JPH0867349A - バケットエレベータの掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バケットチェーン張力や掘削力等の個々の負
荷を把握して確実に定量払出し制御を行うことができる
バケットエレベータの掘削装置を提供する。 【構成】 各部に油圧センサ２２，２３，２４を各々設
けると共に、制御部２５では、油圧センサ２３の検出値
（掘削力相当圧力＋チェーン張力相当圧力）と油圧セン
サ２４の検出値（チェーン張力相当圧力）とから算出し
た掘削力と掘削力目標値とを比較演算して定めた速度目
標値となるよう掘削装置の横送り速度を制御する一方、
算出した掘削力と油圧センサ２２の検出値（持上力相当
圧力＋掘削力相当圧力）とから算出した持上力と持上力
目標値との比較演算結果によって前記掘削力目標値を順
次更新するというものであり、このため持上力を目標値
に一致させバラ荷の払出し量を一定にして確実に定量払
い出し制御を行うことができるというものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバケットエレベータの掘
削装置に関し、特に船積みされた鉱石等のバラ荷を荷揚
げするアンローダに適用して有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】図５はバケットエレベータ式アンローダ
に備えられた従来技術に係るバケットエレベータの掘削
装置の下部側面図、図６は図５に示す掘削装置の側面全
体を概念的に示す説明図である。両図において、１′は
エレベータコラム、２′は揺動フレーム、２ａ′は上半
部揺動フレーム、２ｂ′は掘削部伸縮シリンダ、２ｃ′
は下半部スライドフレーム、３′，６′は軸、５′は掘
削フレーム、７′は水平保持シリンダ、８′，９′，１
０′はガイドスプロケット、１２′はバケットチェーン
エレベータ、１２ａ′はバケット、１２ｂ′はバケット
チェーン、２０′は油圧モータであるバケット駆動モー
タ、２１′は駆動スプロケット、２２′は油圧センサで
ある。

【０００３】これらのうち揺動フレーム２′は上半部揺
動フレーム２ａ′と下半部スライドフレーム２ｃ′とを
有してなるものであり、上半部揺動フレーム２ａ′がエ
レベータコラム１′の下端部に軸３′を介して揺動可能
に支持されると共に、下半部スライドフレーム２ｃ′が
上半部揺動フレーム２ａ′の内側に設けられた掘削部伸
縮シリンダ２ｂ′の伸縮により上半部揺動フレーム２
ａ′の長手方向に沿ってスライドする。傾転シリンダ
４′は、両端がエレベータコラム１′の下端部と上半部
揺動フレーム２ａ′の下端部とに各々連結されている。
従ってこの傾転シリンダ４′の伸縮により揺動フレーム
２′全体が軸３′を中心として揺動される。

【０００４】掘削フレーム５′は、後端部（図５中右端
部）が揺動フレーム２′の下端部（即ち下半部スライド
フレーム２ｃ′の下端部）に軸６′を介して連結され、
揺動フレーム２′と共に略Ｌ字状を成している。また掘
削フレーム５′は、この掘削フレーム５′の中央部と下
半部スライドフレーム２ｃ′の中央部とに両端が各々連
結された水平保持シリンダ７′の伸縮により、揺動フレ
ーム２′の揺動角度に係わらず常に水平に保持される。

【０００５】ガイドスプロケット８′，９′，１０′
は、掘削フレーム５′の両端部及び揺動フレーム２′の
上端部に各々回転可能に設けれており、バケットチェー
ンエレベータ１２′が、矢印Ａ′で示す方向にこれらの
ガイドスプロケット８′，９′，１０′を順に経由して
エレベータコラム１内へと循環移動するよう案内する。

【０００６】駆動スプロケット２１′はバケットチェー
ンエレベータ１２′を駆動するスプロケットであって、
エレベータコラム１′の上端部に設けられており、バケ
ット駆動モータ２０′によって駆動される。即ちこのバ
ケット駆動モータ２０′によって駆動スプロケット２
１′を駆動することにより、前述の如くバケットチェー
ンエレベータ１２′を矢印Ａ′方向に循環移動せしめ
る。

【０００７】バケットチェーンエレベータ１２′は、駆
動スプロケット２１′及びガイドスプロケット８′，
９′，１０′と係合して前述の如く矢印Ａ方向に循環移
動するバケットチェーン１２ｂ′と、このバケットチェ
ーン１２ｂ′に所定の間隔で複数取付けられバケットチ
ェーン１２ｂ′と共に循環移動するバケット１２ａ′と
を有してなるものである。

【０００８】油圧センサ２２′はバケット駆動モータ２
０に備えられており、バケット駆動モータ２０にかかる
負荷、即ちバケットチェーンエレベータ１２′にかかる
負荷（この負荷に相当する油圧）を検出し、検出信号を
図示しない制御部へ出力する。制御部では、油圧センサ
２２′の検出値に基づいて掘削装置の横送り速度を制御
する。

【０００９】従って上記構成のバケットエレベータの掘
削装置によれば、船倉口から船倉内へ掘削部を進入させ
た後、バケットチェーンエレベータ１２′を循環移動さ
せると共に掘削装置を横送りすることにより、船倉内の
バラ荷１４を、バケット１２ａ′で掘削して掬い取った
後上方へと搬送しこれをエレベータコラム１′の上端部
において払出すようにして荷揚げする。かかる荷揚げ
は、まず図５中の実線（但しバケットチェーンエレベー
タ１２′は一点鎖線）で示すように揺動フレーム１２′
と掘削フレーム５′とが略Ｌ字状を成す状態にして船倉
内中央部付近のバラ荷１４の荷揚げから行い、順次、図
５中の二点鎖線で示すように水平保持シリンダ７′を伸
長して掘削フレーム５′を水平に保持しつつ傾転シリン
ダ４′を縮めて揺動フレーム２を前方に揺動した状態に
して、船倉内周辺部及び船倉の壁１３付近のバラ荷１４
の荷揚げを行う。

【００１０】このとき掘削装置の横送り速度は、油圧セ
ンサ２２′の検出値に基づき制御部によって制御され
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術に係るバケットエレベータの掘削装置では、バケッ
トチェーンエレベータ１２′にかかる全負荷、即ち掘削
力や持上力を合計した負荷を検出する油圧センサ２２′
の検出値のみに基づいて掘削装置の横送り走度を制御し
ているため、バケットチェーン張力や掘削力等の個々の
負荷が把握されず、充分なバラ荷１４の定量払出し制御
（荷役量一定制御）を行うことができなかった。このた
め掘削装置の運転効率の低下を招いていた。

【００１２】従って本発明は上記従来技術に鑑み、バケ
ットチェーン張力や掘削力等の個々の負荷を把握して確
実に定量払出し制御を行うことができるバケットエレベ
ータの掘削装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１の構成は、上端部がエレベータコラムの下端部
に支持された第１のフレームと、両端にガイドスプロケ
ットを各々有すると共に、中央部が前記第１のフレーム
の下端部に俯仰動作可能に支持されて前記第１のフレー
ムと共に略逆Ｔ字状を成す第２のフレームと、この第２
のフレームを伸縮してバケットチェーンを緊張せしめる
チェーン緊張シリンダと、一端が前記第１のフレームの
中央部に連結されると共に他端が前記第２のフレームの
端部に連結され、前記第２のフレームを俯仰駆動して水
平に保持する水平保持シリンダと、前記ガイドスプロケ
ットを経由して前記エレベータコラム内へと循環移動す
ることにより、掘削したバラ荷を搬送して払出しするバ
ケットチェーンエレベータと、駆動スプロケットを駆動
して、この駆動スプロケットにより前記バケットチェー
ンエレベータを循環移動せしめるバケット駆動モータ
と、前記バケット駆動モータと水平保持シリンダとチェ
ーン緊張シリンダとに各々設けられ、これらの作動流体
圧力を検出する圧力センサと、これらの圧力センサの検
出値に応じて、前記バケットチェーンエレベータが定量
払い出しを行うよう掘削装置の横送り速度を制御する制
御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１４】また上記目的を達成する本発明の第２の構
成は、上記第１の構成において、制御手段が、水平保持
シリンダに備えた圧力センサの検出値とチェーン緊張シ
リンダに備えた圧力センサの検出値とから算出した掘削
力と掘削力目標値とを第１の比較演算部にて比較演算し
この比較演算結果に基づいて速度目標値を定め掘削装置
の横送り速度が前記速度目標値となるよう制御する一
方、算出された前記掘削力とバケット駆動モータに備え
た圧力センサの検出値とから算出した持上力と持上力目
標値とを第２の比較演算部にて比較演算しこの比較演算
結果に基づいて前記掘削力目標値を順次更新することを
特徴とする。

【００１５】また上記目的を達成する本発明の第３の構
成は、上記第２の構成において、制御手段の第１の比較
演算部が、算出した掘削力と掘削力目標値との差を求め
る第１の比較部とこの差に基づいてＰＩ制御する第１の
ＰＩ制御部とを有するものであると共に、制御手段の第
２の比較演算部が、算出した持上力と持上力目標値との
差を求める第２の比較部とこの差に基づいてＰＩ制御す
る第２のＰＩ制御部とを有するものであることを特徴と
する。

【００１６】

【作用】上記構成の本発明によれば、バケット駆動モー
タと水平保持シリンダとチェーン緊張シリンダとに各々
設けれた圧力センサの検出値に基づいてバケットチェー
ンエレベータの個々の負荷、即ち、持上力、掘削力及び
バケットチェーン張力が把握されるめ、この圧力センサ
の検出値に基づく掘削装置の横送り走度制御によって確
実に所定の定量払い出し制御が行われる。また制御手段
に第１及び第２のＰＩ制御部を備えることにより、上記
制御がスムーズに行われる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

【００１８】図１はバケットエレベータ式アンローダに
備えられた本発明の実施例に係るバケットエレベータの
掘削装置の下部側面図、図２は図１に示す掘削装置の側
面全体を概念的に示す説明図、図３は図１に示す掘削装
置に備えた制御部の制御ブロック図、図４は図１に示す
掘削装置に備えた制御部の動作を示すフローチャートで
ある。

【００１９】図１及び図２において、１はエレベータコ
ラム、２は揺動フレーム、２ａは上半部揺動フレーム、
２ｂは掘削部伸縮シリンダ、２ｃは下半部スライドフレ
ーム、３，１５は軸、５は掘削フレーム、５ａは右半部
掘削フレーム、５ｂはチェーン緊張シリンダ、５ｃは左
半部スライドフレーム、７は水平保持シリンダ、８，
９，１０はガイドスプロケット、１２はバケットチェー
ンエレベータ、１２ａはバケット、１２ｂはバケットチ
ェーン、２０は油圧モータであるバケット駆動モータ、
２１は駆動スプロケット、２２，２３，２４は油圧セン
サ、２５は制御部である。

【００２０】これらのうち揺動フレーム２は上半部揺動
フレーム２ａと下半部スライドフレーム２ｃとを有して
なるものであり、上半部揺動フレーム２ａがエレベータ
コラム１の下端部に軸３を介して揺動可能に支持される
と共に、下半部スライドフレーム２ｃが上半部揺動フレ
ーム２ａの内側に設けられた掘削部伸縮シリンダ２ｂの
伸縮により上半部揺動フレーム２ａの長手方向に沿って
スライドする。傾転シリンダ４は、両端がエレベータコ
ラム１の下端部と上半部揺動フレーム２ａの下端部とに
各々連結されている。従ってこの傾転シリンダ４の伸縮
により揺動フレーム２全体が軸３を中心として揺動され
る。

【００２１】掘削フレーム５は、右半部掘削フレーム５
ａと左半部スライドフレーム５ｃとを有し、右半部掘削
フレーム５ａの中央部が揺動フレーム２の下端部（即ち
下半部スライドフレーム２ｃの下端部）に軸１５を介し
て連結されると共に、左半部スライドフレーム５ｃが右
半部掘削フレーム５ａの内側に設けられたチェーン緊張
シリンダ５ｂの伸縮により右半部掘削フレーム５ａの長
手方向に沿ってスライドするというものであり、揺動フ
レーム２と共に略逆Ｔ字状を成している。また掘削フレ
ーム５は、右半部掘削フレーム５ａの後端部（図１中右
端部）と下半部スライドフレーム２ｃの中央部とに両端
が各々連結された水平保持シリンダ７の伸縮により、揺
動フレーム２の揺動角度に係わらず常に水平に保持され
る。

【００２２】ガイドスプロケット８，９，１０は、掘削
フレーム５の両端部及び揺動フレーム２の上端部に各々
回転可能に設けれており、バケットチェーンエレベータ
１２が、矢印Ａで示す方向にこれらのガイドスプロケッ
ト８，９，１０を順に経由してエレベータコラム１内へ
と循環移動するよう案内する。

【００２３】駆動スプロケット２１はバケットチェーン
エレベータ１２を駆動するスプロケットであって、エレ
ベータコラム１の上端部に設けられており、バケット駆
動モータ２０によって駆動される。即ちこのバケット駆
動モータ２０によって駆動スプロケット２１を駆動する
ことにより、前述の如くバケットチェーンエレベータ１
２を矢印Ａ方向に循環移動せしめる。

【００２４】バケットチェーンエレベータ１２は、駆動
スプロケット２１及びガイドスプロケット８，９，１０
と係合して前述の如く矢印Ａ方向に循環移動するバケッ
トチェーン１２ｂと、このバケットチェーン１２ｂに所
定の間隔で複数取付けられバケットチェーン１２ｂと共
に循環移動するバケット１２ａとを有してなるものであ
る。

【００２５】油圧センサ２２，２３，２４は、バケット
駆動モータ２０、水平保持シリンダ７及びチェーン緊張
シリンダ５ｂに各々備えられており、バケット駆動モー
タ２０、水平保持シリンダ７及びチェーン緊張シリンダ
５ｂの作動油圧を検出することによりこれらにかかる負
荷を各々検出し、各検出信号を制御部２５へ出力する。
即ち油圧センサ２２によってバケットチェーンエレベー
タ１２の持上力と掘削力とを合計した負荷（持上力相当
圧力＋掘削力相当圧力）を検出し、油圧センサ２３によ
ってバケットチェーンエレベータ１２の掘削力とチェー
ン張力とを合計した負荷（掘削力相当圧力＋チェーン張
力相当圧力）を検出し、油圧センサ２４によってチェー
ン張力（チェーン張力相当圧力）を検出する。

【００２６】制御部２５では、油圧センサ２２，２３，
２４の検出値に基づいて掘削装置の横送り速度を制御す
る。この制御部２５の制御の詳細を図３及び図４に基づ
いて以下に説明する。なお図３において、３０は持上力
目標値、３１は持上力実測値（詳しくは実測値に基づく
算出値）、３２，３６は比較部、３３，３７はＰＩ（比
例積分）制御部、３４は掘削力目標値、３５は掘削力実
測値（詳しくは実測値に基づく算出値）、３８は横送り
速度目標値である。

【００２７】まず始めに持上力目標値（即ち払出し量目
標値）３０及び掘削力目標値３４を入力して設定する
（Ｓ１，Ｓ７，Ｓ１０参照）。なおここでの掘削力目標
値３４は初期値であって、詳細を後述するように以後順
次更新される。これらの目標値を設定した後、油圧セン
サ２２，２３，２４から検出信号を入力する（Ｓ２，Ｓ
３，Ｓ４参照）。

【００２８】続いて油圧センサ２３の検出値（掘削力相
当圧力＋チェーン張力相当圧力）と油圧センサ２４の検
出値（チェーン張力相当圧力）とから、自重によるモー
メントや自重等を考慮して掘削力３５を算出（Ｓ５参
照）し、この算出した掘削力３５と掘削力目標値３４と
を比較演算（Ｓ１１参照）、即ち比較部３６にて両者の
差を求めると共にこの差に基づきＰＩ制御部３７にてＰ
Ｉ制御し、このＰＩ制御結果から横送り速度目標値３８
を定め（Ｓ１２参照）、掘削装置の横送り速度がこの速
度目標値３８となるよう制御する。

【００２９】一方、上記の算出された掘削力と油圧セン
サ２２の検出値（持上力相当圧力＋掘削力相当圧力）と
から持上力３１を算出し（Ｓ６参照）、この算出した持
上力３１と持上力目標値３０とを比較演算（Ｓ８参
照）、即ち比較部３２にて両者の差を演算すると共にこ
の差に基づきＰＩ制御部３３にてＰＩ制御し、このＰＩ
制御結果を新たな掘削力目標値として掘削力目標値３４
を順次更新する（Ｓ９，Ｓ１０参照）。以後引続き、こ
のようにして順次更新される掘削力目標値３４と上記の
ようにして順次算出される掘削力３５とに基づき上記の
ように掘削装置の横送り速度制御を運転が終了するまで
行う（Ｓ５，Ｓ１０〜Ｓ１５参照）。

【００３０】従って上記構成のバケットエレベータの掘
削装置によれば、船倉口から船倉内へ掘削部を進入させ
た後、バケットチェーンエレベータ１２を循環移動させ
ると共に掘削装置を横送りすることにより、船倉内のバ
ラ荷１４を、バケット１２ａで掘削して掬い取った後上
方へと搬送しこれをエレベータコラム１の上端部におい
て払出すようにして荷揚げする。かかる荷揚げは、まず
図１中の実線（但しバケットチェーンエレベータ１２は
一点鎖線）で示すように揺動フレーム１２と掘削フレー
ム５とが略逆Ｔ字状を成す状態にして船倉内中央部付近
のバラ荷１４の荷揚げから行い、順次、図１中の二点鎖
線で示すように水平保持シリンダ７を縮めて掘削フレー
ム５を水平に保持しつつ傾転シリンダ４を縮めて揺動フ
レーム２を前方に揺動した状態にして、船倉内周辺部及
び船倉の壁１３付近のバラ荷１４の荷揚げを行う。

【００３１】このとき掘削装置の横送り速度は、油圧ン
サ２２，２３，２４の検出値に基づき制御部２５によっ
て制御する。即ち図３に示すように掘削装置の横送り速
度が速度目標値３８に等しくなるように制御され、これ
によって掘削力３５が掘削力目標値３４に等しくなると
共に、持上力３１が持上力目標値３０に等しくなる。か
くして、掘削装置の横送り速度を最適な横送り速度（速
度目標値３８）に制御することができるため掘削装置の
運転効率が向上すると共に、掘削装置の横送り速度を最
適な横送り速度に制御することによりバケットチェーン
エレベータ１２の持上力３１を持上力目標値３０に確実
に一致させることができる。即ち持上力とバラ荷１４の
払出し量との間には相関があり、持上力から払出し量が
計算できることから、所定の払出し量となる持上力を計
算しこの持上力を持上力目標値３０として予め設定して
いるため、持上力３１がこの持上力目標値３０に一致す
ることにより払出し量が所定の一定量となり、その結果
確実に定量払出し制御を行うことができる。またＰＩ制
御部３３，３７を有するため上記制御がスムーズに行な
われる。

【００３２】

【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、バケット駆動モータと水平保持シリ
ンダとチェーン緊張シリンダとに各々設けた圧力センサ
の検出値に基づいて、掘削装置の横送り速度が最適な横
送り速度となるよう制御することができるため掘削装置
の運転効率が向上すると共に、このような最適な横送り
速度となるよう制御することによりバラ荷の払出し量を
一定にすることができ確実に定量払出し制御を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バケットエレベータ式アンローダに備えられた
本発明の実施例に係るバケットエレベータの掘削装置の
下部側面図である。

【図２】図１に示す掘削装置の側面全体を概念的に示す
説明図である。

【図３】図１に示す掘削装置に備えた制御部の制御ブロ
ック図である。

【図４】図１に示す掘削装置に備えた制御部の動作を示
すフローチャートである。

【図５】バケットエレベータ式アンローダに備えられた
従来技術に係るバケットエレベータの掘削装置の下部側
面図である。

【図６】図５に示す掘削装置の側面全体を概念的に示す
説明図である。

【符号の説明】

１ エレベータコラム ２ 揺動フレーム ２ａ 上半部揺動フレーム ２ｂ 掘削部伸縮シリンダ ２ｃ 下半部スライドフレーム ３，１５ 軸 ４ 傾転シリンダ ５ 掘削フレーム ５ａ 右半部掘削フレーム ５ｂ チェーン張力シリンダ ５ｃ 左半部スライドフレーム ７ 水平保持シリンダ ８，９，１０ ガイドスプロケット １２ バケットチェーンエレベータ １２ａ バケット １２ｂ バケットチェーン ２０ バケット駆動モータ ２１ 駆動スプロケット ２２，２３，２４ 油圧センサ ２５ 制御部 ３０ 持上力目標値 ３１ 持上力 ３２，３６ 比較部 ３３，３７ ＰＩ制御部 ３４ 掘削力目標値 ３５ 掘削力 ３８ 横送り速度目標値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 智広 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 田浦 良治 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端部がエレベータコラムの下端部に支
   持された第１のフレームと、 両端にガイドスプロケットを各々有すると共に、中央部
   が前記第１のフレームの下端部に俯仰動作可能に支持さ
   れて前記第１のフレームと共に略逆Ｔ字状を成す第２の
   フレームと、 この第２のフレームを伸縮してバケットチェーンを緊張
   せしめるチェーン緊張シリンダと、 一端が前記第１のフレームの中央部に連結されると共に
   他端が前記第２のフレームの端部に連結され、前記第２
   のフレームを俯仰駆動して水平に保持する水平保持シリ
   ンダと、 前記ガイドスプロケットを経由して前記エレベータコラ
   ム内へと循環移動することにより、掘削したバラ荷を搬
   送して払出しするバケットチェーンエレベータと、 駆動スプロケットを駆動して、この駆動スプロケットに
   より前記バケットチェーンエレベータを循環移動せしめ
   るバケット駆動モータと、 前記バケット駆動モータと水平保持シリンダとチェーン
   緊張シリンダとに各々設けられ、これらの作動流体圧力
   を検出する圧力センサと、 これらの圧力センサの検出値に応じて、前記バケットチ
   ェーンエレベータが定量払い出しを行うよう掘削装置の
   横送り速度を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
   するバケットエレベータの掘削装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載するバケットエレベータ
   の掘削装置において、 制御手段が、水平保持シリンダに備えた圧力センサの検
   出値とチェーン緊張シリンダに備えた圧力センサの検出
   値とから算出した掘削力と掘削力目標値とを第１の比較
   演算部にて比較演算しこの比較演算結果に基づいて速度
   目標値を定め掘削装置の横送り速度が前記速度目標値と
   なるよう制御する一方、算出された前記掘削力とバケッ
   ト駆動モータに備えた圧力センサの検出値とから算出し
   た持上力と持上力目標値とを第２の比較演算部にて比較
   演算しこの比較演算結果に基づいて前記掘削力目標値を
   順次更新することを特徴とするバケットエレベータの掘
   削装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載するバケットエレベータ
   の掘削装置において、 制御手段の第１の比較演算部が、算出した掘削力と掘削
   力目標値との差を求める第１の比較部とこの差に基づい
   てＰＩ制御する第１のＰＩ制御部とを有するものである
   と共に、制御手段の第２の比較演算部が、算出した持上
   力と持上力目標値との差を求める第２の比較部とこの差
   に基づいてＰＩ制御する第２のＰＩ制御部とを有するも
   のであることを特徴とするバケットエレベータの掘削装
   置。