JP2023147583A - Crane device and parallel wire drive mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クレーンおよびパラレルワイヤ駆動機構に関する。 The present invention relates to a crane and a parallel wire drive mechanism.
天井クレーンなどのクレーン装置が知られている。クレーン装置は、吊り上げ対象物を吊り具で吊り上げ、吊り具を水平方向に移動させることで、吊り上げ対象物を搬送する。クレーン装置には種々の構造のものが提供されているが、その1つとしてパラレルワイヤ駆動機構を使用したクレーン装置がある。 Crane devices such as overhead cranes are known. The crane device transports the object by lifting the object with a lifting tool and moving the lifting tool in a horizontal direction. Crane devices are available in various structures, one of which is a crane device that uses a parallel wire drive mechanism.
特許文献1は、パラレルワイヤ駆動機構を開示する。このパラレルワイヤ駆動機構は、制御対象物に連結された(N+1)本のワイヤとそれらの送り出しまたは巻き取りを行う(N+1)個のワイヤ駆動機構を備え、(N+1)本ワイヤと制御対象物との連結箇所を制御対象物の下端側と上端側とに分散させたものであり、制御対象物のN自由度の移動を実現する。
図1は、特許文献1に記載されるような従来のパラレルワイヤ駆動機構の課題を説明する図である。制御対象物102と、図示を省略した複数のワイヤ駆動機構のそれぞれから延びるワイヤ104との連結箇所が、制御対象物102の下端部102aと上端部102bとに分散されている。制御対象物102の下端部102aには、フックやロボットハンドなどの図示しない吊り部が取り付けられる。このパラレルワイヤ駆動機構では、制御対象物102の下端部102aひいては吊り部の稼働領域Rと、実質的に同じ大きさの上部空間Sを必要とする。このようなパラレルワイヤ駆動機構を備えたクレーン装置を工場などの建造物に設置すると、建造物内の空間を著しく消費する。
FIG. 1 is a diagram illustrating problems with a conventional parallel wire drive mechanism as described in
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、稼働に必要な上部空間を小さくできるクレーン装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, and one exemplary objective of one aspect of the present invention is to provide a crane device that can reduce the head space required for operation.
上記課題を解決するために、本発明のある態様のクレーン装置は、吊り具と、吊り具を支持する複数本のワイヤと、複数本のワイヤのそれぞれの送り出しおよび巻き取りを行う複数のワイヤ駆動機構と、を備える。吊り具と複数本のワイヤとの連結箇所は、吊り部の一端側と他端側とに分散され、吊り具は、一端側の連結箇所と他端側の連結箇所との間において伸縮可能である。 In order to solve the above problems, a crane device according to an aspect of the present invention includes a lifting device, a plurality of wires that support the lifting device, and a plurality of wire drives that feed and take up each of the plurality of wires. A mechanism. Connection points between the hanging tool and the plurality of wires are distributed between one end side and the other end side of the hanging section, and the hanging tool is expandable and contractible between the connecting point on one end side and the connecting point on the other end side. be.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that arbitrary combinations of the above-mentioned components and mutual substitution of the components and expressions of the present invention among methods, devices, systems, etc. are also effective as aspects of the present invention.
本発明によれば、稼働に必要な上部空間を小さくできるクレーン装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a crane device that can reduce the upper space required for operation.
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。 Hereinafter, the same or equivalent components and members shown in each drawing will be given the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted as appropriate. Further, the dimensions of members in each drawing are shown enlarged or reduced as appropriate to facilitate understanding. Further, in each drawing, some members that are not important for explaining the embodiments are omitted.
以下では、クレーン装置が天井クレーンである場合を例に説明するが、これには限定されず、実施の形態の技術思想は、矛盾しない限りにおいて、スタッカークレーン、その他のクレーンにも適用できる。 In the following, a case where the crane device is an overhead crane will be described as an example, but the invention is not limited to this, and the technical idea of the embodiment can be applied to a stacker crane and other cranes as long as there is no contradiction.
図2は、実施の形態に係るクレーン装置10の斜視図である。クレーン装置10は、吊り上げ対象物を搬送するための天井クレーンであり、工場などの建造物内に設置される。クレーン装置10は、クレーン本体12と、移動機構14と、制御装置16と、を備える。制御装置16は、有線または無線によってクレーン本体12および移動機構14と接続される。
FIG. 2 is a perspective view of the
以降、ある水平方向をx方向、x方向に直交する水平方向をy方向、両者に直交する方向をz方向として説明する。 Hereinafter, a certain horizontal direction will be described as an x direction, a horizontal direction perpendicular to the x direction as a y direction, and a direction perpendicular to both as a z direction.
移動機構14は、クレーン本体12を移動させる機構である。この例では、移動機構14は、クレーン本体12をx方向およびy方向に移動させる。移動機構14は、一対のレール(ランウェイ)20a,20bと、一対のサドル22a,22bと、ガーダ(桁)24と、トロリ26と、を含む。
The
一対のレール20a,20bは、例えば建造物の天井の近くに設けられる。一対のレール20a,20bは、y方向に所定の間隔を隔てて、互いに対して平行に、x方向に延在する。サドル22a,22bは、図示しないモータにより駆動される台車である。サドル22a,22bはそれぞれ、制御装置16からの制御信号に基づいて、レール20a,20b上をその延在方向(x方向)に走行する。
The pair of
ガーダ24は、特に限定されないが、平面視でy方向に長い矩形枠状の形状を有する。ガーダ24は、サドル22a,22bに架け渡される。つまり、ガーダ24は、サドル22a,22bによって両端を支持される。ガーダ24は、サドル22a,22bと一体となってx方向に移動する。
Although not particularly limited, the
トロリ26は、図示しないモータにより駆動される台車であり、クレーン本体12を支持する。トロリ26は、特に限定されないが、平面視で(z方向に見て)矩形枠状の形状を有する。トロリ26は、制御装置16からの制御信号に基づいて、ガーダ24上をその延在方向(y方向)に走行する。
The
つまり移動機構14は、サドル22a,22bひいてはガーダ24をx方向に移動させ、トロリ26をy方向に移動させることにより、クレーン本体12をxy方向に移動させる。
In other words, the
クレーン本体12は、ワイヤ駆動式のクレーンである。クレーン本体12には、7個のワイヤ駆動機構32によって制御対象物(吊り具28)の6方向への移動自由度を実現するパラレルワイヤ駆動機構が採用されている。なお、自由度は特に限定されず、(N+1)個のワイヤ駆動機構によって制御対象物のN方向への移動自由度を実現してもよい。
The crane
クレーン本体12は、吊り具28と、7本のワイヤ30と、7つ(ワイヤ30と同数)のワイヤ駆動機構32と、を備える。なお、ワイヤ30とワイヤ駆動機構32の数は特に限定されない。
The crane
吊り具28は、支柱部34と、下ベース36と、上ベース38と、吊り部40と、を含む。支柱部34は、長尺の部材であり、複数本のワイヤ30によってトロリ26の内側に挿通された状態に支持される。上ベース38は支柱部34の上端側に固定され、下ベース36は支柱部34の下端側に固定される。下ベース36および上ベース38は、特に限定されないが、いずれも矩形板状である。吊り部40は、下ベース36に固定される。吊り部40は、フック、ロボットハンド、その他であってもよい。
The
支柱部34は、長手方向に伸縮可能に構成される。例えば支柱部34は、長手方向に伸縮可能な構造体とそれを伸縮させるアクチュエータで構成されてもよい。また例えば支柱部34は、長手方向に伸縮可能な、油圧シリンダなどのアクチュエータであってもよい。いずれにせよ支柱部34は、制御装置16からの制御信号に基づいて伸縮する。
The
支柱部34は特に、所定の稼働領域を実現する場合において、当該稼働領域を仮に吊り具28とは別の伸縮不可能な吊り具(以下、「伸縮不可吊り具」ともよぶ)で実現する場合の当該伸縮不可吊り具の長さよりも吊り具28の長さが短くなるように、伸縮可能に構成される。
The
なお、伸縮箇所である支柱部34の最大伸長時の長さ(Lmax)に対する最大収縮時の長さ(Lmin)の比(Lmin/Lmax)は、小さいほどよい。例えば、一般的な、油圧または空圧の片ロッドシリンダの場合の比は1/2以下となる。
Note that the ratio (L min /L max ) of the length at maximum contraction (L min ) to the length at maximum expansion (L max ) of the
図3(a)、(b)はそれぞれ、クレーン本体12の一例を示す側面図である。図3(a)、(b)では、吊り部40の表示を省略している。これらの例では、支柱部34はシザースリンクを構成する。図3(a)の例では、制御装置16からの制御信号に基づいてモータ50が付け根の回転ジョイントにトルクを加えることにより、支柱部34を伸縮させる。図3(b)の例では、支柱部34と上ベース38に跨がって設けられたシリンダ52を制御装置16からの制御信号に基づいて伸縮させることにより、支柱部34を伸縮させる。いずれにしても、支柱部34がシザースリンクを構成することにより、Lmin/Lmaxを比較的小さくできる。
FIGS. 3A and 3B are side views showing an example of the crane
図2に戻り、7本のワイヤ30は、例えば、鋼線などの可撓性を有する単線または撚線である。7本のワイヤ30は吊り具28に連結され、それらの連結箇所は吊り具28の下端部側と上端部側とに分散される。つまり、7本のワイヤ30のうちの一部は吊り具28の下端部側に連結され、残りは吊り具28の上端部側に連結される。
Returning to FIG. 2, the seven
ここでは、7本のワイヤ30のうちの4本のワイヤ30(以下、「下部ワイヤ30a」ともよぶ)が吊り具28の下端部側、具体的には下ベース36に連結され、残りの3本のワイヤ30(以下、「上部ワイヤ30b」ともよぶ)が吊り具28の上端部側、具体的には上ベース38に連結されている。なお、吊り具28が下ベース36を含まない構成も考えられ、この場合、下部ワイヤ30aは、支柱部34の例えば下端に連結されてもよいし、吊り部40に連結されてもよい。また、吊り具28が上ベース38を含まない構成も考えられ、この場合、上部ワイヤ30bは、支柱部34の例えば上端に連結されてもよい。
Here, four wires 30 (hereinafter also referred to as "
下部ワイヤ30aは、吊り具28と吊り具28が吊り上げている対象物の重量を支持する。したがって、安全のため、下部ワイヤ30aの本数が上部ワイヤ30bの本数よりも多い方が好ましい。
The
上部ワイヤ30bは、下部ワイヤ30aが緩まない(すなわち張力が0にならない)ように、支柱部34に長手方向に沿って下向きの力を発生させる。これにより、吊り具28を高速に移動させることが可能になる。
The
7つのワイヤ駆動機構32は、制御装置16からの制御信号に基づいて、ワイヤ30の送り出しおよび巻き取りを行う。ワイヤ駆動機構32の構成は特に限定されない。例えばワイヤ駆動機構32は、モータと、モータの出力軸に固定されたプーリと、を含み、プーリにはワイヤ30が巻き付けられ、モータでプーリを適宜角度だけ正逆回転させることにより、プーリに巻き付いたワイヤを適宜長さだけ送り出すまたは巻き取る。
The seven
7つのワイヤ駆動機構32は、領域A内に配置されている。領域Aは、上部ワイヤ30bと吊り具28との連結箇所(すなわち上ベース38)と、下部ワイヤ30aと吊り具28との連結箇所(すなわち下ベース36)との間の領域である。
Seven
詳しくは、4本の下部ワイヤ30aのそれぞれに対応する(すなわち送り出しおよび巻き取りを行う)4つのワイヤ駆動機構32(以下、「下部ワイヤ駆動機構32a」ともよぶ)はトロリ26の下面に固定され、3本の上部ワイヤ30bに対応する3つのワイヤ駆動機構32(以下、「上部ワイヤ駆動機構32b」ともよぶ)はトロリ26の上面に固定されている。
Specifically, four wire drive mechanisms 32 (hereinafter also referred to as "lower
7本のワイヤ30はいずれも、吊り具28との連結箇所からワイヤ駆動機構32まで直線的に直接に張られている。したがって、7本のワイヤ30は領域A内にのみ張られている。この場合、クレーン本体12のZ方向における寸法がコンパクトになる。
All of the seven
なお、7本のワイヤ30のうちの少なくとも1本は、図示しない1つまたは複数の方向変換のためのガイドを経由して張られてもよい。ガイドは、例えば、単なるリングであってもよいし、回転自在に支持されたコロであってもよい。ガイドは、好ましくは領域A内に配置される。例えばガイドは、トロリ26に固定される。
Note that at least one of the seven
なお、ワイヤ駆動機構32を、領域A外に配置することも可能である。
Note that it is also possible to arrange the
制御装置16は、移動機構14を制御してクレーン本体12をx方向およびy方向に移動させたり、クレーン本体12の7つのワイヤ駆動機構32のそれぞれの送り出し量を制御して吊り具28をx方向、y方向、z方向およびそれらの回転方向に移動させたりすることで、吊り上げ対象物を吊り上げて搬送する。制御装置16は、吊り具28を移動させる際、支柱部34を適宜伸縮させる。制御装置16は、例えば、吊り部40を上に移動させるほど支柱部34を収縮させてもよい。例えば吊り部40の位置ごとに、7つのワイヤ駆動機構32のそれぞれの送り出し量と、支柱部34の伸縮量とが決められていてもよい。
The
図4は、実施の形態が奏する効果を説明する図である。図4は、クレーン本体12を示す側面図である。図9の左側の位置から右側の位置に吊り部40を移動させる場合、すなわち吊り部40を上に移動させる場合を考える。図9の右側の図における破線は、仮に支柱部34が収縮しない場合の吊り具28を示す。図4から明らかなように、支柱部34を伸縮可能に構成した上で、例えば吊り部40を上に移動させるにしたがって支柱部34を収縮させることにより、そうでない場合と比べて、稼働に必要な上部空間を小さくできる。
FIG. 4 is a diagram illustrating the effects of the embodiment. FIG. 4 is a side view showing the crane
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described above based on the embodiments. Those skilled in the art will understand that this embodiment is merely an example, and that various modifications can be made to the combinations of these components and processing processes, and that such modifications are also within the scope of the present invention. be. Hereinafter, such modified examples will be explained.
(第1変形例)
図5は、実施の形態の変形例に係るクレーン装置10の斜視図である。図5は図2に対応する。本変形例の移動機構14はトロリ26を含んでおらず、ワイヤ駆動機構32はガーダ24に支持される。ワイヤ駆動機構32は、例えばモータによって駆動される車輪付であり、制御装置16からの制御信号に基づいてガーダ24上を自走する。なお、ワイヤ駆動機構32の車輪とそれを駆動するモータが、一対のレール20a,20b、一対のサドル22a,22bおよびガーダ24とともに移動機構14を構成すると捉えることもできる。本変形例によれば、実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
(First modification)
FIG. 5 is a perspective view of a
(第2変形例)
図6は、実施の形態の別の変形例に係るクレーン装置10の斜視図である。図6は図2に対応する。本変形例では、移動機構14は一対のレール20a,20bのみを含み、一対のサドル22a,22b、ガーダ24およびトロリ26を含んでいない。ワイヤ駆動機構32はレール20a,20bに支持される。ワイヤ駆動機構32は、例えばモータによって駆動される車輪付であり、制御装置16からの制御信号に基づいてレール20a,20b上を自走する。なお、ワイヤ駆動機構32の車輪とそれを駆動するモータが、一対のレール20a,20bとともに移動機構14を構成すると捉えることもできる。本変形例によれば、実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
(Second modification)
FIG. 6 is a perspective view of a
(第3変形例)
実施の形態では特に言及しなかったが、支柱部34を伸縮を、N方向への吊り具28の移動自由度の実現に利用してもよい。つまり、N個のワイヤ駆動機構と伸縮可能な支柱部34によってN方向への吊り具28の移動自由度を実現してもよい。この場合、ワイヤ駆動機構32を1つ削減できる。
(Third modification)
Although not specifically mentioned in the embodiment, expansion and contraction of the
(第4変形例)
実施の形態と異なりクレーン装置10が移動機構14を備えない構成も考えられる。この場合、クレーン本体12は、例えば建造物内のフレームなどに支持されればよい。
(Fourth modification)
Unlike the embodiment, a configuration in which the
上述した実施の形態および変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。 Any combination of the embodiments and variations described above are also useful as embodiments of the present invention. A new embodiment resulting from a combination has the effects of each of the combined embodiments and modifications.
10 クレーン装置、 12 クレーン本体、 14 移動機構、 16 制御装置、 28 吊り具、 30 ワイヤ、 32 ワイヤ駆動機構。 10 Crane device, 12 Crane main body, 14 Movement mechanism, 16 Control device, 28 Hanging tool, 30 Wire, 32 Wire drive mechanism.
Claims (5)
前記吊り具を支持する複数本のワイヤと、
前記複数本のワイヤのそれぞれの送り出しおよび巻き取りを行う複数のワイヤ駆動機構と、を備え、
前記吊り具と前記複数本のワイヤとの連結箇所は、前記吊り部の下端部側と上端部側とに分散され、
前記吊り具は、前記下端部側の連結箇所と前記上端部側の連結箇所との間において伸縮可能であるクレーン装置。 A sling and
a plurality of wires supporting the hanging device;
A plurality of wire drive mechanisms that feed and wind up each of the plurality of wires,
Connection points between the hanging tool and the plurality of wires are distributed on a lower end side and an upper end side of the hanging part,
In the crane device, the hanging tool is extendable and retractable between a connecting point on the lower end side and a connecting point on the upper end side.
前記制御対象物を支持する複数本のワイヤと、
前記複数本のワイヤのそれぞれの送り出しおよび巻き取りを行う複数のワイヤ駆動機構と、を備え、
前記制御対象物と前記複数本のワイヤとの連結箇所は、前記制御対象物の下端部側と上端部側とに分散され、
前記制御対象物は、前記下端部側の連結箇所と前記上端部側の連結箇所との間において伸縮可能であるパラレルワイヤ駆動機構。 A controlled object;
a plurality of wires supporting the controlled object;
A plurality of wire drive mechanisms that feed and wind up each of the plurality of wires,
Connection points between the controlled object and the plurality of wires are distributed on a lower end side and an upper end side of the controlled object,
The object to be controlled is a parallel wire drive mechanism that is expandable and retractable between a connection location on the lower end side and a connection location on the upper end side.
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