JP6819453B2 - Electric winch device - Google Patents
Electric winch device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6819453B2 JP6819453B2 JP2017093806A JP2017093806A JP6819453B2 JP 6819453 B2 JP6819453 B2 JP 6819453B2 JP 2017093806 A JP2017093806 A JP 2017093806A JP 2017093806 A JP2017093806 A JP 2017093806A JP 6819453 B2 JP6819453 B2 JP 6819453B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric motor
- control unit
- current
- detected
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 54
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 48
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 27
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
本発明は、クレーンに用いられる電動ウィンチ装置に関するものである。 The present invention relates to an electric winch device used in a crane.
電動機をウィンチドラムの動力源として用いるクレーンにおいては、対象物を吊り上げて一次停止させる場合、電動機の速度をゼロで維持させるゼロ速度制御が行われる。このとき、電動機に急激な銅損が発生して、電動機の熱上昇が発生し、電動機のトルクが減少して対象物が落下する可能性がある。そこで、クレーンでは、ゼロ速度制御に加えてブレーキを作動させ、対象物の落下の防止が図られている。 In a crane that uses an electric motor as a power source for a winch drum, zero speed control is performed to maintain the speed of the electric motor at zero when the object is lifted and temporarily stopped. At this time, a sudden copper loss may occur in the electric motor, the heat of the electric motor may rise, the torque of the electric motor may decrease, and the object may fall. Therefore, in the crane, in addition to the zero speed control, the brake is operated to prevent the object from falling.
特許文献1は、ゼロ速度制御の開始時に、積分成分のゲインをゼロにし、比例成分を徐々に減少させて、ブレーキの荷重保持能力をチェックし、ブレーキに異常があれば、PI制御を用いた通常の速度制御に戻し、荷重の落下を防止する技術を開示する。 In Patent Document 1, at the start of zero speed control, the gain of the integral component is set to zero, the proportional component is gradually reduced, the load holding capacity of the brake is checked, and if there is an abnormality in the brake, PI control is used. The technology for returning to the normal speed control and preventing the load from falling is disclosed.
特許文献2は、ブレーキを作動させて荷重を保持している場合に、荷重の落下を検出すると、電動機のゼロ速度制御を開始する技術を開示する。 Patent Document 2 discloses a technique for starting zero-speed control of an electric motor when a drop in load is detected when a brake is operated to hold a load.
しかし、特許文献1では、ゼロ速度制御時に比例成分のゲインが徐々に減少されてゼロ速度制御による保持力が徐々に減少されている。そのため、特許文献1では、ブレーキの故障によりブレーキ力が弱まっていると、ブレーキは、荷重が落下を開始する際に発生する静止摩擦力から動摩擦力への切り替わりに十分に対応することができず、荷重の落下を抑制することができないおそれがある。 However, in Patent Document 1, the gain of the proportional component is gradually reduced during zero speed control, and the holding force due to zero speed control is gradually reduced. Therefore, in Patent Document 1, if the braking force is weakened due to a brake failure, the brake cannot sufficiently cope with the switching from the static friction force generated when the load starts to fall to the dynamic friction force. , It may not be possible to suppress the drop of load.
また、特許文献2では、落下の状況により荷重の必要保持力が増大した場合、ゼロ速度制御のみでは必要保持力に対応できず、荷重の落下を十分に抑制できないという問題がある。 Further, in Patent Document 2, when the required holding force of the load increases due to the dropping situation, there is a problem that the required holding force cannot be met only by zero speed control and the drop of the load cannot be sufficiently suppressed.
本発明の目的は、ウィンチドラムを制動するブレーキの故障に拘わらず、保持する対象物のずり落ちを抑制するクレーンのウィンチ装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a winch device for a crane that suppresses the sliding of an object to be held regardless of a failure of a brake that brakes the winch drum.
本発明の一態様による電動ウィンチ装置は、クレーンに設けられる電動ウィンチ装置であって、
電動機と、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電動機の回転角度を検出する角度検出部と、
前記電動機の動力により回転し、対象物を巻上又は巻下げるウィンチドラムと、
前記ウィンチドラムの回転を制動するブレーキと、
前記ウィンチドラムを操作するためのウィンチ操作部と、
前記角度検出部により検出された回転角度に基づいて、前記電動機の回転速度を算出する速度算出部と、
前記ウィンチ操作部に前記ウィンチドラムを停止させる操作が入力された場合、前記算出された回転速度がゼロになるように前記電動機を制御するゼロ速度制御の開始を指示する巻上制御部と、
前記ゼロ速度制御の開始が指示された場合、前記ゼロ速度制御を開始し、且つ、前記ブレーキを作動させる制動制御部と、
前記ゼロ速度制御の開始時に前記電流検出部が検出した検出電流から前記電動機のトルク電流を算出するトルク電流算出部とを備え、
前記制動制御部は、前記ゼロ速度制御を開始する場合、前記角度検出部により検出された回転角度に基づいて、前記ゼロ速度制御の開始時を基準としたときの前記電動機の巻下方向への位置偏差を算出し、前記トルク電流と前記位置偏差に所定のゲインを乗じた値との加算値を前記電動機のトルク指令値として算出し、前記算出したトルク指令値で前記電動機を制御する。
The electric winch device according to one aspect of the present invention is an electric winch device provided on a crane.
With an electric motor
A current detector that detects the current flowing through the electric motor,
An angle detection unit that detects the rotation angle of the electric motor,
A winch drum that rotates by the power of the electric motor and winds up or lowers an object,
A brake that brakes the rotation of the winch drum and
A winch operation unit for operating the winch drum and
A speed calculation unit that calculates the rotation speed of the electric motor based on the rotation angle detected by the angle detection unit, and
When an operation to stop the winch drum is input to the winch operation unit, a hoisting control unit that instructs the start of zero speed control for controlling the electric motor so that the calculated rotation speed becomes zero.
When the start of the zero speed control is instructed, the braking control unit that starts the zero speed control and operates the brake,
It is provided with a torque current calculation unit that calculates the torque current of the electric motor from the detection current detected by the current detection unit at the start of the zero speed control.
When the braking control unit starts the zero speed control, the braking control unit moves in the winding direction of the electric motor with reference to the start time of the zero speed control based on the rotation angle detected by the angle detection unit. The position deviation is calculated, the sum of the torque current and the value obtained by multiplying the position deviation by a predetermined gain is calculated as the torque command value of the electric motor, and the electric motor is controlled by the calculated torque command value.
この構成によれば、ウィンチ操作部によりウィンチドラムを停止させる操作が入力されるとゼロ速度制御が開始され、ブレーキの作動が開始される。このとき、ゼロ速度制御の開始時のトルク電流と、電動機の巻下方向への位置偏差に所定のゲインを乗じた値との加算値が電動機のトルク指令値として算出されている。そのため、ゼロ速度制御時においてブレーキを作動させたときに、ブレーキの故障により、対象物がずり落ちたとしても、そのずり落ち量に応じたトルクがトルク指令値に加えられて電動機が制御される。その結果、ブレーキの故障に拘わらず、対象物のずり落ちを抑制できる。 According to this configuration, when an operation to stop the winch drum is input by the winch operation unit, zero speed control is started and the operation of the brake is started. At this time, the sum of the torque current at the start of zero speed control and the value obtained by multiplying the position deviation of the motor in the winding direction by a predetermined gain is calculated as the torque command value of the motor. Therefore, even if the object slides down due to a brake failure when the brake is operated during zero speed control, the torque corresponding to the amount of the slide down is added to the torque command value to control the electric motor. .. As a result, it is possible to suppress the sliding of the object regardless of the failure of the brake.
上記態様において、前記制動制御部は、前記算出されたトルク電流が大きくなるにつれて前記ゲインを増大させてもよい。 In the above aspect, the braking control unit may increase the gain as the calculated torque current increases.
この構成によれば、ゼロ速度制御が開始されたときのトルク電流が大きいほど、ゲインが増大されるので、重い対象物ほど位置偏差に応じたトルク指令値の値を大きくすることができる。そのため、対象物の重さに応じて適切なトルクを付与し、対象物のずり落ちを抑制できる。 According to this configuration, the larger the torque current when the zero speed control is started, the larger the gain is. Therefore, the heavier the object, the larger the value of the torque command value according to the position deviation. Therefore, an appropriate torque can be applied according to the weight of the object, and the sliding of the object can be suppressed.
上記態様において、前記対象物の荷重を検出する荷重検出部を更に備え、
前記巻上制御部は、地切り操作を検出し、
前記制動制御部は、前記地切り操作が検出された場合、前記ブレーキを解放させ、前記荷重検出部により検出された荷重に応じた荷重トルク電流を前記算出されたトルク電流を用いて算出し、前記角度検出部により検出された回転角度に基づいて前記地切り操作の検出時を基準としたときの前記電動機の巻下方向への位置偏差を算出し、前記荷重トルク電流と前記位置偏差に所定のゲインを乗じた値との加算値を前記電動機のトルク指令値として算出してもよい。
In the above aspect, a load detecting unit for detecting the load of the object is further provided.
The hoisting control unit detects the ground cutting operation and
When the ground cutting operation is detected, the braking control unit releases the brake and calculates a load torque current corresponding to the load detected by the load detection unit using the calculated torque current. Based on the rotation angle detected by the angle detection unit, the position deviation of the electric motor in the unwinding direction when the ground cutting operation is detected is calculated, and the load torque current and the position deviation are predetermined. The value added to the value obtained by multiplying the gain of the above may be calculated as the torque command value of the electric motor.
この構成によれば、地切り操作が検出された場合、地切りがされたときの対象物の荷重に応じた荷重トルク電流と巻下方向への位置偏差にゲインが乗じられた値との加算値がトルク指令値として算出される。そのため、地切り操作の検出時から、保持する対象物がずり落ちたとしても、そのずり落ち量に応じたトルクがトルク指令値に加えられて電動機が制御されるので、ブレーキの故障に拘わらず、保持する対象物の落下を防止できる。 According to this configuration, when a ground cutting operation is detected, the load torque current according to the load of the object at the time of ground cutting and the value obtained by multiplying the position deviation in the winding direction by the gain are added. The value is calculated as the torque command value. Therefore, even if the object to be held slides down from the time when the ground cutting operation is detected, the torque corresponding to the amount of the slide down is added to the torque command value to control the electric motor, regardless of the brake failure. , It is possible to prevent the object to be held from falling.
上記態様において、前記対象物の荷重を検出する荷重検出部と、
先端部から前記対象物を吊り下げるブームと、
前記ブームを起伏させるブーム制御部とを更に備え、
前記巻上制御部は、前記ウィンチドラムが停止された状態で前記ブーム制御部により前記ブームが起こされて、前記対象物を持ち上げる起伏地切り操作を検出し、
前記制動制御部は、前記起伏地切り操作が検出された場合、前記荷重検出部により検出された荷重に応じた荷重トルク電流を前記算出されたトルク電流を用いて算出し、前記角度検出部により検出された回転角度に基づいて、前記起伏地切り操作の検出時を基準としたときの前記電動機の巻下方向への位置偏差を算出し、前記荷重トルク電流と前記位置偏差に所定のゲインを乗じた値との加算値を前記電動機のトルク指令値として算出してもよい。
In the above aspect, the load detection unit that detects the load of the object and
A boom that suspends the object from the tip,
Further provided with a boom control unit for raising and lowering the boom,
The hoisting control unit detects an undulating ground cutting operation in which the boom is raised by the boom control unit while the winch drum is stopped to lift the object.
When the undulating ground cutting operation is detected, the braking control unit calculates a load torque current according to the load detected by the load detection unit using the calculated torque current, and the angle detection unit calculates the load torque current. Based on the detected rotation angle, the position deviation of the electric motor in the unwinding direction when the undulating ground cutting operation is detected is calculated, and a predetermined gain is applied to the load torque current and the position deviation. The value added to the multiplied value may be calculated as the torque command value of the electric motor.
この構成によれば、ブームを起こして対象物を持ち上げる起伏地切り操作が検出された場合、起伏地切りがされたときの対象物の荷重に応じた荷重トルク電流と位置偏差にゲインが乗じられた値との加算値がトルク指令値として算出される。そのため、起伏地切り操作の検出時から、保持する対象物がずり落ちたとしても、そのずり落ち量に応じたトルクがトルク指令値に加えられて電動機が制御されるので、ブレーキの故障に拘わらず、保持する対象物の落下を防止できる。 According to this configuration, when a undulating ground cutting operation that raises a boom and lifts an object is detected, a gain is multiplied by the load torque current and the position deviation according to the load of the object when the undulating ground cutting is performed. The value added to the value is calculated as the torque command value. Therefore, even if the object to be held slides down from the time when the undulating ground cutting operation is detected, the torque corresponding to the amount of the slide down is applied to the torque command value to control the electric motor, so that the electric motor is controlled regardless of the brake failure. It is possible to prevent the object to be held from falling.
上記態様において、報知部と、
前記制動制御部に制御されて前記電動機を駆動させるインバータとを更に備え、
前記電流検出部は、前記インバータ及び前記電動機に流れる電流を検出し、
前記制動制御部は、前記ブレーキの作動中に、前記トルク指令値が示すトルク電流よりも低いトルク電流を、前記インバータを用いて前記電動機に通電し、前記電流検出部による電流の検出結果に基づいて、前記電動機及び前記インバータの異常の有無を検出し、前記異常を検出した場合、ブレーキの解放の禁止を報知部に発報させてもよい。
In the above aspect, the notification unit and
Further provided with an inverter controlled by the braking control unit to drive the electric motor.
The current detection unit detects the current flowing through the inverter and the electric motor, and detects the current.
While the brake is operating, the braking control unit energizes the electric motor with a torque current lower than the torque current indicated by the torque command value using the inverter, and based on the current detection result by the current detection unit. The presence or absence of an abnormality in the electric motor and the inverter may be detected, and if the abnormality is detected, the notification unit may be notified of the prohibition of releasing the brake.
この構成によれば、インバータ及び電動機の電気動力系統の異常が検出された場合、ブレーキの解放の禁止が発報される。そのため、電気動力系統が故障により対象物を保持できない場合、オペレータによってブレーキが解放されることを抑制し、対象物が落下することを防止できる。また、ブレーキの作動中において、上記の手法を用いて算出されたトルク指令値が示すトルク電流よりも低いトルク電流が電動機に印加されるので、対象物を保持した状態で電気動力系統の異常を検出できる。 According to this configuration, when an abnormality in the electric power system of the inverter and the electric motor is detected, the prohibition of releasing the brake is issued. Therefore, when the electric power system cannot hold the object due to a failure, it is possible to prevent the operator from releasing the brake and prevent the object from falling. Further, during the operation of the brake, a torque current lower than the torque current indicated by the torque command value calculated by using the above method is applied to the electric motor, so that the electric power system is abnormal while holding the object. Can be detected.
本発明によれば、ゼロ速度制御時においてブレーキを作動させたときに、ブレーキの故障により、対象物がずり落ちたとしても、そのずり落ち量に応じたトルクがトルク指令値に加えられて電動機が制御される。その結果、ブレーキの故障に拘わらず、対象物のずり落ちを抑制できる。 According to the present invention, when the brake is operated at the time of zero speed control, even if the object slides down due to a brake failure, the torque corresponding to the amount of the slide down is added to the torque command value to the electric motor. Is controlled. As a result, it is possible to suppress the sliding of the object regardless of the failure of the brake.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態による電動ウィンチ装置をクローラクレーンX1に適用した場合のクローラクレーンX1の外観図である。クローラクレーンX1は、図1に示すように、上部旋回体2と、下部走行体3とを備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an external view of the crawler crane X1 when the electric winch device according to the embodiment of the present invention is applied to the crawler crane X1. As shown in FIG. 1, the crawler crane X1 includes an upper swinging body 2 and a lower traveling body 3.
上部旋回体2は、旋回フレーム4と、その旋回フレーム4上に搭載された作業装置6とを有する。作業装置6は、吊荷の吊り作業(クレーン作業)等を行うためのものである。具体的には、作業装置6は、ブーム8と、吊りロープ10と、フック装置12と、ウィンチドラム112と、ガントリ16と、ガイライン18と、上部スプレッダ20と、下部スプレッダ22と、起伏ロープ24と、起伏用ウィンチ26とを有する。
The upper swivel body 2 has a swivel frame 4 and a working
ブーム8は、旋回フレーム4の前部に起伏自在に取り付けられており、そのブーム8の先端から吊りロープ10を介して吊荷を吊るためのフック装置12が吊り下げられている。ウィンチドラム112は、旋回フレーム4上に搭載されており、吊りロープ10の巻き取り/繰り出しを行うことによりフック装置12の巻き上げ/巻き下げを行う。ガントリ16は、旋回フレーム4の後部上に立設されている。ガイライン18は、その一端がブーム8の先端部に接続されており、その他端部が上部スプレッダ20と接続されている。下部スプレッダ22は、ガントリ16の上端部に設けられており、この下部スプレッダ22と上部スプレッダ20とは互いに離間して配置されている。上部スプレッダ20と下部スプレッダ22には、起伏ロープ24が掛け回されている。起伏用ウィンチ26は、旋回フレーム4上に搭載されており、起伏ロープ24の巻き取り/繰り出しを行うことにより下部スプレッダ22に対する上部スプレッダ20の離間距離を縮小/拡大させる。この両スプレッダ20,22間の離間距離の縮小/拡大に伴って、ブーム8が起伏される。
The
上部旋回体2の前方には、オペレータが搭乗するキャビン9が設けられている。キャビン9は前面及び側面にガラスが設けられ、オペレータはガラスを通じて周囲の環境を目視し、クローラクレーンX1を操作する。キャビン9には、オペレータが着座するシート、クローラクレーンX1を操作するための操作部、エンジンの出力を調整するためのアクセル操作部、及びクローラクレーンX1の稼働状況等の情報が表示されるモニタ等が設けられている。 A cabin 9 for an operator to board is provided in front of the upper swivel body 2. The cabin 9 is provided with glass on the front surface and the side surface, and the operator visually observes the surrounding environment through the glass and operates the crawler crane X1. The cabin 9 includes a seat on which the operator sits, an operation unit for operating the crawler crane X1, an accelerator operation unit for adjusting the output of the engine, a monitor displaying information such as the operating status of the crawler crane X1 and the like. Is provided.
図2は、本発明の実施の形態による電動ウィンチ装置の構成を示すブロック図である。電動ウィンチ装置は、図1で示したウィンチドラム112の他、ウィンチ操作部101、巻上制御部102、制動制御部103、インバータ104、電動機105、減速機106、ブレーキ107、角度検出部108、速度算出部109、報知部110、及び荷重検出部111を備える。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an electric winch device according to an embodiment of the present invention. In addition to the
ウィンチ操作部101は、例えば、レバー式の操作装置で構成され、オペレータがウィンチドラム112に対して対象物の巻上又は巻下の動作を指示するために用いられる。ここで、対象物とは、フック装置12及びフック装置12が吊り下げる吊り荷とが含まれる。
The
ウィンチ操作部101は、中立位置を基準としたときのレバーの傾倒角度を操作量として出力する。ここで、ウィンチ操作部101は、レバーが、中立位置から巻上側へ操作されたときには、レバーの傾倒角度を正の値で示す操作量を出力する。また、ウィンチ操作部101は、レバーが、中立位置から巻下げ側に操作がされたときには、レバーの傾倒角度を負の値で示す操作量を出力する。
The
巻上制御部102は、ウィンチ操作部101から出力される操作量が中立範囲外から中立範囲内に入ると、ウィンチドラム112を停止させる操作が入力されたと判定する。この場合、巻上制御部102は、回転速度がゼロになるように電動機105を制御するゼロ速度制御の開始の指示を制動制御部103に出力する。
When the operation amount output from the
制動制御部103は、ゼロ速度制御の開始が指示された場合、ゼロ速度制御を開始し、且つ、ブレーキ107を作動させる。
When the start of zero speed control is instructed, the
制動制御部103は、ゼロ速度制御を開始する場合、角度検出部108により検出された回転角度θに基づいて、ゼロ速度制御の開始時を基準としたときの電動機105の巻下方向への位置偏差を算出し、インバータ104から出力されたトルク電流と位置偏差に所定のゲインを乗じた値との加算値を電動機105のトルク指令値として算出し、算出したトルク指令値で電動機105を制御する。
When starting the zero speed control, the
詳細には、制動制御部103は、下記の式(1)を用いて、トルク指令値を算出し、電動機105に出力する。
Specifically, the
トルク指令値=開始トルク電流+k×位置偏差 (1)
ここで、開始トルク電流は、ゼロ速度制御の開始時にインバータ104の3/2変換器206(図3)で算出された電流iq(トルク電流)を示す。位置偏差は、ゼロ速度制御の開始時を基準としたときの電動機105のロータの回転角度θの巻下方向への位置偏差を示す。kは予め定められたゲインを示す。トルク指令値は、電動機105のトルクを調整するためにインバータ104に出力される信号である。
Torque command value = start torque current + k x position deviation (1)
Here, the start torque current indicates the current iq (torque current) calculated by the 3/2 converter 206 (FIG. 3) of the
これにより、ゼロ速度制御時においてブレーキ107を作動させたときに、ブレーキ107の故障により、対象物がずり落ちたとしても、そのずり落ち量に応じたトルクがゼロ速度制御の開始時のトルクに加えられるので、対象物のずり落ちを抑制できる。
As a result, when the
なお、制動制御部103は、ゼロ速度制御の開始時から、一定の時間間隔で角度検出部108から出力される回転角度θの巻き下げ方向への変化量を積算することで、位置偏差を算出すればよい。
The
一方、制動制御部103は、ゼロ速度制御とは異なる通常制御においては、図4に示すグラフを参照して操作量に応じた速度指令値を決定し、決定した速度指令値と速度算出部109で算出された電動機105の回転速度(実回転速度)との偏差を0にするためのトルク指令値をPI制御により算出し、インバータ104に出力する。
On the other hand, in the normal control different from the zero speed control, the
図4は、ウィンチ操作部101の操作量と速度指令値との関係を示すグラフであり、縦軸は速度指令値を示し、横軸は操作量を示している。図4において、速度指令値が正の場合、ウィンチドラム112は、例えば、巻上方向に回転し、速度指令値が負の場合、ウィンチドラム112は、例えば、巻下方向に回転する。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the operation amount of the
ウィンチ操作部101の操作量が0付近の中立範囲にある場合、速度指令値は0である。ウィンチ操作部101の操作量が中立範囲を超えると、制動制御部103は、操作量がある値を超えるまで、巻上方向及び巻下方向共、速度指令値を0より少し大きな最低速度に維持する。そして、ウィンチ操作部101の操作量がある値を超えると、制動制御部103は、巻上方向及び巻下方向共、操作量が増大するにつれて速度指令値がリニアに増大するように速度指令値を決定する。
When the operation amount of the
図2に戻り、インバータ104は、制動制御部103から出力されるトルク指令値及び角度検出部108から出力される電動機105の回転角度θとに基づいて、例えば三相の交流電力を生成して電動機105に供給する。また、インバータ104は、電動機105に供給されるトルク電流を算出し、制動制御部103に出力する。なお、インバータ104の詳細は図3を用いて後述する。
Returning to FIG. 2, the
電動機105は、例えば、三相モータで構成され、インバータ104から出力される三相交流電流によって駆動する。
The
減速機106は、電動機105の駆動軸Z1と接続され、駆動軸Z1のトルクを、所定の減速比で減速して、ウィンチドラム112の駆動軸Z2に伝達する。
The
ブレーキ107は、例えば、駆動軸Z2上に設けられた機械式ブレーキで構成され、制動制御部103の制御の下、ウィンチドラム112の巻上方向及び巻下方向の回転を阻止する。
The
角度検出部108は、例えば、ロータリーエンコーダやレゾルバで構成され、電動機105のロータの回転角度θを一定の時間間隔で検出し、速度算出部109及び制動制御部103に出力する。ここで、角度検出部108は、基準位置に対するロータの回転角度θを検出すればよい。また、回転角度θは、例えば、電動機105が巻上方向に回転している場合、正の値をとり、電動機105が巻下方向に回転している場合、負の値をとる。
The
速度算出部109は、角度検出部108が検出した回転角度θから電動機105の回転速度を一定の時間間隔で算出し、制動制御部103に出力する。ここで、速度算出部109は、角度検出部108が検出した回転角度θを微分することで、電動機105の回転速度を算出すればよい。
The
報知部110は、例えば、クローラクレーンX1に関する情報を表示するモニタ及びクローラクレーンX1に関する情報を発報するスピーカを備える。
The
荷重検出部111は、対象物の荷重を検出する荷重センサで構成される。荷重検出部111は、例えば、吊りロープ10の張力を検出することで、対象物の荷重を検出する。
The
ウィンチドラム112は、電動機105の駆動軸Z1と減速機106を介して接続された駆動軸Z2を備え、対象物の巻き上げ又は巻き下げのために回転する。ウィンチドラム112は、巻上方向に回転することにより吊りロープ10を巻き取り、対象物を巻き上げる。また、ウィンチドラム112は、巻上方向とは逆の回転方向である巻下方向に回転することにより吊りロープ10を繰り出し、対象物を巻き下げる。
The
図3は、インバータ104の詳細を示すブロック図である。インバータ104は、電流制御部201、2/3変換器202、PWM信号生成部203、インバータ回路204、電流検出部205、及び3/2変換器206(トルク電流算出部の一例)を備える。
FIG. 3 is a block diagram showing details of the
電流制御部201は、制動制御部103から出力されたトルク指令値と3/2変換器206から出力された電流id,iqとに基づいて、電圧指令値vd,vqを算出する。ここで、電流制御部201は、トルク指令値からd軸の電流目標値とq軸の電流目標値とを決定し、d軸の電流目標値及び電流idの偏差であるd軸の電流偏差と、q軸の電流目標値及び電流iqの偏差であるq軸の電流偏差とを算出する。そして、電流制御部201は、d軸の電流偏差とq軸の電流偏差とが0となるように、d軸の電圧指令値vdとq軸の電圧指令値を算出する。
The
2/3変換器202は、電圧指令値vd,vqを座標変換して、u相、v相,w相の電圧指令値を算出する。
The 2/3
PWM信号生成部203は、u相、v相、w相の電圧指令値にしたがって、u相、v相、w相のPWM信号を生成する。
The PWM
インバータ回路204は、例えば、三相インバータ回路で構成され、PWM信号生成部203で生成されたu相、v相、w相のPWM信号に従って、u相、v相、w相の交流電流を生成し、電動機105に供給する。
The
電流検出部205は、例えば、ホール素子等の電流センサで構成され、インバータ回路204から電動機105に供給されるu相、v相、w相の交流電流を検出し、3/2変換器206に出力する。
The
3/2変換器206は、電流検出部205で検出されたu相、v相、w相の交流電流を回転角度θを用いて座標変換し、電流id,iqを算出する。ここで、電流iqはトルク電流として、制動制御部103に出力される。
The 3/2
図5は、本発明の実施の形態1による電動ウィンチ装置の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、ウィンチ操作部101の操作量が中立範囲外から中立範囲内に入り、ウィンチドラム112を停止させる操作が入力され、巻上制御部102からゼロ速度制御の開始の指示が出力されたときに開始される。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing of the electric winch device according to the first embodiment of the present invention. In this flowchart, the operation amount of the
まず、制動制御部103は、速度算出部109が算出した電動機105の回転速度が基準速度V0以下になったか否かを判定する(S301)。ここで、基準速度V0としては、例えば、電動機105の速度が実質的に0とみなせる速度が採用できる。
First, the
電動機105の回転速度が基準速度V0以下でなければ(S301でNO)、処理は待機する。一方、電動機105の回転速度が基準速度V0以下であれば(S301でYES)、制動制御部103はゼロ速度制御を開始する(S302)。
If the rotation speed of the
次に、制動制御部103は、ブレーキ107を作動させる(S303)。次に、制動制御部103は、タイマ時間tを0にリセットする(S304)。ここで、タイマ時間tは、式(1)を用いたゼロ速度制御の実行時間をカウントするための変数である。
Next, the
次に、制動制御部103は、上述の式(1)を用いて、トルク指令値を算出する(S305)。
Next, the
次に、制動制御部103は、ゼロ速度制御の開始時を基準としたときの電動機105のロータの位置偏差が基準偏差L以上でなければ(S306でNO)、タイマ時間tを所定値増大させてタイマ時間tを更新する(S307)。ここで、基準偏差Lとしては、ブレーキ107のブレーキ力が故障しているとみなせる程度に低下していることを示す値が採用できる。すなわち、式(1)の制御を行うことで、ゼロ速度制御の開始時点でのトルクに、対象物のずり落ち量に応じたトルクが加えられるので、基本的には対象物のずり落ちは停止される。しかし、ブレーキ107のブレーキ力が低下していると、式(1)の制御だけでは、電動機105が対象物の重さに耐えきれず、対象物がずり落ちる可能性がある。そこで、制動制御部103は、ゼロ速度制御が開始されてからの位置偏差が基準偏差L以上である場合(S306でYES)、ブレーキ107が故障したと判定し、処理をS309に進める。
Next, the
次に、制動制御部103は、タイマ時間tが基準時間T0以上であるか否かを判定する(S308)。ここで、基準時間T0は式(1)を用いたゼロ速度制御の終了タイミングを示す予め定められた時間である。
Next, the
タイマ時間tが基準時間T0以上でなければ(S308でNO)、処理はS306に戻り、S306〜S308の処理が繰り返される。 If the timer time t is not equal to or greater than the reference time T0 (NO in S308), the process returns to S306, and the processes of S306 to S308 are repeated.
一方、タイマ時間tが基準時間T0以上であれば(S308でYES)、ブレーキ107は正常なので、処理は終了する。
On the other hand, if the timer time t is equal to or greater than the reference time T0 (YES in S308), the
S309では、制動制御部103は、オペレータへ巻き下げの発報を行うよう報知部110に指示する。この場合、報知部110は、例えば、モニタに「ブレーキが故障している可能性があるので対象物を降ろして下さい。」といったメッセージを表示すればよい。また、報知部110は、上記のメッセージを発話する音声をスピーカから出力させてもよい。
In S309, the
次に、ウィンチ操作部101を用いて、ウィンチドラム112を巻下方向に回転させる操作がオペレータにより入力されると(S310でYES)、制動制御部103は、式(1)を用いたゼロ速度制御から通常制御に制御を切り替える(S311)。次に、制動制御部103は、ブレーキ107を解放させる(S312)。
Next, when an operation for rotating the
次に、制動制御部103は、ウィンチドラム112を巻下方向に回転させる操作の終了を検出すると(S313でYES)、報知部110による巻き下げの発報を停止させる(S314)。一方、ウィンチドラム112を巻下方向に回転させる操作が終了されていない場合(S313でNO)、制動制御部103は処理を待機する。
Next, when the
このように、実施の形態1によれば、ゼロ速度制御の開始時点から対象物がずり落ちたとしても、ずり落ち量に応じたトルクがゼロ速度制御の開始時のトルクに加えられるので、対象物のずり落ちを抑制できる。また、式(1)を用いたゼロ速度制御によっても対象物がずり落ちてしまう場合は、オペレータに巻き下げが発報されるので、対象物の落下を防止できる。 As described above, according to the first embodiment, even if the object slides down from the start time of the zero speed control, the torque corresponding to the amount of the slide down is added to the torque at the start of the zero speed control. It is possible to suppress the slipping of objects. Further, when the object slides down even by the zero speed control using the equation (1), the operator is notified of the unwinding, so that the object can be prevented from falling.
実施の形態1では、式(1)のゲインkは定数として説明したが、本発明はこれに限定されず、ゲインkは、k=開始トルク電流/K0により算出されてもよい。ここで、K0は、想定される開始トルク電流の最大値である。この場合、ゲインkは開始トルク電流が大きいほど大きな値を持つことになる。これにより、重い対象物ほど位置偏差に応じたトルク指令値の値を大きくすることができる。そのため、対象物の重さに応じて適切なトルクを付与できる。 In the first embodiment, the gain k of the equation (1) has been described as a constant, but the present invention is not limited to this, and the gain k may be calculated by k = start torque current / K0. Here, K0 is the maximum value of the assumed starting torque current. In this case, the gain k has a larger value as the starting torque current increases. As a result, the heavier the object, the larger the torque command value according to the position deviation. Therefore, an appropriate torque can be applied according to the weight of the object.
(実施の形態2)
実施の形態2は、ブーム8の姿勢を維持した状態で、吊りロープ10を巻き上げることで、対象物を地面から持ち上げる地切り操作が検出された場合に、対象物のずり落ちを防止することを特徴とする。なお、本実施の形態において実施の形態1と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the hanging
実施の形態2において、巻上制御部102は、地切り操作を検出する。ここで、巻上制御部102は、ウィンチ操作部101の操作量から巻上操作の開始を検出した場合、荷重検出部111が検出した荷重の変化をモニタする。そして、巻上制御部102は、荷重の変化パターンが、荷重が0から徐々に増大していき一定の値で安定するパターンを示せば、地切り操作が行われたと判定する。これは、地切り操作が行われた場合、対象物が地面から離れるまで対象物の荷重は徐々に増大していき、対象物が地面から離れると、対象物の荷重は一定の値に安定することを考慮したものである。
In the second embodiment, the hoisting
実施の形態2では、制動制御部103は、巻上制御部102により地切り操作が検出された場合、下記の式(2)又は式(3)を用いて電動機105を制御する。
In the second embodiment, when the hoisting
トルク指令値=荷重/Kq+k×位置偏差 (2)
式(2)の第1項は地切り操作が検出されたときに算出された荷重トルク電流を示す。荷重トルク電流は、対象物を保持するために必要なトルクを、電動機105に発生させるための電流である。第1項において、荷重は、地切り操作が検出されたとき、すなわち、対象物が地面から離れたときに、荷重検出部111で検出された対象物の荷重である。式(2)においてKqは荷重をトルク指令値に変換するための係数である。
Torque command value = load / Kq + k x position deviation (2)
The first term of the equation (2) indicates the load torque current calculated when the ground cutting operation is detected. The load torque current is a current for generating the torque required for holding the object in the
式(2)の第2項の位置偏差は、地切り操作の検出時点を基準としたときの巻下方向への電動機105のロータの位置偏差である。ゲインkは式(1)と同じである。この場合、制動制御部103は、地切り操作の検出時点から、角度検出部108で検出された巻下方向の回転角度θを積分することで、位置偏差を算出すればよい。
The position deviation of the second term of the equation (2) is the position deviation of the rotor of the
これにより、地切り操作の検出時点から対象物がずり落ちたとしても、ずり落ち量に応じたトルクが、地切り操作の検出時点での荷重に応じたトルクに加えられるので、対象物のずり落ちを抑制できる。 As a result, even if the object slides down from the time when the ground cutting operation is detected, the torque according to the amount of sliding down is applied to the torque according to the load at the time when the ground cutting operation is detected, so that the object slides down. It can suppress the fall.
一方、式(3)は下記の通りである。 On the other hand, equation (3) is as follows.
トルク指令値=k1×速度偏差+k2×Σ速度偏差 (3)
式(3)は通常制御におけるトルク指令値の算出式を示す。式(3)の第1項は、PI制御の比例成分を示し、第2項はPI制御の積分成分を示す。速度偏差は、図4に示す操作量に応じた速度指令値と電動機105の実回転速度との偏差である。k1は比例成分のゲインであり、k2は積分成分に対するゲインである。
Torque command value = k1 x speed deviation + k2 x Σ speed deviation (3)
Equation (3) shows a formula for calculating the torque command value in normal control. The first term of the equation (3) shows the proportional component of PI control, and the second term shows the integral component of PI control. The speed deviation is a deviation between the speed command value according to the operation amount shown in FIG. 4 and the actual rotation speed of the
そして、制動制御部103は、地切り操作が検出された場合、式(2)又は式(3)のうち値が大きい方のトルク指令値を用いて電動機105を制御する。
Then, when the ground cutting operation is detected, the
図6は、本発明の実施の形態2における電動ウィンチ装置の処理の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートが開始される前、ウィンチ操作部101の操作量は中立範囲内にあり、ブレーキ107は作動されているものとする。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing of the electric winch device according to the second embodiment of the present invention. Before the flowchart is started, it is assumed that the operation amount of the
まず、巻上制御部102より地切り操作が検出されると(S401でYES)、処理がS402に進められ、地切り操作が検出されなければ(S401でNO)、処理は終了する。
First, when the hoisting
S402において、制動制御部103はブレーキ107を解放する。
In S402, the
次に、制動制御部103は、荷重検出部111から、対象物の荷重を取得する(S402)。次に、制動制御部103は、式(2)及び式(3)のそれぞれを用いてトルク指令値を算出する(S404)。
Next, the
式(2)のトルク指令値が式(3)のトルク指令値より大きければ(S405でYES)、制動制御部103は、式(2)のトルク指令値をインバータ104に出力し、式(2)のトルク指令値で電動機105を制御する(S406)。これにより、地切り操作により対象物が持ち上げられた場合の対象物のずり落ちを抑制できる。
If the torque command value of the formula (2) is larger than the torque command value of the formula (3) (YES in S405), the
一方、式(2)のトルク指令値が式(3)のトルク指令値より大きくなければ(S405でNO)、制動制御部103は、式(3)のトルク指令値をインバータ104に出力し、式(3)のトルク指令値で電動機105を制御する(S407)。
On the other hand, if the torque command value of the formula (2) is not larger than the torque command value of the formula (3) (NO in S405), the
式(2)のトルク指令値の方が式(3)のトルク指令値よりも大きい場合、式(3)のトルク指令値を用いて電動機105を制御すると、対象物がずり落ちてしまう。よって、式(2)のトルク指令値が式(3)のトルク指令値よい大きい場合、式(2)のトルク指令値を用いて電動機105を制御し、対象物のずり落ちが抑制されている。一方、式(3)のトルク指令値の方が式(2)のトルク指令値よりも大きい場合、式(3)のトルク指令値を用いて電動機105を制御しても対象物はずり落ちない。よって、式(3)のトルク指令値が式(2)のトルク指令値より場合は、式(3)のトルク指令値を用いて電動機105を制御し、操作性を向上させている。
When the torque command value of the formula (2) is larger than the torque command value of the formula (3), if the
次に、ウィンチ操作部101の操作量が中立範囲になり、巻き上げ操作の終了を検出すると(S408でYES)、制動制御部103は、処理を終了する。この場合、対象物が持ち上げられた状態にあるので、制動制御部103は、式(1)のトルク指令値をインバータ104に出力し、対象物のずり落ちを抑制してもよい。
Next, when the operation amount of the
一方、巻き上げ操作の終了を検出しない場合(S408でNO)、制動制御部103は、処理をS404に戻し、S406〜S408の処理を繰り返せばよい。
On the other hand, when the end of the winding operation is not detected (NO in S408), the
このように実施の形態2によれば、地切り操作が検出された場合、式(2)を用いてトルク指令値が算出されるている。そのため、地切り操作の検出時点から対象物がずり落ちたとしても、地切り操作の検出時点の対象物の荷重に応じたトルクに、ずり落ち量に応じたトルクが加えられるので、対象物のずり落ちを抑制できる。 As described above, according to the second embodiment, when the ground cutting operation is detected, the torque command value is calculated using the equation (2). Therefore, even if the object slides down from the time when the ground cutting operation is detected, the torque according to the load of the object at the time when the ground cutting operation is detected is added to the torque according to the amount of sliding down. Slip-off can be suppressed.
(実施の形態3)
実施の形態3は、ブーム8を起こして対象物を地面から持ち上げる操作(以下、「起伏地切り操作」と呼ぶ。)が検出された場合に、対象物のずり落ちを防止することを特徴とする。なお、本実施の形態において実施の形態1,2と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
The third embodiment is characterized in that when an operation of raising the
図7は、本発明の実施の形態3によるウィンチ装置の構成を示すブロック図である。実施の形態3においてウィンチ装置は、実施の形態1に対して更に、ブーム操作部121、ブーム制御部122を備えている。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a winch device according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the winch device further includes a
実施の形態3において、巻上制御部102は、ウィンチ操作部101から出力される操作量が中立範囲にあり、且つ、ブーム操作部121から出力される操作量がブーム8を起こす操作を示す場合、荷重検出部111が検出した荷重の変化をモニタする。そして、巻上制御部102は、荷重の変化パターンが、荷重が0から徐々に増大していき一定の値で安定するパターンを示せば、起伏地切り操作が行われたと判定する。これは、起伏地切り操作が行われた場合、対象物が地面から離れるまで対象物の荷重は徐々に増大していき、対象物が地面から離れると、対象物の荷重は一定の値に安定することを考慮したものである。
In the third embodiment, the hoisting
実施の形態3では、制動制御部103は、巻上制御部102により起伏地切り操作が検出された場合、実施の形態2と同様、式(2)又は式(3)を用いてゼロ速度制御を行う。
In the third embodiment, when the hoisting
そして、制動制御部103は、起伏地切り操作が検出された場合、式(2)を用いて電動機105を制御し、起伏地切り操作が検出された後で巻き上げ操作が開始された場合、式(2)又は式(3)のうち値が大きい方のトルク指令値を用いて電動機105を制御する。
Then, the
ブーム操作部121は、例えば、レバー式の操作装置で構成され、オペレータがブーム8を起伏させる動作を指示するために用いられる。ブーム操作部121は、中立位置を基準としたときのレバーの傾倒角度を操作量として出力する。ここで、ブーム操作部121は、レバーが中立位置からブーム8を起こす側へ操作されたときには、レバーの傾倒角度を正の値で示す操作量を出力し、レバーが中立位置からブーム8を倒す側へ操作されたときには、レバーの傾倒角度を負の値で示す操作量を出力する。
The
ブーム制御部122は、起伏用ウィンチ26及び起伏用ウィンチ26を駆動する電動機を含み、ブーム操作部121からの操作量にしたがって、ブーム8を起伏させる。詳細には、ブーム制御部122は、制動制御部103、インバータ104、電動機105、減速機106、ブレーキ107、角度検出部108、及び速度算出部109と同じ構成要素を含んでいる。
The
ブーム制御部122は、ブーム操作部121から出力された操作量に応じたトルク指令値を生成し、起伏用ウィンチ26を駆動する電動機を制御することで、ブーム8を起伏させる。ここで、ブーム制御部122は、例えば、操作量が正の値を示す場合、ブーム8を起こすトルク指令値を生成し、操作量が負の値を示す場合、ブーム8を倒すトルク指令値を生成すればよい。
The
図8は、本発明の実施の形態3における電動ウィンチ装置の処理の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートが開始される前、ウィンチ操作部101の操作量は中立範囲内にあり、ブレーキ107は作動されているものとする。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of processing of the electric winch device according to the third embodiment of the present invention. Before the flowchart is started, it is assumed that the operation amount of the
まず、巻上制御部102により起伏地切り操作が検出されると(S801でYES)、処理がS802に進められ、起伏地切り操作が検出されなければ(S801でNO)、処理は終了する。
First, when the hoisting
次に、制動制御部103は、荷重検出部111から、対象物の荷重を取得する(S802)。次に、制動制御部103は、式(2)を用いて、トルク指令値を算出する(S803)。これにより、起伏地切り操作により対象物が持ち上げられた場合の対象物のずり落ちを抑制できる。
Next, the
次に、制動制御部103は、ブーム操作部121の操作量が中立範囲にされ、ウィンチ操作部101の操作量が正の値にされることを検出し、オペレータによりウィンチドラム112の巻き上げ操作が開始されたと判定すると(S804でYES)、処理をS805に進める。一方、巻き上げ操作が開始されない場合(S804でNO)、制動制御部103は、処理をS803に戻す。
Next, the
S805において、巻き上げ操作が開始されたので、制動制御部103はブレーキ107を解放する。
Since the winding operation is started in S805, the
S806、S807、S808、S809は、図4のS404、S405、S406、S407と同じであるため、説明を省く。 Since S806, S807, S808, and S809 are the same as S404, S405, S406, and S407 in FIG. 4, description thereof will be omitted.
対象物が持ち上げられた状態で巻き上げ操作が開始されていない場合、速度偏差が0なので、式(2)の方が式(3)よりもトルク指令値が大きい。よって、この場合、式(2)を用いて電動機105を制御し、対象物のずり落ちが抑制されている(S803)。一方、対象物が持ち上げられた状態で巻き上げが開始されると、速度偏差が増大するので、式(3)のトルク指令値は、やがて、式(2)のトルク指令値を超える。よって、この場合、式(3)を用いて電動機105を制御し(S809)、対象物のずり落ちが抑制されている。
When the hoisting operation is not started while the object is lifted, the torque command value of the equation (2) is larger than that of the equation (3) because the speed deviation is 0. Therefore, in this case, the
次に、ウィンチ操作部101の操作量が中立範囲になり、巻き上げ操作の終了を検出すると(S810でYES)、制動制御部103は、処理を終了する。この場合、対象物が持ち上げられた状態にあるので、制動制御部103は、式(1)のトルク指令値をインバータ104に出力し、対象物のずり落ちを抑制してもよい。
Next, when the operation amount of the
一方、巻き上げ操作の終了を検出しない場合(S810でNO)、制動制御部103は、処理をS806に戻し、S806〜S810の処理を繰り返せばよい。
On the other hand, when the end of the winding operation is not detected (NO in S810), the
このように実施の形態3によれば、起伏地切り操作が検出された場合、式(2)を用いてトルク指令値が算出されるている。そのため、起伏地切り操作の検出時点から対象物がずり落ちたとしても、起伏地切り操作の検出時点の対象物の荷重に応じたトルクに、ずり落ち量に応じたトルクが加えられるので、対象物のずり落ちを抑制できる。 As described above, according to the third embodiment, when the undulating ground cutting operation is detected, the torque command value is calculated using the equation (2). Therefore, even if the object slides down from the time when the undulating ground cutting operation is detected, the torque corresponding to the load of the object at the time when the undulating ground cutting operation is detected is added to the torque according to the amount of sliding down. It is possible to suppress the slipping of objects.
また、対象物の巻き上げ操作が開始された後において、式(2)よりも式(3)のトルク指令値が大きくなった場合、式(3)のトルク指令値を用いて電動機105が制御される。すなわち、式(2)を用いた制御から通常制御に制御が切り替えられる。そのため、操作性の向上を図ることができる。
Further, when the torque command value of the equation (3) becomes larger than that of the equation (2) after the hoisting operation of the object is started, the
(実施の形態4)
実施の形態4は、ブレーキ107の作動中にインバータ104及び電動機105で構成される電気動力系統の異常を検出することを特徴とする。なお、本実施の形態において実施の形態1〜3と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。また、実施の形態4の電動ウィンチ装置の全体構成は図2又は図7が採用できる。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment is characterized in that an abnormality in an electric power system including an
実施の形態4では、制動制御部103は、ブレーキ107の作動中に、式(1)で算出されたトルク指令値が示すトルク電流よりも低いトルク電流を、インバータ104を用いて電動機105に通電し、電流検出部205による電流の検出結果に基づいて、電気動力系統の異常を判定する。
In the fourth embodiment, the
具体的には、制動制御部103は、式(1)を用いて算出したトルク指令値よりも小さいトルク指令値を、一定期間、インバータ104に出力し、電動機105が対象物を巻き上げ又は巻き下げることができないような微弱な電流を電動機105に流す。
Specifically, the
そして、制動制御部103は、電流検出部205で検出された電流が基準電流値よりも小さければ、電気動力系統が異常であると判定する。ここで、一定期間としては、ごく僅かな期間が採用でき、例えば、1秒〜数秒程度である。また、基準電流値としては、インバータ回路204及び電動機105を構成する回路素子に断線等が発生していることがみなせる値が採用できる。
Then, if the current detected by the
具体的には、制動制御部103は、上げ側電流及び下げ側電流を順番に電動機105に流すためのトルク指令値をインバータ104に出力する。ここで、上げ側電流は、式(1)のトルク指令値が示すトルク電流よりも小さい電流であって、ウィンチドラム112を巻上方向に駆動させるための電流である。また、下げ側電流は、式(1)のトルク指令値が示すトルク電流よりも小さい電流であって、ウィンチドラム112を巻下方向に駆動させるための電流である。
Specifically, the
また、式(1)のトルク指令値としては、制動制御部103が直近に算出したトルク指令値が採用できる。
Further, as the torque command value of the equation (1), the torque command value most recently calculated by the
本実施の形態では、電流検出部205は、電動機105に供給される電流に加えて、インバータ回路204の回路素子に流れる電流を検出する。
In the present embodiment, the
図9は、本発明の実施の形態4による電動ウィンチ装置の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えば、クローラクレーンX1のイグニッションキーがONされたときに実行されてもよいし、制動制御部103によりブレーキ107が作動されたときに実行されてもよい。
FIG. 9 is a flowchart showing an example of processing of the electric winch device according to the fourth embodiment of the present invention. This flowchart may be executed, for example, when the ignition key of the crawler crane X1 is turned on, or when the
まず、S501において、制動制御部103は、ブレーキ107が作動しているか否かを判定する。ブレーキ107が作動していなければ(S501でNO)、制動制御部103は処理を待機し、ブレーキ107が作動していれば(S501でYES)、制動制御部103は、処理をS502に進める。
First, in S501, the
S502において、ウィンチ操作部101が操作されていなければ(S502でYES)、制動制御部103は、上げ側電流を電動機105に流すためのトルク指令値をインバータ104に出力する。
In S502, if the
次に、制動制御部103は、電流検出部205が検出した電流値を取得し、取得した電流値が基準電流値より小さければ、電気動力系統に異常があると判定し(S504でYES)、処理をS505に進める。一方、制動制御部103は、取得した電流値が基準電流値より小さくなければ、電気動力系統は正常と判定し(S504でNO)、処理をS506に進める。
Next, the
S505において、制動制御部103は、ブレーキ107の解放を禁止するメッセージを報知部110に報知させる。この場合、報知部110は、例えば、「ブレーキを解放すると吊り荷が落下する危険性があるので、ブレーキを解放しないで下さい。」といったメッセージをモニタに表示してもよいし、このメッセージを発話する音声をスピーカから出力させてもよい。
In S505, the
S506において、制動制御部103は、下げ側電流を電動機105に流すためのトルク指令値をインバータ104に出力する。
In S506, the
S507において、制動制御部103は、S504と同様、電気動力系統の異常の有無を判定する。電気動力系統に異常があれば(S507でYES)、制動制御部103はブレーキ107の解放を禁止するメッセージを報知部110に報知させる(S505)。一方、電気動力系統に異常がなければ(S507でNO)、処理は終了する。
In S507, the
このように、実施の形態4によれば、電気動力系統の異常が検出された場合、ブレーキ107の解放の禁止が発報される。そのため、電気動力系統が故障により対象物を保持できない場合、オペレータによってブレーキ107が解放されることを抑制し、対象物が落下することを防止できる。また、ブレーキ107の作動中において、式(1)で算出されたトルク指令値が示すトルク電流よりも低いトルク電流が電動機105に印加されるので、対象物を保持した状態で電気動力系統の異常を検出できる。
As described above, according to the fourth embodiment, when an abnormality in the electric power system is detected, the prohibition of releasing the
なお、実施の形態4では、式(1)に代えて式(2)で算出されたトルク指令値よりも小さいトルク指令値を用いて、電気動力系統の異常が検出されてもよい。この場合も、制動制御部103は、直近に式(2)を用いて算出したトルク指令値よりも小さいトルク指令値をインバータ104に出力すればよい。
In the fourth embodiment, an abnormality in the electric power system may be detected by using a torque command value smaller than the torque command value calculated by the formula (2) instead of the formula (1). In this case as well, the
101 ウィンチ操作部
102 巻上制御部
103 制動制御部
104 インバータ
105 電動機
106 減速機
107 ブレーキ
108 角度検出部
109 速度算出部
110 報知部
111 荷重検出部
112 ウィンチドラム
121 ブーム操作部
122 ブーム制御部
101
Claims (5)
電動機と、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電動機の回転角度を検出する角度検出部と、
前記電動機の動力により回転し、対象物を巻上又は巻下げるウィンチドラムと、
前記ウィンチドラムの回転を制動するブレーキと、
前記ウィンチドラムを操作するためのウィンチ操作部と、
前記角度検出部により検出された回転角度に基づいて、前記電動機の回転速度を算出する速度算出部と、
前記ウィンチ操作部に前記ウィンチドラムを停止させる操作が入力された場合、前記算出された回転速度がゼロになるように前記電動機を制御するゼロ速度制御の開始を指示する巻上制御部と、
前記ゼロ速度制御の開始が指示された場合、前記ゼロ速度制御を開始し、且つ、前記ブレーキを作動させる制動制御部と、
前記ゼロ速度制御の開始時に前記電流検出部が検出した検出電流から前記電動機のトルク電流を算出するトルク電流算出部とを備え、
前記制動制御部は、前記ゼロ速度制御を開始する場合、前記角度検出部により検出された回転角度に基づいて、前記ゼロ速度制御の開始時を基準としたときの前記電動機の巻下方向への位置偏差を算出し、前記トルク電流と前記位置偏差に所定のゲインを乗じた値との加算値を前記電動機のトルク指令値として算出し、前記算出したトルク指令値で前記電動機を制御する電動ウィンチ装置。 An electric winch device installed on a crane.
With an electric motor
A current detector that detects the current flowing through the electric motor,
An angle detection unit that detects the rotation angle of the electric motor,
A winch drum that rotates by the power of the electric motor and winds up or lowers an object,
A brake that brakes the rotation of the winch drum and
A winch operation unit for operating the winch drum and
A speed calculation unit that calculates the rotation speed of the electric motor based on the rotation angle detected by the angle detection unit, and
When an operation to stop the winch drum is input to the winch operation unit, a hoisting control unit that instructs the start of zero speed control for controlling the electric motor so that the calculated rotation speed becomes zero.
When the start of the zero speed control is instructed, the braking control unit that starts the zero speed control and operates the brake,
It is provided with a torque current calculation unit that calculates the torque current of the electric motor from the detection current detected by the current detection unit at the start of the zero speed control.
When the braking control unit starts the zero speed control, the braking control unit moves in the winding direction of the electric motor with reference to the start time of the zero speed control based on the rotation angle detected by the angle detection unit. The position deviation is calculated, the sum of the torque current and the value obtained by multiplying the position deviation by a predetermined gain is calculated as the torque command value of the electric motor, and the electric winch that controls the electric motor with the calculated torque command value. apparatus.
前記巻上制御部は、地切り操作を検出し、
前記制動制御部は、前記地切り操作が検出された場合、前記ブレーキを解放させ、前記荷重検出部により検出された荷重に応じた荷重トルク電流を前記算出されたトルク電流を用いて算出し、前記角度検出部により検出された回転角度に基づいて前記地切り操作の検出時を基準としたときの前記電動機の巻下方向への位置偏差を算出し、前記荷重トルク電流と前記位置偏差に所定のゲインを乗じた値との加算値を前記電動機のトルク指令値として算出する請求項1又は2に記載の電動ウィンチ装置。 Further provided with a load detection unit for detecting the load of the object,
The hoisting control unit detects the ground cutting operation and
When the ground cutting operation is detected, the braking control unit releases the brake and calculates a load torque current corresponding to the load detected by the load detection unit using the calculated torque current. Based on the rotation angle detected by the angle detection unit, the position deviation of the electric motor in the unwinding direction when the ground cutting operation is detected is calculated, and the load torque current and the position deviation are predetermined. The electric winch device according to claim 1 or 2, wherein the value added to the value obtained by multiplying the gain of is calculated as the torque command value of the electric motor.
先端部から前記対象物を吊り下げるブームと、
前記ブームを起伏させるブーム制御部とを更に備え、
前記巻上制御部は、前記ウィンチドラムが停止された状態で前記ブーム制御部により前記ブームが起こされて、前記対象物を持ち上げる起伏地切り操作を検出し、
前記制動制御部は、前記起伏地切り操作が検出された場合、前記荷重検出部により検出された荷重に応じた荷重トルク電流を前記算出されたトルク電流を用いて算出し、前記角度検出部により検出された回転角度に基づいて、前記起伏地切り操作の検出時を基準としたときの前記電動機の巻下方向への位置偏差を算出し、前記荷重トルク電流と前記位置偏差に所定のゲインを乗じた値との加算値を前記電動機のトルク指令値として算出する請求項1〜3のいずれかに記載の電動ウィンチ装置。 A load detection unit that detects the load of the object and
A boom that suspends the object from the tip,
Further provided with a boom control unit for raising and lowering the boom,
The hoisting control unit detects an undulating ground cutting operation in which the boom is raised by the boom control unit while the winch drum is stopped to lift the object.
When the undulating ground cutting operation is detected, the braking control unit calculates a load torque current according to the load detected by the load detection unit using the calculated torque current, and the angle detection unit calculates the load torque current. Based on the detected rotation angle, the position deviation of the electric motor in the unwinding direction when the undulating ground cutting operation is detected is calculated, and a predetermined gain is applied to the load torque current and the position deviation. The electric winch device according to any one of claims 1 to 3, wherein the value added to the multiplied value is calculated as the torque command value of the electric motor.
前記制動制御部に制御されて前記電動機を駆動させるインバータとを更に備え、
前記電流検出部は、前記インバータ及び前記電動機に流れる電流を検出し、
前記制動制御部は、前記ブレーキの作動中に、前記トルク指令値が示すトルク電流よりも低いトルク電流を、前記インバータを用いて前記電動機に通電し、前記電流検出部による電流の検出結果に基づいて、前記電動機及び前記インバータの異常の有無を検出し、前記異常を検出した場合、ブレーキの解放の禁止を報知部に発報させる請求項1〜4のいずれかに記載の電動ウィンチ装置。 Notification unit and
Further provided with an inverter controlled by the braking control unit to drive the electric motor.
The current detection unit detects the current flowing through the inverter and the electric motor, and detects the current.
While the brake is operating, the braking control unit energizes the electric motor with a torque current lower than the torque current indicated by the torque command value using the inverter, and based on the current detection result by the current detection unit. The electric winch device according to any one of claims 1 to 4, wherein the presence or absence of an abnormality in the electric motor and the inverter is detected, and when the abnormality is detected, the notification unit is notified of the prohibition of release of the brake.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017093806A JP6819453B2 (en) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Electric winch device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017093806A JP6819453B2 (en) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Electric winch device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018188285A JP2018188285A (en) | 2018-11-29 |
JP6819453B2 true JP6819453B2 (en) | 2021-01-27 |
Family
ID=64479476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017093806A Expired - Fee Related JP6819453B2 (en) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Electric winch device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6819453B2 (en) |
-
2017
- 2017-05-10 JP JP2017093806A patent/JP6819453B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018188285A (en) | 2018-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6753795B2 (en) | Winch controller and crane | |
CN101659379B (en) | Method, system and device for controlling deviation of hanging hook | |
US5343134A (en) | Method for checking brake torque | |
JP2010531795A5 (en) | ||
WO2018056026A1 (en) | Electric winch device | |
EP3135624B1 (en) | Electric winch device | |
US20160289054A1 (en) | Electric winch device | |
CN102689836B (en) | Brake failure protection control equipment, method and system for crane and engineering machinery | |
JP5473491B2 (en) | Elevator control device | |
JP4781853B2 (en) | Elevator equipment | |
JP2006321642A (en) | Car inside load detecting device of elevator | |
JP6819453B2 (en) | Electric winch device | |
JP6556551B2 (en) | Hoisting machine and overhead crane apparatus using the same | |
WO2017073571A1 (en) | Work vehicle | |
JP2009057186A (en) | Elevator control method | |
JP6996523B2 (en) | crane | |
JP6835256B2 (en) | Elevator controller | |
WO2017209269A1 (en) | Motor-driven winch device | |
JP6309854B2 (en) | crane | |
JP6076140B2 (en) | External power judgment device for work machines | |
JP2015016933A (en) | Drive control device of elevator | |
JP2004277142A (en) | Hoisted load horizontal direction traveling rate controlling method and device of jib crane | |
JP5930995B2 (en) | Electric lever system | |
SE1930360A1 (en) | Deceleration control system for use in a winch, and winch system comprising such a deceleration control system | |
JPH06171890A (en) | Automatic stopping device for swing of mobile crane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200221 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201116 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6819453 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |