JPH0628033A - コークス炉の窯口芯検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コークス用移動機の炉蓋芯若しくは窯口芯に
対する位置を検出すると共に、移動車に搭載された作業
機の中心を炉蓋芯若しくは窯口芯に合わせることを目的
とする。 【構成】 コークス炉用移動機に取付けられたレーザ距
離計と、そこから炉蓋芯若しくは窯口芯までの距離を記
録するデータメモリー装置と、その装置からの信号を処
理し、炉蓋芯若しくは窯口芯と移動機に搭載された作業
機の中心線とのずれを計算し、移動機のレール中心線と
炉蓋基準線若しくは窯口基準線までの距離を計算し且つ
記憶する画像処理装置と、少なくとも炉蓋芯若しくは窯
口芯と作業機の中心線間のずれ等を表示する画像処理装
置とを備えた窯口芯検出装置、及びこれらを調整するた
めの位置制御装置を含むコークス炉用移動機の対炉位置
制御装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コークス炉用移動機に
搭載された作業機、例えば蓋取り機、押出装置のコーク
ス炉の炉蓋もくしは窯口にたいする相対的位置を検出す
るとともに、炉蓋芯若しくは窯口芯とこれらの作業機の
中心線とのずれを検出する窯口芯検出装置、及びこの装
置を利用した対炉位置制御装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】コークス炉は、主に耐火レンガによって
構成された多くの所謂コークス窯の集合体でありこれを
鋼製の炉枠で固定しているが、各窯は、コークス化中は
高温に加熱され、コークスを窯出しした時には温度が低
下し、そのため局所的温度分布は常時変化する。このた
め炉全体もひとつの窯の形状も常時変形している。この
ためコークス炉移動機の対炉位置を固定することが出来
ず、従来移動機は人により運転されている。しかし、移
動機の安全運転と自動化のためには炉の変形を常時検出
するとともに、検出した結果を利用して移動機の対炉位
置を制御する必要がある。

【０００３】窯口または炉蓋の位置検出装置として、特
公平２−５４３９４号公報は炉口に接離可能な角度検出
アームを提案しているが、機械的検出法のため検出精度
が低い。

【０００４】特公平２−５４８７２号公報は、移動機の
対炉位置検出装置として、非接触距離計により移動車体
とコークス炉本体との鉛直方向および水平方向の傾きを
検出する装置を提案しているが、炉蓋芯もしくは窯口芯
と移動車に搭載された作業機の中心とのずれを検出する
ものではない。実開平３−１８１５２号公報は、コーク
ス炉の作業機と対する定位置に特別なターゲットを設け
て、このターゲットをレーザ照射器で照射して、コーク
ス炉用作業位置を検出することを提案している。しか
し、特別なターゲットを設けることは煩雑である。特公
平３−２９１１１号公報は２台の撮像装置を用いてそれ
ぞれが撮像した像を合成して炉口状況を把握する画像認
識処理装置を備えた炉口状況認識装置を提案している。
しかしこのような撮像装置は撮像する時間が夜間帯であ
るとか、或いは撮像位置における蒸気或いは煙霧の発生
があるときは機能しない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、前述
のような問題を解決するためコークス炉用移動車に搭載
された作業機の中心と炉蓋芯もしくは窯口芯とのずれを
正確に測定するとともに、そのずれに基づいて上記移動
車の位置を制御し、作業機の中心と炉蓋芯若しくは窯口
芯に合わせる機能を有する窯口芯検出装置、及びコーク
ス炉移動機の対炉位置制御装置を目的とする。

【０００６】ここで、上記移動車とはコークスの押出
機、炉から排出されたコークスを受けるガイド車等をい
い、また作業機とは前記移動車に搭載された炉蓋取り装
置、コークスの押出装置等を意味する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

（１）下記の部材を備えたコークス炉の窯口芯検出装置
である。 （ａ）コークス炉用移動機の所定の位置に設置され、か
つ水平方向の所定の角度を走査できるように回動する１
個または複数のレーザ距離計と、（ｂ）前記レーザ距離
計で得られた炉蓋基準線若しくは窯口基準線までの距離
信号を記憶するデータメモリー装置と、（ｃ）前記デー
タメモリー装置からの信号を受けて、少なくとも前記炉
蓋芯若しくは窯口芯と前記移動機に搭載された作業機の
中心線とのずれ（Ａ若しくはＡ０）、及び炉蓋基準線若
しくは窯口基準線と前記移動機のレール中心線間の距離
（Ｂ若しくはＢ０）を計算し、かつ記憶する画像処理装
置と、（ｄ）前記画像処理装置からの信号からすくなく
とも、前記Ａ若しくはＡ０を表示するとともに、更に前
記Ｂ若しくはＢ０を表示する画像処理装置。

【０００８】（２）下記の部材を備えたコークス炉用移
動機の対炉位置制御装置である。 （ａ）上記（１）に記載したコークス炉の窯口芯検出装
置と、（ｂ）前記窯口芯検出装置から得られる炉蓋芯若
しくは窯口芯と前記移動機に搭載された作業機の中心線
のずれに対応する信号を前記コークス炉用移動機の駆動
機構に与える位置制御装置。

【０００９】

【作用】本発明の基本的な作用を図１を用いて説明す
る。図１は本発明の実施例の一つを示す概要図である。
まず図１において左側はコークス炉の一つの窯の水平断
面図で、１は窯の炉壁であり、２は窯の入口にセットさ
れた一つの炉蓋である。３はレーザ距離計であり、移動
機に搭載された作業機９例えば蓋取り装置の中心軸Ｃ２
に上に設置されている。

【００１０】この場合このレーザ距離計は炉蓋または窯
口を見込む角度の範囲において水平方向に距離を走査す
る。これにより炉蓋または窯口までの距離が測定され
る。この測定されたデータをデータメモリー装置４にま
ず記録する。この記録されたデータは順次画像処理装置
５に自動的に送られる。ここで、炉蓋までの距離を測定
した場合は炉蓋基準線Ｃ３とセンサーの基準線Ｃ４との
距離及び距離ｂ１がまず計算され、次に、あらかじめ信
号として与えられているセンサー基準線Ｃ４と移動機の
レール中心線の距離ｂ２との距離が加算され、次にこの
距離は表示処理装置６に送られてここで表示処理装置に
おいて表示される。

【００１１】この表示装置においては例えば図３に示す
とおり作業機の中心と炉蓋芯Ｃ１とのずれＡが表示され
る。次に更に炉蓋基準線Ｃ３とレール中心線Ｃ５との距
離Ｂが表示される。このような表示を移動車の運転者が
認識することによって、作業機と炉蓋との相対位置が認
識できる。かかる距離表示があれば前記移動機の運転者
はこの表示に基づき移動機を運転することもできる。

【００１２】更に、この作業機中心と炉蓋芯とのずれＡ
は移動機の対炉位置制御装置７に与えられ、この信号装
置に基づき移動機の駆動機構８を駆動することによって
その移動機の対炉位置を前記ずれＡが０となるように移
動機を移動させる。かかる機構により移動機は炉蓋芯若
しくは窯口芯に対して移動機を全くずれのない位置に制
御できる。この様な作用は、窯口芯を検出し、移動機の
位置を制御する場合も全く同様である。

【００１３】

【実施例】再度図１を用いて実施例を説明する。前述の
通り図１は本発明の窯口芯検出装置によりコークス窯に
炉蓋がセットされた状態において炉蓋の中心位置を検出
し、かつ移動機を炉蓋芯に合わせる場合の概念図であ
る。この場合図１における作業機は所謂炉蓋取り装置で
ある。前述のレーザ距離計の位置は距離計が１個の場合
は例えば炉蓋の水平方向における代表的位置が測定でき
る炉蓋の高さ方向位置、例えば炉蓋全長の１／２の高さ
の位置が良い。距離計を２個使用する場合には、その位
置は、例えば炉蓋全長の１／３と２／３の高さの位置が
適当である。その位置は適宜変更することができる。

【００１４】図２は、炉蓋とレーザ距離計との位置関係
を示す。図２の左側は窯の縦断面図で、左側に炭化室、
２は炉蓋の断面図で、２２は炉蓋の内壁、２１は炉蓋枠
である。前述のレーザ距離計３は、発光窓３１と反射光
をうける受光窓３２があり、レーザ発光部と受光部を内
蔵している。レーザ距離計は高さ方向には例えば前述の
通り固定されているが、上下方向にもまた水平方向にも
回動でき、少なくとも炉蓋枠２１及び炉蓋を取った場合
は窯口を見込む角度の範囲において水平方向に走査で
き、レーザ距離計から見て炉蓋もしくは窯口を見込む角
度の範囲において水平方向の距離を測定する。

【００１５】図１にもどって、レーザ距離計が測定した
結果はまずデータメモリー装置４に記憶するとともに、
画像処理装置５に伝えられる。以下において、炉蓋基準
線Ｃ３とは図１に示す通り炉蓋枠の外面の位置であり、
センサー基準線Ｃ４とはレーザ距離計の位置とする。画
像処理装置５は、炉蓋芯の位置と、炉蓋基準線Ｃ３とセ
ンサー基準線Ｃ４との距離ｂ１を計算し、更に予め信号
として与えられているセンサー基準線Ｃ４と移動機のレ
ール中心線Ｃ５との距離即ちｂ２を計算し、これらの合
計Ｂを計算する。更に、炉蓋芯位置Ｃ１と作業機中心Ｃ
２の計算し、両者のずれＡの計算も行なう。尚、ここで
炉蓋芯とは炉蓋の幾何学的形状の中心で、炉蓋芯の位置
とはその炉蓋のコークス炉全体における基準位置からの
距離である。即ち、特定の地上位置に対する位置であ
る。

【００１６】上記計算結果はその窯の固有のデータとし
て記録され更に学習機能も行なって次の作業に利用され
る。この様な計算および記録は全ての窯について行なわ
れる。炉蓋芯の位置、作業機の中心線の位置及び炉蓋基
準線Ｃ３とレール中心線Ｃ５との距離Ｂは例えば図３に
示すように画像処理装置に表示される。この表示は移動
車に搭乗している移動車の運転手の参考にする事がで
き、その移動機の対炉蓋位置を制御することに役立つ。

【００１７】以上が請求項１に記載した窯口芯検出装置
の概略であるが、請求項２に記載した発明は、請求項１
に記載した窯口芯検出装置と、この装置が測定した炉蓋
芯の位置と移動機に搭載した作業機の中心のずれＡに基
づき、ずれＡに対応する信号をコークス炉用駆動機構８
に与える位置制御装置７を含む移動機の対炉位置制御装
置である。この位置制御装置７は駆動機構８を介して移
動車の作業機の中心を炉蓋の中心に合わせる機能を有す
る。

【００１８】図１では、データメモリー装置４、画像処
理装置５、画像表示装置６が移動車に搭載されている
が、これらの装置は必ずしも移動車に搭載されている必
要はない。これらの装置は、例えばコークス炉を管理す
る中央指令室に設置しておき、レーザ距離計３と対炉位
置制御装置７との連絡は無線または有線により行なうこ
とが出来る。

【００１９】以上は本発明の装置を用いて炉蓋芯と移動
機に搭載された作業機、この場合作業機は炉蓋取り装置
であるが、この炉蓋取り装置を炉蓋の芯に対するずれを
検出し、且つ前記対炉位置制御装置により移動機を移動
し作業機の中心を炉蓋の中心に合わせることができる。

【００２０】ところで、更に本発明の装置の使用態様と
しては炉蓋を取り外した状態においても全く同様に使用
でき、この場合は作業機がコークスの押出装置でありコ
ークスの押出装置を炉の窯口芯に対して調整しコークス
の窯出し作業を円滑に行う場合である。

【００２１】かかる実施態様を図４に示す。図４では左
側にコークス炉窯の水平断面図があり窯口芯Ｃ１０は窯
の水平断面における中心である。又１２はコークスの窯
の入口において設置されている炉枠である。本図におい
ては作業機はコークス押出装置である。以下において、
窯口基準線Ｃ３０とは、一の窯の炉枠外面の位置であ
る。レーザー距離計３はひとつの窯の相対する炉枠を見
込む角度において水平方向に走査し、これによりまずセ
ンサー基準線Ｃ４と窯口基準線Ｃ３０との距離を測定す
る。なおこの場合センサー基準線Ｃ４と窯口基準線Ｃ３
０との水平距離は図に示すとおりｂ１０である。これら
の信号は炉蓋芯を検出する場合と全く同様に、まずレー
ザ距離計３によって得られたデータはデータメモリー装
置４によって記録され、さらにこの距離の測定された結
果のデータはデータ処理装置５に伝達され画像処理装置
６に表示される。

【００２２】表示の一例を図５に示す。図５では炉枠を
代表する窯口基準線Ｃ３０とレール中心線Ｃ５との距離
Ｂ０が示されると同時に幾何学的に決定される窯芯と作
業機中心Ｃ２とのずれＡ０も合わせて示される。なお左
右の炉枠までの距離は必ずしも同じ距離でなくこの場合
左右の炉枠の平均的な位置をもって窯口基準線Ｃ３０と
する。上記はコークス押出機のラムが窯口より離れてい
る場合であるがラムを窯口に十分接近した状態で再度レ
ーザ距離計３により窯口までの距離を測定することが出
来る。

【００２３】図６はコークス炉の炭化室を通る垂直断面
図を示し、右側には押出機、コークスの押出装置、及び
この押出装置によってコークスを押し出すラムが示され
ている。図の左側にはガイド車がありラムによって押し
出されたコークスはガイド車を通過し消火車に移動され
る。ラムヘッドを窯口芯に合わせることはコークスの押
出し作業上極めて重要である。即ちラムヘッドはラムの
ヘッドが窯口の芯からずれている場合にはラムヘッドは
炭化室の側面を破壊する等の故障が生じる。そこで、ラ
ムヘッドを炉蓋を除去した状態において窯口に接近さ
せ、次いで前記レーザ距離計により窯口までの距離を再
度測定する。

【００２４】この場合得られる画像は例えば図７に示す
通りである。即ち図７の中央における突き出た状態はラ
ムヘッドの裏面からのレーザの反射によりそのラムヘッ
ドとコークスの窯口との相対位置が示され、具体的には
ラムヘッドの中心２１と窯口の芯Ｃ１０とのずれＡ１が
画像処理装置において示される。このずれＡ０に基づき
押出装置を搭載している移動車を移動しラムの中心と窯
口芯を合わせることによりコークスの押出し作業が円滑
に行うことができる。なお図７には更に窯口基準線Ｃ３
０とレール中心線Ｃ５間の距離Ｂ０も合わせて示され
る。

【００２５】以上述べたように本発明の装置は炉蓋取り
機械に搭載しておけばその移動機に搭載された炉蓋取り
装置を炉蓋芯に合わせることができ、更に本発明の装置
をコークス押出機に搭載しておけばコークス押出し用の
ラムを窯口芯に合わせることができる。本装置を用いた
結果を以下に述べる。

【００２６】図８は特定の窯について炉蓋取り回数を横
軸に取り、本発明の対炉位置制御装置によって移動車の
対炉位置を制御した場合と、本発明の対炉位置制御装置
を使用しなかった場合とを比較した図である。ここで縦
軸は炉蓋の中心線に対するずれを示すが前者の場合は５
mm以下であり後者の場合は１０mm以上であった。その結
果移動車の自動運転も可能となった。なお本図は炉蓋芯
と作業機の中心とのずれを示すものであるが、この図は
本装置を用いて窯口芯と作業機とのずれを測定した場合
も全く同様な結果であった。

【００２７】更に本発明の効果を図９によって説明す
る。一つの方向に配列された窯について、ある特定の時
期に炉蓋基準線Ｃ３とレール中心線Ｃ５との距離Ｂを測
定した結果を示す。この結果は一つの方向に配列された
窯について距離Ｂが設計基準位置からどれだけずれてい
るかを示す。この結果を利用しこの距離が許容範囲以上
である場合には移動車のレールの位置を修正することに
よって移動車とコークス炉の相対位置を調整することが
できる。

【００２８】こららの作業において移動機とコークス窯
までの距離が設計基準位置から通常２０mm以内のずれで
あれば許容範囲であるが、これ以上である時は移動車の
レール位置の修正を行わなければならない。この例は、
炉蓋とレール中心線との距離を測定した結果ではある
が、この結果はレール移動車のレール中心線と炉蓋を取
ったあとの窯口との距離を測定した結果と全く同様であ
る。

【００２９】

【発明の効果】既に述べたとおり炉蓋もしくは窯口と移
動機のレール中心線との距離を測定し、且つ炉蓋もしく
は窯口芯と移動機に搭載された作業機との中心のずれを
測定し、更にこれらのデータを用いて学習機能を行った
場合、特定の窯に対しての移動機の対炉位置は常に作業
の許容範囲におさめることができる。また炉蓋もしくは
窯口までの距離を常時測定しこのデータを解析すること
により、特定の窯と移動機のレール中心線との距離が所
定の許容範囲外になった時には、移動機のレール位置の
修正を行うことができ、そのことにより移動機に搭載さ
れた作業機の作業を極めて円滑にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の全体的構成を示す図である。

【図２】レーザ距離計の位置および炉蓋との位置関係を
示す図である。

【図３】コークス窯に炉蓋がセットされた状態における
画像表示装置の表示例を示す図である。

【図４】本発明の装置を用い、炉蓋を除去した状態にお
いて窯口芯を測定している状態を示す。

【図５】本発明の装置を用いて炉蓋を除去した場合にお
ける窯口までの距離を示す図である。

【図６】コークス炉における押出機、ラムヘッド、ガイ
ド車、消火車等の位置の関係を示す図である。

【図７】窯口にラムヘッドが接近した状態において窯口
までの距離を測定した場合における画像表示装置の表示
の一例である。

【図８】本発明を実施した場合に本発明の装置を用いて
移動機の対炉位置を制御した場合とこれを用いない場合
における移動機の対炉位置のずれを比較した図である。

【図９】本発明の装置を用いてレール移動機のレール中
心位置と炉蓋もしくは窯口までの距離を一連の窯につい
て測定した結果を示す図である。

【符号の説明】

１ 窯の炉壁 ２ 炉蓋 ３ レーザ距離計 ４ データメモリー装置 ５ 画像処理装置 ６ 画像表示装置 ７ 位置制御装置 ８ 移動機の駆動装置 ９ 作業機 １０ 移動機の車輪 １１ レール １２ コークス炉の炉枠 １３ コークス押出機のラム Ｃ１ 炉蓋芯 Ｃ２ 作業機の中心 Ｃ３ 炉蓋基準線 Ｃ４ センサー基準線 Ｃ５ レール中心線 Ｃ１０ 窯口芯 Ａ 炉蓋芯と作業機中心とのずれ Ａ０ 窯口芯と作業機中心とのずれ Ｂ 炉蓋基準線と移動機のレール中心線との距離 Ｂ０ 窯口基準線とレール中心線との距離

フロントページの続き (72)発明者 木村 孝明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 新本 剛 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の部材を備えたコークス炉の窯口芯
   検出装置。 （ａ）コークス炉用移動機の所定の位置に設置され、か
   つ水平方向の所定の角度を走査できるように回動する１
   個または複数のレーザ距離計と、（ｂ）前記レーザ距離
   計で得られた炉蓋基準線若しくは窯口基準線までの距離
   信号を記憶するデータメモリー装置と、（ｃ）前記デー
   タメモリー装置からの信号を受けて、少なくとも前記炉
   蓋芯若しくは窯口芯と前記移動機に搭載された作業機の
   中心線とのずれ（Ａ若しくはＡ０）、及び炉蓋基準線若
   しくは窯口基準線と前記移動機のレール中心線間の距離
   （Ｂ若しくはＢ０）を計算し、かつ記憶する画像処理装
   置と、（ｄ）前記画像処理装置からの信号からすくなく
   とも、前記Ａ若しくはＡ０を表示するとともに、更に前
   記Ｂ若しくはＢ０を表示する画像処理装置。
2. 【請求項２】 下記の部材を備えたコークス炉用移動機
   の対炉位置制御装置。 （ａ）請求項１に記載したコークス炉の窯口芯検出装置
   と、（ｂ）前記窯口芯検出装置から得られる炉蓋芯若し
   くは窯口芯と前記移動機に搭載された作業機の中心線の
   ずれに対応する信号を前記コークス炉用移動機の駆動機
   構に与える位置制御装置。