(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動容量が大・小の２段に切り換え可能にされた油圧モータにより回転駆動される索体の巻取ドラムと、上記油圧モータに油圧を供給する油圧供給装置と、この油圧供給装置を介して油圧モータを制御する制御装置とを具備し、
上記油圧供給装置を、吐出量変更装置により吐出量が可変にされた油圧ポンプと、この油圧ポンプからの油圧を油圧モータに供給する油圧管路と、この油圧管路の途中に設けられて油圧モータの回転方向を切り換えるための方向切換弁と、油圧モータの駆動容量を大・小のいずれかに切り換えるための容量切換弁とから構成し、
且つ上記制御装置を、巻取ドラムに巻き取られる索体の張力を検出する張力検出器と、巻取ドラムの回転方向および回転速度を指示する操作部と、上記張力検出器からの検出張力値および操作部からの指示に基づき上記方向切換弁、容量切換弁および吐出量変更装置に動作指令を出力する制御部とから構成し、
さらに検出張力値が設定張力以下である場合には、制御部により、容量切換弁を小容量側に切り換えて上記油圧モータを高速で回転させるとともに、検出張力値が設定張力を越えた場合には、容量切換弁を大容量側に切り換えて低速で回転させるようになし、
且つ小容量側から大容量側に切り換える際に、制御部にて、吐出量変更装置を制御して、一旦、油圧ポンプの吐出量を低下させた後、所定時間経過後に、操作部からの速度指令に追従させるようにしたことを特徴とするウインチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウインチ装置に関するもので、特に、負荷に応じて、その駆動能力を変更し得るものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、荷物を昇降させるウインチ装置の巻取ドラムを駆動するのに、油圧モータが多く用いられるとともに、作業効率を図るために、負荷時には低速で駆動し、無負荷時には高速で駆動するようにされている。
【０００３】
すなわち、このようなウインチ装置における油圧モータとしては、容量を大容量と小容量の２段に切り換えられるものが使用されており、例えば油圧供給管内の油圧が設定圧力以下の場合には、大容量の油圧モータとなし、設定圧力を越えた場合には、小容量の油圧モータとして機能させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように、大容量と小容量との２段切換え式の油圧モータを使用した場合、切り換え時における油圧モータの回転変動が大きいという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、油圧モータの駆動容量を２段に切り換えて使用する場合でも、その回転変動をできるだけ少なくし得るウインチ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のウインチ装置は、駆動容量が大・小の２段に切り換え可能にされた油圧モータにより回転駆動される索体の巻取ドラムと、上記油圧モータに油圧を供給する油圧供給装置と、この油圧供給装置を介して油圧モータを制御する制御装置とを具備し、
上記油圧供給装置を、吐出量変更装置により吐出量が可変にされた油圧ポンプと、この油圧ポンプからの油圧を油圧モータに供給する油圧管路と、この油圧管路の途中に設けられて油圧モータの回転方向を切り換えるための方向切換弁と、油圧モータの駆動容量を大・小のいずれかに切り換えるための容量切換弁とから構成し、
且つ上記制御装置を、巻取ドラムに巻き取られる索体の張力を検出する張力検出器と、巻取ドラムの回転方向および回転速度を指示する操作部と、上記張力検出器からの検出張力値および操作部からの指示に基づき上記方向切換弁、容量切換弁および吐出量変更装置に動作指令を出力する制御部とから構成し、
さらに検出張力値が設定張力以下である場合には、制御部により、容量切換弁を小容量側に切り換えて上記油圧モータを高速で回転させるとともに、検出張力値が設定張力を越えた場合には、容量切換弁を大容量側に切り換えて低速で回転させるようになし、
且つ小容量側から大容量側に切り換える際に、制御部にて、吐出量変更装置を制御して、一旦、油圧ポンプの吐出量を低下させた後、所定時間経過後に、操作部からの速度指令に追従させるようにしたものである。
【０００７】
上記の構成によると、索体の繰り出しおよび巻き取り時に、油圧モータを大容量から小容量に切り換えた際に、油圧モータの速度が急激に上昇するが、この時、制御部により、吐出量変更装置を介して油圧ポンプの吐出量を、一旦、低下させた後、所定時間後に、操作部からの速度指令に追従させるようにしているので、油圧モータの駆動容量（駆動能力）、例えば回転速度が２段に切り換えられる場合であっても、その切り換え時に、急激な回転変動が生じるのを防止し得る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるウインチ装置を、図１および図２に基づき説明する。
【０００９】
図１に示すように、このウインチ装置１は、例えば洋上の補給船２側に設けられて、当該補給船２と補給を受ける側の受給船３との間に掛け渡されるスパンワイヤ（索体の一例）４の引き出しおよび引き込みを行うためのものである。
【００１０】
このスパンワイヤ４は、補給船２と受給船３との間に掛け渡されて燃料油または飲料水などを補給するためのホース５を支持案内するためのもので、補給船２側に設けられた張力付与装置６により所定の張力が付与されている。なお、この張力付与装置６としては、例えば上下部にガイドシーブ７が設けられるとともに所定圧力でもって伸長するように付勢されたラムシリンダ８が用いられており、少なくとも、全体を一周するように、当該スパンワイヤ４が巻回されている。したがって、ウインチ装置１が停止した状態において、両船２，３間の距離が変化しても、ラムシリンダ８によりスパンワイヤ４の張力がほぼ一定に保たれている。
【００１１】
図２に示すように、このウインチ装置１は、大きく分けて、スパンワイヤ４の巻取ドラム１１と、この巻取ドラム１１を回転させる油圧モータ１２と、この油圧モータ１２に駆動用の油圧を供給するための油圧供給装置１３と、上記巻取ドラム１１すなわち油圧モータ１２を制御する制御装置１４とから構成されている。
【００１２】
上記油圧モータ１２は、駆動容量を２段に、すなわち全容量（大容量の一例）と半容量（小容量の一例で、具体的には、全容量の半分）との２段に切り換えられる方式（例えば半容量のときには、使用される駆動用ピストンの数が、全容量の場合に比べて半分となる）のものが使用されており、例えば大きい負荷が掛かる場合には、全容量にされて低速ではあるが大きい駆動力が得られるようにされるとともに、負荷が小さい場合には、半容量にされて小さい駆動力であるが高速で回転し得るようにされている。
【００１３】
具体的な構成について説明すれば、油圧モータ１２のケーシングに、油の入出側ポートＰＡが２個設けられるとともに、出入側ポートＰＢが１個設けられている。以下、入出側ポートＰＡを、第１ポートＰＡ１および第２ポートＰＡ２と称し、出入側ポートＰＢを第３ポートと称す。
【００１４】
すなわち、全容量の油圧モータ１２として駆動させる場合には、第１ポートＰＡ１および第２ポートＰＡ２の両方に対して油圧の給排出が行われ、また半容量の油圧モータ１２として駆動させる場合には、第１ポートＰＡ１および第２ポートＰＡ２のいずれか一方が、本実施の形態の場合には、第１ポートＰＡ１側に対して油圧の給排出が行われる。
【００１５】
ここで、数値例に基づき説明すれば、全容量の場合、第１ポートＰＡ１および第２ポートＰＡ２に、圧力２０ＭＰａの油圧が１００リットル／分（各ポートに５０リットル／分）でもって供給されると、３０回転数／分の回転速度が得られるとともに１０ｋＮ・ｍの出力（トルク）が得られる。これに対して、半容量の場合、第１ポートＰＡ１に圧力２０ＭＰａの油圧が１００リットル／分でもって供給されると、６０回転数／分の回転速度が得られるとともに５ｋＮ・ｍの出力（トルク）が得られる。なお、この説明では、油の圧力を同じ値として計算している。
【００１６】
上記油圧供給装置１３は、油タンク２１と、この油タンク２１内の油を吐出するための斜軸式のすなわち可変容量式の主油圧ポンプ２２並びに第１補助油圧ポンプ２３および第２補助油圧ポンプ２４と、上記主油圧ポンプ２２の吐出口および油タンク２１と上記油圧モータ１２の各ポートＰＡ１，ＰＡ２，ＰＢとの間に設けられて作動油すなわち油圧を供給および排出するための主油圧管路２５と、この主油圧管路２５の途中に設けられて油圧モータ１２の回転方向を切り換えるための方向切換弁（電磁切換弁が使用される）２６および油圧モータ１２の容量を切り換えるための容量切換弁（パイロット操作式のものが使用され、パイロット弁として後述する切換指示弁３６が使用される）２７と、主油圧管路２５内の油圧力を高圧および低圧のいずれかに設定するための圧力設定回路２８と、主油圧ポンプ２２の吐出量調節部材２２ａの傾斜角度を調節して吐出量を変更するための吐出量変更装置２９とから構成されている。なお、上記各油圧ポンプ２２〜２４は電動機Ｍにより回転される。
【００１７】
上記主油圧管路２５は、具体的には、方向切換弁２６と油圧モータ１２の第１ポートＰＡ１とを接続する第１油圧配管３１と、この第１油圧配管３１の途中と油圧モータ１２の第２ポートＰＡ２とを接続する第２油圧配管３２と、方向切換弁２６と油圧モータ１２の第３ポートＰＢとを接続する第３油圧配管３３と、方向切換弁２６と油タンク２１との間に設けられ且つ途中に主油圧ポンプ２２が設けられた油圧供給管３４と、方向切換弁２６のタンクポートと油タンク２１との間に設けられた油戻り管３５とから構成されている。
【００１８】
また、上記第２油圧配管３２の途中には、上記容量切換弁２７が設けられるとともに、この容量切換弁２７に、途中にパイロット圧供給用の切換指示弁（電磁切換弁が使用される）３６が設けられて第１補助油圧ポンプ２３からの油圧をパイロット圧として供給するための切換用パイロット圧供給管３７が接続されている。
【００１９】
したがって、切換指示弁３６が（イ）位置に移動すると、第１補助油圧ポンプ２３からの油圧が切換用パイロット圧供給管３７を介して容量切換弁２７に供給されて、当該容量切換弁２７を（ロ）位置の全容量側から（イ）位置の半容量側に切り換える。
【００２０】
さらに、上記第１油圧配管３１と第３油圧配管３３との間には、過負荷が発生したときの過度の油圧を逃がすためのリリーフ弁３８を有する過負荷逃がし回路（過負荷逃がし管）３９が設けられており、また第１油圧配管３１の途中には、スパンワイヤ４の繰り出し時に、油圧モータ１２から排出される油を阻止する逆止弁４０が設けられるとともに、この繰り出し時に、この逆止弁４０をバイパスして油圧モータ１２に背圧をかけるためのカウンタバランス弁４１を有するブレーキ回路４２が併設されている。なお、このカウンタバランス弁４１は第３油圧配管３３に流れる油圧がパイロット圧として導かれて、その機能が発揮するようにされており、勿論、巻き取り時には、パイロット圧が供給されないため、カウンタバランス弁４１の機能は発揮されない。
【００２１】
上記吐出量変更装置２９は、斜軸式の主油圧ポンプ２２におけるピストンの出退量を調節するための吐出量調節部材２２ａに接続（連動）されてピストンの出退量（ストローク）を変更するための容量変更用油圧シリンダ（シリンダ装置）４２と、途中にサーボ弁（または電磁比例弁）４３が設けられて上記容量変更用油圧シリンダ４２に第２補助油圧ポンプ２４から吐出される油圧を供給するための補助油圧供給管４４とから構成されている。すなわち、サーボ弁４３を（イ）位置または（ロ）位置に移動させることにより、容量変更用油圧シリンダ４２に接続された吐出量調節部材２２ａを傾動させて、主油圧ポンプ２２から吐出される油量の変更を行う。
【００２２】
また、上記圧力設定回路２８は、油圧供給管３４と油戻り管３５との間に設けられた油排出管４５と、この油排出管４５の途中に設けられて吐出圧を高圧（例えば、２５．８ＭＰａ）に設定するための高圧用リリーフ弁４６と、この高圧用リリーフ弁４６に、途中に圧力調節弁（電磁切換弁が使用される）４７が設けられた圧力調節用パイロット圧供給管４８を介して接続されて吐出圧を低圧（例えば、６．９ＭＰａ）に設定するための低圧用リリーフ弁４９とから構成されている。なお、圧力調節弁４７が（イ）および（ロ）位置のいずれでもない中立位置にある場合には、パイロット圧（油）が油戻り管４５側に抜けており、圧力が立っていないアンロード状態となる。
【００２３】
したがって、この圧力設定回路２８において、圧力調節弁４７が（イ）位置に移動されている場合には、圧力調節用のパイロット油が低圧用リリーフ弁４９に至っており、吐出圧が低圧の６．９ＭＰａに設定され、一方、圧力調節弁４７が（ロ）位置に移動されている場合には、圧力調節用のパイロット油が低圧用リリーフ弁４９側に流れないため、吐出圧が高圧の２５．８ＭＰａに設定される。
【００２４】
さらに、上記制御装置１４は、巻取ドラム１１すなわち油圧モータ１２の回転方向を指示するとともに巻取ドラム１１から引き出されているスパンワイヤ４の張力に基づいて、油圧モータ１２の駆動容量（駆動能力）を制御するものである。
【００２５】
すなわち、この制御装置１４は、巻取ドラム１１から引き出されているスパンワイヤ４の途中に設けられた案内滑車５１を介して当該スパンワイヤ４の張力を検出するための張力検出器５２と、傾動且つ無段変速式操作レバー５３ａを有するとともに当該操作レバー５３ａの傾動角に応じた回転方向（繰出方向，巻取方向）および速度指示（１〜５ノッチ）を出力する操作部５３と、この操作レバー５３ａの傾動角に応じて操作部５３からの指示および張力検出器５２からの検出張力値を入力するとともに、これらの入力値に応じて油圧モータ１２の回転方向および回転速度を制御するために方向切換弁２６、容量切換弁２７を作動させる切換指示弁３６、圧力設定回路２８の圧力調節弁４７および吐出量変更装置２９のサーボ弁４３に、所定の動作指令を出力するための制御部５４とから構成されている。
【００２６】
例えば、この制御部５４においては、操作レバー５３ａが鉛直姿勢の中立位置である場合には、油圧モータ１２が停止している状態で、当該操作レバー５３ａを中立位置から巻取方向（図２の右方向）に傾動させれば、巻取ドラム１１がスパンワイヤ４の巻取方向に回転し、また逆に繰出方向（図２の左方向）に傾動させれば、巻取ドラム１がスパンワイヤ４の繰出方向に回転する。
【００２７】
そして、さらに制御部５４においては、油圧モータ１２を全容量から半容量に切り換えて、その回転速度を低速から高速に上げる際に、全容量時の回転速度に合わせるため（急激に高速にならないようにするため）、主油圧ポンプ２２の吐出量を一旦、低下させた（落とした）後、所定時間経過後例えば２秒後に、再度、操作レバー５３ａが指示する回転速度に戻す（上昇させる）機能が具備されている。
【００２８】
なお、上記巻取ドラム１１には、図示しないが、ブレーキを駆動するためのブレーキ用油圧シリンダが設けられており、勿論、上記油圧供給装置１３には、当該ブレーキ用油圧シリンダを制御するための回路が具備されている。
【００２９】
次に、上記ウインチ装置１に係る動作を、スパンワイヤ４の張設作業を例にとって説明する。
洋上補給を行う場合、まず、補給船２から受給船３にスパンワイヤ４を掛け渡す必要がある。
【００３０】
すなわち、操作部５３の操作レバー５３ａを繰出方向に且つ適当な速度指示位置（ノッチ位置）まで傾動させて、方向切換弁２６を（ロ）位置に切り換えることにより、スパンワイヤ４を巻取ドラム１１から繰り出す。このとき、スパンワイヤ４には張力が作用していないため、張力検出器５２にて４．９ｋＮ以下の張力が検出されると、切換指示弁３６が（イ）位置に移動されて容量切換弁２７が（イ）位置の半容量側に切り換えられて、スパンワイヤ４が繰り出される。なお、スパンワイヤ４を繰り出す場合、油圧力は低圧でよいため、圧力設定回路２８にて吐出圧が低圧（６．９ＭＰａ）にされるとともに、カウンタバランス弁４１が（イ）位置に移動されて作動状態となり、したがって操作レバー５３ａの速度指示位置に見合った速度でもってスパンワイヤ４が繰り出される。
【００３１】
スパンワイヤ４が受給船３に係止されると、操作部５３の操作レバー５３ａを巻取方向に且つ適当な速度指示位置（ノッチ位置）まで傾動させて、方向切換弁２６を（イ）位置に切り換え、スパンワイヤ４を巻取ドラム１１に巻き取る。そして、張力付与装置６のラムシリンダ８が伸びきっている状態から縮まるところまで巻き取り、ラムシリンダ８の伸張力による付勢力が発揮されるようになると、張力検出器５２にて検出される張力が４．９ｋＮを越えるため、制御部５４からの動作指令により、切換指示弁３６が（ロ）位置に移動されて容量切換弁２７が（ロ）位置の全容量側に切り換えられる。すなわち、油圧モータ１２は１／２の速度となり高トルクでもって回転されることになる。
【００３２】
次に、洋上補給が終了し、補給船２から受給船３に掛け渡されたスパンワイヤ４を引き込む際には、まず受給船３側にてスパンワイヤ４の先端フック部４ａを当該受給船３側に設けられている係止部３ａから外す必要がある。
【００３３】
このスパンワイヤ４の先端フック部４ａを外す際には、張力付与装置６のラムシリダン８の伸張力により、スパンワイヤ４には、所定の張力例えば４．９ｋＮを越える力が掛けられている。
【００３４】
この状態で、操作部５３の操作レバー５３ａを繰出方向に且つ適当な速度指示位置（ノッチ位置）まで傾動させると、方向切換弁２６が（ロ）位置に切り換えられてスパンワイヤ４が巻取ドラム１１から繰り出されるが、スパンワイヤ４には例えば４．９ｋＮを越える張力が作用しており、したがって、そのことが、張力検出器５２にて検出されると、切換指示弁３６が（ロ）位置の状態のままで、すなわち容量切換弁２７が（ロ）位置の全容量側にあるため、スパンワイヤ４が引き出されることになる。なお、スパンワイヤ４を繰り出す場合、油圧力は低圧でよいため、圧力設定回路２８にて、吐出圧が低圧（６．９ＭＰａ）にされるとともに、カウンタバランス弁４１が（イ）位置に移動して作動状態となり、したがって操作レバー５３ａの速度指示位置に見合った速度でスパンワイヤ４が繰り出されることになる。
【００３５】
ある程度、スパンワイヤ４が繰り出されてラムシリンダ８が伸び切り、張力検出器５２にて検出される張力が４．９ｋＮ以下になると、制御部５４からの動作指令により、切換指示弁３６が（イ）位置に移動されて容量切換弁２７が（イ）位置の半容量側に切り換えられる。すなわち、油圧モータ１２は２倍の速度で回転されることになる。
【００３６】
しかし、このとき、制御部５４にて、油圧ポンプ２２の吐出量調節部材２２ａの傾斜角が変更されてその吐出量が１／２に低下され、切り換え前における油圧モータ１２の回転速度に落とされる。すなわち、全容量から半容量に切り換えたときの油圧モータ１２の速度変化である回転変動を、油圧ポンプ１２での吐出量の変更動作にて吸収する。
【００３７】
そして、１／２程度に落とされた回転速度を、所定時間にて例えば２秒程度で、吐出量調節部材２２ａの傾斜角度を元の状態に戻し、すなわち操作レバー５３ａの傾動角に応じた速度まで上昇させる。
【００３８】
このように、スパンワイヤ４の繰り出しおよび巻き取り時に、油圧モータ１２の駆動容量を全容量から半容量に切り換えた際に、油圧モータ１２の速度が２倍になるが、この時、制御部５４により、吐出量変更装置２９を介して油圧ポンプ２２の吐出量を、一旦、１／２に低下させた後、所定時間後に、操作レバーにて指示している箇所まで戻す（上昇させる）ようにしているので、油圧モータの駆動容量（駆動能力）が、特に、回転速度が２段に切り換えられる場合であっても、その切り換え時に、急激な回転変動が生じるのを防止でき、したがってスパンワイヤ４の繰り出しおよび巻き取り動作をスムーズに行うことができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態の説明では、スパンワイヤ４の先端フック部４ａを受給船３側に係止するとともに取り外す際の動作について説明したが、この他、補給船２と受給船３とが並走して洋上補給を行っている際中で且つ両船２，３の距離の変動がラムシリンダ８での伸縮許容量から外れようとした場合には、張力が掛かった状態（例えば、張力検出器での検出張力の値が４．９〜３９．２ｋＮの範囲内に相当する）でのスパンワイヤ４の繰り出しおよび巻き取り動作が行われる。
【００４０】
ところで、上記実施の形態においては、ウインチ装置を、洋上補給におけるスパンワイヤの引き出しおよび引き込みを行うものに適用したが、勿論、このものに限定されるものではなく、油圧モータの駆動容量（駆動能力）が変化するようなワイヤロープを巻き取る装置にも適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明のウインチ装置の構成によると、索体の繰り出しおよび巻き取り時に、油圧モータを大容量から小容量に切り換えた際に、油圧モータの速度が急激に上昇するが、この時、制御部により、吐出量変更装置を介して油圧ポンプの吐出量を、一旦、低下させた後、所定時間後に、操作部からの速度指令に追従させるようにしているので、油圧モータの駆動容量（駆動能力）、例えば回転速度が２段に切り換えられる場合であっても、その切り換え時に、急激な回転変動が生じるのを防止でき、したがって索体の繰り出しおよび巻き取り動作をスムーズに行うことができる。
【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装置の洋上補給船への設置例を示す要部側面図である。
【図２】同ウインチ装置における油圧供給装置等の油圧回路図である。
【符号の説明】
１      ウインチ装置
２      補給船
３      受給船
４      スパンワイヤ
６      張力付与装置
８      ラムシリンダ
１１      巻取ドラム
１２      油圧モータ
１３      油圧供給装置
１４      制御装置
２２      主油圧ポンプ
２２ａ    吐出量調節部材
２５      主油圧管路
２６      方向切換弁
２７      容量切換弁
２８      圧力設定回路
２９      吐出量変更装置
３４      油圧供給管
３５      油戻り管
３６      切換指示弁
３７      切換用パイロット圧供給管
４２      容量変更用油圧シリンダ
４３      サーボ弁
５２      張力検出器
５３      操作部
５３ａ    操作レバー
５４      制御部
【図１】
0004079649.tif 000002
【図２】
0004079649.tif 000003