JP2906892B2 - トルク制御可能なモータ駆動装置における重量物落下防止方法 - Google Patents

トルク制御可能なモータ駆動装置における重量物落下防止方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は重量物懸垂装置におけ
る重量物落下防止方法に係り,特に,トルク制御可能な
モータ駆動装置による重量物懸垂装置において確実に重
量物の落下を防止できる重量物落下防止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】工場や物流システムにおいて稼働される
クレーンやアーク炉における溶材運搬には,これら重量
物を懸垂して昇降移動動作を行っている。このような,
重量物の懸垂動作には,インバータにより駆動制御され
る交流モータによって重量物の懸垂機構を昇降し,停止
時には機械式ブレーキによって落下を防止するようにし
ている。近時上記インバータとしてトルク制御可能なベ
クトル制御インバータを使用した交流モータの駆動制御
が実用され,また,サーボ制御方式による交流モータや
直流モータを懸垂機構の昇降機構に使用する場合があ
る。インバータ駆動による懸垂昇降機構における重量物
落下防止のための機械式ブレーキ操作装置には図4に示
すようなものがある。図4はインバータによって交流モ
ータを駆動している回路例であって,インバータ10は
主制御装置7から入力するインバータ操作信号に従い,
入力する直流電力Aを交流電力に変換して交流モータ3
に供給し駆動する。交流モータ3は負荷装置4を駆動
し,交流モータ3と負荷装置4を結合する回転軸には機
械式ブレーキ5が装着されている。図4には減速機の図
示は省略している。機械式ブレーキ5は主制御装置7か
ら出力されるブレーキ操作信号によって操作される電磁
接触器5aによってオン・オフされる電流により操作さ
れる。図4には機械式ブレーキ5に供給する電力回路の
図示は省略している。また,図4には,直接ブレーキ操
作機能に関連のない制御装置や電磁接触器5a等の機器
及び配線類の図示は省略している。
【0003】図4において,昇降運転開始時には,主制
御装置7はインバータ10にインバータ操作信号を出力
してインバータ10を起動した後,ブレーキ操作信号を
出力し電磁接触器5aによって機械式ブレーキ5を解放
してモータ3を駆動する。昇降停止時には,主制御装置
7はインバータ10にインバータ停止のための操作信号
を出力してインバータ10を所定条件で作動させてモー
タ3の回転を停止したままトルク発生状態にした後,ま
たはモータ停止直後にブレーキ操作信号を出力し,電磁
接触器5aによって機械式ブレーキを拘束状態にして懸
垂物の落下を防止しインバータ10の作動を停止してモ
ータ3を完全に停止する。
【0004】また,モータとブレーキを備えインバータ
により制御されるクレーン等におけるブレーキ作動手段
に関しては,特公平4−53799号公報,実開平2−
15992号公報に開示のものがある。特公平4−53
799号公報に記載のものは,インバータの出力電流を
検知する電流検知リレーと,この電流検知リレーにより
常開接点とブレーキ開閉用電磁コイルを有する巻上げブ
レーキ制御用回路を設け,インバータの出力電流が所定
値になるとブレーキを解除し,電流値が所定値以下にな
るとブレーキを拘束するようにしている。実開平2−1
5992号公報に開示のものは,インバータの電源に並
列接続された上昇スイッチおよび下降スイッチそれぞれ
に個別のリレーを接続し,このリレーのオン・オフによ
ってインバータをモータ運転の運転モードと停止モード
にすると共に,リレーのオンおよびインバータのラン信
号とリレーのオフにて即投入,遅延切断されるタイマを
備え,タイマ接点のオン・オフによってブレーキの解除
スイッチをオン・オフし,周波数設定器とインバータと
を接続するシールド線の断線等インバータのフォールト
信号にて上記上昇スイッチおよび下降スイッチにそれぞ
れ直列接続された接点を開くようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで,上述したよ
うなブレーキ操作機構による重量物落下防止手段による
と,インバータから電流がモータに供給されているよう
でも,モータ機能に異常が発生している場合等には確実
にモータトルクを発生して駆動トルクや電気ブレーキが
働いているという保証はない。従って,駆動トルクや電
気ブレーキが働いていない状態で機械式ブレーキを解放
すると懸垂する重量物が落下する危険性がある。またモ
ータトルクが減衰した場合は直ちにブレーキを拘束させ
る必要がある。本発明は上記従来の課題(問題点)を解
決することを目的とし,モータのトルクが働いている場
合には機械式ブレーキを解放し,モータのトルクが働い
ていない場合には機械式ブレーキを拘束することによ
り,確実に重量物の落下防止が実行できるトルク制御可
能なモータ駆動装置における重量物落下防止方法を得る
ようにしている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に基づくトルク制御可能なモータ駆動装置にお
ける重量物落下防止装置においては,機械式ブレーキを
備えたトルク制御可能なモータ駆動装置において,モー
タの被駆動状態を検出する検出手段による検出値とモー
タのトルク制御条件によって定まるモータの被駆動状態
とを比較し,この比較結果が所定条件を満足しなければ
機械式ブレーキを拘束するようにした。また,比較結果
が所定条件を満足すれば機械式ブレーキを解放するよう
にした。
【0007】
【作用】本発明は,上述のような構成にしたので,モー
タ負荷がなんらかの原因で無トルク状態になった場合に
は確実に機械式ブレーキが作動する。
【0008】
【実施例】本発明に基づくトルク制御可能なモータ駆動
装置における重量物落下防止装置の実施例を図1,図
2,図3を参照して詳細に説明する。 第1の実施例 図1はベクトル制御インバータによって誘導電動機(以
下モータと略称する)を駆動している第1の実施例を示
すブロック回路図であって,インバータ回路1は半導体
等のスイッチング素子によって構成され,インバータ回
路1のベクトル制御インバータ制御機能(以下ベクトル
制御装置と称す)2から出力されるインバータ制御信号
によって所定の周波数と位相及び電流値の交流電流をモ
ータ3に供給して駆動する。 図1にはベクトル制御装
置2にフィードバックされる各種信号線の図示は省略し
ている。モータ3は負荷装置4を駆動し,モータ3と負
荷装置4を結合する回転軸には機械式ブレーキ5が装着
されている。また,モータ3にはモータの回転速度を検
出する回転速度検出手段3a,例えば,パルスエンコー
ダ等の回転角速度検出器を結合し,検出した回転速度信
号は後述するブレーキ操作装置6A,および,このベク
トル制御インバータがすべり周波数制御方式の場合は,
ベクトル制御装置2に伝送している。図1には回転速度
検出手段3aからベクトル制御装置2に接続する信号線
及びモータに結合した減速機類の図示は省略している。
機械式ブレーキ5はブレーキ操作装置6Aから出力され
るブレーキ操作信号によって操作される電磁接触器5a
によって入切される電流により操作される。図には機械
式ブレーキ5に供給する電力回路の図示は省略してい
る。ブレーキ操作装置6Aには,主制御装置7から出力
されるブレーキ操作信号,ベクトル制御装置2から出力
されるインバータ制御信号,回転速度検出手段3aから
出力されるモータの回転速度信号を入力し,詳細を後述
する動作を行って,機械式ブレーキ5に対するブレーキ
操作信号を出力している。主制御装置7は,また,ベク
トル制御装置2にインバータ操作信号を伝送している。
【0009】次に上述した回路構成の働きを図2に示す
動作フローを参照して説明する。図1において,昇降運
転を開始すると,主制御装置7から出力されるインバー
タ操作信号に従ってベクトル制御装置2から出力される
インバータ制御信号によって作動するインバータ回路1
はモータ3に対して適切な回転速度とトルクを発生する
ように指令された周波数で位相の交流電流を供給する。
モータ3を所定のトルク発生状態にした後主制御装置7
から出力されるブレーキ操作信号によってブレーキ操作
装置6Aは電磁接触器5aを作動して機械式ブレーキを
解放し,インバータ回路出力電流によってモータ3は駆
動される。ブレーキ操作装置6Aはさらに,ベクトル制
御装置2から出力されるインバータ制御信号の内容と回
転速度検出手段3aから出力されるモータ3の回転速度
信号を比較し,モータ3の回転方向がインバータ制御信
号により設定されるモータの回転方向と異なると,ま
た,インバータ制御信号の条件によっては,予め設定し
た演算式に従ってインバータ制御信号に含まれるトルク
指令値と回転速度から算出されるモータの予想回転速度
と回転速度検出手段3aから出力されるモータ3の回転
速度信号とを比較して,一致せずにモータ回転のすべり
が大きい等の異常を検知すると,直ちに電磁接触器5a
を作動して機械式ブレーキ5によって回転軸を拘束する
とともにベクトル制御装置2に信号を伝送して直ちにモ
ータ3の回転を停止する。また,ベクトル制御装置2は
主制御装置7に信号を伝送して異常警報を出力する(図
示せず)。
【0010】ベクトル制御装置2から出力されるインバ
ータ制御信号によって算出されるモータ3の予想回転速
度と,回転速度検出手段3aから出力されるモータ3の
回転速度信号を比較して異常がなければ,モータ3の回
転を継続して負荷装置4の稼働を行う。
【0011】上述した稼働中にブレーキ操作装置6A
は,ベクトル制御装置2から出力されるインバータ制御
信号に含まれるトルク指令値と回転速度から予め設定し
た演算式に従って算出されるモータ3の予想回転速度
と,回転速度検出手段3aから出力されるモータ3の回
転速度信号とを比較し,異常を検知すると,直ちに電磁
接触器5aを作動して機械式ブレーキ5によって回転軸
を拘束してモータ3の回転を停止する。また,必要と条
件によりベクトル制御装置2はインバータ回路1の作動
を停止し,主制御装置7は異常警報を出力する(図示せ
ず)。
【0012】昇降停止時には,操作員の操作に従い,ま
たは,予め設定された作業シーンケンス条件等に従って
主制御装置7から出力されるインバータ操作信号に従
い,ベクトル制御装置2はインバータ回路1から出力さ
れるモータ駆動交流電流を調節してモータ3の回転を停
止し,また,所定のトルク発生状態にした後,主制御装
置7から出力されるブレーキ操作信号によってブレーキ
操作装置6Aは電磁接触器5aを作動して機械式ブレー
キ5によって回転軸を拘束する。上述した主制御装置
7,ベクトル制御装置2,ブレーキ操作装置6Aの構成
とそれぞれの機能は,この懸垂機構を備えたシステムの
条件に対応して上述した構成以外適切に構成し作業分担
させるようにして良いことは当然である。例えば,上記
事項のディジタル処理を一つのコンピュータによって実
行させても良い。
【0013】第2の実施例 図3はベクトル制御インバータによって負荷装置として
モータを駆動している第2の実施例を示すブロック回路
図である。第2の実施例が第1の実施例と異なる構成
は,第1の実施例がモータ3の回転情報をブレーキ操作
装置6Aに入力するための検出手段として,モータ3に
回転速度検出手段3aを装着しているのに対して,第2
の実施例では,モータ3の出力回転軸にトルク値検出手
段3bを装着してトルク計測値をブレーキ操作装置6B
に伝送し,ブレーキ操作装置6Bでは,ベクトル制御装
置2から出力されるインバータ制御信号により定まるモ
ータ3の出力トルク値と,トルク値検出手段3bにより
検出されるモータ出力回転軸のトルク計測値を比較する
ようにしている点の二箇所である。従って,ブレーキ操
作装置6Bに設けた異常判定条件は,前述した第1の実
施例におけるブレーキ操作装置6A内部の異常判定条件
とは異なっている。上述した以外の構成は第1の実施例
と同一である,従って,ブレーキ操作装置以外は図3は
図1と同一の符号を使用している。なお,図2に示した
動作フローと判定条件が異なるが,動作フローは共通で
ある。
【0014】図2,図3において,昇降運転開始時に
は,主制御装置7から出力されるインバータ操作信号に
従ってベクトル制御装置2から出力されるインバータ制
御信号によって稼働するインバータ回路1はモータ3に
対して適切な回転速度とトルクを発生するように指令さ
れた周波数で位相の交流電流を供給する。ブレーキ操作
装置6Bは,ベクトル制御装置2から出力されるインバ
ータ制御信号によって定まるモータの指定出力トルク値
と,トルク値検出手段3bから出力されるモータ3の出
力トルク値とを比較し,モータ3のトルク出力状態に異
常を検知すると,機械式ブレーキ5の作動を継続し,ま
た,必要と条件によりベクトル制御装置2はインバータ
回路1の作動を停止して主制御装置7は異常警報を出力
する(図示せず)。
【0015】ベクトル制御装置2から出力されるインバ
ータ制御信号によって定まるモータの指定出力トルク値
と,トルク値検出手段3bから出力されるモータ3のト
ルク出力値とを比較して異常がなければ,ブレーキ操作
装置6Bは,電磁接触器5aを作動して機械式ブレーキ
5を解放してモータ3の回転を継続し負荷装置4の稼働
を行う。
【0016】上述した稼働中にベクトル制御装置2から
出力されるインバータ制御信号によって定まるモータ3
の出力トルク値とトルク値検出手段3bから出力される
モータ3の出力トルク値とを比較し,モータ3の出力ト
ルク値に異常を検知するとブレーキ操作装置6Bは電磁
接触器5aを作動し,機械式ブレーキ5によってモータ
3の回転を拘束し停止させる。また,ベクトル制御装置
2はインバータ回路1の作動を停止して主制御装置7は
異常警報を出力する(図示せず)。
【0017】昇降停止時には,主制御装置7から出力さ
れるインバータ操作信号に従って,ベクトル制御装置2
はインバータ回路1から出力されるモータ駆動交流電流
によってモータ3の回転を停止し,また,所定のトルク
発生状態にした後,主制御装置7から出力されるブレー
キ操作信号によってブレーキ操作装置6Bは電磁接触器
5aを作動して機械式ブレーキ5により回転軸を拘束す
る。
【0018】上述の説明は本発明に基づく基本的実施例
を示したものであって,本来のモータの機種と機種に伴
う制御装置の構成に対応して応用改変できることは当然
である。例えば,モータの回転速度,出力回転軸の出力
トルク値を検出する以外,インバータへの指令値に対応
するモータの出力トルクによって変化するモータ内外の
状態を検知して比較することにより本発明の技術思想を
実現することが可能である。また,モータの特性に対応
して,供給電流の内から励磁成分とトルク出力成分が演
算分離することが可能であれば,演算によってトルク印
加成分を算出し上述したような比較機能を用いても良い
ことも当然である。また,実施例の説明では誘導電動機
をベクトル制御インバータによって駆動する例について
説明したが,永久磁石式同期モータ,永久磁石式直流モ
ータ,分巻式直流モータ等のように電機子巻線供給電流
によってトルク制御可能なモータに対しては,それぞれ
のモータ特性とモータ回転制御装置の種類構成に対応し
て指令信号と検知信号およびその比較手段を適切に設定
することによって本発明の技術思想を実現することが可
能である。さらに,インバータによりトルク成分を制御
する場合について説明したが,サーボ制御系によるモー
タの回転速度制御,モータの位置制御,負荷装置の位置
制御等各種制御方法に対しても,その制御方法に対応し
たモータや負荷装置の状態,例えば,速度,加速度,位
置等を検出してインバータの制御状態を監視し,機械式
ブレーキを操作するようにすることもできる。上述した
各種の検出する手段は,実施例に示したような用法を実
行する信号が検出できれば,本来のモータ制御装置に装
置されるフィードバック信号検出用センサ類を活用すれ
ば良いことも当然である。また,上述した各要素装置の
種類と構成は,このモータ機構を含むシステムの条件に
対応して適宜使用し,また構成すれば良い。例えば,上
述した各種要素装置のいずれかまたはいずれをもアナロ
グ回路で形成させるA/Dコンバータ,D/Aコンバー
タと組み合わせて個々にマイクロコンピュータ等による
ディジタル処理を行うようにする電力系を含むアナログ
信号部以外は一つのコンピュータによってディジタル処
理を行うようする等,このモータ機構を含むシステムの
条件に対応して任意適切に構成使用すれば良い。
【0019】
【発明の効果】本発明は上述したように機能するように
したので,モータが設定信号通りに機能している場合は
機械式ブレーキを解放し,モータが設定信号通りに機能
していない場合は機械式ブレーキを作動してモータ回転
を拘束できる。従って,モータトルクや電気ブレーキが
働いている場合には機械式ブレーキを解放し,モータト
ルクや電気ブレーキが働いていない場合には機械式ブレ
ーキを作動するので,確実に重量物の落下防止が実行で
きるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づくトルク制御可能なモータ駆動装
置における重量物落下防止方法の第1の実施例を説明す
る概要構成ブロック図である。
【図2】本発明の働きを説明する概略フロー図である。
【図3】本発明に基づくトルク制御可能なモータ駆動装
置における重量物落下防止方法の第2の実施例を説明す
る概要構成ブロック図である。
【図4】従来のモータ駆動装置における重量物落下防止
手段であるブレーキ操作機能を説明する概要構成ブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1:インバータ回路 2:ベクトル制御装置(モータ駆動装置) 3:モータ 3a:回転速度検出手段 3b:トルク値検出手段 5:機械式ブレーキ 5a:電磁接触器 6A,6B:ブレーキ操作装置
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−37696(JP,A) 特開 昭59−48390(JP,A) 特開 昭61−162493(JP,A) 特開 昭62−116496(JP,A) 特開 平6−32592(JP,A) 実開 昭51−123572(JP,U) 実開 平2−15992(JP,U) 特公 平4−53799(JP,B2) 特公 昭31−10723(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B66D 1/46 B66C 13/23 B66D 1/54 B66D 5/30

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機械式ブレーキを備えたトルク制御可能
    なモータ駆動装置において,モータの被駆動状態検出手
    段を備えて該検出手段の検出値とモータのトルク制御条
    件によって定まるモータの被駆動状態とを比較し,該比
    較結果が所定条件を満足しなければ機械式ブレーキを拘
    束するようにしたことを特徴とするトルク制御可能なモ
    ータ駆動装置における重量物落下防止方法。
  2. 【請求項2】 機械式ブレーキを備えたトルク制御可能
    なモータ駆動装置において,モータの被駆動状態検出手
    段を備えて該検出手段の検出値とモータのトルク制御条
    件によって定まるモータの被駆動状態とを比較し,該比
    較結果が所定条件を満足すれば機械式ブレーキを解放す
    るようにしたことを特徴とするトルク制御可能なモータ
    駆動装置における重量物落下防止方法。
  3. 【請求項3】 機械式ブレーキを備えたトルク制御可能
    なモータ駆動装置において,モータの被駆動状態検出手
    段を備えて該検出手段の検出値とモータのトルク制御条
    件によって定まるモータの被駆動状態とを比較し,該比
    較結果が所定条件を満足しなければ機械式ブレーキを拘
    束し,上記比較結果が所定条件を満足すれば機械式ブレ
    ーキを解放するようにしたことを特徴とするトルク制御
    可能なモータ駆動装置における重量物落下防止方法。
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JP6415774B1 (ja) * 2018-07-19 2018-10-31 菱栄工機株式会社 クレーン用暴走防止装置

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