JP2024092290A - 巻上機 - Google Patents

Abstract

【課題】 荷の上げ下げにおける作業を効率良く行う。【解決手段】 本発明の巻上機は、モータと、モータを駆動するモータ制御部と、駆動するモータの負荷を算出する負荷算出部と、を有し、負荷算出部は、所定の回転速度で駆動するモータの負荷を算出し、モータ制御部は、モータの定格負荷に対する、負荷算出部にて算出されたモータの負荷の比率が第１値以下となるとき、モータの回転速度を、所定の回転速度を超過した第１速度に加速し、比率が第１値を超過し且つ当該第１値よりも高い第２値以下となるとき、モータの回転速度を、所定の回転速度を超過し且つ第１速度未満となる第２速度に加速し、比率が第２値を超過するとき、モータの回転速度を、所定の回転速度を超過し且つ第２速度未満となる第３速度に加速するものである。【選択図】 図３

Description

本発明は、荷物の上げ下げを行うロープホイストやチェーンブロックなどの巻上機に関する。

ロープホイストやチェーンブロックなどの巻上機は、フックに荷を掛けた状態で操作スイッチ等の操作を行なって重量のある荷物の上げ下げを行うものである。このような巻上機の中には、荷物の上げ下げ時に駆動するモータの負荷を検出し、検出されたモータの負荷が軽負荷であるか否かの判定を行い、当該判定の結果に基づいて、モータの回転速度を、軽負荷時の回転速度または重負荷時の回転速度に加速するものがある（特許文献１参照）。

巻上機では、例えば荷の上げ作業を行うとき、荷を掛けたフックを吊り下げるロープやチェーンなどが弛んでいる状態から巻き上げることが多い。ロープやチェーンの巻き上げ時に、ロープやチェーンが弛んだ状態から張った状態に変化するとき、モータの負荷が急激に増大（変化）する。したがって、モータの負荷を正確に検出するためには、モータの負荷の検出は、モータの負荷が安定している状態、すなわち、ロープやチェーンが張った状態かつ一定速度で荷を上げているときに実行する必要がある。

特許第６３１２９５１号公報

ところで、従来の２段押しスイッチを有する巻上機では、当該２段押しスイッチの押圧操作によって、低速運転と高速運転とを切替えることができる。また、この他に、高速運転で負荷検出（負荷判定）を行い、重負荷と判定した場合に例えば５ｍ／ｍｉｎ、軽負荷と判定した場合には例えば８ｍ／ｍｉｎにまで加速することで、作業効率を高めるようにした巻上機も存在する。このような巻上機では、モータの負荷が重負荷であると判定された場合のモータの回転速度は、モータの負荷が定格負荷となることを想定した回転速度に設定されている。その一方で、巻上機を用いて実際に荷を上げ下げする作業では、モータの負荷が定格負荷となることは多くない。したがって、モータの負荷が重負荷であると判定された場合には、モータの負荷が定格負荷より小さい場合であってもモータの回転速度が十分に速くなく、荷物の上げ下げにいまだ時間がかかり、作業効率が十分に高められているとはいえなかった。このような巻上機で作業効率を十分に高めるために重負荷でのモータの回転速度を上げようとすると、より高出力のモータを採用しなければならず、コストアップにつながるといった問題があった。

また、このような２段押しスイッチを有する巻上機では、当該２段押しスイッチが２段目まで押圧操作された場合に、低速運転（例えば０．８ｍ／ｍｉｎ）から第一高速運転（例えば５ｍ／ｍｉｎ）まで加速し、その後、速度が安定した状態で負荷検出（負荷判定）を行い、この負荷判定で軽負荷と判定した場合に第二高速運転（例えば８ｍ／ｍｉｎ）までさらに加速するようになっている。そのため、低速運転（例えば０．８ｍ／ｍｉｎ）から第一高速運転（例えば５ｍ／ｍｉｎ）までの増速幅が大きく、モータ負荷が安定するまでに時間を要することになり、応答性が悪く作業効率向上の妨げとなるといった問題もあった。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、コストアップをすることなく、荷の上げ下げにおける作業を効率良く行えるようにした巻上機を提供することを目的にしている。

本発明の第１の観点の巻上機は、モータと、モータを駆動するモータ制御部と、駆動するモータの負荷を算出する負荷算出部と、を有し、負荷算出部は、所定の回転速度で駆動するモータの負荷を算出し、モータ制御部は、モータの定格負荷に対する、負荷算出部にて算出されたモータの負荷の比率が第１値以下となるとき、モータの回転速度を、所定の回転速度を超過した第１速度に加速し、比率が第１値を超過し且つ当該第１値よりも高い第２値以下となるとき、モータの回転速度を、所定の回転速度を超過し且つ第１速度未満となる第２速度に加速し、比率が第２値を超過するとき、モータの回転速度を、所定の回転速度を超過し且つ第２速度未満となる第３速度に加速するものである。

また、上述の発明において、第１スイッチ及び第２スイッチを含む２段押しスイッチを有し、モータ制御部は、第１スイッチがオンとなるとき、モータを所定の回転速度で駆動し、負荷算出部は、少なくとも第１スイッチがオンとなるとき、第２スイッチのオンオフに関わらず、所定の回転速度で駆動するモータの負荷の算出を行い、モータ制御部は、第１スイッチ及び第２スイッチがオンとなるとき、負荷算出部におけるモータの負荷の算出が行われるまで、モータの回転速度の加速を待機して、モータを所定の回転速度で駆動する、ことが好ましい。

また、上述の発明において、モータ制御部は、第２スイッチがオンからオフとなり第１スイッチのみがオンとなり、モータを所定の回転速度に減速している途中で、第２スイッチが再度オンとなるときには、モータの回転速度を第２スイッチが再度オンとなったときの回転速度に保持し、負荷算出部は、モータの回転速度が、第２スイッチが再度オンとなるときの回転速度に保持された状態で、モータの負荷を再度算出し、モータ制御部は、モータにおける回転速度を、負荷算出部により再度算出された負荷に応じた回転速度に加速する、ことが好ましい。

本発明によると、荷の上げ下げにおける作業を効率良く行うことができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る巻上機の全体構成の一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示す巻上機の制御的な構成の一例を示す図である。 図３は、制御装置の構成の一例を示す図である。 図４は、荷を上げるときの巻上機における処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図５は、駆動モータが第１の高速駆動状態で駆動しているときの、駆動モータの負荷を算出した後に、高速巻上げ指令が解除されたときの巻上機における処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の巻上機の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、巻上機１０の全体構成を示す斜視図である。図２は、巻上機１０の制御的な構成を示す図である。図１に示すように、巻上機１０は、巻上機本体部２０と、上フック３０と、下フック４０と、操作部５０と、巻き上げ済みのロードチェーンＣ１を蓄え保持するチェーンバケット６０とを主要な構成要素としている。

巻上機本体部２０は、上フック３０を介して、天井等の所定の部位に吊り下げることが可能となっている。図２に示すように、巻上機本体部２０は、駆動モータ２２と、減速機構２３と、ブレーキ機構２４と、ロードチェーンＣ１を巻き上げるロードシーブ２５と、上限リミットスイッチ２６と、下限リミットスイッチ２７と、インバータ２８と、制御装置７０と、を内部に備えている。

なお、図１及び図２では、ロードチェーンＣ１と、当該ロードチェーンＣ１を巻き上げるロードシーブ２５とを備えた巻上機１０としているが、ロードチェーンＣ１とロードシーブ２５とに代えて、図示しないロープと巻き取りドラムからなる巻上機とすることも可能である。この場合、巻き取り済みのロープは巻き取りドラムで保持するのでチェーンバケット６０は不要となる。

駆動モータ２２は、ロードシーブ２５を駆動する駆動力を与えるモータである。本実施の形態では、駆動モータ２２の回転位置（詳細には、駆動モータ２２の回転軸における回転位置）は、ベクトル演算によって検出される。なお、駆動モータの回転位置をベクトル演算によらずエンコーダを用いて直接的に検出してやってもよい。以下では、ロードシーブ２５によりロードチェーンＣ１が巻き上げられるときの駆動モータ２２の駆動を正回転駆動とし、ロードシーブ２５によりロードチェーンＣ１が巻き下げられるときの駆動モータ２２の駆動を逆回転駆動と称する場合がある。

また、減速機構２３は、駆動モータ２２の回転速度を減速して、ロードシーブ２５に伝達する部分である。また、ブレーキ機構２４は、駆動モータ２２の駆動時には、電磁力によりブレーキ力を解放可能な部分であるものの、駆動モータ２２が駆動していない状態でも、荷Ｐを保持するように、ブレーキ力を生じさせる部分である。

ロードシーブ２５は、ロードチェーンＣ１の巻き上げまたは巻き下げを行う部分であり、その外周に沿って、ロードチェーンＣ１の金属環が入り込むチェーンポケットが複数設けられている。

上限リミットスイッチ２６は、ロードチェーンＣ１が巻き上げられたときの限界となる位置（機械的・構造的に設定された上限位置）を検出するためのスイッチである。また、下限リミットスイッチ２７は、ロードチェーンＣ１が巻き下げられたときの限界となる位置（機械的・構造的に設定された下限位置）を検出するためのスイッチである。

インバータ２８は、詳細については図示を省略するが、電源装置８０（図３参照）から供給される一定電圧、一定周波数の交流電圧をコンバータ回路で直流電圧に変換し、インバータ回路において、例えば所望の周波数及び所望の電圧に変更した交流電圧を駆動モータ２２に供給する。

操作部５０は、巻上機本体部２０の制御装置７０に、有線又は無線により電気的に接続される。図１においては、操作部５０が、ケーブル９０を用いて巻上機本体部２０の制御装置７０に接続されている場合を示している。操作部５０は、上昇ボタン５１と、下降ボタン５２と、非常停止ボタン５３とを有する。上昇ボタン５１及び下降ボタン５２は、例えば押し込みボタンである。図示は省略するが、上昇ボタン５１は、第１スイッチ５４ａ及び第２スイッチ５４ｂを含む２段押しスイッチ５４を内部に有する。

第１スイッチ５４ａは、上昇ボタン５１の押し込み量が第１の押し込み量となるときにオンとなるスイッチである。また、第２スイッチ５４ｂは、上昇ボタン５１の押し込み量が、第１の押し込み量とは異なる第２の押し込み量となるときにオンとなるスイッチである。なお、第２の押し込み量は、第１の押し込む量よりも大きく設定されている。したがって、上昇ボタン５１が押し込まれ、その押し込み量が第１の押し込み量となるとき、第１スイッチ５４ａがまずオンとなる。そして、上昇ボタン５１がさらに押し込まれ、その押し込み量が第２の押し込み量となるとき、第１スイッチ５４ａだけでなく、第２スイッチ５４ｂもオンとなる。また、上昇ボタン５１の押し込み量が第２の押し込み量から第１の押し込み量に変化したときには、第２スイッチ５４ｂがオフとなり、第１スイッチ５４ａのみがオンとなる。

例えば、第１スイッチ５４ａがオンとなると、駆動モータ２２が正回転駆動して、所定の回転速度まで加速する。また、第１スイッチ５４ａがオンの状態で第２スイッチ５４ｂがオンとなると、後述する高速巻き上げ指令が出力されて、上記所定の回転速度よりも速い回転速度まで加速する。なお、高速巻き上げ指令が出力された後の駆動モータ２２の回転速度については後述する。

また、第１スイッチ５４ａ及び第２スイッチ５４ｂの各々がオンとなる状態から、第１スイッチ５４ａのみがオンとなる状態に変化すると、高速巻き上げ指令の出力が停止されて、駆動モータ２２の回転速度は、上記所定の回転速度まで減速する。さらに、第１スイッチ５４ａがオフの状態になると、駆動モータ２２の正回転駆動が停止され、同時にブレーキ機構２４が作動する。つまり、駆動モータ２２によるロードチェーンＣ１の巻き上げが停止される。

下降ボタン５２は、ロードチェーンＣ１を巻き下げる動作を行う際に操作される。下降ボタン５２は、上昇ボタン５１と同様にして、第１スイッチ５５ａ及び第２スイッチ５５ｂを有する２段押しスイッチ５５を内部に有する。第１スイッチ５５ａ、下降ボタン５２の押し込み量が第１の押し込み量となるときにオンとなるスイッチである。また、第２スイッチ５５ｂは、下降ボタン５２の押し込み量が第１スイッチ５５ａがオンとなる押し込み量よりも大きい、第２の押し込み量となるときにオンとなるスイッチである。

第１スイッチ５５ａは、下降ボタン５２の押し込み量が第１の押し込み量となるときにオンとなるスイッチである。また、第２スイッチ５５ｂは、下降ボタン５２の押し込み量が、第１の押し込み量とは異なる第２の押し込み量となるときにオンとなるスイッチである。なお、第２の押し込み量は、第１の押し込む量よりも大きく設定されている。したがって、下降ボタン５２が押し込まれ、その押し込み量が第１の押し込み量となるとき、第１スイッチ５５ａがまずオンとなる。そして、下降ボタン５２がさらに押し込まれ、その押し込み量が第２の押し込み量となるとき、第１スイッチ５５ａだけでなく、第２スイッチ５５ｂもオンとなる。また、下降ボタン５２の押し込み量が第２の押し込み量から第１の押し込み量に変化したときには、第２スイッチ５５ｂがオフとなり、第１スイッチ５５ａのみがオンとなる。

例えば、第１スイッチ５５ａがオンとなると、駆動モータ２２が逆回転駆動して、所定の回転速度まで加速する。また、第１スイッチ５５ａがオンの状態で第２スイッチ５５ｂがオンとなると、後述する高速巻き下げ指令が出力されて、上記所定の回転速度よりも速い回転速度まで加速する。なお、高速巻き下げ指令が出力された後の駆動モータ２２の回転速度については後述する。

また、第１スイッチ５５ａ及び第２スイッチ５５ｂの各々がオンとなる状態から、第１スイッチ５５ａのみがオンとなる状態に変化すると、高速巻き下げ指令の出力が停止されて、駆動モータ２２の回転速度は、上記所定の回転速度まで減速する。さらに、第１スイッチ５５ａがオフの状態になると、駆動モータ２２の逆回転駆動が停止され、同時にブレーキ機構２４が作動する。つまり、駆動モータ２２によるロードチェーンＣ１の巻き下げが停止される。

非常停止ボタン５３は、巻上機１０の異常や、巻上機１０の動作を直ちに停止させる必要がある場合に操作される。非常停止ボタン５３が操作されると、駆動モータ２２への電力の供給が停止され、同時に、ブレーキ機構２４が作動して、駆動モータ２２によるロードチェーンＣ１の巻き上げ又は巻き下げが停止される。

制御装置７０は、インバータ２８に対して、駆動モータ２２に供給する駆動周波数および電圧に関する指定を与える部分である。制御装置７０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、内部ストレージ、外部記憶装置等）、入出力インターフェース等を備えるコンピュータが挙げられる。

図３に示すように、制御装置７０は、操作入力部７１と、速度指令部７２と、負荷判定部７３と、モータ制御部７４と、を有している。操作入力部７１は、操作部５０に設けたいずれかボタンの操作に基づく運転指令を受け付け、当該運転指令に基づく信号を速度指令部７２及び負荷判定部７３に出力する。例えば操作部５０の上昇ボタン５１の押し込みにより第１スイッチ５４ａがオンとなるときには、操作入力部７１は、速度指令部７２に巻上げ指令を出力する。また、操作部５０の上昇ボタン５１の押し込みにより第１スイッチ５４ａだけでなく、第２スイッチ５４ｂがオンになるとき、操作入力部７１は、速度指令部７２及び負荷判定部７３に高速巻上げ指令を出力する。

速度指令部７２は、操作入力部７１からの指令、又は負荷判定部７３における判定結果に基づいた駆動モータ２２の回転速度の指令をモータ制御部７４に出力する。

負荷判定部７３は、駆動モータ２２の負荷状態を判定する。負荷判定部７３は、後述するベクトル演算部７６にて求めた、駆動モータ２２の定格負荷に対する、算出された駆動モータ２２の負荷率（以下、負荷率と称する場合がある）が例えば２５％以下となる場合には、駆動モータ２２の負荷状態が軽負荷状態であると判定する。また、負荷判定部７３は、ベクトル演算部７６にて求めた駆動モータ２２の負荷率が、例えば２５％を超過し、且つ、６５％以下となる場合には、駆動モータ２２の負荷状態が中負荷状態であると判定する。さらに、負荷判定部７３は、ベクトル演算部７６にて求めた駆動モータ２２の負荷率の割合が６５％を超過するとき、駆動モータ２２の負荷状態が重負荷状態であると判定する。なお、上述した軽負荷状態、中負荷状態及び重負荷状態のいずれかであるかを判定する際に用いる閾値は一例を示したに過ぎず、適宜設定されるものである。

モータ制御部７４は、速度指令部７２から入力される駆動モータ２２の回転速度の指令に基づいて、駆動モータ２２を制御する。モータ制御部７４は、周波数指令部７５及びベクトル演算部７６を有する。周波数指令部７５は、速度指令部７２から出力された駆動モータ２２の回転速度の指令を受けて、当該回転速度に基づいた周波数の指令をインバータ２８に出力する。ベクトル演算部７６は、インバータ２８から供給される駆動モータ２２の電流値を用いて、駆動モータ２２にかかる負荷及び負荷率を算出する。なお、ベクトル演算部７６は、請求項に記載の負荷算出部に相当する。

次に、荷を上げるときの巻上機１０における処理の流れについて、図４のフローチャートを用いて説明する。ここで、図４のフローチャートに基づく説明の前に、当該フローチャートに関連する用語について、以下に説明する。上述したように、上昇ボタン５１の第２スイッチ５４ｂがオンとなった後の駆動モータ２２の回転速度は、上昇ボタン５１の第１スイッチ５４ａがオンとなるときの駆動モータ２２の回転速度よりも速い。以下では、上昇ボタン５１の第１スイッチ５４ａがオンとなるときの駆動モータ２２の駆動状態を低速駆動状態、上昇ボタン５１の第２スイッチ５４ｂがオンとなるときの駆動モータ２２の駆動状態を高速駆動状態とする。

また、上述したように、上昇ボタン５１の第２スイッチ５４ｂがオンとなるとき、駆動モータ２２は、駆動モータ２２の負荷率に応じた回転速度となる。したがって、上述した負荷率が２５％以下となるときの駆動モータ２２の駆動状態を第１の高速駆動状態、負荷率が２５％を超過し、且つ６５％以下となるときの駆動モータ２２の駆動状態を第２の高速駆動状態、負荷率が６５％を超過するときの駆動モータ２２の駆動状態を第３の高速駆動状態と称する。

図４のフローチャートのステップＳ１０１において、作業者が操作部５０の上昇ボタン５１を第１の押し込み量まで押し込むと、第１スイッチ５４ａがオンとなる。これを受けて、操作入力部７１は、巻上げ指令を速度指令部７２に出力する。

ステップＳ１０２において、速度指令部７２は、駆動モータ２２の回転速度を所定の回転速度（既定の低速）として駆動する指令をモータ制御部７４に出力する。モータ制御部７４は、速度指令部７２からの指令に基づいた駆動周波数をインバータ２８に出力する。これにより、駆動モータ２２が正回転駆動して、設定された駆動周波数に基づく回転速度（規定の低速に対応）となるまで加速されて、駆動モータ２２の駆動状態が低速駆動状態となる（ステップＳ１０３）。駆動モータ２２の駆動状態が低速駆動状態となると、ロードチェーンＣ１は、例えば、巻上速度０．８ｍ／ｍｉｎで巻き上げられる。

作業者が操作部５０の上昇ボタン５１を第１の押し込み量から、さらに押し込み、第２の押し込み量まで押し込むと、第１スイッチ５４ａだけでなく、第２スイッチ５４ｂもオンとなる。このとき、操作入力部７１は、高速巻上げ指令を速度指令部７２及び負荷判定部７３に出力する（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）。一方、作業者が操作部５０の上昇ボタン５１を第１の押し込み量のままで保持している場合は、操作入力部７１は、高速巻上げ指令を速度指令部７２及び負荷判定部７３に出力しない（ステップＳ１０４はＮｏ）。この場合には、駆動モータ２２の駆動状態が低速駆動状態で保持される。

操作入力部７１が速度指令部７２及び負荷判定部７３に対して高速巻上げ指令を出力したとき、以下の処理が行われる。例えば、ベクトル演算部７６は、駆動モータ２２が駆動されると、駆動モータ２２に供給される電流値を用いて、駆動モータ２２にかかる負荷率を一定の時間間隔で算出している。図示は省略するが、例えば、駆動モータ２２が駆動を開始したとき、駆動モータ２２に作用するトルク（電流値）は安定していない。例えば、制御装置７０は周波数指令部７５とベクトル演算部７６により、駆動モータ２２の駆動軸の回転速度を演算により検出している。そして、ベクトル演算部７６は、求めた駆動モータ２２の回転速度が低速駆動状態における駆動モータ２２の回転速度となった後で得られる所定期間の電流値に対して平滑化処理を行い、平滑化処理を行った電流値を用いて、駆動モータ２２の負荷及び負荷率を算出する（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０６において、負荷判定部７３は、ベクトル演算部７６にて求めた（ステップＳ１０５で算出された）駆動モータ２２の負荷率に基づいて、駆動モータ２２の負荷状態を判定する。

負荷判定部７３が駆動モータ２２の負荷率が２５％以下と判定すると（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に進む。一方、負荷判定部７３が駆動モータ２２の負荷率が２５％を超過すると判定すると（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、後述するステップＳ１２１に進む。ここで、駆動モータ２２の負荷率２５％が請求項に記載の第１値に相当する。

負荷判定部７３が駆動モータ２２の負荷率が２５％以下と判定すると、ステップＳ１０７に進み、モータ制御部７４は、負荷算出無効処理を実行する。これを受けて、ベクトル演算部７６は、所定期間に得られる電流値に対する平滑化処理を停止する。

負荷判定部７３が駆動モータ２２の負荷率が２５％以下と判定すると、速度指令部７２は、駆動モータ２２の負荷状態が軽負荷状態であるときの回転速度で駆動する指令（軽負荷指令）をモータ制御部７４の周波数指令部７５に出力する。これを受けて、モータ制御部７４の周波数指令部７５は、速度指令部７２からの指令（軽負荷指令）に基づいた駆動周波数をインバータに出力する。その結果、駆動モータ２２の回転速度が加速され（ステップＳ１０８）、駆動モータ２２の駆動状態が第１の高速駆動状態となる（ステップＳ１０９）。なお、第１の高速駆動状態で駆動される駆動モータ２２の回転速度が、請求項に記載の第１速度に相当する。駆動モータ２２の駆動状態が第１の高速駆動状態になると、ロードチェーンＣ１は、例えば、巻上速度１２．０ｍ／ｍｉｎで巻き上げられる。

駆動モータ２２の駆動状態が第１の高速駆動状態となると、ベクトル演算部７６は、所定期間に得られる電流値に対して平滑化処理を行って、駆動モータ２２の負荷及び負荷率を算出する（ステップＳ１１０）。負荷判定部７３は、ベクトル演算部７６にて求めた負荷率を用いて、駆動モータ２２の負荷状態を判定する。

負荷判定部７３において負荷率が２５％を超過すると判定されたとき（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、駆動モータ２２の負荷状態は軽負荷状態ではなくなっている。この場合、ステップＳ１１２に進む。一方、求めた割合が２５％以下となるとき（ステップＳ１１１：Ｎｏ）は、駆動モータ２２の駆動状態が第１の高速駆動状態で保持される。したがって、ロードチェーンＣ１は、例えば、巻上速度１２．０ｍ／ｍｉｎで巻き上げられる。この場合、ステップＳ１１１の判定処理が繰り返し実行される。

負荷判定部７３において負荷率が２５％を超過すると判定されたとき（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１２に進み、モータ制御部７４は、負荷算出無効処理を実行する。これを受けて、ベクトル演算部７６は、所定期間に得られる電流値に対する平滑化処理を停止する。そして、速度指令部７２は、モータ制御部７４に対して、駆動モータ２２の負荷状態が中負荷状態であるときの回転速度で駆動する指令をモータ制御部７４の周波数指令部７５に出力する。これを受けて、周波数指令部７５は、速度指令部７２からの指令に基づいた駆動周波数をインバータ２８に出力する。これにより、駆動モータ２２の回転速度が減速され（ステップＳ１１３）、駆動モータ２２の駆動状態が第２の高速駆動状態となる（ステップＳ１２４）。

負荷判定部７３において負荷率が２５％を超過し、且つ、６５％以下と判定されると（ステップＳ１０６：Ｎｏ及びステップＳ１２１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２において、ベクトル演算部７６は、負荷算出無効処理を実行する。これにより、ベクトル演算部７６は、所定期間に得られる電流値に対する平滑化処理を停止する。なお、駆動モータ２２の負荷率６５％が請求項に記載の第２値に相当する。

ステップＳ１２２の後に、速度指令部７２は、駆動モータ２２の負荷状態が中負荷状態であるときの回転速度で駆動する指令をモータ制御部７４に出力する。これを受けて、モータ制御部７４の周波数指令部７５は、速度指令部７２からの指令に基づいた駆動周波数をインバータ２８に出力する。これにより、駆動モータ２２の回転速度が加速され（ステップＳ１２３）、駆動モータ２２の駆動状態が第２の高速駆動状態となる（ステップＳ１２４）。なお、第２の高速駆動状態で駆動される駆動モータ２２の回転速度は、請求項に記載の第２速度に相当する。駆動モータ２２の駆動状態が第２の高速駆動状態になるとき、ロードチェーンＣ１は、例えば、巻上速度８．０ｍ／ｍｉｎで巻き上げられる。

駆動モータ２２が第２の高速駆動状態で駆動されるときも、ベクトル演算部７６は、所定期間に得られる電流値に対して平滑化処理を行って、駆動モータ２２の負荷及び負荷率を算出する（ステップＳ１２５）。負荷判定部７３は、ベクトル演算部７６にて求めた駆動モータ２２の負荷率を用いて、駆動モータ２２の負荷状態を判定する。

負荷判定部７３において負荷率が６５％を超過すると判定されたとき（ステップＳ１２６：Ｙｅｓ）、駆動モータ２２の負荷状態は中負荷状態ではなくなっている。この場合、ステップＳ１２７に進む。一方、負荷率が６５％以下となるとき（ステップＳ１２６：Ｎｏ）は、駆動モータ２２の駆動状態が第２の高速駆動状態で保持される。したがって、ロードチェーンＣ１は、例えば、巻上速度８．０ｍ／ｍｉｎで巻き上げられる。この場合、ステップＳ１２６の判定処理が繰り返し実行される。

負荷率が６５％を超過すると判定されたとき（ステップＳ１２６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２７に進み、モータ制御部７４は、負荷算出無効処理を実行する。これを受けて、ベクトル演算部７６は、所定期間に得られる電流値に対する平滑化処理を停止する。そして、速度指令部７２は、モータ制御部７４に対して、駆動モータ２２の負荷状態が重負荷状態であるときの回転速度で駆動する指令をモータ制御部７４の周波数指令部７５に出力する。これを受けて、周波数指令部７５は、速度指令部７２からの指令に基づいた駆動周波数をインバータに出力する。したがって、駆動モータ２２の回転速度が減速され（ステップＳ１２８）、駆動モータ２２の駆動状態が第３の高速駆動状態となる（ステップＳ１３３）。

負荷判定部７３において、上述したステップＳ１０６にて求めた負荷率が６５％を超過すると判定されたとき（ステップＳ１０６：Ｎｏ及びステップＳ１２１：Ｎｏ）、ステップＳ１３１に進み、ベクトル演算部７６は、負荷算出無効処理を実行する。これを受けて、ベクトル演算部７６は、所定期間に得られる電流値に対する平滑化処理を停止する。

ステップＳ１３１の後に、ステップＳ１３２において、速度指令部７２は、駆動モータ２２の負荷状態が重負荷状態であるときの回転速度で駆動する指令をモータ制御部７４に出力する。これを受けて、モータ制御部７４の周波数指令部７５は、速度指令部７２からの指令に基づいた駆動周波数をインバータ２８に出力する。その結果、駆動モータ２２の回転速度が加速され（ステップＳ１３２）、駆動モータ２２の駆動状態が第３の高速駆動状態となる（ステップＳ１３３）。なお、第３の高速駆動状態で駆動される駆動モータ２２の回転速度が、請求項に記載の第３速度に相当する。駆動モータ２２の駆動状態が第３の高速駆動状態となると、ロードチェーンＣ１は、例えば、巻上速度５．０ｍ／ｍｉｎで巻き上げられる。

なお、駆動モータ２２が第１から第３の高速駆動状態のいずれかで駆動されているときに、操作部５０の上昇ボタン５１の押し込みを解除すると、操作入力部７１は、速度指令部７２に停止の指令を出力する。これを受けて、速度指令部７２は、駆動モータ２２の回転速度を０で駆動する、すなわち、駆動モータ２２を停止させる指令を周波数指令部７５に出力する。これを受けて、モータ制御部７４の周波数指令部７５は、速度指令部７２からの指令に基づいた駆動周波数をインバータ２８に出力する。その結果、駆動モータ２２への電力の供給が停止され、駆動モータ２２の駆動が停止される。このとき、ブレーキ機構２４では、電磁力によるブレーキ力を解放できなくなるので、当該ブレーキ力の作用によって、駆動モータ２２の駆動軸の回転が停止され、荷Ｐは駆動モータ２２が停止したときの位置で停止される。

このように、操作部５０の上昇ボタン５１を第２の押し込み量まで押し込んで、第１スイッチ５４ａおよび第２スイッチ５４ｂがオンとなると、駆動モータ２２が低速駆動状態で駆動した後、駆動モータ２２の負荷状態が求められ、駆動モータ２２の負荷状態に合わせた回転速度で駆動モータ２２が駆動する。その結果、駆動モータ２２の負荷状態に合わせた巻上速度での荷の上げ下げが可能となり、荷の上げ下げにおける作業を効率良く行うことができる。また、荷の上げ下げの駆動モータ２２の負荷状態に基づいて駆動モータ２２の回転速度を切り替えられることで、より高出力の駆動モータを採用しなくとも、効率良い荷の上げ下げ作業を行うことができる。その結果、巻上機自体のコストアップを防止することができる。

また、上昇ボタン５１が第２の押し込み量まで押し込まれた場合、駆動モータ２２が低速駆動状態で負荷状態を求めることで、直ちにまたは短時間で、モータの負荷が安定している状態で負荷状態を求めることができ、従来と比べて応答性を高めることができる。

なお、図４に示すフローチャートにおいては、荷を上げるときの巻上機１０の処理の流れを説明しているが、荷Ｐを下げるときの巻上機１０の処理も同様にして、下降ボタン５２の押し込みによる第１スイッチ５５ａのオンにより、駆動モータ２２が逆回転駆動して、駆動モータ２２が低速駆動状態で駆動する。そして、下降ボタン５２のさらなる押し込みによる第２スイッチ５５ｂのオンにより、駆動モータ２２の負荷状態が求められ、求めた駆動モータ２２の負荷状態に応じた高速駆動状態で駆動モータ２２が駆動する。すなわち、図４に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１０１、Ｓ１０４の「巻上げ」という文言を「巻下げ」と読み替えたフローとすることで、図４に基づいて荷Ｐを巻下げる処理を実行することができる。

なお、図４に示すフローチャートにおいては、速度指令部７２及び負荷判定部７３が高速巻上げ指令を受け付けた後に、ベクトル演算部７６が駆動モータ２２の負荷及び負荷率を求めるようにしている。しかしながら、ベクトル演算部７６が駆動モータ２２の負荷及び負荷率を求める処理は、速度指令部７２及び負荷判定部７３が巻上げ指令を受け付けたときに行うようにしてもよい。

また、上昇ボタン５１を、第１の押し込み量で停止させずに、第２の押し込み量まで押し込む場合がある。この場合、第１スイッチ５４ａ及び第２スイッチ５４ｂが各々オンとなることで、操作入力部７１は、巻上げ指令と高速巻上げ指令との両方の指令を速度指令部７２及び負荷判定部７３に出力するが、速度指令部７２は、駆動モータ２２の回転速度が所定の回転速度になるまで高速巻上げ指令を保留する。そして、駆動モータ２２の回転速度が所定の回転速度になることを受けて、速度指令部７２は、高速巻き上げ指令を有効として、ベクトル演算部７６において駆動モータ２２の負荷及び負荷率を算出し、負荷判定部７３による判定結果を受け付ける。

また、駆動モータ２２の駆動状態を変更したい場合、作業者は、上昇ボタン５１の押し込み量を第２の押し込み量から第１の押し込み量に戻した後、再度第２の押し込み量に変化させることがある。上昇ボタン５１の押し込み量を第２の押し込み量から第１の押し込み量に戻すと、駆動モータ２２の回転速度は、所定の回転速度まで減速する。例えば、駆動モータ２２の回転速度が所定の回転速度まで減速する過程で、上昇ボタン５１の押し込み量を第１の押し込み量から第２の押し込み量に戻す動作が行われたとき、速度指令部７２及び負荷判定部７３は、駆動モータ２２の回転速度を、第２スイッチ５４ｂを再度オンとしたときの回転速度で保持し、その時点における駆動モータ２２の負荷を算出して、算出した負荷に応じて、駆動モータ２２を駆動させるようにしてもよい。

以下、駆動モータ２２の負荷の算出を行った後に、第２スイッチ５４ｂがオフされる場合について説明する。なお、図５のフローチャートにおいて、図４のフローチャートと同一の処理については、同一のステップ番号を付している。以下、駆動モータ２２の駆動状態が第１の高速駆動状態となるときを一例として説明する。

図５に示すように、ステップＳ１０９の第１の高速駆動状態となり、ステップＳ１１０で駆動モータ２２の負荷の算出が行われた後、またはステップＳ１２４の第２の高速駆動状態となりステップＳ１２５で駆動モータ２２の負荷の算出が行われた後、あるいはステップＳ１３３での第３の高速駆動状態となった後、作業者が操作部５０の上昇ボタン５１の押し込み量を低減させると、第２スイッチ５４ｂがオンからオフになる。これを受けて、操作入力部７１は、速度指令部７２及び負荷判定部７３に対して、高速巻上げ指令の出力を解除する。操作入力部７１が速度指令部７２及び負荷判定部７３に対して高速巻上げ指令の出力を解除すると（ステップＳ１４０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１５１に進む。

一方、速度指令部７２に対して高速巻上げ指令の出力を解除しない場合、例えば第１の高速駆動状態であれば（ステップＳ１４１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１以降の処理が実行される。また、例えば第２の高速駆動状態であれば（ステップＳ１４１：Ｎｏ及びステップＳ１４２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２６以降の処理が実行される。さらに、例えば第３の高速駆動状態であれば（ステップＳ１４１：Ｎｏ及びステップＳ１４２：Ｎｏ）、ステップＳ１３３以降の処理が実行される。

また、操作入力部７１が速度指令部７２及び負荷判定部７３に対して高速巻上げ指令の出力を解除すると、ステップＳ１５１において、モータ制御部７４は、負荷算出無効処理を実行する。これを受けて、ベクトル演算部７６は、所定期間に得られる電流値に対する平滑化処理を停止する。そして、速度指令部７２は、モータ制御部７４に対して、駆動モータ２２が低速駆動状態であるときの回転速度で駆動する指令をモータ制御部７４の周波数指令部７５に出力する。これを受けて、周波数指令部７５は、速度指令部７２からの指令に基づいた駆動周波数をインバータ２８に出力する。したがって、駆動モータ２２の回転速度が減速される（ステップＳ１５２）。

駆動モータ２２の回転速度が減速される過程で、作業者が操作部５０の上昇ボタン５１を再度押し込むと、第２スイッチ５４ｂが再びオンになる。これを受けて、操作入力部７１は、速度指令部７２及び負荷判定部７３に、高速巻上げ指令を出力する。速度指令部７２は、高速巻上げ指令を受けて（ステップＳ１５３：Ｙｅｓ）、駆動モータ２２が低速駆動状態であるか否かを判定する（ステップＳ１５４）。駆動モータ２２の駆動状態が低速駆動状態である（ステップＳ１５４：Ｙｅｓ）場合には、ステップＳ１０３に戻る。なお、速度指令部７２が高速巻上げ指令を受けていないとき（ステップＳ１５３：Ｎｏ）もステップＳ１０３に戻る。

一方、駆動モータ２２の回転速度が減速されている過程など、駆動モータ２２の駆動状態が低速駆動状態となっていないとき（ステップＳ１５４：Ｎｏ）、速度指令部７２は、駆動モータ２２の回転速度を、第２スイッチ５４ｂが再びオンになったときの回転速度で駆動する指令をモータ制御部７４に出力する。これを受けて、モータ制御部７４の周波数指令部７５は、指令が入力された際の駆動周波数を固定し、インバータ２８に出力する。これにより、駆動モータ２２が、第２スイッチ５４ｂがオンになったときの一定時間後に上記の駆動周波数での回転速度で安定して駆動する（ステップＳ１５５）。そして、ステップＳ１５６において、ベクトル演算部７６は、所定期間に得られる電流値に対して平滑化処理を行って、駆動モータ２２の負荷及び負荷率を算出する。そして、ステップＳ１０６に戻り、負荷判定部７３が負荷判定を実行する。

すなわち、第２スイッチ５４ｂがオンからオフになるとき、駆動モータ２２の駆動状態が低速駆動状態となるように、駆動モータ２２の回転速度が減速する。そして、駆動モータ２２の回転速度が減速して、駆動モータ２２の駆動状態が低速駆動状態となった後、第２スイッチ５４ｂが再度オンとなると、高速巻上げ指令が出力されて、再度負荷検出が行われて、駆動モータ２２が、検出された負荷に基づいた駆動状態となる。これによれば、例えば、荷Ｐの上げ下げに係る駆動モータ２２の回転速度を、駆動モータ２２の負荷に合わせた回転速度となるように再設定することができる。これにより、例えば、従来の駆動モータを用いた場合に、重負荷でのモータの回転速度を上げることが可能となる。その結果、より高出力な駆動モータを用いる必要がなくなり、巻上機１０のコストアップを抑えることを防止することができる。

また、駆動モータ２２の回転速度が減速して、駆動モータ２２の駆動状態が低速駆動状態となる前に、第２スイッチ５４ｂが再度オンとなると、駆動モータ２２は、第２スイッチ５４ｂが再度オンとなったときの回転速度を維持して、駆動モータ２２の負荷の算出や算出した負荷の判定を行い、判定された負荷に基づいた回転速度で駆動モータ２２が回転する。これによれば、第２スイッチ５４ｂを再度オンとした場合には、駆動モータ２２の駆動状態が低速駆動状態となるまで、駆動モータ２２の負荷の算出や算出した負荷の判定を待機しなくとも、これら処理が実行されて、負荷に合わせた駆動モータ２２の駆動状態に移行する。その結果、荷Ｐの上げ下げを従来よりも短時間で行うことができる。

なお、図５においては、駆動モータ２２の負荷の算出を行った後のタイミングで、第２スイッチがオフされる場合の処理の流れについて説明しているが、第２スイッチ５４ｂがオフされるタイミングは、駆動モータ２２の負荷の算出を行った後のタイミングに限定されるものではない。

＜効果について＞
上述した巻上機１０においては、駆動モータ２２と、駆動モータ２２を駆動するモータ制御部７４と、駆動する駆動モータ２２の負荷を算出するベクトル演算部７６と、を有し、ベクトル演算部７６は、所定の回転速度で駆動する駆動モータ２２の負荷を算出し、モータ制御部７４は、駆動モータ２２の定格負荷に対する、ベクトル演算部７６にて算出された駆動モータ２２の負荷の比率が第１値以下となるとき、駆動モータ２２の回転速度を、所定の回転速度を超過した第１速度に加速し、比率が第１値を超過し且つ当該第１値よりも高い第２値以下となるとき、駆動モータ２２の回転速度を、所定の回転速度を超過し且つ第１速度未満となる第２速度に加速し、比率が第２値を超過するとき、駆動モータ２２の回転速度を、所定の回転速度から当該所定の回転速度を超過し且つ第２速度未満となる第３速度に加速するものである。

これによれば、駆動モータ２２が低速駆動状態で駆動した後、駆動モータ２２の負荷状態が求められ、駆動モータ２２の負荷状態に合わせた回転速度で駆動モータ２２が駆動する。これにより、駆動モータ２２の負荷状態に合わせた巻上速度での荷の上げ下げが可能となるので、例えば、従来の駆動モータを用いた場合であっても重負荷での駆動モータ２２の回転速度を上げることが可能となる。その結果、より高出力な駆動モータを用いる必要がなくなり、巻上機１０のコストアップを抑えることを防止することができる。

また、第１スイッチ５４ａ及び第２スイッチ５４ｂを含む２段押しスイッチ５４を有し、モータ制御部７４は、第１スイッチ５４ａがオンとなるとき、駆動モータ２２を所定の回転速度で駆動し、ベクトル演算部７６は、少なくとも第１スイッチ５４ａがオンとなるとき、第２スイッチ５４ｂのオンオフに関わらず、所定の回転速度で駆動する駆動モータ２２の負荷の算出を行い、モータ制御部７４は、第１スイッチ５４ａ及び第２スイッチ５４ｂがオンとなるとき、ベクトル演算部７６における駆動モータ２２の負荷の算出が行われるまで、駆動モータ２２の回転速度の切り替えを待機して、駆動モータ２２を所定の回転速度で駆動するものである。

これによれば、駆動モータ２２が所定の回転速度で駆動したことを受けて、駆動モータ２２の負荷検出が行われる。したがって、第２スイッチ５４ｂがオンされて、駆動モータ２２が加速される期間に駆動モータ２２の負荷を算出して、算出した駆動モータ２２の負荷に応じた回転速度に切り替えるときに比べて、駆動モータ２２の負荷に基づいた回転速度に切り替わるまでの経過時間を短縮することできる。

また、モータ制御部７４は、第２スイッチ５４ｂがオンからオフとなり第１スイッチ５４ａのみがオンとなり、駆動モータ２２を所定の回転速度に減速している途中で、第２スイッチ５４ｂが再度オンとなるときには、駆動モータ２２の回転速度を第２スイッチ５４ｂが再度オンとなったときの回転速度に保持し、ベクトル演算部７６は、駆動モータ２２の回転速度が、第２スイッチ５４ｂが再度オンとなるときの回転速度に保持された状態で、駆動モータ２２の負荷を再度算出し、モータ制御部７４は、駆動モータ２２における回転速度を、ベクトル演算部７６により再度算出された負荷に応じた回転速度に加速するものである。

第２スイッチ５４ｂがオンからオフになるときには、駆動モータ２２の回転速度が、第１スイッチ５４ａがオンされたときの駆動モータ２２の回転速度である所定の回転速度まで減速される。駆動モータ２２の回転速度が減速される過程で第２スイッチ５４ｂが再度オンとなるときには、所定の回転速度まで減速されずに、第２スイッチ５４ｂが再度オンされたときの回転速度で保持されて、駆動モータ２２の負荷が算出される。したがって、駆動モータ２２の回転速度が所定の回転速度まで減速された後、第２スイッチ５４ｂが再度オンされたときに求めた回転速度まで加速されるまでの期間が短縮される。その結果、荷Ｐの上げ下げに伴う作業効率を良くすることが可能となる。

１０…巻上機
２２…駆動モータ
５０…操作部
５４…２段押しスイッチ
５４ａ…第１スイッチ
５４ｂ…第２スイッチ
７４…モータ制御部
７６…ベクトル演算部

Claims (3)

1. モータと、
   前記モータを駆動するモータ制御部と、
   駆動する前記モータの負荷を算出する負荷算出部と、
   を有し、
   前記負荷算出部は、所定の回転速度で駆動する前記モータの負荷を算出し、
   前記モータ制御部は、
   前記モータの定格負荷に対する、前記負荷算出部にて算出された前記モータの負荷の比率が第１値以下となるとき、前記モータの回転速度を、前記所定の回転速度を超過した第１速度に加速し、
   前記比率が前記第１値を超過し且つ当該第１値よりも高い第２値以下となるとき、前記モータの回転速度を、前記所定の回転速度を超過し且つ前記第１速度未満となる第２速度に加速し、
   前記比率が前記第２値を超過するとき、前記モータの回転速度を、前記所定の回転速度を超過し且つ前記第２速度未満となる第３速度に加速する
   ことを特徴とする巻上機。
2. 第１スイッチ及び第２スイッチを含む２段押しスイッチを有し、
   前記モータ制御部は、前記第１スイッチがオンとなるとき、前記モータを前記所定の回転速度で駆動し、
   前記負荷算出部は、少なくとも前記第１スイッチがオンとなるとき、前記第２スイッチのオンオフに関わらず、前記所定の回転速度で駆動する前記モータの負荷の算出を行い、
   前記モータ制御部は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチがオンとなるとき、前記負荷算出部における前記モータの負荷の算出が行われるまで、前記モータの回転速度の加速を待機して、前記モータを前記所定の回転速度で駆動することを特徴とする請求項１に記載の巻上機。
3. 前記モータ制御部は、前記第２スイッチがオンからオフとなり前記第１スイッチのみがオンとなり、前記モータを前記所定の回転速度に減速している途中で、前記第２スイッチが再度オンとなるときには、前記モータの回転速度を前記第２スイッチが再度オンとなったときの回転速度に保持し、
   前記負荷算出部は、前記モータの回転速度が、前記第２スイッチが再度オンとなるときの回転速度に保持された状態で、前記モータの負荷を再度算出し、
   前記モータ制御部は、前記モータにおける回転速度を、前記負荷算出部により再度算出された負荷に応じた回転速度に加速することを特徴とする請求項２に記載の巻上機。
   
   

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