電動巻上げ巻下げ装置
【課題】ロープドラムに駆動力を与えるモータに電動モータを採用した電動巻上げ巻下げ装置を提供する。
【解決手段】電動モータ１１と、電動モータ１１に第１の摩擦クラッチ１２を介して連結される第１の歯車減速機構１３と、第１の歯車減速機構１３に連結される第２の歯車減速機構１４と、第２の歯車減速機構１４に第２の摩擦クラッチ１５を介して連結されるロープドラム１８とを有する電動巻上げ巻下げ装置１０であって、第１の歯車減速機構１３に第３の摩擦クラッチ５０を介して、リリーフ弁５６が接続された液圧ポンプ５１を接続し、リリーフ弁５６に並列接続されたアキュムレータ６０を備え、ロープドラム１８が繰り出し動作時に、第２、第３の摩擦クラッチ１５、５０をそれぞれ圧着状態、第１の摩擦クラッチ１２を切離し状態にして液圧ポンプ５１を作動させ、ロープドラム１８の動作に抵抗を与えると共に、アキュムレータ６０に液体を供給する。
【解決手段】電動モータ１１と、電動モータ１１に第１の摩擦クラッチ１２を介して連結される第１の歯車減速機構１３と、第１の歯車減速機構１３に連結される第２の歯車減速機構１４と、第２の歯車減速機構１４に第２の摩擦クラッチ１５を介して連結されるロープドラム１８とを有する電動巻上げ巻下げ装置１０であって、第１の歯車減速機構１３に第３の摩擦クラッチ５０を介して、リリーフ弁５６が接続された液圧ポンプ５１を接続し、リリーフ弁５６に並列接続されたアキュムレータ６０を備え、ロープドラム１８が繰り出し動作時に、第２、第３の摩擦クラッチ１５、５０をそれぞれ圧着状態、第１の摩擦クラッチ１２を切離し状態にして液圧ポンプ５１を作動させ、ロープドラム１８の動作に抵抗を与えると共に、アキュムレータ６０に液体を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タグボート等に搭載される、ロープの巻き上げ及び繰り出しが可能な電動巻上げ巻下げ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タグボートには、タグボートによって引っ張られる船舶に繋げられるロープの巻き上げ及び繰り出しが可能な巻上げ巻下げ装置が設けられている。巻上げ巻下げ装置は、モータの駆動力によってロープが巻き付けられたロープドラムを回転させてロープの巻き上げ繰り出しを行う。
ここで、ロープを船舶に繋いだタグボートが船舶から遠ざかりロープドラムからロープが繰り出されるときにドラグ状態が発生した場合、ロープドラムの繰り出し動作に抵抗を与えロープに適度な張力を持たせることが必要となる。これは、ロープドラムをフリーな状態にしてロープを繰り出すと、ロープドラムの過回転によってロープの逆巻きなどのトラブルが発生し危険なためである。
【０００３】
ロープドラムに、駆動力を与えるモータに油圧モータを用いる場合、ブレーキ弁が設けられた油圧回路によってロープドラムのロープ繰り出し動作に抵抗を与えロープドラムの過回転を防ぎ、更には油圧モータの破損保護も行っていた。
一方、油圧モータの代わりに電動モータを用いる場合には、電動モータをロープドラムに連結しロープドラムの回転力によって電動モータを回転させ、電動モータを抵抗体として機能させることが考えられる。この際、電動モータには回生電流が発生するので、この回生電流を処理する必要がある。インバータ制御の場合には、特許文献１に記載されている回生抵抗器によって、回生電流を熱に変換して処理することが考えられる。
また、油圧モータを用いる場合、油が油圧配管などから漏れて海に流出することが有り得るので、環境の観点から、流出の可能性がある油の量を少なくするか、皆無にするため、船に搭載されるモータには電動モータを採用することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２５０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ロープドラムに駆動力を与えるモータに電動モータを採用すると、回生電流が大きく、また回生電流の発生が長時間に及ぶ場合に、回生抵抗器の容量やインバータ制御器の容量が大きくなって設備全体の巨大化を招く。タグボートへの設置可能な装置には大きさに限界があり、実際に、電動モータを採用した電動巻上げ巻下げ装置はその大きさが課題となって製品化に至っていない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、ロープドラムに駆動力を与えるモータに電動モータを採用した電動巻上げ巻下げ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置は、回転数可変型の電動モータと、該電動モータに第１の摩擦クラッチを介して連結される第１の歯車減速機構と、該第１の歯車減速機構に連結される第２の歯車減速機構と、該第２の歯車減速機構に第２の摩擦クラッチを介して連結されるロープドラムとを有する電動巻上げ巻下げ装置であって、前記第１の歯車減速機構に第３の摩擦クラッチを介して、リリーフ弁が接続された液圧ポンプを接続し、前記リリーフ弁に並列接続され、前記液圧ポンプから送り出される液体を蓄えるアキュムレータと、該アキュムレータから該液体を供給されて前記ロープドラムの回転を止めるブレーキ手段とを備え、前記ロープドラムが繰り出し動作時に、前記第２、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第１の摩擦クラッチを切離し状態にして、該ロープドラムの動力を前記液圧ポンプに伝えて該液圧ポンプを作動させ、該ロープドラムの動作に抵抗を与えると共に、前記アキュムレータに前記液体を供給する。
【０００７】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記第２の歯車減速機構と前記ロープドラムとの間には第３の歯車減速機構が設けられているのが好ましい。
【０００８】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記第２の歯車減速機構に第４の摩擦クラッチを介してチェーンの巻き上げ繰り出しを行うチェーンホイルが連結されているのが好ましい。
【０００９】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記ブレーキ手段は、前記ロープドラムに設けられているブレーキドラムと、該ブレーキドラムの周囲に設けられているブレーキバンドと、該ブレーキバンドを前記ブレーキドラムに押し付ける液圧シリンダを有しているのが好ましい。
【００１０】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記第１、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第２の摩擦クラッチを切離し状態にして、前記電動モータを駆動することによりポンプユニットとして機能するのが好ましい。
また、本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記第４の摩擦クラッチを備える場合は、前記第１、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第２、第４の摩擦クラッチを切離し状態にして、前記電動モータを駆動することによりポンプユニットとして機能するのが好ましい。
【００１１】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記液圧ポンプは、油圧ポンプ又は水圧ポンプであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置は、ロープドラムが繰り出し動作時に、第２、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、第１の摩擦クラッチを切離し状態にして、ロープドラムの動力を液圧ポンプに伝えて液圧ポンプを作動させ、ロープドラムの動作に抵抗を与えるので、電動モータを抵抗体として機能させることなく、ロープドラムの動作に抵抗を与えることが可能であり、電動モータを抵抗体として機能させることで生じる回生電流を処理する回生抵抗器を設ける必要がなく、電動巻上げ巻下げ装置全体の巨大化を回避することができる。
また、このとき、アキュムレータは、液圧ポンプの作動によって液体が供給され蓄圧されるので、液圧ポンプの作動によって生じるエネルギーを無駄にすることなく有効利用することが可能である。
【００１３】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、第２の歯車減速機構とロープドラムとの間に第３の歯車減速機構が設けられている場合、電動モータの駆動力の能力に合わせ効率的にロープドラムに与えることができる。
【００１４】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、第２の歯車減速機構に第４の摩擦クラッチを介してチェーンの巻き上げ繰り出しを行うチェーンホイルが連結されている場合、電動モータ１つによってロープドラム及びチェーンホイルの作動が可能となり、チェーンホイルのために、ロープドラムを作動させる電動モータとは別の駆動機器を設ける場合と比較して、電動巻上げ巻下げ装置を構成する部品、部材の点数を抑制でき経済的である。
【００１５】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、ブレーキ手段がブレーキドラムと、ブレーキバンドと、液圧シリンダを有している場合、ロープドラムを安定的に制動することが可能である。
【００１６】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、第１、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着（結合）状態にし、第２の摩擦クラッチを切離し状態（第４の摩擦クラッチがある場合は、第４の摩擦クラッチも切離し状態）にして、電動モータを駆動することによりポンプユニットとして機能する場合、外部の機器を作動させるエネルギーを発生させることができ、このエネルギーをロープの巻き上げ繰り出し以外のために有効活用することが可能である。
【００１７】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、液圧ポンプが油圧ポンプ又は水圧ポンプである場合、液圧ポンプに汎用品を採用でき、電動巻上げ巻下げ装置全体の製造コストの抑制が可能であり、更に電動巻上げ巻下げ装置のメンテナンス性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電動巻上げ巻下げ装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る電動巻上げ巻下げ装置１０は、回転数可変型の電動モータ１１と、電動モータ１１に第１の摩擦クラッチ１２を介して連結される第１の歯車減速機構１３と、第１の歯車減速機構１３に連結される第２の歯車減速機構１４と、第２の歯車減速機構１４に第２の摩擦クラッチ１５を介して連結されるロープドラム１８とを有し、タグボートに搭載される装置である。以下、詳細に説明する。
【００２０】
ロープドラム１８は、図１に示すように、ロープ１７が巻き付けられ、ドラム軸１９が取り付けられている。
ロープ１７はタグボートが牽引する船舶とタグボードを繋げるものであり、ロープドラム１８の回転によって、ロープ１７の巻き上げ又は繰り出し（巻き下げ）が行われる。
ドラム軸１９は、軸受け２０によって回転可能に支持され、ドラム軸１９とロープドラム１８は平行キー２１によって固定されている。
【００２１】
ロープドラム１８には、ブレーキドラム２２が設けられ、ブレーキドラム２２の周囲にはブレーキドラム２２の回転を止めるブレーキバンド２３が設けられている。
ブレーキドラム２２とロープドラム１８は同軸上に配置されお互いに固定されているので、ブレーキドラム２２とロープドラム１８は一体となって回転、あるいは停止を行う。従って、ブレーキバンド２３は、ブレーキドラム２２の回転と共にロープドラム１８の回転を止めることができる。
【００２２】
ブレーキバンド２３には、ブレーキバンド２３をブレーキドラム２２に押し付ける液圧シリンダ２４が連結されている。ブレーキバンド２３は、ロープドラム１８の制動を行わないとき、ブレーキドラム２２に非接触な状態であり、液圧シリンダ２４の作動により、ブレーキドラム２２に当接してブレーキドラム２２を介してロープドラム１８の制動を行う。
本実施の形態では液圧シリンダ２４として油圧式あるいは水圧式の複動シリンダを用いているが、スプリング内蔵の単動シリンダを採用してもよい。
【００２３】
ドラム軸１９には、第３の歯車減速機構２６が連結され、ロープドラム１８は、第３の歯車減速機構２６及び第２の摩擦クラッチ１５を介して第２の歯車減速機構１４に連結されている。そして、第２の歯車減速機構１４は、第１の歯車減速機構１３及び第１の摩擦クラッチ１２を介して電動モータ１１に連結されている。
従って、第１、第２の摩擦クラッチ１２、１５がそれぞれ圧着状態のとき、電動モータ１１の駆動力は、第１、第２、第３の歯車減速機構１３、１４、２６を介してドラム軸１９に伝えられ、ロープドラム１８を回転させる。
なお、第３の歯車減速機構２６は、電動モータ１１の駆動力の伝達方向に沿って、第２の歯車減速機構１４とロープドラム１８との間に設けられていることになる。
【００２４】
電動モータ１１は、回転方向が逆転可能であり、回転方向を逆転させることによって、ロープドラム１８の回転方向を、ロープ１７を巻き上げる方向からロープ１７を繰り出す方向に切り替えることや、ロープ１７を繰り出す方向からロープ１７を巻き上げる方向に切り替えることができる。
また、電動モータ１１は回転速度の調整を行うこともでき、ロープドラム１８の回転速度は電動モータ１１の回転速度に合わせて変化する。
【００２５】
電動モータ１１の出力軸２７は、カップリング２８を介して第１の摩擦クラッチ１２に連結された回転軸２９に連結されている。第１の摩擦クラッチ１２は、平行キー３０を介して回転軸２９に固定されたクラッチブロック１２ａと、クラッチブロック１２ａに圧着（結合）可能なクラッチブロック１２ｂを備えている。
クラッチブロック１２ａは常に電動モータ１１の出力軸２７及び回転軸２９と共に回転する。これに対し、クラッチブロック１２ｂは、クラッチブロック１２ａと圧着しているとき電動モータ１１の出力軸２７及び回転軸２９と共に回転し、クラッチブロック１２ａと切離されているときには、電動モータ１１の出力軸２７から駆動力を与えられない状態になる。
なお、回転軸２９は、軸受け３１によって回転可能に支持されている。
【００２６】
第１の歯車減速機構１３には、クラッチブロック１２ｂが固定されクラッチブロック１２ｂと一体となって回転する小歯車１３ａと、小歯車１３ａと噛合している大歯車１３ｂが設けられている。
大歯車１３ｂには、大歯車１３ｂの軸心方向に配置された回転軸３２が、平行キー３３を介して固定され、回転軸３２は第２の歯車減速機構１４に連結されている。
大歯車１３ｂは、小歯車１３ａに比べて半径が長く、小歯車１３ａに入力された電動モータ１１の出力軸２７の回転力より大きな力を回転軸３２を介して第２の歯車減速機構１４に与えることができる。
なお、小歯車１３ａは、軸受け３４を介して回転軸２９に回転可能に支持されている。また、回転軸３２は軸受け３５によって回転可能に支持されている。
【００２７】
第２の歯車減速機構１４は、平行キー３６によって回転軸３２に固定された小歯車１４ａと小歯車１４ａに噛合している大歯車１４ｂを備えている。
大歯車１４ｂは、第２の摩擦クラッチ１５を介して、第３の歯車減速機構２６に連結されている。第２の摩擦クラッチ１５が圧着状態のとき、大歯車１４ｂの回転力は第３の歯車減速機構２６に伝えられ、第２の摩擦クラッチ１５が切離された状態のとき、大歯車１４ｂの回転力は第３の歯車減速機構２６に伝わらない。
【００２８】
第３の歯車減速機構２６は、第２の摩擦クラッチ１５が固定された小歯車２６ａと小歯車２６ａに噛合している大歯車２６ｂを備え、大歯車２６ｂには、平行キー３７を介してドラム軸１９が固定されている。
従って、第１、第２の摩擦クラッチ１２、１５が共に圧着状態であれば、電動モータ１１は、駆動力をロープドラム１８に与えることができ、第１、第２の摩擦クラッチ１２、１５がいずれか一方でも切離し状態であると、電動モータ１１の駆動力はロープドラム１８に伝わらないことになる。よって、電動モータ１１の駆動力がロープドラム１８に伝わらない状態で、必要に応じてブレーキバンド２３を液圧シリンダ２４により緩めることによって、ロープドラム１８をフリー回転状態にすることができる。
【００２９】
第２の歯車減速機構１４の大歯車１４ｂと第３の歯車減速機構２６の小歯車２６ａには、延長軸３８が挿通しており、大歯車１４ｂ及び小歯車２６ａは、それぞれ延長軸３８を中心に回転する。
なお、大歯車１４ｂ及び小歯車２６ａは、それぞれ軸受け３９を介して延長軸３８に回転可能に支持され、延長軸３８は軸受け４０によって回転可能に支持されている。
【００３０】
延長軸３８には、チェーン４１を巻き付けたチェーンホイル４２が、平行キー４３を介して固定され、チェーンホイル４２は延長軸３８と一体的に回転する。
チェーン４１には一端に図示しないアンカーが取り付けられており、このアンカーは、チェーンホイル４２の回転によって、海底に落とされたり、海底から引き上げられたりする。
第２の歯車減速機構１４の大歯車１４ｂには、大歯車１４ｂの回転力を延長軸３８を介してチェーンホイル４２に伝える第４の摩擦クラッチ４４が取り付けられている。
従って、チェーン４１の巻き上げ繰り出しを行うチェーンホイル４２は、第２の歯車減速機構１４に延長軸３８及び第４の摩擦クラッチ４４を介して連結されていることになる。
【００３１】
第４の摩擦クラッチ４４は、大歯車１４ｂに固定されたクラッチブロック４４ａと、延長軸３８に平行キー４５を介して固定されたクラッチブロック４４ｂを備えている。クラッチブロック４４ａ、４４ｂが圧着されているとき、チェーンホイル４２は、小歯車１４ａ及び大歯車１４ｂと共に回転し、クラッチブロック４４ａ、４４ｂが切離されているとき、チェーンホイル４２は小歯車１４ａ及び大歯車１４ｂとは独立して回転可能な状態になる。
【００３２】
チェーンホイル４２には、チェーンホイル４２と一体となって回転するブレーキドラム４６が併設され、ブレーキドラム４６の周囲には、ブレーキドラム４６及びチェーンホイル４２の回転を止めるブレーキバンド４７が配置されている。ブレーキバンド４７には、ブレーキバンド４７をブレーキドラム４６に押し付ける液圧シリンダ４８が連結され、ブレーキバンド４７は液圧シリンダ４８から与えられる力によってブレーキドラム４６に当接してブレーキドラム４６と共にチェーンホイル４２を制動する。
よって、クラッチブロック４４ａ、４４ｂが切離されているときにブレーキバンド４７を液圧シリンダ４８により緩めることによって、チェーンホイル４２をフリー回転させアンカーをフリー投錨できる。
本実施の形態では、液圧シリンダ４８に油圧式の複動シリンダを用いているが、スプリング内蔵の単動シリンダを採用することもできる。
【００３３】
また、第１の歯車減速機構１３には、回転軸３２と、回転軸３２に装着された第３の摩擦クラッチ５０を介して液圧ポンプ５１が接続されている。
第３の摩擦クラッチ５０は、平行キー５２を介して回転軸３２に固定されたクラッチブロック５０ａ及びクラッチブロック５０ａと圧着可能なクラッチブロック５０ｂを備えている。
液圧ポンプ５１は出力軸５３を備え、回転軸３２はカップリング５４を介して、この出力軸５３に連結されている。
ここで、第１、第２、第３、第４の摩擦クラッチ１２、１５、５０、４４としては、電磁クラッチ又は油圧式クラッチを採用することができる。
【００３４】
クラッチブロック５０ａは、常に第１の歯車減速機構１３の大歯車１３ｂ及び第２の歯車減速機構１４の小歯車１４ａと共に回転する。
一方、液圧ポンプ５１の出力軸５３とクラッチブロック５０ｂは、クラッチブロック５０ａ、５０ｂが圧着されているとき、第１の歯車減速機構１３の大歯車１３ｂ及び第２の歯車減速機構１４の小歯車１４ａと共に回転し、クラッチブロック５０ａ、５０ｂが切離されているとき、第１の歯車減速機構１３の大歯車１３ｂ及び第２の歯車減速機構１４の小歯車１４ａから動力が伝わらなくなり回転しない状態になる。
液圧ポンプ５１としては、油圧ポンプ又は水圧ポンプを採用することができる。
【００３５】
液圧ポンプ５１は、液体（油又は水）が循環する循環回路５５を介してリリーフ弁５６及び液体タンク５７に接続されている。循環回路５５は、液圧ポンプ５１の出側で分岐して、液圧ポンプ５１を減圧弁５８及びチェック弁５９を介してアキュムレータ６０に接続する分岐路６１を形成している。
液圧ポンプ５１の作動によって液体タンク５７から出て液圧ポンプ５１を通過した液体は、リリーフ弁５６を介して液体タンク５７に戻ると共に、減圧弁５８及びチェック弁５９を介してアキュムレータ６０に供給される。
このため、液圧ポンプ５１が作動すると、リリーフ弁５６に並列接続されたアキュムレータ６０には、液圧ポンプ５１から送り出された液体が蓄えられる。このため、液圧ポンプ５１が作動している間、アキュムレータ６０内の圧力は所定値まで上昇する。
【００３６】
リリーフ弁５６に接続された液圧ポンプ５１から送り出される液体は、リリーフ弁５６を通過の際にリリーフ弁５６から抵抗を受ける。この抵抗が大きいほど、液圧ポンプ５１には大きな負荷がかかり、液圧ポンプ５１を作動するためには大きな動力が必要となる。
リリーフ弁５６は設定圧力が固定のタイプであり、電磁切換弁６２を介してリリーフ弁６３に接続されている。リリーフ弁６３は、リリーフ弁５６と異なり、リリーフ弁６３に設けられたダイヤル操作によって設定圧力の変更が可能である。
電磁切換弁６２は、リリーフ弁５６、６３を接続している流路を開閉し、リリーフ弁５６、６３の連結状態及び非連結状態を切り替えることができる。
【００３７】
リリーフ弁５６、６３が連結状態のとき、リリーフ弁６３の設定圧力が優先し、リリーフ弁５６がリリーフ弁５６を通過する液体に対して与える抵抗は、リリーフ弁６３の設定圧力の影響を受ける。具体的には、リリーフ弁６３の設定圧力が大きいと、リリーフ弁５６を通過する液体がリリーフ弁５６から受ける抵抗は大きくなり、リリーフ弁６３の設定圧力が小さいと、液体がリリーフ弁５６から受ける抵抗は小さくなる。
一方、リリーフ弁５６、６３が非連結状態のとき、リリーフ弁５６の設定圧力が優先し、リリーフ弁５６はリリーフ弁６３の設定圧力の影響を受けず、液体がリリーフ弁５６から受ける抵抗の大きさは、リリーフ弁５６自体の設定圧力によって決定される。
【００３８】
このように、リリーフ弁６３を用いることでリリーフ弁５６の液体に与える抵抗の調整は、遠隔操作（即ち、リリーフ弁５６はベント回路による遠隔操作）が可能になっている。
これによって、リリーフ弁５６を液圧ポンプ５１や複数の歯車減速機構の近くで、操作人の常駐場所から遠く離れた位置に配置し、リリーフ弁６３を操作人の常駐場所の近くに配置することができる。
ここで、循環回路５５を形成する導管には、リリーフ弁５６、６３を接続する導管６３ａより太いものを使用する必要がある。このため、リリーフ弁５６の代わりにリリーフ弁６３のような設定圧力が可変のリリーフ弁を用い、これを液圧ポンプ５１や複数の歯車減速機構のある場所から遠く離れた場所に配置する場合には、循環回路を形成する太い導管が長くなり、配管作業が複雑になるばかりでなく、循環回路を循環する液体量を増加させる必要が生じる。
【００３９】
また、アキュムレータ６０は、電磁切換弁６４を介して液圧シリンダ２４に接続され、電磁切換弁６５を介して液圧シリンダ４８に接続されている。
電磁切換弁６４（電磁切換弁６５についても同じ）は、アキュムレータ６０と液圧シリンダ２４（電磁切換弁６５の場合は液圧シリンダ４８、以下同じ）を接続する流路を開閉することや流路の流れ方向を切り替えることができる。
電磁切換弁６４の切り替え動作によって、アキュムレータ６０から液圧シリンダ２４に液体が供給されると、液圧シリンダ２４はブレーキバンド２３をブレーキドラム２２に押し付け、ブレーキドラム２２と共にロープドラム１８を制動する。
【００４０】
ブレーキバンド２３がブレーキドラム２２に押し付けられている状態で、電磁切換弁６４が作動して、アキュムレータ６０から液圧シリンダ２４に供給されている液体の流れ方向が切り替えられると、液圧シリンダ２４が作動して、ブレーキバンド２３はブレーキドラム２２から離れ、ロープドラム１８及びブレーキドラム２２の制動状態は解放される。
アキュムレータ６０と液圧シリンダ２４が電磁切換弁６４によって遮断されたとき、ロープドラム１８の制動状態、解放状態のいずれかが維持される。
なお、アキュムレータ６０から液体を供給されてロープドラム１８の回転を止めるブレーキ手段が、ブレーキドラム２２と、ブレーキバンド２３と、液圧シリンダ２４を有して構成されている。
【００４１】
次に、第１、第２、第３、第４の摩擦クラッチ１２、１５、５０、４４とロープドラム１８、電動モータ１１及び液圧ポンプ５１の関係について説明する。
第１、第２の摩擦クラッチ１２、１５を圧着状態、第３、第４の摩擦クラッチ５０、４４を切離した状態で、電動モータ１１を作動すると、ロープドラム１８は電動モータ１１の駆動力によってロープ１７の巻き上げ繰り出しを行う。一方、チェーンホイル４２及び液圧ポンプ５１は、電動モータ１１の駆動力が伝わらず共に停止している。
電動モータ１１の駆動力によってチェーンホイル４２を回転させるためには、第４の摩擦クラッチ４４を圧着する必要がある。
【００４２】
また、電動巻上げ巻下げ装置１０を搭載しているタグボート（以下、単に「タグボート」という）とタグボートに引っ張られる船舶（以下、単に「船舶」という）をロープ１７で繋いだ状態でタグボートが船舶から離れるためには、ロープドラム１８はロープ１７に所定範囲の張力をかけつつ、ロープ１７を繰り出す必要がある。これは、ロープドラム１８が過回転するのを防止するためである。
ロープドラム１８がこの繰り出し動作を行っているとき、第２、第３の摩擦クラッチ１５、５０は圧着状態、第１、第４の摩擦クラッチ１２、４４は切離し状態にされ、ロープドラム１８の回転力（即ち、ロープドラム１８の動力）を液圧ポンプ５１に伝えて液圧ポンプ５１を作動させるようにする。
【００４３】
このとき液圧ポンプ５１は抵抗体として機能し、ロープドラム１８の回転動作に抵抗を与え、結果として、ロープ１７に張力をかけることができる。そして、この間、液圧ポンプ５１は作動しているので、アキュムレータ６０には液体が供給され、アキュムレータ６０内は高圧となって、液圧シリンダ２４、４８に液体を供給可能な状態を確保することがきる。
一方、第１の摩擦クラッチ１２は切離されているため、電動モータ１１にはロープドラム１８の回転力が伝わらず、電動モータ１１は停止している。
また、張力をかけながらロープ１７を繰り出す際、液圧ポンプ５１をロープドラム１８に連結するのに加え、液圧シリンダ２４によってブレーキバンド２３をブレーキドラム２２に押し当てロープドラム１８の回転動作に抵抗を与えるようにすることもできる。
【００４４】
ここで、ロープドラム１８がロープ１７の繰り出し動作を行う際、前述したように最初から液圧ポンプ５１を抵抗体として機能させることもできるが、第１、第２の摩擦クラッチ１２、１５を圧着状態、第３、第４の摩擦クラッチ５０、４４を切離した状態で、電動モータ１１を作動してロープドラム１８のロープ１７を繰り出してもよい。
そして、電動モータ１１の駆動力によってロープ１７の繰り出しを行っている最中にドラグ状態になったときには、即座に第１、第３の摩擦クラッチ１２、５０を切り替えて、第２、第３の摩擦クラッチ１５、５０を圧着状態、第１、第４の摩擦クラッチ１２、４４を切離し状態にし、液圧ポンプ５１を抵抗体にすることでロープドラム１８の過回転を防止することが可能である。
【００４５】
このような制御を行うことにより、電動モータ１１に生じる回生電流の増大化と回生電流の発生の長時間化が抑制でき、電動モータ１１に搭載する回生抵抗器の巨大化が回避可能となる。そして、結果として、電動巻上げ巻下げ装置１０全体の大きさをタグボートに搭載可能な範囲に収めることができる。
【００４６】
そして、タグボートが、タグボートにロープ１７で繋がれた船舶から所定以上離れた位置まで移動すると、タグボートは曳航を開始する。このとき、第１、第２、第３、第４の摩擦クラッチ１２、１５、５０、４４は全て切離し状態となり、ロープドラム１８は液圧シリンダ２４によって制動状態にされる。
また、第１、第３の摩擦クラッチ１２、５０を圧着状態、第２、第４の摩擦クラッチ１５、４４を切離し状態にして、電動モータ１１を駆動すると、液圧ポンプ５１が電動モータ１１の駆動力によって作動する。このため、電動巻上げ巻下げ装置１０はポンプユニットとして機能することも可能である。
電動巻上げ巻下げ装置１０がポンプユニットとして機能するとき、アキュムレータ６０には液圧ポンプ５１から液体が供給されるので、アキュムレータ６０を液圧シリンダ２４、４８に液体を供給可能な状態にすることもできる。また、ポンプユニットとして機能することによって発生するエネルギーを外部へ供給することも可能である。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、電動巻上げ巻下げ装置には、アンカーが取り付けられたチェーンを巻き上げる機構を設けず、電動巻上げ巻下げ装置とは別にこのチェーン巻き上げる機器を設けても良い。
また、第３の歯車減速機構を設けず、ロープドラムのドラム軸を第２の摩擦クラッチに直接連結することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１０：電動巻上げ巻下げ装置、１１：電動モータ、１２：第１の摩擦クラッチ、１２ａ、１２ｂ：クラッチブロック、１３：第１の歯車減速機構、１３ａ：小歯車、１３ｂ：大歯車、１４：第２の歯車減速機構、１４ａ：小歯車、１４ｂ：大歯車、１５：第２の摩擦クラッチ、１７：ロープ、１８：ロープドラム、１９：ドラム軸、２０：軸受け、２１：平行キー、２２：ブレーキドラム、２３：ブレーキバンド、２４：液圧シリンダ、２６：第３の歯車減速機構、２６ａ：小歯車、２６ｂ：大歯車、２７：出力軸、２８：カップリング、２９：回転軸、３０：平行キー、３１：軸受け、３２：回転軸、３３：平行キー、３４、３５：軸受け、３６、３７：平行キー、３８：延長軸、３９、４０：軸受け、４１：チェーン、４２：チェーンホイル、４３：平行キー、４４：第４の摩擦クラッチ、４４ａ、４４ｂ：クラッチブロック、４５：平行キー、４６：ブレーキドラム、４７：ブレーキバンド、４８：液圧シリンダ、５０：第３の摩擦クラッチ、５０ａ、５０ｂ：クラッチブロック、５１：液圧ポンプ、５２：平行キー、５３：出力軸、５４：カップリング、５５：循環回路、５６：リリーフ弁、５７：液体タンク、５８：減圧弁、５９：チェック弁、６０：アキュムレータ、６１：分岐路、６２：電磁切換弁、６３：リリーフ弁、６３ａ：導管、６４、６５：電磁切換弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タグボート等に搭載される、ロープの巻き上げ及び繰り出しが可能な電動巻上げ巻下げ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タグボートには、タグボートによって引っ張られる船舶に繋げられるロープの巻き上げ及び繰り出しが可能な巻上げ巻下げ装置が設けられている。巻上げ巻下げ装置は、モータの駆動力によってロープが巻き付けられたロープドラムを回転させてロープの巻き上げ繰り出しを行う。
ここで、ロープを船舶に繋いだタグボートが船舶から遠ざかりロープドラムからロープが繰り出されるときにドラグ状態が発生した場合、ロープドラムの繰り出し動作に抵抗を与えロープに適度な張力を持たせることが必要となる。これは、ロープドラムをフリーな状態にしてロープを繰り出すと、ロープドラムの過回転によってロープの逆巻きなどのトラブルが発生し危険なためである。
【０００３】
ロープドラムに、駆動力を与えるモータに油圧モータを用いる場合、ブレーキ弁が設けられた油圧回路によってロープドラムのロープ繰り出し動作に抵抗を与えロープドラムの過回転を防ぎ、更には油圧モータの破損保護も行っていた。
一方、油圧モータの代わりに電動モータを用いる場合には、電動モータをロープドラムに連結しロープドラムの回転力によって電動モータを回転させ、電動モータを抵抗体として機能させることが考えられる。この際、電動モータには回生電流が発生するので、この回生電流を処理する必要がある。インバータ制御の場合には、特許文献１に記載されている回生抵抗器によって、回生電流を熱に変換して処理することが考えられる。
また、油圧モータを用いる場合、油が油圧配管などから漏れて海に流出することが有り得るので、環境の観点から、流出の可能性がある油の量を少なくするか、皆無にするため、船に搭載されるモータには電動モータを採用することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２５０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ロープドラムに駆動力を与えるモータに電動モータを採用すると、回生電流が大きく、また回生電流の発生が長時間に及ぶ場合に、回生抵抗器の容量やインバータ制御器の容量が大きくなって設備全体の巨大化を招く。タグボートへの設置可能な装置には大きさに限界があり、実際に、電動モータを採用した電動巻上げ巻下げ装置はその大きさが課題となって製品化に至っていない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、ロープドラムに駆動力を与えるモータに電動モータを採用した電動巻上げ巻下げ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置は、回転数可変型の電動モータと、該電動モータに第１の摩擦クラッチを介して連結される第１の歯車減速機構と、該第１の歯車減速機構に連結される第２の歯車減速機構と、該第２の歯車減速機構に第２の摩擦クラッチを介して連結されるロープドラムとを有する電動巻上げ巻下げ装置であって、前記第１の歯車減速機構に第３の摩擦クラッチを介して、リリーフ弁が接続された液圧ポンプを接続し、前記リリーフ弁に並列接続され、前記液圧ポンプから送り出される液体を蓄えるアキュムレータと、該アキュムレータから該液体を供給されて前記ロープドラムの回転を止めるブレーキ手段とを備え、前記ロープドラムが繰り出し動作時に、前記第２、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第１の摩擦クラッチを切離し状態にして、該ロープドラムの動力を前記液圧ポンプに伝えて該液圧ポンプを作動させ、該ロープドラムの動作に抵抗を与えると共に、前記アキュムレータに前記液体を供給する。
【０００７】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記第２の歯車減速機構と前記ロープドラムとの間には第３の歯車減速機構が設けられているのが好ましい。
【０００８】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記第２の歯車減速機構に第４の摩擦クラッチを介してチェーンの巻き上げ繰り出しを行うチェーンホイルが連結されているのが好ましい。
【０００９】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記ブレーキ手段は、前記ロープドラムに設けられているブレーキドラムと、該ブレーキドラムの周囲に設けられているブレーキバンドと、該ブレーキバンドを前記ブレーキドラムに押し付ける液圧シリンダを有しているのが好ましい。
【００１０】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記第１、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第２の摩擦クラッチを切離し状態にして、前記電動モータを駆動することによりポンプユニットとして機能するのが好ましい。
また、本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記第４の摩擦クラッチを備える場合は、前記第１、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第２、第４の摩擦クラッチを切離し状態にして、前記電動モータを駆動することによりポンプユニットとして機能するのが好ましい。
【００１１】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、前記液圧ポンプは、油圧ポンプ又は水圧ポンプであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置は、ロープドラムが繰り出し動作時に、第２、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、第１の摩擦クラッチを切離し状態にして、ロープドラムの動力を液圧ポンプに伝えて液圧ポンプを作動させ、ロープドラムの動作に抵抗を与えるので、電動モータを抵抗体として機能させることなく、ロープドラムの動作に抵抗を与えることが可能であり、電動モータを抵抗体として機能させることで生じる回生電流を処理する回生抵抗器を設ける必要がなく、電動巻上げ巻下げ装置全体の巨大化を回避することができる。
また、このとき、アキュムレータは、液圧ポンプの作動によって液体が供給され蓄圧されるので、液圧ポンプの作動によって生じるエネルギーを無駄にすることなく有効利用することが可能である。
【００１３】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、第２の歯車減速機構とロープドラムとの間に第３の歯車減速機構が設けられている場合、電動モータの駆動力の能力に合わせ効率的にロープドラムに与えることができる。
【００１４】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、第２の歯車減速機構に第４の摩擦クラッチを介してチェーンの巻き上げ繰り出しを行うチェーンホイルが連結されている場合、電動モータ１つによってロープドラム及びチェーンホイルの作動が可能となり、チェーンホイルのために、ロープドラムを作動させる電動モータとは別の駆動機器を設ける場合と比較して、電動巻上げ巻下げ装置を構成する部品、部材の点数を抑制でき経済的である。
【００１５】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、ブレーキ手段がブレーキドラムと、ブレーキバンドと、液圧シリンダを有している場合、ロープドラムを安定的に制動することが可能である。
【００１６】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、第１、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着（結合）状態にし、第２の摩擦クラッチを切離し状態（第４の摩擦クラッチがある場合は、第４の摩擦クラッチも切離し状態）にして、電動モータを駆動することによりポンプユニットとして機能する場合、外部の機器を作動させるエネルギーを発生させることができ、このエネルギーをロープの巻き上げ繰り出し以外のために有効活用することが可能である。
【００１７】
本発明に係る電動巻上げ巻下げ装置において、液圧ポンプが油圧ポンプ又は水圧ポンプである場合、液圧ポンプに汎用品を採用でき、電動巻上げ巻下げ装置全体の製造コストの抑制が可能であり、更に電動巻上げ巻下げ装置のメンテナンス性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電動巻上げ巻下げ装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る電動巻上げ巻下げ装置１０は、回転数可変型の電動モータ１１と、電動モータ１１に第１の摩擦クラッチ１２を介して連結される第１の歯車減速機構１３と、第１の歯車減速機構１３に連結される第２の歯車減速機構１４と、第２の歯車減速機構１４に第２の摩擦クラッチ１５を介して連結されるロープドラム１８とを有し、タグボートに搭載される装置である。以下、詳細に説明する。
【００２０】
ロープドラム１８は、図１に示すように、ロープ１７が巻き付けられ、ドラム軸１９が取り付けられている。
ロープ１７はタグボートが牽引する船舶とタグボードを繋げるものであり、ロープドラム１８の回転によって、ロープ１７の巻き上げ又は繰り出し（巻き下げ）が行われる。
ドラム軸１９は、軸受け２０によって回転可能に支持され、ドラム軸１９とロープドラム１８は平行キー２１によって固定されている。
【００２１】
ロープドラム１８には、ブレーキドラム２２が設けられ、ブレーキドラム２２の周囲にはブレーキドラム２２の回転を止めるブレーキバンド２３が設けられている。
ブレーキドラム２２とロープドラム１８は同軸上に配置されお互いに固定されているので、ブレーキドラム２２とロープドラム１８は一体となって回転、あるいは停止を行う。従って、ブレーキバンド２３は、ブレーキドラム２２の回転と共にロープドラム１８の回転を止めることができる。
【００２２】
ブレーキバンド２３には、ブレーキバンド２３をブレーキドラム２２に押し付ける液圧シリンダ２４が連結されている。ブレーキバンド２３は、ロープドラム１８の制動を行わないとき、ブレーキドラム２２に非接触な状態であり、液圧シリンダ２４の作動により、ブレーキドラム２２に当接してブレーキドラム２２を介してロープドラム１８の制動を行う。
本実施の形態では液圧シリンダ２４として油圧式あるいは水圧式の複動シリンダを用いているが、スプリング内蔵の単動シリンダを採用してもよい。
【００２３】
ドラム軸１９には、第３の歯車減速機構２６が連結され、ロープドラム１８は、第３の歯車減速機構２６及び第２の摩擦クラッチ１５を介して第２の歯車減速機構１４に連結されている。そして、第２の歯車減速機構１４は、第１の歯車減速機構１３及び第１の摩擦クラッチ１２を介して電動モータ１１に連結されている。
従って、第１、第２の摩擦クラッチ１２、１５がそれぞれ圧着状態のとき、電動モータ１１の駆動力は、第１、第２、第３の歯車減速機構１３、１４、２６を介してドラム軸１９に伝えられ、ロープドラム１８を回転させる。
なお、第３の歯車減速機構２６は、電動モータ１１の駆動力の伝達方向に沿って、第２の歯車減速機構１４とロープドラム１８との間に設けられていることになる。
【００２４】
電動モータ１１は、回転方向が逆転可能であり、回転方向を逆転させることによって、ロープドラム１８の回転方向を、ロープ１７を巻き上げる方向からロープ１７を繰り出す方向に切り替えることや、ロープ１７を繰り出す方向からロープ１７を巻き上げる方向に切り替えることができる。
また、電動モータ１１は回転速度の調整を行うこともでき、ロープドラム１８の回転速度は電動モータ１１の回転速度に合わせて変化する。
【００２５】
電動モータ１１の出力軸２７は、カップリング２８を介して第１の摩擦クラッチ１２に連結された回転軸２９に連結されている。第１の摩擦クラッチ１２は、平行キー３０を介して回転軸２９に固定されたクラッチブロック１２ａと、クラッチブロック１２ａに圧着（結合）可能なクラッチブロック１２ｂを備えている。
クラッチブロック１２ａは常に電動モータ１１の出力軸２７及び回転軸２９と共に回転する。これに対し、クラッチブロック１２ｂは、クラッチブロック１２ａと圧着しているとき電動モータ１１の出力軸２７及び回転軸２９と共に回転し、クラッチブロック１２ａと切離されているときには、電動モータ１１の出力軸２７から駆動力を与えられない状態になる。
なお、回転軸２９は、軸受け３１によって回転可能に支持されている。
【００２６】
第１の歯車減速機構１３には、クラッチブロック１２ｂが固定されクラッチブロック１２ｂと一体となって回転する小歯車１３ａと、小歯車１３ａと噛合している大歯車１３ｂが設けられている。
大歯車１３ｂには、大歯車１３ｂの軸心方向に配置された回転軸３２が、平行キー３３を介して固定され、回転軸３２は第２の歯車減速機構１４に連結されている。
大歯車１３ｂは、小歯車１３ａに比べて半径が長く、小歯車１３ａに入力された電動モータ１１の出力軸２７の回転力より大きな力を回転軸３２を介して第２の歯車減速機構１４に与えることができる。
なお、小歯車１３ａは、軸受け３４を介して回転軸２９に回転可能に支持されている。また、回転軸３２は軸受け３５によって回転可能に支持されている。
【００２７】
第２の歯車減速機構１４は、平行キー３６によって回転軸３２に固定された小歯車１４ａと小歯車１４ａに噛合している大歯車１４ｂを備えている。
大歯車１４ｂは、第２の摩擦クラッチ１５を介して、第３の歯車減速機構２６に連結されている。第２の摩擦クラッチ１５が圧着状態のとき、大歯車１４ｂの回転力は第３の歯車減速機構２６に伝えられ、第２の摩擦クラッチ１５が切離された状態のとき、大歯車１４ｂの回転力は第３の歯車減速機構２６に伝わらない。
【００２８】
第３の歯車減速機構２６は、第２の摩擦クラッチ１５が固定された小歯車２６ａと小歯車２６ａに噛合している大歯車２６ｂを備え、大歯車２６ｂには、平行キー３７を介してドラム軸１９が固定されている。
従って、第１、第２の摩擦クラッチ１２、１５が共に圧着状態であれば、電動モータ１１は、駆動力をロープドラム１８に与えることができ、第１、第２の摩擦クラッチ１２、１５がいずれか一方でも切離し状態であると、電動モータ１１の駆動力はロープドラム１８に伝わらないことになる。よって、電動モータ１１の駆動力がロープドラム１８に伝わらない状態で、必要に応じてブレーキバンド２３を液圧シリンダ２４により緩めることによって、ロープドラム１８をフリー回転状態にすることができる。
【００２９】
第２の歯車減速機構１４の大歯車１４ｂと第３の歯車減速機構２６の小歯車２６ａには、延長軸３８が挿通しており、大歯車１４ｂ及び小歯車２６ａは、それぞれ延長軸３８を中心に回転する。
なお、大歯車１４ｂ及び小歯車２６ａは、それぞれ軸受け３９を介して延長軸３８に回転可能に支持され、延長軸３８は軸受け４０によって回転可能に支持されている。
【００３０】
延長軸３８には、チェーン４１を巻き付けたチェーンホイル４２が、平行キー４３を介して固定され、チェーンホイル４２は延長軸３８と一体的に回転する。
チェーン４１には一端に図示しないアンカーが取り付けられており、このアンカーは、チェーンホイル４２の回転によって、海底に落とされたり、海底から引き上げられたりする。
第２の歯車減速機構１４の大歯車１４ｂには、大歯車１４ｂの回転力を延長軸３８を介してチェーンホイル４２に伝える第４の摩擦クラッチ４４が取り付けられている。
従って、チェーン４１の巻き上げ繰り出しを行うチェーンホイル４２は、第２の歯車減速機構１４に延長軸３８及び第４の摩擦クラッチ４４を介して連結されていることになる。
【００３１】
第４の摩擦クラッチ４４は、大歯車１４ｂに固定されたクラッチブロック４４ａと、延長軸３８に平行キー４５を介して固定されたクラッチブロック４４ｂを備えている。クラッチブロック４４ａ、４４ｂが圧着されているとき、チェーンホイル４２は、小歯車１４ａ及び大歯車１４ｂと共に回転し、クラッチブロック４４ａ、４４ｂが切離されているとき、チェーンホイル４２は小歯車１４ａ及び大歯車１４ｂとは独立して回転可能な状態になる。
【００３２】
チェーンホイル４２には、チェーンホイル４２と一体となって回転するブレーキドラム４６が併設され、ブレーキドラム４６の周囲には、ブレーキドラム４６及びチェーンホイル４２の回転を止めるブレーキバンド４７が配置されている。ブレーキバンド４７には、ブレーキバンド４７をブレーキドラム４６に押し付ける液圧シリンダ４８が連結され、ブレーキバンド４７は液圧シリンダ４８から与えられる力によってブレーキドラム４６に当接してブレーキドラム４６と共にチェーンホイル４２を制動する。
よって、クラッチブロック４４ａ、４４ｂが切離されているときにブレーキバンド４７を液圧シリンダ４８により緩めることによって、チェーンホイル４２をフリー回転させアンカーをフリー投錨できる。
本実施の形態では、液圧シリンダ４８に油圧式の複動シリンダを用いているが、スプリング内蔵の単動シリンダを採用することもできる。
【００３３】
また、第１の歯車減速機構１３には、回転軸３２と、回転軸３２に装着された第３の摩擦クラッチ５０を介して液圧ポンプ５１が接続されている。
第３の摩擦クラッチ５０は、平行キー５２を介して回転軸３２に固定されたクラッチブロック５０ａ及びクラッチブロック５０ａと圧着可能なクラッチブロック５０ｂを備えている。
液圧ポンプ５１は出力軸５３を備え、回転軸３２はカップリング５４を介して、この出力軸５３に連結されている。
ここで、第１、第２、第３、第４の摩擦クラッチ１２、１５、５０、４４としては、電磁クラッチ又は油圧式クラッチを採用することができる。
【００３４】
クラッチブロック５０ａは、常に第１の歯車減速機構１３の大歯車１３ｂ及び第２の歯車減速機構１４の小歯車１４ａと共に回転する。
一方、液圧ポンプ５１の出力軸５３とクラッチブロック５０ｂは、クラッチブロック５０ａ、５０ｂが圧着されているとき、第１の歯車減速機構１３の大歯車１３ｂ及び第２の歯車減速機構１４の小歯車１４ａと共に回転し、クラッチブロック５０ａ、５０ｂが切離されているとき、第１の歯車減速機構１３の大歯車１３ｂ及び第２の歯車減速機構１４の小歯車１４ａから動力が伝わらなくなり回転しない状態になる。
液圧ポンプ５１としては、油圧ポンプ又は水圧ポンプを採用することができる。
【００３５】
液圧ポンプ５１は、液体（油又は水）が循環する循環回路５５を介してリリーフ弁５６及び液体タンク５７に接続されている。循環回路５５は、液圧ポンプ５１の出側で分岐して、液圧ポンプ５１を減圧弁５８及びチェック弁５９を介してアキュムレータ６０に接続する分岐路６１を形成している。
液圧ポンプ５１の作動によって液体タンク５７から出て液圧ポンプ５１を通過した液体は、リリーフ弁５６を介して液体タンク５７に戻ると共に、減圧弁５８及びチェック弁５９を介してアキュムレータ６０に供給される。
このため、液圧ポンプ５１が作動すると、リリーフ弁５６に並列接続されたアキュムレータ６０には、液圧ポンプ５１から送り出された液体が蓄えられる。このため、液圧ポンプ５１が作動している間、アキュムレータ６０内の圧力は所定値まで上昇する。
【００３６】
リリーフ弁５６に接続された液圧ポンプ５１から送り出される液体は、リリーフ弁５６を通過の際にリリーフ弁５６から抵抗を受ける。この抵抗が大きいほど、液圧ポンプ５１には大きな負荷がかかり、液圧ポンプ５１を作動するためには大きな動力が必要となる。
リリーフ弁５６は設定圧力が固定のタイプであり、電磁切換弁６２を介してリリーフ弁６３に接続されている。リリーフ弁６３は、リリーフ弁５６と異なり、リリーフ弁６３に設けられたダイヤル操作によって設定圧力の変更が可能である。
電磁切換弁６２は、リリーフ弁５６、６３を接続している流路を開閉し、リリーフ弁５６、６３の連結状態及び非連結状態を切り替えることができる。
【００３７】
リリーフ弁５６、６３が連結状態のとき、リリーフ弁６３の設定圧力が優先し、リリーフ弁５６がリリーフ弁５６を通過する液体に対して与える抵抗は、リリーフ弁６３の設定圧力の影響を受ける。具体的には、リリーフ弁６３の設定圧力が大きいと、リリーフ弁５６を通過する液体がリリーフ弁５６から受ける抵抗は大きくなり、リリーフ弁６３の設定圧力が小さいと、液体がリリーフ弁５６から受ける抵抗は小さくなる。
一方、リリーフ弁５６、６３が非連結状態のとき、リリーフ弁５６の設定圧力が優先し、リリーフ弁５６はリリーフ弁６３の設定圧力の影響を受けず、液体がリリーフ弁５６から受ける抵抗の大きさは、リリーフ弁５６自体の設定圧力によって決定される。
【００３８】
このように、リリーフ弁６３を用いることでリリーフ弁５６の液体に与える抵抗の調整は、遠隔操作（即ち、リリーフ弁５６はベント回路による遠隔操作）が可能になっている。
これによって、リリーフ弁５６を液圧ポンプ５１や複数の歯車減速機構の近くで、操作人の常駐場所から遠く離れた位置に配置し、リリーフ弁６３を操作人の常駐場所の近くに配置することができる。
ここで、循環回路５５を形成する導管には、リリーフ弁５６、６３を接続する導管６３ａより太いものを使用する必要がある。このため、リリーフ弁５６の代わりにリリーフ弁６３のような設定圧力が可変のリリーフ弁を用い、これを液圧ポンプ５１や複数の歯車減速機構のある場所から遠く離れた場所に配置する場合には、循環回路を形成する太い導管が長くなり、配管作業が複雑になるばかりでなく、循環回路を循環する液体量を増加させる必要が生じる。
【００３９】
また、アキュムレータ６０は、電磁切換弁６４を介して液圧シリンダ２４に接続され、電磁切換弁６５を介して液圧シリンダ４８に接続されている。
電磁切換弁６４（電磁切換弁６５についても同じ）は、アキュムレータ６０と液圧シリンダ２４（電磁切換弁６５の場合は液圧シリンダ４８、以下同じ）を接続する流路を開閉することや流路の流れ方向を切り替えることができる。
電磁切換弁６４の切り替え動作によって、アキュムレータ６０から液圧シリンダ２４に液体が供給されると、液圧シリンダ２４はブレーキバンド２３をブレーキドラム２２に押し付け、ブレーキドラム２２と共にロープドラム１８を制動する。
【００４０】
ブレーキバンド２３がブレーキドラム２２に押し付けられている状態で、電磁切換弁６４が作動して、アキュムレータ６０から液圧シリンダ２４に供給されている液体の流れ方向が切り替えられると、液圧シリンダ２４が作動して、ブレーキバンド２３はブレーキドラム２２から離れ、ロープドラム１８及びブレーキドラム２２の制動状態は解放される。
アキュムレータ６０と液圧シリンダ２４が電磁切換弁６４によって遮断されたとき、ロープドラム１８の制動状態、解放状態のいずれかが維持される。
なお、アキュムレータ６０から液体を供給されてロープドラム１８の回転を止めるブレーキ手段が、ブレーキドラム２２と、ブレーキバンド２３と、液圧シリンダ２４を有して構成されている。
【００４１】
次に、第１、第２、第３、第４の摩擦クラッチ１２、１５、５０、４４とロープドラム１８、電動モータ１１及び液圧ポンプ５１の関係について説明する。
第１、第２の摩擦クラッチ１２、１５を圧着状態、第３、第４の摩擦クラッチ５０、４４を切離した状態で、電動モータ１１を作動すると、ロープドラム１８は電動モータ１１の駆動力によってロープ１７の巻き上げ繰り出しを行う。一方、チェーンホイル４２及び液圧ポンプ５１は、電動モータ１１の駆動力が伝わらず共に停止している。
電動モータ１１の駆動力によってチェーンホイル４２を回転させるためには、第４の摩擦クラッチ４４を圧着する必要がある。
【００４２】
また、電動巻上げ巻下げ装置１０を搭載しているタグボート（以下、単に「タグボート」という）とタグボートに引っ張られる船舶（以下、単に「船舶」という）をロープ１７で繋いだ状態でタグボートが船舶から離れるためには、ロープドラム１８はロープ１７に所定範囲の張力をかけつつ、ロープ１７を繰り出す必要がある。これは、ロープドラム１８が過回転するのを防止するためである。
ロープドラム１８がこの繰り出し動作を行っているとき、第２、第３の摩擦クラッチ１５、５０は圧着状態、第１、第４の摩擦クラッチ１２、４４は切離し状態にされ、ロープドラム１８の回転力（即ち、ロープドラム１８の動力）を液圧ポンプ５１に伝えて液圧ポンプ５１を作動させるようにする。
【００４３】
このとき液圧ポンプ５１は抵抗体として機能し、ロープドラム１８の回転動作に抵抗を与え、結果として、ロープ１７に張力をかけることができる。そして、この間、液圧ポンプ５１は作動しているので、アキュムレータ６０には液体が供給され、アキュムレータ６０内は高圧となって、液圧シリンダ２４、４８に液体を供給可能な状態を確保することがきる。
一方、第１の摩擦クラッチ１２は切離されているため、電動モータ１１にはロープドラム１８の回転力が伝わらず、電動モータ１１は停止している。
また、張力をかけながらロープ１７を繰り出す際、液圧ポンプ５１をロープドラム１８に連結するのに加え、液圧シリンダ２４によってブレーキバンド２３をブレーキドラム２２に押し当てロープドラム１８の回転動作に抵抗を与えるようにすることもできる。
【００４４】
ここで、ロープドラム１８がロープ１７の繰り出し動作を行う際、前述したように最初から液圧ポンプ５１を抵抗体として機能させることもできるが、第１、第２の摩擦クラッチ１２、１５を圧着状態、第３、第４の摩擦クラッチ５０、４４を切離した状態で、電動モータ１１を作動してロープドラム１８のロープ１７を繰り出してもよい。
そして、電動モータ１１の駆動力によってロープ１７の繰り出しを行っている最中にドラグ状態になったときには、即座に第１、第３の摩擦クラッチ１２、５０を切り替えて、第２、第３の摩擦クラッチ１５、５０を圧着状態、第１、第４の摩擦クラッチ１２、４４を切離し状態にし、液圧ポンプ５１を抵抗体にすることでロープドラム１８の過回転を防止することが可能である。
【００４５】
このような制御を行うことにより、電動モータ１１に生じる回生電流の増大化と回生電流の発生の長時間化が抑制でき、電動モータ１１に搭載する回生抵抗器の巨大化が回避可能となる。そして、結果として、電動巻上げ巻下げ装置１０全体の大きさをタグボートに搭載可能な範囲に収めることができる。
【００４６】
そして、タグボートが、タグボートにロープ１７で繋がれた船舶から所定以上離れた位置まで移動すると、タグボートは曳航を開始する。このとき、第１、第２、第３、第４の摩擦クラッチ１２、１５、５０、４４は全て切離し状態となり、ロープドラム１８は液圧シリンダ２４によって制動状態にされる。
また、第１、第３の摩擦クラッチ１２、５０を圧着状態、第２、第４の摩擦クラッチ１５、４４を切離し状態にして、電動モータ１１を駆動すると、液圧ポンプ５１が電動モータ１１の駆動力によって作動する。このため、電動巻上げ巻下げ装置１０はポンプユニットとして機能することも可能である。
電動巻上げ巻下げ装置１０がポンプユニットとして機能するとき、アキュムレータ６０には液圧ポンプ５１から液体が供給されるので、アキュムレータ６０を液圧シリンダ２４、４８に液体を供給可能な状態にすることもできる。また、ポンプユニットとして機能することによって発生するエネルギーを外部へ供給することも可能である。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、電動巻上げ巻下げ装置には、アンカーが取り付けられたチェーンを巻き上げる機構を設けず、電動巻上げ巻下げ装置とは別にこのチェーン巻き上げる機器を設けても良い。
また、第３の歯車減速機構を設けず、ロープドラムのドラム軸を第２の摩擦クラッチに直接連結することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１０：電動巻上げ巻下げ装置、１１：電動モータ、１２：第１の摩擦クラッチ、１２ａ、１２ｂ：クラッチブロック、１３：第１の歯車減速機構、１３ａ：小歯車、１３ｂ：大歯車、１４：第２の歯車減速機構、１４ａ：小歯車、１４ｂ：大歯車、１５：第２の摩擦クラッチ、１７：ロープ、１８：ロープドラム、１９：ドラム軸、２０：軸受け、２１：平行キー、２２：ブレーキドラム、２３：ブレーキバンド、２４：液圧シリンダ、２６：第３の歯車減速機構、２６ａ：小歯車、２６ｂ：大歯車、２７：出力軸、２８：カップリング、２９：回転軸、３０：平行キー、３１：軸受け、３２：回転軸、３３：平行キー、３４、３５：軸受け、３６、３７：平行キー、３８：延長軸、３９、４０：軸受け、４１：チェーン、４２：チェーンホイル、４３：平行キー、４４：第４の摩擦クラッチ、４４ａ、４４ｂ：クラッチブロック、４５：平行キー、４６：ブレーキドラム、４７：ブレーキバンド、４８：液圧シリンダ、５０：第３の摩擦クラッチ、５０ａ、５０ｂ：クラッチブロック、５１：液圧ポンプ、５２：平行キー、５３：出力軸、５４：カップリング、５５：循環回路、５６：リリーフ弁、５７：液体タンク、５８：減圧弁、５９：チェック弁、６０：アキュムレータ、６１：分岐路、６２：電磁切換弁、６３：リリーフ弁、６３ａ：導管、６４、６５：電磁切換弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転数可変型の電動モータと、該電動モータに第１の摩擦クラッチを介して連結される第１の歯車減速機構と、該第１の歯車減速機構に連結される第２の歯車減速機構と、該第２の歯車減速機構に第２の摩擦クラッチを介して連結されるロープドラムとを有する電動巻上げ巻下げ装置であって、
前記第１の歯車減速機構に第３の摩擦クラッチを介して、リリーフ弁が接続された液圧ポンプを接続し、前記リリーフ弁に並列接続され、前記液圧ポンプから送り出される液体を蓄えるアキュムレータと、該アキュムレータから該液体を供給されて前記ロープドラムの回転を止めるブレーキ手段とを備え、
前記ロープドラムが繰り出し動作時に、前記第２、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第１の摩擦クラッチを切離し状態にして、該ロープドラムの動力を前記液圧ポンプに伝えて該液圧ポンプを作動させ、該ロープドラムの動作に抵抗を与えると共に、前記アキュムレータに前記液体を供給することを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項２】
請求項１記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記第２の歯車減速機構と前記ロープドラムとの間には第３の歯車減速機構が設けられていることを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記第２の歯車減速機構に第４の摩擦クラッチを介してチェーンの巻き上げ繰り出しを行うチェーンホイルが連結されていることを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記ブレーキ手段は、前記ロープドラムに設けられているブレーキドラムと、該ブレーキドラムの周囲に設けられているブレーキバンドと、該ブレーキバンドを前記ブレーキドラムに押し付ける液圧シリンダを有していることを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記第１、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第２の摩擦クラッチを切離し状態にして、前記電動モータを駆動することによりポンプユニットとして機能することを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項６】
請求項３記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記第１、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第２、第４の摩擦クラッチを切離し状態にして、前記電動モータを駆動することによりポンプユニットとして機能することを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記液圧ポンプは、油圧ポンプ又は水圧ポンプであることを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項１】
回転数可変型の電動モータと、該電動モータに第１の摩擦クラッチを介して連結される第１の歯車減速機構と、該第１の歯車減速機構に連結される第２の歯車減速機構と、該第２の歯車減速機構に第２の摩擦クラッチを介して連結されるロープドラムとを有する電動巻上げ巻下げ装置であって、
前記第１の歯車減速機構に第３の摩擦クラッチを介して、リリーフ弁が接続された液圧ポンプを接続し、前記リリーフ弁に並列接続され、前記液圧ポンプから送り出される液体を蓄えるアキュムレータと、該アキュムレータから該液体を供給されて前記ロープドラムの回転を止めるブレーキ手段とを備え、
前記ロープドラムが繰り出し動作時に、前記第２、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第１の摩擦クラッチを切離し状態にして、該ロープドラムの動力を前記液圧ポンプに伝えて該液圧ポンプを作動させ、該ロープドラムの動作に抵抗を与えると共に、前記アキュムレータに前記液体を供給することを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項２】
請求項１記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記第２の歯車減速機構と前記ロープドラムとの間には第３の歯車減速機構が設けられていることを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記第２の歯車減速機構に第４の摩擦クラッチを介してチェーンの巻き上げ繰り出しを行うチェーンホイルが連結されていることを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記ブレーキ手段は、前記ロープドラムに設けられているブレーキドラムと、該ブレーキドラムの周囲に設けられているブレーキバンドと、該ブレーキバンドを前記ブレーキドラムに押し付ける液圧シリンダを有していることを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記第１、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第２の摩擦クラッチを切離し状態にして、前記電動モータを駆動することによりポンプユニットとして機能することを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項６】
請求項３記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記第１、第３の摩擦クラッチをそれぞれ圧着状態にし、前記第２、第４の摩擦クラッチを切離し状態にして、前記電動モータを駆動することによりポンプユニットとして機能することを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の電動巻上げ巻下げ装置において、前記液圧ポンプは、油圧ポンプ又は水圧ポンプであることを特徴とする電動巻上げ巻下げ装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−１５０１（Ｐ２０１３−１５０１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３４５９（Ｐ２０１１−１３３４５９）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【特許番号】特許第４８０８２８７号（Ｐ４８０８２８７）
【特許公報発行日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（３９１００９６０４）マリンハイドロテック株式会社 (6)
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【特許番号】特許第４８０８２８７号（Ｐ４８０８２８７）
【特許公報発行日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（３９１００９６０４）マリンハイドロテック株式会社 (6)
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