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技術 リフティングマグネット装置および作業車両

出願人 住友重機械工業株式会社
発明者 横山隆司
出願日 2019年3月18日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2019-050151
公開日 2020年9月24日 (5ヶ月経過) 公開番号 2020-152472
状態 未査定
技術分野 クレーンの荷物係合要素
主要キーワード 消費抵抗 釈放動作 動力ケーブル 励磁動作 ブリッジドライバ リフティングマグネット装置 ディジタル演算処理 側出力端
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

吸着釈放とを短時間に繰り返すことが可能なリフティングマグネット装置を提供する。

解決手段

リフティングマグネット装置10にはリフティングマグネット20と、マグネット駆動部21と、交流発電機14と、制御部23と、が備えられている。また、マグネット駆動部21には、整流部29と、Hブリッジ回路部27と、回生電力消費するための消費抵抗43と、整流部29から消費抵抗43に流れる直流電流遮断するための回路素子と、が備えられている。そして制御部23が、リフティングマグネット20に供給されていた電力回生するときに、回路素子により整流部29から消費抵抗43に流れる直流電流を遮断する。この構成により、消費抵抗43の温度が急激に上がることを防止でき、吸着と釈放とを短時間に繰り返すことが可能となる。

概要

背景

一般に、荷役作業または建設作業等において、鉄片などの搬送物を搬送するための装置としてリフティングマグネット装置が知られている。このリフティングマグネット装置での搬送作業では、リフティングマグネット装置の操作者マグネットを一方向に励磁して搬送物の吸着を行い、搬送物を所定の位置に搬送した後、マグネットを他方向に励磁して搬送物を釈放する。

特許文献1には、上記吸着および釈放により生じた回生電力消費するための抵抗が設けられているリフティングマグネット用電源装置が開示されている。このリフティングマグネット用電源装置では、吸着を終えた後の回生の際に、平滑用コンデンサの両端の電圧が上昇すると、制御回路により平滑コンデンサと抵抗とが接続され、抵抗により回生電力が消費される。なお、回生の際には、抵抗にはリフティングマグネットからの回生電力のほかに、交流電源稼働していることから交流電源からの電力も上記抵抗で消費される。

概要

吸着と釈放とを短時間に繰り返すことが可能なリフティングマグネット装置を提供する。リフティングマグネット装置10にはリフティングマグネット20と、マグネット駆動部21と、交流発電機14と、制御部23と、が備えられている。また、マグネット駆動部21には、整流部29と、Hブリッジ回路部27と、回生電力を消費するための消費抵抗43と、整流部29から消費抵抗43に流れる直流電流遮断するための回路素子と、が備えられている。そして制御部23が、リフティングマグネット20に供給されていた電力を回生するときに、回路素子により整流部29から消費抵抗43に流れる直流電流を遮断する。この構成により、消費抵抗43の温度が急激に上がることを防止でき、吸着と釈放とを短時間に繰り返すことが可能となる。

目的

本発明は上記事情に鑑み、電力を回生する際に、交流電源からの電力を遮断することで、吸着と釈放とを短時間に繰り返すことが可能なリフティングマグネット装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

リフティングマグネットと、該リフティングマグネットに直流電流を供給するマグネット駆動部と、該マグネット駆動部に交流電流を供給する交流発電機と、前記マグネット駆動部を制御する制御部と、が備えられ、前記マグネット駆動部には、前記交流発電機からの交流電流を直流電流に整流する整流部と、該整流部からの直流電流を制御して前記リフティングマグネットに供給するHブリッジ回路部と、前記リフティングマグネットからの回生電力消費するための消費抵抗と、前記整流部から前記消費抵抗に流れる直流電流を遮断するための回路素子と、が備えられており、前記制御部が、前記リフティングマグネットに供給されていた電力回生するときに、前記回路素子により前記整流部から前記消費抵抗に流れる直流電流を遮断する、ことを特徴とするリフティングマグネット装置

請求項2

前記回路素子が、前記整流部から前記Hブリッジ回路部へ電流を供給するための正側ラインまたは負側ラインに設けられているトランジスタである、ことを特徴とする請求項1に記載のリフティングマグネット装置。

請求項3

前記回路素子が、前記整流部を構成し、前記交流発電機からの交流電流を直流電流に変換するためのサイリスタである、ことを特徴とする請求項1に記載のリフティングマグネット装置。

請求項4

前記回路素子が、前記整流部を構成し、前記交流発電機からの交流電流を直流電流に変換するためのトランジスタである、ことを特徴とする請求項1に記載のリフティングマグネット装置。

請求項5

請求項1から請求項4のいずれかに記載のリフティングマグネット装置が搭載されている作業車両

技術分野

0001

本発明は、リフティングマグネット装置および作業車両に関する。さらに詳しくは、搬送物吸着および釈放を短時間に繰り返し行うことが可能なリフティングマグネット装置および作業車両に関する。

背景技術

0002

一般に、荷役作業または建設作業等において、鉄片などの搬送物を搬送するための装置としてリフティングマグネット装置が知られている。このリフティングマグネット装置での搬送作業では、リフティングマグネット装置の操作者マグネットを一方向に励磁して搬送物の吸着を行い、搬送物を所定の位置に搬送した後、マグネットを他方向に励磁して搬送物を釈放する。

0003

特許文献1には、上記吸着および釈放により生じた回生電力消費するための抵抗が設けられているリフティングマグネット用電源装置が開示されている。このリフティングマグネット用電源装置では、吸着を終えた後の回生の際に、平滑用コンデンサの両端の電圧が上昇すると、制御回路により平滑コンデンサと抵抗とが接続され、抵抗により回生電力が消費される。なお、回生の際には、抵抗にはリフティングマグネットからの回生電力のほかに、交流電源稼働していることから交流電源からの電力も上記抵抗で消費される。

先行技術

0004

特開2010−23955号公報

発明が解決しようとする課題

0005

リフティングマグネット装置の通常動作では、搬送物の直上までリフティングマグネットを移動させる第1移動ステップ、搬送物を吸着する吸着ステップ、搬送物を目的となる他の場所に移動させる第2移動ステップ、搬送物を釈放する釈放ステップの各ステップが繰り返される。第1移動ステップおよび第2移動ステップが入るため、通常、ある吸着から次の吸着までの1サイクルは数十秒以上の運転時間となる。このため従来、回生電力および交流電源からの電力を消費するための抵抗は、上記の移動時間に十分冷却されていた。

0006

しかるに、リフティングマグネット装置においては、搬送物うち比較的軽量のものだけを吸着して搬送する場合がある。リフティングマグネット装置の操作者は、搬送物の直上において短時間で、吸着ステップと釈放ステップとを繰り返す。釈放ステップでは、比較的重い搬送物は先に落下し、比較的軽い搬送物は後で落下するので、吸着ステップと釈放ステップとをタイミングよく短時間で繰り返すと、比較的軽い搬送物だけを吸着することが可能となる。このような運転が繰り返された場合、上記の抵抗が十分に冷却できないという問題がある。

0007

本発明は上記事情に鑑み、電力を回生する際に、交流電源からの電力を遮断することで、吸着と釈放とを短時間に繰り返すことが可能なリフティングマグネット装置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

0008

第1発明のリフティングマグネット装置は、リフティングマグネットと、該リフティングマグネットに直流電流を供給するマグネット駆動部と、該マグネット駆動部に交流電流を供給する交流発電機と、前記マグネット駆動部を制御する制御部と、が備えられ、前記マグネット駆動部には、前記交流発電機からの交流電流を直流電流に整流する整流部と、該整流部からの直流電流を制御して前記リフティングマグネットに供給するHブリッジ回路部と、前記リフティングマグネットからの回生電力を消費するための消費抵抗と、前記整流部から前記消費抵抗に流れる直流電流を遮断するための回路素子と、が備えられており、前記制御部が、前記リフティングマグネットに供給されていた電力を回生するときに、前記回路素子により前記整流部から前記消費抵抗に流れる直流電流を遮断することを特徴とする。
第2発明のリフティングマグネット装置は、第1発明において、前記回路素子が、前記整流部から前記Hブリッジ回路部へ電流を供給するための正側ラインまたは負側ラインに設けられているトランジスタであることを特徴とする。
第3発明のリフティングマグネット装置は、第1発明において、前記回路素子が、前記整流部を構成し、前記交流発電機からの交流電流を直流電流に変換するためのサイリスタであることを特徴とする。
第4発明のリフティングマグネット装置は、第1発明において、前記回路素子が、前記整流部を構成し、前記交流発電機からの交流電流を直流電流に変換するためのトランジスタであることを特徴とする。
第5発明の作業車両は、第1発明から第4発明のリフティングマグネット装置が搭載されていることを特徴とする。

発明の効果

0009

第1発明によれば、マグネット駆動部に備えられた回路素子により、制御部が、リフティングマグネットに供給されていた電力を回生するときに、整流部から消費抵抗に流れる直流電流を遮断するので、消費抵抗では回生電力のみが消費されるようになる。これにより、消費抵抗の温度が急激に上がることを防止でき、吸着と釈放とを短時間に繰り返すことが可能となる。
第2発明によれば、回路素子が整流部からHブリッジ回路部へ電流を供給するための正側ラインまたは負側に設けられているトランジスタであることにより、他の方式と比較して回路素子の部品点数を抑えることができる。またトランジスタは応答が早いので、制御部からの指令への応答性がよくなる。
第3発明によれば、回路素子が、整流部を構成し、交流電源からの交流電流を直流電流に変換するためのサイリスタであることにより、既存の回路の一部の素子を置き換えシンプルな方法で、消費抵抗の温度が急激に上がることを防止でき、吸着ステップと釈放ステップとを短時間に繰り返すことが可能となる。
第4発明によれば、回路素子が、整流部を構成し、交流電源からの交流電流を直流電流に変換するためのトランジスタであることにより、既存の回路の一部の素子を置き換えるシンプルな方法で、消費抵抗の温度が急激に上がることを防止でき、吸着ステップと釈放ステップとを短時間に繰り返すことが可能となる。
第5発明によれば、作業車両では、軽い搬送物を選択する操作が行われる頻度が比較的高いので、第1発明から第4発明のいずれかのリフティングマグネット装置が搭載されることにより、作業車両の適用範囲を広くすることができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の第1実施形態に係るリフティングマグネット装置を構成するマグネット駆動部およびその周辺回路構成図である。
本発明の第1実施形態に係るリフティングマグネット装置のブロック構成図である。
本発明の第2実施形態に係るリフティングマグネット装置を構成するマグネット駆動部およびその周辺の回路構成図である。
本発明の第3実施形態に係るリフティングマグネット装置を構成するマグネット駆動部およびその周辺の回路構成図である。
図1のリフティングマグネット装置を搭載した作業車両の全体図である。

実施例

0011

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのリフティングマグネット装置および作業車両を例示するものであって、本発明はリフティングマグネット装置および作業車両を以下のものに特定しない。なお、各図面が示す部材の大きさまたは位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。また、以下の説明において、トランジスタとは、バイポーラ型トランジスタおよび電界効果トランジスタFET)の双方を含むものとする。トランジスタがFETである場合、ベースゲートコレクタドレインエミッタソースとそれぞれ読み替えるものとする。

0012

(第1実施形態に係るリフティングマグネット装置10の構成)
図2には、本発明の第1実施形態に係るリフティングマグネット装置10のブロック構成図を示す。リフティングマグネット装置10を構成するリフティングマグネット20は、クローラで移動する油圧ショベルの先端に、アタッチメントとして搭載されたり、建屋内に設置されている天井クレーン吊り下げ部先端に用いられていたりする。リフティングマグネット装置10には、リフティングマグネット20と、このリフティングマグネット20に直流電流を供給するマグネット駆動部21と、このマグネット駆動部21に交流電流を供給する交流発電機14と、マグネット駆動部21を制御する制御部23と、が備えられている。なお、制御部23は、ブリッジドライバ22を介してマグネット駆動部21を制御する。

0013

本実施形態での交流発電機14は、界磁として永久磁石を有する、いわゆる永久磁石(PM:Permanent Magnet)同期発電機であるがこれに限定されない。マグネット駆動部21には、交流発電機14から三相交流電流VAC1〜VAC3が供給される。またマグネット駆動部21は、リフティングマグネット20に電力を供給する。制御部23は、リフティングマグネット20へ供給される電流及び電圧を、ブリッジドライバ22を介して制御する。

0014

制御部23は、例えば、所定のプログラムを格納したメモリと、該所定のプログラムを読み出して実行するCPUと、を含むディジタル演算処理回路からなり、制御信号入出力・表示を、制御部側通信回路24を通じて行う。制御部側通信回路24は、リフティングマグネット装置10の操作者が操作する入出力部36にある入出力部側通信回路25と接続されており、入出力部側通信回路25との間で通信を行う。なお、マグネット駆動部21、ブリッジドライバ22、制御部23及び制御部側通信回路24は、制御部筐体35内に収容されている。

0015

入出力部36には、リフティングマグネット装置10の操作者の動作指令の入出力するためのタッチパネル39と、信号処理部38と、入出力部通信回路25と、が備えられている。タッチパネル39は、リフティングマグネット20に供給される電流および電圧に関わる設定入力を、リフティングマグネット装置10の操作者から受け付ける機能を有する。信号処理部38は、入出力部側通信回路25を介して受け取った信号に基づいて、操作者に制御部23等の状態を覚知させたり、操作者の入力信号に基づいて入出力部側通信回路25を介して、制御部23に指令を与えたりする。なお、タッチパネル39、信号処理部38および入出力部側通信回路25は、入出力部筐体37内に収容されている。なお本実施形態では、タッチパネル39が用いられたが、特にこれに限定されることはない。

0016

マグネット操作部40は、リフティングマグネット20の励磁動作および釈放動作を、リフティングマグネット装置10の操作者が操作するための装置であり、入出力部36と共に配置されている。マグネット操作部40は、第1スイッチ41、第2スイッチ42という二つのスイッチを有している。第1スイッチ41および第2スイッチ42の一方の端子は互いに接続されると共に、マグネット駆動部21内の定電位線と接続されている。また、第1スイッチ41および第2スイッチ42の他方の端子は、制御部23と接続されている。

0017

本実施形態では、第1スイッチ41を操作者が押すと所定電位が制御部23へ伝わり、制御部23は、リフティングマグネット20へ正方向電流(励磁電流)が供給されるようにブリッジドライバ22を制御する。また、第2スイッチ42を操作者が押すと所定電位が制御部23へ伝わり、制御部23は、リフティングマグネット20へ逆方向電流釈放電流)が供給されるようにブリッジドライバ22を制御する。なお、本実施形態ではリフティングマグネット20への電流を制御するために2つのスイッチを設けたが、特にこれに限定されない。スイッチを1つとする構成を採用することも可能である。

0018

図1には、本発明の第1実施形態に係るリフティングマグネット装置10を構成するマグネット駆動部21およびその周辺の回路構成図を示す。図1に示すように、マグネット駆動部21には、交流発電機14からの交流電流を直流電流に整流する整流部29と、この整流部29からの直流電流を制御してリフティングマグネット20に供給するHブリッジ回路部27と、リフティングマグネットからの回生電力を消費するための消費抵抗43と、が備えられている。

0019

また、本実施形態では、マグネット駆動部21には、整流部29から消費抵抗43に流れる直流電流を遮断するための回路素子として、第6トランジスタ34が、整流部29からHブリッジ回路部27へ電流を供給するための正側ライン30に設けられており、この第6トランジスタ34の制御端子は制御部23と接続されている。なお、正側ライン30については後述する。

0020

加えて、マグネット駆動部21には、整流部29と並列に接続された平滑コンデンサ28と、上記の消費抵抗43への回生電力の流入を制御する第5トランジスタ32と、この第5トランジスタ32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第5ダイオード33と、が備えられている。第5トランジスタ32の制御端子は制御部23と接続されている。

0021

整流部29は、交流発電機14から供給された三相交流電流VAC1〜VAC3を直流電流へ変換するための回路部分である。本実施形態の整流部29は、第6ダイオード29aから第11ダイオードまでの6個のダイオードを含むブリッジ回路によって構成されており、三相全波整流を行う。

0022

Hブリッジ回路部27は、リフティングマグネット20へ供給される電流の向きを制御するための回路部分である。Hブリッジ回路部27は、第1トランジスタ27aから第4トランジスタ27dまでの4つのnpn型トランジスタと、これら第1トランジスタ27aから第4トランジスタ37dの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、第1ダイオード27eから第4ダイオード27hまでの4つのダイオードと、リフティングマグネット20へ電流を供給するための動力ケーブルが接続される端子と、を含むHブリッジ回路によって構成されている。

0023

なお本実施形態では整流部29の正側出力端に接続されるケーブルは正側ライン30、負側出力端に接続されるケーブルは負側ライン31と称することがある。また、本実施形態では、第6トランジスタ34は正側ライン30に設けられているが、これに限定されず、負側ライン31に設けられる場合もある。加えて、整流部29から消費抵抗43に流れる直流電流を遮断する回路素子として、本実施形態では第6トランジスタ34が用いられたが、これに限定されず、トランジスタに替えてサイリスタを設けることも可能である。

0024

第1トランジスタ27aから第4トランジスタ27dの制御端子(ベースまたはゲート)はブリッジドライバ22と電気的に接続されており、第1トランジスタ27aから第4トランジスタ27dにおける電流端子間の導通状態は、ブリッジドライバ22から提供される制御電流(または制御電圧)によって制御される。例えば、第1トランジスタ27aおよび第4トランジスタ27dの制御端子に制御電流が提供されると、ある一方向の励磁電流、すなわち吸着のための電流が、第1トランジスタ27a、リフティングマグネット20および第4トランジスタ27dの順に流れる。また、第2トランジスタ27bおよび第3トランジスタ27cの制御端子に制御電流が提供されると、ある一方向と逆方向の励磁電流、すなわち釈放のための電流が、第3トランジスタ27c、リフティングマグネット20および第2トランジスタ27bの順に流れる。

0025

ブリッジドライバ22は、制御部23の出力信号に応じて第1トランジスタ27aから第4トランジスタ27dの何れかを導通させる。制御部23は、図2に示したマグネット操作部40から提供される信号に基づいて、第1トランジスタ27aから第4トランジスタ27dの何れを導通させるかを決定する。また、ブリッジドライバ22は、第1トランジスタ27aから第4トランジスタ27dを必要に応じて断続的に導通させ、リフティングマグネット20へ供給される電圧をパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)により調整する。このPWMのパルス幅は、制御部23によって制御される。

0026

平滑コンデンサ28は、リフティングマグネット20への励磁電流のリップル軽減のために設けられている。平滑コンデンサ28は、整流部29の正側出力端と負側出力端との間に電気的に接続されている。

0027

(第1実施形態に係るリフティングマグネット装置10の動作フロー
本実施形態に係るリフティングマグネット装置10の動作フローについて説明する。なお、ここでの動作フローは、リフティングマグネット装置10のみの動作についての説明であり、リフティングマグネット装置10が本体搭載される天井クレーンなどの動作の説明は省略する。また、この動作フローは一つの例を示したものであり、他の動作フローが採用されることもある。

0028

第1ステップとして、リフティングマグネット装置10の操作者は、交流発電機14を駆動させ、整流部29に交流電流を供給する。この交流電流は、整流部29により直流電流に整流される。この際、整流部29からHブリッジ回路部27に電流を供給する正側ライン30に設けられている第6トランジスタ34は導通しており、整流部29からHブリッジ回路部27へは直流電流が供給されている。また、リフティングマグネット20からの回生電力を消費するための消費抵抗43への回生電力の流入を制御する第5トランジスタ32は非導通となっている。

0029

第2ステップとして、操作者がマグネット操作部40の第1スイッチ41を押すと、制御部23は、リフティングマグネット20の励磁を開始する。すなわち、制御部23の指示を受けたブリッジドライバ22は、Hブリッジ回路部27の第1トランジスタ27aおよび第4トランジスタ27dを導通させる。これによりリフティングマグネット20に励磁電流が流れ、リフティングマグネット20による搬送物の吸着が可能となる。この励磁電流が流れている状態が、搬送物を釈放する動作が行わるまで継続する。このとき第5トランジスタ32は非導通、第6トランジスタは導通である。

0030

第3ステップとして操作者がマグネット操作部40の第2スイッチ42を押すと、制御部23は、リフティングマグネット20の消磁を開始する。詳しく説明すると、まず第2スイッチ42が押されると、制御部23は、ブリッジドライバ22を介して、Hブリッジ回路部27の第1トランジスタ27aおよび第4トランジスタ27dを非導通とする。これにより、第2ダイオード27fおよび第3ダイオード27gに回生電流が流れる。この際、制御部23は、リフティングマグネット20の回生電力(吸引回生電力)を消費するために第5トランジスタ32を導通させるとともに、整流部29からの直流電流の流入を遮断するため第6トランジスタ34を非導通とする。この回生電力が消費されるための時間が経過すると、制御部23は第5トランジスタ32を非導通とするとともに、第6トランジスタ34を導通させる。回生電力が消費された後は、制御部23は、第2トランジスタ27bおよび第3トランジスタ27cを導通させ、これによりリフティングマグネット20に、搬送物を釈放のための電流が供給される。

0031

第4ステップとして、制御部23は、ブリッジドライバ22を介して、Hブリッジ回路部27の第2トランジスタ27bおよび第3トランジスタ27cを非導通とする。これにより、第1ダイオード27eおよび第4ダイオード27hに回生電流が流れる。この際、制御部23は、リフティングマグネット20の回生電力(釈放回生電力)を消費するために第5トランジスタ32を導通させるとともに、整流部29からの直流電流の流入を遮断するため第6トランジスタ34を非導通とする。この回生電力が消費されるための時間が経過すると、制御部23は、第5トランジスタ32を非導通とするとともに、第6トランジスタ34を導通させる。リフティングマグネット装置10の操作者が、吸着と釈放を短時間に繰り返す運転を行う場合、上記第2ステップから第4ステップで示された動作が繰り返し行われる。

0032

なお本実施形態では、回生電力のうち吸引回生電力および釈放回生電力の両方を消費抵抗43で消費する際に、第5トランジスタ32により、制御部23は、整流部29から消費抵抗43に流れる直流電流を遮断したが、これに限定されない。例えば吸引回生電力を消費抵抗43で消費する際だけなど、一方の回生電力を消費する場合にのみ制御部23は、整流部29から消費抵抗43に流れる直流電流を遮断する場合もある。

0033

(第1実施形態に係るリフティングマグネット装置10の効果)
上記のようにリフティングマグネット装置10が動作することにより、以下の効果を生じる。

0034

マグネット駆動部21に備えられた回路素子により、制御部23が、リフティングマグネット20に供給されていた電力を回生するときに、整流部29から消費抵抗43に流れる直流電流を遮断するので、消費抵抗43では回生電力のみが消費されるようになる。これにより、消費抵抗43の温度が急激に上がることを防止でき、吸着と釈放とを短時間に繰り返すことが可能となる。

0035

回路素子が整流部29からHブリッジ回路部27へ電流を供給するための正側ライン30または負側ライン31に設けられているトランジスタ(第6トランジスタ34)であることにより、他の方式と比較して回路素子の部品点数を抑えることができる。またトランジスタは応答が早いので、制御部23からの指令への応答性がよくなる。

0036

(第2実施形態に係るリフティングマグネット装置10の構成)
図3には、本発明の第2実施形態に係るリフティングマグネット装置10のブロック構成図を示す。第1実施形態との相違点は、整流部29から消費抵抗43に流れる直流電流を遮断するための回路素子が、整流部29を構成し、交流発電機14からの交流電流を直流電流に変換するためのサイリスタである点である。このサイリスタは、第1サイリスタ29gから第6サイリスタ29lまでの6つのサイリスタからなる。これら第1サイリスタ29gから第6サイリスタ29lは、それぞれ制御部23と接続されており、所定の制御角位相制御される。

0037

(第2実施形態に係るリフティングマグネット装置10の動作フロー)
本実施形態に係るリフティングマグネット装置10の動作フローについて説明する。第1ステップとして、リフティングマグネット装置10の操作者は、交流発電機14を駆動させ、整流部29に交流電流を供給する。この交流電流は、整流部29により直流電流に整流される。この際、整流部29は制御部23により、上記整流を行うように制御されている。また、リフティングマグネット20からの回生電力を消費するための消費抵抗43への回生電力の流入を制御する第5トランジスタ32は非導通となっている。

0038

第2ステップとして、操作者がマグネット操作部40の第1スイッチ41を押すと、制御部23は、リフティングマグネット20の励磁を開始する。すなわち、制御部23の指示を受けたブリッジドライバ22は、Hブリッジ回路部27の第1トランジスタ27aおよび第4トランジスタ27dを導通させる。これによりリフティングマグネット20に励磁電流が流れ、リフティングマグネット20による搬送物の吸着が可能となる。この励磁電流が流れている状態が、搬送物を釈放する動作が行わるまで継続する。このとき制御部23により整流部29は、交流電流を直流電流に整流するよう制御されており、第5トランジスタ32は非導通である。

0039

第3ステップとして操作者がマグネット操作部40の第2スイッチ42を押すと、制御部23は、リフティングマグネット20の消磁を開始する。詳しく説明すると、まず第2スイッチ42が押されると、制御部23は、ブリッジドライバ22を介して、Hブリッジ回路部27の第1トランジスタ27aおよび第4トランジスタ27dを非導通とする。これにより、第2ダイオード27fおよび第3ダイオード27gに回生電流が流れる。この際、リフティングマグネット20の回生電力(吸引回生電力)を消費するために第5トランジスタ32を導通させるとともに、整流部29からの直流電流の流入を遮断するため制御部23は、整流部29の、交流電流を直流電流に整流する制御を停止する。この回生電力が消費されるための時間が経過すると、制御部23は第5トランジスタ32を非導通とするとともに、交流電流を直流電流に整流する制御を再開する。回生電力が消費された後は、制御部23は第2トランジスタ27bおよび第3トランジスタ27cを導通させ、これによりリフティングマグネット20に、搬送物を釈放のための電流が供給される。

0040

第4ステップとして、制御部23は、ブリッジドライバ22を介して、Hブリッジ回路部27の第2トランジスタ27bおよび第3トランジスタ27cを非導通とする。これにより、第1ダイオード27eおよび第4ダイオード27hに回生電流が流れる。この際リフティングマグネット20の回生電力(釈放回生電力)を消費するために第5トランジスタ32を導通させるとともに、整流部29からの直流電流の流入を遮断するため制御部23は、整流部29の、交流電流を直流電流に整流する制御を停止する。この回生電力が消費されるための時間が経過すると、制御部23は第5トランジスタ32を非導通とするとともに、第6トランジスタ34を導通させる。リフティングマグネット装置10の操作者が、吸着と釈放を短時間に繰り返す運転を行う場合、上記第2ステップから第4ステップで示された動作が繰り返し行われる。

0041

(第2実施形態に係るリフティングマグネット装置10の効果)
回路素子が、整流部29を構成し、交流発電機14からの交流電流を直流電流に変換するためのサイリスタであることにより、既存の回路の一部の素子を置き換える簡便な方法で、消費抵抗の温度が急激に上がることを防止でき、吸着ステップと釈放ステップとを短時間に繰り返すことが可能となる。

0042

(第3実施形態に係るリフティングマグネット装置10の構成)
図4には、本発明の第3実施形態に係るリフティングマグネット装置10のブロック構成図を示す。第1実施形態との相違点は、整流部29から消費抵抗43に流れる直流電流を遮断するための回路素子が、整流部29を構成し、交流発電機14からの交流電流を直流電流に変換するためのトランジスタである点である。このトランジスタは、第7トランジスタ29mから第10トランジスタ29rまでの6つのトランジスタからなる。これら第7トランジスタ29mから第10トランジスタ29rは、それぞれ制御部23と接続されており、所定の制御角で位相制御される。

0043

(第3実施形態に係るリフティングマグネット装置10の動作フロー)
本実施形態に係るリフティングマグネット装置10の動作フローについて説明する。第1ステップとして、リフティングマグネット装置10の操作者は、交流発電機14を駆動させ、整流部29に交流電流を供給する。この交流電流は、整流部29により直流電流に整流される。この際、整流部29は制御部23により、上記整流を行うように制御されている。また、リフティングマグネット20からの回生電力を消費するための消費抵抗43への回生電力の流入を制御する第5トランジスタ32は非導通となっている。

0044

第2ステップとして、操作者がマグネット操作部40の第1スイッチ41を押すと、制御部23は、リフティングマグネット20の励磁を開始する。すなわち、制御部23の指示を受けたブリッジドライバ22は、Hブリッジ回路部27の第1トランジスタ27aおよび第4トランジスタ27dを導通させる。これによりリフティングマグネット20に励磁電流が流れ、リフティングマグネット20による搬送物の吸着が可能となる。この励磁電流が流れている状態が、搬送物を釈放する動作が行わるまで継続する。このとき制御部23により整流部29は、交流電流を直流電流に整流するよう制御されており、第5トランジスタ32は非導通である。

0045

第3ステップとして操作者がマグネット操作部40の第2スイッチ42を押すと、制御部23は、リフティングマグネット20の消磁を開始する。詳しく説明すると、まず第2スイッチ42が押されると、制御部23は、ブリッジドライバ22を介して、Hブリッジ回路部27の第1トランジスタ27aおよび第4トランジスタ27dを非導通とする。これにより第2ダイオード27fおよび第3ダイオード27gに回生電流が流れる。この際、リフティングマグネット20の回生電力(吸引回生電力)を消費するために第5トランジスタ32を導通させるとともに、整流部29からの直流電流の流入を遮断するため制御部23は、整流部29の、交流電流を直流電流に整流する制御を停止する。この回生電力が消費されるための時間が経過すると、制御部23は第5トランジスタ32を非導通とするとともに、交流電流を直流電流に整流する制御を再開する。回生電力が消費された後は、制御部23は第2トランジスタ27bおよび第3トランジスタ27cを導通させ、これによりリフティングマグネット20に、搬送物を釈放のための電流が供給される。

0046

第4ステップとして、制御部23は、ブリッジドライバ22を介して、Hブリッジ回路部27の第2トランジスタ27bおよび第3トランジスタ27cを非導通とする。これにより、第1ダイオード27eおよび第4ダイオード27hに回生電流が流れる。この際リフティングマグネット20の回生電力(釈放回生電力)を消費するために第5トランジスタ32を導通させるとともに、整流部29からの直流電流の流入を遮断するため制御部23は、整流部29の、交流電流を直流電流に整流する制御を停止する。この回生電力が消費されるための時間が経過すると、制御部23は第5トランジスタ32を非導通とするとともに、第6トランジスタ34を導通させる。リフティングマグネット装置10の操作者が、吸着と釈放を短時間に繰り返す運転を行う場合、上記第2ステップから第4ステップで示された動作が繰り返し行われる。

0047

(第3実施形態に係るリフティングマグネット装置10の効果)
回路素子が、整流部29を構成し、交流発電機14からの交流電流を直流電流に変換するためのトランジスタであることにより、既存の回路の一部の素子を置き換える簡便な方法で、消費抵抗の温度が急激に上がることを防止でき、吸着ステップと釈放ステップとを短時間に繰り返すことが可能となる。

0048

(作業車両11)
図5は、本発明に係るリフティングマグネット装置10が搭載される作業車両11の構成を示す斜視図である。例えば作業車両11は、リフティングマグネット20を、アーム12の先端に搭載し、クローラで動作する油圧ショベルである。図5に示すように、作業車両11は、アーム12の先端に、鋼材などの吊荷60を磁力により吸着して捕獲するリフティングマグネット20が備えられており、リフティングマグネット20の位置または吸着釈放の動作を操作する操作者を収容する運転室13を備えている。

0049

また、制御部23、マグネット駆動部21を収めている制御部筐体35は運転室13の外部に設置されており、入出力部筐体37は運転室13の内部に設置されている。作業車両11は、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプからの油圧により駆動される油圧モータとを搭載しており、マグネット駆動部21に三相交流電力を供給する交流発電機(同期発電機)14は、この油圧モータによって駆動される。

0050

作業車両11では、軽い搬送物を選択する操作が行われる頻度が比較的高いので、本発明に係るリフティングマグネット装置10が搭載されることにより、作業車両11の適用範囲を広くすることができる。

0051

10リフティングマグネット装置
11作業車両
14交流発電機
20リフティングマグネット
21マグネット駆動部
23 制御部
27 Hブリッジ回路部
29整流部
43 消費抵抗

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