JPH044793A - 巻上装置等の産業機械の速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、巻上装置等の産業機械の速度制御装置に関
し、安価でかつ高精度の制御を可能にしたものである。

〔従来の技術〕

ホイスト等の巻上装置は、一般に誘導電動機（特に巻線
形が多い）が駆動源（主モータ）として使用されている
。この主モータを速度制御す不従来の方法としては、次
の方法があった。

■　速度制御用スラスタブレーキ（押上機ブレーキ）を
使用する方式 主モータにブレーキトルクを与えるスラスタブレーキを
設け、主モータの２次周波数をフィードバックして、押
上機モータを駆動することにより主モータの回転数を制
御する ＠　主モータの一次電圧を制御する方式主モータに与え
る一次電圧を制御することにより、主モータの回転数を
制御する ＠　インバータ制御方式 主モータに与える周波数と電圧を制御することにより、
主モータの回転数を制御する 〔発明が解決しようとする課題〕 前記速度制御用スラスタブレーキを使用したものは、制
御回路構成が簡単でコストか安いが、制御精度が低く　
（定格の３０％程程度の一定の低速しか出せない）、ま
た長時間のゆっくりとしたソフトスタート、ソフトスト
ップができない欠点かあった。

前記主モータの一次電圧を制御する方式では、制御精度
は高いが、コストか高く、巻上装置の場合は専用の速度
検出器か必要であり、また故障したときの運転が困難と
なる欠点があった。

前記インバータ制御方式は、制御精度が高く、広範囲な
速度制御ができるが、大容量のものはコストか高く、ま
た故障したときの運転か不可能に近い（できたとしても
全速運転のみ）欠点があった。

この発明は、前記従来の技術における欠点を解決して、
安価でかつ高精度の速度制御が可能な巻上装置等の産業
機械の速度制御装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、誘導電動機を使用した主モータと、この主
モータの回転にブレーキトルクを与えるスラスタブレー
キと、前記主モータの速度指令値を与える速度指令手段
と、前記主モータの速度を検出する速度検出手段と、前
記速度指令値と速度検出値との差に応した周波数の駆動
電圧を出力するインバータ装置とを具え、このインバー
タ装置の出力電圧で前記スラスタブレーキの押上機モー
タを駆動することにより、前記主モータの速度制御を行
なうことを特徴とするものである。

〔作　用〕

この発明は、スラスタブレーキを用いて、高精度に速度
制御できるようにしたものである。すなわち、速度設定
値と速度検出値との差に応じた周波数の電圧をインバー
タ装置から出力して、これてスラスタブレーキの押上機
モータを駆動するようにしている。すなわち、主モータ
の速度が設定値より速い時は、インバータ装置の出力周
波数は小さくなり、押上機モータは減速する。これによ
り、押上刃が小さくなって、ブレーキトルクが大きくな
り、主モータが減速される。逆に、主モータの速度が設
定値よりも遅い時は、インバータ装置の出力周波数は大
きくなり、押上機モータは加速する。これにより、押上
刃が大きくなって、ブレーキトルクが小さくなり、主モ
ータが加速される。

このようにして、設定された速度に高精度に制御するこ
とかでき、多段階または無段階の速度制御か可能になる
。また、設定値を緩やかに変えていくことにより、長時
間のソフトスタート、ソフトストップが可能になる。し
かも、インバータ装置はスラスタブレーキを駆動する容
量かあればよいので、小型のものでよく、コストが安く
てすみ、特に大容量の主モータを具えている場合に有効
である。また、スラスタブレーキを具えている装置にこ
のインバータ装置を取り付けることにより、既存の装置
にも簡単な改造で適用することができる。

なお、主モータを巻線形誘導電動機で構成し、その二次
側出力周波数により主モータの速度検出を行なうように
すれば、別置の速度検出手段が不要になる。

また、主モータの一次側入力を押上機モータに与える定
格運転と、主モータの二次側出力を押上機モータに与え
る低速運転を切換えて制御する非インバータ制御系をさ
らに具え、この非インバータ制御系と、インバータ装置
の出力を押上機モータに与えるインバータ制御系とを制
御モード切換スイッチにより切換可能に構成すれば、イ
ンバータ装置が故障した時も、非インバータ制御系によ
り、制御することができる。また、このような構成は従
来のスラスタブレーキを具えた装置にこの発明のインバ
ータ制御系と切換スイッチを追加すればよいので、簡単
に実現することができる。

〔実施例〕

この発明をスラスタブレーキを具えた既存のホイスト等
の巻上装置に適用した一実施例を第１図に示す。−点鎖
線１０内がこの発明により付加したインバータ制御系で
あり、−点鎖線１０外が従来から存在する非インバータ
制御系１２である。

電源１４は本装置の電源で、通常は三相交流で４００／
４４０Ｖまたは２００／２２０　Ｖの５０／６０Ｈｚの
電源が用いられる。

主モータ１６は巻上下を行なうもので、誘導電動機が用
いられている。主モータ１６の一次側巻線には電源１４
か接続され、二次側巻線には二次抵抗器１８か接続され
ている。二次抵抗器１８の接触器２０ａ、２０ｂ、２０
ｃを順に投入することによりモータトルクか順次大きく
なり、回転速度か速くなる。主モータ１６の二次側周波
数はその回転速度に対応しており、回転速度か速いと低
い周波数が出力され、回転速度が遅いと高い周波数が出
力される。

接触器２２ａ、２２ｂは主モータ１６の回転方向を正転
、逆転に切換えるもので、接触器２２ａを投入すると正
転し、接触器２２ｂを投入すると逆転する。

符号２４は保持用電磁ブレーキで、接触器２６により主
モータ１６の回転にブレーキをかける。

すなわち、接触器２６を投入すると、ブレーキが開いて
主モータ１６は回転可能になり、接触器２６を遮断する
とブレーキか閉して主モータ１６は停止する。

符号２８は押上機モータで、その回転速度が高くなると
、押上機が上がってブレーキを開き、ブレーキトルクが
小さくなって、主モータ１６の回転速度が高くなる。ま
た、回転速度が低くなると、押上機が下かってブレーキ
を閉じ、ブレーキトルクが大きくなって主モータ１６の
回転速度が低くなる。

接触器３０．３２は非インバータ制御における高速／低
速切換用で、１ノツチに操作されると接触器３０がオン
、接触器３２がオフされて、主モータ１６の二次周波数
が接触器３０、マツチングトランス３４（主モータ１６
の二次側出力電圧を押上機モータ２８の入力電圧に合わ
せるためのもの）および制御モード切換スイッチ３６の
接点３６ａを介して押上機モータ２８に加わり、主モー
タ１６は一定の低速で回転する。また、２ノツチ以上に
操作されると接触器３０がオフ、接触器３２がオンされ
て、電源周波数が接触器３２および制御モード切換スイ
ッチ３６の接点３６ａを介して押上機モータ２８に加わ
り、スラスタブレキが開放される。そしてノツチに応じ
て二次抵抗器接触器２０ａ、２０ｂ、２０ｃが順にオン
され３０．３２の切換は、コントローラ４０によるノツ
チ操作に連動した内部接点開閉動作によって行なわれる
。

コントローラ４０は１ノツチ時における速度を指令する
速度指令手段をノツチ操作子と共通のものとしてまたは
別途具え、その操作に応した電圧を出力する。これは、
例えば１ノツチの定格の１５％、２５％、５０％、１０
０％を指示するものとすれば、それぞれ０．７５Ｖ、１
，２５Ｖ。

２．５Ｖ、５．ＯＶを出力するように構成することがで
きる。

ＦＶ（周波数／電圧）変換器４，２は主モータ１６の速
度検出手段で、第２図（ａ）に示すように、主モータ１
６の二次周波数（回転速度に反比例）に比例した電圧を
出力する。

電圧変換器４４は、Ｆ／Ｖ変換器４２の出力が低速はど
高出力となる関係にあるため、これを速度フィードバッ
クとして使用するために電圧逆転をするとともに、イン
バータ装置４６の速度フィトバック入力電圧値（例えば
０〜５Ｖ）に合わせるための働きをする。電圧変換器４
４の入出力の関係を第２図（ｂ）に示す。電圧変換器４
４の出力を下げて例えば０〜２．５ｖとすれば制御精度
は悪くなるが、ハツチングを防止することができる。な
お、速度フィードバック無しで、コントローラ４０の指
令のみにより押上機モータ２８を制御することも可能で
あるが、速度フィードバックを伺けることにより高精度
の制御が可能となる。

インバータ装置４６はコントローラ４ｏがらの速度指令
値Ｖｐと電圧変換器４４からの速度検出値Ｖｄとの偏差
を求め、この偏差に応じた周波数（または周波数および
電圧値）を有する駆動電圧ＶＤを出力する。このインバ
ータ装置４６は押上機モータ２８を駆動するのに十分な
例えば数百ワット程度の小型のものが使用される。

制御モード切換スイッチ３６は非インバータ制御系１２
による制御とインバータ制御系による制御を切換えるた
めのスイッチで、通常は接点３６ｂ側に接続されてイン
バータ制御系１０による制御を行ない、インバータ装置
４６等の故障時等には手動（コントローラ４０による）
または自動で接点３６ａ側に接続されて非インバータ制
御系１２による制御を行なう。

なお、インバータ制御系１０による制御を行なう場合は
、二次抵抗器接触器２０ｃをオンとすると、主モータ１
６の二次側周波数出力電圧はＯとなり、かつトルクが大
きすぎて制御できないので、二次抵抗器接触器２０ｃは
オンされないようにする。

第１図の装置の動作を説明する。停止時は保持用電磁ブ
レーキ２４およびスラスタブレーキとも閉となっており
、両者で主モータ１６にブレーキをかけている。運転を
開始する時は、制御モード切換スイッチ３６はインバー
タ制御系１０（接点３６ｂ側）に接続される。コントロ
ーラ４０の操作により接触器２６をオンすると、保持用
電磁ブレーキ２４が開放されて、主モータ１６が回転可
能な状態となる。コントローラ４０を１ノツチに操作す
ると、二次抵抗器接触器２０ａ、２０ｂ。

２０ｃはオフ状態となる。正転（巻上）するときは接触
器２２ａをオンし、逆転（巻下）するときは接触器２２
ｂをオンする。

コントローラ４０で速度指令値Ｖｐを与えると、速度検
出値Ｖｄとの偏差に応じた周波数の駆動電圧ＶＤがイン
バータ装置４６から出力される。起動当初は主モータ１
６は速度Ｏなので、偏差は大きく、高い周波数の駆動電
圧ＶＤがインバータ装置４６から出力される。これによ
り、押上機モータ２８は高速で回転し、押上機を押上げ
てブレーキトルクを弱め、主モータ１６は加速する。速
度指令値Ｖｐに近づくにつれ速度検出値Ｖｄとの偏差は
小さくなり、駆動電圧ＶＤの周波数は低くなる。これに
より、押上機モータ２８は徐々に減速し、ブレーキトル
クを強め、指令速度に一致したところでバランスする。

コントローラ４０の速度指令値Ｖｐを徐々に上げていけ
ば、緩やかな（例えば３０秒以上の）ソフトスタートも
実現できる。

また、速度指令値Ｖｐを徐々に下げていけば、緩やかな
ソフトストップも実現できる。速度指令値Ｖｐが最大に
なると、インバータ装置４６の出力周波数は高くなり、
押上機モータ２８は高速で回転され、ブレーキトルクは
０となり、主モータ１６は加速される。

その後主モータ１６がさらに高いトルクを必要とする時
にはノツチを上げていけば、二次抵抗器接触器２０ａ、
２０ｂが順次投入されていく。

インバータ装置４６が故障した場合等には、制御モード
切換スイッチ３６は接点３６ａ側に接続されて、非イン
バータ制御系１２により非常運転を行なうことができる
。すなわち、低速指令時（１ノツチ）はスイッチ３０が
オン、スイッチ３２がオフとなる。これより、主モータ
１６の二次側出力がスイッチ３０、マツチングトランス
３４、スイッチ３６を介して押上機モータ２８に加わり
、従来どおりのスラスタブレーキによる速度制御が行な
われる。また、２ノツチ以上では、スイッチ３０がオフ
、スイッチ３２がオンとなる。

また、ノツチに応じて二次抵抗器接触器２０ａ。

２０ｂ、２０ｃか順次オンされる。これにより、押上機
モータ２８は主モータ１６の一次周波数で駆動され、ブ
レーキトルクが０となり、主モータ１６はノツチに応じ
た速度で運転される。

〔変更例〕 前記実施例では、この発明を１ノツチに適用した場合に
ついて説明したが、上位ノツチにわたって適用すること
もできる。

前記実施例では、主モータとして巻線形誘導電導機を使
用した場合について示したか、高抵抗かご形等各種誘導
電導機を用いた主モータにも適用することができる。二
次側出力周波数情報が得られない場合は、別置の速度検
出手段を用いればよい。

前記実施例では、この発明を巻上機の巻上下制御に適用
した場合について説明したが、走行制御その他各種産業
機械の速度制御に適用することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、速度設定値と
速度検出値との差に応した周波数の電圧をインバータ装
置から出力して、これてスラスタブレーキの押上機モー
タを駆動して速度制御するようにしたので、設定された
速度に高精度に制御することができ、多段階または無段
階の速度制御が可能になる。また、設定値を緩やかに変
えていくことにより、長時間のソフトスタート、ソフト
ストップが可能になる。しかも、インバータ装置はスラ
スタブレーキを駆動する容量があればよいので、小型の
ものでよく、コストが安くてすみ、特に大容量の主モー
タを具えている場合に有効である。また、スラスタブレ
ーキを具えている装置にこのインバータ装置を取り付け
ることにより、既存の装置にも簡単な改造で適用するこ
とができる。

また、主モータを巻線形誘導電動機で構成し、その二次
側出力周波数により主モータの速度検出を行なうように
すれば、別置の速度検出手段が不要になる。

さらに、主モータの一次側入力を押上機モータに与える
定格運転と、主モータの二次側出力を押上機モータに与
える低速運転を切換えて制御する非インバータ制御系を
さらに具え、この非インバータ制御系と、インバータ装
置の出力を押上機モータに与えるインバータ制御系とを
制御モード切換スイッチにより切換可能に構成すれば、
インバータ装置が故障した時も、非インバータ制御系に
より、制御することができる。また、このような構成か
従来のスラスタブレーキを具えた装置にこの発明のイン
バータ制御系と切換スイッチを追加すればよいので、簡
単に実現することができる。

１０・・・インバータ制御系、１２・・・非インバータ
制御系、１６・・・主モータ、２８・・・スラスタブレ
ーキの押上機モータ、３６・・・制御モード切換スイッ
チ、４２・・・速度検出手段、４６・・インバータ装置
、Ｖｐ・・・速度指令値、Ｖｄ・・・速度検出値、ＶＤ
・・・駆動電圧。

出願人　　石川島播磨重工業株式会社 石川島輸送機株式会社

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図である
。 第２図は、第１図のＦ／Ｖ変換器４２および電圧変換器
４４の入出力特性図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘導電動機を使用した主モータと、 この主モータの回転にブレーキトルクを与えるスラスタ
   ブレーキと、 前記主モータの速度指令値を与える速度指令手段と、 前記主モータの速度を検出する速度検出手段と、前記速
   度指令値と速度検出値との差に応じた周波数の駆動電圧
   を出力するインバータ装置とを具え、 このインバータ装置の出力電圧で前記スラスタブレーキ
   の押上機モータを駆動することにより、前記主モータの
   速度制御を行なうことを特徴とする巻上装置等の産業機
   械の速度制御装置。
2. （２）前記主モータが巻線形誘導電動機であり、前記速
   度検出手段が前記主モータの二次側出力周波数により当
   該主モータの速度検出を行なうことを特徴とする請求項
   １記載の巻上装置等の産業機械の速度制御装置。
3. （３）前記主モータの一次側入力を前記押上機モータに
   与える定格運転と、前記主モータの二次側出力を前記押
   上機モータに与える低速運転を切換えて制御する非イン
   バータ制御系をさらに具え、この非インバータ制御系と
   、前記インバータ装置の出力を前記押上機モータに与え
   るインバータ制御系とを制御モード切換スイッチにより
   切換可能に構成してなる請求項２記載の巻上装置等の産
   業機械の速度制御装置。