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【発明の名称】 ロール交換装置
【発明者】 【氏名】神山 知英
【住所又は居所】福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

【氏名】小出 明智
【住所又は居所】福岡県北九州市戸畑区大字中原４６番地５９ 日鐵プラント設計株式会社内
【要約】 【課題】装置の重量が軽減でき、ロールの抜き取り時に短い移動スペースで済み、しかも、従来の炉殻との取り合い寸法を変えることなくロールを安全に、容易に交換できるロール交換装置を提供する。

【解決手段】炉内に配置されたロール１２の交換に用いるロール交換装置１０であって、中央部に第１の吊り部１４が設けられた吊りフレーム１５と、吊りフレーム１５に沿って走行し、ロール１２の端部１６を保持するロールチャック部１７が設けられた移動台車１８とを備え、ロール１２の交換時に吊りフレーム１５の炉側を炉体の架構１９に固定する支持部２０が吊りフレーム１５又は炉体の架構１９に設けられている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 炉内に配置されたロールの交換に用いるロール交換装置であって、中央部付近に第１の吊り部が設けられた吊りフレームと、前記吊りフレームに沿って走行し、前記ロールの端部を保持するロールチャック部が設けられた移動台車とを備え、前記ロールの交換時に前記吊りフレームの炉側を炉体の架構に固定する支持部が前記吊りフレーム又は前記炉体の架構に設けられていることを特徴とするロール交換装置。
【請求項２】 請求項１記載のロール交換装置において、前記移動台車には、前記ロールチャック部の横行、昇降及び傾動を行う芯出し手段が設けられていることを特徴とするロール交換装置。
【請求項３】 請求項２記載のロール交換装置において、前記芯出し手段は、前記移動台車の走行方向に沿って設けられた対となる前側、後側ジャッキと、該前側、後側ジャッキの連動駆動及び個別駆動を可能とするクラッチとを備え、該クラッチの切り換えにより前記ロールチャック部の昇降及び傾動を行うことを特徴とするロール交換装置。
【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載のロール交換装置において、前記支持部の代わりに第２の吊り部を設け、前記第１の吊り部と該第２の吊り部によって前記吊りフレームを支持することを特徴とするロール交換装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、連続焼鈍炉等の熱処理炉に使用されるロールの交換を行う時に使用するロール交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、連続焼鈍炉に使用されるハースロール（以下、単にロールと呼ぶ）の交換を行う装置として、図５に示すようなロール交換装置８０が知られている。ロール交換装置８０は、クレーン等の揚重機８１のフック８２に掛合する吊り部８３を長手方向の中間位置付近の上部に備えた吊りフレーム８４と、吊りフレーム８４の炉側端部に設けられ、ロール８５の軸端部を脱着可能なロールチャック部８６と、吊りフレーム８４のロールチャック部８６と反対側に設けられ、吊り部８３の下方と、炉側端部と反対側の端部の下方との間を移動可能なカウンターウエイト８７とを備えている。ロール８５を保持していない無負荷時には、カウンターウエイト８７は図５の２点鎖線で示す吊り部８３の下方位置にあり、一方、ロールチャック部８６を介してロール８５を保持した負荷移動時には、カウンターウエイト８７は図５の実線で示す吊りフレーム８４の左側端部の下方位置にある。
【０００３】また、特許第２８５９４２８号公報には、取り扱う対象物がロールではなく、連続焼鈍炉のラジアントチューブを交換するために用いるラジアントチューブ交換装置が記載されている。このラジアントチューブ交換装置は、クレーンにより運搬可能なレールフレームと、レールフレームに設けられたレール上を移動する交換台車と、交換台車に設けられラジアントチューブを着脱可能な保持部と、レールフレームを炉の架構デッキに掛止するための掛合部とを備えており、交換台車にはラジアントチューブの交換時に保持部のみを横行、昇降及び傾動させて微調整を行うための芯出し手段を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来のロール交換装置８０及び特許第２８５９４２８号公報に記載のラジアントチューブ交換装置においてはそれぞれ、未だ解決すべき以下のような問題があった。まず、ロール交換装置８０においては、ロール８５の有無に応じて吊りフレーム８４のバランスを取るために、カウンターウエイト８７を設けているので、装置の重量が重くなり、揚重機８１の仕様（重量やサイズ等）が問題となることがあった。また、吊りフレーム８４、ロールチャック部８６及びロール８５が直列に並ぶので、ロール８５の炉側の軸端から吊りフレーム８４のカウンターウエイト８７側の端面までの長さが長くなり、このため、ロール８５を炉から抜き取る時に、大きな移動スペースが必要であった。さらに、ロールチャック部８６にロール８５の軸端部を装着する際の芯出し作業においては、ロールチャック部８６に複数のロープを取付けて作業者がロープを引っ張って行っており、作業性が悪く、多大な労力を要していた。
【０００５】次に、ラジアントチューブ交換装置においては、この装置をラジアントチューブに代えて、ロール（特に、ボトムロール）に適用する場合には、交換台車が走行するレールフレームと炉体の架構との干渉を避けるため、従来の炉殻の寸法を変更する必要があった。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、装置の重量が軽減でき、ロールの抜き取り時に短い移動スペースで済み、しかも、従来の炉殻との取り合い寸法を変えることなくロールを安全に、容易に交換できるロール交換装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に係るロール交換装置は、炉内に配置されたロールの交換に用いるロール交換装置であって、中央部付近に第１の吊り部が設けられた吊りフレームと、吊りフレームに沿って走行し、ロールの端部を保持するロールチャック部が設けられた移動台車とを備え、ロールの交換時に吊りフレームの炉側を炉体の架構に固定する支持部が吊りフレーム又は炉体の架構に設けられている。これによって、吊りフレームの炉側を炉体の架構に固定する支持部が設けられているので、ロールの交換時に、ロールを保持した移動台車が吊りフレームの炉側に走行しても、吊りフレームが転倒することがない。
【０００８】本発明に係るロール交換装置において、移動台車には、ロールチャック部の横行、昇降及び傾動を行う芯出し手段を設けることもできる。これによって、ロールチャック部によりロールの端部を掴む際の芯出し作業が容易である。本発明に係るロール交換装置において、芯出し手段は、移動台車の走行方向に沿って設けられた対となる前側、後側ジャッキと、前側、後側ジャッキの連動駆動及び個別駆動を可能とするクラッチとを備え、クラッチの切り換えによりロールチャック部の昇降及び傾動を行うこともできる。これによって、前側、後側ジャッキをロールチャック部の昇降及び傾動に兼用できるので、芯出し手段をコンパクトに構成することができる。本発明に係るロール交換装置において、支持部の代わりに第２の吊り部を設け、第１の吊り部と第２の吊り部によって吊りフレームを支持することもできる。これによって、移動台車と第２の吊り部との干渉を考慮しなくても済む。
【０００９】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るロール交換装置の正面図、図２は同ロール交換装置の要部の部分断面図、図３は図２の矢視Ａ−Ａ断面図、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、無負荷時、ロール保持時、負荷移動時の説明図である。
【００１０】図１〜図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、本発明の一実施の形態に係るロール交換装置１０は、連続焼鈍炉のような熱処理炉１１の炉内に配置されたハースロール（以降、単にロールと呼ぶ）１２の交換に用いる装置であって、図示しない天井クレーンのフック１３に掛合する第１の吊り部１４が中央部付近に設けられた長尺の吊りフレーム１５と、吊りフレーム１５の長手方向に沿って走行し、ロール１２の端部１６を保持するロールチャック部１７が設けられた移動台車１８とを備えている。さらに、吊りフレーム１５の前側（炉側）には、ロール１２の交換時に吊りフレーム１５の炉側を炉体の架構１９に固定する支持部２０が設けられている。以下、これらについて詳しく説明する。なお、熱処理炉１１の炉内に配置されたロール１２の軸（長手）方向を前後方向、前後方向に直交する方向を左右方向と定義する。
【００１１】図１に示すように、吊りフレーム１５の長手方向の中央部付近の上面に設けられた第１の吊り部１４の上部には、天井クレーンのフック１３に掛止する吊りピン２１が取付けられている。図２及び図３に示すように、吊りフレーム１５は、形鋼や鉄板等の溶接により断面が略矩形状のボックス構造に形成されている。吊りフレーム１５の左右方向の下部両側にはそれぞれ、吊り下げ式の移動台車１８が走行するために、移動台車１８の左右方向の上部に設けられた一対の車輪２２、２３が転動する平坦な一対のガイドレール２４、２５が設けられている。
【００１２】図２及び図３に示すように、移動台車１８には、ロール１２の端部１６に対してロールチャック部１７の芯出しを行う芯出し手段と、吊りフレーム１５に沿って移動台車１８の移動を行う走行手段２６とが設けられている。芯出し手段はロールチャック部１７の横行（左右方向）、昇降及び傾動（前後方向面内）を行うことができる。移動台車１８は、左右方向両側に設けられた車輪２２、２３を支持する軸受ブラケット２７、２８を介して吊り下げられた溶接鋼板製の台車フレーム２９を備えている。台車フレーム２９の後部には、取付ブラケット３０を介して減速機付き電動モータ３１が設けられており、減速機付き電動モータ３１の出力軸３２にはチェーンスプロケット３３が取付けられている。減速機付き電動モータ３１の前側上方で、車輪２２の後ろ側下方には、左右方向に所定の間隔Ｈを開けて一対の軸受ブラケット３４、３５が設けられており、チェーンスプロケット３３に対応するチェーンスプロケット３６が軸端部に固定された駆動軸３７の中間位置が軸受ブラケット３４、３５により回転支持されている。チェーンスプロケット３３、３６間には無端チェーン３３ａが巻回されている。
【００１３】チェーンスプロケット３６が設けられたれた駆動軸３７の左右方向の中央部には、図３に示すように、ギア３８が固定されており、ギア３８は吊りフレーム１５の下部中央の窪んだ位置に前後方向に沿って設けられたラック３９に噛合している。さらに、軸受ブラケット３４、３５の左右方向外側の駆動軸３７には、ガイド車輪４０、４１が回転自由に取付けられている。ガイド車輪４０、４１は吊りフレーム１５の下端部の両側に設けられた板状のガイドレール４２、４３と少しの隙間を開けて取付けられている。かかる構成によって、減速機付き電動モータ３１の駆動により、無端チェーン３３ａ、ギア３８及びラック３９を介して、移動台車１８は吊りフレーム１５のガイドレール２４、２５上を走行することができる。従って、走行手段２６は減速機付き電動モータ３１、無端チェーン３３ａ、ギア３８及びラック３９等により構成されている。
【００１４】図２に示すように、ロールチャック部１７は、前側に設けられロール１２の端部１６が嵌入されるチャック本体部４４と、チャック本体部４４の後端にフランジ接続された駆動部４５とを備えている。駆動部４５は図３に示すように、断面形状がボックス状に形成されており、後端側の高さが前側の高さに比べて少し低くなっており、駆動部４５の後端４５ａは取付ブラケット３０の炉側端付近まで伸びている。
【００１５】図２に示すように、台車フレーム２９の前後方向の下端部にはそれぞれ、左右方向に所定の間隔を開けて一対の前側、後側ジャッキの一例であるスクリュージャッキ４７、４６（合計４個）が設けられている。スクリュージャッキ４６、４７の昇降するスクリューの上端部には接続金具を介して昇降ブロック４８、４９が設けられており、昇降ブロック４８、４９はそれぞれ、台車フレーム２９に取付けられた一対の摺動ガイド５０、５１及び５２、５３によって垂直方向の移動がガイドされている。一対の昇降ブロック４８、４９にはそれぞれ、断面円形のガイド棒５４、５５の両端部が固定されている。左右両側に配置された昇降ブロック４８、４９より内側のガイド棒５４、５５にはそれぞれ、ロールチャック部１７の駆動部４５の上部が水平方向に貫通され、貫通部は軸受メタル（図示せず）を介して取付けられている。
【００１６】図２に示すように、左右方向に配置された一対のスクリュージャッキ４６にはそれぞれ、入力軸にチェーンスプロケット５６が設けられており、チェーンスプロケット５６の前方の台車フレーム２９に取付けられたチェーンスプロケット５７との間に無端チェーン５８が巻回されている。なお、一対のチェーンスプロケット５７は左右方向に水平に配置された同期軸５９の両端部に固定されている。左右方向に配置された一対のスクリュージャッキ４７にもそれぞれ、入力軸にチェーンスプロケット６０が設けられており、チェーンスプロケット６０の後方の台車フレーム２９に取付けられたチェーンスプロケット６１との間に無端チェーン６２が巻回されている。また、一対のチェーンスプロケット６１は左右方向に水平に配置された同期軸６３の両端部に固定されている。
【００１７】図２に示すように、同期軸５９、６３にはそれぞれ、チェーンスプロケット５７、６１の右側に少しの隙間を開けて同じサイズのチェーンスプロケット６４、６５が設けられている。チェーンスプロケット６４、６５間には無端チェーン６６（６６ａ）が巻回されている。ただし、チェーンスプロケット６４は同期軸５９と着脱（切り離し）可能になるよう手動式のクラッチ６７が取付けられている。クラッチ６７の切り換えにより、スクリュージャッキ４６、４７の連動駆動によってロールチャック部１７の全体昇降を行うことができ、また、スクリュージャッキ４６、４７の個別駆動によってロールチャック部１７の傾動を行うことができる。同期軸５９、６３の左側軸端にはそれぞれ、同期軸５９、６３を回転駆動するための手動のハンドル６８、６９が固定されている。
【００１８】さらに、図２及び図３に示すように、ガイド棒５４、５５の内側にはそれぞれ、送りねじ棒７０、７１が、両端部を軸受に回転支持され、ロールチャック部１７の駆動部４５の上部を貫通して水平方向に取付けられている。図３に示すように、送りねじ棒７１（７０も同じ）の駆動部４５近傍には、雄ねじ７２が形成されており、雄ねじ７２に螺合する雌ねじを備えたナット部７３がロールチャック部１７の駆動部４５に、上下方向自由、左右方向で固定されている。図２に示すように、送りねじ棒７０、７１の左側端部にはチェーンスプロケット７４、７５が固定されており、チェーンスプロケット７４、７５間には無端チェーン７６が巻回されている。送りねじ棒７１の左側軸端には、送りねじ棒７１を回転駆動するための手動のハンドル７７が固定されている。従って、ハンドル７７を回転すると、無端チェーン７６を介して送りねじ棒７０も送りねじ棒７１と連動して回転するので、駆動部４５を含むロールチャック部１７を左右方向に移動（横行）させることができる。従って、芯出し手段は、スクリュージャッキ４７、４６、スクリュージャッキ４７、４６の連動駆動又は個別駆動を切り換えるクラッチ６７及び送りねじ棒７０、７１等を有して構成されている。
【００１９】図１及び図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、吊りフレーム１５の前側に設けられた支持部２０は、移動台車１８の走行に干渉しないように、側面視して移動台車１８を挟んだ状態で垂直に配置された対となる２本の柱状の部材からなっている。支持部２０の下端部には、ロール１２の交換（引抜き、挿入）時に炉体の架構１９に設けられた対となる固定金具７８にピン７９により固定できるようにピン孔２０ａが形成されている。ピン７９を介して、吊りフレーム１５の前側に設けた支持部２０を架構１９に固定することによって、移動台車１８が図４（Ｂ）に示す位置で、ロール１２を保持した負荷時の場合でも吊りフレーム１５が転倒しないような構成となっている。
【００２０】次いで、本発明の一実施の形態に係るロール交換装置１０を用いたロールの交換作業について、主として図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を参照しながら説明する。なお、ここでは、熱処理炉１１の炉内に配置されたロール１２の引抜き及び搬送について説明し、ロール１２を逆に熱処理炉１１の炉内に挿入する場合は、逆の手順となるので説明を省略する。
（１）図４（Ａ）に示すように、天井クレーンのフック１３によってロール交換装置１０を吊り下げ、移動台車１８が走行する吊りフレーム１５が傾かない位置に、走行手段２６を用いて移動台車１８を移動する。
（２）天井クレーンを操作してロール交換装置１０を、図４（Ｂ）に示す熱処理炉１１の炉前位置に移動する。
【００２１】（３）図４に示すように、支持部２０の下端部と炉体の架構１９とをピン７９を介して固定する。
（４）走行手段２６を用いて移動台車１８を、図４（Ａ）に示す位置から図４（Ｂ）に示す位置の手前（ロール１２の端部１６の後端とロールチャック部１７のチャック本体部４４の先端との間に隙間がある状態、即ち、芯出し前の状態）まで移動する。
（５）ロール１２の端部１６に対して、チャック本体部４４を芯出し手段を用いて芯出しした後、走行手段２６を用いて移動台車１８を移動して、図４（Ｂ）に示すように、チャック本体部４４でロール１２の端部１６を掴む。
【００２２】（６）走行手段２６を用いて移動台車１８を熱処理炉１１と反対側に移動し、図４（Ｂ）に示す位置からロール１２を引き抜いて、図４（Ｃ）に示す位置まで移動する。なお、図４（Ｃ）に示す移動台車１８の位置は、ピン７９を取り外したとしても、吊りフレーム１５が転倒しないバランスの取れた位置となっている。
（７）ピン７９を取り外して支持部２０の下端部と炉体の架構１９とを切り離す。
（８）この状態で天井クレーンを操作してロール交換装置１０を所定のロール置場まで搬送し、別途方法によりロール１２を移動台車１８のロールチャック部１７から取り外す。
【００２３】本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明のロール交換装置を構成する場合にも本発明は適用される。前記実施の形態においては、吊りフレーム１５の前側（炉側）に、ロール１２の交換時に吊りフレーム１５の炉側を炉体の架構１９に固定する支持部２０を設けたが、これに限定されず、支持部を吊りフレーム１５にではなく、炉体の架構１９に設け、ロール１２の交換時にこの支持部に吊りフレーム１５を載せてロール交換をするようにしてもよい。ロールチャック部１７をロール１２の端部１６に対して芯出しするための芯出し手段を設けたが、これに限定されず、必要に応じて、芯出し手段を省略することもできる。吊りフレーム１５には、ロール１２の交換時に吊りフレーム１５の炉側を炉体の架構１９に固定する支持部２０を設けたが、これに限定されず、状況に応じて、支持部２０の代わりに第２の吊り部を設け、第１の吊り部１４と第２の吊り部によって吊りフレーム１５を支持することもできる。
【００２４】芯出し手段において、スクリュージャッキ４７、４６及びクラッチ６７を設け、スクリュージャッキ４７、４６の連動駆動及び個別駆動をクラッチ６７の切り換えにより行ってロールチャック部１７の昇降及び傾動を行うように構成したが、これに限定されず、その他の構成によりロールチャック部の昇降及び傾動を行うこともできる。スクリュージャッキ４７、４６ともそれぞれ、２本設けたが、これに限定されず、状況に応じて、１本でも構わない。また、スクリュージャッキ４７、４７及びクラッチ６７の操作を手動としたが、これに限定されず、必要に応じて、電動駆動としても構わない。前側、後側ジャッキとしてスクリュージャッキ４７、４６の代わりに、油圧式ジャッキを使用することもできる。なお、この場合には、前側、後側ジャッキの連動駆動及び個別駆動を制御するクラッチ操作は、油圧回路を制御して行うことになる。
【００２５】
【発明の効果】請求項１〜４記載のロール交換装置においては、吊りフレームの炉側を炉体の架構に固定する支持部が吊りフレーム又は炉体の架構に設けられているので、ロールの交換時に、ロールを保持した移動台車が吊りフレームの炉側に走行しても、吊りフレームが転倒することがない。従って、従来のようなカウンターウエイトを設けなくて済み、これによって、装置の重量及び長さが軽減でき、かつロールの抜き取り時に短い移動スペースで済み、しかも、従来の炉殻との取り合い寸法を変えることなくロールを交換できる。
【００２６】特に、請求項２記載のロール交換装置においては、芯出し手段を用いてロールチャック部によりロールの端部を掴む際の芯出し作業が容易であるので、芯出しの作業性及び安全性が向上する。請求項３記載のロール交換装置においては、前側、後側ジャッキをロールチャック部の昇降及び傾動に兼用できるので、芯出し手段をコンパクトに構成することができ、これによって、装置の重量がさらに軽減でき、クレーン等の揚重機の能力を小さくできる。請求項４記載のロール交換装置においては、移動台車と第２の吊り部との干渉を考慮しなくても済むので、移動台車の設計が簡略化される。
【出願人】 【識別番号】０００００６６５５
【氏名又は名称】新日本製鐵株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区大手町２丁目６番３号
【識別番号】３９００２２８７３
【氏名又は名称】日鐵プラント設計株式会社
【住所又は居所】福岡県北九州市戸畑区大字中原４６番地の５９
【出願日】 平成１４年４月１１日（２００２．４．１１）
【代理人】 【識別番号】１０００９０６９７
【弁理士】
【氏名又は名称】中前 富士男
【公開番号】 特開２００３−３０１２１７（Ｐ２００３−３０１２１７Ａ）
【公開日】 平成１５年１０月２４日（２００３．１０．２４）
【出願番号】 特願２００２−１０９５６０（Ｐ２００２−１０９５６０）