JP2018150158A - コイル吊下ろし方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クレーンでコイルを地上に積み下ろす際に、クレーンと地上コイルとの干渉の有無をチェックし、コイルの積み下ろしの可否を自動で判定することのできるコイル吊下ろし方法を提供すること。【解決手段】クレーンによりコイルを地上へ積み下ろすコイル吊下ろし方法であって、前記クレーンは、コイルの軸線方向の少なくとも一端に設けられたアームによって吊上げコイルを吊上げた後に、既に地上に載置された地上コイルと吊上げコイルとが軸線方向に直列に並ぶように、吊上げコイルを地上へ積み下ろし可能であり、前記吊上げコイルを地上へ積み下ろす前に、地上に設けたコイル位置認識装置により地上コイルと載置予定位置に積み下ろされた際の吊上げコイルとの間隔を演算し、前記間隔が予め設定した閾値を超えている場合に、吊上げコイルの積み下ろしを実行するコイル吊下ろし方法。【選択図】図２

Description

本発明は、クレーンにてコイルを地上へ積み下ろす際に、地上に置かれた地上コイルとクレーンとの干渉を考慮し、コイルの積み下ろしの可否を自動で判定することを特徴とするコイル吊下ろし方法に関する。

製鉄所では、コイルをクレーンにて吊上げ、空中を移動させた後に、地上の所定の場所にコイルを積み下ろす、コイル吊下ろし作業が行われる。例えば、冷延鋼板の生産ラインへコイルを供給する際には、搬送台車やペイ台車等の台車により入側ヤードへと搬送されたコイルを、クレーンで吊上げた後に、地上のスキッドへ積み下ろす（吊下ろす）ことが一般的である。

従来、コイルの吊下ろしは、人がクレーンを操作する有人作業によって行われている。具体的には、コンベアーやコイルカー等の地上設備の状況をクレーンに搭乗しているオペレータが監視し、地上へコイルを積み下ろすことが可能か否かを判断し、コイルのハンドリング操作を実施する。

近年、オペレータの省力化ニーズの高まりやクレーン制御装置の高速処理化に伴い、クレーンの運転を自動化することが要求されている。

クレーンの運転の自動化に資する技術を開示した文献として、以下の特許文献１〜３が挙げられる。特許文献１には、コイル荷台の側方に配置されたセンサ基台に取付けられたスキャンセンサ及び水平距離センサからの信号に基づいてコイルの半径ｒを求めるコイル認識装置が開示されている。特許文献２には、コイルパレットの設置位置の基準位置からのズレ量およびコイルパレット上のコイルの載置位置の基準位置からのズレ量に応じてクレーンの停止位置を補正して、自動で安全にコイルの吊り上げ、積み込みを行えるクレーン停止位置制御システムが開示されている。特許文献３には、コイルの積み込み開始前に、オペレータが有人クレーンを操作してコイルを積み込むことで基準点を設け、トレーラー進入角度のずれを演算することにより、積み込み作業を正確に行うコイルの積み込み方法が開示されている。

特開２０１２−１９７１６５号公報 特開２０１５−１４０２３５号公報 特開２００９−１０７７３６号公報

クレーンの運転を自動化する場合には、クレーンを地上に吊下ろす際に、クレーンと地上に存在するコイルとが干渉してしまうことを確実に防止する必要がある。

具体的には、コイルの運搬設備の模式図である図１を用いて説明する。図１において、コイルカー４の入側（図の左側）にはコイルヤードが存在し、地上に置かれたスキッド３の上にコイルが載置される。スキッド３等に載置されたコイルはコイルカー４により、アンコイラー等に代表される払い出し装置５に送り出される。コイルカー４にコイルが載せられてスキッド３が空くと、クレーン１が吊上げた状態のコイル２を、スキッド３の上に積み下ろす。尚、クレーン１によって地上から持ち上げられた状態のコイル２を吊上げコイルと称し、吊上げコイルを地上に積み下ろす前に既に地上に置かれた状態（コイルカー４等に載せられた状態を含む。）のコイル６を地上コイルと称することがある。

図１の例では、クレーン１は、吊上げコイル２の軸線方向の両端側に設けられた２つのアームを用いてコイルを吊上げる。コイルを地上へ積み下ろす際には、左右のアームが開いて吊上げコイル２を開放する。この際に、例えばコイルカー４が十分に払い出し装置５の方へと進行していないと、吊上げコイル２を開放する際に開いたアームと地上コイル６とが接触してしまい、操業トラブルにつながる恐れがある。

特に、図１のようにコイルカー４によって地上コイル６を移動させる際には、コイルカー４の移動の程度によって、地上コイル６と吊上げコイル２との間の距離が変化する。有人作業によってコイルの積み下ろしを行う場合には、作業者がコイルカー４の運転状況を見ながら、状況に応じて吊上げコイル２の積み下ろしの可否を決定することができる。一方で、クレーンの運転を自動化する場合には、コイルの積み下ろしの可否を自動で判定しなければならない。しかし、手動操作によってコイルカー４を運転させる場合等、突発的に地上コイル６の位置が変化する場合、従来の技術ではコイルの積み下ろしの可否を自動で判定することは難しい。

特に、上述した特許文献１〜３には、クレーンと地上コイルとの干渉を考慮して、コイルの積み下ろしの可否を自動で判定するという技術は、記載も示唆もされていない。

本発明は、上述の問題点に鑑みて完成されたものであり、クレーンでコイルを地上に積み下ろす際に、クレーンと地上コイルとの干渉の有無をチェックし、コイルの積み下ろしの可否を自動で判定することのできるコイル吊下ろし方法を提供することを課題とする。

本発明の手段は、次の通りである。
［１］クレーンによりコイルを地上へ積み下ろすコイル吊下ろし方法であって、前記クレーンは、コイルの軸線方向の少なくとも一端に設けられたアームによって吊上げコイルを吊上げた後に、既に地上に載置された地上コイルと吊上げコイルとが軸線方向に直列に並ぶように、吊上げコイルを地上へ積み下ろし可能であり、前記吊上げコイルを地上へ積み下ろす前に、地上に設けたコイル位置認識装置により地上コイルと載置予定位置に積み下ろされた際の吊上げコイルとの間隔を演算し、前記間隔が予め設定した閾値を超えている場合に、吊上げコイルの積み下ろしを実行するコイル吊下ろし方法。
［２］前記間隔は、吊上げコイルの幅、コイル位置認識装置における原点の位置、地上コイルにおける吊上げコイルに近い側の端面の位置、及び地上コイルの載置予定位置に基づき、算出される［１］に記載のコイル吊下ろし方法。
［３］前記コイル位置認識装置により、地上コイルにおける吊上げコイルに近い側の端面の位置が認識される［２］に記載のコイル吊下ろし方法。
［４］前記閾値は、吊上げコイルを積み下ろす際に、クレーンのアームと地上コイルとが接触しない大きさとする［１］から［３］までのいずれか一つに記載のコイル吊下ろし方法。

本発明により、吊上げコイルの積み下ろし時におけるクレーンのアームと地上コイルとの干渉の有無を判定し、クレーンによる吊上げコイルの積み下ろしの可否を自動で判定することができる。

図１は、地上コイルとクレーンのアームとが干渉する問題点の概略を示した模式図である。 図２は、本発明に係るコイル吊下ろし方法の概略を示した模式図である。

本発明では、コイルをクレーンによって吊上げて空中を移動させた後に、コイルを地上へ積み下ろすコイルの運搬設備において、吊上げたコイルの積み下ろしの可否を自動で判定する。

具体的には、図２を用いて説明する。図２では、コイルを冷延鋼板の製造ラインへ運搬する設備の一例を示す。払い出し装置５等を備えた製造ラインへコイルを供給するには、クレーン１でコイルを地上のスキッド３に積み下ろした後、コイルカー４によって払い出し装置５へとコイルを装入する。

図２では、クレーン１がコイル（吊上げコイル２）を吊上げた状態にある。クレーン１は、吊上げコイル２を空中で移動させた後に、地上における載置予定位置（図ではスキッド３が設けられた位置）に吊上げコイル２を積み下ろす。この際に、吊上げコイル２と、既に地上に置かれている地上コイル６とは、コイルの軸線方向に沿って直列に設けられる場合がある。言い換えると、載置予定位置に積み下ろされた吊上げコイル２の軸線方向と、地上コイル６の軸線方向とが一直線上に重なるように、吊上げコイル２と地上コイル６とが配置されることがある。本発明では、このように吊上げコイル２と吊上げコイル２に隣接する地上コイル６とを直列に設ける場合に、クレーン１と地上コイル６との干渉の有無を判定するために、地上コイル６と載置予定位置に積み下ろされた際の吊上げコイル２との間隔を演算する。

クレーン１は、吊上げコイル２の軸線方向の少なくとも一端側に設けられた２つのアームを有する。図２の例では、コイルの軸線方向の両端側に設けられた左右のアームがそれぞれ吊上げコイル２の両端面と対向する。アームの下部には、水平方向に突出する爪部材が設けられる。爪部材がコイルの中空部に挿入されることで、コイルを吊上げることができる。尚、以下では左右２つのアームを備えたクレーン１の例について説明するが、コイルの軸線方向の一端側のみから爪部材をコイルの中空部に挿入する、Ｃ型のフック状のアームを備えたクレーンを用いる場合も同様に、本発明を適用することができる。

クレーン１が吊上げコイル２を持ち上げる際には、クレーン１における２つのアームは閉状態となる。一方で、吊上げコイル２を地上に積み下ろす際には、２つのアームを開状態にして吊上げコイル２を開放する。アームが閉状態から開状態になる際には、アームはコイルの軸線方向の外側へ向かって変位する。

吊上げコイル２の載置予定位置と地上コイル６との位置が近接していると、吊上げコイル２を荷降ろしするために左右のアームを開いた際に、アームと地上コイル６とが接触してしまう危険がある。地上コイル６とクレーン１のアームとが接触する場合には操業トラブルが起こる可能性が高いことから、地上コイル６とアームとが接触する危険性が高い場合には、クレーン１による吊上げコイル２の積み下ろしを一旦中止させる必要がある。

コイルの運搬設備では、当初予定していなかった条件変更等により、吊上げコイル２の積み下ろし時にスキッド３の位置と地上コイル６の位置とが突発的に近接し、アームと地上コイル６との干渉が起こりやすくなってしまうことがある。具体的には、地上コイル６を保持したコイルカー４が払い出し装置５へ向かって進行せずに待機しているケース、或いは、広幅のコイルが連続するケース等で、アームと地上コイル６との干渉が起こりやすくなる。また、コイルの製造ラインへの装入が自動化されておらずコイルカーを手動操作で動かしている設備や、スキッド３から払い出し装置５までの距離が短い設備等でも、アームと地上コイル６との干渉が起こりやすくなる。スキッド３の位置と地上コイル６の位置とが突発的に近接した場合でも、有人作業によりコイルの積み下ろしを行う際には、その都度作業者が設備の状況を見ながらコイルの積み下ろしの可否を決定することができる。一方で、クレーンの運転を自動化する場合には、アームと地上コイル６との干渉の有無を自動で判断し、コイルの積み下ろしの可否を判定しなければならない。

本発明では、吊上げコイル２の積み下ろしを行う前に、地上コイル６と吊上げコイル２との間隔を演算し、該間隔に基づいてコイルの積み下ろしの可否を判定することにより、クレーン１のアームと地上コイル６との接触を確実に防止することができる。尚、吊上げコイル２と地上コイル６との間隔とは、吊上げコイル２がスキッド３上の載置予定位置に載置された際における、吊上げコイル２と地上コイル６との間のコイル軸線方向における距離、より具体的には吊上げコイル２と地上コイル６との互いに対向する端面同士の距離をいう。

前記間隔は、吊上げコイル２の幅（軸線方向長さ）Ｗ０、コイル位置認識装置７における原点の位置、地上コイル６における吊上げコイル２に近い側の端面（図２では地上コイル６の左端面）の位置、及び地上コイルの載置予定位置に基づき、算出される。

コイル位置認識装置７（詳細については後述する。）の原点は、その軸線方向位置が地上コイル６の両端面（図２の右端面と左端面）の間に位置し、言い換えると地上コイル６と軸線方向位置が重なる任意の位置であればよい。図２では、コイル位置認識装置７がスキャンを開始する走査開始点を原点とする。原点の位置は、コイル位置認識装置７の設置位置や設定等に応じた既知のパラメータである。

地上コイルの載置予定位置としては、スキッド３上に載置された地上コイル２の任意の軸線方向位置を用いることができる。例えば、スキッド３の中央部（スキッド中心）の位置を、地上コイルの載置予定位置として用いることができる。尚、通常、吊上げコイル２はスキッド３の上に互いの軸線方向中央部を揃えて載置することが想定されている。

図２を用いて、吊上げコイル２の幅Ｗ０、原点から地上コイル６の左端面までのコイル軸線方向における距離Ｗ３、スキッド中心から原点までのコイル軸線方向における距離Ｗ４に基づいて、吊上げコイル２と地上コイル６との間隔Ｗを求める方法について説明する。

図２に示すように、吊上げコイル２と地上コイル６との間隔Ｗは、吊上げコイル２の幅の半分であるＷ１と、スキッド中心から地上コイル６の左端面までの距離Ｗ２と、を用いて以下の式（１）により求められる。
Ｗ＝Ｗ２−Ｗ１ ・・・・・（１）

上記のＷ１は、吊上げコイルの幅Ｗ０の半分の大きさ（Ｗ０／２）として求められる。尚、Ｗ０の大きさは、搬送しているコイルの種類から既知の値とすることができる。

また、上記のＷ２は、下記の式（２）で示すように原点から地上コイルの左端面までの距離Ｗ３、及びスキッド中心から原点までの距離Ｗ４を用いて算出することができる。
Ｗ２＝Ｗ４−Ｗ３ ・・・・・（２）

上記の式（１）と式（２）とを用いて、吊上げコイル２と地上コイル６との間隔Ｗは、以下の式（３）により求められる。
Ｗ＝Ｗ２−Ｗ１＝Ｗ４−Ｗ３−Ｗ０／２ ・・・・・（３）

上記の式（３）の右辺で用いた文字のうち、上述したようにＷ０はコイルの種類に応じて既知の値であり、Ｗ４は予め設定したスキッド３の位置及び原点の位置に応じて決定される値である。一方で、Ｗ３は、地上に設けたコイル位置認識装置７によって求めることができる。尚、上述の式（１）〜（３）で用いた文字の単位は、いずれも「ｍ」を採用すればよい。

コイル位置認識装置７は、原点から地上コイル６の左端面までの間における、地上コイル６の側面を認識可能な装置であればよい。コイル位置認識装置７は、地上コイル６を認識することができるように地上に設けられ、より詳しくは地上コイル６と略同じ高さに設けられることが好ましい。コイル位置認識装置７の具体例として、走査式レーザー距離計を用いることができる。走査式レーザー距離計は、地上コイル６の軸線方向に沿ってスキャン可能であり、地上コイル６の側面へ光や超音波等を照射し、反射された波を受信することで、地上コイル６の存在を認識することができる。図２では、コイル位置認識装置７の走査開始点を原点とする。また、地上コイル６の左端面の位置を認識できるように、走査終了点は地上コイル６の左端面よりも左側（吊上げコイル２に近い側）に設定すればよい。このように、コイル位置認識装置７を用いることにより、原点から地上コイルの左端面までの距離Ｗ３を算出することができる。

上述の通り、コイル位置認識装置７によって算出されたＷ３、及び予め決まった値であるＷ０とＷ４とを式（３）に代入することによって、間隔Ｗを求めることができる。

尚、Ｗを求める方法は以下の式（３）を用いる方法に限定されるものではない。例えば、スキッド中心位置から地上コイル６の左端面までの距離（図２のＷ２）から、吊上げコイル２の幅の半分（Ｗ０／２）を差し引くことによっても、コイル同士の間隔Ｗを算出することができる。

次に、算出したＷと、予め定めた閾値とを比較する。Ｗが閾値よりも大きい場合には、クレーン１と地上クレーム６とが干渉する可能性は少ないと判定し、吊上げコイル２の積み下ろしを実行する。

前述した閾値は、吊上げコイル２を地上で開放する際に、クレーン１の開いたアームと、地上コイル６とが接触しないような大きさとすることが望ましい。より具体的に、閾値を決定する際には、アームの開閉幅、アームの大きさ、クレーンの停止精度、及びクレーンにおけるコイルの荷振れ量等を考慮することが望ましい。

一方で、Ｗが閾値以下の場合には、クレーン１と地上コイル６とが干渉する可能性が高いと判定し、吊上げコイル２の地上への積み下ろしを一旦中止する。この場合には、警報等を出力して、オペレータにＷが閾値以下であることを知らせることが望ましい。Ｗが閾値以下の場合、コイルカー４等によって地上コイル６の位置が変化した後に、再度コイル位置認識装置７を用いてＷを求め、閾値との大小関係を比較する。Ｗが閾値を越えるまでは、これらの操作を繰り返し、吊上げコイル２の積み下ろしを中止する。また、Ｗが閾値以下の場合には、スキッド３に装入するコイルをより小さいサイズのコイルと入れ替えることも有効である。

図示はしていないものの、クレーンの運転を自動化するにあたっては、制御装置を用いることができる。制御装置は、上記のようにコイル位置認識装置７等によって得られたデータからＷを演算し、閾値とＷとの比較を行う。さらに、制御装置は、閾値とＷとの比較結果に基づき、吊上げコイル２の積み下ろしを行うか否かについてクレーン１へ指示を行う。これにより、クレーン１による吊上げコイル２の積み下ろしが自動で制御される。

図２では、スキッド３を備えたコイルヤードから、コイルカー４によって払い出し装置５へとコイルを送る、冷延鋼板の生産ラインを例にとって説明した。一方で本発明を適用できる設備はこの例に限定されるものではなく、地上に既に存在する地上コイルとクレーンによって吊上げられた吊上げコイルとを、コイルの軸線方向に沿って並べる設備であれば、本発明を広く適用することができる。

コイルの積み下ろしの可否判定は、クレーン１にコイルの搬送指示を出す前、つまりクレーン１がコイルを吊上げる前に実施することができる。但し、コイルの搬送指示前にコイルの積み下ろしが可能であると判定された場合でも、実際に搬送指示をクレーン１に出してからクレーン１がコイルを吊上げて所定の位置へ移動するまでの間に、地上設備の手動操作等により吊上げコイル２（の載置予定位置）と地上コイル６との間隔が変わってしまうこともある。つまり、搬送指示前にはクレーン１と地上コイル６との干渉のおそれがなくとも、吊上げコイル２の積み下ろし時には干渉のおそれが発生することもある。よって、クレーン１がスキッド３の真上まで移動してきた段階で、吊上げコイル２の積み下ろし動作前に再度、コイルの積み下ろしの可否判定を行うことが好ましい。

本発明により、吊上げコイルの積み下ろし時に、クレーンと地上コイルとが接触するか否かを判断し、自動でコイルの積み下ろしの可否を判定することができ、コイル吊下ろし作業にかかるオペレータの省力化が可能となる。

１ クレーン
２ （吊上げ）コイル
３ スキッド
４ コイルカー
５ 払い出し装置
６ （地上）コイル
７ コイル位置認識装置
Ｗ 吊上げコイルと地上コイルとの間隔
Ｗ０ 吊上げコイルの幅
Ｗ１ 吊上げコイルの幅の半分
Ｗ２ スキッド中心から地上コイルの左端面までの距離
Ｗ３ 原点から地上コイルの左端面までの距離
Ｗ４ スキッド中心から原点までの距離

Claims (4)

1. クレーンによりコイルを地上へ積み下ろすコイル吊下ろし方法であって、
   前記クレーンは、コイルの軸線方向の少なくとも一端側に設けられたアームによって吊上げコイルを吊上げた後に、既に地上に載置された地上コイルと吊上げコイルとが軸線方向に直列に並ぶように、吊上げコイルを地上へ積み下ろし可能であり、
   前記吊上げコイルを地上へ積み下ろす前に、地上に設けたコイル位置認識装置により地上コイルと載置予定位置に積み下ろされた際の吊上げコイルとの間隔を演算し、
   前記間隔が予め設定した閾値を超えている場合に、吊上げコイルの積み下ろしを実行するコイル吊下ろし方法。
2. 前記間隔は、
   吊上げコイルの幅、コイル位置認識装置における原点の位置、地上コイルにおける吊上げコイルに近い側の端面の位置、及び地上コイルの載置予定位置に基づき、算出される請求項１に記載のコイル吊下ろし方法。
3. 前記コイル位置認識装置により、地上コイルにおける吊上げコイルに近い側の端面の位置が認識される請求項２に記載のコイル吊下ろし方法。
4. 前記閾値は、吊上げコイルを積み下ろす際に、クレーンのアームと地上コイルとが接触しない大きさとする請求項１から３までのいずれか一項に記載のコイル吊下ろし方法。