JPWO2014013534A1 - 電気ホイスト - Google Patents
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Abstract
水平バランスに優れた吊り下げ式の電気ホイストを提供する。水平方向に出力軸を向けたブレーキモータと、該ブレーキモータの前記出力軸の直下に位置して当該出力軸と平行して回動するシャフトと、該シャフト上に固定され、ロードチェーンが巻掛けられるチェーンスプロケットと、前記ブレーキモータの出力軸側に設けられ、当該出力軸と前記シャフトの一端間で互いに歯合して前記ブレーキモータの出力を前記シャフトに伝達する複数のギアと、前記ブレーキモータの上方に設けられ、前記複数のギアにより前記ブレーキモータと接続した前記シャフトを空荷の状態で水平に吊下する上部フックとを備え、前記チェーンスプロケットは、前記シャフト上、前記ロードチェーンの巻掛け部を前記上部フックを通る鉛直線上に位置させた。
Description
この発明は、フックにより1点支持の状態で吊り下げて使用可能な電気ホイストに関して、空荷のときでも、荷を吊ったときでも、常に水平姿勢を保持するように、モータとワイヤドラム等の配置を改良した新規な電気ホイストである。
電気ホイストは、モータによってワイヤドラムまたはチェーンスプロケットを正逆に回転させて荷を昇降する。荷が所望の高さとなったときにモータを停止すれば、当該高さを保持するブレーキ機能も備える。このため、電気ホイストにはブレーキモータを採用することが合理的である。ブレーキモータは、出力軸の反対側において、回転子をブレーキライニングと固定コイル間に摺動自在に設けた内部構造を有する。スイッチオフのときは、回転子がスプリング等の適当な付勢手段によってブレーキライニングに押圧されて制動する。これによって荷を所望の高さで静止させることができる。スイッチオンのときは、固定コイルが励磁し、その磁気吸引力によって回転子が固定コイル側に移動し、ブレーキライニングから離間することで回転駆動する。これによって荷を揚降することができる。このように、ブレーキモータは電気ホイストに必要な機能が備わっている。しかも、構造が比較的単純で、安価である。
上記構成のブレーキモータは公知であり、軸方向ギャップブレーキモータまたはエアーギャップブレーキモータ(Air Gap Brake Motor)などと称され、AGモータと略称されることもある。また、制動態様に即して、スプリング作動形ブレーキモータなどと称されることもある。
前記ブレーキモータの他の類型として、出力軸側に減速機を一体に設けたものも公知である。この減速機付きブレーキモータは、ブレーキ付きギアードモータと称されることもある。減速機付きブレーキモータでは、減速効果によってトルクが大きくなる。したがって、電気ホイストに採用すれば、揚程荷重を大きくできるという利点がある。
上述したブレーキモータを用いて電気ホイストを構成する最も簡易な方法は、その出力軸にワイヤドラムまたはチェーンスプロケットを直結することである。この直結構造の場合、モータとワイヤドラム等が同軸上に並ぶ。空荷の状態では、ワイヤドラム等よりも重量が大きいモータ側に重心が偏っている。その重心上にフックを設ければ、空荷状態の電気ホイストを水平に吊り下げることができる。しかし、ほとんどの場合、モータよりも荷の重さのほうが大きい。したがって、荷役作業中は、重心がワイヤドラム側に移動する。この結果、図4に示したように、全体がフックFを支点としてワイヤドラムD側に大きく傾いてしまう。図4の状態で荷を昇降させることはできないので、当該直結構造の電気ホイストは、フック等により1点支持の状態で吊り下げて使用できない。つまり、この直結構造の電気ホイストは、図4のような吊り下げ使用を想定せず、図5に示したように、専ら、作業場にあるブラケットB等に固定して使用される。しかし、このような使用態様では、電気ホイストを固定する強固なブラケット等が必要であり、しかも、吊り下げ式よりも設置作業が面倒で、且つ、一度固定すると設置場所を容易に変更できない不便さがある。
そこで、本願の発明者は、上記直結構造を踏襲しながら、常に水平姿勢を維持する、吊り下げ式の電気ホイストを開発した(特許文献1)。この電気ホイストは、図6に示すように、方向転換用のローラR1・R2を用いて、ワイヤドラムDから繰り出されるワイヤロープWRを、ホイスト全体の重心cを通る鉛直線上に位置させている。具体的には、ワイヤドラムDから下方に繰り出されるワイヤロープWRを第一のローラR1により重心c側に向かって水平に屈曲し、さらに、該第一のローラR1から水平に繰り出されるワイヤロープWRを第二のローラR2により下方に向かって垂直に屈曲している。したがって、空荷状態と荷の揚降作業とで重心cが変化せず、常に水平姿勢を保持することができる。
特許文献1に開示された電気ホイストはワイヤホイストであるが、ワイヤドラムDをチェーンスプロケットに置換すれば、みかけ上、チェーンホイストとなる。しかしながら、荷役用の強固なロードチェーンを第一・第二のローラR1・R2で90度屈曲させるには無理がある。したがって、特許文献1に開示された電気ホイストは、事実上、チェーンホイストに転用することができない。
また、特許文献1に開示された電気ホイストを、そのままワイヤホイストとして使用するとしても、第一と第二のローラR1・R2によりワイヤロープWRを荷重に逆らって水平に屈曲するため、ワイヤロープWRが傷みやすいという課題がある。
さらに、ワイヤドラムDからのワイヤロープWRの繰り出し位置が、第一のローラR1によって完全に固定されているため、常にワイヤドラムDの同じ箇所でワイヤロープWRを巻き取ることになる。この結果、同一箇所でワイヤロープWRが幾重にも重なり、ワイヤロープWRがもつれたり、荷の揚降中にワイヤロープWRの重ね巻きの部分が崩れることによって、頻繁に振動や音が発生しやすいという課題もある。
本発明の目的は、常に水平バランスを維持するチェーン式の電気ホイスト(チェーンホイスト)を提供することである。
また、ワイヤロープを無理に方向転換することなく、水平バランスに優れたワイヤ式の電気ホイストを提供することも本発明の目的である。
上述した目的を達成するために本発明では、水平方向に出力軸を向けたブレーキモータと、該ブレーキモータの前記出力軸の直下に位置して当該出力軸と平行して回動するシャフトと、該シャフト上に固定され、ロードチェーンが巻掛けられるチェーンスプロケットと、前記ブレーキモータの出力軸側に設けられ、当該出力軸と前記シャフトの一端間で互いに歯合して前記ブレーキモータの出力を前記シャフトに伝達する複数のギアと、前記ブレーキモータの上方に設けられ、前記複数のギアにより前記ブレーキモータと接続した前記シャフトを空荷の状態で水平に吊下する上部フックとを備え、前記チェーンスプロケットの前記ロードチェーンの巻掛け部を、前記シャフト上、前記上部フックを通る鉛直線上に位置させるという手段を用いた。
上記手段では、チェーンスプロケットを採用したことにより、チェーンホイストを構成する。ブレーキモータの上方に設けた上部フックは、このチェーンホイストを任意の場所に一点支持の状態で吊り下げるための設置部材であり、その取付位置は空荷の状態でシャフトが水平となる位置に設定されている。結果的に、上部フックは、全ての部品を組み立てて完成したホイスト全体の重心上に位置する。これを基準として、チェーンスプロケットは、ロードチェーンの巻掛け部を前記上部フックを通る鉛直線上に位置させている。こうした構成により、チェーンスプロケットにロードチェーンを巻掛けただけの空荷状態と、ロードチェーンに荷を吊り下げた状態とで、ホイスト全体の重心が左右に移動することがない。よって、本発明の電気ホイストは、上部フックにより吊り下げた状態において、空荷のときも、荷を吊ったときも、常に水平バランスが保たれる。
上記手段では、チェーンホイストを構成するが、チェーンスプロケットに代えて、シャフト上に、ワイヤロープを巻き取る巻軸を有するワイヤドラムを固定すれば、ワイヤホイストを構成することができる。このときも、ワイヤドラムをその巻軸が上部フックを通る鉛直線上に位置するようにワイヤドラムを固定することによって、ワイヤロープをローラ等の別部材で無理に方向転換させることなく、上記チェーンホイストと同様の水平バランスを確保することができる。
なお、ワイヤドラムは、ワイヤロープの巻取り長を確保するため、巻軸が一定の長さを有する円筒状に形成されている。したがって、巻軸におけるワイヤロープの位置によって重心が若干変化する。そこで、ワイヤドラムを採用してワイヤホイストを構成する場合は、巻軸の中点を上記鉛直線上と一致させることが好ましい。これによって、少なくとも空荷状態では、ホイスト全体を確実に水平とすることができるからである。なお、荷の揚降中は、上述のようにワイヤロープの巻き取り位置によって重心が左右に若干移動する。しかし、本発明ではブレーキモータの直下にワイヤドラムを設けたことにより全体の重心が低くなっているので、上記左右の重心移動によってホイスト全体が傾く量は作業に支障がない範囲に抑制される。
ところで、本発明においても、機能性・経済性の観点から、背景技術で説明した従来公知のブレーキモータを採用する。よって、操作スイッチをオフした状態では、モータの停止と同時に、そのブレーキ機能により、所望の位置で荷を静止させることができる。当然、ブレーキモータは操作スイッチによって上昇と下降とで回転方向を切り替えることができる。このブレーキモータと複数のギアを介して接続されるシャフトの回転方向は、ギアの個数によって決まる。つまり、ギアが3以上の奇数個であればブレーキモータと同方向、2以上の偶数個であればブレーキモータと逆方向に回転することになる。ただし、何れの場合でも、上昇・下降を選択できることに変わりはない。
一般にモータの出力を減速すればトルクを大きくすることができる。これは電気ホイストの場合、揚程可能な荷重を大きくできることを意味する。そこで、本発明においてブレーキモータは、出力軸側に減速機構を一体に備えた減速機付きブレーキモータであることが好ましい。
あるいは、複数のギアによって、ブレーキモータの出力を変速してシャフトに伝達する。この場合、ギア比を変えることによって、ブレーキモータの出力を所望の速度に減速あるいは増速してシャフトに伝達することが可能となる。
なお、複数のギアに代えて、前記出力軸と前記シャフトの一端それぞれにプーリを設けると共に、両プーリー間にベルトドライブを設け、該ベルトドライブによって前記ブレーキモータの出力を前記シャフトに伝達する構成も本発明に含む。この場合、摩擦力が大きいタイミングベルトやVベルトを採用することが好ましいが、平ベルトその他のベルトドライブであってもよい。また、2つのプーリの直径を変えることによって、上述したギア比を変更したときと同様、ブレーキモータの出力を変速してシャフトに伝達することができる。
本発明によれば、空荷だけでなく、荷役作業中も水平バランスを維持する吊り下げ式のチェーンホイストを提供することができる。また、本発明によれば、ワイヤロープを無理に方向転換することなく、水平バランスおよび静音性に優れた吊り下げ式のワイヤホイストを提供することができる。何れの場合も、上部フックによる吊り下げ式であるから、設置が容易で、荷役作業を行う場所の選択幅も増える。
また、チェーンスプロケットおよびワイヤドラムはブレーキモータの直下に配されるため、従来の直結構造と比べてホイスト全体が低重心となり、荷役作業中の揺れも小さくなる。同時に、従来の直結構造と比べて、全体の横幅も小さくなるため、より水平バランスが安定する。
以下、本発明の実施の形態を添付した図面に従って説明する。図1は、本発明の第一実施形態としてチェーンホイストを示している。このチェーンホイストは、ブレーキモータ1を駆動源として、その直下にチェースプロケット2を固定したシャフト3を配置した二段構造である。ブレーキモータ1とシャフト3は、ブレーキモータ1の出力軸1a側に設けた伝動機構4により接続している。伝動機構4は、互いに歯合する複数のギアからなり、この実施形態では、ギア比を1:1:1とした上中下3つのギア4a〜4cによって構成している。上ギア4aはブレーキモータ1の出力軸1aに取り付けている。下ギア4bはシャフト3の出力軸1a直下の一端に取り付けている。そして、上下ギア4a・4b間に中間ギア4cを設けて、出力軸1aとシャフト3を接続している。なお、上中下のギア4a〜4cは、異物を噛み込まないようにギアケース5に収容している。
ブレーキモータ1は、出力軸1a側に減速機1bを一体に有する公知の減速機付きブレーキモータ1である。この減速機1bの内蔵部の側面から出力軸1aが水平に突出している。ギアケース5は減速機1bの前記側面に固定している。このブレーキモータ1は3本のコード1c〜eを有する。コード1cは電源用であって、端部にコンセント6を取り付けている。コード1dはスイッチ用であって、端部にモータ1の回転を切り替えて昇降を選択する操作スイッチ7を装備している。コード1eはリミットスイッチ8に接続している。
この実施形態では、フレーム9を備える。ブレーキモータ1とシャフト3はフレーム9に取り付けている。フレーム9は、ギアケース5側を開放面として、水平板9aの一辺に側板9bを下方に垂設した正面視アングル状である。このフレーム9の水平板9aの裏側(下面側)には減速機1bをビス10で止めることにより、ブレーキモータ1をフレーム9に固定している。側板9bの下方内面にはシャフト3のギアケース5と反対側の端部を回動自在に軸支している。さらに側板9bの外面にはリミットスイッチ8を取り付け、その下方にはリミットスイッチ8をオンするレバー11を取り付けている。
そして、フレーム9の水平板9aの上面には本装置全体を吊り下げる上部フック12を設けている。この上部フック12の取付位置は本チェーンホイスト全体の重心上である。つまり、フレーム9にブレーキモータ1及びシャフト3を取り付け、最後に伝動機構4によって接続したときの重心が図面上C点であるとすれば、上部フック12はC点を通る鉛直線P上に位置する。したがって、この段階で本チェーンホイストを吊り下げると、シャフト3が水平になる。水平とは、鉛直線Pと垂直に交わる方向の意味である。
チェーンスプロケット2は、上記要領で上部フック12の取付位置を決定した後に、シャフト3上に固定している。チェーンスプロケット2の固定位置もやはり、鉛直線P上である。具体的には、チェーンスプロケット2のロードチェーン14を巻掛ける部分2aを鉛直線P上に位置させている。
したがって、上記位置に固定したチェーンスプロケット2にロードチェーン14を巻掛けても、重心Cが左右に移動することがなく、ホイスト全体は水平姿勢を維持する。ロードチェーン14は両端が開放されており、その片側一端に下部フック15を取り付けている。そして、この下部フック15に荷Wを掛けない空荷状態のときも、このチェーンホイストは左右の水平バランスを保持する。
しかも、ロードチェーン14も鉛直線P上を垂下するため、下部フック15に荷Wを掛けたときも、重心Cは少なくとも左右に移動することがなく、荷役作業中、このチェーンホイストが左右に傾くことはない。
なお、細部構成に関し、下部フック15の付け根には円盤状のフランジ16を設けている。荷Wの上昇中、このフランジ16がフレーム9の下方に設けたレバー11を押し上げると、リミットスイッチ7が作動してブレーキモータ1が自動的に停止する。これによって、過度の上昇動作を防止している。
また、荷の上昇動作中、チェーンスプロケット2の下部フック15と反対側に生ずるロードチェーン14の余剰分はバケット17に収容している。これによって、該余剰分が垂れ下がって荷役作業の邪魔にならないようにしている。
さらに、より好ましい装備として、チェーンプロケット13の上部にカバー18を備える。これによって、荷役作業中、ロードチェーン14がチェーンスプロケット2から不用意に外れない。また、チェーンスプロケット2の下方左右には、該ロードチェーン14を正確にチェーンスプロケット2に案内するガイドローラ19を一対備える。このガイドローラ19によってロードチェーン14の揺れも防止できる。
図2は、本発明の第二実施形態としてのワイヤホイストを示したものである。この実施形態では、上記第一実施形態のチェーンスプロケット2に代えて、ワイヤドラム20をシャフト3に固定している。このワイヤドラム20にはワイヤロープ21の一端が取り付けられ、回転によって巻軸20aにワイヤロープ21を巻き取るものである。ワイヤロープ21の他端には荷Wに掛ける下部フック22を取り付けている。それ以外の構成は、第一実施形態と同じである。したがって、同一構成部分については第一実施形態と同じ符号を付して説明する。
ワイヤドラム20の巻軸20aは鉛直線P上に位置する。より好ましい構成として、この実施形態では、巻軸20aの中点C1を鉛直線P上に位置させている。中点C1は巻軸20aの両端から同距離に位置し、結果的に、ワイヤドラム20自身の重心と同義である。
当該構成において、ワイヤロープ21がワイヤドラム20の中点Cにあるとき、該ワイヤロープ21は鉛直線C上に垂下する。したがって、空荷のときも、荷Wを吊ったときも、このワイヤホイストは傾かず、水平姿勢を維持する。
ブレーキモータ1を駆動して荷Wを上昇すると、通常のワイヤホイストと同じように、ワイヤロープ21が左右に移動しながら巻軸20aに均等に巻かれる。したがって、巻軸20aの同じ箇所でワイヤロープ21を幾重にも巻き取ることがない。
一方、荷役中、ワイヤロープ21が左右に移動すると、重心Cも左右に若干移動する。ワイヤロープ21が巻軸20aの両端に位置するとき、重心の移動量が最も大きくなる。しかし、ワイヤドラム20はブレーキモータ1の直下に位置しているため重心Cが低く、またブレーキモータ1やシャフト3の水平長に比べて巻軸20aの軸長は小さいため、重心Cの移動量が最も大きくなった時点でも、ホイスト全体の傾き量は小さく、作業に支障ない範囲に抑制される。
このように、第二実施形態のワイヤホイストにおいても、優れた水平バランスを発揮する。しかも、ワイヤロープ21を重心位置まで案内するローラが省略されるので、ワイヤロープ21が傷むことがない。また、ワイヤロープ21の巻き取り位置も固定されず、巻軸20aに均等に巻かれるため、静音性にも優れる。
続いて、上記二つの実施形態に共通して採用することができるいくつかの変更例を説明する。まず、ブレーキモータ1は減速機1bを備えないものであってもよい。その代わりに、伝動機構4のギア比を例えば1:1:2とすれば、同様の減速効果が得られる。逆に、ギア比を2:1:1とすれば、増速効果が得られる。このような変速効果をもたらすギア比の設定も任意である。
ギアの個数(枚数)も上中下の3つに限定されず、上下一つずつの合計2個、あるいは中間を2以上とした合計4個以上であってもよい。なお、ギアの個数が3以上の奇数のときはブレーキモー1とシャフト3の回転方向が同じとなり、2以上の偶数のときは逆になる。これを踏まえて、操作スイッチの昇降ボタンを設定すればよい。
さらに、伝動機構4は、ギア伝達に代えて、ベルトドライブに変更することも可能である。この場合、図3に示したように、ブレーキモータ1の出力軸1aとシャフト3の一端それぞれにプーリ30・31を取り付け、両プーリ30・31間にタイミングなどのベルトドライブ32を巻掛けて構成する。プーリ30・31は同径であってもよいし、異径とすれば変速効果が得られる。
1 ブレーキモータ
2 チェーンスプロケット
3 シャフト
4 伝動機構(ギア群)
5 ギアケース
9 フレーム
12 上部フック
14 ロードチェーン
20 ワイヤドラム
21 ワイヤロープ
2 チェーンスプロケット
3 シャフト
4 伝動機構(ギア群)
5 ギアケース
9 フレーム
12 上部フック
14 ロードチェーン
20 ワイヤドラム
21 ワイヤロープ
Claims (6)
- 水平方向に出力軸を向けたブレーキモータと、該ブレーキモータの前記出力軸の直下に位置して当該出力軸と平行して回動するシャフトと、該シャフト上に固定され、ロードチェーンが巻掛けられるチェーンスプロケットと、前記ブレーキモータの出力軸側に設けられ、当該出力軸と前記シャフトの一端間で互いに歯合して前記ブレーキモータの出力を前記シャフトに伝達する複数のギアと、前記ブレーキモータの上方に設けられ、前記複数のギアにより前記ブレーキモータと接続した前記シャフトを空荷の状態で水平に吊下する上部フックとを備え、前記チェーンスプロケットは、前記シャフト上、前記ロードチェーンの巻掛け部が前記上部フックを通る鉛直線上に位置することを特徴とした電気ホイスト。
- 前記シャフト上には、前記チェーンスプロケットに代えて、ワイヤロープを巻き取る巻軸を有したワイヤドラムを、前記巻軸が前記鉛直線上に位置するように固定した請求項1記載の電気ホイスト。
- 巻軸の中点が前記鉛直線上に位置する請求項2記載の電気ホイスト。
- ブレーキモータは、出力軸側に減速機構を一体に備えた減速機付きブレーキモータである請求項1、2または3記載の電気ホイスト。
- 複数のギアによって、ブレーキモータの出力を変速してシャフトに伝達する請求項1から4のうち何れか一項記載の電気ホイスト。
- 前記ブレーキモータの出力軸と前記シャフトの一端間には、複数のギアに代えて、前記出力軸と前記シャフトの一端それぞれにプーリを設けると共に、両プーリー間にベルトドライブを設け、該ベルトドライブによって前記ブレーキモータの出力を前記シャフトに伝達する請求項1から4のうち何れか一項記載の電気ホイスト。
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JP2014508198A Pending JPWO2014013534A1 (ja) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | 電気ホイスト |
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