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発明の名称 可変速巻上装置
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2007−70017(P2007−70017A)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
出願番号 特願2005−257326(P2005−257326)
出願日 平成17年9月6日(2005.9.6)
代理人 【識別番号】100073759
【弁理士】
【氏名又は名称】大岩 増雄
発明者 中村 洋二 / 近藤 洋 / 松尾 大輔 / 長尾 拓磨
要約 課題
荷重が変化しても巻上モータの回転速度が変化することなく、荷重の程度を判別できる可変速巻上装置を提供する。

解決手段
インバータで可変速制御される電動機1と、上記電動機の回転方向及び回転量に応じた回転パルスを出力する回転センサ2と、上記電動機の目標回転量に相当する基準パルスを発生する基準パルス発生手段5と、上記基準パルス発生手段が発生する基準パルスと上記回転センサが出力する回転パルスとの偏差を出力する偏差カウンタ6と、上記偏差カウンタからの出力偏差に応じて上記インバータの出力周波数を増減し、上記出力偏差を無くすように上記電動機を運転制御する運転制御手段8と、上記出力周波数に応じて負荷の程度を判定する負荷判定手段とを備えた構成とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
インバータで可変速制御される電動機と、上記電動機の回転方向及び回転量に応じた回転パルスを出力する回転センサと、上記電動機の目標回転量に相当する基準パルスを発生する基準パルス発生手段と、上記基準パルス発生手段が発生する基準パルスと上記回転センサが出力する回転パルスとの偏差を出力する偏差カウンタと、上記偏差カウンタからの出力偏差に応じて上記インバータの出力周波数を増減し、上記出力偏差を無くすように上記電動機を運転制御する運転制御手段と、上記出力周波数に応じて負荷の程度を判定する負荷判定手段とを備えたことを特徴とする可変速巻上装置。
【請求項2】
巻上げ運転中に上記出力周波数が設定値より低い場合に軽負荷であると判定することを特徴とする請求項1記載の可変速巻上装置。
【請求項3】
巻下げ運転中に上記出力周波数が設定値より高い場合に軽負荷であると判定することを特徴とする請求項1記載の可変速巻上装置。
【請求項4】
軽負荷であると判定すると上記電動機の目標回転量を高くして定格速度より速い速度での運転に切替えることを特徴とする請求項2または請求項3記載の可変速巻上装置。
【請求項5】
巻上げ運転中に上記出力周波数が設定値より高い場合に過荷重であると判定することを特徴とする請求項1記載の可変速巻上装置。
【請求項6】
巻下げ運転中に上記出力周波数が設定値より低い場合に過荷重であると判定することを特徴とする請求項1記載の可変速巻上装置。
【請求項7】
過荷重であると判定すると過荷重信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項5または請求項6記載の可変速巻上装置。
【請求項8】
過荷重であると判定すると運転を停止するようにしたことを特徴とする請求項5または請求項6記載の可変速巻上装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は可変速巻上装置、特にインバータによってモータの巻き上げ、巻き下げ速度を制御する可変速巻上装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の可変速巻上装置は、第1の基準周波数及びこの第1の基準周波数よりも高い周波数の第2の基準周波数を出力し得るインバータと、このインバータの出力で回転速度が制御される巻上モータと、この巻上モータの回転速度を検出する検出手段と、上記巻上モータを上記第1の基準周波数で巻上回転させている時、上記検出手段で検出した上記回転速度が予め設定した基準速度を上回った場合に、上記インバータの出力を上記第2の基準周波数に切替える切替手段とを備えた構成としていた。(例えば特許文献1参照)。
【0003】
従来の可変速巻上装置は、また、第1の基準周波数及びこの第1の基準周波数よりも高い周波数の第2の基準周波数を出力し得るインバータと、このインバータの出力で回転速度が制御される巻上モータと、この巻上モータの回転速度を検出する検出手段と、上記巻上モータを上記第1の基準周波数で巻下回転させている時、上記検出手段で検出した上記回転速度が予め設定した荷重判断基準速度以下となった場合に、上記インバータの出力を上記第2の基準周波数に切替える切替手段とを備えた構成としていた。(例えば特許文献2参照)。
【0004】
従来の可変速巻上装置は、また、2つの巻上機で荷重を共吊りする場合に、荷重を移動させるモータの回転方向及び回転量を検出する回転センサと、上記モータの目標回転量に相当する基準パルスを発生する基準パルス発生手段と、上記基準パルス発生手段のパルス数と上記回転センサが発生するパルス数との偏差を出力する偏差カウンタと、上記インバータの出力周波数を増減して上記偏差カウンタから出力される偏差を無くすように運転制御する運転制御手段とを備えた構成としていた。(例えば特許文献3参照)。
【0005】
【特許文献1】特公平7−17344号公報
【特許文献2】特公平7−17345号公報
【特許文献3】特許第3147199号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1及び2に示された従来の可変速巻上装置においては、固定した基準周波数で運転した時の巻上モータのスベリを検出する方式となっているため、荷重が重くなればなるほど、巻上運転では速度が遅くなり、巻下運転では速度が速くなるという問題点があった。
【0007】
また、特許文献3に示された従来の可変速巻上装置においては、インバータの出力周波数を増減する方式となっているため、特許文献1及び2に示されたような基準周波数を固定して荷重の程度を判別する方式は適用できないという問題点があった。
【0008】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、インバータの出力周波数を増減して荷重の軽重にかかわらず目標回転数を維持させると共に、荷重の程度を判別できる可変速巻上装置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】
この発明に係る可変速巻上装置は、インバータで可変速制御される電動機と、上記電動機の回転方向及び回転量に応じた回転パルスを出力する回転センサと、上記電動機の目標回転量に相当する基準パルスを発生する基準パルス発生手段と、上記基準パルス発生手段が発生する基準パルスと上記回転センサが出力する回転パルスとの偏差を出力する偏差カウンタと、上記偏差カウンタからの出力偏差に応じて上記インバータの出力周波数を増減し、上記出力偏差を無くすように上記電動機を運転制御する運転制御手段と、上記出力周波数に応じて負荷の程度を判定する負荷判定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【0010】
この発明に係る可変速巻上装置は上記のように構成されているため、荷重が変化しても巻上モータの回転速度が変化することなく、荷重の程度を判別することができるので、巻上機1台だけで荷重を巻上げる場合、例えば亜鉛のどぶづけメッキにおいて溶融槽から吊荷を引き上げる時に、メッキの仕上がりを左右する引き上げ速度を安定させることができると共に、過荷重になった場合には、それを判定して安全に停止させることができる効果がある。
【0011】
また、この発明によれば、荷重が変化しても巻上モータの回転速度が変化することなく運転することができ、その状態で、荷重の程度を判別することができるので、2台の巻上機で荷重を共吊りするような場合、双方の巻上機にかかる荷重が異なっても、それぞれの巻上機の速度は同一であるため吊荷が傾かないのと同時に、万が一、片荷になって一方の巻上機に過荷重がかかるようなことになっても、その巻上機の過荷重を検出して安全に停止させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図にもとづいて説明する。
図1は、実施の形態1による可変速巻上装置の構成を示すブロック図である。この図に示すように、可変速巻上装置は、巻上機のドラムを回転させる巻上モータ1と、巻上モータ1と連動して回転し巻上モータ1の回転量と回転方向に応じた回転パルスを発生する回転センサ2と、巻き上げ、巻き下げ用の押ボタンを有する操作回路3と、操作回路3からの巻上指令、巻下指令を受けて巻上モータ1がその周波数でのスベリ無しでの同期運転を目指す基準周波数を計算する基準周波数計算回路4と、基準周波数計算回路4の計算結果に対応した基準パルスを発生する基準パルス発生回路5と、基準パルス発生回路5が発生した基準パルスを累積カウントすると共に、回転センサ2が発生した回転パルスを入力し上記基準パルスの累積を打ち消す方向に累積カウントすることにより上記基準パルスと回転パルスの累積偏差カウントを出力する偏差カウンタ6と、基準パルス累積値が回転パルス累積値を上回り、偏差カウンタ6がプラスの出力をすれば補正周波数をプラス値が大きい程速く増やし、回転パルス累積値が基準パルス累積値を上回ることにより偏差カウンタ6がマイナスの出力をすれば補正周波数をマイナス値が大きい程速く減らすように作用する補正周波数計算回路7と、基準周波数計算回路4の基準周波数に補正周波数計算回路7からの補正周波数を加味して巻上モータ1に印加する電圧の周波数を計算して出力する実行周波数出力回路8により構成されている。
【0013】
次に、実施の形態1の動作について説明する。
操作回路3の巻き上げ用押ボタンを押すと、基準周波数計算回路4は始動周波数から定格速度で運転するための定格基準周波数まで、基準周波数を次第に高めるよう計算する。
【0014】
具体例について説明すると、巻上モータ1は4極モータで60Hzでの同期速度は30回転/秒である。回転センサ2が巻上モータの1回転当り100パルス出力すると、60Hzでの同期速度における回転パルスは3000パルス/秒となる。基準周波数が60Hzの時、基準パルス発生回路5から回転パルスと同じ3000パルス/秒の定格基準パルスが発生される。始動周波数6Hz時は定格基準パルスの10分の1の300パルスであるが、定格基準周波数60Hzで3000パルス/秒になるまで徐々に増えていく。
【0015】
巻上運転開始後、基準周波数が次第に高まると実行周波数も高まり、巻上モータ1が加速するが巻上モータ1の加速時のスベリが大きいため、偏差カウンタ6への基準パルス累積値よりも、それを打ち消す回転パルス累積値の方が少なく、従って偏差カウンタ6の偏差カウントはプラスとなる。
【0016】
実行周波数出力回路8の出力が定格基準周波数に到達した時点でプラスの偏差カウントが残っていると、補正周波数計算回路7の出力が増加する結果、補正周波数が増えていく。実行周波数出力回路8がそれを入力して実行周波数を定格基準周波数から更に高めていく。すると巻上モータ1が更に加速して3000パルス/秒より少なかった回転パルスが増えて回転センサ2の出力パルスが3000パルス/秒を超える結果、プラスだった偏差カウンタ6の偏差カウントが減り始めた後マイナスに転じる。
【0017】
偏差カウントがマイナスになると今度は補正周波数計算回路7からの補正周波数が減り始め、巻上モータ1の回転速度が低下する。この結果、回転センサ2の回転パルスが減少し、定格基準パルスの3000パルス/秒を下回るようになると、偏差カウンタ6の偏差カウントが増加し始めた後、プラスに転じる。偏差カウントがプラスになると今度は補正周波数が増え始め、巻上モータ1が加速する。この結果、回転センサ2の回転パルスが増加し、定格基準パルスの3000パルス/秒を上回るようになると、偏差カウントが減少し始める。
【0018】
この動作を繰り返すことにより、巻上モータ1は常に定格回転パルスの3000パルス/秒前後の回転パルスを出すように回転を続けると共に、一定の安定した補正周波数が残ることになる。吊上げ荷重が重くなればなるほど巻上モータのスベリも大きくなるため、これを補うために、補正周波数も荷重が重くなればなるほど大きくなる。
【0019】
100%荷重で定速運転した時の補正周波数と125%荷重で定速運転した時の補正周波数の中間値を過荷重検出基準値として設定しておき、この過荷重検出基準値を定速運転中の安定した補正周波数が越えれば過荷重と判断する。
こうすることにより、100%荷重は過荷重として検出せず、125%荷重は確実に過荷重として検出することができる。また、過荷重を検出すると、リレー接点等で外部に過荷重信号を出力し、巻上運転を停止させる。
【0020】
実施の形態1によれば、過荷重になっても巻上モータのスベリがゼロの状態で安定した定速運転をしながら過荷重検出ができるので、2つの巻上機を共吊りの形で使用する場合にも、荷重が傾かず安全に作業することができる。また、機械式や電気式の過荷重検出器を別途取付ける必要がないので小型、低価格の装置とすることができる。
【0021】
次に、定格速度の6分の1、即ち10Hzの同期速度での低速運転動作について説明する。操作回路3の巻き上げ用押ボタンを押すと、基準周波数計算回路4は始動周波数から定格速度の6分の1で運転するための低速基準周波数まで、基準周波数を次第に高めるよう計算する。
【0022】
具体例について説明すると、巻上モータ1は4極モータで10Hzでの同期速度は5回転/秒である。回転センサ2が巻上モータの1回転当り100パルス出力すると、10Hzでの同期速度における回転パルスは500パルス/秒となる。基準周波数が10Hzの時、基準パルス発生回路5から回転パルスと同じ500パルス/秒の低速基準パルスが発生される。
【0023】
始動周波数6Hz時は定格基準パルスの10分の1の300パルスであるが、低速基準周波数10Hzで500パルス/秒になるまで、0Hzから60Hzまでの加速を1秒とすると、約67msecで増えていく。
【0024】
巻上運転開始後、基準周波数が次第に高まると実行周波数も高まり、巻上モータ1が加速するが巻上モータ1の低周波域でのスベリが大きいため、偏差カウンタ6への基準パルス累積値よりも、それを打ち消す回転パルス累積値の方が少なく、従って偏差カウンタ6の偏差カウントはプラスとなる。
【0025】
実行周波数出力回路8の出力が低速基準周波数に到達した時点でプラスの偏差カウントが残っていると、補正周波数計算回路7の出力が増加する結果、補正周波数が増えていく。実行周波数出力回路8がそれを入力して実行周波数を低速基準周波数から更に高めていく。すると巻上モータ1が更に加速して500パルス/秒より少なかった回転パルスが増えて回転センサ2のパルスが500パルス/秒を超える結果、プラスだった偏差カウンタ6の偏差カウントが減り始めた後マイナスに転じる。
【0026】
偏差カウントがマイナスになると今度は補正周波数計算回路7からの補正周波数が減り始め、巻上モータ1の回転速度が低下する。この結果、回転センサ2の回転パルスが減少し、低速基準パルスの500パルス/秒を下回るようになると、偏差カウンタ6の偏差カウントが増加し始めた後、プラスに転じる。偏差カウントがプラスになると今度は補正周波数が増え始め、巻上モータ1が加速する。この結果、回転センサ2の回転パルスが増加し、低速基準パルスの500パルス/秒を上回るようになると、偏差カウントが減少し始める。
【0027】
この動作を繰り返すことにより、巻上モータ1は常に低速回転パルスの500パルス/秒前後の回転パルスを出すように回転を続けると共に、一定の安定した補正周波数が残ることになる。吊上げ荷重が重くなればなるほど巻上モータのスベリも大きくなるため、これを補うために、補正周波数も荷重が重くなればなるほど大きくなる。
【0028】
100%荷重で低速運転した時の補正周波数と125%荷重で低速運転した時の補正周波数の中間値を過荷重検出基準値として設定しておき、この過荷重検出基準値を低速運転中の安定した補正周波数が越えれば過荷重と判断する。
こうすることにより、100%荷重は過荷重として検出せず、125%荷重は確実に過荷重として検出することができる。
【0029】
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2による可変速巻上装置の構成及び基本動作は実施の形態1と同様であるため図示及び説明を省略する。
【0030】
実施の形態2の特徴は、25%荷重で定速運転した時の補正周波数を軽負荷検出基準値として設定しておき、この軽負荷検出基準値を定速運転中の安定した補正周波数が下回れば軽負荷と判断するようにした点である。軽負荷と判断したら、リレー接点等で外部に軽負荷信号を出力し、定格速度を超える軽負荷高速運転に切替えるようにする。
【0031】
実施の形態2によれば、巻上モータのスベリがゼロの状態で安定した定速運転をしながら軽負荷検出ができるので、2つの巻上機を共吊りの形で使用する場合にも、荷重が傾かず安全に作業することができる。また、機械式や電気式の軽負荷検出器を別途取付ける必要がないので小型、低価格の装置とすることができる。なお、実施の形態1の過荷重検出機能と共にこの軽負荷検出機能を備えることも可能である。
【0032】
また、実施の形態1及び2では、巻上運転時の説明をしたが、巻下運転時には、巻上モータの回転方向が逆になり、スベリによって回転速度が逆に速くなるため、過荷重の判定は、出力周波数が設定値より低い場合にその判定が行なわれる。また、軽負荷の判定は、出力周波数が設定値より高い場合にその判定が行なわれる。
【産業上の利用可能性】
【0033】
この発明に係る可変速巻上装置は、荷重が変化しても速度が変化せず、軽負荷高速機能や過荷重防止機能を有するので、単独で荷重を巻き上げまたは巻き下げする用途でも速度安定性が必要で、しかも作業速度を求められたり、安全性を要求される用途に最適である。
特に2台の巻上機で共吊りする場合、傾きを発生しないだけでなく、片荷になって一方の巻上機に過荷重がかかっても安全に停止できるので、互いの軽負荷判断信号を共吊り相手の巻上機に知らせるようにし、自機が軽負荷を判断した時に相手機からも軽負荷判断信号が入力されていることを条件に軽負荷高速運転に切替えることにより、2台同時に軽負荷高速運転に切替えることができ、共吊りでも軽負荷高速運転が使用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】この発明の実施の形態1及び2による可変速巻上装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【0035】
1 巻上モータ、 2 回転センサ、 3 操作回路、 4 基準周波数計算回路、
5 基準パルス発生回路、 6 偏差カウンタ、 7 補正周波数計算回路、
8 実行周波数出力回路。




 

 


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