JP2828570B2 - インバータホイスト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機の回転速度を可
変制御する装置として、電動機入力電流の情報を制御部
に伝達する機能を具備したインバータ装置を搭載するこ
とにより、荷重に応じた運転速度選択を行うインバータ
ホイストに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、荷重に応じた運転速度選択機能
を有するインバータホイストの公知例としては、実開昭
５２−１７０２０７号公報を挙げることができるが、本
発明の主旨を明確にするため、実開昭５２−１７０２０
７号公報より推察し得る従来の一般的なインバータホイ
ストについて図２、図４により説明する。

【０００３】図２は従来の、荷重に応じた運転速度選択
機能を有するインバータホイストの構成を示す。

【０００４】吊荷を巻き上げる、あるいは巻き下げる運
転指令が操作入力装置９より与えられると、その信号は
制御部内マイコン部１２に取り込まれる。

【０００５】制御部内マイコン部１２では、吊荷の荷重
判別を行うために、先ず、電動機１０を図３に示す電動
機入力電流−定格荷重に対する荷重の割合特性が比例関
係となる電動機回転周波数ｆで一定時間定速運転を行う
ように、インバータ装置演算部６，ブレーキ装置１１に
指令を与える。

【０００６】このように電動機回転周波数ｆで一定時間
定速運転を行うのは、図４に示すように、電動機回転周
波数ｆで電動機１０の入力電流値と吊荷の荷重とは比例
関係になり、この状態の時に電動機１０の入力電流値を
得れば、その入力電流の値によって吊荷の荷重判別を行
うことが可能になるからである。

【０００７】インバータ装置３では、制御部内マイコン
部１２からの運転指令と、電動機１０に入力される電流
値とをインバータ装置内電流センサ（Ａ）７，電流検出
部８を介して演算部６に取り込み、比較演算を行うこと
により、運転指令に対する最適なインバータ出力電流値
を決定、駆動部５，主回路部４を介し電動機１０の回転
を制御する。

【０００８】操作入力装置９から運転指令が与えられる
と、前記のようにしてインバータ装置３からインバータ
出力電流が流れ、また同時に制御部内マイコン部１２は
制御部内駆動部１３を介しブレーキ装置１１の解除を行
うので電動機１０が始動する。

【０００９】一方、電動機１０の入力電流値は、電流セ
ンサ（Ｂ）１７を介し電流変換部１６により検知、交流
電流から直流電圧へと変換され、常時制御部内マイコン
部１２に取り込まれている。

【００１０】制御部内マイコン部１２では、電動機１０
が図４に示す電動機入力電流−定格荷重に対する荷重の
割合特性が比例関係となる電動機回転周波数ｆで一定時
間定速運転している間に、取り込んでいる直流電圧変換
された電動機１０の入力電流値信号をＡ／Ｄ変換し、荷
重判別を行う。

【００１１】そして、あらかじめ制御部内マイコン部１
２に記憶させてある荷重に応じた運転速度を選択、イン
バータ装置３に選択した速度運転を指示するといった一
連の制御を行うことにより荷重に応じた運転速度を決定
する。

【００１２】なお、巻上運転の停止時、あるいは巻下運
転時の場合、電動機１０には回生エネルギーが発生す
る。回生抵抗装置２はこの時の回生エネルギーを熱変換
消費するために取り付けられている。

【００１３】なお、「交流電動機制御装置」と題する特
開平４−２４４７９８号公報には、電動機の入力電流の
情報を制御部に伝達する機能を具備したインバータ装置
を搭載するクレーン装置について実施例中で述べられて
いる。

【００１４】しかし、この公知例では、インバータ装置
に具備されている電動機の入力電流の情報（トルク信
号）を制御部に伝達する機能により、トルク信号で電動
機に備わる停止ブレーキを制御し、電動機の始動あるい
は停止時に起こる吊荷のずり落ち現象を効果的に防ぐこ
とができるという事例について述べるにとどまっいる。
これに対し本発明では、インバータ装置に具備されてい
る電動機の入力電流の情報（トルク信号）を制御部に伝
達する機能により、電動機の入力電流値によって荷重に
応じた運転速度選択を行う。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、従来の
荷重に応じた運転速度選択を行うインバータホイストで
は、電動機の入力電流の情報を制御部に伝達する機能が
インバータ装置に備わっていなかったため、運転速度選
択を行うための電動機の入力電流値を制御部内マイコン
部に取り込むにあたり、インバータ装置内にあるインバ
ータ処理のために設けられている電流センサとは別個
に、運転速度選択を行うために専用に設けられた電流セ
ンサ１７，電流変換部１６を経て取り込まなければなら
なかった。

【００１６】本発明の目的は、荷重に応じた運転速度の
選択を、図２に示す従来例ように、インバータ装置内に
あるインバータ処理のために設けられている電流センサ
とは別個に、運転速度選択を行うために専用に設けられ
た電流センサ１７，電流変換部１６を経て取り込む必要
がなく、構成部品点数の低減化、それに伴う低価格化，
メンテナンスの簡略化をはかったインバータホイストを
提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的は、吊荷を上下
に移動するための動作指令を与える操作入力装置と、吊
荷を上下に移動するための動力源である電動機と、電動
機の駆動を停止させるブレーキ装置と、電動機の回生電
流を消費する放電抵抗もしくは回生電流を主電源部まで
戻すための回生装置と、電動機の回転速度を可変制御す
るインバータ装置と、操作入力装置，インバータ装置，
ブレーキ装置を制御する制御部とを備えるインバータホ
イストにおいて、前記電動機の入力電流の情報を前記イ
ンバータ装置内に設けられている電流センサ，演算部を
経て前記制御部内のマイコン部に取り込み、電動機の入
力電流値によって荷重に応じた運転速度選択を行う手段
を具備することによって達成される。

【００１８】

【作用】本発明によれば、電動機の入力電流の情報は、
インバータ装置内に設けられている電流センサ，演算部
を経て制御部内マイコン部に取り込み、電動機の入力電
流値によって荷重に応じた運転速度選択を行う。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を図１，図４を用いて説明す
る。

【００２０】図１に本実施例の、荷重に応じた運転速度
選択機能を有するインバータホイストの全体構成を、図
４にインバータ出力パルス信号の生成過程を示す。

【００２１】図１において、１０は電動機を示し、電動
機１０の入力電流の情報を制御部１４に伝達する機能を
具備するインバータ装置３によりインバータホイスト１
５の電動機回転速度を可変し、吊荷の荷重に応じて巻
上，巻下運転速度を商用周波数６０Ｈｚに相当する速度
から１２０Ｈｚに相当する速度まで連続的に可変し、荷
重に応じた運転速度を選択する。

【００２２】吊荷を巻き上げる、あるいは巻き下げる運
転指令が操作入力装置９より与えられると、制御部内マ
イコン部１２はその信号を取り込み、巻上，巻下，低
速，高速運転を見分ける。

【００２３】巻上，巻下運転に拘らず低速運転が指示さ
れた場合、この運転指令により、インバータ装置３で
は、制御部内マイコン部１２からの運転指令と、電動機
１０に入力される電流値をインバータ装置内電流センサ
（Ａ）７，電流検出部８を介して演算部６に取り込み，
比較演算を行うことにより、運転指令に対する最適なイ
ンバータ出力電流値を決定、駆動部５，主回路部４を介
し、電動機１０の回転の制御を行う。

【００２４】また、この時同時に制御部内マイコン部１
２は、制御部内駆動部１３を介しブレーキ装置１１の解
除を行うので電動機１０が駆動する。

【００２５】このようにしてインバータ装置３は、制御
部内マイコン部１２からの運転速度指令により電動機１
０の回転速度を指示された運転速度まで連続的に可変さ
せる。

【００２６】荷重に応じた運転速度選択は、巻上，巻下
運転に拘らず高速運転が指示された場合に行う。

【００２７】高速運転の場合は、低速運転の場合と異な
り荷重判別を行うために、先ず、吊荷の荷重に比例した
電動機１０の入力電流値を検出すべく、電動機回転周波
数ｆで一定時間定速運転を行う。

【００２８】制御部内マイコン部１２は、従来のものと
同様に、先ず、電動機１０を図３に示す電動機入力電流
−定格荷重に対する荷重の割合特性が比例関係となる電
動機回転周波数ｆで一定時間定速運転を行うようにイン
バータ装置演算部６に、そしてブレーキ装置11に指令を
与える。この指令により、インバータ装置３からインバ
ータ出力電流が流れ、また同時に制御部内マイコン部１
２は制御部内駆動部１３を介しブレーキ装置１１の解除
を行うので電動機１０が始動し、電動機回転周波数ｆで
一定時間の定速運転を行う。

【００２９】一方、電動機10の入力電流は、電流センサ
（Ａ）７を介しインバータ装置内電流検出部８に取り込
まれ、直流電圧に変換される。

【００３０】続いてこの直流電圧値はインバータ装置内
演算部６に取り込まれ、Ａ／Ｄ変換されてディジタル値
に変換される。

【００３１】インバータ装置内演算部６では、このディ
ジタル値をもとに制御部内マイコン部１２からの運転指
令と比較演算することによりインバータ出力電流を決定
する。

【００３２】また、同時にインバータ装置内演算部６で
は、図４に示すような荷重に比例した情報を持つパルス
信号を生成し、制御部内マイコン部１２に送信してい
る。

【００３３】このパルス信号について述べると、例え
ば、電動機１０の入力電流がインバータ装置３の定格電
流容量の１５０％以上電流であると１周期全てＨｉ信号
が、定格電流容量の５０％電流であると１周期の１／３
だけＨｉ、残り２／３はＬｏｗ信号が出力されるという
ように、Ｈｉ部パルス幅と荷重とは比例関係にある。

【００３４】したがって、このパルス信号のＨｉ部を計
測することにより荷重判別を行うことが可能である。

【００３５】電動機１０の入力電流からのパルス信号生
成作業は、インバータ装置３の電源がＯＮである限り常
時行われている。

【００３６】つまり、生成されたパルス信号は常時制御
部内マイコン部１２に取り込まれており、制御部内マイ
コン部１２では図４に示すパルス信号がインバータ装置
内演算部６から入ってくると、電動機回転周波数ｆで一
定時間の定速運転を行っている間にこのパルス信号のＨ
ｉ部を計測，サンプリングすることにより、巻上、ある
いは巻下用荷重判別を行う。

【００３７】荷重判別を終えると制御部内マイコン部１
２では、あらかじめ制御部内マイコン部１２に記憶させ
てある、荷重に見合った運転速度を選択する。

【００３８】荷重判別データから荷重がホイストの定格
荷重の０〜２５％の時１２０Ｈｚ、２５〜５０％の時８
４Ｈｚ、５０〜１００％の時６０Ｈｚの運転速度を選択
し、その指示をインバータ装置内演算部６に送る。

【００３９】インバータ装置３では、制御部内マイコン
部１２からの運転速度指令により電動機１０の回転速度
を指令速度まで連続的に可変させる。

【００４０】なお、巻上運転の停止時、あるいは巻下運
転時の場合、電動機１０には回生エネルギーが発生す
る。回生抵抗装置５はこの時の回生エネルギーを熱変換
消費するために取り付けられている。

【００４１】また、吊荷の過荷重検出に関しても、荷重
に応じた運転速度選択の場合と同様に、電動機１０の入
力電流値と吊荷の荷重とが比例関係になる電動機回転周
波数ｆで、電動機１０の入力電流値に比例するパルス信
号を得ることにより、制御部内マイコン部１２で吊荷の
過荷重検出を行い、過荷重の場合運転動作の停止を行
う。

【００４２】以上のように本実施例によれば、電動機の
入力電流の情報をパルス信号として制御部に伝達する機
能を具備するインバータ装置３を搭載することにより、
電動機１０の入力電流の情報をインバータ装置３から取
り込み、荷重に応じた運転速度選択機能と過荷重検出機
能とを有するインバータホイストを得ることができる。

【００４３】そして、本実施例においては、先に述べた
構成のインバータ装置３を搭載することにより、図２に
示す従来例ように、電動機１０の入力電流値を検知する
ための電流センサ（Ｂ）１７，電流変換部１６を設ける
必要がなくなり、構成部品数の低減が実現できる。

【００４４】本実施例において荷重判別，運転速度選択
は、巻上，巻下運転毎に行われるが、巻上時に荷重判
別，運転速度選択を行い、選択した巻上荷重判別用運転
速度データを制御部で次の巻上荷重判別用運転速度デー
タが決まるまで記憶させておくものであってもよい。す
なわち、巻上げ時の巻上運転速度データを巻下げ時の巻
下運転速度データに適用する。

【００４５】本実施例の運転速度の選択については、選
択可能な運転速度数は２個以上、またその速度は自由に
設定することが可能である。

【００４６】また、本実施例ではあらゆる使用状況での
安全性を考え、過荷重検出を巻上，巻下両運転時に行っ
ているが、巻上時のみ行うものであってもよい。

【００４７】さらに、搭載インバータとしては、ＶＶＶ
Ｆ型（可変電圧可変周波数型）インバータ以外に、電動
機の入力電流の情報を制御部に伝達する機能を具備して
いるものであれば、センサレスベクトル制御形インバー
タであっても当然適用される。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、電動機の入力電流の情
報をインバータ装置内に設けられている電流センサ，演
算部を経て制御部内マイコン部に取り込み、電動機の入
力電流値によって荷重に応じた運転速度選択を行うこと
により、図２に示す従来例ように、インバータ装置内に
あるインバータ処理のために設けられている電流センサ
とは別個に、運転速度選択を行うために専用に設けられ
た電流センサ１７，電流変換部１６を経て取り込む必要
がなくなり、構成部品点数の低減化、それに伴う低価格
化，メンテナンスの簡略化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の、荷重に応じた運転速度選択機能と
過荷重検出機能とを有するインバータホイストの全体構
成図である。

【図２】従来の、荷重に応じた運転速度選択機能と過荷
重検出機能とを有するインバータホイストの構成図であ
る。

【図３】電動機入力電流−定格荷重に対する荷重の割合
特性を示す図である。

【図４】インバータ出力パルス信号の生成過程を示す図
である。

【符号の説明】

１…主電源、２…放電抵抗または回生装置、３…インバ
ータ装置、４…主回路部、５…駆動部、６…演算部、７
…電流センサ（Ａ）、８…電流検出部、９…操作入力装
置、１０…電動機、１１…ブレーキ装置、１２…制御部
内マイコン部、１３…制御部内駆動部、１４…制御部、
１５…インバータホイスト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 智 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株式会社日立製作所 リビング機器事業 部内 (72)発明者 斎藤 和正 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株式会社日立製作所 リビング機器事業 部内 (56)参考文献 特開 昭60−219999（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−171793（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−125454（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−26995（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−184177（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−34697（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−115797（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−120187（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−200694（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−24858（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B66C 13/00 - 15/06 B66D 1/46 B66D 3/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吊荷を上下に移動するための動作指令を与
   える操作入力装置と、吊荷を上下に移動するための動力
   源である電動機と、電動機の駆動を停止させるブレーキ
   装置と、電動機の回生電流を消費する放電抵抗もしくは
   回生電流を主電源部まで戻すための回生装置と、電動機
   の回転速度を可変制御するインバータ装置と、操作入力
   装置，インバータ装置，ブレーキ装置を制御する制御部
   とを備えるインバータホイストにおいて、前記 電動機の入力電流の情報を前記インバータ装置内に
   設けられている電流センサ，演算部を経て前記制御部内
   のマイコン部に取り込み、電動機の入力電流値によって
   荷重に応じた運転速度選択を行う手段を具備したことを
   特徴とするインバータホイスト。