JPH08169691A - ウインチの制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操作性や作業性を高めたウインチの制御回路
を提供する。 【構成】 原動機に駆動される可変容量形の第１の油圧
ポンプ１と、原動機に駆動されかつ第１の油圧ポンプ１
よりも小容量の第２の油圧ポンプ８と、ウインチ１１を
駆動する油圧モータ３と、第１の油圧ポンプ１および第
２の油圧ポンプ８のうちいずれの吐出油を油圧モータ３
に導くかを選択するポンプ選択手段１０ａ，１０ｂ，Ｓ
Ｗ１とを備えたウインチの制御回路において、第１の油
圧ポンプ１の吐出油を油圧モータ３に導いて得られるウ
インチ１１の速度域と、第２の油圧ポンプ８の吐出油を
油圧モータ３に導いて得られるウインチ１１の速度域と
を連続させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧クレーン、油圧シ
ョベル、杭打機等の建設機械に用いられるウインチの制
御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械に岩盤掘削や精密地盤改良用の
アタッチメントを装着し、これをウインチで昇降させる
場合、ウインチを通常速度（ロープ速度で最低４ｍ／分
程度）よりも遥かに遅い超微速度（ロープ速度で０．５
〜１．０ｍ／分程度）で駆動する必要がある。ここで、
ウインチ駆動用のモータへ圧油を供給する主ポンプに
は、幅広い速度領域に対応すべく可変容量形のものが使
用される。ところが、主ポンプは他の油圧アクチュエー
タの油圧源としても共用されるために基本容量が大き
く、上述した超微速度を主ポンプの容量制御で実現する
ことは難しい。そこで、特開平５−２５４７８５号公報
の制御回路では、主ポンプに比して吐出容量が十分に小
さい固定容量形の補助ポンプを設け、超微速度が必要な
ときは補助ポンプからの圧油でウインチを駆動してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した公報記載のよ
うな制御回路では、主ポンプの最小容量と最大容量の差
を過度に大きくすると小容量から大容量への容量変化が
急激でキャビテーションが発生するおそれがある。従っ
て、主ポンプの最小容量は比較的大きく設定されてい
た。その一方、補助ポンプの吐出容量は超微速駆動のみ
を前提として相当に小さく設定されていた。このため、
主ポンプの吐出油を油圧モータに導いて得られる速度域
と、補助ポンプの吐出油を油圧モータに導いて得られる
速度域とに隔たりが生じ、両速度域の中間の速度が得ら
れない設定となっていた。このため、操作性や作業性に
問題があった。

【０００４】本発明の目的は、操作性や作業性を高めた
ウインチ制御回路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、本発明は、原動機に駆動される可
変容量形の第１の油圧ポンプ１と、原動機に駆動されか
つ第１の油圧ポンプ１よりも小容量の第２の油圧ポンプ
８と、ウインチ１１を駆動する油圧モータ３と、第１の
油圧ポンプ１および第２の油圧ポンプ８のうちいずれの
吐出油を油圧モータ３に導くかを選択するポンプ選択手
段１０ａ，１０ｂ，ＳＷ１とを備えたウインチの制御回
路に適用される。そして、第１の油圧ポンプ１の吐出油
を油圧モータ３に導いて得られるウインチ１１の速度域
（図２の区間Ａ）と、第２の油圧ポンプ８の吐出油を油
圧モータ３に導いて得られるウインチ１１の速度域（図
２の区間Ｂ）とを連続させて上述した目的を達成する。
請求項２の発明では、第２の油圧ポンプ８が可変容量形
とされている。

【０００６】

【作用】二つの油圧ポンプ１，８の吐出油を油圧モータ
３にそれぞれ導いて得られる二つの速度域が連続するよ
うにしたので、第２の油圧ポンプ８を使用したときの最
低速度から第１の油圧ポンプ１を使用したときの最高速
度まで切れ目のない連続的な速度制御が可能となる。請
求項２の発明では、第２の油圧ポンプ８の吐出容量の変
更により第２の油圧ポンプ８の吐出油を油圧モータ３に
導いたときの速度域を拡大できる。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【０００８】

【実施例】図１〜図４を参照して本発明の実施例を説明
する。 −第１実施例− 図１は本発明の第１実施例の制御回路を示し、図中符号
１は主ポンプ、２は主ポンプ１からの吐出油の供給方向
を切換える主切換弁、３はウインチ駆動用の油圧モー
タ、４はパイロット圧を発生するチャージポンプ、５は
パイロット操作弁である。主ポンプ１は可変容量形であ
り、その吐出容量はパイロット管路２０を介してレギュ
レータ１ａに導かれる指令圧が高いほど大きくなる。指
令圧については後述する。主切換弁２は、パイロット操
作弁５からパイロットポート２ａ，２ｂに導かれるパイ
ロット圧により、図示の中立位置、ｉ位置およびｊ位置
の間で切換え制御される。中立位置のときには主ポンプ
１の吐出油がタンクＴへ戻される。ｉ位置またはｊ位置
のときは主ポンプ１の吐出油が油圧モータ３の一対のポ
ート３ａ，３ｂのいずれかに導かれる。ポート３ａに圧
油が導かれるとウインチ１１が巻下げ方向に回転し、ポ
ート３ｂに圧油が導かれるとウインチ１１が巻上げ方向
に回転する。図では省略したが主ポンプ１の吐出油は油
圧モータ３以外の油圧アクチュエータにも供給可能とさ
れている。主ポンプ１は建設機械に搭載される不図示の
原動機（例えばディーゼルエンジン）により駆動され
る。

【０００９】パイロット操作弁５は、チャージポンプ４
から導かれる圧力を操作レバー５ａの操作方向および操
作量に応じて減圧してパイロット管路２１ａ，２１ｂに
出力する。操作レバー５ａが図示の中立位置のときは管
路２１ａ，２１ｂへのパイロット圧の出力が阻止され
る。操作レバー５ａを巻下げ方向（矢印Ａ方向）に操作
したときは、その操作量が大きいほど減圧度が小さくな
ってパイロット管路２１ａのパイロット圧が上昇する。
操作レバー５ａを巻上げ方向（矢印Ｂ方向）に操作した
ときは、その操作量が大きいほどパイロット管路２１ｂ
のパイロット圧が上昇する。

【００１０】パイロット操作弁５の出力圧はパイロット
管路２１ｃを介して指令圧選択弁６にも導かれる。指令
圧選択弁６のソレノイド６ｓが消磁されているときは、
パイロット操作弁５の出力圧が主ポンプ１のレギュレー
タ１ａに指令圧として導かれる。この場合は、操作レバ
ー５ａの操作量が大きいほど主ポンプ１の吐出容量が大
きくなる。指令圧選択弁６のソレノイド６ｓを励磁する
と、チャージポンプ４の吐出圧が減圧弁７で減圧されて
レギュレータ１ａに導かれる。減圧弁７の減圧度はレバ
ー７ａにより手動調整可能である。

【００１１】以上が主ポンプ１にて油圧モータ３を駆動
するための回路であり、本実施例では以下の回路の追加
によりウインチ１１の超微速駆動が実現される。すなわ
ち、本実施例では主ポンプ１とは別に小容量の補助ポン
プ８が設けられている。補助ポンプ８は可変容量形であ
り、その吐出容量はチャージポンプ４から減圧弁１３を
介してレギュレータ８ａに導かれる指令圧が高いほど大
きくなる。減圧弁１３の減圧度はレバー１３ａにより手
動調整可能である。補助ポンプ８ａの吐出容量の調整範
囲は後述する。補助ポンプ８は主ポンプ１と同じく不図
示の原動機で駆動される。補助ポンプ８の吐出油は補助
管路１２を介して補助切換弁９に導かれる。補助切換弁
９は、パイロットポート９ａ，９ｂに導かれるパイロッ
ト圧により、図示の中立位置、ｅ位置およびｆ位置の間
で切換え制御される。中立位置のときには補助ポンプ８
の吐出油がタンクＴへ戻される。ｅ位置またはｆ位置の
ときは補助ポンプ８の吐出油が油圧モータ３の一対のポ
ート３ａ，３ｂのいずれかに導かれる。

【００１２】補助切換弁９のパイロットポート９ａ，９
ｂは電磁弁１０ａ，１０ｂを介してパイロット管路２１
ａ，２１ｂにそれぞれ接続されている。電磁弁１０ａ，
１０ｂのソレノイド１０ｓの励磁および消磁は運転席に
設けたスイッチＳＷ１により切換えられる。スイッチＳ
Ｗ１がオフのときはソレノイド１０ｓが消磁される。こ
のとき、パイロット操作弁５から出力されたパイロット
圧が電磁弁１０ａ，１０ｂを経て主切換弁２のパイロッ
トポート２ａ，２ｂのいずれかに導かれ、補助切換弁９
側にはパイロット圧が導かれない。従って、パイロット
操作弁５の操作に応じて主切換弁２のみが切換えられ、
主ポンプ１の吐出油で油圧モータ３が駆動される。一
方、スイッチＳＷ１がオンされて電磁弁１０ａ，１０ｂ
のソレノイド１０ｓが励磁されると、パイロット操作弁
５から出力されたパイロット圧が電磁弁１０ａ，１０ｂ
を経て補助切換弁９のパイロットポート９ａ，９ｂのい
ずれかに導かれ、主切換弁２側にはパイロット圧が導か
れない。従って、パイロット操作弁５の操作に応じて補
助切換弁９のみが切換えられ、補助ポンプ８の吐出油で
油圧モータ３が駆動される。

【００１３】図２は主ポンプ１の吐出油で油圧モータ３
を駆動するときのウインチ１１のロープ速度と、補助ポ
ンプ８の吐出油で油圧モータ３を駆動するときのウイン
チ１１のロープ速度との関係を示す。図中Ｖ1は杭打ち
工法で要求される最低速度、Ｖ5は最高速度である。区
間Ａは主ポンプ１を使用する場合の速度域、区間Ｂは補
助ポンプ８を使用する場合の速度域である。最低速度Ｖ
1は補助ポンプ８の吐出容量を最小に設定しかつ原動機
を実用最低回転数で運転したときに得られる。最高速度
Ｖ5は主ポンプ１の吐出容量を最大に設定しかつ原動機
を実用最高回転数で運転したときに得られる。区間Ａの
最低速度Ｖ3は主ポンプ１の吐出容量を最小に設定し原
動機を実用最低回転数で運転したときに得られる。

【００１４】ここで、主ポンプ１の最大容量は最高速度
Ｖ5に合わせて大きく設定される。また、キャビテーシ
ョンを避けながら主ポンプ１を最大容量まで迅速に移行
させるため、主ポンプ１の最小容量も比較的大きく設定
される。さらに、一般的な建設機械の原動機の実用回転
数域は、実用最高回転数が実用最低回転数のほぼ２倍程
度（例えば１０００〜２０００r.p.m.）である。その一
方、超微速領域での最低速度Ｖ1はウインチ１１の通常
速度と比べて桁違いに小さい。以上の理由から区間Ａの
最低速度Ｖ3と区間Ｂの最低速度Ｖ1との差は相当に大き
くなる。従って、補助ポンプ８を固定容量とし、原動機
が実用最低回転数のとき最低速度Ｖ1が得られるように
すると、原動機の回転数を上昇させても最低速度Ｖ1か
らその２倍程度の最高速度Ｖ2までの区間Ｃでしかロー
プ速度を変化させることができず、速度Ｖ2から速度Ｖ3
までの区間Ｄが速度設定の不可能な空白領域となる。こ
の空白領域を放置すると作業性や操作性が悪化する。

【００１５】ところが本実施例では補助ポンプ８を可変
容量形としたので、補助ポンプ８の吐出容量を最大に設
定し原動機を実用最高回転数で運転したときの速度Ｖ4
を区間Ａの最低速度Ｖ3よりも高く設定でき、減圧弁１
３のレバー１３ａや減圧弁７のレバー操作７ａまたはパ
イロット操作弁５の操作と原動機の回転数の調整により
最低速度Ｖ1から最高速度Ｖ5まで連続的にロープ速度を
変更できる。ちなみに、主ポンプ１の最大容量と最小容
量の比（最大容量／最小容量）の比をほぼ５倍、補助ポ
ンプ８の最大容量と最小容量の比をほぼ４倍、主ポンプ
１の最大容量と補助ポンプ８の最小容量の比をほぼ２０
倍、補助ポンプ８の最大容量を主ポンプ１の最小容量よ
りも幾らか大きく設定したところ、ウインチに必要な全
速度域をカバーできた。なお、図１の減圧弁１３を省略
し、図３に示すように電磁弁６の出力圧を補助ポンプ８
のレギュレータ８ａに導いてもよい。

【００１６】−第２実施例− 図４は本発明の第２実施例を示す。なお、図１との共通
部分には同一符号を付してある。この実施例では、図１
の油圧パイロット式の補助切換弁９に代え、電磁式の補
助切換弁１５を設けている。また、チャージポンプ４と
パイロット操作弁５との間に電磁弁１６を設けている。
補助切換弁１５のソレノイド１５ａ，１５ｂおよび電磁
弁１６のソレノイド１６ｓの励磁および消磁の切換えは
運転席に設けたスイッチＳＷ２で行なう。スイッチＳＷ
２の接点ａ、接点ｂ側がいずれも開放状態のときはソレ
ノイド１５ａ，１５ｂ，１６ｓがすべて消磁され、補助
切換弁１５が図示の中立位置、電磁弁１６がｇ位置にそ
れぞれ保持される。この状態では補助ポンプ８から油圧
モータ３への圧油の供給が補助切換弁１５で阻止され、
チャージポンプ４からパイロット操作弁５への圧油の供
給が許容される。従って、油圧モータ３は主ポンプ１の
吐出油で駆動される。

【００１７】スイッチＳＷ２の接点ａが閉成するとソレ
ノイド１５ａが励磁されて補助切換弁１５がｆ位置に切
換わる。これにより、補助ポンプ８の吐出油が油圧モー
タ３のポート３ａに導かれ、ウインチ１１が巻下げ方向
に駆動される。一方、スイッチＳＷ２の接点ｂが閉成す
るとソレノイド１５ｂが励磁されて補助切換弁１５がｅ
位置に切換わり、補助ポンプ８の吐出油が油圧モータ３
のポート３ｂに導かれてウインチ１１が巻上げ方向に駆
動される。補助ポンプ８の吐出油でウインチ１１を駆動
するときの速度は減圧弁１３のレバー１３ａにより調整
する。スイッチＳＷ２の接点ａ，ｂのいずれが閉成して
もソレノイド１６ｓが励磁されて電磁弁１６がｈ位置に
切換わる。これによりチャージポンプ４からパイロット
操作弁５への圧油の供給が絶たれる。従って、超微速駆
動時に操作レバー５ａを誤って操作しても主ポンプ１の
吐出油は油圧モータ３に導かれない。また、補助切換弁
１５を中立位置に戻さない限り操作レバー５ａでウイン
チ１１を操作できないことになるので、超微速駆動から
通常速度の駆動に戻るときスイッチＳＷ２を切り忘れる
おそれがない。

【００１８】以上の実施例では、主ポンプ１が第１の油
圧ポンプを、補助ポンプ８が第２の油圧ポンプを、電磁
弁１０ａ，１０ｂとスイッチＳＷ１または電磁弁１６と
スイッチＳＷ２がポンプ選択手段をそれぞれ構成する。
ただし、第２実施例では電磁弁１６を省略し、スイッチ
ＳＷ２のみでポンプ選択手段を構成してもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば二
つの油圧ポンプによって実現されるウインチの二つの速
度域を連続させたので、超微速領域から通常速度領域ま
で切れ目のない連続的な速度制御が可能となり、様々な
工法に対応できる。特に請求項２の発明では第２の油圧
ポンプをも可変容量形としたので、第１の油圧ポンプを
使用したときの速度域の最高速度や第２の油圧ポンプを
使用したときの最低速度を必要十分な値に設定しつつ二
つの速度域を連続させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の制御回路を示す図。

【図２】第１実施例で主ポンプを使用したときの速度域
と、補助ポンプを使用したときの速度域との関係を示す
図。

【図３】図１の変形例を示す図。

【図４】本発明の第２実施例の制御回路を示す図。

【符号の説明】

１ 主ポンプ ２ 主切換弁 ３ ウインチ駆動用の油圧モータ ５ パイロット操作弁 ８ 補助ポンプ ９，１５ 補助切換弁 １０ａ，１０ｂ 電磁弁 １１ ウインチ ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機に駆動される可変容量形の第１の
   油圧ポンプと、 前記原動機に駆動され、かつ前記第１の油圧ポンプより
   も小容量の第２の油圧ポンプと、 ウインチを駆動する油圧モータと、 前記第１の油圧ポンプおよび前記第２の油圧ポンプのう
   ち、いずれの吐出油を前記油圧モータへ導くかを選択す
   るポンプ選択手段と、を備えたウインチの制御回路にお
   いて、 前記第１の油圧ポンプの吐出油を前記油圧モータに導い
   て得られる前記ウインチの速度域と、前記第２の油圧ポ
   ンプの吐出油を前記油圧モータに導いて得られる前記ウ
   インチの速度域とが連続していることを特徴とするウイ
   ンチの制御回路。
2. 【請求項２】 前記第２の油圧ポンプが可変容量形であ
   ることを特徴とする請求項１記載のウインチの制御回
   路。