JP3067627B2 - How to drive the earth auger - Google Patents

How to drive the earth auger

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JP3067627B2
JP3067627B2 JP8018604A JP1860496A JP3067627B2 JP 3067627 B2 JP3067627 B2 JP 3067627B2 JP 8018604 A JP8018604 A JP 8018604A JP 1860496 A JP1860496 A JP 1860496A JP 3067627 B2 JP3067627 B2 JP 3067627B2
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益己 石井
誠治 西尾
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三和機工株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、地盤掘削機に装
備されるアースオーガの駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving an earth auger mounted on a ground excavator.

【0002】[0002]

【従来の技術】掘削機には交流発電機とこれにより駆動
するアースオーガ用交流電動機と該電動機によって回動
駆動するオーガスクリューとを備えている。
2. Description of the Related Art An excavator is provided with an AC generator, an AC motor for a ground auger driven by the AC generator, and an auger screw driven to rotate by the motor.

【0003】この際、通常運転時の交流発電機の出力は
定格より低い状態で使用されるのに対し、交流電動機の
始動時には非常に大きな電流を流さなければならず、こ
れがために交流電動機の定格容量の数倍の規格の交流発
電機が必要となり、発電機効率が悪くなる。
[0003] In this case, the output of the AC generator during normal operation is used in a state lower than the rated value, whereas a very large current must flow when the AC motor is started. An alternator with a standard several times the rated capacity is required, and the generator efficiency deteriorates.

【0004】また掘削される地盤の硬軟質の条件によっ
てオーガスクリューの回転数を変化させる必要がある
が、従来の誘導電動機を使用している場合には、交流電
動機の極数を変化させて回転数、即ち回転トルクを変化
させるようにしている。しかし回転数を変化できる範囲
は2段階程度であり、これでは最適の回転速度を得るこ
とは困難であった。即ち、誘導電動機の起動電流は定格
の数倍の電流となるため、誘導電動機側からみた電源イ
ンピーダンスが高い時には電源内での電圧降下が大き
く、必要な起動電流を流すことができなくなり、起動に
時間がかかるという難点があった。
It is necessary to change the rotation speed of the auger screw depending on the hard or soft condition of the ground to be excavated. When a conventional induction motor is used, the rotation speed is changed by changing the number of poles of the AC motor. The number, that is, the rotational torque is changed. However, the range in which the number of rotations can be changed is about two steps, and it has been difficult to obtain an optimum rotation speed. That is, since the starting current of the induction motor is several times the rated current, the voltage drop in the power supply is large when the power supply impedance as viewed from the induction motor side is high, and the necessary starting current cannot be flown. There was a drawback that it took time.

【0005】この発明は、これらの問題を解決して、比
較的小規模の交流発電機で運転できるようになり、発電
機を高効率の状態で運転できるようにすることを目的と
する。
[0005] It is an object of the present invention to solve these problems and to be able to operate with a relatively small-scale alternator and to operate the generator with high efficiency.

【0006】[0006]

【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
ために、本発明は、交流発電機10から供給される電力
を、出力電圧が任意に可変できるコンバータ20によっ
安定化直流電源に変換し、この直流電源出力を正弦波
インバータ30を経由してアースオーガが備える交流電
動機40を駆動するとともに、回転数制御装置50から
の回転数設定データに基づいて前記コンバータ20の出
力電圧および正弦波インバータ30の出力電圧と出力周
波数とを所望の値に変更するようにした構成を採用する
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to an electric power supplied from an AC generator 10.
And by a converter 20 the output voltage can be varied arbitrarily
Te into a stabilized DC power supply, drives the AC motor 40 provided in the ground auger to the DC power supply output via a sine wave <br/> inverter 30, the speed control system 50
Of the converter 20 based on the rotation speed setting data of
Output voltage and output voltage of sine wave inverter 30
This adopts a configuration in which the wave number is changed to a desired value .

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施例の形態
をブロック図で示すもので、3相交流発電機10とコン
バータ(定電圧整流装置)20と3相インバータ(可変
交流変換装置)30と3相誘導電動機40とにより構成
されている。コンバータ20は3相交流発電機10の出
力を直流電源に変換する装置である。該コンバータ20
は整流部21と制御部22とにより構成されており、該
コンバータ20の出力電圧を制御部22により設定する
ことが出来る。必要に応じて制御部22の設定は3相イ
ンバータ30の周波数に応じた電圧に変更する必要が生
じた場合には、必要に応じて回転制御装置50からの指
令によっても設定できるようになっている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which a three-phase AC generator 10, a converter (constant voltage rectifier) 20 and a three-phase inverter (variable AC conversion) are shown. ) 30 and a three-phase induction motor 40. Converter 20 is a device that converts the output of three-phase AC generator 10 into a DC power supply. The converter 20
Is composed of a rectifier 21 and a controller 22, and the output voltage of the converter 20 can be set by the controller 22. If it is necessary to change the setting of the control unit 22 to a voltage corresponding to the frequency of the three-phase inverter 30, the setting can be made by a command from the rotation control device 50 as necessary. I have.

【0008】コンバータ20は上述のように3相交流正
弦波電源を作る3相インバータ30に直流電源を供給す
る装置であり、負荷である3相インバータ30が過電流
を必要とするときには静電容量に蓄えられたエネルギー
から供給する。なお該エネルギーの足りない時には電圧
が降下する事になり、制御部22が作動して整流部21
からより多くの電力が供給できるように制御する負帰還
機能を持っている。従って、コンバータ20の出力電圧
は一定値に保持されるようになり、電圧降下を防止する
事ができる。即ち、コンバータ20の出力電圧は負帰還
機能によって保持されるため、電源の内部インピーダン
スが等価的に低く成ったことになり、起動時等の過電流
に対してもコンバータ20の出力電圧が一定値に保持で
きるようになる。
The converter 20 is a device for supplying DC power to the three-phase inverter 30 for generating a three-phase AC sine wave power supply as described above. Supply from the energy stored in When the energy is insufficient, the voltage drops, and the control unit 22 operates to operate the rectification unit 21.
It has a negative feedback function that controls so that more power can be supplied from. Therefore, the output voltage of converter 20 is maintained at a constant value, and a voltage drop can be prevented. That is, since the output voltage of the converter 20 is held by the negative feedback function, the internal impedance of the power supply is equivalently reduced, and the output voltage of the converter 20 is maintained at a constant value even with an overcurrent at the time of starting or the like. Can be held.

【0009】3相インバータ30はコンバータ20の直
流電源を3相交流正弦波電源に変換する装置である。3
相インバータ30としては最も簡単な矩形波インバータ
を初め、多重位相変調型やパルス幅変調型等の正弦波イ
ンバータがある。ここで、誘導電動機40を等幅の単純
な矩形波パルスの電圧出力に基づく交流電源で駆動する
と衝撃トルクが発生し、振動源になる等の問題の外に力
率が悪くなり、有効なトルクを得ることが出来ず、結果
的に大電流の発電機とインバータを必要とする。従っ
て、3相矩形波インバータは本発明の目的と異にする
のであって採用できない。よって、この実施の形態の3
相インバータ30としては正弦波変化に比例してパルス
変調する正弦波インバータ、たとえば上記の3相正弦波
パルス幅変調型インバータが適用される。
The three-phase inverter 30 is a device for converting the DC power of the converter 20 into a three-phase AC sine wave power. 3
Examples of the phase inverter 30 include a sine wave inverter such as a multiplex phase modulation type and a pulse width modulation type, including the simplest rectangular wave inverter. Here, the induction motor 40 is a simple
When driven by an AC power supply based on the voltage output of a square-wave pulse, an impact torque is generated, and in addition to the problem of becoming a vibration source, the power factor is deteriorated, and effective torque cannot be obtained. Requires a current generator and inverter. Therefore, even a three-phase rectangular wave inverter having different purposes of the present invention
Therefore, it cannot be adopted. Therefore, the third embodiment
As the phase inverter 30, the pulse is proportional to the sine wave change.
A modulating sine wave inverter, such as the above three-phase sine wave
A pulse width modulation type inverter is applied.

【0010】3相インバータ30は周波数制御器31、
関数発生器32、波形発生器33、及び出力回路35に
より構成されている。3相インバータ30の周波数と電
圧データは回転制御装置50から周波数制御器31に
送られる。周波数制御器31は関数発生器32に記憶さ
れているデータの中から回転制御装置50が指定する
周波数と電圧データとを呼び出し、波形発生器33に供
給する。波形発生器33は周波数制御器31の指示し従
ってコンバータ20の直流電源を指定されたデータの正
弦波に変換して、出力回路34を経由して高周波成分を
除去して3相誘導電動機40に送り出して、3相誘導電
動機40を回転させる。
The three-phase inverter 30 includes a frequency controller 31,
It comprises a function generator 32, a waveform generator 33, and an output circuit 35. The frequency and voltage data of the three-phase inverter 30 are sent from the rotation speed controller 50 to the frequency controller 31. The frequency controller 31 calls out the frequency and voltage data designated by the rotation speed control device 50 from the data stored in the function generator 32 and supplies them to the waveform generator 33. The waveform generator 33 converts the DC power of the converter 20 into a sine wave of the designated data according to the instruction of the frequency controller 31 and removes the high frequency component via the output circuit 34 to the three-phase induction motor 40. Then, the three-phase induction motor 40 is rotated.

【0011】回転制御装置50は回転数制御器51と
回転数設定器52により構成されている。回転数設定器
52はダイヤル形式等で3相インバータ30の周波数、
または3相誘導電動機40の同期速度等で設定すること
が出来るようになっている。回転数設定器52からの信
号は回転数制御器51により信号変換されて3相インバ
ータ30の周波数制御器31に供給される。もし、3相
インバータ30に供給する直流電圧をも変更するときに
は同時にコンバータ20の制御部22にも必要なデータ
を供給する。従って操作員は3相誘導電動機40の回転
を変更する時には回転数制御器52を操作して希望する
回転数に設定すると、そのデータは3相インバータ30
の周波数制御器31に送られるとともに、コンバータ2
0の制御部22にも同時に送られ3相インバータ30に
より希望の電源周波数と電圧に変更され、3相誘導電動
機40の回転数を容易に変更することができる。
The rotation speed control device 50 comprises a rotation speed controller 51 and a rotation speed setting device 52. The rotation number setting device 52 is a dial type or the like,
Alternatively, it can be set by the synchronous speed of the three-phase induction motor 40 or the like. The signal from the rotation speed setting device 52 is converted into a signal by the rotation speed controller 51 and supplied to the frequency controller 31 of the three-phase inverter 30. If the DC voltage supplied to the three-phase inverter 30 is also changed, necessary data is also supplied to the control unit 22 of the converter 20 at the same time. Thus the operator when the time to change the rotation of the 3-phase induction motor 40 is set to the rotational speed desired by operating the rotational speed controller 52, the data is three-phase inverter 30
It sent in the frequency controller 31 Rutotomoni, converter 2
The three-phase inverter 30 is fed simultaneously to the control unit 22 of 0 is changed to the power supply frequency and the desired voltage, it is possible to easily change the rotational speed of the three-phase induction motor 40.

【0012】図2は本発明の一実施の形態による電源の
電圧波形を示す。ACは3相交流発電機10の1相の電
圧波形であり、DCはコンバータ20の電圧波形であ
り、AC1は3相インバータ30の1相の電圧波形で3
相交流発電機10の電源周波数より高い周波数で、AC
2は低い周波数を示す。コンバータ20や該コンバータ
の負荷である3相インバータ30が短時間に多くの電流
を必要としても出力電圧が負帰還により一定電圧に保持
するように作動する。換言すれば、コンバータ20は3
相交流発電機10と3相インバータ30との間の緩衝機
能の役目も果たしている。
FIG. 2 shows a voltage waveform of a power supply according to an embodiment of the present invention. AC is a one-phase voltage waveform of the three-phase AC generator 10, DC is a voltage waveform of the converter 20, and AC1 is a one-phase voltage waveform of the three-phase inverter 30.
At a frequency higher than the power supply frequency of the phase alternator 10,
2 indicates a low frequency. Even if the converter 20 and the three-phase inverter 30 as a load of the converter require a large amount of current in a short time, the output voltage operates to maintain a constant voltage by negative feedback. In other words, converter 20 has 3
Also serves as a buffer function between the phase AC generator 10 and the three-phase inverter 30.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明では、連続的に回転数を変更でき
るため被掘削物に適した回転数で運転できる。更に、極
数増加による電動機の効率低下もなく、また、矩形波イ
ンバータによる衝撃トルクやトクルのリップルもなく、
使用する電動機規格の数割増し程度の容量規格の発電機
で問題なく運営できる。
According to the present invention, since the rotation speed can be continuously changed, the operation can be performed at a rotation speed suitable for the excavated object. Furthermore, there is no reduction in motor efficiency due to an increase in the number of poles, and there is no impact torque or torque ripple due to the square wave inverter,
It can be operated without any problems with a generator with a capacity standard that is about several percent higher than the motor standard to be used.

【0014】即ち、本発明では、通常の発電機規格に近
い効率の高い状態で運転でき、運転費が安価になる。更
に掘削される地盤の硬軟度に適した回転数を選択できる
ため、作業効率を高め、省エネルギーで経済効果が大き
い。
That is, according to the present invention, the operation can be performed in a state of high efficiency close to the standard of a normal generator, and the operation cost is reduced. Furthermore, since the rotation speed suitable for the hardness of the ground to be excavated can be selected, work efficiency is increased, energy is saved, and the economic effect is large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態をブロック図で示す。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention in a block diagram.

【図2】本発明の一実施形態の各部の電源波形を示す。FIG. 2 shows a power supply waveform of each unit according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 交流発電機 20 コンバータ(定電圧整流装置) 30 インバ−タ 40 交流電動機(3相誘導電動機) 50 回転数制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 AC generator 20 Converter (constant-voltage rectifier) 30 Inverter 40 AC motor (3-phase induction motor) 50 Revolution control device

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 3/02 E21B 7/00 H02M 3/00 - 3/44 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) E21B 3/02 E21B 7/00 H02M 3/00-3/44

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 交流発電機から供給される電力を、出力
電圧が任意に可変できるコンバータによって安定化直流
電源に変換し、この直流電源出力を正弦波インバータを
経由してアースオーガが備える交流電動機を駆動する
ともに、回転数制御装置からの回転数設定データに基づ
いて前記コンバータの出力電圧および正弦波インバータ
の出力電圧と出力周波数とを所望の値に変更することを
特徴とするアースオーガの駆動方法。
An electric power supplied from an AC generator is output.
Voltage is converted to a stabilized direct-current power supply by any variable can converter and drives AC motor provided in the ground auger to the DC power supply output via a sine wave inverter
Both are based on the speed setting data from the speed controller.
Output voltage of said converter and a sine wave inverter
Changing the output voltage and output frequency of the
Characteristic method of driving earth auger.
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