JP2020152472A

JP2020152472A - リフティングマグネット装置および作業車両

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Publication number: JP2020152472A
Application number: JP2019050151A
Authority: JP
Inventors: 横山　隆司; Takashi Yokoyama; 隆司横山
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2020-09-24

Abstract

【課題】吸着と釈放とを短時間に繰り返す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装置１０にはリフティングマグネット２０と、マグネット駆動部２１と、交流発電機１４と、制御部２３と、が備えられている。また、マグネット駆動部２１には、整流部２９と、Ｈブリッジ回路部２７と、回生電力を消費するための消費抵抗４３と、整流部２９から消費抵抗４３に流れる直流電流を遮断するための回路素子と、が備えられている。そして制御部２３が、リフティングマグネット２０に供給されていた電力を回生するときに、回路素子により整流部２９から消費抵抗４３に流れる直流電流を遮断する。この構成により、消費抵抗４３の温度が急激に上がることを防止でき、吸着と釈放とを短時間に繰り返すことが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、リフティングマグネット装置および作業車両に関する。さらに詳しくは、搬送物の吸着および釈放を短時間に繰り返し行うことが可能なリフティングマグネット装置および作業車両に関する。

一般に、荷役作業または建設作業等において、鉄片などの搬送物を搬送するための装置としてリフティングマグネット装置が知られている。このリフティングマグネット装置での搬送作業では、リフティングマグネット装置の操作者はマグネットを一方向に励磁して搬送物の吸着を行い、搬送物を所定の位置に搬送した後、マグネットを他方向に励磁して搬送物を釈放する。

特許文献１には、上記吸着および釈放により生じた回生電力を消費するための抵抗が設けられているリフティングマグネット用電源装置が開示されている。このリフティングマグネット用電源装置では、吸着を終えた後の回生の際に、平滑用コンデンサの両端の電圧が上昇すると、制御回路により平滑コンデンサと抵抗とが接続され、抵抗により回生電力が消費される。なお、回生の際には、抵抗にはリフティングマグネットからの回生電力のほかに、交流電源が稼働していることから交流電源からの電力も上記抵抗で消費される。

特開２０１０−２３９５５号公報

リフティングマグネット装置の通常動作では、搬送物の直上までリフティングマグネットを移動させる第１移動ステップ、搬送物を吸着する吸着ステップ、搬送物を目的となる他の場所に移動させる第２移動ステップ、搬送物を釈放する釈放ステップの各ステップが繰り返される。第１移動ステップおよび第２移動ステップが入るため、通常、ある吸着から次の吸着までの１サイクルは数十秒以上の運転時間となる。このため従来、回生電力および交流電源からの電力を消費するための抵抗は、上記の移動時間に十分冷却されていた。

しかるに、リフティングマグネット装置においては、搬送物うち比較的軽量のものだけを吸着して搬送する場合がある。リフティングマグネット装置の操作者は、搬送物の直上において短時間で、吸着ステップと釈放ステップとを繰り返す。釈放ステップでは、比較的重い搬送物は先に落下し、比較的軽い搬送物は後で落下するので、吸着ステップと釈放ステップとをタイミングよく短時間で繰り返すと、比較的軽い搬送物だけを吸着することが可能となる。このような運転が繰り返された場合、上記の抵抗が十分に冷却できないという問題がある。

本発明は上記事情に鑑み、電力を回生する際に、交流電源からの電力を遮断することで、吸着と釈放とを短時間に繰り返す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。

第１発明のリフティングマグネット装置は、リフティングマグネットと、該リフティングマグネットに直流電流を供給するマグネット駆動部と、該マグネット駆動部に交流電流を供給する交流発電機と、前記マグネット駆動部を制御する制御部と、が備えられ、前記マグネット駆動部には、前記交流発電機からの交流電流を直流電流に整流する整流部と、該整流部からの直流電流を制御して前記リフティングマグネットに供給するＨブリッジ回路部と、前記リフティングマグネットからの回生電力を消費するための消費抵抗と、前記整流部から前記消費抵抗に流れる直流電流を遮断するための回路素子と、が備えられており、前記制御部が、前記リフティングマグネットに供給されていた電力を回生するときに、前記回路素子により前記整流部から前記消費抵抗に流れる直流電流を遮断することを特徴とする。
第２発明のリフティングマグネット装置は、第１発明において、前記回路素子が、前記整流部から前記Ｈブリッジ回路部へ電流を供給するための正側ラインまたは負側ラインに設けられているトランジスタであることを特徴とする。
第３発明のリフティングマグネット装置は、第１発明において、前記回路素子が、前記整流部を構成し、前記交流発電機からの交流電流を直流電流に変換するためのサイリスタであることを特徴とする。
第４発明のリフティングマグネット装置は、第１発明において、前記回路素子が、前記整流部を構成し、前記交流発電機からの交流電流を直流電流に変換するためのトランジスタであることを特徴とする。
第５発明の作業車両は、第１発明から第４発明のリフティングマグネット装置が搭載されていることを特徴とする。

第１発明によれば、マグネット駆動部に備えられた回路素子により、制御部が、リフティングマグネットに供給されていた電力を回生するときに、整流部から消費抵抗に流れる直流電流を遮断するので、消費抵抗では回生電力のみが消費されるようになる。これにより、消費抵抗の温度が急激に上がることを防止でき、吸着と釈放とを短時間に繰り返すことが可能となる。
第２発明によれば、回路素子が整流部からＨブリッジ回路部へ電流を供給するための正側ラインまたは負側に設けられているトランジスタであることにより、他の方式と比較して回路素子の部品点数を抑えることができる。またトランジスタは応答が早いので、制御部からの指令への応答性がよくなる。
第３発明によれば、回路素子が、整流部を構成し、交流電源からの交流電流を直流電流に変換するためのサイリスタであることにより、既存の回路の一部の素子を置き換えるシンプルな方法で、消費抵抗の温度が急激に上がることを防止でき、吸着ステップと釈放ステップとを短時間に繰り返すことが可能となる。
第４発明によれば、回路素子が、整流部を構成し、交流電源からの交流電流を直流電流に変換するためのトランジスタであることにより、既存の回路の一部の素子を置き換えるシンプルな方法で、消費抵抗の温度が急激に上がることを防止でき、吸着ステップと釈放ステップとを短時間に繰り返すことが可能となる。
第５発明によれば、作業車両では、軽い搬送物を選択する操作が行われる頻度が比較的高いので、第１発明から第４発明のいずれかのリフティングマグネット装置が搭載されることにより、作業車両の適用範囲を広くすることができる。

本発明の第１実施形態に係るリフティングマグネット装置を構成するマグネット駆動部およびその周辺の回路構成図である。本発明の第１実施形態に係るリフティングマグネット装置のブロック構成図である。本発明の第２実施形態に係るリフティングマグネット装置を構成するマグネット駆動部およびその周辺の回路構成図である。本発明の第３実施形態に係るリフティングマグネット装置を構成するマグネット駆動部およびその周辺の回路構成図である。図１のリフティングマグネット装置を搭載した作業車両の全体図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのリフティングマグネット装置および作業車両を例示するものであって、本発明はリフティングマグネット装置および作業車両を以下のものに特定しない。なお、各図面が示す部材の大きさまたは位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。また、以下の説明において、トランジスタとは、バイポーラ型トランジスタおよび電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の双方を含むものとする。トランジスタがＦＥＴである場合、ベースをゲート、コレクタをドレイン、エミッタをソースとそれぞれ読み替えるものとする。

（第１実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の構成）
図２には、本発明の第１実施形態に係るリフティングマグネット装置１０のブロック構成図を示す。リフティングマグネット装置１０を構成するリフティングマグネット２０は、クローラで移動する油圧ショベルの先端に、アタッチメントとして搭載されたり、建屋内に設置されている天井クレーンの吊り下げ部先端に用いられていたりする。リフティングマグネット装置１０には、リフティングマグネット２０と、このリフティングマグネット２０に直流電流を供給するマグネット駆動部２１と、このマグネット駆動部２１に交流電流を供給する交流発電機１４と、マグネット駆動部２１を制御する制御部２３と、が備えられている。なお、制御部２３は、ブリッジドライバ２２を介してマグネット駆動部２１を制御する。

本実施形態での交流発電機１４は、界磁として永久磁石を有する、いわゆる永久磁石（ＰＭ：ＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）同期発電機であるがこれに限定されない。マグネット駆動部２１には、交流発電機１４から三相交流電流Ｖ_ＡＣ１〜Ｖ_ＡＣ３が供給される。またマグネット駆動部２１は、リフティングマグネット２０に電力を供給する。制御部２３は、リフティングマグネット２０へ供給される電流及び電圧を、ブリッジドライバ２２を介して制御する。

制御部２３は、例えば、所定のプログラムを格納したメモリと、該所定のプログラムを読み出して実行するＣＰＵと、を含むディジタル演算処理回路からなり、制御信号の入出力・表示を、制御部側通信回路２４を通じて行う。制御部側通信回路２４は、リフティングマグネット装置１０の操作者が操作する入出力部３６にある入出力部側通信回路２５と接続されており、入出力部側通信回路２５との間で通信を行う。なお、マグネット駆動部２１、ブリッジドライバ２２、制御部２３及び制御部側通信回路２４は、制御部筐体３５内に収容されている。

入出力部３６には、リフティングマグネット装置１０の操作者の動作指令の入出力するためのタッチパネル３９と、信号処理部３８と、入出力部通信回路２５と、が備えられている。タッチパネル３９は、リフティングマグネット２０に供給される電流および電圧に関わる設定入力を、リフティングマグネット装置１０の操作者から受け付ける機能を有する。信号処理部３８は、入出力部側通信回路２５を介して受け取った信号に基づいて、操作者に制御部２３等の状態を覚知させたり、操作者の入力信号に基づいて入出力部側通信回路２５を介して、制御部２３に指令を与えたりする。なお、タッチパネル３９、信号処理部３８および入出力部側通信回路２５は、入出力部筐体３７内に収容されている。なお本実施形態では、タッチパネル３９が用いられたが、特にこれに限定されることはない。

マグネット操作部４０は、リフティングマグネット２０の励磁動作および釈放動作を、リフティングマグネット装置１０の操作者が操作するための装置であり、入出力部３６と共に配置されている。マグネット操作部４０は、第１スイッチ４１、第２スイッチ４２という二つのスイッチを有している。第１スイッチ４１および第２スイッチ４２の一方の端子は互いに接続されると共に、マグネット駆動部２１内の定電位線と接続されている。また、第１スイッチ４１および第２スイッチ４２の他方の端子は、制御部２３と接続されている。

本実施形態では、第１スイッチ４１を操作者が押すと所定電位が制御部２３へ伝わり、制御部２３は、リフティングマグネット２０へ正方向電流（励磁電流）が供給されるようにブリッジドライバ２２を制御する。また、第２スイッチ４２を操作者が押すと所定電位が制御部２３へ伝わり、制御部２３は、リフティングマグネット２０へ逆方向電流（釈放電流）が供給されるようにブリッジドライバ２２を制御する。なお、本実施形態ではリフティングマグネット２０への電流を制御するために２つのスイッチを設けたが、特にこれに限定されない。スイッチを１つとする構成を採用することも可能である。

図１には、本発明の第１実施形態に係るリフティングマグネット装置１０を構成するマグネット駆動部２１およびその周辺の回路構成図を示す。図１に示すように、マグネット駆動部２１には、交流発電機１４からの交流電流を直流電流に整流する整流部２９と、この整流部２９からの直流電流を制御してリフティングマグネット２０に供給するＨブリッジ回路部２７と、リフティングマグネットからの回生電力を消費するための消費抵抗４３と、が備えられている。

また、本実施形態では、マグネット駆動部２１には、整流部２９から消費抵抗４３に流れる直流電流を遮断するための回路素子として、第６トランジスタ３４が、整流部２９からＨブリッジ回路部２７へ電流を供給するための正側ライン３０に設けられており、この第６トランジスタ３４の制御端子は制御部２３と接続されている。なお、正側ライン３０については後述する。

加えて、マグネット駆動部２１には、整流部２９と並列に接続された平滑コンデンサ２８と、上記の消費抵抗４３への回生電力の流入を制御する第５トランジスタ３２と、この第５トランジスタ３２の電流端子間（コレクタ−エミッタ間またはソース−ドレイン間）に電気的に接続された第５ダイオード３３と、が備えられている。第５トランジスタ３２の制御端子は制御部２３と接続されている。

整流部２９は、交流発電機１４から供給された三相交流電流Ｖ_ＡＣ１〜Ｖ_ＡＣ３を直流電流へ変換するための回路部分である。本実施形態の整流部２９は、第６ダイオード２９ａから第１１ダイオードまでの６個のダイオードを含むブリッジ回路によって構成されており、三相全波整流を行う。

Ｈブリッジ回路部２７は、リフティングマグネット２０へ供給される電流の向きを制御するための回路部分である。Ｈブリッジ回路部２７は、第１トランジスタ２７ａから第４トランジスタ２７ｄまでの４つのｎｐｎ型トランジスタと、これら第１トランジスタ２７ａから第４トランジスタ３７ｄのそれぞれの電流端子間（コレクタ−エミッタ間またはソース−ドレイン間）に電気的に接続された、第１ダイオード２７ｅから第４ダイオード２７ｈまでの４つのダイオードと、リフティングマグネット２０へ電流を供給するための動力ケーブルが接続される端子と、を含むＨブリッジ回路によって構成されている。

なお本実施形態では整流部２９の正側出力端に接続されるケーブルは正側ライン３０、負側出力端に接続されるケーブルは負側ライン３１と称することがある。また、本実施形態では、第６トランジスタ３４は正側ライン３０に設けられているが、これに限定されず、負側ライン３１に設けられる場合もある。加えて、整流部２９から消費抵抗４３に流れる直流電流を遮断する回路素子として、本実施形態では第６トランジスタ３４が用いられたが、これに限定されず、トランジスタに替えてサイリスタを設けることも可能である。

第１トランジスタ２７ａから第４トランジスタ２７ｄの制御端子（ベースまたはゲート）はブリッジドライバ２２と電気的に接続されており、第１トランジスタ２７ａから第４トランジスタ２７ｄにおける電流端子間の導通状態は、ブリッジドライバ２２から提供される制御電流（または制御電圧）によって制御される。例えば、第１トランジスタ２７ａおよび第４トランジスタ２７ｄの制御端子に制御電流が提供されると、ある一方向の励磁電流、すなわち吸着のための電流が、第１トランジスタ２７ａ、リフティングマグネット２０および第４トランジスタ２７ｄの順に流れる。また、第２トランジスタ２７ｂおよび第３トランジスタ２７ｃの制御端子に制御電流が提供されると、ある一方向と逆方向の励磁電流、すなわち釈放のための電流が、第３トランジスタ２７ｃ、リフティングマグネット２０および第２トランジスタ２７ｂの順に流れる。

ブリッジドライバ２２は、制御部２３の出力信号に応じて第１トランジスタ２７ａから第４トランジスタ２７ｄの何れかを導通させる。制御部２３は、図２に示したマグネット操作部４０から提供される信号に基づいて、第１トランジスタ２７ａから第４トランジスタ２７ｄの何れを導通させるかを決定する。また、ブリッジドライバ２２は、第１トランジスタ２７ａから第４トランジスタ２７ｄを必要に応じて断続的に導通させ、リフティングマグネット２０へ供給される電圧をパルス幅変調(ＰＷＭ：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ)により調整する。このＰＷＭのパルス幅は、制御部２３によって制御される。

平滑コンデンサ２８は、リフティングマグネット２０への励磁電流のリップル軽減のために設けられている。平滑コンデンサ２８は、整流部２９の正側出力端と負側出力端との間に電気的に接続されている。

（第１実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の動作フロー）
本実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の動作フローについて説明する。なお、ここでの動作フローは、リフティングマグネット装置１０のみの動作についての説明であり、リフティングマグネット装置１０が本体搭載される天井クレーンなどの動作の説明は省略する。また、この動作フローは一つの例を示したものであり、他の動作フローが採用されることもある。

第１ステップとして、リフティングマグネット装置１０の操作者は、交流発電機１４を駆動させ、整流部２９に交流電流を供給する。この交流電流は、整流部２９により直流電流に整流される。この際、整流部２９からＨブリッジ回路部２７に電流を供給する正側ライン３０に設けられている第６トランジスタ３４は導通しており、整流部２９からＨブリッジ回路部２７へは直流電流が供給されている。また、リフティングマグネット２０からの回生電力を消費するための消費抵抗４３への回生電力の流入を制御する第５トランジスタ３２は非導通となっている。

第２ステップとして、操作者がマグネット操作部４０の第１スイッチ４１を押すと、制御部２３は、リフティングマグネット２０の励磁を開始する。すなわち、制御部２３の指示を受けたブリッジドライバ２２は、Ｈブリッジ回路部２７の第１トランジスタ２７ａおよび第４トランジスタ２７ｄを導通させる。これによりリフティングマグネット２０に励磁電流が流れ、リフティングマグネット２０による搬送物の吸着が可能となる。この励磁電流が流れている状態が、搬送物を釈放する動作が行わるまで継続する。このとき第５トランジスタ３２は非導通、第６トランジスタは導通である。

第３ステップとして操作者がマグネット操作部４０の第２スイッチ４２を押すと、制御部２３は、リフティングマグネット２０の消磁を開始する。詳しく説明すると、まず第２スイッチ４２が押されると、制御部２３は、ブリッジドライバ２２を介して、Ｈブリッジ回路部２７の第１トランジスタ２７ａおよび第４トランジスタ２７ｄを非導通とする。これにより、第２ダイオード２７ｆおよび第３ダイオード２７ｇに回生電流が流れる。この際、制御部２３は、リフティングマグネット２０の回生電力（吸引回生電力）を消費するために第５トランジスタ３２を導通させるとともに、整流部２９からの直流電流の流入を遮断するため第６トランジスタ３４を非導通とする。この回生電力が消費されるための時間が経過すると、制御部２３は第５トランジスタ３２を非導通とするとともに、第６トランジスタ３４を導通させる。回生電力が消費された後は、制御部２３は、第２トランジスタ２７ｂおよび第３トランジスタ２７ｃを導通させ、これによりリフティングマグネット２０に、搬送物を釈放のための電流が供給される。

第４ステップとして、制御部２３は、ブリッジドライバ２２を介して、Ｈブリッジ回路部２７の第２トランジスタ２７ｂおよび第３トランジスタ２７ｃを非導通とする。これにより、第１ダイオード２７ｅおよび第４ダイオード２７ｈに回生電流が流れる。この際、制御部２３は、リフティングマグネット２０の回生電力（釈放回生電力）を消費するために第５トランジスタ３２を導通させるとともに、整流部２９からの直流電流の流入を遮断するため第６トランジスタ３４を非導通とする。この回生電力が消費されるための時間が経過すると、制御部２３は、第５トランジスタ３２を非導通とするとともに、第６トランジスタ３４を導通させる。リフティングマグネット装置１０の操作者が、吸着と釈放を短時間に繰り返す運転を行う場合、上記第２ステップから第４ステップで示された動作が繰り返し行われる。

なお本実施形態では、回生電力のうち吸引回生電力および釈放回生電力の両方を消費抵抗４３で消費する際に、第５トランジスタ３２により、制御部２３は、整流部２９から消費抵抗４３に流れる直流電流を遮断したが、これに限定されない。例えば吸引回生電力を消費抵抗４３で消費する際だけなど、一方の回生電力を消費する場合にのみ制御部２３は、整流部２９から消費抵抗４３に流れる直流電流を遮断する場合もある。

（第１実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の効果）
上記のようにリフティングマグネット装置１０が動作することにより、以下の効果を生じる。

マグネット駆動部２１に備えられた回路素子により、制御部２３が、リフティングマグネット２０に供給されていた電力を回生するときに、整流部２９から消費抵抗４３に流れる直流電流を遮断するので、消費抵抗４３では回生電力のみが消費されるようになる。これにより、消費抵抗４３の温度が急激に上がることを防止でき、吸着と釈放とを短時間に繰り返すことが可能となる。

回路素子が整流部２９からＨブリッジ回路部２７へ電流を供給するための正側ライン３０または負側ライン３１に設けられているトランジスタ（第６トランジスタ３４）であることにより、他の方式と比較して回路素子の部品点数を抑えることができる。またトランジスタは応答が早いので、制御部２３からの指令への応答性がよくなる。

（第２実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の構成）
図３には、本発明の第２実施形態に係るリフティングマグネット装置１０のブロック構成図を示す。第１実施形態との相違点は、整流部２９から消費抵抗４３に流れる直流電流を遮断するための回路素子が、整流部２９を構成し、交流発電機１４からの交流電流を直流電流に変換するためのサイリスタである点である。このサイリスタは、第１サイリスタ２９ｇから第６サイリスタ２９ｌまでの６つのサイリスタからなる。これら第１サイリスタ２９ｇから第６サイリスタ２９ｌは、それぞれ制御部２３と接続されており、所定の制御角で位相制御される。

（第２実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の動作フロー）
本実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の動作フローについて説明する。第１ステップとして、リフティングマグネット装置１０の操作者は、交流発電機１４を駆動させ、整流部２９に交流電流を供給する。この交流電流は、整流部２９により直流電流に整流される。この際、整流部２９は制御部２３により、上記整流を行うように制御されている。また、リフティングマグネット２０からの回生電力を消費するための消費抵抗４３への回生電力の流入を制御する第５トランジスタ３２は非導通となっている。

第２ステップとして、操作者がマグネット操作部４０の第１スイッチ４１を押すと、制御部２３は、リフティングマグネット２０の励磁を開始する。すなわち、制御部２３の指示を受けたブリッジドライバ２２は、Ｈブリッジ回路部２７の第１トランジスタ２７ａおよび第４トランジスタ２７ｄを導通させる。これによりリフティングマグネット２０に励磁電流が流れ、リフティングマグネット２０による搬送物の吸着が可能となる。この励磁電流が流れている状態が、搬送物を釈放する動作が行わるまで継続する。このとき制御部２３により整流部２９は、交流電流を直流電流に整流するよう制御されており、第５トランジスタ３２は非導通である。

第３ステップとして操作者がマグネット操作部４０の第２スイッチ４２を押すと、制御部２３は、リフティングマグネット２０の消磁を開始する。詳しく説明すると、まず第２スイッチ４２が押されると、制御部２３は、ブリッジドライバ２２を介して、Ｈブリッジ回路部２７の第１トランジスタ２７ａおよび第４トランジスタ２７ｄを非導通とする。これにより、第２ダイオード２７ｆおよび第３ダイオード２７ｇに回生電流が流れる。この際、リフティングマグネット２０の回生電力（吸引回生電力）を消費するために第５トランジスタ３２を導通させるとともに、整流部２９からの直流電流の流入を遮断するため制御部２３は、整流部２９の、交流電流を直流電流に整流する制御を停止する。この回生電力が消費されるための時間が経過すると、制御部２３は第５トランジスタ３２を非導通とするとともに、交流電流を直流電流に整流する制御を再開する。回生電力が消費された後は、制御部２３は第２トランジスタ２７ｂおよび第３トランジスタ２７ｃを導通させ、これによりリフティングマグネット２０に、搬送物を釈放のための電流が供給される。

第４ステップとして、制御部２３は、ブリッジドライバ２２を介して、Ｈブリッジ回路部２７の第２トランジスタ２７ｂおよび第３トランジスタ２７ｃを非導通とする。これにより、第１ダイオード２７ｅおよび第４ダイオード２７ｈに回生電流が流れる。この際リフティングマグネット２０の回生電力（釈放回生電力）を消費するために第５トランジスタ３２を導通させるとともに、整流部２９からの直流電流の流入を遮断するため制御部２３は、整流部２９の、交流電流を直流電流に整流する制御を停止する。この回生電力が消費されるための時間が経過すると、制御部２３は第５トランジスタ３２を非導通とするとともに、第６トランジスタ３４を導通させる。リフティングマグネット装置１０の操作者が、吸着と釈放を短時間に繰り返す運転を行う場合、上記第２ステップから第４ステップで示された動作が繰り返し行われる。

（第２実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の効果）
回路素子が、整流部２９を構成し、交流発電機１４からの交流電流を直流電流に変換するためのサイリスタであることにより、既存の回路の一部の素子を置き換える簡便な方法で、消費抵抗の温度が急激に上がることを防止でき、吸着ステップと釈放ステップとを短時間に繰り返すことが可能となる。

（第３実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の構成）
図４には、本発明の第３実施形態に係るリフティングマグネット装置１０のブロック構成図を示す。第１実施形態との相違点は、整流部２９から消費抵抗４３に流れる直流電流を遮断するための回路素子が、整流部２９を構成し、交流発電機１４からの交流電流を直流電流に変換するためのトランジスタである点である。このトランジスタは、第７トランジスタ２９ｍから第１０トランジスタ２９ｒまでの６つのトランジスタからなる。これら第７トランジスタ２９ｍから第１０トランジスタ２９ｒは、それぞれ制御部２３と接続されており、所定の制御角で位相制御される。

（第３実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の動作フロー）
本実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の動作フローについて説明する。第１ステップとして、リフティングマグネット装置１０の操作者は、交流発電機１４を駆動させ、整流部２９に交流電流を供給する。この交流電流は、整流部２９により直流電流に整流される。この際、整流部２９は制御部２３により、上記整流を行うように制御されている。また、リフティングマグネット２０からの回生電力を消費するための消費抵抗４３への回生電力の流入を制御する第５トランジスタ３２は非導通となっている。

第３ステップとして操作者がマグネット操作部４０の第２スイッチ４２を押すと、制御部２３は、リフティングマグネット２０の消磁を開始する。詳しく説明すると、まず第２スイッチ４２が押されると、制御部２３は、ブリッジドライバ２２を介して、Ｈブリッジ回路部２７の第１トランジスタ２７ａおよび第４トランジスタ２７ｄを非導通とする。これにより第２ダイオード２７ｆおよび第３ダイオード２７ｇに回生電流が流れる。この際、リフティングマグネット２０の回生電力（吸引回生電力）を消費するために第５トランジスタ３２を導通させるとともに、整流部２９からの直流電流の流入を遮断するため制御部２３は、整流部２９の、交流電流を直流電流に整流する制御を停止する。この回生電力が消費されるための時間が経過すると、制御部２３は第５トランジスタ３２を非導通とするとともに、交流電流を直流電流に整流する制御を再開する。回生電力が消費された後は、制御部２３は第２トランジスタ２７ｂおよび第３トランジスタ２７ｃを導通させ、これによりリフティングマグネット２０に、搬送物を釈放のための電流が供給される。

（第３実施形態に係るリフティングマグネット装置１０の効果）
回路素子が、整流部２９を構成し、交流発電機１４からの交流電流を直流電流に変換するためのトランジスタであることにより、既存の回路の一部の素子を置き換える簡便な方法で、消費抵抗の温度が急激に上がることを防止でき、吸着ステップと釈放ステップとを短時間に繰り返すことが可能となる。

（作業車両１１）
図５は、本発明に係るリフティングマグネット装置１０が搭載される作業車両１１の構成を示す斜視図である。例えば作業車両１１は、リフティングマグネット２０を、アーム１２の先端に搭載し、クローラで動作する油圧ショベルである。図５に示すように、作業車両１１は、アーム１２の先端に、鋼材などの吊荷６０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２０が備えられており、リフティングマグネット２０の位置または吸着釈放の動作を操作する操作者を収容する運転室１３を備えている。

また、制御部２３、マグネット駆動部２１を収めている制御部筐体３５は運転室１３の外部に設置されており、入出力部筐体３７は運転室１３の内部に設置されている。作業車両１１は、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプからの油圧により駆動される油圧モータとを搭載しており、マグネット駆動部２１に三相交流電力を供給する交流発電機（同期発電機）１４は、この油圧モータによって駆動される。

作業車両１１では、軽い搬送物を選択する操作が行われる頻度が比較的高いので、本発明に係るリフティングマグネット装置１０が搭載されることにより、作業車両１１の適用範囲を広くすることができる。

１０リフティングマグネット装置
１１作業車両
１４交流発電機
２０リフティングマグネット
２１マグネット駆動部
２３制御部
２７Ｈブリッジ回路部
２９整流部
４３消費抵抗

Claims

リフティングマグネットと、
該リフティングマグネットに直流電流を供給するマグネット駆動部と、
該マグネット駆動部に交流電流を供給する交流発電機と、
前記マグネット駆動部を制御する制御部と、が備えられ、
前記マグネット駆動部には、
前記交流発電機からの交流電流を直流電流に整流する整流部と、
該整流部からの直流電流を制御して前記リフティングマグネットに供給するＨブリッジ回路部と、
前記リフティングマグネットからの回生電力を消費するための消費抵抗と、
前記整流部から前記消費抵抗に流れる直流電流を遮断するための回路素子と、が備えられており、
前記制御部が、前記リフティングマグネットに供給されていた電力を回生するときに、前記回路素子により前記整流部から前記消費抵抗に流れる直流電流を遮断する、
ことを特徴とするリフティングマグネット装置。
前記回路素子が、
前記整流部から前記Ｈブリッジ回路部へ電流を供給するための正側ラインまたは負側ラインに設けられているトランジスタである、
ことを特徴とする請求項１に記載のリフティングマグネット装置。
前記回路素子が、
前記整流部を構成し、前記交流発電機からの交流電流を直流電流に変換するためのサイリスタである、
ことを特徴とする請求項１に記載のリフティングマグネット装置。
前記回路素子が、
前記整流部を構成し、前記交流発電機からの交流電流を直流電流に変換するためのトランジスタである、
ことを特徴とする請求項１に記載のリフティングマグネット装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載のリフティングマグネット装置が搭載されている作業車両。