JPH1111687A - 連続式アンローダにおける掘削深さ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】船倉から荷を排出する連続式アンローダにおけ
る掘削深さを最適に制御する。 【解決手段】走行フレーム上に旋回自在に設けられた旋
回塔に俯仰可能に旋回ブームが取付られ、この旋回ブー
ムの先端に旋回可能なバケットエレベータが垂下され、
このバケットエレベータの下端に傾動リンク部を介して
バケットが周回される掘削部が取付けられた連続式アン
ローダにおいて、掘削部25に先行する位置及び後行する
位置に先行側超音波距離センサ４４ａ〜４４ｃ及び後行
側超音波距離センサ４５ａ〜４５ｃを配置し、これらセ
ンサによって被掘削物の表面形状を検出し、その検出値
に基づいて掘削部２５の掘削深さを制御して、定量掘削
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船倉内の荷を連続
的に掻き取って搬出する連続式アンローダにおける掘削
深さ制御装置に関し、特に掘削部におけるバケットでの
被掘削物の掘削効率を確保しながら掘削後の被掘削物表
面を平坦化するようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の連続式アンローダは、大型化が
容易であることから近年盛んに実用機が開発されてい
る。

【０００３】従来の連続式アンローダとしては、例え
ば、本出願人が先に提案した特開平８−３０１４５３号
に記載されているように走行フレームに旋回フレームを
配置し、この旋回フレームに垂設された垂直支持ビーム
の上端に水平方向に延長するブームが支持され、このブ
ームの先端に多数のバケットを装着したバケットコンベ
ヤを有するバケットエレベータを垂下し、このバケット
エレベータの下端に掘削部を形成することにより、掘削
部の下面側において各バケットで船倉内の鉄鉱石、石炭
その他のバラ物を掻取って上方に搬送し、ブーム内を通
って旋回フレームに設けたホッパーに回収し、このホッ
パー内のバラ物を機内コンベヤから地上側ベルトコンベ
ヤに排出するようにしている。

【０００４】そして、バケットエレベータのバケットを
駆動する回転駆動機構の駆動トルクをトルクセンサで検
出し、この検出値を平均化処理して、トルク変化に対応
した掘削量を算出し、これと設定輸送量との偏差に基づ
いて横送り速度制御値を算出し、この横送り制御値を超
音波センサで掘削部に沿ったバラ物の表面形状を検出す
ることにより掘削長さを検出し、この掘削長さに応じた
速度補正値を算出し、設定荷役量、掘削断面積及び原料
見かけ比重に基づいて基準送り速度を算出し、横送り制
御値、速度補正値及び基準遅れ速度に基づいてバケット
横送り速度を設定することにより、荷崩れや原料水分変
化やバケットへの充填率変化等による外乱の影響を回避
して、定量掘削を高精度に維持しながら高効率の掘削を
行うようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の連続式アンローダにあっては、掘削部の横送り速度
を制御することにより、外乱の影響を回避して定量掘削
を行うことができるものであるが、バケットで掘削する
石炭、鉱石等のバラ物の表面形状はバケットからの荷こ
ぼれや艙壁からのバラ物の崩れ込み等によって平坦では
ないので、掘削部の掘削深さを一定値に制御して掘削を
行う場合には、掘削量の変動幅が大きくなるため、横送
り速度の補正が頻繁に行われることになり、荷役作業効
率が低下するという未解決の課題がある。

【０００６】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してなされたものであり、掘削深さを適正値
に制御することにより、掘削後の被掘削物表面を平坦化
することにより、次の掘削作業時の横送り速度の変動を
防止して、安定した掘削を行って荷役作業効率を向上さ
せることができる連続式アンローダにおける掘削深さ制
御装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る連続式アンローダにおける
掘削深さ制御装置は、走行フレーム上に旋回可能に配設
された旋回ブームと、該旋回ブームの先端に垂下された
バケットエレベータと、該バケットエレベータの下端に
設けられた掘削部と、前記バケットエレベータと掘削部
との間に張設された一対の無端チェーン間に取付けられ
た多数のバケットとを備えた連続式アンローダにおい
て、前記掘削部より所定距離先行する位置に配設された
被掘削物の表面形状を検出する表面形状検出手段と、該
表面形状検出手段の検出値に基づいて前記掘削部の掘削
深さを制御する掘削深さ制御手段とを備えたことを特徴
としている。

【０００８】この請求項１に係る発明においては、これ
から掘削を行う被掘削物の表面形状を予め表面形状検出
手段で検出しておくことにより、掘削量の変動を予測
し、これに応じて掘削深さ制御手段で掘削深さを制御す
ることにより、定量掘削を高精度に維持することが可能
となる。

【０００９】また、請求項２に係る連続式アンローダに
おける掘削深さ制御装置は、走行フレーム上に旋回可能
に配設された旋回ブームと、該旋回ブームの先端に垂下
されたバケットエレベータと、該バケットエレベータの
下端に設けられた掘削部と、前記バケットエレベータと
掘削部との間に張設された一対の無端チェーン間に取付
けられた多数のバケットとを備えた連続式アンローダに
おいて、前記掘削部より所定距離先行する位置に配設さ
れた被掘削物の表面形状を検出する先行表面形状検出手
段と、掘削部より所定距離後行する位置に配設された被
掘削物の表面形状を検出する後行表面形状検出手段と、
前記先行表面形状検出手段の検出値及び後行表面形状検
出手段の検出に基づいて前記掘削部の掘削深さを制御す
る掘削深さ制御手段とを備えたことを特徴としている。

【００１０】この請求項２に係る発明においては、請求
項１に係る発明の構成に後行表面形状検出手段が付加さ
れ、この後行表面形状検出手段で検出した掘削後の被掘
削物の表面形状に基づいて掘削深さを補正することがで
きるので、より正確な掘削深さ制御を行うことが可能と
なる。

【００１１】さらに、請求項３に係る連続式アンローダ
における掘削深さ制御装置は、請求項１又は２に係る発
明において、前記掘削深さ制御手段が、表面形状検出手
段の検出値の所定走行区間の平均値に基づいて掘削部の
掘削深さを制御することを特徴としている。

【００１２】この請求項３に係る発明においては、掘削
深さ制御手段で表面形状の所定走行区間の平均値に基づ
いて掘削深さを制御するたため、掘削深さの急変を防止
して、安定した掘削を行うことができる。

【００１３】さらにまた、請求項４に係る連続式アンロ
ーダにおける掘削深さ制御装置は、請求項１〜３の何れ
かの発明において、前記表面形状検出手段が、超音波等
の距離センサで構成されていることを特徴としている。

【００１４】この請求項４に係る発明においては、超音
波等の距離センサで被掘削物の表面形状を検出するの
で、石炭、鉱石等のバラ物である被掘削物の表面形状を
正確に検出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図
であって、連続式アンローダ１は、岸壁２に平行して敷
設された走行レール３ａ，３ｂ上を図示しない電動モー
タによって駆動されて転動する転動輪４ａ，４ｂを有す
る走行フレーム５を備えている。

【００１６】この走行フレーム５上には、内部にバラ物
を垂直に搬送して降下させるコンベヤ６ａを内蔵した旋
回塔６が旋回中心を通り岸壁２と直交する線を中心とし
て左右に例えば１２５°の範囲内で旋回可能に支持され
ていると共に、この旋回塔６の下側にホッパー７が固定
配置され、このホッパー７の下端側の切り出し口には、
ホッパー７内の散物を受け入れベルトコンベヤ８に向け
て定量排出するベルトフィーダ９が配設されている。そ
して、このベルトフィーダ９の落下位置に受け入れベル
トコンベヤ８の上方位置まで散物を搬送する機内コンベ
ヤ１０が配設され、この機内コンベヤ１０から落下する
散物が図示しないクッションフレームを介して受け入れ
ベルトコンベヤ８上に移載される。

【００１７】この旋回塔６は走行フレーム５の上面と対
向する位置に旋回ギヤ１１を有し、この旋回ギヤ１１が
減速機１２を介して走行フレーム１０に固定された電動
モータ１３に連結されて回転駆動され、その旋回角度が
電動モータ１３の回転軸に連結されたロータリエンコー
ダで構成される旋回塔旋回角度センサ１４で検出され
る。

【００１８】この旋回塔６の上端には、内部に散物搬送
用ベルトコンベヤ１５ａを配設した旋回ブーム１５がそ
の基部側の下面と旋回塔６との間に介挿された油圧シリ
ンダ１６のピストンロッドを伸縮させることにより垂直
面内で回動可能に支持され、この旋回ブーム１５の旋回
塔６とは反対側にバランスウェイト１７が配設されてい
る。旋回ブーム１５の両端には、傾斜支持リンク１８
ａ，１８ｂが回転可能に支持され、これらリンク１８
ａ，１８ｂの自由端に旋回ブーム１５と平行なリンク１
９が回転可能に連結されて平行リンクが構成され、その
自由端側の傾斜支持リンク１８ａに垂直方向に下方側に
延長するバケットエレベータ２０が固定されている。

【００１９】このバケットエレベータ２０は、支持リン
ク１８ａに固定された円筒状の固定フレーム２１と、こ
の固定フレーム２１に電動モータを含んで構成される旋
回機構２１ａを介して旋回可能に支持されたエレベータ
シャフトを構成する円筒状のコラム部材２２とを有す
る。

【００２０】このコラム部材２２の上端には、前後一対
のチェーン駆動用スプロケット２３が配設されていると
共に、下端に傾動リンク部２４を介して掘削部２５がコ
ラム部材２２の半径方向に移動可能に配設され、コラム
部材２２内を通って前後一対の無端チェーン２６がスプ
ロケット２３及び掘削部２５を周回移動するように張設
され、これら一対のチェーン２６間に多数のバケット２
７が所定間隔を保って装着されてバケットコンベヤが構
成されている。

【００２１】そして、コラム部材２２が固定フレーム２
１に取り付けられた電動モータ等の回転駆動機構によっ
て旋回駆動され、スプロケット２３も同様に電動モータ
を含むスプロケット回転駆動機構によって図１で反時計
方向に回転駆動される。

【００２２】また、固定フレーム２１には、スプロケッ
ト２３の下側にこれらスプロケット２３で反転されたバ
ケット２７から落下する散物を受けるシュート２８が形
成され、このシュート２８で案内された散物がその下端
側に配設された回転フィーダ２９によって旋回ブーム１
５内のコンベヤ１５ａに移送される。

【００２３】傾動リンク部２４は、図２で特に明らかな
ように、コラム部材２２の下端における前後位置に回動
可能に支持された平行リンクを形成する２本の支持フレ
ーム３１，３２と、コラム部材２２の下端と一方の支持
フレーム３２との間に介挿された傾動用油圧シリンダ３
３と、コラム部材２２の下端側に配設された下り側のチ
ェーン２６を案内する一対の案内用スプロケット３４
ａ，３４ｂと、これらの下端側で支持フレーム３２に配
設されたチェーン２６を安定する一対の案内用スプロケ
ット３５ａ，３５ｂと、案内スプロケット３４ｂ及び３
５ａの略中間位置でコラム部材２２に回転自在に支持さ
れた上り側のチェーン２６を案内する案内スプロケット
３６とで構成されている。

【００２４】そして、傾動用油圧シリンダ３３のピスト
ンロッド３３ａを伸縮させることにより、下端部の掘削
部２５をコラム部材２２の半径方向に進退させ、ピスト
ンロッド３３ａの最伸長位置で図２に示すように、掘削
部２５から上方に向かうバケット２７の外側端部がコラ
ム部材２２の内壁より僅かに内側となる最後退位置とな
り、この状態からピストンロッド３３ａを収縮させるこ
とにより、掘削部２５が平行移動しながら前方に突出す
る前進位置となる。

【００２５】そして、支持フレーム３２のコラム部材２
２の取付位置にコラム部材２２に対する支持フレーム３
２の傾斜角を検出するシンクロ発振器で構成される傾動
角度センサ３８が取付けられている。

【００２６】また、掘削部２５は、同様に図２で特に明
らかなように、傾動リンク部２４の支持フレーム３１及
び３２の下端が回動自在に連結された水平支持フレーム
４１と、この水平支持フレーム４１の前後端部にチェー
ン２５を案内するスプロケット４２，４３とで構成され
ている。

【００２７】そして、水平支持フレーム４１の左右対称
位置におけるバケット２７より上方位置に図３に示すよ
うに外方に突出して下方のバラ物の表面形状を検出する
表面形状検出手段としての先行超音波距離センサ４４ａ
〜４４ｃ及び後行超音波距離センサ４５ａ〜４５ｃが取
付けられている。

【００２８】ここで、各超音波距離センサ４４ａ〜４４
ｃの掘削部２５に対する設置位置は、これら超音波距離
センサ４４ａ〜４４ｃで検出したバラ物表面形状位置に
掘削部２５のバケット２７が達する迄の間に掘削深さの
調整が完了するのに十分な距離に設定されている。すな
わち、定常時の掘削深さが６０ｃｍに設定されているも
のとし、この掘削深さを最大４０ｃｍまで浅くする場合
を考えると、このときの掘削深さの変更は旋回ブーム１
５の俯仰角度を変更することにより行うので、この旋回
ブーム１５の俯仰角度変更特性は、例えば図４に示すよ
うに、定常移動速度が２ｍ／ｍｉｎであるとすると、掘
削深さを２０ｃｍ変更するための動作時間は、加速区間
Ｘ₁ で０．６sec 、定常移動区間Ｘ₂ で５．４sec 、減
速区間Ｘ ₃ で０．７sec の計約７sec かかり、また掘削
部２５の横送り速度が鉱石の場合で約５ｍ／ｍｉｎ、石
炭の場合で約１０ｍ／ｍｉｎであることかから、横送り
速度が速い石炭の場合で、７sec 間の横送り移動距離は
１．１６ｍとなり、バケット２７と先行超音波距離セン
サ４４ａ〜４４ｃとの距離は１．１６ｍに先行超音波距
離センサ４４ａ〜４４ｃで所定の走行区間での平均化を
行うために必要な距離を加算した値に設定されている。

【００２９】また、超音波距離センサ４４ａ〜４４ｂ及
び４５ａ〜４５ｃでは、鉄板等の平坦面との間の距離を
測定する場合には、超音波の進行方向に対する平坦面の
傾斜角度が１５度以上となると反射が超音波センサに戻
らなくなり、測定不能状態となるが、石炭や鉱石等のバ
ラ物にあっては、表面形状が細かな凹凸形状となってい
るので、表面形状が急峻な変化を生じる場合であっても
距離の計測が可能となる。

【００３０】なお、図２において、４６は掘削部２５の
前端部に回動可能に設けられた艙壁に残留するバラ物を
崩す崩し爪であり、４７は掘削部２５の後端部に上下に
揺動自在に設けられたバケット２７へのバラ物の掻き入
れを容易にするためのガイド板である。

【００３１】したがって、図１に示すように、バケット
エレベータ２０を船倉Ａ内に挿入して、水平支持フレー
ム４１の下端側のバケット２６をばら物４５に接触させ
て掻き取り、これをコラム部材２２内を通って垂直に上
方に搬送し、上方のスプロケット２３位置でバケット２
７が反転することにより、その内部のバラ物がシュート
２８，回転フィーダ２９を介して旋回ブーム１５内のコ
ンベヤ１５ａに移送され、次いで旋回塔１１内の桟付き
コンベヤ１１ａで垂直方向に下降されてホッパー１２内
に一時収納される。

【００３２】このホッパー１２からは、ベルトフィーダ
９によって受け入れベルトコンベヤ５の搬送能力に応じ
た定量排出が行われて、機内コンベヤ１０を介して受け
入れベルトコンベヤ８に受け渡される。この操作をバケ
ットエレベータ２０を例えば船倉Ａ内を周回移動させる
等を行うことによって、船倉Ａ内のバラ物が順次搬出さ
れる。

【００３３】そして、連続式アンローダ１は、図５に示
すように、走行フレーム５の走行を制御する走行制御装
置５１、旋回塔６の旋回角度を制御する旋回塔制御装置
５２、ブーム１５の俯仰角度を調節する油圧シリンダ１
６を制御するブーム制御装置５３、バケットエレベータ
２０の旋回角度を制御するエレベータ旋回制御装置５
４、バケットエレベータ２０の駆動用スプロケット２３
を回転駆動制御するバケット駆動制御装置５５及び傾動
リンク部２４の傾動角を制御する油圧シリンダ３３を駆
動制御する傾動リンク部制御装置５６を有し、これらが
全体の動作を統括制御するコントローラ５８から入力さ
れる制御指令値に基づいて所定の制御処理を行う。

【００３４】ここで、コントローラ５８は、図５に示す
ように、少なくとも入力側インタフェース回路５９ａ、
出力側インタフェース５９ｂ、演算処理装置５９ｃ及び
記憶装置５９ｄを有するマイクロコンピュータ５９を有
する。

【００３５】このマイクロコンピュータ５９の入力側イ
ンタフェース回路５９ａには、バラ物の搬出対象となる
貨物船の各ハッチ位置及び内部形状を表す船型データ
と、各ハッチでの船積み量データとを入力するキーボー
ド、その他の記憶媒体読込装置で構成される情報入力装
置６１、走行フレーム５の走行位置を検出する走行位置
センサ６２、旋回塔６の旋回角度を検出する旋回塔旋回
角度センサ１４、ブーム１５の俯仰角度を検出する俯仰
角度センサ６４、バケットエレベータ２０の旋回角度を
検出するエレベータ旋回角度センサ６５、バケットコン
ベヤの駆動トルクを検出する駆動トルクセンサ６６、傾
動リンク部２４の傾動角センサ３８及び掘削深さセンサ
４４ａ〜４４ｃ，４５ａ〜４５ｃが接続されている。

【００３６】また、出力側インタフェース回路５９ｂに
は、走行制御装置５１、旋回塔制御装置５２、ブーム制
御装置５３、エレベータ旋回制御装置５４、バケット駆
動制御装置５５、傾動リンク部制御装置５６及び非常停
止時に警報光や警報音等による警報を発する警報回路５
７が接続されている。

【００３７】さらに、演算処理装置５９ｃは、入力側イ
ンタフェース回路５９ａを介して入力される船型データ
及び船積み量データ及び各種検出値に基づいて所定の演
算処理を実行することにより各制御装置５１〜５６を制
御して、各ハッチでのバラ物搬出作業を自動的に行う。

【００３８】さらにまた、記憶装置５９ｄは、演算処理
装置５９ｃの演算処理に必要なプログラムを記憶してい
ると共に、演算過程で必要な演算結果等を逐次記憶す
る。次に、上記実施形態の動作をマイクロコンピュータ
５９の処理手順の一例を示す図６を伴って説明する。

【００３９】マイクロコンピュータ５９の演算処理装置
５９ｃでは、メインプログラムとして図６の掘削制御処
理を実行する。すなわち、先ず、ステップＳ１で積荷の
搬出対象となる貨物船等の船型データ及び船積み量デー
タを入力する。

【００４０】この船型データとしては、貨物船等の建造
時の設計データがある場合にはその設計データを使用
し、ない場合には入船する貨物船毎に積荷の搬出終了後
に船型データを測定して蓄積しておく。

【００４１】次いで、ステップＳ２に移行して、自動運
転か否かを判定し、手動運転であるときにはステップＳ
３に移行して該当する手動運転処理を行ってから前記ス
テップＳ１に戻る。ここで、手動運転処理としては、連
続式アンローダ１では船倉内のバラ物の掻取りをバケッ
ト２７で行う関係で、バケット２７を船底に接触させる
と双方を損傷するおそれがあるため、一定深さを残して
掘削排出処理を終了するようにしており、残ったバラ物
はブルドーザ塔の掻き集め作業車両を船倉底部に移送し
て掻き集めてから再度連続式アンローダで掻取るように
しているため、この作業車両の移送を掘削部２５で吊り
下げることにより手動で行う。

【００４２】一方、ステップＳ２の判定結果が自動運転
であるときには、ステップＳ４に移行して、積荷の搬出
を行うハッチ番号が入力されたか否かを判定し、これが
入力されていないときには入力されるまで待機し、入力
されたときにはステップＳ５に移行して、指定されたハ
ッチ番号のハッチコーミングの掘削開始位置の上方に掘
削部２５が対向するように、位置座標を設定し、設定さ
れた位置座標と連続式アンローダ１の掘削部２５の位置
座標とが一致するように走行制御装置５１の目標移動位
置、旋回塔制御装置５２の目標旋回角度及びブーム制御
装置５３の目標俯仰角度を算出する。

【００４３】ここで、掘削開始位置は、例えば図７に示
すように、ハッチ形状が海陸方向が長片となる長方形で
あり、ハッチコーミングも同様の長方形であって、バラ
物がハッチコーミング近くまで積み込まれているものと
すると、コラム部材２２を図７（ｃ）で○印で示すハッ
チコーミングの海側で且つ船首側の隅部に対向させ、且
つ掘削部２５の船尾側を向くように設定する。

【００４４】次いで、ステップＳ６に移行して、算出さ
れた各目標移動位置、目標旋回角度及び目標俯仰角度と
これらに対応する走行位置センサ６２、旋回塔旋回角度
センサ１４及び俯仰角度センサ６４の各検出値との偏差
を算出し、これら偏差が“０”であるか否かを判定し、
これが零でないときには、ステップＳ７に移行して、こ
れらの偏差が零となるように走行制御装置５１、旋回塔
制御装置５２及びブーム制御装置５３に対して目標速度
指令を出力してから前記ステップＳ６に戻り、各偏差が
零であるときには目標位置に達したものと判断してステ
ップＳ８に移行する。

【００４５】このステップＳ８では、該当ハッチの船積
み量データに基づいて掘削部２５が積荷の表面に接触す
るように下降させる下降指令をブーム制御装置５３に対
して送出し、次いでステップＳ９に移行して、バケット
駆動制御装置５５に対して駆動指令を出力して、バケッ
ト２７の移送を開始させ、次いでステップＳ１０に移行
して、掘削方向の掘削深さセンサ４４ａ〜４４ｃの掘削
深さを読込んでこれが予め設定された掘削深さとなるよ
うにブーム制御装置５３に対して下降指令を送出する。

【００４６】次いで、ステップＳ１１に移行して、掘削
部２５が船尾方向を向いたままコラム部材２２を陸側に
所定掘削速度で移動させる横送り駆動指令を走行制御装
置５１、旋回塔制御装置５２及びエレベータ旋回制御装
置５４に送出する。

【００４７】ここで、横送り指令は、掘削部２５を設定
速度で艙壁６１に沿って横送りするために必要な走行フ
レーム５の走行速度、旋回塔６の旋回速度、バケットエ
レベータ２０の旋回速度及び傾動リンク部２４の傾動速
度で構成され、これらを演算によって求めて出力する。

【００４８】次いで、ステップＳ１２に移行して、コラ
ム部材２２がハッチコーミングの陸側で且つ船首側の掘
削終了位置に達したか否かを判定し、掘削終了位置に達
していないときには前記ステップＳ１１に戻り、掘削終
了位置に達したときには、ステップＳ１３に移行する。

【００４９】このステップＳ１３では、掘削深さを予め
設定された目標掘削深さＨ_K ^* だけ下げる指令値を旋回
ブーム制御装置５３及び必要に応じて傾動リンク部制御
装置５６に出力すると共に、船型データに基づいて掘削
パターンを設定し、設定された掘削パターンに基づいて
掘削部２５を艙壁に対して所定距離を保ちながら横送り
を行う横送り指令を走行制御装置５１、旋回塔制御装置
５２、旋回ブーム制御装置５３、エレベータ旋回制御装
置５４、傾動リンク部制御装置５６に出力して掘削を継
続する。

【００５０】ここで、掘削パターンとしては、図８に示
すように、コラム部材２２の中心が例えば海側で且つ船
首側のＡ点にあり、掘削部２５が船首側に向いているも
のとして、この状態で掘削部２５を陸側に横送りし、陸
側の掘削終了点Ｂでコラム部材２２を船首方向に点Ｃま
で移動させ、これと同時エレベータ旋回制御装置５４を
作動させて掘削部２５を平面からみて反時計方向に旋回
させ、点Ｃに達するまでの間で旋回角度が４５度となる
ように制御する。

【００５１】次いで、コラム部材２２を点Ｃから海方向
に点Ｄまで移動させ、この間にエレベータ旋回制御装置
５４を作動させて掘削部２５をさらに４５度反時計方向
に回動させる。この結果、コラム部材２２が点Ｄに達し
たときには、掘削部２５の延長方向が陸側となり、陸側
の艙壁に対して直交すると共に、その先端が艙壁から所
定距離離間した状態となる。

【００５２】次いで、点Ｄから船尾方向に横送りを開始
して、コラム部材２２が船尾側の掘削終了点Ｅに達する
と、前記点Ｂ〜Ｄと同様の動作を行ってコラム部材２２
を点Ｇまで移動させることにより、掘削部２５の延長方
向を船尾側の艙壁と直交させ、その先端が艙壁と所定距
離離間した状態となる。

【００５３】次いで、点Ｇから海側に横送りを開始し
て、コラム部材２２が海側の掘削終了点Ｈに達すると、
前記Ｂ〜Ｄと同様の動作を行って、コラム部材２２を点
Ｊまで移動させることにより、掘削部２５の延長方向を
海側の艙壁と直交させ、その先端が艙壁と所定距離離間
した状態となる。

【００５４】さらに、点Ｊから船首側に横送りを開始し
て、コラム部材２２が船首側の掘削終了点Ｋに達する
と、前記Ｂ〜Ｄと同様の動作を行って、コラム部材２２
を点Ａまで移動させることにより、掘削部２５の延長方
向を海側の艙壁と直交させ、その先端が艙壁と所定距離
離間した状態となる。

【００５５】次いで、ステップＳ１４に移行して、掘削
部２５のバケット２７が船倉の底に近づいて掘削を完了
する掘削完了深さに達したか否かを判定し、掘削完了深
さに達していないときには、前記ステップＳ１３に戻
り、掘削完了深さに達したときには指定ハッチでの掘削
完了と判断してステップＳ１５に移行して、全てのハッ
チのバラ物排出作業を終了したか否かを判定し、バラ物
排出作業を終了していないときには前記ステップＳ２に
戻り、全てのハッチのバラ物排出作業を終了したときに
は処理を終了する。

【００５６】また、上記ステップＳ１１及びステップＳ
１３における横送り指令出力処理の具体例は、図９に示
すように、先ず、ステップＳ２１で、バケット駆動トル
クセンサ６５のトルク検出値Ｔを読込み、次いでステッ
プＳ２２に移行して、例えばローパスフィルタ処理によ
る移動平均化処理を行って駆動トルク平均値Ｔ_AVを算出
し、次いでステップＳ２３に移行して、算出した駆動ト
ルク平均値Ｔ_AVをもとに記憶装置５９ｄに予め記憶され
た図１０に示す駆動トルク平均値Ｔ_AVと荷役量との関係
を示す制御マップを参照して、荷役量Ｌを算出する。

【００５７】次いで、ステップＳ２４に移行して、予め
設定された設定輸送量Ｌ_S から荷役量Ｌを減算して両者
の偏差ΔＬを算出し、次いで、ステップＳ２５に移行し
て、ＰＩＤ演算を行って横送り速度補正値Ｖ_A を算出
し、次いでステップＳ２６に移行して、バラ物の種別に
応じて設定される基準送り速度Ｖ_F に横送り速度補正値
Ｖ_A を加算して横送り速度目標値Ｖ_Y ^* を算出し、次い
でステップＳ２７に移行して算出した横送り速度目標値
Ｖ_Y ^* に従って掘削部を横送りするための走行制御装置
５１、旋回塔制御装置５２、旋回ブーム制御装置５３、
エレベータ旋回制御装置５４に対する速度目標値を算出
して、これらに出力する。

【００５８】一方、マイクロコンピュータ５９は、図１
１に示す、掘削深さ制御処理を実行する。この掘削深さ
制御処理は、所定周期τ（例えば５００ｍｓｅｃ）毎の
タイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ３１
で、平均化個数ｍをインクリメントし、次いでステップ
Ｓ３２に移行して、先行超音波距離センサ４４ａ〜４４
ｃの距離検出値ｈ_Fa(n) 〜ｈ_Fc(n) 及び後行超音波距離
センサ４５ａ〜４５ｃの距離検出値ｈ_Ra(n) 〜ｈ_Rc(n)
を読込み、次いで、ステップＳ３３に移行して、読込ん
だ各距離検出値ｈ_Fa(n) 〜ｈ_Fc(n) の平均値ｈ_FAV (n)
及び距離検出値ｈ_Ra(n) 〜ｈ_Rc(n) の平均値ｈ_RAV (n)
を算出し、次いで、ステップＳ３４に移行して、算出し
た平均値ｈ_FAV (n) 及びｈ_RAV (n) を記憶装置５９ｄに
形成した先行及び後行用平均値記憶領域に夫々格納す
る。

【００５９】次いで、ステップＳ３₅ に移行して、平均
化個数ｎが予め設定した設定値ｎ_Sに達したか否かを判
定し、ｎ＜ｎ_S であるときには、そのままタイマ割込処
理を終了して、図６のメインプログラムに復帰し、ｎ＝
ｎ_S であるときには、ステップＳ３６に移行する。ここ
で、設定値ｎ_S はサンプリング開始時から設定値ｎ_Sと
掘削深さ制御処理の実行周期τとの積でなるサンプリン
グ時間が経過した時点から掘削部２５の掘削位置がサン
プリングを開始した地点に到達するまでの時間と、最大
掘削補正量（例えば２０ｃｍ）の補正が完了する迄の時
間とが略等しくなるように設定されている。

【００６０】このステップＳ３６では、先行及び後行用
平均値記憶領域に格納されている各平均値ｈ_FAV (n) 〜
ｈ_FAV (n-m) 及びｈ_RAV (n) 〜ｈ_RAV (n-m) を読出し、
これらを平均化処理して、先行側走行区間平均値Ｈ_FAV
(n) 及び後行側走行区間平均値Ｈ_RAV (n) を算出し、次
いでステップＳ３７に移行して、先行側走行区間平均値
Ｈ_FAV (n) から後行側走行区間平均値Ｈ_RAV (n) を減算
して掘削深さＨ_K (n)を算出し、次いでステップＳ３８
に移行して、掘削深さＨ_K (n) から目標掘削深さＨ_K ^*
を減算して掘削深さ偏差ΔＨ_K (n) を算出する。

【００６１】次いで、ステップＳ３９に移行して、算出
された掘削深さ偏差ΔＨ_K (n) を掘削深さ補正量Ｈ_KAと
して、この掘削深さ補正量Ｈ_KAに基づいて掘削深さを変
更する指令値を旋回ブーム制御装置５３及び傾動リンク
部制御装置５６に出力してからステップＳ４０に移行し
て、平均化個数ｍを“０”にクリアすると共に、先行及
び後行用平均値記憶領域に格納されている各平均値ｈ
_FAV (n) 〜ｈ_FAV (n-m)及びｈ_RAV (n) 〜ｈ_RAV (n-m)
をクリアしてからタイマ割込処理を終了して図６のメイ
プログラムに復帰する。

【００６２】このように、上記実施形態によると、図６
の掘削制御処理によって、連続式アンローダ１の走行フ
レーム５、旋回塔６、ブーム１５、バケットエレベータ
２０及び傾動リンク部２４が自動制御されて、該当する
ハッチからバラ物をバケット２７で掻取り、これをシュ
ート２８を介して回転フィーダ２９に供給し、この回転
フィーダ２９からブーム１５内のベルトコンベヤ１５ａ
を介し、旋回塔６内のベルトコンベヤ６ａを介してホッ
パー７に回収し、このホッパー７から定量フィーダ９を
介し機内コンベヤ１４を介して外部コンベヤ１５に受け
渡すことができる。

【００６３】このとき、掘削部２５によるバラ物の掘削
が船型データに基づく所定パターンに従って行われる
が、この場合の掘削深さは先行側超音波距離センサ４４
ａ〜４４ｃ及び後行側超音波距離センサ４５ａ〜４５ｃ
で検出される距離検出値の平均値を所定走行区間でさら
に平均化した値から掘削深さＨ_K (n) を算出し、この差
掘削深さＨ_K (n) と目標掘削深さＨ_K ^* との偏差ΔＨ_K
(n) を算出し、これを掘削深さ補正量Ｈ_KAとして、この
値に基づいて旋回ブーム制御装置５３に対して掘削深さ
補正指令を出力すると共に、傾動リンク部制御装置５６
に対して、旋回ブーム１５の俯仰による掘削深さを変更
した場合の掘削部２５の位置補正指令を出力することに
より、掘削部２５での掘削位置より先行する位置のバラ
物表面形状に応じて掘削深さを適宜補正するので、バラ
物の掘削量を一定値に維持することが可能となり、この
分バケット駆動トルク変動も少なくなり、横送り速度の
補正による掘削量補正の頻度が少なくなることから、安
定した横送り速度を確保することができ、荷役作業時間
を短縮することができる。

【００６４】しかも、掘削深さが最適値に制御されるこ
とにより、バケット２７からの荷こぼれ量も少なくな
り、掘削後のバラ物表面形状が比較的平坦となるので、
次回の掘削時の掘削深さ補正量も少なくなる。

【００６５】なお、上記実施形態においては、掘削部２
５の先行位置及び後行位置に夫々３つの超音波距離セン
サ４４ａ〜４４ｃ及び４５ａ〜４５ｃを設ける場合につ
いて説明したが、これらを夫々１つの超音波距離センサ
で構成し、これを掘削部２５の掘削方向に走査すること
により、掘削長さ方向の各点の距離を検出するようにし
てもよい。

【００６６】また、上記実施形態においては、表面形状
検出手段として超音波距離センサ４４ａ〜４４ｃ及び４
５ａ〜４５ｃを適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、レーザ距離計やマイクロ波
距離計等の他の任意の非接触型の距離計を適用すること
ができる。

【００６７】さらに、上記実施形態においては、掘削深
さを先行側超音波距離センサ４４ａ〜４４ｃ及び後行側
超音波距離センサ４５ａ〜４５ｃの平均値を所定走行区
間でさらに平均処理して走行区間平均値Ｈ_FAV (n) 及び
Ｈ_RAV (n) を算出し、両者の偏差で掘削深さＨ_K を算出
する場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく、先行側超音波距離センサ４４ａ〜４４ｃの走行
区間平均値Ｈ_FAV (n)と超音波距離センサ４４ａ〜４４
ｃと掘削部２５におけるバケット２７の下面との間の距
離とに基づいて切削深さを算出するようにしてもよい。

【００６８】さらにまた、上記実施形態においては、走
行区間平均値Ｈ_FAV (n) 及びＨ_RAV(n) を算出する場合
に単純平均処理によって算出する場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、移動平均化処理を
行うようにしてもよい。

【００６９】なおさらに、上記実施形態においては、掘
削部２５が傾動リンク部２４によって前後方向に進退可
能に配設されている場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、傾動リンク部２４が省略され、
これに代えて掘削部２５の掘削長さを変更するようにし
た連続式アンローダであっても、本発明を適用し得るも
のである。

【００７０】また、上記実施形態においては、掘削制御
処理の実行周期が一定である場合について説明したが、
これに限定されるものではなく、掘削部２５の横送り速
度に比例させて実行周期τを変更するようにしてもよ
く、この場合には、サンプリング時間経過後におけるサ
ンプリング開始位置と掘削部２５との間の走行時間を常
に一定に制御することができ、掘削深さ補正制御をより
正確に行うことができ、さらには、掘削深さの変更指令
を出力するタイミングを掘削補正量Ｈ_KAに基づいて設定
することにより、より正確な掘削深さ補正制御を行うこ
とができる。

【００７１】さらに、上記実施形態においては、走行フ
レーム５、旋回塔６、バケットエレベータ２０及び傾動
リンク部２４の移動量に基づいて掘削部２５の位置を制
御する場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、ハッチコーミングの対角位置とバケットエレ
ベータ２０との間に夫々自動追尾式のレーザ距離計を設
置して、このレーザ距離計の測定値に基づいてハッチコ
ーミングに対するバケットエレベータ２０の高さ及び水
平位置を算出し、これに基づいて掘削部２５の位置を制
御するようにしてもよい。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る連
続式アンローダの掘削制御装置によれば、掘削部でこれ
から掘削を行う被掘削物の表面形状を予め表面形状検出
手段で検出しておくことにより、掘削量の変動を予測
し、これに応じて掘削深さ制御手段で掘削深さを制御す
るようにしたので、定量掘削を高精度に維持することが
可能となるという効果が得られ、したがって、この分横
送り速度の補正による掘削量制御を抑制して、安定した
横送り速度を確保することができ、荷役作業効率を向上
させることができるという効果も得られる。

【００７３】また、請求項２に係る連続式アンローダの
掘削制御装置によれば、請求項１に係る発明の構成に後
行表面形状検出手段が付加され、この後行表面形状検出
手段で検出した掘削後の被掘削物の表面形状に基づいて
掘削深さを補正することができるので、より正確な掘削
深さ制御を行うことが可能となるという効果が得られ
る。さらに、請求項３に係る連続式アンローダの掘削制
御装置によれば、掘削深さ制御手段で表面形状の所定走
行区間の平均値に基づいて掘削深さを制御するため、掘
削深さの急変を防止して、安定した掘削を行うことがで
きるという効果が得られる。

【００７４】さらにまた、請求項４に係る連続式アンロ
ーダの掘削制御装置によれば、超音波等の距離センサで
被掘削物の表面形状を検出するので、石炭、鉱石等のバ
ラ物である被掘削物の表面形状を正確に検出することが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す連続式アンローダの
概略構成図である。

【図２】図１における傾動リンク部及び掘削部の拡大側
面図である。

【図３】掘削部の概略平面図である。

【図４】掘削深さを変更する場合の起伏起動特性を示す
説明図である。

【図５】図１の制御系を示すブロック図である。

【図６】図５のコントローラで実行する掘削制御処理の
一例を示すフローチャートである。

【図７】船倉内の荷を掻取り搬出する荷役の説明図であ
る。

【図８】掘削パターンを示す説明図である。

【図９】図６の掘削制御処理における横送り指令出力処
理の具体例を示すフローチャートである。

【図１０】駆動トルク平均値と荷役量との関係を示す制
御マップである。

【図１１】図５のコントローラで実行する掘削深さ制御
処理の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 連続式アンローダ ２ 岸壁 ５ 走行フレーム ６ 旋回塔 １４ 旋回塔旋回角度センサ １５ 旋回ブーム ２０ バケットエレベータ ２２ コラム部材 ２３ 駆動スプロケット ２４ 傾動リンク部 ２５ 掘削部 ２６ チェーン ２７ バケット ３８ 傾動角度センサ ４４ａ〜４４ｃ 先行側超音波距離センサ ４５ａ〜４５ｃ 後行側超音波距離センサ ５１ 走行制御装置 ５２ 旋回塔制御装置 ５３ ブーム制御装置 ５４ エレベータ旋回制御装置 ５５ バケット駆動制御装置 ５６ 傾動リンク部制御装置 ５８ コントローラ ５９ マイクロコンピュータ ６１ 情報入力装置 ６２ 走行位置センサ ６６ バケット駆動トルクセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井田 傑 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 石川 裕昭 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行フレーム上に旋回可能に配設された
   旋回ブームと、該旋回ブームの先端に垂下されたバケッ
   トエレベータと、該バケットエレベータの下端に設けら
   れた掘削部と、前記バケットエレベータと掘削部との間
   に張設された一対の無端チェーン間に取付けられた多数
   のバケットとを備えた連続式アンローダにおいて、前記
   掘削部より所定距離先行する位置に配設された被掘削物
   の表面形状を検出する表面形状検出手段と、該表面形状
   検出手段の検出値に基づいて前記掘削部の掘削深さを制
   御する掘削深さ制御手段とを備えたことを特徴とする連
   続式アンローダにおける掘削深さ制御装置。
2. 【請求項２】 走行フレーム上に旋回可能に配設された
   旋回ブームと、該旋回ブームの先端に垂下されたバケッ
   トエレベータと、該バケットエレベータの下端に設けら
   れた掘削部と、前記バケットエレベータと掘削部との間
   に張設された一対の無端チェーン間に取付けられた多数
   のバケットとを備えた連続式アンローダにおいて、前記
   掘削部より所定距離先行する位置に配設された被掘削物
   の表面形状を検出する先行表面形状検出手段と、掘削部
   より所定距離後行する位置に配設された被掘削物の表面
   形状を検出する後行表面形状検出手段と、前記先行表面
   形状検出手段の検出値及び後行表面形状検出手段の検出
   に基づいて前記掘削部の掘削深さを制御する掘削深さ制
   御手段とを備えたことを特徴とする連続式アンローダに
   おける掘削深さ制御装置。
3. 【請求項３】 前記掘削深さ制御手段は、表面形状検出
   手段の検出値の所定走行区間の平均値に基づいて掘削部
   の掘削深さを制御することを特徴とする請求項１又は２
   に記載の連続式アンローダにおける掘削深さ制御装置。
4. 【請求項４】 前記表面形状検出手段は、超音波等の距
   離センサで構成されていることを特徴とする請求項１乃
   至３の何れかに記載の連続式アンローダにおける掘削深
   さ制御装置。