(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出量可変の油圧ポンプから制御弁が設けられた供給流路を介して油圧モータに作動油を供給し、前記制御弁の切換によりワイヤの巻上げ・繰出しを行うウインチの駆動制御装置において、
前記供給流路と並列にバイパス流路を設けると共に、前記バイパス流路に電磁比例流量制御弁を介装し、かつ、前記供給流路による連通から前記バイパス流路による連通に切換可能な超微速切換弁を設け、
また、前記油圧ポンプは、導入されるパイロット圧に応じて吐出量を可変し、
更に、前記ワイヤの移動量を検出する移動量検出センサを設け、
かつ、前記油圧モータの駆動と停止とを繰り返すと共に、該繰り返しは駆動と停止との時間が前記移動量検出センサにより検出される前記ワイヤの移動量と設定速度とから算出した１ステップ時間毎であるステップ制御手段を備えたことを特徴とするウインチの駆動制御装置。
【請求項２】
前記油圧ポンプに供給される作動油圧を検出する圧力センサを設けると共に、作動油圧と最低速度との関係を記憶した記憶手段を設け、
前記圧力センサにより検出された作動油圧に基づいて前記記憶手段に記憶された前記最低速度を算出し、前記設定速度が前記最低速度以下のときには前記ステップ制御手段により前記油圧モータを駆動制御する判断手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のウインチの駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧モータの駆動によりワイヤの巻上げ・繰出しを行うウインチの駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特公平４−６０９１３号公報にあるように、ワイヤの巻上げ・繰出しを行う油圧モータの速度制御には、導入されるパイロット圧に応じて吐出量を可変可能な油圧ポンプを用い、パイロット圧を電磁比例減圧弁により制御して、油圧モータの速度を制御するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来のものでは、吐出量可変の油圧ポンプの吐出量の調整範囲が狭く、特に油圧モータを低速度で駆動したいときの速度制御が十分に行えない場合があるという問題があった。例えば、油圧モータに加わる負荷によっては同じ条件であっても油圧モータを駆動できなかったり、あるいは駆動速度が速過ぎたり、一定しないといった問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、低速度でも安定して駆動制御できるウインチの駆動制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
吐出量可変の油圧ポンプから制御弁が設けられた供給流路を介して油圧モータに作動油を供給し、前記制御弁の切換によりワイヤの巻上げ・繰出しを行うウインチの駆動制御装置において、
前記供給流路と並列にバイパス流路を設けると共に、前記バイパス流路に電磁比例流量制御弁を介装し、かつ、前記供給流路による連通から前記バイパス流路による連通に切換可能な超微速切換弁を設けた。
【０００６】
また、前記油圧ポンプは、導入されるパイロット圧に応じて吐出量を可変し、
更に、前記ワイヤの移動量を検出する移動量検出センサを設け、
かつ、前記油圧モータの駆動と停止とを繰り返すと共に、該繰り返しは駆動と停止との時間が前記移動量検出センサにより検出される前記ワイヤの移動量と設定速度とから算出した１ステップ時間毎であるステップ制御手段を備えたことを特徴とするウインチの駆動制御装置がそれである。
【０００７】
更に、前記油圧ポンプに供給される作動油圧を検出する圧力センサを設けると共に、作動油圧と最低速度との関係を記憶した記憶手段を設け、
前記圧力センサにより検出された作動油圧に基づいて前記記憶手段に記憶された前記最低速度を算出し、前記設定速度が前記最低速度以下のときには前記ステップ制御手段により前記油圧モータを駆動制御する判断手段を設けてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は吐出量可変の油圧ポンプで、油圧ポンプ１は導入されるパイロット圧に応じて吐出量を可変できる構成のものである。油圧ポンプ１には、パイロット用油圧ポンプ２に接続されたパイロット流路４が接続されている。パイロット流路４にはリリーフ弁６が接続されて、リリーフ弁６により吐出圧力を設定できるように構成されている。
【０００９】
パイロット流路４には低速切換弁８が介装されており、低速切換弁８は、パイロット流路４を連通する連通位置８ａと、電磁比例減圧弁１０が介装された微速流路１２を油圧ポンプ１に接続する微速位置８ｂとを備えている。電磁比例減圧弁１０は入力される励磁電流に比例して微速流路１２内のパイロット圧を減圧する構成のものである。
【００１０】
また、油圧ポンプ１の吐出側には供給流路１４が接続されており、この供給流路１４には制御弁１６が設けられている。制御弁１６はワイヤ１８が巻回されたウインチドラム２０を回転駆動する油圧モータ２２に接続されている。更に、ウインチドラム２０の回転からワイヤ１８の移動量を検出する移動量検出センサ４０が設けられている。
【００１１】
制御弁１６は、供給流路１４からの作動油を油圧モータ２２に供給すると共に油圧モータ２２から排出される作動油をチェック弁２４を介してタンク２６に戻す巻上げ位置１６ａ、油圧モータ２２とタンク２６とを連通する停止位置１６ｂ、供給流路１４からの作動油を油圧モータ２２に供給すると共に油圧モータ２２から排出される作動油をチェック弁２４を介してタンク２６に戻す繰出し位置１６ｃを備えている。尚、供給流路１４はリリーフ弁２７、チェック弁２４を介してタンク２６に接続されており、供給流路１４には更に供給流路１４内の作動油圧力を検出する圧力センサ２９が接続されている。
【００１２】
制御弁１６にはパイロット圧の導入により切り換えられるパイロット操作切換弁が用いられている。制御弁１６へのパイロット圧の導入は、電磁切換弁２８を介して行われ、電磁切換弁２８はパイロット流路４からのパイロット圧を制御弁１６に導いて巻上げ位置１６ａに切り換える巻上げ位置２８ａ、パイロット圧を低圧側のタンク３０に逃す停止位置２８ｂ、パイロット流路４からのパイロット圧を制御弁１６に導いて繰出し位置１６ｃに切り換える繰出し位置２８ｃを備えている。
【００１３】
一方、供給流路１４には、遮断弁３２が介装されており、遮断弁３２はパイロット圧が導入されたときには供給流路１４を遮断し、導入されていないときには供給流路１４の流れを許容するように構成されている。また、供給流路１４からの遮断弁３２へのパイロット圧の導入を切り換える切換弁３４が設けられており、切換弁３４は入力される励磁信号に応じて、供給流路１４からパイロット圧を遮断弁３２に導く導入位置３４ａ、パイロット圧の導入を遮断する遮断位置３４ｂを備えている。尚、本実施形態では、遮断弁３２、切換弁３４により超微速切換弁を構成している。
【００１４】
遮断弁３２と並列に供給流路１４にはバイパス流路３６が接続されており、バイパス流路３６には電磁比例流量制御弁３８が介装されている。電磁比例流量制御弁３８は入力される励磁信号の大小に応じて、バイパス流路３６を遮断する閉位置３８ａからバイパス流路３６を連通する開位置３８ｂに連続的に開度が変化しながら切り替わる構成のものである。
【００１５】
低速切換弁８、電磁比例減圧弁１０、電磁切換弁２８、圧力センサ２９、切換弁３４、電磁比例流量制御弁３８、移動量検出センサ４０は、電子制御回路５０に接続されており、電子制御回路５０は、周知のＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６等を中心に論理演算回路として構成され、外部と入出力を行う入出力回路５８がコモンバス６０を介して相互に接続されている。
【００１６】
ＣＰＵ５２は、圧力センサ２９、移動量検出センサ４０、ワイヤ１８の設定速度Ｖs を設定する速度設定器６２からの入力信号を入出力回路５８を介して入力し、これらの信号及びＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６内のデータや予め記憶された制御プログラムに基づいてＣＰＵ５２は、入出力回路５８を介して低速切換弁８、電磁比例減圧弁１０、電磁切換弁２８、切換弁３４、電磁比例流量制御弁３８に駆動信号を出力する。
【００１７】
次に、前述した電子制御回路５０において行われる制御処理について、図２、図３のフローチャートと共に説明する。
まず、ウインチの操作に先だって、操作者は速度設定器６２にワイヤ１８を巻き上げる、あるいは繰り出す設定速度Ｖs を設定する。そして、図示しない操作スイッチが操作されると、図２に示す駆動制御処理を実行する。駆動制御処理では、まず、速度設定器６２に設定された設定速度Ｖs を読み込む（ステップ１００）。
【００１８】
次に、設定速度Ｖs に応じた油圧ポンプ１の吐出量が、最低吐出量以下か否かを判断する（ステップ１０５）。ここで、最低吐出量とは、油圧ポンプ１の吐出量を変えたときの最低の吐出量である。設定速度Ｖs で油圧モータ２２を回転させる際に必要とする作動油量は油圧モータ２２によって定まる。この設定速度Ｖs に対応する作動油量と最低吐出量とを比較して判断する。
【００１９】
最低吐出量を超えるときには、油圧ポンプ１に導入するパイロット圧を制御してワイヤ１８の速度を設定速度Ｖs に制御できると判断して、予め設定された第１初期制御量Ｓ01を第１制御量Ｓa に格納し（ステップ１１０）、第１制御量Ｓa を電磁比例減圧弁１０に出力すると共に、低速切換弁８を微速位置８ｂに切り換え、かつ、電磁切換弁２８を、巻上げ位置２８ａあるいは繰出し位置２８ｃに切り換え、制御弁１６を巻上げ位置１６ａあるいは繰出し位置１６ｃに切り換える。
【００２０】
よって、油圧ポンプ１と油圧モータ２２とが供給流路１４、遮断弁３２、制御弁１６を介して連通される。また、低速切換弁８は微速位置８ｂに切り換えられると共に、電磁比例減圧弁１０は第１制御量Ｓa に応じて制御され、パイロット用油圧ポンプ２からのパイロット流体が油圧ポンプ１に供給される。これにより、油圧ポンプ１からは、第１制御量Ｓa に応じた吐出量の作動油が油圧モータ２２に供給される。油圧モータ２２は、この作動油の供給を受けて、ウインチドラム２０を回転駆動しようとする。
【００２１】
続いて、油圧ポンプ１と油圧モータ２２とを連通したことにより、ワイヤ１８が移動したか否かを、移動量検出センサ４０によりワイヤ１８の移動を検出したか否かにより判断する（ステップ１２０）。移動が検出されなかったときには、第１制御量Ｓa に第１所定量ａを加算して、再び第１制御量Ｓa に格納する（ステップ１２５）。
【００２２】
そして、ステップ１１５以下の処理を繰り返し、少し大きな第１制御量Ｓａを再び電磁比例減圧弁１０に出力する（ステップ１１５）。続いて、ワイヤ１８が移動したか否かを判断し（ステップ１２０）、移動していないときには、再びステップ１２５，１１５の処理を繰り返して第１制御量Ｓa を徐々に大きくし、電磁比例減圧弁１０に出力する。
【００２３】
第１制御量Ｓa を徐々に増加させて電磁切換弁２８を切り換えることにより、油圧モータ２２によりウインチドラム２０が駆動されてワイヤ１８が移動する。これを移動量検出センサ４０が検出したときには、移動したと判断して（ステップ１２０）、そのときに圧力センサ２９により検出される供給流路１４の作動油圧Ｐを読み込む（ステップ１３０）。
【００２４】
次に、図４に示すように、検出した作動油圧Ｐから最低速度Ｖp を読み込む（ステップ１３５）。作動油圧Ｐと最低速度Ｖp との関係は予め実験等により求められて、記憶手段としてのＲＯＭ５４に記憶されており、最低速度Ｖp はその作動油圧Ｐが油圧モータ２２に供給されたときに、油圧モータ２２の回転速度を制御できる最低の速度である。
【００２５】
そして、この最低速度Ｖp と設定速度Ｖs とを比較する（ステップ１４０）。設定速度Ｖs が最低速度Ｖp 以上であるときには、巻上げ・繰出しの指示に従って電磁切換弁２８を制御する微速制御処理を実行する（ステップ１４５）。微速制御処理では、まず、電磁切換弁２８が巻上げ位置２８ａに切り換えられ、パイロット流路４からのパイロット圧が制御弁１６に導入されて、制御弁１６が巻上げ位置１６ａに切り換えられる。これにより、油圧ポンプ１からの作動油が供給流路１４、遮断弁３２、制御弁１６を介して油圧モータ２２に供給されて油圧モータ２２が回転駆動される。よって、ウインチドラム２０が回転されてワイヤ１８が巻上げられる。
【００２６】
電磁切換弁２８が繰出し位置２８ｃに切り換えられると、制御弁１６が繰出し位置１６ｃに切り換えられ、作動油が油圧モータ２２に供給され、ウインチドラム２０が回転駆動されてワイヤ１８が繰り出される。電磁切換弁２８が停止位置２８ｂに切り換えられると、制御弁１６へのパイロット圧の導入が遮断されるので、制御弁１６は停止位置１６ｂに切り換えられて、油圧モータ２２の駆動が停止される。
【００２７】
また、低速切換弁８を微速位置８ｂに切り換え、油圧ポンプ１には電磁比例減圧弁１０により減圧されたパイロット圧が導入される。よって、油圧ポンプ１の吐出量はこのパイロット圧に応じて変えられ、油圧モータ２２は油圧ポンプ１からの吐出量に応じた回転速度となる。電磁比例減圧弁１０への励磁電流を変えることにより、ワイヤ１８の速度を変えることができる。
【００２８】
一方、ステップ１４０の処理により、設定速度Ｖs が最低速度Ｖp 以下であると判断されると、微速ステップ制御処理を実行する（ステップ２００）。微速ステップ制御処理では、図３に示すように、ステップ１２５の処理の実行により記憶された第１制御量Ｓa で電磁比例減圧弁１０を制御して、油圧モータ２２を駆動する（ステップ２１０）。これにより、ウインチドラム２０が回転駆動されてワイヤ１８が巻上げ・繰出しされる。このときのワイヤ１８の移動量Ｌを、移動量検出センサ４０により検出する（ステップ２２０）。
【００２９】
次に、検出した移動量Ｌが予め設定された基準値Ｌ0 以上となったか否かを判断し（ステップ２２５）、移動量Ｌが基準値Ｌ0 となるまでステップ２１０以下の処理を繰り返す。移動量Ｌが基準値Ｌ0 以上となったときには、電磁切換弁２８を停止位置２８ｂに切り換えて、油圧モータ２２の駆動を停止する（ステップ２３０）。
【００３０】
そして、設定速度Ｖs を移動量Ｌにより除算して、１ステップ時間Ｔを算出する（ステップ２３５）。続いて、第１制御量Ｓa を出力してから１ステップ時間Ｔが経過するまで待機し（ステップ２４０）、１ステップ時間Ｔが経過したと判断したときには、ウインチの停止か否かを判断する（ステップ２５０）。
【００３１】
停止でないときには、ステップ２１０以下の処理を繰り返し実行して、第１制御量Ｓa で電磁比例減圧弁１０を制御して、油圧モータ２２を駆動する。そのときのワイヤ１８の移動量Ｌを検出し、設定速度Ｖs で移動量Ｌを移動する間の１ステップ時間Ｔを算出して、１ステップ時間Ｔが経過するまで待機する。これにより、ワイヤ１８はその平均速度が設定速度Ｖs となるように、駆動と停止が間欠的に繰り返される。
【００３２】
このように、ワイヤ１８はその平均速度が設定速度Ｖs となるように、駆動と停止が間欠的に繰り返されるので、微速であっても、安定した速度でワイヤ１８を移動することができる。また、設定速度Ｖs が最低速度Ｖp 以下か否かを判断して、微速ステップ制御処理を実行することにより、自動的にステップ制御に切換ができる。
【００３３】
一方、ステップ１０５の処理の実行により、最低吐出量以下と判断されると、予め設定された第２初期制御量Ｓ02を第２制御量Ｓb に格納し（ステップ１５０）、第２制御量Ｓb を電磁比例流量制御弁３８に出力すると共に、切換弁３４に励磁信号を出力して導入位置３４ａに切り換え、遮断弁３２にパイロット圧を導き、遮断弁３２により供給流路１４を遮断する。これにより、油圧ポンプ１から吐出される作動油は、バイパス流路３６、電磁比例流量制御弁３８、供給流路１４、制御弁１６を介して油圧モータ２２に供給される。
【００３４】
また、低速切換弁８に励磁信号を出力して、微速位置８ｂに切り換える。また、電磁比例減圧弁１０が最大減圧となるように電磁比例減圧弁１０に励磁電流を出力する。従って、油圧ポンプ１からの吐出量は最低吐出量となる。かつ、電磁切換弁２８を、巻上げ位置２８ａあるいは繰出し位置２８ｃに切り換え、制御弁１６を巻上げ位置１６ａあるいは繰出し位置１６ｃに切り換える（ステップ１５５）。これにより、油圧ポンプ１からは、第２制御量Ｓb に応じた吐出量の作動油が油圧モータ２２に供給される。油圧モータ２２は、この作動油の供給を受けて、ウインチドラム２０を回転駆動しようとする。
【００３５】
続いて、油圧ポンプ１と油圧モータ２２とを連通したことにより、ワイヤ１８が移動したか否かを、移動量検出センサ４０によりワイヤ１８の移動を検出したか否かにより判断する（ステップ１６０）。移動が検出されなかったときには、第２制御量Ｓb に第２所定量ｂを加算して、再び第２制御量Ｓb に格納する（ステップ１６５）。
【００３６】
そして、ステップ１５５以下の処理を繰り返し、少し大きな第２制御量Ｓb を再び電磁比例流量制御弁３８に出力する（ステップ１５５）。ワイヤ１８が移動したか否かを判断し（ステップ１６０）、移動していないときには、再びステップ１６５，１５５の処理を繰り返して第２制御量Ｓb を徐々に大きくし、電磁比例流量制御弁３８に出力する。
【００３７】
第２制御量Ｓb を徐々に増加させて電磁比例流量制御弁３８を制御することにより、油圧モータ２２によりウインチドラム２０が駆動されてワイヤ１８が移動する。これを移動量検出センサ４０が検出したときには、移動したと判断して（ステップ１６０）、そのときに圧力センサ２９により検出される供給流路１４の作動油圧Ｐを読み込む（ステップ１７０）。
【００３８】
次に、図４に示すように、検出した作動油圧Ｐから最低速度Ｖp を読み込む（ステップ１７５）。そして、この最低速度Ｖp と設定速度Ｖs とを比較する（ステップ１８０）。設定速度Ｖs が最低速度Ｖp 以上であるときには、巻上げ・繰出しの指示に従って電磁切換弁２８を制御する超微速制御処理を実行する（ステップ１８５）。
【００３９】
超微速制御処理では、まず、低速切換弁８に励磁信号を出力して、微速位置８ｂに切り換える。また、電磁比例減圧弁１０が最大減圧となるように電磁比例減圧弁１０に励磁電流を出力する。従って、油圧ポンプ１からの吐出量は最低吐出量となる。
【００４０】
更に、切換弁３４に励磁信号を出力して導入位置３４ａに切り換え、遮断弁３２にパイロット圧を導き、遮断弁３２により供給流路１４を遮断する。これにより、油圧ポンプ１から吐出される作動油は、バイパス流路３６、電磁比例流量制御弁３８、供給流路１４、制御弁１６を介して油圧モータ２２に供給される。
【００４１】
電磁比例流量制御弁３８に励磁電流を出力して、バイパス流路３６の流量を制御する。よって、油圧モータ２２に供給される作動油量は、油圧ポンプ１からの最低吐出量以下で調整され、油圧モータ２２の回転速度は最低吐出量以下の速度に制御される。また、電磁比例流量制御弁３８への励磁電流を制御することにより、油圧モータ２２の回転速度を調整できる。
【００４２】
このように、遮断弁３２、切換弁３４、バイパス流路３６、電磁比例流量制御弁３８を設けることにより、油圧モータ２２に油圧ポンプ１の最低吐出量以下の作動油量を供給でき、油圧モータ２２の回転速度を最低吐出量以下で制御できる。また、電磁比例流量制御弁３８の励磁電流を制御して、油圧モータ２２の回転速度を調整できる。
【００４３】
一方、ステップ１８０の処理の実行により、設定速度Ｖs が最低速度Ｖp より小さいと判断されると、超微速ステップ制御処理（ステップ３００）を実行する。超微速ステップ制御処理では、ステップ２００の微速ステップ制御処理と同様に、ステップ１６５の処理の実行により記憶された第２制御量Ｓb で電磁比例流量制御弁３８を制御して、油圧モータ２２を駆動する。これにより、ウインチドラム２０が回転駆動されてワイヤ１８が巻上げ・繰出しされる。このときのワイヤ１８の移動量Ｌを、移動量検出センサ４０により検出する。
【００４４】
次に、設定速度Ｖs を移動量Ｌにより除算して、１ステップ時間Ｔを算出する。続いて、電磁比例流量制御弁３８に第２制御量Ｓb を出力してから１ステップ時間Ｔが経過するまで待機し、１ステップ時間Ｔが経過したと判断したときには、ウインチの停止か否かを判断する。
【００４５】
停止でないときには、第２制御量Ｓb で電磁比例流量制御弁３８を切り換えて、油圧モータ２２を駆動する。そのときのワイヤ１８の移動量Ｌを検出し、設定速度Ｖs で移動量Ｌを移動する間の１ステップ時間Ｔを算出して、１ステップ時間Ｔが経過するまで待機する。これにより、ワイヤ１８はその平均速度が設定速度Ｖs となるように、移動と停止が間欠的に繰り返される。
【００４６】
このように、ワイヤ１８はその平均速度が設定速度Ｖs となるように、移動と停止が間欠的に繰り返されるので、油圧ポンプ１の最低吐出量以下の超微速であっても、安定した速度でワイヤ１８を移動することができる。尚、ステップ３００の処理の実行がステップ制御手段として働き、ステップ１７０〜１８０の処理の実行が判断手段として働く。また、設定速度Ｖs が最低速度Ｖp 以下か否かを判断して、超微速ステップ制御処理を実行することにより、自動的にステップ制御に切換ができる。
【００４７】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のウインチの駆動制御装置は、超微速切換弁、バイパス流路、電磁比例流量制御弁を設けることにより、油圧モータに油圧ポンプの最低吐出量以下の作動油量を供給でき、油圧モータの回転速度を最低吐出量以下でも安定して制御できる。
【００４９】
しかも、平均速度が設定速度となるように、ワイヤの駆動と停止を間欠的に繰り返すので、安定した速度でワイヤを移動することができる。更に、設定速度が最低速度以下か否かを判断することにより、自動的にステップ制御に切換ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのウインチの駆動制御装置の油圧回路図である。
【図２】本実施形態の電子制御回路において行われる駆動制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態の電子制御回路において行われるステップ制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の作動油圧と最低速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…油圧ポンプ          ２…パイロット用油圧ポンプ
４…パイロット流路      ８…低速切換弁
１０…電磁比例減圧弁    １２…微速流路
１４…供給流路          １６…制御弁
１８…ワイヤ            ２０…ウインチドラム
２２…油圧モータ        ２９…圧力センサ
３２…遮断弁            ３４…切換弁
３６…バイパス流路      ３８…電磁比例流量制御弁
４０…移動量検出センサ  ５０…電子制御回路
【図１】
0004047950.tif 000002
【図２】
0004047950.tif 000003
【図３】
0004047950.tif 000004
【図４】
0004047950.tif 000005