JP5889053B2

JP5889053B2 - 補助モータ付き手動巻上機

Info

Publication number: JP5889053B2
Application number: JP2012055402A
Authority: JP
Inventors: 貴幸河西
Original assignee: Kito Corp
Current assignee: Kito Corp
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2032-03-13
Also published as: JP2013189269A

Description

本発明は、補助モータ付き巻上機に関するものである。

従来、ハンドホイールの回転を伝達機構を介して駆動軸に伝達し、駆動軸に回転自在に外装した減速機構を介してロードシーブを回転するチェーンブロックにおいて、ハンドホイールに加えられたトルクに応じて作動するトルク応答レバーと、駆動軸と連係する補助モータを設け、トルク応答レバーの動作により補助モータの駆動を制御するようにした補助モータ付きチェーンブロックは本出願人においてすでに提案されている。

特開２００２−３６２８８３号公報

上記補助モータ付きチェーンブロックは、ハンドホイールに高トルクが加わった場合には、トルク応答レバーで検出するハンドホイールに加えられたトルクの値により、補助モータを制御し、巻き上げ操作を補助モータでアシストし、ロードシーブを駆動するもので、巻き上げ操作時の負荷（巻き上げ手引力）の軽減を自動的に行うことができるが、巻き下げ時には、補助モータと駆動軸の連係が切られており、巻き下げ力をアシストできないという課題を有していた。

本発明は、補助モータ付き巻上機において、巻き下げ時にも補助モータの回生ブレーキ作用により、巻き下げ手引力を軽減でき、かつ回生ブレーキを使用することにより回生電力としてバッテリーに充電し、バッテリーの充電間隔を長くすることができる、構成が簡単な補助モータ付き手動巻上機を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、手動巻上機の回動操作手段に連結された駆動部材と、前記駆動部材に設けたねじ部とブレーキ板を含み、負荷でブレーキ力が作用するメカニカルブレーキと、前記駆動部材のねじ部とねじ結合する駆動軸と、前記駆動軸に連動して回転する巻き上げ駆動輪を有する手動巻上機において、前記巻上げ駆動輪とメカニカルブレーキを連結する駆動軸に手動操作を補助する補助モータを連結し、回動操作手段で巻き下げ操作したときに補助モータが回生ブレーキとして働き、前記回生ブレーキ作用によって、前記回動操作手段の巻き下げ手引き力を低減することを特徴とする。

また、前記補助モータが回生ブレーキとして働く際の回生電力を蓄電手段に蓄電することを特徴とする。

また、前記回動操作手段からメカニカルブレーキに伝達するトルクを検出する操作トルク検出手段と、操作トルク検出手段で検出した操作トルク値によって補助モータのドライブ装置に制御信号を出力するコントローラを備えていることを特徴とする。
また、前記ドライブ装置の電源に蓄電手段を備えていることを特徴とする。

本発明の補助モータ付き手動巻上機によると、巻上げ駆動輪とメカニカルブレーキを連結する駆動軸に手動操作を補助する補助モータを連結し、回動操作手段で巻き下げ操作したときに補助モータが回生ブレーキとして作用する構成としているので、巻き下げ操作時に、補助モータの回生ブレーキにより、回動操作手段の手引力を低減することができ、さらに回生ブレーキとして作用する時の回生電力をバッテリーに充電することでバッテリーの充電間隔を長くすることができる。

本発明の補助モータ付きチェーンブロックを示す側面図である。システム構成図である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１において、１は回動操作手段であるハンドホイール、２はハンドホイール１と連結部２ａで結合している駆動部材、３はブレーキ板、４は制動用爪車、４ａは制動用爪車４と係合し制動用爪車４の巻下げ方向への回転を不能とする爪、５はブレーキ受け、６は駆動部材２とねじ結合する駆動軸である。７はフレーム１９ａ、１９ｂに軸支された巻き上げ駆動輪であるロードシーブで巻き上げられたロードチェーン２１を巻き上げる。８はロードギヤ、９は駆動軸６と噛合する減速歯車、１０は駆動軸６とカップリング１１で連結する補助モータ、１２は補助モータ１０の出力軸、１３は補助モータ１０の減速器である。１４は駆動部材２の連結部２ａとハンドホイール支持フレーム１５のボス部１５ａ間に設けられ、ハンドホイール１から駆動部材２に伝達されるトルクを連結部２ａのねじれ量から検出する磁歪式トルクセンサである。駆動部材２、ブレーキ板３、制動用爪車４、爪４ａ、ブレーキ受け５、駆動軸６のねじ部でメカニカルブレーキ２０を構成する。メカニカルブレーキ２０は、ロードシーブ７に吊り荷等による巻き下げ方向の負荷が掛かることで、駆動部材２が駆動軸６とのねじ結合の作用によって、ブレーキ板３と制動用爪車４とブレーキ受け５を軸方向に押圧（締め付け）し、ブレーキ力が作用する構成となっている。図２において、１６はトルクセンサ１４からの信号が入力されるコントローラ、１７が順方向及び逆方向の変換機能を有し、インバータまたはコンバータとして作用し、補助モータを駆動制御するドライバー、１８はバッテリーである。

本実施の形態の手動巻上機において、ハンドホイールを回転させると、ハンドホイール１に連結する連結部２ａを介して駆動部材２を回転し、ねじ結合している駆動軸６が回転する。駆動軸６が回転すると、駆動軸６と噛合する減速歯車９が回転し、減速歯車９と同軸のギヤ（図示せず）と噛合するロードギヤ８が回転し、ロードシーブ７が回転することで、ロードチェーン２１が巻き上げ下げされる。

次に、図１と図２のシステム構成図を用いて補助モータ１０によるアシストについて説明する。

荷を巻き上げ下げするためにハンドホイール１に加えられる手引き力（手動回動力）を、トルクセンサ１４で検知し、トルクセンサ１４で検知したトルク値はコントローラ１６に入力にされる。コントローラ１６は、入力されたトルク値に応じて、ドライバー１７に対し補助モータ１０の運転指令信号を出力する。ドライバー１７は、入力された運転指令信号に応じて、補助モータ１０を巻き上げ駆動運転、巻き下げ回生制動運転、空転運転の制御を行う。

巻き上げ駆動運転時には、ドライバー１７によりバッテリー１８の電力で補助モータ１０をトルク制御運転し、巻き下げ回生制動運転時には、ドライバー１７によって補助モータ１０を回生ブレーキとして作用するように回生制動運転し、空転運転時は、補助モータ１０とドライバー１７との電気的接続を切り離し、補助モータ１０は、力行運転も回生制動運転も行わず、駆動軸６の回転に従って駆動軸６と連結したまま空転できるようにしている。

次に本実施の形態のチェーンブロックの動作について説明する。

チェーンブロックを巻き上げ操作する時には、まず、ハンドホイール１を手動により荷物の巻き上げ方向に回転する。ハンドホイール１の回転は、連結部２ａを介して駆動部材２を回転し、駆動部材２、ブレーキ板３、制動用爪車４、受圧部材５と駆動軸６がねじの締めつけ作用で一体となり回転し、駆動軸６、減速歯車９等を介してロードシーブ７に伝達される。この時、ハンドホイール１を回転させる手動力の大きさと回転方向をトルクセンサ１４で検知し、トルク信号としてコントローラ１６へ入力される。コントローラ１６は、入力されたトルク信号が正のトルク値の場合には、補助モータ１０を巻き上げ方向にトルク制御運転するように巻き上げトルク運転指令をドライバー１７に指示し、手動巻上げ操作をアシストする。トルク値の大きさが所定のトルク値（閾値）以下の場合には、コントローラ１６は、ドライバー１７に対し空転運転を指示し、補助モータを電気的にドライバー１７から切り離し、手動でハンドホイール１を高速で回転する操作の抵抗とならないように補助モータ１０を空転可能状態にする。

チェーンブロックを巻き下げ操作する時は、ハンドホイール１を手動により巻き下げ方向に回転し、駆動部材２を巻き下げ方向に回転させると、メカニカルブレーキ２０の締め付け力（軸方向押圧力）が弱められ、爪４ａによって巻き下げ方向に回転不能の制動用爪車４とメカニカルブレーキ２０の他の構成要素とのブレーキ力（摩擦力）が弱められるので、ロードシーブ７に吊り荷等により巻き下げ方向の負荷がかかっていると、メカニカルブレーキ２０が滑ることで駆動軸６は巻き下げ方向に回転する。ロードシーブ７が無負荷状態の場合（吊り荷を吊っていない状態）では、ハンドホイール１を手動により巻き下げ方向に回転すると、メカニカルブレーキ２０のブレーキ力は完全に開放され、制動用爪車４が爪４ａによって巻き下げ方向に回転不納となっていても、ハンドホイール１に加えられる手動力によって駆動軸６は回転される。ロードシーブ７に巻き下げ方向への負荷が作用している時には、負荷によってメカニカルブレーキ２０に作用するブレーキ摩擦力（ブレーキ締め付け力）に抗してハンドホイール１を巻き下げ方向に回転する必要がある。このときの手動でハンドホイールを回動する力（巻き下げ手引き力）をトルクセンサ１４で検知し、検知したトルク値をトルク信号としてコントローラ１６に入力される。

コントローラ１６は、トルク信号が負のトルク値の場合は、補助モータ１０を巻き下げアシストするための回生制動運転をドライバー１７に指示する。ドライバー１７は、この回生制動運転指令をコントローラ１６から受けると、図示しない回生制動用コンデンサー又は回生制動用抵抗器と補助モータ１０を電気的に接続する。駆動軸６と連結されている補助モータ１０は、ハンドホイール１を巻き下げ方向（メカニカルブレーキ２０のブレーキ弛緩方向）に回転させると、ロードシーブ７に掛かる負荷からの逆入力により巻き下げ方向に駆動軸６とともに回転させられる。このとき補助モータ１０が駆動軸６によって回転させられることで発生する回生制動電力を図示しない回生制動用コンデンサーに蓄電、または回生制動抵抗器で消費しながら回生制動運転を継続する。このため、吊り荷等によって駆動軸６に働く巻き下げ方向の回転力は、補助モータ１０の回生ブレーキ作用で負担されるので、メカニカルブレーキ２０に働く巻き下げ方向の回転力は低減され、その結果、メカニカルブレーキ２０に負荷によって作用するブレーキ摩擦力も低減される。したがって、メカニカルブレーキ２０に作用するブレーキ摩擦力に抗して回転する必要があるハンドホイール１を、巻き下げ方向に回転するのに要する巻き下げ手引き力を低減できるので、手動巻き下げ操作をアシストできる。特に、連続して巻き下げ操作するときの手引き力の低減効果が大きい。

図示しない回生制動用コンデンサーに蓄えられた電力は図示しない充電手段によってバッテリー１８に随時充電する。

トルク値の大きさが所定の大きさ（閾値）以下の場合には、巻き上げ動作時と同様に、コントローラ１６は、ドライバー１７に対し空転運転を指示し、補助モータ１０を電気的にドライバー１７から切り離し、手動操作の負担とならないように空転可能状態にし、特に、無負荷時に高速でハンドホイール１を手動で回転しても抵抗とならないようにしている。

上記実施の形態では、手動巻上機にチェーンブロックを例示しているが、チェーンレバーホイストやロープを巻き上げる手動ウィンチであっても良い。チェーンレバーホイストの場合には、回動操作手段は巻き上げ下げする手引き力を加えるレバーである。手動ウィンチの場合には、駆動輪はロープを巻き上げるドラムであり、回動操作手段はドラムを回動するためのハンドルである。

トルクセンサは、図１に例示する形態に限らず、特許文献１に開示されている遊転歯車機構を応用するなどして、回動操作手段に加えられる手動力（手引き力）の方向および大きさを検知できる検知手段であればよい。

また、補助モータ１０を駆動制御するドライバーは、トルク制御以外に単純なＯＮ・ＯＦＦ制御するドライバーでも良く、或いは、直流又は交流サーボモータ用のドライバーなど、補助モータ１０の種類に応じて適宜その方式は選択可能である。また、補助モータ１０には、手動でハンドホイール１を回動する操作の負担とならないように、空転トルクの小さいモータを選択することが好ましい。また、電源をバッテリーとしているが、バッテリー電源に限定されず、さらには交流電源とすることもできる。

以上説明した通り、本発明の手動巻上機は、駆動軸６に補助モータ１０を連結しているので、ハンドホイール１の巻き下げ操作時に、ハンドホイール１に巻き下げ方向の手引力が作用すると、補助モータ１０とバッテリ１８は電気的に接続され、ハンドホイール１の巻き下げ方向の回転により、メカニカルブレーキ２０のブレーキが解放され、駆動軸６が逆回転し、出力軸１２も逆回転するため、そのエネルギーはドライバー１７を介してバッテリー１８に充電され、一方、ロードシーブ７からの逆入力によるエネルギーは、一部が回生ブレーキにより消費されるため、メカニカルブレーキ２０での摩擦エネルギーは減少し、巻き下げ方向の手引力を低減できる効果を有するとともに、回生ブレーキとして作用する時の回生電力をバッテリーに充電することでバッテリーの充電間隔を長くすることができる補助モータ付き手動巻上機を提供することができる。

１ハンドホイール
２駆動部材
３ブレーキ板
４爪車
５ブレーキ受け
６駆動軸
７ロードシーブ
１０補助モータ
１４トルクセンサ
２０メカニカルブレーキ

Claims

手動巻上機の回動操作手段に連結された駆動部材と、前記駆動部材に設けたねじ部とブレーキ板を含み、負荷でブレーキ力が作用するメカニカルブレーキと、前記駆動部材のねじ部とねじ結合する駆動軸と、前記駆動軸に連動して回転する巻き上げ駆動輪を有する手動巻上機において、前記巻上げ駆動輪とメカニカルブレーキを連結する駆動軸に手動操作を補助する補助モータを連結し、回動操作手段で巻き下げ操作したときに補助モータが回生ブレーキとして働き、前記回生ブレーキ作用によって、前記回動操作手段の巻き下げ手引き力を低減することを特徴とする補助モータ付き手動巻上機。
前記補助モータが回生ブレーキとして働く際の回生電力を蓄電手段に蓄電することを特徴とする請求項１記載の補助モータ付き手動巻上機。
前記回動操作手段からメカニカルブレーキに伝達するトルクを検出する操作トルク検出手段と、操作トルク検出手段で検出した操作トルク値によって補助モータのドライブ装置に制御信号を出力するコントローラを備えていることを特徴とする請求項１記載の補助モータ付き手動巻上機。
前記ドライブ装置の電源に蓄電手段を備えていることを特徴とする請求項３記載の補助モータ付き手動巻上機。