JPH09194187A - クレーン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インバータ装置とかご形モータを使用しても、
コースチング運転を実現することにある。 【解決手段】交流電源１の出力を所定の電圧及び周波数
に変換するインバータ装置２に与え、このインバータ装
置２の出力をかご形モータ３に与えて速度制御すること
によりクレーンを走行又は旋回制御するクレーン制御装
置において、高速指令、低速指令、或いは停止指令が与
えられると、前記かご形モータ３の速度をある一定の変
化率を持って変化させる速度基準を前記インバータ装置
２に与える加減速制限回路４と、この加減速制限回路４
に並列に接続され、コースチング運転時に前記かご形モ
ータ３の速度をフリーランと同等の減速度で減速させる
速度基準を前記インバータ装置２に与えるコースチング
用減速制限回路５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、幾つかあるクレー
ンの動作の中でコースチング運転における旋回や走行時
の制御を行うクレーン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、荷役や土木建築工事等に使用され
るジブクレーンとしては、図２に示すように走行可能な
鉄塔形の支持柱３１の上部に設けられた旋回部３２に伸
縮可能なジブ３３が突出させて設けられ、ジブ３３の先
端部には巻上機３４により送出し、または巻取られるワ
イヤ３５が吊下げられている。

【０００３】このようなジブクレーンの運転は、旋回部
３２上に設けられた運転室３６より巻上げ、引込み、旋
回及び走行等の各操作が行なわれる。図３は運転室内を
上面から見た平面図で、４１は右側操作盤、４２は左側
操作盤で、これらの操作盤４１，４２は図示しない主幹
制御器のノッチ操作によりジブ３３を左旋回、右旋回さ
せたり、走行操作させたりするものである。また、４３
は旋回ブレーキ用足踏みブレーキ、４４はバイブレータ
用足踏みブレーキ、４５は計器盤である。

【０００４】ところで、かかる構成のジブクレーンにお
いて、各種の運転を行うための駆動源としては巻線形モ
ータが使用され、その中でジブをコースチング運転によ
り例えば旋回又は走行制御する場合がある。

【０００５】図４はジブクレーンを制御するするための
回路構成を示すもので、２０は交流電源、２３はこの交
流電源２０に右旋回用コンタクタ２１及び左旋回用コン
タクタ２２の並列回路を通して一次側が接続された巻線
形モータで、この巻線形モータ２３の二次側は２次抵抗
器２９を介して接地されている。

【０００６】また、２４は巻線形モータ２３に対して制
動力を加える油圧ブレーキ、２５は図３に示す足踏みブ
レーキ４３，４４の操作により開閉する足踏みブレーキ
スイッチ接点２６を通して通電されると、油圧ブレーキ
２４を制御する油圧ブレーキ制御装置である。

【０００７】さらに、２７は巻線形モータ２３の二次側
から２次抵抗器２９を除去する高速コンタクタ、２８は
２次抵抗器２９より導出されたタップを接地して抵抗値
を可変する低速コンタクタである。

【０００８】ここで、コースチング運転を行う場合の作
用について述べるに、いま図示しない主幹制御器でコー
スチングノッチが選択されると、右旋回用コンタクタ２
１と左旋回用コンタクタ２２が開路するので、巻線形モ
ータ２３がフリーラン状態となり、ジブクレーンはその
機械損だけで自然減速する。そして、クレーンオペレー
タは運転室にある足踏みブレーキスイッチを踏むと、ブ
レーキスイッチ接点２６の閉路により、油圧ブレーキ制
御装置２５が動作して油圧ブレーキ２４が作動する。こ
れにより、クレーンオペレータは運転室の計器盤を通し
てクレーンの速度を目で確かめつつ減速させ、最終的に
主幹制御器をオフノッチとし、図示しない保持用ブレー
キによってクレーンを完全停止に至らしめる。

【０００９】また、コースチング運転中に再度クレーン
を加速させるときには主幹制御器を再び力行のノッチに
戻せば、右旋回用コンタクタ２１又は左旋回用コンタク
タ２２が投入され、さらに選択された速度に応じて低速
コンタクタ２８又は高速コンタクタ２７を入れることに
より、巻線形モータ２３は再加速される。

【００１０】ところで、ジグクレーンの駆動源として現
在では一般的になっているインバータ装置により制御可
能なかご形モータを使用する場合、上記のようなコース
チング運転によりジグクレーンを制御しようとすると技
術的に種々の問題があるため、実現困難である。

【００１１】例えばコースチング運転が選択されるたと
きにかご形モータをフリーランさせるためにインバータ
装置の出力側にコンタクタを挿入し、コースチング時に
このコンタクタを開放させると確かにかご形モータは自
然減速するが、次に再加速するために前記コンタクタを
閉路すると、インバータ装置の出力周波数とかご形モー
タの内部誘起電圧の周波数が合わず、また仮に両者が同
じであったとしても位相まで合せることはできない。

【００１２】このため、コンタクタの閉路時に突入電流
が流れるが、インバータ装置の電源容量は交流電源に比
べて非常に小さいので、インバータ装置は過電流とな
り、トリップしてしまう。

【００１３】次にコースチング運転を行わず足踏みの油
圧ブレーキのみでかご形モータを減速させると油圧ブレ
ーキを掛けた時、かご形モータは拘束状態となるので拘
束電流が流れるが、前述したようにインバータ装置の電
源容量は小さいので、やはり過電流となり、トリップし
てしまう。また、かご形モータが拘束しないまでもイン
バータ装置の出力周波数に拘りなくかご形モータは機械
的に減速されるので、インバータ装置の出力電圧の位相
とかご形モータの内部誘起電圧との位相が合わず、イン
バータ装置は過電流となり、結局トリップしてしまう。

【００１４】以上のようにインバータ装置を使ったコー
スチング運転を伴うクレーン運転制御装置は、実現が困
難である。従って、かご形モータに比べ、コレクタやブ
ラシを有し、保守に手間のかかる巻線形モータを使用
し、インバータ装置より制御性能の劣る２次抵抗制御と
せざるを得ないという問題点があった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のジブ
クレーンにおいて、コースチング運転を伴う旋回や走行
等に用いるクレーン制御装置には、保守が面倒な巻線形
モータと制御性能がインバータ装置に比べて劣る２次抵
抗制御とせざるを得ないという問題があった。

【００１６】また、巻上げや横行などコースチング運転
のない動作にはインバータ装置が使用できても、旋回や
走行には巻線形モータとしなければならないため、クレ
ーン全体としてのドライブシステムの統一が図れないの
が現状である。逆に旋回や走行にインバータ装置を用い
るとコースチング運転ができず、オぺレータにとっては
今までのクレーンと運転特性とが異なるものになってし
まうという欠点があった。

【００１７】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたもので、インバータ装置とかご形モータを使用して
も、コースチング運転を実現することができるクレーン
制御装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段によりクレーン制御装置を
構成するものである。請求項１に対応する発明は、交流
電源の出力を所定の電圧及び周波数に変換するインバー
タ装置に与え、このインバータ装置の出力をかご形モー
タに与えて速度制御することによりクレーンを走行又は
旋回制御するクレーン制御装置において、高速指令、低
速指令、或いは停止指令が与えられると、前記かご形モ
ータの速度をある一定の変化率を持って変化させる速度
基準を前記インバータ装置に与える加減速制限回路と、
この加減速制限回路に並列に接続され、コースチング運
転時に前記かご形モータの速度をフリーランと同等の減
速度で減速させる速度基準を前記インバータ装置に与え
るコースチング用減速制限回路とを備えたものである。

【００１９】従って、このような構成のクレーン制御装
置にあっては、コースチング運転の要求があった時、か
ご形モータをインバータ装置から切離さずにフリーラン
と同等の減速度でもって速度基準を徐々に下げることに
より、あたかもフリーランで減速しているようにかご形
モータの速度を制御することができる。

【００２０】請求項２に対応する発明は、交流電源の出
力を所定の電圧及び周波数に変換するインバータ装置に
与え、このインバータ装置の出力をかご形モータに与え
て速度制御することによりクレーンを走行又は旋回制御
するクレーン制御装置において、高速指令、低速指令、
或いは停止指令が与えられると、前記かご形モータの速
度をある一定の変化率を持って変化させる速度基準を前
記インバータ装置に与える加減速制限回路と、この加減
速制限回路に並列に接続され、コースチング運転時に前
記かご形モータの速度をフリーランと同等の減速度で減
速させる速度基準を前記インバータ装置に与えるコース
チング用減速制限回路と、このコースチング用減速制限
回路に並列に接続され、ブレーキ指令が与えられると前
記かご形モータを急激に減速させる速度基準を前記イン
バータ装置に与えるブレーキ用減速制限回路とを備えた
ものである。

【００２１】従って、このような構成のクレーン制御装
置にあっては、上記と同様の作用に加えてブレーキ指令
が与えられるとかご形モータが急激に減速し、あたかも
機械ブレーキが掛けられて減速したかのように機能す
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明によるクレーン制御装
置の実施の形態を示す回路構成図である。図１におい
て、１は交流電源で、この交流電源１の出力は可変電圧
可変周波数（ＶＶＶＦ）インバータ装置２に与えられ、
その出力はかご形モータ３に供給される。

【００２３】一方、Ｐ，Ｎは例えば１５Ｖ、０Ｖライン
を形成する制御電源母線で、これらの母線Ｐ，Ｎ間には
高速基準電圧を発生する第１の可変抵抗器１２及び低速
速度基準電圧を発生する第２の可変抵抗器１３が直列に
接続される。

【００２４】第１の可変抵抗器１２より発生する高速基
準電圧は高速指令により閉じる接点７を介して加減速制
限回路４に入力され、また第２の可変抵抗器１３より発
生する低速基準電圧は低速指令により閉じる接点８を介
して加減速制限回路４に入力され、さらに０Ｖライン側
の電圧は停止指令により閉じる接点９を介して加減速制
限回路４に入力されるようになっている。

【００２５】また、０Ｖライン側の制御電源母線Ｎにコ
ースチング指令により閉じる接点１０−１の一端が接続
され、その他端は足踏みブレーキ指令により開く接点１
１ｂを介してコースチング用減速制限回路５の入力端に
接続される。

【００２６】さらに、０Ｖライン側の制御電源母線Ｎに
コースチング指令により閉じる接点１０−２の一端が接
続され、その他端は足踏みブレーキ指令により閉じる接
点１１ａを介して足踏みブレーキ用減速制限回路６の入
力端に接続される。

【００２７】そして、これら加減速制限回路４、コース
チング用減速制限回路５及び足踏みブレーキ用減速制限
回路６の各出力端はＶＶＶＦインバータ装置２の制御端
に共通に接続される。

【００２８】ここで、高速指令により閉じる接点７、低
速指令により閉じる接点８、停止指令により閉じる接点
９及びコースチング指令により閉じる接点１０−１，１
０−２はそれぞれ図示していないが主幹制御器のノッチ
に対応した接点であり、いずれの指令も同時に２つ以上
成立することはない。足踏みブレーキ指令により閉じる
接点１１ａ及び開く接点１１ｂは同じく図示はしていな
いが運転室に設けられた足踏みスイッチの接点である。

【００２９】また、加減速制限回路４は、通常の運転
時、即ち高速指令、低速指令、或いは停止指令が図示し
ない主幹制御器より与えられた時、かご形モータ３の速
度をステップ状ではなく、ある一定の変化率を持って変
化させるものである。

【００３０】次に上記のように構成されたクレーン制御
装置の作用を述べる。例えば、高速運転のときは高速指
令により接点７が閉じるので、第１の可変抵抗器１２に
よって設定された高速基準電圧が加減速制限回路４に入
力される。これにより加減速制限回路４は停止状態から
徐々に加速して最高速度に達するように速度基準がＶＶ
ＶＦインバータ装置２に与えられ、かご形モータ３の速
度は加減速制限回路４で設定された変化率に同期して増
加して行く。

【００３１】上記の作用は低速指令により接点８が閉じ
たときも同じで第２の可変抵抗器１３によって設定され
た低速基準電圧が加減速制限回路４に入力される。この
場合、仮に低速度を最高速の３０％とすると、かご形モ
ータ３は３０％の速度まで高速時と同じ比率で速度を増
して行くことになる。

【００３２】また、停止指令により接点９が閉じた場合
にはかご形モータ３の速度が急に零にならないように加
減速制限回路４で設定された減速度でもって減速するよ
うにそれまで運転していた速度基準をある一定の変化率
（これは加速の場合と同じでもよいし、異なっていても
よい）で減少させるように機能する。このようにしてか
ご形モータ３は滑らかに加減速できる。

【００３３】次に図示していない主幹制御器によってコ
ースチング運転が選択されると、コースチング指令によ
り接点１０−１，１０−２が閉じる。この時図示してい
ない足踏みスイッチは踏まれていないので、足踏みブレ
ーキ指令により開く接点１１ｂは閉じており、零の速度
基準がコースチング用減速制限回路５を介してＶＶＶＦ
インバータ装置２に与えられる。

【００３４】このコースチング用減速制限回路５には、
かご形モータ３が仮にＶＶＶＦインバータ装置２から切
離されてフリーラン状態となり、機械損だけで減速した
ときの減速度が設定されている。この回路の働きにより
今まである速度で運転されていたかご形モータ３はフリ
ーランと同等の減速度で減速する。

【００３５】このような状態にあるときオペレータが足
踏みスイッチを踏んだとする。この時足踏みブレーキ指
令により接点１１ｂが開路し、一方接点１１ａが閉路す
るので、コースチング指令により閉じる接点１０−２を
介して零速度基準が足踏みブレーキ用減速制限回路６を
通じてインバータ装置２に与えられる。

【００３６】この足踏みブレーキ用減速制限回路６には
従来の油圧ブレーキで得られていた減速度になるように
減速度が設定されている。従って、オペレータが足踏み
スイッチを踏むとかご形モータ３は従来の油圧ブレーキ
を掛けたのと同じ減速度で減速する。

【００３７】次にオペレータが足踏みスイッチを踏むの
を止めると、足踏みブレーキ指令により接点１１ａが開
路し、接点１１ｂが閉路するので、零速度基準は再度コ
ースチング用減速制限回路５を通じてＶＶＶＦインバー
タ装置２に入力される。このため、今まで足踏みブレー
キ用減速制限回路６によって設定された減速度で急激に
減速していたかご形モータ３は再びコースチング用減速
制限回路５によって設定された減速度で緩やかに減速す
るようになる。

【００３８】再加速が必要な場合には、図示はしないが
主幹制御器によって高速又は低速を選択すると、コース
チング指令により接点１０−１，１０−２が開路し、高
速指令又は低速指令により接点７又は８が閉じ、高速速
度基準電圧又は低速速度基準電圧にかご形モータ３の速
度が達するまで加減速制限回路４で設定されたレートで
加速する。

【００３９】このように本発明の実施の形態では、コー
スチング運転のときは通常の加減速制限回路からコース
チング運転と同じ源速度を設定したコースチング用減速
制限回路５に切換えてＶＶＶＦインバータ装置２の運転
を継続するので、かご形モータをＶＶＶＦインバータ装
置２から切離すことなくコースチング運転と同等の減速
性能と減速感が得られ、又かご形モータ３をＶＶＶＦイ
ンバータ装置２に接続したままでＶＶＶＦインバータ装
置２の運転も継続できるので、再加速してもＶＶＶＦイ
ンバータ装置２は過電流にならず、従来の巻線形モータ
３と２次抵抗器との組合わせでしか実現し得なかった制
御と運転感覚が得られる。

【００４０】又、足踏みスイッチが踏まれた時はコース
チング用減速制限回路５から油圧ブレーキと同じ減速度
を設定した足踏みブレーキ用減速制限回路６に切換えて
ＶＶＶＦインバータ装置２の運転を継続するので、油圧
ブレーキを設けることなく油圧ブレーキと構いません同
等の減速性能と減速感が得られる。基本的にはその間も
ＶＶＶＦインバータ装置２の運転を継続しており、又か
ご形モータ３を機械的に拘束しないので、再びコースチ
ング運転に戻したり、再加速してもＶＶＶＦインバータ
装置２は過電流にならず、従来の巻線形モータと２次抵
抗器との組合わせでしか実現し得なかった制御と運転間
隔が得られる。

【００４１】さらに、油圧ブレーキをなくすことができ
るので、クレーンの重量が軽減でき、且つコストも下げ
ることができるという効果がある。最近ではクレーン本
体はそのままで従来の巻線形モータと２次抵抗器を使用
したクレーンの制御装置のみを保守の容易なかご形モー
タと制御性能の良いインバータ装置に更新したり、巻線
形モータの２次回路を短絡してインバータ装置で制御す
る例が数多く見られるが、本発明によれば従来の運転性
能や運転感覚を維持できるので、制御装置を更新しても
オペレータに違和感がなく受入れられるという効果も期
待できる。

【００４２】なお、上記の実施の形態ではコースチング
運転によりジブを旋回させる場合の制御について述べた
が、走行制御する場合には足踏みブレーキ用減速制限回
路６を用いないで前述と同様の制御を行うことにより実
現できる。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、イン
バータ装置とかご形モータを使用しても巻線形モータと
２次抵抗器で実施していたコースチング運転と同等の運
転性能が得られ、コースチング運転から再加速してもイ
ンバータ装置が過電流でトリップせず、クレーンとして
の運転を継続できるクレーン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】本発明によるクレーン制御装置の実施の形態を
示す回路構成図。

【図２】ジブクレーンの概略構成を示す側面図。

【図３】同クレーンの運転室内に設けられている操作機
器の配置図。

【図４】従来のクレーン制御装置を示す回路構成図。

【符号の説明】

１……交流電源、２……ＶＶＶＦインバータ装置、３…
…かご形モータ、４……加減速制限回路、５……コース
チング用減速制限回路、６……足踏みブレーキ用減速制
限回路、７……高速指令により閉じる接点、８……低速
指令により閉じる接点、９……停止指令により閉じる接
点、１０−１，１０−２……コースチング指令により閉
じる接点、１１ａ……足踏みブレーキ指令により閉じる
接点、１１ｂ……足踏みブレーキ指令により開く接点、
１２……高速速度基準電圧を発生する第１の可変抵抗
器、１３……低速速度基準電圧を発生する第２の可変抵
抗器。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年４月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】このようなジブクレーンの運転は、旋回部
３２上に設けられた運転室３６より巻上げ、引込み、旋
回及び走行等の各操作が行なわれる。図３は運転室内を
上面から見た平面図で、４１は右側操作盤、４２は左側
操作盤で、これらの操作盤４１，４２は図示しない主幹
制御器のノッチ操作によりジブ３３を左旋回、右旋回さ
せたり、走行操作させたりするものである。また、４３
は旋回ブレーキ用足踏みスイッチ、４４は走行ブレーキ
用足踏みスイッチ、４５は計器盤である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】図４はジブクレーンを制御するするための
回路構成を示すもので、２０は交流電源、２３はこの交
流電源２０に右旋回用コンタクタ２１及び左旋回用コン
タクタ２２の並列回路を通して一次側が接続された巻線
形モータで、この巻線形モータ２３の二次側は２次抵抗
器２９を介してスター結線されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】さらに、２７は巻線形モータ２３の二次側
から２次抵抗器２９を除去する高速コンタクタ、２８は
２次抵抗器２９より導出されたタップを短絡して抵抗値
を可変する低速コンタクタである。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】ここで、コースチング運転を行う場合の作
用について述べるに、いま図示しない主幹制御器でコー
スチングノッチが選択されると、右旋回用コンタクタ２
１と左旋回用コンタクタ２２が開路するので、巻線形モ
ータ２３がフリーラン状態となり、ジブクレーンはその
機械損だけで自然減速する。そして、クレーンオペレー
タは運転室にある足踏みブレーキスイッチを踏むと、ブ
レーキスイッチ接点２６の閉路により、油圧ブレーキ制
御装置２５が動作して油圧ブレーキ２４が作動する。こ
れにより、クレーンオペレータはクレーンの速度を目で
確かめつつ減速させ、最終的に主幹制御器をオフノッチ
とし、図示しない保持用ブレーキによってクレーンを完
全停止に至らしめる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】又、足踏みスイッチが踏まれた時はコース
チング用減速制限回路５から油圧ブレーキと同じ減速度
を設定した足踏みブレーキ用減速制限回路６に切換えて
ＶＶＶＦインバータ装置２の運転を継続するので、油圧
ブレーキを設けることなく油圧ブレーキと同等の減速性
能と減速感が得られる。基本的にはその間もＶＶＶＦイ
ンバータ装置２の運転を継続しており、又かご形モータ
３を機械的に拘束しないので、再びコースチング運転に
戻したり、再加速してもＶＶＶＦインバータ装置２は過
電流にならず、従来の巻線形モータと２次抵抗器との組
合わせでしか実現し得なかった制御と運転感覚が得られ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源の出力を所定の電圧及び周波数
   に変換するインバータ装置に与え、このインバータ装置
   の出力をかご形モータに与えて速度制御することにより
   クレーンを走行又は旋回制御するクレーン制御装置にお
   いて、 高速指令、低速指令、或いは停止指令が与えられると、
   前記かご形モータの速度をある一定の変化率を持って変
   化させる速度基準を前記インバータ装置に与える加減速
   制限回路と、この加減速制限回路に並列に接続され、コ
   ースチング運転時に前記かご形モータの速度をフリーラ
   ンと同等の減速度で減速させる速度基準を前記インバー
   タ装置に与えるコースチング用減速制限回路とを備えた
   ことを特徴とするクレーン制御装置。
2. 【請求項２】 交流電源の出力を所定の電圧及び周波数
   に変換するインバータ装置に与え、このインバータ装置
   の出力をかご形モータに与えて速度制御することにより
   クレーンを走行又は旋回制御するクレーン制御装置にお
   いて、 高速指令、低速指令、或いは停止指令が与えられると、
   前記かご形モータの速度をある一定の変化率を持って変
   化させる速度基準を前記インバータ装置に与える加減速
   制限回路と、この加減速制限回路に並列に接続され、コ
   ースチング運転時に前記かご形モータの速度をフリーラ
   ンと同等の減速度で減速させる速度基準を前記インバー
   タ装置に与えるコースチング用減速制限回路と、このコ
   ースチング用減速制限回路に並列に接続され、ブレーキ
   指令が与えられると前記かご形モータを急激に減速させ
   る速度基準を前記インバータ装置に与えるブレーキ用減
   速制限回路とを備えたことを特徴とするクレーン制御装
   置。