(57)【要約】【課題】安定したベルトコンベヤの始動が可能なベルトコンベヤ駆動装置を得ること。【解決手段】ベルトコンベヤ駆動装置は、ベルトコンベヤに設けられるプーリを回転させる電動機を始動する交流電流を前記電動機へ供給するインバータ始動回路と、商用電源の交流電流を前記電動機へ供給して前記電動機を運転する商用運転回路とを備える。前記電動機が始動した後は、前記電動機の回転速度が一定速度に達するまでは前記インバータ始動回路から前記電動機へ交流電流が供給され、一定速度に達した後は、前記インバータ始動回路から前記電動機へ供給される交流電流が低下しながら、前記インバータ始動回路と前記商用運転回路の双方から前記電動機へ交流電流が供給され、前記インバータ始動回路から前記電動機への交流電流の供給がなくなった後は、前記商用運転回路から前記電動機へ交流電流が供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトコンベヤに設けられるプーリを回転させる電動機を始動する交流電流を前記電動機へ供給するインバータ始動回路と、
商用電源の交流電流を前記電動機へ供給して前記電動機を運転する商用運転回路と、
を備え、
前記電動機が始動した後は、前記電動機の回転速度が一定速度に達するまでは前記インバータ始動回路から前記電動機へ交流電流が供給され、
一定速度に達した後は、前記インバータ始動回路から前記電動機へ供給される交流電流が低下しながら、前記インバータ始動回路と前記商用運転回路の双方から前記電動機へ交流電流が供給され、
前記インバータ始動回路から前記電動機への交流電流の供給がなくなった後は、前記商用運転回路から前記電動機へ交流電流が供給されるベルトコンベヤ駆動装置。
【請求項２】
前記ベルトコンベヤは、下り傾斜を有する下りベルトコンベヤである請求項１に記載のベルトコンベヤ駆動装置。
【請求項３】
前記電動機は、かご形電動機である請求項１又は２に記載のベルトコンベヤ駆動装置。
【請求項４】
複数の前記電動機は、前記ベルトコンベヤのコンベヤベルトによって相互に機械的に接続されており、
複数の前記電動機の内、１つの電動機が始動した後、当該電動機の回転速度が一定速度に達するまでは前記インバータ始動回路から当該電動機へ交流電流が供給され、
一定速度に達した後は、前記インバータ始動回路から当該電動機へ供給される交流電流が低下しながら、前記インバータ始動回路と前記商用運転回路の双方から当該電動機へ交流電流が供給され、
前記インバータ始動回路から当該電動機への交流電流の供給がなくなった後は、前記商用運転回路から複数の前記電動機への交流電流の供給が、限流リアクトルを介して、順次行われる請求項１〜３の何れか一項に記載のベルトコンベヤ駆動装置。
【請求項５】
ベルトコンベヤに設けられるプーリを回転させる電動機を始動する交流電流を前記電動機へ供給するインバータ始動回路によって前記電動機を始動させるステップと、
前記電動機が始動した後、前記電動機の回転速度が一定速度に達するまでは前記インバータ始動回路から前記電動機へ交流電流を供給させるステップと、
一定速度に達した後は、前記インバータ始動回路から前記電動機へ供給される交流電流を低下させながら、前記インバータ始動回路と、商用電源の交流電流を前記電動機へ供給して前記電動機を運転する商用運転回路との双方から前記電動機へ交流電流を供給させるステップと、
前記インバータ始動回路から前記電動機への交流電流の供給がなくなった後は、前記商用運転回路から前記電動機へ交流電流を供給させるステップと、
をコンピュータに実行させるベルトコンベヤ駆動プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトコンベヤを駆動するベルトコンベヤ駆動装置及びベルトコンベヤ駆動プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルトコンベヤ駆動装置では、例えば下り長距離ベルトコンベヤの始動時におけるコンベヤベルトの急激な張力変動を抑制すると共に、当該ベルトコンベヤ特有の逸走を防止することが、システムの構築において重要である。下り長距離ベルトコンベヤは、コンベヤベルトが下り傾斜となるように配置されると共に、機長が数百ｍ以上に及ぶベルトコンベヤである。
【０００３】
特許文献１には、トルク−速度特性を変更可能なベルトコンベヤ駆動装置が開示されている。特許文献１の従来技術では、ベルトコンベヤの始動時はインバータから、ベルトコンベヤ駆動用の電動機へ電流が供給され、一定時間経過後に、当該電動機への電流供給源がインバータから商用電源に切り替えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭４８−４９１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１に開示される従来技術では、電流供給源がインバータ装置から商用電源へ切り替えられる時に、一旦、電流経路が開かれるため、開路動作に伴って、突入電流に起因した衝撃トルク（電動機における急峻なトルク変動）が発生すると共に電流経路が開かれることによるコンベヤベルトの逸走が生じる可能性があるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安定したベルトコンベヤの始動が可能なベルトコンベヤ駆動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係るベルトコンベヤ駆動装置は、ベルトコンベヤに設けられるプーリを回転させる電動機を始動する交流電流を前記電動機へ供給するインバータ始動回路と、商用電源の交流電流を前記電動機へ供給して前記電動機を運転する商用運転回路と、を備える。前記電動機が始動した後は、前記電動機の回転速度が一定速度に達するまでは前記インバータ始動回路から前記電動機へ交流電流が供給され、一定速度に達した後は、前記インバータ始動回路から前記電動機へ供給される交流電流が低下しながら、前記インバータ始動回路と前記商用運転回路の双方から前記電動機へ交流電流が供給され、前記インバータ始動回路から前記電動機への交流電流の供給がなくなった後は、前記商用運転回路から前記電動機へ交流電流が供給される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、安定したベルトコンベヤの始動が可能になる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るベルトコンベヤ駆動装置２００を備えるベルトコンベヤシステム１００の構成例を示す図
【図２】ベルトコンベヤ駆動装置２００によってベルトコンベヤ５００の運転が開始されてから運転が終了するまでの処理動作を説明するためのフローチャート
【図３】ベルトコンベヤ駆動装置２００によってベルトコンベヤ５００の運転が開始されてから運転が終了するまでの処理動作を説明するためのタイミングチャート
【図４】ベルトコンベヤ駆動装置２００において電流が流れる経路を概念的に示す図
【図５】本発明の実施の形態２に係るベルトコンベヤ駆動装置２００Ａを備えるベルトコンベヤシステム１００Ａの構成例を示す図
【図６】ベルトコンベヤ駆動装置２００Ａによってベルトコンベヤ５００Ａの運転が開始されてから運転が終了するまでの処理動作を説明するためのフローチャート
【図７】ベルトコンベヤ駆動装置２００Ａによってベルトコンベヤ５００Ａの運転が開始されてから運転が終了するまでの処理動作を説明するためのタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係るベルトコンベヤ駆動装置及びベルトコンベヤ駆動プログラムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係るベルトコンベヤ駆動装置２００を備えるベルトコンベヤシステム１００の構成例を示す図である。図１に示すベルトコンベヤシステム１００は、ベルトコンベヤ５００と、減速機４００を介してベルトコンベヤ５００の駆動プーリ５０１を回転させるためのコンベヤ駆動用電動機３００と、コンベヤ駆動用電動機３００の回転を制御することによってベルトコンベヤ５００を駆動するベルトコンベヤ駆動装置２００と、高圧配電系統の電圧をベルトコンベヤ駆動装置２００に入力可能な電圧に降圧する降圧トランス６００とを備える。
【００１２】
コンベヤ駆動用電動機３００は、例えばかご形電動機である。以下では説明を簡単化するため「コンベヤ駆動用電動機」を「電動機」と称する場合がある。
【００１３】
ベルトコンベヤ５００は、例えば下り長距離ベルトコンベヤである。前述したように、下り長距離ベルトコンベヤでは、始動時におけるコンベヤベルト５１０の急激な張力変動を抑制すると共に逸走（意図せず機械が動き出すこと）を防止することがシステムの構築において重要である。本実施の形態に係るベルトコンベヤ駆動装置２００は、このような急激な張力変動や逸走を防止することができるように、電動機３００の始動を制御する構成を有する。以下では、図１を用いてベルトコンベヤ駆動装置２００の構成を説明し、その後、図２などを用いてベルトコンベヤ駆動装置２００の動作を説明する。
【００１４】
ベルトコンベヤ駆動装置２００は、商用電源の交流電流を電動機へ供給して電動機を運転する商用運転回路２１０と、電動機を始動するための交流電流を電動機へ供給するインバータ始動回路２２０と、インバータ始動回路２２０と商用運転回路２１０を制御する制御部２３０とを備える。
【００１５】
商用運転回路２１０は、電路の短絡保護のための過電流遮断器である低圧しゃ断器１と、制御部２３０によって開閉制御される開閉器２と、電動機が長時間過負荷のままで運転されることにより過熱することを抑制するための過負荷保護装置１０とを備える。
【００１６】
低圧しゃ断器１は、降圧トランス６００の出力側に電路に設けられる。
【００１７】
インバータ始動回路２２０は、電路の短絡保護のための過電流遮断器である低圧しゃ断器３と、同期検出トランス１２と、制御部２３０によって開閉制御される開閉器４と、電動機を始動させるように出力電圧及び出力周波数を変化させる電圧変換部１１と、出力リアクトル１３と、制御部２３０によって開閉制御される開閉器５とを備える。
【００１８】
開閉器４は電圧変換部１１の入力側の電路に設けられる。開閉器５は電圧変換部１１の出力側の電路に設けられる。
【００１９】
電圧変換部１１は、交流電圧を直流電圧に変換する回生機能付きのコンバータと、直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを備える。
【００２０】
例えば、商用電源又はインバータ電源が電動機に供給されていないときに、例えば下り長距離ベルトコンベヤのコンベヤベルト５１０に乗せられた積み荷の自重によって駆動プーリ５０１が回転すると、電動機が発電機として動作する。このように電動機で発電された電力（回生電力）を商用系統に入力するために、回生機能付きのコンバータが用いられる。なお、回生方式は、回生電力を抵抗器で消費させる抵抗回生方式と、回生電力を商用系統に戻る（入力する）電源回生方式などが存在する。本実施の形態では、下り長距離ベルトコンベヤでは回生エネルギーが比較的高くなることを考慮して、電源回生方式が採用される。回生機能付きコンバータの詳細は、例えば国際公開第２０１２／１７２５８９号、特開２００７−００１７１２号公報などに開示されているため、以下では説明を省略する。
【００２１】
インバータは、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などのスイッチング素子を複数備える。スイッチング素子は、例えば制御部２３０から入力されるゲート駆動信号によりスイッチング動作を行う。なおスイッチング素子は、ゲート駆動信号によりスイッチング動作が可能な素子であればよく、ＩＧＢＴに限定されない。ゲート駆動信号は、制御部から出力されるパルス幅変調信号が、不図示のドライバによってスイッチング素子を駆動可能な値の電圧に増幅された信号である。ゲート駆動信号は、Ｈレベル又はＬレベルの二値をとる矩形波信号である。ゲート駆動信号のオンデューティが変化することによって、インバータの出力電流が変化する。
【００２２】
同期検出トランス１２は、商用電源の電圧と位相とを計測するものである。その計測した値に一致するように制御部２３０にて電圧変換部１１のインバータ出力を制御する。商用電源とインバータ出力の電圧と位相とが一致する（同期する）と、商用運転回路２１０の開閉器２を閉じ、商用電源とインバータ電源との並列運転になる。商用電源とインバータ電源の並列運転とは、インバータ始動回路２２０と商用運転回路２１０の双方から電動機に電流が供給される状態である。
【００２３】
例えば、電圧変換部１１から電動機に電流が供給されている状態で、電動機の回転速度が定格速度に達したときの電圧変換部１１のインバータ出力電圧の位相が、降圧トランス６００から出力される商用電源電圧の位相とずれているときに、商用電源とインバータ電源の並列運転が開始されると、電圧差に起因する突入電流が電動機に入力されてしまい、コンベヤベルト５１０が上下に波を打つ「サージング現象」が発生し得る。
【００２４】
このような問題を回避するため、ベルトコンベヤ駆動装置２００では、電動機の回転速度が定格速度に達した後、商用電源とインバータ出力の電圧と位相とが一致するように、電圧変換部１１の出力周波数及び電圧が制御される。そして、互いの位相が一致したとき、商用電源とインバータ電源の並列運転を開始する。この動作により、上記の突入電流の発生が抑制されてサージング現象を抑制できる。
【００２５】
制御部２３０は、プロセッサ２３１、メモリ２３２、入出力インターフェイス２３３、及びバス２３４を備えるマイクロコンピュータである。プロセッサ２３１、メモリ２３２、入出力インターフェイス２３３はバス２３４によって相互に接続される。
【００２６】
プロセッサ２３１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成されており、メモリ２３２に格納された所定のプログラムを実行することにより、制御部２３０の機能（商用運転回路２１０及びインバータ始動回路２２０を制御するための機能）が実現される。
【００２７】
入出力インターフェイス２３３は、バス２３４を介して、開閉器２、開閉器４，開閉器５などの開閉動作信号を伝送する。
【００２８】
次に図１〜図４を用いてベルトコンベヤ駆動装置２００の動作を説明する。
【００２９】
図２はベルトコンベヤ駆動装置２００によってベルトコンベヤ５００の運転が開始されてから運転が終了するまでの処理動作を説明するためのフローチャートである。図３はベルトコンベヤ駆動装置２００によってベルトコンベヤ５００の運転が開始されてから運転が終了するまでの処理動作を説明するためのタイミングチャートである。図４はベルトコンベヤ駆動装置２００において電流が流れる経路を概念的に示す図である。
【００３０】
ステップＳ１において、ベルトコンベヤ駆動装置２００の運転準備「入り」を示す信号が制御部２３０に入力されると、制御部２３０は、開閉器４の状態をＯＦＦからＯＮに変化させると共に、開閉器５の状態をＯＦＦからＯＮに変化させる。
【００３１】
ステップＳ２において、ベルトコンベヤ駆動装置２００の運転開始を示す運転指令が制御部２３０に入力されると、運転指令を入力した制御部２３０は、電圧変換部１１のスイッチング素子を駆動するゲート駆動信号の生成を開始する。これにより、インバータ始動回路２２０から電動機へ電流供給が行われる（ステップＳ３）。
【００３２】
ゲート駆動信号が生成されることによって、図３に示すように、インバータ出力周波数とインバータ出力電流が上昇し始める。図３の左から１つ目の概念図には、インバータ始動回路から電動機へ電流供給が行われるときの電流が一点鎖線で示される。このときに流れる電流は、開閉器４、電圧変換部１１、開閉器５を介して、電動機に入力される。
【００３３】
制御部２３０は、電動機の回転速度が定常速度（一定速度：例えば５０Ｈｚ）に達すると、商用電源とインバータ出力の電圧と位相とが一致するように、インバータ出力を制御する。電動機の回転速度は不図示の回転速度検出器によって計測される。商用電源とインバータ出力の電圧と位相とが一致するまで、制御部２３０ではステップＳ４の処理が繰り返される（ステップＳ４，Ｎｏ）。
【００３４】
商用電源とインバータ出力の電圧と位相とが一致したとき（ステップＳ４，Ｙｅｓ）、同期検出信号が制御部２３０に入力される。これにより、制御部２３０は、電動機の回転速度が定常速度に達して、商用電源とインバータ出力の電圧と位相とが同期したことを検出する。
【００３５】
ステップＳ５において、同期したことを検出した制御部２３０は、インバータ始動回路２２０と商用運転回路２１０の双方から電動機に電流が供給されるように、開閉器２の状態をＯＦＦからＯＮに変更する。図３の左から２つ目の概念図には、インバータ始動回路２２０と商用運転回路２１０の双方から電動機へ電流供給が行われるときの電流が一点鎖線で示される。
【００３６】
制御部２３０は、回転速度が一定速度に達した後、ゲート駆動信号のオンデューティを徐々に低下させることで、インバータ出力電流を徐々に低下させる。これにより、インバータ始動回路２２０から電動機へ供給される交流電流が低下しながら、インバータ始動回路２２０と商用運転回路２１０の双方から電動機への交流電流の供給が継続される（ステップＳ６）。
【００３７】
ステップＳ７において、制御部２３０は、例えば電流検出器で検出されるインバータ出力電流の値を計測し、インバータ出力電流がゼロになったか否かを判断する。インバータ出力電流がゼロになるまでステップＳ７の処理が繰り返される（ステップＳ７，Ｎｏ）。
【００３８】
インバータ出力電流がゼロになったとき（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、すなわちインバータ始動回路２２０から電動機への交流電流の供給がなくなったとき、制御部２３０は、電動機への電流供給源を商用電源に切り替えるために開閉器５の状態をＯＮからＯＦＦに変化させる（ステップＳ８）。これにより、商用運転回路２１０から電動機へ電流が供給される（ステップＳ９）。図３の左から３つ目の概念図には、商用運転回路２１０から電動機へ電流供給が行われるときの電流が一点鎖線で示される。
【００３９】
ステップＳ１０において、ベルトコンベヤ駆動装置２００の運転停止を示す停止指令が制御部２３０に入力されると（ステップＳ１０，Ｙｅｓ）、停止指令を入力した制御部２３０は、開閉器５の状態をＯＮからＯＦＦに変化させることで、電動機への電流供給を停止させる（ステップＳ１１）。
【００４０】
ステップＳ１２において、ベルトコンベヤ駆動装置２００の運転準備「切り」を示す信号が制御部２３０に入力されると、制御部２３０は、開閉器４の状態をＯＮからＯＦＦに変化させる。
【００４１】
以上に説明したように、実施の形態１に係るベルトコンベヤ駆動装置２００は、ベルトコンベヤ５００に設けられる駆動プーリ５０１を回転させる電動機３００を始動する交流電流を電動機へ供給するインバータ始動回路２２０と、商用電源の交流電流を電動機へ供給して電動機を運転する商用運転回路２１０と、を備える。ベルトコンベヤ駆動装置２００では、電動機が始動した後は、電動機の回転速度が一定速度に達するまではインバータ始動回路２２０から電動機へ交流電流が供給され、一定速度に達した後は、インバータ始動回路２２０から電動機へ供給される交流電流が低下しながら、インバータ始動回路２２０と商用運転回路２１０の双方から電動機へ交流電流が供給され、インバータ始動回路２２０から電動機への交流電流の供給がなくなった後は、商用運転回路２１０から電動機へ交流電流が供給される。
【００４２】
従来技術では、インバータ始動回路から商用運転回路への切り替え時に、一旦電流経路が開かれていたが、本実施の形態に係るベルトコンベヤ駆動装置２００では、インバータ始動回路から商用運転回路への切り替え時に、双方を並列運転させる期間を設けることで、電流経路が開かれることがない。そのため、開路動作に伴う突入電流が抑制され、突入電流に起因した衝撃トルク（電動機における急峻なトルク変動）の発生が抑制される。また電流経路が開かれることによる逸走が抑制されるため、安定したベルトコンベヤの始動が可能となる。
【００４３】
また実施の形態１に係るベルトコンベヤ駆動装置２００によって駆動される電動機に、巻線形電動機ではなくかご形電動機が利用される場合、以下のような効果を得ることができる。巻線形電動機は、二次抵抗回路の切り替えにより、始動トルクの急激な上昇を抑制した始動が可能になる。ただし、巻線形電動機の構造は複雑なため、その製作のために熟練者が必要であるが、近年、熟練者が不足して巻線形電動機の製造が困難になりつつある。また、巻線形電動機の構造は複雑なため、かご形電動機に比べて製造コストが高いというデメリットがある。そのため、ベルトコンベヤの動力源として、近年では巻線形電動機から、かご形電動機への切り替え要求が高まっている。本実施の形態に係るベルトコンベヤ駆動装置２００の始動方法を利用することによって、かご形電動機を利用しても、トルク変動の少ない始動が可能なる。また、巻線形電動機に比べて安価なかご形電動機を利用することで、ベルトコンベヤシステムを構築するためのコストを低減できる。またかご形電動機は、交換時の調達が容易なため、メンテナンスコストの上昇を抑制できる。
【００４４】
なお、かご形電動機の一次電圧を、始動器によって減圧することで、始動トルクの急激な上昇を抑制することも可能である。ただし、この方式では、かご形電動機に印加される電圧の値によっては、始動トルクの過不足が発生して、ベルト張力変動の少ない安定したスムーズな始動が困難である。これに対して本実施の形態に係るベルトコンベヤ駆動装置２００の始動方法を利用することによって、始動トルクの過不足が生じることがなく、トルク変動の少ない始動が可能なる。
【００４５】
実施の形態２
図５は本発明の実施の形態２に係るベルトコンベヤ駆動装置２００Ａを備えるベルトコンベヤシステム１００Ａの構成例を示す図である。図５に示すベルトコンベヤ駆動装置２００Ａは、複数の商用運転回路２１０−１〜２１０−３を備える。商用運転回路の数は、２以上であればよく、３つの限定されるものではない。ベルトコンベヤ駆動装置２００Ａでは複数の電動機３００が駆動される。複数の電動機３００のそれぞれは、例えばかご形電動機である。１つの商用運転回路に対して１つの電動機３００が駆動される。
【００４６】
ベルトコンベヤ駆動装置２００Ａの制御部２３０Ａは、複数の商用運転回路２１０−１〜２１０−３を利用して、複数の商用電源供給経路を順番に形成することで、始動時に発生する突入電流に起因した電圧降下を抑制しながら、負荷が大きいベルトコンベヤ５００Ａの駆動を行うように構成されている。
【００４７】
「１号電動機」は、インバータ電源で駆動される共に、１つの商用電源（商用運転回路２１０−１）とインバータ電源の並列運転によって駆動される電動機３００である。「２号電動機」は、商用電源（商用運転回路２１０−２）によって駆動される電動機３００である。「１号電動機」及び「２号電動機」の回転力は、減速機４００を介して、例えば駆動プーリ５０１に伝達される。「３号電動機」は、商用電源（商用運転回路２１０−３）によって駆動される電動機３００である。「３号電動機」の回転力は、減速機４００を介して、例えば駆動プーリ５０２に伝達される。ベルトコンベヤ５００Ａには２つの駆動プーリ５０１，５０２が設けられているが、駆動プーリの数は２つに限定されない。
【００４８】
商用運転回路２１０−１は、電路の短絡保護のための過電流遮断器である低圧しゃ断器１−１と、制御部２３０Ａによって開閉制御される開閉器２−１と、開閉器２−１に直列に接続され商用電源の突入電流を抑制する限流リアクトル１４と、限流リアクトル１４に並列に接続され、制御部２３０Ａによって開閉制御される開閉器６−１と、過負荷保護装置１０とを備える。
【００４９】
商用運転回路２１０−２は、電路の短絡保護のための過電流遮断器である低圧しゃ断器１−２と、制御部２３０Ａによって開閉制御される開閉器２−２と、開閉器２−２に直列に接続される限流リアクトル１４と、限流リアクトル１４に並列に接続され、制御部２３０Ａによって開閉制御される開閉器６−２と、過負荷保護装置１０とを備える。
【００５０】
商用運転回路２１０−３は、電路の短絡保護のための過電流遮断器である低圧しゃ断器１−３と、制御部２３０によって開閉制御される開閉器２−３と、開閉器２−３に直列に接続される限流リアクトル１４と、限流リアクトル１４に並列に接続され、制御部２３０によって開閉制御される開閉器６−３と、過負荷保護装置１０とを備える。
【００５１】
制御部２３０Ａは、図１に示す制御部２３０と同様に、プロセッサ２３１、メモリ２３２、入出力インターフェイス２３３、及びバス２３４を備える。
【００５２】
次に図５〜図７を用いてベルトコンベヤ駆動装置２００Ａの動作を説明する。
【００５３】
図６はベルトコンベヤ駆動装置２００Ａによってベルトコンベヤ５００Ａの運転が開始されてから運転が終了するまでの処理動作を説明するためのフローチャートである。図７はベルトコンベヤ駆動装置２００Ａによってベルトコンベヤ５００Ａの運転が開始されてから運転が終了するまでの処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００５４】
ステップＳ３１において、ベルトコンベヤ駆動装置２００Ａの運転準備「入り」を示す信号が制御部２３０Ａに入力されると、制御部２３０Ａは、開閉器４の状態をＯＦＦからＯＮに変化させると共に、開閉器５−１の状態をＯＦＦからＯＮに変化させる。
【００５５】
ステップＳ３２において、ベルトコンベヤ駆動装置２００Ａの運転開始を示す運転指令が制御部２３０Ａに入力されると、運転指令を入力した制御部２３０Ａは、電圧変換部１１のスイッチング素子を駆動するゲート駆動信号の生成を開始する。これにより、インバータ始動回路２２０から１号電動機へ電流供給が行われる（ステップＳ３３）。
【００５６】
また、運転指令を入力した制御部２３０Ａは、開閉器６−１の状態をＯＦＦからＯＮに変化させる。１号電動機が駆動することによって、コンベヤベルト５１０を介して間接的に１号電動機と機械的に接続される２号電動機及び３号電動機が回転する。
【００５７】
ゲート駆動信号が生成されることによって、インバータ出力周波数とインバータ出力電流が上昇し始める。このときに流れる電流は、開閉器４、電圧変換部１１、開閉器５−１を介して、１号電動機に入力される。
【００５８】
制御部２３０Ａは、１号電動機の回転速度が定常速度（一定速度）に達すると、商用電源とインバータ出力の電圧と位相とが一致するように、インバータ出力を制御する。商用電源とインバータ出力の電圧と位相とが一致するまで、制御部２３０ＡではステップＳ３４の処理が繰り返される（ステップＳ３４，Ｎｏ）。
【００５９】
商用電源とインバータ出力の電圧と位相とが一致したとき（ステップＳ３４，Ｙｅｓ）、同期検出信号が制御部２３０Ａに入力される。これにより、制御部２３０Ａは、１号電動機の回転速度が定常速度に達して、商用電源とインバータ出力の電圧と位相とが同期したことを検出する。
【００６０】
ステップＳ３５において、同期したことを検出した制御部２３０Ａは、インバータ始動回路２２０と商用運転回路２１０−１の双方から１号電動機に電流が供給されるように、開閉器２−１の状態をＯＦＦからＯＮに変更する。このとき、商用電源は、商用運転回路２１０−１の開閉器２−１と開閉器６−１を介して、１号電動機に供給される。
【００６１】
制御部２３０Ａは、回転速度が一定速度に達した後、制御部２３０は、ゲート駆動信号のオンデューティを徐々に低下させることで、インバータ出力電流を徐々に低下させる。これにより、インバータ始動回路２２０から１号電動機へ供給される交流電流が低下しながら、インバータ始動回路２２０と商用運転回路２１０−１の双方から１号電動機への交流電流の供給が継続される（ステップＳ３６）。
【００６２】
ステップＳ３７において、制御部２３０Ａは、例えば電流検出器で検出されるインバータ出力電流の値を計測し、インバータ出力電流がゼロになったか否かを判断する。インバータ出力電流がゼロになるまでステップＳ３７の処理が繰り返される（ステップＳ３７，Ｎｏ）。
【００６３】
インバータ出力電流がゼロになったとき（ステップＳ３７，Ｙｅｓ）、すなわちインバータ始動回路２２０から１号電動機への交流電流の供給がなくなったとき、制御部２３０Ａは、１号電動機への電流供給源を商用電源に切り替えるために開閉器５−１の状態をＯＮからＯＦＦに変化させる（ステップＳ３８）。これにより、商用運転回路２１０−１から１号電動機へ電流が供給される（ステップＳ３９）。その後、制御部２３０Ａは、開閉器２−２、開閉器６−２、開閉器２−３、開閉器６−３の順で、これらの開閉器の状態をＯＦＦからＯＮに変化させる。
【００６４】
なお、開閉器２−２、開閉器２−３がＯＮされると、突入電流が流れて電流経路のインピーダンスに起因した電圧降下が生じ、この電圧降下が大きな値になると、ベルトコンベヤ駆動装置２００Ａの定格容量によっては運転が停止する可能性がある。これを防止するため、開閉器２−２、開閉器２−３がＯＮされたタイミングから一定時間（限流待ち時間：例えば数秒）が経過するまで、限流リアクトル１４に電流が流され、限流待ち時間が経過した後、開閉器６−２、開閉器６−３がＯＮされる。これにより、突入電流が抑制されると共に、限流リアクトル１４による電力損失が抑制され、ベルトコンベヤシステム１００Ａの運転効率を向上させることができる。
【００６５】
ステップＳ４０において、ベルトコンベヤ駆動装置２００Ａの運転停止を示す停止指令が制御部２３０Ａに入力されると（ステップＳ４０，Ｙｅｓ）、停止指令を入力した制御部２３０Ａは、開閉器２−１〜開閉器２−３の状態をＯＮからＯＦＦに変化させることで、１号電動機〜３号電動機への電流供給を停止させる（ステップＳ４１）。
【００６６】
ステップＳ４２において、ベルトコンベヤ駆動装置２００Ａの運転準備「切り」を示す信号が制御部２３０Ａに入力されると、制御部２３０Ａは、開閉器４の状態をＯＮからＯＦＦに変化させる。
【００６７】
以上に説明したように実施の形態２に係るベルトコンベヤ駆動装置２００Ａは、複数の電動機がベルトコンベヤのコンベヤベルトによって相互に機械的に接続されており、複数の電動機の内、１つの電動機が始動した後、当該電動機の回転速度が一定速度に達するまではインバータ始動回路から当該電動機へ交流電流が供給され、当該電動機の回転速度が一定速度に達した時点から一定時間が経過するまでは、インバータ始動回路と商用運転回路の双方から当該電動機へ交流電流が供給され、一定時間が経過した後は、商用運転回路から複数の電動機への交流電流の供給が、限流リアクトルを介して、順次行われる。
【００６８】
この構成により、実施の形態1の効果と共に、複数の電動機へ電流供給を開始するタイミングをずらしながら電動機を順次始動させることが可能となるため、複数の電動機への電流供給のタイミングが同時の場合に比べて、インバータの定格容量を小さくできるため、ベルトコンベヤ駆動装置２００Ａの製造コストの上昇を抑制しながら、負荷が高いベルトコンベヤ５００Ａの駆動が可能となる。
【００６９】
なお、実施の形態２に係るベルトコンベヤ駆動装置２００Ａの駆動対象は、巻線形電動機ではなく、かご形電動機である場合、ベルトコンベヤシステム１００Ａを構築するためのコストを低減でき、またメンテナンスコストの上昇を抑制できる。
【００７０】
また本実施の形態に係るベルトコンベヤ駆動プログラムは、ベルトコンベヤに設けられるプーリを回転させる電動機を始動する交流電流を電動機へ供給するインバータ始動回路によって電動機を始動させるステップと、電動機が始動した後、電動機の回転速度が一定速度に達するまではインバータ始動回路から電動機へ交流電流を供給させるステップと、一定速度に達した後は、インバータ始動回路から電動機へ供給される交流電流を低下させながら、インバータ始動回路と商用運転回路の双方から電動機へ交流電流を供給させるステップと、インバータ始動回路から電動機への交流電流の供給がなくなった後は、商用運転回路から電動機へ交流電流を供給させるステップと、をコンピュータに実行させる。
【００７１】
また、本実施の形態に係るベルトコンベヤ駆動装置２００、２００Ａで駆動される電動機として、ある値の速度垂下特性を備えたハイスリップ電動機を用いてもよい。ハイスリップ電動機は、かご形電動機のかご部の抵抗を大きく設計してすべりを大きくしたモータである。ハイスリップ電動機を用いることによって、複数の電動機間で負荷分散が行われて、それぞれのモータを駆動する回路の定格容量を大きくしなくても、ベルトコンベヤ駆動装置２００、２００Ａの構築が可能となり、ベルトコンベヤ駆動装置２００、２００Ａの製造コストの上昇を抑制できる。
【００７２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１          ：断器
１−１      ：断器
１−２      ：断器
１−３      ：断器
２          ：開閉器
２−１      ：開閉器
２−２      ：開閉器
２−３      ：開閉器
３          ：断器
４          ：開閉器
５          ：開閉器
５−１      ：開閉器
５−２      ：開閉器
５−３      ：開閉器
６          ：開閉器
６−１      ：開閉器
６−２      ：開閉器
６−３      ：開閉器
１０        ：過負荷保護装置
１１        ：電圧変換部
１２        ：同期検出トランス
１３        ：出力リアクトル
１４        ：限流リアクトル
１００      ：ベルトコンベヤシステム
１００Ａ    ：ベルトコンベヤシステム
２００      ：ベルトコンベヤ駆動装置
２００Ａ    ：ベルトコンベヤ駆動装置
２１０      ：商用運転回路
２１０−１  ：商用運転回路
２１０−２  ：商用運転回路
２１０−３  ：商用運転回路
２２０      ：インバータ始動回路
２３０      ：制御部
２３０Ａ    ：制御部
２３１      ：プロセッサ
２３２      ：メモリ
２３３      ：入出力インターフェイス
２３４      ：バス
３００      ：コンベヤ駆動用電動機
４００      ：減速機
５００      ：ベルトコンベヤ
５００Ａ    ：ベルトコンベヤ
５０１      ：駆動プーリ
５０２      ：駆動プーリ
５１０      ：コンベヤベルト
６００      ：降圧トランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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