JP2012240816A - 建設機械に搭載されるスクラップ掃除用マグネット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省電力化を図ることができると共に、専用の発電機等を不要とすることが可能な建設機械に搭載されるスクラップ掃除用マグネット装置を提供する。
【解決手段】スクラップ掃除用マグネット装置は、油圧ショベル１のグラップル７に着脱可能に装着され、スクラップＳを吸着保持する永久磁石式のリフティングマグネット本体８と、バッテリー２７から供給される電力によってマグネット本体８の通電制御を行う制御盤２９とを備えている。マグネット本体８は、磁場の方向を逆転させることが可能なアルニコ磁石と、アルニコ磁石に巻回されたコイルと、アルニコ磁石よりも保磁力の強いネオジム磁石とを有している。制御盤２９は、アルニコ磁石に対してスクラップＳの吸着方向の着磁を行うようにマグネット本体８のコイルを通電すると共に、アルニコ磁石に対するスクラップＳの吸着方向の着磁を解除するようにマグネット本体８のコイルを逆方向に通電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に搭載されるスクラップ掃除用マグネット装置に関するものである。

グラップルが装着された油圧ショベルによりスクラップの運搬作業が行われた後には、グラップルでは掴むことができないスクラップが散乱していることが多い。この場合には、例えばアームの先端に電磁石式のマグネット装置を搭載した別のリフティングマグネット付き油圧ショベルや電磁石式のスクラップ掃除用マグネット装置によって、スクラップを掃除する。あるいは特許文献１に記載されているように、スクラップ掃除用マグネット装置として、バケットの爪部に設けられ、スクラップを吸着する電磁石と、上部旋回体に搭載され、電磁石に電力を供給する発電機とを備えたものが知られている。

特開平７−２１５６６１号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、上記従来技術のような電磁石式のマグネット装置では、電磁石を通電するのに大きな電力が必要となるため、専用の発電機及びこの発電機を駆動するモータ等が必要となる。このため、装置自体が複雑化・大型化し、コストアップにつながる。また、電磁石によるスクラップの吸着時には、電磁石に電力を供給し続ける必要があるため、電力の消費が増大する。

本発明の目的は、省電力化を図ることができると共に、専用の発電機等を不要とすることが可能な建設機械に搭載されるスクラップ掃除用マグネット装置を提供することである。

本発明に係る建設機械に搭載されるスクラップ掃除用マグネット装置は、建設機械のフロント作業機に装着され、スクラップを吸着するマグネット本体と、建設機械を駆動するためのバッテリーの電力をマグネット本体に供給し、マグネット本体の通電制御を行う制御手段とを備え、マグネット本体は、磁場の方向を変えることが可能な第１永久磁石と、第１永久磁石に巻回されたコイルと、第１永久磁石よりも保磁力の強い第２永久磁石とを有し、制御手段は、第１永久磁石に対してスクラップの吸着方向の着磁を行うようにコイルを所定方向に通電すると共に、第１永久磁石に対するスクラップの吸着方向の着磁を解除するようにコイルを所定方向とは逆の方向に通電する手段であることを特徴とするものである。

このように本発明のスクラップ掃除用マグネット装置においては、第１永久磁石に対してスクラップの吸着方向の着磁を行うようにコイルを所定方向に通電すると、マグネット本体にスクラップが吸着されるようになり、第１永久磁石に対するスクラップの吸着方向の着磁を解除するようにコイルを所定方向とは逆の方向に通電すると、マグネット本体に吸着されたスクラップが釈放されるようになる。このとき、永久磁石に対する通電は、電磁石に対する通電と異なり、常時行う必要がない。このため、建設機械を駆動するための既存のバッテリーの電力を用いてコイルを通電することが可能となり、スクラップ掃除用マグネット装置の省電力化を図ることができる。また、既存のバッテリーの電力を用いてコイルを通電するので、マグネット本体に電力を供給するための専用の発電機や発電機を駆動するモータが不要となる。

さらに、マグネット本体は、コイルの通電によって磁場の方向を変えることが可能な第１永久磁石と、この第１永久磁石よりも保磁力の強い第２永久磁石という２種類の永久磁石を有している。このため、コイルの通電方向を変えるだけでスクラップの吸着及び釈放の切り替えが簡単に行えると共に、スクラップの吸着時には、スクラップがマグネット本体に十分強く吸着保持されるようになる。

好ましくは、制御手段は、コイルの通電を瞬間的に行う。第１永久磁石に対してスクラップの吸着方向の着磁を行うようなコイルの通電、第１永久磁石に対するスクラップの吸着方向の着磁を解除するようなコイルの通電は、何れも一瞬だけ行えば足りる。従って、コイルの通電を瞬間的に行うことにより、スクラップ掃除用マグネット装置の更なる省電力化を図ることができる。

また、好ましくは、制御手段は、建設機械がマグネット本体に吸着されたスクラップを運搬しているときは、コイルの通電を行わない。この場合には、建設機械がマグネット本体に吸着されたスクラップを運搬している最中に、釈放操作できないように保護することができる。

本発明によれば、スクラップ掃除用マグネット装置の省電力化を図ることができる。また、専用の発電機等が不要となるため、スクラップ掃除用マグネット装置を簡素化し、低コスト化を図ることが可能となる。

本発明に係るスクラップ掃除用マグネット装置の一実施形態を備えた油圧ショベルを示す側面図である。 図１に示した永久磁石式のリフティングマグネット本体の断面図である。 図１に示した油圧ショベルの概略構成を示すブロック図である。 図３に示した制御盤により実行されるリフティングマグネット本体の通電制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図２に示したリフティングマグネット本体に対するスクラップの吸着時及び釈放時に、リフティングマグネット本体に形成される磁路を示す概略図である。 比較例として、電磁石式のリフティングマグネット本体がフロント作業機のアタッチメントとして装着されている油圧ショベルを示す側面図である。 図６に示した油圧ショベルの概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る建設機械に搭載されるスクラップ掃除用マグネット装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係るスクラップ掃除用マグネット装置の一実施形態を備えた油圧ショベルを示す側面図である。同図において、油圧ショベル１は、下部走行体２と、この下部走行体２の上部に旋回可能に連結された上部旋回体３と、この上部旋回体３の前部に取り付けられたフロント作業機４とを備えている。

フロント作業機４は、上部旋回体３の前部に回動可能に連結されたブーム５と、このブーム５の先端部に回動可能に連結されたアーム６と、このアーム６の先端部に回動可能に連結され、金属のスクラップＳ等を掴むグラップル７とを有している。グラップル７には、スクラップＳを吸着保持する永久磁石式のリフティングマグネット本体８が着脱可能に装着される。

図２は、リフティングマグネット本体８の断面図である。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。同図において、リフティングマグネット本体８は、ヨークを形成する鉄製の筐体９を有している。

筐体９内には、磁場（磁束）の方向を逆転させることが可能な複数（ここでは４個）の断面四角形状のアルニコ磁石１０と、各アルニコ磁石１０に巻回された複数（ここでは４個）のコイル１１と、アルニコ磁石１０よりも保磁力の強い複数（ここでは１２個）のネオジム磁石１２とを有している。これらのネオジム磁石１２は、各コイル１１の下方に配置されている。なお、図２（ｂ）では、コイル１１を省略して示している。ネオジム磁石１２は、アルニコ磁石１０と異なり、磁場の方向を逆転させることが困難な磁石である。

各アルニコ磁石１０の下面には、スクラップＳが吸着される鉄製の吸着ブロック１３がそれぞれ固定されている。これらの吸着ブロック１３は、ネオジム磁石１２の側面にも固定されている。また、各ネオジム磁石１２の下面には、ステンレス鋼製の底板１４がそれぞれ固定されている。なお、ネオジム磁石の代わりに、フェライト磁石を用いても良い。

筐体９の上部には、上記のグラップル７に引っ掛けられる鍔部１５を有する被保持部１６が設けられている。また、筐体９の上面には、各コイル１１を通電するための複数本の電線１７が接続されたコネクタ１８が配置されている。これらの電線１７の先端は、各コイル１１と接続されている。

図３は、油圧ショベル１の概略構成を示すブロック図である。同図において、油圧ショベル１は、下部走行体２、上部旋回体３及びフロント作業機４を駆動する標準駆動系システム１９と、リフティングマグネット本体８を通電するマグネット通電系システム２０とを有している。

標準駆動系システム１９は、上部旋回体３を下部走行体２に対して旋回させる旋回モータ２１と、ブーム５を上部旋回体３に対して回動させるブームシリンダ２２と、アーム６をブーム５に対して回動させるアームシリンダ２３とを有している。また、標準駆動系システム１９は、エンジン２４を始動させるセルモータ２５と、エンジン２４により駆動される油圧ポンプ２６とを有している。旋回モータ２１、ブームシリンダ２２及びアームシリンダ２３は、油圧ポンプ２６から供給される作動油によって駆動される。

セルモータ２５は、上部旋回体３に搭載されているＤＣ２４Ｖの補機用のバッテリー２７から供給される電力により作動する。また、バッテリー２７は、キー（セル）での点火の他、エアコン２８等の補機に電力を供給するものである。

マグネット通電系システム２０は、リフティングマグネット本体８の通電制御を行う制御盤２９と、リフティングマグネット本体８へのスクラップＳの吸着（吸引）とリフティングマグネット本体８からのスクラップＳの釈放との切換操作を行うための操作器３０とを有している。制御盤２９は、図１及び図２に示すように、電気ケーブル３１を介してコネクタ３２と接続されている。これにより、コネクタ３２を上記コネクタ１８と嵌合させることで、制御盤２９がリフティングマグネット本体８と接続されることとなる。

また、制御盤２９は、電源機能（図示せず）を有し、バッテリー２７と接続されている。そして、制御盤２９は、操作器３０の切換操作状態に応じて、バッテリー２７から供給される電力によってリフティングマグネット本体８の各コイル１１を通電するように制御する。

図４は、制御盤２９により実行されるリフティングマグネット本体８の通電制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。

同図において、まず操作器３０によってリフティングマグネット本体８へのスクラップＳの吸着が指示操作されたかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。リフティングマグネット本体８へのスクラップＳの吸着が指示操作されたときは、コイル１１を所定方向に瞬間的（例えば３秒程度）に通電するように制御することで、アルニコ磁石１０に対してスクラップＳの吸着方向の着磁を行う（手順Ｓ１０２）。

これにより、リフティングマグネット本体８における磁場の向きは、図５（ａ）に示すようになる。具体的には、磁束がリフティングマグネット本体８の外部（下側）に出て行くような磁路の閉回路が形成されることとなる。従って、リフティングマグネット本体８にスクラップＳが吸着保持されるようになる。

その後、操作器３０によってリフティングマグネット本体８からのスクラップＳの釈放が指示操作されたかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。続いて、リフティングマグネット本体８に吸着保持されたスクラップＳが油圧ショベル１によって運搬中でないかどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。ここで、スクラップＳが運搬中でないかどうかの判断は、例えば走行や旋回の操作が行われていないかどうかを検出することにより行う。

リフティングマグネット本体８からのスクラップＳの釈放が指示操作されると共に、リフティングマグネット本体８に吸着保持されたスクラップＳが運搬中でないときは、コイル１１を上記の着磁時とは逆の方向に瞬間的（例えば３秒程度）に通電するように制御することで、アルニコ磁石１０に対するスクラップＳの吸着方向の着磁を解除する（手順Ｓ１０５）。

これにより、リフティングマグネット本体８における磁場の向きは、図５（ｂ）に示すように、アルニコ磁石１０を着磁した時とは反対となる。具体的には、磁束がリフティングマグネット本体８の外部（下側）に出て行かずに、リフティングマグネット本体８の内部だけで磁路の閉回路が形成されることとなる。従って、リフティングマグネット本体８に吸着保持されたスクラップＳがリフティングマグネット本体８から釈放されるようになる。

一方、リフティングマグネット本体８からのスクラップＳの釈放が指示操作されても、リフティングマグネット本体８に吸着保持されたスクラップＳが運搬中であるときは、手順Ｓ１０３に戻り、スクラップＳは釈放されずにリフティングマグネット本体８に吸着保持された状態のままとなる。従って、油圧ショベル１によるスクラップＳの運搬時に、誤ってリフティングマグネット本体８を釈放操作してしまうことが無い。

以上において、本実施形態のスクラップ掃除用マグネット装置は、リフティングマグネット本体８、制御盤２９、操作器３０及びバッテリー２７等から構成されている。

ここで、比較例としての油圧ショベルを図６に示す。同図に示す油圧ショベル５０では、電磁石式のリフティングマグネット本体５１がフロント作業機４のアタッチメントとしてアーム６の先端に装着されている。

油圧ショベル５０は、図６及び図７に示すように、リフティングマグネット本体５１の通電制御を行う制御盤２９の他、リフティングマグネット本体５１を通電するための電力を供給するマグネット通電用発電機５２と、このマグネット通電用発電機５２を回転駆動する油圧モータ５３とを更に有している。油圧モータ５３は、油圧ポンプ２６から供給される作動油によって駆動される。

電磁石式のリフティングマグネット本体５１では、通電時に大きな運転電力（例えば１２〜２０ｋＷ）が必要となるうえ、スクラップＳの吸着中は通電し続けなければならないため、専用のマグネット通電用発電機５２及び油圧モータ５３が必要となる。このため、スクラップ掃除用マグネット装置の構成が複雑になり、コストアップになってしまう。

これに対し本実施形態では、アルニコ磁石１０、コイル１１及びネオジム磁石１２を有する永久磁石式のリフティングマグネット本体８をグラップル７に装着し、リフティングマグネット本体８にスクラップＳを吸着させるときは、アルニコ磁石１０に対してスクラップＳの吸着方向の着磁を行うようにコイル１１を通電し、リフティングマグネット本体８からスクラップＳを釈放するときは、アルニコ磁石１０に対する着磁を解除するようにコイル１１を逆方向に通電する。

このとき、コイル１１の通電は一瞬だけ行えば良く、電磁石式のリフティングマグネット本体５１を使用する場合のように常時通電する必要は無いので、省電力化を図ることができる。具体的には、通電時の運転電力を例えば３〜４ｋＷ程度に低減することができる。このため、コイル１１を通電する際には、標準駆動系システム１９のバッテリー２７からの電力供給だけで十分足りるようになる。従って、電磁石式のリフティングマグネット本体５１を使用する場合のようなマグネット通電用発電機５２及び油圧モータ５３の搭載が不要となるため、スクラップ掃除用マグネット装置の構成が簡素になり、低コスト化及び省スペース化を図ることが可能となる。

また、リフティングマグネット本体８として、コイル１１により磁場の方向を逆転させることが可能なアルニコ磁石１０と、このアルニコ磁石１０よりも保磁力の強いネオジム磁石１２という２種類の永久磁石を使用しているので、コイル１１の通電方向を変えるだけでスクラップＳの吸着及び釈放の切り替えを簡単に行うことができる。また、スクラップＳの吸着時には、保磁力の強いネオジム磁石１２によってスクラップＳをリフティングマグネット本体８に十分強く吸着保持させることができる。従って、グラップル７では掴めないスクラップＳの掃除を効率良く行うことが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態は、エンジン式の油圧ショベル１についてであるが、本発明のスクラップ掃除用マグネット装置は、ハイブリッド式の油圧ショベルにも適用可能である。この場合にも、油圧ショベルの主要部（下部走行体、上部旋回体及びフロント作業機）を駆動するためのバッテリーから供給される電力によってリフティングマグネット本体を通電する。

また、上記実施形態では、永久磁石式のリフティングマグネット本体８をグラップル７に着脱可能に装着するような構成としたが、リフティングマグネット本体８は、フロント作業機４の先端部にアタッチメントとして取り付けられていても良い。

１…油圧ショベル（建設機械）、８…リフティングマグネット本体、１０…アルニコ磁石（第１永久磁石）、１１…コイル、１２…ネオジム磁石（第２永久磁石）、２７…バッテリー、２９…制御盤（制御手段）、Ｓ…スクラップ。

Claims (3)

1. 建設機械のフロント作業機に装着され、スクラップを吸着するマグネット本体と、
   前記建設機械を駆動するためのバッテリーの電力を前記マグネット本体に供給し、前記マグネット本体の通電制御を行う制御手段とを備え、
   前記マグネット本体は、磁場の方向を変えることが可能な第１永久磁石と、前記第１永久磁石に巻回されたコイルと、前記第１永久磁石よりも保磁力の強い第２永久磁石とを有し、
   前記制御手段は、前記第１永久磁石に対して前記スクラップの吸着方向の着磁を行うように前記コイルを所定方向に通電すると共に、前記第１永久磁石に対する前記スクラップの吸着方向の着磁を解除するように前記コイルを前記所定方向とは逆の方向に通電する手段であることを特徴とする建設機械に搭載されるスクラップ掃除用マグネット装置。
2. 前記制御手段は、前記コイルの通電を瞬間的に行うことを特徴とする請求項１記載の建設機械に搭載されるスクラップ掃除用マグネット装置。
3. 前記制御手段は、前記建設機械が前記マグネット本体に吸着されたスクラップを運搬しているときは、前記コイルの通電を行わないことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械に搭載されるスクラップ掃除用マグネット装置。

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