特許 7544536 マグネット装置

(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】

(24)【登録日】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】マグネット装置

(51)【国際特許分類】

   B66C 1/08 20060101AFI20240827BHJP

   B66C 13/00 20060101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

B66C1/08 E

B66C13/00 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020148996

(22)【出願日】2020-09-04

(65)【公開番号】P2022043624

(43)【公開日】2022-03-16

【審査請求日】2023-08-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】田村 裕昭

【審査官】八板 直人

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－３０３０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０１１５００１９（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ １／００－３／２０；１３／００－１５／０６

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁石を有するリフティングマグネットと、
前記電磁石への電力の供給を制御する電力制御手段と、
前記電力制御手段から取得した当該電力制御手段の動作情報に基づいて、前記電力制御手段を診断する診断手段と、
を備え、
前記診断手段は、前記リフティングマグネットが取り付けられたクレーンの稼働情報に基づいて、前記電力制御手段を診断し、
前記クレーンの稼動情報は、当該クレーンの動作時間の間の各動作を時系列で整理した情報を含む、
マグネット装置。

【請求項2】

前記電力制御手段は、
交流電力を直流電力に変換する整流手段と、
前記整流手段で変換された直流電力を前記電磁石に供給する給電手段と、
を含む、
請求項１に記載のマグネット装置。

【請求項3】

前記動作情報は、前記リフティングマグネットの動作時間又は動作回数を含み、
前記診断手段は、前記リフティングマグネットの動作時間又は動作回数が所定の閾値を超えた場合に、前記給電手段の電気部品の交換を促す警告を出力する、
請求項２に記載のマグネット装置。

【請求項4】

前記電力制御手段は、前記動作情報をアナログ出力する出力手段を含み、
前記診断手段は、
前記出力手段からのアナログ出力をデジタル変換するＡＤ変換器を含み、
前記ＡＤ変換器からデジタル出力された前記動作情報に基づいて診断を行う、
請求項１～３のいずれか一項に記載のマグネット装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マグネット装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鋼板等の被吊り上げ物をリフティングマグネットの磁力で吸引して吊り上げるマグネット装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－２０８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種のマグネット装置においては、電気部品の交換時期等を自己診断できる機能が求められている。
そこで、本発明は、電気部品の診断を好適に行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、マグネット装置であって、
電磁石を有するリフティングマグネットと、
前記電磁石への電力の供給を制御する電力制御手段と、
前記電力制御手段から取得した当該電力制御手段の動作情報に基づいて、前記電力制御手段を診断する診断手段と、
を備え、
前記診断手段は、前記リフティングマグネットが取り付けられたクレーンの稼働情報に基づいて、前記電力制御手段を診断し、
前記クレーンの稼動情報は、当該クレーンの動作時間の間の各動作を時系列で整理した情報を含む。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、電気部品の診断を好適に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係るマグネット装置の装置本体を示す概略側面図である。

【図2】実施形態に係るマグネット装置の概略の制御構成を示すブロック図である。

【図3】実施形態の第１の変形例に係るマグネット装置の概略の制御構成を示すブロック図である。

【図4】実施形態の第２の変形例に係るマグネット装置の概略の制御構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0009】

［マグネット装置の装置本体の構成］
図１は、本実施形態に係るマグネット装置１の装置本体１０を示す概略側面図である。
この図に示すように、マグネット装置１は、装置本体１０を備える。

【0010】

装置本体１０は、例えば工場設備等のクレーン２０に取り付けられ、リフティングマグネット１１の磁力によって鋼板等の被吊り上げ物Ｔを運搬する。装置本体１０は、上下方向（鉛直方向）に被吊り上げ物Ｔを吊り上げる。
装置本体１０は、２つのリフティングマグネット１１と、当該２つのリフティングマグネット１１を吊り下げる吊ビーム１２とを備えている。

【0011】

各リフティングマグネット１１は、鉄製の筐体１１ａを有している。この筐体１１ａの内側には、複数（図１では２つのみ図示）の電磁石１１ｂが配置されている。
電磁石１１ｂは、極（鉄芯）とこれに巻回されたコイルとから構成されており、後述の電源装置４０からコイルに電流が供給されることで、極が励磁されて磁束（磁場）を発生させる。これにより、励磁された極の下面が、磁力により鋼板等の被吊り上げ物Ｔを吸引する力（吸引力）を発揮する。

【0012】

吊ビーム１２は、長尺状の部材であり、長手方向の両端側の各下部にリフティングマグネット１１を吊り下げることで、長尺の被吊り上げ物Ｔを運搬することに利用される。
吊ビーム１２の上部には、クレーンフック２１と連結するための連結部１３が設けられている。連結部１３は、吊ビーム１２の長手方向における一端側及び他端側にそれぞれ設けられている。吊ビーム１２は、各連結部１３が各クレーンフック２１に連結されることにより、クレーン２０に吊り下げられている。クレーン２０は、紙面垂直方向に動作可能であるとともに、クレーンフック２１を上下に移動可能に支持している。

【0013】

吊ビーム１２の下部には、２つのリフティングマグネット１１を吊り下げるための吊り具１４がそれぞれ設けられている。各吊り具１４の上端は、吊ビーム１２の下部に連結されている。また、各吊り具１４の下端は、リフティングマグネット１１の上部（筐体１１ａ）に連結されている。すなわち、各リフティングマグネット１１は、吊り具１４を介して、吊ビーム１２に吊り下げられている。

【0014】

［マグネット装置の制御構成］
図２は、マグネット装置１の概略の制御構成を示すブロック図である。
この図に示すように、マグネット装置１は、装置本体１０のほか、電源装置４０と診断装置５０を備える。これら電源装置４０及び診断装置５０は、特に限定はされないが、例えばクレーン２０に設けられた制御室内に配置されている。

【0015】

電源装置４０は、本発明に係る電力制御手段の一例であり、リフティングマグネット１１（電磁石１１ｂ）への電力の供給を制御する。電源装置４０は、整流回路４１と、充電回路４２と、主回路４３と、ロギング部４４と、制御回路４５とを備える。

【0016】

整流回路４１は、工場電源からの交流電力を直流電力に変換し、充電回路４２及び主回路４３に供給する。なお、交流電力の供給源は工場電源に限定されない。
充電回路４２は、整流回路４１からの直流電力を制御し、非常電源４８を充電する。非常電源４８は、電源装置４０に工場電源から電力が供給されなくなった場合のバックアップ電源であり、例えば電源装置４０に付設されている。なお、非常電源４８は、電源装置４０と一体的に設置してもよい。

【0017】

主回路４３は、本発明に係る給電手段の一例であり、制御回路４５からの制御信号に基づいて、装置本体１０（リフティングマグネット１１）への電力供給を制御する。主回路４３は、工場電源から電源装置４０への電力供給の有無を検知し、工場電源からの電力が正常に供給されている常態では、整流回路４１で変換された直流電力を装置本体１０に供給する。一方、例えば停電等により工場電源からの電力供給が無くなったことを検知した場合、主回路４３は、電源系統を非常電源４８に切り替えて、非常電源４８から装置本体１０に直流電力を供給する。より詳しくは、主回路４３は、Ｈブリッジ回路を備え、当該Ｈブリッジ回路により電磁石１１ｂへ供給される電流の向きを制御する。

【0018】

ロギング部４４は、電源装置４０の各部から各種情報を収集し、時間（時刻）情報とともに記録する。具体的に、ロギング部４４は、非常電源４８を充電する電流・電圧に関する充電電力情報を充電回路４２から取得し、非常電源４８の充電状態に関する充電状態情報を非常電源４８から取得し、装置本体１０に供給する電流・電圧に関するマグネット制御情報を主回路４３から取得する。また、ロギング部４４は、リフティングマグネット１１の動作情報（吸着、解放、磁力調整等）を含む主回路４３の動作状況に関する主回路動作情報と、後述のクレーン動作信号とを、制御回路４５から取得する。

【0019】

制御回路４５は、例えばユーザ操作や所定のプログラム等に基づいて、主回路４３から装置本体１０（リフティングマグネット１１）への電力供給を制御する。具体的には、制御回路４５は、リフティングマグネット１１に所望の動作（吸着、解放、磁力調整等）をさせるように、主回路４３からの電力供給を制御するための制御信号を主回路４３に出力する。
また、制御回路４５には、クレーン２０の動作信号（クレーン動作信号）が、クレーン２０を動作制御する工場設備から入力される。クレーン動作信号とは、クレーン２０が動作しているか否かを示す信号である。

【0020】

また、制御回路４５は、電源装置４０の動作状態に関する動作情報を、電源装置４０を診断するための診断用情報として、ＡＤ変換器４６を通じて診断装置５０に出力する。診断用情報は、電源装置４０の動作状態に関する少なくとも１つの動作情報を含み、本実施形態では、ロギング部４４で記録する各種情報（充電電力情報、充電状態情報、マグネット制御情報、主回路動作情報、クレーン動作信号）を含む。ＡＤ変換器４６は、制御回路４５からアナログ出力された診断用情報をデジタル信号に変換して診断装置５０に出力する。なお、診断用情報は診断装置５０に出力されればその信号経路は特に限定されず、例えば制御回路４５を介さずにロギング部４４又は電源装置４０の各部から直接出力されてもよい。

【0021】

診断装置５０は、電源装置４０から取得した診断用情報に基づいて、当該電源装置４０の各部の電気部品を診断する。診断装置５０は、演算部５１と、記憶部５２と、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）５３とを備える。

【0022】

演算部５１は、電源装置４０から取得した診断用情報に基づいて、電源装置４０を診断するための演算を行う。具体的に、演算部５１は、取得した診断用情報を、主回路動作情報、クレーン２０の動作状態、運転時間、運転回数について整理する。より詳しくは、演算部５１は、クレーン２０の動作時間（開始から終了まで）を記憶部５２に記憶させるとともに、その間に稼働するクレーン２０の各動作（横行、走行、巻上、巻下、停電運転等）を稼働実績として時系列で整理する。さらに、演算部５１は、リフティングマグネット１１に供給する電圧・電流や、リフティングマグネット１１の動作状態を時系列で整理する。そして、演算部５１は、クレーン２０の稼働実績と、後述するＰＬＣ５３での演算結果とを、整理した情報と関連付けて記憶部５２に記憶させる。
これにより、クレーン２０の動作情報を加味してマグネット装置１の電源装置４０を診断できる。クレーン２０の動作はマグネット装置１に大きな影響を与えることから、マグネット装置１の故障や事故原因にも関連する。そのため、マグネット装置１の故障や事故原因等を診断するにあたっては、その直前にクレーン２０がどのような動作を行ったかを把握することで、故障や事故の原因を絞り込むことができる。
例えば、リフティングマグネット１１による鋼材の運搬中に鋼材落下の事故が起こった場合、クレーン２０の動作情報を加味して診断することで、その原因がマグネット装置１にあるのか、クレーン２０の操作の問題なのかを明らかにできる。これにより、責任の所在を明らかにし、今後の予防対策が立てやすくなる。鋼材落下事故の一例として、リフティングマグネット１１で鋼材を吊った状態でのクレーン２０の横行中に発生する場合がある。その原因として、オペレータが、リフティングマグネット１１の磁力を逆励磁のままクレーン２０を横行させていたにも関わらず、強励磁にかけたと誤認していたケースが挙げられる。このような場合、クレーン２０の動作情報の記録が残っていないと、オペレータからのヒヤリングしか情報がないため、原因究明に時間を要するうえに、その特定が推測の域を出ない。しかし、本実施形態のようにクレーン２０の動作情報の記録が残っていれば、原因をただちに特定することができる。

【0023】

記憶部５２は、電源装置４０から取得した診断用情報と、演算部５１での演算結果とを記憶する。

【0024】

ＰＬＣ５３は、診断用情報と演算部５１での演算結果とに基づいて、電源装置４０の各部の電気部品を診断する。具体的に、ＰＬＣ５３は、診断用情報又は演算結果による診断パラメータが所定の閾値を超えた場合に、該当機器の電気部品の交換を促す警告を出力する。閾値としては、各電気部品の寿命に対して所定の安全率を見込んだ数値が予め設定（記憶）されている。例えば、ＰＬＣ５３は、所定値以上の電力が供給されたときのリフティングマグネット１１（電磁石１１ｂ）の動作時間又は動作回数が所定の閾値を超えた場合に、主回路４３の電気部品の寿命が近づいたと判定し、その交換を促す警告出力を行う。ここで、リフティングマグネット１１の動作時間又は動作回数とは、電源装置４０の主回路４３から得られるリフティングマグネット１１本体への通電時間又は動作回数である。また、ＰＬＣ５３は、さらにクレーン２０の稼働実績（稼働情報）を加味して、電源装置４０の各部の電気部品を診断してもよい。この場合、例えばクレーン２０の各動作等に閾値を設定しておき、この閾値に基づいて電気部品の寿命が近づいたか否かを判定すればよい。
ＰＬＣ５３は、診断対象の電気部品がリレー部品（接点）であればその動作回数に基づいて判定し、半導体部品であれば動作時間と電流値に基づいて判定する。あるいは、非常電源４８周りの電気部品であれば、ＰＬＣ５３は充放電の電流・電圧と充放電回数とに基づいて判定する。これら各部品の動作時間・動作回数は、リフティングマグネット１１本体が吸引（磁力が発生）した時の当該部品の動作時間・動作回数とは関係なく、例えば非常電源４８（バッテリー）への充電時間・充電電流・充電電圧・放電時間・放電電流などの付帯設備の監視により得られる。ただし、この各部品の動作時間・動作回数は、リフティングマグネット１１本体が吸引した時の当該部品の動作時間・動作回数を含むものであってもよい。
また、警告出力は、マグネット装置１の運転者に周知できるものであれば特に限定はされないが、例えば、制御室にデジタル出力してもよいし、電源装置４０又は診断装置５０に設けた図示しないディスプレイに警告表示してもよい。
これにより、電気部品が寿命に至る前にその交換を実施でき、電気系統の故障を未然に防ぐことができる。

【0025】

［本実施形態の技術的効果］
以上のように、本実施形態によれば、リフティングマグネット１１（電磁石１１ｂ）への電力の供給を制御する電源装置４０から取得した当該電源装置４０の動作情報（診断用情報）に基づいて、当該電源装置４０が診断される。
これにより、電源装置４０の電気部品を好適に診断することができる。

【0026】

また、本実施形態によれば、リフティングマグネット１１（電磁石１１ｂ）の動作時間又は動作回数が所定の閾値を超えた場合に、主回路４３の電気部品の交換を促す警告が出力される。
これにより、電気部品が寿命に至る前にその交換を実施でき、電気系統の故障を未然に防ぐことができる。

【0027】

［変形例１］
図３は、上記実施形態におけるマグネット装置１の第１の変形例を示す図である。
この図に示すように、電源装置４０は、診断装置５０を構成する演算部５１、記憶部５２及びＰＬＣ５３を含んで構成されてもよい。
これにより、診断機能を一体的に備える電源装置４０を構成することができる。

【0028】

［変形例２］
図４は、上記実施形態におけるマグネット装置１の第２の変形例を示す図である。
この図に示すように、ＡＤ変換器４６は、電源装置４０内でなく診断装置５０内に設けてもよい。
このように構成することにより、予め設置された電源装置４０に診断装置５０を後付けする場合でも、電源装置４０の制御回路４５と診断装置５０のＡＤ変換器４６とを接続するだけで対応できる。すなわち、電源装置４０に診断機能を容易に後付けできる。

【0029】

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限られない。
例えば、上記実施形態では、診断装置５０のＰＬＣ５３が診断（判定）を行うこととしたが、演算部５１がこれを行うこととしてもよい。あるいは、電源装置４０の制御回路４５が、診断処理を実行するプログラムにより当該診断を行うこととしてもよい。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0030】

１ マグネット装置
１０ 装置本体
１１ リフティングマグネット
１１ｂ 電磁石
２０ クレーン
４０ 電源装置（電力制御手段）
４１ 整流回路（整流手段）
４３ 主回路（給電手段）
４４ ロギング部
４５ 制御回路（出力手段）
４６ ＡＤ変換器
５０ 診断装置（診断手段）
５１ 演算部
５３ ＰＬＣ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】