JP2545609B2 - 吊り上げ電磁石による鋼板吊り枚数制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鋼板等の負荷を吊り上げるのに利用される
電磁石の制御装置に関し、特に電磁石の吸引力の調整に
よって吊り上げる鋼板等の量（枚数）を制御できる装置
の制御に関する。

［従来の技術］ 吊り上げる鋼板の枚数を制御する装置の従来技術は、
例えば、特公昭61−17037号公報に開示されている。

この種の装置においては、一般に、各鋼板の厚みと鋼
板の枚数に応じて吊上電磁石の励磁コイルに流す電流を
調整するとともに、実際に励磁コイルに流れる電流や励
磁コイル端子間の電圧を検出し、検出値に応じて、励磁
コイルに流す電流の値を補正している。

［発明が解決しようとする課題］ 吊上電磁石を実際に使用する場合、電磁石と鋼板との
間に働く吸引力は、励磁コイルに流す電流以外の要因に
よっても変化する。例えば、積層された複数の鋼板どう
しの対向する表面に存在する微細な凹凸や、その部分に
付着しうるスケールやごみは、電磁石と鋼板郡との間に
形成される磁気回路の磁気抵抗に大きな影響を及ぼす。
磁気抵抗が変われば、吸引力も変化するので、吊り上げ
られる鋼板の枚数が変化する。

このため、従来の吊上電磁石装置においては、鋼板表
面の凹凸状態やスケール等の付着状態の変化に対して
は、吊り上げ不全（吊り上げる鋼板のうち最下部のもの
の一部分のみが上がり他の部分が上がらない）や吊り上
げ枚数誤差が生じることは避けられなかった。

また、従来の装置では、吊り上げうる鋼板の厚みが特
定のものに限定されるという不都合を有している。即
ち、比較的厚みの大きな鋼板を吊り上げうる装置におい
ては、薄物の鋼板を吊り上げる時に、励磁電流が小さく
なり、制御系の誤差が増大し、正常な枚数制御ができな
くなる。

本発明は、吊り上げる鋼板表面の凹凸変化やスケール
等の付着に対する枚数制御の誤動作をなくするととも
に、様々な厚みの鋼板に対して確実な枚数制御のできる
吊上電磁石制御装置を提供することを課題とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明においては、磁性
体コアと励磁コイルを含む吊上電磁石；前記吊上電磁石
上もしくはその近傍に配置された検出部を含む磁束検出
手段；複数種類の電圧の交流電力を選択的に出力する、
電圧変換手段；前記電圧変換手段の出力と前記励磁コイ
ルとの間に介挿されたスイッチング手段；互いに異なる
検出特性を有し、それぞれ前記励磁コイルに流れる電流
を検出する複数の電流検出手段；前記吊上電磁石が吊り
上げる負荷の量を指示する吊上指示手段；前記吊上指示
手段の指示する負荷の量に応じて基準励磁電流を設定
し、該基準励磁電流，前記磁束検出手段の出力する検出
磁束，及び前記電流検出手段の出力する検出電流、に応
じて前記スイッチング手段の通電位相を調整して励磁コ
イルに流れる電流を制御するとともに、前記吊上指示手
段の指示する負荷の量，前記基準励磁電流，もしくは前
記検出電流の大きさに応じて、前記電圧変換手段の出力
する電圧の選択を自動的に切換え、それと実質上同時
に、前記複数の電流検出手段のうち検出電流を参照する
電流検出手段の選択を切換る、吊上制御手段；を設け
る。

［作用］ 吊上電磁石で鋼板を吊り上げる場合、吊上電磁石と鋼
板との間に作用する吸引力は、吊上電磁石と鋼板とによ
って形成される磁気回路を通る磁束の大きさφの２乗に
比例する。また、吊上電磁石の励磁コイルに流す電流Ｉ
が一定の場合、磁束の大きさφは、前記磁気回路の各部
に存在する磁気抵抗に逆比例する。従って、電流Ｉが一
定であると、磁気抵抗の変化に応じて吸引力が変化し、
吊り上げ可能な鋼板の枚数が変化する。

本発明においては、鋼板表面の凹凸やその表面に付着
するスケールなどによって磁気抵抗が変化すると、磁束
検出手段の出力する検出磁束が変化するので、その変化
分を補償するように、励磁コイルに流す電流が自動的に
調整される。このため、鋼板表面の凹凸やその表面に付
着するスケールなどの影響を受けることなく、吊上電磁
石の吸引力を常に鋼板の枚数に応じた目標値に制御する
ことができる。

ところで、比較的肉厚の鋼板を吊り上げる場合には、
鋼板枚数の変化に対応する励磁電流の変化量及び許容誤
差が比較的大きく、鋼板が薄肉の場合には、微妙な励磁
電流の変化が、鋼板の吊り上げ枚数に大きな影響を及ぼ
す。従って、様々な厚みの鋼板に対して正確な吊り上げ
枚数の制御を行なうためには、励磁コイルに流す電流を
広い範囲に渡って可変とし、しかも微小電流を高精度で
制御しなければならない。

ところが、励磁コイルに流す電流の調整は、スイッチ
ング手段を利用して交流電力の通電位相の制御によって
行なわれるので、取扱う最大電流に対して非常に小さい
電流を制御する場合には、通電位相角が非常に小さくな
り、一般に、正確な制御は困難になる。

本発明においては、電圧変換手段によって、複数種類
の電圧を選択的に、スイッチング手段を介して励磁コイ
ルに印加することができる。またこの電圧の切換えは、
吊上指示手段の指示する負荷の量，前記基準励磁電流，
もしくは前記検出電流の大きさに応じて、吊上制御手段
が自動的に行なう。つまり、励磁コイルに流す電流が比
較的大きい場合には高い電圧を選択し、電流が小さい場
合には低い電圧を選択する。スイッチング手段の通電位
相が同一の場合、入力される電流電圧が高ければ大きな
電流が、電源電圧が低ければ小さい電流が励磁コイルに
流れる。また、同一の電流値の変化を得るためには、電
源電圧が低い時には、電圧が高い時に比べて大きな位相
角の調整を必要とする。つまり、高い電圧を選択する時
には、広い範囲で電流の調整が可能になり、低い電圧を
選択する時には、可変範囲が狭くなるかわりに微妙な電
流の調整を正確に行なうことができる。従って、大きな
電流調整を必要とする肉厚の鋼板と微妙な電流調整を必
要とする薄肉の鋼板のいずれに対しても、正確な吊り上
げ枚数の制御ができる。

また本発明においては、互いに検出特性の異なる複数
の電流検出手段を設けるとともに、吊上制御手段が、吊
上指示手段の指示する負荷の量，基準励磁電流，もしく
は検出電流の大きさに応じて、電圧変換手段の出力する
電圧の選択を切換えるのと実質上同時に、前記複数の電
流検出手段の選択を切換える。これによれば、電圧の切
換えに応じた電流の可変範囲の切換りに伴なって、使用
する電流検出手段の検出範囲がそれに適合するように切
換えられるので、電流検出手段における検出誤差が小さ
くなり、更に制御上の精度が向上する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の、図面を参照し
た実施例説明により明らかになろう。

［実施例］ 第１図に、一形式の吊上電磁石MGとそれを制御する電
気回路の構成の概略を示す。まず第１図を参照して構成
を説明する。

吊上電磁石MGには、磁性体コア（鉄心）11と、それに
装着された励磁コイル12並びに検出コイル13が設けられ
ている。吊上電磁石MGの下面と対向する位置に配置され
た鋼板21,22及び23が、吊上電磁石MGに吸引され、MGと
ともに吊り上げられる。励磁コイル12に流す電流を調整
することによって、吊上電磁石MGの吸引力を調整し、吊
り上げる鋼板の枚数を変えることができる。検出コイル
13は、吊上電磁石MGと鋼板21,22,23とによって形成され
る磁束の通路、即ち磁気回路を通る磁束の大きさを検出
するためのコイルである。

この装置の電力は、商用交流電源（400V）から得られ
る。なお、実際には３相交流電源を利用しているが、図
面を簡略化するためにこの例では１相分のみを示してあ
る。この商用交流電源には、トランス120が接続してあ
り、該トランス120の二次側巻線には、220Vと400Vの二
種類の電圧が同時に得られる。トランス120から出力さ
れる二種類の電圧は、リレーのスイッチ接点SW1,SW2に
よって選択的に利用される。

トランス120の出力端子と吊上電磁石MGの励磁コイル1
2との間には、サイリスタ140,150,同期検知部170,電流
検知部180及び190が介挿されている。サイリスタ140又
は150をオンすることにより、励磁コイル12に通電する
ことができる。

一方のサイリスタ140をオンすると励磁コイル12に順
方向に電流が流れ、吊上電磁石MGが励磁され鋼板がそれ
に吸引される。また他方のサイリスタ150をオンする
と、励磁コイル12に逆方向に電流が流れ、吊上電磁石MG
が消磁されるので、鋼板をMGから引き離すことができ
る。２つのサイリスタ140及び150の各ゲート端子には、
それぞれゲート制御部130及び160が接続されている。こ
れらのゲート制御部130及び160は、電磁石コントローラ
110が出力するトリガパルスに同期して、各々のサイリ
スタをトリガ（点弧）する。

なお、以下の説明ではサイリスタ150に関する説明は
省略する。

同期検知部170は、サイリスタ140を通る交流電流波形
のゼロクロスタイミングで同期信号を発生する。従っ
て、電磁石コントローラ110は、同期検知部170が出力す
る同期信号が現われてから、トリガパルスを出力するま
での時間を制御することによって、各々の交流電流波形
上でのトリガパルスを出力するタイミング（位相）を制
御することができる。

つまり、トリガパルスの位相を変えてサイリスタ140
の通電位相を変えることにより、励磁コイル12に流す実
効電流を変えることができる。この実施例においては、
トランス120から出力される二種類の電圧のうち400Vを
選択する場合には、最大で23Aの電流が、220Vの電圧を
選択する場合には最大で5Aの電流が、それぞれ励磁コイ
ル12に流れる。

その電流の通路には、２つの互いに特性の異なる電流
検知部180及び190が介挿してある。一方の電流検知部18
0は、23Aの電流に対してフルスケールレベルの信号を出
力し、他方の電流検知部190は5Aの電流に対してフルス
ケールレベルの信号を出力する。これら２つの電流検知
部180,190が出力する電気信号は、電流信号処理回路200
に入力される。

電流信号処理回路200は、電磁石コントローラ110から
の指示に応じて、電流検知部180,190から入力される２
つの電気信号のいずれかを選択し、選択した信号の実効
値レベルを生成し、該実効値レベルをデジタル値に変換
した信号を電磁石コントローラ110に出力する。

吊上電磁石MGの検出コイル13が出力する電気信号は、
磁束信号処理回路210に入力される。磁束信号処理回路2
10は、入力される信号の実効値レベルを生成し、該実効
値レベルをデジタル値に変換した信号を電磁石コントロ
ーラ110に出力する。

電磁石コントローラ110は、プロセスコントローラ100
から入力される基準電流のデータに基づいて、各回路20
0及び210が出力する信号を参照しながらサイリスタ140
をトリガする位相を調整する。

プロセスコントローラ100は、入力される情報、即ち
鋼板の厚み，重量，吊り上げるべき鋼板枚数等に基づい
て、それらの情報に対応する吊上電磁石MGの付勢電流の
基準値、即ち基準電流のデータを生成する。この基準電
流のデータは、内部に備わったメモリテーブルの内容を
参照することによって得られる。

第２図に、第１図の電磁石コントローラ110の動作の
一部分を示す。第２図を参照して電磁石コントローラ11
0の動作を説明する。

ステップ１では、プロセスコントローラ100が出力す
る基準電流Irefのデータを入力し、それを目標値レジス
タSPにストアする。

ステップ２では、レジスタSPの内容の大きさを二値的
に識別する。SPに保持された電流値が5Aを越える場合に
は次にステップ３に進み、そうでなければステップ４に
進む。

ステップ３では、リレーのスイッチ接点SW1,SW2を制
御して、トランス120から出力される二種類の電圧のう
ち400Vを選択する。また、電流信号処理回路200に入力
される２つの電気信号のうち、フルスケールが23Aの電
流検知部180の信号を選択する。

同様にステップ４では、リレーのスイッチ接点SW1,SW
2を制御して、トランス120から出力される二種類の電圧
のうち220Vを選択する。また、電流信号処理回路200に
入力される２つの電気信号のうち、フルスケールが5Aの
電流検知部190の信号を選択する。

つまり、目標電流（SPの内容）が5Aを越えるか否かに
応じて、電源電圧（400V/220V）を自動的に選択し、そ
れと同時に使用する電流検知部の選択、即ち電流検出感
度（23A/5A）の選択を行なう。

電源電圧を切換えることにより、通電位相角と通電電
流（実効値）との関係を変えることができ、広い電流範
囲に渡って正確な電流制御を行なうことが可能になる。
即ち、例えば電流制御系全体の制御誤差が100％の通電
位相角に対して３％である場合に、400Vの電源電圧とフ
ルスケール23Aの電流検知部（180）を選択すれば、励磁
コイルに最大で23Aの電流を流すことができるが、制御
誤差は0.69Aになり、また220Vの電源電圧とフルスケー
ル5Aの電流検知部（190）を選択すれば、励磁コイルに
流しうる電流は最大が5Aに制限されるが、制御誤差は0.
15Aに減小する。従ってその場合には、5Aを越え23Aまで
の電流に対しては0.69Aの精度で電流を制御することに
なり、5A以下の電流に対しては、0.15Aの精度で電流を
制御することになる。

次のステップ５では、まずサイリスタ140の点弧角、
即ちトリガパルスを出力するタイミングを設定する。電
磁石コントローラ内部のメモリ上には、電流と点弧角と
の対応関係を示すデータが予め記憶されたテーブルが備
わっているので、そのテーブルをSPの内容をパラメータ
として参照することにより点弧角を求め設定する。なお
このテーブルは、電源電圧の区分に応じて、220V用のも
のと400V用のものが備わっているので、その時の電圧の
選択状態に従って使い分ける。続いて、基準磁束φref
を求める。これについても、プロセスコントローラ内部
のメモリ上には、電流と基準磁束との対応関係を示すデ
ータが予め記憶されたテーブルが備わっているので、そ
のテーブルをSPの内容をパラメータとして参照すること
により基準磁束φrefを求める。

次のステップ６では、磁束信号処理回路210の出力を
参照し、検出コイル13が検出した磁束の大きさφdetを
入力する。続くステップ７では、ステップ６で入力した
φdetが以前に入力した値（φdet）に対して変化したか
否かを識別する。変化があった場合には次にステップ８
に進み、そうでなければステップ９に進む。

ステップ８では、Iref×（φref/φdet）の計算を行
ない、その結果を目標値レジスタSPにストアする。検出
磁束φdetが基準磁束φrefと等しい場合には、基準電流
Irefと等しい電流を励磁コイル12に流すことにより、所
定の吸引力が電磁石MGと鋼板との間に作用する。また、
鋼板表面の凹凸や表面に付着するスケール等の存在が、
電磁石MGと鋼板とで形成される磁気回路の磁気抵抗に影
響を及ぼし、検出磁束φdetの大きさに影響を与える。
φref/φdetの比は、磁束が不足するに従って増大す
る。φref/φdetの比に基準電流Irefを乗じた電流を励
磁コイルに流せば、Irefの電流を流す場合よりも磁束が
増大し、不足分の吸引力を補うことができる。

ステップ９では、電流信号処理回路200の出力を参照
し、電流検知部180又は190で検知された検出電流Idetの
値を入力する。そして、入力したIdetの値が目標値レジ
スタSPに保持される目標電流に近づく方向に、サイリス
タの点弧角を調整（更新）する。

なお第２図には示されていないが、電磁石コントロー
ラ110は、同期検知部170が同期信号（ゼロクロス信号）
を出力した時に、交流波形の位相角（時間）の計数を開
始し、計数値が第２図のステップ５又は９で設定された
点弧角に等しくなった時に、トリガパルスをゲート制御
部130に出力し、サイリスタ140を点弧する。

［効果］ 以上のとおり本発明によれば、磁束検出手段（13）で
実際に検出される磁束に応じて、励磁コイルに流す電流
の値を調整（補償）するので、鋼板表面の凹凸の有無や
表面に付着するスケールなどの影響を受けることなく、
確実に指定された枚数の鋼板を吸着し吊り上げることが
できる。

しかも本発明では、励磁コイルに印加する電圧を電流
の大きさに応じて自動的に切換えるので、広い範囲の電
流制御が可能であり、微小電流も正確に制御でき、様々
な厚みの鋼板に対して、確実な吊り上げ枚数の制御がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する装置の主要部の構成を示す
ブロック図である。 第２図は、第１図の電磁石コントローラ110の動作の主
要部を示すフローチャートである。 11:磁性体コア、12:励磁コイル 13:検出コイル（磁束検出手段） 21,22,23:鋼板 100:プロセスコントローラ（吊上指示手段） 110:電磁石コントローラ（吊上制御手段） 120:トランス（電圧変換手段） 130,160:ゲート制御部 140,150:サイリスタ（スイッチング手段） 170:同期検知部 180,190:電流検知部（電流検出手段） 200:電流信号処理回路 210:磁束信号処理回路 MG:吊上電磁石（吊上電磁石） SW1,SW2:スイッチ接点

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性体コアと励磁コイルを含む吊上電磁
   石； 前記吊上電磁石上もしくはその近傍に配置された検出部
   を含む磁束検出手段； 複数種類の電圧の交流電力を選択的に出力する、電圧変
   換手段； 前記電圧変換手段の出力と前記励磁コイルとの間に介挿
   されたスイッチング手段； 互いに異なる検出特性を有し、それぞれ前記励磁コイル
   に流れる電流を検出する複数の電流検出手段； 前記吊上電磁石が吊り上げる負荷の量を指示する吊上指
   示手段； 前記吊上指示手段の指示する負荷の量に応じて基準励磁
   電流を設定し、該基準励磁電流，前記磁束検出手段の出
   力する検出磁束，及び前記電流検出手段の出力する検出
   電流、に応じて前記スイッチング手段の通電位相を調整
   して励磁コイルに流れる電流を制御するとともに、前記
   吊上指示手段の指示する負荷の量，前記基準励磁電流，
   もしくは前記検出電流の大きさに応じて、前記電圧変換
   手段の出力する電圧の選択を自動的に切換え、それと実
   質上同時に、前記複数の電流検出手段のうち検出電流を
   参照する電流検出手段の選択を切換る、吊上制御手段； を備える吊り上げ電磁石による鋼板吊り枚数制御装置。