(57)【要約】【課題】本発明の課題は、可変容量ポンプを備えた電動油圧式バケットにおいて、圧力スイッチによらず、バケットの開閉完了時を電流値に基づき検出し、バケットの運転制御を行うことができる電動油圧式バケットと、その制御装置及び制御方法を提供することである。【解決手段】上記課題を解決するために、バケット本体と、バケット本体の開閉操作を行う油圧ユニットと、油圧ユニットの駆動を制御する制御部とを備え、制御部は、油圧ユニットに供給される電流データを取得し、得られた電流データと所定値との比較演算を行い、演算結果に基づき、油圧ユニットの駆動に係る信号を出力することを特徴とする電動油圧式バケットと、その制御装置及び制御方法を提供する。これにより、圧力スイッチを用いた作動油の圧力検出によらず、電流データに基づきバケット本体の開閉完了時を検出し、その検出結果に基づく運転制御を行うことが可能となる。【選択図】図１
2020121873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バケット本体と、
前記バケット本体の開閉操作を行う油圧ユニットと、
前記油圧ユニットの駆動を制御する制御部と、を備える電動油圧式バケットであって、
前記油圧ユニットは、油圧シリンダと、可変容量ポンプ及び可変容量ポンプを駆動する電動機とを備え、
前記制御部は、前記油圧ユニットの電源供給ライン上に設けた電流データ取得部と、前記電流データ取得部により得られた電流値とあらかじめ設定された所定値とを比較演算する演算部と、を備え、
前記制御部は、前記演算部の演算結果に基づき、前記油圧ユニットの駆動に係る信号を出力することを特徴とする、電動油圧式バケット。
【請求項２】
前記制御部は、バケット本体の開閉状態を判別する開閉判別部を備え、
前記演算部における所定値は、バケット本体の開き切り時及び閉じ切り時に対して各々設定される値であることを特徴とする、請求項１に記載の電動油圧式バケット。
【請求項３】
前記制御部は、前記演算部としてＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を用いることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電動油圧式バケット。
【請求項４】
電動油圧式バケットに設けられる電動油圧式バケットの制御装置であって、
前記電動油圧式バケットは、バケット本体と、前記バケット本体の開閉操作を行う油圧ユニットとして、油圧シリンダと、可変容量ポンプ及び可変容量ポンプを駆動する電動機とを備え、
前記制御装置は、前記油圧ユニットの駆動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記油圧ユニットの電源供給ライン上に設けた電流データ取得部と、前記電流データ取得部により得られた電流値とあらかじめ設定された所定電流値とを比較演算する演算部と、を備え、
前記制御部は、前記演算部の演算結果に基づき、前記油圧ユニットの駆動に係る信号を出力することを特徴とする、電動油圧式バケットの制御装置。
【請求項５】
電動油圧式バケットの制御方法であって、
電動油圧式バケットは、バケット本体と、前記バケット本体の開閉操作を行う油圧ユニットと、前記油圧ユニットの駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記油圧ユニットは、油圧シリンダと、可変容量ポンプ及び可変容量ポンプを駆動する電動機とを備え、
前記制御手段は、前記油圧ユニットの電源供給ラインに供給される電流データを取得する電流データ取得ステップと、前記電流データ取得ステップにより測定した電流値とあらかじめ設定された所定値とを比較演算する演算ステップと、前記演算ステップの演算結果に基づき、前記油圧ユニットの駆動に係る信号を出力する駆動信号出力ステップを備えることを特徴とする、電動油圧式バケットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動油圧式バケット及び電動油圧式バケットの制御に関するものである。特に、可変容量ポンプを備える電動油圧式バケット及び電動油圧式バケットの制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、塵芥、焼却灰、砂利、鉱石等のバラ物を掴持、搬送、放出する荷役作業を行うものとして、クレーンに吊り下げられたバケットが知られている。
特に、電動油圧式バケットは、対象物を掴む力が強く、搬送効率に優れることから、広く用いられている。
【０００３】
電動油圧式バケットは、油圧シリンダの伸縮動作により開閉されるバケット本体と、油圧シリンダを駆動する油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する電動機と、油圧ポンプから油圧シリンダに供給する作動油の供給路を切り換える切換弁とを備えるものが知られている。また、油圧ポンプとしては、固定容量式と可変容量式が知られているが、省エネの観点から、可変容量式の油圧ポンプを用いたものが近年着目されている。
【０００４】
このような電動油圧式バケットにおいて、バケットの損傷を回避し、安全な駆動域で継続して運転を行うためには、バケットの開閉完了時を確実に検出した上でバケットの運転を制御する必要がある。
【０００５】
例えば、特許文献１には、電動油圧式グラブバケットに設けられた油圧ポンプの吐出圧力を圧力スイッチにより検出し、バケットの開閉動作を制御することが記載されている。また、特許文献１には、油圧ポンプとして可変容量式油圧ポンプが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、可変容量式油圧ポンプを備えた電動油圧式グラブバケットの制御において、グラブバケットと操作部の間に中継ボックスを設け、グラブバケットに設けられた圧力スイッチが動作した際の信号（圧力超過信号）を無線で中継ボックスに送信し、中継ボックスから操作部に圧力超過信号を伝達することで、バケットの開閉動作を制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２４０８１６号公報
【特許文献２】特開２０１６−１９０７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されるように、バケットの開閉動作の制御において、バケットに設けられた油圧ポンプから吐出される作動油の油圧を検出する圧力スイッチを設ける場合、圧力スイッチ制御用の信号線経路を増設する必要があるという問題がある。
一方、特許文献２には、バケットの開閉動作の制御において、新たな信号線経路を設けずに、圧力スイッチの信号を操作部に伝達することが記載されている。しかし、圧力スイッチの動作に基づく制御手段は、使用環境により、圧力スイッチ自体が破損しやすいことや、動作改良などの変更が困難であるという問題がある。
したがって、電動油圧式バケットの制御において、圧力検出以外の手段でバケットの開閉完了を検出し、バケットの運転制御を行う技術が求められている。
【０００９】
一方で、従来、特許文献１及び特許文献２に示すような可変容量式油圧ポンプを用いた電動油圧式バケットにおいては、バケットの開閉完了時に油圧ポンプからの吐出量が減少するため、油圧ポンプを駆動する電動機に供給される電流は瞬時に減少する。このため、固定容量式油圧ポンプを用いた場合と異なり、可変容量式油圧ポンプを用いた電動油圧式バケットでは、油圧ポンプを駆動する電動機への電流値に基づきバケットの開閉完了時を検出することは困難であるとされてきた。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、可変容量ポンプを備えた電動油圧式バケットにおいて、圧力スイッチによらず、バケットの開閉完了時を電流値に基づき検出し、バケットの運転制御を行うことができる電動油圧式バケット、電動油圧式バケットの制御装置及び電動油圧式バケットの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、可変容量ポンプを備えた電動油圧式バケットにおいて、油圧ユニットに供給される電流値を測定し演算解析を行う制御部を設け、制御部は演算解析の結果に基づき、バケットの開閉操作に係る信号を出力することで、バケットの開閉完了時を的確に検出し、その後のバケットの開閉操作に係る運転を適切に制御することができることを見出して本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の電動油圧式バケット、電動油圧式バケットの制御装置及び電動油圧式バケットの制御方法である。
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の電動油圧式バケットは、バケット本体と、バケット本体の開閉操作を行う油圧ユニットと、油圧ユニットの駆動を制御する制御部と、を備える電動油圧式バケットであって、油圧ユニットは、油圧シリンダと、可変容量ポンプ及び可変容量ポンプを駆動する電動機とを備え、制御部は、油圧ユニットの電源供給ライン上に設けた電流データ取得部と、電流データ取得部により得られた電流値とあらかじめ設定された所定値とを比較演算する演算部と、を備え、制御部は、演算部の演算結果に基づき、油圧ユニットの駆動に係る信号を出力することを特徴とする。
この電動油圧式バケットによれば、油圧ユニットに供給される電流データを取得する電流データ取得部、及び電流データと所定値を比較演算する演算部を備える制御部を設けることで、圧力スイッチを用いた作動油の圧力検出によらず、バケット本体の開閉完了時を検出し、その検出結果に基づく運転制御を行うことが可能となる。
【００１３】
また、本発明の電動油圧式バケットの一実施態様としては、制御部は、バケット本体の開閉状態を判別する開閉判別部を備え、演算部における所定値は、バケット本体の開き切り時及び閉じ切り時に対して各々設定される値であるという特徴を有する。
この特徴によれば、制御部として開閉判別部を設け、演算部で用いる所定値を開き切り時と閉じ切り時のそれぞれに応じて設定することで、バケット本体の開閉状態に応じた運転制御を行うことが可能となる。これにより、バケット本体の開閉完了時をより精度高く検出し、運転制御の最適化を行うことを可能とすることができる。
【００１４】
また、本発明の電動油圧式バケットの一実施態様としては、制御部は、演算部としてＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を用いるという特徴を有する。
この特徴によれば、条件変更が容易で高速演算に適したＰＬＣを演算部として用いることで、バケット本体の開閉完了時の検出精度を高めることができる。
【００１５】
上記課題を解決するための本発明の電動油圧式バケットの制御装置は、電動油圧式バケットに設けられる電動油圧式バケットの制御装置であって、電動油圧式バケットは、バケット本体と、バケット本体の開閉操作を行う油圧ユニットとして、油圧シリンダと、可変容量ポンプ及び可変容量ポンプを駆動する電動機とを備え、制御装置は、油圧ユニットの駆動を制御する制御部を備え、制御部は、油圧ユニットの電源供給ライン上に設けた電流データ取得部と、電流データ取得部により得られた電流値とあらかじめ設定された所定電流値とを比較演算する演算部と、を備え、制御部は、演算部の演算結果に基づき、油圧ユニットの駆動に係る信号を出力することを特徴とする。
この特徴によれば、圧力スイッチを用いた作動油の圧力検出によらず、バケット本体の開閉完了時を検出する技術を、さまざまな電動油圧式バケットにおいて利用することができる。特に、固定容量ポンプを備えた既設の電動油圧式バケットを、可変容量ポンプを備えた電動油圧式バケットに更新する際に適用することで、さまざまな付帯工事を必要とせず、簡素な取り付け作業によって更新することができる。
【００１６】
上記課題を解決するための本発明の電動油圧式バケットの制御方法は、電動油圧式バケットが、バケット本体と、前記バケット本体の開閉操作を行う油圧ユニットと、前記油圧ユニットの駆動を制御する制御手段と、を備え、油圧ユニットは、油圧シリンダと、可変容量ポンプ及び可変容量ポンプを駆動する電動機とを備え、制御手段は、油圧ユニットの電源供給ラインに供給される電流データを取得する電流データ取得ステップと、電流データ取得ステップにより測定した電流値とあらかじめ設定された所定値とを比較演算する演算ステップと、演算ステップの演算結果に基づき、油圧ユニットの駆動に係る信号を出力する駆動信号出力ステップを備えることを特徴とする。
この特徴によれば、油圧ユニットに供給される電流データを取得する電流データ取得ステップと、電流データと所定値を比較演算する演算ステップと、演算ステップの結果に基づき油圧ユニットの駆動に係る信号を出力する駆動信号出力ステップを備えることで、圧力スイッチを用いた作動油の圧力検出によらず、バケット本体の開閉完了時を検出し、その検出結果に基づく運転制御を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、可変容量ポンプを備えた電動油圧式バケットにおいて、圧力スイッチによらず、バケットの開閉完了時を電流値に基づき検出し、バケットの運転制御を行うことができる電動油圧式バケット、電動油圧式バケットの制御装置及び電動油圧式バケットの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施態様に係る電動油圧式バケットの概略説明図である。
【図２】本発明の第１の実施態様に係る電動油圧式バケットの制御部によって得られる電流データの経時変化の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施態様に係る電動油圧式バケットの概略説明図である。
【図４】本発明の第２の実施態様に係る電動油圧式バケットの運転制御を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る電動油圧式バケット、電動油圧式バケットの制御装置及び電動油圧式バケットの制御方法の実施態様を詳細に説明する。また、本発明に係る電動油圧式バケットの制御方法の説明については、本発明に係る電動油圧式バケットの運転制御に係る説明に置き換えるものとする。
なお、実施態様に記載する電動油圧式バケット及び電動油圧式バケットの制御装置については、本発明に係る電動油圧式バケット及び電動油圧式バケットの制御装置を説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。また、実施態様に記載する電動油圧式バケットの制御方法についても、本発明に係る電動油圧式バケット及び電動油圧式バケットの制御装置を用いた電動油圧式バケットの制御方法を説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。
【００２０】
本発明の電動油圧式バケットは、ワイヤーロープ等を介してクレーンに取り付けられ、対象物を掴持・搬送・放出するために使用される。対象物としては、例えば、塵芥、焼却灰、砂利、鉱石、鉄くず、ミルスケール、一般ごみ、都市ごみ等が挙げられる。なお、実施態様に記載するクレーンは、本発明に係る電動油圧式バケットを適用する一例として説明するために示したに過ぎず、クレーンの構造等を限定するものではない。
【００２１】
〔第１の実施態様〕
図１は、本発明の第１の実施態様における電動油圧式バケットの構造を示す概略説明図である。なお、図１中の一点鎖線の矢印は、入出力可能あるいは制御可能に接続されていることを示している。
【００２２】
図１に示すように、本実施態様の電動油圧式バケット１Ａは、ワイヤーロープ２を介してクレーン３に吊り下げられた状態で使用されるものである。このとき、ワイヤーロープ２を巻き取り機等（不図示）で巻き取ることで、電動油圧式バケット１Ａの昇降を行うことができる。なお、電動油圧式バケット１Ａをクレーン３へ取り付ける手段は特に限定されないが、チェーンや金具などの部材を用いて電動油圧式バケット１Ａとワイヤーロープ２を連結させることなどが挙げられる。
【００２３】
以下、電動油圧式バケット１Ａの詳細な構造について説明する。
【００２４】
（電動油圧式バケットの構造）
図１に示すように、本実施態様の電動油圧式バケット１Ａは、バケット本体１０と、バケット本体１０の開閉操作を行う油圧ユニット２０と、油圧ユニット２０の駆動を制御する制御部３０を備えている。
【００２５】
バケット本体１０は、対象物を掴持するためのものである。図１に示すように、バケット本体１０は、フレーム１１下部に複数本の爪部材１２が設けられ、爪部材１２はそれぞれ回転軸１３を介して開閉可能となるように取り付けられている。なお、爪部材１２の開閉動作は後述する油圧ユニット２０によって行われる。
また、バケット本体１０の爪部材１２の形状は、特に限定されず、対象物の形態、形状等に応じ、対象物の掴持に適した形状を適宜選択することができる。爪部材１２の形状の具体的な例としては、例えば、フォークバケット、グラブバケット、ポリップバケットと呼ばれる形状から選択することが挙げられる。
さらに、バケット本体１０には、壁等に衝突した際の衝撃を吸収するために、緩衝部材を設けるものとしてもよい。
【００２６】
油圧ユニット２０は、バケット本体１０の開閉動作を行うためのものである。図１に示すように、油圧ユニット２０は、油圧シリンダ２１と、可変容量ポンプ２２と、可変容量ポンプを駆動する電動機２３とを備えており、バケット本体１０のフレーム１１内に設けられている。また、油圧ユニット２０には、可変容量ポンプ２２から油圧シリンダ２１に供給する作動油の供給先を切り換える切換弁２４を備えている。電動機２３は、可変容量ポンプ２２に接続され、さらに可変容量ポンプ２２は切換弁２４を介して油圧シリンダ２１に接続されている。なお、フレーム１１内における油圧シリンダ２１、可変容量ポンプ２２、電動機２３、切換弁２４のそれぞれの位置関係については特に限定されない。なお、油圧ユニット２０は、外部からの異物（対象物を含む）が進入しないように、カバー部材で周囲を覆うことが好ましい。
【００２７】
油圧シリンダ２１は、バケット本体１０の爪部材１２に作用し、開閉動作をさせるものである。油圧シリンダ２１は、バケット本体１０の爪部材１２に対して配設され、油圧シリンダ２１の伸縮動作によって、爪部材１２が開閉動作を行うように配置されている。なお、油圧シリンダ２１の配置箇所や個数は、電動油圧式バケット１全体の形状・サイズ、使用するバケット本体１０の爪部材１２の形状、及び爪部材１２の開閉動作に係る力の伝達効率等を考慮して適宜選択することができる。例えば、油圧シリンダ２１は、爪部材１２ごとに設けるものとしてもよく、一対の爪部材１２の間を架け渡すように設けるものとしてもよい。
【００２８】
可変容量ポンプ２２は、電動機２３によって駆動し、油圧シリンダ２１に作動油を供給するためのものである。可変容量ポンプ２２としては、一回転当たりの吐出量を可変としたものであれば特に限定されず、公知の構造を有するものを適宜選択することとしてもよい。一般に、可変容量ポンプ２２は、設定圧に達した場合、作動油の吐出量を絞るように設計されている。このとき、電動機２３にかかる負荷も減少し、電流は瞬時に小さくなる。そのため、可変容量ポンプ２２を用いた場合、作動油の油圧変化を通常のカレントセンサーで検出することは困難とされている。
【００２９】
切換弁２４は、可変容量ポンプ２２から油圧シリンダ２１に供給する作動油の供給先を切り換えるためのものである。切換弁２４による作動油の供給先の切り換えとしては、油圧シリンダ２１のヘッド側室とロッド側室とを切り換えるものや、油圧シリンダ２１と作動油のオイルタンク（不図示）とを切り換えるものが挙げられる。
また、切換弁２４としては、作動油の油路を切り換え可能なものであれば特に限定されない。切換弁２４の具体的な例としては、例えば、ソレノイドの励磁により弁の位置が切り換わる電磁切換弁などが挙げられる。このとき、センターバイパス型の切換弁とし、切換弁２４が中立位置となった場合に、油圧シリンダ２１への作動油の供給が停止するように設計したものを用いてもよい。これにより、油圧シリンダ２１の伸縮動作及び停止をスムーズに切り換えることが可能となる。
【００３０】
また、油圧ユニット２０には、油圧ユニット２０を駆動させるための電源供給ライン２５が接続されている。電源供給ライン２５は、油圧ユニット２０のうち、駆動に際して電気を必要とする構成に対して電気を供給することができるものであれば、特に限定されない。電源供給ライン２５の具体的な例としては、例えば、通電状態のまま移動が可能なキャブタイヤケーブルが挙げられる。なお、油圧ユニット２０のうち、電気を供給する構成としては、例えば、可変容量ポンプを駆動する電動機２３や電磁切換弁などが挙げられる。
【００３１】
上述した油圧ユニット２０によって、可変容量ポンプ２２により吐出される作動油が切換弁２４を介して油圧シリンダ２１に供給されることで、作動油の油圧により油圧シリンダ２１の伸縮動作が行われる。これにより、バケット本体１０の開閉動作が行われる。
【００３２】
なお、バケット本体１０の開閉動作に係る操作の指示伝達手段については、特に限定されない。例えば、バケット本体１０の開閉動作に係る運転信号の送受信手段を油圧ユニット２０に設け、外部からの運転信号に基づく操作を可能とすることや、バケット本体１０の開閉動作に係る自動運転プログラムを実行する構成を別途構築し、電動油圧式バケット１に組み込むものとすること等が挙げられる。なお、油圧ユニット２０に送受信手段を設ける場合、電源供給ライン２５が、バケット本体１０の開閉動作に係る運転信号の送受信ラインを兼ねることが好ましい。このような電源供給ライン２５としては、例えば、複数芯を備えるキャブタイヤケーブルを用いることが挙げられる。また、送受信手段の他の例としては、電源供給ライン２５とは別に送受信ラインを設けるものであってもよく、無線等の通信技術を介した送受信手段とするものであってもよい。
【００３３】
（制御部（電動油圧式バケットの制御装置））
制御部３０は、油圧ユニット２０の駆動を制御するものである。制御部３０は、油圧ユニット２０に対し、配線等により直接接続されるものであってもよく、無線等の通信技術を介して一部間接的に接続されるものであってもよい。
本実施態様の制御部３０は、電流データ取得部３１と、演算部３２とを備えている。
【００３４】
電流データ取得部３１は、油圧ユニット２０に供給される電流に関するデータ（以下、「電流データＩ」という）を計測又は取得するものであり、油圧ユニット２０の電源供給ライン２５上に設けられる。電流データ取得部３１としては、電源供給ライン２５を流れる電流データＩの計測又は取得が可能なものであれば特に限定されない。電流データ取得部３１の具体的な例としては、変流器を用い、電源供給ライン２５から取得した電流データＩを後述する演算部３２に入力するものが挙げられる。これにより、電流データＩの高速サンプリングが可能となる。このとき、変流器の後段にコンバータを設け、電流データＩを演算部３２への入力に適した形に変換するものとしてもよい。また、電流データ取得部３１の他の例としては、変流器に代えて電流センサを用いるものが挙げられる。
また、本実施態様の電流データ取得部３１は、電動油圧式バケットの開閉完了時を検出するために用いる電流データＩを計測又は取得するものである。したがって、電流データ取得部３１は、電流データＩを常時計測又は取得するものであってもよく、バケット本体１０の開閉動作に係る運転信号を受信したタイミングで、電流データＩの計測又は取得を開始するものとしてもよい。
【００３５】
図２は、電流データ取得部３１により得られる電流データＩの経時変化の一例を示したグラフである。なお、図２において、電流データＩは電流値として示している。また、図２の縦軸は電流値、横軸は時間を表している。
図２に示すように、バケット本体１０の開き切り時あるいは閉じ切り時において、油圧ユニット２０の油圧シリンダ２１内の油圧が上昇し、電動機２３の負荷が増加することにより、電流値は増加する。しかし、可変容量ポンプ２２の機能により、作動油の吐出量が減少するため、図２に示すように、電流値はすぐに減少する。したがって、図２における電流値のピーク到達時は、バケット本体１０の開閉完了時に相当することが分かる。なお、このときのピーク到達時の電流値を、以下、ピーク値ＩＰという。
【００３６】
演算部３２は、電流データ取得部３１により得られる電流データＩと、あらかじめ設定した所定値ＩＳとを比較演算するものである。ここで、あらかじめ設定した所定値ＩＳとは、バケット本体１０の開き切り時あるいは閉じ切り時において生じる電流値の推定値又は事前に測定した実測値であり、図２におけるピーク値ＩＰ又はピーク値ＩＰの近傍値に相当する。これにより、所定値ＩＳを基準として、電流データ取得部３１により得られる電流データＩの経時変化に係るデータを得ることで、電流データＩがピーク値ＩＰ又はピーク値ＩＰの近傍値に到達するタイミング、すなわちバケット本体１０の開閉完了時を的確に検出することが可能となる。
【００３７】
演算部３２としては、電流データ取得部３１により得られる電流データＩを入力する手段と、あらかじめ設定した所定値ＩＳを入力及び記憶する手段と、電流データＩと所定値ＩＳを比較演算する演算手段を備えるものであればよく、構成については特に限定されない。演算部３２の具体的な例としては、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を備えたコンピュータや、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等が挙げられる。演算部３２としては、条件変更が容易であり、高速演算が可能であることから、ＰＬＣを用いることが特に好ましい。
【００３８】
なお、演算部３２は、電流データＩと所定値ＩＳを比較演算した結果を記憶する手段と、比較演算した結果同士を比較解析する手段を設けるものとしてもよい。バケット本体１０又は油圧ユニット２０の劣化が進行してきた場合、駆動に係る電源供給ライン２５からの電流の量が減少し、本来得られるはずの電流データＩの値が小さくなる。したがって、バケット本体１０の開き切り時あるいは閉じ切り時における比較演算結果同士を比較することにより、バケット本体１０又は油圧ユニット２０の劣化傾向に係る診断を行うことが可能となる。
【００３９】
また、制御部３０は、演算部３２における比較演算の結果に基づき、油圧ユニット２０の駆動に係る信号を出力する駆動信号出力手段３３を有するものである。この駆動信号出力手段３３は、上述した演算部３２に組み込まれたものとしてもよく、演算部３２とは別に独立した構成として設けるものとしてもよい。
また、駆動信号出力手段３３により出力される信号は、油圧ユニット２０の駆動を停止するものであってもよく、油圧ユニット２０の駆動を開始（再開）するものであってもよい。なお、駆動信号出力手段３３により出力する信号の実施例については後述する。
【００４０】
なお、制御部３０に係る構成は、本発明に係る制御装置として独立したものとすることができる。この制御装置は、既設の電動油圧式バケットに適用することができる。これにより、簡素な取り付け作業によって、本発明の電動油圧式バケット及び電動油圧式バケットの制御方法を提供することができる。特に、固定容量ポンプを備えた既設の電動油圧式バケットを、可変容量ポンプを備えた電動油圧式バケットに更新する際に適用することで、さまざまな付帯工事を必要とせず、簡素な取り付け作業によって電動油圧式バケットの更新をすることができる。
【００４１】
（電動油圧式バケットの運転制御）
本実施態様の電動油圧式バケット及び電動油圧式バケットの制御装置における運転制御について、例示して説明する。なお、この運転制御における説明については、実施態様の例示にすぎず、これに限定されるものではない。
【００４２】
本実施態様の電動油圧式バケット１Ａにおいて、主電源（不図示）から電源供給ライン２５を介して、油圧ユニット２０に電気が供給される。そして、バケット本体１０の開閉動作に係る操作の指示伝達手段からの運転信号により、電動機２３が駆動し、可変容量ポンプ２２及び切換弁２４を介して油圧シリンダ２１に作動油が供給され、バケット本体１０の開又は閉動作が行われる。このとき、電流データ取得部３１は、電源供給ライン２５を介して電流データＩを取得する（電流データ取得ステップ）。その後、演算部３２において、電流データＩと所定値ＩＳを比較演算する（演算ステップ）。そして、電流データ取得部３１により得られた電流データＩが、あらかじめ設定した所定値ＩＳを超えたことが演算結果として出力された場合、つまり、バケット本体１０の開閉完了時にあることが検知された場合、駆動信号出力手段３３は、油圧ユニット２０に対する停止信号を出力する（駆動信号出力ステップ）。この停止信号に基づく油圧ユニット２０の駆動の停止手段については特に限定されないが、例えば、油圧ユニット２０の切換弁２４を切り換え、油圧シリンダ２１への作動油の供給を停止するものとしてもよく、電動機２３の駆動を停止するものとしてもよい。なお、油圧ユニット２０をより安全に停止させることや再駆動の容易性の観点から、停止手段としては切換弁２４を切り換えるものとすることがより好ましい。これにより、バケット本体１０の開き切り時又は閉じ切り時に、その状態を超えてバケット本体１０が開動作又は閉動作することを防ぎ、バケット本体１０及び油圧ユニット２０を保護することができる。
【００４３】
また、演算部３２において、電流データＩと所定値ＩＳを比較演算した結果を記憶する手段と、比較演算した結果同士を比較解析する手段を設けるものとした場合、バケット本体１０の開き切り時あるいは閉じ切り時における比較演算結果と、その前の開き切り時あるいは閉じ切り時における比較演算結果とを比較解析する。そして、比較解析結果として、電流データ取得部３１で得られる電流データＩが減少傾向にあった場合、バケット本体１０又は油圧ユニット２０の劣化が進行しているものとし、駆動信号出力手段３３は、油圧ユニット２０に対する停止信号を出力し、油圧ユニット２０の駆動を停止する。また、油圧ユニット２０の停止後、バケット本体１０又は油圧ユニット２０の交換等の更新作業を行うものとしてもよい。これにより、バケット本体１０又は油圧ユニット２０の劣化傾向を検出し、油圧ユニット２０の駆動停止、更新などの適切なメンテナンス作業を行うことが可能となる。
【００４４】
以上のように、本実施態様の電動油圧式バケット１Ａにおいて、電流データＩを取得する電流データ取得部３１、及び電流データＩと所定値ＩＳを比較演算する演算部３２を備える制御部３０を設けることで、圧力スイッチを用いた作動油の圧力検出によらず、バケット本体１０の開閉完了時を検出し、その検出結果に基づく運転制御を行うことが可能となる。
【００４５】
〔第２の実施態様〕
図３は、本発明の第２の実施態様の電動油圧式バケットの構成を示す概略説明図である。
第２の実施態様の電動油圧式バケット１Ｂは、制御部３０′として、第１の実施態様の電動油圧式バケット１Ａにおける制御部３０の構成に加えて、さらにバケット本体１０の開閉状態を判別する開閉判別部３４を備えるものである。なお、本実施態様における電動油圧式バケット１Ｂの構成のうち、第１の実施態様の電動油圧式バケット１Ａの構成と同じものについては、説明を省略する。
【００４６】
本実施態様の電動油圧式バケット１Ｂは、バケット本体１０の動作状態に応じた制御を行うものである。これにより、バケット本体１０の動作状態によって油圧ユニット２０に係る負荷が異なる場合に対しても、バケット本体１０の開閉完了時を精度高く検出し、運転制御を行うことが可能となる。
【００４７】
本実施態様の電動油圧式バケット１Ｂにおける開閉判別部３４は、バケット本体１０が開動作、閉動作、中立状態（停止）のいずれにあるかを判別するものである。また、開閉判別部３４と演算部３２を接続し、開閉判別部３４における判別結果は、演算部３２に入力可能とするものである。
開閉判別部３４としては、バケット本体１０の動作状態を把握できるものであれば特に限定されない。例えば、バケット本体１０の開閉動作に係る運転信号を受信するものや、バケット本体１０に各種センサ（傾斜センサ、位置センサ）などを設け、センサの検出結果を取得し、バケット本体１０の動作状態の判断を行うもの等が挙げられる。なお、部品数削減や検出操作の単純化・簡素化の観点から、開閉判別部３４は、バケット本体１０の開閉動作に係る運転信号を受信するものとすることが好ましい。
【００４８】
また、本実施態様の電動油圧式バケット１Ｂにおいて、演算部３２で用いる所定値ＩＳは、バケット本体１０の開き切り時と閉じ切り時のそれぞれにおいて設定するものとする。例えば、バケット本体１０の開動作が完了する開き切り時の所定値ＩＳＯと、バケット本体１０の閉動作が完了する閉じ切り時の所定値ＩＳＣを設定する。これにより、バケット本体１０が開動作中である場合、所定値ＩＳＯを基準として、電流データ取得部３１により得られる電流データＩの経時変化に係るデータを得ることで、バケット本体１０の開動作完了時を的確に検出することが可能となる。一方、バケット本体１０が閉動作中である場合、所定値ＩＳＣを基準として、電流データ取得部３１により得られる電流データＩの経時変化に係るデータを得ることで、バケット本体１０の閉動作完了時を的確に検出することが可能となる。
【００４９】
また、本実施態様の電動油圧式バケット１Ｂの制御部３０′に係る構成は、本発明に係る制御装置として独立したものとすることができる。この制御装置は、既設の電動油圧式バケットに適用することができる。これにより、簡素な取り付け作業によって、本発明の電動油圧式バケット及び電動油圧式バケットの制御方法を提供することができる。特に、固定容量ポンプを備えた既設の電動油圧式バケットを、可変容量ポンプを備えた電動油圧式バケットに更新する際に適用することで、さまざまな付帯工事を必要とせず、簡素な取り付け作業によって電動油圧式バケットの更新をすることができる。
【００５０】
（電動油圧式バケットの運転制御）
本実施態様の電動油圧式バケット及び電動油圧式バケットの制御装置は、バケット本体の開閉状態に応じた運転制御を行うものである。
以下、本実施態様として、バケット本体の開閉状態に応じた好適な運転制御について例示して説明する。
図４は、本運転制御のフローチャートを示している。図４中の各フローチャートシンボルの右肩にある数字は、以下の説明におけるステップの数字に対応するものである。
なお、各運転制御における説明及びフローチャートについては、実施態様の例示に過ぎず、これに限定されるものではない。
【００５１】
図４に示すように、主電源をオンにし、電動機２３を駆動して、電動油圧式バケットの運転を開始する。このとき、電流データ取得部３１は、電源供給ライン２５を介して電流データＩを取得する（電流データ取得ステップ）。まず、開閉判別部３４によるバケット本体１０の動作状態を判断する（ステップ１）。なお、本実施態様では、開閉判別部３４は、バケット本体１０の開閉動作に係る運転信号に基づく判断を行うものとしている。
例えば、ステップ１において、バケット本体１０に対して開動作に係る運転信号が入力されている場合、バケット本体１０が開動作となるように切換弁２４を切り換える（ステップ２−１）。その後、演算部３２において、電流データＩと所定値ＩＳＯの比較演算を行い（ステップ３−１：演算ステップ）、電流データ取得部３１により得られた電流データＩが、所定値ＩＳＯ以上となったことが演算結果として出力された場合、つまり、バケット本体１０の開動作完了（開極限）時にあることが検出された場合（ステップ４−１）、駆動信号出力手段３３により、油圧ユニット２０に対する停止信号を出力し（ステップ５−１：駆動信号出力ステップ）、開動作状態にある切換弁２４を切り換え、作動油の供給を停止する（ステップ６−１）。その後、バケット本体１０に対して閉動作に係る運転信号が入力された場合（ステップ７−１）、駆動信号出力手段３３による信号の出力を停止する（ステップ８−１）。その後、主電源のオンオフを確認し（ステップ９）、主電源がオンであれば、ステップ１に戻り、電動油圧式バケットの運転を継続する。一方、主電源がオフであれば、電動機２３の駆動を停止し（ステップ１０）、電動油圧式バケットの運転を終了する。
また、例えば、ステップ１において、バケット本体１０に対して閉動作に係る運転信号が入力されている場合、バケット本体１０が閉動作となるように切換弁２４を切り換える（ステップ２−２）。その後、演算部３２において、電流データＩと所定値ＩＳＣの比較演算を行い（ステップ３−２：演算ステップ）、電流データ取得部３１により得られた電流データＩが、所定値ＩＳＣ以上となったことが演算結果として出力された場合、つまり、バケット本体１０の閉動作完了（閉極限）時にあることが検出された場合（ステップ４−２）、駆動信号出力手段３３により、油圧ユニット２０に対する停止信号を出力し（ステップ５−２：駆動信号出力ステップ）、閉動作状態にある切換弁２４を切り換え、作動油の供給を停止する（ステップ６−２）。その後、バケット本体１０に対して開動作に係る運転信号が入力された場合（ステップ７−２）、駆動信号出力手段３３による信号の出力を停止する（ステップ８−２）。その後、主電源のオンオフを確認し（ステップ９）、主電源がオンであれば、ステップ１に戻り、電動油圧式バケットの運転を継続する。一方、主電源がオフであれば、電動機２３の駆動を停止し（ステップ１０）、電動油圧式バケットの運転を終了する。
なお、ステップ１において、バケット本体１０に対して開閉動作に係る運転信号が入力されていない場合、バケット本体１０の開閉完了（極限）時の検出中（演算ステップ中）か否かを判断する（ステップ２−３）。ここで、開閉完了時の検出中ではない場合は、ステップ１に戻る。また、開閉完了時の検出中である場合、駆動信号出力手段３３による信号出力がタイムアウトにあるか否かを判断する（ステップ３−３）。タイムアウトにあると判断された場合、駆動信号出力手段３３による信号の出力を停止する（ステップ４−３）。その後、主電源のオンオフを確認し（ステップ９）、主電源がオンであれば、ステップ１に戻り、電動油圧式バケットの運転を継続する。一方、主電源がオフであれば、電動機２３の駆動を停止し（ステップ１０）、電動油圧式バケットの運転を終了する。
【００５２】
以上のように、本実施態様の電動油圧式バケット１Ｂは、制御部３０′として開閉判別部３４を設け、演算部３２で用いる所定値を開き切り時と閉じ切り時のそれぞれに応じて設定することで、バケット本体１０の開閉状態に応じた運転制御を行うことが可能となった。これにより、バケット本体１０の開閉完了時をより精度高く検出し、運転制御の最適化を行うことを可能とするものである。
【００５３】
なお、上述した実施態様は電動油圧式バケット、電動油圧式バケットの制御装置及び電動油圧式バケットの制御方法の一例を示すものである。本発明に係る電動油圧式バケット、電動油圧式バケットの制御装置及び電動油圧式バケットの制御方法は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る電動油圧式バケット、電動油圧式バケットの制御装置及び電動油圧式バケットの制御方法を変形してもよい。
【００５４】
例えば、本実施態様の電動油圧式バケットにおいて、バケット本体や油圧ユニットに対して、各種センサを設けるものとしてもよい。例えば、バケット本体に対しては、バケット本体の異常を予測するための衝撃検知センサやバケット本体の傾きを検出する傾斜センサ等を設けることが挙げられる。また、油圧ユニットに対しては、油圧ユニットの異常検知のための温度センサや油温センサ等を設けることが挙げられる。これにより、電動油圧式バケットの安定運転及び保護に着目した運転制御の精度を向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の電動油圧式バケット、電動油圧式バケットの制御装置及び電動油圧式バケットの制御方法は、対象物を掴持・搬送・放出する荷役作業に供するバケットに適用することができる。具体的には、清掃工場やごみ焼却場における天井クレーン（ごみ、焼却灰の搬送クレーン）のバケットとして好適に利用することができる。
【００５６】
また、本発明の電動油圧式バケットの制御装置は、既設の電動油圧式バケットに設けることにより、電動油圧式バケットの更新作業に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１Ａ，１Ｂ  電動油圧式バケット、２  ワイヤーロープ、３  クレーン、１０  バケット本体、１１  フレーム、１２  爪部材、１３  回転軸、２０  油圧ユニット、２１  油圧シリンダ、２２  可変容量ポンプ、２３  電動機、２４  切換弁、２５  電源供給ライン、３０，３０′  制御部、３１  電流データ取得部、３２  演算部、３３  駆動信号出力手段、３４  開閉判別部、Ｉ  電流データ、ＩＰ  ピーク値、ＩＳ，ＩＳＣ，ＩＳＯ  所定値
【図１】
2020121873.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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