JP5007390B2

JP5007390B2 - 踏切しゃ断機

Info

Publication number: JP5007390B2
Application number: JP2007233059A
Authority: JP
Inventors: 義人竹島; 博成田; 直人植村
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd; Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd; Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-09-07
Also published as: JP2009061981A

Description

本発明は踏切しゃ断機において、障害や妨害を受けた際などの装置の破損を有効に防止することのできる、踏切しゃ断機に関する。

踏切しゃ断機では、しゃ断かんが降下動作している際に無理な踏切横断を試みた自動車等がしゃ断かんによって上から挟み込まれる状況や、しゃ断かんが上昇動作している際に手などによって無理に下方に抑えて動作を妨害しようとする等のトラブルが発生する場合がある。かかる場合の対処として従来から、しゃ断機にクラッチを設け、これを作動させることによってモータ焼損の防止、およびしゃ断かんに挟まれた自動車等の損傷防止が図られている。

かかる状況下、高価なクラッチを不要とし、かつ小型・薄形で、電流制御によりトルクリミット特性を付与したブラシレスモータを内蔵させた踏切しゃ断機の提案もなされている（特許文献１）。この技術は、クラッチ不要を実現するために、しゃ断かんの昇降速度低下の検出、またはモータ過熱の検出に基づいてモータ駆動を断続制御するというものである。

特開２００２−３２０３９６号公報「踏切遮断機」

しかし、上記従来技術では、モータ過熱検出後３０分間もの長い時間装置を停止させるものであり、停止時間があまりに長すぎる。また、しゃ断かんの昇降動作に障害や妨害によって異常が生じた場合であっても、負荷の大きさや力の方向、負荷の解消等、その障害等の状況は刻一刻と変化し得るものであるため、上記技術のように停止時間が固定され、制御パターンが単純では、異常対応には限界がある。

本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点を除き、踏切等のしゃ断機において、障害や妨害を受けた際などの装置の破損を有効に防止することのできる、踏切しゃ断機を提供することである。特に、従来技術におけるような装置停止時間の長さを改善し、しゃ断かんの昇降動作異常に対してより高度に対応可能な、踏切しゃ断機を提供することである。

本願発明者は上記課題について検討した結果、異常発生時におけるしゃ断かんの動作に対する制御パターンを工夫することにより上記課題が解決可能であることを見出し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

（１）しゃ断かんをモータの回転によって昇降させる踏切しゃ断機において、しゃ断かん駆動用のモータをモータドライバを介して駆動するモータドライバ駆動回路と、モータ駆動を中断するダイナミックブレーキ機能と、該しゃ断かん駆動に係る温度検知を行う温度検知手段と、異常を判定する為のしゃ断かんの降下時の正常降下時間と、しゃ断かんの上昇時の正常上昇時間と、しゃ断かん駆動に係る高温異常温度を設定温度として予め設定し、モータ駆動制御と前記ダイナミックブレーキ機能の切り替え制御を行う制御回路と、を備え、該しゃ断かん下降時において下降動作が妨害されるという異常が発生した際には、前記正常降下時間を経過しても電源がオフされないことを検知してしゃ断かんのモータ駆動制御を前記ダイナミックブレーキ機能に切り替える制御を行い、一方該しゃ断かん上昇時において上昇動作が妨害されるという異常が発生した際には、前記正常上昇時間を経過しても電源がオフされないことを検知しかつ前記設定温度以下の場合は定格電流を超えたモータ駆動制御を行う第１パターン制御を行い、前記設定温度を超えた場合は定格電流を超えた駆動と前記ダイナミックブレーキ機能による駆動中断とを前記設定温度以下になるまで交互に繰り返す第２パターン制御を行うことを特徴とする、踏切しゃ断機。
（２）前記制御回路の行う第１パターン制御は、より高電流による制御とより低電流による制御とを交互に繰り返すものであることを特徴とする、（１）に記載の踏切しゃ断機。
（３）前記温度検知手段は、前記モータ駆動制御に係るモータドライバ駆動回路の温度を検知することを特徴とする、（１）に記載の踏切しゃ断機。
（４）前記制御回路の行う第１パターン制御および第２パターン制御は、異常時の対処を中止する異常判定時間を設定しておき、該異常判定時間を経過した場合には、第１パターン制御および第２パターン制御から前記ダイナミックブレーキ機能による駆動中断に切り替えるものであることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかに記載の踏切しゃ断機。

（５）しゃ断機のしゃ断かん昇降いずれかの動作に異常が発生した場合の動作制御方法であって、該しゃ断かん下降時において異常が発生した際に、正常時の下降時間を所定時間経過した時点で該しゃ断かんのモータ駆動制御をダイナミックブレーキに切り替えることを特徴とする、異常時のしゃ断かん動作制御方法。
（６）しゃ断機のしゃ断かん昇降いずれかの動作に異常が発生した場合の動作制御方法であって、該しゃ断かん上昇時において異常が発生した際に、該しゃ断かん駆動に係る温度検知に基づき、所定温度以下の場合には定格電流を超えたモータ駆動制御を行う第１パターン制御と、該所定温度を超えた場合には定格電流を超えた駆動とダイナミックブレーキによる駆動中断とを該所定温度以下になるまで交互に繰り返す第２パターン制御を行うことを特徴とする、異常時のしゃ断かん動作制御方法。
（７）前記第１パターン制御は、より高電流による制御とより低電流による制御とを交互に繰り返すものであることを特徴とする、（６）に記載の異常時のしゃ断かん動作制御方法。
（８）前記温度検知は、前記モータ駆動制御に係るモータドライバ駆動回路の温度を検知するものであることを特徴とする、（６）に記載の異常時のしゃ断かん動作制御方法。
（９）所定の異常判定時間を設定しておき、該異常判定時間を経過した場合にはダイナミックブレーキによる駆動中断に切り替えることを特徴とする、（６）ないし（８）のいずれかに記載の異常時のしゃ断かん動作制御方法。
（１０）しゃ断機のしゃ断かん昇降いずれかの動作に異常が発生した場合の動作制御方法であって、該しゃ断かん下降時において異常が発生した際には、正常時の下降時間を所定時間経過した時点で該しゃ断かんのモータ駆動制御をダイナミックブレーキに切り替え、一方該しゃ断かん上昇時において異常が発生した際には、該しゃ断かん駆動に係る温度検知に基づき、所定温度以下の場合には定格電流を超えたモータ駆動制御を行う第１パターン制御と、該所定温度を超えた場合には定格電流を超えた駆動とダイナミックブレーキによる駆動中断とを該所定温度以下になるまで交互に繰り返す第２パターン制御を行うことを特徴とする、異常時のしゃ断かん動作制御方法。

つまり本発明は、しゃ断かん動作に対する制御を、その上昇時、下降時により区別して行うこととし、さらに状況に応じた複数の制御パターン（以下、「動作パターン」ともいう。）を準備しておいて、駆動モータが過熱しないようその前に制御パターンを切り替える、という原理を基礎とするものである。

また、しゃ断かんの昇降動作異常による停止時間も固定とはせず、温度によって動作パターンを切り替え、それにより停止時間の短縮を図るものである。

本発明は上述のように構成されるため、これによれば、踏切しゃ断機において障害や妨害によりしゃ断かんの昇降動作に異常が発生した場合に、装置の破損を有効に防止することができる。また、従来技術におけるような装置停止時間の長さを改善して短縮することができ、しゃ断かんの昇降動作異常に対して、装置保守上、より適切な制御を行うことができる。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の踏切しゃ断機のしゃ断かん動作制御ブロックの基本構成を示すブロック図である。図示するようにしゃ断かん動作制御ブロック１に係る回路は、しゃ断機のしゃ断かん昇降いずれかの動作に異常が発生した場合の動作を制御するものであって、しゃ断かん駆動用のモータ２をモータドライバ３を介して駆動するモータドライバ駆動回路４と、モータ駆動を中断するダイナミックブレーキ機能５と、しゃ断かん駆動に係る温度検知を行う温度検知手段６とを備える。

さらにしゃ断かん動作制御ブロック１は制御回路７を備える。制御回路７は、しゃ断かん下降時において異常が発生した際には、正常時の下降時間を所定時間経過した時点でしゃ断かんのモータ駆動制御をダイナミックブレーキに切り替える制御をする。一方また制御回路７は、しゃ断かん上昇時において異常が発生した際には、しゃ断かん駆動に係る温度検知に基づき、所定温度以下の場合には定格電流を超えたモータ駆動制御を行う第１パターン制御と、所定温度を超えた場合には定格電流を超えた駆動とダイナミックブレーキによる駆動中断とを所定温度以下になるまで交互に繰り返す第２パターン制御を行う。

図２は、本発明に係るしゃ断かん動作制御方法の構成を示すフロー図である。上記しゃ断かん動作制御ブロックを用いる場合に即して、本発明方法を説明する。図示するように本方法は、上記しゃ断かん動作制御ブロック（図１の１）において、制御回路７の機能によって以下述べる手順が実行されるものである。まず、しゃ断機のしゃ断かん昇降いずれかの動作に異常が発生したか否かの判断（Ｐ１）がなされて、しゃ断かん下降時における異常発生が認められた場合は、正常時の下降時間を所定時間経過したか否かの判断（Ｐ２）を経、経過したと判断されるとその時点でしゃ断かんのモータ駆動制御をダイナミックブレーキ（図１の５）に切り替える制御がなされる。

また、異常が発生したか否かの判断（Ｐ１）において、しゃ断かん上昇時における異常発生が認められた場合は、図１の温度検知手段６によるしゃ断かん駆動に係る温度検知に基づき、検知された温度と予め設定された所定の設定温度との比較により検知された温度が設定温度以下か否かの判断（Ｐ３）がなされて、検知温度が設定温度以下である場合は、定格電流を超えたモータ駆動制御が行われる（第１パターン制御）。

一方、検知手段により検知された温度が設定温度以下か否かの判断（Ｐ３）において、検知温度が設定温度を超える場合は、定格電流を超えた駆動とダイナミックブレーキによる駆動中断とを設定温度以下になるまで交互に繰り返す制御が行われる（第２パターン制御）。

上記第１パターン制御によるモータ駆動では、電流量を違えて、より高電流による制御と、より低電流による制御とを交互に繰り返すものとすることができる。つまり、電流量が低い制御の時間を設けることによってその時間帯におけるモータのトルクを低下させ、それによりモータの発熱を抑制するものである。また、第１パターン制御続行中においても、検知手段により検知された温度が設定温度を超えるか否かの監視は継続されており、その判断（Ｐ３−２）において、検知温度が設定温度を超えた場合には、制御は第２パターン制御へと移行、切り替えられる。

また、上記第２パターン制御中における温度検知は継続的になされているが、ここで、検知温度が設定温度以下になったか否かの判断（Ｐ４）がなされて設定温度以下と判断されれば、制御は、第１パターンへと移行する。

また、しゃ断かん上昇時の異常に係る上記第１パターン制御および第２パターン制御は、所定の異常判定時間を予め設定しておき、各パターン制御中においても異常判定時間を経過した場合（Ｐ５、Ｐ６）には、ダイナミックブレーキによる駆動中断に切り替えるものとすることができる。つまり、本発明に係るしゃ断かん動作制御ブロック、しゃ断かん動作制御方法は、しゃ断かん昇降動作の異常に対する応急対処手段であるが、応急対処実施時間を制限し、所定時間を過ぎた場合には、応急的には治癒できぬ異常として判断するものである。

ところで、図１に示した本発明に係るしゃ断かん動作制御ブロック、または本方法における温度検知手段６は、直接モータ２やモータドライバ３の温度を検知するのではなく、モータドライバ駆動回路４の温度を検知するものとすることができる。制御系のより上流側において温度変化を検知することにより、モータ発熱を未然に、あるいは温度上昇の早い段階で、モータ２の状態に合わせた適切な動作制御パターンを判断することができ、モータ２の焼損を有効に防止することができる。

以下、本発明を実施例により説明する。ここで、動作制御に係る具体的な時間や温度は、実際の踏切しゃ断機に適する一例であるが、これらの数値を初めとして、本発明が実施例に限定されるものではない。
図３は、本発明に係るしゃ断かん動作制御方法におけるしゃ断かん下降時異常の際の動作制御パターンを示すグラフである。また同じく、
図４は、しゃ断かん上昇時異常の際の動作制御パターンのうち第１パターン、
図５は第２パターンをそれぞれ示すグラフである。各グラフとも、横軸が経過時間、縦軸が電流量である。

まず本実施例の踏切しゃ断機しゃ断かん動作制御方法においては、正常動作時は、しゃ断かんは上昇開始から約４．５秒後に目標位置に到達して電源オフされ、一方、下降開始から約５．５秒後に電源オフされる設定とする。なお、しゃ断かん下降動作時間の具体例としては、約６．５秒あるいは７．５秒などもある。

しゃ断かん下降時に、たとえば自動車が無理に踏切横断を試みてしゃ断かんに上から挟まれるなどして正常な下降動作が妨害されるような異常が発生した場合は、図３に示すような動作制御がなされる。すなわち、正常であれば下降動作開始後５．５秒で所定の目標位置までしゃ断かんが下降して電源オフされるべきところ、１０秒経過後も電源オフされない場合は「異常」と判定し、しゃ断かんは、モータによる駆動からダイナミックブレーキによる制御に切り替えられる制御である。

ダイナミックブレーキにより、しゃ断かんは自重によって下降するため、モータの発熱は発生しない。また、下降動作はしゃ断かんを所定の目標位置まで下降させることが目的であるから、かかる異常の際にまでモータ駆動してこれを下降させることは不要であり、自重下降で充分に目的は達せられる。

しゃ断かん上昇時に、たとえば人がしゃ断かんを無理に下方に押し下げるなどして正常な上昇動作が妨害されるような異常が発生した場合は、装置の状況に応じて図４、５に示すような異なるパターンの動作制御がなされる。すなわち図４に示すように、正常であれば、定格電流の２倍程度の電流量による駆動によって、上昇動作開始後４．５秒で所定の目標位置までしゃ断かんが上昇して電源オフされるべきところ、これを過ぎてもオフされない場合でも、１０秒後までは、動作開始時と変わらず定格電流の２倍程度の電流量による駆動が継続される。

しかし１０秒後の時点でもオフされない場合は、ここで定格電流の１．５倍程度にトルクが落とされる制御がなされる。このようにトルクを落とすことによって、継続駆動によるモータの発熱が抑制される。これが、上昇動作異常時における第１パターン制御であり、図に検知温度「５０℃以下」と例示されるように、モータが、対処すべき高温にまだ達していない状態での制御である。

しかし、モータ駆動回路の検知温度が５０℃を超えた場合は、図５に示すパターンに切り替えられる。すなわち、定格電流の１．５倍程度の電流量による駆動を８秒、ダイナミックブレーキを１２秒、というパターンを繰り返す制御である。これが、上昇動作異常時における第２パターン制御である。第２パターン制御による動作中に、検知温度が５０℃以下となったら、第１パターン制御に切り替えられる。

このようにして、モータ駆動回路の検知温度に基づいて第１、第２パターン制御を切り替えながら異常に対処する動作を繰り返す制御が行われ、それによって最終的にしゃ断かんが所定の目標位置まで到達して電源オフされれば、制御は完了する。しかし、動作が開始して所定時間、たとえばしゃ断かん上昇動作開始から１０分が経過しても電源オフされない場合は、異常時対処の制御は中止され、ダイナミックブレーキに切り替えられる。

以上例示したような動作制御により、モータ等の焼損を常に防止しつつ、しゃ断かんの昇降動作以上への対処がなされる。

本発明によれば、踏切しゃ断機において障害や妨害によりしゃ断かんの昇降動作に異常が発生した場合に、装置の破損を有効に防止することができる。また、停止時間の長さを短縮することができる。したがって、関連する産業分野において利用価値が高い発明である。

本発明の踏切しゃ断機のしゃ断かん動作制御ブロックの基本構成を示すブロック図である。本発明に係るしゃ断かん動作制御方法の構成を示すフロー図である。本発明に係るしゃ断かん動作制御方法におけるしゃ断かん下降時異常の際の動作制御パターンを示すグラフである。本発明に係るしゃ断かん動作制御方法におけるしゃ断かん上昇時異常の際の動作制御パターンのうち第１パターンを示すグラフである。本発明に係るしゃ断かん動作制御方法におけるしゃ断かん上昇時異常の際の動作制御パターンのうち第２パターンを示すグラフである。

符号の説明

１…しゃ断かん動作制御ブロック
２…モータ
３…モータドライバ
４…モータドライバ駆動回路
５…ダイナミックブレーキ機能
６…温度検知手段
７…制御回路

Claims

しゃ断かんをモータの回転によって昇降させる踏切しゃ断機において、しゃ断かん駆動用のモータをモータドライバを介して駆動するモータドライバ駆動回路と、モータ駆動を中断するダイナミックブレーキ機能と、該しゃ断かん駆動に係る温度検知を行う温度検知手段と、異常を判定する為のしゃ断かんの降下時の正常降下時間と、しゃ断かんの上昇時の正常上昇時間と、しゃ断かん駆動に係る高温異常温度を設定温度として予め設定し、モータ駆動制御と前記ダイナミックブレーキ機能の切り替え制御を行う制御回路と、を備え、
該しゃ断かん下降時において下降動作が妨害されるという異常が発生した際には、前記正常降下時間を経過しても電源がオフされないことを検知してしゃ断かんのモータ駆動制御を前記ダイナミックブレーキ機能に切り替える制御を行い、
一方該しゃ断かん上昇時において上昇動作が妨害されるという異常が発生した際には、
前記正常上昇時間を経過しても電源がオフされないことを検知しかつ前記設定温度以下の場合は定格電流を超えたモータ駆動制御を行う第１パターン制御を行い、
前記設定温度を超えた場合は定格電流を超えた駆動と前記ダイナミックブレーキ機能による駆動中断とを前記設定温度以下になるまで交互に繰り返す第２パターン制御を行うことを特徴とする、踏切しゃ断機。
前記制御回路の行う第１パターン制御は、より高電流による制御とより低電流による制御とを交互に繰り返すものであることを特徴とする、請求項１に記載の踏切しゃ断機。
前記温度検知手段は、前記モータ駆動制御に係るモータドライバ駆動回路の温度を検知することを特徴とする、請求項１に記載の踏切しゃ断機。
前記制御回路の行う第１パターン制御および第２パターン制御は、異常時の対処を中止する異常判定時間を設定しておき、該異常判定時間を経過した場合には、第１パターン制御および第２パターン制御から前記ダイナミックブレーキ機能による駆動中断に切り替えるものであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の踏切しゃ断機。