CN103213912A - 电动卷扬机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种减少逆变器损失的电动卷扬机。其中，控制卷扬感应电动机的逆变器装置具备具有测定逆变器通电电流的电流测定部的卷扬用逆变器和逆变器控制部，该逆变器控制部在运转中，基于根据编码器产生的脉冲计算的电动机转速和逆变器装置进行运转指示的转速计算卷扬感应电动机的滑差值，基于电流测定部测定的逆变器通电电流的电流值和计算出的卷扬感应电动机的滑差值判别负载，调整为与该判别的负载分类相应的推举值。将运转开始时设定为“重负载”的负载分类的推举值，在运转动作中变更为与负载的判别结果的负载分类相应的“重负载”或“中负载”或“轻负载”的推举值进行运转。

Description

电动卷扬机及其控制方法

技术领域

本发明涉及逆变器控制的电动卷扬机。

背景技术

例如，逆变器控制的电动卷扬机具有使吊重升降的卷扬用电动机（电动机）、和驱动该卷扬用电动机的卷扬用逆变器驱动部等，通过电动机的驱动力卷扬（提升）线缆，将该线缆的一端安装的钩上悬挂的吊重吊升的装置（例如，参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-240371号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，上述专利文献1记载的逆变器控制的电动卷扬机中，设定了例如调整低速区域中的转矩的推举值。该推举值用于为了补偿卷扬机起动时或低速时的转矩不足而提高起动电压。现有技术中，为了补偿低速区域中的转矩不足，例如设定为卷扬通常的125%程度的负载这样的推举值。因此，负载为无负载时推举值也较高，使低速区域中的电压高于所需，因此逆变器的损失增大。

于是，本发明鉴于上述课题，提供降低逆变器的损失的电动卷扬机。

用于解决课题的技术方案

本申请公开的发明中，简单说明代表性的部分的概要，如下所示。

即，电动卷扬机具有进行悬挂吊重的线缆的卷扬动作和降下动作的电动机、与上述电动机的转速相应地产生脉冲的编码器、控制上述电动机的逆变器装置，该电动卷扬机的特征在于：上述逆变器装置具备：具有测定逆变器通电电流的电流测定部的卷扬用逆变器、和逆变器控制部，该逆变器控制部在运转中，基于根据上述编码器产生的脉冲计算的电动机转速、和该逆变器装置进行运转指示的转速计算上述电动机的滑差值，基于上述电流测定部测定的逆变器通电电流的电流值和计算出的上述电动机的滑差值判别负载分类，调整为与该判别的负载分类相应的推举值。

发明的效果

根据本发明，能够提供降低逆变器损失的电动卷扬机。

附图说明

图1是表示本发明的电动卷扬机的整体结构的一例的立体图。

图2是表示在图1所示的电动卷扬机中的逆变器装置的结构的一例的框图。

图3是表示在图1所示的电动卷扬机中运转时的滑差值可变控制的一例的流程图。

图4是表示图1所示的电动卷扬机中滑差值和逆变器输出电压曲线的一例的说明图。

符号说明

1……钩，2……线缆，3……卷扬感应电动机，4……卷筒，5……横向行驶感应电动机，6……横向行驶用装置，7……横向行驶用梁（girder），8……行驶感应电动机，9……行驶用装置，10……行驶用梁，11……逆变器装置，12……行驶用控制装置，13……按钮，14……逆变器控制部，15……卷扬用逆变器，16……编码器，17……电流测定部，18……控制运算部，19……存储部，20……显示部，21……三相电源。

具体实施方式

以下实施方式中，为了方便而在必要时分割为多个实施例或部分说明，除了特别说明的情况之外，相互不是无关的，一方为另一方的一部分或全部的变形例、详细内容、补充说明等关系。此外，以下实施方式中，提及元件的数量等（包括个数、数值、量、范围等）的情况下，除了特别说明的情况和原理上明显限定为特定数量的情况等之外，不限定为特定的数量，可以是特定的数量以上或以下。

进而，以下实施方式中，除了特别说明的情况和原理上认为明显必要的情况等之外，其构成元件（也包括要素步骤等）当然不是必须的。同样，以下实施方式中，提及构成元件等的形状、位置关系等时，除了特别说明的情况和原理上明显并非如此的情况等之外，包括实际上与其形状近似或类似的。这一点关于上述数值和范围也是同样的。

[本发明的实施方式的概要]

本发明的实施方式的电动卷扬机（作为一例，附注与（）内对应的构成元件、符号等）具有进行悬挂吊重的线缆的卷扬动作和降下动作的电动机（卷扬感应电动机3）、与上述电动机的转速相应地产生脉冲的编码器（16）、控制上述电动机的逆变器装置（11）。此外，上述逆变器装置具备：具有测定逆变器通电电流的电流测定部（17）的卷扬用逆变器（15）和逆变器控制部（14），该逆变器控制部（14）基于对于运转状态根据上述编码器产生的脉冲计算运转状态的电动机转速和该逆变器装置进行运转指示的转速计算上述电动机的滑差值，基于上述电流测定部测定的逆变器通电电流的电流值和上述计算的电动机的滑差值判别负载，调整为与该判别的负载分类的推举值。

更详细而言，其具备连接上部卷筒与钩之间的线缆、进行该线缆的卷扬动作和降下动作的电动机和对于电动机与转速相应地产生脉冲的编码器。此外，具备控制电动机的卷扬用逆变器、逆变器控制部，卷扬用逆变器具备测定逆变器通电电流的电流测定部，逆变器控制部根据按照编码器产生的脉冲计算的电动机转速和逆变器控制部进行运转指示的转速进行电动机的滑差值的运算。

负载分类根据按照运转中的电流测定部进行测定的逆变器通电电流的电流值、和通过逆变器控制部进行运算的电动机的滑差值进行判别。但是，由于在电动卷扬机运转中进行负载分类的判别，进行判别需要一定的时间。因此，例如开始运转时设定为能够卷扬125%负载的负载分类“重”的推举值。运转经过一定时间后，进行负载分类“轻、中、重”的判别，将设定为负载分类“重”的推举值变更为使一定时间之后的运转动作与负载分类对应的“重”、“中”、“轻”的推举值，进行运转。停止运转时，推举值恢复为负载分类“重”的推举值。

以下基于附图说明基于上述本发明的实施方式的概要的本发明的实施例。此外，本发明不限于图示例。此外，在用于说明实施例的所有附图中，原则上对于同一部件附加相同的符号，省略反复的说明。

[实施例1]

关于本发明的实施例1的电动卷扬机，用图1～图4说明。本实施例中，以3t用电动卷扬机为一例说明，当然不限于此。此外，作为一例使负载分类为“轻、中、重”的三阶段的判别，但是不限于此。此外，作为一例使负载分类的判别在逆变器显示部显示，但场所当然不限于此。

<电动卷扬机的整体结构和动作>

首先，用图1说明本实施例的电动卷扬机的整体结构和动作。图1是表示该电动卷扬机的整体结构的一例的图。

本实施例的电动卷扬机由钩1、线缆2、卷扬感应电动机3、卷筒4、横向行驶感应电动机5、横向行驶用装置6、逆变器装置11、按钮13等构成。此外，电动卷扬机安装在横向行驶用梁7上能够横向行驶。此外，横向行驶用梁7安装在具备行驶感应电动机8的行驶用装置9上，行驶用装置9设置在行驶用梁10上，能够行驶。在横向行驶用梁7上，安装有行驶用控制装置12。

该电动卷扬机中，行驶用梁10在Y方向上延伸地设置，横向行驶用梁7搭载在该行驶用梁10上，在X方向上延伸地设置。行驶用梁10例如固定在建筑物的顶部等。该行驶用梁10上搭载的横向行驶用梁7能够沿着行驶用梁10的轨道在Y方向上行驶。

该横向行驶用梁7固定在两端具备行驶感应电动机8的行驶用装置9上，用行驶用控制装置12控制行驶感应电动机8，能够沿着行驶用梁10的轨道在+Y方向、－Y方向上行驶。

此外，该横向行驶用梁7，安装有具备卷扬感应电动机3的卷筒4、和具备横向行驶感应电动机5的横向行驶用装置6成为一体的电动卷扬机。该具备横向行驶感应电动机5的横向行驶用装置6中，用行驶用控制装置12控制横向行驶感应电动机5，能够使具备卷扬感应电动机3的卷筒4沿着横向行驶用梁7的轨道在+X方向、－X方向上行驶。

进而，在具备卷扬感应电动机3的卷筒4上，设置逆变器装置11，用该逆变器装置11进行卷扬感应电动机3的控制。此外，在具备该卷扬感应电动机3的卷筒4上，卷绕了具备钩1作为动滑轮的线缆2，此外，按钮13与逆变器装置11连接。通过该按钮13，能够将吊重悬挂在钩1上进行线缆2的卷扬（提升）（+Z方向）、降下（－Z方向）。

<逆变器装置的结构和动作>

接着，用图2说明图1所示的电动卷扬机中的逆变器装置11的结构和动作。图2是表示该逆变器装置11的结构的一例的框图。

逆变器装置11中，保存有进行各种控制的逆变器控制部14、卷扬用逆变器15。在逆变器控制14，连接有发送动作指令的按钮13、将与通过卷扬用逆变器15驱动的卷扬感应电动机（电动机）3的旋转相应的脉冲信号发送至逆变器控制部14的编码器16。

此外，卷扬用逆变器15具有测定逆变器通电电流的电流测定部17。从三相电源21对该卷扬用逆变器15供给电源，此外，从该卷扬用逆变器15对卷扬感应电动机（电动机）3供给驱动信号。

此外，逆变器控制部14具有控制运算部18、存储部19和显示部20。该逆变器控制部14中，控制运算部18基于运转中进行运转指示的电动机转速和根据编码器16产生的脉冲计算的电动机转速而计算电动机的滑差值，根据该计算的电动机的滑差值、和卷扬用逆变器15的电流测定部17测定的逆变器通电电流的电流值，进行负载分类的判别。该负载分类判别时的各负载判别值被保存在存储部19中。此外，该负载分类的判别的结果能够在显示部20显示。此外，作为一例使负载分类的判别在逆变器显示部显示，但显示场所当然不限于此。

接着，用图3说明图1所示的电动卷扬机中的运转时的推举值可变控制的流程。图3是表示运转时的推举值可变控制的流程的一例的流程图。图3中，作为一例，说明3t用的电动卷扬机。该运转时的推举值可变控制，在逆变器装置11的逆变器控制部14、特别是逆变器控制部14内的控制运算部18中执行。

首先，在步骤S1，开始卷扬或降下的运转。该卷扬或降下的运转的开始，能够通过按下按钮13，对逆变器控制部14发送动作指令而进行。该开始运转时，设置为能够进行“重负载”的卷扬的推举值。

接着，在步骤S2，在卷扬或降下的运转中，用卷扬用逆变器15的电流测定部17测定逆变器通电电流的电流值，此外，根据逆变器控制部14指示的转速（转数）和按照编码器16产生的脉冲计算的电动机转速（转数）进行电动机的滑差值的测定。

滑差值的测定，进行多次下述（式1）的运算根据其平均来判断。此外，随着负载增大滑差值也增大，因此能够根据负载分类设定判断值。

（式1）

逆变器控制部的发送转速－编码器测定的电动机的转速=滑差值

此外，关于电流值同样为随着负载增大输出电流也增大，因此能够根据负载分类设定判断值。

这样，通过用逆变器通电电流的电流值和电动机的滑差值双方进行比较，具有提高负载判别的安全性的优点。

例如，运转中滑差值判别为“重负载”的负载分类，而电流值判别为“过负载”的负载分类的情况下，优先较大一方的负载分类，判断为“过负载”的负载分类并控制使其不进行卷扬动作。

然后，在步骤S3中，通过测定的电动机的滑差值和逆变器通电电流的电流值与逆变器控制部14的存储部19中保存的滑差值和电流值的3t用负载判别值的比较，进行是否为“过负载”（125%以上）即3.75t以上（3.75t≤负载）的判别。

具体的判别方法的一例是，如果测定的电动机的滑差值和逆变器通电电流的电流值是设定为与“过负载”（125%以上）对应的负载判别值的滑差值和电流值以上，则判别为“过负载”，如果小于该负载判别值则判别为不是“过负载”。此外，以下的“重负载”“中负载”“轻负载”的负载判别中用同样的方法进行判别。

该步骤S3的判别结果不是“过负载”的情况（否）下，进而在步骤S4中，通过测定的电动机的滑差值和逆变器通电电流的电流值与逆变器控制部14的存储部19中保存的滑差值和电流值的3t用负载判别值的比较，进行是否为“重负载”（75%≤负载＜125%）即2.25t≤负载＜3.75t的判别。

该步骤S4的判别的结果不是“重负载”的情况（否）下，进而在步骤S5中，通过测定的电动机的滑差值和逆变器通电电流的电流值与逆变器控制部14的存储部19中保存的滑差值和电流值的3t用的负载判别值的比较，进行是否为“中负载”（25%≤负载＜75%）、即0.75t≤负载＜2.25t的判别。

以上判别的结果，首先，步骤S3中判别为“过负载”的情况（是）下，在步骤S6中，为了安全而使卷扬运转为不能进行，只能进行降下运转。然后，前进至后述的步骤S10。

此外，步骤S4中判别为“重负载”的情况（是）下，接着，前进至步骤S9，进行卷扬或降下的运转是否结束的判别。

此外，步骤S5中判别为“中负载”的情况（是）下，接着，在步骤S7中，变更至“中负载”用的推举值。

此外，步骤S5中判别为“轻负载”的情况（否）下，接着，在步骤S8中，变更至“轻负载”用的推举值。

然后，步骤S7、S8的变更后，前进至步骤S9，进行卷扬或降下的运转是否结束的判别。

该步骤S9判断的结果，卷扬或降下的运转未结束时（否）返回步骤S9，反复进行直至卷扬或降下的运转结束，结束时（是），在步骤S10中，进行推举值的初始化（恢复为重负载用推举值）。该卷扬或降下的运转的停止能够通过松开按钮13，对逆变器控制部14发送动作指令而进行。停止该卷扬或降下的运转时，能够使推举值初始化。

此外，步骤S6结束后，也前进至步骤S10，进行推举值的初始化（恢复为重负载用推举值）。然后，在步骤S11中结束。

如上所述，进行“过负载”、“重负载”、“中负载”、“轻负载”的判别，能够执行与负载分类相应的运转时的推举值可变控制。其中，本实施例中，构成为阶段性地进行负载判别，但是不限于此，例如也可以构成为基于测定的滑差值和电流值直接判别相当于哪一个负载分类。

接着，用图4说明图1所示的电动卷扬机中的推举值和逆变器输出电压曲线。图4是表示该推举值和逆变器输出电压曲线的一例的说明图。图4中，横轴表示频率，纵轴表示电动机输出。

如图4所示，通过调整推举值，能够使直到设定的推举频率的逆变器输出电压曲线发生变化，由此，也能够使从推举频率至基底频率（电动机输出100%）的曲线变化。

将负载判别为“中负载”或“轻负载”的情况下，输出电压曲线变化为“中负载”或“轻负载”用的输出曲线，从而，基底频率以下时总是低于“重负载”的输出电压，因此能够实现逆变器的损失的降低。

如以上所说明，根据本发明的电动卷扬机，由于控制卷扬感应电动机3的逆变器装置11具备具有测定逆变器通电电流的电流测定部17的卷扬用逆变器15和逆变器控制部14，该逆变器控制部14在运转中，基于根据编码器16产生的脉冲计算的电动机转速和逆变器装置11进行运转指示的转速计算卷扬感应电动机3的滑差值，基于电流测定部17测定的逆变器通电电流的电流值和计算出的卷扬感应电动机3的滑差值判别负载，调整为与该判别的负载分类相应的推举值，因此能够降低逆变器的损失。

更详细而言，逆变器控制部14能够对电流值和滑差值与“重负载”的负载判别值、“中负载”的负载判别值和“轻负载”的负载判别值进行比较来判别负载分类，将运转开始时设定为“重负载”的负载分类的推举值，在经过一定时间后的运转动作中，变更为与负载的判别结果的负载分类相应的“重负载”、“中负载”或“轻负载”的推举值，进行运转。进而，逆变器控制部14能够在与“重负载”的负载判别值比较前，将电流值和滑差值与“过负载”的负载判别值进行比较来判别负载分类，判别结果是“过负载”的情况下，使卷扬运转为不能进行，使得只能进行降下运转。进而，逆变器控制部14能够在卷扬运转和降下运转的运转结束后，使推举值恢复为“重负载”的推举值。

如上所述，通过减少逆变器的损失，能够减少损失引起的逆变器温度上升，使逆变器的温度保护引起的运转停止前的可运转时间变长。此外，通过调整推举值，能够减少运转时的逆变器的损失，进行节能。

即，根据本发明的电动卷扬机，通过减少逆变器的基底频率（基底频率）以下的运转中产生的损失，能够减少因逆变器的损失引起的逆变器的温度上升，能够延长逆变器的温度保护引起的运转停止前的可运转时间。此外，通过减少电动卷扬机的逆变器引起的损失，能够获得节能的效果。

以上，基于实施例具体说明了本发明人研究而得的发明，但本发明不限于上述实施例，当然能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。

Claims (10)

1.一种电动卷扬机，其包括：

进行悬挂吊重的线缆的卷扬动作和降下动作的电动机；

与所述电动机的转速相应地产生脉冲的编码器；和

控制所述电动机的逆变器装置，

该电动卷扬机的特征在于：

所述逆变器装置具有：

卷扬用逆变器，其具有测定逆变器通电电流的电流测定部；和

逆变器控制部，其基于根据所述编码器产生的脉冲计算的电动机转速、和该逆变器装置进行运转指示的转速计算所述电动机的滑差值，基于所述电流测定部测定的逆变器通电电流的电流值和计算出的所述电动机的滑差值判别负载分类，调整为与该判别的负载分类相应的推举值。

2.如权利要求1所述的电动卷扬机，其特征在于：

在所述逆变器控制部设定有负载分类，在所述负载分类中按负载从大到小的顺序有“重负载”、“中负载”、“轻负载”，所述逆变器控制部对所述逆变器通电电流的电流值和所述电动机的滑差值与所述“重负载”的负载判别值、所述“中负载”的负载判别值和所述“轻负载”的负载判别值进行比较来判别负载分类，将运转开始时被设定为所述“重负载”的负载分类的推举值，变更为与所述负载的判别结果的负载分类相应的所述“重负载”或所述“中负载”或所述“轻负载”的推举值进行运转。

3.如权利要求2所述的电动卷扬机，其特征在于：

在所述负载分类中，存在比所述“重负载”负载更大的“过负载”，所述逆变器控制部以如下方式进行控制：在对所述逆变器通电电流的电流值和所述电动机的滑差值与所述“重负载”的负载判别值进行比较前，对所述逆变器通电电流的电流值和所述电动机的滑差值与所述“过负载”的负载判别值进行比较来判别负载分类，在判别结果是所述“过负载”的情况下，使卷扬运转不能进行，使得只能进行降下运转。

4.如权利要求2所述的电动卷扬机，其特征在于：

所述逆变器控制部，在所述卷扬运转和所述降下运转的运转结束后使所述推举值恢复为所述“重负载”的推举值。

5.如权利要求2所述的电动卷扬机，其特征在于：

所述逆变器控制部具有：存储基于所述逆变器通电电流的电流值和所述电动机的滑差值判别负载时的各负载判别值的存储部；对于所述逆变器通电电流的电流值和所述电动机的滑差值与所述存储部中存储的各负载判别值进行比较而判别负载分类、变更为与该判别的负载分类相应的推举值的控制运算部；和显示所述控制运算部所进行的负载分类的判别结果的显示部。

6.一种电动卷扬机的控制方法，该电动卷扬机具有进行悬挂吊重的线缆的卷扬动作和降下动作的电动机、与所述电动机的转速相应地产生脉冲的编码器、控制所述电动机的逆变器装置，该电动卷扬机的控制方法的特征在于：

用所述逆变器装置测定逆变器通电电流，在运转中，基于根据所述编码器产生的脉冲计算的电动机转速和该逆变器装置进行运转指示的转速计算所述电动机的滑差值，基于测定的所述逆变器通电电流的电流值和计算的所述电动机的滑差值判别负载分类，调整为与该判别的负载分类相应的推举值而控制所述电动卷扬机的运转。

7.如权利要求6所述的电动卷扬机的控制方法，其特征在于：

设定有负载分类，在所述负载分类中按负载从大到小的顺序有“重负载”、“中负载”、“轻负载”，对所述逆变器通电电流的电流值和所述电动机的滑差值与所述“重负载”的负载判别值、所述“中负载”的负载判别值和所述“轻负载”的负载判别值顺次进行比较来判别负载分类，将运转开始时被设定为所述“重负载”的负载分类的推举值，在经过一定时间后的运转动作中，变更为与所述负载的判别结果的负载分类相应的所述“重负载”或所述“中负载”或所述“轻负载”的推举值而进行所述电动卷扬机的运转。

8.如权利要求7所述的电动卷扬机的控制方法，其特征在于：

在所述负载分类中，存在比所述“重负载”负载更大的“过负载”，以如下方式控制所述电动卷扬机的运转：在对所述逆变器通电电流的电流值和所述电动机的滑差值与所述“重负载”的负载判别值进行比较前，对所述逆变器通电电流的电流值和所述电动机的滑差值与所述“过负载”的负载判别值进行比较来判别负载分类，在判别结果是所述“过负载”的情况下，使卷扬运转不能进行，使得只能进行降下运转。

9.如权利要求7所述的电动卷扬机的控制方法，其特征在于：

在所述卷扬运转和所述降下运转的运转结束后使所述推举值恢复为所述“重负载”的推举值。

10.如权利要求7所述的电动卷扬机的控制方法，其特征在于：

在显示部显示负载分类的判别结果。

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