(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル材を掴む掴み装置の巻下げをクリープ速度まで減速させ、その後、前記コイル材が載置面に着地して前記掴み装置の爪が前記コイル材から外れるまで一定のクリープ速度で前記掴み装置を巻き下げるクレーンの制御方法において、
前記コイル材の重量に応じて、前記掴み装置を前記一定のクリープ速度で巻き下げるクリープ距離を変化させるクレーンの制御方法。
【請求項２】
前記コイル材が予め設定された減速開始高さ通過後に前記掴み装置の巻下げを所定の減速度で減速させ、
前記コイル材の重量に応じて、前記クリープ距離が変化するように、前記減速開始高さを変化させることを特徴とする請求項１に記載のクレーンの制御方法。
【請求項３】
前記クリープ距離には、クリープ開始時における前記コイル材の下端から前記載置面までの衝撃緩和距離が含まれ、
前記コイル材の重量に応じて、前記衝撃緩和距離を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載のクレーンの制御方法。
【請求項４】
前記クリープ距離には、前記コイル材の重量に応じて変化するワイヤの縮み量が含まれることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のクレーンの制御方法。
【請求項５】
前記クリープ距離には、前記コイル材の重量に応じて変化する前記載置面としての台車の沈込み量が含まれることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のクレーンの制御方法。
【請求項６】
前記コイル材が重い場合、前記クリープ距離が長く、
前記コイル材が軽い場合、前記クリープ距離が短いことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のクレーンの制御方法。
【請求項７】
前記クリープ距離は、前記コイル材の重量に比例することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のクレーンの制御方法。
【請求項８】
コイル材を掴む掴み装置の高さを検出するセンサと、
前記掴み装置の巻下げをクリープ速度まで減速させ、その後、前記コイル材が載置面に着地して前記掴み装置の爪が前記コイル材から外れるまで一定のクリープ速度で前記掴み装置を巻き下げるように、指令を生成する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記コイル材の重量に応じて、前記掴み装置を前記一定のクリープ速度で巻き下げるクリープ距離を変化させるクレーンの制御装置。
【請求項９】
前記センサは、前記掴み装置を巻き下げ及び巻き上げる巻取り機の回転位置を検出するエンコーダであることを特徴とする請求項８に記載のクレーンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル材を掴む掴み装置を巻き下げ、コイル材を載置面に着地させるためのクレーンの制御方法及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、クレーンを使用して運搬される。クレーンの運転は、クレーンの走行・横行、コイル材を掴む掴み装置の巻上げ・巻下げ、掴み装置によるコイル材の掴み・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。
【０００３】
ところで、コイル材を載置面に着地させるとき、コイル材を保護、すなわちコイル材が載置面に着地するとき、コイル材に衝撃が発生して疵が付くのを防止するために、掴み装置の巻下げをクリープ速度まで減速させる。その後、コイル材が載置面に着地して掴み装置の爪がコイル材から外れたら、掴み装置をコイル材から放し（すなわち掴み装置のアームを開き）、掴み装置を巻き上げる。コイル材をクリープ速度まで減速させるクレーンの制御方法は、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−７６８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、クリープ速度は低速に設定されるので、クリープ距離が長ければ、サイクルタイムが増大し、荷役効率が悪化するという課題がある。逆にこのクリープ距離が短ければコイル材の保護が十分でないという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、コイル材の保護を確保した上で、クリープ距離を最小限にすることができるクレーンの制御方法及び制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、コイル材の保護と着地クリープ距離の最小化との両立を如何にして図るか研究、実験を重ねた。その結果、最小化した着地クリープ距離がコイルの重量に応じて変化することを知見した。
【０００８】
本発明は上記知見に基づくものであり、本発明の一態様は、コイル材を掴む掴み装置の巻下げをクリープ速度まで減速させ、その後、前記コイル材が載置面に着地して前記掴み装置の爪が前記コイル材から外れるまで一定のクリープ速度で前記掴み装置を巻き下げるクレーンの制御方法において、前記コイル材の重量に応じて、前記掴み装置を前記一定のクリープ速度で巻き下げるクリープ距離を変化させるクレーンの制御方法である。
【０００９】
本発明の他の態様は、コイル材を掴む掴み装置の高さを検出するセンサと、前記掴み装置の巻下げをクリープ速度まで減速させ、その後、前記コイル材が載置面に着地して前記掴み装置の爪が前記コイル材から外れるまで一定のクリープ速度で前記掴み装置を巻き下げるように、指令を生成する制御部と、を備え、前記制御部は、前記コイル材の重量に応じて、前記掴み装置を前記一定のクリープ速度で巻き下げるクリープ距離を変化させるクレーンの制御装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コイル材の重量に応じてクリープ距離を変化させるので、コイル材の保護に必要なクリープ距離を確保した上で、クリープ距離を最小限にすることができる。したがって、サイクルタイムを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】クレーンの概略図である。
【図２】クレーンのトロリに吊り下げられる掴み装置の概略図である。
【図３】掴み装置の詳細図である。
【図４】本発明の一実施形態のクレーンの制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図５】掴み装置の速度指令を示すタイムチャートである。
【図６】ワイヤの伸びΔＨ２´を説明する図である（図６（ａ）は、エンコーダによって検出されたコイル材の高さを示し、図６（ｂ）は、ワイヤの伸びを考慮したコイル材の実際の高さを示す）。
【図７】台車の沈込み量ΔＨ３を説明する図である（図７（ａ）は、コイル材の載置後の台車高さを示し、図７（ｂ）は、コイル材の載置前の台車高さを示す）。
【図８】実験により求めたΔＨ１〜ΔＨ４の値を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態のクレーンの制御方法及び制御装置を詳細に説明する。ただし、本発明のクレーンの制御方法及び制御装置は、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。
【００１３】
図１は、クレーンの概略図を示す。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を介して掴み装置５が吊り下げられる。
【００１４】
図２は、トロリ７に吊り下げられる掴み装置５を示す。トロリ７には、ワイヤ４が巻かれる回転ドラムを有する巻取り機８が設置される。巻取り機８は、モータによって回転ドラムを正転、逆転させることで、掴み装置５を巻き上げ、巻き下げる。回転ドラムの回転位置、回転速度は、エンコーダによって検出される。
【００１５】
図３は、掴み装置５の詳細図を示す。掴み装置５は、開閉可能なアーム１１ａ，１１ｂと、アーム１１ａ，１１ｂの先端に設けられる爪１２ａ，１２ｂと、を備える。アーム１１ａ，１１ｂを閉じれば、爪１２ａ，１２ｂでコイル材３の内径を掴むことができる。アーム１１ａ，１１ｂを開けば、コイル材３を放すことができる。爪１２ａ，１２ｂには、在荷センサが設けられる。掴み装置５を巻き下げるとき、掴み装置５の爪１２ａ，１２ｂがコイル材３から外れるまで、すなわち、在荷センサがオフになった後、爪動作に必要なクリアランスを確保するまで、掴み装置５を巻き下げる。
【００１６】
図４は、本発明の一実施形態のクレーンの制御装置の全体構成を示すブロック図である。図４において、符号８ａは巻取り機８のモータである。ドライバ１３は、インバータを備え、モータ８ａを制御するのに適した形態をした電力をモータ８ａに供給する。ドライバ１３には、制御部としてのＰＬＣ１４（プログラマブル・ロジック・コントローラ）が通信可能に接続される。ＰＬＣ１４は、掴み装置５の速度指令を生成し、巻取り機８の速度指令に変換し、ドライバ１３に速度指令を出力する。巻取り機８の速度は、エンコーダ１５によって検出され、この速度情報はドライバ１３へフィードバックされる。ドライバ１３は、エンコーダ１５が検出した巻取り機８の速度が速度指令に一致するように、巻取り機８の速度をフィードバック制御する。ＰＬＣ１４には、在荷センサ１６のオンオフ信号も入力される。
【００１７】
図５は、ＰＬＣ１４が生成する掴み装置５の速度指令を示す。図５の下段は掴み装置５の速度指令を示し、図５の上段は掴み装置５の高さを示す。図中実線が重いコイル材３の場合であり、図中二点鎖線が軽いコイル材３の場合である。
【００１８】
重いコイル材３の場合の速度指令は以下のとおりである。まず、ＰＬＣ１４は掴み装置５の巻下げの速度を一定の初期速度ｖ０に設定する。これにより、掴み装置５の高さは、ｈ０から徐々に低くなる。掴み装置５の高さは、エンコーダ１５によって検出される。
【００１９】
コイル材３が予め設定された減速開始高さｈ１に到達したら、ＰＬＣ１４は掴み装置５の速度をｖ０から所定の減速度で減速させる。ＰＬＣ１４は、コイル材３の外径、内径情報を用いて、掴み装置５の高さからコイル材３の高さを算出する。ＰＬＣ１４は、クリープ距離、減速度から逆算して減速開始高さｈ１を求める。
【００２０】
掴み装置５の速度がクリープ速度ｖｃまで減速したら、ＰＬＣ１４は、掴み装置５の速度を一定のクリープ速度ｖｃに設定する。コイル材３が着地し、在荷センサ１６がオフになった後、爪動作に必要なクリアランスが確保されるまで、掴み装置５は一対のクリープ速度ｖｃで巻き下げられる。
【００２１】
コイル材３が軽い場合も、まず掴み装置５を一定の初期速度ｖ０´で巻き下げ、コイル材３が予め設定された減速開始高さｈ１´に到達したら、所定の減速度でクリープ速度ｖｃまで減速させる。コイル材３が着地し、爪動作に必要なクリアランスが確保されるまで、掴み装置５は一対のクリープ速度ｖｃで巻き下げられる。なお、コイル材３が軽い場合、掴み装置５の初期速度ｖ０´は重い場合の初期速度ｖ０よりも大きく、減速開始高さｈ１´は重い場合のｈ１よりも高い。コイル材３が軽い場合のクリープ速度ｖｃは、重い場合のクリープ速度ｖｃに等しい。
【００２２】
図２に示す掴み装置５のクリープ開始高さから図３に示す掴み装置５のクリープ終了高さまでがクリープ距離である。本実施形態においては、コイル材３の保護を確保した上でクリープ距離を最小限にするために、クリープ距離をコイル材３の重量に応じて変化させる。以下にクリープ距離を詳細に説明する。
【００２３】
クリープ距離は、衝撃緩和距離ΔＨ１、ワイヤ４の縮み量ΔＨ２、台車の沈込み量ΔＨ３、爪動作に必要なクリアランス量ΔＨ４に細分化され、クリープ距離＝ΔＨ１＋ΔＨ２＋ΔＨ３＋ΔＨ４と表すことができる。
【００２４】
図２に示すように、ΔＨ１は、衝撃緩和距離であり、クリープ開始時のコイル材３の下端から載置面までの距離である。
【００２５】
図６（ａ）は、エンコーダ１５によって検出されたコイル材３の高さを示し、図６（ｂ）は、ワイヤ４の伸びを考慮したコイル材３の実際の高さを示す。図６（ａ）に示すように、エンコーダ１５によって検出されたコイル材３の高さは、ワイヤ４の伸びを考慮していないので、ワイヤ４の伸びΔＨ２´だけ実際の高さよりも高い位置を表す。このため、ワイヤ４の伸びΔＨ２´だけ減速開始高さを先行し、ΔＨ１を確保する必要がある。ワイヤ４の伸びΔＨ２´は、コイル材３の重量に比例する。
【００２６】
実際には、ΔＨ１は、ワイヤ４の伸びΔＨ２´を考慮して、ワイヤ４の伸びΔＨ２´の約３倍に設定される（実施例参照）。
【００２７】
ΔＨ２は、ワイヤ４の縮み量である。ΔＨ２は、ワイヤ４の伸び量ΔＨ２´に等しい。コイル材３が台車９に着地し、在荷センサ１６がオフになるまでに一旦伸びたワイヤ４が縮む。このため、クリープ距離にワイヤ４の縮み量ΔＨ２を加算する必要がある。ΔＨ２は、コイル材３の重量に比例する。
【００２８】
図７に示すように、ΔＨ３は、台車の沈込み量である。図７（ａ）は、コイル材３の載置後の台車高さを示し、図７（ｂ）は、コイル材３の載置前の台車高さを示す。台車９上にコイル材３を載せると、コイル材３の重量により台車９のサスペンションが沈む。このため、クリープ距離に台車９の沈込み量ΔＨ３を加算する必要がある。ΔＨ３は、コイル材３の重量に比例する。
【００２９】
ΔＨ２＋ΔＨ３は、コイル材３が着地後、在荷センサ１６がオフになるまでの掴み装置５の巻き下げ距離である。
【００３０】
図３に示すように、ΔＨ４は、爪動作に必要なクリアランス量である。ΔＨ４は、爪１２ａ，１２ｂの構造、形状によって例えば１０〜２０ｍｍに設定される。ΔＨ４は、コイル材３の重量に因らず一定である。
【００３１】
ΔＨ１、ΔＨ２、ΔＨ３をコイル材３の重量に応じて変化させれば、クリープ距離を最小限にすることができる。
【実施例】
【００３２】
図８に示すように、実験により、コイル材が８ｔの場合と３．２ｔの場合とでクリープ距離の最小値を求めた。
【００３３】
まず、衝撃緩和距離ΔＨ１を数ｍｍ単位で変化させ、コイル材３に衝撃が発生しない最小のΔＨ１を求めた。コイル材３が８ｔの場合の最小のΔＨ１は１５ｍｍであり、コイル材３が３．２ｔの場合の最小のΔＨ１は６ｍｍであり、最小のΔＨ１がコイル材３の重量に応じて変化した。ΔＨ１はそれぞれの場合のワイヤ４の伸び量（図８のワイヤ４の縮み量と同一）の５ｍｍ、２ｍｍの約３倍であった。
【００３４】
次に、コイル材３が着地後、在荷センサ１６がオフになるまでのワイヤ４の縮み量ΔＨ２、台車９の沈込み量ΔＨ３を求めた。ΔＨ２は、ワイヤ４の物性値から計算で算出した。ΔＨ２は、コイル材３が８ｔの場合、５ｍｍであり、コイル材３が３．２ｔの場合２ｍｍであった。
【００３５】
ΔＨ３は、台車９にコイル材３を載せたときの台車９の沈込み量の実測値から求めた。ΔＨ３は、コイル材３が８ｔの場合、１０ｍｍであり、コイル材３が３．２ｔの場合４ｍｍであった。ΔＨ２、ΔＨ３はいずれもコイル材３の重量に比例した。
【００３６】
次に、爪動作に必要なクリアランス量ΔＨ４を求めた。爪を抜くために必要なクリアランス量は５ｍｍであった。コイル材３の重量によって下方に押されていた爪（図中実線で示す）が図中二点鎖線で示す位置に戻るときの爪のストロークが８ｍｍであった。ΔＨ４は、５＋８＝１３ｍｍであった。このΔＨ４は、コイル材３の重量に因らず一定である。
【００３７】
以上のとおり、コイル材３が８ｔの場合、コイル材３の保護に必要なクリープ距離の最小値は、ΔＨ１＋ΔＨ２＋ΔＨ３＋ΔＨ４＝１５＋５＋１０＋１３＝４３ｍｍであった。コイル材３が３．２ｔの場合、Ｈ１＋ΔＨ２＋ΔＨ３＋ΔＨ４＝６＋２＋４＋１３＝２５ｍｍであった。コイル材３の重量をＷとすると、クリープ距離の最小値Ｌは、Ｗの一次式、すなわちＬ（ｍｍ）＝１３＋３．７５Ｗと一般化できた。
【００３８】
コイル材３が８ｔの場合、クリープ距離が４３ｍｍになるように、減速開始高さを設定したところ、コイル材３に衝撃が発生することなく、コイル材３を保護できた。コイル材３が３．２ｔの場合、クリープ距離が２５ｍｍになるように減速開始高さを設定したところ、コイル材３に衝撃が発生することなく、コイル材３を保護できた。クリープ距離は最小限の大きさなので、サイクルタイムが減少した。
【００３９】
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。
【００４０】
例えば、上記実施形態では、コイル材を台車に着地させているが、コイル材を床面に置かれた架台に着地させることもできる。この場合、クリープ距離から台車の沈込み量を減ずればよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…クレーン
３…コイル材
４…ワイヤ
５…掴み装置
８…巻取り機
９…台車（載置面）
１１ａ，１１ｂ…アーム
１２ａ，１２ｂ…爪
１５…エンコーダ（掴み装置の高さを検出するセンサ）
１３…ドライバ
１４…ＰＬＣ（制御部）
１６…在荷センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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