JP2016204063A - リクレーマーの俯仰方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バケットホイール着地時の負荷を軽減できるリクレーマーの俯仰方法を提供する。【解決手段】俯仰高さの閾値（ＴＨ１）、俯仰下げの歯止め値（Ｋ１）及び反力の閾値（ＴＨ２）を設定する工程Ｓ１と、工程Ｓ１後の俯仰下げ操作中に俯仰高さの測定値が俯仰高さの閾値（ＴＨ１）を下回った時点で俯仰下げボタンが自動でロックし、このロックをオペレーターがロック解除ボタンの操作で解除する工程Ｓ２と、工程Ｓ２後の俯仰下げ操作中に俯仰下げ量の測定値が俯仰下げ歯止め値（Ｋ１）を上回った時点ごとに俯仰下げボタンが自動でロックし、このロックをオペレーターが俯仰下げボタンの再度の操作で解除する工程Ｓ３と、工程Ｓ３内の俯仰下げ操作中にピン型ロードセルの検出荷重の絶対値が反力の閾値（ＴＨ２）の絶対値を上回った時点で俯仰シリンダーが動作を自動で停止する工程Ｓ４とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、リクレーマーの俯仰動作に制限を設けて設備損傷を防止する、リクレーマーの俯仰方法に関する。

リクレーマーとは、原料ヤードに山積みされた鉱石や石炭といった塊状又は粉状の原料をその積み山（積み山の高さは最大で約１６ｍ。）から採取して次工程に払出すための設備のことである。この設備は図２に例示するように、ブーム１の長さ方向の先端箇所に作用点２、その余の２箇所にそれぞれ支点３及び力点４を設け、前記作用点２にバケットホイール５を装備し、前記支点３を支軸６で回転可能に支持し、俯仰シリンダー７が前記力点４に力を加え、該俯仰シリンダー７には前記力点４からの反力を検出するピン型ロードセル８を設けた構成を有する。

バケットホイール５は、鉛直面内で回転して、積み山１０から原料を採取する。採取した原料は、ブーム１内のベルトコンベア（図示省略）が中継し、次工程行きの搬送手段（図示省略）へ移す。支軸６は、水平旋回する旋回台１１にて支持する。旋回台１１は、原料ヤード内の軌道路線を走行する走行機１２にて支持する。なお、前記次工程行きの搬送手段（図示省略）は、走行機１２の下側で待機する。

俯仰シリンダー７は、電動シリンダー又は油圧シリンダーからなる。俯仰シリンダー７は、基端側が旋回台１１に固定され、先端側が伸び縮みして力点４に力を加える。

なお、ブーム１は、長さが約５０〜８０ｍと、長尺であることから、撓み防止のために、支点３や力点４の箇所に配設した補剛フレーム２０の頂部とブーム１の長さ方向の数箇所の各々とを索条２１で緊張連結した構造としてある。また、支点３の両側でブーム１の自重によるモーメントのバランスをとるために、ブーム１のバケットホイールとは反対側の端部にバランシングウェイト２３が設けてある。

ピン型ロードセル８（ピン型荷重検出器とも云う。）は、俯仰シリンダー７の基端側に設けてあり、力点４からの反力を検出する。これが設けてあるのは、以下に述べる事情による。

リクレーマーによる原料の払出しの操業において、ブーム１を俯仰させる方法を「リクレーマーの俯仰方法」という。リクレーマーの俯仰方法では、オペレーターが、運転室内でモニタ画面に表示される俯仰高さの数値を監視しながら、この俯仰高さの数値が目標値に一致するように、操作盤の俯仰ボタンを操作する。ここで「俯仰高さ」とは、前記バケットホイールの下端から地面までの鉛直距離のことである（図２参照）。前記モニタ画面に表示される俯仰高さの数値は、例えば、 俯仰シリンダー７の先端側の伸び縮み量又はブーム１の支点３回りの回転角度を、専用の計測器を用いてを計測し、俯仰高さに換算する測定方法によって、測定された数値である。前記俯仰ボタンには「俯仰上げボタン」及び「俯仰下げボタン」の２つがあり、リクレーマーの運転制御系では、俯仰下げボタンが押されている間は俯仰シリンダー７が伸びて、ブーム１の力点４に俯仰高さが低くなる向きの力を加え続け、一方、俯仰上げボタンが押されている間は俯仰シリンダー７が縮んで、ブーム１の力点に俯仰高さが高くなる向きの力を加え続ける仕組みとなっている。

このようなリクレーマーの俯仰方法では、オペレーターは、山積みされた原料を残すことなく採取するために、目標の俯仰高さを地面の高さ近くまで下げる場合がある。その場合、誤操作などにより俯仰シリンダー７がブーム１の力点に俯仰高さが低くなる向きの力を加え続け、バケットホイール５が地面に過度に押付けられた状態となり、ブーム１に過大な負荷が掛かり、ブームが湾曲するなどの設備損傷につながる可能性がある。

そこで、ブーム１に過大な負荷が掛かることによる設備損傷の発生を防止するたに、俯仰シリンダー７の基端側にピン型ロードセル８を設け、これにより過荷重を検出すると俯仰シリンダー７が動作を停止するという方法が提案された（例えば、特許文献１、２参照）。この従来技術のピン型ロードセル８による過荷重の検出に応じて俯仰シリンダー７が動作を停止するという方法は、後述するような問題がある。

特開２０１３−２２４２１６号公報 特開２０１１−０８４３５７号公報

前記従来技術は、ピン型ロードセル８による過荷重の検出に応じて俯仰シリンダー７が動作を停止するものであるから、設備に所定レベル以上の負荷が掛かった後に、それ以上の負荷が掛からないようにはできるものの、設備には一旦は所定レベル以上の負荷が掛かることになり、たとえ短時間でも大きな負荷が掛かった場合は設備損傷につながる可能性がある。また、設備損傷に至らなかったとしても、そのような大きな負荷が掛かる事態が、長年に渡って幾度となく繰り返されれば、設備の金属疲労などを起こしうる。

そこで、本発明は、上述の事情に鑑み、バケットホイール着地時の過荷重の検出に応じてシリンダーが動作を停止することに加えて、設備に掛かるバケットホイール着地時の負荷を軽減できるリクレーマーの俯仰方法を提供することを課題とした。

本発明者は、前記課題を解決するために検討し、その結果、以下の問題点を見出した。
（ア） 従来では俯仰下げボタンの１回の操作により、バケットホイールは操作前の位置から目標の俯仰高さの位置まで一気に降下する。そのため目標の俯仰高さの位置が地面に近い場合、誤操作により高所からバケットホイールが一気に着地してしまう可能性が高い。
（イ） 高所からのバケットホイールの一気の着地を回避するには、オペレーターが、或る俯仰高さの位置から俯仰下げボタンの操作を断続的に行って、バケットホイールを徐々に降下させるのが有効である。しかし、俯仰下げボタンの断続的な操作を開始するタイミングや、開始後、俯仰下げボタンを押したり離したりするタイミングをどのようにとるかは、オペレーターの勘に委ねているため、人的誤動作によりバケットホイールが高所から一気に着地してしまう場合が起こりうる。
したがって、前記バケットホイールの高所からの一気の着地を回避するには、前記俯仰下げのタイミングのとり方を人手に委ねないようにすればよく、それには、次のとおりとするのがよいとの知見を得た。
（ａ） 実際の俯仰高さが所定の俯仰高さを下回ったら、俯仰下げボタンが自動でロックする（ボタンを押しても反応しない状態になる）。このロックは、ロック解除ボタンの操作で解除する。
（ｂ） （ａ）のロックの解除後は、俯仰下げボタンの操作による実際の俯仰下げ量が所定の俯仰下げ量を上回った度ごとに、俯仰下げボタンが自動でロックする。このロックは、俯仰下げボタンの再度の操作（押していたボタンを一旦離して再度押す）で解除する。
（ｃ） （ｂ）における操作中に、ピン型ロードセルの検出荷重が過大となったら、シリンダーが動作を自動で停止する（ブームの力点に力を加えない脱力状態になる）。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
（１） ブームの長さ方向の先端箇所に作用点、その余の２箇所にそれぞれ支点及び力点を設け、前記作用点にバケットホイールを装備し、前記支点を支軸で回転可能に支持し、俯仰シリンダーが前記力点に力を加え、該俯仰シリンダーには前記力点からの反力を検出するピン型ロードセルを設けた構成を有するリクレーマーにおいて、オペレーターが前記バケットホイールの地面からの高さである俯仰高さの測定値を監視しながら俯仰上げボタン又は俯仰下げボタンを操作することにより、前記俯仰シリンダーが前記各ボタンの操作に応じて前記力点に加えた力で前記バケットホイールが俯仰上げ又は俯仰下げ動作をするリクレーマーの俯仰方法であって、
あらかじめ、俯仰高さの閾値（ＴＨ１）、俯仰下げの歯止め値（Ｋ１）及び反力の閾値（ＴＨ２）を設定する工程Ｓ１と、
工程Ｓ１後の俯仰下げ操作中に、前記俯仰高さの測定値が前記俯仰高さの閾値（ＴＨ１）を下回った時点で、前記俯仰下げボタンが自動でロックし、このロックを、オペレーターがロック解除ボタンの操作で解除する工程Ｓ２と、
工程Ｓ２後の俯仰下げ操作中に、俯仰下げ量の測定値が前記俯仰下げ歯止め値（Ｋ１）を上回った時点ごとに、前記俯仰下げボタンが自動でロックし、このロックを、オペレーターが前記俯仰下げボタンの再度の操作で解除する工程Ｓ３と、
工程Ｓ３内の俯仰下げ操作中に、前記ピン型ロードセルの検出荷重の絶対値が前記反力の閾値（ＴＨ２）の絶対値を上回った時点で、前記俯仰シリンダーが動作を自動で停止する工程Ｓ４と、
を有することを特徴とするリクレーマーの俯仰方法。

本発明によれば、バケットホイールが着地した際の力点から設備への反力が荷重の閾値に達したら俯仰シリンダーがその動作を停止することに加え、実際の俯仰高さが俯仰高さの閾値以下になる領域では、オペレーターに頼らずにバケットホイールに俯仰下げ歯止め値ずつの断続的な俯仰下げ動作をさせる俯仰下げボタン操作ができるようになり、誤操作によるバケットホイールの着地があっても、そのとき設備に掛かる負荷は確実に軽減しているから、設備損傷の発生をより確実に防ぐことができる。

本発明の一実施形態を示す工程の流れ図である。 本発明が適用されるリクレーマーの設備構成図の一例である。

本発明が適用されるリクレーマーは、図２に示したものと同様の設備構成を有する。すなわち、ブーム１の長さ方向の先端箇所に作用点２、その余の２箇所にそれぞれ支点３及び力点４を設け、前記作用点２にバケットホイール５を装備し、前記支点３を支軸６で回転可能に支持し、俯仰シリンダー７が前記力点４に力を加え、該俯仰シリンダー７には前記力点４からの反力を検出するピン型ロードセル８を設けた構成を有する。

このリクレーマーを運転するときの、リクレーマーの俯仰方法では、オペレーターがバケットホイール５の地面からの高さである「俯仰高さ」の測定値を監視しながら俯仰上げボタン又は俯仰下げボタンを操作し、俯仰シリンダー７の先端側が伸び縮みの何れかの動作をして力点４に加えた力でバケットホイール５が俯仰上げ又は俯仰下げ動作をする。前記俯仰高さの測定値は、俯仰シリンダー７の先端側の伸び縮み量又はブーム１の支点３回りの回転角度を専用の計測器で計測し、俯仰高さに換算する測定方法によって、測定された数値である。

前記リクレーマーの俯仰方法において、本発明は、図１に示す工程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４を有する。

工程Ｓ１では、俯仰高さの閾値ＴＨ１、俯仰下げ歯止め値Ｋ１、及び反力の閾値ＴＨ２があらかじめ設定される。この設定に際しては、オペレーターが、運転制御系に付属した入力手段を介して、俯仰制御手段へＴＨ１、Ｋ１、ＴＨ２を入力する。

ここで、前記俯仰制御手段はコンピュータであって、このコンピュータには、本発明の実施のために、以下の処理（処理Ａ、Ｂ、Ｃ）を行う演算処理部が新たに組み込んである。
（処理Ａ） 入力された俯仰高さの閾値ＴＨ１を記憶しておき、時々刻々入力されてくる俯仰高さの測定値（便宜上、Ｈと記す。）が「Ｈ≧ＴＨ１」から「Ｈ＜ＴＨ１」へ移行した（ＨがＴＨ１を下回った）時点で、俯仰下げボタンをロックする。これにより、俯仰シリンダーは動作を中断する（俯仰シリンダーはその場で動かなくなる）。なお、「ロックする」とは、ロック対象（俯仰シリンダー）への指示信号経路を遮断することを意味する。
（処理Ｂ） 入力された俯仰下げ歯止め値Ｋ１を記憶しておき、時々刻々入力されてくるＨと、俯仰下げボタンの操作開始信号とから、操作開始信号受信時のＨをＨ０として、ΔＨ＝Ｈ０−Ｈを演算することで俯仰下げ量の測定値ΔＨを算出し、「Ｈ＜ＴＨ１」の範囲内でΔＨが「ΔＨ≦Ｋ１」から「ΔＨ＞Ｋ１」へ移行した（ΔＨがＫ１を上回った）時点ごとに、俯仰下げボタンをロックする。これにより、俯仰シリンダーは動作を中断する（俯仰シリンダーはその場で動かなくなる）。
（処理Ｃ） 入力された反力の閾値ＴＨ２を記憶しておき、時々刻々入力されてくる、ピン型ロードセルの反力検出値（便宜上、Ｐと記す。）が「｜Ｐ｜≦｜ＴＨ２｜」から「｜Ｐ｜＞｜ＴＨ２｜」となった（ピン型ロードセルの検出荷重が反力の閾値を上回った）時点で、俯仰シリンダーへ動作停止命令信号を送る。これにより、俯仰シリンダーは動作を停止する（その場で脱力状態となる）。

工程Ｓ２では、工程Ｓ１後の俯仰下げ操作中に、前記処理Ａが行われてＨがＴＨ１を下回った時点で前記俯仰下げボタンが自動でロックし、これにより、俯仰シリンダーは動作を中断するが、このロックを、オペレーターがロック解除ボタンの操作で解除することで、俯仰シリンダーは中断時の状態から動作を再開する。

工程Ｓ３では、工程Ｓ２後の俯仰下げ操作中に、前記処理Ｂが行われてΔＨがＫ１を上回った時点ごとに、前記俯仰下げボタンが自動でロックし、これにより、俯仰シリンダーは動作を中断するが、このロックを、オペレーターが前記俯仰下げボタンの再度の操作（ボタンを一旦離して再び押す）で解除することで、俯仰シリンダーは中断時の状態から動作を再開する。

工程Ｓ４では、工程Ｓ３内の俯仰下げ操作中に、前記処理Ｃが行われて前記ピン型ロードセルの検出荷重Ｐの絶対値｜Ｐ｜が前記反力の閾値ＴＨ２の絶対値｜ＴＨ２｜を上回った時点で、前記俯仰シリンダーが動作を自動で停止する（俯仰シリンダーが脱力状態になる）。

なお、工程Ｓ４内で動作を停止した後の俯仰シリンダーは、オペレーターが再起動ボタンを押すことで、再び俯仰下げボタン或いは俯仰上げボタンの操作に応じて動作するようになる。

前記俯仰高さの閾値ＴＨ１は、大きすぎると、地面までの高さが高くて、その後のオペレーターの操作が繁雑になり、また、小さすぎるとブームの慣性力により、バケットが地面に一気に着地するため、１〜２ｍとするのが好適である。

前記俯仰下げ歯止め値Ｋ１は、大きすぎると、ブームの慣性力で俯仰が過大となり、また、小さすぎるとオペレーターの操作が増えて繁雑であり、０．２〜０．４ｍとするのが好適である。

前記反力の閾値ＴＨ２は、大きすぎると、バケットが一気に地面に着地し、また、小さすぎるとバケットの原料採取の力を誤って俯仰の反力とされるため、引張側で５０〜１５０ｔｏｎｆ、圧縮側で−５０〜−１５０ｔｏｎｆとするのが好適である。なお、図２のリクレーマーでは、バケットホイール着地時の反力は圧縮側である。また、１ｔｏｎｆ＝９．８ＧＰａである。

図２に示したリクレーマーを運転する際の俯仰下げ操作を、上述の実施形態において俯仰高さの閾値ＴＨ１＝１．５ｍ、俯仰下げ歯止め値Ｋ１＝０．３ｍ、反力の閾値ＴＨ２＝−１００ｔｏｎｆとした形態で実施し、本発明例とした。また、従来例では、図１において、工程Ｓ１でＴＨ１及びＫ１を設定せず、且つ、工程Ｓ２及び工程Ｓ３を実施せず、他の条件は本発明例と同様としていた。

本発明例と従来例とで、半年間の操業中にピン型ロードセルの検出荷重Ｐの絶対値｜Ｐ｜が反力の閾値ＴＨ２の絶対値｜ＴＨ２｜を上回った事象の頻度（「過荷重の発生頻度」という。）を調査し、比較した。その結果、従来は過荷重が発生したのに対し、本発明例の過荷重の発生は全くなく、本発明により、バケットホイール着地時の過荷重による設備損傷がなくなった。

１ ブーム
２ 作用点
３ 支点
４ 力点
５ バケットホイール
６ 支軸
７ 俯仰シリンダー
８ ピン型ロードセル
１０ 積み山
１１ 旋回台
１２ 走行機
２０ 補剛フレーム
２１ 索条
２３ バランシングウェイト

Claims (1)

1. ブームの長さ方向の先端箇所に作用点、その余の２箇所にそれぞれ支点及び力点を設け、前記作用点にバケットホイールを装備し、前記支点を支軸で回転可能に支持し、俯仰シリンダーが前記力点に力を加え、該俯仰シリンダーには前記力点からの反力を検出するピン型ロードセルを設けた構成を有するリクレーマーにおいて、オペレーターが前記バケットホイールの地面からの高さである俯仰高さの測定値を監視しながら俯仰上げボタン又は俯仰下げボタンを操作することにより、前記俯仰シリンダーが前記各ボタンの操作に応じて前記力点に加えた力で前記バケットホイールが俯仰上げ又は俯仰下げ動作をするリクレーマーの俯仰方法であって、
   あらかじめ、俯仰高さの閾値（ＴＨ１）、俯仰下げの歯止め値（Ｋ１）及び反力の閾値（ＴＨ２）を設定する工程Ｓ１と、
   工程Ｓ１後の俯仰下げ操作中に、前記俯仰高さの測定値が前記俯仰高さの閾値（ＴＨ１）を下回った時点で、前記俯仰下げボタンが自動でロックし、このロックを、オペレーターがロック解除ボタンの操作で解除する工程Ｓ２と、
   工程Ｓ２後の俯仰下げ操作中に、俯仰下げ量の測定値が前記俯仰下げ歯止め値（Ｋ１）を上回った時点ごとに、前記俯仰下げボタンが自動でロックし、このロックを、オペレーターが前記俯仰下げボタンの再度の操作で解除する工程Ｓ３と、
   工程Ｓ３内の俯仰下げ操作中に、前記ピン型ロードセルの検出荷重の絶対値が前記反力の閾値（ＴＨ２）の絶対値を上回った時点で、前記俯仰シリンダーが動作を自動で停止する工程Ｓ４と、
   を有することを特徴とするリクレーマーの俯仰方法。

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