JPH08333087A - クレーン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クレーン用モータを駆動するインバータを制
御する制御ユニット自体に故障が発生した場合にも、こ
れを確実に検出してモータを停止させクレーンの暴走等
の事故を未然に防止する。 【構成】 制御ユニット１４Ａと同一の構成要素を有す
る監視ユニット１４Ｂを備え、両ユニット内の指令信号
Ｓ２（Ｓ２′）、周波数信号Ｓ３（Ｓ３′）に基づき信
号変換回路１８Ａ（１８Ｂ）により各種運転信号Ｓ２
ａ、Ｓ２ａ′等を作成する。両運転信号に差異が発生す
ると比較回路１９がこの差異を検出し、これが所定時間
継続すると接触器１２が交流電源１０を遮断してモータ
１が停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータをインバータ
で駆動するクレーン制御装置に係り、特にその動作の異
常を検出する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば特開平２−８４０９０号公
報に記載された従来のクレーン制御装置を示すブロック
図であり、図において、１はクレーンの巻上、横行ある
いは走行の駆動用のモータ、２はモータ１を駆動するイ
ンバータ制御装置、３は回生エネルギー吸収用の放電抵
抗、４は制動効果判別手段を内蔵したマイコン、５は警
報装置、６はモータ１を停止させる機械式制動装置であ
る。

【０００３】次に動作、特に装置の異常発生時の保護動
作について説明する。インバータ制御装置２からの出力
周波数信号をマイコン４に入力し、マイコン４では、マ
イコンのソフトプログラムにより予め記憶されている所
定の減速曲線と、上記出力周波数信号との比較により所
定の制動効果の有無を判別し、制動効果が不十分である
と判断したときは、警報信号を出力するとともに機械式
制動装置６を動作させモータ１を停止させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のクレーン制御装
置は以上のように構成されているので、インバータ制御
装置自体の故障によりその出力周波数が降下していかな
い場合、クレーンの暴走に全く気付かないことになる。
また、マイコン自体が暴走あるいは故障したときも保護
できないという問題点があった。

【０００５】この発明は、係る問題点を解決するために
なされたもので、装置の故障による出力信号の状態の如
何に拘らず、異常を確実に検知することができるクレー
ン制御装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るクレーン
制御装置は、クレーンの運転指令の入力操作を行う入力
操作手段、およびこの入力操作手段からの操作信号に基
づきスイッチング素子の駆動信号を作成する制御ユニッ
トを備え、この制御ユニットからの駆動信号に基づきイ
ンバータを制御してクレーン用モータを駆動するクレー
ン制御装置であって、上記操作信号を入力として動作し
上記制御ユニットと同一の構成要素を有する監視ユニッ
ト、上記制御ユニットおよび監視ユニット内の信号を基
に制御動作中の運転状態を表す運転信号を上記ユニット
毎に作成する信号変換回路、この信号変換回路からの上
記両ユニットの運転信号を比較し両信号に差異が発生す
ると異常信号を出力する比較回路、およびこの比較回路
からの異常信号に基づき上記クレーン用モータを停止さ
せるモータ停止手段を備えたものである。

【０００７】請求項２に係るクレーン制御装置の制御ユ
ニットは、入力した操作信号を２値化した指令信号に変
換する指令信号作成回路、およびこの指令信号作成回路
からの指令信号を基に周波数信号を作成する周波数信号
作成回路を備え、信号変換回路は上記指令信号または周
波数信号を基に運転信号を作成するようにしたものであ
る。

【０００８】請求項３に係るクレーン制御装置の制御ユ
ニットは、入力した操作信号を基に周波数信号を作成す
る周波数信号作成回路を備え、信号変換回路は上記周波
数信号を基に運転信号として、運転中か否かを示す運転
中信号、加速中か否かを示す加速中信号および減速中か
否かを示す減速中信号を作成し、比較回路は両ユニット
からの上記各運転信号のいずれかに差異が発生すると異
常信号を出力するようにしたものである。

【０００９】請求項４に係るクレーン制御装置は、比較
回路とモータ停止手段との間に遅延回路を挿入し、上記
比較回路からの異常信号が所定時間継続したとき上記モ
ータ停止手段を動作させるようにしたものである。

【００１０】請求項５に係るクレーン制御装置は、制御
ユニット、インバータおよびクレーン用モータを２組設
け、同一の操作信号に基づき操作されるクレーン制御装
置であって、上記制御ユニットの一方を監視ユニットと
みなして取り扱うものである。

【００１１】

【作用】請求項１に係るクレーン制御装置においては、
制御ユニットと監視ユニットとからの運転信号の種別に
拘らず、両信号に差異が発生すると装置の故障と判断し
てクレーン用モータを停止させる。

【００１２】請求項２に係るクレーン制御装置において
は、制御ユニット（従って監視ユニットも同様）内で扱
われる指令信号および周波数信号からの運転信号が作成
され、この運転信号の差異から故障を判断する。

【００１３】請求項３に係るクレーン制御装置において
は、制御ユニット（従って監視ユニットも同様）内で扱
われる周波数信号から運転信号として、運転中信号、加
速中信号および減速中信号が作成される。そして、これ
らいずれかの運転信号同士で差異が発生すると故障と判
断する。

【００１４】請求項４に係るクレーン制御装置において
は、運転信号に差異が発生しても直ちに故障とせず、遅
延回路で設定された所定時間差異が継続した後、故障と
判断する。従って、制御ユニットと監視ユニットとの若
干の特性差に起因する誤検出動作を防止することができ
る。

【００１５】請求項５に係るクレーン制御装置において
は、２組の制御ユニットの一方が、制御ユニットとして
の本来の機能を果たすと同時に他方の制御ユニットとと
もに互いの故障を検出するための監視ユニットとして機
能する。従って、監視ユニットとして別途ハードウェア
を設ける必要がない分、装置のコストを低減することが
可能となる。

【００１６】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１によるクレーン制
御装置を示すブロック図である。図において、１０は商
用周波数の交流電源、１１は交流電源１０からの商用周
波数の交流電力を所定周波数の電力に変換してモータ１
へ供給するインバータ装置、１２は交流電源１０とイン
バータ装置１１との間に挿入されたモータ停止手段とし
ての接触器で、後述する故障検出信号に基づき動作して
インバータ装置１１への電源供給を遮断してモータ１を
緊急停止せしめる。

【００１７】１３は、オペレータがクレーンの運転指令
の入力操作を行う入力操作手段としての操作押ボタン
（以下、単に押ボタンと称する）で、この実施例では、
モータ１としてクレーンの走行用モータを想定したもの
とし、これに対応して押ボタン１３としては、走行ボタ
ンとこの走行ボタンが押位置にあることを前提として操
作される高速ボタンとが備えられている。

【００１８】１４Ａはマイコンで構成される制御ユニッ
トで、押ボタン１３による操作信号Ｓ１を２値化して以
下の演算処理に適合した形態の指令信号Ｓ２に変換する
指令信号作成回路１５Ａと、指令信号Ｓ２を基に予め記
憶されたソフトプログラムによりモータ１の回転数を決
定する周波数信号Ｓ３を作成する周波数信号作成回路１
６Ａと、周波数信号Ｓ３に基づきＰＷＭ制御によるスイ
ッチング素子の駆動信号Ｓ４を作成するＰＷＭ生成回路
１７Ａとからなっている。

【００１９】１４Ｂは制御ユニット１４Ａと同一の構成
要素、ここでは指令信号作成回路１５Ａおよび周波数信
号作成回路１６Ａと同一の構成の指令信号作成回路１５
Ｂおよび周波数信号作成回路１６Ｂを備えた監視ユニッ
トであり、この監視ユニット１４Ｂには押ボタン１３か
らの操作信号Ｓ１が入力され、制御ユニット１４Ａと全
く同様に動作する。１８Ａおよび１８Ｂは、それぞれ制
御ユニット１４Ａおよび監視ユニット１４Ｂ内の信号Ｓ
１，Ｓ２およびＳ１′，Ｓ２′を後述する運転信号Ｓ２
ａ，Ｓ３ａ〜Ｓ３ｃおよびＳ２ａ′，Ｓ３ａ′〜Ｓ３
ｃ′に変換する信号変換回路である。

【００２０】１９は両信号変換回路１８Ａ，１８Ｂから
の運転信号を比較し両信号に差異が発生すると異常信号
Ｐ１を出力する比較回路、２０は比較回路１９からの異
常信号Ｐ１が所定の設定時間（例えば数μｓｅｃ程度）
以上継続したとき異常判別信号Ｐ２を出力する遅延回
路、２１は遅延回路２０から異常判別信号Ｐ２を入力す
ると接触器１２に対して停止信号Ｐ３を送出するととも
に、警報表示を行う保護制御回路である。

【００２１】次に、押ボタン操作に伴う各種信号の状態
を示す図２をも参照することにより、装置の異常発生時
の保護動作について説明する。先ず、図２（１）は２種
類の押ボタン１３の操作状態を示す。即ち、時刻ｔ１で
走行ボタンが操作されてＯＮとなると、その操作信号Ｓ
１が指令信号作成回路１５Ａに入力され走行指令信号が
Ｈレベルに立上る（図２（２））。これに基づき、周波
数信号作成回路１６Ａは予め記憶されたプログラムによ
り演算を実行し、低速走行のための６Ｈｚの周波数信号
Ｓ３を出力する（図２（３））。

【００２２】次に、時刻ｔ２でオペレータが高速ボタン
を操作すると、指令信号作成回路１５Ａからの高速指令
信号がＨレベルに立上る（図２（１）、（２））。これ
に伴い、周波数信号作成回路１６Ａは予め定められた加
速時の時間勾配で６Ｈｚから直線状に周波数信号Ｓ３の
周波数値を上昇させ、時刻ｔ３でこの周波数値が最大の
６０Ｈｚに達すると以後、その値を保持する（図２
（３））。従って、時刻ｔ３以降は高速一定走行の運転
パターンとなる。

【００２３】次に、クレーンの目標停止位置に近づき、
時刻ｔ４でオペレータが高速ボタンを操作してＯＦＦと
すると（図２（１））、指令信号作成回路１５Ａからの
高速指令信号がＬレベルに立下り（図２（２））、周波
数信号作成回路１６Ａはこれを受けて周波数信号Ｓ３の
周波数値を予め定められた減速時の時間勾配で６０Ｈｚ
から直線状に周波数値を下降させ、これが時刻ｔ５で最
低の６Ｈｚに達すると以後、その値を保持することにな
る（図２（３））。そして、停止位置を見計らって時刻
ｔ６で走行ボタンを操作してＯＦＦとすると（図２
（１））、走行指令信号がＬレベルに立下り（図２
（２））、これに伴い周波数信号Ｓ３は０Ｈｚとなって
モータ１が停止する訳である。以上は、制御ユニット１
４Ａが正常動作を行っている場合であるが、監視ユニッ
ト１４Ｂも全く同様の信号Ｓ２′、Ｓ３′を出力する。

【００２４】次に、信号変換回路１８Ａ（１８Ｂ）の動
作を主として図２（４）（５）を参照して説明する。即
ち、先ず、指令信号作成回路１５Ａ（１５Ｂ）からの指
令信号Ｓ２（Ｓ２′）を基に運転中か否かを示す運転中
信号Ｓ２ａ（Ｓ２ａ′）を作成する（図２（４））。こ
れは、図２（２）に示す走行指令信号と高速指令信号と
をＯＲ回路に入力し、その出力として得られる信号とな
る。

【００２５】また、周波数信号作成回路１６Ａ（１６
Ｂ）からの周波数信号Ｓ３（Ｓ３′）からは３種類の運
転信号が作成される。先ず、運転中か否かを示す運転中
信号Ｓ３ａ（Ｓ３ａ′）は、図３（１）に示すように、
周波数信号Ｓ３が０より大きいか否かを判別する比較器
２２の出力信号として得られる（図２（５）上段）。次
に、加速中か否かを示す加速中信号Ｓ３ｂ（Ｓ３ｂ′）
は、図３（２）に示すように、周波数信号Ｓ３の現在値
がサンプルホールド２３からの直前値Ｓ４（例えば数百
μｓｅｃ程度の間隔でサンプリング）より大きいか否か
を判別する比較器２４の出力信号として得られる（図２
（５）中段）。更に、減速中か否かを示す減速中信号Ｓ
３ｃ（Ｓ３ｃ′）は、図３（３）に示すように、サンプ
ルホールド２５からの周波数信号の直前値Ｓ４が現在値
Ｓ３より大きいか否かを判別する比較器２６の出力信号
として得られる（図２（５）下段）。

【００２６】以上で説明した制御ユニット１４Ａおよび
監視ユニット１４Ｂからの運転信号Ｓ２ａ、Ｓ３ａ〜Ｓ
３ｃおよびＳ２ａ′、Ｓ３ａ′〜Ｓ３ｃ′は比較回路１
９により常時比較され、例えば、制御ユニット１４Ａま
たは監視ユニット１４Ｂの内部に故障が発生して、いず
れかの運転信号において、両信号に差異が発生すると、
直ちに異常信号Ｐ１が出力される。従って、図１では、
比較回路１９を１個の比較器で図示しているが、実際に
は比較対象の運転信号の種類の数に応じた比較要素が必
要となる。

【００２７】異常信号Ｐ１が遅延回路２０で設定された
時間以上継続すると異常判別信号Ｐ２が出力され保護制
御回路２１を経て停止信号Ｐ３が接触器１２に送出さ
れ、交流電源１０が遮断されてモータ１は緊急停止す
る。ここで、遅延回路２０を設けているのは以下の理由
による。即ち、両ユニット１４Ａ、１４Ｂは同一仕様で
製作されたものであるが、特性、特に速度応答等に多少
の差が存在し、これが原因で両ユニットが共に正常であ
るにもかかわらず、出力された運転信号に瞬時差異が発
生し得る。従って、このような瞬時出力による誤動作を
防止するため、想定される特性差を考慮し必要な時素を
経て異常有無の判別を行うようにしたものである。

【００２８】なお、以上の説明では、両ユニット１４
Ａ、１４Ｂからの各運転信号のいずれか１種類でも両信
号に差異が発生するとモータ停止の保護動作を行うよう
にしたが、操作の安全上、最も深刻な状態は減速操作時
の故障であるので、減速中信号Ｓ３ｃとＳ３ｃ′とも差
異が発生した場合にモータ停止動作とし、他の運転信号
で差異が発生した場合には、単に警報表示を行わせるの
みとしてもよい。この場合、保護動作による操業への影
響を軽減できる利点がある。

【００２９】実施例２．実施例１では、指令信号作成回
路１５Ａ（１５Ｂ）からの指令信号Ｓ２（Ｓ２′）およ
び周波数信号作成回路１６Ａ（１６Ｂ）からの周波数信
号Ｓ３（Ｓ３′）を基に運転信号を作成して比較するよ
うにしたが、ＰＷＭ生成回路１７Ａからの駆動信号Ｓ４
も含めて運転信号を作成して比較対象に加えるようにし
てもよい。この場合、監視ユニット１４Ｂには、ＰＷＭ
生成回路１７Ａと同一構成のＰＷＭ生成回路１７Ｂ（図
１に点線のブロックで示す）を設ける必要があるが、異
常検出可能範囲が広がり、より完全な保護システムが得
られる。

【００３０】実施例３．以上の実施例では、異常検出の
ため、本来のクレーン操作には必要ではない監視ユニッ
ト１４Ｂを設けたが、例えば大型のクレーン装置で、制
御ユニット、インバータ装置、モータを２組設けて同一
の操作信号に基づき操作する方式の場合には、２組ある
制御ユニットの一方を監視ユニットに見立て、他方の制
御ユニットとの両ユニット内の信号から各種運転信号を
作成しこれらを比較して異常検出を行う構成としてもよ
い。この場合、監視ユニットを新たに設ける必要がない
分、コストが低減するという利点がある。

【００３１】実施例４．なお、以上の実施例では、クレ
ーンの走行用モータの制御装置を例に挙げて説明した
が、巻上や横行用モータの制御装置にも同様の考え方で
本発明を適用することができ同等の効果を奏することは
勿論である。また、モータ停止手段としては、接触器１
２により電源を遮断する方式に限らず、例えば機械的な
制動方式等他の方式によるものとしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に係るクレーン制御装置は以上
のように、所定の監視ユニット、信号変換回路、比較回
路およびモータ停止手段を備えたので、クレーン用モー
タを駆動するインバータを制御する制御ユニット自体に
故障が発生した場合にもこれを確実に検出してモータを
停止させるので、クレーンの暴走等の事故が未然に防止
される。

【００３３】また、請求項２に係るクレーン制御装置の
制御ユニットは、所定の指令信号作成回路および周波数
信号作成回路を備え、それらからの指令信号および周波
数信号を基に運転信号を作成するようにしたので、制御
ユニットの広範囲における異常動作を検出することが可
能となる。

【００３４】また、請求項３に係るクレーン制御装置の
制御ユニットは、所定の周波数信号作成回路を備えそれ
からの周波数信号を基に所定の運転中信号、加速中信号
および減速中信号を作成するようにしたので、クレーン
操作モード毎における異常動作の検出が可能となる。

【００３５】また、請求項４に係るクレーン制御装置
は、所定の遅延回路を備えたので、制御ユニットと監視
ユニットとの若干の特性差に起因する誤検出動作を防止
することができる。

【００３６】また、請求項５に係るクレーン制御装置
は、２組存在する制御ユニットの一方を監視ユニットと
みなして異常検出を行う構成としたので、監視ユニット
として別途ハードウェアを設ける必要がない分、装置の
コストを低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１によるクレーン制御装置
を示すブロック図である。

【図２】 図１の押ボタン操作に伴う各種信号の状態を
示すタイムチャートである。

【図３】 図１の信号変換回路の内部構成を示す図であ
る。

【図４】 従来のクレーン制御装置を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ モータ、１０ 交流電源、１１ インバータ装置、
１２ 接触器、１３ 押ボタン、１４Ａ 制御ユニッ
ト、１４Ｂ 監視ユニット、１５Ａ，１５Ｂ 指令信号
作成回路、１６Ａ，１６Ｂ 周波数信号作成回路、１８
Ａ，１８Ｂ 信号変換回路、１９ 比較回路、２０ 遅
延回路、２１ 保護制御回路、Ｓ１ 操作信号、Ｓ２，
Ｓ２′ 指令信号、Ｓ３，Ｓ３′ 周波数信号、Ｓ２
ａ，Ｓ２ａ′ 運転中信号、Ｓ３ａ，Ｓ３ａ′ 運転中
信号、Ｓ３ｂ，Ｓ３ｂ′ 加速中信号、Ｓ３ｃ，Ｓ３
ｃ′ 減速中信号、Ｐ１ 異常信号、Ｐ２ 異常判別信
号、Ｐ３ 停止信号。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クレーンの運転指令の入力操作を行う入
   力操作手段、およびこの入力操作手段からの操作信号に
   基づきスイッチング素子の駆動信号を作成する制御ユニ
   ットを備え、この制御ユニットからの駆動信号に基づき
   インバータを制御してクレーン用モータを駆動するクレ
   ーン制御装置において、 上記操作信号を入力として動作し上記制御ユニットと同
   一の構成要素を有する監視ユニット、上記制御ユニット
   および監視ユニット内の信号を基に制御動作中の運転状
   態を表す運転信号を上記ユニット毎に作成する信号変換
   回路、この信号変換回路からの上記両ユニットの運転信
   号を比較し両信号に差異が発生すると異常信号を出力す
   る比較回路、およびこの比較回路からの異常信号に基づ
   き上記クレーン用モータを停止させるモータ停止手段を
   備えたことを特徴とするクレーン制御装置。
2. 【請求項２】 制御ユニットは、入力した操作信号を２
   値化した指令信号に変換する指令信号作成回路、および
   この指令信号作成回路からの指令信号を基に周波数信号
   を作成する周波数信号作成回路を備え、信号変換回路は
   上記指令信号または周波数信号を基に運転信号を作成す
   るようにしたことを特徴とする請求項１記載のクレーン
   制御装置。
3. 【請求項３】 制御ユニットは、入力した操作信号を基
   に周波数信号を作成する周波数信号作成回路を備え、信
   号変換回路は上記周波数信号を基に運転信号として、運
   転中か否かを示す運転中信号、加速中か否かを示す加速
   中信号および減速中か否かを示す減速中信号を作成し、
   比較回路は両ユニットからの上記各運転信号のいずれか
   に差異が発生すると異常信号を出力するようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載のクレーン制御装置。
4. 【請求項４】 比較回路とモータ停止手段との間に遅延
   回路を挿入し、上記比較回路からの異常信号が所定時間
   継続したとき上記モータ停止手段を動作させるようにし
   たことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   のクレーン制御装置。
5. 【請求項５】 制御ユニット、インバータおよびクレー
   ン用モータを２組設け、同一の操作信号に基づき操作さ
   れるクレーン制御装置において、 上記制御ユニットの一方を監視ユニットとみなして請求
   項１ないし４のいずれかに記載の構成を適用したことを
   特徴とするクレーン制御装置。