JP5099557B2 - 過負荷防止装置及び鍛造クレーンの過負荷防止方法、並びに、鍛造クレーン。 - Google Patents

Description

本発明は、鍛造装置に連動してワークの搬送を行う鍛造クレーンの過負荷防止装置、及び鍛造クレーンの過負荷防止方法、並びに、過負荷防止装置を備えた鍛造クレーンに関する。

一般に、鍛造工場で使用される鍛造クレーンは、被鍛造物であるワークを搬送するとともに鍛造装置での鍛造時も保持し続け、鍛造時にワークを軸回りに回転させるといった回転動作を該鍛造装置と連動して行わせるものである。そして、このような鍛造装置と連動した鍛造クレーンの作業によって、ワークをプレスする鍛造処理を行ない、ワークを所定の形状に加工することができる。

従来、この種の鍛造クレーンとして、特許文献１に示される技術が知られている。この特許文献１に示される鍛造クレーン用緩衝装置は、ワークを吊下げて上下移動させる吊下げ手段である巻上機構の上部滑車群を支持する緩衝ビームを、ばね装置及び緩衝用油圧シリンダ装置を介してトロリー上に支持するものであって、これらばね装置及び緩衝用油圧シリンダ装置によって、上部滑車群の衝撃荷重を吸収する。具体的には、緩衝用油圧シリンダの働きにより、機械的衝撃エネルギーを油圧に変換し、流体エネルギーとしてアキュムレータに蓄積することによって、油圧特有のソフトな緩衝効果をもたらし、ばね装置では達成できないような柔軟なばね常数を、アキュムレータの容量並びに油圧回路の圧力設定により容易に可能とし得るものである。
特公昭４５−２４９３９号公報

上記のような鍛造クレーン用緩衝装置では、巻上装置の主巻ドラムの回転を調整して、ロープ巻上げ、又は繰出し（巻下げ）運転を行うものであるが、繰出速度が速い場合にはロープを繰出しすぎて、ワークを支持台上に降下させてしまうという問題があった。そして、一旦、ワークが支持台上に降下した場合には、これを吊り上げる作業を行わなければならず、鍛造作業の作業能率が低下するという問題があった。一方、繰出速度が遅い場合には、ロープの繰出しがプレスによるワークの変位に追い付かないことから、鍛造クレーン用緩衝装置に過負荷が発生するという問題があった。そして、このような過負荷は、先のばね装置及び緩衝用油圧シリンダ装置における許容値を超えて発生してしまうおそれがあった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、鍛造を行うワークを吊下げる際に、鍛造に伴ってワークから作用する荷重が過負荷となり、また、ロープがたるみ過ぎないように、ロープの張力が適切となるように調整してワークを吊下げることを可能とする鍛造クレーンの過負荷防止装置及び過負荷防止方法、並びに鍛造クレーンを提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。本発明は、ワークを保持する保持部と、該保持部をロープ及び該ロープを繰出すドラムにより上下移動可能に吊下げる吊下げ手段と、該吊下げ手段を支持する支持部とを備える鍛造クレーンに設けられる過負荷防止装置であって、前記ワークから作用する負荷が予め設定された許容範囲内となるように、前記吊下げ手段によって前記保持部を介して前記ワークを吊下げる際に変化する吊下げ特性値の大きさを制限する制限手段を備えることを特徴とする。

また、本発明は、ワークを保持する保持部と、該保持部をロープ及び該ロープを繰出すドラムにより上下移動可能に吊下げる吊下げ手段と、該吊下げ手段を支持する支持部とを備える鍛造クレーンにおいて、前記ワークから作用する負荷が予め設定された許容範囲内となるように、前記吊下げ手段によって保持部を介してワークを吊下げる際に変化する吊下げ特性値の大きさを制限することを特徴とする。

この構成及び方法では、保持部でワークを保持し、これを吊下げ手段によって吊下げながら鍛造を行う際に、ワークの変位によってワークから保持部を介して作用する負荷が変動し、これに応じて吊下げ手段における吊下げ特性値が変化することとなる。ここで、制限手段がワークから作用する荷重を予め設定された許容範囲内とするように吊下げ特性値を制限することで、吊下げ手段に保持部を介して過負荷が生じてしまうことなく、また、吊下げるロープがたるんでしまうことなく、ロープを適切な張力として、ワークを吊下げることができる。

そして、本発明は、上記過負荷防止装置において、前記制限手段を、前記吊下げ手段での吊下げ特性値を検出する検出手段と、該検出手段で検出された前記吊下げ特性値が前記ワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否か監視を行う監視手段と、該監視手段による監視結果に基づいて吊下げ手段の駆動を制御する制御手段と、から構成することを特徴とする。

この構成では、制限手段の検出手段にて吊下げ手段での吊下げ特性値を検出し、監視手段にて該検出手段で検出された吊下げ特性値がワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否か監視している。そして、制御手段にて、監視手段による監視結果に基づいて吊下げ手段の駆動を制御するようにすることで、ワークから作用する荷重を予め設定された許容範囲内とするように吊下げ特性値を制限して、吊下げ手段によってロープを適切な張力としてワークを吊下げることができる。

また、上記の過負荷防止装置において、前記検出手段に、ロープの張力を前記吊下げ特性値として検出する荷重計を有し、前記監視手段にて、前記荷重計で検出されたロープの張力が前記基準値を超えるか否かを監視することがより好ましい。

また、本発明は、上記の過負荷防止方法において、ロープの張力を前記吊下げ特性値として検出するとともに、検出された前記ロープの張力が、前記ワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否かを監視し、該監視結果に基づいて吊下げ手段の駆動を制御することを特徴とする。

この構成及び方法では、検出手段の荷重計でロープの張力を吊下げ特性値として検出し、監視手段ではロープの張力がワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否か監視を行っている。そして、制御手段では、監視手段によるロープの張力の監視結果に基づいて吊下げ手段を制御することで、吊下げ手段によってロープを適切な張力としてワークを吊下げることができる。

また、上記の過負荷防止装置において、前記吊下げ手段の前記ロープを支持する滑車を弾性的に支持する支持ばねを備え、前記検出手段は、前記支持ばねの変位を吊下げ特性値として検出するばね変位計を有し、前記監視手段は、前記ばね変位計で検出された支持ばねの変位が前記基準値を超えるか否かを監視することがより好ましい。

また、本発明は、上記の過負荷防止方法において、前記ロープを支持する滑車を弾性的に支持する支持ばねの変位を吊下げ特性値として検出するとともに、検出された前記支持ばねの変位が、前記ワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否かを監視し、該監視結果に基づいて前記吊下げ手段の駆動を制御することを特徴とする。

この構成及び方法では、検出手段のばね変位計でロープの滑車を支持する支持ばねの変位を吊下げ特性値として検出し、監視手段では支持ばねの変位がワークに作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否か監視を行っている。そして、制御手段では、監視手段による支持ばねの変位の監視結果に基づいて吊下げ手段を制御することで、吊下げ手段によってロープを適切な張力としてワークを吊下げることができる。

また、上記の過負荷防止装置において、前記検出手段は、前記吊下げ手段の前記ドラムを回転させるモータによるトルクを前記吊下げ特性値として検出し、前記監視手段は、前記検出手段で検出された前記トルクが前記基準値を超えるか否かを監視することが好ましい。

また、本発明は、上記の過負荷防止方法において、前記吊下げ手段の前記ドラムを回転させるモータによるトルクを前記吊下げ特性値として検出するとともに、検出された前記トルクが、前記ワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否かを監視し、該監視結果に基づき、前記吊下げ手段の駆動を制御することを特徴とする。

この構成及び方法では、検出手段で吊下げ手段のモータによるトルクを吊下げ特性値として検出し、監視手段ではモータのトルクがワークに作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否か監視を行っている。そして、制御手段では、監視手段によるモータのトルクの監視結果に基づいて吊下げ手段を制御することで、吊下げ手段によってロープを適切な張力としてワークを吊下げることができる。

また、上記の過負荷防止装置において、前記検出手段は、前記吊下げ手段の前記ロープの繰出速度を前記吊下げ特性値として検出するロープ速度センサを有し、前記監視手段は、前記ロープ速度センサで検出された前記繰出し速度が、前記基準値を超えるか否かを監視することが好ましい。

また、本発明は、上記の過負荷防止方法において、前記吊下げ手段の前記ロープの繰出速度を前記吊下げ特性値として検出するとともに、検出された前記ロープの繰出速度が、前記ワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否かを監視し、該監視結果に基づき、前記吊下げ手段の駆動を制御することを特徴とする。

この構成及び方法では、検出手段のロープ速度センサでロープの繰出し速度を吊下げ特性値として検出し、監視手段ではロープの繰出し速度がワークに作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否か監視を行っている。そして、制御手段では、監視手段によるロープの繰出し速度の監視結果に基づいて吊下げ手段を制御することで、吊下げ手段によってロープを適切な張力としてワークを吊下げることができる。

また、上記の過負荷防止装置において、前記制限手段は、前記吊下げ特性値として前記吊下げ手段の前記ロープの張力が、前記ワークから作用する負荷の許容範囲と対応するように設定された基準値以下では前記ロープの繰り出しを停止させるとともに、該基準値よりも大きくなると前記ロープの繰出しを許容するブレーキであることが好ましい。

また、本発明は、上記の過負荷防止方法において、前記吊下げ特性値として前記吊下げ手段の前記ロープの張力が、前記ワークから作用する負荷の許容範囲と対応するように設定された基準値以下では前記ロープの繰り出しを停止させるとともに、該基準値よりも大きくなったら前記ロープの繰出しを許容するブレーキ制御を行うことを特徴とする。

この構成及び方法では、制限手段であるブレーキは、吊下げ特性値であるロープの張力がワークから作用する負荷の許容範囲と対応するように設定された基準値以下では、すなわちロープの張力が適切な状態では前記ロープの繰り出しを停止させてワークを吊下げることができる。一方、ロープの張力が基準値よりも大きくなると、ブレーキは、ロープの繰り出しを許容することで、この場合においてもロープの張力が適切な状態とすることができる。

また、本発明の鍛造クレーンは、上記の過負荷防止装置を備えることを特徴とする。

この構成によれば、上記の過負荷防止装置を備えることにより、吊下げ手段に保持部を介して過負荷が生じてしまうことなく、また、吊下げるロープがたるんでしまうことなく、ロープを適切な張力として、ワークを吊下げて、鍛造装置によってワークの鍛造を行わせることができる。

本発明の過負荷防止装置及び過負荷防止方法では、ワークから作用する荷重を予め設定された許容範囲内とするように吊下げ特性値を制限することで、吊下げ手段に保持部を介して過負荷が生じてしまうことなく、また、吊下げるロープがたるんでしまうことなく、ロープを適切な張力として、ワークを吊下げることができる。
また、本発明の鍛造クレーンでは、上記の過負荷防止装置を備えることで、吊下げ手段に保持部を介して過負荷が生じてしまうことなく、また、吊下げるロープがたるんでしまうことなく、ロープを適切な張力として、ワークを吊下げることができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１において、符号１００で示すものはワークＷの鍛造処理を行う鍛造装置、符号１０１で示すものは、鍛造装１００と連動してワークＷの吊下げ作業を行う鍛造クレーンであり、該鍛造クレーン１０１には、本願発明に係わる過負荷防止装置１０２Ａが組み込まれている。

鍛造装置１００は、鍛造時にワークＷをその上面に載置する支持台１と、該支持台１の上方位置に配置され該支持台１との間に配置されたワークＷに圧力を加えるプレス２と、該プレス２を昇降するシリンダ３と、を具備するものであって、後述する鍛造クレーン１０１のターニング装置３０で、ワークＷを回転させながら、ワークＷの鍛造作業を行うものである。

次に、鍛造クレーン１０１について説明する。符号１０で示すものは支持部であって、上方に設置されたレール１１上と、該レール１１上を車輪１２ａによって走行する２組の走行ガータ１２と、各走行ガータ１２上でレール１１の延設方向と直交する方向となる紙面奥行き方向に移動可能なトロリー１３とから構成されている。
これら走行ガータ１２上の各トロリー１３には、ワークＷを吊下げるための吊下げ手段２０が設けられている。この吊下げ手段２０は、ターニング装置３０（後述する）を支持する吊具２１と、該吊具２１を吊下げるロープ２２と、該ロープ２２が巻回され支持されている複数の滑車２３Ａ、２３Ｂと、該滑車２３を経たロープ２２を巻回するドラム２４と、該ドラム２４を回転させるモータ駆動部２５と、を有する。そして、吊下げ手段２０では、該モータ駆動部２５により、ドラム２４に対してロープ２２を巻上げ、又はドラム２４からロープ２２を繰出すことが可能となっている。また、滑車２３Ａは、支持ばね２６Ａを介してトロリー１３に支持されている。同様に、滑車２３Ｂは、支持ばね２６Ｂを介して吊具２１を支持している。そして、この支持ばね２６Ａ、２６ＢによってワークＷから鍛造クレーン１０１に加わる衝撃荷重を吸収する。

前記吊下げ手段２０の各吊具２１には、フック２１Ａを介して、ワークＷの保持部となるターニング装置３０が吊下げられている。これらターニング装置３０は、ワークＷの軸部Ｗ１を保持するベルト３１と、該ベルト３１を回転させることによって軸部Ｗ１とともにワークＷを軸回りに回転させる回転装置３２とから構成される。

次に、本実施形態に係わる過負荷防止装置１０２Ａについて図２を参照して説明する。この過負荷防止装置１０２Ａは、ワークＷから作用する負荷が予め設定された許容範囲内となるように、吊下げ手段２０によってターニング装置３０を介してワークＷを吊下げる際に変化する吊下げ特性値の大きさを制限する過負荷防止方法が適用されたものである。具体的には、この過負荷防止装置１０２Ａは、吊下げ手段２０での吊下げ特性値としてロープ２２に作用する張力を検出する検出手段４０Ａと、該検出手段４０Ａで検出されたロープ２２の張力がワークＷから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否か監視する監視手段４１Ａと、監視手段４１Ａによる監視結果に基づいて吊下げ手段２０の駆動を制御する制御手段４２Ａとを有する制限手段１０３Ａにより構成される。

上記検出手段４０Ａ、監視手段４１Ａ、制御手段４２Ａの具体的構成について説明する。
図２において、符号５０はロープ２２を巻回する滑車２３に設けられて、該ロープ２２の張力を検出する荷重計である。
符号５１は、鍛造クレーン１０１の吊下げ手段２０に作用する荷重が、許容範囲内となるように予めロープ２２の張力の基準値を予め設定する基準値設定部であり、また、符号５２は、基準値設定部５１の基準値から荷重計５０の計測値を減算し、基準値に対する計測したロープ２２の張力の差分を求める張力減算部である。

符号５３は、前記張力減算部５２の減算結果を、予め設定しておいた演算式に基づき比例積分することにより、上記差分がゼロとなるように、モータ駆動部２５によって繰出されるロープ２２の目標繰出速度を計算する目標繰出速度演算部である。
符号５４は、繰出速度減算部５７（後述する）を経て、前記目標繰出速度演算部５３で演算したロープの目標繰出速度となるようにモータ駆動部２５を制御するモータ制御系である。
符号５５は、ロープ２２を巻回するドラム２４に設けられたエンコーダ５６の出力に基づきロープ２２の繰出速度を検出する繰出速度検出手段である。
符号５７は、繰出速度検出手段５５で検出された実際のロープ２２の繰出速度と、目標繰出速度演算部５３で演算されたロープ２２の目標繰出速度との差から、該ロープ２２の繰出速度が繰出目標速度となるようにフィードバック制御するための繰出速度減算部である。

なお、上述した荷重計５０によって検出手段４０Ａが構成される。また、基準値設定部５１、張力減算部５２によって監視手段４１Ａが構成される。また、目標繰出速度演算部５３、繰出速度減算部５７、モータ制御系５４、繰出速度検出手段５５によって、制御手段４２Ａが構成される。
また、この制御手段４２Ａでは、ドラム２４に設けられたエンコーダ５６の出力からロープ２２の繰出速度を検出するようにしたが、該エンコーダ５６の出力に基づきドラム２４からのロープ２２の繰出量を算出し、該ロープ２２の繰出量に基づき、先のロープ２２の張力が、基準値の範囲内に収まるようにフィードバック制御しても良い。この場合、符号５３では、ロープ２２の目標繰出速度ではなく、該ロープ２２の目標繰出量を計算する。

以上のように構成された鍛造装置１００、鍛造クレーン１０１、過負荷防止装置１０２Ａの作用を説明する。
保持部であるターニング装置３０でワークＷを保持し、これを吊下げ手段２０によって吊下げながら鍛造装置１００により鍛造を行う。すると、支持部１上のワークＷがプレス２によってプレスされて変形することで、軸部Ｗ１が変位する。これによりワークＷの軸部Ｗ１からターニング装置３０を介して作用する負荷が変動し、これに応じて吊下げ手段２０におけるロープ２２の張力（吊下げ特性値）が変化することとなる。
ここで、制限手段１０３では、張力減算部５２にて計算した荷重計５０で検出されたロープ２２の張力と、基準値設定部５１に許容値として設定した基準値との差に基づき、目標繰出速度演算部５３にて、ロープ２２の目標繰出速度を算出する。そして、この目標繰出速度に一致するように、モータ制御系５４、繰出速度検出手段５５、繰出速度減算部５７での処理を繰り返すことによって、ロープ２２の張力が、基準値設定部５１で設定された基準値の範囲内に収まるように、モータ駆動部２５のモータ回転速度をフィードバック制御する。これによって張力目標値と対応する荷重よりも大きい荷重でワークＷからの負荷がかからないようにしている。また、このような制御は、荷重計５０から検出値が入力される毎に繰り返し行われるものであり、荷重計５０からの検出値が変化すると、これに応じて目標繰出速度が再計算され、当該再計算された目標繰出速度となるように、モータ駆動部２５が制御されることとなる。

すなわち、制限手段１０３の検出手段４０Ａとして、ロープ２２の張力を検出する荷重計５０を用いることによって、検出した張力を吊下げ特性値として、ワークＷに作用する荷重が許容範囲か否かという監視を行い、ワークＷから作用する荷重を予め設定された許容範囲内とするようにロープ２２の張力（吊下げ特性値）を制限することで、吊下げ手段２０にターニング装置３０を介して過負荷が生じてしまうことなく、また、ワークＷを吊下げるロープ２２がたるんでしまうことなく、ロープ２２を適切な張力でワークＷを吊下げることができる。

以上説明したような第１実施形態に示される過負荷防止装置１０２Ａによれば、制限手段１０３がワークＷから作用する荷重を予め設定された許容範囲内とするようにロープ２２の張力（吊下げ特性値）を制限することで、吊下げ手段２０にターニング装置３０を介して過負荷が生じず、また、ワークＷを吊下げるロープ２２がたるんでしまうことなく、ロープ２２を適切な張力でワークＷを吊下げることが可能となる。

なお、本実施形態では、ロープ２２の張力を吊下げ特性値としたことから、検出手段４０Ａに、ロープ２２の張力を検出する荷重計５０を使用するようにしたが、ロープ２２の張力に代えて、支持ばね２６Ａ、２６Ｂの変位を吊下げ特性値としても、支持ばね２６Ａ、２６Ｂの変位とロープ２２の張力とは比例関係にあるから、同様の制御を行うことができる。この場合、該荷重計５０に代えて、支持ばね２６Ａ、２６Ｂの変位を検出するばね変位計を使用するとともに、基準値設定部５１にて、鍛造クレーン１０１の吊下げ手段２０に作用する荷重が許容範囲内となるように支持ばね２６Ａ、２６Ｂの変位量の基準値を予め設定する。また、張力減算部５２に代えて変位量減算部として、当該変位量減算部にて、支持ばね２６Ａ、２６Ｂの変位を検出するばね変位計の検出値と、基準値設定部５１で設定した基準値との差を演算する。そして、その演算結果に基づき、目標繰出速度演算部５３にて、予め設定しておいた演算式に基づき比例積分することにより、モータ駆動部２５によって繰出されるロープ２２の目標繰出速度を計算し、同様の制御を行うことができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。第２実施形態に係わる過負荷防止装置１０２Ｂが、第１実施形態に係わる過負荷防止装置１０２Ａと異なるのは、制限手段１０３Ｂの具体的構成である。
本実施形態に係わる制限手段１０３Ｂは、第１実施形態と同様に、吊下げ手段２０にて吊下げ特性値を検出する検出手段４０Ｂと、該検出手段４０Ｂで検出された吊下げ特性値がワークＷから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否か監視を行う監視手段４１Ｂと、該監視手段４１Ｂによる監視結果に基づいて吊下げ手段２０の駆動を制御する制御手段４２Ｂと、から構成されているが、これらは、全て吊下げ手段２０のモータ駆動部２５を制御するモータ制御系６０に含まれる。このモータ制御系６０は、モータ駆動部２５から発生した回転駆動力をドラム２４に伝達する回転力伝達経路の途中に、トルクリミッタ６１が設けられてなるものである。

このトルクリミッタ６１には、鍛造クレーン１０１の吊下げ手段２０に作用する荷重の許容値に対応して発生させるモータ駆動部２５のモータのトルクを上限値として求めておき、当該上限値が基準値として設定されている。
そして、モータ制御系６０では、通常時は、自ら演算したトルク指令値をモータ駆動部２５に出力することで、作用する負荷に応じてモータ駆動部２５から出力されるトルク変化させてロープ２２によりワークＷを支持することができる。一方、モータ制御系６０では、自ら演算したトルク指令値を吊下げ特性値としてトルクリミッタ６１で監視しており、許容値以上の負荷がかかろうとして設定された上限値以上のトルク指令値が演算されると、モータ指令値を上記上限値に制限してモータ駆動部２５に出力する。
すなわち、モータ制御系６０は、検出手段４０Ｂとして自ら演算したトルク指令値を吊下げ特性値として取得し、トルクリミッタ６１を監視手段４１Ｂとして、トルク指令値が上限値（基準値）に達していないか監視し、制御手段４２Ｂとして当該監視結果に基づいてモータ駆動部２５を駆動するトルク指令値を出力するものである。

また、符号６２は、ドラム２４に設けられたエンコーダであり、吊下げ手段２０のモータ駆動部２５によって回転するドラム２４の回転速度を検出している。
また、符号６４は、回転速度設定部６５で設定された設定速度（＝０）に基づき、エンコーダ６２で検出されたドラム２４の回転速度と回転速度設定部６５にて設定された設定速度（＝０）との差を計算する回転速度減算部６４である。

以上のように構成された鍛造装置１００、鍛造クレーン１０１、過負荷防止装置１０２Ｂの作用を説明する。
ターニング装置３０でワークＷを保持し、これを吊下げ手段２０によって吊下げながら鍛造装置１００により鍛造を行う際に、ワークＷの変位によってワークＷからターニング装置３０を介して作用する負荷が変動し、負荷の変動に応じてロープ２２は繰り出され、あるいは、弛もうとする。ここで、回転速度減算部６４では、エンコーダ６２で検出されて入力されたドラム回転速度と、回転速度設定部６５にて設定された設定速度（＝０）との差を計算して、モータ制御系６０に出力する。そして、モータ制御系６０では、設定速度と検出されたドラム回転速度との差が０となるようにモータ駆動部２５にトルクを出力させるべく、モータ駆動部２５に出力するトルク指令値（吊下げ特性値）を演算する。ここで、モータ制御系６０では、トルクリミッタ６１によって自ら演算したトルク指令値が予め設定した上限値（基準値）に達していないか監視し、上限値に達していない場合には、当該トルク指令値に対応したトルクをモータ駆動部２５に出力させる。そして、モータ駆動部２５によって出力されたトルクと、ワークＷから作用する負荷との関係によって、ドラム２４は静止し、あるいはいずれかの方向に回転し、その回転速度がエンコーダ６２で検出され、再び回転速度減算部６４に入力される。すなわち、モータ制御系６０では、ドラム回転速度が回転速度設定６５で設定された設定速度（＝０）となり、ワークＷが所定位置で吊下げられるようにフィードバック制御が行われる。一方で、モータ制御系６０は、トルクリミッタ６１によってトルク指令値の監視を行い、トルク指令値が上限値より大きい場合には、演算結果に係らず上限値とするトルク指令値をモータ駆動部２５に出力する。これにより、ドラム２４の回転によってロープ２２に過剰な張力が作用しないようにすることができる。

以上説明したような第２実施形態に示される過負荷防止装置１０２Ｂによれば、制限手段１０３Ｂの制御手段４２において、鍛造クレーン１０１の吊下げ手段２０に作用する荷重の許容値と対応するモータのトルクを上限値（基準値）として求めておき、モータ制御系６０にこれを上限値とするトルクリミッタ６１を監視手段４１Ｂとして設置している。そして、通常時はモータ制御系６０により作用する負荷に応じたトルク指令値（吊下げ特性値）を演算してモータ駆動部２５を駆動させてワークＷを支持するとともに、許容値以上の負荷がかかろうとすると、トルクリミッタ６１によって上限値より大きいトルクが発生することが制限されることとなる。これにより過負荷が生じてしまうことなく、また、ワークＷを吊下げるロープ２２がたるんでしまうことなく、ロープ２２を適切な張力としてワークＷを吊下げることができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３実施形態について図４を参照して説明する。第３実施形態に係わる過負荷防止装置１０２Ｃが、上記実施形態に係わる過負荷防止装置１０２Ａ、１０２Ｂと異なるのは、制限手段の具体的構成である。

第３実施形態に係わる過負荷防止装置１０２Ｃの制限手段１０３Ｃは、第１実施形態と同様に、吊下げ手段２０での吊下げ特性値を検出する検出手段４０Ｃと、該検出手段４０Ｃで検出された吊下げ特性値がワークＷから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否か監視を行う監視手段４１Ｃと、該監視手段４１Ｃによる監視結果に基づいて吊下げ手段２０の駆動を制御する制御手段４２Ｃと、から構成されているが、本実施形態の制限手段１０３Ｃでは、鍛造装置１００のプレス２の圧下速度、ロープ２２の繰出速度、該ロープ２２にかかる荷重に基づき、吊下げ手段２０におけるロープ２２の基準となる繰出速度を算出し、その基準となる繰出速度の範囲内になるように該ロープ２２の繰出制御を行うようにした点に特徴を有している。

図４において、符号７０で示すものは鍛造装置１００のプレス２の圧下速度を検出するプレス速度検出センサである。なお、このプレス速度検出センサ７０は、鍛造装置１００のプレス作業を監視するために該鍛造装置１００のプレス２に設けられた外部センサであって、該プレス速度検出センサ７０の検出データが、本実施形態に係わる制限手段１０３Ｃに取り込まれる。

符号７１は、ロープ２２を巻回する滑車２３に設けられて該ロープ２２の荷重を検出する荷重計である。
符号７２で示すものは、基準値として、モータ駆動部２５におけるロープ２２の目標繰出速度を演算する目標繰出速度演算部である。目標繰出速度演算部７２では、入力されるプレス速度検出センサ７０及び荷重計７１の検出値に基づいて、目標繰出速度としてロープ２２の繰出し速度の下限値と上限値とを設定している。具体的には、ロープ２２の繰出し速度の下限値は、プレス速度検出センサ７０で検出され入力されるプレス２による圧下速度の１／２に設定されている。ロープ２２の繰出速度の下限値をプレス２の圧下速度の１／２とするのは、以下の理由からによる。すなわち、ワークＷが支持台１上に支持された状態でプレス２によってプレスされると、その変形は、軸部Ｗ１の下側及び上側のそれぞれで発生するので、下側が変形することによる軸部Ｗ１の変位は、全体の変形量の１／２となる。このため、軸部Ｗ１を、ターニング装置３０を介して支持するロープ２２の繰出し速度としては、軸部Ｗ１の変位に追従させる必要があることから、プレス２の圧下速度（プレス速度）の１／２以上とする必要がある。そして、ロープ２２の繰出速度（吊下げ特性値）を、下限値であるプレス２の圧下速度の１／２以上とすることで、鍛造クレーン１０１の吊下げ手段２０に作用する負荷が許容値より大きくならないようにすることができる。

一方、ロープ２２の繰出速度の上限値は、ロープ２２の繰出停止時における停止動作開始から停止動作完了までのロープ２２の繰出距離（Ｌ）が、該ロープ２２を含む系全体の変形量以下となる値に設定される。これにより、所定の繰出速度で繰出しているロープ２２を停止させる際に、停止完了までに当該繰出速度と対応する繰出距離だけ繰出されても、負荷により弾性的に伸張しているロープ２２や圧縮している支持ばね２６が復元することにより相殺され、余計にロープ２２が繰出されてロープ２２が弛んでしまうのを防止することができる。

この上限値設定の手順について図５を参照してより詳細に説明する。
すなわち、まずロープ２２の減速距離（Ｌ）は、ロープ２２の減速開始時の速度（Ｖ）と、ロープ２２の減速が開始されて停止するまでの減速時間（Δｔ）とに基づき、式「減速距離（Ｌ）＝（１/２）×Ｖ×Δｔ」から算出される（図５中に斜線で示される部分）。ここで、先の関係式中の減速時間（Δｔ）は、速度（Ｖ）から減速度（α）によって減速するとすれば、式「Δｔ＝Ｖ／α」から求めることができる。なお、減速度（α）は、一定値としても良いし、所定の値に適時設定可能なものとしても良いが、本実施形態では一定値であるものとして説明する。

一方、ロープ２２の伸び量（Ｅ）は、負荷に対するロープ２２や支持ばね２６を含む系全体の剛性（Ａ）を予め求めておけば、式「系全体の変形量（Ｅ）＝荷重（Ｇ）／系全体の剛性（Ａ）」から算出される。このため、上記のとおり減速開始から停止するまでのロープ２２の繰り出しによってロープ２２が弛まないようにするには、当該繰出量が負荷による系全体の復元量によって相殺されればよく、従って、式「減速距離 （Ｌ＝Ｖ^２/２α) ＜系全体の変形量 （Ｅ＝Ｇ/Ａ）」に示す関係を満たせば良いこととなる。なお、支持ばね２６を備えない構成とした場合には、基本的に負荷による変形はロープ２２の伸張が主となるので、ロープ２２の伸張のみに着目して上記条件を設定するものとしても良い。

また、符号７３で示すものは、吊下げ特性値となるロープ２２の繰出速度を検出するロープ速度センサであり、符号７４で示すものは、ロープ速度センサ７３で検出されたロープ２２の繰出速度が、目標繰出速度演算部７２で演算されたロープ繰出速度の上限値と下限値との間にあるか否かを監視する繰出速度監視部である。
また、符号７５で示すものは、目標繰出速度演算部７２で演算したロープ２２の目標繰出速度の範囲内にてモータ駆動部２５を制御するモータ制御系である。

そして、このモータ制御系７５にてモータ駆動部２５が駆動制御されるとともに、先のプレス速度検出センサ７０及び荷重計７１の検出値が変化した場合には、目標繰出速度演算部７２での演算処理を再度、繰り返すことで、先のロープ２２の目標繰出速度の上限値、下限値を変更する。
なお、上記ロープ速度センサ７３によって検出手段４０Ｃが構成される。また、繰出速度監視部７４によって監視手段４１Ｃが構成される。また、モータ制御系７５によって制御手段４２Ｃが構成される。

以上のように構成された鍛造装置１００、鍛造クレーン１０１、過負荷防止装置１０２Ｃの作用を説明する。
ターニング装置３０でワークＷを保持し、これを吊下げ手段２０によって吊下げながら鍛造装置１００により鍛造を行う際に、ワークＷの変位によってワークＷからターニング装置３０を介して作用する負荷が変動することとなる。
そして、ロープ速度センサ７３では、ワークＷの変位に応じて繰出されるロープ２２の速度が検出され、検出結果が順次繰出速度監視部７４に入力される。
また、プレス速度検出センサ７０では、鍛造装置１００のプレス２の圧下速度が検出され、荷重計７１では、ロープ２２にかかる荷重が検出され、これらの検出結果が順次目標繰出速度演算部７２に入力される。目標繰出速度演算部７２では、これらプレス速度検出センサ７０及び荷重計７１の検出値に基づき、基準値としてドラム２４からのロープ２２の目標繰出速度となる上限値及び下限値を演算する。そして、繰出監視手段７４では、入力されるロープ２２の繰出速度が、目標繰出速度演算部７２で演算された目標繰出速度の上限値と下限値との間にあるか否かを監視する。そして、モータ制御系７５は、繰出速度監視部７４の監視結果に基づき、ロープ２２の繰出速度が目標繰出速度の上限値と下限値との間となるように、モータ駆動部２５を駆動制御する。すなわち、ロープ２２の繰出速度が下限値未満となった場合には、モータ制御系７５は、モータ駆動部２５の回転速度を上げることでロープ２２の繰出速度を速くして下限値以上となるようにする。一方、ロープ２２の繰出速度が上限値より大きくなった場合には、モータ制御系７５は、モータ駆動部２５の回転速度を下げることでロープ２２の繰出速度を遅くして上限値以下となるようにする。

そして、このような制御を繰り返すことで、ロープ２２の繰出速度が下限値よりも遅くなり、ロープ２２がワークＷの変位に追従することができなくなってしまうことで、ロープ２２に作用する張力が高くなって過負荷が生じてしまうことを防ぐことができる。また、ロープ２２の繰出速度が上限値よりも速くなり、必要以上にロープ２２が繰出されて弛んでしまうことが防ぐことができる。
なお、上述した上限値は、上記のように算出することに限定されず、プレス２の圧下速度（プレス速度）の１／２に、予め定めておいた既定値を加えた値としても良い。

以上説明したような第３実施形態に示される過負荷防止装置１０２Ｃによれば、制限手段１０３ＣがワークＷから作用する荷重を許容範囲（目標繰出速度演算部７２で設定されるロープ２２の繰出速度の上限値〜下限値の範囲）内とするようにロープ２２の張力（吊下げ特性値）を制限することで、鍛造クレーン１０１の吊下げ手段２０に過負荷が生じず、また、ワークＷを吊下げる吊下げ手段２０のロープ２２がたるんでしまうことなく、ロープ２２を適切な張力でワークＷを吊下げることが可能となる。

なお、第３実施形態では、鍛造装置１００のプレス作業を監視するために該鍛造装置１００のプレス２に設けられた外部センサを、プレス速度検出センサ７０として使用したが、過負荷防止装置１０２Ｃに、先の外部センサとは異なる専用のプレス速度検出センサを設けても良い。

（第４の実施形態）
本発明の第４実施形態について図６を参照して説明する。第４実施形態に係わる過負荷防止装置１０２Ｄが、上記実施形態に係わる過負荷防止装置１０２Ａ〜１０２Ｃと異なるのは、前記吊下げ手段２０のロープ２２の張力が所定値より大きくなると該ロープ２２の繰出しを許容するように、該ロープ２２の繰出し制御する制限手段としてブレーキ８０が設けられている点である。

このブレーキ８０は、モータ駆動部２５のモータ、又は該モータとドラム２４との間に設置するもので、鍛造クレーン１０１の吊下げ手段２０に作用する荷重が許容値以上となり、ロープ２２に作用する張力（吊下げ特性値）が対応する張力となると、内部の摩擦板（図示略）が滑り始めるようなブレーキ摩擦力を過負荷上限値（基準値）として予め設定しておくものである。

そして、このような過負荷防止装置１０２Ｄでは、ターニング装置３０でワークＷを保持し、これを吊下げ手段２０によって吊下げながら、鍛造装置１００のプレス２にて鍛造を行う際に、ワークＷの変位によってワークＷからターニング装置３０を介して作用する負荷が変動し、これに応じて吊下げ手段２０におけるロープ２２の張力（吊下げ特性値）が変化することとなる。このときブレーキ８０では、通常時は、鍛造装置１００のプレス力により生じる負荷に対応したブレーキ力を発生させ、当該負荷を支持する。一方、鍛造装置１００のプレス力により生じる負荷が、過負荷上限値として設定した許容値を超えた場合、すなわちロープ２２に作用する張力（吊下げ特性値）が、過負荷上限値を超えた場合には、内部の摩擦板（図示略）の滑りにより、ロープ２２の繰出しが許容される。これによって鍛造クレーン１０１の吊下げ手段２０に過負荷が生じず、また、ワークＷを吊り下げる吊下げ手段２０のロープ２２が弛んでしまうことなく、ロープ２２を適切な張力としてワークＷを吊下げることが可能となる。

以上説明したような第４実施形態に示される過負荷防止装置１０２Ｄによれば、ロープ２２に作用する張力（吊下げ特性値）が、過負荷上限値を超えた場合には、内部の摩擦板（図示略）の滑りにより、ロープ２２の繰出しが許容されるように設定したので、鍛造クレーン１０１の吊下げ手段２０には許容値以上の負荷がかからないようすることができる。これにより、鍛造クレーン１０１の吊下げ手段２０に過負荷が生じてしまうことなく、また、ワークＷを吊下げるロープが弛んでしまうことなく、ロープを適切な張力でワークＷを吊下げることができる。

上記実施形態では、吊下げ手段２０において、滑車２３と、走行ガータ１２上のトロリー１３及び吊具２１との間には支持ばね２６Ａ、２６Ｂを設けたが、支持ばね２６Ａ、２６Ｂは必須ではなく、適宜、省略しても良い。また、上記実施形態では、過負荷防止装置は、各吊下げ手段２０と対応させて設けられるものとしたが、これに限るものではなく、対をなす吊下げ手段２０を共通の過負荷防止装置で制御するものとしても良い。また、吊下げ手段２０は、対をなして設けられるものとしたが、これに限るものではなく、ワークＷの軸部Ｗ１の一方のみを吊下げ手段２０で吊下げて過負荷防止装置で制御を行うものとしても良い。この場合には、ワークＷの軸部Ｗ１の他方については、把持機構を備えたロボットによって把持して支持し、鍛造装置１００のプレスに応じて回転させるようにするなどすれば良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明に係わる鍛造装置、鍛造クレーンを示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る過負荷防止装置を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る過負荷防止装置を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る過負荷防止装置を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係るロープの目標繰出速度の上限値を設定するための演算手順を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る過負荷防止装置を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 支持部
２０ 吊下げ手段
３０ ターニング装置（保持部）
２２ ロープ
２５ モータ駆動部（モータ）
４０Ａ〜４０Ｃ 検出手段
４１Ａ〜４１Ｃ 監視手段
４２Ａ〜４２Ｃ 制御手段
７２ 荷重計
１００ 鍛造装置
１０１ 鍛造クレーン
１０２Ａ〜１０２Ｄ 過負荷防止装置
１０３Ａ〜１０３Ｃ 制限手段
Ｗ ワーク

Claims (12)

1. ワークを保持する保持部と、該保持部をロープ及び該ロープを繰出すドラムにより上下移動可能に吊下げる吊下げ手段と、該吊下げ手段を支持する支持部とを備える鍛造クレーンに設けられる過負荷防止装置であって、
   前記ワークから作用する負荷が予め設定された許容範囲内となるように、前記吊下げ手段によって前記保持部を介して前記ワークを吊下げる際に変化する吊下げ特性値の大きさを制限する制限手段を備え、
   前記制限手段は、前記吊下げ手段での吊下げ特性値を検出する検出手段と、
   該検出手段で検出された前記吊下げ特性値が前記ワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否か監視を行う監視手段と、
   該監視手段による監視結果に基づいて吊下げ手段の駆動を制御する制御手段と、を有することを特徴とする過負荷防止装置。
2. 前記検出手段は、ロープの張力を前記吊下げ特性値として検出する荷重計を有し、
   前記監視手段は、前記荷重計で検出されたロープの張力が前記基準値を超えるか否かを監視することを特徴とする請求項１に記載の過負荷防止装置。
3. 前記吊下げ手段の前記ロープを支持する滑車を弾性的に支持する支持ばねを備え、
   前記検出手段は、前記支持ばねの変位を吊下げ特性値として検出するばね変位計を有し、
   前記監視手段は、前記ばね変位計で検出された支持ばねの変位が前記基準値を超えるか否かを監視することを特徴とする請求項１に記載の過負荷防止装置。
4. 前記検出手段は、前記吊下げ手段の前記ドラムを回転させるモータによるトルクを前記吊下げ特性値として検出し、
   前記監視手段は、前記検出手段で検出された前記トルクが前記基準値を超えるか否かを監視することを特徴とする請求項１に記載の過負荷防止装置。
5. 前記検出手段は、前記吊下げ手段の前記ロープの繰出速度を前記吊下げ特性値として検出するロープ速度センサを有し、
   前記監視手段は、前記ロープ速度センサで検出された前記繰出し速度が、前記基準値を超えるか否かを監視することを特徴とする請求項１に記載の過負荷防止装置。
6. ワークを保持する保持部と、該保持部をロープ及び該ロープを繰出すドラムにより上下移動可能に吊下げる吊下げ手段と、該吊下げ手段を支持する支持部とを備える鍛造クレーンに設けられる過負荷防止装置であって、
   前記ワークから作用する負荷が予め設定された許容範囲内となるように、前記吊下げ手段によって前記保持部を介して前記ワークを吊下げる際に変化する吊下げ特性値の大きさを制限する制限手段を備え、
   前記制限手段は、前記吊下げ特性値として前記吊下げ手段の前記ロープの張力が、前記ワークから作用する負荷の許容範囲と対応するように設定された基準値以下では前記ロープの繰り出しを停止させるとともに、該基準値よりも大きくなると前記ロープの繰出しを許容するブレーキであることを特徴とする過負荷防止装置。
7. ワークを保持する保持部と、該保持部をロープ及び該ロープを繰出すドラムにより上下移動可能に吊下げる吊下げ手段と、該吊下げ手段を支持する支持部とを備える鍛造クレーンにおいて、
   前記ワークから作用する負荷が予め設定された許容範囲内となるように、前記吊下げ手段によって保持部を介してワークを吊下げる際に変化する吊下げ特性値の大きさを制限するに際して、
   ロープの張力を前記吊下げ特性値として検出するとともに、検出された前記ロープの張力が、前記ワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否かを監視し、該監視結果に基づいて吊下げ手段の駆動を制御することを特徴とする鍛造クレーンの過負荷防止方法。
8. ワークを保持する保持部と、該保持部をロープ及び該ロープを繰出すドラムにより上下移動可能に吊下げる吊下げ手段と、該吊下げ手段を支持する支持部とを備える鍛造クレーンにおいて、
   前記ワークから作用する負荷が予め設定された許容範囲内となるように、前記吊下げ手段によって保持部を介してワークを吊下げる際に変化する吊下げ特性値の大きさを制限するに際して、
   前記ロープを支持する滑車を弾性的に支持する支持ばねの変位を吊下げ特性値として検出するとともに、検出された前記支持ばねの変位が、前記ワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否かを監視し、該監視結果に基づいて前記吊下げ手段の駆動を制御することを特徴とする鍛造クレーンの過負荷防止方法。
9. ワークを保持する保持部と、該保持部をロープ及び該ロープを繰出すドラムにより上下移動可能に吊下げる吊下げ手段と、該吊下げ手段を支持する支持部とを備える鍛造クレーンにおいて、
   前記ワークから作用する負荷が予め設定された許容範囲内となるように、前記吊下げ手段によって保持部を介してワークを吊下げる際に変化する吊下げ特性値の大きさを制限するに際して、
   前記吊下げ手段の前記ドラムを回転させるモータによるトルクを前記吊下げ特性値として検出するとともに、検出された前記トルクが、前記ワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否かを監視し、該監視結果に基づき、前記吊下げ手段の駆動を制御することを特徴とする鍛造クレーンの過負荷防止方法。
10. ワークを保持する保持部と、該保持部をロープ及び該ロープを繰出すドラムにより上下移動可能に吊下げる吊下げ手段と、該吊下げ手段を支持する支持部とを備える鍛造クレーンにおいて、
    前記ワークから作用する負荷が予め設定された許容範囲内となるように、前記吊下げ手段によって保持部を介してワークを吊下げる際に変化する吊下げ特性値の大きさを制限するに際して、
    前記吊下げ手段の前記ロープの繰出速度を前記吊下げ特性値として検出するとともに、検出された前記ロープの繰出速度が、前記ワークから作用する荷重の許容範囲と対応する基準値を超えるか否かを監視し、該監視結果に基づき、前記吊下げ手段の駆動を制御することを特徴とする鍛造クレーンの過負荷防止方法。
11. ワークを保持する保持部と、該保持部をロープ及び該ロープを繰出すドラムにより上下移動可能に吊下げる吊下げ手段と、該吊下げ手段を支持する支持部とを備える鍛造クレーンにおいて、
    前記ワークから作用する負荷が予め設定された許容範囲内となるように、前記吊下げ手段によって保持部を介してワークを吊下げる際に変化する吊下げ特性値の大きさを制限するに際して、
    前記吊下げ特性値として前記吊下げ手段の前記ロープの張力が、前記ワークから作用する負荷の許容範囲と対応するように設定された基準値以下では前記ロープの繰り出しを停止させるとともに、該基準値よりも大きくなったら前記ロープの繰出しを許容するブレーキ制御を行うことを特徴とする鍛造クレーンの過負荷防止方法。
12. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の過負荷防止装置を備えることを特徴とする鍛造クレーン。

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