JP2854271B2 - 架線装置におけるリールワインダー駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、架線装置における
リールワインダー駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置としては特開平７−
１１７９８８号公報記載のものに見られるように、巻取
りリールの駆動源としてインバータモータを搭載し、こ
のインバータモータによって巻取りリールを回転制御す
るものが提供されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものでは、高価なインバータモータを使用している
ため、装置が割高になるとともに、既存の装置に適用す
るのが困難で、汎用性に劣るという問題があった。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、汎用の電動モータを使用することで低コスト化を図
るとともに、既存の装置に適用でき汎用性の高い装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】請求項１記載の架線装
置におけるリールワインダー駆動装置は、ウィンチを介
してリールワインダーにワイヤを巻取りながら架線作業
を行う架線装置において、前記リールワインダーの巻取
りドラムは、該巻取りドラムに減速機を介して連結され
た電動モータにより正逆方向に回転駆動され、該電動モ
ータがインバータ回路によって制御されるように構成さ
れるとともに、前記リールワインダーは、巻取りドラム
の低回転領域では、減速機に連結されたエンコーダから
の検出に基づいて、インバータ回路の出力周波数と電動
モータの実回転数との差で表されるすべり量を制御する
ことによりトルク量を制御するようにしたものである。

【０００６】請求項２記載の架線装置におけるリールワ
インダー駆動装置は、前記インバータ回路には、ワイヤ
の張力を検出するロードセルの検出値が入力され、該検
出値に基づいて電動モータが制御されるものである。

【０００７】

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【０００９】図１は、リールワインダーの駆動系及び作
動系の概略構成を示すブロック図である。

【００１０】図１において、１はウインチで、このウイ
ンチ１は、駆動モータ２により回転駆動されるキャプス
タン１ａを備え、該キャプスタン１ａにワイヤＡが適数
回巻回された後、リールワインダー３に導かれている。
このウインチ１は、例えば走行自在に構成された架線車
（図示省略）に搭載される。

【００１１】前記リールワインダー３は、前記キャプス
タン１ａを介して導かれたワイヤＡを巻き取るもので、
ワイヤＡをキャプスタン１ａを介して後述する制御装置
により所定の尻手力（一定トルク）を保持させながら巻
取りドラム３ａに巻き取るように構成されている。

【００１２】前記巻取りドラム３ａは、電動モータ４に
より減速機５を介して正逆方向（巻取り方向と送り出し
方向）に回転自在に構成されている。

【００１３】この電動モータ４は、制御装置によってワ
イヤＡを一定のトルクで巻取りドラム３ａに巻き取るよ
う制御されている。

【００１４】この制御装置は、所謂インバータ制御を行
うもので、インバータ回路７によって実行されるように
構成されている。

【００１５】ここで、図２は、巻取りドラム３ａの回転
速度と、インバータ回路７によって制御される電動モー
タ４のモータ電流との関係を示している。

【００１６】この図２では、例えば巻取り側を正の回転
（正転）とし、送り出し側を負の回転（逆転）として表
している。この図２から判るように、回転速度の低下に
伴いモータ電流を大きくすることで、巻取りドラム３ａ
が一定トルクを保持するようになされている。

【００１７】つまり、巻取りドラム３ａが停止した際に
おいても、該巻取りドラム３ａに一定のトルクを作用さ
せてワイヤＡを一定張力で保持する。

【００１８】ここで、図２におけるδｆ〜−δｆの領
域、つまり、巻取りドラム３ａの回転速度が低下した領
域では、巻取りドラム３ａが正逆どの方向に回転してい
るかの判別が非常に困難であり、例えば、このδｆ〜−
δｆの領域において、電動モータ４にチャタリングが生
じる。

【００１９】そこで、この不具合を解消するために、減
速機５にロータリーエンコーダー８を取付け、該ロータ
リーエンコーダー８によりδｆ〜−δｆの領域における
回転状況をインバータ回路７にフィードバックし、該イ
ンバータ回路７においてこの状況に応じて電動モータ４
のモータ電流を的確に制御し、上記低速領域においても
的確に巻取りドラム３ａに一定トルクを付加するように
制御している。

【００２０】また、図１における符号９は、ワイヤＡの
巻取りもしくは送り出し長さ、つまりワイヤＡの条長を
検出するロータリーエンコーダーで、このロータリーエ
ンコーダー９は、三個のローラ１０ａ、１０ｂが配置さ
れた真ん中のローラ１０ａに連結されている。なお、ワ
イヤＡは両端のローラ１０ｂの底部と真ん中のローラ１
０ａとの頂部に亘って配設されている。

【００２１】また、このロータリーエンコーダー９の下
方には、ワイヤＡの張力を設定するためのロードセル１
１が設けられており、このロードセル１１で検出された
検出結果に基づいてインバータ回路７によって電動モー
タ４を制御することで、ワイヤＡの張力、つまり、巻取
りドラム３ａに作用するトルクをさらに精度良く制御す
ることができる。

【００２２】次に、このように構成されたリールワイン
ダー駆動装置の動作について説明する。

【００２３】まず、リールワインダー３の巻取りドラム
３ａが停止している状態において、この巻取りドラム３
ａには、該巻取りドラム３ａを一定に保持するために電
動モータ４によりロータリーエンコーダー８で検出され
ている回転方向（ここでは、説明上、巻取り側を正転と
する。）に対して一定のトルクを付加している。

【００２４】この状態で、ウインチ１が巻取りを開始す
ると、ウインチ１とリールワインダー３との間でワイヤ
Ａの張力が低下し、これにより電動モータ４のモータ電
流も低下する。この状態に基づき、インバータ回路７で
は電動モータ４を作動制御し、リールワインダー３の巻
取りドラム３ａを巻取り側に回転させ、ワイヤＡの巻取
りを行う。

【００２５】そして、ウインチ１が停止してワイヤＡの
巻取りを停止すると、リールワインダー３の巻取りドラ
ム３ａの回転速度が徐々に低下して停止する。この際、
インバータ回路７では巻取り側の回転が停止したことを
ロータリーエンコーダー８からの検出値によって認知
し、巻取りドラム３ａを巻取り側に一定に保持するため
に電動モータ４に対して一定のトルクを付加している。

【００２６】このように、ロータリーエンコーダー８か
らの検出値によってインバータ回路７では、巻取りドラ
ム３ａの低回転領域において、精度の良い制御を行うこ
とができる。

【００２７】さらに、インバータ回路７には、ロードセ
ル１１からの検出値が入力されており、該検出値に基づ
いて、設定張力に見合うように電動モータ４を制御し、
リールワインダー３を回転制御している。

【００２８】また、送り出し側の制御についても上記制
御と同様に行われる。

【００２９】なお、本実施の形態では、自動制御につい
て説明したが、手動によるスイッチ操作を行うこともで
きる。

【００３０】この手動操作及び自動操作は、図３に示す
操作ボックスに設けられた手動・自動切換スイッチ２０
によって選択し、前述したワイヤＡの張力設定は張力設
定ダイヤル２１で設定すればよい。

【００３１】図３に示す符号２２は電源ランプ、２３は
インバータ回路に異常が生じた場合に表示するランプ、
２４は手動操作を表示するランプ、２５は自動操作を表
示するランプ、２６は停止スイッチ、２７はリセットス
イッチ、２８は運転準備スイッチである。

【００３２】図４は、手動操作を行う際に使用される操
作ボックスを示している。図４において、符号３０はリ
ールワインダー３の巻取りドラム３ａの正転動作を支持
する正転スイッチ、３１は巻取りドラム３ａの逆転動作
を支持する逆転スイッチ、３２は停止スイッチ、３３は
変速ダイヤル、３４は自動スタートスイッチ、３５は自
動停止スイッチである。

【００３３】ここで、上述したように巻取りドラム３ａ
のトルク量を一定に保持する制御は、リールワインダー
３が高回転時には、トルク電流を検出することにより、
トルク量を算出する。

【００３４】また、低速回転時においては、ロータリー
エンコーダー８により電動モータ４の回転数を検出し、
この実際の電動モータ４の回転数とインバータ回路７か
らの出力周波数（指令回転数）とを比較し、この回転数
の差が電動モータ４のすべり量になり、該すべり量から
トルク量を算出する。つまり、ワイヤＡに所定の張力が
生じていることによってすべり量が発生しているため、
このすべり量を巻取りドラム３ａのトルク量とみなして
いる。

【００３５】これにより、低速回転時及び高速回転時の
トルク量が把握でき、このトルク量に基づいて出力周波
数を制御して一定のトルクを保持するように制御する。

【００３６】次に、上述したように構成されたリールワ
インダー駆動装置を用いて、架線作業を行う際の操作手
順及び制御について説明する。

【００３７】図５は、架線作業を示す概略図である。

【００３８】まず、延線車４０から細いワイヤＡを繰り
出し、ウインチ１で巻取り、徐々にワイヤＡを太くして
最終的にゲーブルＢを架線する。

【００３９】この架線作業において、巻き始めは手動操
作で行う。詳しくは、図３に示す運転準備スイッチ２８
を入れ、自動・手動切換スイッチ２０を手動側に操作す
る。この後、図４に示す操作ボックスによって回転方向
指令となる正転スイッチ３０を入れて変速ダイヤル３３
を所望の位置まで回すと、変速ダイヤル３３が速度指令
となり、変速ダイヤル３３の回転位置に応じた速度で正
転方向にリールワインダー３の巻取りドラム３ａが回転
しワイヤＡを巻き取る。この際、張力設定ダイヤル２１
で設定した張力を保持するように前述した制御によって
巻き取る。従って、設定トルク量よりも大きなトルク量
が発生した場合には速度を減少させて設定トルク量以内
に収まるように制御する。

【００４０】そして、巻取りドラム３ａにワイヤＡを三
巻き程度巻回させ、ウインチ１と巻取りドラム３ａとの
間にワイヤＡの弛みが無くなれば、変速ダイヤル３３を
０に戻して巻取りドラム３ａによるワイヤＡの巻き取り
を停止させる。

【００４１】次に、自動・手動切換スイッチ２０を自動
側に操作して張力設定ダイヤル２１で所望の張力を設定
することで、巻取りドラム３ａがウインチ１の巻き取り
速度に同期しながら、ワイヤＡに一定の張力を与えるよ
うに一定のトルク量を保持しながら、前述した制御によ
ってワイヤＡを巻き取る。従って、設定トルク量よりも
大きなトルク量が発生した場合には速度を減少させて設
定トルク量以内に収まるように制御する。

【００４２】このワイヤＡの巻き取り時に、ウインチ１
が一次停止した場合には、電動モータ４には前記設定張
力に見合うわずかな周波数が巻取り方向に出力され、こ
れによって巻取りドラム３ａはワイヤＡの張力を一定に
保って停止状態を保持する。

【００４３】その後、再びウインチ１が巻取りを開始す
れば、その巻取り速度に同期して且つ上述と同様にして
一定張力を保持しながらワイヤＡの巻取りを行い、巻取
りドラム３ａが満巻きになる前に警報じられ、該巻取り
ドラム３ａが満巻きになれば巻取りドラム３ａを交換し
て再び巻取りを行う。

【００４４】また、ウインチ１及び巻取りドラム３ａが
一次停止した時に、ウインチ１が逆転した場合には、巻
取りドラム３ａも繰り出し方向に回転する。この際、巻
取りドラム３ａには繰り出し速度よりもわずかに小さい
周波数で運転制御され、ワイヤＡに設定した一定の張力
を与えた状態で前述した制御によりワイヤＡの繰り出し
を行う。従って、設定張力よりも大きなトルク量が発生
した場合には逆転の周波数を増加させて設定トルク量以
内に収まるように制御する。

【００４５】

【００４６】請求項１記載の架線装置におけるリールワ
インダー駆動装置によれば、巻取りドラムの低速領域に
おいては、減速機に連結されたエンコーダからの検出に
基づいてトルク量を制御することで、巻取りドラムの低
速領域における電動モータのチャタリングを防止でき、
精度の良い制御を行うことができる。

【００４７】請求項２記載の架線装置におけるリールワ
インダー駆動装置によれば、ロードセルで検出された検
出結果に基づいてインバータ回路によって電動モータを
制御することで、ワイヤの張力、つまり、巻取りドラム
に作用するトルクをさらに精度良く制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】リールワインダーの駆動系及び制御系の概略構
成を示すブロック図である。

【図２】回転速度とモータ電流との関係を示す図であ
る。

【図３】操作ボックスを示す正面図である。

【図４】操作ボックスを示す正面図である。

【図５】架線作業を示す概略の延線図である。

【符号の説明】

１ ウインチ ３ リールワインダー ３ａ 巻取りドラム ４ 電動モータ ５ 減速機 ７ インバータ回路 ８ ロータリーエンコーダー １１ ロードセル Ａ ワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 音無 薫 大阪市北区本庄東２丁目９番地18号 関 電興業株式会社内 (72)発明者 萩原 剛信 大阪市福島区福島６丁目11番13−117号 シンク工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−117988（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−61191（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B66D 1/46 B66D 1/50 B66D 1/74 B66D 1/76 H02G 1/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウィンチを介してリールワインダーにワ
   イヤを巻取りながら架線作業を行う架線装置において、 前記リールワインダーの巻取りドラムは、該巻取りドラ
   ムに減速機を介して連結された電動モータにより正逆方
   向に回転駆動され、該電動モータがインバータ回路によ
   って制御されるように構成されるとともに、前記リール
   ワインダーは、巻取りドラムの低回転領域では、減速機
   に連結されたエンコーダからの検出に基づいて、インバ
   ータ回路の出力周波数と電動モータの実回転数との差で
   表されるすべり量を制御することによりトルク量を制御
   するようにしたことを特徴とする架線装置におけるリー
   ルワインダー駆動装置。
2. 【請求項２】 前記インバータ回路には、ワイヤの張力
   を検出するロードセルの検出値が入力され、該検出値に
   基づいて電動モータが制御される請求項１記載の架線装
   置におけるリールワインダー駆動装置。