起重电磁铁的制作方法

本发明涉及起重电磁铁的控制装置。

背景技术：

在将磁性的废弃物吸引并使其移动时，采用被称为起重电磁铁的电磁铁。关于该起重电磁铁（以下，简称为电磁铁）的控制的现有技术，有下述专利文献1。

专利文献1公开了：在因电磁铁的温度上升而导致电阻增加电流减少时，进行使施加于电磁铁的施加电压上升的控制。由此，专利文献1记载的技术中，能够使电磁铁的吸附力保持一定。

然而，专利文献1中记载的控制存在如下问题。在专利文献1记载的控制中，有时候会陷入电磁铁温度上升→电流减少→施加电压上升→电磁铁温度上升这样的电磁铁温度上升的恶性循环。因此，专利文献1记载的技术中，会发生电磁铁劣化，对电源的负荷变大等问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明公开公报特开平6-100284。

技术实现要素：

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种能够防止电磁铁劣化或对电源的负荷增大等问题的起重电磁铁的控制装置。

本发明的一实施方式的起重电磁铁的控制装置，包括：

控制电路，控制从电源向所述起重电磁铁的电力供应；

电流检测器，检测向所述起重电磁铁输出的输出电流；以及

控制器，被输入来自所述电流检测器的信号，并向所述控制电路输出指令，其中，

所述控制器构成为：在所述检测出的所述输出电流的值、以及由下述式（1）定义的电磁铁负荷中的至少一方为对其各自预先决定的第一、第二阈值以上时，从下一次吸附作业开始，向所述控制电路输出使施加于所述起重电磁铁的施加电压减少的指令，

电磁铁负荷＝励磁比率×i×v……（1）

励磁比率：励磁时间/（励磁时间＋非励磁时间）

i：所述输出电流的值

v：施加于起重电磁铁的施加电压。

根据上述结构，能够抑制电磁铁的温度过度上升，因此能够防止电磁铁劣化。另外，通过使施加电压减少的控制，能够防止对电源的负荷增大。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的控制的电路结构的电路图。

图2是表示控制的整体结构的框图。

图3是表示对电磁铁的施加电压及输出电流的时间变化的图。

图4是表示对电磁铁的施加电压及输出电流的时间变化的图。

图5是表示励磁比率的计算流程的流程图。

图6是表示装配有起重电磁铁（电磁铁）的工程机械的整体结构的图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明的起重电磁铁（电磁铁）是安装于例如工程机械来使用的装置，作为具有起重电磁铁的工程机械的例子，有日本发明公开公报特开2007-45615中记载的搬运机（handlingmachine）（又称起重电磁铁装置，liftingmagnetmachine）。

（工程机械的结构）

图6是表示装配有起重电磁铁的工程机械x的整体结构的图。该工程机械x为日本发明公开公报特开2007-45615中记载的装置。工程机械x包括：具有履带20a的下部行走体20、回转自如地装配在该下部行走体20上的上部回转体30、起伏自如地安装在该上部回转体30的前部的附属装置40、以及安装在该附属装置40的远端部的电磁铁10，通过使电磁铁10励磁，能够吸附磁性废弃物。采用搬运机作为工程机械x。

附属装置40包含动臂80以及连接于该动臂80的远端部的斗杆90，在该斗杆90的远端部上摆动自如地安装有电磁铁10。

动臂80通过动臂缸101的伸缩动作来起伏，斗杆90通过斗杆缸110的伸缩动作来摆动，电磁铁10通过电磁铁用缸120的伸缩动作来经由连杆140a和140b而相对于斗杆90摆动。

（控制装置的结构）

根据图1对本发明的起重电磁铁的控制装置100的一实施方式进行说明。另外，起重电磁铁的控制装置100的结构并不局限于图1所示的结构。

如图1所示，本实施方式的电磁铁10（起重电磁铁）的控制装置100包含：控制电路2，控制从电源1向电磁铁10的电力供应；电流计4，作为检测从电源1通过控制电路2流入电磁铁10的输出电流的电流检测装置；以及控制器3，被输入来自电流计4的信号，并向控制电路2输出指令。

电源1例如是连接于发动机的发电机。构成控制电路2的开关回路2a包含以全桥方式连接的4个开关元件。开关回路2a通过4个开关元件的开闭来调整电源1产生的电压，使施加至电磁铁10的施加电压增减。另外，施加至电磁铁10的施加电压为直流电压，电源1所产生的电压为交流电压。电源1所产生的交流电压通过控制电路2变换成直流电压。控制器3为了使电磁铁10的施加电压成为期望值，而向开关回路2a输出决定各开关元件的开启时间的指令。电流计4将施加于电磁铁10的施加电流（以下记为“输出电流”）作为信号发送至控制器3，控制器3接收该信号。控制器3例如由具备cpu、rom及ram等存储器的计算机构成。

（控制的整体结构）

关于控制器3对电磁铁10的施加电压的控制，首先对其整体结构进行说明。

如图2所示，本实施方式的控制器3对上述施加电压的控制包括“基于输出电流的修正控制”、“基于电磁铁负荷的修正控制”以及“基于过励磁电压与稳定电压之差的修正控制”这三种控制。

而且，“基于输出电流的修正控制”与“基于电磁铁负荷的修正控制”为并列关系，“基于过励磁电压与稳定电压之差的修正控制”位于上述2个修正控制之后。在“基于输出电流的修正控制”与“基于电磁铁负荷的修正控制”中的一个控制的条件成立时，成立的控制的条件下的修正值根据之后的“基于过励磁电压与稳定电压之差的修正控制”被适当地修正后，被决定为施加电压的修正值。在“基于输出电流的修正控制”与“基于电磁铁负荷的修正控制”这两者的控制的条件同时成立时，两者中较大的修正值根据之后的“基于过励磁电压与稳定电压之差的修正控制”被适当地修正后，被决定为施加电压的修正值。

＜基于输出电流的修正控制＞

对“基于输出电流的修正控制”进行说明。如图3及图4均是表示对电磁铁10的施加电压和输出电流（电磁铁施加电流）的时间变化的图。

首先，对电磁铁10的励磁开始至释放为止的期间施加至电磁铁10的电压的时间变化的基本进行说明。根据控制器3对控制电路2的输出值指令，在励磁开始后，立即以电压v1（过励磁电压）对电磁铁10励磁（过励磁电压区域）。在该电压v1下的励磁时间例如为3～5秒。然后，以电压v2（稳定电压，v2＜v1）对电磁铁10励磁，在完成磁性废弃物的移动等后，释放电磁铁10。在以电磁铁10被释放为止的电压v2励磁的期间，即稳定电压区域的长度（励磁时间）根据作业的不同而不同，例如为10～15秒。

对电磁铁10的励磁，例如以工程机械x的操纵者输入使吸附开关开启的操作为触发器而开始，电磁铁10的释放，例如以工程机械x的操纵者输入使释放开关开启的操作为触发器而开始。

像这样，施加至电磁铁10的施加电压一般由过励磁电压和稳定电压的组合构成。控制器3控制控制电路200，使得在激磁初期将高于稳定电压的电压即过激磁电压施加至电磁铁10，经过一定时间（例如3～5秒）后，切换为稳定电压。图3或4中，用实线表示的施加电压（电磁铁施加电压）为在通常时根据希望的电磁铁吸力来决定的施加电压，即没有被修正过的通常时的施加电压。

在此，假设有什么原因导致电磁铁10的温度降低。如果电磁铁10的温度降低，则电磁铁10的电阻降低，如图3中下侧的图中的虚线所示，电磁铁施加电流（对电磁铁输出的输出电流）变大。

控制器3将电流计4检测到的输出至电磁铁10的输出电流中的稳定电压区域的电流检测值平均，如果该平均值为预先决定的阈值a（第1阈值）以上，则从下一次吸附作业开始，如图4中上侧的图中的虚线所示，使施加至电磁铁10的稳定电压从电压v2减少至电压v3（v3＜v2）。于是，如图4中下侧的图中的虚线所示，输出至电磁铁10的输出电流减少，变回图3中下侧的图中的实线所示的输出电流的值。由此，施加电流变大，使得吸附力（磁力）过大的电磁铁10的吸附力（磁力）被修正为适当的吸附力（磁力）。

在此，控制器3例如可以在稳定电压区域中的电流的平均值为阈值a以上时，随着电流的平均值相对于阈值a的超过量增大而施加电压的修正量（第一修正量）增大地来决定修正量。然后，控制器3只需向控制电路200输出使施加电压从现在设定的施加电压减少修正量的指令。另外，控制器3只需将预先决定了电流的平均值相对于阈值a的超过量与修正量的关系的图表存储在存储部中，并利用该图表来决定修正量即可。

＜基于电磁铁负荷的修正控制＞

下面，对“基于电磁铁负荷的修正控制”进行说明。控制器3构成为：在由下述式（1）定义的电磁铁负荷为阈值b（第二阈值）以上时，从下一次吸附作业开始，向控制电路2的开关回路2a输出使施加于电磁铁10的施加电压减少的指令。

电磁铁负荷＝励磁比率×i×v……（1）

励磁比率：励磁时间/（励磁时间＋非励磁时间）

i：输出至电磁铁10的输出电流

v：施加于电磁铁10的施加电压。

所谓的励磁时间，顾名思义指的是使电磁铁10励磁的期间的时间。参照图3，励磁时间例如由过励磁电压区域和稳定电压区域构成。另外，励磁时间还可以由过励磁电压区域、稳定电压区域、以及用于除去电磁铁10的残留磁力的除去区域构成。在图3的例子中，除去区域由稳定电压区域之后电压为负的期间与负的期间过后电压为正的期间构成。

所谓的非励磁时间，顾名思义指的是电磁铁10不励磁的期间的时间。参照图3，非励磁时间例如相当于除了励磁时间以外的期间。除了励磁时间以外的期间例如可以由电压v为0的期间和除去区域构成，也可以仅由电压v为0的期间构成。

参照图5，对励磁比率的计算流程进行说明。另外，图5的结算流程例如以一定周期反复执行。如果电磁铁10在励磁中（s1中为“是”），则控制器3使用于检测励磁时间的励磁计时器的励磁时间增大，并使用于检测非励磁时间的非励磁计时器归零（s2）。然后，控制器3将励磁计时器所检测到的励磁时间存储至存储器（s3）。然后，控制器3累计输出至电磁铁10的输出电流i并存储至存储部，并累计施加至电磁铁10的施加电压v并存储至存储部（s4）。在此，控制器3也可以在每一次吸附作业结束时，使存储在存储部的输出电流i和施加电压v的累计值归零。

另一方面，如果电磁铁10不在励磁中（s1中为“否”），则控制器3使励磁计时器归零，并使非励磁计时器的非励磁时间增大（s5）。

然后，控制器3将非励磁计时器所检测到的非励磁时间存储至存储器（s6）。然后，控制器3将s3、s6中被存储至存储部的励磁时间及非励磁时间从存储部读取出来，计算励磁比率＝励磁时间/（励磁时间＋非励磁时间）（s7）。另外，在s5中，励磁计时器被归零，因此，在电磁铁10被释放时，s3中存储的励磁时间表示的是一次吸附作业中的励磁时间。另外，在s2中，由于非励磁计时器被归零，因此，在电磁铁10开始励磁时，s6中存储的励磁时间表示的是从一次吸附作业结束到下一次吸附作业开始为止的时间。因此，通过下一次吸附作业开始时的s7的处理，来计算一次吸附作业所对应的励磁比率。

另外，在电磁铁10励磁开始后，一旦电磁铁10被释放，控制器3就利用在s4中累计的输出电流i及施加电压v来求出输出电流i的平均值及施加电压v的平均值。在此，控制器3只需分别用励磁时间除累计的输出电流i及施加电压v来求出输出电流i的平均值及施加电压v的平均值即可。

然后，控制器3将上述s7中算出的励磁比率与输出电流i的平均值与施加电压v的平均值相乘来求出电磁铁负荷。在算出的电磁铁负荷为预先决定的阈值b以上时，控制器3从下一次吸附作业开始，向控制电路2输出使施加于电磁铁10的施加电压减少的指令。由此，控制器3能够抑制电磁铁10的温度上升。控制器3例如可以使过励磁电压和该过励磁电压之后的稳定电压两者都减少。

在此，控制器3例如可以在电磁铁负荷为阈值b以上时，随着电磁铁负荷相对于阈值b的超过量增大而施加电压的修正量（第二修正量）增大地来决定修正量。然后，控制器3只需向控制电路200输出使施加电压从现在设定的施加电压减少修正量的指令。另外，控制器3只需将预先决定了电磁铁负荷相对于阈值b的超过量与修正量的关系的图表存储在存储部中，并利用该图表来决定修正量即可。此时，对过励磁电压的修正量与稳定电压的修正量既可以采用相同的值，也可以采用不同的值。

这里，有时“基于输出电流的修正控制”与“基于电磁铁负荷的修正控制”这两者的控制的条件（输出电流的平均值为阈值a以上、电磁铁负荷为阈值b以上）可能会同时成立。在这种情况下，控制器3只需采用由两者的控制求得的修正量中较大的修正量即可。

如上所述，在“基于输出电流的修正控制”中，例举了使稳定电压减少的修正，在“基于电磁铁负荷的修正控制”中，例举了使过励磁电压及稳定电压两者都减少的修正。此时，两种控制中，共通的是稳定电压的修正。因此，控制器3只需采用由关于稳定电压的两种控制求得修正量（稳定电压减少量）中较大的修正量即可。

另外，关于过励磁电压的修正量（减少量）可适用上述的“基于电磁铁负荷的修正控制”中的修正量及以下阐述的“基于过励磁电压与稳定电压之差的修正控制”中的修正量中较大的修正量。

＜基于过励磁电压与稳定电压之差的修正控制＞

下面，对“基于过励磁电压与稳定电压之差的修正控制”进行说明。控制器3在施加于电磁铁10的施加电压中的过励磁电压与稳定电压之差为规定的值以上时，从下一次吸附作业开始，向控制电路2的开关回路2a输出使过励磁电压减少的指令。另外，上述规定的值预先存储在存储部中。另外，在过励磁电压与稳定电压通过“基于输出电流的修正控制”或“基于电磁铁负荷的修正控制”被修正时，采用修正后的值。由此，过励磁电压与稳定电压之差受到限制，能够防止两者之差过大，从而防止从过励磁电压区域过渡到稳定电压区域时的磁力降低。

（变形例）

上述实施方式中，关于“基于输出电流的修正控制”，例举了将电流计4所检测出的输出至电磁铁10的输出电流中的稳定电压区域的电流检测值的平均值与阈值a进行比较的例子，但这仅为一例。本发明也可以将过励磁电压区域及稳定电压区域（电磁铁10的励磁期间）的全部的电流检测值的平均值阈值a进行比较。

另外，上述实施方式中，关于“基于输出电流的修正控制”，例举了使施加于电磁铁10的施加电压中的稳定电压减少的例子，但这仅为一例。本发明既可以使过励磁电压及稳定电压两者都减少，也可以不使稳定电压减少而使过励磁电压减少。

而且，上述实施方式中，关于“基于电磁铁负荷的修正控制”，例举了使施加于电磁铁10的施加电压中的过励磁电压与稳定电压两者都减少的例子，但这仅为一例。本发明也可以仅使过励磁电压与稳定电压中的一个减少。

另外，关于“基于输出电流的修正控制”、“基于电磁铁负荷的修正控制”以及“基于过励磁电压与稳定电压之差的修正控制”这三种控制、即控制的整体结构，本发明可省略“基于过励磁电压与稳定电压之差的修正控制”。另外，关于“基于输出电流的修正控制”和“基于电磁铁负荷的修正控制”，本发明也可以省略其中任意一个。

其它，本发明当然可以在本领域技术人员可预测的范围内进行各种变更。

（技术效果）

本发明中，控制器3在输出至电磁铁10的输出电流的值以及由上述式（1）定义的电磁铁负荷中的至少一方为预先决定的阈值a、b以上时，进行使施加于电磁铁10的施加电压减少的控制。

根据该结构，能够抑制电磁铁10的温度过度上升，因此能够防止电磁铁10劣化。另外，根据该结构，由于使施加电压减少的控制，因此能够防止对电源1的负荷增大。而且，根据该结构，只要满足输出电流的值为阈值a以上这一条件、以及电磁铁负荷为阈值b以上这一条件中的至少一个，就进行使施加电压减少的控制，因此，能够可靠地防止电磁铁10劣化。

本发明中，较为理想的是，控制器3构成为：在检测出的电磁铁10的输出电流的值为所述阈值a以上时而进行使施加至电磁铁10的施加电压减少的控制的情况下，施加电压中的稳定电压区域中的输出电流的值的平均值为阈值a以上时，向控制电路2输出使施加电压减少的指令。

这是由于，的稳定电压区域中的输出电流比过励磁电压区域中的输出电流更稳定。一般来讲，过励磁电压区域比稳定电压区域时间短，根据吸附物的不同电流上升的响应性会有变化，有时候会不稳定，而稳定电压区域没有这样的问题。因此，本发明通过使用稳定电压区域中的输出电流能够实现稳定的控制。

另外，本发明中，较为理想是的，控制器3构成为：在检测出的电磁铁10的输出电流的值为阈值a以上时而进行使施加于电磁铁10的施加电压减少的控制的情况下，向控制电路2输出使施加电压中的稳定电压减少的指令。

根据该结构，通过使稳定电压减少，能够不对励磁初期的过励磁电压进行修正地而予以维持，由此，能够维持励磁初期的磁力而确保充分的磁通量。

而且，本发明中，较为理想是的，控制器3构成为：在由所述式（1）定义的电磁铁负荷为阈值b以上时而进行使施加电压减少的控制的情况下，向控制电路200输出使施加电压中的过励磁电压以及该过励磁电压之后的稳定电压这两者减少的指令。

根据该结构，与仅使过励磁电压与稳定电压的其中之一减少的情况相比，能够进一步抑制电磁铁10的温度上升。

而且，本发明中，较为理想是的，控制器3构成为：如果所述施加电压中的过励磁电压与所述施加电压中的所述过励磁电压之后的稳定电压之差为规定的值以上，则从下一次吸附作业开始，向所述控制电路输出使所述过励磁电压减少的指令。

根据该结构，能够防止励磁初期施加的过励磁电压与之后的稳定电压之差过大，从而防止从过励磁电压区域过渡到稳定电压区域时的磁力降低。

而且，本发明中，较为理想是的，控制器3构成为：根据输出电流相对于阈值a的超过量来决定施加电压的第一修正量，根据电磁铁负荷相对于阈值b的超过量来决定施加电压的第二修正量，并向控制电路200输出使所述施加电压减少第一修正量和所述第二修正量中较大的修正量。

根据该结构，利用由“基于输出电流的修正控制”来决定的第一修正量与由“基于电磁铁负荷的修正控制”来决定的第二修正量中较大的修正量来使施加电压减少，因此，能够可靠地防止电磁铁10的劣化。