JP4092102B2 - リクレーマによる初期山の自動払出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉱石や石炭などのバラ物の貯蔵ヤードにおいて、スタッカで積み付けたこれらバラ物の積山のうち未だ払出を行っていない初期山について、リクレーマで自動的に払い出す方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄所の原料ヤードなどの貯蔵ヤードにおいて、鉱石や石炭などバラ物の積山がスタッカによって積み付けられ、リクレーマによって払い出される。
貯蔵ヤードの例を図１の平面図に示す。図１は貯蔵ヤードの一部を示しており、ヤード３は紙面上下方向に多数あって各ヤード３の間の道床４，５にスタッカ１とリクレーマ２が交互に設けてある。スタッカ１は道床４上を走行し、搬入コンベア１４で搬入されてくるバラ物をヤード３に積み付け、積山６を形成する。リクレーマ２は道床５上を走行し、積山６のバラ物を搬出コンベア７に払い出していく。
【０００３】
スタッカ１の機体８にはブーム９が取付けてあり、機体８を走行させ、ブーム９を水平旋回および俯仰させて、図２のようにブームコンベア１２からバラ物を落下させ、積山６を形成する。図２はスタッカ１の正面図の例を示し、機体８は道床４の上を紙面垂直方向に走行する。ブームコンベア１２上には、図１のように機体８に接続する搬入コンベア１４からバラ物が搬入される。１１はカウンターウエイトである。
【０００４】
リクレーマ２の機体８にもブーム９が取付けてあり、ブーム９の先端にはホイル１０があって、ホイル１０には図３のようにバケット１３が取付けてある。そして機体８を走行させ、ブーム９を水平旋回および俯仰させてホイル１０を積山６に喰付かせ、図３のようにホイル１０を回転させて、バケット１３により積山６のバラ物を掬い取り、ブームコンベア１２上に落下させて、搬出コンベア７上に搬出する。図３はリクレーマ２の正面図の例を示し、機体８は道床５の上を紙面垂直方向に走行し、搬出コンベア７は紙面垂直方向に移動してバラ物を搬出する。１１はカウンターウエイトである。
【０００５】
このようなリクレーマ２について、機体８の走行やブーム９の水平旋回および起伏を自動化する自動運転の技術が、特開昭５５−７４９２２号公報、特開平１−２４２３２２号公報などに開示されている。これらの公知技術は、リクレーマ２にセンサーを取付けて積山６との間の距離を計測し、機体８およびブーム９の動作を制御して積山６の払出を行うものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記公報等に開示されている従来技術では、払い出し開始時にはオペレータが手動でデータを入力し、初期設定してリクレーマ２のホイル１０を積山６の適正な位置に喰付かせることが必要であった。
製鉄所等における貯蔵ヤードでは、図１に示すような積山６が多数形成され、多数のスタッカ１およびリクレーマ２が使用される。操業は中央司令室からの遠隔操作で行われるが、オペレータの負荷は大きく、入力ミスは前後工程の操業に重大な影響を及ぼし、また事故発生にもつながる。
【０００７】
そこで本発明が解決しようとする課題は、鉱石や石炭などのバラ物の貯蔵ヤードにおいて、スタッカで積み付けたこれらバラ物の積山のうち未だリクレーマで払い出していない初期山をリクレーマで払い出すにあたり、オペレータの介入を不要にし、多数のリクレーマを使用する場合でも、各リクレーマの払出動作を開始から終了まで自動化することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、スタッカによりバラ物を積み付けて形成した積山のうち初期山を、当該初期山の長手方向に沿って直線状に敷設された道床上を走行するリクレーマで払い出す方法において、リクレーマの備える制御系が、積山の高さおよびリクレーマのホイル径から該リクレーマで切り出す積山の切出段数および各切出段のベンチ高さを求め、該ベンチ高さ、積山の安息角、ブームと機体の走行方向とのなす角である払出開始予定時のブーム設定角から、前記各切出段毎に積山の長さ方向、幅方向および高さ方向におけるホイルの初期喰付位置を求め、山頂側の切出段から順次、リクレーマのホイルをセットして払出を行うことを特徴とするリクレーマによる初期山の自動払出方法である。
【０００９】
本発明法において、リクレーマの備える制御系が、初期山山頂の高さＺおよびリクレーマのホイル半径ｒから切出段数ｄをｄ＝Ｚ／ｒ（小数点以下四捨五入が好ましいが、切捨てまたは切上げでもよい）により求め、上からｄ−１段目までのベンチ高さｈをｈ≒Ｚ／ｄ、ｄ段目（最下段）のベンチ高さｈ′をｈ′＝Ｚ−（ｄ−１）ｈにより求め、初期山山頂の一端を基準点とし、該基準点の座標を（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）とするとき、山頂側からｎ段目（ｎ≦ｄ−１）の初期喰付位置の座標（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）を下記（１）〜（３）式により、ｄ段目（最下段）の初期喰付位置の座標（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ，ｚ_ｄ）を下記（４）〜（６）式により求める。
【００１０】
ｘ_n ＝ｘ₀ −ｎｈｃｏｓθ／ｔａｎδ （ｎ≦ｄ−１） ……（１）
ｙ_n ＝ｙ₀ −ｎｈｓｉｎθ／ｔａｎδ （ｎ≦ｄ−１） ……（２）
ｚ_n ＝ｚ₀ −ｎｈ＋ｒ （ｎ≦ｄ−１） ……（３）
ｘ_d ＝ｘ₀ −｛（ｄ−１）ｈ＋ｈ′｝ｃｏｓθ／ｔａｎδ ……（４）
ｙ_d ＝ｙ₀ −｛（ｄ−１）ｈ＋ｈ′｝ｓｉｎθ／ｔａｎδ ……（５）
ｚ_d ＝ｚ₀ −｛（ｄ−１）ｈ＋ｈ′｝＋ｒ ………………………（６）
δ：積山の安息角
θ：払出開始予定時のブーム設定角
【００１１】
そして、前記払出開始予定時のブーム設定角を、ブームが旋回した際に、ホイルの積山への喰込量が最小となる角度とすることが好ましい。
【００１２】
また、前記払出動作においてホイルを積山に喰付かせるに際し、ホイル初期喰付位置の手前でリクレーマの移動を一旦停止させ、次いでホイルを回転させながら前記移動を再開させ、ホイル回転用の油圧が所定値以上となった時点を喰付完了と判定して次の動作に移行させることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明法で払い出す対象の積山は、スタッカで積み付けて形成した鉱石や石炭などのバラ物の積山のうちの初期山である。初期山とは、スタッカで積み付けた後、未だリクレーマで払い出していないときの形状をなすものであり、未払出の積山のほか、一部を払い出した上に積み付けた上被せの積山も対象となる。
【００１４】
本発明法は、図１および図２に示す例のようなスタッカ１で積み付けた積山６の積山情報をもとにして行うことができる。積山情報は、バラ物の種類、積山６の位置、安息角、形状および寸法等からなり、スタッカ１の積付け作業においてプロセスコンピュータ等に入力される。バラ物の種類は、石炭や鉱石等の種別、産地、ロット番号等で、あらかじめ入力しておく。
【００１５】
積山６の位置、形状および寸法は、スタッカ１の積付動作により自動的に入力される。積山６の位置は、ヤード３の番地とヤード内の位置たとえばヤードの端から積山６の端までの距離で表される。積山６の形状は、図１のような上から見た形状、図２のような正面から見た形状（破線で示す三角形）、図４のような側面から見た形状、図２〜図４に示す安息角δで表される。積山６の寸法は、図１のｘ方向およびｙ方向長さと図２のｚ方向高さで表される。安息角δはバラ物の種類により決まる。
【００１６】
スタッカ１の積付動作において、ブームコンベア１２から一定条件でバラ物を落下させ、機体８の位置（ｘｙ座標）、ブーム９の水平旋回中心点とブームコンベア１２の先端との間の距離、ブーム９の水平旋回角α、俯仰角βから、ブームコンベア１２先端の軌跡が例えばｘｙｚ座標で自動的に入力され、積山６の位置、高さ、長さ、形状、寸法が演算され、積山情報として自動的に記録される。
【００１７】
次に、払い出す対象の積山６についての上記積山情報を、プロセスコンピュータからリクレーマ２の制御系に入力する。該制御系では上記積山情報のうち積山の高さおよびリクレーマ２のホイル径から、積山６の切出段数および各切出段のベンチ高さを求め、該ベンチ高さ、積山の安息角δ、払出開始予定時のブーム設定角θから、前記各切出段毎に積山の長さ方向、幅方向および高さ方向におけるホイル１０の初期喰付位置を求め、山頂側の切出段から順次、リクレーマ２のホイル１０をセットして払出を行う。
払出開始予定時のブーム設定角θは、図５（ｂ）に示すように、リクレーマ２による払出開始予定時、すなわち山頂側から１段目の切出段にホイル１０を喰付かせるときの、ブーム９と機体１０の走行方向とのなす角である。
【００１８】
図３はリクレーマ２による払出動作の例を示し、積山６の破線で示す形状が初期山である。本例は初期山山頂の一端の座標を（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｚ₀ ）としている。そしてホイル１０の位置は、ブーム９の長さ、機体８の位置、ブーム９の水平旋回角γ、俯仰角λにより定まり、（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｚ₀ ）を基準点として表すことができる。このホイル１０の位置を制御してリクレーマ２を自動運転させ、ホイル１０を回転させバケット１３でバラ物を掬い取り、払い出していく。
【００１９】
図４は積山６を側面から見た例を示し、積山山頂の一端（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｚ₀ ）側から段状に払出している。各切出段のベンチ高さｈは、図４（ａ）のようにホイル半径ｒ（ホイル１０の回転中心からバケット１３先端までの長さ）とほぼ等しくしており、図４（ｂ）のように本例では５段に切出している。切出し段数は初期山山頂の高さＺとホイル半径ｒで決まる。最下段（５段目）のベンチ高さｈ′はＺ−４ｈで表される。
【００２０】
本発明法において、切出段数ｄはｄ＝Ｚ／ｒ（小数点以下四捨五入が好ましいが、切捨てまたは切上げでもよい）により設定し、上からｄ−１段目までのベンチ高さｈをｈ≒Ｚ／ｄ、ｄ段目（最下段）のベンチ高さｈ′をｈ′＝Ｚ−（ｄ−１）ｈとすることができる。
各段のホイル初期喰付位置は、図５の例のようにして設定することができる。ホイル初期喰付位置は、図５（ａ）のように、ホイル１０のバケットを積山６に当接させたときのホイル１０の回転中心位置とする。
【００２１】
山頂側から１段目のホイル初期喰付位置を求めるに際し、次のことに配慮する。すなわちホイル１０を積山６に喰付かせ、ブーム９を旋回させた際ホイル１０に過負荷が掛からないようように、払出開始予定時のブーム設定角θを、ホイル１０の積山６への喰込量が最小となる角度とするのが好ましい。該設定角θは理想的には４５°であり、ブーム９の長さが一定の条件下でθ＝４５°となるように積山高さＺおよびベンチ高さｈを定めることができる。
【００２２】
ブーム９の長さは一定であるから、θ＝４５°とした場合、すなわち１段目のホイル初期喰付位置におけるブーム角を４５°とした場合、２段目以降についてはブーム角を４５°にしてホイル１０を喰付かせることができない。
そこで、図５の例では、図５（ｂ）のように、初期山山頂の一端のｘｙ座標点（ｘ₀ ，ｙ₀ ）と、各段のホイル初期喰付位置のｘｙ座標点（ｘ₁ ，ｙ₁ ）， （ｘ₂ ，ｙ₂ ），…，（ｘ_n ，ｙ_n ），…，（ｘ_d ，ｙ_d ）を直線上に配列し、該直線と機体８走行方向とのなす角をθとしている。
【００２３】
ホイル初期喰付位置は、空間直交座標、空間極座標等により表わすことができる。図５（ａ）および（ｂ）のように積山山頂の一端（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｚ₀ ）を基準点とし、山頂側からｎ段目（ｎ≦ｄ−１）の初期喰付位置の座標（ｘ_n ，ｙ_n ，ｚ_n ）を前記（１）〜（３）式により、ｄ段目（最下段）の初期喰付位置の座標（ｘ_d ，ｙ_d ，ｚ_d ）を前記（４）〜（６）式により演算し設定することができる。その際、δおよびθの符号を図５のように一方を＋、他方を−にとる。
【００２４】
また本発明法において、ホイル１０を積山６に喰付かせるに際し、ホイル初期喰付位置の手前でリクレーマの機体８の移動を一旦停止させ、次いでホイル１０を回転させながら前記移動を再開させ、ホイル回転用の油圧が所定値以上となった時点を喰付完了と判定して次の動作に移行させるのが好ましい。こうすることでバケット１３やホイル１０の損傷を防止することができる。
ホイル１０が積山６から離れるとホイル回転用の油圧が無負荷状態に低減するので、この時点で予めセットしたプログラムにより自動的に、ホイル１０をさらに積山６に食い込ませるか、または次の段へ移行させる。
【００２５】
【実施例】
図５に示すような初期積山６について、本発明法によりリクレーマで左側から自動払出を行った。積山６は、スタッカ１でハマスレー（鉱石銘柄）を積み付けたものであり、高さＺ＝１７．１ｍ、幅Ｗ＝４６ｍ、積山山頂の長さ２０ｍ、安息角δ＝３６°であった。リクレーマ２のホイル半径ｒ＝２．７５ｍである。なおリクレーマ２走行用の道床５の幅中心から積山６の稜線までの距離は３４ｍである。
【００２６】
積山６の切出段数ｄはｄ＝Ｚ／ｒ＝６．２より６段とし、上から５段目までの各切出段はベンチ高さｈをｈ≒Ｚ／ｄより２．９ｍ、最下段６段目のベンチ高さｈ′はｈ′＝Ｚ−（６−１）ｈより２．６ｍとした。また払出開始予定時のブーム設定角θ＝４５°とした。
【００２７】
そして山頂の左端を基準点（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｚ₀ ）とし、ｘ、ｙ、ｚ各軸を図示のようにとり、ｘ₀ ＝０，ｙ₀ ＝０，ｚ₀ ＝１７．１として、１〜５段目の初期喰付位置の座標を前記（１）から（３）式により、６段目（最下段）の初期喰付位置の座標を前記（４）〜（６）式により求めた。その結果を表１に示す。
なお図５の右側から払出を行う場合は、山頂の右端を基準点とし、安息角は−δ＝−３６°、払出開始予定時のブーム設定角は−θ＝−４５°として計算し、ｘ座標が−となるほかは表１と同じである。
【００２８】
【表１】

【００２９】
このようにして求めた初期喰付位置を基にして、まず１段目の切出段を切り出す際、リクレーマ２の機体８を、ブーム角（ブーム９と機体８の走行方向とのなす角）が４５°で、ホイル１０の回転中心を表１に示す１段目の初期喰付位置よりｘ方向に１ｍ左側にセットできる位置に、ブーム９が積山６に当らないようにして道床上を走行させ停止させた。そしてブーム９を俯仰および旋回させて該位置にセットした。
【００３０】
その後、ホイル１０を回転させるとともに機体８を右方向（−ｘ方向）に走行させて１段目の切出を行った。このとき、ホイル１０回転用の油圧が所定値以上となり回転負荷が増大した時点を喰付完了と判断し、ブーム９の旋回と機体の寸動を繰返しつつ切出を行った。
１段目の切出が完了した後、２段目以下の切出を行った。このとき初期喰付位置にセットする際のブーム角は、図５（ｂ）のように前記θよりも順次小さい角度となり、その他は１段目と同様にして切り出し、払出作業を行った。
【００３１】
【発明の効果】
本発明法により、鉱石や石炭などのバラ物の貯蔵ヤードにおいて、スタッカで積み付けたこれらバラ物の初期積山をリクレーマで払い出すにあたり、オペレータの介入が不要となり、多数のリクレーマを使用する場合でも、自動化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例を示す平面図である。
【図２】本発明におけるスタッカの積み付け例を示す正面図である。
【図３】本発明におけるリクレーマの払い出し例を示す正面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明における別の払い出し例を示す側面図である。
【図５】（ａ）は本発明における各段の初期喰付位置の例を示す側面図、（ｂ）は同じく平面図である。
【符号の説明】
１：スタッカ ２：リクレーマ
３：ヤード ４，５：道床
６：積山 ７：搬出コンベア
８：機体 ９：ブーム
１０：ホイル １１：カウンターウエイト
１２：ブームコンベア １３：バケット
１４：搬入コンベア

Claims (3)

1. スタッカによりバラ物を積み付けて形成した積山のうち初期山を、当該初期山の長手方向に沿って直線状に敷設された道床上を走行するリクレーマで払い出す方法において、リクレーマの備える制御系が、積山の高さおよびリクレーマのホイル径から該リクレーマで切り出す積山の切出段数および各切出段のベンチ高さを求め、該ベンチ高さ、積山の安息角、ブームと機体の走行方向とのなす角である払出開始予定時のブーム設定角から、前記各切出段毎に積山の長さ方向、幅方向および高さ方向におけるホイルの初期喰付位置を求め、山頂側の切出段から順次、リクレーマのホイルをセットして払出を行うことを特徴とするリクレーマによる初期山の自動払出方法。
2. リクレーマの備える制御系が、初期山山頂の高さＺおよびリクレーマのホイル半径ｒから切出段数ｄをｄ＝Ｚ／ｒにより求め、上からｄ−１段目までのベンチ高さｈをｈ≒Ｚ／ｄ、ｄ段目（最下段）のベンチ高さｈ′をｈ′＝Ｚ−（ｄ−１）ｈにより求め、初期山山頂の一端を基準点とし、該基準点の座標を（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）とするとき、山頂側からｎ段目（ｎ≦ｄ−１）の初期喰付位置の座標（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）を下記（１）〜（３）式により、ｄ段目（最下段）の初期喰付位置の座標（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ，ｚ_ｄ）を下記（４）〜（６）式により求めることを特徴とする請求項１記載のリクレーマによる初期山の自動払出方法。
   ｘ_ｎ ＝ｘ_０ −ｎｈｃｏｓθ／ｔａｎδ （ｎ≦ｄ−１） ・・・・・・（１）
   ｙ_ｎ ＝ｙ_０ −ｎｈｓｉｎθ／ｔａｎδ （ｎ≦ｄ−１） ・・・・・・（２）
   ｚ_ｎ ＝ｚ_０ −ｎｈ＋ｒ （ｎ≦ｄ−１） ・・・・・・（３）
   ｘ_ｄ ＝ｘ_０ −｛（ｄ−１）ｈ＋ｈ′｝ｃｏｓθ／ｔａｎδ ・・・・・・（４）
   ｙ_ｄ ＝ｙ_０ −｛（ｄ−１）ｈ＋ｈ′｝ｓｉｎθ／ｔａｎδ ・・・・・・（５）
   ｚ_ｄ ＝ｚ_０ −｛（ｄ−１）ｈ＋ｈ′｝＋ｒ ・・・・・・・・・・・・（６）
   δ：積山の安息角
   θ：払出開始予定時のブーム設定角
3. 前記払出動作においてホイルを積山に喰付かせるに際し、ホイル初期喰付位置の手前でリクレーマの移動を一旦停止させ、次いでホイルを回転させながら前記移動を再開させ、ホイル回転用の油圧が所定値以上となった時点を喰付完了と判定して次の動作に移行させることを特徴とする請求項１または２に記載のリクレーマによる初期山の自動払出方法。

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