(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷の吸着／釈放動作を行うマグネットと、エンジンにより駆動されて発電機作用を行うとともに上記マグネットからの電力により電動機作用を行う発電電動機と、蓄電装置と、上記発電電動機と蓄電装置の少なくとも一方を電源として上記マグネットを駆動するマグネット駆動回路と、このマグネット駆動回路の漏電を検出する漏電検出装置を備え、この漏電検出装置は、上記マグネットの釈放動作後、大電流が流れて漏電の誤検出の可能性のある時間として設定された一定時間が経過し、かつ、次の吸着動作が開始されるまでの間のみに漏電検出を行うように構成したことを特徴とするマグネット作業機械。
【請求項２】
上記マグネット駆動回路の直流主回路に上記蓄電装置としてのコンデンサを設けるとともに、上記マグネット駆動回路の直流主回路に上記漏電検出装置を接続したことを特徴とする請求項１記載のマグネット作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は作業アタッチメントの先端にマグネット(電磁石。「リフティングマグネット」または略して「リフマグ」と呼ばれる)を取付け、このマグネットに金属スクラップ等の荷を吸着させて運搬するマグネット作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マグネットで金属スクラップ等を吸着するマグネット作業機械は、下部走行体と上部旋回体から成る自走式のベースマシンにブーム、アームを有する作業アタッチメントを装着した油圧ショベルを母体として、作業アタッチメントの先端(アームの先端または図示しないバケット)にマグネットを取付けて構成される。
【０００３】
このマグネット作業機械として、たとえば、エンジンと、このエンジンで駆動される発電電動機と、蓄電装置(バッテリ)を備えたハイブリッド機をベースとして、バッテリを電源としてマグネットを作動させるものが公知である(特許文献１参照)。
【０００４】
一方、ハイブリッド機の漏電を検出する技術として、特許文献２に示されているように、直流母線と機械のボディ(アース)との間に正弦波やパルス波等の試験電圧を加え、その波高値を計測する技術等が公知である。
【０００５】
この漏電検出技術は、ハイブリッド機以外のマグネット作業機械、すなわち蓄電装置としてバッテリに代えてコンデンサをマグネット駆動回路に設け、発電電動機を主電源としてマグネットを駆動する構成をとるマグネット作業機械にも適用可能と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１７７５号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／００７７４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、マグネット作業機械においては、特有の問題として、マグネット駆動時、すなわち、
(ｉ)  マグネットの吸着(励磁)動作時、
(ｉｉ)  マグネットの釈放(消磁)動作時、
(ｉｉｉ)  釈放動作後、一定時間内
は、電流変化が大きく、一時的に大電流が流れて絶縁抵抗値が低下することがあるため、この現象を漏電と誤検出する可能性があった。
【０００８】
そこで本発明は、マグネット駆動回路の漏電を誤検出なく正確に検出することができるマグネット作業機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、荷の吸着／釈放動作を行うマグネットと、エンジンにより駆動されて発電機作用を行うとともに上記マグネットからの電力により電動機作用を行う発電電動機と、蓄電装置と、上記発電電動機と蓄電装置の少なくとも一方を電源として上記マグネットを駆動するマグネット駆動回路と、このマグネット駆動回路の漏電を検出する漏電検出装置を備え、この漏電検出装置は、上記マグネットの釈放動作後、大電流が流れて漏電の誤検出の可能性のある時間として設定された一定時間が経過し、かつ、次の吸着動作が開始されるまでの間のみに漏電検出を行うように構成したものである。
【００１０】
この構成によれば、釈放動作後一定時間が経過したときから次の吸着動作が開始されるまでの間に限って漏電検出を行い、吸着中、釈放中、釈放動作から一定時間経過前という、大電流が流れて誤検出の可能性のある間は漏電検出を行わないため、マグネット駆動回路の漏電を誤検出無く正確に検出することができる。
【００１１】
本発明において、上記マグネット駆動回路の直流主回路に上記蓄電装置としてのコンデンサを設けるとともに、上記マグネット駆動回路の直流主回路に上記漏電検出装置を接続する構成をとることができる(請求項２)。
【００１２】
この構成によれば、蓄電装置としてのコンデンサをマグネット駆動回路に設けるマグネット作業機械において、蓄電装置(コンデンサ)に近い直流主回路から直接かつ正確に漏電を検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、マグネット駆動回路の漏電を誤検出なく正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の機器構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態におけるマグネット駆動回路と漏電検出装置のシステム構成図である。
【図３】同実施形態における吸着スイッチのオン／オフとマグネット電圧の変化状況を示すタイムチャートである。
【図４】同実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を図によって説明する。
【００１６】
実施形態は、発電電動機を主電源としてマグネットを駆動するマグネット作業機械を適用対象としている。
【００１７】
図１に示すように、エンジン１により発電電動機２が駆動されて発電機作用を行い、吸着スイッチ３が吸着側に操作されたときに、発電電動機２で発生した電力が、発電電動機用のインバータを兼ねるマグネット駆動回路４を介してマグネット５に供給される。これによりマグネット５が励磁され、荷(スクラップ等)の吸着動作が行われる。
【００１８】
一方、吸着スイッチ３が釈放側に操作されると、マグネット５への給電が遮断される。すなわち、マグネット５が消磁され、荷の釈放動作が行われる。
【００１９】
この場合、マグネット５の電力は、吸着時とは逆に、回生電力としてマグネット駆動回路４を通じて発電電動機２に送られ、消費される。すなわち、発電電動機２が電動機作用を行ってエンジン１をアシストする。
【００２０】
また、マグネット駆動回路４に漏電検出装置６が接続され、たとえば特許文献２に示されているように直流主回路と機械のボディ(アース)との間に正弦波やパルス波等の試験電圧を加え、その波高値を計測することによって漏電検出を行う。
【００２１】
漏電検出装置６には警報器７が接続され、漏電検出時にこの警報器７が作動してオペレータにその旨を表示する。
【００２２】
図２はマグネット駆動回路４及び漏電検出装置６の内部構成を示す。
【００２３】
マグネット駆動回路４は、スイッチング回路８と、たとえばＨブリッジ回路から成る励磁／消磁切換回路９と、この両回路８，９を制御する制御部１０と、両回路８,９を結ぶ直流主回路１１と、この直流主回路１１に設けられた蓄電装置としてのコンデンサ(平滑作用を行う大容量コンデンサ)１２を具備する。
【００２４】
励磁／消磁切換回路９は、吸着スイッチ３のオン／オフ操作(吸着側、釈放側両操作)に基づいてマグネット５の励磁／消磁を切換え、かつ、励磁時にマグネット５に印加する電圧を決定する。
【００２５】
図３は、スイッチ操作に対するマグネット電圧の変化状況を示し、同図(ａ)のスイッチ操作に応じてマグネット５が励磁／消磁されて、同図(ｂ)のようにマグネット電圧が変化する。
【００２６】
図３(ｂ)中の「過励磁」は、吸着開始後、金属スクラップ等の荷を吸着するのに必要な吸着力が得られるように、マグネット５を定常電圧よりも高い電圧で一定時間磁化させることをいい、この過励磁後に定常励磁に移行する。
【００２７】
また、「逆励磁」は、消磁操作として、荷を釈放するために逆方向に電流を流して逆磁界を発生させることをいい、このような励磁、過励磁、消磁、逆励磁によるマグネット電圧(マグネット電力)の変化に応じてマグネット駆動回路４の主回路電圧が変化する。
【００２８】
スイッチング回路８は、複数のトランジスタ等のスイッチング素子を組み合わせて成り、発電電動機２とマグネット５の間の電力の授受を制御する。
【００２９】
すなわち、励磁時に必要な発電電動機電力をマグネット５に供給し、消磁時にはマグネット電力を発電電動機２に回生電力として送って消費させる。
【００３０】
この消磁時に、制御部１０から発電電動機２に対する電動機トルクの指令値が出力され、この指令トルクに応じてスイッチング回路８のスイッチング動作が行われる。
【００３１】
コンデンサ１２は、マグネット消磁時(釈放作時)にマグネット電力の一部を蓄え、蓄えた電力をマグネット励磁時(吸着動作時)に発電電動機電力とともにマグネット５に供給する。
【００３２】
これにより、マグネット駆動回路４の電圧及びマグネット電力を平滑・安定化させ、かつ、マグネット５の補助的な電源としての役割を果たす。
【００３３】
漏電検出装置６は、マグネット駆動回路４の直流主回路１１からの信号が入力される漏電検出部１３と、入力信号に基づいて漏電か否かを判定する漏電判定部１４と、漏電時の処理を行う漏電時処理部１５から成り、「漏電」と判定されたときに、漏電時処理部１５から警報器７に対する警報指令と、エンジン１に対するエンジン停止指令、及び発電電動機２に対する発電電動機停止指令が出される。
【００３４】
ここで、漏電検出装置６は、誤検出防止策として、マグネット５の釈放動作後一定時間経過し、かつ、次の吸着動作が開始されるまでの間のみに漏電検出を行う。
【００３５】
いいかえれば吸着動作時、釈放動作時、釈放動作から一定時間内という、大電流が流れて誤検出の可能性のある間は漏電検出を休止する。
【００３６】
この点の作用を図４のフローチャートによって詳述する。
【００３７】
たとえばエンジンスイッチオンに基づく制御開始後、ステップＳ１で吸着スイッチ３の操作に基づいてマグネット吸着中か否かが判断され、吸着中でない(ＮＯ)となるとステップＳ２に進んでマグネット釈放中か否かが判断される。
【００３８】
ここでもＮＯ(釈放中でもない)の場合にステップＳ３に移行し、釈放後一定時間経過したか否かが判断される。
【００３９】
ここでＹＥＳ(釈放後一定時間経過した)となると、漏電検出可としてステップＳ４において漏電有りか否かが判断され、漏電有り(ＹＥＳ)の場合はステップＳ５で漏電時処理(警報器作動及びエンジン、発電電動機停止指令の出力)が行われ、ＮＯ(漏電無し)の場合はそのまま制御が終了する。
【００４０】
これに対し、ステップＳ１，Ｓ２のいずれかでＹＥＳのとき、及びステップＳ３でＮＯのとき、すなわち、マグネット吸着中、マグネット釈放中、マグネット釈放から一定時間経過する前はいずれもステップＳ６に移行し、漏電検出不可としてステップＳ１に戻る。あるいは、ここで制御終了として次回の漏電検出の機会を待つようにしてもよい。
【００４１】
このように、釈放動作後一定時間が経過したときから次の吸着動作が開始されるまでの間に限って漏電検出を行い、吸着中、釈放中、釈放動作から一定時間経過前という、大電流が流れて誤検出の可能性のある間は漏電検出を行わないため、マグネット駆動回路４の漏電を誤検出無く正確に検出することができる。
【００４２】
また、実施形態によると、マグネット駆動回路４に蓄電装置としてのコンデンサ１２を設けたマグネット作業機械において、マグネット駆動回路４の直流主回路１１に漏電検出装置６を接続しているため、コンデンサ１２に近い直流主回路１１から直接かつ正確に漏電を検出することができる。
【００４３】
ところで、本発明は、エンジンで駆動される発電電動機と、蓄電装置としてのバッテリを備えたハイブリッド機をベースとし、バッテリを主電源としてマグネットを作動させるマグネット作業機械にも、基本的に上記同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  エンジン
２  発電電動機
３  吸着スイッチ
４  マグネット駆動回路
５  マグネット
６  漏電検出装置
７  警報器
１１  マグネット駆動回路の直流主回路
１２  蓄電装置としてのコンデンサ
１３  漏電検出装置の漏電検出部
１４  同、漏電判定部
１５  同、漏電時処理部
【図１】
0006578753.tif 000002
【図２】
0006578753.tif 000003
【図３】
0006578753.tif 000004
【図４】
0006578753.tif 000005