JP2006298632A

JP2006298632A - リフティングマグネット作業機械

Info

Publication number: JP2006298632A
Application number: JP2005126332A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Katada; 剛堅田
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】吸着中のマグネット電圧の低下による負荷の落下を確実に防止する。
【解決手段】リフティングマグネット１４により金属スクラップ等を吸着して運搬するリフティングマグネット作業機械において、吸着開始時点のマグネット電圧である初期電圧を検出し、吸着中にこの初期電圧に対して設定した割合の電圧低下があったときに、警報ランプ１８を点灯させて警報を発し、負荷の落下を防止するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明はアタッチメントの先端に取付けたリフティングマグネット(電磁石)に金属スクラップ等を吸着させて運搬するリフティングマグネット作業機械に関するものである。

リフティングマグネット作業機械は、たとえば図５に示すように、自走式のベースマシン１にブーム２、アーム３、バケット４を有する作業アタッチメント５を装着した油圧ショベルを母体として、作業アタッチメント５の先端(図示のようにバケット４、またはバケット４を取外してアーム３の先端)にリフティングマグネット(以下、単にマグネットという)６を取付けて構成される。

このリフティングマグネット作業機械においては、図示しないエンジンで油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプを油圧源とする油圧モータにより発電機を駆動し、この発電機を電源としてマグネット６を作動させる構成がとられる(特許文献１参照)。
特開平１１−１３５４８号公報

上記構成において、マグネット６の磁力(吸着力)は発電機の出力に左右され、発電機の出力はその回転数によって、また発電機回転数はエンジン回転数によってそれぞれ決まる。

この場合、通常はエンジン回転数を一定として作業を行うが、オペレータが誤ってエンジン回転数を下げてしまったり、エンジン回転数は一定でも故障によって発電機回転数が低下したりすることがある。

こうなると、マグネット４に加えられる電圧(マグネット電圧＝吸着力)が低下するため、吸着中にこのマグネット電圧の低下が起こると、負荷の吸着状態が不安定となり、最悪の場合、落下するおそれがある。

この問題に対し、従来は、特許文献１に記載された公知技術も含めてとくに対策はとられておらず、この点で作業の安全性に問題があった。

ところで、とり得る対策として、吸着中に、マグネット電圧が定格電圧に対して一定の規模で低下した場合(たとえば定格２００Ｖに対して１６０Ｖになった場合)に警報を発することが考えられる。

この警報作用が有効に働けば、オペレータが危険回避操作(たとえば負荷を直ちに降下させる操作)をとることができるため、負荷の落下防止に効果がある。

ところが、上記のように警報を出すマグネット電圧(以下、警報電圧という)を、定格電圧を基準として定めると次のような不都合が生じる。

吸着開始時点(吸着直前)のマグネット電圧(以下、初期電圧という)が警報電圧近くの低い値(たとえば１６５Ｖ)であったとする。この場合、初期電圧が低くてもそれに応じた吸着能力はあるため、吸着作用は開始される。しかし、吸着後に振動等が加わると、警報が出る前に負荷が落下してしまい、警報作用が有効に働かない。

そこで本発明は、負荷の落下を確実に防止することができるリフティングマグネット作業機械を提供するものである。

請求項１の発明は、エンジンを動力源として発電機を駆動し、この発電機を電源としてリフティングマグネットを作動させるリフティングマグネット作業機械において、リフティングマグネットに加えられるマグネット電圧を検出する検出手段と、マグネット電圧の異常に対して警報を発する警報手段と、制御手段とが設けられ、この制御手段は、吸着開始時点のマグネット電圧である初期電圧を基準として、吸着中に、所定の電圧低下が発生したときに上記警報手段を作動させるように構成されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、制御手段は、吸着中の電圧低下が初期電圧に対して一定の割合で発生したときに警報手段を作動させるように構成されたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、制御手段は、警報手段を作動させる電圧低下の規模を、初期電圧が高いほど大きくするように構成されたものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、検出手段は、発電部分での作動状態をマグネット電圧として間接的に検出するように構成されたものである。

本発明によると、定格電圧ではなく吸着開始時点のマグネット電圧(初期電圧)、を基準として、吸着中に所定の電圧低下があったときに警報を発するため、定格電圧を基準として警報電圧を定めた場合と比較して、実際の吸着状況に即した正確なタイミングで警報を発することが可能となる。

すなわち、吸着能力は初期電圧が高ければ大きく、低ければ小さくなる。従って、負荷の落下が起こる可能性は、初期電圧が高いときには小さく、初期電圧が低いときには大きくなる。

いいかえれば、落下防止の観点で許容される電圧低下は、初期電圧が高いときには大きく、初期電圧が低いときに小さくなる。

本発明はこの原理に基づき、初期電圧を基準として警報電圧を定めたから、負荷の落下を確実に防止することができる。

ところで、本発明において、警報を出すタイミングとして、たとえば初期電圧から２０Ｖ以上の電圧低下があったとき、というように一定の電圧低下を条件とすることもできる。

ところが、こうすると初期電圧が低い場合、つまり少しの電圧低下でも落下のおそれがある場合に、前記のように振動等が加わると、警報が出る前に負荷が落下する可能性が残される。

この点、請求項２の発明によると、マグネット電圧が初期電圧に対して一定の割合で低下したときに警報を発するため、初期電圧−警報電圧の値(以下、許容電圧低下分という)が、初期電圧が低いほど小さくなる。

また、請求項３の発明によると、許容電圧低下の規模を、初期電圧が高いほど大きくするように構成したから、初期電圧が低い場合に許容電圧低下分が小さくなる。

このため、請求項２,３の発明によると、初期電圧が低い場合の負荷落下防止効果がより確実となる。

また、初期電圧が高い場合は許容電圧低下分が大きくなるため、落下の危険がないにもかかわらず無駄に警報が出されて作業が中断することがなく、この点で作業効率を上げることができる。

一方、請求項４の発明によると、マグネット電圧の低下につながる発電部分での作動状態(たとえばエンジンまたは発電機の回転数、エンジン回転数を指令するアクセルの操作量等)を検出することによってマグネット電圧を間接的に検出する構成としたから、電圧低下をより早く検出して正確な警報を出すことができる。

本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。

第１実施形態(図１,２参照)
図１はこの機械のマグネット駆動部分及び制御部分を示し、図５中のベースマシン１に搭載されたエンジン７により、図示しない油圧アクチュエータ用の油圧ポンプとともにリフティングマグネット用の油圧ポンプ８が駆動され、この油圧ポンプ８によって発電機駆動用の油圧モータ９が駆動される。

１０はこの油圧モータ９によって駆動されるマグネット電源としての発電機で、この発電機１０で発生した電力が制御手段としてのコントローラ１１に入力される。

このコントローラ１１は、発電機出力の整流作用及び電圧制御を行う出力制御部１２と、この出力制御部１２に対して制御指令を送る制御指令部１３とから成り、出力制御部１２からの出力(直流電圧)がマグネット電圧としてマグネット１４に加えられる。

制御指令部１３には、吸着、釈放両スイッチ１５,１６のスイッチ信号が入力され、このスイッチ信号に基づき、制御指令部１３から出力制御部１２に吸着(マグネット１４の励磁)、釈放(励磁停止及び逆励磁)の指令が送られる。

出力制御部１２からマグネット１４に加えられるマグネット電圧は電圧センサ１７により検出されて制御指令部１３に送られ、この検出されたマグネット電圧に基づいて警報ランプ１８の作動が制御される。

この点の作用を図２のフローチャートによって説明する。

制御が開始されると、初期設定(ステップＳ１)の後、ステップＳ２で吸着中フラグがＯＮか否かが判別される。最初はここでＮＯとなり、続くステップＳ３で、たとえば図１中の吸着スイッチ１５の信号に基づいて吸着が開始されたか否かが判別される。

なお、吸着開始によってマグネット電圧等が変化するため、これを検出して吸着開始を判別してもよい。

ステップＳ３でＹＥＳ(吸着開始した)となると、ステップＳ４に移行し、このときのマグネット電圧(吸着開始時点のマグネット電圧＝初期電圧)Ｖsが記憶されるとともに、吸着中フラグがＯＮとなる。

一方、ステップＳ２でＹＥＳ、つまり吸着中フラグがＯＮであると判別されると、ステップＳ５において、
(Ｖs−Ｖｎ)／Ｖs≧Ｘ
が判断される。Ｖｎは現在のマグネット電圧で、Ｖs−Ｖｎによって初期電圧からの電圧低下分が求められ、これを初期電圧Ｖsで割ることにより初期電圧Ｖsに対する電圧低下分の割合(電圧低下割合)が求められる。

Ｘはこの電圧低下割合について予め設定された値で、上式で求められた電圧低下割合がこの設定値Ｘよりも小さい場合(ステップＳ５でＮＯの場合)には、電圧低下が許容範囲内であるとして制御が終了する。

これに対し、ステップＳ５でＹＥＳの場合(電圧低下割合が設定値Ｘ以上の場合)には、吸着した負荷の落下が起こる危険性があるとして警報ランプ１８に点灯指令が出され、同ランプ１８が点灯する(ステップＳ６)。

なお、ステップＳ３でＮＯ(吸着開始していない)となると、ステップＳ７で吸着した負荷が釈放されたか否かが判別される。ここでＹＥＳとなると、ステップＳ８で吸着中フラグをオフとした後、制御終了となり、ＮＯの場合はただちに制御終了となる。

このように、初期電圧Ｖsを基準として、吸着中に所定の電圧低下があったときに警報ランプ１８を点灯させてオペレータに警報を発するため、定格電圧からの電圧低下に基づいて警報を出す構成とした場合と比較して、実際の吸着状況に即した正確なタイミングで警報を発することが可能となる。

すなわち、初期電圧Ｖsが高いときには元々の吸着能力が高くて吸着中の負荷の落下が起こる可能性も低いのに対し、初期電圧Ｖsが低いときは吸着能力も低くて落下の危険性が高いという実状に即して、初期電圧Ｖsを基準として警報電圧を定めるため、負荷の落下を確実に防止することができる。

また、この実施形態では、現在のマグネット電圧Ｖｎが初期電圧Ｖｓに対して一定の割合Ｘで低下したときに警報を発するため、許容電圧低下分(初期電圧Ｖs−警報電圧の値)が、初期電圧Ｖsが低いほど小さくなる。

このため、初期電圧Ｖsが低い場合の負荷落下防止効果がより確実となる。

また、初期電圧Ｖsが高い場合は許容電圧低下分が大きくなるため、落下の危険がないにもかかわらず無駄に警報が出されて作業が中断することがない。このため、作業効率を上げることができる。

なお、上記割合Ｘを、初期電圧Ｖsが高いほど大きく、低いほど小さくなるように構成してもよい。

こうすれば、初期電圧が低い場合の負荷落下防止効果がさらに確実となるとともに、初期電圧が高い場合の作業効率を一層高めることができる。

第２実施形態(図３,４参照)
第１実施形態との相違点のみを説明する。

前記のようにマグネット電圧は発電機出力に左右され、発電機出力はその回転数によって、また発電機回転数はエンジン回転数によってそれぞれ決まる。

そこで第２実施形態においては、エンジン回転数を直接検出するエンジン回転数センサ１９と、エンジン回転数指令手段であるアクセルの操作量を検出するアクセルセンサ２０とによってエンジン回転数を検出し、このエンジン回転数からマグネット電圧を間接的に検出する構成をとっている。

なお、両センサ１９,２０からの信号は制御指令部１３に送られ、いずれか一方(優先順位を定めておいてもよいし、高位選択または低位選択してもよい)の信号に基づいてエンジン回転数、つまりマグネット電圧が求められる。

このように、マグネット電圧の低下につながるエンジン回転数を検出することにより、電圧低下をより早く検出して正確な警報を出すことができる。

また、エンジン回転数を検出することにより、エンジン回転数は正常であるにもかかわらずマグネット電圧が低い場合に、図１の油圧ポンプ８と油圧モータ９をつなぐ油圧配管の異常を判別することができる。

さらに、アクセルの誤操作やアクセル信号の異常によるエンジン回転数の低下をも判別することができる。

一方、第２実施形態においては、コントローラ１１の制御指令部１３による制御内容の一部が第１実施形態の場合と異なる。

すなわち、第１実施形態においては、図２のステップＳ５で電圧低下の割合を設定値Ｘと比較するのに対し、第２実施形態においては、図４のステップＳ５´で電圧低下分(Ｖs−Ｖｎ)を設定値Ｖと比較し、電圧低下分が設定値Ｖよりも大きくなると警報ランプ１８を点灯させるようにしている。

この構成によっても、初期電圧Ｖsを基準とすることで、基本的に、定格電圧を基準とする場合と比較して初期電圧Ｖsが低い場合の負荷の落下防止に効果がある。

なお、この第２実施形態において、設定値Ｖを、初期電圧Ｖsが低いほど小さくなるように定めてもよい。

ところで、上記両実施形態では、警報手段として警報ランプ１８を用いたが、ブザー等の他の警報器を用いてもよいし、モニタに表示するようにしてもよい。

また、両実施形態では、エンジン７で油圧ポンプ８を駆動し、この油圧ポンプ８で油圧モータ９を駆動して発電機１０を回転させる構成をとったが、本発明はエンジン７で発電機１０を直接駆動する構成をとる場合にも適用することができる。

本発明の第１実施形態にかかるリフティングマグネット作業機械のマグネット駆動部分及び制御部分の構成を示す図である。制御部分の作用を説明するためのフローチャートである。本発明の第２実施形態を示す図１相当図である。同図２相当図である。リフティングマグネット作業機械の概略側面図である。

符号の説明

７エンジン
８マグネット用油圧ポンプ
９マグネット用油圧モータ
１０発電機
１１コントローラ(制御手段)
１２コントローラの出力制御部
１３同制御指令部
１４リフティングマグネット
１５吸着スイッチ
１６釈放スイッチ
１７検出手段としての電圧センサ
１８警報ランプ
１９検出手段としてのエンジン回転数センサ
２０検出手段としてのアクセルセンサ

Claims

エンジンを動力源として発電機を駆動し、この発電機を電源としてリフティングマグネットを作動させるリフティングマグネット作業機械において、リフティングマグネットに加えられるマグネット電圧を検出する検出手段と、マグネット電圧の異常に対して警報を発する警報手段と、制御手段とが設けられ、この制御手段は、吸着開始時点のマグネット電圧である初期電圧を基準として、吸着中に、所定の電圧低下が発生したときに上記警報手段を作動させるように構成されたことを特徴とするリフティングマグネット作業機械。
制御手段は、吸着中の電圧低下が初期電圧に対して一定の割合で発生したときに警報手段を作動させるように構成されたことを特徴とするリフティングマグネット作業機械。
請求項１または２記載のリフティングマグネット作業機械において、制御手段は、警報手段を作動させる電圧低下の規模を、初期電圧が高いほど大きくするように構成されたことを特徴とするリフティングマグネット作業機械。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリフティングマグネット作業機械において、検出手段は、発電部分での作動状態をマグネット電圧として間接的に検出するように構成されたことを特徴とするリフティングマグネット作業機械。