(57)【要約】【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において、機械的なブレーキが解除された際の吊り荷の急激な動きを抑止する。【解決手段】ウインチシステム５０は、主巻用ウインチ３０と、可変容量式の油圧ポンプ５１と、主巻用ウインチ３０を回転させる両傾転可変容量式の油圧モータ５２と、操作レバー７１Ａと、ブレーキユニット６０と、制御部７０と、を備える。ブレーキユニット６０は、操作レバー７１Ａが受ける操作量が第１閾値Ｌ１よりも小さい場合に主巻用ウインチ３０の回転を強制的に阻止する。制御部７０は、前記操作量が第１閾値Ｌ１よりも大きい場合に前記操作量に応じて油圧モータ５２の容量を制御し、前記操作量が第１閾値Ｌ１よりも小さい場合に油圧モータ５２の容量を、吊り荷を空中で保持可能な吊り荷保持用容量に設定する。【選択図】図２
2019026395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械に備えられ、吊り荷の巻き上げおよび巻き下げを行うウインチであって、
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、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ウインチドラムを回転させるトルクを発生する両傾転可変容量式の油圧モータであって、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トルクを発生する容量にそれぞれ調整可能とされる、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であって、当該被操作部が受ける操作量が可変とされている、被操作部と、
前記吊り荷の荷重を示す荷重情報を取得する荷重情報取得部と、
前記吊り荷を空中で所定の高さに保持するためのトルクを発生する前記油圧モータの容量である吊り荷保持用容量を、前記荷重情報に基づいて演算するモータ容量演算部と、
前記吊り荷の巻き上げまたは巻き下げに対して前記被操作部が受ける操作量が予め設定されたブレーキ切換用閾値よりも大きい場合に前記ウインチドラムの回転を許容し、前記操作量が前記ブレーキ切換用閾値よりも小さい場合に前記ウインチドラムの回転を強制的に阻止する機械式ブレーキと、
前記被操作部が受ける前記操作量が前記ブレーキ切換用閾値よりも大きい場合に前記操作量に応じて前記油圧モータの容量を制御し、前記操作量が前記ブレーキ切換用閾値よりも小さい場合に前記油圧モータの容量を前記モータ容量演算部によって演算された前記吊り荷保持用容量に設定する、モータ制御部と、
を備える、ウインチ。
【請求項２】
前記被操作部の被操作量に対して、容量切換用閾値が前記ブレーキ切換用閾値よりも予め小さく設定されており、
前記モータ制御部は、前記操作量が前記容量切換用閾値よりも大きくかつ前記ブレーキ切換用閾値よりも小さい場合に、前記油圧モータの容量を前記吊り荷保持用容量に設定し、前記操作量が前記容量切換用閾値よりも小さい場合に前記油圧モータの容量をゼロに設定する、請求項１に記載のウインチ。
【請求項３】
前記吊り荷の上昇または下降における加速度情報を取得する加速度情報取得部と、
前記第１油路における作動油の圧力を検出する第１圧力計と、
前記第２油路における作動油の圧力を検出する第２圧力計と、
を更に備え、
前記荷重情報取得部は、前記加速度情報取得部によって取得された前記加速度と前記第１圧力計および前記第２圧力計によってそれぞれ検出された作動油の圧力とに基づいて前記吊り荷の荷重を演算し、当該演算された荷重を前記荷重情報として取得る、請求項１または２に記載のウインチ。
【請求項４】
前記荷重情報取得部によって取得された前記荷重情報を記憶および出力する記憶部を更に備え、
前記荷重情報取得部は、前記操作量が前記ブレーキ切換用閾値よりも大きい場合に前記荷重情報を取得し前記記憶部に記憶させる、請求項３に記載のウインチ。
【請求項５】
前記吊り荷の巻き上げ時または巻き下げ時に前記吊り荷が一定の速度で移動していることを判定する判定部を更に備え、
前記荷重情報取得部は、前記判定部によって前記吊り荷が一定の速度で移動していると判定された場合に前記荷重情報を取得する、請求項３または４に記載のウインチ。
【請求項６】
前記加速度情報取得部は、
前記油圧モータの回転における角度変化量を検出するロータリーエンコーダと、
前記ロータリーエンコーダによって検出された前記角度変化量を微分することで、前記吊り荷の前記加速度を演算する加速度演算部と、
を有する、請求項３乃至５の何れか１項に記載のウインチ。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吊り荷の巻き上げ、巻き下げを行うウインチとして、クレーン（作業機械）に備えられたものが知られている。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ドラム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、配管からの油漏れ等によりメータイン側の圧力が低下することが防止されるとともに、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）が適用され始めている。セカンダリーコントロールシステムは、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、このようなセカンダリーコントロールシステム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。
【０００５】
このように、セカンダリーコントロールシステムが作業機械の油圧駆動装置に適用された場合、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、作業機械として要求されるアクチュエータ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。セカンダリーコントロールシステムがウインチに適用された場合、可変容量モータの傾転（吐出容量）が調整されることで、ウインチドラムに巻き上げまたは巻き下げ方向のトルクが付与される。当該トルクと吊り荷の荷重との大小関係に基づいて、吊り荷の巻き上げおよび巻き下げが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
本発明の発明者は、セカンダリーコントロールシステムが作業機械などのウインチに適用された場合の新たな課題について知見した。通常、作業機械では操作レバーによる吊り荷の巻き上げ操作または巻き下げ操作が中断され操作レバーが中立位置に配置されると、ウインチドラムに機械的なブレーキ力が付与される。そして、可変容量モータの傾転がブレーキ前の位置に設定されたまま操作レバーによるウインチ操作が再開されると、ブレーキが解除された際にモータが発生するトルクによって吊り荷が急激に下降または上昇するという問題が発生する。
【０００８】
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において、機械的なブレーキが解除された際の吊り荷の急激な動きを抑止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の局面に係るウインチは、作業機械に備えられ、吊り荷の巻き上げおよび巻き下げを行うウインチであって、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、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ウインチドラムを回転させるトルクを発生する両傾転可変容量式の油圧モータであって、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トルクを発生する容量にそれぞれ調整可能とされる、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であって、当該被操作部が受ける操作量が可変とされている、被操作部と、前記吊り荷の荷重を示す荷重情報を取得する荷重情報取得部と、前記吊り荷を空中で所定の高さに保持するためのトルクを発生する前記油圧モータの容量である吊り荷保持用容量を、前記荷重情報に基づいて演算するモータ容量演算部と、前記吊り荷の巻き上げまたは巻き下げに対して前記被操作部が受ける操作量が予め設定されたブレーキ切換用閾値よりも大きい場合に前記ウインチドラムの回転を許容し、前記操作量が前記ブレーキ切換用閾値よりも小さい場合に前記ウインチドラムの回転を強制的に阻止する機械式ブレーキと、前記被操作部が受ける前記操作量が前記ブレーキ切換用閾値よりも大きい場合に前記操作量に応じて前記油圧モータの容量を制御し、前記操作量が前記ブレーキ切換用閾値よりも小さい場合に前記油圧モータの容量を前記モータ容量演算部によって演算された前記吊り荷保持用容量に設定する、モータ制御部と、を備える。
【００１０】
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において、油圧モータの傾転が調整されることで、吊り荷の巻き上げおよび巻き下げが可能とされる。被操作部が受ける操作量がブレーキ切換用閾値よりも小さい場合、機械式ブレーキがウインチドラムの回転を強制的に阻止する。この結果、ブレーキ切換用閾値よりも小さい操作領域に被操作部の遊び部分が存在するため、被操作部が作業者の意図に反して操作された場合であっても、ウインチドラムが誤って回転することが防止される。また、被操作部の操作量がブレーキ切換用閾値を超えるように操作される場合には、油圧モータの容量が予め吊り荷保持用容量に設定されている。このため、機械式ブレーキのブレーキ力が解除される際に油圧モータに過剰なトルクが発生することが抑止され、吊り荷の急激な動きが抑止される。
【００１１】
上記の構成において、前記被操作部の被操作量に対して、容量切換用閾値が前記ブレーキ切換用閾値よりも予め小さく設定されており、前記モータ制御部は、前記操作量が前記容量切換用閾値よりも大きくかつ前記ブレーキ切換用閾値よりも小さい場合に、前記油圧モータの容量を前記吊り荷保持用容量に設定し、前記操作量が前記容量切換用閾値よりも小さい場合に前記油圧モータの容量をゼロに設定することが望ましい。
【００１２】
本構成によれば、被操作部が受ける操作量が、機械式ブレーキのブレーキ力が解除されるブレーキ切換用閾値に近い領域にある場合、油圧モータの容量が吊り荷保持用容量に設定される。また、被操作部が受ける操作量がブレーキ切換用閾値から離れた領域にある場合には、油圧モータの容量がゼロに設定される。このため、機械式ブレーキのブレーキ力と吊り荷保持用容量に設定された油圧モータのトルクとが同時に掛かる状態を減らし、油圧モータや機械式ブレーキの耐久性を向上することができる。
【００１３】
上記の構成において、前記吊り荷の上昇または下降における加速度情報を取得する加速度情報取得部と、前記第１油路における作動油の圧力を検出する第１圧力計と、前記第２油路における作動油の圧力を検出する第２圧力計と、を更に備え、前記荷重情報取得部は、前記加速度情報取得部によって取得された前記加速度と前記第１圧力計および前記第２圧力計によってそれぞれ検出された作動油の圧力とに基づいて前記吊り荷の荷重を演算し、当該演算された荷重を前記荷重情報として取得するものでもよい。
【００１４】
本構成によれば、吊り荷の加速度と第１油路および第２油路における作動油の圧力とから、吊り荷の荷重を演算し取得することができる。
【００１５】
上記の構成において、前記荷重情報取得部によって取得された前記荷重情報を記憶および出力する記憶部を更に備え、前記荷重情報取得部は、前記操作量が前記ブレーキ切換用閾値よりも大きい場合に前記荷重情報を取得し前記記憶部に記憶させることが望ましい。
【００１６】
本構成によれば、機械式ブレーキのブレーキ力が開放された状態で、吊り荷の荷重情報が取得される。このため、荷重情報の取得時にブレーキ力によるノイズが含まれることが抑止され、吊り荷の荷重情報をより正確に取得することができる。
【００１７】
上記の構成において、前記吊り荷の巻き上げ時または巻き下げ時に前記吊り荷が一定の速度で移動していることを判定する判定部を更に備え、前記荷重情報取得部は、前記判定部によって前記吊り荷が一定の速度で移動していると判定された場合に前記荷重情報を取得することが望ましい。
【００１８】
吊り荷が加速している場合には、取得される荷重情報に吊り荷の加速度の検出誤差が含まれやすい。このため、上記の構成によれば、吊り荷が一定の速度で移動している状態で、吊り荷の荷重情報をより正確に取得することができる。
【００１９】
上記の構成において、前記加速度情報取得部は、前記油圧モータの回転における角度変化量を検出するロータリーエンコーダと、前記ロータリーエンコーダによって検出された前記角度変化量を微分することで、前記吊り荷の前記加速度を演算する加速度演算部と、
を有するものでもよい。
【００２０】
本構成によれば、油圧モータの回転における角度変化量を検出するロータリーエンコーダを利用して、吊り荷の加速度を容易に導出することができる。
【発明の効果】
【００２１】
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において、機械的なブレーキが解除された際の吊り荷の急激な動きを抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るウインチが搭載される作業機械の側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るウインチの油圧回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るウインチの制御部のブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るウインチにおける操作レバーの操作量と油圧モータの回転速度との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係るウインチにおける、油圧モータの容量制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、本発明の一実施形態に係るウインチシステム５０を含むクレーン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、本発明に係るウインチの構造、組立方法や使用態様などを限定するものではない。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
クレーン１０は、吊り荷に接続される主巻ロープ３２および補巻ロープ３３と、吊り荷の巻き上げ及び巻き下げを行うための主巻用ウインチ３０（ウインチドラム）および補巻用ウインチ３１と、を備える。主巻用ウインチ３０は、主巻ロープ３２（ロープ）に接続され、吊り荷の巻き上げ及び巻き下げを行う。詳しくは、主巻用ウインチ３０は、回転軸となるウインチシャフト３０Ｓ（図２）を備える。そして、主巻用ウインチ３０は、ウインチシャフト３０Ｓ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、ウインチシャフト３０Ｓ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（図１）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の巻き上げ及び巻き下げが行われる。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による吊り荷の巻き上げ及び巻き下げを行う。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。
【００２８】
図２は、本実施形態に係るウインチシステム５０（ウインチ、ウインチ駆動装置）の油圧回路図である。図３は、本実施形態に係るウインチシステム５０の制御部７０の電気的なブロック図である。
【００２９】
クレーン１０は、ウインチシステム５０を備える。ウインチシステム５０は、吊り荷の巻き上げおよび巻き下げを行う。ウインチシステム５０は、主巻用ウインチ３０を駆動するシステムである。ウインチシステム５０には、セカンダリーコントロールシステムが適用されている。なお、本実施形態では、ウインチシステム５０が主巻用ウインチ３０を駆動する態様にて説明するが、ウインチシステム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、ウインチシステム５０は、前述の主巻用ウインチ３０および主巻ロープ３２に加え、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、ロータリーエンコーダ５３と、第１圧力センサ５４（第１圧力計）と、第２圧力センサ５５（第２圧力計）と、を備える。
【００３０】
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、後記のポンプ制御部７０１（図３）から出力される。
【００３１】
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の回転軸は、ウインチシャフト３０Ｓ（図２）に連結されている。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を回転させるトルクを発生する。油圧モータ５２は、主巻用ウインチ３０をウインチシャフト３０Ｓ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。油圧モータ５２の斜板の傾転が調整されることで、油圧モータ５２の容量が、主巻用ウインチ３０を前記第１回転方向および前記第２回転方向にそれぞれ回転させるトルクを発生することが可能な容量に調整可能とされる。当該斜板の傾転は、後記のモータ制御部７０２（図３）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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
ロータリーエンコーダ５３は、油圧モータ５２の回転角度の角度変化量を検出する。ロータリーエンコーダ５３によって検出された油圧モータ５２の角度変化量は、後記の制御部７０の加速度演算部７０３（図３）によって参照される。
【００３５】
第１圧力センサ５４は、第１メイン油路５０Ａにおける作動油の圧力を検出する。同様に、第２圧力センサ５５は、第２メイン油路５０Ｂにおける作動油の圧力を検出する。第１圧力センサ５４および第２圧力センサ５５によって、油圧モータ５２の差圧が検出可能とされる。
【００３６】
更に、ウインチシステム５０は、ブレーキユニット６０と、制御部７０と、操作部７１と、表示部７２と、を有する（図３）。
【００３７】
ブレーキユニット６０は、主巻用ウインチ３０のウインチシャフト３０Ｓに接触することで、主巻用ウインチ３０にブレーキ力を付与する。換言すれば、ブレーキユニット６０は、主巻用ウインチ３０の回転を機械的に阻止する。ブレーキユニット６０が主巻用ウインチ３０の回転を阻止することで、主フック３４Ａに接続された吊り荷の巻き上げ、巻き下げが機械的に停止される。特に、本実施形態では、ブレーキユニット６０は、吊り荷の巻き上げまたは巻き下げに対して操作レバー７１Ａが受ける操作量が第１閾値Ｌ１（ブレーキ切換用閾値）よりも大きい場合に主巻用ウインチ３０の回転を許容し、前記操作量が第１閾値Ｌ１よりも小さい場合に主巻用ウインチ３０の回転を強制的に阻止する。ブレーキユニット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、押圧部６４と、付勢ばね６５と、を有する。
【００３８】
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の一端は押圧部６４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内に第１油室６１Ａおよび第２油室６１Ｂがそれぞれ画定されている。図２に示すように、第１油室６１Ａは、油路を通じて、操作部７１に接続されている。第２油室６１Ｂの内部には、付勢ばね６５が圧縮して配置されている。付勢ばね６５の一端はピストン６２に接続され、付勢ばね６５の他端は、シリンダ本体６１の壁部に接続されている。
【００３９】
第１油室６１Ａに作動油が流入されると、付勢ばね６５を圧縮変形させる方向、換言すれば、第１油室６１Ａを拡張する方向にピストン６２が移動する。この結果、ピストンロッド６３に接続された押圧部６４がウインチシャフト３０Ｓから離間する。したがって、主巻用ウインチ３０に対するブレーキ力が開放される。一方、第１油室６１Ａから作動油が排出されると、付勢ばね６５の付勢力を受けて第１油室６１Ａを縮小する方向にピストン６２が移動する。この結果、ピストンロッド６３に接続された押圧部６４がウインチシャフト３０Ｓに接触し、主巻用ウインチ３０に対してブレーキ力が付与される。
【００４０】
操作部７１は、操作レバー７１Ａ（被操作部）と、不図示の切換弁と、を含む。操作レバー７１Ａ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７１Ａ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７１Ａ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および吊り荷の巻き下げを指示するための巻き下げ操作領域（図４の領域Ｋ３に相当）と、両操作領域の間の中立操作位置（図４の領域Ｋ１、Ｋ２に相当）との間で切換可能とされている。操作レバー７１Ａの操作情報は、制御部７０に入力される。図２に示すように、操作部７１の切換弁は、パイロット油圧源に接続されている。当該切換弁は、操作レバー７１Ａの操作領域に応じて、第１切換位置と、第２切換位置との間で切り換わることが可能とされている。操作レバー７１Ａが、前述の巻き上げ操作領域および巻き下げ操作領域に操作されている場合、当該操作に応じて操作部７１の切換弁が第１切換位置に設定される。当該第１切換位置では、タンクの作動油が、第２ブレーキ油路７１Ｃおよび第１ブレーキ油路７１Ｂを通じてシリンダ本体６１の第１油室６１Ａに供給される。この結果、押圧部６４がウインチシャフト３０Ｓから離間し、主巻用ウインチ３０に対するブレーキが解除される。したがって、操作レバー７１Ａの操作に応じて、主巻用ウインチ３０の回転が可能とされる。
【００４１】
一方、操作レバー７１Ａが、前述の中立操作領域に操作されている場合、当該操作に応じて操作部７１の切換弁が第２切換位置に設定される。当該第２切換位置では、第１油室６１Ａの作動油が、第１ブレーキ油路７１Ｂおよび第２ブレーキ油路７１Ｃを通じてタンクに排出される。この結果、付勢ばね６５の付勢力によって押圧部６４がウインチシャフト３０Ｓに当接し、主巻用ウインチ３０にブレーキ力が付与される。
【００４２】
表示部７２（図３）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、ウインチシステム５０の各種ステータス情報が表示される。
【００４３】
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、制御信号の送信先として、油圧ポンプ５１、油圧モータ５２および表示部７２に接続されている。また、制御部７０は、ロータリーエンコーダ５３、第１圧力センサ５４、第２圧力センサ５５および操作レバー７１Ａに電気的に接続されており、これらの部材から各種の信号を受信する。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。
【００４４】
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、ポンプ制御部７０１、モータ制御部７０２、加速度演算部７０３、容量演算部７０４（モータ容量演算部）、荷重演算部７０５、判定部７０６、記憶部７０７および情報出力部７０８を機能的に有するよう動作する。
【００４５】
ポンプ制御部７０１は、油圧ポンプ５１の容量を制御する。ポンプ制御部７０１から出力される指令信号を受けて油圧ポンプ５１の容量が制御されるとともに不図示のエンジンによって油圧ポンプ５１が回転されると、油圧ポンプ５１が吐出する作動油が第１メイン油路５０Ａを通じて油圧モータ５２に供給される。なお、ポンプ制御部７０１は、第１圧力センサ５４が検出する第１メイン油路５０Ａの圧力情報を受け取り、第１メイン油路５０Ａの圧力が所定の目標圧になるように、油圧モータ５２の容量を調整するフィードバック制御を実行してもよい。
【００４６】
モータ制御部７０２は、油圧モータ５２の傾転（容量、押しのけ容積）を調整する。なお、本実施形態では、油圧モータ５２の斜板には不図示の油圧式シリンダのピストンが連結されている。また、制御部７０と油圧式シリンダとの間には不図示の電磁切替弁が配置される。モータ制御部７０２から出力される指令信号に応じて電磁切換弁の切換位置が切り換わると、油圧式シリンダのストローク量が変化する。この結果、油圧モータ５２の傾転が調整される。なお、モータ制御部７０２は、操作レバー７１Ａが受ける操作量が第１閾値Ｌ１よりも大きい場合に前記操作量に応じて油圧モータ５２の容量を制御する（ＰＩＤ制御）。また、モータ制御部７０２は、前記操作量が第１閾値Ｌ１よりも小さい場合に油圧モータ５２の容量を容量演算部７０４によって演算された吊り荷保持用容量に設定する。詳しくは、モータ制御部７０２は、前記操作量が第１閾値Ｌ１よりも小さい第２閾値Ｌ２（容量切換用閾値）よりも大きくかつ第１閾値Ｌ１よりも小さい場合に、油圧モータ５２の容量を吊り荷保持用容量に設定し、前記操作量が第２閾値Ｌ２よりも小さい場合に油圧モータ５２の容量をゼロに設定する。
【００４７】
加速度演算部７０３は、ロータリーエンコーダ５３が検出する油圧モータ５２の回転角度の変化量に基づいて、吊り荷の上昇または下降における加速度を演算する。加速度演算部７０３は、ロータリーエンコーダ５３とともに、吊り荷の加速度情報を取得する本発明の加速度情報取得部を構成する。
【００４８】
容量演算部７０４は、吊り荷の巻き上げおよび巻き下げ作業が行われている際に、操作レバー７１Ａが受ける操作量に基づいて、油圧モータ５２の容量を演算する。なお、他の実施形態において、操作レバー７１Ａが受ける操作量に応じた油圧モータ５２の容量が予め記憶部７０７に格納されており、当該容量がモータ制御部７０２によって参照されてもよい。
【００４９】
更に、容量演算部７０４は、ブレーキユニット６０の押圧部６４がウインチシャフト３０Ｓから離間するブレーキ解除動作時における油圧モータ５２の容量（吊り荷保持用容量）を所定のタイミングで演算する。吊り荷保持用容量は、吊り荷を空中で所定の高さに保持するためのトルクを発生することに必要な油圧モータ５２の容量である。容量演算部７０４は、吊り荷保持用容量を、操作レバー７１Ａの操作量に応じて記憶部７０７から出力された吊り荷の荷重情報に基づいて演算する。なお、吊り荷保持用容量の演算については、後記で詳述する。
【００５０】
荷重演算部７０５は、加速度演算部７０３によって演算された吊り荷の加速度などに基づいて、吊り荷の荷重推定値を演算する。荷重演算部７０５は、本発明の荷重情報取得部を構成する。なお、荷重演算部７０５は、操作レバー７１Ａが受けるレバー操作量Ｋが第１閾値Ｌ１よりも大きい場合に吊り荷の荷重情報を演算、取得する。なお、吊り荷の荷重情報とは、吊り荷の荷重を示す値であって、直接的に測定される荷重に加え、所定の演算によって導出される荷重を含む。
【００５１】
判定部７０６は、操作レバー７１Ａが出力する信号を受け、当該信号に基づいて操作レバー７１Ａが受けている操作量の操作領域を判定する。また、判定部７０６は、後記のブレーキ制御フローにおいて、状態判定用フラグの値を判定する。更に、判定部７０６は、吊り荷の巻き上げ時または巻き下げ時に、吊り荷の加速度に基づいて吊り荷が一定の速度で移動していることを判定する。
【００５２】
記憶部７０７は、ウインチシステム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。特に、記憶部７０７は、荷重演算部７０５によって演算、取得された吊り荷の荷重情報を記憶および出力する。
【００５３】
情報出力部７０８は、操作レバー７１Ａ、油圧ポンプ５１および油圧モータ５２の駆動情報を表示部７２に出力し表示させる。
【００５４】
セカンダリーコントロールシステムが適用されたウインチシステム５０では、油圧ポンプ５１から油圧モータ５２まで延びる第１メイン油路５０Ａが常に高圧側であり、油圧モータ５２からタンクまで延びる第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】
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。負荷トルクは吊り荷の質量に応じ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。換言すれば、油圧モータ５２のトルクが、負荷トルク＋摩擦トルクよりも大きく設定されれば、吊り荷の巻き上げが実行される。また、油圧モータ５２のトルクが、負荷トルクと摩擦トルクとの差よりも小さければ、吊り荷の巻き下げが行われる。
【００５６】
セカンダリーコントロールシステムが適用されたウインチシステム５０では、油圧モータ５２には常に一定の圧力が付与されている。このため、ブレーキユニット６０の機械式ブレーキが解除されると、油圧モータ５２には設定された容量に応じたトルクが発生する。ここで、操作レバー７１Ａが中立操作領域に位置しブレーキユニット６０によるブレーキ力が付与されている状態における油圧モータ５２の容量が、固定された容量に設定された場合を検討する。この場合、油圧モータ５２の容量に対応した油圧モータ５２のトルクが吊り荷の保持力として必要なトルクより大きければ吊り荷が上昇し、油圧モータ５２の容量に対応した油圧モータ５２のトルクが吊り荷の保持力として必要なトルクよりも小さければ吊り荷が降下する。なお、ブレーキユニット６０のブレーキ力が開放され一旦吊り荷が動き始めれば、油圧モータ５２の回転速度は公知のＰＩＤ制御によって操作レバー７１Ａの操作量に応じた速度となる。しかしながら、ブレーキユニット６０のブレーキ力が解除される瞬間は、吊り荷の動きが急加速となってしまう。本実施形態では、このような課題を解決するために、容量演算部７０４によって吊り荷保持用容量が演算されるとともに、モータ制御部７０２が所定のタイミングで油圧モータ５２の容量を当該吊り荷保持用容量に設定する。
【００５７】
図４は、本実施形態に係るクレーン１０における操作レバー７１Ａの操作量と油圧モータ５２の回転速度との関係を示したグラフである。なお、図４に示す関係は、吊り荷の巻き上げ時および巻き下げ時の何れの場合にも適用されるが、一例として、吊り荷の巻き下げ時を用いて説明する。
【００５８】
図４において、操作レバー７１Ａが受けるレバー操作量Ｋが予め設定された第１の閾値Ｌ１よりも大きい場合（領域Ｋ３）、レバー操作量Ｋに応じて油圧モータ５２の回転速度が設定される（ＰＩＤ速度制御）。換言すれば、レバー操作量Ｋに応じて、油圧モータ５２の容量が設定される。また、レバー操作量Ｋが第１の閾値Ｌ１よりも大きい場合、ブレーキユニット６０によるウインチシャフト３０Ｓに対するブレーキ力が解除される。
【００５９】
一方、レバー操作量Ｋが第１の閾値Ｌ１よりも小さい場合、ブレーキユニット６０によるウインチシャフト３０Ｓに対する強制的なブレーキ力が付与される。このため、ウインチシャフト３０Ｓに接続されている油圧モータ５２の回転も阻止される。なお、操作部７１のレバー操作量Ｋに対して、第１の閾値Ｌ１よりも小さな第２の閾値Ｌ２（容量切換用閾値）が予め設定されている。そして、レバー操作量Ｋが第１の閾値Ｌ１よりも小さくかつ第２の閾値Ｌ２よりも大きい場合、油圧モータ５２の容量が前述の吊り荷保持用容量に設定される。また、レバー操作量Ｋが第２の閾値Ｌ２よりも小さい場合、油圧モータ５２の容量はゼロに設定される。なお、レバー操作量Ｋが第１の閾値Ｌ１または第２の閾値Ｌ２に一致する場合の油圧モータ５２の容量については、レバー操作量Ｋが各閾値よりも大きい場合または小さい場合の何れかの制御が行われればよい。また、図４の領域Ｋ１およびＫ２を含む領域が、前述の中立操作領域に相当し、図４の領域Ｋ３が、前述の巻き下げ操作領域に相当する。なお、操作レバー７１Ａが巻き上げ操作領域において操作される場合も、上記と同様である。
【００６０】
＜吊り荷保持用容量（吊り荷保持用容量）の導出について＞
操作レバー７１Ａの操作中には、公知のＰＩＤ制御に基づいて操作レバー７１Ａのレバー操作量Ｋに応じて油圧モータ５２の容量ｑが設定される。このときの油圧モータ５２の負荷トルクをＴ、主巻用ウインチ３０から油圧モータ５２に付与される駆動抵抗トルクをＴＬ、油圧モータ５２のモータ差圧（第１圧力センサ５４が検出する圧力ＰＡと第２圧力センサ５５が検出する圧力ＰＢの差圧、ＰＡ−ＰＢ）をＰとすると、以下の式１が満たされる。
Ｔ＋ＴＬ＝ Ｐ×ｑ／２π  ・・・（式１）
なお、駆動抵抗トルクＴＬは油圧モータ５２の駆動状態に応じて予め設定された値であって、記憶部７０７に格納されている。一方、吊り荷の荷重がｍ、吊り荷の加速度がａ、重力加速度がｇ、主巻用ウインチ３０の半径および減速比が考慮された係数がｒと定義されると、油圧モータ５２の負荷トルクＴは、以下の式２を満たす。
Ｔ＝ｍ×（ａ＋ｇ）×ｒ  ・・・（式２）
式１および式２から、吊り荷の荷重ｍが以下の式３から算出可能とされる。
ｍ＝（Ｐ×ｑ／（２π）−ＴＬ）／ｒ／（ａ＋ｇ）  ・・・（式３）
そして、算出された吊り荷の荷重ｍを用いて、吊り荷を空中で保持するための油圧モータ５２のトルクＴＢが、式４によって算出可能とされる。
ＴＢ＝ｍ×ｇ×ｒ  ・・・（式４）
この結果、吊り荷の保持に必要な油圧モータ５２の容量ｑは、式５によって算出される。
ｑ＝（ＴＢ＋ＴＬ）×２π／Ｐ  ・・・（式５）
なお、本実施形態では、吊り荷の加速度ａは、以下のように導出される。まず、ロータリーエンコーダ５３が油圧モータ５２の回転の角度変化量を検出する。そして、加速度演算部７０３が検出された角度変化量を微分することで油圧モータ５２の回転速度を導出する。更に、加速度演算部７０３が、導出された回転速度を微分して油圧モータ５２の加速度ａを導出する。以上のように、本実施形態では、荷重演算部７０５は、加速度演算部７０３によって取得された吊り荷の加速度と第１圧力センサ５４および第２圧力センサ５５によってそれぞれ検出された作動油の圧力ＰＡ、ＰＢとに基づいて吊り荷の荷重ｍを演算し、当該演算された荷重ｍを吊り荷の荷重情報として取得し記憶部７０７に記憶させる。
【００６１】
＜操作レバーの操作と油圧モータの容量設定について＞
図５は、本実施形態に係るクレーン１０において、油圧モータ５２の容量制御のフローチャートである。以下では、図４と同様に、吊り荷の巻き下げ時の処理について説明する。なお、図５に示される制御は、制御部７０が刻む時間刻み１ステップごとにスタートからエンドまで実行する。一例として、制御部７０の時間刻みが０．０１ｓｅｃの場合には、図５のフローが１秒間に１００回繰り返される。
【００６２】
図５を参照して、吊り荷が所定の高さに保持された状態から、作業者が操作レバー７１Ａを操作し吊り荷の吊り下げが開始されると、レバー操作量Ｋが図４の領域Ｋ１において増大される。この場合、レバー操作量Ｋが第１の閾値Ｌ１よりも小さい（図５のステップＳ１でＹＥＳ）。なお、過去に吊り荷保持用容量が演算されていない場合、記憶部７０７に用意された状態判定用フラグは初期値０に設定されている（ステップＳ２）。また、この場合レバー操作量Ｋは、第２の閾値Ｌ２よりも小さい（図５のステップＳ３でＹＥＳ）。この場合、モータ制御部７０２は、油圧モータ５２の容量をゼロに設定する（ステップＳ４）。この結果、油圧モータ５２がウインチシャフト３０Ｓを回転させるトルクは発生しない。また、ブレーキユニット６０がウインチシャフト３０Ｓを押圧しているため（図４参照）、主巻用ウインチ３０の回転が阻止されている。図５のステップＳ１からステップＳ３が繰り返されながら、やがて作業者によって操作される操作レバー７１Ａのレバー操作量Ｋが領域Ｋ２に至る（ステップＳ３でＮＯ）と、モータ制御部７０２が油圧モータ５２の容量を吊り荷保持用容量に設定する（ステップＳ５）。なお、記憶部７０７には、前回の巻き上げまたは巻き下げ操作において演算された吊り荷保持用容量が格納されている。このため、モータ制御部７０２は、記憶部７０７から出力された吊り荷保持用容量を参照することができる。
【００６３】
図５のステップＳ１からステップＳ５が繰り返されながら、作業者によって操作される操作レバー７１Ａのレバー操作量Ｋがやがて領域Ｋ３に至る（ステップＳ１でＮＯ）。レバー操作量Ｋが領域Ｋ２から領域Ｋ３に移行する際、換言すれば、レバー操作量Ｋが第１の閾値Ｌ１を上回る際に、ブレーキユニット６０によるウインチシャフト３０Ｓに対するブレーキ力が開放される。この際、油圧モータ５２の容量は予め吊り荷保持用容量に設定されている。当該吊り荷保持用容量では、油圧モータ５２が出力するトルクによって、吊り荷が空中で保持される。したがって、ブレーキユニット６０のブレーキ力が開放される瞬間に、油圧モータ５２の出力トルクによって吊り荷が急激に上昇または下降することが抑止される。
【００６４】
操作レバー７１Ａが領域Ｋ３において操作されている場合、現在の吊り荷を保持するための吊り荷保持用容量の演算が随時行われる。図５において、油圧モータ５２の回転速度が一定速度である場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、当該一定速度の存在を記憶するために、記憶部７０７に用意された状態判定用フラグが１に更新される（ステップＳ７）。そして、当該一定速度条件において、加速度演算部７０３および容量演算部７０４による、吊り荷保持用容量の演算が前述のように行われる（ステップＳ８）。演算された吊り荷保持用容量は記憶部７０７に記憶される。
【００６５】
一方、操作レバー７１Ａが領域Ｋ３において操作されている場合において、油圧モータ５２の回転速度が一定速度ではなく、油圧モータ５２の加速が継続している場合（ステップＳ６でＮＯ）、判定部７０６は、記憶部７０７に格納されている状態判定用フラグが１か否かを判定する（ステップＳ９）。ここで、状態判定用フラグが１の場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、過去にステップＳ７およびステップＳ８が実行されているため、容量演算部７０４は吊り荷保持用容量の演算を実行せず、当該ステップにおけるフローを終了する。また、状態判定用フラグが０の場合（ステップＳ９でＮＯ）、過去にステップＳ７およびステップＳ８が実行されていないため、容量演算部７０４は吊り荷保持用容量の演算を実行する（ステップＳ１０）。更に、容量演算部７０４は、ステップＳ１０において演算された吊り荷保持用容量と記憶部７０７に格納された過去の吊り荷保持用容量との平均値を算出する（ステップＳ１１）。算出された吊り荷保持用容量の平均値は、最新の吊り荷保持用容量として記憶部７０７に格納される。なお、記憶部７０７には、過去の吊り荷保持用容量が複数格納されてもよい。
【００６６】
上記のように、操作レバー７１Ａが受ける操作のブレーキ操作量Ｋが第１の閾値Ｌ１を超えている場合には、吊り荷保持用容量が所定のタイミングで演算されるとともに記憶部７０７に格納される。そして、次に、ブレーキ操作量Ｋが第２の閾値Ｌ２よりも大きくかつ第１の閾値Ｌ１よりも小さい範囲（領域Ｋ２）に入った際に、油圧モータ５２の容量が記憶部７０７から出力される吊り荷保持用容量に設定される。この結果、ブレーキユニット６０のブレーキ力がウインチシャフト３０Ｓから開放された際の吊り荷の急激な動きが抑止される。
【００６７】
なお、図５のフローについて換言すると、作業者が、操作レバー７１Ａを操作し始めると油圧モータ５２は加速していくが、この際状態判定用フラグの値は０（初期値）のため、ステップＳ１、Ｓ６、Ｓ９、Ｓ１０およびＳ１１が実行される。この結果、吊り荷保持用容量の演算と平均値の算出が実行される。その後、作業者が操作レバー７１Ａを所定の操作量で保持した場合、油圧モータ５２は一定速度となる。この場合、ステップＳ１、Ｓ６、Ｓ７およびＳ８が実行され、吊り荷保持用モータ容量の演算が行われる。その後、油圧モータ５２の停止に向けて作業者が操作レバー７１Ａを中立操作領域に戻すように減速していく際には、既に状態判定用フラグが１となっている。このため、ステップＳ１、Ｓ６およびＳ９（ＹＥＳ）が実行される。更に、作業者が操作レバー７１Ａを戻していくと、ブレーキユニット６０によるブレーキが付与される。この際、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５が実行される。そして、操作レバー７１Ａのレバー操作量Ｋが第２の閾値Ｌ２よりも小さくなると、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４が実行され、油圧モータ５２の容量がゼロに設定される。なお、２回目以降のフローでは、操作レバー７１Ａが中立位置から各操作領域に倒されていくと、油圧モータ５２（主巻用ウインチ３０）の動き出しの直前で（レバー操作量Ｋが第２の閾値Ｌ２を越えたタイミング）からステップＳ５に進み始め、油圧モータ５２の容量が、先に演算された吊り荷保持用容量に設定される。
【００６８】
なお、操作レバー７１Ａが操作され、主巻用ウインチ３０の動作開始から停止までの間に、油圧モータ５２が一定の速度で回転する状態が存在しない場合には、図５のステップＳ１０、Ｓ１１で導出された吊り荷保持用容量の平均値が最新の吊り荷保持用容量に設定される。一方、主巻用ウインチ３０の動作中に油圧モータ５２が一定の速度で回転する状態が存在する場合には、ステップＳ６、Ｓ７が実行され状態判定用フラグが１となる。その後、操作レバー７１Ａの操作に応じて油圧モータ５２が減速されても、既に一定速度条件で吊り荷保持用容量が演算されている（ステップＳ９においてＹＥＳ）ため、吊り荷保持用容量としては、ステップＳ８において演算されたデータが記憶部７０７に格納され続ける。すなわち、ブレーキ解除（主巻用ウインチ３０の動作開始）から再びブレーキがかかる（主巻用ウインチ３０の停止）までの間に、油圧モータ５２が一定の速度で回転する状態があれば、自動的に一定の速度における吊り荷保持用容量の演算結果が採用される。なお、この一定速度における吊り荷保持用容量のデータは、一旦ブレーキがかかりステップＳ２が実行されることで状態判定用フラグとともにリセットされる。その後、再び操作レバー７１Ａが操作された際に、ステップＳ１０、Ｓ１１において新たに吊り荷保持用容量が演算される。
【００６９】
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、油圧モータ５２の傾転が調整されることで、吊り荷の巻き上げおよび巻き下げが可能とされる。そして、操作レバー７１Ａが受けるレバー操作量Ｋが第１閾値Ｌ１よりも小さい場合、ブレーキユニット６０が主巻用ウインチ３０の回転を強制的に阻止する。このため、操作レバー７１Ａが作業者の意に反して小さな操作量で操作された場合であっても、主巻用ウインチ３０が回転することが防止される。また、操作レバー７１Ａが受ける操作量が第１閾値Ｌ１を超えるとともにブレーキユニット６０のブレーキ力が解除される際には、油圧モータ５２の容量が吊り荷保持用容量に設定されている。このため、吊り荷の保持に対して油圧モータ５２に過剰なトルクが発生することが抑止され、吊り荷の急激な動きが抑止される。
【００７０】
また、本実施形態では、操作レバー７１Ａが受けるレバー操作量Ｋが、ブレーキユニット６０のブレーキ力が解除される第１閾値Ｌ１に近いＫ２領域（Ｌ２＜Ｋ＜Ｌ１）にある場合、油圧モータ５２の容量が吊り荷保持用容量に設定される。また、操作レバー７１Ａが受けるレバー操作量Ｋが第１閾値Ｌ１から離れたＫ１領域（Ｋ＜Ｌ２）にある場合には、油圧モータ５２の容量がゼロに設定される。このため、ブレーキユニット６０のブレーキ力と吊り荷保持用容量に設定された油圧モータ５２のトルクとが同時に掛かる状態を減らすことができる。この結果、油圧モータ５２やブレーキユニット６０の負荷を低減し、これらの耐久性を向上することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、荷重演算部７０５は、加速度演算部７０３によって取得された吊り荷の加速度と第１圧力センサ５４および第２圧力センサ５５によってそれぞれ検出された作動油の圧力ＰＡ、ＰＢとに基づいて吊り荷の荷重ｍを演算し、当該演算された荷重ｍを荷重情報として取得し記憶部７０７に記憶させる。このため、吊り荷の加速度ａと第１メイン油路５０Ａおよび第２メイン油路５０Ｂにおける作動油の圧力とから、吊り荷の荷重ｍを容易に演算し取得することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、荷重演算部７０５は、レバー操作量Ｋが第１閾値Ｌ１よりも大きいＫ３領域にある場合に吊り荷の荷重を演算し取得する。このため、ブレーキユニット６０のブレーキ力が開放された状態で、吊り荷の荷重情報が取得される。このため、荷重情報の取得時にブレーキ力によるノイズが含まれることが抑止され、吊り荷の荷重情報をより正確に取得することができる。
【００７３】
更に、荷重演算部７０５は、判定部７０６によって吊り荷が一定の速度で移動していると判定された場合に荷重情報を演算し、取得することが望ましい。吊り荷が加速している場合には、取得される荷重情報に吊り荷の加速度ａの検出誤差が含まれやすい。このため、上記の構成によれば、吊り荷が一定の速度で移動している状態で、吊り荷の荷重情報をより正確に取得することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、油圧モータ５２の回転における角度変化量を検出するロータリーエンコーダ５３を利用して、吊り荷の加速度ａを容易に導出することができる。なお、前述のように、吊り荷の加速度が検出される際には、まずロータリーエンコーダ５３が油圧モータ５２の回転における角度変化量を検出する。そして、加速度演算部７０３は、検出された角度変化量を微分することで油圧モータ５２の回転速度を導出し、当該回転速度をさらに微分して加速度を導出する。この微分過程においては、ノイズ対策のために角度変化量や回転速度の移動平均が演算されることで平滑化される。吊り荷の加速度がゼロではない（速度変化がある）場合は、この移動平均の遅れによる誤差が大きくなる。一方、加速度がゼロの場合には、移動平均をとっても上記のような誤差が生じにくい。このため、吊り荷の移動が一定速度で行われている際に、吊り荷の荷重および油圧モータ５２の吊り荷保持用容量が演算されることが望ましい（図５のステップＳ８）。
【００７５】
以上、本発明の各実施形態に係るウインチシステム５０（ウインチ）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。本発明に係るウインチとして、以下のような変形実施形態が可能である。
【００７６】
（１）上記の実施形態では、ウインチが適用される作業機械として、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。本発明に係るウインチは、その他の作業機械に適用されるものでもよい。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。
【００７７】
（２）また、上記の各実施形態では、油圧モータ５２の吊り荷保持用容量の演算のために、予め吊り荷の荷重が演算され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。吊り荷の荷重情報を取得する荷重情報取得部は、ブーム１３や主フック３４Ａに配置され、吊り荷の荷重を直接計測する荷重計であってもよい。また、クレーン１０は、ブーム１３に備えられ、ブーム１３に掛かる負荷を検出する負荷検出装置を有し、荷重演算部７０５が当該負荷検出装置の検出結果に基づいて吊り荷の荷重を演算する態様でもよい。なお、このような負荷検出装置では、ブーム１３に対する外乱（風など）によって検出誤差が生じることがある。例えば、ブーム１３に正面から風による力が加わっている場合、ブーム１３が僅かに持ち上げられることで吊り荷の荷重が小さく見積もられる。一方、上記の実施形態では、主巻用ウインチ３０の巻き上げ、巻き下げ時の加速度を用いて吊り荷の荷重が導出される。このため、クレーン１０の周辺環境による検出誤差が発生しにくい。
【符号の説明】
【００７８】
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）
３０Ｓ  ウインチシャフト
３２  主巻ロープ（ロープ）
５０  ウインチシステム（ウインチ）
５０Ａ  第１メイン油路（第１油路）
５０Ｂ  第２メイン油路（第２油路）
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  ロータリーエンコーダ
５４  第１圧力センサ（第１圧力計）
５５  第２圧力センサ（第２圧力計）
６０  ブレーキユニット（機械式ブレーキ）
６１  シリンダ本体
６１Ａ  第１油室
６１Ｂ  第２油室
６２  ピストン
６３  ピストンロッド
６４  押圧部
６５  付勢ばね
７０  制御部
７０１  ポンプ制御部
７０２  モータ制御部
７０３  加速度演算部
７０４  容量演算部（モータ容量演算部）
７０５  荷重演算部（荷重情報取得部）
７０６  判定部
７０７  記憶部
７０８  情報出力部
７１  操作部
７１Ａ  操作レバー（被操作部）
７１Ｂ  第１ブレーキ油路
７１Ｃ  第２ブレーキ油路
７２  表示部
Ｋ  レバー操作量
【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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