(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウィンチドラムと、このウィンチドラムを駆動する可変容量型の油圧モータと、この油圧モータの油圧源としての油圧ポンプと、上記油圧モータに対する圧油の給排を制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブを切換操作するコントロールバルブ操作手段と、上記油圧ポンプの吐出圧を設定するポンプ圧設定手段とを備えた油圧駆動ウィンチにおいて、上記油圧モータの容量を制御するモータ容量制御手段と、このモータ容量制御手段に小モータ容量を指令するフリーフォール指令手段が設けられる一方、上記コントロールバルブ操作手段のうち、コントロールバルブを巻下側に操作する巻下側操作手段として、通常巻下用の第１の巻下操作手段と、油圧モータの流量がモータ容量最小値での許容流量を超えないようにコントロールバルブの通過流量を規制する第２の巻下操作手段とを有し、かつ、この第２の巻下操作手段によるコントロールバルブ操作時に上記モータ許容流量を超える余剰流量をタンクに戻す流量制御弁が設けられたことを特徴とする油圧駆動ウィンチの制御装置。
【請求項２】
油圧モータの巻上側管路の圧力を検出する巻上側圧力検出手段を備え、モータ容量制御手段が、この巻上側圧力検出手段によって検出される巻上側管路圧力が高いほどモータ容量を増加させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の油圧駆動ウィンチの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧モータで駆動されるウィンチドラムの回転を制御する油圧駆動ウィンチの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧駆動ウィンチの制御装置は、特公昭６３−３５５５５号公報に示されているように、ウィンチドラムにクラッチとネガティブ、ポジティブ両ブレーキとを設け、
（ｉ）  ドラム駆動時は、ブレーキオフ、クラッチオンとして油圧モータ（ウィンチモータ）の回転力をドラムに伝え、
（ｉｉ）  ドラム停止時には、クラッチオフ、ネガティブブレーキオンとしてドラムを停止状態に保持し、
（ｉｉｉ）  吊荷を自由落下させるフリーフォール時には、クラッチおよびネガティブブレーキをともにオフとしてウィンチドラムをフリーとし、吊荷重量によりウィンチドラムを回転させながら、ポジティブブレーキのペダル操作によりドラム回転速度を調節する
ように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の制御装置によると、フリーフォールのためにクラッチおよびポジティブブレーキとこれらの制御系が必要となるため、装置構成が複雑となり、コストが高くなっていた。
【０００４】
また、フリーフォール時のウィンチドラムの速度調節を、摩擦ブレーキ（ポジティブブレーキ）によって行う構成であるため、ブレーキ設備が大形、大重量となるとともに、摩擦部分の摩耗の管理が必要となる等、メンテナンスが面倒となる等の欠点があった。
【０００５】
そこで本発明は、フリーフォールのためのクラッチおよびブレーキを不要としうる油圧駆動ウィンチの制御装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ウィンチドラムと、このウィンチドラムを駆動する可変容量型の油圧モータと、この油圧モータの油圧源としての油圧ポンプと、上記油圧モータに対する圧油の給排を制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブを切換操作するコントロールバルブ操作手段と、上記油圧ポンプの吐出圧を設定するポンプ圧設定手段とを備えた油圧駆動ウィンチにおいて、上記油圧モータの容量を制御するモータ容量制御手段と、このモータ容量制御手段に小モータ容量を指令するフリーフォール指令手段が設けられる一方、上記コントロールバルブ操作手段のうち、コントロールバルブを巻下側に操作する巻下側操作手段として、通常巻下用の第１の巻下操作手段と、油圧モータの流量がモータ容量最小値での許容流量を超えないようにコントロールバルブの通過流量を規制する第２の巻下操作手段とを有し、かつ、この第２の巻下操作手段によるコントロールバルブ操作時に上記モータ許容流量を超える余剰流量をタンクに戻す流量制御弁が設けられたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、油圧モータの巻上側管路の圧力を検出する巻上側圧力検出手段を備え、モータ容量制御手段が、この巻上側圧力検出手段によって検出される巻上側管路圧力が高いほどモータ容量を増加させるように構成されたものである。
【０００８】
上記構成によると、油圧モータの回転速度は同一流量でもモータ容量（押しのけ容積）に反比例し、モータ容量が小さいほど回転速度が高くなるため、小モータ容量に設定した状態で巻下操作することにより、ウィンチドラムを高速で巻下回転させることができる。
【０００９】
そして、このときの巻下速度の調整・巻下停止は、コントロールバルブの開度を制御する等の油圧制御によって任意に行うことができる。
【００１０】
これにより、従来のフリーフォールとほぼ同じ高速巻下運転（以下、フリーフォールという）を行うことができる。
【００１１】
従って、この構成によると、フリーフォールのためのクラッチおよびポジティブブレーキとこれらの制御系が不要となる。
【００１２】
ところで、油圧モータの油圧源である油圧ポンプは、ウィンチ用油圧モータ専用ではなく、複数のアクチュエータの油圧源として共用されるのが通例である。
【００１３】
そして、エンジン回転数は、各アクチュエータの負荷の合計によって変化し、このエンジン回転数の変化によってポンプ流量が変化し、モータ流量が変化する。
【００１４】
こうなると、フリーフォール運転時に、同じコントロールバルブの位置でモータ流量が変化し、エンジン回転数の上昇時にモータ流量が許容流量を超えてモータの回転限界を超えたり、巻下速度が高くなり過ぎて乱巻を起こしたりするおそれがある。
【００１５】
この点、上記構成によると、第２の巻下操作手段によってフリーフォール運転を行えば、モータ流量が、コントロールバルブでの流量規制作用と流量制御弁での余剰流量戻し作用とによってモータ容量最小値での許容流量内に抑えられる。
【００１６】
このため、モータ流量を適正に保ち、フリーフォール運転を安全に行うことができる。
【００１７】
一方、請求項２の構成によると、フリーフォール時に負荷が大きくてモータ巻上側の圧力が高いとき、すなわち、モータ回転速度が高くなり過ぎる場合に、この巻上側圧力を検出してモータ容量を増加させるため、モータ回転速度が自動的に低下する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図によって説明する。
【００１９】
実施形態の説明に先立ち、実施形態の理解を助けるためにその基礎となるウィンチ制御装置の構成と作用を説明する。
【００２０】
図１において、１はウィンチドラムで、このウィンチドラム１の回転軸１ａが可変容量型のウィンチ用油圧モータ２に直結または減速機を介して連結され、同モータ２によってウィンチドラム１が回転駆動される。
【００２１】
この油圧モータ２の駆動回路を構成する巻上側および巻下側両管路３，４は、中立、巻上、巻下の三位置イ，ロ，ハを備えた油圧パイロット切換式のコントロールバルブ５を介して油圧ポンプ６に接続され、このコントロールバルブ５によってモータ２に対する圧油の給排（駆動、停止、駆動時の回転方向と速度）が制御される。
【００２２】
７はこのコントロールバルブ５を巻上側に操作する巻上側操作手段としての巻上側リモコン弁、８は動力巻下時に同バルブ５を巻下側に操作する巻下側操作手段としての巻下側リモコン弁で、この両リモコン弁７，８の操作量に応じたパイロット圧がパイロット圧ライン９，１０によってコントロールバルブ５の巻上側、巻下側パイロットポート５ａ，５ｂに送られる。
【００２３】
１１は動力巻下回転時に巻上側管路３に油圧ブレーキ力を発生させるブレーキ弁としてのカウンタバランス弁、Ｅは油圧ポンプ６を駆動するエンジンである。
【００２４】
油圧モータ２の容量を制御するモータ容量制御手段について説明する。
【００２５】
１２は油圧モータ２の傾転角を変えることによってモータ容量を変化させるモータ容量調整用アクチュエータとしてのシリンダ（以下、容量調整シリンダという）で、モータ２は、図示のように同シリンダ１２が縮小した状態で大容量に設定され、シリンダ伸長状態で小容量にセットされる。
【００２６】
この容量調整シリンダ１２の縮小側油室１２ａは、油圧パイロット切換式のシリンダ制御弁（アクチュエータ制御弁）１３を介して巻上側管路３に接続されている。
【００２７】
このシリンダ制御弁１３は大容量位置イと小容量位置ロとを有し、大容量位置イで、シリンダ伸長側油室１２ａがタンクＴに連通して容量調整シリンダ１２が縮小する（モータ２が大容量にセットされる）。
【００２８】
一方、同制御弁１３が小容量位置ロに切換わると、巻上側管路３の油がシリンダ伸長側油室１２ａに導入されることにより、シリンダ１２が伸長する（モータ２が小容量域にセットされる）。
【００２９】
シリンダ制御弁１３の小容量側パイロットポート１３ａは、モータ容量切換ライン１４を介して巻下側リモコン弁８のパイロット圧ライン１０に接続されている。
【００３０】
モータ容量切換ライン１４には、フリーフォール指令手段としての電磁切換式のフリーフォール弁１５が設けられている。
【００３１】
このフリーフォール弁１５は、通常運転時（フリーフォール運転時以外）は図の非作用位置イにセットされ、この状態では、シリンダ制御弁１３の小容量側パイロットポート１３ａがタンクＴに連通するため、同制御弁１３は図の大容量位置イに保持される。
【００３２】
この状態から、フリーフォールスイッチ１６の操作によってフリーフォール弁１５が作用位置ロに切換わり、かつ、この状態で巻下側リモコン弁８が巻下操作されると、そのパイロット圧がシリンダ制御弁１３の小容量側パイロットポート１３ａに供給されて同制御弁１３が小容量位置ロに切換わる。
【００３３】
これにより、容量調整シリンダ１２が伸長作動してモータ２が小容量にセットされる。
【００３４】
一方、シリンダ制御弁１３の大容量側パイロットポート１３ｂは巻上側圧力検出ライン１７によって巻上側管路３に接続され、同管路３の圧力が高くなるとシリンダ制御弁１３が大容量位置イ側に作動してモータ容量が増加する。
【００３５】
次に、フリーフォール運転時にポンプ圧を小さく設定するためのポンプ圧制御手段について説明する。
【００３６】
１８はポンプ圧を設定するポンプ圧設定手段としての可変リリーフ弁で、このリリーフ弁１８のバネ側圧力ポートに、閉じ位置イと開き位置との間で切換わる油圧パイロット式のポンプ圧切換弁１９と、ポンプ圧設定弁２０とが直列に接続されている。
【００３７】
ポンプ圧切換弁１９のパイロットポート１９ａにはポンプ圧制御ライン２１が接続され、このポンプ圧制御ライン２１がフリーフォール弁１５の出力ポートに接続されている。
【００３８】
この構成により、フリーフォール弁１５が作用位置ロにセットされたときに、巻下側リモコン弁８のパイロット圧がポンプ圧切換弁１９のパイロットポート１９ａに供給されて同切換弁１９が閉じ位置イから開き位置ロに切換わる。
【００３９】
これにより、リリーフ弁１８の設定圧、すなわちポンプ圧が、ポンプ圧設定弁２０の設定圧によって決まる値に設定される。
【００４０】
なお、ポンプ圧設定弁２０によって決まるポンプ圧は、前記した、
ポンプ圧と吊荷重量による巻下回転力＞ドラム回転抵抗
の関係が成立する値に設定される。
【００４１】
上記構成において、通常の巻上・巻下運転時にはフリーフォール弁１５は非作用位置イにセットされる。
【００４２】
この状態では、モータ容量は大容量、ポンプ圧は高圧に設定され、油圧モータ２が巻上側または巻下側両リモコン弁７，８の操作量（コントロールバルブ５のストローク）に応じた速度で回転して通常の巻上または巻下運転が行われる。
【００４３】
次に、フリーフォール運転を行うときは、フリーフォールスイッチ１６を操作してフリーフォール弁１５を作用位置ロに切換える。
【００４４】
この状態で巻下側リモコン弁８を操作すると、モータ容量が小容量に、ポンプ圧が低圧にそれぞれ設定されるため、油圧モータ２が高速で巻下回転し、フリーフォール運転が行われる。
【００４５】
このとき、巻下側リモコン弁８の操作量に応じてコントロールバルブ５の開度が変化し、モータ流量が変化するため、リモコン弁８によってフリーフォール速度を調節し、また停止させることができる。
【００４６】
このように、モータ容量を小容量に設定することにより、油圧モータ２を高速で巻下回転させてフリーフォール機能を得るようにしたから、フリーフォールのためのクラッチおよびポジティブブレーキとこれらの制御系が不要となる。
【００４７】
また、このとき同時にポンプ圧を低圧に設定するため、モータ回転速度が高くなり過ぎず、ロープの弛みや乱巻が生じない本来のフリーフォールに近い運転を行うことができる。
【００４８】
図２には図１の構成を発展させたウィンチ制御装置を示す。
【００４９】
図１のウィンチ制御装置との相違点のみを説明する。
【００５０】
相違点（１）
図１のウィンチ制御装置ではポンプ圧を、ポンプ圧設定弁２０によって決まる一定値に設定するのに対し、このウィンチ制御装置では、ポンプ圧切換弁１９の下流側に、ポンプ圧制御用リモコン弁２２によって設定圧が制御される油圧パイロット式のポンプ圧設定弁２３を設け、このポンプ圧設定弁２３の設定圧をポンプ圧制御用リモコン弁２２の操作により、最小値０から変化させる構成としている。
【００５１】
相違点（２）
フリーフォールスイッチ１６によって閉じ位置イから開き位置ロに切換わる開閉式のフリーフォール弁２４を巻下側リモコン弁８と並列に設け、このフリーフォール弁２４の出力ポートを、容量切換ライン１４とポンプ圧制御ライン２１とに接続するとともに、シャトル弁（高圧選択弁）２５を介して巻下側パイロット圧ライン１０に接続している。
【００５２】
この構成において、フリーフォール弁２４を開き位置ロにセットすると、シリンダ制御弁１３が小容量位置ロにセットされてモータ容量が小容量に設定されると同時に、フリーフォール弁２４の出力圧がコントロールバルブ５の巻下側パイロットポート５ｂに供給されてコントロールバルブ５が巻下位置にセットされる。
【００５３】
但し、このときポンプ圧制御用リモコン弁２３が操作されなければリリーフ弁１８の設定圧は０に近く、ポンプ吐出油はアンロード状態となるため、モータ２は回転しない。
【００５４】
この状態でポンプ圧制御用リモコン弁２３が操作されると、ポンプ圧が上昇してモータ２が巻下側に駆動され、フリーフォール運転が開始される。
【００５５】
この構成によると、ポンプ圧を負荷の大小等に応じて可変制御できるため、たとえば負荷が大きいときに巻下回転速度が高くなり過ぎたり、逆に負荷が小さいためにモータ２が巻下回転しなかったりせず、フリーフォール運転をより確実に行うことができる。
【００５６】
また、フリーフォール弁２４の操作のみによってモータ容量、ポンプ圧、コントロールバルブ５の切換えが行われてフリーフォール運転が行われるため、第１実施形態のようにフリーフォール弁２４とリモコン弁７の二つの弁の操作によってフリーフォール運転が行われる場合と比較して操作が簡単となり、誤操作のおそれがなくなる。
【００５７】
なお、このウィンチ制御装置の場合、フリーフォール運転時の減速・停止は、ポンプ圧制御用リモコン弁２３によって行ってもよいし、カウンタバランス弁１１のブレーキ作用によって行ってもよい。
【００５８】
図３は図２のウィンチ制御装置の変形例を示す。
【００５９】
図２のウィンチ制御装置におけるオン・オフ式のフリーフォール弁２４に代えてリモコン式のフリーフォール弁２６を巻下側リモコン弁８と並列に接続し、リモコン弁８の操作時には通常の巻下運転が行われ、フリーフォール弁２６の操作時にフリーフォール運転が行われるように構成している。
【００６０】
この構成によっても図２のウィンチ制御装置と同様にフリーフォール弁２６のみの操作によってフリーフォール運転が行われるため、操作が簡単となる。
【００６１】
以上の構成を踏まえて本発明の実施形態を図４〜図９によって説明する。
【００６２】
この実施形態は図２に示すウィンチ制御装置をベースにしている。
【００６３】
図２のウィンチ制御装置では、フリーフォール弁２４の操作により、
（１）  モータ容量の切換え
（２）  ポンプ圧の切換え
（３）  コントロールバルブ５の切換え
のすべてを行う構成としたのに対し、実施形態では、フリーフォール弁２４の操作によってモータ容量とポンプの切換えを行い、コントロールバルブ５の切換えは第２の巻下操作手段を兼ねるポンプ圧制御用リモコン弁２３によって行う構成としている。
【００６４】
すなわち、フリーフォール弁２４の出力ポートをシリンダ制御弁１３とポンプ圧切換弁１９の各パイロットポート１３ａ，１９ａに接続する一方、ポンプ圧制御用リモコン弁２３とポンプ圧設定弁２２とを結ぶパイロット圧ライン２７に分岐ライン２８を接続し、この分岐ライン２８をシャトル弁２９を介してコントロールバルブ５の巻下側パイロットポート５ｂに接続している。
【００６５】
従って、フリーフォール弁２４が操作されると、シリンダ制御弁１３が小容量位置ロに切換わってモータ容量が小容量に設定されると同時に、ポンプ圧切換弁１９が開き位置ロにセットされ、ポンプ圧制御用リモコン弁２３の操作によりその操作量に応じたポンプ圧に設定される。
【００６６】
また、同リモコン弁２３の操作により、そのパイロット圧がコントロールバルブ５の巻下側パイロットポート５ｂに供給されて同バルブ５が巻下位置ハにセットされ、フリーフォール運転が行われる。
【００６７】
ここで、油圧ポンプ６はウィンチ用の油圧モータ２専用ではなく、図示しない他の一乃至複数のアクチュエータの油圧源として共用される。
【００６８】
そして、エンジンＥの回転数は、各アクチュエータの負荷の合計によって変化し、このエンジン回転数の変化によってポンプ流量が変化し、モータ流量が変化する。
【００６９】
従って、フリーフォール運転時に、同じコントロールバルブ位置でモータ流量が変化し、エンジン回転数の上昇時にモータ流量が許容流量を超えてモータ２の回転限界を超えたり、巻下速度が高くなり過ぎて乱巻が生じたりするおそれがある。
【００７０】
そこで、実施形態では、上記回路構成において、次の条件設定により、フリーフォール運転時にエンジン回転数が変動してもモータ流量を許容流量を超えない範囲に保つようにしている。
【００７１】
図５に示すように、ポンプ圧制御とコントロールバルブ５の制御とに兼用されるリモコン弁２３のフルストロークで出力されるパイロット圧Ｐｓが、巻上側および巻下側リモコン弁７，８のフルストロークで出力されるパイロット圧Ｐｆよりも小さいパイロット圧ＰSしか出力されず、図６に示すように、このパイロットＰｓによるコントロールバルブ５の巻下側へのストロークＳｓが、巻上側および巻下側両リモコン弁７，８のストロークＳｆよりも小さくなるように設定する。
【００７２】
そして、図７に示すように、このリモコン弁２３のフルストロークでのコントロールバルブ５の最大通過流量（＝最大モータ流量）Ｑｓが、他のリモコン弁７，８のフルストロークでの最大通過流量Ｑｆよりも小さく、小モータ容量時の許容回転数に対応する流量Ｑｓ（以下、許容流量という）となるように設定する。
【００７３】
また、図８に示すように、エンジン回転数（最小値Ｎmin、最大値Ｎmax）とポンプ流量（最小値Ｑmin、最大値Ｎmax）との関係において、最小エンジン回転数Ｎminよりも少し高い所定の低回転数Ｎｓで上記許容流量Ｑｓが得られるように設定する。
【００７４】
従って、図９に示すように、エンジン回転数が上記低回転数Ｎｓを超えてもモータ流量は許容流量Ｑｓ以上には増加しない。
【００７５】
このような設定とすれば、フリーフォール運転時に、低エンジン回転数域（Ｎｓ以下）ではポンプ流量の全部がモータ２に送られるのに対し、Ｎｓを超える高エンジン回転数域ではポンプ流量の一部である許容流量Ｑｓのみがモータ２に送られる。
【００７６】
このとき、余剰流量をタンクＴに戻すために、図４に示すようにポンプラインに流量制御弁３０を設けている。
【００７７】
この構成によると、エンジン回転数の変動に関係なくモータ流量が許容流量Ｑｓ内に抑えられるため、エンジン回転数の増加によってモータ２が回転限界を超えたり、巻下速度が高くなり過ぎて乱巻が生じたりするおそれがなくなる。
【００７８】
その他の実施形態
（１）モータ容量制御手段として、上記実施形態で用いた容量調整シリンダ１２とシリンダ制御弁１３に代えて、電動機とこれを制御する電動機制御回路を用いてもよい。
【００７９】
（２）コントロールバルブとして、上記実施形態で挙げた油圧パイロット式の切換弁に代えて、電磁パイロット式または手動式の切換弁を用いてもよい。
【００８０】
ここで、コントロールバルブ操作手段は、電磁パイロット式切換弁を用いる場合は電気信号を出力する電気回路となり、手動式切換弁を用いる場合はその操作レバーとなる。
【００８１】
（３）ポンプ圧制御手段を構成するポンプ圧切換弁１９についても、上記実施形態で挙げた油圧パイロット式のものに代えて電磁式または手動式の切換弁を用いてもよい。
【００８２】
【発明の効果】
上記のように本発明によるときは、ウィンチ用油圧モータを小容量に設定することにより、モータを高速で巻下回転させてフリーフォール機能を得るようにしたから、フリーフォールのためのクラッチおよびポジティブブレーキとこれらの制御系が不要となる。
【００８３】
このため、装置構成を簡略化し、装置コストを安くすることができる。
【００８４】
また、モータ流量を、コントロールバルブでの流量規制作用と流量制御弁での余剰流量戻し作用とによってモータ容量最小値での許容流量内に抑えることができる。
【００８５】
このため、モータ流量を適正に保ち、フリーフォール運転を安全に行うことができる。
【００８６】
一方、請求項２の発明によると、フリーフォール時に負荷が大きくてモータ巻上側の圧力が高いとき、すなわち、モータ回転が高すぎる場合に、この巻上側圧力を検出してモータ容量を増加させるため、モータ回転速度が自動的に低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の基礎となるウィンチ制御装置の構成を示す油圧回路構成図である。
【図２】  図１の構成を発展させたウィンチ制御装置を示す油圧回路構成図である。
【図３】  図２のウィンチ制御装置の変形例を示す油圧回路構成図である。
【図４】  本発明の実施形態を示す油圧回路構成図である。
【図５】  実施形態におけるリモコン弁のレバー操作量と、出力されるパイロット圧の関係を示す図である。
【図６】  上記リモコン弁のパイロット圧とコントロールバルブのストロークの関係を示す図である。
【図７】  上記コントロールバルブのストロークと同バルブ通過流量の関係を示す図である。
【図８】  エンジン回転数とポンプ流量の関係を示す図である。
【図９】  エンジン回転数とモータ流量の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  ウィンチドラム
２  ウィンチ用油圧モータ
３  モータ巻上側管路
４  モータ巻下側管路
５  コントロールバルブ
６  油圧ポンプ
７  コントロールバルブ操作手段としての巻上側リモコン弁
８  同巻下側リモコン弁
１０  巻下側リモコン弁のパイロット圧ライン
Ｅ  エンジン
１２  モータ容量制御手段を構成するシリンダ
１３  シリンダ制御弁
１４  モータ容量切換ライン
１５，２４，２６  フリーフォール指令手段としてのフリーフォール弁
１６  フリーフォール操作手段としてのフリーフォールスイッチ
１７  巻上側圧力検出手段としての巻上側圧力検出ライン
１８  ポンプ圧設定手段としてのリリーフ弁
１９  ポンプ圧制御手段を構成するポンプ圧切換弁
２０，２２  同ポンプ圧設定弁
２３  同ポンプ圧制御用リモコン弁
２５  高圧選択弁
【図１】
0004006787.tif 000002
【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】
0004006787.tif 000008
【図８】
0004006787.tif 000009
【図９】
0004006787.tif 000010