(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直に配置されたエレベータ部とその下端より水平に延出された掻取部とにバケットコンベヤを巻き掛け、該バケットコンベヤを循環させながら上記掻取部を横送りさせてバラ物を掻き取る連続アンローダの定量掻取装置において、
上記掻取部が、先端側と根元側とに夫々スプロケットが軸支されて水平方向に伸縮可能な伸縮フレームを有し、
上記エレベータ部に上記掻取部を昇降自在に吊下すると共に、掻取部の上昇時にその掻取部の長さを長く下降時に短く変更するため、一端が上記エレベータ部の下部に枢支され他端が上記伸縮フレームの先端側に枢支された第１アームと、一端が上記第１アームの略中央部に枢支され他端が上記伸縮フレームの根元側に枢支された第２アームと、一端が上記第２アームの中間部に枢支され他端が上記エレベータ部の下部に枢支された第３アームとを有するリンク機構と、
該リンク機構に接続され上記掻取部の高さを変化させると共にその高さを保持する油圧シリンダと、
上記掻取部に加わる掘削反力によって上記油圧シリンダに生じるシリンダ圧力と予め定められた設定圧力とを比較し、シリンダ圧力が設定圧力より大きいときには掻取部の横送り速度を低くし及び／又は掘削深さを浅くし、シリンダ圧力が設定圧力より小さいときには横送り速度を高くし及び／又は掘削深さを深くする制御手段とを備え、
上記設定圧力が、上記掻取部の長さの変化に拘わらず単位時間当たりの荷揚げ量が一定となるように、上記掻取部の長さが長くなって短いときよりもその掻取部におけるバケット数が多くなるに伴って大きくなるように設定されたことを特徴とする連続アンローダの定量掻取装置。
【請求項２】
上記制御手段は、
上記掻取部の長さの変化に応じて単位時間当たりの荷揚げ量が一定となるような上記シリンダ圧力が記憶されたマップを有し、
上記掻取部の長さを検出するセンサから得られた実際の掻取部の長さを上記マップに入力して対応するシリンダ圧力を求め、
この対応するシリンダ圧力と上記油圧シリンダのシリンダ圧力を検出するセンサから得られた実際のシリンダ圧力とを比較し、
実際のシリンダ圧力が対応するシリンダ圧力に近付くように上記掻取部の横送り速度及び／又は掘削深さを変更するものである請求項１記載の連続アンローダの定量掻取装置。
【請求項３】
上記制御手段は、
上記実際のシリンダ圧力が上記対応するシリンダ圧力の９０％〜１１０％のとき、上記掻取部の横送り速度及び／又は掘削深さを変更しないものである請求項２記載の連続アンローダの定量掻取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶等に荷積みされたバラ物を掻き取って揚荷する連続アンローダに係り、特に、荷揚能力を一定とするための連続アンローダの定量掻取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続アンローダは、図４に示すように、鉛直に配置されたエレベータ部１ｂとその下端より水平に延出された掻取部１ａとにバケットコンベヤ１１を無端状に巻き掛けてなるバケットエレベータ１を有し、そのバケットエレベータ１を駆動させながら掻取部１ａを横送りさせてバラ物７を掻き取るものである。
【０００３】
詳しくは、連続アンローダは、バケットエレベータ１を船舶２のハッチ口３から船倉４内に挿入した後、走行部５の走行とアーム６ａ，６ｂの旋回俯仰とバケットエレベータ１の鉛直軸廻りの回転とにより、掻取部１ａを紙面裏表方向に横送りさせ、船倉４内のバラ物７（石炭、鉄鋼石等）を層状に掻き取り、エレベータ部１ｂを通じて揚荷するものである。
【０００４】
ここで、揚荷されたバラ物７の後処理等を考えれば、単位時間当たりの荷揚げ量（荷揚げ能力）を一定とすることが好ましい。そのため、従来、バケットエレベータ１の上部スプロケット８の駆動油圧モータの圧力値を検出し、その圧力値に応じて掻取部１ａの横送り速度を適宜変化させ、荷揚げ量を定量にコントロールしていた。
【０００５】
すなわち、上記油圧モータの圧力値が予め定められた設定値よりも大きければ、掻取部１ａにおけるバラ物７の掻取量が過剰であると考えられるため掻取部１ａの横送り速度を低め、逆に圧力値が設定値より小さければ掻取量が足りないと考えられるため掻取部１ａの横送り速度を高める制御を行い、荷揚げ量を定量にコントロールしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような定量掻取制御では、スプロケット８を駆動する油圧モータには、「掻取部１ａにおけるバラ物７の掘削力（掻取重量）＋エレベータ部１ｂにおけるバラ物７の持上力（持上重量）」が加わるため、本来必要である掻取部１ａにおける掻取重量のみを検出することができない。
【０００７】
よって、例えばスプロケット８の油圧モータの圧力値が大きくなっても、それが現在掘削中の掻取部１ａにおける掻取重量が大きくなったことに因るものなのか、その前の掘削結果であるエレベータ部１ｂにおける持上重量が大きくなったたことに因るものなのかが判断できない。
【０００８】
正確な定量制御のためには、掻取部１ａにおける現在の掻取重量のみを検出し、それに基づいて掻取部１ａの横送り速度を調節することが必要であるが、従来の定量掻取制御では「現在の掘削重量＋それ以前の掘削重量」を基準としているため、荷揚げ量を正確に定量制御することが困難であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の事情を考慮して創作された本発明は、鉛直に配置されたエレベータ部とその下端より水平に延出された掻取部とにバケットコンベヤを巻き掛け、該バケットコンベヤを循環させながら上記掻取部を横送りさせてバラ物を掻き取る連続アンローダの定量掻取装置において、上記掻取部が、先端側と根元側とに夫々スプロケットが軸支されて水平方向に伸縮可能な伸縮フレームを有し、上記エレベータ部に上記掻取部を昇降自在に吊下すると共に、掻取部の上昇時にその掻取部の長さを長く下降時に短く変更するため、一端が上記エレベータ部の下部に枢支され他端が上記伸縮フレームの先端側に枢支された第１アームと、一端が上記第１アームの略中央部に枢支され他端が上記伸縮フレームの根元側に枢支された第２アームと、一端が上記第２アームの中間部に枢支され他端が上記エレベータ部の下部に枢支された第３アームとを有するリンク機構と、該リンク機構に接続され上記掻取部の高さを変化させると共にその高さを保持する油圧シリンダと、上記掻取部に加わる掘削反力によって上記油圧シリンダに生じるシリンダ圧力と予め定められた設定圧力とを比較し、シリンダ圧力が設定圧力より大きいときには掻取部の横送り速度を低くし及び／又は掘削深さを浅くし、シリンダ圧力が設定圧力より小さいときには横送り速度を高くし及び／又は掘削深さを深くする制御手段とを備え、上記設定圧力が、上記掻取部の長さの変化に拘わらず単位時間当たりの荷揚げ量が一定となるように、上記掻取部の長さが長くなって短いときよりもその掻取部におけるバケット数が多くなるに伴って大きくなるように設定されて構成されている。
【００１０】
上記構成によれば、掻取部における掻取重量が、掘削反力としてリンク機構を介し油圧シリンダに伝達される。よって、油圧シリンダに加わる掘削反力に応じて制御手段が掻取部の横送り速度及び／又は掘削深さを調節することにより、掻取部における現在の掻取重量のみに基づいて（それ以前の掻取結果であるエレベータ部の持上重量とは全く無関係に）定量掻取制御ができる。この結果、荷揚げ量を正確に自動定量制御できる。
具体的には、掻取部に加わる掘削反力によって上記油圧シリンダに生じるシリンダ圧力と予め定められた設定圧力とを比較し、シリンダ圧力が設定圧力より大きいときには掻取部の横送り速度を低くし及び／又は掘削深さを浅くし、シリンダ圧力が設定圧力より小さいときには横送り速度を高くし及び／又は掘削深さを深くする。
掻取り部は、下降するとリンク機構によってその長さが長くなるところ、掻取部の長さが長くなって短いときよりもその掻取部におけるバケット数が多くなるに伴って、単位時間当たりの荷揚げ量が一定となるように上記設定圧力が大きくなるように設定されているので、掻取部におけるバケット数の違いに拘わらず定量掻取が実現できる。
【００１１】
上記制御手段は、上記掻取部の長さの変化に応じて単位時間当たりの荷揚げ量が一定となるような上記シリンダ圧力が記憶されたマップを有し、上記掻取部の長さを検出するセンサから得られた実際の掻取部の長さを上記マップに入力して対応するシリンダ圧力を求め、この対応するシリンダ圧力と上記油圧シリンダのシリンダ圧力を検出するセンサから得られた実際のシリンダ圧力とを比較し、実際のシリンダ圧力が対応するシリンダ圧力に近付くように上記掻取部の横送り速度及び／又は掘削深さを変更するものであってもよい。
【００１２】
上記制御手段は、上記実際のシリンダ圧力が上記対応するシリンダ圧力の９０％〜１１０％のとき、上記掻取部の横送り速度及び／又は掘削深さを変更しないものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【００１４】
連続アンローダは、図４に示すように、埠頭９上を岸壁１０に沿って走行する走行部５と、走行部５に旋回自在かつ俯仰自在に設けられたアーム６ａ，６ｂと、アーム６ａ，６ｂの一端に回転自在に吊下されたバケットエレベータ１とを備えている。バケットエレベータ１は、鉛直方向に配置されたエレベータ部１ｂとその下端より水平方向に延出された掻取部１ａとにバケットコンベヤ１１を巻き掛けて構成されている。
【００１５】
かかる連続アンローダは、バケットエレベータ１を船舶２のハッチ口３から船倉４内に挿入した後、バケットコンベヤ１１を循環させながら、適宜走行部５を走行させアーム６ａ，６ｂを旋回俯仰させバケットエレベータ１を鉛直軸廻りに回転させることにより、掻取部１ａを紙面裏表方向に横送りさせ、船倉４内のバラ物７（石炭、鉄鋼石等）を層状に掻き取り（サイドカッテング）、上部スプロケット８および反転スプロケット１２で各バケット１３を反転させ、アーム６ｂ内のコンベヤ（図示せず）を介して揚荷するものである。
【００１６】
上記掻取部１ａの詳細を図５に示す。図示するように、エレベータ部１ｂの外郭を形成し、その内部をバケットコンベヤ１１が通過するエレベータケーシング１４の下端部には、固定フレーム１５が設けられている。固定フレーム１５には、リンク機構１６を介して掻取部１ａが昇降自在に吊下されている。掻取部１ａは、先端スプロケット１７と根元スプロケット１８とこれらを近接離間移動自在に支持する伸縮フレーム１９とから構成されている。
【００１７】
リンク機構１６は、伸縮フレーム１９の外筒部材１９ａと固定フレーム１５とに枢支された第１アーム２０と、第１アーム２０の略中央部と伸縮フレーム１９の内筒部材１９ｂとに枢支された第２アーム２１と、第２アーム２１の中間部と固定フレーム１５とに枢支された第３アーム２２とから構成されており、図６に示すように掻取部１ａを昇降自在に吊下する。ここで、掻取部１ａが下がったときにはスプロケット１７，１８の間隔（長さＬ）が狭まり、掻取部１ａが上がったときにはスプロケット１７，１８の間隔（長さＬ）が広がるようになっている。掻取部１ａの長さＬを可変とすると共にチェーン２３の弛みを防止するためである。
【００１８】
第１アーム２０と固定フレーム１５との間には、掻取部１ａの高さを変化させると共にその高さを保持するアクチュエータとしての油圧シリンダ２４が介設されている。なお、油圧シリンダ２４は、第２アーム２１と固定フレーム１５との間、第３アーム２２と固定フレーム１５との間に設けてもよい。図６に示すように、油圧シリンダ２４を伸長させると掻取部１ａが長くなりつつ上昇し、油圧シリンダ２４を収縮させると掻取部１ａが短くなりつつ下降する。油圧シリンダ２４は、図１に示す油圧回路２５によって伸縮制御される。
【００１９】
油圧シリンダ２４を伸長させるときは、油圧回路２５のバルブ２６を閉じてタンク２７内のオイルをポンプ２８で油圧シリンダ２４のシリンダ室２４ａ内に供給する。すると、その油圧によって油圧シリンダ２４のロッド部２４ｂが伸長し、掻取部１ａが「その自重＋バケット１３内の掻取重量」に打ち勝って持ち上げられる。油圧シリンダ２４を収縮させるときには、ポンプ２８を停止してバルブ２６を開く。すると、掻取部１ａは、「その自重＋バケット１３内の掻取重量」によって図６に示すように下降し、シリンダ室２４ａ内のオイルがタンク２７内に返送される。図中２９は逆止弁である。
【００２０】
掻取部１ａを所望の高さ（長さ）に保持するときには、ポンプ２８の作動中に掻取部１ａの高さ（長さ）を第３アーム２２の枢支点３０に設けられた角度センサ３１で検出し、所望の高さ（長さ）になったときにポンプ２８を停止すると共にバルブ２６を閉じ、シリンダ室２４ａ内の圧力をロック状態とすればよい。この状態で掻取部１ａを横送りすると、掻取部１ａのバケット１３による掘削反力が、リンク機構１６を介して油圧シリンダ２４に伝達される。例えば、掘削反力が大きくなればロック状態のシリンダ室２４ａ内の圧力が高まり、掘削反力が小さくなればロック状態のシリンダ室２４ａ内の圧力が低まる。
【００２１】
よって、そのシリンダ室２４ａに加わる圧力に応じて掻取部１ａの横送り速度を調節すれば、掻取部１ａの掘削反力を一定に制御することができる。掻取部１ａの横送り速度を変化させると、掻取部１ａにおける各バケット１３の掻取重量すなわち掘削反力が変化するからである。このように、掘削反力を一定に制御できるということは、掻取部１ａにおけるバケット１３の掻取重量を一定に制御できるということであり、定量掻取制御が行える。ここで、上記シリンダ室２４ａに加わる圧力は、掻取部１ａにおける現在の掻取重量のみが加わり、それ以前の掻取結果であるエレベータ部１ｂの持上重量とは全く無関係である。よって、正確な定量掻取制御ができる。
【００２２】
このような定量掻取制御は、図１〜図３に示す制御手段３２によってなされる。制御手段３２は、図１に示すように油圧回路２５に接続されシリンダ室２４ａに加わる圧力Ｐを検出する圧力センサ３３と、第３アーム２２の枢支点３０に設けられその回動角度に基づいて掻取部１ａの長さＬを検出する角度センサ３１とを有している。なお、角度センサ３１の代わりに油圧シリンダ２４の伸縮長さを検出するセンサを設け、それに基づいて掻取部１ａの長さＬを検出するようにしてもよい。
【００２３】
これらセンサ３１，３３の出力Ｐ，Ｌは、マップ３４に入力され、マップ３４に描かれた荷揚げ能力一定曲線Ｘと対比される。この曲線Ｘは、掻取部１ａの長さＬを変化させた場合に、単位時間当たりの荷揚げ量（荷揚げ能力）が一定となるようなシリンダ室２４ａの圧力Ｐを決定する曲線である。この曲線Ｘは、実験またはシミュレーションによって決定されるが、長さＬが長くなると圧力Ｐが大きくなり、長さＬが短くなると圧力Ｐが小さくなる。その理由は次の通りである。
【００２４】
荷揚げ能力を一定（例えば全能力の80％）とするためには、チェーン２３の周回速度が一定であれば、掻取部１ａの長さＬの長短に拘らず、個々のバケット１３の掻取量を一定（例えばバケット容量の80％）にすればよい。各バケット１３内のバラ物７は、図４に示すように長さＬとは無関係に上部スプロケット８にて１個ずつ反転され、荷揚げされるからである。他方、長さＬが長くなると掻取部１ａのバケット１３の数が多くなり、長さＬが短くなると掻取部１ａのバケット１３の数が少なくなる。
【００２５】
よって、掻取部１ａの長さＬの変化に拘らず個々のバケット１３の掻取量を一定とするためには、長さＬが長くなって掻取部１ａのバケット１３の数が多くなれば圧力Ｐを大きくし、逆に長さＬが短くなって掻取部１ａのバケット１３の数が少なくなれば圧力Ｐを小さくすればよい。このため曲線Ｘが右肩上がりとなるのである。また、曲線Ｘの変化が非線形なのは、掻取部１ａにおけるバケット１３の掻取重量がリンク機構１６のレバー比で非線形に変換されて、油圧シリンダ２４に加わるからである。
【００２６】
さて、上記マップ３４に長さＬが入力されると、曲線Ｘによって荷揚げ能力一定となる設定圧力Ｐａが決定される。そして、図２に示すように、その設定圧力Ｐａと圧力センサ３３から得られたシリンダ圧力Ｐとを比較し、シリンダ圧力Ｐが設定圧力Ｐａの90％以下なら掻取部１ａにおける個々のバケット１３の掻取量が不十分と考えられるため、掻取部１ａの横送り速度が増速補正される。逆に、シリンダ圧力Ｐが設定圧力Ｐａの 110％以上なら掻取部１ａにおける個々のバケット１３の掻取量が過剰と考えられるため、掻取部１ａの横送り速度が減速補正される。また、シリンダ圧力Ｐが設定圧力Ｐａの±10％以内なら掻取部１ａにおける個々のバケット１３の掻取量が適正と考えられるため、掻取部１ａの横送り速度が現状維持される。なお、判断に±10％の幅を設けているのでハンチングが防止される。
【００２７】
具体例をあげれば、図３に示すように、掻取部１ａの長さＬが 5.0ｍの場合、曲線Ｘによれば荷揚げ能力一定となる設定圧力Ｐａは3.1Kg/cm2 となる。よって、圧力センサ３３から得られた実際のシリンダ圧力Ｐが図中三角印Ａで示すように2.0Kg/cm2 であれば、掻取部１ａにおける個々のバケット１３の掻取量が不十分と考えられるため、掻取部１ａの横送り速度が増速補正される。補正量は、Ｐａ−Ｐに比例させる。逆に、圧力センサ３３から得られた実際のシリンダ圧力Ｐが図中四角印Ｂで示すように4.0Kg/cm2 であれば、掻取部１ａにおける個々のバケット１３の掻取量が過剰と考えられるため、掻取部１ａの横送り速度が同様に減速補正される。
【００２８】
すなわち、長さＬが 5.0ｍの場合、仮想線３５上においてシリンダ圧力Ｐが設定圧力3.1Kg/cm2 より 110％以上大きければ横送り速度を下げ、シリンダ圧力Ｐが設定圧力3.1Kg/cm2 より90％以下小さければ横送り速度を上げ、仮想線３５上を曲線Ｘに近付ける制御を行う。また、図４において、船倉４の奥まで掻き取る場合等、掻取部１ａの長さＬを掻取中に変化させる場合には、図３に仮想線３６で示すように、能力一定となる設定圧力Ｐａも変化することになる。よって、この場合、設定圧力Ｐａは、3.3Kg/cm2 となり、この圧力とシリンダ圧力Ｐとが比較される。
【００２９】
このような演算は、マップ３４からの出力を受ける演算器３７によって行われる（図１参照）。演算器３７によって算出された掻取部１ａの補正後の横送り速度指令値は、図４における走行部５の移動やアーム６ａ，６ｂの旋回俯仰やバケットエレベータ１の鉛直軸廻り回転等の各モーションの速度指令値に分解され、各モーションの駆動装置３８に入力される。このようにして、各駆動装置３８が分解された速度指令値に基づいてそれぞれ制御されることにより、掻取部１ａが補正後の速度で横送りされ、正確な自動定量掻取制御が達成されるのである。
【００３０】
なお、掻取部１ａにおける個々のバケット１３の掻取重量は、横送り速度のみならず掻取深さによっても変化する。よって、上記圧力センサ３３により検出されたシリンダ室２４ａの圧力Ｐに基づいて、掻取部１ａの掘削深さを調節するようにしてもよく、掘削深さと横送り速度との双方を調節するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る連続アンローダの定量掻取装置によれば、正確な定量掻取制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す連続アンローダの定量掻取装置の概略図である。
【図２】制御手段のフローを示す図である。
【図３】制御手段のマップを示す図である。
【図４】連続アンローダの全体図である。
【図５】掻取部の拡大図である。
【図６】掻取部の長さおよび高さの変化を示す図である。
【符号の説明】
１ａ  掻取部
１ｂ  エレベータ部
７  バラ物
１１  バケットコンベヤ
１６  リンク機構
２４  アクチュエータとしての油圧シリンダ
３２  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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