JPS6317759B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、油圧式巻上装置の起動方法に係り、
特にクレーン等に使用するに好適なシヨツクレス
方式を備えた、油圧式巻上装置に関するものであ
る。

クレーンの巻上装置の原動機には、移動式クレ
ーンを除いて、電動機が多用されている。電動機
は低速度運転に限界がある他、低速度性能を出す
ための特別な制動装置を必要とし、コスト高であ
る。このため、近年、定点停止を重要視する自動
化クレーンなどに、速度が零、すなわち静止状態
まで速度制御でき、かつ低コストという利点よ
り、油圧モータ駆動の巻上装置が多用されてい
る。従来技術における、油圧モータの代表的な駆
動方式として、可変容量形プランジヤポンプと、
固定容量形ラジアルピストンモータとを、閉ルー
プに組み合わせた方式がある。この方式は、油圧
ポンプに備えているところの、ポンプの押しのけ
容積を可変し、吐出量を可変する機構（以下レギ
ユレータと称す）を、駆動制御することによつ
て、ポンプの吐出方向、および吐出量を零から必
要流量まで、任意に制御して油圧モータ、ひいて
はロープ巻取りドラムの回転方向と回転数を制御
するものである。プランジヤポンプのレギユレー
タは、直線運動をするアクチエータであり、ポン
プの吐出量が零の時を中立位置として、正逆に作
動しポンプの吐出方向を可変し、アクチエータの
ストロークに比例したポンプ吐出量を得る。

レギユレータの駆動制御装置には応答性の良い
電気―油圧サーボ方式が一般に用いられる。電気
―油圧サーボ方式は、電気―油圧サーボ弁、レギ
ユレータ変位検出器、演算増巾器、レギユレータ
動作指令発生装置より構成されている。電気―油
圧サーボ弁はレギユレータ駆動用としての別の油
圧源の油を、電気―油圧サーボ弁のコイルに流れ
る電流に比例して供給し、レギユレータを駆動す
る。レギユレータ変位検出器はレギユレータのス
トロークを電圧に変換し演算増巾器へ帰還電圧と
して与えられる。演算増巾器は、レギユレータ動
作指令発生装置より入力された指令電圧と、前述
した帰還電圧を加算しその偏差を制御量として増
巾しさらにサーボ弁の電流容量に合わせるため電
流増巾して、サーボ弁へ出力する。レギユレータ
動作指令発生装置は、レギユレータ変位とポンプ
吐出量特性に対応させて、例えば、低、中、高と
３段階の速度が必要ならば３種類の電圧信号が用
意され任意に選択でき、レギユレータ変位ひいて
はポンプ吐出量を定格の何％にするかはこの電圧
信号レベルの可変によつて行なわれる。すなわち
動作指令どおりのレギユレータ位置制御を行なう
ことによつて、ポンプ吐出量を制御し油圧モータ
を起動する。

巻上装置にはこの他、停止および吊り荷の保持
用に、モータ軸あるいはロープドラム軸にブレー
キがあり、油圧モータを駆動する一方ブレーキを
開いて起動する。

しかし油圧駆動には元来、油の圧縮性、油圧機
器の内部リークという問題点があり、これに起因
して起動時、負荷のずり落ちが発生する。このず
り落ちは、ブレーキが開いて、吊り荷重の保持ト
ルクが油圧モーターに移行する間に発生し、衝撃
をともない円滑な起動ができない欠点があつた。

この対策としては大別して２通りあり、１つは
起動時のブレーキ開きタイミングを遅くする方法
で、もう１つは油の圧縮性に対する影響を少くす
るために、ポンプと油圧モーター間の配管を短く
する等による容積を小さくする方法である。しか
し前者は、巻上方向の起動に対して有効であるが
巻下方向の起動に対して効果がない。このことは
巻上装置の場合、荷重によるモーターに対する負
荷トルクの作用方向が巻上、巻下運転とも同じで
あり、例えば閉ループ油圧駆動回路においては、
巻上側に荷重保持圧力が発生することにより、油
圧モータがポンプ作用を油圧ポンプがモータ作用
をすることによる回生制動によつて巻下運転を円
滑に行なうのであるから、ブレーキの開きタイミ
ングを遅くする方法では巻下時、油圧モータに巻
下げ方向の駆動力を与える結果となり、前述の負
荷のずり落ちを助長する欠点がある。

後者は押しのけ容積の小さい油圧モータを使用
する場合に効果があるが油の圧縮性という問題を
解決するのではなく、実用上問題ない程度のずり
落ちにとどめることができるが、特にクレーン用
に使用される低速大容量の油圧モータは、モータ
自体の押しのけ容積が大きく、後者の方式は効果
がない。この低速大容量油圧モータは、ロープド
ラムと直結して使用でき歯車変速装置が不用で、
コストが安くかつ、速度制御、位置制御を行なう
うえで、歯車変速装置のバツクラツシが制御系の
応答遅れ、不感帯となる障害がなくなるという利
点がある故に低速にて大負荷を扱うクレーン用の
巻上装置の駆動手段として極めて好ましいもので
ある。

本発明は油圧駆動式巻上装置の起動時に、油の
圧縮性、油圧モータの内部リーク等に起因して発
生するところの、吊り荷のずり落ちを防止し、円
滑に起動することを目的としたものである。

本発明は、あらかじめ油圧モータの巻上方向に
トルクを発生させてから正規の巻上下運転をする
ことを要点としたものである。

本発明の実施例を第１図、第２図、第３図、第
４図に基づいて説明する。第１図は油圧駆動式巻
上装置の油圧回路と制御機器の関連構成を示した
ものである。この方式は、可変容量形プランジヤ
ポンプ８と、固定容量形ラジアルピストンモータ
９を閉ループに組み合わせ、可変容量形プランジ
ヤポンプ８の吐出方向および吐出量を、レギユレ
ータ６を駆動することによつて制御し、固定容量
形ラジアルピストンモータ９、ひいては巻上ロー
プドラム１０の回転方向および回転数を制御する
ものである。７０は補給バルブであり、油圧発生
源からの圧力油を油圧モータ９と油圧ポンプ８と
の連通回路内へ補給するために使用され、補給作
業は油圧モータ９や油圧ポンプ８からの油もれに
よる油減少状態を補正するために必要である。こ
のように補給バルブ７０を採用して補給作業を行
う点は、第５図に示す実施例の場合にも利用され
ている。

レギユレータ６は、レギユレータ位置指令設定
器１、指令を選択する切換回路２、加減速調整回
路３、サーボ増巾器４、サーボ弁５、レギユレー
タ変位検出器７とで構成される制御系によつて、
中立点（可変容量形プランジヤポンプ８が巻上下
どちらにも吐出していない点）を基準に位置制御
される。すなわち本実施例ではレギユレータ６を
駆動することによつて、巻上ロープドラム１０が
起動する。

レギユレータ位置指令設定器１は、可変抵抗器
によつて、電圧を分圧した電圧設定器であり、巻
上下で極性を変えて設定してある。このようにレ
ギユレータ位置指令設定器１内で必要な変速数の
電圧が用意されていて切換回路２に送られ、運転
指令回路１５により指示された電圧を切換回路２
内のスイツチング操作で選択し、加減速調整回路
３を通して、サーボ増巾器４に送られる。一方レ
ギユレータ変位検出器７はレギユレータ６のスト
ロークに比例した電圧を、サーボ増巾器４へ帰還
電圧としてフイードバツクしており、この帰環電
圧と加減速調整回路３からの電圧とはサーボ増巾
器４で加算され、その偏差電圧が制御量として増
巾され、サーボ弁５に与えられる。サーボ弁５は
与えられた電圧に比例した電流が流れ、電流に比
例した流量をレギユレータ６に供給し駆動する。

巻上ロープドラム１０には油圧式バンドブレー
キ１１が備えられ、停止および吊り荷を保持す
る。油圧式バンドブレーキ１１は、流量制御弁１
２により開く速度を調節し、電磁弁１３の切換え
指令を、切換回路２より与えられて開閉する。

本実施例はレギユレータ位置指令設定器１に第
１図に示す如く、高速巻上指令設定部Ａ、低速巻
上指令設定部Ｂ、高速巻下指令設定部Ｃ、低速巻
下指令設定部Ｄ、チヤージ指令設定部Ｅとを設
け、第３図のフローチヤートの如く、コントロー
ラー操作で運転指令回路１５より始動指令が与え
られると、切換回路２がチヤージ指令を選択出力
し、レギユレータ６を巻上方向に駆動し、同時に
ブレーキ１１を電磁弁１３を励磁することにより
開き、流量調整弁１２で調速して徐々に開放す
る。その後第１図で示すブレーキ開き検出スイツ
チ１４がONして、ブレーキ１１が実質的に開い
たことを運転指令回路１５に与える。実質的に開
いたとは、全開時でもよく、この時作動油が充分
に圧縮されて内部リーク圧が充分に上昇してい
る。運転指令回路１５は正規の運転に入ることを
切換回路２に指令する、切換回路２は第３図のフ
ローチヤートの如く選択していたチヤージ指令を
切り正規のレギユレータ位置指令を選択し出力す
る。

チヤージ指令と正規の昇降運転指令との切換え
方法を第１図の制御回路部分を具体化した第２図
制御ブロツク図により説明する。チヤージ指令設
定部Ｅで設定したチヤージ指令６０と他部Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄで設定した正規の昇降運転指令（説明
の便宜上、高低速の別を省略し、単に巻上指令６
１、巻下指令６２とのみで説明する。）との選択
はチヤージ指令用電磁接触器５５を励磁すること
により同接触器接点５６を「入」にしてから、昇
降運転指令用電磁接触器５７を励磁することによ
り同接触器の接点５８、および５９を「入」にす
ることで行なう。運転指令回路１５部のコントロ
ーラー４２を巻上側に操作すると巻上用電磁接触
器４３が励磁され同接触器の接点４４および４５
が「入」となりレギユレータ位置指令設定器１よ
り巻上指令６１が出力される。しかしこの出力は
昇降運転指令用電磁接触器接点５９および５８が
「切」となつているためサーボ増巾器４へは入力
されず、チヤージ指令６０のみが択一的にサーボ
増巾器４へ入力される。一方巻上用電極接触器接
点４５が「入」となつたことにより、電磁弁１３
が励磁され油圧式バンドブレーキ１１を開放す
る。この時ブレーキ開き検出スイツチ１４の接点
４１はブレーキが完全に開放されたことを未検出
のため「切」にあり、ブレーキ開信号用電磁接触
器５２は励磁されず、同接触器ｂ接点５３が
「入」、ａ接点５４は「切」の状態にある。したが
つてチヤージ指令用電磁接触器５５は励磁され、
同接触器接点５６が「入」となり、チヤージ指令
６０をサーボ増巾器４へ供給しつづける。この後
開き動作中のブレーキ１１が開放端に達すると、
ブレーキ開き検出スイツチ１４の接点４１が
「入」となりブレーキ開信号電磁接触器５２が励
磁される。これにより同接触器のｂ接点５３が
「切」に、ａ接点５４が「入」に反転しチヤージ
指令用電磁接触器５５が無励磁となり、かわりに
昇降運転指令用電磁接触器５７が励磁される。し
たがつてチヤージ指令用電磁接触器５５の接点５
６が「切」となりチヤージ指令６０を解除する一
方昇降運転指令用電磁接触器５７の接点５８およ
び５９を「入」にしかえてレギユレータ位置指令
設定器１より出力されている巻上指令６１を加減
速調整器３を通してサーボ増巾器４へ供給する。
巻下運転の場合も巻上と同様であるので説明を省
略するが、コントローラー４２を巻下側に操作す
ると巻下用電磁接触器４６が励磁されることによ
り、巻上時と同様な作用をする。巻下指令６２は
巻上指令６１と異極性の電圧信号を送り出す、チ
ヤージ指令６１は巻上指令６１と同極性とするこ
とで巻上側にレギユレータ６を駆動する。また高
速用電磁接触器４９は巻上、下運転共コントロー
ラー４２をセカンドノツチにすることにより励磁
し、フアーストノツチでは無励磁とすることによ
り、抵抗器５１を同接触器の接点５０で短絡また
は開路し、巻上指令６１、または巻下指令６２の
電圧レベルを変化させ、ひいてはレギユレータ６
のストロークを変化させることにより巻上下時の
高低両速度を選択させている。

以上のチヤージ指令と正規の運転指令の切換え
前後過程における各種機器の様子を第４図のタイ
ムチヤートに示す。第４図においてハツチングで
印した部分がチヤージ指令によるレギユレータ６
巻上方向への変位で、巻上時はａ、巻下時はｂと
して各運転の場合について示した。すなわち巻上
下運転共巻上側にレギユレータ６を変位させるこ
とにより、第１図の油圧モータ９の巻上側に圧油
を与えてトルクを発生させたのち正規の運転に切
換え移行するものである。

このようにすれば、従来技術では防止できなか
つた吊り荷のずり落ちを防止でき、さらにシヨツ
クの無い円滑な巻上下運転が可能である。また本
実施例は特に自動位置決め制御や速度制御を必要
とする巻上装置においては、制御中にはブレーキ
が完全に開いている状態でなければならないとい
う観点からして、ブレーキ全開時にブレーキ開放
検出信号を得るように設定することで好適なもの
となる。

本発明の他の実施例を第５図に示す。本発明の
前述の実施例では、正規運転前にあらかじめレギ
ユレータ６をレギユレータ制御回路により駆動す
ることによつて、油圧モータ９の巻上側に圧油を
チヤージしトルクを発生させたが、レギユレータ
６を駆動する代りに、第５図に示す如くチヤージ
用油圧回路１６によつて、油圧モータ９の巻上側
に圧油をチヤージすることによつてトルクを与え
ることができ、この場合は、レギユレータ６の自
動制御を有しないもの、例えばサーボ弁５の代り
に、リバーシブル電動機１７等で、レギユレータ
６を中立と全ストローク間で、入切して使うよう
な場合に好適で前述の実施例と同様な効果が得ら
れる。

第５図においては始動時にチヤージ用油圧回路
１６内の電磁弁１９を入にすることにより、同回
路１６内の逆止弁１８を通して、油圧モータ９の
巻上側に圧油を与える。ブレーキ１１が開き、ブ
レーキ開き検出スイツチ１４が、ブレーキが開い
たことを検出したら、この検出信号に基づいてリ
バーシブル電動機１７を始動させてレギユレータ
６を正規運転位置へ作動させ同時に電磁弁１９を
切りチヤージ用圧油の供給を停止する。いずれの
実施例においても、チヤージ指令により発生する
トルクは荷重を保持できる程度となる位置へレギ
ユレータが動作するようにチヤージ指令信号の電
圧が設定されることが望ましい。

以上のように、本発明は油圧駆動式巻上装置に
おいて、内部リークにより内圧がほとんど０Kg／
cm²になつている駆動用油圧モータへ巻上下動作開
始前にあらかじめ圧油を供給して、荷重を保持す
る方向へトルクを与えて起動し、起動時の吊り荷
のずり落ちを制御し、さらには巻上下開始時のシ
ヨツクの無い円滑な運転ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による油圧駆動巻上装置の実
施例を示す油圧回路と模式的制御回路との関連構
成図、第２図は本発明の実施例における具体的制
御回路を示す制御ブロツク図で、第３図は本発明
の実施例におけるフローチヤート図、第４図は本
発明の実施例における起動時の主要機器の動作タ
イムチヤート図、第５図は本発明の他の実施例に
よる油圧回路図である。 １……レギユレータ位置指令設定器、２……切
換回路、４……サーボ増巾器、５……サーボ弁、
６……レギユレータ、８……可変容量形プランジ
ヤポンプ、９……固定容量形ラジアルピストンモ
ータ、１０……巻上ロープドラム、１１……油圧
式バンドブレーキ、１４……ブレーキ開き検出ス
イツチ、１５……運転指令回路、１６……チヤー
ジ用油圧回路、１８……逆止弁、１９……電磁
弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 巻上ロープドラムを駆動する固定容量形油圧
   モータと、前記油圧モータと閉ループに油圧回路
   で連通した可変容量形油圧ポンプと、前記油圧ポ
   ンプの作動油吐出量と吐出方向を可変するレギユ
   レータと、前記ロープドラムに対して設けた制動
   装置とを備える油圧駆動巻上装置において、 巻上運転又は巻下運転の起動指令によつて、前
   記固定容量形油圧モータが吊荷重を保持し得る大
   きさのトルクを発生するように前記レギユレータ
   を巻上側に駆動し、また、前記制動装置に対して
   制動状態を解放するように指令し、 次に、前記制動装置の解放状態が進行した後
   に、前記レギユレータを前記起動指令による巻上
   運転側又は巻下運転側に駆動すること、 を特徴とする油圧駆動式巻上装置の起動方法。 ２ 巻上ロープドラムを駆動する固定容量形油圧
   モータと、前記油圧モータと閉ループに油圧回路
   で連通した可変容量形油圧ポンプと、前記油圧ポ
   ンプの作動油吐出量と吐出方向を可変するレギユ
   レータと、前記ロープドラムに対して設けた制動
   装置と、前記レギユレータへサーボ弁を介して接
   続した油圧発生源と、起動指令によつて前記制動
   装置に開放指令を与えると共に前記レギユレータ
   の変位方向と変位量とを指令するための動作指令
   発生装置と、前記レギユレータの変位量を検出す
   る変位検出器と、前記動作指令発生装置の指令電
   圧と前記変位検出器の検出電圧とによつて前記サ
   ーボ弁に指令電圧を出力する増幅器とからなる油
   圧駆動式巻上装置において、 前記制動装置の動作状態を検出する制動状態検
   出器を備え、前記動作指令発生装置は、前記固定
   容量形油圧モータが吊荷重を保持し得る大きさの
   トルク発生する電圧を発生する第１の電圧設定器
   と、前記固定容量形油圧モータの回転方向及び回
   転速度を設定するための複数の第２の電圧設定器
   と、起動指令に基づいて前記第１の電圧設定器を
   選択して前記増幅器に接続し、前記制動状態検出
   器が開放状態を出力することによつて起動指令時
   に指示されている前記第２の電圧設定器の一つを
   前記増幅器に接続する切換回路とからなること、 を特徴とする油圧駆動式巻上装置の起動装置。