JP2017171440A

JP2017171440A - ニューマチックアンローダ

Info

Publication number: JP2017171440A
Application number: JP2016058964A
Authority: JP
Inventors: 史博大堀; Fumihiro Ohori
Original assignee: IHI Transport Machinery Co Ltd
Current assignee: IHI Transport Machinery Co Ltd
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: JP6616222B2

Abstract

【課題】荷役対象の船舶のハッチと垂直伸縮管との衝突を未然に防ぐことができるニューマチックアンローダを提供する。【解決手段】ブーム１６に支持された水平伸縮管２０と、その水平伸縮管２０の先端のベント管２１と、垂直伸縮管２３とを接続する円筒ジョイント２２と、垂直伸縮管２３の先端に設けられた垂直ノズル２４を備え、円筒ジョイント２２の垂直伸縮管側に設けられて常時水平位置を保持すると共に、垂直伸縮管２３の上端外周を囲むように形成されたセンサ保持枠５５と、そのセンサ保持枠５５の四隅に設けられ、その直下の反射対象物までの距離を計測するための障害物検知センサ５６と、各障害物検知センサ５６からの距離計測データと垂直ノズル２４の先端距離を基に、障害物を検知する障害物検知装置６６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、船舶ハッチなどへの衝突防止機能を備えたニューマチックアンローダに関するものである。

ニューマチックアンローダは、流動性のよいダイズや小麦などの穀物を垂直ノズルにより真空吸引するもので、船舶のハッチを通して船舶内に垂直ノズルを挿入し、その垂直ノズルに連結した垂直伸縮管を伸縮させながら垂直ノズルの高さを調整し、またブームの起伏と旋回により、垂直ノズルを前後左右に移動して荷揚げを行うものである。

特開２０１４−２２３９８９号公報特開２０１４−２２７２８３号公報

ところで、船舶に対してハッチの幅は小さいため、船舶のハッチ近傍の穀物を荷役する際には、垂直伸縮管がハッチに衝突する問題がある。

従来では、ニューマチックアンローダの垂直伸縮管と船舶のハッチの衝突を防ぐために、運転者による目視でのハッチ位置確認と手動操作による衝突回避運転を行っている。

運転者の操作技術により、衝突回避の能力が左右されるため、一定した安定性が確保されない。

運転者の操作位置によっては障害物などにより視界が遮られ、衝突するおそれがある箇所の目視ができず、誤って衝突させる可能性がある。

この衝突を回避するために、特許文献１に示されるように連続アンローダのエレベータの上部に電波センサを設け、エレベータの下部の掻取部にリフレクタを設け、電波センサからリフレクタで反射される反射波が検出されないときにハッチで電波が遮断されたとして、衝突を防止することが提案されているが、この衝突防止装置は連続アンローダに適用できても、垂直ノズルからなるニューマチックアンローダには適用できない。

また、特許文献２では、地震時に機械式アンローダを退避させる際に、垂直ブームの四隅に接触式の衝突検知センサを配置し、垂直ブームの退避時に、垂直ブームがハッチに衝突したときに、これを衝突検知センサで検出し、衝突を検知した衝突検知センサと反対方向に垂直ブームを移動して垂直ブームの姿勢を直すことで、ハッチへの垂直ブームの衝突を回避しながら機械式アンローダを船舶外に引き上げて退避させることが提案されている。しかし、この退避法は、垂直ブームがハッチに当たったときに、これを衝突検知センサが検出して機械式アンローダの垂直ブームの姿勢を直すもので、荷役中の衝突検知センサを使用したニューマチックアンローダの衝突防止については示されていない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、荷役対象の船舶のハッチと垂直伸縮管との衝突を未然に防ぐことができるニューマチックアンローダ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、起伏旋回自在なブームに沿って支持された伸縮自在な水平伸縮管と、その水平伸縮管の先端に接続されたベント管と、ベント管に接続された円筒ジョイントと、円筒ジョイントに接続され、その円筒ジョイントで常時鉛直に保持される伸縮自在な垂直伸縮管と、垂直伸縮管の先端に設けられハッチ下の荷役対象物を吸引する垂直ノズルを備えたニューマチックアンローダにおいて、前記円筒ジョイントの前記垂直伸縮管側に設けられて常時水平位置を保持すると共に、前記垂直伸縮管の上端外周を囲むように形成されたセンサ保持枠と、そのセンサ保持枠の四隅に設けられ、その直下の反射対象物までの距離を計測するための障害物検知センサと、各障害物検知センサからの距離計測データと前記垂直ノズルの先端距離を基に、障害物を検知する障害物検知装置とを備えたニューマチックアンローダを提供するものである。

本発明は、常時水平に保たれるセンサ保持枠の四隅に設けた障害物検知センサで、その直下の距離を計測することで、障害物を検知できるという優れた効果を発揮する。

本発明の一実施の形態を示す全体図である。図１のベント管と円筒ジョイントと垂直伸縮管の要部詳細を示し、（ａ）はベント管と円筒ジョイントと垂直伸縮管の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。本発明において、障害物検知センサで障害物を検知する際の説明図である。本発明において、衝突検知の制御ブロックを示す図である。本発明において、衝突検知の制御フローを示す図である。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、船舶１１内の穀物等の荷役対象物１２をハッチ１１ｈを通して荷揚げするニューマチックアンローダ１０を示したものである。

岸壁１３に沿って走行するポータル１４上に旋回台１５が回転自在に設けられ、その旋回台１５に起伏自在にブーム１６が設けられ、そのブーム１６がワイヤ１７と巻取機１８により起伏自在に制御される。

このブーム１６には、そのブーム１６に沿って伸縮自在な水平伸縮管２０が支持され、その水平伸縮管２０の先端にベント管２１が接続され、そのベント管２１に円筒ジョイント２２を介して垂直伸縮管２３が接続され、垂直伸縮管２３の下端に、穀物等の荷役対象物１２を吸引する垂直ノズル２４が設けられる。

水平伸縮管２０の基部は、旋回台１５に設けたレシーバタンク２５に接続される。レシーバタンク２５の頂部には、吸引管２６を介して真空ポンプ２７が接続され、その真空ポンプ２７の吐出側にサイレンサ２８が接続される。

レシーバタンク２５の下部には、吸引・分離した穀物を排出するロータリーフィーダ３０が設けられ、そのロータリーフィーダ３０の下部のポータル１４上にコンベア３１が設けられ、そのコンベア３１の搬出端にシュート３２を介して搬送コンベア３３が配置される。

船舶１１内の穀物等の荷役対象物１２は、真空ポンプ２７でレシーバタンク２５内を負圧にすることで、垂直ノズル２４に吸引流が生じ、垂直伸縮管２３、円筒ジョイント２２、ベント管２１、水平伸縮管２０を通してレシーバタンク２５内に吸引され、レシーバタンク２５内で荷役対象物１２が吸引流と分離され、ロータリーフィーダ３０から、コンベア３１、シュート３２を介して搬送コンベア３３に搬出され、その搬送コンベア３３から適宜貯留タンク等に搬送される。

この荷揚げ中ブーム１６は、旋回台１５の回転で旋回されると共に巻取機１８により起伏自在に制御される。

ブーム１６の旋回、起伏に伴って、水平伸縮管２０が伸縮されると共に垂直伸縮管２３が伸縮されて、垂直ノズル２４の吸引位置が制御される。

水平伸縮管２０は、水平外管２０ｏと水平内管２０ｉの二重管からなり、水平内管２０ｉに接続したベント管２１が水平台車３５で移動されることで伸縮する。水平台車３５は、ブーム１６に移動自在に設けられ、ワイヤと移動モータからなる台車移動装置３６で移動される。

水平台車３５は、ベント管２１を支持し、そのベント管２１にフランジ部３７を介して円筒ジョイント２２が接続され、フランジ部３７（図２（ａ）参照）は、水平台車３５の支持部材３８に支持される。

垂直伸縮管２３は、垂直外管２３ｏと垂直内管２３ｉからなり、垂直外管２３ｏが、円筒ジョイント２２に接続され、垂直内管２３ｉの下端に垂直ノズル２４が接続される。

図２（ａ）に示すように、円筒ジョイント２２は、フランジ部３７と一体に設けられたベント管側固定円筒部４０ａと、そのベント管側固定円筒部４０ａに回転可能に嵌り合う垂直管側可動円筒４０ｂとからなる。ベント管側固定円筒部４０ａ内の上部には、バルサ材などで形成された吸引路４０ｃが設けられ、その吸引路４０ｃが、垂直管側可動円筒４０ｂ側に延びて拡径するよう設けられる。この吸引路４０ｃは、垂直管側可動円筒４０ｂが最大に回転しても、垂直管側可動円筒４０ｂの吸引口を覆うように形成される。

ベント管側固定円筒部４０ａの回転中心には軸４１が設けられ、この軸４１に、垂直管側可動円筒４０ｂの外部ケーシング４２が、軸受フレーム４３を介して回転自在に支持される。

垂直管側可動円筒４０ｂは、フレキシブルホース４５を介して垂直伸縮管２３の垂直外管２３ｏと接続される。円筒ジョイント２２の外部ケーシング４２と垂直外管２３ｏの上端には、フレキシブルホース４５の屈曲を許容しつつフレキシブルホース４５の伸びを規制するフレキシブル支えブラケット４６が設けられる。

垂直伸縮管２３の伸縮は、図１に示した水平台車３５に設けた昇降装置５０の伸縮用ワイヤ５１を巻き取り、巻き戻すことで行われる。昇降装置５０の伸縮用ワイヤ５１は、図２（ａ）に示す円筒ジョイント２２の軸４１に接して設けたガイドローラ５３に巻き掛けられ、その伸縮用ワイヤ４７が垂直伸縮管２３にガイドされて垂直伸縮管２３の下端に連結される。これにより昇降装置５０が、伸縮用ワイヤ５１を巻き取ることで、垂直伸縮管２３の先端の垂直ノズル２４が上方に移動するように垂直伸縮管２３が収縮し、伸縮用ワイヤ５１を繰り出すことで、垂直ノズル２４が下方に移動するように垂直伸縮管２３が伸張する。

さて、本実施の形態に係る衝突防止装置を説明する。

図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、円筒ジョイント２２の外部ケーシング４２に支持部材５４を介して方形のセンサ保持枠５５が設けられ、そのセンサ保持枠５５の四隅に障害物検知センサ５６が設けられる。

センサ保持枠５５は、垂直伸縮管２３の上端外周を囲むように、かつ、垂直伸縮管２３から十分に離れた大きさに形成される。このセンサ保持枠５５の大きさは、フレキシブルホース４５の屈曲で、垂直伸縮管２３が傾斜しても、その下端の垂直ノズル２４がセンサ保持枠５５内に入るよう、例えば、センサ保持枠５５の各辺が２〜５ｍとなるように形成される。

障害物検知センサ５６は、センサ内部の光源から光を鉛直方向に出射し、その直下の反射対象物に当たって反射した反射光を受光することで、光源から反射対象物までの距離を測定する。この障害物検知センサ５６は、センサ保持枠５５の四隅に設けられることで、隣接する障害物検知センサ５６間隔が、４〜１０ｍとなるように設けられる。

図４は、本実施の形態に係るニューマチックアンローダの制御装置と衝突検知の制御ブロックを示したものである。

各障害物検知センサ５６で検出した距離計測データ（１）〜（４）は、制御装置６０に入力される。

制御装置６０には、水平台車位置検出用エンコーダ６１から水平台車位置データ、ブーム起伏角度検出用エンコーダ６２からブーム起伏角度データ、垂直伸縮長検出用エンコーダ６３から垂直伸縮長データが入力される。

水平台車位置検出用エンコーダ６１は、水平台車３５の位置を台車移動装置３６の回転で水平台車位置（垂直ノズル位置）を検出し、ブーム起伏角度検出用エンコーダ６２は、巻取機１８の回転でブーム１６の起伏角度を検出し、垂直伸縮長検出用エンコーダ６３は、昇降装置５０の回転で、垂直伸縮管２３の伸縮長（垂直ノズルの位置）を検出する。

また図示していないが、ブーム旋回角度も制御装置６０に入力されるようになっている。すなわち、旋回台１５を回転するモータの回転をエンコーダが検出し、そのエンコーダからブーム旋回角度を制御装置６０に入力するようになっている。

制御装置６０は、各種エンコーダから入力されるデータを基に、演算機６５が垂直ノズル２４の位置（障害物検知センサからの距離と船舶内の位置）を演算し、これを基に垂直ノズルの位置を制御して荷揚げのための運転指令を出力する。

演算機６５で演算した垂直ノズル２４の位置データと障害物検知センサ５６で検出した距離計測データ（１）〜（４）とは、障害物検知装置６６に入力される。

障害物検知装置６６は、距離計測データと垂直ノズルの先端距離を基に、障害物の有無を検知し、障害物がなければ、演算機６５の運転指令をインバータ６７にそのまま出力し、インバータ６７が、台車移動装置３６、巻取機１８、昇降装置５０、旋回台の電動機の回転数を制御する。

障害物検知装置６６は、垂直ノズル２４の位置データと障害物検知センサ５６からの距離計測データ（１）〜（４）を基に、障害物検知センサ５６の何れかの直下に障害物があると判断したとき、例えば垂直伸縮管２３が、荷揚げ動作で移動中にハッチ１１ｈに衝突すると判断したときに、インバータ６７に停止指令を出力して、ニューマチックアンローダの荷揚げを停止する。

このニューマチックアンローダの荷揚げ停止後、垂直ノズル２４の位置を運転者が確認すると共に、船舶内に荷役対象物１２が残っているかどうかを判断し、垂直伸縮管２３をハッチ１１ｈから離れるように操作して荷揚げを再開する。

その後制御装置６０は、垂直伸縮管２３がハッチ１１ｈに衝突する位置を記憶し、その衝突位置を回避するようにニューマチックアンローダを制御する。

図３は、障害物検知装置６６が、垂直ノズル２４の位置データと障害物検知センサ５６からの距離計測データ（１）〜（４）を基に、障害物としてのハッチ１１ｈを検出する際の概略を示したものである。

先ず、垂直ノズル２４で荷揚げ中は、垂直ノズル２４が荷役対象物１２内に嵌り込み、荷役対象物１２を吸い込むことで、その周囲に凹みが形成され、荷役対象物１２が順次凹みに流れながら垂直ノズル２４に吸引されていく。

ここで、垂直ノズル２４の位置データ（垂直ノズル先端距離）は、図４で説明したエンコーダ情報を基に演算機６５が演算することで求まり、垂直ノズル２４廻りの荷役対象物１２の位置は、障害物検知センサ５６からの距離計測データ（１）〜（４）で求まる。

通常の荷揚げ中は、垂直ノズル２４の垂直ノズル先端距離は、距離計測データ（１）〜（４）で検出される距離より長く、その差分が垂直ノズル２４で形成される凹みの深さとなる。そこでこの差分の最大値を規定閾値距離としておく。

図３において、障害物検知センサ５６で検出した距離計測データ（１）がハッチ１１ｈで反射された距離であり、他の距離計測データ（２）〜（４）が、荷役対象物１２で反射された距離である場合、距離計測データ（１）が最短距離計測データとなるため、垂直ノズル先端距離−最短距離計測データを求める。この差分の値は、最大値である規定閾値距離より十分に長いため、障害物検知装置６６は、距離計測データ（１）の直下に障害物があると判断することができる。

次に、この障害物検知装置６６の障害物検知の制御フローを図５により説明する。

先ず、船舶内の荷役対象物１２の荷揚げに際して、垂直伸縮管２３は、ハッチ１１ｈの略中央から挿入され、その先端の垂直ノズル２４が荷役対象物１２に着地するまで垂直伸縮管２３の伸縮長さが調整され、着地後は、適宜垂直ノズル２４が、船舶内で前後左右に移動して荷揚げを行うようにブーム１６の起伏角度、水平台車３５の位置を制御しながら、垂直ノズル２４を水平移動すると共に荷役対象物１２の高さに応じて垂直伸縮管２３を伸張しつつ荷揚げを行う。

この荷揚げ中、ステップＳ１で障害物検知が開始され、ステップＳ２で、垂直ノズル先端距離を取得し、ステップＳ３で、各障害物検知センサで検出した距離計測データを取得する。

次にステップＳ４の判断で、各距離計測データ＜垂直ノズル先端距離が判断される。

垂直先端距離が各距離計測データの距離より短い（Ｎｏ）ときには、垂直ノズルは荷役対象物に着地していない状態であり、ステップＳ２に戻して距離計測を行い、その後、垂直ノズルが荷役対象物に着地した後は、ステップＳ４の判断で、垂直先端距離が各距離計測データの距離より長くなるため（Ｙｅｓ）、荷揚げを行っている状態となる。

この荷揚げ中、ステップＳ５で、各距離計測データの内の最短距離計測データを選択し、ステップＳ６の判断で、垂直ノズル先端距離−最短距離計測データ＞規定閾値距離を求め、垂直ノズル先端距離−最短距離計測データが、規定閾値距離より短い場合（Ｎｏ）は、正常に荷揚げを行っているとして、ステップＳ２に戻す。

このステップＳ６の判断で、垂直ノズル先端距離−最短距離計測データが、規定閾値距離より長くなったとき（Ｙｅｓ）、ステップＳ７で障害物検知とし、ステップＳ８で運転操作停止指令を行い、ステップＳ９で障害物検知完了とする。

これにより、垂直伸縮管２３のハッチへの衝突が回避される。

障害物検知が完了した後は、制御装置６０は、最短距離計測データが、どの障害物検知センサ５６で検知したのかを記憶すると共に、その垂直ノズル２４の位置を記憶する。

制御装置６０は、その衝突位置を記憶したならば、その後の荷揚げ操作で、垂直伸縮管２３が衝突位置を回避するようにブーム１６の起伏角度、水平台車３５の位置を制御し、再度他の障害物検知センサ５６が障害物を検知した際にはその衝突位置を記憶することで、荷揚げの初期段階で、ハッチ１１ｈの開口部の大きさを認識することができ、以後は、ハッチ１１ｈへの衝突を確実に防止しながら、垂直ノズル２４の位置を制御することが可能となる。

このように、ニューマチックアンローダ１０の垂直伸縮管２３を囲むように、障害物検知センサ５６を下向きに複数配置し、垂直伸縮管２３と平行になるようにスキャンする。障害物検知センサ５６から取得した距離データを比較し、規定の検出条件に基づいて、船舶のハッチを検出する。

船舶のハッチ１１ｈを検出した際に、動作を停止させることで、垂直伸縮管２３と船舶のハッチ１１ｈによる衝突を未然に防止すると共に、その衝突位置を記憶することで、ハッチ１１ｈの大きさを認識しながら、ハッチ１１ｈの大きさに合わせてニューマチックアンローダ１０を運転操作することが可能となる。

障害物検知センサ５６を使用した常時監視により、運転者の操作位置や操作技術に左右されず、ニューマチックアンローダ１０の垂直伸縮管２３と船舶のハッチ１１ｈの衝突を未然に防ぐことが可能となり、一定の安全性が確保できる。

１０ニューマチックアンローダ
１６ブーム
２０水平伸縮管
２１ベント管
２２円筒ジョイント
２３垂直伸縮管
２４垂直ノズル
５５センサ保持枠
５６障害物検知センサ
６６障害物検知装置

Claims

起伏旋回自在なブームに沿って支持された伸縮自在な水平伸縮管と、その水平伸縮管の先端に接続されたベント管と、ベント管に接続された円筒ジョイントと、円筒ジョイントに接続され、その円筒ジョイントで常時鉛直に保持される伸縮自在な垂直伸縮管と、垂直伸縮管の先端に設けられハッチ下の荷役対象物を吸引する垂直ノズルを備えたニューマチックアンローダにおいて、前記円筒ジョイントの前記垂直伸縮管側に設けられて常時水平位置を保持すると共に、前記垂直伸縮管の上端外周を囲むように形成されたセンサ保持枠と、そのセンサ保持枠の四隅に設けられ、その直下の反射対象物までの距離を計測するための障害物検知センサと、各障害物検知センサからの距離計測データと前記垂直ノズルの先端距離を基に、障害物を検知する障害物検知装置とを備えたことを特徴とするニューマチックアンローダ。
前記ブームの起伏角度及び旋回角度と、前記水平伸縮管及び垂直伸縮管の伸縮長さを制御する制御装置を備え、その制御装置が前記ブームの起伏角度と、前記水平伸縮管及び垂直伸縮管の伸縮長さから垂直ノズルの先端距離を演算し、これを前記障害物検知装置に入力する請求項１記載のニューマチックアンローダ。
前記障害物検知装置が障害物を検知したとき、前記制御装置が、前記ブームの起伏、旋回、前記水平伸縮管及び垂直伸縮管の伸縮を停止する請求項２記載のニューマチックアンローダ。