JP5355861B2

JP5355861B2 - 巻上機

Info

Publication number: JP5355861B2
Application number: JP2007071502A
Authority: JP
Inventors: 一光石川; 和弘西川
Original assignee: Kito Corp
Current assignee: Kito Corp
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2027-03-19
Also published as: CN101636342A; CN101636342B; JP2008230750A

Description

本発明は、荷昇降電動機を内臓するインバータで駆動する電動チェーンブロックや電動ホイスト等の巻上機に関し、特にインバータで発する熱を効率よく外気に放熱することができる巻上機に関するものである。

荷昇降用電動機として巻上機本体に内蔵するインバータで駆動するインバータ駆動電動機を用いた電動チェーンブロックや電動ホイスト等の巻上機がある。このような巻上機において高頻度運転、即ち巻上機の運転時間＋休止時間を１００％として、運転時間が６０％以上となる運転を行なった場合、インバータから発する熱が多く、インバータを収容した制御ボックス内にこの熱が滞留する。そして制御ボックス内の温度が所定の温度値（例えば、１００℃）を超えると、インバータがトリップし、巻上機の運転ができなくなるという問題がある。

図１は従来のこの種の電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。制御ボックス１００内にスチール製のパネル板１０１に実装されたインバータ１０２、電磁開閉器１０３、トランス１０４が配置されている。電動チェーンブロックが高頻度で運転された場合、インバータ１０２から上記のように大量の熱が発せられる。この熱はパネル板１０１がスチール製のため、アルミニウム等に比べて熱伝導率が劣り、板厚も薄いことから放熱性も悪い。そのため熱の逃げ場が無いことから熱が制御ボックス１００内に滞留し、制御ボックス１００内が高温となり、インバータ１０２がトリップするという問題がある。なお、図１において、１０５は電動チェーンブロックの減速機構が収容される減速機構ケーシングである。

この対策として、図２に示すように制御ボックス１００をアルミニウム製とし、インバータ１０２を制御ボックス１００の内壁面に取付ける方法がある。これによると制御ボックス１００が熱伝導率の良いアルミニウムで、その外壁面が外気に曝されているため、インバータ１０２の放熱効果も期待できるが、インバータ１０１以外の電磁開閉器１０３やトランス１０４等がパネル板１０１を介して本体側に取付けられているため、配線やメンテナンスが大変であるという問題がある。また、制御ボックス１００に衝撃がかると、直接インバータ１０２に衝撃がかかるという懸念もある。
特開平８―９１７８４号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で巻上機本体に内蔵されているインバータの熱を効率よく外気に放熱でき、高頻度運転が可能な巻上機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、荷昇降用電動機、減速機構を具備し、荷昇降用電動機を減速機構ケーシングの側面に取り付けた制御ボックス内に配置したインバータで駆動する巻上機において、減速機構ケーシングの反制御ボックス側側面にはロードシーブが収容配置された巻上機本体ケーシングが取付けられ、該巻上機本体ケーシングの反減速機構ケーシング側側面には荷昇降用電動機が収容配置されたモータケーシングが取付けられ、減速機構ケーシングをアルミニウム材で構成すると共に、その外表面の一部が直接外気と接触するように配置し、減速機構ケーシングの制御ボックス側側面にインバータ側面が密接する平面形状のインバータ取付面を設け、減速機構ケーシングのインバータ取付面にインバータをその側面を密接させて取付け、減速機構ケーシング内を潤滑油で満たしていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の巻上機において、前記減速機構ケーシングはアルミニウムダイカストで形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、減速機構ケーシングの反制御ボックス側側面にはロードシーブが収容配置された巻上機本体ケーシングが取付けられ、該巻上機本体ケーシングの反減速機構ケーシング側側面には荷昇降用電動機が収容配置されたモータケーシングが取付けられ、減速機構ケーシングをアルミニウム材で構成すると共に、その外表面の一部が直接外気と接触するように配置し、減速機構ケーシングの制御ボックス側側面にインバータ側面が密接する平面形状のインバータ取付面を設け、減速機構ケーシングのインバータ取付面にインバータをその側面を密接させて取付け、減速機構ケーシング内を潤滑油で満たしているので、下記のような効果が期待できる。
・巻上機を高頻度運転してもインバータから発生する多量の熱は高熱伝導率のアルミニウム材で構成された減速機構ケーシングを通して外気に放散（放出）されることになり、制御ボックス内の温度が所定の温度値を超えることがないという効果が得られる。特に本発明のように減速機構ケーシングのインバータ取付面にインバータをその側面を密接させて取付けた構成の巻上機では、制御ボックス内が密閉空間となっているため、インバータで発生した熱は該制御ボックス内に滞留し、制御ボックス内が高温となる傾向があるが、上記構成を採用することにより高頻度運転した場合の制御ボックス内の温度の抑制に格別の効果を発揮する。
・また、巻上機の発熱源である荷昇降用電動機とインバータとが、熱源を収容していない減速機構ケーシングと巻上機本体ケーシングを挟んで離間して配置されていることになり、この点からもインバータが発生する熱が効率良く放熱される。
・また、減速機構ケーシング内は潤滑油で満たされているので、減速機構ケーシング内がオイルバスとなっているから、油冷によるインバータの冷却も期待できる。

請求項２に記載の発明によれば、減速機構ケーシングはアルミニウムダイカストで形成されているので、アルミニウムダイカストはプレスに比べ肉厚を厚くできるから、インバータの発生する温度を効率良く減速機構ケーシングに伝達できる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図３は本発明に係る電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成例を示す平面断面図である。図示するように、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に取付けている。このときインバータ１２と減速機構ケーシング１５の接触面は互いに平坦に形成し両者が密接するように取付けている。減速機構ケーシング１５はアルミダイカストで形成され、該減速機構ケーシング１５内には減速機構を構成する歯車等を潤滑するための潤滑油（図示せず）が収容されている。

また、制御ボックス１０内には、スチール製のパネル板１１に実装された電磁開閉器１３、トランス１４が配置されている。電動チェーンブロックが高頻度運転、即ち巻上機の運転時間＋休止時間を１００％として、運転時間が６０％以上の運転を行なった場合、インバータ１２から上記のように大量の熱が発せられる。この熱はインバータ１２から減速機構ケーシング１５に伝達され、該減速機構ケーシング１５から外気に放熱される。上記のように減速機構ケーシング１５は高熱伝導率のアルミニウム材からなり、ダイカストで肉厚に構成されているから、インバータ１２で発する熱は効率よく減速機構ケーシング１５に伝達され、外気に放熱されることになる。また、減速機構ケーシング１５はその内部に潤滑油が収容され、オイルバスとなっているから、油冷によるインバータの冷却も期待できる。また、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に取付けることにより、制御ボックス１０を点線で示した状態から、実線で示す状態に小型化（電動チェーンブロックの全体の長さの短縮化）できる。

また、上記のようにインバータ１２と減速機構ケーシング１５の接触面は互いに平坦に形成し両者が密接するように取付けるという極めて簡単な構成でインバータを効率良く冷却できる。特に減速機構ケーシング１５内には、インバータ１２や荷昇降用電動機４１や吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１のように、熱を発する発熱体が配置されていないから、この点からもインバータ１２の効果的な冷却が期待できる。

図４は、上記構成の制御ボックス１０を備えた電動チェーンブロックの全体構成例を示す平面断面図である。電気チェーンブロック２０は、本体ケーシング２１の一端に上記制御ボックス１０が連結され、制御ボックス１０内のインバータ１２が直接減速機構ケーシング１５に取り付けられている。本体ケーシング２１の他端には、モータケーシング４０の一端が連結され、モータケーシング４０の他端にはファンカバー５０が連結されている。本体ケーシング２１内にはチェーンブロック本体２２が、モータケーシング４０内には荷昇降用電動機４１が、ファンカバー５０内にはファン翼５４及びモータケーシング４０の端部に取り付けたブレーキケーシング５５が配置され、該ブレーキケーシング５５内には吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１がそれぞれ収容されている。

チェーンブロック本体２２は中空従動軸２６と該中空従動軸２６を貫通する駆動軸２５を具備している。中空従動軸２６は軸受２３、軸受２４で本体ケーシング２１に回転自在に支持され、駆動軸２５は軸受３４、軸受３５で回転自在に支持され、その一端は荷昇降用電動機４１の回転軸４６に連結され、他端は中空従動軸２６を貫通して延び、その端部外周には大径中間従動歯車２７が噛み合う歯車歯が形成されている。大径中間従動歯車２７は軸受２９、軸受３０で減速機構ケーシング１５に回転自在に支持された回転軸２８に固定されている。また、該回転軸２８には小径中間従動歯車３１が固定され、該小径中間従動歯車３１には中空従動軸２６に固定された大径従動歯車３２が噛み合っている。また、中空従動軸２６にはロードシーブ３３が連結されている。

荷昇降用電動機４１は、ステータ４２とロータ４３を備え、ステータ４２はモータケーシング４０内に嵌合固定されている。ロータ４３は軸受４４及び軸受４５を介してモータケーシング４０に回転自在に支持された回転軸４６に固定され、ステータ４２の中心部を貫通して配置されている。吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１はモータケーシング４０に固定されたブレーキ板５２、ブレーキディスク、回転軸４６に固定されたブレーキ板５３を備え、荷昇降用電動機４１の電源が遮断されたときバネにより自動的にブレーキ板５２をブレーキディスクを介してブレーキ板５３に押し付け回転軸４６を拘束し吊り荷の落下を防止すると共に、荷昇降用電動機４１に電源が接続されたとき電磁石の磁気力によりブレーキ板５２を前記バネ力に抗してブレーキ板５３から離間させ、回転軸４６を開放するようになっている。なお、回転軸４６の端部にはファン翼５４が取付けられている。

上記構成の電動チェーンブロックにおいて、荷昇降用電動機４１の回転軸４６の回転力はチェーンブロック本体２２の駆動軸２５に伝達され、該駆動軸２５に形成された歯車歯に噛み合う大径中間従動歯車２７、小径中間従動歯車３１、大径従動歯車３２を介して中空従動軸２６に伝達され、該中空従動軸２６に連結されたロードシーブ３３に伝達され、図示しないチェーンを巻上げ、巻下ろすようになっている。即ち、荷昇降用電動機４１の回転力は大径中間従動歯車２７、小径中間従動歯車３１及び大径従動歯車３２からなる減速機構を介して中空従動軸２６に伝達され、ロードシーブ３３を回転するようになっている。なお、減速機構ケーシング１５内には上記減速機構を構成する駆動軸２５に形成された歯車歯、大径中間従動歯車２７、小径中間従動歯車３１、大径従動歯車３２の潤滑のため潤滑油（図示せず）が収容されている。

図５は電動チェーンブロックの駆動回路の概略構成を示す図である。電磁開閉器６０を閉じインバータ１２に電源を投入し、制御回路６１から正転、逆転、速度信号等の制御信号を与えることにより、荷昇降用電動機４１は指定された速度で正転（吊り荷の巻上方向）、逆転（吊り荷の巻下方向）に回転する。電動チェーンブロックを高頻度運転した場合、インバータ１２から多量の熱が発せられる。上記のように、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に取り付けることにより、インバータ１２からの熱は、減速機構ケーシング１５を通って外気に放熱されるから、インバータ１２は効果的に冷却される。また、上記のように減速機構ケーシング１５内に潤滑油が収容され、該減速機構ケーシング１５はオイルバスとなっているから、インバータ１２は油冷により冷却されることにもなる。これにより、インバータ１２は所定のトリップ温度値（例えば、１００℃）以上に昇温することなく、それ以下に維持されるからトリップを回避できる。

また、図４に示すように、制御ボックス１０の側部には回生制動用抵抗器６２を取付けており、荷昇降用電動機４１が吊り荷を下降させるとき、発電機として機能し、その発電した電流を回生制動用抵抗器６２に通電して消費することにより、荷昇降用電動機４１に回生制動をかけるようになっている。また、荷昇降用電動機４１の運転中はファン翼５４が回転し、吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１及び荷昇降用電動機４１に空気を送り、冷却する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書、図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば上記実施形態例では巻上機として電動チェーンブロックを例に説明したが、本発明に係る巻上機はドラムでワイヤーロープを巻き取り巻き戻す電動ホイスト等でもよいことは当然である。

また、上記実施形態では、インバータ１２で発する熱を減速機構ケーシング１５に放熱する放熱手段として、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に密着させて取り付け、インバータ１２で発する熱を減速機構ケーシング１５に伝えるようにしたが、放熱手段はこれに限定されるものではなく、例えばインバータ１２で発する熱をヒートパイプ等の熱伝達手段を用いて減速機構ケーシング１５に導くようにしてもよい。特にインバータを直接減速機構ケーシングに取り付けることができない場合や、インバータの側壁の広い部分を直接減速機構ケーシングに取り付けることができない場合等に他の熱伝達手段又はインバータを直接減速機構ケーシングに取り付けることと他の熱伝達手段と併用させると効果的である。

従来の電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。従来の電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。本発明に係る電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成例を示す平面断面図である。本発明に係る電動チェーンブロックの全体構成例を示す平面断面図である。電動チェーンブロックの駆動回路の概略構成を示す図である。

符号の説明

１０制御ボックス
１１パネル板
１２インバータ
１３電磁開閉器
１４トランス
１５減速機構ケーシング
２０電動チェーンブロック
２１本体ケーシング
２２チェーンブロック本体
２３軸受
２４軸受
２５駆動軸
２６中空従動軸
２７大径中間従動歯車
２８回転軸
２９軸受
３０軸受
３１小径中間従動歯車
３２大径従動歯車
３３ロードシーブ
３４軸受
３５軸受
４０モータケーシング
４１荷昇降用電動機
４２ステータ
４３ロータ
４４軸受
４５軸受
４６回転軸
５０ファンカバー
５１吊り荷落下防止用機械式ブレーキ
５２ブレーキ板
５３ブレーキ板
５４ファン翼
５５ブレーキケーシング
６０電磁開閉器
６１制御回路
６２回生制動用抵抗器

Claims

荷昇降用電動機、減速機構を具備し、前記荷昇降用電動機を減速機構ケーシングの側面に取り付けた制御ボックス内に配置したインバータで駆動する巻上機において、
前記減速機構ケーシングの反前記制御ボックス側側面にはロードシーブが収容配置された巻上機本体ケーシングが取付けられ、該巻上機本体ケーシングの反前記減速機構ケーシング側側面には前記荷昇降用電動機が収容配置されたモータケーシングが取付けられ、
前記減速機構ケーシングをアルミニウム材で構成すると共に、その外表面の一部が直接外気と接触するように配置し、
前記減速機構ケーシングの前記制御ボックス側側面に前記インバータ側面が密接する平面形状のインバータ取付面を設け、
前記減速機構ケーシングのインバータ取付面に前記インバータをその側面を密接させて取付け、
前記減速機構ケーシング内を潤滑油で満たしていることを特徴とする巻上機。
請求項１に記載の巻上機において、
前記減速機構ケーシングはアルミニウムダイカストで形成されていることを特徴とする巻上機。