JP2006290474A - 建設機械のリフマグ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤判断や誤操作等によりエンジンの設定回転数又はトルクの低下させる操作をした場合でもリフマグ装置の作業に必要な所定の回転数でエンジンを駆動するリフマグ制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンの回転数又は出力トルクを制御するエンジン制御装置２１と、エンジン制御装置に制御信号を送出する機体コントローラ２４と、機体コントローラの入力側に接続されたエンジン回転数又は出力トルクの設定変更手段と、リフマグ装置を操作モードとオフモードに切換える切換えスイッチ２６と、リフマグ装置の操作モード時のエンジン回転数を設定するリフマグ回転数設定手段と、切替えスイッチで選択されたモードに対応した指令信号に基づいてエンジン回転数制御信号をエンジン制御装置に出力する選択回路とを具備する。
【選択図】図１

Description

この発明は、リフティングマグネット（以下，略して単に「リフマグ装置」という）の制御装置の技術分野に関する。更に具体的には、リフマグ装置の安全作業を行うための保護装置に関する技術である。

従来から、油圧ショベル等の建設機械にリフマグ装置を設けて磁性材料（例えば、鉄屑、鋼屑）の積荷作業、積下ろし作業が行われている。これらのリフマグ装置を設けた建設機械ではエンジンの出力軸に作業機用油圧ポンプの他にリフマグ装置専用の油圧ポンプを設けている。しかし、エンジンの回転数（又は出力トルク）を自由に変化（又は、減少）させるとリフマグ装置の発電機の回転数が変化してリフマグ装置の操作が上手くできなくなる場合も生じる。或いは、リフマグ装置に吸着されている鉄屑、鋼屑が脱着して地上等に散乱する事態も生じる。従って、リフマグ装置と作業機の同時操作をした場合でも発電機の回転数が変化しないようにした種々の考案が行われてきた。

例えば，このような装置として特許文献１に記載されている装置（以下，従来装置１という）がある。図５は従来装置１の構成を示す図で、図６は制御装置の処理手順を示した図である。以下従来装置１を簡単に説明する。図５において、エンジン６０の出力軸に作業機用の油圧ポンプ６１、６２の他にリフマグ装置用の油圧ポンプ６３が接続されている。油圧ポンプ６３の出力油路は開閉弁５３を介して油圧モータ５４に接続されている。油圧モータ５４の出力軸には発電機５６が接続され，発電機５６の出力側には発電した電気の整流等を行うコントローラ５７が接続され，リフマグ装置５８のマグネット回路に接続されている。一方、油圧モータ５４の回転数はレギュレータ５５の傾転角を制御することで制御されるように構成されている。また、レギュレータ５５は制御装置５０によって制御されている。

制御装置５０の入力側にはＰモードスイッチ５１とＥモードスイッチ５２とリフマグ装置５８のＯＮ／ＯＦＦスイッチ５９が接続されている。なお、Ｐモードスイッチ５１は高回転数の指令信号を発生するスイッチで、Ｅモードスイッチ５２は低回転数の指令信号を発生するスイッチであり、オペレータが選択して何れかを設定する。また、エンジン６０はＰモード、Ｅモードによって一定の目標回転数となるように回転する。
公開特許公報、特開２００２−３４９５０３（建設機械の発電機用油圧駆動装置）

制御装置５０は図６に示す手順で処理を実行する。即ち、Ｓ１０１ではスイッチ５９のＯＮ／ＯＦＦを判断して、ＯＮならばＳ１０２でエンジン回転指令信号（Ｐモード又はＥモード）を読み込んで、Ｓ１０３でエンジン回転指令信号に基づいてテーブル（図示省略）からレギュレータ５５の傾転角を求める。Ｓ１０４では求めた傾転角をレギュレータ５５に出力し，Ｓ１０５で開閉弁５３を開く。即ち、従来装置１は油圧モータの回転が変動する原因（ここでは、ＰモードとＥモードの切換え）を検出して油圧モータの回転が一定になるように制御装置５０が制御するように構成した例である。

又，図７は油圧モータの回転数を一定になるようにした別の従来装置（従来装置２という）である。以下，従来装置２について簡単に説明する。図７において、エンジン６０の出力軸には作業機用の油圧ポンプ６１、６２、パイロット圧油用油圧ポンプ６４の他にリフマグ装置用油圧ポンプ６３が接続されている。油圧ポンプ６３の出力は油圧モータ５４を通って油タンクに接続されている。油圧モータ５４の出力軸には
発電機５６が接続され，発電機５６の出力側には発電した電流の整流を行うコントローラ５７が接続され，リフマグ装置５８のマグネット回路に接続されている。

また、従来装置２は発電機５６の作動状態を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて発電機５６の回転速度の低下を防止するリフマグ制御器７０と、エンジン６０の回転速度の低下を防止するポンプ制御器８０とを備えている。発電機５６の作動状態を検出する検出手段として、例えば、マグネット回路の温度を検出する温度センサー７１と測定された温度信号を電圧に変換する信号変換器７２が設けられている。また、リリーフ弁６５のベントポートと油タンクの間に電磁切換弁６６、６７及びベント用リリーフ弁６８が設けられており、電磁切換弁６６、６７はコントローラ７０で制御している。ベント用リリーフ弁６８はマグネット回路の温度が安定したときの負荷に対応するリリーフ圧が設定されている。なお、絞り９１とリリーフ弁９２は絞り９１の前後の差圧を一定に（絞り９１を流れる流量を一定に）制御する。

リフマグ制御器７０の構成を図８（Ａ）に示す。制御器７０は入力側にリフマグ操作器７３と信号変換器７２の出力端が接続され，出力側には切換弁６６のソレノイドが接続されている。図７及び図８（Ａ）において，操作器７３を操作するとリレー７４が接続され、切換弁６６の出力が切換弁６７の入力に接続される。切換信号設定器７５は温度センサー７１の測定温度が規定値より低いときはオン状態になり、温度が規定値より高くなるとオフ状態になる。従って，操作器７３を操作している場合（リレー７４が接続）に、温度センサー７１の測定温度が規定値より低いとき（例えば，リフマグ操作開始時）は切換弁６７が駆動され，ベントポートが閉じられる。このとき、リリーフ弁６５はそれ自体で設定されている高い圧力になる。測定温度が規定値より高くなるとベントポートはリリーフ弁６８の設定圧となる。即ち、リフマグ操作時にリフマグ回路の温度が規定値より高くなる（例えば，操作開始から相当時間経過後）と油圧モータ５４は（リリーフ弁６８の設定圧による）所定の一定回転数になる。

ポンプ制御器８０の構成を図８（Ｂ）に示す。ポンプ制御器８０は入力側にリフマグ操作器７３と信号変換器７２の出力端及びアクセル操作器８１が接続され，出力側には比例減圧弁６９のソレノイドが接続されている。リフマグ操作器７３は切換器８４を切換えて、リフマグ操作ＯＦＦの場合はＯＦＦトルク設定器８２の値を選択し、リフマグ操作ＯＮの場合は温度センサー７１の信号に基づくＯＮトルク設定器８３からの値を選択し、減算器８７に入力する。一方、作業機ポンプトルク設定器８６はアクセル操作器８１の信号に基づいてトルク設置値を求め、減算器８７に入力する。減算器８７は減算した値を求めて信号変換器８８に入力し、信号変換器８８は電流値に変換して電磁比例減圧弁６９のソレノイドに電流を流してレギュレータ６１ａ、６２ａにより油圧ポンプ６１、６２の傾転角を制御する。

即ち、従来装置２はリフマグ操作時には、リフマグ制御器７０によって、温度センサー７１の測定温度に基づいて発電機５６の回転速度の低下を防止すべく油圧モータ５４の回転数を制御している。一方において、ポンプ制御器８０は、測定温度が低いときは作業機の油圧ポンプ６１，６２を制御してトルク（吐出量）の低下防止を図り、測定温度が高くなったときに油圧ポンプ６１，６２のトルク（吐出量）を低くしている。

上記に述べたように、従来装置１ではリフマグ装置の入力モードを変えた場合にも油圧モータの回転数が一定になるように構成しており，従来装置２ではマグネット回路の温度を検出し、温度に応じてリフマグ制御器により油圧モータの回転数が一定になるように制御すると共に、作業機用の油圧ポンプの制御も行っている。しかし、これらの従来装置においては、オペレータの誤判断や誤操作等によりエンジンの設定回転数又はトルクを低下させる操作を行ったときに油圧モータの回転数が（一時的に）減少し、リフマグ器に吸着している鉄屑等が落下して地上や車両等に散乱して、その後の後始末等のために作業が複雑になるという問題がある。本願発明はオペレータの誤判断や誤操作等によりエンジンの設定回転数又はトルクを低下させる操作をした場合でもリフマグ装置の作業中はこれらの操作を無効にして、リフマグ装置の作業に必要な所定の回転数でエンジンを駆動するリフマグ制御装置を提供することを課題とする。

本発明は上記の課題を解決するための手段として以下の構成を採用している。即ち、
請求項１に記載の発明は、エンジンの出力軸に接続された作業用油圧ポンプ及びリフマグ用油圧ポンプを具備し、該リフマグ用油圧ポンプによって油圧モータを駆動し、発電機を作動させて、リフマグ装置の電磁回路に励磁電流を流すようにしたリフマグ装置を備えた油圧ショベル等の建設機械において、 前記エンジンの回転数又は出力トルクを制御するエンジン制御装置と、該エンジン制御装置に制御信号を送出する機体コントローラと、エンジン回転数又は出力トルクの設定変更手段と、該リフマグ装置を操作モードとオフモードに切換える切換えスイッチと、前記リフマグ装置の操作モード時のエンジン回転数を設定するリフマグ回転数設定手段と、前記リフマグ操作モードが選択されたときはリフマグ回転数設定手段からの指令信号に基づいてエンジン回転数制御信号をエンジン制御装置に出力し、前記リフマグオフモードが選択されたときはエンジン回転数等設定変更手段からの指令信号に基づいてエンジン回転数制御信号をエンジン制御装置に出力する選択回路とを具備したことを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記選択回路は、前記リフマグ回転数設定手段とエンジン制御装置との間の回線に第１スイッチを設け、エンジン回転数等設定変更手段とエンジン制御装置との間の回線に第２スイッチを設け、該第１スイッチ及び第２スイッチは、前記リフマグ操作モードが選択されたときは該第１スイッチがオンになり、かつ、第２スイッチがオフになり、前記リフマグオフモードが選択されたときは該第１スイッチがオフになり、かつ、第２スイッチがオンになるように構成したことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記エンジン回転数又は出力トルクの設定変更手段を前記エンジン制御装置の入力側に接続し、前記選択回路をエンジン制御装置に設けたことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記エンジン回転数又は出力トルクの設定変更手段を前記機体コントローラの入力側に接続し、前記選択回路を機体コントローラに設けたことを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４に記載の発明において、前記選択回路の一部をプログラムで構成したことを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５に記載の発明において、前記第１スイッチ及び第２スイッチは機械的に構成したスイッチ又は半導体素子を用いて構成したスイッチであることを特徴としている。

本願発明はリフマグ装置作業中に、オペレータが誤判断や誤操作等によりエンジンの設定回転数又はトルクの低下させる操作をした場合でも、安定したリフマグ装置の作業が可能になるという効果が得られる。

以下本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１の構成全体を示し、図２は機体コントローラ中における切換え装置を示す。図１において，エンジン１１の出力軸１１ａに作業用油圧ポンプ１２、１３の他にリフマグ用油圧ポンプ１４が設けられている。作業用油圧ポンプ１２、１３は複数の切換弁２０に対して圧油を供給するように接続され、油圧ポンプ１４は電磁切換弁１５を介して油圧モータ１６に接続されている。油圧モータ１６の出力軸には発電機１７が接続され，発電機１７の出力は整流回路１８を介してリフマグ器１９の電磁回路に接続されている。

一方、エンジン１１の電子ガバナ１１ｂはエンジン制御装置２１と回線２２を介して接続され、更にエンジン制御装置２１は機体コントローラ２４と回線２３により接続されている。機体コントローラ２４の入力側には回転数設定変更器２５並びにリフマグモード切換えスイッチ（以下，リフマグスイッチという）２６がリレー式スイッチ２７を介して接続されている。ここで、エンジン制御装置２１はエンジン１１の回転数の信号や機体コントローラ２４から回線２３を介して入力されるエンジン回転数の信号（又は出力トルク設定信号）に基づいて、燃料噴射制御信号を演算し、該燃料噴射制御信号を電子ガバナ１１ｂに送出する。尚，回転数設定変更器２５は、エンジン１１の回転数（又は出力トルク）を増加、減少させる設定器で、自動車のアクセルと同じような役割をする。

図２は機体コントローラ２４の本実施形態に関する部分の詳細説明をした図である。図２において、リフマグ用回転数設定器（リフマグ回転数設定手段）３０からの出力が第１スイッチ３１を介して回線３２に接続され、一方、回転数設定変更器２５からの出力が第２スイッチ３３を介して回線３２に接続されている。回線３２は機体コントローラ２４の演算装置２９の入力側に接続されており，演算装置２９は回線３２からの入力信号に基づいてエンジン１１の設定回転数を求めて回線２３に送出する。第１スイッチ３１、第２スイッチ３３は従来技術を利用した半導体スイッチ又は機械式スイッチで構成され、リフマグスイッチ２６からの信号に基づき同期してオン／オフ作動をして、何れか一方の信号が演算装置２９に入力される。即ち、リフマグスイッチ２６をオンにすると第１スイッチ３１がオンになり、第２スイッチ３３がオフとなる。逆に、リフマグスイッチ２６をオフにすると第１スイッチ３１がオフになり、第２スイッチ３３がオンとなるように構成されている。なお、上記回路はプログラム（ソフトウエア）で構成してもよい。リフマグ用回転数設定器３０は、リフマグ作業に必要なエンジン回転数、即ち、リフマグ器の操作に十分な電流の発生とリフマグ操作に必要な作業機の操作が可能となるようにエンジンの回転数を設定することが望ましい。

本実施形態は上記のように構成されたので、以下のように機能する。リフマグスイッチ２６をオンにするとリレー式スイッチ２７に電源３５からの電流が流れて接点が閉じてオンになり、リフマグ・オン信号（リフマグ操作信号）が機体コントローラ２４に入力され、第２スイッチ３３が開き（オフ）になり、第１スイッチ３１が閉じる（オンになる。）これによって、リフマグ用回転数設定器３０からの信号が演算装置２９に入力され、回転数設定変更器２５からの信号は無効とされる（入力されない）。従って，リフマグ用回転数設定器３０からの信号に基づいてエンジン１１の回転数が設定される。また、同時に電源３５からの電流により電磁切換弁１５が連通状態（ａ）に切り換り，油圧ポンプ１４の圧油が油圧モータ１６に流れ、リフマグ作業が可能になる。

逆に、リフマグスイッチ２６をオフにするとリレー式スイッチ２７に電源３５からの電流が流れず、接点が開いてオフになる。この場合、リフマグ・オフ信号が機体コントローラ２４に入力され、第１スイッチ３１が開き（オフ）になり、第２スイッチ３３が閉じる（オンになる）。これによって、リフマグ用回転数設定器３０からの信号が演算装置２９に入力されず、回転数設定変更器２５からの信号が入力される。また、同時に電源３５からの電流が流れず、電磁切換弁１５が開放状態（ｂ）に切り換る。従って，このときはリフマグ操作が不能となり、エンジン１１は回転数設定変更器２５からの信号に基づいて回転数が制御される。

＜実施形態２＞
図３は、本発明の実施形態２の構成全体を示し、図４はエンジン制御装置中における選択回路を示す。基本的には実施形態１の図１、図２と同様の構成であるが、回転数設定変更器３９及びリフマグスイッチからの信号に基づき同期してオン／オフ作動するスイッチ群４１、４３を機体コントローラ３７でなく、エンジン制御装置３６に設けた点で異なる。従って、実施形態１と異なる点について主として説明する。図３において、エンジン１１の電子ガバナ１１ｂはエンジン制御装置３６と回線２２を介して接続され、更にエンジン制御装置３６は機体コントローラ３７と回線３８により接続されている。また、エンジン制御装置３６の入力側には回転数設定変更器３９が接続され、機体コントローラ３７の入力側にはリフマグスイッチ２６がリレー式スイッチ２７を介して接続されている。ここで、エンジン制御装置３６はエンジン１１の回転数の信号や機体コントローラ３７から回線３８を介して入力される信号に基づいたエンジン設定回転数信号（又は出力トルク設定信号）により燃料噴射量制御信号を演算し、該燃料噴射量制御信号を前記電子ガバナ１１ｂに送出する。

図４はエンジン制御装置３６の本実施形態に関する部分の詳細説明をした図である。図４において、リフマグ用回転数設定器４０からの出力が第１スイッチ４１を介して回線４２に接続され、一方、回転数設定変更器３９からの出力が第２スイッチ４３を介して回線４２に接続されている。回線４２はエンジン制御装置３６の演算装置４４の入力側に接続されており、演算装置４４は回線４２からの入力信号に基づいて燃料噴射量制御信号を回線２３に送出する。第１スイッチ４１、第２スイッチ４３は従来技術を利用した半導体スイッチ又は機械式スイッチで構成され、機体コントローラ３７、回線３８を介したリフマグスイッチ２６からの信号に基づき同期してオン／オフ作動をして、何れか一方の信号が演算装置４４に入力される。即ち、リフマグスイッチ２６をオンにすると第１スイッチ４１がオンになり、第２スイッチ４３がオフとなる。逆に、リフマグスイッチ２６をオフにすると第１スイッチ４１がオフになり、第２スイッチ４３がオンとなるように構成されている。なお、実施形態２の場合も実施形態１と同様、上記回路をプログラム（ソフトウエア）で構成してもよい。

実施形態２も概ね実施形態１と同じように機能する。即ち、リフマグスイッチ２６をオンにするとリレー式スイッチ２７に電源３５からの電流が流れて接点が閉じてオンになり、このリフマグ・オン信号が機体コントローラ３７及び回線３８を介してエンジン制御装置３６に入力され、第２スイッチ４３がオフになり、第１スイッチ４１がオンになる。これによって、リフマグ用回転数設定器４０からの信号が演算装置４４に入力され、回転数設定変更器３９からの信号は無効とされる（入力されない）。従って、リフマグ用回転数設定器４０からの信号に基づいてエンジン１１の回転数が設定される。また、同時に電源３５からの電流により電磁切換弁１５が連通状態（ａ）に切り換り、油圧ポンプ１４の圧油が油圧モータ１６に流れ、リフマグ作業が可能になる。

逆に、リフマグスイッチ２６をオフにするとリレー式スイッチ２７に電源３５からの電流が流れず、接点が開いてオフになる。この場合、リフマグ・オフ信号が機体コントローラ３７及び回線３８を介してエンジン制御装置３６に入力され、第１スイッチ４１がオフになり、第２スイッチ４３がオンになる。これによって、リフマグ用回転数設定器４０からの信号が演算装置４４に入力されず、回転数設定変更器３９からの信号が入力される。また、同時に電源３５からの電流が流れず、電磁切換弁１５が開放状態（ｂ）に切り換る。従って、このときはリフマグ操作が不能となり、エンジン１１は回転数設定変更器３９からの信号に基づいて回転数が制御される。

以上に説明したように、リフマグ器操作中にエンジンの回転数（又はトルク）をオペレータの誤判断や誤操作により設定変更した場合でもエンジンの回転数等は設定変更されず、安定した操作が可能になるという効果が得られる。

以上本発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではなく、例えば、スイッチ３１、３３（又は４１，４３）で構成した回路をソフトウエア（プログラム）で構成した場合も本発明の技術的範囲に属する。

本発明の実施形態１の全体構成図を示す。 実施形態１の機体コントローラの詳細説明図を示す。 本発明の実施形態２の全体構成図を示す。 実施形態２のエンジン制御装置の詳細説明図を示す。 従来装置１の構成図を示す。 従来装置１の処理手順を示す。 従来装置２の構成図を示す。 （Ａ）従来装置２のリフマグ制御器を示す。 （Ｂ）従来装置２のポンプ制御器を示す。

符号の説明

１１ エンジン
１１ｂ 電子ガバナ
１２，１３ 油圧ポンプ
１４ リフマグ用油圧ポンプ
１６ 油圧モータ
１７ 発電機
１８ 整流回路
１９ リフマグ器
２１、３６ エンジン制御装置
２４、３７ 機体コントローラ
２５、３９ （エンジン）回転数設定変更器
２６ リフマグスイッチ
２９、４４ 演算装置
３０、４０ リフマグ用回転数設定器（リフマグ回転数設定手段）
３１、４１ 第１スイッチ
３３，４３ 第２スイッチ

Claims (6)

1. エンジンの出力軸に接続された作業用油圧ポンプ及びリフマグ用油圧ポンプを具備し、該リフマグ用油圧ポンプによって油圧モータを駆動し、発電機を作動させて、リフマグ装置の電磁回路に励磁電流を流すようにしたリフマグ装置を備えた油圧ショベル等の建設機械において、 前記エンジンの回転数又は出力トルクを制御するエンジン制御装置と、該エンジン制御装置に制御信号を送出する機体コントローラと、エンジン回転数又は出力トルクの設定変更手段と、前記リフマグ装置を操作モードとオフモードに切換える切換えスイッチと、該リフマグ装置の操作モード時のエンジン回転数を設定するリフマグ回転数設定手段と、前記リフマグ操作モードが選択されたときはリフマグ回転数設定手段からの指令信号に基づいてエンジン回転数制御信号をエンジン制御装置に出力し、前記リフマグオフモードが選択されたときはエンジン回転数等設定変更手段からの指令信号に基づいてエンジン回転数制御信号をエンジン制御装置に出力する選択回路とを具備したことを特徴と建設機械のリフマグ制御装置。
2. 前記選択回路は、前記リフマグ回転数設定手段とエンジン制御装置との間の回線に第１スイッチを設け、エンジン回転数等設定変更手段とエンジン制御装置との間の回線に第２スイッチを設け、該第１スイッチ及び第２スイッチは、前記リフマグ操作モードが選択されたときは該第１スイッチがオンになり、かつ、第２スイッチがオフになり、前記リフマグオフモードが選択されたときは該第１スイッチがオフになり、かつ、第２スイッチがオンになるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の建設機械のリフマグ制御装置。
3. 前記エンジン回転数又は出力トルクの設定変更手段を前記エンジン制御装置の入力側に接続し、前記選択回路をエンジン制御装置に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか１に記載の建設機械のリフマグ制御装置。
4. 前記エンジン回転数又は出力トルクの設定変更手段を前記機体コントローラの入力側に接続し、前記選択回路を機体コントローラに設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか１に記載の建設機械のリフマグ制御装置。
5. 前記選択回路の一部をプログラムで構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１に記載の建設機械のリフマグ制御装置。
6. 前記第１スイッチ及び第２スイッチは機械的に構成したスイッチ又は半導体素子を用いて構成したスイッチであることを特徴とする請求項２〜請求項５の何れか１に記載の建設機械のリフマグ制御装置。
   

Images