(57)【要約】【課題】安全なコイルの段積み方法【解決手段】コイルを多段積み方法において、その上段に載置するコイルと、該上段コイルと接触し、既にスキッドに載置されている２つの下段コイルにおけるコイルとスキッドあるいはコイル同士の接触点において発生する抗力がゼロ以上コイル耐荷重未満で、且つ、下段コイルの重心周りのモーメント力がつり合っている時にのみ上段コイルの載置を行うことにより段積みの際の荷崩れを発生させないようにしたことを特徴とするコイル多段積み方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板あるいは金属条のコイル（以後、コイルと呼ぶ）を保管するコイル置場の床面に配置されたコイル置台（以後、スキッドと呼ぶ）の位置座標とサイズが登録され、コイル置場にあるコイルの位置座標、巾、外径、内径、重量等がコイル情報として入力されるコイル自動搬送システムを利用したコイルを多段積み方法において、その上段に載置するコイルと、該上段コイルと接触し、既にスキッドに載置されている２つの下段コイルにおけるコイルとスキッドあるいはコイル同士の接触点において発生する抗力がゼロ以上コイル耐荷重未満で、且つ、下段コイルの重心周りのモーメント力がつり合っている時にのみ上段コイルの載置を行うことにより段積みの際の荷崩れを発生させないようにしたことを特徴とするコイル多段積み方法。
【請求項２】
請求項１記載のコイル多段積み方法に使用されるスキッドにおいて、コイルを段積みするにあたり、その上段に載置するコイルと、該上段コイルと接触し、既にスキッドに載置されている２つの下段コイルにおけるコイルとスキッドあるいはコイル同士の接触点において発生する抗力がゼロ以上コイル耐荷重未満で、且つ、下段コイルの重心周りのモーメント力がつり合うスキッド角を有することを特徴とするスキッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板あるいは金属条のコイル（以降、コイルと呼ぶ）を、自動クレーンを用いてコイル置場へ搬入、または、コイル置場からの移動、取り出し、搬出を行う際に、段積みによる荷崩れを発生させないようなコイルの多段積み方法およびその方法に使用されるコイル置場の床面に配置されたコイル置台（以後、スキッドと呼ぶ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コイル多段積み方法に関しては、一般に３コイル２段積みの幾何学配位（下段コイル中心座標、半径）で上段コイルの中心座標を算出して、クレーンにコイル移動を命じるというコイルの自動搬送システムが採用されている（特許第２９７５２６８号公報、特開２０００−２５５７８５号公報、特開平８−２６８２号公報、特開平１０−６７４８７号公報、特開２００８−１９５５３５号公報）。例えば、特開２０００−２５５７８５号公報では、幾何学条件以外に力学条件としてコイル同士およびコイルとスキッドの間の抗力を計算し、コイル座屈とコイル荷崩れを評価している。しかし、そこではコイル同士あるいはコイルとスキッドの間の摩擦力が無視されているため、下段コイルの回転に起因する荷崩れを表現できず、コイル多段積みの安定性を確実には判定できてはいない。
【特許文献１】特許第２９７５２６８号公報
【特許文献２】特開２０００−２５５７８５号公報
【特許文献３】特開平８−２６８２号公報
【特許文献４】特開平１０−６７４８７号公報
【特許文献５】特開２００８−１９５５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
コイル多段積みの安定性を評価する上で、コイル同士およびコイルとスキッドの間に働く摩擦力も考慮した解析方法を確立し、より安全なコイルの段積み方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は上記問題に鑑み鋭意検討の結果、コイル多段積みで基本体系となる上段のコイルとそれに接触する下段の２つのコイルからなる３コイル体系において、剛体力学に基づく力のつり合いから、コイル同士あるいはコイルとスキッドの間の抗力と摩擦力（抗力と摩擦係数の積）を求め、下段コイルの重心周りの力のモーメント（摩擦力と重心から摩擦力が作用する点までの距離の積）を算出することによりコイル多段積みの安定性を評価する方法を見出した。ここで、力のモーメントの算出に用いる摩擦力は、該摩擦力の作用点と重心を結ぶ直線の垂直方向の分力であるが、コイル断面を略円形と考えているため、前記摩擦力の垂直方向分力はそのまま該摩擦力と等しいと見なす。
【０００５】
すなわち、請求項１に記載の第１の発明は、金属板あるいは金属条のコイルを保管するコイル置場の床面に配置されたスキッドの位置座標とサイズが登録され、コイル置場にあるコイルの位置座標、巾、外径、内径、重量等がコイル情報として入力されるコイル自動搬送システムを利用したコイルを多段積み方法において、その上段に載置するコイルと、該上段コイルと接触し、既にスキッドに載置されている２つの下段コイルにおけるコイルとスキッドあるいはコイル同士の接触点において発生する抗力がゼロ以上コイル耐荷重未満で、且つ、下段コイルの重心周りのモーメント力がつり合っている時にのみ上段コイルの載置を行うことにより段積みの際の荷崩れを発生させないようにしたことを特徴とするコイル多段積み方法である。
【０００６】
請求項２に記載の第２の発明は、請求項１記載のコイル多段積み方法に使用されるスキッドにおいて、コイルを段積みするにあたり、その上段に載置するコイルと、該上段コイルと接触し、既にスキッドに載置されている２つの下段コイルにおけるコイルとスキッドあるいはコイル同士の接触点において発生する抗力がゼロ以上コイル耐荷重未満で、且つ、下段コイルの重心周りのモーメント力がつり合うスキッド角を有することを特徴とするスキッドである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明ではコイル多段積みの安定性を厳密に評価するため、上下段コイル間およびコイルースキッド間の摩擦係数を考慮することにした。摩擦係数の設定状況によっては荷崩れが発生することが予測され、従来技術で述べられている抗力評価だけでは見逃していた危険性も検討することができ、より安全性の高いコイルの多段積み方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】コイル段積み安定性解析の設定条件
【図２】同径コイルによる２段積み安定性評価結果
【図３】摩擦係数を小さくした場合のコイル２段積み安定性評価結果
【図４】ケース１のコイル接触角θＲ、θＬを３５°から４０°に変更した場合
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１のように、３つのコイル重量をそれぞれＷＴ、ＷＲ、ＷＬ、上段コイルと下段コイル間の抗力と静摩擦係数をそれぞれＦ１Ｒ、Ｆ１Ｌ、μ１は、下段コイルとスキッド間の抗力と静摩擦係数をそれぞれＦ２Ｒ、Ｆ２Ｌ、Ｆ３Ｒ、Ｆ３Ｌ、μ２、上下段のコイル間の接触角をθＲ、θＬ、スキッドの設置角度（スキッド角）をφＲ、φＬと表す。添え字のＴ、Ｒ、Ｌは上段コイル、下段の右コイルと左コイルをそれぞれ表す。
【００１０】
力のつり合いから、以下の６つの数式（以下、見出しの「数」は「数式」を示す。）が導かれる。
（１）上段コイルに働く鉛直方向の力のつり合いより、
【００１１】
【数１】
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【００１２】
（２）上段コイルに働く水平方向の力のつり合いより、
【００１３】
【数２】
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【００１４】
（３）下段右コイルに働く水平方向の力のつり合いより、
【００１５】
【数３】
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【００１６】
（４）下段右コイルに働く鉛直方向の力のつり合いより、
【００１７】
【数４】
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【００１８】
（５）下段左コイルに働く水平方向の力のつり合いより、
【００１９】
【数５】
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【００２０】
（６）下段左コイルに働く鉛直方向の力のつり合いより、
【００２１】
【数６】
2011225302.tif 000008
【００２２】
上記連立方程式を解くには、まず数式１、数式２の連立方程式よりＦ１Ｒ、Ｆ１Ｌを求める。次に、これらを数式３〜数式６に代入することにより、数式３、数式４の連立方程式よりＦ２Ｒ、Ｆ３Ｒが、数式５、数式６の連立方程式よりＦ２Ｌ、Ｆ３Ｌが求まる。
【００２３】
さて、安定的なコイル段積みのためには、θＲ、θＬおよびφＲ、φＬの関数である抗力Ｆ１Ｒ、Ｆ２Ｒ、Ｆ３Ｒ、Ｆ１Ｌ、Ｆ２Ｌ、Ｆ３Ｌが下段コイルの重心周りのモーメント力に関して下記数式７、数式８のようにつり合う必要がある。
【００２４】
【数７】
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【００２５】
【数８】
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【００２６】
もし、ある閾値内で上記数式７および数式８の等式が成立しないとすれば、そのコイル段積みには安定性がないと判断される。すなわち、その場合には、そのコイル段積みの条件であるコイル間の距離、スキッド角を調整し、θＲ、θＬ、φＲ、φＬを見直す必要がある。
【００２７】
さらに、下段コイル間には吊り上げ作業用に隙間が必要なため、コイル外径と絡むコイル間接触角の拘束条件である数式９を満たさなければならない。
【００２８】
【数９】
2011225302.tif 000011
【００２９】
尚、コイル間接触角θＲ、θＬとコイル重心座標との関係は以下数式１０及び数式１１の通りである。
【００３０】
【数１０】
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【００３１】
【数１１】
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【実施例】
【００３２】
２段積みが左側より連続的に成立してきたと仮定する。図１において、段積みしようとする上段コイルＴに対して下段右に当たるコイルＲにとっては、上段コイルＴからの摩擦力で左回転するモーメント力とスキッドから受ける摩擦力で右回転のモーメント力が発生する。もし両者のモーメント力がつり合えば、つまりモーメント力の和がゼロになれば、コイル段積みは安定であると判断される。
【００３３】
簡単のため、下記条件で同径サイズのコイルにおける２段積みを想定し、コイル同士およびコイルとスキッドの間の摩擦係数を考慮した解析例を示す。
【００３４】
（ケース１）
コイル外径：２３００ｍｍ
コイル内径：６１０ｍｍ
コイル巾：２０００ｍｍ
コイル重量ＷＴ、ＷＲ、ＷＬ：２１ｔｏｎ
上下段コイル接触角θＲ、θＬ：３５°
コイル間の静摩擦係数μ１：０．８
コイルとスキッドの間の静摩擦係数μ２：０．２
【００３５】
本条件のもとで解析した結果を図２に示す。上段コイルＴを安定して積載するためには、下段コイルＲに働く３つのモーメント力μ１Ｆ１Ｒ、μ２Ｆ２Ｒ、μ２Ｆ３Ｒがつり合い、その和が０（ゼロ）になる必要がある。図２に示すモーメント力の和はスキッド角が２３°のときにゼロになる。すなわち、スキッド角φＲを２３°とすることで安定したコイル多段積みが可能となる。
【００３６】
（ケース２）
コイル外径：２３００ｍｍ
コイル内径：６１０ｍｍ
コイル巾：２０００ｍｍ
コイル重量ＷＴ、ＷＲ、ＷＬ：２１ｔｏｎ
上下段コイル接触角θＲ、θＬ：３５°
コイル間の静摩擦係数μ１：０．２  
コイルとスキッドの間の静摩擦係数μ２：０．２
【００３７】
本条件で解析した結果を図３に示す。本ケースの場合、ケース１と同様にコイルＲに働くモーメント力の和がゼロとなる、つまり安定した２段積みが可能なスキッド角が存在しない。この場合、無理に積載を行うと下段の２つのコイルが離れるように転がり、荷崩れを起こすと予測される。
【００３８】
一方、特開平１１−０５８００１号公報にある方法では、単にコイルに働く抗力がゼロ以上座屈応力以下となることを判定基準としているため、ケース２のような場合でも安定な積載が可能であると予測してしまう。
【００３９】
（ケース３）
コイル外径：２３００ｍｍ
コイル内径：６１０ｍｍ
コイル巾：２０００ｍｍ
コイル重量ＷＴ、ＷＲ、ＷＬ：２１ｔｏｎ
上下段コイル接触角θＲ、θＬ：４０°
コイル間の静摩擦係数μ１：０．８
コイルとスキッドの間の静摩擦係数μ２：０．２
【００４０】
上述のケース１に対し、上下段コイル接触角θＲ、θＬを４０°にしたケース３を想定する。解析した結果を図４に示す。コイル２段積みが安定化するモーメント力の和がゼロとなるスキッド角は２２°であり、ケース１と殆ど同じ値である。下段の２つのコイルＲとコイルＬの重心間距離に換算すると２６４０ｍｍから２９５０ｍｍに大きく広がるため荷崩れが発生し易くなる方向ではあるが、本発明評価によるとコイル２段積みは安定と判定する。その理由は上下段コイル間の摩擦係数が大きいために下段２コイルを３コイル体系の内側に回す力が大きく、それにより上段コイルが直下に滑り落ちることを防いでいるからである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、コイルの多段積みを行う場合の安全性を的確に判断でき、また必要なスキッド角を有するスキッドを設置することが可能となり安定した操業を行うことが可能となり産業上顕著な効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００４２】
１  上段に積載するコイルＴ
２  下段右側のコイルＲ
３  下段左側のコイルＬ
４  スキッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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