JP5351702B2 - Reclaimer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水平旋回・起伏動作を行うブームを備えて石炭や鉱石等の積山を取り崩しながら払い出しを行うリクレーマに関するものである。 The present invention relates to a reclaimer that is provided with a boom that performs horizontal swiveling and undulation operations, and that pays out while removing piles of coal, ore, and the like.
製鉄所に搬入される鉄鉱石、火力発電所に搬入される石炭、或いは貨物船に積に込まれる鉱石などのバラ物は、広大な面積を有する貯鉱場のヤード(置き場)にスタッカ等の搬入手段で積み上げられて貯蔵され、その後、先端に例えばバケットホイルのような採集手段を有して水平旋回・起伏動作可能なブームを備えたリクレーマで取り崩されて搬出されるのが一般的である。 Bulk materials such as iron ore carried into steelworks, coal carried into thermal power plants, ore loaded into cargo ships, etc. are stored in a yard (storage area) of a vast area such as a stacker. It is generally stacked and stored by the loading means, and then it is collected by a reclaimer having a collecting means such as a bucket wheel at the tip and capable of horizontal swiveling and raising / lowering operations, and then is carried out. is there.
このようなリクレーマには、特開2002−347945号公報に記載されているように、搬出機能に加え搬入機能を有してスタッカを兼ねたもの(スタッカリクレーマ)もある。また、そのブーム先端側を上下動作させるための起伏手段としては、図4に示すもののように油圧ユニット30で作動油を圧送されて作動する油圧シリンダ22のシリンダ部22aから突出したロッド部22b先端側をブーム13の基端側に接続したものが周知である。
As such a reclaimer, there is also a reclaimer (stacker reclaimer) that has a carry-in function in addition to a carry-out function and also serves as a stacker, as described in JP-A-2002-347945. Further, as a raising / lowering means for moving the boom tip side up and down, as shown in FIG. 4, the tip of the
このようにブーム13の起伏手段に油圧を用いる理由としては、比較的小さな装置で大きな駆動力が得られること、起動・制動をショックレスに行えること、及び過大な荷重が作用した場合でも安全弁を作動させることで機械装置の損傷を比較的容易に回避できること、2本シリンダの場合に両シリンダの圧力同調が容易であること等が挙げられる。
The reason why hydraulic pressure is used for the hoisting means of the
しかし、油圧式の起伏手段は電動式のものと比較して、エネルギー効率が低いこと、駆動時の騒音が大きいこと、作動油の管理や廃油処理が必要になること等の難点があるため、近年の環境意識の高まりも相俟って起伏手段の駆動方式に従来の油圧に代わるものの開発が望まれている。 However, the hydraulic hoisting means are less energy efficient than the electric ones, there are problems such as noise during driving, hydraulic oil management and waste oil treatment required, etc. With the recent increase in environmental awareness, it is desired to develop a drive system for the undulating means that replaces the conventional hydraulic pressure.
そこで、ブームの起伏手段として油圧シリンダの代わりにボールネジを使用した電動モータ作動式の電動シリンダを用いることが考えられる。しかし、この電動シリンダは搬入機能のみを有したスタッカにおいて採用例があるものの、ブーム先端に例えばバケットホイル等の採集手段を備えたリクレーマ(スタッカリクレーマを含む)においては、掘削衝撃や積山崩落による大きな衝撃荷重が先端に備えた採集手段にかかることがあり、安全弁が機能する油圧方式とは異なり機械装置の損傷を招きやすいものとなる。 Therefore, it is conceivable to use an electric motor-operated electric cylinder using a ball screw instead of a hydraulic cylinder as the boom raising and lowering means. However, although this electric cylinder has an application example in a stacker having only a carry-in function, in a reclaimer (including a stacker reclaimer) provided with a collecting means such as a bucket wheel at the boom tip, it is caused by excavation impact or collapse of a pile. A large impact load may be applied to the collecting means provided at the tip, and unlike the hydraulic system in which the safety valve functions, the mechanical device is likely to be damaged.
また、電動シリンダを用いた場合には油圧シリンダを用いる場合と比べて、起動・制動時のショックが大きいこと、過荷重の検出が困難であること、シリンダ2本式の場合にシリンダ動作の同調が困難であることも問題となりやすい。そのため、リクレーマにおける油圧シリンダの採用例は見られないのが現状である。 Also, when using an electric cylinder, compared to using a hydraulic cylinder, the shock at start-up / braking is large, it is difficult to detect overload, and the cylinder operation is synchronized in the case of two cylinders. Difficulty is also a problem. For this reason, there are currently no examples of using hydraulic cylinders in reclaimers.
本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、ブームの起伏手段に電動シリンダを用いても、機械装置の損傷を回避可能としながらブームのスムーズな起伏動作を実現できるようにすることを課題とする。 The present invention is intended to solve the above-described problem, and even when an electric cylinder is used as a boom raising / lowering means, it is possible to realize a smooth boom raising / lowering operation while avoiding damage to a mechanical device. The task is to do.
そこで、本発明は、走行手段を有する機体と、この機体上に水平旋回可能に設けられた旋回台と、この旋回台から延設され先端側に例えばバケットホイルのような採集手段を有して所定の起伏手段により起伏動作を行うブームとを備えて、採集手段で積山を取り崩しながら払い出しを行うリクレーマにおいて、その起伏手段は各電動モータの駆動によりシリンダ部から突出したロッド部を進退動作させて作動する並列配置された2本の電動シリンダを有しており、インバータユニットを有した制御手段でその各電動モータを駆動制御することにより起動時及び制動時のショックを軽減する、ことを特徴とするものとした。
Therefore, the present invention has an airframe having traveling means, a swivel provided on the airframe so as to be horizontally turnable, and a collection means such as a bucket wheel extending from the swivel and on the tip side. In a reclaimer having a boom that performs a hoisting operation by a predetermined hoisting means, and withdrawing while removing a pile by a collecting means, the hoisting means moves the rod part protruding from the cylinder part by driving each electric motor. It has two electric cylinders arranged in parallel to operate, and it reduces the shock at the time of starting and braking by controlling the driving of each electric motor by a control means having an inverter unit. To do.
このように、リクレーマにおけるブームの起伏動作を油圧シリンダの代わりに電動シリンダで行うようにしたことで、エネルギー効率に優れるとともに廃油の問題も解消可能なものとなるが、これに加えて電動シリンダの動作がインバータユニットを介して制御されて起動時及び制動時のショックが軽減されるものとしたことにより、スムーズなブームの起伏動作が実現されるものとなる。 As described above, the boom raising and lowering operation in the reclaimer is performed by the electric cylinder instead of the hydraulic cylinder, so that it is excellent in energy efficiency and can solve the problem of waste oil. Since the operation is controlled through the inverter unit to reduce the shock at the time of starting and braking, a smooth boom hoisting operation is realized.
また、このリクレーマにおいて、各電動シリンダの基端側にはピン型荷重検出手段が取付けピンとして配設されており、このピン型荷重検出手段による検出信号を基にして制御手段が各電動シリンダの過荷重状態を検知可能とされ、所定の過荷重状態を検知することで各電動モータの駆動を停止する、ことを特徴としたものとすれば、起伏動作時及び起伏停止時の両方で各電動シリンダの過荷重を検知してシリンダの作動を停止することにより機械装置の損傷を回避しやすいものとなる。
Further, in this reclaimer, the proximal end side of each electric cylinder is disposed as a pin mounting pin type load detecting means, control means for each electric cylinder to a detection signal from the pin type load detecting means based on is capable detecting the overload state, stops the driving of the electric motors by detecting the predetermined overload conditions, if those characterized in that each of the electric both at undulations operation and undulations stop By detecting the overload of the cylinder and stopping the operation of the cylinder, it becomes easy to avoid damage to the mechanical device.
さらに、上述したリクレーマにおいて、各電動シリンダに所定レベル以上の負荷が加わった場合に、各電動モータの駆動力をロッド部の進退動作に変換する経路の途中で動力伝達を切断することによりロッド部を退縮させる、機械式ブレーキが配設されていることを特徴としたものとすれば、採取作業中に先端に備えた採集手段に大きな負荷が加わりシリンダに過荷重が作用した場合でも、前記機械式ブレーキが動力伝達経路の途中で接続を切断してロッド部の退縮動作を許容することで機械装置の損傷を回避することができる。
Further, in the above-described reclaimer, when a load of a predetermined level or more is applied to each electric cylinder, the rod portion is cut by cutting the power transmission in the middle of the path for converting the driving force of each electric motor into the forward / backward movement of the rod portion. the causing regression, if that is characterized in that the mechanical brake is provided, a large load is applied cylinder collection means provided on the tip during harvesting operations even when the excessive load weight is applied, the The mechanical brake can cut the connection in the middle of the power transmission path to allow the rod part to retract, thereby avoiding damage to the mechanical device.
さらにまた、上述したリクレーマにおいて、その起伏手段は並列配置された2本の電動シリンダを有しており、且つ、両電動シリンダ間に架設されてシリンダ動作を同調させる同調軸を有している、ことを特徴としたものとすれば、スムーズなブームの起伏動作が確保されやすいとともに、前記電動シリンダのブレーキのうち、いずれか一方を常用ブレーキ、他方を非常ブレーキとして、非常ブレーキを通常は開放状態としておき前記非常ブレーキは前記ブームの角度が急激に変化した場合等の逸走状態を検出した場合にのみ、作動させるようにすれば、一方の電動シリンダが作動不能となっても片肺運転が行えるものとなる。 Furthermore, in the above-described reclaimer, the hoisting means has two electric cylinders arranged in parallel, and has a tuning shaft that is installed between the electric cylinders to synchronize the cylinder operation. This makes it easy to ensure a smooth boom hoisting action , and one of the electric cylinder brakes is a normal brake and the other is an emergency brake, and the emergency brake is normally in an open state. If the emergency brake is operated only when a runaway state such as a sudden change in the boom angle is detected, one-lung operation can be performed even if one of the electric cylinders becomes inoperable. It will be a thing.
インバータ制御の電動シリンダで起動時及び制動時のショックを軽減しながらブームを起伏させるものとした本発明によると、ブームの起伏手段に電動シリンダを用いても、機械装置の損傷を回避可能としながらブームのスムーズな起伏動作を実現できるものである。 According to the present invention in which the boom is raised and lowered with the inverter-controlled electric cylinder while reducing the shock during starting and braking, even if the electric cylinder is used as the boom raising and lowering means, it is possible to avoid damaging the mechanical device. The boom can be smoothly raised and lowered.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。尚、本発明において、リクレーマには通常の搬出機能に加えて搬入機能を発揮することのできる、所謂スタッカリクレーマも含むものとする。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, the reclaimer includes a so-called stacker reclaimer capable of exhibiting a carry-in function in addition to a normal carry-out function.
図1は、本実施の形態のリクレーマ1Aの側面図を示しており、図2はリクレーマ1Aにおけるブーム13の起伏手段20の構成を説明するための模式化した部分縦断面図を示している。このリクレーマ1Aは、通常のリクレーマとしての積付山の取り崩し・払い出し機能に加え、スタッカとしての搬入・積付け機能を備えたものであり、貯鉱場等のヤードにおいて搬入コンベヤ・搬出コンベヤに平行して敷設した軌条上を往復走行可能に配置されるものである。
FIG. 1 shows a side view of the
斯かるリクレーマ1Aは、軌条上に車輪を載せて所定の動力で走行する機体11と、機体11上で所定の動力により水平旋回する旋回台12と、この旋回台12から延設され先端側に所定の動力で回転するバケットホイルからなる採集手段15を有して水平旋回・起伏動作を行うブーム13を備えており、以上の構成は上述した従来例のリクレーマとも共通した周知の構成である。
Such a
そして、本発明においては、図2に示すようにブーム13の起伏動作を行うための起伏手段20が、油圧シリンダの代わりに並列配置した2本の電動シリンダ21,21を備えている点を特徴としている。この電動シリンダ21,21は、各電動モータ21cの駆動によりボールネジを回動させることでシリンダ部21aからロッド部21bを進退動作させて作動するようになっている。
And in this invention, as shown in FIG. 2, the raising / lowering means 20 for raising / lowering the
しかし、上述したように、電動シリンダをブームの起伏手段に用いる場合には、緩衝作用のある油圧シリンダとは異なり、起動時及び制動時にショックを伴うことが問題とされていた。そこで、本発明においては、その電動シリンダ21,21を作動させる各電動モータ21cの駆動を、図示しないインバータユニットを有した制御手段で制御する構成として起動時及び制動時のショックを軽減するものとしており、ブーム13のスムーズな起伏動作を実現可能としている。
However, as described above, when the electric cylinder is used as the boom raising and lowering means, unlike the hydraulic cylinder having a buffering action, there has been a problem that a shock is caused at the time of starting and braking. Therefore, in the present invention, the driving of each
また、電動シリンダ21,21の基端部を各々旋回台12側に連結するための取付けピンが、ピン型荷重検出手段としてのロードセル21dとなっており、電動シリンダ21にかかっている荷重の検出信号を出力することにより、電動シリンダ21の過荷重状態を検知可能とされ、所定レベル以上の荷重を検知した電動シリンダ21,21の制御手段が各電動モータ21cの駆動を停止するようになっており、ブーム13先端側に下向きの過大な荷重がかかった場合でも、機械装置の損傷を回避しやすいものとなっている。
Further, the mounting pins for connecting the base end portions of the
さらに、電動シリンダ21,21には所定レベル以上の負荷が加わった場合に、電動モータ21cの駆動力をロッド部21bの進退動作に変換する動力伝達経路の途中で接続を切断してロッド部21bを退縮させる機能を有した機械式のブレーキ21eが各々配設されている。即ち、ロッド部21b基端側のボールネジに対し直角に設けられて所定のギヤを介しこれを回動させる入力軸(図示せず)と電動モータ21cの駆動軸(図示せず)との間に設けたブレーキ21eが、所定レベル以上の加重が加わることによりスリップして前記入力軸と電動モータ21cの駆動軸との回動方向の接続を切断し、ロッド部21bの退縮動作を許容するようになっている。これにより、採取作業中に積山の崩落等でブーム13の先端に備えた採集手段15に大きな負荷が加わって電動シリンダ21に過加重が作用した場合でも、油圧シリンダにおける安全弁と同様の機能を発揮して機械装置の損傷を回避しやすいものとなっている。
Further, when a load of a predetermined level or more is applied to the
本実施の形態のリクレーマ1Aでは、そのブーム13の起伏手段20として2本の電動シリンダ21,21が並列配置された場合を説明したが、シリンダ1本式のものでも同様である。尚、電動シリンダ21が2本並列配置されている関係で、電動シリンダ21,21間にこれらの動作を同調させる自在接手等の同調軸23が架設されており、ブーム13のスムーズな起伏動作を確保しやすいものとしている。また、このような構成としたことで、一方の電動シリンダ21が作動不能となっても片肺運転が実施できるようになっている。
In the
以下に、図2及び図3を参照しながら本実施の形態による具体的な作動例を詳細に説明する。例えば、通常荷重をPとして過荷重のPOLを1.5Pとし、ブレーキ21eの設定を1.5Pとした場合は、制御手段がロードセル21dでPを超えたことを検知することにより電動モータ21cの駆動を停止する。そして、POL(1.5P)となったことで機械式のブレーキ21eがスリップし始め、ロッド部21bが縮む(荷重方向が反転した場合も同様)。
Hereinafter, a specific operation example according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. For example, if the normal load is P, the overloaded POL is 1.5P, and the
バケットホイル15で採集中に過負荷になった場合(起伏動作なし)は、Pを超過してPOLになるとブレーキ21eがスリップをし始め、ロッド部21bが縮む。尚、採集部の掘削衝撃や積山の崩落は瞬間的又は短時間であるため、機械装置の保護としてはこれで充分対応できる。
When the
そして、大型のスタッカリクレーマの場合や、起伏手段の電動シリンダが故障しても臨時的に片肺運転を行えるようにする場合、電動シリンダを2本並列配置する方式が採用されるのが通常である。このケースでは、図2,図3(B)に示すように、各々電動モータ21c、ブレーキ21eを有した2本の電動シリンダ21,21をブーム13基端部の両側に並列的に取付け、左右の電動シリンダ21を自在接手等の同調軸23で連結することにより、電動シリンダ21,21は互いに同調(同期)しながら作動するようになっている。
In the case of a large stacker reclaimer, or when it is possible to temporarily operate a single lung even if the electric cylinder of the hoisting means breaks down, a system in which two electric cylinders are arranged in parallel is usually adopted. It is. In this case, as shown in FIGS. 2 and 3B, two
この場合、通常時は2本の電動シリンダ21,21にてブーム13を支持している関係で、各ブレーキ21eの能力PBは通常荷重Pを上回ればよい(一般的にはPの150%:PB=1.5P)。しかしながら、仮に一方の電動シリンダ21が故障し、片肺運転が必要となった場合、残りのシリンダ部21には2本分の荷重がかかることになり、PB=1.5Pではブレーキ力が不足する。
In this case, since the
そのため、各ブレーキ21eの設定は2P×1.5=3Pとする必要がある。このような設定とした場合、通常運転時のブレーキ力は2Pの荷重に対し6Pとなり、3倍のブレーキ力になってしまう。するとブレーキ力が過大になってしまうため、電動シリンダ21,21に過負荷が作用した場合に、前述のように150%でブレーキがスリップしないことになるため、フレーム強度を過剰に強く設計する必要が生じる。
Therefore, the setting of each
その解決方法として、電動シリンダ21,21のブレーキ21e,21eのうち、いずれか一方を常用ブレーキ、他方を非常ブレーキとして、非常ブレーキを通常は開放状態としておくことが考えられる。そして、非常ブレーキはブーム13の角度が急激に変化した場合等の逸走状態を検出した場合にのみ、作動させるようにすればよい。これにより、過荷重が作用した場合であっても、前述の1本シリンダの場合と同様に、ブレーキ21eはPの150%でスリップすることになり、適切な機械装置の保護が可能なものとなる。
As a solution, it is conceivable that either one of the
以上、述べたように、本発明により、ブームの起伏手段に電動シリンダを用いても、機械装置の損傷を回避しながらブームのスムーズな起伏動作を実現できるようになった。 As described above, according to the present invention, even when an electric cylinder is used as the boom raising / lowering means, the boom can be smoothly raised and lowered while avoiding damage to the mechanical device.
1A リクレーマ、11 機体、12 旋回台、13 ブーム、15 採集手段、20 起伏手段、21 電動シリンダ、21a シリンダ部、21b ロッド部、21c 電動モータ、21d ロードセル、21e ブレーキ、23 同調軸 1A reclaimer, 11 machine body, 12 swivel base, 13 boom, 15 collecting means, 20 hoisting means, 21 electric cylinder, 21a cylinder part, 21b rod part, 21c electric motor, 21d load cell, 21e brake, 23 tuning shaft
Claims (1)
ら延設され先端側に採集手段を有して所定の起伏手段により起伏動作を行うブームとを備
えて、前記採集手段で積山を取り崩しながら払い出しを行うリクレーマにおいて、前記起
伏手段は各電動モータの駆動によりシリンダ部から突出したロッド部を進退動作させて作
動する並列配置された2本の電動シリンダを有しており、インバータユニットを有した制
御手段で前記各電動モータを駆動制御することにより起動時及び制動時のショックを軽減
するリクレーマにおいて、
前記各電動シリンダの基端側には、ピン型荷重検出手段が取付けピンとして配設されて
おり、前記ピン型荷重検出手段による検出信号を基にして前記制御手段が前記各電動シリ
ンダの過荷重状態を検知可能とされ、前記各電動シリンダには前記各電動シリンダの過荷
重状態を検知したときに前記各電動モータの駆動力をロッド部の進退動作に変換する動力
伝達経路の途中で接続を切断してロッド部を退縮させる機能を有した機械式のブレーキが
配設されていることを特徴とするリクレーマ。 An airframe having traveling means, a swivel provided on the airframe so as to be horizontally turnable, and a boom extending from the swivel base and having a collecting means at a tip side and performing a hoisting operation by a predetermined hoisting means. In the reclaimer that disposes while removing the piles with the collecting means, the hoisting means is operated in parallel by two electric cylinders that are operated by advancing and retracting a rod part protruding from the cylinder part by driving of each electric motor. In the reclaimer which reduces the shock at the time of starting and braking by controlling the driving of each electric motor by the control means having the inverter unit,
A pin-type load detecting means is provided as a mounting pin on the base end side of each electric cylinder, and the control means uses the detection signal from the pin-type load detecting means to overload each electric cylinder. It is possible to detect the state, and each electric cylinder is connected in the middle of a power transmission path that converts the driving force of each electric motor into the forward / backward movement of the rod portion when an overload state of each electric cylinder is detected. A reclaimer comprising a mechanical brake having a function of cutting and retracting a rod portion.
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