JP4655829B2 - リールケーブル断線防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力及び／または制御信号を台車に伝達するケーブルを巻き取るためのケーブルリールを備えた移動台車に適用され、ケーブルリールの巻き取り異常を正確に把握することで、ケーブルリールの巻き取り異常に起因するリールケーブルの断線を防止することが可能なリールケーブル断線防止装置に関する。

製鉄所においては、転炉で吹錬及び成分調整された溶鋼を、下工程の設備である脱ガス設備、取鍋精錬炉（ＬＦ）、連続鋳造設備などに運搬するために受鋼台車が用いられている。そして、この受鋼台車には、地上から動力や制御信号などを伝達するためのケーブルが接続されており、さらにそのケーブルが移動する台車に轢かれないようにするため、ケーブルを巻き取るためのケーブルリールが備えられている。

通常、動力ケーブルや制御信号ケーブルは、それらのケーブル長を短くするために、地上側固定部である給電点等のコネクターの接続部が移動台車の走行範囲となる走行レールの中間点付近に設けられる。そのため、その固定部を境として移動台車の走行方向によって一方はケーブルを巻き取る方向となり、他方は巻き戻す方向となる。

当初、このケーブルリールでのケーブルの巻き取りは、移動台車の走行方向や走行速度の変化にかかわらず常に一定の巻き取り方向への回転トルクを作用させるという単純な制御を行っていた。この場合、ケーブルを異常に高い張力で巻き取ったり、巻き戻さずに異常に高い張力をかける等によりケーブルの損傷を招く場合があった。また、例えば、油圧モータの油のリーク、トルクモータの異常により円滑に巻き取らないことにより、地上側に放置されたケーブルを移動台車の走行車輪により切断したり、或いはケーブルリール巻き取り枠からケーブルが外れてこれがケーブルリールの軸に巻き付いてケーブル切断に至るような事態が発生する場合があった。

このような問題に対し、特許文献１には、スタッカー、リクレーマー等の軌条を走行する軌条機械における制御用、動力用などのケーブル巻装異状検出装置について開示されている。このケーブル巻装異状検出装置は、軌条機械の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記軌条機械と地上側固定部との間を接続するケーブルを巻装するケーブルリールの回転に応じて位相のずれた検出パルスを出力するリール回転検出手段と、前記走行状態検出手段の検出結果に基づいて前記軌条機械がケーブルリールの微小回転域にあることを検出する微小回転域検出手段と、前記走行状態検出手段で走行中を検出し、且つ前記微小回転域検出手段で微小回転域を検出していないときに前記リール回転検出手段の検出パルスに基づいて前記ケーブルリールの回転方向異状、回転速度異状及び回転ハンチング異状の何れかを生じているか否かを判定する異状判定手段とを備えている。これにより、ケーブルリールによるケーブルの巻き取り及び巻き戻しの異状状態を容易且つ確実に検出することが可能としている。
特許第２５８３５４４号公報

しかし、上記特許文献１のケーブル巻装異状検出装置は、リール回転検出手段と走行状態検出手段の検出結果に基づいて、ケーブルリールの回転状態と軌条機械の走行状態とを算出し、その状態に基づいて予め設定された判断基準に照らし前記ケーブルリールの回転方向異状、回転速度異状及び回転ハンチング異状の何れかが生じているか否かを判定するという複雑な演算を行わなければならない。そして、その判定を正確なものとするためには、高性能なセンサと、複雑な演算処理を行うための高性能な演算装置が必要となり、設備費が嵩むという問題があった。

さらに、上記特許文献１のケーブル巻装異状検出装置を、転炉からの溶鋼を下工程の設備に運搬する受鋼台車に適用した場合、回転異常検出の際の誤検出が頻発するという問題があった。ここで、前記受鋼台車が転炉からの出鋼を受けている間は、受鋼を確実に行うために転炉の出鋼角度によって台車の位置を微妙に移動させて調整を行っている。その移動は、インチング走行と呼ばれるが、そのインチング走行中に前述の回転異常検出の際の誤検出が頻発していた。

そこで、本発明は、設備費の増大を防止しつつケーブルリールの巻き取り異常を正確に把握することでケーブルの断線を防止することが可能なリールケーブル断線防止装置を提供することを第一の目的とする。また、転炉からの溶鋼を下工程の設備に運搬する受鋼台車に適用した場合においても回転異常検出の際の誤検出を防止することが可能なリールケーブル断線防止装置を提供することを第二の目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を有する。
［１］動力及び／または制御信号を台車に伝達するケーブルを巻き取るためのケーブルリールを備えた移動台車におけるリールケーブル断線防止装置であって、
ケーブルリールの回転状態を検出するケーブルリール回転検出手段と、
移動台車が、ケーブルの地上側固定部を基準として、前段側或いは後段側のいずれに位置しているかを検出する台車位置検出手段と、
少なくとも移動台車の走行方向のデータを検出する走行状態検出手段と、
前記ケーブルリール回転検出手段により検出されたケーブルリール回転状態と、前記台車位置検出手段により検出された台車位置と、前記走行状態検出手段により検出された移動台車の走行状態とに基づいて、移動台車の移動時にはケーブルリールを巻き取る方向または巻き解く方向に逆回転している異常の検出、及びケーブルリールが回転していない不転異常の検出を行い、移動台車の停止時にはケーブルリール回転異常の検出を行う回転異常検出手段と、
該回転異常検出手段により異常が検出された場合には異常信号を出力する異常信号出力手段とを有し、
前記台車位置検出手段は、ケーブルの地上側固定部近傍に、前記ケーブルの地上側固定部からの屈曲方向を検出し、前記地上側固定部からのケーブルの屈曲方向が前段側に向いていると検出したときは、該検出結果を回転異常検出手段に送信し、前記ケーブルの地上側固定部からのケーブルの屈曲方向が後段側に向いていると検出したときは、該検出結果を回転異常検出手段に送信する屈曲方向検出手段を備え、
前記回転異常検出手段は、該屈曲方向検出手段による屈曲方向の検出が、不検出となる区間では、移動台車の移動時におけるケーブルリール不転異常の検出を行わないようにすることを特徴とするリールケーブル断線防止装置。
［２］上記［１］において、ケーブルリール回転検出手段が、少なくとも２つの近接センサと、
該少なくとも２つの近接センサから出力される位相のずれた検出パルスにより、ケーブルリールの回転の有無及び回転方向を演算し、該演算結果を回転異常検出手段に送信する演算部とを備えていることを特徴とするリールケーブル断線防止装置。
［３］上記［１］または［２］において、走行状態検出手段が、移動台車を遠隔走行制御する走行制御システムの走行制御情報を読込み、これに基づいて走行状態を検出し、該検出結果を回転異常検出手段に送信するものであることを特徴とするリールケーブル断線防止装置。
［４］上記［１］乃至［３］のいずれかにおいて、移動台車が、前段側に設けられた転炉からの溶鋼を下工程の設備に運搬する受鋼台車であって、
回転異常検出手段が、少なくとも前記受鋼台車が転炉からの出鋼を受けている間は、受鋼台車の移動時におけるケーブルリール逆回転異常の検出を行わないようにすると共に、不転異常の検出に際し、予め定められた移動指令受信時からの不検出時間を長くすることを特徴とするリールケーブル断線防止装置。

本発明によれば、第一の効果として設備費の増大を防止しつつケーブルリールの巻き取り異常を正確に把握することでケーブルの断線を防止することが可能なリールケーブル断線防止装置が提供される。また、第二の効果として転炉からの溶鋼を下工程の設備に運搬する受鋼台車に適用した場合においても回転異常検出の際の誤検出を防止することが可能なリールケーブル断線防止装置が提供される。

以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。

図１は、本発明に係るリールケーブル断線防止装置が適用される、ケーブルリール２を備えた移動台車１の概略構成の一例を示す図である。図１においては、前記移動台車は、転炉２０からの溶鋼を下工程の設備に運搬する受鋼台車である場合を示している。なお、以下の説明においては、前記移動台車１を受鋼台車１として説明するが、一般の移動台車にも適用できるものである。

本発明に係るリールケーブル断線防止装置は、動力及び／または制御信号を台車に伝達するケーブル３を巻き取るためのケーブルリール２を備えた受鋼台車１におけるリールケーブル断線防止装置であって、ケーブルリール２の回転状態を検出するケーブルリール回転検出手段４と、受鋼台車１が、ケーブル３の地上側固定部である給電点１１を基準として、転炉２０のある前段側、或いは、下工程の設備のある後段側のいずれに位置しているかを検出する台車位置検出手段５と、受鋼台車１の走行状態を検出する走行状態検出手段６と、前記ケーブルリール回転検出手段４により検出されたケーブルリールの回転状態と、前記台車位置検出手段５により検出された受鋼台車１の位置と、前記走行状態検出手段６により検出された受鋼台車１の走行状態とに基づいて前記ケーブルリールの回転異常を検出する回転異常検出手段７と、該回転異常検出手段７により異常が検出された場合には異常信号を出力する異常信号出力手段８とを有するものである。

ここで、前記回転異常検出手段７により異常が検出される場合とは、ケーブル３の巻き取りが正常に行われておらずケーブル３の切断が起こる可能性がある場合である。そこで回転異常検出手段７により異常を検出した場合には、異常信号出力手段８から異常信号を出力させ、例えば、警報を発したり、異常を知らせるパトライト等を点灯させる等してオペレータに異常を知らせ、受鋼台車１の停止を促す。または、異常信号出力手段８からの異常信号を受信した、例えば受鋼台車１の走行を遠隔制御する走行制御システムが、受鋼台車１の走行を自動的に停止するようにしてもよい。このようにすることで、ケーブル３の断線を防止することが可能となる。

以下、前記各手段についてさらに詳細に説明する。

［ケーブルリール回転検出手段４］
図２に、ケーブルリール回転検出手段４の一構成例を示す。このケーブルリール回転検出手段４は、少なくとも２つの近接センサと、この少なくとも２つの近接センサから出力される位相のずれた検出パルスにより、ケーブルリールの回転の有無及び回転している場合の回転方向を演算し、その演算結果を回転異常検出手段７に送信する演算部４３とを備えるものである。図２では、２つの近接センサ４１ａ，４１ｂを、例えばケーブルリール２と回転軸を同一としケーブルリール２の回転に伴って回転するスリット板４２の側面に配した場合を示している。前記近接センサ４１ａ，４１ｂは、スリット板４２の羽部（検出部）４２ａが通過している間はｏｎ信号を出力するように調整され、それぞれの出力パルスの位相が１／４つまり９０°ずれるように構成されている。前記２つの近接センサ４１ａ，４１ｂのｏｎ，ｏｆｆのタイミングによりケーブルリールの回転の有無及び回転している場合の回転方向が検知できる。

ここで、図２に示すスリット板４２は、１２枚の羽部（検出部）４２ａを有する場合を示しているが、この羽部（検出部）４２ａの枚数は、必要とされるケーブルリール２の回転検出精度により適宜選択され得るものである。例えば、前記羽部（検出部）４２ａの枚数を増やしていけば、ケーブルリール２の回転角度が小さい範囲で回転方向の検出が可能となる。

なお、ケーブルリール回転検出手段４の構成は、図２に示した場合に限られないことはいうまでもない。但し、構成を簡略化しつつ確実にケーブルリールの回転の有無及び回転している場合の回転方向を検知しようとした場合には、図２に示す方法が好適である。これにより、さらに、設備費の増大を防止することも可能となる。

［台車位置検出手段５］
台車位置検出手段５は、ケーブル３の地上側固定部である給電点１１近傍に、前記ケーブル３の給電点１１からの屈曲方向を検出する屈曲方向検出手段を備え、この屈曲方向検出手段が、前記給電点１１からのケーブル３の屈曲方向が転炉２０のある前段側に向いていると検出したときは、その検出結果を回転異常検出手段７に送信し、前記屈曲方向検出手段が、前記給電点１１からのケーブル３の屈曲方向が後段側に向いていると検出したときは、その検出結果を回転異常検出手段７に送信するものである。なお、前記給電点１１からのケーブル３の屈曲方向が転炉２０のある前段側に向いていると検出されたときは、受鋼台車１は前段側に位置していると判断し、前記給電点１１からのケーブル３の屈曲方向が後段側に向いていると検出したときは、受鋼台車１は後段側に位置していると判断するものである。

図３に、前記屈曲方向検出手段５１の一構成例を示す。この屈曲方向検出手段５１としては、ケーブル３の給電点１１近傍に、例えば、その下端部近傍を地上側に回動自在に軸支し、その上端部近傍でケーブル３を挟み込むように構成した可倒部材５１ａ（斜視図参照）と、この可倒部材５１ａの傾き方向を検知する２つのリミットスイッチ（ＬＳ）５１ｂ，５１ｃとにより構成することができる。前記ＬＳ５１ｂ，５１ｃは、前記可倒部材５１ａの回動方向の左右それぞれに設けられ、前記可倒部材５１ａが傾いた方向のＬＳがｏｎするように構成することで給電点１１からのケーブル３の屈曲方向を検出する。

なお、台車位置検出手段５の構成は、図３に示した場合に限られず種々の構成を取り得る。例えば、前記給電点１１に最も近いレール１２の近傍に、受鋼台車１の通過により左右に傾くレバーを設置して、受鋼台車１が前段側から後段側に移動したときは前記レバーが後段側に倒れて後段側のＬＳをｏｎさせ、受鋼台車１が後段側から前段側に移動したときは前記レバーが前段側に倒れて前段側のＬＳをｏｎさせるように構成してもよい。

［走行状態検出手段６］
走行状態検出手段６は、例えば受鋼台車１を遠隔走行制御する走行制御システムから走行制御情報、例えば走行方向、走行速度等のデータを読込み、その読み込み結果を回転異常検出手段７に送信するものである。ここで、前記回転異常検出手段７に送信するデータには少なくとも受鋼台車１の走行方向のデータを含むものとする。

また、前記走行状態検出手段６は、前述のように走行制御システムから走行制御情報を読み込むのではなく、例えば、前記受鋼台車１の走行車輪に取りつけられた、前記走行車輪の回転方向と回転数をカウントするセンサからの信号により、その走行方向、走行速度及び走行位置等を算出できるように構成したものであってもよい。

［回転異常検出手段７］
回転異常検出手段７は、前記ケーブルリール回転検出手段４により検出され、送信されてきたケーブルリール２の回転の有無及び回転している場合の回転方向のデータと、前記台車位置検出手段５により検出され、送信されてきた受鋼台車１が前段側或いは後段側のいずれに位置するかのデータと、前記走行状態検出手段６により送信されてきた、少なくとも受鋼台車１の走行方向のデータを含む走行状態のデータとに基づいてコンピュータ等により演算を行うことで前記ケーブルリールの回転異常を検出し、回転異常を検出した場合には、異常信号出力手段８に前記回転異常の検出結果を送信する。

回転異常として検出されるケースを以下に記載する。

（１）受鋼台車１移動時のケーブルリール回転異常（逆回転異常及び不転異常）
イ）台車位置検出手段５により受鋼台車１が前段側に位置すると検出され、さらに走行状態検出手段６により走行方向が転炉２０側（図１において向かって左側）に走行していると検出された場合に、ケーブルリール回転検出手段４による検出が回転していない（不転異常）、或いはケーブルを巻き取る方向に回転している（逆回転異常）と検出された場合。

ロ）台車位置検出手段５により受鋼台車１が後段側に位置すると検出され、さらに走行状態検出手段６により走行方向が下工程の設備側（図１において向かって右側）に走行していると検出された場合に、ケーブルリール回転検出手段４による検出が回転していない（不転異常）、或いはケーブルを巻き取る方向に回転している（逆回転異常）と検出された場合。

ハ）台車位置検出手段５により受鋼台車１が前段側に位置すると検出され、さらに走行状態検出手段６により走行方向が下工程の設備側（図１において向かって右側）に走行していると検出された場合に、ケーブルリール回転検出手段４による検出が回転していない（不転異常）、或いはケーブルを巻き解く方向に回転している（逆回転異常）と検出された場合。

ニ）台車位置検出手段５により受鋼台車１が後段側に位置すると検出され、さらに走行状態検出手段６により走行方向が転炉２０側（図１において向かって左側）に走行していると検出された場合に、ケーブルリール回転検出手段４による検出が回転していない（不転異常）、或いはケーブルを巻き解く方向に回転している（逆回転異常）と検出された場合。

（２）受鋼台車１停止中のケーブルリール回転異常
ホ）走行状態検出手段６により受鋼台車１が停止中と検出されている場合に、ケーブルリール回転検出手段４による検出が、ケーブルを巻き取る方向或いはケーブルを巻き解く方向に回転していると検出された場合。

上述のように、受鋼台車１の移動時にはケーブルリール逆回転異常の検出及び不転異常の検出を行い、受鋼台車１の停止時にはケーブルリール回転異常の検出を行うことが好ましい。

上記方法により回転異常検出手段７での異常検出を行うことにより、従来方法と比較して、イ）台車の絶対位置を検出する必要がなく、給電点を中心とした相対的な位置検出で良い、ロ）高度な回転検出センサ（セルシン、ＴＧ）等が不要、ハ）基本的にＯＮ，ＯＦＦ信号の処理だけで良い、等で回転異常判定が可能となり、複雑な演算処理を行う必要がなく、高性能な演算装置を用いることによる設備費の増大を防止することが可能となる。

ここで、この回転異常検出手段７による回転異常の検出に際しては、前記台車位置検出手段５における屈曲方向検出手段５１による屈曲方向の検出が、不検出となる区間では、前記受鋼台車１の移動時におけるケーブルリール不転異常の検出を行わないようにすることが好ましい。誤検出を防止し、不必要な装置停止を防止することで、稼働率が低下するのを防止するためである。

前記屈曲方向検出手段５１による屈曲方向の検出が不検出となる区間とは、受鋼台車１が給電点１１の近傍に位置する場合で、ケーブル３の屈曲が少ない場合、つまりケーブル３がほぼ上方に向かって伸びている場合で、図３に示す可倒部材５１ａの傾き量が少なく、ＬＳの５１ｂ及び５１ｃがいずれもｏｎしていない状態の区間をいう。

また、この回転異常検出手段７による回転異常の検出に際しては、少なくとも受鋼台車１が転炉２０からの出鋼を受けている間は、受鋼台車１の移動時におけるケーブルリール逆回転異常の検出を行わないようにすると共に、不転異常の検出に際し、予め定められた移動指令受信時からの不検出時間を長くすることが好ましい。受鋼台車１が転炉２０からの出鋼を受けている間は、受鋼を確実に行うために転炉２０の出鋼角度によって受鋼台車１の位置を微妙に移動させるインチング走行と呼ばれる調整を行っている。この間は、受鋼台車１に対して短い周期で少ない距離の移動指令が頻発されるため、前記受鋼台車１の移動時におけるケーブルリール逆回転異常の検出を行わないようにすると共に、不転異常の検出に際し、予め定められた移動指令受信時からの不検出時間を長くすることで、誤検出を防止し不必要な装置停止を防止でき、稼働率が低下するのを防止することが可能となる。

前記不転異常の検出に際し、予め定められた移動指令受信時からの不検出時間を長くするとは、通常設定される不検出時間が２秒であったものを、１．５倍から２倍、例えば１．５倍の３秒とするものである。なお、この不検出時間の延長は、ケーブルを巻き取らなかった場合の緩みの許容量から決定され得るものである。

［異常信号出力手段８］
異常信号出力手段８は、前記回転異常検出手段７から回転異常を受信した場合には異常信号を出力する。前記異常信号の出力方法としては、例えば、警報を発したり、異常を知らせるパトライト等を点灯させる等してオペレータに異常を知らせる方法を用いることができる。これにより、異常に気がついたオペレータは受鋼台車１を停止させ、異常個所を点検することでケーブルの断線を防止することが可能となる。

または、この異常信号出力手段８からの異常信号を受信した、例えば受鋼台車１の走行を遠隔制御する走行制御システムが、受鋼台車１の走行を自動的に停止するようにしてもよい。

図１に示す構成の受鋼台車に、本発明に係るリールケーブル断線防止装置を適用することで、従来約３件／年発生していたケーブルの断線が、試験期間中０件／年であった。

また、リールケーブル断線防止装置による誤動作も大幅に削減することが可能となり、本発明の効果が確認できた。

本発明に係るリールケーブル断線防止装置が適用される、ケーブルリールを備えた移動台車の概略構成の一例を示す図である。 本発明に係るケーブルリール回転検出手段の一構成例を示す図である。 本発明に係る台車位置検出手段における屈曲方向検出手段の一構成例を示す図である。

符号の説明

１ 受鋼台車（移動台車）
２ ケーブルリール
３ ケーブル
４ ケーブルリール回転検出手段
４１ａ，４１ｂ 近接センサ
４２ スリット板
４２ａ 羽部（検出部）
４３ 演算部
５ 台車位置検出手段
５１ａ 可倒部材
５１ｂ，５１ｃ リミットスイッチ（ＬＳ）
６ 走行状態検出手段
７ 回転異常検出手段
８ 異常信号出力手段
１１ 給電点
１２ レール

Claims (4)

1. 動力及び／または制御信号を台車に伝達するケーブルを巻き取るためのケーブルリールを備えた移動台車におけるリールケーブル断線防止装置であって、
   ケーブルリールの回転の有無及び回転方向を検出するケーブルリール回転検出手段と、
   移動台車が、ケーブルの地上側固定部を基準として、前段側或いは後段側のいずれに位置しているかを検出する台車位置検出手段と、
   少なくとも移動台車の走行方向のデータを検出する走行状態検出手段と、
   前記ケーブルリール回転検出手段により検出されたケーブルリール回転状態と、前記台車位置検出手段により検出された台車位置と、前記走行状態検出手段により検出された移動台車の走行状態とに基づいて、移動台車の移動時にはケーブルリールを巻き取る方向または巻き解く方向に逆回転している異常の検出、及びケーブルリールが回転していない不転異常の検出を行い、移動台車の停止時にはケーブルリール回転異常の検出を行う回転異常検出手段と、
   該回転異常検出手段により異常が検出された場合には異常信号を出力する異常信号出力手段とを有し、
   前記台車位置検出手段は、ケーブルの地上側固定部近傍に、前記ケーブルの地上側固定部からの屈曲方向を検出し、前記地上側固定部からのケーブルの屈曲方向が前段側に向いていると検出したときは、該検出結果を回転異常検出手段に送信し、前記ケーブルの地上側固定部からのケーブルの屈曲方向が後段側に向いていると検出したときは、該検出結果を回転異常検出手段に送信する屈曲方向検出手段を備え、
   前記回転異常検出手段は、該屈曲方向検出手段による屈曲方向の検出が、不検出となる区間では、移動台車の移動時におけるケーブルリール不転異常の検出を行わないようにすることを特徴とするリールケーブル断線防止装置。
2. ケーブルリール回転検出手段が、少なくとも２つの近接センサと、
   該少なくとも２つの近接センサから出力される位相のずれた検出パルスにより、ケーブルリールの回転の有無及び回転方向を演算し、該演算結果を回転異常検出手段に送信する演算部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のリールケーブル断線防止装置。
3. 走行状態検出手段が、移動台車を遠隔走行制御する走行制御システムの走行制御情報を読込み、これに基づいて走行状態を検出し、該検出結果を回転異常検出手段に送信するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリールケーブル断線防止装置。
4. 移動台車が、前段側に設けられた転炉からの溶鋼を下工程の設備に運搬する受鋼台車であって、
   回転異常検出手段が、少なくとも前記受鋼台車が転炉からの出鋼を受けている間は、受鋼台車の移動時におけるケーブルリール逆回転異常の検出を行わないようにすると共に、不転異常の検出に際し、予め定められた移動指令受信時からの不検出時間を長くすることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のリールケーブル断線防止装置。

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