JPH09194178A - リフティングマグネット電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吊り荷のインダクタンスの変化により発生す
る吊り量不足，吊り荷落下を防止することができるリフ
ティングマグネット電源装置を提供すること。 【解決手段】 電流検出器ＣＴの出力電流は、整流回路
３で整流され、抵抗Ｒの両端に直流電圧が生じる。ここ
で、信号ＬＩＦＴの立ち下がりをトリガとして、データ
ラッチ９は、上記直流電圧値をラッチする。乗算器１０
は、該直流電圧値に所定の比率を乗算する。次に、信号
ＬＩＦＴが”１”になると、オーバーエキサイトが起こ
り、抵抗Ｒの両端に生じる直流電圧は上昇し、乗算器１
０の出力値より大きくなる。これにより、比較器１２の
出力は”１”になり、フリップフロップ１３の出力Ｑ
は”１”になる。その結果、リレーＬＯはＯＦＦ状態に
なり、加算器５が出力する電圧指令値は、「ＯＥ電圧設
定値」の分だけ小さくなり、リフティングマグネット電
流が低下し、オーバーエキサイトは自動的に終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、リフティングマ
グネットに電力を供給するリフティングマグネット電源
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リフティングマグネットに電力を供給す
るリフティングマグネット電源装置においては、一般
に、吸着開始時に、リフティングマグネットに印加する
電圧を高くして、リフティングマグネットに流れる電流
を早く立ち上げ、リフティングマグネットの吸着能力の
上昇を早くすることが行われる。このことを、オーバー
エキサイトと言う。

【０００３】図３は、上記オーバーエキサイト機能を有
する従来のリフティングマグネット電源装置の構成例を
示すブロック図である。この図において、入力電流は、
電力供給線を通して供給される三相交流である。整流回
路１は、ＳＣＲのブリッジ回路で構成され、該ＳＣＲの
ゲート端子にゲートパルスを入力することにより、上記
入力電流（三相交流）を整流し、リフティングマグネッ
ト電流（直流電流）を生成する。このとき、上記ゲート
パルスの位相を制御することにより、上記リフティング
マグネット電流の大きさを制御することができる。リフ
ティングマグネット２は、内部のコイルに上記リフティ
ングマグネット電流が流れると電磁石として働き、鉄等
の吊り荷を吊り上げる。

【０００４】電流検出器ＣＴは、上記入力電流（三相交
流）の電流値を所定の比率で縮小した交流電流を出力す
る。整流回路３は、電流検出器ＣＴが出力する交流電流
を整流し、直流電流を生成する。整流回路３が生成する
直流電流により、抵抗Ｒの両端には直流電圧が生じる。

【０００５】信号ＬＩＦＴは、リフティングマグネット
２に対する吸着指令を示す信号であり、吸着開始スイッ
チ（図示略）が押されると”１”になり、吸着停止スイ
ッチ（図示略）が押されると”０”になる。ＯＥ保護タ
イマ４は、リフティングマグネット２にオーバーエキサ
イト電流が流れ続けることにより、該リフティングマグ
ネット２が加熱・劣化することを防止するためのもので
ある。ＯＥ保護タイマ４に”０”が入力されると、該Ｏ
Ｅ保護タイマ４の出力は”０”になるが、該出力が”
０”になってから所定時間が経過すると、該出力は”
１”に戻る。

【０００６】ＯＥ電圧設定信号は、リフティングマグネ
ット２に対するオーバーエキサイト電圧を指示する信号
であり、運搬電圧設定信号は、リフティングマグネット
２に対する運搬時の電圧を指示する信号である。リレー
ＬＯは、上記ＯＥ電圧設定信号を加算器１０５に入力す
るか否かを制御するためのものであり、ＡＮＤゲート１
１４の出力が”１”の場合にＯＮ状態（導通状態）とな
り、ＡＮＤゲート１１４の出力が”０”の場合にＯＦＦ
状態（非導通状態）となる。リレーＬＬは、上記運搬電
圧設定信号を加算器１０５に入力するか否かを制御する
ためのものであり、信号ＬＩＦＴが”１”の場合にＯＮ
状態（導通状態）となり、信号ＬＩＦＴが”０”の場合
にＯＦＦ状態（非導通状態）となる。

【０００７】加算器１０５は、リレーＬＯを介して入力
されるＯＥ電圧設定値と、リレーＬＬを介して入力され
る運搬電圧設定値とを加算する。加算器１０６は、加算
器１０５の出力値から抵抗Ｒの両端に生じる直流電圧値
を減算し、電圧指令値を生成する。制御器７は、上記電
圧指令値に基づいて、ゲートパルス発生器８が出力する
ゲートパルスの位相を制御する。ゲートパルス発生器８
は、制御器７が指定する位相でゲートパルスを生成し、
該ゲートパルスを整流回路１を構成するＳＣＲのゲート
へ印加する。

【０００８】このような装置において、オペレータが吸
着開始スイッチ（図示略）を押すと、信号ＬＩＦＴは”
１”になる（図４の参照）。立ち上げ時には、ＯＥ保
護タイマ４の出力は”０”であるので、信号ＬＩＦＴ
が”１”になると、ＡＮＤゲート１１４の出力は”１”
になる。ＡＮＤゲート１１４の出力が”１”になると、
リレーＬＯはＯＮ状態になる。一方、信号ＬＩＦＴが”
１”になると、リレーＬＬはＯＮ状態になる。

【０００９】リレーＬＯとリレーＬＬが共にＯＮ状態で
あるので、制御器７に入力される電圧設定値は、（ＯＥ
電圧設定値）＋（運搬電圧設定値）となる（図４の参
照）。制御器７は、上記電圧設定値に基づいて、ゲート
パルス発生器８が生成するゲートパルスの位相を制御す
る。これにより、リフティングマグネット電圧は、（Ｏ
Ｅ電圧）＋（運搬電圧）、すなわち、オーバーエキサイ
ト電圧になり（図４の参照）、オーバーエキサイトが
開始される。

【００１０】次に、信号ＬＩＦＴが”１”になってから
所定時間が経過すると、ＯＥ保護タイマ４の出力は”
１”になる。ＯＥ保護タイマ４の出力が”１”になる
と、ＡＮＤゲート１１４の出力は”０”になり、リレー
ＬＯはＯＦＦ状態になる。これにより、制御器７に入力
される電圧設定値は、（運搬電圧設定値）のみとなる
（図４の参照）。これにより、リフティングマグネッ
ト電圧は、（運搬電圧）のみとなり（図４の参照）、
オーバーエキサイトは終了する。このように、従来のリ
フティングマグネット電源装置では、オーバーエキサイ
トを行う時間は、ＯＥ保護タイマ４により決定されてい
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のリフティングマグネット電源装置においては、次に
述べる欠点があった（図５参照）。 図５のＡ： リフティングマグネットの磁束が多く通る
吊り荷の場合、インダクタンスが大きいため、リフティ
ングマグネット電流の立ち上がりが不十分であり、吊り
上げ可能な吊り荷の量が少なかった。 図５のＢ： リフティングマグネットの磁束が通りにく
い吊り荷の場合、インダクタンスが小さいため、リフテ
ィングマグネットの状態をオーバーエキサイトから運搬
へ切り替える際の磁束の変化量が大きく、せっかく吊り
上げた吊り荷が落下した。このように、従来のリフティ
ングマグネット電源装置では、オーバーエキサイト時間
および電圧が固定であったので、リフティングマグネッ
トの温度特性等により、リフティングマグネット電流が
バラつき、その結果、吸着不足あるいは吸着しすぎによ
る吊り荷の落下が起きる、という欠点があった。

【００１２】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、吊り荷の形状等によるインダクタンスの変化
が原因となって発生する吊り量不足，吊り荷落下を防止
することができるリフティングマグネット電源装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
リフティングマグネットに電力を供給するリフティング
マグネット電源装置において、前記リフティングマグネ
ットに流れるリフティングマグネット電流を検出する検
出手段と、運搬時に前記検出手段が検出したリフティン
グマグネット電流値を予め記憶する記憶手段と、前記記
憶手段に記憶されたリフティングマグネット電流値に、
予め設定された一定の比率を乗じる乗算手段と、前記リ
フティングマグネットのオーバーエキサイト時に、前記
検出手段が検出する現在のリフティングマグネット電流
値と、前記乗算手段が乗算した乗算値とを比較する比較
手段と、前記比較手段の比較において、現在のリフティ
ングマグネット電流値が前記乗算値以上であるならば、
現在実行中のオーバーエキサイトを終了する制御手段と
を具備することを特徴とする。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載のリ
フティングマグネット電源装置において、前記乗算手段
は、オペアンプと可変抵抗器とからなる非反転増幅器で
あり、前記一定の比率は、該可変抵抗器により、任意の
値に設定されることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施形態について説明する。図１は、この発明の一実
施形態によるリフティングマグネット電源装置の構成例
を示すブロック図である。この図において、図３の各部
に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略
する。この図に示すリフティングマグネット電源装置が
図３のものと異なる点は、データラッチ９，乗算器１
０，比較器１２，フリップフロップ１３が新たに追加さ
れた点である。

【００１６】データラッチ９は、アナログＩＣメモリで
あり、信号ＬＩＦＴの立ち下がり（”１”→”０”）を
トリガとして、抵抗Ｒの両端に生じる直流電圧値を記憶
する。乗算器１０は、オペアンプ等から構成される非反
転増幅器であり、データラッチ９が記憶している直流電
圧値に、一定の比率を乗算する。該一定の比率は、乗算
器１０に接続された可変抵抗器１１で任意の値に変更す
ることができる。比較器１２は、オペアンプ等からなる
コンパレータであり、乗算器１０が出力する乗算値と、
抵抗Ｒの両端に生じる直流電圧値とを比較し、前者の方
が大きいならば”０”を出力し、後者の方が大きいなら
ば”１”を出力する。

【００１７】フリップフロップ１３は、ＲＳフリップフ
ロップ（または、ＪＫフリップフロップ）であり、上記
比較器１２の出力がセット端子（Ｓ端子）に入力され、
上記信号ＬＩＦＴがリセット端子（Ｒ端子）に入力され
ている。故に、フリップフロップ１３は、比較器１２の
出力の立ち上がりによりセットされ（出力Ｑが”１”に
なる）、信号ＬＩＦＴの立ち下がりによりリセットされ
る（出力Ｑが”０”になる）。ＡＮＤゲート１４は、信
号ＬＩＦＴと、フリップフロップ１３の出力Ｑの反転値
と、ＯＥ保護タイマ４の出力の反転値との論理積をと
り、該論理積の結果をリレーＬＯへ入力する。リレーＬ
Ｏは、図３に示す従来例と同様に、ＯＥ電圧設定信号の
ＯＮ／ＯＦＦを行う。

【００１８】次に、上記構成によるリフティングマグネ
ット電源装置の動作を説明する。まず始めに、オペレー
タが本装置の電源を投入すると、電力供給線に入力電流
（三相交流）が流れる。電流検出器ＣＴは、上記入力電
流（三相交流）の電流値を所定の比率で縮小した交流電
流を整流回路３へ入力する。整流回路３は、上記電流検
出器ＣＴが出力する交流電流を整流し、直流電流を生成
する。該整流回路３が生成する直流電流により抵抗Ｒの
両端に直流電圧が生じる。

【００１９】次に、オペレータが吸着停止スイッチ（図
示略）を押すと、信号ＬＩＦＴは”０”になる（図２の
参照）。信号ＬＩＦＴが”０”になると、その立ち下
がりをトリガとして、データラッチ９は、上記抵抗Ｒの
両端に生じた直流電圧値（図２の参照）をラッチす
る。乗算器１０は、データラッチ９がラッチした直流電
圧値に、可変抵抗器１１を用いて予め設定された一定の
比率を乗算する（図２の参照）。

【００２０】比較器１２は、上記乗算器１０が出力する
乗算値と、上記抵抗Ｒの両端に生じる直流電圧値とを比
較し、前者の方が大きいならば”０”を出力し、後者の
方が大きいならば”１”を出力する。現時点（すなわ
ち、信号ＬＩＦＴが”０”である時点）では、乗算器１
０が出力する乗算値は、抵抗Ｒの両端に生じる直流電圧
に上記一定比率を乗算したものであるから、該抵抗Ｒの
両端に生じる直流電圧より大きい。故に、比較器１２
は”０”を出力する。なお、上記乗算器１０が出力する
乗算値は、データラッチ９による次のラッチが起こるま
では（すなわち、信号ＬＩＦＴによる次のトリガがかか
るまでは）変化しない。一方、上記抵抗Ｒの両端に生じ
る直流電圧値は、電力供給線を流れる入力電流（三相交
流）に比例して逐次変化する。

【００２１】また、オペレータが上記吸着停止スイッチ
（図示略）を押すことにより、上記信号ＬＩＦＴが”
０”になると、ＯＥ保護タイマ４の出力は”０”になる
（図２の参照）。また、同様にして、信号ＬＩＦＴ
が”０”になると、その立ち下がりをトリガとして、フ
リップフロップ１３はリセットされ、該フリップフロッ
プ１３の出力Ｑは”０”になる（図２の参照）。この
ように、信号ＬＩＦＴが”０”になると、ＯＥ保護タイ
マ４の出力およびフリップフロップ１３の出力Ｑは共
に”０”となるが、該信号ＬＩＦＴが”０”であるの
で、ＡＮＤゲート１４の出力は”０”になる。ＡＮＤゲ
ート１４の出力が”０”になると、リレーＬＯはＯＦＦ
になる。一方、信号ＬＩＦＴが”０”になると、リレー
ＬＬはＯＦＦになる。このように、リレーＬＯおよびリ
レーＬＬが共にＯＦＦであるので、加算器５が出力する
電圧指令値は、−（抵抗Ｒ両端の電圧値）となる。

【００２２】以下、制御器７，ゲートパルス発生器８，
整流回路１は、図３に示す従来例と同様の動作を行う。
すなわち、制御器７は、上記電圧指令値に基づいて、ゲ
ートパルス発生器８が発生するゲートパルスの位相を制
御し、ゲートパルス発生器８は、制御器７の制御に基づ
いて、ゲートパルスを出力し、整流回路１は、ゲートパ
ルスに基づいてＳＣＲのゲートを開き、入力電流（三相
交流）を整流し、リフティングマグネット電流を生成す
る。ここでは、加算器５が出力する電圧指令値が、−
（抵抗Ｒ両端の電圧値）であるので、リフティングマグ
ネット電圧は０〔Ｖ〕となり（図２の参照）、リフテ
ィングマグネット電流は０〔Ａ〕となる（図２の参
照）。リフティングマグネット電流が０〔Ａ〕であるの
で、リフティングマグネット２は吸着を行わない。

【００２３】次に、オペレータが吸着開始スイッチ（図
示略）を押すと、信号ＬＩＦＴは”１”になる。上述し
たように、ＯＥ保護タイマ４の出力およびフリップフロ
ップ１３の出力Ｑは共に”０”であるので、信号ＬＩＦ
Ｔが”１”になると、ＡＮＤゲート１４の出力は”１”
になる。ＡＮＤゲート１４の出力が”１”になると、リ
レーＬＯはＯＮ状態になる。一方、信号ＬＩＦＴが”
１”になると、リレーＬＬはＯＮ状態になる。このよう
に、リレーＬＯおよびリレーＬＬが共にＯＮ状態である
ので、加算器５が出力する電圧指令値は、（運搬電圧設
定値）＋（ＯＥ電圧設定値）−（抵抗Ｒ両端の電圧値）
となる。このように、オペレータが吸着開始スイッチ
（図示略）を押すことにより、信号ＬＩＦＴが”０”か
ら”１”になると、電圧指令値は（運搬電圧設定値）＋
（ＯＥ電圧設定値）の分だけ大きくなる。

【００２４】以下、制御器７，ゲートパルス発生器８，
整流回路１は、上述した動作と同様の動作を行う。これ
により、リフティングマグネット電圧はオーバーエキサ
イト電圧になる（図２の参照）。リフティングマグネ
ット電圧がオーバーエキサイト電圧になると、リフティ
ングマグネット電流は次第に上昇する（図２の参
照）。リフティングマグネット電流が上昇すると、リフ
ティングマグネット２は、オーバーエキサイト状態にな
り、吸着を開始する。

【００２５】次に、リフティングマグネット電流が上昇
すると、電力供給線を流れる入力電流（三相交流）は上
昇し、それに伴い、電流検出器ＣＴが出力する交流電流
は上昇する。電流検出器ＣＴが出力する交流電流が上昇
すると、整流回路３が出力する直流電流は上昇し、抵抗
Ｒの両端に生じる直流電圧も上昇する。この時点におい
て、これまで、信号ＬＩＦＴは”０”から”１”へ変化
しただけなので、データラッチ９がラッチしている直流
電圧値は、先に述べた信号ＬＩＦＴの立ち下がり時から
変化していない。故に、乗算器１０の出力値も、先に述
べた信号ＬＩＦＴの立ち下がり時から変化していないこ
とになる。このような状態で、抵抗Ｒの両端に生じる直
流電圧が上昇すると、該直流電圧値は、やがて、乗算器
１０の出力値より大きくなり、比較器１２の出力は”
１”になる。

【００２６】比較器１２の出力が”１”になると、その
立ち上がりをトリガとして、フリップフロップ１３はセ
ットされ、該フリップフロップ１３の出力Ｑは”１”に
なる。フリップフロップ１３の出力Ｑが”１”になる
と、ＡＮＤゲート１４の出力は”０”になり、リレーＬ
ＯはＯＦＦになる。リレーＬＬはＯＮ状態のままである
ので、リレーＬＯがＯＦＦになると、加算器５が出力す
る電圧指令値は、（運搬電圧設定値）−（抵抗Ｒ両端の
電圧値）となる。このように、オーバーエキサイト状態
においてリフティングマグネット電流が上昇し、該リフ
ティングマグネット電流値が、可変抵抗器１１により予
め設定された一定の割合まで到達すると、該到達タイミ
ングで、電圧指令値は（ＯＥ電圧設定値）の分だけ自動
的に小さくなる。

【００２７】加算器５より供給される電圧指令値が（Ｏ
Ｅ電圧設定値）の分だけ小さくなると、制御器７は、入
力電流の１周期中における上記ゲートパルスの位相を遅
らせる。そのため、リフティングマグネット電圧は、
（ＯＥ電圧設定値）の分だけ小さくなり（図２の参
照）、これに従って、リフティングマグネット電流も低
下する（図２の参照）。これにより、オーバーエキサ
イトは終了する。

【００２８】なお、本実施形態によるリフティングマグ
ネット電源装置は、リフティングマグネット２にオーバ
ーエキサイト電流が流れ続けることにより、該リフティ
ングマグネット２が加熱・劣化することを防止するため
に、ＯＥ保護タイマ４を具備している。すなわち、ＯＥ
保護タイマ４の出力が”０”になってから所定時間が経
過すると、該ＯＥ保護タイマ４の出力は”１”に戻る
（図２の参照）。ＯＥ保護タイマ４の出力が”１”に
なると、ＡＮＤゲート１４の出力は”０”になり、リレ
ーＬＯはＯＦＦになる。

【００２９】リレーＬＬはＯＮ状態のままであるので、
リレーＬＯがＯＦＦになると、加算器５が出力する電圧
指令値は、（運搬電圧設定値）−（抵抗Ｒ両端の電圧
値）となる。このように、リフティングマグネット電流
が上昇してから所定時間が経過すると、電圧指令値は
（ＯＥ電圧設定値）の分だけ自動的に小さくなる。その
結果、制御器７は、入力電流の１周期中における上記ゲ
ートパルスの位相を遅らせ、リフティングマグネット電
流は低下し、オーバーエキサイトは終了する。以上で、
上記構成によるリフティングマグネット電源装置の動作
説明を終了する。

【００３０】次に、請求項１記載の発明と本実施形態と
の対応関係を説明する。 検出手段……電流検出器ＣＴ，整流回路３ 記憶手段……データラッチ９ 乗算手段……乗算器１０，可変抵抗器１１ 比較手段……比較器１２ 制御手段……フリップフロップ１３，ＡＮＤゲート１
４，リレーＬＯ

【００３１】以上、この発明の実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があってもこの発明に含まれる。たとえ
ば、上述した一実施形態において、本発明の特徴部分
は、図１に示す回路に限定されず、同様の動作を行うも
のであれば、他の回路でも構わない。さらに、上述した
一実施形態においては、本発明の特徴部分をハードウェ
ア回路で実現したが、抵抗Ｒの両端に生じる直流電圧を
Ａ／Ｄ変換することにより、それ以後の回路（データラ
ッチ９，乗算器１０，比較器１２，フリップフロップ１
３）を、ＣＰＵ（中央処理装置）とＲＯＭ（リードオン
リメモリ），ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）からな
るデジタル演算回路に置き換えることも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、運搬時のリフティングマグネット電流に一定の比率
を乗算した値まで、リフティングマグネット電流が到達
すると、該到達タイミングで、オーバーエキサイトを終
了するので、常に、一定の吸着特性が得られ、吊り量不
足，吊り荷落下が防止できる。また、上記到達タイミン
グは、自動的に検出・決定されるので、従来のように、
オーバーエキサイトを行う時間を設定する必要が不要と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態によるリフティングマグ
ネット電源装置の構成例を示すブロック図である。

【図２】同実施形態によるリフティングマグネット電源
装置の各部における信号波形を示す波形図である。

【図３】従来のリフティングマグネット電源装置の構成
例を示すブロック図である。

【図４】従来のリフティングマグネット電源装置の各部
における信号波形を示す波形図である。

【図５】従来のリフティングマグネット電源装置の問題
点を示す波形図である。

【符号の説明】

１，３……整流回路、 ２……リフティングマグネッ
ト、４……ＯＥ保護タイマ、 ５……加算器、 ７……
制御器、８……ゲートパルス発生器、 ９……データラ
ッチ、 １０……乗算器１１……可変抵抗器、 １２…
…比較器、１３……フリップフロップ、 １４……ＡＮ
Ｄゲート、ＣＴ……電流検出器、 ＬＯ，ＬＬ……リレ
ー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リフティングマグネットに電力を供給す
   るリフティングマグネット電源装置において、 前記リフティングマグネットに流れるリフティングマグ
   ネット電流を検出する検出手段と、 運搬時に前記検出手段が検出したリフティングマグネッ
   ト電流値を予め記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶されたリフティングマグネット電流
   値に、予め設定された一定の比率を乗じる乗算手段と、 前記リフティングマグネットのオーバーエキサイト時
   に、前記検出手段が検出する現在のリフティングマグネ
   ット電流値と、前記乗算手段が乗算した乗算値とを比較
   する比較手段と、 前記比較手段の比較において、現在のリフティングマグ
   ネット電流値が前記乗算値以上であるならば、現在実行
   中のオーバーエキサイトを終了する制御手段とを具備す
   ることを特徴とするリフティングマグネット電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のリフティングマグネット
   電源装置において、 前記乗算手段は、オペアンプと可変抵抗器とからなる非
   反転増幅器であり、 前記一定の比率は、該可変抵抗器により、任意の値に設
   定されることを特徴とするリフティングマグネット電源
   装置。