(57)【要約】【課題】デッキクレーンの油圧装置のアイドリング状態において、油圧ポンプからの作動油の吐出に起因する騒音の発生及び無駄な駆動エネルギーを低減する。【解決手段】デッキクレーンの油圧駆動装置１００は、油圧装置を作動させる油圧アクチュエータ１３０，１７０，１８５と、前記油圧アクチュエータに作動油供給ラインを介して作動油を供給する油圧ポンプ１２０，１６０と、前記油圧装置の動作を指示する操作に応じて、前記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するとともに、前記油圧ポンプに接続される前記油圧アクチュエータが所定時間以上作動されないとき、該油圧ポンプからの作動油の吐出流量を概ね最小にする制御部２５０と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧装置を作動させる油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに作動油供給ラインを介して作動油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧装置の動作を指示する操作に応じて、前記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するとともに、前記油圧ポンプに接続される前記油圧アクチュエータが所定時間以上作動されないとき、該油圧ポンプからの作動油の吐出流量を概ね最小にする制御部と、
を備える、デッキクレーンの油圧駆動装置。
【請求項２】
前記油圧ポンプを駆動する第１の電気モータと、
前記第１の電気モータの回転数を制御する第１のインバータと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１のインバータにより前記第１の電気モータの回転数を最小とすることにより、前記油圧ポンプの回転数を最小とし、前記吐出流量を概ね最小に制御する、請求項１に記載の、デッキクレーンの油圧駆動装置。
【請求項３】
前記油圧ポンプは、可変容量型油圧ポンプであり、
前記制御部は、前記油圧ポンプの、一回転当たりの作動油の吐出容量を最小とすることにより、前記吐出流量を概ね最小に制御する、請求項２に記載の、デッキクレーンの油圧駆動装置。
【請求項４】
前記油圧駆動装置は、前記油圧アクチュエータ、前記作動油供給ライン、及び前記油圧ポンプが配置された油圧供給系を複数含み、
複数の前記油圧ポンプは、一の前記第１の電気モータに連結されて駆動され、
前記制御部は、複数の前記油圧ポンプのうち、前記油圧ポンプに接続される前記油圧アクチュエータが所定時間以上作動されない油圧ポンプの、前記一回転当たりの作動油の吐出容量を概ね最小に制御する、請求項３に記載の、デッキクレーンの油圧駆動装置。
【請求項５】
前記油圧ポンプと制御油供給ラインを介して接続され、前記油圧ポンプへの制御油の供給の有無を切替える電磁弁をさらに備え、
前記油圧ポンプは、前記制御油の供給の有無に応じて前記一回転あたりの作動油の吐出容量が変更され、
前記制御部は、前記電磁弁を制御することにより、前記吐出流量を概ね最小に制御する、請求項４に記載のデッキクレーンの油圧駆動装置。
【請求項６】
前記油圧ポンプは、ストローク量に応じた前記作動油を吐出するピストンと、前記制御油の油圧により前記ピストンのストローク量を調整する調整部とを有する、請求項５に記載のデッキクレーンの油圧駆動装置。
【請求項７】
前記作動油は、前記作動油を貯蔵するオイルタンクから前記油圧ポンプに供給されるとともに、前記油圧ポンプから吐出された前記作動油は前記オイルタンクに回収され、
圧力を加えた空気を送り出す送風機と、
前記油圧ポンプから吐出された作動油が前記オイルタンクに回収される経路上に設置され、前記油圧ポンプから吐出された作動油の熱を前記送風機により送り出された空気へ移動させる熱交換器と、
前記送風機を駆動する第２の電気モータの回転数を制御する第２のインバータと、
をさらに備え、
前記制御部は、所定時間以上の間、前記油圧装置の動作を指示する操作がないことを検出すると、前記第２のインバータにより前記第２の電気モータの回転数を概ね最小に制御する、請求項１に記載のデッキクレーンの油圧駆動装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記所定時間以内に前記油圧装置の動作を指示する操作があったことを検出している間、前記第２のインバータにより、前記油圧ポンプから吐出された作動油の温度、又は前記油圧装置の動作を指示する操作を行う操作部の傾きに比例した回転数に前記第２のモータの回転数を制御する、請求項７に記載のデッキクレーンの油圧駆動装置。
【請求項９】
油圧装置を作動させる油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに作動油供給ラインを介して作動油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧装置の動作を指示する操作に応じて、前記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するとともに、前記油圧ポンプに接続される前記油圧アクチュエータが所定時間以上作動されないとき、該油圧ポンプからの作動油の吐出流量を概ね最小にする制御部と、
を備える、クレーン装置。
【請求項１０】
油圧装置を作動させる油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプの制御装置であって、
前記油圧装置の動作を指示する操作に応じて、前記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するとともに、前記油圧ポンプに接続される前記油圧アクチュエータが所定時間以上作動されないとき、該油圧ポンプからの作動油の吐出流量を概ね最小に制御する制御部を備える、油圧ポンプの制御装置。
【請求項１１】
油圧装置を作動させる油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに作動油供給ラインを介して作動油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧装置の動作を指示する操作に応じて、前記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するとともに、前記油圧ポンプに接続される前記油圧アクチュエータが所定時間以上作動されないとき、該油圧ポンプからの作動油の吐出流量を概ね最小にする制御部と、
を有するクレーン装置を１または２以上備える船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デッキクレーンの油圧駆動装置、クレーン装置、油圧ポンプの制御装置、及び船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
デッキクレーンは貨物船の甲板上に設置され、海上を輸送する貨物の積込み又は積降ろし作業に使用される。貨物は雑貨類、穀物、石炭などのバラ物からコンテナまで多岐にわたり世界の港を通じて運ばれる。よって、海上貨物の運搬の際、デッキクレーンは無くてはならない荷役機械である。【０００３】
デッキクレーンの駆動方式の中で一般的なものとして、電動油圧式が挙げられる。これは、デッキクレーンに搭載されている油圧ポンプを電気モータの動力により駆動し、油圧ポンプから吐出される作動油により油圧アクチュエータを駆動させ、その動力により油圧装置を駆動する方法である。【０００４】
油圧ポンプからの作動油の吐出流量Ｑ（ｌ／ｍｉｎ）は、油圧ポンプの一回転当たりの作動油の吐出容量をｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）、油圧ポンプの回転数をＮ（ｒｐｍ）、油圧ポンプの容積効率をηｐｖとすると、下式で表される。【０００５】
【数１】
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【０００６】
ここで、油圧ポンプの種類としては、固定容量形と可変容量形とが挙げられる。固定容量形の油圧ポンプは、一回転当たりの作動油の吐出容量ｑが一定である。このため、油圧装置がアイドリング状態であっても、固定容量形の油圧ポンプは、駆動時と同じ容量の作動油を吐出している。また、可変容量形の油圧ポンプは、一回転当たりの作動油の吐出容量ｑを可変とすることができる。ところが、可変容量形の油圧ポンプの制御方法は、一般的に一定馬力制御が用いられており、軽負荷時或いは油圧装置がアイドリング状態であるときに、一回転当たりの作動油の吐出容量ｑが最大吐出容量となる。【０００７】
また、油圧ポンプの回転数Ｎは、電気モータの回転数に応じた値となるが、電気モータの回転数は一定であるため、油圧装置がアイドリング状態であっても駆動時と同じ回転数で回転している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１３７６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来、油圧装置の駆動のために用いられる油圧ポンプは、油圧装置がアイドリング状態であるときには、油圧アクチュエータへの作動油の供給は不要であるにも関わらず、最大流量の作動油を吐出していた。このため、無駄な駆動エネルギー及び大きな騒音を発生するという問題があった。油圧アクチュエータへの作動油の供給に際しては、油圧ポンプの駆動における騒音、および作動油が作動油供給ラインを通るときに起こる騒音、及び無駄な駆動エネルギーは、油圧ポンプからの作動油の吐出流量が大きくなればなるほど、大きくなる。【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、油圧装置のアイドリング状態において、騒音の発生及び無駄な駆動エネルギーを低減することが可能な、新規かつ改良されたデッキクレーンの油圧駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、油圧装置を作動させる油圧アクチュエータと、上記油圧アクチュエータに作動油供給ラインを介して作動油を供給する油圧ポンプと、上記油圧装置の動作を指示する操作に応じて上記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するとともに、上記油圧ポンプに接続される上記油圧アクチュエータが所定時間以上作動されないとき、該油圧ポンプからの作動油の吐出流量を概ね最小にする制御部と、を有するデッキクレーンの油圧駆動装置が提供される。【００１２】
かかる構成によれば、油圧装置の動作を指示する操作に応じて油圧ポンプからの作動油の吐出流量が制御される。このとき、油圧ポンプに接続される油圧アクチュエータが所定時間以上作動されないアイドリング状態の場合に、油圧ポンプからの作動油の吐出流量を概ね最小とする。このため、従来はアイドリング状態において最大吐出流量となっていた作動油を最小吐出流量とすることができる。このため、油圧装置が作動されないアイドリング状態において、作動油が作動油供給ラインを通る際に発生する騒音、及び無駄な駆動エネルギーを低減することができる。【００１３】
また、上記油圧ポンプを駆動する電気モータと、上記電気モータの回転数を制御するインバータと、をさらに有し、上記制御部は、上記インバータにより上記電気モータの回転数を最小とすることにより、上記油圧ポンプの回転数を最小とし、上記吐出流量を概ね最小に制御してもよい。【００１４】
また、上記油圧ポンプは、可変容量型油圧ポンプであり、上記制御部は、上記油圧ポンプの、一回転当たりの作動油の吐出容量を最小とすることにより、上記吐出流量を概ね最小に制御してもよい。【００１５】
また、上記油圧駆動装置は、上記油圧アクチュエータ、上記作動油供給ライン、及び上記油圧ポンプが配置された油圧供給系を複数含み、複数の上記油圧ポンプは、一の上記電気モータに連結されて駆動され、上記制御部は、複数の上記油圧ポンプのうち、上記油圧ポンプに接続される上記油圧アクチュエータが所定時間以上作動されない油圧ポンプの、上記一回転当たりの作動油の吐出容量を概ね最小に制御してもよい。【００１６】
また、上記油圧ポンプと制御油供給ラインを介して接続され、上記油圧ポンプへの制御油の供給の有無を切替える電磁弁をさらに備え、上記油圧ポンプは、上記制御油の供給の有無に応じて上記一回転あたりの作動油の吐出容量が変更され、上記制御部は、上記電磁弁を制御することにより、上記吐出流量を概ね最小に制御してもよい。【００１７】
また、上記油圧ポンプは、ストローク量に応じた上記作動油を吐出するピストンと、上記制御油の油圧により上記ピストンのストローク量を調整する調整部とを有してもよい。【００１８】
また、上記作動油は、上記作動油を貯蔵するオイルタンクから上記油圧ポンプに供給されるとともに、上記油圧ポンプから吐出された上記作動油は上記オイルタンクに回収され、圧力を加えた空気を送り出す送風機と、上記油圧ポンプから吐出された作動油が上記オイルタンクに回収される経路上に設置され、上記油圧ポンプから吐出された作動油の熱を上記送風機により送り出された空気へ移動させる熱交換器と、上記送風機を駆動する第２の電気モータの回転数を制御する第２のインバータと、をさらに有し、上記制御部は、所定時間以上の間、上記油圧装置の動作を指示する操作がないことを検出すると、上記第２のインバータにより上記第２の電気モータの回転数を概ね最小に制御してもよい。【００１９】
また、上記制御部は、上記所定時間以内に上記油圧装置の動作を指示する操作があったことを検出している間、上記第２のインバータにより、上記油圧ポンプから吐出された作動油の温度、又は上記油圧装置の動作を指示する操作を行う操作部の傾きに比例した回転数に上記第２のモータの回転数を制御してもよい。【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、油圧装置を作動させる油圧アクチュエータと、上記油圧アクチュエータに作動油供給ラインを介して作動油を供給する油圧ポンプと、上記油圧装置の動作を指示する操作に応じて、上記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するとともに、上記油圧ポンプに接続される上記油圧アクチュエータが所定時間以上作動されないとき、該油圧ポンプからの作動油の吐出流量を概ね最小にする制御部と、を有する、クレーン装置が提供される。【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、油圧装置を作動させる油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプの制御装置であって、上記油圧装置の動作を指示する操作に応じて、上記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するとともに、上記油圧ポンプに接続される上記油圧アクチュエータが所定時間以上作動されないとき、該油圧ポンプからの作動油の吐出流量を概ね最小に制御する制御部を有する、油圧ポンプの制御装置が提供される。【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、油圧装置を作動させる油圧アクチュエータと、上記油圧アクチュエータに作動油供給ラインを介して作動油を供給する油圧ポンプと、上記油圧装置の動作を指示する操作に応じて、上記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するとともに、上記油圧ポンプに接続される上記油圧アクチュエータが所定時間以上作動されないとき、該油圧ポンプからの作動油の吐出流量を概ね最小にする制御部と、を有するクレーン装置を１または２以上備える船舶が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、デッキクレーンの油圧装置が作動しないときに油圧ポンプから吐出する作動油の流量を減量することにより、無駄な駆動エネルギー及び騒音の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１〜第５実施形態に係るデッキクレーンの全体構成図である。
【図２】第１実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置の内部構成図である。
【図３】第１〜第５実施形態に係る可変容量型油圧ポンプの内部構成図である。
【図４】第１および第５実施形態に係る油圧ポンプ制御処理を示したフローチャートである。
【図５】第２実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置の内部構成図である。
【図６】第２実施形態に係る油圧ポンプ制御処理を示したフローチャートである。
【図７】第３実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置の内部構成図である。
【図８】第３実施形態に係る油圧ポンプ制御処理を示したフローチャートである。
【図９】第４実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置の内部構成図である。
【図１０】第４実施形態に係る油圧ポンプ制御処理を示したフローチャートである。
【図１１】第５実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置の内部構成図である。
【図１２】一軸二連ポンプ型の油圧駆動装置の油圧供給系統の一例を示す説明図である。
【図１３】２ポンプ２電動機型の油圧駆動装置の油圧供給系統の一例を示す説明図である。
【図１４】冷却用ファンを駆動する電気モータの回転数の制御動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
まず、本発明の第１〜第５実施形態に係るデッキクレーンの全体構成について図１を参照しながら説明し、その後、各実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置について説明する。
【００２７】
［デッキクレーンの全体構成］
デッキクレーン１０は、船舶（図示せず）の甲板上に設置され、海上を輸送する貨物の積込み又は積降ろし作業に使用される。デッキクレーン１０は、下部ポスト２０、回転ポスト（クレーンハウス）３０、回転軸受３２、運転室４０、ジブ５０、ジブ支持部５２、フック６０、滑車（ハウストップシーブ群）６２，滑車（ジブトップシーブ群）６４、ワイヤ６６を有している。回転ポスト（クレーンハウス）３０には、後程詳述するデッキクレーンの油圧駆動装置１００が配設されている。回転ポスト３０は、下部ポスト２０の上部にてその下部に設けた回転軸受３２により、この軸受の回転軸線を中心に甲板に水平に旋回可能となっている。回転ポスト３０を旋回することにより、クレーンのジブ５０を旋回させる動作を、スルーイング（ｓｌｅｗｉｎｇ）という。
【００２８】
回転ポスト３０の前方側部には、運転室４０が設置されている。運転室４０には、デッキクレーンを操作するためのハンドルが設けられている。回転ポスト３０には、さらに、ジブ５０が設けられている。ジブ５０は、その一端が回転ポスト下端に設けた２か所のジブ支持部５２により俯仰可能に支持されている。ジブ５０を貨物との距離を合わせるために、ジブ支持部５２を中心としてジブ５０を俯仰（傾斜）させる動作を、ラフィング（ｌｕｆｆｉｎｇ）という。スルーイング及びラフィングは、それぞれジブ５０の制御に含まれる。
【００２９】
ジブ５０の先端部には、貨物の運搬のためのフック６０が昇降可能に吊り下げられている。貨物の積込み又は積降ろしは、回転ポスト３０の頂部に設けた滑車の組６２、及びジブ５０の先端部に設けた滑車６４の組を通してワイヤ６６を巻き上げる又は巻き下げることにより行われる。主にフック６０、複数の滑車６２，６４、ワイヤ６６からなるホイスト装置によって貨物を積込み又は積降ろしする動作を、ホイスト（ｈｏｉｓｔ）という。
【００３０】
＜第１実施形態＞
［デッキクレーンの油圧駆動装置の内部構成］
次に、本発明の第１実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置について図２を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置１００の内部構造を示す。油圧駆動装置１００は、ホイストの制御を行うための第１の油圧供給系１１０、ラフィングおよびスルーイングの制御を行うための第２の油圧供給系１５０及び制御部２５０を有している。例えばこの制御部２５０は、シーケンス制御用のコンピュータであるＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であってよい。
【００３１】
第１の油圧供給系１１０は、油圧装置の一例であるホイスト装置に連結されたホイストドラム１３５を制御する油圧供給ラインを含む。第１の油圧供給系１１０は、電気モータ１１５、ホイスト用油圧ポンプ１２０、電磁比例流量制御弁１２５、油圧モータ１３０を有している。なお、油圧モータ１３０は、油圧装置を作動させる油圧アクチュエータの一例である。第１の油圧供給系１１０を用いて貨物の吊上げ、吊り下げ動作（ホイスト動作）が制御される。
【００３２】
ホイスト用油圧ポンプ１２０及び電磁比例流量制御弁１２５は、ポテンショメータ４６の検出値に応じて各々一回転当たりの吐出容量と弁体の開度を可変にする。ポテンショメータ４６は、運転室内に配置された、ホイスト操作を行うためのハンドル４２に取り付けられていて、ハンドル４２の回転角を検出するようになっている。その検出値は制御部２５０に送られる。制御部２５０は、ポテンショメータ４６の検出値に従いハンドル４２の回転角に応じた電気信号を生成する。生成された電気信号は、電気ラインを介して電磁弁１２３およびホイスト用増幅器１４０に伝達され、これによりホイスト用油圧ポンプ１２０の一回転当たりの吐出容量および電磁比例流量制御弁１２５の開度が制御される。ホイスト用油圧ポンプ１２０は、電気モータ１１５に接続されていて、電気モータ１１５が動作すると、その動力によりホイスト用油圧ポンプ１２０から作動油が吐出される。
【００３３】
ホイスト用油圧ポンプ１２０は、また、油圧供給ラインに配置された油圧モータ１３０に電磁比例流量制御弁１２５を介して連結されていて、油圧モータ１３０に作動油を供給する。これにより、油圧モータ１３０が動作して、その動力によりホイストドラム１３５を回転させる。この結果、ホイスト装置を昇降させることができる。
【００３４】
電磁比例流量制御弁１２５が開くと、ホイスト用油圧ポンプ１２０から吐出された作動油は、電磁比例流量制御弁１２５の開度に応じた流量のみ油圧モータ１３０に供給され、余った流量は電磁比例流量制御弁１２５にてバイパスされ、作動油タンク（ここでは図示せず）に戻される。供給された作動油により駆動される油圧モータ１３０によりホイストドラム１３５が回転してホイスト装置の吊り上げ又は吊り下げ動作が開始又は継続される。電磁比例流量制御弁１２５が閉じると、ホイスト用油圧ポンプ１２０から吐出された作動油は油圧モータ１３０に供給されず、ホイストドラム１３５の回転動作が停止してホイスト装置の吊り上げ又は吊り下げ動作は停止する。
【００３５】
なお、ホイスト用油圧ポンプ１２０は、可変容量型油圧ポンプである。ここで、可変容量型油圧ポンプは、作動油の吐出容量を可変にできるポンプであり、たとえば、斜板式可変容量型油圧ポンプが一例として挙げられる。斜板式可変容量型油圧ポンプは、各ピストンに軸方向変位を与える斜板の傾斜角（傾転角という）を制御することにより圧油の吐出容量を連続的に変更することができる。
【００３６】
第２の油圧供給系１５０は、ジブ５０に連結されたラフドラム１７５及び回転ポスト３０に連結されたスルーデバイス１９０を制御する、第１の油圧供給系１１０とは別系統の油圧供給ラインを含む。第２の油圧供給系１５０は、電気モータ１５５、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０、電磁比例流量制御弁１６５、油圧モータ１７０、電磁比例流量制御弁１８０、油圧モータ１８５を有している。第２の油圧供給系１５０を用いてジブ５０の俯仰（ラフ動作）が制御されるとともに、ジブ５０の旋回（スルー動作）が制御される。
【００３７】
ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０は、ポテンショメータ４８の検出値に応じて一回転当たりの吐出容量を変更し、電磁比例流量制御弁１６５・１８０は、ポテンショメータ４８の検出値に応じて弁体の開度を可変にする。ポテンショメータ４８は、運転室内に配置された、ジブ操作を行うためのハンドル４４に取り付けられていて、ハンドル４４の回転角を検出するようになっている。その検出値は制御部２５０に送られる。制御部２５０は、ポテンショメータ４８の検出値に従いハンドル４４の回転角に応じた電気信号を生成する。生成された電気信号は、電気ラインを介して電磁弁１６３、ラフ用増幅器１９５、およびスルー用増幅器１９８に伝達され、これによりラフ・スルー用油圧ポンプ１６０の一回転当たりの吐出容量、電磁比例流量制御弁１６５の開度、および電磁比例流量制御弁１８０の開度が制御される。ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０は、電気モータ１５５に接続されていて、電気モータ１５５が動作すると、その動力によりラフ・スルー用油圧ポンプ１６０から作動油が吐出される。
【００３８】
ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０は、また、油圧供給ラインに配置された油圧モータ１７０に電磁比例流量制御弁１６５を介して連結されていて、油圧モータ１７０に作動油を供給する。これにより、ラフドラム１７５が回転される。この結果、ジブ５０を所望の傾斜角にすることができる。ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０は、また、油圧供給ラインに配置された油圧モータ１８５に電磁比例流量制御弁１８０を介して連結されていて、油圧モータ１８５に作動油を供給する。これにより、スルーデバイス１９０が回転される。この結果、回転ポスト３０を回転させ、ジブ５０を旋回させることができる。
【００３９】
電磁比例流量制御弁１６５が開くと、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０から吐出された作動油は油圧モータ１７０に供給され、ラフドラム１７５が回転してラフ動作が開始又は継続され、ジブ５０の傾斜が変わる。電磁比例流量制御弁１６５が閉じると、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０から吐出された作動油は油圧モータ１７０に供給されず、ラフドラム１７５の回転動作が停止してラフ動作が停止し、ジブ５０の傾斜位置が固定される。
【００４０】
電磁比例流量制御弁１８０が開くと、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０から吐出された作動油は油圧モータ１８５に供給され、スルーデバイス１９０が回転してスルー動作が開始又は継続され、ジブ５０の旋回が開始又は継続される。電磁比例流量制御弁１８０が閉じると、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０から吐出された作動油は油圧モータ１８５に供給されず、スルーデバイス１９０の回転動作が停止してスルー動作が停止する。これにより、ジブ５０の旋回は停止する。なお、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０は、ホイスト用油圧ポンプ１２０と同様に可変容量型油圧ポンプである。
【００４１】
制御部２５０には、たとえば図示しないＣＰＵが内蔵され、運転室のハンドル操作に応じて油圧を制御する。またより具体的には、制御部２５０は、ホイスト装置の巻上、中立、巻下しの動作を指示するハンドル４２の操作に応じてホイスト用油圧ポンプ１２０からの作動油の吐出流量を最大に制御するとともに、電磁比例流量制御弁１２５の開度を制御することによって油圧モータ１３０に供給される作動油の流量を制御する。ハンドル４２の操作が所定時間以上行われないときには、ホイスト用油圧ポンプ１２０からの作動油の吐出流量を最小に制御するとともに、電磁比例流量制御弁１２５の開度を制御することにより油圧モータ１３０への作動油の供給を中断させる。その後、再びハンドル４２の操作が行われたとき、制御部２５０は、ホイスト用油圧ポンプ１２０からの作動油の吐出容量を最大に制御するとともに、電磁比例流量制御弁１２５の開度を制御することにより油圧モータ１３０への作動油の供給を再開する。
【００４２】
また、制御部２５０は、ジブ５０の動作を指示するハンドル４４の操作に応じてラフ・スルー用油圧ポンプ１６０からの作動油の吐出流量を最大に制御するとともに、電磁比例流量制御弁１６５および電磁比例流量制御弁１８０の開度を制御することによって油圧モータ１７０および油圧モータ１８５に供給される作動油の流量を制御する。そして、ハンドル４４の操作が所定時間以上行われないときには、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０からの作動油の吐出流量を最小に制御する。その後、再びハンドル４４の操作が行われたとき、制御部２５０は、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０からの作動油の吐出容量を最大に制御する。
【００４３】
すなわち、制御部２５０は、ハンドル４２およびハンドル４４の操作に応じたポテンショメータ４６およびポテンショメータ４８の検出値に応じて作動される油圧装置の駆動のために用いられる油圧モータを判断する。そして、それぞれに油圧ポンプに接続される油圧モータが所定時間以上作動されない場合に、当該油圧ポンプからの作動油の吐出流量が最小となるように制御する。
【００４４】
このとき、制御部２５０は、電磁弁１２３を制御することによりホイスト用油圧ポンプ１２０の一回転当たりの吐出容量を変更して、ホイスト用油圧ポンプ１２０からの作動油の吐出流量を変更する。また、同様に、制御部２５０は、電磁弁１６３を制御することによりラフ・スルー用油圧ポンプ１６０の一回転当たりの吐出容量を変更して、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０からの作動油の吐出流量を変更する。
【００４５】
なお、制御部２５０は、ホイスト用油圧ポンプ１２０およびラフ・スルー用油圧ポンプ１６０の吐出流量を制御するとともに、電磁比例流量制御弁１２５、電磁比例流量制御弁１６５、および電磁比例流量制御弁１８０の開度を制御する。すなわち、油圧モータ１３０、油圧モータ１７０、および油圧モータ１８５に供給される作動油の流量は、最終的には、電磁比例流量制御弁１２５、電磁比例流量制御弁１６５、および電磁比例流量制御弁１８０により調整される。例えば、油圧モータ１３０を作動させたくないときには、電磁比例流量制御弁１２５が全閉されることにより油圧モータ１３０への作動油の供給が止められる。このため、油圧モータ１３０を作動させたくない場合であっても、必ずしもホイスト用油圧ポンプ１２０からの吐出流量をゼロにする必要はない。
【００４６】
［吐出容量の変更］
ここで、電磁弁の制御により一回転当たりの作動油の吐出容量を変更する構成の詳細について、図３を用いて説明する。なお、ここでは、ホイスト用油圧ポンプ１２０の一回転当たりの作動油の吐出容量の変更について例に挙げて説明するが、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０の場合も同様である。また、可変容量型の油圧ポンプの種類としては、主に斜板形と斜軸形とが挙げられるが、以下では斜板形の可変容量型油圧ポンプを例に説明する。
【００４７】
図３は、可変容量型のホイスト用油圧ポンプ１２０の構成の一例を示す説明図である。ホイスト用油圧ポンプ１２０は、ケーシング５００から突出するよう配置された駆動軸５０４を有し、ケーシング５００内には、駆動軸５０４の周りに複数のおよびピストン５０２を有している。駆動軸５０４は、電気モータ１１５と接続されて電気モータ１１５の回転に伴って回転する。そして、複数のピストン５０２は、駆動軸５０４の回転に応じて回転する。このとき、ピストン５０２は、回転とともに斜板５０６に押さえつけられることにより、最も内部の容積の広いピストン５０２−Aの状態から最も内部の容積の広いピストン５０２−Bの状態の間で往復運動をする。
【００４８】
このとき、ピストン５０２は、ピストン５０２−Aからピストン５０２−Bの状態に遷移している状態においては、作動油出口５２４と接続され、斜板５０６により押し出された分だけピストン５０２内部の作動油を吐出する。また、ピストン５０２−Bからピストン５０２−Aの状態に遷移している状態においては、ピストン５０２は、作動油入口５２２と接続され、作動油入口５２２から作動油をピストン５０２内部に吸入する。すなわち、ピストン５０２−Aの状態のピストン５０２の内部容積と、ピストン５０２−Bの状態のピストン５０２の内部容積との差が、ピストン５０２一つ当たりにおける一回転当たりの作動油の吐出容量となる。ここで、作動油入口５２２は図示しない作動油タンクと接続され、作動油出口５２４は、電磁比例流量制御弁１２５を介して油圧モータ１３０と接続される。
【００４９】
可変容量型のホイスト用油圧ポンプ１２０は、駆動軸５０４に対する斜板５０６の角度に応じた傾転角αの大きさを変更することができる。この傾転角αがゼロであるときには、ピストン５０２−Aの状態のピストン５０２の内部容積と、ピストン５０２−Bの状態のピストン５０２の内部容積との差がゼロとなるため、駆動軸５０４の一回転当たりの作動油の吐出容量はゼロとなる。
【００５０】
ホイスト用油圧ポンプ１２０は、制御油入口５２６と、制御油入口５２６から注入される制御油の圧力により、斜板５０６の傾転角αを減少させる方向に斜板５０６を押し出す第１の調整用ピストン５０８と、制御油の圧力がないときには、斜板５０６の傾転角αを増大させる方向に斜板５０６に圧力を加えるバネ５１０とを有する。制御油の圧力は、バネ５１０の強度以上であることにより、制御油の圧力によりバネ５１０が縮み、斜板５０６の傾転角が減少する。これにより、ホイスト用油圧ポンプ１２０の駆動軸５０４の一回転当たりの作動油の吐出容量は減少する。
【００５１】
例えば、バネ５１０の強度が５ｋｇ／ｃｍ２である場合に、制御油の圧力を１０ｋｇ／ｃｍ２とすると、制御油が注入されている状態では、第１の調整用ピストン５０８が斜板５０６の一端を押しながら、制御油の圧力により傾転角αを減少させる方向に押し出され、斜板の他端は、バネ５１０を縮める方向に押し出される。そして、第２の調整用ピストン５０９が最小傾転角調整ストッパー５３１に当たるまで傾転角αが調整される。また、制御油が注入されていない状態においては、バネ５１０の力により斜板５０６が傾転角αを増大させる方向に押され、第１の調整用ピストン５０８が最大傾転角調整ストッパー５３０に当たるまで傾転角αが調整される。このように、バネ５１０の強度、または制御油の圧力、並びに、最大傾転角調整ストッパー５３０及び最小傾転角調整ストッパー５３１の位置が調整されることにより、傾転角αが最小傾転角αminおよび最大傾転角αmaxのいずれかとなるよう制御される。なお、最大傾転角調整ストッパー５３０の位置は、第１の調整ネジ５４０により調整することができる。また、最小傾転角調整ストッパー５３１の位置は、第２の調整ネジ５４１により調整することができる。即ち、第１の調整用ピストン５０８、第２の調整用ピストン５０９、斜板５０６、バネ５１０、最小傾転角調整ストッパー５３１、及び最大傾転角調整ストッパー５３０は、制御油の圧力によりピストン５０２のストローク量を調整する調整部の一例である。
【００５２】
なお、制御油入口５２６は、制御油供給ラインを介して電磁弁１２３と接続されている。制御部２５０は、この電磁弁１２３を制御することにより、ホイスト用油圧ポンプ１２０への制御油の供給の有無を制御してホイスト用油圧ポンプ１２０の斜板５０６の傾転角αを制御する。例えば、電磁弁１２３は、制御部２５０からの電気信号の有無に応じてホイスト用油圧ポンプ１２０への制御油の供給の有無を切替える。すなわち、制御部２５０は、ホイスト用油圧ポンプ１２０に接続される油圧モータが所定時間以上作動されないときには、電磁弁１２３に電気信号を入力する。そして、この電気信号に応じて、電磁弁１２３は、制御油供給ラインとホイスト用油圧ポンプ１２０の制御油入口５２６とが接続され、ホイスト用油圧ポンプ１２０に制御油が供給される状態に切替えられる。また、制御部２５０は、ホイスト用油圧ポンプ１２０に接続される油圧モータが再び作動される場合には、電磁弁１２３への電気信号の入力を止め、電磁弁１２３は、ホイスト用油圧ポンプ１２０の制御油入口５２６への制御油の供給を止め、制御油入口５２６がオイルタンクと接続される状態に切替えられる。
【００５３】
かかる構成により、制御部２５０は、電磁弁１２３を制御することにより、ホイスト用油圧ポンプ１２０の駆動軸の一回転当たりの吐出容量を制御することができる。
【００５４】
［制御部の処理］
次に、本実施形態に係る油圧駆動装置１００を制御する制御部２５０により実行される油圧ポンプ制御処理について、図４に示したフローチャートを参照しながら説明する。
【００５５】
油圧ポンプ制御処理は、運転室４０にて運転者がデッキクレーン１０の運転スイッチをオンしたとき開始される。ステップＳ１０５にて、制御部２５０は、ホイスト用油圧ポンプに接続される油圧モータが所定時間以上作動していないか否かを判断する。具体的には、ホイスト用油圧ポンプに接続される油圧モータ１３０を作動させるためのハンドル操作があるか否かに基づいて判断される。
【００５６】
ステップＳ１０５にて制御部２５０によりホイスト用油圧ポンプ１２０に接続される油圧モータ１３０が所定時間以上作動がないと判断された場合、ステップＳ１１０に進み、制御部２５０は、ホイスト用油圧ポンプ１２０の一回転当たりの作動油の吐出容量を最小容量に制御する。これにより、ホイスト用油圧ポンプ１２０からは最小流量の作動油が吐出される。このとき、電磁比例流量制御弁１２５が制御部２５０の制御により全閉となり、油圧モータ１３０に作動油が供給されなくなり、油圧モータ１３０の動作が停止される結果、貨物のホイスト動作は停止する。
【００５７】
一方、ステップＳ１０５にて制御部２５０によりホイスト用油圧ポンプ１２０に接続される油圧モータ１３０が所定時間以内に作動していると判断された場合には、ステップＳ１１５に進み、制御部２５０は、ホイスト用油圧ポンプ１２０の一回転当たりの作動油の吐出容量を最大容量に制御する。これにより、ホイスト用油圧ポンプ１２０からは最大流量の作動油が吐出される。このとき、油圧モータ１３０には、ハンドル４２の操作に応じた開度に制御された電磁比例流量制御弁１２５を介して作動油が供給され、油圧モータ１３０から出力される動力により、貨物のホイスト動作が実行される。
【００５８】
そして、ステップＳ１２０にて、制御部２５０は、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０に接続される油圧モータが所定時間以上作動していないか否かを判断する。具体的には、ラフ・スルー用油圧ポンプに接続される油圧モータ１７０および油圧モータ１８５の少なくともいずれかを作動させるためのハンドル４４の操作が所定時間以上あるか否かが判断される。
【００５９】
ステップＳ１２０にて制御部によりラフ・スルー用油圧ポンプ１６０に接続される油圧モータが所定時間以上作動していないと判断された場合、すなわち、油圧モータ１７０および油圧モータ１８５のいずれも作動されない時間が所定時間以上継続したときはステップＳ１２５に進む。そして、制御部２５０は、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０の一回転当たりの作動油の吐出容量を最小容量に制御する。これにより、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０からは最小流量の作動油が吐出される。このとき、電磁比例流量制御弁１６５および電磁比例流量制御弁１８０が制御部２５０の制御により全閉となり、油圧モータ１７０および油圧モータ１８５に作動油が供給されなくなり、油圧モータ１７０および油圧モータ１８５の動作が停止される結果、ジブ５０の動作は停止される。
【００６０】
一方、ステップＳ１２０にて制御部によりラフ・スルー用油圧ポンプ１６０に接続される油圧モータが所定時間以内に作動していると判断された場合には、ステップＳ１３０に進み、制御部２５０は、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０の一回転当たりの作動油の吐出容量を最大容量に制御する。これにより、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０からは最大流量の作動油が吐出される。このとき、油圧モータ１７０および油圧モータ１８５には、ハンドル４４の操作に応じた開度に制御された電磁比例流量制御弁１６５または電磁比例流量制御弁１８０を介して作動油が供給され、ジブ５０が動作される。例えば、ハンドル４４の操作がラフ操作のみである場合には、スルーデバイスに接続された油圧モータ１８５への作動油の供給を中断するように、電磁比例流量制御弁１８０は全閉される。
【００６１】
次に、ステップＳ１３５にて、運転者がデッキクレーン１０の運転スイッチをオフしたか否かが判断される。制御部２５０により運転スイッチがオフされていないと判断された場合、制御部２５０は、ステップＳ１０５に戻り、再度ホイスト用油圧ポンプに接続される油圧モータが所定時間以上作動ないか否かが判定される。
【００６２】
以上、ステップＳ１０５〜ステップＳ１３０の処理は、ステップＳ１３５にて運動スイッチがオフされるまで繰り返される。運転手が運転スイッチをオフすると、本処理は終了する。なお、ステップＳ１０５〜ステップＳ１１５の処理、および、ステップＳ１２０〜ステップＳ１３０の処理は、必ずしも図示された順番になされるとは限らず、並列的に処理されてもよい。
【００６３】
以上に説明した第１実施形態によれば、制御部２５０は、ホイスト装置の動作を示するハンドル４２の操作に応じてホイスト用油圧ポンプ１２０からの作動油の一回転当たりの吐出容量を最大容量に制御する。このとき、ハンドル４２の操作が行われている間、ホイスト用油圧ポンプ１２０からの作動油の吐出流量を常に最大に制御してもよいし、可変に制御してもよい。これにより、操作が行われている間は、ホイスト用油圧ポンプ１２０から概ね最大吐出流量の作動油が吐出される。この結果、油圧モータ１３０が動作し、その動力によりホイスト装置の巻上げ及び巻下しが実行される。
【００６４】
一方、制御部２５０は、ハンドル４２の操作が所定時間以上行われないとき、ホイスト用油圧ポンプ１２０からの作動油の吐出容量を最小に制御する。この結果、ホイスト用油圧ポンプ１２０からは最小の吐出容量の作動油しか吐出されず、これにより騒音を抑えることができる。また、最大容量の作動油が吐出されていた場合に生じていた無駄な駆動エネルギーも低減される。前述したように、ジブ５０のハンドル４４の操作が行われた場合も同様である。
【００６５】
なお、第１実施形態においては、油圧ポンプの一回転当たりの吐出容量を制御することによって、油圧ポンプの吐出流量を制御する方法について説明してきた。上述の通り、油圧ポンプの吐出流量は、一回転当たりの吐出容量と、回転数とに基づいて決まる。次に、第２実施形態においては、油圧ポンプの回転数を制御することにより吐出流量を制御する方法について説明する。
【００６６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置１００について、図５を参照しながら説明する。本実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置１００では、電気モータの回転数がインバータ制御されることにより、油圧ポンプの作動油の吐出流量を制御する点において第１実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置１００と異なる。よって、以上の相違点を中心に第２実施形態の説明を行い、第１実施形態と同様の点についての説明は省略する。
【００６７】
［デッキクレーンの油圧駆動装置の内部構成］
図５は、第２実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置１００の内部構造を示す。本実施形態に係る油圧駆動装置１００は、第１の実施形態に係る油圧駆動装置１００が、油圧ポンプの一回転当たりの吐出容量を制御するために有していた電磁弁１２３および電磁弁１６３を有さない代わりに、ホイスト用油圧ポンプ１２０を駆動する電気モータ１１５の回転数を制御するためのホイスト用インバータ２０５、およびラフ・スルー用油圧ポンプ１６０を駆動する電気モータ１５５の回転数を制御するためのラフ・スルー用インバータ２１０をさらに有する。
【００６８】
ホイスト用インバータ２０５は、制御部２５０と電気モータ１１５との間の電気ラインに設けられ、電気モータ１１５と接続されている。前述の通り、ポテンショメータ４６は、ハンドル４２の回転角を検出する。その検出値は制御部２５０に送られる。制御部２５０は、検出値に従いハンドル４２の回転角に応じた電気信号を生成する。生成された電気信号は、制御部２５０からホイスト用増幅器１４０及びホイスト用インバータ２０５に入力される。ホイスト用インバータ２０５は、制御部２５０からの信号に従い電気モータ１１５の回転数を制御する。電気モータ１１５はホイスト用油圧ポンプ１２０に所定量の動力を与える。これにより、ホイスト用油圧ポンプ１２０からの作動油の吐出流量が制御される。
【００６９】
ラフ・スルー用インバータ２１０は、制御部２５０と電気モータ１５５との間の電気ラインに設けられ、電気モータ１５５と接続されている。前述の通り、ポテンショメータ４８は、ハンドル４４の回転角を検出する。その検出値は制御部２５０に送られる。制御部２５０は、検出値に従いハンドル４４の回転角に応じた電気信号を生成する。生成された電気信号は、制御部２５０からラフ・スルー用増幅器１９８及びラフ・スルー用インバータ２１０に入力される。ラフ・スルー用インバータ２１０は、制御部２５０からの信号に従い電気モータ１５５の回転数を制御する。電気モータ１５５はラフ・スルー用油圧ポンプ１６０に所定量の動力を与える。これにより、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０からの作動油の吐出流量が制御される。
【００７０】
［制御部の処理］
次に、本実施形態に係る油圧駆動装置１００を制御する制御部２５０により実行される油圧ポンプ制御処理について、図６に示したフローチャートを参照しながら説明する。
【００７１】
なお、第２実施形態にかかる油圧ポンプ制御処理は、第１実施形態にかかる油圧ポンプ制御処理と比較して、ステップＳ２１０，ステップＳ２１５，ステップＳ２２５，ステップＳ２３０における制御が、一回転当たりの吐出容量ではなく、回転数である点において相違する。また、油圧モータが所定時間以内に作動されている場合には、電気モータの回転数は、制御部２５０により、ポテンショメータの検出値に応じた値に制御される。
【００７２】
上述の通り、油圧ポンプの吐出流量は、一回転当たりの吐出容量と回転数とにより表される。本実施形態においては、この回転数を制御することによって、油圧ポンプの吐出流量を制御する。すなわち、ホイスト用インバータ２０５により電気モータ１１５の回転数を制御し、電気モータ１１５により駆動されるホイスト用油圧ポンプ１２０の回転数を制御する。なお、ラフ・スルー用油圧ポンプについても同様である。
【００７３】
以上に説明した第２実施形態によれば、油圧モータの作動の有無に応じて油圧ポンプを駆動する電気モータの回転数を制御し、油圧ポンプからの吐出流量を可変とすることにより、第１実施形態と同様に騒音の低減を図ることができる。これに加えて、第２実施形態によれば、インバータにより、電気モータの出力が制御されるため、消費電力を抑えることができる。
【００７４】
以上、第１実施形態においては、電磁弁を制御して油圧ポンプへの制御油の有無により油圧ポンプの一回転当たりの作動油の吐出容量を変更して、油圧ポンプの吐出流量を制御する方法について説明し、第２実施形態においては、インバータ制御により油圧ポンプを駆動する電気モータの回転数を制御することにより、油圧ポンプの回転数を制御して油圧ポンプの作動油の吐出流量を制御する方法について説明した。
【００７５】
この２つの方法は、組み合わせて用いられることもできる。そこで、第３実施形態においては、一回転当たりの吐出容量と回転数との両方を制御する方法について説明する。
【００７６】
＜第３実施形態＞
［デッキクレーンの油圧駆動装置の内部構成］
図７は、第３実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置１００の内部構造を示す。本実施形態に係る油圧駆動装置１００は、第１の実施形態に係る油圧駆動装置１００の構成に加えて、第２実施形態において説明したホイスト用インバータ２０５およびラフ・スルー用インバータ２１０を有する。それぞれの構成要素の機能については、第１実施形態または第２実施形態にかかる油圧駆動装置１００と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７７】
［制御部の処理］
次に、本実施形態に係る油圧駆動装置１００を制御する制御部２５０により実行される油圧ポンプ制御処理について、図８に示したフローチャートを参照しながら説明する。
【００７８】
なお、本実施形態において、基本的な動作は第１実施形態または第２実施形態と同様であり、ステップＳ３０５およびステップＳ３３０の判断に基づいた各場合においてなされる処理として、一回転当たりの吐出容量の制御と回転数の制御とが合わせて行われる点において相違する。ただし、各処理の内容については、第１又は第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７９】
以上、第１〜第３実施形態においては、ホイスト用油圧ポンプ１２０とラフ・スルー用油圧ポンプ１６０とがそれぞれ別の電気モータにより駆動される場合について説明してきた。しかし、ホイスト用油圧ポンプ１２０とラフ・スルー用油圧ポンプ１６０とが同じ電気モータにより１軸２連ポンプとして駆動されるものもある。このような油圧駆動装置において、本発明の、油圧ポンプの吐出流量の制御を適用する場合について、以下第４および第５実施形態として説明する。
【００８０】
＜第４実施形態＞
［デッキクレーンの油圧駆動装置の内部構成］
図９は、第４実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置１００の内部構造を示す。油圧駆動装置１００は、第３実施形態と比較して、ホイスト用油圧ポンプと、ラフ・スルー用油圧ポンプとが同じ電気モータ１０５により駆動される点において異なる。この電器モータ１０５の回転数は、ホイスト・ラフ・スルー兼用のインバータ２００により制御される。
【００８１】
すなわち、ホイスト用油圧ポンプ１２０とラフ・スルー用油圧ポンプ１６０とは互いにその駆動軸が連結され、電気モータ１０５の回転に応じて回転するホイスト用油圧ポンプ１２０の駆動軸の回転に応じて、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０の駆動軸が回転する。
【００８２】
かかる構成の違いにより、第４実施形態に係る油圧駆動装置１００は、電気モータ１０５の回転数が、ホイスト用油圧ポンプ１２０のために必要な回転数と、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０のために必要な回転数とのうち最大回転数とする点が大きく異なる。つまり、ラフ・スルー操作が行われていないときであっても、ホイスト操作が行われている場合には、ホイスト用油圧ポンプ１２０を駆動させる必要があるため、使用されないラフ・スルー用油圧ポンプも同回転数となる。
【００８３】
［制御部の処理］
次に、本実施形態に係る油圧駆動装置１００を制御する制御部２５０により実行される油圧ポンプ制御処理について、図１０に示したフローチャートを参照しながら説明する。
【００８４】
まず、ステップＳ４０５において、制御部２５０は、全ての油圧モータが所定時間以上作動していないか否かを判断する。上述の通り、本実施形態に係る油圧駆動装置１００は、電気モータ１０５に接続される油圧ポンプそれぞれが必要な回転数のうち、最大の回転数を与えるよう駆動される必要がある。すなわち、電気モータ１０５に接続される油圧ポンプが駆動する油圧モータの全てが作動していない場合しか回転数を最小値とすることができない。
【００８５】
このため、まずステップＳ４０５において、制御部２５０は、全ての油圧モータが所定時間作動していないか否かを、ハンドル４２およびハンドル４４の操作に応じたポテンショメータの検出値から判断する。そして、電気モータ１０５に接続される油圧ポンプにより駆動される油圧モータの全てが所定時間以上作動していない場合には、ステップＳ４１０に進み、制御部２５０は、インバータにより電気モータの回転数を最小値に制御する。
【００８６】
一方、ステップＳ４０５において、制御部２５０により、所定時間以内にいずれかの油圧モータが作動したと判断された場合には、制御部２５０は、インバータにより電気モータの回転数をポテンショメータの検出値に応じた値に制御する。
【００８７】
以下、ステップＳ４２０〜ステップＳ４４５の処理については、例えば図４のステップＳ１０５〜ステップＳ１３５の処理と同様であるため説明を省略する。
【００８８】
以上説明してきたように、本発明の第４実施形態に係る油圧駆動装置は、ホイスト用油圧ポンプ１２０とラフ・スルー用油圧ポンプ１６０とが同じ電気モータ１０５により一軸二連ポンプとして駆動される。このため、インバータ制御のみでは、全ての油圧モータが作動しない場合のみしか回転数を下げて油圧ポンプの吐出流量を制限することができない。そこで、第１実施形態において説明した、電磁弁を用いて油圧ポンプの一回転当たりの吐出容量を制御する構成を併せ持つことにより、ホイスト又はラフ・スルーのいずれかが作動していないアイドリング状態である場合には、一回転当たりの吐出容量の制御により、作動油の吐出流量を少なくすることができ、騒音を低減することができる。さらに、全ての油圧モータが作動していない場合には、一回転当たりの吐出容量の制御に加えて、回転数を制御することにより、さらに作動油の吐出流量を抑え、消費電力を低減することができる。
【００８９】
また、一軸二連ポンプの構成において、インバータを用いずに、一回転当たりの吐出容量のみを制御する構成とすることも可能である。かかる構成について第５実施形態として次に説明する。
【００９０】
＜第５実施形態＞
［デッキクレーンの油圧駆動装置の内部構成］
図１１は、第５実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置１００の内部構造を示す。油圧駆動装置１００は、第４実施形態と比較して、電気モータ１０５の回転数を制御するインバータを有しない点において異なる。
【００９１】
［制御部の処理］
第５実施形態の油圧ポンプ制御処理については、図４において説明した第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９２】
なお、図示しないが、一軸二連ポンプの構成においても、一回転当たりの作動油の吐出容量を制御する構成を有さず、インバータ制御により回転数のみ制御することも可能である。しかし、上述の通り、インバータ制御による回転数の制御のみの場合には、全ての油圧モータが作動しないときのみしか作動油の吐出流量を下げることができず、その騒音低減効果が低い。このため、一軸二連ポンプの構成においてインバータ制御を用いる場合には、一回転当たりの吐出容量の制御を合わせて行うことが極めて効果的である。
【００９３】
上記第１〜第５実施形態において、各部の動作は互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作として置き換えることができる。これにより、デッキクレーンの油圧駆動装置の実施形態を、デッキクレーンの油圧駆動方法の実施形態とすることができる。
【００９４】
＜ファンの回転数制御＞
［概要］
以上説明してきたように、電動油圧式のクレーンにおいては、油圧ポンプを電気モータの動力により駆動し、油圧ポンプから吐出される作動油により油圧アクチュエータを駆動させ、その動力により油圧装置を駆動する。このとき、上記第１〜第５実施形態に係るデッキクレーンの油圧駆動装置は、電磁弁を用いて油圧ポンプの１回転当たりの吐出容量を概ね最小に制御する、又は、インバータにより油圧ポンプを駆動する電気モータの回転数を概ね最小に制御することにより、油圧ポンプから吐出される作動油の吐出流量を制御する。
【００９５】
図２、図５、図７、図９、及び図１１においては、簡略化のため図示していなかったが、作動油は、作動油を貯蔵するオイルタンクから油圧ポンプに供給されるとともに、油圧ポンプから吐出された作動油はオイルタンクに回収される。回収された作動油は、繰り返し油圧ポンプに供給され、デッキクレーンの内部で循環する。油圧ポンプから吐出された作動油は油圧モータなどのアクチュエータを介し、巻上装置での巻上・巻下、ラッフィング装置でのジブ上げ・下げ、旋回装置での右旋回・左旋回などの仕事を行う。この際、負荷により引っ張られる動作、巻上装置での巻下、ラッフィング装置での下げ、および旋回装置での下り動作では、負荷を保持しながら安全に降下させる機構が必要となる。油圧システムでは、一般にカウンターバランス弁等を使用し、オリフィス効果で作動油を絞る事によりこの仕事を行い必要なエネルギーを吸収している。これらの仕事は結果的に全て熱エネルギーとして作動油に吸収される。又、油圧ポンプにより圧力を加えられた作動油は、作動油供給ラインの管の内壁との摩擦（配管抵抗）等により加熱される。このため、デッキクレーンの油圧駆動装置１００は、オイルタンクに戻す手前で、加熱された作動油を冷却するための構成を有している。詳細については後述するが、作動油の冷却のための構成として代表的なものとしては、空冷式の熱交換器を用いるものがある。
【００９６】
上記第１〜第５実施形態に係る油圧駆動装置１００によれば、上述の通り、デッキクレーンのアイドリング状態において油圧ポンプから吐出される作動油の吐出流量が概ね最小に制御される。かかる構成においては、例えば作動油の吐出流量が概ね最小に制御された状態がある程度継続すると、常に作動油が最大吐出流量で吐出される場合と比較して作動油の温度上昇が低い。ところが、空冷式の熱交換器に空気を送り込む送風機は、電気モータにより一定の回転数で駆動されていた。この場合、不要に作動油の冷却を行っている可能性があった。また、作動油の吐出流量の減少により騒音を低減化した上記第１〜第５実施形態に係る油圧駆動装置１００においては、冷却用のファンの音が騒音と感じられるようになる場合があった。そこで、以下にこの冷却ファンを駆動する電気モータの回転数を制御することにより騒音を低減化する方法について図１２〜図１４を参照しながら詳細を説明する。
【００９７】
［構成］
図１２は、油圧駆動装置１００の油圧供給系の構成の一例を概略的に示した説明図である。図１３は、油圧駆動装置１００の油圧供給系の構成の他の一例を概略的に示した説明図である。図１４は、油圧駆動装置１００の作動油冷却ファンの制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００９８】
まず、図１２を参照すると、一軸二連ポンプの構成における油圧系統が概略的に示されている。上述の通り、油圧駆動装置１００は、オイルタンク３５０を有し、オイルタンク３５０からホイスト用油圧ポンプ１２０及びラフ・スルー用油圧ポンプ１６０へと作動油が供給される。ホイスト用油圧ポンプ１２０に供給された作動油は、ホイスト用油圧ポンプ１２０により圧力が加えられて吐出される。そして、吐出された作動油は、電磁比例流量制御弁１２５を介して、ホイストドラム１３５を駆動する油圧モータ１３０に供給される。油圧モータ１３０により仕事をした後の作動油と、電磁比例流量制御弁１２５により流量制御されて、油圧モータ１３０に供給されなかった作動油とは、作動油回収ライン１１３を通り、ラジエータ３３０及びオイルフィルタ３４０を介してオイルタンク３５０に回収される。
【００９９】
一方、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０に供給された作動油は、ラフ・スルー用油圧ポンプ１６０により圧力が加えられて吐出される。そして、吐出された作動油は、電磁比例流量制御弁１６５及び電磁比例流量制御弁１８０を介して、ラフドラム１７５を駆動する油圧モータ１７０及びスルーデバイス１９０を駆動する油圧モータ１８５に供給される。油圧モータ１７０及び油圧モータ１８５において仕事をした後の作動油と、電磁比例流量制御弁１６５及び電磁比例流量制御弁１８０により流量制御されて、油圧モータ１７０及び油圧モータ１８５に供給されなかった作動油とは、作動油回収ライン１５３を通り、ラジエータ３３０及びオイルフィルタ３４０を介してオイルタンク３５０に回収される。
【０１００】
ファン３２０は、空気などの気体に圧力を加えて送り出す送風機の一種である。ファン３２０は、後述されるラジエータ３３０に対して、熱交換に用いるための空気を送り出す機能を有する。
【０１０１】
ラジエータ３３０は、放熱器とも呼ばれる熱交換器の一種である。ラジエータ３３０は、例えば空冷式の熱交換器であり、電気モータ３０５により駆動されるファン３２０から圧力が加えられた空気が送り出されると、ファン３２０から供給された空気に作動油の熱を移動させる機能を有する。このため、ラジエータ３３０を経由した作動油は、自身の有する熱を油路である管を介して空気に移動させ、作動油の温度は下げられる。このラジエータ３３０は、各油圧ポンプから吐出された作動油がオイルタンクに回収される経路上に設置される。より詳しくは、ラジエータ３３０を通過した作動油がその後仕事に用いられることのない位置に設けられることが好ましい。また、オイルフィルタ３４０は、作動油への混入物を取り除くためのフィルタである。
【０１０２】
そして、本実施形態においては、油圧駆動装置１００は、冷却用のファン３２０を駆動する電気モータ３０５の回転数を制御するファン用インバータ３００を有する。このファン用インバータ３００は、制御部２５０の指示に従って電気モータ３０５の回転数を制御する。電気モータ３０５の回転数、即ち、ファン３２０の回転数が高いほど騒音は大きく、ファン３２０の回転数が低いほど騒音は小さくなる。上述の通り、作動油の吐出流量が適切となるよう制御された上記第１〜第５実施形態に係る油圧駆動装置１００においては、吐出された作動油が仕事に用いられるか否かに関わらず、常に最大吐出流量の作動油が吐出されていた油圧駆動装置と比較すると、特にアイドリング状態における作動油の温度上昇は低い。このため、ファン３２０の回転数を作動油の温度上昇に応じて適切に制御することにより、無駄なエネルギー消費と無駄な騒音とを低減することができる。なお、この制御方法については、図１４を用いて後述される。
【０１０３】
なお、以上説明した油圧装置の駆動系統とは別に、電磁弁１２３及び電磁弁１６３を介してホイスト用油圧ポンプ１２０及びラフ・スルー用油圧ポンプ１６０に供給される制御油の供給ラインが存在する。この制御油は、例えば作動油と同じオイルタンク３５０から供給されてもよいし、別途のオイルタンクから供給されてもよい。図１２においては図示していないが、電磁弁１２３及び電磁弁１６３を介してホイスト用油圧ポンプ１２０及びラフ・スルー用油圧ポンプ１６０に供給された制御油も再びオイルタンク３５０に回収するための回収ラインが設けられている。
【０１０４】
図１３を参照すると、２ポンプ２電動機型の油圧駆動装置１００における油圧系統が概略的に示されている。この場合も、各構成要素の機能は図１２の例と同様であるためここでは詳細な説明は省略する。なお、図１２を用いて１軸２連ポンプの構成による油圧駆動装置で、インバータによる油圧ポンプの回転数制御と電磁弁による油圧ポンプの１回転当たりの吐出量との双方を制御する構成に、冷却ファンを駆動するモータの回転数を制御する構成を加えた形態について説明し、図１３を用いて２ポンプ２電動機型の構成による油圧駆動装置で、インバータによる油圧ポンプの回転数制御と電磁弁による油圧ポンプの１回転当たりの吐出量との双方を制御する構成に、冷却ファンを駆動するモータの回転数を制御する構成を加えた形態について説明した。しかし、本発明は係る構成に限定されるものではない。例えば、インバータによる油圧ポンプの回転数制御と電磁弁による油圧ポンプの１回転当たりの吐出量制御とのいずれかの構成のみを有する油圧駆動装置に、冷却ファンを駆動する電気モータの回転数を制御する構成を加えたものであってもよい。即ち、ここで説明する冷却ファンを駆動する電気モータの回転数を制御する構成は、上述の第１〜第５実施形態に係る油圧駆動装置１００のいずれにも適用することができる。
【０１０５】
［制御処理］
図１４を参照すると、冷却用ファン３２０を駆動する電気モータ３０５の回転数の制御処理が示されている。なお、図１２および図１３においては図示されていなかったが、油圧駆動装置１００は、作動油の温度を計測する温度計測部を有しているものとする。この温度計測部による計測結果を用いて、制御部２５０は、作動油温度が４０℃以上であるか否かを判断する（Ｓ５０５）。作動油温度が４０℃以上である場合に、冷却用のファン３２０を駆動するために電気モータ３０５は回転を始める。そして、制御部２５０は、ファン３２０を駆動するモータ３０５の回転数を作動油温度又はハンドル４２及びハンドル４４の倒し角に比例した回転数に制御する（Ｓ５１０）。例えば、作動油の温度に比例して電気モータ３０５の回転数を制御する場合には、作動油温度が４０℃から電気モータ３０５の回転数が６００ＲＰＭから回転し始めて、作動油温度が７０℃で最大回転数１８００ＲＰＭとなるまで作動油温度に比例した回転数となるように、制御部２５０は、ファン用インバータ３００により電気モータ３０５の回転数を制御する。一方、ハンドル倒し角に比例して電気モータ３０５の回転数を制御する場合には、制御部２５０は、ポテンショメータ４６により検出されるハンドル４２の操作角及びポテンショメータ４８により検出されるハンドル４４の操作角に応じて電気モータ３０５の回転数を制御する。
【０１０６】
また、ステップＳ５１０の制御は継続的に行われるが、これと並行して制御部２５０は、作動油温度が４０℃以下であるか否かを判断する（Ｓ５１５）。この判断は、ファンを駆動する電気モータ３０５の停止条件の判断である。そして、ステップＳ５１５の判断により作動油温度が４０℃以上である場合には、制御部２５０は、所定時間以上の間、ハンドル操作がないか否かを判断する（Ｓ５２０）。ステップＳ５２０の判断は、ポテンショメータ４６及びポテンショメータ４８の検出値から判断される。そして、所定時間以内に何らかのハンドル操作が検出されている場合には、再びステップＳ５１０の制御が継続される。一方、所定時間以上ハンドル操作がないことが検出された場合には、ファン駆動用の電気モータ３０５の回転数を最小回転数に制御する（Ｓ５２５）。ステップＳ５２５の制御は、ハンドル操作が検出されるまで継続される。
【０１０７】
なお、ステップＳ５０５の判断において、作動油温度が４０℃以上でないと判断された場合には、次に運動スイッチがデッキクレーンの運転者によりオフされたか否かが判断される（Ｓ５３５）。運動スイッチがオフされた場合には、本制御処理は終了される。一方、運動スイッチがオフされていない場合には、以上に説明した制御が継続して繰り返される。
【０１０８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０９】
例えば、上記第１〜第５の実施形態では、油圧装置を作動させる油圧アクチュエータとして油圧モータを用いたデッキクレーンについて説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、油圧モータの代わりに油圧シリンダを用いたデッキクレーンであってもよい。
【０１１０】
例えば、第１及び第２実施形態では、ハンドル操作が所定時間以上行われないとき、制御部２５０は、油圧ポンプからの作動油の吐出容量を最小に制御した。しかしながら、本発明はこれに限られず、ハンドル操作が所定時間以上行われないとき、油圧ポンプからの作動油の吐出容量を直前の作動油の吐出容量より少なくするように制御してもよい。
【０１１１】
また、第１〜第５実施形態では、ハンドル操作が行われたとき、制御部２５０は、油圧ポンプからの作動油の吐出容量を最大に制御した。しかしながら、本発明はこれに限られず、ハンドル操作が行われたとき、本発明に係る制御部は、油圧ポンプからの作動油の吐出容量を直前の作動油の吐出容量より多くするように制御してもよい。
【０１１２】
また、第１〜第５実施形態に係る油圧駆動装置１００は、第１の油圧供給系１１０及び第２の油圧供給系１５０を有しているが、本発明はこれに限られない。本発明に係る油圧駆動装置１００は、第１の油圧供給系１１０及び第２の油圧供給系１５０の少なくともいずれかを有していればよい。また、第１及び第２実施形態に係る油圧駆動装置１００では、ラフ動作とスルー動作は、同一系統である第２の油圧供給系１５０で統一的に処理されたが、本発明はこれに限られず、ラフ動作とスルー動作とを別系統の油圧ラインで別々に処理してもよい。
【０１１３】
本発明に係る油圧駆動装置１００は、船舶に適用することが好適である。本発明に係る油圧駆動装置１００は、船舶の甲板に１または複数配設することができる。
【０１１４】
また、上記実施形態においては、船舶に用いられるデッキクレーンを例に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。デッキクレーンに限らず、陸上で用いられるクレーン装置に適用することができる。また、本発明はクレーン装置への適用に限定されず、電動油圧式の油圧装置において、油圧ポンプの制御装置として広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１０        デッキクレーン
２０        下部ポスト
３０        回転ポスト
４０        運転室
４２、４４  ハンドル（操作部）
４６，４８  ポテンショメータ
５０        ジブ
５２        ジブ支持部
６０        フック
６２，６４  滑車
６６        ワイヤ
１００      油圧駆動装置
１１０      第１の油圧供給系
１０５、１１５，１５５  電気モータ
１２０      ホイスト用油圧ポンプ
１２３，１６３          電磁弁（ソレノイドバルブ）
１２５，１６５，１８０  電磁比例流量制御弁
１３０，１７０，１８５  油圧モータ
１３５      ホイストドラム
１４０      ホイスト用増幅器
１５０      第２の油圧供給系
１６０      ラフ・スルー用油圧ポンプ
１７５      ラフドラム
１９０      スルーデバイス
１９５      ラフ用増幅器
１９８      スルー用増幅器
２００      インバータ（ホイスト、ラフ、スルー兼用）
２０５      ホイスト用インバータ
２１０      ラフ・スルー用インバータ
２５０      制御部
３００      ファン用インバータ
３０５      電気モータ
３２０      ファン
３３０      ラジエータ（熱交換器）
３４０      オイルフィルタ
３５０      オイルタンク
５００      ケーシング
５０２      ピストン
５０４      駆動軸
５０６      斜板
５０８      第１の調整用ピストン
５０９      第２の調整用ピストン
５１０      バネ
５２２      作動油入口
５２４      作動油出口
５２６      制御油入口
５３０      最大傾転角調整ストッパー
５３１      最小傾転角調整ストッパー
５４０      第１の調整ネジ
５４１      第２の調整ネジ
【図１】
2011108507.tif 000004
【図２】
2011108507.tif 000005
【図３】
2011108507.tif 000006
【図４】
2011108507.tif 000007
【図５】
2011108507.tif 000008
【図６】
2011108507.tif 000009
【図７】
2011108507.tif 000010
【図８】
2011108507.tif 000011
【図９】
2011108507.tif 000012
【図１０】
2011108507.tif 000013
【図１１】
2011108507.tif 000014
【図１２】
2011108507.tif 000015
【図１３】
2011108507.tif 000016
【図１４】
2011108507.tif 000017
【国際調査報告】
2011108507.tif 000018
2011108507.tif 000019
2011108507.tif 000020