(57)【要約】【課題】リフティングマグネットへの電力を供給する動力ケーブルの絶縁抵抗の測定は、測定対象の動力ケーブルの端部を外してから絶縁抵抗計を用いて行う必要があり、作業に時間がかかるという問題があった。本発明は上記事情に鑑み、動力ケーブルの絶縁抵抗を簡易に測定することができ、制御部品の破損などの不具合の発生頻度を抑えることができる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であって、電力を出力する電源部と、電源部からの電力を制御するマグネット駆動回路と、マグネット駆動回路からケーブルを介して電力が供給されるリフティングマグネットと、このリフティングマグネットへ供給される電力の電流を測定する電流測定手段と、ケーブルの絶縁抵抗を計測する絶縁抵抗測定手段とを備える。【選択図】図１
2016185870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送物を吸着して搬送するリフティングマグネット装置であって、
電力を出力する電源部と、
該電源部からの電力を制御するマグネット駆動回路と、
前記マグネット駆動回路からケーブルを介して電力が供給されるリフティングマグネットと、
前記リフティングマグネットへ供給される電力の電流を測定する電流測定手段と、
前記ケーブルの絶縁抵抗を計測する絶縁抵抗測定手段と、を備える
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】
前記ケーブルは、前記マグネット駆動回路と前記リフティングマグネットとを接続するメインラインと、該メインラインの途中に並列に設けられたサブラインと、を有し、
前記電流測定手段は、前記メインライン中に設けられ、
前記絶縁抵抗測定手段は、前記電流測定手段と並列になるように前記サブライン中に設けられ、
前記サブラインには、電力の通電・非通電を切り替え可能なサブラインスイッチが設けられている、
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】
前記ケーブル中には、前記リフティングマグネットへの電力の供給・遮断を切り替え可能なメインラインスイッチを更に備え、
該メインラインスイッチは、前記メインラインに設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のリフティングマグネット装置。
【請求項４】
前記マグネット駆動回路は、前記電源部の正側出力端に接続される正側ラインと、前記電源部の負側出力端に接続される負側ラインと、を有し、
前記負側ラインには接地電位に接続される接地ラインスイッチが設けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載のリフティングマグネット装置。
【請求項５】
前記リフティングマグネット装置には、制御部が備えられ、
該制御部は、前記リフティングマグネットに電力が供給されて前記搬送物の吸着または搬送が行われている際、前記サブラインスイッチを開放させて前記絶縁抵抗測定手段に電流が供給されないようにする、
ことを特徴とする請求項２に記載のリフティングマグネット装置。
【請求項６】
前記リフティングマグネット装置の状態を表示する表示部を設け、
前記表示部には、前記絶縁抵抗測定手段で計測された結果が表示される、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のリフティングマグネット装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６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。
【発明の詳細な説明】
【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、動力ケーブルの絶縁抵抗を測定できる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、荷役作業や建設作業等において、鉄片などの搬送物を持ち上げるための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は、マグネットの励磁と消磁のみによって、鉄片を吸着、解放する。このためリフティングマグネット装置を構成する制御装置は、制御部品を過電流から保護する保護手段に加えて、特許文献１に示すような注意警告手段を用いて制御部品を保護すると同時に、操作者の意図することなしに鉄片が解放されるのを防止している。
【０００３】
ここで、リフティングマグネット装置の制御装置内にある部品等の不具合の多くは、機械的に稼働する部分の動力ケーブルの絶縁が破壊されることにより発生する。リフティングマグネットの位置変更による動作や、吸着された搬送対象物との接触により動力ケーブルの絶縁抵抗が低くなって、過電流が流れると、制御装置内の部品に不具合が生じる。よって、このような過電流が流れるような事態を事前に防止するために、リフティングマグネット装置の操作者は、動力ケーブルの絶縁抵抗を定期的に測定し、動力ケーブルの絶縁抵抗が下がってきた場合は、事前に動力ケーブルの交換を行う。しかし、絶縁抵抗の測定は、測定対象の動力ケーブルの端部を外してから絶縁抵抗計を用いて行う必要があり、作業に時間がかかるという問題があった。
【０００４】
また、操作者が検査を怠っていた場合には、過電流が流れ、制御部品の保護手段を交換したり、破損した制御部品自体を交換したりする必要が生じるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２２３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、動力ケーブルの絶縁抵抗を簡易に測定することができ、これにより制御部品の破損などの不具合の発生頻度を抑えることができるリフティングマグネット装置、およびこれを用いた作業車両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】
【０００７】
第１発明のリフティングマグネット装置は、電力を出力する電源部と、該電源部からの電力を制御するマグネット駆動回路と、このマグネット駆動回路からケーブルを介して電力が供給されるリフティングマグネットと、このリフティングマグネットへ供給される電力の電流を測定する電流測定手段と、ケーブルの絶縁抵抗を計測する絶縁抵抗測定手段とを備え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、ケーブルは、マグネット駆動回路とリフティングマグネットとを接続するメインラインと、このメインラインの途中に並列に設けられたサブラインと、を有し、電流測定手段はメインライン中に設けられ、絶縁抵抗測定手段は電流測定手段と並列になるようにサブライン中に設けられ、サブラインには、電力の通電・非通電を切り替え可能なサブラインスイッチが設けられてい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２発明において、ケーブル中に設けられ、リフティングマグネットへの電力の供給・遮断を切り替え可能なメインラインスイッチを更に備え、該メインラインスイッチは、メインラインに設けられてい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３発明において、マグネット駆動回路は、電源部の正側出力端に接続される正側ラインと、電源部の負側出力端に接続される負側ラインと、を有し、負側ラインには接地電位に接続される接地ラインスイッチが設けられていることを特徴とする。
第５発明のリフティングマグネット装置は、第２発明において、更に制御部が備えられ、制御部は、リフティングマグネットに電力が供給されて搬送物の吸着及び搬送が行われている際、サブラインスイッチを開放させて絶縁抵抗測定手段に電流が供給Ｓれないようにすることを特徴とする。
第６発明のリフティングマグネット装置は、第１発明から第５発明のいずれかの発明において、リフティングマグネット装置の状態を表示する表示部を設け、表示部には、絶縁抵抗測定手段で計測された結果が表示されることを特徴とする
第７発明の作業車両は、第１発明から第６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ていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、リフティングマグネットへ供給される電流を測定する電流測定手段と、ケーブルの絶縁抵抗測定手段とを備えていることにより、動力ケーブルの絶縁抵抗を容易に測定することができ、制御部品の破損する原因となる動力ケーブルの絶縁破壊を早期に知ることができる。よって制御部品などの不具合の発生頻度を抑えることができる。
第２発明によれば、ケーブルが、メインラインと、このメインラインに並列に設けられたサブラインとを有し、電流測定手段がメインライン中に、絶縁抵抗測定手段が電流測定手段と並列になるようにサブライン中に設けられており、サブラインに電力の通電・非通電を切り替え可能なサブラインスイッチが設けられていることにより、通常の作業を行う際に、絶縁抵抗測定手段に大電流が流れることがなくなるので、絶縁抵抗測定手段を安価な構成とすることができる。
第３発明によれば、ケーブル中に、リフティングマグネットへの電力の供給・遮断を切り替え可能なメインラインスイッチを備え、このメインラインスイッチは、メインラインに設けられていることにより、リフティングマグネットを除くケーブルだけの絶縁抵抗を測定することが可能になる。
第４発明によれば、マグネット駆動回路は、電源部の正側出力端に接続される正側ラインと、電源部の負側出力端に接続される負側ラインと、を有し、この負側ラインには接地電位に接続される接地ラインスイッチが設けられていることにより、電源部の全電位差を利用してケーブルの絶縁抵抗を測定できる。これにより、測定のための電位差を大きくでき、精度よく絶縁抵抗を測定できる。
第５発明によれば、制御部は、リフティングマグネットに電力が供給されて半蔵物の吸着または搬送が行われている際、サブラインスイッチを開放させて絶縁抵抗測定手段に電流が供給されないようにすることにより、作業者が、サブラインスイッチを動作させる必要がなくなり、誤って絶縁抵抗測定手段に大電流が流れることがない。これにより絶縁抵抗測定手段が故障することが防止できる。
第６発明によれば、表示部に絶縁抵抗測定手段で計測された結果が表示されることにより、別途絶縁抵抗の表示器を設ける必要がなくなる。
第７発明によれば、作業車両にリフティングマグネット装置が搭載されていることにより、様々な形状の鉄片を持ち上げ、その鉄片によって動力ケーブルが破損するケースが多い作業車両において、容易に動力ケーブルの絶縁抵抗を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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回路の回路構成図である。
【図２】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。
【図３】（Ａ）リフティングマグネットの両端に印可される電圧の時間波形を示すグラフである。（Ｂ）リフティングマグネットに供給される電流の時間波形を示すグラフである。
【図４】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回路の回路構成図である。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、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２を図面に基づき説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。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及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、ベースをゲート、コレクタをドレイン、エミッタをソースとそれぞれ読み替えるものとする。
【００１１】
図２には、第１実施形態に係るリフティングマグネット装置２のブロック構成図を示す。リフティングマグネット１０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の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２の構成は、鉄片を吸着および解放するリフティングマグネット１０と、このリフティングマグネット１０に電力を供給するマグネット制御部３と、マグネット制御部３を操作と情報を表示するための入出力・表示部４と、マグネット制御部３に三相交流電力を供給する交流発電機（同期発電機）１８とを備えている。本実施形態で交流発電機１８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。交流発電機１８は電力を供給（出力）する電源部である。
【００１２】
マグネット制御部３は、マグネット駆動回路３１と、ブリッジドライバ３２と、制御部３３と、通信回路３４とを有している。マグネット駆動回路３１には、交流発電機１８から三相交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ３が供給される。マグネット駆動回路３１は、リフティングマグネット１０に電力を供給する回路であり、リフティングマグネット１０を流れる電流の向きを制御するＨブリッジ回路を含んで構成されている。ブリッジドライバ３２は、このＨブリッジ回路を駆動する回路である。制御部３３は、マグネット１０へ供給される電流及び電圧を、ブリッジドライバ３２を介して制御する。
【００１３】
制御部３３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、制御信号の入出力・表示を、通信回路３４を通じて行う。通信回路３４は、リフティングマグネット装置２の操作者の操作する入出力・表示部４にある通信回路４３と、配線１６を介して接続されており、通信回路４３との間で通信を行う。なお、マグネット駆動回路３１、ブリッジドライバ３２、制御部３３、及び通信回路３４は、一つの筐体３５内に収容されている。入出力・表示部４は請求項では表示部と称することとする。
【００１４】
入出力・表示部４は、操作者の動作指令の入出力用の入出力・表示装置４０と、信号処理部４２と、通信回路４３とを有している。入出力・表示装置４０は、リフティングマグネット１０に供給される電流および電圧に関わる設定入力を操作者から受け付ける機能を有する。信号処理部４２は、通信回路４３を介して受け取った信号に基づいて、操作者に制御部３３等の状態を覚知させたり、操作者の入力信号に基づいて通信回路４３を介して、マグネット制御部３の制御部３３に指令を与えたりする。なお、入出力・表示装置４０、信号処理部４２、及び通信回路４３は、一つの筐体４５内に収容されている。
【００１５】
マグネット操作部５は、リフティングマグネット１０の励磁動作および解放動作を操作者が操作するための装置であり、入出力・表示部４と共に配置されている。マグネット操作部５は、二つのスイッチ５１、５２を有している。スイッチ５１、５２の一方の端子は互いに接続されると共に、マグネット駆動回路３１と配線５３を介して接続され、マグネット駆動回路３１内部で定電位線と接続されている。また、スイッチ５１，５２の他方の端子はそれぞれ配線５４，５５を介してマグネット駆動回路３１の制御部３３と接続されている。
【００１６】
例えば、スイッチ５１を操作者が押すと配線５４を介して所定電位が制御部３３へ伝わり、制御部３３は、リフティングマグネット１０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３２を制御する。また、スイッチ５２を操作者が押すと配線５５を介して所定電位が制御部３３へ伝わり、制御部３３は、リフティングマグネット１０へ逆方向電流（解放電流）が供給されるようにブリッジドライバ３２を制御する。或いは、制御部３３が配線５４の電位のみ認識し、スイッチ５１が一度押されるとリフティングマグネット１０へ励磁電流が供給され、スイッチ５１が再度押されるとリフティングマグネット１０へ解放電流が供給されるようにしてもよい。
【００１７】
漏電操作部６は、リフティングマグネット装置２の漏電を検出する際の操作をするための装置で、３つのスイッチ６１、６２、６３を有している。スイッチ６１は、通常運転を行うためのスイッチである。スイッチ６２は、リフティングマグネット１０に電流を流しながら漏電検出を行うスイッチである。スイッチ６３は、リフティングマグネット１０に電流が流れないようにしながら漏電検出を行うスイッチである。また、スイッチ６１、６２、６３端子は、それぞれ配線６４を介してマグネット駆動回路３１の制御部３３と接続されている。
【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２を構成するマグネット制御部３の回路構成図を示す。図１に示すように、マグネット制御部３は、直流電源部３６、Ｈブリッジ回路部３７、及びコンデンサ３８を有する。なお図１は、リフティングマグネット装置２が、励磁電流や消磁電流を流す通常運転時の回路の状態を示し、絶縁抵抗測定時の回路の状態は後述する。
【００１９】
直流電源部３６は、交流発電機１８から供給された三相交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ３を直流電源電圧ＶＤＣへ変換するための回路部分である。本実施形態の直流電源部３６は、６個のダイオード３６ａ〜３６ｆ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。なお、直流電源部３６は、これ以外にも例えばサイリスタを用いた純ブリッジ回路や、ダイオード及びサイリスタを用いた混合ブリッジ回路によって構成されてもよい。直流電源部３６が純ブリッジ回路や混合ブリッジ回路によって構成される場合、サイリスタは、図示しない位相制御回路によって所定の制御角で位相制御される。
【００２０】
Ｈブリッジ回路部３７は、リフティングマグネット１０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３７は、４つのｎｐｎ型トランジスタ３７ａ〜３７ｄと、該４つのトランジスタ３７ａ〜３７ｄ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４つのダイオード（フライホイール）３７ｅ〜３７ｈと、リフティングマグネット１０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３７ｉ及び３７ｊとを含むＨブリッジ回路によって構成されている。
【００２１】
具体的には、トランジスタ３７ａの一方の電流端子は直流電源部３６の正側出力端３６ｇに電気的に接続されており、トランジスタ３７ａの他方の電流端子は端子３７ｉに電気的に接続されている。直流電源部３６の正側出力端に接続されるケーブルは、正側ライン３９ａと称する。トランジスタ３７ｂの一方の電流端子は端子３７ｉに電気的に接続されており、トランジスタ３７ｂの他方の電流端子は直流電源部３６の負側出力端３６ｈに電気的に接続されている。直流電源部３６の負側出力端に接続されるケーブルは負側ライン３９ｂと称する。トランジスタ３７ｃの一方の電流端子は直流電源部３６の正側出力端３６ｇに電気的に接続されており、トランジスタ３７ｃの他方の電流端子は端子３７ｊに電気的に接続されている。トランジスタ３７ｄの一方の電流端子は端子３７ｊに電気的に接続されており、トランジスタ３７ｄの他方の電流端子は直流電源部３６の負側出力端３６ｈに電気的に接続されている。また、ダイオード３７ｅ〜３７ｈのアノードは、それぞれトランジスタ３７ａ〜３７ｄの他方の電流端子に電気的に接続されており、ダイオード３７ｅ〜３７ｈのカソードは、それぞれトランジスタ３７ａ〜３７ｄの一方の電流端子に電気的に接続されている。
【００２２】
各トランジスタ３７ａ〜３７ｄの制御端子（ベースまたはゲート）はブリッジドライバ３２と電気的に接続されており、各トランジスタ３７ａ〜３７ｄにおける電流端子間の導通状態は、ブリッジドライバ３２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、トランジスタ３７ａ及び３７ｄ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が、トランジスタ３７ａ、端子３７ｉ、マグネット１０、端子３７ｊ、及びトランジスタ３７ｄの順に流れる。また、トランジスタ３７ｂ及び３７ｃ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消磁電流が、トランジスタ３７ｃ、端子３７ｊ、マグネット１０、端子３７ｉ、及びトランジスタ３７ｂの順に流れる。
【００２３】
ブリッジドライバ３２は、制御部３３の出力信号に応じてトランジスタ３７ａ〜３７ｄの何れかを導通させる。制御部３３は、図２に示したマグネット操作部５から提供される信号に基づいて、トランジスタ３７ａ〜３７ｄ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３２は、トランジスタ３７ａ〜３７ｄを必要に応じて断続的に導通させ、マグネット１０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３３によって制御される。
【００２４】
コンデンサ３８は、リフティングマグネット１０への励磁電流のリップル軽減のために設けられている。コンデンサ３８は、直流電源部３６の正側出力端３６ｇと負側出力端３６ｈとの間に電気的に接続されている。
【００２５】
図１に示すように、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２は、Ｈブリッジ回路部３７にあるＨブリッジ回路とリフティングマグネット１０との間に、電流測定手段２１と、絶縁抵抗測定手段２２とが設けられている。電流測定手段２１は、リフティングマグネット１０に供給される電流の大きさを測定する測定器で、例えば、シャント抵抗器と、そのシャント抵抗器の両端電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機とから構成されている。本実施形態では、絶縁抵抗測定手段２２の構成も、電流測定手段２１と同様であるが、漏電を検出するためのものであるので、微小な電流を検出することが可能な構成とされている。なお、絶縁抵抗測定手段２２を、シャント抵抗器等からなる電流計で構成したが、微細な電流を測定できるものであれば特にこれに限定されない。例えば、電流が流れることにより発熱する半導体などを用いることもできる。
【００２６】
絶縁抵抗測定手段２２は、Ｈブリッジ回路とリフティングマグネット１０との「間に」設けられていると表現されているが、これは絶縁抵抗手段２２が電気的に直列にこれらの要素の間に配置されている場合と、これらの要素を結合するケーブルと電気的に並列に配置されている場合を含む。また、本実施形態では、絶縁抵抗測定手段２２をＨブリッジ回路とリフティングマグネット１０との間に設けたが、絶縁抵抗測定手段２２を設ける場所は、直流電源部３６とＨブリッジ回路の間に設けても問題ない。
【００２７】
マグネット駆動回路３１を構成するＨブリッジ回路と、リフティングマグネット１０とは、ケーブルを介して電気的に接続されている。このケーブルは、マグネット駆動回路３１とリフティングマグネットとを接続するメインラインと、このメインラインの途中に設けられたサブラインとを有する。絶縁抵抗測定手段２２は、電流測定手段２１と並列に位置するように設けられている。すなわち、電流測定手段２１はメインライン上に設けられており、絶縁抵抗測定手段２２はサブライン上に設けられている。そして、電流測定手段２１へ通電させるか否かを操作する第１スイッチ２５と絶縁抵抗測定手段２２へ通電させるか否かを操作する第２スイッチ２６、すなわちサブラインスイッチと、が設けられている。この第１スイッチ２５と第２スイッチ２６とは排他制御される。すなわち、第１スイッチ２５が閉じて電流測定手段２１が通電されているときには、第２スイッチ２６は開放され絶縁抵抗測定手段２２には通電されず、逆に絶縁抵抗測定手段２２が通電されているときには電流測定手段２１には通電されない。
【００２８】
Ｈブリッジ回路部３７と、リフティングマグネット１０との間は、数ｍｍから数十ｍｍの直径の動力ケーブルで接続されている。この動力ケーブルのうち、リフティングマグネット１０で荷役を行う際可動する部分が、第１ケーブル２３、および第２ケーブル２４である。この第１ケーブル２３および第２ケーブル２４の長さは、リフティングマグネット１０の可動距離や可動部分の長さによって異なるが、リフティングマグネット１０が油圧ショベルに搭載される場合は、１０数ｍの長さになる。なお、第１ケーブル２３は、リフティングマグネット１０を励磁する際に正電位側となる動力ケーブルであり、第２ケーブル２４はリフティングマグネット１０を消磁する際に正電位側となる動力ケーブルである。
【００２９】
リフティングマグネット１０を励磁および消磁する通常運転時は、第１ケーブル２３と第２ケーブル２４が、リフティングマグネット１０と接続されている。また、リフティングマグネット１０近傍で、第１ケーブル２３と第２ケーブル２４には、電気的に接続を遮断するする第３スイッチ２７−１、２７−２であるメインラインスイッチが設けられている。漏電検出時にこの第３スイッチ２７−１、２７−２が開かれると、リフティングマグネット１０に電流は流れない。
【００３０】
直流電源部３６からＨブリッジ回路部３７側（駆動電流が交流発電機１８側に戻る側）でトランジスタ３７ｂ、３７ｄ側の電源線とフレームグランドとの間には、第４スイッチ２８である接地ラインスイッチが設けられている。この第４スイッチ２８が閉の状態では、前記電源線がフレームグランドに接続する。
【００３１】
ここで、通常運転時のマグネット駆動回路３１の動作について説明する。図３（Ａ）は、リフティングマグネット１０の両端に印加される電圧の時間波形を示すグラフを表わし、図３（Ｂ）はリフティングマグネット１０に供給される電流の時間波形を示すグラフである。図３（Ｂ）は電流測定手段２１で測定した結果である。なお、上述したようにリフティングマグネット１０への印加電圧はＰＷＭによって調整されるが、図３（Ａ）においては、ＰＷＭにおける電圧変化を時間的に平均化して得られる実効電圧の値を示している。また、図３（Ａ），（Ｂ）における電圧及び電流の符号については、図２での励磁電流の向き（端子３７ｉからリフティングマグネット１０へ電流が流れる向き）を正としている。
【００３２】
まず、或る時刻ｔ０において、交流発電機１８が駆動されることにより、直流電源部３６に三相交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ３が提供される。三相交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ３は、直流電源部３６によって直流電源電圧ＶＤＣに変換される。続いて、マグネット操作部５のスイッチ５１（または５２）を操作者が押すと（時刻ｔ１）、制御部３３はリフティングマグネット１０の励磁を開始する。すなわち、制御部３３の指示を受けたブリッジドライバ３２は、Ｈブリッジ回路部３７のトランジスタ３７ａ及び３７ｄを導通させる。これにより、リフティングマグネット１０に励磁電流が流れる。
【００３３】
制御部３３は、最初の期間Ｔ１において、ＰＷＭのデューティ比を最大の１００％として励磁電圧（実効値）を最大値ＶＯＳとする。この期間Ｔ１をオーバーシュート期間（ＯＳ期間）と称し、リフティングマグネット１０への励磁電流Ｉ１を短時間で立ち上げるための期間である。また、制御部３３は、期間Ｔ１の次の期間Ｔ２において、ＰＷＭのデューティ比を最大より低下させて（例えば９０％）、励磁電圧（実効値）をＶＯＥ（＜ＶＯＳ）とする。この期間Ｔ２をオーバーエキサイト期間（ＯＥ期間）と称し、吊荷を容易に捕捉できるようにリフティングマグネット１０の磁力を一時的に高める期間である。また、制御部３３は、期間Ｔ２の次の期間Ｔ３において、ＰＷＭのデューティ比を更に低下させて、励磁電圧（実効値）をＶＲＡ（＜ＶＯＥ）とする。この期間Ｔ３を定格励磁期間と称し、リフティングマグネット１０の定格電力付近の電力を供給しつつ励磁状態を維持する期間である。なお、定格励磁期間Ｔ３は、次の解放動作へ移行するまで継続される。
【００３４】
このような励磁電力をリフティングマグネット１０へ供給することにより、リフティングマグネット１０が励磁され、鉄片等の吊荷を吸着して持ち上げることが可能となる。
【００３５】
続いて、リフティングマグネット１０から鉄片等を解放するための動作に移る。マグネット操作部５の他方のスイッチ５２（または５１）を操作者が押すと（時刻ｔ２）、制御部３３はリフティングマグネット１０の消磁を開始する。すなわち、制御部３３の指示を受けたブリッジドライバ３２は、Ｈブリッジ回路部３７のトランジスタ３７ａ及び３７ｄを非導通とし、トランジスタ３７ｂ及び３７ｃを導通させる。これにより、リフティングマグネット１０に流れる電流の向きが反転し、解放電流が流れる（期間Ｔ４）。この解放電流は、リフティングマグネット１０のインダクタンスの影響から或る時定数でもって所定値に近づく。これにより、マグネット１０および吊荷が消磁され、吊荷が開放される。制御部３３は、解放電流の大きさが設定値ＩＬＭに達すると、Ｈブリッジ回路部３７のトランジスタ３７ｂ及び３７ｃを非導通とし、電力回生のためトランジスタ３７ａ及び３７ｄを一定時間だけ導通させた後（期間Ｔ５）、全てのトランジスタ３７ａ〜３７ｄを非導通として電力供給を停止する。
【００３６】
次に、漏電検出時、すなわち動力ケーブル絶縁抵抗測定時の、マグネット駆動回路３１の動作について説明する。リフティングマグネット装置２の操作者は、始業前点検等の際に漏電検出を行う。操作者は、漏電操作部６のスイッチ６２を押して第１の漏電検出モードを行うと、制御部３３は交流発電機１８を駆動し、直流電源部３６に三相交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ３が供給される。制御部３３は、第２スイッチ２６、第３スイッチ２７−１、２７−２を導通させ、第４スイッチ２８も導通させる。第２スイッチ２６が導通されると第１スイッチ２５は非導通になる。この状態で、制御部３３は、Ｈブリッジ回路部３７のトランジスタ３７ａをオンさせ、トランジスタ３７ｂ、３７ｃ、３７ｄをオフして、直流電圧を第１ケーブル２３と第２ケーブル２４とに付加する。このとき、リフティングマグネット１０と第１ケーブル２３と第２ケーブル２４とのいずれかの場所で絶縁が悪くなっていると、トランジスタ３７ａから第１ケーブル２３を介して、リフティングマグネット１０と第１ケーブル２３と第２ケーブル２４とのいずれかから漏電した電流がフレームグランドを介してスイッチ２８側に流れ、直流電源部３６側に戻る。すると、絶縁抵抗測定手段２２が微弱な数ミリアンペアから数十アンペア程度の電流を検知し、この値から算出された抵抗値を制御部３３は入出力・表示部４０上に表示させる。表示された値が、あらかじめ定めた閾値よりも小さいときは、漏電はないので、操作者は通常の業務を行う。閾値以上であると、操作者は動力ケーブルである第１ケーブル２３と第２ケーブル２４とを交換する。
【００３７】
リフティングマグネット１０へ供給される電流を測定する電流測定手段２１と、Ｈブリッジ回路とリフティングマグネット１０とが接続されている動力ケーブルの絶縁抵抗測定手段２２とが、設けられていることにより、動力ケーブルの絶縁抵抗を容易に測定することができ、制御部品の破損する原因となる動力ケーブルの絶縁破壊を早期に知ることができる。よって制御部品などの不具合の発生頻度を抑えることができる。
【００３８】
絶縁抵抗測定手段２２が、直流電源部３６からの直流電圧を付加させて、動力ケーブルの絶縁抵抗を測定することにより、絶縁抵抗測定のために必要な高電圧を、既存の設備から得ることができる。よって、コストを抑えながら動力ケーブルの絶縁抵抗の測定を容易に行うことができる。
【００３９】
絶縁抵抗測定手段２２は、電流測定手段２１と並列に位置するように設けられており、電流測定手段２１により電流が測定されているときは、絶縁抵抗測定手段２２には電流が供給されないことにより、通常運転時に流れる数百アンペアの電流が、絶縁抵抗測定手段２２に付加されることがなくなる。よって安価な絶縁抵抗測定手段２２を使用することができる。
【００４０】
リフティングマグネット装置２の制御部３３は、測定指示信号にしたがって、Ｈブリッジ回路部３７を接地した以後に、絶縁抵抗測定手段２２に直流電源部３６から電圧を付加させることにより、リフティングマグネット装置２の操作者が、ボタンを押すなどの簡易な操作により、漏電を検出することができる。
【００４１】
制御部３３は、測定指示信号にしたがって、動力ケーブルを構成する第１ケーブル２３と第２ケーブル２４との第３スイッチ２７−１、２７−２を接続することにより、リフティングマグネット１０と動力ケーブル全体の漏電を一度の操作で検出することができる。
【００４２】
次に、第２実施形態に係るリフティングマグネット装置の、漏電検出時のマグネット駆動回路３１の動作について説明する。リフティングマグネット装置２の操作者は、始業前点検等の際に漏電検出を行う。操作者は、漏電操作部６のスイッチ６３を押して第２の漏電検出モードを行うと、制御部３３は交流発電機１８を駆動し、直流電源部３６に三相交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ３が供給される。制御部３３は、第２スイッチ２６、第３スイッチ２７−１、２７−２を開放させ、第４スイッチ２８も開放させる。第２スイッチ２６が導通されると第１スイッチ２５は非導通になる。この状態で、制御部３３は、Ｈブリッジ回路部３７のトランジスタ３７ａと３７ｄをオンさせ、トランジスタ３７ｂ、３７ｃをオフして、直流電圧を第１ケーブル２３と第２ケーブル２４とに付加する。このとき、第１ケーブル２３と第２ケーブル２４との絶縁が悪くなっていると、トランジスタ３７ａから第１ケーブル２３を介して、第２ケーブル２４に漏電した電流が流れる。そして、第２ケーブル２４からトランジスタ３７ｄを介して直流電源部３６側に戻る。すると、絶縁抵抗測定手段２２が微弱な数ミリアンペアから数十アンペア程度の電流を検知し、この値から算出された抵抗値を制御部３３は入出力・表示装置４０上に表示させる。表示された値が、あらかじめ定めた閾値よりも小さいときは、漏電はないので、操作者は通常の業務を行う。閾値以上であると、操作者は動力ケーブルである第１ケーブル２３と第２ケーブル２４とを交換する。
【００４３】
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２の、マグネット駆動回路３１の回路構成図を示す。第１実施形態とは、Ｈブリッジ回路部３７とリフティングマグネット１０との間の回路のみが相違している。
【００４４】
第３実施形態では、第１ケーブル２３の電流測定手段２１よりリフティングマグネット１０側に、絶縁抵抗測定手段２２が設けられ、電流測定手段２１と絶縁抵抗測定手段２２との間に第１スイッチ２５が設けられている。第１ケーブル２３に、電流測定手段２１と絶縁抵抗測定手段２２が直列に設けられている。また、絶縁抵抗測定手段２２を迂回して電気をリフティングマグネット装置２側に流すために、第１ケーブル２３の第１スイッチ２５の手前から絶縁抵抗測定手段２２のリフティングマグネット装置２側を接続する第３ケーブル２９が設けられている。第３ケーブル２９には第２スイッチ２６が設けられている。
【００４５】
リフティングマグネット装置２の通常運転時は、第１スイッチ２５を開放させると共に第２スイッチ２６を閉じ、第３ケーブル２９によりリフティングマグネット１０と、Ｈブリッジ回路部３７とを電気的に接続している。漏電検出時は、第１スイッチ２５を閉じて接続すると共に、第２スイッチ２６を開いて、絶縁抵抗測定手段２２に電源側から電流が流れるようにする。
【００４６】
第３実施形態に係るリフティングマグネット装置の、漏電検出時のマグネット駆動回路３１の動作について、第１実施形態と相違する点を説明する。漏電操作部６のスイッチ６２かスイッチ６３を押して漏電検出モードを行うと、制御部３３は交流発電機１８を駆動し、直流電源部３６に三相交流電圧ＶＡＣ１〜ＶＡＣ３が供給される。制御部３３は、第１スイッチ２５を閉じて導通させ、絶縁抵抗測定手段２２に電源側からの電流が流れるようにする。このことにより、絶縁抵抗測定手段２２が漏電の電流を計測できる状態になる。その後の制御部３３の動作は、第１、第２実施形態と同様である。
【００４７】
図５は、本発明に係るリフティングマグネット装置２が搭載される作業車両１の構成を示す斜視図である。作業車両１は、リフティングマグネット１０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１は、アーム１２の先端に、鋼材などの吊荷９０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１０が備えられており、リフティングマグネット１０の位置や励磁動作および解放動作を操作する操作者を収容する運転室１４を備えている。
【００４８】
また、マグネット制御部３は運転室１４の外部に設置されており、入出力・表示部４は運転室１４の内部に設置されている。作業車両１は、この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、マグネット制御部３に三相交流電力を供給する交流発電機（同期発電機）１８は、この油圧モータによって駆動される。
【００４９】
作業車両１にリフティングマグネット装置２が搭載されていることにより、様々な形状の鉄片を持ち上げ、その鉄片によって動力ケーブルが破損するケースが多い作業車両１において、容易に動力ケーブルの絶縁抵抗を測定できる。
【００５０】
マグネット制御部３に三相交流電力を供給する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、交流発電機１８が、大容量のリチウムイオン電池のような蓄電装置で構成されているものに用いることもできる。この場合、直流電源部３６は不要で、蓄電装置は、請求項の電源部となる。
【００５１】
また、３つの実施形態のいずれも、電流測定手段２１と、絶縁抵抗測定手段２２とを別の要素であるように記載したが、これに限定されない。たとえば一つのシャント抵抗器を動力ケーブルに設け、通常運転時と漏電検出時とで、そこから出てくる電圧信号に対応する表示装置を切り替えることで実体として一つの電流計で２つの手段を兼用することも可能である。
【００５２】
また、３つの実施形態のいずれも、交流発電機１８からの交流電源を直流電源部３６で直流に変換し、Ｈブリッジ回路３７を介してリフティングマグネット１０に供給する例で説明したが、これに限定されない。例えば、交流を直流に変換する直流電源部３６とＨブリッジ回路３７を兼ねた、サイリスタ式交直変換装置を設けても可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  作業車両
２  リフティングマグネット装置
１０  リフティングマグネット
２１  電流測定手段
２２  絶縁抵抗測定手段
３３  制御部
３６  直流電源部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【図５】
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