JP4038847B2 - アタッチメント用吊り上げ電磁石 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等のアーム先端に取り付けて、スクラップ鋼材等を吊り上げるアタッチメント用吊り上げ電磁石の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、油圧ショベル等のアーム先端に取り付けてスクラップ鋼材等を吊り上げるアタッチメント用吊り上げ電磁石が実用に供されている。
例えば、消費電力が10kW以上のアタッチメント用吊り上げ電磁石を励磁するときの工程について、図3(A)、(B)を用いて説明する。
図3(A)は、上記従来のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルに用いるコイル励磁用制御回路を示す図で、同図(B)は当該吊り上げ電磁石の励磁電流の経時変化を示す特性図である。
【0003】
図3(A)において、Enは、上記従来のアタッチメント用吊り上げ電磁石を取り付けた油圧ショベル等(図示せず)の駆動用のエンジン、GはエンジンEnに駆動される直流発電機、Exは励磁機である。
また、Cは吊り上げ電磁石LMの励磁コイル、MC1とMC2は接点等のスイッチ、Rは短絡保護用の抵抗器、Cgは発電機Gの界磁コイルである。
なお、10kW以上の吊り上げ電磁石LMの励磁コイルCには、図3(A)に示すような励磁コイル専用の直流発電機Gを用いるか、又は図示しないが、交流発電機と整流器との組み合わせにより、励磁コイルCに図3(B)に示すような経時変化の電圧を印可して励磁するようにしている。
【0004】
この場合、励磁の初期の3〜10秒間は、スイッチM1、MC2を閉じて励磁機Exにより磁界コイルCgを過励磁して直流発電機Gの電圧を上げて、例えば、図3(B)に示すように、290Vの直流電圧を励磁コイルCにかけて当該吊り上げ電磁石の磁極を過励磁し、電流の立ち上げ時間を短くして、吊り上げ作業の作業効率の向上を図っている。
一方、吊り上げ電磁石の吸着力が安定するスクラップ鋼材等(図示せず)の搬送時には、スイッチMC2を開いて、200Vの直流電圧に切り替えることにより、所望の吸着力として、吊り上げ電磁石の消費電力の増大を防止している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、消費電力が上述した吊り上げ電磁石よりも少なくてもよい油圧ショベル用の吊り上げ電磁石のようなアタッチメント用吊り上げ電磁石については、その電源として小型の直流発電機又は蓄電池を使用する場合がある。
この場合、例えば24Vの直流定電圧でスイッチを開閉することにより、吊り上げ電磁石の励磁を調節することになるが、吊り上げ電磁石の励磁コイルは自己インダクタンスを有するため、吊り上げ電磁石の励磁初期時の電流立ち上がりが遅く、特に、スクラップ鋼材を移載する場合は頻繁に電源スイッチをオンオフする必要があるが、これにより作業性効率が低下するという問題があった。
【0006】
ここで、24Vの直流電源により、従来のアタッチメント用吊り上げ電磁石を励磁する場合を図4(A)、(B)を用いて説明する。
図4(A)は、従来の小型のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルに用いる励磁用制御回路を示す図で、同図(B)は当該吊り上げ電磁石の励磁電流の経時変化を示す特性図である。
図4(A)において、BTは蓄電池、MCは接点等のスイッチである。
なお、Cは吊り上げ電磁石LMの励磁コイル、Enは駆動用のエンジンで、Exは励磁機である。
【0007】
この構成において、図4(A)のコイル励磁用制御回路のスイッチMCを入れると、同図(B)の励磁電流の経時変化に示すように、電流が所望の電流値の63.2%になるのに要する時間(以下、時定数τという。)が大きい。
ところで、上述の油圧ショベル用のアタッチメント用吊り上げ電磁石によるスクラップ鋼材の移載作業では、15〜30秒に1回吊り上げ作業を行うので、時定数τが大きな値であると、上記したようにその吊り上げ作業に支障を来すことになる。
本発明は、上記課題(問題点)を解決し、吊り上げ電磁石の励磁コイルの励磁電流の立ち上がり時間を短縮するとともに、消費電力の増大を抑えるようにしたアタッチメント用吊り上げ電磁石を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石は、上記課題を解決するために、請求項1に記載のものでは、吊り上げ電磁石の励磁コイルを2分割することにより構成した第1及び第2の励磁コイルと、前記第1及び第2の励磁コイルを励磁する直流定電圧電源とを備え、前記第1及び第2の励磁コイルが、ヨーク部の内極と外極との間に上下2層にして分割配置され、励磁の初期には、前記直流定電圧電源に対し前記第1及び第2の励磁コイルに並列に接続して励磁電流を流し、所定時間後に前記直流定電圧電源に前記第1及び第2の励磁コイルを直列に接続するように切り替えて、励磁電流を流すようにするコイル励磁用制御回路を設けるように構成した。
これにより、吊り上げ電磁石の励磁コイルの励磁電流の立ち上がり時間が短縮でき、スクラップ鋼材の吊り上げ作業の作業効率を向上させることができる。また、吊り上げ電磁石が所望の吸着力を得た後は、励磁コイルに並列に励磁電流を流していたのを、今度は直列に励磁電流を流すように切り替えると、吊り上げ電磁石の消費電力を抑えることができる。
【0009】
請求項2に記載のアタッチメント用吊り上げ電磁石では、上記第1及び第2の励磁コイルをほぼ均等に分割するようにした。
このようにすると、コイルの巻線抵抗及び自己インダクタンスをほぼ均等に2分割することになるので、励磁電流も均等に流れ、励磁電流の立ち上がり時間が更に短縮でき、スクラップ鋼材の吊り上げ作業の作業効率を一層向上させることができる。
【0010】
請求項3に記載のアタッチメント用吊り上げ電磁石では、上記コイル励磁用制御回路に短絡防止用の直列保護抵抗器を備えるように構成した。
このようにすると、スイッチ切替時の短絡を防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石の一実施の形態を、図1及び図2(A)、(B)を用いて説明する。
図1は、アタッチメント用吊り上げ電磁石に用いるコイル励磁用制御回路を示す図、図2(A)は、当該吊り上げ電磁石の励磁コイルを上下に2分割して配置した状態を示す縦断側面図、また、同図(B)はコイル励磁用制御回路によりコイルに電流を流した場合の励磁電流の経時変化を、従来のものと比較して示した特性図である。
【0012】
図1において、C1及びC2は、本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石10の励磁コイルを、図2(A)に示すように上下2層に分けて夫々均等に2分割して配置することにより構成した第1及び第2の励磁コイル、M1は、電磁開閉器等のスイッチよりなる初期励磁用スイッチ、M2も、電磁開閉器等のスイッチよりなる鋼材等の搬送に作動される搬送励磁用スイッチである。
また、Rsは、各スイッチM1、M2切替時に挿入される短絡防止用の直列保護抵抗器、Eは蓄電池等の直流定電圧電源である。
また、図2(A)において、11a、11bは外極、12は内極、同図(B)において、I1は従来の吊り上げ電磁石の電流値、I2は本発明の吊り上げ電磁石の電流値、I0はスクラップ鋼材を吊り上げるのに必要な吸着力を得るための標準的な電流値である。なお、従来の吊り上げ電磁石の電流値I1は、図2(B)に示すように、十分な時間が経過した後は標準的な電流値I0となる。
【0013】
以上の構成で、本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石10の外極11a、11b及び内極12を、例えば、24Vの直流定電圧電源Eにより励磁する場合、先ず、励磁の初期に初期励磁用スイッチM1をオンにし、第1の励磁コイルC1に励磁電流を流す。
次に、初期励磁用スイッチM1をオンした後、第1の励磁コイルC1に流れる励磁用電流値I2が、標準電流値I0即ち、
I0=24/(2×Rh)=12/Rh (1)
の値に近づいたタイミングで(例えば、2〜3秒後)初期励磁用スイッチM1をオフとし、搬送励磁用スイッチM2をオンとする。
なお、ここで、Rhは、第1及び第2の励磁コイルC1、C2の電気抵抗の値である。
【0014】
従来のアタッチメント用吊り上げ電磁石では、励磁コイルの自己インダクタンスの値をL、電気抵抗の値をRとすると、時定数τ0は、τ0=L/Rである。
一方、本発明の吊り上げ電磁石では、その励磁コイルを均等に2分割したために、夫々の第1及び第2の励磁コイルC1、C2の電気抵抗の値Rhは前記抵抗の値Rの半分、同様に自己インダクタンスの値Lhも前記自己インダクタンスの値Lの半分となる。
ところで、短絡保護のために設けた直列保護抵抗器Rsとして、抵抗値が第1及び第2の励磁コイルC1、C2の抵抗値Rhの1/3のものを用いたとすると、この場合の時定数τは、
τ=Lh/(Rh+Rh/3)=Lh/(1.33・Rh)=(L/R)/1.33=τ0/1.33
となる。
また、各励磁コイルC1、C2に流れる励磁用電流値I2も、
I2=24/1.33・Rh=18/Rh=1.5・I0
となる。
従って、時定数τを従来のものの時定数τ0に比較して75%に小さくできるほか、励磁用電流値I2も十分な時間経過後は、標準電流値I0の約1.5倍となる値となるため、図2(B)に示すような電流立ち上がり曲線になり、立ち上がり時間を従来のT1からT2へと大幅に短縮することができる。
【0015】
また、励磁コイルC1、C2に並列で励磁用電流を流していると、当該吊り上げ電磁石10の消費電力が増大するので、吊り上げ電磁石10が所望の励磁電流値I0に達し、スクラップ鋼材を吊り上げるに十分な吸着力を得た後は、上記した通り速やかにスイッチ操作を行い、励磁コイルC1、C2を直列接続にして励磁用電流を流すことにより、吊り上げ電磁石10を適切な吸着力に保つことができるので、電力消費を抑えることができる。
なお、図2(A)に示すように、各励磁コイルC1、C2を上下2層にして分割配置すると、コイルをバランス良くコンパクトに収納することができる。
【0016】
【発明の効果】
本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石は、上述のように構成したために、以下のような優れた効果を有する。
(1)請求項1に記載したように構成すると、吊り上げ電磁石の励磁コイルの励磁電流の立ち上がり時間が短縮でき、スクラップ鋼材の吊り上げ作業の作業効率を向上させることができる。
(2)また、吊り上げ電磁石が所望の吸着力を得た後は、励磁コイルに並列に励磁電流を流していたのを、今度は直列に励磁電流を流すようにしたので、吊り上げ電磁石の消費電力を押さえることができる。
この場合、第1及び第2の励磁コイルが、ヨーク部の内極と外極との間に上下2層にして分割配置されているため、コイルをバランス良くコンパクトに収納することができる。
【0017】
(3)請求項2に記載したように、第1及び第2の励磁コイルをほぼ均等に分割するようにすると、コイルの電流抵抗及びインダクタンスをほぼ均等に2分割されるので、励磁電流も均等に流れ、励磁電流の立ち上がり時間が更に短縮でき、スクラップ鋼材の吊り上げ作業の作業効率を一層向上させることができる。
【0018】
(4)請求項3に記載したように、励磁用回路に短絡防止用の直列保護抵抗器を備えるように構成すると、スイッチ切替時の短絡を適正に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石に用いるコイル励磁用制御回路を示す図である。
【図2】同図(A)は本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルを上下に2分割した状態を示す縦断側面図、また同図(B)は本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルに流れる励磁電流の経時変化を従来のアタッチメント用吊り上げ電磁石のものと比較して示した特性図である。
【図3】同図(A)は、従来の消費電力が10kW以上のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルに用いる励磁用制御回路を示す図で、同図(B)は当該吊り上げ電磁石の励磁電流の経時変化を示す特性図である。
【図4】同図(A)は、従来の小型のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルに用いる励磁用制御回路を示す図で、同図(B)は当該吊り上げ電磁石の励磁電流の経時変化を示す特性図である。
【符号の説明】
10:本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石
20:コイル励磁用制御回路
C1、C2:第1、第2の励磁コイル
M1:初期励磁用スイッチ
M2:搬送励磁用スイッチ
Rs:直列保護抵抗器
E:直流定電圧電源
Claims (3)
- 吊り上げ電磁石の励磁コイルを2分割することにより構成した第1及び第2の励磁コイルと、前記第1及び第2の励磁コイルを励磁する直流定電圧電源とを備え、前記第1及び第2の励磁コイルが、ヨーク部の内極と外極との間に上下2層にして分割配置され、励磁の初期には、前記直流定電圧電源に対し前記第1及び第2の励磁コイルに並列に接続して励磁電流を流し、所定時間後に前記直流定電圧電源に前記第1及び第2の励磁コイルを直列に接続するように切り替えて、励磁電流を流すようにするコイル励磁用制御回路を設けたことを特徴とするアタッチメント用吊り上げ電磁石。
- 上記第1及び第2の励磁コイルをほぼ均等に分割したことを特徴とする請求項1に記載のアタッチメント用吊り上げ電磁石。
- 上記コイル励磁用制御回路に短絡防止用の直列保護抵抗器を備えるようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載のアタッチメント用吊り上げ電磁石。
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