JP5000394B2 - リフティングマグネット制御システムおよびリフティングマグネット制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、リフティングマグネット制御システムおよびリフティングマグネット制御方法に関するものである。

一般に、荷役作業や建設作業等において鉄片を持ち上げるためのリフティングマグネットが知られている。リフティングマグネットには、工場等の設備となっているものや、車両に搭載されるものがある。リフティングマグネットを使用する際には、コイルに電流を流して励磁し、該コイルに鉄片などの吊荷を吸着させて持ち上げる。そして、吊荷を釈放する際には、逆向きに電流を流してコイルを消磁する。このような励磁や消磁のための電力をリフティングマグネットに供給する方法が記載された文献としては、例えば特許文献１がある。特許文献１に記載された方法においては、リフティングマグネットに吊荷を一旦吸着させたのち、吊荷が目標質量となるまで励磁電圧を低下させて吊荷の一部を落下させ、吊荷を減らすことによってその質量を調整している。
特開平１０−３３２４６６号公報

リフティングマグネットは、励磁電流に応じた吸着力を発生し、この吸着力を超えない質量の吊荷を持ち上げることができる。しかしながら、従来のシステムでは、リフティングマグネットの吸着力に対して吊荷が軽い場合であってもその吸着力を保ち続けるので、過剰な電力を消費してしまう傾向がある。また、特許文献１に記載された方法では、目標質量を超える吊荷を一旦持ち上げ、吊荷の一部を落下させることによってその質量を調整しているが、吊荷を持ち上げるたびに吊荷を落とす時間が必要となるので作業効率が低下してしまう。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、作業効率を維持しつつ、リフティングマグネットへの供給電力を節減できるリフティングマグネット制御システムおよびリフティングマグネット制御方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明によるリフティングマグネット制御システムは、リフティングマグネットに電力を供給するマグネット駆動回路と、電力の大きさを制御する制御部と、リフティングマグネットに吊荷が吊下された状態で、該吊荷の質量を検出する質量検出手段とを備え、制御部が、質量検出手段により検出された吊荷の質量が所定値より小さい場合に電力を該質量に対応する大きさに低下させる第１の制御モードと、吊荷の質量にかかわらず電力を初期設定された大きさに維持する第２の制御モードとを有することを特徴とする。

また、本発明によるリフティングマグネット制御方法は、リフティングマグネットに供給する電力の大きさを制御する方法であって、初期設定された大きさの電力をリフティングマグネットに供給する初期電力供給ステップと、リフティングマグネットに吊荷が吸着されて吊下された状態で、該吊荷の質量が所定値より小さい場合に電力を該質量に対応する大きさに低下させる第１の制御モード、および吊荷の質量にかかわらず電力を初期設定された大きさに維持する第２の制御モードのうちいずれか一方を、操作者の選択に応じて実行する電力制御ステップとを備えることを特徴とする。

上記したリフティングマグネット制御システムおよびリフティングマグネット制御方法では、リフティングマグネットに吊荷が吊下された状態で、リフティングマグネットへの供給電力を吊荷の質量に対応する大きさまで低下させる。これによって、リフティングマグネットの吸着力に対して吊荷が軽い場合にはその吸着力を必要十分な大きさまで低下させ、過剰な電力消費を抑えることができる。また、リフティングマグネットへの供給電力の大きさを吊下された吊荷の質量に対応させるので、吊荷を持ち上げるたびに吊荷の一部を落とす必要がなく、作業効率を好適に維持できる。

また、リフティングマグネット制御システムは、吊荷の質量と、電力における電流及び電圧のうち少なくとも一方の大きさとが対応付けられたデータを記憶する記憶手段を更に備え、制御部が、第１の制御モードにおいて記憶手段のデータに従って電力を低下させることを特徴としてもよい。また、リフティングマグネット制御方法は、電力制御ステップの第１の制御モードの際に、吊荷の質量と、電力における電流及び電圧のうち少なくとも一方の大きさとが対応付けられたデータに従って電力を低下させることを特徴としてもよい。これらのシステムおよび方法によれば、リフティングマグネットへの供給電力（電流または電圧、或いはその双方）の大きさをデータに従って容易に決定できる。

また、リフティングマグネット制御システムは、制御部が、第１の制御モードにおいて、質量検出手段により検出された吊荷の質量が所定値より大きい場合には電力の大きさを維持することを特徴としてもよい。また、リフティングマグネット制御方法は、電力制御ステップの第１の制御モードの際に、吊荷の質量が所定値より大きい場合には電力の大きさを維持することを特徴としてもよい。これらのシステムおよび方法によれば、吊下された吊荷の質量が大きい場合でも吊荷の一部を落下させることなく作業を安全に行うことができる。

また、本発明によるリフティングマグネット制御システムは、質量検出手段により検出された吊荷の質量が所定値より小さい場合に電力を該質量に対応する大きさに低下させる第１の制御モードと、吊荷の質量にかかわらず電力を初期設定された大きさに維持する第２の制御モードとを有する。このような第１および第２のモードをリフティングマグネット制御システムが有することによって、吊荷の質量に応じて供給電力を低下させて消費電力を節減したり（第１の制御モード）、或いは供給電力を吊荷の目標質量に対応する大きさに固定して作業する（第２の制御モード）といった二つの作業方法を、場面に応じて好適に使い分けることができる。

また、本発明によるリフティングマグネット制御方法は、吊荷の質量が所定値より小さい場合に電力を該質量に対応する大きさに低下させる第１の制御モード、および吊荷の質量にかかわらず電力を初期設定された大きさに維持する第２の制御モードのうちいずれか一方を、操作者の選択に応じて実行する電力制御ステップを備える。これにより、吊荷の質量に応じて供給電力を低下させて消費電力を節減したり（第１の制御モード）、或いは供給電力を吊荷の目標質量に対応する大きさに固定して作業する（第２の制御モード）といった二つの作業方法を、場面に応じて好適に使い分けることができる。

本発明によるリフティングマグネット制御システムおよびリフティングマグネット制御方法によれば、作業効率を維持しつつ、リフティングマグネットへの供給電力を節減できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明によるリフティングマグネット制御システムおよびリフティングマグネット制御方法の実施の形態を詳細に説明する。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。

図１は、本実施形態に係るリフティングマグネット制御システムの搭載対象の一例として、作業機械であるリフティングマグネット車両１の構成を示す斜視図である。図１に示すように、リフティングマグネット車両１は、油圧ショベル（ベースマシン）のアーム１２の先端に、鋼材などの吊荷Ｇ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を搭載して構成されている。また、リフティングマグネット車両１は、リフティングマグネット１０の位置や励磁動作および釈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。

リフティングマグネット車両１に搭載されたリフティングマグネット制御システムは、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装置（マグネット制御盤）３と、該電力における電流及び電圧の少なくとも一方に関わる設定を操作者が行うための入力装置４と、リフティングマグネット１０に吊荷Ｇが吊下された状態で吊荷Ｇの質量を検出するための荷重計（質量検出手段）２０とを備えている。マグネット制御装置３は運転室１４の外部に設置されており、入力装置４は運転室１４の内部に設置されている。また、荷重計２０はアーム１２の先端（アーム１２とリフティングマグネット１０との間）に装着されている。

図２は、図１に示したリフティングマグネット車両１に搭載されているリフティングマグネット制御システム２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、リフティングマグネット制御システム２は、マグネット制御装置３、入力装置４、およびマグネット操作部５を備えている。

マグネット制御装置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、シリアル通信回路３４とを有している。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ブリッジ回路を含む。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、リフティングマグネット１０へ供給される電力における電流及び電圧の少なくとも一方を、ブリッジドライバ３２を介して制御する。制御部３３は、第１及び第２の制御モードを有する。第１の制御モードとは、吊荷Ｇの質量を示す電気信号を荷重計２０から受け取り、吊荷Ｇの質量が所定値より小さい場合には、リフティングマグネット１０へ供給される電力が該質量に対応する大きさに低下するように、電流及び電圧の少なくとも一方を制御する制御モードである。また、第２の制御モードとは、リフティングマグネット１０へ供給される電力を吊荷Ｇの質量にかかわらず初期設定された大きさに維持する制御モードである。制御部３３は、これら第１及び第２の制御モードのうちいずれか一方を、後述する入力装置４に対する操作者の選択入力に応じて実行する。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、後述する設定入力情報Ｄ１に応じてブリッジドライバ３２を制御する。

シリアル通信回路３４は、運転室１４（図１参照）の内外を結ぶ配線１６を介して入力装置４のシリアル通信回路４３と接続されており、シリアル通信回路４３の間で通信を行い、操作者からの設定入力情報Ｄ１を制御部３３へ送る。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、及びシリアル通信回路３４は、一つの筐体（マグネット制御盤３）内に収容されている。

入力装置４は、タッチパネル４１と、信号処理部４２と、シリアル通信回路４３とを有している。タッチパネル４１は、リフティングマグネット１０に供給される電流及び電圧に関わる設定入力を操作者から受け付けると共に、現在の設定状態を表示する。信号処理部４２は、タッチパネル４１に入力された設定情報を認識し、シリアル通信回路４３及び３４を介してマグネット制御装置３の制御部３３へ該設定情報を提供する。また、信号処理部４２は、現在の設定情報を記憶し、タッチパネル４１に表示させる。信号処理部４２は、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る。信号処理部４２及びシリアル通信回路４３は、タッチパネル４１を含む一つの筐体（入力装置４）内に収容されている。

マグネット操作部５は、リフティングマグネット１０の励磁動作および釈放動作を操作者が操作するための装置であり、図１に示した運転室１４の内部に入力装置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制御部３３と配線５３を介して接続され、制御部３３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を介して制御部３３と接続されている。

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（釈放電流）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へ釈放電流が供給されるようにしてもよい。

荷重計２０は、歪みゲージを使用した装置（例えばロードセル）など、吊荷Ｇによって加わる応力を電気信号に変換する装置によって構成される。荷重計２０は配線を介してマグネット制御装置３の制御部３３に接続されており、吊荷Ｇの質量を示す信号をマグネット制御装置３の制御部３３へ提供する。制御部３３へ提供された信号は、シリアル通信回路３４及び４３を介して入力装置４の信号処理部４２へ送られる。なお、本実施形態では荷重計２０はマグネット制御装置３の制御部３３へ信号を提供するが、この信号を入力装置４の信号処理部４２へ直接提供してもよい。また、吊荷Ｇの質量を検出するための手段としては、荷重計２０に代えて、例えばアタッチメント部を動作させるためのシリンダ（バケットシリンダなど）の油圧を検出し、該油圧に基づいて吊荷Ｇの質量を推定するような構成であってもよい。

図３は、マグネット駆動回路３１の構成を示す回路図である。図３に示すように、マグネット駆動回路３１は、直流変換部３６、Ｈブリッジ回路部３７、コンデンサ３８、及び電流測定部３９を有する。

直流変換部３６は、３相交流電源ＡＣＧから供給された交流電源電圧Ｖ_ＡＣ１〜Ｖ_ＡＣ３を直流電源電圧Ｖ_ＤＣへ変換するための回路部分である。本実施形態の直流変換部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、直流変換部は、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。直流変換部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。

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（整流素子）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配線１８ａ及び１８ｂ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。

具体的には、トランジスタ３７ａの一方の電流端子は直流変換部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。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変換部３６の負側出力端３６ｈに電気的に接続されている。トランジスタ３７ｃの一方の電流端子は直流変換部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変換部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。

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、正方向の励磁電流Ｉ_１が、トランジスタ３７ａ、端子３７ｉ、リフティングマグネット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、逆方向の釈放電流（消磁電流）Ｉ_２が、トランジスタ３７ｃ、端子３７ｊ、リフティングマグネット１０、端子３７ｉ、及びトランジスタ３７ｂの順に（すなわち、励磁電流Ｉ_１とは逆向きに）流れる。

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、リフティングマグネット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、制御部３３は、入力装置４（図２参照）からの設定入力情報Ｄ１に基づいてＰＷＭのパルス幅を決定する。

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Ｉ_１が釈放電流Ｉ_２へ切り替わる際にリフティングマグネット１０に蓄積されたエネルギを吸収し、回生するために設けられている。コンデンサ３８は、直流変換部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。なお、コンデンサ３８に代えて或いはコンデンサ３８と並列に、エネルギ放出用の抵抗器６１を設けてもよい。この場合、トランジスタ等のスイッチ手段６２を抵抗器６１と直列に設けることが更に好ましい。

電流測定部３９は、リフティングマグネット１０を流れる電流の大きさを測定するための回路部分である。本実施形態の電流測定部３９は、配線１８ｂに対して直列に設けられたシャント抵抗３９ａからなり、シャント抵抗３９ａの両端電圧をＡ／Ｄ変換器３９ｂへ出力する。Ａ／Ｄ変換器３９ｂは、この両端電圧値をディジタル信号に変換し、該ディジタル信号を制御部３３へ提供する。制御部３３は、例えば釈放電流Ｉ_２が所定値に達した際に釈放動作を終了するといった処理の際に、このディジタル信号を参照する。なお、電流測定部は、シャント抵抗３９ａに代えて電流センサを有してもよい。

続いて、上記構成を備えるリフティングマグネット制御システムの動作を説明しつつ、本実施形態によるリフティングマグネット制御方法について説明する。図４は、本実施形態によるリフティングマグネット制御方法を示すフローチャートである。また、図５（ａ），（ｂ）は、リフティングマグネット１０の両端に印加される電圧（図５（ａ））、及びリフティングマグネット１０に供給される電流（図５（ｂ））の、それぞれ時間波形を示すグラフである。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５（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５（ａ），（ｂ）における電圧及び電流の符号については、図３に示した励磁電流Ｉ_１の向きを正としている。

本実施形態のリフティングマグネット制御方法では、図４に示すように、まず初期電力設定およびモード選択を行う（ステップＳ１）。このステップＳ１においては、リフティングマグネット１０に供給する電力の大きさの初期値が、例えばリフティングマグネット１０により吊下しようとする吊荷の最大荷重（所定値）に応じて設定される。ここで、表１は、図５（ａ）に示すオーバーシュート励磁電圧Ｖ_ＯＳ、オーバーエキサイト励磁電圧Ｖ_ＯＥ、定格励磁電圧Ｖ_ＲＡ、および釈放電圧Ｖ_ＲＥの初期設定値の一例を示す表であり、各初期設定値が吊荷の最大荷重に応じて予め定められている。この表１の内容を含むデータ、すなわち吊荷の最大荷重と励磁電圧および釈放電圧の大きさとが対応付けられたデータは、例えば入力装置４の信号処理部４２（図２参照）が有する記憶手段（メモリ）に記憶されている。そして、操作者がタッチパネル４１を介して吊荷の最大荷重を入力すると、その最大荷重に対応する電圧Ｖ_ＯＳ、Ｖ_ＯＥ、Ｖ_ＲＡ、およびＶ_ＲＥの初期設定値が当該データに基づいて選択され、設定入力情報Ｄ１（図２参照）として制御部３３へ送られる。

なお、本実施形態では上述したようにリフティングマグネットへの印加電圧（励磁電圧および釈放電圧）と吊荷の最大荷重とが予め対応付けられているが、リフティングマグネットへの供給電流（励磁電流または釈放電流、或いはその両方）と吊荷の最大荷重とが予め対応付けられていてもよく、印加電圧および供給電流の双方が吊荷の最大荷重と対応付けられていてもよい。

また、ステップＳ１においては、タッチパネル４１を介して第１及び第２の制御モードのいずれか一方が操作者により選択される。選択された制御モードは、信号処理部４２によって認識される。

続いて、操作者によりマグネット操作部５のスイッチ５１（または５２）が操作されると（ステップＳ２：図５に示す時刻ｔ_１）、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（ステップＳ３：初期電力供給ステップ）。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Ｉ_１が流れる。

制御部３３は、図５に示す最初の期間Ｔ_１において、ＰＷＭのデューティ比を高めて励磁電圧（実効値）を最大値Ｖ_ＯＳとする。この期間Ｔ_１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Ｉ_１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Ｔ_１の次の期間Ｔ_２において、ＰＷＭのデューティ比を低下させて、励磁電圧（実効値）をＶ_ＯＥ（＜Ｖ_ＯＳ）とする。この期間Ｔ_２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Ｔ_２の次の期間Ｔ_３の初めにおいて、ＰＷＭのデューティ比を更に低下させて、励磁電圧（実効値）をＶ_ＲＡ（＜Ｖ_ＯＥ）とする。この期間Ｔ_３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。励磁電圧Ｖ_ＯＳおよびＶ_ＯＥは、前述した初期電力設定ステップＳ１により設定された大きさ、すなわち吊荷の最大荷重に対応する大きさに制御される。また、励磁電圧Ｖ_ＲＡは、期間Ｔ_３の当初において、前述した初期電力設定ステップＳ１により設定された大きさ、すなわち吊荷の最大荷重に対応する大きさＶ_ＲＡ１に制御される。

続いて、リフティングマグネット制御システムは、電力制御ステップＳ４へ移行する。このステップＳ４において、信号処理部４２は、ステップＳ１により第１の制御モードが選択された場合に、次の電力調整ステップＳ５，Ｓ６を実行する。まず、信号処理部４２は、荷重計２０から提供された信号に基づいて、そのとき吊下されている吊荷の質量を検知する（ステップＳ５）。そして、信号処理部４２は、ステップＳ１において設定された最大荷重より吊荷の質量が小さい場合には、リフティングマグネット１０に供給される電力が現在の吊荷の質量に対応する大きさとなるように、リフティングマグネット１０への印加電圧または供給電流或いはその双方の大きさを、再び設定する（ステップＳ６）。

ここで、表２は、ステップＳ６において用いられる定格励磁電圧Ｖ_ＲＡおよび釈放電圧Ｖ_ＲＥの再設定値の一例を示す表であり、各設定値が吊荷の検出質量に応じて予め定められている。この表２の内容を含むデータ、すなわち吊荷の検出質量と励磁電圧および釈放電圧の大きさとが対応付けられたデータは、例えば信号処理部４２が有する記憶手段（メモリ）に記憶されている。そして、検出された吊荷の質量に対応する電圧Ｖ_ＲＡおよびＶ_ＲＥの再設定値が当該データに基づいて選択され、設定入力情報Ｄ１（図２参照）として制御部３３へ送られる。制御部３３は、この設定入力情報Ｄ１に基づいて、リフティングマグネット１０への定格電圧Ｖ_ＲＡおよび釈放電圧Ｖ_ＲＥを吊荷の検出質量に対応する大きさ（Ｖ_ＲＡ２，Ｖ_ＲＥ２）に低下させる（ステップＳ７）。

なお、上記したステップＳ５により検出された吊荷の質量が最大荷重と同じか最大荷重より大きい場合、信号処理部４２は、ステップＳ６においてリフティングマグネット１０への印加電圧や供給電流を再設定することなく、初期設定された印加電圧や供給電流を維持する。

ステップＳ１により第２の制御モードが選択された場合には、信号処理部４２は上述したステップＳ５，Ｓ６を実行しない。このとき、制御部３３は、リフティングマグネット１０へ供給される電力を、吊荷の質量にかかわらず初期設定された大きさに維持することとなる。具体的には、図５（ａ）に一点鎖線で示すように、期間Ｔ_３において励磁電圧Ｖ_ＲＡ１を維持し、期間Ｔ_４において釈放電圧Ｖ_ＲＥ１を維持する。

続いて、リフティングマグネット１０から鉄片等を釈放（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（ステップＳ８：図５に示す時刻ｔ_２）、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の電流の向きが反転し、釈放電流Ｉ_２が流れる（ステップＳ９：図５に示す期間Ｔ_４）。このときの釈放電圧は、第１の制御モードにおいては吊荷の検出質量に対応する大きさＶ_ＲＥ２（＜Ｖ_ＲＥ１）に設定され、第２の制御モードにおいては初期設定値Ｖ_ＲＥ１に設定される。これにより、リフティングマグネット１０および吊荷が消磁され、吊荷が開放される。制御部３３は、釈放電流Ｉ_２が流れたのち、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（図５に示す期間Ｔ_５）、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。

以上に説明したリフティングマグネット制御システムおよびリフティングマグネット制御方法においては、リフティングマグネット１０に吊荷Ｇが吊下された状態で、リフティングマグネット１０への供給電力を吊荷Ｇの質量に対応する大きさまで低下させている。これにより、リフティングマグネット１０の吸着力に対して吊荷Ｇが軽い場合にはその吸着力を必要十分な大きさまで低下させ、過剰な電力消費を抑えることができる。また、リフティングマグネット１０への供給電力の大きさを吊下された吊荷Ｇの質量に対応させるので、特許文献１に記載された方法とは異なり吊荷Ｇを持ち上げるたびに吊荷の一部を落とす必要がなく、作業効率を好適に維持できる。

また、本実施形態のように、吊荷Ｇの質量と、供給電力における電流及び電圧のうち少なくとも一方の大きさとが対応付けられたデータに従って供給電力を低下させると尚良い。これによって、リフティングマグネット１０への供給電力（電流または電圧、或いはその双方）の大きさをデータに従って容易に決定できる。

また、本実施形態のように、荷重計２０により検出された吊荷Ｇの質量が所定の最大荷重より大きい場合には、供給電力の大きさを維持すると良い。これにより、吊下された吊荷Ｇの質量が大きい場合でも吊荷Ｇの一部を落下させることなく作業を安全に行うことができる。

また、リフティングマグネット制御システムおよびリフティングマグネット制御方法は、本実施形態のように、第１の制御モード（荷重計２０により検出された吊荷Ｇの質量が所定の最大荷重より小さい場合に供給電力を該質量に対応する大きさに低下させる）と、第２の制御モード（吊荷Ｇの質量にかかわらず供給電力を初期設定された大きさに維持する）とを有すると尚良い。これにより、吊荷Ｇの質量に応じて供給電力を低下させて消費電力を節減したり（第１の制御モード）、或いは供給電力を吊荷Ｇの目標質量に対応する大きさに固定して作業する（第２の制御モード）といった二つの作業方法を、場面に応じて好適に使い分けることができる。特に、第２のモードを有することによって、一度に運搬する吊荷の量を操作者自らが制限することを容易にし、作業スペースが限られた場所でも安全に作業を行うことができる。

本発明によるリフティングマグネット制御システムおよびリフティングマグネット制御方法は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態ではリフティングマグネットへの供給電力を吊荷の質量に対応する大きさに低下させる第１の制御モード、および吊荷の質量にかかわらず供給電力を初期設定値に維持する第２の制御モードの双方を有しているが、本発明によるリフティングマグネット制御システムおよびリフティングマグネット制御方法は、第１の制御モードのみを有してもよい。

また、上記実施形態ではリフティングマグネットへの供給電力を設定・調整する機能を入力装置の信号処理部が有しているが、この機能は他の装置（マグネット制御装置の制御部など）が有してもよい。

また、上記実施形態では入力装置とマグネット制御装置との通信手段として有線によるシリアル通信回路を例示したが、通信手段は無線でもよく、或いは伝達情報を電圧等で示すアナログ信号線でもよい。また、入力装置としては、上述したタッチパネル以外にも、例えば調整つまみやスイッチ、或いは各設定値を記憶したメモリカードの読み取り装置など、様々な手段を適用できる。

リフティングマグネット制御システムの搭載対象の一例として、作業機械であるリフティングマグネット車両の構成を示す斜視図である。 図１に示したリフティングマグネット車両に搭載されているリフティングマグネット制御システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。 マグネット駆動回路の構成を示す回路図である。 リフティングマグネット制御方法の一実施形態を示すフローチャートである。 （ａ）リフティングマグネットの両端に印加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。

符号の説明

１…リフティングマグネット車両、２…リフティングマグネット制御システム、３…マグネット制御装置（マグネット制御盤）、４…入力装置、５…マグネット操作部、１０…リフティングマグネット、１２…アーム、１４…運転室、２０…荷重計、３１…マグネット駆動回路、３２…ブリッジドライバ、３３…制御部、３４，４３…シリアル通信回路、３６…直流変換部、３７…ブリッジ回路部、３９…電流測定部、４１…タッチパネル、４２…信号処理部、５１，５２…スイッチ、ＡＣＧ…三相交流電源、Ｇ…吊荷、Ｉ_１…励磁電流、Ｉ_２…釈放電流。

Claims (6)

1. リフティングマグネットに電力を供給するマグネット駆動回路と、
   前記電力の大きさを制御する制御部と、
   前記リフティングマグネットに吊荷が吊下された状態で、該吊荷の質量を検出する質量検出手段と
   を備え、
   前記制御部は、前記質量検出手段により検出された前記吊荷の質量が所定値より小さい場合に前記電力を該質量に対応する大きさに低下させる第１の制御モードと、前記吊荷の質量にかかわらず前記電力を初期設定された大きさに維持する第２の制御モードとを有することを特徴とする、リフティングマグネット制御システム。
2. 前記吊荷の質量と、前記電力における電流及び電圧のうち少なくとも一方の大きさとが対応付けられたデータを記憶する記憶手段を更に備え、
   前記制御部は、前記第１の制御モードにおいて前記記憶手段の前記データに従って前記電力を低下させ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制御システム。
3. 前記制御部は、前記第１の制御モードにおいて、前記質量検出手段により検出された前記吊荷の質量が前記所定値より大きい場合には前記電力の大きさを維持することを特徴とする、請求項１または２に記載のリフティングマグネット制御システム。
4. リフティングマグネットに供給する電力の大きさを制御する方法であって、
   初期設定された大きさの前記電力を前記リフティングマグネットに供給する初期電力供給ステップと、
   前記リフティングマグネットに吊荷が吸着されて吊下された状態で、該吊荷の質量が所定値より小さい場合に前記電力を該質量に対応する大きさに低下させる第１の制御モード、および前記吊荷の質量にかかわらず前記電力を初期設定された大きさに維持する第２の制御モードのうちいずれか一方を、操作者の選択に応じて実行する電力制御ステップと
   を備えることを特徴とする、リフティングマグネット制御方法。
5. 前記電力制御ステップの前記第１の制御モードの際に、前記吊荷の質量と、前記電力における電流及び電圧のうち少なくとも一方の大きさとが対応付けられたデータに従って前記電力を低下させることを特徴とする、請求項４に記載のリフティングマグネット制御方法。
6. 前記電力制御ステップの前記第１の制御モードの際に、前記吊荷の質量が前記所定値より大きい場合には前記電力の大きさを維持することを特徴とする、請求項４または５に記載のリフティングマグネット制御方法。
   

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