サスペンション型ホイスト式天井クレーンの製作

重量物を扱う関係上、倉庫の土間にクレーンを設置しようと思いました。

考えているクレーンは「サスペンション型ホイスト式天井クレーン」です。

 

さすがにクソ重いH形鋼・I形鋼は扱う気になれないので、フレームだけ鉄骨屋に依頼します(笑。

中国製の安い電動トロリーやホイストクレーンが出回っているので、 それらを使用して安価に天井クレーンを製作してみます。

 

※書いてあることを実践してもらうのは構わないのですが、責任は取りません。あしからず。

※また、念のため。以下の資格を有する者が製作、オペレーションしています。

  • 第二種電気工事士
  • クレーンの運転業務(5t未満)
  • 玉掛け(吊上荷重1t以上)

 

2011年6月11日

ホイストクレーンと電動トロリーが届きました。

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ホイストはYahoo!オークションにて落札したものです。

シングルライン300kg/ダブルライン600kgの仕様となっています。

ダブルライン400kgの電動ホイストならばよく見かけるのですが、

600kgの電動ホイストはなかなか見かけませんね。

 

電動トロリーは「プロツールショップヤブモト」にて3台購入。

500kgの能力のものです。

なお、ダブルライン400kgの電動ホイストならば扱いがあるみたいです。

 

2011年6月17日

自宅の倉庫は木造なので、I形鋼を支えられないという結論に至りました。

そこで倉庫内部にH形鋼で柱を立て、フレームを作ってもらうことになりました。

設計してもらったのがこれです。

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全体図ではこのようになっています。

これを倉庫の中、いっぱいいっぱいに作ってもらいます。

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出入口がある関係上、1ヶ所だけ柱の位置をずらしています。

以上の見積で37万円とのことです。

 

2011年6月22日

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ホイスト用の6点押ボタン開閉器が届きました。

上下、東西、南北は片方ずつしか押せないようになっています。

(上を押しているときに下は押せない)

 

スイッチは押している間だけ導通するタイプで、接点の片方は銅板で共通になっています。

つまり、スイッチは6個なので、6本+共通線1本。合計7本の配線になります。

8芯ケーブルが使用され、赤色が共通線、茶色があまりでした。

(ということはスイッチが1個増設できますね!)

 

他にも速度制御する場合に、コントローラーで無段変速したいよなあ、と色々考えていたのです。

あまりの1本のケーブルで1-wireのDACを使って複数個の半固定抵抗をぶらさげるとか。

6点のスイッチを全部プルアップしておいて、どれだけ押しても3点以上は押せないので、

ダイオード使って電源とれるよなあ。とか。

コントローラー周りの回路は暇なときにいろいろ考えましたねえ。

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そういえば、こういう用途に使うケーブルってワイヤーが付いているんですね。

上の細いのが直径3mm?の被覆付きワイヤー。

下の太いのが8芯のケーブルです。

ケーブルを痛めないようになっているんですね。

 

2011年7月5日

工事開始日です。

現在の倉庫の様子はこんなかんじ。

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中の荷物をすべて外に運びだして工事開始です。

 

2011年7月6日

工事終了。

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各コンポーネントは、工事前に工場で作ってもらっていたので、

工事自体はスムーズに2日間で終わりました。

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クレーンガーターとなるI形鋼を切りだしてもらっていました。

サドルとなるトロリーも穴あけ加工済みです。

 

2011年7月7日

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南側と北側に設置した電動トロリーです。

北側のトロリーは邪魔な部分をカットしました。

たまたま手元にあったボルトを入れているので1本だけ長い(笑)

いや、まあ考えあっての物なんですけどね(言い訳

 

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クレーンガーターとなるI形鋼あがりました。

友人を3人呼んでの大仕事。いやー、クソ重い(笑。

 

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また、南北方向に移動可能なホイストクレーンを取り付けます。

電動トロリーをI形鋼に取り付けし、ホイストクレーンをあげます。

 

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先ほど言い訳していた長いボルト(笑)にステー金具を取り付けます。

また、南北共に、アイボルトを対になるように固定します。

大体わかってきました・・・?

 

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実はこのように南北方向に直径3mmのステンレスワイヤーを張ったのです。

つまり、ホイストクレーンの移動方向に沿っているということになります。

ワイヤーには複数のキーリングがくぐらせてあるのですが、

これがどうなるかというと・・・?

 

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このようにケーブルを支持するレールとなります!

キーリングにはインシュロックタイで固定してあります。

ホイストクレーンを駆動させる4芯の電源ラインケーブル、

南北方向の電動トロリーを駆動+汎用の配線として8芯ケーブル、

合計2本のケーブルをカールさせて固定します。

 

2011年7月8日

電動トロリーとホイストを分解し、配線図を書き起こします。

まずは電動トロリーの分解、配線。

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次にホイストクレーンの分解。

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電動トロリー、ホイストクレーンのリモコンを分解。

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電動トロリーは力率改善用の進相コンデンサーがリモコンに内蔵されていました。

ホイストクレーンでは本体の配線ボックスに入っていました。

 

circuit (画像クリックで拡大)

このようになるでしょうか。

あくまでも自分が分解したトロリーとホイストについてですのでご注意を。

 

2011年7月9日

黒い配線ボックスがホイストクレーンに付いているのですが、

一番下の進相コンデンサーを入れる場所が大きくて邪魔です。

クレーンガーター上に配置しようと思うので、

配線ボックスを小さく改造します。

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下部の進相コンデンサーへ配線するための穴も埋めてしまい、

進相コンデンサー無しの本当の配線ボックスにしてしまいましょう。

 

電動シャッターへの割り込み配線

ふとした思いつきで、電動シャッターをリレーで制御出来るようにしました(笑)

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というのも、天井クレーンのコントローラーはクレーンの位置にぶら下がるのに、

電動シャッターのコントローラーは部屋の壁に付いているんですからね。

つまり、シャッターのコントローラが遠いw

クレーンのコントローラーでシャッターも制御してしまおうという話です(笑)

 

戻りまして。

スマートになった配線ボックスをホイストクレーンに取り付けてしまいます。

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ホイストクレーン周りの配線は終わりました。

進相コンデンサーが付いていない分、だいぶスマートです(笑)

 

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6点押ボタン開閉器にキースイッチを取り付けます。

シャッターを制御すると言いましたが、それの切り替え用です。

つまり、キースイッチを切り替えることによって、

クレーンを動かすか、シャッターを動かすか決められるのです。

素晴らしい!!

 

そういえば、残りの線を1-wireでつないで速度制御がどうのこうの言ってたのもありましたが、

どうも実験したところ速度制御は必要なさそうですね。

ACモーターでは初動のトルクが弱いので、振動がそんなに気になりませんでした。

というのもフレームが単純なラーメン構造で振動に弱いため、

クレーンの始動時の振動が強いときは速度制御をしようとしてたのです。

 

実際に速度制御をするとしたら、適当にHブリッジ組んでマイコンで制御をしてしまおうと。

ACモーターの回転数は周波数に依存するので周波数を可変させればOKです。

しかし、周波数が低くなるごとに流れる電流が多くなってしまうので、

PWMでON時間を固定して、Hブリッジを駆動させれば問題ないと思います。

まあこうやっていろいろ作り込むと電車と同様、VVVF制御に行き着くのですが(笑)

 

2011年7月10日

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大体の位置決めのため、クレーンガーター上にリレー等を仮配置。

制御にArduinoを使おうと思っているので、場所を確保。

普通に考えるとArduino等マイコンは必要ないのですが、

ある企みがあるのでスペースを開けておきます(笑)

 

2011年7月13日

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ホイストクレーンに端子台設置。

8芯ケーブルのあまり5本がつながっています。

容量の関係から2本ずつ使ってAC100Vを引いてあります。

適当なコンセントをあとで付けようかしら。

1本はあまるけれど、あとで回転灯とか?適当な用途にでも。

 

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クレーンガーターの上にリレーなどを両面テープで固定しつつ配線を行っていく。

インシュロックタイをうまく使っていくのだ。

 

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6点押ボタン開閉器のワイヤーを、取り付けたアイボルトに固定。

これで重さがかかってしまってもコードは痛まない!

 

2011年7月14日

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H形鋼にドリルで穴をあけ、アイボルトを固定。

南北方向にワイヤーを設置します。

これはクレーンガーターに対してのケーブル支えとなります。

 

2011年7月15日

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6点押ボタン開閉器の先を、RJ-45プラグにします。

つまりはLANケーブルの切れっ端に接続します(笑)

マイコンとの接続を脱着式にするためです。

 

2011年7月16日

クレーン制御基板完成!

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リレーは12Vの物を使用したので、5V系のマイコンからは直接駆動出来ません。

トランジスタをスイッチとして使うことにより制御は可能ですが、

数も多いので、トランジスタではなくトランジスタアレイを使用します。

これはトランジスタが複数個入ったICで、大電流のスイッチとして動作します。

また、8bitのシフトレジスタ(74HC595)と共に2つずつ使用し、合計16個のリレーを制御出来ます。

 

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制御にはArduino Duemilanoveと初代EthernetShieldを使用しました。

これは、Ciaoというライブラリを使用することによってiPhoneから制御を可能にするためです。

いや別に最新のArduinoでいいのですが、たまたま手元にあったもので。

 

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南北方向にもケーブルを固定していきます。

電源となる3芯ケーブル、

シャッターを操作するための4芯の信号用ケーブル、

マイコンをLANに接続するためのLANケーブルと合計3本です。

 

クレーンにファームウェアを書き込み(笑)

徹夜明けの早朝。とりあえず動作するまでに至りました。

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動画はこちら!!

 

 

 

いやー、とりあえず動いたようでなにより。

ただ、どうもEthernetShieldの動きが不安定なようです。

iPhoneから操作するためにはクレーンのファームウェアを作りなおしてバージョンアップしないと・・・w

 

あと、ホイストクレーン部分にコンセントの設置と回転灯の設置?が残っていますね(笑)

とりあえず一旦完成とし、あとの部分は暇があるときに追加していきます。

 

追記:2011年7月21日

FPGA-CafeにArduinoを買いに行ったときに聞いた話ですが、

初代EthernetShieldはリセットがうまくいかないらしいのです(!?)

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いやー、びっくり。

起動時にEthernetShield側のリセットがうまくかからないことがあるらしいです。

というのもリセットタイミングのズレがあり、起動時にうまくいかないことが。

リセットすると動くようにはなるけれども、という話でした。

ビンゴ。

EthernetShieldの動きが不安定と書きましたが、リセットポタンを押すと正常に動くのです。

コレだったのかああ!!

 

解決法としては、Arduinoにリセットのピンを刺さないように曲げる。

リセットをDigitalPinなどの出力で作り出し、制御する。

画像では2本のピンを曲げてありますが、

3.3V出力のところ、EthernetShieldでも生成しているためで、

外すのが好ましいようです。

 

追記:2011年8月11日

Make入りしました。

サスペンション型ホイスト式天井クレーンの製作

 

追記:

テスラコイルを近くで動作させると、誤動作して怖いので、

制御はマイコンを使うのをやめ、100Vリレー制御にし、

普通のクレーンにしてしまいました(笑)