電気チェーンブロックの荷重判別装置、及び荷重判別方法
【課題】電気チェーンブロックのトルク電流から、巻上運転開始後短時間で、且つ精度良く荷重の判別ができる電気チェーンブロックの荷重判別装置、及び荷重判別方法を提供すること。
【解決手段】巻上下電動機１２、インバータ制御装置１１を備え、巻上下電動機１２によりシーブ１５を回動させ、該シーブ１５に係合するチェーン１６を巻上下する電気チェーンブロックの荷重判別装置であって、インバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給されるモータ電流を検出する電流検出素子２１と、荷重判別部２０を備え、該荷重判別部２０で検出したモータ電流からトルク電流、トルク電流の変動周期、変動周期間の平均トルク電流値、移動平均トルク電流値を設定閾値と比較して荷重判定を行う。
【解決手段】巻上下電動機１２、インバータ制御装置１１を備え、巻上下電動機１２によりシーブ１５を回動させ、該シーブ１５に係合するチェーン１６を巻上下する電気チェーンブロックの荷重判別装置であって、インバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給されるモータ電流を検出する電流検出素子２１と、荷重判別部２０を備え、該荷重判別部２０で検出したモータ電流からトルク電流、トルク電流の変動周期、変動周期間の平均トルク電流値、移動平均トルク電流値を設定閾値と比較して荷重判定を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻上下電動機がインバータで駆動される電気チェーンブロックの吊り上げ荷重を運転開始後短時間に高精度で判別できる荷重判別装置、及び荷重判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１はインバータ駆動の電気チェーンブロックの概略構成を示す図である。図示するように、電気チェーンブロックはインバータ制御装置１１、巻上下電動機１２、減速機１３、及び操作ボックス１４を備えている。操作ボックス１４には２段押の巻上用ボタン１４ａ及び巻下用ボタン１４ｂを備えている。巻上用ボタン１４ａの１段押しでは低速巻上信号を、２段押しでは高速巻上信号をそれぞれインバータ制御装置に出力し、巻下用ボタン１４ｂの１段押しでは低速巻下信号を、２段押しでは高速巻下信号をそれぞれインバータ制御装置に出力するようになっている。
【０００３】
インバータ制御装置１１は操作ボックス１４からの低速巻上信号、高速巻上信号、低速巻下信号、及び高速巻下信号を受けて、所定周波数の低速巻上用電力、高速巻上用電力、低速巻下用電力、及び高速巻下用電力を巻上下電動機１２に供給し、巻上下電動機１２は低速又は高速で正転又は逆転する。これにより、減速機１３を介してシーブ１５が低速又は高速で正転又は逆転し、該シーブ１５に係合するチェーン１６が低速又は高速で巻上又は巻下し、該チェーン１６の下端にフック１７を介して吊り下げられた荷重１８は低速又は高速で上昇又は下降する。
【０００４】
上記電気チェーンブロックにおいて、インバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給される電流（以下「モータ電流」という）は、出力周波数と、出力電圧に対する各相の電流の位相から、図２に示すように、励磁電流（磁束を発生させるのに必要な電流）とトルク電流（負荷トルクに比例する電流）とにベクトル演算により分割できる。従って、モータ電流を検出し、該モータ電流をベクトル演算により励磁電流とトルク電流に分割することにより、このトルク電流値により荷重１８の大きさを高精度で判別できる。
【０００５】
ところが、特許文献２に示す電動ロープホイストの場合は、トルク電流値により、略正確に荷重の大きさを判別できるが、電気チェーンブロックでは下記に示すように、同一の略楕円形状をした、縦リンク１６ａと横リンク１６ｂが交互に連接するチェーン１６を多角形のシーブ１５で巻上下する構成であるので、荷重が同じでも負荷トルクが変動し、トルク電流値が周期的に変動するため、精度の良い荷重判別ができないという問題がある。図３に示すように、シーブ１５の回転角度により、チェーン１６の中心線Ａ，Ｂの位置、即ち荷重芯が所定の範囲ΔＬ内でシープ１５の回転中心から離間したり、接近したりする。この離間接近により、シーブ１５に加わる負荷トルクが所定範囲で変動し、該負荷トルクの変動によりインバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給される電流値も変動する。なお、図３において、Ｌｃはチェーン１６の１リンク分の長さを示す。
【０００６】
図４は電気チェーンブロックの低速巻上運転でのトルク電流の変化を示す図で、曲線Ａは定格荷重（負荷）（１．０Ｗ）のトルク電流の変化（電流／定格電流［％］）であり、曲線Ｂは定格荷重×１．０８（１．０８Ｗ）のトルク電流の変化の状態をそれぞれ示す。また、図５は電気チェーンブロックの高速巻上運転でのトルク電流の変化を示す図で、曲線Ａは定格荷重（１．０Ｗ）のトルク電流の変化（電流／定格電流［％］）であり、曲線Ｂは定格荷重×１．０８（１．０８Ｗ）のトルク電流の変化の状態をそれぞれ示す。電動巻上機において荷重が定格荷重までは確実に巻上げ、定格荷重の１．０８倍を超えると巻上下運転を自動停止しなければならないという要求がある。このように、判別すべき荷重差が小さい場合には、その負荷変動より電気チェーンブロックの多角形シーブによる負荷変動が大きくなり、負荷が１．０Ｗと１．０８Ｗとの境界が判別できないという問題がある。また、低速巻上運転でも起動時は負荷が１．０Ｗと１．０８Ｗとの境界が判別できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２９５９０号公報
【特許文献２】特開平１１−２４６１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、電気チェーンブロックのトルク電流から、巻上運転開始後短時間で、且つ精度良く荷重の判別ができる電気チェーンブロックの荷重判別装置、及び荷重判別方法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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、巻上下電動機、該巻上下電動機に駆動電力を供給するインバータ制御装置を備え、巻上下電動機によりシーブを回動させ、該シーブに係合するチェーンを巻上下する電気チェーンブロックの荷重判別装置であって、インバータ制御装置から巻上下電動機に供給されるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、検出したモータ電流からベクトル演算によりトルク電流を算出するトルク電流算出手段と、算出したトルク電流の電気チェーンブロックの巻上速度に応じた直前の所定期間の平均値を連続して算出する移動平均トルク電流値算出手段と、移動平均トルク電流値を設定閾値と比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判定する荷重判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記電気チェーンブロックの荷重判別装置において、移動平均トルク電流値算出手段の所定期間は、電気チェーンブロックのトルク電流の変動周期を算出するトルク電流変動周期算出手段によって算出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記電気チェーンブロックの荷重判別装置において、トルク電流変動周期算出手段は高速巻上時及び低速巻上時のトルク電流変動周期を算出できるようになっており、移動平均トルク電流値算出手段は高速巻上時及び低速巻上時の移動平均トルク電流を算出できるようになっており、荷重判定手段は高速巻上時と低速巻上時では、それぞれ異なる値の閾値を設定し、高速巻上時と低速巻上時でそれぞれ巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
また、巻上下電動機、該巻上下電動機に駆動電力を供給するインバータ制御装置を備え、巻上下電動機によりシーブを回動させ、該シーブに係合するチェーンを巻上下する電気チェーンブロックの荷重判別方法であって、インバータ制御装置から巻上下電動機に供給されるモータ電流を検出し、該検出したモータ電流からベクトル演算によりトルク電流を算出し、トルク電流の電気チェーンブロックの巻上速度に応じた直前の所定期間の平均値を連続して算出し移動平均トルク電流値となし、移動平均トルク電流値を設定閾値と比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断して荷重判別を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、上記電気チェーンブロックの荷重判別方法において、電気チェーンブロックの巻上速度からチェーンの２リンク分を巻き上げる時間を算出し移動平均トルク電流値を算出する所定期間とすることを特徴とする。
【００１４】
また、上記電気チェーンブロックの荷重判別方法において、トルク電流の算出は高速巻上時と低速巻上時に行い、移動平均トルク電流値を算出する所定期間は、高速巻上時と低速巻上時と別々に設定し、移動平均トルク電流値の算出は高速巻上時と低速巻上時に行い、高速巻上時の移動平均トルク電流値と設定閾値を比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断すると共に、低速巻上時の移動平均トルク電流値と設定閾値を比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断して荷重判別を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、上記電気チェーンブロックの荷重判別方法において、高速時の荷重判別は起動トルク電流が終了してから行い、低速時の荷重判別は起動電流が終了する前から行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、電気チェーンブロックの変動するトルク電流の移動平均トルク電流値を算出して荷重判別を行うものであって、直前のチェーンの２リンク分を巻き上げる期間の平均トルク電流値を連続して算出して移動平均トルク電流値となし、予め設定された閾値と該移動平均値トルク電流値を比較して荷重判別を行うので、電気チェーンブロックの巻上運転開始後短時間で、且つ精度良く荷重の判別ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】インバータ駆動の電気チェーンブロックの概略構成を示す図である。
【図２】電気チェーンブロックのモータ電流の励磁電流とトルク電流の関係を示す図である。
【図３】電気チェーンブロックのシーブの回転によるチェーンの中心線の揺動状態を示す図である。
【図４】電気チェーンブロックの低速巻上運転でのトルク電流の変化を示す図である。
【図５】電気チェーンブロックの高速巻上運転でのトルク電流の変化を示す図である。
【図６】低速時のトルク電流と巻上げ速度変動を示す図である。
【図７】高速時のトルク電流と巻上げ速度変動を示す図である。
【図８】低速時の平均トルク電流の変化を示す図である。
【図９】低速時の平均トルク電流の変化を示す図である。
【図１０】本発明に係る電気チェーンブロックの上記荷重判別の処理フローを示す図である。
【図１１】本発明に係る荷重判別装置を備えたインバータ駆動の電気チェーンブロックの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本発明に係る荷重判別装置、及び荷重判別方法を実施する電気チェーンブロックの概略構成は図１と同一であるから、その図示と説明は省略する。図１に示すような、電気チェーンブロックにおいて、インバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給されるモータ電流はベクトル演算により、図２に示すように、励磁電流とトルク電流に分割できる。このトルク電流は巻上下電動機１２の負荷（ここでは吊り上げ荷重１８の大きさ）に比例するから、このトルク電流を電気チェーンブロックの設定許容値（閾値）と比較し、トルク電流が閾値を超えているか否によって、過負荷状態か否を判別できる。
【００１９】
電気チェーンブロックの吊上げ荷重について、定格荷重（定格負荷）までは確実に巻上げ、定格荷重の１．０８倍を超えると自動的に巻上を停止しなければならないという要求がある。ところが、図４及び図５に示すように、電気チェーンブロックの巻上運転でのトルク電流は同じ荷重でも周期的に変動し、巻上なければならない定格荷重（１．０Ｗ）と巻上を禁止する荷重（１．０８Ｗ）との間に適正な閾値を設定できないという問題、特に起動時は１．０Ｗ時のトルク電流と１．０８Ｗ時のトルク電流は重複する範囲にあるため、トルク電流での精度の良い荷重判定ができない。
【００２０】
ところで、トルク電流の変動と巻上速度の変動を低速の場合と、高速の場合で見ると、それぞれ図６、図７のようになる。図示するように、低速巻上でも高速巻上でも所定周期Ｔ（Ｔｄｌ，Ｔｄｈ）で速度が変動し、この速度変動と同じ周期Ｔ（Ｔｄｌ，Ｔｄｈ）でトルク電流が変動していることが分かる。この周期Ｔは縦リンク１６ａと横リンク１６ｂの１組をシーブ１５で巻き上げる時間と一致している。ここで各周期Ｔを基準とする移動平均電流値をとると、図８及び図９の曲線Ｃ、Ｄに示すようになる。即ち曲線Ｃは１．０Ｗ時のトルク電流の移動平均を、曲線Ｄは１．０８Ｗ時のトルク電流の移動平均をそれぞれ示す。図８及び図９に示すように、起動時から所定期間を除くと、曲線ＣとＤは明確に区分され、この間に所定閾値を設定することにより、巻上下電動機１２の負荷、即ち荷重１８がこの閾値を超えたか否かを高精度で判別することが可能となる。
【００２１】
ここで、図８の低速時の移動平均トルク電流値の変化を示す図の移動平均トルク電流値の算出方法を説明する。Ｆ：インバータ制御装置１１の出力周波数（Ｈｚ）、Ｐ：巻上下電動機１２の極数、ｅ：巻上下電動機１２のすべり率、Ｎ：巻上下電動機１２の回転数（ｒｐｍ）、Ｓ：シーブ１５の回転数（ｒｐｍ）、Ｍ：減速機１３の減速比、Ｋ：シーブ１５の角数、Ｔ：図３に示すようにチェーンを２リンクの長さ２Ｌｃ分巻き上げる時間（ｓｅｃ）とすると、
Ｎ＝１２０×Ｆ／Ｐ×（１−ｅ） （１）
Ｓ＝Ｎ×Ｍ （２）
Ｔ＝６０／Ｓ／Ｋ （３）
式（１），（２），（３）より
Ｔ＝Ｐ／｛２×Ｆ×（１−ｅ）×Ｍ×Ｋ｝ （４）
となる。
【００２２】
Ｆ＝５Ｈｚ（低速時出力周波数）、Ｐ＝４、ｅ＝０．０５、Ｍ＝０．０６、Ｋ＝５とすると、式（４）より変動周期Ｔは、１．４０４秒となる。インバータ制御装置１１のベクトル演算によって１０ミリ秒ごとに算出（サンプリング）したトルク電流値を書き換えながら最新の所定個をメモリに格納するものとすると、メモリに格納したトルク電流値のなかの直前の１４１個（１．４０４／０．０１０＝１４０．４）のトルク電流値の平均値を算出して移動平均トルク電流値とする。図８はトルク電流値を算出（サンプリング）するごと（１０ミリ秒ごと）にこの移動平均トルク電流値を連続して算出しグラフ化したものである。なお、起動時点から変動周期Ｔ（１．４０４秒）に満たない期間の移動平均トルク電流値も起動時からのトルク電流値の積算値を変動周期Ｔをサンプリング間隔（１０ミリ秒）で割った数（１４１）で割り算して算出している。
【００２３】
次に図９の高速時の移動平均トルク電流値の変化を示す図の移動平均トルク電流値の算出方法を説明する。低速時と同様に、インバータ制御装置１１のベクトル演算によって１０ミリ秒ごとに算出（サンプリング）したトルク電流値を書き換えながら、最新の所定個をメモリに格納する。Ｆ＝６０Ｈｚ（高速時出力周波数）、Ｐ＝４、ｅ＝０．０５、Ｍ＝０．０６、Ｋ＝５とすると、式（４）より変動周期Ｔは０．１１７秒となる。メモリに格納したトルク電流値のなかの直前の１２個（０．１１７／０．０１０＝１１．７）の平均値を算出して移動平均トルク電流値とする。図９はトルク電流値を算出（サンプリング）するごと（１０ミリ秒ごと）にこの移動平均トルク電流値を連続して算出しグラフ化したものである。なお、起動時点から変動周期Ｔ（０．１１７秒）に満たない期間の移動平均トルク電流値も起動時からのトルク電流値の積算値を変動周期Ｔをサンプリング間隔（１０ミリ秒）で割った数（１２）で割り算して算出している。
【００２４】
近年、インバータ駆動の電気チェーンブロックにおいて、インバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給されるモータ電流をベクトル演算により、図２に示すように励磁電流とトルク電流に分割し、負荷（荷重１８）に見合ったモータ電流を流せるように電圧の補正を行うことによって低速で高トルクを得られるように構成した電気チェーンブロックがある。この電気チェーンブロックではインバータ制御装置１１に巻上下電動機１２に供給されるモータ電流を検出し、該モータ電流をベクトル演算により、励磁電流とトルク電流に分割する機能を備えている。そこで、このインバータ制御装置１１に上記（１）〜（４）によりトルク電流変動の周期Ｔを算出する機能と、この周期Ｔに相当する時間を基準とする移動平均トルク電流値を算出する機能と、この移動平均トルク電流値と設定閾値を比較することにより荷重１８が過負荷状態にあるか否かを判別する荷重判別機能を持たせることにより、短時間で且つ高精度に荷重判別が可能となる。
【００２５】
図９の高速時の移動平均トルク値では、１．０Ｗの移動平均トルク電流値を表す曲線Ｃは、起動時において、１．０８Ｗの移動平均トルク電流値を表す曲線Ｄの平坦部の値を超えているが、図８の低速時の移動平均トルク値では、１．０Ｗの移動平均トルク電流値を表す曲線Ｃは、起動時においても、１．０８Ｗの移動平均トルク電流値を表す曲線Ｄの平坦部（安定部）の値を超えていないので、閾値をこの曲線Ｄの平坦部（安定部）より所定量小さい値と１．０Ｗの移動平均トルク電流値を表す曲線Ｃの最高値との間の値とすることで、起動時から起動電流が終了していなくとも移動平均トルク値は、荷重が１．０Ｗ以下であれば閾値を超えることはなく、１．０Ｗの荷重を超過荷重と誤認することはない。一方、高速時においては、起動時の所定時間Ｔｎｈ終了後に判別を開始するものとすれば、１．０Ｗの荷重を超過荷重と誤認することはない。
【００２６】
上記の例では、変動周期Ｔの１周期を移動平均トルク電流値の算出基準としたが、変動周期Ｔの整数倍を基準とする移動平均トルク電流値を用いれば、更にトルク電流値を平滑化して判別の精度が向上するが、１周期を基準とする方法と比べ過負荷の検知が遅くなるので、１周期分を基準とする移動平均トルク電流値を判別基準とするのが最良である。
【００２７】
上記（１）〜（４）式において、変動周期Ｔは、インバータ制御装置１１が巻上下電動機に出力する出力周波数によって算出し設定するようにしているが、巻上下電動機１２の出力軸の回転数、又はシーブ１５の回転数、又は減速機１３の歯車軸等の回転数を計測して、或いはチェーン１６の２リンク分を巻き上げるのに要する時間を逐次計測することによって、変動周期を算出するようにしても良いが、電動巻上装置に供給する出力周波数から巻上下電動機１２の回転数を算出する方法が簡便でかつ十分精度を有している。或いは、電気チェーンブロックに予め設定された速度に応じた変動周期をメモリに記憶し、指令速度に応じた変動周期をメモリから読み出し、変動周期（移動平均トルク電流値を算出する基準期間：平均値を算出するサンプリング数）に設定するようにしても良い。
【００２８】
図１０は上記荷重判別の処理フローを示す図である。先ず電気チェーンブロックの電源を投入し、ステップＳＴ１において、高速運転でのトルク電流の変動周期である高速変動周期（Ｔｄｈ）と低速運転でのトルク電流の変動周期である低速変動周期（Ｔｄｌ）を上記（１）〜（４）式により算出して設定し、ステップＳＴ２に移行する。ステップＳＴ２では、操作ボックス１４から巻上操作信号があるかを判断し、Ｙｅｓの場合ステップＳＴ３に移行する。ステップＳＴ２においてＮｏの場合にはサンプリングし所定数メモリに記憶したトルク電流値をリセットすることが好ましい。ステップＳＴ３では、トルク電流のサンプリング（測定・算出）を開始し、ステップＳＴ４に移行する。ステップＳＴ４では、運転信号が高速か低速かを判断し、低速の場合はステップＳＴ５に移行し、高速の場合はステップＳＴ８に移行する。
【００２９】
ステップＳＴ５では、低速変動周期Ｔｄｌを基準とする移動平均トルク電流値Ｄｌを算出し、ステップＳＴ６に移行する。ステップＳＴ６では、低速運転時間が低速起動電流無視時間Ｔｎｌ（図８参照）を越えたか（低速運転時間＞Ｔｎｌ）を判断し、Ｎｏの場合は前記ステップＳＴ２に戻り、Ｙｅｓの場合はステップＳＴ７に移行する。ステップＳＴ７では、ステップＳＴ５で算出した移動平均トルク電流平均値Ｄｌが低速時移動平均閾値Ｈｌ以上（Ｄｌ＞Ｈｌ）かを判断し、Ｎｏの場合は前記ステップＳＴ２に戻り、Ｙｅｓの場合はステップＳＴ１１に移行し、巻上停止を行う。
【００３０】
前記ステップＳＴ８では、高速変動周期Ｔｄ ｈを基準とする移動平均トルク電流値Ｄｈを算出し、ステップＳＴ９に移行する。ステップＳＴ９では、高速運転時間が高速起動電流無視時間Ｔｎｈ（図９参照）を越えたか（高速運転時間＞Ｔｎｈ）を判断し、Ｎｏの場合は前記ステップＳＴ２に戻り、Ｙｅｓの場合はステップＳＴ１０に移行する。ステップＳＴ１０では、ステップＳＴ８で算出した移動平均トルク電流値Ｄｈが高速時移動平均閾値Ｈｈ以上（Ｄｈ＞Ｈｈ）を判断し、Ｎｏの場合は前記ステップＳＴ２に戻り、Ｙｅｓの場合はステップＳＴ１１に移行し、巻上停止を行う。なお、上記低速起動電流無視時間Ｔｎｌ、及び高速起動電流無視時間Ｔｎｈは起動電流が小さくなり平均閾値により過負荷荷重を判別できる最短時間に設定することにより、巻上運転開始後最短時間で高精度の荷重判別が可能となる。前述の通り図８に示す様な場合には、Ｔｎｌを０とすることができる。
【００３１】
ステップＳＴ１１で巻上停止を行ったらステップＳＴ１２に移行し、該ステップＳＴ１２でリセット操作があるか否かを判断し、Ｎｏであったらリセット操作を待ち、ＹｅｓであったらステップＳＴ２にもどる。リセット操作は、非常停止ボタン又は巻下用ボタン１４ｂの押下げにより行われる。
【００３２】
なお、上記実施形態例では、インバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給されるモータ電流の検出、該モータ電流をベクトル演算により励磁電流とトルク電流に分割する処理、上記（１）〜（４）式によりトルク電流変動の周期Ｔを算出、周期Ｔを基準とする移動平均トルク電流値を算出、移動平均トルク電流値と設定閾値を比較等の処理をインバータ制御装置で行うようになっているがこれに限定されるものではない。例えば図１１に示すようにインバータ制御装置１１とは別に荷重判別部２０を設け、該荷重判別部２０に電流検出素子２１で検出したモータ電流、インバータ制御装置１１から高速，低速時のトルク電流の変動周期Ｔｄｈ，Ｔｄｌを入力する。そして荷重判別部２０でベクトル演算により高速，低速時のモータ電流から高速，低速時トルク電流を算出し、該高速，低速時トルク電流を高速，低速時のトルク電流変動周期Ｔｄｈ，Ｔｄｌを基準とする、高速，低速時の移動平均トルク電流値を算出し、これと設定閾値を比較し、高速，低速時の移動平均トルク電流値が閾値を超えたら、過負荷と判断し、警報部２２に過負荷信号を出力し、警報を発したり、インバータ制御装置１１に停止信号Ｓを送るようにしてもよい。
【００３３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書、図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、インバータから巻上下電動機に供給されるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、該検出したモータ電流からベクトル演算によりトルク電流を算出するトルク電流算出手段と、該トルク電流の変動周期を算出するトルク電流変動周期算出手段と、トルク電流平均値をトルク電流の変動周期間のサンプリングデータから算出する平均トルク電流値算出手段と、平均トルク電流値を設定閾値と比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判定する荷重判定手段を備えたので、巻上運転始動時短時間で、且つ精度良く荷重の判別ができる電気チェーンブロックの荷重判別装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１１ インバータ制御装置
１２ 巻上下電動機
１３ 減速機
１４ 操作ボックス
１５ シーブ
１６ チェーン
１７ フック
１８ 荷重
２０ 荷重判別部
２１ 電流検出素子
２２ 警報部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻上下電動機がインバータで駆動される電気チェーンブロックの吊り上げ荷重を運転開始後短時間に高精度で判別できる荷重判別装置、及び荷重判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１はインバータ駆動の電気チェーンブロックの概略構成を示す図である。図示するように、電気チェーンブロックはインバータ制御装置１１、巻上下電動機１２、減速機１３、及び操作ボックス１４を備えている。操作ボックス１４には２段押の巻上用ボタン１４ａ及び巻下用ボタン１４ｂを備えている。巻上用ボタン１４ａの１段押しでは低速巻上信号を、２段押しでは高速巻上信号をそれぞれインバータ制御装置に出力し、巻下用ボタン１４ｂの１段押しでは低速巻下信号を、２段押しでは高速巻下信号をそれぞれインバータ制御装置に出力するようになっている。
【０００３】
インバータ制御装置１１は操作ボックス１４からの低速巻上信号、高速巻上信号、低速巻下信号、及び高速巻下信号を受けて、所定周波数の低速巻上用電力、高速巻上用電力、低速巻下用電力、及び高速巻下用電力を巻上下電動機１２に供給し、巻上下電動機１２は低速又は高速で正転又は逆転する。これにより、減速機１３を介してシーブ１５が低速又は高速で正転又は逆転し、該シーブ１５に係合するチェーン１６が低速又は高速で巻上又は巻下し、該チェーン１６の下端にフック１７を介して吊り下げられた荷重１８は低速又は高速で上昇又は下降する。
【０００４】
上記電気チェーンブロックにおいて、インバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給される電流（以下「モータ電流」という）は、出力周波数と、出力電圧に対する各相の電流の位相から、図２に示すように、励磁電流（磁束を発生させるのに必要な電流）とトルク電流（負荷トルクに比例する電流）とにベクトル演算により分割できる。従って、モータ電流を検出し、該モータ電流をベクトル演算により励磁電流とトルク電流に分割することにより、このトルク電流値により荷重１８の大きさを高精度で判別できる。
【０００５】
ところが、特許文献２に示す電動ロープホイストの場合は、トルク電流値により、略正確に荷重の大きさを判別できるが、電気チェーンブロックでは下記に示すように、同一の略楕円形状をした、縦リンク１６ａと横リンク１６ｂが交互に連接するチェーン１６を多角形のシーブ１５で巻上下する構成であるので、荷重が同じでも負荷トルクが変動し、トルク電流値が周期的に変動するため、精度の良い荷重判別ができないという問題がある。図３に示すように、シーブ１５の回転角度により、チェーン１６の中心線Ａ，Ｂの位置、即ち荷重芯が所定の範囲ΔＬ内でシープ１５の回転中心から離間したり、接近したりする。この離間接近により、シーブ１５に加わる負荷トルクが所定範囲で変動し、該負荷トルクの変動によりインバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給される電流値も変動する。なお、図３において、Ｌｃはチェーン１６の１リンク分の長さを示す。
【０００６】
図４は電気チェーンブロックの低速巻上運転でのトルク電流の変化を示す図で、曲線Ａは定格荷重（負荷）（１．０Ｗ）のトルク電流の変化（電流／定格電流［％］）であり、曲線Ｂは定格荷重×１．０８（１．０８Ｗ）のトルク電流の変化の状態をそれぞれ示す。また、図５は電気チェーンブロックの高速巻上運転でのトルク電流の変化を示す図で、曲線Ａは定格荷重（１．０Ｗ）のトルク電流の変化（電流／定格電流［％］）であり、曲線Ｂは定格荷重×１．０８（１．０８Ｗ）のトルク電流の変化の状態をそれぞれ示す。電動巻上機において荷重が定格荷重までは確実に巻上げ、定格荷重の１．０８倍を超えると巻上下運転を自動停止しなければならないという要求がある。このように、判別すべき荷重差が小さい場合には、その負荷変動より電気チェーンブロックの多角形シーブによる負荷変動が大きくなり、負荷が１．０Ｗと１．０８Ｗとの境界が判別できないという問題がある。また、低速巻上運転でも起動時は負荷が１．０Ｗと１．０８Ｗとの境界が判別できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２９５９０号公報
【特許文献２】特開平１１−２４６１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、電気チェーンブロックのトルク電流から、巻上運転開始後短時間で、且つ精度良く荷重の判別ができる電気チェーンブロックの荷重判別装置、及び荷重判別方法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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、巻上下電動機、該巻上下電動機に駆動電力を供給するインバータ制御装置を備え、巻上下電動機によりシーブを回動させ、該シーブに係合するチェーンを巻上下する電気チェーンブロックの荷重判別装置であって、インバータ制御装置から巻上下電動機に供給されるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、検出したモータ電流からベクトル演算によりトルク電流を算出するトルク電流算出手段と、算出したトルク電流の電気チェーンブロックの巻上速度に応じた直前の所定期間の平均値を連続して算出する移動平均トルク電流値算出手段と、移動平均トルク電流値を設定閾値と比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判定する荷重判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記電気チェーンブロックの荷重判別装置において、移動平均トルク電流値算出手段の所定期間は、電気チェーンブロックのトルク電流の変動周期を算出するトルク電流変動周期算出手段によって算出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記電気チェーンブロックの荷重判別装置において、トルク電流変動周期算出手段は高速巻上時及び低速巻上時のトルク電流変動周期を算出できるようになっており、移動平均トルク電流値算出手段は高速巻上時及び低速巻上時の移動平均トルク電流を算出できるようになっており、荷重判定手段は高速巻上時と低速巻上時では、それぞれ異なる値の閾値を設定し、高速巻上時と低速巻上時でそれぞれ巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
また、巻上下電動機、該巻上下電動機に駆動電力を供給するインバータ制御装置を備え、巻上下電動機によりシーブを回動させ、該シーブに係合するチェーンを巻上下する電気チェーンブロックの荷重判別方法であって、インバータ制御装置から巻上下電動機に供給されるモータ電流を検出し、該検出したモータ電流からベクトル演算によりトルク電流を算出し、トルク電流の電気チェーンブロックの巻上速度に応じた直前の所定期間の平均値を連続して算出し移動平均トルク電流値となし、移動平均トルク電流値を設定閾値と比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断して荷重判別を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、上記電気チェーンブロックの荷重判別方法において、電気チェーンブロックの巻上速度からチェーンの２リンク分を巻き上げる時間を算出し移動平均トルク電流値を算出する所定期間とすることを特徴とする。
【００１４】
また、上記電気チェーンブロックの荷重判別方法において、トルク電流の算出は高速巻上時と低速巻上時に行い、移動平均トルク電流値を算出する所定期間は、高速巻上時と低速巻上時と別々に設定し、移動平均トルク電流値の算出は高速巻上時と低速巻上時に行い、高速巻上時の移動平均トルク電流値と設定閾値を比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断すると共に、低速巻上時の移動平均トルク電流値と設定閾値を比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断して荷重判別を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、上記電気チェーンブロックの荷重判別方法において、高速時の荷重判別は起動トルク電流が終了してから行い、低速時の荷重判別は起動電流が終了する前から行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、電気チェーンブロックの変動するトルク電流の移動平均トルク電流値を算出して荷重判別を行うものであって、直前のチェーンの２リンク分を巻き上げる期間の平均トルク電流値を連続して算出して移動平均トルク電流値となし、予め設定された閾値と該移動平均値トルク電流値を比較して荷重判別を行うので、電気チェーンブロックの巻上運転開始後短時間で、且つ精度良く荷重の判別ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】インバータ駆動の電気チェーンブロックの概略構成を示す図である。
【図２】電気チェーンブロックのモータ電流の励磁電流とトルク電流の関係を示す図である。
【図３】電気チェーンブロックのシーブの回転によるチェーンの中心線の揺動状態を示す図である。
【図４】電気チェーンブロックの低速巻上運転でのトルク電流の変化を示す図である。
【図５】電気チェーンブロックの高速巻上運転でのトルク電流の変化を示す図である。
【図６】低速時のトルク電流と巻上げ速度変動を示す図である。
【図７】高速時のトルク電流と巻上げ速度変動を示す図である。
【図８】低速時の平均トルク電流の変化を示す図である。
【図９】低速時の平均トルク電流の変化を示す図である。
【図１０】本発明に係る電気チェーンブロックの上記荷重判別の処理フローを示す図である。
【図１１】本発明に係る荷重判別装置を備えたインバータ駆動の電気チェーンブロックの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本発明に係る荷重判別装置、及び荷重判別方法を実施する電気チェーンブロックの概略構成は図１と同一であるから、その図示と説明は省略する。図１に示すような、電気チェーンブロックにおいて、インバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給されるモータ電流はベクトル演算により、図２に示すように、励磁電流とトルク電流に分割できる。このトルク電流は巻上下電動機１２の負荷（ここでは吊り上げ荷重１８の大きさ）に比例するから、このトルク電流を電気チェーンブロックの設定許容値（閾値）と比較し、トルク電流が閾値を超えているか否によって、過負荷状態か否を判別できる。
【００１９】
電気チェーンブロックの吊上げ荷重について、定格荷重（定格負荷）までは確実に巻上げ、定格荷重の１．０８倍を超えると自動的に巻上を停止しなければならないという要求がある。ところが、図４及び図５に示すように、電気チェーンブロックの巻上運転でのトルク電流は同じ荷重でも周期的に変動し、巻上なければならない定格荷重（１．０Ｗ）と巻上を禁止する荷重（１．０８Ｗ）との間に適正な閾値を設定できないという問題、特に起動時は１．０Ｗ時のトルク電流と１．０８Ｗ時のトルク電流は重複する範囲にあるため、トルク電流での精度の良い荷重判定ができない。
【００２０】
ところで、トルク電流の変動と巻上速度の変動を低速の場合と、高速の場合で見ると、それぞれ図６、図７のようになる。図示するように、低速巻上でも高速巻上でも所定周期Ｔ（Ｔｄｌ，Ｔｄｈ）で速度が変動し、この速度変動と同じ周期Ｔ（Ｔｄｌ，Ｔｄｈ）でトルク電流が変動していることが分かる。この周期Ｔは縦リンク１６ａと横リンク１６ｂの１組をシーブ１５で巻き上げる時間と一致している。ここで各周期Ｔを基準とする移動平均電流値をとると、図８及び図９の曲線Ｃ、Ｄに示すようになる。即ち曲線Ｃは１．０Ｗ時のトルク電流の移動平均を、曲線Ｄは１．０８Ｗ時のトルク電流の移動平均をそれぞれ示す。図８及び図９に示すように、起動時から所定期間を除くと、曲線ＣとＤは明確に区分され、この間に所定閾値を設定することにより、巻上下電動機１２の負荷、即ち荷重１８がこの閾値を超えたか否かを高精度で判別することが可能となる。
【００２１】
ここで、図８の低速時の移動平均トルク電流値の変化を示す図の移動平均トルク電流値の算出方法を説明する。Ｆ：インバータ制御装置１１の出力周波数（Ｈｚ）、Ｐ：巻上下電動機１２の極数、ｅ：巻上下電動機１２のすべり率、Ｎ：巻上下電動機１２の回転数（ｒｐｍ）、Ｓ：シーブ１５の回転数（ｒｐｍ）、Ｍ：減速機１３の減速比、Ｋ：シーブ１５の角数、Ｔ：図３に示すようにチェーンを２リンクの長さ２Ｌｃ分巻き上げる時間（ｓｅｃ）とすると、
Ｎ＝１２０×Ｆ／Ｐ×（１−ｅ） （１）
Ｓ＝Ｎ×Ｍ （２）
Ｔ＝６０／Ｓ／Ｋ （３）
式（１），（２），（３）より
Ｔ＝Ｐ／｛２×Ｆ×（１−ｅ）×Ｍ×Ｋ｝ （４）
となる。
【００２２】
Ｆ＝５Ｈｚ（低速時出力周波数）、Ｐ＝４、ｅ＝０．０５、Ｍ＝０．０６、Ｋ＝５とすると、式（４）より変動周期Ｔは、１．４０４秒となる。インバータ制御装置１１のベクトル演算によって１０ミリ秒ごとに算出（サンプリング）したトルク電流値を書き換えながら最新の所定個をメモリに格納するものとすると、メモリに格納したトルク電流値のなかの直前の１４１個（１．４０４／０．０１０＝１４０．４）のトルク電流値の平均値を算出して移動平均トルク電流値とする。図８はトルク電流値を算出（サンプリング）するごと（１０ミリ秒ごと）にこの移動平均トルク電流値を連続して算出しグラフ化したものである。なお、起動時点から変動周期Ｔ（１．４０４秒）に満たない期間の移動平均トルク電流値も起動時からのトルク電流値の積算値を変動周期Ｔをサンプリング間隔（１０ミリ秒）で割った数（１４１）で割り算して算出している。
【００２３】
次に図９の高速時の移動平均トルク電流値の変化を示す図の移動平均トルク電流値の算出方法を説明する。低速時と同様に、インバータ制御装置１１のベクトル演算によって１０ミリ秒ごとに算出（サンプリング）したトルク電流値を書き換えながら、最新の所定個をメモリに格納する。Ｆ＝６０Ｈｚ（高速時出力周波数）、Ｐ＝４、ｅ＝０．０５、Ｍ＝０．０６、Ｋ＝５とすると、式（４）より変動周期Ｔは０．１１７秒となる。メモリに格納したトルク電流値のなかの直前の１２個（０．１１７／０．０１０＝１１．７）の平均値を算出して移動平均トルク電流値とする。図９はトルク電流値を算出（サンプリング）するごと（１０ミリ秒ごと）にこの移動平均トルク電流値を連続して算出しグラフ化したものである。なお、起動時点から変動周期Ｔ（０．１１７秒）に満たない期間の移動平均トルク電流値も起動時からのトルク電流値の積算値を変動周期Ｔをサンプリング間隔（１０ミリ秒）で割った数（１２）で割り算して算出している。
【００２４】
近年、インバータ駆動の電気チェーンブロックにおいて、インバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給されるモータ電流をベクトル演算により、図２に示すように励磁電流とトルク電流に分割し、負荷（荷重１８）に見合ったモータ電流を流せるように電圧の補正を行うことによって低速で高トルクを得られるように構成した電気チェーンブロックがある。この電気チェーンブロックではインバータ制御装置１１に巻上下電動機１２に供給されるモータ電流を検出し、該モータ電流をベクトル演算により、励磁電流とトルク電流に分割する機能を備えている。そこで、このインバータ制御装置１１に上記（１）〜（４）によりトルク電流変動の周期Ｔを算出する機能と、この周期Ｔに相当する時間を基準とする移動平均トルク電流値を算出する機能と、この移動平均トルク電流値と設定閾値を比較することにより荷重１８が過負荷状態にあるか否かを判別する荷重判別機能を持たせることにより、短時間で且つ高精度に荷重判別が可能となる。
【００２５】
図９の高速時の移動平均トルク値では、１．０Ｗの移動平均トルク電流値を表す曲線Ｃは、起動時において、１．０８Ｗの移動平均トルク電流値を表す曲線Ｄの平坦部の値を超えているが、図８の低速時の移動平均トルク値では、１．０Ｗの移動平均トルク電流値を表す曲線Ｃは、起動時においても、１．０８Ｗの移動平均トルク電流値を表す曲線Ｄの平坦部（安定部）の値を超えていないので、閾値をこの曲線Ｄの平坦部（安定部）より所定量小さい値と１．０Ｗの移動平均トルク電流値を表す曲線Ｃの最高値との間の値とすることで、起動時から起動電流が終了していなくとも移動平均トルク値は、荷重が１．０Ｗ以下であれば閾値を超えることはなく、１．０Ｗの荷重を超過荷重と誤認することはない。一方、高速時においては、起動時の所定時間Ｔｎｈ終了後に判別を開始するものとすれば、１．０Ｗの荷重を超過荷重と誤認することはない。
【００２６】
上記の例では、変動周期Ｔの１周期を移動平均トルク電流値の算出基準としたが、変動周期Ｔの整数倍を基準とする移動平均トルク電流値を用いれば、更にトルク電流値を平滑化して判別の精度が向上するが、１周期を基準とする方法と比べ過負荷の検知が遅くなるので、１周期分を基準とする移動平均トルク電流値を判別基準とするのが最良である。
【００２７】
上記（１）〜（４）式において、変動周期Ｔは、インバータ制御装置１１が巻上下電動機に出力する出力周波数によって算出し設定するようにしているが、巻上下電動機１２の出力軸の回転数、又はシーブ１５の回転数、又は減速機１３の歯車軸等の回転数を計測して、或いはチェーン１６の２リンク分を巻き上げるのに要する時間を逐次計測することによって、変動周期を算出するようにしても良いが、電動巻上装置に供給する出力周波数から巻上下電動機１２の回転数を算出する方法が簡便でかつ十分精度を有している。或いは、電気チェーンブロックに予め設定された速度に応じた変動周期をメモリに記憶し、指令速度に応じた変動周期をメモリから読み出し、変動周期（移動平均トルク電流値を算出する基準期間：平均値を算出するサンプリング数）に設定するようにしても良い。
【００２８】
図１０は上記荷重判別の処理フローを示す図である。先ず電気チェーンブロックの電源を投入し、ステップＳＴ１において、高速運転でのトルク電流の変動周期である高速変動周期（Ｔｄｈ）と低速運転でのトルク電流の変動周期である低速変動周期（Ｔｄｌ）を上記（１）〜（４）式により算出して設定し、ステップＳＴ２に移行する。ステップＳＴ２では、操作ボックス１４から巻上操作信号があるかを判断し、Ｙｅｓの場合ステップＳＴ３に移行する。ステップＳＴ２においてＮｏの場合にはサンプリングし所定数メモリに記憶したトルク電流値をリセットすることが好ましい。ステップＳＴ３では、トルク電流のサンプリング（測定・算出）を開始し、ステップＳＴ４に移行する。ステップＳＴ４では、運転信号が高速か低速かを判断し、低速の場合はステップＳＴ５に移行し、高速の場合はステップＳＴ８に移行する。
【００２９】
ステップＳＴ５では、低速変動周期Ｔｄｌを基準とする移動平均トルク電流値Ｄｌを算出し、ステップＳＴ６に移行する。ステップＳＴ６では、低速運転時間が低速起動電流無視時間Ｔｎｌ（図８参照）を越えたか（低速運転時間＞Ｔｎｌ）を判断し、Ｎｏの場合は前記ステップＳＴ２に戻り、Ｙｅｓの場合はステップＳＴ７に移行する。ステップＳＴ７では、ステップＳＴ５で算出した移動平均トルク電流平均値Ｄｌが低速時移動平均閾値Ｈｌ以上（Ｄｌ＞Ｈｌ）かを判断し、Ｎｏの場合は前記ステップＳＴ２に戻り、Ｙｅｓの場合はステップＳＴ１１に移行し、巻上停止を行う。
【００３０】
前記ステップＳＴ８では、高速変動周期Ｔｄ ｈを基準とする移動平均トルク電流値Ｄｈを算出し、ステップＳＴ９に移行する。ステップＳＴ９では、高速運転時間が高速起動電流無視時間Ｔｎｈ（図９参照）を越えたか（高速運転時間＞Ｔｎｈ）を判断し、Ｎｏの場合は前記ステップＳＴ２に戻り、Ｙｅｓの場合はステップＳＴ１０に移行する。ステップＳＴ１０では、ステップＳＴ８で算出した移動平均トルク電流値Ｄｈが高速時移動平均閾値Ｈｈ以上（Ｄｈ＞Ｈｈ）を判断し、Ｎｏの場合は前記ステップＳＴ２に戻り、Ｙｅｓの場合はステップＳＴ１１に移行し、巻上停止を行う。なお、上記低速起動電流無視時間Ｔｎｌ、及び高速起動電流無視時間Ｔｎｈは起動電流が小さくなり平均閾値により過負荷荷重を判別できる最短時間に設定することにより、巻上運転開始後最短時間で高精度の荷重判別が可能となる。前述の通り図８に示す様な場合には、Ｔｎｌを０とすることができる。
【００３１】
ステップＳＴ１１で巻上停止を行ったらステップＳＴ１２に移行し、該ステップＳＴ１２でリセット操作があるか否かを判断し、Ｎｏであったらリセット操作を待ち、ＹｅｓであったらステップＳＴ２にもどる。リセット操作は、非常停止ボタン又は巻下用ボタン１４ｂの押下げにより行われる。
【００３２】
なお、上記実施形態例では、インバータ制御装置１１から巻上下電動機１２に供給されるモータ電流の検出、該モータ電流をベクトル演算により励磁電流とトルク電流に分割する処理、上記（１）〜（４）式によりトルク電流変動の周期Ｔを算出、周期Ｔを基準とする移動平均トルク電流値を算出、移動平均トルク電流値と設定閾値を比較等の処理をインバータ制御装置で行うようになっているがこれに限定されるものではない。例えば図１１に示すようにインバータ制御装置１１とは別に荷重判別部２０を設け、該荷重判別部２０に電流検出素子２１で検出したモータ電流、インバータ制御装置１１から高速，低速時のトルク電流の変動周期Ｔｄｈ，Ｔｄｌを入力する。そして荷重判別部２０でベクトル演算により高速，低速時のモータ電流から高速，低速時トルク電流を算出し、該高速，低速時トルク電流を高速，低速時のトルク電流変動周期Ｔｄｈ，Ｔｄｌを基準とする、高速，低速時の移動平均トルク電流値を算出し、これと設定閾値を比較し、高速，低速時の移動平均トルク電流値が閾値を超えたら、過負荷と判断し、警報部２２に過負荷信号を出力し、警報を発したり、インバータ制御装置１１に停止信号Ｓを送るようにしてもよい。
【００３３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書、図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、インバータから巻上下電動機に供給されるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、該検出したモータ電流からベクトル演算によりトルク電流を算出するトルク電流算出手段と、該トルク電流の変動周期を算出するトルク電流変動周期算出手段と、トルク電流平均値をトルク電流の変動周期間のサンプリングデータから算出する平均トルク電流値算出手段と、平均トルク電流値を設定閾値と比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判定する荷重判定手段を備えたので、巻上運転始動時短時間で、且つ精度良く荷重の判別ができる電気チェーンブロックの荷重判別装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１１ インバータ制御装置
１２ 巻上下電動機
１３ 減速機
１４ 操作ボックス
１５ シーブ
１６ チェーン
１７ フック
１８ 荷重
２０ 荷重判別部
２１ 電流検出素子
２２ 警報部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻上下電動機、該巻上下電動機に駆動電力を供給するインバータ制御装置を備え、巻上下電動機によりシーブを回動させ、該シーブに係合するチェーンを巻上下する電気チェーンブロックの荷重判別装置であって、
前記インバータ制御装置から前記巻上下電動機に供給されるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、
前記検出したモータ電流からベクトル演算によりトルク電流を算出するトルク電流算出手段と、
前記算出したトルク電流の前記電気チェーンブロックの巻上速度に応じた直前の所定期間の平均値を連続して算出する移動平均トルク電流値算出手段と、
前記移動平均トルク電流値を設定閾値と比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判定する荷重判定手段を備えたことを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気チェーンブロックの荷重判別装置において、
前記移動平均トルク電流値算出手段の所定期間は、前記電気チェーンブロックのトルク電流の変動周期を算出するトルク電流変動周期算出手段によって算出することを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気チェーンブロックの荷重判別装置において、
前記トルク電流変動周期算出手段は高速巻上時及び低速巻上時のトルク電流変動周期を算出できるようになっており、前記移動平均トルク電流値算出手段は高速巻上時及び低速巻上時の移動平均トルク電流を算出できるようになっており、前記荷重判定手段は高速巻上時と低速巻上時では、それぞれ異なる値の閾値を設定し、高速巻上時と低速巻上時でそれぞれ巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判定することを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別装置。
【請求項４】
巻上下電動機、該巻上下電動機に駆動電力を供給するインバータ制御装置を備え、巻上下電動機によりシーブを回動させ、該シーブに係合するチェーンを巻上下する電気チェーンブロックの荷重判別方法であって、
前記インバータ制御装置から前記巻上下電動機に供給されるモータ電流を検出し、該検出したモータ電流からベクトル演算によりトルク電流を算出し、
前記トルク電流の前記チェーンブロックの巻上速度に応じた直前の所定期間の平均値を連続して算出し移動平均トルク電流値となし、
前記移動平均トルク電流値を設定閾値と比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断して荷重判別を行うことを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電気チェーンブロックの荷重判別方法において、
前記電気チェーンブロックの巻上速度から前記チェーンの２リンク分を巻き上げる時間を算出し前記移動平均トルク電流値を算出する前記所定期間とすることを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の電気チェーンブロックの荷重判別方法において、
前記トルク電流の算出は高速巻上時と低速巻上時に行い、前記移動平均トルク電流値を算出する所定期間は、高速巻上時と低速巻上時で別々に設定し、
前記移動平均トルク電流値の算出は高速巻上時と低速巻上時に行い、
前記高速巻上時の前記移動平均トルク電流値と設定閾値を比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断すると共に、前記低速巻上時の移動平均トルク電流値と設定閾値を比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断して荷重判別を行うことを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電気チェーンブロックの荷重判別方法において、
前記高速時の荷重判別は起動トルク電流が終了してから行い、低速時の荷重判別は起動電流が終了する前から行うことを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別方法。
【請求項１】
巻上下電動機、該巻上下電動機に駆動電力を供給するインバータ制御装置を備え、巻上下電動機によりシーブを回動させ、該シーブに係合するチェーンを巻上下する電気チェーンブロックの荷重判別装置であって、
前記インバータ制御装置から前記巻上下電動機に供給されるモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、
前記検出したモータ電流からベクトル演算によりトルク電流を算出するトルク電流算出手段と、
前記算出したトルク電流の前記電気チェーンブロックの巻上速度に応じた直前の所定期間の平均値を連続して算出する移動平均トルク電流値算出手段と、
前記移動平均トルク電流値を設定閾値と比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判定する荷重判定手段を備えたことを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気チェーンブロックの荷重判別装置において、
前記移動平均トルク電流値算出手段の所定期間は、前記電気チェーンブロックのトルク電流の変動周期を算出するトルク電流変動周期算出手段によって算出することを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気チェーンブロックの荷重判別装置において、
前記トルク電流変動周期算出手段は高速巻上時及び低速巻上時のトルク電流変動周期を算出できるようになっており、前記移動平均トルク電流値算出手段は高速巻上時及び低速巻上時の移動平均トルク電流を算出できるようになっており、前記荷重判定手段は高速巻上時と低速巻上時では、それぞれ異なる値の閾値を設定し、高速巻上時と低速巻上時でそれぞれ巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判定することを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別装置。
【請求項４】
巻上下電動機、該巻上下電動機に駆動電力を供給するインバータ制御装置を備え、巻上下電動機によりシーブを回動させ、該シーブに係合するチェーンを巻上下する電気チェーンブロックの荷重判別方法であって、
前記インバータ制御装置から前記巻上下電動機に供給されるモータ電流を検出し、該検出したモータ電流からベクトル演算によりトルク電流を算出し、
前記トルク電流の前記チェーンブロックの巻上速度に応じた直前の所定期間の平均値を連続して算出し移動平均トルク電流値となし、
前記移動平均トルク電流値を設定閾値と比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断して荷重判別を行うことを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電気チェーンブロックの荷重判別方法において、
前記電気チェーンブロックの巻上速度から前記チェーンの２リンク分を巻き上げる時間を算出し前記移動平均トルク電流値を算出する前記所定期間とすることを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の電気チェーンブロックの荷重判別方法において、
前記トルク電流の算出は高速巻上時と低速巻上時に行い、前記移動平均トルク電流値を算出する所定期間は、高速巻上時と低速巻上時で別々に設定し、
前記移動平均トルク電流値の算出は高速巻上時と低速巻上時に行い、
前記高速巻上時の前記移動平均トルク電流値と設定閾値を比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断すると共に、前記低速巻上時の移動平均トルク電流値と設定閾値を比較し巻上荷重値が所定超過荷重値を超えているか否かを判断して荷重判別を行うことを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電気チェーンブロックの荷重判別方法において、
前記高速時の荷重判別は起動トルク電流が終了してから行い、低速時の荷重判別は起動電流が終了する前から行うことを特徴とする電気チェーンブロックの荷重判別方法。
【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２０１２−１６２３２７（Ｐ２０１２−１６２３２７Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６９０１３（Ｐ２０１０−６９０１３）
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
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