(57)【要約】【課題】  大樋カバーが巻き上げ停止位置あるいは、巻き下げ停止位置にあることを安定して検出できる機構を備えたカバークレーンを提供する。【解決手段】  高炉の溶銑樋用大樋カバー（１５）を吊り下げて、溶銑樋上部の設置位置と溶銑樋外部の退避位置との上方を旋回する主フレーム（１１）と、主フレームの一端に懸吊された大樋カバーを昇降する昇降手段（１２）と、昇降手段に駆動力である加圧気体を供給する駆動力供給手段（３）と、駆動力供給手段に設けられ加圧気体の圧力を検出する圧力検出手段（２２）と、昇降手段の動作を制御する制御手段（３）とを備え、制御手段は、圧力検出手段の検出圧力に基づいて昇降手段の昇降動作の終了を判断するカバークレーンである。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の溶銑樋用大樋カバーを吊り下げて、前記溶銑樋上部の設置位置と前記溶銑樋外部の退避位置との上方を旋回する主フレームと、
前記主フレームの一端に懸吊された前記大樋カバーを昇降する昇降手段と、
前記昇降手段に駆動力である加圧気体を供給する駆動力供給手段と、
前記駆動力供給手段に設けられ前記加圧気体の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記昇降手段の動作を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて前記昇降手段の昇降動作の終了を判断することを特徴とするカバークレーン。
【請求項２】
前記圧力検出手段は、前記主フレームの旋回軸を支持する部材の近傍に配設されることを特徴とする請求項１に記載のカバークレーン。
【請求項３】
前記制御手段は、前記大樋カバーの昇降中における気体圧力と初期圧力との差が第１の所定値以上であり、前記大樋カバーの昇降中における気体圧力の上昇変化率が第２の所定値以上である場合に、前記昇降手段の昇降動作の終了を判断することを特徴とする請求項１または２に記載のカバークレーン。
【請求項４】
前記制御手段は、前記大樋カバーの昇降中における気体圧力が所定圧力以上になったときから所定時間経過したときは、前記昇降手段の昇降動作の終了を判断することを特徴とする請求項１または２に記載のカバークレーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉において出銑樋上に大樋カバーを着脱するためのカバークレーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉から取り出される溶銑が飛散することを防止するため、出銑口とその近傍の溶銑樋を覆うための大樋カバーが従来から使用されている。一方、出銑口の開孔・閉塞作業はオープナー、マッドガン等の、いわゆる出銑機械を用いて行われる。そのため、これらの作業時には、カバークレーンと呼ばれるクレーンを用いて大樋カバーを一時的に取り外し、作業終了後に再度大樋カバーを取り付ける作業が必要となる。
【０００３】
カバークレーン７０は、図１０に示すように、主ビーム７１に設けられた昇降機構７２により大樋カバー７３の巻き上げ及び巻き下げを行うとともに、さらに主ビーム７１を旋回する機構を備えている。
【０００４】
この大樋カバーの着脱作業を安全にかつ効率的に実施するため、１点吊りクレーンとそのクレーンの動きに追随する機構を備えた大樋カバー着脱装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−６０５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、出銑口付近での作業が安全に行われるよう、近年出銑機械の自動化、遠隔化が進められている。例えば、オペレータが鋳床にて出銑機械の動きを見ながらテレコンを用いて操作して、開孔・閉塞作業を行っているが、更にこれらの出銑機械の自動化をすすめるためには、カバークレーンの自動化が不可欠である。
【０００６】
ところで、カバークレーンを自動化するためには、大樋カバーが巻き上げ停止、巻き下げ停止位置にあることを検出することが必要であるが、大樋カバーを懸吊し駆動する機構が出銑口上の高温環境（１０００℃以上）にあるため、例えば焼損の可能性の高い電気的なリミットスイッチなどを設置することは困難である。
【０００７】
従って、特許文献１に記載された技術を適用しても、上述のカバークレーンの自動化に係る課題を解決することはできない。また特許文献１には、この課題を解決するための技術を示唆する記載はされていない。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、大樋カバーが巻き上げ停止位置あるいは、巻き下げ停止位置にあることを安定して検出できる機構を備えたカバークレーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するための本発明に係る請求項１に記載のカバークレーンは、高炉の溶銑樋用大樋カバーを吊り下げて、前記溶銑樋上部の設置位置と前記溶銑樋外部の退避位置との上方を旋回する主フレームと、前記主フレームの一端に懸吊された前記大樋カバーを昇降する昇降手段と、前記昇降手段に駆動力である加圧気体を供給する駆動力供給手段と、前記駆動力供給手段に設けられ前記加圧気体の圧力を検出する圧力検出手段と、前記昇降手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて前記昇降手段の昇降動作の終了を判断する。
【００１０】
また本発明に係る請求項２に記載のカバークレーンは、上記記載の発明であるカバークレーンにおいて、前記圧力検出手段は、前記主フレームの旋回軸を支持する部材の近傍に配設される。
【００１１】
また本発明に係る請求項３に記載のカバークレーンは、上記記載の発明であるカバークレーンにおいて、前記制御手段は、前記大樋カバーの昇降中における気体圧力と初期圧力との差が第１の所定値以上であり、前記大樋カバーの昇降中における気体圧力の上昇変化率が第２の所定値以上である場合に、前記昇降手段の昇降動作の終了を判断する。
【００１２】
また本発明に係る請求項４に記載のカバークレーンは、上記記載の発明であるカバークレーンにおいて、前記制御手段は、前記大樋カバーの昇降中における気体圧力が所定圧力以上になったときから所定時間経過したときは、前記昇降手段の昇降動作の終了を判断する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のカバークレーンによれば、大樋カバーが巻き上げ停止位置あるいは、巻き下げ停止位置にあることを安定して検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る第１の実施の形態のカバークレーンが適用される閉塞作業の自動化システムの構成を示す図である。
【００１５】
本自動化システムは、カバークレーン１、出銑口にマッドを充填するためのマッドガン２、これらの出銑機械を制御する制御盤３、閉塞作業の状況を表示するための表示器４及びテレコン制御盤５で構成されている。
【００１６】
そして、制御盤３には、カバークレーン１を含む出銑機械を駆動するための空圧回路（不図示）、これら出銑機械の動作を制御する制御装置（不図示）が設けられている。
【００１７】
鋳床上のオペレータ６はテレコンを用いて出銑機械に動作を指令する。テレコン制御盤５は、この動作命令を受信するとともに、その命令を制御盤３に受け渡す。制御盤３はこの命令に基づいて、カバークレーン１とマッドガン２との間で信号の授受を行い、互いが協働して一連の動作を行うように制御する。
【００１８】
図２は、本発明に係る第１の実施の形態のカバークレーン１の構成を示す図である。
【００１９】
カバークレーン１の主ビーム１１の先端部には、昇降ユニット１２が設けられている。この昇降ユニット１２内に設けられた昇降用エアモータ１４（不図示）が、後述する空圧回路によって、チエーン１３を介して大樋カバー１５を巻き上げ、巻き下げる。また、主ビーム１１は、後端部に設けられた旋回用エアモータ１６によって、回転軸１７を中心として大樋カバー１５を懸吊したまま回動することができる。
【００２０】
そして、このカバークレーン１の巻き上げ、巻き下げ、回動の各動作は、出銑口から離れた場所に設置された制御盤３が制御している。なお、この制御盤３は、出銑口からの熱の影響を受けない場所に設置すれば良く、例えば主フレーム１１の回転軸１７の近傍に設置しても良い。主フレーム１１には、昇降用エアモータ１４を駆動するための空気配管１９が配設されている。
【００２１】
図３は、カバークレーン１の昇降動作を制御する空圧回路を示す図である。この空圧回路は熱の影響を受けないよう上述のように制御盤３内に設けられている。
【００２２】
不図示の空気源から取り込まれた加圧空気は、圧力ゲージ２１を介して、三方弁２１によって切り換えられた流路を流れる。そして、圧力検出器２２ａ（２２ｂ）で圧力が測定された後、空気配管１９を流路として主ブーム１１を経由して昇降ユニット１２に送られる。この検出した圧力は不図示の制御装置に送られる。
【００２３】
昇降ユニット１２内では、加圧空気は、流量調整弁２３ａ（２３ｂ）によって流量が制御された後、昇降用エアモータ１４を回転させる。この昇降用エアモータ１４の回転により、チエーン１３に懸吊された大樋カバー１５は巻き上げあるいは巻き下げられる。そして、巻き上げ（巻き下げ）端に到着したことを、過巻リミット２４ａ（２４ｂ）が検知すると遮断バルブ２５ａ（２５ｂ）が動作してその位置で昇降用エアモータ１４の回転を停止させる。
【００２４】
なお、過巻リミット２４ａ（２４ｂ）、遮断バルブ２５ａ（２５ｂ）を用いずとも、大樋カバーが巻き端に達した場合には、昇降用エアモータ１４はそれ以上回転できないため、機械的に停止することになる。
【００２５】
オペレータ６は、従来は昇降動作を開始した後、大樋カバー１５が巻き上げ端に達して昇降用エアモータ１４の回転が停止したことを目視により確認して、次の出銑機械の動作をテレコンを用いて操作していたのである。なお、昇降用エアモータ１４を回転させた加圧空気は、別の流路を上述と逆の経路で流れ、排気口より排気される。
【００２６】
続いて、本発明に係る昇降動作終了タイミングを判断する方法について説明する。発明者らは、上述の動作を、出銑口上の高温環境（１０００℃以上）の影響を受けずに検出する方法について鋭意検討を重ねた。そして、出銑口から離れた位置に設置されている制御盤３内の昇降用エアモータ１４を駆動するための空圧回路に着目した。
【００２７】
図４は、昇降動作終了タイミング判断方法を説明する図である。図４の縦軸は、図３に示す圧力検出器２２ａ（２２ｂ）での測定圧力値を示し、横軸は、左から右に時間経過を示している。
【００２８】
巻き上げ開始指令が入力されたとき（時刻＝ｔ１）は、三方弁２１が切り換えられて巻き上げ用の空気配管に加圧空気が流れ込む。しかし、当初は昇降用エアモータ１４は回転していないため、空気圧は、元圧近くの値にまで上昇を始める（時刻＝ｔ２）。昇降用エアモータ１４が回転を始めると、それによって空気が流れるため、圧力はやや低下し、それ以降巻き上げ中はそのやや低下した圧力を維持する。そして、チエーン１３が上端まで巻き上げられる（時刻＝ｔ３）と、遮断バルブ２５ａ（２５ｂ）が動作してその位置で昇降用エアモータ１４の回転を停止させる。この結果、空気の流れは停止して圧力は再び元圧まで上昇する。
【００２９】
上述のように、空気圧力は昇降用エアモータ１４の駆動開始時と駆動終了時に上昇する。従って、この圧力変化を検出すれば、駆動終了を判別することができる。
【００３０】
なお、上述の巻き上げ動作の説明は、同様に巻き下げ動作においても成立する。即ち、巻き下げ用の空気配管に設けた圧力値を用いれば、巻き下げ動作においても同様に観測することができる。
【００３１】
図５は、制御盤面上における、昇降モードを選択するための操作ボタンの配置を示す図である。
【００３２】
昇降モードとは、カバークレーンの巻き上げ終了、巻き下げ終了を自動で検知するモードであり、上述の空気圧力を利用する「空気圧モード」、後述するタイマーを用いて判断する「タイマーモード」が設けられている。
【００３３】
モード選択ボタン３０の上下方向を操作すると、その操作に対応して昇降モードが選択される。そして、「空気圧モード」が選択されたときは空気圧表示ボタン３１が点灯し、「タイマーモード」が選択されたときはタイマー表示ボタン３２が点灯する。なお、「切り」を選択したときは、自動で巻き上げ終了、巻き下げ終了の判断は行われない。従って、オペレータが手動で動作終了を入力することが必要となる。
【００３４】
図６は、巻き上げ終了の判断ロジックを説明する図である。図７のタイムチャートと共に参照しつつ判断ロジックを説明する。
【００３５】
空気圧モードでは、次の４つの条件が成立したときに巻き上げ終了と判断する。第１の条件は、図５に示す操作により、空気圧モードが選択されていることである。第２の条件は、巻き上げ開始指令が入力され所定時間以上経過していること、即ち、図７において時刻ｔ１から所定時間（＝ＴＭ１）が経過し昇降動作が進行している状態にあることである。第３の条件は、巻き上げ中における空気圧力と初期圧力との差ΔＰが所定値よりも大きいことである。即ち、図７において昇降用エアモータ１４が駆動を終了している時刻ｔ４以降の状態である。第４の条件は、巻き上げ中の空気圧力上昇変化率が所定値よりも大きいことである。即ち、巻き上げ終了時における時刻ｔ３〜ｔ４の圧力上昇パターンを備えていることを要件としたものである。この圧力上昇変化率は図７において、ΔＳ／Δｔで表わされる。
【００３６】
タイマーモードでは、次の３つの条件が成立したときに巻き上げ終了と判断する。第１の条件は、図５に示す操作により、タイマーモードが選択されていることである。第２の条件は、巻き上げ開始指令が入力されていること、即ち、図４において時刻ｔ１を経過していることである。第３の条件は、巻き上げ中における空気圧力Ｐが所定圧力以上になったときから所定時間（＝ＴＭ２）以上経過していることである。即ち、巻き上げ開始時から所定時間（＝ＴＭ２）経過したときには、巻き上げ終了状態になっていると判断するものである。
【００３７】
なお、巻き下げ終了の判断ロジックも上述のロジックと同様に構成することができる。
【００３８】
図８は、カバークレーン１が自動で大樋カバー１５を溶銑樋に装着する場合の動作を示すフロー図である。
【００３９】
ステップＳ０１において、大樋カバー１５の巻き上げ指令が入力されたときは、制御盤３は、カバークレーン１の昇降用エアモータ１４を駆動して巻き上げ動作を開始する。そして、ステップＳ０２において、図６に示すロジックにより、巻き上げ終了を検知したときは、ステップＳ０３において、制御盤３は、カバークレーン１の旋回用エアモータ１６を駆動して主ビーム１１の旋回動作を開始する。
【００４０】
ステップＳ０４において、不図示の検知リミットにより主ビーム１１の旋回完了を検知したときは、ステップＳ０５において、制御盤３は、カバークレーン１の昇降用エアモータ１４を駆動して巻き下げ動作を開始する。そして、ステップＳ０６において、図６に示すロジックと同様のロジックにより、巻き下げ終了を検知して一連の自動装着動作を終了する。
【００４１】
図９は、カバークレーン１がマッドガン２と連動して自動で大樋カバー１５を着脱する場合の動作を示すフロー図である。
【００４２】
ステップＳ１０において、マッドガン２を動作させるときは、制御盤３は、マッドガン２の油圧ポンプの運転を開始する。そして、ステップＳ１１で油圧ポンプの運転が定常状態になったときは、ステップＳ１２において、カバークレーン１の昇降用エアモータ１４を駆動して巻き上げ動作を開始する。そして、ステップＳ１３において、図６に示すロジックにより、巻き上げ終了を検知したときは、ステップＳ１４において、制御盤３は、マッドガン２による出銑口の閉塞作業を開始する。
【００４３】
出銑口の閉塞が終了したときは、制御盤３は、ステップＳ１７において、マッドガン２の自動抜き動作を開始する。そして、マッドガン２を出銑口から抜き出した後、マッドガン２を逆旋回して待機位置まで移動する。ステップＳ１８において、マッドガン２が逆旋回完了したときは、ステップＳ２０において、制御盤３は、マッドガン２の油圧ポンプの運転を停止する。
【００４４】
続いて、ステップＳ２１において、制御盤３は、カバークレーン１の旋回用エアモータ１６を駆動して主ビーム１１の旋回動作を開始する。ステップＳ２２において、不図示の検知リミットにより主ビーム１１の旋回完了を検知したときは、ステップＳ２３において、制御盤３は、カバークレーン１の昇降用エアモータ１４を駆動して巻き下げ動作を開始する。そして、ステップＳ２４において、図６に示すロジックと同様のロジックにより、巻き下げ終了を検知して一連の連動した自動着脱動作を終了する。
【００４５】
以上説明した実施の形態によれば、カバークレーン１の巻き上げ終了、巻き下げ終了を自動で検出することが可能となったため、カバークレーン１単独での自動運転とともに他の出銑機械と連動して自動で運転することが可能となった。
【００４６】
なお、上述の実施の形態では、空圧回路と制御装置は制御盤内に格納されていたが、この例に限定されず、それぞれ別体とし、適宜の場所に配置するようにしても良い。
【００４７】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る実施の形態のカバークレーンが適用される閉塞作業の自動化システムの構成を示す図。
【図２】本発明に係る実施の形態のカバークレーンの構成を示す図。
【図３】カバークレーンの昇降動作を制御する空圧回路を示す図。
【図４】昇降動作終了タイミング判断方法を説明する図。
【図５】操作ボタンの配置を示す図。
【図６】巻き上げ終了の判断ロジックを説明する図。
【図７】巻き上げ終了の判断ロジックを説明するタイムチャート。
【図８】カバークレーンの自動装着動作を示すフロー図。
【図９】カバークレーンとマッドガンとの連動動作を示すフロー図。
【図１０】従来のカバークレーンの構成を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１…カバークレーン、２…マッドガン、３…制御盤、５…テレコン制御盤、１１…主フレーム、１２…昇降ユニット、１４…昇降用エアーモータ、１５…大樋カバー、１７…中心軸、１９…空気配管、２２…圧力検出器、２４…過巻きリミット、２５…遮断弁、３０…モード選択ボタン。
【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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【図９】
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【図１０】
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