WO2014013534A1

WO2014013534A1 - 電気ホイスト

Info

Publication number: WO2014013534A1
Application number: PCT/JP2012/068062
Authority: WO
Inventors: 幸造片岡
Original assignee: 株式会社スリーエッチ
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2014-01-23
Also published as: JPWO2014013534A1; CN104114474A; EP2876076A1; US20140319440A1; HK1198991A1

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

電気ホイスト

　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。

国際公開２００４／０５６６８９号パンフレット

　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。

本発明をチェーホイストに適用した第一実施形態を示す正面図本発明をワイヤホイストに適用した第二実施形態を示す正面図伝動機構をベルトドライブとした変更例を示す側面図従来の電気ホイストを吊り下げて使用したときの説明図図４の電気ホイストの適正な使用態様を示す説明図特許文献１の電気ホイストを示す説明図

　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

Claims

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。