WO2016125267A1

WO2016125267A1 - 駆動装置、クレーン、及び駆動装置の制御方法

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Publication number: WO2016125267A1
Application number: PCT/JP2015/053099
Authority: WO
Inventors: 昇藤澤; 石井　義孝
Original assignee: 住友重機械搬送システム株式会社
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2016-08-11

Abstract

　駆動装置は、定格容量の合計が負荷に対応した容量に設定され、連携して主動作を行うための複数の主モータと、格容量の合計が前記主モータの定格容量に対応した容量を定格容量として有する、前記主モータと接続された１つ又は複数の主インバータと、記主インバータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記複数の主モータの全てを駆動する場合、それぞれの主モータが定格回転速度で駆動するように前記主モータのそれぞれに接続された前記主インバータを制御し、前記複数の主モータのうち一部が故障した場合、残りの主モータそれぞれの回転速度を低減して、前記負荷を低減するとともに、前記残りの主モータそれぞれの出力が回転速度を低減する前と同じ容量となるよう、前記主インバータを制御する。

Description

駆動装置、クレーン、及び駆動装置の制御方法

　この発明は、駆動装置、クレーン、及び駆動装置の制御方法に関する。

　製鉄所では、溶鋼、溶鉄等を鍋に入れて移動させるためのクレーンとして、レードルクレーンを用いる。このようなレードルクレーンは、鍋を吊り込む主巻装置と、鍋を傾動させる補巻装置とを備えている。レードルクレーンにおける主巻装置や補巻装置の駆動制御には、サイリスタ制御やリアクトル制御を用いている。近年では、機器手配の困難性や価格高騰を理由として、駆動制御に、汎用性が高く、より安価なインバータ制御の採用が進んでいる。

　インバータ制御により駆動されるレードルクレーンが駆動装置のインバータやモータの故障によって停止した場合、製鉄所のラインを停止させる必要がある。さらに、クレーン本体への熱の影響により他の機器が破損する可能性がある。
　そこで、故障発生時でもレードルクレーンを継続して運転可能とするバックアップ手段が必要である。

　例えば、特許文献１には、故障したインバータを予備のインバータで代替する技術が開示されている。また、例えば、複数台のインバータやモータを備えた駆動装置において、インバータ及びモータ１台あたりの容量を、複数のうちの１台が故障した場合でも通常運転できる値で選定し故障発生時に備えるという方法が考えられる。

特開２００５－１３２５３４号公報

　しかしながら、特許文献１のような技術では、予備のインバータを設ける必要がある。したがって、機器台数が増加し、コスト、設置スペースの増大等を招く。また、１台が故障しても他のインバータやモータで容量を賄えるように、容量の大きなインバータを選定する方法では、機器の容量、コスト、設置スペースの増大を招く。
　この発明は、機器の容量、コスト、設置スペースの低減を図ることのできる駆動装置、クレーン、及び駆動装置の制御方法を提供することを目的とする。

　本発明の第一の態様によれば、駆動装置は、定格容量の合計が負荷に対応した容量に設定され、連携して主動作を行うための複数の主モータと、定格容量の合計が前記主モータの定格容量に対応した容量に設定された、前記主モータと接続された１つ又は複数の主インバータと、前記主インバータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記複数の主モータの全てを駆動する場合、それぞれの主モータが定格回転速度で駆動するように前記主モータのそれぞれに接続された前記主インバータを制御し、前記複数の主モータのうち一部が故障した場合、残りの主モータそれぞれの回転速度を低減して、前記負荷を低減するとともに、当該残りの主モータそれぞれの出力が回転速度を低減する前と同じ値となるよう、前記主インバータを制御する。

　本発明の第二の態様によれば、前記制御装置は、前記複数の主モータのうち一部が故障した場合、前記負荷の大きさを示す値を取得し、当該負荷の大きさに応じて、前記残りの主モータそれぞれの回転速度を算出するようにしてもよい。

　本発明の第三の態様によれば、前記制御装置は、前記複数の主モータに接続された主インバータのうちの一部が故障した場合、残りの主インバータそれぞれの出力が、当該各主インバータの定格容量に、前記故障前と同じ出力を行った場合における、前記残りの主インバータの全てによる出力に対する、故障した分を含む全ての前記主インバータによる出力の割合、を乗じた値となるよう、前記残りの各主インバータを稼働するようにしてもよい。

　本発明の第四の態様によれば、前記主インバータのそれぞれは、前記主インバータを所定の数だけ減じた場合の全ての前記主インバータによる出力に対する、減じる前の全ての前記主インバータによる出力の割合、を前記主モータの定格容量に対応した容量、に乗じた値を定格容量として有するようにしてもよい。

　本発明の第五の態様によれば、前記主インバータは、前記主モータ１つに対して少なくとも２つ並列に接続されているようにしてもよい。

　本発明の第六の態様によれば、前記駆動装置は、補動作を行うための補モータと、前記補モータの定格容量に対応した容量を定格容量として有する、前記補モータと接続された補インバータと、をさらに備え、前記主インバータのうちの一つである第一主インバータは、当該主モータに接続された前記主モータの他に、前記補モータと切り替え可能な切替部を介して接続され、前記制御装置は、前記補インバータが故障した場合、前記切替部により、前記第一主インバータを、前記切替部を介して前記補モータと接続させ、前記第一主インバータを介して前記補モータを駆動するようにしてもよい。

　本発明の第七の態様によれば、クレーンは、第一から第六態様の何れか一つの駆動装置と、前記駆動装置により駆動する主巻装置と、前記駆動装置により駆動する補巻装置と、を備える。

　本発明の第八の態様によれば、駆動装置の制御方法は、定格容量の合計が負荷に対応した容量に設定され、連携して主動作を行うための複数の主モータと、定格容量の合計が前記主モータの定格容量に対応した容量に設定された、前記主モータと接続された１つ又は複数の主インバータと、前記主インバータを制御する制御装置と、を備えた駆動装置の制御方法であって、前記制御装置は、前記複数の主モータの全てを駆動する場合、それぞれの主モータが定格回転速度で駆動するように前記主モータのそれぞれに接続された前記主インバータを制御し、前記複数の主モータのうち一部が故障した場合、残りの主モータそれぞれの回転速度を低減して、前記負荷を低減するとともに、当該残りの主モータそれぞれの出力が回転速度を低減する前と同じ値となるよう、前記主インバータを制御する。

　上述した駆動装置、クレーン、及び駆動装置の制御方法によれば、機器の容量、コスト、設置スペースの低減を図ることが可能となる。

この発明の第１実施形態におけるレードルクレーンの構造を概略的に示す平面図である。この発明の第１実施形態におけるレードルクレーンの構造を概略的に示す側面図である。第１実施形態における駆動装置の構成を示す図である。第１実施形態における駆動装置に故障が生じた状態にあるときの構成を示す第一の図である。第１実施形態における駆動装置に故障が生じた状態にあるときの構成を示す第二の図である。第１実施形態における駆動装置に故障が生じた状態にあるときの構成を示す第三の図である。第２実施形態における駆動装置の構成を示す図である。第２実施形態における駆動装置に故障が生じた状態にあるときの構成を示す第一の図である。第２実施形態における駆動装置に故障が生じた状態にあるときの構成を示す第二の図である。

（第１実施形態）
　図１Ａは、この発明の第１実施形態におけるレードルクレーンの構造を概略的に示す平面図である。図１Ｂは、この発明の第１実施形態におけるレードルクレーンの構造を概略的に示す側面図である。
　図１Ａに示すように、レードルクレーン１００は、ガータ１１１と、主トロリ１２１と、補トロリ１３１と、を備えている。
　ガータ１１１は、水平方向に延びる互いに平行に設けられた二本一対の走行レール１１０上を走行移動可能である。ガータ１１１は、主横行レール１２０と、補横行レール１３０と、を備えている。主横行レール１２０、補横行レール１３０は、それぞれ二本一対で、走行レール１１０と直交する水平方向に延びている。

　主トロリ１２１は、ガータ１１１に設けられた主横行レール１２０上で走行移動可能に設けられている。
　主トロリ１２１は、鍋１４０を吊り込むための主巻装置１２２を備える。

　主巻装置１２２は、主巻モータ（主モータ）１２３と、減速機１２４と、ワイヤドラム１２５と、支持フレーム１２８と、を備える。主巻モータ１２３は、後述する駆動装置２００Ａにより駆動される。減速機１２４は、主巻モータ１２３の出力軸に連結されている。減速機１２４は、主巻モータ１２３の回転を所定の減速比で減速して出力する。

　ワイヤドラム１２５は、減速機１２４を介して主巻モータ１２３により回転駆動される。ワイヤドラム１２５には、ワイヤ１２６が巻き回されている。ワイヤドラム１２５を回転させることにより、ワイヤ１２６が繰出し、または巻き取られる。この実施形態では、主巻モータ１２３が４組、ワイヤドラム１２５が２組設けられている。それぞれの主巻モータ１２３は、減速機１２４を介してそれぞれ対応したワイヤドラム１２５を回転させ、１本ずつのワイヤ１２６の繰出し・巻取りを駆動する。これにより、支持フレーム１２８に吊下された鍋１４０が上下動される。

　それぞれのワイヤ１２６の先端は、支持フレーム１２８に連結されている。支持フレーム１２８は、一対のフック１２７を介して鍋１４０を吊り下げている。鍋１４０は、その外周面に一対の支持部１４１を有している。支持部１４１は、フック１２７に支持されている。これにより、鍋１４０は、フック１２７に支持された支持部１４１を中心として揺動可能に支持されている。

　補トロリ１３１は、ガータ１１１に設けられた補横行レール１３０上で走行移動可能に設けられている。補トロリ１３１は、鍋１４０を傾動させるための補巻装置１３２を備える。
　補巻装置１３２は、補トロリ１３１上に設けられた補巻モータ（補モータ）１３３と、ワイヤドラム１３５と、を備える。

　補巻モータ１３３は、後述する駆動装置２００Ａにより駆動される。ワイヤドラム１３５は、補巻モータ１３３により回転駆動される。ワイヤドラム１３５には、ワイヤ１３６が巻き回されている。ワイヤドラム１３５を回転させることにより、ワイヤ１３６が繰出し、または巻き取られる。ワイヤ１３６は、先端にフック１３７を備えている。このフック１３７を鍋１４０に係止し、補巻モータ１３３でワイヤドラム１３５を巻き取ることによって、鍋１４０を傾動させることができる。

　図２は、第１実施形態における駆動装置の構成を示す図である。
　ここで、図２に示すように、この実施形態の駆動装置２００Ａは、主巻モータ１２３を４組備えている。これら主巻モータ１２３を区別するため、主巻モータ（主モータ）１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄと称する。

　図２に示すように、駆動装置２００Ａは、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄと、補巻モータ１３３と、主巻コンバータ２１１Ａ，２１１Ｂ，２１２Ａ，２１２Ｂ，２１３Ａ，２１３Ｂ，２１４Ａ、２１４Ｂと、補巻コンバータ２１５と、主巻インバータ（主インバータ）２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂと、補巻インバータ（補インバータ）２２５と、制御装置（制御部）２３０と、を備えている。

　主巻コンバータ２１１Ａには、主巻インバータ２２１Ａが接続されている。主巻コンバータ２１１Ｂには、主巻インバータ２２１Ｂが接続されている。主巻コンバータ２１２Ａには、主巻インバータ２２２Ａが接続されている。主巻コンバータ２１２Ｂには、主巻インバータ２２２Ｂが接続されている。主巻コンバータ２１３Ａには、主巻インバータ２２３Ａが接続されている。主巻コンバータ２１３Ｂには、主巻インバータ２２３Ｂが接続されている。主巻コンバータ２１４Ａには、主巻インバータ２２４Ａが接続されている。主巻コンバータ２１４Ｂには、主巻インバータ２２４Ｂが接続されている。

　主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄのそれぞれには、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂが二個一対で並列に接続されている。すなわち、主巻モータ１２３Ａには、二個一対の主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂが並列接続されている。主巻モータ１２３Ｂには、二個一対の主巻インバータ２２２Ａ，２２２Ｂが並列接続されている。主巻モータ１２３Ｃには、二個一対の主巻インバータ２２３Ａ，２２３Ｂが並列接続されている。主巻モータ１２３Ｄには、二個一対の主巻インバータ２２４Ａ，２２４Ｂが並列接続されている。

　補巻モータ１３３には、１個の補巻インバータ２２５が接続されている。この補巻インバータ２２５は、補巻コンバータ２１５に接続されている。これにより、補巻インバータ２２５は、補巻コンバータ２１５から直流電流の供給を受け、補巻モータ１３３を駆動する。

　主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂ、補巻インバータ２２５のそれぞれと、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄ、補巻モータ１３３との間には、切替器（切替部）２９１Ａ，２９１Ｂ，２９２Ａ，２９２Ｂ，２９３Ａ，２９３Ｂ，２９４Ａ，２９４Ｂ、２９５、２９６が設けられている。これら切替器２９１Ａ，２９１Ｂ，２９２Ａ，２９２Ｂ，２９３Ａ，２９３Ｂ，２９４Ａ，２９４Ｂ、２９５により、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂ、補巻インバータ２２５と、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄ、補巻モータ１３３とを断続できる。また、切替器２９６により、主巻インバータ２２４Ｂと補巻モータ１３３とを断続できる。
　切替器２９１Ａ，２９１Ｂ，２９２Ａ，２９２Ｂ，２９３Ａ，２９３Ｂ，２９４Ａ，２９４Ｂ、２９５、２９６は、任意の接続切り替え手段であってよく、例えば、電磁接触器であってもよい。

　この実施形態において、４台の主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄが設けられている。駆動装置２００Ａにおいて、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄによって出力すべき動力に基づいて設定された定格負荷を１とした場合、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄのそれぞれは、１／４の定格容量を有している。これらの主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄは、４台で連携して、主動作として、支持フレーム１２８を昇降動作させる。

　また、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂは、各主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄと対応した容量を有する。この実施形態では、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂのそれぞれは、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄのそれぞれに対し、２個一対で並列接続されている。したがって、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂのそれぞれは、各主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄの１台当たりの容量である１／４に対して半分の１／８の容量を有している。

　主巻コンバータ２１１Ａ，２１１Ｂ，２１２Ａ，２１２Ｂ，２１３Ａ，２１３Ｂ，２１４Ａ，２１４Ｂは、各主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂと対応した容量を有している。つまり、主巻コンバータ２１１Ａ，２１１Ｂ，２１２Ａ，２１２Ｂ，２１３Ａ，２１３Ｂ，２１４Ａ，２１４Ｂのそれぞれは、各主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂの一つ当たりの容量と同じく定格負荷の１／８の容量を有している。

　補巻コンバータ２１５、補巻インバータ２２５、補巻モータ１３３は、定格負荷の１／８以下の容量を有している。補巻モータ１３３は、補動作として鍋１４０を傾動させる。

　制御装置２３０は、駆動装置２００Ａの動作を制御する。
　以下、制御装置２３０による駆動装置２００Ａの制御方法について説明する。
　まず、図２に示すように、通常運転状態において、制御装置２３０は、主巻コンバータ２１１Ａ，２１１Ｂ，２１２Ａ，２１２Ｂ，２１３Ａ，２１３Ｂ，２１４Ａ，２１４Ｂと対応する主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄを定格回転速度で駆動させ、主動作を行う。これには、主巻コンバータ２１１Ａ，２１１Ｂ，２１２Ａ，２１２Ｂ，２１３Ａ，２１３Ｂ，２１４Ａ，２１４Ｂと対応する主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂを制御する。
　また、制御装置２３０は、補巻モータ１３３と接続された補巻コンバータ２１５に対応する補巻インバータ２２５を制御し、補巻モータ１３３を駆動させ、補動作を行う。

　図３は、第１実施形態における駆動装置に故障が生じた状態にあるときの構成を示す第一の図である。
　図３は、主巻モータ１２３が１台故障した場合の動作について説明する図である。例えば、主巻モータ１２３Ｄが故障した場合、制御装置２３０は、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂを制御し，主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃをバックアップモードで駆動させる。制御装置２３０には、予め通常運転時の通常モードと主巻モータの１台が故障したときのバックアップモードとが設定されている。制御装置２３０は、例えば主巻モータ１２３Ｄが故障した場合、その主巻モータに対応する主巻インバータ２２４Ａ、２２４Ｂの以外の主巻インバータ２２１Ａ、２２１Ｂ、２２２Ａ、２２２Ｂ、２２３Ａ、２２３Ｂの動作モードをバックアップモードに切り替える。また、制御装置２３０は、故障した主巻モータ１２３Ｄに対応する主巻インバータ２２４Ａ，２２４Ｂの動作を停止する。

　ここで、バックアップモードとは、主巻モータ１２３の回転速度を通常時の定格回転速度に比べ低く抑えることによってより大きい出力トルクを得る動作モードのことをいう。モータの制御方法として、界磁の強弱を制御することで逆起電力の大小を変化させ、モータの出力を一定に保ちつつ、モータの回転速度を増加させたり、減少させたりする制御方法が知られている。バックアップモードでは、この界磁制御によって主巻モータ１２３の出力を維持しつつ回転速度を抑える。バックアップモードに切り替えることによって、主巻モータ１２３の回転速度が減少すると、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃによる巻き上下げ速度が遅くなる。巻き上下げに必要な出力Ｐは、以下の式（１）で表すことができる。
　Ｐ＝（荷重Ｗ　×　巻き上下げ速度Ｖ）÷（定数６．１２×機械効率η）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
　式（１）によれば、荷重Ｗを巻き上下げ速度Ｖが小さくなると、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃに必要な出力Ｐを小さくすることができることがわかる。

　例えば、通常モードで４台の主巻モータ１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄが定格出力で駆動（定格回転速度で駆動）したときの巻き上下げ速度をＶとする。また、巻き上下げ速度Ｖは、主巻モータ１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄの回転速度に比例するものとする。主巻モータ１２３Ｄが故障し、制御装置２３０が動作モードをバックアップモードに切り替る。具体的には、制御装置２３０は、各主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂを介して，主巻モータ１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃの回転速度を３／４×定格回転速度に制御する。これにより、速度Ｖも３／４に制御される。式（１）により、荷重Ｗを巻き上下げする速度Ｖが３／４になれば必要な出力も３／４になる。一方、荷重Ｗを巻き上下げする主巻モータ１２３の数も４台から３台に減少したため、３台の主巻モータ１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃによる合計出力も３／４になる。従って、４台中１台の主巻モータ１２３が故障した場合であっても、制御装置２３０が、残りの主巻モータ１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃを定格出力を維持したまま回転速度を３／４にする界磁制御を行えば、３台の主巻モータ１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃは、定格出力で駆動したまま、荷重Ｗの巻き上下げを行うことができる。

　上述した実施形態の駆動装置２００Ａ、レードルクレーン１００によれば、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄは、４台で定格負荷に対応可能な定格容量をそれぞれ有しており、その定格容量を維持したまま回転速度を減じる性質を有している。従って、例えば、主巻モータ１２３のうち１台が故障しても、残りの３台の回転速度を低減して駆動することで、必要な出力Ｐも低減させ、定格負荷による荷重Ｗの巻き上下げを行うことができる。それにより、主巻モータ１２３の故障に備え予備用の主巻モータを備えたり、主巻モータ１２３の容量を故障に備えて大容量にしたりする必要が無く、バックアップ手段を備えつつ、駆動装置２００Ａおよびレードルクレーン１００の機器の容量、コスト、設置スペースの低減を図ることが可能となる。

　なお、速度低減量をできる限り小さくするために以下のような方法を用いて荷重Ｗを検出し、制御装置２３０が、その荷重Ｗの値を取得し、式（１）と予め定められた主巻モータ１２３の回転速度とトルクの関係の特性に基づいて、負荷の大きさに応じた回転速度を算出するようにしてもよい。荷重Ｗの検出方法としては、例えば、主巻装置１２２に荷重計を設け、荷重量を検出したり、主巻インバータ２２１Ａなどの内部のトルク電流値を計測し、トルク電流値から荷重量を演算したり、主巻インバータ２２１Ａなどの内部もしくは外部計器のモータ電流値を計測し、モータ電流値から荷重Ｗを演算したりする方法などでもよい。

　図４は、第１実施形態における駆動装置に故障が生じた状態にあるときの構成を示す第二の図である。
　図４は、１台の主巻インバータ２２４Ｂ（第一主インバータ）が故障した場合の動作について説明する図である。例えば、主巻インバータ２２４Ｂが故障した場合、制御装置２３０は、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ、２２４Ａを過負荷耐性量で動作するよう制御する。これにより主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄも過負荷状態で駆動する。荷重Ｗの巻き上下げに必要な出力をＰとすると、通常運転時は、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄのそれぞれは、Ｐ／４の出力分を負担する。主巻インバータ２２４Ｂが故障すると、主巻モータ１２３Ｄを主巻インバータ３２４Ａだけで駆動することとなり主巻モータ１２３Ｄに対応するインバータの容量が１／２となるため、主巻モータ１２３Ｄの出力も半減しＰ／８となる。制御装置２３０は、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ、２２４Ａを８／７倍の過負荷状態で稼働させる。これにより、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄのそれぞれの出力も８／７倍となる。より詳細には、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃのそれぞれは、荷重Ｗの巻き上下げに必要な出力Ｐの１／４×８／７分を負担し、主巻モータ１２３Ｄは、必要な出力Ｐの１／８×８／７分を負担する。これにより、駆動装置２００Ａは、必要な出力Ｐを得ることができる。

　しかしながら、このようにして主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ、２２４Ａ及び主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄを過負荷状態で稼動させる場合には、通常、熱の発生などにより、その運転時間に制限が生じる。そこで、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ、２２４Ａ及び主巻モータ１２３の仕様範囲内での過負荷運転となるように、制御装置２３０は、過負荷状態での運転時間、温度、電流などを監視し、それぞれの値が所定の閾値に達した場合、過負荷状態での運転を終了させ、機器の損傷を防止するようにしてもよい。

　上述した実施形態の駆動装置２００Ａ、レードルクレーン１００によれば、１台の主巻インバータ２２４Ｂが故障しても、残りの７台の主巻インバータ及び４台の主巻モータ１２３を過負荷状態で稼働することで、荷重Ｗの巻き上下げに必要な出力Ｐを得ることができる。これにより、主巻インバータ２２４Ｂの故障に備え予備用の主巻インバータ２２４を備えたり、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ、２２４Ａ、２２４Ｂの容量を故障に備えて大容量にしたりする必要が無く、バックアップ手段を備えつつ、駆動装置２００Ａおよびレードルクレーン１００の機器の容量、コスト、設置スペースの低減を図ることが可能となる。
　なお、主巻インバータ２２４Ｂが故障した場合を例に説明を行ったが、主巻コンバータ２１４Ｂが故障した場合も同様のバックアップ手段を適用することができる。

　図５は、第１実施形態における駆動装置に故障が生じた状態にあるときの構成を示す第三の図である。
　図５は、１台の補巻インバータ２２５が故障した場合の動作について説明する図である。例えば、補巻インバータ２２５が故障した場合、制御装置２３０は、切替器２９４Ｂ、２９６を切り替え、主巻インバータ２２４Ｂと補巻モータ１３３とを接続する。制御装置２３０は、主巻インバータ２２４Ｂを制御し、補巻モータ１３３を駆動する。また、制御装置２３０は、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ、２２４Ａを図４で説明したのと同様に８／７倍の過負荷状態で稼働させる。これにより、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄのそれぞれの出力も８／７倍となり、全体で荷重Ｗの巻き上下げに必要な出力Ｐを得ることができる。
　なおこの場合も、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ、２２４Ａ及び主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄの過負荷状態での稼働が長引かないように、制御装置２３０は、過負荷状態を監視し、過負荷状態での稼働時間などが所定の閾値を超えると、過負荷状態での運転を終了させるようにしてもよい。本実施形態の場合、主巻モータ１２３に対し２台の主巻インバータを備えるため、過負荷状態における出力は、定格出力の８／７倍であって、定格容量を超過する量が比較的少ない。一般にインバータ等で過負荷状態を続けられる時間は、電流の２乗に比例する。定格容量を超過する量が少なければ、過負荷状態での稼働時間を長く取ることができる。本実施形態によれば、例えば、主巻インバータ２２４Ｂが故障した場合であっても、運用上問題とならない時間だけ過負荷状態での運転を続けられる可能性が高い。

　このようにして、主巻インバータ２２４Ｂは、主巻モータ１２３Ｄの駆動用と、補巻モータ１３３の駆動用とで兼用される。制御装置２３０は、主巻インバータ２２４Ｂが主巻モータ１２３Ｄを駆動する場合には、主巻モータ１２３Ｄ用のパラメータを主巻インバータ２２４Ｂに出力する。制御装置２３０は、主巻インバータ２２４Ｂが補巻モータ１３３を駆動する場合には、補巻モータ１３３用のパラメータを主巻インバータ２２４Ｂに出力する。主巻インバータ２２４Ｂは、受け取ったパラメータに対応する運転状態となるように、主巻モータ１２３Ｄ、補巻モータ１３３をそれぞれ稼動させる。

　上述した実施形態の駆動装置２００Ａ、レードルクレーン１００によれば、補巻インバータ２２５が故障した場合、制御装置２３０は、主巻インバータ２２４Ｂを制御し、補巻モータ１３３を駆動する。また、制御装置２３０は、残りの主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ、２２４Ａを８／７倍の過負荷状態で稼働させ、荷重Ｗの巻き上下げに必要な出力Ｐを得る。これにより、補巻インバータ２２５の故障に備え、予備用の補巻インバータを備える必要が無く、バックアップ手段を備えつつ、駆動装置２００Ａおよびレードルクレーン１００のコスト、機器の容量、設置スペースの低減を図ることが可能となる。

　なお、補巻インバータ２２５の故障時には、以下のような対応をすることも可能である。例えば、主巻モータ１２３と補巻モータ１３３の同時駆動を禁止し、先に操作した側のみ運転可能とする。制御装置２３０は、主巻モータ１２３が先に駆動された場合、切替器２９４Ｂ、２９６を切り替え、主巻インバータ２２４Ｂを主巻モータ１２３Ｄに接続する。制御装置２３０は、補巻モータ１３３が先に駆動された場合、切替器２９４Ｂ、２９６を切り替え、主巻インバータ２２４Ｂを補巻モータ１３３に接続する。

　なお、主巻インバータ２２４Ｂを補巻モータ１３３側に接続するようにしたが、これに限るものではない。他の主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａを、補巻モータ１３３側に接続してもよい。さらには、主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂのうちの何れかを、補巻モータ１３３側に対して選択的に接続できるようにしてもよい。

（第２実施形態）
　次に、この発明にかかる駆動装置、およびそれを用いたクレーン、駆動装置の制御方法の第２実施形態について説明する。この第２実施形態で示す駆動装置、およびそれを用いたクレーン、駆動装置の制御方法は、第１実施形態の駆動装置２００Ａに対して、主巻コンバータ、主巻インバータ、補巻コンバータ、補巻インバータの容量だけが異なるのみである。したがって、第２実施形態の説明においては、第１実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに重複説明を省略する。つまり、第１実施形態で説明した構成と共通するレードルクレーン１００の全体構成については、その説明を省略する。

　図６は、第２実施形態における駆動装置の構成を示す図である。
　図６に示すように、駆動装置２００Ｂは、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄと、補巻モータ１３３と、主巻コンバータ３１１Ａ，３１１Ｂ，３１２Ａ，３１２Ｂ，３１３Ａ，３１３Ｂ，３１４Ａ，３１４Ｂ、補巻コンバータ３１５と、主巻インバータ３２１Ａ，３２１Ｂ，３２２Ａ，３２２Ｂ，３２３Ａ，３２３Ｂ，３２４Ａ，３２４Ｂと、補巻インバータ３２５と、制御装置２３０と、を備えている。

　主巻コンバータ３１１Ａには、主巻インバータ３２１Ａが接続されている。主巻コンバータ３１１Ｂには、主巻インバータ３２１Ｂが接続されている。主巻コンバータ３１２Ａには、主巻インバータ３２２Ａが接続されている。主巻コンバータ３１２Ｂには、主巻インバータ３２２Ｂが接続されている。主巻コンバータ３１３Ａには、主巻インバータ３２３Ａが接続されている。主巻コンバータ３１３Ｂには、主巻インバータ３２３Ｂが接続されている。主巻コンバータ３１４Ａには、主巻インバータ３２４Ａが接続されている。主巻コンバータ３１４Ｂには、主巻インバータ３２４Ｂが接続されている。

　主巻モータ１２３Ａには、二個一対の主巻インバータ３２１Ａ，３２１Ｂが並列接続されている。主巻モータ１２３Ｂには、二個一対の主巻インバータ３２２Ａ，３２２Ｂが並列接続されている。主巻モータ１２３Ｃには、二個一対の主巻インバータ３２３Ａ，３２３Ｂが並列接続されている。主巻モータ１２３Ｄには、二個一対の主巻インバータ３２４Ａ，３２４Ｂが並列接続されている。

　補巻モータ１３３には、１個の補巻インバータ３２５が接続されている。この補巻インバータ３２５は、補巻コンバータ３１５に接続されている。

　主巻インバータ３２１Ａ，３２１Ｂ，３２２Ａ，３２２Ｂ，３２３Ａ，３２３Ｂ，３２４Ａ，３２４Ｂ、補巻インバータ３２５のそれぞれと、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄ、補巻モータ１３３との間には、切替器２９１Ａ，２９１Ｂ，２９２Ａ，２９２Ｂ，２９３Ａ，２９３Ｂ，２９４Ａ，２９４Ｂ、２９５、２９６が設けられている。

　この実施形態において、定格負荷を１とした場合、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄのそれぞれは、１／４の定格容量を有している。これらの主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄは、４台で連携して、主動作として、支持フレーム１２８を昇降動作させる。

　また、主巻インバータ３２１Ａ，３２１Ｂ，３２２Ａ，３２２Ｂ，３２３Ａ，３２３Ｂ，３２４Ａ，３２４Ｂのそれぞれは、第１実施形態における主巻インバータ２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂの８／７倍の容量を有している。
　補巻インバータ３２５は、第１実施形態における補巻インバータ２２５の８／７倍の容量を有している。

　主巻コンバータ３１１Ａ，３１１Ｂ，３１２Ａ，３１２Ｂ，３１３Ａ，３１３Ｂ，３１４Ａ，３１４Ｂのそれぞれは、第１実施形態における主巻コンバータ２１１Ａ，２１１Ｂ，２１２Ａ，２１２Ｂ，２１３Ａ，２１３Ｂ，２１４Ａ，２１４Ｂの８／７倍の容量を有している。
　補巻コンバータ３１５は、第一実施形態における補巻コンバータ２１５の８／７倍の容量を有している。

　第２実施形態において、第１実施形態の８／７倍の容量を有する主巻インバータ３２１Ａ等，主巻コンバータ３１１Ａ等を選定するのは、第１実施形態において４台の主巻モータ１２３のうち１台が故障したときに、主巻インバータ２２１Ａ等，主巻コンバータ２１１Ａ等を定格容量の８／７倍の過負荷状態で稼働したことによる。第２実施形態においては、例えば、主巻モータ１２３Ｄが故障した場合、制御装置２３０は、主巻インバータ３２１Ａ，３２１Ｂ，３２２Ａ，３２２Ｂ，３２３Ａ，３２３Ｂ，３２４Ａ，３２４Ｂ及び主巻コンバータ３１１Ａ，３１１Ｂ，３１２Ａ，３１２Ｂ，３１３Ａ，３１３Ｂ，３１４Ａ，３１４Ｂのそれぞれを定格容量で稼働し、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃを過負荷状態で駆動する。これにより、主巻インバータ及び主巻コンバータに負担をかけることなく、定格負荷Ｗの巻き上下げを行うことができる。

　図７は、第２実施形態における駆動装置に故障が生じた状態にあるときの構成を示す第一の図である。
　図７は、１台の主巻インバータ３２４Ｂが故障した場合の動作について説明する図である。例えば、主巻インバータ３２４Ｂが故障した場合、制御装置２３０は、主巻インバータ３２１Ａ，３２１Ｂ，３２２Ａ，３２２Ｂ，３２３Ａ，３２３Ｂ、３２４Ａを最大定格出力で動作するよう制御する。これにより、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄのそれぞれは、定格出力の８／７倍に相当する過負荷状態で駆動する。より詳細には、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃのそれぞれは、荷重Ｗの巻き上下げに必要な出力Ｐの１／４×８／７分を出力し、主巻モータ１２３Ｄは、必要な出力Ｐの１／８×８／７分を出力する。従って、１台の主巻インバータ３２４Ｂが故障した場合でも、４台の主巻モータ１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄによって、必要な出力Ｐを得ることができる。

　なおこの場合も、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄの過負荷状態での稼働が長引かないように、制御装置２３０は、過負荷状態を監視し、過負荷状態での稼働時間などが所定の閾値を超えると、過負荷状態での運転を終了させるようにしてもよい。

　上述した実施形態の駆動装置２００Ｂ、レードルクレーン１００によれば、機器の故障に備え、通常時に必要な容量を必要最低限だけ上回る（例えば８／７倍）大きい容量の主巻インバータ３２１Ａ等，及び主巻コンバータ３１１Ａ等を選定することで、１台の主巻インバータ２２４Ｂが故障しても、残りの７台を定格出力で稼働することで、４台の主巻モータ１２３を過負荷状態で稼働することができ、荷重Ｗの巻き上下げに必要な出力Ｐを得ることができる。これにより、主巻インバータ２２４Ｂの故障に備え予備用の主巻インバータを備える必要がない。これにより、バックアップ手段を備えつつ、駆動装置２００Ｂおよびレードルクレーン１００のコスト、機器の容量、設置スペースの低減を図ることが可能となる。また、本実施形態によれば、主巻インバータ３２１Ａ等，及び主巻コンバータ３１１Ａ等の容量の増大分を必要最低限に抑えながら、比較的故障しやすい電子機器である主巻インバータ３２１Ａ等及び主巻コンバータ３１１Ａ等の出力を、バックアップ時の動作においても定格容量内に抑えることができる。
　なお、主巻インバータ３２４Ｂが故障した場合を例に説明を行ったが、主巻コンバータ３１４Ｂが故障した場合も同様のバックアップ手段を適用することができる。

　図８は、第２実施形態における駆動装置に故障が生じた状態にあるときの構成を示す第三の図である。
　図８は、１台の補巻インバータ３２５が故障した場合の動作について説明する図である。例えば、補巻インバータ３２５が故障した場合、制御装置２３０は、切替器２９４Ｂ、２９６を切り替え、主巻インバータ３２４Ｂと補巻モータ１３３とを接続する。制御装置２３０は、主巻インバータ３２４Ｂを補巻モータ１３３用のパラメータを用いて制御し、補巻モータ１３３を駆動する。
　また、制御装置２３０は、主巻インバータ３２１Ａ，３２１Ｂ，３２２Ａ，３２２Ｂ，３２３Ａ，３２３Ｂ、３２４Ａを最大定格出力で稼働させる。これにより、主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄのそれぞれは、定格出力の８／７倍に相当する過負荷状態で駆動する。主巻モータ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃのそれぞれは、荷重Ｗの巻き上下げに必要な出力Ｐの１／４×８／７を負担し、主巻モータ１２３Ｄは、必要な出力Ｐの１／８×８／７を負担する。これにより、全体で荷重Ｗの巻き上下げに必要な出力Ｐを得ることができる。

　上述した実施形態の駆動装置２００Ｂ、レードルクレーン１００によれば、補巻インバータ３２５が故障した場合、制御装置２３０は、主巻インバータ３２４Ｂを制御し、補巻モータ１３３を駆動する。また、制御装置２３０は、残りの主巻インバータ３２１Ａ，３２１Ｂ，３２２Ａ，３２２Ｂ，３２３Ａ，３２３Ｂ、３２４Ａを最大定格出力で稼働させ、荷重Ｗの巻き上下げに必要な出力Ｐを得る。これにより、補巻インバータ３２５の故障に備え、予備用の補巻インバータを備える必要が無く、バックアップ手段を備えつつ、駆動装置２００Ｂおよびレードルクレーン１００のコスト、機器の容量、設置スペースの低減を図ることが可能となる。

（第２実施形態の変形例）
　第２実施形態では、必要な容量の８／７倍の容量を有する主巻インバータ３２１Ａ等、主巻コンバータ３１１Ａ等を選定したが、加えて主巻モータ１２３についても、必要な容量の８／７倍の容量を持つモータを選定する構成としてもよい。

（その他の実施形態）
　なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、設計変更可能である。
　例えば、以上に記載した実施形態では４系統の駆動装置が対象となったが、当然ながら、この発明は２以上の任意の数の系統を有した駆動装置に適用できる。また、１台のインバータまたはモータだけが故障した場合を想定したが、当然ながら、この発明は、１台以上のインバータが故障した場合、１台以上のモータが故障した場合、又は、１台以上のインバータ及び１台以上のモータが故障した場合のいずれにも対応可能なように拡張できる。

　また、駆動装置２００Ａ～２００Ｂをレードルクレーン１００に用いるようにしたが、これに限らない。駆動装置２００は、例えば、工場内などに設置される天井クレーン、港湾等に設置される門型クレーン等、にも用いることができる。

　上述した駆動装置、およびそれを用いたクレーン、駆動装置の制御方法によれば、機器の容量、コスト、設置スペースの低減を図ることが可能となる。

　　１００　　レードルクレーン
　　１１０　　走行レール
　　１１１　　ガータ
　　１２０　　主横行レール
　　１２１　　主トロリ
　　１２２　　主巻装置
　　１２３，１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄ　　主巻モータ
　　１２４　　減速機
　　１２５　　ワイヤドラム
　　１２６　　ワイヤ
　　１２７　　フック
　　１２８　　支持フレーム
　　１３０　　補横行レール
　　１３１　　補トロリ
　　１３２　　補巻装置
　　１３３　　補巻モータ（補モータ）
　　１３５　　ワイヤドラム
　　１３６　　ワイヤ
　　１３７　　フック
　　１４０　　鍋
　　１４１　　支持部
　　２００Ａ，２００Ｂ　　駆動装置
　　２１１Ａ，２１１Ｂ，２１２Ａ，２１２Ｂ，２１３Ａ，２１３Ｂ，２１４Ａ，２１４Ｂ　　主巻コンバータ
　　２１５　　補巻コンバータ
　　２２１Ａ，２２１Ｂ，２２２Ａ，２２２Ｂ，２２３Ａ，２２３Ｂ，２２４Ａ，２２４Ｂ　　主巻インバータ
　　２２５　　補巻インバータ
　　２３０　　制御装置
　　２９１Ａ，２９１Ｂ，２９２Ａ，２９２Ｂ，２９３Ａ，２９３Ｂ，２９４Ａ，２９４Ｂ，２９５，２９６　　切替器

Claims

　定格容量の合計が負荷に対応した容量に設定され、連携して主動作を行うための複数の主モータと、
　定格容量の合計が前記主モータの定格容量に対応した容量に設定された、前記主モータと接続された１つ又は複数の主インバータと、
　前記主インバータを制御する制御装置と、
　を備え、
　前記制御装置は、前記複数の主モータの全てを駆動する場合、それぞれの主モータが定格回転速度で駆動するように前記主モータのそれぞれに接続された前記主インバータを制御し、
　前記複数の主モータのうち一部が故障した場合、残りの主モータそれぞれの回転速度を低減して、前記負荷を低減するとともに、当該残りの主モータそれぞれの出力が回転速度を低減する前と同じ値となるよう、前記主インバータを制御する、
　駆動装置。
　前記制御装置は、前記複数の主モータのうち一部が故障した場合、前記負荷の大きさを示す値を取得し、当該負荷の大きさに応じて、残りの前記主モータそれぞれの回転速度を算出する、
　請求項１に記載の駆動装置。
　前記制御装置は、前記複数の主モータに接続された主インバータのうちの一部が故障した場合、残りの主インバータそれぞれの出力が、当該各主インバータの定格容量に、前記故障前と同じ出力を行った場合における、前記残りの主インバータの全てによる出力に対する、故障した分を含む全ての前記主インバータによる出力の割合、を乗じた値となるよう、前記残りの各主インバータを稼働する、
　請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
　前記主インバータのそれぞれは、
前記主インバータを所定の数だけ減じた場合の全ての前記主インバータによる出力に対する、減じる前の全ての前記主インバータによる出力の割合、を前記主モータの定格容量に対応した容量、に乗じた値を定格容量として有する、
　請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
　前記主インバータは、前記主モータ１つに対して少なくとも２つ並列に接続されている、
　請求項１から請求項４の何れか１項に記載の駆動装置。
　補動作を行うための補モータと、
　前記補モータの定格容量に対応した容量を定格容量として有する、前記補モータと接続された補インバータと、
　をさらに備え、
　前記主インバータのうちの一つである第一主インバータは、当該主モータに接続された前記主モータの他に、前記補モータと切り替え可能な切替部を介して接続され、
　前記制御装置は、前記補インバータが故障した場合、前記切替部により、前記第一主インバータを、前記切替部を介して前記補モータと接続させ、前記第一主インバータを介して前記補モータを駆動する、
　請求項１から請求項５の何れか１項に記載の駆動装置。
　請求項１から６の何れか一項に記載の駆動装置と、
　前記駆動装置により駆動する主巻装置と、
　前記駆動装置により駆動する補巻装置と、
を備えるクレーン。
　定格容量の合計が負荷に対応した容量に設定され、連携して主動作を行うための複数の主モータと、
　定格容量の合計が前記主モータの定格容量に対応した容量に設定された、前記主モータと接続された１つ又は複数の主インバータと、
　前記主インバータを制御する制御装置と、
　を備えた駆動装置の制御方法であって、
　前記制御装置は、前記複数の主モータの全てを駆動する場合、それぞれの主モータが定格回転速度で駆動するように前記主モータのそれぞれに接続された前記主インバータを制御し、
　前記複数の主モータのうち一部が故障した場合、残りの主モータそれぞれの回転速度を低減して、前記負荷を低減するとともに、当該残りの主モータそれぞれの出力が回転速度を低減する前と同じ値となるよう、前記主インバータを制御する、
　駆動装置の制御方法。