JP4344277B2

JP4344277B2 - 原料ヤードにおける移動機の位置検知方法

Info

Publication number: JP4344277B2
Application number: JP2004156389A
Authority: JP
Inventors: 洋平伊藤; 三男徳永
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: JP2005335877A

Description

本発明は、原料ヤードを走行して原料の積付け作業又は払出し作業を行う移動機（例えば、スタッカ又はリクレーマ）の位置を検知する方法に関する。

例えば、運搬船によって運ばれてきた鉄鉱石又は石炭の製鉄原料（以下、単に原料ともいう）は、スタッカを使用して、海岸近くに設置された原料ヤードに積付けられた後、この積付けられた原料が、リクレーマを使用して製造現場に払出されている。
このスタッカ又はリクレーマの移動機は、原料ヤード内を遠隔又は自動で運転して積付け作業又は払出し作業を行うため、移動機の位置精度を向上させることが、積付け作業又は払出し作業を確実に行う上で必要不可欠であった。特に、遠隔又は自動で運転する場合におけるスタッカの原料の積付座標、及びリクレーマの原料の払出座標の管理（積付け時における原料の山の頂点及び山裾の位置管理）は、最重要課題であった。

そこで、特許文献１には、移動機の単位走行毎に発生する走行パルスと、原料ヤード全長に対応したアナログ電圧信号とを併用して、移動機の位置検知精度を向上させる移動機の位置検出装置が開示されている。この原料ヤード全長に対応したアナログ電圧信号は、道床側に設けられた複数個のストライカーによって作動する移動機に設けられたリミットスイッチで検知されている。なお、ストライカーは、原料ヤードの全長に渡って５０ｍ間隔毎に設けられている。

特開昭５６−１０８６２９号公報（第４図）

しかしながら、移動機は、原料の積付け又は払出し作業時において、例えば、１回当たり平均５００〜７００ｍｍの寸動走行を繰返し行っているため、移動機の位置補正を５０ｍ毎の長区間で行う場合、位置補正される頻度が少なく、移動機の現在位置に狂いが生じ易い。
ここで、道床に設けるストライカーの個数を更に増やし、移動機の位置の検知精度を向上させることも可能であるが、この場合、ストライカーに対応した個数のリミットスイッチを移動機に設置しなければならず、設備上限界がある。また、ストライカーの個数の増加に伴い、メンテナンス性も悪くなる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、移動機の走行位置の検知精度を従来よりも向上させた原料ヤードにおける移動機の位置検知方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う請求項１記載の原料ヤードにおける移動機の位置検知方法は、原料ヤードに設けられたレール上を走行しつつ、該原料ヤードへの原料の積付け又は該原料ヤードからの原料の払出しを行う移動機の位置を検知する方法において、
前記移動機に前記レールに接触して回転する回転体によって走行距離を測定する距離計を設けると共に、無線によって前記移動機との間で記録された位置データの信号授受を行うＩＤタグを前記レールに沿って１０〜３０ｍ間隔で複数設け、更に前記ＩＤタグを複数個挟む各位置にリミットスイッチをそれぞれ設け、前記移動機が移動して前記ＩＤタグの位置信号を得た場合には、前記距離計で測定した走行距離に基づいて求めた前記移動機の位置情報を補正し、前記ＩＤタグの位置信号から得られる前記移動機の走行距離と、前記距離計で測定した前記移動機の走行距離との誤差が予め設定した設定値以上になった場合には、前記移動機が前記リミットスイッチの有る位置まで移動した後、このリミットスイッチの設置位置情報によって、前記移動機の位置情報を補正する。
ここで、距離計としては、例えば、ロータリーエンコーダを使用できる。
また、ＩＤタグは、データキャリアや応答器とも呼ばれ、非接触でデータを読取り又は書込みできる情報担体であり、複数の各ＩＤタグがそれぞれ個別の位置データを有するものである。

ＩＤタグの設置間隔が１０ｍ未満の場合、設備費が高くなり好ましくない。また、ＩＤタグの設置間隔が３０ｍを超える場合、移動機の位置情報の補正を行う位置が少なくなり、移動機の現在位置に狂いが生じ易い。特に、原料の積付山（パイル）の積付け又は払出しを終えた移動機が、次の積付山の積付け又は払出しに行く場合に、ＩＤタグでの位置修正ができない状態が生じ、積付け及び払出しの作業に支障をきたす恐れがある。
従って、設備費の高騰を招くことなく、移動機の走行位置の検知精度を従来よりも向上させ、しかも積付山間の移動時に少なくとも１回はＩＤタグでの修正を可能にするためには、レールに沿って複数設けるＩＤタグの間隔を、１０〜２５ｍにすることが好ましく、更には１５〜２５ｍにすることが好ましい。

ここで、リミットスイッチは、レールに沿って設けられたＩＤタグを複数個挟むように、レールの全長に渡って複数個設けられている。
また、ＩＤタグから得られる移動機の走行距離と、距離計で測定した移動機の走行距離との誤差が設定値以上とは、ＩＤタグの精度上で何らかの障害が発生していると想定される程度の大きな誤差、例えば、２ｍ以上とすることが好ましく、更には３ｍ以上とすることが好ましい。

請求項２記載の原料ヤードにおける移動機の位置検知方法は、請求項１記載の原料ヤードにおける移動機の位置検知方法において、前記移動機の位置が座標管理されている。
ここで、座標管理とは、例えば、移動機の位置をＸＹの二次元的な座標で管理することを意味する。

請求項１、２記載の原料ヤードにおける移動機の位置検知方法は、無線によって移動機との間で位置データの信号授受を行うＩＤタグを、移動機が走行するレールに沿って１０〜３０ｍ間隔で複数設けるので、移動機の走行位置の検知精度を従来よりも向上させることができ、例えば、積付け作業又は払出し作業を行う位置とは異なる他の原料の山との移動機の接触防止や、払出し対象となる原料の山へのリクレーマによる自動切出を精度良く実現することが可能となる。
また、ＩＤタグを使用することで、従来のリミットスイッチを使用する場合のように、設備上の制約に影響されることなく、移動機の走行位置の検知精度を従来よりも向上させることができる。

また、請求項１記載の原料ヤードにおける移動機の位置検知方法は、ＩＤタグと距離計による移動機の走行距離の誤差が設定値以上になった場合、移動機がリミットスイッチの有る位置まで移動した後、このリミットスイッチの設置位置情報によって、移動機の位置情報を補正する。これにより、例えば、ＩＤタグに何らかの障害が発生して補正を行うことが好ましくない程度の大きな誤差が発生しても、移動機の位置をリミットスイッチで補正できる。

請求項２記載の原料ヤードにおける移動機の位置検知方法は、移動機の位置が座標管理されているので、例えば、この情報に基づき、移動機を二次元的に画像で管理することも可能となり、移動機の位置が容易に把握できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る原料ヤードにおける移動機の位置検知方法を適用するリクレーマの払出し作業の説明図、図２は同リクレーマの下部の正面図、図３は本発明の一実施の形態に係る原料ヤードにおける移動機の位置検知方法を適用する装置構成の説明図、図４は同原料ヤードにおける移動機の位置検知方法を適用するリクレーマのタッチローラ部分の正面図である。

図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る原料ヤードにおける移動機の位置検知方法（以下、単に位置検知方法ともいう）は、例えば、鉄鉱石又は石炭の製鉄原料が積付けられた原料ヤード１０に設けられた一対のレール１１上を走行しつつ、原料ヤード１０からの原料の払出しを行うリクレーマ（移動機の一例）１２の位置を検知する方法である。
まず、本発明の一実施の形態に係る原料ヤードにおける移動機の位置検知方法を適用する装置構成について説明した後、位置検知方法について説明する。

図１に示すように、原料ヤード１０は、例えば海岸近傍に設けられ、横長（例えば、５００〜８００ｍ程度）となった例えば複数の鉱石又は石炭の原料山１３が積み付けられている。この隣り合う各原料山１３の間には道床１５が設けられ、この道床１５上に、リクレーマ１２が走行可能なレール１１が設置されている。このレール１１の間には、リクレーマ１２によって払出された原料を搬送するベルト１４を備えたベルトコンベア１６が設けられている。

図１、図２に示すように、レール１１に沿って設けられたベルトコンベア１６のフレーム１７の側部上側には、個別のＩＤ番号（位置データの一例）が記録されたＩＤタグ１８が１０〜３０ｍ間隔（本実施の形態では例えば２０ｍ間隔）で複数設けられている。また、リクレーマ１２の下部には、リクレーマ１２の移動時において、ＩＤタグ１８と対向する位置に配置されるように、ＩＤタグ１８に記録されたＩＤ番号を読み取ることにより、その信号を得ることができるアンテナ１９が設けられている。なお、このＩＤタグ１８及びアンテナ１９は、例えば物流監視用に一般的に使用されているものを使用することができる。

これにより、リクレーマ１２の移動時において、ＩＤタグ１８が電波を発信しているアンテナ１９の感知範囲（例えば、±２０ｃｍ程度）内に入ると、ＩＤタグ１８がアンテナ１９からの電波を受信して励振され、このＩＤタグ１８が送信する自己のＩＤ番号をアンテナ１９で読み取ることができる。
このように、無線によってリクレーマ１２との間で記録されたＩＤ番号の信号授受を行うことにより、リクレーマ１２の位置信号を得ることができる。

図２、図３に示すように、一対のレール１１の内側には、レール１１に沿って例えば８０〜１３０ｍ間隔（本実施の形態では１００ｍ間隔）で、リミットスイッチを構成するストライカー２０が複数個（本実施の形態では合計６個）設けられている。なお、このストライカー２０は、ＩＤタグ１８を複数個（本実施の形態では４個）挟んだ位置に設けられている。

また、リクレーマ１２の下部であって、幅方向に配置されるリクレーマ１２の車輪２１の間には、高さ方向で、且つ幅方向の異なる位置に、各ストライカー２０によってそれぞれ作動するリミットスイッチ本体２２が複数個（本実施の形態においては合計６個）設けられている。ここで、リクレーマにストライカーを設け、レール側にリミットスイッチを構成するリミットスイッチ本体を設けることも可能である。
これにより、リクレーマ１２の移動により、各ストライカー２０がそれぞれに対応するリミットスイッチ本体２２に接触することで、リミットスイッチ本体２２がオンすると、そのオンしたリミットスイッチ本体２２の設置場所から、例えば座標位置で表される設置位置情報を送信できる。

図４に示すように、リクレーマ１２には、レール１１に接触して回転するタッチローラ（回転体の一例）２３が設けられ、このタッチローラ２３の回転情報が、アブソコーダ（距離計の一例）２４によって信号に変換されている。これにより、タッチローラ２３の回転によって、起点からのリクレーマ１２の走行距離を測定できる構成となっている。
このタッチローラ２３は、重量物（例えば、３５０ｋｇ程度）であるため、例えば、スリップ及びレールの歪みによる上下振動に起因した誤動作を抑制、更には防止している。

図３に示すように、リクレーマ１２に設置されたアンテナ１９は、制御部２５を介してリクレーマ１２に設置された機上シーケンサ（演算手段）２６に接続されている。また、タッチローラ２３もアブソコーダ２４を介してこの機上シーケンサ２６に接続されている。なお、この機上シーケンサ２６の情報は、無線又は有線によって、リクレーマ１２を運転するための制御用シーケンサ（演算手段）へ送られる。
また、リミットスイッチ本体２２の信号も、無線又は有線で制御用シーケンサへ送られる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る原料ヤードにおける移動機の位置検知方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。
まず、制御用シーケンサの信号により、リクレーマ１２を、払出しを行う原料の山（払出山）まで所定距離走行させる。なお、リクレーマ１２の位置は座標で管理されている。
このとき、タッチローラ２３により、リクレーマ１２の起点からの走行距離が機上シーケンサ２６へ送られ、この機上シーケンサ２６で走行距離に基づいてリクレーマ１２の位置情報である座標位置Ｐ１が求められる。

また、リクレーマ１２の走行に伴い、電波を発信しているアンテナ１９の感知範囲内にＩＤタグ１８が入ると、このＩＤタグ１８のＩＤ番号がアンテナ１９で読み取られる。この読み取られたＩＤ番号が記録されたＩＤタグ１８により、起点からＩＤタグ１８までの距離に対応する位置信号が機上シーケンサ２６へ送られる。この位置信号が示す座標位置Ｐ２により、タッチローラ２３に基づいて得られるリクレーマ１２の座標位置Ｐ１を補正する。

なお、ＩＤタグ１８の位置信号から得られるリクレーマ１２の走行距離と、タッチローラ２３で測定したリクレーマ１２の走行距離との誤差が予め設定した設定値以上（本実施の形態においては３ｍ以上）になった場合は、タッチローラ２３に基づいて得られるリクレーマ１２の座標位置Ｐ１を、ＩＤタグ１８の位置信号で補正しない。そして、リクレーマ１２がストライカー２０の有る位置まで移動して、このストライカー２０の設置位置情報によって、リクレーマ１２の位置情報を補正する。

リクレーマ１２の更なる走行に伴い、前記したように、ＩＤタグ１８によるリクレーマ１２の位置情報の補正を繰返し行う。なお、リクレーマ１２がストライカー２０を通過する場合、このストライカー２０が、これに対応するリクレーマ１２に設置されたリミットスイッチ本体２２に接触する。このとき、リミットスイッチ本体２２がオンすると、そのオンしたリミットスイッチ本体２２の設置位置情報である座標位置Ｐ３が、制御用シーケンサへ送信される。
この制御用シーケンサによって、リミットスイッチ本体２２で得られた座標位置Ｐ３を使用し、ＩＤタグ１８の位置信号が示す座標位置Ｐ２で補正したリクレーマ１２の座標位置Ｐ１を補正する。

前記した操作により、リクレーマ１２の現在位置を繰返し検知し補正しながら、リクレーマ１２を目的とする位置まで走行させる。
そして、リクレーマ１２の払出し作業時においては、リクレーマ１２のホイール２７により払出山を削り取るため、リクレーマ１２を前後方向に１回当たり平均５００〜７００ｍｍ繰返し寸動走行させ、原料の払出し作業を行う。このとき、リクレーマ１２が、ＩＤタグ１８又はストライカー２０を通過すれば、その都度前記した方法でリクレーマ１２の位置補正を行う。

なお、リクレーマ１２の払出し作業中は、ホイール２７を左右方向に連続的に所定角度の範囲で旋回させているが、この旋回角度の補正は、リクレーマ１２に設けられたリミットスイッチにより行われている。これにより、リクレーマ１２のホイール２７の位置精度も高めることができる。
前記した方法により、リクレーマ１２の走行位置の検知精度を従来よりも向上させることができ、このリクレーマ１２の検知位置に基づいてその走行距離の補正を行うことで、例えば、自動運転の効率アップと省力化、更に原料ヤードの受払い作業の効率化と、移動機の完全自動化を実現することが可能となる。

以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の原料ヤードにおける移動機の位置検知方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、原料ヤードからの原料の払出しを行う移動機としてリクレーマを使用した場合について説明したが、原料ヤードへの原料の積付けを行なう場合、また、他の移動機、例えばスタッカについても、本発明を適用できる。

本発明の一実施の形態に係る原料ヤードにおける移動機の位置検知方法を適用するリクレーマの払出し作業の説明図である。同リクレーマの下部の正面図である。本発明の一実施の形態に係る原料ヤードにおける移動機の位置検知方法を適用する装置構成の説明図である。同原料ヤードにおける移動機の位置検知方法を適用するリクレーマのタッチローラ部分の正面図である。

符号の説明

１０：原料ヤード、１１：レール、１２：リクレーマ（移動機）、１３：原料山、１４：ベルト、１５：道床、１６：ベルトコンベア、１７：フレーム、１８：ＩＤタグ、１９：アンテナ、２０：ストライカー、２１：車輪、２２：リミットスイッチ本体、２３：タッチローラ（回転体）、２４：アブソコーダ（距離計）、２５：制御部、２６：機上シーケンサ、２７：ホイール

Claims

原料ヤードに設けられたレール上を走行しつつ、該原料ヤードへの原料の積付け又は該原料ヤードからの原料の払出しを行う移動機の位置を検知する方法において、
前記移動機に前記レールに接触して回転する回転体によって走行距離を測定する距離計を設けると共に、無線によって前記移動機との間で記録された位置データの信号授受を行うＩＤタグを前記レールに沿って１０〜３０ｍ間隔で複数設け、更に前記ＩＤタグを複数個挟む各位置にリミットスイッチをそれぞれ設け、
前記移動機が移動して前記ＩＤタグの位置信号を得た場合には、前記距離計で測定した走行距離に基づいて求めた前記移動機の位置情報を補正し、
前記ＩＤタグの位置信号から得られる前記移動機の走行距離と、前記距離計で測定した前記移動機の走行距離との誤差が予め設定した設定値以上になった場合には、前記移動機が前記リミットスイッチの有る位置まで移動した後、このリミットスイッチの設置位置情報によって、前記移動機の位置情報を補正することを特徴とする原料ヤードにおける移動機の位置検知方法。
請求項１記載の原料ヤードにおける移動機の位置検知方法において、前記移動機の位置が座標管理されていることを特徴とする原料ヤードにおける移動機の位置検知方法。