WO2012042885A1

WO2012042885A1 - バケットホイール装置

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Publication number: WO2012042885A1
Application number: PCT/JP2011/005497
Authority: WO
Inventors: 中野　隆志; 毅鴨野
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-04-05
Also published as: KR20130069779A; CN103097613B; JP2012072623A; JP5763902B2; KR101485276B1; AU2011310234A1; CN103097613A; AU2011310234B2

Abstract

　オーバーホールが容易におこなえ、短期間で製造でき且つ安価に供給できるバケットホイール装置を提供することを目的とする。　回転軸（３ａ）に放射状に配置された複数のアーム（３ｂ）の各先端にバケット（３ｃ）が配置され、該回転軸（３ａ）が減速装置（１）を介して原動機（２）により駆動され、リクレーマ（５０）等の装置の払い出し装置として使用されるバケットホイール装置（Ａ）であって、前記回転軸（３ａ）の反減速装置側の一端がフレームに回転自在に片持ち式に支承されているとともに、該回転軸（３ａ）の他端がカップリング装置（４）を介して減速装置（１）の出力軸（１ｂ）と連結され、該減速装置（１）の入力軸（１ａ）には原動機（２）の出力軸（２ａ）が連結されている。

Description

バケットホイール装置

本発明は、石炭や鉄鉱石等の所謂「ばら物」を、ストックヤードや船倉等から払い出すため、「リクレーマ」や「スタッカ・リクレーマ」や「アンローダ」等の払い出し装置（掻き取り装置）として用いられる、バケットホイール装置に関する。

　リクレーマやスタッカ・リクレーマは、従来より、ストックヤードから山積みされたばら物を所定の場所へ払い出す際などに、使用されている。
また、アンローダは、船舶に積載されたばら物を船倉からストックヤード等へ払い出す際などに、使用されている。

　かかるリクレーマ、スタッカ・リクレーマやアンローダには、堆積したばら物を掻き出す「払い出し装置」として「バケットホイール装置」がブーム先端に配置されている。
かかるバケットホイール装置では、電気モータや油圧モータ等の原動機から減速装置を介して、バケットホイール本体の回転軸に動力が伝達されて、該バケットホイール本体が回転軸を中心に回転するよう構成されている。

　前記バケットホイール装置は、当初、前記スタッカ・リクレーマ等のブームの先端に、原動機の出力軸から、ブームの長手方向に向くように配置された減速装置の入力軸に動力が伝達され、かかる減速装置内でベベルギヤユニットを介して回転軸の方向が直角に変更されるとともに多段に配置された減速ギヤ対を介して所望の減速比を得て、前記ブームの長手方向に直交する方向に向くように配置された該減速装置の出力軸から、カップリング装置を介して、前記バケットホイール本体を枢支する回転軸に動力が伝達されるよう構成されていた（特許文献１参照）。

　このため、ブームの先端部分の幅方向の寸法が大きくなり、この結果、ブームの先端部が重量的に重くなり、このため、前記スタッカ・リクレーマ等のカウンターウエイトを大きくすることが余儀なくされていた。

　このような状況に鑑みて、近年、図７，図８に図示するように、前記バケットホイール装置１００Ａの減速装置１０１として、遊星歯車減速機構を使用した前記減速装置１０１を用いるとともに、その円筒状の外周壁１０１ａ自体を出力軸とし、該出力軸をバケットホイール本体１０３の回転軸１０３ａとして兼用して、該円筒状の外周壁１０１ａに複数のアーム１０３ｂを放射状に配置するとともに、各アーム１０３ｂの先端にバケット１０３ｃを配置した形式のものが採用されていた。
また、前記回転軸１０３ａは、その反減速装置１０１側の端部においても、ベアリング１０３Ｂによってフレーム１５１ｆ側に支持され、その結果、作動状態及び非作動状態において、減速装置１０１とベアリング１０３Ｂとによって所謂「両持ち支持」されている。
なお、図７，図８において、符号１５１はリクレーマ１５０のブーム、符号１５９は点検用等の歩廊、図７において、符号１０２は前記減速装置１０１を駆動する電動モータである。

特開昭５６－１３５６３７号公報。

　ところが、前記したバケットホイール装置の場合、減速装置１０１の円筒状の外周壁１０１ａがバケットホイール本体１０３の回転軸１０３ａになっており、且つ該回転軸１０３ａが両持ち支持されていることに起因して、定期的に減速装置１０１のオーバーホールをおこなう際には、バケットホイール装置１００Ａ全体を、スタッカ・リクレーマやアンローダから取り外しておこなう必要があった。
しかし、バケットホイール装置１００Ａ全体が重量的に６ｔ（５８.８ｋＮ）～１０ｔ（９８ｋＮ）程度以上の重量を有することから、かかる減速装置１０１のオーバーホールには、多くの時間と多くの工数を有する大がかりな作業となっていた。

　また、前記減速装置１０１はその出力軸が前記バケットホイール本体１０３の回転軸１０３ａとしても用いるように構成されていることから、該減速装置１０１はバケットホイール装置１００Ａの払い出し能力に合わせてその都度設計と製作がおこなわれていた。このため、減速装置１０１に使用される軸受等の部品も特注品が多く、製造に際し長い期間と多大な費用がかかるものとなっていた。

　本発明は、前述した状況に鑑みておこなわれたもので、オーバーホールが容易におこなえ、より短期間で製造でき且つ安価に供給できる減速装置を備えたバケットホイール装置を提供することを目的とする。

　本発明にかかるバケットホイール装置は、バケットホイール本体の回転軸に放射状に配置された複数のアームの各先端にばら物を掻き取るバケットが配置され、該回転軸が減速装置を介して原動機により駆動され、リクレーマやスタッカ・リクレーマやアンローダ等の装置の払い出し装置として使用されるバケットホイール装置であって、
　前記回転軸の反減速装置側の一端が、フレーム側に回転自在に片持ち式に支承（支持）されているとともに、該回転軸の他端が減速装置の出力軸と連結され、該減速装置の入力軸に原動機の出力軸が連結されていることを特徴とする。

　前述のように構成された本発明にかかるバケットホイール装置によれば、減速装置は、前記バケットホイール本体の回転軸と当該減速装置の出力軸との連結を解除することによって、バケットホイール本体を取り外すことなく、減速装置を容易に取り外しすることができる。
つまり、フレームに、バケットホイール本体の回転軸の反減速装置側の一端が片持ち式に支承されていることから、減速装置のオーバーホールをおこなう際には、該バケットホイール本体をフレームに配置した状態のままで、前記バケットホイール本体の回転軸と当該減速装置の出力軸との連結を解除するだけで、減速装置を取り外すことが可能となり、このため、減速装置のオーバーホールを、容易に且つ短時間でおこなうことが可能となる。
また、前述のようにバケットホイール装置の払い出し能力に合わせて前記バケットホイール本体の回転軸の太さを適宜変更すれば強度的な問題は解決できるため、前記減速装置として、市販品を採用することができる。

　前記バケットホイール装置において、前記減速装置の入力軸が、該減速装置の出力軸に対して直交する方向を向いて配設されていると、前記出力軸をブームの長手方向に直交する方向を向くように配置した構成にすると、減速装置を幅方向の寸法を小さく長さ方向の寸法を大きした形態、つまり該出力軸の長さ方向に隣接して減速ギヤ列を配置することによって、ブームの幅方向の寸法を大きくすることなく、バケットホイール装置を配置することができる点で好ましい。

　前記バケットホイール装置において、前記バケットホイール本体の回転軸の他端が、前記減速装置の出力軸に、カップリング装置を介して連結されていると、カップリング装置部分で解除することによって、前記バケットホイール本体の回転軸と当該減速装置の出力軸との連結を簡単に解除できる点で、さらに好ましい。

　前記バケットホイール装置において、前記カップリング装置が、シュリンクディスクの形態のものであると、カップリング装置の前記回転軸の軸長手方向の寸法を可及的に短くすることができ、前記リクレーマやスタッカ・リクレーマやアンローダ等のブームの先端部の幅寸法をより小さくできる。その結果、スタッカ・リクレーマ等のカウンターウエイトを小さくでき、全体をより軽量化することが可能となる。

　また、前記バケットホイール装置において、前記減速装置の入力軸がブームの長手方向を向いて配置され、該減速装置内部に、所望の減速比を得るための複数段の平歯車からなる減速ギヤ列が配置されるとともに、前記減速ギヤ列のブームの長手方向に隣接する部位に回転軸方向を変更するベベルギヤユニットを配置することによって、この減速装置の出力軸が前記ブームの長手方向に直交する方向を向くように配置した構成とすると、減速装置を幅方向の寸法が小さく長さ方向の寸法が大きい形態にすることができる。このため、前記リクレーマやスタッカ・リクレーマやアンローダ等のブームの長手方向には寸法的に大きな余裕があることを有効に利用して、ブームの幅方向の寸法を大きくすることなく、バケットホイール装置を配置することができる。

　さらに、前記減速装置と原動機が１つの架台上に配置され、該減速装置又は原動機のオーバーホールに際しては、架台ごと減速装置と原動機がフレームから取り外されるよう構成されていると、フレームへの取り外しとフレームへの取付が容易なバケットホイール装置を実現できる。

　前述のように構成されたバケットホイール装置によると、減速装置のオーバーホールが容易におこなえ、製造に際してより短期間で製造でき且つ安価に供給することができる。

本発明の実施形態にかかるバケットホイール装置をブーム先端に備えたリクレーマの全体側面図である。図１に示すリクレーマの全体平面図である。図１，図２に示すブームの先端に配置されているバケットホイール装置とその近傍部分を示す拡大平面図である。減速装置部分に斜線を施した図３のIV－IV矢視図である。取り外し部分を太線で表した図４の要部を示す一部断面した拡大図である。図３のVI－VI矢視図である。従来のバケットホイール装置の要部を示す側面図である。従来のバケットホイール装置の要部を示す図７のIIX-IIX 矢視図である。

　以下、本発明にかかるバケットホイール装置を、図面を参照しながら実施形態に基づいてより詳細に説明する。
（実施例）
　図１，図２において、Ａはバケットホイール装置で、かかるバケットホイール装置Ａは、リクレーマ５０等の掻き取り装置（払い出し装置）として、旋回自在に且つ先端が昇降自在に配置されたブーム５１の先端部位５１ｅに配置される。
なお、図１，図２において、符号５３はカウンターウエイトを、符号５４はブーム５１の旋回中心となる旋回軸を、符号５５は運転室を、図１における符号５６はこのスタッカ・リクレーマ５１の下部に配置され図１の紙面に直交する方向に走行（自走）するための走行装置を示し、図２において、符号５７は走行レールを、符号５８は前記バケットホイールＡで払い出されたばら物をブーム５１の基端まで搬送するためのベルトコンベヤを示し、図１，図２において、符号６０は該リクレーマ５０で払い出されたばら物を前記走行方向に沿って所定の場所へ搬送するためのベルトコンベヤを示す。また、図３，図４において、符号５９は点検用等の歩廊を示す。

　前記バケットホイール装置Ａの場合、図３～図６等に図示するように、前記ブーム５１（図１，図２参照）先端部のフレーム５１ｆに載置された架台５２上に、該バケットホイール装置Ａの原動機である電動モータ２と、該電動モータ２の回転数を減速する減速装置１とが載置（配置）されている。
そして、図３，図６に図示するように、前記電動モータ２の出力軸２ａと前記減速装置１の入力軸１ａとは、カップリング装置（この実施形態ではギヤカップリング装置）１１を介して連結され、該電動モータ２によって、減速装置１が駆動されるよう構成されている。なお、この実施形態の場合、前記電動モータ２として、制御装置によって回転数と回転トルクが自在に制御可能な可変電圧・可変電流制御（ＶＶＶＦ制御）方式の速度可変の電動モータを使用している。しかし、前記電動モータ２としては、ＶＶＶＦ制御でない、一般的な電動モータを使用することもできる。

　さらに、図３～図５に示すように、前記減速装置１の出力軸１ｂは、所謂「シュリンクディスク」の形態のカップリング装置４を介して、バケットホイール本体３の回転軸３ａと連結されている。つまり、前記減速装置１の出力軸１ｂが、円筒状になったバケットホイール本体３の回転軸３ａの減速装置１側の空洞部分に挿着され、この実施形態の場合には、前記回転軸３ａの外周部に前記挿着部分の軸長手方向の中央で拡径しその両側で縮径状になった両テーパ面が形成され、かかる両テーパ面の外周方にこれに対応した両テーパ面を内周面に備え軸長手方向で２分割されたシュリンクディスク体が配置され、且つ、かかる２分割されたシュリンクディスク体が、互いに近接するように軸長手方向に複数のボルト４ａ（図５参照）で挟着されるよう構成されている。そして、前記複数のボルト４ａ（図５参照）で挟着されることによって、前記回転軸３ａが径方向中心方（出力軸１ｂ方）に押圧され、その結果、回転軸３ａと前記出力軸１ｂが摩擦圧接させられて、該出力軸１ｂと回転軸３ａが連結され、その結果、前記出力軸１ｂから回転軸３ａに回転が伝達される。なお、カップリング装置４としては、前記テーパ面を備えた構成のものに限定されるわけではない。また、前記出力軸１ｂと回転軸３ａとは、前述のようにカップリング装置４を介して間接的に接続されてもよいが、場合によっては直接的に連結されてもよい。
その結果、前記電動モータ２によって、減速装置１を介して、前記回転軸３ａが回転させられるよう構成されている。
そして、前記「シュリンクディスク」の形態のカップリング装置４を用いることによって、該カップリング装置４の回転軸１ｂ，３ａの軸長手方向の寸法が極めて短くなる。

　前記バケットホイール装置Ａのバケットホイール本体３は、図３，図４に図示するように、前記回転軸３ａの外周面から側面視において放射状（図１のバケットホイール本体３を参照）に複数のアーム３ｂが延設され（図１参照）、各アーム３ｂの先端（外径端）にはばら物（例えば、石炭や鉄鉱石）を掻き取るバケット３ｃが配設されている。
そして、図３，図４に図示するように、前記回転軸３ａは、軸受１２を介して、前記ブーム５１のフレーム５１ｆ側に対して回転自在に支承されている。つまり、この実施形態にかかるバケットホイール装置Ａの場合には、前記回転軸３ａは、非作動状態において、前記軸受１２を介してフレーム５１ｆ側に支持された後述する支持軸１３によって、片持ち式に支持されている。
即ち、この実施形態の場合には、前記回転軸３ａの反減速装置１側の部位は内部に円柱状の空洞を有する円筒状に構成されており、かかる回転軸３ａ内の円柱状の空洞内には、該回転軸３ａと同軸状に円柱状の支持軸１３が配置されている。
そして、かかる支持軸１３の反減速装置側の端部は、前記フレーム５１ｆ側に固着されている。そして、図５に図示するように、前記支持軸１３と回転軸３ａとの間に自動調芯コロ軸受からなる前記軸受１２が配置されることによって、支持軸１３に対して回転軸３ａが回転自在に支承されている。

　また、前記減速装置１の前記入力軸１ａは、図３，図６に図示するように、前記ブーム５１の長手方向に向くように配置され、かかる入力軸１ａから、図示しない内部に配置された３段式の平歯車からなるギヤ列（減速ギヤ列）によって、電動モータ２の出力軸２ａの回転数に対して、所望の回転数に減速されるようになっている。
また、この減速装置１の場合、前記ギヤ列から、１対のベベルギヤユニットを介して、前記出力軸１ｂに、回転軸方向を９０度変更して、即ち、直交して、回転が伝達されるように構成されている。この実施形態では、前記１対のベベルギヤユニットは、前記３段式の平歯車からなるギヤ列に対して、ブーム５１の長手方向において隣接して配置されている。
この結果、この実施形態の場合には、前記電動モータ２の出力軸２ａの回転数に対して、所望の減速、例えば、１６０分の１に減速され、且つ、回転軸の方向が内部で９０度変更されるようになっている。この結果、減速装置１は、幅方向の寸法が小さく、長手方向の寸法が長くなるような形態が実現されている。

　また、別の実施形態としては、前記１対のベベルギヤユニットを減速装置１内の前記入力軸１ａ側に配置し、前記３段式の平歯車からなるギヤ列を減速装置１内の前記出力軸１ｂ側に配置してもよい。つまり、ベベルギヤユニットを動力伝達の上流側に、３段式の平歯車からなるギヤ列を動力伝達の下流側に配置しても、前記したと同じ作用効果を奏することができる。

　前記架台５２は、図６に図示するように、前記フレーム５１ｆに対して、複数の着脱自在な連結ピン３４又は図示しない取付ボルトを介して固定されており、したがって、複数、例えば、２箇所～４箇所の連結ピン３４又は図示しない取付ボルトを取り外すことによって、フレーム５１ｆから、上方に載置した電動モータ２と減速装置１を架台５２ごと、取り外すことができるように構成されている。
また、上方に載置して電動モータ２と減速装置１を架台５２ごと、フレーム５１ｆから取り外す際には、前記カップリング装置４の締付けボルト４ａ（図５参照）を解除して、前記回転軸３ａと前記減速装置１の出力軸１ｂとの連結を解除することになる。
また、前記取り外す際には、少なくとも図４，図５に示す、前記カップリング装置４を覆うカバー９を取り外しておくことになる。

　この発明にかかるバケットホイール装置Ａの場合には、前述のように構成されているため、前記フレーム５１ｆから、上方に電動モータ２と減速装置１を載置した架台５２ごと取り外した後にも、前記回転軸３ａを含む前記バケットホイール本体３は、片持ち式にフレーム５１ｆ側に支承された状態を維持することが可能となる。

　このため、減速装置１をオーバーホールする際には、図５に図示するように、上方に電動モータ２と減速装置１を載置した架台５２ごと、吊り下げフック３５に図示しないワイヤをかけて、クレーン等でつり上げて、ブーム５１のフレーム５１ｆから架台５２を取り外せばよく、したがって、取り外す重量としては、従来の構成のバケットホイール装置に比べて約１/２程度以下となり、しかも、該取り外しに際しては、前記カップリング装置４の解除と、前記連結ピン３４（図６参照）又は取付ボルトの取り外しをおこなうだけとなる。

　また、減速装置１自体の重量も、従来の遊星歯車機構を採用していた減速装置と比べると、重量的に重い内歯歯車が存在しない構造に起因して、大幅に軽くなることから、前記ブーム５１の軽量化をさらに図ることができ、従って、該ブーム５１とバケットホイール装置Ａとの重量バランスをとるべく、ブーム５１の旋回軸５４を隔てて反対側に配置されている、図１，図２に示すカウンターウエイト５３の重量を大幅に軽くすることができる。つまり、かかるカウンターウエイト５３は、前記バケットホイール装置Ａに比べて旋回軸５４までの距離が短いため、該バケットホイール装置Ａの重量に比べて３倍程度以上必要となるため、かかるバケットホイール装置Ａの軽量化によって、前記カウンターウエイト５３の軽量化は大きく促進されることになる場合がある。
この場合、前記バケットホイール装置Ａを具備したリクレーマ５０自身の重量も大幅に軽量化することができ、この結果、該リクレーマ５０が自走する場合の駆動力も小さくすることができる。

　また、価格的な点においても、減速装置１を標準品又は該標準品に準じたものを採用することができるため、価格を大幅に低減することできる。

　ところで、図１，図２に図示するように、前記ブーム５１には、先端が前記バケットホイール装置Ａの近傍に位置し該ブーム５１の長手方向に沿って延設されたベルトコンベヤ５８が配置され、前記バケットホイール装置Ａで掻き取ったばら物を図示しないシュート等を介して、該ベルトコンベヤ５５からその後流方に配置されている別のコンベヤ６０等のコンベヤ群や、場合によってはこのリクレーマ５０に連結される図示しない「トリッパ」のベルトコンベヤ方へ搬送して、ストックヤード等に貯蓄されている該ばら物を所定の場所へ払い出しをおこなうことができるように構成されている。

　ところで、前記実施形態では、本発明にかかるバケットホイール装置がリクレーマやスタッカ・リクレーマの払い出し装置として用いられている場合について説明したが、他の装置、例えば、アンローダ等の払い出し装置としても同様に用いることができ、且つ同様の作用効果を奏することは言うまでもない。

　本発明は、前記実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づく範囲において種々の形態で実施することが可能となることは言うまでもない。

本発明にかかるバケットホイール装置は、リクレーマやスタッカ・リクレーマやアンローダ等の装置の払い出し装置として利用することができる。

          Ａ…バケットホイール装置
        　１…減速装置
　      １ａ…入力軸
　      １ｂ…出力軸
          ２…電動モータ（原動機）
　      　３…バケットホイール本体
　      ３ａ…回転軸
　      ３ｂ…アーム
　      ３ｃ…バケット
　      　４…カップリング装置

Claims

　バケットホイール本体の回転軸に放射状に配置された複数のアームの各先端にばら物を掻き取るバケットが配置され、該回転軸が減速装置を介して原動機により駆動され、リクレーマやスタッカ・リクレーマやアンローダ等の装置の払い出し装置として使用されるバケットホイール装置であって、
　前記回転軸の反減速装置側の一端が、フレーム側に回転自在に片持ち式に支承されているとともに、該回転軸の他端が減速装置の出力軸と連結され、該減速装置の入力軸に原動機の出力軸が連結されていることを特徴とするバケットホイール装置。
　前記減速装置の入力軸が、該減速装置の出力軸に対して直交する方向を向いて配設されていることを特徴とする請求項１記載のバケットホイール装置。
　前記バケットホイール本体の回転軸の他端が、前記減速装置の出力軸に、カップリング装置を介して連結されていることを特徴とする請求項１記載のバケットホイール装置。
　前記カップリング装置が、シュリンクディスクの形態のものであることを特徴とする請求項３記載のバケットホイール装置。
　前記減速装置の入力軸がブームの長手方向を向いて配置され、該減速装置内部に、所望の減速比を得るための複数段の平歯車からなる減速ギヤ列が配置されるとともに、前記減速ギヤ列のブームの長手方向に隣接する部位に回転軸方向を変更するベベルギヤユニットを配置することによって、この減速装置の出力軸が前記ブームの長手方向に直交する方向を向くように配置したことを特徴とする請求項１記載のバケットホイール装置。
　前記減速装置の入力軸がブームの長手方向を向いて配置され、該減速装置内部に、所望の減速比を得るための複数段の平歯車からなる減速ギヤ列が配置されるとともに、前記減速ギヤ列のブームの長手方向に隣接する部位に回転軸方向を変更するベベルギヤユニットを配置することによって、この減速装置の出力軸が前記ブームの長手方向に直交する方向を向くように配置したことを特徴とする請求項２記載のバケットホイール装置。
　前記減速装置と原動機が１つの架台上に配置され、該減速装置又は原動機のオーバーホールに際しては、架台ごと減速装置と原動機がフレームから取り外されるよう構成されていることを特徴とする請求項１記載のバケットホイール装置。
　前記減速装置と原動機が１つの架台上に配置され、該減速装置又は原動機のオーバーホールに際しては、架台ごと減速装置と原動機がフレームから取り外されるよう構成されていることを特徴とする請求項２記載のバケットホイール装置。
　前記減速装置と原動機が１つの架台上に配置され、該減速装置又は原動機のオーバーホールに際しては、架台ごと減速装置と原動機がフレームから取り外されるよう構成されていることを特徴とする請求項５記載のバケットホイール装置。
　前記減速装置と原動機が１つの架台上に配置され、該減速装置又は原動機のオーバーホールに際しては、架台ごと減速装置と原動機がフレームから取り外されるよう構成されていることを特徴とする請求項６記載のバケットホイール装置。