JPS6131035B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、天井クレーンによるコイル材自動
運搬における運転制御法に関するものである。

一般に、製鉄工場における冷延鋼板や熱延鋼板
はコイル状にして、各製造設備へ運搬される。こ
の運搬は、この種のコイル材が重量物であるため
殆んどの場合、天井クレーンを使用して行なわれ
るが、従来より、天井クレーンの運転は法的資格
を有する運転者により手動で行なわれている。こ
の運転は、天井クレーンの本体の走行、およびク
ラブの横行（以下単に横走行ともいう）、トング
の巻上げ下げ、コイルの掴み放し、トング連結用
のフツクの旋回等の作業から構成されるが、運搬
能率をある程度以上に維持し、かつコイルに損傷
を与えないといつた極めて緻密で煩雑な作業内容
であるので相当の熟練度が要求される。しかも長
時間にわたり振動が多い運転室で操作しなければ
ならないので、運転者の負担は多大である。そこ
で運転者の負担軽減、または省力化を行なうた
め、これらの一連の作業を自動化することが強く
要望されている。かかるクレーンの自動運転に関
して以下の方式が考えられているが、次に述べる
ような問題点をもつている。

計算機によるクレーンの自動運転制御方式（特
開昭52―37354号公報参照）。

〔概要〕

Ｈ形鋼等の鋼材を倉庫に搬入、配替、搬出する
倉庫クレーンに対し、オンライン計算機からの指
示信号により、クレーンを移動させると共にその
位置を検出して、所望位置で停止させ、その際の
位置ずれはクレーン微動指示により補正して前記
クレーンを、所望位置で停止せしめ、かつ巻下制
御検出装置により製品山積高さを検出し適正な位
置で巻下を停止させるクレーンの自動運転制御方
式。

〔問題点〕

１ 本方式は、クレーン移動ルート上に何らの障
害物がなく、現在位置から目標位置まで直線的
に移動可能な倉庫等にのみ適用できるが、既設
の冷延工場等のように天井クレーンの移動範囲
内に圧延ライン設備、作業員の詰所等が混在す
るヤードにおいては単に位置検出して所望位置
に停止させる制御しか行なわれないので、直線
的に天井クレーンが移動すると、上記設備と衝
突するおそれがある。

２ 本方式は、クレーンが一旦停止した後、微動
により位置決めを行なうようになつているた
め、能率の低下が避けられない。また微動を行
なつた場合、大きな（吊りグサリの）振れを誘
起することが予想されるが、この場合、振れが
整定するまで次動作に移行できないため、能率
低下が甚しく、稼動率の高いコイル運搬用クレ
ーンでは問題となる。

そこで本発明者等は以上のような問題を考慮し
て、きわめて安全な天井クレーンによるコイル材
自動運搬における運転制御法を提供すべく研究を
行なつた結果、 天井クレーンによるコイル材自動運搬におい
て、所定位置のコイル材を、前記クレーンのクラ
ブから巻下げたトングによつて、つかみ、吊上
げ、目標位置まで移動し、吊下げ、ついではなす
に際して、 前記クレーンの運転駆動を、 前記クレーンの移動によつて、前記クレーンの
移動範囲内の所定位置にある障害物を、前記クレ
ーンの本体の走行方向と、前記クラブの横行方向
との両方で検出したときに得た障害物検出信号、 前記トング巻下げによつて、前記トングの両ア
ーム下端部の爪部の直下にコイル材があるときに
得たコイル材検出信号、 および、 前記トングによるコイル材吊上げ開始によつ
て、前記トングの両アーム下端部内側面と、前記
コイル材軸方向両端との間の２つの間隙のうち、
少なくとも一方が所定距離内にないときひ得たコ
イル材片吊り検出信号、 のうちいずれか１つの検出信号にもとづいて停止
すれば、 コイル材の破損、設備の破損等の事故の発生を
未然に防ぐことができて、きわめて安全なコイル
材の自動運搬が行なえるという知見を得たのであ
る。

この発明は上記知見にもとづいてなされたもの
で、以下にこの発明を、実施例にもとづいて図面
を参照しながら説明する。

まず、天井クレーンの自動運転装置の構成を第
１図にブロツク図で示す。

１は、天井クレーンのクラブの横行、および本
体の走行、トングの巻上下げ、トングのアームの
開閉、ならびにトング連結用のフツク旋回の駆動
制御を行なうための、クレーン駆動制御装置であ
る。２ａはクレーンのクラブの横行位置決め制御
装置、２ｂはクレーンの本体の走行位置決め制御
装置、２ｃはトングの巻上下げ位置決め制御装
置、２ｄはトングのアームの開閉位置決め制御装
置、２ｅはフツクの旋回位置決め制御装置、３は
コイル材の掴みから放しまでの一連の運転に必要
な指令、情報を前記各位置決め制御装置２ａ〜２
ｅに出力する自動運転制御装置であり、前記各位
置決め制御装置２ａ〜２ｅは、前記自動運転制御
装置３から位置決め目標値を入力し、しかも起動
指令を受けたならば、位置決めを開始し、位置決
め完了したならば、すなわち目標位置まで動作が
完了したならば整定完了信号を前記制御装置３に
返すようになつている。４は、天井クレーンの動
作状況を検出して、前記制御装置３に出力する制
御用センサーである。５は、自動運転に必要な情
報を前記制御装置３に渡すための入力装置で、そ
の情報を外部（上位計算機または設定盤）より設
定するものである。６ａは障害物検出センサー、
６ｂはコイル材検出センサー、６ｃはコイル材片
吊り検出センサーである（各センサーの動作、構
成は後述）。また、各センサー６ａ，６ｂ，６ｃ
は、前記入力装置５、自動運転制御装置３、制御
用センサー４とは独立に構成されており、いずれ
か１つのセンサーの検出出力によつて、前記クレ
ーン駆動制御装置１の駆動を停止させるようにな
つている。

次に第２図ａ〜ｄのフローチヤートに従つて、
コイル材自動運搬の一連の動作について概要を説
明する。

上位計算機または設定盤より、コイル材掴み
位置、コイル材降し位置およびコイル材属性
（コイル材巾、コイル材重量、コイル材外径
等）を自動運転制御装置３に設定する。

前記制御装置３から各位置決め目標値を、各
制御装置２ａ〜２ｅに出力する。

上位計算機または設定盤より適当なタイミン
グ（例えば掴むべきコイル材がコンベア上所定
位置に有り、掴み可能な状態であることを検知
した時）で、クレーン自動運転起動指令を前記
制御装置３を介して前記各制御装置２ａ〜２ｅ
に与える（以上第２図ａ参照）。

前記各制御装置２ａ〜２ｅおよび自動運転制
御装置３は前記指令にもとづいて順次、第２図
ｂから第２図ｄまでのフローチヤートに示す制
御を実行する。

一連の動作完了後、完了信号を前記装置３に
よつて上位計算機または運転員に知らしめ、他
の運搬作業がある場合はより繰り返し、ない
場合は天井クレーンを待機位置に自動的に移動
させ、待機させる。

なお、以上の動作のうち、トングの巻上下げに
ついては、本願出願人が、昭和53年12月25日に出
願した、 コイル材運搬自動制御システム、 「コイル材運搬用トングに開度検知用センサ、コ
イル材位置検知用センサおよびコイル材つかみ放
し検知用センサを取付け、これら各センサの出力
とコンピユータまたは制御装置からのコイル材情
報および運搬指令とによりコイル材運搬を自動化
したことを特徴とするコイル材運搬自動制御シス
テム。」（特開昭55―89185号公報）、 が適用され、トングの振れ止めについては、本願
出願人が、昭和53年12月13日にそれぞれ出願し
た、 クレーンにおけるトロリーの懸吊用ロープ振れ
制御法、 「トロリーを、起動してから所定最高速度に達す
るまでは加速制御し、前記所定最高速度で所定時
間移動させた後、所定位置に停止させるまでは減
速制御するに際して、 前記トロリーの懸吊用ロープを、 前記加速制御において、前記ロープの鉛直から
の振れ角測定値にもとづいて加速制御を行なつて
鉛直位置からこれよりもトロリー進行方向と逆の
方向への１回の往復振れを行なわせると共に、所
定最高加速度時に所定最大おくれ方向振れ位置に
到らせ、しかも前記所定最高速度達成時に鉛直位
置に到らせて静止させ、 前記減速制御において、前記ロープの鉛直から
の振れ角測定値にもとづいて減速制御を行なつて
鉛直位置からこれよりもトロリー進行方向への１
回の往復振れを行なわせると共に、所定最高減速
度時に所定最大進み方向振れ位置に到らせ、しか
も前記トロリーの停止と同時に鉛直位置に至らせ
て静止させることを特徴とするクレーンにおける
トロリーの懸吊用ロープ振れ制御法。」（特公昭61
−2599号公報）、 および、 クレーン運転におけるトロリー停止制御法、
「等速移動しており、懸吊用ロープが鉛直位置に
あるトロリーを、減速制御を行なつて、ブレーキ
を用いて目標位置に停止させるに際して、 前記ロープを、 前記ロープの鉛直からの振れ角測定値にもとづ
く減速度制御を行なつて、鉛直位置からこれより
もトロリー進行方向への１回の往復振れを行なわ
せると共に、所定最高減速度時に所定最大進み方
向振れ位置に至らせ、しかも前記等速移動時の速
度よりも低い、ロープ振れ周期およびトロリーの
ブレーキのもつ減速特性にもとづいた所定速度時
に鉛直位置に至らせて静止させ、 つづいて、前記トロリーが前記所定速度でロー
プ振れ周期にもとづいた所定位置に達したときか
ら、前記ブレーキのもつ減速特性に合致した等減
速度制御を行なつて、鉛直位置からこれよりもト
ロリー進行方向への１回の往復振れを行なわせて
前記目標位置において静止させることを特徴とす
るクレーン運転におけるトロリー停止制御法。」
（特公昭60−38315号公報）が適用される。

また、天井クレーンの移動制御の一例について
詳述すれば、次の通りである。すなわち、圧延ラ
イン設備からコイル材置場へのコイル材搬入作業
を例に説明すると、第３図に概略平面図で示され
るように、７はコイル材置場、８は作業員の詰所
となる建屋（障害物）、９は圧延ライン設備、１
０，１１は前記設備９からのコイル材用のコンベ
アー、１２，１３は予め定められたトング（コイ
ル材）の運行ルート変更位置（方向変換点）、１
４はコイル材搬出位置、１５は当初クレーン停止
位置、１６は指示されたコイル材搬入目標位置で
あり、太線部分ａがいくつか定められた運行ルー
トの１つである。この例の場合天井クレーンの本
体の走行方向（図中ｂで示す）の進行に対応して
クラブの横行（その方向を図中ｃで示す）を図中
運行ルートａにそうように制御すれば建屋８など
の障害物との衝突を回避した天井クレーンの移動
を実現できる。以下さらに具体的に述べる。

(イ) 上位計算機または設定盤より、起動指令を受
けると前記制御装置３が、いくつかの運行ルー
トの中から移動時間の最短となるルートを選択
し、走行位置はコイル材搬出位置１４が、横行
位置は第１の運行ルート変更位置１２がそれぞ
れ設定され、天井クレーンが（横走行）起動す
る。

(ロ) 起動と共に、横走行の現在値が前記制御装置
２ａ，２ｂによつて判断され、まず横行の現在
値が設定値と一致した時、横行が停止する。

(ハ) 同時に、次に横行を開始すべき第２の運行ル
ート変更位置１３が設定される。

(ニ) 走行位置が横行を開始すべき位置に達した
時、横行を起動する。

(ホ) 横行、走行ともその位置がコイル材搬出位置
１４に達した時横行、走行ともに停止させる。

(ヘ) 横走行の停止精度、およびトングの最大振れ
角度が所定の精度以内に納まつていることを確
認してコイル掴みを行なう。

以上により所定の運行ルートに沿つた天井クレ
ーン移動が実現できる。

ついで、コイル材の掴み放し制御について詳述
すれば次の通りである。すなわち、これは、非常
に狭い間隔で置かれたコイル材の掴み放しを行な
い、しかも、コイル掴み時の傷発生を防止するも
のである。以下第４図ａ，ｂを参照して説明す
る。

(a) コイル材掴み時の動作 第４図ａに示されるように、コイル材１７の巾
＋200mmにトング１８の開き巾（両アーム下端部
の爪１８ａの対向端間距離）を設定し、設定位置
までトングを開閉し、トング１８を下降させる
（この時トング１８の横走行方向の位置ずれ、開
度検出用のセンサー異常等により、コイルにトン
グ爪が衝突することを避けるため、後述のコイル
材検出センサー６ｂにより異常を検知するように
なつている）。

また所定位置までトングが下降した後、トング
１８を閉じてコイル材１７を掴むときコイル材１
７の端面とトングアームの間隔が20mmとなるよう
にトング開度を設定して、トング開閉を行ない、
コイル材１７の端面とトングアームとの間を前記
設定間隔にする（第４図ｂ）。これによりコイル
材１７の端面の損傷を防ぐことができる（この場
合、後述のコイル材片吊り検出センサー６ｃによ
りコイル材１７の不完全な掴みによる損傷を防止
する。）。

(b) コイル材降し時の動作 所定の位置にコイル材を降した時もコイル材掴
みと同様に、コイル材の巾＋200mmにトングの開
き巾を設定する。設定位置までトングを開いた
後、巻上げを開始すれば隣接コイル材とトングと
の接触を避けることができる。

つぎに、前述した、各検出センサーについて説
明する。

(1) 障害物検出センサー 本センサーは、天井クレーンで運搬しているコ
イル材が、ヤード内の建屋あるいは設備などの障
害物に衝突するのを防止するセンサーである。

本センサーの動作原理を第５図および第６図に
よつて説明する。

１９はクラブで、このクラブ１９下にフツク、
トング、及びコイル材が吊られて位置している。

２０は建屋２１上にクラブ１９が突入した時、
コイル材が建屋２１に衝突する可能性がある領
域、すなわちデツドゾーンである。

２２は横行用近接スイツチで、クラブ１９に取
付けられている。

２３は走行用近接スイツチで、天井クレーンの
本体２４に取付けられている。

２５は天井クレーンの本体２４に取付けられた
横行用ストライカーで、その長さはデツドゾーン
２０の横行方向の長さに等しい。このためクラブ
１９が前記ストライカー２５上に位置した場合、
前記スイツチ２２がONとなる。

２６は天井クレーンガータ上に取付けられた走
行用ストライカーで、その長さはデツドゾーン２
０の走行方向の長さに等しい。このため天井クレ
ーンの本体が前記ストライカー２６上に位置した
時に前記スイツチ２３がONとなる。そして、第
６図に示されるように、前記両スイツチ２２，２
３のON出力２２′，２３′をAND回路２７に入力
させる。

したがつて、天井クレーンの移動によつてクラ
ブ１９がデツドゾーン２０上に位置し、さらに、
本体２４がゾーン２０上に位置したならば、前記
両スイツチ２２，２３のON出力２２′，２３′が
ともに前記AND回路２７に入力されて、この回
路２７がデツドゾーン突入信号、すなわち、障害
物検出信号を出力する。この障害物検出信号で、
クレーン駆動制御装置１による天井クレーンの移
動を非常停止させることによりクラブの下に吊ら
れているコイル材が建屋に衝突するのを防止でき
る。

(2) コイル材検出センサー 本センサーは、トング巻下げ時、トングの爪部
が地上コイル材に衝突するのを防ぐものである。

本センサーの動作原理を第７図および第８図に
よつて説明する。

トング１８の両爪１８ａにそれぞれ反射形の光
電スイツチ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄを一
対ずつ取付ける。各スイツチ２８ａ〜２８ｄはそ
れぞれそれらの鉛直方向下の動作領域２９ａ，２
９ｂ，２９ｃ，２９ｄに物体が入れば動作する
（出力がONになる）ように、調整されている。

そして、各スイツチ２８ａ〜２８ｄのON出力
２８′ａ，２８′ｂ，２８′ｃ，２８′ｄは、OR回
路３０に入力される。したがつて、今、トング１
８と地上コイル材１７との位置関係が第７図のよ
うになつていたとする。まず、トング１８が巻き
下げられコイル材１７に接近すると、動作領域２
９ｃ，２９ｄ内にコイル材１７が入る。このとき
スイツチ２８ｃ，２８ｄがONとなり、OR回路３
０がコイル材検出信号を出力する。この信号によ
つて前記制御装置１によるトング巻き下げを非常
停止させる。このようにしてトング爪が地上コイ
ル材１７に衝突する直前にトング巻下げ停止とな
るため、トング爪の地上コイル材１７への衝突が
防止できる。

なお、トング１８がコイル材１７を掴んでいる
時すなわちトング爪がコイル材１７の突に入つて
いる時には、前記スイツチ２８ａ〜２８ｄはいず
れもONになるため、実際には上記の検出信号
は、トング巻下げ中のみを動作するように信号処
理されている。

実施例では前記スイツチ２８ａ〜２８ｄと、そ
の動作領域２９ａ〜２９ｄとの距離は100mmに設
定されている。

(3) コイル材片吊り検出センサー 本センサーは第９図に示すようにトングで吊つ
たコイル材が片吊りになるのを防止するセンサー
である。

本センサーの動作原理を第９図および第１０図
によつて説明する。図示されるように、トング１
８のアーム内側部分の爪１８ａの隣接上部に、近
接スイツチ３１，３２をそれぞれ取付けてある。
前記スイツチ３１，３２は、これに対して所定距
離内に強磁性体（コイル１７の端）が入ればON
するようになつている。前記各スイツチ３１，３
２のON出力３１′，３２′はNOT回路３３，３４
にそれぞれ入力され、NOT回路３３，３４の出
力３３′，３４′は、OR回路３５に入力されるよ
うになつている。また、トング在荷信号Ｓは、ト
ング１８がコイル材１７を吊つたことを示す信号
であるが、この信号Ｓと、OR回路３５の出力３
５とがAND回路３６に入力されるようになつて
いる。

したがつて、今、第９図のようにコイル材１７
が片吊り状態にあつた場合、近接スイツチ３２と
右側のコイル材１７の端面との距離は所定距離内
にあるから前記スイツチ３２はONとなる。しか
し近接スイツチ３１と左側のコイル材１７の端面
との距離は所定距離外にあるため、前記スイツチ
３１はOFFとなる。

ここで、トング巻上げを開始し、トング在荷信
号Ｓが、前記AND回路３６に入力されれば、前
記回路３６がONになつて、コイル材片吊り検出
信号が出力される。この検出信号で前記制御装置
１によるトング巻上げを非常停止させることによ
り、コイル材片吊りが防止される。

以上説明したように、この発明においては、コ
イル材の破損、設備の破損等の事故の発生を未然
に防ぐことができて、きわめて安全なコイル材の
自動運搬を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は天井クレーンの自動運転装置の構成を
示すブロツク図、第２図ａ〜ｄはコイル材自動運
搬の動作を示すフローチヤート図、第３図はコイ
ル材置場の概略平面図、第４図ａ，ｂはコイル材
つかみ放し態様を説明する図、第５図および第６
図は障害物検出センサーの原理を説明するため
の、それぞれ天井クレーンの概略平面図、および
信号処理回路図、第７図および第８図はコイル材
検出センサーの原理を説明するための、それぞれ
トングとコイルとの位置関係図、および信号処理
回路図、第９図および第１０図はコイル材片吊り
検出センサーの原理を説明するための、それぞれ
コイル材片吊り態様図、および信号処理回路図で
ある。 １…クレーン駆動制御装置、２ａ…横行位置決
め制御装置、２ｂ…走行位置決め制御装置、２ｃ
…巻上下げ位置決め制御装置、２ｄ…開閉位置決
め制御装置、２ｅ…旋回位置決め制御装置、３…
自動運転制御装置、４…制御用センサー、５…入
力装置、６ａ…障害物検出センサー、６ｂ…コイ
ル材検出センサー、６ｃ…コイル材片吊り検出セ
ンサー、７…コイル材置場、８，２１…建屋、９
…圧延ライン設備、１０，１１…コンベアー、１
２，１３…運行ルート変更位置、１４…コイル材
搬出位置、１５…当初クレーン停止位置、１６…
コイル材搬入目標位置、１７…コイル材、１８…
トング、１８ａ…爪、１９…クラブ、２０…デツ
ドゾーン、２２…横行用近接スイツチ、２３…走
行用近接スイツチ、２４…本体、２５…横行用ス
トライカー、２６…走行用ストライカー、２７，
３６…AND回路、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２
８ｄ…光電スイツチ、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，
２９ｄ…動作領域、３０，３５…OR回路、３
１，３２…近接スイツチ、３３，３４…NOT回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 天井クレーンによるコイル材自動運搬におい
   て、 所定位置のコイル材を、前記クレーンのクラブ
   から巻下げたトングによつて、つかみ、吊上げ、
   目標位置まで移動し、吊下げ、ついではなすに際
   して、 前記クレーンの運転駆動を、 前記クレーンの移動によつて、前記クレーンの
   移動範囲内の所定位置にある障害物を、前記クレ
   ーンの本体の走行方向と、前記クラブの横行方向
   との両方で検出したときに得た障害物検出信号、 前記トング巻下げによつて、前記トングの両ア
   ーム下端部の爪部の直下にコイル材があるときに
   得たコイル材検出信号、 および、 前記トングによるコイル材吊上げ開始によつ
   て、前記トングの両アーム下端部内側面と、前記
   コイル材軸方向両端との間の２つの間隙のうち、
   少なくとも一方が所定距離内にないときに得たコ
   イル材片吊り検出信号、 のうちいずれか１つの検出信号にもとづいて停止
   することを特徴とする天井クレーンによるコイル
   材自動運搬における運転制御法。