JP2007534577A - クレーンのスチールロープの巻取りおよび巻出しを行うためのロープ巻取りシステム - Google Patents

Abstract

ロープ巻取りシステム１は、スチールロープ４を複数層に巻取ることのできるロープドラム６と、スチールロープ４の動きによりスチールロープ４に制動がかかるように磁束を偏向させながらスチールロープ４の一部に磁界を生成するよう構成される磁気システム７とを有する。クレーン７はまた、スチールロープ４の巻取りおよび巻出しを行うためのロープ巻取りシステム１を備えるものとして提案される。

Description

本発明は、クレーンのスチールロープの巻取りおよび巻出しを行うためのロープ巻取りシステム、およびこのロープ巻取りシステムを備えるクレーンに関する。注目すべき構造のクレーンには、例えば、自走クレーン、特に伸縮ブームクレーンがあるが、その他にもタワー旋回クレーン、特に上下部旋回クレーンもある。

一般的に、スチールロープにほぼ一定の負荷をかける一方、スチールロープを（特にクレーンの）ロープウィンチのロープドラムに巻取り、それによって複数層でロープドラムに対して均一に巻取るようにする種々の技術、あるいは構成を用いるロープ巻取りシステムがよく知られている。

例えば、スプーリング操作において、ロープが緩むという問題を避けるため、加圧ローラが用いられる。しかしながら、用いられる加圧ローラは、ロープドラムの全幅に常時接するわけではないため、ロープが巻取られる際に加圧ローラは異なる負荷を受けることになる。加圧ローラの使用によりスチールロープが大幅に摩耗する。また、加圧ローラはスキップする傾向があるが、これにより損傷が起こることがある。スキップは、例えば、十分均一に巻取られていないロープドラムによる。こういった設計は、例えば、ロツラー（Ｒｏｔｚｌｅｒ）社（ドイツ）が販売している。

スチールロープを巻取る場合の問題を解決するための他の方法において、ドイツ特許出願公開第４３１６１２０Ａ１号明細書で開示されているような内外ロープドラムが提供される。連続ロープは保存ドラムおよび作動ドラムで巻取ることが可能であり、ここで作動ドラムは保存ドラムを囲み、ドラムシャフト上で保存ドラムに対して同軸に設けられる。ロープを通すために軸方向に延伸するギャップが作動ドラムのドラムハウジングロープに設けられ、作動ドラムはドラムシャフト上で自由に回転可能である。作動ドラムを保存ドラムに非回転結合するためのクラッチも設けられる。この配置において、特定の作動モードで必要とされないロープ部分は保存ドラムに保存される。作動中、作動ドラム上のロープはほぼ完全に巻取り、巻出しされる。これにより、ロープの巻取りを防ぎながら、緩んだ巻層上に負荷がかかるようにすることができる。ロープは、単に保存されているのと同じように、それぞれ必要なロープ部分を内側保存ドラムに対して緩く巻取らせることが可能である。しかしながら、この構成は非常に複雑であり、単にロープを内側ドラムに移送するだけになる。ロープ上に負荷が蓄積されず、ロープの使用されない部分だけが移送される。

ドイツ特許第１９９０３０９４号明細書で、並んで配置された２つのロープドラムが知られている。ここで、巻上げロープドラムおよび保存ドラムはお互いに同軸になるよう固定的に連結され、互いに軸方向に補正され、共通の駆動モータで駆動される。巻上げラインドラムおよび保存ドラムは常に共通駆動されるが、ここで保存ドラム上に保存される巻上げライン部には負荷がかからない。

ケーブル保存ドラム前の以上のパワーシーブを含むスチールケーブル用ラインホールは、米国特許出願公開第３，５１２，７５７Ａ号で示されている。長さ方向を横切る溝に直
交し、長さ方向を横切るケーブルを通過する磁束通路を生成するために、ケーブルが緊密に合わされて異なる磁極が溝を横切って離間される周方向溝を各シーブは有する。このような配置の主要目的は、ケーブルバイトと、ケーブルとシーブ溝表面との間の摩擦力に大きく依存することなくケーブルバイトとそれを受け入れるシーブ溝との間の静止摩擦を増加させることである。

英国特許出願公開第８２０．０５１Ａ号明細書では、スチールケーブルを引上げる際に用いられるキャプスタン装置が知られている。装置上を通過するケーブルの長さを正確に知り、ケープルが処理中に破損していないことを確認することが重要であることが強調される。ほぼ不可避的にかなりのスリップが起こることから、過去に困難が生じた。英国特許出願公開第８２０，０５１Ａ号明細書で示される装置は、外面に対して直交する成分を有し、これによりケーブルをその面と接触保持する傾向を有する磁界を生成するためにケーブル係合部材内に配設される手段を備える。

英国特許出願公開第１，１５２，４１０Ａ号明細書において、線形誘導モータで駆動される天井走行クレーンまたはリフトが示されているが、ここで、最大牽引力を得るために、積層移動部材が静止部材の長さ方向の一部を完全に囲む。

最後に、米国特許出願公開第４，５０９，３７６Ａ号明細書は、クレーン上の巻上げロープの移動における張力、速度、方向を測定するために用いられる動力計を示す。この動力計は、薄く柔軟性を有する部分の対になってお互いに結合された３つの離間ブロックを備えるフレームを含む。２つのプーリが最外ブロックに設けられる一方、張力監視ロードセルに結合されたオフセットプーリが中心ブロックに設けられてロープに押し付けられる。１つのプーリは周囲に埋め込まれた３つの永久磁石を有するが、そのうち２つの磁石は他の磁石から軸方向に離間されており、３つ目の磁石は、他の２つの磁石から径方向に１８０度離間している。フレームに設けられたセンサは、ロープ速度と移動情報の方向をデジタル形式で与えるために、磁石への通過を検知するよう配置される。ロードセルからの張力情報と、センサからの速度および方向情報とは、処理のために、マイクロプロセッサに供給される。

本発明の第１の観点によれば、ロープドラムへのスチールロープの均一巻取りを確実に容易にするロープ巻取りシステムが提供される。クレーンのスチールロープの巻取りおよび巻出しを行うための本発明のロープ巻取りシステムは、スチールロープが複数層に巻取られるロープドラムと、スチールロープに制動がかかるようにスチールロープの動きで偏向される磁束で磁界が生成できるように配置された磁気システムとを備える。

本発明は、例えば、ロープ巻取り操作中にスチールロープが動くと、直接的なロープ負荷がスチールロープにかかるように、少なくともスチールロープの一部が、特に静的磁界に曝されるという考え方に基づく。磁界によってスチールロープを動かすことにより、ロープに直接的なロープ負荷をかける分力が生成され、これによりロープに制動がかかり、その結果、巻上げ操作が改善される。制動効果は磁界中のロープを偏向させることで生成される。特に、ロープ巻取りシステムの磁化システムとスチールロープとの間には機械的接触がない。スチールロープの機械応力は、従って、好ましくは、最小限に維持されて磨耗が最小になる。磁気システムがロープドラムの近辺、あるいはそこから離れて配置できることに注意すべきである。本発明の代表的な実施例において、磁気システムはロープドラムの前に配置される。その他の場合、ロープドラムと磁気システムとの間にかなりの距離を設けることができ、例えば、磁気システムから外れているロープを偏向させるための、例えば１つ以上の偏向プーリといったさらなる構成要素がロープドラムと磁気システムとの間に配置できる。ロープドラムと磁気システムとの間のロープ部分に確実に張力がかけられるよう機能するロープに対して十分制動力をかけることができる。そのため、本発
明の実施は比較的容易であり、問題なく既存の配置に適応できる。

本発明の代表的な実施例において、ロープ巻取りシステムは、さらに、ロープ誘導装置を備える。
本発明の他の代表的な実施例において、ロープ誘導手段がさらに誘導手段を備えるロープ巻取りシステムが提供される。誘導手段は、スチールロープを誘導するために、例えば、それぞれが磁気システムの前および後ろに一対が対向した状態で配置される、例えばガイドプーリである。

本発明の他の代表的な実施例において、磁気システムが渦電流ブレーキを有する。ブレーキが制動力を及ぼすためにスチールロープに接触しないことから、摩耗がなく、そのため、保守費用が安くなる。渦電流ブレーキの機能は電磁誘導の法則に基づく。渦電流ブレーキは、複数の極鉄心を有する鉄製ヨークで構成されている。電気巻上げにより、交流電気の南北磁極が生じるよう制動を磁気的に励起する。励起された渦電流ブレーキによりロープが動くと、渦電流による磁界が発生し、ここから制動力が起こる。ブレーキとロープ間で接触がないため、ロープの磨耗が最小限になる。

しかしながら、本発明の他の代表的な実施例において、磁界中でロープを偏向し、これによってロープに制動をかけることのできるヒステリシスブレーキのような、他のいかなるタイプの磁気システムも用いられる。

本発明の他の代表的な実施例において、ロープ巻取りシステムの磁気システムは電流供給口に接続できる。
本発明の他の代表的な実施例において、負荷、すなわちスチールロープにかかるロープ負荷を測定するための負荷検出手段を、ロープ巻取りシステムのロープ誘導手段が有する。

本発明の他の代表的な実施例において、ロープ巻取りシステムの負荷検出手段はセンサである。負荷検出手段は、いかなる所望の方法でもロープ誘導手段へ設けることのできる負荷検出器を含むことができる。負荷検出器を磁気システムのヨークに一体化することは有利である。

本発明の他の代表的な実施例において、センサが磁気システムに設けられる。磁気システムは、例えば、スチールロープにかかる制動力、したがってスチールロープにかかるロープ負荷を調節し、これによりロープ負荷がフィードバックの有無に関係なく連続的に検出制御され、スチールロープがロープドラムに巻取られる場合にはいつでも最適のロープ負荷がかかるようにできる手段である。

本発明の他の代表的実施例において、ロープ巻取りシステムがロープドラムとして巻上げラインドラムを備える。本発明の他の観点によれば、ロープドラムが電気駆動される。しかしながら、ロープドラムは油圧駆動、または機械的に駆動される場合もある。

本発明の他の観点において、上述のタイプのロープ巻取りシステムを備えるクレーンについても提案される。クレーンは、例えば、タワー旋回クレーン、格子タワークレーン、自走クレーン、あるいは任意の他のタイプのクレーンにすることが可能である。

当然ながら、このようなロープ巻取りシステムは、上述の問題が発生しうる船舶のような他の設備でも用いることができる。

図１は、スチールロープを従来型のロープドラム６に巻取り、ロープ負荷を発生させるために加圧ローラ２６を用いる装置の側面図を示す。加圧ローラ２６は、レバー２８を介して油圧シリンダ２７に連結される。加圧ローラ２６はスチールロープを置くよう機能し、ロープが緩むことによってロープが持ち上がるのを制止する必要がある。

図２は、本発明によるロープ巻取りシステム１を側面図で示す。スチールロープ４上にロープ負荷を発生させるために、渦電流ブレーキ形態の磁気システム３が用いられる。ロープドラム６がスチールロープ４を巻上げると、電流が渦電流ブレーキ３に供給され、スチールロープ４が、磁界を通るスチールロープ４の動きによって偏向される磁界によってブレーキをかけられる。渦電流ブレーキ３の前に、スチールロープ４を渦電流ブレーキ３の磁界内に導く１対の対向ガイドプーリ２が配置される。渦電流ブレーキ３の通過後、スチールロープ４は、スチールロープ４が巻取られるロープドラム６の方向にスチールロープ４を導く他の１対の対向ガイドプーリ２を通過する。

負荷検出手段（不図示）が、スチールロープ４にかかるロープ負荷を検出するセンサの形態で磁気システム３に設けられる。さらに、ある一定のロープ負荷でスチールロープ４をロープドラム６に巻上げることが可能になるように、スチールロープ４にかかるロープ負荷（不図示）を制御するための手段が磁気システム３に設けられる。

図３は、図２のロープ巻取りシステム１を上面図で示す。スチールロープがロープドラム６に向かう直線上で水平方向に延伸する、すなわちガイドプーリ２で誘導される様子がわかる。同じように、スチールロープ４もまた、直線上で渦電流ブレーキ３中において誘導される。ロープドラム６に巻取られる際のロープの移動方向は、スチールロープ４にかかるロープ負荷とは反対向きである。

図４は、本発明によるロープ巻取りシステムの操作を例示する。磁気システム３により生成される電磁界の分力Ｆは、スチールロープ４が動かない、すなわち静止状態（図４の左半分）である場合に、スチールロープ４に対して直角である。しかしながら、スチールロープ４がロープドラム６に巻取られる場合のように、スチールロープ４が動き始めると、磁気システム３の磁界の磁束が偏向される（図４の右半分）。分力Ｆはスチールロープ４に対して直角になっていないが、偏向されている。これにより、力がスチールロープ４にかかるため、スチールロープにブレーキがかかる。

図５は、本発明によるロープ巻取りシステムを備えるクレーン７の側面図を示す。本クレーンは、個々のタワー部９から構成されるタワー８を有する最上部旋回タワータイプクレーンである。タワー部９がタワーフット（不図示）に挿入されるよく知られた方式では、建物の高さが高くなるのに応じて、タワー１が大きくなる。ブーム１０およびカウンタブーム１１は、旋回ベアリング（不図示）によってタワー８で支持されている。

ブーム１０およびカウンタブーム１１の上部で、タワー先端が上方に延伸する。クレーンブームトロリ１３は、通常の方法によりホイール１４上で移動できるよう誘導される。ロープドラム６を有する巻上げラインウインチ１５はカウンタブーム１１上に配置される。スチールロープ４は、偏向プーリ１８を通してクレーントロリ１３まで延伸するところからブーム１７のフットまで、例えばタワー先端１２で配置される偏向プーリ１６を通して誘導される。その後、トロリ１３上のプーリ２０，２１およびフックブロック２３上の同数のプーリ２２により形成されるフック複滑車１９で多数回装着される。

スチールロープ４は、トロリ１３上のプーリ２１から、さらにブームの先端２４まで延伸し、ここでスチールロープ４の一端部２５が固定される。偏向プーリ１６とロープドラム６との間に磁気システム３が配置されるが、ロープの適切な巻上げを可能にするために
この磁気システムがスチールロープ４にブレーキをかける。磁気システム３の前および後ろに対向するガイドプーリ２が一対設けられ、これらのプーリ対が偏向プーリ１６から磁気システム３まで、さらに磁気システム３からロープドラム６までスチールロープ４を誘導する。

図６は、ロープドラム（不図示）上に巻上げられるスチールロープ４が、格子クレーン部分に設けられた偏向プーリ３０上で偏向される格子クレーン部分を示す。磁気システム３は、偏向プーリ３０の前に配置される。ここで、ロープ４は、制動力がスチールロープ４にかかる磁気システム３を通過する。図２および３で示される配置と同様に、磁気システムは、磁気システム３の前および後にガイドプーリ対２を備える。磁気システム３がロープドラムから離れて配置されていても、巻上げプロセスを改良することができる。

図７は、本発明によるロープ巻取りシステムで用いられる磁気システム３の代表的実施例の概略図を示す。ここで、磁気システムは、電磁石３１をスチールロープ４の片側に配置した渦電流ブレーキ３を備える。

図８で概略的に示された本発明によるロープ巻取りシステムのさらなる代表的な実施例は、均一に分散されたスチールロープ４の周りの外周上に電磁石３１が配置されている渦電流ブレーキ３を備える。

説明およびさらに理解を深めるために、本発明の代表的実施例が以下で添付図面を参照しながらさらに詳細に説明されるが、添付図面としては次のものがある。
ロープドラムにスチールロープを巻取るための配置の側面図である。 本発明によるロープ巻取りシステムの側面図である。 本発明による図２のロープ巻取りシステムの平面図である。 本発明による図２および３のロープ巻取りシステムの作動を示す。 本発明によるロープ巻取りシステムを備えたクレーンの側面図である。 本発明によるロープ巻取りシステムを備えたクレーンの一部の斜視図である。 本発明によるロープ巻取りシステムで用いられる磁気システムの代表的実施例の概略図である。 本発明によるロープ巻取りシステムで用いられる磁気システムの他の代表的実施例の概略図である。

符号の説明

１ ロープ巻取りシステム
２ ガイドプーリ
３ 磁気システム
４ スチールロープ
５ ロープ誘導手段
６ ロープドラム
７ クレーン
８ タワー
９ タワー部
１０ ブーム
１１ カウンタブーム
１２ タワー先端
１３ クレーントロリ
１４ ホイール
１５ 巻上げラインウインチ
１６ 偏向プーリ
１７ ブームフット
１８ 偏向プーリ
１９ フック複滑車
２０ プーリ
２１ プーリ
２２ プーリ
２３ フック
２４ ブーム先端
２５ スチールロープ端部
２６ 加圧ローラ
２７ 油圧シリンダ
２８ レバー
３０ 偏向プーリ
３１ 電磁石

Claims (17)

1. クレーン（７）」のスチールロープ（４）の巻取りおよび巻出しを行うためのロープ巻取りシステム（１）であって、スチールロープ（４）が複数層に巻取られるロープドラム（６）と、スチールロープ（４）に制動がかかるようにスチールロープ（４）の動きで偏向される磁束を有するスチールロープ（４）の一部の周りに磁界を生成するよう配置された磁気システム（３）とを備えるロープ巻取りシステム。
2. ロープ誘導装置（５）をさらに備える請求項１に記載のロープ巻取りシステム１。
3. 前記ロープ誘導装置（２）が、スチールロープ（４）を誘導するために磁気システム（３）の前および後、もしくは磁気システム（３）の前または後に一対が対向した状態で配置されるガイドプーリを含む請求項２に記載のロープ巻取りシステム。
4. 前記磁気システム（３）が渦電流ブレーキである請求項１乃至３のいずれか1項に記載の
   ロープ巻取りシステム。
5. 前記磁気システム（３）が電流供給口に接続可能である請求項１乃至４のいずれか1項に
   記載のロープ巻取りシステム。
6. 前記ロープ誘導手段（５）が、スチールロープにかかる負荷を測定するための負荷検出手段を有する請求項１乃至５のいずれか1項に記載のロープ巻取りシステム。
7. 前記負荷検出手段が負荷検出器を有する請求項６に記載のロープ巻取りシステム。
8. 前記負荷検出器が前記磁気システム（３）のヨークに一体化される請求項７に記載のロープ巻取りシステム。
9. 前記負荷検出手段がセンサである請求項６に記載のロープ巻取りシステム。
10. 前記センサが磁気システム（３）に設けられる請求項９に記載のロープ巻取りシステム。
11. 前記磁気システム（３）が、スチールロープ（４）にかかる制動力を調節し、これによりスチールロープ（４）のロープ負荷を調節するための手段を有する、請求項１乃至１０のいずれか1項に記載のロープ巻取りシステム。
12. 前記ロープドラム（６）が巻上げラインドラムである請求項１乃至１１のいずれか1項に
    記載のロープ巻取りシステム。
13. 前記ロープドラム６が電気駆動可能である、請求項１乃至１２のいずれか1項に記載のロ
    ープ巻取りシステム。
14. 前記ロープドラム６が油圧駆動可能である請求項１乃至１２のいずれか1項に記載のロー
    プ巻取りシステム。
15. 請求項１乃至１４のいずれか1項以上に記載のロープ巻取りシステムを備えるクレーン。
16. 前記クレーンが自走クレーンである請求項１５に記載のクレーン。
17. 前記クレーンがタワー旋回クレーンである請求項１５に記載のクレーン。

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