JP5205552B2 - パイプレイヤ及びパイプレイヤの暖機方法 - Google Patents

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Description

本発明は、パイプレイヤ及びパイプレイヤの暖機方法に関する。
パイプレイヤは、石油・天然ガス輸送用パイプラインの建設現場などでパイプを設置するために用いられる作業車両である。例えば、パイプラインの建設現場では、複数台のパイプレイヤが一列に並べられ、各パイプレイヤがウインチによってワイヤを巻き上げることによって、パイプが持ち上げられる。ウインチは油圧モータに連結されており、油圧によって回転駆動される。
油圧ショベルなどの一般的な油圧駆動機械では、作動油の温度を上昇させるための暖機運転が行われる。暖機運転では、油圧回路に設けられた絞りに作動油を通過させることにより、圧力損失を発生させて作動油の温度を上昇させる。或いは、開口面積を小さく絞った制御弁に作動油を通過させることによって、作動油温度を上昇させる。
例えば、特許文献1に開示されている油圧駆動装置では、方向切換弁を備えている。方向切換弁は、油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する。そして、方向切換弁の開口面積が小さく絞られることにより、作動油の温度を上昇させる。また、油圧駆動装置は、方向切換弁の開口面積を制御するための電磁比例制御弁と、電磁比例制御弁に制御信号を出力する制御回路とを備えている。制御回路は、検出された作動油の温度に基づいて電磁比例制御弁を最適に制御することにより、方向切換弁の開口面積を微調整する。
また、特許文献2に開示されている油圧駆動機械では、可変オリフィスの開口面積が小さく絞られることにより、作動油の温度を上昇させる。可変オリフィスは、ソレノイドを有しており、コントローラからソレノイドに入力される信号に応じて開口面積を変化させる。コントローラは、電気操作レバーの変位、エンジン回転数、作動油の温度などの情報に基づいて可変オリフィスを制御する。
特公平2−35164公報 特許第2715180号公報
制御弁の開口面積を所定の開度に絞ることにより暖機を行う場合、暖機に必要な流量の作動油を確保するためには、開口面積を所望の値に精度よく設定する必要がある。しかし、開口面積は、制御弁のスプールのストローク量の影響を受ける。スプールのストローク量は、制御弁の部品の寸法精度や制御の精度によりバラツキが生じやすいため、開口面積にもバラツキが生じやすい。また、パイプレイヤは、気温が−40℃を下回るような極寒の環境下で使用されることがある。このような極寒の環境下では、マイクロコンピュータ等の演算装置や電磁比例制御弁などの電子制御機器の信頼性が落ちる。このため、上記のような電子制御機器による開口面積の微小な調整は困難である。
また、パイプレイヤに暖機が必要となる場面は、パイプレイヤのエンジン始動時のみに限らない。パイプレイヤは、ウインチを停止してパイプを吊り上げた状態を長時間、保持した後にウインチを再び駆動することがある。このため、パイプレイヤは、パイプを吊り上げた状態で保持している間にも暖機を行う必要がある。しかし、一般的な油圧駆動機械では、作業を行っていない状態では、通常、エンジンがアイドリング状態となる。アイドリング状態ではエンジンの回転数が低く抑えられると共に、作業機の油圧アクチュエータへの負荷が小さい。このため、油圧ポンプから吐出される作動油の流量が低減される。このような状態が、パイプレイヤがパイプを吊り上げた状態で保持している間に生じた場合には、十分な流量の作動油を制御弁或いは絞りに流すことができない。このため、暖機のために十分な発熱量を発生させることは困難である。
本発明の課題は、極寒の環境下においても安定的に暖機を行うことができると共に、パイプレイヤがパイプを吊り上げた状態で保持している間にも十分な発熱量を確保することができるパイプレイヤ及びパイプレイヤの暖機方法を提供することにある。
本発明の第1の態様に係るパイプレイヤは、エンジンと、油圧ポンプと、油圧モータと、ウインチと、ウインチ操作部材と、ポンプ油圧回路と、駆動油圧回路と、暖機油圧回路と、流量制御部と、駆動パイロット圧制御部と、流路開閉部と、暖機パイロット圧制御部と、ポンプ容量調整部と、を備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。ウインチは、油圧モータによって駆動される。ウインチ操作部材は、ウインチを操作するための部材である。ポンプ油圧回路は、油圧ポンプに接続され、油圧ポンプから吐出された作動油が通る油圧回路である。駆動油圧回路は、油圧モータに接続され、油圧モータを駆動するための作動油が通る油圧回路である。暖機油圧回路は、圧力損失部が設けられており、油圧モータを暖機するための作動油が通る油圧回路である。流量制御部は、ポンプ油圧回路と駆動油圧回路との間に設けられ、入力されるパイロット圧に応じてポンプ油圧回路から駆動油圧回路へ送られる作動油の流量を調整する。駆動パイロット圧制御部は、ウインチ操作部材の操作に応じて流量制御部に入力されるパイロット圧を調整する。流路開閉部は、ポンプ油圧回路と暖機油圧回路との間に設けられ、入力されるパイロット圧に応じて、開状態と閉状態とに切り換えられる。流路開閉部は、開状態でポンプ油圧回路と暖機油圧回路とを連通させる。流路開閉部は、閉状態で、ポンプ油圧回路と暖機油圧回路とを遮断する。暖機パイロット圧制御部は、ウインチ操作部材が中立位置であることを必要条件として暖機開始状態になると、流路開閉部が開状態に切り換わるように流路開閉部に入力されるパイロット圧を調整する。ポンプ容量調整部は、流路開閉部が閉状態であるときにはポンプ油圧回路と駆動油圧回路との差圧が所定の設定圧で一定となるように油圧ポンプの容量を調整する。ポンプ容量調整部は、流路開閉部が開状態であるときにはポンプ油圧回路と暖機油圧回路との差圧が所定の設定圧で一定となるように油圧ポンプの容量を調整する。
本発明の第2の態様に係るパイプレイヤは、第1の態様のパイプレイヤであって、流路開閉部が開状態となることが許可される許可状態と、流路開閉部が開状態となることが許可されない不許可状態とに操作される暖機許可操作部材をさらに備える。暖機開始状態は、暖機許可操作部材が許可状態であることをさらに含む。
本発明の第3の態様に係るパイプレイヤは、第1の態様のパイプレイヤであって、流路開閉部が開状態であるときに、ウインチ操作部材が中立位置以外の位置に移動されると、流路開閉部が閉状態にされる。
本発明の第1の態様に係るパイプレイヤでは、流路開閉部が開状態と閉状態とに切り換えられることにより、暖機の実行と停止とが切り換えられる。従って、流路開閉部の開口面積の微小な調整が不要である。また、開口面積の微小な調整が不要であるため、電子制御機器によらず油圧パイロットによって流路開閉部の制御を行うことができる。このため、極寒の環境下においても、安定的に暖機を行うことができる。また、このパイプレイヤでは、流路開閉部が開状態であるときには、ポンプ油圧回路と暖機油圧回路との差圧が所定の設定圧で一定となるように油圧ポンプの容量を調整する。すなわち、暖機が行われているときには、エンジン回転数が低く抑えられても、暖機用の暖機油圧回路への負荷圧に応じて油圧ポンプの容量が調整される。従って、パイプレイヤが油圧モータを停止してパイプを吊り上げた状態で保持されていても、暖機に必要な作動油の流量を確保することができる。これにより、パイプレイヤがパイプを吊り上げた状態で保持している間にも十分な発熱量を確保することができる。
本発明の第2の態様に係るパイプレイヤでは、オペレータが暖機許可操作部材を操作することにより、暖機の実行の許可及び不許可を設定することができる。
本発明の第3の態様に係るパイプレイヤでは、暖機運転中にウインチ操作部材が中立位置以外の位置に移動されると、流路開閉部が閉状態にされる。これにより、ウインチ動作中に、暖機運転によって動力が失われることを避けることができる。
パイプレイヤの斜視図。 パイプレイヤの作業状態を示す正面図。 パイプレイヤが備える油圧回路を示す模式図。
本発明の一実施形態に係るパイプレイヤ1を図1に示す。図1は、パイプレイヤ1の外観を示す斜視図である、パイプレイヤ1は、車両本体2と、カウンターウェイト3と、ブーム4と、フック5と、ウインチ装置6と、を有する。なお、図1では、図面の理解の容易のために、後述する第1ワイヤ101及び第2ワイヤ102が省略されている。
車両本体2は、エンジンルーム11、運転室12、一対の走行装置13,14などを有している。エンジンルーム11には、後述するエンジン30が配置される。運転室12、及び、油圧ポンプ29,31,41などの機器(図3参照)は、エンジンルーム11の後方に配置されている。走行装置13,14は、それぞれ覆帯13a,14aを有している。エンジン30からの駆動力により覆帯13a,14aが駆動されることにより、パイプレイヤ1が走行する。
カウンターウェイト3は、車両本体2の一方の側部に取り付けられている。図2に、パイプレイヤ1がパイプ100の設置作業を行っている状態を表わす正面図を示す。カウンターウェイト3は、アーム部材15を介して車両本体2に取り付けられている。カウンターウェイト3は、油圧シリンダ16によって移動可能に設けられている。パイプレイヤ1は、カウンターウェイト3の車両本体2に対する距離を調整することによって、車体のバランスをとることができる。
ブーム4は、車両本体2の他方の側部に取り付けられている。すなわち、ブーム4は、カウンターウェイト3と反対側の車両本体2の側部に取り付けられている。ブーム4の下部は、車両本体2に対して揺動可能に取り付けられている。ブーム4の上部には、第1の滑車18が取り付けられている。第1の滑車18は、フック5に連結された第1ワイヤ101を支持する。車両本体2のブーム4側の側部上面には、第2の滑車17が配置されている。フック5に連結された第1ワイヤ101は、第1の滑車18と、第2の滑車17を通り、後述する第1ウインチ21まで延びている。また、ブーム4の上部には、後述する第2ウインチ22から延びる第2ワイヤ102が連結されている。
図3は、パイプレイヤ1が備える油圧駆動システムを示す模式図である。図3に示すように、ウインチ装置6は、第1ウインチ21と第2ウインチ22とを有する。
第1ウインチ21は、第1ドラム23と第1減速機24とを有する。第1ドラム23には上述した第1ワイヤ101が巻かれる。第1減速機24は、後述する第1油圧モータ32からの駆動力を減速して第1ドラム23に伝達する。第1ウインチ21によって第1ワイヤ101が巻き上げられ、或いは、巻き下げられることによって、図1及び図2に示すフック5が昇降する。これにより、パイプレイヤ1は、図2に示すように、第1ワイヤ101及びフック5に吊り下げられたパイプ100を昇降させることができる。なお、以下の説明において、巻き上げるとは、フック5或いはブーム4を上昇させる方向にウインチが回転することを意味する。また、巻き下げるとは、フック5或いはブーム4を下降させる方向にウインチが回転することを意味する。
第2ウインチ22は、第2ドラム25と第2減速機26とを有する。第2ドラム25には上述した第2ワイヤ102が巻かれる。第2減速機26は、後述する第2油圧モータ42からの駆動力を減速して第2ドラム25に伝達する。第2ウインチ22によって第2ワイヤ102が巻き上げられ、或いは、巻き下げられることによって、ブーム4を上下に揺動させることができる。これにより、パイプレイヤ1は、パイプ100の設置位置を変更することができる。
次に、図3に基づいて、パイプレイヤ1の油圧駆動システムについて説明する。パイプレイヤ1の油圧駆動システムは、エンジン30と、第1油圧ポンプ31と、第1油圧モータ32と、第1流量制御部33と、第1駆動パイロット圧制御部34と、第1ウインチ操作部材35と、第1流路開閉部36とを有する。
エンジン30は、ディーゼルエンジンであり、図示しない燃料噴射ポンプからの燃料の噴射量が調整されることにより、エンジン30の出力が制御される。燃料噴射量の調整は、燃料噴射ポンプに設けられたメカニカルガバナがによって制御されることで行われる。メカニカルガバナとしては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、遠心力の作用により、負荷に応じてエンジン回転数と燃料噴射量とを調整する。すなわち、ガバナは、エンジン30の出力軸につながる回転軸に取り付けられた一対の遠心錘の変位により、燃料噴射量を増減させる。
なお、上述した運転室12には、エンジン回転数設定部材が配置されている。エンジン回転数設定部材は、例えばレバー式の入力装置であり、エンジン30の目標回転数を手動で設定するためにオペレータによって操作される。エンジン回転数設定部材が操作されると、エンジン回転数設定部材の操作量により設定された目標エンジン回転数が維持されるように、負荷に応じて燃料噴射量が調整される。
第1油圧ポンプ31はエンジン30によって駆動され、作動油を吐出する。第1油圧ポンプ31には、第1ポンプ油圧回路51が接続されている。第1ポンプ油圧回路51は、第1油圧ポンプ31から吐出された作動油が通る油圧回路である。第1油圧ポンプ31は、斜板の傾転角が制御されることにより容量を制御可能な可変容量型の油圧ポンプである。第1油圧ポンプ31の容量は、後述する第1ポンプ容量調整部61によって制御される。なお、以下の説明において、油圧ポンプの容量とは、油圧ポンプの1回転あたりの作動油の吐出量を意味しており、斜板の角度によって定められる。また、油圧ポンプの吐出流量とは、単位時間あたりの作動油の吐出量を意味している。吐出流量は、可変容量型の油圧ポンプの場合、斜板の角度及び油圧ポンプの回転数によって定められる。
第1油圧モータ32は、第1油圧ポンプ31からの作動油によって駆動される。第1油圧モータ32は、第1ウインチ21を駆動する。第1油圧モータ32には、第1駆動油圧回路52が接続されている。第1駆動油圧回路52は、第1油圧モータ32を駆動するための作動油が通る油圧回路である。第1油圧モータ32は、第1駆動油圧回路52を介して第1油圧ポンプ31からの作動油を供給される。
第1流量制御部33は、第1ポンプ油圧回路51と第1駆動油圧回路52との間に設けられている。第1流量制御部33は、圧力比例制御弁であり、パイロットポートp1、p2に入力されるパイロット圧に応じて、第1ポンプ油圧回路51から第1駆動油圧回路52へ送られる作動油の流量を調整する。また、第1流量制御部33は、パイロットポートp1、p2に入力されるパイロット圧に応じて、状態x1,x2,x3に切り換えられる。第1流量制御部33は状態x1で、第1ウインチ21が第1ワイヤ101を巻き上げる方向に、第1油圧モータ32を駆動する。第1流量制御部33は状態x2で、第1ウインチ21が第1ワイヤ101を巻き下げる方向に、第1油圧モータ32を駆動する。また、第1流量制御部33は状態x3で、第1駆動油圧回路52を第1ポンプ油圧回路51から遮断して、タンク回路53に接続する。従って、第1流量制御部33が状態x3であるときには、第1油圧モータ32が駆動されず、第1ウインチ21は停止状態となる。
第1駆動パイロット圧制御部34は、圧力比例制御弁であり、第1ウインチ操作部材35の操作に応じて、第1流量制御部33のパイロットポートp1、p2に入力されるパイロット圧を調整する。第1ウインチ操作部材35は、運転室12に配置されており、オペレータが第1ウインチ21を操作するための部材である。第1ウインチ操作部材35は、例えばレバー部材である。第1ウインチ操作部材35は、巻き上げ操作位置と巻き下げ操作位置と中立位置とに操作可能である。第1駆動パイロット圧制御部34は、第3ポンプ油圧回路54とパイロット油圧回路pc1、pc2との間に配置されている。第3ポンプ油圧回路54は、第3油圧ポンプ29に接続されている。パイロット油圧回路pc1、pc2は、それぞれ第1流量制御部33のパイロットポートp1、p2に接続されている。
第1流路開閉部36は、第1ポンプ油圧回路51と第1暖機油圧回路55との間に設けられている。第1暖機油圧回路55は、第1油圧モータ32を暖機するための作動油が通る油圧回路であり、第1圧力損失部として絞り39が設けられている。第1暖機油圧回路55を流れる作動油は、絞り39を通過することにより発熱する。第1暖機油圧回路55は、第1モータ暖機回路55aと第1ウインチ暖機回路55bとに分岐している。第1モータ暖機回路55aは、第1油圧モータ32の内部を通過する。第1ウインチ暖機回路55bは、第1ウインチ21の内部を通過する。第1流路開閉部36は、方向制御弁であり、パイロットポートp3に入力されるパイロット圧に応じて開状態y1と閉状態y2とに切り換えられる。第1流路開閉部36は開状態y1で第1ポンプ油圧回路51と第1暖機油圧回路55とを連通させる。なお、第1流路開閉部36が開状態y1であるとき、第1流路開閉部36のスプールは最大限まで移動した状態となる。また、この状態で第1流路開閉部36の開口面積が暖機のために必要な値となるように設定されている。また、第1流路開閉部36は閉状態y2で第1ポンプ油圧回路51と第1暖機油圧回路55とを遮断すると共に、第1暖機油圧回路55をタンク回路53に接続する。
さらに、パイプレイヤ1の油圧駆動システムは、第2油圧ポンプ41と、第2油圧モータ42と、第2流量制御部43と、第2駆動パイロット圧制御部44と、第2ウインチ操作部材45と、第2流路開閉部46とを有する。
第2油圧ポンプ41はエンジン30によって駆動され、作動油を吐出する。第2油圧ポンプ41には、第2ポンプ油圧回路56が接続されている。第2ポンプ油圧回路56は、第2油圧ポンプ41から吐出された作動油が通る油圧回路である。第2油圧ポンプ41は、斜板の傾転角が制御されることにより容量を制御可能な可変容量型の油圧ポンプである。第2油圧ポンプ41の容量は、後述する第2ポンプ容量調整部62によって制御される。
第2油圧モータ42は、第2油圧ポンプ41からの作動油によって駆動される。第2油圧モータ42は、第2ウインチ22を駆動する。第2油圧モータ42には、第2駆動油圧回路57が接続されている。第2駆動油圧回路57は、第2油圧モータ42を駆動するための作動油が通る油圧回路である。第2油圧モータ42は、第2駆動油圧回路57を介して第2油圧ポンプ41からの作動油を供給される。
第2流量制御部43は、第2ポンプ油圧回路56と第2駆動油圧回路57との間に設けられている。第2流量制御部43は、圧力比例制御弁であり、パイロットポートp4、p5に入力されるパイロット圧に応じて、第2ポンプ油圧回路56から第2駆動油圧回路57へ送られる作動油の流量を調整する。また、第2流量制御部43は、パイロットポートp4、p5に入力されるパイロット圧に応じて、状態z1,z2,z3に切り換えられる。第2流量制御部43は状態z1で、第2ウインチ22が第2ワイヤ102を巻き上げる方向に、第2油圧モータ42を駆動する。第2流量制御部43は状態z2で、第2ウインチ22が第2ワイヤ102を巻き下げる方向に、第2油圧モータ42を駆動する。また、第2流量制御部43は状態z3で、第2駆動油圧回路57を第2ポンプ油圧回路56から遮断して、タンク回路53に接続する。従って、第2流量制御部43が状態z3であるときには、第2油圧モータ42が駆動されず、更にブレーキが併用されて第2ウインチ22は停止状態となる。
第2駆動パイロット圧制御部44は、圧力比例制御弁であり、第2ウインチ操作部材45の操作に応じて、第2流量制御部43のパイロットポートp4、p5に入力されるパイロット圧を調整する。第2ウインチ操作部材45は、運転室12に配置されており、オペレータが第2ウインチ22を操作するための部材である。第2ウインチ操作部材45は、例えばレバー部材である。第2ウインチ操作部材45は、巻き上げ操作位置と巻き下げ操作位置と中立位置とに操作可能である。第2駆動パイロット圧制御部44は、第3ポンプ油圧回路54とパイロット油圧回路pc3、pc4との間に配置されている。パイロット油圧回路pc3、pc4は、それぞれ第2流量制御部43のパイロットポートp4、p5に接続されている。なお、第2駆動パイロット圧制御部44は、第1駆動パイロット圧制御部34と共に、駆動パイロット圧制御装置40を構成している。
第2流路開閉部46は、第2ポンプ油圧回路56と第2暖機油圧回路58との間に設けられている。第2暖機油圧回路58は、第2油圧モータ42を暖機するための作動油が通る油圧回路であり、第2圧力損失部として絞り49が設けられている。第2暖機油圧回路58を流れる作動油は、絞り49を通過することにより発熱する。第2暖機油圧回路58は、第2モータ暖機回路58aと第2ウインチ暖機回路58bとに分岐している。第2モータ暖機回路58aは、第2油圧モータ42の内部を通過する。第2ウインチ暖機回路58bは、第2ウインチ22の内部を通過する。また、第2暖機油圧回路58は、第3暖機油圧回路59に接続されている。第3暖機油圧回路59は、上述した駆動パイロット圧制御装置40の内部を通過する。第2流路開閉部46は、方向制御弁であり、パイロットポートp6に入力されるパイロット圧に応じて開状態w1と閉状態w2とに切り換えられる。第2流路開閉部46は開状態w1で第2ポンプ油圧回路56と第2暖機油圧回路58とを連通させる。なお、第2流路開閉部46が開状態w1であるとき、第2流路開閉部46のスプールは最大限まで移動した状態となる。また、この状態で第2流路開閉部46の開口面積が暖機のために必要な値となるように設定されている。また、第2流路開閉部46は閉状態w2で第2ポンプ油圧回路56と第2暖機油圧回路58とを遮断すると共に、第2暖機油圧回路58をタンク回路53に接続する。
さらに、パイプレイヤ1の油圧駆動システムは、暖機パイロット圧制御部71と、暖機許可操作部材72と、油温スイッチ73と、を有する。
暖機パイロット圧制御部71は、パイプレイヤ1が暖機開始状態になると、第1流路開閉部36および第2流路開閉部46が共に開状態に切り換わるように、第1流路開閉部36のパイロットポートp3及び第2流路開閉部46のパイロットポートp6に入力されるパイロット圧を調整する。暖機開始状態は、第1ウインチ操作部材35及び第2ウインチ操作部材45が中立位置であることを少なくとも含む。暖機パイロット圧制御部71は、パイロット回路切換部74と、パイロット圧検出部75と、電磁切換部76とを有する。
パイロット回路開閉部74は、方向制御弁であり、パイロットポートp7に入力されるパイロット圧に応じて開状態v1と閉状態v2とに切り換えられる。パイロット回路開閉部74は、開状態v1でパイロット油圧回路pc5とパイロット油圧回路pc6とを連通させる。パイロット油圧回路pc5は、上述した第1流路開閉部36のパイロットポートp3と、第2流路開閉部46のパイロットポートp6とに接続されている。パイロット油圧回路pc6は、電磁切換部76を介して第3ポンプ油圧回路54に接続されている。パイロット回路開閉部74は、閉状態v2でパイロット油圧回路pc5とパイロット油圧回路pc6とを遮断すると共に、パイロット油圧回路pc5をタンク回路53に連通させる。
パイロット圧検出部75は、複数のシャトルバルブによって構成されている。パイロット圧検出部75は、第1ウインチ操作部材35及び第2ウインチ操作部材45の少なくとも一方が操作されているとき(すなわち操作部材が駆動位置にあるとき)には、パイロット油圧回路pc1、pc2と、パイロット油圧回路pc3、pc4とのパイロット圧のうち最も大きいパイロット圧をパイロット回路開閉部74のパイロットポートp7へ出力する。これにより、パイロット回路開閉部74は閉状態v2となる。また、パイロット圧検出部75は、第1ウインチ操作部材35及び第2ウインチ操作部材45の両方が中立位置にあるときには、パイロット油圧回路pc1、pc2とパイロット油圧回路pc3、pc4とのパイロット圧のいずれのパイロット圧もパイロット回路開閉部74のパイロットポートp7へ出力しない。これにより、パイロット回路開閉部74は開状態v1となる。換言すると、パイロット圧検出部75が第1ウインチ21と第2ウインチ22の両者が駆動されていないことを検出するときに、暖気運転が行われる。第1ウインチ操作部材35と第2ウインチ操作部材45の少なくとも一方が、中立位置から移動されると、暖機運転は解除される。つまり、第1ウインチ操作部材35と第2ウインチ操作部材45との両方が中立位置にあることが、暖機運転の必要条件である。これにより、ウインチ動作中に、暖機運転によって動力が失われることを避けることができる。
ところで、パイロット回路開閉部74を作動させるパイロット圧は、第1流量制御部33及び第2流量制御部43を作動させるパイロット圧よりも低く設定されている。そのため、パイロット回路開閉部74が開状態v1にあるときに第1ウインチ操作部材35または第2ウインチ操作部材45が中立位置から駆動位置に操作されると、第1ウインチ21または第2ウインチ22が駆動される前にパイロット回路開閉部74は閉状態v2となって、暖気運転は停止の状態となる。逆に、パイロット回路開閉部74が閉状態v2にあるときに、第1ウインチ操作部材35および第2ウインチ操作部材45が駆動位置から中立位置に操作されると、第1流量制御部33が状態x3となり、第2流量制御部43が状態z3となる。そして、第1ウインチ21および第2ウインチ22が停止した後に、パイロット回路開閉部74は開状態v1となり、暖気運転が行われる。
電磁切換部76は、電極e1への電気信号の入力の有無によって、開状態u1と閉状態u2とに切り換えられる。電磁切換部76は、電極e1に電気信号の入力があるときには、開状態u1となる。電磁切換部76は開状態u1でパイロット油圧回路pc6と第3ポンプ油圧回路54とを連通させる。また、電磁切換部76は、電極e1に電気信号の入力が無いときには、閉状態u2となる。電磁切換部76は閉状態u2でパイロット油圧回路pc6と第3ポンプ油圧回路54とを遮断して、パイロット油圧回路pc6をタンク回路53に連通させる。
暖機許可操作部材72は、オペレータによって操作される部材であり、例えば押しボタン型或いはスライド型のスイッチである。暖機許可操作部材72は、許可状態と不許可状態とに切り換えられる。暖機許可操作部材72は許可状態で、電磁切換部76の電極e1へ電気信号を入力する。これにより、電磁切換部76が開状態u1となり、流路開閉部が開状態となることが許可される。暖機許可操作部材72は不許可状態で、電磁切換部76の電極e1へ電気信号を入力をしない。これにより、電磁切換部76が閉状態u2となり、流路開閉部が開状態となることが許可されない。
油温スイッチ73は、作動油の温度が所定の設定温度より低いときには、電磁切換部76の電極e1に電気信号を入力するための電源をオン状態とする。また、油温スイッチ73は、作動油の温度が所定の設定温度まで上昇すると、電磁切換部76の電極e1に電気信号を入力するための電源をオフ状態にする。これにより、電磁切換部76は、暖機許可操作部材72の状態に関わらず、開状態u2となる。
以上より、第1ウインチ操作部材35と第2ウインチ操作部材45との両方が中立位置にあり、且つ、暖機許可操作部材72が許可状態であり、且つ、作動油の温度が所定の設定温度より低いときには、パイロット回路開閉部74が開状態v1となり、且つ、電磁切換部76が開状態u1となる。このため、第3ポンプ油圧回路54からパイロット油圧回路pc6及びパイロット油圧回路pc5を介して、第1流路開閉部36のパイロットポートp3と第2流路開閉部46のパイロットポートp6とにパイロット圧が入力される。これにより、第1流路開閉部36が開状態y1となり、第1ポンプ油圧回路51から第1暖機油圧回路55を介して第1油圧モータ32と第1ウインチ21とに暖機用の作動油が供給される。また、第2流路開閉部46が開状態w1となり、第2ポンプ油圧回路56から第2暖機油圧回路58を介して第2油圧モータ42と第2ウインチ22とに暖機用の作動油が供給される。さらに、第2ポンプ油圧回路56から第2暖機油圧回路58及び第3暖機油圧回路59を介して駆動パイロット圧制御装置40に暖機用の作動油が供給される。
一方、第1ウインチ操作部材35と第2ウインチ操作部材45との少なくとも一方が中立位置以外の操作位置にあるときには、パイロット回路開閉部74は閉状態v2となる。このため、第1流路開閉部36のパイロットポートp3に第3ポンプ油圧回路54からのパイロット圧が入力されず、第1流路開閉部36は閉状態y2に保持される。また、第2流路開閉部46のパイロットポートp6にも第3ポンプ油圧回路54からのパイロット圧が入力されず、第2流路開閉部46は閉状態w2に保持される。従って、暖機は行われない。
また、暖機許可操作部材72が不許可状態であるときには、電磁切換部76が閉状態u2となる。このときも、第1流路開閉部36のパイロットポートp3及び第2流路開閉部46のパイロットポートp6に、第3ポンプ油圧回路54からのパイロット圧が入力されない。このため、暖機は行われない。また、作動油の温度が所定の設定温度まで上昇して油温スイッチ73によって電源がオフ状態にされているときにも、電磁切換部76が閉状態u2となる。このため、この場合も暖機は行われない。従って、上述した暖機開始状態は、第1ウインチ操作部材35と第2ウインチ操作部材45との両方が中立位置にあり、且つ、暖機許可操作部材72が許可状態であり、且つ、作動油の温度が所定の設定温度より低い状態である。
次に、上述した第1油圧ポンプ31の容量を調整するための第1ポンプ容量調整部61と、第2油圧ポンプ41の容量を調整するための第2ポンプ容量調整部62とについて説明する。
第1ポンプ容量調整部61は、いわゆるCLSS(クローズドセンタ・ロードセンシングシステム)によって構成されている。第1ポンプ容量調整部61は、第1サーボピストン63と、第1容量制御弁64(以下、第1LSバルブ64と表記する)とを有する。
第1サーボピストン63は、第1油圧ポンプ31の斜板に連結されている。第1LSバルブ64のパイロットポートには、第1ポンプ油圧回路51の油圧Aと負荷圧a3とが入力される。第1LSバルブ64は、第1ポンプ油圧回路51の油圧Aと負荷圧a3との差圧が所定の設定圧で一定になるように、第1サーボピストン63のピストン位置を調整する。これにより、第1ポンプ油圧回路51の油圧Aと負荷圧a3との差圧が所定の設定圧で一定になるように、斜板の角度が制御される。なお、第1ポンプ油圧回路51の油圧Aは、第1油圧ポンプ31の吐出圧に相当する。また、上述した設定圧は、第1LSバルブ64に設けられる図示しないバネの弾性力によって設定される。また、負荷圧a3は、第1負荷圧選択部65から出力された圧力である。第1負荷圧選択部65は、シャトルバルブによって構成されている、第1負荷圧選択部65は、第1駆動油圧回路52の油圧a1と、第1暖機油圧回路55の油圧a2うち、大きい方の油圧を負荷圧a3として出力する。第1負荷圧選択部65から出力された作動油は、第1LSバルブ64のパイロットポートに供給される。これにより、第1駆動油圧回路52の油圧a1と、第1暖機油圧回路55の油圧a2とのうち大きい方が負荷圧a3として第1LSバルブ64のパイロットポートに入力される。
従って、第1流路開閉部36が閉状態であるときには、第1LSバルブ64は、第1ポンプ油圧回路51の油圧Aと第1駆動油圧回路52の油圧a1との差圧が設定圧で一定となるように第1油圧ポンプ31の容量を調整する。このため、第1ウインチ21と第2ウインチ22との少なくとも一方が駆動されているときには、第1ポンプ油圧回路51の油圧Aと第1駆動油圧回路52の油圧a1との差圧が設定圧で一定となるように、第1油圧ポンプ31の容量が調整される。
また、第1流路開閉部36が開状態であるときには、第1LSバルブ64は、第1ポンプ油圧回路51の油圧Aと第1暖機油圧回路55の油圧a2との差圧が設定圧で一定となるように第1油圧ポンプ31の容量を調整する。このため、暖機が行われているときには、第1ポンプ油圧回路51の油圧Aと第1暖機油圧回路55の油圧a2との差圧が設定圧で一定となるように、第1油圧ポンプ31の容量が調整される。
第2ポンプ容量調整部62は、第1ポンプ容量調整部61と同様に、CLSS(クローズドセンタ・ロードセンシングシステム)によって構成されている。第2ポンプ容量調整部62は、第2サーボピストン66と、第2容量制御弁67(以下、第2LSバルブ67と表記する)とを有する。
第2サーボピストン66は、第2油圧ポンプ41の斜板に連結されている。第2LSバルブ67のパイロットポートには、第2ポンプ油圧回路56の油圧Bと負荷圧b3とが入力される。第2LSバルブ67は、第2ポンプ油圧回路56の油圧Bと負荷圧b3との差圧が所定の設定圧で一定になるように、第2サーボピストン66のピストン位置を調整する。これにより、第2ポンプ油圧回路56の油圧Bと負荷圧b3との差圧が所定の設定圧で一定になるように、斜板の角度が制御される。なお、第2ポンプ油圧回路56の油圧Bは、第2油圧ポンプ41の吐出圧に相当する。また、上述した設定圧は、第2LSバルブ67に設けられる図示しないバネの弾性力によって設定される。また、負荷圧b3は、第2負荷圧選択部68から出力された圧力である。第2負荷圧選択部68は、シャトルバルブによって構成されている、第2負荷圧選択部68は、第2駆動油圧回路57の油圧b1と、第2暖機油圧回路58の油圧b2とのうち、大きい方を負荷圧b3として出力する。第2負荷圧選択部68から出力された作動油は、第2LSバルブ67のパイロットポートに供給される。これにより、第2駆動油圧回路57の油圧b1と、第2暖機油圧回路58の油圧b2とのうち大きい方が負荷圧b3として第2LSバルブ67のパイロットポートに入力される。
従って、第2流路開閉部46が閉状態であるときには、第2LSバルブ67は、第2ポンプ油圧回路56の油圧Bと第2駆動油圧回路57の油圧b1との差圧が設定圧で一定となるように第2油圧ポンプ41の容量を調整する。このため、第1ウインチ21と第2ウインチ22との少なくとも一方が駆動されているときには、第2ポンプ油圧回路56の油圧Bと第2駆動油圧回路57の油圧b1との差圧が設定圧で一定となるように、第2油圧ポンプ41の容量が調整される。
また、第2流路開閉部46が開状態であるときには、第2LSバルブ67は、第2ポンプ油圧回路56の油圧Bと第2暖機油圧回路58の油圧b2との差圧が設定圧で一定となるように第2油圧ポンプ41の容量を調整する。このため、暖機が行われているときには、第2ポンプ油圧回路56の油圧Bと第2暖機油圧回路58の油圧b2との差圧が設定圧で一定となるように、第2油圧ポンプ41の容量が調整される。
なお、第3油圧ポンプ29は、エンジン30によって駆動され、作動油を吐出する。第3油圧ポンプ29から吐出された作動油は、駆動パイロット圧制御装置40を介して、第1流量制御部33と第2流量制御部43と第1流路開閉部36と第2流路開閉部46との各パイロットポートに供給される。第3油圧ポンプ29は、容量が一定の固定容量型の油圧ポンプである。従って、第3油圧ポンプ29からの作動油の吐出流量は、エンジン回転数に応じて変化する。
次に、パイプレイヤ1の暖機方法について説明する。以下、特に説明しない限り、暖機許可操作部材72は許可状態にされているものとする。
まず、パイプレイヤ1のエンジン30の始動直後には、作動油の温度は設定温度より低い。また、第1ウインチ操作部材35と第2ウインチ操作部材45との両方が、中立位置に配置されている。このとき、パイロット回路開閉部74は開状態v1であり、且つ、電磁切換部76は開状態u1である。このため、第3ポンプ油圧回路54からパイロット油圧回路pc6及びパイロット油圧回路pc5を介して、第1流路開閉部36のパイロットポートp3と第2流路開閉部46のパイロットポートp6とにパイロット圧が入力される。これにより、第1流路開閉部36が開状態y1となり、第1ポンプ油圧回路51から第1暖機油圧回路55を介して第1油圧モータ32と第1ウインチ21とに作動油が供給される。第1暖機油圧回路55を流れる作動油は、絞り39を通過することにより発熱する。この発熱した作動油が第1油圧モータ32と第1ウインチ21とを通過することにより、第1油圧モータ32と第1ウインチ21とが暖機される。また、第2流路開閉部46が開状態w1となり、第2ポンプ油圧回路56から第2暖機油圧回路58を介して第2油圧モータ42と第2ウインチ22とに作動油が供給される。さらに、第2ポンプ油圧回路56から第2暖機油圧回路58及び第3暖機油圧回路59を介して駆動パイロット圧制御装置40に作動油が供給される。第2暖機油圧回路58を流れる作動油は、絞り49を通過することにより発熱する。この発熱した作動油が、第2油圧モータ42と第2ウインチ22と駆動パイロット圧制御装置40とを通過することにより、第2油圧モータ42と第2ウインチ22と駆動パイロット圧制御装置40とが暖機される。
また、第1油圧モータ32と第1ウインチ21との暖機中には、第1暖機油圧回路55の油圧a2は、第1駆動油圧回路52の油圧a1よりも大きい。このため、第1LSバルブ64には、負荷圧a3として第1暖機油圧回路55の油圧a2が入力される。これにより、エンジン回転数に関わらず、第1ポンプ油圧回路51と第1暖機油圧回路55との差圧が設定圧で一定となるように、第1油圧ポンプ31の容量が調整される。また、第2油圧モータ42と第2ウインチ22と駆動パイロット圧制御装置40との暖機中には、第2暖機油圧回路58の油圧b2は、第2駆動油圧回路57の油圧b1よりも大きい。このため、第2LSバルブ67には、負荷圧b3として第2暖機油圧回路58の油圧b2が入力される。これにより、エンジン回転数に関わらず、第2ポンプ油圧回路56と第2暖機油圧回路58との差圧が設定圧で一定となるように、第2油圧ポンプ41の容量が調整される。従って、エンジン回転数が低く抑えられていても、暖機に必要な十分な流量の作動油を第1暖機油圧回路55と第2暖機油圧回路58とに供給することができる。
なお、暖機により作動油の温度が上昇して、設定温度に到達すると、油温スイッチ73によって、電磁切換部76の電源がオフ状態にされる。これにより、電磁切換部76が閉状態u2となり、暖機が停止される。
次に、オペレータが第1ウインチ操作部材35を操作することにより、第1ウインチ21を巻き上げて、パイプ100を吊り上げる作業(以下、「吊り上げ作業」と呼ぶ)を行っている間のパイプレイヤ1の動作について説明する。吊り上げ作業中には、第1ウインチ操作部材35が操作されているので、パイロット回路開閉部74は閉状態v2となる。このため、第1流路開閉部36のパイロットポートp3に、第3ポンプ油圧回路54からのパイロット圧が入力されず、第1流路開閉部36は閉状態y2に保持される。従って、第1油圧モータ32と第1ウインチ21との暖機は行われない。また、第2流路開閉部46のパイロットポートp6にも、第3ポンプ油圧回路54からのパイロット圧が入力されず、第2流路開閉部46は閉状態w2に保持される。従って、第2油圧モータ42と第2ウインチ22と駆動パイロット圧制御装置40との暖機も行われない。
また、第1ウインチ21の駆動中には、第1駆動油圧回路52の油圧a1は、第1暖機油圧回路55の油圧a2よりも大きい。このため、第1LSバルブ64には、負荷圧a3として第1駆動油圧回路52の油圧a1が入力される。これにより、エンジン回転数に関わらず、第1ポンプ油圧回路51と第1駆動油圧回路52との差圧が設定圧で一定となるように、第1油圧ポンプ31の容量が調整される。これにより、第1ウインチ21の駆動に必要な十分な流量の作動油を第1駆動油圧回路52に供給することができる。
なお、オペレータが第1ウインチ操作部材35を操作することにより、第1ウインチ21を巻き下げて、パイプ100を下ろす作業を行っている間も、上記と同様に、暖機が行われない。また、オペレータが第2ウインチ操作部材45を操作することにより、ブーム4の昇降を行っている間も上記と同様に、暖機が行われない。
次に、オペレータが第1ウインチ操作部材35を中立位置に配置することにより、第1ウインチ21を停止させて、パイプ100を吊り上げられた状態で保持している状態(以下、「吊り上げ保持状態」と呼ぶ)の間のパイプレイヤ1の動作について説明する。吊り上げ保持状態では、第1ウインチ操作部材35と第2ウインチ操作部材45との両方が中立位置に配置されている。また、極寒の環境化でパイプレイヤ1が吊り上げ保持状態のまま長時間が経過すると、作動油の温度が設定温度より低い温度まで低下する。このとき、パイロット回路開閉部74は開状態v1となり、且つ、電磁切換部76は開状態u1となる。これにより、上記と同様にして、第1油圧モータ32と第1ウインチ21との暖機が行われる。また、第2油圧モータ42と第2ウインチ22と駆動パイロット圧制御装置40との暖機も行われる。これにより、次に第1ウインチ21の操作又は第2ウインチ22の操作を再開するときに、迅速且つ精度よく第1ウインチ21又は第2ウインチ22を駆動させることができる。
本実施形態に係るパイプレイヤ1は以下の特徴を有する。
第1流路開閉部36が、開状態と閉状態とに切り換えられることにより、暖機の実行と停止とが切り換えられる。このとき、第1流路開閉部36は、スプールが最大限に移動することによって、暖機の実行と停止とが切り換えられる。従って、第1流路開閉部36の開口面積の微小な調整が不要である。すなわち、スプールのストローク量あるいは絞りが可変である場合の絞り量の制御が不要である。第1流路開閉部36と同様に、第2流路開閉部46も開口面積の微小な調整が不要である。また、開口面積の微小な調整が不要であるため、電子制御機器によらず油圧パイロットによって第1流路開閉部36及び第2流路開閉部46の制御を行うことができる。更に、暖機用の開口面積の精度がスプールの加工精度のみに依存するため、個々の装置間の開口面積のばらつきを容易に小さくできて安定した暖機性能を得ることができる。このため、極寒の環境下においても、安定的に暖機を行うことができる。
第1流路開閉部36が開状態であるときには、第1ポンプ油圧回路51と第1暖機油圧回路55との差圧が設定圧で一定となるように第1油圧ポンプ31の容量が調整される。すなわち、暖機が行われているときには、エンジン回転数が低く抑えられても、第1暖機油圧回路55の油圧a2に応じて第1油圧ポンプ31の容量が調整される。第1油圧ポンプ31と同様に、第2油圧ポンプ41についても、第2暖機油圧回路58の油圧b2に応じて第2油圧ポンプ41の容量が調整される。従って、パイプレイヤ1が吊り上げ保持状態であっても、暖機に必要な作動油の流量を十分に確保することができる。これにより、パイプレイヤ1が吊り上げ保持状態である間にも、十分な発熱量を確保することができる。
暖機専用の第1流路開閉部36及び第1暖機油圧回路55が、第1油圧モータ32の駆動制御用の第1流量制御部33及び第1駆動油圧回路52から独立して設けられている。また、暖機専用の第2流路開閉部46及び第2暖機油圧回路58が、第2油圧モータ42の駆動制御用の第2流量制御部43及び第2駆動油圧回路57から独立して設けられている。このため、万一、暖機用の油圧回路に故障が発生しても、第1ウインチ21及び第2ウインチ22の操作への影響を抑えることができる。また、第1ウインチ21、第2ウインチ22のどちらかが作動すると、暖機運転は停止状態にされる。このため、第1油圧ポンプ31及び第2油圧ポンプ41の吐出馬力を有効にウインチ21,22の駆動に活用できる。更に、暖機運転上の制約なく第1流量制御部33及び第2流量制御部43を制御できるので、ウインチ21,22の操作性を良くすることができる。
オペレータは暖機許可操作部材72を許可状態にしておけば、暖機が自動的に行われる。このため、オペレータの操作負担を抑えることができる。また、電子制御装置により油圧駆動システムを制御する車両を気温が−50℃に達する極寒の環境下で使用する場合には、エンジン30始動時に電子制御装置をヒータによってプレヒーティングする必要がある。このような作業は、油圧駆動装置の暖機とは別に必要となるため、煩雑であり、オペレータへの負担が大きい。しかし、本実施形態に係るパイプレイヤ1では、電子制御装置を用いずに油圧駆動システムの制御が行われるため、プレヒーティングが不要である。このため、プレヒーティングを行う煩わしさが無い。
オペレータは暖機許可操作部材72を操作することにより、暖機の実行の許可及び不許可を設定することができる。このため、オペレータの意思により、不要に暖機が実行されることを抑えることができる。これにより、燃費を向上させることができる。
作動油の温度が設定温度まで上昇したときには、油温スイッチ73によって暖機が停止される。これにより、不要に暖機が継続されることが抑えられる。これにより、燃費を向上させることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、油圧駆動システムの油圧回路は上述したものに限られず、等価な油圧回路が用いられてもよい。上述した操作部材の形態は、レバーやスイッチに限らず、他の形態が採用されてもよい。上記の実施形態では、第1油圧モータ32の暖機と第2油圧モータ42の暖機とは同時に行われているが、別々に行われてもよい。
上記の実施形態では、発熱用の圧力損失部として絞り39、49が用いられているが、所定のリリーフ圧に設定されるリリーフ弁であってもよい。また、上記の実施形態では、暖機許可操作部材72は電気信号を電磁切換部76に入力するが、これらに代わり、油圧回路を手動式に開閉するロック・バルブが流路開閉部に配置されてもよい。
上述した実施形態では、第1油圧モータ32と第1ウインチ21との暖機が行われているが、第1油圧モータ32のみが暖気されてもよい。また、第1油圧モータ32と第1ウインチ21とが近接して配置されている場合には、第1ウインチ21を暖機することにより第1油圧モータ32が暖機されてもよい。第2油圧モータ42と第2ウインチ22とについても、第1油圧モータ32と第1ウインチ21と同様である。また、第1油圧モータ32と第2油圧モータ42とのいずれか一方のみの暖機が行われてもよい。
パイプレイヤ1が暖機開始状態であるための条件は、上述した3つの条件以外の条件を含んでもよい。また、上述した3つの条件のうち、第1ウインチ操作部材35或いは第2ウインチ操作部材45が中立位置であることを除く他の条件が変更されてもよい。
本発明は、極寒の環境下においても安定的に暖機を行うことができると共に、パイプレイヤがパイプを吊り上げた状態で保持している間にも十分な発熱量を確保することができるパイプレイヤ及びパイプレイヤを提供する。
1 パイプレイヤ
21 第1ウインチ
30 エンジン
31 第1油圧ポンプ
32 第1油圧モータ
33 第1流量制御部
34 第1駆動パイロット圧制御部
35 第1ウインチ操作部材
36 第1流路開閉部
51 第1ポンプ油圧回路
52 第1駆動油圧回路
55 第1暖機油圧回路
61 第1ポンプ容量調整部
71 暖機パイロット圧制御部
72 暖機許可操作部材

Claims (3)

  1. エンジンと、
    前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧モータと、
    前記油圧モータによって駆動されるウインチと、
    前記ウインチを操作するためのウインチ操作部材と、
    前記油圧ポンプに接続され、前記油圧ポンプから吐出された作動油が通るポンプ油圧回路と、
    前記油圧モータに接続され、前記油圧モータを駆動するための作動油が通る駆動油圧回路と、
    圧力損失部が設けられており、前記油圧モータを暖機するための作動油が通る暖機油圧回路と、
    前記ポンプ油圧回路と前記駆動油圧回路との間に設けられ、入力されるパイロット圧に応じて前記ポンプ油圧回路から前記駆動油圧回路へ送られる作動油の流量を調整する流量制御部と、
    前記ウインチ操作部材の操作に応じて前記流量制御部に入力されるパイロット圧を調整する駆動パイロット圧制御部と、
    前記ポンプ油圧回路と前記暖機油圧回路との間に設けられ、入力されるパイロット圧に応じて、前記ポンプ油圧回路と前記暖機油圧回路とを連通させる開状態と、前記ポンプ油圧回路と前記暖機油圧回路とを遮断する閉状態とに切り換えられる流路開閉部と、
    前記ウインチ操作部材が中立位置であることを必要条件として暖機開始状態になると、前記流路開閉部が前記開状態に切り換わるように前記流路開閉部に入力されるパイロット圧を調整する暖機パイロット圧制御部と、
    前記流路開閉部が前記閉状態であるときには前記ポンプ油圧回路と前記駆動油圧回路との差圧が所定の設定圧で一定となるように前記油圧ポンプの容量を調整し、前記流路開閉部が前記開状態であるときには前記ポンプ油圧回路と前記暖機油圧回路との差圧が所定の設定圧で一定となるように前記油圧ポンプの容量を調整するポンプ容量調整部と、
    を備えるパイプレイヤ。
  2. 前記流路開閉部が開状態となることが許可される許可状態と、前記流路開閉部が開状態となることが許可されない不許可状態とに操作される暖機許可操作部材をさらに備え、
    前記暖機開始状態は、前記暖機許可操作部材が許可状態であることをさらに含む、
    請求項1に記載のパイプレイヤ。
  3. 前記流路開閉部が開状態であるときに、前記ウインチ操作部材が中立位置以外の位置に移動されると、前記流路開閉部が閉状態にされる。
    請求項1に記載のパイプレイヤ。
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