JP3910661B2 - 連続アンローダの定量掻取装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶等に荷積みされたバラ物を掻き取って揚荷する連続アンローダに係り、特に、荷揚能力を一定とするための連続アンローダの定量掻取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
連続アンローダは、図4に示すように、鉛直に配置されたエレベータ部1bとその下端より水平に延出された掻取部1aとにバケットコンベヤ11を無端状に巻き掛けてなるバケットエレベータ1を有し、そのバケットエレベータ1を駆動させながら掻取部1aを横送りさせてバラ物7を掻き取るものである。
【0003】
詳しくは、連続アンローダは、バケットエレベータ1を船舶2のハッチ口3から船倉4内に挿入した後、走行部5の走行とアーム6a,6bの旋回俯仰とバケットエレベータ1の鉛直軸廻りの回転とにより、掻取部1aを紙面裏表方向に横送りさせ、船倉4内のバラ物7(石炭、鉄鋼石等)を層状に掻き取り、エレベータ部1bを通じて揚荷するものである。
【0004】
ここで、揚荷されたバラ物7の後処理等を考えれば、単位時間当たりの荷揚げ量(荷揚げ能力)を一定とすることが好ましい。そのため、従来、バケットエレベータ1の上部スプロケット8の駆動油圧モータの圧力値を検出し、その圧力値に応じて掻取部1aの横送り速度を適宜変化させ、荷揚げ量を定量にコントロールしていた。
【0005】
すなわち、上記油圧モータの圧力値が予め定められた設定値よりも大きければ、掻取部1aにおけるバラ物7の掻取量が過剰であると考えられるため掻取部1aの横送り速度を低め、逆に圧力値が設定値より小さければ掻取量が足りないと考えられるため掻取部1aの横送り速度を高める制御を行い、荷揚げ量を定量にコントロールしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような定量掻取制御では、スプロケット8を駆動する油圧モータには、「掻取部1aにおけるバラ物7の掘削力(掻取重量)+エレベータ部1bにおけるバラ物7の持上力(持上重量)」が加わるため、本来必要である掻取部1aにおける掻取重量のみを検出することができない。
【0007】
よって、例えばスプロケット8の油圧モータの圧力値が大きくなっても、それが現在掘削中の掻取部1aにおける掻取重量が大きくなったことに因るものなのか、その前の掘削結果であるエレベータ部1bにおける持上重量が大きくなったたことに因るものなのかが判断できない。
【0008】
正確な定量制御のためには、掻取部1aにおける現在の掻取重量のみを検出し、それに基づいて掻取部1aの横送り速度を調節することが必要であるが、従来の定量掻取制御では「現在の掘削重量+それ以前の掘削重量」を基準としているため、荷揚げ量を正確に定量制御することが困難であった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
以上の事情を考慮して創作された本発明は、鉛直に配置されたエレベータ部とその下端より水平に延出された掻取部とにバケットコンベヤを巻き掛け、該バケットコンベヤを循環させながら上記掻取部を横送りさせてバラ物を掻き取る連続アンローダの定量掻取装置において、上記掻取部が、先端側と根元側とに夫々スプロケットが軸支されて水平方向に伸縮可能な伸縮フレームを有し、上記エレベータ部に上記掻取部を昇降自在に吊下すると共に、掻取部の上昇時にその掻取部の長さを長く下降時に短く変更するため、一端が上記エレベータ部の下部に枢支され他端が上記伸縮フレームの先端側に枢支された第1アームと、一端が上記第1アームの略中央部に枢支され他端が上記伸縮フレームの根元側に枢支された第2アームと、一端が上記第2アームの中間部に枢支され他端が上記エレベータ部の下部に枢支された第3アームとを有するリンク機構と、該リンク機構に接続され上記掻取部の高さを変化させると共にその高さを保持する油圧シリンダと、上記掻取部に加わる掘削反力によって上記油圧シリンダに生じるシリンダ圧力と予め定められた設定圧力とを比較し、シリンダ圧力が設定圧力より大きいときには掻取部の横送り速度を低くし及び/又は掘削深さを浅くし、シリンダ圧力が設定圧力より小さいときには横送り速度を高くし及び/又は掘削深さを深くする制御手段とを備え、上記設定圧力が、上記掻取部の長さの変化に拘わらず単位時間当たりの荷揚げ量が一定となるように、上記掻取部の長さが長くなって短いときよりもその掻取部におけるバケット数が多くなるに伴って大きくなるように設定されて構成されている。
【0010】
上記構成によれば、掻取部における掻取重量が、掘削反力としてリンク機構を介し油圧シリンダに伝達される。よって、油圧シリンダに加わる掘削反力に応じて制御手段が掻取部の横送り速度及び/又は掘削深さを調節することにより、掻取部における現在の掻取重量のみに基づいて(それ以前の掻取結果であるエレベータ部の持上重量とは全く無関係に)定量掻取制御ができる。この結果、荷揚げ量を正確に自動定量制御できる。
具体的には、掻取部に加わる掘削反力によって上記油圧シリンダに生じるシリンダ圧力と予め定められた設定圧力とを比較し、シリンダ圧力が設定圧力より大きいときには掻取部の横送り速度を低くし及び/又は掘削深さを浅くし、シリンダ圧力が設定圧力より小さいときには横送り速度を高くし及び/又は掘削深さを深くする。
掻取り部は、下降するとリンク機構によってその長さが長くなるところ、掻取部の長さが長くなって短いときよりもその掻取部におけるバケット数が多くなるに伴って、単位時間当たりの荷揚げ量が一定となるように上記設定圧力が大きくなるように設定されているので、掻取部におけるバケット数の違いに拘わらず定量掻取が実現できる。
【0011】
上記制御手段は、上記掻取部の長さの変化に応じて単位時間当たりの荷揚げ量が一定となるような上記シリンダ圧力が記憶されたマップを有し、上記掻取部の長さを検出するセンサから得られた実際の掻取部の長さを上記マップに入力して対応するシリンダ圧力を求め、この対応するシリンダ圧力と上記油圧シリンダのシリンダ圧力を検出するセンサから得られた実際のシリンダ圧力とを比較し、実際のシリンダ圧力が対応するシリンダ圧力に近付くように上記掻取部の横送り速度及び/又は掘削深さを変更するものであってもよい。
【0012】
上記制御手段は、上記実際のシリンダ圧力が上記対応するシリンダ圧力の90%〜110%のとき、上記掻取部の横送り速度及び/又は掘削深さを変更しないものであってもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【0014】
連続アンローダは、図4に示すように、埠頭9上を岸壁10に沿って走行する走行部5と、走行部5に旋回自在かつ俯仰自在に設けられたアーム6a,6bと、アーム6a,6bの一端に回転自在に吊下されたバケットエレベータ1とを備えている。バケットエレベータ1は、鉛直方向に配置されたエレベータ部1bとその下端より水平方向に延出された掻取部1aとにバケットコンベヤ11を巻き掛けて構成されている。
【0015】
かかる連続アンローダは、バケットエレベータ1を船舶2のハッチ口3から船倉4内に挿入した後、バケットコンベヤ11を循環させながら、適宜走行部5を走行させアーム6a,6bを旋回俯仰させバケットエレベータ1を鉛直軸廻りに回転させることにより、掻取部1aを紙面裏表方向に横送りさせ、船倉4内のバラ物7(石炭、鉄鋼石等)を層状に掻き取り(サイドカッテング)、上部スプロケット8および反転スプロケット12で各バケット13を反転させ、アーム6b内のコンベヤ(図示せず)を介して揚荷するものである。
【0016】
上記掻取部1aの詳細を図5に示す。図示するように、エレベータ部1bの外郭を形成し、その内部をバケットコンベヤ11が通過するエレベータケーシング14の下端部には、固定フレーム15が設けられている。固定フレーム15には、リンク機構16を介して掻取部1aが昇降自在に吊下されている。掻取部1aは、先端スプロケット17と根元スプロケット18とこれらを近接離間移動自在に支持する伸縮フレーム19とから構成されている。
【0017】
リンク機構16は、伸縮フレーム19の外筒部材19aと固定フレーム15とに枢支された第1アーム20と、第1アーム20の略中央部と伸縮フレーム19の内筒部材19bとに枢支された第2アーム21と、第2アーム21の中間部と固定フレーム15とに枢支された第3アーム22とから構成されており、図6に示すように掻取部1aを昇降自在に吊下する。ここで、掻取部1aが下がったときにはスプロケット17,18の間隔(長さL)が狭まり、掻取部1aが上がったときにはスプロケット17,18の間隔(長さL)が広がるようになっている。掻取部1aの長さLを可変とすると共にチェーン23の弛みを防止するためである。
【0018】
第1アーム20と固定フレーム15との間には、掻取部1aの高さを変化させると共にその高さを保持するアクチュエータとしての油圧シリンダ24が介設されている。なお、油圧シリンダ24は、第2アーム21と固定フレーム15との間、第3アーム22と固定フレーム15との間に設けてもよい。図6に示すように、油圧シリンダ24を伸長させると掻取部1aが長くなりつつ上昇し、油圧シリンダ24を収縮させると掻取部1aが短くなりつつ下降する。油圧シリンダ24は、図1に示す油圧回路25によって伸縮制御される。
【0019】
油圧シリンダ24を伸長させるときは、油圧回路25のバルブ26を閉じてタンク27内のオイルをポンプ28で油圧シリンダ24のシリンダ室24a内に供給する。すると、その油圧によって油圧シリンダ24のロッド部24bが伸長し、掻取部1aが「その自重+バケット13内の掻取重量」に打ち勝って持ち上げられる。油圧シリンダ24を収縮させるときには、ポンプ28を停止してバルブ26を開く。すると、掻取部1aは、「その自重+バケット13内の掻取重量」によって図6に示すように下降し、シリンダ室24a内のオイルがタンク27内に返送される。図中29は逆止弁である。
【0020】
掻取部1aを所望の高さ(長さ)に保持するときには、ポンプ28の作動中に掻取部1aの高さ(長さ)を第3アーム22の枢支点30に設けられた角度センサ31で検出し、所望の高さ(長さ)になったときにポンプ28を停止すると共にバルブ26を閉じ、シリンダ室24a内の圧力をロック状態とすればよい。この状態で掻取部1aを横送りすると、掻取部1aのバケット13による掘削反力が、リンク機構16を介して油圧シリンダ24に伝達される。例えば、掘削反力が大きくなればロック状態のシリンダ室24a内の圧力が高まり、掘削反力が小さくなればロック状態のシリンダ室24a内の圧力が低まる。
【0021】
よって、そのシリンダ室24aに加わる圧力に応じて掻取部1aの横送り速度を調節すれば、掻取部1aの掘削反力を一定に制御することができる。掻取部1aの横送り速度を変化させると、掻取部1aにおける各バケット13の掻取重量すなわち掘削反力が変化するからである。このように、掘削反力を一定に制御できるということは、掻取部1aにおけるバケット13の掻取重量を一定に制御できるということであり、定量掻取制御が行える。ここで、上記シリンダ室24aに加わる圧力は、掻取部1aにおける現在の掻取重量のみが加わり、それ以前の掻取結果であるエレベータ部1bの持上重量とは全く無関係である。よって、正確な定量掻取制御ができる。
【0022】
このような定量掻取制御は、図1〜図3に示す制御手段32によってなされる。制御手段32は、図1に示すように油圧回路25に接続されシリンダ室24aに加わる圧力Pを検出する圧力センサ33と、第3アーム22の枢支点30に設けられその回動角度に基づいて掻取部1aの長さLを検出する角度センサ31とを有している。なお、角度センサ31の代わりに油圧シリンダ24の伸縮長さを検出するセンサを設け、それに基づいて掻取部1aの長さLを検出するようにしてもよい。
【0023】
これらセンサ31,33の出力P,Lは、マップ34に入力され、マップ34に描かれた荷揚げ能力一定曲線Xと対比される。この曲線Xは、掻取部1aの長さLを変化させた場合に、単位時間当たりの荷揚げ量(荷揚げ能力)が一定となるようなシリンダ室24aの圧力Pを決定する曲線である。この曲線Xは、実験またはシミュレーションによって決定されるが、長さLが長くなると圧力Pが大きくなり、長さLが短くなると圧力Pが小さくなる。その理由は次の通りである。
【0024】
荷揚げ能力を一定(例えば全能力の80%)とするためには、チェーン23の周回速度が一定であれば、掻取部1aの長さLの長短に拘らず、個々のバケット13の掻取量を一定(例えばバケット容量の80%)にすればよい。各バケット13内のバラ物7は、図4に示すように長さLとは無関係に上部スプロケット8にて1個ずつ反転され、荷揚げされるからである。他方、長さLが長くなると掻取部1aのバケット13の数が多くなり、長さLが短くなると掻取部1aのバケット13の数が少なくなる。
【0025】
よって、掻取部1aの長さLの変化に拘らず個々のバケット13の掻取量を一定とするためには、長さLが長くなって掻取部1aのバケット13の数が多くなれば圧力Pを大きくし、逆に長さLが短くなって掻取部1aのバケット13の数が少なくなれば圧力Pを小さくすればよい。このため曲線Xが右肩上がりとなるのである。また、曲線Xの変化が非線形なのは、掻取部1aにおけるバケット13の掻取重量がリンク機構16のレバー比で非線形に変換されて、油圧シリンダ24に加わるからである。
【0026】
さて、上記マップ34に長さLが入力されると、曲線Xによって荷揚げ能力一定となる設定圧力Paが決定される。そして、図2に示すように、その設定圧力Paと圧力センサ33から得られたシリンダ圧力Pとを比較し、シリンダ圧力Pが設定圧力Paの90%以下なら掻取部1aにおける個々のバケット13の掻取量が不十分と考えられるため、掻取部1aの横送り速度が増速補正される。逆に、シリンダ圧力Pが設定圧力Paの 110%以上なら掻取部1aにおける個々のバケット13の掻取量が過剰と考えられるため、掻取部1aの横送り速度が減速補正される。また、シリンダ圧力Pが設定圧力Paの±10%以内なら掻取部1aにおける個々のバケット13の掻取量が適正と考えられるため、掻取部1aの横送り速度が現状維持される。なお、判断に±10%の幅を設けているのでハンチングが防止される。
【0027】
具体例をあげれば、図3に示すように、掻取部1aの長さLが 5.0mの場合、曲線Xによれば荷揚げ能力一定となる設定圧力Paは3.1Kg/cm2 となる。よって、圧力センサ33から得られた実際のシリンダ圧力Pが図中三角印Aで示すように2.0Kg/cm2 であれば、掻取部1aにおける個々のバケット13の掻取量が不十分と考えられるため、掻取部1aの横送り速度が増速補正される。補正量は、Pa−Pに比例させる。逆に、圧力センサ33から得られた実際のシリンダ圧力Pが図中四角印Bで示すように4.0Kg/cm2 であれば、掻取部1aにおける個々のバケット13の掻取量が過剰と考えられるため、掻取部1aの横送り速度が同様に減速補正される。
【0028】
すなわち、長さLが 5.0mの場合、仮想線35上においてシリンダ圧力Pが設定圧力3.1Kg/cm2 より 110%以上大きければ横送り速度を下げ、シリンダ圧力Pが設定圧力3.1Kg/cm2 より90%以下小さければ横送り速度を上げ、仮想線35上を曲線Xに近付ける制御を行う。また、図4において、船倉4の奥まで掻き取る場合等、掻取部1aの長さLを掻取中に変化させる場合には、図3に仮想線36で示すように、能力一定となる設定圧力Paも変化することになる。よって、この場合、設定圧力Paは、3.3Kg/cm2 となり、この圧力とシリンダ圧力Pとが比較される。
【0029】
このような演算は、マップ34からの出力を受ける演算器37によって行われる(図1参照)。演算器37によって算出された掻取部1aの補正後の横送り速度指令値は、図4における走行部5の移動やアーム6a,6bの旋回俯仰やバケットエレベータ1の鉛直軸廻り回転等の各モーションの速度指令値に分解され、各モーションの駆動装置38に入力される。このようにして、各駆動装置38が分解された速度指令値に基づいてそれぞれ制御されることにより、掻取部1aが補正後の速度で横送りされ、正確な自動定量掻取制御が達成されるのである。
【0030】
なお、掻取部1aにおける個々のバケット13の掻取重量は、横送り速度のみならず掻取深さによっても変化する。よって、上記圧力センサ33により検出されたシリンダ室24aの圧力Pに基づいて、掻取部1aの掘削深さを調節するようにしてもよく、掘削深さと横送り速度との双方を調節するようにしてもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る連続アンローダの定量掻取装置によれば、正確な定量掻取制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す連続アンローダの定量掻取装置の概略図である。
【図2】制御手段のフローを示す図である。
【図3】制御手段のマップを示す図である。
【図4】連続アンローダの全体図である。
【図5】掻取部の拡大図である。
【図6】掻取部の長さおよび高さの変化を示す図である。
【符号の説明】
1a 掻取部
1b エレベータ部
7 バラ物
11 バケットコンベヤ
16 リンク機構
24 アクチュエータとしての油圧シリンダ
32 制御手段
Claims (3)
- 鉛直に配置されたエレベータ部とその下端より水平に延出された掻取部とにバケットコンベヤを巻き掛け、該バケットコンベヤを循環させながら上記掻取部を横送りさせてバラ物を掻き取る連続アンローダの定量掻取装置において、
上記掻取部が、先端側と根元側とに夫々スプロケットが軸支されて水平方向に伸縮可能な伸縮フレームを有し、
上記エレベータ部に上記掻取部を昇降自在に吊下すると共に、掻取部の上昇時にその掻取部の長さを長く下降時に短く変更するため、一端が上記エレベータ部の下部に枢支され他端が上記伸縮フレームの先端側に枢支された第1アームと、一端が上記第1アームの略中央部に枢支され他端が上記伸縮フレームの根元側に枢支された第2アームと、一端が上記第2アームの中間部に枢支され他端が上記エレベータ部の下部に枢支された第3アームとを有するリンク機構と、
該リンク機構に接続され上記掻取部の高さを変化させると共にその高さを保持する油圧シリンダと、
上記掻取部に加わる掘削反力によって上記油圧シリンダに生じるシリンダ圧力と予め定められた設定圧力とを比較し、シリンダ圧力が設定圧力より大きいときには掻取部の横送り速度を低くし及び/又は掘削深さを浅くし、シリンダ圧力が設定圧力より小さいときには横送り速度を高くし及び/又は掘削深さを深くする制御手段とを備え、
上記設定圧力が、上記掻取部の長さの変化に拘わらず単位時間当たりの荷揚げ量が一定となるように、上記掻取部の長さが長くなって短いときよりもその掻取部におけるバケット数が多くなるに伴って大きくなるように設定されたことを特徴とする連続アンローダの定量掻取装置。 - 上記制御手段は、
上記掻取部の長さの変化に応じて単位時間当たりの荷揚げ量が一定となるような上記シリンダ圧力が記憶されたマップを有し、
上記掻取部の長さを検出するセンサから得られた実際の掻取部の長さを上記マップに入力して対応するシリンダ圧力を求め、
この対応するシリンダ圧力と上記油圧シリンダのシリンダ圧力を検出するセンサから得られた実際のシリンダ圧力とを比較し、
実際のシリンダ圧力が対応するシリンダ圧力に近付くように上記掻取部の横送り速度及び/又は掘削深さを変更するものである請求項1記載の連続アンローダの定量掻取装置。 - 上記制御手段は、
上記実際のシリンダ圧力が上記対応するシリンダ圧力の90%〜110%のとき、上記掻取部の横送り速度及び/又は掘削深さを変更しないものである請求項2記載の連続アンローダの定量掻取装置。
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