JP6404694B2 - 電動ウインチ装置及び移動式クレーン - Google Patents

Description

本発明は、電動ウインチ装置及び移動式クレーンに関する。

従来、移動式クレーンでは、油圧モータ等の油圧アクチュエータにより駆動されるウインチ装置が搭載され、そのウインチ装置により吊荷の巻き上げ及び巻き下げ等の吊作業が行われている。

一方、油圧アクチュエータのエネルギ効率が低いことから、省エネルギのため、エネルギ効率の良い電動アクチュエータを用いた電動ウインチ装置をクレーンに搭載することが提案されている。例えば、建築中の建物のフロアに固定されてクレーン作業を行うタワークレーンに、電動ウインチ装置を搭載することが提案されている。下記特許文献１には、タワークレーンの一例であるクライミングクレーンが示されている。

特許文献１に開示されたクライミングクレーンは、ウインチドラムとそれを回転駆動する２つの電動機とを有する電動ウインチ装置を備えている。この電動ウインチ装置では、ウインチドラムの入力軸又はウインチドラム自体に局所的なねじれが発生するのを防ぐために２つの電動機がウインチドラムの軸方向の両側に分かれて配置され、その両側から各電動機のトルクがウインチドラムに入力されるようになっている。

特開２００５−２６３４２０号公報

上記特許文献１の電動ウインチ装置では、２つの電動機が出力するトルクでウインチドラムを回転させるため、大きな吊能力を確保できるという利点はあるものの、この電動ウインチ装置を移動式クレーンに搭載することは、移動式クレーンの寸法の制約上から困難である。その理由は、以下の通りである。

移動式クレーンでは、ウインチ装置は上部旋回体に搭載され、この上部旋回体は、搬送時及び移動式クレーンが公道を自走する時に寸法の制限を受ける。

具体的に、移動式クレーンの搬送時には、上部旋回体はトレーラ等の運搬車両に積載されて搬送されるが、その際、上部旋回体は、一般的に、その幅方向が運搬車両の幅方向に一致するように積載される。運搬車両は、公道を走行するため、法令で定められた車幅制限をクリアする必要があり、それに伴って、上部旋回体の幅は、車幅制限に基づいた制約を受ける。ウインチ装置は、そのウインチドラムの軸方向が上部旋回体の幅方向に一致するように上部旋回体に搭載されるが、上記特許文献１の電動ウインチ装置のように２つの電動機がウインチドラムの軸方向の両側に配置されている場合には、ウインチドラムの軸方向における電動ウインチ装置の寸法が増大するため、上記のような上部旋回体の幅の制約から当該電動ウインチ装置を上部旋回体に搭載することは困難になる。

また、移動式クレーンが公道を自走する時には、移動式クレーン自体が上記車幅制限をクリアする必要がある。移動式クレーンが公道を自走する際、上部旋回体はその幅方向が移動式クレーンの車幅方向に一致するように配置されるため、この場合も上部旋回体の幅は、車幅制限に基づいた制約を受ける。従って、この場合も、上記特許文献１の電動ウインチ装置を上部旋回体に搭載することは困難になる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、大きな吊能力を確保しつつ、移動式クレーンの寸法の制限をクリアすることが可能な電動ウインチ装置及び移動式クレーンを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明による電動ウインチ装置は、吊作業用の作動部を備えた移動式クレーンに搭載され、前記作動部に繋がるロープの巻き取り又は繰り出しを行うことにより前記作動部に吊作業のための動作を行わせる電動ウインチ装置であって、前記移動式クレーンに設けられ、前記ロープの巻き取り又は繰り出しのために回転するウインチドラムと、前記ウインチドラムの軸方向の一方側に配置されるとともに前記ウインチドラムの軸方向と直交する方向に並ぶ複数の電動機と、前記複数の電動機から出力されるトルクを合成するギア機構と、前記ギア機構により合成されたトルクを前記ウインチドラムに伝達して前記ウインチドラムを回転させる伝達部と、を備える。前記ギア機構は、前記複数の電動機から出力されるトルクを合成したトルクで回転する出力部を有し、前記伝達部は、前記ウインチドラムを前記出力部の回転速度よりも低い回転速度で回転させる減速機を有し、前記複数の電動機のそれぞれは、トルクの出力軸としての駆動軸を有し、前記ギア機構は、前記複数の電動機の前記駆動軸の対応するものと一体的に回転可能となるようにその駆動軸にそれぞれ結合された複数のギアをさらに有し、前記出力部は、前記複数のギアが周りに配置されたセンターギアであって前記複数の電動機の前記駆動軸のトルクを合成してその合成したトルクによって回転するように前記複数のギアのそれぞれと噛み合うものであり、前記伝達部は、前記センターギアと一体的に回転可能となるように構成された伝達軸をさらに有し、前記減速機は、前記伝達軸の回転の入力を受けるようにその伝達軸に接続されていて、その伝達軸の回転速度を所定の減速比で減速させた回転速度で前記ウインチドラムを回転させる。

この電動ウインチ装置では、ギア機構が複数の電動機から出力されるトルクを合成し、伝達部がそのギア機構により合成されたトルクをウインチドラムに伝達するため、大きなトルクでウインチドラムを回転させることができる。このため、大きな吊能力を確保できる。しかも、この電動ウインチ装置では、ウインチドラムの軸方向の一方側に複数の電動機が配置されるとともに、それらの複数の電動機がウインチドラムの軸方向と直交する方向に並ぶため、仮にその複数の電動機がウインチドラムの軸方向の両側に分かれて配置される場合に比べて、電動ウインチ装置をウインチドラムの軸方向において小型化することができる。このため、電動ウインチ装置が移動式クレーンに搭載された場合に移動式クレーンの寸法を増大させることがなく、移動式クレーンの寸法の制限をクリアすることが可能となる。また、この電動ウインチ装置では、ギア機構の出力部の回転速度よりも低い回転速度でウインチドラムを回転させることができる。しかも、この電動ウインチ装置では、減速機がウインチドラムの内側に配置されているため、減速機がウインチドラムの外側に配置されている場合よりも電動ウインチ装置を小型化できる。

上記電動ウインチ装置において、前記複数の電動機は、前記電動ウインチ装置が備える全ての電動機であることが好ましい。

この構成によれば、電動ウインチ装置が備える全ての電動機はウインチドラムの軸方向の一方側のみに配置されるため、電動ウインチ装置が多くの電動機を備える場合でもウインチドラムの軸方向においてその電動ウインチ装置を小型化することができる。

上記電動ウインチ装置において、前記伝達部は、前記ギア機構と前記ウインチドラムとの間でトルクを伝達する接続状態と、前記ギア機構と前記ウインチドラムとの間でのトルクの伝達が遮断されるように前記ギア機構と前記ウインチドラムとを切り離す切断状態とに切り換わるクラッチを有することが好ましい。

この構成では、クラッチを切断状態にすることにより、ウインチドラムをギア機構とそれに繋がる電動機から切り離して自由に回転させることができる。このため、対象物のフリーフォールを実施できる。

上記電動ウインチ装置において、前記伝達部は、前記減速機と前記ウインチドラムとの間でトルクを伝達する接続状態と、前記減速機と前記ウインチドラムとの間でのトルクの伝達が遮断されるように前記減速機と前記ウインチドラムとを切り離す切断状態とに切り換わるクラッチを有し、前記クラッチは、前記ウインチドラムの軸方向において前記減速機を挟んで前記電動機と反対側で前記ウインチドラムの内側に配置されていることが好ましい。

この構成では、クラッチを切断状態にすることにより、ウインチドラムを減速機とそれに繋がるギア機構及び電動機から切り離して自由に回転させることができ、その結果、対象物のフリーフォールを実施できる。しかも、この構成では、クラッチがウインチドラムの内側に配置されているため、クラッチがウインチドラムの外側に配置されている場合よりも電動ウインチ装置を小型化できる。また、クラッチがウインチドラムの軸方向において減速機を挟んで電動機と反対側に配置されていることにより、クラッチを冷却するための冷却設備やクラッチの電気配線を電動機に係る設備と干渉することなく配置できる。このため、クラッチの冷却設備や電気配線のレイアウトを容易に行うことができる。

上記電動ウインチ装置において、前記各電動機は、その電動機が作動することにより回転する駆動軸を有し、前記ギア機構及び前記伝達部は、前記駆動軸のトルクを増大させて前記ウインチドラムに伝達するように構成され、前記電動ウインチ装置は、前記各電動機の前記駆動軸に対してそれぞれ制動を掛ける複数のブレーキ装置をさらに備えることが好ましい。

この構成では、各ブレーキ装置が対応する電動機の駆動軸に制動を掛けることにより、ウインチドラムの回転を制動することができる。しかも、この構成では、複数のブレーキ装置を備えているため、仮にいずれかのブレーキ装置が故障して制動力を発揮できなくなった場合であっても、残りのブレーキ装置で制動力をある程度確保できる。このため、ウインチドラムの回転に対する制動の信頼性を向上できる。さらに、この構成では、ギア機構及び伝達部が電動機の駆動軸のトルクを増大させてウインチドラムに伝達するようになっているが、そのトルクの伝達の流れにおいて最も上手側に位置する各電動機の駆動軸に対して各ブレーキ装置が制動を掛けるから、各ブレーキ装置は小さい制動力でウインチドラムの回転を制動できる。換言すれば、ウインチドラムの回転を制動するのに各ブレーキ装置に必要とされる制動力は小さくて済む。このため、各ブレーキ装置として、制動能力が小さい小型のものを用いることができ、ブレーキ装置を設けることによる電動ウインチ装置の大型化を防ぐことができる。

本発明による移動式クレーンは、上記電動ウインチ装置を備えた移動式クレーンである。

この移動式クレーンは、上記電動ウインチ装置を備えることにより、大きな吊能力を確保しつつ、寸法の制限をクリアすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、大きな吊能力を確保しつつ、移動式クレーンの寸法の制限をクリアすることが可能な電動ウインチ装置及び移動式クレーンを提供することができる。

本発明の第１実施形態による巻上用の電動ウインチ装置が搭載される移動式クレーンの概略的な側面図である。 第１実施形態による電動ウインチ装置が旋回フレーム上に設置された状態におけるその電動ウインチ装置の概略図である。 第１実施形態による電動ウインチ装置を電動機及びギア機構が配置された側から見た概略的な斜視図である。 移動式クレーンに搭載される電動ウインチ装置の電動機及びブレーキ装置を制御するための制御システムを示す機能ブロック図である。 本発明の第２実施形態による電動ウインチ装置の図２相当図である。 第２実施形態による電動ウインチ装置の電動機及びブレーキ装置を制御するための制御システムを示す機能ブロック図である。 本発明の一変形例による電動ウインチ装置の図２相当図である。 図７に示した一変形例による電動ウインチ装置の図３相当図である。 本発明の別の変形例による電動ウインチ装置の図３相当図である。 本発明のさらに別の変形例による電動ウインチ装置の図２相当図である。 本発明のさらに別の変形例による電動ウインチ装置の図２相当図である。 本発明の変形例による起伏用の電動ウインチ装置が搭載された移動式クレーンの概略的な模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による電動ウインチ装置１及びそれを備えた移動式クレーンについて説明する。

この第１実施形態による電動ウインチ装置１を備える移動式クレーンは、例えば図１に示すようなクレーンである。この移動式クレーンは、クローラクレーンであり、クローラ式の自走可能な下部走行体２と、その下部走行体２上に搭載された上部旋回体４とを備える。

上部旋回体４は、下部走行体２上に縦軸回りに旋回可能となるように搭載された旋回フレーム６と、旋回フレーム６の前部に起伏可能となるように取り付けられたブーム８と、ブーム８の先端からワイヤロープである吊ロープ１０を介して吊り下げられて吊荷１００を吊るフック装置１２とを備える。フック装置１２は、本発明における吊作業用の作動部の一例である。以下、場合により、フック装置１２及びそれに吊られた吊荷１００を一体として巻上／巻下の対象物１０２という。

なお、以下の説明における「前」、「後」の用語は、上部旋回体４（旋回フレーム６）の「前」、「後」のことを意味する。上部旋回体４の前側は、ブーム８が設けられた側に相当し、上部旋回体４の後側は、ブーム８が設けられた側と反対側に相当する。また、上部旋回体４の幅方向は、上部旋回体４の前後方向及び旋回軸方向の両方に対して直交する方向に相当する。

旋回フレーム６上には、図２に示すように、後述のウインチドラム２０を支持するための第１支持部１４及び第２支持部１６が設けられている。第１支持部１４及び第２支持部１６は、旋回フレーム６の前後方向の中間位置に設けられており、旋回フレーム６におけるブーム８（図１参照）の取付部位の後方に配置されている。第１支持部１４と第２支持部１６は、旋回フレーム６の幅方向において互いに対向し且つその幅方向において間隔をあけて配置されている。

第１支持部１４は、図２に示すように、旋回フレーム６上に固定された第１支持台１４ａと、その第１支持台１４ａにより支持された第１軸受１４ｂとを有する。第２支持部１６は、旋回フレーム６上に固定された第２支持台１６ａと、その第２支持台１６ａにより支持された第２軸受１６ｂとを有する。

電動ウインチ装置１は、上部旋回体４（図１参照）に搭載されており、旋回フレーム６におけるブーム８の取付部位の後方に配置されている。電動ウインチ装置１は、フック装置１２に繋がる吊ロープ１０の巻き取り又は繰り出しを行うことによりフック装置１２に吊作業のための昇降動作を行わせる巻上用のウインチ装置である。電動ウインチ装置１は、図２及び図３に示すように、ウインチドラム２０（以下、単にドラム２０と称する）と、第１電動機２２と、第２電動機２４と、ギア機構２６と、伝達部２８と、第１ブレーキ装置３０と、第２ブレーキ装置３２と、を備える。

ドラム２０は、回転して吊ロープ１０の巻き取り／繰り出しを行うことにより、フック装置１２（対象物１０２）（図１参照）の巻上／巻下を行うものである。ドラム２０は、その軸方向が上部旋回体４の幅方向に一致するように第１支持部１４及び第２支持部１６によって支持され、それによって旋回フレーム６上に設置されている。ドラム２０は、図２に示すように、ドラム本体４０と、第１軸４１と、第２軸４２とを有する。なお、図２では、ドラム本体４０の内部の構成を示すため、ドラム本体４０及び吊ロープ１０がドラム本体４０の軸方向に沿った断面で表されている。

ドラム本体４０は、吊ロープ１０が巻かれる部分である。吊ロープ１０は、このドラム本体４０から引き出されてブーム８（図１参照）の先端を経由し、そのブーム８の先端から垂下されてフック装置１２を吊り下げる。ドラム本体４０は、その軸方向両端に鍔の付いた円筒状に形成されており、内部に空間を有する。

第１軸４１（図２参照）は、ドラム本体４０の軸方向の一端に固定的に設けられており、ドラム本体４０と一体的に回転可能となっている。第１軸４１は、ドラム本体４０の軸方向の一端からドラム本体４０の外側へ延びるとともにドラム本体４０と同軸に配置されている。

第２軸４２（図２参照）は、ドラム本体４０の軸方向の他端に固定的に設けられており、ドラム本体４０と一体的に回転可能となっている。第２軸４２は、ドラム本体４０の軸方向の他端からドラム本体４０の外側へ延びるとともにドラム本体４０と同軸に配置されている。

ドラム本体４０が第１支持部１４と第２支持部１６との間に配置された状態で、第１軸４１が第１軸受１４ｂにより回転自在となるように支持されるとともに第２軸４２が第２軸受１６ｂにより回転自在となるように支持されている。これにより、ドラム２０は、上部旋回体４の幅方向に延びる軸回りに回転自在となっている。ドラム２０は、一方の回転方向である巻上方向に回転することにより吊ロープ１０をドラム本体４０に巻き取り、それによってフック装置１２（対象物１０２）（図１参照）を巻き上げる。また、ドラム２０は、巻上方向と逆の回転方向である巻下方向に回転することにより吊ロープ１０を繰り出し、それによってフック装置１２（対象物１０２）を巻き下げる。

第１電動機２２及び第２電動機２４は、電力が供給されることによって作動し、対象物１０２の巻上時にドラム２０を巻上方向に回転させるためのトルクを出力する。第１及び第２電動機２２，２４は、図２に示すように、両方とも、ドラム２０の軸方向の一方側に配置されている。具体的には、第１及び第２電動機２２，２４は、ドラム２０の軸方向において、第１支持部１４を挟んでドラム本体４０と反対側に配置されている。

第１電動機２２は、第１電動機本体２２ａと、第１駆動軸２２ｂとを有する。第１電動機本体２２ａは、電力が供給されることによって第１駆動軸２２ｂをその軸回りに回転させる。すなわち、第１駆動軸２２ｂは、第１電動機本体２２ａが作動することにより回転し、第１電動機本体２２ａが生成するトルクの出力軸に相当する。第１電動機２２は、旋回フレーム６上に設置された図略の電動機支持部によって第１電動機本体２２ａが支持されることにより、第１駆動軸２２ｂがドラム２０の軸方向に延びる姿勢で設置されている。第１駆動軸２２ｂは、第１電動機本体２２ａから第１支持部１４側へ突出して延びる突出部２２ｃ（図２参照）を有する。

第２電動機２４は、第２電動機本体２４ａと、第２駆動軸２４ｂとを有する。第２電動機本体２４ａは、電力が供給されることによって第２駆動軸２４ｂをその軸回りに回転させる。すなわち、第２駆動軸２４ｂは、第２電動機本体２４ａが作動することにより回転し、第２電動機本体２４ａが生成するトルクの出力軸に相当する。第２電動機２４は、旋回フレーム６上に設置された図略の電動機支持部によって第２電動機本体２４ａが支持されることにより、第２駆動軸２４ｂがドラム２０の軸方向に延びる姿勢で設置されている。また、第２電動機２４は、その第２駆動軸２４ｂが第１駆動軸２２ｂと平行になるようにドラム２０の軸方向と直交する方向において第１電動機２２と並んで配置されている。第２駆動軸２４ｂは、第２電動機本体２４ａから第１支持部１４側へ突出して延びる突出部２４ｃ（図２参照）を有する。

ギア機構２６は、第１電動機２２が出力するトルクと第２電動機２４が出力するトルクとを合成するものである。すなわち、ギア機構２６は、第１駆動軸２２ｂのトルクと第２駆動軸２４ｂのトルクとを合成する。ギア機構２６は、第１及び第２電動機２２，２４と第１支持部１４との間に配置されている。換言すれば、ギア機構２６は、ドラム２０の軸方向において第１支持部１４を挟んでドラム本体４０と反対側に配置されている。ギア機構２６は、図２及び図３に示すように、センターギア５０と、第１ギア５１と、第２ギア５２とを有する。これらのギア５０，５１，５２は、いずれも外歯車である。図２及び図３では、ギア５０，５１，５２を模式的に表しており、それらのギアの外歯の図示を省略している。また、図３では、センターギア５０に対する第１ギア５１と第２ギア５２の配置及びセンターギア５０に結合された後述の伝達軸５４を判りやすく示すために、ドラム２０の第１軸４１や第１軸受１４ｂ等については図示を省略している。これらのことは、後述する実施形態及び変形例に関する図５、図７〜図１１においても同様である。

センターギア５０は、本発明における出力部の一例である。センターギア５０は、ドラム２０と同軸に配置されている。第１ギア５１は、第１駆動軸２２ｂ（図２参照）と同軸に配置されるとともに、第１駆動軸２２ｂと一体的に回転可能となるようにその第１駆動軸２２ｂの突出部２２ｃの先端に結合されている。第２ギア５２は、第２駆動軸２４ｂ（図２参照）と同軸に配置されるとともに、第２駆動軸２４ｂと一体的に回転可能となるようにその第２駆動軸２４ｂの突出部２４ｃの先端に結合されている。

第１ギア５１と第２ギア５２は、図３に示すように、センターギア５０の周りに配置されている。具体的には、第１ギア５１と第２ギア５２は、センターギア５０の径方向外側に配置され、センターギア５０の径方向においてセンターギア５０を挟んで互いに反対側に配置されている。第１ギア５１と第２ギア５２は、それぞれ、センターギア５０と噛み合っている。これにより、第１駆動軸２２ｂのトルクが第１ギア５１からセンターギア５０に伝達されるとともに、第２駆動軸２４ｂのトルクが第２ギア５２からセンターギア５０に伝達され、それによって両駆動軸２２ｂ，２４ｂのトルクが合成される。すなわち、センターギア５０は、両駆動軸２２ｂ，２４ｂのトルクを合成したトルクで回転する。

第１ギア５１と第２ギア５２は、同じ構成を有する。第１ギア５１及び第２ギア５２は、センターギア５０よりも小径であるとともにセンターギア５０よりも少ない歯数を有する。これにより、センターギア５０の回転速度は、第１及び第２ギア５１，５２の各々の回転速度よりも低くなる。一方、センターギア５０のトルクは、第１及び第２ギア５１，５２のトルクを合成したトルクとなるから、それら両ギア５１，５２の各々のトルクよりも増大する。従って、ギア機構２６は、第１及び第２駆動軸２２，２４ｂの各々のトルクよりも増大したトルクを生成する。

伝達部２８（図２参照）は、ギア機構２６により合成されたトルクをドラム２０へ伝達してドラム２０を回転させるものである。伝達部２８は、図２に示すように、伝達軸５４と、減速機５６とを有する。

伝達軸５４は、センターギア５０から第１軸４１を貫通してドラム本体４０内へ延びている。伝達軸５４は、センターギア５０と同軸に配置されるとともに、センターギア５０と一体的に同じ軸回りに回転可能となっている。また、伝達軸５４は、ドラム２０と同軸に配置されている。伝達軸５４は、ドラム２０の第１軸４１に対して相対回転可能となっている。

減速機５６は、ドラム本体４０の内部空間に設けられている。減速機５６の入力側には、伝達軸５４が接続されている。減速機５６の出力部は、ドラム本体４０に接続されている。減速機５６は、ドラム２０をセンターギア５０及び伝達軸５４の回転速度を所定の減速比で減速させた回転速度で回転させる。また、減速機５６は、伝達軸５４から入力されるその伝達軸５４のトルクを増大させる。これにより、伝達部２８は、ギア機構２６のセンターギア５０から入力されるトルクを増大させてドラム本体４０へ伝達する。

第１ブレーキ装置３０（図２参照）は、第１電動機２２の第１駆動軸２２ｂに対して制動を掛けることにより、ギア機構２６及び伝達部２８を介して第１駆動軸２２ｂと繋がるドラム２０の回転を制動するものである。第１ブレーキ装置３０としては、例えば電磁ブレーキが用いられる。第１ブレーキ装置３０は、第１電動機本体２２ａに対して第１支持部１４側、すなわち第１電動機本体２２ａとギア機構２６との間に配置されて第１電動機本体２２ａに固定されている。第１ブレーキ装置３０は、第１駆動軸２２ｂの突出部２２ｃの周りに設けられており、その突出部２２ｃに対して制動を掛ける。

第２ブレーキ装置３２（図２参照）は、第２電動機２４の第２駆動軸２４ｂに対して制動を掛けることにより、ギア機構２６及び伝達部２８を介して第２駆動軸２４ｂと繋がるドラム２０の回転を制動するものである。第２ブレーキ装置３２としては、第１ブレーキ装置３０と同様の電磁ブレーキが用いられる。第２ブレーキ装置３２は、第２電動機本体２４ａに対して第１支持部１４側、すなわち第２電動機本体２４ａとギア機構２６との間に配置されて第２電動機本体２４ａに固定されている。第２ブレーキ装置３２は、第２駆動軸２４ｂの突出部２４ｃの周りに設けられており、その突出部２４ｃに対して制動を掛ける。

移動式クレーンには、第１及び第２電動機２２，２４と第１及び第２ブレーキ装置３０，３２を制御するための図４に示すような制御システムが搭載される。この制御システムは、ウインチ操作装置６０と、ブレーキ操作装置６２と、第１インバータ６４と、第２インバータ６６と、コントローラ６８とを有する。

ウインチ操作装置６０は、ドラム２０（図２参照）を巻上方向又は巻下方向へ回転させる操作を行うために用いられるものである。ウインチ操作装置６０は、図略の操作レバーを備えており、操作レバーの操作に応じてその操作を示す指示信号をコントローラ６８へ出力する。

ブレーキ操作装置６２は、第１ブレーキ装置３０及び第２ブレーキ装置３２を操作するために用いられるものである。ブレーキ操作装置６２は、図略のブレーキペダルを備えており、ブレーキペダルの操作に応じてその操作を示す指示信号をコントローラ６８へ出力する。

第１インバータ６４は、電源７０から第１電動機本体２２ａへ供給される電流を制御するものである。

第２インバータ６６は、電源７０から第２電動機本体２４ａへ供給される電流を制御するものである。

コントローラ６８は、ウインチ操作装置６０から入力される指示信号に応じて、その指示信号が示す操作レバーの操作に対応した電流が第１電動機本体２２ａと第２電動機本体２４ａに流れるように第１インバータ６４と第２インバータ６６に電流を制御させる。それによって、コントローラ６８は、ドラム２０が操作レバーの操作に応じた巻上方向又は巻下方向への回転を行うように第１及び第２電動機２２，２４の作動を制御する。また、コントローラ６８は、ブレーキ操作装置６２から入力される指示信号に応じて、その指示信号が示すブレーキペダルの操作に対応した制動を掛けるように第１及び第２ブレーキ装置３０，３２を制御する。

この第１実施形態の電動ウインチ装置１では、ギア機構２６が第１電動機２２の第１駆動軸２２ｂのトルクと第２電動機２４の第２駆動軸２４ｂのトルクとを合成し、伝達部２８がそのギア機構２６により合成されたトルクをウインチドラム２０に伝達するため、大きなトルクでドラム２０を回転させることができる。このため、この電動ウインチ装置１及びそれを備えた移動式クレーンでは、大きな吊能力を確保できる。

しかも、この第１実施形態では、ドラム２０の軸方向の一方側に第１及び第２電動機２２，２４が配置されるとともに、その第１及び第２電動機２２，２４がドラム２０の軸方向と直交する方向に並んで配置されるので、仮に第１電動機２２と第２電動機２４がドラム２０の軸方向の両側に分かれて配置される場合に比べて、電動ウインチ装置１をドラム２０の軸方向において小型化することができる。このため、ドラム２０の軸方向が上部旋回体４の幅方向に一致するように電動ウインチ装置１が上部旋回体４に搭載されたときに、上部旋回体４の幅の制限をクリアすることができる。

また、この第１実施形態では、伝達部２８が減速機５６を備えているため、ギア機構２６のセンターギア５０の回転速度よりも低い回転速度でドラム２０を回転させることができる。しかも、この第１実施形態では、減速機５６がドラム本体４０の内部空間に配置されているため、減速機５６がドラム２０の外側に配置されている場合よりも電動ウインチ装置１を小型化できる。

また、この第１実施形態では、第１ブレーキ装置３０が第１電動機２２の第１駆動軸２２ｂに制動を掛けるとともに、第２ブレーキ装置３２が第２電動機２４の第２駆動軸２４ｂに制動を掛けることにより、ドラム２０の回転を制動することができる。

しかも、この第１実施形態では、仮に、第１ブレーキ装置３０と第２ブレーキ装置３２の一方が故障して制動力を発揮できなくなった場合であっても、もう一方のブレーキ装置によりドラム２０の回転に対する制動力をある程度確保できる。このため、ドラム２０の回転に対する制動の信頼性を向上できる。

さらに、この第１実施形態では、第１ブレーキ装置３０が第１電動機２２の第１駆動軸２２ｂに対して制動を掛けるとともに、第２ブレーキ装置３２が第２電動機２４の第２駆動軸２４ｂに対して制動を掛けることにより、第１及び第２ブレーキ装置３０，３２は、それぞれ、小さい制動力でドラム２０の回転を制動することができる。

具体的に、ギア機構２６及び減速機５６は、各電動機２２，２４の各駆動軸２２ｂ，２４ｂのトルクを増大させてドラム２０へ伝達するが、そのトルクの伝達の流れにおいて最も上手側に位置する電動機２２，２４の駆動軸２２ｂ，２４ｂに対して対応するブレーキ装置３０，３２が制動を掛けるから、各ブレーキ装置３０，３２は、小さい制動力でドラム２０の回転を制動できる。換言すれば、ドラム２０の回転を制動するのに各ブレーキ装置３０，３２に必要とされる制動力は小さくて済む。このため、各ブレーキ装置３０，３２として制動能力が小さい小型のものを用いることができ、ブレーキ装置３０，３２を設けることによる電動ウインチ装置１の大型化を防ぐことができる。

（第２実施形態）
図５には、本発明の第２実施形態による電動ウインチ装置１の概略的な構成が示されている。図６には、この第２実施形態による電動ウインチ装置１を制御するための制御システムの構成が示されている。図５及び図６を参照して、第２実施形態による電動ウインチ装置１について説明する。

第２実施形態による電動ウインチ装置１は、上記第１実施形態の電動ウインチ装置１と同様に移動式クレーンに搭載されて対象物１０２（図１参照）の巻上／巻下を行うものである。ただし、この第２実施形態による電動ウインチ装置１では、伝達部２８が、ギア機構２６とドラム２０との間、具体的には減速機５６とドラム２０との間でトルクを伝達する接続状態とトルクの伝達を遮断する切断状態とに切り換わるクラッチ５８（図５参照）を備えている。

具体的に、この第２実施形態では、減速機５６は、図５に示すように、ドラム本体４０の内部空間において、上記第１実施形態の場合よりも第１及び第２電動機２２，２４寄りに配置されている。これにより、ドラム本体４０の内部空間のうち減速機５６に対して第１及び第２電動機２２，２４と反対側の位置にスペースが確保され、このスペースを利用してクラッチ５８が設けられている。すなわち、クラッチ５８は、ドラム２０の軸方向において減速機５６を挟んで第１及び第２電動機２２，２４と反対側でドラム本体４０の内部空間に設けられている。

クラッチ５８としては、例えば湿式クラッチが用いられる。このクラッチ５８は、図示していないが、減速機５６の図略の出力軸と一体的に回転する一方のクラッチ板と、ドラム本体４０と一体的に回転する他方のクラッチ板と、それらのクラッチ板同士を結合させる結合状態と互いに分離させる分離状態とに切り換えるための切換装置とを備える。切換装置がクラッチ板同士を結合状態にすることによって、クラッチ５８は、減速機５６とドラム本体４０との間でトルクを伝達する接続状態になる。一方、切換装置がクラッチ板同士を分離状態にすることによって、クラッチ５８は、減速機５６とドラム本体４０との間でのトルクの伝達が遮断されるように減速機５６とドラム本体４０とを切り離す切断状態になる。

クラッチ５８は、制御システムのコントローラ６８（図６参照）によって制御される。具体的には、コントローラ６８がクラッチ５８の切換装置に制御信号を送り、切換装置は、その制御信号に応じて前記クラッチ板同士を結合状態又は切断状態にする。

この第２実施形態の電動ウインチ装置１に関する上記以外の構成は、上記第１実施形態の電動ウインチ装置１に関する構成と同様である。

この第２実施形態による電動ウインチ装置１では、クラッチ５８を接続状態から切断状態に切り換えることにより、ドラム２０を減速機５６とそれに繋がるギア機構２６及び電動機２２，２４から切り離して自由に回転させることができる。その結果、フック装置１２（図１参照）のフリーフォールを実施できる。

しかも、この第２実施形態では、クラッチ５８がドラム本体４０の内部空間に配置されているため、クラッチがドラムの外側に配置されている場合に比べて電動ウインチ装置１を小型化できる。

さらに、この第２実施形態では、クラッチ５８がドラム２０の軸方向において減速機５６を挟んで電動機２２，２４と反対側に配置されていることにより、クラッチ５８を冷却するための冷却設備やクラッチ５８の電気配線を電動機２２，２４に係る冷却設備や電気配線と干渉することなく配置できる。このため、クラッチ５８の冷却設備や電気配線のレイアウトを容易に行うことができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。

例えば、図７及び図８に示す変形例のように、第１ブレーキ装置３０を、第１電動機本体２２ａに対してドラム２０と反対側、すなわち第１電動機本体２２ａに対してギア機構２６と反対側に配置して第１電動機本体２２ａに固定してもよい。この場合、第１電動機本体２２ａのうちギア機構２６と反対側の端部から第１駆動軸２２ｂを突出させ、その突出した第１駆動軸２２ｂの部分に第１ブレーキ装置３０が制動を掛けるようにすればよい。

また、第２ブレーキ装置３２を、第２電動機本体２４ａに対してドラム２０と反対側、すなわち第２電動機本体２４ａに対してギア機構２６と反対側に配置して第２電動機本体２４ａに固定してもよい。この場合、第２駆動軸２４ｂのうちギア機構２６と反対側の端部から第２駆動軸２４ｂを突出させ、その突出した第２駆動軸２２ｂの部分に第２ブレーキ装置３２が制動を掛けるようにすればよい。

また、電動ウインチ装置においてドラムの軸方向の一方側に配置される電動機の数は、必ずしも２つに限定されない。すなわち、３つ以上の電動機がドラムの軸方向の一方側に配置されてもよい。

図９には、電動ウインチ装置１が、３つの電動機７２を備えていてそれらがドラム２０の軸方向の一方側に配置された変形例が示されている。この場合、電動機７２と、その電動機７２の駆動軸に結合されてその駆動軸と一体的に回転するギア７４と、駆動軸に制動を掛けるブレーキ装置７６とを１つのユニット７８とし、そのユニット７８をセンターギア５０の周りに３つ配置して、各ユニット７８のギア７４をセンターギア５０に噛み合わせればよい。電動機７２は、上記第１実施形態の第１及び第２電動機２２，２４と同様のものであり、ギア７４は、上記第１実施形態の第１及び第２ギア５１，５２と同様のものであり、ブレーキ装置７６は、上記第１実施形態の第１及び第２ブレーキ装置３０，３２と同様のものである。

また、４つ以上のユニット７８をセンターギア５０の周りに同様に配置してもよい。

これらの変形例において、ブレーキ装置７６は、図７及び図８の変形例の場合と同様に、電動機本体に対してドラム２０と反対側に配置されてもよい。

以上のように、より多くの電動機７２を設けることによって、ドラム２０に付与可能なトルクを大きくすることが可能である。しかも、これらの変形例では、電動ウインチ装置１が備える全ての電動機７２はドラム２０の軸方向の一方側のみに配置され、それらの電動機７２がドラム２０の軸方向に対して直交する方向において並列に配置されるため、ドラム２０の軸方向における電動ウインチ装置１の寸法が増大するのを防ぐことができ、上部旋回体４の幅の制限をクリアすることができる。

また、本発明による電動ウインチ装置は、ドラムの軸方向の一方側のみに電動機が配置されたものに必ずしも限定されない。

例えば、図１０に示す変形例のように、電動ウインチ装置１は、ドラム２０の軸方向の一方側（第１支持部１４側）に配置された第１及び第２電動機２２，２４に加えて、ドラム２０の軸方向の他方側（第２支持部１６側）に配置された第３電動機８２を備えていてもよい。

第３電動機８２は、ドラム２０の軸方向において第２支持部１６を挟んでドラム２０と反対側に配置された第３電動機本体８２ａと、その第３電動機本体８２ａから第２軸４２を貫通してドラム本体４０内へ延びる第３駆動軸８２ｂとを有する。第３電動機本体８２ａは、上記第１実施形態の第１電動機本体２２ａと同様のものである。第３駆動軸８２ｂは、ドラム２０と同軸に配置されている。

第３電動機本体８２ａの第２支持部１６側には、第３ブレーキ装置８４が配置されており、この第３ブレーキ装置８４は、第３電動機本体８２ａに固定されている。第３ブレーキ装置８４は、第３駆動軸８２ｂのうち第３電動機本体８２ａからドラム２０側へ突出した部分に制動を掛ける。

ドラム本体４０の内部空間には、ギア機構２６により合成されたトルクをドラム本体４０へ伝達する伝達部２８の第１減速機８６と、第３駆動軸８２ｂが入力側に接続された第２減速機８８とが設けられている。

第１減速機８６は、上記第１実施形態の減速機５６と同様のものであるが、その減速機５６に比べて第１支持部１４寄りに配置されている。

第２減速機８８は、ドラム本体４０の内部空間において第１減速機８６とドラム２０の軸方向に並んで配置されており、その第１減速機８６に対して第２支持部１６側に配置されている。第２減速機８８の出力部は、ドラム本体４０に接続されている。第２減速機８８は、第３駆動軸８２ｂの回転速度を所定の減速比で減速した回転速度でドラム本体４０（ドラム２０）を回転させる。

そして、この図１０の変形例では、第１及び第２電動機本体２２ａ，２４ａの軸方向の長さが、上記第１実施形態の第１及び第２電動機本体２２ａ，２４ａの軸方向の長さよりも小さい。具体的には、この変形例での第１及び第２電動機本体２２ａ，２４ａの軸方向の長さは、上記第１実施形態の第１及び第２電動機本体２２ａ，２４ａの軸方向の長さの約半分である。第２支持部１６側に第３電動機８２及び第３ブレーキ装置８４が設けられることにより、ドラム２０の軸方向における電動ウインチ装置１の寸法が増大するが、この第１及び第２電動機本体２２ａ，２４ａの長さの削減によって、電動ウインチ装置１の寸法が大幅に増大するのを抑制できる。

また、一般的に、電動機の出力トルクは、電動機本体の軸方向の長さに比例するため、図１０の変形例における第１電動機２２の出力トルクは、上記第１実施形態の第１電動機２２の出力トルクよりも小さくなるとともに、同変形例における第２電動機２４の出力トルクは、上記第１実施形態の第２電動機２４の出力トルクよりも小さくなるが、それらの出力トルクの減少分以上のトルクを第３電動機８２により付与できる。このため、この図１０の変形例によれば、電動ウインチ装置１による吊能力を向上することが可能である。

また、図１１に示す変形例のように、ドラム２０の軸方向の一方側（第１支持部１４側）に配置された第１電動機２２、第１ブレーキ装置３０、第２電動機２４、第２ブレーキ装置３２、ギア機構２６及び伝達部２８からなる第１ユニット９１と同様の第２ユニット９２を、ドラム２０の軸方向の他方側（第２支持部１６側）に第１ユニット９１と対称になるように設けてもよい。この変形例において各ユニット９１，９２の構成は、図１０に示した変形例における第１電動機２２、第１ブレーキ装置３０、第２電動機２４、第２ブレーキ装置３２、ギア機構２６及び伝達部２８からなるユニットの構成と同様である。

この変形例では、第２支持部１６側に設けられた第２ユニット９２が有する２つの電動機本体９４ａ，９６ａの軸方向の長さは、図１０の変形例の第３電動機本体８２ａの軸方向の長さよりも小さい。このため、この変形例では、図１０の変形例の場合に比べて、ドラム２０の軸方向における電動ウインチ装置１の寸法を削減できる。

一方、この変形例では、第２ユニット９２の各電動機９４，９６の出力トルクは、図１０の変形例の第３電動機８２の出力トルクよりも小さくなるが、電動機９４，９６の数が図１０の変形例に比べて多いため、第２ユニット９２からドラム２０に付与するトルクとしては図１０の変形例の場合と同等以上のトルクを確保できる。

また、クラッチは、ギア機構とドラムとの間でトルクを伝達する伝達部において、必ずしも減速機とドラムとの間に設けられていなくてもよい。例えば、ギア機構と減速機との間に設けられていてもよい。

また、本発明による電動ウインチ装置は、対象物の巻上／巻下を行う巻上用のウインチ装置に必ずしも限定されない。例えば、本発明による電動ウインチ装置は、ブーム等の起伏部材を起伏させるための起伏用のウインチ装置であってもよい。

図１２には、本発明の変形例による起伏用の電動ウインチ装置１０５が搭載された移動式クレーンの概略的な構成が示されている。この移動式クレーンの上部旋回体４は、その後部に立設されたガントリ１０６を備えている。また、この移動式クレーンは、吊作業用の作動部としての起伏装置１０７を備えている。

起伏装置１０７は、起伏部材としてのブーム８と、マスト１０８と、ガイライン１１０と、マスト側スプレッダ１１２ａと、ガントリ側スプレッダ１１２ｂと、を備える。

マスト１０８は、上部旋回体４の幅方向に延びる軸回りに回動可能となるようにその上部旋回体４の前後方向の中間部に設けられている。このマスト１０８の先端部とブーム８の先端部とが、ガイライン１１０を介して接続されている。

マスト側スプレッダ１１２ａは、マスト１０８の先端部に設けられており、ガントリ側スプレッダ１１２ｂは、ガントリ１０６の頂部に取り付けられている。

電動ウインチ装置１０５は、ガントリ１０６の基部近傍の部位に設置されている。具体的に、上記第１及び第２支持台１４ａ，１６ａに対応する一対の支持台１０９が、上部旋回体４の幅方向に分かれて配置された状態でガントリ１０６の基部近傍の部位に取り付けられている。この一対の支持台１０９は、上記第１及び第２軸受１４ｂ，１６ｂに対応する図略の軸受をそれぞれ支持している。その図略の軸受によって、電動ウインチ装置１０５のウインチドラム１１５（以下、単にドラム１１５と称する）の軸が回転自在となるように支持されている。ドラム１１５は、その軸方向が上部旋回体４の幅方向に一致するように配置されている。

ドラム１１５には、起伏ロープ１１６が巻かれている。このドラム１１５から引き出された起伏ロープ１１６がガントリ側スプレッダ１１２ｂとマスト側スプレッダ１１２ａに掛け回されている。ドラム１１５は、回転して起伏ロープ１１６の巻き取り／繰り出しを行うことにより、ブーム８が起伏するように起伏装置１０７に吊作業のための動作を行わせる。

具体的に、ドラム１１５は、起伏ロープ１１６を巻き取るように回転することにより、マスト側スプレッダ１１２ａをガントリ側スプレッダ１１２ｂ側に引き寄せ、それによってマスト１０８を後方へ回動させるとともにガイライン１１０を介してブーム８の先端部を後方へ引っ張る。これにより、ブーム８が後方へ回動しつつ起立する。一方、ドラム１１５は、起伏ロープ１１６を繰り出すように回転することにより、マスト側スプレッダ１１２ａがガントリ側スプレッダ１１２ｂから前方へ離間することを許容し、それによって、ブーム８がガイライン１１０を介してマスト１０８によって支持されながら前方へ回動しつつ倒伏する。

起伏用の電動ウインチ装置１０５の上記以外の構成としては、上記した電動ウインチ装置１の種々の構成と同様の構成が適用される。それによって、この変形例においても、上記電動ウインチ装置１によって得られる効果と同様の効果が得られる。

また、本発明による移動式クレーンは、クローラクレーンに限定されるものではない。例えば、ホイール式の下部走行体を有するホイールクレーンであっても、本発明を同様に適用可能である。

１ 電動ウインチ装置
１０ 吊ロープ（ロープ）
１２ フック装置（作動部）
２０ ウインチドラム
２２ 第１電動機（電動機）
２２ｂ 第１駆動軸
２４ 第２電動機（電動機）
２４ｂ 第２駆動軸
２６ ギア機構
２８ 伝達部
３０ 第１ブレーキ装置（ブレーキ装置）
３２ 第２ブレーキ装置（ブレーキ装置）
５０ センターギア（出力部）
５６ 減速機
５８ クラッチ
７２ 電動機
７６ ブレーキ装置
８６ 第１減速機（減速機）
１０２ 対象物
１０５ 電動ウインチ装置
１０７ 起伏装置（作動部）
１１６ 起伏ロープ（ロープ）
１１５ ウインチドラム

Claims (5)

1. 吊作業用の作動部を備えた移動式クレーンに搭載され、前記作動部に繋がるロープの巻き取り又は繰り出しを行うことにより前記作動部に吊作業のための動作を行わせる電動ウインチ装置であって、
   前記移動式クレーンに設けられ、前記ロープの巻き取り又は繰り出しのために回転するウインチドラムと、
   前記ウインチドラムの軸方向の一方側に配置されるとともに前記ウインチドラムの軸方向と直交する方向に並ぶ複数の電動機と、
   前記複数の電動機から出力されるトルクを合成するギア機構と、
   前記ギア機構により合成されたトルクを前記ウインチドラムに伝達して前記ウインチドラムを回転させる伝達部と、を備え、
   前記ギア機構は、前記複数の電動機から出力されるトルクを合成したトルクで回転する出力部を有し、
   前記伝達部は、前記ウインチドラムを前記出力部の回転速度よりも低い回転速度で回転させる減速機を有し、
   前記複数の電動機のそれぞれは、トルクの出力軸としての駆動軸を有し、
   前記ギア機構は、前記複数の電動機の前記駆動軸の対応するものと一体的に回転可能となるようにその駆動軸にそれぞれ結合された複数のギアをさらに有し、
   前記出力部は、前記複数のギアが周りに配置されたセンターギアであって前記複数の電動機の前記駆動軸のトルクを合成してその合成したトルクによって回転するように前記複数のギアのそれぞれと噛み合うものであり、
   前記伝達部は、前記センターギアと一体的に回転可能となるように構成された伝達軸をさらに有し、
   前記減速機は、前記伝達軸の回転の入力を受けるようにその伝達軸に接続されていて、その伝達軸の回転速度を所定の減速比で減速させた回転速度で前記ウインチドラムを回転させる、電動ウインチ装置。
2. 前記複数の電動機は、前記電動ウインチ装置が備える全ての電動機である、請求項１に記載の電動ウインチ装置。
3. 前記伝達部は、前記減速機と前記ウインチドラムとの間でトルクを伝達する接続状態と、前記減速機と前記ウインチドラムとの間でのトルクの伝達が遮断されるように前記減速機と前記ウインチドラムとを切り離す切断状態とに切り換わるクラッチを有し、
   前記クラッチは、前記ウインチドラムの軸方向において前記減速機を挟んで前記電動機と反対側で前記ウインチドラムの内側に配置されている、請求項１又は２に記載の電動ウインチ装置。
4. 前記各電動機は、その電動機が作動することにより回転する駆動軸を有し、
   前記ギア機構及び前記伝達部は、前記駆動軸のトルクを増大させて前記ウインチドラムに伝達するように構成され、
   前記電動ウインチ装置は、前記各電動機の前記駆動軸に対してそれぞれ制動を掛ける複数のブレーキ装置をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動ウインチ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動ウインチ装置を備えた、移動式クレーン。

Images