JP2006345602A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機械式ブレーキを備えるモータ駆動システムにおいて、ブレーキ開閉制御を行うための煩わしい調整作業を不要にできるインバータ装置を提供する。
【解決手段】 インバータ回路１４によりモータ７を可変速制御すると共に、ブレーキ１８の開閉を制御するインバータ制御部１３と、インバータ制御部１３がモータ７の始動又は停止に伴って実行する１８ブレーキの開閉制御を、モータ７の可変速制御と連携して行なうために使用されるブレーキ制御データを自動的に設定する自動設定機能部１７とを備えてインバータ装置１１を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インバータ回路によりモータを可変速制御するインバータ装置と、前記モータの回転を停止させる機械式ブレーキとを備えるモータ駆動システムに使用される前記インバータ装置に関する。

モータの回転を停止させるための機械式ブレーキを備えてなるモータ駆動システムは、例えば電気ホイストやクレーンなど様々な用途に適用されている。斯様なモータ駆動システムでは、従来よりブレーキの作動タイミングをどのように決定するかが問題となっている。インバータ回路を介してモータを駆動する場合には、通常、インバータ装置が有する速度や電流を検出する機能を利用して、インバータ装置の出力周波数が例えば２〜３Ｈｚ程度に上昇し、且つインバータ装置の出力電流が所定電流以上となった場合にブレーキを開にする。また、ブレーキを閉にする場合は、特許文献１に開示されているように、インバータ装置に低速度指令が与えられ、出力周波数が十分に低下するまで減速した時点でブレーキを閉にすることが行われている。

図１５は、上記のようなモータ駆動システムにおいて、モータを始動，停止させる場合に一般的に実施されている制御シーケンスの一例を示すものである。インバータ装置は、外部より運転指令が与えられると（ａ）、周波数指令に従って出力周波数を徐々に上昇させるが（ｂ）、その際にモータがブレーキで拘束されていると（ｆ，ｇ）、インバータ装置の出力電流はモータの拘束電流となるため過大となり（ｃ）、過電流保護動作が作用して周波数の上昇が停止する。この時、上述のようにブレーキの開放条件が成立すると（ｄ，ｅ）、制御シーケンスに応じてブレーキの開指令が出力され（ｆ）、ブレーキは開放される（ｇ）。ブレーキが開放されればモータの拘束状態も解除されるため、インバータ装置の出力電流が減少して過電流保護動作も解除される（ｃ，ｅ）。その後は、通常の可変速制御運転に移行し、周波数指令を目指して加速が行われる（ｂ）。

一方、外部より運転指令が与えられなくなると（ａ）、インバータ装置には内部若しくは外部制御のシーケンスにより低速度指令が与えられ、インバータ装置の出力周波数が低下してモータは低速度運転に移行する（ｂ）。そして、その状態が速度検出機能により検出されると閉指令が出力されて（ｄ，ｆ）ブレーキは閉状態となる（ｇ）。それから、インバータ装置の出力が遮断されてモータの運転は停止状態となる（ｂ，ｃ）。
実開平２−１７９９４号公報

以上のような制御において、例えばクレーンなどのように非稼動時においてもモータに荷重（負荷トルク）が作用している場合、ブレーキ閉によりモータを拘束している状態からブレーキを開放すると、モータは、その時点で前記負荷トルクに抗するための十分なトルクを出力していなければ回転してしまう。斯様な事態を防止するには、ブレーキの開放条件であるインバータ装置の出力周波数や出力電流値をより高く設定する必要がある。
そして、モータを運転している状態からブレーキを閉にする場合も同様に、出力トルクが負荷トルクに抗し得る低い出力周波数を維持している状態でブレーキを作用させる必要がある。従って、これらの調整が非常にわずらわしいという問題があった。

また、機械式ブレーキは、開閉用の制御指令が与えられた時点から実際にブレーキが作用するまでに数十ｍ〜百ｍｓ程度の遅れ時間が存在する（（ｆ，ｇ），Ｔｒ，Ｔｃ）。ブレーキ開時には、その遅れ時間内にモータの拘束電流が流れるので、過負荷状態として検出されてしまうとトリップするおそれがある。一方、ブレーキ閉時においても、遅れ時間内にインバータ装置の出力が停止するとモータにブレーキが作用しない期間が発生することになる。従って、制御シーケンスの調整を、機械式ブレーキの遅れ時間も考慮した上で行う必要があった。更に、使用するモータの種類や負荷の種類等により駆動システムの前提条件は相違するため、これらの調整は個別に行わなければならない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機械式ブレーキを備えるモータ駆動システムにおいて、ブレーキ開閉制御を行うための煩わしい調整作業を不要にできるインバータ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のインバータ装置は、インバータ回路によりモータを可変速制御するインバータ装置と、前記モータの回転を停止させる機械式ブレーキとを備えるモータ駆動システムに使用されるものにおいて、
前記モータを可変速制御すると共に、前記ブレーキの開閉を制御する制御部と、
この制御部が前記モータの始動又は停止に伴って実行する前記ブレーキの開閉制御を、前記モータの可変速制御と連携して行ない、前記モータの始動又は停止に伴って実行する前記ブレーキの開閉制御を前記モータの可変速制御と連携して行なう際の前記制御部の内部情報に基づいて、前記ブレーキの開閉制御に使用されるブレーキ制御データを設定するようにした設定手段とを備え、
前記制御部は、前記ブレーキ制御データに基づいて前記ブレーキの開閉制御を行うことを特徴とする。

斯様に構成すれば、設定手段は、制御部がブレーキの開閉制御に使用するブレーキ制御データを、制御部の内部情報に基づいて設定するので、ユーザが自らモータ駆動システムを実際に動作させて必要な計測等を行い、その計測結果を分析してブレーキ制御に使用する諸条件を決定する必要がなくなる。

本発明によれば、ブレーキの開閉制御に使用するブレーキ制御データが設定手段によって設定されるので、従来はユーザが行う必要があった、ブレーキ開閉制御を行うための煩わしい調整作業を不要にすることができる。

（第１実施例）
以下、本発明を電気ホイストに適用した場合の第１実施例について図１乃至図１０を参照して説明する。図２（ａ）は、電気ホイストの概略構造を説明する正面図、（ｂ）は側面図である。電気ホイスト１は、２台の走行用モータ２，３により走行レール４を挟む駆動輪５，６が駆動されると走行レール４に沿って走行する。そして、ユーザが図示しない昇降用スイッチを操作すると巻上用モータ７が駆動され、ワイヤロープ８の巻込み又は繰出しが行われてフック９に吊り下げた荷物（図示せず）を昇降させるようになっている。

図１は、ホイスト本体１０に内蔵されるインバータ装置１１の構成を中心として示す機能ブロック図である。インバータ装置１１には交流電源１２が供給されており、当該インバータ装置１１に内蔵されるインバータ制御部１３は、３相誘導モータで構成される巻上用モータ７を、インバータ回路１４を介してベクトル制御して駆動するように構成されている。
インバータ制御部１３は、マイクロコンピュータにより構成され、ベクトル制御部１５，ブレーキ制御部１６，自動設定機能部（設定手段）１７などを備えている。尚、これらのブロックは主にソフトウエアによって実現されるものである。インバータ装置１１に対しては、外部より運転指令や周波数指令，ティーチング指令などが与えられるようになっており、インバータ制御部１３は、これらの指令に基づきベクトル制御部１５によりベクトル制御演算を行い、ＰＷＭ信号を生成してインバータ回路１４に出力する。

また、インバータ制御部１３は、巻上げ用モータ（以下、単にモータと称す）７を始動又は停止させる場合に、モータ７のシャフトを拘束するための機械式ブレーキ（ＢＲ）１８の開閉を、ブレーキ制御部１６によりブレーキ励磁部１９を介して制御する。ブレーキ制御部１６は、ブレーキ１８の開閉制御を行う際には、ブレーキ制御データ２０に基づいて行うようになっている。このブレーキ制御データ２０は、後述するように外部よりティーチング指令を与えて自動設定機能部１７を機能させるとその作用により自動設定される。また、自動設定機能部１７を機能させない場合には、予めメモリ（記憶手段）２１に記憶されている設定データが読み出されて使用されるようになっている。

ベクトル制御部１５は、インバータ回路１４を介して少なくとも２相（例えばｕ，ｗ）の電流を検出し、それらの検出電流に基づいてベクトル制御演算を行なう（センサレスベクトル制御）。尚、検出する電流が２相だけの場合、残りの１相（ｖ）については演算により求める。そして、モータ７の回転角周波数ω，回転位相角θ，励磁電流Ｉｄ，トルク電流Ｉｑなどを演算する。自動設定機能部１７は、ブレーキ制御データ２０の自動設定を行う場合には、ベクトル制御部１５より回転角周波数ω及びトルク電流Ｉｑを得るようになっている。

次に、本実施例の作用について図３乃至図１０も参照して説明する。図７，図８は、モータ７によりフック９を上昇させる巻上げ（Forward up）を行う場合に、モータ７を始動，停止させる制御シーケンスのタイミングチャートである。Ｆ−ＣＣ（ｅ），Ｒ−ＣＣ（ｆ）は、運転指令であり、夫々正転，逆転の指令（ロウアクティブ）である。インバータ制御部１３は、正転指令が与えられると（時刻ｔ０）ベクトル制御部１５において励磁電流Ｉｄによる予備励磁を行う（ｂ）。予備励磁を行う期間は、モータ７の個別仕様に応じて設定する。

続いて、インバータ制御部１３は、ブレーキ１８の開放時において負荷トルクに抗し得るトルクをモータ７に出力させるため、トルク電流指令Ｉqcによるトルクバイアスを与えると共に（ｃ）ブレーキ制御部１６によりブレーキ１８の開放指令を与える（ｄ，時刻ｔ１）。そして、ブレーキ制御データであるブレーキ開遅れ時間Ｔｒが経過すると、ブレーキ１８が実際に開放される前にモータ７の加速を開始するための指令を与え（ａ，時刻ｔ２）、その後時刻ｔ３に達すると（ｄ）に破線で示すようにブレーキ１８が開放され、実際にモータ７が周波数指令に応じた周波数に向けて加速を開始する。

一方、図８における停止の場合、正転指令の出力が停止すると（ｅ）、インバータ制御部１３は、モータ７の回転周波数を所定の保持周波数Ｆ１まで低下させるように減速させる（ａ）。そして、保持周波数Ｆ１に達すると（時刻ｔ４）ブレーキ閉指令を与え（ｄ）、時刻ｔ５に達するとブレーキ１８が実際に閉状態になり、モータ７の回転は停止する。その後、ブレーキ閉遅れ時間Ｔｃが経過すると、インバータ回路１４によるモータ７の駆動が停止される（時刻ｔ６）。
また、図９，図１０は、モータ７によりフック９を下降させる巻下げの場合（Reverse down）の図７，図８相当図である。夫々の図中における（ａ）は、０点より下側にも周波数変化を図示しているが、モータ７の逆転方向を負の周波数として示している。

次に、外部よりティーチング指令が与えられた場合に、インバータ制御部１３の自動設定機能部１７がティーチングを行なう場合の処理手順について、図３乃至図６を参照して説明する。図３及び図５は、ブレーキ開遅れ時間Ｔｒ，ブレーキ閉遅れ時間Ｔｃについてのティーチング処理を示す。図３において、自動設定機能部１７は、先ずブレーキ１８を閉状態にしておき（ステップＳ１）、運転指令が与えられると（ステップＳ２，「ＹＥＳ」，シーケンス１）モータ７を拘束状態にしたままベクトル制御部１５に励磁電流指令Ｉdcを与え、モータ７の予備励磁を行う（ステップＳ３）。
続いて、自動設定機能部１７は、ベクトル制御部１５にトルク電流指令Ｉqcを与えてモータ７にトルクバイアスＴrqを付与すると（ステップＳ４）、ブレーキ開遅れ時間Ｔｒを計測するためのカウンタＴimを０クリアしてから（ステップＳ５）ブレーキ制御部１６にブレーキ開指令を出力させる（ステップＳ６，シーケンス２）。すると、ブレーキ１８の機構は閉状態から開状態への移行を開始する。

それから、自動設定機能部１７は、ベクトル制御部１５が推定するモータ７の（推定）回転角周波数ωを取得し、回転周波数が所定の値、図中モータ７の定格すべり周波数（例えば、２〜３Ｈｚ）以上になったか否かを判断する（ステップＳ７）。尚、定格すべり周波数のデータはメモリ２１に予め記憶されている。そして、回転周波数が定格すべり周波数に達するまでの間は（「ＮＯ」）カウンタＴimをインクリメント（更新）する（ステップＳ８）。また、カウンタＴimのカウンタ値が上限値（例えば、２．５ｓ）に相当する値を超えたか否かも判断する（ステップＳ９）。上限値を超えていなければ（「ＮＯ」）ステップＳ７に戻る。

ステップＳ７〜Ｓ９のループを繰り返し実行している間にブレーキ１８が実際に開状態になると、モータ７は回転を開始する。そして、モータ７の回転周波数が定格すべり周波数以上になると（ステップＳ７，「ＹＥＳ」）、自動設定機能部１７は、その時点のカウンタＴimのカウント値をブレーキ開遅れ時間Ｔｒとしてセットし（ステップＳ１０）、通常運転に移行する（シーケンス３）。即ち、モータ７の回転数が定格すべり周波数に達して定格トルクを出力し得る状態になったことを以って、ブレーキ１８が開状態となりモータ７が始動を開始したものと判定する。そして、ブレーキ開指令を出力した時点から、モータ７の始動開始時点までの間に計測された時間を、ブレーキ制御データとしてのブレーキ開遅れ時間Ｔｒに採用する。

ここで、モータ駆動システムが正常であれば、上記シーケンスにおいてブレーキ１８が開状態に移行してモータ７が始動し、その回転数は一定の時間内に定格すべり周波数に達するはずであるから、ステップＳ９においてカウンタＴimの値が上限値を超えた場合は（「ＹＥＳ」）、モータ駆動システムに何らかの異常が発生していると判断される。従って、自動設定機能部１７は、例えば異常発生の旨をアラーム表示したり、インバータ回路１４の動作を停止させる（トリップ）などの異常対応処理を行なう。
尚、図４は、図３のティーチング処理において観測される各信号波形の一例を示すものである。（ａ）はモータ７の回転速度（実線，破線は指令）、（ｂ）は励磁電流Ｉｄ（実線，破線は指令）、（ｃ）はトルク、（ｄ）は励磁磁束、（ｅ）はブレーキ１８の開指令出力タイミング（Brake Open Command）と、ブレーキ１８が実際に開状態になったタイミング（Actual Brake Open）を示す。

図５は、図３の処理に引き続いて実行されるブレーキ閉遅れ時間Ｔｃについてのティーチング処理手順である。モータ７が通常運転を行っている状態から、運転停止が指令されると（ステップＳ１１，「ＹＥＳ」）、自動設定機能部１７は、ベクトル制御部１５に与える周波数指令ｆｃを定格すべり周波数相当値とする（ブレーキ閉制御用指令値，ステップＳ１２）。
そして、モータ７の回転周波数が定格すべり周波数以下になったことを確認すると（ステップＳ１３，「ＹＥＳ」）、ブレーキ閉遅れ時間Ｔｃを計測するためカウンタＴimを０クリアして（ステップＳ１４）、ブレーキ制御部１６にブレーキ閉指令を出力させる（シーケンス４，ステップＳ１５）。すると、ブレーキ１８の機構は閉状態から開状態への移行を開始する。

続いて、自動設定機能部１７は、ベクトル制御部１５よりモータ７のトルク電流Ｉｑ（推定トルク）を取得し、モータ７の出力トルクが定格トルク以上になったか否かを判断する（ステップＳ１６）。そして、出力トルクが定格トルクに達するまでの間は（「ＮＯ」）カウンタＴimをインクリメントする（ステップＳ１７）。また、ステップＳ９と同様の趣旨に基づき、カウンタＴimの値が上限値を超えたか否かも判断する（ステップＳ１８）。上限値を超えていなければ（「ＮＯ」）ステップＳ１６に戻る。

ステップＳ１６〜Ｓ１８のループを繰り返し実行している間にブレーキ１８が実際に閉
状態になるとモータ７は回転を停止するが、駆動制御は継続されているため、モータ７の出力トルクは上昇する。そして、出力トルクが定格トルク以上になると（ステップＳ１６，「ＹＥＳ」）、自動設定機能部１７は、その時点のカウンタＴimのカウント値をブレーキ閉遅れ時間Ｔｃとしてセットし（ステップＳ１９）、ステップＳ１０でセットしたブレーキ開遅れ時間Ｔｒと共にデータの保存を行う（ステップＳ２０）。
それから、自動設定機能部１７は、ベクトル制御部１５及びインバータ回路１４によるモータ７の駆動を停止させ（シーケンス６，ステップＳ２１）。ティーチング処理を終了する。また、図６は、図４相当図である。

尚、インバータ制御部１３が、ティーチング処理ではなく単にモータ７を通常運転させる場合においても、始動シーケンス，停止シーケンスは基本的に上記と同様の手順で行われる。即ち、始動シーケンスでは、ブレーキ開指令出力後、ブレーキ開遅れ時間Ｔｒの経過を待って通常運転に移行する。また、停止シーケンスでは、ブレーキ閉指令出力後、ブレーキ閉遅れ時間Ｔｃの経過を待って運転を停止する。この時使用されるブレーキ開遅れ時間Ｔｒ，ブレーキ閉遅れ時間Ｔｃは、ティーチング処理によって得られた値である。

以上のように本実施例によれば、インバータ回路１４によりモータ７を可変速制御すると共に、ブレーキ１８の開閉を制御するインバータ制御部１３と、インバータ制御部１３がモータ７の始動又は停止に伴って実行する１８ブレーキの開閉制御を、モータ７の可変速制御と連携して行なうために使用されるブレーキ制御データを、インバータ制御部１３のトルク電流Ｉｑ，回転角速度ω等の内部情報に基づいて自動的に設定する自動設定機能部１７とを備えてインバータ装置１１を構成した。
従って、ユーザが自らモータ駆動システムを実際に動作させて必要な計測等を行い、その計測結果を分析してブレーキ制御に使用する諸条件を決定する必要がなくなり、従来はユーザが行う必要があった、ブレーキ開閉制御を行うための煩わしい調整作業を不要にすることができる。

また、インバータ制御部１３は、ブレーキ制御データとして、ブレーキ開遅れ時間Ｔｒ、ブレーキ閉遅れ時間Ｔｃ、ブレーキ閉制御用周波数指令値である定格すべり周波数を用いて、運転開始指令が与えられるとブレーキ１８を閉にした状態からモータ７の始動を開始し、ブレーキ開指令の出力タイミングからブレーキ開遅れ時間Ｔｒが経過した後にモータ７の通常運転制御を行い、運転停止指令が与えられるとモータ７の回転周波数を定格すべり周波数まで低下させ、ブレーキ閉指令の出力タイミングからブレーキ閉遅れ時間Ｔｃが経過した後にモータ７の運転を停止させる。
そして、自動設定機能部１７は、ブレーキ開遅れ時間Ｔｒ、ブレーキ閉遅れ時間Ｔｃのティーチングを行う際に、シーケンス１〜６を順次実行するようにした。従って、自動設定機能部１７は、インバータ制御部１３によるモータ７の始動シーケンス，停止シーケンスの手順に応じて、ブレーキ制御データのティーチングを適切に行うことができる。

また、自動設定機能部１７は、ブレーキ開指令が出力された時点からモータ７の回転数が定格すべり周波数に到達するまでの時間を計測し、その計測された時間に基づいてブレーキ開遅れ時間Ｔｒを設定するので、モータ７が定格トルクを出力するようになったことに基づき、ブレーキ１８が実際に開状態になったことを確実に判定できる。
更に、自動設定機能部１７は、ブレーキ閉指令が出力された時点からモータ７の出力トルクが定格トルクに到達するまでの時間を計測し、その計測された時間に基づいてブレーキ閉遅れ時間Ｔｃを設定するので、ブレーキ１８が実際に閉状態になったことを確実に判定できる。

また、インバータ制御部１３によるモータ７の始動制御、及び自動設定機能部１７によるティーチングにおいては、モータ７の回転を開始させるまでに予備励磁を行うようにしたので、ブレーキ１８を開にしてモータ７が回転を開始する時点で、負荷に抗するトルクを確実に出力させることができる。
そして、インバータ制御部１３によるモータ７の始動制御、及び自動設定機能部１７によるティーチングにおいては、モータ７の始動をブレーキ制御データのトルク指令値に基づくトルク制御によって行い、モータ７の停止をブレーキ制御データの周波数指令値に基づく速度制御によって行うので、夫々適切な制御形態を適用することができる。
加えて、自動設定機能部１７は、ブレーキ制御データのティーチングを行う際におけるインバータ回路１４の制御状態に基づいて、ティーチングを行う際における計測時間が予め定めた上限時間を超えることでティーチングが不能であると判断すると、その旨の異常情報を出力するので、ユーザは、ティーチングを行った時点で、始動制御又は停止制御を正常に行うことができない何らかの原因があることを認識できる。

（第２実施例）
図１１及び図１２は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例の構成は基本的に第１実施例と同様であり、自動設定機能部１７によるティーチング処理の手順が若干異なっている。図１１は、第１実施例の図３相当図であり、ステップＳ９において「ＹＥＳ」と判断すると、一旦ブレーキ１８を閉にし（ステップＳ２２）、トルクバイアスＴrqを所定値Ｔαだけ増加させる（ステップＳ２３）。そして、トルクバイアスＴrqが限界値を超えていなければ（ステップＳ２４,「ＮＯ」）、ステップＳ５に移行してブレーキ開遅れ時間Ｔｒを取得するためのティーチングを再試行する。

即ち、ステップＳ９においてカウンタＴimの値が上限値を超えた場合は（「ＹＥＳ」）、ステップＳ４で与えたトルクバイアスＴrqの設定値が低過ぎたことが原因である可能性も想定される。従って、トルクバイアスＴrqを僅かに増加させてティーチングを再試行することで、ブレーキ開遅れ時間Ｔｒの取得を図る。そして、トルクバイアスＴrqを順次増加させた結果、限界値を超えてしまった場合は（ステップＳ２４，「ＹＥＳ」）、トルクバイアスＴrqの設定値が低いことが原因ではなく、駆動システム自体に異常が発生している可能性が高いので、第１実施例と同様に異常対応処理を行なう。

また、図１２は図５相当図であり、ステップＳ１８において「ＹＥＳ」と判断すると、一旦ブレーキ１８を開に戻し（ステップＳ２５）、周波数指令ｆｃを所定値ｆαだけ増加させる（ステップＳ２６）。そして、周波数指令ｆｃが限界値を超えていなければ（ステップＳ２７,「ＮＯ」）、ステップＳ１３に移行してブレーキ閉遅れ時間Ｔｃを取得するためのティーチングを再試行する。

以上のように第２実施例によれば、自動設定機能部１７は、ブレーキ開遅れ時間Ｔｒを取得するティーチングを行う際の計測時間が予め定めた上限時間を超えた場合にティーチングシーケンスを停止し、トルクバイアスＴrq（トルク電流指令値Ｉqc）を所定値Ｔαだけ増加させると、再度シーケンス１から実行する。また、ブレーキ閉遅れ時間Ｔｃを取得するためのティーチングを行う際の計測時間が予め定めた上限時間を超えた場合にティーチングシーケンスを停止し、周波数指令値ｆｃを所定値ｆαだけ増加させると再度シーケンス４から実行するようにした。
従って、トルクバイアスＴrq，周波数指令値ｆｃが低すぎるためブレーキ閉遅れ時間Ｔｃ，又はブレーキ閉遅れ時間Ｔｃが取得できない場合には、それらの指令値を増加させてブレーキ制御データの取得を再試行できる。

（第３実施例）
図１３及び図１４は本発明の第３実施例を示すものであり、第２実施例と異なる部分についてのみ説明する。第３実施例も第２実施例と同様に、自動設定機能部１７によるティーチング処理の手順が若干異なっている。図１３は、第２実施例の図１１相当図であり、ステップＳ２３を実行すると、その時点でステップＳ７と同様に、回転周波数がモータ７の定格すべり周波数以上になったか否かを判断し（ステップＳ２８）、回転周波数が定格すべり周波数未満であれば（「ＮＯ」）ステップＳ２４の判断を行う。そして、ステップＳ２４で「ＮＯ」と判断するとステップＳ２３に戻り、「ＹＥＳ」と判断すると異常対応処理を行なう。
即ち、ステップＳ４で与えたトルクバイアスＴrqの設定値が低過ぎたことが原因でブレーキ開遅れ時間Ｔｒが取得できない場合は、トルクバイアスＴrqを順次増加させて行けば、モータ７の回転周波数はやがて定格すべり周波数に達するはずである。従って、ステップＳ２８で「ＹＥＳ」と判断した場合はステップＳ４に戻り、ティーチングを再試行する。

また、図１４は図１２相当図であり、ステップＳ２６を実行すると、において「ＹＥＳ」と判断すると、その時点でモータ７の出力トルクが定格トルク以上になったか否かを判断する（ステップＳ２９）。出力トルクが定格トルク未満であれば（「ＮＯ」）ステップＳ２７の判断を行い、「ＮＯ」と判断するとステップＳ２６に戻る。そして、出力トルクが定格トルク以上になれば（ステップＳ２９，「ＹＥＳ」）、その時点の回転周波数を定格すべり周波数として（ステップＳ３０）ステップＳ１２に戻り、ステップＳ２７で「ＹＥＳ」と判断すると、異常対応処理を行なう。

以上のように第３実施例によれば、自動設定機能部１７は、ブレーキ開遅れ時間Ｔｒを取得するティーチングを行う際の計測時間が予め定めた上限時間を超えた場合は、トルクバイアスＴrqを所定値Ｔαだけ順次増加させることで、モータ７の回転数周波数が定格すべり周波数に達した場合は、その時点のトルクバイアスＴrqを用いてティーチングをシーケンス１から再試行する。また、ブレーキ閉遅れ時間Ｔｃを取得するためのティーチングを行う際の計測時間が予め定めた上限時間を超えた場合は、周波数指令値ｆｃを所定値ｆαだけ順次増加させることで、モータ７の出力トルク定格トルクに達した場合は、その時点の周波数指令値ｆｃを用いてティーチングを再度シーケンス４から実行するようにした。
従って、トルクバイアスＴrq，周波数指令値ｆｃが低すぎるためブレーキ閉遅れ時間Ｔｃ，又はブレーキ閉遅れ時間Ｔｃが取得できない場合には、それらの指令値を順次増加させて、実際にモータ７の回転数周波数が定格すべり周波数に達したこと、又は出力トルクが定格トルクに達したことを確認した上で、ブレーキ制御データの取得を再試行できる。

本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
例えば、ブレーキ開遅れ時間Ｔｒ，ブレーキ閉遅れ時間Ｔｃのティーチングは、必ずしも一連の処理として行う必要はなく、何れか一方のティーチングを独立して行っても良い。
ブレーキ制御データの設定値を記憶させるための記憶手段は、必要に応じて設ければ良い。
異常対応処理は、必要に応じて行えば良い。
電気ホイストに限ることなく、クレーンや昇降機などのように機械式ブレーキを使用し、インバータ出力を利用してブレーキの開閉を制御するシステムに広く適用できる。
モータは誘導モータに限ることなく、ブラシレスＤＣモータなどの永久磁石型モータであっても良い。

本発明を電気ホイストに適用した場合の第１実施例であり、ホイスト本体に内蔵されるインバータ装置の構成を中心として示す機能ブロック図 （ａ）は電気ホイストの概略構造を説明する正面図、（ｂ）は同側面図 ブレーキ開遅れ時間Ｔｒについてのティーチング処理を示すフローチャート 図３のティーチング処理において観測される各信号波形の一例を示す図 ブレーキ閉遅れ時間Ｔｃについてのティーチング処理を示すフローチャート 図５のティーチング処理において観測される各信号波形の一例を示す図 モータにより巻上げを行う場合に、モータを始動させる制御シーケンスのタイミングチャート モータにより巻上げを行う場合に、モータを停止させる制御シーケンスのタイミングチャート モータにより巻下げを行う場合に、モータを始動させる制御シーケンスのタイミングチャート モータにより巻下げを行う場合に、モータを停止させる制御シーケンスのタイミングチャート 本発明の第２実施例を示す図３相当図 図５相当図 本発明の第３実施例を示す図１１相当図 図１２相当図 モータ駆動システムにおいて、モータを始動，停止させる場合に一般的に実施されている制御シーケンスの一例を示す図

符号の説明

図面中、７は誘導モータ、１１はインバータ装置、１３はインバータ制御部、１４はインバータ回路、１７は自動設定機能部（設定手段）、１８は機械式ブレーキ、２１はメモリ（記憶手段）を示す。

Claims (19)

1. インバータ回路によりモータを可変速制御するインバータ装置と、前記モータの回転を停止させる機械式ブレーキとを備えるモータ駆動システムに使用される前記インバータ装置において、
   前記モータを可変速制御すると共に、前記ブレーキの開閉を制御する制御部と、
   この制御部が前記モータの始動又は停止に伴って実行する前記ブレーキの開閉制御を、前記モータの可変速制御と連携して行ない、前記モータの始動又は停止に伴って実行する前記ブレーキの開閉制御を前記モータの可変速制御と連携して行なう際の前記制御部の内部情報に基づいて、前記ブレーキの開閉制御に使用されるブレーキ制御データを設定するようにした設定手段とを備え、
   前記制御部は、前記ブレーキ制御データに基づいて前記ブレーキの開閉制御を行うことを特徴とするインバータ装置。
2. 前記設定手段によって設定されるデータとは別個のブレーキ制御データが、予め設定されている記憶手段を備え、
   前記制御部は、前記設定手段の機能が有効化されていない場合には、前記記憶手段の設定データに基づいて前記ブレーキの開閉制御を行うことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
3. 前記ブレーキ制御データには、ブレーキ開遅れ時間、ブレーキ閉遅れ時間、ブレーキ閉制御用の周波数指令値を含み、
   前記制御部は、
   運転開始指令が与えられると、前記ブレーキを閉にした状態から前記モータの始動を開始し、
   前記ブレーキの開指令の出力タイミングから、前記ブレーキ開遅れ時間が経過した後に前記モータの通常運転制御を行い、
   運転停止指令が与えられると、前記モータの回転周波数を前記周波数指令値まで低下させ、
   前記ブレーキの閉指令の出力タイミングから、前記ブレーキ閉遅れ時間が経過した後に前記モータの運転を停止させることを特徴とする請求項１又は２記載のインバータ装置。
4. 前記設定手段は、前記ブレーキ制御データの設定を行う際に、以下のシーケンス１〜６を順次実行し、
   シーケンス１：ブレーキ閉の状態でモータの運転開始
   シーケンス２：ブレーキ開指令を出力
   シーケンス３：ブレーキ開の状態でモータを運転
   シーケンス４：ブレーキ閉指令を出力
   シーケンス５：ブレーキ閉の状態でモータを運転
   シーケンス６：モータの運転停止
   少なくとも前記ブレーキ開遅れ時間、前記ブレーキ閉遅れ時間を設定することを特徴とする請求項３記載のインバータ装置。
5. 前記設定手段は、前記ブレーキの開指令が出力された時点から前記モータの運転状態に応じて変化する所定のパラメータが所定値に到達するまでの時間を計測し、その計測された時間に基づいて前記ブレーキ開遅れ時間を設定することを特徴とする請求項４記載のインバータ装置。
6. 前記所定のパラメータを、前記モータの運転時における推定周波数とすることを特徴とする請求項５記載のインバータ装置。
7. 前記所定値を、前記モータの定格すべり周波数に基づく値とすることを特徴とする請求項６記載のインバータ装置。
8. 前記設定手段は、前記ブレーキの閉指令が出力された時点から前記モータの運転状態に応じて変化する所定のパラメータが所定値に到達するまでの時間を計測し、その計測された時間に基づいて前記ブレーキ閉遅れ時間を設定することを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載のインバータ装置。
9. 前記所定のパラメータを、前記モータの運転時における推定トルクとすることを特徴とする請求項８記載のインバータ装置。
10. 前記所定値を、前記モータの定格トルクに基づく値とすることを特徴とする請求項９記載のインバータ装置。
11. 前記制御部及び前記設定手段は、前記モータの回転を開始させるまでに、当該モータに対する励磁を予め確立させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載のインバータ装置。
12. 前記ブレーキ制御データには、ブレーキ開制御用のトルク指令値を含み、
    前記制御部及び前記設定手段は、前記モータの始動を、前記トルク指令値に基づくトルク制御によって行うことを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載のインバータ装置。
13. 前記ブレーキ制御データには、ブレーキ閉制御用の周波数指令値を含み、
    前記制御部及び前記設定手段は、前記モータの停止を、前記周波数指令値に基づく速度制御によって行うことを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載のインバータ装置。
14. 前記設定手段は、前記ブレーキ制御データの設定を行う際における前記インバータ回路の制御状態に基づいて、前記ブレーキ制御データの設定が不能であると判断すると、その旨の異常情報を出力することを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載のインバータ装置。
15. 前記設定手段は、前記ブレーキ制御データの設定を行う際において、前記ブレーキ制御データに設定すべき時間が予め定めた上限時間を超えている場合、前記ブレーキ制御データの設定が不能であると判断し、その旨の異常情報を出力することを特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載のインバータ装置。
16. 前記ブレーキ制御データには、ブレーキ開制御用のトルク指令値を含み、
    前記設定手段は、
    前記シーケンス１，２におけるモータの始動を、前記トルク指令値に基づくトルク制御によって行い、
    前記ブレーキ制御データに設定すべき時間が予め定めた上限時間を超えている場合、設定シーケンスを停止し、
    前記トルク指令値を所定値だけ増加させると、再度シーケンス１から実行することを特徴とする請求項４乃至１０の何れかに記載のインバータ装置。
17. 前記ブレーキ制御データには、ブレーキ開制御用のトルク指令値を含み、
    前記設定手段は、
    前記シーケンス１，２におけるモータの始動を、前記トルク指令値に基づくトルク制御によって行い、
    前記ブレーキ制御データに設定すべき時間が予め定めた上限時間を超えている場合に、
    前記所定のパラメータが所定値に到達するまで前記トルク指令値を順次増加させ、
    前記所定値に到達した時点で設定シーケンスを停止すると、その時点のトルク指令値を用いて再度シーケンス１から実行することを特徴とする請求項４乃至１０の何れかに記載のインバータ装置。
18. 前記設定手段は、
    前記シーケンス４〜６におけるモータの停止を、前記周波数指令値に基づく速度制御によって行い、
    前記ブレーキ制御データに設定すべき時間が予め定めた上限時間を超えている場合に設定シーケンスを停止し、
    前記周波数指令値を所定値だけ増加させると、再度シーケンス４から実行することを特徴とする請求項４乃至１０の何れかに記載のインバータ装置。
19. 前記設定手段は、
    前記シーケンス４〜６におけるモータの停止を、前記周波数指令値に基づく速度制御によって行い、
    前記ブレーキ制御データに設定すべき時間が予め定めた上限時間を超えている場合に、前記所定のパラメータが所定値に到達するまで前記周波数指令値を順次増加させ、
    前記所定値に到達した時点で設定シーケンスを停止すると、その時点の周波数指令値を用いて再度シーケンス４から実行することを特徴とする請求項４乃至１０の何れかに記載のインバータ装置。
    
    

Images