クレーンシステム
【課題】複数のクレーンを効率的に運転するクレーンシステムを提供する。
【解決手段】システムコントローラ５は、受電部４と複数のクレーンの電力を受信する送受信部と、受電部電力が最大電力を超えないように荷役コマンドに対応したクレーン最大電力を生成するクレーン最大電力生成部を備え、クレーンは操作信号と荷役コマンドと最大電力に基づいて巻上部・走行部・横行部・起伏部の速度プロファイルを生成しこれより位置指令を生成して各部のインバータに位置指令を送信しインバータから状態情報を受信するクレーンコントローラと、商用電源から第１直流電源を生成するコンバータと、第１直流電源から前記位置指令に基づいて交流電源を生成し巻上部・走行部・横行部・起伏部のモータを駆動する複数のインバータと、第１直流電源と第２直流電源の間にあり双方向に電力を変換するチョッパと、第２直流電源に接続した蓄電部と、を備えた。
【解決手段】システムコントローラ５は、受電部４と複数のクレーンの電力を受信する送受信部と、受電部電力が最大電力を超えないように荷役コマンドに対応したクレーン最大電力を生成するクレーン最大電力生成部を備え、クレーンは操作信号と荷役コマンドと最大電力に基づいて巻上部・走行部・横行部・起伏部の速度プロファイルを生成しこれより位置指令を生成して各部のインバータに位置指令を送信しインバータから状態情報を受信するクレーンコントローラと、商用電源から第１直流電源を生成するコンバータと、第１直流電源から前記位置指令に基づいて交流電源を生成し巻上部・走行部・横行部・起伏部のモータを駆動する複数のインバータと、第１直流電源と第２直流電源の間にあり双方向に電力を変換するチョッパと、第２直流電源に接続した蓄電部と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源と蓄電部を使用し省エネを実現するクレーンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の省エネを目的としたクレーンシステムは、特許文献１、２に開示されている。
図８、９は特許文献１に開示されたクレーン装置の電力供給系のブロック図である。図８、９において、１０１はエンジンで、回転数を発電電力との関係で制御できる。１０２は発電装置で、発電機単体か又はそれと変換装置とからなる。バッテリ１０３の充電および各電動モータ等の急変負荷および長時間稼働に対応するために、低圧大電流を発生する発電機単体か、又は、高電圧発電機と電流変換器とからなる装置として構成される。バッテリ１０３は、発電装置１０２から各電動モータ等への給電が不足したとき、又は発電装置１０２のバックアップのために設けられる。
【０００３】
１０４は電力コントローラで、発電装置１０２で発生させた電力をバッテリ１０３に充電し、また、負荷となる伸縮用電動シリンダー用電動機（アタッチメント用電動機）１０７Ａ、起伏用電動シリンダー用電動機１０７Ｂ、旋回用電動発電機１０６、走行用電動機１０５、ウインチ用電動発電機１０８に発電装置１０２およびバッテリ１０３の電力を適切に給電制御し、場合により、負荷となる伸縮用電動シリンダー用電動機１０７Ａ、起伏用電動シリンダー用電動機１０７Ｂ、走行用電動機１０５に発電装置１０２、旋回用電動発電機１０６、ウインチ用電動発電機１０８およびバッテリ１０３の電力を適切に給電制御し、また、急激に負荷が大きくなった電動機等に対し、発電装置１０２の発電電力を増加又は減少するように給電制御する。
【０００４】
負荷の緊急性を判断して発電装置１０２の電力をバッテリ１０３へ給電せず、特定の負荷のみに給電するように制御することもある。電力コントローラ１０４での各電動機等の制御態様はトルクを重視したもの、回転精度を重視したもの等がある。
走行用電動機１０５は、クレーンに負荷がかかった状態でも走行可能となるように、トルクが比較的大きく、始動特性が良好な電動機で制御回路も備えて走行特性は良好である。
旋回用電動発電機１０６は、旋回動作中は電動機として動作し、旋回終了動作時は電磁ブレーキ作用を奏する発電機として動作して回生発電し、発生した電力は電力コントローラ１０４を介してバッテリ１０３に充電する。電動発電機を用いることにより、ブレーキ動作により回生発電でき、微妙な制御ができる。
【０００５】
伸縮用電動シリンダー用電動機１０７Ａは、ブームを伸縮するための駆動源、起伏用電動シリンダー用電動機１０７Ｂは、ブームの起伏を行なうための駆動源であって、それぞれ従来の油圧系でのピストン・シリンダーのような伸縮・起伏動作機構を駆動するための駆動源である。伸縮・起伏動作機構としては、ボールネジとボールナットからなり、ボールネジの一方には駆動軸を有し、この駆動軸の先端は本体にベアリング支持すると共に歯車機構を介して電動機を連結し、ボールナットには摺動筒が一体に結合され、摺動筒を直線方向に駆動する機構として構成する。
【０００６】
図１０は特許文献２に開示されたクレーン制御システムの構成図、図１１は制御方法を示すフローチャートである。クレーン制御システム２０１ は、クレーン本体に実装可能であり、商用電源２０８ からの電力とクレーンのモータ２０７ からの回生電力を蓄電する蓄電手段２０２ と、蓄電手段２０２の蓄電量と商用電源２０８の電力供給量を監視して蓄電手段２０２への充放電のスイッチングを制御する制御手段２０３と、商用電源２０８からの供給電力とモータ２０７からの回生電力を蓄電手段に蓄電可能に変換する変換手段２０４と、変換手段２０４ によって変換された電力をモータ２０７に供給し、モータ２０７からの回生電力を変換手段に供給する電力供給手段２０５と、蓄電手段２０２と変換手段２０４の間に設けられ、蓄電手段２０２の自然放電による電圧の印加を防止する安全手段２０６と、を備える。
【０００７】
蓄電手段２０２は、リチウム電池などの従来周知のバッテリや電気２重層コンデンサ、制御手段２０３ は、蓄電手段２０２ と商用電源２０８からの電力を検出する検出手段２３１と、数個の蓄電量のしきい値が記憶される記憶手段２３２と、蓄電手段の蓄電量の測定値としきい値とを比較する比較手段２３３からなる電気回路で構成され、蓄電手段２０２の蓄電量と商用電源２０８の電力供給量を監視して蓄電手段２０２への充放電のスイッチングを行う。
蓄電手段２０２の蓄電量が上限を超えた場合には、制御手段２０３から蓄電手段２０２に対して充電を停止させ、過充電を防止する。
【０００８】
また、蓄電手段２０２ の蓄電量が下限を超えた場合、或いは蓄電手段２０２に何らかの異常が発生した場合には、クレーンの運転最大速度を自動制御し、商用電源２０８の電力が一定量を超えないように制御する。商用電源２０８に何らかの異常が発生した場合は、速やかにクレーンを停止させる。変換手段２０４は、Ｄ Ｃ − Ｄ Ｃ コンバータからなり、商用電源２０８からの供給電力とモータ２０７からの供給電力を蓄電手段２ に蓄電可能に変換するように構成される。電力供給手段２０５ は、コンバータ・インバータからなり、変換手段２０４によって変換された電力を前記モータ２０７に供給し、モータ２０７からの回生電流を変換手段２０４ に供給するように構成される。
安全手段２０６ は、コンタクタからなり、蓄電手段２０２と変換手段２０４の間に設けて、クレーンの不使用時に蓄電手段２０２の長時間の自然放電による電圧の印加を防止することができるように、電気的に回路の切り離しが可能なように構成する。
【０００９】
図１１は特許文献２に開示されたクレーン制御システムのフロー図である。制御手段２０３の記憶手段２３２に、蓄電手段２０２の蓄電量のしきい値を設定する。第１しきい値、第２しきい値、充電しきい値とする３つの値を設定する。第１しきい値は、クレーンのモータ２０７を蓄電手段２０２単体によって駆動させる蓄電量の最低値を示すしきい値であり、第２しきい値は、クレーンのモータ２０７を蓄電手段２０２と商用電源２０８を併用して駆動させる蓄電量の最低値を示すしきい値であり、充電しきい値は、商用電源２０８ から蓄電手段２０２に充電を行うか否かを判定するしきい値である。
各しきい値の最適値は、クレーンの動作パターンの割合や消費電力の傾向を考慮しながら変更する。
【００１０】
始めに、手順３００において、クレーンが待機中であるかどうかを判定し、ＹＥＳの場合には手順３１０に進み、ＮＯの場合には手順４００に進む。手順３１０において、蓄電量が充電しきい値以下であるかどうかを判定し、ＹＥＳの場合には、制御手段２０３によって充放電を切り替え、商用電源２０８から蓄電手段２０２に規定量になるまで蓄電を行う。蓄電中は、充電しきい値の判定は無視して蓄電を行う。ＮＯの場合には手順３００に戻る。手順４００において、蓄電手段２０２の蓄電量が第１しきい値以上であるかどうかを判定し、ＹＥＳの場合には蓄電手段２０２からの電力のみでモータ２０７を駆動する。Ｎ Ｏの場合には、次の手順５００に進む。手順５００において、蓄電量が第２しきい値以上であるかどうかを判定し、ＹＥＳの場合には蓄電手段２０２からの電力と商用電源２０８の電力の併用によってモータ２０７を駆動する。ＮＯの場合には、商用電源８ からの電力のみによってモータ２０７を限定的に駆動する。
【特許文献１】特開２００１−２０６６７３号公報
【特許文献２】特開２００７−１６６７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のクレーンシステムはいずれもクレーン１台に限定しており、複数のクレーンに言及するものはなかった。
本発明は、複数のクレーンを効率的に運転するクレーンシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１記載の発明は、プログラムおよびクレーンからの操作信号に基づいて荷役コマンドを生成し複数台の前記クレーンに送信し前記クレーンから状態情報を受信するシステムコントローラと、前記荷役コマンドを受信し前記荷役コマンドと前記操作信号に基づいて荷を移動させ状態情報を前記システムコントローラに送信する複数の前記クレーンと、前記システムコントローラの前記プログラムを生成し前記クレーンの状態情報をモニタするＨＭＩと、商用電源を受電し前記クレーンに前記商用電源を供給する受電部と、を備えるクレーンシステムにおいて、前記システムコントローラは、前記受電部と前記複数のクレーンの電力を受信する送受信部と、受電部電力が予め設定した最大電力を超えないように前記荷役コマンドに対応したクレーン最大電力を生成するクレーン最大電力生成部と、を備え、前記送受信部から前記最大電力を前記クレーンに送信し、前記クレーンは、前記操作信号と前記荷役コマンドと前記最大電力に基づいて巻上部・走行部・横行部・起伏部の速度プロファイルを生成し前記速度プロファイルから位置指令を生成して各部のインバータに前記位置指令を送信し前記インバータから状態情報を受信するクレーンコントローラと、前記クレーンを手動で操作するための操作信号を生成する操作パネルと、前記商用電源から第１直流電源を生成するコンバータと、前記第１直流電源から前記位置指令に基づいて交流電源を生成し前記巻上部・走行部・横行部・起伏部のモータを駆動する複数のインバータと、前記第１直流電源と第２直流電源の間にあり双方向に電力を変換するチョッパと、前記第２直流電源に接続した蓄電部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記インバータは、前記位置指令とモータ位置から速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令とモータ速度からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令に基づいてインバータの電流を制御するトルク制御部と、前記モータ位置を擬似微分して前記モータ速度を生成するモータ速度生成部と、を備えることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のクレーンシステムにおいて、前記巻上部のインバータは、停止時または定速時の前記トルク指令から荷重を算出するとともに前記モータ位置から巻上量を算出し、前記荷重と前記巻上量を前記クレーンコントローラに送信することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記受電部および前記クレーンは使用した電力を計算しシステムコントローラに送信する送受信部を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記蓄電部は前記クレーンの荷の最大巻上量の位置エネルギーを蓄えることができる容量をもつことを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、前記蓄電部の残蓄電量を監視し、前記残蓄電量があらかじめ設定した充電禁止レベルに到達したときは充電動作を禁止し、あらかじめ設定した放電禁止レベルに到達したときは放電を禁止するよう前記チョッパを動作させることを特徴とするものである。
請求項７記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、残蓄電量と前記荷重から巻上部の巻下げ可能量を演算し、状態情報量の一つとして前記システムコントローラに送信することを特徴とするものである。
請求項８記載の発明は、請求項６記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、前記電力量が最大電力量に到達し、前記蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達していないときは前記蓄電部が放電するように前記チョッパを動作させることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項９記載の発明は、請求項６記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、前記電力量が最大電力量に到達し、前記蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達しているときは、クレーン速度を半減させ、速度半減の状態情報をシステムコントローラに送信することを特徴とするものである。
請求項１０記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、巻上時は放電禁止レベルに到達するまで蓄電部を放電させ、放電禁止レベルに到達したら放電を禁止し、巻下時は充電禁止レベルに到達するまで蓄電部を充電し、充電禁止レベルに到達したら充電を禁止するように前記チョッパを動作させることを特徴とするものである。
請求項１１記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、前記位置指令とモータ位置から速度指令を生成する位置制御部を備えて、各部のインバータに前記速度指令を送信し、前記インバータから状態情報を受信することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると複数のクレーンを効率的に運転するクレーンシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、構成について説明する。
図１は、本発明のクレーンシステムの構成を示すブロック図である。図１において、１〜３は、第１クレーン、第２クレーン、第ｎクレーンである。ここでｎは任意の整数である。４は受電部、５はシステムコントローラ、６はＨＭＩ（ヒューマンマシンインタフェース）、７は商用電源である。
図２はクレーンの構成を示すブロック図である。図２において１０はクレーンコントローラ、１１は操作パネル、１２はコンバータである。また、１３は巻上用インバータ、１４は巻上モータ、１５は巻上機、１６は走行用インバータ、１７は走行用モータ、１８は走行機である。また、１９は横行用インバータ、２０は横行モータ、２１は横行機、２２は起伏用インバータ、２３は起伏モータ、２４は起伏機である。また２５は充放電部、２６は蓄電部である。図１のＣＮＶはコンバータ、ＣＮＴはコントローラ、ＯＰＰは操作パネル、ＣｈＰはチョッパ、ＢＴＲが蓄電部、ＩＮＶはインバータ、Ｍはモータ、矢印はクレーンの巻上部、走行部、横行部、起伏部を示す。
図３はシステムコントローラ５の構成を示すブロック図である。図３において、３１、３４は送受信部、３２はプログラム解析部、３３はコマンド生成部、３５は最大電力生成部、３６は状態情報解析部、３７はアラーム生成部である。
【００１９】
図４は受電部４の構成を示すブロック図である。図４において、４１は送受信部、４２は電圧検出部、４３は電流検出部、４４は電力演算部である。
図５はコンバータ１２の構成を示すブロック図である。図５において、５１はダイオードブリッジ、５２は電圧検出部、５３は電流検出部、５４は電力演算部、５５は送受信部である。
図６はクレーンコントローラの構成を示すブロック図である。図６において、６１、６４は送受信部、６２は速度プロファイル生成部、６３は位置指令・速度指令生成部、６５は電力演算部、６６は巻下可能量演算部、６７は蓄電量演算部、６８は充放電制御部、６９は荷重演算部、７０は巻上量演算部である。
図７はインバータの構成を示すブロック図である。図７において、８１は送受信部、８２は位置制御部、８３は速度制御部、８４はトルク制御部、８５はモータ速度生成部である。
【００２０】
次に動作について説明する。
オペレータはＨＭＩを通して各クレーンの状態情報を取得し、ＨＭＩが備えている干渉防止や高効率運転を考慮したスケジューリング機能を使用し、最適な荷役スケジュールを決定する。
システムコントローラはＨＭＩから荷役スケジュールやパラメータ、各クレーンの操作信号を読込み、コマンド生成プログラムを実行し、複数のクレーンの各部（巻上、走行、横行、起伏）の速度プロファイルを生成する。同時に、設定されたパラメータや状態情報から取得した荷重と速度プロファイルに基づいて各クレーンごとの最大電力を決定し、各クレーンに送信する。さらに速度プロファイルから位置決めコマンドを生成し、各クレーンに送信するとともに各クレーンから状態情報を受信する。ここで状態情報は、各クレーンの姿勢、巻上部の巻上量、荷重、現在の消費電力、各部の位置、速度、トルク指令、蓄電量、異常情報などである。また、各クレーンの操作信号の優先順位が高いときは、荷役スケジュールを変更する。
【００２１】
受電部４は商用電源７から３相交流電圧を受電し、各クレーン１〜４に配電する。さらに受電部４は電圧検出部４２と電流検出部４３により演算周期ごとに３相交流電圧・電流を検出し、電力演算部３６で同相の電圧と電流を乗算して３相分を加算して電力を演算する。
Ｐ＝Ｖｒ×Ｉｒ＋Ｖｓ×Ｉｓ＋Ｖｔ×Ｉｔ （１）
ここでＶｒ，Ｖｓ、ＶｔはそれぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相の相電圧、Ｉｒ、Ｉｓ、ＩｔはそれぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相の相電流である。演算した受電電力は、システムコントローラの状態情報要求コマンドにレスポンスとして送信する。
【００２２】
コンバータ１２は、配電された３相交流電圧を直流に変換し各部のインバータに電力を供給するとともに直流電圧および直流電流を検出して送信用バッファメモリに記憶し、クレーンコントローラの状態情報要求コマンドのレスポンスとしてクレーンコントローラへ送信する。ここで直流電流と直流電圧を乗算して消費電力をもとめ、電力を状態情報として伝送することもできる。
【００２３】
クレーンコントローラは、荷役コマンドの移動コマンドと最大電力に基づいて巻上部、走行部、横行部、起伏部の速度プロファイルを作成し、速度プロファイルから制御時間ごとの位置指令を生成して各部のインバータに位置指令を送信する。また各インバータから位置、速度、トルク指令、異常情報などの状態情報を受信する。また、クレーンコントローラは、蓄電部の残蓄電量を監視し、残蓄電量があらかじめ設定した充電禁止レベルに到達したときはチョッパの充電動作を禁止し、あらかじめ設定した放電禁止レベルに到達したときはチョッパの放電を禁止する。
【００２４】
さらに、クレーンコントローラは、残蓄電量と荷重から巻上部の巻下げ可能量を演算し、状態情報量の一つとしてシステムコントローラに送信する。クレーンコントローラは、電力量が最大電力量に到達し、蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達していないときは蓄電部が放電するようにチョッパを動作させる。さらに、クレーンコントローラは、電力量が最大電力量に到達し、蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達しているときは、クレーン速度を半減させ、速度半減の状態情報をシステムコントローラに送信する。
【００２５】
さらにクレーンコントローラは、巻上部の巻上量を監視し、巻上時には、蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達していなければ蓄電部を放電させるようにチョッパを動作させ、放電禁止レベルに到達していれば放電を禁止するようにチョッパを動作させ、巻下時には、蓄電部の残蓄電量が充電禁止レベルに到達していなければ蓄電部に充電するようにチョッパを動作させ、充電禁止レベルの到達レベルに到達していれば充電を禁止するようにチョッパを動作させる。
【００２６】
さらにクレーンコントローラは、蓄電部の残蓄電量を読込む。蓄電部がバッテリの場合には、電圧を読み込み、あらかじめ、格納してある温度をパラメータにした電圧・残蓄電量のテーブルを参照して、残蓄電量を算出する。
【００２７】
各部インバータは、位置制御部で位置指令とモータ位置から速度指令を生成し、速度制御部で速度指令とモータ速度からトルク指令を生成する。また、トルク制御部は、トルク指令を電流指令に変換し、電流指令とモータ電流からＰＷＭ信号を生成して電力変換部を駆動し、モータに電流を流す。モータ速度生成部は、モータ位置を擬似微分してモータ速度を生成する。巻上用インバータは、モータ位置から巻上量を算出し、巻上量とトルク指令から荷重を算出し、状態情報として巻上量と荷重をクレーンコントローラに送信する。状態情報として位置、速度、トルク指令をクレーンコントローラに送信し、巻上量と荷重はクレーンコントローラで算出してもよい。システム設計上の選択で決定される。
【００２８】
チョッパは、クレーンコントローラからの動作指令を受けて蓄電部の充電または放電を行う。放電しているときの商用電源との電力配分は、通常は商用電源の最大電力量を超えた分を蓄電部の放電で補い、巻上時および巻下時は、巻上電力を放電し、巻下電力を充電する。また、充電部の適正充電量は巻上量によって決定し、巻上量が０のときはほぼ充電禁止レベルまで充電しておき、巻上量が最大のときは、残充電量が荷のポテンシャルエネルギーをすべて吸収できるレベルにしておく。
【００２９】
蓄電部は、最大巻上荷重および巻上量によって決定されるポテンシャルエネルギーすべて吸収できる容量に選定される。たとえば質量Ｍ（ｋｇ）、巻上量Ｈ（ｍ）、重力加速度ｇ（ｍ／ｓ２）、蓄電部電圧Ｅ（Ｖ）であれば、少なくともＭ×Ｈ×ｇ／Ｅ／３６００（ＡＨ）の容量が必要である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のクレーンシステムは、電源効率がよいので、クレーンだけではなく複数の昇降機を扱うすべてのシステムへの適用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のクレーンシステムの構成を示すブロック図
【図２】本発明のクレーンの構成を示すブロック図
【図３】本発明のシステムコントローラ５の構成を示すブロック図
【図４】本発明の受電部の構成を示すブロック図
【図５】本発明のコンバータの構成を示すブロック図
【図６】本発明のクレーンコントローラの構成を示すブロック図
【図７】本発明のインバータの構成を示すブロック図
【図８】従来のクレーン装置の電力供給系のブロック図
【図９】従来のクレーン装置の電力供給系のブロック図
【図１０】従来のクレーン制御システムの構成図
【図１１】従来のクレーンの制御方法を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３２】
１、２、３ 第１クレーン、第２クレーン、第ｎクレーン
４ 受電部
５ システムコントローラ
６ ＨＭＩ
７ 商用電源
１０ クレーンコントローラ
１１ 操作パネル
１２ コンバータ
１３ 巻上用インバータ
１４ 巻上モータ
１５ 巻上機
１６ 走行用インバータ
１７ 走行用モータ
１８ 走行機
１９ 横行用インバータ
２０ 横行モータ
２１ 横行機
２２ 起伏用インバータ
２３ 起伏モータ
２４ 起伏機
２５ 充放電部
２６ 蓄電部
３１、３４ 送受信部
３２ プログラム解析部
３３ コマンド生成部
３５ 最大電力生成部
３６ 状態情報解析部
３７ アラーム生成部
４１ 送受信部
４２ 電圧検出部
４３ 電流検出部
４４ 電力演算部
５１ ダイオードフブリッジ
５２ 電圧検出部
５３ 電流検出部
５４ 電力演算部
５５ 送受信部
６１、６４ 送受信部
６２ 速度プロファイル生成部
６３ 位置指令・速度指令生成部
６５ 電力演算部
６６ 巻下可能量演算部
６７ 蓄電量演算部
６８ 充放電制御部
６９ 荷重演算部
７０ 巻上量演算部
８１ 送受信部
８２ 位置制御部
８３ 速度制御部
８４ トルク制御部
８５ モータ速度生成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源と蓄電部を使用し省エネを実現するクレーンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の省エネを目的としたクレーンシステムは、特許文献１、２に開示されている。
図８、９は特許文献１に開示されたクレーン装置の電力供給系のブロック図である。図８、９において、１０１はエンジンで、回転数を発電電力との関係で制御できる。１０２は発電装置で、発電機単体か又はそれと変換装置とからなる。バッテリ１０３の充電および各電動モータ等の急変負荷および長時間稼働に対応するために、低圧大電流を発生する発電機単体か、又は、高電圧発電機と電流変換器とからなる装置として構成される。バッテリ１０３は、発電装置１０２から各電動モータ等への給電が不足したとき、又は発電装置１０２のバックアップのために設けられる。
【０００３】
１０４は電力コントローラで、発電装置１０２で発生させた電力をバッテリ１０３に充電し、また、負荷となる伸縮用電動シリンダー用電動機（アタッチメント用電動機）１０７Ａ、起伏用電動シリンダー用電動機１０７Ｂ、旋回用電動発電機１０６、走行用電動機１０５、ウインチ用電動発電機１０８に発電装置１０２およびバッテリ１０３の電力を適切に給電制御し、場合により、負荷となる伸縮用電動シリンダー用電動機１０７Ａ、起伏用電動シリンダー用電動機１０７Ｂ、走行用電動機１０５に発電装置１０２、旋回用電動発電機１０６、ウインチ用電動発電機１０８およびバッテリ１０３の電力を適切に給電制御し、また、急激に負荷が大きくなった電動機等に対し、発電装置１０２の発電電力を増加又は減少するように給電制御する。
【０００４】
負荷の緊急性を判断して発電装置１０２の電力をバッテリ１０３へ給電せず、特定の負荷のみに給電するように制御することもある。電力コントローラ１０４での各電動機等の制御態様はトルクを重視したもの、回転精度を重視したもの等がある。
走行用電動機１０５は、クレーンに負荷がかかった状態でも走行可能となるように、トルクが比較的大きく、始動特性が良好な電動機で制御回路も備えて走行特性は良好である。
旋回用電動発電機１０６は、旋回動作中は電動機として動作し、旋回終了動作時は電磁ブレーキ作用を奏する発電機として動作して回生発電し、発生した電力は電力コントローラ１０４を介してバッテリ１０３に充電する。電動発電機を用いることにより、ブレーキ動作により回生発電でき、微妙な制御ができる。
【０００５】
伸縮用電動シリンダー用電動機１０７Ａは、ブームを伸縮するための駆動源、起伏用電動シリンダー用電動機１０７Ｂは、ブームの起伏を行なうための駆動源であって、それぞれ従来の油圧系でのピストン・シリンダーのような伸縮・起伏動作機構を駆動するための駆動源である。伸縮・起伏動作機構としては、ボールネジとボールナットからなり、ボールネジの一方には駆動軸を有し、この駆動軸の先端は本体にベアリング支持すると共に歯車機構を介して電動機を連結し、ボールナットには摺動筒が一体に結合され、摺動筒を直線方向に駆動する機構として構成する。
【０００６】
図１０は特許文献２に開示されたクレーン制御システムの構成図、図１１は制御方法を示すフローチャートである。クレーン制御システム２０１ は、クレーン本体に実装可能であり、商用電源２０８ からの電力とクレーンのモータ２０７ からの回生電力を蓄電する蓄電手段２０２ と、蓄電手段２０２の蓄電量と商用電源２０８の電力供給量を監視して蓄電手段２０２への充放電のスイッチングを制御する制御手段２０３と、商用電源２０８からの供給電力とモータ２０７からの回生電力を蓄電手段に蓄電可能に変換する変換手段２０４と、変換手段２０４ によって変換された電力をモータ２０７に供給し、モータ２０７からの回生電力を変換手段に供給する電力供給手段２０５と、蓄電手段２０２と変換手段２０４の間に設けられ、蓄電手段２０２の自然放電による電圧の印加を防止する安全手段２０６と、を備える。
【０００７】
蓄電手段２０２は、リチウム電池などの従来周知のバッテリや電気２重層コンデンサ、制御手段２０３ は、蓄電手段２０２ と商用電源２０８からの電力を検出する検出手段２３１と、数個の蓄電量のしきい値が記憶される記憶手段２３２と、蓄電手段の蓄電量の測定値としきい値とを比較する比較手段２３３からなる電気回路で構成され、蓄電手段２０２の蓄電量と商用電源２０８の電力供給量を監視して蓄電手段２０２への充放電のスイッチングを行う。
蓄電手段２０２の蓄電量が上限を超えた場合には、制御手段２０３から蓄電手段２０２に対して充電を停止させ、過充電を防止する。
【０００８】
また、蓄電手段２０２ の蓄電量が下限を超えた場合、或いは蓄電手段２０２に何らかの異常が発生した場合には、クレーンの運転最大速度を自動制御し、商用電源２０８の電力が一定量を超えないように制御する。商用電源２０８に何らかの異常が発生した場合は、速やかにクレーンを停止させる。変換手段２０４は、Ｄ Ｃ − Ｄ Ｃ コンバータからなり、商用電源２０８からの供給電力とモータ２０７からの供給電力を蓄電手段２ に蓄電可能に変換するように構成される。電力供給手段２０５ は、コンバータ・インバータからなり、変換手段２０４によって変換された電力を前記モータ２０７に供給し、モータ２０７からの回生電流を変換手段２０４ に供給するように構成される。
安全手段２０６ は、コンタクタからなり、蓄電手段２０２と変換手段２０４の間に設けて、クレーンの不使用時に蓄電手段２０２の長時間の自然放電による電圧の印加を防止することができるように、電気的に回路の切り離しが可能なように構成する。
【０００９】
図１１は特許文献２に開示されたクレーン制御システムのフロー図である。制御手段２０３の記憶手段２３２に、蓄電手段２０２の蓄電量のしきい値を設定する。第１しきい値、第２しきい値、充電しきい値とする３つの値を設定する。第１しきい値は、クレーンのモータ２０７を蓄電手段２０２単体によって駆動させる蓄電量の最低値を示すしきい値であり、第２しきい値は、クレーンのモータ２０７を蓄電手段２０２と商用電源２０８を併用して駆動させる蓄電量の最低値を示すしきい値であり、充電しきい値は、商用電源２０８ から蓄電手段２０２に充電を行うか否かを判定するしきい値である。
各しきい値の最適値は、クレーンの動作パターンの割合や消費電力の傾向を考慮しながら変更する。
【００１０】
始めに、手順３００において、クレーンが待機中であるかどうかを判定し、ＹＥＳの場合には手順３１０に進み、ＮＯの場合には手順４００に進む。手順３１０において、蓄電量が充電しきい値以下であるかどうかを判定し、ＹＥＳの場合には、制御手段２０３によって充放電を切り替え、商用電源２０８から蓄電手段２０２に規定量になるまで蓄電を行う。蓄電中は、充電しきい値の判定は無視して蓄電を行う。ＮＯの場合には手順３００に戻る。手順４００において、蓄電手段２０２の蓄電量が第１しきい値以上であるかどうかを判定し、ＹＥＳの場合には蓄電手段２０２からの電力のみでモータ２０７を駆動する。Ｎ Ｏの場合には、次の手順５００に進む。手順５００において、蓄電量が第２しきい値以上であるかどうかを判定し、ＹＥＳの場合には蓄電手段２０２からの電力と商用電源２０８の電力の併用によってモータ２０７を駆動する。ＮＯの場合には、商用電源８ からの電力のみによってモータ２０７を限定的に駆動する。
【特許文献１】特開２００１−２０６６７３号公報
【特許文献２】特開２００７−１６６７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のクレーンシステムはいずれもクレーン１台に限定しており、複数のクレーンに言及するものはなかった。
本発明は、複数のクレーンを効率的に運転するクレーンシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１記載の発明は、プログラムおよびクレーンからの操作信号に基づいて荷役コマンドを生成し複数台の前記クレーンに送信し前記クレーンから状態情報を受信するシステムコントローラと、前記荷役コマンドを受信し前記荷役コマンドと前記操作信号に基づいて荷を移動させ状態情報を前記システムコントローラに送信する複数の前記クレーンと、前記システムコントローラの前記プログラムを生成し前記クレーンの状態情報をモニタするＨＭＩと、商用電源を受電し前記クレーンに前記商用電源を供給する受電部と、を備えるクレーンシステムにおいて、前記システムコントローラは、前記受電部と前記複数のクレーンの電力を受信する送受信部と、受電部電力が予め設定した最大電力を超えないように前記荷役コマンドに対応したクレーン最大電力を生成するクレーン最大電力生成部と、を備え、前記送受信部から前記最大電力を前記クレーンに送信し、前記クレーンは、前記操作信号と前記荷役コマンドと前記最大電力に基づいて巻上部・走行部・横行部・起伏部の速度プロファイルを生成し前記速度プロファイルから位置指令を生成して各部のインバータに前記位置指令を送信し前記インバータから状態情報を受信するクレーンコントローラと、前記クレーンを手動で操作するための操作信号を生成する操作パネルと、前記商用電源から第１直流電源を生成するコンバータと、前記第１直流電源から前記位置指令に基づいて交流電源を生成し前記巻上部・走行部・横行部・起伏部のモータを駆動する複数のインバータと、前記第１直流電源と第２直流電源の間にあり双方向に電力を変換するチョッパと、前記第２直流電源に接続した蓄電部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記インバータは、前記位置指令とモータ位置から速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令とモータ速度からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令に基づいてインバータの電流を制御するトルク制御部と、前記モータ位置を擬似微分して前記モータ速度を生成するモータ速度生成部と、を備えることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のクレーンシステムにおいて、前記巻上部のインバータは、停止時または定速時の前記トルク指令から荷重を算出するとともに前記モータ位置から巻上量を算出し、前記荷重と前記巻上量を前記クレーンコントローラに送信することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記受電部および前記クレーンは使用した電力を計算しシステムコントローラに送信する送受信部を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記蓄電部は前記クレーンの荷の最大巻上量の位置エネルギーを蓄えることができる容量をもつことを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、前記蓄電部の残蓄電量を監視し、前記残蓄電量があらかじめ設定した充電禁止レベルに到達したときは充電動作を禁止し、あらかじめ設定した放電禁止レベルに到達したときは放電を禁止するよう前記チョッパを動作させることを特徴とするものである。
請求項７記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、残蓄電量と前記荷重から巻上部の巻下げ可能量を演算し、状態情報量の一つとして前記システムコントローラに送信することを特徴とするものである。
請求項８記載の発明は、請求項６記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、前記電力量が最大電力量に到達し、前記蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達していないときは前記蓄電部が放電するように前記チョッパを動作させることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項９記載の発明は、請求項６記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、前記電力量が最大電力量に到達し、前記蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達しているときは、クレーン速度を半減させ、速度半減の状態情報をシステムコントローラに送信することを特徴とするものである。
請求項１０記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、巻上時は放電禁止レベルに到達するまで蓄電部を放電させ、放電禁止レベルに到達したら放電を禁止し、巻下時は充電禁止レベルに到達するまで蓄電部を充電し、充電禁止レベルに到達したら充電を禁止するように前記チョッパを動作させることを特徴とするものである。
請求項１１記載の発明は、請求項１記載のクレーンシステムにおいて、前記クレーンコントローラは、前記位置指令とモータ位置から速度指令を生成する位置制御部を備えて、各部のインバータに前記速度指令を送信し、前記インバータから状態情報を受信することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると複数のクレーンを効率的に運転するクレーンシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、構成について説明する。
図１は、本発明のクレーンシステムの構成を示すブロック図である。図１において、１〜３は、第１クレーン、第２クレーン、第ｎクレーンである。ここでｎは任意の整数である。４は受電部、５はシステムコントローラ、６はＨＭＩ（ヒューマンマシンインタフェース）、７は商用電源である。
図２はクレーンの構成を示すブロック図である。図２において１０はクレーンコントローラ、１１は操作パネル、１２はコンバータである。また、１３は巻上用インバータ、１４は巻上モータ、１５は巻上機、１６は走行用インバータ、１７は走行用モータ、１８は走行機である。また、１９は横行用インバータ、２０は横行モータ、２１は横行機、２２は起伏用インバータ、２３は起伏モータ、２４は起伏機である。また２５は充放電部、２６は蓄電部である。図１のＣＮＶはコンバータ、ＣＮＴはコントローラ、ＯＰＰは操作パネル、ＣｈＰはチョッパ、ＢＴＲが蓄電部、ＩＮＶはインバータ、Ｍはモータ、矢印はクレーンの巻上部、走行部、横行部、起伏部を示す。
図３はシステムコントローラ５の構成を示すブロック図である。図３において、３１、３４は送受信部、３２はプログラム解析部、３３はコマンド生成部、３５は最大電力生成部、３６は状態情報解析部、３７はアラーム生成部である。
【００１９】
図４は受電部４の構成を示すブロック図である。図４において、４１は送受信部、４２は電圧検出部、４３は電流検出部、４４は電力演算部である。
図５はコンバータ１２の構成を示すブロック図である。図５において、５１はダイオードブリッジ、５２は電圧検出部、５３は電流検出部、５４は電力演算部、５５は送受信部である。
図６はクレーンコントローラの構成を示すブロック図である。図６において、６１、６４は送受信部、６２は速度プロファイル生成部、６３は位置指令・速度指令生成部、６５は電力演算部、６６は巻下可能量演算部、６７は蓄電量演算部、６８は充放電制御部、６９は荷重演算部、７０は巻上量演算部である。
図７はインバータの構成を示すブロック図である。図７において、８１は送受信部、８２は位置制御部、８３は速度制御部、８４はトルク制御部、８５はモータ速度生成部である。
【００２０】
次に動作について説明する。
オペレータはＨＭＩを通して各クレーンの状態情報を取得し、ＨＭＩが備えている干渉防止や高効率運転を考慮したスケジューリング機能を使用し、最適な荷役スケジュールを決定する。
システムコントローラはＨＭＩから荷役スケジュールやパラメータ、各クレーンの操作信号を読込み、コマンド生成プログラムを実行し、複数のクレーンの各部（巻上、走行、横行、起伏）の速度プロファイルを生成する。同時に、設定されたパラメータや状態情報から取得した荷重と速度プロファイルに基づいて各クレーンごとの最大電力を決定し、各クレーンに送信する。さらに速度プロファイルから位置決めコマンドを生成し、各クレーンに送信するとともに各クレーンから状態情報を受信する。ここで状態情報は、各クレーンの姿勢、巻上部の巻上量、荷重、現在の消費電力、各部の位置、速度、トルク指令、蓄電量、異常情報などである。また、各クレーンの操作信号の優先順位が高いときは、荷役スケジュールを変更する。
【００２１】
受電部４は商用電源７から３相交流電圧を受電し、各クレーン１〜４に配電する。さらに受電部４は電圧検出部４２と電流検出部４３により演算周期ごとに３相交流電圧・電流を検出し、電力演算部３６で同相の電圧と電流を乗算して３相分を加算して電力を演算する。
Ｐ＝Ｖｒ×Ｉｒ＋Ｖｓ×Ｉｓ＋Ｖｔ×Ｉｔ （１）
ここでＶｒ，Ｖｓ、ＶｔはそれぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相の相電圧、Ｉｒ、Ｉｓ、ＩｔはそれぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相の相電流である。演算した受電電力は、システムコントローラの状態情報要求コマンドにレスポンスとして送信する。
【００２２】
コンバータ１２は、配電された３相交流電圧を直流に変換し各部のインバータに電力を供給するとともに直流電圧および直流電流を検出して送信用バッファメモリに記憶し、クレーンコントローラの状態情報要求コマンドのレスポンスとしてクレーンコントローラへ送信する。ここで直流電流と直流電圧を乗算して消費電力をもとめ、電力を状態情報として伝送することもできる。
【００２３】
クレーンコントローラは、荷役コマンドの移動コマンドと最大電力に基づいて巻上部、走行部、横行部、起伏部の速度プロファイルを作成し、速度プロファイルから制御時間ごとの位置指令を生成して各部のインバータに位置指令を送信する。また各インバータから位置、速度、トルク指令、異常情報などの状態情報を受信する。また、クレーンコントローラは、蓄電部の残蓄電量を監視し、残蓄電量があらかじめ設定した充電禁止レベルに到達したときはチョッパの充電動作を禁止し、あらかじめ設定した放電禁止レベルに到達したときはチョッパの放電を禁止する。
【００２４】
さらに、クレーンコントローラは、残蓄電量と荷重から巻上部の巻下げ可能量を演算し、状態情報量の一つとしてシステムコントローラに送信する。クレーンコントローラは、電力量が最大電力量に到達し、蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達していないときは蓄電部が放電するようにチョッパを動作させる。さらに、クレーンコントローラは、電力量が最大電力量に到達し、蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達しているときは、クレーン速度を半減させ、速度半減の状態情報をシステムコントローラに送信する。
【００２５】
さらにクレーンコントローラは、巻上部の巻上量を監視し、巻上時には、蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達していなければ蓄電部を放電させるようにチョッパを動作させ、放電禁止レベルに到達していれば放電を禁止するようにチョッパを動作させ、巻下時には、蓄電部の残蓄電量が充電禁止レベルに到達していなければ蓄電部に充電するようにチョッパを動作させ、充電禁止レベルの到達レベルに到達していれば充電を禁止するようにチョッパを動作させる。
【００２６】
さらにクレーンコントローラは、蓄電部の残蓄電量を読込む。蓄電部がバッテリの場合には、電圧を読み込み、あらかじめ、格納してある温度をパラメータにした電圧・残蓄電量のテーブルを参照して、残蓄電量を算出する。
【００２７】
各部インバータは、位置制御部で位置指令とモータ位置から速度指令を生成し、速度制御部で速度指令とモータ速度からトルク指令を生成する。また、トルク制御部は、トルク指令を電流指令に変換し、電流指令とモータ電流からＰＷＭ信号を生成して電力変換部を駆動し、モータに電流を流す。モータ速度生成部は、モータ位置を擬似微分してモータ速度を生成する。巻上用インバータは、モータ位置から巻上量を算出し、巻上量とトルク指令から荷重を算出し、状態情報として巻上量と荷重をクレーンコントローラに送信する。状態情報として位置、速度、トルク指令をクレーンコントローラに送信し、巻上量と荷重はクレーンコントローラで算出してもよい。システム設計上の選択で決定される。
【００２８】
チョッパは、クレーンコントローラからの動作指令を受けて蓄電部の充電または放電を行う。放電しているときの商用電源との電力配分は、通常は商用電源の最大電力量を超えた分を蓄電部の放電で補い、巻上時および巻下時は、巻上電力を放電し、巻下電力を充電する。また、充電部の適正充電量は巻上量によって決定し、巻上量が０のときはほぼ充電禁止レベルまで充電しておき、巻上量が最大のときは、残充電量が荷のポテンシャルエネルギーをすべて吸収できるレベルにしておく。
【００２９】
蓄電部は、最大巻上荷重および巻上量によって決定されるポテンシャルエネルギーすべて吸収できる容量に選定される。たとえば質量Ｍ（ｋｇ）、巻上量Ｈ（ｍ）、重力加速度ｇ（ｍ／ｓ２）、蓄電部電圧Ｅ（Ｖ）であれば、少なくともＭ×Ｈ×ｇ／Ｅ／３６００（ＡＨ）の容量が必要である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のクレーンシステムは、電源効率がよいので、クレーンだけではなく複数の昇降機を扱うすべてのシステムへの適用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のクレーンシステムの構成を示すブロック図
【図２】本発明のクレーンの構成を示すブロック図
【図３】本発明のシステムコントローラ５の構成を示すブロック図
【図４】本発明の受電部の構成を示すブロック図
【図５】本発明のコンバータの構成を示すブロック図
【図６】本発明のクレーンコントローラの構成を示すブロック図
【図７】本発明のインバータの構成を示すブロック図
【図８】従来のクレーン装置の電力供給系のブロック図
【図９】従来のクレーン装置の電力供給系のブロック図
【図１０】従来のクレーン制御システムの構成図
【図１１】従来のクレーンの制御方法を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３２】
１、２、３ 第１クレーン、第２クレーン、第ｎクレーン
４ 受電部
５ システムコントローラ
６ ＨＭＩ
７ 商用電源
１０ クレーンコントローラ
１１ 操作パネル
１２ コンバータ
１３ 巻上用インバータ
１４ 巻上モータ
１５ 巻上機
１６ 走行用インバータ
１７ 走行用モータ
１８ 走行機
１９ 横行用インバータ
２０ 横行モータ
２１ 横行機
２２ 起伏用インバータ
２３ 起伏モータ
２４ 起伏機
２５ 充放電部
２６ 蓄電部
３１、３４ 送受信部
３２ プログラム解析部
３３ コマンド生成部
３５ 最大電力生成部
３６ 状態情報解析部
３７ アラーム生成部
４１ 送受信部
４２ 電圧検出部
４３ 電流検出部
４４ 電力演算部
５１ ダイオードフブリッジ
５２ 電圧検出部
５３ 電流検出部
５４ 電力演算部
５５ 送受信部
６１、６４ 送受信部
６２ 速度プロファイル生成部
６３ 位置指令・速度指令生成部
６５ 電力演算部
６６ 巻下可能量演算部
６７ 蓄電量演算部
６８ 充放電制御部
６９ 荷重演算部
７０ 巻上量演算部
８１ 送受信部
８２ 位置制御部
８３ 速度制御部
８４ トルク制御部
８５ モータ速度生成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラムおよびクレーンからの操作信号に基づいて荷役コマンドを生成し複数台の前記クレーンに送信し前記クレーンから状態情報を受信するシステムコントローラと、前記荷役コマンドを受信し前記荷役コマンドと前記操作信号に基づいて荷を移動させ状態情報を前記システムコントローラに送信する複数の前記クレーンと、前記システムコントローラの前記プログラムを生成し前記クレーンの状態情報をモニタするＨＭＩと、商用電源を受電し前記クレーンに前記商用電源を供給する受電部と、を備えるクレーンシステムにおいて、
前記システムコントローラは、前記受電部と前記複数のクレーンの電力を受信する送受信部と、受電部電力が予め設定した最大電力を超えないように前記荷役コマンドに対応したクレーン最大電力を生成するクレーン最大電力生成部と、を備え、前記送受信部から前記最大電力を前記クレーンに送信し、
前記クレーンは、前記操作信号と前記荷役コマンドと前記最大電力に基づいて巻上部・走行部・横行部・起伏部の速度プロファイルを生成し前記速度プロファイルから位置指令を生成して各部のインバータに前記位置指令を送信し前記インバータから状態情報を受信するクレーンコントローラと、前記クレーンを手動で操作するための操作信号を生成する操作パネルと、前記商用電源から第１直流電源を生成するコンバータと、前記第１直流電源から前記位置指令に基づいて交流電源を生成し前記巻上部・走行部・横行部・起伏部のモータを駆動する複数のインバータと、前記第１直流電源と第２直流電源の間にあり双方向に電力を変換するチョッパと、前記第２直流電源に接続した蓄電部と、を備えることを特徴とするクレーンシステム。
【請求項２】
前記インバータは、前記位置指令とモータ位置から速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令とモータ速度からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令に基づいてインバータの電流を制御するトルク制御部と、前記モータ位置を擬似微分して前記モータ速度を生成するモータ速度生成部と、を備えることを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項３】
前記巻上部のインバータは、停止時または定速時の前記トルク指令から荷重を算出するとともに前記モータ位置から巻上量を算出し、前記荷重と前記巻上量を前記クレーンコントローラに送信することを特徴とする請求項１または２記載のクレーンシステム。
【請求項４】
前記受電部および前記クレーンは使用した電力を計算しシステムコントローラに送信する送受信部を備えることを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項５】
前記蓄電部は前記クレーンの荷の最大巻上量の位置エネルギーを蓄えることができる容量をもつことを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項６】
前記クレーンコントローラは、前記蓄電部の残蓄電量を監視し、前記残蓄電量があらかじめ設定した充電禁止レベルに到達したときは充電動作を禁止し、あらかじめ設定した放電禁止レベルに到達したときは放電を禁止するよう前記チョッパを動作させることを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項７】
前記クレーンコントローラは、残蓄電量と前記荷重から巻上部の巻下げ可能量を演算し、状態情報量の一つとして前記システムコントローラに送信することを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項８】
前記クレーンコントローラは、前記電力量が最大電力量に到達し、前記蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達していないときは前記蓄電部が放電するように前記チョッパを動作させることを特徴とする請求項６記載のクレーンシステム。
【請求項９】
前記クレーンコントローラは、前記電力量が最大電力量に到達し、前記蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達しているときは、クレーン速度を半減させ、速度半減の状態情報をシステムコントローラに送信することを特徴とする請求項６記載のクレーンシステム。
【請求項１０】
前記クレーンコントローラは、巻上時は放電禁止レベルに到達するまで蓄電部を放電させ、放電禁止レベルに到達したら放電を禁止し、巻下時は充電禁止レベルに到達するまで蓄電部を充電し、充電禁止レベルに到達したら充電を禁止するように前記チョッパを動作させることを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項１１】
前記クレーンコントローラは、前記位置指令とモータ位置から速度指令を生成する位置制御部を備えて、各部のインバータに前記速度指令を送信し、前記インバータから状態情報を受信することを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項１】
プログラムおよびクレーンからの操作信号に基づいて荷役コマンドを生成し複数台の前記クレーンに送信し前記クレーンから状態情報を受信するシステムコントローラと、前記荷役コマンドを受信し前記荷役コマンドと前記操作信号に基づいて荷を移動させ状態情報を前記システムコントローラに送信する複数の前記クレーンと、前記システムコントローラの前記プログラムを生成し前記クレーンの状態情報をモニタするＨＭＩと、商用電源を受電し前記クレーンに前記商用電源を供給する受電部と、を備えるクレーンシステムにおいて、
前記システムコントローラは、前記受電部と前記複数のクレーンの電力を受信する送受信部と、受電部電力が予め設定した最大電力を超えないように前記荷役コマンドに対応したクレーン最大電力を生成するクレーン最大電力生成部と、を備え、前記送受信部から前記最大電力を前記クレーンに送信し、
前記クレーンは、前記操作信号と前記荷役コマンドと前記最大電力に基づいて巻上部・走行部・横行部・起伏部の速度プロファイルを生成し前記速度プロファイルから位置指令を生成して各部のインバータに前記位置指令を送信し前記インバータから状態情報を受信するクレーンコントローラと、前記クレーンを手動で操作するための操作信号を生成する操作パネルと、前記商用電源から第１直流電源を生成するコンバータと、前記第１直流電源から前記位置指令に基づいて交流電源を生成し前記巻上部・走行部・横行部・起伏部のモータを駆動する複数のインバータと、前記第１直流電源と第２直流電源の間にあり双方向に電力を変換するチョッパと、前記第２直流電源に接続した蓄電部と、を備えることを特徴とするクレーンシステム。
【請求項２】
前記インバータは、前記位置指令とモータ位置から速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令とモータ速度からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令に基づいてインバータの電流を制御するトルク制御部と、前記モータ位置を擬似微分して前記モータ速度を生成するモータ速度生成部と、を備えることを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項３】
前記巻上部のインバータは、停止時または定速時の前記トルク指令から荷重を算出するとともに前記モータ位置から巻上量を算出し、前記荷重と前記巻上量を前記クレーンコントローラに送信することを特徴とする請求項１または２記載のクレーンシステム。
【請求項４】
前記受電部および前記クレーンは使用した電力を計算しシステムコントローラに送信する送受信部を備えることを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項５】
前記蓄電部は前記クレーンの荷の最大巻上量の位置エネルギーを蓄えることができる容量をもつことを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項６】
前記クレーンコントローラは、前記蓄電部の残蓄電量を監視し、前記残蓄電量があらかじめ設定した充電禁止レベルに到達したときは充電動作を禁止し、あらかじめ設定した放電禁止レベルに到達したときは放電を禁止するよう前記チョッパを動作させることを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項７】
前記クレーンコントローラは、残蓄電量と前記荷重から巻上部の巻下げ可能量を演算し、状態情報量の一つとして前記システムコントローラに送信することを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項８】
前記クレーンコントローラは、前記電力量が最大電力量に到達し、前記蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達していないときは前記蓄電部が放電するように前記チョッパを動作させることを特徴とする請求項６記載のクレーンシステム。
【請求項９】
前記クレーンコントローラは、前記電力量が最大電力量に到達し、前記蓄電部の残蓄電量が放電禁止レベルに到達しているときは、クレーン速度を半減させ、速度半減の状態情報をシステムコントローラに送信することを特徴とする請求項６記載のクレーンシステム。
【請求項１０】
前記クレーンコントローラは、巻上時は放電禁止レベルに到達するまで蓄電部を放電させ、放電禁止レベルに到達したら放電を禁止し、巻下時は充電禁止レベルに到達するまで蓄電部を充電し、充電禁止レベルに到達したら充電を禁止するように前記チョッパを動作させることを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【請求項１１】
前記クレーンコントローラは、前記位置指令とモータ位置から速度指令を生成する位置制御部を備えて、各部のインバータに前記速度指令を送信し、前記インバータから状態情報を受信することを特徴とする請求項１記載のクレーンシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２６３０６９（Ｐ２００９−２６３０６９Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１３８１７（Ｐ２００８−１１３８１７）
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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