JP2010269936A

JP2010269936A - リール装置

Info

Publication number: JP2010269936A
Application number: JP2009140567A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Hirose; 茂男廣瀬; Masataka Suzuki; 真崇鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2010-12-02

Abstract

【課題】ワイヤやテザーなどの紐状体を介して重量物を牽引するなど、大きな牽引力を生成する場合でも、リールに巻かれた紐状体に紐状体が沈み込んでしまうことを防ぐリール装置。
【解決手段】高トルク回転駆動装置と、この回転駆動装置で回転駆動され、Ｖ字型の溝を有する形態を成し、巻張される紐状体をＶ字型溝に食い込ませて強力に巻張できる第１のプーリと、低トルク回転駆動装置と、この回転駆動装置で回転駆動され、紐状体の端部を巻着する第２のプーリとを具備し、第１のプーリでは紐状体を強力に牽引しリール装置内部に巻き込み、第２のプーリ上には第１のプーリに巻き込まれた紐状体を緩い回転力で巻張して格納すること。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワイヤやテザーなどの紐状体を介して重量物を牽引するなど、大きな牽引力を生成するリール装置において、リールに巻かれた紐状体に紐状体が沈み込んでしまうことを防ぐ装置に関する。

重量物を操作するクレーンなどの大きな牽引力を生成する機械においては、重量物に連結されたワイヤやテザーなどの紐状体を介したリール装置を用いることが多い。紐状体は重量物の吊り上げ時にはリールに巻き取られ、吊り下げ時には同リールから巻き出される。

重量物の操作高度の範囲が広いほど長い紐状体が必要となり、リールに巻き取られる紐状体の最大巻き数が増加し、リール円周方向への最大厚さも増す。リールへの巻き取りにより婉曲される紐状体の被膜としては柔軟な素材が使用されるため、高重量物の操作により紐状体に高張力がかかると、図１のように、リールに巻かれた紐状体へ紐状体自身が沈み込んでしまい、巻き出し時に抵抗になるなど、リール装置として不適切な動作が起きることがある。

本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、紐状体に大きな牽引力を負荷して使用する場合でも、リールに巻かれた紐状体への紐状体自身の沈み込みを防止可能なリール装置を提供することにある。

上記目的達成のため、本発明のリール装置では、高トルク回転駆動装置１と、この回転駆動装置１で回転駆動され、Ｖ字型の溝を有する形態を成し、巻張される紐状体をＶ字型溝に食い込ませて強力に巻張できる第１のプーリと、低トルク回転駆動装置２と、この回転駆動装置２で回転駆動され、紐状体の端部を巻着する第２のプーリとを具備し、第１のプーリでは紐状体を強力に牽引しリール装置内部に巻き込み、第２のプーリ上には第１のプーリに巻き込まれた紐状体を緩い回転力で巻張して格納することを特徴としている。

また、回転駆動装置１および回転駆動装置２を適切に速度制御することで、第１のプーリと第２のプーリの両方において同速度で紐状体を巻き取ることが可能であることを特徴としている。

本リール装置は、第１のプーリでは重量物を強力に牽引するための高張力を維持しつつ、第２のプーリには紐状体を低張力で緩く巻き付け、第１のプーリと第２のプーリとにおいて同速度で紐状体を巻き取ることで、リール装置としての牽引性能を損なうことなく、第２のプーリに巻かれた紐状体への紐状体自身の沈み込みを防ぎ、不適切な動作を防止することが可能となる。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図２は本発明の一実施の形態に係るリール装置の概念図である。このリール装置は、紐状体２に連結される重量物１を被操作物とし、高トルクを出力する第１のアクチュエータ１０、第１の伝動ベルト１１を介してアクチュエータ１０で回転駆動され、Ｖ字型の溝を有する第１のプーリ１２、アクチュエータ１０の回転速度を計測する第１の速度センサ１３、低トルクを出力する第２のアクチュエータ１４、第２の伝動ベルト１５を介してアクチュエータ１４で回転駆動される第２のプーリ１６、アクチュエータ１４の回転速度を計測する第２の速度センサ１７から成る。

プーリ１２では紐状体２をＶ字型溝に食い込ませて強力に巻張し、プーリ１６上には紐状体２の端部を巻着して緩い回転力で巻張して格納する。アクチュエータ１０およびアクチュエータ１４を適切に速度制御することで、プーリ１２とプーリ１４の両方において同速度で紐状体２を巻き取る。

なお、アクチュエータ１０およびアクチュエータ１４を適切に速度制御するために、アクチュエータ１０の代わりにプーリ１２の回転速度を、アクチュエータ１４の代わりにプーリ１６の回転速度を計測してもよい。

課題解決手段の改善

本発明で提供するリール装置に必要な性能は、リール装置としての強力な重量物牽引性能は損なうことなく、リールには紐状体を低張力で緩く巻き付け、結果としてリールに巻かれた紐状体への紐状体自身の沈み込みを防ぐことである。これを実現するために、前記リール装置では紐状体の巻張という１つの操作を２つの回転駆動装置で行うため、リール装置全体の重量増加や制御の複雑化という問題が残されていた。この問題を解決し、上記の必要な性能を満たし、さらに回転速度を計測するための速度センサも不要とする別のリール装置を提供する。

上記目的達成のため、本発明のリール装置では、Ｖ字型の溝を有する形態を成し、巻張される紐状体をＶ字型溝に食い込ませて強力に巻張できる第１のプーリと、紐状体の端部を巻着して緩い回転力で巻張して格納する第２のプーリと、これら第１のプーリと第２のプーリの両方を駆動する回転駆動装置と、この回転駆動装置の回転力を２つの回転に振り分ける差動機構と、このように振り分けられた２つの回転の一方と第１のプーリを連結する高減速比の減速機構と、２つの回転の他方と第２のプーリを連結する低減速比の減速機構とを具備し、第１のプーリでは紐状体を強力に牽引しリール装置内部に巻き込み、第２のプーリ上には第１のプーリに巻き込まれた紐状体を緩い回転力で巻張して格納することを特徴としている。

また、紐状体を巻張する方向に回転駆動装置が駆動したとき、高減速比の減速機構により第１のプーリは低速高トルクで紐状体を巻張しようとするのに対し、低減速比の減速機構により第２のプーリは高速低トルクで紐状体を巻張しようとするが、第１のプーリは紐状体をＶ字型溝に食い込ませて強力に巻張しているため、第２のプーリは第１のプーリより速く紐状体を巻張することができず、結果としてそれぞれ２つのプーリは同じ速度で紐状体を巻張し、第１のプーリは第２のプーリよりも大きなトルクで紐状体を巻張することを特徴とする。なお、紐状体を手繰り出す場合も同様であり、それぞれのプーリは同速度で紐状体を手繰り出し、第１のプーリは第２のプーリよりも大きなトルクで紐状体を手繰り出す。

また、回転駆動機構静止時においては、重量物の負荷により第１のプーリは紐状体を手繰り出す方向に回転しようとするのに対し、第２のプーリは第１のプーリから差動機構を介して伝わる駆動力により紐状体を巻張する方向に回転するよう、これら第１のプーリおよび第２のプーリはそれぞれ配置され、紐状体は受動的に繰り出されずにリール装置全体は静止状態を保てることを特徴とする。

発明の効果

本リール装置は前記リール装置の回転駆動装置の１つの代わりに差動機構を用いることにより、同様の性能を確保しながら装置全体の軽量化や制御の簡易化などの利点が得られる。

さらに、２つのプーリが紐状体を巻張する速度は受動的に等しくなるため、回転速度制御のための速度センサは不要となり、装置構成が容易となることも利点の１つである。

図３は本発明の一実施の形態に係るリール装置概念図の上面図であり、図４は同概念図の側面図である。このリール装置では、紐状体２に連結される重量物１を被操作物とし、Ｖ字型の溝を有する第１のプーリ１２、第２のプーリ１６、これらプーリ１２とプーリ１６の両方を駆動するアクチュエータ２０、このアクチュエータ２０の回転力を２つの回転に振り分ける差動機構として働く遊星歯車機構３０、アクチュエータ２０の駆動力を遊星歯車機構３０の太陽歯車３１に第１の伝動ベルト２１０を介して伝えるプーリ２１１およびプーリ２１２、遊星歯車機構３０の遊星歯車３２を介したキャリア３３とプーリ１２を第２の伝動ベルト２２０により連結する高減速比のプーリ２２１およびプーリ２２２、遊星歯車機構３０の内歯車３３とプーリ１６を第３の伝動ベルト２３０により連結する低減速比のプーリ２３１およびプーリ２３２から成る。

前記リール装置と同様に、プーリ１２では紐状体２をＶ字型溝に食い込ませて強力に巻張し、プーリ１６上には紐状体２の端部を巻着して緩い回転力で巻張して格納するが、これら２つのプーリは、差動機構として働く遊星歯車機構３０を介して、１つのアクチュエータ２０により駆動される。

また、太陽歯車と遊星歯車の歯数が同程度の遊星歯車機構を用いる場合、太陽歯車の代わりに内歯車に駆動力を入力することで、太陽歯車からは入力より増速された駆動力が、遊星歯車を介したキャリアからは入力より減速された駆動力が出力されるため、減速比の範囲は制限されるが、新たに減速機構を用いなくても同様の効果が得られ、構成要素の減少によって装置の軽量化および小型化が可能となる。

通常のリールにおいて、リールに巻き取られた紐状体に紐状体自身が沈み込んでしまっている概念図である。２つのアクチュエータを用いた、重量物の強力な牽引および緩い回転力での紐状体のリールへの巻張による格納を行える、本発明の一実施の形態に係るリール装置の概念図である。１つのアクチュエータと差動機構としての遊星歯車機構を用いた、前記リール装置と同様の性能を持つ、本発明の一実施の形態に係るリール装置概念の上面図である。図２に示すリール装置概念の断面側面図である。図２および図３に示すリール装置で用いる遊星歯車機構概念の断面側面図である。

１被操作物である重量物、２重量物２に連結される紐状体、１０高トルク回転アクチュエータ、１１アクチュエータ１０の駆動力をプーリ１２に伝える第１の伝動ベルト、１２Ｖ字型の溝を有する第１のプーリ、１３アクチュエータ１０の回転速度を計測する速度センサ、１４低トルク回転アクチュエータ、１５アクチュエータ１４の駆動力をプーリ１６に伝える第２の伝動ベルト、１６紐状体２の端部を巻着して格納する第２のプーリ、１７アクチュエータ１４の回転速度を計測する速度センサ、２０プーリ１２とプーリ１６の両方を駆動するアクチュエータ、３０アクチュエータ２０の駆動力を２方向に振り分ける差動機構として働く遊星歯車機構、３１遊星歯車機構３０の構成要素の太陽歯車、３２遊星歯車機構３０の構成要素の遊星歯車、３３遊星歯車機構３０の構成要素のキャリア、３４遊星歯車機構３０の構成要素の内歯車、２１０アクチュエータ２０の駆動力をプーリ２１１およびプーリ２１２を介して太陽歯車３１に伝える伝動ベルト、２１１アクチュエータ２０に接続され伝動ベルト２１０を駆動するプーリ、２１２太陽歯車３１に接続され伝動ベルト２１０を駆動するプーリ、２２０キャリア３３の駆動力を減速してプーリ１２に伝える伝動ベルト、２２１伝動ベルト２２０を駆動するプーリ２２２より歯数が少ないプーリ、２２２伝動ベルト２２０を駆動するプーリ２２１より歯数が多いプーリ、２３０内歯車３４の駆動力を増速してプーリ１６に伝える伝動ベルト、２３１伝動ベルト２３０を駆動するプーリ２３２より歯数が多いプーリ、２３２伝動ベルト２３０を駆動するプーリ２３１より歯数が少ないプーリ。

Claims

紐状体を巻いて格納したり手繰り出したりするためのリール装置であり、該リール装置は、紐状体を強力に牽引しリール装置内部に巻き込むための高トルク回転駆動装置１で回転駆動される第１のプーリと、第１のプーリによって巻き込まれる紐状体の端部を巻着して緩い回転力で巻張して格納する低トルク回転駆動装置２で回転駆動される第２のプーリとによって構成されていることを特徴とするリール装置。
紐状体を巻いて格納したり手繰り出したりするためのリール装置であり、該リール装置は、紐状体を強力に牽引しリール装置内部に巻き込む第１のプーリと、第１のプーリによって巻き込まれた紐状体の端部を巻着して緩い回転力で巻張して格納する第２のプーリと、これら第１のプーリと第２のプーリの両方を駆動する回転駆動装置と、該回転駆動装置の回転力を２つの回転に振り分ける差動機構と、このように振り分けられた２つの回転の一方と第１のプーリを連結する高減速比の減速機構と、２つの回転の他方と第２のプーリを連結する低減速比の減速機構とによって構成されていることを特徴とするリール装置。
第１のプーリはＶ字型の溝を有する形態を成し、巻張される紐状体をＶ字型溝に食い込ませて強力に巻張できることを特徴とする、請求項１および請求項２に示すリール機構。