JP5393374B2

JP5393374B2 - 天井クレーン

Info

Publication number: JP5393374B2
Application number: JP2009219085A
Authority: JP
Inventors: 高夫今村; 雅彦前田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Material Handling Systems Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Material Handling Systems Co Ltd
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: JP2010280506A

Description

本発明は、天井クレーンに関する。

吊り荷を天井クレーン等によって移動させる場合、目的とする場所まで移動させるとともに、目的場所における吊り荷の振れを停止させることが求められる。
従来、天井クレーンの走行制御には巻線形モートルの二次抵抗制御が採用されており、オペレータがフットブレーキにより天井クレーンの速度を微調整することによって、上記目的を達成している。具体的には、走行状態からクレーンを停止させる場合において、クレーンが慣性力のみで移動するフリーラン状態とした後、オペレータがフットブレーキ（油圧ブレーキ）を微妙に操作することによって、目的場所にクレーンを停止させると同時に吊り荷を静止させている。

近年、オペレータの負担軽減や動作特性の多様性、メンテナンスコスト低減、クレーンの軽量化、保守部品の安定供給等の観点から、インバータ装置を使ってクレーンの移動を制御する方式（以下、単にインバータ制御方式という）を採用する動きがある。

例えば、特許文献１には、インバータ装置の出力をかご形モータに与えて速度制御することによりクレーンを走行又は旋回制御するクレーン制御装置であって、高速指令、低速指令、或いは停止指令が与えられると、かご形モータの速度をある一定の変化率を持って変化させる速度基準をインバータ装置に与える加減速制限回路と、この加減速制限回路に並列に接続され、コースチング運転時にかご形モータの速度をフリーランと同等の減速度で減速させる速度基準をインバータ装置に与えるコースチング用減速制限回路と、このコースチング用減速制限回路に並列に接続され、ブレーキ指令が与えられるとかご形モータを急激に減速させる速度基準をインバータ装置に与えるブレーキ用減速制限回路とを備えたものが開示されている（図５）。
そして、クレーンを減速する際には、コースチング運転としてからブレーキ指令を与える構成となっているので、ブレーキ指令をON-OFFして速度を調整すれば、二次抵抗制御に近い状態でクレーンを減速させることができる。

ところで、クレーンを減速させるときに大きな速度変動があると、クレーンには衝撃が発生するので、二次抵抗制御の場合、作業者がフットブレーキを微妙に操作することによって速度変動をコントロールし、その衝撃を弱めている。

しかし、特許文献１の技術の場合、ブレーキ用減速制限回路にはクレーンの減速割合を微調整する機能が設けられていないので、ブレーキ指令が与えられた場合、クレーンはあらかじめ定められた減速率で急減速し、クレーンには衝撃が発生する。ブレーキ指令をON-OFFしても、減速割合が一定であるから、二次抵抗制御のように衝撃を弱めることはできない。
かかる衝撃は、特許文献１の技術が対象とするジブクレーン等では問題になることは少ないが、停止時に繊細な作動が求められることが多い天井クレーンでは、減速開始時の衝撃によるオペレータの疲労等の問題を生じさせる恐れがある。

また、特許文献１の技術では、フリーラン状態と同等の走行状態を実現するために、わざわざコースチング用のノッチを設けている。かかるコースチングノッチを設ければ、主幹制御器に設ける接点数を増やさなければならなくなるので、設備コストが余分にかかる。しかも、コースチングノッチが選択されなければブレーキ指令が与えられないような構造としているので、制御装置の構造が複雑になる。

特開平９−１９４１８７号公報

本発明は上記事情に鑑み、減速開始時においても二次抵抗制御に近い操作が可能となる天井クレーンを提供することを目的とする。

第１発明の天井クレーンは、走行を制御する制御部を有する天井クレーンであって、走行用モータと、複数のノッチを切り替え可能な主幹制御器と、を備え、前記主幹制御器は、前記走行用モータの作動を制御するインバータと、前記主幹制御器が操作されてノッチが切り替えられることで、切り替えられたノッチに対応する走行速度を指示する走行速度指令、又はフリーラン状態に相当する減速割合で減速するように指示するフリーラン減速指令、を前記インバータに送信する速度制御手段と、前記走行速度を減速させる減速指令を前記インバータに送信する減速制御手段と、を有し、前記減速制御手段は、基準減速割合で減速するように指示する基準減速指令を前記インバータに送信する基準減速指示部と、前記フリーラン減速指令による減速割合よりも大きく、且つ、前記基準減速割合よりも小さな緩減速割合で減速するように指示する緩減速指令を前記インバータに送信する緩減速指示部と、ＯＮ又はＯＦＦの切り替え可能な操作スイッチと、を有し、前記操作スイッチがＯＮに切り替えられてから設定時間が経過するまでは、前記緩減速指示部が前記緩減速指令を前記インバータに送信し、前記設定時間が経過した後は前記基準減速指示部が前記基準減速指令を前記インバータに送信することを特徴とする。
第２発明の天井クレーンは、第１発明において、前記制御部は、前記緩減速割合の大きさを調整可能であることを特徴とする。
第３発明の天井クレーンは、第１または第２発明において、前記制御部は、前記設定時間の長さを設定可能であることを特徴とする。
第４発明の天井クレーンは、第１〜第３発明のいずれかにおいて、前記制御部は、前記操作スイッチがＯＮに切り替えられてから設定時間が経過するまでは、前記緩減速指示部が前記緩減速指令を前記インバータに送信し、前記設定時間が経過した後は前記基準減速指示部が前記基準減速指令を前記インバータに送信する第１モードと、前記操作スイッチがＯＮに切り替えられた直後から前記基準減速指示部が前記基準減速指令を前記インバータに送信する第２モードと、を切り替え可能であることを特徴とする。

第１発明によれば、減速開始初期には基準減速割合よりも減速が緩やかになるので、減速開始時の衝撃を抑えることができる。しかも、フリーラン減速指令がインバータに送信されれば、フリーランと同等の減速度でクレーンの作動速度が減速するので、コースチングノッチが不要となり、設備コストを低減でき、装置構造の複雑化を防ぐことができる。しかも、フリーラン減速指令を選択した状態で、作業者が減速制御手段を操作すれば、二次抵抗制御に近い状態でクレーンを減速させることも可能となる。
第２発明によれば、緩減速指示部の減速割合を各作業者の癖や好みに合わせて設定することができるので、操作間隔を、各作業者が２次抵抗制御の際に天井クレーンを作動させていた場合と同等の感覚となるように調整することも可能となる。
第３発明によれば、設定時間を各作業者の癖や好みに合わせて設定することができるので、操作間隔を、各作業者が２次抵抗制御の際に天井クレーンを作動させていた場合と同等の感覚となるように調整することも可能となる。
第４発明によれば、作業者が操作に適したモードを選択できるので、作業者の操作性を向上させることができる。そして、第２モードで作動させれば減速期間を短くできるので、減速時の微調整が不要な場合には作業効率を向上させることができる。

本実施形態のクレーン制御装置（ノッチ制御）によって制御したクレーンの速度変動の概略説明図である。本実施形態のクレーン制御装置（ノッチ制御）の概略回路構成図である。本実施形態のクレーン制御装置（ノッチレス制御）によって制御したクレーンの速度変動の概略説明図である。本実施形態のクレーン制御装置（ノッチレス制御）の概略回路構成図である。特許文献１のクレーン制御装置の概略回路構成図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明のクレーン制御装置は、インバータ制御方式によって、クレーンの作動を制御するものであり、インバータ制御でありながら、クレーンの作動速度を減速するときに油圧ブレーキを使用する二次抵抗制御と同等の操作性を維持できるようにしたことに特徴を有している。

本発明のクレーン制御装置は、制御対象となるクレーンや操作はとくに限定されないが、とくに精密な操作が必要とされる天井クレーンの走行を制御する制御装置に適している。
以下では、本発明のクレーン制御装置を天井クレーンの走行制御に使用した場合を代表として説明する。

図２において、符号Ｍは天井クレーンの走行用モータＭ（以下、単にモータＭという）を示しており、符号ＩＮＶは、本実施形態のクレーン制御装置１のインバータを示している。
図２に示すように、本実施形態のクレーン制御装置１は、速度制御手段２および減速制御手段３を備えており、これら２つの制御手段２，３からの速度指令に基づいてインバータ２がモータＭの作動を制御し、天井クレーンの走行を制御、つまり加速、減速、停止を制御するように構成されている。

つぎに、速度制御手段２および減速制御手段３を説明する。
速度制御手段２は、天井クレーンの走行速度（特許請求の範囲における作動速度に相当する）を制御するものであり、天井クレーンの走行速度を指示する指令をインバータＩＮＶに送信する指示部である、静止指示部Ｍ０と、複数の走行指示部Ｍ１〜Ｍ３とを有している。

静止指示部Ｍ０は、フリーランの状態、つまり、天井クレーンに対してモータＭによる駆動力やブレーキによる制御力が加えられていない状態において、天井クレーンがレールとの摩擦抵抗等だけで減速するときの減速割合で天井クレーンが減速するように指示する指令を送信するものである。例えば、この減速割合は、例えば、0.04m/secである。

なお、天井クレーンが静止している状態では、運転指令が出力されず、かつ電磁式等のブレーキにて保持されるので、静止指示部Ｍ０が選択されても天井クレーンは静止した状態に維持される。運転指令とは、モータＭの回転方向を指示する指令である。電磁式等のブレーキは、天井クレーンが静止している状態において、天井クレーンが外力によって移動することを防ぐために使用されるものであり、通常、天井クレーンの走行中には使用されない。

作動指示部Ｍ１〜Ｍ３は、予め定めた速度Ｖ１〜Ｖ３で天井クレーンを走行するように指示する指令を送信するものである。

また、速度制御手段２は、上記複数の指示部Ｍ０〜Ｍ３のうち、どの指示部からインバータＩＮＶに指令を出力させるかを切り替える切替部を有している。この切替部は、切替スイッチＮ０〜Ｎ３を備えており、各切替スイッチＮ０〜Ｎ３がＯＮになると、指示部Ｍ０〜Ｍ３が図示しない電源に接続され、上記指示部Ｍ０〜Ｍ３の指令がそれぞれインバータＩＮＶに送信されるのである。

なお、この切替部の各切替スイッチＮ０〜Ｎ３は、それぞれ主幹制御器の接点と対応しており、主幹制御器の０ノッチが選択された場合に切替スイッチＮ０がＯＮとなり、主幹制御器の１，２，３ノッチが選択された場合には、切替スイッチＮ１〜Ｎ３がそれぞれＯＮになるように接続されている。

また、減速制御手段３は、天井クレーンの走行速度を減速させるために使用されるものである。つまり、二次抵抗制御される天井クレーンにおける油圧ブレーキのような機能を有するものである。減速制御手段３が油圧ブレーキと異なる点は、油圧ブレーキの場合、作業者が油圧ブレーキを操作することで減速割合をコントロールできるのに対し、減速制御手段３では、予め定められた減速割合でしか減速できず、作業中に減速割合を制御することができない点である。

図２に示すように、本実施形態のクレーン制御装置１の減速制御手段３は、基準減速指示部ＲＤと緩減速指示部ＳＤとを備えている。
基準減速指示部ＲＤは、基準減速割合で減速するように指示する減速指令を送信するものである。基準減速割合は、例えば0.2m/secであり、クレーンの使用頻度及び定格速度によって定める。
緩減速指示部ＳＤは、緩減速割合で減速するように指示する減速指令を送信するものである。緩減速割合は、静止指示部Ｍ０が指示する減速割合よりは大きいが、基準減速割合よりは小さい減速割合である。例えば0.15m/secである。

また、減速制御手段３は、フットスイッチＦＳとタイマＴｍとを備えており、フットスイッチＦＳとタイマＴｍがともにＯＮの状態となると、上記減速指示部ＲＤ，ＳＤが図示しない電源に接続され、上記減速指示部ＲＤ，ＳＤから各減速指令がインバータＩＮＶに送信されるように構成されている。

図２に示すように、フットスイッチＦＳは、両減速指令ＲＤ，ＳＤが同時にＯＮ，ＯＦＦされるように設けられている。
一方、タイマＴｍは、緩減速指示部ＳＤのタイマＴｍと基準減速指示部ＲＤのタイマＴｍのうち、いずれか一方のみがＯＮになるように構成されており、フットスイッチＦＳがＯＮの状態において、緩減速指示部ＳＤと基準減速指示部ＲＤのうちいずれか一方のみが電源と接続されるように構成されている。
具体的には、フットスイッチＦＳがＯＮになると同時に緩減速指示部ＳＤのタイマＴｍはＯＮになり、緩減速指示部ＳＤが電源と接続される。そして、フットスイッチＦＳがＯＮになってから一定期間経過（例えば、0.5秒経過）すると、緩減速指示部ＳＤのタイマＴｍがＯＦＦになる一方、基準減速指示部ＲＤのタイマＴｍがＯＮになり、基準減速指示部ＲＤが電源と接続されるように構成されているのである。

以上のごとき構成であるから、本実施形態のクレーン制御装置１によれば、フットスイッチＦＳを操作することによって、天井クレーンの走行速度を減速させることができる。しかも、減速開始初期には、基準減速割合よりも減速割合が緩やかになるので、減速開始時において天井クレーンに加わる衝撃を抑えることができる。

また、本実施形態のクレーン制御装置１では、静止指示部Ｍ０を選択すれば、フリーランと同等の状態で天井クレーンを走行させることができるから、フットスイッチＦＳを操作すれば、二次抵抗制御に近い状態で天井クレーンを減速させることができる。しかも、従来例のようなコースチングノッチを設けなくてもフリーラン状態を実現させることができるので、設備コストを低減でき、装置構造の複雑化を防ぐことができる。

なお、各減速指示部ＲＤ、ＳＤにおける減速割合やタイマＴｍが切り替わる時間は、適宜設定することができる。そして、緩減速指示部ＳＤの減速割合とタイマＴｍの切替時間を調整すれば、各作業者の癖や好みに合わせて設定することができる。つまり、各作業者が２次抵抗制御の際に天井クレーンを作動させていた場合と同等の感覚となるように調整することも可能となる。

以上のごとき、クレーン制御装置１によって天井クレーンを走行させた場合の作業者の操作および走行速度の変化を、図１を用いて説明する。

まず、静止状態では、主幹制御器０ノッチ（静止指示部Ｍ０）が選択されている。この状態から、作業者が主幹制御器を操作して、１ノッチ、２ノッチ、３ノッチと切り替えれば、速度制御手段３でも、切替スイッチＮ０〜Ｎ３が、Ｎ０→Ｎ１→Ｎ２→Ｎ３と切り替わり、走行指示部も、静止指示部Ｍ０から作動指示部Ｍ１→Ｍ２→Ｍ３と切り替わる。すると、天井クレーンの走行速度が上昇し、速度Ｖ３で走行するようになる。

そして、速度Ｖ３で走行していた天井クレーンが目的とする位置に近づくと、作業者は、目的位置に天井クレーンを停止させるために、天井クレーンを減速させる。

減速開始の際には、まず、作業者は主幹制御器を０ノッチに戻すので、速度制御手段３では静止指示部Ｍ０が選択される。すると、天井クレーンはフリーランに近い状態で走行する。
この状態から作業者がフットスイッチＦＳを操作すると、緩減速指示部ＳＤの指令がインバータＩＮＶに送信されて天井クレーンは緩減速割合ＳＳで走行するようになる。つまり、天井クレーンの減速割合がフリーラン状態（図１のＦＲ）よりも大きくなる。しかし、緩減速割合ＳＳは、フリーラン状態の減速割合ＦＲとの差がそれほど大きくならないように調整されているので、減速状態が緩減速割合ＳＳに変わっても、天井クレーンに加わる衝撃を抑えることができる。

作業者がフットスイッチＦＳを操作してから一定期間が経過すると、基準減速指示部ＲＤの指令がインバータＩＮＶに送信されるようになる。すると、天井クレーンは基準減速割合ＲＳで走行するようになる。このときも、緩減速割合ＳＳと基準減速割合ＲＳの差が小さいので、天井クレーンに加わる衝撃を抑えることができる。

そして、作業者がフットスイッチＦＳのＯＮ−ＯＦＦを繰り返せば、２次抵抗制御による減速に近い速度変動で天井クレーンの速度を減少させることができるから、目的位置において、天井クレーンが停止すると同時に吊り荷が静止するように天井クレーンを停止させることができるのである。

なお、上記例では、速度Ｖ３で走行していた天井クレーンを減速させる例を説明したが、速度Ｖ１や速度Ｖ２で走行している天井クレーンを減速させる場合にも同様の操作をできるのはいうまでもない。

また、減速開始時において天井クレーンに発生する衝撃を抑える上では、上記のごとく、緩減速指示部ＳＤを設けることが好ましいのであるが、緩減速指示部ＳＤの指令に基づいて作動する期間が存在することにより、所定の速度まで減速するまでに要する時間が長くなる。よって、衝撃が発生しても問題とならないような天井クレーンの制御を行う場合例えば、スクラップ運搬用クレーンのような製品等の運搬用クレーンでないクレーンの場合には、緩減速指示部ＳＤを設けなくてもよく、この場合には、図１における破線FRSのように減速するので、減速期間を短くでき作業効率も向上させることができる。
さらに、緩減速指示部ＳＤを設けていても、フットスイッチＦＳがＯＮされた直後から基準減速指示部ＲＤの指令がインバータＩＮＶに送信されるような回路を設ければ、緩減速指示部ＳＤを使用するモードと、緩減速指示部ＳＤを使用しないモード（急減速モード）を切り換えることができる。この場合には、作業者が操作に適したモードを選択できるので、作業者の操作性を向上させることができる。

（ノッチレス制御）
また、上記例では、作動指示部Ｍ１〜Ｍ３から、予め定めた走行速度Ｖ１〜Ｖ３で天井クレーンが走行するように指示する指令が送信される制御（ノッチ制御）の場合を説明した。
しかし、作動指示部Ｍ１〜Ｍ３から、目標とする走行速度を指示するのではなく、現状の速度からの速度変動を指示する指令が送信される制御（ノッチレス制御）としてもよい。例えば、図４に示すように、作動指示部Ｍ１〜Ｍ３が、それぞれ現在の速度に対して、微加速、速度維持、急加速となるように指示する指令を送信するものとしてもよい。
この場合にも、図３に示すように、減速開始の際に主幹制御器を０ノッチに戻してから、フットスイッチＦＳのＯＮ−ＯＦＦを繰り返せば、２次抵抗制御による減速に近い速度変動で天井クレーンの速度を減少させることができ、しかも、減速開始時において天井クレーンに衝撃が発生することを防ぐことができる。

（制御切換）
そして、本実施形態のクレーン制御装置１に、ノッチ制御を行う回路（図２）とノッチレス制御を行う回路（図４）を両方設け、いずれの回路を使用するか、つまり、いずれの制御を採用するかを切り換えることができるようにしてもよい。この場合、実施する作業に応じて、作業者が操作に適した制御を選択できるので、作業者の操作性を向上させることができ、作業効率を向上させることができる。

なお、上記例では、減速制御手段３を作動させるスイッチとして、フットスイッチＦＳを採用しているが、フットスイッチＦＳに代えてペンダント型スイッチ等を使用してもよく、どのようなスイッチでも使用することができる。しかし、フットスイッチＦＳを使用すれば、作業者が２次抵抗制御において油圧ブレーキをフットペダルで操作していたときに近い感覚で操作ができる。すると、本実施形態のクレーン制御装置１を使用することに対する作業者の抵抗感を少なくできるし、本実施形態のクレーン制御装置１を使用した操作に迅速に慣れることができるという利点も得られる。

本発明のクレーン制御装置は、天井クレーンの走行制御や横行制御、橋型クレーン等の横行、走行制御などの制御装置として適している。

１クレーン制御装置
２速度制御手段
３減速制御手段
Ｍ０静止指示部
Ｍ１〜Ｍ３作動指示部
ＲＤ基準減速指示部
ＳＤ緩減速指示部
ＦＳフットスイッチ
Ｔｍタイマ
Ｍ走行用モータ
ＩＮＶインバータ

Claims

走行を制御する制御部を有する天井クレーンであって、
走行用モータと、
複数のノッチを切り替え可能な主幹制御器と、を備え、
前記主幹制御器は、
前記走行用モータの作動を制御するインバータと、
前記主幹制御器が操作されてノッチが切り替えられることで、切り替えられたノッチに対応する走行速度を指示する走行速度指令、又はフリーラン状態に相当する減速割合で減速するように指示するフリーラン減速指令、を前記インバータに送信する速度制御手段と、
前記走行速度を減速させる減速指令を前記インバータに送信する減速制御手段と、を有し、
前記減速制御手段は、
基準減速割合で減速するように指示する基準減速指令を前記インバータに送信する基準減速指示部と、
前記フリーラン減速指令による減速割合よりも大きく、且つ、前記基準減速割合よりも小さな緩減速割合で減速するように指示する緩減速指令を前記インバータに送信する緩減速指示部と、
ＯＮ又はＯＦＦの切り替え可能な操作スイッチと、を有し、
前記操作スイッチがＯＮに切り替えられてから設定時間が経過するまでは、前記緩減速指示部が前記緩減速指令を前記インバータに送信し、前記設定時間が経過した後は前記基準減速指示部が前記基準減速指令を前記インバータに送信する
ことを特徴とする天井クレーン。
前記制御部は、
前記緩減速割合の大きさを調整可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の天井クレーン。
前記制御部は、
前記設定時間の長さを設定可能である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の天井クレーン。
前記制御部は、
前記操作スイッチがＯＮに切り替えられてから設定時間が経過するまでは、前記緩減速指示部が前記緩減速指令を前記インバータに送信し、前記設定時間が経過した後は前記基準減速指示部が前記基準減速指令を前記インバータに送信する第１モードと、
前記操作スイッチがＯＮに切り替えられた直後から前記基準減速指示部が前記基準減速指令を前記インバータに送信する第２モードと、を切り替え可能である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の天井クレーン。