特許 5926658 リフティングマグネット作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5926658

(24)【登録日】2016年4月28日

(45)【発行日】2016年5月25日

(54)【発明の名称】リフティングマグネット作業機械

(51)【国際特許分類】

   B66C 1/08 20060101AFI20160516BHJP

   B66C 1/06 20060101ALI20160516BHJP

【ＦＩ】

   B66C1/08 E

   B66C1/06 M

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-202110(P2012-202110)

(22)【出願日】2012年9月13日

(65)【公開番号】特開2014-55061(P2014-55061A)

(43)【公開日】2014年3月27日

【審査請求日】2015年2月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100077816

【弁理士】

【氏名又は名称】春日 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100156524

【弁理士】

【氏名又は名称】猪野木 雄一

(72)【発明者】

【氏名】木村 敏宏

(72)【発明者】

【氏名】土井 哲弘

(72)【発明者】

【氏名】山下 誠二

【審査官】 筑波 茂樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１００２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２２３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１７５０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５９１１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６６Ｃ １／０４ − １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行体と、前記走行体上に旋回可能に設けられた旋回体と、前記旋回体に設けられた作業機と、前記作業機の先端に設けられ、電源から供給される電力により対象物を吸着するリフティングマグネットとを備えたリフティングマグネット作業機械において、
前記電源から前記リフティングマグネットに供給される前記電力における電流、電圧および極性を調整する供給電力調整手段と、
前記供給電力調整手段を介して前記リフティングマグネットに供給される前記電流を検出する供給電流検出手段と、
前記供給電力調整手段を介して前記リフティングマグネットに供給される前記電圧を検出する供給電圧検出手段と、
前記供給電流検出手段からの検出結果に基づいて、前記リフティングマグネットに供給される電流が予め定めた吸着動作電流値となるように、前記供給電力調整手段を制御するとともに、前記供給電圧検出手段からの検出結果が予め定めた上限電圧値に達した場合には、予め定めた標準電圧値と前記供給電圧検出手段により検出した電圧値の比に基づいて前記吸着動作電流値を調整する制御装置と
を備えたことを特徴とするリフティングマグネット作業機械。

【請求項2】

請求項１記載のリフティングマグネット作業機械において、
前記供給電圧検出手段からの検出結果が予め定めた上限電圧値を超えた場合に、そのことをオペレータに報知する報知手段を設けたことを特徴とするリフティングマグネット作業機械。

【請求項3】

請求項１記載のリフティングマグネット作業機械において、
前記供給電力調整手段は、
複数のサイリスタを用いて構成され、前記電源から前記リフティングマグネットに供給される前記電力における電流および電圧を調整するサイリスタブリッジ整流回路と、
複数のトランジスタを用いて構成され、前記サイリスタブリッジ整流回路から前記リフティングマグネットに供給される前記電力における前記電流および前記電圧の極性を切り換えるＨブリッジ回路とを備え、
前記制御装置は、前記供給電流検出手段からの検出結果に基づいて、前記リフティングマグネットに供給される電流が予め定めた前記吸着動作電流値となるように、前記サイリスタブリッジ整流回路を制御することを特徴とするリフティングマグネット作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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吊り上げ作業を行うリフティングマグネット作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄などの金属スクラップを扱う作業現場において用いられる作業機械としては、リフティングマグネットの磁力で吸着して吊り上げを行うリフティングマグネット作業機械などがあり、例えば、特許文献１（特開２００４−２９９８１８号公報）には、エンジンと、このエンジンにより駆動される複数の油圧ポンプと、そのうちの１つ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て発電作用を行う発電機と、アーム先端に取り付けられ上記発電機を電源とするリフティングマグネットとを備えた自走式リフティングマグネット作業機械が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−２９９８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術のリフティングマグネット作業機械においては、エンジン回転数に応じて発電機からリフティングマグネットへの出力電圧を制御することにより、騒音や燃費の低減対策としてのエンジンの低速運転時において、発電機の吸収トルクの増減による作業機側の作動速度などへの影響を抑制しようとしている。

【0005】

しかしながら、作業機側の負荷の変動によってエンジン回転数は大きく変動するため、リフティングマグネットへの出力電圧も制御により変動することとなり、吸引力の低下時に吸着物が落下してしまう恐れがある。また、エンジン回転数の変動は、油圧ポンプ及び油圧モータを介して発電機の発電量にも影響するため、リフティングマグネットへの出力電圧の制御はさらに困難であり、動作が不安定になることも懸念される。

【0006】

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、安定した吸引力を得ることができるリフティングマグネット作業機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、走行体と、前記走行体上に旋回可能に設けられた旋回体と、前記旋回体に設けられた作業機と、前記作業機の先端に設けられ、電源から供給される電力により対象物を吸着するリフティングマグネットとを備えたリフティングマグネット作業機械において、前記電源から前記リフティングマグネットに供給される前記電力における電流、電圧および極性を調整する供給電力調整手段と、前記供給電力調整手段を介して前記リフティングマグネットに供給される前記電流を検出する供給電流検出手段と、前記供給電力調整手段を介して前記リフティングマグネットに供給される前記電圧を検出する供給電圧検出手段と、前記供給電流検出手段からの検出結果に基づいて、前記リフティングマグネットに供給される電流が予め定めた吸着動作電流値となるように、前記供給電力調整手段を制御するとともに、前記供給電圧検出手段からの検出結果が予め定めた上限電圧値に達した場合には、予め定めた標準電圧値と前記供給電圧検出手段により検出した電圧値の比に基づいて前記吸着動作電流値を調整する制御装置とを備えたものとする。

【0009】

（２）上記（１）において、好ましくは、前記供給電圧検出手段からの検出結果が予め定めた上限電圧値を超えた場合に、そのことをオペレータに報知する報知手段を設けたものとする。

【0010】

（３）上記（１）において、好ましくは、前記供給電力調整手段は、複数のサイリスタを用いて構成され、前記電源から前記リフティングマグネットに供給される前記電力における電流および電圧を調整するサイリスタブリッジ整流回路と、複数のトランジスタを用いて構成され、前記サイリスタブリッジ整流回路から前記リフティングマグネットに供給される前記電力における前記電流および前記電圧の極性を切り換えるＨブリッジ回路とを備え、前記制御装置は、前記供給電流検出手段からの検出結果に基づいて、前記リフティングマグネットに供給される電流が予め定めた前記吸着動作電流値となるように、前記サイリスタブリッジ整流回路を制御するものとする。

【発明の効果】

【0011】

安定した吸引力を得ることができるリフティングマグネット作業機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施の形態に係わるリフティングマグネット作業機械の全体構成を概略的に示す図である。

【図2】リフティングマグネットを駆動制御するリフティングマグネット駆動回路を制御装置とともに抜き出して示す図である。

【図3】リフティングマグネットへの電力供給処理を示すフローチャートである。

【図4】電力供給処理における吸着電力出力時の供給電力制御処理を示すフローチャートである。

【図5】供給電力制御処理における電流一定処理を概略的に示す図である。

【図6】サイリスタブリッジ整流回路からの出力電圧とリフティングマグネットへの供給電力との関係を同じ時間軸において示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

【0014】

図１は、本実施の形態に係わるリフティングマグネット作業機械の全体構成を概略的に示す図である。

【0015】

図１において、リフティングマグネット作業機械は、下部走行体１００と、この下部走行体１００の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体１０１と、この上部旋回体１０１の前方部分に上下回動可能に連結されたフロント作業機１０２とを備えている。上部旋回体１０１には、動力源となるエンジン、油圧ポンプ、発電機、蓄電装置等が内蔵された動力源室１０３と、操作レバー（図示せず）、吸着釈放操作ボタン８、表示／設定装置９、報知装置１０等（後述）が設けられた運転室１０４とが備えられている。

【0016】

動力源室１０３に配置された発電機１（後の図２参照）は、エンジン又はエンジンにより駆動される油圧ポンプからの圧油により駆動されて発電するよう構成されている。

【0017】

下部走行体１００は、油圧ポンプからの圧油により駆動される左右の走行モータ１０５を備えており、その走行モータ１０５が回転駆動されることにより走行動作する。

【0018】

フロント作業機１０２は、上部旋回体１０１の前方部分に上下方向に回動可能に連結されたブーム１０６と、ブーム１０６の先端に上下方向に回動可能に連結されたアーム１０７と、アーム１０７の先端に前後方向に回動可能に連結され、供給される電力により励磁して鉄などの金属を吸着するリフティングマグネット１０８とを備えている。ブーム１０６、アーム１０７及びリフティングマグネット１０８は、それぞれ、油圧ポンプからの圧油により駆動されるブーム用油圧シリンダ１０９、アーム用油圧シリンダ１１０及びリフティングマグネット用油圧シリンダ１１１により回動駆動される。

【0019】

運転室１０４には、オペレータの着座する運転席（図示せず）が設けられている。オペレータは運転席の着座位置から、フロント作業機１０２や上部旋回体１０１などを操作する操作レバー（図示せず）、リフティングマグネット１０８の吸着／釈放を操作する吸着釈放操作ボタン８、各種情報の表示や設定を行う表示／設定装置９、スピーカ等の報知装置１０など（図２参照）の操作を行う。

【0020】

図２は、リフティングマグネット１０８を駆動制御するリフティングマグネット駆動回路を制御装置とともに抜き出して示す図である。

【0021】

図２において、リフティングマグネット駆動回路１１（供給電力調整手段）は、３相交流電源としての発電機１から供給される電力により駆動されるリフティングマグネット１０８と、複数のサイリスタ２ａ〜２ｆを用いて構成され、発電機１からリフティングマグネット１０８に供給される電力における電流および電圧を調整するサイリスタブリッジ整流回路２と、複数のトランジスタ３ａ〜３ｄを用いて構成され、サイリスタブリッジ整流回路２からリフティングマグネット１０８に供給される電流および電圧の極性を切り換えるＨブリッジ回路３と、Ｈブリッジ回路３かを介してリフティングマグネット１０８に供給される電流を検出する供給電流検出回路４（供給電流検出手段）と、サイリスタブリッジ整流回路２からＨブリッジ回路３に出力される電力の電圧を検出する供給電圧検出回路５（供給電圧検出手段）と、サイリスタブリッジ整流回路２から出力される電力の平滑化および極性切換時の回生を行うコンデンサ６とを備えており、リフティングマグネット駆動回路１１を含むリフティングマグネット作業機械全体の動作を制御する制御装置７により制御される。

【0022】

サイリスタブリッジ整流回路２は、発電機１から供給された交流電源電圧を直流電源電圧に変換するものであり、複数（本実施の形態では６個）のサイリスタ２ａ〜２ｆを含むブリッジ回路によって構成されている。本実施の形態では、発電機１は三相交流電源であり、サイリスタブリッジ整流回路２によって三相全波整流を行い出力する。

【0023】

サイリスタブリッジ整流回路２において、サイリスタ２ａのカソードはリフティングマグネット駆動回路１１の正側線路１１ａに電気的に接続され、サイリスタ２ａのアノードにはサイリスタ２ｂのカソードが電気的に接続され、サイリスタ２ｂのアノードは、負側線路１１ｂに電気的に接続され、サイリスタ２ａのアノードとサイリスタ２ｂのカソードに発電機１の第１出力端子１ａが電気的に接続されている。同様に、サイリスタ２ｃのカソードはリフティングマグネット駆動回路１１の正側線路１１ａに電気的に接続され、サイリスタ２ｃのアノードにはサイリスタ２ｄのカソードが電気的に接続され、サイリスタ２ｄのアノードは、負側線路１１ｂに電気的に接続され、サイリスタ２ｃのアノードとサイリスタ２ｄのカソードに発電機１の第２出力端子１ｂが電気的に接続されている。また、サイリスタ２ｅのカソードはリフティングマグネット駆動回路１１の正側線路１１ａに電気的に接続され、サイリスタ２ｅのアノードにはサイリスタ２ｆのカソードが電気的に接続され、サイリスタ２ｆのアノードは、負側線路１１ｂに電気的に接続され、サイリスタ２ｅのアノードとサイリスタ２ｆのカソードに発電機１の第３出力端子１ｃが電気的に接続されている。サイリスタ２ａ〜２ｆの各制御端子（ゲート）は、制御装置７のサイリスタブリッジ整流回路ドライバ７ａに電気的に接続されており、サイリスタブリッジ整流回路ドライバ７ａからの制御信号により所定の制御角で位相制御される。

【0024】

なお、サイリスタブリッジ整流回路２は、サイリスタを所定の制御角で制御することによって三相全波整流を実現しているが、これに代えて、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)によるＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御を用いても実現可能である。

【0025】

Ｈブリッジ回路３は、サイリスタブリッジ整流回路２からリフティングマグネット１０８に供給される電力における電流および電圧の極性を切り換えるものであり、複数（本実施の形態では４つ）のトランジスタ３ａ〜３ｄと、各トランジスタ３ａ〜３ｄ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ダイオード（整流素子）３ｅ〜３ｈとを含むブリッジ回路により構成されている。

【0026】

Ｈブリッジ回路３において、トランジスタ３ａの一方の電流端子はリフティングマグネット駆動回路１１の正側線路１１ａに電気的に接続され、トランジスタ３ａの他方の電流端子にはトランジスタ３ｂの一方の電流端子が電気的に接続され、トランジスタ３ｂの他方の電流端子は、負側線路１１ｂに電気的に接続され、トランジスタ３ａの他方の電流端子とトランジスタ３ｂの一方の電流端子にリフティングマグネット１０８の第１端子１０８ａが電気的に接続されている。同様に、トランジスタ３ｃの一方の電流端子はリフティングマグネット駆動回路１１の正側線路１１ａに電気的に接続され、トランジスタ３ｃの他方の電流端子にはトランジスタ３ｄの一方の電流端子が電気的に接続され、トランジスタ３ｄの他方の電流端子は、負側線路１１ｂに電気的に接続され、トランジスタ３ｃの他方の電流端子とトランジスタ３ｄの一方の電流端子にリフティングマグネット１０８の第２端子１０８ｂが電気的に接続されている。また、ダイオード３ｅ〜３ｈのカソードは、それぞれトランジスタ３ａ〜３ｄの一方の電流端子に電気的に接続され、ダイオード３ｅ〜３ｈのアノードは、それぞれトランジスタ３ａ〜３ｄの他方の電流端子に電気的に接続されている。

【0027】

トランジスタ３ａ〜３ｄの各制御端子（ベースまたはゲート）は、制御装置７のＨブリッジ回路ドライバ７ｂに電気的に接続されており、Ｈブリッジ回路ドライバ７ｂからの制御信号（制御電流または制御電圧）によりＯＮ−ＯＦＦ制御される。例えば、Ｈブリッジ回路ドライバ７ｂからの制御信号により、２つのトランジスタ３ａ，３ｄがＯＮ状態（導通状態）になると、正側線路１１ａからトランジスタ３ａ、リフティングマグネット１０８の第１端子１０８ａ、第２端子１０８ｂ、トランジスタ３ｄ、負側線路１１ｂの方向に電流（リフティングマグネット１０８の励磁電流）が流れる。以降、このときの電流の方向を順方向と記載する。なお、２つのトランジスタ３ａ，３ｄがＯＮ状態（導通状態）のとき、他の２つのトランジスタ３ｂ，３ｃはＯＦＦ状態（遮断状態）になるよう制御される。また、Ｈブリッジ回路ドライバ７ｂからの制御信号により、２つのトランジスタ３ｂ，３ｃがＯＮ状態（導通状態）になると、正側線路１１ａからトランジスタ３ｃ、リフティングマグネット１０８の第２端子１０８ｂ、第１端子１０８ａ、トランジスタ３ｂ、負側線路１１ｂの方向に電流が流れる。以降、このときの電流の方向を逆方向と記載する。なお、２つのトランジスタ３ｂ，３ｃがＯＮ状態（導通状態）のとき、他の２つのトランジスタ３ａ，３ｄはＯＦＦ状態（遮断状態）になるよう制御される。

【0028】

供給電流検出回路４は、リフティングマグネット１０８の第１端子１０８ａ側に直列に接続されている。供給電流検出回路４は、リフティングマグネット駆動回路１１からリフティングマグネット１０８に供給される電流を検出し、その検出結果を電流検出信号として制御装置７に出力する。

【0029】

供給電圧検出回路５は、リフティングマグネット駆動回路１１の正側線路１１ａと負側線路１１ｂの間に電気的に接続されている。供給電圧検出回路５は、サイリスタブリッジ整流回路２からＨブリッジ回路３に出力される電圧（すなわち、正側線路１１ａと負側線路１１ｂの間の電圧）を検出し、その検出結果を電圧検出信号として制御装置７に出力する。

【0030】

コンデンサ６は、サイリスタブリッジ整流回路２から出力される電力の平滑化と、リフティングマグネット１０８に供給される電流が順方向（第１端子１０８ａから第２端子１０８ｂの方向）から逆方向（第２端子１０８ｂから第１端子１０８ａの方向）に切り換わる際にリフティングマグネット１０８に蓄積されたエネルギを吸収・回生とを行うものである。コンデンサ６は、リフティングマグネット駆動回路１１の正側線路１１ａと負側線路１１ｂの間に電気的に接続されている。

【0031】

以上において、本実施の形態のリフティングマグネット駆動回路１１は、電源としての発電機１からリフティングマグネット１０８に供給される電力における電流、電圧および極性を調整する供給電力調整手段を構成している。

【0032】

制御装置７は、リフティングマグネット駆動回路１１を含むリフティングマグネット作業機械全体の動作を制御するものである。つまり、制御装置７は、リフティングマグネット１０８の吸着／釈放を操作する吸着釈放操作ボタン８や各種情報の表示や設定を行う表示／設定装置９からの入力に基づいてリフティングマグネット駆動回路１１を制御する電力供給処理を実施するものである。

【0033】

ここで、制御装置７における電力供給処理について説明する。

【0034】

図３は、リフティングマグネット１０８への電力供給処理を示すフローチャートであり、図４は電力供給処理における吸着電力出力時の供給電力制御処理を示すフローチャートである。なお、図３においては、左側にサイリスタブリッジ整流回路側の処理の様子を、右側にＨブリッジ回路側の処理の様子をそれぞれ示し、さらに縦方向に時系列的に並べて示している。

【0035】

図３に示すように、制御装置７は、吸着釈放操作ボタン８からの吸着信号を受信すると（ステップＳ１０）、サイリスタブリッジ整流回路ドライバ７ａによりサイリスタブリッジ整流回路２の位相制御を行ってＨブリッジ回路３側にＯＥ（オーバエキサイティング）電圧を出力させ（ステップＳ２０）、ＯＥ時間が経過するまで出力を継続する（ステップＳ３０）。また、ステップＳ２０の位相制御の開始と同時に、Ｈブリッジ回路ドライバ７ｂによりＨブリッジ回路３の正極性側を導通させる（ステップＳ２１）。続いて、リフティングマグネット１０８に供給される電力を制御する供給電力制御処理を行う（ステップＳ４０）。

【0036】

図４に示すように、供給電力制御処理では、まず、電流一定制御（後述）を行い（ステップＳ４１）、続いて、リフティングマグネット１０８に供給される電力の単位時間における平均電圧Ｖａｖｅが予め定めた上限電圧Ｖｍａｘ（後述）よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ４２）。ステップＳ４２での判定結果がＮＯの場合は、吸着釈放操作ボタン８からの釈放信号が入力されたかどうかを判定し（ステップＳ４３）、判定結果がＮＯの場合は、判定結果がＹＥＳになるまでステップＳ４１，Ｓ４２を繰り返す。ステップＳ４２において、判定結果がＹＥＳの場合は、電圧監視制御（後述）を行い（ステップＳ４４）、続いて釈放信号が入力されたかどうかを判定する（ステップＳ４５）。ステップＳ４５での判定結果がＮＯの場合は、判定結果がＹＥＳになるまでステップＳ４４を繰り返す。ステップＳ４３またはステップＳ４５での判定結果がＹＥＳの場合は、供給電力制御処理を終了する。

【0037】

図３に戻る。

【0038】

図３において、制御装置７は、供給電力制御処理（ステップＳ４０）が終了すると、Ｈブリッジ回路ドライバ７ｂによりＨブリッジ回路３の正極性側を遮断させ（ステップＳ５０）、供給電流検出回路４からの検出信号が０（ゼロ）と見なせる値になると（ステップＳ６０）、Ｈブリッジ回路ドライバ７ｂによりＨブリッジ回路３の逆極性側を導通させて（ステップＳ７０）、逆励磁時間が経過するまでその状態を維持し（ステップＳ８０）、逆励磁時間が経過したら、Ｈブリッジ回路ドライバ７ｂによりＨブリッジ回路３の逆極性側を遮断させて（ステップＳ９０）、処理を終了する。また、ステップＳ９０のＨブリッジ回路３の逆極性側を遮断と同時に、サイリスタブリッジ整流回路ドライバ７ａによりサイリスタブリッジ整流回路２の位相制御を停止させ、Ｈブリッジ回路３側への電力の供給を停止させる（ステップＳ９１）。

【0039】

ここで、電力供給処理における電流一定制御および電圧監視制御についての詳細を説明する。

【0040】

図５は、供給電力制御処理における電流一定制御を概略的に示す図である。

【0041】

図５に示すように、本実施の形態の電流一定制御は、発電機（電源）１からリフティングマグネット駆動回路１１（供給電力調整手段）を介してリフティングマグネット１０８に供給される電力の電流が、予め定めた吸着動作電流値Ｉｔとなるように制御するものである。吸着動作電流値Ｉｔは、例えば、リフティングマグネット１０８に設定されている定格値である。なお、ここでの定格値とは、設計上安定して使用できる値のとしての意味であり、使用上限としての絶対最大定格値または瞬間最大値などとは異なるものである。

【0042】

電流一定制御では、制御装置７に設けられた演算部７ｃにより、吸着動作電流値Ｉｔと供給電流検出回路４（供給電流検出手段）からの検出結果（電流値Ｉａ）とから制御値が演算され、サイリスタブリッジ整流回路ドライバ７ａに出力される。サイリスタブリッジ整流回路ドライバ７ａは、その制御値に基づいてサイリスタブリッジ整流回路２を制御する。図５は、吸着動作電流Ｉｔを与え、ＰＩ（比例積分）制御した場合のものであり、各変数はそれぞれ、積分時間Ｔｉ、ゲインＫｐを示している。

【0043】

リフティングマグネット１０８の抵抗値Ｒは、およそ４（Ω）、インダクタンスＬは、およそ４〜１０（Ｈ）であり、時定数Ｌ／Ｒは１〜３（秒）程度と非常に大きいため、電流値に基づいて制御を行う場合の応答時間や制御周期に対する要求が比較的低く、吸着力の安定性を維持する制御の容易性の点で非常に有利である。なお、各定数は、リフティングマグネット１０８の安定性等を考慮して実験的・経験的に定められる。

【0044】

また、一般に、リフティングマグネット１０８のようなコイルが発生する磁束φは、インダクタンスをＬ、電流をＩ、コイル巻数をＮとすると、次式（式１）で表される。

【0045】

φ＝Ｌ＊Ｉ／Ｎ ・・・（式１）

【0046】

すなわち、インダクタンスＬが一定の場合、電流Ｉにより磁束、すなわち、吸引力が決まる。したがって、本実施の形態のように、リフティングマグネット１０８に供給される電流が予め定めた吸着動作電流値Ｉｔとなるようにリフティングマグネット駆動回路１１を制御することにより、発生する磁束を一定に制御することができ、対象物を吸着して搬送する作業中においても安定した吸引力を得ることができる。

【0047】

また、本実施の形態の電圧監視制御は、発電機（電源）１からリフティングマグネット駆動回路１１（供給電力調整手段）を介してリフティングマグネット１０８に供給される電力の電圧値、すなわち、供給電圧検出回路５（供給電圧検出手段）からの検出結果が予め定めた上限電圧値に達した場合に、予め定めた標準電圧値と供給電圧検出回路５により検出した電圧値の比に基づいて、電流一定制御における吸着動作電流値を調整しつつ、電流一定制御と同様の制御を行うものである。

【0048】

電流一定制御から電圧監視制御への移行は、平均電圧値Ｖａｖｅが上限電圧値Ｖｍａｘを超えた場合に行われ、電圧監視制御から電流一定制御への移行は、Ｖａｖｅが標準電圧値以下となった場合に行われる。

【0049】

より具体的には、電圧監視制御では、発電機（電源）１からリフティングマグネット駆動回路１１（供給電力調整手段）を介してリフティングマグネット１０８に供給される電力の単位時間（例えば、２〜３秒間）における平均電圧値Ｖａｖｅが予め定めた上限電圧値Ｖｍａｘを超えた場合に、予め定めた標準電圧値Ｖｎｏｒｍと平均電圧値Ｖａｖｅの比に基づいて吸着動作電流値Ｉｔｍを調整する。

【0050】

電圧監視制御における吸着動作電流値の演算には、次式（式２）が用いられる。

【0051】

Ｉｔｍ１＝Ｉｔｍ０＊（Ｖｎｏｒｍ／Ｖａｖｅ）＊Ｋｈ ・・・（式２）

【0052】

上記式２において、Ｉｔｍ１は調整後の吸着動作電流値、Ｉｔｍ０は調整前の吸着動作電流値、Ｖｎｏｒｍは標準電圧値、Ｖａｖｅは平均電圧値、Ｋｈはゲイン定数をそれぞれ示している。電圧監視制御における吸着動作電流値Ｉｔｍの調整（すなわち、Ｉｔｍ１の演算）は、所定の間隔で行われる。

【0053】

吸着動作時には、リフティングマグネット１０８に流れる電流によってリフティングマグネット１０８自身の温度が上昇し続けることによる焼損等が懸念されるが、本実施の形態のように、電圧監視制御を行うことによりこれを抑制することができる。

【0054】

以上のように構成した本実施の形態における動作を図面を参照しつつ説明する。

【0055】

図６は、サイリスタブリッジ整流回路からの出力電圧とリフティングマグネットへの供給電力との関係を同じ時間軸において示す図である。

【0056】

本実施の形態のリフティングマグネット作業機械において、オペレータによって、リフティングマグネット１０８の吸着／釈放を操作する吸着釈放操作ボタン８が操作されて吸着ＯＮが指示されると（図３のステップＳ１０、時刻：ｔ１）、制御装置７は、サイリスタブリッジ整流回路ドライバ７ａによりサイリスタブリッジ整流回路２の位相制御を行ってＨブリッジ回路３側にＯＥ（オーバエキサイティング）電圧を出力させ（ステップＳ２０）、ＯＥ時間が経過するまで出力を継続する（図３のステップＳ３０、時刻：ｔ２〜ｔ３）。また、ステップＳ２０の位相制御の開始と同時に、Ｈブリッジ回路ドライバ７ｂによりＨブリッジ回路３の正極性側を導通させる（図３ステップＳ２１）。続いて、ＯＥ電圧の印加開始（時刻：ｔ１）からＯＥ時間が経過すると（時刻：ｔ２）、吸着動作電流Ｉｔとなる電圧Ｖｔ１が印加され、吸着釈放操作ボタン８が再度操作されて吸着ＯＦＦが指示されるまで（時刻：ｔ３）電流一定制御又は電圧監視制御を行う。なお、図６では、電流一定制御のみを行った場合を示している。吸着釈放操作ボタン８が操作されて吸着ＯＦＦが指示されると（時刻：ｔ３）、制御装置７は、Ｈブリッジ回路ドライバ７ｂによりＨブリッジ回路３の正極性側を遮断させ（図３のステップＳ５０参照、時刻：ｔ３）、供給電流検出回路４からの検出信号が０（ゼロ）と見なせる値になると（図３のステップＳ６０、時刻：ｔ４）、Ｈブリッジ回路ドライバ７ｂによりＨブリッジ回路３の逆極性側を導通させて（図３のステップＳ７０）、逆励磁時間が経過するまでその状態を維持し（図３のステップＳ８０）、逆励磁時間が経過したら（時刻：ｔ５）、Ｈブリッジ回路ドライバ７ｂによりＨブリッジ回路３の逆極性側を遮断させて（図３のステップＳ９０）、処理を終了する（時刻：ｔ６）。

【0057】

以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。

【0058】

従来技術のリフティングマグネット作業機械においては、エンジン回転数に応じて発電機からリフティングマグネットへの出力電圧を制御することにより、騒音や燃費の低減対策としてのエンジンの低速運転時において、発電機の吸収トルクの増減による作業機側の作動速度などへの影響を抑制しようとしている。しかしながら、作業機側の負荷の変動によってエンジン回転数は大きく変動するため、リフティングマグネットへの出力電圧も制御により変動することとなり、吸引力の低下時に吸着物が落下してしまう恐れがある。また、エンジン回転数の変動は、油圧ポンプ及び油圧モータを介して発電機の発電量にも影響するため、リフティングマグネットへの出力電圧の制御はさらに困難であり、動作が不安定になることも懸念される。

【0059】

これに対し、本実施の形態においては、上部旋回体１０１上に配置されたフロント作業機１０２の先端に設けられ、発電機（電源）１から供給される電力により対象物を吸着するリフティングマグネット１０８とを備えたリフティングマグネット作業機械において、発電機１からリフティングマグネット１０８に供給される電力における電流、電圧および極性を調整するリフティングマグネット駆動回路１１と、リフティングマグネット駆動回路１１を介してリフティングマグネット１０８に供給される電流を検出する供給電流検出回路４とを備え、供給電流検出回路４からの検出結果に基づいて、リフティングマグネット１０８に供給される電流が予め定めた吸着動作電流値Ｉｔとなるようにリフティングマグネット駆動回路１１を制御するよう構成したので、対象物を吸着して搬送する作業中においても安定した吸引力を得ることができる。

【0060】

また、応答の遅い電流（吸着動作電流値Ｉｔ）を制御するように構成したので、制御周期を遅くすることができ、回路的、ソフト的にもより簡単に制御できる。

【0061】

さらに、リフティングマグネットに電流を流すと、その抵抗により温度が上昇し、温度上昇に伴って抵抗値も大きくなるので、電流一定制御を行う場合にはさらに発熱量が増加してコイルの焼損等も懸念されるが、本実施の形態では、電圧も同時に監視し、電圧値が高くなるときには電流値を減少させるように制御するので、リフティングマグネットの性能の上限ぎりぎりまで吸引力を保つことができる。

【符号の説明】

【0062】

１ 発電機
２ サイリスタブリッジ整流回路
２ａ〜２ｆ サイリスタ
３ Ｈブリッジ回路
３ａ〜３ｄ トランジスタ
３ｅ〜３ｈ ダイオード
４ 供給電流検出回路
５ 供給電圧検出回路
６ コンデンサ
７ 制御装置
８ 吸着釈放操作ボタン
９ 表示／設定装置
１０ 報知装置
１１ リフティングマグネット駆動回路
１００ 下部走行体
１０１ 上部旋回体
１０２ フロント作業機
１０３ 動力源室
１０４ 運転室
１０５ 走行モータ
１０６ ブーム
１０７ アーム
１０８ リフティングマグネット
１０９ ブーム用油圧シリンダ
１１０ アーム用油圧シリンダ
１１１ リフティングマグネット用油圧シリンダ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】