JP2018501169A - リフト機構のシステム配置およびシステム配置を作動させる方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、リフト機構、特にクレーン・リフト機構の駆動系のためのシステム配置であって、少なくとも１つの駆動モータ（１、１’）と、これに連結された少なくとも１つのケーブル・ドラム（２、２’）と、駆動モータ（１、１’）とケーブル・ドラム（２、２’）の間に配置された減速トランスミッション（３）と、自動オーバーラン停止手段と、少なくとも１つの安全ブレーキ（４、４’）とを備える、システム配置に関する。そのような駆動系を少なくとも１つの受動的作動ブレーキの代わりに最適化するために、駆動モータ（１、１’）が回転速度「０」に電気的に減速されたときに負荷を保持するための少なくとも１つの能動的モータ・ロッキング手段（５、５’）が、設けられる。

Description

本発明は、リフト機構、詳細にはクレーン・リフト機構の駆動系のためのシステム配置であって、少なくとも１つの駆動モータと、これに連結された少なくとも１つのケーブル・ドラムと、駆動モータとケーブル・ドラムの間に配置された減速トランスミッションと、自動オーバーラン停止手段と、少なくとも１つの安全ブレーキとを備える、システム配置、ならびにシステム配置を作動させるための方法に関する。

特定の種類の知られているリフト機構（特許文献１）では、減速トランスミッションによって２つのケーブル・ドラムを駆動する２つの駆動モータが設けられる。作動ブレーキおよび安全ブレーキ以外に駆動系内に設けられるのは、オーバーラン停止手段であり、このオーバーラン停止手段は、所定の負荷を超える過負荷の発生時、モータとケーブル・ドラムの間の連結を完全にまたは部分的に分離する。これは、駆動系の個々の構成要素、より詳細には特に減速トランスミッションが損傷を受けない、または損なわれないことを確実にするように意図される。

加えて、リフト機構のための駆動系が知られており（特許文献２）、この駆動系では、駆動モータと作動ブレーキの間に自動オーバーラン停止手段を設けることによって、緊急停止ブレーキ動作の発生時、損傷が回避される。停止手段は、好ましくは、自由回転装置の形態であり、この場合、自由回転装置は、運ばれる負荷を下降させる場合、効果的な安全デバイスに相当するものである。

知られているシステムは、すでに実際にその価値が証明されている。既知の駆動系内の作動ブレーキおよび安全ブレーキは、油圧式に、空気式に、磁気式に、または電気油圧式に開くばね閉鎖ブレーキの形態である。電源異常または緊急停止の発生時、結果としてブレーキ回路は自動的に閉じられる。この場合、各々のブレーキ回路それ自体は、所定のパラメータ内で負荷を停止させることができる。独立したブレーキ回路の配置は、実質的には、トランスミッションの故障発生時、作動ブレーキではもはや負荷を停止させることができない一方、他方では、作動ブレーキは、正常な場合、駆動モータの回転速度「０」において、リンクされた高い切り替えサイクルで負荷を保持するために必要とされるという事実によるものである。現在の状況によれば、安全ブレーキは、高い切り替えサイクルには適しておらず、その結果、トランスミッション故障、電源異常、緊急停止などの発生時のみ閉じる。

しかし、緊急状況時に実装される２つのブレーキ回路による問題がいくつか起こっている。デッドタイムがより短いため、最初に安全ブレーキが作動する。この場合、モータおよびモータ・カップリングの慣性質量による質量の増大にもブレーキをかける必要がある。したがって、高い負荷ピークが減速トランスミッション内に起こる。「下側」の負荷方向では、状況はさらに、減速トランスミッションのギアにおける負荷変更または歯面変更を伴う。これらの問題は、特に頻繁な停止状況および高速のリフトを伴うクレーン・リフト機構の場合、深刻なトランスミッションの損傷を招き得る。加えて、両方のブレーキ回路の作動により、リフト機構の不可避な「オーバーブレーキ」が起こり、その結果、固定構成要素および他のクレーン構成要素に悪影響を及ぼす。

欧州特許第１６６１８４５号明細書 独国特許出願公開第２０１３２０９３６１号明細書

したがって、本発明の目的は、これらの欠点を解消することである。

本発明によれば、この目的は、少なくとも１つの受動的作動ブレーキの代わりに、駆動モータが回転速度「０」に電気的に減速されたときに負荷を保持するための少なくとも１つの能動的モータ・ロッキング手段が提供されることにおいて達成される。

したがって、本発明により、知られているリフト機構の駆動系内に設けられた作動ブレーキを完全に無くすことが可能である。電源異常、緊急ブレーキ状況またはトランスミッションの故障の場合、必要とされるブレーキ作動は、安全ブレーキのみによって実装することができ、一方で安全ブレーキの作動を必要としない駆動モータのゼロ速度における正常運転においては、モータ・ロッキング手段を使用して負荷を保持する。

モータ・ロッキング手段は、好ましくは、確実ロッキング（ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ ｌｏｃｋｉｎｇ）構成のものである。しかし、代替的には、モータ・ロッキング手段は、力ロッキングまたは摩擦ロッキング構成のものであることも可能である。

従来使用されている作動ブレーキとは対照的に、モータ・ロッキング手段は、能動的に作動するものであり、たとえばばね力によって開いて保持される。これは、電源異常、緊急ブレーキ状況またはトランスミッションの故障の場合、モータ・ロッキング手段は、自動的に閉じないが、回転速度「０」では、油圧式もしくは電気油圧式に、空気式に、または磁気式に作動されることを確実にする。

モータ・ロッキング手段は、モータ・カップリングと連携してそれぞれの駆動モータと減速トランスミッションの間に配置され得る。

しかし、代替的には、モータ・ロッキング手段が、モータ・カップリングまたは減速トランスミッションから外方を向く、駆動モータの側に配置されることも可能である。

駆動モータはまた、モータ・カップリングの介在無しに減速トランスミッションに直接的にフランジ装着され得る。

確実ロッキング構成のモータ・ロッキング手段を使用する際、これは、好ましくは、セレクタ・シフト歯配置の形態である。

そのようなシフト歯配置を実装するために、駆動モータに向かう方向に突出し、外側歯配置を有するステータ・ギアを、減速トランスミッションのハウジング上に配置することができ、一方で、トランスミッションのモータ・シャフトまたは入力シャフト上に非回転式に配置されるのは、これもまた外側歯構成を有するロータ・ギアであり、この場合、モータ・ロッキング手段を連結または分離するために、内側歯配置が設けられたシフト要素が設けられ、このシフト要素によって、ステータ・ギアおよびロータ・ギアを選択的に結合させることができる。

モータ・ロッキング手段が駆動モータの後側に配置される場合、駆動モータのハウジング上に、これに固定式に連結されたステータ・リング・ギアであって、軸方向に作動する外面歯配置を有する、ステータ・リング・ギアを設けることが可能であり、一方で、モータ・シャフト上に配置されるのは、この上で軸方向に変位可能であるロータ・リング・ギアであって、非回転式に配置され、この平坦面に等価の外面歯配置を有し、駆動モータをロッキングするために、モータ・ハウジングに固定式に連結されたステータ・リング・ギアに結合させることができる、ロータ・リング・ギアである。

この場合、ロータ・リング・ギアは、圧縮ばねによって切り離された位置に保持可能であり、一方でモータ・ロッキング手段の作動のために、ロータ・リング・ギアは、ステータ・リング・ギアに向かう方向に変位されて結合された位置になる。

オーバーラン停止手段は、好ましくは、自由回転装置の形態である。これは、減速トランスミッションの中に組み込むことができ、この場合、これは、減速トランスミッションの入力シャフト、中間シャフト、または出力シャフト上に選択的に配置される。

トランスミッションに組み込まれた自由回転装置は、負荷方向がリフトモードおよび下降モードにおいて同じままであり、それによってリフト機構の正常作動を可能にすることにより、正常運転では恒久的にロックされる。下降モードにおいて、リフト機構のブレーキが、安全ブレーキによって起こる場合、回転主要部は、自由回転装置に合わせて自由に回転し、それにより、トランスミッションまたは他の構成要素に対する損傷は起こらない。加えて、その結果、加速主要部にブレーキをかける必要がないため、負荷のブレーキ進行もまた、短縮される。

さらなる構造的選択肢として、ケーブル・ドラム継手連結部が、減速トランスミッションの出力シャフトとケーブル・ドラムの間に設けられ、自由回転装置が、ケーブル・ドラム継手連結部内に組み込まれることがもたらされる。

さらなる安全のために、安全ブレーキを２つの独立した制御回路に分割することができ、それにより、予備として冗長性リソースが存在する。このようにして、特にクレーン・リフト機構を対象とする本発明による駆動系は、さらに最適化され得る。この追加の最適化はまた、危険物の輸送に対しても特に有利な効果を与える。

本発明による方法により、実質的には、モータ・ロッキング手段が、駆動モータまたは複数のモータの回転速度「０」への電気的減速後すぐに作動されることがもたらされる。

本発明は、例として図に示され、これ以後図を参照して詳細に説明される。

本発明の第１の実施形態を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示す図である。 本発明の第３の実施形態を示す図である。 本発明の第４の実施形態を示す図である。 モータ・ロッキング手段の特有の構成の拡大図である。 モータ・ロッキング手段の別の実施形態を示す図である。

図を参照すれば、特にクレーン・リフト機構を対象とする本発明による駆動系は、２つの駆動モータ１、１’と、２つのケーブル・ドラム２、２’と、駆動モータ１、１’とケーブル・ドラム２、２’の間に配設された減速トランスミッション３と、自動オーバーラン停止手段と、ケーブル・ドラム２、２’に嵌合された２つの安全ブレーキ４、４’とを備える。

加えて、本発明による駆動系は、能動的モータ・ロッキング手段５、５’を有し、この能動的モータ・ロッキング手段は、駆動モータ１、１’が回転速度「０」に電気的に減速された場合に負荷を保持するように動き、能動的に作動することができる。このようにして、駆動モータ１、１’と減速トランスミッション３の間に通常配置される、それ自体知られている受動的作動ブレーキを無くすことが可能である。

オーバーラン停止手段として、自由回転装置６が設けられ、この自由回転装置は、図１〜４に例として示す実施形態の各々において、減速トランスミッション３に組み込まれる。図示する例では、自由回転装置６は、減速トランスミッション３の入力シャフト７上に配置される。しかし、代替的には、自由回転装置６はまた、減速トランスミッション３の中間シャフト８または出力シャフト９上にも配置され得る。

本発明による駆動系の４つすべての実施形態では、減速トランスミッション３の出力シャフト９とそれぞれのケーブル・ドラム２または２’との間にケーブル・ドラム継手連結部１０および１０’それぞれが存在する。図４に示す構造では、自由回転装置６は、ケーブル・ドラム継手連結部１０および１０’それぞれに組み込まれる。

図１に示す実施形態では、モータ・ロッキング手段５または５’は、モータ・カップリング１１または１１’と一緒に、それぞれの駆動モータ１または１’と減速トランスミッション３との間に配置される。

図５は、モータ・ロッキング手段５の拡大図の部分的断面図を示す。この実施形態では、モータ・ロッキング手段５は、確実ロッキング（ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ ｌｏｃｋｉｎｇ）構成のものであり、より詳細には、セレクタ・シフト歯配置の形態である。これは、ステータ・ギア１３を備え、このステータ・ギアは、減速トランスミッション３のハウジング１２上に配置され、駆動モータ１に向かう方向にハウジング１２から突出し、外側歯配置１４が設けられる。シフト歯配置は、さらに、ロータ・ギア１６を含み、このロータ・ギアは、トランスミッションのモータ・シャフト１５または入力シャフト７上に非回転式に配置され、これにもまた外側歯配置１７が設けられる。シフト要素１８は、２つのギア１３および１６を結合しまたは切り離す動きをし、シフト要素１８には、ギア１３および１６の外側歯配置１４および１７と嵌合する内側歯配置が設けられる。

上側部分において、図５は、シフト要素１８がステータ・ギア１３上にのみ担持され、切り離された状態を示しており、ロータ・ギア１６との連結が存在していない。図５の下側部分では、シフト要素１８は、両方のギア１３および１６の外側歯配置１４および１７上を延び、それにより、モータ・シャフト１５は、モータ・ロッキング手段５によってブロックされる。

図５に示す実施形態では、ロータ・ギア１６の回転的に固定された装着は、嵌合キー１９によってもたらされ、この嵌合キーは、減速トランスミッション３およびロータ・ギア１６の入力シャフト７内の対応する溝内に嵌合される。加えて、ロータ・ギア１６は、モータ・カップリング１１によってモータ・シャフト１５に非回転式かつ軸方向に固定式に連結される。

リフト機構の作動において、シフト要素１８は、ばね要素（図示なし）によって係合解除されたまたは切り離された位置に保持される。係合されたまたは結合された位置を生み出すために、ばね力とは反対の関係で生み出された能動的力がかけられ、この能動的力は、ほとんどの多種多様な手段、たとえば油圧式もしくは電気油圧式、空気式またはさらに磁気式によっても生み出すことができる。

図２から４に示す実施形態では、モータ・ロッキング手段５および５’は、駆動モータ１または１’の、減速トランスミッション３から遠い側に配置される。

図３に示すようなそのような構造では、駆動モータ１または１’は、モータ・カップリング１１または１１’それぞれの介在無しに、減速トランスミッション３に直接的にフランジ装着され得る。

図６は、図２から４に示すようなこのモータ・ロッキング手段の特有の構成を示す。詳細に分かるように、駆動モータ１のハウジング上に設けられるのは、これに固定されたステータ・リング・ギア２０であり、このステータ・リング・ギアは、軸方向に作動する外面歯配置２１を有する。モータ・シャフト１５上に配置されるのは、この上で軸方向に変位可能であるロータ・リング・ギア２２であり、このロータ・リング・ギアは、非回転式に配置され、等価の外面歯配置２３を有する。ロータ・リング・ギア２２とモータ・シャフト１５の間の軸方向に変位可能な非回転連結は、嵌合キーまたはテーパプロファイル（詳細な図示なし）によって行うことができる。

図６の上側部分では、２つのリング・ギア２０および２２は、係合解除されたまたは切り離された位置で示される。この位置は、リフト機構の作動において２つのリング・ギア２０および２２を離して保つ圧縮ばね２４によって生み出される。

図６の下側部分では、２つのリング・ギア２０および２２は、係合されたまたは結合された位置で示される。このロックされた状態に到達するために、作動デバイス（図示なし）が設けられ、この作動デバイスは、圧縮ばね２４に対抗してロータ・リング・ギア２２をステータ・リング・ギア２０に押しつける。切り離す目的で、作動デバイスは戻され、それにより、ロータ・リング・ギア２２は、再度、圧縮ばね２４によって係合解除される。

したがって、正常作動では、駆動モータ１および１’それぞれの回転速度「０」において、負荷は、安全ブレーキを作動させる必要無く、モータ・ロッキング手段５および５’によって保持することができ、それにより、安全ブレーキには高い切り替えサイクルによって応力がかけられない。したがって、本発明による駆動系は、より信頼高くより安全に作動するだけでなく、より長い耐用年数も達成する。

図４に示す実施形態では、２つの追加の安全ブレーキ２５、２５’が存在する。４つの安全ブレーキ４、４’および２５、２５’は、別個の制御回路２６、２７によって対の関係で作動させることができ、それにより、これは、追加の安全面として冗長性リソースを提供する。

１、１’ 駆動モータ
２、２’ ケーブル・ドラム
３ 減速トランスミッション
４、４’ 安全ブレーキ
５、５’ モータ・ロッキング手段
６ 自由回転装置
７ 減速トランスミッションの入力シャフト
８ 中間シャフト
９ 出力シャフト
１０、１０’ ケーブル・ドラム継手連結部
１１、１１’ モータ・カップリング
１２ 減速トランスミッションのハウジング
１３ ステータ・ギア
１４ 外側歯配置
１５ モータ・シャフト
１６ ロータ・ギア
１７ 外側歯配置
１８ シフト要素
１９ 嵌合キー
２０ ステータ・リング・ギア
２１ 外面歯配置
２２ ロータ・リング・ギア
２３ 外面歯配置
２４ 圧縮ばね
２５、２５’ 追加の安全ブレーキ
２６ 制御回路
２７ 制御回路

Claims (17)

1. リフト機構のためのシステム配置であって、
   少なくとも１つの駆動モータ（１、１’）と、
   該少なくとも１つの駆動モータに連結された少なくとも１つのケーブル・ドラム（２、２’）と、
   前記駆動モータ（１、１’）と前記ケーブル・ドラム（２、２’）の間に配置された減速トランスミッション（３）と、
   自動オーバーラン停止手段と、
   少なくとも１つの安全ブレーキ（４、４’）と、を備え、
   少なくとも１つの受動的作動ブレーキの代わりに、前記駆動モータ（１、１’）が減速されたときに負荷を保持するための少なくとも１つの能動的モータ・ロッキング手段（５、５’）が、設けられる、リフト機構のためのシステム配置。
2. 前記モータ・ロッキング手段（５、５’）が、確実ロッキング構成のものである、請求項１に記載のシステム配置。
3. 前記モータ・ロッキング手段（５、５’）が、力ロッキングまたは摩擦ロッキングの構成のものである、請求項１に記載のシステム配置。
4. 前記モータ・ロッキング手段（５、５’）が、油圧式、電気油圧式、空気式、または磁気的に作動可能である、請求項２または請求項３に記載のシステム配置。
5. 前記モータ・ロッキング手段（５、５’）が、モータ・カップリング（１１、１１’）と連携して、前記駆動モータ（１、１’）と前記減速トランスミッション（３）の間に配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム配置。
6. 前記モータ・ロッキング手段（５、５’）が、前記駆動モータ（１、１’）の、前記減速トランスミッション（３）から遠い側に配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム配置。
7. 前記駆動モータ（１、１’）が、モータ・カップリングの介在無しに前記減速トランスミッション（３）に直接的にフランジ装着される、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム配置。
8. 前記モータ・ロッキング手段（５、５’）が、セレクタ・シフト歯配置の形態である、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム配置。
9. 外側歯配置（１４）を有し、前記駆動モータ（１、１’）に向かう方向に突出するステータ・ギア（１３）が、前記減速トランスミッション（３）のハウジング（１２）上に配置され、
   外側歯配置（１７）を備えたロータ・ギア（１６）が、前記トランスミッション（３）のモータ・シャフト（１５）または入力シャフト（７）上に非回転式に固定式に配置され、
   内側歯配置が設けられたシフト要素（１８）が設けられ、該シフト要素（１８）によって、前記ステータ・ギア（１３）および前記ロータ・ギア（１６）を選択的に結合させることができる、請求項８に記載のシステム配置。
10. 前記駆動モータ（１、１’）のハウジング上に設けられるのは、該ハウジングに固定式に連結され、軸方向に作動する外面歯配置（２１）を有するステータ・リング・ギア（２０）であり、
    前記モータ・シャフト（１５）上に配置されるのは、該モータ・シャフト上で軸方向に変位可能であるロータ・リング・ギア（２２）であって、該ロータ・リング・ギア（２２）が、非回転式に配置され、等価の外面歯配置（２３）を有し、前記駆動モータ（１、１’）をロックするために、前記ハウジングに固定式に連結された前記ステータ・リング・ギア（２０）と結合することができる、請求項６および８に記載のシステム配置。
11. 前記ロータ・リング・ギア（２２）が、圧縮ばね（２４）によって切り離された位置に保持され、
    前記モータ・ロッキング手段（５、５’）を作動させるために、前記ロータ・リング・ギア（２２）が、前記ステータ・リング・ギア（２０）の方向に変位されて結合された位置になる、請求項１０に記載のシステム配置。
12. 前記オーバーラン停止手段が、自由回転装置（６）の形態である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム配置。
13. 前記自由回転装置（６）が、前記減速トランスミッション（３）に組み込まれる、請求項１２に記載のシステム配置。
14. 前記自由回転装置（６）が、前記減速トランスミッション（３）の前記入力シャフト（７）、中間シャフト（８）、または出力シャフト（９）上に選択的に配置される、請求項１３に記載のシステム配置。
15. ケーブル・ドラム継手連結部（１０、１０’）が、前記減速トランスミッション（３）の前記出力シャフト（９）と前記ケーブル・ドラム（２、２’）との間に設けられ、
    前記自由回転装置（６）が、前記ケーブル・ドラム継手連結部（１０、１０’）に組み込まれる、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のシステム配置。
16. 前記安全ブレーキ（４、４’）が、２つの独立した制御回路（２６、２７）内に配置される、請求項１から１５のいずれか一項に記載のシステム配置。
17. 前記モータ・ロッキング手段が、前記駆動モータまたは複数のモータの回転速度「０」への電気的減速後すぐに作動される、請求項１から１６のいずれか一項に記載のシステム配置を作動させる方法。
    
    

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