JPH06331470A

JPH06331470A - ブレーキの負荷保持トルクのチェック方法

Info

Publication number: JPH06331470A
Application number: JP6115852A
Authority: JP
Inventors: David C Wendt; デヴィッド・シー・ウェント; Robert J Lapota; ロバート・ジェイ・ラポタ; Karl T Flierl; カール・ティ・フライアール
Original assignee: Komatsu Mining Corp
Current assignee: Komatsu Mining Corp
Priority date: 1993-05-03
Filing date: 1994-05-02
Publication date: 1994-12-02
Also published as: CA2098894C; CA2098894A1; US5343134A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ブレーキの負荷保持トルクをチェックする方
法であって、従来技術の種々の問題や欠点の幾つかを解
消する方法を提供する。【構成】電動機３９は適当な歯車装置３１を介してホ
イストドラム２５に連結されている。ドライバ装置３７
はメインライン接触器４３と、周波数調節可能なインバ
ータ４５と、一組のダイナミック制動抵抗器４７とを含
んでいる。ドライバ装置３７が遮断されると、たとえ負
荷１８がフック２９より吊下げられた状態にあっても、
電磁石式のシューブレーキ４９がブレーキホイールをク
ランプし電動機及びホイストドラム２５を固定位置に保
持する。電動機が回転するようドライバ装置３７が作動
されると、ブレーキ接触器４４が閉じ、ブレーキ磁石コ
イルが励磁されてブレーキ４９が解放される。ブレーキ
４９のホイールは軸７５により電動機３９に連結されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、駆動装置に係り、更に
詳細には電動機を使用する駆動装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】電動機を使用して最終用途の機能を果す
電気式駆動装置は、推進、機械の駆動装置、コンベアラ
イン、化学的処理、材料ハンドリングの用途等に於て広
く使用されている。かかる駆動装置の例として例えば米
国特許第３，８４５，３６６号及び同第４，１７７，２
３８号に記載された駆動装置がある。

【０００３】材料ハンドリング機械には、機械をある位
置より他の位置へ移動したり、機械のサブ構造体を機械
それ自身上にて移動したり、その機械が取扱う必要のあ
る負荷を移動させたりするための電動機式の駆動装置が
設けられたものがある。かかる材料ハンドリング機械の
一例は、工場、鉄鋼ハンドリングベイ等に於て負荷を持
上げて配置するために使用されるオーバヘッド型の走行
クレーン（ＯＴＣ）である。かかるクレーンは一対の高
い位置に設けられたメインレールに沿って移動し、メイ
ンレールは互いに平行に通常数ヤード（数ｍ）隔置され
ている。メインレールの間には一対のブリッジガーダー
（橋桁）が延在しており、ガーダーの両端にはレール上
にクレーンを支持するための従動輪が設けられている。
またガーダーそれ自身にもレールが設けられている。

【０００４】ガーダーのレール上には「トロリー」と呼
ばれるサブ構造体が設けられており、このサブ構造体は
駆動力によってブリッジの幅方向へ移動される。ロード
ホイストがトロリーに設けられており、動力駆動される
昇降ロープドラム、即ちスチールケーブルが螺旋状に巻
掛けられたドラムを含んでいる。

【０００５】ケーブルは負荷持上げフック、掛鎖、バケ
ット、磁石等に接続されている。かかる構成により、オ
ペレータ（通常ブリッジに取付けられブリッジと共に移
動する運転室に乗っている）はクレーンが移動する領域
の任意の位置に於て負荷を持上げ、移動し、配置するこ
とができる。他の幾分か一般的ではない運転態様のクレ
ーンとして、地上又は他の遠隔位置又はブリッジではな
くトロリーに設けられたオペレータ用の運転室より操作
可能な無線制御式のクレーンがある。

【０００６】オーバヘッド型クレーンには二つの電動機
式の駆動装置、即ちブリッジ用の駆動装置とトロリー用
の駆動装置とが使用されている。第三の電動機式の駆動
装置が負荷を昇降させるために使用される。かかる駆動
装置は直流電流又は交流電流の何れかによって駆動され
る。直流式の駆動装置は古いスチールミル等に於て一般
的に使用されていたが、少なくとも一部には正確な制御
が可能であり設計上の融通性が高いという利点から交流
式の可変周波数型の駆動装置が一般的に使用されるよう
になってきている。

【０００７】可変周波数型の駆動装置に於ては、電動機
速度は電動機に印加される電圧の周波数の関数である。
交流式の可変周波数型の駆動装置（ホイスト駆動装置に
使用される）の幾つかの例が米国特許第４，９６５，８
４７号及び同第５，０７７，５０８号に記載されてい
る。オーバヘッド型のクレーン及び交流式の駆動装置の
リーダー的製造業者は、アメリカ合衆国ウイスコンシン
州、ミルウォーキー所在のハーニッシュフェガー・イン
ダストリーズ・インコーポレイテッド（Harnischfeger
Industries, Inc.）である。一つのかかる交流式の駆動
装置がＳＭＡＲＴＯＲＱＵＥ（登録商標）なる商品名に
て販売されており、本発明はＳＭＡＲＴＯＲＱＵＥの制
御装置を改良することを含んでいる。

【０００８】ホイスト、ブリッジ、及びトロリーの各駆
動装置は運転室内に設けられオペレータにより操作され
るマスタスイッチに接続された電気式制御装置により制
御される。マスタスイッチはニュートラル位置及びニュ
ートラル位置より二方向の一連の複数の位置に切換えら
れるハンドルを有している。かくしてハンドルは二方向
の何れについても駆動速度を制御する。また下記の制約
を受けるが、ハンドルがニュートラル位置より遠ざけら
れれば遠ざけられるほど駆動装置は負荷、例えばブリッ
ジ又はトロリー又はホイストより懸垂支持された負荷を
移動させる速度を速くする。逆にマスタスイッチがニュ
ートラル位置へ近付けられるほど駆動装置は負荷を移動
させる速度を低くする。

【０００９】何れにせよ、電動機及び制御装置は変化率
の傾斜角により設定される許容最大変化率よりも速い速
度変化が生じることがないよう、速度変化をなだらかに
する。変化率の傾斜角なる表現は、直交二軸のグラフに
て表現された場合に増速率及び減速率を示す線が傾斜
し、傾斜路の如き形状をなすことによる。一般に制御装
置の製造業者がかかる変化率を設定し、変化率はクレー
ンの日常的な運転に際しては変更されない。

【００１０】更に従来技術を説明する前に、幾つかの基
本的な事項について理解することが有用である。一つの
かかる基本的な事項は交流電動機に関するものであり、
また特定の型式の交流電動機、即ちかご形電動機の運転
特性の幾つかに関するものである。また他の一つの基本
的な事項は周波数調節可能なインバータとして知られて
いる電動機制御装置の幾つかの動作原理、及びかかる制
御装置が交流かご形電動機に使用される態様に関するも
のである。更に他の一つの基本的な事項は非対称の負荷
として知られているもの、即ち一方の方向については電
動機の回転に抗し他方の方向については電動機の回転を
補助する負荷、及びかご形電動機及び周波数調節可能な
インバータがホイスト駆動装置を駆動するために使用さ
れる場合にかかる非対称の負荷が電動機及び制御装置に
如何なる影響を及ぼすかということに関する。

【００１１】かご形電動機はそのロータ（両端にて互い
に接続された互いに平行な導電体にて形成されている）
の一部の形状が「かご」に似ていることからこの名前が
与えられている。三相のかご形電動機（クレーンの駆動
装置に使用される型式のもの）に於ては、電動機は三つ
のステータ端子しか有していない。換言すれば巻線ロー
タ型の電動機の場合の如きロータ端子は存在しない。

【００１２】かご形電動機に関連する他の一つの基本的
な事項は、回転速度が一般に電動機に印加される電圧の
周波数の関数であるということである。例えば定格出力
トルク及び６０Ｈz の印加電圧に於て約１７６０ｒｐｍ
の運転速度を有する電動機は、３０Ｈz の電圧が印加さ
れると約８６０ｒｐｍの運転速度を呈する。かご形電動
機のかかる特性を考慮して、上述のＳＭＡＲＴＯＲＱＵ
Ｅの交流式ドライバ装置及びこれと同様の他のドライバ
装置は「インバータ」と呼ばれ、マスタスイッチのハン
ドルの位置を変化させることによって変更可能な出力周
波数（及び電圧）を発生するよう構成されている。

【００１３】クレーンのホイスト用駆動装置の如き電動
機式の駆動装置は幾分か特異な条件下にある。ブリッジ
用及びトロリー用の駆動装置とは異なり、またオーバヘ
ッド型の走行クレーン以外の他の多くの型式の駆動装置
とは異なり、ホイスト用駆動装置により取扱われる負荷
は非対称の負荷と言われている。即ち負荷の移動方向に
応じて負荷の重量が電動機の回転を補助したりこれに抗
したりする。

【００１４】より詳細には、負荷が上昇されている場合
には、重力が負荷の上方への移動に抗し、従って電動機
の回転に抗する。これに対し負荷が下降されている場合
には、重力（勿論下向きに作用している）は電動機の回
転を補助し、電動機をより速く回転させるよう作用す
る。この種の負荷は「オーバーホーリング負荷」と呼ば
れることがある。

【００１５】クレーンのホイスト用駆動装置は非対称の
負荷をハンドリングしなければならない唯一の駆動装置
ではない。例えば逆転可能な傾斜コンベアにより傾斜面
に沿って上下に二つの高さ位置の間に負荷を移動させる
ための任意の駆動装置もホイスト用の駆動装置と同様で
ある。

【００１６】米国特許第４，９６５，８４７号及び同第
５，０７７，５０８号には、オーバヘッド型走行クレー
ン、より詳細にはかかるクレーンのホイスト装置に使用
される電動機式の駆動装置の幾つかの例が示されてい
る。かかる駆動装置は電動機に印加される電圧と該電圧
の周波数との間に実質的に一定の比を維持することによ
って電動機を駆動する。その結果電動機は実質的に一定
のステータ電流を有し、従ってその全速度に亘り実質的
に一定のトルクを発生する。

【００１７】クレーンのホイスト装置に於ては、クレー
ンが他の位置へ移動する間負荷が空中に吊下げられた状
態に保持されなければならないことが多い。かかる負荷
の保持はホイスト装置の電気的ドライバ装置がオフに切
換られている状態にて行われる。従ってホイスト装置に
は一般に電磁クランプシュー型のブレーキが設けられて
おり、このブレーキはそれに設けられた大型の磁石コイ
ルを付勢することによって解放される。ブレーキシュー
はブレーキ作動位置へばねによって付勢されているの
で、磁石コイルが消勢されるとブレーキホイールをクラ
ンプする。クレーンのホイスト装置に於ては、ブレーキ
は電動機の定格出力トルクの約１５０％程度にて制動ト
ルク、即ちクランプトルクを発生するよう構成されてい
る。

【００１８】上述の如き型式のホイスト装置は一般に満
足し得るものではあるが、それらのなかには幾つかの欠
点を有するものがある。電磁ブレーキはその保守が不十
分であったり不適切であったりすることに起因して部分
的に又は完全に故障することがある。例えばブレーキシ
ューが過度に摩耗し、ブレーキにより発生される制動ト
ルクが急激に低下する。他の一つの例として、ブレーキ
が何らかの理由により楔状に開いた状態になり、そのた
め磁石コイルが消勢されてもブレーキシューがブレーキ
ホイールをクランプすることができなくなることがあ
る。

【００１９】ブレーキが吊下げられた負荷を十分に保持
することができない状態になると、ホイストのドライバ
装置がオフに切換えられた段階で負荷がおそらくは突然
に下降する。即ちオペレータはかかる負荷の下降を制御
することができず、ブレーキの異常の徴候を示す警報が
発せられなければ、ブレーキが完全に作動し得る状態に
はないことを認識することができない。従ってブレーキ
の負荷保持トルクをチェックする方法であって負荷が制
御不可能に下降することを防止する方法は当技術分野に
於て大きな改善をもたらす。

【００２０】

【発明の目的】本発明の一つの目的は、ブレーキの負荷
保持トルクをチェックする方法であって、従来技術の種
々の問題や欠点の幾つかを解消する方法を提供すること
である。

【００２１】本発明の他の一つの目的は、ブレーキの負
荷保持トルクをチェックする方法であって、負荷が制御
不可能に下降することを防止する方法を提供することで
ある。

【００２２】本発明の他の一つの目的は、ブレーキの負
荷保持トルクをチェックする方法であって、電動機への
電力の供給を停止させる前にブレーキの完全性を確認す
る方法を提供することである。

【００２３】本発明の更に他の一つの目的は、ブレーキ
の負荷保持トルクをチェックする方法であって、明らか
に異常なブレーキが修理されるまで負荷が更に上昇され
ることを防止する方法を提供することである。

【００２４】本発明の更に他の一つの目的は、ブレーキ
の負荷保持トルクをチェックする方法であって、ブレー
キの完全性が疑しいことを示す警報をオペレータに発す
る方法を提供することである。

【００２５】これらの目的及び他の目的が如何に達成さ
れるかについては以下の説明及び添付の図面より明らか
となるであろう。

【００２６】

【発明の概要】本発明は材料ハンドリンク機械に搭載さ
れる交流誘導電動機（好ましくはかご形電動機）に接続
される交流インバータ式ドライバ装置を改善するもので
ある。材料ハンドリング機械は電動機が回転することを
阻止する（従って負荷が移動することを阻止する）負荷
保持ブレーキが電動機に設けられた型式のものである。
電動機は負荷をただ単に横方向へ移動させるのではなく
負荷を上昇方向又は下降方向へ移動させる。

【００２７】ブレーキの負荷保持トルクをチェックする
方法は電動機を速度０へ向けて減速する工程と、ブレー
キを設定する工程とを含んでいる。次いで負荷保持電力
（即ち負荷を空中に保持する電力）が上昇方向又は下降
方向にて電動機へ供給され、電動機へ供給される電流が
変更される。次いで電動機が回転しているか否かを判定
するためのチェックが行われる。

【００２８】一つの非常に好ましい方法に於ては、ブレ
ーキの設定は電動機速度が速度０を含むある速度範囲内
にあるときに、例えば電動機速度が電動機の同期速度の
１０％と速度０との間にあるときに行われる。電動機は
ある特定の負荷に対しある負荷電流を有し、電力供給工
程は約８０％の定格負荷電流と約１００％の定格負荷電
流との間の値にて電動機へ電流を供給することを含んで
いる。電動機の出力トルクは電動機電流の関数であり、
また電動機は材料ハンドリング機械の定格負荷又はその
近傍の負荷を上昇させたり下降させたりする状態になる
ので、電流は約１００％の定格負荷電流であることが好
ましい。特にブレーキが殆ど又は全く負荷保持トルクを
発生しない場合には負荷は下降するので、電流は約１０
０％の定格負荷電流であることが好ましい。

【００２９】以下に説明する理由から、電流変更工程及
び回転チェック工程は実質的に同時に行われることが好
ましい。電流を変更する方法には少なくとも二つの方法
がある。その好ましい方法は電動機へ供給される電流を
低減することを含んでいる。電流変更工程及び回転チェ
ック工程は電流を低減することによって電動機により発
生される出力トルクが漸次低下するので同時に行われる
ことが好ましい。このことによりブレーキの負荷保持能
力に依存する度合が漸次増大する。ブレーキが何らかの
理由から負荷を保持することができない場合には、電動
機がある程度の出力トルクを発生している間にその事実
を認識することが好ましい。

【００３０】電動機にはそれが回転している間パルスを
発生する軸エンコーダとして知られている装置が設けら
れている。回転チェック工程は所定の時間中に発生する
パルスの数を計数することを含んでいる。計数されるパ
ルスの数が所定の数に等しいか又はこれよりも小さい場
合には、ドライバ装置はベースブロックの状態にされ、
電動機へ電力を供給することが阻止される。これに対し
計数されるパルスの数が所定の数よりも大きい場合に
は、電動機へ供給される電力が増大され、これによりブ
レーキではなく電動機により再度負荷が保持され負荷が
下降することが防止される。

【００３１】一つの型式のインバータ式のドライバ装置
は速度偏差検出装置と呼ばれる装置を含んでいる。オペ
レータにより操作されるマスタスイッチの位置決めによ
り、電動機をある速度にて回転させる周波数にて出力電
圧を発生するようドライバ装置に指示する指令信号が発
生される。速度偏差検出装置は実際の電動機速度が所定
値以上指令電動機速度よりずれているか否かを実質的に
連続的に検出する。もしそうであれば速度偏差検出装置
はドライバ装置の機能を停止させる。

【００３２】しかしブレーキが作動不能又は不適切に設
定された状態にある場合には、電動機を付勢し負荷を保
持するための電力が供給されなければならない。従って
本発明の方法が実行されている状態にて電動機へ供給さ
れる電力が増大される（エンコーダより供給される計数
されたパルスの数が所定の数よりも大きい場合に行われ
る）場合には、さもなくば速度偏差検出装置がその通常
の機能を果すので、ドライバ装置の機能が停止されない
よう速度偏差検出装置の機能を停止させる工程が行われ
る。

【００３３】本発明の他の一つの局面によれば、ブレー
キが異常であることが判ると負荷を床まで制御可能に下
降させることが好ましい。換言すれば、負荷上昇工程は
ブレーキの修理が行われる間保留されなければならな
い。かくして本発明の好ましい方法はドライバ装置が電
動機に対し負荷上昇方向に電力を供給することを阻止す
る工程を含んでいる。

【００３４】オペレータは手によって操作することに集
中するので、ブレーキに何らかの故障が生じたことをす
ぐには認識することができない。従って本発明の方法は
表示パネルの警報ランプ、可聴信号又はこれらの両方に
よってブレーキの故障を知らせる工程を含んでいる。速
度偏差検出装置の機能を停止させる工程、ドライバ装置
が電力を供給することを阻止する工程、及び警報を発す
る工程については、本発明の方法はこれらの三つの工程
のうちの少くとも二つの工程（おそらくは三つの全ての
工程）が実質的に同時に行われるよう実行される。或い
は本発明の方法は上述の少くとも二つの工程が相前後し
て行われるよう実行される。

【００３５】この発明の概要の欄の最初の部分に於て、
電流の変更は少くとも二つの方法の何れかにより実行さ
れてよいことを説明した。第一の方法は電動機へ供給さ
れる電流を低減することを含んでいる。他の一つの方法
は電動機へ供給される電流を負荷電流よりも高い値にま
で増大させることである。かくして電流を増大させるこ
とは、エンコーダより供給されるパルスの数及びパルス
の頻度をチェックしながら電動機のトルクを定格負荷ト
ルクよりも高い値に上昇させ、これによりブレーキに凌
駕して電動機を回転させるために行われる。この方法は
本発明の上述の他の工程に使用されてもよいが、その場
合には電流制限や時間制限の特徴がドライバ装置に組込
まれなければならないので装置の構造が複雑になる。定
格電流よりも高い電動機電流はおそらくは電動機を損傷
させるレベル以上に電動機の温度を上昇させる。また電
流値が高くなればなるほど、電動機の温度が定格電動機
温度を大きく越える前に電流を調整することができる時
間が非常に短くなる。

【００３６】本明細書に於て、「電動機速度」なる用語
は電動機のロータの回転速度である。また「実質的に同
時に」なる用語は言及される事象に関し、それらの事象
が同時に開始若しくは終了しなくてもそれらの事象が行
われる時間がある程度共通して経過することを意味す
る。換言すれば、この用語は幾つかの事象が行われる時
間がある程度オーバラップしていることを意味する。

【００３７】

【実施例】本発明の方法を説明する前に、本発明の方法
が使用される一つの用途を理解することが有用である。
図１及び図２に於て、オーバヘッド型の走行クレーン１
１は鉄道と同様のフランジ付き車輪１５により両端にて
支持された互いに隔置された一対のブリッジガーダー１
３を含んでいる。車輪１５はレール１７に載置されてお
り、レール１７は三次元的に見て図１の紙面に垂直な方
向に延在している。このレール１７、従ってクレーン１
１全体が、該クレーンによって移動されるべき負荷１８
が配置された面、例えば床の高さよりも十分に高い位置
に存在している。

【００３８】ブリッジガーダー１３上にはトロリー１９
が設けられており、トロリー１９はブリッジガーダー１
３の長さ方向に延在するレール２１上に載置された同様
の車輪に支持されている。トロリー１９にはホイスト機
構２３が設けられており、ホイスト機構はスチールケー
ブル２７が巻付けられたシリンダ形のドラム２５を含ん
でいる。ケーブル２７には負荷１８を持上げるための装
置が吊下げられている。この装置としてフック２９が図
示されているが、負荷を持上げるための装置は掛鎖、電
磁石又は他の装置であってよい。ドラム２５がホイスト
機構の電動機により回転されると、フック２９（及びそ
れに取付けられた負荷１８）が上昇又は下降する。

【００３９】ドラムの回転（回転方向及び回転速度の両
方）はクレーンの運転室３３内に配置されたマスタスイ
ッチ３１を操作するオペレータにより制御される。オペ
レータがマスタスイッチのハンドル３５をニュートラル
位置、即ち「オフ」位置より一方の方向、例えば「上
昇」又は他方の方向、例えば「下降」へ移動させると、
ドラム２５はそれに対応して回転する。またこの場合ハ
ンドル３５がニュートラル位置より移動される距離によ
って回転速度が制御される。

【００４０】図２はかご形電動機３９を制御する一つの
代表的な周波数調節可能な三相交流インバータ型ドライ
バ装置３７を示している。電動機３９は適当な歯車装置
３１を介してホイストドラム２５に連結されている。ド
ライバ装置３７はメインライン接触器４３と、周波数調
節可能なインバータ４５と、一組のダイナミック制動抵
抗器４７とを含んでいる。ドライバ装置３７が遮断され
ると、たとえ負荷１８がフック２９より吊下げられた状
態にあっても、電磁石式のシューブレーキ４９がブレー
キホイールをクランプし電動機及びホイストドラム２５
を固定位置に保持する。電動機が回転するようドライバ
装置３７が作動されると、ブレーキ接触器４４が閉じ、
ブレーキ磁石コイルが励磁されてブレーキ４９が解放さ
れる。図２に示されている如く、ブレーキ４９のホイー
ルは軸７５により電動機３９に連結されている。

【００４１】パルスを発生するエンコーダ７１が電動機
の速度を検出するために接続されている。ダブルエンド
型の電動機３９（電動機の軸が電動機の両端より突出す
る型式の電動機）の場合には、エンコーダ７１はドラム
２５を駆動するために使用されない軸の端部に連結され
てよい。或いはエンコーダ７１は図示の如く高速歯車軸
７７に連結されてよい。エンコーダ７１は１回転毎に所
定の数のパルスを発生し、この所定の数は例えば１回転
当り１０２４パルスの如き非常に大きい数であることが
好ましい。所定時間当りのパルスの数を計数することに
より電動機の速度を演算することができる。

【００４２】次に図３を参照して本発明の方法の種々の
局面について説明する。負荷１８がフック２９に取付け
られており、クレーンのオペレータが負荷１８を吊下げ
られた位置に保持し、負荷を吊下げられた状態のまま他
の位置へ搬送すべく負荷１８を床より持上げているもの
とする。以下の説明を明瞭にすべく、本発明の種々の局
面及びステップには同一の番号が付されている。

【００４３】負荷１８を吊下げられた位置に保持すべ
く、オペレータはマスタスイッチのハンドル３５を「オ
フ」位置、即ち中立位置へ移動させ、これにより「停止
指令」５１が達成される。停止指令５１により電動機３
９は速度０へ向けて減速される（ステップ５３）。この
場合減速は図５（Ｂ）の電動機速度曲線５５により示さ
れている如く電動機３９に印加される電圧の周波数を漸
次低下させることにより行われる。その過程に於てブレ
ーキ４９が作動される（ステップ５７）。ブレーキの設
定は電動機の速度が速度０より数％の範囲内に低下した
段階に於て行われる。

【００４４】図５（Ａ）に於て、縦軸と線１２１との間
の水平線は減速電流を示しており、線１２１と１２３と
の間の水平線は負荷電流を示している。図５（Ａ）の電
動機／インバータ電流曲線に於て位置５９として示され
ている如く、負荷保持電力（即ち負荷を空中に保持する
電力）が、ブレーキ４９が設定されるに十分な所定の時
間に亘り電動機３９に対し上昇方向に与えられ（ステッ
プ６１）、次いで電動機へ供給される電流が変更される
（ステップ６３）。ステップ６５は電動機３９が回転し
ているか否かを判定するために行われるチェックを示し
ている。

【００４５】一つの非常に好ましい方法に於ては、ブレ
ーキ４９は電動機の速度が速度０を含むある速度範囲内
になった場合に、例えば電動機の速度が電動機の同期速
度の１０％と速度０との間の値になった段階に於て設定
される。電動機は負荷電流（負荷を保持するに必要な電
流）を有し、電力供給ステップは負荷を保持するに十分
なトルクを発生するに必要な電流にほぼ等しい電流値に
て電動機３９へ電流を供給することを含んでいる。電動
機の出力トルクは電動機の電流の関数であり、また電動
機３９は０とクレーン１１又は他の機械についての定格
負荷との間の負荷をハンドリングするものであるので、
負荷電流のみが必要である。この負荷電流は、ブレーキ
４９が殆ど又は全く負荷保持トルクを与えない場合にも
負荷１８が落下しないような電流である。

【００４６】以下に説明する理由から、電流変更ステッ
プ６３及び回転チェックステップ６５は実質的に同時に
行われることが好ましい。また電流を変更する方法には
少くとも二つの方法がある。好ましい方法は電動機３９
へ供給される電流を漸減することを含んでいる。電流を
漸減することにより電動機３９により発生される出力ト
ルクが漸次減少するので、電流変更ステップ及び回転チ
ェックステップは同時に行われることが好ましい。この
ことによりブレーキ４９が負荷１８を保持する能力に依
存する度合が漸次上昇する。ブレーキ４９が何らかの理
由により負荷１８を保持することができない場合には、
電動機３９がある程度の出力トルクを発生している間に
その事実を認識することが好ましい。

【００４７】電動機の電流（出力トルクに関連してい
る）は徐々に低減され、電流の漸減後に或いは電流の漸
減と共に回転チェックステップ６５が行われることが特
に好ましい。電流は５〜３０％の減少分にて漸減される
ことが好ましく、特に約２５％毎に、即ち図５（Ａ）に
於て位置７０により示されている如く１００％より７５
％、５０％、２５％、０％と漸次減少されることが好ま
しい。

【００４８】エンコーダ７１は電動機が回転している間
はパルスを発生し、回転チェックステップ６５は所定の
時間の間にパルスが存在するか否かを検出すること（ス
テップ６７）を含んでいる。パルスが存在しない場合に
は、ドライバ装置は通常の要領にて停止される（ステッ
プ６９）。

【００４９】パルスが存在する場合には、所定の時間中
のパルスの数が計数される（ステップ７３）。計数され
たパルスの数が所定の数に等しいか又はそれよりも小さ
い場合には、ドライバ装置はステップ７５により示され
ている如く通常の要領にて停止される。

【００５０】計数されるパルスの最大値は５０パルスを
越えないことが好ましく、非常に好ましい方法に於ては
約５〜１０パルスである。所定の時間は約１秒以下であ
ることが好ましく、特に約３００〜４００ミリ秒である
ことが好ましい。一方計数されるパルスの数が所定の
数、例えば５パルスよりも大きい場合には、負荷を空中
に保持すべく電動機３９へ供給される電力が増大され
（ステップ８１）、これにより負荷１８を保持しそれが
下降することを防止するのはブレーキ４９ではなく電動
機３９になる。

【００５１】一つの型式のインバータ式のドライバ装置
３７は速度偏差検出装置８３と呼ばれる装置を含んでい
る。オペレータにより操作されるマスタースイッチのハ
ンドル３５の位置により、電動機３９をある特定の速度
にて回転させる周波数にて出力電圧を発生するようドラ
イバ装置３７に指示する指令信号が出力される。速度偏
差検出装置８３は実質的に連続的に実際の電動機速度が
ある所定値以上指令電動機速度よりずれているか否かを
検出する。もしそうであれば速度偏差検出装置８３はド
ライバ装置３７を消勢する。

【００５２】しかしブレーキ４９が作動不能である場合
や不適切に設定されている場合には、電動機３９を付勢
し、負荷１８を保持し、負荷１８を下降させるための電
力が供給されなければならない。従って本発明の方法が
実行されている状態にて電動機３９へ供給される電力が
増大される（ある特定の時間内にエンコーダ７１より供
給される計数されたパルスの数が所定の数よりも大きい
場合に行われる）場合には、速度偏差検出装置８３の機
能を停止するステップ８５が実行され、これによりドラ
イバ装置３７よりの出力電動機電流の供給は停止されな
い（速度偏差検出装置８３が正常に機能する場合には電
動機電流の出力が停止される）。

【００５３】本発明の他の一つの局面によれば、ブレー
キ４９が異常であることが判った場合には負荷１８を床
まで制御可能に下降させることが好ましい。換言すれ
ば、ブレーキが修理される間負荷上昇作業が中断され或
いは行われないようにされなければならない。かくして
好ましい方法はドライバ装置３７が上昇方向には機能し
ないようにする工程（ステップ８７）を含んでいる。

【００５４】オペレータは手によって操作することに集
中するので、ブレーキ４９に何らかの故障が生じたこと
をすぐには認識することができない。従って本発明の方
法は表示パネルの警報ランプ９３、可聴信号又はこれら
の両方によってブレーキの故障を表示するステップ８９
及びブレーキの故障を音声によって警報するステップ９
１を含んでいる。速度偏差検出装置８３の機能を停止さ
せるステップ８５、ドライバ装置３７の機能を停止させ
るステップ３７及び警報を発するステップ９１について
は、本発明の方法は上述の少くとも二つのステップ（お
そらくは三つの全てのステップ）が実質的に同時に行わ
れるよう実行される。或いは本発明の方法は上述の少く
とも二つのステップが相前後して行われるよう実行され
る。

【００５５】オペレータがブレーキの故障の表示を消す
ことができないよう、音声によるブレーキの故障警報の
形で行われる故障表示を消すことが阻止される（ステッ
プ９５）。次いでブレーキ４９が解放され（ステップ９
７）、負荷１８を下降させ負荷の下降を停止させる機能
を維持することにより（ステップ９９）、オペレータは
負荷１８を床まで下降させる。

【００５６】本明細書の発明の概要の欄に於て、電流の
変更は少くとも二つの方法の何れかにより実行されてよ
いことを説明した。第一の方法は、ブレーキの完全性を
検査する一つの方法として、電動機３９へ供給される電
流を減少させ（好ましくは漸減させ）、ブレーキ４９の
負荷保持能力に対する依存度合を漸次高くすることを含
んでいる。また他の一つの方法は電動機３９へ供給され
る電流を定格電流よりも高い値にまで増大させることで
ある。かくして電流を増大させることは、エンコーダに
よってパルスの数及びパルスの頻度をチェックしながら
電動機のトルクを定格トルクよりも高い値に上昇させ、
これによりブレーキに凌駕して電動機を回転させるため
に行われる。一般にブレーキは全負荷の電動機トルクよ
りも実質的に高い制動トルクを発生するよう構成されて
いる。従って出力トルクが例えば定格トルクの１１０％
である場合には、電動機３９はブレーキ４９に凌駕して
回転することができ、このことはブレーキが適正には設
定されていないことを示している。

【００５７】図４に於て、線１０１は接触器４３を閉じ
ることによってドライバ装置３７を作動させることを示
している。線１０３はマスタスイッチ３１よりの速度変
更指令を示しており、線１０５は方向指令、即ち手前方
向（上昇方向）又は逆方向（下降方向）を示している。
この方向指令はマスタースイッチ３１のハンドル３５が
オペレータへ向けて（上昇方向）へ引張られ或いはオペ
レータより離れる方向（下降方向）へ押されることによ
り発生される。線１０７は周波数出力指令を示してお
り、ハンドル３５がその中立位置より移動される距離
（円弧に沿って測定した場合の距離）の関数である。ハ
ンドル３５がその中立位置より移動される距離が大きく
なればなるほど指令周波数が高くなり、従って電動機３
９の速度が高くなる。

【００５８】線１０９はブレーキ接触器４４を閉じるこ
とによりブレーキ４９を解放するブレーキ解放指令を示
しており、線１１１はブレーキ解放指令のアンサーバッ
クによる確認を示している。線１１３はブレーキ４９の
作動を示し、線１１５は負荷の安定化を示している。破
線１１７と１１９との間の時間は負荷を空中に保持する
ステップ６１に実質的に対応する３００〜４００ミリ秒
を示している。同様に図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に於け
る線１２１と１２３との間の時間もこの３００〜４００
ミリ秒の時間を示している。

【００５９】図４の線１１９と１２０との間の間隔によ
り示される時間は、電動機電流を図５（Ａ）に於て位置
７０により示されている如く段階的に低減し、上述の如
く電動機の回転をチェックすることによってブレーキの
保持能力がチェックされる時間である。電動機の回転が
なければ、線１０７により示される周波数出力は停止さ
れる。これに対し電動機の回転が検出されると、周波数
出力は維持され、これにより負荷トルクが維持される。

【００６０】以上に於ては本発明の原理を幾つかの好ま
しい実施例との関連で説明したが、これらの実施例は例
示に過ぎず、本発明はその範囲内にて種々の変更が加え
られてよいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】オーバヘッド型の走行クレーンとして具現化さ
れた例示的材料ハンドリング機械を示す側面図である。

【図２】図１のクレーンのホイスト駆動装置を示す概略
構成図である。

【図３】本発明の方法の種々のステップを示すフローチ
ャートである。

【図４】時間の関数としてホイスト駆動装置のインバー
タの種々の出力信号を示すグラフである。

【図５】時間の関数としてインバータの電流を示すグラ
フ（Ａ）及び時間の関数として電動機速度を示すグラフ
（Ｂ）である。

【符号の説明】

１１…クレーン１８…負荷２３…ホイスト機構３１…マスタスイッチ３７…ドライバ装置３９…電動機４９…ブレーキ７１…エンコーダ８３…速度速度偏差検出装置

フロントページの続き (72)発明者ロバート・ジェイ・ラポタアメリカ合衆国 53221 ウイスコンシン州、グリーンフィールド、ケンブリッジ・レーン・サウス 5322 (72)発明者カール・ティ・フライアールアメリカ合衆国 53074 ウイスコンシン州、ポート・ワシントン、タワー・ドライヴ 425

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】材料ハンドリング機械に搭載され負荷ブレ
ーキが設けられ負荷を上昇方向又は下降方向へ移動させ
る交流誘導電動機に接続された交流インバータ式ドライ
バ装置に於て、前記ブレーキの負荷保持トルクをチェッ
クする方法にして、前記電動機を速度０へ向けて減速する工程と、前記ブレーキを設定する工程と、前記電動機へ負荷保持電力を供給する工程と、前記電動機へ供給される電流を変更する工程と、前記電動機の回転をチェックする工程と、を含んでいる
ことを特徴とする方法。
【請求項２】請求項１の方法に於て、前記ブレーキは前
記電動機の速度が速度０を含むある速度範囲内にあると
きに設定されることを特徴とする方法。
【請求項３】請求項２の方法に於て、前記速度範囲は速
度０と前記電動機の同期速度の１０％未満との間の範囲
であることを特徴とする方法。
【請求項４】請求項１の方法に於て、前記電動機は負荷
電流を有し、前記電力供給工程は実質的に８０％の負荷
電流と実質的に１００％の負荷電流との間の値にて前記
電動機へ電流を供給することを含んでいることを特徴と
する方法。
【請求項５】請求項１の方法に於て、前記電流変更工程
及び前記回転チェック工程は実質的に同時に行われるこ
とを特徴とする方法。
【請求項６】請求項５の方法に於て、前記電流変更工程
は前記電動機へ供給される電流を減少させることを含ん
でいることを特徴とする方法。
【請求項７】請求項６の方法に於て、前記電動機には前
記電動機の回転中パルスを発生する軸エンコーダが設け
られており、前記回転チェック工程は所定の時間中に発
生するパルスの数を計数することを含んでおり、前記方
法は更に計数されるパルスの数が所定の数に等しいか又
はそれよりも小さいときには前記電動機への電力の供給
を停止する工程、又は計数されるパルスの数が所定の数
よりも大きいときには前記電動機へ供給される電力を増
大させる工程を択一的に含んでいることを特徴とする方
法。
【請求項８】請求項７の方法に於て、前記ドライバ装置
は実際の電動機速度が所定値以上指令電動機速度よりず
れているときには前記ドライバ装置の機能を停止させる
速度偏差検出装置を含み、前記方法は更に前記電動機へ
供給される電力が増大されるときには前記速度偏差検出
装置の機能を停止させる工程を含んでいることを特徴と
する方法。
【請求項９】請求項８の方法に於て、更に前記ドライバ
装置が負荷上昇方向に前記電動機へ電力を供給すること
を阻止する工程を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１０】請求項９の方法に於て、前記ブレーキの
故障を示す警報を発する工程を含んでいることを特徴と
する方法。
【請求項１１】請求項１０の方法に於て、前記速度偏差
検出装置の機能を停止させる工程、前記ドライバ装置が
前記電動機へ電力を供給することを阻止する工程、及び
前記警報工程のうちの少くとも二つの工程が実質的に同
時に行われることを特徴とする方法。
【請求項１２】請求項１０の方法に於て、前記速度偏差
検出装置の機能を停止させる工程、前記ドライバ装置が
前記電動機へ電力を供給することを阻止する工程、及び
前記警報工程のうちの少くとも二つの工程が相前後して
行われることを特徴とする方法。
【請求項１３】請求項５の方法に於て、前記電流変更工
程は前記電動機へ供給される電流を定格電流よりも高い
値にまで増大させることを含んでいることを特徴とする
方法。
【請求項１４】請求項１３の方法に於て、前記電動機に
は前記電動機の回転中パルスを発生する軸エンコーダが
設けられており、前記回転チェック工程は所定の時間中
に発生するパルスの数を計数することを含んでおり、前
記方法は更に計数されるパルスの数が所定の数に等しい
か又はそれよりも小さいときには前記電動機への電力の
供給を停止する工程、又は計数されるパルスの数が所定
の数よりも大きいときには前記電動機へ供給される電力
を増大させる工程を択一的に含んでいることを特徴とす
る方法。
【請求項１５】請求項１４の方法に於て、更に前記ドラ
イバ装置が負荷上昇方向に前記電動機へ電力を供給する
ことを阻止する工程を含んでいることを特徴とする方
法。
【請求項１６】請求項１の方法に於て、前記電流変更工
程は電動機電流を全負荷の電動機電流よりも低い値にま
で段階的に低下させることを含んでいることを特徴とす
る方法。
【請求項１７】請求項１６の方法に於て、前記電動機電
流が低減される度毎に前記電動機の回転がチェックされ
ることを特徴とする方法。