JPH0699015B2 - 高慣性負荷駆動装置およびその制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、例えば、石炭などの鉱石類を運ぶ長いコンベ
ヤーベルトを駆動する高慣性負荷駆動装置に関する。

背景と従来技術 採鉱および採石の作業に用いられる型のコンベヤーベル
トは、何10キロメートルの長さに及び、2.5mを超える幅
のものであることがある。そのようなときには、ベルト
そのものがかなりの資金投資物となるので、そのコンベ
ヤーベルトを駆動するのに用いられる機械につけた適当
な制御装置によつて保護されなければならない。例えば
電動機のような原動機とコンベヤーベルト駆動装置その
ものとの間に流体接手を用いることが周知であり、この
とき流体接手は、やわらかい始動をさせ、かつその固有
の能力がベルトを原動機によつて作られる衝撃荷重から
隔離するのに用いられる。一つの公知の制御装置が、ロ
イド（Lloyd）の米国特許4,223,775号に記載されてお
り、それでは、本質的には、記憶装置が原動機の需要電
力の大きさを記憶して更新し、そのデータから、停止時
にコンベヤーに制動をかけ、始動時にブレーキを解放す
るのを制御できる。これに伴う問題は、この装置は、動
作中のコンベヤー荷重の変動を許容できないことであ
る。従つて、制御装置が荷積したコンベヤーを加速する
ようにプログラムされている場合、わすかな荷積みまた
は空のコンベヤーははるかに迅速に加速される。この結
果、コンベヤーの形によつては、コンベヤーに載つてい
る材料をこぼす危険または水平なコンベヤー部分と上向
きに傾いているコンベヤー部分との間の遷移部分にある
遊びが持ち上がつて離れる危険があることである。

同様に、下向きに傾いて荷積みしたベルトの始動の間の
加速を制限し、例えば、ベルトが速度が出過ぎてベルト
の傾斜の変化でこぶになるのを防ぐために制動を調節し
ながらかけることが必要な施設が中にはある。また個々
のコンベヤーが他のコンベヤーに材料を排出したりまた
は他のコンベヤーから材料を受取る複雑な施設では、個
々の負荷や他のパラメータに関係なく同時に全部のコン
ベヤーを始動または停止することが必要な場合もある。
このようにして、通常、停止する前にコンベヤーの荷を
次々に落し、次に始動時に材料を各コンベヤーベルトに
戻すことに伴う生産時間の損失は避けられる。

米国特許第4,223,775号でロイドが記載している制御装
置は、コンベヤーが重力で下向きになつている傾斜で加
速しようとしている場合を制御できない点で上述の要求
を達成できない。それはまた、荷重が様々に変つている
いくつものコンベヤーを同時に始動または停止できな
い。それは、これらの段階中にコンベヤーの速度の閉ル
ープ帰還がないからである。

発明の目的 本発明の目的は、所定の時間以内でコンベヤーを必要な
速度に加速するか、または負荷に関係なく所定の多分異
なる時間以内にコンベヤを制動して静止させることので
きるコンベヤー装置様駆動・制御装置を提供することで
ある。コンベヤの負荷に関係なく所望の時間以内に始動
または停止させることのできる多重コンベヤー用駆動・
制御装置を提供することがもう一つの目的である。

発明の概要 本発明によれば、負荷を静止状態に保持するブレーキ
と、入力が原動機に接続され出力がブレーキと負荷に接
続された可変充填流体継手とを備え、前記継手は、外部
制御信号に応じて、負荷を始動・停止させる充填制御手
段を有し、前記充填制御手段は、始動信号を受けると、
駆動トルクが負荷によって加えられた逆方向トルクに等
しくなるまでブレーキを係合したままにしながら継手の
液充填を増やし、その後でブレーキを解放して、伝達さ
れるトルクを監視しながら継手の液充填を動作速度が得
られるまで段々に増すようになっている原動機で高慣性
負荷を駆動する装置において、ブレーキによって加えら
れる反作用を指示する反作用検知器が設けられ、前記充
填制御手段はブレーキの前記反作用検知器と負荷の速度
に対して、負荷がベルトに前方向に作用している場合、
始動信号を受けると、所望の加速率を保つような制御を
行いながらブレーキを解放して、流体継手に液を充填す
る効果がブレーキの拘束トルクに遅れるように流体継手
を充填し始めるが、負荷が後ろ向きに作用している場
合、ブレーキをかかったままにして充填制御手段に継手
を介して加えられる駆動トルクがブレーキの反作用検知
器によって検出される後ろ向き反作用を減少させるかな
くすまで継手の液充填を増加させ、前記充填制御手段
は、停止信号に応じて段々に継手の液充填を減少させ
て、負荷にかかったトルクを所定の値より下に保つよう
に監視しながらブレーキをかけるようになっている原動
機から高慣性負荷を駆動する駆動および制御装置が提供
される。

図面の簡単な説明 次に、本発明を以下の添付図面を参照して例としてさら
に説明する。

第１図は、本発明によるコンベヤーベルト駆動装置の主
要構成要素を線図で示してあり、 第２図は、第１図のマイクロプロセツサ制御装置に含ま
れた装置要素を線図で示している。

実 施 例 次に第１図を参照すると、図示のコンベヤーベルト駆動
装置は、地下石炭鉱坑において石炭コンベヤーベルト１
を駆動する役をする。この駆動装置は、定速度３相誘導
電動機の形式の原動機２を備え、その出力軸が例えばス
コツプ制御型の可変充填流体継手４の羽根車すなわちポ
ンプ要素を駆動する。継手４のランナすなわちタービン
要素は、コンベヤーベルト１用の駆動プーリ８を担持す
る出力軸７を有する減速歯車箱６の入力軸に結合された
５を駆動する。

可変充填継手４には、耐炎性ハウジング内にあるサーボ
モータ10によつて作動される充填制御駆動装置９があ
る。サーボモータ10は、耐炎性ハウジング内のサーボモ
ータ電力駆動モジュール11によつて制御され、モジュー
ル11は、耐炎性電源12からサーボモータ10に必要な電力
を供給される。

円板ブレーキ13が軸５に取付けられ、例えば、ハウジン
グ内に取付けられたひずみゲージの形式で、ブレーキ13
がかかつたとき、ブレーキ13によつて軸５に加えられる
トルクの方向と大きさを指示するブレーキ反作用検知器
14を備えている。ブレーキ13の動作は、耐炎性ハウジン
グに入つたブレーキ変調制御装置16によつて制御され
る。

回転計17が軸５の回転速度を監視する。変換器18が流体
継手４の充填制御部材９の位置を表わす出力を出す。軸
３と５におけるトルクは電動機２の給電リードの一方の
まわりの電流検知変流器巻線19によつて指示される。

駆動装置の動作の制御は、中央プラント制御装置23（図
示なし）からケーブル21を介して始動・停止信号を受け
るマイクロプロセツサ・ベース制御装置20によつて行な
われる。

次に、マイクロプロセツサ・ベース制御装置20の装置要
素をさらに詳しく示している第２図について述べる。マ
イクロプロセツサ・ベース制御装置20は、それのための
オペレーテイングシステム・プログラムと制御法則を記
憶するプログラム記憶装置を含んでいる。パラメータ記
憶装置31には、32として示された変換器入力装置からの
信号で動作するパラメータ定数が入つている。データ記
憶装置33がマイクロプロセツサ・ベース制御装置20が必
要とする種々の駆動装置変換器からの収集データを記憶
する。実時間クロツク34が多重流体継手の電力を将来共
有させるように発展させるのに備えてコンベヤーに沿つ
て分布させられる可能性のあるマイクロプロセツサ・ベ
ース制御装置20と同様な後続の制御装置40、50など（図
示なし）を同期させるのに用いられる。サーボ／制御・
出力モジュール35が流体継手サーボモータ電力駆動モジ
ュール11およびブレーキ制御装置16を制御する。直列入
力／出力インタフエース36が中央プラント制御装置から
ケーブル21を通してくる外部制御とデータ捕獲に備えて
いる。マイクロプロセツサ・ベース制御装置20の動作
は、中央マイクロプロセツサ37によつて制御される。

ブレーキ反作用検知器14、回転計17、スコツプ位置変換
器18および変流器巻線19の各出力は、すべて、プラント
の他の部分が正しく動作していることを表わすすべての
他の必要な信号とともにマイクロプロセツサ・ベース制
御装置20に送り込まれる。これらの信号は、すべて変換
器入力装置32によつて必要な書式に整えられる。

マイクロプロセツサ・ベース制御装置20は、本質的に安
全な低電圧電源22によつて電力を供給される低電圧装置
である。マイクロプロセツサ・ベース制御装置20からの
出力は、制御システムと変換器の状態とに従つて適当な
ケーブルを通して、継手４の充填制御駆動装置９のため
の駆動モジュール11およびブレーキ13のブレーキ変調制
御装置16へ伝達される。

動作について説明すると、電動機２は、長期の運転停止
の場合を除いて、運転し続けられることになる。コンベ
ヤーベルトが静止しているとき、ブレーキ13はベルト１
が決して不測の動きをしないようにかかつている。ベル
ト１を駆動することが必要なとき、適当な信号がケーブ
ル21を介して直列入出力インタフエース36を通してマイ
クロプロセツサ・ベース制御装置20に送られ始動および
停止の両ルーチンを開始する。

マイクロプロセツサ・ベース制御装置20は、まずブレー
キ反作用検知器14によつて検出された反作用の方向を確
める。ベルトにかかつた負荷がベルトを前方に駆動しよ
うとしていれば、マイクロプロセツサ・ベース制御装置
20は、ブレーキ13を徐々に解放させるが、なお制御され
ない加速を防止し、そのあとでモジュール11にサーボモ
ータ10を駆動させて継手４を満たすが事実上前方向トル
クを伝えることなく充填制御部材を動かすように始動さ
せる。継手がいつたん充填されると、負荷の加速は、電
動機による回生制動によつて制御され、その段階でブレ
ーキは、完全に解放される。しかし、コンベーベルト１
の上の荷物がベルトを後方に駆動しようとしている場
合、マイクロプロセツサ・ベース制御装置20は、ブレー
キ13をかけたままにして駆動装置９に継手を充填し始め
させる。継手の充填度が増すにつれて、継手を通して電
動機２から伝達されるトルクは、コンベヤーベルト１に
よつて加えられるトルクに等しい値まで大きくなる。従
つて、ブレーキ反作用検知器14によつて検出されたトル
クは、事実上ゼロに落ち、これに応じてマイクロプロセ
ツサ・ベース制御装置20は、ブレーキ13をプロセツサに
格納されたアルゴリズムの制御を受けて解放させる。ど
ちらの場合にも、電動機２は、次にコンベヤーベルト１
を前方に駆動し始める。

いつたんブレーキ13を解放してしまうと、マイクロプロ
セツサ・ベース制御装置20は、電動機２によつて加えら
れる駆動トルクを変流器巻線19を用いて検出して、コン
ベヤーベルト１と電動機２に過剰な負荷のかかるのを防
ぐように充填制御駆動装置９の動作を制御する。特に、
マイクロプロセツサ・ベース制御装置20は、軸５したが
つてベルト１の加速の変化率を回転計17によつて監視す
る。

停止信号をケーブル21を通して受けると、マイクロプロ
セツサ・ベース制御装置20は、充填制御駆動装置９に継
手４の充填度を減らすように動作させて、ベルト１の回
転計17によつて監視された制御された減速を生ずる。ベ
ルトの必要な減速が達成されない場合、マイクロプロセ
ツサ・ベース制御装置20は、過度の減速なしにコンベヤ
ーベルト１を静止させるに必要な適当な程度にブレーキ
13をかける。

ベルトの経路に沿つて分布したいくつかの駆動電動機２
をもつような大きな施設では、一つの制御装置20が親制
御装置になるように配置されて、他の制御装置の動作を
同期させるように接続されてもよい。これらの不可欠な
要求条件は、すべての制御装置が親制御装置および相互
と同期していることである。この目的のために、各制御
装置20の内部にある実時間クロツク34を用いることにな
る。各制御装置20は、初期に同じ時間コードで設定され
て、相互の制御装置と独立に動作する。実時間クロツク
は非常に正確なクロツク周波数をもつているので、各制
御装置は、互いに同期したままになり、これは、それぞ
れの駆動プーリ８のほぼ一様な加速または減速を確実に
する。これはさらに各変流器巻線19によつて検出された
電流がすべての駆動装置に対して同じであることを保証
することによつて達成される。

実時間クロツク34はまた、変換器の事象を記録するのに
用いられるので、いつ諸事象が起つたかを記録する能力
を与える。これらはデータ記憶装置33の中に保持され
る。

本発明を例えば、充填制御のためのサーボモータ駆動に
関して説明したが、任意の公知の方法または装置をその
ような特徴の代りに用いてもよいことが分るであろう。
線形アクチユエータを例えばサーボモータの代りに置換
えてもよい。

比例速度制御または比例トルク制御が望ましい場合、本
発明を例えば可変速度のフアンまたはポンプを駆動する
のに用いてもよい。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷を静止状態に保持するブレーキと、入
   力が原動機に接続され出力がブレーキと負荷に接続され
   た可変充填流体継手とを備え、前記継手は、外部制御信
   号に応じて、負荷を始動・停止させる充填制御手段を有
   し、前記充填制御手段は、始動信号を受けると、駆動ト
   ルクが負荷によって加えられた逆方向トルクに等しくな
   るまでブレーキを係合したままにしながら継手の液充填
   を増やし、その後でブレーキを解放して、伝達されるト
   ルクを監視しながら継手の液充填を動作速度が得られる
   まで段々に増すようになっている原動機で高慣性負荷を
   駆動する装置において、ブレーキによって加えられる反
   作用を指示する反作用検知器が設けられ、前記充填制御
   手段はブレーキの前記反作用検知器と負荷の速度に対し
   て、負荷がベルトに前方向に作用している場合、始動信
   号を受けると、所望の加速率を保つような制御を行いな
   がらブレーキを解放して、流体継手に液を充填する効果
   がブレーキの拘束トルクに遅れるように流体継手を充填
   し始めるが、負荷が後ろ向きに作用している場合、ブレ
   ーキをかかったままにして充填制御手段に継手を介して
   加えられる駆動トルクがブレーキの反作用検知器によっ
   て検出される後ろ向き反作用を減少させるかなくすまで
   継手の液充填を増加させ、前記充填制御手段は、停止信
   号に応じて段々に継手の液充填を減少させて、負荷にか
   かったトルクを所定の値より下に保つように監視しなが
   らブレーキをかけるようになっている原動機から高慣性
   負荷を駆動する駆動および制御装置。
2. 【請求項２】前記原動機が電動機である請求の範囲第１
   項に記載の装置。
3. 【請求項３】前記高慣性負荷がコンベヤーベルトである
   請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。
4. 【請求項４】前記可変充填流体継手がスコップ制御型の
   ものである請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載の装置。
5. 【請求項５】前記充填制御手段および駆動制御手段がマ
   イクロプロセッサ制御装置に応動する請求の範囲第１項
   ないし第４項のいずれかに記載の装置。