(57)【要約】      （修正有）【課題】セカンダリーコントロールシステムによって駆動されるウインチドラムを含む作業機械において、モータの容量を制御する指令信号に異常が発生した場合に、吊り荷の落下を速やかに阻止する。【解決手段】クレーンは、主巻用ウインチと、可変容量式の油圧ポンプ５１と、主巻用ウインチを回転させる両傾転可変容量式の油圧モータ５２と、第１メイン油路５０Ａと、第２メイン油路５０Ｂと、モータ容量制御部５０Ｔと、連通切換部５０Ｓと、を備える。モータ容量制御部５０Ｔは、モータ容量制御用の指令信号が特定の異常状態になることに連動して、油圧モータ５２の容量を、ゼロよりも大きくかつ主巻用ウインチに対して吊り荷を巻き上げる回転方向にトルクを発生させることが可能な非常用容量に設定する。連通切換部５０Ｓは、指令信号が異常状態となった場合に、第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂにおける作動油の流通をそれぞれ遮断する。【選択図】図２
2019014591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊り荷に接続されるロープと、
前記ロープに接続され、軸回りに第１回転方向に回転し前記ロープを巻き取ることで前記吊り荷の巻き上げを行い、前記軸回りに前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転し前記ロープを繰り出すことで前記吊り荷の巻き下げを行うウインチドラムと、
作動油を吐出する可変容量式の油圧ポンプと、
前記ウインチドラムに接続される両傾転可変容量式の油圧モータであって、前記油圧ポンプから吐出される作動油を受け入れるとともに作動油を吐出することで、前記油圧モータの容量に応じて前記ウインチドラムを前記第１回転方向および前記第２回転方向に回転させることが可能な両傾転可変容量式の油圧モータと、
前記油圧ポンプと前記油圧モータとを連通する第１油路と、
前記油圧モータとタンクとを連通する第２油路と、
前記吊り荷の巻き上げおよび巻き下げのための操作を受ける被操作部と、
前記被操作部が受ける操作量に応じた電流値からなる指令信号を出力する出力部と、
前記出力部が出力する前記指令信号が正常状態の場合、当該指令信号に応じて前記油圧モータの容量を制御するとともに、前記指令信号が特定の異常状態になることに連動して、前記油圧モータの容量をゼロよりも大きくかつ前記ウインチドラムに対して前記第１回転方向にトルクを発生させることが可能な非常用容量に設定する、モータ容量制御部と、
前記指令信号の前記正常状態および前記異常状態を判定する判定部を含み、前記指令信号が前記異常状態と判定された場合に、前記第１油路および前記第２油路における作動油の流通をそれぞれ遮断する遮断機構と、
を備える、作業機械。
【請求項２】
前記油圧モータは、当該油圧モータの容量を変化させるように移動可能な可動部を有し、
前記モータ容量制御部は、
前記油圧モータの前記可動部に接続され、作動油を受け入れるとともに作動油を吐出することで前記可動部を駆動する容量制御シリンダと、
前記出力部が出力する前記指令信号を受け入れ当該指令信号に応じて前記容量制御シリンダに対する作動油の給排を切り換える電磁方向制御弁と、
前記指令信号が前記異常状態になることに連動して、前記油圧モータの容量を前記非常用容量に設定する切換位置に前記電磁方向制御弁を強制的に切り換える非常用切換機構と、
を有する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記容量制御シリンダは、前記油圧モータの前記可動部に接続され前記可動部を駆動する第１容量制御シリンダであって、当該第１容量制御シリンダは、シリンダ本体と当該シリンダ本体内を移動可能なピストンと前記ピストンおよび前記可動部に接続されたロッドとを有し、前記ピストンによって前記シリンダ本体内にロッド側油圧室およびヘッド側油圧室がそれぞれ画定されており、
前記電磁方向制御弁は、前記出力部が出力する前記指令信号を受け入れ当該指令信号に応じて前記第１容量制御シリンダの前記ロッド側油圧室および前記ヘッド側油圧室に対する作動油の給排を切り換えることで前記ピストンを移動させる第１電磁方向制御弁であって、前記第１電磁方向制御弁は、前記指令信号が前記異常状態としての地絡状態になることに連動して、前記ロッド側油圧室および前記ヘッド側油圧室を互いに連通させる非常用連通位置に切り換わることが可能であり、
前記非常用切換機構は、前記指令信号が前記地絡状態になることに連動して、前記油圧モータの容量が前記非常用容量となる位置に前記可動部が移動するように前記ピストンを付勢する第１付勢部材を有する、請求項２に記載の作業機械。
【請求項４】
前記第１電磁方向制御弁は、前記指令信号が前記異常状態としての天絡状態になることに連動して、前記第１付勢部材が前記ピストンを付勢する方向と同じ方向に前記ピストンを移動させるように前記ロッド側油圧室および前記ヘッド側油圧室に対する作動油の給排を行う非常用給排位置に切り換わる、請求項３に記載の作業機械。
【請求項５】
前記モータ容量制御部は、前記油圧モータの前記可動部に接続され前記可動部を駆動する第２容量制御シリンダであって、当該第２容量制御シリンダは、シリンダ本体と当該シリンダ本体内を移動可能なピストンと前記ピストンおよび前記可動部に接続されたロッドとを有し、前記ピストンによって前記シリンダ本体内にロッド側油圧室およびヘッド側油圧室がそれぞれ画定されており、
前記電磁方向制御弁は、前記出力部が出力する前記指令信号を受け入れ当該指令信号に応じて前記第２容量制御シリンダの前記ロッド側油圧室および前記ヘッド側油圧室に対する作動油の給排を切り換えることで前記ピストンを移動させる第２電磁方向制御弁であって、前記第２電磁方向制御弁は、前記指令信号が前記異常状態としての地絡状態または天絡状態になることに連動して、前記油圧モータの容量が前記非常用容量となる位置に前記可動部が移動するように、前記ロッド側油圧室および前記ヘッド側油圧室に対する作動油の給排を行う非常用給排位置に切り換わることが可能であり、
前記非常用切換機構は、前記指令信号が前記地絡状態または前記天絡状態になることに連動して、前記第２電磁方向制御弁が前記非常用給排位置に切り換わるように当該第２電磁方向制御弁を付勢する第２付勢部材を有する、請求項２に記載の作業機械。
【請求項６】
前記油圧モータの作動特性値を検出する特性値検出部と、
前記被操作部が受ける操作量に応じた前記作動特性値の目標値を記憶および出力する記憶部と、
を更に有し、
前記判定部は、前記特性値検出部が検出する前記作動特性値と前記記憶部が出力する前記目標値とを比較することで、前記指令信号が前記異常状態となったことを判定し、
前記遮断機構は、前記判定部によって前記指令信号が前記異常状態となったと判定されると、前記第１油路および前記第２油路における作動油の流通をそれぞれ遮断する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の作業機械。
【請求項７】
前記遮断機構は、
前記第１油路に配置され、当該第１油路における作動油の流通を許容する流通位置と当該流通を遮断する遮断位置との間で切り換わるように作動する第１方向制御弁と、
前記第２油路に配置され、当該第２油路における作動油の流通を許容する流通位置と当該流通を遮断する遮断位置との間で切り換わるように作動する第２方向制御弁と、
前記判定部によって前記指令信号が前記異常状態となったと判定されると、前記第１方向制御弁および前記第２方向制御弁をそれぞれ遮断位置に切り換える切換部と、
を有する、請求項６に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吊り荷の巻き上げおよび巻き下げを行うウインチを備えた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業機械として、吊り荷の巻き上げ、巻き下げを行うウインチシステムを備えたクレーンが知られている。このようなクレーンでは、吊り荷の吊り上げ中に、油圧回路の配管破損などの異常が生じた場合であっても、吊り荷の落下を防止することが必要とされる。
【０００３】
特許文献１に開示された技術では、巻き上げ用ウインチを駆動する油圧モータのメータアウト側の流路に、外部パイロット式のカウンタバランス弁が配置されている。このカウンタバランス弁は、メータイン側の作動油の圧力が所定の設定圧以下となった場合に、メータアウト側の流路を絞るように作動する。この結果、配管等の破損によりメータイン側の圧力が低下することを防止するとともに、油圧モータの回転を油圧的に制動することができるため吊り荷の落下が防止される。
【０００４】
近年、クレーンなどの作業機械を駆動するシステムとして、省エネ化を目的としたセカンダリーコントロールシステム（Secondary Control System  以下、SCSという）が適用され始めている。SCSは、油圧式の可変容量ポンプと、アクチュエータに連結された油圧式の両傾転可変容量モータとを含む。可変容量ポンプがメイン回路の圧力を一定に維持しながら、可変容量モータの傾転および吐出容量（押しのけ容積）が調整されることで、アクチュエータの位置制御、速度制御およびトルク制御などが実現される。特許文献２には、このようなSCSが油圧ショベルの旋回システムなどに適用された技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３１０２０１号公報
【特許文献２】特開平９−８８９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなSCSがウインチの駆動回路に適用されることで、従来の回路に存在するコントロールバルブを要することなく、ウインチの駆動が可能となる。この結果、バルブ圧損の低減や動力回生が実現可能とされる。本発明の発明者は、SCSが作業機械のウインチシステムに適用された場合の新たな課題について知見した。当該課題とは、吊り荷の巻き上げまたは巻き下げ作業中に、モータ容量を制御する指令信号に異常が発生すると、吊り荷の落下を直ぐに止めることが難しいという点にある。具体的には、SCSが適用されたウインチシステムでは、モータ容量制御の故障の仕方（制御電流の天絡、地絡等）によって、故障時のモータ容量が異なる。特に、モータの第１ポートに通じる第１メイン油路とモータの第２ポートに通じる第２メイン油路との間で、吊り荷の巻き下げに対応する、メータイン側油路およびメータアウト側油路が反転する可能性がある。したがって、特許文献１に記載の技術のように一つのカウンタバランス弁では、クレーンの使用条件によっては吊り荷の落下を止めることが難しくなる。また、油圧モータが両傾転可変容量式であるために、異常時にモータの容量がゼロの状態で傾転制御が停止する場合がある。この場合、前述のようなカウンタバランス弁によって油圧モータのメータアウト側流路が絞られたとしても、油圧モータにブレーキトルクが発生せず、ウインチを停止させることができない。このように、SCSが適用されたウインチシステムでは、モータ容量を制御する回路に異常が発生すると、吊り荷の落下を直ぐに止めることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、セカンダリーコントロールシステムによって駆動されるウインチドラムを含む作業機械において、可変容量式モータの容量を制御する指令信号に異常が発生した場合に、吊り荷の落下を速やかに阻止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の局面に係る作業機械は、吊り荷に接続されるロープと、前記ロープに接続され、軸回りに第１回転方向に回転し前記ロープを巻き取ることで前記吊り荷の巻き上げを行い、前記軸回りに前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転し前記ロープを繰り出すことで前記吊り荷の巻き下げを行うウインチドラムと、作動油を吐出する可変容量式の油圧ポンプと、前記ウインチドラムに接続される両傾転可変容量式の油圧モータであって、前記油圧ポンプから吐出される作動油を受け入れるとともに作動油を吐出することで、前記油圧モータの容量に応じて前記ウインチドラムを前記第１回転方向および前記第２回転方向に回転させることが可能な両傾転可変容量式の油圧モータと、前記油圧ポンプと前記油圧モータとを連通する第１油路と、前記油圧モータとタンクとを連通する第２油路と、前記吊り荷の巻き上げおよび巻き下げのための操作を受ける被操作部と、前記被操作部が受ける操作量に応じた電流値からなる指令信号を出力する出力部と、前記出力部が出力する前記指令信号が正常状態の場合、当該指令信号に応じて前記油圧モータの容量を制御するとともに、前記指令信号が特定の異常状態になることに連動して、前記油圧モータの容量をゼロよりも大きくかつ前記ウインチドラムに対して前記第１回転方向にトルクを発生させることが可能な非常用容量に設定する、モータ容量制御部と、前記指令信号の前記正常状態および前記異常状態を判定する判定部を含み、前記指令信号が前記異常状態と判定された場合に、前記第１油路および前記第２油路における作動油の流通をそれぞれ遮断する遮断機構と、を備える。
【０００９】
本構成によれば、セカンダリーコントロールシステムによって駆動されるウインチドラムを含む作業機械において、可変容量式の油圧モータの容量を制御する指令信号に異常が発生すると、油圧モータの容量が非常用容量に設定される。当該非常用容量は、ゼロよりも大きくかつウインチドラムに対して吊り荷を巻き上げる回転方向にトルクを発生させる。また、遮断機構は、第１油路および第２油路における作動油の流通をそれぞれ遮断する。この結果、油圧モータは、遮断された第１油路および第２油路のモータ側に残存する作動油を押しのけながら吊り荷を巻き上げる回転方向にトルクを発生し、やがて油圧モータの回転が停止する。このため、ウインチドラムが油圧的に吊り荷を保持することが可能となり、吊り荷の落下を速やかに阻止することできる。
【００１０】
上記の構成において、前記油圧モータは、当該油圧モータの容量を変化させるように移動可能な可動部を有し、前記モータ容量制御部は、前記油圧モータの前記可動部に接続され、作動油を受け入れるとともに作動油を吐出することで前記可動部を駆動する容量制御シリンダと、前記出力部が出力する前記指令信号を受け入れ当該指令信号に応じて前記容量制御シリンダに対する作動油の給排を切り換える電磁方向制御弁と、前記指令信号が前記異常状態になることに連動して、前記油圧モータの容量を前記非常用容量に設定する切換位置に前記電磁方向制御弁を強制的に切り換える非常用切換機構と、を有することが望ましい。
【００１１】
本構成によれば、出力部が出力する指令信号が正常状態の場合、電磁方向制御弁が容量制御シリンダを制御することで、油圧モータの可動部が駆動される。この結果、油圧モータの容量が制御される。また、出力部が出力する指令信号が異常状態の場合、非常用切換機構によって電磁方向制御弁の切換位置が強制的に切り換わり、油圧モータの容量を非常用容量に設定することができる。
【００１２】
上記の構成において、前記容量制御シリンダは、前記油圧モータの前記可動部に接続され前記可動部を駆動する第１容量制御シリンダであって、当該第１容量制御シリンダは、シリンダ本体と当該シリンダ本体内を移動可能なピストンと前記ピストンおよび前記可動部に接続されたロッドとを有し、前記ピストンによって前記シリンダ本体内にロッド側油圧室およびヘッド側油圧室がそれぞれ画定されており、前記電磁方向制御弁は、前記出力部が出力する前記指令信号を受け入れ当該指令信号に応じて前記第１容量制御シリンダの前記ロッド側油圧室および前記ヘッド側油圧室に対する作動油の給排を切り換えることで前記ピストンを移動させる第１電磁方向制御弁であって、前記第１電磁方向制御弁は、前記指令信号が前記異常状態としての地絡状態になることに連動して、前記ロッド側油圧室および前記ヘッド側油圧室を互いに連通させる非常用連通位置に切り換わることが可能であり、前記非常用切換機構は、前記指令信号が前記地絡状態になることに連動して、前記油圧モータの容量が前記非常用容量となる位置に前記可動部が移動するように前記ピストンを付勢する第１付勢部材を有することが望ましい。また、前記第１電磁方向制御弁は、前記指令信号が前記異常状態としての天絡状態になることに連動して、前記第１付勢部材が前記ピストンを付勢する方向と同じ方向に前記ピストンを移動させるように前記ロッド側油圧室および前記ヘッド側油圧室に対する作動油の給排を行う非常用給排位置に切り換わることが更に望ましい。
【００１３】
本構成によれば、油圧モータの容量を制御する指令信号が地絡した場合、第１電磁方向制御弁が非常用連通位置に切り換わることで、油圧的にピストンを移動させる駆動力が失われる。そして、ピストンに接続された可動部は、第１付勢部材の付勢力によって、油圧モータの容量を非常用容量に設定する位置に移動する。このため、指令信号が地絡した場合でも、油圧モータの容量が確実に非常用容量に設定され、吊り荷の落下を阻止することができる。一方、油圧モータの容量を制御する指令信号が天絡した場合、第１電磁方向制御弁が非常用給排位置に切り換わることで、ピストンに接続された可動部を油圧的に移動させることができる。移動された可動部は、吊り荷を巻き上げることが可能な容量に油圧モータの容量を設定する。このため、指令信号が天絡した場合でも、吊り荷の落下を阻止することができる。
【００１４】
上記の構成において、前記モータ容量制御部は、前記油圧モータの前記可動部に接続され前記可動部を駆動する第２容量制御シリンダであって、当該第２容量制御シリンダは、シリンダ本体と当該シリンダ本体内を移動可能なピストンと前記ピストンおよび前記可動部に接続されたロッドとを有し、前記ピストンによって前記シリンダ本体内にロッド側油圧室およびヘッド側油圧室がそれぞれ画定されており、前記電磁方向制御弁は、前記出力部が出力する前記指令信号を受け入れ当該指令信号に応じて前記第２容量制御シリンダの前記ロッド側油圧室および前記ヘッド側油圧室に対する作動油の給排を切り換えることで前記ピストンを移動させる第２電磁方向制御弁であって、前記第２電磁方向制御弁は、前記指令信号が前記異常状態としての地絡状態または天絡状態になることに連動して、前記油圧モータの容量が前記非常用容量となる位置に前記可動部が移動するように、前記ロッド側油圧室および前記ヘッド側油圧室に対する作動油の給排を行う非常用給排位置に切り換わることが可能であり、前記非常用切換機構は、前記指令信号が前記地絡状態または前記天絡状態になることに連動して、前記第２電磁方向制御弁が前記非常用給排位置に切り換わるように当該第２電磁方向制御弁を付勢する第２付勢部材を有するものでもよい。
【００１５】
本構成によれば、油圧モータの容量を制御する指令信号が地絡または天絡した場合、第２電磁方向制御弁が非常用給排位置に切り換わることで、ピストンに接続された可動部を油圧的に移動させることができる。移動された可動部は、吊り荷を巻き上げることが可能な容量に油圧モータの容量を設定する。このため、指令信号が地絡または天絡した場合でも、吊り荷の落下を阻止することができる。
【００１６】
上記の構成において、前記油圧モータの作動特性値を検出する特性値検出部と、前記被操作部が受ける操作量に応じた前記作動特性値の目標値を記憶および出力する記憶部と、を更に有し、前記判定部は、前記特性値検出部が検出する前記作動特性値と前記記憶部が出力する前記目標値とを比較することで、前記指令信号が前記異常状態となったことを判定し、前記遮断機構は、前記判定部によって前記指令信号が前記異常状態となったと判定されると、前記第１油路および前記第２油路における作動油の流通をそれぞれ遮断することが望ましい。
【００１７】
本構成によれば、油圧モータの作動特性値が操作レバーの操作量に応じた目標値と乖離することを利用して、指令信号に異常が発生したことが判定されるとともに、当該判定に基づいて第１油路および第２油路を遮断することができる。
【００１８】
上記の構成において、前記遮断機構は、前記第１油路に配置され、当該第１油路における作動油の流通を許容する流通位置と当該流通を遮断する遮断位置との間で切り換わるように作動する第１方向制御弁と、前記第２油路に配置され、当該第２油路における作動油の流通を許容する流通位置と当該流通を遮断する遮断位置との間で切り換わるように作動する第２方向制御弁と、前記判定部によって前記指令信号が前記異常状態となったと判定されると、前記第１方向制御弁および前記第２方向制御弁をそれぞれ遮断位置に切り換える切換部と、を有するものでもよい。
【００１９】
本構成によれば、第１油路および第２油路にそれぞれ設けられた第１方向制御弁および第２方向制御弁によって、各油路における作動油の流通と遮断とを容易に切り換えることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、セカンダリーコントロールシステムによって駆動されるウインチドラムを含む作業機械において、可変容量式の油圧モータの容量を制御する指令信号に異常が発生した場合でも、吊り荷の落下を速やかに阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る作業機械の側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る作業機械のウインチ駆動装置の油圧回路図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る作業機械の制御部のブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る作業機械のウインチ駆動装置において有負荷巻き上げ時の作動油の流れおよび油圧モータの回転方向を説明する模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る作業機械のウインチ駆動装置において無負荷巻き上げ時の作動油の流れおよび油圧モータの回転方向を説明する模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る作業機械のウインチ駆動装置において有負荷巻き下げ時の作動油の流れおよび油圧モータの回転方向を説明する模式図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る作業機械のウインチ駆動装置において無負荷巻き下げ時の作動油の流れおよび油圧モータの回転方向を説明する模式図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る作業機械において、可変容量式モータの容量を制御する指令信号に異常が発生した場合のウインチ駆動装置の挙動を示すグラフ群である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る作業機械と比較される他の作業装置において、可変容量式モータの容量を制御する指令信号に異常が発生した場合のウインチ駆動装置の挙動を示すグラフ群である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る作業機械のウインチ駆動装置の油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るクレーン１０（作業機械）の側面図である。なお、図１には、「上」、「下」、「前」および「後」の方向が示されているが、当該方向は、本実施形態に係るクレーン１０の構造を説明するために便宜上示すものであり、本発明に係る作業機械の構造、組立方法や使用態様などを限定するものではない。
【００２３】
クレーン１０は、クレーン本体に相当する上部旋回体１１と、この上部旋回体１１を旋回可能に支持するとともに、地上を移動可能な下部走行体１２と、起伏部材として機能するブーム１３と、ブーム起伏用部材であるラチスマスト１４および箱マスト１５と、を備える。ブーム１３は、水平な軸心回りに起伏可能なように上部旋回体１１に回動可能に支持される。ラチスマスト１４は、ブーム１３の後側の位置でブーム１３の回動軸と平行な回動軸回りに上部旋回体１１に回動可能に支持される。ラチスマスト１４は、ブーム１３の回動における支柱となる。箱マスト１５は、基端及び回動端（先端）を有し、ラチスマスト１４の後側で上部旋回体１１に回動可能に連結される。箱マスト１５の回動軸は、ブーム１３の回動軸と平行でかつラチスマスト１４の回動軸とほぼ同じ位置に配置されている。
【００２４】
更に、クレーン１０は、下部スプレッダ１８と、上部スプレッダ１９と、ガイライン２０と、ブーム起伏用ロープ２１と、ブーム起伏用ウインチ２２と、を備える。ガイライン２０は、上部スプレッダ１９とブーム１３の先端部とを接続する。ブーム起伏用ロープ２１は、ブーム起伏用ウインチ２２から引き出され、ラチスマスト１４の先端部の第１マストシーブ１４１、第２マストシーブ１４２に掛けられた後、下部スプレッダ１８のシーブブロックと上部スプレッダ１９のシーブブロックとの間で複数回掛け回される。ブーム起伏用ウインチ２２は、ブーム起伏用ロープ２１の巻き取りおよび繰り出しを行うことで下部スプレッダ１８のシーブブロックと上部スプレッダ１９のシーブブロックとの間の距離を変化させ、ブーム１３をラチスマスト１４に対して相対的に回動させながらブーム１３を起伏させる。
【００２５】
更に、クレーン１０は、ガイライン２３と、マスト起伏用ロープ２４と、マスト起伏用ウインチ２５と、を備える。ガイライン２３は、ラチスマスト１４の先端部と箱マスト１５の回動端部とを接続する。マスト起伏用ロープ２４は、上部旋回体１１に配置されたシーブブロック２６と、箱マスト１５の回動端部に配置されたシーブブロック２７との間で複数回掛け回される。マスト起伏用ウインチ２５は、マスト起伏用ロープ２４の巻き取りおよび繰り出しを行い、シーブブロック２６とシーブブロック２７との間の距離を変化させる。この結果、上部旋回体１１に対して箱マスト１５およびラチスマスト１４が一体的に回動しながら、ラチスマスト１４が起伏する。
【００２６】
クレーン１０には、吊り荷の巻上げ及び巻下げを行うための主巻用ウインチ３０（ウインチドラム）及び補巻用ウインチ３１が搭載される。主巻用ウインチ３０は、主巻ロープ３２（ロープ）による吊り荷の巻上げ及び巻下げを行う。詳しくは、主巻用ウインチ３０は、軸回りに第１回転方向に回転し主巻ロープ３２を巻き取ることで吊り荷の巻き上げを行い、軸回りに前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転し主巻ロープ３２を繰り出すことで吊り荷の巻き下げを行う。なお、ブーム１３の先端部から垂下された主巻ロープ３２には、吊り荷用の主フック３４Ａが連結されている。主巻用ウインチ３０が主巻ロープ３２の巻き取りや繰り出しを行うと、吊り荷に接続された主フック３４Ａの巻上げ及び巻下げが行われる。同様にして、補巻用ウインチ３１は、補巻フック３４Ｂが接続された補巻ロープ３３による吊り荷の巻上げ及び巻下げを行う。また、上部旋回体１１の後部には、クレーン１０のバランスを調整するためのカウンタウエイト３５が積載されており、上部旋回体１１の後方には、カウンタウエイト３６が更に配置されている。
【００２７】
図２は、本実施形態に係るクレーン１０の油圧駆動装置５０（ウインチ駆動装置）の油圧回路図である。図３は、本実施形態に係るクレーン１０の制御部７０の電気的なブロック図である。
【００２８】
クレーン１０は、油圧駆動装置５０を備える。油圧駆動装置５０は、主巻用ウインチ３０を駆動するシステムであって、セカンダリーコントロールシステム（Secondary  Control System  以下、SCSという）が適用されている。なお、本実施形態では、油圧駆動装置５０が主巻用ウインチ３０を駆動する態様にて説明するが、油圧駆動装置５０は、補巻用ウインチ３１を駆動する態様でもよい。図２を参照して、油圧駆動装置５０は、油圧ポンプ５１と、油圧モータ５２と、第１メイン油路５０Ａ（第１油路）と、第２メイン油路５０Ｂ（第２油路）と、アキュムレータ５３と、連通切換部５０Ｓ（遮断機構）と、モータ容量制御部５０Ｔと、リリーフ弁５７と、を備える。
【００２９】
油圧ポンプ５１は、不図示のエンジン（駆動源）の駆動力をうけ、油圧モータ５２に供給されるべき作動油をタンクから吸い込んで吐出する。本実施形態に係る油圧ポンプ５２は、可変容量式の油圧ポンプからなり、当該油圧ポンプ５１に含まれる図示されないレギュレータへのポンプ指令信号の入力により油圧ポンプ５１の容量（押しのけ容積）が変化し、これにより油圧ポンプ５１から吐出される作動油の流量であるポンプ吐出流量が変化する。なお、上記のポンプ指令信号は、後記の駆動制御部７０１（図３）から出力部７０５を通じて出力される。
【００３０】
油圧モータ５２は、主巻用ウインチ３０に接続される両傾転可変容量式の油圧モータである。油圧モータ５２は、油圧ポンプ５１から吐出される作動油を受け入れるとともに作動油を吐出することで、主巻用ウインチ３０を軸回りに前記第１回転方向および前記第２回転方向に回転させる。本実施形態では、油圧モータ５２は斜板式モータであって、当該油圧モータ５２の容量を変化させるように移動可能な不図示の斜板（可動部、容量可変機構）を有する。当該斜板の傾転は、モータ容量制御部５０Ｔによって制御される。油圧モータ５２は、モータ第１ポート５２Ａと、モータ第２ポート５２Ｂと、を有する。
【００３１】
第１メイン油路５０Ａは、油圧ポンプ５１と油圧モータ５２のモータ第１ポート５２Ａとを連通する。
【００３２】
第２メイン油路５０Ｂは、油圧モータ５２のモータ第２ポート５２Ｂとタンクとを連通する。
【００３３】
アキュムレータ５３は、第１メイン油路５０Ａのうち後記の第１方向制御弁５５と油圧モータ５２との間の部分に接続されている。アキュムレータ５３は、モータ第１ポート５２Ａから吐出された作動油のエネルギーを蓄圧する。
【００３４】
連通切換部５０Ｓは、第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂにおける作動油の流通と当該流通の遮断とを切り換える機能を有する。特に、本実施形態では、連通切換部５０Ｓは、モータ容量制御部５０Ｔに入力される指令信号が特定の異常状態（天絡または地絡）になった場合に、第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂにおける作動油の流通を遮断する。連通切換部５０Ｓは、電磁方向制御弁５４（切換部）と、第１方向制御弁５５と、第２方向制御弁５６と、を有する。なお、連通切換部５０Ｓは、本発明の遮断機構の一部を構成する。
【００３５】
第１方向制御弁５５は、パイロット操作式の方向制御弁からなり、図２に示すように、第１パイロット油路５０Ｃに接続された１つのパイロットポートを有する。第１方向制御弁５５は、パイロットポートにパイロット圧が供給されない場合には、ばね部材の付勢力によって図２の遮断位置に保たれる。この結果、第１メイン油路５０Ａにおける作動油の流通が遮断される。一方、第１方向制御弁５５は、第１パイロット油路５０Ｃを通じてパイロットポートにパイロット圧を受け入れると連通位置（流通位置）に切換えられる。この結果、第１メイン油路５０Ａにおける作動油の流通が可能とされる。
【００３６】
同様に、第２方向制御弁５６は、パイロット操作式の方向制御弁からなり、図２に示すように、第２パイロット油路５０Ｄに接続された１つのパイロットポートを有する。第２方向制御弁５６は、パイロットポートにパイロット圧が供給されない場合には、ばね部材の付勢力によって図２の遮断位置に保たれる。この結果、第１メイン油路５０Ａにおける作動油の流通が遮断される。一方、第２方向制御弁５６は、第２パイロット油路５０Ｄを通じてパイロットポートにパイロット圧を受け入れると連通位置（流通位置）に切換えられる。この結果、第２メイン油路５０Ｂにおける作動油の流通が可能とされる。なお、第１方向制御弁５５および第２方向制御弁５６における作動油の圧力損失は、従来のコントロールバルブ（流量制御弁）よりも小さい。
【００３７】
電磁方向制御弁５４は、図２に示すように、１つのソレノイドを有する。当該ソレノイドが、後記の制御部７０の出力部７０５が出力する指令信号を受けると、電磁方向制御弁５４は、第１メイン油路５０Ａと第１パイロット油路５０Ｃおよび第２パイロット油路５０Ｄとを連通する連通位置に切り換えられる。一方、後記の判定部７０３によって前記指令信号が異常状態となったと判定されると、出力部７０５が出力する上記の指令信号がソレノイドに入力されない。この場合、電磁方向制御弁５４は、第１メイン油路５０Ａと第１パイロット油路５０Ｃおよび第２パイロット油路５０Ｄとの連通を遮断する。なお、電磁方向制御弁５４は、第１方向制御弁５５および第２方向制御弁５６における作動油の流通および遮断を同期して切り換える。
【００３８】
モータ容量制御部５０Ｔは、油圧モータ５２の容量（傾転）を制御する機能を有する。この際、モータ容量制御部５０Ｔは、後記の出力部７０５が出力する指令信号が正常状態の場合、当該指令信号を受け入れ当該指令信号に応じて油圧モータ５２の容量を制御する。また、モータ容量制御部５０Ｔは、出力部７０５が出力する指令信号が特定の異常状態になることに連動して、油圧モータ５２の容量を非常用容量に設定する。当該非常用容量とは、ゼロよりも大きくかつ主巻用ウインチ３０に対して吊り荷を巻き上げる回転方向（第１回転方向）にトルクを発生させることが可能な容量である。
【００３９】
図２を参照して、モータ容量制御部５０Ｔは、容量制御シリンダ６０（第１容量制御シリンダ）と、付勢ばね６４（非常用切換機構、第１付勢部材）と、電磁方向制御弁６５（第１電磁方向制御弁）と、を有する。
【００４０】
容量制御シリンダ６０は、油圧モータ５２の斜板（可動部）に接続され、作動油を受け入れるとともに作動油を吐出することで当該斜板を駆動する。容量制御シリンダ６０は、シリンダ本体６１と、ピストン６２と、ピストンロッド６３と、を有する。シリンダ本体６１は円筒形状を備える。ピストン６２は、シリンダ本体６１内を移動可能なようにシリンダ本体６１に支持されている。ピストンロッド６３の一端は油圧モータ５２の斜板に接続され、ピストンロッド６３の他端はピストン６２に接続されている。そして、ピストン６２によって、シリンダ本体６１内にロッド側油室６１Ａおよびヘッド側油室６１Ｂがそれぞれ画定されている。ロッド側油室６１Ａは、第１サブ油路６０Ａを通じて、油圧ポンプ５１またはタンクに連通される。また、ヘッド側油室６１Ｂは、第２サブ油路６０Ｂを通じて、油圧ポンプ５１またはタンクに連通される。
【００４１】
付勢ばね６４は、前記指令信号が異常状態になることに連動して、油圧モータ５２の容量を前記非常用容量に設定する切換位置に電磁方向制御弁６５を強制的に切り換える機能を有する。本実施形態では、付勢ばね６４は、油圧モータ５２の容量が前述の非常用容量となる位置に油圧モータ５２の斜板が移動するようにピストン６２を付勢する。
【００４２】
電磁方向制御弁６５は、４ポート流量制御弁（電磁比例弁）である。電磁方向制御弁６５は、制御部７０の出力部７０５が出力する指令信号を受け入れ、当該指令信号に応じて容量制御シリンダ６０に対する作動油の給排を切り換える。詳しくは、電磁方向制御弁６５は、容量制御シリンダ６０のロッド側油室６１Ａおよびヘッド側油室６１Ｂに対する作動油の給排を切り換えることでピストン６２を移動させる。電磁方向制御弁６５は、内部に移動可能な不図示のスプールを備えている。当該スプールは、第１切換位置６５Ａと、第２切換位置６５Ｂと、第３切換位置６５Ｃと、第４切換位置６５Ｄ（非常用連通位置）との間で移動することが可能であり、その移動量も調整可能である。
【００４３】
主フック３４Ａに吊り荷が吊り下げられた状態で、電磁方向制御弁６５が第１切換位置６５Ａに設定されると、容量制御シリンダ６０のロッド側油室６１Ａが電磁方向制御弁６５を介して油圧ポンプ５１に連通するとともに、ヘッド側油室６１Ｂがタンクに連通する。この結果、油圧ポンプ５１が吐出する作動油が第１サブ油路６０Ａからロッド側油室６１Ａに流入し、ヘッド側油室６１Ｂの作動油が第２サブ油路６０Ｂを通じてタンクに排出される。そして、油圧モータ５２の斜板が正転側に移動し、主巻用ウインチ３０が第１回転方向に回転可能とされる。すなわち、吊り荷の巻き上げが可能となる。また、主フック３４Ａに吊り荷が吊り下げられた状態で、電磁方向制御弁６５が第２切換位置６５Ｂに設定されると、所定の圧力損失を発生しながら、ロッド側油室６１Ａとヘッド側油室６１Ｂとが連通する。すなわち、電磁方向制御弁６５のスプールが中立位置に配置される。また、電磁方向制御弁６５が第３切換位置６５Ｃに設定されると、容量制御シリンダ６０のロッド側油室６１Ａがタンクに連通し、ヘッド側油室６１Ｂが電磁方向制御弁６５を介して油圧ポンプ５１に連通する。この結果、油圧ポンプ５１が吐出する作動油が第２サブ油路６０Ｂからヘッド側油室６１Ｂに流入し、ロッド側油室６１Ａの作動油が第１サブ油路６０Ａを通じてタンクに排出される。そして、油圧モータ５２の斜板が逆転側に移動し、主巻用ウインチ３０が第２回転方向に回転可能とされる。すなわち、吊り荷の巻き下げが可能となる。
【００４４】
更に、電磁方向制御弁６５は、前記指令信号が地絡状態になることに連動して、ロッド側油室６１Ａおよびヘッド側油室６１Ｂを互いに連通させる第４切換位置６５Ｄ（非常用連通位置）に切り換わる。この際、付勢ばね６４は、前記指令信号が地絡状態になることに連動して、油圧モータ５２の容量が前記非常用容量となる位置に斜板が移動するようにピストン６２を付勢する。また、電磁方向制御弁６５は、前記指令信号が天絡状態になることに連動して、前述の第１切換位置６５Ａ（非常用給排位置）に切り換わる。当該第１切換位置６５Ａでは、電磁方向制御弁６５は、付勢ばね６４がピストン６２を付勢する方向と同じ方向にピストン６２を移動させるように、ロッド側油室６１Ａおよびヘッド側油室６１Ｂに対する作動油の給排を行う。この際、電磁方向制御弁６５には最大電流が流入され、付勢ばね６４の付勢力に抗して、第１切換位置６５Ａ（非常用給排位置）に切り換わる。
【００４５】
更に、油圧駆動装置５０は、制御部７０と、操作レバー７１（被操作部）と、表示部７２と、回転速度センサ７３（特性値検出部）と、を有する（図３）。
【００４６】
制御部７０は、クレーン１０の動作を統括的に制御するもので、制御信号の送受先として、油圧ポンプ５１、操作レバー７１、モータ容量制御部５０Ｔ、表示部７２および回転速度センサ７３などに電気的に接続されている。なお、制御部７０は、クレーン１０に備えられたその他のユニットにも電気的に接続されている。
【００４７】
制御部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、ＣＰＵが前記制御プログラムを実行することにより、駆動制御部７０１、演算部７０２、判定部７０３、記憶部７０４および出力部７０５を機能的に有するよう動作する。
【００４８】
駆動制御部７０１は、油圧ポンプ５１を駆動制御する。演算部７０２は、油圧駆動装置５０の動作において必要な特性値を演算する。判定部７０３は、回転速度センサ７３が検出する油圧モータ５２の角速度と記憶部７０４が出力する角速度の目標値とを比較することで、モータ容量制御部５０Ｔに入力される指令信号が正常状態であるか前記特定の異常状態であるかを判定する。なお、判定部７０３は、本発明の遮断機構の一部を構成する。記憶部７０４は、油圧駆動装置５０の制御において必要な各特性値を予め記憶しているとともに、当該特性値を出力可能である。出力部７０５は、通常のクレーン１０の作業時に、操作レバー７１が受ける操作量に応じた制御電流（電流値）からなる指令信号をモータ容量制御部５０Ｔに対して出力する。また、出力部７０５は、判定部７０３の判定結果に応じて、電磁方向制御弁５４に対して第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂを遮断するための指令信号を出力する。
【００４９】
操作レバー７１は、吊り荷の巻き上げおよび巻き下げのための操作を受ける。操作レバー７１は、クレーン１０のキャブ（運転室）内に配置されている。操作レバー７１は、吊り荷の巻き上げを指示するための巻き上げ操作領域と、吊り荷の巻き下げを指示するための巻き下げ操作領域と、両操作領域の間の中立操作位置との間で切換可能とされている。
【００５０】
なお、クレーン１０は、不図示のネガティブブレーキを更に備えている。当該ネガティブブレーキは、主巻用ウインチ３０の回転を強制的に阻止する機能を有する。ネガティブブレーキは、主巻用ウインチ３０の回転軸またはドラム面に機械的に当接し、主巻用ウインチ３０の回転を規制する。本実施形態では、操作レバー７１が中立操作位置に配置されると、ネガティブブレーキによって主巻用ウインチ３０の回転が規制される。
【００５１】
表示部７２は、クレーン１０のキャブ内に配置された液晶モニタであり、クレーン１０の各種操作情報に加え、油圧駆動装置５０の各種ステータス情報が表示される。
【００５２】
回転速度センサ７３は、油圧モータ５２の回転速度（角速度）を検出する。また、回転速度センサ７３は、油圧モータ５２の回転方向（第１方向、第２方向）を検出する。回転速度センサ７３が検出する油圧モータ５２の回転速度は、本発明に係る油圧モータの作動特性値に相当する。
【００５３】
リリーフ弁５７（図２）は、第１メイン油路５０Ａの圧力が所定の圧力を超えないように作動する。この結果、第１方向制御弁５５が第１メイン油路５０Ａを開通している状態において、リリーフ弁５７は第１メイン油路５０Ａの圧力を一定に保つ機能を有する。なお、第１メイン油路５０Ａに不図示の圧力センサが備えられ、当該圧力センサの検出結果に応じて、油圧ポンプ５１の容量が調整されることで、第１メイン油路５０Ａの圧力が一定に保たれてもよい。
【００５４】
前述のようにセカンダリーコントロールシステムでは、油圧ポンプ５１から延びる第１メイン油路５０Ａが常に高圧側であり、タンクに接続される第２メイン油路５０Ｂが常に低圧側となる。そして、油圧モータ５２が吐出する作動油の圧力が一定に維持され、油圧モータ５２の容量（傾転）が調整されることで、主巻用ウインチ３０による吊り荷の巻き上げ、巻き下げが実行される。したがって、従来のウインチシステムのように、油圧ポンプと油圧モータとの間に、コントロールバルブが必要とされず、作動油の圧力損失が低減される。この結果、従来よりも省エネ効果が実現される。
【００５５】
図４乃至図７は、本実施形態に係るセカンダリーコントロールシステムが適用されたクレーン１０において、吊り荷の巻き上げ、巻き下げ動作における作動油の流れおよび油圧モータ５２の回転方向をそれぞれ説明する模式図である。通常、油圧モータ５２には、吊り荷の負荷により生じるトルク（負荷トルク）と、摩擦等の機械的な損失トルク（摩擦トルク）が生じる。図４乃至図７では、負荷トルクおよび摩擦トルクを足し合わせたものを外的トルクとして表記している。負荷トルクは吊り荷の質量に基づいて重力によって発生するため、油圧モータ５２の回転方向に依らず常に巻き下げ回転方向のトルクとして作用する。一方、摩擦トルクは油圧モータ５２の回転方向とは逆方向に発生するため、油圧モータ５２の回転方向によってその作用する方向が逆転する。したがって、吊り荷の巻き上げ時には、摩擦トルクおよび負荷トルクは互いに同じ回転方向に作用する。このため、油圧モータ５２は、（負荷トルクの絶対値＋摩擦トルクの絶対値）以上のトルクを出す必要がある。一方、吊り荷の巻き下げ時には、摩擦トルクは負荷トルクとは逆方向に作用するため、負荷トルクの一部と摩擦トルクの一部が互いに相殺される。このため、油圧モータ５２に要求されるトルクは、巻き上げ時と比較して相対的に小さくなる。
【００５６】
図４は、主巻ロープ３２に接続された主フック３４Ａ（図１）に吊り荷が掛けられた有負荷状態であって、吊り荷の巻き上げが行われる状態を示している。この場合、モータ容量制御部５０Ｔによって油圧モータ５２の傾転が所定の値に設定されると、作動油は、第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂを高圧側から低圧側に流れる。また、油圧モータ５２のモータトルクが外的トルク（吊り荷の負荷によって主巻用ウインチ３０に生じる負荷トルク＋摩擦トルク）よりも大きいため、油圧モータ５２は、吊り荷の負荷方向（負荷トルクの方向）とは逆方向（第１回転方向）に回転する。この結果、吊り荷の巻き上げが行われる。
【００５７】
また、図５は、主巻ロープ３２に接続された主フック３４Ａ（図１）に吊り荷が掛けられていない無負荷状態であって、主フック３４Ａの巻き上げが行われる状態を示している。作動油は、第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂを高圧側から低圧側に流れる。また、この場合も、油圧モータ５２のモータトルクが外的トルク（主フック３４Ａの負荷によって主巻用ウインチ３０に生じる負荷トルク＋摩擦トルク）よりも大きいため、油圧モータ５２は、主フック３４Ａの負荷方向（負荷トルクの方向）とは逆方向（第１回転方向）に回転する。この結果、吊り荷が掛けられていない主フック３４Ａの巻き上げが行われる。
【００５８】
また、図６は、主巻ロープ３２に接続された主フック３４Ａ（図１）に吊り荷が掛けられた有負荷状態であって、吊り荷の巻き下げが行われる状態を示している。この場合、モータ容量制御部５０Ｔによって油圧モータ５２の傾転が逆転側に設定されると、作動油は、第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂを部分的に低圧側から高圧側に流れる。この際、一部の作動油はアキュムレータ５３に回収される。また、油圧モータ５２のモータトルクは外的トルク（吊り荷の負荷によって生じる負荷トルク−摩擦トルク）よりも小さいため、油圧モータ５２は、吊り荷の負荷方向（負荷トルクの方向、第２回転方向）に回転する。この結果、吊り荷の巻き下げが行われる。
【００５９】
更に、図７は、主巻ロープ３２に接続された主フック３４Ａ（図１）に吊り荷が掛けられていない無負荷状態であって、主フック３４Ａの巻き下げが行われる状態を示している。この場合、作動油は、第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂを高圧側から低圧側に流れる。また、油圧モータ５２のモータトルクが外的トルク（主フック３４Ａの負荷によって主巻用ウインチ３０に生じる負荷トルク−摩擦トルク）よりも大きいため、油圧モータ５２は、吊り荷の負荷方向（負荷トルクの方向、第２回転方向、外的トルクの方向および摩擦トルクの方向とは逆方向）に回転する。この結果、主フック３４Ａの巻き下げが行われる。なお、図７の場合には、摩擦トルクが負荷トルクよりも大きくなるため、図６と比較して、外的トルクが作用する方向が逆になっている。
【００６０】
このように、セカンダリーコントロールシステムを適用したウインチシステムでは、吊荷（主フック３４Ａ）が落下（下降）する場合の油圧モータ５２のメータイン側流路およびメータアウト側流路（作動油の流れる向き）が反転する場合がある（図６、図７）。また、図２に示すように、油圧駆動装置５０のうち油圧モータ５２の周囲の油路では、油圧ポンプ５１に接続される第１メイン油路５０Ａが常に高圧であり、タンクに接続される第２メイン油路５０Ｂが常に低圧に維持される。また、油圧モータ５２の容量制御機構における故障の仕方（制御電流の天絡、地絡等）によって、故障時の油圧モータ５２の容量が異なる。したがって、従来のように外部パイロット式のカウンタバランス弁を第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂのうちの一方の油路に配置したとしても、クレーン１０の使用条件によっては、油圧モータ５２の制御が不能となった場合に吊り荷の落下を防止することができない。更に、油圧モータ５２は両傾転可変容量式であるために、故障時に油圧モータ５２の容量がゼロ容量となる可能性がある。この場合、従来のカウンタバランス弁のような機構によって油圧モータ５２のメータアウト側流路が絞られたとしても、油圧モータ５２にはトルク（ブレーキトルク）が発生しないため、結果的に主巻用ウインチ３０を停止させることができない。このように、セカンダリーコントロールシステムを適用したウインチシステムは、従来のウインチシステムとは異なる特性を有するために、故障時の吊り荷の落下防止策が必要とされる。
【００６１】
上記のような課題を解決するために、本実施形態では、モータ容量制御部５０Ｔおよび連通切換部５０Ｓが、非常時用制御を実行する。図２を参照して、出力部７０５（図３）から出力され電磁方向制御弁６５に入力される容量制御用の指令信号（電流値）が、異常によりゼロとなってしまった場合（地絡）、電磁方向制御弁６５は付勢ばね６５Ｅによって図２の第４切換位置６５Ｄ（初期位置）に戻される。第４切換位置６５Ｄでは、容量制御シリンダ６０のロッド側油室６１Ａおよびヘッド側油室６１Ｂが共にタンクに連通される。このため、ロッド側油室６１Ａおよびヘッド側油室６１Ｂの圧力は等しくなる（同圧）。この際、ピストンロッド６３は、付勢ばね６４の付勢力によって、油圧モータ５２の斜板を正転側の非常用位置に移動させる。斜板が当該非常用位置に移動されると、油圧モータ５２の容量（押しのけ容積）は、ゼロよりも大きく、主巻用ウインチ３０に対して吊り荷を持ち上げる方向（第１回転方向）にトルクを発生させる非常用容量となる。これらの動作は、指令信号の電流値の地絡に連動して機械的に行われる。
【００６２】
一方、回転速度センサ７３（図３）は、操作レバー７１が操作されると、油圧モータ５２の回転速度（角速度）を検出する。また、記憶部７０４は、操作レバー７１が受ける操作量に応じた油圧モータ５２の角速度の目標値を出力する。そして、判定部７０３は、回転速度センサ７３が検出する油圧モータ５２の角速度と記憶部７０４が出力する角速度の目標値とを比較し、両者の差が所定の閾値を超えている場合に、前記指令信号が特定の異常状態となったと判定する。なお、油圧モータ５２の容量が前述の非常用容量に設定されると、非常用容量は操作レバー７１の操作量に応じた容量と大きく異なるため、上記のように異常状態と判定される。この結果、出力部７０５が、電磁方向制御弁５４に対して非常用の指令信号を出力し、電磁方向制御弁５４が連通位置に設定される。そして、第１パイロット油路５０Ｃおよび第２パイロット油路５０Ｄを通じて、第１方向制御弁５５および第２方向制御弁５６のパイロットポートにパイロット圧が供給されると、第１方向制御弁５５および第２方向制御弁５６が遮断位置に切り換わる。この結果、第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂが、それぞれ遮断される。
【００６３】
このように、モータ容量制御部５０Ｔの電磁方向制御弁６５に入力される指令信号の電流値が地絡すると、油圧モータ５２の容量がゼロではない非常用容量に設定されるとともに、第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂにおける作動油の流通が遮断される。この結果、油圧モータ５２は、遮断された第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂの油圧モータ５２側に残存する作動油を押しのけながら吊り荷を巻き上げる回転方向にトルクを発生し、やがて油圧モータ５２にブレーキトルクが付与さ油圧モータ５２の回転が停止する。このため、主巻用ウインチ３０が油圧的に吊り荷を保持することが可能となり、吊り荷の落下を速やかに阻止することできる。
【００６４】
一方、モータ容量制御部５０Ｔの電磁方向制御弁６５に入力される指令信号が天絡する（最大値に振れたままとなる）と、電磁方向制御弁６５は、強制的に図２の第１切換位置６５Ａに設定される。第１切換位置６５Ａでは、主巻用ウインチ３０に対して吊り荷の持ち上げ方向にトルクを発生させるような容量に油圧モータ５２の容量が増大される。すなわち、油圧モータ５２の容量がゼロではない非常用容量に設定される。また、当該非常用容量は操作レバー７１の操作量に応じた容量と大きく異なるため、上記のように判定部７０３は指令信号が異常状態であると判定する。この結果、第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂにおける作動油の流通が同様に遮断される。したがって、地絡の場合と同様に、油圧モータ５２にブレーキトルクが付与され、速やかに吊り荷の落下を阻止することができる。
【００６５】
図８は、本実施形態に係るクレーン１０において、有負荷巻き下げ作業時に、油圧モータ５２の容量を制御する指令信号に異常が発生した場合の油圧駆動装置５０の挙動を示すグラフ群である。また、図９は、本実施形態に係るクレーン１０と比較される他の作業装置において、有負荷巻き下げ作業時に、可変容量式モータの容量を制御する指令信号に異常が発生した場合の油圧駆動装置の挙動を示すグラフ群である。
【００６６】
図８を参照して、時刻０から作業者によって操作レバー７１が操作され、吊り荷の巻き下げ作業が行われる。本実施形態では、時刻Ｔ１において指令信号に故障が発生し、当該指令信号の電流が地絡すると、前述のように、油圧モータ５２の容量が速やかに非常用容量に設定される（図８のモータ容量のグラフの「故障時（制御ケース）」参照）。これに遅れて、時刻Ｔ２には、第１方向制御弁５５および第２方向制御弁５６が第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂを遮断する（図８の方向制御弁のグラフ参照）。なお、作業者は、指令信号の故障に気づいていないため、引き続き、操作レバー７１を操作している（図８のレバーのグラフ参照）。第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂが遮断され、油圧モータ５２の容量が非常用容量に設定されることで、油圧モータ５２にブレーキトルクが加わり、モータ速度が油圧的に減速され、やがてゼロとなる（図８のモータ速度のグラフ参照）。やがて、作業者が、油圧モータ５２の減速および主巻用ウインチ３０の停止に気づいて又は通常の作業手順に従って、時刻Ｔ３に操作レバー７１を操作中立領域に戻し始める。そして、時刻Ｔ４に操作レバー７１が操作中立領域に至ると、不図示のネガティブブレーキがＯＮされ、主巻用ウインチ３０の回転が機械的に阻止される。このように、本実施形態では、作業者によって操作レバー７１が操作中立領域に戻されるよりも先に、油圧的に油圧モータ５２にブレーキを掛けることができる。したがって、指令信号の故障が発生した場合でも、速やかに吊り荷の落下を防止することができる。なお、図８では比較のために、モータ容量制御用の指令信号に異常が発生したままの場合（非制御ケース）と、モータ容量制御用の指令信号が正常の場合（通常時）のグラフも示している。
【００６７】
一方、図９を参照して、本実施形態に係る吊り荷落下防止の機構を備えていない油圧駆動装置における有負荷巻き下げ時の挙動について説明する。時刻ｔ１において指令信号に故障が発生し、当該指令信号の電流が地絡する。作業者は、指令信号の故障に気づかないまま、時刻ｔ２に操作レバー７１を操作中立領域に戻し始める。指令信号に故障が発生していない場合には、この操作によって、油圧モータの容量が増大されるため、油圧モータの回転が減速する（図９のモータ容量、モータ速度のグラフの破線参照）。しかしながら、指令信号に故障が発生している場合には、モータ容量が増大されないため、操作レバーが完全に操作中立領域に至る時刻ｔ３に、機械的なネガティブブレーキによって主巻用ウインチ３０の回転が停止する。すなわち、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間のうち故障時の実線と通常時の破線とで囲まれる三角形の面積（積分値）の分だけ、吊り荷が余分に落下する。
【００６８】
以上のように、本実施形態では、セカンダリーコントロールシステムによって駆動されるウインチドラムを含む作業機械において、両傾転可変容量式の油圧モータの容量を制御する指令信号に異常が発生すると、油圧モータの容量が非常用容量に設定される。当該非常用容量は、ゼロよりも大きくかつウインチドラムに対して吊り荷を巻き上げる回転方向にトルクを発生させる。また、遮断機構は、第１油路および第２油路における作動油の流通をそれぞれ遮断する。この結果、油圧モータは、遮断された第１油路および第２油路に残存する作動油を押しのけながら吊り荷を巻き上げる回転方向にトルクを発生し、やがて油圧モータの回転が停止する。このため、ウインチドラムが油圧的に吊り荷を保持することが可能となり、吊り荷の落下を速やかに阻止することできる。
【００６９】
このように、セカンダリーコントロールシステムをウインチシステムに適用した場合、故障などの非常停止前の油圧モータ５２の回転方向は、吊り荷の質量と故障の種別（例えば天絡と地絡の違い）によって異なる。特に、故障によって吊り荷の落下が発生しうる場面では、油圧モータ５２は故障時に巻き下げ方向に回転している。本実施形態では、油圧モータ５２に非常用容量を持たせると共に２つの油路を遮断することで、吊り荷を巻き上げる回転方向にトルクが発生し、油圧モータ５２の回転数が低下し最終的に停止する。
【００７０】
また、本実施形態では、油圧モータの作動特性値が操作レバーの操作量に応じた目標値と乖離することを利用して、指令信号に異常が発生したことが判定されるとともに、第１油路および第２油路を遮断することができる。
【００７１】
更に、本実施形態では、第１油路および第２油路にそれぞれ設けられた第１方向制御弁および第２方向制御弁によって、各油路における作動油の流通と遮断とを容易に切り換えることができる。
【００７２】
また、本実施形態では、油圧モータの容量を制御する指令信号が地絡した場合、第１電磁方向制御弁が非常用連通位置に切り換わることで、油圧的にピストンを移動させる駆動力が失われる。そして、ピストンに接続された可動部は、付勢部材の付勢力によって、油圧モータの容量を非常用容量に設定する位置に移動する。このため、指令信号が地絡した場合でも、油圧モータの容量を確実に非常用容量に設定することができる。また、油圧モータの容量を制御する指令信号が天絡した場合、第１電磁方向制御弁が非常用給排位置に切り換わることで、ピストンに接続された可動部を油圧的に移動させることができる。移動された可動部は、吊り荷を巻き上げることが可能な容量に油圧モータの容量を設定する。このため、指令信号が天絡した場合でも、吊り荷の落下を阻止することができる。
【００７３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態では、先の実施形態と比較して、モータ容量制御部の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。図１０は、本実施形態に係るクレーンの油圧駆動装置８０（ウインチ駆動装置）の油圧回路図である。
【００７４】
油圧駆動装置８０は、先の実施形態に係る油圧駆動装置５０のモータ容量制御部５０Ｔの代わりにモータ容量制御部８０Ｔを備える。モータ容量制御部８０Ｔは、容量制御シリンダ９０（第２容量制御シリンダ）と、電磁方向制御弁９５（第２電磁方向制御弁）と、を有する。
【００７５】
容量制御シリンダ９０は、油圧モータ５２の斜板（可動部）に接続され当該斜板を駆動する。容量制御シリンダ９０は、シリンダ本体９１と、ピストン９２と、ピストンロッド９３と、を有する。シリンダ本体９１は円筒形状を備える。ピストン９２は、シリンダ本体９１内を移動可能なようにシリンダ本体９１に支持されている。ピストンロッド９３の一端は油圧モータ５２の斜板に接続され、ピストンロッド９３の他端はピストン９２に接続されている。そして、ピストン９２によって、シリンダ本体９１内にロッド側油室９１Ａおよびヘッド側油室９１Ｂがそれぞれ画定されている。ロッド側油室９１Ａは、第１サブ油路９０Ａを通じて、油圧ポンプ５１またはタンクに連通される。また、ヘッド側油室９１Ｂは、第２サブ油路９０Ｂを通じて、油圧ポンプ５１またはタンクに連通される。
【００７６】
電磁方向制御弁９５は、３ポート流量制御弁（電磁比例弁）である。電磁方向制御弁９５は、制御信号回路８０ＴＡを通じて、制御部７０に電気的に接続されている。電磁方向制御弁９５は、制御部７０の出力部７０５が出力する指令信号を受け入れ、当該指令信号に応じて容量制御シリンダ９０のロッド側油室９１Ａおよびヘッド側油室９１Ｂに対する作動油の給排を切り換えることでピストン９２を移動させる。電磁方向制御弁９５は、内部に移動可能な不図示のスプールを備えている。当該スプールは、第１切換位置９５Ａ（非常用給排位置）と、第２切換位置９５Ｂと、第３切換位置９５Ｃとの間で移動することが可能であり、その移動量も調整可能である。
【００７７】
電磁方向制御弁９５が第１切換位置９５Ａに設定されると、容量制御シリンダ９０のロッド側油室９１Ａが第１サブ油路９０Ａを通じて油圧ポンプ５１に連通するとともに、ヘッド側油室９１Ｂが第２サブ油路９０Ｂを通じてタンクに連通する。この時、ピストンロッド９３に接続された油圧モータ５２の斜板は正転側に配置される。また、電磁方向制御弁９５が第２切換位置９５Ｂに設定されると、所定の圧力損失を発生しながら、ロッド側油室９１Ａとヘッド側油室９１Ｂとが連通する。すなわち、電磁方向制御弁９５のスプールが中立位置に配置されるとともに、油圧モータ５２の斜板がゼロ傾転位置に配置される。また、電磁方向制御弁９５が第３切換位置９５Ｃに設定されると、容量制御シリンダ９０のロッド側油室９１Ａがタンクに連通し、ヘッド側油室９１Ｂが電磁方向制御弁９５を介して油圧ポンプ９１に連通する。この時、ピストンロッド９３に接続された油圧モータ５２の斜板は逆転側に配置される。
【００７８】
そして、本実施形態では、電磁方向制御弁９５に対する指令信号が天絡および地絡のいずれの異常状態となった場合でも、電磁方向制御弁９５は、指令信号の異常に連動して第１切換位置９５Ａに切り換わる。第１切換位置９５Ａでは、電磁方向制御弁９５は、油圧モータ５２の容量が非常用容量となる位置に斜板が移動するように、ロッド側油室９１Ａおよびヘッド側油室９１Ｂに対する作動油の給排を行う。この際、付勢ばね９５Ｄ（非常用切換機構、第２付勢部材）が、前記指令信号が地絡状態または天絡状態になることに連動して、電磁方向制御弁９５が第１切換位置９５Ａに切り換わるように電磁方向制御弁９５の不図示のスプールを付勢する。
【００７９】
このような構成においても、油圧モータ５２の容量を制御する指令信号が地絡または天絡した場合、電磁方向制御弁９５が非常用給排位置に切り換わることで、ピストンロッド９３に接続された油圧モータ５２の斜板を油圧的に移動させることができる。移動された斜板は、吊り荷を巻き上げることが可能な非常用容量に油圧モータ５２の容量を設定する。このため、指令信号が地絡または天絡した場合でも、吊り荷の落下を阻止することができる。
【００８０】
以上、本発明の各実施形態に係る作業機械（クレーン１０）について説明した。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明に係る作業機械として、以下のような変形実施形態が可能である。
【００８１】
（１）上記の実施形態では、作業機械として、クレーン１０を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る作業機械は、その他の態様からなるものでもよい。また、油圧モータ５２は、斜板を備えた両傾転可変容量式の油圧モータに限定されるものではなく、斜軸式などのその他の両傾転可変容量式の油圧モータであってもよい。
【００８２】
（２）また、上記の各実施形態では、油圧駆動装置５０（図２）および油圧駆動装置８０（図１０）が、アキュムレータ５３を備える態様にて説明したが、アキュムレータ５３を備えない態様でもよい。この場合、リリーフ弁５７によって第１メイン油路５０Ａの圧力が一定に保持されればよい。
【００８３】
（３）また、上記の各実施形態では、油圧モータの作動特性値を検出する特性値検出部として、回転速度センサ７３が油圧モータ５２の回転速度（角速度）を検出する態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。特性値検出部は、油圧モータ５２の回転角度、容量などを検出するものでもよい。この場合、各特性値に対応する目標値が操作レバー７１の操作量に応じて記憶部７０４に格納されていることが望ましい。また、複数の特性値が組み合わされることで、指令信号の異常状態が判定される態様でもよい。
【００８４】
（４）また、上記の各実施形態では、本発明のモータ容量制御部として、容量制御シリンダ６０（９０）および電磁方向制御弁６５（９５）を備える態様で説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。指令信号が伝達される制御信号回路５０ＴＡ（８０ＴＡ）に不図示の電流計が備えられ、当該電流計の検出結果に応じて、指令信号の正常状態、異常状態（地絡、天絡）が検出されてもよい。この場合も、指令信号の状態に応じて、電磁方向制御弁６５（９５）のポート位置が前述と同様に切換えられる。また、電磁方向制御弁６５（９５）とは別に他の非常用の制御弁が追加され、当該制御弁によって非常時の容量制御シリンダ６０（９０）に対する作動油の給排が制御されてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０  クレーン
１１  上部旋回体
１２  下部走行体
３０  主巻用ウインチ（ウインチドラム）
３２  主巻ロープ（ロープ）
５０  油圧駆動装置
５０Ａ  第１メイン油路（第１油路）
５０Ｂ  第２メイン油路（第２油路）
５０Ｃ  第１パイロット油路
５０Ｄ  第２パイロット油路
５０Ｓ  連通切換部（遮断機構）
５０Ｔ  モータ容量制御部
５０ＴＡ  制御信号回路
５１  油圧ポンプ
５２  油圧モータ
５２Ａ  モータ第１ポート
５２Ｂ  モータ第２ポート
５３  アキュムレータ
５４  電磁方向制御弁（切換部）
５５  第１方向制御弁
５６  第２方向制御弁
５７  リリーフ弁
６０  容量制御シリンダ（第１容量制御シリンダ）
６０Ａ  第１サブ油路
６０Ｂ  第２サブ油路
６１  シリンダ本体
６１Ａ  ロッド側油室
６１Ｂ  ヘッド側油室
６２  ピストン
６３  ピストンロッド
６４  付勢ばね（非常用切換機構、第１付勢部材）
６５  電磁方向制御弁（第１電磁方向制御弁）
６５Ａ  第１切換位置
６５Ｂ  第２切換位置
６５Ｃ  第３切換位置
６５Ｄ  第４切換位置
６５Ｅ  付勢ばね
７０  制御部
７０１  駆動制御部
７０２  演算部
７０３  判定部（遮断機構）
７０４  記憶部
７０５  出力部
７１  操作レバー（被操作部）
７２  表示部
７３  回転速度センサ（特性値検出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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