(57)【要約】【課題】  荷重が変化しても巻上モータの回転速度が変化することなく、荷重の程度を判別できる可変速巻上装置を提供する。【解決手段】  インバータで可変速制御される電動機１と、上記電動機の回転方向及び回転量に応じた回転パルスを出力する回転センサ２と、上記電動機の目標回転量に相当する基準パルスを発生する基準パルス発生手段５と、上記基準パルス発生手段が発生する基準パルスと上記回転センサが出力する回転パルスとの偏差を出力する偏差カウンタ６と、上記偏差カウンタからの出力偏差に応じて上記インバータの出力周波数を増減し、上記出力偏差を無くすように上記電動機を運転制御する運転制御手段８と、上記出力周波数に応じて負荷の程度を判定する負荷判定手段とを備えた構成とする。【選択図】図１
2007070017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータで可変速制御される電動機と、上記電動機の回転方向及び回転量に応じた回転パルスを出力する回転センサと、上記電動機の目標回転量に相当する基準パルスを発生する基準パルス発生手段と、上記基準パルス発生手段が発生する基準パルスと上記回転センサが出力する回転パルスとの偏差を出力する偏差カウンタと、上記偏差カウンタからの出力偏差に応じて上記インバータの出力周波数を増減し、上記出力偏差を無くすように上記電動機を運転制御する運転制御手段と、上記出力周波数に応じて負荷の程度を判定する負荷判定手段とを備えたことを特徴とする可変速巻上装置。
【請求項２】
巻上げ運転中に上記出力周波数が設定値より低い場合に軽負荷であると判定することを特徴とする請求項１記載の可変速巻上装置。
【請求項３】
巻下げ運転中に上記出力周波数が設定値より高い場合に軽負荷であると判定することを特徴とする請求項１記載の可変速巻上装置。
【請求項４】
軽負荷であると判定すると上記電動機の目標回転量を高くして定格速度より速い速度での運転に切替えることを特徴とする請求項２または請求項３記載の可変速巻上装置。
【請求項５】
巻上げ運転中に上記出力周波数が設定値より高い場合に過荷重であると判定することを特徴とする請求項１記載の可変速巻上装置。
【請求項６】
巻下げ運転中に上記出力周波数が設定値より低い場合に過荷重であると判定することを特徴とする請求項１記載の可変速巻上装置。
【請求項７】
過荷重であると判定すると過荷重信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項５または請求項６記載の可変速巻上装置。
【請求項８】
過荷重であると判定すると運転を停止するようにしたことを特徴とする請求項５または請求項６記載の可変速巻上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は可変速巻上装置、特にインバータによってモータの巻き上げ、巻き下げ速度を制御する可変速巻上装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の可変速巻上装置は、第１の基準周波数及びこの第１の基準周波数よりも高い周波数の第２の基準周波数を出力し得るインバータと、このインバータの出力で回転速度が制御される巻上モータと、この巻上モータの回転速度を検出する検出手段と、上記巻上モータを上記第１の基準周波数で巻上回転させている時、上記検出手段で検出した上記回転速度が予め設定した基準速度を上回った場合に、上記インバータの出力を上記第２の基準周波数に切替える切替手段とを備えた構成としていた。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
従来の可変速巻上装置は、また、第１の基準周波数及びこの第１の基準周波数よりも高い周波数の第２の基準周波数を出力し得るインバータと、このインバータの出力で回転速度が制御される巻上モータと、この巻上モータの回転速度を検出する検出手段と、上記巻上モータを上記第１の基準周波数で巻下回転させている時、上記検出手段で検出した上記回転速度が予め設定した荷重判断基準速度以下となった場合に、上記インバータの出力を上記第２の基準周波数に切替える切替手段とを備えた構成としていた。（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
従来の可変速巻上装置は、また、２つの巻上機で荷重を共吊りする場合に、荷重を移動させるモータの回転方向及び回転量を検出する回転センサと、上記モータの目標回転量に相当する基準パルスを発生する基準パルス発生手段と、上記基準パルス発生手段のパルス数と上記回転センサが発生するパルス数との偏差を出力する偏差カウンタと、上記インバータの出力周波数を増減して上記偏差カウンタから出力される偏差を無くすように運転制御する運転制御手段とを備えた構成としていた。（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特公平７−１７３４４号公報
【特許文献２】特公平７−１７３４５号公報
【特許文献３】特許第３１４７１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２に示された従来の可変速巻上装置においては、固定した基準周波数で運転した時の巻上モータのスベリを検出する方式となっているため、荷重が重くなればなるほど、巻上運転では速度が遅くなり、巻下運転では速度が速くなるという問題点があった。
【０００７】
また、特許文献３に示された従来の可変速巻上装置においては、インバータの出力周波数を増減する方式となっているため、特許文献１及び２に示されたような基準周波数を固定して荷重の程度を判別する方式は適用できないという問題点があった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、インバータの出力周波数を増減して荷重の軽重にかかわらず目標回転数を維持させると共に、荷重の程度を判別できる可変速巻上装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る可変速巻上装置は、インバータで可変速制御される電動機と、上記電動機の回転方向及び回転量に応じた回転パルスを出力する回転センサと、上記電動機の目標回転量に相当する基準パルスを発生する基準パルス発生手段と、上記基準パルス発生手段が発生する基準パルスと上記回転センサが出力する回転パルスとの偏差を出力する偏差カウンタと、上記偏差カウンタからの出力偏差に応じて上記インバータの出力周波数を増減し、上記出力偏差を無くすように上記電動機を運転制御する運転制御手段と、上記出力周波数に応じて負荷の程度を判定する負荷判定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る可変速巻上装置は上記のように構成されているため、荷重が変化しても巻上モータの回転速度が変化することなく、荷重の程度を判別することができるので、巻上機１台だけで荷重を巻上げる場合、例えば亜鉛のどぶづけメッキにおいて溶融槽から吊荷を引き上げる時に、メッキの仕上がりを左右する引き上げ速度を安定させることができると共に、過荷重になった場合には、それを判定して安全に停止させることができる効果がある。
【００１１】
また、この発明によれば、荷重が変化しても巻上モータの回転速度が変化することなく運転することができ、その状態で、荷重の程度を判別することができるので、２台の巻上機で荷重を共吊りするような場合、双方の巻上機にかかる荷重が異なっても、それぞれの巻上機の速度は同一であるため吊荷が傾かないのと同時に、万が一、片荷になって一方の巻上機に過荷重がかかるようなことになっても、その巻上機の過荷重を検出して安全に停止させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。
図１は、実施の形態１による可変速巻上装置の構成を示すブロック図である。この図に示すように、可変速巻上装置は、巻上機のドラムを回転させる巻上モータ１と、巻上モータ１と連動して回転し巻上モータ１の回転量と回転方向に応じた回転パルスを発生する回転センサ２と、巻き上げ、巻き下げ用の押ボタンを有する操作回路３と、操作回路３からの巻上指令、巻下指令を受けて巻上モータ１がその周波数でのスベリ無しでの同期運転を目指す基準周波数を計算する基準周波数計算回路４と、基準周波数計算回路４の計算結果に対応した基準パルスを発生する基準パルス発生回路５と、基準パルス発生回路５が発生した基準パルスを累積カウントすると共に、回転センサ２が発生した回転パルスを入力し上記基準パルスの累積を打ち消す方向に累積カウントすることにより上記基準パルスと回転パルスの累積偏差カウントを出力する偏差カウンタ６と、基準パルス累積値が回転パルス累積値を上回り、偏差カウンタ６がプラスの出力をすれば補正周波数をプラス値が大きい程速く増やし、回転パルス累積値が基準パルス累積値を上回ることにより偏差カウンタ６がマイナスの出力をすれば補正周波数をマイナス値が大きい程速く減らすように作用する補正周波数計算回路７と、基準周波数計算回路４の基準周波数に補正周波数計算回路７からの補正周波数を加味して巻上モータ１に印加する電圧の周波数を計算して出力する実行周波数出力回路８により構成されている。
【００１３】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
操作回路３の巻き上げ用押ボタンを押すと、基準周波数計算回路４は始動周波数から定格速度で運転するための定格基準周波数まで、基準周波数を次第に高めるよう計算する。
【００１４】
具体例について説明すると、巻上モータ１は４極モータで６０Ｈｚでの同期速度は３０回転／秒である。回転センサ２が巻上モータの１回転当り１００パルス出力すると、６０Ｈｚでの同期速度における回転パルスは３０００パルス／秒となる。基準周波数が６０Ｈｚの時、基準パルス発生回路５から回転パルスと同じ３０００パルス／秒の定格基準パルスが発生される。始動周波数６Ｈｚ時は定格基準パルスの１０分の１の３００パルスであるが、定格基準周波数６０Ｈｚで３０００パルス／秒になるまで徐々に増えていく。
【００１５】
巻上運転開始後、基準周波数が次第に高まると実行周波数も高まり、巻上モータ１が加速するが巻上モータ１の加速時のスベリが大きいため、偏差カウンタ６への基準パルス累積値よりも、それを打ち消す回転パルス累積値の方が少なく、従って偏差カウンタ６の偏差カウントはプラスとなる。
【００１６】
実行周波数出力回路８の出力が定格基準周波数に到達した時点でプラスの偏差カウントが残っていると、補正周波数計算回路７の出力が増加する結果、補正周波数が増えていく。実行周波数出力回路８がそれを入力して実行周波数を定格基準周波数から更に高めていく。すると巻上モータ１が更に加速して３０００パルス／秒より少なかった回転パルスが増えて回転センサ２の出力パルスが３０００パルス／秒を超える結果、プラスだった偏差カウンタ６の偏差カウントが減り始めた後マイナスに転じる。
【００１７】
偏差カウントがマイナスになると今度は補正周波数計算回路７からの補正周波数が減り始め、巻上モータ１の回転速度が低下する。この結果、回転センサ２の回転パルスが減少し、定格基準パルスの３０００パルス／秒を下回るようになると、偏差カウンタ６の偏差カウントが増加し始めた後、プラスに転じる。偏差カウントがプラスになると今度は補正周波数が増え始め、巻上モータ１が加速する。この結果、回転センサ２の回転パルスが増加し、定格基準パルスの３０００パルス／秒を上回るようになると、偏差カウントが減少し始める。
【００１８】
この動作を繰り返すことにより、巻上モータ１は常に定格回転パルスの３０００パルス／秒前後の回転パルスを出すように回転を続けると共に、一定の安定した補正周波数が残ることになる。吊上げ荷重が重くなればなるほど巻上モータのスベリも大きくなるため、これを補うために、補正周波数も荷重が重くなればなるほど大きくなる。
【００１９】
１００％荷重で定速運転した時の補正周波数と１２５％荷重で定速運転した時の補正周波数の中間値を過荷重検出基準値として設定しておき、この過荷重検出基準値を定速運転中の安定した補正周波数が越えれば過荷重と判断する。
こうすることにより、１００％荷重は過荷重として検出せず、１２５％荷重は確実に過荷重として検出することができる。また、過荷重を検出すると、リレー接点等で外部に過荷重信号を出力し、巻上運転を停止させる。
【００２０】
実施の形態１によれば、過荷重になっても巻上モータのスベリがゼロの状態で安定した定速運転をしながら過荷重検出ができるので、２つの巻上機を共吊りの形で使用する場合にも、荷重が傾かず安全に作業することができる。また、機械式や電気式の過荷重検出器を別途取付ける必要がないので小型、低価格の装置とすることができる。
【００２１】
次に、定格速度の６分の１、即ち１０Ｈｚの同期速度での低速運転動作について説明する。操作回路３の巻き上げ用押ボタンを押すと、基準周波数計算回路４は始動周波数から定格速度の６分の1で運転するための低速基準周波数まで、基準周波数を次第に高めるよう計算する。
【００２２】
具体例について説明すると、巻上モータ１は４極モータで１０Ｈｚでの同期速度は５回転／秒である。回転センサ２が巻上モータの１回転当り１００パルス出力すると、１０Ｈｚでの同期速度における回転パルスは５００パルス／秒となる。基準周波数が１０Ｈｚの時、基準パルス発生回路５から回転パルスと同じ５００パルス／秒の低速基準パルスが発生される。
【００２３】
始動周波数６Ｈｚ時は定格基準パルスの１０分の１の３００パルスであるが、低速基準周波数１０Ｈｚで５００パルス／秒になるまで、０Ｈｚから６０Ｈｚまでの加速を１秒とすると、約６７ｍsecで増えていく。
【００２４】
巻上運転開始後、基準周波数が次第に高まると実行周波数も高まり、巻上モータ１が加速するが巻上モータ１の低周波域でのスベリが大きいため、偏差カウンタ６への基準パルス累積値よりも、それを打ち消す回転パルス累積値の方が少なく、従って偏差カウンタ６の偏差カウントはプラスとなる。
【００２５】
実行周波数出力回路８の出力が低速基準周波数に到達した時点でプラスの偏差カウントが残っていると、補正周波数計算回路７の出力が増加する結果、補正周波数が増えていく。実行周波数出力回路８がそれを入力して実行周波数を低速基準周波数から更に高めていく。すると巻上モータ１が更に加速して５００パルス／秒より少なかった回転パルスが増えて回転センサ２のパルスが５００パルス／秒を超える結果、プラスだった偏差カウンタ６の偏差カウントが減り始めた後マイナスに転じる。
【００２６】
偏差カウントがマイナスになると今度は補正周波数計算回路７からの補正周波数が減り始め、巻上モータ１の回転速度が低下する。この結果、回転センサ２の回転パルスが減少し、低速基準パルスの５００パルス／秒を下回るようになると、偏差カウンタ６の偏差カウントが増加し始めた後、プラスに転じる。偏差カウントがプラスになると今度は補正周波数が増え始め、巻上モータ１が加速する。この結果、回転センサ２の回転パルスが増加し、低速基準パルスの５００パルス／秒を上回るようになると、偏差カウントが減少し始める。
【００２７】
この動作を繰り返すことにより、巻上モータ１は常に低速回転パルスの５００パルス／秒前後の回転パルスを出すように回転を続けると共に、一定の安定した補正周波数が残ることになる。吊上げ荷重が重くなればなるほど巻上モータのスベリも大きくなるため、これを補うために、補正周波数も荷重が重くなればなるほど大きくなる。
【００２８】
１００％荷重で低速運転した時の補正周波数と１２５％荷重で低速運転した時の補正周波数の中間値を過荷重検出基準値として設定しておき、この過荷重検出基準値を低速運転中の安定した補正周波数が越えれば過荷重と判断する。
こうすることにより、１００％荷重は過荷重として検出せず、１２５％荷重は確実に過荷重として検出することができる。
【００２９】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２による可変速巻上装置の構成及び基本動作は実施の形態１と同様であるため図示及び説明を省略する。
【００３０】
実施の形態２の特徴は、２５％荷重で定速運転した時の補正周波数を軽負荷検出基準値として設定しておき、この軽負荷検出基準値を定速運転中の安定した補正周波数が下回れば軽負荷と判断するようにした点である。軽負荷と判断したら、リレー接点等で外部に軽負荷信号を出力し、定格速度を超える軽負荷高速運転に切替えるようにする。
【００３１】
実施の形態２によれば、巻上モータのスベリがゼロの状態で安定した定速運転をしながら軽負荷検出ができるので、２つの巻上機を共吊りの形で使用する場合にも、荷重が傾かず安全に作業することができる。また、機械式や電気式の軽負荷検出器を別途取付ける必要がないので小型、低価格の装置とすることができる。なお、実施の形態１の過荷重検出機能と共にこの軽負荷検出機能を備えることも可能である。
【００３２】
また、実施の形態１及び２では、巻上運転時の説明をしたが、巻下運転時には、巻上モータの回転方向が逆になり、スベリによって回転速度が逆に速くなるため、過荷重の判定は、出力周波数が設定値より低い場合にその判定が行なわれる。また、軽負荷の判定は、出力周波数が設定値より高い場合にその判定が行なわれる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
この発明に係る可変速巻上装置は、荷重が変化しても速度が変化せず、軽負荷高速機能や過荷重防止機能を有するので、単独で荷重を巻き上げまたは巻き下げする用途でも速度安定性が必要で、しかも作業速度を求められたり、安全性を要求される用途に最適である。
特に２台の巻上機で共吊りする場合、傾きを発生しないだけでなく、片荷になって一方の巻上機に過荷重がかかっても安全に停止できるので、互いの軽負荷判断信号を共吊り相手の巻上機に知らせるようにし、自機が軽負荷を判断した時に相手機からも軽負荷判断信号が入力されていることを条件に軽負荷高速運転に切替えることにより、２台同時に軽負荷高速運転に切替えることができ、共吊りでも軽負荷高速運転が使用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施の形態１及び２による可変速巻上装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  巻上モータ、  ２  回転センサ、  ３  操作回路、  ４  基準周波数計算回路、
５  基準パルス発生回路、  ６  偏差カウンタ、  ７  補正周波数計算回路、
８  実行周波数出力回路。
【図１】
2007070017.tif 000003