CN102574669A - 卷扬机用控制装置以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够容易地判断卷上装置的制动器的寿命的卷扬机的控制装置。时间设定部根据使2重绕组感应电动机起动至产生扭矩的时间，设定使2重绕组感应电动机起动至进行制动器的制动解除的时间以及制动器的制动开始至使2重绕组感应电动机停止的时间。时间变更部检测电源的电源频率是50Hz和60Hz中的哪一个，能够根据电源的电源频率，变更使2重绕组感应电动机起动至进行制动器的制动解除的时间以及使制动器的驱动停止至使2重绕组感应电动机停止的时间中的至少一方。
Description
技术领域
本发明涉及控制具有2重绕组感应电动机以及制动器的卷扬机的卷扬机用控制装置以及方法。
背景技术
以往，作为使用于卷上或者卷下工件的速度成为可变的卷扬机，广泛使用了使用2重绕组感应电动机的卷扬机。在使用了2重绕组感应电动机的卷扬机中，通过操作操作部，进行高速下的卷上(高速卷上)、高速下的卷下(高速卷下)、低速下的卷上(低速卷上)以及低速下的卷下(低速卷下)之间的切换(例如，专利文献1、2)。
专利文献1：日本特开平3-36197号公报
专利文献2：日本特开昭49-124515号公报
发明内容
对于对2重绕组感应电动机供给电力的电源的电源频率，根据国家、地区而使用50Hz和60Hz中的某一方。2重绕组感应电动机的转速(卷上或者卷下速度)根据电源频率而不同。即，对于电源频率是60Hz时的2重绕组感应电动机的转速，成为电源频率是50Hz时的1.2倍。卷扬机中使用的制动器的制动能量也根据电源频率而不同，所以卷扬机中使用的制动器的制动盘的磨耗也根据电源频率而不同。其结果，对于卷扬机中使用的制动器的制动盘的磨耗，根据电源频率而产生偏差，卷扬机的制动器的寿命的判断变得困难。
在使用了2重绕组感应电动机的卷扬机中，为了容易地管理卷扬机，优选消除卷扬机中使用的制动器的制动盘的磨耗的偏差，而容易地判断卷扬机的制动器的寿命。
本发明的目的在于能够容易地判断卷上装置的制动器的寿命的卷扬机用控制装置以及方法。
为了解决上述课题，本发明提供一种卷扬机用控制装置，其特征在于，具有：时间设定部，根据2重绕组感应电动机的起动至产生扭矩的时间，设定进行第1速度或者比所述第1速度低的第2速度下的卷上或者卷下的所述2重绕组感应电动机的起动至对所述2重绕组感应电动机进行制动的制动器的制动解除的时间以及所述制动器的制动开始至所述2重绕组感应电动机的停止的时间；以及时间变更部，能够检测对所述卷扬机供给电力的电源的电源频率，根据所述电源的电源频率，变更所述2重绕组感应电动机的起动至所述制动器的制动解除的时间、和所述制动器的制动开始至所述2重绕组感应电动机的停止的时间中的至少一方。
在上述卷扬机用控制装置中，还具有：制动时间检测部，检测所述制动器的制动时间；以及更换时期判断部，基于由所述制动时间检测部检测出的制动时间，判断所述制动器的更换时期。
在上述卷扬机用控制装置中，时间设定部能够用参数变更地设定2重绕组感应电动机的起动至制动器的制动解除的时间以及制动器的制动开始至2重绕组感应电动机的停止的时间。
在上述卷扬机用控制装置中，还具有感应电动机指示部，该感应电动机指示部在第1速度下的卷上或者卷下时，对2重绕组感应电动机指示在从第1速度下的卷上或者卷下切换为第2速度下的卷上或者卷下之后停止。
在上述卷扬机用控制装置中，还具有感应电动机指示部，该感应电动机指示部在第1速度下的卷上或者卷下时，对2重绕组感应电动机指示在起动之后从第2速度下的卷上或者卷下切换为第1速度下的卷上或者卷下。
另外，本发明提供一种控制卷扬机的方法，该卷扬机具有进行第1速度或者比所述第1速度低的第2速度下的卷上或者卷下的2重绕组感应电动机以及控制所述2重绕组感应电动机的制动器，所述控制卷扬机的方法具有：检测对所述卷扬机供给电力的电源的电源频率的步骤；以及根据所述电源的电源频率，变更根据所述2重绕组感应电动机的起动至产生扭矩的时间而设定的所述2重绕组感应电动机的起动至所述制动器的制动解除的时间、和根据所述2重绕组感应电动机的起动至产生扭矩的时间而设定的所述制动器的制动开始至所述2重绕组感应电动机的停止的时间中的至少一方的步骤。
根据本发明，能够容易地判断卷上装置的制动器的寿命。
附图说明
图1是使用本发明的卷扬机用控制装置的卷扬机的概略图。
图2是本发明的卷扬机用控制装置及其周边部的框图。
图3a是高速卷上时的卷扬机的2重绕组感应电动机以及制动器的动作的时序图。
图3b是高速卷下时的卷扬机的2重绕组感应电动机以及制动器的动作的时序图。
图3c是低速卷上时的卷扬机的2重绕组感应电动机以及制动器的动作的时序图。
图3d是低速卷下时的卷扬机的2重绕组感应电动机以及制动器的动作的时序图。
图4是由本发明的卷扬机用控制装置执行的时间变更流程图。
图5是由本发明的卷扬机用控制装置执行的更换时期判断流程图。
图6是由本发明的卷扬机用控制装置执行的卷上以及卷下控制流程图。
具体实施方式
参照附图，详细说明本发明的卷扬机用控制装置以及方法的实施方式。
图1是使用本发明的卷扬机用控制装置的卷扬机的概略图。在图1中，卷扬机1安装于能够在箭头a或者b方向移动的横行装置2，从3相电源那样的电源3供给电力。另外，在卷扬机1中，设置有根据操作部4的操作来控制卷扬机1的各种动作的控制装置5。
卷扬机1具有：2重绕组感应电动机6，进行作为第1速度的高速或者作为第2速度的低速下的箭头c方向的卷上或者箭头d方向的卷下(旋转)；制动器7，对2重绕组感应电动机6进行制动；减速器8，对在2重绕组感应电动机6中产生的扭矩进行放大；吊钩9，能够安装工件；钢绳10，连接了吊钩；以及卷绕体11，通过扭矩放大了的减速器8将钢绳10卷上或者卷下。
另外，例如，根据吊钩9上安装的工件，通过操作部4设定高速以及低速的值。另外，操作部4使用2段式或者4点式的按钮来进行高速卷上、高速卷下、低速卷上以及低速卷下的切换。在使用2段式的按钮的情况下，如果将第1按钮按压1次，则输出低速卷上的操作信号，如果将第1按钮连续按压2次，则输出高速卷上的操作信号，如果将第2按钮按压1次，则输出低速卷下的操作信号，如果将第2按钮连续按压2次，则输出高速卷下的操作信号。另一方面，在使用4点式的按钮的情况下，如果将第1按钮按压1次，则输出速卷上的操作信号，如果将第2按钮按压1次，则输出高速卷上的操作信号，如果将第3按钮按压1次，则输出低速卷下的操作信号，如果将第4按钮按压1次，则输出高速卷下的操作信号。
图2是本发明的卷扬机用控制装置及其周边部的框图。在图2中，控制装置5具有控制部21、高速卷上/高速卷下切换部22、低速卷上/低速卷下切换部23、以及旋转传感器24。
控制部21由内置了微型计算机的基板构成，为了依照从操作部4输出的操作信号控制2重绕组感应电动机6以及制动器7的动作，执行存储器(未图示)中保存的各种程序。为此，控制部21具有感应电动机指示部211、制动器指示部212、时间设定部213、时间变更部214、制动时间检测部215、以及更换时期判断部216。
感应电动机指示部211依照来自操作部4的操作信号，经由高速卷上/高速卷下切换部22以及低速卷上/低速卷下切换部23，对2重绕组感应电动机6指示高速卷上、高速卷下、低速卷上或者低速卷下。制动器指示部212依照来自操作部4的操作信号，对制动器7指示与感应电动机指示部211的卷上或者上述卷下相伴的驱动。
时间设定部213根据2重绕组感应电动机6的起动至产生扭矩的时间，设定2重绕组感应电动机6的起动至制动器7的制动解除的时间以及制动器7的制动开始至2重绕组感应电动机6的停止的时间。时间变更部214能够检测电源3的电源频率是50Hz和60Hz中的哪一个，根据电源3的电源频率，变更2重绕组感应电动机6的起动至制动器7的制动解除的时间以及制动器7的制动开始至2重绕组感应电动机6的停止的时间中的至少一方。
制动时间检测部215通过比较从开始制动器7的制动至使2重绕组感应电动机6停止为止由旋转传感器24检测出的2重绕组感应电动机6的转速、和存储器(未图示)中保存的转速的实测数据，来检测制动器的制动时间。更换时期判断部216根据由制动时间检测部215检测出的制动时间，判断制动器7的制动垫的更换时期。
高速卷上/高速卷下切换部22依照来自感应电动机指示部211的指示，将2重绕组感应电动机6切换为高速卷上或者高速卷下。为此，由晶体管等构成的多个开关构成高速卷上/高速卷下切换部22。低速卷上/低速卷下切换部23依照来自感应电动机指示部211的指示，将2重绕组感应电动机6切换为低速卷上或者低速卷下。为此，由晶体管等构成的多个开关构成低速卷上/低速卷下切换部23。旋转传感器24为了检测使制动器7的驱动停止至使2重绕组感应电动机6停止的时间以及使2重绕组感应电动机6起动至产生扭矩的时间，检测2重绕组感应电动机6的转速。
图3a～3d分别是高速卷上时、高速卷下时、低速卷上时以及低速卷下时的卷扬机的2重绕组感应电动机以及制动器的动作的时序图。图3a～3d分别示出高速卷上时、高速卷下时、低速卷上时以及低速卷下时的操作信号的输入、2重绕组感应电动机6的转速以及制动器7的驱动的ON、OFF的关系。
如图3a所示，在高速卷上时，时间t1表示2重绕组感应电动机6的起动至制动器7的制动解除的时间。时间t2表示2重绕组感应电动机6开始低速旋转至向高速旋转切换的时间。因此，2重绕组感应电动机6的起动至向高速下的卷上切换的时间tstart1成为时间t1与时间t2之和。时间t3表示2重绕组感应电动机6从高速旋转向低速旋转的切换至制动器7的制动开始的时间。时间t4表示制动器7的制动开始至2重绕组感应电动机6的停止的时间。因此，2重绕组感应电动机6向低速旋转切换至2重绕组感应电动机6的停止的时间tstop1成为时间t3与时间t4之和。
根据直至感应电动机指示部211响应于来自操作部4的操作信号使2重绕组感应电动机6起动而产生扭矩的时间，通过时间设定部213设定时间t1。通过这样设定时间t1，能够考虑高速卷上/高速卷下切换部22以及低速卷上/低速卷下切换部23的电路的延迟时间。另外，根据操作部4的操作，通过时间设定部213设定时间t2、t3。根据直至感应电动机指示部211响应于来自操作部4的操作信号使2重绕组感应电动机6起动而产生扭矩的时间，通过时间设定部213设定时间t4。通过这样设定时间t4，能够消除制动器7的制动开始至制动器7的制动开始的制动器惯性时间。
如图3b所示，在高速卷下时，与时间t1～t4同样地设定：表示时间2重绕组感应电动机6的起动至制动器7的制动解除的时间的t5、2重绕组感应电动机6开始低速旋转至向高速旋转切换的时间t6、2重绕组感应电动机6从高速旋转向低速旋转切换至制动器7的制动开始的时间t7、以及制动器7的制动开始至2重绕组感应电动机6的停止的时间t8。因此，2重绕组感应电动机6的起动至向高速下的卷上切换的时间tstart2成为时间t5与时间t6之和。2重绕组感应电动机6向低速旋转切换至2重绕组感应电动机6的停止的时间tstop2成为时间t7与时间t8之和。
如图3c所示，在低速卷上时，时间2重绕组感应电动机6的起动至制动器7的制动解除的时间成为t1，制动器7的制动开始至2重绕组感应电动机6的停止的时间成为t4。另外，如图3d所示，在低速卷下时，2重绕组感应电动机6的起动至制动器7的制动解除的时间成为t5，制动器7的制动开始至2重绕组感应电动机6的停止的时间成为t8。
图4是由本发明的卷扬机用控制装置执行的时间变更流程图。通过由控制部21执行的程序来控制该流程，设为将在电源频率是50Hz时设定的时间t1～t8预先保存在存储器(未图示)。
首先，在步骤S1中，时间变更部214检测电源3的电源频率。接下来，在步骤S2中，时间变更部214判断电源频率是否为50Hz。在电源频率是50Hz的情况下，结束本例程。相对于此，在电源频率不是50Hz的情况、即电源频率是60Hz的情况下，时间变更部214以使制动器7的制动能量成为与50Hz的电源频率时相同的方式，延长时间t1～t8。例如，能够将时间t1～t8延长为50Hz的电源频率时的1.2倍。
在2重绕组感应电动机6的停止时，根据电源频率的差异而2重绕组感应电动机6的转速不同，所以制动器7的制动能量也不同。因此，由于电源频率的差异而制动器7的制动盘的磨耗也不同。根据图4的流程，通过根据电源频率变更时间t1～t8，能够使制动器7的制动能量与电源频率无关系地成为恒定，所以制动器7的制动盘的磨耗不会根据电源频率而变化。这样，制动器7的制动盘的磨耗不会根据电源频率而变化，所以能够与电源频率无关地确保一定的制动器7的寿命，能够容易地判断制动器7的寿命。
图5是由本发明的卷扬机用控制装置执行的更换时期判断流程图。通过由控制部21执行的程序控制该流程，在制动器7的制动时执行。
首先，在步骤S11中，制动时间检测部215计算从开始制动器7的制动至使2重绕组感应电动机6停止由旋转传感器24检测出的2重绕组感应电动机6的转速。接下来，在步骤S12中，制动时间检测部215判断所计算出的转速是否大于实测数据。在转速大于实测数据的情况下，更换时期判断部216判断为制动器7的制动垫是更换时期，结束本例程，相对于此，在转速未大于实测数据的情况下，直接结束本例程。另外，在判断为制动器7的制动垫是更换时期的情况下，更换时期判断部216在构成控制装置21的基板中设置的显示部中进行旨在是制动垫更换时期的显示。
如果制动器7的制动盘被磨耗，则制动器7的制动时间变长，2重绕组感应电动机6无法在时间t4或者t8内停止，在2重绕组感应电动机6中产生滑动。如果在2重绕组感应电动机6中产生了滑动，则通过卷扬机1卷上或者卷下的工件的停止距离变化，所以在产生滑动时判断为制动器的寿命已到。在本例程中，在产生滑动时知道是制动垫更换时期，所以能够容易地判断制动器的寿命。
依照操作控制装置5中设置的按钮，由时间变更部214能够用参数变更地设定变更时间t1～t8。时间变更部214能够考虑高速卷上/高速卷下切换部22以及低速卷上/低速卷下切换部23的电路的个体差以及制造厂商所致的差异，能够用参数变更地设定时间t1、t5。另外，时间变更部214能够根据作业性能够用参数变更地设定时间t2、t3、t6、t7。例如，时间变更部214能够用参数变更地设定时间t2、t3、t6、t7，以便将其在需要尽可能减小向钢绳10以及吊钩11上安装的工件造成的冲击的情况(例如，工件是精密机器的情况)下延长，在相比于向钢绳10以及吊钩11上安装的工件造成的冲击而使用户的使用便利性更优先的情况(例如，工件是铁骨的情况)下缩短。进而，时间变更部214能够用参数设定地变更t4、t8，以便为了尽可能减小制动器7的制动能量而在制动器7的制动开始时或者制动开始前使2重绕组感应电动机6停止。通过这样能够用参数变更地设定时间t1～t8，能够控制制动器的寿命，所以能够容易地判断制动器的寿命。
图6是由本发明的卷扬机用控制装置执行的卷上以及卷下控制流程图。通过由控制部21执行的程序来控制该流程。
首先，在步骤S21中，感应电动机指示部211从操作部4输入操作信号。之后，在步骤S22中，感应电动机指示部211根据操作信号，判断是否进行了卷上命令。在判断为进行了卷上命令的情况下，在步骤S23中，感应电动机指示部211根据操作信号，判断是否进行了高速卷上命令。在判断为进行了高速卷上命令的情况下，在步骤S24中，感应电动机指示部211对高速卷上/卷下切换部22输出切换信号，对2重绕组感应电动机6指示在起动后从低速的卷上切换为高速下的卷上。另外，制动器指示部212为了使2重绕组感应电动机6起动，对制动器7指示制动解除。之后，在步骤S25中，感应电动机指示部211对2重绕组感应电动机6，指示在从高速的卷上切换为低速的卷上之后停止。另外，制动器指示部212为了使2重绕组感应电动机6停止，对制动器7指示制动。之后，结束本例程。另一方面，在判断为未进行高速卷上命令、即进行了低速卷上命令的情况下，在步骤S26中，感应电动机指示部211对低速卷上/卷下切换部23输出切换信号，对2重绕组感应电动机6指示以低速进行卷上。另外，制动器指示部212为了使2重绕组感应电动机6起动以及停止，对制动器7指示制动解除以及制动。之后，结束本例程。
在判断为未进行卷上命令、即进行了卷下命令的情况下，在步骤S27中，感应电动机指示部211根据操作信号，判断是否进行了高速卷下命令。在判断为进行了高速卷下命令的情况下，在步骤S28中，感应电动机指示部211对高速卷上/卷下切换部22输出切换信号，对2重绕组感应电动机6指示在起动后从低速的卷下切换为高速下的卷下。另外，制动器指示部212为了使2重绕组感应电动机6起动，对制动器7指示制动解除。之后，在步骤S29中，感应电动机指示部211对2重绕组感应电动机6指示在从高速的卷下切换为低速的卷下之后停止。另外，制动器指示部212为了使2重绕组感应电动机6停止，对制动器7指示制动。之后，结束本例程。另一方面，在判断为未进行高速卷下命令、即进行了低速卷下命令的情况下，在步骤S30中，感应电动机指示部211对低速卷上/卷下切换部23输出切换信号，对2重绕组感应电动机6指示以低速进行卷下。另外，制动器指示部212为了使2重绕组感应电动机6起动以及停止，对制动器7指示制动解除以及制动。之后，结束本例程。
在本例程中，在高速卷上以及高速卷下中，并非从高速的卷上或者卷下进行制动器7的制动，而从高速的卷上或者卷下置换为低速的卷上或者卷下之后进行制动器7的制动。因此，本例程中的制动器7的制动能量相比于从高速的卷上或者卷下进行制动器7的制动的情况成为转速比的平方分之一，例如在变速比是1∶6的情况下，能够使制动能量成为1/36。这样，能够大幅减少制动能量，所以制动器7的制动盘的磨耗不会显著变大而使寿命显著变短，能够容易地判断制动器的寿命。这样，能够大幅减少制动器7的制动能量，所以相比于从高速的卷上或者卷下进行制动器7的制动的情况，能够减小制动器7的制动盘的尺寸。另外，通过在从高速的卷上或者卷下切换为低速的卷上或者卷下之后进行制动器7的制动，能够减小在高速卷上以及高速卷下的停止时对钢绳10造成的冲击。
另外，在本例程中，在高速卷上以及高速卷下中，并非在2重绕组感应电动机6的起动后进行高速的卷上或者卷下，而在2重绕组感应电动机6的起动后从低速的卷上或者卷下切换为高速的卷上或者卷下。因此，能够减小在2重绕组感应电动机6的起动后至对制动器7进行制动解除的制动器7的制动盘的磨耗，所以制动器7的制动盘的磨耗不会显著变大而使寿命显著变短，能够容易地判断制动器的寿命。另外，2重绕组感应电动机6的起动相比于在2重绕组感应电动机6的起动后进行高速的卷上或者卷下的情况变小。进而，能够减小在高速卷上以及高速卷下的开始时对钢绳10造成的冲击。
本发明不限于上述实施方式，而能够进行大量的变更以及变形。例如，在图4的处理流程中，说明了根据电源频率变更时间t1～t8这全部的情况，但还能够通过2重绕组感应电动机6的特性、高速卷上/高速卷下切换部22以及低速卷上/低速卷下切换部23的特性，根据电源频率变更时间t1～t8中的至少一个。
另外，说明了更换时期判断部216在显示部中进行旨在是制动垫更换时期的显示的情况，但还能够在卷扬机1的外部设置蜂鸣器，并通过更换时期判断部216使蜂鸣器鸣叫，从而通知制动垫的更换时期。
Claims (6)
1.一种卷扬机用控制装置，具有：
时间设定部，根据2重绕组感应电动机的起动至产生扭矩的时间，设定进行第1速度或者比所述第1速度低的第2速度下的卷上或者卷下的所述2重绕组感应电动机的起动至对所述2重绕组感应电动机进行制动的制动器的制动解除的时间以及所述制动器的制动开始至所述2重绕组感应电动机的停止的时间；以及
时间变更部，能够检测对所述卷扬机供给电力的电源的电源频率，根据所述电源的电源频率，变更所述2重绕组感应电动机的起动至所述制动器的制动解除的时间、和所述制动器的制动开始至所述2重绕组感应电动机的停止的时间中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的卷扬机用控制装置，其特征在于还具有：
制动时间检测部，检测所述制动器的制动时间；以及
更换时期判断部，基于由所述制动时间检测部检测出的制动时间，判断所述制动器的更换时期。
3.根据权利要求1或者2所述的卷扬机用控制装置，其特征在于：所述时间设定部能够用参数变更地设定所述2重绕组感应电动机的起动至所述制动器的制动解除的时间以及所述制动器的制动开始至所述2重绕组感应电动机的停止的时间。
4.根据权利要求1所述的卷扬机用控制装置，其特征在于还具有：
感应电动机指示部，在所述第1速度下的卷上或者卷下时，对所述2重绕组感应电动机指示在从所述第1速度下的卷上或者卷下切换为所述第2速度下的卷上或者卷下之后停止。
5.根据权利要求1所述的卷扬机用控制装置，其特征在于还具有：
感应电动机指示部，在所述第1速度下的卷上或者卷下时，对所述2重绕组感应电动机指示在起动之后从所述第2速度下的卷上或者卷下切换为所述第1速度下的卷上或者卷下。
6.一种控制卷扬机的方法，该卷扬机具有进行第1速度或者比所述第1速度低的第2速度下的卷上或者卷下的2重绕组感应电动机以及控制所述2重绕组感应电动机的制动器，所述控制卷扬机的方法具有：
检测对所述卷扬机供给电力的电源的电源频率的步骤；以及
根据所述电源的电源频率，变更根据所述2重绕组感应电动机的起动至产生扭矩的时间而设定的所述2重绕组感应电动机的起动至所述制动器的制动解除的时间、和根据所述2重绕组感应电动机的起动至产生扭矩的时间而设定的所述制动器的制动开始至所述2重绕组感应电动机的停止的时间中的至少一方的步骤。
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