(57)【要約】【課題】小型且つ構造簡単で小型ウインチにも容易に採用できる過負荷防止装置を提供する。【解決手段】圧力空気の入口２７Ａを出口２７Ｂ、排気口２７Ｃのいずれかと連通させる切換弁２２の弁体２６に、減速機Ｂである遊星歯車機構５の歯車の内で荷重を吊るチェーンのスプロケットを直接回転させない内歯歯車８と一体に回転する作動部材２４とコイルばね２９とを対抗作用させ、空気モータ１を荷物上昇方向に動作させる圧力空気の供給管路３９に切換弁２２を装入した。定格荷重以下で入口２７Ａと出口２７Ｂとが直通して空気モータ１が運転されるが、定格荷重を越えると作動部材２４が弁体２６を押して入口２７Ａと排気口２７Ｃとを連通させ、空気モータ１を停止する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、荷物を吊る吊り部材を巻掛けた回転体と、前記原動機の出力軸の回転を減速して前記回転体に伝達する遊星歯車機構からなる減速機とを具えた巻上機の過負荷防止装置であって、
前記過負荷防止装置は前記減速機の側方に設置した荷重検出兼原動機停止器からなり、
前記荷重検出兼原動機停止器は前記減速機の内歯歯車と遊星歯車との内で前記回転体を直接回転させない方の歯車に固着した作動部材と、前記原動機の制御回路をオン・オフするスイッチング部材と、前記スイッチング部材に作用させた前記作動部材の対抗荷重を有しており、
前記作動部材はこれを固着した歯車に作用するトルクが前記対抗荷重よりも小さいときは前記制御回路をオンとする位置に前記スイッチング部材を保持するが、前記対抗荷重よりも大きくなったとき前記制御回路をオフとする位置に前記スイッチング部材を作動させるものとされている、
ことを特徴とする過負荷防止装置。
【請求項２】
前記原動機が空気モータであって荷物上昇方向に動作させる圧力空気の供給管路に開閉弁が装入設置されており、前記開閉弁は前記スイッチング部材を弁体としているとともに、前記供給管路が前記制御回路とされており、前記弁体は定格荷重以下で圧力空気を前記モータに供給するが、定格荷重を超えると圧力空気を大気へ放出して前記空気モータを停止させるものとしている請求項１に記載した巻上機の過負荷防止装置。
【請求項３】
前記原動機が電動モータであってその駆動電力を供給する電路に開閉器が装入設置されており、前記開閉器は前記スイッチング部材を接極子としているとともに、前記電路が前記制御回路とされており、前記接極子は定格荷重以下で電力を前記電動モータに供給するが、定格荷重を超えると前記電路を遮断して前記電動モータを停止させるものとされている請求項１に記載した巻上機の過負荷防止装置。
【請求項４】
前記スイッチング部材に作用させた対抗荷重が可調節である請求項１、２または３に記載した巻上機の過負荷防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は巻上機、即ちウインチまたはホイストの過負荷による事故を防止するため、これらに設けられる過負荷防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
巻上機が定格荷重を超える荷物を吊ったとき、減速機、原動機などの機械の破壊、荷物を吊っているワイヤロープ、チェーンなどの吊り部材の破断による荷物落下、という事故が発生することを防止するため、荷重を検知してこれが設定値以上のときは原動機の運転を停止し安全を図る手段が講じられている。
【０００３】
荷重は原動機の電流、電圧または作動流体圧力、吊り部材の張力、回転部材のトルクなどによって検知すること、および巻上機の種類、使用状況などに応じて検知手段を選定することは広く知られている技術である。
【０００４】
これらの荷重検知手段の内で、巻上機に装備容易であり、且つ巻上機の減速機として慣用されている遊星歯車機構に発生するトルクを検知させるものが特開平６−３２９３９１号公報に記載されている。  この公報に記載されている荷重検知手段は、原動機により駆動される中心の太陽歯車を除いて、内歯歯車および遊星歯車の内で、巻胴と一体でない方の歯車にレバーを突接した回転軸を固結し、荷物吊上げに伴う巻胴の回転によって発生するトルクで回転軸が回転し、レバーがロードセルに作用することによってトルクを検出させ、ロードセルの検出出力を電子式制御装置に入力して吊り部材の張力が所定値以上である、と判断したとき警報を発しまたは巻上げを停止するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報に記載されている荷重検知手段は、発生したトルクを回転軸、レバーを経てロードセルに検出させるものであり、ロードセルの検出出力に基いて電子式制御装置で張力が所定値以上であるか否かの判断をしたうえで警報発令、巻上げ停止を行なうようにしているため、多くの機器や部材を用いた複雑且つ大がかりな構成であることを避けられない。従って、例えばクレーンにつり下げられて荷物を一本吊りする小形ホイストに前述の荷重検知手段およびその検出出力に基いて原動機を停止させる手段を装備すると、著しく高価なものになるばかりか、ホイスト全体が大形化する、という問題を生じる。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決し、安価であって全体を大形化することなく装備することができ、小形ホイストにも装備容易な荷重検知手段と原動機停止手段との組合わせからなる過負荷防止装置を提供すること目的としてなされたものである。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
本発明は原動機と、荷物を吊る吊り部材を巻掛けた回転体と、原動機の出力軸の回転を減速して回転体に伝達する遊星歯車機構からなる減速機とを具えた巻上機の過負荷防止装置を次のようにしたことによって前記課題を解決した。
【０００８】
即ち、本発明に係る過負荷防止装置は、減速機の内歯歯車と遊星歯車との内で回転体を直接回転させない方の歯車に固着した作動部材と、原動機の制御回路をオン・オフするスイッチング部材と、スイッチング部材に作用させた作動部材の対抗荷重とを有しており、作動部材はこれを固着した歯車に作用するトルクが対抗荷重よりも小さいときは制御回路をオンとする位置にスイッチング部材を保持するが、対抗荷重よりも大きくなったとき制御回路をオフとする位置にスイッチング部材を動作させるものとされている荷重検知兼原動機停止器からなるものである。
【０００９】
このように、荷重検知手段と原動機停止手段とを一体に組合わせて減速機側方に設置した本発明によると、トルク検出のためのロードセルや過負荷判定のためのコンピュータなどを用いないため安価であるとともに、二つの機能を一体化したために全体を大形化することなく装備でき、これらにより小形ホイストにも装備容易な過負荷防止装置を提供する、という目的が達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を原動機が空気モータ、吊り部材がチェーン、回転体がスプロケットであるホイストに適用した実施の形態を説明する。図１を参照して、原動機Ａである空気モータ１と減速機Ｂである遊星歯車機構５とが間隔を有して対向配置されているとともに、これらの間に吊り部材Ｃであるチェーン１１を巻掛けた回動体Ｄであるスプロケット１２が配備されており、また空気モータ１のケーシング２と遊星歯車機構５のケーシング６とは一体となっている。
【００１１】
遊星歯車機構５の太陽歯車７は空気モータ１の出力軸３に直結した原動軸４に固着され、内歯歯車８はケーシング６に回転可能に内装され、遊星歯車９はスプロケット１２と一体のギヤディスク１０に保持されている。スプロケット１２およびギヤディスク１０はケーシング２、６に軸受１３により回転可能に支持され、原動軸４はスプロケット１２、ギヤディスク１０の中心を貫通して出力軸３の回転を太陽歯車７に伝達し、遊星歯車９を図２時計方向に公転させすることによってスプロケット１２を荷物上昇方向に回転させる。
【００１２】
図２を参照して、遊星歯車機構５のケーシング６の一側面に開口１３が設けられ、この開口１３を塞いで荷重検知兼原動機停止器２１の本体２５がケーシング６に取り付けられており、内歯歯車８の開口１３に位置する外側周面にボルト２３によって固着した作動部材２４の腕片２４Ａが本体２５の内部に突出している。  作動部材２４の内歯歯車８に重ねられた円弧状の基台片２４Ｂは内歯歯車８の少しの回転で開口１３の端面に当り、従って、内歯歯車８を小さい角度範囲でのみ回転可能としている。
【００１３】
本実施の形態では原動機Ａが空気モータ１であり、作動流体である圧力空気の供給源３５から延びる給気管３６は方向切換弁３７を経て空気モータ１に接続され、空気モータ１の排出空気は方向切換弁３７を通って大気に放出される。  方向切換弁３７は操作釦３８によって選択作用する圧力空気で位置を変え、荷物上昇方向または荷物下降方向に空気モータ１を動作させる。
【００１４】
本体２５は空気モータ１と方向切換弁３７との間の荷物上昇時における圧力空気供給管路３９に挿入設置された切換弁２２の本体であり、本発明におけるスイッチング部材はスライドスプール形の弁体２６である。  この弁体２６は方向切換弁３７側に接続された入口２７Ａを、空気モータ１側に接続された出口２７Ｂおよび圧力空気を大気に放出する排気口２７Ｃのいずれかと連通させるように動作するものであり、その一端に腕片２４Ａが接触している。
【００１５】
本体２５に重ねて取り付けたばねケース２８にコイルばね２９が装入され、調整ねじ３０によって調整されたばね荷重が弁体２６のもう一端に作用している。即ち、コイルばね２９は作動部材２４が弁体２６を押す力に対抗するものであって、本発明における対抗荷重である。
【００１６】
チェーン１１に荷物を取り付けて吊上げを行なうとき、遊星歯車９は図２時計方向へ公転し、これと噛合った内歯歯車８は時計方向へ押されて回転しようとするが、荷物が定格荷重以下であれば作動部材２４が弁体２６を押す力よりもコイルばね２９のばね荷重の方が大きく、弁体２６は図２に示す位置に置かれて入口２７Ａと出口２７Ｂとを接続するとともに、入口２７Ａと排気口２７Ｃとを遮断している。
【００１７】
荷物が定格荷重を超えていると、コイルばね２９のばね荷重よりも作動部材２４が弁体２６を押す力の方が大きくなり、弁体２６は入口２７Ａと出口２７Ｂとを遮断するとともに、入口２７Ａと排気口２７Ｃとを接続する位置に移動する。このため、供給源３５から送られて来る圧力空気は切換弁２２で空気モータ１に供給されることなく大気へ放出され、空気モータ１は停止する。このことにより、空気モータ１、遊星歯車機構５、スプロケット１２などの破壊、チェーン１１の破断による荷物落下という事故の発生が防止されることとなる。
【００１８】
本発明は吊り部材Ｃを巻掛けている回転体Ｄに加わる荷重と減速機Ｂの歯車の歯面に加わる荷重とが比例関係にあることを利用し、その荷重を検知して設定値以上のとき原動機Ａの制御回路Ｅを遮断して吊上げを停止することにより、安全を確保するものである。
【００１９】
これを本実施の形態に従って詳述すると、吊り部材Ｃであるチェーン１１に加わっている荷重をＷ１、回転体Ｄであるスプロケット１２の径をＤ１、減速機Ｂである遊星歯車機構５の内歯歯車８および遊星歯車９の歯数をＺ１およびＺ２とすると、スプロケット１２の回転力Ｔ１、遊星歯車機構５の減速比Ｉ、遊星歯車９の回転力Ｔ２、内歯歯車８の回転力Ｔ３はそれぞれ次の式１、式２、式３、式４で表される。  但し、式３は減速効率を無視している。
［式１］
Ｔ１＝Ｗ１×１／２Ｄ１
［式２］
Ｉ＝Ｚ２／（Ｚ１＋Ｚ２）
［式３］
Ｔ２＝Ｔ１×Ｉ
［式４］
Ｔ３＝Ｔ２×Ｚ１／Ｚ２
【００２０】
ここで、太陽歯車７の回転中心から腕片２４Ａと弁体２６との接触点までの距離をＬ１とすると、接触点に作用する力Ｗ２は式５で表される。
［式５］
Ｗ２＝Ｔ２／Ｌ１
これに式１、式２、式３を代入すると、Ｗ２は式６となる。
［式６］
Ｗ２＝Ｗ１×Ｄ１×Ｚ２／｛２Ｌ１（Ｚ１＋Ｚ２）｝
式６から、弁体２６に働く力Ｗ２はチェーン１１に加わっている荷重Ｗ１に比例し、且つＷ１に比べてはるかに小さい力でありことが判る。そして、この力Ｗ２が対抗荷重であるコイルばね２９で設定された荷重以上であると、弁体２６が移動して給気管３６、供給管路３９からなる制御回路Ｅの供給管路３９を大気開放し、空気モータ１への圧力空気供給を停止するものである。
【００２１】
即ち、本実施の形態では原動機Ａである空気モータ１の給気管３６、供給管路３９を含む駆動回路に加重検知兼原動機停止器２１の切換弁２２を設置して、荷重検知と原動機停止とを単一機構で行なわせるものとし、また駆動回路自体を空気モータ１の運転・停止信号を発する制御回路Ｅに使用し、空気モータ１に供給される圧力空気の供給・遮断を直接行なっている。このため、構成がきわめて簡単であって荷重検知兼原動機停止器２１を小形化して小形ホイストに対しても装備容易なものとすることができる。
【００２２】
殊に、スプロケット１２を遊星歯車９で直接回転させ、これと噛合う本来は固定の内歯歯車８を回転可能としてその回転力Ｔ３をもってチェーン１１に加わる荷重Ｗ１を検出するものとした本実施の形態によると、式６で説明したようにＷ１に比べはるかに小さい力Ｗ２で正確に荷重Ｗ１を検出できるので、小形化が更に容易であり、且つ安価に提供することができるようになる。  また、本実施の形態では対抗荷重であるコイルばね２９のばね荷重が調整ねじ３０によって任意且つ無段階に可調節であるので、装備する巻上機の種類、仕様に応じて最適の値に設定することや、使用による経年変化などに応じて対抗荷重を少しずつ小さくして安全性を確保させること、など多様な状況に対応して適切な値を与え、安全に対する高い信頼性をもたせることができる。
【００２３】
図３は本発明の異なる実施の形態を示す圧力空気回路図であって、荷重検知兼原動機停止器２１の本体４５が遊星歯車機構のケーシング６の一側面に取り付けられ、この本体４５にスライドスプール形の弁体４６が装入されてその両端に図１、図２の実施の形態と同じ作動部材２４の腕片２４Ａとばね荷重可調整のコイルばね２９とが作用させてある。また、圧力空気回路は供給源３５から延びる給気管３６に操作釦３８によって位置が切換えられる方向切換弁３７を設置し、荷重上昇時に方向切換弁３７から空気モータ１に圧力空気を送る供給管路３９に遮断弁４０を設置したものとされている。
【００２４】
本体４５は供給管路３９の方向切換弁３７と遮断弁４０との間に接続した入口４７Ａと遮断弁４０の操作部に接続した出口４７Ｄとを有し、弁体４６は荷物が定格荷重以下であれば入口４７Ａと出口４７Ｄとを遮断し、定格荷重を超えていれば入口４７Ａと出口４７Ｄとを連通する。  即ち、遮断弁４０は定格荷重以下の荷物を吊ったときは図３に示した位置に置かれた圧力空気を空気モータ１に供給するが、定格荷重をこえているときは供給管路３９を遮断して空気モータ１を停止させるものである。
【００２５】
本実施の形態において、スイッチング部材として働く弁体４６と前記の入口４７Ａおよび出口４７Ｄを有する弁体４５とは開閉弁４２を構成し、この開閉弁４２を経由して遮断弁４０に導入される圧力空気通路に空気モータ１の運転・停止信号を発する制御回路Ｅを構成する。  そして、遮断弁４０と制御回路Ｅとは巻上機に大形化且つ格別に複雑化することなく設置できるので、小形ホイストにも装備容易なものとする、という目的を損なうことがない。
【００２６】
尚、図１、図２の実施の形態および図３の実施の形態は空気ホイストに限らず油圧ホイストについてもそのまま適用されるが、図１、図２のものにおいて排気口２７４Ｃとから放出された作動油は油槽に戻される。
【００２７】
また、本発明は原動機Ａとして流体圧モータに限らず、電動モータを搭載した巻上機にも適用することができる。  図４はその実施の形態を示す電気回路図であって、荷重検知兼原動機停止器２１の本体５５が遊星歯車機構のケーシング６の一側面に取り付けられ、この本体５５にスイッチング部材であるスライドスプール形の接極子５６が装入されてその両端に図１、図２の実施の形態と同じ作動部材２４の腕片２４Ａとばね荷重可調整のコイルばね２９とが作用させてある。また、電気回路は原動機Ａである電動モータ７１を正転または逆転させるように電源６１から供給される電流を切換える切換器６２と、切換器６２と電動モータ７１との間の一方の電路６３に設置した開閉器５２とを具えている。
【００２８】
本体５５は固定接点５８を設置しているとともに接極子５６は可動接点５９を具えており、接極子５６は荷物が定格荷重以下であれば可動接点５９を固定接点５８に接触させているが、定格荷重を超えていれば可動接点５９を固定接点５８から離間させる。  即ち、本体５５、接極子５６、固定接点５８、可動接点５９は開閉器５２を構成するものであって、定格荷重以下の荷物を吊ったときは図４に示した位置に置かれて電力を電動モータ７１に供給するが、定格荷重を超えているときは電路６３を遮断して電動モータ７１を停止させるものである。
【００２９】
本実施の形態においては、電動モータ７１の駆動回路を構成する電路６３に荷重検知兼原動機停止器２１の開閉器５２を設置して荷重検知と原動機停止とを単一構成で行なわせるものとし、また駆動回路自体を電動モータ７１の停止信号を発する制御回路Ｅに使用し、電動モータ７１に供給される電力の供給・遮断を直接行なっている。  このため、構成がきわめて簡単であって荷重検知兼原動機停止器２１を流体圧モータにおけるものよりも小形化することができる。
【００３０】
尚、電路６３に電磁力作動の遮断器を設置し、開閉器の接点５８、５９が定格荷重を超えたとき開くことを利用して遮断器が電路６３を遮断するように構成することができる。  この場合、電路６３に遮断器を設置し、開閉器５１のオン・オフに応じて遮断器を閉成・開成させる電気信号を発する制御回路を設ければよいので、巻上機を大形化且つ格別に複雑化することなく、小形ホイストにも装備容易なものとする、という目的を損わずに実施することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると荷重検知手段と原動機停止手段とを一体化した簡単な構成で、荷物を吊った回転体に加わる荷重と減速機の歯車の歯面に加わる荷重とが比例関係にあることを利用して定格荷重を超える荷重を正確に検知すると同時に電動機を停止して安全を図ることができ、小形、構造簡単、低価格であることによって小形ホイストにも容易に採用し装備できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図および圧力空気回路図。
【図３】本発明の異なる実施の形態を示す圧力空気回路図。
【図４】本発明の更に異なる実施の形態を示す電気回路図。
【符号の説明】
１  空気モータ、  ５  遊星歯車機構、  ８  内歯歯車、  ９  遊星歯車、
１１  チェーン、  １２  荷重検知兼原動機停止器、  ２２  切換弁、  ２４  作動部材、  ２５、４５、５５  本体、  ２６、４６  弁体、  ２９  コイルばね、  ４２  開閉弁、  ５２  開閉器、  ５６  接極子
【図１】
2004196513.tif 000003
【図２】
2004196513.tif 000004
【図３】
2004196513.tif 000005
【図４】
2004196513.tif 000006