吊荷４の巻上げを指示するための巻上操作である。
　前記操作レバー装置１３は、操作レバー１３ａにこれを中立位置から巻下操作方向に変位させる操作（巻下操作、例えば傾倒操作）が与えられると、その操作レバー１３ａの中立位置からの変位量である操作量（例えば傾倒角度）を表す信号を生成してコントローラ１２に入力する。また、操作レバー装置１３は、操作レバー１３ａがこれを中立位置から巻上操作方向に変位させる操作（巻上操作、例えば傾倒操作）が与えられると、その操作レバー１３ａの中立位置からの変位量である操作量（例えば傾倒角度）を表す信号を生成してコントローラ１２に入力する。前記巻下操作方向への操作レバー１３ａの操作量及び巻上操作方向への操作レバー１３ａの操作量にそれぞれ負の符号及び正の符号が与えられる。当該符号は、操作レバー１３ａの操作方向の判別を可能にする。
　前記荷重計１５は、例えば、ブーム１の起伏姿勢を保持する起伏ロープに取り付けられ、あるいは、起伏ロープを介してブーム１を起伏させる図略の起伏ドラムに取り付けられる。この荷重計１５は、起伏ロープに加わる荷重や起伏ロープから起伏ドラムに加わる荷重を計測する。この荷重計１５による荷重の計測値は、吊荷４が停止している状態でのワイヤーロープ２の張力や吊荷４及びフック３の重量を推測するために用いられる。コントローラ１２は、荷重計１５による計測値を逐次取得し、取得した計測値から所定の演算式を用いてワイヤーロープ２の張力と吊荷４及びフック３の重量とを算出する。
　前記ドラム回転計１６は、ウインチドラム５の単位時間当たりの回転数を逐次検出し、検出した回転数のデータをコントローラ１２に逐次入力する。
　前記ブーム角度計１７は、前記ブーム１の起伏角度を逐次検出し、検出した起伏角度のデータをコントローラ１２に逐次入力する。
　前記電流計１８は、インバータ９から電動モータ８に供給される電流の値を逐次計測し、計測した電流値のデータをコントローラ１２に逐次入力する。前記電流計１８は、例えば、インバータ９と電動モータ８とを相互に繋ぐ電力線に設けられている。電流計１８は本発明における計測部の一例であり、この電流計１８により計測される電流値は本発明における張力指標値の一例である。
　入力装置２０は、操作者が電動ウインチ装置の作動モードの指定をコントローラ１２に入力するために用いられる装置である。この入力装置２０は、例えば、運転室内に設置されたタッチパネル式やその他の方式の入力装置である。電動ウインチ装置の作動モードとしては、クレーンにおいて通常のクレーン作業（吊作業）を行うための通常作業モード、吊荷４の巻下げを目的とせずにウインチドラム５からワイヤーロープ２を繰り出させるための繰り出しモード、吊荷４のフリーフォールを行うためのフリーフォールモードなどが設定されている。入力装置２０は、これらの複数の作動モードの中から選ばれる１つの作動モードの指定をコントローラ１２に入力する。
　入力装置２０によりコントローラ１２に入力される作動モードの入力のうち、繰り出しモード以外の作動モードの指定の入力、すなわち通常作業モードやフリーフォールモードなどの指定の入力は、本発明において吊荷４の着床時の電動モータ８の停止処理の実行を指示するための停止入力の一例である。入力装置２０が通常作業モードやフリーフォールモードではなく繰り出しモードの指定の入力をしている場合は、本発明において入力装置２０が停止入力を受けていない場合の一例である。
　前記操作者は、設定された複数の作動モードから所望の作動モードを選択し、その選択した作動モードの指定のためのモード指定信号を前記入力装置２０を用いて前記コントローラ１２に入力する。コントローラ１２は、入力装置２０から入力された前記モード指定信号に対応する作動モードに応じた電動モータ８の制御を行う。コントローラ１２は、入力装置２０から繰り出しモード以外の作動モードの指定の入力を受けている場合、すなわち入力装置２０からコントローラ１２に入力されるモード指定信号が繰り出しモード以外の作動モードを指定する信号である場合には、電動モータ８を停止させる停止処理を実行する。また、コントローラ１２は、入力装置２０から入力されるモード指定信号が繰り出しモードを指定するものでない場合には、前記停止処理を実行しない。従って、本実施形態では、電動ウインチ装置の作動モードと電動モータ８の停止処理の実行と非実行とが互いに関連付けられている。
　図２は、図１に示した電動ウインチ装置のコントローラ１２の機能を示すブロック図である。コントローラ１２は、速度制御部１２１、電流制御部１２２、速度計算部１２３、及びウインチ制御部１２４を備える。コントローラ１２は、操作レバー１３ａの操作量に応じた回転速度で電動モータ８を作動させるような電動モータ８の速度制御を行うことが可能である。
　速度制御部１２１は、速度計算部１２３から入力される電動モータ８の回転速度と、ウインチ制御部１２４から入力される速度指令値との偏差を０にするようなトルク指令を生成して電流制御部１２２にする。本実施形態では、ウインチドラム５を巻下方向に回転させる方向の電動モータ８の回転の速度及びウインチドラム５を巻上方向に回転させる方向の電動モータ８の回転の速度にそれぞれ負の符号及び正の符号が与えられ、当該符号は、電動モータ８の回転速度が巻上方向の速度及び巻下方向の速度のいずれであるかの判別を可能にする。これに対応して巻下方向の速度指令値及び巻上方向の速度指令値にそれぞれ負の符号及び正の符号が与えられ、当該符号は、前記速度指令値が巻下方向と巻上方向のいずれの方向の指令値であるかの判別を可能にする。
　前記電流制御部１２２は、前記速度制御部１２１から入力されたトルク指令に基づいて目標電流値を決定し、決定した目標電流値と電流計１８により計測された電流値との偏差を０にするための制御信号を生成してインバータ９に入力する。
　前記制御信号は、例えばＵ，Ｖ，Ｗ相のそれぞれに対応する複数の相別制御信号で構成され、当該複数の相別制御信号はインバータ９を構成するＵ，Ｖ，Ｗ相のスイッチング素子の制御端子にそれぞれ入力される。スイッチング素子の制御端子としては、例えば、トランジスタのゲートやベースが該当する。
　前記速度計算部１２３は、前記電動モータ８におけるロータの位置についての情報を受け取り、当該位置の時間微分をすることで、電動モータ８の回転速度を算出する。前記電動モータ８は、例えばエンコーダ８１を内蔵し、前記位置についての情報は前記エンコーダ８から前記速度計算部１２３に逐次入力される。
　前記ウインチ制御部１２４は、例えば、操作レバー１３ａの操作量と速度指令値との関係について規定された速度指令マップを格納し、当該速度指令マップを用いて、操作レバー装置１３から入力される信号が表す操作レバー１３ａの操作量に応じた速度指令値を決定し、その決定した速度指令値を前記速度制御部１２１に入力する。前記速度指令値は、例えば、操作レバー１３ａが中立位置にある場合には０であり、操作レバー１３ａの中立位置から巻下操作方向への操作の量（例えば傾倒量）が増大するにつれてマイナスの方向に増大し、操作レバー１３ａの中立位置から巻上方向への操作の量（例えば傾倒量）が増大するにつれてプラスの方向に増大する値である。
　前記ウインチ制御部１２４は、操作レバー１３ａが中立位置にある時、すなわち操作レバー装置１３から入力される信号が表す操作レバー１３ａの操作量が０である時には、ブレーキ６を制動状態にするためのブレーキ制御信号をブレーキ６に入力する。また、ウインチ制御部１２４は、操作レバー１３ａが中立位置から巻下操作方向または巻上操作方向へ操作された時、すなわち操作レバー装置１３から入力される信号が表す操作レバー１３ａの操作量の絶対値が０から増加した時には、ブレーキ６を解放状態にするためのブレーキ制御信号をブレーキ６に入力する。
　更に、ウインチ制御部１２４は、荷重計１５、ドラム回転計１６及びブーム角度計１７から入力される計測値にしたがって、吊荷４の状態を把握する。
　前記エンコーダ８１は、モータ回転計の一例であり、例えば、ロータリーエンコーダである。エンコーダ８１は、電動モータ８のロータの基準位置からの回転量を位置情報として逐次計測し、その計測した回転量からなる位置情報を速度計算部１２３に逐次入力する。
　この実施形態に係るコントローラ１２は、以上説明した基本制御動作に加え、巻下げられた吊荷４の着床に伴って前記停止処理すなわちウインチドラム５の巻下方向への回転を停止するように電動モータ８の作動を停止させる処理を行う。
　具体的に、コントローラ１２は、電流計１８により計測される電流値に基づいて電動モータ８がウインチドラム５に付与するトルクをワイヤーロープ２の張力に対応する値として算出するとともに、所定期間（所定時間長さ）における当該トルクの平均値を所定期間におけるワイヤーロープ２の張力の平均値に対応する値として算出し、操作レバー１３ａが巻下操作方向に操作された状態で前記のように算出されたトルク平均値に対応する張力の平均値が所定の張力基準値以下になった場合に前記停止処理すなわちインバータ９に電動モータ８の作動を停止させる処理を実行する。
　コントローラ１２は、例えば下記のように、電動モータ８からウインチドラム５に付与されるトルクを算出する。電流計１８が例えばＵ，Ｖ，Ｗ相のそれぞれの電流値を計測する場合、ウインチ制御部１２４は、電流計１８から入力されるＵ，Ｖ，Ｗ相の電流の計測値をｄ軸、ｑ軸の電流値に変換し、ｑ軸の電流値に所定の変換係数を乗じた値をワイヤーロープ２の張力に対応したトルクとして算出する。この場合、電流計１８は本発明における計測部の一例に該当する。前記変換係数は、ｑ軸の電流値を前記ウインチドラム５に付与されるトルクに変換するための係数である。当該変換係数としては、減速機７の減速比及び減速機７の機械的な影響を考慮した値が採用される。
　次に、図３に示されるフローチャートを参照して、本実施形態に係る電動ウインチ装置で行われる吊荷４の着床時のワイヤーロープ２の乱巻防止のための制御について説明する。
　まず、コントローラ１２は、電動ウインチ装置の作動モードとして繰り出しモードが選択されているか否かを判断する（図３のステップＳ１）。具体的には、コントローラ１２は、入力装置２０から当該コントローラ１２に入力されているモード指定信号が繰り出しモードを指定するものである場合に、電動ウインチ装置の作動モードとして繰り出しモードが選択されていると判断する。一方、コントローラ１２は、入力装置２０から当該コントローラ１２に入力されるモード指定信号が繰り出しモード以外の作動モードを指定するものである場合には、電動ウインチ装置の作動モードとして繰り出しモードが選択されていないと判断する。
　コントローラ１２は、電動ウインチ装置の作動モードとして繰り出しモードが選択されていない、換言すれば、繰り出しモード以外の作動モードが選択されていると判断した場合には（ステップＳ２でＮＯ）、次に、操作レバー１３ａの中立位置から巻下方向への操作量が所定の操作量基準値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２）。一方、コントローラ１２は、電動ウインチ装置の作動モードとして繰り出しモードが選択されていると判断した場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、ウインチドラム５の巻下方向への回転を停止させるための電動モータ８の停止処理の解除（後述）を行う（ステップＳ６）。この停止処理の解除は、クレーンの状態や作業内容の関係で操作者がウインチドラム５からワイヤーロープ２を繰り出させるべく前記繰り出しモードを選択したときに、前記電動モータ８の停止処理の機能を解除して前記ワイヤーロープ２の繰り出しを可能にするためのものである。
　前記ステップＳ２において、コントローラ１２は、操作レバー装置１３から入力される信号が示す操作レバー１３ａの操作量を読み取り、その操作量が操作量基準値以上であるか否かを判断する。コントローラ１２は、操作レバー１３ａの操作量が操作量基準値以上であると判断した場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、次に、所定期間におけるワイヤーロープ２の張力の平均値、すなわち前記トルクの平均値に対応する張力平均値、が所定の張力基準値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３）。一方、コントローラ１２は、操作レバー１３ａの操作量が操作量基準値以上ではないと判断した場合には（ステップＳ２でＮＯ）、前記停止処理の解除、すなわち、後に詳述するように前記ウインチドラム５の巻下方向への回転を停止させるために電動モータ８を停止させる処理の解除、を行う（ステップＳ６）。この停止処理の解除は、操作レバー１３ａの巻下操作方向の操作量が前記操作量基準値未満であるような僅かな量である場合に、電動モータ８の停止処理を実行せずにそのような微小操作に対応したウインチドラム５の僅かな巻下方向の回転を許容することを可能にする。
　図５には記載していないが、コントローラ１２は、前記したように、電流計１８により計測された電流値に基づいて電動モータ８がウインチドラム５に付与するトルクをワイヤーロープ２の張力に相当する値として逐次算出するとともに、所定期間における前記トルクの平均値を当該所定期間におけるワイヤーロープ２の張力の平均値に相当する値として算出する。コントローラ１２は、前記ステップＳ３では、そのように算出したトルクの平均値に対応する張力が予め設定された張力基準値以下であるか否かを判断する。張力基準値は、フック３の重量に相当する荷重よりも小さい値に設定されている。この判断は、実際には、前記トルクの平均値に対応する張力平均値と前記張力基準値との直接の比較に基づいて行われてもよいし、あるいは、前記トルクの平均値と前記張力基準値に対応するトルク基準値との比較に基づいて行われてもよい。前記のようにワイヤーロープ２の張力の平均値に相当する値としてトルクの平均値を用いることは、瞬間的な振動やノイズ、風によるあおり等の原因で負荷が瞬間的に変動する場合に電動モータ８の停止処理が実行される可能性を除外することを可能にする。
　コントローラ１２は、前記ワイヤーロープ２の張力の平均値が前記張力基準値以下である場合には、前記停止処理すなわちウインチドラム５の巻下方向の回転を停止させるために電動モータ８を停止させる処理を開始する（ステップＳ４）。一方、前記トルクの平均値が張力基準値よりも大きい場合には、コントローラ１２は、前記ステップＳ２以降の処理を再度実行する。
　電動モータ８の前記停止処理は、操作レバー１３ａに巻下操作方向の操作が与えられているにもかかわらず、すなわち操作レバー装置１３からマイナスの操作量を示す信号が入力されているにもかかわらず、当該コントローラ１２のウインチ制御部１２４が速度制御部１２１に０の速度指令値を入力することにより行われる。これにより、電動モータ８の回転速度を０にする電動モータ８の速度制御が行われる。つまり、操作レバー１３ａが巻下操作方向に操作されているにも関わらず電動モータ８の作動を停止させる制御が行われる。
　前記停止処理を開始した後、コントローラ１２は、操作レバー１３ａがまだ巻下操作中であるか否かを判断する（ステップＳ５）。具体的に、コントローラ１２は、操作レバー装置１３から入力される信号が示す操作レバー１３ａの巻下操作方向への操作量が前記操作量基準値以上であるか否かを判断する。コントローラ１２は、操作レバー１３ａの巻下方向への操作量が前記操作量基準値以上である間すなわち操作レバー１３ａが巻下操作されている間は前記停止処理を解除せず（ステップＳ５でＮＯ）、操作レバー１３ａの巻下方向への操作量が操作量基準値未満となった時点で（ステップＳ５でＮＯ）電動モータ８の停止処理の解除を行う（ステップＳ６）。
　前記停止処理の解除は前記ウインチ制御部１２４により行われる。具体的に、当該ウインチ制御部１２４は、前記速度指令値として操作レバー１３ａの中立位置からの操作量に応じた値を速度制御部１２１に入力する。当該停止処理の解除は、電動モータ８の回転速度を操作レバー１３ａの操作量に応じた速度にするような電動モータ８の速度制御の実行を可能にする。停止処理の解除（ステップＳ６）後は前記ステップＳ１以降の処理が繰り返し行われる。
　次に、吊荷４の巻下操作の過程で前記のような吊荷４の着床時における乱巻防止のための制御が行われるときの本実施形態に係る電動ウインチ装置の挙動について図４及び図５を参照して説明する。図４は、比較例に係る電動ウインチ装置の挙動を示す波形図であり、当該比較例では吊荷４の巻下操作の過程で吊荷４が着床するときに乱巻防止が行われない。図５は、吊荷の巻下操作の過程で吊荷が着床するときに乱巻防止のための制御が行われる本実施形態に係る電動ウインチ装置の挙動を示す波形図である。
　図４及び図５において、波形（Ａ）は操作レバー１３ａの操作量の時間的な推移を示し、波形（Ｂ）は速度指令値の時間的な推移を示し、波形（Ｃ）は所定期間におけるワイヤーロープ２の張力の平均値の時間的な推移を示し、波形（Ｄ）はブレーキ６の状態を示し、波形（Ｅ）は吊荷４の巻下時のウインチドラム５の回転速度の時間的な推移を示し、波形（Ｆ）は上下方向におけるフック３の位置の時間的な推移を示す。
　巻下操作の開始前、すなわち時刻ｔ０以前は、吊荷４は停止状態にある。このとき、操作レバー１３ａは中立位置にあるとともに、ブレーキ６は制動状態になっており、吊荷４の速度は０である。
　この状態から、時刻ｔ０において、操作レバー１３ａにこれを中立位置から巻下操作方向に変位させる巻下操作が与えられ、それに応じて、コントローラ１２のウインチ制御部１２４は、ブレーキ６を制動状態から解放状態にする。また、前記巻下操作に伴って操作レバー装置１３からウインチ制御部１２４に入力される信号が表す操作レバー１３ａの操作量が負となりかつその絶対値が増加する。これに応じて、コントローラ１２は、電動モータ８の回転速度が操作レバー１３ａの操作量に応じた回転速度になるように電動モータ８の速度制御を開始する。すなわち、当該コントローラ１２の電流制御部１２２は電動モータ８の回転速度を操作レバー１３ａの操作量に応じた回転速度にするような制御信号を生成してインバータ９に入力する。当該制御信号の入力を受けたインバータ９は前記速度制御を実行するために必要なトルクを発生させる電流を電動モータ８に入力する。ウインチドラム５には、電動モータ８が出力するトルクに減速機７の減速比及び減速機７の機械的な摩擦などの影響が加味されたトルクが付与される。これにより、時刻ｔ０において、ウインチドラム５の巻下方向への回転が開始され、操作レバー１３ａの中立位置からの巻下操作方向の変位量である操作量に応じた吊荷４の巻下げが開始される。つまり、フック３の位置が下がり始める。
　このような吊荷４及びフック３の降下中、すなわちウインチドラム５の巻下方向の回転中、コントローラ１２の電流制御部１２２は、インバータ９が電動モータ８に供給している電流の値、すなわち電流計１８による計測値、に基づいて、ウインチドラム５に与えられているトルクをワイヤーロープ２の張力に相当する値として算出するとともに、所定期間における前記トルクの平均値をその所定期間におけるワイヤーロープ２の張力に対応する値の平均値として算出する。
　時刻ｔ１において吊荷４の降下速度が目標値に到達した後は、この到達した目標値の降下速度を維持したまま吊荷４の巻下げを継続するように電線制御部１２２が電動モータ８の回転速度を制御する。
　時刻ｔ２において、吊荷４が着床する、すなわち、吊荷４が地面に到達する、より詳しくは吊荷４の下端が地面に接触する、と、吊荷４の速度が０になる。このとき、ワイヤーロープ２の張力は吊荷４の荷重分だけ急激に低下する。この状態で吊荷４の巻下げが継続され、時刻ｔ３においてフック３が地面に着床する。フック３は、あるいは、地面ではなく吊荷４上に着床してもよい。いずれの場合も、当該フック３の着床はワイヤーロープ２に作用する当該フック３の荷重をなくしてワイヤーロープ２の張力をさらに急激に低下させる。
　操作者は、通常、吊荷４が着床する前に操作レバー１３ａの巻下操作方向への操作量を低下させて吊荷４の降下を低速状態にしてから吊荷４及びフック３を着床させる作業を行い、これにより、ワイヤーロープ２の張力の低下が前記のような急激なものにならないようにする。しかし、吊荷４及びフック３の速度が低下する前にこれらが着床する場合、例えば、操作者が前記着床を認識せず操作レバー１３ａの巻下操作方向への操作量を低下させない場合や、操作レバー装置１３のディテント機構により操作レバー１３ａが中立位置から巻下操作方向に外れた位置に止められていたりする場合があり得る。これらの場合、前記着床に伴ってワイヤーロープ２の張力が前記のように急激に低下する。
　図４に示す比較例では、前記ワイヤーロープ２の張力の急低下にかかわらず、速度指令値が操作レバー１３ａの巻下方向への操作量に応じた値に維持され、その速度指令値に応じてウインチドラム５の巻下方向への回転速度が維持されるため、当該張力の急低下はワイヤーロープ２に弛みを生じさせてウインチドラム５におけるワイヤーロープ２の乱巻を発生させるおそれがある。
　これに対し、図５に示す本実施形態では、ワイヤーロープ２の張力の平均値がフック３の重量に相当する荷重よりも小さい張力基準値以下になった時点で、ウインチ制御部１２４が、操作レバー１３ａが巻下操作方向へ操作されているにも関わらず、速度制御部１２１に入力する速度指令値を０にしてウインチドラム５の回転速度を０にする。このことは、ワイヤーロープ２の弛みを抑制してウインチドラム５におけるワイヤーロープ２の乱巻の発生を防止することを可能にする。
　以上のように、本実施形態の電動ウインチ装置におけるコントローラ１２のウインチ制御部１２４は、吊荷４の巻下げ時に操作レバー１３ａが巻下操作方向に操作された状態で所定期間におけるワイヤーロープ２の張力の平均値が張力基準値以下になった場合に、ウインチドラム５の巻下方向への回転が停止するようにインバータ９に電動モータ８の作動を停止させる制御を行うことにより、吊荷４及びフック３が着床してワイヤーロープ２の張力が低下したときにウインチドラム５の巻下方向への回転を停止させてワイヤーロープ２の弛みを抑制し、これにより、吊荷４及びフック３が着床したときに発生するワイヤーロープ２の乱巻を防止することができる。
　また、本実施形態において電動モータ８の停止処理を実行するか否かを決定するための判断基準である張力基準値はフック３の重量に相当する荷重よりも小さい範囲で設定されており、このことは、吊荷４の着床時のワイヤーロープ２の乱巻防止のための電動モータ８の停止処理を確実に実行することを可能にする。具体的に、所定期間におけるワイヤーロープ２の張力の平均値がフック３の重量に相当する荷重よりも小さい値である状態は、吊荷４さらにはフック３が着床した状態であるから、ワイヤーロープ２の張力の平均値が前記のように設定された張力基準値以下になった場合に電動モータ８の停止処理を実行することにより、吊荷４の着床時の乱巻をより確実に防止することができる。
　また、本実施形態に係るコントローラ１２は、電流計１８により計測された電動モータ８に供給される電流の値に基づいて、電動モータ８がウインチドラム５に付与するトルクをワイヤーロープ２の張力に相当する値として良好な精度で算出することができる。このように算出された値に基づいてワイヤーロープ２の乱巻防止のための電動モータ８の停止制御を高い精度で行うことができる。
　例えば、吊荷を先端から吊るすブーム等の起伏部材を起伏ロープにて起伏させるための起伏ドラムに設けた荷重計による起伏ロープから起伏ドラムにかかる荷重の計測や、吊荷の巻上げ及び巻下げ用のウインチドラムの回転軸に設けたロードセル等による回転軸にかかる荷重の計測によってもワイヤーロープ２に加わる張力を間接的に推測することは可能である。しかし、これらの計測はワイヤーロープ２の張力の直接的な計測ではないため、高い精度で張力を推測することはできない。これに対し、前記実施形態に係るコントローラ１２がワイヤーロープ２の張力に相当する値として算出するトルクは、前記のような間接的な計測に基づくワイヤーロープ２の張力の推測値に比べて、ワイヤーロープ２の張力の値をより直接的かつ高精度に表す値である。このことは、前記したようにワイヤーロープ２の乱巻防止のための本実施形態による電動モータ８の停止制御を高い精度で行うことを可能にする。
　また、前記実施形態に係るコントローラ１２は、ウインチドラム５の巻下方向への回転を停止させるための電動モータ８の停止処理を実行した後に操作レバー１３ａの巻下操作方向への操作量が操作量基準値未満になったときにインバータ９による電動モータ８の停止処理を解除することにより、操作者が、電動モータ８の停止処理が実行されてウインチドラム５の巻下方向への回転が停止された後に操作レバー１３ａを中立位置側へ戻して当該操作レバー１３ａの巻下操作方向への操作量を操作量基準値未満にすることで電動モータ８の停止処理を解除すること、及び、その後再び電動モータ８にウインチドラム５を巻下方向に回転させてワイヤーロープ２の繰り出し等を行わせること、を可能にする。
　また、本実施形態の電動ウインチ装置では、操作者による操作を受けて入力装置２０がコントローラ１２に対して停止入力を行っていない場合、具体的には、通常作業モードやフリーフォールモードを指定するモード指定信号の入力を行っていない場合、例えば繰り出しモードを指定するモード指定信号の入力を行っている場合、コントローラ１２は、ワイヤーロープ２の乱巻防止のための電動モータ８の停止処理を解除（キャンセル）することにより、例えば電動モータ８の停止処理の実行がクレーンにおいて行われる作業に好ましくないものである場合に、操作者がその電動モータ８の停止処理を自らの意思で解除することを可能にする。
　本発明は、以上説明した実施の形態に限定されない。本発明は例えば次のような態様を包含する。
　本発明に係る電動ウインチ装置は、クレーンに限らず、吊荷の巻上げ及び巻下げを行う機能を有する建設機械に広く適用されることが可能である。
　本発明に係る電動ウインチ装置が入力装置を備える場合、当該入力装置は、前記実施形態に係る入力装置２０のように作動モードの指定の入力を行うものと異なり、専ら停止入力、すなわち、ワイヤーロープ２の乱巻防止のための電動モータ８の停止処理の実行を指示するための入力、をコントローラに対して行う機能のみを備えたものであってもよい。この場合も、当該コントローラは、当該停止入力を受けた場合に電動モータの停止処理を実行し、当該停止入力を受けていない場合には電動モータの停止処理を実行しないことにより、上述と同様の効果を奏することができる。
　あるいは、前記入力装置が前記停止入力と電動モータ８の停止処理の実行の禁止を指示するための禁止入力とをコントローラに選択的に入力するものであり、当該コントローラが、前記停止入力を受けた場合には前記のように電動モータの停止処理を実行し、前記禁止入力を受けた場合には当該停止処理を実行しないものでもよい。この態様では、前記入力装置が禁止入力を受けた場合が本発明において入力装置が停止入力を受けていない場合の一例である。
　本発明に係る電動ウインチ装置が含む可能性のある入力装置は、タッチパネル式のものに限らず、例えば押しボタンや操作スイッチといった操作部材を含み、当該操作部材に与えられる操作に基づいて電動ウインチ装置の作動モードの指定のための信号や電動モータの停止処理の実行と非実行を切り換えるための信号をコントローラに入力するものでもよい。例えば、ワイヤーロープにより吊られるバイブロハンマやクラムシェル等の使用による土木作業では、操作レバーの操作量に関わらずワイヤーロープの張力が激しく変動する。この場合、所定期間におけるワイヤーロープの張力の平均値が頻繁に張力基準値以下になり、そのたびに電動モータが停止すると煩わしい。このような土木作業において、操作者は、入力装置に停止入力すなわち電動モータの停止処理の実行を指示するための入力を行わせないことにより、電動モータの頻繁な停止を回避することができる。
　前記ウインチドラム５に付与されるトルクの取得は、前記実施形態のように電動モータ８に供給される電流の計測値に基づく算定に限定されない。例えば、電動モータ８が実際にウインチドラム５に付与するトルクを計測するトルクメータを当該電動モータ８に設けてもよい。当該トルクメータは本発明における計測部の一例であり、トルクメータによって計測されるトルクは本発明における張力指標値の一例である。あるいは、電源１０からインバータ９に印加される電流値を電流計で計測してその計測した電流値から電動モータ８がウインチドラム５に付与するトルクを算出することも可能である。この場合の電流計は本発明における計測部の一例であり、その電流計によって計測される電流値は本発明における張力指標値の一例である。
　前記実施形態に係る電流計１８は、インバータ９または電動モータ８に内蔵されてもよい。
　本発明において電源が回生しきれない余剰電力の消費による電力調整が行われる場合、当該消費は、前記実施形態に係る回生抵抗１１での消費に限らず、例えば、キャパシタンスへの余剰電力の充電や、他の電気機器の作動への前記余剰電力の使用でもよい。
　乱巻防止のための電動モータの停止処理を解除する解除条件は、電動ウインチ装置の作動モードが繰り出しモードであることや、操作レバーの巻下方向への操作量が操作量基準値以上ではないこと、に限定されず、これらの条件に代え、あるいは加えて他の条件が与えられてもよい。例えば、前記解除条件は、巻下操作方向に操作された操作レバーを中立位置側へ戻す操作が行われ、かつ、その操作を受けた操作レバーの位置の変化の速度が所定値以上であること、を含んでもよい。
　本発明において吊荷の巻上げ／巻下げを指示するための操作を受ける操作部は、操作レバーに限定されず、例えば、押し操作を受けることにより基準位置からその操作方向に変位可能な操作ボタンや、基準位置から回動するように操作される操作ダイヤル、その他のものであってもよい。
　以上のように、吊荷を巻き下げて当該吊荷が着床したときに発生するワイヤーロープの乱巻を防止可能な電動ウインチ装置が提供される。
　提供されるのは、建設機械に搭載される電動ウインチ装置であって、吊荷を吊り下げるためのワイヤーロープが巻回されたウインチドラムと、前記ウインチドラムにトルクを与えることにより前記吊荷を巻き上げる回転方向である巻上方向及び前記吊荷を巻き下げる回転方向である巻下方向のいずれの方向にも当該ウインチドラムを回転させることが可能な電動モータと、基準位置から前記吊荷の巻上げを指示するための操作方向である巻上操作方向と前記吊荷の巻下げを指示するための操作方向である巻下操作方向とに変位可能な操作部であって、当該操作部を前記巻上操作方向に変位させる巻上操作と当該操作部を前記巻下方向に変位させる巻下操作とを受ける操作部と、前記ワイヤーロープの張力の指標値である張力指標値を計測する計測部と、前記操作部に与えられる操作に応じて前記ウインチドラムを前記巻上方向又は前記巻下方向に回転させるように前記電動モータの作動を制御するコントローラと、を備える。前記コントローラは、前記操作部が前記巻下操作方向に操作された状態で、前記計測部により計測された前記張力指標値の所定期間における平均値に対応する張力平均値が所定の張力基準値以下になった場合に前記電動モータの作動を停止させる停止処理を実行する。
　この電動ウインチ装置に係るコントローラは、操作部に巻下操作が与えられて吊荷が巻き下げられている過程で吊荷が着床することにより所定期間におけるワイヤーロープの張力の平均値が張力基準値以下になったときに電動モータの作動を停止させてウインチドラムの巻下方向の回転を停止させることにより、前記吊荷の着床に伴うワイヤーロープの張力の低下に起因するワイヤーロープの弛みを抑制し、これにより、吊荷が着床したときに発生するワイヤーロープの乱巻を防止することができる。
　前記電動ウインチ装置は、前記ワイヤーロープに接続されるフックであって当該フックに前記吊荷が掛けられるものをさらに備え、前記張力基準値は、前記フックの重量に相当する荷重よりも小さい値であることが好ましい。
　前記のような張力基準値の設定は、吊荷の着床時のワイヤーロープの乱巻防止のための電動モータの停止処理を確実に実行することを可能にする。所定期間におけるワイヤーロープの張力の平均値がフックの荷重未満の値である状態は、吊荷さらにはその吊荷を吊るすフックが着床した状態であるため、当該状態において吊荷が着床したときの乱巻防止のための電動モータの停止処理をより確実に実行できる。
　前記電動ウインチ装置において、前記計測部は、前記電動モータに供給される電流の値を前記張力指標値として逐次計測する電流計であり、前記コントローラは、前記電流計により計測された電流値に基づいて前記電動モータが前記ウインチドラムに付与するトルクを算出するとともに、その算出したトルクの前記所定期間における平均値を前記ワイヤーロープの張力の平均値に相当する値として算出することが好ましい。
　この構成によれば、ワイヤーロープの張力の平均値に相当する値を良好な精度で算出することができ、その算出値に基づく電動モータの停止制御の精度を向上できる。例えば、クレーンのブーム等の起伏部材の姿勢を保持する起伏ロープ等の部材に取付けられた荷重計が計測する当該部材に加わる荷重の値や、起伏部材を起伏ロープを介して起伏させる起伏ドラムに取付けられた荷重計が計測する起伏ドラムに加わる荷重の値からワイヤーロープの張力を推測することも可能であるが、このように推測された値の精度はワイヤーロープの張力の直接的な計測により得られる値の精度より低い。前記コントローラが算出するトルクは、前記のような推測値に比べてワイヤーロープの張力値をより直接的にかつ高精度で表す値である。このような値の平均値に基づいてワイヤーロープの乱巻防止のための電動モータの停止制御をより高精度で実行することができる。
　前記コントローラは、前記停止処理を実行した後、前記操作部の前記巻下操作方向への変位量である操作量が所定の操作量基準値未満になった場合に前記停止処理を解除することが、好ましい。
　前記停止処理の解除は、電動モータの停止処理によるウインチドラムの巻下方向の回転の停止後、操作者が操作部を基準位置側へ戻してその操作部の巻下操作方向への操作量を操作量基準値未満にすることで電動モータの停止処理を解除し、さらに再び電動モータにウインチドラムを巻下方向に回転させてワイヤーロープの繰り出し等を行わせることを、可能にする。
　前記電動ウインチ装置は、前記停止処理の実行を指示するための停止入力を前記コントローラに入力することが可能な入力装置をさらに備え、前記コントローラは、前記入力装置からの前記停止入力を受けた場合には前記停止処理を実行し、前記停止入力を受けていない場合には前記停止処理を実行しないものであることが、好ましい。
　前記入力装置と前記コントローラの組合せは、操作者が入力装置を用いたコントローラへの停止入力を行わないことによりワイヤーロープの乱巻防止のための電動モータの停止処理を解除することを可能にする。このことは、例えば電動モータの停止処理が建設機械により行われる作業にとって好ましくない場合に、操作者がその電動モータの停止処理を自らの意思で解除することを可能にする。

Claims (5)

  1. 　建設機械に搭載される電動ウインチ装置であって、
    　吊荷を吊り下げるためのワイヤーロープが巻回されたウインチドラムと、
    　前記ウインチドラムにトルクを与えることにより、前記吊荷を巻き上げる回転方向である巻上方向又は前記吊荷を巻き下げる回転方向である巻下方向のいずれの方向にも前記ウインチドラムを回転させる電動モータと、
    　基準位置から前記吊荷の巻上げを指示するための操作方向である巻上操作方向と前記吊荷の巻下げを指示するための操作方向である巻下操作方向とに変位可能な操作部であって、当該操作部を前記巻上げ操作方向に変位させる巻上操作と当該操作部を前記巻下方向に変位させる巻下操作とを受ける操作部と、
    　前記ワイヤーロープの張力の指標値である張力指標値を計測する計測部と、
    　前記操作部に与えられる操作に応じて前記ウインチドラムを前記巻上方向又は前記巻下方向に回転させるように前記電動モータの作動を制御するコントローラと、を備え、
    　前記コントローラは、前記操作部が前記巻下操作方向に操作された状態で、前記計測部により計測された前記張力指標値の所定期間における平均値に対応する前記ワイヤーロープの張力の平均値である張力平均値が所定の張力基準値以下になった場合に前記電動モータの作動を停止させる停止処理を実行する、電動ウインチ装置。
  2. 　請求項１に記載の電動ウインチ装置であって、前記ワイヤーロープに接続されるフックであって当該フックに前記吊荷が掛けられるものをさらに備え、前記張力基準値は、前記フックの重量に相当する荷重よりも小さい値である、電動ウインチ装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の電動ウインチ装置であって、前記計測部は、前記電動モータに供給される電流の値を前記張力指標値として逐次計測する電流計であり、前記コントローラは、前記電流計により計測された電流値に基づいて前記電動モータが前記ウインチドラムに付与するトルクを算出し、その算出したトルクの前記所定期間における平均値を前記ワイヤーロープの張力の平均値に相当する値として算出する、電動ウインチ装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の電動ウインチ装置であって、前記コントローラは、前記停止処理を実行した後、前記操作部の前記中立位置からの前記巻下操作方向の変位量である操作量が所定の操作量基準値未満になった場合に、前記停止処理を解除する、電動ウインチ装置。
  5. 　前記停止処理の実行を指示するための停止入力を前記コントローラに入力することが可能な入力装置をさらに備え、前記コントローラは、前記入力装置からの前記停止入力を受けた場合には前記停止処理を実行し、前記停止入力を受けていない場合には前記停止処理を実行しない、請求項１～４のいずれか１項に記載の電動ウインチ装置。
     
     
     
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022107616A1 (ja) * 2020-11-17 2022-05-27 コベルコ建機株式会社 クレーン及びクレーンの制御方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6796977B2 (ja) * 2016-09-23 2020-12-09 コベルコ建機株式会社 電動ウインチ装置
WO2021079642A1 (ja) * 2019-10-21 2021-04-29 株式会社キトー 巻上機および巻上機の駆動制御方法
EP4215717B1 (de) * 2022-01-19 2023-12-06 BAUER Maschinen GmbH Baumaschine und verfahren zum betreiben einer baumaschine
CN114772493A (zh) * 2022-03-15 2022-07-22 浙江三一装备有限公司 卷扬系统的管控方法、系统及作业机械
DE102022106450A1 (de) * 2022-03-18 2023-09-21 Liebherr-Werk Biberach Gmbh Hebezeug und Verfahren zum Anfahren des Hubwerks eines solchen Hebezeugs

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060064123A (ko) * 2004-12-08 2006-06-13 오성종합기술(주) 윈치 제어 장치
JP2007290799A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Shimizu Corp 揚重装置及びそれを用いた着床管理方法
WO2011088832A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-28 Ah Industries Projects Aps A method for controlling the orientation of a load suspended from a bearing wire about said bearing wire and a winch arrangement
JP2015098390A (ja) * 2013-11-20 2015-05-28 株式会社神戸製鋼所 電動ウインチ装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56132134U (ja) * 1980-03-11 1981-10-07
JPH11139774A (ja) 1997-11-14 1999-05-25 Hitachi Constr Mach Co Ltd ウインチ装置の乱巻防止装置
CN201292231Y (zh) * 2008-09-05 2009-08-19 义马煤业(集团)有限责任公司 绞车松绳保护装置
US8888033B2 (en) * 2012-09-13 2014-11-18 Conductix, Inc. Spring-driven reel
US20140138340A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Robert W. Miller Overhead Hoist
JP6271364B2 (ja) * 2014-07-25 2018-01-31 株式会社神戸製鋼所 電動ウインチ装置
DE102016103573B4 (de) * 2015-03-02 2021-04-22 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Kran
DE102015009057A1 (de) * 2015-07-07 2017-01-12 Esw Gmbh Seilwinde, Verfahren zum Steuern eines Betriebes einer Seilwinde und Verfahren zum Betreiben einer Seilwinde
JP6511370B2 (ja) * 2015-09-04 2019-05-15 株式会社神戸製鋼所 電動ウィンチの制動装置
JP6796977B2 (ja) * 2016-09-23 2020-12-09 コベルコ建機株式会社 電動ウインチ装置
US20180105360A1 (en) * 2016-10-19 2018-04-19 Leif Tod Stordal Methods, systems, and devices related to storage
US10343879B1 (en) * 2018-01-05 2019-07-09 MotoAlliance Three speed electronic winch contactor
US11840431B2 (en) * 2018-01-05 2023-12-12 MotoAlliance Electronic winch and winch control
CN108880072A (zh) * 2018-06-19 2018-11-23 宁波联达绞盘有限公司 电动绞盘

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060064123A (ko) * 2004-12-08 2006-06-13 오성종합기술(주) 윈치 제어 장치
JP2007290799A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Shimizu Corp 揚重装置及びそれを用いた着床管理方法
WO2011088832A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-28 Ah Industries Projects Aps A method for controlling the orientation of a load suspended from a bearing wire about said bearing wire and a winch arrangement
JP2015098390A (ja) * 2013-11-20 2015-05-28 株式会社神戸製鋼所 電動ウインチ装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3498656A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022107616A1 (ja) * 2020-11-17 2022-05-27 コベルコ建機株式会社 クレーン及びクレーンの制御方法

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CN109715547B (zh) 2020-11-06

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