JP6705761B2 - リフティングマグネットを備えた油圧ショベル - Google Patents

Description

本発明は、作業機に装着したリフティングマグネット及びその制御盤を備えた油圧ショベルに関し、特に制御盤に備わったコンデンサの放電作業の効率向上を図ることができる油圧ショベルに係る。

走行体等の下部構造体に対して旋回体が旋回する油圧ショベル等の作業機械において、解体現場やスクラップヤード等で金属を吸着するリフティングマグネットを作業機に装着したものがある（特許文献１等参照）。以下、リフティングマグネットを作業機に装着した作業機械を単に作業機械と記載する。

特開２００７−３０８２２５号公報

リフティングマグネットを装着する場合、これに付属してリフティングマグネットを制御する制御盤が作業機械に追加して設置される。制御盤に対する指示入力（リフティングマグネットの磁力調整等）を行う操作装置は作業性に配慮して運転室内に設置される。同様に制御盤のコンデンサを強制放電させるための放電スイッチも運転室に配置される場合がある。運転室に放電スイッチを設けることによって運転室に居ながらにしてコンデンサの放電作業を行うことができて作業性の面で有効性が高い。

ここで、リフティングマグネットの制御盤に流れる電流は大きく放電の際に大きな熱量が発生する。運転室内には電気機器や運転席を含めた多くの内装品が密に配置されてスペースに余裕がないばかりか中には熱に弱い内装品もあるため、制御盤を運転室内に配置することは好ましくない。従ってリフティングマグネットの制御盤は運転室の外部に設置される。しかし旋回体は旋回半径の制約から緻密に機器がレイアウトされており、運転室以外の部分であってもスペースの余裕はなく、例えば旋回体の前部で作業機を挟んで運転室の反対側の位置に制御盤を配置しているのが実情である。リフティングマグネットのメンテナンスの際には制御盤にあるブレーカを切る他、場合によっては制御盤のコンデンサを放電させる必要がある。この場合、ブレーカと放電スイッチの操作をするために制御盤と運転室との間を行き来しなければならない。制御盤と放電スイッチを上記の通り配置した場合、運転室と制御盤の間を行き来するには機体の一方側から反対側に回り込まなければならない。制御盤と運転室の間の行き来を省略することでリフティングマグネットのメンテナンス作業の効率化を図りたい。

本発明の目的は、運転室内の操作で効率良くコンデンサを放電でき、運転室との間を行き来することなく効率的にリフティングマグネットのメンテナンス作業をすることができる制御盤を備えた油圧ショベルを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、下部構造体、前記下部構造体の上部に旋回可能に設けられた旋回体、前記旋回体の前部に設けられリフティングマグネットを装着した作業機、前記旋回体における左右方向の一方側の前部に設けた運転室、前記旋回体における前記運転室の後側に設けた機械室、前記旋回体の後端に設けたカウンタウェイト、及び制御盤を備え、前記機械室には、前記旋回体に設けられた原動機、及び前記原動機で駆動される発電機が収容されており、前記制御盤が、前記リフティングマグネットを制御する制御装置、前記発電機から出力されて前記リフティングマグネットに供給される電力を平滑化するコンデンサを少なくとも１つ有するコンデンサ回路、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放出させる放電回路、及び前記発電機と前記制御装置とを接続する配線の途中に設けた手動スイッチであるブレーカを含んでおり、前記ブレーカを切り状態にすることで前記発電機とこれに繋がる全ての回路との接続が同時に遮断され、前記発電機から前記制御盤への電力供給が遮断されるように構成されており、かつ前記ブレーカを含む前記制御盤が、前記旋回体の前部にて前記作業機を挟んで前記運転室の反対側の位置に配置されている、リフティングマグネットを備えた油圧ショベルにおいて、前記運転室内に設けられ、前記放電回路を作動させて前記コンデンサを放電させる放電スイッチと、前記制御盤に設けられ、前記ブレーカに連動し前記ブレーカが切り状態になると前記放電回路を作動させて前記コンデンサを放電させるブレーカ連動スイッチと、前記放電回路と前記コンデンサの間に介在し、前記放電スイッチ及び前記ブレーカ連動スイッチにより入り切りが切り換えられて前記放電回路と前記コンデンサとの接続及び遮断を切り換えるリレースイッチとを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、運転室内の放電スイッチの操作でコンデンサを放電させられるので作業終了時等に効率良くコンデンサを放電できる。加えてブレーカを切り状態にすればブレーカ連動スイッチが連動し、運転室の放電スイッチを操作せずとも自動的にコンデンサを放電させることができる。これによりリフティングマグネットのメンテナンス時にコンデンサの放電のためにわざわざ運転室まで行く必要がなくなり、リフティングマグネットのメンテナンス作業の効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る作業機械の外観を表す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられた制御盤の電気回路の要部を抽出して表した回路図である。 本発明の第２実施形態に係る作業機械に備えられた制御盤の電気回路の要部を抽出して表した回路図である。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

（第１実施形態）
１．作業機械
図１は本発明の第１実施形態に係る作業機械の外観を表す斜視図である。以降において、運転席に座った操作者から見て前側（図１中の右下側）、後側（同左上側）、左側（同右上側）、右側（同左下側）を作業機械の前、後、左、右とし、それぞれ単に前側、後側、左側、右側と記載する。

同図に示した作業機械は車体１０及び作業機（フロント作業機）２０を備え、作業機２０の先端に作業具としてリフティングマグネット２３を装着している。本願明細書で単に作業機械と記載した場合にはリフティングマグネットを作業機に装着した作業機械を指すこととする。本実施形態では作業機械のベースマシンとして油圧ショベルを例示するが、油圧ショベル以外のクレーン等の作業機械であって作業機のアタッチメントとしてリフティングマグネットを装着し得るものにも本発明は適用可能である。

車体１０は走行体１１及び旋回体１２を備えている。走行体１１は、本実施形態では無限軌道履帯を有する左右のクローラ１３を備えており、左右の走行モータ１８により左右のクローラ１３をそれぞれ駆動することで走行する。走行モータ１８には例えば油圧モータが用いられる。

旋回体１２は走行体１１上に旋回装置（不図示）を介して旋回可能に設けられている。旋回装置には旋回モータ（不図示）が含まれており、旋回モータによって走行体１１に対して旋回体１２が旋回駆動される。本実施形態における旋回モータは油圧モータであるが、電動モータを用いることもあれば油圧モータ及び電動モータの双方を用いることもある。旋回体１２の前部の左右方向の一方側（本実施形態では左側）には操作者が搭乗する運転室１４が設けられている。運転室１４の内部には、操作者が座る運転席（不図示）の他、作業機２０や旋回体１２を操作する操作装置（不図示）や放電スイッチ３７（図２等）が配置されている。旋回体１２の前部における作業機２０を挟んで運転室１４の反対側の位置には制御盤３０が配置されている。制御盤３０はリフティングマグネット２３を制御するものである。旋回体１２における運転室１４の後側には、原動機（不図示）や原動機で駆動される油圧ポンプ（不図示）や発電機１７（図２等）等を収容した機械室１５が、後端には機体の前後方向のバランスを調整するカウンタウェイト１６が搭載されている。原動機はエンジン（内燃機関）又は電動機である。発電機１７を駆動する原動機と油圧ポンプを駆動する原動機は、共用でも良いし異なるものであっても良い。また旋回体１２にはバッテリー１９が備わっており、発電機１７の余剰出力がバッテリー１９に蓄電される。

作業機２０は金属屑等の吸着作業等を行うための作業装置であり、旋回体１２の前部（本実施形態では運転室１４の右側）に設けられている。この作業機２０は、ブーム２１、アーム２２、リフティングマグネット２３、ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５及び作業具シリンダ２６を備えた多関節型の作業腕である。ブーム２１は左右に延びるピン（不図示）によって旋回体１２のフレームに連結されている。ブームシリンダ２４はブーム２１と旋回体１２とを連結している。ブームシリンダ２４の伸縮に伴って旋回体１２に対してブーム２１が上下に回動する。アーム２２は左右に延びるピン（不図示）によってブーム２１の先端に連結されている。アームシリンダ２５はアーム２２とブーム２１とを連結している。アームシリンダ２５の伸縮に伴ってブーム２１に対してアーム２２が回動する。リフティングマグネット２３は水平左右に延びるピン（不図示）によってアーム２２の先端に連結されている。作業具シリンダ２６はリフティングマグネット２３とアーム２２とを連結している。作業具シリンダ２６の伸縮に伴ってアーム２２に対してリフティングマグネット２３が回動する。ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５及び作業具シリンダ２６は作業機２０を駆動する油圧シリンダである。

なお、本実施形態に係る作業機械は資源リサイクルの機運の高い日本国内での需要が見込まれることに加え、稼働現場はスクラップの山に囲まれた狭隘な環境であることが想定される。そのため分解しなければ輸送できないような大型の作業機械よりも車格の小さなものが想定される。また大型の作業機械では相応するリフティングマグネットの要求電力は大きくなり過ぎる。一方、大量の鉄屑をリフティングマグネットに吸着して運搬するため、作業機械には機体安定性の確保の観点で相応の重量が要求される。従って分解しなければ輸送できないような大型の作業機械や旋回体の旋回半径が走行体の幅程度かそれ以下の小型の作業機械に比べ、その中間の車格の中型程度のものが本実施形態の作業機械としては好ましい。大型の作業機械では原動機やそれにより駆動されるファンをそれぞれ複数持つものもあるが、本実施形態の作業機械では原動機やそれに駆動されるファン（不図示）の設置数は各１台である。大型の作業機械と異なりキャブベッドにエアコン装置等は収容されない。また小型の作業機械では旋回半径の縮小のために原動機を旋回装置の上に一部重ねて配置したものがあるが、本実施形態の作業機械では原動機は機械室１５に収容されて旋回装置と上下に重なることなく旋回装置よりも後側に配置されている。そして、作業機械２０を抱え込んだ姿勢とすることで分解（作業機２０等を取り外すこと）をすることなくトレーラ等の輸送車に載せて一般道路を通行して輸送することができる。

２．制御盤
図２は制御盤の電気回路の要部を抽出して表した回路図である。同図に示した制御盤３０の内部には、制御装置３１、放電回路３３、ブレーカ３４、リレースイッチ３５、ブレーカ連動スイッチ３６が備わっている。

制御装置３１はリフティングマグネット２３の動作を制御（磁力調整等）する指令演算部であり、リフティングマグネット２３に対して電力を制御して供給する出力部の他、コンデンサ回路３２を備えている。発電機１７と制御装置３１とを接続する配線の途中にはブレーカ３４が設置されており、制御装置３１には発電機１７の出力電力がブレーカ３４を経由して供給される。ブレーカ３４を切り状態にすることで発電機１７とこれに繋がる全ての回路との接続が同時に遮断され、発電機１７から制御盤３０への電力供給が遮断される。ブレーカ３４は手動で入り切り（ＯＮ／ＯＦＦ）する手動スイッチである。

コンデンサ回路３２は少なくとも１つのコンデンサを有している。特に図示していないが発電機１７から出力される交流発電出力は整流回路によって電流方向及び電圧が調整される。コンデンサは、整流回路を介してリフティングマグネット２３に供給される電力を平滑化したり、リフティングマグネット２３に供給される電流の方向が切り換わる際にリフティングマグネット２３に蓄積されたエネルギを吸収し回生したりする。

放電回路３３は、コンデンサ回路３２に接続されることによってコンデンサ回路３２のコンデンサに蓄えられた電荷を放出（放電）させる回路である。リレースイッチ３５は放電回路３３とコンデンサの間に介在している。具体的には、リレースイッチ３５のスイッチ部３５ａを介してコンデンサと放電回路３３とが接続されている。通常時は（消磁状態では）スイッチ部３５ａが切り状態（ＯＦＦ）になっていて、コンデンサと放電回路３３との接続が遮断されている。またリレースイッチ３５のコイル３５ｂはバッテリー１９と運転室１４の放電スイッチ３７とを接続する配線の途中に設けられている。放電スイッチ３７が切り状態（ＯＦＦ）の場合、ブレーカ連動スイッチ３６が切り状態であれば、リレースイッチ３５のコイル３５ｂとバッテリー１９との接続が遮断される。反対に放電スイッチ３７が入り状態（ＯＮ）の場合、ブレーカ連動スイッチ３６の入り切りに関係なくリレースイッチ３５のコイル３５ｂとバッテリー１９とが接続される。

ブレーカ連動スイッチ３６は制御盤３０に設けられてリレースイッチ３５とバッテリー１９の間に介在している。ブレーカ連動スイッチ３６はブレーカ３４の動きに連動して作動する構成のものであり、本実施形態ではリレースイッチで構成してある。本実施形態ではブレーカ連動スイッチ３６と放電スイッチ３７とがそれぞれ並列にリレースイッチ３５及びバッテリー１９に接続している。ブレーカ連動スイッチ３６のスイッチ部３６ａを介してリレースイッチ３５のコイル３５ｂとバッテリー１９とが接続されている。またブレーカ連動スイッチ３６のコイル３６ｂには、例えばブレーカ３４と制御装置３１とを接続する配線から電流が流れている。ブレーカ３４の入り状態に伴ってコイル３６ｂに電流が流れれば、ブレーカ連動スイッチ３６が励磁されてスイッチ部３６ａが開く（ＯＦＦになる）。この場合、放電スイッチ３７が切り状態であれば、リレースイッチ３５のコイル３５ｂとバッテリー１９との接続が遮断される。反対にブレーカ３４の切り状態に伴ってコイル３６ｂへの電流が遮断されれば、ブレーカ連動スイッチ３６が消磁されてスイッチ部３６ａが閉じる（ＯＮになる）。この場合、放電スイッチ３７の入り切りに関係なくリレースイッチ３５のコイル３５ｂとバッテリー１９とが接続される。

４．動作
運転室１４における操作者の操作に応じ、制御装置３１によってリフティングマグネット２３に対して電力が供給又は停止され、リフティングマグネット２３の磁力が発生又は停止する。併せて作業機２０や旋回体１２、走行体１１等を操作することで、金属屑の吸着や運搬をすることができる。この作業の終了時等に制御盤３０のコンデンサを放電する場合、操作者は運転室１４の室内に設けた放電スイッチ３７を操作する。するとバッテリー１９からリレースイッチ３５のコイル３５ｂに電流が流れ、リレースイッチ３５が励磁されてスイッチ部３５ａが閉じる。これによりコンデンサに放電回路３３が接続し、放電回路３３が作動してコンデンサが強制的に放電される。

一方、リフティングマグネット２３のメンテナンス等のために制御盤３０のところでブレーカ３４を切り状態にすると、制御盤３０に対する発電機１７の出力電力の供給が遮断される。同時にブレーカ連動スイッチ３６のコイル３６ｂへの電力供給も遮断され、ブレーカ連動スイッチ３６が消磁されて入り状態に切り換わり、ブレーカ連動スイッチ３６を介してリレースイッチ３５のコイル３５ｂにバッテリー１９が接続される。これによりリレースイッチ３５が入り状態に切り換わり、コンデンサに接続して放電回路３３が作動し、コンデンサが強制的に放電される。

４．効果
上記の通り本実施形態においては、運転室１４に配置した放電スイッチ３７と制御盤３０に内蔵されたブレーカ連動スイッチ３６のどちらでも、放電回路３３とコンデンサとの接続及び遮断が切り換えられる。放電スイッチ３７を操作すれば運転室１４の室内でコンデンサの放電操作ができるので、作業終了時等にコンデンサを放電させる作業において利便性が高い。加えて制御盤３０のところでブレーカ３４を切り状態にすれば連動してブレーカ連動スイッチ３６が自動的に入り状態に切り換わり、わざわざ運転室１４に移動して放電スイッチ３７を操作しなくてもコンデンサを放電させることができる。これによりリフティングマグネット２３のメンテナンス時にコンデンサの放電操作のために制御盤３０と運転室１４との間を行き来する必要がなくなり、リフティングマグネット２３のメンテナンスの作業効率を向上させることができる。ブレーカ３４を切り状態にすることで自動的にコンデンサが放電されるので、コンデンサの放電作業を要する場合にコンデンサの放電作業をし忘れることがなくなることもメリットである。

（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係る作業機械に備えられた制御盤の電気回路の要部を抽出して表した回路図である。同図は上記実施形態の図２に対応しており、図２と同様の部分には同符号を付してある。本実施形態に係る作業機械が第１実施形態に係る作業機械と相違する点は、上記実施形態に係るブレーカ連動スイッチ３６が電気駆動式であったのに対し、本例に係るブレーカ連動スイッチ３６Ａが機械駆動式である点である。その他の点については上記実施形態と共通であるため説明を省略する。

ブレーカ連動スイッチ３６Ａは制御盤３０に設けられてリレースイッチ３５とバッテリー１９の間に介在しており、ブレーカ連動スイッチ３６Ａを介してリレースイッチ３５のコイル３５ｂとバッテリー１９とが接続されている。ブレーカ連動スイッチ３６Ａはブレーカ３４の各スイッチの少なくとも１つと機械的に連結されており、ブレーカ３４の入り切りに連動して入り切りが切り換わる構成のものである。ブレーカ連動スイッチ３６Ａは、ブレーカ３４が切り状態になれば入り状態に、ブレーカ３４が入り状態になれば切り状態に切り換わる。つまりブレーカ３４が入り状態の場合はブレーカ連動スイッチ３６Ａが切り状態になり、リレースイッチ３５のコイル３５ｂとバッテリー１９との接続が遮断される。反対にブレーカ３４が切り状態の場合ブレーカ連動スイッチ３６Ａが入り状態になり、リレースイッチ３５のコイル３５ｂとバッテリー１９とが接続される。

本例においても制御盤３０のところでブレーカ３４を切り状態にすれば連動してブレーカ連動スイッチ３６Ａが入り状態に切り換わり、運転室１４に移動して放電スイッチ３７を操作しなくてもコンデンサを放電させることができる。よって上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（その他）
以上においては、リレースイッチ３５でコンデンサと放電回路３３の接続及び遮断を切り換える構成を例示したが、可能であればリレースイッチ３５に代えてトランジスタを用いることも考えられる。ブレーカ連動スイッチ３６についても同様である。また、放電スイッチ３７やブレーカ連動スイッチ３６，３６Ａの入り切りの状態を検知して放電回路３３を制御する制御装置を用いることも考えられる。また、クローラ式の走行体１１を下部構造体として備えた作業機械を適用対象とした場合を例に挙げて説明したが、走行体がホイール式の作業機械にも本発明は適用可能である。また走行体による自走機能を有する作業機械を適用対象とした場合を例に挙げて説明したが、地面や船体等に設置されたポストを下部構造体とし、その上部に旋回体を設けた定置式の作業機械にも本発明は適用可能である。

１１…走行体（下部構造体）、１２…旋回体、１４…運転室、１７…発電機、１９…バッテリー、２０…作業機、２３…リフティングマグネット、３０…制御盤、３２…コンデンサ回路、３３…放電回路、３４…ブレーカ、３５…リレースイッチ、３６，３６Ａ…ブレーカ連動スイッチ、３７…放電スイッチ

Claims (1)

1. 下部構造体、
   前記下部構造体の上部に旋回可能に設けられた旋回体、
   前記旋回体の前部に設けられリフティングマグネットを装着した作業機、
   前記旋回体における左右方向の一方側の前部に設けた運転室、
   前記旋回体における前記運転室の後側に設けた機械室、
   前記旋回体の後端に設けたカウンタウェイト、及び
   制御盤を備え、
   前記機械室には、前記旋回体に設けられた原動機、及び前記原動機で駆動される発電機が収容されており、
   前記制御盤が、前記リフティングマグネットを制御する制御装置、前記発電機から出力されて前記リフティングマグネットに供給される電力を平滑化するコンデンサを少なくとも１つ有するコンデンサ回路、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放出させる放電回路、及び前記発電機と前記制御装置とを接続する配線の途中に設けた手動スイッチであるブレーカを含んでおり、
   前記ブレーカを切り状態にすることで前記発電機とこれに繋がる全ての回路との接続が同時に遮断され、前記発電機から前記制御盤への電力供給が遮断されるように構成されており、かつ
   前記ブレーカを含む前記制御盤が、前記旋回体の前部にて前記作業機を挟んで前記運転室の反対側の位置に配置されている、
   リフティングマグネットを備えた油圧ショベルにおいて、
   前記運転室内に設けられ、前記放電回路を作動させて前記コンデンサを放電させる放電スイッチと、
   前記制御盤に設けられ、前記ブレーカに連動し前記ブレーカが切り状態になると前記放電回路を作動させて前記コンデンサを放電させるブレーカ連動スイッチと、
   前記放電回路と前記コンデンサの間に介在し、前記放電スイッチ及び前記ブレーカ連動スイッチにより入り切りが切り換えられて前記放電回路と前記コンデンサとの接続及び遮断を切り換えるリレースイッチと
   を備えていることを特徴とするリフティングマグネットを備えた油圧ショベル。

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