JP4314403B2 - 機械式連続アンローダの健全性評価方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、機械式連続アンローダの健全性評価方法およびシステムに係り、特に、荷役時の運転状態によって変化するアンローダコンベヤの健全性を評価する方法およびシステムに関する。

従来、アンローダコンベヤの健全性の評価は、アンローダコンベヤを無負荷の状態で稼動させて計測した動力あるいは電流計測値の絶対値を基に評価を行うことを一般的としており、実稼動時（荷役時）には、前記動力および電流値が、アンローダの荷役能力や、搬送高さ等の外乱によってばらつくため、評価を行うことができなかった。

また、アンローダコンベヤの健全性評価の基準値は、アンローダ（機械式連続アンローダ）納入時の試運転の電流値を用いるのが一般的である。しかし、試運転時の電流値は安定しないことがあり、たとえ、実稼動時のアンローダコンベヤの電流値を計測したとしても精度の良い評価を行うことはできないのが現状である。

なお、実稼動時におけるアンローダコンベヤの健全性を評価するうえで重要な役割を果たす、アンローダコンベヤの荷役能力を算出する方法として、特許文献１のようなものが提案されている。
特開平１０−１２０１９３号公報

上記背景技術を勘案し、試運転が終了してアンローダコンベヤの電流値等が安定したことを見計らって基準値を取得する場合であっても、実稼動時（荷役動作時）の電流計測値は機能判定の評価を行っていないため、荷役の負荷によって問題が判明することが考えられる、コンベヤ形状及び性状の変化、アンローダコンベヤを保持するローラの異常に基因する電流増加、荷役能力の低下等については、判定ができない。

本発明では、実稼動時（荷役時）のアンローダコンベヤの健全性を精度良く評価することを可能とし、アンローダのメンテナンス及び機器の保全にかかる膨大なコストを低減する機械式連続アンローダコンベヤの健全性評価方法およびシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る機械式連続アンローダの健全性評価方法は、予め、納入当初またはメンテナンス当初のアンローダコンベヤの稼動時における積荷の搬送高さと搬送速度と質量との積によって計算される動力計算値と、前記動力計算値に対して稼動時の外乱値を加えた値である動力計測値との比を求め、これを基準値とし、前記基準値の算出に倣って業務遂行時におけるアンローダコンベヤの動力計算値と、動力計測値との比を求め、これを計算値とし、前記基準値と、前記計算値との差を求め、この値によってアンローダコンベヤの健全性を評価することを特徴とする。

また、前記基準値および前記計算値は、前記動力計算値を基に算出される電流計算値と、前記動力計測値を基に算出される電流計測値との比によってそれぞれ算出するようにしても良い。

また、前記基準値及び計算値を、動力あるいは電流計算値の積分値と、動力あるいは電流計測値の積分値の比から求め、この値によってアンローダコンベヤの健全性を評価するようにすると良い。

また、上記目的を達成するための本発明に係る機械式連続アンローダの健全性評価システムは、評価対象となる機械式連続アンローダと、前記機械式連続アンローダに接続され、少なくとも前記機械式連続アンローダの垂直ブームの角度と、水平ブームの角度と、アンローダコンベヤ及び機内コンベヤの電流値と、荷役能力に応じてアンローダコンベヤに積載される荷役の単位長さ当たりに応じた質量と、これらのデータを計測するコントローラと、前記コントローラによって計測されたデータを入力可能な、入出力制御部と、入力されたデータに基づいてアンローダコンベヤの積荷の搬送高さを算出し、前記積荷の搬送高さと別途入力された搬送速度、及び前記荷役の単位長さ当たりに応じた質量との積によって動力計算値を算出し、前記動力計算値を基に電流計算値を導き出し、当該電流計算値と前記コントローラによって計測される電流値との比から基準値または計測値を求める演算処理部と、前記演算処理部により前記基準値として求められた前記機械式連続アンローダの納入当初またはメンテナンス当初に算出された電流計算値と、この電流計算値と計測された電流値との比と、前記計測値として求められた業務遂行時における電流計算値と計測された電流値との比との差に基づいてアンローダコンベヤの健全性を評価する判定処理部とを有するデータ処理装置を備えたことを特徴とする。

また、前記データ処理装置には上記構成に加え、計測されたデータを処理する入出力データ処理部と、前記計測データと演算によって求められた値と健全性評価の結果とを蓄積するデータベース部と、前記データベース部に蓄積されたデータをグラフ化するグラフ表示部と、を備えるようにすると良い。

上記構成の機械式連続アンローダの健全性評価方法において、予め、納入当初またはメンテナンス当初のアンローダコンベヤの稼動時における積荷の搬送高さと搬送速度と質量との積によって計算される動力計算値と、前記動力計算値に対して稼動時の外乱値を加えた値である動力計測値との比を求め、これを基準値とし、前記基準値の算出に倣って業務遂行時におけるアンローダコンベヤの動力計算値と、動力計測値との比を求め、これを計算値とし、前記基準値と、前記計算値との差を求め、この値によってアンローダコンベヤの健全性を評価することを特徴とすることにより、実稼動時（荷役時）のアンローダコンベヤの健全性を精度良く評価することができる。また、これにより安全性確保のために行っていた不要なメンテナンス及び機器の保全を低減することができそれに必要とされていた膨大なコストを低減することが可能となる。

また、機械式連続アンローダの健全性評価システムは、評価対象となる機械式連続アンローダと、前記機械式連続アンローダに接続され、少なくとも前記機械式連続アンローダの垂直ブームの角度と、水平ブームの角度と、アンローダコンベヤ及び機内コンベヤの電流値と、荷役能力に応じてアンローダコンベヤに積載される荷役の単位長さ当たりに応じた質量と、これらのデータを計測するコントローラと、前記コントローラによって計測されたデータを入力可能な、入出力制御部を備えたデータ処理装置と、を備えたことを特徴とすることにより、上記方法における作用を奏することが可能となる。

以下、本発明の機械式連続アンローダの健全性評価方法およびシステムに係る実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、機械式連続アンローダの健全性評価システムの一実施形態である。
構成の概要は、アンローダ（機械式連続アンローダ）１０と、前記アンローダの稼動状態を監視（計測）するコントローラ５０と、前記コントローラ５０が取得した監視（計測）データを通信手段６０を介して受信して、アンローダコンベヤの健全性評価を行うデータ処理装置としてのコンピュータ７０とから成る。

前記アンローダ１０は、図２に示すように、岸壁２０に沿って移動可能な一般的なものであり、走行フレーム１２と、前記走行フレーム１２の上部に旋回自在に接続された旋回フレーム１４と、前記旋回フレーム１４の上部に、起伏可能に接続された水平ブーム１６と、前記水平ブーム１６の先端側にスイング可能に垂下された垂直ブーム１８とを有し、それらを主要部としている。

前記垂直ブーム１８は、下方先端部に、図３に詳細を示すようなリボンスクリュ２２と、ロータ２４と、案内板２６とから構成される供給機２８を備えており、当該供給機２８によって、殻物等の積荷であるばら物３１は掻き集められて、図３に示す垂直ブーム１８に設けられた、バケット３２を備えたアンローダコンベヤ３０へと供給される。

前記アンローダコンベヤ３０は、前記垂直ブーム１８に沿って設けられ、前記水平ブーム１６に設けられた図示しない水平コンベヤに前記ばら物３１を供給可能に構成される。また、前記水平コンベヤは、前記水平ブーム１６に沿って設けられ、前記旋回フレーム１４との接続部付近に設けられた放出部３４に到るように構成される。

また、前記走行フレーム１２には、前記放出部３４より放出されるばら物３１を受取・搬送可能に、機内コンベヤ３６が設けられている。前記機内コンベヤ３６は、陸上コンベヤ３８へとばら物３１を搬送可能とし、当該機内コンベヤ３６自体は、走行フレーム１２等に固定されている。このため、アンローダ１０の荷役能力と、機内コンベヤ３６の電流値とは、線形な比例関係にある。

前記アンローダ１０の動作、電流・電圧値等を監視（計測）するコントローラ５０は、前記アンローダ１０を監視することによって計測される複数のデータを送受信可能なものであれば良く、好適には前記コンピュータ７０とのデータの送受信を無線方式で行うことが可能であると良い。そのような、コントローラとして、ＯＮＣ（Ｏｐｅｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と呼ばれるものがある。

前記コンピュータ７０は図５に示すように、内部に少なくとも、データを処理する処理部７２と、データの入力や出力の制御を行う入出力制御部（インターフェース）７４とを備えている。また、外部には、前記コントローラ５０とデータの送受信を行うための通信手段６０をはじめとして、データの表示装置、プリンタ、キーボード、マウス、ハードディスク、ＦＤ駆動装置（ＦＤドライブ）等の外部装置を備えている。

前記処理部７２には、少なくとも、入出力データ処理部と、演算処理部と、注意・危険レベル判定処理部と、データベース部と、グラフ表示部とを備えている。

前記通信手段６０は、一般公衆回線や、ＤｏＰａ（株式会社ＮＴＴドコモ関西）網、イーサネット（登録商標：富士ゼロツクス株式会社）等を介して、前記コントローラ５０とデータの送受信を行うことができれば良い。

上記に一例を示すアンローダコンベヤの健全性評価システムのアンローダ１０では、図２に示すように、船倉４０内のばら物３１の高さと、機内コンベヤ３６へばら物を放出する放出部３４の位置（高さ）とによって、水平ブーム１６の起伏角度αと、垂直ブーム１８のスイング角度θとが一義的に決定される。

船倉４０内の上方、海側（図中左側）にあるばら物３１を荷役する場合は起伏角度α、スイング角度θは共に大きくなり、船倉４０内の下方、陸側（図中右側）にあるばら物３１を荷役する場合ほど起伏角度α、スイング角度θは共に小さくなる。この垂直ブーム１８と、水平ブーム１６との角度θおよびαによってばら物３１の搬送高さＨは変化する。搬送高さＨが大きいほど垂直搬送に必要となる位置エネルギが大きくなり、アンローダコンベヤ３０の能力である消費動力、消費電流は共に大きくなる。

この関係を数式１、２に示す。

ここで、Ｐはアンローダコンベヤ３０の動力計算値（ｋｗ）、ｍはアンローダコンベヤ３０に積載される単位長さあたりの質量（ｋｇ／ｍ）、Ｌ１は垂直ブーム１８の長さ（ｍ）、Ｌ２は水平ブーム１６の長さ（ｍ）、θは垂直ブーム１８のスイング角度（°）、αは水平ブーム１６の起伏角度（°）、Ｖはアンローダコンベヤ３０の速度（ｍ／ｓ）、Ｉｃはアンローダコンベヤ３０の電流計算値（Ａ）、Ｅはアンローダコンベヤ３０の電源電圧（Ｖ）を示す（図４参照）。なお、ｍは後述するように、アンローダコンベヤの荷役能力Ｑによってその値が変化する。

ここで、図２に示すように、アンローダコンベヤ３０によって放出部３４（放出位置）まで垂直、水平搬送されたばら物３１は、アンローダ１０の機体（例えば走行フレーム１２等）に固定されて姿勢位置が変化しない機内コンベヤ３６によって、陸上コンベヤ３８へと搬送される。

荷役能力Ｑは主に供給機のばら物への切り込み高さ４２によって変化し、アンローダコンベヤ３０から陸上コンベヤ３８への搬送を行う機内コンベヤ３６の電流計測値Ｉｋによって換算することができる。

この機内コンベヤ３６の電流計測値Ｉｋから求めることができる荷役能力Ｑから、数式１の算出に必要となる、アンローダコンベヤ３０に積載される、単位長さあたりの質量ｍを求めることができる。当該数式を以下に示す。

ここで、Ｑは荷役能力（ｔ／ｈ）、Ｉｋは機内コンベヤ３６の電流計測値（Ａ）、Ｉｋ₀は機内コンベヤ３６の無負荷時の電流計測値（Ａ）、Ｑ₀は機内コンベヤ３６の単位正味電流当たりの荷役能力（ｔ／ｈ／Ａ）を示す。

以上、数式１〜４によれば、前記アンローダコンベヤ３０の稼動時の電流値を理論的に算出することが可能となる。よって、このアンローダコンベヤ３０の荷役時（業務遂行時）の電流計算値Ｉｃと、抵抗値等の外乱値を加えた値である、荷役時におけるアンローダコンベヤ３０の電流計測値Ｉｕとの比を求める。なお、通常、電流計測値Ｉｕは通常アンローダ１０に備えられた表示機器に表示されるもので良い。

上記のようにして求めた比の値（計算値）と、アンローダ１０の納入時や、メンテナンス直後等の故障が無いであろうと判断される時点に予め計算しておいた電流計算値Ｉｃと電流計測値Ｉｕとの比の値（基準値）とを比較する（差を求める）。このようにして求めた現時点（業務遂行時）における計算値（比）と、基準値（比）との差の値によって健全性を評価することができる。例えば後述の積分値評価と同様に、現時点での計算値（比）と基準値（比）との差が、基準値の±０．５を超える場合には注意レベル、±１を超える場合には危険レベルなどとしてアンローダコンベヤの健全性を評価すれば良い。このレベルは、アンローダコンベヤ１０、機内コンベヤ３６のモータの仕様（電源電圧）、アンローダ定格荷役能力などによって変化する。

図６にアンローダコンベヤ３０の電流計測値Ｉｕおよび電流計算値Ｉｃの結果の一例を示す。なお、図６には機内コンベヤ３６の電流計測値Ｉｋも合わせて表示した。機内コンベヤ３６の電流計測値Ｉｋ、つまり荷役能力Ｑが大きく変化しているのに対し、アンローダ３０の電流計測値Ｉｕ、アンローダ電流計算値Ｉｃの傾向は良く一致していることが分かる。Ｉｃ、Ｉｕの値に多少差が生じている理由は、アンローダコンベヤ３０の水平搬送に必要なエネルギ分（例えば摩擦抵抗等）にかかる電流値（外乱値）などが計算の値に含まれていないためである。

ここで、アンローダコンベヤ３０の電流計測値Ｉｕには、それに及ぼすほかの影響因子（外乱値）も含まれるため、その誤差要因影響を低減して、精度良く健全性を評価するため、数式５に示すように、電流計測値Ｉｕ、電流計算値Ｉｃの積分値の比Ｒｕを計算値として用いて機能の良、不良を判定することで、より精度良く荷役時の健全性を評価することができる。

健全性の評価は、経時的にＲｕを記録し、その値の変化幅からアンローダコンベヤ３０の機能状態（健全性）を判定（評価）する。

上記Ｒｕの値を基にアンローダコンベヤ３０の健全性を評価する場合には、健全値（基準値）Ｒｕ₀（納入時等や、整備直後の個体に異常が見受けられないであろうと判断される時期に計測、算出されたＲｕの値）と、現時点において算出されたＲｕとを比較する。

この基準値である健全値Ｒｕ₀に対して現時点での実計算値であるＲｕの値が、どれ位大きく（または小さく）なっているかによってアンローダコンベヤ３０の健全度を評価すれば良い。

本実施例では、例えば、ＲｕとＲｕ₀との差が±０．５であった場合には注意レベル、±１であった場合には危険レベルというように判定し、その傾向に応じてメンテナンス等を行うようにすることで、メンテナンスおよび機器の保全にかかる膨大なコストを低減できる。

図７にＲｕの傾向を示す折れ線グラフを示す。図７において、グラフ中央の基準値（Ｒｕ₀）ライン上を上下するＲｕ計算値がグラフ上下に記される注意レベルライン、危険レベルラインを超えなければ健全性は良であり、例えばＲｕ計算値が頻繁に注意レベルのラインを超えるようであれば、健全性不良としてメンテナンスを行うようにすれば良い。なお、図中においてＲｕ計算値は、Ｒｕ₀とＲｕとの差を示している。

以下図８を用いてアンローダコンベヤ３０の健全性評価の流れを説明する。
まず、コントローラ５０が、アンローダ１０における新規の計測データを取得する（ステップ２００）。取得されたデータは通信手段６０を介してコンピュータ７０へ送信され、入出力制御部７４によりデータ形式を変更され、処理部７２における入出力データ処理部へ一時的に記録される（ステップ２０２）。

前記入出力データ処理部へ記録されたデータにより、演算処理部ではアンローダコンベヤの電流計算値Ｉｃを算出する（ステップ２０４）。電流計算値Ｉｃを算出後、前記演算処理部では、電流計算値Ｉｃと、電流計測値Ｉｕとの積分の比であるＲｕを算出する（ステップ２０６）。

前記Ｒｕが算出されると、注意、危険レベル判定処理部にて、前記Ｒｕ計算値が注意レベル若しくは危険レベルであるか否か（基準値であるＲｕ₀との比較が行われる）が判定される（ステップ２０８）。

上記計算および判定が終了すると、それぞれのデータをデータベース部へ格納（蓄積）する（ステップ２１０）。
前記データベース部に格納されたデータは、外部装置からの入力を待ち、入力があった場合には、入力内容に対応するデータがデータベース部から検出され、グラフ表示部を経て、図６に示すアンローダ１０の電流状態や、図７に示すＲｕ計算値の傾向を、グラフとして表示装置に表示されることとなるが、入力がない場合は終了する（ステップ２１２、２１４）。

外部装置からの入力待ち（ステップ２１２）状態において、データに関する日付等アンローダ１０の電流状態を表示する旨が入力された場合には、該当するデータがデータベース部から検索され、図６に示すグラフを表示装置に表示する（ステップ２２０〜２２４）。図６に示すグラフを表示後、他に表示するものがなければ、終了し、続行する場合はステップ２１２に戻る（ステップ２１４）。

また、ステップ２１２にて、長期の期間等、Ｒｕ計算値の傾向を表示する旨が入力された場合には、該当するデータがデータベース部から検索され、図７に示すグラフを表示装置に表示する（ステップ２３０〜２３４）。
以下ステップ２１４へ進む。

なお、上記においては、日付が入力された場合に図６を表示し、期間が入力された場合に図７を表示する旨を記載したが、入力事項はこれに限られるものではない。

上記のような機械式連続アンローダの健全性評価方法において、前記基準値および前記計算値を、前記動力計算値を基に算出される電流計算値と、前記動力計測値を基に算出される電流計測値との比によってそれぞれ算出することにより、実稼動時（荷役時）のアンローダコンベヤ３０の健全性を精度良く評価することができる。また、これにより安全性確保のために行っていた不要なメンテナンス及び機器の保全を低減することができそれに必要とされていた膨大なコストを低減することが可能となる。

また、前記基準値及び計算値を、動力あるいは電流計算値の積分値と、動力あるいは電流計測値の積分値の比から求め、この値によってアンローダコンベヤ３０の健全性を評価するようにすることにより、外乱値を低減できるため、より精度良くアンローダコンベヤ３０の健全性を評価することができる。

また、実施形態では、アンローダコンベヤ３０の電流計算値と、電流計測値とを用いてアンローダコンベヤ３０の健全性を評価する旨記載したが、アンローダコンベヤ３０の動力計算値Ｐと、それに伴うアンローダコンベヤ３０の動力計測値とを用いて、アンローダコンベヤ３０の健全性を評価するようにしても良い。

本発明の機械式連続アンローダの健全性評価システムの全体構成を示す図である。 本発明の実施形態に使用するアンローダの構成を示す図である。 アンローダの垂直ブーム先端部の構成を示す図である。 機械式連続アンローダの健全性評価方法に必要とするアンローダの構成要素を示す図である。 本システムに使用されるコンピュータの概略構成を示す図である。 アンローダコンベヤの電流計測値、電流計算値、及び機内コンベヤの電流計測値を示す図である。 アンローダコンベヤの健全性を示す値Ｒｕの傾向を示す図である。 アンローダコンベヤの健全性評価の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０………アンローダ、１２………走行フレーム、１４………旋回フレーム、１６………水平ブーム、１８………垂直ブーム、２０………岸壁、２８………供給機、３６………機内コンベヤ、５０………コントローラ、７０………コンピュータ。

Claims (5)

1. 予め、納入当初またはメンテナンス当初のアンローダコンベヤの稼動時における積荷の搬送高さと搬送速度と質量との積によって計算される動力計算値と、前記動力計算値に対して稼動時の外乱値を加えた値である動力計測値との比を求め、これを基準値とし、
   前記基準値の算出に倣って業務遂行時におけるアンローダコンベヤの動力計算値と、動力計測値との比を求め、これを計算値とし、
   前記基準値と、前記計算値との差を求め、この値によってアンローダコンベヤの健全性を評価することを特徴とする機械式連続アンローダの健全性評価方法。
2. 前記基準値および前記計算値は、前記動力計算値を基に算出される電流計算値と、前記動力計測値を基に算出される電流計測値との比によってそれぞれ算出されることを特徴とする請求項１に記載の機械式連続アンローダの健全性評価方法。
3. 前記基準値及び計算値を、動力あるいは電流計算値の積分値と、動力あるいは電流計測値の積分値の比から求め、この値によってアンローダコンベヤの健全性を評価することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機械式連続アンローダの健全性評価方法。
4. 評価対象となる機械式連続アンローダと、
   前記機械式連続アンローダに接続され、少なくとも前記機械式連続アンローダの垂直ブームの角度と、水平ブームの角度と、アンローダコンベヤ及び機内コンベヤの電流値と、荷役能力に応じてアンローダコンベヤに積載される荷役の単位長さ当たりに応じた質量と、これらのデータを計測するコントローラと、
   前記コントローラによって計測されたデータを入力可能な、入出力制御部と、入力されたデータに基づいてアンローダコンベヤの積荷の搬送高さを算出し、前記積荷の搬送高さと別途入力された搬送速度、及び前記荷役の単位長さ当たりに応じた質量との積によって動力計算値を算出し、前記動力計算値を基に電流計算値を導き出し、当該電流計算値と前記コントローラによって計測される電流値との比から基準値または計測値を求める演算処理部と、前記演算処理部により前記基準値として求められた前記機械式連続アンローダの納入当初またはメンテナンス当初に算出された電流計算値と、この電流計算値と計測された電流値との比と、前記計測値として求められた業務遂行時における電流計算値と計測された電流値との比との差に基づいてアンローダコンベヤの健全性を評価する判定処理部とを有するデータ処理装置を備えたことを特徴とする機械式連続アンローダの健全性評価システム。
5. 前記データ処理装置には上記構成に加え、計測されたデータを処理する入出力データ処理部と、
   前記計測データと演算によって求められた値と健全性評価の結果とを蓄積するデータベース部と、
   前記データベース部に蓄積されたデータをグラフ化するグラフ表示部と、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の機械式連続アンローダの健全性評価システム。