(57)【要約】【課題】リフマグ作業と他の操作（掘削・旋回・走行）を行った場合でも、発電機の発電能力を高め、リフティングマグネットによる効率的で確実な吸着を可能とし、また、掘削・旋回・走行等のスピード（作業スピード）の低下を防止できるリフティングマグネット付作業機械を提供することを課題とする。【解決手段】発電機用油圧モータに圧油を送る油路の油圧を圧力センサで検出し、該圧力信号をコントローラを介して発電機の駆動を補助するアシストモータ及び電磁クラッチに導出し、該圧力信号に基づく油路の油圧が所定圧に達したとき、アシストモータを駆動させると共に、電磁クラッチを接続し、アシストモータの動力を電磁クラッチ及び伝動装置を介して発電機に伝達させることにより、掘削・旋回・走行等の作業スピードを低下させることなく、発電機の発電能力を高めるようにした。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械に搭載されたエンジンと、該エンジンにより駆動される作業機用油圧ポンプ及び発電機用油圧ポンプと、該発電機用油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される発電機用油圧モータと、該発電機用油圧モータにより駆動されるリフティングマグネットへ電力を供給する発電機を設けた作業機械において、前記発電機用油圧ポンプと発電機用油圧モータを接続する油路の油圧を検出し、該圧力信号をコントローラに導出する圧力センサを設けると共に、前記発電機の駆動力を補助するアシストモータを設け、前記コントローラからの圧力信号に基づく前記油路の油圧が所定圧に達したときに前記アシストモータを駆動するようにしたことを特徴とするリフティングマグネット付作業機械。
【請求項２】
作業機械に搭載されたエンジンと、該エンジンにより駆動される作業機用油圧ポンプ及び発電機用油圧ポンプと、該発電機用油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される発電機用油圧モータと、該発電機用油圧モータにより駆動されるリフティングマグネットへ電力を供給する発電機を設けた作業機械において、該発電機又は発電機用油圧モータの回転数を検出し、該回転数信号をコントローラに導出する回転センサを設けると共に、前記発電機の駆動力を補助するアシストモータを設け、前記コントローラからの回転数信号に基づく前記発電機又は発電機用油圧モータの回転数が所定回転数以下になったときに前記アシストモータを駆動するようにしたことを特徴とするリフティングマグネット付作業機械。
【請求項３】
前記アシストモータを電磁クラッチ及び伝動装置を介して前記発電機乃至発電機用油圧モータに連結し、前記油路の油圧が所定圧未満又は前記発電機若しくは発電機用油圧モータの回転数が所定回転数以上のときに前記電磁クラッチを遮断状態とし、前記油路の油圧が所定圧に達したとき又は前記発電機若しくは発電機用油圧モータの回転数が所定回転数未満のときに前記電磁クラッチが接続状態となるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載のリフティングマグネット付作業機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削・旋回・走行以外にリフマグ作業が可能な作業機械に関するもので、特に複合作業においてリフティングマグネットの吸着能力を確保し、掘削、旋回及び走行等のスピード（作業スピード）を維持する装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、油圧ショベル等の建設機械を含む作業機械においては、掘削作業を行う作業機用アタッチメントの他に鉄板及び鉄屑等のトラックへの積み込み、トラックからの荷降ろし用のリフティングマグネット装置を併設したものが存在する。そして、かかるリフティングマグネット付作業機械においては、エンジンにより複数の油圧ポンプを駆動し、そのうちの一つの油圧ポンプはリフティングマグネットに電圧（電流）を送る発電機を駆動する油圧モータに方向切換弁を介して接続され、他の油圧ポンプは作業機用アタッチメント、旋回及び走行の駆動用に用いられている。
【０００３】
このような公知文献としては、例えば、特許文献１（特開２００２−３４９５０３号公報（第２〜第６頁、図２、図５、図８参照））と特許文献２（特開２００２−２１１８７３号公報（第２〜第９頁、図１、図５参照）とがある。
【０００４】
上記特許文献１記載の建設機械の発電機用油圧駆動装置は、油圧ショベルの作業用シリンダ、旋回モータ及び発電機を同時に駆動する複合操作においても高価で圧力変動による応答性が悪い分流弁を用いることなく、発電機の回転を一定に保つようにしたもので、図６に示すようにリフティングマグネット用発電機を駆動するために独立した油圧ポンプを設け、リフティングマグネットの励磁、消磁はリフティングマグネット用発電機を駆動する可変容量型油圧モータへの圧油の供給、遮断を行う開閉弁を切り換えることにより行い、オペレータが入力するエンジン回転指令信号、例えば比較的高負荷作業時に高回転数でエンジンを運転するＰモード又は燃費を重視して低回転数でエンジンを運転するＥモードを設定し、該エンジン回転指令信号に基づいて制御装置により前記可変容量型油圧モータの傾転角を制御し、リフティングマグネット用発電機を一定回転数で駆動するようにしたものである。
【０００５】
一方、特許文献２記載のリフティングマグネット付作業機械は、マグネットの運転開始時における発電機の出力低下によるマグネットの吸引力不足を防止し、また、マグネットでスクラップを吸着してブーム、アーム等を動かす複合操作における作業機の作動速度の低下及びリフティングマグネットによる作業能率の低下を防止するようにしたもので、図７に示すように発電機用油圧ポンプにより油圧モータを駆動し、その油圧モータにより発電機を駆動してリフティングマグネットに送電し、発電機の作動状態を検出する作動検出手段（温度センサ、回転速度検出器、電流計）の出力信号に基づいて、発電機制御手段（リフマグ制御器）及び原動機制御手段（ポンプ制御器）を制御し、発電機回転速度の低下及び原動機回転速度の低下を防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、油圧ショベルの作業用シリンダ、旋回モータ及び発電機を同時に駆動する複合操作において、リフティングマグネットにより鉄板及び鉄屑を吸着する際、吸着初期において大きな吸引力を必要とするため過渡的に発電機の発電能力を大きくする必要があるが、上記特許文献１は上記複合操作を行う場合、すなわち、エンジン回転数を変化させて使用する場合においても発電機の回転を一定に保つことができるものの、リフティングマグネットの吸着初期に必要とされる発電機の発電能力に対しては十分でなく、鉄板及び鉄屑の吸着力に欠けるという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２は、発電機回転速度及び原動機回転速度の低下を防止するものであるが、運転開始時の過渡的なピーク電流により発電機負荷が上昇した場合、供給油路リリーフ弁の設定圧を高くして供給リリーフ弁から圧油が逃げないようにして発電機回転速度の低下を防止し、また、作業機ポンプの投入トルクを制御して、原動機回転速度の低下を防止するもので、特にマグネット温度が低いとき、すなわち、マグネットの吸着初期においては発電機ポンプの投入トルクを高くし、温度が上昇するのにしたがってトルク値を下げるように設定されており、マグネット吸着初期においてはエンジントルクのうち発電機ポンプ投入トルクの割合が高くなり、その結果、作業機ポンプ投入トルクの割合が低くなるためブーム、アーム等の作業スピードが低下して作業能率が下がり、また、誤操作、誤作動を招くおそれも生じるという問題がある。
【０００８】
リフマグ作業と他の操作（掘削・旋回・走行）を行う複合操作において、鉄板及び鉄屑の吸着を効率的かつ確実に行わせるためには、前述したようにリフティングマグネットのコイルに定格電圧以上の電圧を印加させる必要があり、そのためには、発電機の発電能力を高める必要があるが、この発電機の発電能力を高める方法として、引用文献２に開示されているような発電機用油圧ポンプの投入トルクを多くした場合、掘削・旋回・走行等の作業機用油圧ポンプ側のエンジントルクが減少し、掘削・旋回・走行等の作業スピードが低下するおそれがある。かかる発電機の発電能力を高めると共に、掘削・旋回・走行等の作業スピードの低下を防止する点に解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、作業機械に搭載されたエンジンと、該エンジンにより駆動される作業機用油圧ポンプ及び発電機用油圧ポンプと、該発電機用油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される発電機用油圧モータと、該発電機用油圧モータにより駆動されるリフティングマグネットへ電力を供給する発電機を設けた作業機械において、前記発電機用油圧ポンプと発電機用油圧モータを接続する油路の油圧を検出し、該圧力信号をコントローラに導出する圧力センサを設けると共に、前記発電機の駆動力を補助するアシストモータを設け、前記コントローラからの圧力信号に基づく前記油路の油圧が所定圧に達したときに前記アシストモータを駆動するようにしたリフティングマグネット付作業機械である。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、作業機械に搭載されたエンジンと、該エンジンにより駆動される作業機用油圧ポンプ及び発電機用油圧ポンプと、該発電機用油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される発電機用油圧モータと、該発電機用油圧モータにより駆動されるリフティングマグネットへ電力を供給する発電機を設けた作業機械において、該発電機又は発電機用油圧モータの回転数を検出し、該回転数信号をコントローラに導出する回転センサを設けると共に、前記発電機の駆動力を補助するアシストモータを設け、前記コントローラからの回転数信号に基づく前記発電機又は発電機用油圧モータの回転数が所定回転数以下になったときに前記アシストモータを駆動するようにしたリフティングマグネット付作業機械である。
【００１１】
そして、請求項３記載の発明は、前記アシストモータを電磁クラッチ及び伝動装置を介して前記発電機乃至発電機用油圧モータに連結し、前記油路の油圧が所定圧未満又は前記発電機若しくは発電機用油圧モータの回転数が所定回転数以上のときに前記電磁クラッチを遮断状態とし、前記油路の油圧が所定圧に達したとき又は前記発電機若しくは発電機用油圧モータの回転数が所定回転数未満のときに前記電磁クラッチが接続状態となるようにしたリフティングマグネット付作業機械である。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下本発明の一実施の形態を図１乃至図５に従って詳述する。図１は本発明を採用したリフティングマグネット付作業機械の全体側面図で、図２は本発明の実施形態に係るリフティングマグネット付作業機械の電気・油圧回路図であり、図３は本発明の他の実施形態に係るリフティングマグネット付作業機械の電気・油圧回路図である。また、図４は本発明の実施形態に係る発電機駆動部の詳細図であり、図５（Ａ）は本発明の実施形態に係るリフマグ電圧の経時変化を示す図で、
図５（Ｂ）は本発明の実施形態に係る発電機用油圧ポンプ吐出圧の経時変化を示す図である。
【００１３】
図１において、１は下部走行体であり、下部走行体１の上には上部旋回体２が装架され、上部旋回体２の前部にはアタッチメント３が俯仰動可能に枢着され、アタッチメント３の先端にはリフティングマグネット４が揺動可能に装着されている。
【００１４】
図２において、エンジン５の出力軸に作業機用油圧ポンプ６、７、８及び発電機用油圧ポンプ９が連結され、発電機用油圧ポンプ９は発電機用油圧モータ１０と油路１１で接続され、発電機用油圧モータ１０はタンク１２と油路１３で接続され、また、油路１１とタンク１２の間にはリリーフ弁１４が介装されている。発電機用油圧モータ１０の出力軸１０ａには伝動装置１５を介して発電機１６の入力軸１６ａが連結され、伝動装置１５には電磁クラッチ１７を介してアシストモータ１８が接続されている。油路１１からの分岐油路１９に圧力センサ（又は、圧力スイッチ、以下同じ。）２０が接続され、圧力センサ２０と前記アシストモータ１８及び電磁クラッチ１７は夫々コントローラ２１に接続され、コントローラ２１には電源２２が接続されている。そして、更に発電機１６は操作盤２３を介してリフティングマグネット４に接続されている。
【００１５】
図３は、図２における発電機用油圧モータに圧油を供給する油路１１の圧力を検出する圧力センサ２０の代わりに、発電機１６の入力軸１６ａの回転数を検出する回転センサ２４を設けたもので、図２から分岐油路１９と圧力センサ２０を取り除いて回転センサ２４を発電機１６の入力軸１６ａに設け、回転センサ２４とコントローラ２１を接続したものである。尚、回転センサ２４を発電機用油圧モータ１０の出力軸に設け、発電機用油圧モータ１０の出力軸１０ａの回転数を検出しても良い。
【００１６】
図４は発電機１６の駆動部を示したもので、発電機用油圧モータ１０の出力軸１０ａは伝動装置１５を構成するプーリ１５ａを介して発電機１６の入力軸１６ａに接続され、一方、アシストモータ１８の出力軸１８ａは電磁クラッチ１７を介して伝動装置１５を構成するプーリ１５ｂに断続可能に接続されている。そして、プーリ１５ｂとプーリ１５ａ間の動力伝達はＶベルト１５ｃにより行われる。
【００１７】
図５（Ａ）は操作盤２３の操作状態を示したもので、吸着初期にはリフティングマグネット４のコイル（図示省略）に十分な電流を流して鉄板や鉄屑の吸着が完全になされるように定格以上の電圧（Ｖｓ）を印加し、所定時間経過後に定格電圧（Ｖａ）に下げ、効率的で確実な吸着を行う必要がある。かかるリフティングマグネットへの電圧の供給を可能にするためには、発電機１６の発電能力を高めてやる必要があり、そのためには、図５（Ｂ）に示すように吸着初期に発電機用油圧モータ１０へ圧油を供給する油路１１の流量を増やして高圧（Ｐｍ）にする必要がある。一方、リフティングマグネット４の使用時に作業機の作業スピードの低下を防止するためには、作業機用油圧ポンプ６、７、８に一定のエンジントルクを確保する必要があり、そのためには、発電機用油圧ポンプ９に使用されるエンジントルクも所定トルク以下に抑える必要があり、発電機用油圧モータ１０へ圧油を供給する油路１１の圧力がＰｓを超えないように制御する必要がある。そのため、発電機用油圧ポンプ９を一定割合のエンジントルクで駆動するように設定すると共に、リリーフ弁１４のリリーフ圧を所定の油圧Ｐｓより少し高め（Ｐｓ’）に設定している。
【００１８】
本実施形態を以上のように構成したので、以下のように機能、動作する。請求項１記載の発明においては、先ずエンジンを始動し、発電機用油圧ポンプ９を駆動する。発電機用油圧ポンプ９の吐出油は油路１１を介して発電機用油圧モータ１０に導出され、発電機用油圧モータ１０の回転は出力軸１０ａ、プーリ１５ａ及び発電機１６の入力軸１６ａを介して発電機１６に伝達され、該発電機１６を駆動する。その際プーリ１５ａの回転は、Ｖベルト１５ｃ及びプーリ１５ｂを介して電磁クラッチ１７に伝達されるが、コントローラ２１から電磁クラッチ１７には信号が導出されていないため、電磁クラッチ１７は非接続となり、アシストモータ１８にプーリ１５ｂの回転は伝達されず、プーリ１５ｂは空転する。そして発電機１６から操作盤２３を介してリフティングマグネット４のコイルに電流が流れ、定格電圧（Ｖａ）を印加し、該リフティングマグネット４を励磁する。鉄板及び鉄屑吸着の初期においては、定格電圧（Ｖａ）による励磁だけでは吸着力が不足するが、発電機用油圧モータ１０へ圧油を供給する油路１１の油圧を圧力センサ（圧力スイッチ）２０で検出し、該油圧がＰｓに達した場合にコントローラ２１に圧力信号を導出し、該圧力信号によりアシストモータ１８が始動すると共に、コントローラ２１から電磁クラッチ１７に信号が導出され、アシストモータ１８とプーリ１５ｂが接続されてアシストモータ１８の動力がプーリ１５ｂ、Ｖベルト１５ｃ、プーリ１５ａを介して発電機１６に伝達される。その結果、発電機１６には発電機用油圧モータ１０による動力に加えてアシストモータ１８による動力が付加され、定格以上の電圧（Ｖｓ）をリフティングマグネット４のコイルに印加可能になり、鉄板及び鉄屑を保持するのに十分な吸着力を確保することができる。そして、所定時間経過後に前記コントローラ２１からアシストモータ１８及び電磁クラッチ１７へオフ信号が導出され、アシストモータ１８から発電機１６への動力伝達は遮断され、発電機１６は発電機用油圧モータ１０のみによって駆動され、リフティングマグネット４のコイルには定格電圧（Ｖａ）が印加される。
【００１９】
すなわち、従来装置では発電機用油圧モータ１０へ圧油を供給する油路１１の油圧は図５（Ｂ）の実線Ａのように変化するが、本発明の構成により発電機用油圧ポンプ９には一定割合のエンジントルクが割り振られると共に、前記リリーフ弁１４のリリーフ圧が所定の油圧Ｐｓより若干高めのＰｓ’に設定されているため、発電機用油圧ポンプ９に割り振られたエンジントルクにより定まる油路１１の所定の油圧Ｐｓで発電機用油圧モータ１０を駆動し、発電機１６に定格電圧（Ｖａ）を発電させる。従って、図５（Ｂ）の実線Ａの最大油圧Ｐｍと所定の油圧Ｐｓとの差圧（Ｐｍ−Ｐｓ）に相当する印加電圧が吸着初期には必要になるが、アシストモータ１８により発電機１６の発電能力を高めることにより、不足分が補充される。
【００２０】
次に、請求項２記載の発明は、発電機１６又は発電機用油圧モータ１０の回転数を回転センサ２４で検出し、検出された回転数が所定の回転数以下になった場合に、コントローラ２１を介してアシストモータ１８及び電磁クラッチ１７に導出し、アシストモータ１８の動力が伝動装置１５を介して発電機１６に伝達される。従って、請求項１記載の発明と概略同一の機能、動作が得られる。
【００２１】
本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は、上記一実施形態に於いて詳述した構成により、掘削・旋回・走行以外にリフマグ作業が可能な作業機械において、掘削・旋回・走行等の操作中にリフマグ作業を行った場合でも、リフティングマグネットの吸着能力の低下を防止でき、効率的で確実な吸着が可能となり、また、掘削・旋回・走行等のスピード（作業スピード）の低下も防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用したリフティングマグネット付作業機械の全体側面図を示す。
【図２】本発明の実施形態に係るリフティングマグネット付作業機械の電気・油圧回路図を示す。
【図３】本発明の他の実施形態に係るリフティングマグネット付作業機械の電気・油圧回路図を示す。
【図４】本発明の実施形態に係る発電機駆動部の詳細図を示す。
【図５】（Ａ）は本発明の実施形態に係るリフマグ電圧の経時変化を示す。
（Ｂ）本発明の実施形態に係る発電機用油圧ポンプ吐出圧の経時変化を示す。
【図６】従来のリフティングマグネット付作業機械の電気・油圧回路図を示す。
【図７】従来の他のリフティングマグネット付作業機械の電気・油圧回路図を示す。
【符号の説明】
４        リフティングマグネット
５            エンジン
９            発電機用油圧ポンプ
１０        発電機用油圧モータ
１１        油路
１４        リリーフ弁
１５        伝動装置
１５ａ  プーリ
１５ｂ  プーリ
１５ｃ  Ｖベルト
１６        発電機
１７        電磁クラッチ
１８        アシストモータ
２０        圧力センサ
２１        コントローラ
２３        操作盤
２４        回転センサ
【図１】
2005029320.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005029320.tif 000005
【図４】
2005029320.tif 000006
【図５】
2005029320.tif 000007
【図６】
2005029320.tif 000008
【図７】
2005029320.tif 000009