JP2020033114A - ウインチのロープ乱巻防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロープの乱巻を確実に防止することのできるウインチのロープ乱巻防止装置を提供する。【解決手段】コントローラは、巻胴部２４ａ１に巻き掛けられるロープ２２の径方向の巻層数の違いによって生じるウインチドラム２４ａの回転に対するロープ２２の巻き取り長さの差異を含むように、巻胴部２４ａ１における回転軸方向のロープ２２の巻き取り位置を取得する。これにより、巻胴部２４ａ１の回転軸方向におけるロープ２２の巻き取り位置を正確に取得することができるので、取得したロープ２２の巻き取り位置に基づいてガイドシーブ５１を移動させるようにコントローラがねじ軸駆動モータ５２ｂを制御することで、ロープ２２の乱巻の発生を確実に防止することが可能となる。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、クレーン装置に用いられるウインチのロープ乱巻防止装置に関するものである。

一般に、クレーン装置に適用されるウインチのウインチドラムは、巻胴部と、巻胴部の回転軸方向両側に設けられたフランジ部と、を有し、巻胴部に対して回転軸方向に螺旋状にロープが巻き掛けられる。ウインチドラムに巻き掛けられるロープは、ブームの先端部に設けられたシーブを介してウインチドラム側に送られるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１３７９７６号公報

前記ウインチにおいて、ウインチドラムに巻き取られるロープは、巻胴部の回転軸方向における巻き取り位置がフランジ部に近くなるに従って、シーブとウインチドラムとの間におけるロープの延びる方向とウインチドラムの回転軸に直交する方向とが成す角度が大きくなる。ロープの延びる方向とウインチドラムの回転軸に直交する方向とが成す角度が大きくなると、ウインチドラムに巻き取られるロープには、ウインチドラムの回転軸方向の中央部側に向かって大きな力が作用することになる。このため、ウインチドラムでは、フランジ部に近い位置にロープを巻き取る際に、ロープの飛びが発生して乱巻きとなる可能性がある。

本発明の目的とするところは、ロープの乱巻を確実に防止することのできるウインチのロープ乱巻防止装置を提供することにある。

本発明のウインチのロープ乱巻防止装置は、前記目的を達成するために、回転軸方向に延びる筒状の巻胴部と巻胴部の回転軸方向の両端部に設けられたフランジ部とを有し、巻胴部に螺旋状にロープが巻き掛けられるウインチドラムと、ウインチドラムの外周側の近傍において、ウインチドラムに巻き掛けられるロープが掛けられるガイドシーブと、ガイドシーブをウインチドラムの回転軸方向に移動させるシーブ移動機構と、ウインチドラムの回転方向及び回転数を検出する回転動作検出部と、回転動作検出部によって検出されたウインチドラムの回転方向及び回転数に基づいて、ウインチドラムの回転軸方向におけるロープの巻き取り位置を取得する巻取位置取得部と、巻取位置取得部によって取得したロープの巻き取り位置に基づいてシーブ移動機構を駆動させるシーブ動作制御部と、を備え、巻取位置取得部は、ウインチドラムに巻き掛けられたロープの径方向の巻層数の違いによって生じるウインチドラムの回転に対するロープの巻き取り長さの差異を含むように、ウインチドラムの回転軸方向におけるロープの巻き取り位置を取得する。

これにより、巻胴部に巻き掛けられたロープの径方向の巻層数の違いによって生じるウインチドラムの回転に対するロープの巻き取り長さの差異を踏まえて、ウインチドラムの回転軸方向におけるロープの巻き取り位置が取得されることから、ウインチドラムの回転軸方向におけるロープの巻き取り位置が正確に取得される。

本発明によれば、ウインチドラムの回転軸方向におけるロープの巻き取り位置を正確に取得することができるので、取得したロープの巻き取り位置に基づいてガイドシーブを移動させることで、ロープの乱巻の発生を確実に防止することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す移動式クレーンの側面図である。 フリートアングルを説明する図である。 ウインチ及び乱巻防止装置の概略構成図である。 制御系を示すブロック図である。 ウインチドラムとウインチドラムに巻き掛けられるロープとの関係を示す図である。

図１乃至図５は、本発明の一実施形態を示すものである。

本発明のウインチのロープ乱巻防止装置が適用される移動式クレーン１は、図１に示すように、一般の道路や作業エリア内を走行するための車体１０と、クレーン作業を行うためのクレーン装置２０と、車体１０の走行及びクレーン装置２０によるクレーン作業の操作を行うためのキャブ３０と、を備えている。クレーン装置２０及びキャブ３０は、車体１０に対して水平方向に旋回可能な旋回台４０に支持され、旋回台４０の幅方向一方にクレーン装置２０が配置され、幅方向他方にキャブ３０が配置されている。

車体１０は、前側及び後側の幅方向両側に設けられた車輪１１と、前側の車輪１１の前方及び後側の車輪１１の後方に設けられたアウトリガ１２と、を備えている。車体１０は、エンジンの駆動力によって走行する。

クレーン装置２０は、車体１０に対して起伏自在に設けられると共に伸縮自在な伸縮ブーム２１と、伸縮ブーム２１に沿って延びると共に伸縮ブーム２１の先端部から垂下されるロープ２２と、伸縮ブーム２１の先端部から垂下されたロープ２２に係止されるフックブロック２３と、ロープ２２の巻き取り及び繰り出しを行うウインチ２４と、ウインチ２４によってロープ２２を巻き取る際に、後述するウインチドラムに対するロープ２２の乱巻を防止するためのロープ乱巻防止装置５０と、を有している。

ウインチ２４は、旋回台４０における伸縮ブーム２１の基端部に隣接する位置に設けられている。ウインチ２４は、図２及び図３に示すように、ロープ２２が巻き掛けられるウインチドラム２４ａと、ウインチドラム２４ａを回転させるための油圧式のウインチモータ２４ｂと、を有している。ウインチドラム２４ａは、ウインチモータ２４ｂの回転軸の駆動方向を切り替えることによってロープ２２の巻き取り動作と繰り出し動作とが切り替えられる。

ウインチドラム２４ａは、回転軸に沿って延びる筒状の巻胴部２４ａ１と、巻胴部２４ａ１の回転軸方向両端部に設けられたフランジ部２４ａ２と、を有している。ウインチモータ２４ｂは、巻胴部２４ａ１の内周側に収容されている。ロープ２２は、図３に示すように、一対のフランジ部２４ａ２の間において、巻胴部２４ａ１の外周部に、回転軸方向に隙間なく隣接するように螺旋状に巻き掛けられるとともに、径方向外側に層を成すように巻き掛けられる。

ここで、伸縮ブーム２１の先端部には、図１に示すように、ウインチドラム２４ａから繰り出されて伸縮ブーム２１の先端部から垂下されるロープ２２を案内するためのシーブ２１ａが回転自在に設けられている。シーブ２１ａとウインチドラム２４ａとの関係は、ウインチドラム２４ａに対するロープ２２の乱巻の発生を抑制するために、所謂フリートアングルが所定の範囲内となっている状態が好ましい。フリートアングルとは、図２に示すように、シーブ２１ａの回転軸方向の中心とウインチドラム２４ａの回転軸方向の中心とを結ぶ線Ａと、シーブ２１ａの回転軸方向の中心とウインチドラム２４ａの回転軸方向におけるフランジ部２４ａ２の内面（ロープ２２が巻き掛けられる範囲の回転軸方向の端部）とを結ぶ線Ｂと、が成す角度θである。角度θは、ウインチドラム２４ａの巻胴部２４ａ１にロープ溝が形成されている場合に例えば０度〜４度の範囲内、ロープ溝が形成されていない場合に例えば０度〜２度の範囲内となるように、シーブ２１ａとウインチドラム２４ａとの位置関係やウインチドラム２４ａの回転軸方向の寸法が決定される。

ロープ乱巻防止装置５０は、図３に示すように、ウインチドラム２４ａの外周側の近傍において、ウインチドラム２４ａに巻き掛けられるロープ２２が掛けられるガイドシーブ５１と、ガイドシーブ５１をウインチドラム２４ａの回転軸方向に移動させるシーブ移動機構５２と、を備えている。

ガイドシーブ５１には、ウインチドラム２４ａとシーブ２１ａとの間に位置するロープ２２が掛けられる。ガイドシーブ５１は、外周部にロープ２２が係合する溝が周方向にわたって形成された外周側部材５１ａと、シーブ移動機構５２の後述するねじ軸に係合する内周側部材５１ｂと、を有している。外周側部材５１ａは、ボールベアリング等の軸受を介して内周側部材５１ｂの外周側に設けられ、内周側部材５１ｂに対して回転自在である。

シーブ移動機構５２は、回転方向の力を直線方向の力に変換するための機構である。シーブ移動機構５２は、軸心を中心に回転させることでガイドシーブ５１をウインチドラム２４ａの回転軸方向に移動させるためのねじ軸５２ａと、ねじ軸５２ａを正逆回転可能に駆動させるための駆動部としてのねじ軸駆動モータ５２ｂと、ガイドシーブ５１の内周側部材５１ｂを、回転するねじ軸５２ａと供回りさせることなくウインチドラム２４ａの回転軸方向に案内するためのガイド軸５２ｃと、を有している。

ねじ軸５２ａは、外周部に螺旋状の溝または凸部が形成された棒状の部材であり、螺旋状の溝または凸部にガイドシーブ５１の内周側部材５１ｂが係合するようになっている。

ねじ軸駆動モータ５２ｂは、電動モータであり、ねじ軸５２ａの一端部に連結されている。

ガイド軸５２ｃは、ガイドシーブ５１の内周側部材５１ｂを貫通してウインチドラム２４ａの回転軸方向に延びる棒状の部材からなる。

また、ロープ乱巻防止装置５０は、ウインチドラム２４ａの回転動作に応じてねじ軸駆動モータ５２ｂの動作を制御するためのシーブ動作制御部及び巻取位置取得部としてのコントローラ６０（図４参照）を備えている。コントローラ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有している。コントローラ６０は、入力側に接続された装置から入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。

コントローラ６０の入力側には、図４に示すように、ウインチドラム２４ａの回転動作を検出するための回転動作検出部としての回転動作検出器６１が接続されている。

回転動作検出器６１は、例えば、ロータリエンコーダからなり、ウインチドラム２４ａの回転方向及び回転数を検出する。

コントローラ６０の出力側には、図４に示すように、ねじ軸駆動モータ５２ｂが接続されている。

以上のように構成された移動式クレーン１において、ウインチ２４によってロープ２２を巻き取る場合には、ウインチモータ２４ｂを駆動させて、伸縮ブーム２１の先端部から基端部に向かって送られるロープ２２を、ウインチドラム２４ａの巻胴部２４ａ１に巻き取る。このとき、巻胴部２４ａ１に巻き取られるロープ２２は、回転軸方向に隙間なく隣接するように巻き取られる。巻胴部２４ａ１に巻き取られるロープ２２は、巻胴部２４ａ１の回転軸方向の一端部から他端部まで巻き取られると、巻き取られる回転軸方向の向きを変えて、巻胴部２４ａ１の回転軸方向の他端部から一端部に向かって巻き取られる。巻胴部２４ａ１に巻き取られるロープ２２は、既に巻き掛けられているロープ２２の径方向外側に層を成すように巻き取られる。

ここで、ウインチ２４によるロープ２２の巻き取り動作において、コントローラ６０は、ウインチドラム２４ａに巻き取られるロープ２２が係合しているガイドシーブ５１を、巻胴部２４ａ１の回転軸方向におけるロープ２２の巻き取り位置の移動に合わせて、ウインチドラム２４ａの回転軸方向に移動させる。これにより、シーブ２１ａとウインチドラム２４ａとの関係において、フリートアングルが大きい場合にもウインチドラム２４ａに対して巻き取られるロープ２２の乱巻の発生を抑制することが可能となる。

ウインチドラム２４ａの巻胴部２４ａ１の回転軸方向におけるロープ２２の巻き取り位置は、図５に示すように、所定の外径寸法Ｄ１及び回転軸方向寸法Ｗ１を有する巻胴部２４ａ１に対して所定の外径寸法Ｄｒを有するロープ２２が巻き掛けられる場合に、ウインチドラム２４ａの回転数を検出することで取得される。

ここで、ロープ２２の巻層数が２層以上になると、ウインチドラム２４ａに巻き取られるロープ２２は、巻胴部２４ａ１の外周部に巻き掛けられたロープ２２の外周部に巻き取られることになる。このため、２以上の巻層数のウインチドラム２４ａに巻き取られるロープ２２は、巻胴部２４ａ１の外径寸法Ｄ１よりも大きい外径寸法Ｄ２の円柱形状の外周部に巻き取られることになる。

したがって、ロープ２２の巻層数が２層以上になる場合に、ウインチドラム２４ａの一回の回転によって巻胴部２４ａ１に巻き取られるロープ２２の長さは、巻層数が１層の場合と比較して長くなる。このため、コントローラ６０は、ロープ２２の巻層数の違いによって生じるウインチドラム２４ａの回転に対するロープ２２の巻き取り長さの差異を含むように、巻胴部２４ａ１の回転軸方向におけるロープ２２の巻き取り位置を取得する。

このように、本実施形態のウインチのロープ乱巻防止装置によれば、コントローラ６０は、巻胴部２４ａ１に巻き取られたロープ２２の径方向の巻層数の違いによって生じるウインチドラム２４ａの回転に対するロープ２２の巻き取り長さの差異を含むように、巻胴部２４ａ１の回転軸方向におけるロープ２２の巻き取り位置を取得する。

これにより、巻胴部２４ａ１の回転軸方向におけるロープ２２の巻き取り位置を正確に取得することができるので、取得したロープ２２の巻き取り位置に基づいてガイドシーブ５１を移動させることで、ロープ２２の乱巻の発生を確実に防止することが可能となる。

また、シーブ移動機構５２は、ウインチドラム２４ａの回転軸と平行に延びるとともに、ねじ状に形成され、ガイドシーブ５１が係合するねじ軸５２ａと、ねじ軸５２ａを回転駆動させるねじ軸駆動モータ５２ｂと、を有している。

これにより、簡単な構成によって正確にガイドシーブ５１をウインチドラム２４ａの巻胴部２４ａ１の回転軸方向におけるロープ２２の巻き取り位置に追従させることができるので、製造コストの低減を図ることが可能となる。

尚、前記実施形態では、移動式クレーン１のウインチ２４に用いられるロープ乱巻防止装置５０を示したが、これに限られるものではない。本発明が適用可能なウインチとしては、貨物や船舶を移動させる定置型のウインチであってもよいし、構造物に吊り下げられて荷物を楊重するためのウインチであってもよい。

また、前記実施形態では、ガイドシーブ５１をウインチドラム２４ａの回転軸方向に移動させるために、ガイドシーブ５１が係合するねじ軸５２ａとねじ軸５２ａを駆動させるねじ軸駆動モータ５２ｂとを有するシーブ移動機構５２を示したが、これに限られるものではない。ガイドシーブをウインチドラムの回転軸方向に移動させるその他の機構としては、例えば、ガイドシーブが固定されたラックを、電動モータに連結されたピニオンによってウインチドラムの回転軸方向に移動させるようにしてもよい。また、ガイドシーブをウインチドラムの回転軸方向に移動させるその他の機構としては、例えば、一対のプーリと、一対のプーリに掛け渡され、ガイドシーブが固定された無端状のベルトと、から構成してもよい。

２２…ロープ、２４…ウインチ、２４ａ…ウインチドラム、５０…ロープ乱巻防止装置、５１…ガイドシーブ、５２…シーブ移動機構、５２ａ…ねじ軸、５２ｂ…ねじ軸駆動モータ、６０…コントローラ、６１…回転動作検出器。

Claims (2)

1. 回転軸方向に延びる筒状の巻胴部と巻胴部の回転軸方向の両端部に設けられたフランジ部とを有し、巻胴部に螺旋状にロープが巻き掛けられるウインチドラムと、
   ウインチドラムの外周側の近傍において、ウインチドラムに巻き掛けられるロープが掛けられるガイドシーブと、
   ガイドシーブをウインチドラムの回転軸方向に移動させるシーブ移動機構と、
   ウインチドラムの回転方向及び回転数を検出する回転動作検出部と、
   回転動作検出部によって検出されたウインチドラムの回転方向及び回転数に基づいて、ウインチドラムの回転軸方向におけるロープの巻き取り位置を取得する巻取位置取得部と、
   巻取位置取得部によって取得したロープの巻き取り位置に基づいてシーブ移動機構を駆動させるシーブ動作制御部と、を備え、
   巻取位置取得部は、ウインチドラムに巻き掛けられたロープの径方向の巻層数の違いによって生じるウインチドラムの回転に対するロープの巻き取り長さの差異を含むように、ウインチドラムの回転軸方向におけるロープの巻き取り位置を取得する
   ウインチのロープ乱巻防止装置。
2. シーブ移動機構は、ウインチドラムの回転軸と平行に延びるとともに、ねじ状に形成され、ガイドシーブが係合するねじ軸と、ねじ軸を回転駆動させる駆動部と、を有している
   請求項１に記載のウインチのロープ乱巻防止装置。