JP3546081B2 - バケットエレベータの掘削装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はバケットエレベータの掘削装置に関し、特に船積みされた鉱石等のバラ荷を荷揚げするアンローダに適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５はバケットエレベータ式アンローダに備えられた従来技術に係るバケットエレベータの掘削装置の下部側面図、図６は図５に示す掘削装置の側面全体を概念的に示す説明図である。両図において、１′はエレベータコラム、２′は揺動フレーム、２ａ′は上半部揺動フレーム、２ｂ′は掘削部伸縮シリンダ、２ｃ′は下半部スライドフレーム、３′，６′は軸、５′は掘削フレーム、７′は水平保持シリンダ、８′，９′，１０′はガイドスプロケット、１２′はバケットチェーンエレベータ、１２ａ′はバケット、１２ｂ′はバケットチェーン、２０′は油圧モータであるバケット駆動モータ、２１′は駆動スプロケット、２２′は油圧センサである。
【０００３】
これらのうち揺動フレーム２′は上半部揺動フレーム２ａ′と下半部スライドフレーム２ｃ′とを有してなるものであり、上半部揺動フレーム２ａ′がエレベータコラム１′の下端部に軸３′を介して揺動可能に支持されると共に、下半部スライドフレーム２ｃ′が上半部揺動フレーム２ａ′の内側に設けられた掘削部伸縮シリンダ２ｂ′の伸縮により上半部揺動フレーム２ａ′の長手方向に沿ってスライドする。傾転シリンダ４′は、両端がエレベータコラム１′の下端部と上半部揺動フレーム２ａ′の下端部とに各々連結されている。従ってこの傾転シリンダ４′の伸縮により揺動フレーム２′全体が軸３′を中心として揺動される。
【０００４】
掘削フレーム５′は、後端部（図５中右端部）が揺動フレーム２′の下端部（即ち下半部スライドフレーム２ｃ′の下端部）に軸６′を介して連結され、揺動フレーム２′と共に略Ｌ字状を成している。また掘削フレーム５′は、この掘削フレーム５′の中央部と下半部スライドフレーム２ｃ′の中央部とに両端が各々連結された水平保持シリンダ７′の伸縮により、揺動フレーム２′の揺動角度に係わらず常に水平に保持される。
【０００５】
ガイドスプロケット８′，９′，１０′は、掘削フレーム５′の両端部及び揺動フレーム２′の上端部に各々回転可能に設けれており、バケットチェーンエレベータ１２′が、矢印Ａ′で示す方向にこれらのガイドスプロケット８′，９′，１０′を順に経由してエレベータコラム１内へと循環移動するよう案内する。
【０００６】
駆動スプロケット２１′はバケットチェーンエレベータ１２′を駆動するスプロケットであって、エレベータコラム１′の上端部に設けられており、バケット駆動モータ２０′によって駆動される。即ちこのバケット駆動モータ２０′によって駆動スプロケット２１′を駆動することにより、前述の如くバケットチェーンエレベータ１２′を矢印Ａ′方向に循環移動せしめる。
【０００７】
バケットチェーンエレベータ１２′は、駆動スプロケット２１′及びガイドスプロケット８′，９′，１０′と係合して前述の如く矢印Ａ方向に循環移動するバケットチェーン１２ｂ′と、このバケットチェーン１２ｂ′に所定の間隔で複数取付けられバケットチェーン１２ｂ′と共に循環移動するバケット１２ａ′とを有してなるものである。
【０００８】
油圧センサ２２′はバケット駆動モータ２０に備えられており、バケット駆動モータ２０にかかる負荷、即ちバケットチェーンエレベータ１２′にかかる負荷（この負荷に相当する油圧）を検出し、検出信号を図示しない制御部へ出力する。制御部では、油圧センサ２２′の検出値に基づいて掘削装置の横送り速度を制御する。
【０００９】
従って上記構成のバケットエレベータの掘削装置によれば、船倉口から船倉内へ掘削部を進入させた後、バケットチェーンエレベータ１２′を循環移動させると共に掘削装置を横送りすることにより、船倉内のバラ荷１４を、バケット１２ａ′で掘削して掬い取った後上方へと搬送しこれをエレベータコラム１′の上端部において払出すようにして荷揚げする。かかる荷揚げは、まず図５中の実線（但しバケットチェーンエレベータ１２′は一点鎖線）で示すように揺動フレーム１２′と掘削フレーム５′とが略Ｌ字状を成す状態にして船倉内中央部付近のバラ荷１４の荷揚げから行い、順次、図５中の二点鎖線で示すように水平保持シリンダ７′を伸長して掘削フレーム５′を水平に保持しつつ傾転シリンダ４′を縮めて揺動フレーム２を前方に揺動した状態にして、船倉内周辺部及び船倉の壁１３付近のバラ荷１４の荷揚げを行う。
【００１０】
このとき掘削装置の横送り速度は、油圧センサ２２′の検出値に基づき制御部によって制御される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術に係るバケットエレベータの掘削装置では、バケットチェーンエレベータ１２′にかかる全負荷、即ち掘削力や持上力を合計した負荷を検出する油圧センサ２２′の検出値のみに基づいて掘削装置の横送り走度を制御しているため、バケットチェーン張力や掘削力等の個々の負荷が把握されず、充分なバラ荷１４の定量払出し制御（荷役量一定制御）を行うことができなかった。このため掘削装置の運転効率の低下を招いていた。
【００１２】
従って本発明は上記従来技術に鑑み、バケットチェーン張力や掘削力等の個々の負荷を把握して確実に定量払出し制御を行うことができるバケットエレベータの掘削装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１の構成は、上端部がエレベータコラムの下端部に支持された第１のフレームと、
両端にガイドスプロケットを各々有すると共に、中央部が前記第１のフレームの下端部に俯仰動作可能に支持されて前記第１のフレームと共に略逆Ｔ字状を成す第２のフレームと、
一端が前記第１のフレームの中央部に連結されると共に他端が前記第２のフレームの端部に連結され、前記第２のフレームを俯仰駆動して水平に保持する水平保持シリンダと、
前記ガイドスプロケットを経由して前記エレベータコラム内へと循環移動することにより、掘削したバラ荷を搬送して払出しするバケットチェーンエレベータと、
駆動スプロケットを駆動して、この駆動スプロケットにより前記バケットチェーンエレベータを循環移動せしめるバケット駆動モータと、
前記バケット駆動モータと水平保持シリンダとに各々設けられ、これらの作動流体圧力を検出する圧力センサと、
掘削部のバケットチェーン張力を検出するよう掘削部に設けられたロードセルと、
このロードセル及び前記圧力センサの検出値に応じて、前記バケットチェーンエレベータが定量払い出しを行うよう掘削装置の横送り速度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また上記目的を達成する本発明の第２の構成は、上記第１の構成において、制御手段が、水平保持シリンダに備えた圧力センサの検出値とロードセルの検出値とから算出した掘削力と掘削力目標値とを第１の比較演算部にて比較演算しこの比較演算結果に基づいて速度目標値を定め掘削装置の横送り速度が前記速度目標値となるよう制御する一方、算出された前記掘削力とバケット駆動モータに備えた圧力センサの検出値とから算出した持上力と持上力目標値とを第２の比較演算部にて比較演算しこの比較演算結果に基づいて前記掘削力目標値を順次更新することを特徴とする。
【００１５】
また上記目的を達成する本発明の第３の構成は、上記第２の構成において、制御手段の第１の比較演算部が、算出した掘削力と掘削力目標値との差を求める第１の比較部とこの差に基づいてＰＩ制御する第１のＰＩ制御部とを有するものであると共に、制御手段の第２の比較演算部が、算出した持上力と持上力目標値との差を求める第２の比較部とこの差に基づいてＰＩ制御する第２のＰＩ制御部とを有するものであることを特徴とする。
【００１６】
【作用】
上記構成の本発明によれば、圧力センサとロードセルの検出値に基づいてバケットチェーンエレベータの個々の負荷、即ち、持上力、掘削力及びバケットチェーン張力が把握されるめ、この圧力センサとロードセルの検出値に基づく掘削装置の横送り走度制御によって確実に所定の定量払い出し制御が行われる。また制御手段に第１及び第２のＰＩ制御部を備えることにより、上記制御がスムーズに行われる。
【００１７】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１はバケットエレベータ式アンローダに備えられた本発明の実施例に係るバケットエレベータの掘削装置の下部側面図、図２は図１に示す掘削装置の側面全体を概念的に示す説明図、図３は図１に示す掘削装置に備えた制御部の制御ブロック図、図４は図１に示す掘削装置に備えた制御部の動作を示すフローチャートである。
【００１９】
図１及び図２において、１はエレベータコラム、２は揺動フレーム、２ａは上半部揺動フレーム、２ｂは掘削部伸縮シリンダ、２ｃは下半部スライドフレーム、３，１５は軸、５は掘削フレーム、７は水平保持シリンダ、８，９，１０はガイドスプロケット、１２はバケットチェーンエレベータ、１２ａはバケット、１２ｂはバケットチェーン、２０は油圧モータであるバケット駆動モータ、２１は駆動スプロケット、２２，２３は油圧センサ、２４はロードセル、２５は制御部である。
【００２０】
これらのうち揺動フレーム２は上半部揺動フレーム２ａと下半部スライドフレーム２ｃとを有してなるものであり、上半部揺動フレーム２ａがエレベータコラム１の下端部に軸３を介して揺動可能に支持されると共に、下半部スライドフレーム２ｃが上半部揺動フレーム２ａの内側に設けられた掘削部伸縮シリンダ２ｂの伸縮により上半部揺動フレーム２ａの長手方向に沿ってスライドする。傾転シリンダ４は、両端がエレベータコラム１の下端部と上半部揺動フレーム２ａの下端部とに各々連結されている。従ってこの傾転シリンダ４の伸縮により揺動フレーム２全体が軸３を中心として揺動される。
【００２１】
掘削フレーム５は、中央部が揺動フレーム２の下端部（即ち下半部スライドフレーム２ｃの下端部）に軸１５を介して連結され、揺動フレーム２と共に略逆Ｔ字状を成している。また掘削フレーム５は、この掘削フレーム５の後端部（図１中右端部）と下半部スライドフレーム２ｃの中央部とに両端が各々連結された水平保持シリンダ７の伸縮により、揺動フレーム２の揺動角度に係わらず常に水平に保持される。
【００２２】
ガイドスプロケット８，９，１０は、掘削フレーム５の両端部及び揺動フレーム２の上端部に各々回転可能に設けれており、バケットチェーンエレベータ１２が、矢印Ａで示す方向にこれらのガイドスプロケット８，９，１０を順に経由してエレベータコラム１内へと循環移動するよう案内する。
【００２３】
駆動スプロケット２１はバケットチェーンエレベータ１２を駆動するスプロケットであって、エレベータコラム１の上端部に設けられており、バケット駆動モータ２０によって駆動される。即ちこのバケット駆動モータ２０によって駆動スプロケット２１を駆動することにより、前述の如くバケットチェーンエレベータ１２を矢印Ａ方向に循環移動せしめる。
【００２４】
バケットチェーンエレベータ１２は、駆動スプロケット２１及びガイドスプロケット８，９，１０と係合して前述の如く矢印Ａ方向に循環移動するバケットチェーン１２ｂと、このバケットチェーン１２ｂに所定の間隔で複数取付けられバケットチェーン１２ｂと共に循環移動するバケット１２ａとを有してなるものである。
【００２５】
油圧センサ２２，２３は、バケット駆動モータ２０及び水平保持シリンダ７に各々備えられており、バケット駆動モータ２０及び水平保持シリンダ７の作動油圧を検出することによりこれらにかかる負荷を各々検出し、各検出信号を制御部２５へ出力する。即ち油圧センサ２２によってバケットチェーンエレベータ１２の持上力と掘削力とを合計した負荷（持上力相当圧力＋掘削力相当圧力）を検出し、油圧センサ２３によってバケットチェーンエレベータ１２の掘削力とチェーン張力とを合計した負荷（掘削力相当圧力＋チェーン張力相当圧力）を検出する。ロードセル２４は、掘削部のガイドスプロケット８に設けられており、この掘削部のバケットチェーン１２ｂの張力を検出し、検出信号を制御部２５へ出力する。
【００２６】
制御部２５では、油圧センサ２２，２３及びロードセル２４の検出値に基づいて掘削装置の横送り速度を制御する。この制御部２５の制御の詳細を図３及び図４に基づいて以下に説明する。なお図３において、３０は持上力目標値、３１は持上力実測値（詳しくは実測値に基づく算出値）、３２，３６は比較部、３３，３７はＰＩ（比例積分）制御部、３４は掘削力目標値、３５は掘削力実測値（詳しくは実測値に基づく算出値）、３８は横送り速度目標値である。
【００２７】
まず始めに持上力目標値（即ち払出し量目標値）３０及び掘削力目標値３４を入力して設定する（Ｓ１，Ｓ７，Ｓ１０参照）。なおここでの掘削力目標値３４は初期値であって、詳細を後述するように以後順次更新される。これらの目標値を設定した後、油圧センサ２２，２３及びロードセル２４から検出信号を入力する（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４参照）。
【００２８】
続いて油圧センサ２３の検出値（掘削力相当圧力＋チェーン張力相当圧力）とロードセル２４の検出値（チェーン張力相当圧力）とから、自重によるモーメントや自重等を考慮して掘削力３５を算出（Ｓ５参照）し、この算出した掘削力３５と掘削力目標値３４とを比較演算（Ｓ１１参照）、即ち比較部３６にて両者の差を求めると共にこの差に基づきＰＩ制御部３７にてＰＩ制御し、このＰＩ制御結果から横送り速度目標値３８を定め（Ｓ１２参照）、掘削装置の横送り速度がこの速度目標値３８となるよう制御する。
【００２９】
一方、上記の算出された掘削力と油圧センサ２２の検出値（持上力相当圧力＋掘削力相当圧力）とから持上力３１を算出し（Ｓ６参照）、この算出した持上力３１と持上力目標値３０とを比較演算（Ｓ８参照）、即ち比較部３２にて両者の差を演算すると共にこの差に基づきＰＩ制御部３３にてＰＩ制御し、このＰＩ制御結果を新たな掘削力目標値として掘削力目標値３４を順次更新する（Ｓ９，Ｓ１０参照）。以後引続き、このようにして順次更新される掘削力目標値３４と上記のようにして順次算出される掘削力３５とに基づき上記のように掘削装置の横送り速度制御を運転が終了するまで行う（Ｓ５，Ｓ１０〜Ｓ１５参照）。
【００３０】
従って上記構成のバケットエレベータの掘削装置によれば、船倉口から船倉内へ掘削部を進入させた後、バケットチェーンエレベータ１２を循環移動させると共に掘削装置を横送りすることにより、船倉内のバラ荷１４を、バケット１２ａで掘削して掬い取った後上方へと搬送しこれをエレベータコラム１の上端部において払出すようにして荷揚げする。かかる荷揚げは、まず図１中の実線（但しバケットチェーンエレベータ１２は一点鎖線）で示すように揺動フレーム１２と掘削フレーム５とが略逆Ｔ字状を成す状態にして船倉内中央部付近のバラ荷１４の荷揚げから行い、順次、図１中の二点鎖線で示すように水平保持シリンダ７を縮めて掘削フレーム５を水平に保持しつつ傾転シリンダ４を縮めて揺動フレーム２を前方に揺動した状態にして、船倉内周辺部及び船倉の壁１３付近のバラ荷１４の荷揚げを行う。
【００３１】
このとき掘削装置の横送り速度は、油圧ンサ２２，２３及びロードセル２４の検出値に基づき制御部２５によって制御する。即ち図３に示すように掘削装置の横送り速度が速度目標値３８に等しくなるように制御され、これによって掘削力３５が掘削力目標値３４に等しくなると共に、持上力３１が持上力目標値３０に等しくなる。かくして、掘削装置の横送り速度を最適な横送り速度（速度目標値３８）に制御することができるため掘削装置の運転効率が向上すると共に、掘削装置の横送り速度を最適な横送り速度に制御することによりバケットチェーンエレベータ１２の持上力３１を持上力目標値３０に確実に一致させることができる。即ち持上力とバラ荷１４の払出し量との間には相関があり、持上力から払出し量が計算できることから、所定の払出し量となる持上力を計算しこの持上力を持上力目標値３０として予め設定しているため、持上力３１がこの持上力目標値３０に一致することにより払出し量が所定の一定量となり、その結果確実に定量払出し制御を行うことができる。またＰＩ制御部３３，３７を有するため上記制御がスムーズに行なわれる。
【００３２】
なお上記実施例ではロードセル２４をガイドスプロケット８に設けているが、勿論これに限定するものではなく、掘削部のチェーン張力が検出可能な任意の位置に設けることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上実施例と共に具体的に説明したように本発明によれば、バケット駆動モータと水平保持シリンダとに各々設けた圧力センサの検出値及び掘削部に設けたロードセルの検出値に基づいて、掘削装置の横送り速度が最適な横送り速度となるよう制御することができるため掘削装置の運転効率が向上すると共に、このような最適な横送り速度となるよう制御することによりバラ荷の払出し量を一定にすることができ確実に定量払出し制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バケットエレベータ式アンローダに備えられた本発明の実施例に係るバケットエレベータの掘削装置の下部側面図である。
【図２】図１に示す掘削装置の側面全体を概念的に示す説明図である。
【図３】図１に示す掘削装置に備えた制御部の制御ブロック図である。
【図４】図１に示す掘削装置に備えた制御部の動作を示すフローチャートである。
【図５】バケットエレベータ式アンローダに備えられた従来技術に係るバケットエレベータの掘削装置の下部側面図である。
【図６】図５に示す掘削装置の側面全体を概念的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ エレベータコラム
２ 揺動フレーム
２ａ 上半部揺動フレーム
２ｂ 掘削部伸縮シリンダ
２ｃ 下半部スライドフレーム
３，１５ 軸
４ 傾転シリンダ
５ 掘削フレーム
７ 水平保持シリンダ
８，９，１０ ガイドスプロケット
１２ バケットチェーンエレベータ
１２ａ バケット
１２ｂ バケットチェーン
２０ バケット駆動モータ
２１ 駆動スプロケット
２２，２３ 油圧センサ
２４ ロードセル
２５ 制御部
２４ ロードセル
３０ 持上力目標値
３１ 持上力
３２，３６ 比較部
３３，３７ ＰＩ制御部
３４ 掘削力目標値
３５ 掘削力
３８ 横送り速度目標値

Claims (3)

1. 上端部がエレベータコラムの下端部に支持された第１のフレームと、
   両端にガイドスプロケットを各々有すると共に、中央部が前記第１のフレームの下端部に俯仰動作可能に支持されて前記第１のフレームと共に略逆Ｔ字状を成す第２のフレームと、
   一端が前記第１のフレームの中央部に連結されると共に他端が前記第２のフレームの端部に連結され、前記第２のフレームを俯仰駆動して水平に保持する水平保持シリンダと、
   前記ガイドスプロケットを経由して前記エレベータコラム内へと循環移動することにより、掘削したバラ荷を搬送して払出しするバケットチェーンエレベータと、
   駆動スプロケットを駆動して、この駆動スプロケットにより前記バケットチェーンエレベータを循環移動せしめるバケット駆動モータと、
   前記バケット駆動モータと水平保持シリンダとに各々設けられ、これらの作動流体圧力を検出する圧力センサと、
   掘削部のバケットチェーン張力を検出するよう掘削部に設けられたロードセルと、
   このロードセル及び前記圧力センサの検出値に応じて、前記バケットチェーンエレベータが定量払い出しを行うよう掘削装置の横送り速度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするバケットエレベータの掘削装置。
2. 請求項１に記載するバケットエレベータの掘削装置において、
   制御手段が、水平保持シリンダに備えた圧力センサの検出値とロードセルの検出値とから算出した掘削力と掘削力目標値とを第１の比較演算部にて比較演算しこの比較演算結果に基づいて速度目標値を定め掘削装置の横送り速度が前記速度目標値となるよう制御する一方、算出された前記掘削力とバケット駆動モータに備えた圧力センサの検出値とから算出した持上力と持上力目標値とを第２の比較演算部にて比較演算しこの比較演算結果に基づいて前記掘削力目標値を順次更新することを特徴とするバケットエレベータの掘削装置。
3. 請求項２に記載するバケットエレベータの掘削装置において、
   制御手段の第１の比較演算部が、算出した掘削力と掘削力目標値との差を求める第１の比較部とこの差に基づいてＰＩ制御する第１のＰＩ制御部とを有するものであると共に、制御手段の第２の比較演算部が、算出した持上力と持上力目標値との差を求める第２の比較部とこの差に基づいてＰＩ制御する第２のＰＩ制御部とを有するものであることを特徴とするバケットエレベータの掘削装置。

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