JP2618131B2 - 可変速巻上機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電動機の速度制御装置
としてインバータを備えた可変速巻上機に関し、特にそ
の制御方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の可変速巻上機の一例を示
す。１はインバータで、給電線Ｒ、Ｓ、Ｔから三相交流
が供給される。２は巻上モータでインバータ１から出力
される三相交流の相回転方向と周波数に応じた回転方向
と速度で回転する。３はブレーキコイルで無通電時は巻
上モータ２が回転しないようにロックし、通電時は巻上
モータ２が自由に回転できるように開放する。

【０００３】４は巻上運転用常開２段押込押しボタンで
１段目まで押し込むと押しボタンスイッチ４a1が閉じ、
２段目まで押し込むと押しボタンスイッチ４a2が閉じ
る。５は巻下運転用常開２段押込押ボタンで１段目まで
押し込むと押しボタンスイッチ５a1が閉じ、２段目まで
押し込むと押しボタンスイッチ５a2が閉じる。なおこの
巻上運転用常開２段押込押しボタン４、巻下運転用常開
２段押込押ボタン５は機械的インターロックにより結合
され、同時には押せないように構成されている。

【０００４】 ６は電磁リレーコイルで常開接点６aを
開閉する。この常開接点６aは、電磁リレーコイル６に
より閉じられ巻上モータ２が巻き上げ方向に回転する相
回転方向でインバータ１が三相交流を出力するように指
示する。７は電磁リレーコイルで常開接点７aを開閉す
る。この常開接点７aは、電磁リレーコイル７により閉
じられ巻上モータ２が巻下げ方向に回転する相回転方向
でインバータ１が三相交流を出力するように指示する。
８は電磁リレーコイルでインバータ１が三相交流を出力
している間、付勢され、常開接点８aを閉じる。９は電
磁リレーコイルで常開接点９a1、９a2を閉じてブレーキ
コイル３に通電する。

【０００５】 １０は高速設定器、１１は低速設定器で
あり、それぞれ可変抵抗器で構成されている。１２は電
磁リレーコイルで巻上運転用常開２段押込押しボタン４
または巻下運転用常開２段押込押ボタン５を２段目まで
押し込むと付勢され、常開接点１２a1、１２a2を閉じ常
閉接点１２b1、１２b2を開いて低速設定器１１から高速
設定器１０への切り替えをおこなう。

【０００６】次に図６の可変速巻上機の動作について巻
き上げ動作を例にとって説明する。図７は可変速巻上機
のインバータ出力周波数変化を示す動作特性図である。
時刻ｔ1において巻上運転用常開２段押込押しボタン４
を１段目まで押すと電磁リレーコイル６の常開接点６a
が閉じ、インバータ１は周波数を０Ｈｚから、低速設定
器１１で設定している周波数ｆ2Ｈｚまで、あらかじめ
設定された傾斜で増加させはじめる。時刻ｔ2ににおい
て周波数がｆ1に達するとインバータ１は巻上モータ２
に出力を開始すると同時に電磁リレーコイル８を付勢す
る。この結果常開接点８aが閉じ、電磁リレーコイル９
が付勢されて常開接点９a1、９a2が閉じる。このためブ
レーキコイル３は通電状態となり、巻上モータ２を開放
する。開放された巻上モータ２は巻き上げ方向に回転し
はじめて増速していく。

【０００７】 時刻ｔ3において周波数ｆ2に達すると、
インバータ１は周波数の増加を停止するので、巻上モー
タ２は、低速で定速運転される。時刻ｔ4において巻上
運転用常開２段押込押しボタン４がさらに２段目まで押
されると電磁リレーコイル１２が付勢され、常閉接点１
２b1、１２b2を開放して低速設定器１１を切り離すとと
もに、常開接点１２a1、１２a2を閉じて高速設定器１０
をインバータ１に接続する。この結果、インバータ１は
周波数を高速設定器１０で設定されている周波数ｆ3ま
であらかじめ設定された傾斜で増加させ、巻上モータ２
を再び増速していく。

【０００８】時刻ｔ5において周波数ｆ3に達するとイン
バータ１は周波数の増加を停止するので巻上モータ２は
高速で定速運転し始める。その後時刻ｔ6において巻上
運転用常開２段押込押しボタン４が２段目から１段目に
戻されると、速度設定が高速設定器１０から低速設定器
１１に切り替わる。この結果、インバータ１の周波数は
予め設定された傾斜で減少し始める。時刻ｔ7で周波数
ｆ2に達すると周波数の減少が停止するので巻上モータ
２は低速で定速運転される。

【０００９】さらに時刻ｔ8において巻上運転用常開２
段押込押しボタン４を押すのを完全に止めると電磁リレ
ーコイル６は消勢され電磁リレーコイル６を開く。この
結果、インバータ１の周波数は０Ｈｚになるまで予め設
定された傾斜で減少し始める。時刻ｔ9において周波数
ｆ1に達するとインバータ１は巻上モータ２への出力を
停止すると同時に電磁リレーコイル８を消勢して常開接
点８aを開放する。この結果、電磁リレーコイル９が消
勢され、常開接点９a1、９a2が開かれるため、ブレーキ
コイル３は無通電状態となり、巻上モータ２をロックし
て停止させる。

【００１０】巻下運転用常開２段押込押ボタン５を押し
て巻下げ運転をする場合の動作も巻き上げ運転の場合と
同様である。ただしこの場合は電磁リレーコイル７が閉
じ巻上モータ２が巻下げ方向に回転する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の可変速巻上機は
以上のように構成されているので次のような問題点があ
った。インバータ１が誤動作して巻上モータ２に出力し
ないまま電磁リレーコイル８を付勢した場合、巻上モー
タ２がトルクを発生しないままブレーキが開放され、吊
荷が落下する危険がある。従って別途落下防止装置が必
要である。

【００１２】またブレーキコイル３が電圧型ブレーキの
ため構造が複雑であり、コイル巻数が多く残留エネルギ
ーが大きい。このためブレーキの応答が悪く、始動時の
ブレーキの開放が遅れたり、また停止時において時刻ｔ
9で巻上モータ２がトルクを消失してからブレーキでロ
ックして停止するまでの間に吊荷が落下しショックを発
生する。

【００１３】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、インバータが故障し巻上モー
タに出力しなくてもブレーキが開放されて吊荷が落下す
ることがなく、またブレーキの応答遅れのために例えば
停止時に吊荷が落下しショックが発生することがない可
変速巻上機を得ることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる可変速
巻上機は、可変速巻上機を駆動する電動機と、電動機に
電流を供給して駆動し、電動機の速度を制御するインバ
ータと、◎インバータの出力と電動機との間に直列に挿
入され、無通電時に電動機をロックし通電時に電動機を
開放するブレーキ回路と、ブレーキ回路に対して並列に
挿入された短絡回路とを備え、可変速巻上機の停止直前
に短絡回路を短絡してインバータからブレーキ回路への
電流の供給を停止した後、インバータから電動機への出
力を停止して可変速巻上機を停止させるものである。

【００１５】また、この発明にかかる可変速巻上機は、
インバータから電動機への出力電圧を可変速巻上機運転
開始時において特に高くするものである。

【００１６】

【００１７】

【作用】この発明においては、インバータの出力と電動
機の間に直列挿入されたブレーキ回路により、電動機へ
の出力が停止する場合には必ずブレーキコイルも無通電
状態になり電動機を確実にロックする。また、ロック直
前にブレーキ回路に並列挿入された短絡回路を短絡し
て、インバータからブレーキ回路への電流供給を停止し
た後、インバータから電動機への出力を停止して可変速
巻上機を停止させることにより、電動機がトルクを失う
ときにはブレーキがロックを完了し、停止の際に吊荷が
落下してショックを発生することがない。

【００１８】また、インバータから電動機への出力電圧
を可変速巻上機運転開始時において特に高くすることに
より、運転開始時における応答を改善する。

【００１９】

【００２０】

【実施例】まず、この発明に関連する技術として、電動
機にブレーキ回路を直列接続した構成からなる可変速巻
上機について説明する。図１はこの発明の第１の実施例
に関連した可変速巻上機を示す回路図である。図におい
て１〜７、１０〜１２は前述（図６参照）と同様のもの
である。ただし電磁リレーコイル８、９およびその接点
は設けられておらず、ブレーキコイル３はダイオード・
ブリッジ整流回路１３から電流を供給される。ダイオー
ド・ブリッジ整流回路１３はインバータ１の巻上モータ
２への三相交流出力の１相に直列に挿入され、インバー
タ１の出力電流を整流して得られた直流電流をブレーキ
コイル３に供給する。このブレーキコイル３は電流型ブ
レーキであり、前述（図６参照）の電圧型ブレーキに較
べて構造が単純で応答性が良い。このブレーキコイル３
とダイオード・ブリッジ整流回路１３はブレーキ回路を
構成する。

【００２１】この可変速巻上機の動作はブレーキ動作以
外については前述と同一である。つぎに可変速巻上機の
動作についてブレーキ動作を中心にして説明する。

【００２２】図７は可変速巻上機のインバータ出力周波
数変化を示す動作特性図である。時刻ｔ2においてイン
バータ１の出力周波数がｆ1に達しインバータ１が巻上
モータ２に出力を開始するのと同時にインバータ１の出
力がダイオード・ブリッジ整流回路１３を介してブレー
キコイル３に供給される。この結果、ブレーキコイル３
は通電状態になり、巻上モータ２が開放されて回転を開
始する。

【００２３】時刻ｔ9において周波数ｆ1に達すると、イ
ンバータ１は巻上モータ２への出力を停止する。この際
ブレーキコイル３への電流の供給も同時に停止する。こ
の結果、ブレーキコイルは無通電状態になり、巻上モー
タ２を確実にロックする。このようにブレーキコイル３
は、インバータ１から巻上モータ２へモータ電流が供給
されている時に限り通電状態となり、巻上モータ２がト
ルクを発生している時に限り巻上モータ２を開放する。
従ってインバータ１の誤動作の結果、吊荷が落下する危
険はない。

【００２４】図２はこの発明の第１の実施例に係る可変
速巻上機の回路図である。図において１〜７、１０〜１
３は前述（図１参照）と同様のものである。しかし、こ
の発明の実施例では、常開接点９aからなる短絡回路を
有し、電磁リレーコイル８、電磁リレーコイル９の作用
により必要に応じて常開接点９aを閉じ、ダイオード・
ブリッジ整流回路１３の入力端子間を短絡する。すなわ
ち電磁リレーコイル８はインバータ１が三相交流を出力
している間で、しかも常開接点６a、７aが開かれて周波
数が減少中である時点において、予め定められた周波数
以下で付勢され、常開接点８aを閉じる。常開接点８aが
閉じると電磁リレーコイル９は常開接点９aを閉じ、ダ
イオード・ブリッジ整流回路１３の入力端子間を短絡し
てブレーキコイル３への電流の供給を停止し、巻上モー
タ２を確実にロックする。

【００２５】この可変速巻上機の動作はブレーキ動作以
外は図１のものと同一である。そこで次にこの可変速巻
上機のブレーキ動作について図１のものと異なる点につ
いて図３を参照しながら巻き上げ運転の場合を例にとっ
て説明する。

【００２６】図３はこの発明の実施例に係る可変速巻上
機のインバータ出力周波数変化を示す動作特性図であ
る。時刻ｔ8において巻上運転用常開２段押込押しボタ
ン４の押しボタンスイッチ４a1が開かれ、これに応答し
て電磁リレーコイル６の常開接点６aが開くと、インバ
ータ１の周波数は周波数ｆ2から０に向かって減少して
いく。時刻ｔ11において周波数ｆ5に達するとインバー
タ１は電磁リレーコイル８を付勢する。この結果、常開
接点８aが閉じ、電磁リレーコイル９が付勢されて常開
接点９aを閉じ、ダイオード・ブリッジ整流回路１３の
交流入力端子が短絡される。このためブレーキコイル３
への電流の供給が停止し、ブレーキコイル３は消勢され
て、巻上モータ２をロックし始める。ｔ9において周波
数ｆ1に達するとインバータ１は出力を停止するが、こ
れとほぼ同時にブレーキコイル３が巻上モータ２のロッ
クを完了する。従ってこの実施例においては巻上モータ
２への出力が停止し巻上モータ２のトルクが消失するの
と同時に巻上モータ２が確実にロックされる。

【００２７】つぎにこの発明の第２の実施例について図
３〜図５を参照しながら説明する。なお、この実施例の
回路構成は図１のものと同一である。

【００２８】図４はこの発明の第２の実施例に係る可変
速巻上機の始動時におけるインバータ三相交流出力周波
数と出力電圧の関係を示す動作特性図である。時刻ｔ2
においてインバータ１は周波数ｆ1、電圧Ｖ4で出力を開
始する。この電圧Ｖ4は図４に示すように通常の開始電
圧よりも高い。時刻ｔ10において周波数ｆ4に達すると
出力電圧を通常の線型増加レベルであるＶ5に戻す。従
って運転開始期間時刻ｔ2〜時刻ｔ10においては巻上モ
ータ２およびブレーキコイル３に大きな電流が流れ、巻
上モータ２が大きなトルクが発生するのと同時にブレー
キコイル３に大きな初期吸引力が発生し、速やかに巻上
モータ２のロックが解除される。

【００２９】図５はこの発明の第２の実施例に係る可変
速巻上機の停止時におけるインバータ三相交流出力周波
数と出力電圧の関係を示す動作特性図である。図３の時
刻ｔ6以後において周波数を減少して行く場合において
は、出力電圧は図５に示すように通常どうり線形に減少
する。従ってブレーキコイル３を消勢する前に大電流が
流れることはなく、停止時においては速やかに巻上モー
タ２のロックを開始する。

【００３０】なお上記の実施例においては、巻き上げ、
巻下げ運転する可変速巻上機にこの発明を適用した場合
について述べたが、横行運転あるいは走行運転する可変
速巻上機に適用しても同様の効果を奏する。

【００３１】また上記の実施例はおもに電磁リレーによ
り動作を行っているがＩＣ、マイクロコンピュータなど
の電子回路でこれらの機能を実現しても良く、この場合
にはインバータ１の中に組み入れても良い。また上の実
施例ではブレーキコイル３は直流型ブレーキで構成さ
れ、ダイオード・ブリッジ整流回路１３で整流された直
流電流を供給されているが、他の形式のものでも良い。
また上記の実施例は適当に組み合せて用いることも出来
る。

【００３２】

【発明の効果】この発明は以上に説明したように構成さ
れているので次のような効果を奏する。インバータ１の
出力が巻上モータ２に供給されている時に限り、ブレー
キコイル３に電流が供給され巻上モータ２のロックを解
除する。インバータ１が故障して出力電流が停止した場
合、同時にブレーキコイル３への電流の供給も停止する
ので、巻上モータ２が確実にロックされ安全である。ま
た電磁リレーの数を減らすことが出来るので回路が簡単
かつ安価に実現できる。またブレーキコイルの入力端子
を停止直前に短絡して電流の供給を停止する短絡回路を
設け、可変速巻上機の停止直前にブレーキコイル３への
電流の供給を停止することにより、巻上モータ２がブレ
ーキコイル３にロックされる前にトルクの発生を停止
し、この結果、吊荷が落下したりすることを防止でき
る。また短絡回路を設けることには次の効果もある。す
なわちインバータ１が故障し巻上モータ２がトルクを発
生できないモードで電流を出力した場合、短絡回路を導
通してブレーキコイル３への電流の供給を停止して巻上
モータ２をロックし、可変速巻上機の暴走、吊荷の落下
などを防止することができる。

【００３３】また、インバータから電動機への出力電圧
を可変速巻上機運転開始時において特に高くすることに
より、運転開始時の応答を改善することが出来る。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に関連した可変速巻上機を示す回路
図である。

【図２】 この発明の第１の実施例を示す回路図であ
る。

【図３】 この発明の実施例に係る可変速巻上機のイン
バータ出力周波数変化を示す動作特性図である。

【図４】 この発明の第２の実施例に係る可変速巻上機
の始動時におけるインバータ三相交流出力周波数と出力
電圧の関係を示す動作特性図である。

【図５】 この発明の第２の実施例に係る可変速巻上機
の停止時におけるインバータ三相交流出力周波数と出力
電圧の関係を示す動作特性図である。

【図６】 従来の可変速巻上機の一例を示す回路図であ
る。

【図７】 可変速巻上機のインバータ出力周波数変化を
示す動作特性図である。

【符号の説明】

１ インバータ、２ 巻上モータ、３ ブレーキコイ
ル、４ 巻上運転用常開２段押込押しボタン、４a1 押
しボタンスイッチ、４a2 押しボタンスイッチ、５ 巻
下運転用常開２段押込押ボタン、５a1 押しボタンスイ
ッチ、５a2 押しボタンスイッチ、６ 電磁リレーコイ
ル、６a 常開接点、７ 電磁リレーコイル、７a 常開
接点、８ 電磁リレーコイル、８a 常開接点、９ 電
磁リレーコイル、９a 常開接点、９a1 常開接点、９a
2 常開接点、１０ 高速設定器、１１ 低速設定器、
１２ 電磁リレーコイル、１２a1 常開接点、１２a2
常開接点、１２b1 常閉接点、１２b2 常閉接点、１３
ダイオード・ブリッジ整流回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変速巻上機を駆動する電動機と、 前記電動機に電流を供給して駆動し、前記電動機の速度
   を制御するインバータと、 前記インバータの出力と前記電動機との間に直列に挿入
   され、無通電時に前記電動機をロックし通電時に電動機
   を開放するブレーキ回路と、 前記ブレーキ回路に対して並列に挿入された短絡回路と
   を備え、 前記可変速巻上機の停止直前に前記短絡回路を短絡して
   前記インバータから前記ブレーキ回路への電流の供給を
   停止した後、前記インバータから前記電動機への出力を
   停止して前記可変速巻上機を停止させる ことを特徴とす
   る可変速巻上機。
2. 【請求項２】 前記インバータから前記電動機への出力
   電圧を前記可変速巻上機の運転開始時において特に高く
   することを特徴とする請求項１の可変速巻上機。