JP2016188139A - 荷役装置、及び浚渫船 - Google Patents

Abstract

【課題】作業時間を短縮することができる荷役装置、及び浚渫船を提供する。【解決手段】開閉用電動式駆動部１８がグラブバケット１４を開く際の速度である第１の定格速度と、開閉用電動式駆動部１８がグラブバケット１４を閉じる際の速度である第２の定格速度は、同じ速度に設定されている。従って、第２の定格速度を第１の定格速度より低くした場合に比して、一回あたりのグラブバケット１４の開閉に要する時間が短くなる。なお、掘削時の開閉動作の一回あたりの短縮時間が僅かであったとしても、何度も掘削を行うことにより、作業時間全体の大幅な短縮になる。以上によって、荷役装置１００による作業時間を短縮することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、荷役装置、及び浚渫船に関する。

従来、バケットを備える荷役装置、及び当該荷役装置を備える浚渫船として、特許文献１に示すものが知られている。特許文献１に示す荷役装置においては、ワイヤを巻き取ることによってバケットを開閉している。

特開２０１３−７１８１０号公報

ここで、上述のような荷役装置にあっては、バケットを閉じる際の速度が、開ける際の速度よりも低く設定されていた。しかしながら、バケットによる作業の作業時間の短縮が求められていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、作業時間を短縮することができる荷役装置、及び浚渫船を提供することを目的とする。

本発明に係る荷役装置は、電動式駆動部によって開閉するバケットを備える荷役装置であって、電動式駆動部は、バケットを開く際は第１の定格速度でバケットを駆動し、電動式駆動部は、バケットを閉じる際は第２の定格速度でバケットを駆動し、第１の定格速度と第２の定格速度は、同じ速度に設定されている。

本発明に係る荷役装置では、電動式駆動部がバケットを開く際の速度である第１の定格速度と、電動式駆動部がバケットを閉じる際の速度である第２の定格速度は、同じ速度に設定されている。従って、第２の定格速度を第１の定格速度より低くした場合に比して、一回あたりのバケットの開閉に要する時間が短くなる。以上によって、荷役装置による作業時間を短縮することができる。

本発明に係る浚渫船は、上述の荷役装置を備えている。

浚渫船の作業では、バケットによって掴む対象物が土砂等であるため、対象物を掴む際の負荷が小さい。従って、バケットを閉じる際の速度が速い場合であっても、破損等の可能性が低い。従って、上述の荷役装置を適用するのに好適である。

本発明によれば、作業時間を短縮することができる。

本発明の実施形態に係る荷役装置を備える浚渫船の側面図である。 本発明の実施形態に係る荷役装置を備える浚渫船の斜視図である。 荷役装置が備える各電気部品の構成を示すブロック図である。 荷役装置が備える各電気部品の構成を示すブロック図である。 バケットの開閉速度を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。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。

図１は、本発明の実施形態に係る荷役装置を備える浚渫船の側面図である。図２は、本発明の実施形態に係る荷役装置を備える浚渫船の斜視図である。図１及び図２に示すように、浚渫船１０は、船体１２と、船体１２の上に設けられた荷役装置１００を備える。荷役装置１００は、グラブバケット１４の旋回、昇降、開閉を行う装置である。荷役装置１００は、支持ワイヤ２と、開閉ワイヤ４と、旋回台６と、収容部７と、旋回用電動式駆動部８と、ジブ１１と、グラブバケット１４と、支持用電動式駆動部１６と、開閉用電動式駆動部１８と、バックタワー２０と、ジブ先シーブ２２と、電気品室２３と、を含む。

グラブバケット１４には支持ワイヤ２の一端と開閉ワイヤの４の一端とが接続される。グラブバケット１４は支持ワイヤ２によって空中に支持される。グラブバケット１４は開閉ワイヤ４が巻き上げられることにより、刃が閉じる閉状態となる。

旋回用電動式駆動部８は、電動式の旋回モータ３８（図３及び図４参照）を使用して旋回台６を所定の旋回軸Ｒの周りに旋回させる。ジブ１１の一端は旋回台６に起伏可能に取り付けられる。ジブ１１の他端にはジブ先シーブ２２が回転可能に取り付けられる。支持ワイヤ２および開閉ワイヤ４は、後述の支持ドラム１６ａ及び開閉ドラム１８ａから延びてバックタワー２０及びジブ先シーブ２２によって中継され、グラブバケット１４に接続されている。

支持用電動式駆動部１６は、旋回台６の後端側に配置された収容部７に設けられる。支持用電動式駆動部１６は、支持ワイヤ２が巻き付けられた支持ドラム１６ａと、支持ドラム１６ａを回転させる電動式の支持モータ３６（図３及び図４参照）と、を備える。支持ドラム１６ａは支持ワイヤ２を巻き上げ、ないし繰り出すことでグラブバケット１４を昇降させる。以下、支持用電動式駆動部１６がグラブバケット１４を上昇させるときの荷役装置１００のモードを巻き上げモード、下降させるときのモードを巻き下げモードと称す。

開閉用電動式駆動部１８は、収容部７内であって支持用電動式駆動部１６の上側に設けられる。ただし、開閉用電動式駆動部１８は、支持用電動式駆動部１６の下側に配置されてもよく、高さ方向における同位置に配置されてもよい。開閉用電動式駆動部１８は、開閉ワイヤ４が巻き付けられた開閉ドラム１８ａと、開閉ドラム１８ａを回転させる電動式の開閉モータ３２（図３及び図４参照）と、を備える。開閉ドラム１８ａは、巻き上げモードにおいて、開閉ワイヤ４を巻き上げることでグラブバケット１４を閉状態とする。開閉ドラム１８ａの巻き上げが緩められるとグラブバケット１４は刃が開く開状態となる。例えば、巻き下げモードにおいては開閉ドラム１８ａの巻き上げが緩められた状態でグラブバケット１４が下降する。

電気品室２３は、荷役装置１００を駆動・制御するための電気部品を収容する。図３及び図４は、荷役装置１００が備える各電気部品の構成を示すブロック図である。図３（ａ）は、グラブバケット１４で荷を掴んで巻き上げる巻き上げモードにおける動作を示し、図３（ｂ）は、グラブバケット１４を開いて巻き下げる巻き下げモードにおける動作を示す。図４（ａ）は、旋回台６の旋回加速及び低速時における動作を示し、図４（ｂ）は、旋回台６の旋回減速時における動作を示す。電気品室２３は、各モータに電力を供給する電源装置２４と、電源装置２４に電力を供給するエンジン発電機２６と、電源装置２４およびエンジン発電機２６のそれぞれの動作を制御する制御装置２５と、を備えている。

電源装置２４は、開閉モータ３２、支持モータ３６、旋回モータ３８に力行時の電力を供給すると共にそれらのモータにおいて回生電力が生じた場合はその回生電力を受ける。また、電源装置２４は、抵抗器３４，４０、ハイブリッドバッテリ４２に接続される。抵抗器３４，４０は、余剰の回生電力が生じた場合に、当該電力を熱として消費するものである。ハイブリッドバッテリ４２は、余剰の回生電力が生じたときに、蓄電すると共に、各モータに電力を供給するものである。なお、抵抗器３４，４０、ハイブリッドバッテリ４２は、電気品室２３に収容されてよい。

電源装置２４は、巻き上げモードにおいて支持モータ３６および開閉モータ３２に電力を供給し（図３（ａ）参照）、巻き下げモードにおいて支持モータ３６で発電された回生電力をハイブリッドバッテリ４２に蓄電する（図３（ｂ）参照）。電源装置２４は無回生駆動部２８と回生駆動部３０とを有する。

無回生駆動部２８は、巻き下げモードにおいて、開閉モータ３２で発電された回生電力を受けるがそれをハイブリッドバッテリ４２に回生せず、抵抗器３４で熱として散逸せしめる（図３（ｂ）参照）。無回生駆動部２８はインバータ４４と制動ユニット４６とを有する。

インバータ４４は、巻き上げモードにおいて、エンジン発電機２６から供給される電力を交流の電力に変換して開閉モータ３２に供給する（図３（ａ）参照）。インバータ４４は、巻き下げモードにおいて、開閉モータ３２で発電された回生電力を受け、受けた回生電力の実質的に全てを制動ユニット４６に出力する（図３（ｂ）参照）。制動ユニット４６は、インバータ４４から入力される回生電力の電圧を調整し、抵抗器３４に入力する（図３（ｂ）参照）。このようにして、巻き下げモードにおいて開閉モータ３２で発電された回生電力は、抵抗器３４によってジュール熱として散逸される。

回生駆動部３０は、巻き上げモードにおいて、エンジン発電機２６またはハイブリッドバッテリ４２もしくはその両方から供給される電力を使用して、支持モータ３６に電力を供給する（図３（ａ）参照）。回生駆動部３０は、旋回用電動式駆動部８が旋回台６を加速して旋回を開始する時、及び旋回中に旋回モータ３８に電力を供給する（図４（ａ）参照）。回生駆動部３０は、巻き下げモードにおいて、支持モータ３６で発電された回生電力をハイブリッドバッテリ４２に蓄電する（図３（ｂ）参照）。回生駆動部３０は、旋回用電動式駆動部８が旋回台６を減速して旋回を停止するときに旋回モータ３８で発電された回生電力をハイブリッドバッテリ４２に蓄電する（図４（ｂ）参照）。回生駆動部１３０は、インバータ４８と、インバータ５０と、制動ユニット５２と、ハイブリッドコンバータ５４，５６と、を有する。

ハイブリッドコンバータ５６は、巻き上げモードにおいて、エンジン発電機２６から供給される直流の電力を受け、その電圧を変換（昇圧）してインバータ４８に供給する（図３（ａ）参照）。ハイブリッドコンバータ５６は、旋回用電動式駆動部８が旋回台６の旋回を開始するときおよび旋回中に、エンジン発電機２６から供給される直流の電力を受け、その電圧を変換（昇圧）してインバータ５０に供給する（図４（ａ）参照）。ハイブリッドコンバータ５６は、巻き下げモードにおいて、支持モータ３６で発電された回生電力をそこで阻止して通過させないようにする（図３（ｂ）参照）。これにより、巻き下げモードにおいて支持モータ３６で発電された回生電力は、エンジン発電機２６や無回生駆動部２８に供給されない。旋回用電動式駆動部８が旋回台６の旋回を停止するときも同様にハイブリッドコンバータ５６は、旋回モータ３８で発電された回生電力をそこで阻止する（図４（ｂ）参照）。

ハイブリッドコンバータ５４は、巻き上げモードにおいて、ハイブリッドバッテリ４２から供給される直流の電力を受け、その電圧を変換（昇圧）してインバータ４８に供給する（図３（ａ）参照）。ハイブリッドコンバータ５４は、旋回用電動式駆動部８が旋回台６の旋回を開始する時、及び旋回中に、ハイブリッドバッテリ４２から供給される直流の電力を受け、その電圧を変換（昇圧）してインバータ５０に供給する（図４（ａ）参照）。ハイブリッドコンバータ５４は、巻き下げモードにおいて、インバータ４８から出力される回生電力を受け、受けた回生電力を使用してハイブリッドバッテリ４２を充電する（図３（ｂ）参照）。ハイブリッドコンバータ５４は、旋回用電動式駆動部８が旋回台６の旋回を停止するとき、インバータ５０から出力される回生電力を受け、受けた回生電力を使用してハイブリッドバッテリ４２を充電する（図４（ｂ）参照）。

インバータ４８は、巻き上げモードにおいて、ハイブリッドコンバータ５６及びハイブリッドコンバータ５４から供給される直流の電力を交流の電力に変換して支持モータ３６に供給する（図３（ａ）参照）。インバータ４８は、巻き下げモードにおいて、支持モータ３６で発電された回生電力をハイブリッドコンバータ５４に出力する（図３（ｂ）参照）。

インバータ５０は、旋回用電動式駆動部８が旋回台６の旋回を開始する時、及び旋回中に、ハイブリッドコンバータ５６及びハイブリッドコンバータ５４から供給される直流の電力を交流の電力に変換して旋回モータ３８に供給する（図４（ａ）参照）。インバータ５０は、旋回用電動式駆動部８が旋回台６の旋回を停止するとき、旋回モータ３８で発電された回生電力をハイブリッドコンバータ５４に出力する（図４（ｂ）参照）。

制動ユニット５２は回生電力を放電する必要がある場合に起動される補助的なユニットである。制動ユニット５２は、放電すべき回生電力を抵抗器４０に入力する。

ここで、開閉用電動式駆動部１８は、グラブバケット１４を開く際（すなわち巻き上げモード）は第１の定格速度でグラブバケット１４を駆動する。開閉用電動式駆動部１８は、グラブバケット１４を閉じる際（すなわち巻き下げモード）は第２の定格速度でグラブバケットを駆動する。また、第１の定格速度と第２の定格速度は、同じ速度に設定されている。すなわち、開閉用電動式駆動部１８は、グラブバケット１４を開く時と閉じる時とで、同じ速度にてグラブバケット１４を動作させる。

例えば、図５（ａ）に示すように、開閉用電動式駆動部１８はグラブバケット１４の開閉速度を制御する。図５（ａ）のグラフは、グラブバケット１４の開閉速度を示しており、プラス側が閉速度を示し、マイナス側が開速度を示している。図５（ａ）に示すように、開く時の第１の定格速度は−１５０％に設定され、閉じる時の第２の定格速度は１５０％に設定される。このように、第１の定格速度と第２の定格速度が同じ速度に設定されている。なお、「同じ速度」とは、完全に同じであってもよいが、完全に同じでなくともよく、若干の誤差を含んでもよい。

次に、本実施形態に係る荷役装置１００の作用・効果について説明する。

従来の荷役装置では、グラブバケットを閉じる際の速度が、開ける際の速度よりも低く設定されていた。これは、バケットを閉じる際は、掘削対象物を掴むことによる負荷が生じるため、高速で閉じた場合に、グラブバケットの破損等が生じる可能性を考慮したものである。また、グラブバケットを閉じる際の負荷が高くなってグラブバケットを閉じるためのモータからの動力が不足することを懸念し、余裕をもたせるために、グラブバケットを閉じる速度を低くしていた。例えば、図５（ｂ）に示すように、グラブバケットを開くときの定格速度が−１５０％に設定されているのに対し、グラブバケットを閉じるときの定格速度は１００％に設定されている。

本実施形態に係る荷役装置１００では、電動式駆動部１８がグラブバケット１４を開く際の速度である第１の定格速度と、開閉用電動式駆動部１８がグラブバケット１４を閉じる際の速度である第２の定格速度は、同じ速度に設定されている。従って、第２の定格速度を第１の定格速度より低くした場合に比して、一回あたりのグラブバケット１４の開閉に要する時間が短くなる。なお、掘削時の開閉動作の一回あたりの短縮時間が僅かであったとしても、何度も掘削を行うことにより、作業時間全体の大幅な短縮になる。以上によって、荷役装置１００による作業時間を短縮することができる。

また、油圧によってグラブバケットの開閉を行う場合には、グラブバケットに作用する負荷に応じて油圧回路中の圧が変化するため、グラブバケットを閉じる際の負荷が小さければ高速に閉じることができる可能性はある。しかし、油圧では高精度な開閉動作の制御を行うことは困難である。一方、本実施形態に係る荷役装置１００は、駆動部として電気によって動作する開閉用電動式駆動部１８（また、他の駆動部も電動式である）が適用されている。従って、本実施形態では、作業時間の短縮とグラブバケット１４の高精度な開閉動作を両立させることができる。なお、本実施形態に係る荷役装置１００においても、負荷が高いときには、その負荷に応じて閉じ動作を遅くしても良い。

また、本実施形態に係る浚渫船１０は、上述の荷役装置１００を備えている。浚渫船１０では、グラブバケット１４によって掴む対象物が土砂等であるため、対象物を掴む際の負荷が小さい。従って、グラブバケット１４を閉じる際の速度が速い場合であっても、破損等の可能性が低い。従って、上述の荷役装置１００を適用するのに好適である。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、荷役装置全体の構成は、上述のものに限定されない。また、荷役装置が適用されるものは、浚渫船に限定されず、アンローダやジブクレーンなど、バケットを有するあらゆるものに適用可能である。

１０…浚渫船、１４…グラブバケット（バケット）、１８…開閉用電動式駆動部、１００…荷役装置。

Claims (2)

1. 電動式駆動部によって開閉するバケットを備える荷役装置であって、
   前記電動式駆動部は、前記バケットを開く際は第１の定格速度で前記バケットを駆動し、
   前記電動式駆動部は、前記バケットを閉じる際は前記第２の定格速度で前記バケットを駆動し、
   前記第１の定格速度と前記第２の定格速度は、同じ速度に設定されている、荷役装置。
2. 請求項１に記載の荷役装置を備えた浚渫船。

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