JP2017114614A - Apparatus and method for protecting manual hoisting machine with electric auxiliary motor - Google Patents
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Abstract
Description
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、手動巻上機の構成部品の破壊、損傷、過摩耗による手動巻上機の故障や寿命の短縮から手動巻上機を保護するための保護装置、及び保護方法に関するものである。 The present invention relates to a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor equipped with an electric auxiliary motor, because the manual hoisting machine is broken or damaged due to the breakdown, damage, or excessive wear of the manual hoisting machine and the life is shortened. The present invention relates to a protection device and a protection method.
従来、工場や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移動させる際、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(ワイヤーロープ又はチェーン)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、この回転力をロードホイール(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部材(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、該荷吊下げ部材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、ハンドホイールやロー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。
Conventionally, in a factory or a construction site, there is a manual hoisting machine that is operated with a hand-drawing force when moving a heavy load that is difficult to lift directly by human power. Such a manual hoisting machine rotates a hand wheel by operating a hand pulling member (wire rope or chain) hung on the hand wheel (manual wheel) with a hand pulling force, and this rotational force is applied to a road wheel ( The load suspension member (wire rope or chain) hung on the road wheel is moved in the vertical direction (winding / lowering direction). Thereby, the load suspended by the load suspension member is moved in the vertical direction. In such a manual hoisting machine, when handling a heavy load that cannot be moved by the operation of the hand pulling force, an electric auxiliary motor for assisting the rotation of the handwheel or the road wheel is provided. A manual hoisting machine with an electric auxiliary motor (manual chain block or the like) that assists the rotation of the handwheel by operating the electric auxiliary motor has been proposed (see, for example,
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や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に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。この製品定格を超える重量の荷を昇降(移動)させた場合には、手動チェーンブロックを構成する各メカニカル機構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(支援)するため、操作員は無意識のうちに、製品定格を超える重量の荷物の巻上げ運転、製品定格速度を超える速度での運転、製品定格総仕事率を超える仕事率での運転を行う虞があるという問題がある。 As will be described in detail later, the manual chain block with an electric auxiliary motor is composed of parts such as a hand wheel, a load sheave, a speed reduction mechanism, and a brake mechanism, and a mechanical mechanism. Since these parts and mechanical mechanisms each have a limit in durability, a product rating (allowable upper limit) is provided to limit the weight of the load handled as a chain block. If a load that exceeds the product rating is lifted (moved), the mechanical mechanisms constituting the manual chain block may be damaged or worn, causing problems such as reduced safety and reduced life of the manual chain block. Occur. In particular, in manual chain blocks with electric auxiliary motors, the electric auxiliary motors assist (support) the rotational force of the handwheel and road wheel. There is a problem in that there is a possibility that operation at a speed exceeding the rated speed and operation at a power exceeding the product rated total power may be performed.
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、適切な保護機能を発揮できる保護装置を構成することが困難であった。 In addition, in a hoisting machine such as a manual chain block with an electric auxiliary motor, the weight of the load to be lifted is borne by the operator's hand-drawing force and the rotational force of the electric auxiliary motor. It has been difficult to detect easily and accurately, and it has been difficult to construct a protective device that can detect the weight of a suspended load with high accuracy and perform an appropriate protective function.
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過巻上げ運転、製品定格速度を超える過速度運転、製品定格総仕事率を超える過仕事率運転を防止できる電動補助モータ付き手動巻上機の保護装置、及び保護方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and can accurately detect the weight of a load to be lifted and lowered with a simple configuration, over-winding operation with a weight exceeding the product rating, over-speed operation exceeding the product rated speed, product rated total work It is an object of the present invention to provide a protection device and a protection method for a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor capable of preventing an overwork rate operation exceeding the rate.
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、荷の巻上げ時の荷の重量が所定以上の場合、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所定の駆動電流を供給して該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保護装置であって、電動補助モータの回転速度を検出する回転速度センサと、荷の重量を検出する重量検出手段と、を備え、制御手段は、回転速度検出センサで検出された検出回転速度が許容上限回転速度を超えた場合又は重量検出手段で検出された検出重量値が所定の許容上限重量値を超えた場合には電動補助モータによる支援を制限し、検出回転速度が許容上限回転速度を超えない場合でかつ検出重量値が許容上限重量値を超えない場合には仕事率を算出し、該算出した算出仕事率が許容上限仕事率を超えない場合には所定の支援率で電動補助モータによる支援を実施する一方、算出仕事率が許容上限仕事率を超える場合には電動補助モータによる支援率を前記許容上限仕事率以下になるまで減少させてから所定の支援率で電動モータによる支援を実施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保護装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a drive wheel on which a load suspension member for hanging a load is hung, a manual wheel on which a guide member is hung, and an electric auxiliary motor that supports rotation of the drive wheel. The rotational force of the manual wheel generated by hand-drawing the hand-drawing member is transmitted to the drive wheel via the drive shaft, and the load suspended by the load-suspending member is lifted and lowered, and the load at the time of lifting the load is also reduced. When the weight is greater than or equal to a predetermined value, a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor that supports the rotation of the driving wheel by supplying a predetermined driving current from the motor driver to the electric auxiliary motor by controlling the control means to operate the electric auxiliary motor A rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the electric auxiliary motor and a weight detection means for detecting the weight of the load, and the control means detects the detected rotation speed detected by the rotation speed detection sensor. Allowed When the upper limit rotational speed is exceeded or the detected weight value detected by the weight detection means exceeds the predetermined allowable upper limit weight value, the assistance by the electric auxiliary motor is limited, and the detected rotational speed exceeds the allowable upper limit rotational speed. If the detected weight value does not exceed the allowable upper limit weight value, the power is calculated, and if the calculated calculated power does not exceed the allowable upper power limit, the electric assist motor uses a predetermined support rate. On the other hand, if the calculated work rate exceeds the allowable upper limit work rate, the support rate by the electric auxiliary motor is decreased until the calculated auxiliary work rate falls below the allowable upper limit work rate, and then the electric motor is supported at the predetermined support rate. A protective device for a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor is provided.
また、本発明は、上記電動補助モータ付き手動巻上機の保護装置において、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せる電流を検出する電流センサと、を備え、制御手段は回転力センサで検出した検出回転力と電流センサで検出した検出電流から、荷の重量を検出することを特徴とする。 Further, the present invention provides a protection device for a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor, comprising: a rotational force sensor that detects the rotational force of the manual wheel; and a current sensor that detects an electric current to be supplied to the electric auxiliary motor. The control means detects the weight of the load from the detected rotational force detected by the rotational force sensor and the detected current detected by the current sensor.
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、荷の巻上げ時の荷の重量が所定以上の場合、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所定の駆動電流を供給して該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保護装置であって、制御手段に、電動補助モータの回転速度と荷の重量の関係において、電動補助モータによる支援を無効とする支援無領域と、電動補助モータによる支援を有効とする支援有領域と、該支援無領域と支援有領域に囲まれた支援率を減少させる支援率減領域とを設定し、制御手段は、電動補助モータ付き手動巻上機の運転状態が前記支援有領域にある場合には、所定の支援率での電動補助モータによる支援を行い、運転状態が支援無領域にある場合には電動補助モータによる支援を停止し、運転状態が支援率減領域にある場合には運転状態が支援有領域になるまで支援率を減少させ、支援有領域になったら所定の支援率での電動補助モータによる支援を行うことを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機の保護装置を提供する。 The present invention also includes a drive wheel on which a load suspension member that suspends a load is hung, a manual wheel on which a guide member is hung, and an electric auxiliary motor that supports rotation of the drive wheel. The rotational force of the manual wheel generated by the hand is transmitted to the drive wheel via the drive shaft, the load suspended by the load suspension member is lifted and lowered, and the weight of the load at the time of lifting the load exceeds a predetermined value In this case, a protection device for a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor that drives the electric auxiliary motor by supplying a predetermined driving current from the motor driver to the electric auxiliary motor under the control of the control means and supports the rotation of the drive wheel. And the control means includes, in the relationship between the rotational speed of the electric auxiliary motor and the weight of the load, a non-supporting area in which the assistance by the electric auxiliary motor is invalidated, a support having area in which the assistance by the electric auxiliary motor is valid, support An assist rate reduction region for reducing the support rate surrounded by the region and the support-provided region is set, and the control means is predetermined when the operating state of the manual hoisting machine with the electric auxiliary motor is in the support-supported region. If the driving state is in the non-support region, the support by the electric auxiliary motor is stopped, and if the driving state is in the support rate decrease region, the driving state is supported. Provided is a protection device for a manual hoisting machine with a motor-assisted motor, characterized in that the support rate is reduced until the region is reached, and support is provided by the motor-assisted motor at a predetermined support rate when the region with support is reached.
また、本発明は、上記電動補助モータ付き手動巻上機の保護装置において、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せる電流を検出する電流センサと、電動補助モータの回転速度を検出する回転速度センサとを備え、制御手段は、回転力センサで検出された検出回転力、電流センサで検出された検出電流、及び回転速度センサで検出された検出回転速度を取り込み、電動補助モータによる支援を制御することを特徴とする。 The present invention also provides a protection device for a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor, wherein the rotational force sensor detects the rotational force of the manual wheel, the current sensor detects the electric current supplied to the electric auxiliary motor, and the electric auxiliary motor. The control means captures the detected rotational force detected by the rotational force sensor, the detected current detected by the current sensor, and the detected rotational speed detected by the rotational speed sensor. The control by the electric auxiliary motor is controlled.
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、荷の巻上げ時の荷の重量が所定以上の場合、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所定の駆動電流を供給して該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保護方法であって、電動補助モータの回転速度が許容上限回転速度を超える場合又は荷の重量が所定の製品定格重量を超える場合には電動補助モータによる支援を制限し、回転速度が許容上限回転速度を超えない場合でかつ重量が製品定格重量を超えない場合には仕事率を算出し、該算出した算出仕事率が許容上限仕事率を超えない場合には所定の支援率で電動補助モータによる支援を実施し、算出仕事率が許容上限仕事率を超える場合には電動補助モータによる支援率を許容上限仕事率以下になるまで減少させ、該許容上限仕事率以下になったら、電動補助モータによる支援を実施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保護方法を提供する。 The present invention also includes a drive wheel on which a load suspension member that suspends a load is hung, a manual wheel on which a guide member is hung, and an electric auxiliary motor that supports rotation of the drive wheel. The rotational force of the manual wheel generated by the hand is transmitted to the drive wheel via the drive shaft, the load suspended by the load suspension member is lifted and lowered, and the weight of the load at the time of lifting the load exceeds a predetermined value In this case, a method for protecting a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor that supplies a predetermined driving current from the motor driver to the electric auxiliary motor under the control of the control means to operate the electric auxiliary motor and assists the rotation of the driving wheel. If the rotation speed of the electric auxiliary motor exceeds the allowable upper limit rotation speed or the weight of the load exceeds the specified product rated weight, the support by the electric auxiliary motor is limited and the rotation speed exceeds the allowable upper limit rotation speed. If the weight does not exceed the rated product weight, the work rate is calculated. If the calculated work rate does not exceed the allowable upper limit work rate, support is provided by the electric auxiliary motor at a predetermined support rate. If the calculated work rate exceeds the allowable upper limit work rate, the support rate by the electric auxiliary motor is reduced until it falls below the allowable upper limit work rate. A method of protecting a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor is provided.
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、荷の巻上げ時の荷の重量が所定以上の場合、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所定の駆動電流を供給して該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保護方法であって、制御手段に、電動補助モータの回転速度と荷の重量との関係において、電動補助モータによる支援を無効とする支援無領域と、電動補助モータによる支援を有効とする支援有領域と、該支援無領域と支援有領域に囲まれた支援率を減少させる支援率減領域とを設定しておき、電動補助モータ付き手動巻上機の運転状態が支援有領域にある場合は、所定の支援率での電動補助モータによる支援を行い、運転状態が支援無領域にある場合は電動補助モータによる支援を停止し、運転状態が支援率減領域にある場合は運転状態が支援有領域になるまで支援率を減少させ、支援有領域になったら所定の支援率での電動補助モータによる支援を行うことを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機の保護方法を提供する。 The present invention also includes a drive wheel on which a load suspension member that suspends a load is hung, a manual wheel on which a guide member is hung, and an electric auxiliary motor that supports rotation of the drive wheel. The rotational force of the manual wheel generated by the hand is transmitted to the drive wheel via the drive shaft, the load suspended by the load suspension member is lifted and lowered, and the weight of the load at the time of lifting the load exceeds a predetermined value In this case, a method for protecting a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor that supplies a predetermined driving current from the motor driver to the electric auxiliary motor under the control of the control means to operate the electric auxiliary motor and assists the rotation of the driving wheel. In the control means, in the relationship between the rotation speed of the electric auxiliary motor and the weight of the load, a non-support area where the assistance by the electric auxiliary motor is invalidated, and a support area where the assistance by the electric auxiliary motor is valid, The branch A support rate reduction area that reduces the support rate surrounded by the non-region and the support-provided region is set, and when the operating state of the manual hoisting machine with the electric auxiliary motor is in the support-provided region, a predetermined support rate If the driving state is in the non-supporting region, the support by the electric auxiliary motor is stopped, and if the driving state is in the support rate reduction region, the driving state is supported until the driving state becomes the supporting region. Provided is a method for protecting a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor, wherein the electric auxiliary motor is supported at a predetermined support rate when the rate is reduced and the support-equipped region is reached.
本発明によれば、回転速度検出センサで検出された回転速度が許容上限回転速度を超えた場合に電動補助モータにより支援を停止すると共に、重量検出手段で検出された重量値が所定の許容上限重量値を超えた場合に電動補助モータにより支援を停止し、検出された重量値が許容上限重量値を超えない場合には仕事率を算出し、該算出した仕事率が許容上限仕事率を超えない場合は所定の支援率で電動モータによる支援を実施すると共に、算出した仕事率が許容上限仕事率を超えた場合は電動補助モータによる支援率を許容上限仕事率以下になるまで減少させてから所定の支援率で電動モータによる支援を実施するので、電動補助モータ付き手動巻上機を過度に性能向上させることなく、製品寿命を維持させることができる。 According to the present invention, when the rotational speed detected by the rotational speed detection sensor exceeds the allowable upper limit rotational speed, the support is stopped by the electric auxiliary motor, and the weight value detected by the weight detection means is the predetermined allowable upper limit. When the weight value is exceeded, the assistance is stopped by the electric auxiliary motor, and when the detected weight value does not exceed the allowable upper limit weight value, the power is calculated, and the calculated power exceeds the allowable upper limit power. If not, perform support by the electric motor at a predetermined support rate, and if the calculated work rate exceeds the allowable upper limit work rate, decrease the support rate by the electric auxiliary motor until it falls below the allowable upper limit work rate. Since the support by the electric motor is performed at the predetermined support rate, the product life can be maintained without excessively improving the performance of the manual hoisting machine with the electric auxiliary motor.
また、本発明によれば、電動補助モータによる支援を無効とする支援無領域と、電動補助モータによる支援を有効とする支援有領域と、該支援無領域と支援有領域に囲まれた支援率を減少させる支援率減領域とを設定し、制御手段は、電動補助モータ付き手動巻上機の運転状態が支援有領域にある場合は、所定の支援率での電動補助モータによる支援を行うと共に、運転状態が支援無領域にある場合は電動補助モータによる支援を停止し、更に運転状態が支援率減領域にある場合は運転状態が支援有領域になるまで支援率を減少させ、支援有領域になったら所定の支援率での電動補助モータによる支援を行うので、製品寿命を維持させることができると共に、製品定格以内の安定した使用が実施でき、さらに違和感の無い操作が実施できる。 In addition, according to the present invention, the non-support area where the assistance by the electric assist motor is invalidated, the support area where the support by the electric assist motor is valid, and the support rate surrounded by the non-support area and the support area And the control means performs support by the electric assist motor at a predetermined assist rate when the operating state of the manual hoisting machine with the electric assist motor is in the assist-provided region. If the driving state is in the non-support region, the support by the electric auxiliary motor is stopped, and if the driving state is in the support rate reduction region, the support rate is decreased until the driving state becomes the support region. Since the electric assist motor is assisted at a predetermined support rate, the product life can be maintained, stable use within the product rating can be performed, and operation without a sense of incongruity can be performed.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In this embodiment, a chain block will be described as an example of the hoisting machine. However, the manual hoisting machine with the electric auxiliary motor according to the present invention is not limited to the chain block. Of course, a manual hoisting machine using a wire rope or the like as the hanging member may be used.
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)の保護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を手引き力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、該ロードシーブ2が上昇(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に接続する場合もある。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic system configuration of a protection device of a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor (
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はインバータを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からの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。
A rotating shaft of the electric
制御部200は後に詳述するように、電動補助モータ付き手動チェーンブロック1の保護機能を備えている。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の重量を算出し、算出した重量値が所定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を算出してその支援分電流を電動補助モータ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(支援)する。又はトルクセンサ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、その回転力の所定割合に相当するトルクを発生する支援分電流IA9を電動補助モータ9に供給し、電動補助モータ9によりハンドホイール3の回転力を補助する。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の手引き力を軽減し、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。
As will be described in detail later, the
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に限界があることから、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の重量の許容上限値、電動補助モータ9の回転速度の許容上限値、総仕事率の許容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(許容上限)の重量値を超えた荷Lの巻上げ運転、許容上限値を超えた回転速度での巻上げ運転、許容上限値の総仕事率を超えた運転を行う虞が多く、これが電動補助モータ付き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。
As described above, the
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に供給する駆動電流を遮断して、電動補助モータ9の運転を停止する。これによって荷Lの巻上げはハンドチェーンC2の手引き力のみとなるため、この製品定格の重量値を超える荷Lの巻上げは事実上不可能となる。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、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もある。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荷Lの重量を検出する方法を説明する。
In order to solve this problem, a weight sensor that directly detects the weight of the load L that is raised and lowered to a predetermined part of the manual chain block is provided, and the weight detection output of the weight sensor is input to the
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の重量をM、ロードシーブ2の半径をrとすると、
M・r=(ハンドホイール3の手引き回転力(回転トルク))+(電動補助モータ9の回転力(回転トルク))
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=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Iを回転力に変換する定数であり減速比や機械効率を考慮して実験から求められる)である。なお、ハンドホイール3の手引き回転力は時事刻々変化するため、電動補助モータ9のモータ電流I9もこれに伴い変化することになる。
In the manual chain block with the electric auxiliary motor, the
M · r = (hand-drawing rotational force (rotational torque) of the handwheel 3) + (rotational force (rotational torque) of the electric auxiliary motor 9)
It becomes. The hand-drawing rotational force of the
M · r = K 1 · T 7 + K 2 · I 9
It becomes. Where K 1 is a proportional constant (a constant for converting the detection output T 7 of the
ここで電動補助モータ9による荷Lの重量Mに対する支援率をK3(0≦K3≦1)(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)、支援分電流をIA9とすると、支援荷重Waは、
Wa=K3・M=K3・(K1・T7+K2・I9)/r=K2・IA9/r
となり、電動補助モータ9の支援分電流IA9は、
IA9=Wa・r/K2=(K3/K2)・(K1・T7+K2・I9)・r
となる。
Here, the support rate for the weight M of the load L by the electric
Wa = K 3 · M = K 3 · (K 1 · T 7 + K 2 · I 9 ) / r = K 2 · I A9 / r
Thus, the support current IA9 of the electric
I A9 = Wa · r / K 2 = (K 3 / K 2 ) · (K 1 · T 7 + K 2 · I 9 ) · r
It becomes.
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が時々刻々入力されている。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を瞬時に算出し、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になるように瞬間的に制御し、電動補助モータ9の回転力が支援荷重Waとなるように制御する。即ち荷Lの重量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)・rになるようにモータドライバ8を制御する。
As described above, the motor current I 9 to the electric
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Mを算出する。
M=(K1・T7+K2・IA9)/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Mを算出し、該算出した重量Mの値が製品定格の重量値MSを超えた場合(M≧MS)、モータドライバ8を制御してモータドライバ8から電動補助モータ9に供給される電流を遮断して電動補助モータ9の支援を停止する。これにより、荷Lの巻上げはハンドチェーンC2の手引き力によるハンドホイール3の回転力のみとなり、事実上荷Lの巻上げは不可能となる。
In the manual chain block with the electric auxiliary motor, the weight M of the load L at the time of winding is
Paying attention to the total of the rotational force of the electric
M = (K 1 · T 7 + K 2 · I A9 ) / r
The
上記のように、制御部200により荷Lの重量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の支援を停止することにより、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を超えて運転されることはない。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ないようにすることができる。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は通常マイクロコンピュータを具備しているから、上記過負荷防止装置は、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。
As described above, when the value of the weight M of the load L exceeds the weight value M S of the product rating by the control unit 200 (M ≧ M S ), the support of the electric
上記電動補助モータ付き手動チェーンブロック1において、電動補助モータ9によりハンドホイール3の回転力を支援して、オペレータによるハンドチェーンC2の手引き力を軽減すると、上記所定の製品定格の重量値MSを超えた過重量巻上げの他、所定の製品定格巻上げ速度を超えた過速度巻上げ運転、所定の製品定格仕事率を超えた過仕事率巻上げ運転が問題となる。そこで上記のように荷Lの重量Mを算出して、該算出した重量Mが所定の製品定格の重量値MSを超えた場合(M≧MS)に電動補助モータ9による支援を停止することことに加え、更に過速度巻上げ運転、過仕事率巻上げ運転を抑制することで手動チェーンブロック1を保護する。その具体的な制御手法は以下の通りである。
In the electric assist motor with a
所定の製品定格の重量値MSを超えない場合でも、回転速度センサ17で検出した電動補助モータ9の回転速度N9、機械効率ηを用いて上記算出した重量Mに対する仕事率wを下式で算出する。
w=M・N9/η
上記算出した仕事率wが製品定格仕事率(許容上限仕事率)wS未満(w<wS)の場合に電動補助モータ9による通常の支援、即ち荷Lの重量Mに対する予め設定された支援率(アシスト率)になるように支援分電流IA9を電動補助モータ9に供給して支援を行う。また、算出した仕事率wが製品定格仕事率(許容上限仕事率)wSを超えた(w>wS)場合でも、後述するように「アシスト率減」の領域にある場合は重量Mに対する電動補助モータ9の支援率(アシスト率)を減少させて手動チェーンブロック1の運転状態を「アシスト有」の領域になるように誘導し、電動補助モータ9により支援を継続する。
Even if the weight value M S of the predetermined product rating is not exceeded, the work rate w with respect to the weight M calculated above using the rotational speed N 9 of the electric
w = M · N 9 / η
When the calculated work rate w is less than the product rated work rate (allowable upper limit work rate) w S (w <w S ), normal assistance by the electric
また、荷Lの巻上げ運転において、電動補助モータ9の回転速度が所定の許容上限回転速度を超える場合も、上記のように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るため、この許容上限回転速度を超える場合も電動補助モータ9による支援(アシスト)を制限する。ここで支援(アシスト)の制限の概念には、支援を停止するだけでなく、支援を縮小(支援率を減少)させ、又は負のアシスト、即ちハンドチェーンの手引き力に対して負荷をかける方向のアシストを含むものとする。
Further, in the hoisting operation of the load L, even when the rotational speed of the electric
図2は上記のように仕事率wを考慮した保護機能の処理フローを示す図である。なお、この処理は制御部200のコンピュータで行う。先ず制御部200は、荷Lの重量M(M=(K1・T7+K2・I9)/r)を算出する(ステップST1)。この算出した重量Mが製品定格重量値(許容上限重量値)MS以上か否かを判断し(ステップST2)、製品定格重量値MS以上(Y)であったら、電動補助モータ9による支援を停止(モータドライバ8から電動補助モータ9に供給する支援分電流IA9を遮断してアシスト停止)する(ステップST3)。上記ステップST2において、重量Mが製品定格重量値MS未満(N)であったら仕事率wの算出(w=9.8・M・N9・/η)を行い(ステップST4)、続いてこの算出した仕事率wが製品定格仕事率wS以上か否かを判断し(ステップST5)、製品定格仕事率wS以上(Y)であったら、電動補助モータ9による支援率の減少(アシスト率減)を行い(ステップST6)、後に詳述するように「アシスト有」の領域に手動チェーンブロック1の運転状態を誘導して運転を継続する。上記ステップST5において、算出した仕事率wが製品定格仕事率wS未満(N)であったら通常アシスト、即ち算出した荷Lの重量Mに対する設定された所定の支援率(アシスト率)で電動補助モータ9を運転し、通常支援を行う(ステップST7)。
FIG. 2 is a diagram showing a processing flow of the protection function considering the work rate w as described above. This process is performed by the computer of the
図3は電動補助モータ付き手動チェーンブロックの特性を示す図である。同図において、横軸は荷Lの重量M(t)を、縦軸は電動補助モータ9の単位時間の回転数N9(回転速度)を示す。NSは電動補助モータ9の単位時間の許容上限回転数(許容上限回転速度)を、MSは許容巻上げ上限重量を、CPは手動チェーンブロック1の製品定格出力特性を、C9は電動補助モータ9の製品定格出力特性をそれぞれ示す。電動補助モータ付き手動チェーンブロック1の保護のために、図3に示すように、電動補助モータ9の許容上限回転数NSを超える回転数範囲、及び許容巻上げ上限重量MSを超える重量範囲(実線の斜線を付した領域)を「アシスト無」領域(電動補助モータ9による支援を禁止する領域)に設定し、電動補助モータ9の製品定格出力特性C9以下の回転数範囲で且つ上記製品定格出力特性CP以下の回転数範囲(破線の斜線を付した領域)を「アシスト有」領域に設定する。更に「アシスト有」領域と「アシスト無領域」とに囲まれた範囲(白地領域)を「アシスト減」領域(電動補助モータ9による支援率を減少する領域)に設定している。
FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a manual chain block with an electric auxiliary motor. In the figure, the horizontal axis represents the weight M (t) of the load L, and the vertical axis represents the rotational speed N 9 (rotational speed) of the electric
制御部200には、上記「アシスト無」領域、「アシスト有」領域、「アシスト減」領域の各領域をそれぞれ記憶しておく。そして制御部200は入力される回転速度センサ17で検出した電動補助モータ9の回転数N9、トルクセンサ7で検出したハンドホイール3の回転力を示す検出出力T7、モータ電流センサ18で検出された電動補助モータ9へのモータ電流I9を基に電動補助モータ付き手動チェーンブロック1の運転状態が「アシスト無」領域にあると判断した場合は直ちにモータドライバ8から電動補助モータ9への支援分電流IA9を遮断して電動補助モータ9の支援を停止する。そして運転状態が「アシスト減」領域にあると判断した場合は電動補助モータ9による支援率(アシスト率)、即ち支援分電流IA9を減少させて運転状態が「アシスト有」領域になるように誘導し、電動補助モータ9の支援を継続する。これにより電動補助モータ付き手動チェーンブロック1の各部を構成する部品の破損や過度の摩耗等を防ぎ寿命の短縮を防止することができる。なお誘導により電動機が「アシスト有」領域に入った瞬間に大きなアシスト力が急に作用することがないように、電動補助モータ9に供給する支援分電流IA9を徐々に増加させ、アシスト力が徐々に増加するように制御する。
The
図4は上記「アシスト無」領域、「アシスト有」領域、「アシスト減」領域の各領域による保護機能の処理フローを示す図である。先ず、荷Lの重量Mを算出、電動補助モータ9の回転数N9の取り込みを行い(ステップST11)、続いて荷Lの重量Mが許容巻上げ上限重量MS(製品定格重量)以上かを判断し(ステップST12)、製品定格重量以上(Y)の場合は電動補助モータ9の支援を停止(アシスト停止)(ステップST13)する。上記ステップST12において荷Lの重量Mが製品定格重量以下(N)の場合、続いて電動補助モータ9の回転数N9が許容上限回転数以上かを判断し(ステップST14)、許容回転数以上(Y)の場合はステップST13に移行し電動補助モータ9の支援を停止する。
FIG. 4 is a diagram showing a processing flow of the protection function in each of the “no assist” region, the “assist with” region, and the “assist reduced” region. First, calculate the weight M of the load L, performs the uptake of the rotational speed N 9 of the electric auxiliary motor 9 (step ST11), followed by the weight M of the load L with the whether acceptable hoisting limit weight M S (rated value by weight) or more Judgment is made (step ST12), and if it is equal to or greater than the product rated weight (Y), the support of the electric
上記ステップST14において電動補助モータ9の回転数N9が許容回転数以上でない(N)の場合、続いて補助モータ9の回転数N9が電動補助モータの製品定格出力特性C9以下の回転数範囲で且つ手動チェーンブロック1の製品定格出力特性CP以下の回転数範囲であるかを判断し(ステップST15)、以下(Y)の場合は荷Lの重量Mに対して設定された所定の支援率で電動補助モータ9による支援を続け(ステップST16)、以下でない(N)の場合、補助モータ9のアシスト率を減少させて手動チェーンブロック1の運転状態を「アシスト有」領域に誘導して補助モータ9の運転を継続する(ステップST17)。
Rotational speed N 9 of the electric
図3に示す電動補助モータ9の許容上限回転数NSの設定、許容巻上げ上限重量MSの設定、製品定格出力特性CPの設定、電動補助モータ9の製品定格出力特性C9の各設定はいずれも電動補助モータ付き手動チェーンブロック1の機械的構成、即ちハード部分を変更することなく、制御部200のソフトウエアの変更で可能であるから、既存の電動補助モータ付き手動チェーンブロック1にも容易に実施できる。
Setting the allowable upper limit rotation speed N S of the
次に、上記構成の過負荷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5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6は図5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5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。 Next, an example of a mechanical configuration of a manual chain block with an electric auxiliary motor using the overload prevention device having the above configuration will be described. 5 is a side sectional view showing a schematic configuration example of a manual chain block with an electric auxiliary motor according to the present invention, and FIG. 6 is a side showing a configuration on the case body side of the hand chain of the manual chain block with an electric auxiliary motor of FIG. It is sectional drawing. In the following description, the right side in FIG. 5 is the X1 side (one side), the left side is the X2 side (the other side), and the side where the upper hook Fu is located when viewed from the load chain C1 is the Z1 side (upper side). The side where the load chain C1 is located when viewed from the upper hook Fu is defined as the Z2 side (lower side).
図5及び図6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。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
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が軸支されている。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。
A load sheave
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や大径ギヤ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。
A
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。
The
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。
Further, a
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。
Further, a fitting
図5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。
As shown in FIG. 5, the
ホイール支持部材52も図5、図6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。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
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。
A
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。
In addition, the
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。
The
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。
Here, a
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。
A
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、ステータコイルが巻回されている。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。
A
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。
A
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は外観が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。
A
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。
Next, the operation of the
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。
The
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Mを算出する。そして該重量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。
As shown in FIG. 1, the
なお、上記例では荷Lの重量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。
In the above example determines the support component current I A9 from support ratio by weight M of load L, but to calculate the rotational force of the
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を上昇させる方向に送られる。
As described above, when the auxiliary electric current IA9 is supplied to the electric
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。
Next, when unloading the lifted load, the hand chain C2 is pulled in the direction opposite to when lifting the load. As a result, the
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。
Here, even when the hand chain C2 is released during winding or lowering, the load does not fall. In this case, even if a rotational force for reversing the
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5及び図6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。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible. In particular, the mechanical configuration of the manual chain block with the electric auxiliary motor is not limited to the configuration shown in FIGS. 5 and 6. Moreover, although the outer rotor type DC brushless motor is used for the electric
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。
The manual chain block with the electric auxiliary motor (as well as the manual hoisting machine with the electric auxiliary motor) supports the rotation of the
本発明は、回転速度検出センサで検出された回転速度が許容上限回転速度を超えた場合に電動補助モータにより支援を制限し、重量検出手段で検出された重量値が所定の許容上限重量値を超えた場合に電動補助モータにより支援を停止し、検出された重量値が許容上限重量値を超えない場合には仕事率を算出し、該算出した仕事率が許容上限仕事率を超えない場合は所定の支援率で電動モータによる支援を実施すると共に、算出した仕事率が許容上限仕事率を超えた場合は電動補助モータによる支援率を許容上限仕事率以下になるまで減少させてから所定の支援率で電動補助モータによる支援を実施するので、製品定格を超える重量の過巻上げ運転、製品定格速度を超える過速度運転、製品定格総仕事率を超える過仕事率運転を防止でき、電動補助モータ付き手動巻上機を過度に性能向上させることなく、製品寿命を維持させることができる電動補助モータ付き巻上機の保護装置として利用できる。また、通常この種の電動補助モータ付き手動巻上機は、上記トルクセンサや電流センサを備えるから、例えば制御手段がマイクロコンピュータで構成されている場合、ソフトウエアを変更するのみで、既存の電動補助モータ付き手動巻上機に保護を装備させることができる。 In the present invention, when the rotation speed detected by the rotation speed detection sensor exceeds the allowable upper limit rotation speed, the assistance is limited by the electric auxiliary motor, and the weight value detected by the weight detection means becomes a predetermined allowable upper limit weight value. When it exceeds, the support is stopped by the electric auxiliary motor, and when the detected weight value does not exceed the allowable upper limit weight value, the power is calculated, and when the calculated power does not exceed the allowable upper limit power In addition to implementing support by the electric motor at a predetermined support rate, if the calculated work rate exceeds the allowable upper limit work rate, the support rate by the electric auxiliary motor is reduced until it falls below the allowable upper limit work rate, and then the predetermined support Therefore, it is possible to prevent over-winding operation with a weight exceeding the product rating, over-speed operation exceeding the product rated speed, and over-work rate operation exceeding the product rated total work rate. Without excessively to performance improvement auxiliary motorized manual hoist can be used as a protective device for an electric auxiliary motor with hoist capable of maintaining the product life. Also, this type of manual hoisting machine with an electric auxiliary motor usually includes the torque sensor and the current sensor. For example, when the control means is constituted by a microcomputer, the existing electric motor only needs to be changed. Manual hoisting machine with auxiliary motor can be equipped with protection.
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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電動補助モータの回転速度を検出する回転速度センサと、
前記荷の重量を検出する重量検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記回転速度検出センサで検出された検出回転速度が許容上限回転速度を超えた場合又は前記重量検出手段で検出された検出重量値が所定の許容上限重量値を超えた場合には前記電動補助モータによる支援を制限し、前記検出回転速度が許容上限回転速度を超えない場合でかつ前記検出重量値が前記許容上限重量値を超えない場合には仕事率を算出し、該算出した算出仕事率が許容上限仕事率を超えない場合には所定の支援率で前記電動補助モータによる支援を実施する一方、前記算出仕事率が前記許容上限仕事率を超える場合には前記電動補助モータによる支援率を前記許容上限仕事率以下になるまで減少させてから所定の支援率で前記電動モータによる支援を実施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保護装置。 Generated by hand-drawing the handwheel member, which includes a drive wheel on which a load suspension member for hanging the load is hung, a manual wheel on which a handwheel member is hung, and an electric auxiliary motor that supports rotation of the drive wheel. The rotational force of the manual wheel is transmitted to the drive wheel via a drive shaft, the load suspended by the load suspension member is lifted and lowered, and the weight of the load at the time of lifting the load exceeds a predetermined value. In this case, the protection device for the manual hoisting machine with the electric auxiliary motor that supports the rotation of the driving wheel by supplying a predetermined driving current from the motor driver to the electric auxiliary motor under the control of the control means to operate the electric auxiliary motor. Because
A rotational speed sensor for detecting the rotational speed of the electric auxiliary motor;
Weight detection means for detecting the weight of the load,
When the detected rotational speed detected by the rotational speed detection sensor exceeds an allowable upper limit rotational speed, or when the detected weight value detected by the weight detection means exceeds a predetermined allowable upper limit weight value, the control means Limits the support by the electric auxiliary motor, and calculates the power when the detected rotation speed does not exceed the allowable upper limit rotation speed and the detected weight value does not exceed the allowable upper limit weight value. When the calculated power does not exceed the allowable upper limit power, the electric assist motor is supported at a predetermined support rate, while when the calculated power exceeds the allowable upper limit power, the electric auxiliary motor A manual hoisting machine with an electric auxiliary motor, wherein the electric motor is used to support at a predetermined support rate after the support rate is reduced to a value equal to or lower than the allowable upper limit work rate. Protection equipment.
前記電動補助モータに供給させる電流を検出する電流センサと、を備え、
前記制御手段は前記回転力センサで検出した検出回転力と前記電流センサで検出した検出電流から、前記荷の重量を検出することを特徴とする請求項1の電動補助モータ付き手動巻上機の保護装置。 A rotational force sensor for detecting the rotational force of the manual wheel;
A current sensor for detecting a current to be supplied to the electric auxiliary motor,
2. The manual hoisting machine with an electric auxiliary motor according to claim 1, wherein the control means detects the weight of the load from a detected rotational force detected by the rotational force sensor and a detected current detected by the current sensor. Protective device.
前記制御手段に、前記電動補助モータの回転速度と前記荷の重量の関係において、前記電動補助モータによる支援を無効とする支援無領域と、前記電動補助モータによる支援を有効とする支援有領域と、該支援無領域と支援有領域に囲まれた支援率を減少させる支援率減領域とを設定し、
前記制御手段は、電動補助モータ付き手動巻上機の運転状態が前記支援有領域にある場合には、所定の支援率での前記電動補助モータによる支援を行い、前記運転状態が支援無領域にある場合には前記電動補助モータによる支援を停止し、前記運転状態が支援率減領域にある場合には運転状態が前記支援有領域になるまで支援率を減少させ、前記支援有領域になったら前記所定の支援率での前記電動補助モータによる支援を行うことを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機の保護装置。 Generated by hand-drawing the handwheel member, which includes a drive wheel on which a load suspension member for hanging the load is hung, a manual wheel on which a handwheel member is hung, and an electric auxiliary motor that supports rotation of the drive wheel. The rotational force of the manual wheel is transmitted to the drive wheel via a drive shaft, the load suspended by the load suspension member is lifted and lowered, and the weight of the load at the time of lifting the load exceeds a predetermined value. In this case, the protection device for the manual hoisting machine with the electric auxiliary motor that supports the rotation of the driving wheel by supplying a predetermined driving current from the motor driver to the electric auxiliary motor under the control of the control means to operate the electric auxiliary motor. Because
The control means includes, in the relationship between the rotational speed of the electric auxiliary motor and the weight of the load, a non-supporting area for invalidating the assistance by the electric auxiliary motor, and a supporting area for validating the assistance by the electric auxiliary motor; And setting a support rate reduction area for reducing the support rate surrounded by the support-free area and the support-enabled area,
When the operating state of the manual hoisting machine with the electric assist motor is in the support-provided region, the control means performs the support by the electric assist motor at a predetermined support rate, and the operation state becomes the no-support region. In some cases, the support by the electric auxiliary motor is stopped, and in the case where the driving state is in the support rate reduction region, the support rate is decreased until the driving state is in the support provided region. A protection device for a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor, wherein the electric auxiliary motor supports at the predetermined support rate.
前記電動補助モータに供給させる電流を検出する電流センサと、
前記電動補助モータの回転速度を検出する回転速度センサとを備え、
前記制御手段は、前記回転力センサで検出された検出回転力、前記電流センサで検出された検出電流、及び回転速度センサで検出された検出回転速度を取り込み、前記電動補助モータによる支援を制御することを特徴とする請求項3の電動補助モータ付き手動巻上機の保護装置。 A rotational force sensor for detecting the rotational force of the manual wheel;
A current sensor for detecting a current to be supplied to the electric auxiliary motor;
A rotation speed sensor for detecting a rotation speed of the electric auxiliary motor;
The control means takes in the detected rotational force detected by the rotational force sensor, the detected current detected by the current sensor, and the detected rotational speed detected by the rotational speed sensor, and controls support by the electric auxiliary motor. The protective device for a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor according to claim 3.
前記電動補助モータの回転速度が許容上限回転速度を超える場合又は前記荷の重量が所定の製品定格重量を超える場合には前記電動補助モータによる支援を制限し、前記回転速度が許容上限回転速度を超えない場合でかつ前記重量が前記製品定格重量を超えない場合には仕事率を算出し、該算出した算出仕事率が許容上限仕事率を超えない場合には所定の支援率で前記電動補助モータによる支援を実施し、前記算出仕事率が許容上限仕事率を超える場合には前記電動補助モータによる支援率を前記許容上限仕事率以下になるまで減少させ、該許容上限仕事率以下になったら、前記電動補助モータによる支援を実施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保護方法。 Generated by hand-drawing the handwheel member, which includes a drive wheel on which a load suspension member for hanging the load is hung, a manual wheel on which a handwheel member is hung, and an electric auxiliary motor that supports rotation of the drive wheel. The rotational force of the manual wheel is transmitted to the drive wheel via a drive shaft, the load suspended by the load suspension member is lifted and lowered, and the weight of the load at the time of lifting the load exceeds a predetermined value. In this case, a method of protecting a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor that supplies a predetermined driving current from a motor driver to the electric auxiliary motor under the control of the control means to operate the electric auxiliary motor and assists the rotation of the driving wheel. Because
When the rotational speed of the electric auxiliary motor exceeds the allowable upper limit rotational speed or when the weight of the load exceeds a predetermined product rated weight, the support by the electric auxiliary motor is limited, and the rotational speed is set to the allowable upper limit rotational speed. If it does not exceed and the weight does not exceed the rated product weight, the power is calculated, and if the calculated power does not exceed the allowable upper limit power, the electric auxiliary motor is driven at a predetermined support rate. When the calculated work rate exceeds the allowable upper limit power, the support rate by the electric auxiliary motor is decreased until the calculated upper power limit is less than or equal to the allowable upper limit power. A method for protecting a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor, characterized in that the electric auxiliary motor is used for support.
前記制御手段に、前記電動補助モータの回転速度と前記荷の重量との関係において、前記電動補助モータによる支援を無効とする支援無領域と、前記電動補助モータによる支援を有効とする支援有領域と、該支援無領域と支援有領域に囲まれた支援率を減少させる支援率減領域とを設定しておき、
電動補助モータ付き手動巻上機の運転状態が前記支援有領域にある場合は、所定の支援率での前記電動補助モータによる支援を行い、前記運転状態が支援無領域にある場合は前記電動補助モータによる支援を停止し、前記運転状態が支援率減領域にある場合は運転状態が前記支援有領域になるまで支援率を減少させ、前記支援有領域になったら前記所定の支援率での前記電動補助モータによる支援を行うことを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機の保護方法。 Generated by hand-drawing the handwheel member, which includes a drive wheel on which a load suspension member for hanging the load is hung, a manual wheel on which a handwheel member is hung, and an electric auxiliary motor that supports rotation of the drive wheel. The rotational force of the manual wheel is transmitted to the drive wheel via a drive shaft, the load suspended by the load suspension member is lifted and lowered, and the weight of the load at the time of lifting the load exceeds a predetermined value. In this case, a method of protecting a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor that supplies a predetermined driving current from a motor driver to the electric auxiliary motor under the control of the control means to operate the electric auxiliary motor and assists the rotation of the driving wheel. Because
In the control means, in the relationship between the rotational speed of the electric auxiliary motor and the weight of the load, a non-supporting area in which the assistance by the electric auxiliary motor is invalidated, and a supporting area in which the assistance by the electric auxiliary motor is valid And a support rate reduction region for reducing the support rate surrounded by the support-free region and the support-provided region,
When the operating state of the manual hoisting machine with the electric auxiliary motor is in the support-provided region, the electric auxiliary motor is supported at a predetermined support rate, and when the driving state is in the no-assistance region, the electric assist is performed. Stop the support by the motor, and if the driving state is in the support rate reduction region, decrease the support rate until the driving state becomes the supportable region, and when the driving state becomes the supportable region, the predetermined support rate at the predetermined support rate A method for protecting a manual hoisting machine with an electric auxiliary motor, characterized in that an electric auxiliary motor is used for support.
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