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技術 電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置、及び過荷重巻上防止方法

出願人 株式会社キトー
発明者 石川一光西川和弘
出願日 2016年3月11日 (4年0ヶ月経過) 出願番号 2016-047839
公開日 2017年9月14日 (2年6ヶ月経過) 公開番号 2017-160031
状態 特許登録済
技術分野 ウインチ
主要キーワード 手動チェーンブロック ホイール支持部材 定格重量 多条ネジ 所定重量値 軸受配置 支援力 ハンドホイール
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

昇降させる荷の重量を簡単な構成で精度よく検出でき、製品定格を超える重量の荷の巻上げを確実に防止できる電動補助モータ付き手動巻上機過荷重巻上防止装置、及び過荷重巻上防止方法を提供すること。

解決手段

荷の重量値定格荷重値以下の所定値の場合、電動補助モータ9の支援力を算出し、制御手段200の制御によりモータドライバ8から電動補助モータ9に算出した支援力に対応する電流を供給し、トルク制御により電動補助モータ9を運転し、駆動輪2の回転を支援する電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置であって、重量検出手段で検出した荷の重量値が定格荷重値を超える場合、電動補助モータ9の速度をゼロにするゼロ速度制御により電動補助モータ9を運転する。荷の重量値は、回転力センサ7からの検出回転力電流センサ18の検出電流値から検出する。

概要

背景

従来、工場建設現場などにおいて、人力では直接持ち上げることが困難な重い荷物を持ち上げ移動させる手段として、手引き力で操作する手動巻上機がある。このような手動巻上機は、ハンドホイール手動輪)に掛けられた手引き部材(ワイヤーロープチェーン等)を手引き力で操作することにより、該ハンドホイールを回転させ、この回転力減速機構を介してロードホイール駆動輪)に伝達し、該ロードホイールに掛けられた荷吊下げ用のワイヤーロープ又はチェーンを上下方向(巻上げ巻下げ方向)に移動させる。これにより、該ワイヤーロープ又はチェーンに吊り下げられた荷を上下方向に移動させるようになっている。このような手動巻上機において、手引き力の操作では移動させることができない程重い重量の荷物を扱う場合には、ハンドホイールの回転を補助アシスト)する電動補助モータを設け、該電動補助モータを運転することにより、ハンドホイールの回転を補助する電動補助モータ付き手動巻上機(手動チェーンブロック等)が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。以下、手動巻上機を代表して手動チェーンブロックで説明する。

概要

昇降させる荷の重量を簡単な構成で精度よく検出でき、製品定格を超える重量の荷の巻上げを確実に防止できる電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置、及び過荷重巻上防止方法を提供すること。荷の重量値定格荷重値以下の所定値の場合、電動補助モータ9の支援力を算出し、制御手段200の制御によりモータドライバ8から電動補助モータ9に算出した支援力に対応する電流を供給し、トルク制御により電動補助モータ9を運転し、駆動輪2の回転を支援する電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置であって、重量検出手段で検出した荷の重量値が定格荷重値を超える場合、電動補助モータ9の速度をゼロにするゼロ速度制御により電動補助モータ9を運転する。荷の重量値は、回転力センサ7からの検出回転力電流センサ18の検出電流値から検出する。

目的

本発明は上述に鑑みてなされたもので、昇降させる荷の重量を簡単な構成で精度よく検出でき、製品定格を超える重量の荷の巻上げを確実に防止できる電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置、及び過荷重巻上防止方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

荷を吊り下げる荷吊下げ部材が掛けられた駆動輪と、手引き部材が掛けられた手動輪と、該駆動輪の回転を支援する電動補助モータと、前記荷の重量を検出する重量検出手段と、制御手段とを備え、前記手引き部材を手引きすることにより発生する前記手動輪の回転力駆動軸を介して前記駆動輪に伝達し、前記荷吊下げ部材に吊り下げられた荷を巻上げ下げすると共に、荷の巻上げ時に前記重量検出手段で検出した重量値定格荷重値以下の所定重量値の場合、前記電動補助モータの支援力を算出し、前記制御手段の制御によりモータドライバから前記電動補助モータに前記算出した支援力に対応する回転力を発生する電流を供給するトルク制御により前記電動補助モータを運転し、前記駆動輪の回転を支援する電動補助モータ付き手動巻上機過荷重巻上防止装置であって、前記制御手段は、前記重量検出手段で検出した重量値が前記定格荷重値を超える場合、前記電動補助モータの速度をゼロにするゼロ速度制御により前記電動補助モータを運転することを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置。

請求項2

前記手動輪の回転力を検出する回転力センサと、前記電動補助モータに供給されるトルク電流を検出する電流センサと、を備え、前記重量検出手段は、前記回転力センサからの検出回転力と前記電流センサの検出電流値から前記荷の重量を検出することを特徴とする請求項1に記載の電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置。

請求項3

前記制御手段は、前記電動補助モータの制御をゼロ速度制御にした後、荷の巻下げを検知した場合、前記電動補助モータの回転軸回転位置を前記ゼロ速度制御にした直後の元の位置にトルク制御にて戻すことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置。

請求項4

荷を吊り下げる荷吊下げ部材が掛けられた駆動輪と、手引き部材が掛けられた手動輪と、該駆動輪の回転を支援する電動補助モータとを備え、前記手引き部材を手引きすることにより発生する前記手動輪の回転力を駆動軸を介して前記駆動輪に伝達し、前記荷吊下げ部材に吊り下げられた荷を巻上げ下げすると共に、荷の巻上げ時に前記荷の重量値が定格荷重値以下の所定重量値の場合、前記電動補助モータの支援力を算出し、前記電動補助モータに前記算出した支援力に対応する回転力を発生する電流を供給するトルク制御により前記電動補助モータを運転し、前記駆動輪の回転を支援する電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止方法であって、前記荷の重量値が前記定格荷重値を超える場合、前記電動補助モータをその速度をゼロにするゼロ速度制御にて運転し、前記荷の巻下げを検知した場合、前記電動補助モータの回転軸の回転位置を前記ゼロ速度制御にした直後の元の回転位置に前記トルク制御にて戻すことを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止方法。

請求項5

前記手動輪の回転力と前記電動補助モータに供給される電流値から前記荷の重量を検出することを特徴とする請求項4に記載の電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止方法。

請求項6

前記電動補助モータの制御をゼロ速度制御にした後、荷の巻下げを検知した場合、前記電動補助モータの回転軸の回転位置を前記ゼロ速度制御にした直後の元の位置にトルク制御にて戻すことを特徴とする請求項4又は5に記載の電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止方法。

技術分野

0001

本発明は、電動補助モータを備えた電動補助モータ付き手動巻上機において、所定の製品定格を超える重量の荷の巻上げを防止するための過荷重巻上防止装置、及び過荷重巻上防止方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、工場建設現場などにおいて、人力では直接持ち上げることが困難な重い荷物を持ち上げ移動させる手段として、手引き力で操作する手動巻上機がある。このような手動巻上機は、ハンドホイール手動輪)に掛けられた手引き部材(ワイヤーロープチェーン等)を手引き力で操作することにより、該ハンドホイールを回転させ、この回転力減速機構を介してロードホイール駆動輪)に伝達し、該ロードホイールに掛けられた荷吊下げ用のワイヤーロープ又はチェーンを上下方向(巻上げ巻下げ方向)に移動させる。これにより、該ワイヤーロープ又はチェーンに吊り下げられた荷を上下方向に移動させるようになっている。このような手動巻上機において、手引き力の操作では移動させることができない程重い重量の荷物を扱う場合には、ハンドホイールの回転を補助アシスト)する電動補助モータを設け、該電動補助モータを運転することにより、ハンドホイールの回転を補助する電動補助モータ付き手動巻上機(手動チェーンブロック等)が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。以下、手動巻上機を代表して手動チェーンブロックで説明する。

先行技術

0003

特開2002−362883号公報
特開2009−220953号公報

発明が解決しようとする課題

0004

電動補助モータ付き手動チェーンブロックは、後に詳述するように、ハンドホイール、ロードシーブ、減速機構、及びブレーキ機構等の部品メカニカル機構で構成されている。これらの部品やメカニカル機構はそれぞれ耐久性限界があることから、チェーンブロックとして扱う荷の重量を制限するため製品定格(許容上限)を設けている。そしてこの製品定格を超える重量の荷を昇降(移動)させた場合、手動チェーンブロックを構成する各メカニカル機構や構成部品の破損や磨耗等により安全性の低下、手動チェーンブロックの寿命の短縮等の問題が発生する。特に電動補助モータ付き手動チェーンブロックでは、電動補助モータによりハンドホイールやロードホイールの回転力を補助するため、操作員無意識のうちに、製品定格を超える重量の荷物の巻上げを行う虞があるという問題がある。

0005

また、電動補助モータ付き手動チェーンブロック等の巻上機では、昇降させる荷の重量を作業員の手引き力と電動補助モータの回転力で負担するため、ロードチェーンに吊り下げられた荷の重量を容易に且つ精度良く検知することが困難で、簡単で精度良く吊り荷の重量を検知して、過荷重の荷の巻上げを防止できる過荷重巻上防止装置を構成するのが困難であるという問題もあった。

0006

本発明は上述に鑑みてなされたもので、昇降させる荷の重量を簡単な構成で精度よく検出でき、製品定格を超える重量の荷の巻上げを確実に防止できる電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置、及び過荷重巻上防止方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するため本発明は、荷を吊り下げる荷吊下げ部材が掛けられた駆動輪と、手引き部材が掛けられた手動輪と、該駆動輪の回転を支援する電動補助モータと、荷の重量を検出する重量検出手段と、制御手段とを備え、手引き部材を手引きすることにより発生する手動輪の回転力を駆動軸を介して駆動輪に伝達し、荷吊下げ部材に吊り下げられた荷を巻上げ下げすると共に、荷の巻上げ時に重量検出手段で検出した重量値定格荷重値(製品定格荷重値)以下の所定重量値の場合、電動補助モータの支援力を算出し、制御手段の制御によりモータドライバから電動補助モータに算出した支援力に対応する回転力を発生する電流を供給するトルク制御により電動補助モータを運転し、駆動輪の回転を支援する電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置であって、制御手段は、重量検出手段で検出した重量値が定格荷重値(製品定格荷重値)を超える場合、電動補助モータの速度をゼロにするゼロ速度制御により電動補助モータを運転する(電動補助モータをブレーキとして作用させる)ことを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置にある。

0008

また、本発明は、上記電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置において、手動輪の回転力を検出する回転力センサと、電動補助モータに供給されるトルク電流を検出する電流センサと、を備え、重量検出手段は、回転力センサからの検出回転力と電流センサの検出電流値から荷の重量を検出することを特徴とする。

0009

また、本発明は、上記電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置において、制御手段は、電動補助モータの制御をゼロ速度制御にした後、荷の巻下げを検知した場合、電動補助モータの回転軸回転位置をゼロ速度制御にした直後の元の位置にトルク制御にて戻すことを特徴とする。

0010

また、本発明は、荷を吊り下げる荷吊下げ部材が掛けられた駆動輪と、手引き部材が掛けられた手動輪と、該駆動輪の回転を支援する電動補助モータとを備え、手引き部材を手引きすることにより発生する手動輪の回転力を駆動軸を介して駆動輪に伝達し、荷吊下げ部材に吊り下げられた荷を巻上げ下げすると共に、荷の巻上げ時に荷の重量値が定格荷重値以下の所定重量値の場合、電動補助モータの支援力を算出し、電動補助モータに算出した支援力に対応する回転力を発生する電流を供給するトルク制御により電動補助モータを運転し、駆動輪の回転を支援する電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止方法であって、荷の重量値が定格荷重値を超える場合、電動補助モータをその速度をゼロにするゼロ速度制御にて運転し、荷の巻下げを検知した場合、電動補助モータの回転軸の回転位置をゼロ速度制御にした直後の元の回転位置にトルク制御にて戻すことを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止方法にある。

0011

また、本発明は、上記電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止方法において、手動輪の回転力と電動補助モータに供給される電流値から荷の重量を検出することを特徴とする。

0012

また、本発明は、上記電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止方法において、電動補助モータの制御をゼロ速度制御にした後、荷の巻下げを検知した場合、電動補助モータの回転軸の回転位置をゼロ速度制御にした直後の元の位置にトルク制御にて戻すことを特徴とする。

発明の効果

0013

本発明によれば、荷の重量値が定格荷重値を超える場合、ゼロ速度制御により電動補助モータを運転するので、荷の重量値が定格荷重値を超える場合、直ちに電動補助モータはブレーキとして作用し、荷の位置をその停止位置に維持するので、過荷重の巻上げを防止でき、安全性が向上すると共に、荷の巻上げが停止することから過荷重であることが容易に認識でき、過荷重に対する対策をとることが容易となる。

0014

また、本発明によれば、過荷重で電動補助モータの運転をゼロ速度制御とした場合に外力等により巻下げが発生した場合、電動補助モータの回転軸の回転位置をトルク制御にて元の位置に戻すので、安全性は更に向上する。

図面の簡単な説明

0015

本発明に係る電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上防止装置の概略システム構成を示すブロック図である。
本発明に係る電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上げ防止フローを示す図である。
本発明に係る過荷重巻上防止装置を用いる電動補助モータ付き手動チェーンブロックの概略構成例を示す側断面図である。
図3の電動補助モータ付き手動チェーンブロックのハンドホイールよりもケース本体側の構成を示す側断面図である。

実施例

0016

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本実施形態例では巻上機としてチェーンブロックを例に説明するが、本発明に係る電動補助モータ付き手動巻上機はチェーンブロックに限定されるものではなく、ホイスト等の手引き部材や荷吊下げ部材にワイヤーロープ等を用いる手動巻上機等でもよいことは当然である。

0017

図1は、本発明に係る電動補助モータ付き手動巻上機(電動補助モータ付き手動チェーンブロック1)の過荷重巻上防止装置の概略システム構成を示すブロック図である。図示するように、手動輪であるハンドホイール3が結合された駆動軸5は減速機構4を介してロードシーブ2に接続され、ハンドホイール3に係合する手引き部材であるハンドチェーンC2を手引で回転させることにより、その回転力は駆動軸5及び減速機構4を介してロードシーブ2に伝達されるようになっている。ロードシーブ2には荷吊下げ部材であるロードチェーンC1が係合しており、ロードシーブ2が回転することにより、ロードチェーンC1は上昇(巻上げ)又は下降(巻下げ)方向に移動し、ロードチェーンC1に吊り下げられた荷Lが昇降する。6は駆動軸5の回転を制動するブレーキ機構である。なお、ここで減速機構4は必須のものではなく、場合によっては駆動軸5を減速機構4を介することなく、直接ロードシーブ2に接続(連結)する場合もある。

0018

駆動軸5には結合部Jを介して電動補助モータ9の回転軸が連結されている。電動補助モータ9はインバータ具備するモータドライバ8から駆動電力交流電力)を得て回転駆動する、例えばDCブラシレスモータ等の電動モータである。17は電動補助モータ9の回転速度を検出する回転速度センサ、18はモータドライバ8から電動補助モータ9に供給される電流を検出するモータ電流センサ、7はハンドホイール3の回転力(回転トルク)を検出するトルクセンサである。これら回転速度センサ17、モータ電流センサ18、及びトルクセンサ7の各検出出力N9、I9、T7は制御部200に入力される。モータドライバ8はインバータを具備し、該制御部200の制御により、蓄電池Btから直流電力又は図示は省略するが交流電源(例えばAC50Hz,100V電源)からの交流電力を所定周波数の交流電力に変換し、該交流電力を駆動電力としてモータドライバ8から電動補助モータ9に供給し、電動補助モータ9を運転するようになっている。

0019

制御部200は、モータ電流センサ18、及びトルクセンサ7からの各検出出力I9、T7により、後述するように荷Lの重量値を算出し、算出した重量値が製品定格重量値以下で且つ所定重量値以上の場合に電動補助モータ9へ供給する支援分電流IA9を算出して、該支援分電流IA9を電動補助モータ9に供給する。これにより電動補助モータ9から荷Lの重量値の所定割合に相当するトルクを発生させ、ハンドホイール3の回転を補助する。これにより本手動チェーンブロック1を操作する操作者のハンドチェーンC2の手引き力が軽減され、操作者は比較的小さい手引き力でその何倍もの重量の荷Lの上昇(巻上げ)が可能となる。なお、この荷Lの上昇時の電動補助モータ9の運転は、制御部200によるトルク制御にて行う。

0020

上記のように電動補助モータ付き手動チェーンブロック1は、ロードシーブ2、ハンドホイール3、減速機構4、駆動軸5、ブレーキ機構6、後述する軸受B1〜B9等から構成され、これらの部材及び機構はそれぞれ寿命及び耐久性を有することから、電動補助モータ付き手動チェーンブロック1の製品としての安全性及び製品寿命を維持する観点から巻上げする荷Lの重量の上限値を製品定格として規定している。特に電動補助モータ9の回転力により、ハンドチェーンC2の手引き力を支援するため、製品定格の重量値を超えた荷Lの巻上げを行う虞が多く、これが手動チェーンブロック1を構成する各部品及び機構の破損や故障の原因となり、安全性を脅かし、ひいては製品寿命を短縮させるという問題がある。

0021

この問題を解決するため、手動チェーンブロックの所定部位に昇降させる荷Lの重量を直接検知する重量センサを設け、該重量センサの重量検出出力を制御部200に入力し、制御部200は荷Lの重量が所定の上記製品定格の重量値を超えた場合、電動補助モータ9の制御速度をゼロとするゼロ速度制御、即ち電動補助モータ9をブレーキとして作用させる。これによって荷Lの巻上げは停止する。但しこのように荷Lの重量を直接検知する重量センサを設ける方法は、手動チェーンブロック1の何れかの所定部位に荷Lの重量を直接検知する重量センサを設ける必要があり、重量センサにどのような方式のセンサを用いるかのセンサ選定の問題、センサをどの位置に設置するかのセンサ設置部位の選定の問題がある。そして場合によっては手動チェーンブロックの大きな改造を必要とするという問題が生じる。そこで本実施形態では、更に既存の電動補助モータ付き手動チェーンブロックでも制御部200のソフトウエアの変更のみで容易に装備できる過荷重巻上防止装置を提供する。以下、過荷重巻上防止装置に付いて説明する。

0022

上記電動補助モータ付き手動チェーンブロックにおいて、駆動軸5にはハンドホイール3が連結され、該ハンドホイール3の回転力が駆動軸5に伝達されるようになっている。また、電動補助モータ9の回転軸も結合部Jを介して駆動軸5に連結され、その回転力も駆動軸5に伝達されるようになっている。駆動軸5が巻上げ方向に回転している間は、荷Lの重量値をM、ロードシーブ2の半径をr、減速機構4の減速比をi(i=(駆動軸5の回転数)/(ロードシーブ2の回転数))とすると、
M・r/i=(ハンドチェーンC2の手引き力)+(電動補助モータ9の回転力)
となる。ハンドホイール3の手引き回転力は、トルクセンサ7の検出出力をT7とすると、K1・T7となる。電動補助モータ9の回転力はモータ電流センサ18で検出されるモータ電流をI9とするとK2・I9となり、
M・r/i=K1・T7+K2・I9
となる。ここでK1:比例定数(トルクセンサ7の検出出力T7を回転力に変換する定数)、K2:比例定数(モータ電流I9を回転力に変換する定数)である。

0023

ここで電動補助モータ9による荷Lの重量値Mに対する支援率をK3(0≦K3≦1)とする(K3=0は電動補助モータ9により回転力支援がない場合、K3=1は電動補助モータ9の回転力のみで巻上げする場合を示す)。支援荷重Waは、
Wa=K3・M=K3・(K1・T7+K2・I9)・i/r
となり、電動補助モータ9の支援分電流IA9は、
IA9=Wa・r/i/K2=(K3/K2)・(K1・T7+K2・I9)
となる。なお、定数K1、K2は機械効率等を含め実験から求められる。

0024

制御部200には前記のようにモータ電流センサ18で検出した電動補助モータ9へのモータ電流I9とトルクセンサ7で検出した検出出力T7が入力されている。制御部200は上記演算を行って、電動補助モータ9の支援分電流IA9を算出し、モータドライバ8を介して電動補助モータ9に供給される電流が支援分電流IA9になるように制御し、電動補助モータ9の回転力が支援荷重Waとなるようにトルク制御する。即ち荷Lの重量値Mの一定割合(支援率K3)に対応する回転力を電動補助モータ9から出力する。このためモータドライバ8から電動補助モータ9に供給される電流を検出するモータ電流センサ18を設け、検出されたモータ電流I9を制御部200に入力し、制御部200はモータドライバ8から電動補助モータ9に供給される電流が支援分電流IA9=(K3/K2)・(K1・T7+K2・I9)になるようにモータドライバ8を制御するのである。

0025

上記電動補助モータ付き手動チェーンブロックにおいて、巻上げ時の荷Lの重量値Mは、
支援分電流IA9による電動補助モータ9の回転力と、ハンドチェーンC2の手引き力によるハンドホイール3の回転力との合計であることに着目し、下式を演算して荷Lの重量値Mを算出する。
M=(K1・T7+K2・I9)・i/r
制御部200には、当該電動補助モータ付き手動チェーンブロック1の製品定格の重量値Msが記憶されており、制御部200は上記演算を行い荷Lの重量値Mを算出し、該算出した重量値Mの値が製品定格の重量値Msを超えた場合(M≧Ms)、電動補助モータ9の速度がゼロになるようにゼロ速度制御、即ち電動補助モータ9をブレーキとして作用させる制御を行う。これにより、荷Lの巻上げは停止となる。

0026

上記電動補助モータ付き手動巻上機では、電動補助モータによる補助は巻上時のみ行い巻下時には行わないようになっている。図2は上記電動補助モータ付き手動巻上機の過荷重巻上げ防止フローを示す図である。先ず、ステップST1で手動巻上機の運転が巻上げか否かを検出(判断)し、巻上げでない場合(N)の場合は巻上げになるのを待ち、巻上げ検出(Y)の場合、ステップST2で上記のように荷Lの重量値Mを算出する。続いてステップST3でこの算出した重量値Mが製品定格の重量値Msを超えたか(M>Ms)否かの過荷重検出を行い、過荷重検出の場合(Y)は電動補助モータ9の制御をトルク制御から速度制御切り替えステップST4に移行する。

0027

ステップST4では、速度制御の目標速度を「0」に固定する制御、即ちゼロ速度制御を開始し、ステップST5に移行する。このゼロ速度制御により操作者がハンドホイール3を巻上方向に回すと電動補助モータ9によって速度を「0」に維持しようとする力(電動補助モータ9から定格荷重の例えば0.5倍の力)が作用し、操作者に過荷重以上の負荷感じるようにしている。通常の速度制御によると実速度と目標速度の乖離が大きいほど、目標速度にしようとトルクを大きくするのが一般的であるが、ここではハンドホイール3が巻上げ方向に回転されたと検知したら電動補助モータ9のトルク(例えば定格荷重の0.5倍のトルク)でハンドホイール3の回転を規制する。また、ここでゼロ速度制御とサーボロックとの違いは、サーボロックは位置制御であり、電動補助モータ9が負荷(荷L)に負けて回転してしまっても元の位置に回転させるが、ゼロ速度制御では電動補助モータ9が荷Lに負けて回転してしまっても元の位置に戻そうとする制御は行わない。

0028

ステップST5では、巻下げ検出されたか否かを判断し、巻下げ検出されない(N)場合はステップST4に移行し、ゼロ速度制御を維持する。巻下げが検出された(Y)場合はステップST1に移行し、電動補助モータ9の回転軸の回転位置を前記ステップST4でゼロ速度制御に設定した直後の回転位置に戻す(この電動補助モータ9の回転軸の回転位置を元に戻す制御はトルク制御で行う)。なお、ステップST3で荷Lの重量値Mが製品定格の重量値Msを超えない(M≦Ms)場合は、ステップST6で電動補助モータ9の支援力を算出し、該算出した支援力に相当する電流を電動補助モータ9に供給するトルク制御を行い、荷Lを巻上げる。

0029

上記のように、制御部200により荷Lの重量値Mの値が製品定格の重量値Msを超えた場合(M≧Ms)に、電動補助モータ9をその速度をゼロとするゼロ速度制御を行うので、電動補助モータ9はブレーキとして作用することになり、電動補助モータ付き手動チェーンブロック1は、製品定格の重量値Msを超えた荷Lの巻上げをすることはない。これにより手動チェーンブロックの安全性や製品寿命が損なわれることがない。また、ハンドホイール3の回転力を検出するためのトルクセンサ7、モータ電流I9を検出するためのモータ電流センサ18及び制御部200は、この種の電動補助モータ付き手動チェーンブロック1では通常装備されている。また、制御部200は通常マイクコンピュータを具備しているから、上記過荷重巻上防止装置は、制御部200のソフトウエアを変更することで対処できる。従って、荷Lの重量値Mを測定するための格別な重量測定手段を設ける必要もない。よって、既存の電動補助モータ付き手動チェーンブロック1にも容易に装備することが可能となる。

0030

次に、上記構成の過荷重巻上防止装置を用いる電動補助モータ付き手動チェーンブロックの機械的構成の一例を説明する。図3は本発明に係る電動補助モータ付き手動チェーンブロックの概略構成例を示す側断面図、図4図3の電動補助モータ付き手動チェーンブロックのハンドホイールよりもケース本体側の構成を示す側断面図である。なお、以下の説明においては、図3において右側をX1側(一方側)とし、左側をX2側(他方側)とし、ロードチェーンC1から見て上フックFuが位置する側をZ1側(上側)、上フックFuから見てロードチェーンC1が位置する側をZ2側(下側)とする。

0031

図3及び図4に示すように、本電動補助モータ付き手動チェーンブロック1は、上フックFuと、図示は省略する下フックFdと、ロードシーブ2と、ハンドホイール3と、減速機構4と、駆動軸5、ブレーキ機構6、トルクセンサ7と、モータドライバ8、電動補助モータ9とを主要な構成要素としている。ロードシーブ2は第1フレーム11と第2フレーム12の間に配置され、ハンドホイール3及びブレーキ機構6は第2フレーム12と第3フレーム13の間に配置されている。また、第1フレーム11のX1側にはギヤケース14が配置され、該ギヤケース14内に減速機構4が配置されている。また、第3フレーム13のX2側にはカバー15が配置され、該カバー15内で第3フレーム13のX2側にはモータドライバ8が配置され、更にそのX2側には電動補助モータ9が配置されている。

0032

ロードシーブ2を構成するロードシーブ中空軸20は、第1フレーム11及び第2フレーム12を貫通して配置され、軸受B1、B2を介して第1フレーム11及び第2フレーム12に軸支されている。ロードシーブ中空軸20は、一対のフランジ部21、21を有し、該一対のフランジ部21、21の間にチェーンポケット22が形成され、該チェーンポケット22にはロードチェーンC1が嵌り込むようになっている。これにより、ロードシーブ中空軸20の回転に伴って、ロードチェーンC1が巻上げ・巻下げ方向(Z1,Z2方向)に移動し、図示しない下フックFdに吊り下げられた荷の昇降が可能となる。また、チェーンポケット22のZ1側には、繋ぎ軸16が位置し、この繋ぎ軸16を介して上フックFuが上側に向かって突出している。

0033

また、ロードシーブ中空軸20には、中空孔23が形成されており、該中空孔23には駆動軸5が挿入されるようになっている。また、中空孔23の第2フレーム12側の端部には、軸受配置凹部が形成され、該軸受配置凹部に駆動軸5を軸支する軸受B3が配置されている。また、ロードシーブ中空軸20のX1側端の部位にはギヤ嵌合部が設けられ、該ギヤ嵌合部には減速機構4を構成するロードギヤ31がスプライン結合により固定されている。この減速機構4は、前述のようにギヤケース14内に配置され、ロードギヤ31以外に、図示は省略する小径ギヤ大径ギヤ32を備えている。該小径ギヤはロードギヤ31に噛み合い大径ギヤ32は駆動軸5のピニオンギヤ33と噛み合っている。

0034

駆動軸5は、後述するハンドホイール3及び電動補助モータ9の駆動力(回転力)を減速機構4を介してロードシーブ中空軸20に伝達する部材である。そのため駆動軸5は、ギヤケース14側(X1側)からカバー15側まで延伸している。上述したように、駆動軸5はその中央部をロードシーブ中空軸20の中空孔23内で軸受B3により回転自在に軸支され、駆動軸5のX1側の端部は軸受B4によりギヤケース14に軸支されている。

0035

また、駆動軸5のロードシーブ中空軸20の中空孔23からカバー15側(X2側)にはみ出した部分には多条ネジ42が形成されている。該多条ネジ42はブレーキ機構6を構成するブレーキ受51の雌ネジ部51aやホイール支持部材52の雌ネジ部52aが捩じ込まれる。この多条ネジ42よりもX1側に向かうと、駆動軸5のうちロードシーブ中空軸20の手前の位置には、段部43が設けられており、この段部43を境に駆動軸5のX1側よりX2側が小径になっている。多条ネジ42の捩じ込みにより段部43にブレーキ受51が係合(押圧)すると、以後ブレーキ受51は駆動軸5と一体的に回転するようになっている。

0036

また、駆動軸5のX2側端部には嵌合凸部57が設けられ、該嵌合凸部57が電動補助モータ9のアウターロータ92の嵌合凹部92dに嵌り込む。この嵌合凸部57と嵌合凹部92dで図1の結合部Jが構成されている。なお、嵌合凸部57と嵌合凹部92dは、キースプライン、非円形(例えば多角形)の嵌め合い等、電動補助モータ9のアウターロータ92の回転力が駆動軸5に伝達可能であれば、どのような嵌め合い構造であっても良い。

0037

図3に示すように、ブレーキ機構6はブレーキ受51、ホイール支持部材52、一対のブレーキ板53a、53b及び爪車54を構成要素としている。ブレーキ受51は、上述した雌ネジ部51a以外に、フランジ部51bを有しており、該フランジ部51bにはX2側からブレーキ板53aが接触し、爪車54との間で該ブレーキ板53aを挟持する。

0038

ホイール支持部材52も図4に示すように、雌ネジ部52a以外に、フランジ部52bを有し、該フランジ部52bにはX1側からブレーキ板53bが接触し、爪車54との間に該ブレーキ板53bを挟持する。また、ホイール支持部材52は筒状部52cを有し、該筒状部52cはホイールハブ62のハブ筒部62aの内部に位置し、このホイールハブ62を支持する。なお、筒状部52cのX2側端部には、スプライン52dが設けられており、ホイールハブ62のスプラインと嵌合して、ホイールハブ62と一体的に回転可能となっている。また、筒状部52cのX2側端部は、ハブ筒部62aから飛び出している。

0039

また、ブレーキ受51の外周側には、爪車54が配置されている。爪車54は、ブレーキ板53a,53bとの係合によってブレーキ機構6の一部として機能するが、図示しない爪部材と係合してワンウエイクラッチとしても機能する。なお、ロードシーブ中空軸20が荷を巻下げる方向に回転しようとして、減速機構4を介して駆動軸5を回転させようとしても、爪車54の爪部材によって回転が阻止される。ここで、ホイール支持部材52に対して駆動軸5が回転しようとすると、雌ネジ部52aと多条ネジ42との噛合により、フランジ部52bがブレーキ板53bを介して爪車54を圧接する。その圧接の力は、ブレーキ板53aを介してブレーキ受51にも作用し、ブレーキ受51は駆動軸5と共にその回転が阻止される。

0040

また、ハンドホイール3は、ホイールリング61と、該ホイールリング61を固定しているホイールハブ62とを有している。環状のホイールリング61は、チェーンポケット61aを有していて、該チェーンポケット61aには、ハンドチェーンC2が嵌まり込んでいる。これによりハンドチェーンC2を手引きすることにより、ハンドホイール3は荷の巻上げ方向または荷の巻下げ方向のいずれかの方向に回転させられる。

0041

ホイールハブ62は、X2側に向かって延伸するハブ筒部62aを有していて、該ハブ筒部62aは、カバー15の内部に入り込む。ハブ筒部62aは、後述する円筒部材80の内筒側で、軸受B5、B6を介して回転自在に支持されている。なお、軸受B5、B6は、所定の間隔を隔てて位置し、ホイールハブ62及びハンドホイール3を回転自在に支持する。また、ハブ筒部62aの内筒側には、スプライン52dと噛み合うスプライン62bが設けられている。

0042

ここで、ハブ筒部62aの外周側には、磁歪部分62cが設けられている。該磁歪部分62cは、トルクセンサ7を構成する部分である。磁歪部分62cは、軸受B5、B6によって、センサコイル71に対して回転可能に支持されている。磁歪部分62cは少なくとも表面は磁歪材で構成され、同じくトルクセンサ7を構成するセンサコイル71に非接触で対向している。磁歪部分62cに捩れが生じると、この捩れが生じた部分の透磁率に変化が生じ、この透磁率の変化をセンサコイル71でインダクタンスの変化として磁歪部分62cに非接触で検出(図1のT7を参照)している。なお、トルクセンサ7はスリップリング方式のような接触式のものでもよい。また、トルクセンサ7としては磁歪方式に限定するものではなく、ホイールリング61に加わるトルクを検出できるものであればよい。

0043

また、第3フレーム13には、円筒部材80が取り付けられている。円筒部材80の内筒側には、上述した軸受B5、B6が所定の間隔を隔てて配置され、該軸受B5、B6でホイールハブ62が回転自在に支持されると共に、軸受B5、B6の間にセンサコイル71も配置されている。これにより円筒部材80の内筒側では、ホイールハブ62(ハンドホイール3)が回転自在に支持され、磁歪部分62cはセンサコイル71に非接触で回転する。なお、円筒部材80の内筒側には、軸受B5、B6を収容する軸受収容部が形成されている。

0044

円筒部材80のX2側には、電動補助モータ9のステータ91が固定されている。該ステータ91は、図示は省略するが、ステータコイル巻回されている。該ステータ91は周方向に所定の個数が配置されている。また、ステータ91の径方向の中心には、孔部91aが設けられ、該孔部91aには電動補助モータ9のアウターロータ92の中心軸部92cが挿通されている。中心軸部92cは、アウターロータ92のX2側端面よりもX1側に向かって延伸部分である。この中心軸部92cは、ネジ93等を介してアウターロータ92に固定されている。また、中心軸部92cは、円柱状の部分であり、孔部91aに挿入される部分である。そして、この孔部91aにおいて、中心軸部92cは、軸受B7、B8を介して円筒部材80に支持されている。

0045

また、中心軸部92cのX1側の端部には、X2側に向かって窪む嵌合凹部92dが設けられている。該嵌合凹部92dは駆動軸5の嵌合凸部57が嵌まり込む部分であり、かかる嵌まり込みによって電動補助モータ9のアウターロータ92の駆動力は、ブレーキ機構6の動作により、少なくとも巻上げ時には、ハンドホイール3と一体的に回転する。なお、嵌合凹部92dにおいて、駆動軸5の嵌合凸部57は、軸線方向に若干の移動を可能としている。それにより、駆動軸5がスラスト方向に大きな荷重を受けた場合に、若干のガタ付き(軸線方向の移動)を可能としている。中心軸部92cのX2側端部は、軸受B9(スラスト軸受)で支持される部分であり、中心軸部92cに駆動軸5側又は筒状部52c側から押込力が加えられても、その荷重を受け止めることが可能となっている。

0046

また、第3フレーム13には、カバー15が取り付けられ、該カバー15と第3フレーム13とによって、ケース本体100を構成している。該ケース本体100によって外部から気密に閉塞される内部空間Pが形成されている。該内部空間Pには、上記のように電動補助モータ9、モータドライバ8、及びトルクセンサ7が配置される。カバー15は外観カップ状でその周壁端部(X1側端部)が第3フレーム13に当接して取り付けられている。カップ状のカバー15の底部であるX2側内壁面には径方向中心に、軸受B9を収容する軸受支持部が設けられている。

0047

次に、上記構成の電動補助モータ付き手動チェーンブロック1の動作について説明する。図示を省略する下フックFdに荷を掛けた状態で、ハンドチェーンC2を巻上げ方向に手引き力で操作すると、ハンドホイール3が回転する。該ハンドホイール3の回転に伴い、該ハンドホイール3と一体的に回転するホイールハブ62とスプライン結合されている、ホイール支持部材52も回転する。これによりホイール支持部材52は雌ネジ部52aでの多条ネジ42への噛合により、X1側に向かって移動する。この移動によりホイール支持部材52のフランジ部52bは、X2側のブレーキ板53bを押圧し、更に爪車54はX1側のブレーキ板53aを押圧する。この押圧により駆動軸5と共に非回転状態にあるブレーキ受51は、ホイール支持部材52及びハンドホイール3と共に回転する状態となる。

0048

ブレーキ受51は雌ネジ部51aでの多状ネジ42への噛合により、X1側に向かって移動し、暫くしてブレーキ受51が段部43に当接して、これ以上のX1側への移動が阻止される。これにより、ブレーキ受51が駆動軸5と駆動的に結合する状態となり、ハンドホイール3の回転に伴って駆動軸5も回転する。このハンドホイール3の回転により、ハブ筒部62a及び磁歪部分62cが捩じられる。これにより磁歪部分62cの透磁率が変化し、該透磁率の変化に対応するインダクタンスの変化がセンサコイル71で検出され、図1に示すように、トルクセンサ7から検出出力T7として、制御部200に入力される。

0049

制御部200には、図1に示すように、モータ電流センサ18で検出した電動補助モータ9への電流I9、トルクセンサ7の検出出力T7(センサコイル71の磁歪部分62cの捩れによる透磁率の変化に起因するインダクタンスの変化)が入力されている。制御部200は該検出出力T7から、ハンドホイール3の回転力が所定以上の場合に電動補助モータ9を起動すると共に、上記のようにモータ電流センサ18で検出された電動補助モータ9への電流I9とトルクセンサ7の検出出力T7から上記のように荷Lの重量値Mを算出する。そして該重量値Mに対する支援割合から、電動補助モータ9に供給する支援分電流IA9を決定し、モータドライバ8を制御して、電動補助モータ9に支援分電流IA9を供給する。

0050

なお、上記例では荷Lの重量値Mに対する支援割合から支援分電流IA9を決定しているが、トルクセンサ7の検出出力T7からハンドホイール3の回転力を算出し、この回転力の何割を支援するかで支援分電流IA9を決定し、支援分電流IA9を電動補助モータ9に供給する場合もある。

0051

上記のように支援分電流IA9を電動補助モータ9に通電することにより、電動補助モータ9のアウターロータ92は、該支援分電流IA9に対応したトルクにて回転し、該回転力が駆動軸5に与えられる。この駆動軸5の回転力は、減速機構4を介してロードシーブ中空軸20に伝達され、ロードシーブ中空軸20が回転させられる。これによりロードチェーンC1は荷Lを上昇させる方向(巻上げ方向)に移動する。

0052

次に、吊り上げられている荷を降ろす場合、ハンドチェーンC2を荷を上昇させる時とは逆向きに手引きする。これにより、ハンドホイール3と共に回転するホイール支持部材52は、ブレーキ板53b、53aに対する圧接を緩めることになる。この緩めた分だけ駆動軸5が荷Lの重量によって、巻上げ方向とは逆の方向に回転する。これにより荷Lが徐々に下降されていく。

0053

ここで、巻上げ時、又は巻下げ時にハンドチェーンC2から手を離しても、荷は落下しない。この場合、荷Lの重力によって駆動軸5を逆転させようとする回転力が作用しても、ハンドホイール3が回転しない状態では、ホイール支持部材52も回転しない。またホイール支持部材52における雌ネジ部52aでの多条ネジ42への噛合により、ホイール支持部材52がX1側に向かって移動しようとする。すると、ホイール支持部材52がブレーキ板53a,53bを爪車54に押し付け、更に爪車54の回転が阻止されるので、ブレーキ受51は駆動軸5と共に回転せず、ブレーキ受51は段部43に当接する。この当接後は駆動軸5の回転は阻止される。これにより荷の落下が防止される。

0054

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。特に、電動補助モータ付き手動チェーンブロックの機械的構成は、図3及び図4に示す構成に限定されるものではない。また、電動補助モータ9にアウターロータ型DCブラシレスモータを用いたが、これに限定されるものではなく、インナーロータ型DCブラシレスモータであってもよい。また、他の電動モータ、例えば誘導型電動モータであってもよい。

0055

電動補助モータ付き手動チェーンブロック(電動補助モータ付き手動巻上機も同様)は、上記のように、電動補助モータ9でハンドホイール3の回転を支援することから、巻上機の機械的構成をより簡略化することができる。例えばチェーンブロックの減速機構4を省略することも可能である。この場合は、減速機構4がないことから、手動チェーンブロック(手動巻上機)の機械的構成は更に簡単なものとなる。

0056

1手動チェーンブロック
2ロードシーブ
3ハンドホイール
4減速機構
5駆動軸
6ブレーキ機構
7トルクセンサ
8モータドライバ
9電動補助モータ
11 第1フレーム
12 第2フレーム
13 第3フレーム
14ギヤケース
15カバー
16繋ぎ軸
17回転速度センサ
18モータ電流センサ
20 ロードシーブ中空軸
21フランジ部
22チェーンポケット
23中空孔
31ロードギヤ
32大径ギヤ
33ピニオンギヤ
42多条ネジ
43 段部
51ブレーキ受
51a雌ネジ部
51b フランジ部
52ホイール支持部材
52a 雌ネジ部
52b フランジ部
52c 筒状部
52dスプライン
53aブレーキ板
53b ブレーキ板
54爪車
57 嵌合凸部
61ホイールリング
61a チェーンポケット
62ホイールハブ
62aハブ筒部
62b スプライン
62c磁歪部分
71センサコイル
80円筒部材
91ステータ
91a 孔部
92アウターロータ
92c中心軸部
92d 嵌合凹部
93ネジ
100ケース本体
200 制御部
B1〜B9軸受
C1ロードチェーン
C2ハンドチェーン
Fu 上フック
Fd 下フック
J 結合部

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