JP5199411B2 - 巻き上げ装置 - Google Patents

Description

本発明は紐またはロープなどの線材で吊荷を巻き上げる装置に関する。とくに狭小なスペースに設置する小型の巻き上げ装置に関する。

従来の巻き上げ装置は、巻き上げ軸またはドラム表面に巻き上げた線材をきれいに整列させるために、整列機構あるいはガイド機構などを使っている。

たとえば、特開平９−１７９５１３号の図１には、線材を巻き取るにしたがって、巻き取りドラムが位置を変えるような整列機構が開示されている。

また、たとえば特開２００３−１０４６８９号の図１には、ワイヤーロープの損傷を少なくするために、クレーンの巻き取りドラムに押さえロールを押し付ける事によって乱巻を防止して整列させる機構が開示されている。

特開平９−１７９５１３号公報 特開２００３−１０４６８９号

しかし、従来の巻き上げ装置は、巻き上げ軸の軸方向の短い区間で線材を巻き取る方式であるために、線材を多層巻きにする。したがって、線材を巻き取るに従って、巻き太りするため、巻き取り軸の軸周りに比較的広大なスペースを必要とするという問題があった。

また従来の巻き上げ装置においては、巻き取った線材が乱巻にならないように、線材を整列するための複雑なガイド機構を必要とするという問題があった。

本発明は、係る問題に鑑みてなされたもので、吊荷を吊り上げる線材と、線材を巻き取る軸と、軸を支える軸受けと、該軸を回転する回転装置とを構成要素として有し、前記吊り上げ線材の引っ張り方向と前記軸の方向が交わる角度を直角よりずれるように配置し、吊荷に働く重力によって、線材の引っ張り方向が常に軸受けの方向に対して直角よりずれた角度を保つことを利用し、該線材を整列して１重に巻き取ることを特徴とする巻き上げ装置。

本発明によれば、線材には吊荷の荷重により、鉛直な方向に適当な張力が常にかかることと、巻き取り軸の水平からの適当な傾斜とが相まって、図３（ａ）に示すように、線材を巻き取り軸上で一重巻きとし、かつ密に整列させることができるので、軸周りに広大なスペースを必要としない。また、本発明では、巻き取り軸を水平から適当な角度だけ傾斜させるという簡便な方法を採用しているので複雑なガイド機構を必要としない。
したがって、巻き取り軸の軸周りのスペースが狭小であっても、該狭小スペース内に収めることのできる小型の巻き上げ装置が実現できるので、屋根などを形成する梁構造材の中にも巻き上げ装置を内蔵できるという効果がある。

ここで、「巻き取り軸を水平から傾けて」というのは、巻き上げに使う線材を、自由に重力の方向に吊り下げる方式の巻き上げ装置について言っていることである。巻き上げに使う線材を、例えば水平方向に一旦展開し、プリーなどを使って重力の方向に方向転換して吊り下げる方式にあっては、この表現は「線材と巻き取り軸の角度を、直角からずらして」となる。
以下では、「巻き上げに使う線材を、自由に重力の方向に吊り下げる方式」を前提とするが、「巻き上げに使う線材を、水平方向に一旦展開し、プリーなどを使って重力の方向に方向転換して吊り下げる方式」であっても、同様の置き換えをすれば成り立つ。

巻き上げ装置の側面図。（ａ）は巻き始めを示す図、（ｂ）は巻き上げの途中を示す図。 巻き上げ装置のＡＡ′断面図。 巻き取り位置付近の部分側面図。（ａ）は巻き取り軸が角度θだけ水平から傾斜した場合の図、（ｂ）は巻き取り軸が水平の場合の図。 線材が巻き取り軸の表面上で螺旋を描いて巻き付く軌跡の展開図。 傾斜アタッチメントを装備した状況を示す側面図。 巻き上げ完了位置検出ブロックの原理図。（ａ）は巻き上げ完了位置検出を示す図、（ｂ）は巻き上げ終わり位置検出用ブロックの見取り図。 リミットスイッチを使った巻き上げ完了位置検出機構の見取り図。（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図。 リミットスイッチを使った巻き上げ完了位置検出機構のＢＢ′断面図。（ａ）は巻き上げ途中を示す図、（ｂ）は巻き上げ終わりを示す図。 リミットスイッチを使った巻き上げ完了位置検出機構のＣＣ′断面図。 リミットスイッチの動作状況を示す見取り図 巻き下げ完了位置検出機構の原理図。（ａ）はリミットスイッチが動作する前の図、（ｂ）はリミットスイッチが動作した後の図 制御装置の回路ブロックダイアグラム。

以下、本発明による巻き上げ装置について実施例をあげて、その構造と動作を説明する。本発明の説明において、「巻き取り位置」というのは、図３（ａ）に下向きの矢印の先に示したように鉛直に吊下がった線材３が、まさに巻き取り軸２に巻き取られる位置であって、同図中の線材３が巻き取り軸２に巻きついて形成する線材巻列の水平方向の最左端の位置である。

図１は巻き上げ装置の側面図である。（ａ）は巻き上げ始めを示す図、（ｂ）は巻き上げの途中を示す図である。図１において、フレーム１０の内側に収められた部品類を見やすくするためにフレーム１０を透過して描いており、フレーム１０自身は破線で示されている。

図１に示したように、線材３の上端は、線材固定点４において、巻き取り軸２に固定されている。また線材３は、吊フック１３および図示しない吊荷の重量により、常に鉛直に伸びている。巻き取り軸２の一方の端（図１において左端）は、接続部品７を介して回転機構５の回転軸６に接続されている。接続部品７と巻き取り軸２ならびに回転軸６との固定方法の詳細は図示していないが、ネジ止め、接着など適宜な方法が使える。巻き取り軸２の他方の端（図１において右端）は、軸受８によって支えられている。

回転機構５は回転機構取付けブラケット１１を介して、フレーム１０の上側の水平部に固定されている。軸受８は軸受け取付けブラケット１２によりフレーム１０に固定されている。回転機構５と回転機構取付けブラケット１１、および回転機構取付けブラケット１１とフレーム１０、軸受け取付けブラケット１２とフレーム１０の間の固定方法の詳細は図示していない。

図２は、図１（ｂ）のＡ−Ａ’で示した位置の断面図である。巻き取り軸２、線材３、回転機構５、回転軸６、軸受８、回転機構取付けブラケット１１、及び軸受け取付けブラケット１２は、図２に示す断面が下向きのコの字型であるフレーム１０の内側に収められている。

線材３は例えば植物性繊維または化学繊維で作られた柔軟な紐、あるいはロープである。巻き取りに支障のない柔軟性があれば金属繊維であっても良い。巻き取り軸２は金属またはプラスチックなどの丸棒が一般的であるが、十分な剛性、強度があれば木材等であってもよい。

回転機構５は、電気モーターおよび減速機およびブレーキを内蔵している。図１では、電気モーターおよびブレーキの電気配線は省略してある。

電気モーターは、直流モーターであり、モーターに付加する電圧で巻き上げ速度を調整できる。また電圧の極性を変えることで、回転方向を反転して、巻き上げ、巻き下げを選択できる。

電気モーターを制御し、駆動するために、図１２に示す制御装置２０が有る。制御装置２０は駆動回路２００と操作パネル３００で構成される。操作パネル３００で巻き上げ速度／巻き下げ速度、および巻き上げ／停止／巻き下げの動作モードを設定し、駆動回路２００の一部である電源回路２０１で電気モーター２１を駆動する電圧を発生する。

図１において、巻き取り軸２ならびに回転機構５の回転軸６は一直線上に配置されており、その直線の水平からの傾斜角はθである。

図１において、回転機構５が、回転機構５から巻き取り軸２の方向を見て、左回りに巻き取り軸２を回転駆動すると、線材３は巻き取り軸２の回転に従って巻き取られ、吊荷を巻き上げる。このとき、線材３は、巻き取り列を形成し、列は巻き取られた順に並び、整列する。巻き取り位置は、図１（ｂ）に示すように、巻き取り軸２が下へ傾斜している方向、すなわち画面の左方向に向かって進む。

反対に、回転機構５の回転軸６の回転を電気的に反転することで、巻き下げることができる。このとき、巻き取り位置は、巻き取り軸２が上へ傾斜している方向である画面の右方向に向かって、進む。

線材３は巻き取り軸２の上で螺旋状の軌跡を描いて巻き取られるが、線材３の横断面を仮に真円として、巻き取りによって変形しないものとすると、線材３が巻き取り軸２に巻き取られるときの線材３と巻き取り軸２の接する線によって巻き取り軸２の表面に形成される螺旋状の線を、巻き取り軸２の表面を軸の長手方向に切って展開したものの一部を示したのが図４である。

図４において、横軸は巻き取り軸２の長手方向であり、縦軸は巻き取り軸２と垂直に交わる平面との交わりである円の円周である。ここで線材３の直径をＲとし、巻き取り軸２の直径をＤとし、線材３に対する螺旋の傾きをαとする。隣り合う線材の中心の距離は線材３の直径Ｒであるから、回転軸方向の距離である螺旋のピッチは、Ｒ／cosαで表される。また、螺旋の１周の距離はπ・Ｄである。したがって螺旋の角度αは、
tanα＝（Ｒ／cosα）／（π・Ｄ）
∴ sinα＝Ｒ／（π・Ｄ）
で表せる。

図３（ａ）に示すように巻き取り軸２の水平からの傾斜がθのとき、線材３は常に鉛直方向を向いているので、巻き取り軸２の表面に形成される線材３との接線による螺旋状の線と巻き取り軸２に垂直な面とのなす角度もθである。従って、
θ＝α
のとき、すなわち
sinθ＝sinα＝Ｒ／（π・Ｄ）
のときに、図３（ａ）に示すように、線材３の隣り合う列はちょうど密に並ぶ。もし、θ＞αであると、線材３の隣り合う列には隙間が空いて、疎巻きになる。

疎巻きに成らない条件は、
sinθ≦Ｒ／（π・Ｄ）
である。
したがって、本発明の軸を水平から傾けて線材を巻き取る方式では、軸の傾きが大きすぎるときは、線材の間隔は疎になり、軸方向で巻き上げに利用可能な軸区間の制限によっては、十分に沢山の巻き数が取れなくなる。

逆に、θ＜αのとき、例えば巻き取り軸２がほぼ水平（θ≒０）であるときを図３（ｂ）に示す。この場合は、線材３の巻き取り位置では、新しく列に加わろうとする線材３には、既に巻き取られて整列している１つ前の列を乗り越えようとする力が働く。

もし、この力が大きくて、線材３が１つ前の列を乗り越えると、すなわち乱巻が発生することになる。すなわち、本発明の方式では、軸の傾きが小さすぎるときは、線材は既に巻き取られた線材の上に乗りあげ、重なってしまい、多層巻きまたは乱巻となるので、軸周りに広大なスペースを必要とすることになる。
しかし、このように線材３が１つ前の列を乗り越えるときの条件は、線材の張力、摩擦係数、断面形状などが関係し極めて複雑である。

しかし、一般的に、線材を巻き取るときに、既に巻き取られた列が有るときには、線材が１つ前の列を乗り越えるような現象は、少なくともθが正の値であるときは起こらないと言える。

何故なら、極限の状態として、線材の直径がゼロ、すなわちＲ＝０で、同時に軸の傾き角がゼロ、すなわちθ＝０の場合を考えると、このとき、線材は同じ位置に重ねて巻かれるはずである。

この状態から、線材の直径Ｒが僅かに増えて、Ｒ≒０の有限の値となったとき、巻き取り位置が右に進むか、左に進むかは、初期値で決まり、その可能性は５０％ずつである。

このとき、θが僅かに正の値に変化すると線材は
sinα＝Ｒ／（π・Ｄ）
という式を満たすαを螺旋の勾配角として、螺旋状に巻き取られ得る。巻き取り位置は、より巻き取り軸の低い方向に進行する。

この思考実験により、線材３が安定して整列して巻かれ得るには、
sinθ＞０
であることが必要であることが分かった。
一方、密に整列して、疎巻にならない条件は、先の説明で、
sinθ≦Ｒ／（π・Ｄ）
であることが分かっている。

すなわち、θが次の条件を満たせば、線材３は安定的に整列して、密に巻くことができる可能性があることが分かる。

０＜sinθ≦Ｒ／（π・Ｄ）
したがって、下記の式が得られる。

０＜θ≦sin^−１{Ｒ／（π・Ｄ）}

この範囲内で、θすなわち巻き取り軸２の傾斜角度を選べば、整然と密に螺旋状に巻くことができる可能性がある。具体的にθを特定することは、線材の張力、摩擦係数、断面形状などが関係し極めて複雑であるが、少なくともθ＝sin^−１{Ｒ／（π・Ｄ）}であれば、目的を達成できると考えられる。
このときの螺旋の勾配角αは
α＝sin^−１ {Ｒ／（π・Ｄ）}
である。

軸の傾斜角度を選んで、調整するためには、回転機構取付けブラケット１１ならびに軸受け取付けブラケット１２の高さを変えればよい。

または、回転機構取付けブラケット１１ならびに軸受け取付けブラケット１２の取付け角が自由な蝶番構造として、どちらか一方のブラケット、たとえば回転機構取付けブラケット１１の回転機構５を取付けるためのビス穴を、長穴とする。この長穴の適当な位置を選んで、回転機構５を取りつけて固定すればよい。

または、軸の傾斜角度を選んで、調整するための別の方法として、傾斜アタッチメントを使うこともできる。これを、図５を参照して、これを説明する。

図５において、巻き上げ装置１は、これまでの説明と同様に、フレーム１０の内側に回転機構５および巻き取り軸２などの部品を収めているが、回転軸６および巻き取り軸２を結ぶ直線はフレーム１０に対して傾斜せず、平行である。巻き取り軸２を水平から傾斜するためには、台形の傾斜アタッチメント１４を使う。

傾斜アタッチメント１４はフレーム１０と天井１５の間に挟んで設置され、それぞれとの間を固定する。図５では固定方法の詳細は図示していない。
この方法によれば、傾斜角の異なる傾斜アタッチメント１４を選ぶことにより、天井や梁などの取り付け場所の角度が様々に異なっていても、フレーム１０と巻き取り軸２が平行である同一の巻き上げ装置を使って、軸の傾斜を適正な角度にすることができる。この方法によれば、予め傾斜角度の決まった巻き上げ装置を、幾種類も準備する必要が無いという効果がある。

回転機構５に内蔵される電気モーターを直流モーターとしたが、交流モーター、ステッピングモーターなどでも良い。それぞれのモーターに適した、速度調整および逆転の方法を選べばよい。

図１においては、フレーム１０の長さは、回転機構５や巻き取り軸２などの部品を内側に設置し、巻き取り装置１を構成するのに必要な長さであるが、建物の天井を支える梁などの長い構造材の中に、フレーム１０を除く装置全体を取り付けてもよい。具体的には、梁などを構成する長い建材用の角型パイプなどの下面の一部に穴を開け、この穴から回転機構などの部品を、角型パイプなどの内側に入れて、内側から上面に固定する。

この場合、角型パイプなどの下面の一部に穴を開けることによる強度の低下があるので、該角型パイプなどの材料の厚さやサイズを検討して、適切なものとする。

こうすることにより、構造材の外側に巻き上げ装置のフレームを更に加えるより、余分の出っ張り部分が無いスマートな構造となる。

図１２を参照して、巻き上げトルクが過小の場合に巻き上げ動作を停止する機構を持った巻き上げ装置について説明する。

実施例１で説明した巻き上げ装置においては、線材３に一定以上の張力がかかっていることを前提にしていた。常に吊荷が吊られている用途であれば問題無いが、吊荷を外す可能性のある用途では、吊荷を外して線材３に張力がかからないときにも、巻き上げまたは巻き下げ動作をしてしまうことがある。

このようなとき、線材３は整列を乱し、絡まるなどのトラブルになる可能性が高い。本実施例においては、図１２に示した制御装置２０により、そのようなトラブルを避けることができる。

すなわち、図１２に示す制御装置２０は、駆動回路２００と操作パネル３００で構成されている。駆動回路２００は、電源回路２０１とそれにつづく電流検出回路２０２からなり、電気モーター２１に駆動電流を供給する。

図１２に示す操作パネル３００は、速度設定器３０１、過大トルク設定器３０２、過小トルク設定器３０３、巻き上げ／巻き下げ／停止切替スイッチ３０４からなり、駆動回路２００に対して、各種の設定信号を送る。

電源回路２０１は、可変電圧直流電源であり、商用交流電源を直流に変換して、速度設定器３０１によって設定されたモーター速度に見合う電圧を、巻き上げ／停止／巻き下げ切替スイッチ３０４で設定された極性で供給する。巻き上げ／停止／巻き下げ切替スイッチ３０４から「巻き上げ」または「巻き下げ」の信号が設定されたとき、電圧を発生する。また、巻き上げ／停止／巻き下げ切替スイッチ３０４から「停止」が設定されたとき、もしくは電流検出回路２０２から停止信号が設定されたとき、電圧を発生しない。

電流検出回路２０２は、図示しないシャント抵抗と、比較回路からなり、設定された電流値より大きい場合を、また設定された電流値より小さい場合を、それぞれ別に検出し、その場合電源回路２０１に対して停止信号を出す。

電気モーター２１は、駆動回路２００から送られてくる電圧によって決まる速度で、また電圧の極性にしたがった回転方向で回転する。

巻き上げ装置１を運転するときは、あらかじめ速度設定器３０１に巻き上げ／巻き下げの速度を設定し、過小トルク設定器３０３には吊荷の無い状態で巻き上げるときのモーター電流より若干大きく、所定の吊荷があるときより十分に小さい電流値を設定する。

次に、巻き上げ／停止／巻き下げ切替スイッチ３０４を「停止」から「巻き上げ」または
「巻き下げ」に切り替える。十分な重量の吊荷が有る状態であれば、巻き上げ装置１は正常に運転される。

もし、十分な重量の吊荷が無い状態であれば、線材３の張力が緩んでおり、巻き取り軸２の回転トルクはあらかじめ設定した値より小さくなり、電気モーター２１の電流は過小トルク設定器３０３の設定値より小さな値となる。この状態は電流検出回路２０２で直ちに検出され、停止信号が発生し、モーター駆動電圧はゼロとなって、停止する。

このとき、電気モーター２１には、自動的にブレーキがかかる。

このようにして、吊荷が無いなどの異常な軽負荷であると、自動的に運転を停止し、線材３が絡むなどのトラブルを防止できる。

電気モーター２１としては、直流モーターではなく、交流モーターまたはステッピングモーターなどで置き換えることができる。これらのモーターを採用するときは、モーターの種類に応じた電源回路およびトルク検出回路を選定する。

電流検出回路２０２としては、シャント抵抗ではなく、ホール素子を使ったものに置き換えることができる。また、アナログ方式でなく、デジタル方式で信号の設定、検出、シーケンス制御を置き換えることができる。

このように、巻き上げトルクが過小の場合に巻き上げ動作を停止する機構を持った巻き上げ装置が実現できる。

図６を参照して、巻き上げ完了位置を検出して停止する機構を持った巻き上げ装置について説明する。図６（ａ）は、巻き上げているとき、線材３に取り付けた停止位置検出用ブロック１６ａ、１６ｂが上昇してきて、フレーム１０に突き当たった状態を示している。

図６（ｂ）は停止位置検出用ブロック１６ａ、１６ｂの見取り図である。停止位置検出用ブロック１６ａ、１６ｂは図６（ｂ）に示すように、円柱を２つ割りにした形を組み合わせたものであり、円柱の直径は、フレーム１０の下面にある開口より大きいので、フレーム１０の内側には入らない。

また中心に、線材３が通る穴となる溝が掘ってある。この溝に線材３を通して、２つのネジ穴１９にビス１７を通して、ナット１８で締め付けて、停止位置検出用ブロック１６ａと１６ｂを一体化する。ビス１７を通して締め付けてあるので、停止位置検出用ブロック１６ａ、１６ｂは、線材３上で、取り付けた位置に固定される。

停止位置検出用ブロック１６ａ、１６ｂの材質は、木材、金属、プラスチックまたはゴムなど一定の剛性を有するものであれば何でもよい。

図６（ａ）に示すように、巻き上げているとき、停止位置検出用ブロック１６ａ、１６ｂが上昇してきて、フレーム１０に突き当たると、停止位置検出用ブロック１６ａ、１６ｂは線材３に固定してあるので、巻き取りは強制的に停止され、回転機構５の軸も、同様に停止される。

減速機を介して電気モーター２１の軸も強制的に停止させられるので、モーター電流が増加する。電流検出回路２０２により、実施例２において図１２を参照して説明したのとは逆に、所定の吊荷を吊り上げるときの電流より大き目の電流を過大トルク設定器３０２に設定しておけば、該設定値より大きな電流、すなわちトルクが検出される。この時も、同様に停止信号が電源回路２０１に送られて、モーターの電圧はゼロとなって、巻き上げ運転を停止する。

また、モーターの電流を検出する方法以外にも、例えば図６（ａ）に示すように、フレーム１０の側壁などの適当な位置にリミットスイッチ５０を設置しておき、停止位置検出用ブロック１６が近づいたことを、検出アーム５１で検出して、電気モーターの回路を切断してもよい。

このように、巻き取り位置を検出して停止する機構を持った巻き上げ装置が実現できる。

図７および図８および図９を参照して、実施例３とは異なる方法で巻き上げ完了位置を検出して停止する機構を持った巻き上げ装置について説明する。図７はリミットスイッチを使った巻き上げ完了位置検出機構の原理図である。図７（ａ）は側面図であり、図７（ｂ）は正面図である。

図７（ａ）に示した巻き上げ装置では、回転機構５に近い方、すなわち画面の左側に巻き始める点がある点と、外側フレーム３０およびリミットスイッチ４０などが設置されている点が図１に示した巻き上げ装置と異なっているが、巻き上げ装置としての基本的な構成は変わっていない。内部構造が見やすいように、フレーム１０および外側フレーム３０は透視して描いてあり、フレーム１０および外側フレーム３０は破線で示されている。ケース１０は天井１５に固定されている。固定方法の詳細は省略してある。

図８は、図７（ａ）に示したＢ−Ｂ’で示した位置の断面図である。また、図９は、図７（ａ）に示したＣ−Ｃ’で示した位置の断面図である。図７（ｂ）または図８または図９で見て取れるように、外側フレーム３０は、図で右側の外側フレーム３０と左側の外側フレーム３０の２つの該側フレームで構成されており、該２つの外側フレーム３０の間を、連結棒３１がビス３２で固定されて、緊結している。

また、図７（ａ）で見て取れるように、連結棒３１は外側フレーム３０の前後の２箇所において、２つの外側フレームを緊結している。これにより、２つの外側フレーム３０は、一体になった平行な壁を形成しており、その内側にフレーム１０を包み込んでいる。

次に、フレーム１０と外側フレーム３０の間は、図８および図９で見て取れるように、ビス３３で連結されている。ビス３３は、ナット３４およびナット３５がフレーム１０の壁をはさんで固く締め付けていることによって自立している。ビス３３の頭の底面とナット３４の表面の間は、外側フレーム３０の壁の厚さより若干大きな距離を開けてある。

一方、外側フレーム３０のビス３３が通る穴は、図８に示す図７にＢ−Ｂ’で示した位置では、水平部の寸法がビス３３のネジ部の外径より若干大きく、垂直部の寸法はビス３３ａのネジ部の外径の２倍程度である長穴であり、図９に示す図７にＣ−Ｃ’で示した位置では、ビス３３ｂのネジ部の外径より若干大きい丸孔である。

このようにして、フレーム１０と外側フレーム３０は、図７にＢ−Ｂ’で示した位置の表側と裏側、ならびに図７にＣ−Ｃ’で示した位置の表側と裏側の合計４本のビスで連結されているが、固く連結しているのではなく、外側フレーム３０はフレーム１０に対して、図７にＣ−Ｃ’で示したビス３３ｂを回転支点として回転可能に連結され、その位置を支点として、上下方向に回転することができる。その回転範囲は、図７にＢ−Ｂ’で示した位置の外側フレーム３０に空けた長穴の垂直部の長さで決められている。

フレーム１０を天井などに取り付けると、外側フレーム３０は自重により回転支点であるビス３３ｂを中心に回転し、外側フレーム３０の図７にＢ−Ｂ’で示した位置の壁に空けた長穴の上側に、支え材であるビス３３ａが当たる位置まで、図７の右側の外側フレーム３０は、下降する。巻き上げる吊荷が無いとき、あるいは通常の巻き上げ状態では、外側フレーム３０には外部から力がかからないので、この状態である。

リミットスイッチ４０は、図７（ａ）の画面右側または図７（ｂ）に示すように、フレーム１０の内側に固定されており、その検出アーム４０１は、外側フレーム３０のＬ字型に伸びた底板に対向している。リミットスイッチ４０の内部の接点はモーター回路に直列に挿入されているので、接点が開くと電気モーターは停止する。リミットスイッチ４０の詳細な取り付け方法、ならびに配線は省略してある。

巻き上げが進んで、巻き上げの完了位置になって電気モーターが停止するときの状況を、図８ならびに図１０を参照して説明する。図８（ａ）は吊荷を巻き上げている途中を示している。外側フレーム３０は自重で下がり、長穴３６の上側がビス３３ａに当たって止っている。

停止位置検出用ブロック１６が上昇してきて、外側フレーム３０に突き当たると、停止位置検出用ブロック１６の上に外側フレーム３０を載せた状態になる。そのまま巻き上げが続き、図８（ｂ）に示すように、外側フレーム３０は押し上げられて、長穴３６の下側がビス３３ａに当たる位置に近づく。その間に、リミットスイッチ４０の検出アーム４０１が外側フレーム３０に接触する。

図１０に、外側フレーム３０が停止位置検出用ブロック１６に押し上げられて、回転運動して、図７に示した外側フレーム３０の右側が上昇するのに従って、リミットスイッチ４０が動作する様子が示してある。図１０（ａ）は外側フレーム３０が下がった状態を、図１０（ｂ）は外側フレーム３０が上がった状態を、それぞれ示している。外側フレーム３０が下がっているとき、リミットスイッチ４０の検出アーム４０１には触れていない。

外側フレーム３０が上がって行くと、リミットスイッチ４０の検出アーム４０１に触れて、リミットスイッチ４０の内部の電気接点が開いて、電気モーターの回路が切断され、
巻き上げ運転を停止する。

この実施例では、外側フレーム３０全体が一体として縦方向に回転運動ができるようにして、停止位置検出用ブロック１６の動きを伝達するために、外側フレーム３０を介在させたので、巻き取り位置が軸２のどの位置で終了しても、巻き上げの終了を検出できる。

また、リミットスイッチ４０の位置を、巻き取り終了時の巻き取り位置に合わせて、予め設置しておけば、外側フレーム３０無しに、停止位置検出用ブロック１６そのものを、直接にリミットスイッチ４０の検出アーム４０１に接触させても、巻き上げの終了を検出できる。

このようにして、巻き上げ完了位置を検出して軸の回転を停止する機構を持った巻き上げ装置が実現できる。

図１１を参照して、線材の巻き上げ／下げにおいて、線材の巻き取り位置が、決められた位置を越えたとき、軸の回転を停止する巻き取り装置について説明する。

図１１は、巻き下げ動作において巻きほどき完了位置検出機構の原理を示す平面図である。図１１（ａ）の上下に描かれた断面は、フレーム１０の垂直な側面を示している。フレーム１０の内側の中心位置には巻き取り軸２が有って、その周囲に線材３が整列して螺旋状に巻かれている。

線材３は図の見易さのために断面のみ示している。また巻き取り軸２と線材３の断面は図の見易さのために破線で示している。巻き取り位置に有って、図１１では画面に垂直である鉛直方向手前に伸びている線材３の横断面のみを、実斜線で示してある。巻き取り軸２が回転して、線材３が巻きほどかれると巻き取り位置は図１１（ａ）に示す矢印の方向に移動する。

フレーム１０の側面には小型のリミットスイッチ４０が固定されている。図１１ではリミットスイッチ４０の固定方法の詳細は省略してある。リミットスイッチ４０の、垂直方向の取付け位置は、巻き取り軸２のある水平面より下であり、線材３の鉛直方向手前に伸びている部分に対向する位置である。

リミットスイッチ４０は検出アーム型であり、検出アーム４０１が検出アーム支点４０２を中心に回転できるように取り付けられており、バネ４０４で動作する前の位置に支えられて、検出アーム４０１に外部から力がかからないときは、操作プランジャー４０３を押さない。

線材３が巻きほどかれ、巻き取り位置より鉛直方向手前に伸びている線材３が検出アーム４０１に接触し、さらに巻きほどきが進むと、図１１の画面の上側の方向から検出アーム４０１の先端に力がかかり、図１１（ｂ）に示すように、検出アーム４０１は固定点４０２を軸として右回りに回転して、操作プランジャー４０３を押して、図示していない内部の電気接点を開くようになっている。

該電気接点は、電源回路２０１と電気モーター２１を結ぶ図示しない配線に直列に接続されている。したがって、該電気接点が開くと、電気モーター２１の電圧は無くなり、電気モーターは２１停止し、巻き下げ動作を停止する。

リミットスイッチ４０の取付け位置を巻き取り軸２の長手方向に移動して固定すれば、巻き下げ動作を停止する位置を任意に選択できる。

この実施例では、巻き取り位置で線材３の鉛直方向に伸びている部分が通過するのをリミットスイッチによる接触方式で検出したが、非接触方式の投受光器などに置き換えても、同様の動作が可能である。
また、この実施例においては、巻き下げ動作における動作停止位置検出について説明したが、巻き上げ動作における動作停止位置検出にも同じように適用できることを付言する。

このように、線材の巻き取り位置が、決められた位置を越えたとき、軸の回転を停止する巻き上げ装置が実現できる。

１ 巻き上げ装置
２ 軸
３ 線材
４ 線材固定点
５ 回転機構
６ 回転軸
７ 接続部品
８ 軸受
１０ フレーム
１１ 回転機構取付けブラケット
１２ 軸受け取付けブラケット
１３ 吊フック
１４ 傾斜アタッチメント
１５ 天井
１６ａ、１６ｂ 停止位置検出用ブロック
１７ ビス
１８ ナット
１９ ネジ穴
２０ 制御装置
２１ 電気モーター
２００ 駆動回路
２０１ 電源回路
２０２ 電流検出回路
３００ 操作パネル
３０ 外側フレーム
３１ 連結棒
３２ ビス
３３ ビス
３４ ナット
３５ ナット
３６ 長穴
３０１ 速度設定器
３０２ 過大トルク設定器
３０３ 過小トルク設定器
３０４ 巻き上げ／巻き下げ／停止切替スイッチ
４０ リミットスイッチ
４０１ 検出アーム
４０２ 検出アーム支点
４０３ 操作プランジャー
４０４ バネ
５０ リミットスイッチ
５０１ 検出アーム

Claims (6)

1. 吊荷を吊り上げる線材と、
   線材を巻き取る軸と、
   軸を支える軸受けと、
   該軸を回転する回転装置と
   を構成要素として有し、
   該軸が水平方向から傾斜する角度θを、該線材の直径をＲとし、該軸の直径をＤとするとき、０＜θ≦sin ^−１ {Ｒ／（π・Ｄ）}とし、
   吊荷に働く重力によって、線材の引っ張り方向が常に軸の方向に対して、直角より角度θだけずれた角度を保つことを利用して、
   線材を巻き取る位置が、軸方向に移動して、該線材を整列して密に１重に巻き取ることを特徴とする巻き上げ装置。
2. 請求項１に記載の巻き上げ装置であって、
   前記吊り上げ線材の引っ張り方向が鉛直であることを特徴とする巻上げ装置。
3. 請求項１に記載の巻き上げ装置であって、
   吊荷を巻き上げ、または巻き下げるときに、
   該軸の回転トルクが一定の値以下または一定の値以上のとき、
   運転を停止することを特徴とする巻き上げ装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の巻き上げ装置であって、
   該軸受と該回転装置を搭載する固定筺体を有し、
   該線材の吊荷を装着する側の端に近い場所に固定的に装着した停止位置検出用のブロックを備え、
   該線材を巻き上げて行くと、該ブロックが該固定筺体の下部に突き当たって、巻き上げ動作が妨害され停止し、軸の回転トルクが一定の値以上となったとき、
   運転を停止することを特徴とする巻き上げ装置。
5. 請求項１または請求項２に記載の巻き上げ装置であって、
   該軸受と該回転装置を搭載する固定筺体と、
   該固定筺体と回転支点で回転可能に接続された可動外枠筺体と、
   該固定筺体の特定部に該可動外枠筺体の重力による自由落下を防止するための支え材と、
   該可動外枠筺体に、該支え材の存在により該可動外枠筺体の自由落下を防止する機構と、
   該固定筺体に固定的に装着された巻き上げ完了検出用マイクロスイッチと
   該線材に固定した停止位置検出用のブロックとを備え、
   該固定筺体は建造物にしっかりと固定され、
   該線材が巻き上げられていない状態では、該可動外枠筺体が自由落下により、該支え材に支えられるまで下方に位置し、該マイクロスイッチはオン状態にあり、
   該線材が巻き上げられ、該可動外枠筺体の下部につき当って、該可動外枠筺体を押し上げ、該可動外枠筺体を構成する部材が同時におしあげられることによって、該マイクロスイッチをオフ状態にすることを特徴とする巻き上げ装置
6. 請求項１または請求項２に記載の巻き上げ装置であって、
   該軸受と該回転装置を搭載する固定筺体と
   該固定筺体に固定的に装着された巻き上げ完了または巻き戻し完了検出用のマイクロスイッチと
   該マイクロスイッチ上に、該マイクロスイッチの押しボタン部を押し込む方向に可動する鈍角Ｌ字部材とを有し、
   該線材の巻き取りまたは巻き戻し動作による巻き取り位置の移動によって、該鈍角Ｌ字部材を巻き取りまたは巻き戻し位置進行方向に押圧し、
   該線材の巻き取り位置が、決められた位置を越えたとき、
   押圧された該鈍角Ｌ字部材によって該押しボタンを押し込み、
   該マイクロスイッチをオフ状態にすることによって、
   運転を停止することを特徴とする巻き上げ装置。