JP6470800B2 - 走行クレーンの制動装置 - Google Patents
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Description
本発明に係る走行クレーンの制動装置は、例えば、図1に示すように、門型のクレーン本体41の支持脚の下端に、レールR,Rに沿って走行するための走行装置42,42を備えた走行クレーン(ガントリークレーン)40に付設され、走行クレーン40が突風や地震によって逸走するのを防止するものである。走行クレーン40は、新設、既設、いずれの場合であっても良い。
図3乃至図7に示すように制動ユニット45は、レールR上を転動する(前後一対の)走行ローラ32を有する走行台車33に搭載されている。
ブラケット44と制動ユニット45は連結固定されていないため、走行台車33に搭載されている制動ユニット45はレールRの浮沈に追従して走行することが可能である。走行クレーン40がレールRに沿って走行する際、ブラケット44が制動ユニット45を押して、あるいは、引いて動かすように構成されている。
昇降部材26の上下往復移動に伴って、左右一対のアーム部材6,6の下端部が開閉作動して、制動摩擦部材5が、レール頭部側面9に圧接・離間するように構成している。
図3の参考例では、制動ユニット45は、昇降部材26を上方へ常時弾発付勢するようにベース部27に立設状に配設されたコイルバネ型のバネ部材29を備えている。バネ部材29と雄ネジ杆28とを同一軸心状(左右方向同位置かつ前後方向同位置)に配設している。
なお、左右一対のアーム部材6,6には、クサビ部材13が押圧ローラ25に常時接触するように、左右一対のアーム部材6,6の上端部同士を相互に接近する方向に弾発付勢する引っ張りバネ14が付設されている。
この非制動状態において雄ネジ杆28は、電動モータMからのブレーキ力によって回転不可能状態であり、昇降部材26の上下位置は保持される(上下移動は阻止される)。
すると、雄ネジ杆28が空転(回転)自在となり、バネ部材29から上方への弾発付勢力を受けている昇降部材26が、雄ネジ杆28を回転させつつ上方へ移動し、押圧ローラ25,25がクサビ部材13,13の傾斜面13a,13aを押圧することで、(引っ張りバネ14の弾発付勢力に抗して)アーム部材6,6の上端部を押し広げ、アーム部材6,6の下端部が閉作動して、制動摩擦部材5,5がレール頭部側面9,9に圧接して、レール頭部を挟持して制動する制動状態(後述で本制動状態と呼ぶ場合もある)となる。
また、制動状態の際に、電動モータMへの電気停止状態になっても、バネ部材29からの上方への弾発付勢力は受け続けるので、制動状態がそのまま保持される。
なお、制動状態とするために、電動モータMを駆動させて雄ネジ杆28を回転(逆転)させて、昇降部材26を上昇させて、左右一対のアーム部材6,6の下端部を閉作動させるも可能である。
制御処理部は、電動モータMの回転制御や各センサからの読み取り(測定)信号を受信可能に設けている。制動完了確認手段は、雄ネジ杆28、制動摩擦部材5、昇降部材26、アーム部材6、バネ部材29等の部材の内の1つ又は複数の動作の有無、或いは、位置を確認可能なセンサ等である。
つまり、制動状態となる度に、雄ネジ杆28の回転角度位置を、基準位置として再設定している(再記憶している)。
そして、回転角度制御手段は、記憶した雄ネジ杆28の回転角度位置(基準位置)から、所定回転角度だけ回転するように、回転角度検出手段で回転角度位置を検出しつつ電動モータMの作動(回転)を制御する。
従って、制動状態(圧接完了状態)から非制動状態(離間完了状態)になった際に、制動摩擦部材5とレール頭部側面9との間に一定のギャップ(間隙寸法)を形成する。
例えば、制動状態から非制動状態に作動する(切り替える)際に、記憶した基準位置から雄ネジ杆28を90度だけ回転するように電動モータMの回転数を制御(設定)すれば、制動摩擦部材5がレール頭部側面9から常に、2mmの間隙寸法をもって離間するようになる。
図4の参考例では、雄ネジ杆28と昇降部材26との螺合部70が、雄ネジ(凸部)の斜面と、雌ネジ(凹部)の斜面とが、相互に摺接するねじ(すべり回転するねじ)で構成し、しかも、ねじの自立条件を満たさないねじ72である。言い換えると、(ねじの)リード角を、(ねじ面の)摩擦角よりも大きく設定したねじ72である。さらに言い換えると、図3の参考例と同様に、螺合部70をセルフロック機能(作用)が働かない(発揮されない)ねじ72で構成している。つまり、雄ネジ杆28が空転可能状態で、昇降部材26が軸心方向の力を受けると、昇降部材26が雄ネジ杆28を回転させつつ上下移動可能となる。ねじ山(歯)の形状は、三角ねじ、角ねじ、台形ねじ、丸(電球)ねじ、管用ねじ、鋸歯ねじ等自由である。他の構成及び作用効果は、上述の参考例と同様である。
実施形態では、制動ユニット45は、昇降部材26に外嵌状に配設され上下往復移動自在なスライド部材53と、スライド部材53を常時上方へ弾発付勢するバネ部材29と、を備えている。また、昇降部材26とスライド部材53の間には、自己潤滑性を有する滑り軸受材や潤滑材を塗布した潤滑層等のスライド用滑り部(低摩擦部)59を設けている。
さらに、スライド部材53と、左右一対のアーム部材6,6とを、連結して、スライド部材53の上下移動と左右一対のアーム部材6,6の下端部の開閉作動を連動させるための左右一対の第2リンク部材52,52を備えている。
左右一対の第1リンク部材51,51と左右一対の第2リンク部材52,52とでトグル機構50を構成している。
なお、第1・第2リンク部材51,52による連動連結機構を、トグル式と呼び、図3及び図4のクサビ部材13と押圧ローラ25による連動連結機構を、クサビ式と呼ぶ場合がある。
そして、左右一方の第1リンク部材51の他端部(左右外方端)と、左右一方の第2リンク部材52の他端部(左右外方端部)とを、左右一方のアーム部材6の上端部に、同軸心状に枢着している。左右他方の第1リンク部材51の他端部と、左右他方の第2リンク部材52の他端部とを、左右他方のアーム部材6の上端部に同軸心状に枢着している。
また、スライド部材53には、螺合部70の下部(雄ネジ杆28の下部と昇降部材26の雌ネジ部26dの下方開口部と)から、異物が螺合部70に侵入を防止するためのカバー部81を設けている。
図6の参考例では、螺合部70を、雄ネジ(凸部)の斜面と、雌ネジ(凹部)の斜面が、相互に摺接するねじ(すべり回転するねじ)で構成し、しかも、ねじの自立条件を満たすねじ73で構成している。
このねじ73は、雄ネジ杆28が、電動モータMから回転力や制動力(ブレーキ力)を受けていない空転可能状態になって、昇降部材26等の部材の自重が雄ネジ杆28にかかっても、雄ネジ杆28が回転しないように(緩まないように)構成されている。つまり、セルフロック機能が働くネジである。例えば、ねじ面の摩擦角8.5°(摩擦係数0.15)よりも小さいリード角のねじで構成している。ねじ山の形状は図4の参考例と同様自由であるが、台形ねじが好ましい。
したがって、図3乃至図4の参考例で説明したバネ部材29や引っ張りバネ14は不要である。
また、走行クレーン40が走行中(非制動状態の際)に、電気停止状態になっても、セルフロック機能により、開状態が保たれて、制動を開始せず、急激な減速が行われず(急ブレーキがかからず)、アーム部材6や枢支軸23等に大きな負荷が働かず、また、走行クレーン40に大きな負荷(ダメージ)がかかるのも防止できる。
つまり、左右一対のアーム部材6,6は、電動モータMへの電気が停止した状態になっても、電気停止前の開閉状態がそのまま保持される。また、摩擦角よりもリード角が小さいため、電動モータMのトルクを抑えることができ、電動モータMの小型化や、省エネ化に貢献できる。
図7の参考例では、制動ユニット45は、(図6の参考例と同様に)雄ネジ杆28と昇降部材26の螺合部70を、ねじの自立条件を満たすねじ73で構成している。つまり、セルフロック機能(作用)が働くネジである。また、昇降部材26にキャップ部80とカバー部81を設けている。
そして、左右一方の連動リンク部材55の他端部(左右外方端)を、左右一方のアーム部材6の上端部に枢着し、左右他方の連動リンク部材55の他端部を、左右他方のアーム部材6の上端部に枢着している。
他の実施形態では、1台の走行台車33に、制動ユニット45を2台(第1の制動ユニット45Aと第2の制動ユニット45Bとを)直列状に配設している
第1の制動ユニット45Aは、図3乃至図5を用いて説明した制動ユニット45のように、螺合部70(第1の螺合部70A)を、セルフロック機能が働かないねじ(図例のボールねじ71、又は、ねじの自立条件を満たさないねじ72)で構成し、電動モータM(第1の電動モータMA)への電気停止状態で螺合部70がセルフロックせずに、バネ部材29の上方への弾発付勢力によって、(図8に於て図示省略の)左右一対のアーム部材(第1のアーム部材)6,6の下端部が閉作動して、制動状態となるように構成したものである。
また、第1・第2の制動ユニット45A,45Bは、油圧タンクやポンプ等の油圧ユニットが不要であるため(電動駆動方式であるため)、従来の油圧式制動装置の設置スペースに、摺動タイプである第1の制動ユニット45Aと、クランプ(パ)タイプの第2の制動ユニット45Bと、の両者を設置することが可能である。
このように、構成すれば、大型の電動モータMを用いても、雄ネジ杆28の上端位置が高くならず、装置全体の高さを低く抑えることができる。また、電動モータMをバネ部材29の外側に配設でき、大型(高出力)の電動モータMを使用できると共に、バネ部材29を小型化できる。
第1段制動部1・第2段制動部2は、レール頭部側面9に対向する内面側に圧接面10,20を有している。
第1段制動部1は、レール頭部側面9に接近する方向に弾発付勢する弾発部材8を介して設けられ、図10(A)に示す非制動状態で、第1段制動部1の圧接面10が、第2段制動部2の圧接面20よりレール頭部側面9に接近する方向に突出して設けられている。弾発部材8は、皿ばねを用いるのが好ましい。
ブレーキパッド11は、レジン系の材質であって、例えば、有機繊維にケイ素(炭化ケイ素)や酸化アルミニウム等の金属系材料を加え、合成樹脂で焼き固めて成型したレジン系複合材料である。なお、ガラス繊維等の無機材料を付加するも好ましい。
第2段制動部2は、例えば、セラミックや、浸炭・焼入れされた鋼材を用い、圧接面20に断面形状が台形あるいは三角形の狭小凸部を多数形成して、凹凸面状(ギザギザ状)とし、レール頭部側面9に食い込むように構成するのが好適である。なお、圧接面20に格子状の溝を形成するも良い。
即ち、図10(A),図11(A)の非制動状態から図10(B),図11(B)の第1段制動状態(予備制動状態とも言う)へ、そして、第1段制動状態(予備制動状態)から図10(C),図11(C)の(逸走防止用)本制動状態へと、段階的に切換わって、制動力を(段階的に)増大させる。
そこで、図11と図12に示すように、レール頭部側面9に局部的に生じた塑性変形突隆部Xを、クレーンの走行に伴って削除するレール頭部側面修正具3,3を設けている。
レール頭部側面修正具3は、レール頭部側面9に常時接触するように設けられている。図12(A)に示すように、レール頭部側面9に塑性変形突隆部Xが形成された状態で、修正面部30だけが塑性変形突隆部Xに摺接して、レール頭部側面9から膨らんだ塑性変形突隆部Xを削り取る。塑性変形突隆部Xを削った後は、図12(B)に示すように、フラットガイド面部31が、レール頭部側面9の下方寄りに摺接し、修正面部30が、必要以上にレール頭部側面9(塑性変形突隆部Xのあった部位)を削らないようにし、レール頭部側面9全体を平坦面状に修正・維持するように構成されている。
図13に示すように、制動摩擦部材5を、走行クレーン40が移動しているときでも制動できる摺動タイプの第1段制動部1と、停止時の保持を目的にしたクランプタイプの第2段制動部2と、に分割して別体構成としている。そして、アーム部材6を、第1段制動部1が付設される第1差動アーム21と、第2段制動部2が付設される第2差動アーム22とに、分割して別体構成としている。第1段制動部1・第2段制動部2を、機械的にシーケンス制御できる。
各アーム部材6は、1つの第1差動アーム21と、2つの第2差動アーム22,22によって形成されている。第1差動アーム21と第2差動アーム22,22は、枢支軸23によって同一軸心状に枢着され、第1差動アーム21が、軸心方向中間部に配設され、第1差動アーム21の軸心方向両隣(両側)に、前後一対の第2差動アーム22,22が配設されている。
第1差動アーム21の下端部に、レジン系のブレーキパッド11を取付けた第1段制動部1が付設され、かつ、前後一対の第2差動アーム22,22の下端部に、停止保持(クランプ)用の第2段制動部2,2が付設されている。
そして、昇降部材26と制動摩擦部材5との連動連結機構はクサビ式であって、クサビ部材13を、第1差動アーム21に対応する第1クサビ部材18と、第2差動アーム22に対応する第2クサビ部材19と、に分割して別体構成としている。押圧ローラ(押圧部材)25を、第1クサビ部材18に対応する先当りローラ部16と、第2クサビ部材19に対応する後当りローラ部17と、を有する偏心型に設けている。
図13では、第1差動アーム21の上端部には、第1傾斜面(テーパ面)18aを有する第1クサビ部材18が固着され、第2差動アーム22の上端部には、第2傾斜面(テーパ面)19a,19aを有する第2クサビ部材19,19が固着されている。昇降部材26に左右一対の偏心型の押圧ローラ(押圧部材)25,25が設けられている。偏心型の押圧ローラ25は、第1差動アーム21の上端部に設けた第1傾斜面18aを押圧するための先当りローラ部16と、第2差動アーム22,22の上端部に設けた第2傾斜面19a,19aを押圧するための後当りローラ部17,17とを、有し、先当りローラ部16の軸心が、後当りローラ部17,17の軸心より少し上方に位置ズレさせて偏心するよう配設されている。
図14(A)から図14(B)に示すように、先当りローラ部16・後当りローラ部17(偏心型押圧ローラ25)が上昇すると、先当りローラ部16が第1クサビ部材18の第1傾斜面18aを押圧して、第1差動アーム21だけが先に作動する。
次に、図14(A)から図14(B)に示すように、先当りローラ部16・後当りローラ部17がさらに上昇して、後当りローラ部17が第2クサビ部材19の第2傾斜面19aを押圧して、第2差動アーム22が遅れて作動する。この際、先当りローラ部16は、第1クサビ部材18の逃げ面18bに摺接して、第1差動アーム21を、それ以上押し広げないように構成されている。
即ち、図15(A)の非制動状態から図15(B)の予備制動状態へ、そして、予備制動状態から図15(C)の本制動状態(制動状態)へと、段階的に切換わって、制動力を(段階的に)増大させる。本制動状態で、第1段制動部1・第2段制動部2,2は、圧接力F1,F2の合力によって、レール頭部側面9,9を強力に挟圧(挟持)して、クランプする。
緩衝部材24は、左右一対の第2差動アーム22,22を連結している。緩衝部材24は、ダンピング部材(機構)と言い換えることもできる。緩衝部材24を設置することで、停電や故障により電源を喪失した場合であっても、第1差動アーム21と第2差動アーム22,22の動きの時間差を増加させることができるので、クレーン本体41へのダメージを一層軽減できる。
また、複数の差動アーム21,22で段階的に制動を行え、構造構成上の自由度が広く使い勝手が良い(様々な走行クレーン40や顧客のニーズに対応できる)。
6 アーム部材
9 レール頭部側面
26 昇降部材
28 雄ネジ杆
29 バネ部材
40 走行クレーン
50 トグル機構
51 第1リンク部材
52 第2リンク部材
53 スライド部材
70 螺合部
71 ボールねじ
72 ねじの自立条件を満たさないねじ
73 ねじの自立条件を満たすねじ
M 電動モータ
R レール
Claims (2)
- レール(R)に沿って移動する走行クレーン(40)に取付けられる制動装置に於て、
上記レール(R)に対して圧接・離間して制動作用をなす制動摩擦部材(5)と、電動モータ(M)によって回転する鉛直状の雄ネジ杆(28)と、該雄ネジ杆(28)に外嵌状に螺合して上下往復移動する昇降部材(26)と、を備え、
上記制動摩擦部材(5)が下端部に付設された左右一対のアーム部材(6)(6)を備え、
上記昇降部材(26)の上下往復移動に伴って、上記左右一対のアーム部材(6)(6)の下端部が開閉作動して、上記制動摩擦部材(5)がレール頭部側面(9)に圧接・離間するように上記昇降部材(26)と上記制動摩擦部材(5)とを連動させ、
上記昇降部材(26)と上記雄ネジ杆(28)の螺合部(70)は、ボールねじ(71)で構成され、又は、ねじの自立条件を満たさないねじ(72)で構成され、
さらに、上記昇降部材(26)と上記左右一対のアーム部材(6)(6)とを連動連結する左右一対の第1リンク部材(51)(51)と、上記昇降部材(26)に外嵌状に配設された上下往復移動自在なスライド部材(53)と上記左右一対のアーム部材(6)(6)とを連動連結する左右一対の第2リンク部材(52)(52)とで、トグル機構(50)を構成し、かつ、上記スライド部材(53)を常時上方へ弾発付勢するバネ部材(29)を備え、
上記電動モータ(M)への電気停止状態で、上記螺合部(70)がセルフロックせずに上記昇降部材(26)が上下移動自在になると共に、上記バネ部材(29)からの弾発付勢力によって上記スライド部材(53)が上方移動して、上記第2リンク部材(52)(52)を介して上記左右一対のアーム部材(6)(6)の下端部を閉作動させ、上記制動摩擦部材(5)が上記レール頭部側面(9)に圧接するように構成したことを特徴とする走行クレーンの制動装置。 - 上記左右一対のアーム部材(6)(6)の下端部が閉作動して上記制動摩擦部材(5)が上記レール頭部側面(9)に圧接した制動状態での上記雄ネジ杆(28)の回転角度位置を基準として、上記レール頭部側面(9)と上記制動摩擦部材(5)との間に一定のギャップを形成するように所定回転角度だけ回転させるための回転角度制御手段を設けた請求項1記載の走行クレーンの制動装置。
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