(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【0012】
図1は本実施例による電源監視装置を設置するインバータ式クレーン装置の全体構成を示す斜視図、
図2はインバータ式クレーン装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【0013】
図1及び
図2において、インバータ式クレーン装置は、クレーンフック1、ワイヤーロープ2、巻上誘導電動機3、巻上用装置4、横行誘導電動機5、横行用装置6、横行用ガーダー7、走行誘導電動機8、走行用装置9、走行用ガーダー10、巻上・横行インバータ装置(主制御部と称す)11、巻上・横行インバータ制御部12、操作入力装置13、巻上用インバータ14、横行用インバータ15、誘導電動機用ブレーキ16、走行用インバータ装置17、走行インバータ制御部18および走行用インバータ19から構成されている。
【0014】
インバータ式クレーン装置は、クレーンフック1に取り付けた荷物を、巻上誘導電動機3を備えた巻上用装置4によりワイヤーロープ2を巻上巻下することでZ方向(Z方向、−Z方向の矢印で示す)即ち、上下方向に荷物を移動する。また、X方向(X方向、−X方向の矢印で示す)には、横行誘導電動機5を備えた横行用装置6と、横行用ガーダー7によりX方向に移動する。また、Y方向(Y方向、−Y方向の矢印で示す)には、走行誘導電動機8を備えた走行用装置9と走行用ガーダー10によりY方向に移動する。
【0015】
巻上誘導電動機3と横行誘導電動機5は、巻上・横行用インバータ装置11に格納された
図2の巻上・横行インバータ制御部12により制御される。即ち、オペレータが操作入力装置13からの所定の指示を入力すると、巻上・横行インバータ制御部12は、巻上用インバータ14と横行用インバータ15を制御し、巻上用インバータ14と横行用インバータ15から制御に必要な周波数、電圧、電流を巻上誘導電動機3と横行誘導電動機5に加え、同時に誘導電動機用ブレーキ16を開放制御することで、クレーンフック1に取り付けられた荷物が落下することなくZ方向に移動させる。横行用装置6の場合、横行用ガーダー7に沿って巻上用装置4をX方向に移動させる。同様に走行用装置9に取り付けてある走行誘導電動機8は、オペレータが操作入力装置13からの所定の指示を入力すると、走行用インバータ装置17に格納された
図2の走行インバータ制御部18が走行用インバータ19を制御し、走行用インバータ19から制御に必要な周波数、電圧、電流を走行誘導電動機8に加え、同時に誘導電動機用ブレーキ16を開放制御することで、走行用ガーダー10に沿って巻上用装置4をY方向に移動させる。
【0016】
また、巻上・横行インバータ制御部12、走行インバータ制御部18は、欠相・違相・接地相検出部20を有する。欠相・違相・接地相検出部20は、3相電源の欠相、違相、及び、接地相の接地状況を検出する。
【0017】
欠相・違相・接地相検出部20の具体的な検出方法を
図3〜7を用いて説明する。
図3は欠相・違相・接地相検出部20の回路図、
図4は欠相検出処理のフロー図、
図5は違相検出処理のフロー図、
図6A,6Bは違相検出方法を示したタイミングチャート、
図7は接地相検出処理のフロー図である。
【0018】
まず、供給電源の多相の接続状態が未接続である欠相の場合の欠相検出について説明する。欠相検出は、
図3のR,S,T相検出部21で実施する。R,S,T相検出部21は、交流電圧を半波整流し、マイコン22に5Vのパルス波形として入力する。よって、マイコン22へは、「H」レベルと「L」レベルが所定の周期で交互に入力されることになる。一方、3相電源接続が断線等で、交流電圧が入力されない場合は、マイコン22へは常時「H」レベルの入力がされる。
【0019】
欠相の判断は、例えば、マイコン22のタイマ割込処理で実施する。
図4の欠相検出処理のフロー図において、まず、R,S,T相の欠相検出済みか確認し(S101)、検出していなければ、R相検出ポート入力状態を確認する(S102)。R相検出ポートの入力状態が「L」ならば、R相Lカウントを+1する(S103)。R相検出ポートの入力状態が「H」ならば、R相Hカウントを+1する(S104)。次に、R相LカウントとHカウントの値を合計し、合計値が20回以上ならば(S105)、R相Lカウント値を確認する(S106)。R相Lカウント値がゼロの場合は、3相電源接続が断線等で、交流電圧が入力されていないので、マイコン22へパルス波形が入力されていない。よって、R相の欠相と判断する(S109)。すなわち、断線等で、交流電圧が入力されていない場合は、マイコン22へ入力は常時「H」レベルとなるので、Hカウントのみが加算されるため、Lカウント値はゼロのままであるためである。R相Lカウント値がゼロではない場合は、正常にマイコン22へパルス波形が入力されていることを示しているので、R相は正常であると判断する(S107)。また、R相LカウントとHカウントの値を合計し、合計値が20回以上の処理(S106)を実施した後、再度、R相の異常を検出するために、カウントしていたR相LカウントとHカウントの値をゼロクリアする(S108、S126)。
【0020】
ここで、本実施例では、R相LカウントとHカウントの値を合計し、合計値が20回以上の場合を判断しているが、これは、タイマ割込処理の回数を20回と設定しているためである。電源周波数が例えば60Hzであれば、その時のマイコン22へのパルス波形周期は、1/60=約20msとなり、割り込み周期を2msとすると、20回で2周期分パルス波形を観測することになる。すなわち、複数周期分観測することで、誤検出を防止している。よって、誤検出を防止するために複数回観測すれば良いので、より確実性を増したければ20回よりも大きく設定しても良いし、時間短縮を重視したい場合には小さく設定しても良い。
【0021】
R相LカウントとHカウントの合計値が20未満の場合(S105)、または、R相が正常であると判断(S108)した後は、R相の欠相判断と同様にS相、T相の欠相判断を実施する(S110以降)。
【0022】
R,S,T各相いずれかで異常(欠相)と判断した場合、インバータの動作を禁止すると共に、誘導電動機用ブレーキ16を制動することで、インバータ式クレーン装置の運転を禁止する。
【0023】
なお、一度、異常(欠相)と判断した場合は、電源遮断で、マイコン22RAMエリアのクリアがされない限りは、異常状態が解除されないことは、
図4から明らかである。
【0024】
次に、供給電源の多相の接続状態が正常接続と異なり間違って接続された違相の場合の違相検出について説明する。違相検出は、前記欠相検出と同様に、
図3のR,S,T相検出部21で実施する。
【0025】
違相の判断は、例えば、マイコン22のタイマ割込処理で実施する。
図5の違相検出処理のフロー図において、まず、違相検出が終了しているか確認する(S201)。終了していれば違相検出処理を実施しない。終了していなければ、違相検出処理を実施する。ここで、前記違相検出処理実施条件を設定したのは、1度判断終了したら、電源遮断されるまで、違相の状態は変化しないことは明らかなので、マイコン22の処理量を低減するためである。
【0026】
違相検出が終了していなければ(S201)、違相検出を開始して良いか確認する(S202)。開始条件は、R相検出ポート入力状態が「H」のときである(S203、S204)。ここで、前記開始条件を設定したのは、3相電源入力前の状態で、検出を開始しないようにするためである。
【0027】
違相検出がスタート(S202)したら、R相の検出終了を確認する(S205)。検出終了していなければ、R相検出ポート入力状態を確認(S206)し、「L」ならば、そのときの、S相検出ポート入力状態を保存し(S207)、R相の検出を終了する(S208)。R相検出処理を終了(S205)したら、S相検出ポート入力状態を確認し(S209)、「L」ならば、そのときの、T相検出ポート入力状態を保存する(S210)。T相検出ポート入力状態の保存(S210)を終了したら、保存してあるS,T相の入力状態を確認し(S211)、S,T相が共に「H」ならば、正常(正相)と判断する(S212)。S,T相が共に「H」でなければ、異常(違相)と判断する(S213)。正常か異常を判断したら、違相検出を終了する(S214)。
【0028】
ここで、この正相、違相の判断の詳細説明を、
図6A,6Bのタイミングチャートを用いて説明する。
【0029】
図6Aが正相の場合のタイミングチャートである。
図6Aにおいて、(1)の記載が
図5の処理S202〜S204、(2)の記載が処理S205,S206、(3)の記載が処理S207、(4)の記載がS209、(5)の記載がS210、(6)の記載がS211〜S212に対応する。すなわち、R,S,T相が正しく接続されている場合は、マイコン22へのパルス波形入力はR,S,T相が順番に位相がずれた形となるので、R相の「H」から「L」へのタイミングでS相検出ポートのレベルは「H」であり、また、S相の「H」から「L」へのタイミングでT相検出ポートのレベルは「H」となるので、入力状態を保存したS相、T相が共に「H」ならば、正常と判断できる。
【0030】
一方、違相の場合は、
図6Bに示すタイミングチャートとなる。
図6Bに示すように、違相のパターンは5パターンあり、R相の「H」から「L」へのタイミングでS相検出ポートを保存したレベルと、続くS相検出ポートレベルが「L」のタイミングでT相検出ポートを保存したレベルは、
図6Bに示すように、いずれの場合も両方が「H」とならない。よって、入力状態を保存したS相、T相が共に「H」でなければ違相と判断できる。
【0031】
なお、R,S,T検出ポートへの入力波形は
図6の場合ONデューティー50%で記載しているが、ONデューティーは回路定数で自由に設定でき、また、違相の判断処理をONデューティーの比率により作成する必要があることは言うまでもない。
【0032】
前記R,S,T各相いずれかで違相と判断した場合、インバータの動作を禁止すると共に、誘導電動機用ブレーキ16を制動することで、インバータ式クレーン装置の運転を禁止する。
【0033】
次に、供給電源の多相の接続状態において特定の接地されるべき接地相が接地されているかを検出する接地相検出について説明する。接地相検出は、例えば、
図3の接地相検出部23で実施する。接地相検出部23は、交流電圧を半波整流し、マイコン22に5Vのパルス波形で入力する。3相電源うちの特定の接地される接地相(通常はS相)が接地されていない場合は、電位差が発生するので、交流電圧が入力され、マイコン22に5Vのパルス波形が入力される。よって、マイコン22へは、「H」レベルと「L」レベルが所定の周期で交互に入力されることになる。一方、接地相が接地されている場合は、電位差がゼロなので、交流電圧が入力されず、マイコン22へ常時「H」レベルの入力がされる。
【0034】
接地相の判断は、例えば、マイコン22のタイマ割込処理で実施する。
図7の接地相検出処理のフロー図において、まず、接地相の異常を検出済みか確認し(S301)、異常を検出していなければ、接地相検出ポート入力状態を確認する(S302)。接地相検出ポートの入力状態が「L」ならば、接地相Lカウントを+1する(S303)。接地相検出ポートの入力状態が「H」ならば、接地相Hカウントを+1する(S304)。次に、接地相LカウントとHカウントの値を合計し、合計値が20回以上ならば(S305)、接地相Lカウント値を確認する(S306)。接地相Lカウント値がゼロでない場合は、接地相が接地されていないので、接地相の異常と判断する(SS09)。すなわち、接地相が接地されていない場合は、交流電圧が入力されるので、マイコン22へ入力は「H」レベルと「L」レベルが所定の周期で交互に入力され、接地相Lカウント値はゼロにならないためである。接地相Lカウント値がゼロの場合は、正常に接地されていることを示しているので、接地相は正常であると判断する(SS07)。
【0035】
また、接地相LカウントとHカウントの値を合計し、合計値が20回以上の処理(S306)を実施した後、再度、接地相の異常を検出するために、カウントしていた接地相LカウントとHカウントの値をゼロクリアする(S308)。なお、本実施例では、接地相LカウントとHカウントの値を合計し、合計値が20回以上の場合を判断しているが、誤検出を防止する目的で、20回に限定されず、他の値に設定しても良い。
【0036】
接地相が異常(接地されていない)と判断した場合、前記、欠相、違相と同様に、インバータの動作を禁止すると共に、誘導電動機用ブレーキ16を制動することで、インバータ式クレーン装置の運転を禁止する。
【0037】
なお、一度、異常(接地されていない)と判断した場合は、電源遮断で、マイコン22のRAMエリアのクリアがされない限りは、異常状態が解除されないことは、
図7からあきらかである。
【0038】
欠相、違相、接地相の異常検出は前記により実施し、異常と判断した場合、例えば、巻上・横行インバータ制御部12、走行インバータ制御部18から信号を出力し、外部に取付けたランプを点灯させることで異常を知ることができる。
【0039】
また、巻上・横行インバータ制御部12、走行インバータ制御部18に表示器を設け、表示器に異常を表示しても良い。
【0040】
以上のように、本実施例によれば、3相電源と、巻上用電動機を備えた巻上用装置と、該巻上用電動機の動作を制御する巻上インバータ装置と、前記3相電源の特定の相が接地されているかを検出する検出部とを有し、前記検出部により接地されていないと検出した場合、該接地されていない情報を外部に出力する手段を備えるインバータ式クレーン装置により、接地できていない場合は異常を知らせることで、感電を防止することができる。また、検出部により接地されていないと検出した場合、運転を停止する手段を備えることで意図しない動作になることが無く、安全性が向上する。
【0041】
さらには、3相電源の欠相、違相を検出する検出部を有し、該検出部により3相電源が欠相または違相である場合、異常情報を外部に出力する手段を備えるインバータ式クレーン装置により、欠相、違相を知らせることで、機器の破損等の想定外の問題が発生することを防止できる。また、検出部により3相電源が欠相または違相である場合、運転を停止する手段を備えたことで意図しない動作になることが無く、安全性が向上するインバータ式クレーン装置を提供できる。
【0042】
また、3相電源の欠相、違相、または特定の相が接地されているかを検出する検出部を有し、該検出部により3相電源が欠相、違相または接地されていないと検出した場合、該異常情報を外部に出力する手段を備えるインバータ式クレーン装置により、機器の破損等の想定外の問題が発生することを防止できる。また、検出部により3相電源が欠相、違相または接地されていないと検出した場合、運転を停止する手段を備えたことで意図しない動作になることが無く、安全性が向上するインバータ式クレーン装置を提供できる。
【0043】
また、前記検出部は3相電源の波形を検出し、検出した波形から欠相、違相または接地されているかを判断することで、簡単な構成により、異常を検出することが出来る。
【0044】
すなわち、本実施例により、欠相、違相、接地相の異常を検出することができ、異常を検出した場合、インバータの動作を禁止すると共に、誘導電動機用ブレーキを制動するので、インバータ式クレーン装置の運転を禁止することができ、意図しない動作になることが無く、安全性が向上する。また、欠相、違相、接地相の異常検出状態を外部に出力し、異常を知らせることができるので、異常発生に気付くことができる。
【0045】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、欠相、違相、接地相の異常のうち何れか1つのみ検出しても良いし、いずれかの組み合わせで検出を行っても良い。また、異常検出時、異常を知らせるだけでも良く、動作を禁止するだけでも、両者を組み合わせても良い。