JP6109799B2 - エアホイスト - Google Patents

Description

本発明は、エアホイストに関する。

従来、エアモータの給気口におけるエアの圧力に基づいて吊荷の重さを検出し、吊荷の重さが定格荷重を上回った際に吊荷の昇降を停止する過負荷防止装置を備えたエアホイストが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００４−２５６２１９号公報

しかしながら、上述のような従来のエアホイストでは、過負荷防止装置が吊荷の重さを精度良く検出することができずに誤作動してしまうおそれがあるという問題があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、過負荷防止装置の誤作動を防止したエアホイストを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、
エア供給源からのエアを動力とするエアモータを備えたエアホイストであって、
前記エアモータに供給される第１エアと前記エアモータから排出された第２エアとが入力されて、前記第１エアと前記第２エアの圧力差が所定値を上回ったことを感知する感知弁と、
前記第２エアに続いて前記第１エアを前記感知弁に入力させるためのエア入力制御弁と、
前記圧力差が前記所定値を上回ったことを前記感知弁が感知した際に、前記エアモータへの前記第１エアの供給を停止するエア供給停止弁と、を有する過負荷防止装置を備えたことを特徴とするエアホイストを提供する。

本発明によれば、過負荷防止装置の誤作動を防止したエアホイストを提供することができる。

図１は本発明の実施形態に係るエアホイストの構成を示す部分断面図である。 図２（ａ）は吊荷の上昇時にリミットレバーが作動する様子を示す図であり、図２（ｂ）は吊荷の下降時にリミットレバーが作動する様子を示す図である。 図３はエアモータの構成を示す図であって、図３（ａ）は吊荷の上昇時にエアモータが回転する様子を示しており、図３（ｂ）は吊荷の下降時にエアモータが回転する様子を示している。 図４はエアホイストの内部構成を示す空気回路図である。 図５（ａ）は過負荷感知モジュールの構成を示す図であり、図５（ｂ）は過負荷感知弁のスプールの構成を示す拡大図である。 図６はエアモータの作動圧と時間の関係を示すグラフである。 図７はエアモータの作動圧及び背圧と負荷（吊荷の重さ）との関係を示すグラフである。 図８はエアモータの作動圧と背圧の差と負荷との関係を給気圧毎に示すグラフである。 図９はエアモータの作動圧及び背圧と給気圧との関係を示すグラフである。 図１０はエアモータの作動圧と補正した背圧の差と負荷との関係を給気圧毎に示すグラフである。

本発明の実施形態に係る過負荷防止装置を内蔵したエアホイストを添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように本実施形態のエアホイスト１は、不図示の荷物（吊荷）を吊るして昇降するためのエアホイスト本体２と、エアホイスト本体２を操作するための操作スイッチ３とからなる。

エアホイスト本体２は、横配置した略円筒形状のハウジング４内に、該ハウジング４の一端側（図１中の左側）から順に、ブレーキ５、伝動装置６、チェーンホイール７、エアモータ８、及び制御部９を備えてなる。

ハウジング４の上部には、エアホイスト本体２を例えば作業現場の天井に設けられたレール等に吊り下げるためのフック１１が備えられている。
ハウジング４における制御部９側の端部には通気口１２が設けられており、エアホイスト１の動力として圧縮空気（エア）を供給するための不図示の圧縮空気供給源（コンプレッサ）が接続されている。

制御部９は、操作スイッチ３の操作に基づいてエアホイスト本体２の動作を制御するものであって、吊荷の重さが定格荷重を上回った際に吊荷の昇降を非常停止するための過負荷防止装置１０を含んでいる。

エアモータ８は、エアを利用してチェーン１３の巻上げ、巻下げを行うための回転力を生じさせるものである。

伝動装置６は、エアモータ８に連結された回転軸１４の回転を減速してチェーンホイール７へ伝達するものであり、不図示の遊星差動歯車等からなる。

チェーンホイール７は、荷物を吊るすためのフック１６を一端に備えたチェーン１３を支持するものである。チェーンホイール７は、チェーン１３と噛み合う歯状突起が外周面全体に設けられた円柱部材からなる。斯かるチェーンホイール７の回転により、チェーン１の巻上げ、巻下げが行われる。

ブレーキ５は、回転軸１４の回転を拘束するものであり、本実施形態ではディスクブレーキを採用している。

なお、エアホイスト本体２の下方には、チェーン１３の巻上げ時には巻上げたチェーン１３を収納し、チェーン１３の巻下げ時には収納しているチェーン１３を繰り出すための不図示のチェーン収納袋が備えられている。

リミットレバー１７は、チェーン１３の巻上げ時には図２（ａ）に示すようにフック１６が係止し、チェーン１３の巻下げ時には図２（ｂ）に示すようにチェーン１３が係止することにより、チェーン１３の巻上げ限界と巻下げ限界を規定するものである。

操作スイッチ３には、エアホイスト本体２がチェーン１３を巻上げて吊荷を上昇させるためのＵＰボタン３Ｕと、チェーン１３を巻下げて吊荷を下降させるためのＤＯＷＮボタン３Ｄ（図４を参照。）と、非常時等に吊荷の昇降を緊急停止させるための非常停止ボタン３Ｅとが備えられている。なお、操作スイッチ３は、不図示のエアホースを介してエアホイスト本体２に接続されている。

次に、エアホイスト１における制御部９、操作スイッチ３、エアモータ８、ブレーキ５の内部構成について図４を参照して説明する。

図４に示すように、制御部９は、エアモータ８やブレーキ５の動作を制御するための主制御モジュール１８と、吊荷の重さが定格荷重を上回りフック１６に過負荷が加えられた際にこれを感知するための過負荷感知モジュール１９とからなる。なお、本実施形態の過負荷防止装置１０は、過負荷感知モジュール１９と主制御モジュール１８中の後述する流路遮断弁２１とで構成されている。

主制御モジュール１８は、流路遮断弁２１、シャトルバルブ２３、主制御弁２２、及びこれらを接続する複数の流路（流路Ｃ２〜Ｃ５、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ１５、Ｃｕ、Ｃｄ）を有してなる。

流路遮断弁２１は、過負荷感知モジュール１９が過負荷を感知した際にエアモータ８へのエアの供給を停止するべく流路Ｃｕを遮断するものであり、流路Ｃｕを遮断する通路と、遮断した流路Ｃｕを復帰する通路とを切り替え可能に備えてなる。

主制御弁２２は、上述のリミットレバー１７に対応して設けられたものであり、流路Ｃ２及び流路Ｃ３を遮断する通路と、流路Ｃ３を流路Ｃｄへ接続しかつ流路Ｃｕを排気口へ接続する通路と、流路Ｃ２を流路Ｃｕへ接続しかつ流路Ｃｄを排気口へ接続する通路とを切り替え可能に備えてなる。主制御弁２２は、リミットレバー１７に連動しており、チェーン１３の巻上げ時にフック１６がリミットレバー１７に係止した場合、及びチェーン１３の巻下げ時にチェーン１３がリミットレバー１７に係止した場合に、流路Ｃ２を遮断しかつ流路Ｃ３を遮断する通路に切り替えられる。

過負荷感知モジュール１９は、エア入力制御弁１５、過負荷感知弁２０、オリフィス２６、及びこれらを接続する複数の流路（流路Ｃ１０〜Ｃ１４）を有してなる。

エア入力制御弁１５は、エアが過負荷感知弁２０へ入力されるタイミングを制御するものであり、流路Ｃ１１を排気口Ｒ１（図５（ａ）を参照。）へ接続する通路と、流路Ｃ１１を流路Ｃ１３へ接続する通路とを切り替え可能に備えてなる。

詳細には、エア入力制御弁１５は、図５（ａ）に示すように、一端（図５（ａ）中の左端）が密閉された略円筒形状のバルブハウジング２４と、バルブハウジング２４に軸方向へ摺動可能に保持されたスプール２５とからなるスプールバルブである。
スプール２５は、略円柱形状をしており、３つのランド部２５ａ〜２５ｃが形成されている。なお、各ランド部２５ａ〜２５ｃにはシール部材が設けられており、バルブハウジング２４の内周面に気密に接触可能である。

バルブハウジング２４には、図５（ａ）中の左側から順に、流路Ｃ１０用の入力ポートＰ２、通気口Ｐ７、流路Ｃ１３用の出力ポートＰ４、流路Ｃ１１用の入力ポートＰ１が形成され、右端には排気口Ｒ１が形成されている。なお、バルブハウジング２４の入力ポートＰ１には、オリフィス２６が設けられている。
斯かる構成の下、スプール２５は付勢力の小さなバネ２７によって図５（ａ）の左側へ付勢されており、入力ポートＰ１は排気口Ｒ１と連通している。そして、流路Ｃ１０からエアが供給されることにより、スプール２５が図５（ａ）の右側へ移動し、入力ポートＰ１と出力ポートＰ４が連通する。

過負荷感知弁２０は、図４に示すように、エアモータ８へ供給するエアとエアモータ８から排出されるエアに基づいて過負荷を感知するものであり、流路Ｃ１３を流路Ｃ１４へ接続する通路と、流路Ｃ１３を遮断しかつ流路Ｃ１４を排気口Ｒ２（図５（ａ）を参照。）へ接続する通路とを切り替え可能に備えてなる。

詳細には、過負荷感知弁２０は、図５（ａ）に示すように、両端（図５（ａ）中の左右端）が密閉された略円筒形状のバルブハウジング２９と、バルブハウジング２９に軸方向へ摺動可能に保持されたスプール３０とからなるスプールバルブである。
スプール３０は、略円柱形状をしており、図５（ｂ）に示すように３つのランド部３０ａ〜３０ｃが形成されている。なお、各ランド部３０ａ〜３０ｃにはシール部材が設けられており、バルブハウジング２９の内周面に気密に接触可能である。

バルブハウジング２９には、図５（ａ）中の左側から順に、流路Ｃ１２用の入力ポートＰ３、排気口Ｒ２、流路Ｃ１４用の出力ポートＰ６、流路Ｃ１３用の入力ポートＰ５が形成されている。
斯かる構成の下、スプール３０は、バネ３１によって図５（ａ）の右側へ付勢されており、入力ポートＰ３、Ｐ５はいずれのポートにも連通していない。そして、入力ポートＰ５からエアが供給されることにより、スプール３０が図５（ａ）の左側へ移動し、入力ポートＰ５と出力ポートＰ６が連通する。

なお、バルブハウジング２９内には、バネ３１を固定する固定部材３３が備えられている。この固定部材３３には、バネ３１がスプール３０に加える負荷を定格荷重に基づいて調整するために、バネ３１の固定位置を調整する公知の調整機構（不図示）が設けられている。

操作スイッチ３は、図４に示すように、ＵＰ操作弁３４Ｕ、ＤＯＷＮ操作弁３４Ｄ、非常停止弁３２Ｅ、及びこれらを接続する流路Ｃ１を有してなる。
ＵＰ操作弁３４Ｕは、使用者がＵＰボタン３Ｕを押した際に流路Ｃ１を流路Ｃ２へ接続するものであり、流路Ｃ１を流路Ｃ２へ接続する通路と、流路Ｃ１を遮断しかつ流路Ｃ２を排気口へ接続する通路とを切り替え可能に備えてなる。
ＤＯＷＮ操作弁３４Ｄは、使用者がＤＯＷＮボタン３Ｄを押した際に流路Ｃ１を流路Ｃ３へ接続するものであり、流路Ｃ１を流路Ｃ３へ接続する通路と、流路Ｃ１を遮断しかつ流路Ｃ３を排気口へ接続する通路とを切り替え可能に備えてなる。

なお、ＵＰボタン３ＵとＤＯＷＮボタン３Ｄは、使用者が押し加減を変更することで、エアの圧力を変化させる、即ち吊荷の昇降速度を変化させることが可能である。
非常停止弁３２Ｅは、使用者が非常停止ボタン３Ｅを押した際に流路Ｃ１を遮断するものであり、流路Ｃ１を遮断する通路と、遮断した流路Ｃ１を復帰する通路とを切り替え可能に備えてなる。

エアモータ８は、図３に示すようにロータリーベーン型のエアモータであり、２つの通気口３６ａ、３６ｂとこれらに対向する排気口３６ｃが形成されたシリンダ３６、回転方向へ等間隔に配置された複数のベーン３７を径方向へ移動可能に備えたロータ３８とからなる。
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、通気口３６ａにエアが供給されると、シリンダ３６内でベーン３７がエアを受けることでロータ３８が時計回りに回転する。そしてロータ３８の回転により、エアは排気口３６ｃと通気口３６ｂから排出される。一方、図３（ｂ）に示すように、通気口３６ｂにエアが供給されると、ロータ３８が反時計回りに回転し、エアは排気口３６ｃと通気口３６ａから排出される。なお、通気口３６ａ、３６ｂに供給されるエアの圧力を作動圧Ｐａ、通気口３６ａ、３６ｂから排出されるエアの圧力を背圧Ｐｃという。基本的にロータ３８の回転速度は作動圧Ｐａに比例する。

エアモータ８において、吊荷の上昇時の作動圧Ｐａと背圧Ｐｃには、図７に示すように、吊荷の重さ（負荷）が増加すると、作動圧Ｐａは増加し、背圧Ｐｃは減少するという関係がある。このため、作動圧Ｐａと背圧Ｐｃの差は吊荷の重さに比例することとなる（図８を参照。）。

ブレーキ５は、図４に示すように、回転軸１４に固定された制動板４１に押し付けられた押圧体４２と、押圧体４２に連結されたピストン４３を摺動可能に保持するシリンダ４４と、ピストン４３を介して押圧体４２に押圧力を付与するバネ４５と有する。この構成の下、シリンダ４４にエアが供給されると、ピストン４３がシリンダ４４内を図４の左側へ移動する。これにより、押圧体４２が制動板４１から引き離されて回転軸１４の拘束が解除され、チェーンホイール７は回転可能な状態になる。したがって、ブレーキ５はエアが供給されているときのみ開放される構成となっている。

以上に述べた構成のエアホイスト１の動作について説明する。
はじめに、エアホイスト１の使用者が操作スイッチ３を操作するにあたり、不図示のコンプレッサよりエアの供給が開始されると、流路Ｃ１を介して操作スイッチ３のＵＰ操作弁３４Ｕ及びＤＯＷＮ操作弁３４Ｄまでエアが達する。

この状態において、使用者によって操作スイッチ３のＵＰボタン３Ｕが押されると、ＵＰボタン３Ｕが押されている間中、ＵＰ操作弁３４Ｕにより流路Ｃ１は流路Ｃ２に接続される。
これにより、エアは流路Ｃ２を進行して主制御弁２２に達する。また、流路Ｃ２を進行するエアは、流路Ｃ２から分岐された流路Ｃ４へ進行して主制御弁２２を切り替え、流路Ｃ２が流路Ｃｕに接続され、流路Ｃｄが排気口に接続される。

これにより、前述の主制御弁２２に達したエアは流路Ｃｕを進行し、流路遮断弁２１を経た後、流路Ｃｕから分岐された流路Ｃ７へ進行する。このエアはシャトルバルブ２３と流路Ｃ９を順に経てブレーキ５に供給され、ブレーキ５を開放する。また、流路Ｃｕを進行するエアは、エアモータ８に通気口３６ａより作動圧Ｐａの圧力でもって供給され、エアモータ８を回転させる。これにより、チェーンホイール７が回転してチェーン１３を巻上げ、フック１６を吊荷とともに上昇させることができる。

なお、エアモータ８に供給されたエアは排出口３６ｃと通気口３６ｂから排出される。通気口３６ｂから排出されるエアは、背圧Ｐｃの圧力でもって排出され、流路Ｃｄを進行して主制御弁２２の排出口より排出される。

一方、使用者によって操作スイッチ３のＤＯＷＮボタン３Ｄが押されると、ＤＯＷＮボタン３Ｄが押されている間中、ＤＯＷＮ操作弁３４Ｄにより流路Ｃ１は流路Ｃ３に接続される。
これにより、エアは流路Ｃ３を進行して主制御弁２２に達する。また、流路Ｃ３を進行するエアは、流路Ｃ３から分岐された流路Ｃ５を進行して主制御弁２２を切り替え、流路Ｃ３が流路Ｃｄに接続され、流路Ｃｕが排気口に接続される。
これにより、前述の主制御弁２２に達したエアは流路Ｃｄへ進行し、流路Ｃｄから分岐された流路Ｃ８を進行し、シャトルバルブ２３と流路Ｃ９を順に経てブレーキ５に供給され、ブレーキ５を開放する。また、流路Ｃｄを進行するエアは、エアモータ８に通気口３６ｂより作動圧Ｐａの圧力でもって供給され、エアモータ８を逆回転させる。これにより、チェーンホイール７が逆回転してチェーン１３を巻下げ、フック１６を吊荷とともに下降させることができる。

また、流路Ｃｄを進行するエアは、流路Ｃｄから分岐された流路Ｃ１５へ進行して流路遮断弁２１へ達し、流路Ｃｕが接続された状態を維持する。

なお、エアモータ８に供給されたエアは、排出口３６ｃと通気口３６ａから排出される。通気口３６ａから排出されるエアは、背圧Ｐｃの圧力でもって排出され、流路Ｃｕを進行して流路遮断弁２１を経て主制御弁２２の排出口より排出される。

使用者が操作スイッチ３のＵＰボタン３Ｕ、ＤＯＷＮボタン３Ｄから手を離す、又は非常停止ボタン３Ｅを押すと、流路Ｃ１が遮断され、エアモータ８へのエアの供給が停止するため吊荷の昇降が停止する。また、ブレーキ５へのエアの供給が停止するため、ブレーキ５によってチェーンホイール７の回転が拘束され、昇降停止した吊荷は、停止位置にそのまま維持される。

次に、図４と図５（ａ）を参照して過負荷防止装置１０の作動について説明する。
使用者によって操作スイッチ３のＵＰボタン３Ｕが押された直後には、図５（ａ）に示すように、コンプレッサから出力され流路Ｃｕを進行するエア（作動圧Ｐａのエア）は、流路Ｃｕから分岐された流路Ｃ１１へ進行してエア入力制御弁１５に達する。エア入力制御弁１５に達したエアは、図５（ａ）に示すように、入力ポートＰ１に入力されてオリフィス２６を経た後、排気口Ｒ１より外部へ排出される。
なおこのとき、エアモータ８は回転開始直後であるため、エアモータ８の通気口３６ｂからエアが排出され、流路Ｃｄと流路Ｃｄから分岐された流路Ｃ１０とを順に進行してエア入力制御弁１５まで達することはない。したがって、エア入力制御弁１５のスプール２５は移動しないため、過負荷防止装置１０が作動することはない。

そして、使用者によって操作スイッチ３のＵＰボタン３Ｕが引き続き押されると、エアモータ８の通気口３６ｂから排出された背圧Ｐｃのエアは、流路Ｃｄと流路Ｃｄから分岐された流路Ｃ１０とを順に進行し、エア入力制御弁１５の入力ポートＰ２に入力されて空気室Ａ１に供給される。これにより、空気室Ａ１の圧力でスプール２５がバネ２７を撓ませながら図５（ａ）の右側へ移動し、入力ポートＰ１と出力ポートＰ４が連通する、即ち流路Ｃ１１と流路Ｃ１３が接続される。

これにより、前述のコンプレッサから出力されて流路Ｃｕを進行し、流路Ｃ１１を経てエア入力制御弁１５の入力ポートＰ１へ入力されたエアは、出力ポートＰ４から出力されて流路Ｃ１３を介し、過負荷感知弁２０の入力ポートＰ５に入力されて空気室Ａ２に供給される。
また、前述のエアモータ８の通気口３６ｂから排出された背圧Ｐｃのエアは、流路Ｃｄと流路Ｃｄから分岐された流路Ｃ１２とを順に経て、過負荷感知弁２０の入力ポートＰ３に入力されて空気室Ａ３に供給される。

ここで、上述のように、エアモータ８における作動圧Ｐａと背圧Ｐｃの差（以下「圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）」という）は吊荷の重さに比例している（図８を参照。）。したがって、吊荷の所定の重さを定格荷重に設定すれば、定格荷重に対応する圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）が定まる。よって、圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）を監視し、監視中の圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）の値が定格荷重に対応する圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）の値を上回ったことが感知されたとき、定格荷重を上回る吊荷がフック１６に吊り下げられたと判定することができる。過負荷防止装置１０における過負荷感知弁２０は、このような監視、感知及び判定を実現するものである。

過負荷感知弁２０において、作動圧Ｐａのエアが供給された空気室Ａ２の圧力がスプール３０に加える負荷を負荷ａ、背圧Ｐｃのエアが供給された空気室Ａ３の圧力がスプール３０に加える負荷を負荷ｂ、バネ３１がスプール３０に加える負荷を負荷ｃとする。なお、負荷ｃの大きさ、即ちバネ３１の力は定格荷重に対応して予め設定されている。

過負荷感知弁２０は、前述のエアモータ８における作動圧Ｐａと背圧Ｐｃの差（圧力差（Ｐａ−Ｐｃ））に対応する負荷ａと負荷ｂの差が、定格荷重に対応する負荷ｃを上回った場合にこれを感知するものである。
具体的には、
ａ−ｂ＞ｃ
即ち、
ａ＞ｂ＋ｃ
となった場合に、スプール３０がバネ３１を撓ませながら図５（ａ）の左側へ移動し、入力ポートＰ５と出力ポートＰ６が連通する、即ち流路Ｃ１３と流路Ｃ１４が接続される。これにより、空気室Ａ２内のエアは流路Ｃ１４へ進行して流路遮断弁２１へ達する。そしてこれにより、流路遮断弁２１が切り替えられて流路Ｃｕが遮断され、エアモータ８とブレーキ５へのエアの供給が停止される。これにより、吊荷の上昇が停止し、停止位置にそのまま維持される。このようにして過負荷防止装置１０は、過負荷感知弁２０で過負荷を感知し、吊荷の上昇を非常停止することができる。

なお、負荷ｃの値は、過負荷感知弁２０のスプール３０が図５（ａ）の左側へ移動し、固定部材３３に当接して停止した際のバネ３１の負荷であり固定値である。上述した不図示の調整機構によってバネ３１の撓み量を調整することで、定格荷重、即ち過負荷防止装置１０が作動する負荷を容易に変更することが可能である。

一方、使用者によって操作スイッチ３のＤＯＷＮボタン３Ｄが押されると、図５（ａ）に示すように、コンプレッサから出力され流路Ｃｄを進行するエア（作動圧Ｐａのエア）は、流路Ｃ１０へ進行してエア入力制御弁１５の入力ポートＰ２に入力されて空気室Ａ１に供給される。これにより、空気室Ａ１の圧力でスプール２５がバネ２７を撓ませながら図５（ａ）の右側へ移動し、入力ポートＰ１と出力ポートＰ４が連通する、即ち流路Ｃ１１と流路Ｃ１３が接続される。また、流路Ｃｄを進行するエアは、流路Ｃ１２へ進行して過負荷感知弁２０の入力ポートＰ３に入力されて空気室Ａ３に供給される。これに対し、エアモータ８の通気口３６ａから排出された背圧Ｐｃのエアは、流路Ｃｕと流路Ｃ１１を順に経て、エア入力制御弁１５の入力ポートＰ１に入力される。このエアは、出力ポートＰ４から出力されて流路Ｃ１３を介して過負荷感知弁２０の入力ポートＰ５に入力されて空気室Ａ２に供給される。

このとき、過負荷感知弁２０における負荷ａ〜ｃの関係は、エアモータ８の特性上、
ａ＜ｂ＋ｃ
になるため、過負荷感知弁２０のスプール３０が移動することはない。したがって、使用者によって操作スイッチ３のＤＯＷＮボタン３Ｄが押されている間に過負荷防止装置１０が作動することはなく、吊荷を下降させることができる。

なお、上述のように過負荷防止装置１０が作動し、流路遮断弁２１によって流路Ｃｕが遮断された状態において、使用者によって操作スイッチ３のＤＯＷＮボタン３Ｄが押されると、コンプレッサから出力され流路Ｃｄを進行するエアが、流路Ｃ１５へ進行して流路遮断弁２１へ達する。これにより、流路遮断弁２１が切り替えられて、流路Ｃｕの接続が復帰し、吊荷を下降させることができる。したがって、フック１６に過負荷の吊荷、即ち定格荷重を上回る重さの吊荷を吊るして過負荷防止装置１０が作動した場合でも、吊荷を下降させ、フック１６から吊荷を取り外すことができる。

ここで、エア入力制御弁１５の作用について説明する。
エアモータ８は、その特性上、回転開始直後の作動圧Ｐａの値が背圧Ｐｃの値に比して早く大きくなる。このため、過負荷感知モジュール１９がエア入力制御弁１５を有していない構成であった場合、即ちコンプレッサから出力され流路Ｃｕを進行するエアが過負荷感知弁２０へ直接入力される構成であった場合には、エアモータ８の回転開始直後の過負荷感知弁２０における上述の負荷ａ〜ｃの関係は、
ａ＞ｂ＋ｃ
となってしまう。このため、フック１６に過負荷の吊荷を吊るしていなくても、使用者によって操作スイッチ３のＵＰボタン３Ｕが押された直後に過負荷防止装置１０が誤作動してエアホイスト１の動作が停止してしまう。また、エアモータ８は、その特性上、回転開始直後の作動圧Ｐａの値が不安定であるため、過負荷防止装置１０に誤作動が発生しやすい。

そこで、本実施形態における過負荷感知モジュール１９は、前述のようなエアモータ８の回転開始直後の過負荷防止装置１０の誤作動を防ぐために、コンプレッサから出力され流路Ｃｕを進行するエアが過負荷感知弁２０へ入力されるタイミングを制御するエア入力制御弁１５を有する構成としている。このエア入力制御弁１５により、エアモータ８の回転開始直後はコンプレッサから出力され流路Ｃｕを進行するエアを排出することができる。そして、エアモータ８が回転して作動圧Ｐａの値と背圧Ｐｃの値が安定した後で当該エアを過負荷感知弁２０へ入力することができる。このように、エアモータ８から排出されたエアを過負荷感知弁２０に入力し、続いてコンプレッサから出力され流路Ｃｕを進行するエアを過負荷感知弁２０に入力するようにしたことで、過負荷感知弁２０のスプール３０に対して負荷ａ〜ｃのそれぞれが適切に加えられることになり、過負荷防止装置１０の誤作動の発生を防ぐことができる。

さらに、エア入力制御弁１５におけるオリフィス２６の作用について説明する。
エアモータ８は、上述のようにその特性上、回転開始直後の作動圧Ｐａの値は不安定であるため、過負荷防止装置１０に誤作動が発生しやすい。詳細には、エアモータ８の回転開始直後の作動圧Ｐａの値は一時的に非常に大きな値になる（図６中の「オリフィス無」のグラフを参照。）。これは実際に吊荷を昇降する際のエアモータ８の作動圧Ｐａよりも大きいため、過負荷防止装置１０は誤作動が発生しやすくなってしまう。

そこで、本実施形態におけるエア入力制御弁１５は、入力ポートＰ１にオリフィス２６を有する構成としている。エアモータ８の回転開始直後にコンプレッサから出力され流路Ｃｕを進行してエア入力制御弁１５に入力される圧力の非常に大きなエアは、オリフィス２６によって圧力を抑制することができる（図６中の「オリフィス有」のグラフを参照。）。詳しくは、ベルヌーイの定理に基づき、当該エアは圧力損失を生じ、代わりに流速が大きくなる。これにより、エアモータ８の回転開始直後の過負荷防止装置１０の誤作動の発生をより良好に防ぐことができる。

さらに、過負荷感知弁２０における負荷ａ〜ｃの関係についてより詳細に説明する。
図８に示すように、吊荷の上昇時のエアモータ８の圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）は、給気圧に応じて異なる。ここで、給気圧とは、コンプレッサからエアホイスト１に入力されるエアの圧力をいう。なお、上述のように、使用者が吊荷の上昇速度を変化させるために、操作スイッチ３のＵＰボタン３Ｕの押し加減を変更した場合も、圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）は図８と同様になる。

また、過負荷感知弁２０のスプール３０に加えられる上述の負荷ａは、空気室Ａ２に露出しているスプール３０の面のうち、空気室Ａ２に供給された作動圧Ｐａのエアによりスプール３０の軸方向の圧力（図５（ａ）左方向の圧力）を受ける面の面積Ｄｕに依存する（図５（ｂ）を参照。）。詳細には、本実施形態において面積Ｄｕは、空気室Ａ２に露出しているスプール３０の面のうち、スプール３０の軸方向に垂直な面の総面積である。また、負荷ｂは、空気室Ａ３に露出しているスプール３０の面のうち、空気室Ａ３に供給された背圧Ｐｃのエアによりスプール３０の軸方向の圧力（図５（ａ）右方向の圧力）を受ける面の面積Ｄｄに依存する（図５（ｂ）を参照。）。詳細には、本実施形態において面積Ｄｄは、空気室Ａ３に露出しているスプール３０の面のうち、スプール３０の軸方向に垂直な面の総面積である。このため、負荷ａ、ｂは、
ａ＝Ｄｕ×Ｐａ、ｂ＝Ｄｄ×Ｐｃ
と表すことができる。

ここで、仮に過負荷感知弁２０のスプール３０の面積Ｄｕ、Ｄｄが、
Ｄｄ＝Ｄｕ
である場合、スプール３０に加えられる負荷ａ、ｂは、
ａ＝Ｄｕ×Ｐａ、ｂ＝Ｄｕ×Ｐｃ
となる。このため、過負荷防止装置１０は、
ａ−ｂ＝Ｄｕ×（Ｐａ−Ｐｃ）＞ｃ
のときに作動する。即ち、給気圧によっては吊荷の重さが定格荷重を上回っていても過負荷防止装置１０が作動せず、吊荷の重さが定格荷重を上回っていなくても過負荷防止装置１０が作動してしまうことになる。そして、このような過負荷防止装置１０の誤作動を防ぐためには、給気圧の変化に応じて、過負荷感知弁２０のバネ３１の固定位置の調整等により負荷ｃの大きさを改めて設定する必要がある。

ここで、上述のように負荷（吊荷の重さ）と給気圧の変化に対するエアモータ８の作動圧Ｐａ、背圧Ｐｃには次の関係が成り立つ。
（１）図７に示すように、エアモータ８の作動圧Ｐａは負荷に比例し、背圧Ｐｃは負荷に反比例する。
（２）図９に示すように、任意の負荷において、エアモータ８の作動圧Ｐａと背圧Ｐｃは給気圧にそれぞれ比例する。
図９におけるエアモータ８の作動圧Ｐａのグラフと背圧Ｐｃのグラフの傾き（変化量）の違いは、図８に示した圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）のグラフが給気圧に応じて異なることの原因になっている。

そこで、図９における作動圧Ｐａのグラフの傾きと背圧Ｐｃのグラフの傾きが等しくなるように図９のグラフを補正すれば、図８において給気圧に依存して異なっていた圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）の値が互いに近い値となる、言い換えれば図８の圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）の３本のグラフを給気圧に依存しない１本のグラフに実質的に共通化することができ、過負荷防止装置１０の誤作動を防ぐことができる。
このことを実現するために、本実施形態では過負荷感知弁２０のスプール３０の面積Ｄｕの大きさと面積Ｄｄの大きさに差を設けている。これにより、スプール３０に加えられる負荷を補正することができ、図９のグラフを上述のように補正することと同等の効果を得ることができる。

具体的には、過負荷感知弁２０のスプール３０が次の条件式（Ａ）を満足するようにしている。
（Ａ） Ｄｄ＝α×Ｄｕ
ただし、
Ｄｕ：空気室Ａ２内の作動圧Ｐａのエアによりスプール３０が軸方向の圧力を受ける面積
Ｄｄ：空気室Ａ３内の背圧Ｐｃのエアによりスプール３０が軸方向の圧力を受ける面積
α：給気圧が任意量変化した際のエアモータ８の作動圧Ｐａの変化量と背圧Ｐｃの変化量の商

上記条件式（Ａ）におけるαは、図９のエアモータ８の作動圧Ｐａのグラフの傾きを背圧Ｐｃのグラフの傾きで割ることで求められる。例えば、図９において作動圧Ｐａの傾きが背圧Ｐｃの傾きの１．５倍である場合、α＝１．５となる。したがって、図９の背圧Ｐｃの傾きを１．５倍することで、作動圧Ｐａのグラフと背圧Ｐｃ×αのグラフは互いに平行になる。このため、作動圧Ｐａと背圧Ｐｃ×αの差（圧力差（Ｐａ−Ｐｃ×α））を給気圧毎に示すグラフは図１０のようになり、図８の圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）の３本のグラフを給気圧に依存しない１本のグラフに実質的に共通化することができる。

以上より、過負荷感知弁２０のスプール３０が上記条件式（Ａ）を満足することで、スプール３０に加えられる負荷ａ、ｂは、
ａ＝Ｄｕ×Ｐａ、ｂ＝α×Ｄｕ×Ｐｃ
となる。このため、過負荷防止装置１０は、
ａ−ｂ＝Ｄｕ×（Ｐａ−Ｐｃ×α）＞ｃ
のときに作動することとなる。圧力差（Ｐａ−Ｐｃ×α）は、前述のように給気圧に依存しないため、過負荷防止装置１０に上述のような誤作動が生じてしまうことを防止することができる。

なお、条件式（Ａ）のαをより正確に設定するために、複数の負荷の値について図９と同様のデータを取得してαを求め、求めた複数のαの平均値を条件式（Ａ）に用いることが望ましい。これにより、図８の圧力差（Ｐａ−Ｐｃ）の３本のグラフを給気圧に依存しない１本のグラフにより正確に共通化することができ、過負荷防止装置１０の誤作動をより効果的に防止することができる。

以上のように、過負荷感知弁２０のスプール３０が上記条件式（Ａ）を満足すること、即ち面積Ｄｕと面積Ｄｄに対して適切な面積比αを設定することで、コンプレッサの給気圧が変化した場合や、使用者が操作スイッチ３で吊荷の上昇速度を変化させた場合でも、過負荷防止装置１０が誤作動することを効果的に防止することができる。またこれにより、過負荷感知弁２０のバネ３１を調整して負荷ｃの大きさを変更する必要もない。

なお、本実施形態の過負荷防止装置１０は、エアホイスト本体２のハウジング４に収納された制御部９に設けられているため、エアホイスト１全体の小型化にも貢献することができる。

１ エアホイスト
２ エアホイスト本体
３ 操作スイッチ
４ ハウジング
５ ブレーキ
７ チェーンホイール
８ エアモータ
９ 制御部
１０ 過負荷防止装置
１５ エア入力制御弁
１８ 主制御モジュール
１９ 過負荷感知モジュール
２０ 過負荷感知弁
２１ 流路遮断弁
２５ エア入力制御弁のスプール
３０ 過負荷感知弁のスプール

Claims (7)

1. エア供給源からのエアを動力とするエアモータを備えたエアホイストであって、
   前記エアモータに供給される第１エアと前記エアモータから排出された第２エアとが入力されて、前記第１エアと前記第２エアの圧力差が所定値を上回ったことを感知する感知弁と、
   前記第２エアに続いて前記第１エアを前記感知弁に入力させるためのエア入力制御弁と、
   前記圧力差が前記所定値を上回ったことを前記感知弁が感知した際に、前記エアモータへの前記第１エアの供給を停止するエア供給停止弁と、を有する過負荷防止装置を備えたことを特徴とするエアホイスト。
2. 前記エア入力制御弁は、前記第２エアが入力される空気室を有するスプールバルブからなり、
   前記エア入力制御弁のスプールは、一端が前記空気室に露出しており、付勢部材によって前記空気室側へ付勢されており、
   前記エア入力制御弁のスプールが移動することにより、前記第１エアを入力するための入力ポートと、前記第１エアを前記感知弁へ出力するための出力ポートとが連通することを特徴とする請求項１に記載のエアホイスト。
3. 前記エア入力制御弁は、前記第１エアを入力するための入力ポートにオリフィスを備えることを特徴とする請求項２に記載のエアホイスト。
4. 前記感知弁は、前記第１エアが入力される第１空気室と、前記第２エアが入力される第２空気室とを有するスプールバルブからなり、
   前記感知弁のスプールは、一端が前記第１空気室に露出しており、他端が前記第２空気室に露出しており、付勢部材によって前記第１空気室側へ付勢されており、
   前記感知弁のスプールが移動することにより、前記第１エアを前記第１空気室へ入力するための入力ポートと、前記第１エアを前記エア供給停止弁へ出力するための出力ポートとが連通することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエアホイスト。
5. 前記感知弁は、前記付勢部材の付勢力を調整するための調整機構を有することを特徴とする請求項４に記載のエアホイスト。
6. 前記感知弁のスプールが以下の条件式を満足することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のエアホイスト。
   Ｄｄ＝α×Ｄｕ
   ただし、
   Ｄｕ：前記第１空気室内の前記第１エアにより前記感知弁のスプールが軸方向の圧力を受ける面積
   Ｄｄ：前記第２空気室内の前記第２エアにより前記感知弁のスプールが軸方向の圧力を受ける面積
   α ：前記エア供給源の給気圧が任意量変化した際の前記第１エアの圧力の変化量と前記第２エアの圧力の変化量の商
7. 前記条件式中のαが、前記エア供給源の給気圧が任意量変化した際の前記第１エアの圧力の変化量と前記第２エアの圧力の変化量の商を、複数の吊荷の重さについて求めて平均したものであることを特徴とする請求項６に記載のエアホイスト。

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