JP2001199686A - 巻取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウィンチ等の巻取装置において、巻取能力を
損なうことなく、巻取対象を巻き取るドラム部材の小型
化を可能とする。 【解決手段】 このウィンチは、ドラム１１の内部に駆
動源である電動モータ１３の出力を減速する減速機構１
４を有している。減速機構１４は、３段の遊星歯車機構
を有しており、減速機構１４の最終段の遊星歯車機構の
３つの第３遊星歯車３９とドラム１１の一部を構成する
ドラム円盤部１１ｃとが直接連結されている。これによ
り、ドラム円盤部１１ｃは３つの第３遊星歯車３９の回
転移動に伴って直接回転駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重量物等の巻き上
げなどに使用される巻取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、船のいかり上げやエレベータ
の引き上げ、または土木建築工事などにおける重量物の
引き上げにはウィンチが用いられている。ウィンチは、
支持台等に回転自在になされた巻取ドラムを有してお
り、この巻取ドラムを回転駆動することによりロープな
どを巻き取るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなウィンチの中には、駆動源や減速機構などを巻取ド
ラム内部に配置したものが開発されており、これにより
装置全体を小型化したものがある。しかしながら、この
ようなウィンチは、駆動源や減速機構を巻取ドラム内部
に配置するものであり、巻取ドラム自体の小型化につい
ては特に考慮されていない。このように減速機構等を内
蔵した巻取ドラムを小型化することができれば、装置全
体のさらなる小型化が可能となる。

【０００４】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、巻取能力を損なうことなく、巻取対象を巻
き取るドラム部材の小型化が容易な巻取装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載の巻取装置は、回転駆動源
と、該回転駆動源によって回転させられることにより巻
取対象を巻き取る部材であって、中空部を有する円筒状
のドラム部材とを備えた巻取装置であって、前記ドラム
部材の前記中空部に配置され、前記回転駆動源の発する
回転力を減速する１または複数段の減速歯車機構を有す
る歯車装置であって、最終段の減速歯車機構として太陽
歯車、およびその周囲に歯合される３以上の遊星歯車と
を有する歯車装置を備え、前記ドラム部材は、前記３以
上の遊星歯車のそれぞれと直接連結されており、これら
の遊星歯車の回転移動により回転駆動されることを特徴
としている。

【０００６】また、請求項２に記載の巻取装置は、請求
項１に記載の巻取装置において、前記回転駆動源は、可
変速制御が可能な電動モータであることを特徴としてい
る。

【０００７】また、請求項３に記載の巻取装置は、請求
項２に記載の巻取装置において、前記回転駆動源の回転
状態を検出する検出手段をさらに具備し、前記電動モー
タの可変速制御では、前記検出手段の検出結果に応じた
フィードバック制御が行われることを特徴としている。

【０００８】また、請求項４に記載の巻取装置は、請求
項１ないし３のいずれかに記載の巻取装置において、前
記回転駆動源またはこれに伴って回転する部材に接触す
る位置と、接触しない位置との間を移動可能に設けられ
る摩擦部材を有し、該摩擦部材の接触時には摩擦力によ
り前記回転駆動源、またはこれに伴って回転する部材に
制動力を付与する制動装置をさらに具備し、前記制動装
置は、前記ドラム部材の外部に配置されていることを特
徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。 Ａ．実施形態の構成 まず、図１は本発明の一実施形態に係るウィンチを示す
側断面図である。同図に示すように、このウィンチは、
地面などのウィンチ支持面上に固定されるスタンド１０
と、スタンド１０によって支持される軸受部１６によっ
て回転自在に支持される円筒状のドラム１１とを備えて
いる。

【００１０】ドラム１１の外周面における回転軸方向
（図の左右方向）の両端側には、それぞれフランジ部１
１ａが設けられており、これらのフランジ部１１ａの間
にロープなどの巻取対象が巻かれることになる。そし
て、ドラム１１が回転させられることにより、ロープな
どの巻取対象の巻き上げや繰り出し動作などが可能とな
っている。

【００１１】スタンド１０は、ウィンチ支持面の二箇所
に固定されており、その一方側（図の右側）には、ドラ
ム１１の図の右端面から突出する軸部１１ｄを回転自在
に軸支する軸受部１６が設けられている。また、スタン
ド１０の他方（図の左側）側には、後述する電磁ブレー
キ（制動装置）１２、電動モータ（回転駆動源）１３お
よび減速機構１４などが内部に配置される略円筒状の支
持筐体部１７が設けられている。支持筐体部１７は、そ
の左端側でスタンド１０に固定支持されるとともに、そ
の図の右側部分がドラム１１の左端面に設けられた円形
の孔からドラム１１の中空部に挿入された状態となって
いる。このようにドラム１１内部に挿入された支持筐体
部１７は内部からドラム１１を回転自在に支持し、上記
軸受部１６が外部からドラム１１を回転自在に支持する
ことにより、ドラム１１が回転自在に支持されている。

【００１２】支持筐体部１７内部には、電磁ブレーキ１
２、電動モータ１３および減速機構１４が配置されてい
る。電動モータ１３は、支持筐体部１７の内周部に配置
される固定子１３ａと、この固定子１３ａの内周側に所
定のギャップを隔てて配置される回転子１３ｂを備えた
誘導モータである。

【００１３】電磁ブレーキ１２は、回転子１３ｂに設け
られたシャフト１３ｃのドラム１１と反対側（図の左
側）に配置されている。電磁ブレーキ１２は、図の左右
方向に移動可能に設けられた固定側摩擦部材１２ａと、
これに対向するように固定配置される固定側摩擦部材１
２ｅとを有しており、これらの摩擦部材１２ａ，１２ｅ
をシャフト１３ｃにスプライン結合されている回転側摩
擦部材１３ｄに接触させることにより、両者の間に摩擦
を生じさせ、シャフト１３ｃに制動力を付与する。具体
的には、摩擦部材１２ａは、コイルバネ１２ｃにより本
体部１２ｂから回転側摩擦部材１３ｄ側（図の左側）に
付勢されている。一方、本体部１２ｂには、励磁コイル
１２ｄが設けられており、励磁コイル１２ｄに励磁電流
が供給されている間は、励磁コイル１２ｄが発生させる
磁界によって固定側摩擦部材１２ａがコイルバネ１２ｃ
の付勢力に抗して本体部１２ｂ側（図の右側）に吸着さ
せられ、固定側摩擦部材１２ａ、１２ｅが回転側摩擦部
材１３ｄと接触しないようになっている。言い換えれ
ば、励磁コイル１２ｄが励磁されていない状態では、コ
イルバネ１２ｃの付勢力により固定側摩擦部材１２ａ，
１２ｅと回転側摩擦部材１３ｄとが接触させられた状態
となる。つまり、電磁ブレーキ１２は、無励磁状態で固
定側摩擦部材１２ａ，１２ｅと回転側摩擦部材１３ｄと
を接触させて制動力を付与し、励磁状態でその制動力を
解除する無励磁作動ブレーキである。従って、このウィ
ンチの電源がオフである場合には、ブレーキが作用し、
電源オフ時にシャフト１３ｃが回転してしまうといった
ことを防止できる。

【００１４】本実施形態に係るウィンチでは、上述した
電磁ブレーキ１２は、支持筐体部１７内部におけるドラ
ム１１の外部に配置するとともに、電磁ブレーキ１２を
覆うブレーキ筐体１７ａを、支持筐体部１７に対して個
別に着脱可能に設けている。従って、電磁ブレーキ１２
のメンテナンス等を行う場合には、このブレーキ筐体１
７ａを取り外すだけでよく、ドラム１１を軸受部１６お
よび支持筐体部１７といった支持機構から取り外す必要
がない。従って、スタンド１０とドラム１１をピンなど
の係合部材によって自由回転を規制する状態とすれば、
ドラム１１にロープ等の巻取対象に負荷が加わっている
状態（例えばロープ先端に重量物が吊られた状態）のま
まで電磁ブレーキ１２のメンテナンスを行うことができ
る。

【００１５】次に、シャフト１３ｃの左端部にはマイク
ロカップリング１８を介してモータ状態検出器１９が設
けられている。このモータ状態検出器１９は電動モータ
１３の位置や速度等の状態を検出するものであり、光学
式の位置センサやレゾルバを用いた位置検出センサなど
種々の公知のものを使用することができる。そして、こ
の検出結果を後述する制御装置に送出し、制御装置はこ
の検出結果を用いて電動モータ１３の回転速度のフィー
ドバック制御を行う。

【００１６】次に、電動モータ１３の制御構成について
図２を参照しながら説明する。同図に示すように、電動
モータ１３の制御構成は、電源２０と、電力逆変換装置
２１と、制御装置２２と、上述したモータ状態検出器１
９とを備えている。電力逆変換装置２１は、電源２０か
ら供給される電力を、制御装置２２からの制御指令にし
たがって所要の電圧および周波数を有する交流電力に変
換し、電動モータ１３に出力する。

【００１７】制御装置２２は、このウィンチの使用者等
から入力される駆動指令（停止位置や回転速度などの指
令）に応じた制御指令を電力逆変換装置２１に送出す
る。これにより、使用者等の駆動指令に応じた回転速度
や停止位置の制御を行うことができる。この際、制御装
置２２は、モータ状態検出器１９から供給される電動モ
ータ１３の速度または位置情報に基づいてフィードバッ
ク制御を行っており、これによりより正確な電動モータ
１３の制御を行うことができるようになっている。

【００１８】なお、上記の制御装置２２による電力逆変
換装置２１の制御方法としては、公知の種々の方法を用
いることができ、例えばベクトル制御やすべり周波数制
御などの方法を用いることができる。なお、本実施形態
では、上述した制御構成により電動モータ１３の可変速
制御を行うようにしていたが、極数変換電動機を用いて
極数を制御することにより、電動モータの可変速制御を
行うようにしてもよい。

【００１９】図１に戻り、電動モータ１３のシャフト１
３ｃの図の右端は、減速機構１４と連結されており、こ
れによりシャフト１３ｃの回転が減速されて出力される
ようになっている。以下、この減速機構１４の構成につ
いて図１および図３を参照しながら説明する。

【００２０】図１および図３に示すように、この減速機
構１４は、シャフト１３ｃに連結される第１太陽歯車３
０と、第１太陽歯車３０の周囲にそれぞれ歯合される３
つの第１遊星歯車３１とを備えている。また、各第１遊
星歯車３１は、支持筐体部１７の内周面に形成された内
歯車３３と歯合されている。つまり、第１太陽歯車３
０、第１遊星歯車３１および内歯車３３は遊星歯車機構
を構成しており、図中矢印方向に第１太陽歯車３０が回
転させられると、これに伴って各第１遊星歯車３１が内
歯車３３と第１太陽歯車３０との間で矢印で示す方向に
回転移動させられるようになっている。このように回転
移動させられる各第１遊星歯車３１の軸部には伝達軸を
介して第１キャリア３２が連結されている。この第１キ
ャリア３２は、第１太陽歯車３０と同心で回転可能にな
されており、上記のように第１遊星歯車３１が回転移動
させられると、この第１キャリア３２が第１太陽歯車３
０と同心上で回転させられるようになっている。

【００２１】図１に示すように、上述したように回転さ
せられる第１キャリア３２の中心軸には、第２太陽歯車
３５が連結されており、これにより第２太陽歯車３５は
上記のように回転させられる第１キャリア３２に伴って
回転させられる。第２太陽歯車３５の周囲には、３つの
第２遊星歯車３６が歯合されており、これらの第２遊星
歯車３６は上述した内歯車３３に歯合されている。ま
た、各第２遊星歯車３６には、第１太陽歯車３０および
第２太陽歯車３５と同心で回転可能な第２キャリア３７
が連結されている。

【００２２】また、図１および図４に示すように、第２
キャリア３７の中心軸には、第３太陽歯車３８が連結さ
れており、第３太陽歯車３８は第２キャリア３７の回転
に伴って回転させられる。第３太陽歯車３８の周囲に
は、３つの第３遊星歯車３９が歯合されており、これら
の第３遊星歯車３９は支持筐体部１７の内周面に形成さ
れた内歯車４０と歯合されている。

【００２３】つまり、この減速機構１４は、第１太陽歯
車３０、第１遊星歯車３１、第１キャリア３２および内
歯車３３からなる第一段目の遊星歯車機構と、第２太陽
歯車３５、第２遊星歯車３６、第２キャリア３７および
内歯車３３からなる第２段目の遊星歯車機構と、第３太
陽歯車３８、第３遊星歯車３９および内歯車４０からな
る最終段の遊星歯車機構といった３段の遊星歯車機構を
組み合わせたものである。このような３段の遊星歯車機
構によりシャフト１３ｃの回転が減速されて最終段の第
３遊星歯車３９が回転させられることになる。

【００２４】通常の一般的な遊星歯車機構では、最終段
の各遊星歯車の軸部に、上記第１キャリア３２や第２キ
ャリア３７と同様のキャリアが連結されており、このキ
ャリアの軸部が減速機構の出力軸となっている。しかし
ながら、本実施形態における減速機構１４では、最終段
の各第３遊星歯車３９の軸部がそれぞれ伝達軸４１によ
りドラム１１の図１の右端面を構成するドラム円盤部１
１ｃに連結されている。つまり、本実施形態では、最終
段の各第３遊星歯車３９とドラム１１の一部を構成する
ドラム円盤部１１ｃをキャリア等を介さずに直接連結
し、第３遊星歯車３９の回転移動によりドラム円盤部１
１ｃを直接回転駆動するようになっている。この際、減
速機構１４は、遊星歯車機構を複数段に組み合わせたも
のであるため、ドラム円盤部１１ｃは、電動モータ１３
のシャフト１３ｃとは軸方向（図１の左右方向）から見
て同心で回転することになる。これにより、ドラム１１
が回転させられ、ロープなどの巻取対象が巻き取った
り、送り出したりすることができる。そして、このドラ
ム円盤部１１ｃの中心から軸方向に突出する軸部１１ｄ
が軸受部１６によって回転自在に支持されている。この
ようにドラム１１を回転させるにあたって、本実施形態
では、固定部材である支持筐体部１７の図の両端側にオ
イルシール４５ａ，４５ｂおよび大口径かつ薄型の軸受
４６ａ，４６ｂを設けてドラム円盤部１１ｃの回転を支
持している。

【００２５】このように最終段の各第３遊星歯車３９と
ドラム円盤部１１ｃとを直接連結することによる効果を
図１および図５を参照しながら説明する。ここで、図５
は従来の一般的な遊星歯車機構を用い、最終段の各遊星
歯車３９をキャリア５０と連結し、キャリア５０の中心
部に設けられた出力軸５１にドラム円盤部１１ｃを連結
した構成を示す。

【００２６】これらの図を比較すると、本実施形態に係
る構成（図１参照）が従来の構成（図５参照）と比較し
て小型になっていることが分かる。これは、本実施形態
に係る構成では、最終段の各第３遊星歯車３９とドラム
円盤部１１ｃとを直接連結するようにしているので、図
５に示す最終段の各第３遊星歯車３９と連結されるキャ
リア５０、その出力軸５１および出力軸５１を支持する
軸受５２等が不要となるからである。すなわち、本実施
形態では、キャリア５０や出力軸５１などの部品を不要
とするとともに、ドラム１１の一部を構成して、その内
部を密閉空間にする部材であるドラム円盤部１１ｃを駆
動軸として兼用しているのである。このように本実施形
態に係るウィンチは、ト゛ラム１１の小型化が可能となる
とともに、部品数を削減することができる。

【００２７】Ｂ．実施形態の動作 次に、上記構成のウィンチの動作について説明する。本
実施形態に係るウィンチでは、上述したように回転駆動
源として、可変速制御が可能な電動モータ１３を採用し
たので、以下のような動作が可能となっている。

【００２８】まず、このウィンチがクレーン装置の巻取
装置に用いられる場合、このクレーン装置が重量物の引
き上げ動作等を行う場合、電動モータ１３を低速で駆動
し、重量物をゆっくりと引き上げる。重量物を引き上げ
る場合、高速の引き上げを行うと安全上問題があるた
め、上記のように低速で引き上げることが好ましい。

【００２９】次に、このクレーン装置のロープ先端に設
けられる荷物保持部等を下降させる、つまりウィンチの
巻取対象であるロープ等を送り出す場合について説明す
る。従来の巻取装置では、上記のような下降動作を行う
場合、荷物等を保持していないので高速で下降させるこ
とが可能である。このように高速で下降させることがで
きれば、作業時間の短縮を図ることができる。このた
め、従来のウィンチでは、ドラムを自由回転させて荷物
保持部を自由落下させていた。このような自由落下を行
うために、従来のウィンチでは、駆動機構とドラムとを
電磁クラッチで連結し、自由落下動作を行う場合には、
電磁クラッチにより駆動機構とドラムとの連結状態を解
除していた。これに対し、本実施形態に係るウィンチで
は、上述したような可変速制御が可能な電動モータ１３
を採用することにより、下降動作時には電動モータ１３
を高速で回転させるような制御を行い、電磁クラッチを
設けることなく、高速での下降動作を可能としている。
しかも、このような高速での下降動作を行った場合に
も、電動モータ１３によって下降動作が制御されている
ので、その停止位置の制御も自由落下を行う場合と比較
してより正確に行うことができる。

【００３０】このように本実施形態に係るウィンチによ
れば、上記のように可変速制御が可能な電動モータ１３
を採用することによって重量物を引き上げる際の安全性
を維持するとともに、ロープなどの巻取対象の送り出し
動作を行う場合には、電磁クラッチ等を設けることなく
高速での送り動作が可能である。また、このような高速
での送り出し動作を行う場合の巻取対象の送り量の制御
などもより正確に行うことができる。また、低負荷状態
で短時間に巻き取りを行う場合ににも、電動モータ１３
を高速で回転させることにより、高速での巻き取り動作
が可能となる。

【００３１】Ｃ．変形例 なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるもので
はなく、以下のような種々の変形が可能である。

【００３２】（１）上述した実施形態においては、無励
磁作動型の電磁ブレーキ１２を用いるようにしていた
が、これに限らず、摩擦による機械的な制動力をシャフ
ト１３ｃに付与する構造のブレーキであればよく、摩擦
部材１２ａを機械的な機構で作動させるものであっても
よい。

【００３３】（２）また、上述した実施形態において
は、このウィンチの回転駆動源として可変速制御が可能
な電動モータ１３（誘導型）を採用した場合について説
明したが、これに限らず、可変速制御が可能な他のタイ
プの電動モータを用いるようにしてもよい。また、可変
速制御が不要である場合には、定速動作する電動モータ
や油圧式の駆動源を用いるようにしてもよい。なお、ウ
ィンチの小型化を容易とするためには、電動モータを駆
動源として用いることが好ましい。

【００３４】（３）また、上述した実施形態において
は、３段の遊星歯車機構を備えた減速機構１４を用いる
ようにしていたが、これに限らず、最終段に遊星歯車機
構を有し、その最終段の各遊星歯車とドラム円盤部１１
ｃが直接連結されるようなものであればよく、その段数
は任意であり、また他の減速機構と遊星歯車機構を組み
合わせた構成の減速機構であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
巻取能力を損なうことなく、巻取対象を巻き取るドラム
部材の小型化が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るウィンチを示す側
断面図である。

【図２】 前記ウィンチの構成要素である電動モータの
制御構成を示すブロック図である。

【図３】 図１のIII−III線に沿って視た図である。

【図４】 図１のIV−IV線に沿って視た図である。

【図５】 従来のウィンチを示す側断面図である。

【符号の説明】

１０……スタンド、１１……ドラム、１１ａ……フラン
ジ部、１１ｃ……ドラム円盤部、１２……電磁ブレーキ
（制動装置）、１３……電動モータ（回転駆動源）、１
４……減速機構、３０……第１太陽歯車、３１……第１
遊星歯車、３２……第１キャリア、３３……内歯車、３
５……第２太陽歯車、３６……第２遊星歯車、３７……
第２キャリア、３８……第３太陽歯車、３９……第３遊
星歯車、４０……内歯車、４１……伝達軸

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年９月１４日（２０００．９．１
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載の巻取装置は、回転駆動源
と、該回転駆動源によって回転させられることにより巻
取対象を巻き取る部材であって、中空部を有する円筒状
のドラム部材とを備えた巻取装置であって、前記ドラム
部材の前記中空部に配置され、前記回転駆動源の発する
回転力を減速する１または複数段の減速歯車機構を有す
る歯車装置であって、最終段の減速歯車機構として太陽
歯車、およびその周囲に歯合される３以上の遊星歯車と
を有する歯車装置を備え、前記ドラム部材は、前記中空
部の一端側を閉じるドラム円盤部を有しており、当該ド
ラム円盤部は前記３以上の遊星歯車のそれぞれと直接連
結されており、これらの遊星歯車の回転移動により回転
駆動されることを特徴としている。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動源と、該回転駆動源によって回
   転させられることにより巻取対象を巻き取る部材であっ
   て、中空部を有する円筒状のドラム部材とを備えた巻取
   装置であって、 前記ドラム部材の前記中空部に配置され、前記回転駆動
   源の発する回転力を減速する１または複数段の減速歯車
   機構を有する歯車装置であって、最終段の減速歯車機構
   として太陽歯車、およびその周囲に歯合される３以上の
   遊星歯車とを有する歯車装置を備え、 前記ドラム部材は、前記３以上の遊星歯車のそれぞれと
   直接連結されており、これらの遊星歯車の回転移動によ
   り回転駆動されることを特徴とする巻取装置。
2. 【請求項２】 前記回転駆動源は、可変速制御が可能な
   電動モータであることを特徴とする請求項１に記載の巻
   取装置。
3. 【請求項３】 前記回転駆動源の回転状態を検出する検
   出手段をさらに具備し、 前記電動モータの可変速制御では、前記検出手段の検出
   結果に応じたフィードバック制御が行われることを特徴
   とする請求項２に記載の巻取装置。
4. 【請求項４】 前記回転駆動源またはこれに伴って回転
   する部材に接触する位置と、接触しない位置との間を移
   動可能に設けられる摩擦部材を有し、該摩擦部材の接触
   時には摩擦力により前記回転駆動源、またはこれに伴っ
   て回転する部材に制動力を付与する制動装置をさらに具
   備し、 前記制動装置は、前記ドラム部材の外部に配置されてい
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   の巻取装置。