JPH06336340A - リクレーマの積山検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】リクレーマにおいて、旋回反転機能と段替機能
の自動化を兼用する距離センサを配置する。 【構成】ブーム３３の先端左右に、指向方向が水平面に
対して一定の傾斜角αとなるようにバランスウェイト３
を取付けた超音波センサ２をチェーン４で吊下げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リクレーマの積山検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼業、火力発電所、鉱山等では、原料
ヤードの軌条上を走行し、鉱石、雑原料、原料炭などを
ハンドリングする機械が縦横に活躍している。このよう
な軌条上を走行する原料ハンドリング装置の種類は、原
料ヤードに原料を堆積させるスタッカと、原料ヤードか
らそこに堆積した原料を切り出すリクレーマに大別する
ことができる。従来より、その作業態様や、機能の面で
比較的自動化し易いスタッカは遠隔自動化が推進されて
いる。

【０００３】しかし、リクレーマは、既に堆積している
原料積山の位置、形状などの情報を把握してそこからの
切り出しを行うものであるため、遠隔自動化が容易でな
い。中でもリクレーマの遠隔自動化機能のうち、旋回反
転機能と段替機能は重要な要素技術であるが、従来自動
化が困難とされていた。この技術を図５に基づき説明す
る。

【０００４】リクレーマは大きくは走行部３１と、その
上部に装着され旋回動作を伴う旋回部３２と、コンベア
を擁するブーム３３と、その先端に設置されて原料積山
１より原料をすくい取るバケットホイール３４とから構
成されている。リクレーマの動作形態は、走行レール３
５上を往復する走行動作と、ブーム３３の旋回動作と、
ブーム３３の俯仰動作との３つの組合わせによって、ヤ
ードに堆積している原料を切り出す作用を実行してい
く。この原料切り出し作業は、図５に示すように、原料
積山１に段々畑状にベンチ２１、２２、２３を形成しな
がら切り出して行き、各ベンチからの原料の切り出しを
ブーム３３の旋回反転動作と走行部３１の走行突込み動
作の繰り返しによって行う。例えば、ブーム３３が右旋
回をしながら原料積山２３ベンチを切り出していき、原
料積山１の陵線である右端までくると、走行突込み動作
を行い、走行部３１を原料積山ベンチに対して前進さ
せ、バケットホイール３４の原料面の切り込みを行う。
次にブーム３３を左旋回させながら原料積山ベンチを切
り出し、以下この動作を繰り返して行く。１つの原料積
山ベンチ例えばベンチ２３をある程度リクレーミングし
た後は、走行後退と俯仰下げ動作をして下段のベンチ２
２に移り、下段のベンチの原料リクレーミングを行う。

【０００５】リクレーマの旋回反転機能については、平
面的にはリクレーミング作業の進捗に伴って走行位置を
変化させることであり、立面的には俯仰位置の変化によ
って旋回反転位置を時々刻々に的確に制御することであ
る。つまり、旋回反転位置制御は、原料積山の陵線を検
出し、この検出により旋回反転動作を行うことにほかな
らない。これを的確に制御するか否かがリクレーミング
作業の効率を大きく左右する。旋回反転角が実際の陵線
の位置より小さい角度で旋回反転が行われると、原料を
積み残すことになり、逆に旋回反転角が大きい場合はリ
クレーマのブーム３３の先端のバケットホイール３４を
空転させて無駄時間を生じることになる。適切な旋回反
転角で反転する機能を良好に作用させるためには、図５
のＭ、Ｎに示す原料積山１の陵線を的確に探知するセン
シング技術が必要である。

【０００６】一方、段替機能については、原料積山１の
各ベンチの段差を検出するセンシング技術が必要であ
る。右旋回端から段替する場合は図５中のＰ、左旋回端
から段替する場合は図５中のＱの位置の的確な検出技術
が必要である。従来より、この旋回反転機能と段替機能
の自動化については、以下の方法が採用されている。 （１）原料の積山の陵線あるいは原料積山の各ベンチの
段差を超音波センサにより判定する。 （２）原料の積山の陵線をオペレータが適当に判定して
旋回反転角を決定し、これを予めプリセットして、その
旋回角範囲内で反復動作をさせる。また原料積山の各ベ
ンチの段差位置についても、オペレータが適当に予めプ
リセットして段替動作を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の（２）
においては、オペレータの負担が大きい上に設定が不正
確となり、リクレーミング効率の低下を招き、かつバケ
ットホイールが原料積山に衝突するなどの危険性があ
る。従来技術の（１）については、右旋回時の原料の積
山の陵線（図５中のＭ）を検出するための超音波センサ
をブーム３３の先端の右側に取付け、同様に稜線Ｎを検
出するための超音波センサをブーム３３の先端の左側に
取付け、右旋回端で段替する場合の原料積山のベンチの
段差部Ｐを検出するための超音波センサをブーム３３の
先端の左側に取付け、同様に段差部Ｑを検出するための
超音波センサをブーム先端の右側に取付けなければなら
ず、合計４台の超音波センサをもってしなければ旋回反
転機能と段替機能を達成することができないという負担
が伴う。リクレーミングの自動化においてはこの他に、
さまざまな自動化用センサをブーム先端に取付けなけれ
ばならず、スペース的な制約もあり、またバランシング
マシーンであるリクレーマのブーム先端の重量増加は重
量平衡の観点からも好ましくない。

【０００８】また４つの超音波センサは各々、ブーム３
３について固定設定であり、ブーム３３と同一の動きを
する。従って俯仰動作による俯仰角の変化によって、超
音波センサの原料積山に対する指向角が一定でないとい
う欠点があり、原料積山のベンチ毎で検出精度、検出タ
イミングがばらつくことになる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために開発したもので、リクレーマのブームの先
端近傍、左右にそれぞれ距離センサを取付け、該距離セ
ンサは指向方向が鉛直線に対して一定の傾斜角を有し、
ブーム軸方向に対して原料積山の安息角から定まる一定
の偏角を付して吊下したことを特徴とするリクレーマの
積山検出装置である。すなわち、距離センサの指向方向
をブームの俯仰角の変化に拘らず、常に鉛直線に対して
一定の角度、すなわち、水平面に対して一定の角度αを
保って指向させるようにし、またブームが原料の陵線に
到達した時、センサの指向方向が原料積山を外れて地表
を見るようにブームの長手方向に対して左右に偏角θを
もたせた。この偏角θは、原料積山の安息角、ブームの
旋回角によって定めることができる。

【００１０】

【作用】本発明の趣旨はまず、従来の旋回反転位置検出
センサとベンチの段差検出センサとを兼用するように試
みたことである。本発明の第１の特徴は、センサを原料
積山１に対してブームの俯仰角の変化に拘らず常に水平
面に対して一定の角度で指向させるようにしたことであ
る。従来のセンサはブーム３３に固定されていた。すな
わち、旋回反転位置検出センサはブーム３３の長手方向
と一致させており、ベンチの段差検出についてはブーム
３３の長手方向と直角な方向に固定されており、指向方
向は完全にブームに支配されていた。

【００１１】本発明の第２の特徴は、距離センサが原料
積山の有無を判断することと、ブームが原料の陵線に到
達した時、距離センサが原料積山以外の地面を検出する
ようにしたことである。これにより、旋回反転位置検出
とベンチの段差検出との兼用化を可能とした。従来のセ
ンサは、旋回反転位置検出において、原料積山があるか
ないか、即ち原料積山を外れた時は空中を検出するよう
になっていた。

【００１２】

【実施例】図１、図２、図３は本発明の距離センサ、例
えば超音波センサの取付け方向を説明するための説明図
である。図１は原料積山１の断面方向での原料積山１と
ブーム３３との関係を示すもので、旋回反転位置検出の
作動を説明する模式図である。ブーム３３はリクレーマ
の旋回部３２の支点Ａより、原料積山１の１段、２段、
３段の各ベンチ２１、２２、２３に対応して走行位置、
俯仰位置を変えている。

【００１３】さて本発明では、ブーム３３の俯仰角が変
化しても、超音波センサの指向方向が常に地表面に対し
て一定の傾斜角αを保つように超音波センサをブーム３
３の先端に取付けている。αの最適角は２５°〜３０°
である。こうすることにより超音波センサは、１段、２
段、３段の各ベンチ２１、２２、２３において原料面と
バケットホイール３４との関係位置が同じ位置である、
各Ｂ、Ｃ、Ｄ点に指向されている。従って、バケットホ
イール３４のバケットのすくい込みが同一位置で行われ
る。従来の超音波センサはブーム３３の長手方向に固定
取付しているため、ブーム３３の延長線上の原料面を指
向しており、各ベンチ毎に検出位置が異なることにな
る。

【００１４】図２は原料積山１の断面方向における原料
積山１とブーム３３との関係を示す説明図で、ベンチ２
１、２２、２３の段差検出の仕組みを説明する図であ
る。段替動作においてはブーム３３の俯仰角をある値に
保ったまま走行動作のみ行って原料積山１に対してブー
ム３３を後退させ、ベンチの段差を検出した後にブーム
３３の俯仰角を変える動作を行う。この動作においても
超音波センサは常に地表面に対して一定の傾斜角度αを
維持しており、３段ベンチ２３から２段ベンチ２２への
ベンチ移行に際してはＥ点、２段ベンチ２２から１段ベ
ンチ２１へのベンチ移行に際してはＦ点をもってベンチ
の段差位置を検出することになる。これはブーム３３の
先端とベンチの段差の限界Ｅ、Ｆとが常に同じ位置関係
で対峙した状態で検出することになり、自動化にとって
は極めて重要なことである。

【００１５】従来の超音波センサはブーム３３の長手方
向と直角に指向するように固定取付けられているため、
ブーム３３の直角方向線上で原料面と対峙することにな
り、各ベンチ毎に段差の限界検出位置が異なることにな
る。本発明では、旋回反転位置検出とベンチの段差検出
を１個の超音波センサによって兼用させるために、従来
のブームの長さ方向でもなく、直角方向でもなく、地表
面に対して一定の傾斜角αとなるように指向している。
つまり、従来の２種類の超音波センサの取付方向の中間
を指向している。そこで、本発明では超音波センサの取
付方向を平面方向では図３に示すような方策をとってい
る。図３はブーム３３及びバケットホイール３４を上方
から見た平面図であり、左右の超音波センサ２の平面的
な取付け方向を示すものである。

【００１６】従来の旋回反転位置検出の超音波センサは
ブームの長手方向に向いて取付けられていたので、ブー
ムが旋回反転位置以内にある時は、超音波センサは原料
積山の切り出し面を検出し、ブームが旋回反転位置外な
らば空中を検出するので、明確にその判別ができてい
た。本発明では超音波センサの取付方向がブームの長手
方向に対して下方に向いているため、ブームが旋回反転
位置外となっても原料積山の斜面を検出するため、検出
値の変化を大きくとれない。そこで、本発明では、図３
に示すように、左右の超音波センサ２をブームの長手方
向に対して左右にある角度θだけ振らしている。この角
度θは、ブームが旋回反転位置に到達した時、超音波セ
ンサの指向方向が地表面に到達するようにして、原料積
山の切り出し面を検出する場合の検出値との差が大きく
なるようにする。この角度θは、原料積山の安息角、ブ
ームの旋回角によって、適切に決定することができる。
ブームの俯仰角の影響は無視することができる。

【００１７】図３でブーム３３の先端の向って右側の超
音波センサ２ａが右旋回反転位置の検出を行い、左旋回
端で段替する場合の段差を検出する。またブーム３３の
先端の図３の向って左側の超音波センサ２ｂが左旋回反
転位置を検出し、右旋回端で段替する場合の段差を検出
することとなる。超音波センサ２は、原料積山の縦断面
方向については、水平面に対して一定の傾斜角αとなる
ようにしている。この構成を図４により説明する。まず
超音波センサ２の指向方向と９０−αの角度の方向に重
心がくるように超音波センサ２にバランスウェイト３を
固定する。このように加工した超音波センサ２をブーム
３３の先端から自由に吊下げる。吊下げはチェーン４又
はリンクを用いて、バランスウエイト３が常に鉛直下方
を向くように吊下する。こうすることによりブーム３３
の俯仰角の如何に拘らず、バランスウェイト３により超
音波センサ２の指向方向は地表面に対して一定の傾斜角
αを保つ。

【００１８】図６は本発明の実施例の実際の旋回反転位
置検出のチャートを示したものである。この例の諸元
は、リクレーマのブーム長：３５ｍ、旋回角：１５〜８
０°、積山の位置：図５のベンチ２３、積山の安息角３
５°、ベンチの高さ：２．１ｍブームの旋回運動方向：
図５のＭ方向、α：約４５°、θ：１０〜１５°であ
る。超音波センサの検出値は２．０９ｍを示していた
が、時点４１で増加しはじめブーム旋回反転位置を検出
しはじめ、時点４２でセンサは原料積山外の地点６．０
７ｍを検出している。このときブーム先端はそのベンチ
の端部稜線の位置に到達している。これは超音波センサ
がブーム先端より原料積山の安息角相当分だけ先行して
検出しているからである。時点４３でブーム旋回方向を
反転するとセンサ検出値は原料積山の斜面を登る方向に
変化し、ついに時点４４でベンチの高さ２．１１ｍを検
出するに至っている。ブームは、バケットホイールが丁
度ベンチの端部稜線の位置に到達したとき旋回反転し、
作業に全く無駄が生じない。

【００１９】図７は本発明の実施例の実際の段差検出の
チャートを示したものである。ブームを俯仰角一定のま
まベンチ上を後進させて行くと、超音波センサはベンチ
上の地面１．８８ｍを検出しており、時点５１に至った
とき、検出値が減少しはじめ、時点５２に至ると検出値
は５．０３ｍに達し、その後ほぼ一定値となる。すなわ
ち、時点５２において段差の限界点（例えば図２のＦ）
が検出されており、下のベンチに到達したことが確認さ
れる。

【００２０】従来、ブームの長手方向及びこれに直角な
方向の超音波センサをブーム先端近傍左右に４個固定
し、これらの検出値の複雑な演算を経て、原料積山のブ
ーム旋回反転位置や段替位置を検出していたが、積山の
形の不整等により、正確な検出が困難で、リクレーマの
無駄のない自動運転が達成されなかった。本実施例で
は、ブーム先端に左右２個の超音波センサを装着するだ
けで、複雑な演算を必要とせず、かつ、どのような形状
の積山であっても容易正確に検出することができ、リク
レーマの自動運転が容易に達成できるようになった。

【００２１】なお、実施例ではセンサとして超音波セン
サを適用しているが、これに限定するものでなく、例え
ば、マイクロ波センサ、レーザセンサなどでもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明により、以下の効果を得ることが
できた。 （１）２台の距離センサのみで旋回反転機能と段替機能
の自動化を達成することができる。 （２）またブーム先端部の省スペース、省重量化が可能
となった。 （３）原料積山に対する指向角度を同一にしたことによ
り、検出精度が向上し、検出値のバラツキをなくなっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】旋回反転位置検出の作動を示す原料積山の縦断
面図である。

【図２】ベンチの段差検出の作動を示す原料積山の縦断
面図である。

【図３】超音波センサの取付方向を示す平面図である。

【図４】超音波センサの取付を示す立面図である。

【図５】リクレーマによる原料切り出しを説明する模式
斜視図である。

【図６】実施例の旋回反転位置検出のチャートである。

【図７】実施例の段差検出のチャートである。

【符号の説明】

１ 原料積山 ２（２ａ、２ｂ）
超音波センサ ３ バランスウェイト ４ チェーン ２１、２２、２３ ベンチ ３１ 走行部 ３２ 旋回部 ３３ ブーム ３４ バケットホ
イール ３５ 走行レール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リクレーマのブームの先端近傍、左右に
   それぞれ距離センサを取付け、該距離センサは指向方向
   が水平面に対して一定の傾斜角を有し、ブーム軸方向に
   対して原料積山の安息角から定まる一定の偏角を付して
   吊下したことを特徴とするリクレーマの積山検出装置。