JP2011201699A - 鍛造クレーン及び鍛造クレーンの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ制御によって電動機を回転駆動することで、装置全体の軽量化を図りつつ、急激に大きな荷重が作用した場合にも過負荷とならないように速やかに巻き下げ動作を実施することが可能な鍛造クレーン及び鍛造クレーンの制御方法を提供する。
【解決手段】鍛造クレーンは、ワイヤが巻回されたドラムと、ドラムを回転駆動する電動機３５と、電動機３５に出力する交流電流を制御するインバータ３６と、ドラムの回転を制動する制動部４と、鍛造モード及び通常モードの２種類のモードに設定可能なモード切替部７と、インバータ３６を制御する主制御部５とを備え、主制御部５が、モード切替部７で鍛造モードに設定された場合に、制動部４によりドラムの回転を制動させるとともに、インバータ３６に予備励磁指令を出力して、予め設定された予備電圧をインバータ３６によって電動機３５に印加させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、鍛造作業を行う時に、被鍛造物を吊り下げる鍛造クレーン及びその制御方法に関し、特に動力源となる電動機がインバータ制御される鍛造クレーン及びその制御方法に関する。

一般に、鍛造工場で使用される鍛造クレーンは、被鍛造物を搬送するとともに、鍛造装置での鍛造時も被鍛造物を保持し続けるために利用されるクレーンである。そして、このような鍛造装置と連動した鍛造クレーンの作業によって、被鍛造物に対して鍛造処理を行ない、被鍛造物を所定の形状に加工する。

具体的には、鍛造クレーンは、例えば、レール上を走行するトロリーと、トロリー上で支持されて、ワイヤが巻回されたドラムと、ドラムを回転駆動する電動機と、ドラムを制動するブレーキなどにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、このような鍛造クレーンでは、鍛造作業時には、吊荷である被鍛造物自身の重量のみならず、鍛造装置のプレスによって発生する荷重がワイヤに作用する場合がある。そして、鍛造クレーンでは、このような鍛造装置からの荷重にも対抗し得るため、単に荷の吊り込みを行うだけの通常のクレーンと比較して大きい安全率で設計がなされ、各部材重量が大きい特徴がある。また、鍛造装置のプレスによる荷重によって生じる衝撃を和らげるために、ドラムとトロリーとの間にばねや油圧などによる緩衝装置を設けたりする場合がある。このため、鍛造クレーンでは、装置全体の重量が、通常のクレーンと比較して大きくなってしまい、鍛造クレーンが設置される建屋設備の大型化にも寄与してしまうことから、装置全体として軽量化が望まれている。

このような観点から、近年、電動機を交流式としてインバータを搭載し、インバータ制御により電動機を駆動させてワイヤの巻き上げ、巻き下げを行う鍛造クレーンが提案されている。インバータ制御方式にすることで、電動機自体も直流式と比較して小さくすることができるとともに、二次抵抗器などの設備も不要となることから、鍛造クレーン全体の軽量化を図ることができる。また、インバータ制御により、巻き上げ速度やトルクを自在に変化させて吊り込み作業を実施できる。

特公昭４５−２４９３９号公報

ところで、鍛造クレーンでは、上記のような緩衝装置を備えていても、鍛造作業時に急激に大きな荷重が作用してしまう可能性があり、このような場合には過負荷とならないようにドラムを逆回転させてワイヤを一時的に巻き下げさせることがある。しかしながら、特許文献１でも指摘されているように、従来、急激に大きな荷重が作用した場合にモータを励磁させても、電動機やドラムなどの慣性モーメントにより、ドラムからワイヤを急速に加速させて繰り出させるには限界があった。特に、交流式の電動機を用いてインバータ制御とした場合には、直流式の電動機を用いて二次抵抗制御とした場合と比較して、初期における応答が遅く、電動機の回転駆動により、急激に作用する荷重に応じて速やかにドラムを巻き下げるのは困難であった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、インバータ制御によって電動機を回転駆動することで、装置全体の軽量化を図りつつ、急激に大きな荷重が作用した場合にも過負荷とならないように速やかに巻き下げ動作を実施することが可能な鍛造クレーン及び鍛造クレーンの制御方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の鍛造クレーンは、被鍛造物を吊り下げるワイヤが巻回されたドラムと、該ドラムを回転駆動する電動機と、電源と接続され、該電動機に出力する交流電流を制御するインバータと、前記ドラムの回転を制動する制動部と、前記被鍛造物を吊り下げて鍛造作業を実施する鍛造モード、及び鍛造作業を実施せずに前記被鍛造物を吊り下げる通常モードの２種類のモードに設定可能なモード切替部と、前記インバータを制御する主制御部とを備え、該主制御部が、前記モード切替部で前記鍛造モードに設定された場合に、前記制動部により前記ドラムの回転を制動させるとともに、前記インバータに予備励磁指令を出力して、予め設定された予備電圧を前記インバータによって前記電動機に印加させることを特徴とする。

この構成では、主制御部は、モード切替部で鍛造モードに設定された場合に、制動部によりドラムの回転を制動させるとともに、インバータに予備励磁指令を出力して、予め設定された予備電圧をインバータによって電動機に印加させる。これにより、ワイヤの巻き下げ動作をするためのインバータから電動機へ交流電流の出力に対して、電動機を速やかに応答させてドラムを回転駆動させてワイヤを巻き下げることができる。このため、鍛造作業時において被鍛造物からワイヤに急激に大きな荷重が作用した場合にも過負荷とならないように速やかに巻き下げ動作を実施することができる。

また、上記の鍛造クレーンにおいて、前記ワイヤに作用する荷重が予め設定された過荷重値を超えた場合に過荷重検出信号を前記主制御部に出力する過荷重検出部を備え、前記主制御部が、前記過荷重検出部から前記過荷重検出信号が出力された場合に、前記インバータに巻下げ指令を出力して、前記インバータによって前記電動機に定格電圧より大きい予め設定された初期電圧を印加させて、前記電動機に出力するトルク電流が所定電流以上となった場合に、前記制動部による前記ドラムの制動を解除させることを特徴とする。

この構成では、過荷重検出部でワイヤに作用する荷重が過荷重値を超えて過荷重検出信号が出力された場合には、主制御部は、インバータに巻下げ指令を出力する。これにより、インバータは、当該巻下げ指令に基づいて、電動機に定格電圧より大きい初期電圧を印加させる。このため、巻下げ可能な電流値となるまでより速やかに電動機にトルク電流を出力することができ、主制御部が、トルク電流が巻下げ可能な状態と対応する所定電流値以上となった場合に、制動部によるドラムの制動を解除させることで、ドラムからワイヤを巻き下げて過負荷を防止することができる。過荷重検出部は、ばねたわみ検出、油圧圧力検出、吊荷重検出などによる方法がある。

また、上記の鍛造クレーンにおいて、前記ワイヤに作用する荷重が前記過荷重値よりも大きい値として予め設定された非常荷重を超えた場合に非常荷重検出信号を出力する非常荷重検出部と、前記非常荷重検出から前記非常荷重検出信号が出力された場合に前記制動部による前記ドラムの制動を強制的に解除する制動解除部とを備えることを特徴とする。

この構成では、過荷重検出部で過荷重を超えたことが検出された場合に、主制御部による制御のもとワイヤの巻下げ動作を実施することで過負荷を防止することができるとともに、万一何らかの理由により過荷重を超えて非常荷重が作用したとしても、非常荷重検出部により非常荷重が検出されて非常荷重信号が出力されることにより、制動解除部が制動部によるドラムの制動を強制的に解除することで、より確実に過負荷を防止することができる。

また、本発明は、被鍛造物を吊り下げるワイヤが巻回されたドラムと、該ドラムを回転駆動する電動機と、電源と接続され、該電動機に出力する交流電流を制御するインバータと、前記ドラムの回転を制動する制動部とを備える鍛造クレーンの制御方法であって、前記被鍛造物を吊り下げて鍛造作業を実施する鍛造モード、及び鍛造作業を実施せずに前記被鍛造物を吊り下げる通常モードとの２種類のモードのいずれかに設定するモード設定ステップと、該モード設定ステップで前記鍛造モードに設定された場合に、主制御部が、前記制動部により前記ドラムの回転を制動させるとともに、前記インバータに予備励磁指令を出力して、予め設定された予備電圧を前記インバータによって前記電動機に印加させる予備励磁ステップとを備えることを特徴とする。

この方法では、モード設定ステップで鍛造モードに設定された場合に、予備励磁ステップとして、主制動部によりドラムの回転を制動させるとともに、インバータに予備励磁指令を出力して、予め設定された予備電圧をインバータによって電動機に印加させる。これにより、ワイヤの巻き下げ動作をするためのインバータから電動機へ交流電流の出力に対して、電動機を速やかに応答させてドラムを回転駆動させてワイヤを巻き下げることができる。このため、鍛造作業時において被鍛造物からワイヤに急激に大きな荷重が作用した場合にも過負荷とならないように速やかに巻き下げ動作を実施することができる。

また、上記の鍛造クレーンの制御方法において、前記予備電圧が前記電動機に印加された状態で、前記ワイヤに作用する荷重が予め設定された過荷重値を超えたか否か監視する過荷重監視ステップと、該過荷重監視ステップで前記ワイヤに作用する荷重が前記過荷重を超えた場合に、前記主制御部が前記インバータによって前記電動機に定格電圧より大きい予め設定された初期電圧を印加させる初期電圧印加ステップと、 前記初期電圧が印加された前記電動機に出力されるトルク電流を監視するトルク電流監視ステップと、前記トルク電流が所定電流以上となった場合に、前記主制御部が前記制動部による前記ドラムの制動を解除する制動解除ステップとを備えることを特徴とする。

この方法では、過荷重監視ステップで、ワイヤに作用する荷重が過荷重値を超えた場合には、初期電圧印加ステップとして、主制御部の制御に基づいて、インバータは、電動機に定格電圧より大きい初期電圧を印加させる。このため、巻下げ可能な電流値となるまでより速やかに電動機にトルク電流を出力することができる。そして、トルク電流監視ステップとして、トルク電流が、被鍛造物を保持でき、かつ巻下げ可能な状態と対応する所定電流値以上となった場合に、制動解除ステップとして、主制御部が制動部によるドラムの制動を解除させることで、ドラムからワイヤを巻き下げて過負荷を防止することができる。

本発明の鍛造クレーン及び鍛造クレーンの制御方法では、インバータ制御によって電動機を回転駆動することで、装置全体の軽量化を図りつつ、急激に大きな荷重が作用した場合にも過負荷とならないように速やかに巻き下げ動作を実施することができる。

本発明に係わる鍛造クレーンを示す概略構成図である。 本発明の鍛造クレーンを示すブロック図である。 本発明の鍛造クレーンにおいて、インバータの詳細を示すブロック図である。 本発明の鍛造クレーンにおける制御方法の詳細を示すフロー図である。

本発明の実施形態について図１から図４を参照して説明する。図１及び図２は、本実施形態の鍛造クレーン１を示している。図１に示すように、鍛造クレーン１は、被鍛造物であるワークＷを吊り下げて、鍛造装置１００と協働してワークＷに対して鍛造処理を行うものである。

鍛造装置１００は、鍛造時にワークＷをその上面に載置する支持台１０１と、該支持台１０１の上方位置に配置され該支持台１０１との間に配置されたワークＷに圧力を加えるプレス１０２と、該プレス１０２を昇降するシリンダ１０３とを備える。そして、鍛造装置１００は、鍛造クレーン１で吊り下げられたターニング装置１１０で、ワークＷを回転させながら、ワークＷの鍛造作業を行うものである。ここで、ターニング装置１１０は、ワークＷの軸部Ｗ１を保持するベルト１１１と、該ベルト１１１を回転させることによって軸部Ｗ１とともにワークＷを軸回りに回転させる回転装置１１２とから構成されている。

次に、鍛造クレーン１について説明する。鍛造クレーン１は、レールＬ上を走行可能な支持部２と、支持部２に支持されてターニング装置１１０を介して吊荷となるワークＷをワイヤ３１によって吊り下げる吊下げ手段３と、吊下げ手段３によるワイヤ３１の繰り出しを制動する制動部であるブレーキ４と、各構成の制御を行う主制御部であるＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５とを備える。

支持部２は、レールＬ上を車輪２０によって走行する２組の走行ガータ２１と、各走行ガータ２１上でレールＬの延設方向と直交する方向となる紙面奥行き方向に移動可能なトロリー２２と、車輪２０を回転駆動する走行駆動部となる図示しない走行用モータとを有する。走行用モータは、図示しない走行用インバータにより制御されており、該走行用インバータは、ＰＬＣ５の制御のもと走行用モータを駆動させている。

吊下げ手段３は、ターニング装置１１０を支持する吊具３０と、該吊具３０を吊下げるワイヤ３１と、該ワイヤ３１が巻回されている複数の滑車３２、３３と、該滑車３２、３３を経たワイヤ３１の一端３１ａ側が巻回されたドラム３４と、該ドラム３４を回転させる電動機である主巻モータ３５（図２参照）と、主巻モータ３５を制御するインバータ３６（図２参照）とを有する。滑車３２は、支持バネ３２ａを介してトロリー２２に支持されている。また、滑車３３は、一対設けられ、支持バネ３３ａを介して吊具３０を支持している。そして、ワイヤ３１は、一端３１ａ側がドラム３４に巻回されるとともに一方の滑車３３、滑車３２、他方の滑車３３と順に巻回されて、他端３１ｂが支持部２のトロリー２２に固定されている。また、ターニング装置１１０は、吊具３０のフック３０ａに係合されている。

また、図２に示すように、鍛造クレーン１は、ワイヤ３１の巻上げ、巻下げを操作する巻き操作部６と、鍛造モードと通常モードの２種類のモードに設定可能なモード切替部７とを備える。巻き操作部６は、ワイヤ３１の巻上げ及び巻下げを切替可能であるとともに、巻上げ及び巻下げそれぞれについて巻速度を入力可能であり、該入力に基づいてＰＬＣ５に巻速度信号を出力する。巻速度信号は、例えば巻上げのときは正の値として出力され、巻下げのときは負の値として出力される。また、モード切替部７において設定可能な鍛造モードとは、ワークＷを吊り下げて鍛造作業を実施するモードであり、通常モードとは鍛造作業を実施せずにワークＷを吊り下げるモードである。そして、モード切替部７で一方のモードが設定されると、対応するモード設定信号がＰＬＣ５に出力され、ＰＬＣ５は、該モード設定信号に従って異なる制御を実行する。なお、制御の詳細は後述する。

主巻モータ３５には、インバータ３６を介して交流電源が接続されているとともに、ブレーキ４にも交流電源が接続されている。そして、インバータ３６と交流電源との間には、主巻モータ用スイッチ１０が設けられており、ＰＬＣ５による制御のもと接続・切断を切替可能となっている。また、ブレーキ４と交流電源との間には第一ブレーキ用スイッチ１１及び第二ブレーキ用スイッチ１２が設けられている。第一ブレーキ用スイッチ１１は、ＰＬＣ５による制御のもと接続・切断を切替可能となっている。また、第二ブレーキ用スイッチ１２は、制動解除回路１３と接続されており、制動解除回路１３からの出力に基づいて接続・切断を切替可能となっている。

また、ブレーキ４は、ドラム３４の回転を制動することでワイヤ３１の繰り出しを制限するものであり、本実施形態では例えば電磁ブレーキが採用されている。そして、通常時においては、第二ブレーキ用スイッチ１２が接続状態となっているとともに、第一ブレーキ用スイッチ１１が切断状態となっていることで、ブレーキ４はドラム３４の制動状態を維持するとともに、第一ブレーキ用スイッチ１１が接続状態となることで、ブレーキ４に電流が流れてブレーキ４によるドラム３４の制動が開放され、ドラム３４を回転可能な状態にすることができる。また、第二ブレーキ用スイッチ１２が切断状態となることで、第一ブレーキ用スイッチ１１が接続・切断のいずれかに係らずブレーキ４によりドラム３４を制動することが可能となっている。

また、本実施形態では、鍛造クレーン１は、ブレーキ４による開放状態を検出するブレーキ検出部であるブレーキリミットスイッチ１４と、ワイヤ３１に作用する荷重をそれぞれ検出し、予め設定された過荷重値を超えた場合に過荷重検出信号を出力する過荷重検出部である過荷重リミットスイッチ１５及び予め設定された非常荷重を超えた場合に非常荷重検出信号を出力する非常荷重検出部である非常荷重リミットスイッチ１６とを備える。非常荷重リミットスイッチ１６に設定されている非常荷重値は、過荷重値よりも大きい値となっている。また、過荷重リミットスイッチ１５から出力される過荷重検出信号は、ＰＬＣ５に入力される。一方、非常荷重リミットスイッチ１６から出力される非常荷重検出信号は、ＰＬＣ５、制動解除回路１３のそれぞれに出力され、制動解除回路１３は、非常荷重検出信号に応じて第二ブレーキ用スイッチ１２に電気信号を出力し、これにより第二ブレーキ用スイッチ１２を接続状態にすることが可能となっている。

図３に示すように、インバータ３６は、ＰＬＣ５からの速度指令ω０に基づいて、交流電源から入力される交流電流を、直流電流に変換した後に、対応する周波数及び振幅の交流電流として出力するインバータ本体３６ａと、主巻モータ３５に取り付けられたパルスジェネレータ１７から角度情報θを取得し、現在の回転速度ωを算出する微分器３６ｂと、ＰＬＣ５からの速度指令ω０から微分器３６ｂから出力された回転速度ωを減算した差分Δωを演算しインバータ本体３６ａに出力する減算器３６ｃと、現在の回転速度ωと閾値ωｒとの大小比較を行う比較部３６ｄとを備える。比較部３６ｄで設定されている閾値ωｒは、例えばワイヤ３１の巻下げにおける定格速度に対して１％の速度と対応する回転速度である。そして、比較部３６ｄは、受け付けた回転速度ωが閾値ωｒよりも小さいときに、ＰＬＣ５に検出信号を出力可能である。

次に、本実施形態の鍛造クレーン１の作用、並びに、ＰＬＣ５及びインバータ３６による鍛造クレーン１の制御の詳細について、図４に示すフロー図に基づいて説明する。
ＰＬＣ５は、モード切替部７において鍛造モードまたは通常モードに設定され、該モード切替部７から、鍛造モードと通常モードとのいずれかを示す設定モード情報が出力されるのを受け付けている。そして、ＰＬＣ５は、モード切替部７でいずれかのモードが設定されて出力される設定モード情報を受け付けると、受け付けた設定モード情報に基づいて、設定されたモードが鍛造モードであるかを判定する（モード設定ステップ：ステップＳ１）。そして、鍛造モードでない、すなわち通常モードであると判定する（ＮＯ）と、巻き操作部６による主巻きノッチ手動操作を優先するものとして、ＰＬＣ５は、巻き操作部６からの出力信号に応じた速度指令ω０をインバータ３６に出力する。このため、主巻モータ３５は、インバータ３６から供給される交流電流により、巻き操作部６で入力された操作量に応じた回転速度でドラム３４を回転させて、ワイヤ３１の巻上げまたは巻下げを行う（ステップＳ２）。

一方、ステップＳ１において、鍛造モードであると判定する（ＹＥＳ）と、ＰＬＣ５は、第一ブレーキ用スイッチ１１にブレーキ閉鎖指令を出力するとともに、インバータ３６に予備励磁指令を出力する。これにより、第一ブレーキ用スイッチ１１が切断されてブレーキ４によってドラム３４が制動された状態で、インバータ３６は、予め設定された予備電圧だけ主巻モータ３５に電圧を印加させることとなる（予備励磁ステップ：ステップＳ３）。このため、鍛造装置１００と協働して行われる鍛造作業は、主巻モータ３５に予備電圧が印加された状態で行われる。

そして、鍛造作業中、ＰＬＣ５は、過荷重リミットスイッチ１５からの出力の有無を監視している（過荷重監視ステップ：ステップＳ４）。そして、過荷重リミットスイッチ１５からの出力がない状態、すなわちワイヤ３１に作用する荷重が過荷重値に達しておらず、過負荷の状態になっていない場合（ＮＯ）には、巻き操作部６による主巻きノッチ手動操作を優先するものとして、ＰＬＣ５は、巻き操作部６からの出力信号に応じた速度指令ω０をインバータ３６に出力する。このため、主巻モータ３５は、インバータ３６から供給される交流電流により、巻き操作部６で入力された操作量に応じた速度でドラム３４を回転させて、ワイヤ３１の巻上げまたは巻下げを行う（ステップＳ５）。一方、過荷重リミットスイッチ１５から過荷重検出信号がＰＬＣ５に出力される、すなわちワイヤ３１に作用する荷重が過荷重値に達した場合（ＹＥＳ）には、過負荷の状態になるおそれがあるものとして、次のステップに移行する。

すなわち、ＰＬＣ５は、インバータ３６に初期電圧印加指令を出力する。これにより、インバータ３６は、予め設定された初期電圧を印加させる。ここで、初期電圧とは、定格電圧よりも大きい電圧で、例えば定格電圧の３００％程度の電圧となる（初期電圧印加ステップ：ステップＳ６）。次に、ＰＬＣ５は、ステップＳ６を実施して所定時間経過した後、インバータ３６から出力されるトルク電流値が予め設定された閾値を超えたか否かを監視する（トルク電流監視ステップ：ステップＳ７）。なお、ここでいう所定時間とは、初期電圧を印加することで所定のトルク電流が流れ得るまでの極めて短い時間であり、例えば０．２秒程度である。また、トルク電流値と対応する閾値とは、巻下げを実施する際に必要なトルク電流値であり、当該閾値を超えることで巻下げが実施可能となる。そして、トルク電流値が閾値を超えない場合（ＮＯ）には、再度ステップＳ６から繰り返す。

一方、トルク電流値が閾値を超えた場合（ＹＥＳ）には、ＰＬＣ５は、インバータ３６に定格電圧印加指令を出力する。これにより、インバータ３６は、予め設定された定格電圧を印加させる（ステップＳ８）。次に、ＰＬＣ５は、第一ブレーキ用スイッチ１１にブレーキ開放指令を出力する。これにより、第一ブレーキ用スイッチ１１が接続され、ブレーキ４に交流電源から電力が供給されることで、ブレーキ４が開放されてドラム３４の制動が解除され（制動解除ステップ：ステップＳ９）、ブレーキリミットスイッチ１４からはブレーキ開放検出信号が出力される（ステップＳ１０）。これにより、主巻モータ３５からドラム３４に一定のトルクが与えられた状態で、ドラム３４が逆回転してワイヤ３１が巻下げられていくことになる（ステップＳ１１）。この際、インバータ３６には、パルスジェネレータ１７から角度情報θがフィードバックされて現在の回転速度ωが算出されており、これにより予め設定された加速時間（例えば、０．９秒）で定格速度（例えば４．５ｍ／分）まで加速させて、該定格速度で巻下げを実施することが可能である。また、ＰＬＣ５では、図示しないタイマにより、ブレーキ開放検出信号が出力されてからの経過時間を監視している。

ここで、巻下げが開始される時点では、依然ワイヤ３１には過荷重値を超えた荷重が作用しており、ＰＬＣ５は、過荷重リミットスイッチ１５から出力される過荷重検出信号を監視している（ステップＳ１２）。そして、過荷重検出信号が出力されなくなった場合（ＮＯ）には、ＰＬＣ５は、インバータ３６に巻下げ停止指令を出力する。これにより、インバータ３６は、予め設定された減速時間（例えば、２．０秒）で、ワイヤ３１の巻下げ速度を減速させるように、主巻モータ３５へ出力する交流電流の周波数を変化させていく（ステップＳ１３）。

そして、ワイヤ３１の巻下げ速度が減速されている間、ＰＬＣ５は、インバータ３６の比較部３６ｄからの出力を監視している（ステップＳ１４）。そして、インバータ３６の比較部３６ｄから検出信号が出力されない、すなわち巻下げ速度が例えば定格速度の１％に達していない場合（ＮＯ）には、ステップＳ１３を継続する。一方、インバータ３６の比較部３６ｄから検出信号が出力された場合、すなわち巻下げ速度が例えば定格速度の１％に達した場合（ＹＥＳ）には、ＰＬＣ５は、第一ブレーキ用スイッチ１１にブレーキ閉鎖指令を出力する。これにより、第一ブレーキ用スイッチ１１が切断され、ブレーキ４に交流電源からの電力が供給されなくなることで、ブレーキ４が閉鎖されドラム３４が制動される（ステップＳ１５）。これにより、ブレーキリミットスイッチ１４からＰＬＣ５へのブレーキ開放検出信号の出力が停止し（ステップＳ１６）、強制巻下げが終了する。

一方、ステップＳ１２において、過荷重検出信号の出力が継続している場合（ＮＯ）には、ＰＬＣ５は、図示しないタイマによって計測されているブレーキ開放検出信号が出力されてからの経過時間が予め設定された制限時間（例えば、５秒間）に達したか否かを判定する（ステップＳ１７）。そして、制限時間に達した場合（ＹＥＳ）、すなわち強制巻下げを実施してもワイヤ３１に作用する荷重が低下せず、別の原因による故障が考えられるとして、全ての稼動を停止させるとともに、鍛造装置１００の稼動も停止させるようにサイレンやランプにより鍛造作業停止の指示を行う（ステップＳ１８）。

一方、制限時間に達していない場合（ＮＯ）には、ＰＬＣ５は、非常荷重リミットスイッチ１６から非常荷重検出信号が出力されていないかの判定を行う（ステップＳ１９）。そして、非常荷重検出信号が出力されていない場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１に戻って巻下げ動作を継続する。一方、非常荷重検出信号が出力されている場合（ＹＥＳ）には、巻下げを実施しているにも係らず、ワイヤ３１に作用する荷重が過荷重値よりも大きい非常荷重値に達し、過負荷状態になるおそれがあるとして、ＰＬＣ５は、全ての稼動を停止させるとともに、鍛造装置１００の稼動も停止させるようにサイレンやランプにより作業停止の指示を行う。また、非常荷重リミットスイッチ１６からの検出信号は、制動解除回路１３に入力されて第二ブレーキ用スイッチ１２が強制的に切断されることにより、ドラム３４の回転はブレーキ４により強制的に制動されることになる（ステップＳ２０）。

以上のように、本実施形態の鍛造クレーン１及び該鍛造クレーン１における制御方法によれば、ＰＬＣ５が、モード切替部７で鍛造モードに設定された場合に、ブレーキ４によりドラム３４の回転を制動させるとともに、インバータ３６に予備励磁指令を出力して、予め設定された予備電圧をインバータ３６によって主巻モータ３５に印加させている。これにより、ワイヤ３１の巻き下げ動作をするためのインバータ３６から主巻モータ３５への交流電流の出力に対して、主巻モータ３５を速やかに応答させてドラム３４を回転駆動させてワイヤ３１を巻き下げることができる。これにより、鍛造作業時においてワークＷからワイヤ３１に急激に大きな荷重が作用してステップＳ４で過荷重が作用していると判定された場合には、ＰＬＣ５がインバータ３６に巻下げ指令を出力することで、インバータ３６による制御のもと主巻モータ２５を駆動させて過負荷とならないように速やかに巻き下げ動作を実施することができる。

また、本実施形態の鍛造クレーン１では、インバータ３６は、当該巻下げ指令に基づいて、主巻モータ３５に定格電圧より大きい初期電圧を印加させる。このため、巻下げ可能な電流値となるまでより速やかに主巻モータ３５にトルク電流を出力することができ、ＰＬＣ５が、トルク電流が巻下げ可能な状態と対応する所定電流値以上となった場合に、ブレーキ４によるドラム３４の制動を解除させることで、ドラム３４からワイヤ３１を巻き下げて過負荷を防止することができる。

また、本実施形態の鍛造クレーン１では、過荷重リミットスイッチ１５の他に非常荷重リミットスイッチ１６と、非常荷重リミットスイッチ１６の出力に基づいてブレーキ４によるドラム３４の制動を強制的に解除する制動解除部１３とを備えている。このため、万一何らかの理由により過荷重を超えて非常荷重が作用したとしても、非常荷重リミットスイッチ１６より非常荷重が検出されて非常荷重信号が出力されることにより、ＰＬＣ５を用いずに制動解除部１３がブレーキ４によるドラム３４の制動を強制的に解除することで、より確実に過負荷を防止することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１ 鍛造クレーン
４ ブレーキ
６ 巻き操作部
７ モード切替部
１３ 制動解除回路（制動解除部）
１５ 過荷重リミットスイッチ（過荷重検出部）
１６ 非常荷重リミットスイッチ（非常荷重検出部）
３１ ワイヤ
３４ ドラム
３５ 主巻モータ（電動機）
３６ インバータ
Ｗ ワーク（被鍛造物）

Claims (5)

1. 被鍛造物を吊り下げるワイヤが巻回されたドラムと、
   該ドラムを回転駆動する電動機と、
   電源と接続され、該電動機に出力する交流電流を制御するインバータと、
   前記ドラムの回転を制動する制動部と、
   前記被鍛造物を吊り下げて鍛造作業を実施する鍛造モード、及び鍛造作業を実施せずに前記被鍛造物を吊り下げる通常モードの２種類のモードに設定可能なモード切替部と、
   前記インバータを制御する主制御部とを備え、
   該主制御部が、前記モード切替部で前記鍛造モードに設定された場合に、前記制動部により前記ドラムの回転を制動させるとともに、前記インバータに予備励磁指令を出力して、予め設定された予備電圧を前記インバータによって前記電動機に印加させることを特徴とする鍛造クレーン。
2. 請求項１に記載の鍛造クレーンにおいて、
   前記ワイヤに作用する荷重が予め設定された過荷重値を超えた場合に過荷重検出信号を前記主制御部に出力する過荷重検出部を備え、
   前記主制御部が、前記過荷重検出部から前記過荷重検出信号が出力された場合に、前記インバータに巻下げ指令を出力して、前記インバータによって前記電動機に定格電圧より大きい予め設定された初期電圧を印加させて、前記電動機に出力するトルク電流が所定電流以上となった場合に、前記制動部による前記ドラムの制動を解除させることを特徴とする鍛造クレーン。
3. 請求項２に記載の鍛造クレーンにおいて、
   前記ワイヤに作用する荷重が前記過荷重値よりも大きい値として予め設定された非常荷重を超えた場合に非常荷重検出信号を出力する非常荷重検出部と、
   前記非常荷重検出から前記非常荷重検出信号が出力された場合に前記制動部による前記ドラムの制動を強制的に解除する制動解除部とを備えることを特徴とする鍛造クレーン。
4. 被鍛造物を吊り下げるワイヤが巻回されたドラムと、該ドラムを回転駆動する電動機と、電源と接続され、該電動機に出力する交流電流を制御するインバータと、前記ドラムの回転を制動する制動部とを備える鍛造クレーンの制御方法であって、
   前記被鍛造物を吊り下げて鍛造作業を実施する鍛造モード、及び鍛造作業を実施せずに前記被鍛造物を吊り下げる通常モードとの２種類のモードのいずれかに設定するモード設定ステップと、
   該モード設定ステップで前記鍛造モードに設定された場合に、主制御部が、前記制動部により前記ドラムの回転を制動させるとともに、前記インバータに予備励磁指令を出力して、予め設定された予備電圧を前記インバータによって前記電動機に印加させる予備励磁ステップとを備えることを特徴とする鍛造クレーンの制御方法。
5. 請求項４に記載の鍛造クレーンの制御方法において、
   前記予備電圧が前記電動機に印加された状態で、前記ワイヤに作用する荷重が予め設定された過荷重値を超えたか否か監視する過荷重監視ステップと、
   該過荷重監視ステップで前記ワイヤに作用する荷重が前記過荷重を超えた場合に、前記主制御部が前記インバータによって前記電動機に定格電圧より大きい予め設定された初期電圧を印加させる初期電圧印加ステップと、
   前記初期電圧が印加された前記電動機に出力されるトルク電流を監視するトルク電流監視ステップと、
   前記トルク電流が所定電流以上となった場合に、前記主制御部が前記制動部による前記ドラムの制動を解除する制動解除ステップとを備えることを特徴とする鍛造クレーンの制御方法。

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