JP3105160U - 鉱物材料の処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単で実行も容易な配置によって、設備の一つ以上の装置を遠隔制御地点から制御し、同時に、装置／装置(複数)の状態に関する情報を受け取ることのできる鉱物材料の処理設備を提供する。
【解決手段】装置制御と装置状態に関する測定データを得るためのアクチュエータとセンサとを備え、ユーザー・インターフェイスはアクチュエータに接続されていて、ユーザー・インターフェイス１１が、装置のセンサ及びアクチュエータを接続したトランシーバ・コネクション１０を含むフィールド・バス６に、ワイヤレスで接続される。ユーザー・インターフェイス１１は自身の別個のトランシーバ・コネクション１１ｃを含み、フィールド・バス６のコネクション１０と、ワイヤレスのデータ伝送通信を行っている。ユーザー・インターフェイスは、装置状態データ表示用表示スクリーン１１ａと、操用キー及び／又はボタン１１ｂを含む。
【選択図】図２

Description

本考案は鉱物材料の処理設備に関する。このような設備は、例えば、破砕装置、篩い装置および（材料の）供給装置を含む。

自動化の進展の結果として、例えば、供給機、破砕機、搬送機および篩い機のような種々の処理ユニットを作業中に継続して監視する必要性はもはやなくなっている。例えば、自走式で、軌道装備（track-mounted）の破砕装置では、操作者用の決まった席は存在せず、破砕装置に材料を供給する前に、あるいは供給中に、破砕装置の自動化システムの統合化したグラフィック・ユーザー・インターフェイスを使用することによって、装置を始動し、その処理に対し適切な調整を行う。

装置の公知のグラフィック・ユーザー・インターフェイスは、装置の処理作業に関し、例えば、負荷（走行スピード、電力、圧力、流速、電圧、電流、材料表面の上限等）及び処理ユニット（供給機、破砕機、篩い機、搬送機、磁気分離機等）の制御に関し、他の機器や構成要素の状態及び故障（例えば、燃料及び他の流動体の蓄積量、油圧液の温度、エンジンのＲＰＭ及び温度、エンジンの故障等）と同様に、多くの情報を与える。公知のグラフィック・ユーザー・インターフェイスは、また、装置を操作し、かつ、多くの手段（例えば、別々の処理ユニットの、軌道駆動（track drive）、始動、停止、及び走行速度及び設定の制御、エンジンの制御等）における処理を調整する可能性を有する。

破砕装置を遠隔制御地点から制御することは、特開平８−１５５３２６により公知である。この文献では、破砕装置に材料を供給する掘削機のキャビンが、破砕装置のアクチュエータすなわちソレノイド・バルブ３７，３８にケーブルで接続された制御パネル５６を備えている。キャビンは、また、破砕装置を監視する映像カメラに別個のラインを介し接続された探査モニターを含む。

しかしながら、この先行技術の設備では、操作者が装置／装置（複数）／設備の動作に関する情報をその使用中に受け取ることがないという問題を伴う。例えば、特開平８−１５５３２６による設備における掘削機のドライバは、彼(又は彼女)の遠隔制御装置によって処理を制御することができるが、彼は、その処理を有効に制御する可能性を有しない、というのは、彼（ドライバ）は、掘削機のキャビン内では、装置の所与の限定された地点を撮像する映像カメラを介してビジュアルに映像を受け取ることを除いて、装置／装置（複数）／設備の動作に関する情報を受け取っていないからである。装置の動作に関する情報を受け取る唯一の方法は、ビジュアルな制御であり、その場合は、重要な可視的な故障が明示されるか、光または音に基づく種々のアラームが自動システムによって発せられる。

可視的な故障は、例えば、種々の処理ユニットの全面的な停止を含む。しかし、例えば、供給機の停止は、故障（機能不全）のみならず、過剰な供給速度に対する破砕機のレベル・ガードによる単なるリアクションによることもある。そのような状況では、操作者は、どのように行動すべきか、動作を停止するべきか、あるいは、速度をもっと遅くするだけでよいのか分からない。また、操作者は、来るべき変化、例えば、エンジンまたは油圧液の温度上昇によってもたらされる変化、または燃料の消尽を予測することができない。

その状況は、遠隔制御を備えていない装置／装置（複数）／設備の操作者にとっては、いっそう悪くなる。そうした場合、操作者は、まず装置／装置（複数）／設備の動作を、装置／装置（複数）／設備の自動システムのグラフィック・ユーザー・インターフェイスを用いてデフォールトの状態に調整し、次いで装置／装置（複数）／設備に供給するために掘削機内に移動することしかできない。もしそのとき操作者が装置／装置（複数）／設備の処理において動作が不均衡であることに気づいた場合、操作者は材料の供給を停止し、装置／装置（複数）／設備のところに行って新たなデフォールトの状態に調整し、そして掘削機に戻って、再び装置／装置（複数）／設備に材料を供給する。処理ユニット間で適切な均衡が得られるまで、これを何度か繰り返す必要があるかも知れない。

故障に加えて、供給材料における一般的な差異、例えば、供給材料の異なる物理的な特性、サイズの異なる粒の分散、異なる湿気の状態、あるいは供給装置の変動する動作上の予備条件、例えば、動作材料の貯蔵所と装置との間の距離、スペースの不足等によって、調整の必要性が生じる。これらのファクタは作業場の間だけでなく、作業場内でも変化することがある。

本願考案の目的は上述の不都合を取り除いて、簡単で実行も容易な配置によって、設備の一つ以上の装置を遠隔制御地点から制御し、同時に、装置／装置(複数)の状態に関する情報を受け取ることのできる鉱物材料の処理設備を提供することである。

新しい種類の遠隔操作のユーザー・インターフェイスが考案されてきた。その考案にとって、遠隔制御に制御ボタンあるいは同様のものを含め、また、情報をＣＡＮバスのような、装置／装置（複数）／設備のフィールド・バスから遠隔操作地点まで移す表示装置を含むことが不可欠である。表示装置によって、前記の遠隔制御地点にいる装置／装置（複数）／設備の操作者に指示を与えることができる。対応の方法で、表示装置を、制御コマンドを装置のフィールド・バスに与えるために使用することができる。

指示を与える表示装置は、装置の自動システムの統合化したグラフィック・インターフェイスと同様の制御インターフェイスを備えることができる。

本考案は、ワイヤレス・データ伝送、例えばブルートゥース（Bluetooth）技術によって実行される。フィールド・バスの無線リンクは、装置及びその構成要素のフィールド・バスと、遠隔操作のユーザー・インターフェイスとの間ですべての情報を伝送する。ワイヤレス・データ伝送のおかげで、配線は少なくなって、装置は故障の影響を受け難くなっている。

本考案を実施するのに適切でワイヤレス・データ伝送を志向する他の公知の技術は、例えばＷＬＡＮ，ＧＰＲＳ，ＥＤＧＥ及びＵＭＴＳである。

装置と一体に取り付けられたグラフィック・ユーザー・インターフェイスによってすでに表示されている全てのデータは、軌道駆動を含む同じ調整データ全てとともに、また遠隔操作のユーザー・インターフェイスの表示装置にリアルタイムで表示することができる。必要であるなら、遠隔操作のユーザー・インターフェイスは、また、装置内で統合された表示をバラバラにしたものとなるように表示することもできる。

遠隔操作のユーザー・インターフェイスは遠隔制御地点で固定して設置することも、また移動できるもの（ポータブル表示装置）であってもよい。操作場所で電気システムによって給電することも可能であり、またバッテリを備えてアクティブな状態のまま携行することもできる。さらに、本考案による遠隔操作のユーザー・インターフェイスは、装置自身の統合化されたユーザー・インターフェイスを、ドッキング・ステーションを装置に設置することによって遠隔操作のユーザー・インターフェイスとして置き換えるために使用することもできる。操作者は、装置の近くに、遠隔操作のユーザー・インターフェイスを持って移動し、装置を制御する際に装置に近づく必要があるならば、その遠隔操作のユーザー・インターフェイスを装置に取り付けることもできる。また、装置の統合化されたグラフィック・ユーザー・インターフェイスを、そのまま保持し、ワイヤレス・データ伝送リンクと並行して、フィールド・バスに接続することもできる。

本考案による遠隔操作のユーザー・インターフェイスは次のようないくつかの利点を有する。

供給装置を操作する者の時間を節約すること。もし装置／装置（複数）／設備に材料を供給する者が、装置／装置（複数）／設備を調整するために供給装置のキャビンを離れる必要がないならば、入力を、装置／装置（複数）／設備の構成に依存するけれど、出力とほぼ同じになることさえ可能であるが、処理を制御している間、ほとんど中断することなく、継続させることができる。

制御において、装置／装置（複数）／設備で統合化された制御装置を用いる場合のように、良好な結果がえられるであろう。

リアルタイムで情報を表示する。動作温度における異常な変化や燃料の消尽のような予測可能な変化に直ちに反応することができる。

制御の期間、操作の場所を離れる必要が無いので安全性が向上する。処理におけるいくつかの調整（例えば、破砕機の設定の校正）は装置／装置（複数）／設備に登攀する必要があるが、これは常に安全性を脅かす。屋外の場合は、操作者は、また、ほこり、ノイズ、気象条件にさらされる。

供給装置が故障の場合、あるいは他の理由で供給装置を取り換えた場合に、ユーザー・インターフェイスを新しい装置のキャビン内に携行することができる。

トラブル・シューティングが容易。装置／装置（複数）／設備を歩き回って故障箇所を調査する場合に、ポータブルな、遠隔操作のユーザー・インターフェイスを運び、その遠隔操作のユーザー・インターフェイスで、試しに装置を動作させることができる。以前は、通常、トラブル・シューティングには、二人の操作者が必要であった。

ブルートゥースまたは前述したワイヤレス・データ伝送を志向する別の技術を用いることにより、プロバイダによって提供される遠隔操作のユーザー・インターフェイス以外のＰＤＡ装置（パーソナル・データ補助具）、例えばパーム・トップ・コンピュータまたは商用のモバイル端末やモバイル・データ端末（例えば、Ｎｏｋｉａ（登録商標）のようないわゆるコミュニケータ）を使用することができる。

異なる作業場（複数）で作業するときに、供給装置の操作者あるいは他の者は、彼（彼女）個人の送受信器（トランシーバ）ユニットと個人のユーザー・インターフェイスとを互換性のあるフィールド・バスを備えた装置に接続するために使用できる。

以下、本考案を添付の図面を参照してより詳細に述べる。

図１は、戸外の作業場に設置された、本考案の適用された鉱物材料の処理設備を示す。図には、鉱物材料用供給装置１が在って、この装置は自身の駆動力によって移動可能であり、そのキャビン２は以下に述べる遠隔制御地点を構成する。図示の場合では、供給装置１は掘削機である。さらに、この設備は、鉱物材料用の3台の個別の処理装置を含む、これらの装置は、いっしょに接続され、その結果、供給装置１が最初の装置、即ち破砕装置３に材料を供給し、破砕機によって処理された材料が次の装置、即ちもう一台の破砕装置４に運ばれ、そしてそこから第３の装置、即ち結合された破砕・篩い装置５に運ばれる。破砕装置１及び処理装置３，４，５は自走式で軌道装備の装置である。

破砕装置の機能は、これに供給された材料の粒サイズを小さくすることである。篩い装置の機能は、生産された粒をはっきりしたサイズ部分に分けることである。

図２は、制御システムの構成を示す。破砕機３は、典型的には、フィールド・バス、図示の場合にはＣＡＮバスを含む。ＣＡＮバス（Control Area Network）は、本来は、自動車用の分散型制御システムのリアルタイム・データ伝送に使用されるために意図されたものである。ＣＡＮバスは、装置の個別のアクチュエータ及びセンサを接続し、これらの間のデータ伝送に使用されるために意図されている。そこで、個別のセンサ及びアクチュエータに共通のこのバス６は、センサからの測定データに対応するデータを、アクチュエータのための測定・制御メッセージと、例えばアラーム・メッセージ、予測メッセージのような他のメッセージとともに、デジタル形式で伝送するために使用される。フィールド・バスは制御バスと呼ぶこともできる。

図示の破砕装置では、フィールド・バス６は、センサ、リミット・スイッチ、安全スイッチ、制御ボタン等に接続された制御モジュール（複数）７に接続する。これらのモジュールは独自のデータ処理能力を備えている、即ち、これらは、ある程度、「知的（intelligent）」である。図は、油圧システムの制御モジュールＨＣＭ（hydraulic control module）、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）、及び、供給機、破砕機、篩い機、搬送機、磁気分離機、駆動軌道（driving tracks）のようなアクチュエータに対する制御モジュール（ＤＣＭ、device control modules）を示す。別個のエンジン・バス８は、エンジン制御モジュールをエンジンと接続する。

制御モジュール７は情報を集めて処理し、フィード・バス６に配する、その他の制御モジュール７は、必要ならば、その情報を読むことができる。図は、また、装置内で統合化したグラフィック・ユーザー・インターフェイス、即ち表示装置９を、装置を制御し情報を表示するための表示スクリーンと制御ボタンとともに示す。表示装置９は、送受信機（トランシーバ）ユニット１０と並行してフィールド・バス６に接続され、そのトランシーバ・ユニットは、バスを介し伝送された情報を、ワイヤレスで遠隔制御地点２におけるユーザー・インターフェイス、即ち、表示スクリーン１１ａと制御情報を入力するための制御ボタン１１ｂとを持つ表示装置１１に送信するべく配置される。表示装置１１はアンテナ１１ｃを介しトランシーバ・ユニット１０、即ち、装置のリンクに接続する。装置のトランシーバ・ユニット１０と表示装置１１との間のデータの通信はワイヤレスで行われる、換言すれば、ワイヤレスの接続は、ある意味で、バスの拡張された一部である。そこで、遠隔制御地点のユーザー・インターフェイスは、バスに伝達された装置の状態に関する情報、これは個別のセンサによって与えられる種々の測定データでもいいが、その情報を受け取ることができ、ユーザー・インターフェイスの制御ボタン１１ｂを用いることによってバスに制御コマンドを与え、バス６を介して装置のアクチュエータを制御する。即ち、表示装置１１は、装置の統合化されたユーザー・インターフェイスと同様に使用することができる。

表示装置１１は、ここでは、遠隔制御地点である、図示の掘削機１のキャビン２内に設けることができる。キャビンは、作業場の小屋等のような固定の遠隔制御地点に設けてもよい。

図３は、アクチュエータ１１を、下から見た斜視図であり、アクチュエータの底部のクイック結合コネクタ１２が図示される。このクイック結合コネクタは、アクチュエータを適切な位置、例えば掘削機のキャビン２に固定し、また、例えば、トラブルシューティングのために離れる必要があって表示装置を携行しなければならないとき、容易にその表示装置を取り外すためのものである。そこで、表示装置１１はポータブルであって、かつ、装置３の近くに移動し遠隔制御地点２の外部で診断目的のために使用することができるように、自身の電源を備えている。

表示装置１１は、遠隔制御地点に設置されるか、携行されるが、種々のアラーム（警報）、圧力、速度、エンジンの状態、供給速度等を知るために使用することができる。表示装置のユーザーは、対応のデータを表示装置に入力することによって種々の値を設置することもできる。供給すべき材料が変わったとき等に、例えば、圧力の限度を変更し、あるいは操作値を変更することもできる。

図１の組み合わせでは、共通のフィールド・バスを持つべく、個別の装置の制御部を一緒に連結することができ、これらの装置は、（キャビン２内の）遠隔制御地点に設置された表示装置１１に対する一つのワイヤレス・コネクション（リンク）１０を有する。しかしながら、各装置が自身の別々のバス６を持ち、同じ表示装置に対する別々のそれ自身のワイヤレス・コネクション１０を持つことも可能で、その場合は、制御・監視される装置は、例えば、表示装置内のそれぞれの通信チャンネルを選択することによって選別することができる。これは、また、作業場において機能的に別の装置によって実行することもでき、各々が別々のフィールド・バス６とそれぞれのワイヤレス・リンク１０を有する２台あるいはそれ以上の装置が、同じユーザー・インターフェイス、即ち遠隔制御地点２にある表示装置１１によって制御され、監視される。

表示装置１１は、また、通信周波数をそれぞれ変更する必要なしに、いくつかの装置と同時に通信することもできる。この方法では、単一の制御装置が、同時に、種々の装置の動作を制御しまた数台の装置の機能データを表示することができる。

本考案は、図示の実施形態に限定されない。本文では、本考案の一部として主にＣＡＮバスを述べたが、本考案は、相応の原理（方式）のフィールド・バスを備えた全ての破砕及び／又は篩い装置に、同様に適用できる。そのような制御バスは、例えば、プロフィバス（Prifibus）及びモドバス（Modbus）を含む。

また、本考案は、どんな特定のバス・アーキテクチャ、あるいは制御モジュールの名称、機能の分散、数量に限定されない。図２に示すようなアーキテクチャ及び数量の制御モジュール７は、制御モジュール間の機能の分散と同様に、実際に、テストに良く適合する実施形態として説明してきた。実際上、主に、監視及び制御すべき対象の数と、制御モジュールの入力及び出力の接続数に依存して、唯一の制御モジュールを、またはその代わりに、不定数の制御モジュールをバスに接続することができる。

破砕又は篩い装置と遠隔制御地点のユーザー・インターフェイスとの間のデータ伝送は、ブルートゥース技術によって実行できるが、またその他のワイヤレス・データ伝送方法を使用することもできる。

さらに、本考案は、すでに破砕及び篩い装置にバスを備えた現存の設備に容易に取り付けることができる。即ち、設備を、遠隔制御地点から制御できるものに変更するためには、ポータブルな表示装置と、装置のフィールド・バスにワイヤレス通信リンクを取り付けることが必要である。同時に、装置自身のグラフィック・ユーザー・インターフェイスはそのまま保持可能である。

有利な実施形態では、装置のフィールド・バス６と対応のワイヤレス・リンク１０とは、プラグ・アンド・ソケット（plug-and-socket）接続によって互いに結合される。これは、例えば、ある作業場から他の作業場に移るとき、もし異なる両方の作業場で稼動する破砕及び篩い装置３，４，５が互換性のあるフィールド・バス６を備えていれば、供給装置の操作者または他の者が彼自身のトランシーバ・コネクション１０と彼自身の表示装置１１とをこれらの装置に接続することを可能にする。

本考案は表示装置に対し、所与のいずれかのタイプのユーザー・インターフェイスに限定されない。例えば、個別の機械的な制御ボタン１１ｂに代えて、表示装置はタッチ・スクリーン１１を備えてもいい、その場合、動作状態で、制御ボタンが表示スクリーンに統合化する。

さらに、本考案は、鉱物材料の処理装置の移動を、いずれか特定の技術に制限されない。装置は搬送可能であっても、また自走式であってもよい。さらに、装置は、例えば車両または軌道に設置することができる。

本考案は、いずれかの特別な供給装置にも限定されない。供給装置は掘削機のみならず、車両を搭載したローダ（トラックショベル）、ブルドーザ、あるいはダンパ（ダンプトラック）であってもよい。

戸外の作業場に設置された、典型的な、鉱物材料の処理設備を示す図である。 当該設備の制御システムの構成を示す図である。 ユーザー・インターフェイス（表示装置）の具体的な実施例を示す図である。

Claims (11)

1. 屋外の作業場に設置された、可動の破砕装置（３，４）及び／または篩い装置（５）と、該装置から隔たった制御地点（２）に設けたユーザー・インターフェイスとを含む鉱物材料の処理設備であって、前記装置は、該装置を制御し該装置の状態に関する測定データを得るためのアクチュエータとセンサとを備え、前記ユーザー・インターフェイスは前記アクチュエータに接続されていて、
   前記ユーザー・インターフェイス（１１）が、前記装置のセンサ及びアクチュエータを接続し、またトランシーバ・コネクション（１０）を含むフィールド・バス（６）に、ワイヤレスで接続され、また該ユーザー・インターフェイス（１１）が自身の別個のトランシーバ・コネクション（１１ｃ）を含み、このトランシーバ・コネクションは、前記フィールド・バス（６）のコネクション（１０）と、ワイヤレスのデータ伝送通信を行っており、更に、該ユーザー・インターフェイスが、装置の状態データを表示するための表示スクリーン（１１ａ）と、前記アクチュエータを操作するためのキー及び又はボタン（１１ｂ）とを含むことを特徴とする、処理設備。
2. 前記破砕装置は自走式であることを特徴とする請求項１に記載の処理設備。
3. 前記ユーザー・インターフェイス（１１）がポータブルな表示装置であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の処理設備。
4. 前記表示装置（１１）が、前記制御地点（２）における該装置の位置に該装置（１１）を固定し、また取り外すためのクイック接続コネクタ（１２）を含むことを特徴とする、請求項３に記載の処理設備。
5. 前記制御地点（２２）が、可動の材料供給装置（１）のキャビン内にあることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の処理設備。
6. 前記制御地点（２）が掘削機のキャビン内にあることを特徴とする請求項５に記載の処理設備。
7. 同じ表示装置（１１）が、ワイヤレスで、作業場における２台以上の装置（３，４，５）の別々のフィールド・バス（６）に、または該装置（３，４，５）の間で共通のフィールド・バス（６）に接続されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の設備装置。
8. 前記装置の少なくとも一つが、破砕装置（３，４）であり、該装置の少なくとも一つが篩い装置（５）であることを特徴とする、請求項７に記載の処理設備。
9. 前記表示装置（１１）が、前記作業場における２台以上の装置の動作データを同時に表示するために接続されていることを特徴とする、請求項７または８に記載の処理設備。
10. 前記処理設備は、前記制御地点（２）における表示装置（１１）に加えて、前記トランシーバ・コネクション（１０）と並列に、装置のフィールド・バス（６）に接続される固定のユーザー・インターフェイス（９）を含むことを特徴とする請求項第１ないし９のいずれかに記載の処理設備。
11. 前記フィールド・バス（６）と前記トランシーバ・コネクション（１０）とが、互いに、プラグ・アンド・ソケット結合によって、接続されていることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の処理設備。