電動巻上機
【課題】ブレーキライニングの摩耗量を自動的に検出するようにした電動巻上機を提供する。
【解決手段】出力軸４３に連結されるブレーキホイール４４ａ，４４ｂにブレーキライニング４７を介してブレーキディスク４６ａ，４６ｂが密着すると制動状態となり、密着を解除すると開放状態となり、ブレーキディスク４６ａ，４６ｂはブレーキレバー５１により駆動される。ブレーキレバー５１は駆動リンク機構６３によりソレノイド５６の可動コア５４に連結され、調整ねじ部材６４のラチェットホイール６４ｂに係合するラチェット爪６８ａが調整レバー６８に設けられており、ブレーキライニング４７の摩耗量が一定値を超えると調整ねじ部材６４は調整リンク機構６９により調整回転される。調整ねじ部材６４の調整回数に基づいてブレーキ摩耗量を検出する。
【解決手段】出力軸４３に連結されるブレーキホイール４４ａ，４４ｂにブレーキライニング４７を介してブレーキディスク４６ａ，４６ｂが密着すると制動状態となり、密着を解除すると開放状態となり、ブレーキディスク４６ａ，４６ｂはブレーキレバー５１により駆動される。ブレーキレバー５１は駆動リンク機構６３によりソレノイド５６の可動コア５４に連結され、調整ねじ部材６４のラチェットホイール６４ｂに係合するラチェット爪６８ａが調整レバー６８に設けられており、ブレーキライニング４７の摩耗量が一定値を超えると調整ねじ部材６４は調整リンク機構６９により調整回転される。調整ねじ部材６４の調整回数に基づいてブレーキ摩耗量を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重量物を吊り上げる電動巻上機に関し、特に電動巻上機のブレーキライニングの摩耗を検出するようにした電動巻上機に関する。
【背景技術】
【０００２】
重量物を吊荷としてこれを上下動するためのホイストクレーン等の電動巻上機は、吊荷を吊り下げるためのフックを有しており、このフックはドラムに巻き付けられるワイヤに装着されている。ドラムを回転駆動することによりフックを上下動させて吊荷の巻上げと巻下げが行われている。巻上機本体には、ドラムを回転駆動するための電動モータと、電動モータの回転を減速してドラムに伝達するための減速機とが組み込まれており、ドラムは減速機を介して回転駆動される。電動モータのシャフトには電磁ブレーキが装着されており、電磁ブレーキを作動させることにより吊荷を吊り下げた状態に保持することができる。ホイストクレーンにおいては、吊荷は吊り下げられた状態のもとで水平方向に搬送移動されることになる。
【０００３】
電磁ブレーキは電動モータの出力軸に固定されるブレーキホイールと、このブレーキホイールに設けられたブレーキライニングに摩擦接触するブレーキディスクとを有している。ブレーキディスクは巻上機本体に取り付けられたガイドピンに装着され、ブレーキディスクにブレーキライニングを介して密着する制動位置つまり停止位置と密着を解除する開放位置とに移動自在となっている。
【０００４】
ホイストクレーンの減速機に組み込まれた歯車の摩耗量を診断するために、特許文献１に記載されるように、電動モータの回転起動から歯車の噛み合いにより電動モータに流れる電流が立ち上がるまでの間に測定される回転軸の回転角度値から摩耗量を診断するようにしている。
【０００５】
一方、電動巻上機においては電磁ブレーキのブレーキライニングの摩耗量が大きくなると、吊荷を停止させたときにブレーキがスリップしてしまうことになるので、電磁ブレーキを定期的に点検している。この定期点検は、ブレーキディスクを移動自在に支持するためのガイドピンの段付き部におけるギャップを目視検査することにより行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１３９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来では、このように、ブレーキディスクとガイドピンの段付き部におけるギャップを目視検査することによりブレーキライニングの摩耗量を確認するようにしている。このため、摩耗量の見落としや点検作業ミスが生じると、ブレーキライニングの摩耗により停止時にブレーキのスリップが発生し、吊荷がずれて下降移動する恐れがある。また、ブレーキライニングの摩耗量は、ホイストクレーンの使用頻度等により相違することになるので、摩耗量を目視検査する方式では、前回の摩耗量と比較することによりブレーキの交換時期を正確に予測することはできない。特許文献１に記載されるように、回転角度値から摩耗量の判定を行うようにすると、回転角度検出装置を巻上機本体に装着する必要があり、巻上機の製造コストを高めることになる。
【０００８】
本発明の目的は、ブレーキライニングの摩耗量を自動的に検出するようにした電動巻上機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電動巻上機は、吊荷を巻上げおよび巻下げする回転体を駆動する電動モータと、当該電動モータの出力軸を停止状態と開放状態とに切り換える電磁ブレーキとが設けられた巻上機本体を有する電動巻上機であって、前記出力軸に連結されるブレーキホイールにブレーキライニングを介して密着するブレーキ制動状態と密着を解除するブレーキ開放状態とに作動するブレーキディスクと、前記ブレーキディスクに当接する作動部を有し、支点を中心に揺動自在に前記巻上機本体に装着されるブレーキレバーと、ソレノイドの可動コアと前記ブレーキレバーの駆動部との間に連結され、前記ブレーキレバーを駆動する駆動リンク機構と、前記巻上機本体に回転自在に装着され、ラチェットホイールが設けられるとともに前記ブレーキレバーの支点に当接する支点部を有する調整ねじ部材と、前記ラチェットホイールに係合するラチェット爪が設けられた調整レバーと前記可動コアとの間に連結され、前記ブレーキライニングの摩耗量が一定値を超えたときに前記調整ねじ部材を調整回転する調整リンク機構と、前記調整ねじ部材が調整回転されたことを検出して前記調整ねじ部材の調整回数に基づいてブレーキ摩耗量を検出する摩耗量判定手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
ブレーキライニングの摩耗量が所定値を超えると、調整ねじ部材が調整リンク機構により摩耗調整回転され、ブレーキディスクを駆動するブレーキレバーの支点位置が調整ねじ部材により自動的に調整され、調整ねじ部材の調整回転の数を検出することによってブレーキライニングの摩耗量を判定することができる。これにより、ブレーキライニングの摩耗量が交換時期となるまで進んだことを判定することができる。交換時期となったことが判定されたときには、警報を出力することにより、作業者は確実に最適な交換時期にブレーキの点検とブレーキの部品交換とを行うことができる。
【００１１】
ブレーキ制動時における電動モータの出力軸のスリップ回転数を検出することにより、調整ねじ部材が摩耗調整回転されたことを求めることができるので、調整ねじ部材の調整回転の回数を直接検出することなく、電動モータの回転数を検出するエンコーダによって摩耗量が交換時期となったか否かを判定するとこができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態である電動巻上機としてのホイストクレーンを示す斜視図である。
【図２】図１に示された巻上機本体を示す正面図である。
【図３】ホイストクレーンの制御回路を示すブロック図である。
【図４】巻上機本体に設けられた電磁ブレーキを示す断面図である。
【図５】図４に示した電磁ブレーキの制動動作を示す概略図である。
【図６】電動巻上機の使用に伴うブレーキ動作回数とスリップ量の変化を示す概念図である。
【図７】ブレーキライニングの摩耗を判定するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すホイストクレーンは、インバータ式クレーンであり、巻上機本体１０をＸ方向つまり水平方向に案内する横行用ガータ１１を有している。この横行用ガータ１１の両端部には走行装置１２がそれぞれ取り付けられており、それぞれの走行装置１２は横行用ガータ１１に対して直角方向となって水平に延びる走行用ガータ１３に案内されてＹ方向に移動するようになっている。したがって、巻上機本体１０は横行用ガータ１１に沿ってＸ方向に移動するとともに走行用ガータ１３に沿ってＹ方向に移動することになり、水平面に沿って移動することができる。
【００１５】
巻上機本体１０は、横行用ガータ１１を両側から挟むように２つのフレーム１４を有し、それぞれのフレーム１４には横行用ガータ１１を転動する車輪１５が設けられている。なお、図１においては一方のフレーム１４のみが示されている。一方のフレーム１４には、図１に示されるように、車輪１５を駆動するために横行用の電動モータ１６が取り付けられており、この電動モータ１６としては誘導モータが用いられている。
【００１６】
巻上機本体１０は、図２に示されるように、本体フレーム１７を有し、この本体フレーム１７内には回転体つまり回転ドラムが回転自在に組み込まれている。この回転ドラムは本体フレーム１７に取り付けられた巻上げ用の電動モータ１８により回転駆動される。この電動モータ１８も誘導モータが用いられている。電動モータ１８の出力軸の回転を減速して回転ドラムに伝達するために、図２に示されるように、本体フレーム１７には減速機１９が取り付けられている。回転ドラムにはワイヤロープ２１が巻き付けられており、ワイヤロープ２１が掛け渡される動滑車２２が設けられたフック２３には、吊荷が取り付けられるフック爪２４が設けられている。
【００１７】
巻上機本体１０には図１に示されるように巻上機制御ユニット２５が設けられており、図３に示すように、巻上機制御ユニット２５には、巻上げ用の電動モータ１８の駆動を制御する巻上用インバータ２６と、横行用の電動モータ１６の駆動を制御する横行用インバータ２７とが設けられており、それぞれのインバータ２６，２７は巻上・横行インバータ制御部２８からの信号により制御される。電動モータ１８の出力軸の回転数を検出するために、巻上機本体１０にはエンコーダ２９が設けられており、エンコーダ２９の検出信号は巻上・横行インバータ制御部２８に送られる。横行用ガータ１１には図１に示されるように走行制御ユニット３１が設けられており、図３に示されるように、走行制御ユニット３１には、走行装置１２に設けられた走行用の電動モータ３２の駆動を制御する走行用インバータ３３が設けられており、走行用インバータ３３は走行インバータ制御部３４からの信号により制御される。
【００１８】
図３に示されるように、巻上げ用の電動モータ１８の出力軸をブレーキ制動状態とブレーキ開放状態とに切り換えるために、電磁ブレーキ３５が巻上機本体１０に設けられ、横行用の電動モータ１６の出力軸をブレーキ制動状態とブレーキ開放状態とに切り換えるために、電磁ブレーキ３６が巻上機本体１０に設けられており、それぞれの電磁ブレーキ３５，３６は巻上・横行インバータ制御部２８により制御される。また、走行装置１２には走行用の電動モータ３２の出力軸をブレーキ制動状態とブレーキ開放状態とに切り換えるために、電磁ブレーキ３７が設けられており、電磁ブレーキ３７は走行インバータ制御部３４により制御される。巻上機制御ユニット２５と走行制御ユニット３１は、電源ユニット３８に接続されている。
【００１９】
巻上機本体１０には、図１に示されるように、入力操作部３９が接続されており、入力操作部３９のキーを操作することにより、電動巻上機には動作指令が出力されて巻上・横行インバータ制御部２８には操作指令が出力される。吊荷の巻上げ動作や巻下げ動作が指示されると、巻上用インバータ２６が制御されて、巻上用インバータ２６からは必要な周波数と電圧が巻上げ用の電動モータ１８に印加される。これにより、電磁ブレーキ３５が開放動作されてワイヤロープ２１を介して吊荷を吊したフック２３を上下方向に移動させることができる。フック２３が上下方向に移動した距離を判定するために、エンコーダ２９により電動モータ１８の回転数が検出され、エンコーダ２９により検出されたパルスが巻上・横行インバータ制御部２８に送られる。巻上・横行インバータ制御部２８は、受け取ったパルスから距離に換算してフック２３が移動した距離を算出する。
【００２０】
入力操作部３９の操作により巻上機本体１０の横行動作が指示されたときには、横行用インバータ２７が制御されて横行用インバータ２７から必要な周波数と電圧が横行用の電動モータ１６に印加される。これにより、電磁ブレーキ３６が開放動作されて巻上機本体１０はＸ方向に駆動される。同様に、入力操作部３９の操作により巻上機本体１０の走行動作が指示されたときには、走行インバータ制御部３４が制御されて走行用インバータ３３から必要な周波数と電圧が走行用の電動モータ３２に印加される。これにより、電磁ブレーキ３７が開放動作されて走行用ガータ１３に沿って巻上機本体１０はＹ方向に駆動される。
【００２１】
図４は図２に示された電磁ブレーキ３５を示す断面図であり、図５は図４に示した電磁ブレーキ３５の制動動作を示す概略図である。
【００２２】
図４に示されるように、巻上げ用の電動モータ１８を収容するモータケース４１に取り付けられる端板４２には、電動モータ１８の出力軸４３が回転自在に支持されている。出力軸４３には回転側のブレーキ部材として２枚のブレーキホイール４４ａ，４４ｂがスプライン結合されており、ブレーキホイール４４ａ，４４ｂは出力軸４３と一体に回転するとともに出力軸４３に対して軸方向に移動自在となっている。巻上機本体１０の端板４２には段付きのガイドピン４５が固定されており、２枚のブレーキホイール４４ａ，４４ｂ間には環状のブレーキディスク４６ａが配置され、ブレーキホイール４４ｂの外側には円盤形状のブレーキディスク４６ｂが配置されている。固定側のブレーキ部材としてのそれぞれのブレーキディスク４６ａ，４６ｂにはガイドピン４５が貫通しており、それぞれのブレーキディスク４６ａ，４６ｂはガイドピン４５により回転が規制され、軸方向に移動自在となっている。ブレーキホイール４４ａ，４４ｂの外周部にはブレーキライニング４７が取り付けられており、出力軸４３に連結されるブレーキホイール４４ａ，４４ｂに対してブレーキライニング４７を介してブレーキディスク４６ａ，４６ｂを密着させると、出力軸４３はブレーキ制動状態となり、密着を解除するとブレーキ開放状態となる。なお、ブレーキライニング４７をブレーキディスク４６ａ，４６ｂに設けるようにしても良く、ブレーキホイール４４ａ，４４ｂとブレーキディスク４６ａ，４６ｂの両方に設けるようにしても良い。また。ブレーキディスク４６ａ，４６ｂとブレーキホイール４４ａ，４４ｂの枚数は任意の枚数とすることができる。
【００２３】
端板４２に固定されるブレーキスタンド４８には駆動ロッド４９が軸方向に往復動自在に装着されている。この駆動ロッド４９は、駆動側のブレーキディスク４６ｂとブレーキスタンド４８との間に配置されたブレーキレバー５１の一端部の駆動部５１ａに取り付けられている。ブレーキレバー５１はその他端部を支点５１ｂとして揺動自在となっており、駆動部５１ａと支点５１ｂとの間の作動部５１ｃには、ブレーキディスク４６ｂの中心部に設けられた突起部５２に当接している。駆動ロッド４９には圧縮コイルばねからなるブレーキばね５３が装着されており、このブレーキばね５３によりブレーキレバー５１には支点５１ｂを中心として作動部５１ｃからブレーキディスク４６ｂをブレーキホイール４４ａ，４４ｂおよびブレーキディスク４６ａに向けて押し付けてこれらを密着させるためのばね力が加えられている。
【００２４】
ブレーキスタンド４８には、可動コア５４を軸方向に往復動するコイル５５が設けられたソレノイド５６が装着されている。可動コア５４には駆動リンク５７がピン５８により連結され、ブレーキスタンド４８にピン５９により揺動自在に装着された駆動リンク６１がピン６２により駆動リンク５７に連結されている。駆動リンク６１には駆動ロッド４９がピン６２により連結されており、ソレノイド５６のコイル５５に通電すると、駆動リンク５７，６１によりばね力に抗して駆動ロッド４９が後退方向に駆動される。これにより、ブレーキディスク４６ａ，４６ｂとブレーキホイール４４ａ，４４ｂとの密着が解除されて、電磁ブレーキ３５はブレーキ開放状態となる。このように、駆動ロッド４９と２つの駆動リンク５７，６１は、ブレーキレバー５１の駆動部５１ａと可動コア５４との間を連結してソレノイド５６によりブレーキレバー５１を駆動するための駆動リンク機構６３を構成している。
【００２５】
ブレーキスタンド４８には、ブレーキレバー５１の支点５１ｂに当接する球面形状の支点部６４ａを有する調整ねじ部材６４が回転自在にねじ結合されており、この調整ねじ部材６４には大径のラチェットホイール６４ｂが設けられている。ブレーキスタンド４８にはピン６５により揺動自在に調整リンク６６が装着され、この調整リンク６６の一端部はピン５８により駆動リンク５７とともに可動コア５４に連結されている。調整リンク６６の他端部にはピン６７により調整レバー６８が連結されており、調整レバー６８にはラチェットホイール６４ｂに係合するラチェット爪６８ａが設けられている。調整リンク６６は、調整レバー６８と可動コア５４との間を連結して、調整レバー６８を駆動するための調整リンク機構６９を構成している。
【００２６】
ソレノイド５６のコイル５５に通電すると、駆動リンク機構６３と調整リンク機構６９は図５において破線で示すようにブレーキ開放位置となる。これにより、ブレーキディスク４６ａ，４６ｂのブレーキホイール４４ａ，４４ｂに対する密着が解かれたブレーキ開放状態となる。これに対し、コイル５５に対する通電を停止すると、ブレーキばね５３のばね力によりブレーキレバー５１が支点５１ｂを中心として図４および図５において反時計方向に揺動し、ブレーキディスク４６ｂの突起部５２がブレーキレバー５１により押圧される。これにより、ブレーキディスク４６ａ，４６ｂとブレーキホイール４４ａ，４４ｂとが密着するブレーキ制動状態となる。図５において実線は、駆動リンク機構６３と調整リンク機構６９とがブレーキ制動状態となった位置を示す。
【００２７】
したがって、ブレーキレバー５１と駆動リンク機構６３と調整リンク機構６９は、コイル５５への電力供給のオンオフにより、図５に示されるように、実線で示すブレーキ制動位置と破線で示すブレーキ開放位置との間で駆動されることになる。このときの可動コア５４の往復動ストロークをＧとし、ラチェット爪６８ａの往復動ストロークをＳとすると、ラチェット爪６８ａの往復動ストロークＳはラチェットホイール６４ｂの歯先間の距離Ｔよりも短くなる。したがって、この状態のもとでは、ラチェット爪６８ａはラチェットホイール６４ｂの歯に噛み合うことなく、空振り移動することになる。
【００２８】
これに対して、電動巻上機が長期間に渡って使用されて、ブレーキライニング４７の摩耗が進むと、コイル５５への通電を停止したブレーキ制動状態のときには、例えば、図５において二点鎖線で示すように、駆動リンク機構６３と調整リンク機構６９は実線で示す位置よりも前進した位置となり、ブレーキレバー５１の駆動部５１ａはブレーキディスク４６ａ，４６ｂ側に変位することになる。したがって、このようにブレーキライニング４７の摩耗が進んだ状態のもとでは、コイル５５に通電してブレーキ開放状態にすると、可動コア５４の往復動ストロークは、例えばＧ＋αで示すように大きくなり、ラチェット爪６８ａの往復動ストロークＳは、例えばＳ＋βで示すように大きくなる。
【００２９】
ラチェット爪６８ａの往復動ストロークＳ＋βがラチェットホイール６４ｂの歯先間の距離Ｔよりも大きくなると、ブレーキ制動状態のもとでは、ラチェット爪６８ａはラチェットホイール６４ｂの歯先を超えてラチェットホイール６４ｂの歯に噛み合う位置となる。この状態のもとで、コイル５５に通電してブレーキ開放状態とすると、調整レバー６８により調整ねじ部材６４はラチェットホイール６４ｂの１つの歯に対応した角度だけ調整回転することになる。調整ねじ部材６４が回転すると、支点部６４ａがブレーキディスク４６ｂに向けて前進移動するので、ブレーキレバー５１の支点５１ｂの位置がずれる。これにより、制動したときのブレーキレバー５１と駆動リンク機構６３と調整リンク機構６９は図５において実線で示す初期位置となり、ブレーキ制動時における押圧力は摩耗前の状態に自動的に摩耗が調整される。このように、ブレーキライニング４７の摩耗量が一定値を超えると、調整リンク機構６９によって調整ねじ部材６４は調整回転されて摩耗調整動作される。
【００３０】
上述のように、電動巻上機の使用に伴ってブレーキライニング４７の摩耗が進むと、可動コア５４の往復動ストロークとブレーキレバー５１の揺動ストロークが大きくなるので、ブレーキ制動時におけるブレーキばね５３の押圧力が弱くなる。したがって、停止されたフック２３に吊荷を吊り下げた状態のもとでは、ブレーキホイール４４ａ，４４ｂがスリップすることになり、そのスリップ量はブレーキライニング４７の摩耗量が増加するに伴って大きくなる。摩耗量が所定量を超えると、調整レバー６８によって調整ねじ部材６４が調整回転されるので、ブレーキレバー５１の支点５１ｂの位置が調整されて自動的にブレーキばね５３による押圧力が摩耗前に初期状態に戻される。つまり、摩耗調整が行われる。押圧力が摩耗前の初期値に戻されると、スリップの発生は抑制される。このように、ブレーキライニング４７の摩耗が進んでも、ラチェットホイール６４ｂにより支点部６４ａの位置を徐々に前進させることにより押圧力を戻すことができるが、ブレーキライニング４７が所定値以上摩耗すると、ブレーキライニング４７が取り付けられたブレーキホイール４４ａ，４４ｂやブレーキディスク４６ａ，４６ｂ等のブレーキ部材を交換する必要がある。
【００３１】
その交換時期はラチェットホイール６４ｂが調整回転された回数を求めることにより検出することができる。ラチェットホイール６４ｂの摩耗調整回数の検出は、調整ねじ部材６４の調整回数を直接検出することによっても求めることができるが、ブレーキホイール４４ａ，４４ｂのスリップ状態を検出することによって調整回数を求めることができる。スリップ量は、ブレーキ制動時における巻上げ用の電動モータ１８の出力軸４３の回転数によって検出することができ、スリップ量の変化を検出することによって調整回数を求めることができる。スリップに起因した電動モータ１８の回転数は、スリップ信号出力手段として機能する図３に示したエンコーダ２９によって検出することができる。
【００３２】
図６は電動巻上機の使用に伴うブレーキ動作回数とスリップ量の変化を示す概念図であり、縦軸はスリップ量に対応してエンコーダ２９から出力されるパルス数を示す。
【００３３】
図６に示すように、電動巻上機の使用に伴ってスリップ量が徐々に増加し、ブレーキライニング４７の摩耗量が一定値を超えると、上述のように、調整ねじ部材６４が調整回転されて押圧力の調整が行われてスリップ量が初期値に調整されるので、スリップ量に対応したパルス数は鋸歯状に変化することになる。図６には、第１回目の調整から第３回目の調整が行われた状態が示されている。
【００３４】
摩耗調整が行われると、スリップに起因したパルス数は摩耗前のパルス数Ａ0に戻ることになる。そこで、自動調整後のパルス数のバラツキを考慮し、摩耗前のパルス数Ａ0よりも例えば１０パルス程度増加させたパルス数を初期値Ａとし、この初期値Ａに例えば５パルス程度増加させたパルス数を判定値Ｂとする。したがって、エンコーダ２９からの信号によりスリップに起因したパルス数が判定値Ｂよりも１度増加した後に、判定値Ｂよりも低下したことが検出されたときには、摩耗調整が行われて調整ねじ部材６４が回転駆動されたと判定することができる。
【００３５】
この判定は、エンコーダ２９の信号が送られる巻上・横行インバータ制御部２８により行われ、巻上・横行インバータ制御部２８は摩耗量判定手段を構成している。巻上・横行インバータ制御部２８には、制御信号を演算するマイクロプロセッサと、演算式やマップデータ等が格納されるＲＯＭ、および一時的にデータを格納するＲＡＭ等が設けられている。
【００３６】
図７はエンコーダ２９からのパルス信号に基づいてブレーキライニング４７の摩耗を判定するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【００３７】
ブレーキライニング４７が摩耗する前のパルス数の初期値Ａが設定される（ステップＳ１）。この初期値Ａは、電動巻上機の運転を開始してから例えば１００回分のブレーキ制動時のパルス数を平均化することにより摩耗前のパルス数Ａ0を求めて、図６に示したように、そのパルス値Ａ0に１０を足して求められる。求められた初期値Ａはメモリに格納される。電動巻上機が運転されたら、ステップＳ２において、ブレーキ制動時のパルス信号を検出し、ステップＳ３においては、検出されたパルス数を判定値Ｂと比較する。判定値Ｂは上述のように、初期値Ａに例えば５パルス加えた数が設定されている。検出されたパルス値が判定値Ｂを超えているとステップＳ３で判定されたときには、ステップＳ４でフラグをセットしてステップＳ２に戻される。
【００３８】
一方、ステップＳ３において判定値Ｂ以下であると判定されたときには、ステップＳ５においてフラグが立っているか否かを判定する。フラグが立っていないときは、判定値Ｂに対応したスリップ量となるまでブレーキライニング４７は摩耗していないことになり、ステップＳ２に戻される。これに対し、ステップＳ５においてフラグが立っていると判定されたときは、既にパルス値が判定値Ｂを超えるまで増加した後に、パルス数が判定値Ｂよりも低下したことになり、調整ねじ部材６４が調整回転された摩耗前の状態に摩耗調整が行われたことになる。そこで、ステップＳ５でＹＥＳと判定されたら、調整回数をカウントし、現在の摩耗量を算出し、フラグをクリアにする（ステップＳ６〜Ｓ８）。
【００３９】
ステップＳ７においては算出された現在の摩耗量に基づいてステップＳ９においてはブレーキライニング４７が交換時期となっているか否かを判定する。交換時期でなければステップＳ２に戻され、交換時期となっていると判定されたときには、ステップＳ１０においてアラーム信号を出力し、警報ランプや警報ブザー等の警報手段を作動させる。警報ランプや警報ブザーは、例えば、巻上機制御ユニット２５等に設けられている。
【００４０】
図４および図５に示すように、ブレーキライニング４７が全く摩耗していない電動巻上機の運転初期のブレーキギャップ値をＦとすると、この値Ｆと１度摩耗調整される毎のブレーキギャップ値Ｆの減少値とが予め設定されており、それぞれがメモリに格納されている。例えば、全く摩耗していないときのブレーキギャップ値Ｆを１２ｍｍとし、１度調整される毎のブレーキギャップ値Ｆの減少量を１ｍｍとすると、第１回目の摩耗調整が行われた後のブレーキギャップ値Ｆは１１ｍｍとなる。例えば、ブレーキライニング４７の限界摩耗値が２ｍｍとすると、現在の摩耗量が例えば５ｍｍ以下となったと判定されたときに、ブレーキライニング４７の交換時期としてアラーム信号が出力される。
【００４１】
以上のように、ブレーキライニング４７が所定量摩耗すると、ブレーキホイール４４ａ，４４ｂとブレーキディスク４６ａ，４６ｂとのブレーキギャップを自動的に調整するようにした調整ねじ部材６４の調整回転の回数を検出してブレーキライニング４７の摩耗状態を検出するようにしたので、作業者の主観に頼ることなくブレーキライニング４７の摩耗確認を行うことができる。調整ねじ部材６４による調整回数を電動モータ１８の回転数を検出するエンコーダを利用して出力軸４３のスリップ回転数に基づいて判定すると、調整ねじ部材６４による摩耗調整の回数を検出するための特別な装置を用いることなく、ブレーキライニング４７の交換時期ないし寿命を低コストで判定することができる。これにより、ブレーキライニング４７が設けられたブレーキホイール４４ａ，４４ｂ等のように摩耗することになるブレーキ部材を最適の交換時期に確実に交換することができる。
【００４２】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明は図１に示されるホイストクレーンのみならず、ブレーキを有する種々のタイプの電動巻上機に適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…巻上機本体、１１…横行用ガータ、１２…走行装置、１３…走行用ガータ、１４…フレーム、１５…車輪、１６…電動モータ、１７…本体フレーム、１８…電動モータ、１９…減速機、２１…ワイヤロープ、２２…動滑車、２３…フック、２４…フック爪、２５…巻上機制御ユニット、２６…巻上用インバータ、２７…横行用インバータ、２８…巻上・横行インバータ制御部、２９…エンコーダ、３１…走行制御ユニット、３２…電動モータ、３３…走行用インバータ、３４…走行インバータ制御部、３５〜３７…電磁ブレーキ、３８…電源ユニット、３９…入力操作部、４１…モータケース、４２…端板、４３…出力軸、４４ａ，４４ｂ…ブレーキホイール、４５…ガイドピン、４６ａ，４６ｂ…ブレーキディスク、４７…ブレーキライニング、４８…ブレーキスタンド、４９…駆動ロッド、５１…ブレーキレバー、５１ａ…駆動部、５１ｂ…支点、５１ｃ…作動部、５２…突起部、５３…ブレーキばね、５４…可動コア、５５…コイル、５６…ソレノイド、５７…駆動リンク、５８…ピン、５９…ピン、６１…駆動リンク、６２…ピン、６３…駆動リンク機構、６４…調整ねじ部材、６４ａ…支点部、６４ｂ…ラチェットホイール、６５…ピン、６６…調整リンク、６７…ピン、６８…調整レバー、６８ａ…ラチェット爪、６９…調整リンク機構。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重量物を吊り上げる電動巻上機に関し、特に電動巻上機のブレーキライニングの摩耗を検出するようにした電動巻上機に関する。
【背景技術】
【０００２】
重量物を吊荷としてこれを上下動するためのホイストクレーン等の電動巻上機は、吊荷を吊り下げるためのフックを有しており、このフックはドラムに巻き付けられるワイヤに装着されている。ドラムを回転駆動することによりフックを上下動させて吊荷の巻上げと巻下げが行われている。巻上機本体には、ドラムを回転駆動するための電動モータと、電動モータの回転を減速してドラムに伝達するための減速機とが組み込まれており、ドラムは減速機を介して回転駆動される。電動モータのシャフトには電磁ブレーキが装着されており、電磁ブレーキを作動させることにより吊荷を吊り下げた状態に保持することができる。ホイストクレーンにおいては、吊荷は吊り下げられた状態のもとで水平方向に搬送移動されることになる。
【０００３】
電磁ブレーキは電動モータの出力軸に固定されるブレーキホイールと、このブレーキホイールに設けられたブレーキライニングに摩擦接触するブレーキディスクとを有している。ブレーキディスクは巻上機本体に取り付けられたガイドピンに装着され、ブレーキディスクにブレーキライニングを介して密着する制動位置つまり停止位置と密着を解除する開放位置とに移動自在となっている。
【０００４】
ホイストクレーンの減速機に組み込まれた歯車の摩耗量を診断するために、特許文献１に記載されるように、電動モータの回転起動から歯車の噛み合いにより電動モータに流れる電流が立ち上がるまでの間に測定される回転軸の回転角度値から摩耗量を診断するようにしている。
【０００５】
一方、電動巻上機においては電磁ブレーキのブレーキライニングの摩耗量が大きくなると、吊荷を停止させたときにブレーキがスリップしてしまうことになるので、電磁ブレーキを定期的に点検している。この定期点検は、ブレーキディスクを移動自在に支持するためのガイドピンの段付き部におけるギャップを目視検査することにより行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１３９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来では、このように、ブレーキディスクとガイドピンの段付き部におけるギャップを目視検査することによりブレーキライニングの摩耗量を確認するようにしている。このため、摩耗量の見落としや点検作業ミスが生じると、ブレーキライニングの摩耗により停止時にブレーキのスリップが発生し、吊荷がずれて下降移動する恐れがある。また、ブレーキライニングの摩耗量は、ホイストクレーンの使用頻度等により相違することになるので、摩耗量を目視検査する方式では、前回の摩耗量と比較することによりブレーキの交換時期を正確に予測することはできない。特許文献１に記載されるように、回転角度値から摩耗量の判定を行うようにすると、回転角度検出装置を巻上機本体に装着する必要があり、巻上機の製造コストを高めることになる。
【０００８】
本発明の目的は、ブレーキライニングの摩耗量を自動的に検出するようにした電動巻上機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電動巻上機は、吊荷を巻上げおよび巻下げする回転体を駆動する電動モータと、当該電動モータの出力軸を停止状態と開放状態とに切り換える電磁ブレーキとが設けられた巻上機本体を有する電動巻上機であって、前記出力軸に連結されるブレーキホイールにブレーキライニングを介して密着するブレーキ制動状態と密着を解除するブレーキ開放状態とに作動するブレーキディスクと、前記ブレーキディスクに当接する作動部を有し、支点を中心に揺動自在に前記巻上機本体に装着されるブレーキレバーと、ソレノイドの可動コアと前記ブレーキレバーの駆動部との間に連結され、前記ブレーキレバーを駆動する駆動リンク機構と、前記巻上機本体に回転自在に装着され、ラチェットホイールが設けられるとともに前記ブレーキレバーの支点に当接する支点部を有する調整ねじ部材と、前記ラチェットホイールに係合するラチェット爪が設けられた調整レバーと前記可動コアとの間に連結され、前記ブレーキライニングの摩耗量が一定値を超えたときに前記調整ねじ部材を調整回転する調整リンク機構と、前記調整ねじ部材が調整回転されたことを検出して前記調整ねじ部材の調整回数に基づいてブレーキ摩耗量を検出する摩耗量判定手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
ブレーキライニングの摩耗量が所定値を超えると、調整ねじ部材が調整リンク機構により摩耗調整回転され、ブレーキディスクを駆動するブレーキレバーの支点位置が調整ねじ部材により自動的に調整され、調整ねじ部材の調整回転の数を検出することによってブレーキライニングの摩耗量を判定することができる。これにより、ブレーキライニングの摩耗量が交換時期となるまで進んだことを判定することができる。交換時期となったことが判定されたときには、警報を出力することにより、作業者は確実に最適な交換時期にブレーキの点検とブレーキの部品交換とを行うことができる。
【００１１】
ブレーキ制動時における電動モータの出力軸のスリップ回転数を検出することにより、調整ねじ部材が摩耗調整回転されたことを求めることができるので、調整ねじ部材の調整回転の回数を直接検出することなく、電動モータの回転数を検出するエンコーダによって摩耗量が交換時期となったか否かを判定するとこができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態である電動巻上機としてのホイストクレーンを示す斜視図である。
【図２】図１に示された巻上機本体を示す正面図である。
【図３】ホイストクレーンの制御回路を示すブロック図である。
【図４】巻上機本体に設けられた電磁ブレーキを示す断面図である。
【図５】図４に示した電磁ブレーキの制動動作を示す概略図である。
【図６】電動巻上機の使用に伴うブレーキ動作回数とスリップ量の変化を示す概念図である。
【図７】ブレーキライニングの摩耗を判定するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すホイストクレーンは、インバータ式クレーンであり、巻上機本体１０をＸ方向つまり水平方向に案内する横行用ガータ１１を有している。この横行用ガータ１１の両端部には走行装置１２がそれぞれ取り付けられており、それぞれの走行装置１２は横行用ガータ１１に対して直角方向となって水平に延びる走行用ガータ１３に案内されてＹ方向に移動するようになっている。したがって、巻上機本体１０は横行用ガータ１１に沿ってＸ方向に移動するとともに走行用ガータ１３に沿ってＹ方向に移動することになり、水平面に沿って移動することができる。
【００１５】
巻上機本体１０は、横行用ガータ１１を両側から挟むように２つのフレーム１４を有し、それぞれのフレーム１４には横行用ガータ１１を転動する車輪１５が設けられている。なお、図１においては一方のフレーム１４のみが示されている。一方のフレーム１４には、図１に示されるように、車輪１５を駆動するために横行用の電動モータ１６が取り付けられており、この電動モータ１６としては誘導モータが用いられている。
【００１６】
巻上機本体１０は、図２に示されるように、本体フレーム１７を有し、この本体フレーム１７内には回転体つまり回転ドラムが回転自在に組み込まれている。この回転ドラムは本体フレーム１７に取り付けられた巻上げ用の電動モータ１８により回転駆動される。この電動モータ１８も誘導モータが用いられている。電動モータ１８の出力軸の回転を減速して回転ドラムに伝達するために、図２に示されるように、本体フレーム１７には減速機１９が取り付けられている。回転ドラムにはワイヤロープ２１が巻き付けられており、ワイヤロープ２１が掛け渡される動滑車２２が設けられたフック２３には、吊荷が取り付けられるフック爪２４が設けられている。
【００１７】
巻上機本体１０には図１に示されるように巻上機制御ユニット２５が設けられており、図３に示すように、巻上機制御ユニット２５には、巻上げ用の電動モータ１８の駆動を制御する巻上用インバータ２６と、横行用の電動モータ１６の駆動を制御する横行用インバータ２７とが設けられており、それぞれのインバータ２６，２７は巻上・横行インバータ制御部２８からの信号により制御される。電動モータ１８の出力軸の回転数を検出するために、巻上機本体１０にはエンコーダ２９が設けられており、エンコーダ２９の検出信号は巻上・横行インバータ制御部２８に送られる。横行用ガータ１１には図１に示されるように走行制御ユニット３１が設けられており、図３に示されるように、走行制御ユニット３１には、走行装置１２に設けられた走行用の電動モータ３２の駆動を制御する走行用インバータ３３が設けられており、走行用インバータ３３は走行インバータ制御部３４からの信号により制御される。
【００１８】
図３に示されるように、巻上げ用の電動モータ１８の出力軸をブレーキ制動状態とブレーキ開放状態とに切り換えるために、電磁ブレーキ３５が巻上機本体１０に設けられ、横行用の電動モータ１６の出力軸をブレーキ制動状態とブレーキ開放状態とに切り換えるために、電磁ブレーキ３６が巻上機本体１０に設けられており、それぞれの電磁ブレーキ３５，３６は巻上・横行インバータ制御部２８により制御される。また、走行装置１２には走行用の電動モータ３２の出力軸をブレーキ制動状態とブレーキ開放状態とに切り換えるために、電磁ブレーキ３７が設けられており、電磁ブレーキ３７は走行インバータ制御部３４により制御される。巻上機制御ユニット２５と走行制御ユニット３１は、電源ユニット３８に接続されている。
【００１９】
巻上機本体１０には、図１に示されるように、入力操作部３９が接続されており、入力操作部３９のキーを操作することにより、電動巻上機には動作指令が出力されて巻上・横行インバータ制御部２８には操作指令が出力される。吊荷の巻上げ動作や巻下げ動作が指示されると、巻上用インバータ２６が制御されて、巻上用インバータ２６からは必要な周波数と電圧が巻上げ用の電動モータ１８に印加される。これにより、電磁ブレーキ３５が開放動作されてワイヤロープ２１を介して吊荷を吊したフック２３を上下方向に移動させることができる。フック２３が上下方向に移動した距離を判定するために、エンコーダ２９により電動モータ１８の回転数が検出され、エンコーダ２９により検出されたパルスが巻上・横行インバータ制御部２８に送られる。巻上・横行インバータ制御部２８は、受け取ったパルスから距離に換算してフック２３が移動した距離を算出する。
【００２０】
入力操作部３９の操作により巻上機本体１０の横行動作が指示されたときには、横行用インバータ２７が制御されて横行用インバータ２７から必要な周波数と電圧が横行用の電動モータ１６に印加される。これにより、電磁ブレーキ３６が開放動作されて巻上機本体１０はＸ方向に駆動される。同様に、入力操作部３９の操作により巻上機本体１０の走行動作が指示されたときには、走行インバータ制御部３４が制御されて走行用インバータ３３から必要な周波数と電圧が走行用の電動モータ３２に印加される。これにより、電磁ブレーキ３７が開放動作されて走行用ガータ１３に沿って巻上機本体１０はＹ方向に駆動される。
【００２１】
図４は図２に示された電磁ブレーキ３５を示す断面図であり、図５は図４に示した電磁ブレーキ３５の制動動作を示す概略図である。
【００２２】
図４に示されるように、巻上げ用の電動モータ１８を収容するモータケース４１に取り付けられる端板４２には、電動モータ１８の出力軸４３が回転自在に支持されている。出力軸４３には回転側のブレーキ部材として２枚のブレーキホイール４４ａ，４４ｂがスプライン結合されており、ブレーキホイール４４ａ，４４ｂは出力軸４３と一体に回転するとともに出力軸４３に対して軸方向に移動自在となっている。巻上機本体１０の端板４２には段付きのガイドピン４５が固定されており、２枚のブレーキホイール４４ａ，４４ｂ間には環状のブレーキディスク４６ａが配置され、ブレーキホイール４４ｂの外側には円盤形状のブレーキディスク４６ｂが配置されている。固定側のブレーキ部材としてのそれぞれのブレーキディスク４６ａ，４６ｂにはガイドピン４５が貫通しており、それぞれのブレーキディスク４６ａ，４６ｂはガイドピン４５により回転が規制され、軸方向に移動自在となっている。ブレーキホイール４４ａ，４４ｂの外周部にはブレーキライニング４７が取り付けられており、出力軸４３に連結されるブレーキホイール４４ａ，４４ｂに対してブレーキライニング４７を介してブレーキディスク４６ａ，４６ｂを密着させると、出力軸４３はブレーキ制動状態となり、密着を解除するとブレーキ開放状態となる。なお、ブレーキライニング４７をブレーキディスク４６ａ，４６ｂに設けるようにしても良く、ブレーキホイール４４ａ，４４ｂとブレーキディスク４６ａ，４６ｂの両方に設けるようにしても良い。また。ブレーキディスク４６ａ，４６ｂとブレーキホイール４４ａ，４４ｂの枚数は任意の枚数とすることができる。
【００２３】
端板４２に固定されるブレーキスタンド４８には駆動ロッド４９が軸方向に往復動自在に装着されている。この駆動ロッド４９は、駆動側のブレーキディスク４６ｂとブレーキスタンド４８との間に配置されたブレーキレバー５１の一端部の駆動部５１ａに取り付けられている。ブレーキレバー５１はその他端部を支点５１ｂとして揺動自在となっており、駆動部５１ａと支点５１ｂとの間の作動部５１ｃには、ブレーキディスク４６ｂの中心部に設けられた突起部５２に当接している。駆動ロッド４９には圧縮コイルばねからなるブレーキばね５３が装着されており、このブレーキばね５３によりブレーキレバー５１には支点５１ｂを中心として作動部５１ｃからブレーキディスク４６ｂをブレーキホイール４４ａ，４４ｂおよびブレーキディスク４６ａに向けて押し付けてこれらを密着させるためのばね力が加えられている。
【００２４】
ブレーキスタンド４８には、可動コア５４を軸方向に往復動するコイル５５が設けられたソレノイド５６が装着されている。可動コア５４には駆動リンク５７がピン５８により連結され、ブレーキスタンド４８にピン５９により揺動自在に装着された駆動リンク６１がピン６２により駆動リンク５７に連結されている。駆動リンク６１には駆動ロッド４９がピン６２により連結されており、ソレノイド５６のコイル５５に通電すると、駆動リンク５７，６１によりばね力に抗して駆動ロッド４９が後退方向に駆動される。これにより、ブレーキディスク４６ａ，４６ｂとブレーキホイール４４ａ，４４ｂとの密着が解除されて、電磁ブレーキ３５はブレーキ開放状態となる。このように、駆動ロッド４９と２つの駆動リンク５７，６１は、ブレーキレバー５１の駆動部５１ａと可動コア５４との間を連結してソレノイド５６によりブレーキレバー５１を駆動するための駆動リンク機構６３を構成している。
【００２５】
ブレーキスタンド４８には、ブレーキレバー５１の支点５１ｂに当接する球面形状の支点部６４ａを有する調整ねじ部材６４が回転自在にねじ結合されており、この調整ねじ部材６４には大径のラチェットホイール６４ｂが設けられている。ブレーキスタンド４８にはピン６５により揺動自在に調整リンク６６が装着され、この調整リンク６６の一端部はピン５８により駆動リンク５７とともに可動コア５４に連結されている。調整リンク６６の他端部にはピン６７により調整レバー６８が連結されており、調整レバー６８にはラチェットホイール６４ｂに係合するラチェット爪６８ａが設けられている。調整リンク６６は、調整レバー６８と可動コア５４との間を連結して、調整レバー６８を駆動するための調整リンク機構６９を構成している。
【００２６】
ソレノイド５６のコイル５５に通電すると、駆動リンク機構６３と調整リンク機構６９は図５において破線で示すようにブレーキ開放位置となる。これにより、ブレーキディスク４６ａ，４６ｂのブレーキホイール４４ａ，４４ｂに対する密着が解かれたブレーキ開放状態となる。これに対し、コイル５５に対する通電を停止すると、ブレーキばね５３のばね力によりブレーキレバー５１が支点５１ｂを中心として図４および図５において反時計方向に揺動し、ブレーキディスク４６ｂの突起部５２がブレーキレバー５１により押圧される。これにより、ブレーキディスク４６ａ，４６ｂとブレーキホイール４４ａ，４４ｂとが密着するブレーキ制動状態となる。図５において実線は、駆動リンク機構６３と調整リンク機構６９とがブレーキ制動状態となった位置を示す。
【００２７】
したがって、ブレーキレバー５１と駆動リンク機構６３と調整リンク機構６９は、コイル５５への電力供給のオンオフにより、図５に示されるように、実線で示すブレーキ制動位置と破線で示すブレーキ開放位置との間で駆動されることになる。このときの可動コア５４の往復動ストロークをＧとし、ラチェット爪６８ａの往復動ストロークをＳとすると、ラチェット爪６８ａの往復動ストロークＳはラチェットホイール６４ｂの歯先間の距離Ｔよりも短くなる。したがって、この状態のもとでは、ラチェット爪６８ａはラチェットホイール６４ｂの歯に噛み合うことなく、空振り移動することになる。
【００２８】
これに対して、電動巻上機が長期間に渡って使用されて、ブレーキライニング４７の摩耗が進むと、コイル５５への通電を停止したブレーキ制動状態のときには、例えば、図５において二点鎖線で示すように、駆動リンク機構６３と調整リンク機構６９は実線で示す位置よりも前進した位置となり、ブレーキレバー５１の駆動部５１ａはブレーキディスク４６ａ，４６ｂ側に変位することになる。したがって、このようにブレーキライニング４７の摩耗が進んだ状態のもとでは、コイル５５に通電してブレーキ開放状態にすると、可動コア５４の往復動ストロークは、例えばＧ＋αで示すように大きくなり、ラチェット爪６８ａの往復動ストロークＳは、例えばＳ＋βで示すように大きくなる。
【００２９】
ラチェット爪６８ａの往復動ストロークＳ＋βがラチェットホイール６４ｂの歯先間の距離Ｔよりも大きくなると、ブレーキ制動状態のもとでは、ラチェット爪６８ａはラチェットホイール６４ｂの歯先を超えてラチェットホイール６４ｂの歯に噛み合う位置となる。この状態のもとで、コイル５５に通電してブレーキ開放状態とすると、調整レバー６８により調整ねじ部材６４はラチェットホイール６４ｂの１つの歯に対応した角度だけ調整回転することになる。調整ねじ部材６４が回転すると、支点部６４ａがブレーキディスク４６ｂに向けて前進移動するので、ブレーキレバー５１の支点５１ｂの位置がずれる。これにより、制動したときのブレーキレバー５１と駆動リンク機構６３と調整リンク機構６９は図５において実線で示す初期位置となり、ブレーキ制動時における押圧力は摩耗前の状態に自動的に摩耗が調整される。このように、ブレーキライニング４７の摩耗量が一定値を超えると、調整リンク機構６９によって調整ねじ部材６４は調整回転されて摩耗調整動作される。
【００３０】
上述のように、電動巻上機の使用に伴ってブレーキライニング４７の摩耗が進むと、可動コア５４の往復動ストロークとブレーキレバー５１の揺動ストロークが大きくなるので、ブレーキ制動時におけるブレーキばね５３の押圧力が弱くなる。したがって、停止されたフック２３に吊荷を吊り下げた状態のもとでは、ブレーキホイール４４ａ，４４ｂがスリップすることになり、そのスリップ量はブレーキライニング４７の摩耗量が増加するに伴って大きくなる。摩耗量が所定量を超えると、調整レバー６８によって調整ねじ部材６４が調整回転されるので、ブレーキレバー５１の支点５１ｂの位置が調整されて自動的にブレーキばね５３による押圧力が摩耗前に初期状態に戻される。つまり、摩耗調整が行われる。押圧力が摩耗前の初期値に戻されると、スリップの発生は抑制される。このように、ブレーキライニング４７の摩耗が進んでも、ラチェットホイール６４ｂにより支点部６４ａの位置を徐々に前進させることにより押圧力を戻すことができるが、ブレーキライニング４７が所定値以上摩耗すると、ブレーキライニング４７が取り付けられたブレーキホイール４４ａ，４４ｂやブレーキディスク４６ａ，４６ｂ等のブレーキ部材を交換する必要がある。
【００３１】
その交換時期はラチェットホイール６４ｂが調整回転された回数を求めることにより検出することができる。ラチェットホイール６４ｂの摩耗調整回数の検出は、調整ねじ部材６４の調整回数を直接検出することによっても求めることができるが、ブレーキホイール４４ａ，４４ｂのスリップ状態を検出することによって調整回数を求めることができる。スリップ量は、ブレーキ制動時における巻上げ用の電動モータ１８の出力軸４３の回転数によって検出することができ、スリップ量の変化を検出することによって調整回数を求めることができる。スリップに起因した電動モータ１８の回転数は、スリップ信号出力手段として機能する図３に示したエンコーダ２９によって検出することができる。
【００３２】
図６は電動巻上機の使用に伴うブレーキ動作回数とスリップ量の変化を示す概念図であり、縦軸はスリップ量に対応してエンコーダ２９から出力されるパルス数を示す。
【００３３】
図６に示すように、電動巻上機の使用に伴ってスリップ量が徐々に増加し、ブレーキライニング４７の摩耗量が一定値を超えると、上述のように、調整ねじ部材６４が調整回転されて押圧力の調整が行われてスリップ量が初期値に調整されるので、スリップ量に対応したパルス数は鋸歯状に変化することになる。図６には、第１回目の調整から第３回目の調整が行われた状態が示されている。
【００３４】
摩耗調整が行われると、スリップに起因したパルス数は摩耗前のパルス数Ａ0に戻ることになる。そこで、自動調整後のパルス数のバラツキを考慮し、摩耗前のパルス数Ａ0よりも例えば１０パルス程度増加させたパルス数を初期値Ａとし、この初期値Ａに例えば５パルス程度増加させたパルス数を判定値Ｂとする。したがって、エンコーダ２９からの信号によりスリップに起因したパルス数が判定値Ｂよりも１度増加した後に、判定値Ｂよりも低下したことが検出されたときには、摩耗調整が行われて調整ねじ部材６４が回転駆動されたと判定することができる。
【００３５】
この判定は、エンコーダ２９の信号が送られる巻上・横行インバータ制御部２８により行われ、巻上・横行インバータ制御部２８は摩耗量判定手段を構成している。巻上・横行インバータ制御部２８には、制御信号を演算するマイクロプロセッサと、演算式やマップデータ等が格納されるＲＯＭ、および一時的にデータを格納するＲＡＭ等が設けられている。
【００３６】
図７はエンコーダ２９からのパルス信号に基づいてブレーキライニング４７の摩耗を判定するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【００３７】
ブレーキライニング４７が摩耗する前のパルス数の初期値Ａが設定される（ステップＳ１）。この初期値Ａは、電動巻上機の運転を開始してから例えば１００回分のブレーキ制動時のパルス数を平均化することにより摩耗前のパルス数Ａ0を求めて、図６に示したように、そのパルス値Ａ0に１０を足して求められる。求められた初期値Ａはメモリに格納される。電動巻上機が運転されたら、ステップＳ２において、ブレーキ制動時のパルス信号を検出し、ステップＳ３においては、検出されたパルス数を判定値Ｂと比較する。判定値Ｂは上述のように、初期値Ａに例えば５パルス加えた数が設定されている。検出されたパルス値が判定値Ｂを超えているとステップＳ３で判定されたときには、ステップＳ４でフラグをセットしてステップＳ２に戻される。
【００３８】
一方、ステップＳ３において判定値Ｂ以下であると判定されたときには、ステップＳ５においてフラグが立っているか否かを判定する。フラグが立っていないときは、判定値Ｂに対応したスリップ量となるまでブレーキライニング４７は摩耗していないことになり、ステップＳ２に戻される。これに対し、ステップＳ５においてフラグが立っていると判定されたときは、既にパルス値が判定値Ｂを超えるまで増加した後に、パルス数が判定値Ｂよりも低下したことになり、調整ねじ部材６４が調整回転された摩耗前の状態に摩耗調整が行われたことになる。そこで、ステップＳ５でＹＥＳと判定されたら、調整回数をカウントし、現在の摩耗量を算出し、フラグをクリアにする（ステップＳ６〜Ｓ８）。
【００３９】
ステップＳ７においては算出された現在の摩耗量に基づいてステップＳ９においてはブレーキライニング４７が交換時期となっているか否かを判定する。交換時期でなければステップＳ２に戻され、交換時期となっていると判定されたときには、ステップＳ１０においてアラーム信号を出力し、警報ランプや警報ブザー等の警報手段を作動させる。警報ランプや警報ブザーは、例えば、巻上機制御ユニット２５等に設けられている。
【００４０】
図４および図５に示すように、ブレーキライニング４７が全く摩耗していない電動巻上機の運転初期のブレーキギャップ値をＦとすると、この値Ｆと１度摩耗調整される毎のブレーキギャップ値Ｆの減少値とが予め設定されており、それぞれがメモリに格納されている。例えば、全く摩耗していないときのブレーキギャップ値Ｆを１２ｍｍとし、１度調整される毎のブレーキギャップ値Ｆの減少量を１ｍｍとすると、第１回目の摩耗調整が行われた後のブレーキギャップ値Ｆは１１ｍｍとなる。例えば、ブレーキライニング４７の限界摩耗値が２ｍｍとすると、現在の摩耗量が例えば５ｍｍ以下となったと判定されたときに、ブレーキライニング４７の交換時期としてアラーム信号が出力される。
【００４１】
以上のように、ブレーキライニング４７が所定量摩耗すると、ブレーキホイール４４ａ，４４ｂとブレーキディスク４６ａ，４６ｂとのブレーキギャップを自動的に調整するようにした調整ねじ部材６４の調整回転の回数を検出してブレーキライニング４７の摩耗状態を検出するようにしたので、作業者の主観に頼ることなくブレーキライニング４７の摩耗確認を行うことができる。調整ねじ部材６４による調整回数を電動モータ１８の回転数を検出するエンコーダを利用して出力軸４３のスリップ回転数に基づいて判定すると、調整ねじ部材６４による摩耗調整の回数を検出するための特別な装置を用いることなく、ブレーキライニング４７の交換時期ないし寿命を低コストで判定することができる。これにより、ブレーキライニング４７が設けられたブレーキホイール４４ａ，４４ｂ等のように摩耗することになるブレーキ部材を最適の交換時期に確実に交換することができる。
【００４２】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明は図１に示されるホイストクレーンのみならず、ブレーキを有する種々のタイプの電動巻上機に適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…巻上機本体、１１…横行用ガータ、１２…走行装置、１３…走行用ガータ、１４…フレーム、１５…車輪、１６…電動モータ、１７…本体フレーム、１８…電動モータ、１９…減速機、２１…ワイヤロープ、２２…動滑車、２３…フック、２４…フック爪、２５…巻上機制御ユニット、２６…巻上用インバータ、２７…横行用インバータ、２８…巻上・横行インバータ制御部、２９…エンコーダ、３１…走行制御ユニット、３２…電動モータ、３３…走行用インバータ、３４…走行インバータ制御部、３５〜３７…電磁ブレーキ、３８…電源ユニット、３９…入力操作部、４１…モータケース、４２…端板、４３…出力軸、４４ａ，４４ｂ…ブレーキホイール、４５…ガイドピン、４６ａ，４６ｂ…ブレーキディスク、４７…ブレーキライニング、４８…ブレーキスタンド、４９…駆動ロッド、５１…ブレーキレバー、５１ａ…駆動部、５１ｂ…支点、５１ｃ…作動部、５２…突起部、５３…ブレーキばね、５４…可動コア、５５…コイル、５６…ソレノイド、５７…駆動リンク、５８…ピン、５９…ピン、６１…駆動リンク、６２…ピン、６３…駆動リンク機構、６４…調整ねじ部材、６４ａ…支点部、６４ｂ…ラチェットホイール、６５…ピン、６６…調整リンク、６７…ピン、６８…調整レバー、６８ａ…ラチェット爪、６９…調整リンク機構。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊荷を巻上げおよび巻下げする回転体を駆動する電動モータと、当該電動モータの出力軸を停止状態と開放状態とに切り換える電磁ブレーキとが設けられた巻上機本体を有する電動巻上機であって、
前記出力軸に連結されるブレーキホイールにブレーキライニングを介して密着するブレーキ制動状態と密着を解除するブレーキ開放状態とに作動するブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクに当接する作動部を有し、支点を中心に揺動自在に前記巻上機本体に装着されるブレーキレバーと、
ソレノイドの可動コアと前記ブレーキレバーの駆動部との間に連結され、前記ブレーキレバーを駆動する駆動リンク機構と、
前記巻上機本体に回転自在に装着され、ラチェットホイールが設けられるとともに前記ブレーキレバーの支点に当接する支点部を有する調整ねじ部材と、
前記ラチェットホイールに係合するラチェット爪が設けられた調整レバーと前記可動コアとの間に連結され、前記ブレーキライニングの摩耗量が一定値を超えたときに前記調整ねじ部材を調整回転する調整リンク機構と、
前記調整ねじ部材が調整回転されたことを検出して前記調整ねじ部材の調整回数に基づいてブレーキ摩耗量を検出する摩耗量判定手段とを有することを特徴とする電動巻上機。
【請求項２】
請求項１記載の電動巻上機において、前記ブレーキ摩耗量が前記ブレーキライニングの交換時期となったときに警報を発する警報手段を有することを特徴とする電動巻上機。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動巻上機において、ブレーキ制動時における前記出力軸のスリップ回転数に対応したパルス信号を出力するスリップ信号出力手段を有し、前記パルス信号のパルス数が判定値を一度超えた後に前記判定値よりも減少に転じたときに前記調整ねじ部材が調整回転されたと判定することを特徴とする電動巻上機。
【請求項４】
請求項３記載の電動巻上機において、前記判定値をブレーキギャップが初期設定されたときのスリップ回転数に対応したパルス信号のパルス数の初期値に所定数を加えた値に設定することを特徴とする電動巻上機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動巻上機において、前記巻上機本体を水平方向に案内する横行用ガータと、当該横行用ガータの両端部をそれぞれ前記巻上機本体の移動方向に対して直角の方向に案内する走行用ガータとを有し、前記巻上機本体を水平面に沿って移動することを特徴とする電動巻上機。
【請求項１】
吊荷を巻上げおよび巻下げする回転体を駆動する電動モータと、当該電動モータの出力軸を停止状態と開放状態とに切り換える電磁ブレーキとが設けられた巻上機本体を有する電動巻上機であって、
前記出力軸に連結されるブレーキホイールにブレーキライニングを介して密着するブレーキ制動状態と密着を解除するブレーキ開放状態とに作動するブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクに当接する作動部を有し、支点を中心に揺動自在に前記巻上機本体に装着されるブレーキレバーと、
ソレノイドの可動コアと前記ブレーキレバーの駆動部との間に連結され、前記ブレーキレバーを駆動する駆動リンク機構と、
前記巻上機本体に回転自在に装着され、ラチェットホイールが設けられるとともに前記ブレーキレバーの支点に当接する支点部を有する調整ねじ部材と、
前記ラチェットホイールに係合するラチェット爪が設けられた調整レバーと前記可動コアとの間に連結され、前記ブレーキライニングの摩耗量が一定値を超えたときに前記調整ねじ部材を調整回転する調整リンク機構と、
前記調整ねじ部材が調整回転されたことを検出して前記調整ねじ部材の調整回数に基づいてブレーキ摩耗量を検出する摩耗量判定手段とを有することを特徴とする電動巻上機。
【請求項２】
請求項１記載の電動巻上機において、前記ブレーキ摩耗量が前記ブレーキライニングの交換時期となったときに警報を発する警報手段を有することを特徴とする電動巻上機。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動巻上機において、ブレーキ制動時における前記出力軸のスリップ回転数に対応したパルス信号を出力するスリップ信号出力手段を有し、前記パルス信号のパルス数が判定値を一度超えた後に前記判定値よりも減少に転じたときに前記調整ねじ部材が調整回転されたと判定することを特徴とする電動巻上機。
【請求項４】
請求項３記載の電動巻上機において、前記判定値をブレーキギャップが初期設定されたときのスリップ回転数に対応したパルス信号のパルス数の初期値に所定数を加えた値に設定することを特徴とする電動巻上機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動巻上機において、前記巻上機本体を水平方向に案内する横行用ガータと、当該横行用ガータの両端部をそれぞれ前記巻上機本体の移動方向に対して直角の方向に案内する走行用ガータとを有し、前記巻上機本体を水平面に沿って移動することを特徴とする電動巻上機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１６６２３（Ｐ２０１２−１１６６２３Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６８０４１（Ｐ２０１０−２６８０４１）
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（５０２１２９９３３）株式会社日立産機システム (1,140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（５０２１２９９３３）株式会社日立産機システム (1,140)
【Ｆターム（参考）】
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