(57)【要約】  本発明は、安全機能を維持することによって、駆動および昇降速度とは独立した電気駆動装置の障害が遅延無く認識され、かつ電気駆動装置を断路するために使用されるように構成された、電気駆動装置を安全に断路するための方法および装置に関する。センサの信号（7.1，7.2，8.1，8.2）は冗長的に検出され、評価装置（2.1，2.2）内の予め選択された閾値と冗長的に比較され、電気駆動装置（12）の予め選択された閾値を超えた場合に、機械的位置装置を使用することなく、電気駆動装置（12）が安全に冗長的に断路される。
2006519149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数制御式三相クレーンモータ等の電気駆動装置を安全に断路するための方法であって、上記電気駆動装置によって生じる運動を検出する少なくとも１つのセンサから出力される信号が、予め選択されたリミット値と評価ユニットにおいて比較されるとともに、上記信号が上記予め選択されたリミット値を超える場合には、上記評価ユニットがエンドスイッチ要素の機能を奏することにより、安全な断路が行われるように構成された場合において、
上記センサ（7.1，7.2，8.1、8.2）から出力される上記信号が冗長的に検出されるとともに、予め選択されたリミット値と上記評価ユニット（2.1，2.2）において冗長的に比較されることにより、上記信号が上記リミット値を超える場合には、機械的なエンドスイッチを使用することなく、上記電気駆動装置（12）が冗長的且つ安全に断路されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
上記センサ（7.1，7.2，8.1、8.2）から出力される上記信号は、対応する評価ユニット（2.1，2.2）に送られて当該ユニットにおいて評価され、そこでそれらが評価され、上記センサ（7.1，7.2，8.1、8.2）から出力された上記信号が互いに異なる場合には、上記電気駆動装置（12）は安全断路要素（16，17）によって安全に断路される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記評価ユニット（2.1，2.2）が相互に監視し合い、それらの断路信号が相互に異なる場合には、上記電気駆動装置（12）は、安全断路要素（16，17）によって安全に断路される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
冗長センサ（7.1，7.2）は上記電気駆動装置（12）によって移動させられるボディ、特にケーブルドラム（9）および／または走行ホイール（11）、の回転を検出し、追加の冗長センサ（8.1，8.2）は、上記電気駆動装置（12）によって移動させられる上記ボディの位置、特にケーブルドラム（9）および／または走行ホイール（11）の位置、を検出する、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
周波数制御式三相クレーンモータ等の電気駆動装置を安全に断路し、特に請求項1ないし４のいずれか1つに記載された方法を実行するための装置であって、上記電気駆動装置によって生じる運動を検出する少なくとも１つのセンサと、当該センサから出力される信号を処理する評価ユニットとを具備しており、この評価ユニットは、上記センサから出力された上記信号を予め選択されたリミット値と比較するとともに、上記信号が上記リミット値よりも大きい場合には、エンドスイッチ要素としての機能を奏することにより、上記電気駆動装置を安全に断路するよう構成されており、
センサ（7.1，7.2，8.1、8.2）および評価ユニット（2.1、2.2）が冗長的に設けられており、各センサ（7.1，7.2，8.1、8.2）は上記評価ユニット（2.1、2.2）のうちの１つと協働するよう構成されており、上記センサ（7.1，7.2，8.1、8.2）から出力される信号は、予め選択されたリミット値と上記評価ユニット（2.1、2.2）において比較され、上記信号が上記リミット値よりも大きい場合には、機械的なエンドスイッチを使用することなく、上記電気駆動装置（12）が冗長的且つ安全に断路されることを特徴とする、装置。
【請求項６】
上記評価ユニット（2.1、2.2）は、相互監視を行うべく、通信ライン（4）を介して相互に接続されており、各評価ユニット（2.1、2.2）においては、各センサ（7.1、7.2、8.1、8.2）から出力された信号が比較され、これらセンサ（7.1、7.2、8.1、8.2）からの信号が互いに異なる場合には、上記評価ユニット（2.1、2.2）が、安全断路要素（16，17）によって上記電気駆動装置（12）を安全に断路する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
上記評価ユニット（2.1、2.2）は相互監視のために通信ライン（４）を介して相互に接続され、それらの断路信号が相互に異なる場合には、安全断路要素（16，17）によって上記電気駆動装置（12）を安全に断路する、請求項５または６に記載の装置。
【請求項８】
上記電気駆動装置（12）によって移動させられるボディの回転、特にケーブルドラム（9）および／または走行ホイール（11）の回転を検出するための第１冗長センサ（７．１、７．２）が上記ボディに割り当てられており、上記電気駆動装置（12）によって移動させられる上記ボディの位置、特に上記ケーブルドラム（9）および／または走行ホイール（11）の位置を検出するための第２冗長センサが上記ボディに割り当てられている、請求項５ないし７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
冗長位置検出を行うべく、少なくとも２つの絶対値送信器（8.1、8.2）が上記電気駆動装置（12）の動力取出し側に割り当てられている、請求項５ないし８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
上記２つの評価ユニット（2.1、2.2）は、上記２つの絶対値送信器（8.1、8.2）の絶対位置値を絶えず更新するとともに、実際の位置フィードバック値を上記評価ユニット（2.1、2.2）に永久的に格納されたケーブルの走行路または巻取り／繰出し経路の位置セットポイント値と比較するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１１】
上記絶対値送信器（8.1、8.2）によって瞬時に供給される上記絶対位置値が、上記走行路または巻取り／繰出し経路の端を定義する位置に接近するにつれて、上記評価ユニット（2.1、2.2）がそれらの断路曲線上の切替え点をこの近接度に比例して低減する、請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
１つのパルス送信器（7.1）が駆動側のボディ（9，11）に割り当てられ、かつ少なくとも１つのパルス送信器（7.2）が動力取出し側に割り当てられ、上記評価ユニット（2.1、2.2）の各々において、上記ボディの車軸の回転が駆動側および動力取出し側の上記パルス送信器（7.1、7.2）の逐次増加に照らして継続的に冗長的に計算され、上記電気駆動装置の安全断路のために上記評価ユニット（2.1、2.2）に格納された超過速度値と比較されることを特徴とする、請求項５ないし１１の１つに記載の装置。
【請求項１３】
上記ボディはケーブルドラム（9）であり、上記超過速度値が、持ち上げられる積荷の関数として上記評価ユニット（2.1、2.2）に格納される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
上記評価ユニット（2.1、2.2）は、その機能およびハードウェア面において冗長であるように設計されている、請求項５ないし１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
上記評価ユニット（2.1、2.2）は単一のフェールセーフ評価ユニットとして組み立て可能である、請求項５ないし１４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
上記センサ（7.1、7.2、8.1、8.2）は各々送信器ユニット（13.1，13.2）に接続され、各送信器ユニット（13.1、13.2）は、自身の送信経路（15.1、15.2）を介して受信機ユニット（14.1、14.2）に接続され、受信機ユニットは対応する評価ユニット（2.1、2.2）に接続されている、請求項５ないし１５のいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数制御式三相クレーンモータ等の電気駆動装置を安全に断路するための方法および装置に関する。本発明によれば、上記電気駆動装置によって生じた運動を検出する少なくとも１つのセンサから発せられた信号が、予め選択されたリミット値と評価ユニットにおいて比較される。そして、上記信号がこの予め選択されたリミット値よりも大きい場合には、上記評価ユニットがエンドスイッチ要素としての機能を奏することにより、安全な断路が達成される。
【０００２】
巻上装置のリフト機構においては、当該リフト機構の機械的不具合が発生した際における積荷の落下に備えて、信頼性の高い防止策を施しておくことが必要である。この理由から、立法機関もまた、例えばリフト機構に対する欧州ライセンスＥＮ９５４．Ｔ１に規定されているような、広範囲の安全対策を義務付けてきた。ＥＮ９５４．Ｔ１−カテゴリ３の高度安全規準を達成するために、今日のクレーンは、トランスミッション制限スイッチのような経路制限装置や、駆動装置の調速のための段階的加速手段、またはリフト機構のドラムの超過速度を検出する遠心スイッチ等を採用している。速度超過の際には、遠心スイッチがリフト機構への通電を切断するとともに、ブレーキを起動させる。
【０００３】
上記構成の欠点は、相対的に高い最大回転数に達したときにしか、リフト機構を停止させることができない、という点であるが、この欠点は、積荷の操作において現れる速度（これらは上記最大回転数よりも大きくなりうる）が、通常複数あることに起因するものである。しかしこの構成によれば、積荷に応じてリフト機構が様々な速度で作動しているときに、遠心スイッチは、最大設定速度に達したときにしか超過速度を認識しない。その結果、最大荷重で動作しかつこの荷重に応じた移動が行われている場合、つまり低速かつ大荷重で移動している場合には、超過速度に基づく断路の達成が不当に遅れてしまう可能性があり、加速がつきすぎた重い積荷を停止させることが非常に困難になり得る。
【０００４】
クレーンのリフト機構を安全に断路すべく従来使用されている他のエンドスイッチとして、いわゆるトランスミッション制限スイッチがある。これは、ケーブルが繰り出される際にリフト機構のドラムの回転数を検出し、ケーブルドラムに最低所要巻数しか残らなくなったときに停止する構成とされている。
【０００５】
また、現時点において最新の技術としては、電気機械的エンドスイッチがある。このスイッチはクレーンの車軸上に配設され、クレーントロリや橋形クレーンの経路を制限する。これらのエンドスイッチは、通常幾つかのトリップカムを有しており、クレーントロリまたは橋形クレーンの経路における所定の位置に設けられた機械的なドライバに近づくことによって駆動される。
【０００６】
しかし、上記技術には不具合がある。例えば複数のエンドスイッチがクレーンの車軸上に設けられている場合、クレーン車軸について幾つかの速度レベルを監視したり、スイッチを切らなければならない場合、上記ドライバの故障あるいは調節ミスの結果、誤作動を生じるおそれがある。同様に、クロスローラスイッチの場合に起き得るように、高速度で車軸が作動しているときには、スイッチが「無効」状態になるおそれがある。定置式クロスローラスイッチは可動ドライバによって起動され、次いで回転運動を実行する。もしドライバがクロスローラスイッチをすばやく横切ると、後者は引き外されるか、あるいは無効化されることがある。そうすると明瞭なはずの切替信号が認識されず、おそらく幾つかの信号状態が次々と報告されるであろう。さらなる欠点は、位置および切替ヒステリシスに関し、上記ドライバを有するエンドスイッチを調節する時間が長時間にわたることである。
【０００７】
接触器に基づく論理制御およびストレージプログラマブル制御システムを採用する場合には、材料および配線にかかる高いコストが更なる欠点である。これは通常、安全上の配慮から、エンドスイッチの複数の接点をパラレルに接続しておくことにより、「配線接続構造」に対する断路を可能にしておく必要があるからである。
【０００８】
ドイツ特許公報ＤＥ４４４０４２０Ｃ２により、電気駆動装置の回転数を監視かつ／または制御する機構は公知となっている。電気駆動装置は、交流または三相交流ネットワークに接続されかつブレーキ装置を装備した誘導電動機から構成される。回転数カウンタは誘導電動機に接続され、そのパルスは速度制御機構に送られる。速度制御機構は周波数変換器を介して誘導電動機に作用し、それは、様々な積荷に対して最大回転数が制限され、利用可能な制動モーメントを超えることによる積荷の危険な動きが防止される。また、ひとたび持ち上げられた積荷が確実に保持されるように、誘導電動機を制御または監視する。通常、安全上の理由から、電気機械的遠心スイッチも設けられており、事前に設定された最大回転数でトリガされる。
【０００９】
さらに、ドイツ公開公報ＤＥ１９６１２４２３Ａ１により、少なくとも１つの制御システムおよび対応する安全回路を備えたクレーン設備用の安全および制御システムが公知である。定義上、制御システムは特に、快適さのために役立ちかつおそらく安全回路をもサポートするインターロックである。安全回路とは、クレーンのパーキングの安全性および人間の保護に役立つインターロックを意味する。必要な場合、安全回路は、クレーン設備の特定の駆動装置への電力供給の強制切断を引き起こす。エンドスイッチの強制信号が電気回路システムで処理されると、それに応じてそこで誤りが検出され、次いで報告されるか、または駆動装置を断路するために使用される。既存の安全標準を満たすために、安全回路用の実制御システムに加えて、２つの冗長ストレージプログラマブル制御システムを設け、冗長バスシステムを介して同様の冗長センサに接続することが提案されている。センサは、経路、積荷、または速度信号を検出するように働く。この安全および制御システムはしたがって、センサからの信号の冗長電子検出および冗長電子評価と連動する。結果的に生じる駆動装置の断路またはブレーキの起動は冗長ではなく、むしろ２つのストレージプログラマブル制御システムの一方を介して発生する。
【発明の開示】
【００１０】
本発明の課題は、電気駆動装置、特に周波数制御される三相のクレーンモーター、を安全に断路する方法および装置であって、走行速度や持ち上げ速度にかかわりなく電気駆動の異常を遅延なく認識して電気駆動装置のスイッチを切るために利用され、同時に安全機能を維持する、方法や装置を提供することである。
【００１１】
この課題の解決は、電気駆動装置、特に周波数制御される三相のクレーンモータ、を安全に断路する請求項１に記載の方法によって、および、電気駆動装置、特に周波数制御される三相のクレーンモータ、を安全に断路する請求項５に記載の装置、によってなされる。該方法および該装置の有利な実施形態は、従属請求項２ないし４、および６ないし１６に示されている。
【００１２】
電気駆動装置、特に周波数制御される三相のクレーンモータ、を安全に断路する方法においては、少なくとも１つのセンサが、電気駆動装置が発生させた運動を検出し、そこから得られた信号が予め選択されたリミット値と評価ユニットの中で比較され、かつ、評価ユニットの役割はエンドスイッチ要素として機能することであるとともに、電気駆動装置が予め選択されたリミット値を超過した場合に安全に断路させることであり、走行速度または持ち上げ速度にかかわりなく電気駆動装置の異常が遅延なく検出され、センサの信号は冗長的に検出されるとともに、予め選択されたリミット値と評価ユニットにおいて冗長的に比較されるのであり、これによって、予め選択されたリミット値を超過した場合においても、機械的なエンドスイッチを使用することなく、電気駆動装置を安全に断路できる。
【００１３】
ここに提案した本発明に係る安全な方法においては、電気駆動回路の制御は、機械的なエンドスイッチを用いず、単に信号を冗長的に監視することにより行う。したがって、冒頭でした先行技術に関する説明のような、機械的エンドスイッチ器具およびそれに類する要素の誤動作は、確実に防止される。時間のかかるエンドスイッチの調整も必要ない。
【００１４】
本発明の文脈において、エンドスイッチ要素とは機械的なエンドスイッチを意味し、例えばトランスミッション制限スイッチ、機械的遠心スイッチ、および機械的経路制限スイッチなどを指す。また本発明は、直流、交流、あるいは三相交流で動作し、制御や管理を受ける、あらゆる種類の電気駆動装置に適用できる。
【００１５】
さらなる安全性の追求のため、冗長なセンサの信号は対応する冗長な評価ユニットに送られて数値に変換され、センサの各信号が互いに食い違っている場合には、安全断路要素が電気駆動装置を安全に断路する。
【００１６】
冗長な評価ユニットが互いに監視し合い、断路信号が互いに食い違う場合に安全断路要素が電気駆動装置を安全に断路することで、安全性が向上する。
【００１７】
本発明特有の利点は、評価ユニットの２つの部分が、自ら出した論理演算結果を互いにチェックし合うという方式で動作する点にある。評価ユニットの相互一致によってのみ論理的肯定条件が成立し、つまり電気駆動装置の動作の許可がなされる。他方、論理的肯定条件の終了は単独で、すなわち評価ユニットの相互一致がなくなった時になされる。したがって、評価ユニットの個々の部分はいずれも単独で、強制的に終了することができる。最後に、両方の評価ユニットはそれらの「ライブ」状態を確認し、それにより通信ラインを検査する。
【００１８】
この方法が特に有利となる実施例は、電気駆動装置によって運動するボディ、特にケーブルドラムと走行ホイールの一方または両方、の回転を冗長なセンサが検出し、かつ、電気駆動装置によって運動するボディ、特にケーブルドラムと走行ホイールの一方または両方、の位置を別の冗長なセンサが検出するようなものである。
【００１９】
電気駆動装置を安全に断路する装置においては、少なくとも１つの線さを有し、センサは電気駆動装置が発生させた運動を検出し、センサ信号を処理する評価ユニットを有し、そこでセンサ信号を予め選択されたリミット値と比較し、電気駆動装置を安全に断路することで、リミット値を超過した場合にエンドスイッチ要素として機能するとともに、その一方で、安全機能を保ちながらも走行スピードや持ち上げスピードにかかわりなく電気駆動装置の異常は遅延なく認識され、それによって電気駆動装置のスイッチを切り、センサおよび評価ユニットは冗長的に設けられて、各冗長センサは評価ユニットと組み合わされており、評価ユニットの中でセンサ信号は予め選択されたリミット値と比較され、かつ、電気駆動装置を安全に断路するためには評価ユニットを利用するので、予め定められたリミット値を超過した場合でも機械的なエンドスイッチを利用しなくともよい。
【００２０】
冗長評価ユニットは相互監視のために通信ラインを介して相互に接続され、それぞれの冗長評価ユニットでそれぞれの冗長センサの信号が比較され、センサのそれぞれの信号が相互に逸脱する場合には、評価ユニットが安全断路要素によって電気駆動装置を安全に断路するので、さらなる安全性の向上が達成される。冗長評価ユニットが相互監視のために通信ラインによって相互に接続され、それらの断路信号が相互に異なる場合、それらが安全断路要素によって電気駆動装置を安全に断路することも、安全性に資する。
【００２１】
一の実施形態では、電気駆動装置によって運動するボディ、特にケーブルドラムおよび／または走行ホイールの回転の方向を検出するための第１冗長センサがボディに割り当てられ、電気駆動装置によって運動するボディ、特にケーブルドラムおよび／または走行ホイールの位置を検出するための第２冗長センサがボディに割り当てられる。このようにして、欧州安全性ＥＮ９５４．Ｔ１によるカテゴリ３の要求事項は、単純な安全断路の手段により満たされ、しかもこれは、欠点と認識されている機械的遠心スイッチを使用することなく、それどころか単に冗長速度管理だけで達成される。
【００２２】
別の実施形態では、少なくとも２つの絶対値送信器を冗長位置検出のために電気駆動装置の動力取出し側に割り当てる。
【００２３】
評価ユニットは、ケーブルの走行路または巻き取り／繰出し経路の絶対位置値を絶えず更新し、評価ユニットに永久的に格納された値は、本発明の別の特徴では、ケーブルの走行路または巻き取り／繰出し経路の実際の値と絶えず比較されるので、絶対値送信器によって瞬時に供給される位置値がケーブルの走行路または巻き取り／繰出し経路の端部を画定する位置値に接近するにつれて、評価ユニットはそれらの断路曲線上の切替点をこの近接度に比例して低減する。これは、車軸の運動の非常に高感度で正確な断路を可能にする。
【００２４】
１つのパルス送信器が駆動側のボディに割り当てられ、少なくとも１つのパルス送信器が動力取出し側に割り当てられ、駆動側のパルス送信器および動力取出し側のパルス送信器が各々評価ユニットに接続され、評価ユニットの各々において、ボディの車軸の回転が駆動側および動力取出し側のパルス送信器の逐次増加に照らして継続的に冗長的に計算され、電気駆動装置のリフト機構の安全断路のために評価ユニットに格納された超過速度値と比較されることは、特に有利である。
【００２５】
本発明の一実施形態では、ボディはケーブルドラムであり、超過速度値は持ち上げられる積荷の関数として評価ユニットに格納される。
【００２６】
評価ユニットは機能およびハードウェアが冗長に設計されているので、評価ユニットの特に簡単な相互検査が達成される。
【００２７】
評価ユニットは単一のフェールセーフ評価ユニットとして組み立てることができることが好都合である。
【００２８】
さらに、センサは各々送信器ユニットに接続され、各々の送信器ユニットはそれら自体の送信経路によって受信ユニットに接続され、次にそれは対応する評価ユニットに接続されるので、至る所で使用される冗長性が達成される。
【００２９】
本発明のさらなる実施形態では、２つの評価ユニットは、２つの絶対値送信器の絶対位置値を絶えず更新し、現在位置のフィードバック値は評価ユニットに永久的に格納される走行路の位置セットポイント値と比較される。必要があれば、１つの絶対値送信器の障害は認識され、報告されて、電気安全回路は断路される。
【００３０】
本発明に係る安全回路の実施形態を、添付図面に基づき以下において具体的に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、橋形クレーンの走行モータとして設計された電気駆動装置１２に用いられる安全回路の構成を示すブロック図である。容易に理解されるように、この回路構成は、トロリの走行駆動装置にも適用することができる。線６は、機械制御パネル３と電力変換器１とを結ぶ走行コマンド入力用の配線を示す。２.１および２.２は、クレーンの位置評価ユニット、あるいはクレーン従動体としてのホイールアセンブリ１１の位置評価ユニットを示す。これら評価ユニット２．１および２．２は各々、自立型のコンピュータユニットである。評価ユニット２．１および２．２はいずれも、電源パックや、論理コマンドを処理するためのＣＰＵ、プログラム命令を格納するための記憶装置、信号および測定値を処理するための入力／出力モジュール、内部通信バスを具備している。この内部通信バスは、ＣＰＵ、記憶媒体、および入力／出力モジュールを接続する内部通信バスから構成される。評価ユニット２．１および２．２はどちらも構造的に同一である。
【００３２】
ＥＮ９５４７１のリスク評価によって規定されたカテゴリ３の要求事項を本実施例で満たすために、動力取出し側に設けられた第１の絶対値送信器８．１に加えて、ホイールアセンブリ１１の車軸の運動と平行になるように、クレーンの位置を検出する第２の絶対値送信器８．２が設置される。これら絶対値送信器８．１、８．２は、例えば、走行路に沿って配設された複数のトランスポンダ、および、ホイールアセンブリ１１の領域に配設された１つのアンテナを具備する構成とすることが可能である。もちろん、他の種類の非接触型位置検出手段を用いてもよい。また、走行路に沿ってラックを設置し、それをホイールアセンブリ１１の領域に固定したギアと噛み合わせ、センサで回転運動を検出する構成としてもよい。このような冗長センサ群の評価は、相互にモニタしあう２つの評価ユニット２．１および２．２において行われる。評価ユニット２．１および２．２は機能およびハードウェアが冗長的になるように設計されており、絶対値送信器８．１および８．２を利用した冗長な位置検出システムと協働して、従来の機械的または電気工学的エンドスイッチの代わりとして機能する。絶対値送信器８．１および８．２は、走行経路に沿って連続的な測定値を出力する。これらの測定値は比例的かつ連続的な値であり、これらを用いれば長さの測定や位置の決定ができる。安全回路の電力変換器１に対するサーボ要素の状態を評価ユニット２．１および２．２が同時にモニタすることにより、上記サーボ要素が安全に機能する構成とされている。
【００３３】
上述した位置検出、評価、および断路に関する冗長的レイアウトは、ＥＮ９５４．Ｔ１によるカテゴリ３の要求事項を満たす。つまり、ホイールアセンブリ１１はモータ１２によりトランスミッション１０を介して駆動されるのだが、１つの送信器８．１または８．２に異常が認識されて報告された時、安全断路要素１６、１７がモータ１２を断路し、ホイールアセンブリ１１の車軸の運動が停止する。送信器回路における異常はいずれも認識される。同様に、単一異常の安全性も、電力変換器１のサーボ要素から評価ユニット２．１および２．２へのフィードバック５．１および５．２によって確保される。サーボ要素、または開閉接触器は制御電圧を使用して作動コイルを切り替え、電源回路を開閉させる。これはサーボ要素の設計に応じてブレーカまたはメーカと呼ばれる。電力変換器１は、電気モータの作動や、その動作挙動の管理を行う。電力変換器１が電流および電圧を調整することにより、電気モータのトルクおよび回転数は常に適切なものとなる。
【００３４】
評価ユニット２．１および２．２は、絶対位置の数値データを２つの絶対値送信器８．１および８．２によって絶えず更新する。フィードバックされた現在位置の値は、評価ユニットに恒久的に格納された走行の終端位置の値と比較される。これらの値が近づくにつれて、評価ユニット２．１および２．２は、それらの断路曲線上の切替点をこの近接度に比例して低減する。値が相互に等しくなると、評価ユニット２．１および２．２は、他の切替レベルまたは他の論理状態とは関係なく値を零に切り替え、これによりホイールアセンブリ１１の車軸の運動が停止される。
【００３５】
両方の評価ユニット２．１および２．２は、各々の論理演算結果の相互チェック４を原則として作動し、論理的肯定条件、すなわち評価ユニットが相互一致４した時のみ（「ＡＮＤ」演算）ホイールアセンブリ１１の車軸運動を可能とする。他方、論理的肯定条件の終了は単独で、すなわ評価ユニット２．１および２．２の相互一致がなくなった時になされる。したがって、個々の評価ユニット２．１または２．２はいずれも単独で、強制的に終了させることができる（「ＯＲ」演算）。最後に、両方の評価ユニットはそれらの「ライブ」状態を確認し、それにより通信ラインを検査する。
【００３６】
図２は、ウィンチモータとして設計された電気駆動装置１２の安全断路装置の回路構成を示したブロック図である。電力変換器１は、ウィンチモータ１２用の機械制御パネル３からコマンド６を受け取る。電力変換器１は、周波数制御式三相モータとして設計されたウィンチモータ１２の作動や、その動作挙動の管理を行う。電力変換器１が電流および電圧を調整することにより、ウィンチモータ１２のトルクおよび回転数は常に適切なものとなる。電力変換器１は消費電力を比較することにより、ウィンチモータ１２が昇降する積荷も測定することができる。電流が電力変換器１の中で連続的に測定され、これが持ち上げた積荷に比例するので、電流値の変換により積荷の重さを決定することができる。また、積荷測定のために、ウィンチに追加センサを配設することも可能である。２つの評価ユニット２．１および２．２は、電力変換器１のサーボ要素からフィードバック５．１および５．２を受け取る。評価ユニット２．１および２．２は各々、自立型コンピュータユニットである。これらの評価ユニット２．１および２．２はいずれも、電源パック、論理コマンドを処理するためのＣＰＵ、プログラム命令を格納するための記憶装置、信号および測定値を処理するための入力／出力モジュール、ならびに、上記ＣＰＵ、記憶装置、および入力／出力モジュールを接続する内部通信バスから構成される。評価ユニット２．１および２．２はどちらも構造的に同一である。評価ユニット２．１と２．２の間の通信および比較は、通信ライン４によって行われる。７．１、７．２、および７．３はウィンチのパルス送信器を示す。パルス送信器７．１および７．２は、パルスシャフトエンコーダまたはインクリメンタル送信器として構成され、これにより、ウィンチ車軸の回転量の、連続的に上昇または下降する測定値を得ることができる。ここで、ウィンチ車軸とはすなわち、ウィンチモータのシャフト、またはトランスミッション１０の動力取出しシャフト、またはケーブルドラム９のシャフトのことである。これらの測定値は比例的に一定の割合で増加するので、回転数を決定するために使用することができる。参照点を追加すれば、パルス送信器７．１および７．２を用いて、距離を測定することもできる。パルス送信器７．１および７．２の測定値は揮発性である。つまり、電源の再投入時に検知や計測が新たに開始される場合、電源の遮断前に存在した古い値は記憶されない。冗長な絶対値送信器８．１および８．２は、ウィンチ車軸の位置を監視するのに役立つ。それぞれの絶対値送信器８．１および８．２により、巻取り経路に沿った連続的な測定値が得られる。これらの測定値は比例的に一定の割合で増加するので、それらを用いて長さを測定できる。ウィンチが有するケーブルドラム９は、ウィンチモータ１２によってトランスミッションアセンブリ１０を介して駆動される。絶対値送信器８．１および８．２は、この実施例では、トランスミッションアセンブリ１０に付随する。
【００３７】
図示するように、駆動側に設けられたパルス送信器７．２に加えて、第３パルス送信器７．３は、トランスミッションアセンブリ１０のウィンチ車軸の動力取出し側に装着される。
【００３８】
トランスミッションアセンブリ１０のウィンチ車軸上の位置監視のための絶対値送信器８．１、８．２と共に、冗長パルス送信器アセンブリ７．１および７．２も評価ユニット２．１、２．２によって同様に処理される。ここで行なわれることはウィンチ車軸の回転数の決定であり、それは先行技術の従来の安全システムでは従来の遠心トランスミッタによって検出されていた。２つのパルス送信器７．１、７．２の増分を使用することによって連続的に冗長的に算出される回転数は相互に、および４で評価ユニット２．１、２．２に格納された超過速度値と比較される。超過速度は、ウィンチによって持ち上げられる積荷の関数として、評価ユニット２．１、２．２に記憶される。ウィンチに存在する積荷は、上述の通り、電力変換器１または対応するセンサによる電流測定を通して決定されるので、評価ユニット２．１、２．２内において毎回、現在の積荷のために前もって格納された超過速度を呼び出すことができる。臨界超過速度に達すると、評価ユニット２．１、２．２は、安全断路要素１６、１７によってウィンチの電力変換器１用のサーボ要素を断路し、ケーブルドラム９の車軸の運動を停止する。安全断路要素１６、１７は接触器として設計される。
【００３９】
回転数の冗長検出のおかげで、かつ評価ユニット２．１、２．２の積荷フィードバック値を利用することによって、本発明は、積荷の関数である速度で昇降しているときに、超過速度に達したことを早期または適時に認識し、任意の積荷依存速度でウィンチドラム９のウィンチ車軸の運動を断路することを可能にする。
【００４０】
この冗長な相対値パルス送信器７．１、７．２および絶対値送信器レイアウト８．１、８．２を、ケーブルドラム９付きのウィンチ、トランスミッションアセンブリ１０、およびウィンチモータ１２に付加したことにより、ウィンチに対する欧州許可ＥＮ９５４．Ｔ１のカテゴリ３の要求事項を満足できる。送信器７．１、７．２，８．１，８．２に不具合があれば、異常状態であると認識される。これはすぐに報告され、安全断路要素によるウィンチ車軸の断路が行われる。送信器回路７．１、７．２、８．１，８．２の個々の異常はいずれも処理される。電力変換器1のサーボ要素から評価ユニットの２つの部分２．１、２．２へのフィードバック５．１、５．２のおかげで、単一異常の安全性が常時保証される。
【００４１】
図３は、図２の安全回路の代替例を示す。したがって、基本的に図２に関する記述を参考にすることができる。以下では相違点だけを記載する。評価ユニット２．１、２．２はここでは、単一のフェールセーフ評価ユニット２．１として組み立てられ、評価ユニット２．１，２．２および通信ライン４の全ての機能を引き継いでいる。さらに、センサ７．１、７．２、８．１、８．２は評価ユニット２．１、２．２に直接接続されず、代わりに、各々が送信ユニット１３．１、１３．２に接続される。送信ユニット１３．１、１３．２は各々、単一の送信経路１５．１、１５．２を介して受信ユニット１４．１、１４．２に接続され、それらは対応する評価ユニット２．１に順に接続される。評価ユニット２．１のこの実施形態では、単一の安全断路要素１６で充分である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】橋形クレーンの走行モータとして設計された電気駆動装置用の安全回路の略回路構成の図である。
【図２】リフト機構のモータとして設計された電気駆動装置用の安全回路の略回路構成図である。
【図３】代替実施形態における図２と同様の安全回路図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  電力変換器
２．１  評価ユニット
２．２  評価ユニット
３  機械制御パネル
４  通信ライン
５．１  評価ユニット２．１のフィードバック
５．２  評価ユニット２．２のフィードバック
６  制御コマンド
７．１  パルス送信器
７．２  パルス送信器
８．１  絶対値送信器
８．２  絶対値送信器
９  ケーブルドラム
１０  トランスミッションアセンブリ
１１  ホイールアセンブリ
１２  電気駆動装置
１３．１  送信ユニット
１３．２  送信ユニット
１４．１  受信ユニット
１４．２  受信ユニット
１５．１  送信経路
１５．２  送信経路
１６  安全断路要素
１７  安全断路要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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