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技術 ウインチ装置

出願人 住友重機械建機クレーン株式会社
発明者 石田和久
出願日 2008年4月25日 (12年8ヶ月経過) 出願番号 2008-115038
公開日 2009年11月12日 (11年1ヶ月経過) 公開番号 2009-263092
状態 特許登録済
技術分野 ウインチ
主要キーワード モータ駆動圧 圧油供給量 巻下げ操作 ウインチ装置 操作レバ ブレーキ解除圧 掘削用バケット 巻下げ駆動
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年11月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

操作信号が正常に復帰した際の油圧モータの逸走を防止する。

解決手段

圧力センサ12,13からの操作信号vが正常と判定され、かつ、巻上げまたは巻下げ操作が検出されるとブレーキ装置10を解除し、操作信号vが異常と判定されると、巻上げまたは巻下げ操作が検出されてもブレーキ装置10の解除を禁止する。操作信号vが異常から正常に復帰と判定されたときは、圧力センサ15により操作レバー7が中立と判定された場合にブレーキ装置10の解除を許容し、操作レバー7が中立でないと判定されるとブレーキ装置10の解除を禁止する。

概要

背景

従来より、操作パイロット圧コントロールバルブに導くパイロット圧供給ラインに圧力スイッチ(圧力センサ)を接続し、この圧力スイッチによりレバー操作が検出されると、ブレーキ装置ブレーキ解除圧を供給し、ウインチドラムに作用するブレーキ解除するようにした装置が知られている(例えば特許文献1参照)。

実開平7−8389号公報

概要

操作信号が正常に復帰した際の油圧モータの逸走を防止する。圧力センサ12,13からの操作信号vが正常と判定され、かつ、巻上げまたは巻下げ操作が検出されるとブレーキ装置10を解除し、操作信号vが異常と判定されると、巻上げまたは巻下げ操作が検出されてもブレーキ装置10の解除を禁止する。操作信号vが異常から正常に復帰と判定されたときは、圧力センサ15により操作レバー7が中立と判定された場合にブレーキ装置10の解除を許容し、操作レバー7が中立でないと判定されるとブレーキ装置10の解除を禁止する。

目的

効果

実績

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請求項1

ウインチドラムと、前記ウインチドラムの回転を停止するブレーキ装置と、油圧ポンプからの吐出油により前記ウインチドラムを巻上げおよび巻下げ駆動する油圧モータと、前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する方向制御弁と、前記方向制御弁を操作する操作部材と、前記操作部材の操作を検出する操作検出手段と、前記操作検出手段からの操作信号が正常かまたは異常かを判定する操作信号判定手段と、前記油圧モータへ駆動圧が供給され得る駆動圧供給状態であるか否かを判定する状態判定手段と、前記操作信号判定手段により前記操作信号が正常と判定され、かつ、前記操作検出手段により巻上げまたは巻下げ操作が検出されると前記ブレーキ装置を解除し、前記操作信号判定手段により前記操作信号が異常と判定されると、前記操作検出手段により巻上げまたは巻下げ操作が検出されても前記ブレーキ装置の解除を禁止する第1のブレーキ制御手段と、前記操作信号判定手段により前記操作信号が異常から正常に復帰したと判定されると、(1)前記状態判定手段により前記駆動圧供給状態でないと判定されることを条件に、前記第1のブレーキ制御手段による前記ブレーキ装置の解除を許容し、(2)前記駆動圧供給状態であると判定されたときは、前記第1のブレーキ制御手段による前記ブレーキ装置の解除を禁止する第2のブレーキ制御手段とを備えることを特徴とするウインチ装置

請求項2

請求項1に記載のウインチ装置において、前記状態判定手段は、前記操作検出手段とは別系統で前記操作部材の中立操作を検出する中立検出手段を有し、前記中立検出手段により中立操作が検出されると、前記駆動圧供給状態でないと判定することを特徴とするウインチ装置。

請求項3

請求項1に記載のウインチ装置において、前記状態判定手段は、モータ駆動圧を検出する駆動圧検出手段を有し、前記駆動圧検出手段により所定値以上の駆動圧が検出されると、前記駆動圧供給状態であると判定することを特徴とするウインチ装置。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1項に記載のウインチ装置において、前記操作検出手段は、少なくとも前記操作部材の巻下げ操作を検出し、前記第2のブレーキ制御手段は、巻下げ操作の操作信号が異常から正常に復帰したと判定されると、前記状態判定手段により前記駆動圧供給状態でないと判定されることを条件に前記第1のブレーキ制御手段による前記ブレーキ装置の解除を許容することを特徴とするウインチ装置。

請求項5

請求項1〜4のいずれか1項に記載のウインチ装置において、前記操作信号判定手段により前記操作信号が異常と判定されると、その異常情報を報知する報知手段をさらに備え、前記報知手段は、前記操作信号が異常から正常に復帰したと判定されても、異常情報を報知し続けることを特徴とするウインチ装置。

技術分野

0001

本発明は、ウインチ装置に関する。

背景技術

0002

従来より、操作パイロット圧コントロールバルブに導くパイロット圧供給ラインに圧力スイッチ(圧力センサ)を接続し、この圧力スイッチによりレバー操作が検出されると、ブレーキ装置ブレーキ解除圧を供給し、ウインチドラムに作用するブレーキ解除するようにした装置が知られている(例えば特許文献1参照)。

0003

実開平7−8389号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記特許文献1記載の装置のように圧力スイッチからの電気信号によりブレーキを解除するようにしたのでは、電気信号の接続不良や断線等の異常があった場合に、ブレーキの解除動作が不安定になり、不所望なウインチドラムの動きを誘発するおそれがある。

課題を解決するための手段

0005

本発明によるウインチ装置は、ウインチドラムと、ウインチドラムの回転を停止するブレーキ装置と、油圧ポンプからの吐出油によりウインチドラムを巻上げおよび巻下げ駆動する油圧モータと、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する方向制御弁と、方向制御弁を操作する操作部材と、操作部材の操作を検出する操作検出手段と、操作検出手段からの操作信号が正常かまたは異常かを判定する操作信号判定手段と、油圧モータへ駆動圧が供給され得る駆動圧供給状態であるか否かを判定する状態判定手段と、操作信号判定手段により操作信号が正常と判定され、かつ、操作検出手段により巻上げまたは巻下げ操作が検出されるとブレーキ装置を解除し、操作信号判定手段により操作信号が異常と判定されると、操作検出手段により巻上げまたは巻下げ操作が検出されてもブレーキ装置の解除を禁止する第1のブレーキ制御手段と、操作信号判定手段により操作信号が異常から正常に復帰したと判定されると、(1)状態判定手段により駆動圧供給状態でないと判定されることを条件に、第1のブレーキ制御手段によるブレーキ装置の解除を許容し、(2)駆動圧供給状態であると判定されたときは、第1のブレーキ制御手段によるブレーキ装置の解除を禁止する第1のブレーキ制御手段とを備えることを特徴とする。

発明の効果

0006

本発明によれば、操作信号が正常に復帰したとき、モータに駆動圧が供給される状態でないことを条件に、ブレーキ装置の解除を許容するので、不所望なウインチドラムの動きを防止できる。

発明を実施するための最良の形態

0007

以下、図1図7を参照して本発明によるウインチ装置の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るウインチ装置の構成を示す油圧回路図であり、図6はこのウインチ装置を有するクレーン外観側面図である。図6に示すように、クレーンは、走行体101と、走行体101上に搭載された旋回可能な旋回体102と、旋回体102に起伏可能に支持されたブーム103とを有する。旋回体102にはウインチドラム1が搭載され、ウインチドラム1の駆動によりワイヤロープ104が巻上げまたは巻下げられ、吊り荷(掘削用バケット等)106が昇降する。また、旋回体102には起伏ドラム107が搭載され、起伏ドラム107の駆動により起伏ロープ108が巻上げまたは巻下げられ、ブーム103が起伏される。

0008

図1に示すようにウインチ装置は、ウインチドラム1と、ウインチドラム1を駆動する可変容量型の油圧モータ2と、エンジンMにより駆動され、油圧モータ2に駆動圧油を供給する一対の可変容量型の油圧ポンプ3、4と、油圧ポンプ3、4から油圧モータ2への圧油の流れをそれぞれ制御する方向制御弁5,6と、方向制御弁5,6を操作する操作レバー7と、パイロットポンプ8と、操作レバー7の操作量に応じて駆動され、方向制御弁5,6にパイロットポンプ8からのパイロット圧を供給するパイロット弁9a,9bと、ウインチドラム1の回転を停止するブレーキ装置10とを有する。油圧モータ2の容量はレギュレータ2aにより制御される。方向制御弁6は、方向制御弁5よりも小さいパイロット圧で切り換わるように弁特性が設定されている。

0009

ブレーキ装置10は、中立時に作動し、パイロットポンプ8からのパイロット圧(ブレーキ解除圧)により解除される中立ネガブレーキであり、ブレーキ装置10へのパイロット圧の流れは電磁切換弁11により制御される。すなわち電磁切換弁11が位置ロに切り換わると、ブレーキ装置10への圧油の流れが遮断され、ブレーキ装置10が作動する。電磁切換弁11が位置イに切り換わると、ブレーキ装置10へ圧油が供給され、ブレーキ装置10が解除される。ブレーキ装置10はコントローラ20からの信号により制御される。

0010

パイロット弁9a,9bと方向制御弁5,6のパイロットポートとを接続する管路L1,L2にはそれぞれ圧力センサ12,13が接続され、圧力センサ12,13により操作レバー7の操作が検出される。また、パイロット弁9a,9bからのパイロット圧は、シャトル弁14を介してモータレギュレータ2aにモータ傾転制御圧として供給され、このパイロット圧は圧力センサ15により検出される。

0011

図2は、圧力センサ12,13から出力された操作信号vの一例を示す特性図である。入力電圧をv0(例えば5v)としたとき、操作信号vが正常であれば、操作レバー7の中立時の操作信号はv1(例えば0.5v)、最大操作時における操作信号はv2(例えば4.5v)であり、レバー操作量に応じて操作信号vはv1とv2の間で比例的に変化する。一方、センサ12,13の信号ラインに断線または短絡が生じたときは、操作信号vは0またはv0となって、v1より小さくまたはv2より大きくなる。この場合は、操作信号vが異常である。

0012

コントローラ20は、CPU、ROM,RAM、その他の周辺回路などを有する演算装置を含んで構成される。コントローラ20には圧力センサ12,13と圧力センサ15からの信号が入力される。コントローラ20ではこれら入力信号に基づいて以下のような処理を実行し、電磁切換弁11とモニタ21にそれぞれ制御信号を出力する。

0013

図3は、CPUで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば電源キーオンにより開始される。ステップS1では、圧力センサ12,13の操作信号vがともに正常であるか否か、すなわちv1≦v≦v2の条件を満たすか否かを判定する。ステップS1が肯定されるとステップS7に進み、各圧力センサ12,13により中立操作が検出されているか否か、すなわち操作信号vがv1か否かを判定する。

0014

ステップS7が否定、すなわち巻上げまたは巻下げ操作が検出されるとステップS6に進み、電磁切換弁11に制御信号を出力して電磁切換弁11を位置イに切り換える。これによりブレーキ装置10にブレーキ解除圧が作用し、ブレーキ装置10が解除される。一方、ステップS7が肯定されるとステップS8に進み、電磁切換弁11に制御信号を出力して電磁切換弁11を位置ロに切り換える。これによりブレーキ装置10へのブレーキ解除圧の作用が停止し、ブレーキ装置10が作動する。ステップS6またはステップS8の処理が終了するとステップS1に戻る。

0015

ステップS1で操作信号vが正常でない、つまりv<v1またはv>v2と判定されるとステップS2に進む。ステップS2では、電磁切換弁11に制御信号を出力して電磁切換弁11を位置ロに切り換え、ブレーキ装置10を作動する。次いで、ステップS3で、モニタ21に制御信号を出力し、操作信号vが異常である旨を表示するとともに、異常情報をメモリに格納する。この異常情報はオペレータ自身で消去することはできず、異常情報が一度表示されると、以降、サービスマンがセンサ12,13の点検等を行い、所定のリセット操作を行うまで表示され続ける。

0016

ステップS4では、操作信号vが正常か否か、すなわち接触不良等により操作信号vが正常状態(v1≦v≦v2)に復帰したか否かを判定する。ステップS4が肯定されるとステップS5に進み、否定されるとステップS2に戻る。ステップS5では、圧力センサ15からの信号により操作レバー7が中立か否かを判定する。例えばセンサ15の検出値Pが所定値P0であるとき、操作レバー7が中立と判定される。ステップS5が肯定されるとステップS1に戻り、否定されるとステップS2に戻る。

0017

本実施の形態に係るウインチ装置の主要な動作を説明する。
(1)正常時
操作信号vが正常状態で、操作レバー7が中立位置に操作されているときは、ブレーキ装置10が作動する(ステップS8)。これによりウインチドラム1の回転が阻止される。この状態から例えば操作レバー7を巻下げ操作すると、図4に示すように電磁切換弁11が位置イに切り換えられ、ブレーキ装置10が解除される(ステップS6)。このとき、管路L2を介して方向制御弁5,6にパイロット圧が作用し、方向制御弁6が図示のように巻下げ位置に切り換えられる。これにより油圧ポンプ4からの圧油が方向制御弁6を介して油圧モータ2に供給され、この巻下げ駆動圧によりカウンタバランス弁16が開放され、ウインチドラム1が巻下げ駆動する。

0018

(2)異常時
図5に示すように例えば圧力センサ13とコントローラ20の接続箇所に接触不良により断線が生じたときは、操作信号vが異常(v=0)となる。これによりブレーキ装置10が作動し、モニタ21に異常情報が表示がされる(ステップS2,ステップS3)。このとき、操作信号vの出力は不安定であり、仮に操作信号vが正常状態に復帰したとしても、操作レバー7が巻下げ操作されている場合には、ブレーキ装置10は解除されない(ステップS5→ステップS2)。これにより油圧モータ2の逸走を防止できる。

0019

すなわち、操作レバー7を巻下げ操作した状態では、油圧モータ2に駆動圧が作用してカウンタバランス弁16が開放される。このため、この状態でブレーキ装置10を解除すると、モータ回転数設定回転数を超え、油圧モータ2への圧油供給量不足して油圧モータ2が逸走状態になるおそれがある。この点、本実施の形態では、操作レバー7を巻下げ操作している状態ではブレーキ装置10を解除しないので、油圧モータ2の逸走を防止できる。

0020

操作信号vが異常状態から正常状態に復帰したとき、操作レバー7が中立位置に操作されると、圧力センサ15の検出値はP0となる。この状態から、巻下げ操作が行われるとブレーキ装置10が解除される(ステップS5→ステップS1→ステップS6)。これによりモータ駆動圧が作用していない状態でのみ、ブレーキ装置10が解除されるので、ブレーキ解除時に吊り荷が急落下することを防止でき、レバー操作量に応じた速度でウインチドラム1を巻下げ駆動できる。この場合、操作信号が正常状態に復帰しても異常情報はモニタ21に表示され続けるので、オペレータに常に注意喚起できる。

0021

なお、巻上げ操作時に操作信号vが異常から正常に復帰したときも、巻下げ操作時と同様に動作する。これにより巻上げ駆動圧が作用した状態でブレーキ装置10が解除されることを防止でき、モータ2の急回転によるショックの発生を防止できる。

0022

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)コントローラ20で圧力センサ12,13からの操作信号vが正常か異常かを判定し、操作信号vの正常時に、圧力センサ12,13からの信号により巻上げまたは巻下げ操作が検出されると、電磁切換弁11を切り換えてブレーキ装置10を解除し、操作信号vの異常時には、巻上げまたは巻下げ操作が検出されてもブレーキ装置10の解除を禁止するようにした。さらに、圧力センサ15からの信号により操作レバー7が中立か否かを判定し、操作信号vが異常から正常に復帰と判定されたときは、圧力センサ15からの信号によりレバー中立と判定されることを条件に、操作レバー7の巻上げまたは巻下げ操作によるブレーキ装置10の解除を許容し、レバー中立でないと判定されたときは、ブレーキ装置10の解除を禁止するようにした。これにより油圧モータ2に駆動圧が供給されている状態でブレーキ装置10が解除されることを防止でき、不所望なウインチドラム1の動きを防止できる。

0023

(2)圧力センサ12,13とは別に圧力センサ15を設け、圧力センサ12,13とは別系統で操作レバー7の中立操作を検出するようにしたので、レバー7が中立操作されずにブレーキ装置10が解除されることを確実に防止できる。
(3)巻下げ操作を検出する圧力センサ13の操作信号vが異常から正常に復帰したときに、圧力センサ15からの信号に応じてブレーキ装置10の解除動作を制御するようにしたので、油圧モータ2の逸走を防止できる。
(4)操作信号vが異常と判定されると、その後、操作信号vが異常から正常に復帰と判定されても、その異常情報をモニタ21に表示するようにしたので、オペレータに注意を喚起できる。

0024

なお、上記実施の形態では、圧力センサ15により中立操作を検出し、モータ駆動圧が供給され得る駆動圧供給状態であるか否かを判定するようにしたが(ステップS5)、状態判定手段はこれに限らない。例えば図7に示すように制御弁5,6と油圧モータ2の間の管路に、モータ駆動圧を検出する圧力センサ17,18をそれぞれ接続し、この圧力センサ17,18の検出値が所定値(例えば0)以上である場合に、駆動圧供給状態であると判定するようにしてもよい。操作レバー7の操作をリミットスイッチ等により検出して駆動圧供給状態を判定してもよい。

0025

上記実施の形態では、ブレーキ装置10にブレーキ解除圧を供給してブレーキを解除するようにしたが、ブレーキ装置10の構成はこれに限らない。操作レバー7により方向制御弁5,6を操作するようにしたが、他の操作部材を用いてもよい。圧力センサ12,13によりレバー操作を検出するようにしたが、操作検出手段はこれに限らない。例えば操作レバー7を電気レバーとして構成し、電気レバーからの信号によりレバー操作を検出してもよい。操作信号vが所定範囲内(v1≦v≦v2)にあるときに、操作信号vが正常と判定するようにしたが(ステップS1,ステップS4)、操作信号判定手段はこれに限らない。

0026

操作信号vの正常時には、圧力センサ12,13により巻上げまたは巻下げ操作が検出されると電磁切換弁11を切り換えてブレーキ装置10を解除し、操作信号vが異常時には、巻上げまたは巻下げ操作が検出されてもブレーキ装置10の解除を禁止するようにしたが、第1のブレーキ制御手段の構成はこれに限らない。操作信号vが異常から正常に復帰と判定されたときは、圧力センサ15からの信号によりレバー中立と判定されることを条件にブレーキ装置10の解除を許容するようにしたが、少なくとも操作信号の正常復帰時に、駆動圧供給状態でないことを条件にブレーキ装置10の解除を許容するのであれば、第2のブレーキ制御手段はいかなるものでもよい。上記実施の形態では、巻上げ用および巻下げ用の操作信号vの異常を判定したが、巻下げ用のみの異常を判定するようにしてもよい。異常情報をモニタ21を介して報知するようにしたが、報知手段はこれに限らない。

0027

上記実施の形態では、クレーンのウインチ装置に適用する例を説明したが、操作系の電気信号に応じてブレーキを解除する他のウインチ装置にも同様に適用可能である。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のウインチ装置に限定されない。

図面の簡単な説明

0028

本発明の実施の形態に係るウインチ装置の構成を示す油圧回路図。
操作レバーの操作による操作信号の特性を示す図。
図1のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。
図1のウインチ装置の動作を説明する油圧回路図。
異常時の動作を説明する図。
図1のウインチ装置が適用されるクレーンの外観側面図。
図1の変形例を示す図。

符号の説明

0029

1ウインチドラム
2油圧モータ
5,6方向制御弁
7操作レバー
10ブレーキ装置
12,13圧力センサ
15 圧力センサ
17,18 圧力センサ
20コントローラ
21 モニタ

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