JP6842403B2 - 電動巻上機、及びその運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動巻上機の巻下操作における吊荷の着床作業を補助する機能を備えた電動巻上機に関する。

従来、電動巻上機の巻下操作における吊荷の着床は作業者の目視により行い、巻下操作を断続的に行うことにより吊荷への衝撃緩和を行っていた。また、断続的に巻下操作を開始するまでの吊荷と床との間隔は作業者の技量によるため着床までに時間を要する問題があった。

本技術分野の背景技術として、特開２００８−２３９２５８号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、巻上下用電動機、モータ駆動装置、制御装置を備え、吊荷の昇降を行う巻上機の運転制御装置において、負荷／無負荷センサーと、エンコーダを備え、制御装置は吊荷の上昇時、巻上下用電動機を第１高速上昇速度で運転し、負荷／無負荷センサーが吊荷の荷重を検出したら吊荷の地切前に該地切時に衝撃が発生しない第１低速上昇速度に減速させる機能と、下降時の減速位置を算出する減速位置算出機能と、吊荷の下降時、巻上下用電動機を第１高速下降速度で運転し、減速位置となった時、吊荷の着床前に該着床時に衝撃が発生しない第１低速下降速度に減速させる機能を備えた点が記載されている。

特開２００８−２３９２５８号公報

特許文献１に記載の電動巻上機の運転制御装置は、負荷／無負荷センサーを用いて、地切時の吊荷への衝撃緩和を行っている。しかし、負荷／無負荷センサーは、本来電動巻上機に必要のない構成であるので、負荷/無負荷センサーを適用できない構造である場合には対応できず、また、負荷／無負荷センサーを取付けることによりコストアップに繋がるという課題がある。

本発明は、上記背景技術及び課題に鑑み、その一例を挙げるならば、電動機を駆動するインバータと、インバータを制御するインバータ制御部と、フック位置を検出するエンコーダを備える電動巻上機であって、インバータの内部で算出されるトルク指令値算出部と、トルク指令値算出部の値を規定時間経過後にインバータ制御部に取込む出力トルク検出部と、出力トルク検出部による検出トルクを保存する検出トルク保存部と、出力トルク検出部による検出トルクと検出トルク保存部に保存した1つ前の規定時間の検出トルクを比較する検出トルク比較部と、巻上指令により巻上を行ない、検出トルク比較部による比較結果が一致した回数が規定回数に達したときにエンコーダにより検出したフック位置を記憶するフック位置記憶部を有し、巻下指令により高速巻下をフック位置記憶部により記憶したフック位置に達するまで行ない、フック位置記憶部により記憶したフック位置に到達した際に低速巻下に速度を落とす巻下減速判定部を備える。

本発明によれば、作業者の技量に関わらず、吊荷への衝撃緩和を行う吊荷の着床作業 を行うことができるコスト低減を考慮した電動巻上機を提供することができる。

実施例１における電動巻上機の外観正面図である。 実施例１における電動巻上機の制御構成を表す制御構成図である。 実施例１におけるフック、吊具、吊荷の状態を表す説明図である。 実施例１における出力電流、出力トルク、周波数を表すタイムチャートである。 実施例１における下限減速位置決定のためのフローチャートである。 実施例１おける下限減速開始から出力停止に至るまでのフローチャートである。 実施例１における電動巻上機の制御構成の機能ブロック図である。 実施例２における下限減速開始から出力停止に至るまでのフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

先ず、図１を用い、本実施例における自動下限減速および停止制御機能を備えた電動巻上機の概要を説明する。図１は、本実施例における電動巻上機の外観正面図である。

図１において、電動巻上機は、フック１、ワイヤロープ２、入力装置３、誘導電動機４、誘導電動機用ブレーキ５、制御装置６などから構成されている。

電動巻上機はフック１に取付けられた荷物を、入力装置３からの動作指令を取込んだ制御装置６で制御される誘導電動機４により巻上、巻下することで、Ｚ方向（Ｚ方向、−Ｚ方向の矢印を示す。）、即ち、上下方向に荷物を移動する。

次に、本実施例における下限減速位置の検出から下限減速動作および停止制御について、図２〜図７を用いて説明する。

図２は、本実施例における自動下限減速および停止制御機能を備える電動巻上機の制御構成図である。図２において、誘導電動機４は、制御装置６に設けられたインバータ制御部８により駆動制御される。即ち、入力装置３から所定の指令を受けると、インバータ制御部８は、インバータ７を制御し、インバータ７から誘導電動機４の駆動に必要な周波数、電圧、電流を誘導電動機４に加えると同時に誘導電動機用ブレーキ５を開放制御することで、フック１に吊下げられた吊荷をＺ方向（Ｚ方向、−Ｚ方向）に移動させる。

図３は、本実施例におけるフック、吊具、吊荷の状態を表す説明図である。図３において、電動巻上機の巻上、巻下により、フック１の位置が上下することを示している。これに伴い、フック１に掛けられた吊具のロープ１１によって吊られた吊荷１２も上下する。ここで、吊荷１２のｃ点は、吊具のロープが緩んだ状態で吊荷１２が着床している状態、吊荷１２のｂ点は、着床しているが吊具のロープが張った状態、吊荷１２のa点は、吊荷１２が着床しておらず浮いた状態とする。そして、吊荷１２の位置、a点、ｂ点、ｃ点に対応したフック１の位置を、それぞれ、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点とする。

図４は、本実施例におけるインバータ７からの出力電流、出力トルク、周波数を表すタイムチャートである。詳細については、図３、図６、図７を用いて後述する。

本実施例では、まず、電動巻上機の巻下による吊荷の着床前に、吊荷に衝撃が発生しないように自動的に下降速度を減速させる下限位置である減速位置を決定する。図５に、本実施例における自動下限減速を行うに当たり、その減速位置の決定フローチャートを示す。図５において、まず、入力装置３からの巻上指令により低速で巻上を開始する。この時のフックおよび吊具、吊荷の位置は、図３における、Ｃ点、つまり吊具のロープ１１が緩んだ状態である。低速での巻上は、荷の安定を見る必要があるためであり、低速での巻上中は処理Ｓ５０１により所定の時間が経過したかの監視を行う。規定時間（サンプリング時間ｔ、例えば0.3秒等）が経過している場合は処理Ｓ５０２によりインバータ７からの出力トルクを検出する。規定時間が経過していない場合、処理Ｓ５０１に戻る。

次に、検出された出力トルクと最新の出力トルクより一つ前のサンプリング時の出力トルク（初回の比較時は０とする）を比較する処理Ｓ５０３により出力トルクが一致するか比較する。これは、サンプリングした前後での出力トルクを比較し、出力トルクが変化しているか、安定しているかを見ることで、吊荷が着床しており吊具のロープ１１が緩んだ状態（図３のＣ点）から、吊具のロープ１１が張った状態（図３のＢ点）になる点を検出するためである。

すなわち、図４において、最下段に記したＡ点、Ｂ点、Ｃ点は、図３のＡ点、Ｂ点、Ｃ点に対応した位置におけるタイミングを示している。図４の左側図の巻上指令において、巻上指令時のブレーキ解放時点からのＣ点で示す位置から、Ｂ点で示す位置までは出力トルクが増加し、Ｂ点以降は、吊荷は持ち上げられるので一定の出力トルクとなり安定する。よって、出力トルクをサンプリングし、その変化を観測することで、Ｂ点を検出できる。

Ｓ５０３で一致した場合、処理Ｓ５０４により検出トルクの保存を行い、カウント値をＵＰさせる（Ｓ５０６）。この時のフックおよび吊具、吊荷の位置は図３で示すＢ点つまり荷が着床している状態で吊具のロープが張った状態である。一致しない場合は、処理Ｓ５０５により検出トルクの保存を行ない、処理Ｓ５０１に戻る。

処理Ｓ５０６の後に処理Ｓ５０７によりカウント値が規定回数到達したか確認し、規定回数に到達した場合、処理Ｓ５０８により現在のフック位置を記憶する。すなわち、自動下限減速での減速位置を記憶する。そして、巻上の高速運転を許可する。カウント値が規定回数に到達していない場合、処理Ｓ５０１に戻る。ここでの規定回数値は図３で示すＡ点の状態であり規定回数数を大きくすれば巻上速度と処理Ｓ５０１の時間分地面から吊荷の距離が大きくなる。つまり、巻下時の自動減速時間が長くなる。これは、図４において、Ｂ点から、規定回数だけサンプリングをカウントして規定回数ｔｎに到達した時点をＡ点とすることに対応している。

図６に自動下限減速から停止までのフローを示す。入力装置３からの巻下指令により巻下を開始する。処理Ｓ６０１によりフック位置を時系列的に検出し、検出されたフック位置が図５の処理Ｓ５０８で記憶したフック位置（ｔｎ）に到達したかを処理Ｓ６０２により確認する。フック位置が処理Ｓ５０８で記憶した位置（ｔｎ）に到達した場合、入力装置３の操作指令が巻下の高速指令であっても自動的に巻下の低速運転に処理Ｓ６０３により切換える。フック位置が処理Ｓ５０８で記憶した位置（ｔｎ）に到達していない場合、処理Ｓ６０１に戻る。

次に、自動減速開始から処理Ｓ６０４によりインバータ７からの出力トルクを検出する。停止点に到達したかの判断を処理Ｓ６０５で判断する。検出トルクが０になった場合、図３に示すＣ点（着床および吊具のロープが緩んだ状態）に達したと判断し巻下動作を停止させる。これは、図４の右側図の巻下指令において、巻下指令によりブレーキ解放して高速で巻下して、記憶した減速位置（Ａ点）から減速して、トルクの変化（減少）からＢ点（荷が着床している状態で吊具のロープが張った状態）を検出して、出力トルクが０になった状態でＣ点（着床および吊具のロープが緩んだ状態）に達したと判断し巻下動作を停止することに対応している。

以上の本実施例を、機能ブロックで説明すると、図７のようになる。図７において、電動を駆動するインバータ７と、インバータ７を制御するインバータ制御部８と、フック位置を検出するエンコーダ９を備える電動巻上機において、巻上指令により、インバータ７の内部で算出されるトルク指令値算出部７１と、トルク指令値算出部７１の値を規定時間経過後にインバータ制御部８に取込む出力トルク検出部８１と、出力トルク検出部８１による検出トルクを保存する検出トルク保存部８２と、出力トルク検出部８１による検出トルクと検出トルク保存部８２に保存した検出トルクを比較する検出トルク比較部８３と、検出トルク比較部８３により比較結果が一致した回数が規定回数に達したときにエンコーダ９により検出したフック位置を記憶するフック位置記憶部８４を有し、巻下指令により高速巻下をフック位置記憶部８４により記憶した位置に達するまで行ない、フック位置記憶部８４により記憶した位置に到達した際に低速巻下に速度を落とす巻下減速判定部８５と、出力トルク検出手段８１により検出したトルクが減少し、０になった状態を判断して出力を停止する巻下停止判断部８６を備える。

以上のように、本実施例によれば、本来インバータが有しているトルク検出値を用いるため、本来電動巻上機に必要のない負荷/無負荷センサーなどの装置を用いる必要がないのでコスト低減を図ることができる。これにより、作業者の技量に関わらず、吊荷への衝撃緩和を行う吊荷の着床作業を行うことができるコスト低減を考慮した電動巻上機を提供できる。

本実施例では、実施例１と異なる位置を停止点とする例について説明する。

図８に本実施例における下限減速開始から出力停止に至るまでのフローチャートを示す。図８において、実施例１の図６と同じ処理は同じ符号を付し、その説明は省略する。図８において、図６と異なる点は、図６において停止点に到達したかの判断を行う処理Ｓ６０５が検出トルクが０になった場合で判断していたのに対し、図８では、検出された出力トルクが規定トルク以下、つまり、図３におけるＢ点の出力トルクより低い場合に停止処理を行う（Ｓ８０１）。すなわち、トルクの減少からＢ点（荷が着床している状態で吊具のロープが張った状態）を検出して、巻下動作を停止させる。これにより、作業者は、図３のＢ点で巻下を一旦停止して、吊荷の着床部分が平坦で安全であるか等の確認を行うことができ、安全確認後に、再度巻下指令で、着床して吊具のロープが緩んだ状態となるまでフックを下降させることができる。

実施例１では、自動下降速度減速位置を、図５に従って、巻上指令による巻上時の吊荷の検出トルクを用いて設定した。これは、吊荷が別の吊荷になった場合には、その都度、対象の吊荷に対して、巻上指令による巻上時に設定する必要がある。そのため、フック位置記憶部により記憶された位置情報を吊荷が変わるごとにリセットする必要がある。

そこで、本実施例では、操作指令を行う入力装置３に設けられたスイッチによりフック位置記憶部により記憶された位置情報をリセットするリセット手段を備えるように構成する。これにより、対象の吊荷の自動下降速度減速位置を、対象の吊荷の巻上指令による巻上時に設定することができる。

なお、スイッチによりリセットの代わりに、巻上指令を開始する際に、フック位置記憶部により記憶された位置情報を自動的にリセットするようにしてもよい。その際には、同じ吊荷に対して、フック位置記憶部により記憶された位置情報を繰り返し使うことはできないが、スイッチ操作が省けるという効果がある。

１：フック、２：ワイヤロープ、３：入力装置、４：誘導電動機、５：誘導電動機用ブレーキ、６：制御装置、７：インバータ、８：インバータ制御部、９：エンコーダ、１１：吊具のロープ、１２：吊荷、７１：トルク指令値算出部、８１：出力トルク検出部、８２：検出トルク保存部、８３：検出トルク比較部、８４：フック位置記憶部、８５：巻下減速判定部、８６：巻下停止判断部

Claims (6)

1. 電動機を駆動するインバータと、該インバータを制御するインバータ制御部と、フック位置を検出するエンコーダを備える電動巻上機であって、
   前記インバータの内部で算出されるトルク指令値算出部と、
   該トルク指令値算出部の値を規定時間経過後に前記インバータ制御部に取込む出力トルク検出部と、
   該出力トルク検出部による検出トルクを保存する検出トルク保存部と、
   前記出力トルク検出部による検出トルクと前記検出トルク保存部に保存した１つ前の前記規定時間の検出トルクを比較する検出トルク比較部と、
   巻上指令により巻上を行ない、前記検出トルク比較部による比較結果が一致した回数が規定回数に達したときに前記エンコーダにより検出したフック位置を記憶するフック位置記憶部を有し、
   巻下指令により高速巻下を前記フック位置記憶部により記憶したフック位置に達するまで行ない、前記フック位置記憶部により記憶したフック位置に到達した際に低速巻下に速度を落とす巻下減速判定部
   を備えることを特徴とする電動巻上機。
2. 請求項１に記載の電動巻上機であって、
   前記巻上指令による巻上時は、前記フック位置記憶部によりフック位置記憶の後、巻上高速指令を許可する機能を有し、
   前記巻下指令による巻下時は、前記巻下減速判定部により低速巻下に速度を落とした後、前記出力トルク検出部により検出したトルクが規定トルク以下、または無くなったことを判断して出力を停止する巻下停止判断部を備えることを特徴とする電動巻上機。
3. 請求項１または２に記載の電動巻上機であって、
   操作指令を行う入力装置を備え、
   該入力装置に前記フック位置記憶部により記憶されたフック位置をリセットするスイッチを備えることを特徴とする電動巻上機。
4. 電動機を駆動するインバータと、該インバータを制御するインバータ制御部と、フック位置を検出するエンコーダを備える電動巻上機の運転制御方法であって、
   前記インバータの内部で算出されるトルク指令値を規定時間経過後に前記インバータ制御部に検出トルクとして取込み、
   該取込んだ検出トルクを検出トルク保存部に保存し、
   該取込んだ検出トルクと前記検出トルク保存部に保存した１つ前の前記規定時間の検出トルクを比較し、
   巻上指令により巻上を行ない、前記比較による比較結果が一致した回数が規定回数に達したときに前記エンコーダにより検出したフック位置を記憶し、
   巻下指令により高速巻下を前記記憶したフック位置に達するまで行ない、前記記憶したフック位置に到達した際に低速巻下に速度を減速することを特徴とする電動巻上機の運転制御方法。
5. 請求項４に記載の電動巻上機の運転制御方法であって、
   前記巻上指令による巻上時は、前記フック位置を記憶した後、巻上高速指令を許可する機能を有し、
   前記巻下指令による巻下時は、前記低速巻下に速度を落とした後、前記検出トルクが規定トルク以下、または無くなったことを判断して出力を停止することを特徴とする電動巻上機の運転制御方法。
6. 請求項４または５に記載の電動巻上機の運転制御方法であって、
   操作指令を行う入力装置に前記記憶されたフック位置をリセットする機能を備えるこ
   とを特徴とする電動巻上機の運転制御方法。

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