技术领域
[0001] 本发明涉及一种卸载对象物的卸载机。
相关背景技术
[0002] 以往，作为这种领域的技术，已知有下述专利文献1的卸载机。该卸载机具备吊起散装物的抓斗、接收抓斗的散装物并搬运至料斗的横移装置。该卸载机中，通过将抓斗下降时产生的再生电力用作横移装置的移动电力的一部分，能够降低耗电量。
[0003] 以往技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1：日本特开2011-213461号公报
具体实施方式
[0031] 以下，参考附图详细说明本发明所涉及的卸载机的实施方式。
[0032] (第1实施方式)
[0033] 如图1及图2所示，卸载机1为斗式升降机式的船舶用连续卸载机(CSU)，为从船舶的船舱103连续卸下对象物即散装货M(例如焦碳或矿石等)的装置。卸载机1具备：通过与码头101平行铺设的2根导轨3a能够沿该码头101行驶的主梁2。主梁2为可设置于码头101上面的主体部。在主梁2上可旋转地支承有旋转框架5，在从该旋转框架5横向突设的动臂7的前端部支承有斗式升降机9(卸载部)。斗式升降机9通过平衡杆12及配重13，与动臂7的起伏角度无关地将斗式升降级9保持铅垂。
[0034] 卸载机1具备用于调整动臂7的起伏角度的缸体15。若使该缸体15伸长，则动臂7会朝向上方而使斗式升降机9上升，若使该缸体15缩短，则动臂7会朝向下方而使斗式升降机9下降。
[0035] 斗式升降机9通过设置于其下部的侧面挖掘方式的铲取部11，连续挖掘并铲取船舱103内的散装货M，并且向上方搬运所铲取的散装货M来卸载散装货M。
[0036] 斗式升降机9具备构成升降机井21的升降机主体23及相对于升降机主体23进行环绕运动的链斗29。链斗29具备：连结成环状的一对滚子链条即链条(环链)25、两端通过该一对链条25支承的多个铲斗27。具体而言，2条链条25沿与图1的纸面正交的方向并排设置，如图2所示，各铲斗27以悬吊在2条链条25之间的方式经由规定的安装件安装于该链条25、25上。
[0037] 此外，斗式升降机9还具备：挂绕有链条25的驱动辊31a、31b、31c；引导链条25的转向辊33。驱动辊31a设置于斗式升降机9的最上部9a，驱动辊31b设置于铲取部11的前部，驱动辊31c设置于铲取部11的后部。转向辊33为位于驱动辊31a的稍下方的从动辊，用来引导链条25并且转换链条25的行进方向。而且，在驱动辊31b与驱动辊31c之间安装有缸体35，通过该缸体35的伸缩来改变两个驱动辊31b、31c的配设轴间距离，由此能够改变链斗29的移动环绕轨迹。另外，链条25存在2条，因此驱动辊31a、31b、31c和转向辊33也分别存在2个，并且沿与图1的纸面正交的方向上并排设置。
[0038] 驱动辊31a、31b、31c驱动链条25，由此使链条25相对于升降机主体23以规定的轨迹向箭头W方向环绕移动(朝正方向环绕运动)，链斗29在斗式升降机9的最上部9a与铲取部11之间移动环绕并循环。
[0039] 如图2所示，链斗29的铲斗27以使开口部27a朝上的姿势上升。并且，在斗式升降机9的最上部9a，在通过驱动辊31a时，链条25的方向由朝上转换为朝下，铲斗27的开口部27a翻转为朝下。在如此成为朝下的铲斗27的开口部27a的下方形成有排出用滑槽36。该排出用滑槽36的下端与配设于斗式升降机9的外周的旋转送料器37连接。
[0040] 旋转送料器37用于将从排出用滑槽36搬出的散装货M搬运至动臂7侧。如图1所示，动臂7上配置有搬运斗式升降机9所卸载的散装货M的搬运部即动臂输送器39，该动臂输送器39将从旋转送料器37接收的散装货M供给到后述的落下部60。在落下部60的下方配置有位于卸载机内的带式送料器43和输送器45。
[0041] 使用该卸载机1如下进行散装货M的卸载。将斗式升降机9的下端部的铲取部11插入到船舱103内，使链条25向图中箭头W的方向环绕。如此一来，位于铲取部11的铲斗27连续进行焦碳和矿石等散装货M的挖掘及铲取。接着，被这些铲斗27铲取并装载的散装货M随着链条25的上升而沿铅垂方向的上方搬运至斗式升降机9的最上部9a。
[0042] 之后，铲斗27通过驱动辊31a的位置，散装货M通过该铲斗27翻转从铲斗27落下。从铲斗27落下的散装货M落入到排出用滑槽36内并搬出至旋转送料器37侧，接着转乘于动臂输送器39而搬运至落下部60的上端。接着，散装货M从落下部60落下，经由带式送料器43及机内输送器45而搬出到陆地侧设备49。利用多个铲斗27反复进行以上动作，由此连续卸载船舱103内的散装货M。
[0043] 然而，以往的卸载机中，未能有效利用由散装货的升降所产生的能量，存在能量效率低的问题。对此，在本实施方式的卸载机1中，有效利用了散装货M落在落下部60时的势能。以下详细说明落下部60。
[0044] 如图3～图5所示，落下部60具备：用于使散装货M落下的筒状的滑槽61、接收经滑槽61内部落下的散装货M的料斗68。在滑槽61的下端侧设置有具备通过与散装货M的碰撞而旋转的叶片65a的叶轮65。滑槽61形成为，随着朝向下方其内部空间的区域缩小，通过如此形成，能够界定经内部落下的散装货M的落下路径，并且能够抑制从散装货M产生的粉尘等的扩散。
[0045] 在滑槽61的上部设置有引导板62a、62b，该引导板62a、62b接收通过动臂输送器39搬运过来的散装货M，并且引导散装货M以使散装货M与叶轮65的叶片65a碰撞。引导板62a设置成在与动臂输送器39对置的位置上下延伸，引导板62b设置成从动臂输送器39的下部倾斜延伸。引导板62a、62b设置成彼此对置，通过动臂输送器39搬运过来的散装货M一边与引导板62a、62b碰撞，一边经滑槽61内落下而与叶轮65的单侧的叶片65a碰撞。
另外，为了使散装货M与叶轮65的单侧的叶片65a碰撞，优选引导板62a设置在比叶轮65的中心更靠引导板62b侧。
[0046] 并且，在滑槽61上设置有能够观察其内部的观察窗63。观察窗63例如为开口。操作者等能够从该观察窗63观察滑槽61内部的叶轮65，能够轻松地进行叶轮65的维修等。另外，观察窗63的结构、位置及个数无特别限定。即，观察窗63可以不是如图3及图
4所示的单纯的开口，例如可以设置有开闭自如的门。
[0047] 叶轮65在绕沿水平方向延伸的轴旋转的轴部65b上具备8片叶片65a，落下的散装货M与叶片65a碰撞，由此使轴部65b旋转。在滑槽61的叶轮65背后的部分形成有用于插通轴部65b的孔部(未图示)，如图4所示，在该孔部外侧设置有增速器66。并且，在与增速器66相邻的位置设置有发电机67。轴部65b与增速器66连接，轴部65b的旋转传递至增速器66，增速器66增加该旋转的转速并传递至发电机67。如此，由散装货M与叶片65a碰撞所获得的轴部65b的旋转经增速器66传递至发电机67，通过发电机67转换成电能。
[0048] 料斗68用于储存散装货M，如图5所示设置于滑槽61的下侧。料斗68呈筒状，且形成为随着朝向下方其内部空间的区域缩小。并且，料斗68设置有：具备沿水平方向旋转的叶片69a的限位开关69。限位开关69的叶片69a的高度位置与料斗68中的散装货M的储存极限高度L一致。由此，堆积在料斗68内的散装货M尚未达到储存极限高度L的状态下，叶片69a继续旋转，若散装货M达到储存极限高度L，则散装货M阻碍叶片69a的旋转，叶片69a停止旋转。限位开关69通过检测该叶片69a停止旋转的状态来检测出散装货M已达到储存极限高度L的状态，并向卸载机1的控制部(未图示)输出信号。
[0049] 控制部若接收到来自限位开关69的信号，则控制斗式升降机9及动臂输送器39的动作，停止斗式升降机9所进行的散装货M的卸载及动臂输送器39所进行的散装货M的搬运。并且，控制部控制斗式升降机9及动臂输送器39，以使从落下部60落下的散装货M的量恒定，例如在斗式升降机9大量卸载散装货M时降低铲斗27及动臂输送器39的移动速度，在斗式升降机9的散装货M的卸载量较少时，加快铲斗27及动臂输送器39的移动速度，由此使单位时间内从落下部60落下的散装货M的量成为恒定。
[0050] 此外，如同上述通过发电机67转换的电能如图6所示供给至卸载机1的电源系统70中的用于驱动上述驱动辊31a、31b、31c的负载马达75。电源系统70具备：该负载马达
75、电源71、变压器72、AC/AC转换器73及逆变器74。变压器72、AC/AC转换器73及逆变器74设置于卸载机1的电气室E。
[0051] 电源71为地面电源，其向变压器72供给交流电力。变压器72将由电源71供给的交流电力的电压转换成预定的电压并供给至逆变器74。逆变器74向负载马达75供给来自变压器72的供给电力，负载马达75通过来自逆变器74的电力而运转。这样，通过使负载马达75运转，使驱动辊31a、31b、31c驱动，从而使链条25朝箭头W方向环绕，使斗式升降机9驱动。
[0052] 并且，在本实施方式中，如同上述具备发电机67及AC/AC转换器73，发电机67向AC/AC转换器73供给电力。AC/AC转换器73将来自发电机67的电力的频率转换成预定的频率并将电力供给至逆变器74。接着，逆变器74发挥以下作用，即将来自AC/AC转换器73的供给电力供给至负载马达75，辅助从电源71至负载马达75的电力供给。
[0053] 以上，在本实施方式所涉及的卸载机1，由于具备发挥转换部作用的叶轮65、增速器66及发电机67，因而卸载散装货M时的位能在落下时转换成电能，并且能够利用转换后的电能，因此，能够有效利用由散装货M的升降所产生的能量，能够提高能量效率。并且，能够从发电机67供给电力，因此能够降低来自电源71的电力消耗，能够降低从电源71向负载马达75供给电力的电力设备的容量，降低设备成本。
[0054] 并且，卸载机1为斗式升降机式的连续卸载机，如上所述，斗式升降机9能够连续卸载散装货M并将散装货M掉落于落下部60时的势能连续转换成电能，因此能够获得大量且稳定的电能。
[0055] 并且，作为转换部具备叶轮65，因此能够以简单的结构实现能够有效利用能量效率的结构，而且，由于具备发挥引导部作用的引导板62a、62b，能够使更多的散装货M与叶轮65a碰撞，因此能够进一步提高能量效率。
[0056] 并且，叶轮65设置于滑槽61的下端侧，且设置于比料斗68中的散装货M的储存极限高度L更高的位置。因此，能够拉长落下部60的上端与叶轮65之间的上下距离，能够增加散装货M的势能而由此获得更多的电能。并且，通过使散装货M与叶轮65的叶片65a碰撞，由此能够缓和散装货M向料斗68内落下时的冲击。
[0057] (第2实施方式)
[0058] 接着，参考图7及图8对卸载机的第2实施方式进行说明。第2实施方式的卸载机与图1及图2所示的第1实施方式的卸载机1同样为斗式升降机式的船舶用连续卸载机(CSU)。以下，对第2实施方式的卸载机中与第1实施方式的卸载机1不同的部分进行重点说明，省略重复说明。
[0059] 第2实施方式的卸载机具备：驱动驱动辊31a、31b、31c的铲斗用马达(未图示)、使旋转框架5旋转的旋转马达(未图示)、使主梁2行驶的行驶马达(未图示)、驱动动臂输送器39的动臂输送器用马达(未图示)。铲斗用马达、旋转马达、行驶马达及动臂输送器用马达从图7所示的电源系统170的电源171获得电力来进行运转。以下，将铲斗用马达、旋转马达及行驶马达作为负载马达175，并将动臂输送器用马达作为马达185来进行说明。
[0060] 电源系统170具备：上述的电源171、转换器172、逆变器173、负载马达175、动力开关182及马达185。电源171为商用电源，其向转换器172供给交流电力。转换器172将由电源171供给的交流电力转换成直流电力。转换器172与逆变器173经直流母线B连接，经转换器172转换后的直流电力经直流母线B供给至逆变器173。逆变器173将来自转换器172的直流电力转换成预定频率的交流电力而将该交流电力供给至负载马达175。负载马达175通过来自逆变器173的交流电力而运转，通过负载马达175的运转，例如进行驱动辊31a、31b、31c的驱动、旋转框架5的旋转及主梁2的行驶。
[0061] 并且，电源171经动力开关182向马达185供给交流电力。动力开关182为接触器，其通过来自外部的开关操作而被导通/断开。动力开关182为断开状态时，从电源171至马达185的交流电力被切断，动力开关182为导通状态时，从电源171向马达185供给交流电力。马达185通过来自电源171的交流电力而运转，通过马达185的运转，例如进行动臂输送器39的驱动。
[0062] 此外，在本实施方式的卸载机中，通过制动器(未图示)来对铲斗27的移动、旋转框架5的旋转或主梁2的行驶进行制动时，其制动时的能量被转换成电能。并且，在以往的卸载机中，阻尼电阻与逆变器连接，若进行上述制动动作，则电能通过该阻尼电阻进一步转换成热能而排到大气中。
[0063] 由于卸载机的重量非常大，因此排到大气中的热能的量也非常大，在以往的卸载机中，存在能量效率低且无法有效利用制动时的能量的问题。并且，在以往的卸载机中还存在如下问题：为了防止例如在产生强风等时动臂突然旋转等的情况，需要大量的电能，并且制动时产生大量热能，因而需要设置冷却装置，此外，因接收大量电能而对阻尼电阻产生不良影响。
[0064] 对此，在本实施方式的卸载机中，通过负载马达175的制动动作而产生的能量被转换成电能来进行能量再生。具体而言，当铲斗27的移动、旋转框架5的旋转、或主梁2的行驶被制动时，从负载马达175经逆变器173及直流母线B向转换器172供给电能，转换器172将供给过来的电能经动力开关182供给至马达185。
[0065] 并且，在为了排出铲斗27内的散装货M等而使铲斗27利用重力等朝箭头W的相反方向移动时，转换器172也进行能量再生。此时，马达185接收来自电源171的电力和通过转换器172再生后的电力来运转。作为如此运转的转换器172，例如可举出IGBT转换器等。
[0066] 在本实施方式所涉及的卸载机中，如上所述，转换器172利用通过负载马达175的制动动作而产生的能量来进行能量再生。由此，抑制在进行制动动作时能量以热量的形式排出到大气中，上述能量被再生为电能，因此能够抑制从电源171供给的电力的消耗来削减成本并提高能量效率。而且，能够实现卸载一定量的散装货M时所需的能量(即能量消耗率)的提高。
[0067] 具体而言，例如如图8所示，若将卸载机整体所用的消耗能量设为能量C、制动开始时刻设为时刻t1、制动结束时刻设为时刻t2、以往的卸载机的能量使用量设为使用量L1、本实施方式的卸载机的能量使用量设为使用量L2，则在时刻t1与时刻t2之间的时间内的使用量L2低于在该时间内的使用量L1，从而在本实施方式的卸载机中能够减少时刻t1与时刻t2之间的能量C。
[0068] 并且，在本实施方式的卸载机中，在链条25朝向反方向旋转时也进行能量再生，因此能够有效利用反向旋转时的能量来提高能量效率。
[0069] 并且，在本实施方式的卸载机中，如上所述，由负载马达175的制动动作而产生的能量被转换而进行能量再生，因此不再需要在以往的卸载机中使用的阻尼电阻，并能够抑制基于阻尼电阻的热能的产生。由此，不会有大量的热能放出，不需要热能较大时所需的冷却装置，而且，能够避免对阻尼电阻产生不良影响的问题。
[0070] 以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，可在不改变各权利要求所记载的宗旨的范围内进行变形。例如，在第1实施方式中，对以彼此对置的方式设置2片发挥引导部作用的引导板62a、62b的例子进行了说明，但引导部的形状、个数及配置不限于该例子。并且，也可设置例如能够通过把手等来调整角度的引导板，以此方式代替引导板62a、62b。
[0071] 并且，在第1实施方式中，对使用具有8片叶片65a的叶轮65的例子进行了说明，但叶片65a可以不为8片，叶轮65的形状也不限于该例子。再者，也可以采用叶轮65以外的结构，只要是能够将散装货M落下时的碰撞能转换成电能的结构即可。
[0072] 并且，在第1实施方式中，对叶轮65设置于滑槽61的下端侧的例子进行了说明，但不限于设置在滑槽61的下端侧，例如设置于滑槽61的中央附近也可。
[0073] 并且，在第1实施方式中，对设置叶轮65、增速器66及发电机67来作为转换部的例子进行了说明，但转换部的结构也不限于该例子。即，可以在滑槽61内设置压电元件来代替叶轮65、增速器66及发电机67。此时，使散装货M与压电元件碰撞来将散装货M的势能转换成压力能，并将压力能转换成电能，由此可获得与第1实施方式相同的效果。
[0074] 并且，在第1实施方式中，对使用具备沿水平方向旋转的叶片69a的限位开关69的例子进行了说明，但对散装货M有无达到储存极限高度L的情况进行检测的开关的结构也不限于该例子。例如，能够使用内部含有空气的气球状的开关或棒状的开关等代替限位开关69，其中任一个开关均能够通过散装货M与开关的接触来检测散装货M已达到储存极限高度L的情况。并且，没有该限位开关69也可，也可以依靠操作人员等通过目视或摄像机来确认料斗68内的散装货M的储存量。
[0075] 并且，在第1实施方式中，对限位开关69检测到散装货M达到了储存极限高度L时停止散装货M的搬运的例子进行了说明，但也可以不停止散装货M的搬运。具体而言，例如可以不停止散装货M的搬运，而是改变散装货M的卸载等的速度，并且，也可以将散装货M达到储存极限高度L的情况输出至操作室的显示器等并由驾驶者进行手动控制。
[0076] 并且，在第1实施方式中，对经发电机67转换后的电能用于负载马达75的运转的例子进行了说明，但上述电能也可以供给至例如动臂输送器39或电灯等卸载机1内的其他装置，或卸载机1以外的其他设备。而且，也可以设置蓄电器而储存上述电能。
[0077] 并且，在第1实施方式中，对将本发明应用于具备斗式升降机9的卸载机1的例子进行了说明，但也可以不具备斗式升降机9，能够将本发明应用于除了斗式升降机式以外的例如吸入式或夹入式等的卸载机。
[0078] 并且，在第1实施方式中，对在滑槽61设置有观察窗63的例子进行了说明，但该观察窗63也可以不存在。而且，可以在滑槽61内部设置摄像机来代替观察窗63，此时，能够利用摄像机的视频观察滑槽61内部。
[0079] 并且，在第2实施方式中，作为产生再生能量的驱动源即负载马达175，例示了铲斗用马达、旋转马达及行驶马达，但作为产生再生能量的驱动源不限于这些，例如也能够使用防止动臂因风而旋转的制动器。此时，能够在产生强风时获得大量的再生能量。
[0080] 并且，在第2实施方式中，将再生能量供给至动臂输送器用马达即马达185，但不限于马达185，也可以向卸载机内的其他装置或卸载机以外的其他设备供给再生能量。再者，可以设置蓄电器来储存再生能量。
[0081] 产业上的可利用性
[0082] 本发明适用于提高能量效率的卸载机。
[0083] 符号说明
[0084] 1-卸载机，2-主梁(主体部)，7-动臂，9-斗式升降机(卸载部)，25-链条(环链)，27-铲斗，39-动臂输送器(搬运部)，60-落下部，61-滑槽，62a、62b-引导板(引导部)，63-观察窗，65-叶轮(转换部)，65a-叶片，66-增速器(转换部)，67-发电机(转换部)，68-料斗，171-电源，172-转换器，173-逆变器，175-负载马达，B-直流母线，L-储存极限高度，M-散装货(对象物)。
