JP2017017785A - 電動巻上機 - Google Patents

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真弘 大槻
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Abstract

【課題】
２台の巻上誘導電動機を備える電動巻上げ機において、２台の巻上誘導電動機のうち一方が故障しても自動的に運転を継続することができる電動巻上機を提供することを目的とする。
【解決手段】
巻上および巻下動作を行うための２台の誘導電動機と、前記２台の誘導電動機を駆動するためのインバータと、前記２台の誘導電動機の回転数に合わせてパルスを発生するエンコーダと、前記２台の誘導電動機の各相それぞれの電流を検出するための電流センサと、前記エンコーダで検出した回転数と前記電流センサで検出した電流値とに基づいて前記２台の誘導電動機の故障の有無を検出し、前記２台の誘導電動機のうちいずれかの誘導電動機の故障を検出した際に、故障を検出していない誘導電動機のみでの運転に切り換えるよう前記インバータを制御するインバータ制御部と、を有することを特徴とする電動巻上機。
【選択図】 図２

Description

本発明は、２台の巻上用誘導電動機を備える電動巻上機に関する。
本技術分野の背景技術として、特開２０１１‐２０７６０４号広報（特許文献１）がある。この広報には、「１台の巻上ドラムに対して、複数台の高圧電動機と、各複数台高圧電動機に付設された同数の高圧マトリクスコンバータからなる巻上駆動装置を備え、複数台より少ない台数の高圧電動機で非常運転するときは、その回転数より小さくかつ通常運転の半分でない回転数で運転させる。」と記載されている。
特開２０１１‐２０７６０４号公報
特許文献１のように一部の電動機が故障しても回転数を落とすことで非常運転を行なえるが、電動機の故障を検出する手段を備えていない為、制御部が自動で回転数を落とす判断をすることができない。また、吊り荷の重さに合わせた速度での運転を行なうことができないという課題がある。
そこで、本発明は２台の巻上誘導電動機を備える電動巻上げ機において、２台の巻上誘導電動機のうち一方が故障しても自動的に運転を継続することができる電動巻上機を提供することを目的とする。
上記課題を解決する為に、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電動巻上機であって、巻上および巻下動作を行うための２台の誘導電動機と、前記２台の誘導電動機を駆動するためのインバータと、前記２台の誘導電動機の回転数に合わせてパルスを発生するエンコーダと、前記２台の誘導電動機の各相それぞれの電流を検出するための電流センサと、前記エンコーダで検出した回転数と前記電流センサで検出した電流値とに基づいて前記２台の誘導電動機の故障の有無を検出し、前記２台の誘導電動機のうちいずれかの誘導電動機の故障を検出した際に、故障を検出していない誘導電動機のみでの運転に切り換えるよう前記インバータを制御するインバータ制御部と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、２台の巻上誘導電動機を備える電動巻上げ機において、２台の巻上誘導電動機のうち一方が故障しても自動的に運転を継続することができる電動巻上機を提供することができる。
インバータ式クレーン装置の全体構成を表す斜視図である。 巻上・横行制御部の巻上側の制御構成を表すブロック図の例である。 誘導電動機の故障検出および故障時の運転処理を説明するフローチャートの例である。 誘導電動機が正常時の電流波形である。 欠相時の電流波形である。
以下、実施例を図面を用いて説明する。
図１に示すインバータ式クレーン装置１の全体構成および動作について説明する。インバータ式クレーン装置１の巻上機２は、ドラムが組み込まれたフレーム６、フック３、ワイヤロープ４、巻上誘導電動機７、横行誘導電動機１０、横行用装置９、巻上・横行用制御装置８、押ボタン５などから構成される。巻上機２は走行用制御装置１２を備えた横行用ガーダ１１に取付けられている。また、横行用ガーダ１１は走行誘導電動機１４を備えた走行用装置１３に取り付けられ、走行用ガーダ１５に設置されている。
横行用ガーダ１１は、両端が走行誘導電動機１４を備えた走行用装置１３に固定され、押ボタン５の指示を取込んだ走行用制御装置１２により走行誘導電動機１４を制御することで、走行用ガーダ１５に沿って、Ｙ方向、−Ｙ方向に走行させることができる。また、横行用ガーダ１１には、巻上誘導電動機７と巻上・横行制御装置８を備えたフレーム６と、横行誘導電動機１０を備えた横行用装置９が一体となって載っている。この横行誘導電動機１０を備えた横行用装置９において、押ボタン５の指示を取込んだ巻上・横行制御装置８により横行誘導電動機１０を制御することで、巻上機２を横行用ガーダ１１に沿って、Ｘ方向、−Ｘ方向に移動させることができる。
巻上誘導電動機７を備えたフレーム６には、巻上・横行制御装置８が取付けられており、フレーム６に組込まれたドラムにフック３を備えたワイヤロープ４が巻かれており、押ボタン５の指示を取込んだ巻上・横行制御装置８により巻上誘導電動機７を制御し、フック３をＺ方向、−Ｚ方向に巻上、巻下することができる。
次に巻上・横行制御装置内の巻上側の構成および動作について図２を用いて説明する。 巻上・横行制御装置８には各種制御を行なうインバータ制御部１６、巻上用インバータ１７が格納されている。インバータ制御部１６には、動作指令を送る押ボタン５、巻上用インバータ１７により駆動する巻上誘導電動機７の回転に応じたパルス信号をインバータ制御部１６に送るエンコーダ１８、巻上誘導電動機７に流れる電流値を得るための電流センサ２０が接続されている。また、巻上誘導電動機７には誘導電動機用ブレーキ１９が備わっており、インバータ制御部１６により誘導電動機用ブレーキ１９の解除制御をする。
巻上用インバータ１７には、三相電源２１から電源が供給され、この巻上用インバータ１７から巻上誘導電動機７に対して電流が供給されている。また、インバータ制御部１６において、運転中に運転指示を行なっている送信回転数とエンコーダ１８により得たパルス信号から演算した誘導電動機の回転数に基づいて得たスベリ値により荷重区分の判別を行なう。ここで得た荷重判別値はインバータ制御部１６に記憶される。また、インバータ制御部１６には電流センサ２０により得た巻上誘導電動機７の各相の電流値も記憶される。 図３を用いて、巻上誘導電動機７の故障検出および故障による巻上誘導電動機７の１台運転制御の流れについて説明する。なお、故障とは誘導電動機が正常な動作をしていない状態であることを指す。
まず、処理Ｓ１において、押ボタン５によりインバータ制御部１６に巻上または巻下の動作指令を送り、巻上または巻下運転を開始する。
次に処理Ｓ２において、巻上または巻下運転中にエンコーダ１８より巻上誘導電動機７の回転数を検出する。
次に処理Ｓ３において、インバータ制御部１６が指示している回転数と前記処理Ｓ２で得た巻上誘導電動機７の回転数によりスベリ値を検出する。スベリ値は以下の（数１）により算出する。

（数１）
スベリ値＝（インバータ制御部１６の送信回転数）−（エンコーダ１８により得た巻上誘導電動機の回転数）

次に処理Ｓ４において前記処理Ｓ３で得たスベリ値より加重率を判別する。スベリ値は荷重により異なる。
次に処理Ｓ５において、エンコーダ１８より巻上誘導電動機７の回転数を検出する。そして、処理Ｓ６において処理Ｓ５で得た回転数が、インバータ制御部１６の送信回転数から処理Ｓ３で得たスベリ値を引いた値にならなければ処理Ｓ７を行なう。正常値であれば処理５を行なう。
処理Ｓ７において、巻上誘導電動機７に流れる各相の電流値を電流センサ２０により検出する。ここで得た電流値を処理Ｓ８において、欠相状態か判別する。欠相でなければ図４に示す電流波形のようになっており、もし欠相状態であれば図５に示すように欠相となる相の波形を得ることができていない。この処理Ｓ８において欠相と判定した場合、処理Ｓ９を行なう。欠相ではない場合、処理Ｓ５を行なう。
処理Ｓ９において、処理Ｓ４で得た荷重情報と１台の巻上誘導電動機７の容量にあった速度運転にする。例えば、定格荷重３０t、１台の誘導電動機容量１８ｋＷであった場合、（数２）に処理Ｓ４で得た荷重Ｗ[ｔ]、誘導電動機容量Ｐ[ｋＷ]、機械効率η＝０．９の情報を代入することにより運転できる最大速度Ｖ[ｍ・ｍｉｎ]を得ることができる。

（数２）
Ｖ＝（６１２０×η×Ｐ）／（１０００×Ｗ）

ここで、処理Ｓ４で得た荷重が定格荷重の７０％の場合、（数２）より、Ｖ＝（６１２０×０．９×１８）／（１０００×２１）＝４．７[ｍ・ｍｉｎ]となり、速度が４．７[ｍ・ｍｉｎ]までしか出ないように制御することで１台の巻上誘導電動機７での運転を可能にする。
このように、処理Ｓ４で得た荷重情報にあわせた速度にすることで２台の誘導電動機のうち一方が故障した場合でも、自動的に運転を継続して行なうことができる。
１ インバータ式クレーン装置
２ 巻上機
３ フック
４ ワイヤロープ
５ 押ボタン
６ フレーム
７ 巻上誘導電動機
８ 巻上・横行制御装置
９ 横行用装置
１０ 横行誘導電動機
１１ 横行用ガーダ
１２ 走行用制御装置
１３ 走行用装置
１４ 走行誘導電動機
１５ 走行用ガーダ
１６ インバータ制御部
１７ 巻上用インバータ
１８ エンコーダ
１９ 誘導電動機用ブレーキ
２０ 電流センサ
２１ 三相電源

Claims (3)

  1. 巻上および巻下動作を行うための２台の誘導電動機と、
    前記２台の誘導電動機を駆動するためのインバータと、
    前記２台の誘導電動機の回転数に合わせてパルスを発生するエンコーダと、
    前記２台の誘導電動機の各相それぞれの電流を検出するための電流センサと、
    前記エンコーダで検出した回転数と前記電流センサで検出した電流値とに基づいて前記２台の誘導電動機の故障の有無を検出し、前記２台の誘導電動機のうちいずれかの誘導電動機の故障を検出した際に、故障を検出していない誘導電動機のみでの運転に切り換えるよう前記インバータを制御するインバータ制御部と、を有することを特徴とする電動巻上機。
  2. 請求項１に記載の電動巻上機であって、
    前記インバータ制御部で、設定された誘導電動機の回転数と前記エンコーダで検出した誘導電動機の回転数とを比較して電動巻上機の加重率を算出し、前記誘導電動機の故障を検出した際に、算出した加重率に応じた運転状態となるように前記インバータを制御することを特徴とする電動巻上機。
  3. 請求項２に記載の電動巻上機であって、
    前記インバータ制御部で、前記算出した加重率と前記誘導電動機の容量とに基づいて、前記誘導電動機の運転可能な最大速度を算出し、算出した最大速度を超過しないように前記インバータを制御することを特徴とする電動巻上機。
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