(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被吊り物を揚重機構により上昇及び下降する揚重制御装置において、
前記揚重機構に加わる荷重を検出しその荷重信号に変換する荷重変換器と、
この荷重変換器から出力される前記荷重信号に基づいて少なくとも平均化荷重及び変動荷重を求める荷重監視手段と、
前記揚重機構の上昇動作時に前記平均化荷重に対して所定の荷重を加えた速度指令信号を前記揚重機構に与え、かつ前記揚重機構の下降動作時に前記平均化荷重に対して所定の荷重を減じた速度指令信号を前記揚重機構に与えて前記揚重機構を動作制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする揚重制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、速度制御中、前記変動荷重が前記平均化荷重よりも大きくなれば、前記揚重機構の速度を減速又は停止し、かつ前記変動荷重が前記平均化荷重よりも小さくなれば、前記揚重機構の速度を一定速度まで速くする機能を有することを特徴とする請求項１記載の揚重制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＰＷＲ（加圧水型）原子力プラントにおける使用済み燃料取換えピットクレーン用電動ホイスト等の揚重機構の速度制御を行う揚重制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５はかかる使用済み燃料取換えピットクレーンのホイストの概略構成図である。
吊り下げられた滑車１には、ワイヤロープ２が掛けられ、このワイヤロープ２の一端側がドラム３に巻き付けられている。このドラム３には、サーボモータ４が連結され、かつブレーキ５が設けられている。
【０００３】
このような構成であれば、ワイヤロープ２の他端側にＰＷＲ原子力プラントにおける被吊り物としての使用済み燃料集合体６が接続され、ホイスト上昇動作時にサーボモータ４の駆動によりワイヤロープ２を巻き上げて燃料集合体６を上昇し、続いて燃料集合体６を上昇した状態で移送し、この後、ホイスト下降動作時にサーボモータ４の駆動によりワイヤロープ２を巻き解いて燃料集合体６を下降して、所定の位置に移送する。
【０００４】
このような燃料集合体６の移送において、ホイスト昇降時に、隣り合う各燃料集合体６同士が接触し、ワイヤロープ２を介してサーボモータ４側に荷重変動が発生する場合がある。
このような荷重変動の発生に対しては、荷重変動が設定値以上となったことを検知したときに、ホイスト昇降動作を停止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料集合体６同士の接触により荷重変動が発生すると、この荷重変動が設定値以上となったときにホイスト昇降動作を停止する機能しか備えていないので、ホイスト昇降速度を可変して変動荷重値を設定値以下に制限することが困難となっている。
【０００６】
このため、変動荷重の速度（ｋｇ／ｓ）が速い場合、燃料集合体６に対して大きな接触荷重が発生する。
又、設定値以上の変動荷重の検知によるホイスト昇降停止の発生頻度が多い場合、燃料集合体６の取換え作業の中断時間が長くなり、工程を延長するようなことになってしまう。
【０００７】
そこで本発明は、変動荷重によりホイスト昇降速度を制御して大きな変動荷重の発生を制限できる揚重制御装置を提供することを目的とする。
又、本発明は、設定値以上の変動荷重の発生を制限して作業中断の発生頻度を少なくできる揚重制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１によれば、被吊り物を揚重機構により上昇及び下降する揚重制御装置において、
揚重機構に加わる荷重を検出しその荷重信号に変換する荷重変換器と、
この荷重変換器から出力される荷重信号に基づいて少なくとも平均化荷重及び変動荷重を求める荷重監視手段と、
揚重機構の上昇動作時に平均化荷重に対して所定の荷重を加えた速度指令信号を揚重機構に与え、かつ揚重機構の下降動作時に平均化荷重に対して所定の荷重を減じた速度指令信号を揚重機構に与えて揚重機構を動作制御する制御手段と、
を備えた揚重制御装置である。
【０００９】
請求項２によれば、請求項１記載の揚重制御装置において、制御手段は、速度制御中、変動荷重が平均化荷重よりも大きくなれば、揚重機構の速度を減速又は停止し、かつ変動荷重が平均化荷重よりも小さくなれば、揚重機構の速度を一定速度まで速くする機能を有している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図５と統一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
図１は使用済み燃料取換えピットクレーンのホイストに適用される揚重制御装置の構成図である。
【００１２】
ホイストＡは、滑車１、ワイヤロープ２、ドラム３及びサーボモータ４等から構成されている。
このホイストＡのサーボモータ４には、ブレーキ５が設けられるとともにサーボモータ４の回転数を検出する回転検出器１０が設けられている。
【００１３】
又、ホイストＡの滑車１には、荷重変換器１１が設けられている。この荷重変換器１１は、ホイストＡに加わる荷重を検出してその荷重信号ｇに変換出力する機能を有している。
【００１４】
一方、既設ロードセルシステムには荷重監視ユニット１２が設けられている。この荷重監視ユニット１２は、荷重変換器１１から出力される荷重信号ｇを入力し、この荷重信号ｇに基づいて少なくとも平均化荷重（平均化総荷重）ｈ及び変動荷重ｆを求める機能を有している。
【００１５】
速度指令演算変換回路１３は、荷重監視ユニット１２により求められた平均化荷重ｈ及び変動荷重ｆを受け取り、これら平均化荷重ｈ及び変動荷重ｆに基づいてホイストＡに対する速度指令信号ｖq 、速度可変信号ｖs を発する機能を有している。
【００１６】
具体的に速度指令演算変換回路１３は、ホイストＡの上昇動作時に平均化荷重ｈに対して所定の荷重αを加えた速度指令信号ｖq をサーボドライバ１４に与え、かつホイストＡの下降動作時に平均化荷重ｈに対して所定の荷重αを減じた速度指令信号ｖq を発してサーボドライバ１４に送出する機能を有している。
【００１７】
すなわち、ホイスト上昇時は、平均化荷重ｈ＋α［ｋｇ］          …(1)
ホイスト下降時は、平均化荷重ｈ−α［ｋｇ］          …(2)
の速度指令信号ｖq を発生する。
【００１８】
ここで、所定の荷重α及び変動荷重／サーボ指令変換定数は、装置固有の値である。
又、速度指令演算変換回路１３は、速度指令信号ｖq をサーボドライバ１４に与えて速度制御中、変動荷重ｆが発生した場合、変動荷重ｆが所定の荷重α［ｋｇ］以内であれば、変動荷重ｆと同期しホイストＡの速度を減速し、かつ変動荷重ｆが小さくなれば、ホイストＡの速度を一定速度まで速くする速度可変信号ｖs を発してサーボドライバ１４に送出する機能を有している。
【００１９】
このサーボドライバ１４には、制御回路１５が接続されている。
この制御回路１５は、操作回路１６からの上昇又は下降指令信号ｐを入力し、かつリミットスイッチ等の外部条件１７を入力してインタロックとしての安全を図る機能を有している。
【００２０】
この制御回路１５は、サーボドライバ１４をシーケンス制御するもので、操作回路１６から上昇指令信号ｐを受けたときにサーボドライバ１４に対してホイスト上昇時の上記式(1) の速度指令信号ｖq をサーボドライバ１４に与え、かつ操作回路１６から下降指令信号ｐを受けたときにサーボドライバ１４に対してホイスト下降時の上記式(2) の速度指令信号ｖq をサーボドライバ１４に与える機能を有している。
【００２１】
このサーボドライバ１４は、ホイスト昇降時の速度指令信号ｖq を入力するとともに、ホイストＡに設けられた回転検出器１０からの回転数検出信号をサーボモータ４の速度制御用として入力し、これら速度指令信号ｖq 及び回転数検出信号に基づいてホイストＡのサーボモータ４に制御信号ｓを送出し、フィードバック制御する機能を有している。
【００２２】
次に上記の如く構成された装置の作用について説明する。
(a) ホイストＡの上昇動作時
操作回路１６から上昇指令信号が発せられると、制御回路１５は、サーボドライバ１４に対してホイスト上昇時の上記式(1) の速度指令信号ｖq をサーボドライバ１４に与える。
【００２３】
このサーボドライバ１４は、ホイスト上昇時の速度指令信号ｖq を入力するとともに、ホイストＡに設けられた回転検出器１０からの回転数検出信号をサーボモータ４の速度制御用として入力し、これら速度指令信号ｖq 及び回転数検出信号に基づいてサーボモータ４に制御信号ｓを送出する。
【００２４】
このサーボモータ４が駆動すると、ドラム３が回転してワイヤロープ２を巻き上げ、燃料集合体６を上昇させる。
このように燃料集合体６が上昇しているとき、荷重変換器１１は、ホイストＡに加わる荷重を検出してその荷重信号ｇに変換出力する。
【００２５】
そして、燃料集合体６の上昇時に、隣り合う各燃料集合体６同士が接触し、ワイヤロープ２を介してサーボモータ４側に荷重変動が発生すると、荷重変換器１１は、この荷重変動を検出してその荷重信号ｇを出力する。
【００２６】
図２は荷重速度監視領域における荷重変化曲線を示す図であり、平均化荷重ｈに対して変動荷重ｆの現れているのが分かる。
荷重監視ユニット１２は、荷重変換器１１から出力される荷重信号ｇを入力し、この荷重信号ｇに基づいて平均化荷重ｈ及び変動荷重ｆを求める。
【００２７】
速度指令演算変換回路１３は、荷重監視ユニット１２により求められた平均化荷重ｈ及び変動荷重ｆを受け取り、これら平均化荷重ｈ及び変動荷重ｆに基づいてホイストＡに対する速度指令信号ｖq 、すなわち、
ホイスト上昇時は、平均化荷重ｈ＋α［ｋｇ］
ホイスト下降時は、平均化荷重ｈ−α［ｋｇ］
の速度指令信号ｖq を発生する。
【００２８】
この場合、操作回路１６から制御回路１５に対して上昇指令信号ｐが発せられているので、速度指令演算変換回路１３からサーボドライバ１４に対して上記ホイスト上昇時の速度指令信号ｖq が送出される。
【００２９】
従って、サーボドライバ１４は、ホイスト上昇時の速度指令信号ｖq 及びホイストＡに設けられた回転検出器１０からの回転数検出信号を入力し、これら速度指令信号ｖq 及び回転数検出信号に基づいてホイストＡのサーボモータ４に制御信号ｓを送出する。
【００３０】
このような速度制御中、速度指令演算変換回路１３は、変動荷重ｆが所定の荷重αよりも大きくなれば、ホイストＡの速度を減速又は停止し、かつ変動荷重ｆが小さくなれば、ホイストＡの速度を一定速度に速くする速度可変信号ｖs をサーボドライバ１４に送出する。
【００３１】
図３はかかるホイスト上昇時における平均化荷重ｈ＋αに対する変動荷重ｆ及びホイスト上昇速度を示している。同図に示すように変動荷重ｆが平均化荷重ｈよりも大きくなると、ホイスト上昇速度は減速されている。
【００３２】
なお、時刻ｔ1 において従来技術であれば、変動荷重ｆがホイストトリップ以上となってホイスト上昇が停止しているが、本発明では、ホイスト上昇速度が減速されて燃料集合体６の上昇が続けられている。
【００３３】
すなわち、変動荷重ｆが平均化荷重ｈ＋αの範囲内に入るように、変動荷重ｆを制限しながらホイストＡの速度制御が行われる。
(b) ホイストＡの下降動作時
操作回路１６から下降指令信号ｐが発せられると、制御回路１５は、速度指令演算変換回路１３からのホイスト昇降時の速度指令信号ｖq のうちホイスト下降時の上記式(2) の速度指令信号ｖq をサーボドライバ１４に対して与える。
【００３４】
このサーボドライバ１４は、ホイスト下降時の速度指令信号ｖq を入力するとともに、ホイストＡに設けられた回転検出器１０からの回転数検出信号をサーボモータ４の速度制御用として入力し、これら速度指令信号ｖq 及び回転数検出信号に基づいてサーボモータ４に制御信号ｓを送出する。
【００３５】
このサーボモータ４が駆動すると、ドラム３が回転してワイヤロープ２を解いて、燃料集合体６を下降させる。
このように燃料集合体６が下降しているとき、荷重変換器１１は、ホイストＡに加わる荷重を検出してその荷重信号ｇを変換出力する。
【００３６】
そして、燃料集合体６の下降時に、隣り合う各燃料集合体６同士が接触し、ワイヤロープ２を介してサーボモータ４側に荷重変動が発生すると、荷重変換器１１は、この荷重変動を検出してその荷重信号ｇを出力する。
【００３７】
荷重監視ユニット１２は、荷重変換器１１から出力される荷重信号ｇを入力し、この荷重信号ｇに基づいて平均化荷重ｈ及び変動荷重ｆを求める。
速度指令演算変換回路１３は、荷重監視ユニット１２により求められた平均化荷重ｈ及び変動荷重ｆを受け取り、これら平均化荷重ｈ及び変動荷重ｆに基づいて上記同様にホイストＡに対する上記式(1) 及び(2) に示す速度指令信号ｖq を発生する。
【００３８】
この場合、操作回路１６から制御回路１５に対して下降指令信号ｐが発せられているので、上記同様に速度指令演算変換回路１３からサーボドライバ１４に対して上記ホイスト下降時の速度指令信号ｖq が送出される。
【００３９】
従って、サーボドライバ１４は、ホイスト下降時の速度指令信号ｖq 及びホイストＡに設けられた回転検出器１０からの回転数検出信号を入力し、これら速度指令信号ｖq 及び回転数検出信号に基づいてホイストＡのサーボモータ４に制御信号ｓを送出する。
【００４０】
このような速度制御中、速度指令演算変換回路１３は、変動荷重ｆが平均化荷重ｈよりも小さくなれば、ホイストＡの下降速度を減速する速度可変信号ｖs ををサーボドライバ１４に送出する。
【００４１】
図４はかかるホイスト下降時における平均化荷重ｈ−αに対する変動荷重ｆ及びホイスト下降速度を示している。同図に示すように変動荷重ｆが平均化荷重ｈよりも小さくなると、ホイスト下降速度は減速されている。
【００４２】
なお、時刻ｔ2 においては、従来技術であれば、変動荷重ｆがホイストトリップ以下となって停止しているが、本発明では、ホイスト下降速度が減速されて燃料集合体６の下降を続けている。
【００４３】
すなわち、変動荷重ｆが平均化荷重ｈ−αの範囲内に入るように、変動荷重ｆを制限しながらホイストＡの速度制御が行われる。
このように上記一実施の形態においては、ホイストＡに加わる荷重を荷重変換器１１により検出してその荷重信号ｇに変換出力し、この荷重信号ｇに基づいて荷重監視ユニット１２により平均化荷重ｈ及び変動荷重ｆを求め、これら平均化荷重ｈ及び変動荷重ｇに基づいて、ホイスト上昇時に平均化荷重ｈ＋α［ｋｇ］、ホイスト下降時に平均化荷重ｈ−α［ｋｇ］の速度指令信号ｖq を発し、かつ変動荷重ｆが所定の荷重α以内であれば、変動荷重ｆと同期しホイストＡの速度を減速し、変動荷重ｆが小さくなれば、ホイストＡの速度を一定速度まで速くする速度可変信号ｖs を発してホイストＡのサーボモータ４を速度制御するので、変動荷重ｆによりホイスト昇降速度を制御して、燃料集合体６同士の接触による大きな変動荷重ｆの発生を制限でき、設定値以上の変動荷重ｆの発生を制限して作業中断の発生頻度を少なくでき、中断なく円滑な燃料集合体６の取換え作業ができる。
【００４４】
すなわち、ホイスト昇降中の変動荷重ｆによりホイスト速度を制御するので、一定以上の変動荷重ｆの発生を制限でき、燃料集合体６を確実に保護できる。
又、ホイスト昇降中、変動荷重ｆが発生した場合、従来は操作員は状況を判断し、慎重な速度可変操作が必要であるが、本発明では、変動荷重ｆによる自動速度加減速すなわち自動速度追従が可能となり、操作員の負担を軽減できる。
【００４５】
又、変動荷重ｆについては、既設ロードセルシステムからの信号を流用するためコスト面で有利である。
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよい。
【００４６】
例えば、上記一実施の形態では、燃料取換えピットクレーンのホイストに適用した場合について説明したが、巻き上げ機全般に適用できる。
又、ＰＷＲ原子力プラントにおける使用済み燃料の取換えに適用するに限らず、各種の被吊り物を昇降して移送する機械に適用できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明の請求項１及び２によれば、変動荷重により変動荷重によりホイスト昇降速度を制御して大きな変動荷重の発生を制限でき、かつ設定値以上の変動荷重の発生を制限して作業中断の発生頻度を少なくできる揚重制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる揚重制御装置を燃料取換えピットクレーンのホイストに適用した一実施の形態を示す構成図。
【図２】荷重速度監視領域における荷重変化曲線を示す図。
【図３】ホイスト上昇時の荷重及び速度を示す図。
【図４】ホイスト下降時の荷重及び速度を示す図。
【図５】従来の使用済み燃料取換えピットクレーンのホイストの概略構成図。
【符号の説明】
１…滑車、
２…ワイヤロープ、
３…ドラム、
４…サーボモータ、
６…燃料集合体、
１０…回転検出器、
１１…荷重変換器、
１２…荷重監視ユニット、
１３…速度指令演算変換回路、
１４…サーボドライバ、
１５…制御回路、
１６…操作回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003722913.tif 000005
【図５】
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