JP5930764B2 - リクレーマ - Google Patents

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。

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、或いは貨物船に積み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。

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、油圧ユニットで作動油を圧送されて作動する油圧シリンダのシリンダ部から突出したロッド部先端側をブームの基端側に接続したものが周知である（図示せず）。

従来から、ブーム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。

しかしながら、油圧式の起伏手段は、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。

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。

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、リクレーマに電動シリンダは採用されない傾向にある。

そこで、上記の課題に対して、発明者は、電動シリンダを用いたリクレーマの開発を開始し、図３に示すように、過荷重検出及び荷重同調機構を備えた２本式の電動シリンダ２１、２１を組み込んだリクレーマの開発に成功した（特許文献２）。

しかしながら、２本のシリンダを用いた場合に互いのシリンダにおける荷重の同調をえるために、油圧シリンダの場合、左右のシリンダを連通することでシリンダは同圧となり荷重の同調を取ることできるため比較的容易であるが、電動シリンダの場合、各シリンダに駆動機構２１、２１を備えている構造上、その同調には特別な装置を必要とし、また旋
回時における水平慣性力、風荷重、地震時の水平荷重に対して左右のシリンダの荷重の変動が大であり、必要以上の容量のシリンダを選定する必要があり不経済であった。またメンテナンスに手間がかかることや、各シリンダに電動駆動機構を設けている関係上、油圧方式に比してスペースが必要となる等の課題がある。

特開２００２−３４７９４５号公報 特開２０１１-８４３５７号公報

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、１つの電動シリンダを用いて、リクレーマのブームの動作を管理することにより、上記課題であった、メンテナンスの負担に加え部品点数の削減を可能とすることで、全体のコストを削減できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、走行手段を有する機体と、前記機体上に水平旋回可能に設けられた旋回台と、前記旋回台か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電動モータを駆動制御可能とするリクレーマであって、前記起伏手段は、１本の前記電動シリンダを前記ブームにおける下部中央の下端に有し、前記電動シリンダを制御するための駆動手段が、前記電動シリンダのロッド部における基端側に配置したボールネジに対し直角に設けられた所定のギヤを介しこれを回動させる入力軸と、前記入力軸の両端に接続された駆動軸を有する２つの電動モータと、前記入力軸の両端と各電動モータの駆動軸との間にそれぞれ配置された減速機および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の駆動軸との回動方向の接続を切断し、前記ロッド部の退縮動作を許容するブレーキとからなることを特徴とするものとした。

また、前記リクレーマの電動シリンダをブームの下端に１本とすることにより、フレームの２次的荷重変動をなくすとともに、メンテナンスの繁雑性および製造コストを抑制するとともに、電動モータ、ブレーキ及び減速機については、複数の構成とすることで、片方のモータ等に不具合が生じた場合であっても、安全に起伏可能とすることを特徴としている。

インバータ制御の１本の電動シリンダに独立した２つの駆動部と減速部を設けることにより、複数の電動シリンダの荷重の同調のための調整の負担や、電動シリンダのメンテナンス負担を低減するとともに、電動シリンダ等の部品点数の削減によりコストの低減を可能としながらも、１本の電動シリンダに２つの駆動部を独立して配置することにより、片側の駆動部が故障した場合においても、他方の駆動部を用いることにより、安全な電動シリンダの運転を実現できるものである。

本実施の形態のリクレーマの側面図である。 本発明における実施の形態であるリクレーマのブームの起伏手段の構成を説明するための模式化した部分縦断面図である。 従来の電動シリンダ方式のリクレーマのブームの起伏手段の構成を説明するための模式化した部分縦断面図である。

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。

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。

かかるリクレーマ１Ａは、軌条上に車輪を載せて従来と同様に、例えば電動機構により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。

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、１本の電動シリンダ２１に対して２つの減速機２１ｆと２つの電動モータ２１ｃと２つのブレーキ部２１ｅと、１つのロードセル２１ｄとロッド２１ｂから構成されることを特徴としており、この電動シリンダ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。

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。

また、電動シリンダ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の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。

さらに、電動シリンダ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。

そして、本実施の形態のリクレーマ１Ａでは、従来の２本の電動シリンダを用いたリクレーマのブームの起伏手段の構成（図３）においては必要であった、各電動シリンダに駆
動部を同調させるための同調軸２３を取り除くとともに、従来、２本並列配置していた電動シリンダ２１をブーム１３の下部中央の下端に一本配置とすることで、フレームの変位による２次的荷重変動をなくしている。

図２に示すように電動シリンダ２１を１本とすることにより、リクレーマ１Ａの全体の部品点数を減らすこと、及び、コストの低減化を図った。

また、本実施の形態のリクレーマ１Ａは、図３に示した従来のリクレーマに比して電動シリンダ２１の構成を簡素化したことにより、通常のメンテナンス負担をより低減することを可能にしている。

一方、リクレーマの起伏手段２０の安全性や故障の対策について検討するに、発明者等の過去に導入したリクレーマの故障部品の検討から、起伏手段２０において、機械トラブルは駆動部２１ｃ、減速機部２１ｆ、ブレーキ部２１ｅで多く発生する傾向がある。

そこで、本実施の形態においては、１本の電動シリンダ２１ａに対して、駆動制御部として、２つの電動モータ２１ｃ、減速機部２１ｆ、ブレーキ部２１ｅを備えることで、リクレーマ１Ａが作動中に電動モータ２１ｃ、減速機部２１ｆ、ブレーキ部２１ｅのどれか一つが故障した場合においても、他の部品でシリンダを運転可能としている。

以上に述べたように、本発明により、ブームの起伏手段として１本の電動シリンダを用いる方式においても、コスト削減を実現しつつ、スムーズな起伏動作を実現できるようになった。

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、２１ｆ 減速機、２３ 同調軸

Claims (2)

1. 走行手段を有する機体と、該機体上に水平旋回可能に設けられた旋回台と、該旋回台か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電動モータを駆動制御可能とするリクレーマであって、
   前記起伏手段は、１本の前記電動シリンダを前記ブームにおける下部中央の下端に有し、前記電動シリンダを制御するための駆動手段が、前記電動シリンダのロッド部における基端側に配置したボールネジに対し直角に設けられた所定のギヤを介しこれを回動させる入力軸と、前記入力軸の両端に接続された駆動軸を有する２つの電動モータと、前記入力軸の両端と各電動モータの駆動軸との間にそれぞれ配置された減速機および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の駆動軸との回動方向の接続を切断し、前記ロッド部の退縮動作を許容するブレーキとからなることを特徴とするリクレーマ。
2. 前記電動シリンダの基端部を各々旋回台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となっており、電動シリンダ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の制御手段が各電動モータの駆動を停止することを特徴とする請求項１に記載のリクレーマ。