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技術 電動巻上機およびそれに搭載される電磁接触器の寿命管理方法

出願人 株式会社日立産機システム
発明者 大槻真弘飯島勝志
出願日 2016年10月12日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-200765
公開日 2018年4月19日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2018-064349
状態 特許登録済
技術分野 ウインチ ブレーキ装置 電動機の制御一般 継電器回路 接点(1)
主要キーワード 寿命判別 部品交換情報 寿命状態 回転抑制 部品交換時期 電動巻上機 巻上用電動機 両接点間
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年4月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

電磁接触器の状態を特定とする。

解決手段

電動機を駆動するインバータと、インバータに電動機の回転を制御するための周波数制御信号を出力するインバータ制御部と、電流が供給されると電動機の回転を開放し、電流の供給が止まると電動機の回転を抑制するブレーキと、インバータ制御部の周波数制御信号の出力と一致して前記ブレーキに電流を供給する電磁接触器とを備える電動巻上機で、インバータ制御部は、電磁接触器の2次側電流値を検出する電流検出手段32と、電流検出手段が検出した電流値と、予め設定された電圧値より前記電磁接触器の接触抵抗を算出する接触抵抗算出手段33と、電磁接触器の動作回数カウントする動作回数カウント手段31と、電磁接触器の寿命判断手段34を備え、寿命判断手段は、接触抵抗算出手段による接触抵抗値および動作回数カウント手段による動作回数により電磁接触器の寿命を検出するものである。

概要

背景

本技術分野の背景技術として、特開平1−123166号公報(特許文献1)がある。この公報には、「相対する二つの接点間の接触抵抗を検出する接触抵抗検出装置を備え、この両接点間主電流通電中前記接触抵抗検出装置で前記両接点間の接触抵抗を検出し、この接触抵抗の検出結果から前記両接点の寿命を判定することを特徴とする接点寿命検出装置。」(特許請求の範囲)と記載されている。

概要

電磁接触器の状態を特定とする。電動機を駆動するインバータと、インバータに電動機の回転を制御するための周波数制御信号を出力するインバータ制御部と、電流が供給されると電動機の回転を開放し、電流の供給が止まると電動機の回転を抑制するブレーキと、インバータ制御部の周波数制御信号の出力と一致して前記ブレーキに電流を供給する電磁接触器とを備える電動巻上機で、インバータ制御部は、電磁接触器の2次側電流値を検出する電流検出手段32と、電流検出手段が検出した電流値と、予め設定された電圧値より前記電磁接触器の接触抵抗を算出する接触抵抗算出手段33と、電磁接触器の動作回数カウントする動作回数カウント手段31と、電磁接触器の寿命判断手段34を備え、寿命判断手段は、接触抵抗算出手段による接触抵抗値および動作回数カウント手段による動作回数により電磁接触器の寿命を検出するものである。

目的

本発明は、電磁接触器を備える電動巻上機において、電磁接触器の状態の特定を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

電動機を駆動するインバータと、前記インバータに前記電動機の回転を制御するための周波数制御信号を出力するインバータ制御部と、電流が供給されると前記電動機の回転を開放し、電流の供給が止まると前記電動機の回転を抑制するブレーキと、前記インバータ制御部の周波数制御信号の出力と一致して前記ブレーキに電流を供給する電磁接触器と、を備える電動巻上機であって、前記インバータ制御部は、前記電磁接触器の2次側電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段が検出した電流値と、予め設定された電圧値より前記電磁接触器の接触抵抗を算出する接触抵抗算出手段と、前記電磁接触器の動作回数カウントする動作回数カウント手段と、前記電磁接触器の寿命判断手段を備え、前記寿命判断手段は、前記接触抵抗算出手段による接触抵抗値および前記動作回数カウント手段による動作回数により前記電磁接触器の寿命を検出する電動巻上機。

請求項2

請求項1に記載の電動巻上機において、前記寿命判断手段は、前記接触抵抗算出手段により算出した接触抵抗値と寿命判断の基準となる予め設定された接触抵抗値を比較して、算出した接触抵抗値が予め設定された接触抵抗値以上の場合、寿命と判断し、また、前記動作回数カウント手段によりカウントした動作回数と寿命判断の基準となる予め設定された動作回数を比較し、カウントした動作回数が予め設定された動作回数に達した場合、寿命と判断する電動巻上機。

請求項3

請求項1に記載の電動巻上機において、前記電動機は、巻上用電動機横行用電動機または走行用電動機である電動巻上機。

請求項4

請求項1に記載の電動巻上機において、前記インバータには三相電源が供給され、前記電磁接触器には、三相電源の何れか2相が供給される電動巻上機。

請求項5

電動機を駆動するインバータと、前記インバータに前記電動機の回転を制御するための周波数制御信号を出力するインバータ制御部と、電流が供給されると前記電動機の回転を開放し、電流の供給が止まると前記電動機の回転を抑制するブレーキと、前記インバータ制御部の周波数制御信号の出力と一致して前記ブレーキに電流を供給する電磁接触器と、を備える電動巻上機に搭載される電磁接触器の寿命管理方法であって、前記電磁接触器の接触抵抗を算出する接触抵抗算出手段の値と前記電磁接触器の動作回数をカウントする動作回数カウント手段の値により、前記電磁接触器の寿命を検出するステップと、前記電磁接触器の寿命検出後、電動巻上機の巻上動作禁止するステップと、外部情報処理装置からの要求により寿命情報を出力するステップと、外部情報処理装置からの部品交換情報を受信するステップと、部品交換情報受信後に、部品交換を接触抵抗により確認するステップと、部品交換を確認後に、前記接触抵抗算出手段および前記動作回数カウント手段の値をリセットするステップを備える電動巻上機に搭載される電磁接触器の寿命管理方法。

請求項6

請求項5に記載の電動巻上機に搭載される電磁接触器の寿命管理方法において、前記電磁接触器の寿命を検出するステップは、前記電磁接触器の2次側の電流値を検出するステップと、検出した電流値と、予め設定された電圧値より電磁接触器の接触抵抗を算出するステップと、前記電磁接触器の動作回数をカウントするステップと、算出した接触抵抗値と寿命判断の基準となる予め設定された接触抵抗値を比較して、算出した接触抵抗値が予め設定された接触抵抗値以上の場合、寿命と判断し、また、カウントした動作回数と寿命判断の基準となる予め設定された動作回数を比較し、カウントした動作回数が予め設定された動作回数に達した場合、寿命と判断するステップとを備える電動巻上機に搭載される電磁接触器の寿命管理方法。

請求項7

請求項5に記載の電動巻上機に搭載される電磁接触器の寿命管理方法において、前記部品交換を接触抵抗により確認するステップは、電磁接触器の2次側の電流値を検出し、検出した電流値と予め設定された電圧値より前記電磁接触器の接触抵抗を算出し、算出した接触抵抗値が初期値の範囲内であることにより確認するものである電動巻上機に搭載される電磁接触器の寿命管理方法。

技術分野

0001

本発明は、ブレーキ駆動用に電磁接触器を備える電動巻上機における、電磁接触器の寿命検出技術に関する。

背景技術

0002

本技術分野の背景技術として、特開平1−123166号公報(特許文献1)がある。この公報には、「相対する二つの接点間の接触抵抗を検出する接触抵抗検出装置を備え、この両接点間主電流通電中前記接触抵抗検出装置で前記両接点間の接触抵抗を検出し、この接触抵抗の検出結果から前記両接点の寿命を判定することを特徴とする接点寿命検出装置。」(特許請求の範囲)と記載されている。

先行技術

0003

特開平1−123166号公報

発明が解決しようとする課題

0004

従来、電動巻上機における電磁接触器の点検方法として目視による摩耗確認が行われているが、目視であるため点検者によって部品交換時期の判断が異なる場合がある。また、特許文献1のような接触抵抗による寿命判定は接点の経年劣化による寿命となり、接点の寿命判別としては開閉回数動作回数)による動作摩耗寿命と合わせなければ精度がでない。また、特許文献1に記載された方法の一つとして、接点に接続される主電源とは異なる検出電源により電圧を接点にかける方法があるが、検出電源は本来巻上機には不要の構成である。

0005

本発明は、電磁接触器を備える電動巻上機において、電磁接触器の状態の特定を目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、「電動巻上機」の一例をあげるならば、電動機を駆動するインバータと、前記インバータに前記電動機の回転を制御するための周波数制御信号を出力するインバータ制御部と、電流が供給されると前記電動機の回転を開放し、電流の供給が止まると前記電動機の回転を抑制するブレーキと、前記インバータ制御部の周波数制御信号の出力と一致して前記ブレーキに電流を供給する電磁接触器と、を備える電動巻上機であって、
前記インバータ制御部は、前記電磁接触器の2次側電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段が検出した電流値と、予め設定された電圧値より前記電磁接触器の接触抵抗を算出する接触抵抗算出手段と、前記電磁接触器の動作回数をカウントする動作回数カウント手段と、前記電磁接触器の寿命判断手段を備え、
前記寿命判断手段は、前記接触抵抗算出手段による接触抵抗値および前記動作回数カウント手段による動作回数により前記電磁接触器の寿命を検出するものである。

0007

また、「電動巻上機に搭載される電磁接触器の寿命管理方法」の一例をあげるならば、電動機を駆動するインバータと、前記インバータに前記電動機の回転を制御するための周波数制御信号を出力するインバータ制御部と、電流が供給されると前記電動機の回転を開放し、電流の供給が止まると前記電動機の回転を抑制するブレーキと、前記インバータ制御部の周波数制御信号の出力と一致して前記ブレーキに電流を供給する電磁接触器と、を備える電動巻上機に搭載される電磁接触器の寿命管理方法であって、
前記電磁接触器の接触抵抗を算出する接触抵抗算出手段の値と前記電磁接触器の動作回数をカウントする動作回数カウント手段の値により、前記電磁接触器の寿命を検出するステップと、
前記電磁接触器の寿命検出後、電動巻上機の巻上動作禁止するステップと、
外部情報処理装置からの要求により寿命情報を出力するステップと、
外部情報処理装置からの部品交換情報を受信するステップと、
部品交換情報受信後に、部品交換を接触抵抗により確認するステップと、
部品交換を確認後に、前記接触抵抗算出手段および前記動作回数カウント手段の値をリセットするステップを備えるものである。

発明の効果

0008

本発明によれば、電磁接触器の状態を精度良く特定することができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明が用いられる、電動巻上機の一例を示す正面図である。
本発明の実施例1の、電磁接触器の接点寿命検出機能を備える電動巻上機のブロック構成図の一例である。
本発明の実施例1の接点寿命検出装置の構成図の一例である。
本発明の実施例1の接点寿命検出フロー図の一例である。
本発明の実施例2の、電動巻上機に搭載される電磁接触器の寿命管理方法を示すフロー図の一例である。

0010

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

0011

先ず、図1を用い、本実施例の電磁接触器の寿命検出機能を備えた電動巻上機の概要を説明する。図1は、本発明が用いられる、電動巻上機の一例を示す正面図である。本願明細書において寿命とは、単に装置や部品等が製造されてから破損や破壊されるまでの時間だけでなく、装置や部品等が製造されてから交換推奨時期までの時間を含む概念である。
電動巻上機はフック1、ワイヤロープ2、操作入力装置3、巻上用誘導電動機4、誘導電動機用ブレーキ5、制御装置6などから構成されている。

0012

電動巻上機はフック1に取付けられた荷物を、操作入力装置3からの動作指令を取込んだ制御装置6で制御される巻上用誘導電動機4により巻上、巻下することで、Z方向(Z方向、−Z方向の矢印を示す。)、即ち、上下方向に荷物を移動する。

0013

次に、本実施例の電磁接触器の寿命検出について、図2図4を用いて説明する。図2に、本実施例の電磁接触器の接点寿命検出機能を備える電動巻上機のブロック構成図を示す。フック1を巻上、巻下する巻上用誘導電動機4は、三相電源商用電源)12で駆動され、制御装置6で制御される。巻上用誘導電動機4には誘導電動機用ブレーキ5が取り付けられており、ブレーキ5は三相電源の何れか2つの相により駆動される。そして、ブレーキ5は、制御装置6の電磁接触器9bが開くと動作し、閉じると開放する。

0014

制御装置6は、巻上用誘導電動機4を駆動するインバータ7、インバータ7を制御するインバータ制御部8、誘導電動機用ブレーキ5を開閉する電磁接触器(駆動コイル9a、常開接点9bで構成される。)、および通信装置10を備える。

0015

インバータ制御部8は、入力装置3からの操作指令に従って、インバータ7に適切な周波数信号を与えるとともに、電磁接触器の駆動コイル9aに電流を流して常開接点9bを閉じて、ブレーキ5の回転抑制解除することにより、巻上用誘導電動機4の駆動を行う。

0016

通信装置10は、インバータ制御部8とデータの送信・受信を行うとともに、パソコンタブレット等の情報処理装置11と通信を行い、接点寿命情報を外部の要求により出力し、または外部からの部品交換情報を受信する。

0017

図3に、本実施例の接点寿命検出装置のブロック構成図を示す。接点寿命検出装置は、インバータ制御部8に含まれており、動作回数カウント部31、電流検出部32、接触抵抗算出部33、寿命判断部34を備える。動作回数カウント部31は、電動巻上機の動作指令を入力し、電磁接触器の動作回数をカウントする。

0018

電流検出部32は、電磁接触器を流れる電流を検出する。接触抵抗算出部33は、電流検出部32で検出した電流値Iと、設定電圧値Vとから、 R=V/I の関係から、電磁接触器の接点の接触抵抗値Rを算出する。寿命判断部34は、動作回数カウント部31からの動作回数値と動作回数の寿命判断の設定値とを比較部で比較し、動作回数値が動作回数の寿命判断の設定値に達した場合に寿命と判断する。

0019

また、寿命判断部34は、接触抵抗算出部33で算出した接触抵抗値と接触抵抗の寿命判断の設定値とを比較部で比較し、接触抵抗値が接触抵抗の寿命判断の設定値を越えた場合は寿命と判断する。寿命判断部は、動作回数による寿命判断と、接触抵抗による寿命判断の何れかが寿命と判断すると、寿命検出信号を出力する。

0020

図4に、本実施例の接点寿命検出のフロー図を示す。インバータ制御部8は通常入力装置3からの動作指令を待っている状態にあり、入力装置3からの動作指令が入っていない場合、動作指令待ち状態を継続し、動作指令が入った場合(S101)に動作回数のカウントを行う(S102)。

0021

そして、電磁接触器の常開接点9bの2次側より電流を検出する(S103)。検出された電流と予め設定された電圧値より常開接点9bの接触抵抗値を算出する(S104)。寿命判断の基準となる予め設定された動作回数と動作指令に基づきカウントされた常開接点9bの動作回数を比較し、動作指令に基づきカウントされた動作回数が設定された動作回数に達した場合、寿命と判断する。

0022

また、寿命判断の基準となる予め設定された接触抵抗値と検出した電流値より算出した接触抵抗値を比較し、検出した電流値より算出された接触抵抗値が設定された接触抵抗値以上の場合、寿命と判断する(S105)。

0023

動作指令に基づきカウントされた動作回数が設定された動作回数に満たない場合、および検出した電流値より算出した接触抵抗値が設定された接触抵抗値の範囲内の場合には、動作指令の確認を行う(S106)。動作指令が継続的に入力状態の場合、動作指令解除を待ち(S107)、解除後、S101の処理に戻る。動作指令が入力されていない状態であれば、S101の処理に戻る。

0024

本実施例では、巻上用電動機のブレーキ用の電磁接触器を例に説明したが、横行用電動機または走行用電動機のブレーキ用の電磁接触器にも適用できることは、明らかである。また、電動巻上機の電源は、三相電源に限らず、単相電源でも良い。

0025

本実施例によれば、動作回数による寿命判定と接触抵抗による寿命判定とで電磁接触器の寿命を判定するようにしたので、電磁接触器の経年および摩耗による寿命を精度良く検出することができる。そして、目視点検での摩耗を確認した際に、部品交換の判断をしにくい場合であっても部品交換の目安とすることができる。

0026

また、引用文献1記載の接点寿命検出装置と比べると、本実施例は、三相電源(商用電源)で駆動される電動巻上機に用いる電磁接触器の接点寿命の検出であるので、電磁接触器に加わる電圧は既知であるから、接点寿命検出装置に電圧を測定する手段が不要である。

0027

実施例2は、実施例1に記載した電動巻上機に搭載される電磁接触器の寿命管理方法に関する。電磁接触器の寿命検出後の電動巻上機の動作および寿命検出の出力手段について、図5を用いて説明する。図5に、本実施例の接点寿命検出後の動作のフロー図を示す。

0028

電磁接触器の寿命検出後、入力装置3からの巻上の指令を受けた場合であっても、巻上方向の動作を禁止する(S201)。そして、情報処理装置11から情報の出力要求が無い場合、出力要求を待ち、出力要求があった場合(S202)、無線装置10を介して寿命情報を情報処理装置11に送信する(S203)。この時、巻上機の製造番号型式等の情報も合わせて送る。製造番号または型式等の情報を送信することで、寿命状態を特定する巻上機との対応関係を特定することができる。製造番号や型式に限らず、巻上機を特定する情報であればよい。

0029

情報処理装置11が受信した寿命情報に基づいて、対応する電動機の電磁接触器の交換を行い、部品交換情報を情報処理装置11の入力部により入力する(S204)。入力後、情報処理装置11より部品交換情報を無線装置10を介して、インバータ制御部8に取り込む(S205)。

0030

そして、インバータ制御部8は部品交換情報を取込んだ場合、電磁接触器の駆動コイル9aに電流を供給し、常開接点9bを閉路する。常開接点9bが閉路されたときの電流値より接触抵抗値の値が改善されていない場合、交換情報の受信を待ち、改善された場合(初期値の範囲内である場合)、部品交換完了と判断し、寿命情報(動作回数および接触抵抗値)のリセットを行う(S206)。そして、リセット後、動作回数のカウント値を1つ上げ(S207)、巻上動作禁止状態の解除を行う(S208)。

0031

また、図5は、無線装置10および通信装置11による寿命検出状態の出力および部品交換の確認を示したが、寿命検出状態の出力は、巻上動作禁止(S201)を実施した後であれば、ブザーまたは図示されていないインバータ制御部8の表示部で行ってもよい。ブザーまたは表示部での寿命検出状態の出力の場合、部品交換の確認は図示しないインバータ制御部8に搭載されている操作ボタンで行ってよい。

0032

本実施例によれば、部品交換情報を受信した後、電磁接触器の接触抵抗値の改善を確認して、寿命情報のリセットを行うので、確実に電磁接触器の交換を行うことができる。

実施例

0033

また、実際に電磁接触器を交換するまで巻上機を使用した時間または日数を保存し、無線通信有線で接続された表示手段に、上記の時間または日数を次回の電磁接触器の交換予測時期として表示してもよい。実際の使用環境に応じた時間または日数が表示されるため、ユーザにとってメリットがある。また、メンテナンス時期計画を立てやすくなる。

0034

1:フック
2:ワイヤロープ
3:入力装置
4:誘導電動機
5:誘導電動機用ブレーキ
6:制御装置
7:インバータ
8:インバータ制御部
9a:電磁接触器の駆動コイル
9b:電磁接触器の常開接点
10:無線装置
11:情報処理装置
12:三相電源
31:動作回数カウント部
32:電流検出部
33:接触抵抗算出部
34:寿命判断部

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