特許 5959356 回転払出機の払出制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5959356

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】回転払出機の払出制御方法

(51)【国際特許分類】

   B65G 65/48 20060101AFI20160719BHJP

【ＦＩ】

   B65G65/48 D

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-162875(P2012-162875)

(22)【出願日】2012年7月23日

(65)【公開番号】特開2014-19571(P2014-19571A)

(43)【公開日】2014年2月3日

【審査請求日】2015年4月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000198363

【氏名又は名称】ＩＨＩ運搬機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100068021

【弁理士】

【氏名又は名称】絹谷 信雄

(72)【発明者】

【氏名】神吉 勲

(72)【発明者】

【氏名】田中 昭洋

【審査官】 葛原 怜士郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２７３２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１２３６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１３２３２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−１１１６０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｇ ６５／３０−６５／４８

Ｆ１６Ｈ １９／００−３７／１６，４９／００

Ｇ０１Ｇ １３／００−１３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バラ物を貯留する貯留槽の底部の水平床に沿って移動自在に設けられ、バラ物を切り出して水平床に形成した払出口から下方のコンベアにバラ物を払い出す回転払出機の払出制御方法において、回転ホイールの羽根の一回転での各羽根の角度における水平床からのバラ物の払出量を求めておき、回転ホイールの目標払出量に対して各回転角度における前記羽根による払出量の偏差を求め、その偏差に基づいて比例積分制御にて回転ホイールの一回転中の各回転角度の回転速度を制御することを特徴とする回転払出機の払出制御方法。

【請求項2】

回転ホイールは、減速装置を介して駆動モータで回転され、その駆動モータがインバータで回転数可変に制御される請求項１記載の回転払出機の払出制御方法。

【請求項3】

回転ホイールの一回転での各角度における払出量は、羽根で区画される水平床の各ゾーンの面積変化を回転角毎に求め、バラ物を払出口に払い出す羽根の前記ゾーンの面積変化から推定する請求項１記載の回転払出機の払出制御方法。

【請求項4】

回転ホイールは、その回転角がエンコーダにより検出されると共にその回転角を回転ホイールの一回転をセンサで検出し、そのセンサにてエンコーダの検出角を０°〜３６０°に角度換算し、その角度に基づいて払出量を推定する請求項１記載の回転払出機の払出制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、石炭等のバラ物を貯留する貯留槽内のバラ物を払い出す回転払出機の払出制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図１２に示すように、発電所、製鉄所では石炭等のバラ物を貯留するサイロや貯留槽１０の底部には、コンベア１１が設けられた搬出室１２が複数設けられ、その搬出室１２の上部に、バラ物を掻き出して下部のコンベア１１に払い出す回転払出機が走行自在に設けられている。

【0003】

図９〜図１１は、回転払出機１３を示し、図において、貯留槽１０の底部に形成された搬出室１２の上部の水平床１４には、その水平床１４に沿ってバラ物Ｂをコンベア１１上に落下させる払出口１５が形成され、水平床１４の両側には、バラ物Ｂを水平床１４に案内するための傾斜壁１６が設けられ、払出口１５上には、山形状のトンネル部材１７が設けられる。

【0004】

回転払出機１３は、トンネル部材１７内に設けたレール１８上を走行する走行台車１９と、その走行台車１９の下部に設けられ、水平床１４上を回転してバラ物Ｂを切り出して払出口１５に落とすための回転ホイール２０と、走行台車１９に懸吊され払出口１５から落下するバラ物Вをコンベア１１に案内するシュート２１とから構成される。また回転ホイール２０は、回転体２２に通常２〜８枚の円弧状の羽根２３を設けて構成される。

【0005】

この回転払出機１３は、走行台車１９により回転ホイール２０が水平床１４上を移動しながら回転して、羽根２３が、水平床１４上のバラ物Ｂを切り出して払出口１５から落下させ、シュート２１を介してコンベア１１上に払い出し、コンベア１１にて貯留槽１０の外部へ搬送する。

【0006】

この回転払出機１３でバラ物Ｂを払い出す際には、コンベア１１に常時一定の払出量で払い出すことが望ましい。

【0007】

従来は回転払出機１３の回転ホイール２０の回転速度を可変とすることで、払出機の流量を変化させ、トータルの払出量の制御を行っていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００２−１４５４５５号公報

【特許文献2】特開２００２−１２８２８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、回転ホイール２０は、その一回転における各羽根２３の回転角度での払出量は一定ではなく、脈動を伴う問題がある。

【0010】

回転ホイール２０は、その羽根２３の枚数を少なくすれば構造が簡単となる反面、羽根２３の角度によって払出量が変動するため周期的な脈動が大きくなる。

【0011】

このため、回転速度を速くして払出量を多くすると、一回転での脈動により払出量変化が大きく、コンベア１１など下流側の設備のピーク能力を大きくしなければならならず、下流側の設備への負担が大きくなる問題がある。

【0012】

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、一回転における払出能力を平均化できる回転払出機の払出制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を達成するために請求項１の発明は、バラ物を貯留する貯留槽の底部の水平床に沿って移動自在に設けられ、バラ物を切り出して水平床に形成した払出口から下方のコンベアにバラ物を払い出す回転払出機の払出制御方法において、回転ホイールの羽根の一回転での各羽根の角度における水平床からのバラ物の払出量を求めておき、回転ホイールの目標払出量に対して各回転角度における前記羽根による払出量の偏差を求め、その偏差に基づいて比例積分制御にて回転ホイールの一回転中の各回転角度の回転速度を制御することを特徴とする回転払出機の払出制御方法である。

【0014】

請求項２の発明は、回転ホイールは、減速装置を介して駆動モータで回転され、その駆動モータがインバータで回転数可変に制御される請求項１記載の回転払出機の払出制御方法である。

【0015】

請求項３の発明は、回転ホイールの一回転での各角度における払出量は、羽根で区画される水平床の各ゾーンの面積変化を回転角毎に求め、バラ物を払出口に払い出す羽根の前記ゾーンの面積変化から推定する請求項１記載の回転払出機の払出制御方法である。

【0016】

請求項４の発明は、回転ホイールは、その回転角がエンコーダにより検出されると共にその回転角を回転ホイールの一回転をセンサで検出し、そのセンサにてエンコーダの検出角を０°〜３６０°に角度換算し、その角度に基づいて払出量を推定する請求項３記載の回転払出機の払出制御方法である。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、回転ホイールの一回転中にその回転ホイールの回転速度を制御することで、脈動を抑え、払出能力を平均化できるので、設備全体がコンパクトになり、設備費が安くなるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の回転払出機の制御方法の一実施の形態を示すブロック図である。

【図2】本発明において、２枚羽根からなる回転払出機の払出制御を示し、図２（ａ）は、制御ありとなしの一回転（０°〜３６０°）での各角度における払出量の変化、図２（ｂ）は、制御時の一回転での各角度における回転速度指令値を示す図である。

【図3】図２（ｂ）で回転角度（０°〜９０°）における速度指令値を作り出すための払出量のダイアグラムである。

【図4】図２（ｂ）で回転角度（１００°〜１８０°）における速度指令値を作り出すための払出量のダイアグラムである。

【図5】本発明において、６枚羽根からなる回転払出機の払出制御を示し、図５（ａ）は、制御ありとなしの一回転（０°〜３６０°）での各角度における払出量の変化、図５（ｂ）は、制御時の一回転での各角度における回転速度指令値を示す図である。

【図6】図５（ｂ）で回転角度（０°〜６０°）における速度指令値を作り出すための払出量のダイアグラムである。

【図7】本発明において、８枚羽根からなる回転払出機の払出制御を示し、図７（ａ）は、制御ありとなしの一回転（０°〜３６０°）での各角度における払出量の変化、図７（ｂ）は、制御時の一回転での各角度における回転速度指令値を示す図である。

【図8】図７（ｂ）で回転角度（０°〜９０°）における速度指令値を作り出すための払出量のダイアグラムである。

【図9】回転払出機の要部断面図である。

【図10】図９の正面図である。

【図11】図１０の平面図である。

【図12】回転払出機が設けられる貯留槽の破断断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

【0020】

先ず、回転払出機１３の構成は、図９〜図１１で説明した通りである。

【0021】

この回転払出機１３の回転ホイール２０は、羽根２３が２〜８枚と種々形式があるが、本発明においては、回転払出機１３のホイール角度に応じて角速度を可変とすることで瞬時払出量を平均化し、脈動を抑制するものである。

【0022】

この図９〜図１１に示した回転払出機１３をさらに詳しく説明すると、回転ホイール２０は、減速機２４を介して駆動モータ２５で回転され、その駆動モータ２５がインバータで回転数可変に制御され、回転ホイール２０の回転速度を、通常２〜１０ｒｐｍに制御すると共に、回転ホイール２０の角度は、近接センサで０°位置を検出し、エンコーダで回転角度を検出し、一回転中に角度に応じてその回転速度を制御して、脈動を抑えた払い出しが行えるようにしたものである。また、走行台車１９にはレール１８を走行する車輪を駆動する駆動装置２６が設けられる。

【0023】

さて図１は、本発明の回転払出機の制御方法のブロック図を示したものである。

【0024】

この図１の制御ブロックにおいては、払出量目標値（ｔ／ｈ）に対して回転ホールの払出量が回転角に応じて払出量が相違し脈動が生じるため、払出量目標値（ｔ／ｈ）に対して回転角毎に偏差ｅ（ｔ）を求め、この偏差を基に、オープンループで比例積分（ＰＩ制御）を行うものである。

【0025】

さて、図において、払出量設定器３０から払出量目標値（ｔ／ｈ）が減算器３１に入力される。

【0026】

一方、回転ホイールの回転は、パルスエンコーダ３２により検出され、その検出値がホイール角度換算器３３に入力される。また、定数０°発生器３４の定数０°がパルス発生器３５に入力されると共に回転ホイールの回転角０°の位置が０°補正用近接スイッチ３６にて検出され、０°補正用近接スイッチ３６で回転ホイールの０°の位置が検出されたときに、パルス発生器３５のゲートを開いて、ホイール角度換算器３３に０°信号を入力する。ホイール角度換算器３３は、パルス発生器３５から０°信号（リセット信号）が入力されるごとにパルスエンコーダ３２で入力されたホイール角度を０°〜３６０°の角度に換算し、これを回転角払出量推定器３７に出力する。回転角払出量推定器３７は、定速回転時の回転角（０°〜３６０°）に応じた払出量（ｔ／ｈ）＝Ｆ｛ホイール角度（ｄｅｇ）｝を関数（又はテーブル）として記憶しており、ホイール角度換算器３３から入力される回転角（０°〜３６０°）の回転角度に応じた払出量を減算器３１に出力する。

【0027】

減算器３１は、払出量設定器３０から入力される払出量目標値と、回転角払出量推定器３７から入力される回転角毎の推定払出量との偏差ｅ（ｔ）を求め、以下この偏差を基に、ＰＩ制御を行う。

【0028】

ＰＩ制御は、操作量（回転速度指令値）をｕ（ｔ）、偏差をｅ（ｔ）、比例ゲインをＫ１、積分ゲインをＫ２とすると、
ｕ（ｔ）＝Ｋ１｛ｅ（ｔ）＋ Ｋ２∫ｅ（ｔ）ｄｔ｝
である。

【0029】

そこで、減算器３１の偏差ｅ（ｔ）に乗算器３８にて比例ゲインＫ１が乗算され、加算器３９にて積分項が加算される。積分項は、積分値の平均（ｔ／ｈ）４０と積分ゲインＫ２とが乗算器４１にて乗算されて生成され、この乗算器４１での乗算値を積分項として加算器３９に出力する。

【0030】

また回転ホイールの一回転での払出量の偏差が０となる操作量を得るためにはオフセット補正ゲインＫ３を、加算器４２で加算し、さらに加算器４３で定速時のホイールの回転速度（ｒｐｍ）４４を加算して速度指令値（ｒｐｍ）４５を生成する。

【0031】

回転ホイール２０の一回転で生じる脈動は、回転体２２に取り付ける羽根２３の枚数で相違するため、回転角払出量推定器３７に格納する回転角毎の推定払出量は、その羽根数毎に格納され、実際に払い出している回転ホイール２０の羽根数に基づいて推定払出量が出力される。

【0032】

図２（ａ）は、２枚羽根からなる回転ホイール一回転させたときの回転ホイールの速度制御ありとなしの一回転での各角度における払出量の変化を示し、図２（ｂ）は、制御時の各角度における回転速度指令値を示し、同様に図５（ａ）は、６枚羽根の払出量の変化、図５（ｂ）は、制御時の各角度における回転速度指令値を、図７（ａ）は、８枚羽根からなる回転ホイールの払出量の変化を示し、図７（ｂ）は、制御時の各角度における回転速度指令値を示したものである。

【0033】

これら図２（ｂ）、図５（ｂ）、図７（ｂ）に示した回転速度指令値は、図１に示した回転角払出量推定器３７で生成される回転角毎の推定払出量を基に作成される。

【0034】

この回転角毎の推定払出量を説明する。

【0035】

図３、図４は、２枚羽根２３からなる回転ホイール２０−２を水平床１４上で０°〜１８０°回転させたとき、その回転を１０°間隔で示すと共にその各角度におけるバラ物を払出口１５へ払い出す払出量を算出するためのダイアグラムを示したものである。

【0036】

この図３、図４において、回転ホイール２０−２の羽根２３にて、バラ物は、ＡゾーンとＢゾーンに区画され、０°〜４０°でＡゾーン（Ａ₀〜Ａ₄₀）のバラ物が払出口１５に払い出され、３０°からВゾーンのバラ物が払い出され、１８０°で、Ａ₀＝Ｂ₁₈₀、Ｂ₀＝Ａ₁₈₀となり、０°の状態に戻る。

【0037】

これら回転角０°〜１８０°でのＡ、Ｂゾーンの面積は、回転ホイール２０−２の直径と羽根形状から求めることができるため、例えば０°〜１０°のときの払出量は、（Ａ₀−Ａ₁₀）×２、１０°〜２０°のときの払出量は（Ａ₁₀−Ａ₂₀）×２で求めることができる。この各角度における払出量は予めテーブルとして、或いは近似した関数で、回転角払出量推定器３７に格納される。

【0038】

図６は、６枚羽根２３からなる回転ホイール２０−６の０°〜１８０°の回転を１０°間隔で示すと共にその各角度におけるバラ物の払出量を算出するためのダイアグラムを示し、図において３枚の羽根２３にて、バラ物は、Ａ〜Ｃゾーンに区画され、０°〜４０°でＡゾーン（Ａ₀〜Ａ₄₀）のバラ物が払い出され、３０°からВゾーンのバラ物が払い出され、６０°で、Ｂ₆₀＝Ａ₀となり、０°の状態に戻るため、Вゾーン以下のＣゾーン、Ｄゾーンも、Ａ，Ｂゾーンの面積変化と同様の払出量で求めることができる。

【0039】

図８は、８枚羽根２３からなる回転ホイール２０−８の０°〜９０°の回転を１０°間隔で示すと共にその各角度におけるバラ物の払出量を算出するためのダイアグラムを示し、図において５枚の羽根２３にて、バラ物は、Ａ〜Ｆゾーンに区画され、０°〜１０°でＡゾーン（Ａ₀〜Ａ₄₀）と０°〜４０°でВゾーン（Ｂ₀〜В₄₀）のバラ物が払い出され、４０°からＣゾーンのバラ物が払い出され、９０°で、Ｃ₉₀＝Ａ₀となり、０°の状態に戻るため、Ｃゾーン以下のＤ〜Ｆゾーンは、Ａ〜Ｃゾーンの面積変化と同様の払出量で求めることができる。

【0040】

このように回転ホイール２０の羽根２３の枚数に応じて回転角に応じた払出量を回転角払出量推定器３７に格納し、払出量目標値と、回転角払出量推定器３７から入力される回転角毎の推定払出量との偏差ｅ（ｔ）を求めて、図２（ｂ）、図５（ｂ）、図７（ｂ）に示すように一回転中に各角度で速度指令値を変えて回転ホイールを回転させることで、図２（ａ）、図５（ａ）、図７（ａ）に示すように目標払出量に対して偏差の少ない平均化した払出が可能となる。また、回転払出機の脈動が少なくなることにより、払出量が安定し、下流側コンベアの裕度を小さくすることが可能となる。

【0041】

この回転角度に応じた払出量制御を、さらに説明する。

【0042】

先ず、図３、図４に示したように２枚羽根の回転ホイール２０−２のＡゾーンの面積は、０°で最大で、その面積変化量は０°〜１０°が最大で、これを１００とすると、１０°〜２０°で９８．６％、２０°〜３０°で８１．７％、３０°〜４０°で５７．０％、４０°〜５０°で３５．９％、５０°〜６０°で２．１％であり、払出量は１００％〜２．１％まで変化する。

【0043】

図２（ａ）の２点鎖線で示した制御なしの払出量の曲線は、この面積変化から求めたものであり、標準払出量が１０００（ｔ／ｈ）、回転ホイールの回転数が３ｒｐｍとしたとき、その一回転当たりの払出量変化を示したものである。この制御なしでは、回転ホイールの一回転での払出量は、６０°、２４０°で、標準払出量に対して約１０％、０°〜３０°、１２０°〜２１０°、３００°〜３６０°では標準払出量に対して１３０％近くとなり、一回転あたりで払出量の大きな脈動を生じる。

【0044】

そこで、本発明では、図２（ｂ）に示すように、図３、図４に示したＡ、Ｂゾーンの面積変化から、回転ホイール２０−２の一回転当たりの回転速度を０°〜３６０°で、可変の速度指令値を作成し、その速度指令値で、回転角度６０°、２４０°では、最大約６ｒｐｍ相当の回転速度とし、０°〜３０°、１２０°〜２１０°、３００°〜３６０°では、約２．５ｒｐｍ相当の回転速度とし、トータルで回転ホイールの回転数を結果的に３ｒｐｍとすることで、図２（ａ）の実線で示した払出量の曲線とすることができる。

【0045】

このように制御することで、０°〜３０°、１２０°〜２１０°、３００°〜３６０°では、標準払出量にでき、また上述したように回転角６０°、２４０°では、払出量は標準払出量に対して約１０％となるが、回転角６０°、２４０°での回転速度を６ｒｐｍ相当とし、約３０°〜６０°、２１０°〜２４０°までの回転速度を、２．５ｒｐｍ相当の回転速度から６ｒｐｍに上昇させ、回転角６０°〜１２０°、２４０°〜３００°の回転速度を６ｒｐｍから２．５ｒｐｍ相当の回転速度に落とすことで、３０°〜１２０°、２１０°〜３００°の範囲では、払出量変化はあるものの、この範囲のトータルで、標準払出量に合わせることが可能となり、下流側のコンベアの負荷を軽減することができる。

【0046】

また、図５の６枚羽根の回転ホイール、図７の８枚の回転ホイールでは、２枚羽根の回転ホイールほど脈動範囲は少なくなるが、同様に図４、図６の各ゾーンの面積変化を基に速度指令を作成することで、脈動を抑えて平均化させ、常時目標払出量に制御することができる。

【0047】

上述の実施の形態では、回転ホイール２０の羽根の枚数を２、６、８枚の例で説明したが、羽根数は、３、４枚の回転ホイールで構成するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0048】

１０ 貯留槽
１１ コンベア
１４ 水平床
１５ 払出口
１９ 走行台車
２０ 回転ホイール
２３ 羽根
３０ 払出量設定器
３７ 回転角払出量推定器
Ｂ バラ物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】