クレーンのウィンチ動作制御装置
【課題】電動機及び油圧モータを大型化することなく、クレーンのウィンチに高負荷が掛かるときにウィンチに高トルクを付与し、且つ、ウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐ。
【解決手段】クレーンのウィンチ動作制御装置１では、制御機構１４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させて吊荷用ウィンチ５０を作動させ、モーメントリミッタ１２によって導出されたロープ張力が前記設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０に動力を供給させず、吊荷用ウィンチ電動機２のみから吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させて吊荷用ウィンチ５０を作動させる。
【解決手段】クレーンのウィンチ動作制御装置１では、制御機構１４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させて吊荷用ウィンチ５０を作動させ、モーメントリミッタ１２によって導出されたロープ張力が前記設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０に動力を供給させず、吊荷用ウィンチ電動機２のみから吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させて吊荷用ウィンチ５０を作動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーンのウィンチ動作制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、クレーンでは、ブーム等の起伏部材の先端から吊りロープを介して吊荷を吊り下げ、その吊りロープをウィンチによって巻き取り及び繰り出すことによって吊荷を昇降させる。下記特許文献１には、この吊荷を昇降させるウィンチを駆動し且つそのウィンチの動作を制御するための技術が開示されている。下記特許文献１に開示されている技術では、ウィンチに掛かる吊りロープの巻上げ負荷の大きさに応じて電動機がウィンチを駆動するか又は油圧モータがウィンチを駆動するかをクラッチで切り換えるようになっている。具体的には、下記特許文献１では、電動機と油圧モータの両方からウィンチに動力を供給可能となっており、電動機とウィンチとの間の動力の伝達経路と油圧モータとウィンチとの間の動力の伝達経路とにそれぞれクラッチが設けられている。そして、ウィンチに高負荷が掛かる場合には、電動機側のクラッチを切断状態にするとともに油圧モータ側のクラッチを連結状態にして油圧モータにウィンチを駆動させ、ウィンチに低負荷しか掛からない場合には、電動機側のクラッチを連結状態にするとともに油圧モータ側のクラッチを切断状態にして電動機にウィンチを駆動させる。この技術によれば、ウィンチに低負荷しか掛からない場合に電動機がウィンチを駆動するため、電動機に高トルクが必要とされず、電動機の大型化を防ぐことが可能である。また、電動機は、油圧モータに比べて駆動効率が高いため、この技術によれば、常に油圧モータのみがウィンチを駆動するような構成に比べてウィンチの駆動効率を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７６９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の技術では、ウィンチに高負荷が掛かるときには、油圧モータが単独でウィンチを駆動することになるため、油圧モータに高トルクが必要とされ、その結果、油圧モータを大型化せざるを得なくなる。また、上記特許文献１に記載の技術では、ウィンチに掛かる負荷が低負荷と高負荷との間のしきい値に達したときに、ウィンチに与えられるトルクに抜けが生じる虞がある。例えば、接地状態の吊荷を吊り上げるいわゆる地切り作業を行う場合には、最初は吊りロープがたるんでいてウィンチに吊荷の荷重が作用していないためウィンチに掛かる負荷は低いが、ウィンチが吊りロープを巻き取って吊荷の荷重がウィンチに作用するとウィンチに掛かる負荷が増加し、その後、吊荷が地面を離れると吊荷の全荷重がウィンチに作用してウィンチに高負荷が掛かる。この際、ウィンチに掛かる負荷が低負荷からしきい値に達して高負荷になった瞬間に電動機側のクラッチの連結状態から切断状態への切り換えと油圧モータ側のクラッチの切断状態から連結状態への切り換えが同時に行われるため、電動機と油圧モータの両方からウィンチにトルクが供給されない状態、すなわちトルクの抜けが一時的に生じる。この場合には、吊荷の吊り上げ速度が不連続になったり、吊荷にショックが与えられて吊荷が外れたりする虞がある。
【０００５】
また、上記の吊荷の昇降用のウィンチに係る問題と同様の問題が、起伏部材の起伏用のウィンチでも生じる虞がある。具体的には、例えば、起伏部材が前方に倒伏されていてその起伏部材の先端が地面に当接しており、当該起伏部材を後方から支持する起伏用のロープがたるんでいる状態では、その起伏用のロープの巻き取り及び繰り出しを行って起伏部材を起伏させる起伏用のウィンチに掛かる負荷は小さいが、そのウィンチが起伏用のロープを巻き取って起伏部材の荷重がウィンチに作用するとウィンチに掛かる負荷が増加し、その後、起伏部材の先端が地面から離れると起伏用ロープを介して起伏用ウィンチに掛かる荷重が急増し、その結果、起伏用ウィンチに高負荷が掛かる。この際、上記の吊荷の昇降用のウィンチの場合と同様に、起伏用ウィンチに与えられるトルクに抜けが生じる虞がある。
【０００６】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動機及び油圧モータを大型化することなく、クレーンのウィンチに高負荷が掛かるときにウィンチに高トルクを付与することが可能であり、且つ、ウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことが可能なクレーンのウィンチ動作制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によるクレーンのウィンチ動作制御装置は、吊荷を吊るロープの巻き取り及び繰り出しを行ってその吊荷を昇降させるウィンチを備えたクレーンに設けられ、前記ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置であって、前記ウィンチを駆動するための動力を出力する電動機及び油圧モータと、前記ウィンチに掛かる前記ロープの張力を導出する張力導出装置と、前記電動機の動作と前記油圧モータの動作を制御する制御機構とを備え、前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、前記電動機と前記油圧モータの両方に前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータから前記ウィンチに動力を供給させず、前記電動機のみに前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させる（請求項１）。
【０００８】
また、本発明によるクレーンのウィンチ動作制御装置は、起伏自在となるように設けられた起伏部材と、その起伏部材を後方から支持しながら起伏させるためのロープの巻き取り及び繰り出しを行うウィンチとを備えたクレーンに設けられ、前記ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置であって、前記ウィンチを駆動するための動力を出力する電動機及び油圧モータと、前記ウィンチに掛かる前記ロープの張力を導出する張力導出装置と、前記電動機の動作と前記油圧モータの動作を制御する制御機構とを備え、前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、前記電動機と前記油圧モータの両方に前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータから前記ウィンチに動力を供給させず、前記電動機のみに前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させる（請求項２）。
【０００９】
上記各クレーンのウィンチ動作制御装置では、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値よりも大きくなった場合、すなわち、ウィンチに高負荷が掛かったときには、電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給するため、ウィンチに高トルクを付与することができる。一方、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値以下になった場合、すなわち、ウィンチに低負荷しか掛かっていないときには、油圧モータに比べて駆動効率の良い電動機のみによってウィンチを駆動するため、ウィンチの駆動効率を向上することができる。そして、このウィンチ動作制御装置では、ウィンチに高負荷が掛かったときには、ウィンチを駆動するための動力を電動機と油圧モータとで分担するため、電動機単体又は油圧モータ単体でウィンチを駆動する場合に比べて、電動機と油圧モータのそれぞれに要求されるトルクは小さくなる。また、ウィンチに低負荷しか掛かっていないときには、電動機のみによってウィンチを駆動するが、このときのウィンチの駆動に必要とされるトルクは小さい。従って、このウィンチ動作制御装置では、電動機及び油圧モータの大型化を防ぐことができる。さらに、このウィンチ動作制御装置では、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値よりも大きい場合及び設定値以下である場合のいずれの場合も、電動機は、ウィンチに動力を供給してウィンチを作動させるため、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値以下から設定値よりも大きくなるとき又は設定値よりも大きい状態から設定値以下へ低下するとき、すなわち、ウィンチに掛かる負荷が低負荷から高負荷へ又は高負荷から低負荷へ変化するときに、少なくとも電動機からのトルクは常にウィンチに付与されている。このため、吊荷を昇降させるウィンチでは、吊荷の昇降時にそのウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことができる。また、起伏部材を起伏させるためのウィンチでは、起伏部材の起伏時にそのウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことができる。
【００１０】
上記クレーンのウィンチ動作制御装置において、前記クレーンには、前記ウィンチを操作するための操作レバーが設けられ、前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記電動機が出力するトルクが前記操作レバーの操作量に応じたトルクとなるように前記電動機の動作を制御するとともに、前記操作レバーの操作量に応じた流量の圧油を前記油圧モータに供給して前記油圧モータの回転数を制御することによって前記ウィンチの回転数を当該油圧モータの回転数に応じた回転数とし、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記電動機の回転数が前記操作レバーの操作量に応じた回転数となるように前記電動機の動作を制御するとともに前記油圧モータが作動しないようにして前記ウィンチの回転数を前記電動機の回転数に応じた回転数にすることが好ましい（請求項３）。
【００１１】
この構成によれば、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値よりも大きくなって電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給する時に、ウィンチの回転数は、操作レバーの操作量に応じた油圧モータの回転数によって制御されるため、電動機の回転数制御と油圧モータの回転数制御とが干渉するのを防ぐことができる。仮に、電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給する時に電動機の回転数と油圧モータの回転数の両方を制御することによってウィンチの回転数を制御しようとすると、電動機の回転数制御と油圧モータの回転数制御とが互いに干渉してウィンチの回転数を有効に制御できない場合がある。これに対して、本構成では、電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給する時に油圧モータの回転数に応じてウィンチの回転数が制御されるので、上記のような電動機の回転数制御と油圧モータの回転数制御との干渉が生じるのを防ぐことができ、ウィンチの回転数を有効に制御することができる。さらに、本構成では、電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給する時に、電動機のトルクが操作レバーの操作量に応じたトルクとなるように電動機の動作を制御するため、電動機に不必要な過剰なトルクを出力させるのを防ぐことができる。従って、本構成では、電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給する時に、トルクのロスを削減しつつ、電動機と油圧モータの両者で協調してウィンチの回転数及び駆動トルクを操作レバーの操作量に応じた値に制御することができる。また、本構成では、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値以下となって電動機のみからウィンチへ動力を供給する時には、油圧モータは作動せず、操作レバーの操作量に応じた電動機の回転数に従ってウィンチの回転数が制御されるため、この時も、ウィンチの回転数を操作レバーの操作量に応じた回転数に制御することができる。
【００１２】
上記クレーンのウィンチ動作制御装置において、前記電動機に電気的に接続され、前記ウィンチの回転速度が低下する時又は前記ウィンチが前記ロープを繰り出す時には前記電動機によって回生された電力を蓄え、前記ウィンチの回転速度を上昇させる時又は前記ウィンチが前記ロープを巻き取る時には蓄えた電力を前記電動機へ供給する蓄電装置をさらに備えていることが好ましい（請求項４）。
【００１３】
この構成によれば、吊荷を昇降させるウィンチでは、当該ウィンチの回転速度の低下時や当該ウィンチが吊荷を降下させる時に得られる運動エネルギや位置エネルギを電力として回生し、その電力を用いて、当該ウィンチの回転速度の上昇時や当該ウィンチが吊荷を上昇させる時に電動機に当該ウィンチを駆動させることができる。また、起伏部材を起伏させるためのウィンチでは、当該ウィンチの回転速度の低下時や当該ウィンチが起伏部材を前方へ倒伏させるように巻き下げる時に得られる運動エネルギ及び位置エネルギを電力として回生し、その電力を用いて、当該ウィンチの回転速度の上昇時や当該ウィンチが起伏部材を起立させるように巻き上げる時に電動機に当該ウィンチを駆動させることができる。従って、吊荷を昇降させるウィンチ及び起伏部材を起伏させるウィンチのいずれに関しても、省エネルギ効果を得ることができる。
【００１４】
上記クレーンのウィンチ動作制御装置において、前記油圧モータは、動力を出力する動力出力状態と動力を出力しない動力非出力状態とに切り換え可能であり、前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記油圧モータを前記動力出力状態にさせ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータを前記動力非出力状態にさせることが好ましい（請求項５）。
【００１５】
この構成によれば、張力導出装置によって導出されたウィンチに掛かるロープの張力が設定値以下である場合には、油圧モータを動力非出力状態にさせるため、ウィンチに掛かるロープ張力の大きさに関わらず常に油圧モータに動力を出力させる場合に比べて、油圧モータを駆動するための圧油の供給に要する油圧ポンプの動力を削減することができる。このため、省エネルギ効果を向上することができる。
【００１６】
この場合において、前記油圧モータは、可変容量型であり、前記制御機構は、前記油圧モータの容量を制御するコントローラを含み、前記コントローラは、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記油圧モータの容量を所定の容量にすることによって前記油圧モータを前記動力出力状態とし、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータの容量を０にすることによって前記油圧モータを前記動力非出力状態としてもよい（請求項６）。
【００１７】
この構成によれば、張力導出装置によって導出されたロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には油圧モータを動力出力状態にさせ、張力導出装置によって導出されたロープの張力が前記設定値以下である場合には油圧モータを動力非出力状態にさせる制御機構を具体的に構成することができる。
【００１８】
上記制御機構が前記ロープの張力が設定値よりも大きい場合に油圧モータを動力出力状態にさせ、前記ロープの張力が設定値以下である場合に油圧モータを動力非出力状態にさせる構成において、前記油圧モータは、当該油圧モータから動力を出力するための出力軸を有し、前記ウィンチは、前記油圧モータから出力される動力が入力される入力軸を有し、前記ウィンチ動作制御装置は、前記油圧モータの前記出力軸と前記ウィンチの前記入力軸とが一体的に回転するようにその出力軸と入力軸を互いに連結する接続状態と、前記油圧モータの前記出力軸に対して前記ウィンチの前記入力軸が相対的に回転可能となるようにその出力軸と入力軸とを切り離す切断状態とに切り換わるクラッチをさらに備え、前記制御機構は、前記クラッチを前記接続状態と前記切断状態とに切換制御するコントローラを含み、前記コントローラは、前記油圧モータを前記動力出力状態とするときには前記クラッチを前記接続状態にさせる一方、前記油圧モータを前記動力非出力状態とするときには前記クラッチを前記切断状態にさせてもよい（請求項７）。
【００１９】
この構成では、油圧モータを動力非出力状態として当該油圧モータからウィンチへ動力を供給させず、電動機のみにウィンチへ動力を供給させる場合に、クラッチが切断状態にされて油圧モータの出力軸とウィンチの入力軸とが切り離される。このため、電動機のみによってウィンチを駆動するときに油圧モータの空転に起因する負荷が電動機に掛かるのを防ぐことができる。その結果、電動機の駆動効率を向上させることができ、省エネルギ効果を向上することができる。
【００２０】
また、上記制御機構が前記ロープの張力が設定値よりも大きい場合に油圧モータを動力出力状態にさせ、前記ロープの張力が設定値以下である場合に油圧モータを動力非出力状態にさせる構成において、前記油圧モータは、当該油圧モータから動力を出力するための出力軸を有し、前記ウィンチは、前記油圧モータから出力される動力が入力される入力軸を有し、前記ウィンチ動作制御装置は、前記油圧モータが前記動力出力状態となって前記出力軸が回転するときにはその出力軸と前記ウィンチの前記入力軸とが一体的に回転するようにその出力軸と入力軸を互いに連結する接続状態になり、前記油圧モータが前記動力非出力状態となって前記出力軸が回転しないときにはその出力軸に対して前記ウィンチの前記入力軸が相対的に回転可能となるようにその出力軸と入力軸とを切り離す切断状態になるワンウェイクラッチをさらに備えていてもよい（請求項８）。
【００２１】
この構成によれば、油圧モータが動力非出力状態から動力出力状態になってその油圧モータの出力軸が回転を開始するときにはワンウェイクラッチが自動的に切断状態から接続状態に切り換わる。仮に、油圧モータの動作制御と並行してコントローラがクラッチの切断／接続の切り換え制御を行う場合には、クラッチが接続状態にされるタイミングが油圧モータの出力軸が回転を開始するタイミングよりも僅かに遅くなる場合があり、この場合には、クラッチのウィンチ側と油圧モータ側との間で回転数差が大きくなり、その結果、クラッチの接続時にショックが発生する。本構成では、油圧モータの出力軸が回転を開始すると自動的にワンウェイクラッチが接続状態となるので、そのようなタイミングのずれが生じず、クラッチが接続状態に切り換わるときに発生するショックを抑制できる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、電動機及び油圧モータを大型化することなく、クレーンのウィンチに高負荷が掛かるときにそのウィンチに高トルクを付与することが可能であり、且つ、そのウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態によるクレーンのウィンチ動作制御装置の構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態のウィンチ動作制御装置による吊荷用ウィンチの動作制御のプロセスを示すフローチャートである。
【図３】アクセルペダルの操作量に応じて変化する操作レバーの操作量と吊荷用ウィンチ電動機の回転数目標値との相関関係を示す図である。
【図４】アクセルペダルの操作量とエンジン回転数との相関関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるクレーンのウィンチの動作制御装置の構成を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第３実施形態によるクレーンのウィンチ動作制御装置の構成を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態のウィンチ動作制御装置による吊荷用ウィンチの動作制御のプロセスを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して本発明の第１実施形態によるウィンチ動作制御装置１について説明する。この第１実施形態によるウィンチ動作制御装置１は、クレーンに設けられており、吊荷用ウィンチ５０の動作を制御する。吊荷用ウィンチ５０は、クレーンの本体に搭載されており、本発明のウィンチの概念に含まれるものである。クレーンは、その本体に起伏自在となるように設けられた起伏部材を備えており、その起伏部材の先端から吊りロープを介して吊り下げられるフック装置によって吊荷が吊られる。吊荷用ウィンチ５０は、クレーンの本体に搭載されており、吊りロープの巻き取り及び繰り出しを行ってフック装置とともに吊荷を昇降させる。吊荷用ウィンチ５０は、吊りロープが巻かれる吊荷用ウィンチドラム５０ａと、後述する吊荷用ウィンチ電動機２から出力される動力（回転力）を減速して吊荷用ウィンチドラム５０ａに伝達する電動機側減速機５０ｂと、後述する吊荷用ウィンチ油圧モータ８から出力される動力（回転力）を減速して吊荷用ウィンチドラム５０ａに伝達する油圧モータ側減速機５０ｃとを有する。吊りロープは、吊荷用ウィンチドラム５０ａから起伏部材の先端へ向かって延び、起伏部材の先端に設けられたトップシーブとフック装置に設けられたフックシーブとに複数回掛け回されている。また、クレーンは、その本体に搭載され、起伏部材を起伏させるための起伏用ウィンチを備えている。この起伏用ウィンチは、起伏用油圧モータが出力する動力によって作動して起伏部材に繋がる起伏用ロープの巻き取り及び繰り出しを行い、それによって起伏部材を起伏させる。
【００２６】
また、クレーンは、エンジン５２と、そのエンジン５２が出力する動力を後述する吊荷用油圧ポンプ１０と起伏用油圧ポンプ１６とに分配する動力分割機構５４と、エンジン５２の回転数の増減を指示するためのアクセル装置５６とを備えている。アクセル装置５６は、アクセルペダル５６ａと、アクセル装置本体５６ｂとを有する。アクセル装置本体５６ｂは、アクセルペダル５６ａの操作量（踏み込み量）を示すアクセル信号を後述のコントローラ２４へ出力し、コントローラ２４は、そのアクセル信号が示すアクセルペダル５６ａの操作量に応じてエンジン５２の回転数を増減させる。
【００２７】
また、クレーンは、吊荷用ウィンチ５０を操作するための操作装置５８を備えている。この操作装置５８は、操作レバー５８ａと、操作装置本体５８ｂとを有する。操作レバー５８ａは、吊荷用ウィンチ５０を操作するために用いられるものであり、中立姿勢から一方側とその反対側である他方側とに傾倒可能となるように操作装置本体５８ｂによって支持されている。操作装置本体５８ｂは、操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量（傾倒量）に応じた大きさのパイロット圧を発生させ、そのパイロット圧を後述する制御弁２２の２つのパイロットポート２２ａ，２２ｂのうち操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作方向（傾倒方向）に応じたパイロットポートに供給する。なお、操作レバー５８ａの操作に応じた吊荷用ウィンチ５０の操作に関する詳細な構成については、後述する。
【００２８】
この第１実施形態によるウィンチ動作制御装置１は、吊荷用ウィンチ５０の動作を制御して吊荷の巻き上げ及び巻き下げを制御する。具体的には、ウィンチ動作制御装置１は、吊荷用ウィンチ電動機２と、発電機４と、バッテリ６と、吊荷用ウィンチ油圧モータ８と、吊荷用油圧ポンプ１０と、モーメントリミッタ１２と、制御機構１４とを備えている。
【００２９】
吊荷用ウィンチ電動機２は、電力が供給されることによって作動し、吊荷用ウィンチ５０を駆動するための動力を出力する。この吊荷用ウィンチ電動機２が、本発明の電動機の概念に含まれるものである。吊荷用ウィンチ電動機２は、電動機側減速機５０ｂに繋がる出力軸２ａを有する。吊荷用ウィンチ電動機２は、出力軸２ａを通じて動力（回転力）を電動機側減速機５０ｂへ出力し、その出力された動力は、電動機側減速機５０ｂによって所定の減速比で減速されて吊荷用ウィンチドラム５０ａへ伝達される。また、吊荷用ウィンチ電動機２は、吊荷用ウィンチ５０の回転速度（吊荷用ウィンチドラム５０ａの回転速度）が低下する時又は吊荷用ウィンチ５０が吊りロープを繰り出して吊荷を降下させる時（吊荷の巻き下げ時）には、発電機として機能し、電力の回生を行う。
【００３０】
吊荷用ウィンチ電動機２は、後述するインバータ２５及びコンバータ２６を介して発電機４と電気的に接続されている。また、吊荷用ウィンチ電動機２は、インバータ２５を介してバッテリ６と電気的に接続されており、発電機４は、コンバータ２６を介してバッテリ６と電気的に接続されている。なお、バッテリ６は、本発明の蓄電装置の概念に含まれるものである。発電機４は、エンジン５２の駆動軸５２ａと接続されており、エンジン５２から駆動軸５２ａを通じて出力される動力を受けて作動し、発電する。発電機４によって発電された電力は、吊荷用ウィンチ電動機２に供給されるとともに、その電力の一部はバッテリ６に蓄えられる。また、バッテリ６は、吊荷用ウィンチ電動機２が発電機として機能して回生した電力を蓄える。そして、バッテリ６は、吊荷用ウィンチ５０の回転速度（吊荷用ウィンチドラム５０ａの回転速度）を上昇させる時又は吊荷用ウィンチ５０が吊りロープを巻き取って吊荷を上昇させる時（吊荷の巻き上げ時）には、蓄えた電力を吊荷用ウィンチ電動機２に供給して吊荷用ウィンチ電動機２を作動させる。すなわち、吊荷用ウィンチ電動機２は、発電機４から供給される電力及び／又はバッテリ６から供給される電力によって作動する。
【００３１】
吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、圧油が供給されることによって作動し、吊荷用ウィンチ５０を駆動するための動力を出力する。この吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、本発明の油圧モータの概念に含まれるものである。吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、動力を出力するための出力軸８ａを有し、この出力軸８ａは、油圧モータ側減速機５０ｃに繋がる。吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、出力軸８ａを通じて動力（回転力）を油圧モータ側減速機５０ｃへ出力し、その出力された動力は、油圧モータ側減速機５０ｃによって所定の減速比で減速されて吊荷用ウィンチドラム５０ａへ伝達される。吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、圧油が供給される巻上側供給口８ｂ及び巻下側供給口８ｃを有する。吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、巻上側供給口８ｂに圧油が供給された場合には、吊荷を巻き上げる方向に吊荷用ウィンチドラム５０ａを回転させる回転力を発するように作動するとともに、その巻上側供給口８ｂに供給される圧油の流量に応じた回転数の回転力を出力する。また、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、巻下側供給口８ｃに圧油が供給された場合には、吊荷を巻き下げる方向に吊荷用ウィンチドラム５０ａを回転させる回転力を発するように作動するとともに、その巻下側供給口８ｃに供給される圧油の流量に応じた回転数の回転力を出力する。
【００３２】
また、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、動力を出力する動力出力状態と動力を出力しない動力非出力状態とに切り換え可能である。具体的には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、可変容量型であり、その容量が所定の容量にされることによって当該吊荷用ウィンチ油圧モータ８に圧油が供給されたときに動力を出力可能な動力出力状態となり、その容量が０にされることによって当該吊荷用ウィンチ油圧モータ８に圧油が供給されても動力を出力しない動力非出力状態となる。この吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量は、後述するコントローラ２４によって制御される。
【００３３】
吊荷用油圧ポンプ１０は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８を駆動するための圧油を吐出するものである。吊荷用油圧ポンプ１０は、エンジン５２が出力する動力を受けるように動力分割機構５４を介してエンジン５２と接続されている。また、動力分割機構５４には、前記起伏用油圧モータを駆動するための圧油を吐出する起伏用油圧ポンプ１６が接続されている。すなわち、エンジン５２から出力される動力が動力分割機構５４によって吊荷用油圧ポンプ１０と起伏用油圧ポンプ１６とに分配されるようになっており、吊荷用油圧ポンプ１０と起伏用油圧ポンプ１６は、その分配された動力によって作動し、圧油を吐出する。また、吊荷用油圧ポンプ１０及び起伏用油圧ポンプ１６は、共に可変容量型である。
【００３４】
モーメントリミッタ１２は、クレーンの転倒を防止するための吊荷のモーメントを演算する装置である。モーメントリミッタ１２は、吊荷のモーメントを演算する過程で吊荷の重量を算出するため、本実施形態では、このモーメントリミッタ１２が、算出した吊荷の重量に基づいて吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力を算出する。具体的には、モーメントリミッタ１２は、その算出した吊荷の重量と、トップシーブ及びフックシーブに掛け回される吊りロープの掛け数とに基づいて吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力を算出する。トップシーブ及びフックシーブに掛け回される吊りロープの掛け数のデータは、オペレータ等がクレーンに設けられた図略の入力装置によって入力し、モーメントリミッタ１２は、その入力された掛け数のデータを用いて吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力を算出する。例えば、トップシーブ及びフックシーブへの吊りロープの掛け数が４である場合に吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力は、吊りロープの掛け数が１である場合に吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力の１／４になる。モーメントリミッタ１２は、このような関係に基づいて吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力を導出する。そして、モーメントリミッタ１２は、導出した吊りロープの張力のデータを後述するコントローラ２４へ送る。なお、このモーメントリミッタ１２は、本発明の張力導出装置の概念に含まれる。
【００３５】
制御機構１４は、操作レバー５８ａの操作に応じて吊荷用ウィンチ電動機２の動作と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動作を制御し、それによって、吊荷用ウィンチ５０が操作レバー５８ａの操作に応じた吊りロープの巻き取り又は繰り出し（吊荷の巻き上げ又は巻き下げ）を行うように吊荷用ウィンチ５０の動作を制御する。
【００３６】
具体的には、制御機構１４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方に吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させて吊荷用ウィンチ５０を作動させ、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させず、吊荷用ウィンチ電動機２のみに吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させて吊荷用ウィンチ５０を作動させる。換言すれば、制御機構１４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力に関係なく、吊荷の昇降時には常に吊荷用ウィンチ電動機２を作動させてその吊荷用ウィンチ電動機２から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させ、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値を超えた場合、すなわち吊荷用ウィンチ５０に高い負荷が掛かった場合にのみ吊荷用ウィンチ油圧モータ８を作動させてその吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させ、この吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動力と吊荷用ウィンチ電動機２の動力の両方によって吊荷用ウィンチ５０を作動させる。なお、前記設定値は、吊荷用ウィンチ電動機２の最大トルクに対応する張力よりも僅かに小さい値に設定されている。また、制御機構１４は、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きい場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力出力状態にさせることによって吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させ、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力非出力状態にさせることによって吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させないようにする。
【００３７】
また、制御機構１４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、吊荷用ウィンチ電動機２が出力するトルクが操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じたトルクとなるように吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御する吊荷用ウィンチ電動機２のトルク制御を行うとともに、操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた流量の圧油を吊荷用ウィンチ油圧モータ８に供給して吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数を制御することにより吊荷用ウィンチ５０の回転数（吊荷用ウィンチドラム５０ａの回転数）を吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数に応じた回転数とする。一方、制御機構１４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ電動機２の回転数が操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた回転数となるように吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御する吊荷用ウィンチ電動機２の回転数制御を行うとともに吊荷用ウィンチ油圧モータ８が作動しないようにして吊荷用ウィンチ５０の回転数（吊荷用ウィンチドラム５０ａの回転数）を吊荷用ウィンチ電動機２の回転数に応じた回転数にする。
【００３８】
制御機構１４は、制御弁２２と、巻上側圧力センサ２３ａと、巻下側圧力センサ２３ｂと、コントローラ２４と、インバータ２５と、コンバータ２６とを備えている。
【００３９】
制御弁２２は、吊荷用油圧ポンプ１０から吐出される圧油を流す方向を操作レバー５８ａの操作状態に応じて切り換えるための三位置切換弁である。制御弁２２は、供給路２７ａを介して吊荷用油圧ポンプ１０の圧油の吐出口と接続されており、この供給路２７ａを通じて吊荷用油圧ポンプ１０から送られてくる圧油の流通方向を切り換える。なお、供給路２７ａには、制御弁２２側から吊荷用油圧ポンプ１０側への圧油の逆流を防止するための逆止弁２９が設けられている。また、制御弁２２は、巻上側油路２７ｂを介して吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上側供給口８ｂと接続され、巻下側油路２７ｃを介して吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻下側供給口８ｃと接続されている。また、制御弁２２は、圧油を貯留するタンクＴと接続されている。制御弁２２は、巻上側パイロット路２８ａを介して操作装置本体５８ｂと接続された巻上側パイロットポート２２ａと、巻下側パイロット路２８ｂを介して操作装置本体５８ｂと接続された巻下側パイロットポート２２ｂとを有する。巻上側パイロットポート２２ａには、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き上げ側に操作された場合に操作装置本体５８ｂから巻上側パイロット路２８ａを通じてパイロット圧が供給され、巻下側パイロットポート２２ｂには、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き下げ側に操作された場合に操作装置本体５８ｂから巻下側パイロット路２８ｂを通じてパイロット圧が供給される。
【００４０】
また、制御弁２２は、スプールが中立位置２２ｃ、巻上位置２２ｄ及び巻下位置２２ｅの間で移動可能となるように構成されている。制御弁２２は、操作レバー５８ａが中立姿勢にあって操作装置本体５８ｂから両パイロットポート２２ａ，２２ｂにパイロット圧が供給されない状態では、スプールが中立位置２２ｃに位置し、吊荷用油圧ポンプ１０から吐出される圧油をタンクＴへ流す。また、制御弁２２は、操作レバー５８ａが巻き上げ側に操作されて操作装置本体５８ｂから巻上側パイロットポート２２ａにパイロット圧が供給された場合には、それに応じてスプールが巻上位置２２ｄ側へ移動し、吊荷用油圧ポンプ１０から吐出される圧油を巻上側パイロットポート２２ａに供給されるパイロット圧の大きさに応じた流量で巻上側油路２７ｂ及び油路２７ｄを通じて吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上側供給口８ｂへ流す。また、制御弁２２は、操作レバー５８ａが巻き下げ側に操作されて操作装置本体５８ｂから巻下側パイロットポート２２ｂにパイロット圧が供給された場合には、それに応じてスプールが巻下位置２２ｅ側へ移動し、吊荷用油圧ポンプ１０から吐出される圧油を巻下側パイロットポート２２ｂに供給されるパイロット圧の大きさに応じた流量で巻下側油路２７ｃを通じて吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻下側供給口８ｃへ流す。
【００４１】
巻上側油路２７ｂには、カウンタバランス弁３０が設けられている。このカウンタバランス弁３０は、巻下側油路２７ｃを通じて吊荷用ウィンチ油圧モータ８に圧油が供給されて吊荷を巻き下げる方向に吊荷用ウィンチ油圧モータ８が作動するときに巻上側油路２７ｂに背圧を発生させて吊荷の巻き下げに対するブレーキ力を吊荷用ウィンチ油圧モータ８に発生させる。また、巻上側油路２７ｂには、油路２７ｄがカウンタバランス弁３０をバイパスするように接続されている。制御弁２２から巻上側油路２７ｂに圧油が流れるときには、その圧油は、油路２７ｄを通じて吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上側供給口８ｂへ流れる。なお、油路２７ｄには、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上側供給口８ｂ側から制御弁２２側へ圧油が流れるのを防止する一方、制御弁２２側から吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上供給口８ｂ側へ圧油が流れるのを許容するチェック弁２７ｅが設けられている。
【００４２】
巻上側圧力センサ２３ａは、巻上側パイロット路２８ａに接続されており、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き上げ側へ操作されることに応じて操作装置本体５８ｂから巻上側パイロットポート２２ａへ供給されるパイロット圧を検出する。巻上側圧力センサ２３ａは、その検出したパイロット圧のデータをコントローラ２４へ送る。
【００４３】
巻下側圧力センサ２３ｂは、巻下側パイロット路２８ｂに接続されており、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き下げ側へ操作されることに応じて操作装置本体５８ｂから巻下側パイロットポート２２ｂへ供給されるパイロット圧を検出する。巻下側圧力センサ２３ｂは、その検出したパイロット圧のデータをコントローラ２４へ送る。
【００４４】
コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２の出力軸２ａの回転方向の制御と、吊荷用ウィンチ電動機２の回転数又は出力トルクの制御と、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量の制御を行う。
【００４５】
具体的には、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２の動作制御については、インバータ２５及びコンバータ２６に制御信号を送ることによってインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２へ供給する電流の周波数を制御させ、それによってインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させる。そして、コントローラ２４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、巻上側圧力センサ２３ａ又は巻下側圧力センサ２３ｂから送られるパイロット圧のデータに基づいて、吊荷用ウィンチ電動機２の出力軸２ａが操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作方向に応じた方向に回転し且つ吊荷用ウィンチ電動機２の出力するトルクが操作レバー５８ａの操作量に応じたトルクになるようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２を作動させる。すなわち、コントローラ２４は、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き上げ側へ操作されて巻上側圧力センサ２３ａからパイロット圧のデータが送られると、吊荷用ウィンチドラム５０ａを吊荷の巻き上げ方向に回転させる回転方向に出力軸２ａが回転し且つ吊荷用ウィンチ電動機２が巻上側圧力センサ２３ａが検出したパイロット圧の大きさに応じたトルクを出力するようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２を作動させる。
【００４６】
また、コントローラ２４は、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き下げ側へ操作されて巻下側圧力センサ２３ｂからパイロット圧のデータが送られた場合には、出力軸２ａの回転方向が逆になること以外は操作レバー５８ａが巻き上げ側へ操作された場合と同様にしてインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２を作動させる。また、コントローラ２４は、この吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定よりも大きい場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量を予め設定された所定の容量にさせて当該吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力出力状態にさせる。これにより、操作レバー５８ａが操作されてその操作方向に応じた吊荷用ウィンチ油圧モータ８の供給口８ｂ又は８ｃへ操作レバー５８ａの操作量に応じた流量の圧油が供給された場合に、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が操作レバー５８ａの操作方向に応じた方向に作動し、且つ、その操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた回転数（回転速度）で作動できるようになる。
【００４７】
また、コントローラ２４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値以下である場合には、巻上側圧力センサ２３ａ又は巻下側圧力センサ２３ｂから送られるパイロット圧のデータに基づいて、吊荷用ウィンチ電動機２の出力軸２ａが操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作方向に応じた方向に回転し且つ吊荷用ウィンチ電動機２の回転数（回転速度）が操作レバー５８ａの操作量に応じた回転数になるようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２を作動させる。この場合の吊荷用ウィンチ電動機２の動作制御は、吊荷用ウィンチ電動機２の出力トルクを制御する代わりに吊荷用ウィンチ電動機２の回転数を制御することを除いて、上記吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が設定値よりも大きい場合の吊荷用ウィンチ電動機２の動作制御と同様である。また、コントローラ２４は、この吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量を０にさせて当該吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力非出力状態にさせる。これにより、操作レバー５８ａが操作されて吊荷用ウィンチ油圧モータ８に圧油が供給されても吊荷用ウィンチ油圧モータ８は作動せず、吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給されない。
【００４８】
また、コントローラ２４は、アクセル装置本体５６ｂから送られてくるアクセル信号が示すアクセルペダル５６ａの操作量に応じてエンジン５２の回転数を制御する。なお、コントローラ２４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きく、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８を両方とも作動させる時には、エンジン５２の回転数をアクセルペダル５６ａの操作量に応じて制御する一方、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下になり、吊荷用ウィンチ電動機２のみを作動させる場合には、エンジン５２の回転数を低減させる。また、コントローラ２４は、アクセル装置本体５６ｂから送られてくるアクセル信号が示すアクセルペダル５６ａの操作量に応じて操作レバー５８ａの操作量の増減に対する吊荷用ウィンチ電動機２の回転数の増減率を調整する。具体的には、アクセルペダル５６ａの操作量が大きい場合には、操作レバー５８ａの操作量の増減に対する吊荷用ウィンチ電動機２の回転数の増減率を上昇させ、アクセルペダル５６ａの操作量が小さい場合には、操作レバー５８ａの操作量の増減に対する吊荷用ウィンチ電動機２の回転数の増減率を低下させる。
【００４９】
次に、本発明の第１実施形態のウィンチ動作制御装置１による吊荷用ウィンチ５０の動作制御のプロセスについて説明する。
【００５０】
まず、モーメントリミッタ１２が、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力（ウィンチラインプル）を導出する（図２のステップＳ２）。
【００５１】
次に、コントローラ２４が、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が予め設定された前記設定値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４）。ここで、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きいと判断した場合には、吊荷用ウィンチ電動機２のトルク制御を行う（ステップＳ６）。
【００５２】
この吊荷用ウィンチ電動機２のトルク制御では、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２に出力させるトルクの目標値を設定し、吊荷用ウィンチ電動機２が実際に出力するトルクがその設定したトルク目標値となるようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させる。この時、コントローラ２４は、以下のようにしてトルク目標値を設定する。
【００５３】
まず、吊荷を一定速度で巻き上げる時には、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２のトルク目標値として、吊荷用ウィンチ電動機２の負荷トルク（以下、電動機負荷トルクという）とバランスする力行方向トルクを求める。なお、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力に吊荷用ウィンチ５０の有効半径（吊荷用ウィンチドラム５０ａのロープ巻取り半径）を乗じ、電動機側減速機５０ｂの減速比で除することによって前記電動機負荷トルクを算出する。また、前記力行方向トルクは、吊荷用ウィンチ電動機２の回転方向に対して順方向のトルクである。
【００５４】
また、吊荷の巻き上げの加速時には、加速方向への慣性力が作用するため、コントローラ２４は、上記のように算出した電動機負荷トルクに慣性力に相当する力行方向トルクを加算することによってトルク目標値を求める。ここで、コントローラ２４は、巻上側圧力センサ２３ａから送られてくるパイロット圧のデータに基づいて操作レバー５８ａが巻き上げ側へ急激に操作されたことを検知した場合には、電動機負荷トルクに加算する力行方向トルクを増加させてトルク目標値を求めてもよい。
【００５５】
また、吊荷の巻き上げの減速時には、コントローラ２４は、上記のように算出した電動機負荷トルクから減速方向の慣性力に相当するトルクを減算することによってトルク目標値を求める。このように求められたトルク目標値は、吊荷の巻き下げの減速時に吊荷用ウィンチ電動機２に電力を回生させるようなトルク目標値となり、吊荷用ウィンチ電動機２の出力トルクがこのトルク目標値となるようにコントローラ２４がインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させることによって、吊荷用ウィンチ電動機２において当該吊荷用ウィンチ電動機２の運動エネルギが電力に回生される。
【００５６】
また、吊荷を一定速度で巻き下げる時には、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２のトルク目標値として、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力とバランスする回生方向トルクを求める。この回生方向トルクは、吊荷用ウィンチ電動機２の回転方向に対して逆方向のトルクである。また、吊荷の巻き下げの減速時には、コントローラ２４は、前記回生方向トルクに減速方向の慣性力に相当するトルクを加算することによってトルク目標値を求める。このように求められたトルク目標値は、吊荷を一定速度で巻き下げる時及び吊荷の巻き下げの減速時に吊荷用ウィンチ電動機２に電力を回生させるようなトルク目標値となり、吊荷用ウィンチ電動機２の出力トルクがこのトルク目標値となるようにコントローラ２４がインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させることによって、吊荷用ウィンチ電動機２において吊荷の位置エネルギ又は吊荷用ウィンチ電動機２の運動エネルギが電力に回生される。
【００５７】
また、吊荷の巻き下げの加速時には、コントローラ２４は、前記回生方向トルクから加速方向の慣性力に相当するトルクを減算することによってトルク目標値を求める。なお、吊荷の巻き下げを急加速させたい場合には、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２のトルク目標値として、回生方向のトルクではなく、力行方向のトルクを求めてもよい。
【００５８】
次に、操作レバー５８ａの操作量に応じた吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数制御が行われる（ステップＳ８）。具体的には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数が操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた回転数となるように吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動作が制御される。このとき、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量を予め設定された所定の容量にさせる。この状態で、制御弁２２の巻上側パイロットポート２２ａ又は巻下側パイロットポート２２ｂに操作装置本体５８ｂから操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた大きさのパイロット圧が供給され、制御弁２２が吊荷用油圧ポンプ１０から吐出される圧油を当該制御弁２２に供給されたパイロット圧の大きさに応じた流量で吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上側供給口８ｂ又は巻下側供給口８ｃへ供給すると、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、その供給された圧油の流量に応じた回転数で作動する。結果的に、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量の増減に応じて回転数が増減するように駆動される。
【００５９】
以上のように、吊荷用ウィンチ電動機２がトルク制御され、且つ、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が操作レバー５８ａの操作量に応じた流量の圧油が供給されることによって駆動される場合には、吊荷用ウィンチ５０の負荷トルクに対して吊荷用ウィンチ電動機２が出力するトルクが不足していると、吊荷用ウィンチ油圧モータ８に繋がる油圧回路（巻上側油路２７ｂ、巻下側油路２７ｃ及び制御弁２２）内の圧油がこのトルクの不足分に応じて圧縮され、そのトルクの不足分に相当する保持圧が油圧回路内に発生する。その結果、自動的に、吊荷用ウィンチ電動機２の出力トルクと吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力トルクとの合計のトルク（吊荷用ウィンチ５０を駆動するトルク）と、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力とのバランスが取れる。一方、吊荷用ウィンチドラム５０ａの回転速度は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転速度に従った速度に制御される。
【００６０】
次に、コントローラ２４は、アクセルペダル５６ａの操作量に応じたエンジン５２の回転数制御を行う（ステップＳ１０）。具体的には、コントローラ２４は、図４中の実線で示すアクセルペダル５６ａの操作量とエンジン５２の回転数との相関関係に従って、エンジン５２の回転数がアクセルペダル５６ａの操作量に対応する回転数となるようにエンジン５２を制御する。
【００６１】
一方、上記ステップＳ４において、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きくない、すなわち前記設定値以下であると判断した場合には、次に、吊荷用ウィンチ電動機２の速度制御（回転数制御）を行う（ステップＳ１２）。具体的には、コントローラ２４は、巻上側圧力センサ２３ａ又は巻下側圧力センサ２３ｂから送られてくるパイロット圧のデータに基づいて操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量を検知し、吊荷用ウィンチ電動機２の回転数がこの検知した操作レバー５８ａの操作量に応じた回転数となるようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させる。この時、コントローラ２４は、図３に示すような相関関係に基づいて、操作レバー５８ａの操作量とアクセルペダル５６ａの操作量とに応じた吊荷用ウィンチ電動機２の回転数目標値を求め、吊荷用ウィンチ電動機２の実際の回転数がこの求めた回転数目標値となるようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させる。なお、図３に示す相関関係は、アクセルペダル５６ａの操作量が増加するにつれて操作レバー５８ａの操作量の増減に対する回転数目標値の増減率が増大するような相関関係である。
【００６２】
次に、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が出力する動力が０になるように吊荷用ウィンチ油圧モータ８が制御される（ステップＳ１４）。具体的には、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量を０にさせ、操作レバー５８ａが操作されて吊荷用ウィンチ油圧モータ８に圧油が供給されたとしても、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が作動しないようにする。この結果、吊荷用ウィンチ５０は、吊荷用ウィンチ電動機２のみによって駆動される。なお、この時、コントローラ２４は、吊荷用油圧ポンプ１０の容量を最小にして吊荷用油圧ポンプ１０の駆動に要する動力を最小にする。
【００６３】
次に、コントローラ２４は、他の油圧アクチュエータ、例えば起伏用油圧モータ等の複合操作が有るか否かを判断する（ステップＳ１６）。コントローラ２４は、他の油圧アクチュエータの複合操作があると判断した場合には、上記ステップＳ１０のアクセルペダル５６ａの操作量に応じたエンジン５２の回転数制御を実施する。
【００６４】
一方、コントローラ２４は、他の油圧アクチュエータの複合操作がないと判断した場合には、エンジン５２の回転数の低減制御を行う（ステップＳ１８）。この時、コントローラ２４は、図４の破線で示すように、アクセルペダル５６ａの操作量に関わらず、エンジン５２の回転数が一定の低い回転数となるようにエンジン５２の駆動を制御する。
【００６５】
そして、この第１実施形態によるウィンチ動作制御装置１では、以上のような一連の制御ステップを繰り返し実施する。
【００６６】
この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が設定値よりも大きくなった場合、すなわち、吊荷用ウィンチ５０に高負荷が掛かったときには、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給されるため、吊荷用ウィンチ５０に高トルクを付与することができる。一方、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が設定値以下になった場合、すなわち、吊荷用ウィンチ５０に低負荷しか掛かっていないときには、油圧モータに比べて駆動効率の良い吊荷用ウィンチ電動機２のみによって吊荷用ウィンチ５０を駆動するため、吊荷用ウィンチ５０の駆動効率を向上することができる。そして、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に高負荷が掛かったときには、吊荷用ウィンチ５０を駆動するための動力を吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８とで分担するため、吊荷用ウィンチ電動機２単体又は吊荷用ウィンチ油圧モータ８単体で吊荷用ウィンチ５０を駆動する場合に比べて、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８のそれぞれに要求されるトルクは小さくなる。また、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に低負荷しか掛かっていないときには、吊荷用ウィンチ電動機２のみによって吊荷用ウィンチ５０を駆動するが、このときの吊荷用ウィンチ５０の駆動に必要とされるトルクは小さい。従って、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機２及び吊荷用ウィンチ油圧モータ８の大型化を防ぐことができる。
【００６７】
さらに、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が設定値よりも大きい場合及び設定値以下である場合のいずれの場合も、吊荷用ウィンチ電動機２は、吊荷用ウィンチ５０に動力を供給して吊荷用ウィンチ５０を作動させるため、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が設定値以下から設定値よりも大きくなるとき又は設定値よりも大きい状態から設定値以下へ低下するとき、すなわち、吊荷用ウィンチ５０に掛かる負荷が低負荷から高負荷へ又は高負荷から低負荷へ変化するときに、少なくとも吊荷用ウィンチ電動機２からのトルクは常に吊荷用ウィンチ５０に付与されている。このため、吊荷の昇降時に吊荷用ウィンチ５０に与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことができる。このため、接地状態の吊荷の地切り作業を行うときに吊荷が地面から離れて吊荷の全荷重が吊りロープを介して吊荷用ウィンチ５０に掛かり、その結果、吊荷に掛かる負荷が低負荷から高負荷となる場合でも、吊荷用ウィンチ５０に与えられるトルクに抜けが生じるのを防いで、吊荷の吊り上げ速度が不連続になったり、吊荷にショックが与えられて吊荷が外れたりするのを防ぐことができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、モーメントリミッタ１２によって導出される吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が設定値よりも大きくなって吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時に、吊荷用ウィンチ５０の回転数が、操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数によって制御されるため、吊荷用ウィンチ電動機２の回転数制御と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数制御とが干渉するのを防ぐことができる。仮に、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時に吊荷用ウィンチ電動機２の回転数と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数の両方を制御することによって吊荷用ウィンチ５０の回転数を制御しようとすると、吊荷用ウィンチ電動機２の回転数制御と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数制御とが互いに干渉して吊荷用ウィンチ５０の回転数を有効に制御できない場合がある。また、この場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８に繋がる油圧回路（巻上側油路２７ｂ、巻下側油路２７ｃ及び制御弁２２）においてキャビテーションが生じる虞がある。これに対して、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時に吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数に応じて吊荷用ウィンチ５０の回転数が制御されるので、上記のような吊荷用ウィンチ電動機２の回転数制御と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数制御との干渉が生じるのを防ぐことができ、吊荷用ウィンチ５０の回転数を有効に制御することができるとともに吊荷用ウィンチ油圧モータ８にキャビテーションが生じるのを防ぐことができる。
【００６９】
また、第１実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時に、吊荷用ウィンチ電動機２のトルクが操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じたトルクとなるように吊荷用ウィンチ電動機２の動作が制御されるため、吊荷用ウィンチ電動機２に不必要な過剰なトルクを出力させるのを防ぐことができる。従って、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時に、トルクのロスを削減しつつ、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両者で協調して吊荷用ウィンチ５０の回転数及び駆動トルクを操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた値に制御することができる。
【００７０】
また、第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が設定値以下となって吊荷用ウィンチ電動機２のみから吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は作動せず、操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた吊荷用ウィンチ電動機２の回転数に従って吊荷用ウィンチ５０の回転数が制御されるため、この時も、吊荷用ウィンチ５０の回転数を操作レバー５８ａの操作量に応じた回転数に制御することができる。
【００７１】
また、第１実施形態では、バッテリ６が、吊荷用ウィンチ５０の回転速度が低下する時又は吊荷用ウィンチ５０が吊荷を巻き下げる時には吊荷用ウィンチ電動機２によって回生された電力を蓄え、吊荷用ウィンチ５０の回転速度が上昇する時又は吊荷用ウィンチ５０が吊荷を巻き上げる時には蓄えた電力を吊荷用ウィンチ電動機２へ供給するため、吊荷用ウィンチ５０の回転速度の低下時や吊荷用ウィンチ５０が吊荷を巻き下げる時に得られる運動エネルギや位置エネルギを電力として回生し、その電力を用いて、吊荷用ウィンチ５０の回転速度の上昇時や吊荷用ウィンチ５０が吊荷を巻き上げる時に吊荷用ウィンチ電動機２に吊荷用ウィンチ５０を駆動させることができる。このため、省エネルギ効果を得ることができる。
【００７２】
また、第１実施形態では、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量を０にして当該吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力非出力状態にさせるため、例えば吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力の大きさに関わらず常に吊荷用ウィンチ油圧モータ８に動力を出力させるような構成に比べて、吊荷用ウィンチ油圧モータ８を駆動するための圧油の供給に要する吊荷用油圧ポンプ１０の動力を削減することができる。このため、省エネルギ効果を向上することができる。
【００７３】
また、第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０を吊荷用ウィンチ電動機２のみによって駆動するときには、エンジン５２の回転数の低減制御を行うため、エンジン５２の燃料消費量を削減することができ、省エネルギ効果を高めることができる。
【００７４】
（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態によるクレーンのウィンチ動作制御装置１について説明する。
【００７５】
この第２実施形態では、エンジンの動力によって吊荷用油圧ポンプ１０及び起伏用油圧ポンプ１６を駆動せず、電動機によって吊荷用油圧ポンプ１０及び起伏用油圧ポンプ１６を駆動する点で上記第１実施形態と異なる。
【００７６】
具体的には、この第２実施形態では、クレーンに吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１と、起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２と、吊荷用油圧ポンプ側インバータ３４と、起伏用油圧ポンプ側インバータ３６とが設けられている。吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１の動力の出力軸３１ａは、吊荷用油圧ポンプ１０と接続されており、吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１は、その出力軸３１ａを通じて吊荷用油圧ポンプ１０へ動力を供給し、吊荷用油圧ポンプ１０を作動させる。また、起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２の動力の出力軸３２ａは、起伏用油圧ポンプ１６と接続されており、起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２は、その出力軸３２ａを通じて起伏用油圧ポンプ１６へ動力を供給し、起伏用油圧ポンプ１６を作動させる。
【００７７】
また、この第２実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機２は、インバータ２５を介してバッテリの代わりに外部電源と電気的に接続されている。また、この第２実施形態では、クレーンに発電機及びコンバータが設けられていない。この第２実施形態では、コントローラ２４は、外部電源から吊荷用ウィンチ電動機２へ供給される電流の周波数をインバータ２５に制御させることによって吊荷用ウィンチ電動機２の回転方向制御、トルク制御及び速度制御（回転数制御）を行う。また、吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１は、吊荷用油圧ポンプ側インバータ３４を介して外部電源と電気的に接続されており、起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２は、起伏用油圧ポンプ側インバータ３６を介して外部電源と電気的に接続されている。コントローラ２４は、外部電源から吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１へ供給される電流の周波数を吊荷用油圧ポンプ側インバータ３４に制御させることによって吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１の回転数を制御できるようになっている。また、コントローラ２４は、外部電源から起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２へ供給される電流の周波数を起伏用油圧ポンプ側インバータ３６に制御させることによって起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２の回転数を制御できるようになっている。
【００７８】
この第２実施形態におけるクレーンの上記以外の構成は、上記第１実施形態におけるクレーンの構成と同様であり、当該第２実施形態のクレーンに適用されるウィンチ動作制御装置１の構成は、上記第１実施形態のウィンチ動作制御装置１の構成と同様である。
【００７９】
（第３実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態によるウィンチ動作制御装置１について説明する。
【００８０】
この第３実施形態によるウィンチ動作制御装置１は、クラッチ４０によって吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動力の出力軸８ａと吊荷用ウィンチ５０の動力の入力軸５０ｄとを接続する状態と切り離す状態とに切り換えるように構成されている点で上記第１実施形態によるウィンチ動作制御装置１と異なる。
【００８１】
具体的には、この第３実施形態によるウィンチ動作制御装置１は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動力の出力軸８ａと吊荷用ウィンチ５０の油圧モータ側減速機５０ｃの動力の入力軸５０ｄとの間に設けられたクラッチ４０を備えている。なお、入力軸５０ｄは、本発明の油圧モータから出力される動力が入力されるウィンチの入力軸の概念に含まれるものである。クラッチ４０は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａと吊荷用ウィンチ５０の入力軸５０ｄとが一体的に回転するようにその出力軸８ａと入力軸５０ｄを互いに連結する接続状態と、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａに対して吊荷用ウィンチ５０の入力軸５０ｄが相対的に回転可能となるようにその出力軸８ａと入力軸５０ｄとを切り離す切断状態とに切り換わるように構成されている。
【００８２】
制御機構１４のコントローラ２４は、クラッチ４０を接続状態と切断状態とに切換制御する。具体的には、コントローラ２４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きくなって吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力出力状態にするときには、クラッチ４０が接続状態になるように指示する制御信号をクラッチ４０へ送り、それによって、クラッチ４０を接続状態にさせる。一方、コントローラ２４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下になって吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力非出力状態にするときには、クラッチ４０が切断状態になるように指示する制御信号をクラッチ４０へ送り、それによって、クラッチ４０を切断状態にさせる。
【００８３】
この第３実施形態によるクレーン及びウィンチ動作制御装置１の上記以外の構成は、上記第１実施形態によるクレーン及びウィンチ動作制御装置１の構成と同様である。
【００８４】
次に、図７を参照して、この第３実施形態のウィンチ動作制御装置１による吊荷用ウィンチ５０の動作制御のプロセスについて説明する。
【００８５】
この第３実施形態における吊荷用ウィンチ５０の動作制御では、上記第１実施形態におけるステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６及びＳ１８のプロセスと同様のステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６、Ｓ２８、Ｓ３０、Ｓ３２、Ｓ３４、Ｓ３６及びＳ３８のプロセスを実施する。ただし、この第３実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きくなり、吊荷用ウィンチ電動機２のトルク制御が行われた（ステップＳ２６）後、コントローラ２４がクラッチ４０を接続状態にさせ（ステップＳ２７）、その後、操作レバー５８ａの操作量に応じた吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数制御が行われる（ステップＳ２８）。また、この第３実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下になり、吊荷用ウィンチ電動機２の速度制御が行われた（ステップＳ３２）後、コントローラ２４がクラッチ４０を切断状態にさせ（ステップＳ３３）、その後、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が出力する動力を０にする制御が行われる（ステップＳ３４）。
【００８６】
この第３実施形態による吊荷用ウィンチ５０の動作制御プロセスの上記以外の構成は、上記第１実施形態による吊荷用ウィンチ５０の動作制御プロセスと同様である。
【００８７】
この第３実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下になって吊荷用ウィンチ電動機２のみに吊荷用ウィンチ５０を駆動させる場合に、クラッチ４０を切断状態として吊荷用ウィンチ油圧モータ８と吊荷用ウィンチ５０との間の動力の伝達を遮断する。このため、吊荷用ウィンチ電動機２のみに吊荷用ウィンチ５０を駆動させるときに吊荷用ウィンチ油圧モータ８の空転に起因する負荷が吊荷用ウィンチ電動機２に掛かるのを防ぐことができる。その結果、吊荷用ウィンチ電動機２の駆動効率を向上させることができ、省エネルギ効果を向上することができる。
【００８８】
この第３実施形態のウィンチ動作制御装置１による上記以外の効果は、上記第１実施形態のウィンチ動作制御装置１による効果と同様である。
【００８９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９０】
例えば、上記第３実施形態において、吊荷用ウィンチ油圧モータ８と吊荷用ウィンチ５０との間の動力の伝達経路に設けたクラッチ４０をワンウェイクラッチにして、コントローラ２４によるクラッチの接続／切断の切り換え制御を行うことなく、吊荷用ウィンチ油圧モータ８からの動力の出力の有無に応じて自動的にクラッチの接続／切断が切り換わるようにしてもよい。この構成では、ワンウェイクラッチは、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が動力出力状態になってその出力軸８ａが回転するときには、その出力軸８ａと吊荷用ウィンチ５０の油圧モータ側減速機５０ｃの入力軸５０ｄとが一体的に回転するようにその出力軸８ａと入力軸５０ｄを互いに連結する接続状態になり、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動力を油圧モータ側減速機５０ｃへ伝達する。一方、ワンウェイクラッチは、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が動力非出力状態になってその出力軸８ａが回転しないときには、その出力軸８ａに対して吊荷用ウィンチ５０の油圧モータ側減速機５０ｃの入力軸５０ｄが相対的に回転可能となるようにその出力軸８ａと入力軸５０ｄとを切り離す切断状態になる。
【００９１】
この構成によれば、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が動力非出力状態から動力出力状態になってその吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａが回転を開始するときにワンウェイクラッチが自動的に切断状態から接続状態に切り換わる。仮に、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動作制御と並行してコントローラ２４がクラッチ４０の切断／接続の切り換え制御を行う場合には、クラッチ４０が接続状態にされるタイミングが吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａが回転を開始するタイミングよりも僅かに遅くなる場合があり、この場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａと油圧モータ側減速機５０ｃの入力軸５０ｄとの間で回転数差が大きくなり、その結果、クラッチ４０の接続時にショックが発生する。これに対して、本構成では、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａが回転を開始すると自動的にワンウェイクラッチが接続状態となるので、そのようなタイミングのずれが生じず、クラッチが接続状態に切り換わるときに発生するショックを抑制できる。
【００９２】
また、上記実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機と吊荷用ウィンチ油圧モータの両方から吊荷用ウィンチへ動力を供給する場合に吊荷用ウィンチ電動機をトルク制御したが、その代わりに、吊荷用ウィンチ電動機が一定のトルクを出力するように吊荷用ウィンチ電動機の動作を制御してもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、モーメントリミッタが吊荷用ウィンチに掛かるロープ張力を導出するようにしたが、それ以外の手段で吊荷用ウィンチに掛かるロープ張力を求めるようにしてもよい。例えば、フック装置に設けたロードセルによって吊荷の重量を検出し、そのロードセルによって検出された吊荷の重量と予め入力された吊りロープのトップシーブとフックシーブとの間の掛け数の情報とからコントローラが吊荷用ウィンチに掛かるロープ張力を算出するようにしてもよい。
【００９４】
また、上記バッテリ１０の代わりに、キャパシタを蓄電装置として用いてもよい。
【００９５】
また、クレーンは、下部本体と、その下部本体上に旋回自在となるように搭載された上部旋回体とを備えていて、その上部旋回体を旋回させるための旋回用油圧モータが他の油圧アクチュエータとして設けられていてもよい。この場合には、旋回用油圧モータに圧油を供給する旋回用油圧ポンプが、エンジンの動力を分配する動力分割機構に接続されていてその動力分割機構によって分配されたエンジンの動力によって作動するようになっていてもよい。また、旋回用油圧モータの代わりに、上部旋回体を旋回させるための旋回用電動機が設けられていてもよい。
【００９６】
また、操作レバーの操作量に応じた吊荷用ウィンチ油圧モータの回転数制御を行う場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータへ供給される圧油の流量の増減に応じて、コントローラが吊荷用油圧ポンプの容量を増減させてもよい。この場合には、吊荷用ウィンチに掛かる吊荷の負荷が小さい場合に吊荷用ウィンチ油圧モータの容量が減少するため、吊荷の負荷が大きい場合よりも吊荷用ウィンチ油圧モータの回転数が増加するように当該油圧モータの動作が制御される。
【００９７】
また、吊荷を一定速度で巻き上げる時及び吊荷の巻き上げの加速時には、コントローラは、吊荷用ウィンチ電動機をトルク制御するための目標トルクを吊荷用ウィンチ電動機の力行方向の最大トルクに等しいトルクに設定してもよい。
【００９８】
また、吊荷を一定速度で巻き下げる時及び吊荷の巻き上げの減速時には、コントローラは、吊荷用ウィンチ電動機をトルク制御するための目標トルクを吊荷用ウィンチ電動機の回生方向の最大トルクに等しいトルクに設定してもよい。
【００９９】
また、上記第３実施形態において、モーメントリミッタによって導出された吊荷用ウィンチに掛かるロープ張力が前記設定値以下である場合には、コントローラは、吊荷用ウィンチ油圧モータを動力非出力状態にすることなく、具体的には、吊荷用の容量を０にすることなく、クラッチを切断状態にさせることによって吊荷用ウィンチ油圧モータから吊荷用ウィンチへ動力を供給させないようにしてもよい。
【０１００】
また、上記各構成において、吊荷用ウィンチ油圧モータの容量を０にすることによって吊荷用ウィンチ油圧モータを動力非出力状態にしたが、これ以外の方法によって吊荷用ウィンチ油圧モータを動力非出力状態にしてもよい。例えば、吊荷用油圧ポンプが吐出する圧油を制御弁にタンクへ流させて吊荷用ウィンチ油圧モータへ圧油が供給されないようにして吊荷用ウィンチ油圧モータを動力非出力状態にしてもよい。この場合には、巻上側油路と巻下側油路が制御弁内で連通するように制御弁を構成するか又は制御弁の外部で巻上側油路と巻下側油路を連通させる連通手段を設けてもよい。
【０１０１】
また、上記バッテリ又は上記外部電源の代わりに、大容量バッテリもしくは燃料電池を用いてもよい。
【０１０２】
また、制御機構は、張力導出装置によって導出されたロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合において、電動機が出力するトルクが操作レバーの操作量に応じたトルクとなるように電動機を制御する代わりに、電動機が一定のトルクを出力するようにその電動機を制御してもよく、また、電動機がエンジンの回転数に応じた大きさのトルクを出力するようにその電動機を制御してもよい。
【０１０３】
また、上記各実施形態では、吊荷用ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこのような適用例に限定されない。例えば、起伏部材を起伏させるための起伏用ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置に本発明を適用することが可能である。起伏部材としては、例えば、クレーンの本体（上部旋回体）に起伏自在となるように設けられたブームや、ブームの先端に起伏自在となるように設けられたジブ等が該当する。クレーンの本体には、ブームを後方から支持しながら起伏させるための起伏用ロープの巻き取り及び繰り出しを行うブーム起伏用ウィンチが設けられている。また、ブームの先端にジブが設けられている場合には、ジブを後方から支持しながら起伏させるための起伏用ロープの巻き取り及び繰り出しを行うジブ起伏用ウィンチがクレーンの本体に設けられている。そして、このような構成において、ブーム起伏用ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置及びジブ起伏用ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置がクレーンの本体に設けられ、それらのウィンチ動作制御装置の少なくとも一方に本発明を適用してもよい。すなわち、このようなウィンチ動作制御装置として、上記実施形態または上記変形例に係るウィンチ動作制御装置と実質的に同様の構成の制御装置を適用してもよい。具体的には、上記実施形態及び上記変形例における吊荷用ウィンチを起伏用ウィンチとし、吊りロープを起伏用ロープとし、吊荷用ウィンチ電動機及び吊荷用ウィンチ油圧モータを起伏用ウィンチを駆動するための動力を出力する起伏用ウィンチ電動機及び起伏用ウィンチ油圧モータとすればよい。また、この場合には、上記吊荷の巻き上げを起伏部材を起立させる方向への当該起立部材の巻き上げと読み替え、上記吊荷の巻き下げを起伏部材を倒伏させる方向への当該起立部材の巻き下げと読み替えるものとする。
【０１０４】
この構成によれば、上記実施形態と同様の理由で、起伏用ウィンチ電動機及び起伏用ウィンチ油圧モータを大型化することなく、起伏用ウィンチに高負荷が掛かるときにその起伏用ウィンチに高トルクを付与することができる。さらに、この構成によれば、上記実施形態と同様の理由で、起伏用ウィンチに掛かる負荷が低負荷から高負荷へ変化するときに、少なくとも起伏用ウィンチ電動機からのトルクは常に起伏用ウィンチに付与されるため、起伏部材の起伏時に起伏用ウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことができる。このため、先端が地面に当接した状態の起伏部材を地面から離れるように起立させるときに起伏用ウィンチに掛かる負荷が低負荷から高負荷となる場合でも、起伏用ウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防いで、起伏部材の起立速度が不連続になったり、起伏部材にショックが与えられたりするのを防ぐことができる。
【０１０５】
当該構成における上記以外の作用効果は、上記実施形態及び変形例で説明した作用効果における吊荷用ウィンチ、吊りロープ、吊荷用ウィンチ電動機及び吊荷用ウィンチ油圧モータを起伏用ウィンチ、起伏用ロープ、起伏用ウィンチ電動機及び起伏用ウィンチ油圧モータに置き換えた作用効果と同様である。
【符号の説明】
【０１０６】
１ ウィンチ動作制御装置
２ 吊荷用ウィンチ電動機（電動機）
８ 吊荷用ウィンチ油圧モータ（油圧モータ）
８ａ 出力軸
１０ バッテリ（蓄電装置）
１２ モーメントリミッタ（張力導出装置）
１４ 制御機構
２４ コントローラ
４０ クラッチ
５０ 吊荷用ウィンチ（ウィンチ）
５０ｄ 入力軸
５８ａ 操作レバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーンのウィンチ動作制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、クレーンでは、ブーム等の起伏部材の先端から吊りロープを介して吊荷を吊り下げ、その吊りロープをウィンチによって巻き取り及び繰り出すことによって吊荷を昇降させる。下記特許文献１には、この吊荷を昇降させるウィンチを駆動し且つそのウィンチの動作を制御するための技術が開示されている。下記特許文献１に開示されている技術では、ウィンチに掛かる吊りロープの巻上げ負荷の大きさに応じて電動機がウィンチを駆動するか又は油圧モータがウィンチを駆動するかをクラッチで切り換えるようになっている。具体的には、下記特許文献１では、電動機と油圧モータの両方からウィンチに動力を供給可能となっており、電動機とウィンチとの間の動力の伝達経路と油圧モータとウィンチとの間の動力の伝達経路とにそれぞれクラッチが設けられている。そして、ウィンチに高負荷が掛かる場合には、電動機側のクラッチを切断状態にするとともに油圧モータ側のクラッチを連結状態にして油圧モータにウィンチを駆動させ、ウィンチに低負荷しか掛からない場合には、電動機側のクラッチを連結状態にするとともに油圧モータ側のクラッチを切断状態にして電動機にウィンチを駆動させる。この技術によれば、ウィンチに低負荷しか掛からない場合に電動機がウィンチを駆動するため、電動機に高トルクが必要とされず、電動機の大型化を防ぐことが可能である。また、電動機は、油圧モータに比べて駆動効率が高いため、この技術によれば、常に油圧モータのみがウィンチを駆動するような構成に比べてウィンチの駆動効率を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７６９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の技術では、ウィンチに高負荷が掛かるときには、油圧モータが単独でウィンチを駆動することになるため、油圧モータに高トルクが必要とされ、その結果、油圧モータを大型化せざるを得なくなる。また、上記特許文献１に記載の技術では、ウィンチに掛かる負荷が低負荷と高負荷との間のしきい値に達したときに、ウィンチに与えられるトルクに抜けが生じる虞がある。例えば、接地状態の吊荷を吊り上げるいわゆる地切り作業を行う場合には、最初は吊りロープがたるんでいてウィンチに吊荷の荷重が作用していないためウィンチに掛かる負荷は低いが、ウィンチが吊りロープを巻き取って吊荷の荷重がウィンチに作用するとウィンチに掛かる負荷が増加し、その後、吊荷が地面を離れると吊荷の全荷重がウィンチに作用してウィンチに高負荷が掛かる。この際、ウィンチに掛かる負荷が低負荷からしきい値に達して高負荷になった瞬間に電動機側のクラッチの連結状態から切断状態への切り換えと油圧モータ側のクラッチの切断状態から連結状態への切り換えが同時に行われるため、電動機と油圧モータの両方からウィンチにトルクが供給されない状態、すなわちトルクの抜けが一時的に生じる。この場合には、吊荷の吊り上げ速度が不連続になったり、吊荷にショックが与えられて吊荷が外れたりする虞がある。
【０００５】
また、上記の吊荷の昇降用のウィンチに係る問題と同様の問題が、起伏部材の起伏用のウィンチでも生じる虞がある。具体的には、例えば、起伏部材が前方に倒伏されていてその起伏部材の先端が地面に当接しており、当該起伏部材を後方から支持する起伏用のロープがたるんでいる状態では、その起伏用のロープの巻き取り及び繰り出しを行って起伏部材を起伏させる起伏用のウィンチに掛かる負荷は小さいが、そのウィンチが起伏用のロープを巻き取って起伏部材の荷重がウィンチに作用するとウィンチに掛かる負荷が増加し、その後、起伏部材の先端が地面から離れると起伏用ロープを介して起伏用ウィンチに掛かる荷重が急増し、その結果、起伏用ウィンチに高負荷が掛かる。この際、上記の吊荷の昇降用のウィンチの場合と同様に、起伏用ウィンチに与えられるトルクに抜けが生じる虞がある。
【０００６】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動機及び油圧モータを大型化することなく、クレーンのウィンチに高負荷が掛かるときにウィンチに高トルクを付与することが可能であり、且つ、ウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことが可能なクレーンのウィンチ動作制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によるクレーンのウィンチ動作制御装置は、吊荷を吊るロープの巻き取り及び繰り出しを行ってその吊荷を昇降させるウィンチを備えたクレーンに設けられ、前記ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置であって、前記ウィンチを駆動するための動力を出力する電動機及び油圧モータと、前記ウィンチに掛かる前記ロープの張力を導出する張力導出装置と、前記電動機の動作と前記油圧モータの動作を制御する制御機構とを備え、前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、前記電動機と前記油圧モータの両方に前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータから前記ウィンチに動力を供給させず、前記電動機のみに前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させる（請求項１）。
【０００８】
また、本発明によるクレーンのウィンチ動作制御装置は、起伏自在となるように設けられた起伏部材と、その起伏部材を後方から支持しながら起伏させるためのロープの巻き取り及び繰り出しを行うウィンチとを備えたクレーンに設けられ、前記ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置であって、前記ウィンチを駆動するための動力を出力する電動機及び油圧モータと、前記ウィンチに掛かる前記ロープの張力を導出する張力導出装置と、前記電動機の動作と前記油圧モータの動作を制御する制御機構とを備え、前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、前記電動機と前記油圧モータの両方に前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータから前記ウィンチに動力を供給させず、前記電動機のみに前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させる（請求項２）。
【０００９】
上記各クレーンのウィンチ動作制御装置では、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値よりも大きくなった場合、すなわち、ウィンチに高負荷が掛かったときには、電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給するため、ウィンチに高トルクを付与することができる。一方、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値以下になった場合、すなわち、ウィンチに低負荷しか掛かっていないときには、油圧モータに比べて駆動効率の良い電動機のみによってウィンチを駆動するため、ウィンチの駆動効率を向上することができる。そして、このウィンチ動作制御装置では、ウィンチに高負荷が掛かったときには、ウィンチを駆動するための動力を電動機と油圧モータとで分担するため、電動機単体又は油圧モータ単体でウィンチを駆動する場合に比べて、電動機と油圧モータのそれぞれに要求されるトルクは小さくなる。また、ウィンチに低負荷しか掛かっていないときには、電動機のみによってウィンチを駆動するが、このときのウィンチの駆動に必要とされるトルクは小さい。従って、このウィンチ動作制御装置では、電動機及び油圧モータの大型化を防ぐことができる。さらに、このウィンチ動作制御装置では、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値よりも大きい場合及び設定値以下である場合のいずれの場合も、電動機は、ウィンチに動力を供給してウィンチを作動させるため、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値以下から設定値よりも大きくなるとき又は設定値よりも大きい状態から設定値以下へ低下するとき、すなわち、ウィンチに掛かる負荷が低負荷から高負荷へ又は高負荷から低負荷へ変化するときに、少なくとも電動機からのトルクは常にウィンチに付与されている。このため、吊荷を昇降させるウィンチでは、吊荷の昇降時にそのウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことができる。また、起伏部材を起伏させるためのウィンチでは、起伏部材の起伏時にそのウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことができる。
【００１０】
上記クレーンのウィンチ動作制御装置において、前記クレーンには、前記ウィンチを操作するための操作レバーが設けられ、前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記電動機が出力するトルクが前記操作レバーの操作量に応じたトルクとなるように前記電動機の動作を制御するとともに、前記操作レバーの操作量に応じた流量の圧油を前記油圧モータに供給して前記油圧モータの回転数を制御することによって前記ウィンチの回転数を当該油圧モータの回転数に応じた回転数とし、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記電動機の回転数が前記操作レバーの操作量に応じた回転数となるように前記電動機の動作を制御するとともに前記油圧モータが作動しないようにして前記ウィンチの回転数を前記電動機の回転数に応じた回転数にすることが好ましい（請求項３）。
【００１１】
この構成によれば、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値よりも大きくなって電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給する時に、ウィンチの回転数は、操作レバーの操作量に応じた油圧モータの回転数によって制御されるため、電動機の回転数制御と油圧モータの回転数制御とが干渉するのを防ぐことができる。仮に、電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給する時に電動機の回転数と油圧モータの回転数の両方を制御することによってウィンチの回転数を制御しようとすると、電動機の回転数制御と油圧モータの回転数制御とが互いに干渉してウィンチの回転数を有効に制御できない場合がある。これに対して、本構成では、電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給する時に油圧モータの回転数に応じてウィンチの回転数が制御されるので、上記のような電動機の回転数制御と油圧モータの回転数制御との干渉が生じるのを防ぐことができ、ウィンチの回転数を有効に制御することができる。さらに、本構成では、電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給する時に、電動機のトルクが操作レバーの操作量に応じたトルクとなるように電動機の動作を制御するため、電動機に不必要な過剰なトルクを出力させるのを防ぐことができる。従って、本構成では、電動機と油圧モータの両方からウィンチへ動力を供給する時に、トルクのロスを削減しつつ、電動機と油圧モータの両者で協調してウィンチの回転数及び駆動トルクを操作レバーの操作量に応じた値に制御することができる。また、本構成では、ウィンチに掛かるロープの張力が設定値以下となって電動機のみからウィンチへ動力を供給する時には、油圧モータは作動せず、操作レバーの操作量に応じた電動機の回転数に従ってウィンチの回転数が制御されるため、この時も、ウィンチの回転数を操作レバーの操作量に応じた回転数に制御することができる。
【００１２】
上記クレーンのウィンチ動作制御装置において、前記電動機に電気的に接続され、前記ウィンチの回転速度が低下する時又は前記ウィンチが前記ロープを繰り出す時には前記電動機によって回生された電力を蓄え、前記ウィンチの回転速度を上昇させる時又は前記ウィンチが前記ロープを巻き取る時には蓄えた電力を前記電動機へ供給する蓄電装置をさらに備えていることが好ましい（請求項４）。
【００１３】
この構成によれば、吊荷を昇降させるウィンチでは、当該ウィンチの回転速度の低下時や当該ウィンチが吊荷を降下させる時に得られる運動エネルギや位置エネルギを電力として回生し、その電力を用いて、当該ウィンチの回転速度の上昇時や当該ウィンチが吊荷を上昇させる時に電動機に当該ウィンチを駆動させることができる。また、起伏部材を起伏させるためのウィンチでは、当該ウィンチの回転速度の低下時や当該ウィンチが起伏部材を前方へ倒伏させるように巻き下げる時に得られる運動エネルギ及び位置エネルギを電力として回生し、その電力を用いて、当該ウィンチの回転速度の上昇時や当該ウィンチが起伏部材を起立させるように巻き上げる時に電動機に当該ウィンチを駆動させることができる。従って、吊荷を昇降させるウィンチ及び起伏部材を起伏させるウィンチのいずれに関しても、省エネルギ効果を得ることができる。
【００１４】
上記クレーンのウィンチ動作制御装置において、前記油圧モータは、動力を出力する動力出力状態と動力を出力しない動力非出力状態とに切り換え可能であり、前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記油圧モータを前記動力出力状態にさせ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータを前記動力非出力状態にさせることが好ましい（請求項５）。
【００１５】
この構成によれば、張力導出装置によって導出されたウィンチに掛かるロープの張力が設定値以下である場合には、油圧モータを動力非出力状態にさせるため、ウィンチに掛かるロープ張力の大きさに関わらず常に油圧モータに動力を出力させる場合に比べて、油圧モータを駆動するための圧油の供給に要する油圧ポンプの動力を削減することができる。このため、省エネルギ効果を向上することができる。
【００１６】
この場合において、前記油圧モータは、可変容量型であり、前記制御機構は、前記油圧モータの容量を制御するコントローラを含み、前記コントローラは、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記油圧モータの容量を所定の容量にすることによって前記油圧モータを前記動力出力状態とし、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータの容量を０にすることによって前記油圧モータを前記動力非出力状態としてもよい（請求項６）。
【００１７】
この構成によれば、張力導出装置によって導出されたロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には油圧モータを動力出力状態にさせ、張力導出装置によって導出されたロープの張力が前記設定値以下である場合には油圧モータを動力非出力状態にさせる制御機構を具体的に構成することができる。
【００１８】
上記制御機構が前記ロープの張力が設定値よりも大きい場合に油圧モータを動力出力状態にさせ、前記ロープの張力が設定値以下である場合に油圧モータを動力非出力状態にさせる構成において、前記油圧モータは、当該油圧モータから動力を出力するための出力軸を有し、前記ウィンチは、前記油圧モータから出力される動力が入力される入力軸を有し、前記ウィンチ動作制御装置は、前記油圧モータの前記出力軸と前記ウィンチの前記入力軸とが一体的に回転するようにその出力軸と入力軸を互いに連結する接続状態と、前記油圧モータの前記出力軸に対して前記ウィンチの前記入力軸が相対的に回転可能となるようにその出力軸と入力軸とを切り離す切断状態とに切り換わるクラッチをさらに備え、前記制御機構は、前記クラッチを前記接続状態と前記切断状態とに切換制御するコントローラを含み、前記コントローラは、前記油圧モータを前記動力出力状態とするときには前記クラッチを前記接続状態にさせる一方、前記油圧モータを前記動力非出力状態とするときには前記クラッチを前記切断状態にさせてもよい（請求項７）。
【００１９】
この構成では、油圧モータを動力非出力状態として当該油圧モータからウィンチへ動力を供給させず、電動機のみにウィンチへ動力を供給させる場合に、クラッチが切断状態にされて油圧モータの出力軸とウィンチの入力軸とが切り離される。このため、電動機のみによってウィンチを駆動するときに油圧モータの空転に起因する負荷が電動機に掛かるのを防ぐことができる。その結果、電動機の駆動効率を向上させることができ、省エネルギ効果を向上することができる。
【００２０】
また、上記制御機構が前記ロープの張力が設定値よりも大きい場合に油圧モータを動力出力状態にさせ、前記ロープの張力が設定値以下である場合に油圧モータを動力非出力状態にさせる構成において、前記油圧モータは、当該油圧モータから動力を出力するための出力軸を有し、前記ウィンチは、前記油圧モータから出力される動力が入力される入力軸を有し、前記ウィンチ動作制御装置は、前記油圧モータが前記動力出力状態となって前記出力軸が回転するときにはその出力軸と前記ウィンチの前記入力軸とが一体的に回転するようにその出力軸と入力軸を互いに連結する接続状態になり、前記油圧モータが前記動力非出力状態となって前記出力軸が回転しないときにはその出力軸に対して前記ウィンチの前記入力軸が相対的に回転可能となるようにその出力軸と入力軸とを切り離す切断状態になるワンウェイクラッチをさらに備えていてもよい（請求項８）。
【００２１】
この構成によれば、油圧モータが動力非出力状態から動力出力状態になってその油圧モータの出力軸が回転を開始するときにはワンウェイクラッチが自動的に切断状態から接続状態に切り換わる。仮に、油圧モータの動作制御と並行してコントローラがクラッチの切断／接続の切り換え制御を行う場合には、クラッチが接続状態にされるタイミングが油圧モータの出力軸が回転を開始するタイミングよりも僅かに遅くなる場合があり、この場合には、クラッチのウィンチ側と油圧モータ側との間で回転数差が大きくなり、その結果、クラッチの接続時にショックが発生する。本構成では、油圧モータの出力軸が回転を開始すると自動的にワンウェイクラッチが接続状態となるので、そのようなタイミングのずれが生じず、クラッチが接続状態に切り換わるときに発生するショックを抑制できる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、電動機及び油圧モータを大型化することなく、クレーンのウィンチに高負荷が掛かるときにそのウィンチに高トルクを付与することが可能であり、且つ、そのウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態によるクレーンのウィンチ動作制御装置の構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態のウィンチ動作制御装置による吊荷用ウィンチの動作制御のプロセスを示すフローチャートである。
【図３】アクセルペダルの操作量に応じて変化する操作レバーの操作量と吊荷用ウィンチ電動機の回転数目標値との相関関係を示す図である。
【図４】アクセルペダルの操作量とエンジン回転数との相関関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるクレーンのウィンチの動作制御装置の構成を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第３実施形態によるクレーンのウィンチ動作制御装置の構成を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態のウィンチ動作制御装置による吊荷用ウィンチの動作制御のプロセスを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して本発明の第１実施形態によるウィンチ動作制御装置１について説明する。この第１実施形態によるウィンチ動作制御装置１は、クレーンに設けられており、吊荷用ウィンチ５０の動作を制御する。吊荷用ウィンチ５０は、クレーンの本体に搭載されており、本発明のウィンチの概念に含まれるものである。クレーンは、その本体に起伏自在となるように設けられた起伏部材を備えており、その起伏部材の先端から吊りロープを介して吊り下げられるフック装置によって吊荷が吊られる。吊荷用ウィンチ５０は、クレーンの本体に搭載されており、吊りロープの巻き取り及び繰り出しを行ってフック装置とともに吊荷を昇降させる。吊荷用ウィンチ５０は、吊りロープが巻かれる吊荷用ウィンチドラム５０ａと、後述する吊荷用ウィンチ電動機２から出力される動力（回転力）を減速して吊荷用ウィンチドラム５０ａに伝達する電動機側減速機５０ｂと、後述する吊荷用ウィンチ油圧モータ８から出力される動力（回転力）を減速して吊荷用ウィンチドラム５０ａに伝達する油圧モータ側減速機５０ｃとを有する。吊りロープは、吊荷用ウィンチドラム５０ａから起伏部材の先端へ向かって延び、起伏部材の先端に設けられたトップシーブとフック装置に設けられたフックシーブとに複数回掛け回されている。また、クレーンは、その本体に搭載され、起伏部材を起伏させるための起伏用ウィンチを備えている。この起伏用ウィンチは、起伏用油圧モータが出力する動力によって作動して起伏部材に繋がる起伏用ロープの巻き取り及び繰り出しを行い、それによって起伏部材を起伏させる。
【００２６】
また、クレーンは、エンジン５２と、そのエンジン５２が出力する動力を後述する吊荷用油圧ポンプ１０と起伏用油圧ポンプ１６とに分配する動力分割機構５４と、エンジン５２の回転数の増減を指示するためのアクセル装置５６とを備えている。アクセル装置５６は、アクセルペダル５６ａと、アクセル装置本体５６ｂとを有する。アクセル装置本体５６ｂは、アクセルペダル５６ａの操作量（踏み込み量）を示すアクセル信号を後述のコントローラ２４へ出力し、コントローラ２４は、そのアクセル信号が示すアクセルペダル５６ａの操作量に応じてエンジン５２の回転数を増減させる。
【００２７】
また、クレーンは、吊荷用ウィンチ５０を操作するための操作装置５８を備えている。この操作装置５８は、操作レバー５８ａと、操作装置本体５８ｂとを有する。操作レバー５８ａは、吊荷用ウィンチ５０を操作するために用いられるものであり、中立姿勢から一方側とその反対側である他方側とに傾倒可能となるように操作装置本体５８ｂによって支持されている。操作装置本体５８ｂは、操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量（傾倒量）に応じた大きさのパイロット圧を発生させ、そのパイロット圧を後述する制御弁２２の２つのパイロットポート２２ａ，２２ｂのうち操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作方向（傾倒方向）に応じたパイロットポートに供給する。なお、操作レバー５８ａの操作に応じた吊荷用ウィンチ５０の操作に関する詳細な構成については、後述する。
【００２８】
この第１実施形態によるウィンチ動作制御装置１は、吊荷用ウィンチ５０の動作を制御して吊荷の巻き上げ及び巻き下げを制御する。具体的には、ウィンチ動作制御装置１は、吊荷用ウィンチ電動機２と、発電機４と、バッテリ６と、吊荷用ウィンチ油圧モータ８と、吊荷用油圧ポンプ１０と、モーメントリミッタ１２と、制御機構１４とを備えている。
【００２９】
吊荷用ウィンチ電動機２は、電力が供給されることによって作動し、吊荷用ウィンチ５０を駆動するための動力を出力する。この吊荷用ウィンチ電動機２が、本発明の電動機の概念に含まれるものである。吊荷用ウィンチ電動機２は、電動機側減速機５０ｂに繋がる出力軸２ａを有する。吊荷用ウィンチ電動機２は、出力軸２ａを通じて動力（回転力）を電動機側減速機５０ｂへ出力し、その出力された動力は、電動機側減速機５０ｂによって所定の減速比で減速されて吊荷用ウィンチドラム５０ａへ伝達される。また、吊荷用ウィンチ電動機２は、吊荷用ウィンチ５０の回転速度（吊荷用ウィンチドラム５０ａの回転速度）が低下する時又は吊荷用ウィンチ５０が吊りロープを繰り出して吊荷を降下させる時（吊荷の巻き下げ時）には、発電機として機能し、電力の回生を行う。
【００３０】
吊荷用ウィンチ電動機２は、後述するインバータ２５及びコンバータ２６を介して発電機４と電気的に接続されている。また、吊荷用ウィンチ電動機２は、インバータ２５を介してバッテリ６と電気的に接続されており、発電機４は、コンバータ２６を介してバッテリ６と電気的に接続されている。なお、バッテリ６は、本発明の蓄電装置の概念に含まれるものである。発電機４は、エンジン５２の駆動軸５２ａと接続されており、エンジン５２から駆動軸５２ａを通じて出力される動力を受けて作動し、発電する。発電機４によって発電された電力は、吊荷用ウィンチ電動機２に供給されるとともに、その電力の一部はバッテリ６に蓄えられる。また、バッテリ６は、吊荷用ウィンチ電動機２が発電機として機能して回生した電力を蓄える。そして、バッテリ６は、吊荷用ウィンチ５０の回転速度（吊荷用ウィンチドラム５０ａの回転速度）を上昇させる時又は吊荷用ウィンチ５０が吊りロープを巻き取って吊荷を上昇させる時（吊荷の巻き上げ時）には、蓄えた電力を吊荷用ウィンチ電動機２に供給して吊荷用ウィンチ電動機２を作動させる。すなわち、吊荷用ウィンチ電動機２は、発電機４から供給される電力及び／又はバッテリ６から供給される電力によって作動する。
【００３１】
吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、圧油が供給されることによって作動し、吊荷用ウィンチ５０を駆動するための動力を出力する。この吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、本発明の油圧モータの概念に含まれるものである。吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、動力を出力するための出力軸８ａを有し、この出力軸８ａは、油圧モータ側減速機５０ｃに繋がる。吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、出力軸８ａを通じて動力（回転力）を油圧モータ側減速機５０ｃへ出力し、その出力された動力は、油圧モータ側減速機５０ｃによって所定の減速比で減速されて吊荷用ウィンチドラム５０ａへ伝達される。吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、圧油が供給される巻上側供給口８ｂ及び巻下側供給口８ｃを有する。吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、巻上側供給口８ｂに圧油が供給された場合には、吊荷を巻き上げる方向に吊荷用ウィンチドラム５０ａを回転させる回転力を発するように作動するとともに、その巻上側供給口８ｂに供給される圧油の流量に応じた回転数の回転力を出力する。また、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、巻下側供給口８ｃに圧油が供給された場合には、吊荷を巻き下げる方向に吊荷用ウィンチドラム５０ａを回転させる回転力を発するように作動するとともに、その巻下側供給口８ｃに供給される圧油の流量に応じた回転数の回転力を出力する。
【００３２】
また、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、動力を出力する動力出力状態と動力を出力しない動力非出力状態とに切り換え可能である。具体的には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、可変容量型であり、その容量が所定の容量にされることによって当該吊荷用ウィンチ油圧モータ８に圧油が供給されたときに動力を出力可能な動力出力状態となり、その容量が０にされることによって当該吊荷用ウィンチ油圧モータ８に圧油が供給されても動力を出力しない動力非出力状態となる。この吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量は、後述するコントローラ２４によって制御される。
【００３３】
吊荷用油圧ポンプ１０は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８を駆動するための圧油を吐出するものである。吊荷用油圧ポンプ１０は、エンジン５２が出力する動力を受けるように動力分割機構５４を介してエンジン５２と接続されている。また、動力分割機構５４には、前記起伏用油圧モータを駆動するための圧油を吐出する起伏用油圧ポンプ１６が接続されている。すなわち、エンジン５２から出力される動力が動力分割機構５４によって吊荷用油圧ポンプ１０と起伏用油圧ポンプ１６とに分配されるようになっており、吊荷用油圧ポンプ１０と起伏用油圧ポンプ１６は、その分配された動力によって作動し、圧油を吐出する。また、吊荷用油圧ポンプ１０及び起伏用油圧ポンプ１６は、共に可変容量型である。
【００３４】
モーメントリミッタ１２は、クレーンの転倒を防止するための吊荷のモーメントを演算する装置である。モーメントリミッタ１２は、吊荷のモーメントを演算する過程で吊荷の重量を算出するため、本実施形態では、このモーメントリミッタ１２が、算出した吊荷の重量に基づいて吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力を算出する。具体的には、モーメントリミッタ１２は、その算出した吊荷の重量と、トップシーブ及びフックシーブに掛け回される吊りロープの掛け数とに基づいて吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力を算出する。トップシーブ及びフックシーブに掛け回される吊りロープの掛け数のデータは、オペレータ等がクレーンに設けられた図略の入力装置によって入力し、モーメントリミッタ１２は、その入力された掛け数のデータを用いて吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力を算出する。例えば、トップシーブ及びフックシーブへの吊りロープの掛け数が４である場合に吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力は、吊りロープの掛け数が１である場合に吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力の１／４になる。モーメントリミッタ１２は、このような関係に基づいて吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力を導出する。そして、モーメントリミッタ１２は、導出した吊りロープの張力のデータを後述するコントローラ２４へ送る。なお、このモーメントリミッタ１２は、本発明の張力導出装置の概念に含まれる。
【００３５】
制御機構１４は、操作レバー５８ａの操作に応じて吊荷用ウィンチ電動機２の動作と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動作を制御し、それによって、吊荷用ウィンチ５０が操作レバー５８ａの操作に応じた吊りロープの巻き取り又は繰り出し（吊荷の巻き上げ又は巻き下げ）を行うように吊荷用ウィンチ５０の動作を制御する。
【００３６】
具体的には、制御機構１４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方に吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させて吊荷用ウィンチ５０を作動させ、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させず、吊荷用ウィンチ電動機２のみに吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させて吊荷用ウィンチ５０を作動させる。換言すれば、制御機構１４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力に関係なく、吊荷の昇降時には常に吊荷用ウィンチ電動機２を作動させてその吊荷用ウィンチ電動機２から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させ、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値を超えた場合、すなわち吊荷用ウィンチ５０に高い負荷が掛かった場合にのみ吊荷用ウィンチ油圧モータ８を作動させてその吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させ、この吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動力と吊荷用ウィンチ電動機２の動力の両方によって吊荷用ウィンチ５０を作動させる。なお、前記設定値は、吊荷用ウィンチ電動機２の最大トルクに対応する張力よりも僅かに小さい値に設定されている。また、制御機構１４は、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きい場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力出力状態にさせることによって吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させ、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力非出力状態にさせることによって吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０へ動力を供給させないようにする。
【００３７】
また、制御機構１４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、吊荷用ウィンチ電動機２が出力するトルクが操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じたトルクとなるように吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御する吊荷用ウィンチ電動機２のトルク制御を行うとともに、操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた流量の圧油を吊荷用ウィンチ油圧モータ８に供給して吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数を制御することにより吊荷用ウィンチ５０の回転数（吊荷用ウィンチドラム５０ａの回転数）を吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数に応じた回転数とする。一方、制御機構１４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ電動機２の回転数が操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた回転数となるように吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御する吊荷用ウィンチ電動機２の回転数制御を行うとともに吊荷用ウィンチ油圧モータ８が作動しないようにして吊荷用ウィンチ５０の回転数（吊荷用ウィンチドラム５０ａの回転数）を吊荷用ウィンチ電動機２の回転数に応じた回転数にする。
【００３８】
制御機構１４は、制御弁２２と、巻上側圧力センサ２３ａと、巻下側圧力センサ２３ｂと、コントローラ２４と、インバータ２５と、コンバータ２６とを備えている。
【００３９】
制御弁２２は、吊荷用油圧ポンプ１０から吐出される圧油を流す方向を操作レバー５８ａの操作状態に応じて切り換えるための三位置切換弁である。制御弁２２は、供給路２７ａを介して吊荷用油圧ポンプ１０の圧油の吐出口と接続されており、この供給路２７ａを通じて吊荷用油圧ポンプ１０から送られてくる圧油の流通方向を切り換える。なお、供給路２７ａには、制御弁２２側から吊荷用油圧ポンプ１０側への圧油の逆流を防止するための逆止弁２９が設けられている。また、制御弁２２は、巻上側油路２７ｂを介して吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上側供給口８ｂと接続され、巻下側油路２７ｃを介して吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻下側供給口８ｃと接続されている。また、制御弁２２は、圧油を貯留するタンクＴと接続されている。制御弁２２は、巻上側パイロット路２８ａを介して操作装置本体５８ｂと接続された巻上側パイロットポート２２ａと、巻下側パイロット路２８ｂを介して操作装置本体５８ｂと接続された巻下側パイロットポート２２ｂとを有する。巻上側パイロットポート２２ａには、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き上げ側に操作された場合に操作装置本体５８ｂから巻上側パイロット路２８ａを通じてパイロット圧が供給され、巻下側パイロットポート２２ｂには、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き下げ側に操作された場合に操作装置本体５８ｂから巻下側パイロット路２８ｂを通じてパイロット圧が供給される。
【００４０】
また、制御弁２２は、スプールが中立位置２２ｃ、巻上位置２２ｄ及び巻下位置２２ｅの間で移動可能となるように構成されている。制御弁２２は、操作レバー５８ａが中立姿勢にあって操作装置本体５８ｂから両パイロットポート２２ａ，２２ｂにパイロット圧が供給されない状態では、スプールが中立位置２２ｃに位置し、吊荷用油圧ポンプ１０から吐出される圧油をタンクＴへ流す。また、制御弁２２は、操作レバー５８ａが巻き上げ側に操作されて操作装置本体５８ｂから巻上側パイロットポート２２ａにパイロット圧が供給された場合には、それに応じてスプールが巻上位置２２ｄ側へ移動し、吊荷用油圧ポンプ１０から吐出される圧油を巻上側パイロットポート２２ａに供給されるパイロット圧の大きさに応じた流量で巻上側油路２７ｂ及び油路２７ｄを通じて吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上側供給口８ｂへ流す。また、制御弁２２は、操作レバー５８ａが巻き下げ側に操作されて操作装置本体５８ｂから巻下側パイロットポート２２ｂにパイロット圧が供給された場合には、それに応じてスプールが巻下位置２２ｅ側へ移動し、吊荷用油圧ポンプ１０から吐出される圧油を巻下側パイロットポート２２ｂに供給されるパイロット圧の大きさに応じた流量で巻下側油路２７ｃを通じて吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻下側供給口８ｃへ流す。
【００４１】
巻上側油路２７ｂには、カウンタバランス弁３０が設けられている。このカウンタバランス弁３０は、巻下側油路２７ｃを通じて吊荷用ウィンチ油圧モータ８に圧油が供給されて吊荷を巻き下げる方向に吊荷用ウィンチ油圧モータ８が作動するときに巻上側油路２７ｂに背圧を発生させて吊荷の巻き下げに対するブレーキ力を吊荷用ウィンチ油圧モータ８に発生させる。また、巻上側油路２７ｂには、油路２７ｄがカウンタバランス弁３０をバイパスするように接続されている。制御弁２２から巻上側油路２７ｂに圧油が流れるときには、その圧油は、油路２７ｄを通じて吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上側供給口８ｂへ流れる。なお、油路２７ｄには、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上側供給口８ｂ側から制御弁２２側へ圧油が流れるのを防止する一方、制御弁２２側から吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上供給口８ｂ側へ圧油が流れるのを許容するチェック弁２７ｅが設けられている。
【００４２】
巻上側圧力センサ２３ａは、巻上側パイロット路２８ａに接続されており、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き上げ側へ操作されることに応じて操作装置本体５８ｂから巻上側パイロットポート２２ａへ供給されるパイロット圧を検出する。巻上側圧力センサ２３ａは、その検出したパイロット圧のデータをコントローラ２４へ送る。
【００４３】
巻下側圧力センサ２３ｂは、巻下側パイロット路２８ｂに接続されており、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き下げ側へ操作されることに応じて操作装置本体５８ｂから巻下側パイロットポート２２ｂへ供給されるパイロット圧を検出する。巻下側圧力センサ２３ｂは、その検出したパイロット圧のデータをコントローラ２４へ送る。
【００４４】
コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２の出力軸２ａの回転方向の制御と、吊荷用ウィンチ電動機２の回転数又は出力トルクの制御と、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量の制御を行う。
【００４５】
具体的には、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２の動作制御については、インバータ２５及びコンバータ２６に制御信号を送ることによってインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２へ供給する電流の周波数を制御させ、それによってインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させる。そして、コントローラ２４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、巻上側圧力センサ２３ａ又は巻下側圧力センサ２３ｂから送られるパイロット圧のデータに基づいて、吊荷用ウィンチ電動機２の出力軸２ａが操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作方向に応じた方向に回転し且つ吊荷用ウィンチ電動機２の出力するトルクが操作レバー５８ａの操作量に応じたトルクになるようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２を作動させる。すなわち、コントローラ２４は、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き上げ側へ操作されて巻上側圧力センサ２３ａからパイロット圧のデータが送られると、吊荷用ウィンチドラム５０ａを吊荷の巻き上げ方向に回転させる回転方向に出力軸２ａが回転し且つ吊荷用ウィンチ電動機２が巻上側圧力センサ２３ａが検出したパイロット圧の大きさに応じたトルクを出力するようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２を作動させる。
【００４６】
また、コントローラ２４は、操作レバー５８ａが中立姿勢から巻き下げ側へ操作されて巻下側圧力センサ２３ｂからパイロット圧のデータが送られた場合には、出力軸２ａの回転方向が逆になること以外は操作レバー５８ａが巻き上げ側へ操作された場合と同様にしてインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２を作動させる。また、コントローラ２４は、この吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定よりも大きい場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量を予め設定された所定の容量にさせて当該吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力出力状態にさせる。これにより、操作レバー５８ａが操作されてその操作方向に応じた吊荷用ウィンチ油圧モータ８の供給口８ｂ又は８ｃへ操作レバー５８ａの操作量に応じた流量の圧油が供給された場合に、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が操作レバー５８ａの操作方向に応じた方向に作動し、且つ、その操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた回転数（回転速度）で作動できるようになる。
【００４７】
また、コントローラ２４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が前記設定値以下である場合には、巻上側圧力センサ２３ａ又は巻下側圧力センサ２３ｂから送られるパイロット圧のデータに基づいて、吊荷用ウィンチ電動機２の出力軸２ａが操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作方向に応じた方向に回転し且つ吊荷用ウィンチ電動機２の回転数（回転速度）が操作レバー５８ａの操作量に応じた回転数になるようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２を作動させる。この場合の吊荷用ウィンチ電動機２の動作制御は、吊荷用ウィンチ電動機２の出力トルクを制御する代わりに吊荷用ウィンチ電動機２の回転数を制御することを除いて、上記吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が設定値よりも大きい場合の吊荷用ウィンチ電動機２の動作制御と同様である。また、コントローラ２４は、この吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量を０にさせて当該吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力非出力状態にさせる。これにより、操作レバー５８ａが操作されて吊荷用ウィンチ油圧モータ８に圧油が供給されても吊荷用ウィンチ油圧モータ８は作動せず、吊荷用ウィンチ油圧モータ８から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給されない。
【００４８】
また、コントローラ２４は、アクセル装置本体５６ｂから送られてくるアクセル信号が示すアクセルペダル５６ａの操作量に応じてエンジン５２の回転数を制御する。なお、コントローラ２４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きく、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８を両方とも作動させる時には、エンジン５２の回転数をアクセルペダル５６ａの操作量に応じて制御する一方、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下になり、吊荷用ウィンチ電動機２のみを作動させる場合には、エンジン５２の回転数を低減させる。また、コントローラ２４は、アクセル装置本体５６ｂから送られてくるアクセル信号が示すアクセルペダル５６ａの操作量に応じて操作レバー５８ａの操作量の増減に対する吊荷用ウィンチ電動機２の回転数の増減率を調整する。具体的には、アクセルペダル５６ａの操作量が大きい場合には、操作レバー５８ａの操作量の増減に対する吊荷用ウィンチ電動機２の回転数の増減率を上昇させ、アクセルペダル５６ａの操作量が小さい場合には、操作レバー５８ａの操作量の増減に対する吊荷用ウィンチ電動機２の回転数の増減率を低下させる。
【００４９】
次に、本発明の第１実施形態のウィンチ動作制御装置１による吊荷用ウィンチ５０の動作制御のプロセスについて説明する。
【００５０】
まず、モーメントリミッタ１２が、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力（ウィンチラインプル）を導出する（図２のステップＳ２）。
【００５１】
次に、コントローラ２４が、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が予め設定された前記設定値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４）。ここで、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きいと判断した場合には、吊荷用ウィンチ電動機２のトルク制御を行う（ステップＳ６）。
【００５２】
この吊荷用ウィンチ電動機２のトルク制御では、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２に出力させるトルクの目標値を設定し、吊荷用ウィンチ電動機２が実際に出力するトルクがその設定したトルク目標値となるようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させる。この時、コントローラ２４は、以下のようにしてトルク目標値を設定する。
【００５３】
まず、吊荷を一定速度で巻き上げる時には、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２のトルク目標値として、吊荷用ウィンチ電動機２の負荷トルク（以下、電動機負荷トルクという）とバランスする力行方向トルクを求める。なお、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力に吊荷用ウィンチ５０の有効半径（吊荷用ウィンチドラム５０ａのロープ巻取り半径）を乗じ、電動機側減速機５０ｂの減速比で除することによって前記電動機負荷トルクを算出する。また、前記力行方向トルクは、吊荷用ウィンチ電動機２の回転方向に対して順方向のトルクである。
【００５４】
また、吊荷の巻き上げの加速時には、加速方向への慣性力が作用するため、コントローラ２４は、上記のように算出した電動機負荷トルクに慣性力に相当する力行方向トルクを加算することによってトルク目標値を求める。ここで、コントローラ２４は、巻上側圧力センサ２３ａから送られてくるパイロット圧のデータに基づいて操作レバー５８ａが巻き上げ側へ急激に操作されたことを検知した場合には、電動機負荷トルクに加算する力行方向トルクを増加させてトルク目標値を求めてもよい。
【００５５】
また、吊荷の巻き上げの減速時には、コントローラ２４は、上記のように算出した電動機負荷トルクから減速方向の慣性力に相当するトルクを減算することによってトルク目標値を求める。このように求められたトルク目標値は、吊荷の巻き下げの減速時に吊荷用ウィンチ電動機２に電力を回生させるようなトルク目標値となり、吊荷用ウィンチ電動機２の出力トルクがこのトルク目標値となるようにコントローラ２４がインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させることによって、吊荷用ウィンチ電動機２において当該吊荷用ウィンチ電動機２の運動エネルギが電力に回生される。
【００５６】
また、吊荷を一定速度で巻き下げる時には、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２のトルク目標値として、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力とバランスする回生方向トルクを求める。この回生方向トルクは、吊荷用ウィンチ電動機２の回転方向に対して逆方向のトルクである。また、吊荷の巻き下げの減速時には、コントローラ２４は、前記回生方向トルクに減速方向の慣性力に相当するトルクを加算することによってトルク目標値を求める。このように求められたトルク目標値は、吊荷を一定速度で巻き下げる時及び吊荷の巻き下げの減速時に吊荷用ウィンチ電動機２に電力を回生させるようなトルク目標値となり、吊荷用ウィンチ電動機２の出力トルクがこのトルク目標値となるようにコントローラ２４がインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させることによって、吊荷用ウィンチ電動機２において吊荷の位置エネルギ又は吊荷用ウィンチ電動機２の運動エネルギが電力に回生される。
【００５７】
また、吊荷の巻き下げの加速時には、コントローラ２４は、前記回生方向トルクから加速方向の慣性力に相当するトルクを減算することによってトルク目標値を求める。なお、吊荷の巻き下げを急加速させたい場合には、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ電動機２のトルク目標値として、回生方向のトルクではなく、力行方向のトルクを求めてもよい。
【００５８】
次に、操作レバー５８ａの操作量に応じた吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数制御が行われる（ステップＳ８）。具体的には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数が操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた回転数となるように吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動作が制御される。このとき、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量を予め設定された所定の容量にさせる。この状態で、制御弁２２の巻上側パイロットポート２２ａ又は巻下側パイロットポート２２ｂに操作装置本体５８ｂから操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた大きさのパイロット圧が供給され、制御弁２２が吊荷用油圧ポンプ１０から吐出される圧油を当該制御弁２２に供給されたパイロット圧の大きさに応じた流量で吊荷用ウィンチ油圧モータ８の巻上側供給口８ｂ又は巻下側供給口８ｃへ供給すると、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、その供給された圧油の流量に応じた回転数で作動する。結果的に、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は、操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量の増減に応じて回転数が増減するように駆動される。
【００５９】
以上のように、吊荷用ウィンチ電動機２がトルク制御され、且つ、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が操作レバー５８ａの操作量に応じた流量の圧油が供給されることによって駆動される場合には、吊荷用ウィンチ５０の負荷トルクに対して吊荷用ウィンチ電動機２が出力するトルクが不足していると、吊荷用ウィンチ油圧モータ８に繋がる油圧回路（巻上側油路２７ｂ、巻下側油路２７ｃ及び制御弁２２）内の圧油がこのトルクの不足分に応じて圧縮され、そのトルクの不足分に相当する保持圧が油圧回路内に発生する。その結果、自動的に、吊荷用ウィンチ電動機２の出力トルクと吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力トルクとの合計のトルク（吊荷用ウィンチ５０を駆動するトルク）と、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力とのバランスが取れる。一方、吊荷用ウィンチドラム５０ａの回転速度は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転速度に従った速度に制御される。
【００６０】
次に、コントローラ２４は、アクセルペダル５６ａの操作量に応じたエンジン５２の回転数制御を行う（ステップＳ１０）。具体的には、コントローラ２４は、図４中の実線で示すアクセルペダル５６ａの操作量とエンジン５２の回転数との相関関係に従って、エンジン５２の回転数がアクセルペダル５６ａの操作量に対応する回転数となるようにエンジン５２を制御する。
【００６１】
一方、上記ステップＳ４において、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きくない、すなわち前記設定値以下であると判断した場合には、次に、吊荷用ウィンチ電動機２の速度制御（回転数制御）を行う（ステップＳ１２）。具体的には、コントローラ２４は、巻上側圧力センサ２３ａ又は巻下側圧力センサ２３ｂから送られてくるパイロット圧のデータに基づいて操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量を検知し、吊荷用ウィンチ電動機２の回転数がこの検知した操作レバー５８ａの操作量に応じた回転数となるようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させる。この時、コントローラ２４は、図３に示すような相関関係に基づいて、操作レバー５８ａの操作量とアクセルペダル５６ａの操作量とに応じた吊荷用ウィンチ電動機２の回転数目標値を求め、吊荷用ウィンチ電動機２の実際の回転数がこの求めた回転数目標値となるようにインバータ２５及びコンバータ２６に吊荷用ウィンチ電動機２の動作を制御させる。なお、図３に示す相関関係は、アクセルペダル５６ａの操作量が増加するにつれて操作レバー５８ａの操作量の増減に対する回転数目標値の増減率が増大するような相関関係である。
【００６２】
次に、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が出力する動力が０になるように吊荷用ウィンチ油圧モータ８が制御される（ステップＳ１４）。具体的には、コントローラ２４は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量を０にさせ、操作レバー５８ａが操作されて吊荷用ウィンチ油圧モータ８に圧油が供給されたとしても、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が作動しないようにする。この結果、吊荷用ウィンチ５０は、吊荷用ウィンチ電動機２のみによって駆動される。なお、この時、コントローラ２４は、吊荷用油圧ポンプ１０の容量を最小にして吊荷用油圧ポンプ１０の駆動に要する動力を最小にする。
【００６３】
次に、コントローラ２４は、他の油圧アクチュエータ、例えば起伏用油圧モータ等の複合操作が有るか否かを判断する（ステップＳ１６）。コントローラ２４は、他の油圧アクチュエータの複合操作があると判断した場合には、上記ステップＳ１０のアクセルペダル５６ａの操作量に応じたエンジン５２の回転数制御を実施する。
【００６４】
一方、コントローラ２４は、他の油圧アクチュエータの複合操作がないと判断した場合には、エンジン５２の回転数の低減制御を行う（ステップＳ１８）。この時、コントローラ２４は、図４の破線で示すように、アクセルペダル５６ａの操作量に関わらず、エンジン５２の回転数が一定の低い回転数となるようにエンジン５２の駆動を制御する。
【００６５】
そして、この第１実施形態によるウィンチ動作制御装置１では、以上のような一連の制御ステップを繰り返し実施する。
【００６６】
この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が設定値よりも大きくなった場合、すなわち、吊荷用ウィンチ５０に高負荷が掛かったときには、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給されるため、吊荷用ウィンチ５０に高トルクを付与することができる。一方、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が設定値以下になった場合、すなわち、吊荷用ウィンチ５０に低負荷しか掛かっていないときには、油圧モータに比べて駆動効率の良い吊荷用ウィンチ電動機２のみによって吊荷用ウィンチ５０を駆動するため、吊荷用ウィンチ５０の駆動効率を向上することができる。そして、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に高負荷が掛かったときには、吊荷用ウィンチ５０を駆動するための動力を吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８とで分担するため、吊荷用ウィンチ電動機２単体又は吊荷用ウィンチ油圧モータ８単体で吊荷用ウィンチ５０を駆動する場合に比べて、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８のそれぞれに要求されるトルクは小さくなる。また、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に低負荷しか掛かっていないときには、吊荷用ウィンチ電動機２のみによって吊荷用ウィンチ５０を駆動するが、このときの吊荷用ウィンチ５０の駆動に必要とされるトルクは小さい。従って、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機２及び吊荷用ウィンチ油圧モータ８の大型化を防ぐことができる。
【００６７】
さらに、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が設定値よりも大きい場合及び設定値以下である場合のいずれの場合も、吊荷用ウィンチ電動機２は、吊荷用ウィンチ５０に動力を供給して吊荷用ウィンチ５０を作動させるため、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が設定値以下から設定値よりも大きくなるとき又は設定値よりも大きい状態から設定値以下へ低下するとき、すなわち、吊荷用ウィンチ５０に掛かる負荷が低負荷から高負荷へ又は高負荷から低負荷へ変化するときに、少なくとも吊荷用ウィンチ電動機２からのトルクは常に吊荷用ウィンチ５０に付与されている。このため、吊荷の昇降時に吊荷用ウィンチ５０に与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことができる。このため、接地状態の吊荷の地切り作業を行うときに吊荷が地面から離れて吊荷の全荷重が吊りロープを介して吊荷用ウィンチ５０に掛かり、その結果、吊荷に掛かる負荷が低負荷から高負荷となる場合でも、吊荷用ウィンチ５０に与えられるトルクに抜けが生じるのを防いで、吊荷の吊り上げ速度が不連続になったり、吊荷にショックが与えられて吊荷が外れたりするのを防ぐことができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、モーメントリミッタ１２によって導出される吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が設定値よりも大きくなって吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時に、吊荷用ウィンチ５０の回転数が、操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数によって制御されるため、吊荷用ウィンチ電動機２の回転数制御と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数制御とが干渉するのを防ぐことができる。仮に、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時に吊荷用ウィンチ電動機２の回転数と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数の両方を制御することによって吊荷用ウィンチ５０の回転数を制御しようとすると、吊荷用ウィンチ電動機２の回転数制御と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数制御とが互いに干渉して吊荷用ウィンチ５０の回転数を有効に制御できない場合がある。また、この場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８に繋がる油圧回路（巻上側油路２７ｂ、巻下側油路２７ｃ及び制御弁２２）においてキャビテーションが生じる虞がある。これに対して、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時に吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数に応じて吊荷用ウィンチ５０の回転数が制御されるので、上記のような吊荷用ウィンチ電動機２の回転数制御と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数制御との干渉が生じるのを防ぐことができ、吊荷用ウィンチ５０の回転数を有効に制御することができるとともに吊荷用ウィンチ油圧モータ８にキャビテーションが生じるのを防ぐことができる。
【００６９】
また、第１実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時に、吊荷用ウィンチ電動機２のトルクが操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じたトルクとなるように吊荷用ウィンチ電動機２の動作が制御されるため、吊荷用ウィンチ電動機２に不必要な過剰なトルクを出力させるのを防ぐことができる。従って、この第１実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両方から吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時に、トルクのロスを削減しつつ、吊荷用ウィンチ電動機２と吊荷用ウィンチ油圧モータ８の両者で協調して吊荷用ウィンチ５０の回転数及び駆動トルクを操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた値に制御することができる。
【００７０】
また、第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かる吊りロープの張力が設定値以下となって吊荷用ウィンチ電動機２のみから吊荷用ウィンチ５０へ動力が供給される時には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８は作動せず、操作レバー５８ａの中立姿勢からの操作量に応じた吊荷用ウィンチ電動機２の回転数に従って吊荷用ウィンチ５０の回転数が制御されるため、この時も、吊荷用ウィンチ５０の回転数を操作レバー５８ａの操作量に応じた回転数に制御することができる。
【００７１】
また、第１実施形態では、バッテリ６が、吊荷用ウィンチ５０の回転速度が低下する時又は吊荷用ウィンチ５０が吊荷を巻き下げる時には吊荷用ウィンチ電動機２によって回生された電力を蓄え、吊荷用ウィンチ５０の回転速度が上昇する時又は吊荷用ウィンチ５０が吊荷を巻き上げる時には蓄えた電力を吊荷用ウィンチ電動機２へ供給するため、吊荷用ウィンチ５０の回転速度の低下時や吊荷用ウィンチ５０が吊荷を巻き下げる時に得られる運動エネルギや位置エネルギを電力として回生し、その電力を用いて、吊荷用ウィンチ５０の回転速度の上昇時や吊荷用ウィンチ５０が吊荷を巻き上げる時に吊荷用ウィンチ電動機２に吊荷用ウィンチ５０を駆動させることができる。このため、省エネルギ効果を得ることができる。
【００７２】
また、第１実施形態では、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が設定値以下である場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の容量を０にして当該吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力非出力状態にさせるため、例えば吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力の大きさに関わらず常に吊荷用ウィンチ油圧モータ８に動力を出力させるような構成に比べて、吊荷用ウィンチ油圧モータ８を駆動するための圧油の供給に要する吊荷用油圧ポンプ１０の動力を削減することができる。このため、省エネルギ効果を向上することができる。
【００７３】
また、第１実施形態では、吊荷用ウィンチ５０を吊荷用ウィンチ電動機２のみによって駆動するときには、エンジン５２の回転数の低減制御を行うため、エンジン５２の燃料消費量を削減することができ、省エネルギ効果を高めることができる。
【００７４】
（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態によるクレーンのウィンチ動作制御装置１について説明する。
【００７５】
この第２実施形態では、エンジンの動力によって吊荷用油圧ポンプ１０及び起伏用油圧ポンプ１６を駆動せず、電動機によって吊荷用油圧ポンプ１０及び起伏用油圧ポンプ１６を駆動する点で上記第１実施形態と異なる。
【００７６】
具体的には、この第２実施形態では、クレーンに吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１と、起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２と、吊荷用油圧ポンプ側インバータ３４と、起伏用油圧ポンプ側インバータ３６とが設けられている。吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１の動力の出力軸３１ａは、吊荷用油圧ポンプ１０と接続されており、吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１は、その出力軸３１ａを通じて吊荷用油圧ポンプ１０へ動力を供給し、吊荷用油圧ポンプ１０を作動させる。また、起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２の動力の出力軸３２ａは、起伏用油圧ポンプ１６と接続されており、起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２は、その出力軸３２ａを通じて起伏用油圧ポンプ１６へ動力を供給し、起伏用油圧ポンプ１６を作動させる。
【００７７】
また、この第２実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機２は、インバータ２５を介してバッテリの代わりに外部電源と電気的に接続されている。また、この第２実施形態では、クレーンに発電機及びコンバータが設けられていない。この第２実施形態では、コントローラ２４は、外部電源から吊荷用ウィンチ電動機２へ供給される電流の周波数をインバータ２５に制御させることによって吊荷用ウィンチ電動機２の回転方向制御、トルク制御及び速度制御（回転数制御）を行う。また、吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１は、吊荷用油圧ポンプ側インバータ３４を介して外部電源と電気的に接続されており、起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２は、起伏用油圧ポンプ側インバータ３６を介して外部電源と電気的に接続されている。コントローラ２４は、外部電源から吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１へ供給される電流の周波数を吊荷用油圧ポンプ側インバータ３４に制御させることによって吊荷用油圧ポンプ駆動用電動機３１の回転数を制御できるようになっている。また、コントローラ２４は、外部電源から起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２へ供給される電流の周波数を起伏用油圧ポンプ側インバータ３６に制御させることによって起伏用油圧ポンプ駆動用電動機３２の回転数を制御できるようになっている。
【００７８】
この第２実施形態におけるクレーンの上記以外の構成は、上記第１実施形態におけるクレーンの構成と同様であり、当該第２実施形態のクレーンに適用されるウィンチ動作制御装置１の構成は、上記第１実施形態のウィンチ動作制御装置１の構成と同様である。
【００７９】
（第３実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態によるウィンチ動作制御装置１について説明する。
【００８０】
この第３実施形態によるウィンチ動作制御装置１は、クラッチ４０によって吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動力の出力軸８ａと吊荷用ウィンチ５０の動力の入力軸５０ｄとを接続する状態と切り離す状態とに切り換えるように構成されている点で上記第１実施形態によるウィンチ動作制御装置１と異なる。
【００８１】
具体的には、この第３実施形態によるウィンチ動作制御装置１は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動力の出力軸８ａと吊荷用ウィンチ５０の油圧モータ側減速機５０ｃの動力の入力軸５０ｄとの間に設けられたクラッチ４０を備えている。なお、入力軸５０ｄは、本発明の油圧モータから出力される動力が入力されるウィンチの入力軸の概念に含まれるものである。クラッチ４０は、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａと吊荷用ウィンチ５０の入力軸５０ｄとが一体的に回転するようにその出力軸８ａと入力軸５０ｄを互いに連結する接続状態と、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａに対して吊荷用ウィンチ５０の入力軸５０ｄが相対的に回転可能となるようにその出力軸８ａと入力軸５０ｄとを切り離す切断状態とに切り換わるように構成されている。
【００８２】
制御機構１４のコントローラ２４は、クラッチ４０を接続状態と切断状態とに切換制御する。具体的には、コントローラ２４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きくなって吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力出力状態にするときには、クラッチ４０が接続状態になるように指示する制御信号をクラッチ４０へ送り、それによって、クラッチ４０を接続状態にさせる。一方、コントローラ２４は、モーメントリミッタ１２によって導出された吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下になって吊荷用ウィンチ油圧モータ８を動力非出力状態にするときには、クラッチ４０が切断状態になるように指示する制御信号をクラッチ４０へ送り、それによって、クラッチ４０を切断状態にさせる。
【００８３】
この第３実施形態によるクレーン及びウィンチ動作制御装置１の上記以外の構成は、上記第１実施形態によるクレーン及びウィンチ動作制御装置１の構成と同様である。
【００８４】
次に、図７を参照して、この第３実施形態のウィンチ動作制御装置１による吊荷用ウィンチ５０の動作制御のプロセスについて説明する。
【００８５】
この第３実施形態における吊荷用ウィンチ５０の動作制御では、上記第１実施形態におけるステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６及びＳ１８のプロセスと同様のステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６、Ｓ２８、Ｓ３０、Ｓ３２、Ｓ３４、Ｓ３６及びＳ３８のプロセスを実施する。ただし、この第３実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値よりも大きくなり、吊荷用ウィンチ電動機２のトルク制御が行われた（ステップＳ２６）後、コントローラ２４がクラッチ４０を接続状態にさせ（ステップＳ２７）、その後、操作レバー５８ａの操作量に応じた吊荷用ウィンチ油圧モータ８の回転数制御が行われる（ステップＳ２８）。また、この第３実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下になり、吊荷用ウィンチ電動機２の速度制御が行われた（ステップＳ３２）後、コントローラ２４がクラッチ４０を切断状態にさせ（ステップＳ３３）、その後、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が出力する動力を０にする制御が行われる（ステップＳ３４）。
【００８６】
この第３実施形態による吊荷用ウィンチ５０の動作制御プロセスの上記以外の構成は、上記第１実施形態による吊荷用ウィンチ５０の動作制御プロセスと同様である。
【００８７】
この第３実施形態では、吊荷用ウィンチ５０に掛かるロープ張力が前記設定値以下になって吊荷用ウィンチ電動機２のみに吊荷用ウィンチ５０を駆動させる場合に、クラッチ４０を切断状態として吊荷用ウィンチ油圧モータ８と吊荷用ウィンチ５０との間の動力の伝達を遮断する。このため、吊荷用ウィンチ電動機２のみに吊荷用ウィンチ５０を駆動させるときに吊荷用ウィンチ油圧モータ８の空転に起因する負荷が吊荷用ウィンチ電動機２に掛かるのを防ぐことができる。その結果、吊荷用ウィンチ電動機２の駆動効率を向上させることができ、省エネルギ効果を向上することができる。
【００８８】
この第３実施形態のウィンチ動作制御装置１による上記以外の効果は、上記第１実施形態のウィンチ動作制御装置１による効果と同様である。
【００８９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９０】
例えば、上記第３実施形態において、吊荷用ウィンチ油圧モータ８と吊荷用ウィンチ５０との間の動力の伝達経路に設けたクラッチ４０をワンウェイクラッチにして、コントローラ２４によるクラッチの接続／切断の切り換え制御を行うことなく、吊荷用ウィンチ油圧モータ８からの動力の出力の有無に応じて自動的にクラッチの接続／切断が切り換わるようにしてもよい。この構成では、ワンウェイクラッチは、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が動力出力状態になってその出力軸８ａが回転するときには、その出力軸８ａと吊荷用ウィンチ５０の油圧モータ側減速機５０ｃの入力軸５０ｄとが一体的に回転するようにその出力軸８ａと入力軸５０ｄを互いに連結する接続状態になり、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動力を油圧モータ側減速機５０ｃへ伝達する。一方、ワンウェイクラッチは、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が動力非出力状態になってその出力軸８ａが回転しないときには、その出力軸８ａに対して吊荷用ウィンチ５０の油圧モータ側減速機５０ｃの入力軸５０ｄが相対的に回転可能となるようにその出力軸８ａと入力軸５０ｄとを切り離す切断状態になる。
【００９１】
この構成によれば、吊荷用ウィンチ油圧モータ８が動力非出力状態から動力出力状態になってその吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａが回転を開始するときにワンウェイクラッチが自動的に切断状態から接続状態に切り換わる。仮に、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の動作制御と並行してコントローラ２４がクラッチ４０の切断／接続の切り換え制御を行う場合には、クラッチ４０が接続状態にされるタイミングが吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａが回転を開始するタイミングよりも僅かに遅くなる場合があり、この場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａと油圧モータ側減速機５０ｃの入力軸５０ｄとの間で回転数差が大きくなり、その結果、クラッチ４０の接続時にショックが発生する。これに対して、本構成では、吊荷用ウィンチ油圧モータ８の出力軸８ａが回転を開始すると自動的にワンウェイクラッチが接続状態となるので、そのようなタイミングのずれが生じず、クラッチが接続状態に切り換わるときに発生するショックを抑制できる。
【００９２】
また、上記実施形態では、吊荷用ウィンチ電動機と吊荷用ウィンチ油圧モータの両方から吊荷用ウィンチへ動力を供給する場合に吊荷用ウィンチ電動機をトルク制御したが、その代わりに、吊荷用ウィンチ電動機が一定のトルクを出力するように吊荷用ウィンチ電動機の動作を制御してもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、モーメントリミッタが吊荷用ウィンチに掛かるロープ張力を導出するようにしたが、それ以外の手段で吊荷用ウィンチに掛かるロープ張力を求めるようにしてもよい。例えば、フック装置に設けたロードセルによって吊荷の重量を検出し、そのロードセルによって検出された吊荷の重量と予め入力された吊りロープのトップシーブとフックシーブとの間の掛け数の情報とからコントローラが吊荷用ウィンチに掛かるロープ張力を算出するようにしてもよい。
【００９４】
また、上記バッテリ１０の代わりに、キャパシタを蓄電装置として用いてもよい。
【００９５】
また、クレーンは、下部本体と、その下部本体上に旋回自在となるように搭載された上部旋回体とを備えていて、その上部旋回体を旋回させるための旋回用油圧モータが他の油圧アクチュエータとして設けられていてもよい。この場合には、旋回用油圧モータに圧油を供給する旋回用油圧ポンプが、エンジンの動力を分配する動力分割機構に接続されていてその動力分割機構によって分配されたエンジンの動力によって作動するようになっていてもよい。また、旋回用油圧モータの代わりに、上部旋回体を旋回させるための旋回用電動機が設けられていてもよい。
【００９６】
また、操作レバーの操作量に応じた吊荷用ウィンチ油圧モータの回転数制御を行う場合には、吊荷用ウィンチ油圧モータへ供給される圧油の流量の増減に応じて、コントローラが吊荷用油圧ポンプの容量を増減させてもよい。この場合には、吊荷用ウィンチに掛かる吊荷の負荷が小さい場合に吊荷用ウィンチ油圧モータの容量が減少するため、吊荷の負荷が大きい場合よりも吊荷用ウィンチ油圧モータの回転数が増加するように当該油圧モータの動作が制御される。
【００９７】
また、吊荷を一定速度で巻き上げる時及び吊荷の巻き上げの加速時には、コントローラは、吊荷用ウィンチ電動機をトルク制御するための目標トルクを吊荷用ウィンチ電動機の力行方向の最大トルクに等しいトルクに設定してもよい。
【００９８】
また、吊荷を一定速度で巻き下げる時及び吊荷の巻き上げの減速時には、コントローラは、吊荷用ウィンチ電動機をトルク制御するための目標トルクを吊荷用ウィンチ電動機の回生方向の最大トルクに等しいトルクに設定してもよい。
【００９９】
また、上記第３実施形態において、モーメントリミッタによって導出された吊荷用ウィンチに掛かるロープ張力が前記設定値以下である場合には、コントローラは、吊荷用ウィンチ油圧モータを動力非出力状態にすることなく、具体的には、吊荷用の容量を０にすることなく、クラッチを切断状態にさせることによって吊荷用ウィンチ油圧モータから吊荷用ウィンチへ動力を供給させないようにしてもよい。
【０１００】
また、上記各構成において、吊荷用ウィンチ油圧モータの容量を０にすることによって吊荷用ウィンチ油圧モータを動力非出力状態にしたが、これ以外の方法によって吊荷用ウィンチ油圧モータを動力非出力状態にしてもよい。例えば、吊荷用油圧ポンプが吐出する圧油を制御弁にタンクへ流させて吊荷用ウィンチ油圧モータへ圧油が供給されないようにして吊荷用ウィンチ油圧モータを動力非出力状態にしてもよい。この場合には、巻上側油路と巻下側油路が制御弁内で連通するように制御弁を構成するか又は制御弁の外部で巻上側油路と巻下側油路を連通させる連通手段を設けてもよい。
【０１０１】
また、上記バッテリ又は上記外部電源の代わりに、大容量バッテリもしくは燃料電池を用いてもよい。
【０１０２】
また、制御機構は、張力導出装置によって導出されたロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合において、電動機が出力するトルクが操作レバーの操作量に応じたトルクとなるように電動機を制御する代わりに、電動機が一定のトルクを出力するようにその電動機を制御してもよく、また、電動機がエンジンの回転数に応じた大きさのトルクを出力するようにその電動機を制御してもよい。
【０１０３】
また、上記各実施形態では、吊荷用ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこのような適用例に限定されない。例えば、起伏部材を起伏させるための起伏用ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置に本発明を適用することが可能である。起伏部材としては、例えば、クレーンの本体（上部旋回体）に起伏自在となるように設けられたブームや、ブームの先端に起伏自在となるように設けられたジブ等が該当する。クレーンの本体には、ブームを後方から支持しながら起伏させるための起伏用ロープの巻き取り及び繰り出しを行うブーム起伏用ウィンチが設けられている。また、ブームの先端にジブが設けられている場合には、ジブを後方から支持しながら起伏させるための起伏用ロープの巻き取り及び繰り出しを行うジブ起伏用ウィンチがクレーンの本体に設けられている。そして、このような構成において、ブーム起伏用ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置及びジブ起伏用ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置がクレーンの本体に設けられ、それらのウィンチ動作制御装置の少なくとも一方に本発明を適用してもよい。すなわち、このようなウィンチ動作制御装置として、上記実施形態または上記変形例に係るウィンチ動作制御装置と実質的に同様の構成の制御装置を適用してもよい。具体的には、上記実施形態及び上記変形例における吊荷用ウィンチを起伏用ウィンチとし、吊りロープを起伏用ロープとし、吊荷用ウィンチ電動機及び吊荷用ウィンチ油圧モータを起伏用ウィンチを駆動するための動力を出力する起伏用ウィンチ電動機及び起伏用ウィンチ油圧モータとすればよい。また、この場合には、上記吊荷の巻き上げを起伏部材を起立させる方向への当該起立部材の巻き上げと読み替え、上記吊荷の巻き下げを起伏部材を倒伏させる方向への当該起立部材の巻き下げと読み替えるものとする。
【０１０４】
この構成によれば、上記実施形態と同様の理由で、起伏用ウィンチ電動機及び起伏用ウィンチ油圧モータを大型化することなく、起伏用ウィンチに高負荷が掛かるときにその起伏用ウィンチに高トルクを付与することができる。さらに、この構成によれば、上記実施形態と同様の理由で、起伏用ウィンチに掛かる負荷が低負荷から高負荷へ変化するときに、少なくとも起伏用ウィンチ電動機からのトルクは常に起伏用ウィンチに付与されるため、起伏部材の起伏時に起伏用ウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防ぐことができる。このため、先端が地面に当接した状態の起伏部材を地面から離れるように起立させるときに起伏用ウィンチに掛かる負荷が低負荷から高負荷となる場合でも、起伏用ウィンチに与えられるトルクに抜けが生じるのを防いで、起伏部材の起立速度が不連続になったり、起伏部材にショックが与えられたりするのを防ぐことができる。
【０１０５】
当該構成における上記以外の作用効果は、上記実施形態及び変形例で説明した作用効果における吊荷用ウィンチ、吊りロープ、吊荷用ウィンチ電動機及び吊荷用ウィンチ油圧モータを起伏用ウィンチ、起伏用ロープ、起伏用ウィンチ電動機及び起伏用ウィンチ油圧モータに置き換えた作用効果と同様である。
【符号の説明】
【０１０６】
１ ウィンチ動作制御装置
２ 吊荷用ウィンチ電動機（電動機）
８ 吊荷用ウィンチ油圧モータ（油圧モータ）
８ａ 出力軸
１０ バッテリ（蓄電装置）
１２ モーメントリミッタ（張力導出装置）
１４ 制御機構
２４ コントローラ
４０ クラッチ
５０ 吊荷用ウィンチ（ウィンチ）
５０ｄ 入力軸
５８ａ 操作レバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊荷を吊るロープの巻き取り及び繰り出しを行ってその吊荷を昇降させるウィンチを備えたクレーンに設けられ、前記ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置であって、
前記ウィンチを駆動するための動力を出力する電動機及び油圧モータと、
前記ウィンチに掛かる前記ロープの張力を導出する張力導出装置と、
前記電動機の動作と前記油圧モータの動作を制御する制御機構とを備え、
前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、前記電動機と前記油圧モータの両方から前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータから前記ウィンチに動力を供給させず、前記電動機のみから前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させる、クレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項２】
起伏自在となるように設けられた起伏部材と、その起伏部材を後方から支持しながら起伏させるためのロープの巻き取り及び繰り出しを行うウィンチとを備えたクレーンに設けられ、前記ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置であって、
前記ウィンチを駆動するための動力を出力する電動機及び油圧モータと、
前記ウィンチに掛かる前記ロープの張力を導出する張力導出装置と、
前記電動機の動作と前記油圧モータの動作を制御する制御機構とを備え、
前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、前記電動機と前記油圧モータの両方から前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータから前記ウィンチに動力を供給させず、前記電動機のみから前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させる、クレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項３】
前記クレーンには、前記ウィンチを操作するための操作レバーが設けられ、
前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記電動機が出力するトルクが前記操作レバーの操作量に応じたトルクとなるように前記電動機の動作を制御するとともに、前記操作レバーの操作量に応じた流量の圧油を前記油圧モータに供給して前記油圧モータの回転数を制御することによって前記ウィンチの回転数を当該油圧モータの回転数に応じた回転数とし、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記電動機の回転数が前記操作レバーの操作量に応じた回転数となるように前記電動機の動作を制御するとともに前記油圧モータが作動しないようにして前記ウィンチの回転数を前記電動機の回転数に応じた回転数にする、請求項１又は２に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項４】
前記電動機に電気的に接続され、前記ウィンチの回転速度が低下する時又は前記ウィンチが前記ロープを繰り出す時には前記電動機によって回生された電力を蓄え、前記ウィンチの回転速度を上昇させる時又は前記ウィンチが前記ロープを巻き取る時には蓄えた電力を前記電動機へ供給する蓄電装置をさらに備えた、請求項１〜３のいずれか１項に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項５】
前記油圧モータは、動力を出力する動力出力状態と動力を出力しない動力非出力状態とに切り換え可能であり、
前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記油圧モータを前記動力出力状態にさせ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータを前記動力非出力状態にさせる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項６】
前記油圧モータは、可変容量型であり、
前記制御機構は、前記油圧モータの容量を制御するコントローラを含み、
前記コントローラは、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記油圧モータの容量を所定の容量にすることによって前記油圧モータを前記動力出力状態とし、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータの容量を０にすることによって前記油圧モータを前記動力非出力状態とする、請求項５に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項７】
前記油圧モータは、当該油圧モータから動力を出力するための出力軸を有し、
前記ウィンチは、前記油圧モータから出力される動力が入力される入力軸を有し、
前記ウィンチ動作制御装置は、前記油圧モータの前記出力軸と前記ウィンチの前記入力軸とが一体的に回転するようにその出力軸と入力軸を互いに連結する接続状態と、前記油圧モータの前記出力軸に対して前記ウィンチの前記入力軸が相対的に回転可能となるようにその出力軸と入力軸とを切り離す切断状態とに切り換わるクラッチをさらに備え、
前記制御機構は、前記クラッチを前記接続状態と前記切断状態とに切換制御するコントローラを含み、
前記コントローラは、前記油圧モータを前記動力出力状態とするときには前記クラッチを前記接続状態にさせる一方、前記油圧モータを前記動力非出力状態とするときには前記クラッチを前記切断状態にさせる、請求項５に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項８】
前記油圧モータは、当該油圧モータから動力を出力するための出力軸を有し、
前記ウィンチは、前記油圧モータから出力される動力が入力される入力軸を有し、
前記ウィンチ動作制御装置は、前記油圧モータが前記動力出力状態となって前記出力軸が回転するときにはその出力軸と前記ウィンチの前記入力軸とが一体的に回転するようにその出力軸と入力軸を互いに連結する接続状態になり、前記油圧モータが前記動力非出力状態となって前記出力軸が回転しないときにはその出力軸に対して前記ウィンチの前記入力軸が相対的に回転可能となるようにその出力軸と入力軸とを切り離す切断状態になるワンウェイクラッチをさらに備える、請求項５又は６に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項１】
吊荷を吊るロープの巻き取り及び繰り出しを行ってその吊荷を昇降させるウィンチを備えたクレーンに設けられ、前記ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置であって、
前記ウィンチを駆動するための動力を出力する電動機及び油圧モータと、
前記ウィンチに掛かる前記ロープの張力を導出する張力導出装置と、
前記電動機の動作と前記油圧モータの動作を制御する制御機構とを備え、
前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、前記電動機と前記油圧モータの両方から前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータから前記ウィンチに動力を供給させず、前記電動機のみから前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させる、クレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項２】
起伏自在となるように設けられた起伏部材と、その起伏部材を後方から支持しながら起伏させるためのロープの巻き取り及び繰り出しを行うウィンチとを備えたクレーンに設けられ、前記ウィンチの動作を制御するためのウィンチ動作制御装置であって、
前記ウィンチを駆動するための動力を出力する電動機及び油圧モータと、
前記ウィンチに掛かる前記ロープの張力を導出する張力導出装置と、
前記電動機の動作と前記油圧モータの動作を制御する制御機構とを備え、
前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が予め設定された設定値よりも大きい場合には、前記電動機と前記油圧モータの両方から前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータから前記ウィンチに動力を供給させず、前記電動機のみから前記ウィンチへ動力を供給させて前記ウィンチを作動させる、クレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項３】
前記クレーンには、前記ウィンチを操作するための操作レバーが設けられ、
前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記電動機が出力するトルクが前記操作レバーの操作量に応じたトルクとなるように前記電動機の動作を制御するとともに、前記操作レバーの操作量に応じた流量の圧油を前記油圧モータに供給して前記油圧モータの回転数を制御することによって前記ウィンチの回転数を当該油圧モータの回転数に応じた回転数とし、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記電動機の回転数が前記操作レバーの操作量に応じた回転数となるように前記電動機の動作を制御するとともに前記油圧モータが作動しないようにして前記ウィンチの回転数を前記電動機の回転数に応じた回転数にする、請求項１又は２に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項４】
前記電動機に電気的に接続され、前記ウィンチの回転速度が低下する時又は前記ウィンチが前記ロープを繰り出す時には前記電動機によって回生された電力を蓄え、前記ウィンチの回転速度を上昇させる時又は前記ウィンチが前記ロープを巻き取る時には蓄えた電力を前記電動機へ供給する蓄電装置をさらに備えた、請求項１〜３のいずれか１項に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項５】
前記油圧モータは、動力を出力する動力出力状態と動力を出力しない動力非出力状態とに切り換え可能であり、
前記制御機構は、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記油圧モータを前記動力出力状態にさせ、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータを前記動力非出力状態にさせる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項６】
前記油圧モータは、可変容量型であり、
前記制御機構は、前記油圧モータの容量を制御するコントローラを含み、
前記コントローラは、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値よりも大きい場合には、前記油圧モータの容量を所定の容量にすることによって前記油圧モータを前記動力出力状態とし、前記張力導出装置によって導出された前記ロープの張力が前記設定値以下である場合には、前記油圧モータの容量を０にすることによって前記油圧モータを前記動力非出力状態とする、請求項５に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項７】
前記油圧モータは、当該油圧モータから動力を出力するための出力軸を有し、
前記ウィンチは、前記油圧モータから出力される動力が入力される入力軸を有し、
前記ウィンチ動作制御装置は、前記油圧モータの前記出力軸と前記ウィンチの前記入力軸とが一体的に回転するようにその出力軸と入力軸を互いに連結する接続状態と、前記油圧モータの前記出力軸に対して前記ウィンチの前記入力軸が相対的に回転可能となるようにその出力軸と入力軸とを切り離す切断状態とに切り換わるクラッチをさらに備え、
前記制御機構は、前記クラッチを前記接続状態と前記切断状態とに切換制御するコントローラを含み、
前記コントローラは、前記油圧モータを前記動力出力状態とするときには前記クラッチを前記接続状態にさせる一方、前記油圧モータを前記動力非出力状態とするときには前記クラッチを前記切断状態にさせる、請求項５に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【請求項８】
前記油圧モータは、当該油圧モータから動力を出力するための出力軸を有し、
前記ウィンチは、前記油圧モータから出力される動力が入力される入力軸を有し、
前記ウィンチ動作制御装置は、前記油圧モータが前記動力出力状態となって前記出力軸が回転するときにはその出力軸と前記ウィンチの前記入力軸とが一体的に回転するようにその出力軸と入力軸を互いに連結する接続状態になり、前記油圧モータが前記動力非出力状態となって前記出力軸が回転しないときにはその出力軸に対して前記ウィンチの前記入力軸が相対的に回転可能となるようにその出力軸と入力軸とを切り離す切断状態になるワンウェイクラッチをさらに備える、請求項５又は６に記載のクレーンのウィンチ動作制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７１８２３（Ｐ２０１３−７１８２３Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１２８２４（Ｐ２０１１−２１２８２４）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（３０４０２０３６２）コベルコクレーン株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（３０４０２０３６２）コベルコクレーン株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
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