JP7733502B2 - クレーン、及びクレーンの停止方法 - Google Patents

Description

本発明は、クレーン、及びクレーンの停止方法に関する。

従来、対象物を吊ることで保持する吊部と、吊部を水平方向に移動させる移動部と、を備えるクレーンが知られている（例えば、特許文献１参照）。このクレーンは、保持対象を目標位置へ移動するために、巻上装置で吊部のワイヤの巻き上げを行ったり、走行装置による走行、及び横行装置による横行を行う。

特開２０１６－２１６２２０号公報

上述のクレーンでは、巻上装置、走行装置、及び横行装置などの駆動装置は、巻取ドラムや車輪などの駆動部と、当該駆動部の駆動力を発生するモータを備える。そして、駆動部の回転軸と、モータの出力軸とは、減速機を介して接続されている。これにより、クレーンは、モータの回転数を減速機で低減させて、任意の速度にて駆動部を駆動させている。しかしながら、クレーンにおいては、運転のためのエネルギーの低減、装置の省スペース化、及び軽量化を図ることが求められていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、運転のためのエネルギーの低減、装置の省スペース化、及び軽量化を図ることができるクレーン、及びクレーンの停止方法を提供することを目的とする。

本発明に係るクレーンは、対象物を吊ることで保持する吊部を有し、当該吊部を移動させるクレーンであって、クレーンを動作させる駆動部と、駆動部の駆動力を発生させる駆動源と、を備え、駆動源は、永久磁石励磁型モータを有し、駆動部の回転軸は、永久磁石励磁型モータの出力軸と同軸に設けられている。

このクレーンでは、駆動部の駆動力を発生させる駆動源が、永久磁石励磁型モータを有している。この永久磁石励磁型モータは、減速機を用いて回転数を減速しなくとも、低回転数にて、クレーンの運転に十分な容量を確保することが可能である。従って、駆動部の回転軸は、減速機を介することなく、永久磁石励磁型モータの出力軸と同軸に設けられている。減速機を省略することによって、減速機のためのスペースを省略することができる上、減速機を介して駆動部の回転軸とモータの出力軸をずらして配置しなくともよくなる。また、駆動部は、永久磁石励磁型モータの出力軸からの駆動力を効率的に用いることができる。以上より、クレーンの運転のためのエネルギーの低減、装置の省スペース化、及び軽量化を図ることができる。

クレーンは、永久磁石励磁型モータに対して電気的に制動力を発生する制御処理を行うことによって、駆動部を制動する電気的制動部と、機械的な制動力によって、駆動部を制動する機械的制動部と、を備え、駆動部は、通常停止モードと、通常停止モードに比して速やかに停止する非常停止モードと、を有し、通常停止モードでは、駆動部は、電気的制動部及び機械的制動部を併用して停止してよい。例えば、停止時に機械的制動部のみを用いて駆動部の制動を行う場合、機械的制動部の劣化が発生する可能性がある。そのため、通常運転モードでは、機械的制動部のみならず、電気的制動部を用いることで、機械的制動部の劣化を抑制することができる。

通常停止モードでは、機械的制動部は、電気的制動部の制御処理開始の後に、動作を開始してよい。この場合、機械的制動部は、電気的制動部で駆動部の速度を十分に低下させた後に、機械的な制動力を付与できるため、劣化を抑制することができる。

非常停止モードでは、駆動部は機械的制動部の動作のみによって停止してよい。非常停止モードでは、速やかに駆動部を停止させなくてはならないが、電気的制動部で急激に制動を行った場合、永久磁石励磁型モータの発熱量が大きくなりダメージを受ける可能性がある。従って、駆動部が機械的制動部の動作のみによって速やかに停止することで、永久磁石励磁型モータのダメージを低減することができる。

クレーンは、機械的な制動力によって、駆動部を制動する機械的制動部を更に備え、駆動部には、外周側へ広がる鍔部が設けられ、機械的制動部は、鍔部に制動力を付与してよい。例えば、巻取ドラムなどにもともと鍔部が設けられていた場合、当該既存の鍔部を機械的制動部が制動力を付与する部材として用いることができる。

永久磁石励磁型モータの極数は、１０極より大きくてよい。この場合、低回転数で十分な容量を確保することができる。

本発明に係るクレーンの停止方法は、対象物を吊ることで保持する吊部を有し、当該吊部を移動させるクレーンを停止させるクレーンの停止方法であって、クレーンは、クレーンを動作させる駆動部と、駆動部の駆動力を発生させる駆動源と、を備え、駆動源は、永久磁石励磁型モータを有し、永久磁石励磁型モータに対して電気的に制動力を発生する制御処理を行い、駆動部を制動する。

このクレーンの停止方法によれば、駆動部の駆動力を発生させる駆動源が、永久磁石励磁型モータを有している。この永久磁石励磁型モータは、減速機を用いて回転数を減速しなくとも、低回転数にて、クレーンの運転に十分な容量を確保することが可能である。また、永久磁石励磁型モータに対して電気的に制動力を発生する制御処理が可能となるため、当該制動処理を行い、駆動部を制動することができる。

本発明によれば、運転のためのエネルギーの低減、装置の省スペース化、及び軽量化を図ることができるクレーン、及びクレーンの停止方法を提供する。

本発明の実施形態に係るクレーンの概略正面図である。 走行装置の構成の一例を示す斜視図である。 巻上装置の構成の一例を示す斜視図である。 クレーンの動作を示すフローチャートである。 比較例に係る走行装置の構成の一例を示す斜視図である。 比較例に係る巻上装置の構成の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るクレーン１の概略正面図である。図１に示すように、クレーン１は、天井クレーンであり、対象物を吊部６で保持し、当該吊部６を対象物と共に移動させる装置である。なお、クレーン１は、天井クレーンに限定されず、ホイストクレーン、門型クレーン、ジブクレーン等であってもよい。また、対象物も特に限定されず、コイル、スラブ、結束棒鋼、鉄板など、様々な物品が採用されてもよい。

図１に示すように、クレーン１は、レール２、ガーダ３、トロリ４、吊部６、走行装置７、横行装置８、巻上装置９、及び制御部１０を備える。

レール２は、ガーダ３及びトロリ４を介した吊部６の走行方向Ｄ１の移動をガイドする部材である。レール２は、横行方向Ｄ２に互いに離間すると共に、走行方向Ｄ１に平行に延びる一対のガイド部材である。レール２は、クレーン１が設けられる建屋の天井に固定されている。ガーダ３は、トロリ４を介した吊部６の横行方向Ｄ２の移動をガイドする一対の部材である。ガーダ３は、走行方向Ｄ１に互いに離間すると共に、一対のレール２に架け渡されるように横行方向Ｄ２に平行に延びる一対のガイド部材である。ガーダ３は、後述の走行装置７によって、レール２に沿って走行方向Ｄ１へ走行可能である。トロリ４は、ガーダ３に支持された状態で、吊部６を吊り下げる。トロリ４は、後述の横行装置８によって、ガーダ３に沿って横行方向Ｄ２へ横行可能である。

走行装置７は、ガーダ３をレール２に沿って走行させるための装置である。走行装置７は、ガーダ３の横行方向Ｄ２の両端にそれぞれ設けられる。各走行装置７は、車輪２１を有する。横行装置８は、トロリ４をガーダ３に沿って横行させるための装置である。横行装置８は、トロリ４に設けられた車輪２２を有する。

吊部６は、対象物を吊ることによって保持する。吊部６は、ワイヤ２３によってトロリ４から吊り下げられている。吊部６は、トロリ４に設けられた巻上装置９とワイヤ２３を介して接続されている。従って、巻上装置９は、ワイヤ２３を巻き上げることで、吊部６を上昇させることができる。

ここで、図２を参照して、走行装置７の具体的な構成について説明する。図２は、走行装置７の構成の一例を示す斜視図である。図２に示すように、走行装置７は、駆動部３１と、駆動源３２と、機械的制動機構３３と、を備える。駆動部３１は、クレーン１を動作させる機器である。駆動部３１は、前述の車輪２１（図１も参照）と、車輪２１に設けられた回転軸３４と、を備える。回転軸３４は、車輪２１の中心位置に固定されており、横行方向Ｄ２と平行に延びている。駆動源３２は、駆動部３１の駆動力を発生させる機器である。駆動源３２は、永久磁石励磁型モータ３６を備えている。永久磁石励磁型モータ３６は、中心位置から駆動部３１側に引き出された出力軸３７を有している。出力軸３７は、横行方向Ｄ２と平行に延びて駆動部３１の回転軸３４と連結されている。このため、永久磁石励磁型モータ３６が回転すると、出力軸３７及び回転軸３４を介して回転力が伝達されることで、車輪２１が回転する。なお、出力軸３７と回転軸３４との関係については後述する。

機械的制動機構３３は、機械的な制動力によって、駆動部３１の回転を制動する機構である。機械的制動機構３３は、横行方向Ｄ２に往復動作可能なブレーキパッド３３ａを有する。一方、駆動源３２には、出力軸３７と同軸に配置され、出力軸３７と連動して回転するブレーキディスク板３８が設けられている。機械的制動機構３３は、ブレーキパッド３３ａをブレーキディスク板３８に押し当てることによって、出力軸３７と共に回転するブレーキディスク板３８との間で摩擦力を発生させる。当該摩擦力が制動力としてブレーキディスク板３８に作用することで、ブレーキディスク板３８の回転が減速、または停止する。これにより、機械的制動機構３３は、ブレーキディスク板３８を介して、駆動部３１に対する機械的な制動力を付与することができる。

なお、横行装置８は、駆動部３１の回転軸３４及び永久磁石励磁型モータ３６の出力軸３７が走行方向Ｄ１に延びる点以外は、走行装置７と同趣旨の構成を有している。

次に、図３を参照して、巻上装置９の具体的な構成について説明する。図３は、巻上装置９の構成の一例を示す斜視図である。図３に示すように、巻上装置９は、駆動部４１と、駆動源４２と、機械的制動機構４３と、を備える。駆動部４１は、クレーン１を動作させる機器である。駆動部４１は、回転することによってワイヤ２３の巻き上げと巻き下げを行う巻取ドラム４０と、巻取ドラム４０に設けられた回転軸４４と、を備える。回転軸４４は、巻取ドラム４０の中心位置に固定されており、走行方向Ｄ１と平行に延びている。駆動源４２は、駆動部４１の駆動力を発生させる機器である。駆動源４２は、永久磁石励磁型モータ４６を備えている。永久磁石励磁型モータ４６は、中心位置から駆動部４１側に引き出された出力軸４７を有している。出力軸４７は、走行方向Ｄ１と平行に延びて駆動部４１の回転軸４４と連結されている。このため、永久磁石励磁型モータ４６が回転すると、出力軸４７及び回転軸４４を介して回転力が伝達されることで、巻取ドラム４０が回転する。なお、出力軸４７と回転軸４４との関係については後述する。なお、回転軸４４及び出力軸４７が延びる方向は特に限定されず、横行方向Ｄ２に平行に延びてもよい。

機械的制動機構４３は、駆動部４１に機械的な制動力を付与することによって、駆動部４１の回転を制動する機構である。機械的制動機構４３は、走行方向Ｄ１に往復動作可能なブレーキパッド４３ａを有する。一方、駆動部４１には、外周側へ広がる鍔部４９が設けられる。鍔部４９は、巻取ドラム４０よりも大きい直径を有する円板状の部分である。鍔部４９は、巻取ドラム４０と連動して回転する。この鍔部４９は、機械的制動機構４３に対するブレーキディスク板４８として機能する。機械的制動機構４３は、ブレーキパッド４３ａをブレーキディスク板４８に押し当てることによって、巻取ドラム４０と共に回転するブレーキディスク板４８との間で摩擦力を発生させる。当該摩擦力が制動力としてブレーキディスク板４８に作用することで、ブレーキディスク板４８の回転が減速、または停止する。これにより、機械的制動機構４３は、ブレーキディスク板４８を介して、駆動部４１に対する機械的な制動力を付与することができる。ブレーキディスク板４８として用いられる巻取ドラム４０の鍔部４９は、既存の鍔部をそのままブレーキディスク板４８として流用してもよく、既存の鍔部よりも径を拡大した上でブレーキディスク板４８として使用してもよい。

次に、永久磁石励磁型モータ３６，４６について詳細に説明する。「永久磁石励磁型モータ」は、回転子として永久磁石を用いるモータである。回転子は、固定子巻線に印加される交流電圧と永久磁石とにより生じる回転磁界と同期して回転する。永久磁石励磁型モータ３６，４６は、ＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータとも称される。永久磁石励磁型モータ３６，４６として、例えば、回転子の中に永久磁石を埋め込んだＩＰＭモータ、回転子の表面に永久磁石を貼り付けたＳＰＭモータなどが採用される。永久磁石励磁型モータ３６，４６の極数（ステータの電磁石の数）は、１０極より大きいことが好ましく、例えば、２０極以上、２４極以上、４０極以上であってよい。なお、極数の上限値は特に限定されない。

次に、駆動部３１，４１の回転軸３４，４４と永久磁石励磁型モータ３６，４６の出力軸３７，４７との関係について説明する。図２に示すように、駆動部３１の回転軸３４は、永久磁石励磁型モータ３６の出力軸３７と同軸に設けられている。また、図３に示すように、駆動部４１の回転軸４４は、永久磁石励磁型モータ４６の出力軸４７と同軸に設けられている。この場合、駆動部３１，４１の回転軸３４，４４の中心軸線ＣＬ１，ＣＬ３は、永久磁石励磁型モータ３６，４６の出力軸３７，４７の中心軸線ＣＬ２，ＣＬ４と一致している。また、駆動部３１，４１の回転軸３４，４４と、永久磁石励磁型モータ３６，４６の出力軸３７，４７とは、互いに回転数が一致するように連結される。すなわち、駆動部３１，４１の回転軸３４，４４は、永久磁石励磁型モータ３６，４６の出力軸３７，４７と同じ回転数にて回転する。従って、駆動部３１，４１の回転軸３４，４４は、永久磁石励磁型モータ３６，４６の出力軸３７，４７と同じ回転数にて回転する。駆動部３１，４１の回転軸３４，４４と永久磁石励磁型モータ３６，４６の出力軸３７，４７と連結する継手部材３５，４５は、両者が回転方向に滑らないように固定している。なお、上記関係を満たしていれば、駆動部３１，４１の回転軸３４，４４の直径は、永久磁石励磁型モータ３６，４６の出力軸３７，４７の直径と異なっていてよい。

図１に戻り、制御部１０について説明する。制御部１０は、プロセッサ、メモリ、ストレージ、通信インターフェース及びユーザインターフェースを備え、一般的なコンピュータとして構成されている。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算器である。メモリは、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶媒体である。ストレージは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶媒体である。通信インターフェースは、データ通信を実現する通信機器である。ユーザインターフェースは、液晶やスピーカなどの出力器、及び、操縦レバー、ボタン、キーボードやタッチパネルやマイクなどの入力器である。プロセッサは、メモリ、ストレージ、通信インターフェース及びユーザインターフェースを統括し、後述する機能を実現する。制御部１０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。制御部１０は、複数のコンピュータから構成されていてもよい。

制御部１０は、クレーン１全体を総合的に制御する装置である。制御部１０は、モータ制御部１１と、制動機構制御部１２と、を備える。制御部１０は、走行装置７、横行装置８、及び巻上装置９に電気的に接続されており、各種検出信号を受信すると共に、各種制御信号を送信することができる。モータ制御部１１は、走行装置７、横行装置８、及び巻上装置９の永久磁石励磁型モータ３６，４６をインバータ制御するユニットである。

モータ制御部１１は、駆動制御部１３と、電気的制動部１４と、を備える。駆動制御部１３は、走行装置７、横行装置８、及び巻上装置９の永久磁石励磁型モータ３６，４６に対して所定速度の指令値を送信することによって、所定の速度にて永久磁石励磁型モータ３６，４６を駆動させる。

なお、駆動制御部１３は、永久磁石励磁型モータ３６，４６の運転開始時には、初期磁極検出を行う。駆動制御部１３は、初期磁極検出方式として、引き込み電流で回転子を起動させる引き込み方式を採用してよく、高周波をモータに印加して回転子の位置を検出する高周波重畳方式を採用してよく、あるいは、パルス信号をモータに入力して回転子の位置を検出するパルス方式を採用してよい。

また、駆動制御部１３は、永久磁石励磁型モータ３６，４６の制御方式として、ＰＭ用ＰＧなしベクトル制御を採用してよい。この制御方法は、ＩＰＭモータ、ＳＰＭモータを制御可能である。この制御方式は、高い応答性や正確な速度制御を要求しない可変速全般向けの制御モードである。速度制御範囲は１：２０である。

また、駆動制御部１３は、永久磁石励磁型モータ３６，４６の制御方式として、ＰＭ用ＰＧなしアドバンストベクトル制御を採用してよい。この制御方法は、ＩＰＭモータを制御可能である。この制御方式は、高精度な速度制御や、トルク制限動作が必要な可変速全般向けの制御モードである。速度制御範囲は１：２０である。「高周波重畳選択＝あり」に設定すると、速度制御範囲は１：１００となる。なお、速度制御範囲１：１００は瞬時速度領域である。連続運転を行う場合は、インバータ及びモータの容量を調整する必要がある。

また、駆動制御部１３は、永久磁石励磁型モータ３６，４６の制御方式として、ＰＭ用ＰＧ付きベクトル制御を採用してよい。この制御方法は、ＰＭモータを制御可能である。この制御方式は、高精度制御を必要とする定トルク用途向けの制御モードである。また、トルク応答性が速く、高性能なトルク制御が必要な可変速全般向けの制御モードである。モータからの速度フィードバック信号が必要である。速度制御範囲は１：１５００である。

また、駆動制御部１３は、永久磁石励磁型モータ３６，４６の制御方式として、簡易ベクトル制御を採用してよい。この制御方法は、誘導モータ、ＰＭモータを制御可能である。この制御方式は、より簡単な手順でモータを高効率にドライブすることができる。

駆動制御部１３は、低速（定格速度に対する１０％速度）領域での電流補償をしてよい。例えば、駆動制御部１３は、永久磁石の磁束と回転磁界の角度が９０°ずれた時などに、トルク補償を行ってよい。

モーターフリーラン時の電圧発生時の回避は原理的に行えないため、インバータが壊れないような誘起電圧にしてよい。

電気的制動部１４は、走行装置７、横行装置８、及び巻上装置９の永久磁石励磁型モータに対して、電気的に制動力を発生する制動処理を行うことによって、走行装置７、横行装置８、及び巻上装置９の駆動部３１，４１を制動するユニットである。すなわち、本実施形態では、クレーン１の各駆動部３１，４１に対して、インバータ制御が可能な永久磁石励磁型モータ３６，４６を採用しているため、制動処理を行うことによって電気的な制動力を発生することが可能となっている。

電気的制動部１４は、電気的な制動力を発生するための制動処理として、直流制動、短絡制動、ゼロ速制御、およびこれらを組み合わせた処理を行うことができる。直流制動とは、永久磁石励磁型モータ３６，４６の巻線に直流電流を流して、電力を消費させて回転子に対して制動力を発生させる処理である。短絡制動とは、モータが回転中に発生している誘導起電力を短絡させ、巻線に回転中と逆の方向の電流を流すことで、回転子に対して制動力を発生させる処理である。ゼロ速制御とは、永久磁石励磁型モータ３６，４６に対する電流と速度を制御することで、永久磁石励磁型モータ３６，４６の回転速度をゼロ速度、すなわち永久磁石励磁型モータ３６，４６の出力軸が停止した状態となるように制御する処理である。ゼロ速制御では、永久磁石励磁型モータ３６，４６の出力軸に外力がかかる場合でも、出力軸は停止した状態を維持する。なお、電気的制動部１４は、直流制動を開始する周波数を設定し、当該設定値以下になったタイミングで、予め設定した直流電流を設定時間だけ永久磁石励磁型モータ３６，４６に流せばよい。電気的制動部１４は、短絡制動を開始する周波数を設定し、当該設定値以下になったタイミングで、予め設定した設定時間だけ短絡制動を行い、短絡制動が完了したら、設定した時間だけ直流制動を行えばよい。電気的制動部１４は、ゼロ速制御を開始する周波数を設定し、当該設定値以下になったタイミングで、予め設定した設定時間だけゼロ速制御を行えばよい。

なお、駆動制御部１３が、現在の速度よりも低い速度の指令値を出力することで、結果的に永久磁石励磁型モータ３６，４６の速度が低下したとしても、当該処理は制動力を発生させることによって減速を行ったものではない。従って、速度制御によって減速する制御処理は、電気的な制動力を発生する制動処理には該当しない。

制動機構制御部１２は、走行装置７、横行装置８、及び巻上装置９の機械的制動機構３３，４３を制御するユニットである。制動機構制御部１２は、機械的制動機構３３，４３に制御信号を送信することで、ブレーキパッド３３ａ，４３ａのブレーキディスク板３８，４８に対する接触、及び非接触を切り替える。機械的制動機構３３，４３は、油圧機構であってもよく、電磁式の機構であってもよい。以上より、制動機構制御部１２及び機械的制動機構３３，４３の組み合わせによって、機械的な制動力によって、駆動部３１，４１を制動する機械的制動部５０が構成される。

次に、クレーン１の停止時の制御内容について説明する。なお、ここでのクレーン１の停止とは、走行装置７、横行装置８、及び巻上装置９の何れかが停止することを意味し、必ずしも走行装置７、横行装置８、及び巻上装置９の全てが停止しなくてもよい。走行装置７、横行装置８の駆動部３１が停止することとは、車輪２１，２２の回転が停止することである。巻上装置９が停止することとは、巻取ドラムの動作が停止して、吊部６の動作が停止することである。

駆動部３１，４１は、通常停止モードと、非常停止モードと、を有する。すなわち、制御部１０は、駆動部３１，４１を通常停止モード、及び非常停止モードの何れかのモードにて停止する。非常停止モードは、通常停止モードに比して速やかに停止させる必要がある停止モードである。例えば、作業者によって非常停止ボタンが押された場合、またはクレーン１の動作に関わる機器の故障（巻上重故障など）などの場合に、速やかにクレーン１の動作を停止する必要がある場合に、非常停止モードが選択される。非常停止モード以外の場合に、通常停止モードが選択される。例えば、作業者の指示や、自動運転における停止制御に従ってクレーン１の動作を停止する場合などは、通常停止モードが選択される。

通常停止モードでは、駆動部３１，４１は、電気的制動部１４及び機械的制動部５０を併用して停止する。すなわち、制御部１０は、通常停止モードは、電気的制動部１４及び制動機構制御部１２の協働によって、駆動部３１，４１を停止させる。例えば、通常停止モードでは、機械的制動部５０は、電気的制動部１４の制御処理開始の後に、動作を開始する。この場合、電気的制動部１４が制動処理を開始することによってある程度の速度まで駆動部３１，４１を減速させた後、機械的制動部５０が機械的な制動力によって、駆動部３１，４１を完全に停止させる。

非常停止モードでは、駆動部３１，４１は機械的制動部５０の動作のみによって停止する。制御部１０がクレーン１の異常を検知した場合、電気的制動部１４による制御処理を行うことなく、ただちに機械的制動部５０による機械的な制動力によって駆動部３１，４１を停止する。例えば、機械的制動機構３３，４３として油圧ブレーキが採用されていた場合、機械的制動部５０は、通常時は主回路を入れておくことで電磁弁を動作させてブレーキパッド３３ａ，４３ａをブレーキディスク板３８，４８から離間させておき、非常停止モードになったタイミングにて、即時に主回路を切って電磁弁の動作が停止し、ブレーキパッド３３ａ，４３ａでブレーキディスク板３８，４８を押さえる。

次に、図４を参照して、クレーン１の動作について説明する。図４は、クレーン１の動作を示すフローチャートである。図４に示す制御処理は、制御部１０によって実行される。なお、ここでは、巻上装置９の動作を例にして説明を行うが、走行装置７及び横行装置８においても同趣旨の処理が行われる。まず、制御部１０は、運転開始準備のための処理を行う（ステップＳ１１０）。Ｓ１１０では、制御部１０は、巻上装置９の永久磁石励磁型モータ４６に対するインバータ電源をＯＮとする。駆動制御部１３は、初期磁極検出を行うと共に、運転指令をＯＮとし、出力周波数を検出する。また、制動機構制御部１２は、機械的制動機構４３を開放する。

次に、駆動制御部１３は、任意の速度の速度指令を永久磁石励磁型モータ４６に出力することで、任意の速度にて永久磁石励磁型モータ４６の運転を行う（ステップＳ１２０）。そして、制御部１０は、運転指令がＯＦＦになっているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０において運転指令がＯＦＦではないと判定した場合、制御部１０は再びステップＳ１２０から処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１３０において運転指令がＯＦＦになっていると判定した場合、制御部１０は、当該停止が通常停止であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。このとき、制御部１０は、作業者による停止ボタンの状況や、吊部６の落下速度などを検出して判定を行う。

ステップＳ１４０において通常停止であると判定した場合、駆動制御部１３は、通常停止モードにて停止を行うために、設定減速時間で駆動部４１を減速する（ステップＳ１５０）。次に、所定の速度まで減速したら（あるいは所定時間経過したら）、電気的制動部１４は、永久磁石励磁型モータ４６に対して電気的に制動力を発生する制御処理を行い、駆動部４１を制動する（ステップＳ１６０）。次に、所定の速度まで減速したら（あるいは所定時間経過したら）、制動機構制御部１２は、機械的制動機構４３を制御して、機械的な制動力によって駆動部４１を制動する（ステップＳ１７０）。以上により、駆動部４１が停止して、図４に示す制御処理が終了する。

一方、制御部１０が、ステップＳ１４０において通常停止ではないと判定した場合、非常停止モードにて駆動部４１を停止する非常停止処理を行う（ステップＳ１８０）。制動機構制御部１２は、即時に機械的制動機構４３を制御して、機械的な制動力によって駆動部４１を制動する（ステップＳ１９０）。以上により、駆動部４１が停止して、図４に示す制御処理が終了する。

次に、本実施形態に係るクレーン１、及びクレーン１の停止方法の作用・効果について説明する。

まず、図５及び図６を参照して、比較例に係るクレーンの走行装置７及び巻上装置９について説明する。図５に示すように、比較例に係るクレーンの走行装置７のモータ１３６として、永久磁石励磁型モータではなく、かご型モータなどの誘導モータが採用されている。この場合、クレーン１の運転に必要な容量（ｋＷ）を確保するために、駆動部３１の回転軸３４とモータ１３６の出力軸３７との間に減速機１３５を設ける必要がある。この場合、回転軸３４の中心軸線ＣＬ１と、出力軸３７の中心軸線ＣＬ２とは、互いに偏心した状態で配置される。図６に示すように、巻上装置９においても、モータ１４６としてかご型モータが採用されることで、駆動部４１の回転軸とモータ１４６の出力軸との間に減速機１４５を設ける必要がある。この場合、回転軸の中心軸線ＣＬ３と、出力軸の中心軸線ＣＬ４とは、互いに偏心した状態で配置される。

これに対し、本実施形態に係るクレーン１では、駆動部３１，４１の駆動力を発生させる駆動源３２，４２が、永久磁石励磁型モータ３６，４６を有している。この永久磁石励磁型モータ３６，４６は、減速機を用いて回転数を減速しなくとも、低回転数にて、クレーン１の運転に十分な容量（ｋＷ）を確保することが可能である。従って、駆動部３１，４１の回転軸３４，４４は、減速機を介することなく、永久磁石励磁型モータ３６，４６の出力軸３７，４７と同軸に設けられている。減速機を省略することによって、減速機のためのスペースを省略することができる上、減速機を介して駆動部３１，４１の回転軸３４，４４とモータの出力軸３７，４７をずらして配置しなくともよくなる。また、駆動部３１，４１は、永久磁石励磁型モータ３６，４６の出力軸３７，４７からの駆動力を効率的に用いることができる。以上より、クレーン１の運転のためのエネルギーの低減、装置の省スペース化、及び軽量化を図ることができる。また、減速機をメンテナンスするためのコストを削減することが可能となる。

クレーン１は、永久磁石励磁型モータ３６，４６に対して電気的に制動力を発生する制御処理を行うことによって、駆動部３１，４１を制動する電気的制動部１４と、機械的な制動力によって、駆動部３１，４１を制動する機械的制動部５０と、を備え、駆動部３１，４１は、通常停止モードと、通常停止モードに比して速やかに停止する非常停止モードと、を有し、通常停止モードでは、駆動部３１，４１は、電気的制動部１４及び機械的制動部５０を併用して停止してよい。例えば、比較的高速で運転している状態から停止する時に機械的制動部５０のみを用いて駆動部３１，４１の制動を行う場合、機械的制動部５０のブレーキパッド３３ａ，４３ａ劣化が発生する可能性がある。そのため、通常運転モードでは、機械的制動部５０のみならず、電気的制動部１４を用いることで、機械的制動部５０のブレーキパッド３３ａ，４３ａの劣化を抑制することができる。

通常停止モードでは、機械的制動部５０は、電気的制動部１４の制御処理開始の後に、動作を開始してよい。この場合、機械的制動部５０は、電気的制動部１４で駆動部３１，４１の速度を十分に低下させた後に、機械的な制動力を付与できるため、ブレーキパッド３３ａ，４３ａの劣化を抑制することができる。

非常停止モードでは、駆動部３１，４１は機械的制動部５０の動作のみによって停止してよい。非常停止モードでは、速やかに駆動部３１，４１を停止させなくてはならないが、電気的制動部１４で急激に制動を行った場合、永久磁石励磁型モータ３６，４６の発熱量が大きくなりダメージを受ける可能性がある。従って、駆動部３１，４１が機械的制動部５０の動作にみによって速やかに停止することで、永久磁石励磁型モータ３６，４６のダメージを低減することができる。

クレーン１は、機械的な制動力によって、駆動部３１，４１を制動する機械的制動部５０を更に備え、駆動部３１，４１には、外周側へ広がる鍔部４９が設けられ、機械的制動部５０は、鍔部４９に制動力を付与してよい。例えば、巻取ドラム４０などにもともと鍔部４９が設けられていた場合、当該既存の鍔部４９を機械的制動部５０が制動力を付与する部材として用いることができる。

永久磁石励磁型モータ３６，４６の極数は、１０極より大きくてよい。この場合、低回転数で十分な容量を確保することができる。

本実施形態に係るクレーンの停止方法は、対象物を吊ることで保持する吊部６を有し、当該吊部６を移動させるクレーンを停止させるクレーンの停止方法であって、クレーン１は、クレーン１を動作させる駆動部３１，４１と、駆動部３１，４１の駆動力を発生させる駆動源３２，４２と、を備え、駆動源３２，４２は、永久磁石励磁型モータ３６，４６を有し、永久磁石励磁型モータ３６，４６に対して電気的に制動力を発生する制御処理を行い、駆動部３１，４１を制動する。

このクレーン１の停止方法によれば、駆動部３１，４１の駆動力を発生させる駆動源３２，４２が、永久磁石励磁型モータ３６，４６を有している。この永久磁石励磁型モータ３６，４６は、減速機を用いて回転数を減速しなくとも、低回転数にて、クレーン１の運転に十分な容量を確保することが可能である。また、永久磁石励磁型モータ３６，４６に対して電気的に制動力を発生する制御処理が可能となるため、当該制動処理を行い、駆動部３１，４１を制動することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述のクレーンの構成は一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更してもよい。また、図２及び図３に示す各構成要素の構成は一例に過ぎず、適宜変更可能である。

１…クレーン、１４…電気的制動部、３１，４１…駆動部、３２，４２…駆動源、３４，４４…回転軸、３６，４６…永久磁石励磁型モータ、３７，４７…出力軸、４９…鍔部、５０…機械的制動部。

Claims (10)

1. 対象物を吊ることで保持する吊部を有し、当該吊部を移動させるクレーンであって、
   前記クレーンを動作させる駆動部と、
   前記駆動部の駆動力を発生させ、永久磁石励磁型モータを有する駆動源と、
   前記永久磁石励磁型モータに対して電気的に制動力を発生する制御処理を行うことによって、前記駆動部を制動する電気的制動部と、を備え、
   前記駆動部の回転軸は、前記永久磁石励磁型モータの出力軸と同軸に設けられ、
   前記電気的制動部は、電気的な制動力を発生するための制動処理として、前記永久磁石励磁型モータの回転速度をゼロ速度とするゼロ速制御を行う、クレーン。
2. 前記電気的制動部は、電気的な制動力を発生するための制動処理として、
   前記永久磁石励磁型モータの巻線に直流電流を流す直流制動又は、
   前記永久磁石励磁型モータが回転中に発生している誘導起電力を短絡させる短絡制動の少なくともいずれか一方を行い、
   所定周波数以下になったタイミングで、前記ゼロ速制御を行う、請求項１に記載のクレーン。
3. 前記電気的制動部は、電気的な制動力を発生するための制動処理として、
   前記短絡制動を行い、
   前記直流制動を開始する周波数以下になったタイミングで前記直流制動を行い、
   所定周波数以下になったタイミングで、前記ゼロ速制御を行う、請求項２に記載のクレーン。
4. 機械的な制動力によって、前記駆動部を制動する機械的制動部と、を備え、
   前記駆動部は、通常停止モードと、前記通常停止モードに比して速やかに停止する非常停止モードと、を有し、
   前記通常停止モードでは、前記駆動部は、前記電気的制動部及び前記機械的制動部を併用して停止する、請求項２又は３に記載のクレーン。
5. 前記通常停止モードでは、前記機械的制動部は、前記電気的制動部の制御処理開始の後に、動作を開始する、請求項４に記載のクレーン。
6. 前記非常停止モードでは、前記駆動部は前記機械的制動部の動作のみによって停止する、請求項４又は５に記載のクレーン。
7. 前記クレーンを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、 通常停止ではないと判定した場合、前記非常停止モードにて前記駆動部を停止する非常停止処理を行う、請求項４又は５に記載のクレーン。
8. 機械的な制動力によって、前記駆動部を制動する機械的制動部を更に備え、
   前記駆動部には、外周側へ広がる鍔部が設けられ、
   前記機械的制動部は、前記鍔部に制動力を付与する、請求項１～７の何れか一項に記載のクレーン。
9. 前記永久磁石励磁型モータの極数は、１０極より大きい、請求項１～８の何れか一項に記載のクレーン。
10. 対象物を吊ることで保持する吊部を有し、当該吊部を移動させるクレーンを停止させるクレーンの停止方法であって、
    前記クレーンは、前記クレーンを動作させる駆動部と、
    前記駆動部の駆動力を発生させる駆動源と、を備え、
    前記駆動源は、永久磁石励磁型モータを有し、
    前記永久磁石励磁型モータに対して電気的に制動力を発生する制御処理を行い、前記駆動部を制動し、
    前記制御処理は、
    前記永久磁石励磁型モータの回転速度をゼロ速度とするゼロ速制御を含む、クレーンの停止方法。