JP6656083B2 - コイルリフタ及びコイル材搬送用天井クレーンの運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイル材を掴むコイルリフタ、及びこのコイルリフタを用いたコイル材搬送用天井クレーンの運転制御方法に関する。

製鉄工場では、冷延鋼板や熱延鋼板をコイル状にして運搬する。コイル材が重量物であるので、コイル材は、ほとんどの場合、天井クレーンを使用して運搬される。天井クレーンの運転は、天井クレーンの走行・横行、コイルリフタの巻上げ・巻下げ、コイル材の掴み・放し等の作業から構成される。天井クレーンの運転は手動によっても可能であるが、近年、運転者の負担軽減、省力化等を目的として、自動運転が行われつつある。

コイルリフタは、開閉可能な一対のアームと、各アームの先端に設けられ、コイル材の穴（内径）に挿入される爪部と、を備える。特許文献１には、爪部の上下左右に合計４組の光電スイッチ（穴検出センサ）を配置したコイルリフタが開示されている。特許文献１に記載のコイルリフタでは、４組の光電スイッチの通光、遮光状態の組み合わせによって爪部とコイル材の穴との相対位置関係を判別する。そして、天井クレーンによって、爪部がコイル材の穴の中心に位置するようにコイルリフタの位置を修正する。

ところで、自動運転でコイル材を掴んで持ち上げる場合、まず、天井クレーンでコイルリフタを巻き下げる。次に、コイルリフタのセンサがコイル材の穴を検出したら、コイルリフタの巻き下げを停止する。センサがコイル材の穴を検出したら、爪部をコイル材の穴に挿入可能である。次に、爪部をコイル材の穴に挿入し、コイルリフタを巻き上げる。これにより、コイルリフタの爪部がコイル材を掴むことが可能になる。

特開２００２−３１５９号公報

コイルリフタを巻き上げるとき、コイル材に疵を付けないように、コイルリフタを低速で巻き上げ、在荷センサがコイル材の在荷を検知したらコイルリフタを高速で巻き上げる所謂クリープ巻き上げ（地切りクリープとも呼ばれる）が行われている。

しかしながら、特許文献１に記載のコイルリフタにあっては、爪部をコイル材の穴の中心に位置決めするので、コイル材に挿入された爪部とコイル材の内径との間のクリアランスが大きく、在荷センサがオンになるまでのクリープ時間が長いという課題がある。

そこで、本発明は、コイル材に挿入された爪部とコイル材の内径との間のクリアランスを最小限にすることができるコイルリフタ及びコイル材搬送用天井クレーンの運転制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、一対のアームの下端の爪部をコイル材の穴に挿入してコイル材を掴むコイルリフタにおいて、各アームは、通光状態及び遮光状態を検出することによって、前記コイル材の前記穴を検出する上部センサ及び下部センサを備え、前記上部センサは、投光器と受光器を備え、前記投光器の光を投光する部分の全てと前記受光器の光を受光する部分の全てが、前記コイル材の中心線の方向から見て、前記コイル材の前記穴に挿入される前記爪部の左右両側に配置されると共に、前記爪部の上端よりも下に、かつ前記上部センサが前記コイル材の前記穴を検出したときに前記コイル材の前記穴に挿入される前記爪部が前記コイル材に干渉しない高さに配置されるコイルリフタである。

本発明の他の態様は、前記コイルリフタを天井クレーンで巻き下げる工程と、前記上部センサが前記コイル材の前記穴を検出したとき、前記コイルリフタの巻き下げを停止する工程と、前記コイルリフタの前記爪部を前記コイル材の前記穴に挿入する工程と、前記コイルリフタを前記天井クレーンで低速で巻き上げる工程と、在荷センサが在荷を検出した後、前記コイルリフタを高速で巻き上げる工程と、を備えるコイル材搬送用天井クレーンの運転制御方法である。

コイル材の中心線の方向から見て、コイル材の穴は円形である。本発明によれば、コイル材の中心線の方向から見て、上部センサの投光器の光を投光する部分の全てと上部センサの受光器の光を受光する部分の全てを爪部の左右両側に、かつ爪部の上端よりも下に配置するので、コイル材の穴に挿入される爪部とコイル材の内径とのクリアランスを最小限にすることができる。

天井クレーン及び天井クレーンに吊り下げられる本発明の第一の実施形態のコイルリフタの概略図である。 本発明の第一の実施形態のコイルリフタがコイル材を掴んで持ち上げるときの動作図を示す。 コイル材の中心線の方向から見たアームの内側面図である。 上部センサを爪部の上端の高さに配置した比較例（図４（ａ））と、上部センサを爪部の上端よりも下に配置した本実施形態（図４（ｂ））とで、爪部とコイル材の内径との間に発生するクリアランスを比較した図である。 コイル材の穴に挿入された爪部の詳細図である。 本発明の第二の実施形態のコイルリフタを示す図である（図６（ａ）は正面図であり、図６（ｂ）はコイル材の中心線の方向から見たアームの内側面図である）。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態のコイルリフタ及びコイル材搬送用天井クレーンの運転制御方法を詳細に説明する。ただし、本発明のコイルリフタ及びコイル材搬送用天井クレーンの運転制御方法は、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。

図１は、天井クレーン、及び天井クレーンに吊り下げられる本発明の第一の実施形態のコイルリフタ５の概略図を示す。天井クレーン１は、レール２ａ，２ｂに沿ってＸ方向に移動可能なガータ６と、ガータ６に沿ってＹ方向に移動可能なトロリ７と、を備え、Ｘ方向の走行及びＹ方向の横行が可能である。トロリ７には、ワイヤ４を介してコイル材３を掴むコイルリフタ５が吊り下げられる。

トロリ７には、巻上げ装置が設けられる。巻上げ装置は、コイルリフタ５を巻き上げ、巻き下げる。トロリ７、巻上げ装置、及びコイルリフタ５は、コイル材３の掴みから放しまでの一連の運転に必要な指令、情報を出力する自動制御装置によって制御される。

図２は、本発明の第一の実施形態のコイルリフタ５がコイル材３を掴んで持ち上げるときの動作図を示す。

コイルリフタ５は、開閉可能な一対のアーム８ａ，８ｂと、各アーム８ａ，８ｂの下端に設けられ、コイル材３の穴（内径）に挿入される爪部９ａ，９ｂと、を備える。アーム８ａ，８ｂは、例えばラックアンドピニオン機構により互いに接近及び離間可能である。また、コイルリフタ５は、図示しない旋回機構により水平面内を旋回可能である。コイルリフタ５の基本的な構成は、公知のコイルリフタと同一なので、詳しい説明を省略する。

爪部９ａ，９ｂには、可動式のものと固定式のものがある。図２には、可動式の爪部９ａ，９ｂを示すが、爪部９ａ，９ｂの種類は限定されるものではない。アーム８ａ，８ｂには、駆動リンク１０ａ，１０ｂの一端部が回転可能に連結される。駆動リンク１０ａ，１０ｂの他端部には、爪部９ａ，９ｂの一端部が回転可能に連結される。駆動リンク１０ａ，１０ｂを回転させることによって、爪部９ａ，９ｂをアーム８ａ，８ｂから引き出したり、アーム８ａ，８ｂに引き込んだりすることが可能である。

コイルリフタ５の各アーム８ａ，８ｂには、コイル材３の穴を検出するセンサ１１ａ，１１ｂ，１２（図３参照。詳しくは後述する）が設けられる。センサ１１ａ，１１ｂ，１２は、光電センサである。一方のアーム８ａに光電センサの投光器が配置される。他方のアーム８ｂに光電センサの受光器が配置される。センサ１１ａ，１１ｂ，１２が通光状態及び遮光状態を検出することによって、コイル材３の穴を検出する。

図２に示すように、自動運転でコイル材３を掴んで持ち上げる場合、まず、天井クレーン１でコイルリフタ５を巻き下げる（Ｓ１）。コイルリフタ５を巻き下げるとき、コイル材３によって光Ｌが一旦遮光される。

コイルリフタ５をさらに巻き下げると、コイル材３によって一旦遮光された光Ｌが通光する。センサ１１ａ，１１ｂ，１２が遮光後に通光を検出したとき、センサ１１ａ，１１ｂ，１２がコイル材３の穴を検出したとする。そして、コイルリフタ５の巻き下げを停止する（Ｓ２）。

次に、アーム８ａ，８ｂを閉じ、駆動リンク１０ａ，１０ｂを回転させ、爪部９ａ，９ｂをコイル材３の穴に挿入する（Ｓ３）。このとき、爪部９ａ，９ｂの上端とコイル材３の内径との間のクリアランスはｃである。

次に、コイルリフタ５を巻き上げる（Ｓ４）。コイルリフタ５を高速で巻き上げると、爪部９ａ，９ｂがコイル材３の内径を疵つけるおそれがある。このため、在荷センサが在荷を検出するまではコイルリフタ５を低速で巻き上げる。この動作はクリープ巻き上げと呼ばれる。在荷センサがオンになったら、コイルリフタ５を高速で巻き上げる。なお、在荷センサは、リミットスイッチ、近接スイッチ等である。

本実施形態のコイルリフタ５では、クリアランスｃを最小限にし、クリープ時間を短くするために、センサ１１ａ，１１ｂ，１２の配置を工夫している。

図３は、コイル材３の中心線の方向から見たアーム８ａの内側面図を示す。センサは、上部センサ１１ａ，１１ｂと、下部センサ１２と、から構成される。上部センサ１１ａ，１１ｂは、コイル材３の穴に挿入された爪部９ａの左右の両側に、爪部９ａから離れて配置される。また、上部センサ１１ａ，１１ｂは、爪部９ａの上端ｈ１よりも下に配置される。ただし、上部センサ１１ａ，１１ｂの位置が下過ぎると、上部センサ１１ａ，１１ｂがコイル材３の穴を検出したとき、コイル材３の穴に挿入される爪部９ａがコイル材３に干渉する。このため、爪部９ａがコイル材３に干渉しない高さに設定される。

下部センサ１２は、爪部９ａの下端ｈ２よりも下に爪部９ａから離れて配置される。また、下部センサ１２は、爪部９ａの左右方向の中心線上に配置されていて、その個数は１である。

アーム８ｂにも、同様に上部センサ１１ａ，１１ｂ、下部センサ１２が配置される。一対のアーム８ａ，８ｂには、合計６個のセンサ１１ａ，１１ｂ，１２が配置される。上記のようにセンサ１１ａ，１１ｂ，１２は、投光器と、受光器と、からなる。センサ１１ａ，１１ｂ，１２のうち、光を投光したり、受光したりする部分が重要である。この部分が爪部９ａ，９ｂの上端ｈ１よりも下に配置されればよい。

図４は、上部センサ１１ａ´，１１ｂ´を爪部９ａの上端ｈ１の高さに配置した比較例（図４（ａ））と、上部センサ１１ａ，１１ｂを爪部９ａの上端ｈ１よりも下に配置した本実施形態（図４（ｂ））とで、発生するクリアランスｃを比較した図である。

コイル材３の内径３ａは、円形である。図４（ａ）の比較例に示すように、上部センサ１１ａ´，１１ｂ´を爪部９ａの上端ｈ１の高さに配置した場合、上部センサ１１ａ´，１１ｂ´がコイル材３の穴を検出したとき、爪部９ａの上端ｈ１とコイル材３の内径３ａとの間には大きなクリアランスｃが発生する。

これに対して、図４（ｂ）に示すように、上部センサ１１ａ，１１ｂを爪部９ａの上端ｈ１よりも下に配置すると、上部センサ１１ａ，１１ｂがコイル材３の穴を検出したとき、爪部９ａがコイル材３の内径３ａに沿うようになり、爪部９ａとコイル材３の内径３ａとの間のクリアランスが最小になる。クリアランスを最小にすれば、コイルリフタ５を低速で巻き上げるクリープ時間も短くすることができる。

上部センサ１１ａ，１１ｂだけだと、爪部９ａの下端ｈ２がコイル材３に干渉するおそれがある。このため、下部センサ１２を設け、爪部９ａの下端ｈ２も穴であることを確認する。

図５は、本実施形態の上部センサ１１ａ，１１ｂ及び下部センサ１２を用いて、コイルリフタ５の巻き下げを停止し、コイル材３の穴に爪部９ａを挿入したときの爪部９ａの詳細図を示す。

上部センサ１１ａ，１１ｂがコイル材３の穴を検出したとき、コイルリフタ５の巻き下げを停止しても、実際には制御系の遅れにより１０〜２０ｍｍのクリアランスｃ１が発生する。このクリアランスｃ１を小さくするために、上部センサ１１ａ，１１ｂをさらに下に配置することも考えられるが、１０〜２０ｍｍのクリアランスｃ１を残すのが望ましい。制御系の遅れを考慮して上部センサ１１ａ，１１ｂをさらに下に配置すると、上部センサ１１ａ，１１ｂがコイル材３の穴を検出しても、爪部９ａがコイル材３に干渉するおそれがあるからである。

図５に示すように、コイル材３の穴に挿入された爪部９ａは、斜め上を向く。爪部９ａは、コイル材３の内径３ａに接触したら回転して、図５中二点鎖線で示すように、水平方向を向く。このとき、爪部９ａがアーム８ａの下端の受け座１４ａ（図２（Ｓ３）も参照）で支持され、爪部９ａでコイル材３を支持できるようになる。このとき、爪部９ａが回転したら在荷センサがオンになり、コイルリフタ５が高速で巻き上げられる。

爪部９ａの下がり代ｃ２は、例えば８ｍｍである。本実施形態の上部センサ１１ａ，１１ｂは、この下がり代ｃ２を考慮した高さに配置される。すなわち、斜め上を向いた爪部９ａの上端ｈ１の高さよりも下に配置される。

図６は、本発明の第二の実施形態のコイルリフタ２５を示す。図６（ａ）はコイルリフタ２５の正面図を示し、図６（ｂ）はコイル材３の中心線の方向から見た、アーム２６ａの内側面図を示す。

図２に示す第一の実施形態のコイルリフタ５では、爪部９ａ，９ｂが可動式であるのに対し、第二の実施形態のコイルリフタ２５は、爪部２７ａ，２７ｂが固定式である。爪部２７ａ，２７ｂは、アーム２６ａ，２６ｂに固定されている。

上部センサ１１ａ，１１ｂ及び下部センサ１２の配置は、図３に示す第一の実施形態のコイルリフタ５と同一である。すなわち、図６（ｂ）に示すように、上部センサ１１ａ，１１ｂは、コイル材３の中心線の方向から見て、爪部２７ａの左右両側に配置されると共に、爪部２７ａの上端よりも下に、かつ上部センサ１１ａ，１１ｂがコイル材３の穴を検出したときにコイル材３の穴に挿入される爪部２７ａがコイル材３に干渉しない高さに配置される。下部センサ１２は、爪部２７ａの下端よりも下に配置される。

なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られず、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態を採用し得る。

例えば、上記実施形態のコイルリフタの構成は一例であり、本発明の要旨を変更しない範囲で他の構成を採用しうる。例えば、アームの開閉にリンク機構を用いることもできる。

１…天井クレーン
３…コイル材
５…コイルリフタ
８ａ，８ｂ…アーム
９ａ，９ｂ…爪部
１１ａ，１１ｂ…上部センサ
１２…下部センサ
２５…コイルリフタ
２６ａ，２６ｂ…アーム
２７ａ，２７ｂ…爪部
ｈ１…爪部の上端の高さ
ｈ２…爪部の下端の高さ

Claims (3)

1. 一対のアームの下端の爪部をコイル材の穴に挿入してコイル材を掴むコイルリフタにおいて、
   各アームは、通光状態及び遮光状態を検出することによって、前記コイル材の前記穴を検出する上部センサ及び下部センサを備え、
   前記上部センサは、投光器と受光器を備え、
   前記投光器の光を投光する部分の全てと前記受光器の光を受光する部分の全てが、前記コイル材の中心線の方向から見て、前記コイル材の前記穴に挿入される前記爪部の左右両側に配置されると共に、前記爪部の上端よりも下に、かつ前記上部センサが前記コイル材の前記穴を検出したときに前記コイル材の前記穴に挿入される前記爪部が前記コイル材に干渉しない高さに配置されるコイルリフタ。
2. 前記下部センサは、前記爪部の下端よりも下に配置されることを特徴とする請求項１に記載のコイルリフタ。
3. 請求項１又は２に記載の前記コイルリフタを天井クレーンで巻き下げる工程と、
   前記上部センサが前記コイル材の前記穴を検出したとき、前記コイルリフタの巻き下げを停止する工程と、
   前記コイルリフタの前記爪部を前記コイル材の前記穴に挿入する工程と、
   前記コイルリフタを前記天井クレーンで低速で巻き上げる工程と、
   在荷センサが在荷を検出した後、前記コイルリフタを高速で巻き上げる工程と、
   を備えるコイル材搬送用天井クレーンの運転制御方法。

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