(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊り上げ電磁石の励磁コイルを２分割することにより構成した第１及び第２の励磁コイルと、前記第１及び第２の励磁コイルを励磁する直流定電圧電源とを備え、前記第１及び第２の励磁コイルが、ヨーク部の内極と外極との間に上下２層にして分割配置され、励磁の初期には、前記直流定電圧電源に対し前記第１及び第２の励磁コイルに並列に接続して励磁電流を流し、所定時間後に前記直流定電圧電源に前記第１及び第２の励磁コイルを直列に接続するように切り替えて、励磁電流を流すようにするコイル励磁用制御回路を設けたことを特徴とするアタッチメント用吊り上げ電磁石。
【請求項２】
上記第１及び第２の励磁コイルをほぼ均等に分割したことを特徴とする請求項１に記載のアタッチメント用吊り上げ電磁石。
【請求項３】
上記コイル励磁用制御回路に短絡防止用の直列保護抵抗器を備えるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアタッチメント用吊り上げ電磁石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等のアーム先端に取り付けて、スクラップ鋼材等を吊り上げるアタッチメント用吊り上げ電磁石の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、油圧ショベル等のアーム先端に取り付けてスクラップ鋼材等を吊り上げるアタッチメント用吊り上げ電磁石が実用に供されている。
例えば、消費電力が１０ｋＷ以上のアタッチメント用吊り上げ電磁石を励磁するときの工程について、図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
図３（Ａ）は、上記従来のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルに用いるコイル励磁用制御回路を示す図で、同図（Ｂ）は当該吊り上げ電磁石の励磁電流の経時変化を示す特性図である。
【０００３】
図３（Ａ）において、Ｅｎは、上記従来のアタッチメント用吊り上げ電磁石を取り付けた油圧ショベル等（図示せず）の駆動用のエンジン、ＧはエンジンＥｎに駆動される直流発電機、Ｅｘは励磁機である。
また、Ｃは吊り上げ電磁石ＬＭの励磁コイル、ＭＣ１とＭＣ２は接点等のスイッチ、Ｒは短絡保護用の抵抗器、Ｃｇは発電機Ｇの界磁コイルである。
なお、１０ｋＷ以上の吊り上げ電磁石ＬＭの励磁コイルＣには、図３（Ａ）に示すような励磁コイル専用の直流発電機Ｇを用いるか、又は図示しないが、交流発電機と整流器との組み合わせにより、励磁コイルＣに図３（Ｂ）に示すような経時変化の電圧を印可して励磁するようにしている。
【０００４】
この場合、励磁の初期の３〜１０秒間は、スイッチＭ１、ＭＣ２を閉じて励磁機Ｅｘにより磁界コイルＣｇを過励磁して直流発電機Ｇの電圧を上げて、例えば、図３（Ｂ）に示すように、２９０Ｖの直流電圧を励磁コイルＣにかけて当該吊り上げ電磁石の磁極を過励磁し、電流の立ち上げ時間を短くして、吊り上げ作業の作業効率の向上を図っている。
一方、吊り上げ電磁石の吸着力が安定するスクラップ鋼材等（図示せず）の搬送時には、スイッチＭＣ２を開いて、２００Ｖの直流電圧に切り替えることにより、所望の吸着力として、吊り上げ電磁石の消費電力の増大を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、消費電力が上述した吊り上げ電磁石よりも少なくてもよい油圧ショベル用の吊り上げ電磁石のようなアタッチメント用吊り上げ電磁石については、その電源として小型の直流発電機又は蓄電池を使用する場合がある。
この場合、例えば２４Ｖの直流定電圧でスイッチを開閉することにより、吊り上げ電磁石の励磁を調節することになるが、吊り上げ電磁石の励磁コイルは自己インダクタンスを有するため、吊り上げ電磁石の励磁初期時の電流立ち上がりが遅く、特に、スクラップ鋼材を移載する場合は頻繁に電源スイッチをオンオフする必要があるが、これにより作業性効率が低下するという問題があった。
【０００６】
ここで、２４Ｖの直流電源により、従来のアタッチメント用吊り上げ電磁石を励磁する場合を図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
図４（Ａ）は、従来の小型のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルに用いる励磁用制御回路を示す図で、同図（Ｂ）は当該吊り上げ電磁石の励磁電流の経時変化を示す特性図である。
図４（Ａ）において、ＢＴは蓄電池、ＭＣは接点等のスイッチである。
なお、Ｃは吊り上げ電磁石ＬＭの励磁コイル、Ｅｎは駆動用のエンジンで、Ｅｘは励磁機である。
【０００７】
この構成において、図４（Ａ）のコイル励磁用制御回路のスイッチＭＣを入れると、同図（Ｂ）の励磁電流の経時変化に示すように、電流が所望の電流値の６３．２％になるのに要する時間（以下、時定数τという。）が大きい。
ところで、上述の油圧ショベル用のアタッチメント用吊り上げ電磁石によるスクラップ鋼材の移載作業では、１５〜３０秒に１回吊り上げ作業を行うので、時定数τが大きな値であると、上記したようにその吊り上げ作業に支障を来すことになる。
本発明は、上記課題（問題点）を解決し、吊り上げ電磁石の励磁コイルの励磁電流の立ち上がり時間を短縮するとともに、消費電力の増大を抑えるようにしたアタッチメント用吊り上げ電磁石を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石は、上記課題を解決するために、請求項１に記載のものでは、吊り上げ電磁石の励磁コイルを２分割することにより構成した第１及び第２の励磁コイルと、前記第１及び第２の励磁コイルを励磁する直流定電圧電源とを備え、前記第１及び第２の励磁コイルが、ヨーク部の内極と外極との間に上下２層にして分割配置され、励磁の初期には、前記直流定電圧電源に対し前記第１及び第２の励磁コイルに並列に接続して励磁電流を流し、所定時間後に前記直流定電圧電源に前記第１及び第２の励磁コイルを直列に接続するように切り替えて、励磁電流を流すようにするコイル励磁用制御回路を設けるように構成した。
これにより、吊り上げ電磁石の励磁コイルの励磁電流の立ち上がり時間が短縮でき、スクラップ鋼材の吊り上げ作業の作業効率を向上させることができる。また、吊り上げ電磁石が所望の吸着力を得た後は、励磁コイルに並列に励磁電流を流していたのを、今度は直列に励磁電流を流すように切り替えると、吊り上げ電磁石の消費電力を抑えることができる。
【０００９】
請求項２に記載のアタッチメント用吊り上げ電磁石では、上記第１及び第２の励磁コイルをほぼ均等に分割するようにした。
このようにすると、コイルの巻線抵抗及び自己インダクタンスをほぼ均等に２分割することになるので、励磁電流も均等に流れ、励磁電流の立ち上がり時間が更に短縮でき、スクラップ鋼材の吊り上げ作業の作業効率を一層向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載のアタッチメント用吊り上げ電磁石では、上記コイル励磁用制御回路に短絡防止用の直列保護抵抗器を備えるように構成した。
このようにすると、スイッチ切替時の短絡を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石の一実施の形態を、図１及び図２（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
図１は、アタッチメント用吊り上げ電磁石に用いるコイル励磁用制御回路を示す図、図２（Ａ）は、当該吊り上げ電磁石の励磁コイルを上下に２分割して配置した状態を示す縦断側面図、また、同図（Ｂ）はコイル励磁用制御回路によりコイルに電流を流した場合の励磁電流の経時変化を、従来のものと比較して示した特性図である。
【００１２】
図１において、Ｃ１及びＣ２は、本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石１０の励磁コイルを、図２（Ａ）に示すように上下２層に分けて夫々均等に２分割して配置することにより構成した第１及び第２の励磁コイル、Ｍ１は、電磁開閉器等のスイッチよりなる初期励磁用スイッチ、Ｍ２も、電磁開閉器等のスイッチよりなる鋼材等の搬送に作動される搬送励磁用スイッチである。
また、Ｒｓは、各スイッチＭ１、Ｍ２切替時に挿入される短絡防止用の直列保護抵抗器、Ｅは蓄電池等の直流定電圧電源である。
また、図２（Ａ）において、１１ａ、１１ｂは外極、１２は内極、同図（Ｂ）において、Ｉ1は従来の吊り上げ電磁石の電流値、Ｉ2は本発明の吊り上げ電磁石の電流値、Ｉ0はスクラップ鋼材を吊り上げるのに必要な吸着力を得るための標準的な電流値である。なお、従来の吊り上げ電磁石の電流値Ｉ1は、図２（Ｂ）に示すように、十分な時間が経過した後は標準的な電流値Ｉ0となる。
【００１３】
以上の構成で、本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石１０の外極１１ａ、１１ｂ及び内極１２を、例えば、２４Ｖの直流定電圧電源Ｅにより励磁する場合、先ず、励磁の初期に初期励磁用スイッチＭ１をオンにし、第１の励磁コイルＣ１に励磁電流を流す。
次に、初期励磁用スイッチＭ１をオンした後、第１の励磁コイルＣ１に流れる励磁用電流値Ｉ2が、標準電流値Ｉ0即ち、
Ｉ0＝２４／（２×Ｒh）＝１２／Ｒh                    （１）
の値に近づいたタイミングで（例えば、２〜３秒後）初期励磁用スイッチＭ１をオフとし、搬送励磁用スイッチＭ２をオンとする。
なお、ここで、Ｒhは、第１及び第２の励磁コイルＣ１、Ｃ２の電気抵抗の値である。
【００１４】
従来のアタッチメント用吊り上げ電磁石では、励磁コイルの自己インダクタンスの値をＬ、電気抵抗の値をＲとすると、時定数τ0は、τ0＝Ｌ／Ｒである。
一方、本発明の吊り上げ電磁石では、その励磁コイルを均等に２分割したために、夫々の第１及び第２の励磁コイルＣ１、Ｃ２の電気抵抗の値Ｒhは前記抵抗の値Ｒの半分、同様に自己インダクタンスの値Ｌhも前記自己インダクタンスの値Ｌの半分となる。
ところで、短絡保護のために設けた直列保護抵抗器Ｒｓとして、抵抗値が第１及び第２の励磁コイルＣ１、Ｃ２の抵抗値Ｒhの１／３のものを用いたとすると、この場合の時定数τは、
τ＝Ｌh／(Ｒh＋Ｒh/3)＝Ｌh/(1.33・Ｒh)＝(Ｌ/Ｒ)/1.33＝τ0/1.33
となる。
また、各励磁コイルＣ１、Ｃ２に流れる励磁用電流値Ｉ2も、
Ｉ2＝24／1.33・Ｒh＝18／Ｒh＝1.5・Ｉ0
となる。
従って、時定数τを従来のものの時定数τ0に比較して７５％に小さくできるほか、励磁用電流値Ｉ2も十分な時間経過後は、標準電流値Ｉ0の約１．５倍となる値となるため、図２（Ｂ）に示すような電流立ち上がり曲線になり、立ち上がり時間を従来のＴ１からＴ２へと大幅に短縮することができる。
【００１５】
また、励磁コイルＣ１、Ｃ２に並列で励磁用電流を流していると、当該吊り上げ電磁石１０の消費電力が増大するので、吊り上げ電磁石１０が所望の励磁電流値Ｉ0に達し、スクラップ鋼材を吊り上げるに十分な吸着力を得た後は、上記した通り速やかにスイッチ操作を行い、励磁コイルＣ１、Ｃ２を直列接続にして励磁用電流を流すことにより、吊り上げ電磁石１０を適切な吸着力に保つことができるので、電力消費を抑えることができる。
なお、図２（Ａ）に示すように、各励磁コイルＣ１、Ｃ２を上下２層にして分割配置すると、コイルをバランス良くコンパクトに収納することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石は、上述のように構成したために、以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項１に記載したように構成すると、吊り上げ電磁石の励磁コイルの励磁電流の立ち上がり時間が短縮でき、スクラップ鋼材の吊り上げ作業の作業効率を向上させることができる。
（２）また、吊り上げ電磁石が所望の吸着力を得た後は、励磁コイルに並列に励磁電流を流していたのを、今度は直列に励磁電流を流すようにしたので、吊り上げ電磁石の消費電力を押さえることができる。
この場合、第１及び第２の励磁コイルが、ヨーク部の内極と外極との間に上下２層にして分割配置されているため、コイルをバランス良くコンパクトに収納することができる。
【００１７】
（３）請求項２に記載したように、第１及び第２の励磁コイルをほぼ均等に分割するようにすると、コイルの電流抵抗及びインダクタンスをほぼ均等に２分割されるので、励磁電流も均等に流れ、励磁電流の立ち上がり時間が更に短縮でき、スクラップ鋼材の吊り上げ作業の作業効率を一層向上させることができる。
【００１８】
（４）請求項３に記載したように、励磁用回路に短絡防止用の直列保護抵抗器を備えるように構成すると、スイッチ切替時の短絡を適正に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石に用いるコイル励磁用制御回路を示す図である。
【図２】同図（Ａ）は本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルを上下に２分割した状態を示す縦断側面図、また同図（Ｂ）は本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルに流れる励磁電流の経時変化を従来のアタッチメント用吊り上げ電磁石のものと比較して示した特性図である。
【図３】同図（Ａ）は、従来の消費電力が１０ｋＷ以上のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルに用いる励磁用制御回路を示す図で、同図（Ｂ）は当該吊り上げ電磁石の励磁電流の経時変化を示す特性図である。
【図４】同図（Ａ）は、従来の小型のアタッチメント用吊り上げ電磁石の励磁コイルに用いる励磁用制御回路を示す図で、同図（Ｂ）は当該吊り上げ電磁石の励磁電流の経時変化を示す特性図である。
【符号の説明】
１０：本発明のアタッチメント用吊り上げ電磁石
２０：コイル励磁用制御回路
Ｃ１、Ｃ２：第１、第２の励磁コイル
Ｍ１：初期励磁用スイッチ
Ｍ２：搬送励磁用スイッチ
Ｒｓ：直列保護抵抗器
Ｅ：直流定電圧電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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