JP7294214B2 - 材料通し方法および材料通し装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送される長尺の材料が処理装置内で破断した際に、材料を再び処理装置の一方から他方へ通すための材料通し方法および材料通し装置に関する。

特許文献１には、軸方向で連続する帯状鋼板の側端を突き合わせ、この突き合わせ部を長手方向に連続的に溶接する帯状鋼板の溶接方法が記載されている。ところで、材料を送りつつ処理する装置としては、例えば、フラックス塗布後のコイルシート状の鋼材を一方から他方へ送りながら乾燥させる乾燥炉が知られている。こうした乾燥炉では、乾燥炉内での乾燥処理中、意図せず材料が切れた場合には、材料を再び入口から出口まで通してつなぎ直す必要がある。しかし、稼働時の炉内は２００℃以上の高温であるため、まずは炉内の温度を作業可能な程度まで下げる必要がある。

特開平１１－３１９９１２号公報

具体的には、まず炉の電気ヒータを停止し、循環ファンと排気ファンで炉内温度をある程度下げてから、炉の点検扉を開き、さらに炉内の温度を７０℃程度まで冷やす。そして炉内の複数の仕切り板を取り外してから、作業者が、１０ｍ以上の乾燥炉の入口から出口まで材料を適宜引っ張って、材料を通してつなぎ直ししていた。

その後、炉内仕切り板を戻し、点検扉をすべて閉めて、炉内温度を乾燥温度まで再び昇温させ運転再開するまで、トータル５時間以上の稼働停止となっていた。こうした作業は非常に煩雑で時間も要するため、作業効率が悪いという問題があった。上記では、乾燥炉を例に説明したが、クリーンルームやその他一定環境条件の制約により、人が中に入ることが容易ではない、または装置内の環境を変化させたくないといった装置内で材料が破断した際には、同様の問題が生じる。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、装置内で材料が破断した際に、容易に材料を装置内に通し直すことが可能な材料通し方法および材料通し装置を提供することにある。

本発明の材料通し方法は、処理装置（４）の入口（４２）から直進して出口（４３）へ通された状態で搬送される長尺の材料（１０）が、処理装置内で破断した際に、材料を再び入口から出口へ通すための材料通し方法であって、材料取付工程（Ｓ２００）と、ガイド張り工程（Ｓ３００）と、シャトル移動工程（Ｓ４００）と、を含む。

材料取付工程では、入口から出口へ連続する牽引ロープ材（２２）が固定されるシャトル（２１）に、入口側で材料の破断した部位における入口側端部（１１）を取り付ける、または出口側で出口側端部（１２）を取り付ける。ガイド張り工程では、牽引ロープ材の側方に設けられ入口から出口へ連続するガイドロープ材（２３，２４）を、張力の架かった状態で牽引ロープ材と並行に張る。

シャトル移動工程では、シャトルを、ガイドロープ材に支持させつつ、材料の入口側端部がシャトルに取り付けられている場合には出口へ、材料の出口側端部がシャトルに取り付けられている場合は入口へ、牽引ロープ材を引き寄せることで移動させる。

本発明の構成によれば、材料取付工程で、装置内で破断した材料の端部がシャトルに取り付けられ、シャトル移動工程で、シャトルはガイドロープ材にガイドされつつ装置内の一方または他方へ引き寄せられる。これにより、シャトルに固定された切れた材料が、装置内の一方から他方へ再び通される。なお、「ロープ材」とは、綱や縄の他、金属製のワイヤやチェーンなども含む。

例えば、炉やクリーンルームのように、一定環境条件の制約があり人が内部に入ることが容易ではない装置内で材料が破断した際に、このようにシャトルを用いて容易に材料を装置内に通し直すことが可能となる。例えば、フラックス塗布後のコイルシート状の鋼材を一方から他方へ送りながら乾燥させる乾燥炉内で材料が切れた場合、炉内は２００℃以上の高温であるため、まずは炉内の温度を作業可能な程度まで下げる必要がある。こうした作業は非常に煩雑で時間も要するが、本構成によれば効率的に材料を通して、再び処理装置を稼働させることができる。特に、人が装置の中に入ることが容易ではない環境下において効果的である。

第１実施形態による材料通し装置を有する製造ラインの全体を示す模式図である。 シャトルの斜視図である。 シャトルの斜視図であり、図２とは別な方向から見た図である。 シャトルの側面図である。 第１実施形態の材料通し方法を示す工程ブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〈第１実施形態〉
［構成］
本発明の第１実施形態の構成について、図１～図４を参照しつつ説明する。図１に示す製造ライン１では、溶接の前処理として、材料１０にフラックスを塗布し、乾燥させる工程を実施する。材料１０は、コイルシート状の鋼材である。本実施形態の材料通し装置２０および材料通し方法は、上記製造ライン１において、材料１０の表裏面を乾燥させる乾燥炉４に適用される。以下、製造ライン１の構成から順に説明する。

製造ライン１は、上流から順に、アンコイラ２、フラックス塗布部３、乾燥炉４、冷却部５、およびリコイラ６、を主に備えている。アンコイラ２からリコイラ６への方向が、材料１０の搬送方向Ａである。アンコイラ２は、ドラムに巻きついたコイルシート状の鋼材を巻き出して供給する材料巻出装置である。アンコイラ２は、モータにより駆動され、シート材のたわみを制御する機能を有している。アンコイラ２からガイドローラ８を介して巻き出された材料１０は、フラックス塗布部３に供給される。フラックス塗布部３において、水に溶かされたフラックス材が材料１０の表裏に塗布される。

処理装置としての乾燥炉４には、材料１０が搬送される炉内空間４１、入口４２、出口４３、入口スロープ４４、および出口スロープ４５が形成されている。乾燥炉４の内部には、炉内を搬送される材料１０のフラックス塗布面を加熱して乾燥させるための図示しない電気ヒータや、排気ダクトが複数設けられている。また、図１に破線で示す搬送経路Ｂに沿う炉４の外壁面には図示しない複数の点検扉が形成され、点検扉の内側にはさらに仕切板が設けられている。入口スロープ４４は、炉内の床面から入口４２へなだらかに連続する坂である。出口スロープ４５は、炉内の床面から出口４３へなだらかに連続する坂である。各スロープ４４，４５は、後述するシャトル２１を炉内から引き出すときに、炉内の壁に衝突しないように衝撃を防止する

材料１０は、アンコイラ２とリコイラ６の駆動により炉内空間の入口４２から直進して出口４３まで連続して乾燥炉４内を搬送される。搬送過程で、材料１０のフラックス塗布面の乾燥処理が施される。なお、乾燥炉４内はフラックスを乾燥させるため、材料１０に触れることはできない。

乾燥炉４には、材料通し装置２０が設けられている。材料通し装置２０は、炉内で材料１０が意図せず破断した際に、再稼働のため材料１０を再び炉内の入口４２から出口４３へ通すための装置である。なお、入口４２側が「一方」に相当し、出口４３側が「他方」に相当する。材料通し装置２０は、シャトル２１、牽引ワイヤ２２、ガイドワイヤ２３，２４、入口用巻取りドラム２５、出口用巻取りドラム２６、ガイドワイヤ固定ブロック２７、ガイドワイヤ先端ウェイト２８、およびアイドルローラ２９を主に有している。

図２～図４に示すように、シャトル２１は、本体部３１、材料載置面３２、第１挟持ブロック３３、第２挟持ブロック３４、および押え用ボルト３５等を有している。本体部３１は、略直方体状をなす。各挟持ブロック３３，３４は、段部３６を有する薄板状部材であり、ボルト３７により本体部３１と一体に締結固定されている。段部３６と本体部３１の上面との間には隙間３８が形成され、この隙間３８に、破断した材料１０を側方から挿入することが可能である。

第１挟持ブロック３３と第２挟持ブロック３４の構成は同じであり、ガイドワイヤ２３，２４を張ったときに、搬送方向Ａと直交する平面に対して対称に本体部３１の上面に設けられている。第１挟持ブロック３３の隙間３８には、一方側から材料１０を挿入可能である。第２挟持ブロック３４の隙間３８には、他方側から材料１０を挿入可能である。

材料載置面３２は、本体部３１の上面に形成されている。各挟持ブロック３３，３４には、２つの押え用ボルト３５が搬送方向Ａと直交する方向に並設して設けられている。挟持ブロック３３，３４と本体部３１との隙間３８に材料１０が挿入された状態で、押え用ボルト３５が締結方向に回転されると、材料１０はボルト３５と材料載置面３２との間に押し付けられて、シャトル２１に固定される。

シャトル２１の本体部３１の中央には、牽引ワイヤ２２が挿通して固定されている。シャトル２１の本体部３１の両側方には、ガイドワイヤ２３，２４が挿通されている。２本のガイドワイヤ２３，２４は、牽引ワイヤ２２とは異なり、シャトル２１の本体部３１の挿通孔３９に対して余裕をもって挿通されている。このため、シャトル２１は、ガイドワイヤ２３，２４に対して可動する。

牽引ワイヤ２２および２本のガイドワイヤ２３，２４は、炉内に張られたとき、材料１０の搬送経路Ｂに沿うように、炉４の入口４２から出口４３へ連続している。牽引ワイヤ２２および２本のガイドワイヤ２３，２４の一方側は、入口用巻取りドラム２５に接続している。牽引ワイヤ２２の他方側は、アイドルローラ２９を経由して出口用巻取りドラム２６に巻き取られるようになっている。２本のガイドワイヤ２３，２４の他方側は、それぞれのガイドワイヤ固定ブロック２７に固定され、さらに他方先端にはガイドワイヤ先端ウェイト２８が固定されている。ガイドワイヤ先端ウェイト２８を他方側へ引っ張ることにより、２本のガイドワイヤ２３，２４は、炉内に張力のある状態でピーンと張った状態となる。

なお、通常の乾燥処理稼働時における材料搬送時には、２本のガイドワイヤ２３，２４および牽引ワイヤ２２は、撓んだ状態で炉内の床に置かれており、シャトル２１は入口４２の外側付近に置かれた状態である。そして、材料１０が破断し、材料１０を炉内に再び通す必要が生じたときに、後述する材料１０を再び通す作業が実施される。

乾燥炉４を通過して熱くなった材料１０は、冷却部５において冷やされ、ガイドローラ９を介してリコイラ６で巻き取られる。リコイラ６は、「巻取装置」に相当する。こうした、フラックス塗布、乾燥、および冷却の一連の製造ライン１は、一旦運転が開始されると生産性を考慮して連続運転が行なわれる。

［材料通し作業］
次に、上記説明した材料通し装置２０を有する乾燥炉４において、稼働中に材料１０が切れた場合の材料通し方法について説明する。図５に示すように、材料通し方法は、シャトル引出工程Ｓ１００と、材料取付工程Ｓ２００と、ガイド張り工程Ｓ３００と、シャトル移動工程Ｓ４００と、材料取外工程Ｓ５００と、材料つなぎ工程Ｓ６００とを含む。本実施形態の材料通し作業は、入口側作業者と出口側作業者との合計２人により行われる。

炉内で材料１０が切れたという異常信号が検知されると、まず、切れた材料１０の入口側端部１１（図１参照）は、アンコイラ２により入口４２から外側へ巻き出される。切れた材料１０の出口側端部１２（図１参照）は、リコイラ６により出口４３から外側へ巻き出される。炉内には材料１０が通っていない状態である。

まず、両作業者は、入口４２および出口４３の安全カバーを外す。シャトル引出工程Ｓ１００では、入口側作業者は、入口４２の外側付近にあるシャトル２１を、牽引ワイヤ２２を引っ張ることで、入口用巻取りドラム２５付近まで引き出す。次いで、材料取付工程２００では、図２～図４に示すように、シャトル２１の第１挟持ブロック３３の隙間３８に、切れた材料１０の入口側端部１１を挟み込み、押え用ボルト３５を回して材料１０を上から押さえる。これにより、材料１０はシャトル２１に固定される。

次に、ガイド張り工程Ｓ３００では、まず、出口側作業者は、出口側の各ガイドワイヤ固定ブロック２７のボルトを緩め、各ガイドワイヤ先端ウェイト２８を順次他方へ引っ張り、２本のガイドワイヤ２３，２４を炉内にピーンと張った状態とする。そして、この状態がキープされるように、ガイドワイヤ固定ブロック２７のボルトを締めて固定する。

次に、シャトル移動工程Ｓ４００では、まず、入口用巻取りドラム２５のストッパーピンと出口用巻取りドラム２６のストッパーピンを抜き、出口側作業者は、出口用巻取りドラム２６を巻き上げて、牽引ワイヤ２２に固定してあるシャトル２１をたぐり寄せる。同時に入口側作業者は、出口側作業者の巻取りドラム２６の巻上げに合わせて、入口用巻取りドラム２５から牽引ワイヤ２２を送り出す。この時、牽引ワイヤ２２に固定されたシャトル２１は、両サイドのガイドワイヤ２３，２４にガイドされ出口４３側に送られる。

次に、材料取外工程Ｓ５００では、出口側作業者は、出口４３側にたぐり寄せられたシャトル２１から材料１０を取外す。この時、出口用巻取りドラム２６と入口用巻取りドラム２５のストッパーピンを入れて回転しないようにしておく。次いで、材料つなぎ工程Ｓ６００では、取り外した材料１０の入口側端部１１と、出口４３側の出口側端部１２とをつなぎ合わせる。一連の作業により、材料１０は入口４２から出口４３まで再び通された状態となる。

なお、材料１０が通ったあとは、出口４３側にシャトル２１をたぐり寄せたのと反対の動作で、入口４２の外側付近にシャトル２１を戻しておく。なお、シャトル２１を、入口スロープ４４を通して炉外へ出す際には、作業者はデレッキを使用する。そして、入口４２側および出口用巻取りドラム２６のストッパーピンを戻し、ドラム２５，２６の回転を固定しておく。この時、牽引ワイヤ２２は緩めて、通常運転時に、搬送経路Ｂを搬送される材料１０が牽引ワイヤ２２と接触しない様に、炉内底面に弛ませておく。また、出口４３側でガイドワイヤ固定ブロック２７を緩め、２本のガイドワイヤ２３，２４も炉内の底面に弛ませておく。すべての作業が終わったら、入口４２、出口４３の安全カバーを元に戻す。

［効果］
（１）上記実施形態では、材料１０が生産中に炉内で切れた場合に、炉内の温度が冷えるまで待つ必要がなく、作業時間を短縮することができる。また、シャトル２１を入口４２から外へ引き出し、材料１０をシャトル２１に固定し、シャトル２１を出口４３側へ移動させるという簡単な作業で、材料１０を再び炉内に通すことができる。

例えば、従来のように、まず炉の電気ヒータを停止し、循環ファンと排気ファンで炉内温度を下げるという工程を省略でき、炉内温度の降温時間、材料つなぎ後の昇温時間もなくなり、稼働停止時間を大幅に短縮して作業効率を向上させることができる。また、上記材料通し方法および装置では、人が中に入ることが容易ではない炉内で材料１０が破断した際に、容易に材料１０を装置内に通し直すことができる。

（２）上記実施形態では、材料１０の通常搬送時には、２本のガイドワイヤ２３，２４および牽引ワイヤ２２は、撓んだ状態で炉内の床に置かれている。このため、通常搬送時には、各ワイヤ２２，２３，２４やシャトル２１が材料１０の搬送経路Ｂに干渉することを防止できる。

（３）上記実施形態では、ガイドワイヤ２３，２４を牽引ワイヤ２２に並行して両側に１本ずつ設けているため、シャトル２１の姿勢が安定しやすく、シャトル移動工程Ｓ４００において、シャトル２１の搬送を円滑に行うことができ、また、材料１０がひっくり返ってしまうことを抑制できる。

（４）上記実施形態では、シャトル２１は、第１挟持ブロック３３と第２挟持ブロック３４とを有している。このため、上記実施形態のように、第１挟持ブロック３３に材料１０の入口側端部１１を挟んで出口４３側へ材料１０を通すこともできるし、第２挟持ブロック３４に材料１０の出口側端部１２を挟み込んで入口４２側へ材料１０を通すこともできる。

〈他の実施形態〉
上記実施形態では、材料１０を入口４２から出口４３へ通して出口４３側で切れた材料１０をつないだが、入口４２側で切れた材料１０をつないでも良い。この場合、通常、シャトル２１は出口４３の外側付近においておくようにして、シャトル引出工程Ｓ１００では、シャトル２１を出口４３側へ引き出す。そして、第２挟持ブロック３４に材料１０の出口側端部１２を挟み込む。そして、シャトル移動工程Ｓ４００では、シャトル２１を出口４３から入口４２側へ移動させるようにして実施できる。

上記実施形態では、材料取付工程Ｓ２００において、押え用ボルト３５を回転させることで材料１０をシャトル２１に固定するものとしたが、シャトル２１に材料１０を固定できれば良く、ボルト３５による締め付けに限られない。材料１０や処理装置の種類に応じて可能であればエア吸着等でも良い。

上記実施形態では、各工程を作業者による人が行うものとして説明したが、機械やロボットにより行ってもよいし、また、作業を自動化しても良い。

上記実施形態では、材料１０はコイルシート状の鋼材としたが、シート状の材料１０でなくても良い。連続して通されるものであれば、細い紐状の線状部材でも良い。

上記実施形態では、処理装置として乾燥炉４としたが、他の加熱炉であっても良いし、その他、処理装置は「炉」に限られない。加熱装置に限らず、クリーンルームやその他一定環境条件の制約により、人が中に入ることが容易ではない装置内で材料１０が破断した際に、上記方法および装置を適用すると、材料を通し直す際に装置内の環境変化を極力抑えることができ有効である。

また、上記実施形態では「乾燥炉」であったため、牽引ロープ材およびガイドロープ材は、耐熱性の高いワイヤで形成したが、装置内の環境によってはワイヤではなく、チェーンや紐状部材でも良い。炉では耐熱性が必要だが、クリーンルームなどでは繊維からなる部材でも構わない。

上記実施形態では、シャトル２１は通常時に入口４２の外側付近においておくものとしたが、耐熱に問題なければ炉内のスロープ４４，４５付近や他の位置でも良い。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

４ ・・・乾燥炉（処理装置）
１０ ・・・材料
１１ ・・・入口側端部
１２ ・・・出口側端部
２１ ・・・シャフト
２２ ・・・牽引ワイヤ（牽引ロープ材）
２３，２４ ・・・ガイドワイヤ（ガイドロープ材）
４２ ・・・入口
４３ ・・・出口

Claims (5)

1. 処理装置（４）の入口（４２）から直進して出口（４３）へ通された状態で搬送される長尺の材料（１０）が、前記処理装置内で破断した際に、前記材料を再び前記入口から前記出口へ通すための材料通し方法であって、
   前記入口から前記出口へ連続する牽引ロープ材（２２）が固定されるシャトル（２１）に、前記入口側で前記材料の破断した部位における入口側端部（１１）を取り付ける、または前記出口側で出口側端部（１２）を取り付ける材料取付工程（Ｓ２００）と、
   前記牽引ロープ材の側方に設けられ前記入口から前記出口へ連続するガイドロープ材（２３，２４）を、張力の架かった状態で前記牽引ロープ材と並行に張るガイド張り工程（Ｓ３００）と、
   前記シャトルを、前記ガイドロープ材に支持させつつ、前記材料の前記入口側端部が前記シャトルに取り付けられている場合には前記出口へ、前記材料の前記出口側端部が前記シャトルに取り付けられている場合は前記入口へ、前記牽引ロープ材を引き寄せることで移動させるシャトル移動工程（Ｓ４００）と、
   を含む材料通し方法。
2. 前記材料の通常搬送時、前記牽引ロープ材および前記ガイドロープ材は、前記処理装置内において前記材料の搬送経路より下方へ撓んだ状態で配されており、
   前記ガイド張り工程では、前記下方へ撓んだ前記ガイドロープ材を、前記材料の前記搬送経路と略同じ高さ位置となるように張る請求項１に記載の材料通し方法。
3. 前記処理装置は前記材料としてのコイルシート状の鋼材を搬送しながら前記鋼材の表面を乾燥させる炉であり、前記入口（４２）の外側に設けられる巻出装置（２５）と前記出口（４３）の外側に設けられる巻取装置（２６）により、前記鋼材である前記材料が前記処理装置の前記入口から直進して前記出口まで連続して前記処理装置内を搬送されるものである請求項１または請求項２に記載の材料通し方法。
   
4. 処理装置（４）の入口（４２）から直進して出口（４３）へ通された状態で搬送される長尺の材料（１０）が、前記処理装置内で破断した際に、前記材料を再び前記入口から前記出口へ通すための材料通し装置であって、
   前記入口から前記出口へ連続する牽引ロープ材（２２）と、
   前記牽引ロープ材が固定され、前記材料が取り付け可能なシャトル（２１）と、
   前記牽引ロープ材の側方に前記シャトルに挿通して設けられ、前記入口から前記出口へ連続し、張力の架かった状態では前記牽引ロープ材と並行して前記入口から前記出口へ張り渡されて前記シャトルを支持可能なガイドロープ材（２３，２４）と、
   を備える材料通し装置。
5. 前記ガイドロープ材は、前記牽引ロープ材の両側にそれぞれ設けられている請求項４に記載の材料通し装置。

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