CN104822618A - 卷扬机寿命计算装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卷扬机寿命计算装置，包括：载荷计算部(21)，其根据卷扬机的控制变频器的电流值和电动机的转速计算卷扬机(4)的被起升重物的载荷；动作次数测定部(25)，其对由载荷计算部(21)计算出的各载荷的卷扬机的起升动作次数和下降动作次数两者进行计数；运转时间测定部(24)，其对由载荷计算部(21)计算出的各载荷的运转时间进行计测；剩余寿命计算部(26)，其根据由运转时间测定部(24)测定的各载荷的运转时间计算载荷率，并根据所得到的载荷率计算卷扬用装置的剩余寿命。

Description

卷扬机寿命计算装置

技术领域

本发明涉及卷扬机寿命计算装置。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，有日本特开2010－180001号公报(专利文献1)。该公报中记载有“提供一种起重机的运转状况管理装置和具备它的起重机，其能够获得根据载荷率和考虑了动作次数及动作时间的运转状况来高精度地推测起重机的寿命所需要的信息”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010－180001号公报

发明内容

发明所要解决的课题

上述专利文献1中记载了推测卷扬机的寿命所需要的卷扬机的动作次数的计测。但是，专利文献1中，是“对离地次数和起升动作次数两者进行计数的结构”而不进行下降动作次数的计数。因此，不能高精度推测卷扬机的寿命。

另外，专利文献1中只进行每个载荷的动作次数和运转时间的计测而不进行停机时间的计测。因此，不能正确地计测综合判断卷扬机的寿命的测定值之一即运转时间和停机时间之比，也即使用频度。

考虑上述课题，本发明的目的在于提供一种能够高精度地推测卷扬机的寿命的卷扬机寿命计算装置。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，例如采用在权利要求范围记载的结构。

本申请含有多个解决上述课题的方法，如果列举其中一例，例如是一种卷扬机寿命计算装置，计算进行起升和下降动作等动作的卷扬机的寿命，其特征在于，包括：载荷计算部，其根据卷扬机的控制变频器的电流值和电动机的转速计算卷扬机的被起升重物的载荷；动作次数测定部，其对由所述载荷计算部计算出的各载荷的卷扬机的起升动作次数和下降动作次数两者进行计数；运转时间测定部，其对由所述载荷计算部计算出的各载荷的运转时间进行计测；和剩余寿命计算部，其根据由所述运转时间测定部测定的各载荷的运转时间计算载荷率，并根据所得到的载荷率计算卷扬用装置的剩余寿命。

发明效果

根据本发明，能够提供高精度地推测卷扬机的寿命的卷扬机寿命计算装置。

上述以外的课题、结构和效果通过以下的实施方式的说明而明确。

附图说明

图1是卷扬机寿命计算装置的结构图的例子。

图2是表示变频式起重装置的整体结构的立体图的例子。

图3是表示变频式起重装置的主要部分的结构的框图的例子。

图4是表示处理的开始时刻的流程图的例子。

图5是说明载荷判别部的处理的流程图的例子。

图6是说明运转时间测定部的处理的流程图的例子。

图7是说明动作次数测定部的处理的流程图的例子。

图8是说明负荷时间率计测部的处理的流程图的例子。

图9表示运转时间保存处理方法的例子。

图10表示通过PC等进行显示时的显示例。

图11表示卷扬横行变频器控制部的显示关系的构成例。

图12表示通过卷扬横行变频器控制部进行显示时的显示例。

图13表示各输出频率的载荷判别值的例子。

图14表示各输出频率的载荷判别值的例子。

具体实施方式

以下参照附图说明实施例。

图1是卷扬机寿命计算装置的结构图的例子。图2是设置本实施例的卷扬机寿命计算装置的变频式起重装置的整体结构的立体图，图3是表示变频式起重装置的主要部分的结构的框图。

首先，使用图1对卷扬机寿命计算装置和卷扬机的关联动作说明其概要。根据从输入装置所输入的动作指示，卷扬机的控制部使驱动部即电动机动作，另外，控制为使靠近电动机的制动器以开放的方式动作，驱动卷扬机。而且，电动机的动作状况的数据被传送至控制部，控制部对显示部进行显示控制，显示将与运转内容对应的运转状况列表后的信息。另外，也可以对由显示部显示的列表进行印刷。

接着，使用图2对变频式起重装置的整体结构进行说明。

变频式起重装置100由下述部件构成：起重吊钩1、钢丝绳2、卷扬感应电动机3、卷扬用装置4、横行感应电动机5、横行用装置6、横行用梁7、走行感应电动机8、走行用装置9、走行用梁10、卷扬、横行变频器装置(称为主控制部)11、后述的卷扬、横行变频器控制部12、操作输入装置13、后述的卷扬用变频器14、后述的横行用变频器15、后述的感应电动机用制动器16、走行用变频器装置17、后述的走行变频器控制部18和后述的走行用变频器19。

变频式起重装置100将安装于起重吊钩1的货物通过利用具备卷扬感应电动机3的卷扬用装置4起升降下钢丝绳2而在Z方向(用Z方向、－Z方向的箭头表示)即上下方向移动货物。另外，在X方向(用X方向、－X方向的箭头表示)上，利用具备横行感应电动机5的横行用装置6和横行用梁7在X方向上移动。另外，在Y方向(用Y方向、－Y方向的箭头表示)上，利用具备走行感应电动机8的走行用装置9和走行用梁10在Y方向上移动。

接着，使用图3对变频式起重装置的控制结构进行说明。

卷扬感应电动机3和横行感应电动机5由收纳于卷扬、横行用变频器装置11的图3的卷扬、横行变频器控制部12控制。即，如果操作员输入来自操作输入装置13的规定的指示，则卷扬、横行变频器控制部12控制卷扬用变频器14和横行用变频器15，从卷扬用变频器14和横行用变频器15向卷扬感应电动机3和横行感应电动机5施加控制所需的频率、电压、电流，同时通过开放控制感应电动机用制动器16，使安装于起重吊钩1的货物不落下而在Z方向上移动。在横行用装置6的情况下，沿着横行用梁7使卷扬用装置4在X方向上移动。

同样，安装于走行用装置9的走行感应电动机8在操作员输入来自操作输入装置13的规定的指示时，收纳于走行用变频器装置17的图3的走行变频器控制部18控制走行用变频器19，从走行用变频器19向走行感应电动机8施加控制所需的频率、电压、电流，同时通过开放控制感应电动机用制动器16，沿走行用梁10使卷扬用装置4在Y方向上移动。

另外，卷扬用变频器14具有电流测定部20。电流测定部20测定用于驱动卷扬用感应电动机3的电流值。

另外，卷扬、横行变频器控制部12具有载荷变换部21。载荷变换部21将由电流测定部20测定的电流值数据通过规定的计算变换为载荷数据。即，用于驱动卷扬用感应电动机3的电流值因电流值根据安装于起重吊钩1的货物的重量而变化，所以通过由载荷变换部21将该电流值变换为载荷数据而能够计测载荷。例如，载荷越重，则驱动卷扬用感应电动机3的电流值越大，载荷越轻，驱动卷扬用感应电动机3的电流值越小。

另外，卷扬、横行变频器控制部12具有滑动量测定部22。滑动量测定部22将来自以脉冲信号输出卷扬感应电动机3的旋转状况的编码器23的信号换算为转速，测定根据运转频率计算出的同步转速与测定的实际转速之差即滑动量。即，就滑动量而言，因滑动量根据安装于起重吊钩1的货物的重量而发生变化，所以通过由载荷变换部21将该滑动量变换为载荷数据而能够计测载荷。例如，载荷越重，则卷扬用感应电动机3的滑动量越大，载荷越轻，卷扬用感应电动机3的滑动量越小。

在此，在变频器控制的情况下，有时以额定速度以下的运转频率进行动作，但该情况下，根据货物的重量而变化的电流值的变化量特别是在下降方向的情况少，因此难以高精度地判别，但是因为具有基于上述滑动量进行的载荷判别的方法，从而与上述电流值的载荷判别配合能够高精度地进行载荷的判别。

通过上述检测出的载荷也可以直接用于处理中，但数据量变得巨大。因此，本实施例中，相对于卷扬机的额定载荷(100％)，分为无载荷(0％)、轻负荷(1～25％)、中负荷(26～50％)、重负荷(51～75％)、超重负荷(76％～)五种类用于处理。

此外，电流值与载荷数据的关系或滑动量与载荷数据的关系事先通过试验或通过规定的计算可以容易求出。

使用图4、5说明载荷变换部21的具体载荷判别方法。图4是表示载荷判别处理的开始时刻的流程图，图5是载荷判别处理的流程图。

载荷判别处理的开始例如在每100ms的软件中断处理中，在开放感应电动机用制动器16时(S1)开始载荷判别处理(S4)。

载荷判别处理在卷扬机加速中、减速中的状态的情况下，因不能高精度地测定上述电流值和滑动量，所以需要在一定速度时测定电流值和滑动量。因此，如图4所示，具有“上”或“下”方向的动作指示(S101)，而且，对于卷扬用变频器14向卷扬感应电动机3输出的频率，比较卷扬、横行变频器控制部12指示的目标频率和实际卷扬用变频器14输出的输出频率(S102)，指示频率和输出频率相同或输出频率比指示频率大，则为一定速度状态，因此取得电流值、滑动量(S103)。

在不满足上述的条件的情况下，使载荷判别处理返回初始状态，结束处理(S109)。

此外，电流值和滑动量无论加速中、减速中等卷扬机的状态都总是进行检测。

设定的取得次数的电流值、滑动量的取得(S104)、电流值和滑动量的取得完成后，为了抑制取得值的偏差，例如在保存5次的取得值后(S110)计算平均值(S105)。

计算完电流值和滑动量各自的平均值后，将取得值的合计值和取得次数的计数清零。(S106)而且，比较卷扬用变频器14输出的输出频率的值和设定的输出频率的基准值(例如，30Hz)(S107)，在为基准值以下的情况下，将滑动量用作载荷判别的参数，根据滑动量平均和操作方向判定载荷等级(S108)，而在比基准值大的情况下，将电流值用作载荷判别参数，根据电流值平均和操作方向判定载荷等级(112)。

另外，因电流值、滑动量根据卷扬机的动作方向(Z方向)变化，所以对于载荷判别的参数，也需要判断动作方向，但就动作方向而言，只要确认从操作输入装置13向卷扬、横行变频器控制部12的输入则可知动作方向。

在此，根据输出频率，也可以在载荷判别的参数中不使用电流值与滑动量二者的任一方，而在载荷判别的参数中使用双方。

如果通过如上所述判别载荷的参数齐全，则按照事先如图13、图14确定的分类，将载荷分成五个类型。例如，在根据输出频率60Hz、起升方向的动作时检测电流值为11A的情况下，载荷判别为中负荷(S112)。

接着，对图4所示的运转时间测定处理S5进行说明。如图3所示，卷扬、横行变频器控制部12具有运转时间测定部24。运转时间测定部24测定并累计卷扬、横行变频器控制部12进行开放控制的感应电动机用制动器16的开放控制时间。即，测定总运转时间。

另外，运转时间测定部24测定并累计通过上述载荷判别处理判别的每个载荷分类的感应电动机用制动器16的开放控制时间。即，测定每个载荷分类的运转时间。

使用图4和6说明运转时间测定部24的具体的运转时间测定方法。图6是运转时间测定处理的流程图。

运转时间测定处理的开始例如在每100ms的软件中断处理中，在感应电动机用制动器16被开放时(S1)，在载荷判别处理(S4)结束后，开始运转时间测定处理(S5)。

运转时间测定处理在每次执行处理时，首先，使总运转时间的计测加1(S201)。接着，根据判别的载荷分类，使各载荷分类各自的运转时间的计测加1(S206～S210)。如上所述，能够测定总运转时间和每种载荷分类的运转时间。

此外，实际的运转时间对于运转时间累计的次数的换算以运转时间测定处理的执行间隔决定。

接着，对图4所示的动作次数测定处理S6进行说明。如图3所示，卷扬、横行变频器控制部12具有动作次数测定部25。动作次数测定部25在卷扬、横行变频器控制部12进行开放控制的感应电动机用制动器16的状态被开放后，对通过上述载荷判别处理判别的每个载荷分类累计返回本来状态时的次数。即，测定每个载荷分类的动作次数。

使用图4、7说明动作次数测定部25的具体的动作次数测定方法。图7是动作次数测定处理的流程图。

如用图4所示，动作次数测定处理的开始例如在每100m_s的软件中断处理中，在感应电动机用制动器16开放时，将制动器开放标记置位为1(S2)，在感应电动机用制动器16制动时，将制动器开放标记置位为0(S3)。如上所述，在进行制动器开放标记的操作后，开始动作次数测定处理(S6)。

如图7所示，动作次数测定处理在每次执行处理时，首先，确认制动器开放标记的状态(S301)，另外，制动器的动作状态也一起确认(S302)。如果制动器开放标记为1，且如果制动器是制动状态，则将制动器开放标记置位为0(S303)。

将制动器开放标记置位为0后，使总动作次数的计数加1(S304)。接着，根据判别的载荷分类，使每个载荷分类的动作次数的计数加1(S306～S310)。通过如上所述，能够测定总动作次数和每个载荷分类的动作次数。

接着，对图4所示的负荷时间率测定处理S7进行说明。首先说明剩余寿命的计算。如图3所示，为了计算卷扬机的剩余寿命，卷扬、横行变频器控制部12具有剩余寿命计算部26。剩余寿命计算部26根据通过如上所述检测到的载荷分类不同的运转时间进行剩余寿命计算。

对剩余寿命计算部26进行的卷扬机的剩余寿命计算的具体的方法进行说明。卷扬机的剩余寿命首先根据[式1]计算出载荷率。

[式1]

【式1】

[式1]的各载荷分类的运转时间、总运转时间使用通过上述测定的值，另外，载荷比率使用图13、14中记载的值。

接着，通过[式1]计算出的载荷率除以通常使用卷扬机的情况下的载荷率0.63，根据(式2)计算等价载荷率。

(式2)

等价载荷率＝(载荷率/0.63)³

接着，根据(式3)计算等价运转时间。在此，总运转时间使用通过如上所述测定的值。

(式3)

等价运转时间＝总运转时间×等价载荷率

通过如上所述，判明等价运转时间和等价载荷率后，通过(式4)计算剩余寿命。

(式4)

剩余寿命＝设定总运转时间×等价运转时间

(式4)的设定总运转时间可以根据卷扬机的规格判断，因此只要在剩余寿命计算部26设定初始值即可。另外，设定总运转时间也可以在之后变更。

在此，剩余寿命通过如上所述判明，但为了综合地判别卷扬机的剩余寿命，需要卷扬机的停机时间和运转时间之比即负荷时间率。这是因为，在卷扬机短时间集中地运转的情况下，在卷扬感应电动机3或卷扬用变频器14等上作用负荷。

为了测定负荷时间率，卷扬、横行变频器控制部12具有负荷时间率测定部27。负荷时间率测定部27通过测定卷扬、横行变频器控制部12开放控制的感应电动机用制动器16的开放控制时间，判断运转时间和停机时间，计算负荷时间率。

使用图4、8说明负荷时间率的具体的测定方法。图8是负荷时间率测定处理的流程图。

首先说明负荷时间率的一般的计算。负荷时间率使用单位％ED表示在60分钟期间有几分钟在运转的时间。运转时间的测定通过确认上述的感应电动机用制动器16的动作状态来进行，因此，停机时间的测定也同样通过确认感应电动机用制动器16的动作状态来进行。

负荷时间率的计测如图4，例如在每100ms的软件中断处理中，不论感应电动机用制动器16的状态而总是进行负荷时间率测定处理(S7)。

负荷时间率测定处理在每次执行处理时，首先确认感应电动机用制动器16的动作状态，判别是运转中还是停止中(S401)。如果是运转中，则在运转时间累计上加上100ms(S402)。

接着，确认运转时间累计和停止时间累计的合计是否为1分钟以上(S403)。如果低于1分钟，则结束负荷时间率计测的中断处理。在1分钟以上的情况下实施运转时间保存处理(S404)。

在此，使用图9对运转时间保存处理(S404)进行说明。运转时间保存处理(S404)例如以能够保存60个1分钟的运转时间，即能够保存过去60分钟的运转时间的方式在卷扬、横行变频器控制部12的存储部28设置60个保存区域([1])。保存区域例如将保存最新的运转时间的区域设为区域1，将保存次新的运转时间的区域设为区域2，按以下顺序将保存最早的运转时间的区域设为区域60。

接着，每次执行运转时间保存处理(S404)时，通过保存于上述区域的数据消除最早的数据([2])。最早的数据的判断在上述存储部取得60个量的区域的时刻，例如区域1的地址为001、区域2的地址为002、…区域60的地址为060这样自动地分配地址。由于该地址连续，所以只要确认地址，就能够判别最早的数据。

接着，反复将使区域59的数据向区域60移动，进而使区域58的数据向区域59移动的处理，直至使区域1的数据移动至数据2([3])。

接着，通过将最新的运转时间保存于区域1([4])，能够保存过去60分钟的运转时间。

运转时间保存处理(S404)结束后，对运转时间累计和停止时间累计清零(S405)。通过清零，可测定下一个1分钟的运转时间。

接着计算15分钟的负荷时间率(S406)。就计算方法而言，从在运转时间保存处理(S404)中保存的最新的数据合计15分钟量的运转时间，通过合计的运转时间除以15分钟，能够计算15分钟的负荷时间率。在此，计算出的15分钟的负荷时间率也可以与前次算出的15分钟的负荷时间率比较，将大的一方作为最大值保存。

接着，计算30分钟的负荷时间率(S407)、45分钟的负荷时间率(S408)、60分钟的负荷时间率(S409)，结束负荷时间率计测处理。各时间间隔的负荷时间率计算处理的方法与15分钟的负荷时间率计算处理同样，另外，各时间也同样。而且，增加或缩短负荷时间率计算处理的各时间间隔等的变更是容易的。

通过如上所述，如果测定和计算的数据在每次断开电源的时候消除，则因不能进行数据蓄积而没有意义。在此，需要以在电源断开时不被消除的方式进行保存。

作为保存的方式，保存于卷扬、横行变频器控制部12中具有的存储部28。另外，也可以保存于硬盘或USB等外部存储装置。通过如上所述，作为输出测定和计算出的数据的形式，例如，只要与PC连接并显示图10所示的图像，则一眼就能够了解测定和计算出的数据，容易综合判断卷扬机的剩余寿命。

另外，也可以通过装载于一般的变频式起重装置的控制部的数字显示器显示测定和计算出的数据。本实施例中，使用图11、图12说明通过数字显示器显示测定和计算出的数据的方法。

为了显示测定和计算出的数据，如图11，在卷扬横行变频器控制部12具备能够显示文字的数字显示器即7段LED显示器29和四个用于操作显示的开关30。

图12表示通过7段LED显示器29显示的测定和计算出的数据的显示结构和显示的操作方法的例子。

例如，就要显示运转时间的情况下的操作而言，初始显示因为是动作次数，所以操作下箭头开关，选择运转时间。选择运转时间后，若操作右箭头开关，则显示总运转时间。接着，若操作下箭头开关，则显示无负荷的运转时间。只要如下操作下箭头开关或上箭头开关，则能够显示总运转时间和每个载荷分类的运转时间。

根据本实施例，能够提供卷扬机寿命计算装置，能够显示卷扬机的剩余寿命，通过进行还含有停机时间的运转状况的计测，能够计测显示精度高的卷扬机的负荷时间率即使用频度。

另外，由于能够测定并显示总动作次数、各类载荷的动作次数、总运转时间、各类载荷运转时间，所以也能够提供推测卷扬机的寿命方面的判断材料。

符号说明

1：起重吊钩

2：钢丝绳

3：卷扬感应电动机

4：卷扬用装置

5：横行感应电动机

6：横行用装置

7：横行用梁

8：走行感应电动机

9：走行用装置

10：走行用梁

11：卷扬、横行变频器装置

12：卷扬、横行变频器控制部

13：操作输入装置

14：卷扬用变频器

15：横行用变频器

16：感应电动机用制动器

17：走行用变频器装置

18：走行变频器控制部

19：走行用变频器

20：电流测定部

21：载荷变换部

22：滑动量测定部

23：编码器

24：运转时间测定部

25：动作次数测定部

26：剩余寿命计算部

27：负荷时间率测定部

28：存储部

29：7段LED

30：操作开关。

Claims (3)

1.一种卷扬机寿命计算装置，计算进行起升和下降动作等动作的卷扬机的寿命，其特征在于，包括：

载荷计算部，其根据卷扬机的控制变频器的电流值和电动机的转速计算卷扬机的被起升重物的载荷；

动作次数测定部，其对由所述载荷计算部计算出的各载荷的卷扬机的起升动作次数和下降动作次数两者进行计数；

运转时间测定部，其对由所述载荷计算部计算出的各载荷的运转时间进行计测；和

剩余寿命计算部，其根据由所述运转时间测定部测定的各载荷的运转时间计算载荷率，并根据所得到的载荷率计算卷扬用装置的剩余寿命。

2.根据权利要求1所述的卷扬机寿命计算装置，其特征在于，

包括负荷时间率测定部，其根据由所述运转时间测定部测定的各载荷的运转时间来测定作为运转时间和停机时间的比率的负荷时间率。

3.根据权利要求2所述的卷扬机寿命计算装置，其特征在于，

包括能够按各类时间来显示所述负荷时间率的显示部。