JP2000238989A - 移動機械の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、故障発生時に、モータ１台運転に
切り替える際の労力を極力低減して退避運転をスムーズ
に行えるようにするとともに、１台運転時のモータへの
過度の負担を少なくすることができる。 【解決手段】 ２速度の２巻線形ポールチェンジモータ
構造を有し、移動機械を運転する電動機４と、電動機の
各巻線４ａ，４ｂに対応して設けられ、対応する巻線に
接続された２台のインバータ制御装置２，３と、電動機
の極数を切替ることにより、モータ巻線の接続状態を高
速側接続と低速側接続と間で切替る接続切替手段５，６
と、巻線及び対応するインバータ制御装置からなる２つ
のモータ駆動系のうち、その双方ともが正常であれば電
動機の巻線接続状態を高速側接続とし、何れか一方のモ
ータ駆動系が異常であるときには低速側接続とするよ
う、前記接続切替手段を制御する制御装置とを備えた移
動機械の運転制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は移動機械の運転制
御装置、特にクレーン等の退避運転を制御するのに適し
た移動機械の運転制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から製鋼クレーン等の巻上装置で
は、助長性を持たせるために２台モータ運転とし、１台
に故障が生じた場合には他の健全なモータ１台で退避運
転をさせるようにしている。

【０００３】例えば１０００ＫＷの出力が必要な場合
に、１０００ＫＷ用のモータや電源を２台づつ設けたの
では２倍の設備が必要になり過剰設備となる。つまりこ
こでいう助長性を持たせるというのは、例えば同じ１０
００ＫＷの動力を得るのに５００ＫＷ出力のモータを２
台設けるようにすることで設備過剰化を防止しつつ、一
方のモータに故障が生じた場合でも対応可能にしようと
するものである。

【０００４】しかしながら、５００ＫＷのモータで本来
１０００ＫＷのモータで稼働すべき設備を動かすには、
モータ１台運転となったときに、モータの容量を上げた
り巻線形モータの二次抵抗を繋ぎ変えたりする必要があ
る。

【０００５】上記のような移動機械の運転制御装置で
は、主に巻線形モータが用いられており、この形のモー
タでは抵抗値を変更することで一時的に出力を増大させ
ることができる。

【０００６】図６は従来のモータを有する従来の移動機
械の運転制御装置の接続構成例を示す図である。

【０００７】同図に示す運転制御装置においては、電源
から電磁接触器等のスイッチを介して２台の巻線形モー
タ６１，６２が接続され、さらに各巻線形モータ６１，
６２にはそれぞれ２次抵抗器６３，６４が接続されてい
る。この２次抵抗器６３，６４によって速度−トルク特
性が修正される。

【０００８】この運転制御装置では、通常は２台の巻線
形モータ６１，６２でクレーン等の移動機械の運転が行
われている。また、巻線形モータ６１又は６２が故障し
た場合には故障した何れかの巻線形モータが切り離さ
れ、モータ１台による退避運転が行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ここで、モータ１台に
よる退避運転ではトルク不足となることから、それを補
うために、トルクが大きくできるように巻線形モータ用
２次抵抗器６３又は６４における抵抗値を変更する必要
がある。

【００１０】しかしながら、この場合の抵抗値変更で
は、２次抵抗器のタップ切換及び主回路ケーブルの配線
替えを行う必要がある。この接続替え作業は多大な労力
及び時間を要するものである。

【００１１】このように従来の移動機械の運転制御装置
では、主回路ケーブルに切り替えに時間及び労力を要す
ることから、モータ６１又は６２の故障時におけるスム
ーズな退避運転を行うことが困難であった。

【００１２】また、巻線形モータでは２次抵抗器のタッ
プ切換で一時的にはトルクを上げることができるもの
の、このような状態で長時間モータを使用したのでは当
該モータに過度な負担がかかることになる。

【００１３】本発明は、このような実情を考慮してなさ
れたもので、故障発生時に、モータ１台運転に切り替え
る際の労力を極力低減して退避運転をスムーズに行える
ようにするとともに、１台運転時のモータへの過度の負
担を少なくすることができる移動機械の運転制御装置を
提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に対応する発明は、クレーン等の移動機械
を運転制御する移動機械の運転制御装置についてなされ
たものである。

【００１５】このために、移動機械を運転するための電
動機が設けられ、当該電動機は２速度の２巻線形ポール
チェンジモータ構造を有している。

【００１６】また、電動機の各巻線に対応して２台のイ
ンバータ制御装置が設けられ、各インバータ制御装置は
対応する巻線に接続されている。このインバータ制御装
置によって電動機が制御される。

【００１７】さらに、接続切替手段が設けられ、接続切
替手段が電動機の極数を切り替えることにより、モータ
巻線の接続状態が高速側接続と低速側接続と間で切り替
えられるようになっている。ここで、高速側接続にする
には例えばスター接続とし、低速側接続にするには例え
ばデルタ接続とする。

【００１８】そして、巻線及び対応するインバータ制御
装置からなる２つのモータ駆動系のうち、その双方とも
が正常であれば電動機の巻線接続状態を高速側接続と
し、何れか一方のモータ駆動系が異常であるときには低
速側接続とするよう、制御装置によって接続切替手段が
制御される。

【００１９】このように異常時にデルタ接続等の低速側
接続にすれば、運転速度は遅くなるものの、同一電源で
そのトルクが十分に確保され、一のモータ駆動系で退避
運転等を正常に行うことが可能となる。

【００２０】したがって、故障発生時に、モータ１台運
転に切り替える際の労力が極力低減して退避運転をスム
ーズに行えるようにするとともに、１台運転時のモータ
への過度の負担を少なくすることができる。

【００２１】次に、請求項２に対応する発明は、クレー
ン等の移動機械を運転制御する移動機械の運転制御装置
についてなされたものであり、このために２台の籠形三
相誘導電動機が設けられている。

【００２２】この電動機各々に対応してインバータ制御
装置が設けられ、各インバータ制御装置によって対応す
る電動機が制御される。

【００２３】そして、制御装置によって、電動機及び対
応するインバータ制御装置からなる２つのモータ駆動系
のうち、その双方ともが正常であれば各電動機が基底速
度の２倍運転となるようにインバータ制御装置が制御さ
れ、何れか一方のモータ駆動系が異常であるときには電
動機が基底速度運転となるようにインバータ制御装置が
制御される。

【００２４】このように異常時に２倍速運転から基底速
度運転に周波数基準を切り替えるようにすれば、運転速
度は遅くなるものの、同一電源でそのトルクが十分に確
保され、一のモータ駆動系で退避運転等を正常に行うこ
とが可能となる。

【００２５】したがって、故障発生時に、モータ１台運
転に切り替える際の労力が極力低減して退避運転をスム
ーズに行えるようにするとともに、１台運転時のモータ
への過度の負担を少なくすることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２７】各実施形態においては、移動機械の運転制
御装置をクレーン制御装置に適用する場合を説明する。

【００２８】（発明の第１の実施の形態）図１は本発明
の第１の実施形態に係る移動機械の運転制御装置の一例
を示す構成図である。

【００２９】本実施形態の移動機械の運転制御装置にお
いては、電源からの三相電源ケーブル１が２台のインバ
ータ制御装置２，３を介して２巻線形ポールチェンジモ
ータ４に接続され、モータ４に対する電源供給がなされ
て電源−モータ系が構成されている。また、２巻線形ポ
ールチェンジモータ４の各巻線４ａ，４ｂについてポー
ルチェンジするために接続切替手段としてのスイッチ
５，６が設けられ、当該スイッチ５，６によりスター接
続とデルタ接続とを切り替えられるようになっている。

【００３０】この電源−モータ系を制御するために、運
転指令部７，制御装置としての判別器８，マスター指令
部９及びスレーブ指令部１０が設けられている。

【００３１】各インバータ制御装置２，３は、モータ４
の各々の巻線４ａ，４ｂに接続され、モータ４の動作を
制御するとともに、制御状況や異常発生の有無等を判別
器８に通知するようになっている。

【００３２】２巻線形ポールチェンジモータ４は、２速
度の２巻線形ポールチェンジモータ構造を有する三相籠
形誘導機であって２つも巻線４ａ，４ｂを有する。この
モータ４は、スター接続、デルタ接続間のポールチェン
ジを可能に構成されている。

【００３３】スター接続では、いわゆる２倍速度モード
（高速運転モード）となり、このとき各巻線４ａ又は４
ｂから得られるトルクは１／２倍となる。この場合、２
つの巻線４ａ及び４ｂは、２台のインバータ制御装置
２，３のそれぞれから電源供給され、合計で１倍のトル
クを出力するようになっている。このスター接続は正常
時運転で設定される高速運転モードである。

【００３４】一方、デルタ接続では１倍速度モード（低
速運転モード）となり、トルクは各巻線４ａ又は４ｂか
ら得られる１倍となる。このデルタ接続は、一方のイン
バータ若しくは誘導機が使用不能な異常状態となったと
き、１つの巻線４ａ又は４ｂにより１倍のトルクを得る
ために設定される。

【００３５】スイッチ５，６は、判別器８から制御され
る電磁接触器からなり、２巻線形ポールチェンジモータ
４のスター接続〜デルタ接続間の切り替えを行う。な
お、図１はスター接続時の様子を示している。

【００３６】運転指令部７は、このクレーン制御装置に
対する運転指令を与える部分である。

【００３７】判別器８は、運転指令部７からの入力によ
り、あるいは、インバータ制御装置２，３からの故障信
号に基づき、マスター，スレーブ何れかの電源−モータ
系統に故障が生じているかを判断する。さらに、故障発
生時にはマスター指令部９及びスレーブ指令部１０にそ
の旨通知し、スター接続側からデルタ接続側に切り替え
るようスイッチ５，６を制御する。

【００３８】マスター指令部９は、運転指令部７からの
運転指令と判別器８からの異常発生通知とを受けるよう
になっており、これらの指令に従って対応するインバー
タ制御装置２に対する周波数制御を行うとともに、スレ
ーブ指令部１０に運転指令部７からの運転指令を与える
ようになっている。

【００３９】スレーブ指令部１０は、マスター指令部９
を介する運転指令部７からの運転指令、インバータ制御
装置２の周波数フィードバック及び判別器８からの異常
発生通知を受けるようになっており、これらの指令に従
って対応するインバータ制御装置３に対する周波数制御
を行うようになっている。

【００４０】次に、以上のように構成された本実施形態
における移動機械の運転制御装置の動作について説明す
る。

【００４１】クレーン制御装置に異常が生じず、正常な
運転がなされているときには、図１に示すように、２巻
線形ポールチェンジモータ３が２台のインバータ制御装
置６，７により正常に運転される。これにより、クレー
ンは高速運転モード（クレーンの定格速度）で、かつ、
通常トルク（１倍トルク）で運転されることになる。

【００４２】ここで、一方の系統に異常が生じた場合に
は、正常な他方の系統のみの運転に切り替えられる。

【００４３】この切り替えは、インバータ制御装置２，
３の一方に異常が生じた場合には、その故障信号が判別
器８に通知されることで開始され、また、オペレータが
異常に気がついたときには、その旨の指令が運転指令装
置７から判別器８に通知されることで開始される。

【００４４】図２は本実施形態においてスレーブ系統に
異常が生じ、マスター系統のみの運転になったときの様
子を示す図である。

【００４５】ここでは同図に示すように、スレーブ系統
のインバータ制御装置３に異常が生じた場合を説明す
る。

【００４６】この場合、まず、インバータ制御装置３か
ら判別器８に故障信号が送出され、これを受けた判別器
８から、マスター指令部９及びスレーブ指令部１０にス
レーブ系統を停止してマスター系統のみの運転にするよ
うに通知される。さらに判別器８により、スイッチ５，
６が開放され、モータ４の巻線４ａ，４ｂがスター接続
からデルタ接続に切り替えられる。

【００４７】この時点では、モータ４の動作は一旦停止
されており、巻線４ａのみによる運転が可能となるよう
に、オペレータの手によって、モータ１次側の主回路ケ
ーブルの接続切換が図２に示すように行われる。つま
り、インバータ制御装置３〜巻線４ｂ間の電源ケーブル
１は、インバータ制御装置２〜巻線４ｂ間に切り替えら
れる。

【００４８】こうして、デルタ接続の巻線４ａの一台運
転となったモータ４によって、退避運転が行われる。こ
のとき、マスター指令部９からの運転指令は、正常なイ
ンバータ制御装置２にのみ出力され、スレーブ指令部１
０へは出力されず、マスター系統のみの動作が確保され
る。

【００４９】なお、デルタ接続では、低速運転モードと
なっているので、クレーン定格速度の１／２の速度で退
避運転が行われることとなるが、巻線４ａのみでスター
接続時の２倍のトルクが出せる。したがって、同一電源
を用いる一台のインバータ制御装置２による運転でもっ
て正常運転時と同一のトルクによる退避運転が実現され
る。

【００５０】また、インバータ制御装置２が故障した場
合は、マスター指令部９及びスレーブ指令部１０の出力
は上記の場合と逆になり、正常なインバータ制御装置３
及び巻線４ｂのみによる退避運転が行われる。

【００５１】上述したように、本発明の実施の形態に係
る移動機械の運転制御装置は、２速度（１：２）の２巻
線形ポールチェンジモータ構造を有する三相籠形誘導機
における各々の巻線４ａ，４ｂにそれぞれインバータ制
御装置２，３を接続し、そのインバータ制御装置２，３
を故障判別器８の信号によりマスター、スレーブ運転と
する回路を設け、さらにポールチェンジモータの極数を
高速側、低速側と切り換えるようにしたので、主回路３
本のケーブルの接続替えを行うのみで、通常運転時と同
様なトルクでもって容易に退避運転を行うことができ
る。こうして、退避運転の煩わしさ、労力を低減させる
ことができる。

【００５２】また、ポールチェンジによって通常運転時
と同様なトルクでもって退避運転をさせることができる
ので、１台運転時のモータへの過度の負担を少なくする
ことができる。

【００５３】（発明の第２の実施の形態）第１の実施形
態では２巻線だが単一のポールチェンジモータによって
移動機械（クレーン）を運転する場合を説明した。これ
に対し、本実施形態では２台の籠形モータを用いて運転
する場合を説明する。

【００５４】図３は本発明の第２の実施形態に係る移動
機械の運転制御装置の一例を示す構成図であり、図１又
は図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、
ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００５５】この移動機械の運転制御装置は、２巻線形
ポールチェンジモータ３及びスイッチ５，６に代えて籠
形モータ２２，２３が設けられ、さらにマスター指令部
９′、スレーブ指令部１０′及び制御装置としての故障
判別器８′の機能が修正される他、第１の実施形態と同
様に構成されている。

【００５６】ここで、籠形モータ２２，２３，つまり籠
形三相誘導電動機は、それぞれインバータ制御装置２，
３と接続され、基底速度の２倍速度（１：２）の定出力
特性を有するモータであり、通常は２倍速度によりイン
バータ制御装置２，３で運転されるようになっている。

【００５７】マスター指令部９′及びスレーブ指令部１
０′は、第１の実施形態と同様に構成される他、正常時
には基底速度の２倍速度で各籠形モータ２２及び２３が
動作するような周波数制御を行い、異常時には各籠形モ
ータ２２又は２３が基底速度で動作するように周波数制
御する。

【００５８】判別器８′は、第１の実施形態と同様に構
成される他、インバータ制御装置２，３又は運転指令部
７から異常発生通知を受けると、異常発生している系統
のモータを停止するとともに、正常な系統のモータを基
底速度で動作させるようにマスター指令部９′及びスレ
ーブ指令部１０′に指令を与える。

【００５９】次に、以上のように構成された本実施形態
における移動機械の運転制御装置の動作について説明す
る。

【００６０】正常時の運転では、基底速度の２倍速度で
各籠形モータ２２及び２３が動作するように制御される
他、第１の実施例の場合と同様なクレーン制御が実行さ
れる。この場合、基底速度の２倍速度がクレーンの定格
速度である。

【００６１】次に、一方のインバータ制御装置２，３若
しくは籠形モータ２２，２３に異常が発生した場合を考
える。

【００６２】この場合、籠形モータ２２又は２３のみに
よる運転への切替が行われる。この切り替えは、インバ
ータ制御装置２，３の一方に異常が生じた場合には、そ
の故障信号が判別器８′に通知されることで開始され、
また、オペレータが異常に気がついたときには、その旨
の指令が運転指令装置７から判別器８′に通知されるこ
とで開始される。

【００６３】図４は本実施形態においてスレーブ系統に
異常が生じ、マスター系統のみの運転になったときの様
子を示す図である。

【００６４】ここでは同図に示すように、スレーブ系統
のインバータ制御装置３に異常が生じた場合を説明す
る。

【００６５】この場合、まず、インバータ制御装置３か
ら判別器８′に故障信号が送出され、これを受けた判別
器８′から、マスター指令部９′及びスレーブ指令部１
０′にスレーブ系統を停止してマスター系統のみの運転
にするように通知される。

【００６６】さらに、マスター指令部９′には、籠形モ
ータ２２を基底速度の２倍速度から１倍速度で運転する
ように指令がなされる。これによりマスター指令９′か
らは、正常なインバータ２にのみ制御信号が出力され、
運転が再開される。このときの周波数基準が基底速度の
ものである。

【００６７】ここで、籠形モータ２２は基底速度の２倍
速度（１：２）の定出力特性を有するモータであるの
で、トルク対回転速度特性は図５に示すようになる。

【００６８】図５は本実施形態の籠形モータの特性を示
す図である。

【００６９】同図に示すＡ点は、基底速度の２倍速度で
運転する正常時（両モータによる運転時）における周波
数基準に対応するものである。一方、Ｂ点は、基底速度
の１倍速度で運転する異常発生時（片方モータによる運
転時）における周波数基準に対応するものである。

【００７０】このように、周波数基準を変更することで
正常運転時から異常運転時に運転モードを変更され、定
格速度の１／２の速度で退避運転が行われる。図５に示
すように、このとき一台の籠形モータ２２によって、正
常運転時と同等なトルクが確保され、速度が半分になる
ことを除けば正常運転時と同様な運転が行われる。

【００７１】なお、このとき、運転モードの変更は、周
波数基準を変更することだけなので、モータ１次側の主
回路ケーブル１の接続替えを行う必要はない。

【００７２】また、インバータ制御装置２が故障した場
合は、マスター指令部９′及びスレーブ指令部１０′の
出力は上記の場合と逆になり、正常なインバータ制御装
置２及び籠形モータ２３のみによる退避運転が行われ
る。

【００７３】上述したように、本発明の実施の形態に係
る移動機械の運転制御装置は、２台の籠形モータ２２，
２３で移動機械の運転を行うとともに、通常運転は基底
速度の２倍運転とし、１台のモータ又はインバータが故
障した場合は１台で基底速度で運転できる様にモータデ
ータを多重伝送にて切り替えるようにしたので、データ
の書き換え（周波数基準の変更）だけで容易に退避運転
を行うことができる。

【００７４】また、本実施形態では、退避運転を行うた
めに主回路ケーブル１を接続替える必要がないので、よ
り一層退避運転の煩わしさや労力を低減させることがで
きる。さらに、周波数基準の変更により通常運転時と同
様なトルクでもって退避運転をさせることができるの
で、１台運転時のモータへの過度の負担を少なくするこ
とができる。

【００７５】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に
変形することが可能である。

【００７６】例えば実施形態では、移動機械の運転制御
装置をクレーン制御装置に適用する場合で説明したが、
本発明の適用範囲はクレーンに限られるものではなく、
その他の各種の移動機械における運転制御に適用可能で
ある。

【００７７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、故
障発生時に、モータ１台運転に切り替える際の労力を極
力低減して退避運転をスムーズに行えるようにするとと
もに、１台運転時のモータへの過度の負担を少なくする
ことができる移動機械の運転制御装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る移動機械の運転
制御装置の一例を示す構成図。

【図２】同実施形態においてスレーブ系統に異常が生
じ、マスター系統のみの運転になったときの様子を示す
図。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る移動機械の運転
制御装置の一例を示す構成図。

【図４】同実施形態においてスレーブ系統に異常が生
じ、マスター系統のみの運転になったときの様子を示す
図。

【図５】同実施形態の籠形モータの特性を示す図。

【図６】従来のモータを有する従来の移動機械の運転制
御装置の接続構成例を示す図。

【符号の説明】

１…三相電源ケーブル ２，３…インバータ制御装置 ４…２巻線形ポールチェンジモータ ４ａ，４ｂ…巻線 ５，６…スイッチ ７…運転指令部 ８，８′…判別器 ９，９′…マスター指令部 １０，１０′…スレーブ指令部 ２２，２３…籠形モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F204 AA01 BA08 CA05 DA05 FA04 FB06 FC08 FD03 5H572 AA08 BB10 CC05 DD03 DD10 EE01 GG07 HA04 HB04 HB07 HB20 HC01 HC04 HC07 5H576 AA06 BB10 CC05 DD04 DD10 EE27 EE28 GG07 HB01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２速度の２巻線形ポールチェンジモータ
   構造を有するとともに、移動機械を運転するための電動
   機と、 前記電動機の各巻線に対応して設けられ、その対応する
   巻線に接続された２台のインバータ制御装置と、 前記電動機の極数を切り替えることにより、モータ巻線
   の接続状態を高速側接続と低速側接続と間で切り替える
   接続切替手段と、 前記巻線及び対応するインバータ制御装置からなる２つ
   のモータ駆動系のうち、その双方ともが正常であれば前
   記電動機の巻線接続状態を高速側接続とし、何れか一方
   のモータ駆動系が異常であるときには低速側接続とする
   よう、前記接続切替手段を制御する制御装置とを備えた
   ことを特徴とする移動機械の運転制御装置。
2. 【請求項２】 移動機械を運転するための２台の籠形三
   相誘導電動機と、 前記電動機各々に対応して設けられ、その対応する電動
   機を制御する２台のインバータ制御装置と、 前記電動機及び対応するインバータ制御装置からなる２
   つのモータ駆動系のうち、その双方ともが正常であれば
   各電動機が基底速度の２倍運転となるように前記インバ
   ータ制御装置を制御し、何れか一方のモータ駆動系が異
   常であるときには電動機が基底速度運転となるように前
   記インバータ制御装置を制御する制御装置とを備えたこ
   とを特徴とする移動機械の運転制御装置。