JPH0687597A

JPH0687597A - 巻上機

Info

Publication number: JPH0687597A
Application number: JP24196792A
Authority: JP
Inventors: Kunio Matsumoto; 邦夫松本; Shinji Yano; 伸二矢野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】スリップクラッチとメカニカルブレーキとを有
する巻上機に関し、特に、メカニカルブレーキの開放不
能という不具合を防止できる巻上機の提供。【構成】巻上機のスリップクラッチにおいて、巻上げ時
に有効に働くフェーシング（４１）と、巻下げ時に有効
に働くフェーシング（４２）との平均径を変化させ、ス
リップクラッチの動作トルク（設定トルク）を、巻上げ
側の動作トルク＜巻下げ側の動作トルクとした。【効果】スリップクラッチの巻上げ側の動作トルクを低
めに設定することにより、それとリンクしているメカニ
カルブレーキの開放トルクも低く抑えることができ、か
つ巻下げ側の動作トルクを高めに設定できるため、メカ
ニカルブレーキの開放不能と云った不具合を完全に防止
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は巻上機に係り、さらに詳
細には、電気チェンブロックに代表される巻上機のメカ
ニカルブレーキと組み合わせて使用されるスリップクラ
ッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】モータにより減速歯車機構を介してロー
ドシーブを駆動させ、重量物の巻上げ・巻下げをおこな
う電気チェンブロック等の巻上機においては、吊荷自身
の重量でトルクを発生させてブレーキ力を得るメカニカ
ルブレーキが使用されている。

【０００３】その構成は、ネジを用いたいわゆるネジ式
メカニカルブレーキが一般に知られているが、特開昭５
８ー１２５５９８号公報に示されているように、傾斜面
とスチールボールとを用いる方式のものもある。

【０００４】しかして、ネジ式メカニカルブレーキは、
図３に示すように、雄ネジ２４を設けたロードシーブシ
ャフト７と、その雄ネジ２４に嵌合する雌ネジを内径側
に設けたギヤ６と、ロードシーブシャフト７とスプライ
ン等で嵌合したブレーキ受材１０および、ギヤ６とブレ
ーキ受材１０との両者間に介在した制動用爪車９ならび
に摩擦材２５と、制動用爪車９とかみ合う爪５０等によ
り構成されている。

【０００５】以上の構成において、吊荷の巻上げ動作は
次のようにしておこなわれる。

【０００６】すなわち、ピニオン５がＡ方向に回転する
と、ギヤ６がＣ方向に回転し、ネジ２４によりギヤ６，
摩擦材２５，爪車９，ブレーキ受材１０が圧着して一体
的に回り、爪５０が爪車９の上を滑って巻上げがおこな
われる。

【０００７】また、吊荷の巻下げ動作は次のようにして
おこなわれる。

【０００８】すなわち、吊荷の巻下げに際し、爪５０は
爪車９とかみ合い、爪車９が固定されるが、ピニオン５
がモータトルクによりＢ方向に回され、ギヤ６がＤ方向
に回されると、ネジ２４によりギヤ６，摩擦材２５，爪
車９，ブレーキ受材１０間に隙間が生じ、吊荷重により
回り始める。そして、ロードシーブシャフト７の回転が
ギヤ６の回転より早くなると、ネジ２４により再びギヤ
６，摩擦材２５，爪車９，ブレーキ受材１０が圧着して
ブレーキがかかり、このようにしてギヤ６の回転速度と
同一速度で巻下げがおこなわれる。

【０００９】また、吊荷保持は、吊荷自身のトルク（重
力により発生するトルク）によりロードシーブシャフト
７がＤ方向に回されると、ギヤ６，摩擦材２５，爪車
９，ブレーキ受材１０が圧着するが、爪車９と爪５０が
嵌合しているため、回転が阻止され、吊荷が保持され
る。

【００１０】一方、傾斜面とスチールボールとを用いる
方式のものは、図４に示すように、スチールボール６０
の位置決め用穴６２を設けたギヤ６を、ロードシーブシ
ャフト７に回転摺動可能に取り付けるとともに、前記ネ
ジ方式と同様、ブレーキ受材１０および摩擦材２５，爪
車９を設け、ギヤ６をはさんで反対側には、図４（ｃ）
に示した傾斜面６３を複数固形成しかつ、ロードシーブ
シャフト７とスプライン等で嵌合した傾斜板６１と、そ
の傾斜面６３と接するようギヤ６の固定穴６２に固定さ
れたスチールボール６０等を有する。

【００１１】以上の構成において、吊荷の巻上げ動作は
次のようにしておこなわれる。

【００１２】すなわち、ピニオン５がＡ方向に回転する
と、ギヤ６がＣ方向に回転する。すると、スチールボー
ル６０が傾斜面６３を上がる方向に動き、軸力が発生す
るため、各部材は圧着された状態で一体となって回転
し、ネジ式と同様の巻上げがおこなわれる。

【００１３】また、吊荷の巻下げ動作は次のようにして
おこなわれる。

【００１４】すなわち、この巻下げに際しても、ネジ式
と同様、爪車９が固定され、ピニオン５によりギヤ６が
モータトルクによりＤ方向に回転すると、スチールボー
ル６０が傾斜面６３を下る方向に動き、各部材間に隙間
が生じ、吊荷重により回り始めるが、回転が早くなる
と、スチールボール６０が傾斜面６３を上がり、軸力が
発生すると、ブレーキがかかって、ネジ式と同様、同一
速度で巻下げがおこなわれる。

【００１５】吊荷保持は、ネジ式と同様吊荷自身のトル
クにより、圧着力を発生させ、爪車９と爪５０により回
転を阻止し、吊荷保持をおこなう。

【００１６】また、以上の構造のメカニカルブレーキ
は、ギヤの切損、摩耗等による吊荷落下に対応するため
（製品の安全性確保のため）、最終減速段に設置するの
が一般的である。

【００１７】一方、スリップクラッチは、図５に示すよ
うに、ピニオン５と回転摺動可能に取り付けられ、両側
にフェーシング４１を有するギヤ４と、その両側にはピ
ニオン５とスプライン等で一体に組み込まれたクラッチ
ジスク４３、さらに、その外側には、押付け力発生用の
皿バネ４４を有し、その一方には伝達トルク調整用のナ
ット３３を有する。

【００１８】以上の構成において、スリップクラッチの
動作は次のようにしておこなわれる。

【００１９】まず、伝達トルク調整用ナット３３を締め
上げると、皿バネ４４がたわみ、クラッチディスク４３
とギヤ４間（フェーシング４１間）に押付け力が発生
し、ピニオン３からピニオン５へトルクの伝達が可能と
なる。その際、トルク伝達経路は、ピニオン３→ギヤ４
（フェーシング４１）→クラッチジスク４３→ピニオン
５であり、また伝達可能なトルク（設定トルク）は、ト
ルク調整ナット３３の締め加減により決定される。設定
トルクＴと押付け力Ｐとの関係は、フェーシングの平均
径Ｄｍ，摩擦係数μ，制動面数ｎとすれば、次の式によ
り表される。

【００２０】

【数１】

【００２１】設定トルク以上のトルクがスリップクラッ
チに負荷された場合、ギヤ４は、モータトルクにより回
転するが、ギヤ４（フェーシング４１）とクラッチディ
スク４３間でのトルク伝達（回転の伝達）はおこなわれ
ず、クラッチディスク４３とフェーシング４１との間で
スリップが発生する。

【００２２】このような異常状態が発生する要因として
は、１．過負荷運転（巻上機の定格荷重を超えて運転）２．フックが上昇端に達して運転した場合３．大地吊（地球吊り）運転４．反吊荷側のチェン端末が上昇端に達して運転した場
合等があり、つまり、巻上機本体に過大なトルクが負荷さ
れた場合、スリップクラッチを空転させ、過大トルクに
より巻上機本体の損傷を防止する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
メカニカルブレーキとスリップクラッチとの組合せ構造
においては、既述のように、製品安全上の観点から、最
終減速段へメカニカルブレーキが設置され、モータとメ
カニカルブレーキとの間にスリップクラッチが設置され
るため、モータトルクはスリップクラッチを介した後、
メカニカルブレーキ部に伝達されることになる。

【００２４】一方、メカニカルブレーキは、ネジ２４の
締付け力（ネジ式）およびスチールボール６０のクサビ
力（スチールボール式）により、トルクを軸力（圧着
力）に変換し、ブレーキ力を得る構造であるが、想定以
上の衝撃力がメカニカルブレーキに負荷された場合、ネ
ジ部およびスチールボール部に喰付き現象を発生するこ
とがある。このような場合、この喰付きを開放するため
の所要トルクがスリップクラッチの設定トルクよりも大
きい場合は、モータトルクによりこの喰付きを開放しよ
うとしても、スリップクラッチが空転し、メカニカルブ
レーキにモータのトルクが伝達されないため、メカニカ
ルブレーキの喰付きは開放されず、結果的に巻上機の運
転不能（メカニカルブレーキを一旦開放する必要がある
巻下げ運転ができない。巻上げ運転は可能）となる（た
だし、メカニカルブレーキの構造から明らかなように、
喰付きが発生するのは、ネジが締め上がっているまたは
スチールボールが斜面を乗り上がっている巻上げ動作時
であり、巻下げ動作時には発生しない）。

【００２５】このような、メカニカルブレーキの開放不
能と云った現象が発生する要因としては、衝撃力が負荷
されてネジ２４およびスチールボール６０が喰い付いた
場合の他、スリップクラッチのフェーシング４１の摩耗
による設定トルクの極端な低下の場合も挙げられる。

【００２６】本発明は、構造的に非常に単純な構成にも
かかわらず、メカニカルブレーキの開放不能による巻上
機の運転不能という現象を防止できる、改良された巻上
機を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】前記目的は、モータによ
って駆動される軸と、当該軸の回転をロードシーブに伝
達する減速機構と、当該減速機構に介装したメカニカル
ブレーキとを備え、かつ前記モータ軸と前記メカニカル
ブレーキとの間に位置して、過大力を回避するためのス
リップクラッチを前記減速機構に介装する構造の巻上機
において、巻上げ方向と巻下げ方向とで、スリップクラ
ッチが動作するときの設定トルクを変化させることによ
って、つまり、巻上げ側の設定トルクは小さく、一旦メ
カニカルブレーキを開放する必要がある巻下げ側の設定
トルクを大きくすることにより達成される。

【００２８】

【作用】しかして、前記構成よりなる本発明によれば、
スリップクラッチにおける巻上げ側と巻下げ側の設定ト
ルクを変化させ、つまり、過巻き時や過負荷時にスリッ
プを発生させ、巻上機本体への過大力を回避する巻上げ
側の設定トルクを小さな値に設定することにより、巻上
げ側の設定トルクとリンクして変化するメカニカルブレ
ーキの開放トルクを極力小さな値に抑え（巻上げ側設定
トルクとメカニカルブレーキ開放トルクとの関係を図８
に示す）、逆に、巻下げ時は、一旦メカニカルブレーキ
を開放した後、巻下げ運転がおこなわれるため、巻下げ
側のスリップクラッチ設定トルクは極力大きな値（少な
くともメカニカルブレーキ開放トルクより大きな値）に
設定することにより、構造的に非常に単純な構成にもか
かわらず、メカニカルブレーキの開放不能と云った異常
事態を回避することができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を、電気チェンブロックに適用
した場合を例にとり、図８を参照しつつ、図１および図
６の一実施例にもとづいて説明すると、図１は本発明を
適用した電気チェンブロックの全体的縦断面図、図６
（ａ）は本発明の一実施例によるスリップクラッチの縦
断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）に符号４で示すギヤの
左側面図、図６（ｃ）は同ギヤ４の右側面図、図８はス
リップクラッチ設定トルク−メカニカルブレーキ開放ト
ルク特性線図である。

【００３０】電気チェンブロックの全体構成を示す図１
において、１はモータ、１１はアマチュア（回転子）、
１２はハウジング、１３はハウジング１２に固定された
マグネット、１４はエンドブラケット、１５はブラシで
あり、アマチュア１１のシャフト１６の先端にはスプラ
インが設けてあり、そのスプラインと嵌合するカップリ
ング２を介し１段ピニオン３が連結されてトルクの伝達
をおこなう。

【００３１】１段ピニオン３に伝達されたトルクは、２
段ピニオン５と回転摺動可能に組み込まれた１段ギヤ
４、１段ギヤ４に接着等で固定されたフェーシング４
１，４２、２段ピニオン５とスプラインで固定的に組み
込まれたクラッチディスク４３を介し２段ピニオン５，
２段ギヤ６と伝達され、メカニカルブレーキ機構を介し
てロードシーブシャフト７に伝達される。

【００３２】つまり、押しボタンスイッチ（図示せず）
の操作によりモータ１に通電され、アマチュア２が回転
すると、前述の減速機構によりロードシーブシャフト７
に回転が伝達され、チェン８を巻き上げまたは巻き下げ
し、吊荷（図示せず）の巻き上げまたは巻き下げをおこ
なう。また、巻上機においては、静音化の目的で回転数
の速い１段ピニオン３と１段ギヤ４との噛合いにはヘリ
カルギヤが用いられるのが一般的である。

【００３３】ところで、押しボタンスイッチの操作によ
りアマチュア２が回転し、巻上げ動作（巻下げ動作）が
開始するわけであるが、チェン８が上昇（下降）し、巻
上げ端（巻下げ端）に達すると、チェン８の端末に設け
られたチェンストッパ（図示せず）により、チェン８の
巻上げ（巻下げ）が阻止される。その際、モータ１に
は、押しボタンスイッチの操作を止めない限り通電さ
れ、回転が継続されるため、前述したようにスリップク
ラッチ部の空転現象が発生することになる。

【００３４】スリップクラッチの設定トルクは、製品の
安全性確保の点から、巻上機の定格荷重の近傍（１５０
％程度）に設定されるのが一般的であるため（過荷重運
転防止）、それ以上の容量の吊荷を巻上げようとした場
合（過荷重運転時）にも同様にスリップクラッチの空転
が発生する。

【００３５】以上のように、スリップクラッチを空転さ
せた場合は、メカニカルブレーキ部の動作説明からも明
らかなように、メカニカルブレーキのネジ２４およびス
チールボール６０が喰い込んだ状態になる。したがっ
て、次に巻下げ動作をおこなう場合は、この喰込みをモ
ータトルクにより開放する必要があり、この開放トルク
がスリップクラッチの設定トルクより大きいと、既述し
たごとき不具合を生じることになる。

【００３６】一方、メカニカルブレーキ開放トルクとス
リップクラッチ設定トルクとの関係は図８のごときであ
り、スリップクラッチ設定トルクが大きいと、メカニカ
ルブレーキ開放トルクも大きくなる不具合を生じ易くな
る。

【００３７】これに対し、図６に示す本発明の第１の実
施例においては、１段ギヤ４の両側に設けられるフェー
シング４１，４２の平均径Ｄｍ４１，Ｄｍ４２を変え、
巻上げ側と巻下げ側のスリップクラッチの設定トルクを
変えるものであり、巻上げ側の設定トルクを小さく、巻
下げ側の設定トルクを大きくするものである。

【００３８】つまり、前述のように、１段ピニオン３と
１段ギヤ４との噛み合いにはヘリカルギヤが用いられる
ため、１段ピニオン３から１段ギヤ４へトルクを伝達す
る際には、ヘリカル化により伝達トルクの方向に応じて
推力が生じ、図６のように巻上げ時はイ方向、巻下げ時
はロ方向にそれぞれ推力を生じることになる。

【００３９】一方、スリップクラッチの設定トルクＴ
は、前述の数１に示される。つまり、押付け力Ｐとフェ
ーシング平径径Ｄｍとによって左右されるわけであり
（摩擦係数μは条件さえ決まれば一定である）、図５に
示す従来例では、１段ギヤ４の両側のフェーシング４１
の平均径は同一であるため、巻上げ側および巻下げ側の
スリップクラッチ設定トルクは同一であるが、図６のよ
うに巻上げ時（巻下げ時）に推力が発生する方向のフェ
ーシング４１の平均径Ｄｍ４１（フェーシング４２の平
均径Ｄｍ４２）を、反推力側のフェーシング４２の平均
径Ｄｍ４２（フェーシング４１の平均径Ｄｍ４１）より
小さく（大きく）すれば、スリップクラッチの設定トル
クは、巻上げ側設定トルク＜巻下げ側設定トルクとなる
ものであって、推力の大きさを決定するヘリカルギヤの
ねじれ角の角度と２枚のフェーシング４１，４２の平均
径Ｄｍ４１およびＤｍ４２の値を適宜選択することによ
り、巻上げ側および巻下げ側のスリップクラッチ設定ト
ルクを所定の値に設定することができ、結果的にメカニ
カルブレーキの開放不能と云った不具合を回避できる。

【００４０】図７は本発明の第２の実施例である。

【００４１】これは、スリップクラッチ部にコーン形
（円錐形）クラッチを用いたものであり、２段ピニオン
５とスプラインとによって嵌合したディスク４７の外周
に、コーン形のフェーシング４８が接着等により固定さ
れ、１段ギヤ４が皿バネ４４により押圧され、１段ピニ
オン３→１段ギヤ４→フェーシング４８→ジスク４７→
２段ピニオン５とトルクの伝達をおこなう。この場合の
伝達可能なトルクは、押付け力Ｐ，フェーシング平均径
Ｄｍ，円錐角度α、摩擦係数μとすると、

【００４２】

【数２】

【００４３】によって示され、この数２によって決定さ
れる設定トルク以上のトルクが負荷された場合は、１段
ギヤ４とフェーシング４８間および皿バネ受け金具４５
とスラストベアリング４６でスリップが発生し、過大力
が負荷されるのを防止する。

【００４４】図１の実施例と同様に、１段ピニオン３と
１段ギヤ４との噛合いにヘリカルギヤを用いることによ
り、巻上げ時はイ方向、巻下げ時はロ方向（第１の実施
例とは方向が逆）にそれぞれ推力を生じさせ、巻上げ時
と巻下げ時とで数２中の押付け力Ｐの値を変えるより、
巻上げ側設定トルク＜巻下げ側設定トルクとなるもので
あって、推力の大きさを決定するヘリカルギヤのねじれ
角の角度および、設定トルクを決定するコーン形フェー
シング４８の円錐角度の値を適宜選択することにより、
巻上げ側および巻下げ側のスリップクラッチ設定トルク
を所定の値に設定することができ、第１の実施例と同様
の効果が得られる。

【００４５】検討によれば、巻上げ側設定トルク／巻下
げ側設定トルク＜０．８とすると良好な結果が得られ
た。

【００４６】なお、本発明の別の効果として、巻上げ側
のスリップクラッチの設定トルクは、過荷重巻上げ防止
のため、極力、巻上機の定格荷重の１００％に近い値に
設定することが望ましいが、従来構造では、巻上げ側設
定トルク＝巻下げ側設定トルクであり、したがって巻下
げ運転時のメカニカルブレーキ開放トルクを確保するた
め、巻下げ側の設定トルクを高めに設定する必要があ
り、必然的に巻上げ側の設定トルクも高めに設定される
ことが避けられなかった。

【００４７】しかし、本発明によれば、巻上げ側および
巻下げ側の設定トルクを別個に設定できるため、巻上げ
側の設定トルクのみを定格荷重近傍に設定可能であり、
製品使用上の安全性確保（過荷重の巻上げ防止）の面で
も有効に役立つ。

【００４８】

【発明の効果】本発明は以上のごときであり、図示実施
例の説明からも明らかなように、本発明によれば、スリ
ップクラッチにおいて、巻上げ時に動作する設定トルク
と、巻下げ時に動作する設定トルクとを別個に設定でき
るため、巻上げ側設定トルクを低めに設定することによ
り、それとリンクしているメカニカルブレーキの開放ト
ルクも低く抑えることが可能となる一方で、そのメカニ
カルブレーキを開放する際に用いられる、巻下げ側設定
トルクを高めに設定できるため、メカニカルブレーキの
開放不能と云った不具合を完全に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した電気チェンブロックの全体的
縦断面図である。

【図２】図２（ａ）は図１のII−II矢視図、図２（ｂ）
は図２（ａ）の部分平面図である。

【図３】図３（ａ）はメカニカルブレーキ（ネジ式）の
図２（ａ）に相当する図、図３（ｂ）は図３（ａ）の縦
断右側面図である。

【図４】図４（ａ）はメカニカルブレーキ（スチールボ
ール式）の図２（ａ）に相当する図、図４（ｂ）は図４
（ａ）の縦断右側面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＹー
Ｙ断面図である。

【図５】図５（ａ）は従来形スリップクラッチの縦断面
図、図５（ｂ）は図５（ａ）に符号４で示すギヤの側面
図である。

【図６】図６（ａ）は本発明の一実施例によるスリップ
クラッチの縦断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）に符号４
で示すギヤの左側面図、図６（ｃ）は同ギヤ４の右側面
図である。

【図７】本発明の第２の実施例によるスリップクラッチ
の縦断面図である。

【図８】スリップクラッチ設定トルク−メカニカルブレ
ーキ開放トルク特性線図である。

【符号の説明】

３…１段ピニオン、４…１段ギヤ、４１，４２…フェー
シング、Ｄｍ…フェーシング平均径、４３…クラッチデ
ィスク、４４…皿バネ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータによって駆動される軸と、当該軸の
回転をロードシーブに伝達する減速機構と、当該減速機
構に介装したメカニカルブレーキとを備え、かつ前記モ
ータと前記メカニカルブレーキとの間に位置して、過大
力を回避するためのスリップクラッチを前記減速機構に
介装する構造の巻上機において、前記スリップクラッチ
の動作トルク（設定トルク）を、巻上げ側の動作トルク＜巻下げ側の動作トルクとするス
リップクラッチを備えたことを特徴とする巻上機。
【請求項２】請求項１において、皿バネによりクラッチ
ディスクとフェーシングとを押圧し、トルクの伝達をお
こなうスリップクラッチにおける、巻上げ側と巻下げ側
とで有効に働くフェーシングの平均径を変化させること
により、巻上げ側と巻下げ側とで伝達トルクを別々の値
に設定可能としたスリップクラッチを備えた巻上機。
【請求項３】請求項１において、皿バネにより押圧し、
トルクの伝達をおこなうコーン形のスリップクラッチに
おける、ヘリカルギヤの推力により、巻上げ側と巻下げ
側とで伝達トルクを別々の値に設定可能としたスリップ
クラッチを備えた巻上機。