JP2002274657A - バケット式連続アンローダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧モータを使用することなく、しかも過負
荷状態になった場合でも荷役効率を低下させることのな
いバケット式連続アンローダを提供すること。 【解決手段】 扱い物をバケットで掘削するために、バ
ケットエレベータを水平方向に移動させるための駆動装
置１７と、バケットで掘削された扱い物を払出すため
に、バケットエレベータを回転させるための電動機１８
と、制御装置１６、電動機１８のトルクを検出するトル
ク検出器１５とを備え、制御装置は、トルク検出器から
の検出トルクの値に応じて、正規掘削制御、低速掘削制
御、停止掘削制御、停止制御を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は船舶などから鉱石等
のバラ物（以下、扱い物ともいう）の陸揚げを行うため
に用いられるバケット式連続アンローダに関し、特に、
バケット式連続アンローダの過負荷を制御するための改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のバケット式連続アンローダは、
一般に、複数のバケットを連結したバケットエレベータ
と、扱い物をバケットで掘削するためにバケットエレベ
ータを水平方向に移動させるための駆動装置と、バケッ
トで掘削された扱い物を払出すために、バケットエレベ
ータを回転させるための油圧モータとを備えている。

【０００３】従来、このようなバケット式連続アンロー
ダでは、油圧モータの入口側圧力を検出するための圧力
検出器を備えている。この圧力検出器はアンローダの過
負荷状態を検出するためのものである。すなわち、動作
中の扱い物の崩落や、バケットの過掘削等によって過負
荷状態になり、圧力検出器の検出圧力が予め定められた
設定圧力を越えると、バケットエレベータを停止した
り、特開昭６２−１３０９２９号公報に開示されている
ように、バケットエレベータの回転速度を低くすること
により、過負荷状態を解消するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、過負荷
状態になった時にバケットエレベータを停止する方法で
は、設定圧力が低すぎる場合はたびたびバケットエレベ
ータが停止するので荷役効率が低下する。一方、設定圧
力が高すぎる場合はバケットエレベータに無理がかかる
のみならず、扱い物の搬送量が計画した量より大きくな
り、アンローダの後方設備に悪影響を与えてしまう。

【０００５】一方、過負荷状態になった時にバケットエ
レベータの回転速度を低くする方法では、バケットエレ
ベータの移動速度については過負荷状態であるなしに拘
らず一定であるため、バケットエレベータの回転速度を
低く設定すると、各バケットに多量の扱い物が積まれる
ことになり、バケットエレベータに無理がかかるという
欠点がある。

【０００６】また、油圧モータを使用したバケット式連
続アンローダでは、以下のような問題点がある。油圧モ
ータにおいては油のような流体を扱うために、流体の管
理、機器、配管の保守が必要である。また、油圧力を計
測値として用いるために、計測値にばらつきが生ずる。
これは、油圧には、配管抵抗と背圧が必然的にあり、こ
れらが変化するためである。更に、このようなばらつき
は、過負荷防止制御の設定値をたびたび変更させる要因
となっている。油が漏洩した場合には、環境汚染の問題
が生ずる。

【０００７】それ故、本発明の課題は、油圧モータを使
用することなく、しかも過負荷状態になった場合でも荷
役効率を低下させることのないバケット式連続アンロー
ダを提供することにある。

【０００８】本発明の他の課題は過負荷運転時にバケッ
トエレベータに無理がかからないバケット式連続アンロ
ーダを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のバケッ
トを連結したバケットエレベータと、扱い物を前記バケ
ットで掘削するために、前記バケットエレベータを水平
方向に移動させるための駆動手段と、前記バケットで掘
削された扱い物を払出すために、前記バケットエレベー
タを回転させるための電動機と、前記駆動手段と前記電
動機とを制御するための制御装置とを有するバケット式
連続アンローダにおいて、前記電動機のトルクを検出す
るトルク検出器を備え、前記制御装置は、前記トルク検
出器で検出された検出トルクが予め定められた第１のト
ルク値未満の時、前記バケットエレベータを、前記駆動
手段により予め設定された第１の移動速度で移動させる
と共に、前記電動機により予め設定された第１の回転速
度で回転させ、前記検出トルクが前記第１のトルク値以
上である時には、前記バケットエレベータを、前記駆動
手段により前記第１の移動速度より低速の第２の移動速
度で移動させると共に、前記電動機により前記第１の回
転速度より低速の第２の回転速度で回転させ、前記検出
トルクが前記第１のトルク値より高い第２のトルク値以
上である時には、前記駆動手段による前記バケットエレ
ベータの移動を停止させると共に、前記バケットエレベ
ータを前記電動機により前記第２の回転速度より低速の
第３の回転速度で回転させ、前記検出トルクが前記第２
のトルク値より高い第３のトルク値以上である時には、
前記駆動手段による前記バケットエレベータの移動及び
前記電動機による前記バケットエレベータの回転の両方
を停止させることを特徴とする。

【００１０】本発明によるバケット式連続アンローダに
おいては、前記バケットエレベータで払い出される扱い
物を受けるためのホッパを備え、該ホッパには、受け取
った扱い物の第１の量を検出するための第１の満杯検出
器と前記第１の量より多い第２の量を検出するための第
２の満杯検出器とを設け、前記制御部は、検出トルクが
１００％トルク以上の状態で、前記第１の満杯検出器か
らの検出信号を受けると、前記バケットエレベータを、
前記駆動手段により前記第２の移動速度で移動させると
共に、前記電動機により前記第２の回転速度で回転さ
せ、いずれの状態にある時でも、前記第２の満杯検出器
からの検出検出信号を受けると、前記制御部は、前記駆
動手段による前記バケットエレベータの移動及び前記電
動機による前記バケットエレベータの回転の両方を停止
させるようにしても良い。

【００１１】本発明によるバケット式連続アンローダに
おいてはまた、前記電動機にはその回転速度を検出する
速度検出手段と該速度検出手段からの速度検出信号を受
けて該電動機を制御するインバータとが備えられ、更
に、前記速度検出信号を受けてあらかじめ定められた演
算を行うことにより、前記電動機の慣性エネルギーを含
めた軸端トルクをあらかじめ定めた制限値に制限するよ
うに前記インバータのトルク制限値を制御するトルク制
限コントローラを備えられても良い。

【００１２】

【作用】本発明では、バケットエレベータ回転用の電動
機のトルクを検出し、この検出トルクによって、アンロ
ーダを以下に述べる４つの段階の中のどれか１つで制御
する。第１の段階制御は、過負荷状態でない場合の制御
であって、検出トルクが第１のトルク値未満の時に実施
される。この第１の段階制御では、バケットエレベータ
を、駆動手段により予め設定された第１の移動速度で移
動させると共に、電動機により予め設定された第１の回
転速度で回転させる。従って、この第１の段階制御は、
正規掘削制御と呼ばれる。

【００１３】検出トルクが第１のトルク値以上になる
と、第２の段階制御に入る。この第２の段階制御では、
バケットエレベータを、駆動手段により第１の移動速度
より低速の第２の移動速度で移動させると共に、電動機
により第１の回転速度より低速の第２の回転速度で回転
させる。従って、この第２の段階制御は、低速掘削制御
と呼ばれる。

【００１４】検出トルクが第１のトルク値より高い第２
のトルク値以上になると、第３の段階制御に移行する。
この第３の段階制御では、駆動手段によるバケットエレ
ベータの移動を停止させると共に、バケットエレベータ
を電動機により第２の回転速度より低速の第３の回転速
度で回転させる。従って、この第３の段階制御は、停止
掘削制御と呼ばれる。

【００１５】最後に、検出トルクが第２のトルク値より
高い第３のトルク値以上になると、第４の段階制御に移
行する。この第４の段階制御では、駆動手段によるバケ
ットエレベータの移動及び電動機によるバケットエレベ
ータの回転の両方を停止させる。従って、この第４の段
階制御は、停止制御と呼ばれる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図２を参照して、本発明
が適用されるバケット式連続アンローダは、複数のバケ
ット１１をチェーンコンベアにて連結したバケットエレ
ベータ１０と、扱い物をバケット１１で掘削するため
に、バケットエレベータ１０を移動させるための駆動装
置（図示せず）と、バケット１１で掘削された扱い物を
払出すために、バケットエレベータ１０を回転させるた
めの電動機１８とを有する。

【００１７】バケットエレベータ１０の各バケット１１
によって掘削され払出された扱い物は、シュート１２
ａ、ブームコンベア１２、ホッパ１３、及び機内コンベ
ア１４を介して図示しない地上コンベアに払い出され
る。ホッパ１３には、第１、第２の満杯検出器１３ａ、
１３ｂが設けられている。また、図示していないが、電
動機１８には、そのトルクを検出するためのトルク検出
器が設けられている。

【００１８】図１を参照して、第１、第２の満杯検出器
１３ａ、１３ｂからの第１、第２の満杯検出信号ＦＤ
１、ＦＤ２とトルク検出器１５からのトルク検出信号Ｔ
Ｄは制御部１６に送出される。制御部１６は、これらの
検出信号に基づいて、バケットエレベータ１０を移動さ
せるための駆動装置１７とバケットエレベータ１０を回
転させるための電動機１８の駆動を制御する。

【００１９】制御部１６は、図３に示されたフローチャ
ートに従って、本発明の実施の形態による過負荷制御を
実行する。

【００２０】初期設定として、電動機１８の有効トルク
が１００％トルクとして設定される。この有効トルク
は、１時間当たりの処理能力、すなわち設定能力（トン
／ｈ）と扱い物の嵩比重（トン／ｍ³ ）を基にした演算
で算出される。制御部１６は、電動機１８を予め設定さ
れた第１の回転速度である正規の回転速度（エレベータ
速度）Ｖ_BOで、また駆動装置１７を予め設定された第１
の移動速度である正規の移動速度（掘削速度）Ｖ_TOで駆
動する（ステップ１０１）。すなわち、このステップ１
０１では、正規掘削制御（第１の段階制御）を実行す
る。トルク検出信号ＴＤが第１のトルク値である１２０
％のトルク値未満（ステップ１０２のＮＯ）の間は、制
御部１６は、この正規掘削制御を行っている。

【００２１】扱い物の崩落等により、トルク検出信号Ｔ
Ｄが１２０％のトルク値以上になる（ステップ１０２の
ＹＥＳ）と、制御部１６は、電動機１８を正規エレベー
タ速度Ｖ_BOより低速の第２の回転速度であるエレベータ
速度Ｖ_B （正規エレベータ速度Ｖ_BOの７５％）で、駆動
装置１７を正規掘削速度Ｖ_TOより低速の第２の移動速度
である掘削速度Ｖ_T （正規掘削速度Ｖ_TOの５０％）でそ
れぞれ駆動する（ステップ１０３）。すなわち、このス
テップ１０３では、低速掘削制御（第２の段階制御）を
実行する。この低速掘削制御では、各バケット１１に積
まれる扱い物は多少山盛り状態となるが、エレベータ速
度Ｖ_B をそれに見合うように減速しているので、持ち揚
げ動力及びピーク率は正規掘削制御の時とほぼ等しくな
る。また、掘削速度Ｖ_T を正規掘削速度Ｖ_TOの半分にし
ているので、掘削深さが２倍になってもバケットエレベ
ータ１０に無理がかからない。この低速掘削制御は、ト
ルク検出信号ＴＤが１００％〜１４０％未満のトルクの
範囲にある間、続けられる。トルク検出信号ＴＤが１０
０％以下になる（ステップ１０４のＹＥＳ）と、正規掘
削制御に戻る。

【００２２】一方、扱い物に非常に大きな崩落が発生し
た時等により、トルク検出信号ＴＤが第２のトルク値で
ある１４０％トルク以上になる（ステップ１０５のＹＥ
Ｓ）と、制御部１６は、電動機１８をエレベータ速度
０．７５Ｖ_BOより低速の第３の回転速度であるエレベー
タ速度Ｖ_B ´（正規エレベータ速度Ｖ_BOの３０％）で駆
動する一方、駆動装置１７の駆動を停止する（ステップ
１０６）。すなわち、このステップ１０６では、バケッ
トエレベータ１０を定位置に止めた状態で、低速に掘削
する、いわゆる停止掘削制御（第３の段階制御）を実行
する。この停止掘削制御では、例えば、掘削部（バケッ
ト１１）が扱い物の中に深く埋まったような場合でも、
かなり強力に荷役を続行できる。この停止掘削制御は、
トルク検出信号ＴＤが１００％〜１５０％未満のトルク
の範囲にある間、続けられる。トルク検出信号ＴＤが１
００％以下になる（ステップ１０７のＹＥＳ）と、正規
掘削制御に戻る。

【００２３】一方、船体にバケットエレベータ１０が引
掛かる等により、トルク検出信号ＴＤが第３のトルク値
である１５０％トルク（リリーフ値）以上になる（ステ
ップ１０８のＹＥＳ）と、制御部１６は、駆動装置１７
の停止に加えて電動機１８も停止する（ステップ１０
９）。なぜなら、このような状態で、荷役を続行するの
は危険だからである。すなわち、このステップ１０９で
は、停止制御（第４の段階制御）を実行する。

【００２４】この停止制御の後、手動によりビームの起
伏運転等を行うことにより、ブーム先端に装着されたバ
ケットエレベータ１０の上述した船体への引掛かり等を
回避し（ステップ１１０）たら、ステップ１０１に戻っ
て正規掘削制御を再開する。

【００２５】なお、制御部１６は、トルク検出信号ＴＤ
が１００％トルク以上の状態（ステップ１１１のＹＥ
Ｓ）で、第１の満杯検出信号ＦＤ１を受けると、低速掘
削制御（ステップ１０３）を実行する。また、いずれの
状態にある時でも、第２の満杯検出信号ＦＤ２を受ける
と、制御部１６は、電動機１８と駆動装置１７の両方の
駆動を停止する（ステップ１０９）。

【００２６】ところで、電動機１８としては、交流電動
機、例えば三相誘導電動機が使用され、インバータによ
る制御が行われるのが普通である。このために、電動機
１８には回転速度検出器が設けられ、インバータはこの
速度検出信号に基づいて電動機１８を制御する。しか
し、この種の電動機は重量が大きく、従って慣性モーメ
ントが大きい。慣性モーメントが大きいということは慣
性エネルギーの影響が大きいことを意味する。これは、
例えばバケットエレベータ１０が船体の一部に当たった
ような時に、電動機１８の破損事故につながることがあ
ることを意味する。このため、電動機１８にはトルク制
限機能が必要となる。

【００２７】これに対し、インバータＩＮＶの有するト
ルク制限機能は、電動機の電磁力により回転軸に発生す
るトルクを制限できるのみで、回転軸速度の変化により
流入する慣性エネルギーを含めたトルクを制限すること
はできない。

【００２８】このような点を考慮して、本形態によるバ
ケット式連続アンローダは、トルク制限コントローラを
備えている。なお、以下では、電動機１８に対してあら
かじめ計測され設定された慣性モーメントをＩとし、電
動機１８の出力軸端での制限トルクをＴ₀ として説明を
行う。

【００２９】図４は、電動機１８の制御系を示す。電動
機１８には、回転速度検出器ＰＧとこの速度検出信号及
び制御部１６からの速度指令を受けて電動機１８を制御
するインバータＩＮＶが備えられている。本形態では更
に、回転速度検出器ＰＧからの速度検出信号を受けてあ
らかじめ定められた演算を行うことにより、電動機１８
の慣性エネルギーを含めた軸端トルクをあらかじめ定め
た制限値に制限するようにインバータＩＮＶのトルク制
限値を制御するトルク制限コントローラ２０を備えてい
る。なお、Ｆ／Ｖは、回転速度検出器ＰＧからの速度検
出信号が周波数信号であるので、これを電圧信号に変換
するための周波数／電圧変換器であり、この電圧信号は
電動機１８の角速度ωを表しているものとする。

【００３０】図５は、図４のトルク制限コントローラ２
０の構成を示したブロック図である。トルク制限コント
ローラ２０は、周波数／電圧変換器Ｆ／Ｖからの角速度
ωを表すアナログの電圧信号をディジタル値に変換する
ためのＡ／Ｄ変換器２０−１、角速度ωを時間微分する
ことにより角加速度ω_a を算出するための微分器２０−
２、角加速度ω_a に慣性モーメントＩを積算することに
より慣性モーメントから流入するトルクＴを算出するた
めの乗算器２０−３、電動機１８の出力軸端での制限ト
ルクＴ₀ から算出されたトルクＴを減算してインバータ
ＩＮＶのトルク制限信号Ｔ´を算出するための減算器２
０−４、ディジタル信号をアナログ信号に変換するため
のＤ／Ａ変換器２０−５とを含む。なお、微分器２０−
２から減算器２０−４までは機能的に分けたにすぎず、
通常、これらはＣＰＵ等により実現される。

【００３１】以上のようにして、回転速度検出器ＰＧか
らの速度検出信号を受けて上記の各演算を行うことによ
り、電動機１８の慣性エネルギーを含めた出力軸端トル
クをあらかじめ定めた制限値に制限するようにインバー
タＩＮＶのトルク制限値を制御することができる。その
結果、電動機１８の出力軸速度の変化により流入する慣
性エネルギーを含めたトルクを制限することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、扱
い物の崩落や過掘削等による過負荷状態時でも、バケッ
トエレベータをすぐには止めないので、荷役効率を向上
できる。また、バケットに積まれる扱い物が山盛り状態
になっても、バケットエレベータの回転速度をそれに見
合うように減速しているので、持ち揚げ動力及びピーク
率が上昇しない。また、掘削深さが深くなり掘削抵抗が
大きくなっても、バケットエレベータの移動速度を減速
しているので、掘削量の増加を抑えることができ、バケ
ットエレベータに無理がかからない。さらに、かなり大
きな扱い物の崩落が発生しても、バケットエレベータを
停止させることなく、自力で掘削を続けることができ
る。また、異常過負荷時には、バケットエレベータを停
止して、バケットエレベータが破損するのを防止でき
る。

【００３３】上記の効果に加えて、本発明では油圧モー
タに代えて電動機を使用したことにより次のような効果
が得られる。電動機による高効率運転、間欠運転による
省エネルギー化を実現できる。油のような流体を使用し
ないので、保守が簡単になり、省力化を実現できる。電
動機の特性は、油圧モータのような油の粘性、汚れ、劣
化による特性の変化がなく安定している。油圧力ではな
くトルクを検出するので、高速応答性が期待でき、計測
値にばらつきが生じにくく、安定した制御を行うことが
できる。省エネルギー化、省力化によるランニングコス
トの低下が期待できる。

【００３４】更に、本発明では、トルク制限コントロー
ラを備えることによりバケットエレベータ回転用の電動
機における慣性モーメントに起因する慣性エネルギーの
影響を無くすことができ、電動機の出力軸速度の変化に
より流入する慣性エネルギーを含めたトルクを制限する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバケット式連続アンローダの制御
システムの構成を示すブロック図である。

【図２】本発明が適用されるバケット式連続アンローダ
の概略構成を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態によるバケット式連続アン
ローダの過負荷制御、すなわち図１の制御部の動作を説
明するためのフローチャートである。

【図４】本発明におけるバケットエレベータ回転用の電
動機の制御系を示したブロック図である。

【図５】図４におけるトルク制限コントローラの構成を
示したブロック図である。

【符号の説明】

１０ バケットエレベータ １１ バケット １２ ブームコンベア １３ ホッパ １３ａ、１３ｂ 満杯検出器 １４ 機内コンベア １５ トルク検出器 １６ 制御部 １７ 駆動装置 １８ 電動機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のバケットを連結したバケットエレ
   ベータと、扱い物を前記バケットで掘削するために、前
   記バケットエレベータを水平方向に移動させるための駆
   動手段と、前記バケットで掘削された扱い物を払出すた
   めに、前記バケットエレベータを回転させるための電動
   機と、前記駆動手段と前記電動機とを制御するための制
   御装置とを有するバケット式連続アンローダにおいて、 前記電動機のトルクを検出するトルク検出器を備え、 前記制御装置は、 前記トルク検出器で検出された検出トルクが予め定めら
   れた第１のトルク値未満の時、前記バケットエレベータ
   を、前記駆動手段により予め設定された第１の移動速度
   で移動させると共に、前記電動機により予め設定された
   第１の回転速度で回転させ、 前記検出トルクが前記第１のトルク値以上である時に
   は、前記バケットエレベータを、前記駆動手段により前
   記第１の移動速度より低速の第２の移動速度で移動させ
   ると共に、前記電動機により前記第１の回転速度より低
   速の第２の回転速度で回転させ、 前記検出トルクが前記第１のトルク値より高い第２のト
   ルク値以上である時には、前記駆動手段による前記バケ
   ットエレベータの移動を停止させると共に、前記バケッ
   トエレベータを前記電動機により前記第２の回転速度よ
   り低速の第３の回転速度で回転させ、 前記検出トルクが前記第２のトルク値より高い第３のト
   ルク値以上である時には、前記駆動手段による前記バケ
   ットエレベータの移動及び前記電動機による前記バケッ
   トエレベータの回転の両方を停止させることを特徴とす
   るバケット式連続アンローダ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のバケット式連続アンロー
   ダにおいて、前記バケットエレベータで払い出される扱
   い物を受けるためのホッパを備え、該ホッパには、受け
   取った扱い物の第１の量を検出するための第１の満杯検
   出器と前記第１の量より多い第２の量を検出するための
   第２の満杯検出器とを設け、 前記制御部は、検出トルクが１００％トルク以上の状態
   で、前記第１の満杯検出器からの検出信号を受けると、
   前記バケットエレベータを、前記駆動手段により前記第
   ２の移動速度で移動させると共に、前記電動機により前
   記第２の回転速度で回転させ、 いずれの状態にある時でも、前記第２の満杯検出器から
   の検出検出信号を受けると、前記制御部は、前記駆動手
   段による前記バケットエレベータの移動及び前記電動機
   による前記バケットエレベータの回転の両方を停止させ
   ることを特徴とするバケット式連続アンローダ。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは２記載のバケット式連
   続アンローダにおいて、前記電動機にはその回転速度を
   検出する速度検出手段と該速度検出手段からの速度検出
   信号を受けて該電動機を制御するインバータとが備えら
   れ、 更に、前記速度検出信号を受けてあらかじめ定められた
   演算を行うことにより、前記電動機の慣性エネルギーを
   含めた軸端トルクをあらかじめ定めた制限値に制限する
   ように前記インバータのトルク制限値を制御するトルク
   制限コントローラを備えたことを特徴とするバケット式
   連続アンローダ。