(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊荷の巻上げまたは巻下げを行う主巻用モータと、
該モータの回転速度を検出する回転速度検出部と、
前記モータを駆動するための交流電力を生成するインバータと、
該インバータが生成する交流電力の周波数および電圧を制御するインバータ制御部と、
前記モータの出力軸に直結され前記モータの停止時に前記吊荷の重力によるずり落ちを防止するためのブレーキと、
該ブレーキの開放を検知するブレーキ開放検知部と、
前記吊荷の巻上げまたは巻下げを行うとき前記インバータ制御部に所定の駆動指令を与える操作部とを備えてなるクレーンの主巻駆動制御装置であって、
前記インバータ制御部は、
前記ブレーキ開放検知部からの信号によって前記ブレーキが開放されたことを検知すると、前記インバータが生成する交流電力の周波数が所定周波数に達するまで、ほぼ一定の上昇率で増加する制御を行い、
前記操作部からの駆動指令によって巻上げまたは巻下げを開始するとき、前記モータが微少回転速度で巻上げを行う交流電力を生成するための制御信号を前記インバータに送出するとともに、所定時間経過後に前記ブレーキに開放指令を与えることを特徴とするクレーンの主巻駆動制御装置。
【請求項２】
前記インバータ制御部は、前記ブレーキが開放されたことを検知すると、前記モータが前記微少回転速度から徐々に回転速度を上昇させて前記一定の上昇率に移行する交流電力を生成するための制御信号を前記インバータに送出することを特徴とする請求項１に記載のクレーンの主巻駆動制御装置。
【請求項３】
前記インバータ制御部は、前記モータが所定の回転速度に近づいたとき、徐々に回転速度の上昇率を減少させて等回転速度とする交流電力を生成するための制御信号を前記インバータに送出することを特徴とする請求項１ないし２に記載のクレーンの主巻駆動制御装置。
【請求項４】
前記交流電力は３相交流電力であり、前記モータは３相インダクションモータであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のクレーンの主巻駆動制御装置。
【請求項５】
駆動指令によって吊荷の巻上げまたは巻下げを開始するとき、インバータによって微少速度で巻上げを行う交流電力を主巻駆動モータに供給する過程と、
前記微少速度で巻上げを行う交流電力が前記モータに供給されると、ブレーキを開放する過程と、
前記ブレーキが開放されたことを検知すると、前記モータの回転速度を一定の上昇率で上昇させる過程と
を有することを特徴とするクレーンの主巻駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クレーンの吊荷の巻上げおよび巻下げを行う主巻用モータの制御装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクレーンの主巻駆動制御の方法について、図４の従来の技術によるクレーンの主巻駆動装置の構成ブロック図、および図５の制御特性の例を示す図を参照して説明する。
図４において、主巻駆動モータ１の出力軸は、ブレーキ２を介してシーブ３と直結されている。シーブ３から吊り下げられた吊荷１１は、モータ１によって巻上げまたは巻下げが行われ、停止時は重力による吊荷１１のずり落ちを防止するためにブレーキ２を動作させておく。
【０００３】
モータ１は、交流電源４の電力を整流器５によって直流化し、さらにインバータ６によって生成された所定の周波数、電圧の交流電力によって駆動される。
インバータ６は、操作部７の駆動指令によって動作するインバータ制御部１８から与えられた制御信号に基づいて前記所定の周波数、電圧の交流電力を生成してモータ１を駆動する。
【０００４】
図５は指令回転速度と実際のモータ１の回転速度の特性の例を示す図である。この図において、時刻ｔ０で駆動指令を与えると、インバータ制御部１８は所定の回転速度に達するまで一定の加速度でモータ１の回転数を上昇させる制御信号をインバータ６に与える。時刻ｔ０では、ブレーキ２が動作しているのでモータ１は回転せず、巻上げは開始されない。
つぎに時間遅れをもったインバータ制御部１８からの指令によって、時刻ｔ１１でブレーキ２が開放されると、モータ１は回転を開始し、指令回転速度に近づくように回転速度が上昇し、巻上げまたは巻下げが行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述の制御方法では、時刻ｔ１１でブレーキ２が開放されたとき、指令回転速度が既に大きな値となっているので、モータ１の回転数は急速に上昇し、指令回転速度に対して、モータ１はオーバーシュートしてこの指令回転速度を超える回転速度となったり、モータが過負荷になったり、定回転速度に整定するまでの時間が長くなるという課題があった。
また、自動運転によって巻上げまたは巻下げを行うとき、巻上げまたは巻下げ距離の予測が困難で、予測距離の誤差が大きくなるという課題もあった。
【０００６】
本発明はこのような背景の下になされたもので、巻上げまたは巻下げの開始時に、微少速度で巻上げを行い、ブレーキ開放を検知してから速度を上昇させる制御を行うことによって滑らかで迅速な巻上げまたは巻下げを行うことができ、自動運転時の巻上げまたは巻下げ距離を高精度で予測できるクレーンの巻上げ制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、吊荷の巻上げまたは巻下げを行う主巻用モータと、該モータの回転速度を検出する回転速度検出部と、前記モータを駆動するための交流電力を生成するインバータと、該インバータが生成する交流電力の周波数および電圧を制御するインバータ制御部と、前記モータの出力軸に直結され前記モータの停止時に前記吊荷の重力によるずり落ちを防止するためのブレーキと、該ブレーキの開放を検知するブレーキ開放検知部と、前記吊荷の巻上げまたは巻下げを行うとき前記インバータ制御部に所定の駆動指令を与える操作部とを備えてなるクレーンの主巻駆動制御装置であって、前記インバータ制御部は、前記ブレーキ開放検知部からの信号によって前記ブレーキが開放されたことを検知すると、前記インバータが生成する交流電力の周波数が所定周波数に達するまで、ほぼ一定の上昇率で増加する制御を行い、前記操作部からの駆動指令によって巻上げまたは巻下げを開始するとき、前記モータが微少回転速度で巻上げを行う交流電力を生成するための制御信号を前記インバータに送出するとともに、所定時間経過後に前記ブレーキに開放指令を与えることを特徴とするクレーンの主巻駆動制御装置。
【０００８】
この発明では、ブレーキの開放が検知されると、インバータの出力電力の周波数を一定の上昇率で増加させることによってモータの回転数を一定の上昇率で増加させる制御を行う。
【００１０】
また、ブレーキ開放直後の重力による吊荷のずり落ちを防止するために、微少回転速度で巻上げを行う電力をモータに供給する。ずり落ち防止のためなので、巻下げの場合も同一の制御を行う。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクレーンの主巻駆動制御装置において、前記インバータ制御部は、前記ブレーキが開放されたことを検知すると、前記モータが前記微少回転速度から徐々に回転速度を上昇させて前記一定の上昇率に移行する交流電力を生成するための制御信号を前記インバータに送出することを特徴とする。
【００１２】
この発明では、ブレーキが開放され巻上げまたは巻下げが開始されるときの動作を滑らかにするために、回転速度の上昇率を徐々に上げる制御を行う。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１ないし２のいずれかに記載のクレーンの主巻駆動制御装置において、前記インバータ制御部は、前記モータが所定の回転速度に近づいたとき、徐々に回転速度の上昇率を減少させて等回転速度とする交流電力を生成するための制御信号を前記インバータに送出することを特徴とする。
【００１４】
この発明では、回転速度が上昇する状態から等回転速度に移行するときの変化を滑らかにして、モータの回転速度の指令値からのオーバーシュートを小さくする制御を行う。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のクレーンの主巻駆動制御装置において、前記交流電力は３相交流電力であり、前記モータは３相インダクションモータであることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、駆動指令によって吊荷の巻上げまたは巻下げを開始するとき、インバータによって微少速度で巻上げを行う交流電力を主巻駆動モータに供給する過程と、前記微少速度で巻上げを行う交流電力が前記モータに供給されると、ブレーキを開放する過程と、前記ブレーキが開放されたことを検知すると、前記モータの回転速度を一定の上昇率で上昇させる過程とを有することを特徴とするクレーンの主巻駆動制御方法を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。図１はこの発明の一実施形態による制御装置をもったクレーンの主巻駆動装置の構成を示すブロック図である。
この図において、主巻駆動モータ１の出力軸は、ブレーキ２を介してシーブ３と直結されている。シーブ３から吊り下げられた吊荷１１は、モータ１によって巻上げまたは巻下げが行われ、モータ１の停止時は重力による吊荷１１のずり落ちを防止するためにブレーキ２を動作させておく。
【００１８】
モータ１は、交流電源４の電力を整流器５によって直流化し、さらにインバータ６によって生成された所定の周波数、電圧の交流電力によって駆動される。
インバータ６は、操作部７の駆動指令によって動作するインバータ制御部８から与えられた制御信号に基づいて前記所定の周波数、電圧の交流電力を生成してモータ１を駆動する。
通常、インバータ６が生成する電力は３相交流電力であり、使用されるモータ１は３相インダクションモータである。したがってスリップが１である回転開始時を除けば、インバータ６が生成する３相交流電力の周波数とモータ１の回転数とは、ほぼ比例関係にある。
【００１９】
回転速度検出部９は、モータ１の回転速度を検出してインバータ制御部８に検出出力を送出し、フィードバック制御を行う。
ブレーキ開放検知部１０は、ブレーキ２が開放されたことを検知してインバータ制御部８に通報し、この通報によってインバータ制御部は指令回転速度を上昇させる制御を行う。
【００２０】
上述のような構成によるクレーンの主巻駆動装置の制御動作について、図２および図３を参照して説明する。
図２は、巻上げを行う場合の指令回転速度と実際のモータ１の回転速度の特性の例を示す図であり、図３は巻下げを行う場合の指令回転速度と実際のモータ１の回転速度の特性の例を示す図である。
【００２１】
図２において、時刻ｔ０で駆動指令を与えると、インバータ制御部８は微少回転速度（定格回転速度の５％程度）で巻上げを行う交流電力を発生させるようにインバータ６を制御する。
【００２２】
時刻ｔ１でインバータ制御部８からブレーキ２に開放指令を与えると、ブレーキ２が開放され、時刻ｔ２でインバータ制御部８がブレーキ２の開放を検知することによって、まず徐々に回転速度を上昇させ次に所定の上昇率で回転速度を上昇させるような制御信号をインバータ６に与える。
【００２３】
時刻ｔ２でブレーキ２の開放が検知され、指令回転速度が上昇すると、モータ１は若干の時間遅れをもって時刻ｔ３から回転を開始して指令回転速度に近づくように回転が上昇して指令回転数に達する。
この制御方法によれば、時刻ｔ３における指令回転速度の値が小さいので、モータ１はこの指令信号によく追従し、オーバーシュートが小さくなる。
【００２４】
次に、巻下げを行う場合の制御について図３を参照して説明する。
この巻下げの制御が図２の巻上げの制御と異なるのは、駆動指令を与えたときの微少回転速度の交流電力の与え方であり、巻下げであるにもかかわらず、微少回転速度で巻上げを行う交流電力を生成するようにインバータ６を制御することである。
これはブレーキ２が開放されたとき、重力によって吊荷１１がずり落ちるのを防止して制御をスムーズに行うために採る措置である。
従って、微少回転速度を与える電力と、巻下げを行う電力とは逆方向の相回転となる。
その他の制御のやり方は上述の巻上げの制御と同一なので、説明を省略する。
【００２５】
以上、本発明の一実施形態の動作を図面を参照して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００２６】
【発明の効果】
これまでに説明したように、この発明によれば、巻上げまたは巻下げの制御の追従性を良くするようにしたので、指令回転速度に対してモータ回転速度のオーバーシュートを小さくすることができ、スムーズな制御を行うことができるという効果を得ることができる。
【００２７】
また、自動運転のときの巻上げ距離の予測を高精度で行うことができるという効果が得られる。
【００２８】
この発明により、ブレーキ開放時の速度制御性を向上することで高精度な速度制御を必要とするクレーン巻上げまたは巻下げの加速時間の短縮を可能にすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態による制御装置をもったクレーンの主巻駆動装置の構成を示すブロック図。
【図２】  本発明の一実施形態による制御装置の巻上げの場合の制御特性の例を示す図。
【図３】  本発明の一実施形態による制御装置の巻下げの場合の制御特性の例を示す図。
【図４】  従来の技術によるクレーンの主巻駆動装置の構成を示すブロック図。
【図５】  従来の技術による制御装置の制御特性の例を示す図。
【符号の説明】
１…モータ（主巻用モータ）
２…ブレーキ
３…シーブ
４…交流電源
５…整流器
６…インバータ
７…操作部
８、１８…インバータ制御部
９…回転速度検出部
１０…ブレーキ開放検出部
１１…吊荷
【図１】
0004295408.tif 000002
【図２】
0004295408.tif 000003
【図３】
0004295408.tif 000004
【図４】
0004295408.tif 000005
【図５】
0004295408.tif 000006