JP4211458B2

JP4211458B2 - 自走式リフティングマグネット作業機械

Info

Publication number: JP4211458B2
Application number: JP2003093378A
Authority: JP
Inventors: 剛堅田; 光一三ツ木
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004299821A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アームの先端に取り付けたリフティングマグネットにより鉄などの金属スクラップの選別、積み込みなどの作業を行う自走式リフティングマグネット作業機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の自走式リフティングマグネット作業機械は、例えば特許文献１に開示されるように、エンジン駆動式の油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油によって駆動される油圧モータと、この油圧モータにより駆動される発電機と、アームの先端に取り付けられ発電機を電源とするリフティングマグネットとを備え、上記発電機からリフティングマグネットへの通電を制御してリフティングマグネットによる金属スクラップの吸着及び釈放を行うようになっている。
【０００３】
そして、上記リフティングマグネットへの通電の制御は、例えば特許文献２に開示されるように、発電機とリフティングマグネットとの間に接続された電圧制御回路などからなる制御部（制御盤又は制御装置ともいう）によって行われる。その制御内容は、通常、図６に示すように、作業者が吸着スイッチを操作して吸着を行うときには吸着の初期励磁のために順方向に定格電圧以上の電圧（過励磁電圧）を印加し、所定時間（過励磁時間）経過後に順方向に定格電圧（励磁電圧）を印加するものである。また、作業者がリフティングマグネットに吸着した金属スクラップを釈放するために釈放スイッチを操作したときには、電流を遮断しただけでは磁力が残留することから、遮断後所定時間（釈放待ち時間）経過した後に逆方向の電圧を所定時間（釈放時間）印加して消磁を行っている。尚、釈放時の逆方向の出力電流は釈放電流と呼ばれる。また、吸着スイッチと釈放スイッチは、別々に設けられる場合と、一つのスイッチで兼用される場合とがある。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭５７−９９８８２号公報（全頁、全図）
【特許文献２】
特開２００２−３５９１１２号公報（第２−５頁、図１−図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自走式リフティングマグネット作業機械を製造するメーカーでは、品揃えなどのために種々の大きさのリフティングマグネットを用意しているが、リフティングマグネットの大きさが変わると当然必要とする吸着力も異なることから、アームの先端に取り付けるリフティングマグネットの大きさ毎に、それぞれ容量の異なる油圧モータ、発電機及び制御部を用意し組み付けに使用している。このため、部品管理や組付け作業などが面倒なものになり、製造コストも高くなるという問題があった。
【０００６】
また一方、自走式リフティングマグネット作業機械を使用するユーザーでは、吸着物の種類や大きさなどに応じて、アームの先端に取り付けるリフティングマグネットの大きさを変更して使用することがある。しかし、リフティングマグネットへの通電を制御する制御部では、過励磁時間や釈放待ち時間などのパラメータが一定に設定されているため、規定外の大きさのリフティングマグネットをアーム先端に取り付けて使用する場合には通電制御が適切に行われていないのが実情である。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、アームの先端に取り付けるリフティングマグネットの大きさを変更しても油圧モータ、発電機及び制御部を共通して使用可能にするとともに、制御部による通電制御の過励磁時間や釈放待ち時間などのパラメータを調整可能にすることにより、メーカー側での部品管理や組付け作業などの容易化及び製造コストの低廉化を図り、またユーザーが規定外の大きさのリフティングマグネットをアーム先端に取り付けて使用する場合にも適切な通電制御を確保し得る自走式リフティングマグネット作業機械を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、自走式リフティングマグネット作業機械として、油圧モータと、この油圧モータにより駆動される発電機と、アームの先端に取り付けられたリフティングマグネットと、上記発電機からリフティングマグネットへの通電を制御する制御部とを備えることを前提とする。そして、上記油圧モータ、発電機及び制御部に、それぞれアームの先端に取付可能な最大のリフティングマグネットに対応したものを用いるとともに、上記制御部による通電制御の複数のパラメータをリフティングマグネットの大きさに応じて変更するための調整手段を備える構成とする。
【０００９】
この構成では、油圧モータ、発電機及び制御部はそれぞれ、アームの先端に実際に取り付けるリフティングマグネットの大きさに拘わらず、アームの先端に取付可能な最大のリフティングマグネットに対応したものが共用されているため、従来の如くメーカー側でリフティングマグネットの大きさに応じて容量の異なる油圧モータ、発電機及び制御部を用意する必要はなく、その分部品管理や組付け作業などが容易になり、また製造コストも安価になる。しかも、アームの先端に実際に取り付けるリフティングマグネットの大きさに応じて、制御部による通電制御の過励磁時間や釈放待ち時間などの複数のパラメータを調整手段によって調整することができるので、リフティングマグネットの大きさに拘わらず、適切な通電制御を確保することができる。
【００１０】
請求項１に係る発明は、上述した構成に加えて、上記調整手段を、リフティングマグネットの大きさを選択するためのセレクトスイッチを有し、このセレクトスイッチで選択操作をするとリフティングマグネットの大きさに応じた各パラメータの初期値を自動設定するように設ける構成とする。この構成では、アームの先端に取り付けるリフティングマグネットの大きさを選択するための操作をセレクトスイッチでもって行うだけでリフティングマグネットの大きさに応じた各パラメータの初期値が自動設定されるため、設定に要する時間を短縮することができるとともに、設定間違いを防止することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の自走式リフティングマグネット作業機械において、上記調整手段を、少なくとも過励磁時間、釈放待ち時間、釈放電流及び釈放時間をそれぞれ個別に変更設定するように設ける構成とする。この構成では、制御部による通電制御のパラメータである過励磁時間、釈放待ち時間、釈放電流及び釈放時間を調整手段によってそれぞれ個別に変更設定することができるので、アームの先端に取付可能な全ての種類のリフティングマグネットに対応し、また吸着物の種類や大きさなどに応じて適切な通電制御を確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る自走式リフティングマグネット作業機械の外観を示し、１はクローラを有してなる下部走行体、２はこの下部走行体１上に旋回自在に設けられた上部旋回体であって、この上部旋回体２の後部にはエンジン２０（図２参照）などが搭載されているとともに、上部旋回体２の前部にはキャビン３が傾斜面４に沿って上下移動可能に設けられている。
【００１３】
また、上記上部旋回体２にはブーム５の基端が支軸６を介して連結されているとともに、このブーム５の先端にはアーム７の基端が支軸８を介して連結され、このアーム７の先端には支軸９などを介してリフティングマグネット１０が取り付けられている。ブーム５は油圧シリンダ１１により支軸６回りに上下揺動するようになっており、アーム７及びリフティングマグネット１０は、それぞれ油圧シリンダ１２，１３により支軸８，９回りに回動するようになっている。そして、リフティングマグネット１０により鉄などの金属スクラップを吸着し、選別や積み込みなどの作業を行うようになっている。また、リフティングマグネット１０は、大きさ及び吸着力の異なる複数種類のもの、例えば直径１１００ｍｍ、１３００ｍｍ、１５００ｍｍのものがアーム７の先端に選択的に取り付けられるようになっている。
【００１４】
図２は上記自走式リフティングマグネット作業機械の油圧・電気系の概略構成を示し、２０は上部旋回体２に搭載されたエンジンであって、このエンジン２０は複数（図では３つ）の油圧ポンプ２１，２２，２３を駆動するようになっている。そのうちの１つの油圧ポンプ２３は、その吐出油により発電機２４用の油圧モータ２５を駆動するようになっており、他の油圧ポンプ２１，２２の吐出油は、作業機械の他のアクチュエータ、つまりブーム５やアーム７などの駆動用の油圧シリンダ１１〜１３及び油圧モータの回路に供給されるようになっている。
【００１５】
上記発電機２４は、油圧モータ２５により駆動されて発電作用を行うもので、リフティングマグネット１０に対しその電源として電力を供給するようになっている。この発電機２４とリフティングマグネット１０との間には発電機２４からリフティングマグネット１０への通電を制御する制御部としての制御盤３０が電気的に接続されており、この制御盤３０は、リフティングマグネット１０への出力電圧を可変制御する電圧制御回路３１と、この電圧制御回路３１に対し制御指令を出力して制御する制御指令回路３２とを備えている。
【００１６】
上記電圧制御回路３１は、図３に示すように、定電圧回路３３と、極性切替回路３４とからなる。定電圧回路３３は、更に全波整流回路３６と、電圧制御用スイッチ回路３７と、平滑化回路３８と、電圧センサ３９とからなる。全波整流回路３６は、発電機２４の三相出力を、各々ダイオードなどの２つの整流素子３６ａ，３６ｂ、３６ｃ，３６ｄ又は３６ｅ，３６ｆを直列してなる３つの全波整流器の整流素子間にそれぞれ接続し、各全波整流器の極性を一致させて並列接続したものである。電圧制御用スイッチ回路３７は、全波整流回路３６の両極間を短絡又は開放するもので、トランジスタなどからなる半導体スイッチング素子３７ａで構成されている。これにより、発電機２４のリーケージインダクタンスを利用した昇圧チョッパが可能となっている。電圧制御用スイッチ回路３７の短絡又は開放の時間比を変化させることにより、平滑化回路３８に現れる電圧を変化させることができる。平滑化回路３８は、逆流を防止するダイオード３８ａとスイッチングによる電圧変化を吸収するコンデンサ３８ｂとからなり、全波整流回路３６の正極にはダイオード３８ａを順方向に介してコンデンサ３８ｂの一端を接続し、全波整流回路３６の負極にはコンデンサ３８ｂの他端を接続したものである。電圧センサ３９は、平滑化回路３８の電圧を検出するように、コンデンサ３８ｂと並列に設けられている。
【００１７】
上記極性切替回路３４は、平滑化回路３８の正負の極と２つの負荷用端子４１，４２とをたすき掛け状に接続するもので、平滑化回路３８の正極と負荷用端子４１との間及び平滑化回路３８の負極と負荷用端子４２との間を短絡又は開放する２つの順方向スイッチ回路３４ａ，３４ｂと、平滑化回路３８の正極と負荷用端子４２との間及び平滑化回路３８の負極と負荷用端子４１との間を短絡又は開放する２つの逆方向スイッチ回路３４ｃ，３４ｄとからなる。２つの負荷用端子４１，４２間には、バイパス用スイッチ回路４３と電力消費用の抵抗器４４とが直列に挿入されている。平滑化回路３８の正負いずれかの極（図では負極）には、平滑化回路３８からの入出力電流つまり発電機２４の電流を検出する検出手段としての電流センサ４５が設けられている。各スイッチ回路３４ａ〜３４ｄ，４３は、いずれもトランジスタなどからなる半導体スイッチング素子で構成されている。そして、極性切替回路３４の順方向スイッチ回路３４ａ，３４ｂと逆方向スイッチ回路３４ｃ，３４ｄとの間で短絡・開放を切り替えることにより、リフティングマグネット１０の電磁コイル４６に印加する電圧の電極が反転する。尚、バイパス用スイッチ回路４３は、リフティングマグネット１０によるスクラップの釈放開始時に電磁コイル４６で発生する電力の逆流により電磁コイル４６の両端間の電圧が所定電圧以上になったとき閉じ、それにより、電磁コイル４６の両端間を抵抗器４４で短絡して電力を消費するためのものである。
【００１８】
一方、上記制御指令回路３２は、ＣＰＵやメモリなどを内蔵するマイクロコンピュータで構成されており、この制御指令回路３２には、上記電圧制御回路３１の電圧センサ３９及び電流センサ４５からの信号が入力されるだけでなく、吸着・釈放スイッチ５１及び設定器５２などの信号も入力される。そして、制御指令回路３２は、電圧センサ３９が検出する平滑化回路３８の出力電圧と目標電圧との比較に応じて電圧制御用スイッチ回路３７のスイッチング素子３７ａの短絡又は開放の時間比を制御し、これにより、発電機２４のリーケージインダクタンスを利用した昇圧チョッパを構成して定電圧制御を達成する。また、制御指令回路３２は、吸着・釈放スイッチ５１の信号に基づいて、上記定電圧制御に加えて、極性切替回路３４の各スイッチ回路３４ａ〜３４ｄの短絡又は開放を制御し、これにより、吸着又は釈放の制御を達成する。この制御は、具体的には図６に示すように、作業者が吸着のために吸着・釈放スイッチ５１を操作したときにはそのオン信号の立ち上がり時点から吸着の初期励磁のために順方向に定格電圧以上の電圧（過励磁電圧）を印加し、所定時間（過励磁時間）経過後に順方向に定格電圧（励磁電圧）を印加する。また、作業者が吸着中に釈放のために吸着・釈放スイッチ５１を操作したときにはそのオン信号の立ち上がり時点から電流を遮断すべく電圧出力を零にするが、電流を遮断しただけでは磁力が残留することから、遮断後所定時間（釈放待ち時間）経過した後に逆方向の電圧を所定時間（釈放時間）印加して消磁を行う。
【００１９】
そして、本発明の特徴点として、上記油圧モータ２５、発電機２４及び制御盤３０は、それぞれアーム７の先端に取付可能な最大のリフティングマグネット（例えば直径１１００ｍｍ、１３００ｍｍ、１５００ｍｍの３種類のリフティングマグネットが取付可能な場合に直径１５００ｍｍのリフティングマグネット）１０に対応した容量又は能力のものに設定されている。また、上記設定器５２は、アーム７の先端に実際に取り付けるリフティングマグネット１０の大きさに対応して、上記制御盤３０の制御指令回路３１による吸着又は釈放の制御の複数のパラメータである過励時間、釈放待ち時間、釈放電流及び釈放時間を調整する調整手段を構成するもので、制御盤３０内に設けられている。この設定器５２は、図４に示すように、３桁のデジタル表示器５３と、４つの操作ボタンつまり戻るボタン５４ａ、プラスボタン５４ｂ、マイナスボタン５４ｃ及び設定ボタン５４ｄとを有している。
【００２０】
次に、上記設定器５２を用いて制御パラメータを設定する方法を、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。尚、この設定方法は、設定器５２内蔵のマイクロコンピュータ又は制御指令回路３２において設定器５２を操作する作業者との対話形式で実行される。また、本実施形態の場合、釈放時間は、キャビン３内の作業者が作業中に微調整できるようにするための１０段階に操作可能な操作ダイヤル（図示せず）の数値と釈放時間刻みとの積に基準釈放時間を加えて算出されるようになっている。
【００２１】
先ず、設定器５２の設定ボタン５４ｄを押すと設定モードに入り、調整を開始する。この際、設定器５２のデジタル表示器５３には「Ｆ００」が表示され、プラスボタン５４ｂを押す毎にその表示が順に「Ｆ０１」、「Ｆ０２」、「Ｆ０３」、「Ｆ０４」、「Ｆ０５」に変化し、マイナスボタン５４ｃを押す毎に表示が逆の順で変化する。ここで、「Ｆ００」はリフティングマグネット１０の種類を変更することを意味し、「Ｆ０１」は過励磁時間の変更を、「Ｆ０２」は釈放待ち時間の変更を、「Ｆ０３」は釈放電流の変更を、「Ｆ０４」は基準釈放時間の変更を、「Ｆ０５」は釈放時間刻みの変更をそれぞれ意味する。
【００２２】
そして、デジタル表示器５３に「Ｆ００」が表示された状態で設定ボタン５４ｄを押すとマグネット種類の設定に移行する（ステップＳ４）。このマグネット種類の設定では、デジタル表示器５３に最初「Ｇ００」が表示され、プラスボタン５４ｂを押す毎にその表示が順に「Ｇ０１」、「Ｇ０２」、…に変化し、マイナスボタン５４ｃを押す毎に表示が逆の順で変化する。ここで、「Ｇ００」〜「Ｇ０２」は、いずれもリフティングマグネット１０の種類毎に定められたものであり、例えば「Ｇ００」が直径１１００ｍｍのリフティングマグネットを、「Ｇ０１」が直径１３００ｍｍのリフティングマグネットを、「Ｇ０２」が直径１５００ｍｍのリフティングマグネットをそれぞれ選定することを意味する。デジタル表示器５３に特定のマグネット種類を選定した後設定ボタン５４ｄを押すとマグネット種類の選定が確定し、マグネット種類の設定が終了する。この後、設定したマグネット種類に応じて、過励磁時間、釈放待ち時間、釈放電流、基準釈放時間及び釈放時間刻みが初期値として一括して設定される（ステップＳ５）。この各パラメータの初期値は、いずれもマグネット種類に応じた最適値であって、予め記憶されている。
【００２３】
一方、デジタル表示器５３に「Ｆ０１」〜「Ｆ０５」のいずれかが表示された状態で設定ボタン５４ｄを押すと個別のバラメータの設定に移行する（ステップＳ６）。この個別パラメータの設定では、過励磁時間、釈放待ち時間、釈放電流、基準釈放時間及び釈放時間刻みがそれぞれ所定の範囲内で１０段階に変更設定可能に設けられていて、プラスボタン５４ｂ又はマイナスボタン５４ｃの押し操作により所定の数値を選定した後設定ボタン５４ｄを押して確定するようになっている。
【００２４】
上記個別パラメータの一括設定又は個別パラメータの設定を行った後、戻るボタン５４ａを押すと調整を終了する。
【００２５】
従って、上記実施形態においては、油圧モータ２５、発電機２４及び制御盤３０はそれぞれ、アーム７の先端に実際に取り付けるリフティングマグネット１０の大きさに拘わらず、アーム７の先端に取付可能な最大のリフティングマグネットに対応した容量のものが共通して用いられるため、従来の如くメーカー側でリフティングマグネット１０の大きさに応じて容量の異なる油圧モータ２５、発電機２４及び制御盤３０を用意する必要はなく、その分部品管理や組付け作業などが容易になり、また製造コストも安価になる。
【００２６】
しかも、アーム７の先端に実際に取り付けるリフティングマグネット１０の大きさに応じて、制御盤３０によるリフティングマグネット１０への通電制御の過励磁時間、釈放待ち時間、釈放電流及び釈放時間を設定器５２によって調整することができるので、リフティングマグネット１０の大きさに拘わらず常に適切な通電制御を確保することができる。このことは、部品の共通化を意図するメーカー側にとって有利であるだけでなく、ユーザー側において吸着物の種類や大きさなどに応じて、アーム７の先端に取り付けるリフティングマグネットの大きさを変更して使用する場合にも有効なものであり、ユーザーの利便性を高めることができる。
【００２７】
さらに、上記設定器５２は、セレクトスイッチとしての操作ボタン５４ａ〜５４ｄの操作により過励磁時間、釈放待ち時間、釈放電流及び釈放時間を、それぞれ個別に変更設定することができるとともに、アーム７の先端に取り付けるリフティングマグネット１０の大きさに応じた初期値に一括して設定することができるので、アーム７の先端に取付可能な全ての種類のリフティングマグネットに対応し、また吸着物の種類や大きさなどに応じて適切な通電制御を確保することができる上、設定に要する時間を短縮することができるとともに、設定間違いを防止することができる。
【００２８】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。例えば上記実施形態では、制御盤３０によるリフティングマグネット１０への通電制御の複数のパラメータを調整するための調整手段としての設定器５２を、１つのデジタル表示器５３とセレクトスイッチとしての４つの操作ボタン５４ａ〜５４ｄとによって構成としたが、本発明は、これに限らず、テンキーなどを用いて構成してもよい。また、デジタル表示器５３での表示態様は、上記実施形態のものに限らないのは言うまでもない。
【００２９】
さらに、上記実施形態では、発電機２４からリフティングマグネット１０への通電を制御する制御部としての制御盤３０において、電圧制御回路３１と制御指令回路３２とを備える構成としたが、本発明は、この両回路３１，３２を１つの半導体集積回路で構成するようにしてもよい。また、電圧制御回路３１としては、上記実施形態の如き定電圧回路３３と極性切替回路３４とで構成するだけでなく、正逆２つのサイリスタ整流器を用いて構成してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の自走式リフティングマグネット作業機械によれば、油圧モータ、発電機及び制御部がそれぞれアームの先端に取付可能な最大のリフティングマグネットに対応して共通に用いられるため、従来の如くメーカー側でリフティングマグネットの大きさに応じて容量の異なる油圧モータ、発電機及び制御部を用意する必要はなく、部品管理や組付け作業などの容易化及び製造コストの低廉化を図ることができる。しかも、アームの先端に実際に取り付けるリフティングマグネットの大きさに応じて、制御部による通電制御の過励磁時間や釈放待ち時間などのパラメータを適宜調整することができるので、リフティングマグネットの大きさに拘わらず適切な通電制御を確保することができ、ユーザーの利便性を高めることができる。また、アームの先端に取り付けるリフティングマグネットの大きさを選択するための操作をセレクトスイッチでもって行うだけでリフティングマグネットの大きさに応じた各パラメータの初期値が自動設定されるため、設定に要する時間を短縮することができるとともに、設定間違いを防止することができ、利便性をより高めることができるという効果をも奏する。
【００３１】
特に、請求項２に係る発明では、通電制御のパラメータである過励磁時間、釈放待ち時間、釈放電流及び釈放時間をそれぞれ個別に変更設定することができるので、アームの先端に取付可能な全ての種類のリフティングマグネットに対応し、また吸着物の種類や大きさなどに応じて適切な通電制御を確保することができるものである。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る自走式リフティングマグネット作業機械の外観を示す側面図である。
【図２】上記作業機械の油圧・電気系の概略構成を示すブロック構成図である。
【図３】図２の電圧制御回路付近の構成を示す電気回路図である。
【図４】設定器の正面図である。
【図５】上記設定器を用いて制御パラメータを設定する方法を説明するためのフローチャート図である。
【図６】吸着及び釈放の制御時における吸着・釈放スイッチ、電圧出力及び電流出力の各波形を示す波形図である。
【符号の説明】
７アーム
１０リフティングマグネット
２４発電機
２５油圧モータ
３０制御盤（制御部）
５２設定器（調整手段）
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ操作ボタン（セレクトスイッチ）

Claims

油圧モータと、この油圧モータにより駆動される発電機と、アームの先端に取り付けられたリフティングマグネットと、上記発電機からリフティングマグネットへの通電を制御する制御部とを備えた自走式リフティングマグネット作業機械において、
上記油圧モータ、発電機及び制御部は、それぞれアームの先端に取付可能な最大のリフティングマグネットに対応したものが用いられており、上記制御部による通電制御の複数のパラメータをリフティングマグネットの大きさに応じて変更するための調整手段を備え、
上記調整手段は、リフティングマグネットの大きさを選択するためのセレクトスイッチを有し、このセレクトスイッチで選択操作をすると選択されたリフティングマグネットの大きさに応じた各パラメータの初期値を自動設定するように設けられていることを特徴とする自走式リフティングマグネット作業機械。
上記調整手段は、少なくとも過励磁時間、釈放待ち時間、釈放電流及び釈放時間をそれぞれ個別に変更設定するように設けられている請求項１記載の自走式リフティングマグネット作業機械。