トップ :: B 処理操作 運輸 :: B66 巻上装置;揚重装置;牽引装置




【発明の名称】 リフティングマグネット、その制御回路、及びリフティングマグネット装置
【発明者】 【氏名】横山 隆司
【住所又は居所】愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機械工業株式会社新居浜製造所内

【氏名】池永 貴広
【住所又は居所】愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機械工業株式会社新居浜製造所内
【要約】 【課題】小型化が十分に図れ、且つ短絡の生じるおそれを低減することが可能なリフティングマグネット装置を提供する。

【解決手段】リフティングマグネット１２は、正励磁用コイルＬ１と逆励磁用コイルＬ２を備える。制御回路１４は、正励磁用スイッチＭ１を有する第１ライン３０と、逆励磁用スイッチＭ２を有する第２ライン３２と、第３ライン３４を備える。第１ライン３０の第２結合点Ｐ２−１は正励磁用コイルＬ１の第１端子２２と電気的に接続され、第２ライン３２の第３結合点Ｐ２−２は逆励磁用コイルＬ２の第３端子２６と電気的に接続され、第３ライン３４の第５結合点Ｎ１’は正励磁用コイルＬ１の第２端子２４及び逆励磁用コイルＬ２の第４端子２８と電気的に接続されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２端子を有する正励磁用コイルと、
前記正励磁用コイルとは別個に設けられた第３及び第４端子を有する逆励磁用コイルと、
前記正励磁用コイルと前記逆励磁用コイルとが巻回されるヨークと、
を備えるリフティングマグネット。
【請求項２】
前記逆励磁用コイルの起磁力は、前記正励磁用コイルの起磁力よりも小さい請求項１に記載のリフティングマグネット。
【請求項３】
正励磁用スイッチを有し第１結合点と第２結合点とを接続する第１ラインと、
前記正励磁用スイッチの前段で前記第１ラインから分岐し、前記第１結合点と第３結合点とを接続する逆励磁用スイッチを有する第２ラインと、
第４結合点と第５結合点とを接続する第３ラインと、
を備えるリフティングマグネットの制御回路。
【請求項４】
前記正励磁用スイッチの後段で前記第１ラインと前記第３ラインとの間に設けられた第１放電部品と、
前記逆励磁用スイッチの後段で前記第２ラインと前記第３ラインとの間に設けられた第２放電部品と、
を備える請求項３に記載のリフティングマグネットの制御回路。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のリフティングマグネットと、
請求項３又は４に記載のリフティングマグネットの制御回路と、を備え、
前記第１ラインの前記第２結合点は前記正励磁用コイルの前記第１端子と電気的に接続され、前記第２ラインの前記第３結合点は前記逆励磁用コイルの前記第３端子と電気的に接続され、前記第３ラインの前記第５結合点は前記正励磁用コイルの前記第２端子及び前記逆励磁用コイルの前記第４端子と電気的に接続されている、リフティングマグネット装置。
【請求項６】
前記逆励磁用コイルの前記第３端子は、前記第２ラインの前記第３結合点から前記第３ラインの前記第５結合点へ電気的な接続を切替可能であり、
前記逆励磁用コイルの前記第４端子は、前記第３ラインの前記第５結合点から前記第１ラインの前記第２結合点へ電気的な接続を切替可能である、
請求項５に記載のリフティングマグネット装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフティングマグネット、その制御回路、及びリフティングマグネット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業車両の一つとして、油圧ショベルなどの建設機械（ベースマシン）に、鋼材等を磁力により吸着して捕獲するリフティングマグネットを架装した、リフティングマグネット車両がある（例えば特許文献１参照）。リフティングマグネットは、特許文献１の図８に示されるように、外形が略円柱状のヨークに略円環状の溝を設け、この溝にコイルを巻回して構成される。
【０００３】
このようなリフティングマグネット１０１は、図５に示されるように、一般に正極端子１０２と負極端子１０４とを介して制御回路１０６に接続され、駆動制御される。制御回路１０６は、正極ライン１０８と負極ライン１１０とを有している。正極ライン１０８は、直流動力源の正極結合点に接続される第１連結点Ｐ１と、リフティングマグネット１０１の正極端子１０２に接続される第２連結点Ｐ２とを接続する。この正極ライン１０８上には、正励磁用スイッチＭ１−１が設けられている。一方、負極ライン１１０は、直流動力源の負極結合点に接続される第３結合点Ｎ１とリフティングマグネット１０１の負極端子１０４に接続される第４結合点Ｎ２とを接続する。この負極ライン１１０上には、正励磁用スイッチＭ１−２が設けられている。
【０００４】
また、正極ライン１０８と負極ライン１１０との間には、正極ライン１０８と負極ライン１１０とを接続する第１接続ライン１１２と第２接続ライン１１４が設けられている。第１接続ライン１１２は、正励磁用スイッチＭ１−１の前段と正励磁用スイッチＭ１−２の後段との間で、正極ライン１０８と負極ライン１１０とを接続する。一方、第２接続ライン１１４は、正励磁用スイッチＭ１−１の後段と正励磁用スイッチＭ１−２の前段との間で、正極ライン１０８と負極ライン１１０とを接続する。そして、第１接続ライン１１２上には、逆励磁用スイッチＭ２−１が設けられており、第２接続ライン１１４上には、逆励磁用スイッチＭ２−２が設けられている。また、正極ライン１０８と負極ライン１１０との間には、リフティングマグネット１０１に供給する電流を遮断したときのエネルギーを吸収する抵抗器等の放電部品Ｓ１が設けられている。
【０００５】
上記したリフティングマグネット装置１００では、逆励磁用スイッチＭ２−１，Ｍ２−２を開いて正励磁用スイッチＭ１−１，Ｍ１−２を閉じることで、リフティングマグネット１０１を正励磁して鋼材等を磁力により吸着する。一方、正励磁用スイッチＭ１−１，Ｍ１−２を開いて逆励磁用スイッチＭ２−１，Ｍ２−２を閉じることで、リフティングマグネット１０１を逆励磁して鋼材等を釈放する。
【特許文献１】特開２００１−２４０３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記したリフティングマグネット装置では、制御回路は短絡防止のため４つのスイッチが必要であった。従って、これらスイッチが電磁接触型のスイッチであれば部品自体が大きいため、また電子スイッチであればその制御回路が必要となるため、小型化が十分に図れないという問題があった。
【０００７】
また正励磁用スイッチが電流を遮断する途中に逆励磁用スイッチがＯＮされると、正励磁用スイッチの接点でアークが飛んだとき正極結合点と負極結合点とが短絡されるおそれがあるため、正励磁用スイッチと逆励磁用スイッチとの間に適正な保護時間を持たすための保護回路が必要となり、この観点からも小型化が十分に図れないという問題があった。
【０００８】
また、仮に上記のような保護回路を設けたとしても、各スイッチ及び保護回路の動作不良により短絡が生じるおそれがあり、制御回路を運転室内に設置する上で問題があった。
【０００９】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、小型化が十分に図れ、且つ短絡の生じるおそれを低減することが可能なリフティングマグネット装置を提供することを目的とする。また、このリフティングマグネット装置を構成するリフティングマグネット及びその制御回路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】
【００１０】
本発明に係るリフティングマグネットは、第１及び第２端子を有する正励磁用コイルと、正励磁用コイルとは別個に設けられた第３及び第４端子を有する逆励磁用コイルと、正励磁用コイルと逆励磁用コイルとが巻回されるヨークと、を備える。
【００１１】
本発明に係るリフティングマグネットの制御回路は、正励磁用スイッチを有し第１結合点と第２結合点とを接続する第１ラインと、正励磁用スイッチの前段で第１ラインから分岐し、第１結合点と第３結合点とを接続する逆励磁用スイッチを有する第２ラインと、第４結合点と第５結合点とを接続する第３ラインと、を備える。
【００１２】
このリフティングマグネット及び制御回路によれば、制御回路を簡略化することが可能となり、リフティングマグネット装置全体として小型化が十分に図られる。また、短絡が生じるおそれも低減される。また、短絡が生じるおそれが低減されることから、短絡防止のための保護回路を設ける必要がなく、一層の小型化が図られる。
【００１３】
逆励磁用コイルの起磁力は、正励磁用コイルの起磁力よりも小さいと好ましい。逆励磁においては、一般的に正励磁よりその起磁力が小さくてよいため、このように逆励磁用コイルの起磁力を正励磁用コイルの起磁力よりも小さくすることで、正励磁用コイルよりも逆励磁用コイルの巻数を小さくしたり、抵抗値を上げたりすることが可能となる。
【００１４】
上記制御回路は、正励磁用スイッチの後段で第１ラインと第３ラインとの間に設けられた第１放電部品と、逆励磁用スイッチの後段で第２ラインと第３ラインとの間に設けられた第２放電部品と、を備えると好ましい。このようにすれば、リフティングマグネットに供給する電流を遮断するときのエネルギーを吸収することが可能となる。
【００１５】
本発明に係るリフティングマグネット装置は、上記したリフティングマグネットと、上記したリフティングマグネットの制御回路と、を備える。第１ラインの第２結合点は正励磁用コイルの第１端子と電気的に接続され、第２ラインの第３結合点は逆励磁用コイルの第３端子と電気的に接続され、第３ラインの第５結合点は正励磁用コイルの第２端子及び逆励磁用コイルの第４端子と電気的に接続されている。
【００１６】
このリフティングマグネット装置によれば、上記したリフティングマグネット及び制御回路を備えているため、制御回路を簡略化することが可能となり、リフティングマグネット装置全体として小型化が十分に図られる。また、短絡が生じるおそれも低減される。また、短絡が生じるおそれが低減されることから、短絡防止のための保護回路を設ける必要がなく、一層の小型化が図られる。
【００１７】
逆励磁用コイルの第３端子は、第２ラインの第３結合点から第３ラインの第５結合点へ電気的な接続を切替可能であり、逆励磁用コイルの第４端子は、第３ラインの第５結合点から第１ラインの第２結合点へ電気的な接続を切替可能であると好ましい。このようにすれば、逆励磁用コイルを正励磁にも利用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、小型化が十分に図れ、且つ短絡の生じるおそれを低減することが可能なリフティングマグネット装置を提供することができる。また、このように小型化が図られると共に、短絡の生じるおそれが低減されて安全性が向上されるため、制御回路を設置環境の良好なリフティングマグネット装置を搭載する作業機械の運転室内に設置することができ、温度や粉塵、振動などの影響を低減して制御の信頼性を向上させることが可能となる。また本発明によれば、このようなリフティングマグネット装置を構成するリフティングマグネット、及びその制御回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るリフティングマグネット装置１０を搭載した作業機械として、リフティングマグネット車両１の構成を示す斜視図である。図１に示すように、リフティングマグネット車両１は、油圧ショベル（ベースマシン）に、鋼材等Ｇを磁力により吸着して捕獲するリフティングマグネット装置１０を搭載して構成されている。
【００２１】
リフティングマグネット装置１０は、図１及び図２に示すように、油圧ショベルのアーム２の先端に架装されるリフティングマグネット１２と、その制御回路１４とを備えている。リフティングマグネット１２は、図２及び図３に示すように、正励磁用コイルＬ１と逆励磁用コイルＬ２と、これらコイルＬ１，Ｌ２が巻回されるヨーク１６と、を有している。
【００２２】
ヨーク１６は、鉄材から形成されている。このヨーク１６は、図１及び図３に示すように、例えば略円柱状の外形を有し、下面に略円環状の溝が設けられている。従って、ヨーク１６は中芯部１８と外周部２０とを有する。
【００２３】
正励磁用コイルＬ１は、ヨーク１６の下面から見て中芯部１８に対し時計回りに巻回されている。この正励磁用コイルＬ１は、第１及び第２端子２２，２４を有している。正励磁用コイルＬ１は、図２に示すように複数のコイルを含んでいてもよいが、第１及び第２端子２２，２４間に電圧を印加したとき、これら複数のコイルは全て正励磁の磁力を発生する必要がある。
【００２４】
また、逆励磁用コイルＬ２は、正励磁用コイルＬ１の上方で、ヨーク１６の下面から見て中芯部１８に対し反時計回りに巻回されている。この逆励磁用コイルＬ２は、第３及び第４端子２６，２８を有している。逆励磁用コイルＬ２は、図２に示すように複数のコイルを含んでいてもよいが、第３及び第４端子２６，２８間に電圧を印加したとき、これら複数のコイルは全て逆励磁の磁力を発生する必要がある。
【００２５】
なお、正励磁用コイルＬ１と逆励磁用コイルＬ２の巻方向は上記形態に限定されず、これらコイルＬ１及びＬ２に逆方向に電流を流し得れば、巻方向は互いに同一であってもよい。
【００２６】
図２に示すように、逆励磁用コイルＬ２の第４端子２８と正励磁用コイルＬ１の第２端子２４とは連結されて一体化されており、リフティングマグネット１２は正極側の２端子と負極側の１端子との３極構造を有している。
【００２７】
ここで、逆励磁用コイルＬ２の起磁力は、正励磁用コイルＬ１の起磁力よりも小さいと好ましい。逆励磁においては、一般的に正励磁よりその起磁力が小さくてよいため、このように逆励磁用コイルＬ２の起磁力を正励磁用コイルＬ１の起磁力よりも小さくすることで、正励磁用コイルＬ１よりも逆励磁用コイルＬ２の巻数を小さくしたり、抵抗値を上げたりすることが可能となる。なお、コイルの巻数及び抵抗値は同一とし、逆励磁電流を下げて逆励磁用コイルＬ２の起磁力を小さくしてもよい。
【００２８】
制御回路１４は、第１ライン３０、第２ライン３２、及び第３ライン３４を備える。第１ライン３０は、正励磁用スイッチＭ１を有し、第１結合点Ｐ１と第２結合点Ｐ２−１とを接続する。第２ライン３２は、正励磁用スイッチＭ１の前段で第１ライン３０から分岐し、第１結合点Ｐ１と第３結合点Ｐ２−２とを接続する。この第２ライン３２は、逆励磁用スイッチＭ２を有する。第３ライン３４は、第４結合点Ｎ１と第５結合点Ｎ１’とを接続する。
【００２９】
正励磁用スイッチＭ１及び逆励磁用スイッチＭ２としては、トランジスタなどの無接点式スイッチや、電磁接触器などの接点式スイッチのいずれも使用することができる。図２においては、接点式のスイッチとして記載している。
【００３０】
正励磁用スイッチＭ１の後段で第１ライン３０と第３ライン３４との間には、第１放電部品Ｓ１が設けられている。また逆励磁用スイッチＭ２の後段で第２ライン３２と第３ライン３４との間には、第２放電部品Ｓ２が設けられている。これら放電部品Ｓ１，Ｓ２は、例えば抵抗器により構成されており、リフティングマグネット１２に供給する電流を遮断するときのエネルギーを吸収する。
【００３１】
上記した制御回路１４の第１ライン３０の第２結合点Ｐ２−１は、正励磁用コイルＬ１の第１端子２２と電気的に接続されている。第２ライン３２の第３結合点Ｐ２−２は、逆励磁用コイルＬ２の第３端子２６と電気的に接続されている。第３ライン３４の第５結合点Ｎ１’は、正励磁用コイルＬ１の第２端子２４及び逆励磁用コイルＬ２の第４端子２８と電気的に接続されている。
【００３２】
次に、上記したリフティングマグネット装置１０の作用及び効果について説明する。
【００３３】
制御回路１４の第１ライン３０の第１結合点Ｐ１は、図示しない直流動力源（或いは直流変換ユニット）の正極結合点に接続される。また第３ライン１４の第４結合点Ｎ１は、図示しない直流動力源（或いは直流変換ユニット）の負極結合点に接続される。ここで、直流動力源は、リフティングマグネット車両１自身の動力源であってもよく、別途設けられた動力源であってもよい。
【００３４】
リフティングマグネット１２により鋼材等Ｇを吸着するときには、逆励磁用スイッチＭ２を開いて正励磁用スイッチＭ１を閉じる。すると、正励磁の電流が、第１ライン３０の第１結合点Ｐ１、第２結合点Ｐ２−１、正励磁用コイルＬ１の第１端子２２、第２端子２４、第３ライン３４の第５結合点Ｎ１’、及び第４結合点Ｎ１と流れる。これにより、図３に示すリフティングマグネット１２のヨーク１６の中芯部１８がＳ極に、外周部２０がＮ極に励磁される。これにより、鋼材等Ｇを吸着することが可能になる。なお、正励磁用コイルＬ１の巻方向が逆の場合や印加電圧が逆の場合は、Ｓ極及びＮ極が逆になるが、この場合も吸着が可能である。
【００３５】
一方、吸着された鋼材等Ｇを釈放するときには、正励磁用スイッチＭ１を開いて逆励磁用スイッチＭ２を閉じる。すると、逆励磁の電流が、第２ライン３２の第１結合点Ｐ１、第３結合点Ｐ２−２、逆励磁用コイルＬ２の第３端子２６、第４端子２８、第３ライン３４の第５結合点Ｎ１’、及び第４結合点Ｎ１と流れる。そして、中芯部１８がＮ極、外周部２０がＳ極の正励磁とは逆方向に適正量（適正時間）励磁することで、正励磁用スイッチＭ１を開いた後に残っている残留磁気を打ち消す。これにより、鋼材等Ｇを早く完全に釈放することが可能になる。ここで、正励磁用スイッチＭ１を開放するとき、遮断されたリフティングマグネット１２への電流のエネルギーは、第１放電部品Ｓ１により吸収される。なお、逆励磁用コイルＬ２の巻方向が逆の場合や印加電圧が逆の場合は、Ｓ極及びＮ極が逆になるが、この場合も釈放が可能である。
【００３６】
そして、鋼材等Ｇの釈放が終了した後、逆励磁用スイッチＭ２を開く。これにより、リフティングマグネット１２が非励磁の状態になる。なお、逆励磁用スイッチＭ２を開放するとき、遮断されたリフティングマグネット１２への電流のエネルギーは、第２放電部品Ｓ２により吸収される。
【００３７】
本実施形態に係るリフティングマグネット装置１０では、リフティングマグネット１２が正励磁用コイルＬ１と逆励磁用コイルＬ２との機能的に見て２つのコイルを備えているため、正励磁用スイッチＭ１を１個と、逆励磁用スイッチＭ２を１個とで、制御回路１４を構成することができる。従って、スイッチの個数が低減され、制御回路１４を簡略化することが可能となり、リフティングマグネット装置１０全体として小型化を十分に図ることが可能となる。また、正励磁用スイッチＭ１がオンの状態で何らかの故障により仮に逆励磁用スイッチＭ２がオンにされても、電流は第２ライン３２の第１結合点Ｐ１、第３結合点Ｐ２−２、逆励磁用コイルＬ２の第３端子２６、第４端子２８、第３ライン３４の第５結合点Ｎ１’、及び第４結合点Ｎ１と流れるだけである。従って、第１結合点Ｐ１及び第４結合点Ｎ１に結合される動力源側からみて、通電電流の増加があるのみであるため、短絡が生じるおそれを低減することが可能となる。また、このように短絡が生じるおそれが低減されることから、短絡防止のための保護回路を設ける必要がなくなり、一層の小型化を図ることが可能となる。
【００３８】
また、このように小型化が図られると共に、短絡の生じるおそれが低減されて安全性が向上されるため、制御回路１４を設置環境の良好なリフティングマグネット車両１の運転室（図１の３）内に設置することができ、温度や粉塵、振動などの影響を低減して制御の信頼性を向上させることが可能となる。
【００３９】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、ヨーク１６内へのコイルＬ１，Ｌ２の設置は、図３に示すものに限定されない。例えば、図４に示すように、逆励磁用コイルＬ２をヨーク１６の下面から見て中芯部１８に対し反時計回りに巻回し、その逆励磁用コイルＬ２の外側にヨーク１６の下面から見て中芯部１８に対し時計回りに正励磁用コイルＬ１を巻回してもよい。なお、正励磁用コイルＬ１と逆励磁用コイルＬ２の巻方向は前述したようにこれに限定されず、これらコイルＬ１及びＬ２に逆方向に電流を流し得れば、巻方向は互いに同一であってもよい。
【００４０】
また、図２を参照して、逆励磁用コイルＬ２の第３端子２６は、第２ライン３２の第３結合点Ｐ２−２から第３ライン３４の第５結合点Ｎ１’へ電気的な接続を切替え、逆励磁用コイルＬ２の第４端子２８は、第３ライン３４の第５結合点Ｎ１’から第１ライン３０の第２結合点Ｐ２−１へ電気的な接続を切替えて使用してもよい。このようにすれば、逆励磁用コイルＬ２を正励磁にも利用することが可能となる。
【００４１】
また、第１ライン３０の第１結合点Ｐ１に駆動源の負極を結合し、第３ライン３４の第４結合点Ｎ１に駆動源の正極を結合して使用してもよい。
【００４２】
また、リフティングマグネット車両１は、リフティングマグネット装置１０を複数備えてもよい。また、リフティングマグネット装置１０は、油圧ショベル式でなくクレーン式の作業車両に搭載しもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】リフティングマグネット装置を搭載した作業機械としてのリフティングマグネット車両の構成を示す斜視図である。
【図２】リフティングマグネット装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図３】リフティングマグネットの構成を示す断面図である。
【図４】リフティングマグネットの構成の変形例を示す断面図である。
【図５】従来のリフティングマグネット装置の構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…リフティングマグネット車両、２…アーム、３…運転室、１０…リフティングマグネット装置、１２…リフティングマグネット、１４…制御回路、１６…ヨーク、２２…第１端子、２４…第２端子、２６…第３端子、２８…第４端子、３０…第１ライン、３２…第２ライン、３４…第３ライン、Ｌ１…正励磁用コイル、Ｌ２…逆励磁用コイル、Ｍ１…正励磁用スイッチ、Ｍ２…逆励磁用スイッチ、Ｐ１…第１結合点、Ｐ２−１…第２結合点、Ｐ２−２…第３結合点、Ｎ１…第４結合点、Ｎ１’…第５結合点、Ｓ１…第１放電部品、Ｓ２…第２放電部品。
【出願人】 【識別番号】０００００２１０７
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
【住所又は居所】東京都品川区北品川五丁目９番１１号
【出願日】 平成１６年７月２７日（２００４．７．２７）
【代理人】 【識別番号】１０００８８１５５
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹

【識別番号】１０００９２６５７
【弁理士】
【氏名又は名称】寺崎 史朗

【識別番号】１００１１３４３５
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
【公開番号】 特開２００６−３６４６５（Ｐ２００６−３６４６５Ａ）
【公開日】 平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願番号】 特願２００４−２１９１５５（Ｐ２００４−２１９１５５）