JP6325801B2 - 電動ウインチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クレーンに用いられる電動ウインチ装置に関するものである。

従来から、クレーンには、吊作業（クレーン作業）を行うためのウインチ装置が設けられている。ウインチ装置は、モータにより駆動されて回転するウインチドラムを備えており、そのウインチドラムにより対象物の巻上又は巻下を行うようになっている。対象物の巻上又は巻下は、操作者により操作レバーが操作されることによって指示され、ウインチ装置では、その操作レバーの操作に応じてモータがウインチドラムを巻上方向又は巻下方向に回転させて対象物の巻上又は巻下を行う。

また、ウインチ装置は、ネガブレーキを備えている。ネガブレーキは、操作レバーが中立位置に配置されている場合にはウインチドラムに制動を掛けてウインチドラムを回転しないように保持する一方、操作レバーが中立位置から操作された場合にはその操作に応じてウインチドラムに対する制動を解除する。しかし、このようなウインチ装置では、ネガブレーキがウインチドラムに対する制動を解除するタイミングとモータがウインチドラムの回転を開始するタイミングとの間にずれが生じる可能性がある。そして、ウインチドラムに対する制動を解除するタイミングがウインチドラムの回転を開始するタイミングよりも早い場合には対象物が一瞬降下するずり落ち現象が発生し、ウインチドラムに対する制動を解除するタイミングがウインチドラムの回転を開始するタイミングよりも遅い場合にはブレーキによる制動がウインチドラムに掛かったままウインチドラムが対象物の巻き上げを行うブレーキの引きずり現象が発生する。

下記特許文献には、このような現象の発生を防ぐための技術が開示されている。

特許文献１では、パイロット油圧ポンプから供給される油圧から操作レバーの操作に応じたパイロット圧を発生させるパイロット弁と、発生したパイロット圧に応じて油圧モータの回転方向を制御する方向制御弁と、ウインチドラムに制動を掛ける油圧ブレーキとを備えたウインチの制動装置が示されており、パイロット油圧ポンプと油圧ブレーキとの間には、切換弁とブレーキ弁が直列に配置されている。切換弁は、操作レバーの操作に応じてパイロット弁により発生したパイロット圧によってブレーキ弁へパイロット油圧ポンプからの油圧を供給する状態に切り換わり、ブレーキ弁は、方向制御弁から油圧モータへ供給される油圧に応じて切換弁からの油圧を油圧ブレーキに供給する状態に切り換わるようになっている。油圧ブレーキは、ブレーキ弁からの油圧が供給されていない状態ではウインチドラムに制動を掛け、ブレーキ弁からの油圧が供給された場合にはウインチドラムに対する制動を解除するようになっている。これにより、方向切換弁から油圧モータへ油圧が供給されて油圧モータがウインチドラムの回転を開始するときには、同時に、ブレーキ弁から油圧ブレーキに油圧が供給されてウインチドラムに対する油圧ブレーキの制動が解除され、その結果、上述のずり落ち現象やブレーキの引きずり現象の発生が防止される。

また、特許文献２では、油圧モータに油圧を供給する管路にカウンタバランス弁が設けられており、そのカウンタバランス弁と油圧モータとの間の管路にはその管路内の保持圧力を検出する圧力センサが設けられている。操作レバーが中立位置にあるときには、ブレーキ装置によりウインチドラムに制動が掛けられており、操作レバーが巻上側へ操作されると、圧力センサによって検出される保持圧力が吊荷を保持するために必要な目標保持圧に達するまではウインチドラムに対する制動力が徐々に減少するようにブレーキ装置が制御されるようになっている。これにより、吊荷の保持が急に解放されて上述のずり落ち現象が発生するのを防止している。また、圧力センサによって検出される保持圧力が目標保持圧まで上昇した時点でウインチドラムに対する制動力が一気に０になるようにブレーキ装置が制御されるようになっており、上述のブレーキの引きずり現象が発生するのを防止している。

特開２０００−３５１５８５号公報 特開平１１−２７８７９５号公報

ところで、近年では、クレーンに用いられるウインチ装置を電動化したいとの要望がある。電動ウインチ装置では、油圧モータの替わりに電動モータを用いてウインチドラムを回転させ、それによって対象物の巻き上げを行うが、このような電動ウインチ装置においても上述のずり落ち現象や引きずり現象が問題となる。しかしながら、電動ウインチ装置においてこれらの現象の発生を防ぐために、上記各特許文献に開示された技術を適用することは困難である。具体的には、上記各特許文献の技術は、ブレーキの解除動作を制御するために油圧モータに供給される油圧を利用しており、そのような油圧が存在しない電動ウインチ装置では上記技術を用いることができない。

本発明は、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、対象物の巻上又は巻下の開始時に対象物のずり落ち現象やブレーキの引きずり現象の発生を防止可能な電動ウインチ装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明による電動ウインチ装置は、クレーンに設けられる電動ウインチ装置であって、電動モータと、前記電動モータにより駆動されて対象物の巻上又は巻下のために回転するウインチドラムと、前記ウインチドラムの回転を制動するブレーキと、中立位置から前記対象物の巻上を指示する一方側である巻上側と前記対象物の巻下を指示する他方側である巻下側とに操作可能である操作レバーと、前記電動モータに供給される電流の値を計測する電流計と、前記ウインチドラムが前記操作レバーの操作に応じた回転を行うように前記電動モータの動作を制御するとともに、前記ブレーキの動作を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記対象物の荷重に起因して前記ウインチドラムに掛かる第１トルクの値を導出する第１トルク導出部と、前記電動モータの駆動トルクにより前記ウインチドラムに前記対象物を巻き上げる回転方向において発生する第２トルクの値を前記電流計によって計測された電流の値に基づいて導出する第２トルク導出部と、前記操作レバーが前記中立位置から前記巻上側又は前記巻下側へ操作された後、前記第２トルク導出部によって導出された第２トルクの値と前記第１トルク導出部によって導出された第１トルクの値との差に基づいて前記ウインチドラムの制動を解除するタイミングを決定し、その決定したタイミングで前記ブレーキに前記ウインチドラムの制動の解除を指示する制御信号を送信して前記ウインチドラムに対する制動を解除させるブレーキ制御部とを備える。

この電動ウインチ装置では、ブレーキ制御部が、操作レバーが中立位置から巻上側又は巻下側へ操作された後、第２トルク導出部によって導出されたウインチドラムに発生する第２トルクの値と第１トルク導出部によって導出されたウインチドラムに掛かる第１トルクの値との差に基づいて決定した解除タイミングでブレーキにウインチドラムに対する制動を解除させるため、例えばブレーキ制御部が操作レバーが中立位置から巻上側又は巻下側へ操作されたことをトリガーとしてブレーキにウインチドラムに対する制動を解除させる場合に比べて、ウインチドラムに対する制動が実際に解除されるタイミングと電動モータがウインチドラムの回転を開始するタイミングとの間にずれを生じにくくすることができる。このため、対象物の巻上又は巻下の開始時に対象物のずり落ち現象やブレーキの引きずり現象が発生するのを防ぐことができる。しかも、この電動ウインチ装置では、第１トルク導出部が対象物の荷重に起因してウインチドラムに掛かる第１トルクの値を導出し、第２トルク導出部が電動モータの駆動トルクによりウインチドラムに対象物を巻き上げる回転方向において発生する第２トルクの値を電流計によって計測された電流の値に基づいて導出し、ブレーキ制御部が、操作レバーが中立位置から巻上側又は巻下側へ操作された後、第２トルク導出部によって導出された第２トルクの値と第１トルク導出部によって導出された第１トルクの値との差に基づいて決定したタイミングでブレーキに制動の解除を指示する制御信号を送信してウインチドラムに対する制動を解除させるため、ウインチドラムに対するブレーキの制動の解除動作を電気制御することができる。このため、ウインチ装置の電動化に対応したブレーキの動作制御を実現できる。従って、電動ウインチ装置において、対象物の巻上又は巻下の開始時に対象物のずり落ち現象やブレーキの引きずり現象の発生を防止することができる。

具体的に、上記電動ウインチ装置において、前記ブレーキ制御部は、前記操作レバーが前記中立位置から前記巻上側又は前記巻下側へ操作された後、前記第２トルク導出部によって導出された第２トルクの値と前記第１トルク導出部によって導出された第１トルクの値との差が所定の第１規定値以下に減少したタイミングで前記ブレーキに前記ウインチドラムに対する制動を解除させる。

この構成によれば、対象物の巻上又は巻下の開始時にウインチドラムに発生する第２トルクと対象物の荷重に起因してウインチドラムに掛かる第１トルクとの差が十分に小さくなったタイミングでウインチドラムに対するブレーキの制動が解除されるので、対象物のずり落ち現象が確実に生じないタイミングでウインチドラムの制動を解除することができる。

上記電動ウインチ装置において、前記ブレーキ制御部は、前記操作レバーを前記巻上側又は前記巻下側から前記中立位置側へ戻すように前記操作レバーが操作された後、前記第２トルク導出部によって導出された第２トルクの値と前記第１トルク導出部によって導出された第１トルクの値との差が０よりも所定値だけ大きい第２規定値よりも大きい状態からその第２規定値以下に減少したタイミングで前記ブレーキに前記ウインチドラムへの制動の付与を指示する制御信号を送信して前記ウインチドラムに対して制動を掛けさせる。

この構成によれば、操作レバーを中立位置側へ戻して対象物の巻上又は巻下を停止させる時に、ウインチドラムに発生する第２トルクと対象物の荷重に起因してウインチドラムに掛かる第１トルクとの差が十分に小さくなったタイミングでウインチドラムにブレーキの制動が掛けられるので、対象物の巻上又は巻下がブレーキによって急停止されるのを防ぐことができるとともに、このタイミングの後、ウインチドラムに発生する第２トルクが０まで減少してウインチドラムに掛かる第１トルクよりも小さくなったとしても対象物のずり落ちをブレーキの制動力によって確実に防止できる。

上記電動ウインチ装置において、前記対象物の荷重により前記ウインチドラムに掛かる外力の値を検出する荷重計をさらに備え、前記第１トルク導出部は、前記荷重計によって検出された外力の値に基づいて前記第１トルクの値を導出してもよい。

この構成によれば、対象物の実際の荷重の値をブレーキの制御に反映することができる。

上記電動ウインチ装置において、前記ブレーキは、湿式ブレーキであることが好ましい。

湿式ブレーキは、制動状態と制動解除状態との間での切換時に制動力が漸次変化し得るように構成されたブレーキであるため、この構成によれば、ウインチドラムに対するブレーキの制動を解除するとき及びウインチドラムに対してブレーキが制動を掛けるときにウインチドラムに対するブレーキの制動力を漸次変化させて、対象物の巻上及び巻下が急停止されたり、対象物のずり落ち現象、瞬時の急落及びジャンピング現象が生じたりするのを防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、電動ウインチ装置において、対象物の巻上又は巻下の開始時に対象物のずり落ち現象やブレーキの引きずり現象の発生を防止できる。

本発明の一実施形態による電動ウインチ装置の構成の概略図である。 図１に示した電動ウインチ装置のコントローラの詳細な構成を示す機能ブロック図である。 電動ウインチ装置において対象物を停止状態から巻上げる過程でのレバー操作量、ドラムの巻下トルク及び巻上トルク、ブレーキの状態、対象物の上下方向への速度、及び、対象物の高さ位置の時間経過に伴う変化を示す図である。 電動ウインチ装置において対象物を巻上げている状態から停止させる過程でのレバー操作量、ドラムの巻下トルク及び巻上トルク、ブレーキの状態、対象物の上下方向への速度、及び、対象物の高さ位置の時間経過に伴う変化を示す図である。 電動ウインチ装置において対象物を停止状態から巻下げる過程でのレバー操作量、ドラムの巻下トルク及び巻上トルク、ブレーキの状態、対象物の上下方向への速度、及び、対象物の高さ位置の時間経過に伴う変化を示す図である。 電動ウインチ装置において対象物を巻下げている状態から停止させる過程でのレバー操作量、ドラムの巻下トルク及び巻上トルク、ブレーキの状態、対象物の上下方向への速度、及び、対象物の高さ位置の時間経過に伴う変化を示す図である。 本発明の変形例による電動ウインチ装置において対象物を停止状態から巻上げる過程でのレバー操作量、ドラムの巻下トルク及び巻上トルク、ブレーキの状態、対象物の上下方向への速度、及び、対象物の高さ位置の時間経過に伴う変化を示す図である。 本発明の変形例による電動ウインチ装置において対象物を巻上げている状態から停止させる過程でのレバー操作量、ドラムの巻下トルク及び巻上トルク、ブレーキの状態、対象物の上下方向への速度、及び、対象物の高さ位置の時間経過に伴う変化を示す図である。 本発明の変形例による電動ウインチ装置において対象物を停止状態から巻下げる過程でのレバー操作量、ドラムの巻下トルク及び巻上トルク、ブレーキの状態、対象物の上下方向への速度、及び、対象物の高さ位置の時間経過に伴う変化を示す図である。 本発明の変形例による電動ウインチ装置において対象物を巻下げている状態から停止させる過程でのレバー操作量、ドラムの巻下トルク及び巻上トルク、ブレーキの状態、対象物の上下方向への速度、及び、対象物の高さ位置の時間経過に伴う変化を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態による電動ウインチ装置の構成について説明する。

本実施形態による電動ウインチ装置は、クレーンに設けられ、吊荷１００の巻上／巻下を行う吊荷用ウインチ装置として用いられるものである。この電動ウインチ装置が設けられるクレーンは、図略のクレーン本体に起伏可能となるように設けられたブーム２（図１参照）を備えている。ブーム２の先端からは、ワイヤロープである吊ロープ４を介してフック装置６が吊り下げられ、そのフック装置６によって吊荷１００が吊られるようになっている。電動ウインチ装置は、図略のクレーン本体に設置され、吊ロープ４を介してフック装置６及びそのフック装置６に吊られた吊荷１００の巻上／巻下を行う。

以下、本実施形態の電動ウインチ装置の具体的な構成について説明する。

本実施形態の電動ウインチ装置は、図１に示すように、ドラム１２と、電動モータ１４と、減速機１６と、電源１８と、インバータ２０と、回生抵抗２２と、ブレーキ２４と、操作レバー装置２６と、ブレーキペダル装置２８と、コントローラ３０と、荷重計３２と、電流計３４と、ドラム回転計３６と、ブーム角度計３８とを備える。

ドラム１２は、電動モータ１４により駆動されてフック装置６及びそれに吊られた吊荷１００の巻上又は巻下のために回転するウインチドラムである。以下、フック装置６及びそれに吊られた吊荷１００を一体として巻上／巻下の対象物１０２という。ドラム１２は、一方の回転方向である巻上方向に回転することにより吊ロープ４を巻き取り、それによって対象物１０２を巻き上げる。また、ドラム１２は、巻上方向と逆の回転方向である巻下方向に回転することにより吊ロープ４を繰り出し、それによって対象物１０２を巻き下げる。

電動モータ１４は、電力が供給されることによって作動し、ドラム１２を巻上方向に回転させるものである。なお、電動モータ１４は、対象物１０２の巻下時、すなわちドラム１２が巻下方向に回転するときには発電機として機能する。電動モータ１４の駆動軸１４ａは、減速機１６を介してドラム１２の回転軸１２ａに連結されている。対象物１０２の巻上時には、電動モータ１４の駆動トルクが駆動軸１４ａから減速機１６及び回転軸１２ａを介してドラム１２に伝達されてドラム１２が巻上方向に回転され、対象物１０２の巻下時にはドラム１２の巻下方向への回転力が回転軸１２ａから減速機１６及び駆動軸１４ａを介して電動モータ１４に伝達されて電動モータ１４で発電が行われるようになっている。減速機１６は、電動モータ１４の駆動軸１４ａの回転力を所定の減速比で減速してドラム１２の回転軸１２ａへ伝える。

また、電動モータ１４には、その電動モータ１４の回転数（回転速度）及び回転量を検出するエンコーダ１５が付設されている。エンコーダ１５は、検出した電動モータ１４の回転数及び回転量のデータをコントローラ３０へ送信する。

電源１８は、インバータ２０を介して電動モータ１４に電気接続されており、インバータ２０を介して電動モータ１４へ電力を供給する。電源１８としては、クレーンに搭載されたバッテリや、外部電源等が用いられる。電源１８として外部電源が用いられる場合には、クレーン本体に外部電源からの接続端子と接続するプラグイン端子が設けられる。

インバータ２０は、コントローラ３０からの指令に応じて電動モータ１４の作動を制御するものである。具体的に、インバータ２０は、コントローラ３０からの指令に応じて電動モータ１４に供給する電流値を変更することにより、電動モータ１４の回転数及び回転量を制御し、それによって対象物１０２の巻上速度及び巻上量を制御する。

回生抵抗２２は、インバータ２０に電気接続されている。回生抵抗２２は、対象物１０２の巻下時に電動モータ１４により回生（発電）される電力のうち電源１８で吸収しきれない電力を消費して調整するための抵抗である。

ブレーキ２４は、ドラム１２の巻上方向及び巻下方向への回転を阻止するようにドラム１２に制動を掛けるものである。本実施形態では、ブレーキ２４として乾式ブレーキが用いられている。このブレーキ２４は、コントローラ３０からのブレーキ制御信号に応じて、ドラム１２に制動を掛けてドラム１２の回転を停止させる制動状態とドラム１２に対する制動を解除する制動解除状態とに切り換わるようになっている。

操作レバー装置２６は、操作者が電動ウインチ装置の対象物１０２の巻上／巻下の動作を指示するために用いるものである。操作レバー装置２６は、ドラム１２の巻上方向への回転、巻下方向への回転又は回転の停止を指示するために操作者により操作されるレバー２６ａを備える。レバー２６ａは、ドラム１２の回転の停止を指示する中立位置から対象物１０２の巻上方向へのドラム１２の回転を指示するための一方側である巻上側と、中立位置から対象物１０２の巻下方向へのドラム１２の回転を指示するための他方側（巻上側と反対側）である巻下側とに操作可能となっている。操作レバー装置２６は、レバー２６ａの操作方向と中立位置からの操作量とを示す情報をコントローラ３０へ出力する。具体的には、操作レバー装置２６は、レバー２６ａが中立位置にあるときには、レバー２６ａの操作量が０であるという情報をコントローラ３０へ出力する。また、操作レバー装置２６は、レバー２６ａが中立位置から巻上側へ操作されたときには、そのレバー２６ａの中立位置からの操作量を正の値で示す情報をコントローラ３０へ出力し、レバー２６ａが中立位置から巻下側へ操作されたときには、そのレバー２６ａの中立位置からの操作量を負の値で示す情報をコントローラ３０へ出力する。

ブレーキペダル装置２８は、操作者が任意にブレーキ２４の制動状態と制動解除状態を切り換えるために用いるものである。ブレーキペダル装置２８は、ブレーキ２４の制動状態と制動解除状態とを切り換えるために操作者によって操作されるペダル２８ａを備える。ブレーキペダル装置２８は、ペダル２８ａが踏み込まれている状態又は踏み込まれていない状態を示す信号をコントローラ３０へ出力する。ペダル２８ａが踏み込まれていない状態がブレーキ２４を制動状態とすることを指示する状態であり、ペダル２８ａが踏み込まれた状態がブレーキ２４を制動解除状態とすることを指示する状態である。本実施形態の電動ウインチ装置では、後述するドラム１２の巻下トルクと巻上トルクに応じたブレーキ２４の自動的な切換制御を行う通常操作モードとは別に、操作者が任意にブレーキ２４の制動状態と制動解除状態を切換可能なフリーフォールモードを選択可能であり、ブレーキペダル装置２８は、そのフリーフォールモードが選択されているときに用いられる。すなわち、ドラム１２の巻下トルクと巻上トルクに応じたブレーキ２４の自動的な切換制御が行われるときには、ブレーキペダル装置２８においてペダル２８ａが操作されても、その操作は無効となる。

コントローラ３０は、ドラム１２がレバー２６ａの操作に応じた回転を行うように電動モータ１４の動作を制御するとともに、ブレーキ２４の動作（制動状態と制動解除状態との間での切換動作）を制御する。コントローラ３０は、操作レバー装置２６からレバー２６ａの操作方向及び操作量を示す情報が入力されることに応じて、その入力された情報に応じた回転をドラム１２に行わせるように電動モータ１４を作動させる電流がインバータ２０から電動モータ１４へ供給されるようにインバータ２０を制御する。コントローラ３０は、このインバータ２０の制御をインバータ２０へゲート制御信号を送ることによって行う。また、コントローラ３０は、ブレーキ２４を制動解除状態から制動状態へ切り換えるときには制動状態への切り換えを指示するブレーキ制御信号をブレーキ２４へ送り、ブレーキ２４を制動状態から制動解除状態へ切り換えるときには制動解除状態への切り換えを指示するブレーキ制御信号をブレーキ２４へ送る。なお、コントローラ３０は、前記通常操作モードが選択されているときには後述するドラム１２の巻下トルクと巻上トルクに応じたブレーキ２４の自動的な切換制御を行う一方、前記フリーフォールモードが選択されているときにはブレーキペダル装置２８からのペダル２８ａの操作状態を示す信号に応じてブレーキ２４の切換制御を行う。以下、通常操作モードでのブレーキ４２の自動的な切換制御を行うための構成について説明し、コントローラ３０の詳細な構成については後述する。

荷重計３２は、対象物１０２の荷重によりドラム１２に掛かる外力の値として吊ロープ４を介してドラム１２に掛かる荷重を検出する。具体的には、荷重計３２は、吊ロープ４の張力を検出する。荷重計３２は、吊ロープ４の張力を逐次検出しており、その検出した張力のデータをコントローラ３０へ逐次出力する。

電流計３４は、インバータ２０と電動モータ１４との間の電気配線に設けられており、インバータ２０と電動モータ１４との間で流れる電流の値を計測する。電流計３４は、インバータ２０と電動モータ１４との間で流れる電流の値を逐次計測しており、その計測した電流値のデータをコントローラ３０へ逐次出力する。

ドラム回転計３６は、ドラム１２の単位時間当たりの回転数を検出するものである。ドラム回転計３６は、ドラム１２の回転数を逐次検出しており、その検出した回転数のデータをコントローラ３０へ逐次出力する。

ブーム角度計３８は、ブーム２の起伏角度を検出するものである。ブーム角度計３８は、ブーム２の起伏角度を逐次検出しており、その検出した起伏角度のデータをコントローラ３０へ逐次出力する。

次に、コントローラ３０の内部構成について説明する。

コントローラ３０は、図２に示すように、機能ブロックとして、速度制御部４２と、電流制御部４４と、速度変換部４５と、第１トルク導出部４６と、第２トルク導出部４８と、ブレーキ制御部５０とを備える。

速度制御部４２には、操作レバー装置２６からレバー２６ａの操作方向及び操作量の情報を含む速度指令が入力される。また、速度変換部４５には、エンコーダ１５から電動モータ１４の回転位置情報が入力される。速度変換部４５は、入力された回転位置情報を電動モータ１４の回転速度に変換し、その変換した回転速度を速度制御部４２に入力する。速度制御部４２は、速度変換部４５から得られる電動モータ１４の回転速度を操作レバー装置２６からの速度指令に応じた速度に変化させるために必要な電流値を含む電流指令を電流制御部４４へ出力する。

電流制御部４４には、電流計３４によって検出された電動モータ１４に供給される電流値のデータが入力されている。電流制御部４４は、速度制御部４２から入力された電流指令が指示する電流値と電流計３４から入力された電流値のデータとを比較して、電動モータ１４に現在供給されている電流値を電流指令に応じた電流値へ変化させるように指示するゲート制御信号をインバータ２０へ出力する。

第１トルク導出部４６は、対象物１０２の荷重に起因してドラム１２に掛かるトルクの値を導出するものである。対象物１０２の荷重に起因してドラム１２に掛かるトルクは、対象物１０２を巻き下げる回転方向においてドラム１２に掛かるため、以下、このトルクのことを「巻下トルク」という。この巻下トルクは、本発明の「第１トルク」の概念に含まれるものである。第１トルク導出部４６には、荷重計３２が検出した、対象物１０２の荷重によって吊ロープ４に生じる張力のデータが入力されている。第１トルク導出部４６は、その入力された張力のデータに基づいて、微小な時間間隔毎（例えば、数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃ毎）にドラム１２に掛かる巻下トルクの値を算出する。

第２トルク導出部４８には、電流計３４によって計測された電動モータ１４に供給される電流値のデータが入力されている。第２トルク導出部４８は、電動モータ１４の駆動トルクによりドラム１２に巻上方向において発生するトルクの値を、電流計３４によって計測された電流値に基づいて導出する。ドラム１２に巻上方向において発生するトルクを、以下、「巻上トルク」という。この巻上トルクは、本発明の「第２トルク」の概念に含まれるものである。第２トルク導出部４８は、巻上トルクの値を第１トルク導出部４６が巻下トルクの値を算出する場合と同じ微小な時間間隔毎に算出する。

ブレーキ制御部５０は、ブレーキ２４の動作を制御するものであり、具体的にはドラム１２に制動を掛ける制動状態とドラム１２に対する制動を解除する制動解除状態との間でのブレーキ２４の切換動作を制御する。ブレーキ制御部５０には、第１トルク導出部４６によって算出される巻下トルクの値と第２トルク導出部４８によって算出される巻上トルクの値とがそれらの値が算出される毎に入力されている。ブレーキ制御部５０は、第１トルク導出部４６によって算出された巻下トルクの値と第２トルク導出部４８によって算出された巻上トルクの値との差に基づいて、ドラム１２に制動を掛けるタイミングとドラム１２の制動を解除するタイミングとを決定する。

具体的に、ブレーキ制御部５０は、第１トルク導出部４６から巻下トルクの値が入力されるとともに第２トルク導出部４８から巻上トルクの値が入力される毎、すなわち上記微小な時間間隔毎にその入力された巻上トルクの値と巻下トルクの値との差を算出し、その算出した差の値を逐次監視している。そして、本実施形態では、ブレーキ制御部５０は、レバー２６ａが中立位置から巻上側又は巻下側へ操作された後、入力された巻上トルクの値と巻下トルクの値との差が０（第１規定値）になるタイミングをドラム１２の制動を解除するタイミングとし、レバー２６ａが巻上側又は巻下側に操作された状態から中立位置に戻された後、入力された巻上トルクの値と巻下トルクの値との差が０（第２規定値）になるタイミングをドラム１２に制動を掛けるタイミングとする。そして、ブレーキ制御部５０は、決定したドラム１２に制動を掛けるタイミングでブレーキ２４にドラム１２への制動の付加を指示するブレーキ制御信号を送信してドラム１２に対して制動を掛けさせる一方、決定したドラム１２の制動を解除するタイミングでブレーキ２４にドラム１２の制動の解除を指示するブレーキ制御信号を送信してドラム１２に対する制動を解除させるようになっている。

次に、本実施形態による電動ウインチ装置の動作について説明する。具体的には、停止状態の対象物１０２を巻上げ、その後、巻上げを停止した後、対象物１０２を巻下げ、さらにその後、巻下げを停止するという手順での電動ウインチ装置の動作について説明する。

図３〜図６には、この動作を行う場合の時間経過に伴うレバー２６ａの操作量、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２、ブレーキ２４の状態、上下方向における対象物１０２の速度、及び、対象物１０２の高さ位置についての各々の変化が示されている。これらの図において、レバー２６ａの操作量が０の状態は、レバー２６ａが中立位置にあることを表し、レバー２６ａの操作量が０からプラス側（上側）に増加した状態は、レバー２６ａが中立位置から巻上側へ操作されたことを表し、レバー２６ａの操作量が０からマイナス側（下側）に減少した状態は、レバー２６ａが中立位置から巻下側へ操作されたことを表す。また、対象物１０２の速度が０の状態は、対象物１０２が停止していることを表し、対象物１０２の速度が０からプラス側（上側）へ増加している状態は、対象物１０２が巻き上げられて加速している状態を表し、対象物１０２の速度が０からマイナス側（下側）へ減少している状態は、対象物１０２が巻き下げられて加速している状態を表す。

対象物１０２が停止状態にあるとき（図３の時間０〜ｔ１）には、レバー２６ａは、中立位置にあり、ブレーキ２４は、対象物１０２がずり落ちないようにドラム１２に制動を掛けた制動状態、すなわちドラム１２が回転しないようにそのドラム１２に制動を掛けた制動状態になっている。

時間ｔ１においてレバー２６ａが中立位置から巻上側へ操作されると、操作レバー装置２６からコントローラ３０の速度制御部４２にレバー２６ａの中立位置からの操作量に応じた速度指令が入力される。速度制御部４２は、入力された速度指令に応じた電流指令を電流制御部４４へ出力し、電流制御部４４は、入力された電流指令に応じたゲート制御信号をインバータ２０へ出力する。インバータ２０は、入力されたゲート制御信号に応じた電流を電動モータ１４へ供給する。このようにして、コントローラ３０は、レバー２６ａの操作量に応じた回転速度で電動モータ１４が作動するようにインバータ２０に電動モータ１４へ供給する電流を制御させる。なお、後述の、対象物１０２を巻き上げている状態から停止させるとき、停止状態にある対象物１０２を巻き下げるとき、及び、対象物１０２を巻き下げている状態から停止させるときにおいても、このレバー２６ａの操作から電動モータ１４への供給電流の制御までのプロセスに相当するプロセスが行われる。

電動モータ１４は、インバータ２０から電流が供給されることによって作動し、その供給される電流に応じた駆動トルクを出力する。電動モータ１４の駆動トルクは、駆動軸１４ａから減速機１６を介してドラム１２の回転軸１２ａに伝達される。

第１トルク導出部４６は、荷重計３２が検出する吊ロープ４の張力の値と、対象物１０２の重量と、ドラム１２の径とに基づいて、対象物１０２の荷重に起因してドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１の値を微小な前記所定の時間間隔毎に繰り返し算出する。

また、第２トルク導出部４８は、電流計３４が計測する電動モータ１４に供給される電流の値から、電動モータ１４の駆動トルクが伝達されることによってドラム１２に発生する巻上トルクＴ２の値を前記所定の時間間隔毎に繰り返し算出する。具体的に、ドラム１２には、電動モータ１４の駆動トルクから減速機１６の減速比及び減速機１６の機械的な摩擦抵抗等によって所定量だけ低減された巻上トルクＴ２が発生する。このため、第２トルク導出部４８は、電流計３４から入力された電流値のデータに基づいて電動モータ１４の駆動トルクを算出するとともに、その算出した駆動トルクから減速機１６の減速比及び減速機１６の機械的な摩擦抵抗等による低減分を減じることによってドラム１２に発生する巻上トルクＴ２の値を算出する。この第２トルク導出部４８による巻上トルクＴ２の値の算出及び前記第１トルク導出部４６による巻下トルクＴ１の値の算出は、電動ウインチ装置の運転期間中、継続して行われる。

また、ブレーキ制御部５０は、第２トルク導出部４８によって算出されたドラム１２に発生する巻上トルクＴ２の値と第１トルク導出部４６によって算出されたドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１の値との差分Ｔｄ、すなわち第２トルク導出部４８によって算出された巻上トルクＴ２の値から第１トルク導出部４６によって算出された巻下トルクＴ１の値を減じて得た値の絶対値を前記所定の時間間隔毎に繰り返し算出する。このブレーキ制御部５０による巻上トルクＴ２の値と巻下トルクＴ１の値との差分Ｔｄの算出は、電動ウインチ装置の運転期間中、継続して行われる。そして、ブレーキ制御部５０は、電動モータ１４の駆動トルクによりドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が増加して、算出した前記差分Ｔｄが０になったタイミング（時間ｔ２）で、ブレーキ２４へドラム１２に対する制動を解除することを指示するブレーキ制御信号を送る。ブレーキ２４は、このブレーキ制御信号に応じて制動状態から制動解除状態へ切り換わり、ドラム１２に対する制動を解除する。

ドラム１２に対するブレーキ２４の制動が解除されると、ドラム１２が巻上方向に回転して吊ロープ４を巻き取り、それによって対象物１０２が巻き上げられる。ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２は、巻下トルクＴ１よりも大きく増加し、その結果、対象物１０２が上向きに加速する（時間ｔ２〜ｔ３）。

そして、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が所定値に達すると、その所定値で巻上トルクＴ２が一定に維持されるようになる（時間ｔ３〜ｔ４）。これにより、対象物１０２の巻上速度が一定の比率で上昇するようになる。また、それに応じた割合で対象物１０２の高さ位置も上昇する。

そして、所定時間が経過後、時間ｔ４になると、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が低下する。これにより、対象物１０２が加速しながら巻き上げられていた状態から対象物１０２が一定の等速で巻き上げられる状態に移行し、それに伴って、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１が低下する。このとき、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２及びドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１は、共に、対象物１０２の停止時（時間０〜ｔ２）にドラム１２に掛かっていた巻下トルクＴ１に等しい値に低下する。この後、巻上トルクＴ２及び巻下トルクＴ１は、低下した値で一定に維持される。

次に、レバー２６ａが時間ｔ５（図４参照）において中立位置へ戻されると、それに応じて、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２がドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１よりも低下する。これに伴い、対象物１０２の巻上速度が低下し始め、対象物１０２の高さ位置の上昇が緩やかになる。このとき、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１も低下する。ただし、この巻下トルクＴ１の低下の割合は、巻上トルクＴ２の低下の割合に比べて小さい。

そして、時間ｔ６においてドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が所定値まで低下すると、巻上トルクＴ２は、その所定値で一定に維持される。これに伴って、対象物１０２の巻上速度が一定の比率で低下するようになり、対象物１０２の高さ位置の上昇もさらに緩やかになる。このとき、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１は、巻上トルクＴ２よりも高い値で一定に維持される。

そして、所定時間が経過後、時間ｔ７になると、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が増加する。これに伴い、対象物１０２の巻上速度の低下がさらに緩やかになる。このとき、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１も増加するが、この巻下トルクＴ１の増加の割合は、巻上トルクＴ２の増加の割合に比べて小さい。そして、ブレーキ制御部５０は、算出する巻上トルクＴ２の値と巻下トルクＴ１の値との前記差分Ｔｄが０になったタイミング（時間ｔ８）で、ブレーキ２４へドラム１２に対して制動を掛けることを指示するブレーキ制御信号を送る。ブレーキ２４は、このブレーキ制御信号に応じて制動解除状態から制動状態へ切り換わり、ドラム１２に制動を掛ける。これにより、ドラム１２がブレーキ２４の制動力によって回転しないように保持される。なお、この制動が掛けられる時点で、対象物１０２の巻上速度は既に０に近い速度まで低下しているため、制動によるショックの発生は抑制される。この後、対象物１０２の高さ位置の上昇は停止し、その停止した高さ位置で対象物１０２が保持される。

次に、時間ｔ９（図５参照）において、レバー２６ａが中立位置から巻下側へ操作される。これにより、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２は、０から増加し、時間ｔ１０においてドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１に等しい値に達する。ブレーキ制御部５０は、算出する巻上トルクＴ２の値と巻下トルクＴ１の値との前記差分Ｔｄが０になったタイミング（時間ｔ１０）で、ブレーキ２４へドラム１２に対する制動を解除することを指示するブレーキ制御信号を送る。ブレーキ２４は、このブレーキ制御信号に応じて制動状態から制動解除状態へ切り換わり、ドラム１２に対する制動を解除する。

その後、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２は、巻下トルクＴ１よりも低い値に低下する（時間ｔ１０〜ｔ１１）。これにより、対象物１０２の巻き下げが開始される。対象物１０２の巻下速度は徐々に大きくなり、対象物１０２の高さ位置が徐々に低下する。このとき、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１も低下するが、その低下の割合は巻上トルクＴ２の低下の割合に比べて小さい。そして、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が所定値まで低下すると、その所定値で巻上トルクＴ２が一定に維持される（時間ｔ１１〜ｔ１２）。これに伴って、対象物１０２の巻下速度が一定の比率で大きくなるとともに、対象物１０２の高さ位置が低下していく。このとき、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１は、巻上トルクＴ２よりも高い値で一定に維持される。

そして、所定時間経過後、時間ｔ１２において、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が増加する。これにより、対象物１０２が加速しながら巻き下げられていた状態から対象物１０２が一定の等速で巻き下げられる状態に移行し、それに伴って、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１が増加する。このとき、巻上トルクＴ２及び巻下トルクＴ１は、共に、対象物１０２の巻上後に停止していた期間（時間ｔ８〜ｔ１０）にドラム１２に掛かっていた巻下トルクＴ１に等しい値に増加する。この後、巻上トルクＴ２及び巻下トルクＴ１は、増加した値で一定に維持される。

次に、レバー２６ａが時間ｔ１３（図６参照）において中立位置へ戻されると、それに応じて、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が巻下トルクＴ１よりも大きい値に増加する。これに伴い、対象物１０２の巻下速度が低下し始め、対象物１０２の高さ位置の低下が緩やかになる。このとき、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１も増加する。ただし、この巻下トルクＴ１の増加の割合は、巻上トルクＴ２の増加の割合に比べて小さい。

そして、時間ｔ１４においてドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が所定値まで増加すると、巻上トルクＴ２は、その所定値で一定に維持される。これに伴って、対象物１０２の巻下速度が一定の比率で低下するようになり、対象物１０２の高さ位置の低下がさらに緩やかになる。このとき、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１は、巻上トルクＴ２よりも低い値で一定に維持される。

そして、所定時間経過後、時間ｔ１５においてドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が低下する。これに伴い、対象物１０２の巻下速度の低下が緩やかになる。このとき、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１も低下するが、この巻下トルクＴ１の低下の割合は、巻上トルクＴ２の低下の割合に比べて小さい。そして、ブレーキ制御部５０は、算出する巻上トルクＴ２の値と巻下トルクＴ１の値との前記差分Ｔｄが０になったタイミング（時間ｔ１６）で、ブレーキ２４へドラム１２に対して制動を掛けることを指示するブレーキ制御信号を送る。ブレーキ２４は、このブレーキ制御信号に応じて制動解除状態から制動状態へ切り換わり、ドラム１２に制動を掛ける。これにより、ドラム１２がブレーキ２４の制動力によって回転しないように保持される。なお、この制動が掛けられる時点で対象物１０２の巻下速度は、既に０に近い速度まで低下しているため、制動によるショックの発生は抑制される。この後、対象物１０２の高さ位置の低下は停止し、その停止した高さ位置で対象物１０２が保持される。そして、時間ｔ１５以降、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２は０まで低下される一方、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１は対象物１０２の荷重に起因する一定の値で維持される。

以上のようにして、本実施形態による電動ウインチ装置の動作が行われる。

本実施形態では、ブレーキ制御部５０が、第２トルク導出部４８によって算出されたドラム１２に発生する巻上トルクＴ２の値と第１トルク導出部４６によって算出されたドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１の値との差分Ｔｄに基づいて決定した解除タイミングでブレーキ２４にドラム１２に対する制動を解除させるため、例えばブレーキ制御部５０がレバー２６ａが中立位置から巻上側又は巻下側へ操作されたことをトリガーとしてブレーキ２４にドラム１２に対する制動を解除させるような構成に比べて、ドラム１２に対する制動が実際に解除されるタイミングと電動モータ１４がドラム１２の回転を開始するタイミングとの間にずれを生じにくくすることができる。このため、対象物１０２の巻上又は巻下の開始時に対象物１０２のずり落ち現象やブレーキ２４の引きずり現象が発生するのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、第１トルク導出部４６が対象物１０２の荷重に起因してドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１の値を算出し、第２トルク導出部４８が電動モータ１４の駆動トルクによりドラム１２に発生する巻上トルクＴ２の値を電流計３４によって計測された電動モータ１４に供給される電流の値に基づいて算出し、ブレーキ制御部５０が、レバー２６ａが中立位置から巻上側又は巻下側へ操作された後、第２トルク導出部４８によって算出された巻上トルクＴ２の値と第１トルク導出部４６によって算出された巻下トルクＴ１の値との差に基づいて決定したタイミングでブレーキ２４に制動の解除を指示するブレーキ制御信号を送信してドラム１２に対する制動を解除させるため、ドラム１２に対するブレーキ２４の制動の解除動作を電気制御することができる。このため、ウインチ装置の電動化に対応したブレーキ２４の動作制御を実現できる。従って、本実施形態では、電動ウインチ装置において、対象物１０２の巻上又は巻下の開始時に対象物１０２のずり落ち現象やブレーキ２４の引きずり現象の発生を防止することができる。

また、本実施形態では、ブレーキ制御部５０は、レバー２６ａが中立位置から巻上側又は巻下側へ操作された後、第２トルク導出部４８によって算出された巻上トルクＴ２の値と第１トルク導出部４６によって算出された巻下トルクＴ１の値との差分Ｔｄが０に減少したタイミングでブレーキ２４にドラム１２に対する制動を解除させるため、対象物１０２の巻上又は巻下の開始時に、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２と対象物１０２の荷重に起因してドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１との差がなくなったタイミングでドラム１２に対するブレーキ２４の制動を解除することができる。このため、対象物１０２のずり落ち現象が確実に生じないタイミングでドラム１２の制動を解除することができる。

また、本実施形態では、ブレーキ制御部５０は、レバー２６ａが巻上側又は巻下側から中立位置側へ戻された後、第２トルク導出部４８によって算出された巻上トルクＴ２の値と第１トルク導出部４６によって算出された巻下トルクＴ１の値との差分Ｔｄの絶対値が０よりも大きい状態から０に減少したタイミングでブレーキ２４にドラム１２への制動の付与を指示するブレーキ制御信号を送信してドラム１２に対して制動を掛けさせるため、対象物１０２の巻上又は巻下を停止させる時に、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２とドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１との差がなくなったタイミングでドラム１２にブレーキ２４の制動を掛けることができる。このため、対象物１０２の巻上又は巻下がブレーキ２４によって急停止されるのを防ぐことができるとともに、巻上トルクＴ２と巻下トルクＴ１との差がなくなったタイミングの後、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が０まで減少してドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１よりも小さくなったとしても対象物１０２のずり落ちをブレーキ２４の制動力によって防止できる。

また、本実施形態では、第１トルク導出部４６が荷重計３２によって検出された吊ロープ４の張力の値に基づいて巻下トルクＴ１の値を算出するため、対象物１０２の実際の荷重の値をブレーキ２４の制御に反映することができる。

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。

例えば、上記実施形態では、ブレーキ２４にドラム１２に対する制動を解除させるタイミングを、レバー２６ａが中立位置から巻上側又は巻下側へ操作された後、第２トルク導出部４８によって算出された巻上トルクＴ２の値と第１トルク導出部４６によって算出された巻下トルクＴ１の値との差分Ｔｄが０に減少したタイミングとしたが、必ずしもこのようなタイミングに限定されるものではない。

具体的には、ブレーキ２４にドラム１２に対する制動を解除させるタイミングは、レバー２６ａが中立位置から巻上側又は巻下側へ操作された後、第２トルク導出部４８によって算出された巻上トルクＴ２の値と第１トルク導出部４６によって算出された巻下トルクＴ１の値との差分Ｔｄが所定の第１規定値以下に減少したタイミングであればよい。この場合、第１規定値は、対象物１０２のずり落ちの可能性が完全になくなるようなマージンを持たせて０よりも所定値だけ大きい値に設定することが好ましい。この構成によれば、計測誤差や機械振動等の影響に起因して、算出される前記差分Ｔｄの値がドラム１２に実際に発生する巻上トルクとドラム１２に実際に掛かる巻下トルクとの差に正確に対応していない場合であっても、対象物１０２のずり落ち現象を確実に防止できる。

また、上記実施形態では、ブレーキ２４にドラム１２に対して制動を掛けさせるタイミングを、レバー２６ａが巻上側又は巻下側から中立位置側へ戻された後、第２トルク導出部４８によって算出された巻上トルクＴ２の値と第１トルク導出部４６によって算出された巻下トルクＴ１の値との差分Ｔｄが０よりも大きい状態から０に減少したタイミングとしたが、必ずしもこのようなタイミングに限定されるものではない。

具体的には、ブレーキ２４にドラム１２に対して制動を掛けさせるタイミングは、レバー２６ａが巻上側又は巻下側から中立位置側へ戻された後、第２トルク導出部４８によって算出された巻上トルクＴ２の値と第１トルク導出部４６によって算出された巻下トルクＴ１の値との差分Ｔｄが所定の第２規定値よりも大きい状態からその第２規定値以下に減少したタイミングであればよい。この場合、第２規定値は、レバー２６ａが中立位置側へ戻されたことに応じてドラム１２に発生する巻上トルクＴ２が０になった場合に対象物１０２のずり落ちの可能性が完全になくなるようなマージンを持たせて０よりも所定値だけ大きい値に設定することが好ましい。この構成によれば、計測誤差や機械振動等の影響に起因して、算出される前記差分Ｔｄの値がドラム１２に実際に発生する巻上トルクとドラム１２に実際に掛かる巻下トルクとの差に正確に対応していない場合であっても、対象物１０２のずり落ち現象を確実に防止できる。

また、ブレーキ２４は、湿式ブレーキであってもよく、より具体的には湿式ディスクブレーキであってもよい。湿式ブレーキは、制動状態と制動解除状態との間での切換時に制動力が漸次変化し得るように構成されたブレーキであるため、ドラム１２に対するブレーキ２４の制動を解除するとき及びドラム１２に対してブレーキ２４が制動を掛けるときにドラム１２に対するブレーキ２４の制動力を漸次変化させて、対象物１０２の巻上及び巻下が急停止されたり、対象物１０２のずり落ち現象や対象物１０２の瞬時の急落、対象物１０２のジャンピング現象が生じたりするのを防止できる。

図７〜図１０は、ブレーキ２４としてこのような湿式ブレーキを用いた変形例における時間経過に伴うレバー２６ａの操作量、ドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２、ブレーキ２４の状態、上下方向における対象物１０２の速度、及び、対象物１０２の高さ位置についての各々の変化を示す図３〜図６相当図である。

この変形例では、停止状態にある対象物１０２を巻き上げる過程において、図７に示す時間ｔ２’でドラム１２に対するブレーキ２４の制動を解除するときに、ブレーキ制御部５０が、ブレーキ２４のドラム１２に対する制動力が漸次減少するようにブレーキ２４を制御する（Ｂ１部分参照）。このとき、ブレーキ制御部５０は、算出した前記差分Ｔｄの値の減少に応じた割合でブレーキ２４の制動力が減少するようにブレーキ２４の制動力を調節する。また、この過程では、ブレーキ制御部５０は、レバー２６ａが中立位置から巻上側へ操作された後、前記差分Ｔｄの値が第１規定値以下に減少するタイミングｔ２’でブレーキ２４にドラム１２に対する制動の解除を開始させる。

この構成では、ブレーキ２４の制動の解除が開始された後もブレーキ２４のある程度の制動力がドラム１２に掛けられるため、ドラム１２に発生する巻上トルクＴ２がドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１よりも大きくなる前にブレーキ２４の制動力が０になるような場合と異なり、対象物１０２のずり落ち現象が発生するのを防止できる。また、この構成では、ドラム１２に対するブレーキ２４の制動力が徐々に減少するため、ブレーキが制動状態から急にその制動力が０まで減少する場合と異なり、対象物１０２が飛び上がるジャンピング現象が発生するのを確実に防止できる。なお、対象物１０２のずり落ち現象及びジャンピング現象をより確実に防止したい場合には、Ｂ２部分で示すようにブレーキ２４の制動力をより緩やかに減少させてもよい。

また、対象物１０２を巻き上げている状態から停止させる過程において、図８に示す時間ｔ８’でブレーキ２４にドラム１２に対して制動を掛けさせるときに、ブレーキ制御部５０が、ブレーキ２４のドラム１２に対する制動力が漸次増加するようにブレーキ２４を制御する（Ｂ３部分参照）。このとき、ブレーキ制御部５０は、算出した前記差分Ｔｄの値の減少に応じた割合でブレーキ２４の制動力が増加するようにブレーキ２４の制動力を調節する。また、この過程では、ブレーキ制御部５０は、レバー２６ａが巻上側から中立位置側へ戻されて中立位置からレバー２６ａの遊びの範囲に配置された後、前記差分Ｔｄの値が第２規定値よりも大きい状態からその第２規定値以下に減少するタイミングｔ８’でブレーキ２４にドラム１２への制動の付加を開始させる。この構成では、対象物１０２の巻上げが急停止されるのを防ぐことができる。

また、停止状態にある対象物１０２を巻き下げる過程において、図９に示す時間ｔ１０’でドラム１２に対するブレーキ２４の制動を解除するときに、ブレーキ制御部５０が、ブレーキ２４のドラム１２に対する制動力が漸次減少するようにブレーキ２４を制御する（Ｂ４部分参照）。このとき、ブレーキ制御部５０は、算出した前記差分Ｔｄの値の減少に応じた割合でブレーキ２４の制動力が減少するようにブレーキ２４の制動力を調節する。また、この過程では、ブレーキ制御部５０は、レバー２６ａが中立位置から巻下側へ操作された後、前記差分Ｔｄの値が第１規定値以下に減少するタイミングｔ１０’でブレーキ２４にドラム１２に対する制動の解除を開始させる。

この構成では、ブレーキ２４の制動の解除が開始された後もブレーキ２４のある程度の制動力がドラム１２に掛けられるため、対象物１０２の瞬時の急落が発生するのを防止できる。なお、対象物１０２の瞬時の急落をより確実に防止したい場合には、Ｂ５部分で示すようにブレーキ２４の制動力をより緩やかに減少させてもよい。

また、対象物１０２を巻き下げている状態から停止させる過程において、図１０に示す時間ｔ１６’でブレーキ２４にドラム１２に対して制動を掛けさせるときに、ブレーキ制御部５０が、ブレーキ２４のドラム１２に対する制動力が漸次増加するようにブレーキ２４を制御する（Ｂ６部分参照）。このとき、ブレーキ制御部５０は、算出した前記差分Ｔｄの値の減少に応じた割合でブレーキ２４の制動力が増加するようにブレーキ２４の制動力を調節する。また、この過程では、ブレーキ制御部５０は、レバー２６ａが巻下側から中立位置側へ戻されて中立位置からレバー２６ａの遊びの範囲に配置された後、前記差分Ｔｄの値が第２規定値よりも大きい状態からその第２規定値以下に減少するタイミングｔ１６’でブレーキ２４にドラム１２への制動の付加を開始させる。この構成では、対象物１０２の巻下げが急停止されるのを防ぐことができる。

また、対象物１０２が等速で巻上げ又は巻下げられているときに電流計３４によって計測された電動モータ１４に供給される電流値に基づいてドラム１２に発生する巻上トルクＴ２の値を算出し、その算出した巻上トルクＴ２の値を荷重計３２が検出した吊ロープ４に掛かる荷重（張力）に基づいて算出したドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１の値の代わりに用いて、ドラム１２にブレーキ２４の制動を掛けるタイミング及びドラム１２に対するブレーキ２４の制動を解除するタイミングを決定してもよい。

具体的に、対象物１０２が等速で巻上げ又は巻下げられているときには、対象物１０２の荷重に起因してドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１はドラム１２に発生する巻上トルクＴ２と等しくなっているため、この巻上トルクＴ２の値をドラム１２にブレーキ２４の制動を掛けるタイミング及びドラム１２に対するブレーキ２４の制動を解除するタイミングを決定するための基準となる巻下トルクＴ１の代わりとして用いることができる。ただし、対象物１０２の巻上及び巻下が最初に行われるものである場合には、ブレーキ２４の制動を最初に解除するタイミングを決定するときに対象物１０２の等速での巻上及び巻下は行われていないので、そのときのタイミングの決定には荷重計３２が検出した吊ロープ４に掛かる荷重に基づいて算出したドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１の値が用いられる。そして、その後の対象物１０２の等速での巻上又は巻下時に算出されたドラム１２に発生する巻上トルクＴ２の値を図略のメモリに記憶させておき、そのメモリに記憶されたトルクの値を対象物１０２の荷重に起因してドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１の値として用いて、以降の電動ウインチ装置の動作時にドラム１２にブレーキ２４の制動を掛けるタイミング及びドラム１２に対するブレーキ２４の制動を解除するタイミングを決定するようにすればよい。

この構成によれば、対象物１０２の荷重に起因してドラム１２に掛かる巻下トルクＴ１の値を荷重計３２の検出値に基づいて求める場合よりも良好な精度で求めることができる。

また、上記実施形態では、吊荷１００及びフック装置６を一体としたものを巻上及び巻下の対象物１０２とする吊荷用ウインチ装置を本発明の電動ウインチ装置の一例として説明したが、本発明の電動ウインチ装置は必ずしもこのような吊荷用ウインチ装置に限定されるものではない。例えば、本発明の電動ウインチ装置は、クレーンに設けられるブーム等の起伏部材を起伏させるための起伏ウインチ装置であってもよく、このような起伏ウインチ装置にも本発明の構成を同様に適用することができる。この場合には、対象物は、起伏部材とその起伏部材に吊られるフック装置及び吊荷を一体としたものとなる。

１２ ドラム（ウインチドラム）
１４ 電動モータ
２４ ブレーキ
２６ａ レバー（操作レバー）
３０ コントローラ
４６ 第１トルク導出部
４８ 第２トルク導出部
５０ ブレーキ制御部

Claims (3)

1. クレーンに設けられる電動ウインチ装置であって、
   電動モータと、
   前記電動モータにより駆動されて対象物の巻上又は巻下のために回転するウインチドラムと、
   前記ウインチドラムの回転を制動するブレーキと、
   中立位置から前記対象物の巻上を指示する一方側である巻上側と前記対象物の巻下を指示する他方側である巻下側とに操作可能である操作レバーと、
   前記電動モータに供給される電流の値を計測する電流計と、
   前記ウインチドラムが前記操作レバーの操作に応じた回転を行うように前記電動モータの動作を制御するとともに、前記ブレーキの動作を制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記対象物の荷重に起因して前記ウインチドラムに掛かる第１トルクの値を導出する第１トルク導出部と、前記電動モータの駆動トルクにより前記ウインチドラムに前記対象物を巻き上げる回転方向において発生する第２トルクの値を前記電流計によって計測された電流の値に基づいて導出する第２トルク導出部と、前記操作レバーが前記中立位置から前記巻上側又は前記巻下側へ操作された後、前記第２トルク導出部によって導出された第２トルクの値と前記第１トルク導出部によって導出された第１トルクの値との差が所定の第１規定値以下に減少したタイミングで前記ブレーキに前記ウインチドラムの制動の解除を指示する制御信号を送信して前記ウインチドラムに対する制動を解除させるブレーキ制御部とを備え、
   前記ブレーキ制御部は、前記操作レバーを前記巻上側又は前記巻下側から前記中立位置側へ戻すように前記操作レバーが操作された後、前記第２トルク導出部によって導出された第２トルクの値と前記第１トルク導出部によって導出された第１トルクの値との差が０よりも所定値だけ大きい第２規定値よりも大きい状態からその第２規定値以下に減少したタイミングで前記ブレーキに前記ウインチドラムへの制動の付与を指示する制御信号を送信して前記ウインチドラムに対して制動を掛けさせる、電動ウインチ装置。
2. 前記対象物の荷重により前記ウインチドラムに掛かる外力の値を検出する荷重計をさらに備え、
   前記第１トルク導出部は、前記荷重計によって検出された外力の値に基づいて前記第１トルクの値を導出する、請求項１に記載の電動ウインチ装置。
3. 前記ブレーキは、湿式ブレーキである、請求項１または２に記載の電動ウインチ装置。

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