JPS6173041A - Torque arithmetic device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To calculate the total torque accurately even when some of mounted electric motors are used and others are not used by calculating mean torque per electric motor in use and multiplying it by the number of electric motors in use, and thus calculating the total torque. CONSTITUTION:The driving current detection part consisting of a current transformer 10-b fitted to an electric motor and an adder 11 in a machine such as a shield digging machine which drives a driven part directly by plural electric motors calculates all driving currents of electric motors in use. Further, the detection part of the number of motors in use which consists of a switch 9-b provided to an electric motor and a counter 12 calculates the number of electric motors in use. Then, the arithmetic part composed of a divider 13, function storage device 13, and multiplier 15 calculates the mean driving current per electric motor in use and calculates means torque per electric motor in use to compute the total torque by multiplying the mean torque by the number of electric motors in use.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数台の電動機で被駆動部を直接駆動する機
械におけるトルク演算装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a torque calculation device for a machine in which driven parts are directly driven by a plurality of electric motors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電動機の駆動電流と電動機の出力トルクとは一定の函数
関係にある。The drive current of the electric motor and the output torque of the electric motor have a fixed functional relationship.

これから、従来のトルク演算装置は、装備した複数台の
電動機全体の駆動電流を検出する駆動電流検出部と、電
動機全体の駆動電流とトルクとの画数関係を記憶してい
る函数記憶部とからなシ、駆動電流検出部によシ装備し
た複数台の電動機全体の駆動電流を検出し、その検出し
た全駆動電流に基づいて函数記憶部によりトルクを求め
ている。From now on, the conventional torque calculation device consists of a drive current detection unit that detects the drive current of the entire plurality of installed electric motors, and a function storage unit that stores the stroke number relationship between the drive current and torque of the entire electric motor. The drive current detection unit detects the drive current of all the plurality of electric motors installed, and the torque is determined by the function storage unit based on the detected total drive current.

しかしながら、電動機の駆動電流と電動機の出力トルク
との関係は、無負荷電流が定格電流の約１４程度あるた
め非線形である。従って、上述の従来のトルク演算装置
においては、装備した複数台の電動機を全部使用してい
る場合には問題ないが、省エネルギーなどの観点から装
備した複数台の電動機の内何台か使用して何台か使用し
ない場合には下記の問題点を有する。すなわち、装備し
た複数台の電動機の内何台か使用して何台か使用しない
場合、このとき全駆動電流とトルクとの画数は使用する
電動機の台数毎に異なるため、単に全駆動電流を求めた
だけでは、トルクを求めることはできないと言う問題点
がある。However, the relationship between the drive current of the motor and the output torque of the motor is nonlinear because the no-load current is about 14 times the rated current. Therefore, with the conventional torque calculation device described above, there is no problem if all of the installed multiple electric motors are used, but from the viewpoint of energy saving, some of the installed multiple electric motors may be used. If some units are not used, the following problems occur. In other words, if some of the installed motors are used and some are not, the number of strokes between the total drive current and torque differs depending on the number of motors used, so simply calculate the total drive current. There is a problem in that it is not possible to determine the torque by just using this method.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は、上述の問題点を解決したトルク演算装置を提
供せんとするものである。The present invention aims to provide a torque calculation device that solves the above-mentioned problems.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、上述の問題点を解決するために下記の手段を
とる。すなわち、使用している電動機の全駆動電流を求
める駆動電流検出部と、使用している電動機の台数を求
める使用台数検出部と、その駆動電流検出部および使用
台数検出部に接続し、使用電動機１台当りの平均駆動゛
ｔ　Ｒを算出し、その平均駆動電流から使用電動機１台
当りの平均トとする。The present invention takes the following measures to solve the above-mentioned problems. In other words, a drive current detection section that calculates the total drive current of the motors in use, a number-of-use detection section that determines the number of motors in use, and a drive current detection section and number-of-use detection section that determine the number of motors in use are connected. The average drive value tR per motor is calculated, and the average drive current per motor used is determined from the average drive current.

〔作用〕[Effect]

使用している電動機の全駆動電流と台数と全求め、使用
電動機１台当りの平均駆動″に流を算出してその平均駆
動電流から使用電動機１台当りの平均トルクを求め、そ
の平均トルクに使用電動機の台数を乗じて総トルクを演
算する。Calculate the total drive current and number of motors used, calculate the average drive current per motor used, calculate the average torque per motor used from the average drive current, and calculate the average torque per motor used. Calculate the total torque by multiplying by the number of electric motors used.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明のトルク演算装置の一実施例を添付図面を
参照して説明する。Hereinafter, one embodiment of the torque calculation device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

この実施例における本発明のトルク演算装置は、シール
ド掘進機に使用した例を示す。This embodiment shows an example in which the torque calculation device of the present invention is used in a shield tunneling machine.

シールド掘進機は、一般に第３図に示すように、シール
ドハル１の前方にカッターヘッド２が回転可能に軸承さ
れており、このカッターヘッド２の前面にはカッタービ
ット３が取付けられている。As shown in FIG. 3, a shield tunneling machine generally has a cutter head 2 rotatably supported in front of a shield hull 1, and a cutter bit 3 is attached to the front surface of the cutter head 2.

カッターヘッド２の後方にはチャンバー４が形成されて
おシ、このチャンバー４にはスクリューコンベア６の土
砂取込口が臨んでいる。シールドハル１の内周面には電
動機５が複数台装備されておシ、この電動機５とカッタ
ーヘッド２とは動力伝達機構を介して連係されている。A chamber 4 is formed at the rear of the cutter head 2, and the earth and sand inlet of the screw conveyor 6 faces the chamber 4. A plurality of electric motors 5 are installed on the inner peripheral surface of the shield hull 1, and the electric motors 5 and the cutter head 2 are linked via a power transmission mechanism.

なお、図中７はスクリューコンベア６の駆動用の電動機
である。In addition, 7 in the figure is an electric motor for driving the screw conveyor 6.

次に、その操作について説明する。まず、電動機５を駆
動させてカッターヘッド２を回転させる。Next, the operation will be explained. First, the electric motor 5 is driven to rotate the cutter head 2.

すると、カッターヘッド２のカッタービット３が地山を
直接切削する。そして、掘削された土砂はチャンバー４
内に一旦取シ入れられ、さらにスクリューコンベア６に
よりシールド掘進機の後方に排出される。Then, the cutter bit 3 of the cutter head 2 directly cuts the ground. Then, the excavated earth and sand are stored in chamber 4.
The shield excavator is once taken in by the screw conveyor 6 and then discharged to the rear of the shield excavator.

ここで、カッターヘッド２を駆動させる電動機５は、シ
ールド掘進機の口径が１０　ｍ　穐度の大口径となると
１０−１５台装備する。そして、通常においては、装備
した電動機５を全部使用するが、省エネルギー等の観点
から、地山の状況により複数台装備した電動機５の内何
台か使用して何台か使用しない場合もある。Here, 10 to 15 electric motors 5 for driving the cutter head 2 are installed when the shield tunneling machine has a large diameter of 10 m. Normally, all of the installed electric motors 5 are used, but from the viewpoint of energy saving and the like, some of the installed electric motors 5 may be used and some are not used depending on the condition of the ground.

しかして、この実施例における本発明のトルク演算装置
は、ノーヒユーズブレーカ（を動機５用の電源遮断器）
８を介して複数台の電動機５（Ｍ１〜Ｍｎ）にそれぞれ
変流器の一次側、ｔｏ−ａ　（ＣＴ１〜ＣＴｎ　）が設
けられている。この変流器の二次側１０−　ｂ　（ｃ’
ｒ’１〜ＣＴλ）には使用している電動機５の全駆動電
流ΣＩｎ　を加算して求めて出力する加算器１１が接続
されている。この加算器１１と変流器１０−　ａ　、　
１０−　ｂとから駆動電流検出部を構成する。Therefore, the torque calculation device of the present invention in this embodiment is a no-fuse breaker (power supply breaker for motive 5).
The plurality of electric motors 5 (M1 to Mn) are each provided with a primary side of a current transformer, to-a (CT1 to CTn), via 8. The secondary side 10-b (c'
r'1 to CTλ) are connected to an adder 11 that adds and outputs the total drive current ΣIn of the electric motor 5 in use. This adder 11 and current transformer 10-a,
10-b constitutes a drive current detection section.

複数台の電動機５（Ｍ１〜Ｍｎ）にはそれぞれ開閉器の
主接点９−ａ　（Ｃ１〜ｃｎ）がそれぞれ設けられてい
る。この開閉器の主接点９−ａ（Ｃ１〜ａｎ）と連動す
る補助接点９−ｂ　（Ｃ’ｌ〜Ｃ′ｎ）には使用してい
る電動機５の数Ｎを求めて出力するカウンター１２が接
続されている。このカウンター１２と開閉器９−ａ。The plurality of electric motors 5 (M1 to Mn) are each provided with a main contact 9-a (C1 to cn) of a switch. The auxiliary contacts 9-b (C'l to C'n) interlocked with the main contacts 9-a (C1 to an) of this switch have a counter 12 that calculates and outputs the number N of motors 5 in use. It is connected. This counter 12 and the switch 9-a.

９−ｂとから使用台数検出部を構成する。9-b constitutes the number-of-units-in-use detection unit.

加算器１１とカウンター１２とには割算器１３が接続さ
れている。この割算器１３は加算器１１から入力した全
駆動電流ΣＩｎ　ｔカウンター１２から入力した使用電
動機５の台数Ｎで除し、使用電動機１台当υの平均駆動
電流Ｉａを求めて出力する。割算器１３にには画数記憶
器１４が接続されている。この画数記憶器１４は電動機
５の駆動電流Ｉａと出力トルクＴａとの画数関係を記憶
しておき、割算器１３から入力した平均駆動電流！＆か
ら使用電動機１台当りの平均トルクＴａを求めて出力す
る。画数記憶器１４とカウンター１２とには掛算器１５
が接続されている。この掛算器１５は函数記憶型１４か
ら入力した平均トルクＴａにカウンター１２から入力し
た使用電動機５の台数Ｎｉ乗じて総トルクＴｔ−求めて
出力する。この掛算器１５と、曲数記憶器１４と、割算
器１３とから演算部を構成する。A divider 13 is connected to the adder 11 and the counter 12. This divider 13 divides the total drive current ΣInt input from the adder 11 by the number N of motors 5 in use, which is input from the counter 12, to obtain and output the average drive current Ia for each motor in use. A stroke number memory 14 is connected to the divider 13 . This stroke number memory 14 stores the stroke number relationship between the drive current Ia of the electric motor 5 and the output torque Ta, and calculates the average drive current inputted from the divider 13! The average torque Ta per motor used is calculated from & and output. A multiplier 15 is provided for the stroke number memory 14 and the counter 12.
is connected. This multiplier 15 multiplies the average torque Ta inputted from the function storage type 14 by the number Ni of the electric motors 5 used inputted from the counter 12 to obtain the total torque Tt- and outputs the result. This multiplier 15, music number memory 14, and divider 13 constitute an arithmetic section.

この実施例における本発明のトルク演算装置は、以上の
如き構成よりなシ、以下その操作について説明する。The torque calculation device of the present invention in this embodiment has the above-mentioned configuration, and its operation will be explained below.

まず、装備した電動機５の内駆動に必要な台数分に対応
して開閉器の主接点１０−息を閉じる。すると、その閉
じた開閉器の主接点１０−１に対応する電動機５が駆動
してカッターヘッド２が回転する。First, the main contacts 10 of the switches are closed in correspondence with the number of installed electric motors 5 required for driving. Then, the electric motor 5 corresponding to the main contact 10-1 of the closed switch is driven and the cutter head 2 is rotated.

それと同時に、変ｏｉｔ器１０−　＆　、　１０−　ｂ
を通じて加算器１１に使用電動機５の各駆動電流（１１
〜Ｉｎ）が入力して加算され、全駆動電流Σ工。が求め
られる。一方、開閉器の補助接点１０−ｂが主接点ｌＯ
−＆と連動して閉じ、その閉じた補助接点１０−ｂの数
、すなわち使用電動機５の数Ｎがカウンター１２におい
て求められる。全駆動電流Σ工。と使用電動機５の数Ｎ
が求められると、割算器１３において、全駆動ＫｍΣ工
。At the same time, the transformers 10- & , 10-b
Each drive current (11
~In) is input and added, and the total drive current Σ is input. is required. On the other hand, the auxiliary contact 10-b of the switch is the main contact lO
-&, and the number of closed auxiliary contacts 10-b, that is, the number N of electric motors 5 in use, is determined by the counter 12. Total drive current Σ. and the number N of electric motors 5 used
Once obtained, the divider 13 calculates the total drive KmΣ.

が使用電動機５の数Ｎで除されて使用電動機１台当りの
平均駆動電流Ｉａが求められる。さらに、ｉ数記憶型１
４において、平均駆動電流Ｉｔに対応する平均トルクＴ
ａが求められる。そして、掛算器１５において、平均ト
ルクＴ＆と使用電動機５の数Ｎとが乗されて総トルクで
か求められる。is divided by the number N of motors 5 in use to obtain the average drive current Ia per motor in use. Furthermore, i number memory type 1
4, the average torque T corresponding to the average drive current It
a is required. Then, in the multiplier 15, the average torque T& is multiplied by the number N of electric motors 5 used to obtain the total torque.

このように、使用電動機５の１台当りの平均トルクＴａ
を求め、その平均トルクＴａに使用電動機５の数Ｎを乗
じて総トルクＴｔ−求めるものであるから、装備した複
数台の電動機５の内何台か使用して何台か使用しない場
合があっても正確に総トルクＴを演算できる。従って、
この実施例のようにシールド掘進機に本発明のトルク演
算装置全使用すれば、使用電動機５の台数に関係なく、
いつもカッタートルクを直読できることによυ、掘削し
ている地山の状態がつかめるため、施工の管理精度が上
る。In this way, the average torque Ta per motor 5 used is
Since the average torque Ta is multiplied by the number N of motors 5 used to obtain the total torque Tt-, there are cases where some of the plurality of installed motors 5 are used and some are not. The total torque T can be calculated accurately even if the Therefore,
If all the torque calculation devices of the present invention are used in a shield excavator as in this embodiment, regardless of the number of electric motors 5 used,
By being able to directly read the cutter torque at any time, the condition of the ground being excavated can be grasped, increasing the accuracy of construction management.

なお、上述の実施例においては、装備した複数台の電動
機５にそれぞれ変Ｎ、器１０−ａ　、　１０−ｂ　ｉ設
けたものであるが、電動機５の何台かに１個の変流器を
、または全区動機５に１個の変流器を設けても良い。全
電動機５に対して１個の変流器を設けた場合は、それで
全駆動電流となるため、加算器１１が不要となる。In the above-mentioned embodiment, a plurality of electric motors 5 are equipped with transformers 10-a and 10-b, respectively, but one current transformer is provided for every several electric motors 5. Alternatively, one current transformer may be provided for all the sectional machines 5. If one current transformer is provided for all electric motors 5, the adder 11 becomes unnecessary because it becomes the total drive current.

また、加算器■１の加算、カウンター１２のカウント、
割算器１３０割算、画数記憶器１４の走査、掛算器１５
の掛算などの演算をマイクロコンピュータ等により行う
ことができる。In addition, adder ■1 adds, counter 12 counts,
Divider 130 divides, stroke number memory 14 scans, multiplier 15
Calculations such as multiplication can be performed by a microcomputer or the like.

また、本発明によるトルク演算装置によって算出された
数値は、制御盤に表示し、運転者がこれを読み取って適
正な台数の電動機を作動させることもできるが、更に本
発明によるトルク演ｘｉｕによって算出された数値を自
動制御装置に送るようにすれば、常に適正な台数の１動
機金自動的に選択して運転するようにすることができる
。即ち、電動機５の定格に対応してトルクの上限値と下
限値を設定しておき、平均トルクＴａが上限値を超えた
ときは、総トルクＴ全上限値で除した値（端数切シ上げ
）をもって電動機の運転台数とし、逆に平均トルクＴａ
が下限値を下廻ったときは、総トルクＴｔ下限値で除し
た値（端数切り捨て）をもって゛１動機の運転台数とし
て指令信号を出せばよい。In addition, the numerical value calculated by the torque calculating device according to the present invention can be displayed on the control panel and the driver can read it and operate the appropriate number of electric motors, but the numerical value can also be calculated by the torque calculation device according to the present invention. By sending the determined numerical value to the automatic control device, it is possible to always automatically select the appropriate number of machines for operation. That is, the upper and lower limits of torque are set in accordance with the rating of the electric motor 5, and when the average torque Ta exceeds the upper limit, the total torque T is divided by the total upper limit (rounded up). ) is the number of operating motors, and conversely, the average torque Ta
When Tt is below the lower limit value, a command signal can be issued as the number of operating machines for one motor by dividing the total torque Tt by the lower limit value (rounding down).

また別の方法としては、上記上限１１［’を超えたとき
は電動機ｔ１台起動ずたうえで平均トルクＴ＆を求め、
これがなお上限値を超えたときは更に１台起動し、順次
これを繰返して上限値以下に納まるようにしてもよい、
下限値を下廻ったときも同様に電動機１台づ＼順次停止
し下限値以上に納まるようにする。Another method is to start 1 electric motor when the upper limit 11[' is exceeded, and then calculate the average torque T&.
If this still exceeds the upper limit, one more device may be activated, and this may be repeated in sequence until the value falls below the upper limit.
When the lower limit value is exceeded, the electric motors are similarly stopped one by one until the lower limit value is exceeded.

さらに、上述の実施例においては、シールド掘進機につ
いて説明したが、その他機数台の電動機で被駆動部を駆
動する機械にも使用できる８〔発明の効果〕 以上の実施例からも明らかなように、本発明のトルク演
算装置は、使用電動機の１台尚りの平均トルクを求め、
その平均トルクに使用電動機の数を乗じて総トルクを求
めるものであるから、装備した複数台の電動機の内側台
か使用して何台か使用しない場合があっても正確に総ト
ルクを演算できる。Furthermore, in the above embodiments, a shield tunneling machine has been described, but it can also be used for other machines whose driven parts are driven by several electric motors. The torque calculation device of the present invention calculates the average torque of each electric motor used,
Since the total torque is calculated by multiplying the average torque by the number of electric motors used, the total torque can be calculated accurately even if the inner motors of multiple installed electric motors are used and some are not used. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

添付図面は本発明のトルク演算装置の一実施例を示し、
第１図はブロック図、第２図は電動機駆動回路の単線系
統図、第３図は本発明のトルク演算装置を使用するシー
ルド掘進機の断面図である。 ２・・・カッターヘッド（被駆動部）、５・・・電動機
、９−ａ、９−ｂ−−−開閉器、１０−　ａ　、　１０
−　ｂ−変流器、１１　・・・加算器、１２・・・カウ
ンター、１３・・・割算器、１４・・・吻数記憶器、１
５・・・掛算器。 特許出願人　　日立建機株式会社 代理人弁理士　　秋　本　正　実 第２図 ５（電９ＦＪ匍 第３図The attached drawings show an embodiment of the torque calculation device of the present invention,
FIG. 1 is a block diagram, FIG. 2 is a single-line system diagram of a motor drive circuit, and FIG. 3 is a sectional view of a shield excavator using the torque calculation device of the present invention. 2...Cutter head (driven part), 5...Electric motor, 9-a, 9-b---Switch, 10-a, 10
- b-Current transformer, 11... Adder, 12... Counter, 13... Divider, 14... Proboscis number memory, 1
5... Multiplier. Patent Applicant Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Representative Patent Attorney Masami Akimoto Figure 2 5 (Den9FJ Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、複数台の電動機で被駆動部を直接駆動する機械にお
いて、使用している電動機の全駆動電流を求める駆動電
流検出部と、使用している電動機の台数を求める使用台
数検出部と、その駆動電流検出部および使用台数検出部
に接続し、使用電動機１台当りの平均駆動電流を算出し
、その平均駆動電流から使用電動機１台当りの平均トル
クを求め、その平均トルクに使用電動機の台数を乗じて
総トルクを演算する演算部とを備えたことを特徴とする
トルク演算装置。 ２、駆動電流検出部は、電動機に設けた変流器と、その
変流器の二次側に接続し、使用している電動機の全駆動
電流を加算して求める加算器とからなる特許請求の範囲
第１項記載のトルク演算装置。 ３、使用台数検出部は、複数台の電動機にそれぞれ設け
た開閉器と、その開閉器に接続し、使用している電動機
の数を求めるカウンターとからなる特許請求の範囲第１
項記載のトルク演算装置。 ４、演算部は、駆動電流検出部および使用台数検出部に
接続し、全駆動電流を使用電動機の台数で除して使用電
動機１台当りの平均駆動電流を求める割算器と、その割
算器に接続し、使用電動機１台当りの平均駆動電流から
使用電動機１台当りの平均トルクを求める函数記憶器と
、その函数記憶器および使用台数検出部に接続し、使用
電動機１台当りの平均トルクに使用電動機の台数を乗じ
て総トルクを求める掛算器とからなる特許請求の範囲第
１項記載のトルク演算装置。[Scope of Claims] 1. In a machine in which a driven part is directly driven by a plurality of electric motors, a drive current detection unit for determining the total drive current of the electric motors in use, and use for determining the number of electric motors in use. Connect to the number detection unit, its drive current detection unit, and number of units used detection unit, calculate the average drive current per motor used, calculate the average torque per motor used from the average drive current, and calculate the average torque per motor used. A torque calculation device comprising: a calculation unit that calculates a total torque by multiplying the torque by the number of electric motors used. 2. A patent claim in which the drive current detection unit consists of a current transformer provided in the motor and an adder connected to the secondary side of the current transformer to calculate the total drive current of the motor being used. The torque calculation device according to item 1, within the range of . 3. The number-of-use detector includes a switch provided for each of the plurality of electric motors, and a counter connected to the switch to calculate the number of electric motors in use.
Torque calculation device described in Section 1. 4. The arithmetic unit includes a divider connected to the drive current detection unit and the number of used motors detection unit to calculate the average drive current per motor used by dividing the total drive current by the number of used motors, and the divider. A function memory device is connected to the device and calculates the average torque per motor used from the average drive current per motor. 2. The torque calculating device according to claim 1, comprising a multiplier that calculates the total torque by multiplying the torque by the number of electric motors used.