JP2021181050A - ロッドミルのロッド交換装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロッドミルにおいて、電磁石を用いずに効率良く安全にロッド交換作業ができる、ロッド交換装置及びロッド交換方法の提供。【解決手段】本発明のロッド交換装置１１０は、ロッドミル１００の軸方向両端の開口部１１を貫通してドラム１の中心部へ装入される装置であって、ドラム１と同期同軸回転する長尺枠３と、長尺枠３の枠内に配設されたロッド搬送用ローラ４と、長尺枠３の回転により屈伸し長手方向の２箇所以上に配設された関節付きアーム５とを有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、固形物を粉砕して粉砕物を得るロッドミルにおいて、ロッドの交換のためにロッドミルのドラム内からロッドを搬出、搬入する際の、ロッドミルのロッド交換装置及び方法に関する。

ロッドミルは、所定粒度の粉砕物を得るために、各種の産業分野において使用されている。例えば、製鉄業においては、焼結鉱を製造する場合に、焼結原料であるコークスの粉砕用として、過粉砕を起こさず、大量の粉砕処理に適した特徴を生かした粉砕機としてロッドミルが使用されている。

ロッドミルによるコークスの粉砕は、次のようにして行われる。まず、粉砕すべきコークスを装入するロッドミルのドラム内に、直径約６０〜１００mm、長さ５ｍ前後のロッドを１４０〜１６０本装入する。次に、コークスをドラム内に装入し、コークスとロッドとが装入されたドラムを、ドラムの断面中心線周りに１５〜２０ｒｐｍで連続回転させ、ドラム内においてロッドをある高さまで持ち上げた後、落下させる動作を間断なく繰り返し行い、ロッドの落下衝撃によってコークスを粉砕する。そして、粉砕後のコークスは、ロッドミルの端部あるいは中央部に設置された排出口から排出される。

ドラム内のロッドは、常に過酷な力を受けるために、摩耗が進み、径が細くなって、粉砕効率が低下する。したがって、所定の期間を経て摩耗したロッドを新しいロッドと交換する作業が必要となる。

従来、ロッド交換をする際に、作業員がドラムの中に入って摩耗が進んだロッドをワイヤ等で緊縛し、抜き出す作業が行われていた。このような作業では、作業員の手又は足がロッドの間に挟まって、怪我をする懸念があり、十分な安全上の対策をとる必要があった。

そこで、ドラム内での人手作業をなくすために、電磁石を取り付けたアームをドラム内に挿入し、磁力でロッドを吸着し吊り上げて搬出を行う装置が開示されている（特許文献１）。また、さらに、電磁石で吊り上げたロッドを係止するための係止爪を備えた搬出搬入装置も開示されている（特許文献２，３）。

特開昭５９−２１６６４１号公報 特開平１１−０７６８４８号公報 特開平１１−１７９２２５号公報

しかしながら、上記の従来装置は、電磁石でロッドを吸着するため、磁力が弱いと所定本数のロッドを吸着できずにロッド交換の作業能率が低下し、また、磁力が強過ぎるとアームの荷重許容限界を超える大量のロッドが吊り上げられてアームが湾曲しロッドの交換ができなくなる問題点があった。さらに、鉄鉱石を粉砕すると、粉砕後にドラム内に残った鉄鉱石の粉体が電磁石に優先して吸着される結果、ロッドの吸着が困難となる場合もあった。

本発明は、上述の問題点に鑑み、電磁石を用いずに、安全かつ能率よくロッド交換作業を行なうためのロッドミルのロッド交換装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討し、以下の要旨構成になる本発明をなした。
（１） 軸方向の両端に開口部を有する中空円筒状の回転体であるドラム内にロッドを載置するロッドミルにおいて、前記ロッドを装入し又は交換するために、前記両端の開口部を貫通して前記ドラムの中心部へ装入されるロッド交換装置であって、
前記ロッド交換装置は、
前記ドラムと同期同軸回転する長尺枠と、
該長尺枠の枠内に配設されたロッド搬送用ローラと、
前記長尺枠の回転により屈伸し長手方向の２箇所以上に配設された関節付きアームとを有することを特徴とするロッドミルのロッド交換装置。
（２） （１）において、前記関節付きアームは、伸状態時に関節付きアーム先端から前記ドラムの内周面までの隙間が０超で前記摩耗し交換直前のロッドの最小半径未満になることを特徴とするロッドミルのロッド交換装置。
（３） （１）又は（２）に記載のロッドミルのロッド交換装置を用いるロッド交換方法であって、
前記ドラム外の前記ロッドを前記ドラム内へ装入するに際し、
前記ドラム外において前記関節付きアームを屈状態として、前記長尺枠を前記開口部から前記ドラム内へ装入し、前記長尺枠の長手方向両端部を前記開口部の周縁部に固定して前記長尺枠をドラムと同期同軸して回転可能にし、
次いで、前記関節付きアームが、伸状態となる位置まで前記ドラムを回転させ、前記ロッド搬送用ローラがほぼ水平となる位置で前記ドラムの回転を停止させた後、前記ロッド搬送用ローラにて前記ドラム外の新品等のロッドを前記ドラム内へ搬入する工程と、
前記ドラムを回転させ、前記ロッドを前記伸状態の関節付きアームに沿って転がせて前記ロッド搬送用ローラ上から前記ドラム内の底部へ移すことを特徴とするロッドミルのロッド交換方法。
（４） （１）又は（２）に記載のロッドミルのロッド交換装置を用いるロッド交換方法であって、
前記ロッドを前記ドラム内から排出するに際し、
前記ドラム外で前記関節付きアームを屈状態として、前記長尺枠を前記開口部から前記ドラム内へ装入し、前記長尺枠の長手方向両端部を前記開口部の周縁部に固定して前記長尺枠をドラムと同期同軸して回転可能にし、
次いで、前記ドラムを、前記関節付きアームの先端が前記屈状態時から下方に向かう方向に回転させ、自重で伸状態となった前記関節付きアームで前記ドラム内の底部のロッドを掬い取り、前記ロッド搬送用ローラがほぼ水平となる位置まで前記ドラムを回転し、掬い取った前記ロッドを前記関節付きアーム沿いに転がせて前記ロッド搬送用ローラ上へ移し、
前記ドラムの回転を前記ロッド搬送用ローラが水平状態となった時点で停止したまま、前記ロッド搬送用ローラを駆動して該ローラ上のロッドを前記ドラム外へ排出し、所定量のロッドがドラム内から排出されるまで、ロッドの掬い取りとロッドのドラム外への排出を繰り返すことを特徴とするロッドミルのロッド交換方法。
（５） （４）において、その後さらに、前記ドラム外のロッドを前記ドラム内へ装入するに際し、
前記関節付きアームが伸状態となりロッド搬送用ローラがほぼ水平となる位置に前記ドラムを停止させた後、前記ロッド搬送用ローラにて前記ドラム外のロッドを前記ドラム内へ搬入し、
その後、前記ドラムを回転させ、前記伸状態の関節付きアームを下方に傾斜させ、前記関節付きアーム沿いに前記ロッドを転がせて前記ロッド搬送用ローラ上から前記ドラム内の底部へロッドを移すことを特徴とするロッドミルのロッド交換方法。

本発明によれば、電磁石の磁力でロッドを吊り上げる従来技術と比べて、磁力不足による吊り上げの失敗がなくて交換作業能率が向上し、また、磁力過大に伴う過重量吊り上げによるアームの損傷がなくて装置の修繕費が削減できる。また、ドラムを回転させるだけでロッド搬送用ローラへのロッドの揚げ降ろしができるから、装置の操作が容易である。また、ドラム内での人手によるロッド交換作業が不要となって安全性が向上する。

本発明装置（本発明のロッド交換装置の意。以下同じ）の一例を示す概略図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明方法によるロッド装入前の手順を示す概略図である。 本発明方法によるロッド装入手順を示す概略図である。 本発明方法によるロッド排出手順を示す概略図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明のロッド交換装置（以下、本発明装置ともいう）１１０の一例を示す概略図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。図１に示すように、本発明を適用するロッドミル１００は、軸方向の両端に開口部１１を有する中空円筒状の回転するドラム１内にロッド２が載置されるものである。ドラム１は、軸方向の両端部を軸受１０で支持され、回転駆動装置（図示せず）で駆動されて回転する。ドラム１の内周部には、ドラム１の回転時にロッド２を支持して上昇させ自重落下させる凸部２０が設けられている。なお、１２は破砕物排出用の穴である。

本発明装置１１０は、ロッドミル１００内に新たにロッド２を装入したり摩耗したロッド２を新品等と交換するために、ドラム１の両端の開口部１１を跨いで設置される装置であって、ドラム１と同期同軸して回転する長尺枠３と、長尺枠３の枠内に配設されたロッド搬送用ローラ４と、ロッド２の重心位置を挟む長尺枠３の長手方向の２箇所以上に配設された関節付きアーム５とを有する。

長尺枠３の長手方向両端部は、ドラム１の両端の開口部１１の周縁部に固定して、ドラム１と同期同軸回転する。ロッド搬送用ローラ４は長尺枠３に固定されており、関節付きアーム５は、アーム５Ａの関節８Ａ（図２）にて長尺枠３に取り付けられている。

関節付きアーム５は、ドラム１の回転に伴い、ロッド搬送用ローラ４上のロッド２をドラム１内の底部へ転がして移し、あるいは、ドラム１内の底部からロッド２を掬い取ってロッド搬送用ローラ４上へ転がして移し、ロッド２の揚げ降ろしを行う。

なお、関節付きアーム５の配設箇所が長尺枠３の長手方向の１箇所のみであると、この１箇所をロッド２の重心位置が外れるとロッド２を安定して支持できなくなる。よって、関節付きアーム５は、長尺枠３の長手方向２箇所以上に配設する。なお、前記関節付きアーム５を配設する位置は、少なくとも一対の関節付きアーム５がロッド２の重心位置を挟んで両側となるように設定する。

関節付きアーム５は、例えば図２に示すように、長尺枠３に固定したアーム固定部５Ｋと、アーム固定部５Ｋと関節８Ａにて連結したアーム５Ａと、アーム５Ａと関節８Ｂにて連結したアーム５Ｂとを有する。関節付きアーム５が関節８Ａ，８Ｂによりドラム１の回転に従って自重で屈伸するようにする。これにより、ドラム１の回転駆動力を、関節付きアーム５の屈伸用動力として利用でき、新たに関節付きアーム５を駆動する動力源を追加する必要がない。なお、図２では、関節付きアーム５が屈状態（実線、折りたたみ状態）または伸状態（二点鎖線、開放状態）にあり、かつロッド搬送用ローラ４がほぼ水平状態（主搬送ローラ４Ａの回転軸がほぼ水平状態）にある場合を示している。

また、関節付きアーム５は、その伸状態時に、アーム先端がドラム１の内周面から離れすぎていると、ドラム１内の底部のロッド２を掬い取ってロッド搬送用ローラ４へ移す際に、アーム先端からロッド２がドラム１の内周側へこぼれ落ちるのを避けるのが困難となる。一方、関節付きアーム５の伸状態時に、アーム先端がドラム１の内周面と接触すると、アーム先端が損なわれる惧れがある。

したがって、関節付きアーム５は、伸状態時のアーム先端がドラム１の内周面と接触せず、かつアーム先端とドラム１の内周面との隙間が、アーム先端からドラム内周側へロッド２がこぼれ落ちないサイズの隙間であることが好ましい。かかる隙間のサイズとしては、０超で摩耗した最小径のロッド２の半径未満が挙げられる。よって、関節付きアーム５は、例えば図２に二点鎖線で示すように、伸状態時にアーム先端からドラム１の内周面までの隙間Ｌが０超で摩耗した最小径のロッド２の半径未満になることが好ましい。

なお、関節付きアーム５の軸方向の位置は、軸方向に断続する凸部２０（図１）とは干渉させないようにする。すなわち、ドラム１の内周部の長手方向で凸部２０が無い箇所に関節付きアーム５を配置するようにする。

また、ロッド搬送用ローラ４は、上載したロッド群を円滑に搬送するために、例えば図２に示すように、主搬送ローラ４Ａの両側に、前記ロッド群の搬送に従動して回転するサイドローラ４Ｂを具備することが好ましい。

関節付きアーム５においては、各関節周りのアーム、例えば図２で関節８Ａ周りのアーム５Ａ及び関節８Ｂ周りのアーム５Ｂの回転角度に制限を設けて、ロッド２を掬った時に伸状態を維持する必要がある。そこで、本発明装置１１０は、関節付きアーム５の関節周りの回転角度を制限するストッパを具備する。図２の例では、アーム５Ａの回転角度をほぼ１８０°以内に制限する板状のストッパ９Ａをアーム固定部５Ｋの中央付近に配設し、かつアーム５Ｂの回転角度をほぼ１８０°以内に制限する板状のストッパ９Ｂをアーム５Ａの先端付近に配設した例を示した。

次に、本発明装置１１０を用いたロッド交換方法である本発明方法により、ドラム１内へロッド２を装入し、さらに、ドラム１内からロッドを排出する場合について説明する。

ドラム１内が空の場合、ドラム１外のロッドをドラム１内へ装入する手順は、次のようにするとよい。

まず、ドラム１外で本発明装置１１０の関節付きアーム５を屈状態として、本発明装置１１０の長尺枠３を開口部１１からドラム１内へ装入し、長尺枠３の長手方向両端部をドラム１の開口部１１の周縁部にボルト１３等で固定し（図１）、ドラム１に同期同軸して本発明装置１１０を回転可能にする。

次いで、ドラム１を正方向（関節付きアーム５の先端が屈状態から上方に向かう回転方向、図３の時計回り）に回転させ（図３（ａ）、（ｂ））、屈状態の関節付きアーム５を傾斜させて、その自重により伸状態とする（図３（ｃ））。その後、ドラム１を負方向（前記正方向とは逆の回転方向、図３の反時計回り）に回転させ、ロッド搬送用ローラ４がほぼ水平状態となる位置で停止させる（図３（ｄ））。

その後、ロッド搬送用ローラ４にて、ドラム１外のロッド２をドラム１内へ搬入し（図４（ａ））、ドラム１を正方向（図４の時計回り）に回転させ（図４（ｂ））、ロッド２を伸状態の関節付きアーム５沿いに転がせて（図４（ｃ））、ロッド搬送用ローラ４上からロッド２をドラム１内の底部へ移す（図４（ｄ））。

その後、ドラム１を正方向に回転させると、伸状態の関節付きアーム５は再び屈状態となる（図３（ａ））。

さらに、上記の屈状態の関節付きアーム５を伸状態としてから、ロッド２をドラム１内へ搬送して底部へ移すまでの工程について、ロッド２の目標本数がドラム１内へ装入されるまで繰り返す。

また、ロッド２の目標本数の装入完了後は、図４（ｄ）の状態からドラム１を正方向（図４の時計回り）に回転してロッド搬送用ローラ４を水平状態に戻すと、関節付きアーム５が屈状態に復帰する（図２の実線の関節付きアーム５）。そこで、本発明装置１１０の長尺枠３の両端部とドラム１の開口部１１の周縁部とのボルト１３等による固定状態を解除し、本発明装置１１０をドラム１内から抜き去る。

その後に、コークス等の固形物をドラム１に投入して、ドラム１を回転させて固形物を粉砕する。

ロッド２の摩耗が進んで径が減少した場合などにおいて、ロッド２をドラム１内から排出する手順は、次のようにするとよい。

まず、ドラム１外で本発明装置１１０の関節付きアーム５を屈状態として、本発明装置１１０の長尺枠３を開口部１１からドラム１内へ装入し、長尺枠３の長手方向両端部をドラム１の開口部１１の周縁部にボルト１３等で固定し（図１）、ドラム１に同期同軸して本発明装置１１０を回転可能にする。

次いで、ドラム１を負方向（図５の反時計回り）に回転させ、自重で伸状態となった関節付きアーム５でドラム１内の底部のロッド２を掬い取り（図５（ｂ）、（ｃ））、ロッド２を関節付きアーム５の傾斜に沿って転がしてロッド搬送用ローラ４上に移す（図５（ｄ））。

その後、ロッド搬送用ローラ４がほぼ水平状態となった時点でドラム１の回転を停止させ、ロッド搬送用ローラ４を駆動して該ローラ４上のロッド２をドラム１外へ排出する。

なお、上記の関節付きアーム５を伸状態としてから、ロッド２をドラム１外へ排出するまでの工程は、ドラム１内のロッド２が所定量無くなるまで繰り返し実行する。

続いて、ロッド２が所定量無くなったドラム１内へドラム１外の新品等のロッド２を
装入する手順は、ドラム１内が空の場合のドラム１外のロッド２をドラム１内へ装入する手順と同様に、次のようにするとよい。

ロッド搬送用ローラ４にてドラム１外の新品等のロッド２をドラム１内へ搬入し（図４（ａ））、ドラム１を正方向（図４の時計回り）に回転させ（図４（ｂ））、ロッド２を伸状態の関節付きアーム５沿いに転がせて（図４（ｃ））、ロッド搬送用ローラ４上からドラム１内の底部へ移す（図４（ｄ））。

その後、ドラム１を正方向（図４の時計回り）に回転させると、伸状態の関節付きアーム５が再び屈状態となるので（図３（ａ））、ドラム１を正方向（図３の時計回り）にさらに回転させ（図３（ｂ））、屈状態の関節付きアーム５を傾斜させて、その自重により伸状態とする（図３（ｃ））。その後、ドラム１を負方向（図３の反時計回り）に回転させ、ロッド搬送用ローラ４がほぼ水平状態となる位置で停止させる（図３（ｄ））。

上記ロッドをドラム１内へ搬入してから、ロッド搬送用ローラ４が停止するまでの工程について、ロッド２の目標本数がドラム１内へ装入されるまで繰り返す。

ロッド２の目標本数を装入した後は、図４（ｄ）の状態からドラム１を正方向（図４の時計回り）に回転してロッド搬送用ローラ４を水平状態に戻と、関節付きアーム５が屈状態に復帰する（図５（ａ））。そこで、本発明装置１１０の長尺枠３両端部とドラム１の開口部１１の周縁部とのボルト１３等による固定状態を解除し、本発明装置１１０をドラム１内から抜き去る。

その後に、コークス等の固形物をドラム１に投入して、ドラム１を回転させて固形物を粉砕する。

コークスを粉砕するロッドミルにおいて、図１〜図４に示した実施形態で本発明を実施し、本発明例とした。ドラム１は、破砕作業領域の内径を２．４ｍ、長さを４．２ｍ及び開口部１１の直径を７４０ｍｍとして、ロッド２は、直径を９０ｍｍ、長さを４．１ｍ及び装入本数を１００本とした。

本発明装置１１０において、長尺枠３の長さを６．１５ｍ、関節付きアーム５の設置箇所として、長尺枠３のドラム１破砕作業領域の長手方向中央相当位置から長手方向両側にそれぞれ２ｍ離れた２箇所（この２箇所の間にロッド２の重心が位置する。）、関節付きアーム５の屈状態の回転直径（＝回転半径×２）を７３０ｍｍ及び伸状態時の関節付きアーム５のアーム先端とドラム１内周面との隙間を４０ｍｍとした。

なお、上記実施対象のロッドミルにおいて、従来例として特許文献２の装置によりロッドの交換を行った。

本発明例では、ロッド２の交換作業時間が、従来例の約１／２まで短縮した。また、従来例では、磁力を強くしすぎてロッド２の吊り上げ本数超過によるアーム損傷に至る場合が発生し粉砕効率を低下させた。本発明例では関節付きアーム５に掬い取られるロッド２の揚げ降ろし本数超過による関節付きアーム損傷等の故障は発生せず、効率良く大量の固形物を粉砕できた。

１ ドラム
２ ロッド
３ 長尺枠
４ ロッド搬送用ローラ
４Ａ 主搬送ローラ
４Ｂ サイドローラ
５ 関節付きアーム
５Ａ，５Ｂ アーム
５Ｋ アーム固定部
８Ａ，８Ｂ 関節
９Ａ，９Ｂ ストッパ
１０ 軸受
１１ 開口部
１２ 破砕物排出用穴
１３ ボルト
２０ 凸部
１００ ロッドミル
１１０ 本発明装置（本発明のロッド交換装置）

Claims (5)

1. 軸方向の両端に開口部を有する中空円筒状の回転体であるドラム内にロッドを載置するロッドミルにおいて、前記ロッドを装入し又は交換するために、前記両端の開口部を貫通して前記ドラムの中心部へ装入されるロッド交換装置であって、
   前記ロッド交換装置は、
   前記ドラムと同期同軸回転する長尺枠と、
   該長尺枠の枠内に配設されたロッド搬送用ローラと、
   前記長尺枠の回転により屈伸し長手方向の２箇所以上に配設された関節付きアームとを有することを特徴とするロッドミルのロッド交換装置。
2. 前記関節付きアームは、伸状態時に関節付きアーム先端から前記ドラムの内周面までの隙間が０超で前記摩耗し交換直前のロッドの最小半径未満になることを特徴とする請求項１に記載のロッドミルのロッド交換装置。
3. 請求項１又は２に記載のロッドミルのロッド交換装置を用いるロッド交換方法であって、
   前記ドラム外の前記ロッドを前記ドラム内へ装入するに際し、
   前記ドラム外において前記関節付きアームを屈状態として、前記長尺枠を前記開口部から前記ドラム内へ装入し、前記長尺枠の長手方向両端部を前記開口部の周縁部に固定して前記長尺枠をドラムと同期同軸して回転可能にし、
   次いで、前記関節付きアームが、伸状態となる位置まで前記ドラムを回転させ、前記ロッド搬送用ローラがほぼ水平となる位置で前記ドラムの回転を停止させた後、前記ロッド搬送用ローラにて前記ドラム外の新品等のロッドを前記ドラム内へ搬入する工程と、
   前記ドラムを回転させ、前記ロッドを前記伸状態の関節付きアームに沿って転がせて前記ロッド搬送用ローラ上から前記ドラム内の底部へ移すことを特徴とするロッドミルのロッド交換方法。
   
4. 請求項１又は２に記載のロッドミルのロッド交換装置を用いるロッド交換方法であって、
   前記ロッドを前記ドラム内から排出するに際し、
   前記ドラム外で前記関節付きアームを屈状態として、前記長尺枠を前記開口部から前記ドラム内へ装入し、前記長尺枠の長手方向両端部を前記開口部の周縁部に固定して前記長尺枠をドラムと同期同軸して回転可能にし、
   次いで、前記ドラムを、前記関節付きアームの先端が前記屈状態時から下方に向かう方向に回転させ、自重で伸状態となった前記関節付きアームで前記ドラム内の底部のロッドを掬い取り、前記ロッド搬送用ローラがほぼ水平となる位置まで前記ドラムを回転し、掬い取った前記ロッドを前記関節付きアーム沿いに転がせて前記ロッド搬送用ローラ上へ移し、
   前記ドラムの回転を前記ロッド搬送用ローラが水平状態となった時点で停止したまま、前記ロッド搬送用ローラを駆動して該ローラ上のロッドを前記ドラム外へ排出し、所定量のロッドがドラム内から排出されるまで、ロッドの掬い取りとロッドのドラム外への排出を繰り返すことを特徴とするロッドミルのロッド交換方法。
5. 請求項４において、その後さらに、前記ドラム外のロッドを前記ドラム内へ装入するに際し、
   前記関節付きアームが伸状態となりロッド搬送用ローラがほぼ水平となる位置に前記ドラムを停止させた後、前記ロッド搬送用ローラにて前記ドラム外のロッドを前記ドラム内へ搬入し、
   その後、前記ドラムを回転させ、前記伸状態の関節付きアームを下方に傾斜させ、前記関節付きアーム沿いに前記ロッドを転がせて前記ロッド搬送用ローラ上から前記ドラム内の底部へロッドを移すことを特徴とするロッドミルのロッド交換方法。
   

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