特許 6735712 巻上機及び巻上機の過負荷検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6735712

(24)【登録日】2020年7月16日

(45)【発行日】2020年8月5日

(54)【発明の名称】巻上機及び巻上機の過負荷検出方法

(51)【国際特許分類】

   B66D 1/58 20060101AFI20200728BHJP

   B66D 3/20 20060101ALI20200728BHJP

【ＦＩ】

   B66D1/58 E

   B66D1/58 A

   B66D3/20 A

【請求項の数】15

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-128233(P2017-128233)

(22)【出願日】2017年6月30日

(65)【公開番号】特開2019-11165(P2019-11165A)

(43)【公開日】2019年1月24日

【審査請求日】2019年2月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(72)【発明者】

【氏名】田上 達也

(72)【発明者】

【氏名】及川 裕吾

【審査官】 有賀 信

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５８−１０６３９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５６−０８４５９２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−２０９０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４７３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６６８９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６６Ｄ １／００─ ５／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吊荷を巻上げ動作または巻下げ動作を行う電動機と、前記電動機を制御する制御手段とを有する巻上機であって、
前記制御手段は、前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータを制御するインバータ制御部とを含み、
さらに、
前記制御手段により算出される第一の所定位置を記憶する記憶手段と、
前記巻上げ動作中の過負荷状態を特定する過負荷判定手段と、を備え、
前記過負荷判定手段にて前記過負荷状態と特定された場合に、前記巻上げ動作を禁止し、前記第一の所定位置になるまで前記巻下げ動作を行うこと
を特徴とする巻上機。

【請求項2】

請求項１に記載の巻上機であって、
前記過負荷状態と特定された後に前記巻上げ動作を行う場合には、前記第一の所定位置まで前記巻下げ動作を行う必要があること
を特徴とする巻上機。

【請求項3】

請求項２に記載の巻上機であって、
入力手段を有しており、
前記第一の所定位置までの前記巻下げ動作は入力手段に入力された情報によって行われること
を特徴とする巻上機。

【請求項4】

請求項２に記載の巻上機であって、
前記第一の所定位置までの前記巻下げ動作は、前記第一の所定位置で停止すること
を特徴とする巻上機。

【請求項5】

請求項２に記載の巻上機であって、
前記第一の所定位置までの前記巻下げ動作は自動で行われること
を特徴とする巻上機。

【請求項6】

請求項２に記載の巻上機であって、
さらに、前記記憶手段に、前記第一の所定位置とは異なる第二の所定位置が記憶されており、
前記過負荷状態と特定された後に、前記第二の所定位置まで前記巻下げ動作が行われること
を特徴とする巻上機。

【請求項7】

請求項１に記載の巻上機であって、
前記第一の所定位置の特定は、前記電動機の回転数によって特定されること
を特徴とする巻上機。

【請求項8】

請求項１に記載の巻上機であって、
前記第一の所定位置の特定は、前記電動機に取り付けられたフックの位置によって特定されること
を特徴とする巻上機。

【請求項9】

吊荷を巻上げ動作または巻下げ動作を行う電動機と、前記電動機を制御する制御手段と、を有する巻上機の過負荷検出方法であって、
前記制御手段は、前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータを制御するインバータ制御部とを含み、
前記制御手段により第一の所定位置を算出する工程と、
記憶手段に前記第一の所定位置を記憶する工程と、
前記巻上げ動作中の過負荷状態を特定する過負荷判定工程と、
前記過負荷状態と特定された場合に、前記巻上げ動作を禁止し、前記第一の所定位置になるまで前記巻下げ動作を行う工程と、
を有することを特徴とする過負荷検出方法。

【請求項10】

請求項９に記載の巻上機の過負荷検出方法であって、
前記過負荷状態と特定された後に前記巻上げ動作を行う場合には、前記第一の所定位置まで前記巻下げ動作を行う必要があること
を特徴とする過負荷検出方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の巻上機の過負荷検出方法であって、
前記第一の所定位置までの前記巻下げ動作は入力手段に入力された情報によって行われること
を特徴とする過負荷検出方法。

【請求項12】

請求項１０に記載の巻上機の過負荷検出方法であって、
前記第一の所定位置までの前記巻下げ動作は、前記第一の所定位置で停止することを特徴とする過負荷検出方法。

【請求項13】

請求項１０に記載の巻上機の過負荷検出方法であって、
前記第一の所定位置までの前記巻下げ動作は自動で行われること
を特徴とする過負荷検出方法。

【請求項14】

請求項１０に記載の巻上機の過負荷検出方法であって、
さらに、前記記憶手段に前記第一の所定位置とは異なる第二の所定位置が記憶されており、
前記過負荷状態と特定された後に、前記第二の所定位置まで前記巻下げ動作が行われること
を特徴とする過負荷検出方法。

【請求項15】

請求項９に記載の巻上機の過負荷検出方法であって、
前記第一の所定位置の特定は、前記電動機に取り付けられたフックの位置によって特定されること
を特徴とする過負荷検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、巻上機及び巻上機の過負荷検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、「ホイストクレーン装置の駆動にインバータ装置と誘導電動機を用い、誘導電動機へ供給される電圧および電流から吊り上げ荷重が必要とするトルクを演算により求め、予め吊り上げ最大荷重トルクを設定する設定器を設け、該設定器の出力と前記吊り上げトルク演算値とを比較し、前記吊り上げトルク演算値が前記設定器の出力より大であるとき荷重吊り上げを停止する。」ことが開示されている。（要約参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】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】

【0004】

従来、電動機へ供給される電圧や電流から巻上機の過負荷状態を検出する方法や、電動機へ供給される電圧や電流を計測し、演算等の処理を行い、巻上機の過負荷状態を検出し、巻上機が過負荷状態のまま運転することを防止する方法がある。

【0005】

しかしながら、巻上機の過負荷状態を検出するためには一定時間、電動機の運転を行わなければならない。そのため、巻上機の過負荷状態を検出した後、巻上機の過負荷検出状態を所定の操作によって解除した後に、再び過負荷状態を検出するまで吊荷を巻上ることが可能となっていた。

【0006】

特許文献１では「誘導電動機の発生するトルク演算器の出力が前記吊り上げ最大荷重トルク量設定器の設定値を越える場合、前記誘導電動機による吊り上げ運転を一旦停止し、巻下げ方向のみの運転を可能とする」と記載されているが（請求項２参照）、過負荷検出状態を解除するタイミングが開示されていないため、過負荷状態で吊荷の巻上を行える場合があるが、上記課題について考慮されていない。

【0007】

そこで、本発明は、過負荷状態で巻上機が巻上動作し続けることによる巻上機の破損を防止し、安全な操作が可能となる巻上機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の一例を挙げるならば、吊荷を巻上げ動作または巻下げ動作を行う電動機と、電動機を制御する制御手段とを有する巻上機であって、予め記憶手段に第一の所定位置を記憶し、巻上げ動作中の過負荷状態を特定する過負荷判定手段と、過負荷状態と特定された場合に、巻上げ動作を禁止し、第一の所定位置まで巻下げ動作を行うことを特徴とする巻上機である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、巻上機が過負荷状態で巻上げを動作し続けることによる巻上機の破損を防止し、安全な操作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１における巻上機の構成図の一例である。

【図2】実施例１における巻上機の制御システムの構成の一例である。

【図3】実施例１における巻上機の制御システムの構成の一例である。

【図4】実施例１における巻上機の過負荷検出状態解除の制御フローの一例である。

【図5】実施例１における巻上機の動作のイメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、各実施例について、図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0012】

図１を用い、本実施例における巻上機の構成の一例について説明する。図１は、本実施例における巻上機の構成の一例を示す。

【0013】

巻上機は、フック１０６に取付けられた荷物を、操作入力装置１０２からの動作指令を取込んだ制御装置１０１により電動機１０４を制御する。また、電動機１０４は、減速機１０９を介してロープ巻取ドラム１０５を回転させることにより、ワイヤーロープ１０８を巻上、巻下させる。これにより、フック１０６に取り付けられた荷物は、Ｚ方向（＋Ｚ方向、−Ｚ方向の矢印で示す。）に移動する。即ち、上下方向に荷物を移動する。

【0014】

図２を用い、本実施例における巻上機の制御構成について説明する。図２は、本実施例における制御装置２０１の構成の一例を示す。

【0015】

制御装置１０１は、電動機１０４を駆動するインバータ２０１、インバータ２０１を制御するインバータ御部２０２、インバータ制御部２０２において保持・保存されている情報を送信する通信装置２０３を有する。

【0016】

電動機１０４は、制御装置１０１に設けられたインバータ制御部２０２により制御される。即ち、操作入力装置１０２から所定の動作指令を受けると、インバータ制御部２０２は動作指令に基いたインバータ制御信号を生成し、インバータ制御信号によってインバータ２０１を制御し、インバータ２０１から電動機１０４の駆動に必要な周波数、電圧、電流を電動機１０４に与える。さらに、電磁ブレーキ１０３を開放制御することで、フック１０６に取付けられた吊荷１０７が落下することなくＺ方向に移動させる。

【0017】

次に、インバータ制御部２０２の構成の一例について、図３を用いて説明する。図３は、本実施例におけるインバータ制御部２０２の構成の一例を示す。

【0018】

インバータ制御部２０２は、制御部３０１、情報記憶部３０２、出力部３０３を有する。制御部３０１は、操作入力装置１０２からの動作指令に基づきインバータ２０１を制御して電動機１０４を駆動する。

【0019】

制御部３０１は、インバータ２０１から取得した周波数、電流値や電圧、それらに基づき算出した吊荷重や出力トルク、エンコーダ１１０（回転検出部）から取得した電動機１０４の回転状況（パルス信号）などから負荷状態を判定し、インバータ２０１を制御する。電動機１０４の回転状況を検出するには電動機１０４の回転軸に取り付けられたエンコーダ１１０から発せられる回転数に対応するパルス信号を用いることができる。

【0020】

制御部３０１は、必要に応じて電磁ブレーキ１０３の開放およびロックを制御する。制御部３０１は、エンコーダ１１０（回転検出部）から取得した電動機１０４の回転状況（パルス信号）に基づき、計算処理等を行って現在のフック１０６の位置を取得する。
なお、フック位置の取得手段は、エンコーダ１１０（回転検出部）より算出される値に限定されずフック位置が検出できるものであれば良い。

【0021】

また、制御部３０１は、過負荷検出状態において、所定位置と現在のフック位置を比較し、過負荷検出状態を解除可能か判定する。

【0022】

情報記憶部３０２は、制御装置１０１が搭載される巻上機の過負荷検出の所定の閾値を保存している。ここで過負荷状態の検出とは、ホイストが吊上げられる重さよりも重い吊荷を吊り上げた状態、巻上げ動作の際に電動機１０４またはインバータ２０１に所定の電流よりも多くの電流が流れていることを検出した状態、モータのすべり周波数が所定の値よりも大きな場合または小さな場合である状態等である。

【0023】

この過負荷検出方法は上記に限られず所定の閾値との比較によって検出することができ、例えばホイスト定格負荷、定格電流、モータのすべり周波数など、過負荷状態を判定することが可能な情報であれば良い。

【0024】

また、情報記憶部３０２は、制御部３０１において巻上機の過負荷状態を検出した際に、巻上機が過負荷検出状態であること記憶する。

【0025】

情報記憶部３０２は制御部３０１にて算出したフック位置を取得し、保存する。情報記憶部３０２は、過負荷検出状態解除位置となるフック位置を保存している。過負荷検出状態解除位置となるフック位置は、例えばフック１０６の動作開始位置を用いるとよい。

【0026】

動作開始位置とは、巻上機が動作した際のフックの高さを示すものであり、吊荷が地切りした高さ、吊荷をフックに取り付けた高さを動作開始位置とすることができる。これを第一の所定の高さと呼ぶ。

【0027】

また、吊荷が地切した高さとは、フックに吊荷を取り付けた後に、電動機１０４が吊荷を吊上げる際に、インバータの負荷が上昇した高さである。つまり、吊荷が地切りする際には、インバータ２０１に流れる電流または電動機１０４に流れる電流が、吊荷が地面または接地面に接触した状態に比べて大きくなるため、地切りした高さを特定することが可能となる。

【0028】

また、動作開始位置として地切りした高さを用いる場合には、地切した高さよりも高い位置でフック１０６を停止させることが望ましい。これを第二の所定の高さと呼ぶ。つまり、第二の所定の高さでフックを停止させると、安全性を向上させることができる。

【0029】

動作開始位置をフックに吊荷を取り付けた高さとする場合には、吊荷が地切りされていない場合があるため、過負荷状態であることを検出した場合には、フックに吊荷を取り付けた高さよりも高い位置で停止すると、吊荷が地面または接地面に接触しないため有効である。

【0030】

すなわち、巻上げ動作中に過負荷状態であると検出した場合には、過負荷状態であることを検出したフックの高さから吊荷を取り付けた高さの間の所定の高さでフックが停止するということである。 なお、過負荷検出状態解除の閾値となるフック位置は予め設定することが可能である。また、過負荷検出状態解除の閾値となるフック位置は一か所に限定されず、複数か所設定することができる。

【0031】

例えば、過負荷状態を検出した場合に巻上げ動作を禁止することができ、この際には、巻下げ動作を認め、巻下げボタンを押した場合には、第ニの所定の高さまでフックが巻下げられ、一度目の停止動作をする。一度目の停止動作まで巻下げボタンを継続した場合であっても、第ニの所定の高さでフックが停止するとよい。

【0032】

一度目の停止後に、巻下げボタンを一度解除し、その後押下することによって、第一の所定の高さまでフックが巻き下げられることができる。

【0033】

これによって、巻上機が過負荷状態を検出した際に、ユーザが巻下げボタンを巻下げボタンを押下し続けた場合であっても、フックが所定の高さで停止されるため、吊荷が地面または接地面に触れることを防止できる。第二の所定の高さの方が、第一の所定の高さよりも高いと吊荷が地面に直接接地することを防止でき安全性が向上する。

【0034】

また、ユーザは第二の所定の高さで停止することを確認し巻下げボタンを離した後に、再度巻下げボタンを押下することで、明確に第一の所定の高さまでフックを下げることを認識することができる。ひいては、作業の安全性を向上させることができる。

【0035】

変形例として、動作開始位置を一度の巻上げ動作の開始位置とすることもできる。つまり、巻上げ動作で押下し続けた際に、過負荷状態を検出しフック位置が停止すると、その際に巻下げ動作を行うことができるが、巻上げ動作の開始位置までフックを巻き下げることができる。

【0036】

言い換えると、フックの高さが地面から１ｍの高さで巻上げボタンを押し続け、フック２ｍ過負荷状態を検出した場合には、巻上げボタンを押し始めた１ｍの高さまでフックを巻き下げることができる。

【0037】

先に説明したように、フックが１ｍの高さを第一の所定の高さとして設定し、第一の所定の高さから過負荷状態を検出したフック高さの半分の高さを第二の所定の高さとすることもできる。

【0038】

この場合は、１．５ｍを第二の所定の高さとして設定することができる。なお、半分の高さを第二の所定の高さとしたが、これに限られず１．２５ｍや１．７５ｍ等の１／４ごとであってもよく、吊荷との関係で適宜選択変更が可能である。また、第三の所定の高さや第四の所定の高さを設けることもできる。

【0039】

次に図４を用い、本実施例の過負荷状態解除方法の制御フローの一例を説明する。図4は実施例１における巻上機の過負荷検出状態解除の制御フローの一例である。

【0040】

操作装置１０２より出力された動作指令が制御部３０１へ入力された際、巻上動作開始かを判定する(Ｓ４０１)。次に過負荷検出解除の閾値となるフック位置として、エンコーダ１１０が取得した回転位置や回転確度を用いて算出された現在のフック位置を情報記憶部３０２に記憶する（Ｓ４０２）。

【0041】

次に、情報記憶部３０２に記憶された情報から、過負荷状態か否かの判定を行う（Ｓ４０４）。操作装置１０２より制御部３０１へ入力された動作指令に従い、インバータ２０１によって動作する電動機１０４は停止指令があるまで動作を継続し、停止指令を受けた場合には動作を停止する（Ｓ４０２，Ｓ４０４）。停止指令とはユーザが押下した巻上げボタンを離した場合や、過負荷状態を検出した場合に送信される指令である。

【0042】

次に、制御部３０１にてインバータ２０１から取得した電流値や電圧、それらに基づき算出した吊荷重や出力トルクなどと、情報記憶部３０２に保存されている過負荷状態を判定する閾値とを比較し、過負荷状態を判定する閾値を超えていた場合に過負荷状態を検出する（Ｓ４０４）。

【0043】

過負荷状態を検出した場合、巻上動作を禁止し、巻下動作のみが可能となるようにする。（Ｓ４０５）。巻下げ動作は上述の通りである。

【0044】

巻下動作を行った際、現在のフック位置と動作開始時のフック位置の比較を行う（Ｓ４０７）。現在のフック位置が過負荷検出状態解除位置以下となった場合、過負荷検出状態の解除と巻上動作禁止の解除を行う（Ｓ４０８）。

【0045】

以上説明したように本発明によれば、過負荷状態で巻上げ動作をし続けることによる巻上機の破損を防止し、安全な操作が可能となる巻上機を提供することができる。

【符号の説明】

【0046】

１０１…制御装置、１０２…操作入力装置、１０３…ブレーキ、１０４…モータ、１０５…ロープ巻取ドラム、１０６…フック、１０７…吊荷、１０８…ロープ、１０９…減速機、１１０…エンコーダ、２０１…インバータ、２０２…インバータ制御部、２０３…通信装置、３０１…制御部、３０２…情報記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】