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発明の名称 天井走行クレーン巻上装置の制動方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−133090
公開日 平成7年(1995)5月23日
出願番号 特願平5−304732
出願日 平成5年(1993)11月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】林 清明 (外1名)
発明者 服部 昭二 / 田中 重明 / 山村 誠
要約 目的
巻上装置のブレーキのライニング表面がグレージング状態になることを防止する。

構成
インバータの出力周波数の検知リレーと、この検知リレーの信号出力により作動する電磁ブレーキ機構とを持ち、起動時には所要起動トルク発生に相当する周波数を検知して電磁ブレーキを開放し、停止時には予め設定した一定値を検出して電磁ブレーキをロックする。また上記ブレーキ閉動作信号周波数を超えない低速運転状態から停止の時はインバータの出力周波数が起動時にブレーキを開放する周波数まで低下したことを検知して電磁ブレーキをロックする。
特許請求の範囲
【請求項1】 インバータにより速度制御を行う天井走行クレーンの巻上装置において、前記インバータの出力周波数を検知する検知リレーと、この検知リレーの信号出力によって作動する電磁ブレーキ機構とを持ち、起動時には荷重を吊り上げることの可能な起動トルク発生に相当する周波数を検知した信号出力により電磁ブレーキを開放し、通常の運転における停止時には定格周波数の1/2以下、望ましくは5Hz〜20Hzの範囲に予め設定した一定値を検出して電磁ブレーキをロックすることを標準とするとともに、別に電動機を停止状態から起動して上記ブレーキ閉動作信号周波数(以下ロック周波数という)を超えない周波数範囲で運転するときは低速度で運転が可能であり、この低速運転状態から停止の時はインバータの出力周波数が起動時にブレーキを開放する周波数まで低下したことを検知して電磁ブレーキのロックを行うことを特徴とする天井走行クレーン巻上装置の制動方法。
【請求項2】 制動方法は、ロック周波数以下の低速度での運転を行うとき、及びロツク周波数以上の比較的高速でのロックは特定の時のみ実施し、一般には常に低速時に至って停止させる運転を行うときは、ブレーキ制御回路を切り替えてロック周波数の設定機構を開放し、低い周波数でも電磁ブレーキは開放のまま運転が可能であり、この低速運転状態から停止の時はインバータの出力周波数が起動時にブレーキを開放する周波数まで低下したことを検知して電磁ブレーキのロックを行うよう制御回路の切り替えを行うことを特徴とする請求項1記載の天井走行クレーン巻上装置の制動方法。
【請求項3】 ロック周波数の設定は、定格荷重を吊って停止する場合にブレーキドラムがブレーキライニングに対する中心角相当分だけ滑り回転する周波数を設定することを特徴とする請求項1記載の天井走行クレーン巻上装置の制動方法。
【請求項4】 ロック周波数の設定に変えて、巻上電動機の回転数を設定することを特徴とする請求項1記載の天井走行クレーン巻上装置の制動方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインバータ制御によって駆動する巻上装置の制動に好適な制御を行う天井走行クレーン巻上装置の制動方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電動機を直接に電源に接続して制御していた旧来の巻上装置では、運転の停止に際して停止信号と同時に電源が遮断され、電磁ブレーキが瞬時に動作するために、慣性によって電動機の回転数がまだ高い時点でブレーキのライニングとドラムが摺動しながら減速する過程を辿るため、ライニングの摩耗が激しい。クレーン利用の上で重要かつ頻度の高いものほどこの傾向が大きいため、ブレーキに対する補修を頻繁に行う必要があり、保守上の負担が大きい。一方、近年天井クレーンにおいて、巻上電動機をインバータによって制御する方式が広く採用される傾向にある。巻上機構をインバータで駆動することは、広範囲に効率よく速度制御を行うことが可能であり、そのほかにもショックレス運転や位置合わせ能力の向上など、クレーン機能を大きく発展させている。このインバータ制御による巻上装置の速度範囲は、微速状態から定格速度に至るいわゆる低速領域のみならず、負荷の荷重に応じて定格速度以上に運転できるいわゆる高速領域まで広範囲であり、それぞれ用途に即して活用されている。しかしながら軽負荷高速運転の活用に比べて一般に低速領域での運転の度合は比較的に低く、特殊な用途を除けば概ね定格速度の半速付近までの低速運転で可とするケースが多い。特に巻下運転の場合には、目的場所の付近まで高速で巻下した後、再スタートして微細な位置合わせをする運転法がよく行われる。
【0003】インバータ制御を行う巻上装置では、停止の指示が出たときには、まずインバータの出力周波数が徐々に低下しながら回生による制動力を生じて電気的制動を行い、一定の低速に達したことを検知したところでブレーキを動作させる。このようにするときは、停止時のショックもなく、またブレーキライニングの摩耗が殆ど発生せず、保守上に大きなメリットを与えることができる。一般には、このブレーキを動作させる一定の低速値として、ブレーキ動作時の拘束電流を最小とするために、定格荷重を吊って充分に安全な周波数出力の限界での回転数を目標とすることが多い。例えばインバータの出力電圧と周波数とを検知してブレーキ開閉を行うものは特公平2−1069号公報、またインバータの出力電流を検知する方式は同じく特公平4−53799号公報など、ブレーキタイミングの決定には多くの技術が知られている。
【0004】従来のインバータ制御による巻上装置部のブレーキ部分の回路の一例を図6に示す。検知リレーRyは、電圧、電流または周波数の何れかあるいはこれらを複合した発生トルクとして検出し、予め設定した値で動作するリレーである。巻上装置を起動させるときは、インバータ出力が立ち上がってRyの設定値に達すると電磁接触機75Bが励磁され、電磁ブレーキが開いて電動機が回転を始める。また停止の場合はインバータ出力が低下してRyの設定値まで降下したことを検知して75Bが開放され、ブレーキが閉じる。
【0005】一般的にはこの最終的なインバータ出力は、停止ショックや拘束電流の小さいことを目的として、あるいは微速運転の特徴を示すため、例えば3Hz程度の低速を以て設定値としていることが多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法で運転される巻上装置では、経年運転中にブレーキライニングの表面が研磨されることがないため硬化し、光沢のあるガラス状の表面状態(以下グレージングという)を呈することがあり、制動力の低下が起きる恐れがある。特に、環境の上で湿気が多い現場や季節気候の影響が大きいときにはライニングは吸湿し、表面状態がグレージング状態であることと重なって摩擦係数が小さくなり、ブレーキ作動時に滑り現象の発生が起きてくる不具合が予想される。巻上装置において停止に際して滑りが発生することは、作業効率が悪くなるばかりでなく、事故につながる可能性が大きいことでもあり、日常運転の上では根絶をしなければならない。
【0007】本発明は、インバータ制御の巻上装置のブレーキに対し、ライニング表面がグレージング状態にならないように維持するための制動方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するためになしたもので、第1の発明は、インバータにより速度制御を行う天井走行クレーンの巻上装置において、前記インバータの出力周波数を検知する検知リレーと、この検知リレーの信号出力によって作動する電磁ブレーキ機構とを持ち、起動時には荷重を吊り上げることの可能な起動トルク発生に相当する周波数を検知した信号出力により電磁ブレーキを開放し、通常の運転における停止時には定格周波数の1/2以下、望ましくは5Hz〜20Hzの範囲に予め設定した一定値を検出して電磁ブレーキをロックすることを標準とするとともに、別に電動機を停止状態から起動して上記ブレーキ閉動作信号周波数(以下ロック周波数という)を超えない周波数範囲で運転するときは低速度で運転が可能であり、この低速運転状態から停止の時はインバータの出力周波数が起動時にブレーキを開放する周波数まで低下したことを検知して電磁ブレーキのロックを行うことを要旨とする。
【0009】また、第2の発明は、制動方法は、ロック周波数以下の低速度での運転を行うとき、及びロツク周波数以上の比較的高速でのロックは特定の時のみ実施し、一般には常に低速時に至って停止させる運転を行うときは、ブレーキ制御回路を切り替えてロック周波数の設定機構を開放し、低い周波数でも電磁ブレーキは開放のまま運転が可能であり、この低速運転状態から停止の時はインバータの出力周波数が起動時にブレーキを開放する周波数まで低下したことを検知して電磁ブレーキのロックを行うよう制御回路の切り替えを行うことを要旨とする。
【0010】また、第3の発明は、ロック周波数の設定は、定格荷重を吊って停止する場合にブレーキドラムがブレーキライニングに対する中心角相当分だけ滑り回転する周波数を設定することを要旨とするものである。
【0011】また、第4の発明は、ロック周波数の設定に変えて、巻上電動機の回転数を設定することを要旨とするものである。
【0012】
【作用】ブレーキの閉動作信号を与える検知リレーの設定値を2段構成とし、通常運転ではロック周波数をインバータ出力周波数の定格値の1/2以下、望ましくは5Hz〜20Hzの範囲で設定し、比較的高い回転数の状態でブレーキの閉動作を行って、ライニングとブレーキドラムの間に生じる滑り摩擦現象によってライニングのグレージング化を防ぎ、また摩擦に伴う発熱により、湿気を放散して常にライニング表面を良好な状態に維持する。さらに、ロック周波数よりも低い速度範囲内で運転させるときは、電動機の起動から停止までを一貫して上記ロツク周波数より低い速度範囲内で運転することによってブレーキ閉動作信号を起動時と同一の低い値とし、インバータ出力の全範囲で運転することができる。また、別にブレーキの閉動作信号を設定する回路を切り替えることにより任意に低い速度までブレーキ動作を延長し充分な低速でのブレーキ閉動作を得ることも可能である。なお、上記の起動時及び低速からの停止時の検知にはインバータの周波数の他に出力電圧、電流あるいは発生トルクを検知する方式のものでもよく、またロック周波数の代わりには巻上電動機の回転数を設定して同様の効果を得ることができる。
【0013】
【実施例】以下本発明天井走行クレーン巻上装置の制動方法を図示の実施例にもとづいて説明する。インバータ制御によって駆動される天井クレーンのシステム構成は図2に、また巻上装置については図1のような構成である。但し図は検知リレーは周波数を検知する方式としたときの例を示すもので、その回路と動作に関する原理的な構成を図3に示す。図においてインバータIvには、その周波数モニター端子FmとL間に低周波数(例えば3Hz)を検知する検知リレーFm1を、また通常の使用におけるロック周波数(例えば定格周波数の1/2以下、望ましくは5Hz〜20Hzの範囲における設定値)を検知する第2の検知リレーFm2を接続する。
【0014】また、正方向運転端子Fw−L間及び逆方向運転端子Rv−L間には、それぞれ電磁接触機Fx及びRvを接続し、各方向ごとに始動スイッチSF1及びSR1、停止スイッチSF2及びSR2を接続する。
【0015】電磁ブレーキB及び電磁ブレーキ用開閉器75を備えたブレーキ制御器回路BCは電源R,Tに直接に接続されるが、その構成と基本的な動作を図3に基づき説明する。回転方向を正転側とすれば、まず始動スイッチSF1を投入すると電磁接触機FxがONし、停止スイツチSF2と直列に設けた常開補助接点Fxaにより自己保持される。また別に2個の常開補助接点Fxaを有し、1接点はインバータのフリーラン制御端子Fr−L間を接続し、他の1接点はブレーキ制御器BCに設けた開閉器75の回路の待機状態を構成する。この状態からインバータ出力が発生を始め、負荷を維持できるトルクが発生する周波数(仮に3Hzとする)に達すると第1検知リレーFm1がONして開閉器75の回路に設けた接点Fm1aを閉じ、該開閉器75が動作しブレーキが開き、電動機が回転を始める。開閉器75は3個の常開接点を有し、1個はブレーキの開閉を行い、1個はインバータのフリーラン制御端子間FrーLを短絡する。他の1個は後述する補助リレーRyの常閉接点Rybと直列に図の様に接続する。電磁ブレーキBは作動によりブレーキシューをブレーキドラムから離間し、回転を許容するものである。
【0016】巻上速度の設定が高速であればインバータ出力周波数は上昇を続け、ブレーキのロック周波数(仮に15Hzとする)に達すると第2の検知リレーFm2がONして、開閉器75に対する励磁の並列回路を図のように構成すると常開接点Fm2aが閉じるとともに、別の補助リレーRyに対する常開接点Fm2aを閉じ、該補助リレーRyに通電して開閉器75の励磁回路に図の如く接続された常閉接点Rybを開放する。なお補助リレーRyは瞬時動作、限時復帰方式のリレーが望ましい。
【0017】このような状態からの停止時の動作は次のようになる。巻上装置を停止するときは、停止スイッチSF2によって電磁接触機FxをOFFするとインバータの出力周波数は次第に低下する。この状態では開閉器75はFm2aの閉路によってのみ励磁されているから、周波数が15Hzに達してFm2がOFFされるとFm2aが開いて開閉器75が落ち、電動機には制動力がかかり、ブレーキは若干の滑りをともなって電動機を停止させる。このときフリーラン制御端子回路FrーLも開かれるために、インバータには過大な電流が流れない。ここで補助リレーRyがOFFすると、補助リレーRyの常閉接点Rybが復帰して開閉器75が再励磁されることを防ぐために、前記開閉器75の第3常開接点を直列に接続する。また補助リレーRyは復帰時に時限を持たせることによって開閉器75が確実に落ちた後に復帰させることが望ましい。
【0018】このように高速運転から停止するときは15Hzで常に停止指令が出るので、比較的高速状態で制動力がかかることになってブレーキライニング表面はその都度研磨され、良好な状態を維持することができる。
【0019】上記は電動機の回転方向を正転側としたが、逆転側に回転させたときも全く同様である。
【0020】次に15Hz以下の低速で運転するときについて述べる。15Hz以下の低速で運転するときは、インバータ出力周波数を予め15Hz以下に設定し前述の通り始動させる。この場合には前記第2の検知リレーFm2は働かない。従って補助リレーRyは作動しないためRybは閉路のままであり、開閉器75は落ちることなく運転が可能である。停止の指令によりFxあるいはRxが開いても開閉器75は引続き励磁され、周波数がさらに低下してFm1が落ち、Fm1aによって開路して初めてブレーキが作動して電動機は静かに停止する。
【0021】この方法は、単にブレーキライニングの状態を維持することが目標であるばかりではなく、むしろ例えば吊荷を指定場所に降ろす際に荷台付近までは高速で降ろした後、微速で静かに位置合わせして着地させる運転として有効な方法でもある。
【0022】上記は高速から停止させるときは必ず15Hzでの停止を行う方式であるが、図4のように制御開路を切り替えることによって、運転時の速度にかかわらず任意に15Hzにも3Hzにもロックの周波数を変えることができる制御について述べる。
【0023】図において、CSはブレーキ制御器回路BCaに設けた切替スイッチである。いまCSをA側に入れると、起動時には前述の低周波数3HzでFm1が、またロツク周波数15HzでFm2が働き前述の説明と同様に電動機は回転する。停止に際しては開閉器75の開放信号は15Hzを検知してFm2が働き、Fm2aが開くことによって行われる。
【0024】ロック周波数以下で運転する場合、または全域を通じてブレーキのロックする周波数を3Hzとする場合には、切替スイツチCSをb側に入れる。この場合、高いロック周波数の検知リレーFm2は動作してもブレーキの主回路には影響がなく、始動時も停止時にも3Hzを検出して行われる。この方法は、ライニングの表面の滑り研磨は時々実施すればよく、一般にはショックレス停止を通常運転に採用したいときに有効である。
【0025】またブレーキの滑りは作業性と安全性を考慮して必要最小限に留めるべきである。この点を考慮して滑りの量は荷重によって相違するものであり諸般の条件によって決定すべきものではあるが、定格荷重を吊ってロックしたときの滑り回転が図5の角θ程度であることが望ましい。同図の1はブレーキドラム、2はブレーキシュー、3は2の表面に取り付けたブレーキライニングであり、滑り回転角度はブレーキライニングに対する中心角に相当する量程度を設定値とする。
【0026】上記説明において、始動時にブレーキを開放する信号検知リレーFm1は周波数によるものとしたが、この他にもインバータの出力側の電流、電圧、電力またはトルクを検出する方式があり、いずれも負荷を吊上げ可能とする量に達したことを検知する負荷量検知リレーとしてブレーキを開くようにしてもよい。また、ロック周波数検知リレーFm2に対してもこれを電動機の回転数の設定及び検知の方式によることも可能である。
【0027】
【発明の効果】本発明によるときは、従来のインバータクレーンにおける微速での電磁ブレーキの開閉とは異なり、比較的高速領域で開閉動作を行うため、ブレーキライニングの表面には適度の摩擦が生じてライニングの研削及び湿気の放散が得られ、簡単な構成の制御回路によって充分な制動力が保持できることは、作業性と安全性の向上に資するとろこが大きい。しかもインバータ制御の大きな利点である微速運転の性能をも失うことなく、また任意にその機能を選択使用できることはさらに優れた特徴を持つものということができる。また本発明において、制御回路を切り替え可能とし、制動方法を、上記ロツク周波数以上の比較的高速でのロックは特定の時のみ実施するとし、ロック周波数以下の低速度での運転を行うとき、及び一般には常に低速時に至って停止させる運転を行うときは、ブレーキ制御回路を切り替えてロック周波数の設定機構を開放し、低い周波数でも電磁ブレーキは開放のまま運転が可能であり、この低速運転状態から停止の時はインバータの出力周波数が起動時にブレーキを開放する周波数まで低下したことを検知して電磁ブレーキのロックを行うようにすることが可能であり、これによるときは、ブレーキライニングの耐久性を増すことが出来る。更に本発明において、ロック周波数の設定は、定格荷重を吊って停止する場合にブレーキドラムがブレーキライニングに対する中心角相当分だけ滑り回転する周波数を設定するときは、ライニングの研削を最小限とするのに有効である。更にまた、ロック周波数の設定に変えて、巻上電動機の回転数を設定することも可能であり、同様の効果を得ることができる。




 

 


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