JP6184858B2 - 電動補助モータ付き手動巻上機、及び手動巻上機の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、荷の巻き上げ巻き下げを手動輪に掛けられた手動チェーン等の操作索を手動（人力）で操作する構成の手動チェーンブロックのような手動巻上機において、重量が所定以上の荷を巻き上げる際に操作索の操作負荷（手引き力）を軽減するための電動補助モータを設けた電動補助モータ付き手動巻上機、及び手動巻上機の運転方法に関するものである。

従来、工場や建設現場などにおいて、人力では直接持ち上げることが困難な荷物を移動させる際には、ハンドホイール（手動輪）に掛けられた手動索（手動チェーン等）の手動操作により該ハンドホイールを回転させ、該回転力を減速機構を介してロードホイール（駆動輪）に伝達し、該ロードホイールに掛けられたロード索（ロードチェーン等）に吊り下げた荷物の巻き上げ（上昇）巻き下げ（下降）を手動で行なう手動巻上機（手動チェーンブロック等）が使用されている。このような手動巻上機において、重量が大きい荷物を扱う場合には、ハンドホイールの回転を補助（支援）する電動補助モータを設け、手動索の手引き力（手動引っ張り力）が所定以上となる場合、電動補助モータを運転し、ハンドホイールの回転を補助する電動補助モータ付き手動巻上機（手動チェーンブロック等）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。以下、手動巻上機を代表して手動チェーンブロックで説明する。

上記電動補助モータ付きチェーンブロックは、ハンドホイールに加わるトルク（回転力）に応じて作動するトルク応答レバーと、ロードホイールを駆動軸と連係する電動補助モータを設け、トルク応答レバーの動作により電動補助モータを制御するように構成されている。そして電動補助モータは駆動軸と連係し、手動によるハンドホイール回動時には、電動補助モータと駆動軸の連係を切ることにより、ハンドホイール回動時の抵抗とならないようになっている。これによりハンドホイールを回動するために、特別な力を必要とせず、電動補助モータを装備しない手動チェーンブロックと同じ力での巻き上げ作業を行うことができる。また、ハンドホイールに高トルクが加わった場合には、トルク応答レバーにより電動補助モータを駆動するので、巻き上げ時の手動操作負荷を軽減することができるようになっている。

特開２００２−３６２８８３号公報 特開２００９−２２０９５３号公報

上記電動補助モータ付きチェーンブロックのように、人力の負担分を軽減する他の技術としては、電動自転車がある。この電動自転車は電動モータを備え、登り坂道でペダルを踏み込む踏力が増加した場合、電動モータを駆動し、自転車の駆動輪である後輪の回転力を支援している。このような電動自転車においては、ペダルを踏み込む踏力を検出し、その踏力に比例させて支援力を変化させる比例制御を行っている。電動自転車の場合は、踏力に比例して電動モータの回転力を増加させる比例制御を行っても、自転車は路上を移動（走行）するから、後に詳細に説明するように、安定した走行（移動）が得られる。しかしながら、荷を垂直方向に巻き上げ巻き下げ（垂直移動）させる電動補助モータ付きチェーンブロックにおいては、巻き上げ時にハンドホイールに掛けられた手動チェーンの手引き力に比例させて電動補助モータの回転力を制御する比例制御では、電動補助モータトルクが手引き力に左右され、巻き上げ操作に安定性を欠くという問題があった。

本発明は上述に鑑みてなされたもので、電動補助モータトルクが手動索の手引き力に左右されることなく、安定した荷の手動巻き上げ操作が実施できる電動補助モータ付き手動巻上機、及び電動補助モータ付き手動巻上機の運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明は、荷を吊り下げる荷吊り下げ索が掛けられた駆動輪と手動操作する手動索が掛けられた手動輪と電動補助モータとを備え、手動輪の回転力を駆動輪に伝達し回転させ、荷を巻き上げ下げすると共に、荷の巻き上げ時にドライバにより電動補助モータを運転し、該電動補助モータの回転力で手動輪の回転を支援するように構成した電動補助モータ付き手動巻上機であって、荷の巻き上げ時に荷の重量値が所定値以上の場合に、重量値の一定割合に相当する手動輪の回転力を電動補助モータで支援することを特徴とする。

また、本発明は、上記電動補助モータ付き手動巻上機において、荷の重量値は、手動巻上機に備えた荷重検出手段によって検出することを特徴とする。

また、本発明は、上記電動補助モータ付き手動巻上機において、荷重検出手段は、手動索によって手動輪に加わる回転力とその回転方向を検出するトルクセンサと、ドライバから電動補助モータに供給されるモータ電流を検出する電流センサとを具備し、トルクセンサで検出された手動輪の回転方向が巻き上げ方向の場合に、トルクセンサで検出された手動輪の回転力と、電流センサで検出されたモータ電流とから荷吊り下げ索に吊り下げられた荷の重量値を算出することを特徴とする。

また、本発明は、上記電動補助モータ付き手動巻上機において、手動輪の回転力を直接又は間接的に駆動輪に伝達するための出力軸を備え、トルクセンサは、出力軸に加わる回転力とその方向とその大きさを検出する磁歪センサであることを特徴とする。

また、本発明は、上記電動補助モータ付き手動巻上機において、電動補助モータはアウターロータブラシレスモータであることを特徴とする。

また、本発明は、荷を吊り下げる吊り索が掛けられた駆動輪と、手動操作する手動索が掛けられた手動輪と、電動補助モータとを備え、手動輪の回転力を駆動輪に伝達し回転させ、吊り索に吊り下げられた荷を巻き上げ下げすると共に、ドライバにより電動補助モータを運転し、該電動補助モータの回転力で手動輪の回転を支援するように構成した電動補助モータ付き手動巻上機の運転方法であって、手動索によって手動輪に加わる回転力とその回転方向をトルクセンサで検出し、手動輪の回転方向が巻き上げ方向で、且つその回転力が所定値以上であった場合、電動補助モータを運転し、手動輪の回転力と電動補助モータに供給されるモータ電流から荷の重量値を検出すると共に、重量値から電動補助モータで支援する支援重量値を決定し、該支援重量値に対応する電動補助モータに供給する支援電流値を決定し、該支援電流値に対応する支援電流をドライバより電動補助モータに供給することを特徴とする。

本発明は、荷の巻き上げ時に荷の重量値が所定値以上の場合、重量値の一定割合に相当する手動輪の回転力を電動補助モータで支援するので、巻き上げ時に電動補助モータの支援トルクが操作者の手引力に左右されることなく、所定重量値以上の荷の巻上操作が安定し、且つ小さい手引き力で実現できる。

また、本発明は、手動巻上機に備えた荷重検出手段で、吊り荷の重量値を検出するので、荷の巻き上げ操作と同時に荷の重量値を検出し、該検出した重量値の一定割合を電動補助モータで支援することができ、安定した巻き上げ操作が実現できる。

また、本発明は、荷重検出手段がトルクセンサと、電流センサとを具備し、トルクセンサで検出された手動輪の回転方向が巻き上げ方向の場合に手動輪に加わる回転力と電動補助モータ電流とから算出された電動補助モータの回転力から、荷の重量値を算出するので、簡単な構成で荷の重量値を検出できる。

また、本発明は、トルクセンサに磁歪センサを用いるので出力軸に加わるトルクを非接触にて高精度で検出でき、機械的接触により摩耗が無いことからセンサ寿命が長く、手動輪の回転が安定した支援力が得られる。

また、本発明は、電動補助モータはアウターロータブラシレスモータを使用するので、ブラシ等のメンテナンスが不要で長寿命、且つ小型の電動補助モータで、手動輪の回転を支援する大きいトルクが得られる。

また、本発明は、トルクセンサで検出した手動輪の回転方向が巻き上げ方向であった場合で、且つその回転力が所定値以上であった場合、電動補助モータを運転し、トルクセンサで検出した回転力と電動補助モータに供給されるモータ電流から巻き上げする荷の重量値を検出すると共に、重量値の所定の何割を電動補助モータで支援するかを決定し、該決定した支援量に対応する支援電流をドライバから電動補助モータに供給し、荷の重量値の所定の割合に相当する回転力を電動補助モータから出力し手動輪の回転を支援するので、所定以上の重量値の荷の巻上操作を安定し且つ小さい手引き力で実行できる。

本発明に係る電動補助モータ付き手動チェーンブロックの概略構成を示す側断面図である。 本発明に係る電動補助モータ付き手動チェーンブロックのシステム構成を示す図である。 電動自転車の踏力と補助動力と合力の変化の状態を示す図である。 ハンドチェーンの手引き力に比例させて電動補助モータの回転力を変化させた場合を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本実施形態例では巻上機としてチェーンブロックを例に説明するが、本発明に係る電動補助モータ付き手動巻上機はチェーンブロックに限定されるものではなく、ホイスト等の操作索やロード索にロープ等を用いる手動巻上機でもよいことは当然である。

先ず、始めに本発明に係る電動補助モータ付き手動巻上機の機械的構成の一例を説明する。図１は本発明に係る電動補助モータ付き手動チェーンブロックの概略構成例を示す側断面図である。図１において、１１は駆動輪であるロードシーブであり、該ロードシーブ１１には、荷（図示せず）を吊り下げる吊り索であるロードチェーン１２が掛けられている。また、ロードシーブ１１はフレーム１５ａ、１５ｂに軸受１６ａ、１６ｂで回転自在に軸支されている。また、駆動軸１８の一端には、ねじ結合により駆動部材１９が係合され、該駆動部材１９には連結部１９ａを介して手動輪であるハンドホイール２１が固定されている。

駆動軸１８の反ハンドホイール２１側の一端部は軸受４４でケーシング４３に回転自在に軸支され、ニードルベアリング１１ａでロードシーブ１１に回転自在に軸支されている。また、ハンドホイール２１の反ロードシーブ１１側の側面中心部には突起軸２１ａが設けられ、軸受２２でフレーム１５ｃに回転自在に軸支されている。また、駆動軸１８の一端に係合された駆動部材１９の連結部１９ａはハンドホイール支持フレーム３６のボス部３６ａ内を貫通して軸受３８ａ、３８ｂにより回転自在に軸支されている。これによりハンドホイール２１と駆動部材１９と駆動軸１８は巻き上げ時にフレーム１５ｃとケーシング４３に一体となって回転自在に軸支されていることになる。ハンドホイール２１には操作索であるハンドチェーン２４が掛けられている。

また、駆動軸１８のハンドホイール２１側の一端にハカップリング２７を介して減速機３０の出力軸２８が連結され、電動補助モータ２５の回転軸（図示せず）の回転力が減速機３０を介して駆動軸１８に伝達されるようになっている。３１はブレーキ受、３３は制動用爪車、３３ａは制動用爪車３３と係合し該制動用爪車３３の荷巻き下げ方向への回転を不能にする爪、３４はブレーキ受３１と制動用爪車３３の間及び制動用爪車３３と駆動部材１９の間に介在するブレーキ板である。

駆動部材１９の連結部１９ａとハンドホイール支持フレーム３６のボス部３６ａの間には、磁歪式トルクセンサ４６が連結部１９ａの表面に非接触の状態でボス部３６ａに取付けられている。該磁歪式トルクセンサ４６は、ハンドホイール２１から駆動部材１９に伝達される回転トルクの大きさとその回転方向を連結部１９ａのねじれ量とねじれ方向から検出するようになっている。ここで、駆動部材１９、ブレーキ板３４、制動用爪車３３、該制動用爪車３３に係合する爪３３ａ、ブレーキ受３１、及び駆動軸１８のねじ部でメカニカルブレーキ５０を構成する。このメカニカルブレーキ５０はロードシーブ１１に吊り荷等による巻き下げ方向の負荷がかかることで、駆動部材１９が駆動軸１８とのねじ結合の作用によって、ブレーキ板３４と制動用爪車３３とブレーキ受３１を軸方向に押圧（締め付け）しブレーキ力が作用するようになっている。

また、３９はロードギヤ、４１は駆動軸１８に形成された歯車の歯と噛合する減速歯車である。また、図示は省略するが、減速歯車４１と同軸のギヤも設けられており、ロードギヤ３９、減速歯車４１、該減速歯車４１と同軸のギヤ等でチェーンブロック本体減速機構６０が構成される。チェーンブロック本体減速機構６０はケーシング４３で覆われている。

上記構成の電動補助モータ付き手動チェーンブロックにおいて、ハンドチェーン２４を手引き力で操作して、ハンドホイール２１を巻き上げ方向に回転させる。このハンドホイール２１の回転力は連結部１９ａを介して駆動部材１９に伝達され、該駆動部材１９とねじ結合している駆動軸１８が回転する。駆動軸１８が回転すると、該駆動軸１８に噛合する減速歯車４１が回転し、該減速歯車４１と同軸の上記ギヤ（図示せず）と噛合するロードギヤ３９が回転し、ロードシーブ１１が回転することで、ロードチェーン１２が巻き上げ方向に移動する。

図２は上記電動補助モータ付き手動チェーンブロックのシステム構成を示す図であり、図示するように、電動補助モータ２５の回転力は減速機３０を介して駆動軸１８に伝達され、駆動軸１８の回転力は、図１のロードギヤ３９、減速歯車４１等で構成されるチェーンブロック本体減速機構６０を介してロードシーブ１１に伝達される。また、ハンドホイール２１の回転力は連結部１９ａからメカニカルブレーキ５０を介して駆動軸１８に伝達される。駆動部材１９の回転力は連結部１９ａからハンドホイール２１に伝達される。この駆動部材１９の連結部１９ａに加わる回転力は、駆動軸１８が巻き上げ方向に回転している間はハンドチェーン２４を手引きすることによる手引き回転力となり、荷Ｌの重量をＭ、ロードシーブの半径をｒとすると、
Ｍ・ｒ＝（ハンドチェーン２４の手引き回転力）＋（電動補助モータ２５のモータ回転力）
となる。手引き回転力は磁歪式トルクセンサ４６の検出出力をＯ₄₆とするとＫ₁・Ｏ₄₆となるから、電動補助モータ２５の回転力はモータ電流センサ６５で検出されるモータ電流をＩ₂₅とするとＫ₂・Ｉ₂₅となり、
Ｍ・ｒ＝Ｋ₁・Ｏ₄₆＋Ｋ₂・Ｉ₂₅
となる。ここでＫ₁：比例定数（磁歪式トルクセンサ４６の出力Ｏ₄₆を回転力に変換する定数）、Ｋ₂：比例定数（モータ電流Ｉ₂₅を回転力に変換する定数）である。

ここで電動補助モータ２５による重量Ｍに対する支援率をＫ₃（０≦Ｋ₃≦１）とする（Ｋ₃＝０は電動補助モータ２５により回転力支援がない場合、Ｋ₃＝１は電動補助モータ２５の回転力のみで巻き上げする場合を示す）。支援荷重Ｗａは、
Ｗａ＝Ｋ₃・Ｍ＝Ｋ₃・（Ｋ₁・Ｏ₄₆＋Ｋ₂・Ｉ₂₅）／ｒ
となり、電動補助モータ２５の支援分電流Ｉ_A25は、
Ｉ_A25＝Ｗａ・ｒ／Ｋ₂＝（Ｋ₃／Ｋ₂）・（Ｋ₁・Ｏ₄₆＋Ｋ₂・Ｉ₂₅）
となる。なお、定数Ｋ₂は減速比や機械効率等を考慮して実験から求められる。支援率Ｋ₃は、重量Ｍの値に関係なく一定とする方法が制御も簡単で良好であったが、重量Ｍの増加に応じて支援率Ｋ₃を段階的あるいは連続的に増加するように、重い荷Ｌの時には電動補助モータ２５による支援の割合をより大きくし、巻き上げ作業の負荷（ハンドチェーン２４の手引き力）を軽減するようにしてもよい。

制御部６２にはモータ電流センサ６５で検出した電動補助モータ２５への入力電流Ｉ₂₅と磁歪式トルクセンサ４６で検出した検出出力Ｏ₄₆が入力されている。制御部６２は上記演算を行って、電動補助モータ２５の支援分電流Ｉ_A25を算出し、ドライバ６３を介して電動補助モータ２５に供給される電流が支援分電流Ｉ_A25になるように制御し、電動補助モータ２５の回転力が支援荷重Ｗａとなるように制御する。即ち荷Ｌの重量Ｍの一定割合（支援率Ｋ₃）に対応する回転力を電動補助モータ２５から出力する。このためドライバ６３から電動補助モータ２５に供給される電流を検出するモータ電流センサ６５を設け、検出されたモータ電流を制御部６２に入力し、制御部６２はドライバ６３から電動補助モータ２５に供給される電流が支援分電流Ｉ_A25＝（Ｋ₃／Ｋ₂）・（Ｋ₁・Ｏ₄₆＋Ｋ₂・Ｉ₂₅）になるようドライバ６３を制御するのである。

上記のように電動補助モータ２５による支援を、ハンドホイール２１を巻き上げ方向に回転させるためのハンドチェーン２４の手引き力に比例させるのではなく、荷Ｌの重量Ｍの値が所定の閾値を越えたら、この重量Ｍの一定割合を電動補助モータ２５の回転力で支援する。これにより荷Ｌの巻き上げにおいて、ハンドチェーン２４の手引き力が小さく、且つ安定した手引き力で巻き上げ操作を行うことができる。このことを電動自転車の踏力の時間的変化との比較において説明する。図３は補助動力（アシスト動力）を踏力Ｆに比例し変化させる場合を示し、図３（ａ）は補助動力がない場合の踏力Ｆの時間的変化を、図３（ｂ）は図３（ａ）の踏力Ｆに比例する補助動力Ａ_Fの時間変化を、図３（ｃ）は踏力Ｆと補助動力Ａ_Fの合力Ｔ_F（Ｔ_F＝Ｆ＋Ａ_F）をそれぞれ示す。

図３（ｂ）、（ｃ）において、時間ｔ１〜ｔ３はアシスト状態を、ｔ３〜ｔ４はアシストカット状態を、ｔ４〜はアシスト状態を示す。図３（ｂ）に示すように電動自転車の場合は、踏力Ｆの変化に比例して補助動力Ａ_Fを得ている。自転車のように路面を車輪が回転して走行する場合は、自転車は慣性を得て路面上を走行し、補助動力Ａ_Fを踏力Ｆに比例させて変化させても走行速度は補助動力Ａ_Fの変化に応じて急激に変動することはないから、利用者が違和感を感じることは殆どない。

これに対して、電動補助モータ付き手動チェーンブロックのように荷を垂直方向に移動させる場合は、図４に示すように、ハンドホイール２１の巻き上げ方向の回転力Ｔ_Aの変化、即ちハンドチェーン２４の手引き力の変化に比例させて電動補助モータ２５の回転力Ｔ₂₅を変化させると、電動補助モータ２５のトルクがハンドチェーン２４の手引き力に左右されることになり、手動巻上げ操作が不安定となる。そこでここでは、ハンドホイール２１の巻き上げ方向の回転力Ｔ_Aの変化、即ちハンドチェーン２４の手引き力の変化に比例させてハンドホイール２１の回転力を支援するのではなく、ロードチェーン１２で吊り下げている荷Ｌの重量Ｍが所定以上の場合その重量Ｍの一定割合に対応するハンドホイールの回転力を電動補助モータ２５で支援するようにしたのである。

上記電動補助モータ付き手動チェーンブロックにおいて、ロードチェーン１２に吊り下げている荷Ｌの重量Ｍは、ハンドチェーン２４の手引き力によるハンドホイール２１の回転力と電動補助モータ２５のモータ回転力との合計であることに着目し、制御部６２で磁歪式トルクセンサ４６からの検出出力Ｏ₄₆とモータ電流センサ６５からの検出電流Ｉ₂₅とから、上記演算を行い電動補助モータ２５の支援分電流Ｉ_A25＝（Ｋ₃／Ｋ₂）・（Ｋ₁・Ｏ₄₆＋Ｋ₂・Ｉ₂₅）を算出している。そして該支援分電流Ｉ_A25をドライバ６３から電動補助モータ２５に供給するようにしている。

電動補助モータ２５としては、種々のタイプのモータが考えられるが、ここでは減速機３０付きのインナーロータ型のブラシレスモータとしている。しかし、大きいトルクが得られること、高精度の位置制御ができることから、減速機なしのアウターロータ型ブラシレスモータを用いてもよい。アウターロータ型ブラシレスモータは、図示は省略するが、複数相の固定子巻線を絶縁層を介して巻装した固定子鉄心と、該固定子鉄心の外周を回転するように回転自在に軸支された回転子と、スイッチングパワー素子群と、制御回路部と、回転子の位置を検出する位置検出センサを備えた構成である。制御回路部は位置検出センサからの回転子位置検出信号に基づいてスイッチングパワー素子群を制御し、スイッチングパワー素子群から複数相の固定子巻線にパワーパルスを供給して、供給されるパワーパルス数に応じた回転数で回転子を固定子鉄心の外周に回転させるようになっている。

このように、アウターロータ型ブラシレスモータは、回転子が固定子鉄心の外周を回転することで、大きな回転トルクを得ることが容易で、且つ回転子の位置制御が精度よくできるという利点がある。また、ブラシレスモータであることから、電流を供給するために機械的接触を必要とせず、摩耗によるメンテナンス等が不要な点と、図１に示す減速機３０が不要で、且つロータが薄型であることから電動補助モータをハンドホイール２１の反ロードシーブ１１側側面に配置し、電動補助モータのロータをハンドホイール２１に直接連結し、その回転を支援することも可能となることから、電動補助モータ付き手動チェーンブロックの電動補助モータとしてはむしろアウターロータ型ブラシレスモータが好ましい。

また、磁歪式トルクセンサ４６は検出された連結部１９ａに加わる回転力を非接触で高精度に検出する特性を有するから、摩擦による摩耗の心配がなく、長寿命であることから、電動補助モータ付き手動チェーンブロックの駆動軸１８に加わる回転力を検出するトルクセンサとして好適である。図１では、連結部１９ａの伝達トルクの変化を透磁率の変化として検出するようにしているが、適宜、磁歪式トルクセンサの種類に応じて連結部１９ａの表面に磁歪式トルクセンサの感度を上げる皮膜を形成することが好ましい。なお、図２に示すように、電動補助モータ２５の回転速度を検出するモータ回転速度センサ６４を設け、その検出出力を制御部６２に入力しているが、これは電動補助モータ２５により、電動補助モータ付き手動チェーンブロックを所定速度を超える高速で運転した場合、減速歯車４１やロードギヤ３９等で構成されるチェーンブロック本体減速機構６０、減速機３０等の各部の摩耗や摩耗による故障を防止するために、電動補助モータ２５の回転速度を所定の速度以下に制限するためである。

上記電動補助モータ付き手動チェーンブロックを巻き上げ方向に操作する時は、ハンドチェーン２４を手引き力でハンドホイール２１が巻き上げ方向に回転するように引っ張る。このハンドホイール２１の巻き上げ方向の回転は、連結部１９ａを介して駆動部材１９を回転し、駆動部材１９、ブレーキ板３４、制動用爪車３３、ブレーキ受３１、駆動軸１８のねじ部の締めつけ作用で一体となり回転し、駆動軸１８、減速歯車４１、ロードギヤ３９等で構成されるチェーンブロック本体減速機構６０を介してロードシーブ１１に伝達される。駆動部材１９の連結部１９ａに加わる回転力は上記のように磁歪式トルクセンサ４６により、非接触で検出されその検出出力は制御部６２に入力される。

制御部６２では、磁歪式トルクセンサ４６の検出出力Ｏ₄₆から巻き上げ方向を検出し且つ検出値が所定値（閾値）を越えたら、ドライバ６３に電動補助モータ運転指令を与え、電動補助モータ２５を運転する。ドライバ６３から電動補助モータ２５に供給されるモータ電流Ｉ₂₅は、モータ電流センサ６５で検出され制御部６２に入力される。制御部６２は磁歪式トルクセンサ４６の検出出力Ｏ₄₆とモータ電流Ｉ₂₅とから、荷Ｌの重量Ｍを上記式（Ｍ・ｒ＝Ｋ₁・Ｏ₄₆＋Ｋ₂・Ｉ₂₅）で算出する。そして該重量Ｍが所定値（閾値）以上の場合、該重量Ｍに対する支援重量Ｗａを予め定められた支援率Ｋ₃から算出し、該算出した支援重量Ｗａに対応するモータ支援分電流Ｉ_A25を算出し、ドライバ６３から電動補助モータ２５に該算出したモータ支援分電流Ｉ_A25を供給する。重量Ｍが所定値（閾値）以下の場合には制御部６２はドライバ６３に対して空運転を指示し、電動補助モータ２５を電気的にドライバ６３から切り離し、手動でハンドチェーン２４を操作した際、ハンドホイール２１を高速で回転する操作の抵抗とならないように、電動補助モータ２５を空運転状態とする。

上記電動補助モータ付き手動チェーンブロックを巻き下げ方向に操作する時は、ハンドチェーン２４を手動でハンドホイール２１が巻き下げ方向に回転するように引っ張る。このハンドホイール２１の巻き下げ方向の回転により、メカニカルブレーキ５０の締め付け力（軸方向押圧力）が弱められ、爪３３ａによって巻き下げ方向に回転不能の制動用爪車３３とメカニカルブレーキ５０の他の構成要素とのブレーキ力（摩擦力）が弱められる。ロードチェーン１２に吊り下げられた荷Ｌにより、ロードシーブ１１に巻き下げ方向の回転力が作用すると、メカニカルブレーキ５０が滑る（空転する）ことで、駆動軸１８は巻き下げ方向に回転する。

ロードチェーン１２に荷Ｌが吊り下げられていない無負荷状態の場合では、ハンドホイール２１が巻き下げ方向に回転すると、メカニカルブレーキ５０のブレーキ力は完全に開放され、制動用爪車３３が爪３３ａによって巻き下げ方向に回転不能となっていても、ハンドホイール２１に加えられる手動力によって駆動軸１８は回転する。ロードシーブ１１に巻き下げ方向の回転力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５０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２１を巻き下げ方向に回転する必要がある。このとき手引き力でハンドホイール２１を回動する力と回転方向（ハンドチェーン２４を手引き力でハンドホイール２１を巻き下げ方向に回転させる力と回転方向）を磁歪式トルクセンサ４６で検出し、制御部６２に入力する。

駆動軸１８に巻き下げ方向の回転力が作用している場合は、電動補助モータ２５の電機子の回転軸は減速機３０の出力軸２８、カップリング２７を介して駆動軸１８と連結しており、ハンドホイール２１を巻き下げ方向、即ちメカニカルブレーキ５０のブレーキ力弛緩方向に回転させると、ロードシーブ１１にロードチェーン１２を介して掛かる荷Ｌにより巻き下げ方向に駆動軸１８が回転する。制御部６２は磁歪式トルクセンサ４６の出力から、巻き下げ方向を検知しているので、このとき電動補助モータ２５が駆動軸１８の回転力により回転して発生する回生制動電力をドライバ６３で直流に変換させ、蓄電池６６に蓄電する。この蓄電池６６に蓄電した回生電力はドライバ６３を介して電動補助モータ２５の駆動電力として利用する。なお、蓄電池６６に変えて回生制動用コンデンサに蓄電することもできる。また、回生制動抵抗器として回生電力を通電して発熱消費することもできる。

このように電動補助モータ２５の回生制動運転を継続することにより、吊り荷Ｌ等によって駆動軸１８に働く巻き下げ方向の回転力は、電動補助モータ２５の回生制動作用で負担されるので、メカニカルブレーキ５０に作用する巻き下げ方向の回転力も低減され、その結果メカニカルブレーキ５０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５０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２１を巻き下げ方向に回転するのに要するハンドチェーン２４の手引き力を低減できる。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。また、巻き上げ操作時における重量Ｍが所定の値（閾値）に満たない場合に、電動補助モータ２５を空運転状態とするようにしても良い。

なお、上記実施形態では、磁歪式トルクセンサ４６、及びモータ電流センサ６５の検出出力を制御部６２に入力し、制御部６２はハンドホイール２１の回転方向が巻き上げ方向の場合にトルクセンサ４６で検出されハンドホイール２１の出力軸に加わる回転力とモータ電流センサ６５で検出されたモータ電流から算出された電動補助モータの回転力から、荷Ｌの重量Ｍを算出するようにしている。しかしながら荷Ｌの重量Ｍの検出はこれに限定されるものではなく、例えば電動補助モータ付き手動巻上機の荷Ｌの重量が加わる部分（例えば、荷吊下げ用フックである下フック（図示せず）、手動巻上機の荷吊下げ用フックである上フック、（図示せず）、ロードシーブ１１、ロードチェーン１２等）に荷Ｌの重量Ｍを測定するストレンゲージ或いはロードセル等の荷重測定手段を設け、荷Ｌの重量Ｍを測定し、その測定値を制御部６２に入力するようにしてもよい。そして制御部６２は、この重量Ｍ_bの値が所定値以上であった場合、その重量Ｍ_bの一定割合に対応するハンドホイール２１の回転力を電動補助モータ２５で支援するようにしてもよい。

この場合の支援分電流Ｉ_b25は、
Ｉ_b25＝（Ｋ₃／Ｋ_b2）・Ｍ_b・ｒ
となり、ハンドホイール２１が巻き上げ方向に操作されていることを磁歪式トルクセンサ４６で検知し、検知した値（検出出力Ｏ₄₆）が所定の閾値を越えたときに、上記支援分電流Ｉ_b25をドライバ６３から電動補助モータ２５に供給する。なお、定数Ｋ_b2は上記定数Ｋ₂と同様に減速比や機械効率を考慮して実験から求められる。また、上記実施の形態では、巻き上げ操作時のみ電動補助モータ２５を駆動して巻き上げ操作を支援するように記載したが、巻き上げ動作時にのみ補助モータ２５を駆動操作するものに限定するものではなく、電動補助モータの出力を駆動部材１９又はハンドホイール２１に伝達し、巻き下げ操作時も電動補助モータ２５を駆動して巻き下げ操作を支援するようにしても良い。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。特に、電動補助モータ付き手動チェーンブロックの機械的構成は、図１に示す構成に限定されるものではなく、図示は省略するが、電動補助モータにアウターロータ型ブラシレスモータを用い、該電動補助モータを上記のように、ハンドホイール２１の反ロードシーブ１１側側面に配置し、そのロータをハンドホイール２１に直接連結する構成とする。この場合は、ハンドホイール２１の出力軸に相当する連結部１９ａがないから、ハンドホイール２１の回転力と回転方向を検出する磁歪式トルクセンサ４６の取り付け位置も図１とは当然異なり、ハンドホイール２１回転力と回転方向を検出に適した位置で回転部とは非接触の状態となるように取り付ける。

電動補助モータ付き手動チェーンブロック（電動補助モータ付き手動巻上機も同様）は、上記のように、電動補助モータでハンドホイールの回転を支援することから、巻上機の機械的構成をより簡略化することできる。例えばチェーンブロック本体減速機構６０を省略することも可能である。この場合は、本体減速機構がないことから、手動チェーンブロック（手動巻上機）の機械的構成は更に簡単なものとなる。

本発明は、電動補助モータ付き巻上機において、吊り荷の重量が所定以上の場合、その重量値の一定割合に相当する手動輪の回転力を電動補助モータで支援するので、荷の巻き上げ操作に不安定感（違和感）を感じることなく、安定した荷の移動操作が実施できる電動補助モータ付き手動巻上機として利用できる。また、ドライバを制御する制御部と、手動輪の出力軸に加わる回転力及び回転方向を検出するトルクセンサと、ドライバから電動補助モータに供給されるモータ電流を検出する電流センサとを設け、トルクセンサ、及び電流センサの検出出力を前記制御部に入力し、制御部は、トルクセンサで検出された出力軸の回転方向が巻き上げ方向の場合に、トルクセンサで検出された手動輪の出力軸に加わる回転力と、モータ電流から算出された電動補助モータの回転力から、荷の重量値を算出し、該算出した重量値の所定の一定割合に相当する回転力を電動補助モータから出力し手動輪の回転を支援するので、簡単な構成で荷の重量を測定できる。

１１ ロードシーブ
１２ ロードチェーン
１５ａ フレーム
１５ｂ フレーム
１５ｃ フレーム
１６ａ 軸受
１６ｂ 軸受
１８ 駆動軸
１９ 駆動部材
１９ａ 連結部
２１ ハンドホイール
２１ａ 突起軸
２２ 軸受
２４ ハンドチェーン
２５ 電動補助モータ
２７ カップリング
２８ 出力軸
３０ 減速機
３１ ブレーキ受
３３ 制動用爪車
３３ａ 爪
３４ ブレーキ板
３６ ハンドホイール支持フレーム
３６ａ ボス部
３８ａ 軸受
３８ｂ 軸受
３９ ロードギヤ
４１ 減速歯車
４３ ケーシング
４４ 軸受
４６ 磁歪式トルクセンサ
５０ メカニカルブレーキ
６０ チェーンブロック本体減速機構
６２ 制御部
６３ ドライバ
６４ モータ回転速度センサ
６５ モータ電流センサ
６６ 蓄電池

Claims (6)

1. 荷を吊り下げる荷吊り下げ索が掛けられた駆動輪と、手動操作する手動索が掛けられた手動輪と、電動補助モータとを備え、前記手動輪の回転力を前記駆動輪に伝達し回転させ、前記荷を巻き上げ下げすると共に、前記荷の巻き上げ時にドライバにより前記電動補助モータを運転し、該電動補助モータの回転力で前記手動輪の回転を支援するように構成した電動補助モータ付き手動巻上機であって、
   前記荷の巻き上げ時に前記荷の重量値が所定値以上の場合に、前記重量値の一定割合に相当する前記手動輪の回転力を前記電動補助モータで支援することを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機。
2. 請求項１に記載の電動補助モータ付き手動巻上機において、
   前記荷の重量値は、前記手動巻上機に備えた荷重検出手段によって検出することを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機。
3. 請求項２に記載の電動補助モータ付き手動巻上機において、
   前記荷重検出手段は、前記手動索によって前記手動輪に加わる回転力とその回転方向を検出するトルクセンサと、前記ドライバから前記電動補助モータに供給されるモータ電流を検出する電流センサとを具備し、
   前記トルクセンサで検出された前記手動輪の回転方向が巻き上げ方向の場合に、前記トルクセンサで検出された前記手動輪の回転力と、前記電流センサで検出されたモータ電流とから前記荷吊り下げ索に吊り下げられた荷の重量値を算出することを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機。
4. 請求項３に記載の電動補助モータ付き手動巻上機において、
   前記手動輪の回転力を直接又は間接的に前記駆動輪に伝達するための出力軸を備え、
   前記トルクセンサは、前記出力軸に加わる回転力とその方向を検出する磁歪センサであることを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動補助モータ付き手動巻上機において、
   前記電動補助モータはアウターロータブラシレスモータであることを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機。
6. 荷を吊り下げる吊り索が掛けられた駆動輪と、手動操作する手動索が掛けられた手動輪と、電動補助モータとを備え、前記手動輪の回転力を前記駆動輪に伝達し回転させ、前記吊り索に吊り下げられた荷を巻き上げ下げすると共に、ドライバにより前記電動補助モータを運転し、該電動補助モータの回転力で前記手動輪の回転を支援するように構成した電動補助モータ付き手動巻上機の運転方法であって、
   前記手動索によって前記手動輪に加わる回転力とその回転方向をトルクセンサで検出し、
   前記手動輪の回転方向が巻き上げ方向で、且つその回転力が所定値以上であった場合、前記電動補助モータを運転し、
   前記手動輪の回転力と前記電動補助モータに供給されるモータ電流から前記荷の重量値を検出すると共に、前記重量値から前記電動補助モータで支援する支援重量値を決定し、該支援重量値に対応する前記電動補助モータに供給する支援電流値を決定し、該支援電流値に対応する支援電流を前記ドライバより前記電動補助モータに供給することを特徴とする電動補助モータ付き手動巻上機の運転方法。

Images