电动机控制装置的制作方法

本发明涉及对使起重机的台车移动的电动机进行控制的电动机控制装置。

背景技术：

将提升式起重机及绞车式起重机这样的在从台车悬垂的绳索悬挂载物而进行横向行进、行驶等移动的起重机装置称为桥式起重机。桥式起重机所具有的台车为对提升机、吊运车等卷扬机进行搬运的装置。

不限于桥式起重机，起重机的操作系统通常进行速度控制。操作者对被分配了加减速信号的杆或按钮进行操作，从而使起重机加减速。

在桥式起重机的横向行进及行驶的操作中，如果按照具有加减速的速度指令使台车移动，则与台车的移动相伴，载物会产生振动。如果在台车停止后还残留振动，则生产节拍增大，另外，在安全方面成为问题。因此，提出了以对在台车停止后还残留的振动进行抑制为目的的各种抑振控制技术。

例如，在专利文献1中记载有如下集装箱搬运起重机，该集装箱搬运起重机具有陷波滤波器，该陷波滤波器用于从针对进行吊起集装箱的缆绳的送出及卷回的卷筒的操作信号除去特定频带的振动成分而对振动进行抑制。

专利文献1：日本特开2007-223745号公报

技术实现要素：

但是，在使用陷波滤波器而进行振动抑制的情况下，存在根据操作者不同而操作性受到损害这样的问题。关于应用了陷波滤波器时的速度指令，与没有应用陷波滤波器的情况相比，到达目标速度的时间(也称为稳定时间)会产生延迟。即，在应用了陷波滤波器的情况下，与没有应用陷波滤波器的情况相比，起重机的台车的移动速度在加减速时的变化变得平缓。因此，就从操作者进行使起重机的台车停止的操作起至起重机的台车实际停止为止的移动距离而言，应用了陷波滤波器的情况比没有应用陷波滤波器的情况长。因此，如果习惯于应用陷波滤波器前的操作的操作者以此前体验的感觉来操作应用陷波滤波器后的起重机，则台车会在操作者预测出的停止位置的后方停止。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于得到能够使起重机的操作者的操作性提高的电动机控制装置。

为了解决上述课题，达成目的，本发明为对用于使起重机的搬运部移动的电动机进行控制的电动机控制装置，该电动机控制装置具有：指令生成器，其基于用于使搬运部的移动开始的第1操作及用于使搬运部停止的第2操作生成针对电动机的速度指令；以及停止位置运算部，其基于进行校正前的速度指令，对通过针对起重机的第1操作使搬运部开始移动起，至通过针对起重机的第2操作使搬运部开始减速而停止为止的搬运部的移动距离进行计算，使计算出的移动距离显示于显示装置。

发明的效果

本发明涉及的电动机控制装置取得如下效果，即，能够实现操作者对起重机进行操作时的操作性的提高。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1涉及的电动机控制装置的结构例的图。

图2是用于说明实施方式1涉及的电动机控制装置所使用的指令停止距离的图。

图3是用于说明由指令停止距离生成部进行的指令停止距离的生成处理的第1图。

图4是用于说明由指令停止距离生成部进行的指令停止距离的生成处理的第2图。

图5是表示本发明的实施方式2涉及的电动机控制装置的结构例的图。

图6是表示本发明的实施方式3涉及的电动机控制装置的结构例的图。

图7是表示本发明涉及的电动机控制装置的硬件结构的一个例子的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的电动机控制装置进行详细的说明。此外，本发明并不限于该实施方式。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1涉及的电动机控制装置的结构例的图。实施方式1涉及的电动机控制装置1具有指令生成器11、陷波滤波器12、微分器13、减法器14、电动机控制器15及停止位置运算部16。停止位置运算部16具有积分器161、指令停止距离生成部162、加法器163及平移变换器166。

电动机控制装置1为对构成起重机2的电动机21进行控制的装置。起重机2除了电动机21之外，还具有对电动机21的位置进行检测的位置检测器22。起重机2为桥式起重机，具有通过使电动机21得到驱动而移动的台车。此外，在图1中省略了起重机2所具有的台车的记载。

这里，操作者以希望使起重机的台车移动几m及使其停止在何处这样的位置上的构想而对起重机进行操作。在操作者习惯于与没有应用陷波滤波器的电动机控制装置连接的起重机的操作的情况下，如果对与应用了陷波滤波器的电动机控制装置连接的起重机进行操作，则由于台车的实际动作与操作者所记忆的动作不同，因而难以停止在目标位置。因此，作为用于使操作者掌握使起重机2的减速开始的定时(timing)的手段，实施方式1涉及的电动机控制装置1计算在当前时刻进行停止操作而使台车开始减速的情况下直至台车停止为止的总移动距离而通知给操作者。这里的总移动距离为台车开始移动至停止为止的移动距离，即，在通过操作者的第1操作使台车开始移动起至通过操作者的第2操作使台车开始减速而停止为止的期间台车移动的距离。由此，即使是习惯于与没有应用陷波滤波器的电动机控制装置连接的起重机的操作的操作者，也能够使台车停止在目标位置。例如，操作者在想要使台车移动10m的情况下，在从电动机控制装置1通知的总移动距离成为10m的时刻进行停止操作而开始台车的减速即可。

返回到图1的说明，接收由操作者进行的起重机2的操作的操作部3与电动机控制装置1的指令生成器11连接。操作部3构成为具有由操作者操作的操作杆等。操作部3如果接收到操作，则输出与操作内容对应的加减速信号。加减速信号为对起重机2的搬运部即台车的移动及停止进行指示的信号，例如，是在对台车的移动进行指示的情况下为‘1’，在对台车的停止进行指示的情况下为‘0’这样的信号。此外，在图1中设为在电动机控制装置1的外部设置操作部3的结构，但也可以是电动机控制装置1具有操作部3的结构。操作部3从操作者接收的操作包含用于使起重机2的台车的移动开始的第1操作、用于使起重机2的台车停止的第2操作。

指令生成器11基于加减速信号生成速度指令x'ref而向陷波滤波器12、积分器161及指令停止距离生成部162输出。

陷波滤波器12对从指令生成器11输入的速度指令进行校正，向减法器14输出校正后的速度指令即校正速度指令x'crr。陷波滤波器12通过将起重机2的振动频率设定为陷波频率，从输入的速度指令除去起重机2的振动频率成分，从而对速度指令进行校正而生成校正速度指令。即，陷波滤波器12为对针对电动机21的速度指令进行校正而生成校正速度指令的校正部。

减法器14从校正速度指令减去从微分器13输入的电动机实际速度x'real而生成速度偏差x'err，向电动机控制器15输出。

电动机控制器15基于从减法器14输入的速度偏差，生成将速度偏差设为0的电动机电压v，将电动机电压v施加于起重机2的电动机21。电动机控制器15将电动机电压v施加于电动机21，从而使起重机2的省略了图示的台车移动。

起重机2的位置检测器22对电动机21的位置，即，电动机21的转子的位置进行检测，将检测结果作为电动机实际位置xreal而向微分器13输出。

微分器13对输入的电动机实际位置进行微分而求出电动机实际速度x'real，向减法器14输出。

电动机控制装置1的停止位置运算部16基于从指令生成器11输入的速度指令，即，由陷波滤波器12进行校正前的速度指令，计算台车的移动距离，该移动距离是从通过操作者针对停止中的起重机2的第1操作而起重机2的台车开始移动起，至通过操作者针对移动中的起重机2的第2操作而起重机2的台车开始减速，之后台车停止为止的距离。停止位置运算部16将计算出的移动距离向监视器4输出。此外，监视器4为液晶监视器、显示器等显示装置。另外，在本实施方式中示出将电动机控制装置1和监视器4设为分体结构的情况的例子，但也可以是一体型的结构，即，电动机控制装置1包含监视器4的结构。如果从指令生成器11输入的速度指令从0变为0之外的值，则停止位置运算部16开始移动距离的计算，如果速度指令变为0则停止位置运算部16结束计算。由停止位置运算部16计算的移动距离为后述的台车停止位置prefstop。

在停止位置运算部16中，积分器161对从指令生成器11输入的速度指令进行积分而求出位置指令xref，将求出的位置指令xref向加法器163输出。

指令停止距离生成部162基于从指令生成器11输入的速度指令生成指令停止距离dref，将生成的指令停止距离dref向加法器163输出。

这里，对指令停止距离dref进行说明。图2是用于说明实施方式1涉及的电动机控制装置1所使用的指令停止距离的图。在图2中，实线为由指令生成器11输出的速度指令，表示由陷波滤波器12进行校正前的速度指令。另外，虚线表示由陷波滤波器12输出的校正速度指令。由向右下方的斜线表示的三角形部分的面积为指令停止距离dref。即，如图2所示，指令停止距离dref为在按照由陷波滤波器12校正前的速度指令对电动机21进行控制而使起重机2的台车停止的情况下，在开始减速起至停止为止的期间台车移动的距离。换言之，指令停止距离dref为在去除了陷波滤波器12的结构(不具有陷波滤波器12的结构)的情况下，电动机控制装置1对电动机21进行控制而使起重机2的台车停止的情况下的在开始减速起至停止为止的期间的台车的移动距离。

在图2中，起重机速度增加侧的由向右上的斜线表示的s1部分的面积表示起重机的台车按照图2所示的速度指令进行加速的情况下的加速中的移动距离与起重机的台车按照图2所示的校正速度指令进行加速的情况下的加速中的移动距离之差。另外，起重机速度减小侧的由向右上的斜线表示的s2部分的面积表示起重机的台车按照图2所示的速度指令进行减速的情况下的减速中的移动距离与起重机的台车按照图2所示的校正速度指令进行减速的情况下的减速中的移动距离之差。

这里，s1部分的面积依赖于每单位时间的速度指令的增加量和校正速度指令的增加量之差，该增加量之差是通过从速度指令除去特定的频率成分来生成校正速度指令而产生的。即，s1部分的面积由通过陷波滤波器12除去的频率成分决定。另外，s2部分的面积依赖于每单位时间的速度指令的减少量和校正速度指令的减少量之差，该减少量之差是通过从速度指令除去特定的频率成分来生成校正速度指令而产生的。即，s2部分的面积也同样地由通过陷波滤波器12除去的频率成分决定。如上所述，s1部分的面积及s2部分的面积由通过陷波滤波器12除去的频率成分决定。而且，由于在起重机的台车进行加速的情况下从速度指令由陷波滤波器12除去的频率成分与在起重机的台车进行减速的情况下从速度指令由陷波滤波器12除去的频率成分相同，因此s1部分的面积与s2部分的面积相同。这意味着，具有陷波滤波器12的结构的情况与不具有陷波滤波器12的结构的情况相比，从起重机2的台车开始移动起至移动速度成为上限值为止的所需时间、及从开始减速起至停止为止的所需时间各自变长，但如果从台车开始移动起至开始减速为止的时间相同，则无论是具有陷波滤波器12的结构及不具有陷波滤波器12的结构的哪一种，台车的移动距离都不变。即，意味着在对具有陷波滤波器12的实施方式1涉及的电动机控制装置1进行操作的操作者在当前时刻进行了使起重机2停止的操作的情况下，起重机2的台车停止的位置(在台车开始移动起至停止为止的移动距离)能够基于由陷波滤波器12校正前的速度指令进行计算。

此外，在图2中，示出在加速区间结束而达到最高速度，台车以恒定速度移动的状态下开始减速的情况下的s1部分的面积和s2部分的面积相等，但由于陷波滤波器12的直流成分为1，因此在加速中进行停止操作而转变为减速状态的情况下也相同地，图2的与s1部分相当的部分的面积和与s2部分相当的部分的面积相同。图2的与s1部分相当的部分的面积为起重机的台车按照由陷波滤波器校正前的速度指令进行加速的情况下的加速中的移动距离与起重机的台车按照由陷波滤波器校正后的速度指令(校正速度指令)进行加速的情况下的加速中的移动距离之差。图2的与s2部分相当的部分的面积为起重机的台车按照由陷波滤波器校正前的速度指令进行减速的情况下的减速中的移动距离与起重机的台车按照由陷波滤波器校正后的速度指令(校正速度指令)进行减速的情况下的减速中的移动距离之差。

指令停止距离在起重机2的台车的移动速度达到上限值后成为恒定值，但在起重机2的台车的移动速度达到上限值前，即，在台车加速中的情况下，成为与台车开始减速的时刻的移动速度对应的值。因此，指令停止距离生成部162以下述方式生成指令停止距离。

图3是用于说明由指令停止距离生成部162进行的指令停止距离的生成处理的第1图。图3所示的斜线部的面积示出起重机2的台车的移动速度达到上限值后的指令停止距离。图3所示的td表示减速时间，该减速时间为在去除陷波滤波器12的结构(不具有陷波滤波器12的结构)的情况下，在电动机控制装置1对电动机21进行控制，起重机2的台车的移动速度达到上限值的状态下，台车开始减速起至停止为止的所需时间。另外，wmax表示台车的最高速度，即，台车的移动速度的上限值。

指令停止距离生成部162在起重机2的台车以最高速度移动的情况下，按照下式(1)对指令停止距离dref进行计算。指令停止距离生成部162基于速度指令对起重机2的台车的移动速度进行计算，对移动速度是否为上限值进行判别。指令停止距离生成部162预先对表示移动速度的上限值的最高速度wmax的数据进行保存。

[数学式1]

图4是用于说明由指令停止距离生成部162进行的指令停止距离的生成处理的第2图。图4所示的斜线部的面积示出在起重机2的台车的移动速度小于上限值的状态时开始减速的情况下的指令停止距离。图4所示的tdx表示减速时间，该减速时间为在去除陷波滤波器12的结构(不具有陷波滤波器12的结构)的情况下，在电动机控制装置1对电动机21进行控制，起重机2的台车的移动速度达到上限值前，从台车开始减速起至停止为止的所需时间。此外，设为台车在当前时刻tc开始减速。另外，w(tc)表示当前时刻下的台车的移动速度。与图3相同地，td表示减速时间，该减速时间为在去除陷波滤波器12的结构的情况下，在电动机控制装置1对电动机21进行控制，起重机2的台车的移动速度达到上限值的状态下，从台车开始减速起至停止为止的所需时间。与图3相同地，wmax表示台车的最高速度，即，台车的移动速度的上限值。

指令停止距离生成部162在起重机2的台车以图3及图4所示的最高速度wmax之外的速度移动的情况下，按照下式(2)对指令停止距离dref进行计算。此外，根据图3及图4，tdx：td＝w(t)：wmax成立，通过该关系导出式(2)。另外，起重机2的台车以最高速度wmax之外的速度移动的情况为起重机2的台车加速中的情况。

[数学式2]

这样，指令停止距离生成部162与起重机2的台车是否为以最高速度移动中对应地，按照式(1)或式(2)对指令停止距离dref进行计算，向加法器163输出。此外，也可以是指令停止距离生成部162保存有起重机2的台车以最高速度移动中的情况下的指令停止距离dref，在起重机2的台车以最高速度移动中的情况下将所保存的指令停止距离dref向加法器163输出。

加法器163通过将从积分器161输入的位置指令与从指令停止距离生成部162输入的指令停止距离相加而对停止位置xrefstop进行计算，向平移变换器166输出。停止位置xrefstop表示电动机21的转子的停止位置。

返回到图1的说明，平移变换器166基于从加法器163输入的停止位置，对台车停止位置prefstop进行计算，该台车停止位置prefstop表示在当前时刻操作者进行了停止操作的情况下的起重机2的台车的停止位置，即，在电动机控制装置1接收使起重机2的移动开始的操作而台车开始移动起，至接收使起重机2停止的操作而台车开始减速，台车停止为止的期间的台车的移动距离。平移变换器166将台车停止位置prefstop输出至监视器4而对台车的停止位置进行显示。监视器4例如通过数值对台车停止位置prefstop进行显示。在该情况下，在监视器4中，通过“开始移动起至停止为止的移动距离○○m”等这样的内容对在当前时刻接收到使起重机2停止的操作的情况下的从起重机2的台车的移动开始至停止为止的移动距离进行显示。起重机2的操作者能够通过对监视器4进行确认，在所显示的移动距离成为想要使台车移动的距离的时刻进行停止操作，从而使台车停止在所期望的位置。

这样，本实施方式涉及的电动机控制装置1基于进行了通过陷波滤波器12除去起重机2的振动频率成分的校正后的速度指令对起重机2的电动机21进行控制，另外，基于通过陷波滤波器12进行校正前的速度指令，对台车停止位置进行计算而输出至监视器4。由此，即使是习惯于使用了与不具有陷波滤波器12的结构的电动机控制装置1相当的电动机控制装置的起重机2的操作的操作者，也容易使得使用电动机控制装置1的起重机2的台车停止在目标位置。另外，即使是没有习惯于操作的新手操作者等，也容易使起重机2的台车停止在目标位置。因此，电动机控制装置1能够实现操作者对起重机2进行操作时的操作性的提高。

实施方式2.

图5是表示本发明的实施方式2涉及的电动机控制装置的结构例的图。实施方式2涉及的电动机控制装置1a与实施方式1涉及的电动机控制装置1相同地，对表示起重机2所具有的台车的从移动开始至停止为止的移动距离的台车停止位置prefstop进行计算，而且，对表示在接收到使起重机2停止的操作的情况下在起重机2所具有的台车开始减速起至停止为止的期间台车移动的距离的台车减速移动距离prealstop进行计算。台车减速移动距离prealstop与搬运部减速移动距离相当。在本实施方式中，对与实施方式1涉及的电动机控制装置1不同的部分进行说明。

实施方式2涉及的电动机控制装置1a具有对台车停止位置prefstop及台车减速移动距离prealstop进行计算的停止位置运算部16a。由于电动机控制装置1a的除了停止位置运算部16a之外的结构要素与标记了与电动机控制装置1相同的标号的结构要素相同，因此省略说明。

停止位置运算部16a为将实施方式1涉及的电动机控制装置1所具有的停止位置运算部16的平移变换器166替换为平移变换器166a，追加了积分器164及减法器165的结构。

由陷波滤波器12输出的校正速度指令被输入至积分器164。积分器164对校正速度指令进行积分而求出校正位置指令xcrr，向减法器165输出。

除了来自积分器164的校正位置指令之外，从加法器163将停止位置xrefstop也输入至减法器165。减法器165从停止位置减去校正位置指令而求出减速移动距离xrealstop，向平移变换器166a输出。

向平移变换器166a，从减法器165输入减速移动距离xrealstop，并且从加法器163输入停止位置xrefstop。平移变换器166a与平移变换器166相同地，基于从加法器163输入的停止位置，对台车停止位置prefstop进行计算。平移变换器166a进一步基于从减法器165输入的减速移动距离，对台车减速移动距离prealstop进行计算。平移变换器166a将台车停止位置prefstop及台车减速移动距离prealstop输出至监视器4而对台车的停止位置及台车减速移动距离进行显示。监视器4与实施方式1相同地，例如，通过数值对台车停止位置prefstop及台车减速移动距离prealstop进行显示。

这样，本实施方式涉及的电动机控制装置1a与实施方式1涉及的电动机控制装置1相同地，基于由陷波滤波器12校正前的速度指令对台车停止位置进行计算，而且，基于由陷波滤波器12校正后的速度指令对台车减速移动距离进行计算，输出至监视器4。由于除了将表示至起重机2的台车停止为止的移动距离的台车停止位置之外，电动机控制装置1a还将表示在起重机2所具有的台车开始减速起至停止为止的期间台车移动的距离的台车减速移动距离输出至监视器4，向操作者进行通知，因此操作者能够掌握在当前时刻开始了减速时台车停止在当前位置后的几m处，易于构想停止的定时。

实施方式3.

图6是表示本发明的实施方式3涉及的电动机控制装置的结构例的图。实施方式3涉及的电动机控制装置1b与实施方式2涉及的电动机控制装置1a相同地，对台车停止位置prefstop及台车减速移动距离prealstop进行计算。如在实施方式2中说明过那样，在实施方式2涉及的电动机控制装置1a中基于由陷波滤波器12输出的校正速度指令对台车减速移动距离prealstop进行计算。相对于此，在本实施方式涉及的电动机控制装置1b中，基于由起重机2所具有的位置检测器22检测的电动机实际位置xreal对台车减速移动距离prealstop进行计算。在本实施方式中，对与实施方式2涉及的电动机控制装置1a不同的部分进行说明。

实施方式3涉及的电动机控制装置1b具有对台车停止位置prefstop及台车减速移动距离prealstop进行计算的停止位置运算部16b。由于电动机控制装置1b的除了停止位置运算部16b之外的结构要素与标记了与电动机控制装置1a相同的标号的结构要素相同，因此省略说明。

停止位置运算部16b具有积分器161、加法器163、减法器165及平移变换器166a。上述各结构要素与实施方式2涉及的电动机控制装置1a所具有的停止位置运算部16a的积分器161、加法器163、减法器165及平移变换器166a相同。但是，向减法器165，输入由加法器163输出的停止位置xrefstop、由起重机2的位置检测器22输出的电动机实际位置xreal。

减法器165从停止位置减去电动机实际位置而求出减速移动距离xrealstop，向平移变换器166a输出。由于停止位置运算部16b的减法器165基于起重机2所具有的电动机21的转子的实际位置对减速移动距离xrealstop进行计算，因此与实施方式2涉及的电动机控制装置1a所具有的停止位置运算部16a相比，能够高精度地对台车减速移动距离prealstop进行运算。

接下来，对在上述各实施方式中说明过的电动机控制装置的硬件结构进行说明。构成在各实施方式中说明过的电动机控制装置的结构要素各自由与各结构要素所执行的处理对应的专用的处理电路实现。专用的处理电路是单一电路、复合电路、asic(applicationspecificintegratedcircuit)、fpga(field－programmablegatearray)、或它们的组合。

构成在各实施方式中说明过的电动机控制装置的结构要素各自也可以由通过图7所示的处理器101及存储器102构成的处理电路实现。图7所示的处理器101为cpu(centralprocessingunit)等。另外，图7所示的存储器102为ram(randomaccessmemory)、rom(readonlymemory)、闪存等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘等。另外，也可以由图7所示的处理器101及存储器102实现构成在各实施方式中说明过的电动机控制装置的结构要素的一部分，由专用的处理电路实现剩余结构要素。例如，也可以是由处理器101及存储器102实现停止位置运算部16、16a、16b，由专用的处理电路实现其它各结构要素。

以上的实施方式所示的结构表示的是本发明的内容的一个例子，也可以与其它的公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也可以省略、变更结构的一部分。

例如，在实施方式1～3中，设想起重机2为桥式起重机的情况而进行了说明，但起重机2为回转起重机的情况也能够应用本发明。在起重机2为回转起重机的情况下，针对起重机2的操作为对载物进行搬运的搬运部的回转操作及升降操作。在将本发明应用于回转起重机的情况下，不需要上述平移变换器166及166a。在该情况下，在连接于与实施方式1对应的电动机控制装置的监视器中，对在当前时刻进行了停止操作的情况下的起重机的停止位置(回转起重机的搬运部开始移动起至停止为止的移动距离)进行显示。另外，在连接于与实施方式2、3对应的电动机控制装置的监视器中，除了在当前时刻进行了停止操作的情况下的起重机的停止位置之外，还对从起重机开始减速起至停止为止的移动距离进行显示。此外，该情况下的移动距离由旋转量即角度表示。

标号的说明

1、1a、1b电动机控制装置，2起重机，3操作部，4监视器，11指令生成器，12陷波滤波器，13微分器，14、165减法器，15电动机控制器，16、16a、16b停止位置运算部，21电动机，22位置检测器，161、164积分器，162指令停止距离生成部，163加法器，166、166a平移变换器。