(57)【要約】【課題】ウインチ高速化を目的とした容量制御技術と合流制御技術を組合わせることにより、それぞれの技術の特徴を活かすようにするとともに、両制御技術が同時に作用した場合に発生するウインチの許容回転数を越えてしまうという問題を、自動的に防止することができるウインチの速度制御装置を提供する。【解決手段】第１ストローク域にあっては可変容量型油圧モータ６０は容量最大に維持され、当該第１ストローク域において合流切換スイッチ８７が合流位置に切換操作されない場合は、第２ストローク域における操作レバー８４の操作量に応じて前記可変容量型油圧モータ６０の容量が減少制御される一方、前記操作レバー８４の第１ストローク域において前記合流切換スイッチ８７が合流位置に切換操作された場合は、第２ストローク域においても前記可変容量型油圧モータ６０を容量最大に維持する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウインチドラムを駆動する可変容量型油圧モータと、当該可変容量型油圧モータの容量変更手段と、前記可変容量型油圧モータへ作動油を供給する第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプと、前記可変容量型油圧モータと油圧ポンプの間に介装され前記可変容量型油圧モータの回転方向と速度を制御する電磁比例制御弁と、前記可変容量型油圧モータへ第１油圧ポンプの吐出した作動油のみを供給する単独位置と前記第２油圧ポンプの吐出した作動油を加えて供給する合流位置とに切換可能な合流切換弁と、操作レバーを備え当該操作レバーの操作方向とストロークに応じた信号を出力するウインチ操作装置と、前記合流切換弁を単独位置と合流位置に切換操作する合流切換スイッチと、前記ウインチ操作装置と合流切換スイッチの信号が入力され前記容量変更手段と電磁比例制御弁と合流切換弁とに信号を出力するコントローラを備え、
前記操作レバーの操作により前記電磁比例制御弁が動作制御され、
前記操作レバーの中立位置から所定ストロークまでの第１ストローク域にあっては前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持され、当該第１ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第２ストローク域における操作レバーの操作量に応じて前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御される一方、前記操作レバーの第１ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作された場合は、前記第２ストローク域においても前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持されることを特徴とするウインチの速度制御装置。
【請求項２】
前記第２ストローク域において前記合流切換スイッチを合流位置に操作しても前記合流切換弁は合流位置に切換わらないことを特徴とする請求項１のウインチの速度制御装置。
【請求項３】
容量変更点移動手段を備え、当該容量変更点移動手段により前記第１ストローク域から第２ストローク域に切換わる操作レバーの操作ストローク位置を移動可能としたことを特徴とする請求項１記載のウインチの速度制御装置。
【請求項４】
最小容量調整手段を備え、当該最小容量調整手段により前記操作レバーの第２ストローク終端位置における前記可変容量型油圧モータの最小容量を調整可能としたことを特徴とする請求項１記載のウインチの速度制御装置。
【請求項５】
吊荷負荷検出手段を備え、当該吊荷負荷検出手段が検出した吊荷負荷が所定値以下であり、かつ前記第１ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第２ストローク域における操作レバーの操作量に応じて前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御されることを特徴とする請求項１記載のウインチの速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウインチドラムを駆動する可変容量型油圧モータの容量を操作レバーの操作ストロークに応じて減少制御すると共に、２つの油圧ポンプのうち１つを単独で、あるいは２つを合流切換して前記可変容量型油圧モータへ作動油を供給可能としたウインチの速度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ウインチドラムを駆動する可変容量型油圧モータの容量を操作レバーの操作ストロークに応じて減少制御する技術（以下、「容量制御」という。）として、操作レバーの所定ストロークまではそのストロークに対してウインチドラム回転数がほぼ一義的に決まり、前記所定ストローク以上においては、速度モードを選択することにより、操作レバーの同一ストロークに対して前記選択した各速度モードに対応する複数のウインチドラム回転数が得られるようにしたウインチの速度制御装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図７は、容量制御の技術を用いたウインチの操作ストロークとドラム回転数の関係を示すである。エンジンを高速回転（Ｈｉ）にして、操作レバーを巻下げ側に操作するとＮからＳ１までの不感帯をへて、Ｓ１からＳ４までのストロークにおいては、ドラム回転数は０からＮ４まで増加する。高速モード（モータ容量減少）を選択していた場合は、Ｓ４からＳ５のストロークに応じてモータ容量が減少し、ドラム回転数はＮ４からＮ７へ急激に増加する。定格モード（モータ容量一定）を選択していた場合は、Ｓ４からＳ５のストロークにおいては操作弁の開口特性に応じて増加した流量分だけＮ４からＮ６に増加する。
【０００４】
特許文献１に記載された上記容量制御に関する技術は、モータ容量が減少することによりモータトルクが減少するが、供給油量を大きく増加させることなくドラム回転数を大幅に増加することができるという利点があることから、特に軽負荷（フックのみ等）でのウインチ速度の増大には有効な技術である。
【０００５】
一方、２つの油圧ポンプのうち１つを単独で、あるいは２つを合流切換してウインチの油圧モータへ作動油を供給可能とした技術（以下「合流制御」という。）として、第１油圧ポンプから吐出された作動油を第２油圧ポンプから作動油に合流させる合流手段を備えたクレーン車の制御装置がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
図８は合流制御の技術を用いた制御装置の油圧回路図であって、規制バルブ４２の切換によって第１油圧ポンプ３１から吐出された作動油を単独で、あるいは第２油圧ポンプ２１から吐出された作動油を合流してウインチ１７ｍに供給することができるようになっている。
【０００７】
特許文献２に記載された上記合流制御に関する技術は、モータトルクを低下させることなくウインチ速度を大幅に増大させることができることから、特に吊荷作業時の高速巻き上げのような高出力を要する場合に有効な技術である。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１８７５８５（第６−７頁、第２図）
【特許文献２】実開平５−８２９８０の全文公報（第６−７頁、第２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術はウインチ速度を大幅に大きくできる点で共通するが、それぞれ異なった特徴を有することから、容量制御技術と合流制御技術を組合わせて使用することが望まれていた。ところが、両技術を組合わせた場合、可変容量型油圧モータが小容量になっている時に、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプの合流した作動油が供給されると、ウインチの許容回転数を越えてしまうという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、容量制御技術と合流制御技術を組合わせることにより、それぞれの技術の特徴を活かすようにするとともに、同時に両制御技術が作用することを自動的に防止することができるウインチの速度制御装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に記載されたウインチの速度制御装置は、ウインチドラムを駆動する可変容量型油圧モータと、当該可変容量型油圧モータの容量変更手段と、前記可変容量型油圧モータへ作動油を供給する第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプと、前記可変容量型油圧モータと油圧ポンプの間に介装され前記可変容量型油圧モータの回転方向と速度を制御する電磁比例制御弁と、前記可変容量型油圧モータへ第１油圧ポンプの吐出した作動油のみを供給する単独位置と前記第２油圧ポンプの吐出した作動油を加えて供給する合流位置とに切換可能な合流切換弁と、操作レバーを備え当該操作レバーの操作方向とストロークに応じた信号を出力するウインチ操作装置と、前記合流切換弁を単独位置と合流位置に切換操作する合流切換スイッチと、前記ウインチ操作装置と合流切換スイッチの信号が入力され前記容量変更手段と電磁比例制御弁と合流切換弁とに信号を出力するコントローラを備え、前記操作レバーの操作により前記電磁比例制御弁が動作制御され、前記操作レバーの中立位置から所定ストロークまでの第１ストローク域にあっては前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持され、当該第１ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第２ストローク域における操作レバーの操作量に応じて前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御される一方、前記操作レバーの第１ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作された場合は、前記第２ストローク域においても前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持されることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、合流制御が選択された場合は容量制御が実行されず、合流制御が選択されない場合は容量制御が実行されるように自動的にコントローラで制御されるので、合流制御と容量制御が同時に行われた場合に発生する不具合を自動的に防止することができる。
【００１３】
本願の請求項２に記載されたウインチの速度制御装置は、前記第２ストローク域において前記合流切換スイッチを合流位置に操作しても前記合流切換弁は合流位置に切換わらないことを特徴とする。
【００１４】
これにより、容量制御が開始されている第２ストローク域では、合流制御がされないようにすることができる。
【００１５】
本願の請求項３に記載されたウインチの速度制御装置は、容量変更点移動手段を備え、当該容量変更点移動手段により前記第１ストローク域から第２ストローク域に切換わる操作レバーの操作ストローク位置を移動可能としたことを特徴とする。
【００１６】
これにより、クレーン作業内容に応じて、操作レバーの容量制御が開始されるストローク位置を調整することができる。
【００１７】
本願の請求項４に記載されたウインチの速度制御装置は、最小容量調整手段を備え、当該最小容量調整手段により前記操作レバーの第２ストローク終端位置における前記可変容量型油圧モータの最小容量を調整可能としたことを特徴とする。
【００１８】
これにより、クレーン作業内容に応じて、容量制御におけるウインチ最高速度を調節することができる。
【００１９】
本願の請求項５に記載されたウインチの速度制御装置は、吊荷負荷検出手段を備え、当該吊荷負荷検出手段が検出した吊荷負荷が所定値以下であり、かつ前記第１ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第２ストローク域における操作レバーの操作量に応じて、前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御されることを特徴とする。
【００２０】
これにより、容量制御に切り換わる条件に吊荷負荷が所定値以下であることを加えることとなるので、モータ容量が小容量かつ吊荷負荷が大であるために作動圧力が規定値を越えることを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施の形態に係るウインチの速度制御装置の油圧回路図を示す。
【００２２】
６０は減速器６１を介してウインチドラム６２を駆動する可変容量型油圧モータである。６３は当該可変容量型油圧モータ６０の容量変更手段（レギュレータ）であって、制御シリンダ６４、電磁比例弁６５及びハイドロバルブ６６から構成されている。電磁比例弁６５が後述するコントローラからの信号に応じた油圧を制御シリンダ６４に加えることにより制御シリンダ６４が伸縮動作し、制御シリンダ６４の伸縮動作により前記可変容量型油圧モータ６０の容量が変更される。ハイドロバルブ６６は吊荷負荷に応じた作動圧により切り換わることにより、前記制御シリンダ６４に作用する圧力を自動的に調整するものである。
【００２３】
７０は巻下げ油路６７と巻上げ油路６８との間を連絡するオーバーロードリリーフ弁であり、６９は巻下げ油路６７に介装され、巻上げ側のパイロット圧で開弁されるカウンタバランス弁である。
【００２４】
７１はクレーンに用いられる他のアクチュエータ回路であって、合流制御を説明するために記載するものであって、起伏シリンダ、伸縮シリンダ等のアクチュエータ回路が該当する。
【００２５】
７２は第１油圧ポンプ、７３は第２油圧ポンプであって共にエンジン７４により駆動され、前記可変容量型油圧モータ６０に作動油を供給するものである。
【００２６】
７５は前記可変容量型油圧モータ６０と第１油圧ポンプ７２及び第２油圧ポンプ７３の間に介装され、後述するコントローラからの信号により前記可変容量型油圧モータ６０の回転方向と速度を制御する、ウインチ回路の電磁比例制御弁である。電磁比例制御弁７５の出力ポートには、前記巻下げ油路６７と巻上げ油路６８が接続され、ポンプポートにはメータインフロコン弁７６を介して第１ポンプ油路７７が接続されている。７８は第１ポンプ油路７７とタンク油路７９との間を連絡するバイパスフロコン弁である。メータインフロコン弁７６とバイパスフロコン弁７８は、前記電磁比例制御弁７５の出力ポートパイロット圧により制御されるようになっており、両フロコン弁の機能によりアクチュエータ作動圧力に係わりなく電磁比例制御弁の切換量に応じた流量がアクチュエータに供給される。
【００２７】
８６は前記巻上げ油路６８とタンク油路７９との間を連絡するポートリリーフ弁であって、巻上げ油路６８の最高圧力を決定する。
【００２８】
前述した他のアクチュエータ回路７１に用いられる電磁比例制御弁その他のフロコン弁等の構成は前記可変容量型油圧モータ６０に用いられるものと同一である。
【００２９】
８１は前記可変容量型油圧モータ６０へ第１油圧ポンプ７２の吐出した作動油のみを供給する単独位置と、前記第２油圧ポンプ７３の吐出した作動油を加えて供給する合流位置とに切換可能な合流切換弁である。合流切換弁８１は前記第１ポンプ油路７７と第２ポンプ油路８０を連絡しており、後述するコントローラからの信号により切換制御される。合流切換弁８１が第１ポンプ油路７７に第２ポンプ油路８０を合流させるときは、前記ウインチ回路の電磁比例制御弁７５からの出力ポートパイロット圧を、他のアクチュエータ回路に用いられるバイパスフロコン８２に連絡するようになっている。したがって、合流切換弁８１が合流位置に切換られ、ウインチ回路の電磁比例制御弁７５が切換操作されると、他のアクチュエータ回路のバイパスフロコン８２が閉じられ、第２ポンプ油路８０の作動油は第１ポンプ油路７７に合流するようになる。
【００３０】
図２は本願発明の実施の形態に係るウインチの速度制御装置の制御ブロック図である。８３はウインチ操作装置であって、操作レバー８４を備え当該操作レバー８４の操作方向とストロークに応じた信号を出力するものである。
【００３１】
８７は合流切換スイッチであって、前記合流切換弁８９を単独位置と合流位置に切換操作するものである。合流切換スイッチ８７からの信号はストローク判別手段９０を経て前記合流切換弁８１と容量信号発生手段９１に出力される。
【００３２】
８８は制御弁信号発生手段であって、前記ウインチ操作装置８３から信号を受取り、前記電磁比例制御弁７５に操作レバー８４の操作方向とストロークに応じた信号を出力するものである。
【００３３】
８９は容量信号発生手段であって、前記ウインチ操作装置８３から操作レバー８４の操作方向とストロークに応じた信号を受取り前記容量変更手段６３へ所定の信号を出力するものである。
【００３４】
図３は操作レバーストロークとモータ容量の関係を示したグラフであって、容量信号発生手段８９の機能を説明するものである。前記操作レバー８４の中立位置Ｓ０から所定ストロークＳ１までの第１ストローク域にあっては前記可変容量型油圧モータ６０は容量最大に維持されるように、容量信号発生手段８９から容量変更手段６３に信号が出力される。さらに、所定ストロークＳ１以降Ｓ２までの第２ストローク域では、モータ容量はＶ０からＶ１へ、操作レバー８４の操作ストロークに応じてモータ容量が減少するように信号が出力される。
【００３５】
前記第１ストローク域において前記合流切換スイッチ８７から合流位置信号が前記ストローク判別手段９０に入力されると、ストローク判別手段９０から前記容量信号発生手段８９に信号が出力される。その場合には、前記容量信号発生手段８９は、操作レバー８４が第２ストローク域にはいっても前記容量変更手段６３に可変容量型油圧モータは容量最大に維持されるように信号を出力する。
【００３６】
９１は容量変更点移動手段であって、図４に示すように当該容量変更点移動手段９１により前記第１ストローク域から第２ストローク域に切り換わる操作レバー８４の操作ストローク位置Ｓ１を、例えばＳ３へあるいはＳ４へと、というように任意の位置に移動させるものである。
【００３７】
９２は最小容量調整手段であって、図３に示すように当該最小容量調整手段９２によって可変容量型油圧モータ６０の最小容量を例えばＶ１からＶ２あるいはＶ３へと、というように任意の位置に調整するものである。
【００３８】
なお、上述した容量変更点移動手段９１で移動させた操作ストローク位置、及び最小容量調整手段９２で調整した最小容量を記憶する記憶手段をコントローラ８５に設けるようにしてもよい。このようにした場合、本願発明のウインチの速度制御装置は、前記容量変更点移動手段９１で操作ストローク位置を再移動させるまで、あるいは最小容量調整手段９２で最小容量が再調整されるまで、記憶手段が記憶した操作ストローク位置及び最小容量で制御が行われるようになる。したがって、ウインチ操作を行うたびに、前記第１ストローク域から第２ストローク域に切り換わる操作レバー８４の操作ストローク位置Ｓ１あるいは、可変容量型油圧モータ６０の最小容量Ｖ１を調整する必要がなくなる。
【００３９】
９３は吊荷負荷検出手段であって、ウインチが吊上げた吊荷の負荷を検出し、その信号を荷重判別手段９４に出力するものである。荷重判別手段９４は吊荷負荷が所定値以下であるかどうかを判別し、その判別結果の信号を、前記容量信号発生手段８９に出力する。
【００４０】
前記容量信号発生手段８９は、前記ストローク判別手段９０からの信号が第１ストローク域で合流位置に切換えたものとなっており、かつ、前記荷重判別手段９４からの信号が吊荷負荷が所定値以下のものである場合は、所定ストロークＳ１以降の第２ストローク域における操作レバー８４の操作量に応じてモータ容量が減少する信号を容量変更手段６３に出力する。
【００４１】
図５は本願発明のウインチの速度制御装置による、容量制御時の操作レバーストロークとウインチ速度のグラフである。操作レバーストロークＳ０からＳ１までの第１ストローク域では、モータ容量は最大に維持されているので、電磁比例弁の開口による流量増加に応じてほぼ直線的にウインチ速度がＷ０からＷ１まで増加する。操作レバーストロークＳ１からＳ２までの第２ストローク域では、モータ容量がレバーストロークに応じて減少するとともに、モータへの供給流量もレバーストロークに応じて増加するので、ウインチ速度はＷ１からＷ３へと急激に増加する。このように、軽負荷でのクレーン作業に適した高速のウインチ速度を得ることができる。
【００４２】
図６は本願発明のウインチの速度制御装置による、合流制御時の操作レバーストロークとウインチ速度のグラフである。レバーストロークＳ０からＳ１の第１ストローク域での途中のレバーストロークＳ３で合流切換スイッチ８７が合流位置に操作されたとする。この場合、Ｓ０からＳ３までは前記可変容量型油圧モータ６０には第１油圧ポンプ７２の吐出油のみ供給されているので、ウインチ速度はＷ０からＷ４までゆるやかに増加するが、レバーストロークＳ３で合流切換弁８１が合流側に切り換わり、可変容量型油圧モータ６０には第２油圧ポンプ７３の吐出油が合流して流入する。そのため、ウインチ速度はＷ４からＷ６に一気に増加する。その後、レバーストロークＳ３からＳ２まではストロークＳ１で第２ストローク域に入ってもモータ容量は最大のままに維持されるので、ウインチ速度はＷ６からＷ７までほぼ直線的に増加する。このように、高出力でのクレーン作業に適した高速のウインチ速度を得ることができる。
【００４３】
以上のように、本願発明のウインチの速度制御装置では、容量制御と合流制御が同時に行われることが自動的に防止されるので、ウインチ速度が許容回転数を越えることがない。
【００４４】
【発明の効果】
本願の請求項１に記載されたウインチの速度制御装置では、前記操作レバーの中立位置から所定ストロークまでの第１ストローク域にあっては前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持され、当該第１ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第２ストローク域における操作レバーの操作量に応じて前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御される一方、前記操作レバーの第１ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作された場合は、前記第２ストローク域においても前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持されるようにしたので、合流制御が選択された場合は容量制御が実行されず、合流制御が選択されない場合は容量制御が実行されるように自動的にコントローラで制御されることとなり、合流制御と容量制御が同時に行われた場合に発生する不具合を自動的に規制することができる。
【００４５】
本願の請求項２に記載されたウインチの速度制御装置では、前記第２ストローク域において前記合流切換スイッチを合流位置に操作しても前記合流切換弁は合流位置に切換わらないようにしたので、容量制御が開始されている第２ストローク域では、合流制御がされないようにすることができる。
【００４６】
本願の請求項３に記載されたウインチの速度制御装置では、容量変更点移動手段を備え、当該容量変更点移動手段により前記第１ストローク域から第２ストローク域に切換わる操作レバーの操作ストローク位置を移動可能としたので、クレーン作業内容に応じて、操作レバーの容量制御が開始されるストローク位置を調整することができる。
【００４７】
本願の請求項４に記載されたウインチの速度制御装置では、最小容量調整手段を備え、当該最小容量調整手段により前記操作レバーの第２ストローク終端位置における前記可変容量型油圧モータの最小容量を調整可能としたので、クレーン作業内容に応じて、容量制御におけるウインチ最高速度を調節することができる。
【００４８】
本願の請求項５に記載されたウインチの速度制御装置では、吊荷負荷検出手段を備え、当該吊荷負荷検出手段が検出した吊荷負荷が所定値以下であり、かつ前記第１ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第２ストローク域における操作レバーの操作量に応じて前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御されるので、容量制御に切り換わる条件に吊荷負荷が所定値以下であることを加えることとなり、モータ容量が小容量かつ吊荷負荷が大であるためにモータ作動圧力が規定値を越えることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るウインチの速度制御装置の油圧回路図である。
【図２】本願の発明に係るウインチの速度制御装置の制御ブロック図である。
【図３】操作レバーストロークとモータ容量のグラフである。
【図４】操作レバーストロークとモータ容量のグラフである。
【図５】容量制御時の操作レバーストロークとウインチ速度のグラフである。
【図６】合流制御時の操作レバーストロークとウインチ速度のグラフである。
【図７】従来の容量制御技術を用いた場合の操作レバーストロークとドラム回転数の関係を示す図である。
【図８】従来の合流制御技術を用いた油圧回路図である。
【符号の説明】
６０は可変容量型油圧モータ、６２はウインチドラム、６３は容量変更手段、７２は第１油圧ポンプ、７３は第２油圧ポンプ、７５は電磁比例制御弁、８１は合流切換弁、８３はウインチ操作装置、８４は操作レバー、８５はコントローラ、８７は合流切換スイッチ、９１は容量変更点移動手段、９２は最小容量調整手段、９３は吊荷負荷検出手段、
【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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