(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバケットの取り付けられたチェーンがバケットエレベータ内に沿って周回移動し、このバケットエレベータを横方向に移動しながら、その下部に設けられた掻き取り部で各バケット内に船倉内の荷を掻き取ってホッパーに蓄積し、このホッパーの荷を当該ホッパーの切り出し口からベルトフィーダに切り出すにあたり、当該ベルトフィーダ上の荷の総重量が所定の設定荷役重量に一致するように少なくとも当該ベルトフィーダの搬送速度を制御するようにし、前記ベルトフィーダの搬送速度と前記ホッパーの切り出し口の開口面積との積で前記設定荷役重量を除して前記荷の実嵩比重を算出し、該実嵩比重に基づき前記ホッパーの蓄積量を制御することを特徴とする連続式アンローダの定量掘削制御方法。
【請求項２】
前記実嵩比重の移動平均値に基づいて前記ホッパーの蓄積量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の連続式アンローダの定量掘削制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船倉内の鉄鉱石、石炭などの散積み貨物を外部に連続的に搬出する連続式アンローダの定量掘削制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の連続式アンローダの定量掘削制御方法としては、例えば本出願人が先に提案した特開平７−１０６３７２号公報に記載されているものがある。
【０００３】
この従来例は、掘削した散積み貨物を搬送する地上側の輸送系統の輸送能力を設定する設定荷役量と、バケットエレベータの下部に設けられた掘削部の有効長さと基準の掘削深さとの積で表される掘削断面積と、散積み貨物の見かけ比重とに基づいて、設定荷役量を掘削断面積と散積み貨物の見かけ比重との積で除して基準横送り速度を設定し、この横送り速度に基づいてバケットエレベータを横方向に移動させると共に、バケットエレベータ内を周回移動する複数のバケットを支持したチェーンを駆動する回転駆動機構の駆動トルクを検出し、これをもとに掻き取り部での掘削量を検出し、検出した掘削量が設定荷役量分の散積み貨物量と一致するように、横送り速度を補正するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の連続式アンローダの定量掘削制御方法においては、基準横送り速度を、散積み貨物の公称の見かけ比重に基づいて算出するようにしているが、実際には、原料水分の変化、或いは掘削から搬送過程における充填密度の変化等によって、散積み貨物の実際の見かけ比重は増減している。
【０００５】
そのため、公称の見かけ比重に基づいて横送り速度を算出した場合、実際の見かけ比重が公称の見かけ比重よりも軽い場合には、横送り速度はより高速に設定されることになって、掘削量が増加傾向となり、その結果ホッパーの蓄積量を表すホッパーレベルが上昇し、逆に、実際の見かけ比重が公称の見かけ比重よりも重い場合には、横送り速度はより低速に設定されることになって、掘削量が減少傾向となり、その結果ホッパーレベルが低下するという未解決の課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、散積み貨物の見かけ比重の変動に関わらず、ホッパーレベルを所定量に維持することの可能な連続式アンローダの定量掘削制御方法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の定量掘削制御方法は、複数のバケットの取り付けられたチェーンがバケットエレベータ内に沿って周回移動し、このバケットエレベータを横方向に移動しながら、その下部に設けられた掻き取り部で各バケット内に船倉内の荷を掻き取ってホッパーに蓄積し、このホッパーの荷を当該ホッパーの切り出し口からベルトフィーダに切り出すにあたり、当該ベルトフィーダ上の荷の総重量が所定の設定荷役重量に一致するように少なくとも当該ベルトフィーダの搬送速度を制御するようにし、前記ベルトフィーダの搬送速度と前記ホッパーの切り出し口の開口面積との積で前記設定荷役重量を除して前記荷の実嵩比重を算出し、該実嵩比重に基づき前記ホッパーの蓄積量を制御することを特徴としている。
【０００８】
この請求項１の発明では、バケットを周回移動し且つバケットエレベータを横方向に移動させることによってバケットエレベータの下部に設けられた掻き取り部で掘削した荷がホッパーに蓄積され、ホッパーの荷をホッパーの切り出し口からベルトフィーダに切り出す際に、少なくともベルトフィーダの搬送速度が制御されてベルトフィーダ上の荷の総重量が所定の設定荷役重量に一致するように調整されることによって、設定荷役重量の荷が切り出されて搬送される。そして、このベルトフィーダの搬送速度とホッパーの切り出し口の開口面積との積で設定荷役重量を除した値が実嵩比重として算出され、この実嵩比重に基づいてホッパーの蓄積量が制御される。よって、例えば原料水分の変化等によって散積み貨物等の荷の嵩比重が増減した場合でも、荷の現状に応じた嵩比重に基づいてホッパーの蓄積量が制御されるから、ホッパーの荷の切り出しに伴うホッパーの蓄積量の減少量と、掻き出し部での掘削量がホッパーへ蓄積されることに伴うホッパーの蓄積量の増加量とが一致するから、ホッパーの蓄積量は一定量に維持される。
【０００９】
本発明の請求項２に係る連続式アンローダの定量掘削制御方法は、前記実嵩比重の移動平均値に基づいて前記ホッパーの蓄積量を制御するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
この請求項２の発明では、ホッパーの蓄積量は実嵩比重の移動平均値に基づいて制御されるから、現時点におけるホッパーの荷の嵩比重に応じた誤差の少ない実嵩比重が得らる。
【００１１】
【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、本発明における連続式アンローダの定量掘削制御方法を適用した連続式アンローダの一例を示す概略構成図である。
【００１２】
図中、Ａは岸壁１に横付けされた鉄鉱石運搬船等の船舶Ｓの船倉内に積み込まれた石炭，焼結鉱，鉱石等の散積み貨物を掘削し、これを、岸壁１が形成された地上側にその岸壁１と平行に原料ヤードに散積み貨物を輸送する地上側ベルトコンベヤ５に定量排出する連続式アンローダであって、岸壁１と地上側ベルトコンベヤ５との間に敷設された二本のレール４ａ，４ｂによって、岸壁１に沿って移動可能に配設された走行フレーム１０を有している。この走行フレーム１０は、図示しない油圧モータによってレール４ａ，４ｂ上を転動する転動輪９ａ，９ｂが回転駆動されて自走する。
【００１３】
この走行フレーム１０上には、内部に散積み貨物を垂直に搬送して降下させるコンベヤ１１ａを内蔵した旋回塔１１が旋回可能に支持されていると共に、この旋回塔１１の下側にホッパー１２が固定配置され、このホッパー１２の下端側の切り出し口１２ａにはホッパー１２内の散積み貨物を地上側ベルトコンベヤ５に向けて定量排出するベルトフィーダ１３が配設されている。
【００１４】
このベルトフィーダ１３は、例えばベルトフィーダ１３上の散積み貨物の総重量を検出し、この総重量が所定重量となるようにベルトフィーダ１３の移動速度を図示しない駆動モータ等により増速又は減速して調整し、地上側ベルトコンベヤ５に向けて所定重量の散積み貨物を排出するようにしている。そして、このベルトフィーダ１３の落下位置に地上側ベルトコンベヤ５の上方位置まで散積み貨物を搬送する機内コンベヤ１４が配設され、この機内コンベヤ１４から落下する散積み貨物が図示しないクッションフレームを介して地上側ベルトコンベヤ５上に移載される。
【００１５】
この旋回塔１１の上端には、内部に散積み貨物搬送用のベルトコンベヤ１５ａを配設した旋回ブーム１５が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１１とは反対側にバランスウェイト１６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１７，１８が回転可能に支持され、これらリンク１７，１８の自由端に旋回ブーム１５と平行なリンク１９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１７に垂直方向に延長するバケットエレベータ２０が固定されている。
【００１６】
なお、旋回ブーム１５の俯仰角度は旋回ブーム１５と旋回塔１１との間に介装された油圧シリンダ１５ｂによって調整される。
前記バケットエレベータ２０は、支持リンク１７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。
【００１７】
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Ｌ字状の掘削部２４が配設され、コラム部材２２内を通って前後一対のチェーン２５がスプロケット２３及び掘削部２４を周回移動するように張設され、これら一対のチェーン２５間に多数のバケット２６が所定間隔を保って装着されている。
【００１８】
そして、コラム部材２２が固定フレーム２１に取り付けられた油圧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が同様に油圧モータ等の回転駆動機構によって図２で反時計方向に回転駆動される。
【００１９】
さらに、固定フレーム２１には、スプロケット２３の下側にスプロケット２３で反転されたバケット２６から落下する散積み貨物を受けるシュート２７が形成され、このシュート２７で案内された散積み貨物がその下端側に配設された回転フィーダ２８によって旋回ブーム１５内のコンベヤ１５ａに移送される。
【００２０】
前記掘削部２４は、コラム部材２２の下端に回動可能に支持された支持フレーム３１とその下端に同様に回動可能に支持された水平支持フレーム３２と、この支持フレーム３２の左右端部にチェーン２５を案内するスプロケット３３，３４が取り付けられ、支持フレーム３１及び３２を油圧モータ等の回転駆動機構によって回動させることにより、水平支持フレーム３２を水平状態に維持したまま前後方向に移動させることができる。
【００２１】
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３７内に挿入して、水平支持フレーム３２の下端側のバケット２６を散積み貨物３５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２６が反転することにより、その内部の散積み貨物がシュート２７，回転フィーダ２８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内のコンベヤ１１ａで垂直方向に下降されてホッパー１２内に一次収納される。
【００２２】
このホッパー１２からは、ベルトフィーダ１３によって地上側ベルトコンベヤ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１４を介して地上側ベルトコンベヤ５に受け渡される。
【００２３】
そして、図２に示すように、前記走行フレーム１０を自走させる回転駆動機構１０ｂ，旋回塔１１を旋回駆動する回転駆動機構１１ｂ，旋回ブーム１５の俯仰角を制御する油圧シリンダ１５ｂ，バケットエレベータ２０のコラム部材２２を旋回駆動する回転駆動機構２２ａ、及びスプロケット２３を回転駆動する回転駆動機構２３ａが制御装置４０によって駆動制御される。
【００２４】
この制御装置４０には、走行フレーム１０の例えば基準位置からの走行距離によって走行位置を検出する走行位置センサ４１、旋回塔１１の回転駆動機構１１ｂの回転数から旋回角度を検出する旋回角度センサ４２、ホッパー１２の重量を検出するロードセルで構成される荷重センサ４３、例えば旋回ブーム１５に取り付けられてその俯仰角を検出する傾斜角センサ４４、コラム部材２２の回転駆動機構２２ａの回転角を検出する回転角センサ４５、スプロケット２３の回転駆動機構２３ａの回転軸に装着されたその駆動トルクを検出する例えば磁歪式のトルクセンサ４６，コラム部材２２の下端に装着されて掘削部２４に沿った散積み貨物の表面位置を走査検出する超音波距離センサ４７，ベルトフィーダ１３を駆動する図示しない駆動モータの回転速度を検出する例えばタコジェネレータ等のフィーダ速度センサ４８、例えばバケットエレベータ２０の最上部に設けられた掘削部２４による掘削時の散積み貨物の掘削深さを検出する掘削深さセンサ４９，の各検出値が入力される。そして、制御装置４０では、これら各検出値に基づいて掘削部２４の位置座標を算出すると共に、前記フィーダ速度センサ４８からの検出値に基づいて散積み貨物の実嵩比重ＹR を算出し、この実嵩比重ＹR に基づいて掘削部２４をバケット２６による掻き取り方向と直行する方向、すなわち横方向に所定速度で移動させると共に、スプロケット２３を所定速度で回転駆動し定量掘削制御を行う。
【００２５】
前記制御装置４０では、図２に示すように、ベルトフィーダ１３を駆動する図示しない駆動モータの回転速度からベルトフィーダ１３の搬送速度を検出するフィーダ速度センサ４８のフィーダ速度ＶF を実嵩比重算出部５１に供給する。この実嵩比重算出部５１は、入力されるフィーダ速度ＶF 〔ｍ／ｈ〕と、予め設定されたホッパー１２の切り出し口１２ａの開口面積ＡＡ〔ｍ2 〕と、地上側ベルトコンベヤ５の搬送能力に応じて設定される設定荷役重量Ｑ* 〔Ｔ／ｈ〕とから求められる嵩比重に対してｎ個分の移動平均値を、次式（１）に基づいて算出し、これを実嵩比重ＹR 〔Ｔ／ｍ3 〕として横送り速度制御回路５４に供給する。
【００２６】
【式１】
0003546280.tif 000002
この実嵩比重算出部５１で算出される実嵩比重ＹR は、ベルトフィーダ１３における散積み貨物の嵩量及び重量に基づいて算出される値であるから、散積み貨物の原料水分の変化或いは充填率の変化等を含んだ、実際の散積み貨物の状態に応じた嵩比重となる。
【００２７】
前記横送り速度制御回路５４には、走行位置センサ４１，旋回角度センサ４２，荷重センサ４３，傾斜角センサ４４，回転角センサ４５，トルクセンサ４６，超音波距離センサ４７，掘削深さセンサ４９からの各検出値が入力されると共に、実嵩比重算出部５１からの実嵩比重ＹR が入力される。
【００２８】
そして、横送り速度制御回路５４では、各センサからの検出値に基づいて、走行フレーム１０の回転駆動機構１０ｂ，旋回塔１１の回転駆動機構１１ｂ，旋回ブーム１５の油圧シリンダ１５ｂ，コラム部材２２の回転駆動機構２２ａ，スプロケット２３の回転駆動機構２３ａを、それぞれ駆動して掘削部２４を船倉３７内の所定位置に移動させる。また、横送り速度制御回路５４では、起動時には船倉３７内の散積み貨物の公称嵩比重Ｙと設定荷役重量Ｑ* とに基づいて、スプロケット２３の基準回転速度及び掘削部２４の基準横送り速度を設定し、設定したこれら基準速度と各センサからの検出値に基づいて、掘削部２４をバケット２６の掻き取り方向と直行する方向に移動させるように前記各回転駆動機構１０ａ，１１ｂ，２２ａ，２３ａ及び油圧シリンダ１５ｂをそれぞれ駆動制御してスプロケット２３及び掘削部２４の回転速度及び横送り速度を前記基準回転速度及び基準横送り速度に一致させると共に、各センサからの検出値に基づく、スプロケット２３の駆動トルク，掘削部２４による散積み貨物の表面位置状態，掘削深さ等に応じて適宜横送り速度或いは基準回転速度を補正する。
【００２９】
また、横送り速度制御回路５４では、前記実嵩比重算出部５１から実嵩比重ＹR が入力されると、前記公称嵩比重Ｙに変えて、実嵩比重ＹR に基づいて各基準速度を設定し、スプロケット２３及び掘削部２４の回転速度及び横送り速度を、実嵩比重ＹR に基づく基準速度に一致させるように各駆動機構及び油圧シリンダを駆動制御する。また、ホッパー１２の荷重センサ４３の荷重検出値をもとに、この荷重検出値がホッパー満槽状態を表しているときには、掘削部２４の横送り及び掘削部２４による掘削を停止させる。
【００３０】
そして、掘削部２４の掻取り方向が、図１に示すように、走行フレーム１０の走行方向と直交しているときには、走行フレーム１０の移動速度がそのまま掘削部２４の横送り速度となるが、図３に示すように、掘削部２４の掻取り方向が走行フレーム１０の走行方向と平行な状態では、掘削部２４を岸壁１側に横送りさせるときには、走行フレーム１０を右方向に移動させると共に、旋回塔１１を反時計方向に旋回させ、且つ、バケットエレベータ２０のコラム部材２２を時計方向に旋回させることにより横方向送りを行うことができる。逆に、岸壁１とは反対側に横送りさせるときには、走行フレーム１０を左方向に移動させると共に、旋回塔１１を時計方向に旋回させ、且つ、バケットエレベータ２０のコラム部材２２を反時計方向に旋回させることにより横方向送りを行うことができる。
【００３１】
そして、通常、横送り速度制御回路５４による掘削部２４の横送り移動軌跡は、ティーチングデータ又は船倉データから求めた移動軌跡に基づいて設定したプログラムデータに基づいて制御するようにしており、これに基づいて横送り速度が制御される。
【００３２】
次に、上記実施の形態の動作を説明する。
まず、各回転駆動機構或いは油圧シリンダ等を駆動制御して、バケットエレベータ２０の掘削部２４を、散積み貨物を搬出しようとしている船倉３７の上端開口部内に挿入し、掘削部２４を船倉内の所定位置に配置させる。
【００３３】
そして、地上側のベルトコンベヤ５等の輸送系統の輸送能力に応じた設定荷役重量Ｑ* と散積み貨物の公称嵩比重Ｙとに基づいて、散積み貨物及び地上側輸送能力に応じた定量掘削量となる掘削部２４の基準横送り速度と、スプロケット２３の基準回転速度を設定する。そして、これら基準速度と、各種センサからの検出値とに基づいて掘削部２４を横送りさせながら、定量掘削量となるように、走行フレーム１０，旋回塔１１，旋回ブーム１５，コラム部材２２，スプロケット２３を適宜制御する。
【００３４】
これによって、掘削部２４でバケット２６によって掻取られた散積み貨物がバケット２６に搭載されてバケットエレベータ２０によって搬送されて上昇し、バケット２６がスプロケット２３位置に達して、上下反転する状態となると、バケット２６内に収納されていた散積み貨物がシュート２７を介して回転フィーダ２８上に排出され、コンベヤ１５ａで移送され、旋回塔１１内のコンベヤ１１ａで垂直方向に下降されてホッパー１２内に一次収納される。そして、ベルトフィーダ１３によって設定荷役重量Ｑ* 分だけ切り出されて機内コンベヤ１４を介して地上側ベルトコンベヤ５に受け渡される。
【００３５】
このとき、実嵩比重算出部５１では、フィーダ速度センサ４８からのフィーダ速度ＶF と、予め設定されたホッパー１２の切り出し口１２ａの開口面積ＡＡと、設定荷役重量Ｑ* とをもとに嵩比重を算出し、所定数ｎ個の嵩比重を算出したとき、その移動平均値を求めてこれを実嵩比重ＹR として横送り速度制御回路５４に出力し、以後、順次移動平均値を算出してこれを実嵩比重ＹR として出力する。
【００３６】
横送り速度制御回路５４では、実嵩比重ＹR が入力されるようになると、この実嵩比重ＹR と設定荷役重量Ｑ* とに基づいて前記基準横送り速度及び基準回転速度を算出し、この実嵩比重ＹR に基づく各基準速度に一致するように、掘削部２４の横送り速度及びスプロケット２３の回転速度の制御を行う。
【００３７】
ここで、前記基準速度は、ベルトフィーダ１３では所定重量分の散積み貨物を切り出しているから、嵩比重が大きいとその切り出し量は少ないことからホッパーレベルの減少率は小さく、嵩比重が小さいとその切り出し量は多いことからホッパーレベルの減少率は大きい。よって、嵩比重が大きくなるほど低速となるように前記基準速度は設定される。
【００３８】
したがって、例えば、掘削から搬送過程において、散積み貨物の充填密度が減少した場合、現状での散積み貨物の嵩比重は、公称嵩比重Ｙよりも小さくなる。よって、公称嵩比重Ｙに基づいて掘削量を制御した場合、ベルトフィーダ１３では、設定荷役重量Ｑ* 分の切り出しを行うから、その切り出し嵩量は、公称嵩比重Ｙに基づく切り出し嵩量よりも大きくなり、ホッパーレベルの減少率はより大きくなるが、掘削部２４での掘削量は実際の嵩比重よりも大きい公称嵩比重Ｙに基づいて設定されるから、ホッパーレベルの減少率に応じた掘削量よりも少なく、ホッパーレベルは減少傾向となる。逆に、散積み貨物の原料水分の変化等によって、公称嵩比重Ｙよりも現状での散積み貨物の嵩比重が増加した場合、公称嵩比重Ｙに基づいて掘削量を制御すると、ホッパーレベルの減少率はより少なくなるが、掘削部２４での掘削量は実際の嵩比重よりも小さい公称嵩比重Ｙに基づいて設定されるから、ホッパーレベルの減少率に応じた掘削量よりも大きく、ホッパーレベルは増加傾向となる。
【００３９】
しかしながら、実嵩比重算出部５１において切り出し口１２ａにおける散積み貨物の状態に応じた実嵩比重ＹR が算出されると、横送り速度制御回路５４では、公称嵩比重Ｙに変えて実嵩比重ＹR に基づき基準速度を設定するから、ベルトフィーダ１３上の設定荷役重量Ｑ* 分の嵩量、つまり、ホッパー１２からの切り出し嵩量と、掘削部２４による掘削量とが一致する基準速度を設定することになる。よって、原料水分の変化或いは掘削過程，搬送過程における充填密度の変化等による、散積み貨物の嵩比重の増減に関わらず、ホッパーレベルを所定量に制御することができる。
【００４０】
また、基準回転速度及び基準横送り速度を、散積み貨物の現状に応じて設定できるから、より的確な掘削量の制御を行うことができると共に、処理効率を向上させることができる。
【００４１】
また、嵩比重の移動平均を実嵩比重ＹR として設定するようにしたから、散積み貨物の現状により応じた値であり、且つ誤差の少ない適切な実嵩比重ＹR を得ることができ、この実嵩比重ＹR に基づき、基準速度を設定することによって、より高精度な制御を行うことができる。
【００４２】
なお、上記実施の形態においては、制御装置４０を複数の制御回路で構成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、マイクロコンピュータ等のプロセッサによって演算処理するようにしてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態においては、実嵩比重ＹR に基づいて基準回転速度及び基準横送り速度を設定する場合について説明したが、これに限るものではなく、散積み貨物の嵩比重に基づいて制御を行う場合、算出した実嵩比重ＹR に基づいて制御を行うようにすれば、より高精度に制御を行うことが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る連続式アンローダの定量掘削制御方法によれば、ベルトフィーダ上の荷の状態に応じた実嵩比重を得てこれに基づきホッパーの蓄積量を制御するようにしたから、散積み貨物の水分量の変化等による嵩比重に変化に関わらず、実嵩比重に基づいた適切な制御を行うことができ、より高精度に蓄積量の制御を行うことができる。
【００４５】
また、本発明の請求項２に係る連続式アンローダの定量掘削制御方法によれば、実嵩比重の移動平均値に基づいてホッパーの蓄積量の制御を行うようにしたから、誤差の少ない実嵩比重に基づいて制御することによりより高精度な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した連続式アンローダの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の連続式アンローダの制御装置の一例を示すブロック図である。
【図３】連続式アンローダの掘削状態を表す平面図である。
【符号の説明】
Ａ  連続式アンローダ
Ｓ  船舶
５  地上側コンベヤ
１２  ホッパー
１３  ベルトフィーダ
２０  バケットエレベータ
２４  掘削部
２５  チェーン
２６  バケット
４０  制御装置
４８  フィーダ速度センサ
５１  嵩比重算出部
５４  横送り速度制御回路
【図１】
0003546280.tif 000003
【図２】
0003546280.tif 000004
【図３】
0003546280.tif 000005