JP2008222368A - Lifting magnet control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リフティングマグネット制御システムに関するものである。 The present invention relates to a lifting magnet control system.
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としては、工場等の設備となっているもののほか、車両に搭載されるものもある。リフティングマグネットを使用する際には、或る向きに電流を流してリフティングマグネットを励磁し、鉄片を吸着させて持ち上げる。そして、鉄片を釈放する際には、逆向きに電流を流してリフティングマグネットを消磁する。特許文献1には、このような励磁および釈放のための電流をリフティングマグネットに供給する制御装置が記載されている。
リフティングマグネットに電流を供給する制御装置のうち工場等の設備となっているものには、装置の故障に備えて非常用の電源設備が用意されていることが多い。この場合、リフティングマグネットへの過電流等の異常が発生すると、回路の動作を停止させる一方、非常用電源から電流を供給することにより吊荷の吸着状態を維持できる。 Of the control devices that supply current to the lifting magnets, those that are installed in factories or the like often have emergency power supply facilities prepared for device failure. In this case, if an abnormality such as an overcurrent occurs in the lifting magnet, the operation of the circuit is stopped, and the suspended load adsorption state can be maintained by supplying current from the emergency power source.
しかしながら、油圧ショベル等の車両に搭載される制御装置においては、配置場所の制約により非常用電源が設けられないことが多い。このような場合であっても、従来の制御装置では、リフティングマグネットへの過電流等の異常が発生すると、回路を保護するためその動作を停止させる。通常、このような異常は予期せず発生するので、吊荷を持ち上げた状態で異常が発生すると吊荷が落下するおそれが生じる。このため、制御装置の異常発生を常に念頭に置きつつ作業することを操作者に強いることとなり、操作者の負担が増大する。 However, in a control device mounted on a vehicle such as a hydraulic excavator, an emergency power supply is often not provided due to restrictions on the arrangement location. Even in such a case, in the conventional control device, when an abnormality such as an overcurrent to the lifting magnet occurs, the operation is stopped to protect the circuit. Usually, such an abnormality occurs unexpectedly, and if an abnormality occurs in a state where the suspended load is lifted, the suspended load may fall. For this reason, the operator is forced to work while always keeping in mind the occurrence of abnormality in the control device, and the burden on the operator increases.
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、リフティングマグネットを装備した車両に搭載され、吊荷が落下する前に異常を操作者に予知させることができるリフティングマグネット制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is provided with a lifting magnet control system that is mounted on a vehicle equipped with a lifting magnet and allows an operator to predict an abnormality before a suspended load falls. The purpose is to do.
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を装備した車両に搭載されるリフティングマグネット制御システムであって、交流発電機と、交流発電機から供給された交流電力を直流電力に変換してリフティングマグネットに供給するマグネット駆動回路と、交流発電機またはマグネット駆動回路の異常の前段階である要注意事象を検知し、該要注意事象の発生を示す注意信号を生成する異常検知手段と、注意信号に基づいて操作者に注意を促す注意手段とを備え、マグネット駆動回路が、異常検知手段が注意信号を出力した後もリフティングマグネットへの電力供給を継続することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a lifting magnet control system according to the present invention is a lifting magnet control system mounted on a vehicle equipped with a lifting magnet, and includes an AC generator and AC power supplied from the AC generator. Drive circuit that converts DC power into DC power and supplies it to the lifting magnet, and detects a cautionary event that is a pre-stage of an abnormality in the AC generator or magnet drive circuit, and generates a caution signal that indicates the occurrence of the cautionary event An abnormality detecting means for performing the operation and a caution means for alerting the operator based on the attention signal, and the magnet drive circuit continues to supply power to the lifting magnet even after the abnormality detecting means outputs the attention signal. Features.
このリフティングマグネット制御システムにおいては、異常の前段階である要注意事象を異常検知手段により検知し、異常検知手段からの注意信号に基づいて注意手段が操作者に注意を促す。そして、マグネット駆動回路は、異常検知手段が注意信号を出力した後もリフティングマグネットへの電力供給を継続する。このように、リフティングマグネットへの電流供給を停止せざるを得なくなる異常の前段階で操作者に注意を促し、その後もリフティングマグネットへの電流供給を継続することによって、交流発電機またはマグネット駆動回路の異常を吊荷の落下前に操作者に予知させることができる。これにより、要注意事象が発生してから異常によりリフティングマグネットへの電流供給が停止されるまでの間に吊荷を下ろす余裕ができるので、作業者の負担を軽減できる。 In this lifting magnet control system, a cautionary event that is a pre-stage of an abnormality is detected by the abnormality detection means, and the caution means prompts the operator to pay attention based on a caution signal from the abnormality detection means. The magnet drive circuit continues to supply power to the lifting magnet even after the abnormality detection means outputs a caution signal. In this way, an alternating current generator or magnet drive circuit is created by alerting the operator at the stage before an abnormality that inevitably stops the current supply to the lifting magnet and then continuing the current supply to the lifting magnet. It is possible to make the operator predict the abnormality before the suspended load is dropped. Thereby, since it is possible to afford to unload the suspended load from the occurrence of a cautionary event until the current supply to the lifting magnet is stopped due to an abnormality, the burden on the operator can be reduced.
また、リフティングマグネット制御システムは、異常検知手段が、マグネット駆動回路からリフティングマグネットへ供給される電流(以下、マグネット電流)の大きさが所定の第1の電流値を超えた場合に、リフティングマグネットの電流上昇を示す注意信号を生成することを特徴としてもよい。これにより、リフティングマグネットの電流が過大となりリフティングマグネットへの電流供給を停止する前に、当該事象を操作者に予知させることができる。また、この場合、異常検知手段は、マグネット電流の大きさが第1の電流値を超えた状態で所定時間が経過した場合に、リフティングマグネットの過電流を示す異常検知信号を生成し、マグネット駆動回路は、当該場合にリフティングマグネットへの電流供給を停止することが好ましい。 Further, the lifting magnet control system is configured such that when the magnitude of the current (hereinafter referred to as magnet current) supplied from the magnet drive circuit to the lifting magnet exceeds a predetermined first current value, the abnormality detection means A caution signal indicating an increase in current may be generated. This makes it possible for the operator to predict the event before the current of the lifting magnet becomes excessive and the current supply to the lifting magnet is stopped. Further, in this case, the abnormality detection means generates an abnormality detection signal indicating an overcurrent of the lifting magnet when a predetermined time has passed with the magnitude of the magnet current exceeding the first current value, and drives the magnet. In this case, the circuit preferably stops supplying current to the lifting magnet.
また、リフティングマグネット制御システムは、異常検知手段が、マグネット駆動回路の直流電力の電圧が所定の第1の電圧値を超えた場合に、直流電力の電圧上昇を示す注意信号を生成することを特徴としてもよい。これにより、マグネット駆動回路の直流電力が過大となりリフティングマグネットへの電流供給を停止する前に、当該事象を操作者に予知させることができる。また、この場合、異常検知手段は、直流電力の電圧が第1の電圧値より大きい所定の第2の電圧値を超えた場合に、直流電力の過電圧を示す異常検知信号を生成し、マグネット駆動回路は、当該場合にリフティングマグネットへの電流供給を停止することが好ましい。 Further, in the lifting magnet control system, the abnormality detection means generates a caution signal indicating an increase in the DC power voltage when the DC power voltage of the magnet drive circuit exceeds a predetermined first voltage value. It is good. Thereby, the operator can predict the event before the DC power of the magnet drive circuit becomes excessive and the current supply to the lifting magnet is stopped. In this case, the abnormality detection means generates an abnormality detection signal indicating an overvoltage of the DC power when the voltage of the DC power exceeds a predetermined second voltage value larger than the first voltage value, and drives the magnet. In this case, the circuit preferably stops supplying current to the lifting magnet.
また、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駆動回路を搭載するマグネット制御盤を備え、異常検知手段が、マグネット制御盤の温度が所定の第1の温度を超えた場合に、マグネット制御盤の温度上昇を示す注意信号を生成することを特徴としてもよい。これにより、マグネット制御盤がオーバーヒートしてリフティングマグネットへの電流供給を停止する前に、当該事象を操作者に予知させることができる。また、この場合、異常検知手段は、マグネット制御盤の温度が第1の温度より大きい所定の第2の温度を超えた場合に、マグネット制御盤のオーバーヒートを示す異常検知信号を生成し、マグネット駆動回路は、当該場合にリフティングマグネットへの電流供給を停止することが好ましい。 The lifting magnet control system also includes a magnet control panel equipped with a lifting magnet drive circuit, and the abnormality detection means increases the temperature of the magnet control panel when the temperature of the magnet control panel exceeds a predetermined first temperature. It is good also as generating the attention signal which shows. Thereby, before the magnet control panel overheats and the current supply to the lifting magnet is stopped, the event can be predicted by the operator. In this case, the abnormality detection means generates an abnormality detection signal indicating overheating of the magnet control panel when the temperature of the magnet control panel exceeds a predetermined second temperature higher than the first temperature, and drives the magnet. In this case, the circuit preferably stops supplying current to the lifting magnet.
また、リフティングマグネット制御システムは、異常検知手段が、マグネット駆動回路からリフティングマグネットへ供給される電流の大きさが所定の第2の電流値を下回った場合に、リフティングマグネットの過熱を示す注意信号を生成することを特徴としてもよい。これにより、リフティングマグネットが過熱して吸引力が低下し吊荷が落下する前に、当該事象を操作者に予知させることができる。 The lifting magnet control system also outputs a caution signal indicating the overheating of the lifting magnet when the magnitude of the current supplied from the magnet drive circuit to the lifting magnet falls below a predetermined second current value. It is good also as generating. Thereby, before the lifting magnet is overheated, the attractive force is reduced and the suspended load is dropped, the event can be predicted by the operator.
また、リフティングマグネット制御システムは、異常検知手段が、交流発電機の回転数が所定回転数より低下した場合に、交流発電機の回転数低下を示す注意信号を生成することを特徴としてもよい。交流発電機の回転数が過度に低下すると出力電圧が低下し、リフティングマグネットの吸引力が低下して吊荷の落下を招く。このリフティングマグネット制御システムによれば、吊荷が落下する前に当該事象を操作者に予知させることができる。 Further, the lifting magnet control system may be characterized in that the abnormality detection means generates a caution signal indicating a decrease in the number of rotations of the AC generator when the number of rotations of the AC generator decreases below a predetermined number of rotations. When the rotational speed of the AC generator is excessively reduced, the output voltage is lowered, and the attractive force of the lifting magnet is lowered, causing the suspended load to fall. According to the lifting magnet control system, it is possible to make the operator foresee the event before the suspended load falls.
また、リフティングマグネット制御システムは、マグネット駆動回路が、交流発電機から供給された交流電力を直流電力へ変換する直流変換部と、複数のトランジスタを含んで構成され、直流電力の向きを制御してリフティングマグネットへ該直流電力を供給するHブリッジ回路部とを有し、当該リフティングマグネット制御システムが、複数のトランジスタを駆動するブリッジドライバと、ブリッジドライバに直流電源電圧を供給する蓄電池とを更に備え、異常検知手段が、直流電源電圧が所定の第3の電圧値より低下した場合に、蓄電池の電圧低下を示す注意信号を生成することを特徴としてもよい。蓄電池から出力される直流電源電圧が過度に低下すると、ブリッジドライバが動作できなくなり、Hブリッジ回路部の動作が停止して吊荷の落下を招く。このリフティングマグネット制御システムによれば、吊荷が落下する前に当該事象を操作者に予知させることができる。 In addition, the lifting magnet control system includes a DC drive unit that converts AC power supplied from an AC generator into DC power and a plurality of transistors, and controls the direction of the DC power. An H bridge circuit unit that supplies the DC power to the lifting magnet, and the lifting magnet control system further includes a bridge driver that drives a plurality of transistors, and a storage battery that supplies a DC power supply voltage to the bridge driver, The abnormality detection means may generate a caution signal indicating a voltage drop of the storage battery when the DC power supply voltage drops below a predetermined third voltage value. When the DC power supply voltage output from the storage battery is excessively lowered, the bridge driver cannot be operated, the operation of the H bridge circuit unit is stopped, and the suspended load is dropped. According to the lifting magnet control system, it is possible to make the operator foresee the event before the suspended load falls.
また、リフティングマグネット制御システムは、注意手段が、要注意事象を表示する表示装置、及び音によって操作者に注意を促す音発生装置を有することを特徴としてもよい。これにより、操作者に対し要注意事象の発生をより確実に示すことができる。 The lifting magnet control system may be characterized in that the caution means includes a display device that displays a cautionary event and a sound generation device that urges the operator to be alerted by sound. Thereby, generation | occurrence | production of a caution event can be shown more reliably with respect to an operator.
本発明によれば、リフティングマグネットを装備した車両に搭載されたリフティングマグネット制御システムにおいて、吊荷が落下する前に異常を操作者に予知させることができる。 According to the present invention, in a lifting magnet control system mounted on a vehicle equipped with a lifting magnet, an operator can be made aware of an abnormality before the suspended load falls.
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。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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a lifting magnet control system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the following description, a transistor includes both a bipolar transistor and a field effect transistor (FET). When the transistor is an FET, the base is read as the gate, the collector as the drain, and the emitter as the source.
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が搭載される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に示すように、リフティングマグネット車両(以下、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(以下、マグネット)10を搭載して構成されている。また、マグネット車両1は、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。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a lifting magnet vehicle that is a work machine on which the lifting magnet control system according to the present embodiment is mounted. As shown in FIG. 1, a lifting magnet vehicle (hereinafter referred to as a magnet vehicle) 1 is a lifting magnet (hereinafter referred to as a lifting magnet) that attracts and captures a suspended
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(以下、マグネット制御システム)2は、マグネット10に電力を供給するマグネット制御盤3と、マグネット制御システム2の故障などの異常、及び異常の前段階である要注意事象を操作者に知らせるための注意警告装置4と、マグネット制御盤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、マグネット制御盤3に直流電源電圧を供給するバッテリー(蓄電池)20とを備えている。マグネット制御盤3は、マグネット制御盤3の内部回路、交流発電機18、及びバッテリー20の異常及び要注意事象を検知する図示しない異常検知手段を有しており、注意警告装置4は、この異常検知手段からの信号に基づいて操作者に注意を促す注意手段である。マグネット制御盤3は運転室14の外部に設置されており、注意警告装置4は運転室14の内部に設置されている。マグネット車両1は、該車両1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、交流発電機18は、この油圧モータによって駆動される。なお、本実施形態の交流発電機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。
A lifting magnet control system (hereinafter referred to as a magnet control system) 2 mounted on the
図2は、図1に示したマグネット車両1に搭載されている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、マグネット制御システム2は、マグネット制御盤3、注意警告装置4、およびマグネット操作部5を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a
マグネット制御盤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には交流発電機18から三相交流電圧VAC1〜VAC3が供給され、ブリッジドライバ32及び制御部33にはバッテリー20から直流電源電圧VBATが供給される。マグネット駆動回路31は、マグネット10に電力を供給する回路であり、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。
The
また、マグネット制御盤3は、計測部60を有している。計測部60は、マグネット駆動回路31、交流発電機18、及びバッテリー20の異常及び要注意事象(以下、単に異常及び要注意事象という)を検知するために設けられ、電流計や電圧計により構成されている。計測部60からの出力信号は制御部33に入力され、制御部33においてこれらの異常及び要注意事象が判断される。すなわち、本実施形態の異常検知手段は、計測部60及び制御部33により構成されている。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、異常及び要注意事象の内容を、それぞれ異常検知信号D1及び注意信号D2としてシリアル通信回路34へ出力する。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を介して注意警告装置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との間で通信を行い、異常検知信号D1及び注意信号D2を注意警告装置4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、シリアル通信回路34、及び計測部60は、一つの筐体35内に収容されている。
Further, the
注意警告装置4は、タッチパネル40と、音発生装置(ブザー)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40は、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、異常及び要注意事象に関する情報を表示する、本実施形態における表示装置である。音発生装置41は、異常及び要注意事象の発生に応じて所定の音を発する。信号処理部42は、シリアル通信回路43を介して受け取った異常検知信号D1及び注意信号D2を基に、異常及び要注意事象に関する情報を認識する。信号処理部42は、タッチパネル40に該情報を表示させるか、または音発生装置41から所定の音を発生させる。なお、音発生装置41、信号処理部42、及びシリアル通信回路43は、タッチパネル40を含む一つの筐体45内に収容されている。
The
マグネット操作部5は、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の内部に注意警告装置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。
The magnet operation unit 5 is a device for an operator to operate the excitation operation and the release operation of the
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、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。
For example, when the operator presses the
図3は、マグネット駆動回路31及び計測部60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、及びコンデンサ38を有する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing configurations of the
直流変換部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。
The
Hブリッジ回路部37は、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、マグネット10へ電流を供給するための配線19a及び19b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。
The H-
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。
Specifically, one current terminal of the
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I1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、逆方向の釈放電流(消磁電流)I2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(すなわち、励磁電流I1とは逆向きに)流れる。
The control terminals (bases or gates) of the
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。
The
コンデンサ38は、マグネット10への励磁電流I1が釈放電流I2へ切り替わる際にマグネット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。
The
ここで、マグネット駆動回路31の動作について説明する。図4(a),(b)は、マグネット10の両端に印加される電圧(図4(a))、及びマグネット10に供給される電流(図4(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4(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4(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I1の向きを正としている。
Here, the operation of the
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、直流変換部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、直流変換部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、マグネット10に励磁電流I1が流れる。
First, at a certain time t 0 , the
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、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、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、次の釈放動作へ移行するまで継続される。
このような励磁電力をマグネット10へ供給することにより、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。
By supplying such excitation power to the
続いて、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(時刻t2)、制御部33はマグネット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、マグネット10の電流の向きが反転し、釈放電流I2が流れる(期間T4)。この釈放電流I2は、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、釈放電流I2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。
Subsequently, the operation moves to release (release) the iron pieces from the
再び図3を参照しつつ、計測部60の構成について説明する。本実施形態の計測部60は、電圧計61、62、及び64と、電流測定部65と、温度センサ66及び67とを含んで構成されている。電圧計61は、交流発電機18から出力される三相交流電圧VAC1〜VAC3を計測し、この電圧値に応じた信号(交流電圧計測信号SAC)を制御部33へ提供する。電圧計62は、直流変換部36の正側出力端36gと負側出力端36hとの間の直流電源電圧VDCを計測し、この電圧値に応じた信号(直流電圧計測信号SDC)を制御部33へ提供する。電圧計64は、バッテリー20から出力される直流電源電圧VBATを計測し、この電圧値に応じた信号(バッテリー電圧計測信号SBAT)を制御部33へ提供する。電流測定部65は、マグネット10を流れる電流(以下、マグネット電流という)の大きさを測定するためのシャント抵抗65a、及びシャント抵抗65aの両端電圧をディジタル信号に変換するA/D変換器65bからなり、マグネット電流に応じた信号(マグネット電流計測信号SM)を制御部33へ提供する。温度センサ66は、マグネット制御盤3内のHブリッジ回路部37の近傍に配置されており、Hブリッジ回路部37の温度に応じた信号(温度計測信号SH1)を出力する。温度センサ67は、マグネット制御盤3内の制御部33の近傍に配置されており、制御部33の温度に応じた信号(温度計測信号SH2)を出力する。
The configuration of the
次に、本実施形態の異常検知手段である、制御部33及び計測部60による異常及び要注意事象の検知について詳細に説明する。
Next, detection of an abnormality and a cautionary event by the
<マグネット電流超過>
制御部33は、計測部60の電流測定部65から提供されるマグネット電流計測信号SMを常に監視する。通常、マグネット電流の大きさはマグネット10の定格電流値付近に設定されるが、何らかの理由でマグネット電流が定格電流値を大きく超えてしまう場合がある。制御部33は、マグネット電流計測信号SMに示されるマグネット電流の大きさが所定の第1の電流値(>定格電流値)を超えた場合に、要注意事象としてマグネット10の電流上昇を示す注意信号D2を生成し、この注意信号D2を注意警告装置4へ出力する。この第1の電流値は、例えばマグネット10の定格電流値の140%に設定される。なお、制御部33は、マグネット10の電流上昇を示す注意信号D2を出力した後も、マグネット駆動回路31にマグネット10への電力供給を継続させる。
<Excessive magnet current>
また、制御部33は、マグネット電流計測信号SMに示されるマグネット電流の大きさが第1の電流値を超えた状態で所定時間(例えば10秒)が経過すると、異常としてマグネット10の過電流を示す異常検知信号D1を生成し、この異常検知信号D1を注意警告装置4へ出力する。このとき、制御部33は、ブリッジドライバ32の動作を停止させることにより、マグネット駆動回路31にマグネット10への電流供給を停止させる。
The
<直流電圧上昇>
制御部33は、計測部60の電圧計62から提供される直流電圧計測信号SDCを常に監視する。通常、直流電源電圧VDCの大きさは、交流発電機18の定格出力電圧に応じて定まる。しかし、何らかの理由で直流電源電圧VDCが通常の値を大きく超えてしまう場合がある。制御部33は、直流電圧計測信号SDCに示される直流電源電圧VDCの大きさが所定の第1の電圧値(>通常電圧値)を超えた場合に、要注意事象として直流電源電圧VDCの電圧上昇を示す注意信号D2を生成し、この注意信号D2を注意警告装置4へ出力する。この第1の電圧値は、例えば直流変換部36の耐圧定格の90%に設定される。なお、制御部33は、直流電源電圧VDCの電圧上昇を示す注意信号D2を出力した後も、マグネット駆動回路31にマグネット10への電力供給を継続させる。
<DC voltage rise>
また、制御部33は、直流電圧計測信号SDCに示される直流電源電圧VDCの大きさが第2の電圧値(>第1の電圧値)を超えた場合に、異常として直流電源電圧VDCの過電圧を示す異常検知信号D1を生成し、この異常検知信号D1を注意警告装置4へ出力する。この第2の電圧値は、例えば直流変換部36の耐圧定格に設定される。このとき、制御部33は、ブリッジドライバ32の動作を停止させることにより、マグネット駆動回路31にマグネット10への電流供給を停止させる。
In addition, the
<制御盤温度上昇>
制御部33は、計測部60の温度センサ66から提供される温度計測信号SH1、及び温度センサ67から提供される温度計測信号SH2を常に監視する。制御部33は、温度計測信号SH1に示されるHブリッジ回路部37付近の温度が所定温度Taを超えた場合、または温度計測信号SH2に示される制御部33付近の温度が所定温度Tbを超えた場合に、要注意事象としてマグネット制御盤3の温度上昇を示す注意信号D2を生成し、この注意信号D2を注意警告装置4へ出力する。なお、所定温度Ta及び所定温度Tbはそれぞれ本実施形態における第1の温度であり、例えばTa=80[℃]、Tb=70[℃]に設定される。制御部33は、マグネット制御盤3の温度上昇を示す注意信号D2を出力した後も、マグネット駆動回路31にマグネット10への電力供給を継続させる。
<Control panel temperature rise>
The
また、制御部33は、温度計測信号SH1に示されるHブリッジ回路部37付近の温度が所定温度Tc(>Ta)を超えた場合、または温度計測信号SH2に示される制御部33付近の温度が所定温度Td(>Tb)を超えた場合に、異常としてマグネット制御盤3のオーバーヒートを示す異常検知信号D1を生成し、この異常検知信号D1を注意警告装置4へ出力する。なお、所定温度Tc及び所定温度Tdはそれぞれ本実施形態における第2の温度であり、例えばTa=90[℃]、Tb=75[℃]に設定される。このとき、制御部33は、ブリッジドライバ32の動作を停止させることにより、マグネット駆動回路31にマグネット10への電流供給を停止させる。
The
<マグネット過熱>
通常、マグネット電流の温度が高くなると、マグネット10を構成する電磁コイルの抵抗値が大きくなり、マグネット電流が減少する。制御部33は、マグネット電流計測信号SMに示されるマグネット電流の大きさが所定の第2の電流値(<定格電流値)を下回った場合に、要注意事象としてマグネット10の過熱を示す注意信号D2を生成し、この注意信号D2を注意警告装置4へ出力する。この第2の電流値は、例えばマグネット10の定格電流値の60%に設定される。なお、制御部33は、マグネット10の過熱を示す注意信号D2を出力した後も、マグネット駆動回路31にマグネット10への電力供給を継続させる。
<Magnet overheating>
Normally, when the temperature of the magnet current increases, the resistance value of the electromagnetic coil constituting the
<発電機回転数低下>
通常、エンジン回転数の低下などに起因して交流発電機18の回転数が低下すると、交流発電機18から出力される三相交流電圧VAC1〜VAC3の電圧値が低下する。制御部33は、計測部60の電圧計61から提供される交流電圧計測信号SACを常に監視する。制御部33は、交流電圧計測信号SACに示される三相交流電圧VAC1〜VAC3の大きさが交流発電機18の所定回転数に対応する電圧値を下回った場合に、要注意事象として交流発電機18の回転数低下を示す注意信号D2を生成し、この注意信号D2を注意警告装置4へ出力する。この所定回転数は、定格回転数が2000[rpm]の場合、例えば1450[rpm](定格回転数の73%)に設定される。なお、制御部33は、交流発電機18の回転数低下を示す注意信号D2を出力した後も、マグネット駆動回路31にマグネット10への電力供給を継続させる。
<Lower generator speed>
Usually, when the rotational speed of the
<バッテリー電圧低下>
制御部33は、計測部60の電圧計64から提供されるバッテリー電圧計測信号SBATを常に監視する。通常、バッテリー20から出力される直流電源電圧VBATの大きさは24[V]である。しかし、直流電源電圧VBATが通常の値より低下する場合がある。制御部33は、バッテリー電圧計測信号SBATに示される直流電源電圧VBATの大きさが所定の第3の電圧値(<通常電圧値)より低下した場合に、要注意事象としてバッテリー20の電圧低下を示す注意信号D2を生成し、この注意信号D2を注意警告装置4へ出力する。この第3の電圧値は、直流電源電圧VBATの通常の値が24[V]である場合、例えば18[V]に設定される。なお、制御部33は、バッテリー20の電圧低下を示す注意信号D2を出力した後も、マグネット駆動回路31にマグネット10への電力供給を継続させる。
<Battery voltage drop>
The
次に、注意警告装置4の動作について説明する。図5は、注意警告装置4のタッチパネル40における表示画面の例を示す図である。注意警告装置4は、マグネット制御盤3から注意信号D2を受信すると、図5(a)に示すような注意画面70をタッチパネル40に表示する。注意画面70には、該当する要注意事象を表示するための事象表示領域70aが設けられており、「マグネット電流超過」、「直流電圧上昇」、「制御盤温度上昇」、「マグネット過熱」、「発電機回転数低下」、「バッテリー電圧低下」といった要注意事象の内容が表示される。また、注意画面70が表示されると、タッチパネル40の背景色が緑色から橙色へ変化する。また、この注意画面70の表示と同時に、音発生装置41が所定の注意音を発することによって操作者に注意を促す。
Next, the operation of the
また、注意警告装置4は、マグネット制御盤3から異常検知信号D1を受信すると、図5(b)に示すような警告画面71をタッチパネル40に表示する。警告画面71には、該当する異常を表示するための異常表示領域71aが設けられており、異常の内容が表示される。また、警告画面71が表示されると、タッチパネル40の背景色が橙色から赤色へ変化する。また、この警告画面71の表示と同時に、音発生装置41が所定の警告音を発する。
Further, when the
更に、この警告画面71のパネル71b(「詳細」)に操作者が触れると、タッチパネル40は警告詳細画面を表示して停止要因を表示し、修理及び復旧を素早く行える情報を提供する。警告詳細画面は異常の種類によって異なり、例えばマグネット電流超過の場合には図5(c)に示す画面72A、直流電圧上昇の場合には図5(d)に示す画面72B、マグネット制御盤3のオーバーヒートの場合には図5(e)に示す画面72C、発電機回転数低下の場合には図5(f)に示す画面72Dをそれぞれ表示する。
Further, when the operator touches the
以上説明した本実施形態によるマグネット制御システム2が有する効果について説明する。このマグネット制御システム2においては、異常の前段階である要注意事象を異常検知手段(制御部33及び計測部60)により検知し、この異常検知手段からの注意信号D2に基づいて注意警告装置4が操作者に注意を促す。そして、マグネット駆動回路31は、異常検知手段が注意信号D2を出力した後もマグネット10への電力供給を継続する。このように、マグネット10への電流供給を停止せざるを得なくなる異常の前段階で操作者に注意を促し、その後もマグネット10への電流供給を継続することによって、交流発電機18、バッテリー20、及びマグネット駆動回路31の異常を吊荷90の落下前に操作者に予知させることができる。これにより、要注意事象が発生してから異常によりマグネット10への電流供給が停止されるまでの間に吊荷90を下ろす余裕ができるので、作業者の負担を軽減できる。
The effect which the
また、本実施形態のように、異常検知手段は、マグネット電流の大きさが第1の電流値を超えた場合に、マグネット10の電流上昇を示す注意信号D2を生成することが好ましい。これにより、マグネット10の電流が過大となりマグネット10への電流供給を停止する前に、当該事象を操作者に予知させることができる。
Further, as in the present embodiment, it is preferable that the abnormality detection means generates a caution signal D2 indicating an increase in the current of the
また、本実施形態のように、異常検知手段は、直流電源電圧VDCが第1の電圧値を超えた場合に、直流電源電圧VDCの電圧上昇を示す注意信号D2を生成することが好ましい。これにより、直流電源電圧VDCが過大となりマグネット10への電流供給を停止する前に、当該事象を操作者に予知させることができる。
Also, as in the present embodiment, the abnormality detecting means, when the DC power supply voltage V DC exceeds a first voltage value, it is preferable to generate an attention signal D2 indicating a voltage increase of the DC power supply voltage V DC . Thereby, the operator can predict the event before the DC power supply voltage V DC becomes excessive and the current supply to the
また、本実施形態のように、異常検知手段は、マグネット制御盤3の温度が第1の温度を超えた場合に、マグネット制御盤3の温度上昇を示す注意信号D2を生成することが好ましい。これにより、マグネット制御盤3がオーバーヒートしてマグネット10への電流供給を停止する前に、当該事象を操作者に予知させることができる。
Further, as in the present embodiment, it is preferable that the abnormality detection means generates a caution signal D2 indicating a temperature rise of the
また、本実施形態のように、異常検知手段は、マグネット電流の大きさが第2の電流値を下回った場合に、マグネット10の過熱を示す注意信号D2を生成することが好ましい。これにより、マグネット10が過熱して吸引力が低下し吊荷90が落下する前に、当該事象を操作者に予知させることができる。
In addition, as in the present embodiment, it is preferable that the abnormality detection unit generates a caution signal D2 indicating that the
また、本実施形態のように、異常検知手段は、交流発電機18の回転数が所定回転数より低下した場合に、交流発電機18の回転数低下を示す注意信号D2を生成することが好ましい。交流発電機18の回転数が過度に低下すると出力電圧(三相交流電圧VAC1〜VAC3)が低下し、マグネット10の吸引力が低下して吊荷90の落下を招く。この異常検知手段によれば、吊荷90が落下する前に当該事象を操作者に予知させることができる。
Further, as in the present embodiment, it is preferable that the abnormality detection means generates a caution signal D2 indicating a decrease in the rotational speed of the
また、本実施形態のように、異常検知手段は、バッテリー20の直流電源電圧VBATが第3の電圧値より低下した場合に、バッテリー20の電圧低下を示す注意信号D2を生成することが好ましい。バッテリー20から出力される直流電源電圧VBATが過度に低下すると、ブリッジドライバ32が動作できなくなり、Hブリッジ回路部37の動作が停止して吊荷90の落下を招く。この異常検知手段によれば、吊荷90が落下する前に当該事象を操作者に予知させることができる。
Further, as in the present embodiment, it is preferable that the abnormality detection means generates the attention signal D2 indicating the voltage drop of the
また、本実施形態のように、注意警告装置4は、要注意事象を表示するタッチパネル40、及び音によって操作者に注意を促す音発生装置41を有することが好ましい。これにより、操作者に対し要注意事象の発生をより確実に示すことができる。
In addition, as in the present embodiment, the
本発明によるリフティングマグネット制御システムは、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、上記実施形態では注意手段(注意警告装置4)と異常検知手段(制御部33及び計測部60)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、注意手段としては、上述したタッチパネルや音発生装置以外にも、例えば通常のモニタ画面やランプ、或いは操作者の座席に振動を与える装置など、様々な手段を適用できる。
The lifting magnet control system according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible. For example, although a wired serial communication circuit is exemplified as a communication unit between the caution unit (attention warning device 4) and the abnormality detection unit (the
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…マグネット制御盤、4…注意警告装置、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、18…交流発電機、20…バッテリー、31…マグネット駆動回路、32…ブリッジドライバ、33…制御部、34…シリアル通信回路、36…直流変換部、37…ブリッジ回路部、40…タッチパネル、41…音発生装置、42…信号処理部、43…シリアル通信回路、51,52…スイッチ、60…計測部、61,62,64…電圧計、65…電流測定部、66,67…温度センサ、70…注意画面、71…警告画面、72A〜72D…警告詳細画面、D1…異常検知信号、D2…注意信号、I1…励磁電流、I2…釈放電流。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
交流発電機と、
前記交流発電機から供給された交流電力を直流電力に変換して前記リフティングマグネットに供給するマグネット駆動回路と、
前記交流発電機または前記マグネット駆動回路の異常の前段階である要注意事象を検知し、該要注意事象の発生を示す注意信号を生成する異常検知手段と、
前記注意信号に基づいて操作者に注意を促す注意手段と
を備え、
前記マグネット駆動回路は、前記異常検知手段が前記注意信号を出力した後も前記リフティングマグネットへの電力供給を継続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。 A lifting magnet control system mounted on a vehicle equipped with a lifting magnet,
An alternator,
A magnet drive circuit that converts AC power supplied from the AC generator into DC power and supplies the DC power to the lifting magnet;
An abnormality detection means for detecting a caution event that is a pre-stage of an abnormality of the AC generator or the magnet drive circuit, and generating a caution signal indicating the occurrence of the caution event;
Caution means for alerting the operator based on the caution signal, and
The lifting magnet control system, wherein the magnet drive circuit continues to supply power to the lifting magnet even after the abnormality detection means outputs the caution signal.
前記マグネット駆動回路は、当該場合に前記リフティングマグネットへの電流供給を停止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制御システム。 The abnormality detection means generates an abnormality detection signal indicating an overcurrent of the lifting magnet when a predetermined time elapses in a state where the magnitude of the magnet current exceeds the first current value,
3. The lifting magnet control system according to claim 2, wherein the magnet driving circuit stops supplying current to the lifting magnet in this case.
前記マグネット駆動回路は、当該場合に前記リフティングマグネットへの電流供給を停止す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システム。 The abnormality detection means generates an abnormality detection signal indicating an overvoltage of the DC power when the voltage of the DC power exceeds a predetermined second voltage value larger than the first voltage value,
5. The lifting magnet control system according to claim 4, wherein the magnet driving circuit stops supplying the current to the lifting magnet in this case.
前記異常検知手段は、前記マグネット制御盤の温度が所定の第1の温度を超えた場合に、前記マグネット制御盤の温度上昇を示す前記注意信号を生成す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。 A magnet control panel on which the lifting magnet drive circuit is mounted,
The abnormality detection means generates the caution signal indicating an increase in temperature of the magnet control panel when the temperature of the magnet control panel exceeds a predetermined first temperature. The lifting magnet control system described.
前記マグネット駆動回路は、当該場合に前記リフティングマグネットへの電流供給を停止することを特徴とする、請求項6に記載のリフティングマグネット制御システム。 The abnormality detection means generates an abnormality detection signal indicating overheating of the magnet control panel when the temperature of the magnet control panel exceeds a predetermined second temperature higher than the first temperature,
The lifting magnet control system according to claim 6, wherein the magnet driving circuit stops supplying the current to the lifting magnet in this case.
当該リフティングマグネット制御システムは、前記複数のトランジスタを駆動するブリッジドライバと、前記ブリッジドライバに直流電源電圧を供給する蓄電池とを更に備え、
前記異常検知手段は、前記直流電源電圧が所定の第3の電圧値より低下した場合に、前記蓄電池の電圧低下を示す前記注意信号を生成す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。 The magnet drive circuit includes a DC converter that converts the AC power supplied from the AC generator to the DC power, and a plurality of transistors, and controls the direction of the DC power to control the lifting magnet. An H bridge circuit section for supplying the DC power to
The lifting magnet control system further includes a bridge driver that drives the plurality of transistors, and a storage battery that supplies a DC power supply voltage to the bridge driver,
2. The lifting according to claim 1, wherein the abnormality detection unit generates the caution signal indicating a voltage drop of the storage battery when the DC power supply voltage drops below a predetermined third voltage value. Magnet control system.
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