JP6611166B2 - アンローダおよびアンローダの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は四つのドラムを備えるアンローダおよびアンローダの制御方法に関するものであり、詳しくはロープを繰り出しているドラムの回転エネルギを効率よく利用することにより、エネルギ消費量を抑制できるアンローダおよびアンローダの制御方法に関するものである。

石炭や鉄鉱石等のバラ荷をバラ積み船から荷役する際に使用されるアンローダが種々提案されている（例えば特許文献１参照）。

文献１は、四つのドラムからそれぞれ繰り出されたロープをグラブバケット（以下、バケットということもある）に連結して、四つのドラムを相互に関連させた状態で回転させることにより、バケットの上下移動、トロリの横行およびバケットの開閉を行なうアンローダを提案する。

文献１に記載のアンローダは、例えば陸側の二つのドラムでロープを巻き取り、これと同時に同一長さのロープを海側の二つのドラムから繰り出すことでトロリを陸側に横行させる。ロープを繰り出す側のドラムに併設されるモータは回生状態となり発電を行なうことになる。

アンローダが外部から電気の供給を受ける受電部に、このモータで発電された電気を還流させ、受電部からアンローダの補機等にこの電気を供給することにより、アンローダの省エネ化を実現することが考えられる。

ドラムに併設されるモータから受電部を経由して補機等に供給される電気は、その経路の途中の抵抗等により損失が発生する。そのためモータで発電された電気を効率よく利用することは困難であった。

国際公開第９８／０６６５７号

本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的はロープを繰り出しているドラムの回転エネルギを効率よく利用することにより、エネルギ消費量を抑制できるアンローダおよびアンローダの制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のアンローダは、ロープの繰り出しおよび巻き取りをそれぞれ行なう四つのドラムと、海陸方向に延設されるブームおよびガーダと、このブームおよびガーダに沿って横行するトロリとを備え、前記四つのドラムが、前記ブームおよびガーダの陸側に前記ロープを繰り出す二つの陸側ドラムと、前記ブームおよびガーダの海側に前記ロープを繰り出す二つの海側ドラムとから成り、前記四つのドラムのそれぞれが、受電部から供給される交流電流を直流電流に変換するコンバータ回路と、このコンバータ回路に一端を接続されて直流電流を送電するＤＣバスと、このＤＣバスの他端に接続されて直流電流を交流電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路に接続されて前記ドラムを回転させる交流モータとを備えるアンローダにおいて、一方の前記陸側ドラムの前記ＤＣバスと一方の前記海側ドラムの前記ＤＣバスとを接続する第一バイパスケーブルと、他方の前記陸側ドラムの前記ＤＣバスと他方の前記海側ドラムの前記ＤＣバスとを接続する第二バイパスケーブルとを備えていて、前記第一バイパスケーブルと前記第二バイパスケーブルとが電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明のアンローダの制御方法は、ロープの繰り出しおよび巻き取りをそれぞれ行なう四つのドラムと、海陸方向に延設されるブームおよびガーダと、このブームおよびガーダに沿って横行するトロリとを備え、前記四つのドラムが、前記ブームおよびガーダの陸側に前記ロープを繰り出す二つの陸側ドラムと、前記ブームおよびガーダの海側に前記ロープを繰り出す二つの海側ドラムとから成り、前記四つのドラムのそれぞれが、受電部から供給される交流電流を直流電流に変換するコンバータ回路と、このコンバータ回路に一端を接続されて直流電流を送電するＤＣバスと、このＤＣバスの他端に接続されて直流電流を交流電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路に接続されて前記ドラムを回転させる交流モータとを備えるアンローダの制御方法において、一方の前記陸側ドラムの前記ＤＣバスと一方の前記海側ドラムの前記ＤＣバスとを第一バイパスケーブルで接続して、他方の前記陸側ドラムの前記ＤＣバスと他方の前記海側ドラムの前記ＤＣバスとを第二バイパスケーブルで接続するとともに、前記第一バイパスケーブルと前記第二バイパスケーブルとを電気的に接続して、回生状態である前記交流モータで発電される電気を前記第一バイパスケーブルと前記第二バイパスケーブルとを経由して力行状態である前記交流モータに供給することを特徴とする。

本発明によれば、トロリの横行時にロープを繰り出し回生状態となるドラムのモータから、ロープを巻き取り力行状態となるドラムのモータにバイパスケーブルを介して回生状態のモータで発電した電気を直接的に供給できる。モータで発電した電気をキャパシタに蓄電したり、アンローダの受電部まで流さないので、抵抗等による電気の損失がほとんど発生しない。発電した電気を極めて効率的に利用できるので、アンローダのエネルギ消費量を抑制するには有利である。

回生状態のモータで発電した電気は、インバータ回路を経由して力行状態のモータに供給されるので、力行状態のモータの回転速度等はインバータ回路により緻密に制御することができる。

バイパスケーブルは、一方の陸側ドラムのＤＣバスと一方の海側ドラムのＤＣバスとを接続する第一バイパスケーブルと、他方の陸側ドラムのＤＣバスと他方の海側ドラムのＤＣバスとを接続する第二バイパスケーブルとで構成することができる。

また第一バイパスケーブルと第二バイパスケーブルとが電気的に接続されている構成にすることができる。アンローダの動作状態に関わらず、回生状態にあるモータから力行状態にあるモータに発電した電気を供給できるので、アンローダのエネルギ消費量を抑制するにはさらに有利である。

本発明のアンローダを例示する説明図である。 図１のアンローダのロープの掛け回された状態を例示する説明図である。 図１のアンローダ内で電気を供給する回路を例示する説明図である。 図３の回路の変形例を例示する説明図である。 図３の回路の変形例を例示する説明図である。 図３の回路の変形例を例示する説明図である。

以下、本発明のアンローダおよびアンローダの制御方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するように本発明のアンローダ１は、脚構造体２と、この脚構造体２の上部で支持されて海陸方向（図１左右方向）に延設されるブーム３およびガーダ４と、このブ
ーム３およびガーダ４に沿って海陸方向（以下、横行方向ということがある）に横行するトロリ５と、このトロリ５の下方に配置されるグラブバケット（以下、バケットということがある）６とを備えている。

脚構造体２には機械室７が配置されていて、この機械室７内にロープＲを巻装されたドラムＤが配置されている。このドラムＤから繰り出されたロープＲは、ブーム３の先端およびガーダ４の後端にそれぞれ配置されるシーブＳとトロリ５とを経由してバケット６に連結されている。

トロリ５の近傍にはトロリ５とともに横行方向に移動する運転室８が配置されている。この運転室８内には、クレーンオペレータがアンローダ１を操作するためのコントローラが設置されている。

図２に例示するように機械室７には、ロープＲをそれぞれ巻装される四つのドラムＤが配置されている。四つのドラムＤは、陸側支持ドラムＤ１、海側支持ドラムＤ２、陸側開閉ドラムＤ３、海側開閉ドラムＤ４からなる。陸側支持ドラムＤ１および陸側開閉ドラムＤ３を総称する場合は陸側ドラム、海側支持ドラムＤ２および海側開閉ドラムＤ４を総称する場合は海側ドラムということがある。尚、図中では説明のためトロリ５を破線で示している。

この実施形態では、陸側支持ドラムＤ１から繰り出される陸側支持ロープＲ１は、ガーダ４の陸側端部（後端）に配置される第一シーブＳ１およびトロリ５に配置されるシーブＳ１１を経由して、バケット６に連結されている。海側支持ドラムＤ２から繰り出される海側支持ロープＲ２は、ブーム３の海側端部（先端）に配置される第二シーブＳ２およびトロリ５に配置されるシーブＳ２１を経由して、バケット６に連結されている。

また陸側開閉ドラムＤ３から繰り出される陸側開閉ロープＲ３は、ガーダ４の陸側端部（後端）に配置される第三シーブＳ３およびトロリ５に配置されるシーブＳ３１を経由して、バケット６に連結されている。海側開閉ドラムＤ４から繰り出される海側開閉ロープＲ４は、ブーム３の海側端部（先端）に配置される第四シーブＳ４およびトロリ５に配置されるシーブＳ４１を経由して、バケット６に連結されている。

シーブＳの配置位置およびロープＲを掛け回す経路は上記に限定されない。シーブＳの数を増減させたり、その配置位置を変更してもよい。

図３に例示するようにアンローダ１は、商用電源等から供給される交流電流を受電する受電部９を備えている。受電部９は、例えば配電盤等で構成され、商用電源等から供給された電気を各ドラムＤ１〜Ｄ４に併設されるモータＭ１〜Ｍ４（以下、総称する場合はモータＭということがある）に供給する。このモータＭは交流モータで構成されている。

受電部９からモータＭに供給される電気は、それぞれインバータ装置１０を経由して供給される。また受電部９には運転室８に設置されるコントローラ、空調設備や照明等（以下、総称して補機１１ということがある）が接続されていて、受電部９から補機１１に電気が供給される。

それぞれのインバータ装置１０は、受電部９から供給される交流電流を直流電流に変換するコンバータ回路１２と、コンバータ回路１２から供給される直流電流を交流電流に変換してモータＭに供給するインバータ回路１３とを備えている。このコンバータ回路１２とインバータ回路１３とは例えば電線等で構成されるＤＣバス１４で接続されている。インバータ装置１０は、供給される交流電流をインバータ回路１３で任意の周波数、電圧、
位相等を有する交流電流に変換することにより、モータＭの回転速度を制御することができる。

この実施形態では、陸側支持ドラムＤ１と海側開閉ドラムＤ４のインバータ装置１０のＤＣバス１４どうしを第一バイパスケーブル１５で接続している。また海側支持ドラムＤ２と陸側開閉ドラムＤ３のインバータ装置１０のＤＣバス１４どうしを第二バイパスケーブル１６で接続している。

本発明のアンローダ１はこの構成に限定されず、例えば陸側支持ドラムＤ１と海側支持ドラムＤ２のＤＣバス１４どうしを第一バイパスケーブル１５で接続して、陸側開閉ドラムＤ３と海側開閉ドラムＤ４のＤＣバス１４どうしを第二バイパスケーブル１６で接続する構成にしてもよい。

アンローダ１でバケット６の巻上げを行う場合は、受電部９から供給される交流電流がインバータ装置１０で周波数等を変換されてモータＭに供給される。各モータＭはそれぞれのインバータ装置１０で回転速度を制御されながら、各ドラムＤによるロープＲの巻き取りを行なう。つまり四つのモータＭの全てが力行状態となる。

バケット６の巻下げを行なう場合は、バケット６は自重で落下し、各ドラムＤからロープＲが繰り出されるので、四つのモータＭのすべてが回生状態となる。各モータＭで発電された電気は、インバータ装置１０および受電部９を経由して、補機１１に供給される。

アンローダ１でトロリ５を陸側に横行させる場合は、陸側ドラムＤ１、Ｄ３でロープＲを巻き取り、これと同時に同じ長さのロープＲを海側ドラムＤ２、Ｄ４から繰り出す。そのためロープＲを巻き取る側のモータＭ１、Ｍ３は力行状態となり、ロープＲを繰り出す側のモータＭ２、Ｍ４は回生状態となる。

回生側のモータＭ２、Ｍ４で発電された交流電流はインバータ回路１３で直流電流に変換され、第一バイパスケーブル１５または第二バイパスケーブル１６（以下、総称する場合はバイパスケーブルということがある）を経由して力行側のモータＭ１、Ｍ３に供給される。力行側のモータＭ１、Ｍ３には、対応するインバータ回路１３により周波数等を変換された交流電流が供給される。このとき力行側のモータＭ１、Ｍ３では、受電部９からコンバータ回路１２を経由して供給される電気も必要に応じて利用される。尚、図３において説明のため電気の流れる方向を矢印で示している。

アンローダ１でトロリ５を海側に横行させる場合は、海側ドラムＤ２、Ｄ４に対応するモータＭ２、Ｍ４が力行状態となり、陸側ドラムＤ１、Ｄ３に対応するモータＭ１、Ｍ３が回生状態となる。回生側のモータＭ１、Ｍ３で発電された交流電流はインバータ回路１３で直流電流に変換され、バイパスケーブル１５、１６を経由して力行側のモータＭ２、Ｍ４に供給される。

回生状態のモータＭで発電された電気を、受電部９まで流すことなく力行状態のモータＭに直接的に供給できるので、電気の流れる経路上の抵抗等により損失する電気の量を抑制することができる。受電部９は例えばアンローダ１の下方の地面に近い位置に設置されることが多いので、モータＭから受電部９まで電気を還流させるとその距離は数十メートルにおよび抵抗等による損失は無視できないほどの大きさとなる。

これに対して各モータＭは機械室７内に互いに近接する状態で配置されるので、回生状態のモータＭから力行状態のモータＭにほとんど損失なく電気を供給できる。回生状態のモータＭから供給される電気を効率的に利用できるので、受電部９から力行状態のモータ
Ｍに供給すべき電気を抑制することができる。ロープＲを繰り出している側（回生状態）のモータＭの回転エネルギを効率よく利用できるので、アンローダ１のエネルギ消費量を抑制するには有利である。

四つのドラムＤを備えるアンローダ１では、トロリ５が横行する際にモータＭの一部が回生状態となりその他が力行状態となるので、発電されたエネルギを効率的に利用することができる。バケット６を開閉する際に支持ドラムＤ１、Ｄ２または開閉ドラムＤ３、Ｄ４に対応するモータＭの一方が回生状態となり他方が力行状態となるので、発電されたエネルギを効率的に利用することができる。

バイパスケーブル１５、１６を経由した電気は、インバータ回路１３を経由して力行側のモータＭに供給される。インバータ回路１３により周波数等を調整できるので、回生状態のモータＭにより発電された電気を利用しても、力行状態のモータＭの回転速度の制御は緻密に行なうことができる。

図４に例示するように、第一バイパスケーブル１５と第二バイパスケーブル１６とを第三バイパスケーブル１７で接続する構成にしてもよい。四つのインバータ装置１０のＤＣバス１４が電気的に接続される状態となるので、回生状態のいずれかのモータＭで発電された電気を、力行状態で電気の供給を必要とするいずれのモータＭに対しても供給することができる。

例えばアンローダ１が、トロリ５の横行とバケット６の巻上げ下げや開閉を同時並行的に行なう場合があり、このとき各モータＭはそれぞれ異なる回転速度および回転方向で回転する。このような場合、図３に例示する実施形態では、例えば陸側支持ドラムＤ１のモータＭ１で発電された電気を海側開閉ドラムＤ４のモータＭ４で使い切れないことがある。余った電気は受電部９まで流れて補機１１等に供給されるので、抵抗等による電気の損失が発生する。

アンローダ１が同時並行的に複数の動作を行なう場合であっても、図４に例示する実施形態では、例えば海側支持ドラムＤ２のモータＭ２で電気を必要としていれば、モータＭ１で発電された電気をモータＭ２に直接的に供給することができる。つまり回生状態のモータＭで発電された電気を力行状態のモータＭで使用し、受電部９にほとんど還流させない構成にすることができるので、アンローダ１内で抵抗等により損失する電気の量を抑制するにはさらに有利である。

バイパスケーブル１５、１６、１７の接続方法は上記に限定されない。海側に配置される少なくとも一つのモータＭと、陸側に配置される少なくとも一つのモータＭとを接続する構成であればよい。図５に例示するように、モータＭ１とモータＭ４とを接続する第一バイパスケーブル１５のみを配置して、第二バイパスケーブル１６を有さない構成にしてもよい。またはモータＭ２とモータＭ３とを接続する第二バイパスケーブル１６のみを配置する構成にしてもよい。この構成によれば図３および図４に例示する実施形態に及ばないものの、アンローダ１のエネルギ消費量を抑制することができる。

図６に例示するようにモータＭ１に対応するインバータ装置１０とモータＭ４に対応するインバータ装置１０とのＤＣバス１４どうしを第一バイパスケーブル１５で接続して、モータＭ２に対応するインバータ装置１０のＤＣバス１４と第一バイパスケーブル１５とを第四バイパスケーブル１８で接続する構成にしてもよい。バイパスケーブル１５〜１８を接続する対象の組み合わせは適宜変更することができる。

１ アンローダ
２ 脚構造体
３ ブーム
４ ガーダ
５ トロリ
６ グラブバケット（バケット）
７ 機械室
８ 運転室
９ 受電部
１０ インバータ装置
１１ 補機
１２ コンバータ回路
１３ インバータ回路
１４ ＤＣバス
１５ 第一バイパスケーブル
１６ 第二バイパスケーブル
１７ 第三バイパスケーブル
１８ 第四バイパスケーブル
Ｄ ドラム
Ｄ１ 陸側支持ドラム
Ｄ２ 海側支持ドラム
Ｄ３ 陸側開閉ドラム
Ｄ４ 海側開閉ドラム
Ｒ ロープ
Ｒ１ 陸側支持ロープ
Ｒ２ 海側支持ロープ
Ｒ３ 陸側開閉ロープ
Ｒ４ 海側開閉ロープ
Ｓ シーブ
Ｓ１ 第一シーブ
Ｓ２ 第二シーブ
Ｓ３ 第三シーブ
Ｓ４ 第四シーブ
Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１ シーブ
Ｍ、Ｍ１〜Ｍ４ モータ

Claims (3)

1. ロープの繰り出しおよび巻き取りをそれぞれ行なう四つのドラムと、海陸方向に延設されるブームおよびガーダと、このブームおよびガーダに沿って横行するトロリとを備え、前記四つのドラムが、前記ブームおよびガーダの陸側に前記ロープを繰り出す二つの陸側ドラムと、前記ブームおよびガーダの海側に前記ロープを繰り出す二つの海側ドラムとから成り、
   前記四つのドラムのそれぞれが、受電部から供給される交流電流を直流電流に変換するコンバータ回路と、このコンバータ回路に一端を接続されて直流電流を送電するＤＣバスと、このＤＣバスの他端に接続されて直流電流を交流電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路に接続されて前記ドラムを回転させる交流モータとを備えるアンローダにおいて、
   一方の前記陸側ドラムの前記ＤＣバスと一方の前記海側ドラムの前記ＤＣバスとを接続する第一バイパスケーブルと、他方の前記陸側ドラムの前記ＤＣバスと他方の前記海側ドラムの前記ＤＣバスとを接続する第二バイパスケーブルとを備えていて、前記第一バイパスケーブルと前記第二バイパスケーブルとが電気的に接続されていることを特徴とするアンローダ。
2. 前記第一バイパスケーブルと前記第二バイパスケーブルとを接続する第三バイパスケーブルを備える請求項１に記載のアンローダ。
3. ロープの繰り出しおよび巻き取りをそれぞれ行なう四つのドラムと、海陸方向に延設されるブームおよびガーダと、このブームおよびガーダに沿って横行するトロリとを備え、前記四つのドラムが、前記ブームおよびガーダの陸側に前記ロープを繰り出す二つの陸側ドラムと、前記ブームおよびガーダの海側に前記ロープを繰り出す二つの海側ドラムとから成り、
   前記四つのドラムのそれぞれが、受電部から供給される交流電流を直流電流に変換するコンバータ回路と、このコンバータ回路に一端を接続されて直流電流を送電するＤＣバスと、このＤＣバスの他端に接続されて直流電流を交流電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路に接続されて前記ドラムを回転させる交流モータとを備えるアンローダの制御方法において、
   一方の前記陸側ドラムの前記ＤＣバスと一方の前記海側ドラムの前記ＤＣバスとを第一バイパスケーブルで接続して、他方の前記陸側ドラムの前記ＤＣバスと他方の前記海側ドラムの前記ＤＣバスとを第二バイパスケーブルで接続するとともに、前記第一バイパスケーブルと前記第二バイパスケーブルとを電気的に接続して、
   回生状態である前記交流モータで発電される電気を前記第一バイパスケーブルと前記第二バイパスケーブルとを経由して力行状態である前記交流モータに供給することを特徴とするアンローダの制御方法。

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