JP2013040714A - 縦型式焼鈍炉の炉内点検装置及び点検方法 - Google Patents

Abstract

【課題】縦型式焼鈍炉の炉内点検装置及び点検方法に好適な、作業員の目視や複数台のカメラによる点検に替えて装置内を昇降して部品の健全性を点検する点検装置およびその点検方法を提供する。
【解決手段】全方位カメラ１２と照明１６を脱着可能に設置した架台１０と、前記架台を昇降させる昇降装置と、前記全方位カメラにより撮影された画像を平面展開できる画像処理システム２３と前記画像を表示させるモニター２４を備えた点検装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業員の目視や複数台のカメラによる点検に替えて装置内を昇降して部品の健全性を点検する点検装置およびその点検方法に関し、特に縦型式焼鈍炉の炉内点検装置及び点検方法に好適なものに関する。

図６は製鉄所の連続焼鈍ラインにおける設備配置を示し、ペイオフリール１から払い出された冷延鋼板はウェルダー２で先行材に溶接されて、ルーパ３を介して、縦型式焼鈍炉４に送り込まれて焼鈍後、ルーパ３を介して、テンションリール５に巻き取られる。

縦型式焼鈍炉４の内部には加熱用のラジアントチューブ（以下、ＲＴ）が複数配置されている。ＲＴはその内部に高温気体が流れるため、管自体の曲がりや割れなどの点検作業を定期的に行うことが必要とされるが、一般的に縦型式焼鈍炉は高さが数十ｍで、点検作業は高所作業となり、準備・点検・片付けを含めて多大な時間と費用がかかっている。

図７は、作業員が直接炉内に入り点検作業を行う場合を説明する模式図で、縦型式焼鈍炉４の炉頂４ａと炉床４ｂ間のＲＴ８を命綱９を付けた作業者６ｂが点検者となって損傷状態を目視で点検する。点検作業中は、炉頂４ａの作業者６ａと炉床４ｂの作業者６ｃによって命綱９に張力が付与される。

炉内は劣悪な環境で、作業員の負荷が大きいため、作業改善策の一つとして、炉内にカメラを入れて昇降装置で上下させる遠隔点検方法が検討され、例えば、特許文献１にはカメラ動作装置を備えた昇降台にカメラを設置し点検する方法が記載され、特許文献２には複数のカメラを搭載した昇降装置で炉内点検を行う方法が記載されている。

特開２００６−２８４１０５号公報 特開２００７−３３３２７９号公報

しかしながら、縦型式焼鈍炉の場合、カメラが昇降する炉内のＲＴ間は狭隘で、ＲＴの点検個所とカメラが非常に接近することが多いため、一度に撮影できる範囲が狭く、また撮影画像が歪み、定量的な点検ができないという問題点があった。

更に、特許文献１ではカメラを点検対象の部分が撮影されるように回転させるなど操作して、多くの画像を撮影する必要があり、また、昇降装置を設置する際にも炉頂・炉床での設置作業を必要とし、設置には２本以上のガイドロープを固定するスペースがあることが前提となる。

特許文献２では複数のカメラを搭載した昇降装置を設置することで必然的に装置は大型化、かつデータ量は膨大となる。また昇降装置の構造上、炉床部分に開口部を必要とする。

上述したように、従来のカメラを用いる点検方法の場合、解決すべき課題が種々あり、縦型式焼鈍炉の炉内点検を効率的に行うことが困難であった。

そこで、本発明は上記課題を解決する、縦型式焼鈍炉の炉内点検に好適なカメラを用いた炉内点検装置および点検方法を提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段で達成可能である。
１．全方位カメラと照明装置を脱着可能に設置した架台と、前記架台を昇降させる昇降装置と、前記全方位カメラにより撮影された画像を平面展開できる画像処理システムと前記画像を表示させるモニターを備えることを特徴とする縦型式焼鈍炉の炉内点検装置。
２．前記昇降装置が、前記架台の左右方向の動きをガイドする、その先端に錘を有する１本のガイドロープと、前記架台を上下方向に移動させる移動用ロープと、前記ガイドロープと前記移動用ロープのそれぞれのリールと前記リールをそれぞれを個別に駆動して前記ガイドロープと前記移動用ロープの繰り出し、巻き戻しするロールモータと減速機が一体となった駆動装置を備えたロープ制御装置を有し、前記架台は前記ガイドロープが挿通するガイド部を有し、前記移動用ロープと前記架台は脱着可能であることを特徴とする上記１記載の縦型式焼鈍炉の炉内点検装置。
３．前記錘は少なくとも一部が磁石からなることを特徴とする上記２記載の縦型式焼鈍炉の炉内点検装置。
４．以下の工程を備えることを特徴とする縦型式焼鈍炉の炉内点検方法。
工程１：点検しようとする焼鈍炉の炉頂の一部を開放して、ロープ制御装置からガイドロープをその先端の錘が炉床に達するまで繰り出す。
工程２：ガイドロープにその錘が浮き上がらない程度の張力を加える。
工程３：全方位カメラと照明装置を炉床方向を撮影および照明するように設置した架台のガイド部にガイドロープを挿通した後、移動用ロープを取り付けた前記架台を炉頂の開放部から炉内に装入する。
工程４：前記架台を、移動用ロープのリールから移動用ロープを繰り出して炉内を昇降させて、前記全方位カメラで焼鈍炉内設備の画像を撮影することにより、炉内設備の点検作業を行う。
５．工程４において、前記架台を、炉内で昇降させる際、一定方向に移動させることを特徴とする上記４記載の縦型式焼鈍炉の炉内点検方法。

本発明によれば、以下の効果が得られ、産業上極めて有用である。
１．カメラ下側の全視野を一度に点検することが出来る。
２．縦型式焼鈍炉内をカメラにより点検する際、撮影したい部分にカメラ本体を向けたり複数のカメラを設置することなく、１台のカメラで３６０°の視野で点検が可能となり、点検時間が大幅に短縮される。
３．全方位カメラで撮影した魚眼状の画像データのみを保存しておけば、後に画像処理システムを用いて変換することで見たい部分の画像を取り出し、点検することが出来るため、データ量は少なくてすむ。
４．縦型炉内にカメラを昇降させて点検する際、昇降台の設置を炉頂での作業のみで行うことができ、設置・片付けにかかる時間も短い時間で可能である。
５．カメラは下向きに全視野を有するため、カメラを昇降させる際のガイドロープは１本で十分で、炉頂の開口部が小さくても点検は可能であり、大規模な設備改造も必要としない。

本発明の一実施例に係る縦型式焼鈍炉の炉内点検装置の構成を説明する図。 縦型式焼鈍炉の点検作業時の図１に示した炉内点検装置の配置および点検作業（その１）を説明する図。 縦型式焼鈍炉の点検作業時の図１に示した炉内点検装置の配置および点検作業（その２）を説明する図。 図１に示した炉内点検装置の全方位カメラで撮影したＲＴ画像の一例を模式的に示す図。 図４の画像を画像処理システムで処理した結果の画像を模式的に示す図。 連続焼鈍ラインの構成の一例を説明する図。 作業者による縦型式焼鈍炉の炉内点検作業方法を説明する模式図。

本発明に係る縦型式焼鈍炉の炉内点検装置は点検用のカメラとして広い視野が得られる全方位カメラ（撮影用レンズを魚眼レンズとしたカメラ）を用い、カメラの撮影方向を変えるための駆動機構を省略し、軽量な装置としたことを特徴とする。以下、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例に係る縦型式焼鈍炉の炉内点検装置の構成を示す模式図で、図において１０は架台、１１はガイド部、１２は全方位カメラ、１３は魚眼レンズ、１４は全方位カメラ１２の撮像部、１５は架台１０の外枠、１６は照明装置、１７は移動用ロープ、１８はガイドロープ１９の錘、１７ａは移動用ロープ用のロール、１７ｂはガイドロープ用のロール、２２は画像処理装置、２３は画像処理システム用ＰＣ、２４はモニターを示す。ここでは、画像処理システム用ＰＣおよび該ＰＣに組み込まれた画像処理ソフト（プログラム）を併せたものを画像処理システムと呼ぶ。

図示した炉内点検装置は全方位カメラ１２と照明装置１６を外枠１５に脱着可能に設置した架台１０を点検部とする。全方位カメラ１２は撮像部１４に魚眼レンズ１３を取り付けたもので、撮影された画像は無線（図中、点線部）またはケーブルにより画像処理システム用ＰＣ２３に伝達される。画像処理システム用ＰＣ２３は、全方位カメラ１２で撮影された画像を直接、または平面展開してモニター２４に表示する。

図４に縦型式焼鈍炉内を炉の最上方から全方位カメラ１２で撮影した画像を模式化して示す。最上部のＲＴ８から炉床（図中中央部の矩形で表す）までが、一回で撮影可能である。

図５は画像処理システム用ＰＣで図４に示した画像の矢印Ａの近傍を平面化処理した結果を示し、画像処理システムは、歪んで表示されたＲＴ８を本来の形状で表示する。

全方位カメラ１２および魚眼レンズ１３で撮影された画像を平面化処理するＰＣ用画像処理システムは市販されている。例えば、全方位カメラとして商品名：ＡＲＴＣＡＭ３００ＭＬ（ＡＲＴＲＡＹ）、レンズ：ＦＪ０６２Ｋ（オプトアート）、画像処理システムとして商品名：ＣａｍＬｉｇｈｔ（ＬＯＡＲＡＮＴ）が利用できる。

点検部となる、全方位カメラ１２と照明装置１６を外枠１５に脱着可能に設置した架台１０は、昇降装置により、炉内を昇降する。昇降装置は、架台１０が昇降する際に、左右に振られてＲＴ８に衝突しないように、左右方向の動きをガイドするガイドロープ１９と架台１０を上下方向に移動させる移動用ロープ１７を有する。

本発明に係る点検装置は全方位カメラ１２が下向きに全視野を有するため、カメラを複数台としたり、１台のカメラの場合は撮影方向を変えるための駆動部が不要で、装置寸法を小さくすることが可能である。その結果、点検装置を昇降させる際のガイドロープ１９は１本で十分で、炉頂に作業員のための開口部が既にある場合は拡大するなどの大規模な設備改造を必要としない。

ガイドロープ１９は、その先端に錘１８を取り付けているので、点検作業中の点検装置の動きをガイドするように張力を付与することができる。錘１８を少なくともその一部を磁石として、焼鈍炉の炉床に固着させるとより強い張力とすることが可能で、安定性が向上する。例えば、炉床と接触する錘１８の底面部を磁石を有する構造としても良いし、錘１８全体を磁石としても良い。昇降する際、架台１０が左右に振れないように外枠１５にガイドロープ１９が挿通する、例えばカギ形のガイド部１１を間隔を離して取り付ける。

移動用ロープ１７は架台１０の外枠１５に作業時以外は収納が容易なように脱着可能に取り付けられて、点検作業中の点検装置を上方より吊り下げる。移動用ロープ１７に全方位カメラ１２と照明装置１６に必要なケーブル類を添わせる（図では省略）。

図２、３に縦型式焼鈍炉の点検作業時の炉内点検装置の配置および点検作業の様子を示す。これらの図において、２０はロールモータと減速機が一体となった駆動装置、２１はリール、２５はロープ駆動装置、２６はロール軸を示し、図１と同じものは同じ符号を付すものとする。

縦型式焼鈍炉４の炉頂４ａに炉内点検装置を配置する。ガイドロープ１９と移動用ロープ１７はそれぞれが個別に繰り出し、巻き戻しが可能なようにロープ駆動装置（ロープ制御装置）２５の個別のロール１７ａ（移動用ロープ１７用）、１７ｂ（ガイドロープ１９用）を介してそれぞれのリール２１に巻き取る。ロープ駆動装置２５においてロール１７ａ、１７ｂはロール軸２６で支持され、ガイドロープ１９用と移動用ロープ１７用のそれぞれのリール２１はロールモータと減速機が一体となった駆動装置２０で個別に駆動される。

なお、上述したように、本発明に係る点検装置は寸法が小さいため、炉頂４ａの点検作業用開口部は従来の作業員用が利用でき、ロープ駆動装置２５の駆動装置２０も小さくてよい。図２はガイドロープ１９を吊り下げる様子、図３はガイドロープ１９の錘１８を炉床４ｂに固着させ、移動用ロープ１７で炉内点検装置を炉内に吊り下げて、ＲＴ８を点検している様子を示す。全方位カメラ１２の映像は無線で画像処理システム用ＰＣに伝達されている。

点検作業は以下の工程によって行われる。
工程１：点検しようとする焼鈍炉の（ＲＴ８の列の直上となる）炉頂４ａの一部を開放して、ロープ制御装置２５からガイドロープ１９をその先端の錘１８が炉床４ｂに達するまで繰り出す。
工程２：ガイドロープ１９にその錘１８が浮き上がらない程度の張力を加える。
工程３：全方位カメラ１２と照明装置１６を炉床方向を撮影および照明するように設置した架台１０のガイド部１１にガイドロープ１９を挿通した後、移動用ロープ１７を取り付けた前記架台１０を炉頂４ａの開放部から炉内に装入する。
工程４：前記架台１０を、ロール１７ａを介して駆動装置２０で移動用ロープ１７を繰り出して炉内を昇降させて、前記全方位カメラにて焼鈍炉内設備の画像を撮影することにより、炉内設備の点検作業を行う。例えば、前記撮影画像より、ＲＴ８の割れ、曲がり等の歪みの有無を判断したり、割れ、歪みの大きさを定量化し、設備補修、部品交換等の要否について判断する。

上述したように全方位カメラ１２は下向きに全視野を有するため、点検作業において炉内点検装置を上昇または下降の一定方向に移動させれば、炉内のＲＴ８の概況を把握することが可能で、把握した後、詳細な点検が必要な個所を重点的に点検することができ、作業時間を大幅に短縮することが可能である。本発明の点検装置を用いて点検作業を行うことにより、従来の点検方法（カメラを回転させて点検対象部分の画像を撮影する方法、または複数のカメラを用いて画像を撮影する方法）に比べて、作業時間は１／２に短縮することができる。

１ ペイオフリール
２ ウェルダー
３ ルーパ
４ 縦型式焼鈍炉
４ａ 炉頂
４ｂ 炉床
５ テンションリール
６ａ、６ｂ、６ｃ 作業者
８ ＲＴ
９ 命綱
１０ 架台
１１ ガイド部
１２ 全方位カメラ
１３ 魚眼レンズ
１４ 撮像部
１５ 外枠
１６ 照明装置
１７ 移動用ロープ
１７ａ ロール（移動用ロープ用）
１７ｂ ロール（ガイドロープ用）
１８ 錘
１９ ガイドロープ
２０ 駆動装置
２１ リール
２２ 画像処理装置
２３ 画像処理システム用ＰＣ
２４ モニター
２５ ロープ駆動装置
２６ ロール軸

Claims (5)

1. 全方位カメラと照明装置を脱着可能に設置した架台と、前記架台を昇降させる昇降装置と、前記全方位カメラにより撮影された画像を平面展開できる画像処理システムと前記画像を表示させるモニターを備えることを特徴とする縦型式焼鈍炉の炉内点検装置。
2. 前記昇降装置が、前記架台の左右方向の動きをガイドする、その先端に錘を有する１本のガイドロープと、前記架台を上下方向に移動させる移動用ロープと、前記ガイドロープと前記移動用ロープのそれぞれのリールと前記リールをそれぞれを個別に駆動して前記ガイドロープと前記移動用ロープの繰り出し、巻き戻しするロールモータと減速機が一体となった駆動装置を備えたロープ制御装置を有し、前記架台は前記ガイドロープが挿通するガイド部を有し、前記移動用ロープと前記架台は脱着可能であることを特徴とする請求項１記載の縦型式焼鈍炉の炉内点検装置。
3. 前記錘は少なくとも一部が磁石からなることを特徴とする請求項２記載の縦型式焼鈍炉の炉内点検装置。
4. 以下の工程を備えることを特徴とする縦型式焼鈍炉の炉内点検方法。
   工程１：点検しようとする焼鈍炉の炉頂の一部を開放して、ロープ制御装置からガイドロープをその先端の錘が炉床に達するまで繰り出す。
   工程２：ガイドロープにその錘が浮き上がらない程度の張力を加える。
   工程３：全方位カメラと照明装置を炉床方向を撮影および照明するように設置した架台のガイド部にガイドロープを挿通した後、移動用ロープを取り付けた前記架台を炉頂の開放部から炉内に装入する。
   工程４：前記架台を、移動用ロープのリールから移動用ロープを繰り出して炉内を昇降させて、前記全方位カメラで焼鈍炉内設備の画像を撮影することにより、炉内設備の点検作業を行う。
5. 工程４において、前記架台を、炉内で昇降させる際、一定方向に移動させることを特徴とする請求項４記載の縦型式焼鈍炉の炉内点検方法。

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