JP6314590B2 - ベルトコンベアのフレーム更新方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベルトコンベアのフレームを新設フレームに更新する方法に関する。

製鉄所では、鉄鉱石や石炭等の各種原料をベルトコンベアを用いて原料工場や高炉などに搬送している。一般に、このようなベルトコンベアは、原料を搬送する搬送ベルト（上ベルト）及び原料搬送後のリターンベルト（下ベルト）からなる無端状のコンベアベルト、コンベアベルトを保持するフレーム、フレームを支持する複数の支柱、並びにコンベアベルトに張力を付与するグラビティ緊張装置を備えている。

従来、上記ベルトコンベアのフレームが劣化した場合、ラインを停止してコンベアベルトを切断し、劣化したフレームを撤去した後、新設フレームを据え付け、切断したコンベアベルトを加硫接合していた。
しかし、従来の方法によりフレームを更新する場合、ベルトコンベアが長時間使用できなくなる点を考慮する必要がある。コークス炉へ石炭を搬送するベルトコンベアなどのような操業に重要な位置を占めるベルトコンベアに従来の方法を適用した場合、大きな減産が発生する。そのため、フレームの更新をせず、劣化した部材を新たな部材で補強してフレームの延命を図る方法が採られることが多い。

そこで、特許文献１では、既設フレームを包含するように当該既設のフレームよりも大きな新設フレームを据え付けて、一旦、新設フレームと既設フレームの荷重を支柱で支持させた後、既設フレームを撤去するフレーム更新方法が提案されている。
上記方法は、ベルトコンベアが稼動している状況下でフレームを更新するので、従来のようなベルトコンベアの停止による減産を回避することができる。

特開２０１３−０３５６１８号公報

しかしながら、製鉄所に設置されているベルトコンベアのように、フレームが高所に架設され、更新範囲が広範囲に及ぶ場合、特許文献１に記載されている方法を用いてフレームを更新すると、非常に多くの足場が必要となるだけでなく、更新現地において部材単位で新設フレームを組み立てていくため、作業能率が悪いという問題がある。
また、既設フレームと新設フレームの荷重が支柱並びに支柱を支持する基礎に作用するため、支柱及び／又は基礎の強度不足が懸念される場合には、事前に支柱及び／又は基礎を補強しておく必要があり、工事期間が長期間に及ぶおそれがある。
さらにまた、ベルトコンベア稼働中にフレームの更新が行われるため、新設フレームを高い精度で据え付けることができず、新設フレームの据え付け不良に起因する不具合（コンベアベルトの蛇行）が発生しやすい。その結果、テールプーリやヘッドプーリの傾き調整といった、ラインを止めて行わなければならない蛇行調整が必要となる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、以下の課題を解決できるベルトコンベアのフレーム更新方法を提供することを目的とする。
（１）従来に比べて更新現場における作業量を少なくすると共に、新設フレームの据え付けを高精度化することにより、ライン停止の短時間化並びに延べ工事時間の短縮を図り、併せてコスト削減を実現すること。
（２）施工時の安全性が確保されていること。

上記目的を達成するため、本発明は、上ベルトと下ベルトからなる無端状のコンベアベルトと、前記コンベアベルトに沿って間隔をあけて立設された支柱と、前記支柱間に架設され、前記コンベアベルトを保持するフレームと、前記コンベアベルトに張力を付与するグラビティ緊張装置とを備えるベルトコンベアの前記フレームを新設フレームに更新する方法であって、以下の工程を備えることを特徴としている。
（１）前記グラビティ緊張装置の緊張力を解除して、前記コンベアベルトに作用する張力を解放する工程
（２）前記上ベルトを把持して上方に持ち上げ、前記上ベルトを支持するキャリアローラＡを取り外す工程
（３）前記上ベルト及び前記下ベルトを把持して上方に持ち上げ、前記支柱間に架設された前記フレームの一部もしくは全部を撤去し、撤去した箇所に、クレーンを用いて吊上げた新設フレームを据え付ける工程
（４）前記下ベルトの把持を解除し、前記新設フレームに設置されているリターンローラ上に該下ベルトを配置した後、キャリアローラＢを前記新設フレームに取り付ける工程
（５）前記上ベルトの把持を解除し、前記キャリアローラＢ上に該上ベルトを配置する工程
（６）前記グラビティ緊張装置に緊張力を導入して、前記コンベアベルトに張力を付与する工程

なお、更新前フレームに設置されていたキャリアローラＡと、更新後の新設フレームに取り付けられるキャリアローラＢは、同じものでも異なるものでもよい。即ち、新設フレームに取り付けられるキャリアローラには、更新前フレームに設置されていたキャリアローラを転用してもよいし、あるいは新品を使用してもよい。

本発明では、コンベアベルトに作用する張力を解放して該コンベアベルトを上方に持ち上げた状態で、既設フレームを新設フレームに交換するので、コンベアベルトを切断せずに、従来に比べて少ない作業量でフレームを更新することができる。その結果、ライン停止の短時間化並びに延べ工事時間の短縮が可能となると共に、工事コストを削減することができる。
また、ラインを停止させた状態でフレームの更新を行うので、高い精度で新設フレームを据え付けることができるだけでなく、施工時の安全性を確保することができる。

本発明に係るベルトコンベアのフレーム更新方法によれば、コークス炉へ石炭を搬送するベルトコンベアなどのような操業に重要な位置を占めるベルトコンベアのフレームの更新を、短時間の定期修理等を利用して実施することができる。その結果、従来のようにフレームの補修延命を繰り返したり、長時間休止による大きな減産を強いられるということがなくなる。また、コンベアベルトの蛇行調整も短時間で行うことができる。

原料を原料工場や高炉に搬送するベルトコンベアを側面から見た模式図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 図２のＢ部拡大図である。 本発明の一実施の形態に係るベルトコンベアのフレーム更新方法を説明するための模式図である。 同ベルトコンベアのフレーム更新方法を説明するための模式図である。 同ベルトコンベアのフレーム更新方法を説明するための模式図である。

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いて説明し、本発明の理解に供する。

鉄鉱石や石炭等の各種原料を原料工場や高炉などに搬送するベルトコンベア１０を側面から見た模式図を図１に、Ａ−Ａ矢視断面図を図２に、Ｂ部の詳細を図３に示す。
ベルトコンベア１０は、上ベルト１２と下ベルト１３からなる無端状のコンベアベルト１１と、コンベアベルト１１に沿って間隔をあけて立設された支柱１６、１７、１８と、支柱１６、１７、１８間に架設され、コンベアベルト１１を保持するフレーム１４とを備えている。また、フレーム１４の中間部を支持する支柱１７には、コンベアベルト１１に張力を付与するグラビティ緊張装置１９が設置されている。
ベルトコンベア１０の支柱１６、１７、１８間の間隔（１スパンの距離）は５ｍ〜５０ｍ程度、支柱１６、１７、１８の高さは１ｍ〜３０ｍ程度である。

コンベアベルト１１は無端状のゴムベルトからなり、搬送方向下流がわ端部に配置されたヘッドプーリ２３と搬送方向上流がわ端部に配置されたテールプーリ２５に掛け渡されている。上ベルト１２が原料を搬送する搬送ベルト、下ベルト１３が原料搬送後のリターンベルトとされている。コンベアベルト１１の幅は１ｍ〜２ｍ程度である。
なお、コンベアベルト１１の空回りやスリップを防止するため、駆動源であるヘッドプーリ２３に対するコンベアベルト１１の巻き付け角度を大きくするヘッドスナッププーリ２４がヘッドプーリ２３の斜め下方に配置されている（図１参照）。

上ベルト１２は、原料が落下しないように幅方向両端部が上方に傾斜した凹状断面とされ、上ベルト１２の幅方向中央部に配置された水平ローラ２６ｂと水平ローラ２６ｂを挟んで幅方向両側に配置された傾斜ローラ２６ａとからなるキャリアローラ２６で支持されている（図３参照）。キャリアローラ２６は、キャリアローラスタンド２８を介してフレーム１４上に設置されている（図２参照）。一方、下ベルト１３は、キャリアローラスタンド２８の下方に設置されたリターンローラ３０で支持されている（図２、図３参照）。

フレーム１４は、Ｈ形鋼をトラス状に組んだ立体トラス構造とされ（図１参照）、フレーム１４の幅方向両サイドには、点検等のための作業通路３２が設けられている。

グラビティ緊張装置１９は、部分的に垂れ下がった下ベルト１３の屈曲部に対向配置された一対のグラビティスナッププーリ２２と、Ｕ字状に垂れ下がった下ベルト１３の底部に配置された重錘２０付きのグラビティプーリ２１とから概略構成されている。垂れ下がった下ベルト１３が重錘２０付きのグラビティプーリ２１によって下方に引っ張られることにより、コンベアベルト１１に張力が付与される。

次に、上記構成を有するベルトコンベア１０のフレーム１４を更新する方法について説明する。なお、以下の説明では、支柱１６、１７間に架設されたフレーム１４ａ全部（１スパン分）を更新する場合について説明するが、支柱１６、１７間に架設されたフレーム１４ａの一部を更新する場合も同様である。

［ＳＴＥＰ−１］
チェーンブロック（図示省略）等を用いて、重錘２０付きのグラビティプーリ２１を上昇させることによりグラビティ緊張装置１９の緊張力を解除し、コンベアベルト１１に作用している張力を解放する（図４（ａ）参照）。グラビティプーリ２１の上昇量は、キャリアローラ２６等の取り外しに支障のない位置に上ベルト１２を持ち上げられる程度（本実施の形態では、グラビティプーリ２１が昇降可能な距離の１／２程度）とする。
［ＳＴＥＰ−２］
上ベルト１２が傷付かないように上ベルト１２にベルトスリング等を巻き付けて上ベルト１２を把持し、第１のクレーン（図示省略）を用いて上ベルト１２を斜め上方に持ち上げる（図４（ｂ）参照）。
［ＳＴＥＰ−３］
上ベルト１２を支持していたキャリアローラ２６（キャリアローラＡ）及びキャリアローラ２６を保持していたキャリアローラスタンド２８をフレーム１４ａから取り外し、下ベルト１３の上方に設置されていた設備を撤去する（図４（ｃ）参照）。

［ＳＴＥＰ−４］
チェーンブロック等を用いて、重錘２０付きのグラビティプーリ２１を最上位置まで上昇させる。次いで、上ベルト１２を吊り下げて上ベルト１２を一旦、下ベルト１３の上に載置し、上ベルト１２及び下ベルト１３にベルトスリング等を巻き付けて上ベルト１２及び下ベルト１３を把持し、第１のクレーンを用いて上ベルト１２及び下ベルト１３を斜め上方に持ち上げる（図５（ｄ）参照）。
なお、上ベルト１２を持ち上げるためのクレーンに加えて、下ベルト１３を持ち上げるためのクレーンを準備してもよい。
［ＳＴＥＰ−５］
支柱１６、１７間に架設されたフレーム１４ａを第２のクレーン（図示省略）を用いて懸吊し、撤去すべきフレーム１４ａの両端部をフレーム１４から切断する。次いで、フレーム１４ａにワイヤーの一端を緊結し、当該ワイヤーの他端をチェーンブロック（図示省略）を介して他の固定物（図示省略）に緊結する。そして、チェーンブロックを徐々に伸ばしながら、第２のクレーンのブームを徐々に旋回させてフレーム１４ａを水平移動させ、支柱１６、１７間からフレーム１４ａを撤去する（図５（ｅ）参照）。
［ＳＴＥＰ−６］
第２のクレーンを用いて新設フレーム１５を吊上げ、新設フレーム１５を水平移動させて支柱１６、１７間に据え付ける。具体的には、新設フレーム１５にワイヤーの一端を緊結し、当該ワイヤーの他端をチェーンブロックを介して他の固定物に緊結し、チェーンブロックを徐々に縮めながら、第２のクレーンのブームを徐々に旋回させて新設フレーム１５を支柱１６、１７間に水平移動させる（図５（ｆ）参照）。そして、新設フレーム１５の両端部を既設のフレーム１４ｂに接合する。

［ＳＴＥＰ−７］
上ベルト１２及び下ベルト１３を吊り下げて、新設フレーム１５に設置されているリターンローラ３１上に下ベルト１３を配置した後、上ベルト１２のみベルトスリング等で把持して斜め上方に持ち上げる（図６（ｇ）参照）。次いで、チェーンブロック等を用いて、重錘２０付きのグラビティプーリ２１を下降させる。グラビティプーリ２１の下降量は、グラビティプーリ２１が昇降可能な距離の１／２程度とする。
［ＳＴＥＰ−８］
キャリアローラ２７（キャリアローラＢ）をキャリアローラスタンド２９を介して新設フレーム１５に設置する（図６（ｈ）参照）。
［ＳＴＥＰ−９］
上ベルト１２を吊り下げて、キャリアローラ２７上に上ベルト１２を配置する（図６（ｉ）参照）。
［ＳＴＥＰ−１０］
チェーンブロック等を用いて、重錘２０付きのグラビティプーリ２１を最低位置まで下降させ、グラビティ緊張装置１９に緊張力を導入してコンベアベルト１１に張力を付与する（図６（ｊ）参照）。

なお、上記実施の形態では、上ベルト１２と下ベルト１３を第１のクレーンで斜め上方に吊り上げたが、上ベルト１２と下ベルト１３を第１のクレーンでフレーム１４ａ、１５の真上に吊上げ、フレーム１４ａ、１５を第２のクレーンで水平方向に移動させるようにしてもよい。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、グラビティプーリ２１を２段階に分けて昇降させたが、中間段階を設けずにグラビティプーリ２１を一挙に昇降させてもよい。また、上記実施の形態では、２スパンのベルトコンベアについて説明したが、１スパンあるいは３スパン以上のベルトコンベアでもよいことは言うまでもない。

本発明の効果について検証するために実施した検証試験について説明する。
対象としたベルトコンベアの仕様は、水平機長：４８ｍ、揚程：１２．５ｍ、ベルト幅：１．０５ｍである。本検証試験では、当該ベルトコンベアのうち、水平機長（支柱間長さ）：１７．４ｍ、揚程：４．４ｍ、両端の支柱の高さ：２．３ｍ、６．７ｍの範囲についてフレーム更新を行うこととした。

試験結果の一覧を表１に示す。なお、同表における比較例は、特許文献１に記載されている方法によるフレーム更新を示している。比較例の各日数は、同方法を上記ベルトコンベアに適用した場合、どの程度の日数になるか算定した結果を示している。一方、実施例及び従来例は、実際に実施した結果に基づいている。

実施例及び従来例における準備時間は、資材の配置やクレーン等の玉掛け段取りに要する時間を示している。一方、比較例の準備時間は、新設フレームの設置と既設フレームの撤去に要する時間を示している。
実施例におけるライン停止時間は、フレームの交換に要する時間を示している。従来例におけるライン停止時間は、コンベアベルトの切断、フレームの交換、及びコンベアベルトの再接合に要する時間を示している。一方、比較例では、ラインを停止させないので、ライン停止時間はゼロ時間となる。
実施例、比較例、及び従来例における調整時間は、コンベアベルトの蛇行調整に要する時間を示している。

同表より、実施例は、ライン停止時間が従来例より１日短い０．５日であり、延べ工事時間も１．１日と比較例、従来例より短いことがわかる。一方、比較例は、ライン停止時間がゼロ時間であるが、工事準備と蛇行調整に時間が掛かるため、結果的に延べ工事時間が最も長くなっている。

１０：ベルトコンベア、１１：コンベアベルト、１２：上ベルト、１３：下ベルト、１４、１４ａ、１４ｂ：フレーム、１５：新設フレーム、１６、１７、１８：支柱、１９：グラビティ緊張装置、２０：重錘、２１：グラビティプーリ、２２：グラビティスナッププーリ、２３：ヘッドプーリ、２４：ヘッドスナッププーリ、２５：テールプーリ、２６、２７：キャリアローラ、２６ａ：傾斜ローラ、２６ｂ：水平ローラ、２８、２９：キャリアローラスタンド、３０、３１：リターンローラ、３２：作業通路

Claims (1)

1. 上ベルトと下ベルトからなる無端状のコンベアベルトと、前記コンベアベルトに沿って間隔をあけて立設された支柱と、前記支柱間に架設され、前記コンベアベルトを保持するフレームと、前記コンベアベルトに張力を付与するグラビティ緊張装置とを備えるベルトコンベアの前記フレームを新設のフレームに更新する方法であって、
   前記グラビティ緊張装置の緊張力を解除して、前記コンベアベルトに作用する張力を解放する工程と、
   前記上ベルトを把持して上方に持ち上げ、前記上ベルトを支持するキャリアローラＡを取り外す工程と、
   前記上ベルト及び前記下ベルトを把持して上方に持ち上げ、前記支柱間に架設された前記フレームの一部もしくは全部を撤去し、撤去した箇所に、クレーンを用いて吊上げた新設フレームを据え付ける工程と、
   前記下ベルトの把持を解除し、前記新設フレームに設置されているリターンローラ上に該下ベルトを配置した後、キャリアローラＢを前記新設フレームに取り付ける工程と、
   前記上ベルトの把持を解除し、前記キャリアローラＢ上に該上ベルトを配置する工程と、
   前記グラビティ緊張装置に緊張力を導入して、前記コンベアベルトに張力を付与する工程とを備えることを特徴とするベルトコンベアのフレーム更新方法。

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