JP2005263420A

JP2005263420A - ウインチの構造

Info

Publication number: JP2005263420A
Application number: JP2004078798A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Matsumoto; 重人松本; Ryuichi Hirakawa; 隆一平川; Masayoshi Nojima; 昌芳野島
Original assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Corp
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】クレーンの大重量揚重化、昇降の高速化に伴い、大重量化するウインチのドラムに加わる集中して伝達される回転トルクを軽減し、ドラムに作用するねじれを少なくすること。
【解決手段】ドラムと、モーターと、前記ドラムとモーターの間に設けられモーターの回転をドラムに伝達する減速手段を備えるウインチにおいて、ドラムが回転軸芯方向の両側に夫々別のモーターを備え、且つ前記ドラムとモーターが同一回転軸芯上に配設され、ドラムの両側に夫々のモーターの回転を伝達させること。
【選択図】図２

Description

本発明は、クライミングクレーン等のワイヤーロープの巻き取りに用いるウインチの構造に関するものである。

高層建築物を組み立てるのに用いられるクレーンには、建築中の建物のフロアに固定されて作業を行い、建築の進捗に伴い、建物が高くなるのに従って、順次上階のフロアに移動して、そのフロアに固定し、作業を行うようにしたクライミングクレーンがある。
近年、建築作業における施工期間の短縮化が要求されており、クレーンで揚重する吊荷、この場合建築資材や建築ブロック物等の大型化や、昇降作業時間の短縮が強く求められている。
これに対応するため、クライミングクレーンにおいて、揚重力の大重量化や、巻上速度の高速化を行う必要がある。

従来のクライミングクレーンにおける吊荷の昇降用ウインチ装置の構造を図５に示す。図５において、ウインチ装置は駆動源であるモーター１０２と、ワイヤーロープを巻き付けるドラム１０１を備え、モーター１０２の出力軸の回転は、歯車による多段階減速機構による減速機１０３を介してドラムの入力軸に伝達される。
図５に示すように、従来のウインチは、モーター１０２の出力が減速歯車を介して回転トルクとしてドラム１０１の入力軸に加えられる。
また、前記のように減速手段に多段階減速機構を用いる他に、特許文献１のように遊星歯車機構を用いて、モーターの回転をドラムに伝達する構造のものもある。
特開２０００−１１８９５９号

ドラムの入力軸は、一端にドラム本体を連結し、他端に減速歯車を連結しており、前述のような施工期間の短縮を実現するため、大型のモーターを用いて大重量の吊荷を高速に巻上げるには大型のモーターの大きな負荷がドラムの入力軸に極めて強い回転トルクとして作用する。
そのため、ドラムの入力軸には回転トルクによるねじりが発生し、強靭な構造が要求され、ドラムの入力軸の軸径が大径化されて、ドラム自体が大型化してしまう。

また、減速手段として遊星歯車機構を用いる際には、ウインチ構造はモーターの出力により回転する外歯歯車にかみ合う内歯歯車をドラムに結合させて、モータの回転をドラム自体に伝達させる構造であり、これにより回転トルクの伝達が軸等の１ヶ所に集中しないので、ドラムの入力軸への局所的なねじれの発生を防ぐことはできるが、やはり、ドラムの一方側に集中してモーターの回転トルクが伝達されるため、ドラム自体に作用するねじれは解消されない。

従って、本発明の目的は、クレーンの大重量揚重化、昇降の高速化に伴い、大重量化するドラムに加わる集中して伝達される回転トルクを軽減し、ドラムに作用するねじれを少なくすることであり、これにより装置自体の小型化、軽量化を実現するものである。

前記の課題を解決するため、本発明は、
ワイヤーロープを巻き取るドラムと、該ドラムを回転させるモーターと、前記ドラムとモーターの間に設けられモーターの回転をドラムに伝達する減速手段を備えるウインチにおいて、前記ドラムが回転軸芯方向の両側に夫々別のモーターを備え、且つ前記ドラムとモーターが同一回転軸芯上に配設されることを特徴とする。

また、前記ドラムの両端に設けられた減速手段とモーターとの間に夫々ブレーキ手段を備えることを特徴とする。

また、前記減速手段が、モーターの出力軸に設けられる太陽ギヤと、該太陽ギヤにかみ合って、太陽ギヤの周囲を回動することでモーターの回転をドラムの端面に伝達する遊星ギヤを有する遊星歯車機構で形成されることを特徴とする。

本発明によれば、ドラムに加わる回転トルクがドラムの一端側からだけでなく、ドラムの両端から作用するので、ドラム自体へねじりが加わることなく、モーターからの回転トルクをドラムへ伝達することが可能となる。これにより、ウインチ装置の小型化、軽量化が実現できる。また、大きなねじり作用がドラムに発生しないので、ウインチの耐久性が上がり、機械寿命が長くなる。
モーターとドラムが同一回転軸芯で配置し、減速手段としてドラム内方に減速ギヤを備えた遊星歯車機構を用いるので、軸芯長さ方向にコンパクトなウインチ構造となり、クライミングクレーンにおける旋回体の旋回半径を小径化することが可能となり、施工時における、周辺構築物との接触がなくなり、狭い建築現場でも大重量の揚重が可能なクライミングクレーンを使用することができる。

２台のモーターを用い、ドラムの駆動源を２系統に分けて設けることにより、一方のモーター側のトラブル、例えばモーターやインバータ等の付帯設備の故障、断線などの電気供給の断絶などにより、一方のモーターが作動しなくなっても、他方のモーターによりドラムに回転力を伝達できるので、１台分のモーター容量に応じて、小重量物の昇降作業は連続して行うことが可能であり、工事を完全に停止することを防ぐことができる。

汎用性の高い小型のモーター２台を動力源に用いるので特殊な大型のモーター１台を用いるのに比べて、モーターの入手が容易であり、且つ安価である。また従来のクレーンで用いていた小型のモーターを流用することもでき、モーターの故障や老朽化による交換時において、モーターを容易に入手でき、ウインチ装置の復旧を早期に行うことができる。

また、ブレーキ手段もモーターと同様に小さい制動力のブレーキを２台用いるので、制動力の大きいブレーキを用いるのに比べて、一方のブレーキに不具合が発生しても、他方のブレーキによりモーター１台には制動力を作用させることができる。
２台のモーターに同容量、同型式のモーターを使用することで予備部品の共用ができ、部品管理や保管スペースの確保が簡単にできる。

以下に本発明の実施例について図を用いて説明する。
図１は、本発明の実施例の側面図を示す。
図２は、本発明の実施例の断面図を示す。
図３は、本発明の装置を用いたクライミングクレーンの旋回体の平面図を示す。
図４は、本発明の装置を用いたクライミングクレーンの旋回体の側面図を示す。
図３，４に示す、クライミングクレーンの旋回体７は、クライミングクレーンの頭頂部分に設けられ、クレーンジブ８を支持し、ワイヤーロープの巻き取り、巻き送りを行うウインチ装置を備えるウインチフレーム９を有し、吊荷運搬のため旋回を行う。

この旋回体７に備えられるウインチ装置は、図１に示されるようにウインチフレーム９の上に設けられている。
ウインチフレーム９のほぼ中心には、ドラム１が設けられ、ドラム１の回転軸芯方向の両端には各々減速手段を介して同容量のモーター２ａと２ｂが１台ずつ同一回転軸芯で設けられている。ドラム１の両端に設けられた２台の減速手段３ａと３ｂは、一部をドラム１の端部に、他の一部を支持ブラケット１０に固定されモーター１台に付き１台ずつ設けられている。ドラム１の両端側に設けられた２台のモーター２ａと２ｂは、回転を出力する出力軸１１をドラム１側に延長され、ブレーキ手段６ａと６ｂを介して、夫々減速手段３ａと３ｂに接続される。ひとつの減速手段３では、モーター２の出力軸１１のドラム側一端に太陽ギヤ４が取り付けられ、モーター２と同一の回転軸芯で回転する。

太陽ギヤ４にかみ合い係合する遊星ギヤ５が設けられ、モーター２の回転により、太陽ギヤ４を介して遊星ギヤ５が回転するように設けられている。
遊星ギヤ５は、回動部材１２に回転自在に備えられ、且つ、ドラム１に固定される回転出力部材２１に備えられた内歯車１４にかみ合って設けられている。遊星ギヤ５は回転すると内歯車１４に沿って太陽ギヤ４の回転軸芯を中心に回動し、回動部材１２を軸芯中心で回動するようになされている。

遊星ギヤ５を設ける回動部材１２は、軸芯方向モーター側の外方に向けて回動部材ギヤ１７を備えている。この回動部材ギヤ１７には第二の遊星ギヤ１８がかみ合って設けられ、前記遊星ギヤ５と同様に、回動部材１２の回転により、回動部材ギヤ１７を介して第二の遊星ギヤ１８が回転するようになされている。
第二の遊星ギヤ１８は、ウインチフレーム９に固定される固定部材１３に回転自在に設けられ、且つ回転出力部材２１に備えられた内歯車１４にかみ合って設けられている。

回転出力部材２１は、ドラム本体１に連設されており、第２の遊星ギヤ１８の回転により内歯車１４が回転し、ドラム本体１が回転するようになされている。
本実施例の減速手段３は、図２で示すように太陽ギヤ４と遊星ギヤ５の組み合わせを２組備え、２段階でモーター２の回転を減速するようになされているが、本発明はこれに限定するものではなく、必要に応じて１段階での減速や多段階での減速を行ってもよい。

本実施例の動作について説明する。
ウインチ装置を作動させて、ワイヤーロープを巻き取る際には、２台のモーター２ａ、２ｂを駆動させ、モーター出力軸１１を回転させる。このとき２台のモーター２ａ、２ｂは同時に駆動し、ドラム１の両端に設けた夫々の減速手段３ａ、３ｂに回転を伝達させる。以下に２台の内、ひとつの減速手段の動作について説明する。
モーター出力軸１１の回転により、モーター出力軸１１に固着された太陽ギヤ４が回転する。
太陽ギヤ４が回転すると、太陽ギヤ４にかみ合って設けられる遊星ギヤ５が回転する。
遊星ギヤ５は回転出力部材２１に備えられた内歯車１４にかみ合って設けられているので、遊星ギヤ５は回転しながら、太陽ギヤ４の外周に備えた外歯に沿って回動する。
遊星ギヤ５が回動することで、遊星ギヤ５を備える回動部材１２は軸芯を中心に回転され、ギヤ比により、回転が減速されて伝達される。

さらに、回動部材１２が回転すると、回動部材１２に備えた回動部材ギヤ１７にかみ合う第二の遊星ギヤ１８が回転する。第二の遊星ギヤ１８は、支持ブラケット１０に固定されている固定部材１３に設けられて、回転自在に固定され、且つ回転出力部材２１に備えられた内歯車１４にかみ合って設けられているので、第二の遊星ギヤ１８は回動せずに回転する。
第二の遊星ギヤ１８が回転することで、内歯車１４を介して、回転出力部材２１が回転され、ギヤ比により、回転が減速されて伝達される。
回転出力部材２１は、ドラム１と連設しており、回転出力部材２１の回転によりドラム１が回転する。

以上のようにモーター２ａ、２ｂの回転がドラム１に伝達される。このとき、ドラム１の両側にモーター２ａ、２ｂを夫々１台ずつ設けることにより、ドラム１の両側に同時に夫々のモーター２ａ、２ｂの回転を伝達することができ、回転時に加わるドラムへのねじれが解消される。
また、減速手段が遊星歯車機構に形成されることにより、モーターの回転トルクが分散して伝達され、ドラム軸に回転トルクが集中することがない。

本実施例では、ドラムの両側に配置する２台のモーターを同容量のものを用いて構成しているが、本発明はこれに限定するものではなく、異なる容量のモーターを２台用いても同様の作用、効果を得ることができる。

本発明の実施例のウインチ装置の側面図を示す。本発明の実施例の断面図を示す。本発明の装置を用いたクライミングクレーンの旋回体の平面図を示す。本発明の装置を用いたクライミングクレーンの旋回体の断面図を示す。従来のウインチ装置の断面図を示す。

符号の説明

１ドラム
２モーター
４太陽ギヤ
５遊星ギヤ
６ブレーキ手段
１２回動部材
１３固定部材
１４内歯車
１８第二の遊星ギヤ
２１回転出力部材

Claims

ワイヤーロープを巻き取るドラムと、該ドラムを回転させるモーターと、前記ドラムとモーターの間に設けられモーターの回転をドラムに伝達する減速手段を備えるウインチにおいて、前記ドラムが回転軸芯方向の両側に夫々別のモーターを備え、且つ前記ドラムとモーターが同一回転軸芯上に配設されることを特徴とするウインチ。
前記ドラムの両端に設けられた減速手段とモーターとの間に夫々ブレーキ手段を備えることを特徴とする請求項１記載のウインチ。
前記減速手段が、モーターの出力軸に設けられる太陽ギヤと、該太陽ギヤにかみ合って、太陽ギヤの周囲を回動することでモーターの回転をドラムの端面に伝達する遊星ギヤを有する遊星歯車機構で形成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のウインチ。
前記２つのモーターが、同出力になされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のウインチ。