JP4662248B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、軽負荷時にモータの回転速度を高める軽負荷高速運転を行うインバータ装置に関する。

この種のインバータ装置は、荷役効率の向上を目的として、荷を上下に移動させるクレーンやホイストの巻上用モータの駆動に広く用いられている。具体的には、下記特許文献に記載されているように、運転指令が入力されると所定の軽負荷判定周波数で運転し、その運転時のトルクや電流などのインバータ内部情報に基づいてモータが軽負荷かどうかを判定し、軽負荷と判定した場合にはモータの回転速度を高めるように制御する。軽負荷状態の判定を誤ると巻上用モータが失速する虞があるので、正確な負荷検出および軽負荷判定が必要となる。
特許第３４７２６６２号公報 特開平８−１０７６９９号公報 実用新案登録第２５４５２８８号公報 特開平１１−２４６１８２号公報 特公平７−４０８０号公報

従来のインバータ装置では、軽負荷であるか否かを判定するための判定基準を作業者が設定している。作業者は、実際のクレーン作業等における運転状態に基づいて、無負荷として高速運転したい負荷状態を想定し、その負荷状態に相当する判定基準値（例えばトルク電流の基準値）をインバータ装置に仮設定する。仮設定が終了すると作業者は実際に試運転を行い、高速運転への移行が意図した通りになるように上記判定基準値を調整する。しかし、この調整作業を的確に行うには、上記試運転と判定基準値の調整とを繰り返し行う必要があるため、手間と時間を要し作業効率の悪化を招いていた。

また、ケーブルに吊り下げられた負荷がフックのみの場合において、フックが床に接してケーブルがたるんだ状態から巻き上げを行うと、地切りすなわちフックが地面から離れる時に、ケーブルだけを巻き上げる状態からフックを含めて巻き上げる状態となり負荷状態が急変する。この時、一時的にバネ性負荷が生じて負荷が振動するので、作業者による上記判定基準値の設定作業はより難しいものとなっている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、軽負荷高速運転を行うに際し、作業者による面倒な設定・調整作業をなくし且つ正確な軽負荷判定を可能とするインバータ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載のインバータ装置は、
駆動するモータの負荷を検出する負荷検出手段を有し、この負荷検出手段により検出された負荷が小さい場合に前記モータの回転速度を高める軽負荷高速運転を行う制御手段を備えたインバータ装置において、
前記制御手段は、前記軽負荷高速運転の実行条件が規定された運転基準データを設定するデータ設定手段と、その設定された運転基準データに基づいて前記軽負荷高速運転の実行を制御する運転制御手段とを備え、
前記運転基準データは、少なくとも軽負荷判定周波数、軽負荷判定時間および軽負荷判定トルクのデータを含み、
前記データ設定手段は、通常運転モードとは区別されたデータ設定モードにおいて、軽負荷として高速運転を許容する負荷状態に設定された前記モータを前記軽負荷判定周波数まで加速し、前記軽負荷判定周波数に到達後その軽負荷判定周波数で少なくとも前記軽負荷判定時間だけ運転を継続し、この運転継続期間において前記負荷検出手段により検出された負荷に基づいて前記軽負荷判定トルクを設定することを特徴とする。

本発明のインバータ装置によれば、データ設定手段は、データ設定モードにおいてモータを所定条件の下で駆動し、その駆動状態で負荷検出手段により検出された負荷に基づいて運転基準データを設定するので、作業者は自ら軽負荷高速運転に関する運転基準データを設定する必要がなく作業の効率化が図れ、さらに適切で正確な運転基準データが得られる。また、正確な運転基準データが得られるので、精度よく軽負荷判定を行うことができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、ホイストクレーン装置に設けられた巻上装置の電気的構成を示している。この巻上装置は、インバータ装置１により巻上げ用のモータ２(例えば誘導電動機)を可変速制御するようになっている。モータ２の出力は、機械式ブレーキ装置３と減速機（図示せず）とを介して巻取りドラム４に伝達され、モータ２が回転すると、荷重７はフック６が取り付けられたケーブル５により吊り上げられるようになっている。

インバータ装置１は、主回路部８と制御部９とから構成されている。主回路部８は、三相交流電源１０から与えられる交流電圧を整流して電源線１１、１２間に出力するコンバータ１３、電源線１１、１２間に接続された平滑用のコンデンサ１４、電源線１１、１２間の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ１５、およびインバータ１５からモータ２に流れる電流を検出する電流検出器１６、１７から構成されている。

ここで、コンバータ１３は、ダイオード１３ａを三相ブリッジ接続することにより構成され、インバータ１５は、ＩＧＢＴ等からなるスイッチング素子１５ａを三相ブリッジ接続すると共に各スイッチング素子１５ａに還流ダイオード１５ｂを並列接続することにより構成されている。なお、モータ２の回転軸には、ロータリエンコーダなどの回転速度検出器１８が取り付けられている。

制御部９（制御手段に相当）は、操作部（図示せず、選択手段に相当）から入力される種々の信号例えば運転指令信号、周波数指令信号、自動設定選択信号、電流検出器１６、１７により検出されたモータ２の相電流、回転速度検出器１８により検出された回転速度などに基づいて、インバータ１５のゲート駆動信号を生成するようになっている。この制御部９は、Ｖ／ｆ一定制御に代表されるモータ制御に関する各種の演算を高速に実行可能なプロセッサを備えており、メモリに記憶されたプログラムに従って各演算をソフトウェア処理するようになっている。また、制御部９はタイマを備えている。

図１に示す制御部９は、上記ソフトウェア処理が実行する各機能をブロックに分けて表している。負荷検出手段１９は、モータ２の負荷を検出するもので、本実施形態ではトルク電流Ｉｑを検出するようになっている。運転制御手段２０は、通常運転モードにおいて、周波数指令信号に従ってモータ２を駆動するとともに、記憶手段２１に記憶されている運転基準データに基づいて軽負荷高速運転を行うようになっている。

データ設定手段２２は、通常運転モードとは区別されたデータ設定モードにおいて、モータ２を所定条件の下で駆動し、その駆動状態で負荷検出手段１９により検出された負荷に基づいて上記運転基準データを自動設定するようになっている。ドライブ回路２３は、運転制御手段２０から出力されるＰＷＭ変調されたゲート駆動信号を入力し、絶縁および電圧変換を行ってインバータ１５に対し出力するものである。表示手段２４（報知手段に相当）は、インバータ装置１の運転や運転基準データの自動設定に関する情報を出力するようになっている。なお、制御部９は、機械式ブレーキ装置３に対する作動指令信号も生成するようになっている。

次に、インバータ装置１の動作について図２ないし図４も参照しながら説明する。
インバータ装置１は、自動設定選択信号がＬレベルの場合に実行する通常運転モードと、自動設定選択信号がＨレベルの場合に実行するデータ設定モードとを有している。通常運転モードとは、実際の巻上げ作業において周波数指令信号に従ってモータ２を駆動し、ケーブル５を巻き上げたり巻き下げたりする運転モードである。この通常運転モードにおいて、運転制御手段２０は、負荷検出手段１９により検出された負荷が小さい場合にモータ２の回転速度を高める軽負荷高速運転を実行するようになっている。一方、データ設定モードとは、実稼動運転に入る前に、データ設定手段２２が上記軽負荷高速運転に用いる運転基準データを自動設定するモードである。

図２は、通常運転モードにおける軽負荷高速運転の説明図である。
記憶手段２１に記憶されている運転基準データは、軽負荷高速運転の実行条件を規定するもので、軽負荷判定周波数ｆ１、ｆ1L、検出開始遅れ時間Ｔw1、軽負荷判定時間Ｔ１、軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1、到達許容時間Ｔａ、高速運転周波数ｆ２、ｆ2L、加速中負荷判定トルク電流Ｉtrq2、検出開始遅れ時間Ｔw2、負荷計測時間Ｔ２、高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3などのデータから構成されている。ケーブル５の巻上げを行うモータ２の正転時と巻下げを行うモータ２の逆転時とでは負荷状態が異なるので、それぞれについて個別の運転基準データとなっている。また、モータ２の正転時と逆転時とで個別の運転基準データではなく、モータ２の力行時と回生時とで個別の運転基準データとし、インバータ内部の情報からそれぞれの状態時の運転基準データを用いて軽負荷高速運転を行う場合もある。

まず、図２を参照しながら通常運転モードにおける軽負荷高速運転について説明する。
運転制御手段２０は、巻上げ動作の運転指令信号がＨレベルになると（時刻ｔ１）、指令周波数ｆｃに軽負荷判定周波数ｆ１をセットし、モータ２を軽負荷判定周波数ｆ１まで加速する。モータ２が、軽負荷判定周波数ｆ１よりも到達検出幅だけ低い軽負荷判定周波数ｆ1Lに達すると、到達信号がＨレベルに変化する（時刻ｔ２）。運転制御手段２０は、この到達時点から検出開始遅れ時間Ｔw1が経過する時点（時刻ｔ４）で負荷検出手段１９からトルク電流Ｉｑの入力を開始し、軽負荷判定時間Ｔ１が経過までの間（時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間）におけるトルク電流Ｉｑの平均値を演算する。

運転制御手段２０は、正転運転と逆転運転（もしくは力行運転と回生運転）の何れであるかを判断し、記憶手段２１からその運転状態の運転基準データであるＩtrq1を読み出す。ここでは、巻き上げの場合すなわち正転運転（もしくは力行運転）として説明する。上記平均値が読み出した軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1以下であれば、軽負荷と判定して指令周波数ｆｃに高速運転周波数ｆ２をセットし、モータ２を高速運転周波数ｆ２まで加速する。また、上記トルク電流Ｉｑの平均値が軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1よりも大きければ、重負荷と判定して軽負荷判定周波数ｆ１のまま運転を継続する。

運転制御手段２０は、軽負荷と判定した後も軽負荷状態が維持されているか否かを監視し続ける。モータ２が、高速運転周波数ｆ２よりも到達検出幅だけ低い高速運転周波数周波数ｆ2Lに達すると、到達信号が再びＨレベルに変化する（時刻ｔ６）。運転制御手段２０は、加速開始時点から検出開始遅れ時間Ｔw2が経過するまでの間（時刻ｔ５から時刻ｔ８までの期間）、トルク電流Ｉｑの最大値を検出し続ける。

そして、この最大値が加速中負荷判定トルク電流Ｉtrq2を超えると、軽負荷状態ではないと判断して指令周波数ｆｃに軽負荷判定周波数ｆ１をセットし、モータ２を軽負荷判定周波数ｆ１まで減速する。また、加速開始時刻ｔ５から到達許容時間Ｔａが経過した時点でも高速運転周波数ｆ2Lに達していない場合にも、軽負荷状態ではないと判断してモータ２を軽負荷判定周波数ｆ１まで減速する。

さらに、運転制御手段２０は、高速運転周波数ｆ２での定速運転時においても、軽負荷状態が維持されているか否かを監視し続ける。すなわち、運転制御手段２０は、上記検出開始遅れ時間Ｔw2の経過後（時刻ｔ８以降）もトルク電流Ｉｑの平均値を演算し続ける。そして、この平均値が高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3を超えると、軽負荷状態ではないと判断して指令周波数ｆｃに軽負荷判定周波数ｆ１をセットし、モータ２を軽負荷判定周波数ｆ１まで減速する。運転指令信号がＬレベルになると（時刻ｔ９）、減速停止する。以上の動作はケーブル５の巻下げ時でも同様となるが、この時には逆転運転（もしくは回生運転）の判定トルク電流Ｉtrq1、Ｉtrq2、Ｉtrq3を用いる必要がある。

図３は、データ設定モードにおけるデータ設定運転の説明図であり、図４は、データ設定手段２２が実行するデータ設定運転のフローチャートを示している。以下、これら図３および図４を参照しながらデータ設定モードにおけるデータ設定運転について説明する。

作業者は、軽負荷として高速運転させたい負荷状態、例えば高速運転を許容する最大荷重とした後、操作部を操作して自動設定選択信号をＨレベルにし、さらに巻上げ動作の運転指令信号をＨレベルにする（図３に示す時刻ｔ１１）。これにより、巻上げ運転での運転基準データを設定するデータ設定モードに移行する。データ設定モードでは、通常運転モードにおける軽負荷高速運転と同様の動作となるが、軽負荷判定周波数ｆ１および高速運転周波数ｆ２まで運転を行い、基本的にインバータの内部情報に基づいて負荷の検出測定を行い、軽負荷高速運転で用いる運転基準データの設定を行う点で通常運転モードとは異なっている。

データ設定手段２２は、ステップＳ１においてモードフラグをデータ設定モードに書き換える。これにより、表示手段２４は、データ設定モードの期間中、運転基準データの設定動作中であることを示す情報を表示する。続いて、ステップＳ２において指令周波数ｆｃに軽負荷判定周波数ｆ１をセットし、モータ２の回転周波数ｆが軽負荷判定周波数ｆ１よりも到達検出幅だけ低い軽負荷判定周波数ｆ1Lに達するまで周波数ｆの判断ステップＳ３を繰り返す。

周波数ｆが軽負荷判定周波数ｆ1Lに到達すると（時刻ｔ１２）、データ設定手段２２は、ステップＳ４に移行してタイマ値Ｔを０にクリアし、タイマ値Ｔが検出開始遅れ時間Ｔw1になるまでタイマ値Ｔの判断ステップＳ５を繰り返す。この検出開始遅れ時間Ｔw1は、軽負荷判定周波数ｆ1Lに到達してからトルク電流Ｉｑが安定するまでに要する時間であり、データ設定手段２２が設定する。タイマ値Ｔが検出開始遅れ時間Ｔw1になると（時刻ｔ１４）、それから軽負荷判定時間Ｔ１が経過する時刻ｔ１５までの期間、負荷検出手段１９により検出されるトルク電流Ｉｑの平均値を演算する。

具体的には、ステップＳ６においてタイマ値Ｔと軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1を０にクリアし、タイマ値Ｔが軽負荷判定時間Ｔ１以上となるまでの間、トルク電流Ｉｑを軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1に加算し続ける。ステップＳ７においてタイマ値Ｔが軽負荷判定時間Ｔ１以上になったと判断するとステップＳ９に移行し、加算された軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1を加算回数Ｎで割ることにより平均値としての軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1を求める。

そして、ステップＳ１０において、得られた軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1が正常範囲であるか否かを判断する。例えば、軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1が高速運転周波数ｆ２で流し得る最大トルク電流よりも大きい場合には、高速運転ができないため所定の異常処理に移行する。この異常処理において、表示手段２４はデータ設定ができないことを示す情報を表示し、運転制御手段２０は運転基準データの設定動作を中止する。

データ設定手段２２は、ステップＳ１０において軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1が正常範囲である（ＹＥＳ）と判断すると、ステップＳ１１に移行して指令周波数ｆｃに高速運転周波数ｆ２をセットし、さらにステップＳ１２に移行して加速中負荷判定トルク電流Ｉtrq2を０にクリアする。その後、モータ２の回転周波数ｆが高速運転周波数ｆ２よりも到達検出幅だけ低い高速運転周波数ｆ2Lに達するまでの間（時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの期間）およびこの到達時点から検出開始遅れ時間Ｔw2が経過するまでの間（時刻ｔ１６から時刻ｔ１８までの期間）、トルク電流Ｉｑの最大値を検出し続ける。検出開始遅れ時間Ｔw2は、高速運転周波数ｆ2Lに到達してからトルク電流Ｉｑが安定するまでに要する時間であり、データ設定手段２２が設定する。

具体的には、ステップＳ１３において周波数ｆが高速運転周波数ｆ2Lに達した（ＹＥＳ）と判断するまでの間、ステップＳ１４においてトルク電流Ｉｑの最大値を検出し、それを加速中負荷判定トルク電流Ｉtrq2にセットする。さらに、ステップＳ１５でタイマ値Ｔを０にクリアし、ステップＳ１６においてタイマ値Ｔが検出開始遅れ時間Ｔw2以上になった（ＹＥＳ）と判断するまでの間、ステップＳ１７においてトルク電流Ｉｑの最大値を検出し、それを加速中負荷判定トルク電流Ｉtrq2にセットする。

その後ステップＳ１８に移行し、加速中負荷判定トルク電流Ｉtrq2が正常範囲であるか否かを判断する。この判断処理は、ステップＳ１０の判断処理と同様であり、異常の場合には上述した異常処理を実行する。なお、データ設定手段２２は、高速運転周波数ｆ２への加速開始から高速運転周波数ｆ2Lに到達するまでの時間Ｔｒを計測しており、この計測時間Ｔｒに基づいて到達許容時間Ｔａを設定する。

続いて、データ設定手段２２は、負荷計測時間Ｔ２が経過するまでの間（時刻ｔ１８から時刻ｔ１９までの期間）、高速運転周波数ｆ２におけるトルク電流Ｉｑの平均値を演算し、それを高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3とする。具体的には、ステップＳ１９においてタイマ値Ｔと高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3を０にクリアし、タイマ値Ｔが負荷計測時間Ｔ２以上となるまでの間、トルク電流Ｉｑを高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3に加算し続ける。ステップＳ２０においてタイマ値Ｔが負荷計測時間Ｔ２以上になった（ＹＥＳ）と判断するとステップＳ２２に移行し、加算された高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3を加算回数Ｎで割ることにより平均値としての高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3を求める。

そして、ステップＳ２３に移行して、高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3が正常範囲であるか否かを判断する。この判断処理も、ステップＳ１０の判断処理と同様であり、異常の場合には上述した異常処理を実行する。以上の各処理が正常に終了すると、データ設定手段２２は、ステップＳ２４において軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1、加速中負荷判定トルク電流Ｉtrq2、高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3および到達許容時間Ｔａを巻上げ運転時の運転基準データとして記憶手段２１に書き込む。なお、これらの判定トルク電流Ｉtrq1、Ｉtrq2、Ｉtrq3および到達許容時間Ｔａは、計測された電流値および時間そのままではなく所定のマージンが加算されている。

ここでは巻上げ運転におけるデータ設定について説明したが、巻下げ時についても同様である。また、データ設定手段２２は、力行運転と回生運転の何れの状態であるかを判断し、その運転状態に対応した運転基準データを設定する。さらに、正転運転（巻上げ運転）と逆転運転（巻下げ運転）とを連続的に行って、正逆運転時の運転基準データを一度に設定することもできる。

以上説明したように、本実施形態のインバータ装置１は、ホイストクレーン装置の巻上装置に用いられ、通常運転モードにおいてモータ２が軽負荷状態にある場合に回転速度を高めて運転するので、巻上げ作業を効率化することができる。そして、この軽負荷状態の判定に用いられる判定トルク電流Ｉtrq1、Ｉtrq2、Ｉtrq3などの運転基準データは、データ設定モードにおいてデータ設定手段２２により自動的に設定されるので、作業者はこれまでのような運転基準データの面倒な設定作業（調整作業）から解放され、作業時間を短縮することができる。また、人手による調整とは異なり、地切りが生じた場合などでも正確なトルク電流Ｉｑを検出できるので、正確な運転基準データを設定でき、高精度の軽負荷判定を行うことができる。

運転制御手段２０は、Ｖ／ｆ一定制御に代表されるモータ制御において最大トルク（定格トルク）を発生可能な軽負荷判定周波数ｆ１で軽負荷判定を行い、軽負荷でない場合にはこの軽負荷判定周波数ｆ１のまま運転を継続し、軽負荷である場合にはさらに高い高速運転周波数ｆ２で運転を行う。従って、負荷の大小によらず、吊り上げる荷重７に応じた適切な回転速度で巻上げ作業を行うことができる。

運転制御手段２０は、軽負荷判定周波数ｆ１のみならず、軽負荷と判定した場合の高速運転周波数ｆ２への加速途中および高速運転周波数ｆ２においても、軽負荷状態が維持されているかどうかを監視している。この軽負荷判定を正確に行うため、運転基準データは、軽負荷判定周波数ｆ１での軽負荷判定基準である軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1の他に、加速中の軽負荷判定基準である加速中負荷判定トルク電流Ｉtrq2および高速運転周波数ｆ２での軽負荷判定基準である高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3を有している。こうした常時監視により、ケーブル５がたるんだ状態から巻き上げを行った場合でも、荷重７が地面から離れると直ちに重負荷と判定して軽負荷判定周波数ｆ１に戻すことができ、モータ２の失速を防止することができる。

軽負荷判定周波数ｆ１、高速運転周波数ｆ２での軽負荷判定は、それぞれ軽負荷判定周波数ｆ1L、高速運転周波数ｆ2Lに到達してから検出開始遅れ時間Ｔw1、Ｔw2が経過した後に行うので、加速運転から定速運転に移行する際のトルク電流Ｉｑの過渡状態を回避して軽負荷判定を行うことができる。また、軽負荷判定周波数ｆ１、高速運転周波数ｆ２での軽負荷判定は、それぞれトルク電流Ｉｑの平均値と軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1、高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3とを比較して行うので、一時的な外乱が生じても誤判定しにくくなっている。

運転制御手段２０は、高速運転周波数ｆ２への加速開始から到達許容時間Ｔａが経過した時点でモータ２が高速運転周波数ｆ２に到達していない場合、高速運転周波数ｆ２への加速を中止して軽負荷判定周波数ｆ１まで減速する。この制御によっても重負荷状態を検出でき、モータ２の失速を防止することができる。

データ設定モードでのデータ設定運転は、高速運転可能な軽負荷状態で行う必要がある。これに対し、データ設定モードにおいて得られた軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1が、例えば高速運転周波数ｆ２で流し得るトルク電流Ｉｑの上限値を超えるような場合には、軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1の設定を行わない。これにより、軽負荷状態でない状況下での運転基準データの誤設定を防止できる。加速中負荷判定トルク電流Ｉtrq2および高速運転負荷判定トルク電流Ｉtrq3についても同様である。この場合、表示手段２４にデータ設定ができないことを示す情報が表示されるので、作業者はデータ設定が正常に終了しなかったことを容易に認識することができる。

運転基準データの設定は、作業者が操作部を操作してデータ設定モードを選択し、運転指令をオンすることにより行われる。この選択に際し、正転運転、逆転運転、正転と逆転の連続運転の何れの運転状態でデータ設定を行うかを指定できるので、クレーン作業に合わせて必要に応じた運転基準データを設定することができる。また、データ設定モードの期間中、表示手段２４は運転基準データの設定動作中であることを表示するので、誤操作を防止することができる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
データ設定手段２２は、データ設定モードにおいて、軽負荷判定周波数ｆ１での運転継続期間に求めた軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1に応じて高速運転周波数ｆ２を設定するように構成してもよい。この場合、例えば軽負荷判定トルク電流Ｉtrq1が大きいほど高速運転周波数ｆ２を低く設定するとよい。

運転制御手段２０およびデータ設定手段２２は、それぞれ負荷検出手段１９により検出されたトルク電流Ｉｑを一次遅れフィルタで処理した値を用いて運転制御および運転基準データの自動設定を行うように構成してもよい。
モータ２の負荷をトルク電流Ｉｑにより検出したが、これに替えて、負荷電流検出量、インバータ装置１の入力電力、出力電力などのインバータの内部情報もしくはそれらから演算できる負荷に相当するもしくは代替可能な量により検出するように構成してもよい。

本発明の一実施形態を示す巻上装置の電気的構成図 通常運転モードにおける軽負荷高速運転の説明図 データ設定モードにおけるデータ設定運転の説明図 データ設定手段が実行するデータ設定運転のフローチャート

符号の説明

図面中、１はインバータ装置、２はモータ、９は制御部（制御手段）、１９は負荷検出手段、２０は運転制御手段、２２はデータ設定手段、２４は表示手段（報知手段）である。

Claims (24)

1. 駆動するモータの負荷を検出する負荷検出手段を有し、この負荷検出手段により検出された負荷が小さい場合に前記モータの回転速度を高める軽負荷高速運転を行う制御手段を備えたインバータ装置において、
   前記制御手段は、前記軽負荷高速運転の実行条件が規定された運転基準データを設定するデータ設定手段と、その設定された運転基準データに基づいて前記軽負荷高速運転の実行を制御する運転制御手段とを備え、
   前記運転基準データは、少なくとも軽負荷判定周波数、軽負荷判定時間および軽負荷判定トルクのデータを含み、
   前記データ設定手段は、通常運転モードとは区別されたデータ設定モードにおいて、軽負荷として高速運転を許容する負荷状態に設定された前記モータを前記軽負荷判定周波数まで加速し、前記軽負荷判定周波数に到達後その軽負荷判定周波数で少なくとも前記軽負荷判定時間だけ運転を継続し、この運転継続期間において前記負荷検出手段により検出された負荷に基づいて前記軽負荷判定トルクを設定することを特徴とするインバータ装置。
2. 前記運転制御手段は、前記通常運転モードにおいて、運転を開始した後前記モータを前記軽負荷判定周波数まで加速し、前記軽負荷判定周波数に到達後その軽負荷判定周波数で少なくとも前記軽負荷判定時間だけ運転を継続し、この運転継続期間において前記負荷検出手段により検出された負荷と前記軽負荷判定トルクとに基づいて前記モータの回転速度をさらに高めるか否かを判断することを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
3. 前記運転基準データは、さらに高速運転周波数および加速中負荷判定トルクのデータを含み、
   前記運転制御手段は、前記通常運転モードにおいて、軽負荷により前記モータの回転速度をさらに高めると判断した場合、前記モータを前記高速運転周波数に向けて加速し、この加速期間において前記負荷検出手段により検出された負荷と前記加速中負荷判定トルクとに基づいて当該加速を継続するか否かを判断することを特徴とする請求項２記載のインバータ装置。
4. 前記運転基準データは、さらに到達許容時間のデータを含み、
   前記運転制御手段は、前記高速運転周波数への加速開始から前記到達許容時間が経過した時点で前記モータが前記高速運転周波数に到達していない場合、前記高速運転周波数への加速を中止することを特徴とする請求項３記載のインバータ装置。
5. 前記運転基準データは、さらに高速運転負荷判定トルクのデータを含み、
   前記運転制御手段は、前記高速運転周波数での運転中、前記負荷検出手段により検出された負荷と前記高速運転負荷判定トルクとに基づいて前記高速運転周波数での運転を継続するか否かを判断することを特徴とする請求項３記載のインバータ装置。
6. 前記運転基準データは、さらに高速運転周波数および加速中負荷判定トルクのデータを含み、
   前記データ設定手段は、前記データ設定モードにおいて、前記モータを前記高速運転周波数に向けて加速し、この加速期間において前記負荷検出手段により検出された負荷に基づいて前記加速中負荷判定トルクを設定することを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
7. 前記運転基準データは、さらに到達許容時間のデータを含み、
   前記データ設定手段は、前記高速運転周波数への加速開始から前記高速運転周波数に到達するまでの時間に基づいて前記到達許容時間を設定することを特徴とする請求項６記載のインバータ装置。
8. 前記運転基準データは、さらに高速運転負荷判定トルクのデータを含み、
   前記データ設定手段は、前記高速運転周波数での運転中に前記負荷検出手段により検出された負荷に基づいて前記高速運転負荷判定トルクを設定することを特徴とする請求項６記載のインバータ装置。
9. 前記データ設定手段は、前記データ設定モードにおいて得られた軽負荷判定トルクが所定の上限値を超える場合、その軽負荷判定トルクの設定を行わないことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
10. 情報を出力する報知手段を備え、
    前記データ設定手段は、前記軽負荷判定トルクの設定を行わない場合に、前記報知手段により異常情報を出力することを特徴とする請求項９記載のインバータ装置。
11. 前記データ設定手段は、前記軽負荷判定周波数での運転継続期間において、前記負荷検出手段により検出された負荷に基づいて前記高速運転周波数を設定することを特徴とする請求項６記載のインバータ装置。
12. 前記運転基準データは検出開始遅れ時間を含み、
    前記運転制御手段は、前記軽負荷判定周波数または前記高速運転周波数に到達してから前記検出開始遅れ時間が経過した後に負荷の大小判断を開始することを特徴とする請求項２または５記載のインバータ装置。
13. 前記運転基準データは検出開始遅れ時間を含み、
    前記データ設定手段は、前記軽負荷判定周波数または前記高速運転周波数に到達した後に前記負荷検出手段により検出された負荷に基づいて前記検出開始遅れ時間を設定することを特徴とする請求項１または８記載のインバータ装置。
14. 前記データ設定手段は、前記軽負荷判定周波数または前記高速運転周波数に到達してから前記負荷検出手段により検出された負荷が安定するまでの時間を前記検出開始遅れ時間として設定することを特徴とする請求項１３記載のインバータ装置。
15. 前記運転基準データは、前記モータの正転時のデータと逆転時のデータが別個のデータであることを特徴とする請求項１ないし１４の何れかに記載のインバータ装置。
16. 前記データ設定手段は、前記運転基準データを設定する際に正転運転と逆転運転の何れであるかを判断し、その運転方向に対応した運転基準データを設定することを特徴とする請求項１５記載のインバータ装置。
17. 前記データ設定手段は、前記運転基準データを設定する際に正転運転と逆転運転とを連続的に行い、各運転方向に対応する運転基準データをそれぞれ設定することを特徴とする請求項１５記載のインバータ装置。
18. 前記運転基準データは、前記モータの力行時のデータと回生時のデータが別個のデータであることを特徴とする請求項１ないし１７の何れかに記載のインバータ装置。
19. 前記データ設定手段は、前記運転基準データを設定する際に力行運転と回生運転の何れであるかを判断し、その運転状態に対応した運転基準データを設定することを特徴とする請求項１８記載のインバータ装置。
20. 情報を出力する報知手段を備え、
    前記データ設定手段は、前記データ設定モードの期間中、前記運転基準データの設定動作中であることを示す情報を前記報知手段により出力することを特徴とする請求項１ないし１９の何れかに記載のインバータ装置。
21. 前記運転基準データの設定動作を行うか否かを選択するための選択手段を備え、
    前記データ設定手段は、前記選択手段により前記運転基準データの設定動作を行うことが選択された場合、運転指令に応じて前記運転基準データの設定動作を開始することを特徴とする請求項１ないし２０の何れかに記載のインバータ装置。
22. 前記運転制御手段および前記データ設定手段は、それぞれ前記負荷検出手段により検出された負荷の平均値を用いて運転制御および前記運転基準データの設定を行うことを特徴とする請求項１ないし２１の何れかに記載のインバータ装置。
23. 前記運転制御手段および前記データ設定手段は、それぞれ前記負荷検出手段により検出された負荷の最大値を用いて運転制御および前記運転基準データの設定を行うことを特徴とする請求項１ないし２１の何れかに記載のインバータ装置。
24. 前記運転制御手段および前記データ設定手段は、それぞれ前記負荷検出手段により検出された負荷を一次遅れフィルタで処理した値を用いて運転制御および前記運転基準データの設定を行うことを特徴とする請求項１ないし２３の何れかに記載のインバータ装置。

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