(57)【要約】【課題】装置の負荷状況に影響されずに、スムースに起動できる誘導電動機の回転速度制御方法を提供する。【解決手段】  例えば、三相誘導電動機等の誘導電動機に供給する交流電源の各相に２個のサイリスタを対向接続して配し、サイリスタの点弧角を制御することにより、誘導電動機に供給する電圧値を制御する誘導電動機の回転速度制御方法において、誘導電動機の回転速度を検出し、所定の速度パターンになるように誘導電動機に供給する電圧値を制御する。本発明によれば、負荷に影響されずスムースな運転が可能である。特にコンベヤ装置の駆動源として誘導電動機を使用する際には、起動時の回転速度上昇区間、及び、通常運転時（定格速度時）の回転速度定速区間の２つを設定することによって、本発明の効果が顕著になる。【選択図】  図１
2019146295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機に供給する交流電源の各相に２個のサイリスタを対向接続して配し、サイリスタの点弧角を制御することによって、誘導電動機に供給する電圧値を制御する誘導電動機の回転速度制御方法において、
誘導電動機の回転速度を検出し、回転速度が所定の速度パターンになるように誘導電動機に供給する電圧値を制御する誘導電動機の回転速度制御方法。
【請求項２】
前記誘導電動機が三相誘導電動機である請求項１に記載の誘導電動機の回転速度制御方法。
【請求項３】
前記誘導電動機がコンベヤ装置の駆動源として使用される請求項１又は請求項２に記載の誘導電動機の回転速度制御方法。
【請求項４】
前記所定の速度パターンが、起動時における回転速度上昇区間と、通常運転時における回転速度定速区間の２つを有する請求項３に記載の誘導電動機の回転速度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機の制御方法に係り、特にコンベヤ装置に使用される三相誘導電動機等を制御するに好適な誘導電動機の回転速度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は、電子制御装置の高度化にともない、機械装置を駆動する誘導電動機の制御方法について、様々な方式が提案されている。
【０００３】
例えば、機械装置に使用される三相誘導電動機に送る電圧値（電圧と略して称することもある）を、ソフトスタータを使用して制御することによって、従来と比較してスムースに起動する方法、或いは、インバータ制御することによって可変速制御する方法等、様々である。
【０００４】
ここで、ソフトスタータを使用し、誘導電動機で駆動される機械装置の１つとして、コンベヤ装置（コンベヤと称することもある）が知られている。従来から様々なタイプのコンベヤ装置が使用されており、例えば、プーリ間に架け渡されて回転する輪状のベルトに被搬送物（単に搬送物と称することもある）を積載して搬送するベルトコンベヤ装置が古くから当業者に周知であって、様々な被搬送物がベルトコンベヤ装置によって効率的に搬送されている。
【０００５】
また、駆動ローラを複数並べることによって搬送路（ローラウェイ）を形成するローラ搬送タイプのコンベヤ装置も周知である。ローラ搬送タイプのコンベヤ装置は、ローラウェイ上に積載された被搬送物を、駆動ローラを回転させることによって搬送する。それ以外にも、バケットを利用したコンベヤ装置等、様々な種類のコンベヤ装置が古くから使用されている。
【０００６】
コンベヤ装置等の機械装置を従来に比較してスムースに起動する方法の１例として、特許文献１に開示されるようなソフトスタート制御が公知である。
【０００７】
特許文献１に開示される方法は、搬送装置の駆動ローラをパルスモータで駆動するタイプのコンベヤ装置において、ローラの回転起動時に、パルスモータの駆動周波数を段階的に上昇させるソフトスタート制御を行うことを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１６−１４１５６６
【０００９】
なお、コンベヤ装置の駆動源として三相誘導電動機を使用する場合は、図３に示すソフトスタート制御システム１０１を使用し、コンベヤ装置をソフトに起動する方法がある。
【００１０】
図３に示したソフトスタート制御システム１０１に使用しているソフトスタータ１０２は、三相誘導電動機６に供給する三相交流電源の各相に２個のサイリスタを対向接続して配し、サイリスタの点弧角を制御することによって、三相誘導電動機６に供給する電圧を調整しながら起動させる機構である。ソフトスタータ１０２は、通常、予め設定した起動時電圧等のパラメータにより、三相誘導電動機６がゆっくりと起動するように制御する。
【００１１】
仮に、ソフトスタータ１０２を使用せずに三相誘導電動機６（単にモータと称することもある）を起動した場合には、急激に三相誘導電動機６の回転数が上昇する可能性がある。そのため、三相誘導電動機６で起動するコンベヤ装置のベルトが蛇行したり、さらには、コンベヤ装置上の被搬送物が落下する等のケースも想定されるので好ましくない。
【００１２】
前述した理由から図３に示した従来型のソフトスタータ１０２も、起動時における急激な回転速度の変化を低減できる可能性があるという点でメリットを有し、数多くの装置で使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここで、図３に示すような従来型のソフトスタータ１０２を使用した場合は、三相誘導電動機６の起動時において、三相誘導電動機６に送る電圧（サイリスターの点弧角）を予め設定している。しかしながら、コンベヤ装置においては、常に同じ状態で起動を開始するとは限らない。即ち、コンベヤ装置上に被搬送物が大量に載っている状態で起動開始する場合と、被搬送物が載っていない状態で起動開始する場合で、三相誘導電動機６にかかる負荷が大きく異なる。
【００１４】
そのため、三相誘導電動機６に予め設定した電圧を送るソフトスタート制御方法を使用する従来技術の場合には、コンベヤ装置の負荷の状況により三相誘導電動機６が起動できない、或いは、起動時間が変化する等の問題が発生する可能性があった。
【００１５】
なお、図３に示したソフトスタート制御システム１０１は、電源バイパス回路を設置することによって、コンベヤ装置上に被搬送物が満載されている状況、所謂、全負荷時における起動に対応する。しかし、電源バイパスを設けた結果、図３に示したソフトスタート制御システム１０１はシステムとして複雑になる。したがって、簡素なシステムで、負荷の状況に合わせてスムースに起動できるソフトスタート制御方法が求められていた。
【００１６】
本発明は、以上、説明した問題点に鑑みてなされたものであり、コンベヤ等の機械装置の負荷状況に影響されずに、スムースに起動できる誘導電動機の回転速度制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明による誘導電動機の回転速度制御方法は、
（１）  誘導電動機に供給する交流電源の各相に２個のサイリスタを対向接続して配し、サイリスタの点弧角を制御することによって、誘導電動機に供給する電圧値を制御する誘導電動機の回転速度制御方法において、誘導電動機の回転速度を検出し、回転速度が所定の速度パターンになるように誘導電動機に供給する電圧値を制御する。
【００１８】
（２）（１）に記載の誘導電動機の回転速度制御方法において、前記誘導電動機が三相誘導電動機である。
【００１９】
（３）（１）又は（２）に記載の誘導電動機の回転速度制御方法において、前記誘導電動機がコンベヤ装置の駆動源として使用される。
【００２０】
（４）（３）に記載の誘導電動機の回転速度制御方法において、前記所定の速度パターンが、起動時における回転速度上昇区間と、通常運転時における回転速度定速区間の２つを有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による誘導電動機の回転速度制御方法によれば、駆動する機械装置の負荷に影響されずスムースな運転が可能になる。特に起動時における負荷状況が変化し易いコンベヤ装置等を起動する際においても、負荷状況に影響されずに、所定の速度パターンでスムースな起動等が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係わるソフトスタート制御システムの構成を概念的に説明する図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる速度パターンを概念的に説明する図である。
【図３】従来技術に係わるソフトスタート制御システムの構成を概念的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面等に基づき本発明による好ましい実施形態の１例について説明する。
図１は本発明の実施形態に係わり、その好ましい例を示したものであってソフトスタート制御システムの構成を概念的に説明する図である。図２は速度パターンを概念的に説明する図である。図３は従来技術に係わるソフトスタート制御システムの構成を概念的に説明する図である。
【００２４】
本実施形態に使用するソフトスタート制御システム１の好ましい１例を図１に示す。詳細は割愛するが、後述するソフトスタート制御システム１で制御される三相誘導電動機６について、本実施形態では、図示しないベルトコンベヤ装置の回転プーリを駆動するように構成されている。したがって、三相誘導電動機６の単位時間あたりの回転数、言い換えれば、三相誘導電動機６の回転速度を制御することによって、図示しないベルトコンベヤ装置の駆動プーリの起動時の回転速度等を調整して、搬送速度をコントロールすることが可能である。
【００２５】
図１に示すソフトスタート制御システム１は、ソフトスタータ２、速度制御回路３、速度設定器４、回転数検出器５、三相誘導電動機６（モータと称することもある）を備え、さらに、遮断機Ｒ１、電磁接触器Ｅ１、起動停止回路Ｄ１を備える。
【００２６】
ここで、遮断機Ｒ１、電磁接触器Ｅ１、起動停止回路Ｄ１は、一般的な従来型の装置において三相誘導電動機６に電源を供給するに使用される構成のものと同一であり、遮断機Ｒ１、及び電磁接触器Ｅ１は、ソフトスタータ２に供給されている三相電源に配されている。
【００２７】
そして、本実施形態においては、電磁接触器Ｅ１と三相誘導電動機６の間にソフトスタータ２を配している。本実施形態において使用するソフトスタータ２は、三相誘導電動機６に供給する三相交流電源の各相に対して、２個のサイリスタを並列に並べて対向接続して配している。そのためサイリスタの点弧角を制御することによって、三相誘導電動機６に供給する電圧を調整することが可能である。
【００２８】
なお、本実施形態においては、誘導電動機として三相誘導電動機６を使用した。しかし、本発明に適応できる誘導電動機は三相にかぎらないことは勿論であって、単相の誘導電動機であっても、交流電源に２個のサイリスタを並列に並べて対向接続し、点弧角を制御することによって、供給する電圧を調整することが可能である。
【００２９】
また、本実施形態に使用したソフトスタート制御システム１は、三相誘導電動機６の回転を検出する回転数検出器５（本実施形態においてはロータリーエンコーダ）を備えるとともに、前述したソフトスタータ２に対して、指令電圧を送信する速度制御回路３を備えている。そして、速度制御回路３には、速度設定器４の設定信号と、回転数検出器５からの測定値信号（三相誘導電動機６の回転数測定値）が入力される。
【００３０】
速度設定器４には、所望する任意の速度パターンが設定できるように構成されている。
そして、前述した速度制御回路３は、回転数検出器５から送信された三相誘導電動機６の回転数から、単位時間当たりの回転数、即ち、三相誘導電動機６の回転速度を検出して、速度設定器４に設定されている回転速度と比較する。
【００３１】
そして、回転速度が速度設定器４に設定した回転速度より遅い場合は電圧を上昇させるようにソフトスタータ２を制御する。また、回転速度が速度設定器４に設定した回転速度より早い場合は電圧を下降させるようにソフトスタータ２を制御する。
【００３２】
なお、本実施形態に使用したソフトスタート制御システム１は、図１に示すように、三相誘導電動機６を、起動又は停止させることのできる起動停止回路Ｄ１を備えている。
【００３３】
前述したソフトスタート制御システム１を使用したコンベヤ装置の制御方法について、本実施形態に係わる好ましい一例を、以下に説明する。
【００３４】
まず、最初の工程として、図示しないベルトコンベヤ装置が停止している状態から起動するにあたり、起動のための準備工程として、速度設定器４に所定の速度パターンを設定する。
【００３５】
起動時における速度パターンの１例を図２（１）に示す。縦軸が設定速度であり、横軸が経過時間である。なお、起動開始Ｔ１のタイマは運転者が起動開始の指令操作をした時点から開始して進行し、起動完了Ｔ２の時点で回転速度が通常運転時における定格の回転速度Ｖ１（定格速度Ｖ１と称することもある）に到達するように設定されている。
【００３６】
本実施形態においては、起動時における回転速度上昇区間と、通常運転時における回転速度定速区間を設定する。即ち、本実施形態においては、起動開始後、回転速度が急激に通常運転速度まで上昇しないようにするために、一定の上昇勾配を持たせて緩やかに回転速度が上昇する回転速度上昇区間を設定する。
【００３７】
例えば、通常運転時の定格速度Ｖ１の三相誘導電動機６の場合において、ソフトスタータ２を使用しない場合に、起動開始Ｔ１から起動完了Ｔ２までが１秒とする。
ソフトスタータ２を使用する場合は、三相誘導電動機６の回転速度が一定の割合で緩やかに上昇するように制御し、例えば、三相誘導電動機６の回転速度が定格速度Ｖ１まで上昇するのに３秒（起動開始Ｔ１から起動完了Ｔ２までが３秒）となるように調整する。
【００３８】
一定の割合で緩やかに回転速度が上昇するように調整すれば、急激に三相誘導電動機６の回転数が上昇することにより生じる従来技術の問題点は緩和される。
【００３９】
しかしながら、ソフトスタータ２によりベルトコンベヤ装置を起動する場合において、ベルトコンベヤ上に被搬送物が載っている場合（高負荷時）と、載っていない場合（低負荷時）の２ケースが想定される。
【００４０】
例えば、通常、コンベヤ装置が高負荷時の場合は、それを駆動する三相誘導電動機６の回転数、言い換えれば、回転速度が上昇しにくい状態になっている。本実施形態における速度制御回路３は、三相誘導電動機６の回転速度の状態を検出して、回転速度が所定のパターンで設定とおりに上昇しない場合に、電圧を上昇させて、設定とおりに上昇するように回転速度を調整する。
【００４１】
また、コンベヤ装置が低負荷時の場合は、それを駆動する三相誘導電動機６の回転数、言い換えれば、回転速度が上昇しやすい状態となる。速度制御回路３は、三相誘導電動機６の回転速度の状態を検出して、回転速度が設定以上に早く上昇するような場合に、電圧を下降させて、設定とおりの上昇パターンになるように回転速度を調整する。
【００４２】
従来型の制御方法では、予め設定したパラメータでソフトスタータを制御するのみである。そのため、コンベヤ装置が高負荷時の場合において、回転速度が上昇しにくい状態となり、起動しない、或いは起動時間がかかり過ぎる等の問題が発生する可能性がある。図３に示した従来技術は、バイパス回路を新たに設置してこの問題の解決を図るが、別途、バイパス回路を設置する必要があり、余分な回路が必要になる。
【００４３】
また、従来型の制御方法は、低負荷時の場合に、回転速度が設定以上に早く急激に上昇する可能性がある。しかし、回転速度が急激に上昇すれば、コンベヤ装置で搬送している被搬送物の荷崩れ、或いは、コンベヤ装置のベルトが蛇行する等の問題が発生する可能性があった。
【００４４】
本実施形態では、三相誘導電動機６の回転速度を検出して、回転速度が所定の速度パターンになるように、ソフトスタータ２により、三相誘導電動機６に供給する電圧を制御する。したがって、起動時の回転速度を適正な状態に調整して、前述した従来の問題が発生する可能性を低減できる。
【００４５】
そして、速度設定器４に、ベルトコンベヤ装置の搬送速度が、通常運転状態の定格速度Ｖ１にまで上昇した時点から、回転速度定速区間となるように速度パターンを設定しておき、それ以降は、停止動作を開始するまで、定格速度Ｖ１で安定するように、三相誘導電動機６の電圧をソフトスタータ２で制御する。
【００４６】
なお、本実施形態に使用したソフトスタート制御システム１により、ベルトコンベヤ装置を停止する場合において、ベルトコンベヤ装置上に被搬送物が載っている場合（高負荷時）と、載っていない場合（低負荷時）の２ケースが想定される。
【００４７】
ベルトコンベヤ装置の運転停止の際においては、三相誘導電動機６を停止させれば、通常、ベルトコンベヤ装置の搬送速度が徐々に低下して緩やかに停止する。即ち、三相誘導電動機６を停止させても、ある程度の距離だけ、惰性でベルトが回転し、その結果、徐々に減速して緩やかに停止する状態になる。ベルトコンベヤ装置上に載っている被搬送物の量が異なったとしても、ベルトの回転が止まるまでに被搬送物が搬送される距離が、多少異なるだけで、特に大きな問題がおこる可能性は小さい。
【００４８】
しかし、特殊な条件下においては、ベルトコンベヤ装置の運転停止時における減速状態を制御する装置が求められるケースもある。そのような場合においては、前述した所定の速度パターンに、運転停止時の回転速度下降区間を加えて設定しても良い。即ち、運転停止動作を開始後、回転速度が急激に下降して停止しないように、一定の割合で下降勾配を持たせて緩やかに回転速度が下降する区間を設定することも可能である。
【００４９】
停止動作時における速度パターンの１例を図２（２）に示す。縦軸が設定速度であり、横軸が経過時間である。なお、停止動作開始Ｔ３のタイマは運転者が停止動作開始の指令操作をした時点から開始して進行し、停止動作完了Ｔ４の時点で回転速度が通常運転時の回転速度がゼロになるように設定されている。
【００５０】
例えば、高負荷時の場合に、三相誘導電動機６の回転速度が早く下降し易い状態となったケースを想定すると、速度制御回路３は、三相誘導電動機６の回転速度の状態を検出して、回転速度が設定より早く急激に下降する場合に、電圧の下降を緩やかにして、設定とおり下降するように回転速度を制御する。
【００５１】
また、例えば、低負荷時の場合に、三相誘導電動機６の回転速度が下降し難い状態となったケースを想定すると、速度制御回路３は、三相誘導電動機６の回転速度の状態を検出して、回転速度が設定とおりに下降するように、電圧の下降を早めて、設定とおり下降するように回転速度を制御する。
【００５２】
本実施形態では、三相誘導電動機６の回転速度を検出し、回転速度が所定の速度パターンになるようにして、三相誘導電動機６に供給する電圧をソフトスタータ２で制御することによって、三相誘導電動機６の起動時又停止時の回転速度を調整して、前述した従来の問題が発生する可能性を低減できる。
【００５３】
なお、本実施形態では、好ましい実施形態に係わる１例として、誘導電動機で駆動する機械装置としてコンベヤ装置を例示し、詳細に説明した。しかし、本実施形態に係わる誘導電動機で駆動される機械装置はコンベヤ装置に限らず、本発明の技術思想を逸脱しないは範囲で変更が可能であり、例えば、粉砕機や窯業機など、起動時における負荷が変動する可能性があるような機械装置に対して好適に使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように本願発明に係わる誘導電動機の回転速度制御方法は、起動時における負荷の状態が一定ならず変化するようなコンベヤ装置等の機械装置に対して特に好適に使用できる。
【符号の説明】
【００５５】
１    ソフトスタート制御システム
２    ソフトスタータ
３    速度制御回路
４    速度設定器
５    回転数検出器
６    三相誘導電動機
Ｒ１  遮断機
Ｅ１  電磁接触器
Ｄ１  起動停止回路
Ｖ１  定格速度
【図１】
2019146295.tif 000003
【図２】
2019146295.tif 000004
【図３】
2019146295.tif 000005