JP2639892B2 - 天井走行クレーン巻上装置の制動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインバータ制御によって
駆動する巻上装置の制動に好適な制御を行う天井走行ク
レーン巻上装置の制動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動機を直接に電源に接続して制御して
いた旧来の巻上装置では、運転の停止に際して停止信号
と同時に電源が遮断され、電磁ブレーキが瞬時に動作す
るために、慣性によって電動機の回転数がまだ高い時点
でブレーキのライニングとドラムが摺動しながら減速す
る過程を辿るため、ライニングの摩耗が激しい。クレー
ン利用の上で重要かつ頻度の高いものほどこの傾向が大
きいため、ブレーキに対する補修を頻繁に行う必要があ
り、保守上の負担が大きい。一方、近年天井クレーンに
おいて、巻上電動機をインバータによって制御する方式
が広く採用される傾向にある。巻上機構をインバータで
駆動することは、広範囲に効率よく速度制御を行うこと
が可能であり、そのほかにもショックレス運転や位置合
わせ能力の向上など、クレーン機能を大きく発展させて
いる。このインバータ制御による巻上装置の速度範囲
は、微速状態から定格速度に至るいわゆる低速領域のみ
ならず、負荷の荷重に応じて定格速度以上に運転できる
いわゆる高速領域まで広範囲であり、それぞれ用途に即
して活用されている。しかしながら軽負荷高速運転の活
用に比べて一般に低速領域での運転の度合は比較的に低
く、特殊な用途を除けば概ね定格速度の半速付近までの
低速運転で可とするケースが多い。特に巻下運転の場合
には、目的場所の付近まで高速で巻下した後、再スター
トして微細な位置合わせをする運転法がよく行われる。

【０００３】インバータ制御を行う巻上装置では、停止
の指示が出たときには、まずインバータの出力周波数が
徐々に低下しながら回生による制動力を生じて電気的制
動を行い、一定の低速に達したことを検知したところで
ブレーキを動作させる。このようにするときは、停止時
のショックもなく、またブレーキライニングの摩耗が殆
ど発生せず、保守上に大きなメリットを与えることがで
きる。一般には、このブレーキを動作させる一定の低速
値として、ブレーキ動作時の拘束電流を最小とするため
に、定格荷重を吊って充分に安全な周波数出力の限界で
の回転数を目標とすることが多い。例えばインバータの
出力電圧と周波数とを検知してブレーキ開閉を行うもの
は特公平２−１０６９号公報、またインバータの出力電
流を検知する方式は同じく特公平４−５３７９９号公報
など、ブレーキタイミングの決定には多くの技術が知ら
れている。

【０００４】従来のインバータ制御による巻上装置部の
ブレーキ部分の回路の一例を図６に示す。検知リレーＲ
ｙは、電圧、電流または周波数の何れかあるいはこれら
を複合した発生トルクとして検出し、予め設定した値で
動作するリレーである。巻上装置を起動させるときは、
インバータ出力が立ち上がってＲｙの設定値に達すると
電磁接触機７５Ｂが励磁され、電磁ブレーキが開いて電
動機が回転を始める。また停止の場合はインバータ出力
が低下してＲｙの設定値まで降下したことを検知して７
５Ｂが開放され、ブレーキが閉じる。

【０００５】一般的にはこの最終的なインバータ出力
は、停止ショックや拘束電流の小さいことを目的とし
て、あるいは微速運転の特徴を示すため、例えば３Ｈｚ
程度の低速を以て設定値としていることが多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
で運転される巻上装置では、経年運転中にブレーキライ
ニングの表面が研磨されることがないため硬化し、光沢
のあるガラス状の表面状態（以下グレージングという）
を呈することがあり、制動力の低下が起きる恐れがあ
る。特に、環境の上で湿気が多い現場や季節気候の影響
が大きいときにはライニングは吸湿し、表面状態がグレ
ージング状態であることと重なって摩擦係数が小さくな
り、ブレーキ作動時に滑り現象の発生が起きてくる不具
合が予想される。巻上装置において停止に際して滑りが
発生することは、作業効率が悪くなるばかりでなく、事
故につながる可能性が大きいことでもあり、日常運転の
上では根絶をしなければならない。

【０００７】本発明は、インバータ制御の巻上装置のブ
レーキに対し、ライニング表面がグレージング状態にな
らないように維持するための制動方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになしたもので、第１の発明は、インバータに
より速度制御を行う天井走行クレーンの巻上装置におい
て、前記インバータの出力周波数を検知する検知リレー
と、この検知リレーの信号出力によって作動する電磁ブ
レーキ機構とを持ち、起動時には荷重を吊り上げること
の可能な起動トルク発生に相当する周波数を検知した信
号出力により電磁ブレーキを開放し、通常の運転におけ
る停止時には定格周波数の１／２以下、望ましくは５Ｈ
ｚ〜２０Ｈｚの範囲に予め設定した一定値を検出して電
磁ブレーキをロックすることを標準とするとともに、別
に電動機を停止状態から起動して上記ブレーキ閉動作信
号周波数（以下ロック周波数という）を超えない周波数
範囲で運転するときは低速度で運転が可能であり、この
低速運転状態から停止の時はインバータの出力周波数が
起動時にブレーキを開放する周波数まで低下したことを
検知して電磁ブレーキのロックを行うことを要旨とす
る。

【０００９】また、第２の発明は、制動方法は、ロック
周波数以下の低速度での運転を行うとき、及びロツク周
波数以上の比較的高速でのロックは特定の時のみ実施
し、一般には常に低速時に至って停止させる運転を行う
ときは、ブレーキ制御回路を切り替えてロック周波数の
設定機構を開放し、低い周波数でも電磁ブレーキは開放
のまま運転が可能であり、この低速運転状態から停止の
時はインバータの出力周波数が起動時にブレーキを開放
する周波数まで低下したことを検知して電磁ブレーキの
ロックを行うよう制御回路の切り替えを行うことを要旨
とする。

【００１０】また、第３の発明は、ロック周波数の設定
は、定格荷重を吊って停止する場合にブレーキドラムが
ブレーキライニングに対する中心角相当分だけ滑り回転
する周波数を設定することを要旨とするものである。

【００１１】また、第４の発明は、ロック周波数の設定
に変えて、巻上電動機の回転数を設定することを要旨と
するものである。

【００１２】

【作用】ブレーキの閉動作信号を与える検知リレーの設
定値を２段構成とし、通常運転ではロック周波数をイン
バータ出力周波数の定格値の１／２以下、望ましくは５
Ｈｚ〜２０Ｈｚの範囲で設定し、比較的高い回転数の状
態でブレーキの閉動作を行って、ライニングとブレーキ
ドラムの間に生じる滑り摩擦現象によってライニングの
グレージング化を防ぎ、また摩擦に伴う発熱により、湿
気を放散して常にライニング表面を良好な状態に維持す
る。さらに、ロック周波数よりも低い速度範囲内で運転
させるときは、電動機の起動から停止までを一貫して上
記ロツク周波数より低い速度範囲内で運転することによ
ってブレーキ閉動作信号を起動時と同一の低い値とし、
インバータ出力の全範囲で運転することができる。ま
た、別にブレーキの閉動作信号を設定する回路を切り替
えることにより任意に低い速度までブレーキ動作を延長
し充分な低速でのブレーキ閉動作を得ることも可能であ
る。なお、上記の起動時及び低速からの停止時の検知に
はインバータの周波数の他に出力電圧、電流あるいは発
生トルクを検知する方式のものでもよく、またロック周
波数の代わりには巻上電動機の回転数を設定して同様の
効果を得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明天井走行クレーン巻上装置の制動
方法を図示の実施例にもとづいて説明する。インバータ
制御によって駆動される天井クレーンのシステム構成は
図２に、また巻上装置については図１のような構成であ
る。但し図は検知リレーは周波数を検知する方式とした
ときの例を示すもので、その回路と動作に関する原理的
な構成を図３に示す。図においてインバータＩｖには、
その周波数モニター端子ＦｍとＬ間に低周波数（例えば
３Ｈｚ）を検知する検知リレーＦｍ１を、また通常の使
用におけるロック周波数（例えば定格周波数の１／２以
下、望ましくは５Ｈｚ〜２０Ｈｚの範囲における設定
値）を検知する第２の検知リレーＦｍ２を接続する。

【００１４】また、正方向運転端子Ｆｗ−Ｌ間及び逆方
向運転端子Ｒｖ−Ｌ間には、それぞれ電磁接触機Ｆｘ及
びＲｖを接続し、各方向ごとに始動スイッチＳＦ１及び
ＳＲ１、停止スイッチＳＦ２及びＳＲ２を接続する。

【００１５】電磁ブレーキＢ及び電磁ブレーキ用開閉器
７５を備えたブレーキ制御器回路ＢＣは電源Ｒ，Ｔに直
接に接続されるが、その構成と基本的な動作を図３に基
づき説明する。回転方向を正転側とすれば、まず始動ス
イッチＳＦ１を投入すると電磁接触機ＦｘがＯＮし、停
止スイツチＳＦ２と直列に設けた常開補助接点Ｆｘａに
より自己保持される。また別に２個の常開補助接点Ｆｘ
ａを有し、１接点はインバータのフリーラン制御端子Ｆ
ｒ−Ｌ間を接続し、他の１接点はブレーキ制御器ＢＣに
設けた開閉器７５の回路の待機状態を構成する。この状
態からインバータ出力が発生を始め、負荷を維持できる
トルクが発生する周波数（仮に３Ｈｚとする）に達する
と第１検知リレーＦｍ１がＯＮして開閉器７５の回路に
設けた接点Ｆｍ１ａを閉じ、該開閉器７５が動作しブレ
ーキが開き、電動機が回転を始める。開閉器７５は３個
の常開接点を有し、１個はブレーキの開閉を行い、１個
はインバータのフリーラン制御端子間ＦｒーＬを短絡す
る。他の１個は後述する補助リレーＲｙの常閉接点Ｒｙ
ｂと直列に図の様に接続する。電磁ブレーキＢは作動に
よりブレーキシューをブレーキドラムから離間し、回転
を許容するものである。

【００１６】巻上速度の設定が高速であればインバータ
出力周波数は上昇を続け、ブレーキのロック周波数（仮
に１５Ｈｚとする）に達すると第２の検知リレーＦｍ２
がＯＮして、開閉器７５に対する励磁の並列回路を図の
ように構成すると常開接点Ｆｍ２ａが閉じるとともに、
別の補助リレーＲｙに対する常開接点Ｆｍ２ａを閉じ、
該補助リレーＲｙに通電して開閉器７５の励磁回路に図
の如く接続された常閉接点Ｒｙｂを開放する。なお補助
リレーＲｙは瞬時動作、限時復帰方式のリレーが望まし
い。

【００１７】このような状態からの停止時の動作は次の
ようになる。巻上装置を停止するときは、停止スイッチ
ＳＦ２によって電磁接触機ＦｘをＯＦＦするとインバー
タの出力周波数は次第に低下する。この状態では開閉器
７５はＦｍ２ａの閉路によってのみ励磁されているか
ら、周波数が１５Ｈｚに達してＦｍ２がＯＦＦされると
Ｆｍ２ａが開いて開閉器７５が落ち、電動機には制動力
がかかり、ブレーキは若干の滑りをともなって電動機を
停止させる。このときフリーラン制御端子回路ＦｒーＬ
も開かれるために、インバータには過大な電流が流れな
い。ここで補助リレーＲｙがＯＦＦすると、補助リレー
Ｒｙの常閉接点Ｒｙｂが復帰して開閉器７５が再励磁さ
れることを防ぐために、前記開閉器７５の第３常開接点
を直列に接続する。また補助リレーＲｙは復帰時に時限
を持たせることによって開閉器７５が確実に落ちた後に
復帰させることが望ましい。

【００１８】このように高速運転から停止するときは１
５Ｈｚで常に停止指令が出るので、比較的高速状態で制
動力がかかることになってブレーキライニング表面はそ
の都度研磨され、良好な状態を維持することができる。

【００１９】上記は電動機の回転方向を正転側とした
が、逆転側に回転させたときも全く同様である。

【００２０】次に１５Ｈｚ以下の低速で運転するときに
ついて述べる。１５Ｈｚ以下の低速で運転するときは、
インバータ出力周波数を予め１５Ｈｚ以下に設定し前述
の通り始動させる。この場合には前記第２の検知リレー
Ｆｍ２は働かない。従って補助リレーＲｙは作動しない
ためＲｙｂは閉路のままであり、開閉器７５は落ちるこ
となく運転が可能である。停止の指令によりＦｘあるい
はＲｘが開いても開閉器７５は引続き励磁され、周波数
がさらに低下してＦｍ１が落ち、Ｆｍ１ａによって開路
して初めてブレーキが作動して電動機は静かに停止す
る。

【００２１】この方法は、単にブレーキライニングの状
態を維持することが目標であるばかりではなく、むしろ
例えば吊荷を指定場所に降ろす際に荷台付近までは高速
で降ろした後、微速で静かに位置合わせして着地させる
運転として有効な方法でもある。

【００２２】上記は高速から停止させるときは必ず１５
Ｈｚでの停止を行う方式であるが、図４のように制御開
路を切り替えることによって、運転時の速度にかかわら
ず任意に１５Ｈｚにも３Ｈｚにもロックの周波数を変え
ることができる制御について述べる。

【００２３】図において、ＣＳはブレーキ制御器回路Ｂ
Ｃａに設けた切替スイッチである。いまＣＳをＡ側に入
れると、起動時には前述の低周波数３ＨｚでＦｍ１が、
またロツク周波数１５ＨｚでＦｍ２が働き前述の説明と
同様に電動機は回転する。停止に際しては開閉器７５の
開放信号は１５Ｈｚを検知してＦｍ２が働き、Ｆｍ２ａ
が開くことによって行われる。

【００２４】ロック周波数以下で運転する場合、または
全域を通じてブレーキのロックする周波数を３Ｈｚとす
る場合には、切替スイツチＣＳをｂ側に入れる。この場
合、高いロック周波数の検知リレーＦｍ２は動作しても
ブレーキの主回路には影響がなく、始動時も停止時にも
３Ｈｚを検出して行われる。この方法は、ライニングの
表面の滑り研磨は時々実施すればよく、一般にはショッ
クレス停止を通常運転に採用したいときに有効である。

【００２５】またブレーキの滑りは作業性と安全性を考
慮して必要最小限に留めるべきである。この点を考慮し
て滑りの量は荷重によって相違するものであり諸般の条
件によって決定すべきものではあるが、定格荷重を吊っ
てロックしたときの滑り回転が図５の角θ程度であるこ
とが望ましい。同図の１はブレーキドラム、２はブレー
キシュー、３は２の表面に取り付けたブレーキライニン
グであり、滑り回転角度はブレーキライニングに対する
中心角に相当する量程度を設定値とする。

【００２６】上記説明において、始動時にブレーキを開
放する信号検知リレーＦｍ１は周波数によるものとした
が、この他にもインバータの出力側の電流、電圧、電力
またはトルクを検出する方式があり、いずれも負荷を吊
上げ可能とする量に達したことを検知する負荷量検知リ
レーとしてブレーキを開くようにしてもよい。また、ロ
ック周波数検知リレーＦｍ２に対してもこれを電動機の
回転数の設定及び検知の方式によることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によるときは、従来のインバータ
クレーンにおける微速での電磁ブレーキの開閉とは異な
り、比較的高速領域で開閉動作を行うため、ブレーキラ
イニングの表面には適度の摩擦が生じてライニングの研
削及び湿気の放散が得られ、簡単な構成の制御回路によ
って充分な制動力が保持できることは、作業性と安全性
の向上に資するとろこが大きい。しかもインバータ制御
の大きな利点である微速運転の性能をも失うことなく、
また任意にその機能を選択使用できることはさらに優れ
た特徴を持つものということができる。また本発明にお
いて、制御回路を切り替え可能とし、制動方法を、上記
ロツク周波数以上の比較的高速でのロックは特定の時の
み実施するとし、ロック周波数以下の低速度での運転を
行うとき、及び一般には常に低速時に至って停止させる
運転を行うときは、ブレーキ制御回路を切り替えてロッ
ク周波数の設定機構を開放し、低い周波数でも電磁ブレ
ーキは開放のまま運転が可能であり、この低速運転状態
から停止の時はインバータの出力周波数が起動時にブレ
ーキを開放する周波数まで低下したことを検知して電磁
ブレーキのロックを行うようにすることが可能であり、
これによるときは、ブレーキライニングの耐久性を増す
ことが出来る。更に本発明において、ロック周波数の設
定は、定格荷重を吊って停止する場合にブレーキドラム
がブレーキライニングに対する中心角相当分だけ滑り回
転する周波数を設定するときは、ライニングの研削を最
小限とするのに有効である。更にまた、ロック周波数の
設定に変えて、巻上電動機の回転数を設定することも可
能であり、同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インバータ制御による本発明の巻上装置の構成
説明図である。

【図２】インバータ制御によって駆動される天井クレー
ンの構成説明図である。

【図３】インバータ制御巻上装置のブレーキ部分の制御
回路説明図である。

【図４】本願発明の回路構成説明図である。

【図５】ブレーキ制御回路切替方式の回路構成説明図で
ある。

【図６】ブレーキドラムの滑り回転角の説明図である。

【符号の説明】

Ｉｖ インバータ Ｂ 電磁ブレーキ Ｆｍ１ 第１周波数検知リレー Ｆｍ２ 第２周波数検知リレー

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータにより速度制御を行う天井走
   行クレーンの巻上装置において、前記インバータの出力
   周波数を検知する検知リレーと、この検知リレーの信号
   出力によって作動する電磁ブレーキ機構とを持ち、起動
   時には荷重を吊り上げることの可能な起動トルク発生に
   相当する周波数を検知した信号出力により電磁ブレーキ
   を開放し、通常の運転における停止時には定格周波数の
   １／２以下、望ましくは５Ｈｚ〜２０Ｈｚの範囲に予め
   設定した一定値を検出して電磁ブレーキをロックするこ
   とを標準とするとともに、別に電動機を停止状態から起
   動して上記ブレーキ閉動作信号周波数（以下ロック周波
   数という）を超えない周波数範囲で運転するときは低速
   度で運転が可能であり、この低速運転状態から停止の時
   はインバータの出力周波数が起動時にブレーキを開放す
   る周波数まで低下したことを検知して電磁ブレーキのロ
   ックを行うことを特徴とする天井走行クレーン巻上装置
   の制動方法。
2. 【請求項２】 制動方法は、ロック周波数以下の低速度
   での運転を行うとき、及びロツク周波数以上の比較的高
   速でのロックは特定の時のみ実施し、一般には常に低速
   時に至って停止させる運転を行うときは、ブレーキ制御
   回路を切り替えてロック周波数の設定機構を開放し、低
   い周波数でも電磁ブレーキは開放のまま運転が可能であ
   り、この低速運転状態から停止の時はインバータの出力
   周波数が起動時にブレーキを開放する周波数まで低下し
   たことを検知して電磁ブレーキのロックを行うよう制御
   回路の切り替えを行うことを特徴とする請求項１記載の
   天井走行クレーン巻上装置の制動方法。
3. 【請求項３】 ロック周波数の設定は、定格荷重を吊っ
   て停止する場合にブレーキドラムがブレーキライニング
   に対する中心角相当分だけ滑り回転する周波数を設定す
   ることを特徴とする請求項１記載の天井走行クレーン巻
   上装置の制動方法。
4. 【請求項４】 ロック周波数の設定に変えて、巻上電動
   機の回転数を設定することを特徴とする請求項１記載の
   天井走行クレーン巻上装置の制動方法。