(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車、
前記台車を移動させるための駆動機器、
少なくとも１つの採掘作業装置、
前記採掘作業装置に出力を供給するための少なくとも１つの電気モーター、
採掘坑の電気回路網から前記電気モーターへと電力を供給するための接続部、及び
エネルギー源、
を有し、
前記電気モーターが少なくとも第１のステータ巻線及び第２のステータ巻線を具備しており、前記第１のステータ巻線及び前記第２のステータ巻線が互いに電気絶縁されており、かつ
前記採掘車両が前記第１のステータ巻線を通じて前記採掘坑の電気回路網へと接続されているときに、前記電気モーターが、少なくとも一時的には前記少なくとも１つの採掘作業装置へと出力を供給し、かつ少なくとも一時的には前記エネルギー源を充電するために前記第２のステータ巻線を通じて電力を供給するようにされており、前記採掘坑の電気回路網及び前記エネルギー源が互いに電気絶縁されている、
採掘車両。
【請求項２】
前記電気モーターが、ローター及び前記ローターに接続されている軸を具備しており、前記第１のステータ巻線を通じて供給される電気エネルギーが、少なくとも一時的に前記ローター及び前記軸を回転させるようにされている、請求項１に記載の採掘車両。
【請求項３】
前記採掘作業装置へと液圧を供給するための液圧ポンプを具備しており、前記軸が前記液圧ポンプを回転させるようにされている、請求項２に記載の採掘車両。
【請求項４】
前記採掘作業装置に最大出力が供給されていないときに行われる前記エネルギー源の充電を制御するようにされている制御ユニットを具備している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の採掘車両。
【請求項５】
前記採掘作業装置への出力の供給と同時に行われる前記エネルギー源の充電を制御するようにされている制御ユニットを具備している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の採掘車両。
【請求項６】
前記採掘坑の電気回路網及び前記採掘車両の前記エネルギー源の両方からの同時の少なくとも一時的な前記採掘作業装置へのエネルギー供給を制御するようにされている制御ユニットを具備している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の採掘車両。
【請求項７】
採掘車両のエネルギー供給方法であって、前記方法が採掘車両のエネルギー源の充電を含み、かつ前記採掘車両が
台車、
前記台車を移動させるための駆動装置、
少なくとも１つの採掘作業装置、
前記採掘作業装置に出力を供給するための少なくとも１つの電気モーター、
採掘坑の電気回路網から前記電気モーターへと電力を供給するための接続部、及び
エネルギー源、
を具備しており、前記電気モーターが少なくとも第１のステータ巻線及び第２のステータ巻線を具備しており、前記第１のステータ巻線及び前記第２のステータ巻線が互いに電気絶縁されており、前記採掘坑の電気回路網及び前記エネルギー源が互いに電気絶縁されており、前記採掘車両が前記第１のステータ巻線を通じて前記採掘坑の電気回路網へと接続されている場合に、前記電気モーターが少なくとも一時的には前記少なくとも１つの採掘作業装置へと出力を供給し、かつ少なくとも一時的には前記第２のステータ巻線を通じて出力を供給して前記エネルギー源を充電する、採掘車両のエネルギー供給方法。
【請求項８】
前記エネルギー源を充電することが、前記採掘作業装置に最大出力が供給されていないときに行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記エネルギー源を充電することが、前記採掘作業装置に出力を供給することと同時に行われる、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも一時的にはエネルギーが前記採掘坑の電気回路網及び前記採掘車両の前記エネルギー源の両方から同時に前記採掘作業装置へと供給される、請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、採掘車両及び採掘車両のエネルギー供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
採掘坑においては、岩石削孔リグ及び他の採掘車両を使用して、採掘作業装置の作業サイクルに従ってあらかじめ計画された現場で作業が行われる。作業サイクルによる必要な仕事、例えばボーリング削孔等が行われた後、採掘車両は次の現場に移動し、新たな作業サイクルが開始される。地下の採掘坑においては、特に、採掘車両が一般的に使用され、その車両においては、作業サイクルに従う作業のための駆動エネルギーは採掘坑の電気回路網からの電気である。対照的に、現場間の移送駆動は燃焼エンジン、典型的にはディーゼルエンジンを使用することにより得られる駆動エネルギーにより行われ、それによっては電気ケーブル等はこの移送駆動を制限しない。しかし、燃焼エンジンからの排ガス及び騒音は、採掘坑において問題を引き起こす。更に、燃焼エンジンは車両の台車上の大きなスペースを必要とし、かつ定期補修を必要とする。燃焼エンジンは採掘坑の火災安全に対するマイナスの効果も有する。というのは、それが熱い表面を有し、かつ更には車両及び採掘坑において可燃性燃料を保管すること及び取り扱うことが必要だからである。
【０００３】
採掘坑の電気回路網に連続的に接続されている採掘車両も採掘坑において使用されている。従って、採掘車両は電気モーターを有しており、典型的には一定の回転速度を有する電気モーターが使用される。従って、作業フェーズにより必要とされる出力は液圧部品により調節することができ、かつ電気モーターは電流、及び採掘坑の電気回路網からの作業フェーズのエネルギー消費により定められる負荷電力を得る。更に、その結果、採掘車両の移動は典型的には電気回路網、又は少なくともそれに接続されており、かつ採掘車両において巻かれているか若しくは固定されている電気回路網に接続されているケーブルに拘束される。
【０００４】
米国特許第７０５３５６８号明細書は、例えば電池駆動採掘車両を示している。この文献は特に駆動伝達の構成部分としての電池及び交流モーターの使用及び設置を記載している。
【０００５】
米国特許第５２９３９４７号明細書は、架線バスバー系からその給電を受ける採掘車両を示している。採掘車両はまた、採掘車両により使用されるエネルギーを、採掘車両において電気回路網から得るか又は補助エネルギー源、例えば電池若しくはディーゼルモーターから得るかを選択するためのスイッチを有する。補助エネルギー源からエネルギーを得る場合、採掘車両をオーバーヘッド電気回路網へと接続することなく採掘車両を短い距離移動させることができる。
【０００６】
国際公開第２０１０／０６１０５８号パンフレットは、現場において外部の電気回路網に接続されている採掘車両を開示している。車両の畜エネルギーは、車両が現場にある時の掘削計画によって定まる作業サイクルの間に充電される。この作業サイクルが行われた後は、畜エネルギーから得られる電気が移送運行において使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７０５３５６８号明細書
【特許文献２】米国特許第５２９３９４７号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１０／０６１０５８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
新たなタイプの採掘車両及びそのエネルギー供給方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、独立請求項の特徴により特徴づけられる。本発明の幾つかの実施形態を従属請求項において示す。
【００１０】
提案する解決手段において、採掘車両は台車、上記台車を移動させるための駆動機器、及び少なくとも１つの採掘作業装置を具備している。採掘車両は更に、上記採掘作業装置に出力を供給するための電気モーター、採掘坑の電気回路網から上記電気モーターに電力を供給するための接続部、及びエネルギー源を具備している。電気モーターは、少なくとも第１のステータ巻線及び第２のステータ巻線を具備しており、上記第１のステータ巻線及び上記第２のステータ巻線が互いに電気絶縁されている。上記採掘車両が上記第１のステータ巻線を通じて上記採掘坑の上記電気回路網に接続されている場合、上記電気モーターは、少なくとも一時的には上記少なくとも１つの採掘作業装置に出力を供給し、かつ少なくとも一時的にはエネルギー源を充電するために第２のステータ巻線を通じて出力を供給するように配置されている。全出力で削孔している間、上記エネルギー源は好ましくは充電されておらず、それによりエネルギー源の充電が採掘車両により求められる上記採掘坑の上記電気回路網からの最大出力を高めない。従って、上記第１のステータ巻線は上記採掘坑の上記電気回路網に接続され、かつ第１のステータ巻線を通じて供給される電気エネルギーは上記モーターのローターを回転させ、それにより上記モーターの軸を回転させる。従って、上記第１の巻線は、上記電気回路網の電力をモーターの軸出力に変換させる。上記第２の巻線は、上記エネルギー源を充電するために使用される。これは、上記採掘坑の上記電気回路網と上記エネルギー源との間の電気絶縁を充電の間にももたらし、それにより電気絶縁を行うための絶縁変圧器又は任意の他の電気的手段が除かれている。従って、採掘車両において使用される構成部分の数を最小化することができる。
【００１１】
一実施形態によれば、全出力で削孔している間エネルギーが電気モーターを通じて採掘坑の電気回路網及び採掘車両のエネルギー源の両方から採掘作業装置に供給される。
【００１２】
採掘車両は、１つ又は複数の次の採掘作業装置を具備することができる：岩石削孔機、ボルト締め機、吹付け装置、スケーリング装置、射出装置、発破孔充填機、装填装置、積込み機、ダンパー、測量装置、又は小さな装填掘削で使用される削孔、シーリング及び燃料送り機器。岩石削孔機は、切羽削孔装置、又は製造孔の削孔に使用される装置、すなわち扇形の穿孔を開ける長穴削孔装置であることができる。採掘作業装置は、未剥離岩石を扱うために使用されるアクチュエータであり、それは所与の作業サイクルによる幾つかの連続操作を行う。典型的には、１つの現場において採掘作業装置により幾つかの類似する操作を行う。これらの操作は掘削計画、例えば削孔計画、充電計画、又は対応する採掘計画において定めることができる。採掘作業装置は通常は作業サイクルの間に装置と共に移動されるブーム上に配置される。他方、採掘作業装置を対応する支持体又は採掘車両における支持構造物に配置して、その作業サイクルの間に装置を支持していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の幾つかの実施形態を、図面でより詳細に記載する。
【００１４】
【図１】採掘車両、この場合は岩石削孔リグの側面略図を示す図である。
【図２】採掘車両のエネルギー供給設備の模式図である。
【００１５】
図においては、本発明の幾つかの実施形態は、その明瞭化のため単純化されて示されている。図において類似の部品は同一の参照番号が付されている。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、１つ又は複数の採掘作業装置２を備えている採掘車両１の一例である岩石削孔リグを示している。岩石削孔リグは、駆動機器４によって移動することができる台車３を具備している。駆動機器４は、駆動力を１つ又は複数の車輪７に伝達するための１つ又は複数の駆動モーター５及び１つ又は複数の出力伝達手段６を具備している。駆動力伝達は、機械的な歯車系及び機械的な出力伝達部材を具備することができ、又は代替的に駆動力伝達は液圧式若しくは電気式であることができる。台車３に配置されている１つ又は複数のブーム８が存在していてもよく、かつこのブームは採掘作業装置２を備えていてもよい。図１に見られる実施形態において、第１のブーム８ａは削孔ブームであり、その最外端に送りビーム１０を具備している岩石削孔ユニット９が存在し、それに沿って送り装置１２により岩石削孔機１１を移動させることができる。岩石削孔機１１は、工具に衝撃パルスを生み出すための打撃装置１３、及び工具１４をその縦軸の周囲に回転させるための回転装置１５を具備していてもよい。岩石削孔リグにおいて、複数個のこれらの削孔ブーム８ａが存在していてもよい。例として、第２のブーム８ｂはボルト締め装置１６を具備することが示されており、これによりロックボルトをあらかじめ削孔された穿孔に配置して掘削された岩盤空洞を支持することができる。図１の実施形態において、第３のブーム８ｃは、削孔された穿孔を測量するための測定装置１７を備えている。他の代替的な採掘作業装置２は、岩石にシール材を送るのに使用される射出装置、吹付け処理装置、スケーリング機器、小さな装填掘削で使用される装置、及び爆発物送り装置を具備している。
【００１７】
採掘車両１は、採掘坑１８の掘削計画又は対応するあらかじめ立案された計画に従って現場１９へと走行し、そこで採掘作業装置２が作業サイクルに従って操作を行うが、これには比較的長い時間がかかる。例えば、岩石削孔機の作業サイクルは、現場１９における削孔計画で定められた幾つかの穿孔の削孔を含むことができる。更に、各穿孔の削孔は典型的には幾つかの作業フェーズ、例えばカラーリング（ｃｏｌｌａｒｉｎｇ）、実際の削孔、延長ロッド及びドリルビットの交換、並びに削孔後の延長ロッド機器の解体等から成る。現場１９で削孔作業サイクルを行うことは数時間を要する可能性があり、時々勤務シフト全体までも要する。同様に、充電、ボルト締め、測定、及び射出はしばしば長い時間がかかる操作である。一般的に、採掘作業装置２の使用は穿孔の削孔又は開け終えた孔の更なる処理と共に行わなければならない。これは次いで未剥離岩石を扱うことを意味する。
【００１８】
図１は更に、採掘坑１８が電気回路網２０を有することを示しており、これは固定して構成することができるか又は変更可能なネットワークから成ることができる。電気回路網２０は典型的には三相交流ネットワークである。採掘車両１が現場１９にある場合、その採掘作業装置２、液圧系及び任意の必要な補助システムは主に外部の電気回路網から得られる電気エネルギーにより駆動する。採掘車両１は、１つ又は複数の接続ケーブル２１により電気回路網２０へと接続してもよい。接続ケーブル２１はリール２２に配置してもよく、かつそれは電気回路網２０の供給端子と接続することができる適切なコネクター２３を備えていてもよい。代替的に、リール２２及びケーブル２１は採掘坑１８に配置されていてもよく、かつ接続ケーブル２１は採掘車両１に接続されている。採掘車両１は電気モーター２６を具備しており、このモーターは接続装置２４を通じて電気回路網へと接続されている。採掘車両１においては、液圧は液圧ポンプ２７により生み出される。液圧ポンプは電気モーターによって回転する。
【００１９】
採掘車両１は接続装置２４を備えており、これにより電気回路網２０から供給された電気が採掘車両１の異なる装置に接続される。採掘車両１はまた、少なくとも１つのエネルギー源２５を備えている。エネルギー源２５は、例えば電池、スーパーキャパシター、若しくはこれらの組合せ、又は充電することができる任意の他の適切なエネルギー源であってよい。
【００２０】
図２は、採掘車両の幾つかの部品を非常に模式的に示している。
【００２１】
電気モーター２６は、電気回路網２０に接続されている。電気モーター２６は液圧ポンプ２７を回転させる。
【００２２】
電気モーター２６は、第１のステータ巻線２８及び第２のステータ巻線２９を具備している。第１のステータ巻線２８及び第２のステータ巻線２９は互いに電気絶縁されている。
【００２３】
電気モーター２６はまた、軸３０を具備している。第１のステータ巻線２８が採掘坑の電気回路網２０へと接続されるよう、電気モーター２６は採掘坑の電気回路網２０へと接続されている。電気エネルギーが採掘坑の電気回路網２０から電気モーター２６へと供給されると、電気モーターのローターは回転する。軸３０は電気モーター２６のローターへと接続されており、それにより採掘坑の電気回路網２０からの電気エネルギーが軸３０を回転させる。
【００２４】
軸３０は、液圧ポンプ２７を回転させるために接続されている。液圧ポンプ２７は、回転している時に採掘車両の液圧系への液圧を生み出す。採掘車両の液圧系を、参照番号３１で示す。
【００２５】
液圧系３１における液圧は、例えば採掘作業装置２へと出力を供給するために使用される。この液圧は、駆動機器の液圧系の駆動、例えば操舵及び制動等のためにも使用することができる。
【００２６】
エネルギー源２５は、インバータ３２により電気モーター２６の第２のステータ巻線２９へと接続されている。エネルギー源２５はまた、駆動モーター５に接続されている。エネルギー源２５は、同一のインバータ３２を通じて駆動モーター５と接続されていてもよく、又はエネルギー源２５と駆動モーター５との間の別のインバータが存在していてもよい。
【００２７】
従って、エネルギー源２５からのエネルギーは、例えば採掘車両１の移送駆動のために使用することができる。
【００２８】
全出力で削孔している間、例えばエネルギー源２５から採掘作業装置２へとエネルギーを供給することも可能であり、それにより昇圧モード（ｂｏｏｓｔ  ｍｏｄｅ）が得られる。従って、昇圧モードにおいては、エネルギーは採掘坑の電気回路網２０及びエネルギー源２５から採掘作業装置へと供給される。従って、昇圧モードの間、電気モーター２６の採掘坑の電気回路網２０への負荷は、エネルギー源２５から採掘作業装置へとエネルギーを同時に供給することにより低減することができる。
【００２９】
エネルギー源２５のみから採掘作業装置２へとエネルギーを供給することも可能である。従って、例えば採掘坑の電気回路網２０がエネルギーを供給できなくても、いわゆる低出力削孔が得られる。
【００３０】
エネルギー源２５は、採掘坑の電気回路網２０から第１のステータ巻線２８及び第２のステータ巻線２９を通じて供給されるエネルギーにより充電することができる。採掘坑の電気回路網２０及びエネルギー源２５は、互いに電気絶縁されている必要がある。第１のステータ巻線２８及び第２のステータ巻線２９が互いに電気絶縁されているため、充電中にも採掘坑の電気回路網及びエネルギー源２５が互いに電気絶縁されている。
【００３１】
好ましくは、エネルギー源２５の充電は、作業サイクル中の採掘作業装置２の所要出力が低いときに行われる。充電モード中、第１のステータ巻線２８を通じて第２のステータ巻線２９のみへと電気エネルギーを供給することが可能であり、又は代替的に第１のステータ巻線２８を通じて供給されている電力を部分的には軸３０を回転させるために、及び部分的には第２のステータ巻線２９を通じて充電電力を供給するために使用することができる。
【００３２】
システムの制御は、インバータ３２を制御することにより行うことができ、それにより０％〜１００％のステップレス制御が得られる。
【００３３】
図２はまた、制御ユニット３３を模式的に示している。制御ユニット３３は、装置を制御して上記の操作を行うために配置されている。
【００３４】
別個の駆動モーター５は必ずしも必要ではないが、電気モーター２６は必要とされる駆動力を生み出すことができる。従って、その場合には出力伝達手段６は電気モーター２６の軸３０へと接続される。
【００３５】
採掘車両１は１つ又は複数の電気モーター２６を具備することができる。採掘車両１はまた、１つ又は複数の液圧ポンプ２７を具備することができる。電気モーター２６は、１つ若しくは複数の液圧ポンプ２７を回転させることができ、又は各液圧モーター２７はそれ自体の電気モーターを具備することができる。
【００３６】
上記の解決策は、液圧ポンプ２７なしで実施することもできる。従って、液圧ポンプ２７を使用しないそのような場合において、電気モーター２６は例えば水ポンプ又はコンプレッサーに接続されていてもよい。
【００３７】
本明細書において、採掘坑は、地下の採掘坑及び露天の採掘坑を言うものであることに留意すべきである。更に、本方法及び本採掘車両は、例えば種々の岩石施設を掘削する場合に請負現場において使用することができる。従って、請負現場も採掘坑のタイプとして考えられる。請負現場においては、外部の電気回路網は移動可能な台車上の集合体のように変更可能なものであってよい。
【００３８】
幾つかの場合において、本明細書で記載した特徴は他の特徴にかかわらずそれ自体として使用することができる。他方、本明細書で記載した特徴を必要に応じて組み合わせて種々の組合せを与えることもできる。
【００３９】
図面及び関連する説明は本発明の思想を説明することのみを意図したものである。本発明はその詳細において請求項の範囲内で変化させることができる。
【００４０】
技術の進歩に伴い、発明概念は種々の方法で実施することができることが当業者にとって明らかとなろう。本発明及びその実施形態は上記の実施例に限定されるのではなく、請求項の範囲内で変化させることができる。
【図１】
0005964911.tif 000002
【図２】
0005964911.tif 000003