(57)【要約】【課題】シュートを可動化できるとともに構造および制御が簡単にできる装入装置を提供すること。【解決手段】フレーム３と、フレームに設定された旋回軸Ｄ１と、フレームに支持されて旋回軸を中心に回転可能なロータ４と、ロータに設定されて旋回軸に第１角度Ａ１で交差する調整軸Ｄ２と、回転支持機構１３によってロータに支持されて調整軸を中心に回転可能なホルダ５と、ホルダに固定されて調整軸に第２角度Ａ２で交差する方向へ延びるシュート６と、ロータをフレームに対して旋回軸まわりに回転させる駆動機構１１と、ホルダとロータとを同期回転させかつホルダとロータとの同期位相を調整可能な位相調整機構１２とを有し、位相調整機構はクラッチ部材７、ブレーキ部材８を含む伝達機構１４、クラッチ機構１５、往復機構１６を有する。【選択図】図１
2010133000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、前記フレームに設定された旋回軸と、前記フレームに支持されて前記旋回軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータに設定されて前記旋回軸に第１角度で交差する調整軸と、前記ロータに支持されて前記調整軸を中心に回転可能なホルダと、前記ホルダに固定されて前記調整軸に第２角度で交差する方向へ延びるシュートと、前記ロータを前記フレームに対して前記旋回軸まわりに回転させる駆動機構と、前記ホルダと前記ロータとを同期回転させかつ前記ホルダと前記ロータとの位相を調整可能な位相調整機構と、を有することを特徴とする装入装置。
【請求項２】
請求項１に記載された装入装置において、
前記ホルダを前記ロータに対して前記調整軸に直交する調整平面に沿って回転自在に支持する回転支持機構を有することを特徴とする装入装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された装入装置において、
前記位相調整機構は、前記ロータの回転力を前記ホルダに伝達する伝達機構と、前記伝達機構の回転力の伝達を解除可能なクラッチ機構と、を有することを特徴とする装入装置。
【請求項４】
請求項３に記載された装入装置において、
前記クラッチ機構は、前記旋回軸を中心に回転可能に設置されかつ前記ホルダに対して回転方向に係合されたクラッチ部材と、前記クラッチ部材を前記旋回軸方向へ移動させて前記ロータに対して近接離隔させる往復機構と、を有し、
前記伝達機構は、前記クラッチ部材および前記ロータにそれぞれ形成されて前記クラッチ部材と前記ロータとが近接した際に互いに面接触する一対の伝達面を有することを特徴とする装入装置。
【請求項５】
請求項４に記載された装入装置において、
前記ホルダは、両端が開口した円筒状のホルダ本体と、前記ホルダ本体に形成された球面状の外周面と、前記外周面に形成されて前記ホルダ本体の両端を結ぶガイドレールと、を有し、
前記クラッチ部材は、前記ホルダ本体の外周に配置された環状のクラッチ本体と、前記クラッチ本体の内側に形成されて前記ガイドレールと係合するガイド部とを有する、ことを特徴とする装入装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載された装入装置において、
前記クラッチ部材および前記ロータに形成された一対の伝達面は、それぞれ前記旋回軸に直交する平面および前記旋回軸を中心とする円錐面に沿ったテーパ面の少なくとも何れかであることを特徴とする装入装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載された装入装置において、
前記第１角度と前記第２角度とが等しいことを特徴とする装入装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れかに記載された装入装置において、
前記シュートの中心軸と前記シュートの内面とがなす角度を第３角度として、前記第１角度と前記第２角度と前記第３との和が前記シュートに要求される最大傾斜角度に設定されていることを特徴すると装入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装入装置に関し、高炉などの容器内部に装入物を装入する設備として利用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、製銑用の高炉においては、炉内に装入物を装入する設備として装入装置が用いられている。同様な装入装置は、他の反応炉や反応塔、触媒容器など、容器内部に内容物を充填する際にも用いられている。
このような装入装置においては、容器内における装入物の平面分布を均一にする等、装入物が所望の状態とすることが要求される。このために、装入装置においては、装入物の散布方向や散布状態を自由に制御することが求められ、様々な散布機構が開発されている。
【０００３】
特許文献１の装置は、装入物を送り出す円筒状または樋状のシュートを傾斜して設置し、このシュートを鉛直な旋回軸まわりに旋回させることでシュートの先端から放出される装入物をドーナツ状に散布する。さらに、旋回軸に対するシュートの傾斜角度を調整することで、シュートから放出される装入物の到達領域を変更し、これにより散布状態の制御を実現している。
特許文献２の装置は、前述したシュートの旋回による装入物の散布制御を行う点で同様である。但し、シュートの旋回は、旋回軸まわりの回転機構ではなく、二組の回動機構による首振り動作により旋回機能を実現している。このために、シュートの回動支持機構を互いの回動軸が交差するように二組設置し、各方向に対応した駆動シリンダを協調動作させている。
【０００４】
【特許文献１】米国特許５９３８４３２号
【特許文献２】特表２００８−５２１７２３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述した特許文献１では、次のような問題がある。
シュートを傾斜させる機構やその駆動源を一体的に旋回させる必要がある。従って、旋回部分をはじめとして構造が複雑化し、設備コストも上昇する。さらに、複雑な機構の旋回を維持するために保守点検が煩雑になる。
【０００６】
一方、前述した特許文献２では、次のような問題がある。
二組の回動機構を協調動作させるため、動作制御が複雑になるとともに、散布位置の高精度化が難しい。また、シュートを回動させるリンク機構等が各組に必要であり、構造が複雑化し、コスト上昇が避けられない。
【０００７】
本発明の主な目的は、シュートを可動化できるとともに構造および制御が簡単にできる装入装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の装入装置は、フレームと、前記フレームに設定された旋回軸と、前記フレームに支持されて前記旋回軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータに設定されて前記旋回軸に第１角度で交差する調整軸と、前記ロータに支持されて前記調整軸を中心に回転可能なホルダと、前記ホルダに固定されて前記調整軸に第２角度で交差する方向へ延びるシュートと、前記ロータを前記フレームに対して前記旋回軸まわりに回転させる駆動機構と、前記ホルダと前記ロータとを同期回転させかつ前記ホルダと前記ロータとの位相を調整可能な位相調整機構と、を有することを特徴する。
【０００９】
このような本発明では、フレームにロータが支持され、ロータにホルダが支持され、ホルダにシュートが固定される。駆動機構によりロータを回転させ、位相調整機構によりホルダを同期回転させることで、フレームに対してロータ、ホルダ、シュートを旋回軸まわりに一体に旋回させることができる。
ここで、位相調整機構においてホルダとロータとの位相の調整を行うことで、旋回軸に対するシュートの角度、つまりフレームおよびロータに対するホルダおよびシュートの角度を調整することができる。
すなわち、位相調整機構における位相の調整があると、ホルダおよびシュートがロータに対して調整軸まわりに相対回転する。調整軸は旋回軸に対して第１角度で交差し、シュートは調整軸に対して第２角度で交差するため、このようなホルダとロータとの相対回転により、旋回軸に対するシュートの角度は、第１角度と第２角度との差（最小値）から第１角度と第２角度との和（最大値）までの間で変化する。その結果、フレームおよびロータに対するシュートの角度が前述した最大値から最小値までの範囲で任意に選択することができる。
【００１０】
このように、本発明においては、前述したシュートの旋回により基本的な散布動作を行うとともに、位相調整機構における位相の調整によりシュートの傾斜角度を調整することで、旋回による散布の半径を調整することができる。
このような本発明では、基本的な旋回動作を継続しつつ、位相調整機構によるシュートの角度調整を行えばよいため、制御は非常に簡略化される。また、ロータの駆動機構は既存の単純な構成でよいとともに、位相調整機構、ロータ、ホルダの構成も後述するように簡略化が可能であり、旋回部分をはじめとする構造の複雑化を回避することができる。
【００１１】
本発明の装入装置において、
前記ホルダを前記ロータに対して前記調整軸に直交する調整平面に沿って回転自在に支持する回転支持機構を有することが望ましい。
ここで、回転支持機構としては、前記ホルダと前記ロータとの間に設置されて前記調整平面に沿って互いに摺動する一対の摺動面を有する摺動構造の他、前記ホルダと前記ロータとの間に設置されて前記調整軸に沿った回転軸を有する転がり軸受構造を利用することもできる。
【００１２】
本発明の装入装置において、
前記位相調整機構は、前記ロータの回転力を前記ホルダに伝達する伝達機構と、前記伝達機構の回転力の伝達を解除可能なクラッチ機構と、を有することが望ましい。
このような本発明では、伝達機構により、ロータの回転力を利用してホルダを同期回転させることができ、かつ、クラッチ機構により、回転力を遮断することでロータに対してホルダを相対回転させることで位相調整を行うことができる。従って、ホルダを駆動する別途の駆動機構を設ける必要がなく、旋回部分の構造もきわめて簡略にすることができる。
【００１３】
なお、クラッチ機構により回転力の伝達を遮断した際に、ロータに対するホルダの相対回転を補助するために、ホルダの回転を抑制するブレーキ等を設けることが望ましい。このブレーキ機構は、クラッチ機構により回転力の伝達が遮断されている時にのみ有効になるもの、あるいは常時ブレーキとして作用するものの何れであってもよい。
【００１４】
本発明の装入装置において、
前記クラッチ機構は、前記旋回軸を中心に回転可能に設置されかつ前記ホルダに対して回転方向に係合されたクラッチ部材と、前記クラッチ部材を前記旋回軸方向へ移動させて前記ロータに対して近接離隔させる往復機構と、を有し、
前記伝達機構は、前記クラッチ部材および前記ロータにそれぞれ形成されて前記クラッチ部材と前記ロータとが近接した際に互いに面接触する一対の伝達面を有することが望ましい。
このような本発明では、ホルダが旋回軸に対して傾斜していても、旋回軸を中心とするクラッチ部材を介することで、伝達機構として旋回軸回りの一対の伝達面を確保することができる。また、このような一対の伝達面を旋回軸方向の往復動作によって駆動伝達の断続を行うことができ、これらにより簡単な構造で伝達機構およびクラッチ機構の機能を実現することができる。
【００１５】
本発明の装入装置において、
前記ホルダは、両端が開口した円筒状のホルダ本体と、前記ホルダ本体に形成された球面状の外周面と、前記外周面に形成されて前記ホルダ本体の両端を結ぶガイドレールと、を有し、
前記クラッチ部材は、前記ホルダ本体の外周に配置された環状のクラッチ本体と、前記クラッチ本体の内側に形成されて前記ガイドレールと係合するガイド部とを有する、ことが望ましい。
ここで、ホルダ本体の外周面は、その球面形状が前述した旋回軸と調整軸との交点を中心とする球面であることが望ましい。
このような本発明では、ホルダは調整軸を中心に回転し、クラッチ部材は旋回軸を中心に回転する。クラッチ部材が回転してもクラッチ本体の内周はロータに対して旋回軸方向へ一定の距離にある。しかし、ホルダ本体の外周の一点はホルダの回転に伴ってロータに対する高さが変化する。これに対し、ホルダ本体とクラッチ本体とは、各々に形成されたガイドレールとガイド部とで係合する構成としたため、ホルダ本体の外周のロータに対する高さが変化しても相互の係合が維持され、相互に回転を伝達することができる。また、ホルダ本体の外周面を球面状としたため、ホルダが回転してもクラッチ本体の内周との間隔を一定に維持することができ、ガイドレールとガイド部との係合を常時維持することができる。
これらにより、本発明では、ホルダおよびクラッチ部材の回転軸方向が傾斜していても各々の一体的な回転を維持することができる。このようなホルダと一体に回転しかつ旋回軸まわりに回転するクラッチを用いることにより、調整軸まわりに回転するホルダと旋回軸まわりに回転するロータとの回転力の伝達を円滑に行うことができ、旋回軸方向の往復動による伝達の断続を実現することができる。
【００１６】
本発明の装入装置において、
前記クラッチ部材および前記ロータに形成された一対の伝達面は、それぞれ前記旋回軸に直交する平面および前記旋回軸を中心とする円錐面に沿ったテーパ面の少なくとも何れかであることが望ましい。
このような本発明では、旋回軸を中心とする回転対称形状の平面またはテーパ面により、互いに接触分離してクラッチ動作を実現できる。特に、テーパ面で密接させることで、伝達機構としての回転力の伝達効率を高めることができ、小型化を図る点でも有効である。
【００１７】
本発明の装入装置において、
前記第１角度と前記第２角度とが等しいことが望ましい。
本発明では、前述のように、旋回軸に対するシュートの角度は、第１角度と第２角度との差（最小値）から第１角度と第２角度との和（最大値）までの間で変化する。従って、第１角度と第２角度とを等しくすることで、旋回軸に対する最小値を０（シュートが鉛直方向直下向き）にすることができる。
【００１８】
本発明の装入装置において、
前記シュートの中心軸と前記シュートの内面とがなす角度を第３角度として、前記第１角度と前記第２角度と前記第３角度との和が前記シュートに要求される最大傾斜角度に設定されていることが望ましい。
本発明では、前述のように、旋回軸に対するシュートの角度は、第１角度と第２角度との差（最小値）から第１角度と第２角度と第３角度との和（最大値）までの間で変化する。従って、第１角度と第２角度と第３角度との和で与えられる最大値をシュートに要求される最大傾斜角度に応じてものに設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２および図３において、本実施形態の装入装置１は、高炉２の炉頂部に設置されて炉内に鉄鉱石および石炭を主体とする装入物を散布するものである。
高炉２の炉頂部は円錐台状に形成され、その上部開口にはフレーム３が設置されている。フレーム３にはロータ４が支持され、ロータ４にはホルダ５が支持され、ホルダ５にはシュート６が支持されている。ホルダ５の外周にはクラッチ部材７およびブレーキ部材８が設置されている。
【００２０】
本実施形態の装入装置１においては、旋回軸Ｄ１、調整軸Ｄ２、散布軸Ｄ３が設定され、前述したフレーム３ないしブレーキ部材８はこれらの各軸に従って設置される。
旋回軸Ｄ１は、鉛直方向の軸線であり、高炉２の中心軸線と一致する。
調整軸Ｄ２は、交点Ｃにおいて旋回軸Ｄ１と交差しており、互いの交差角度が第１角度Ａ１とされている。
散布軸Ｄ３は、前述した旋回軸Ｄ１と調整軸Ｄ２との交点Ｃにおいて調整軸Ｄ２と交差している。つまり３本の各軸Ｄ１〜Ｄ３は共通の交点Ｃで交差している。
散布軸Ｄ３は、調整軸Ｄ２に対する交差角度が第２角度Ａ２とされている。ここで、散布軸Ｄ３はシュート６の円筒形状の中心軸線となるべきものであり、シュート６を支持するホルダ５に対して規定される。
【００２１】
詳細は後述するが、ホルダ５はロータ４に対して調整軸Ｄ２まわりに回転する。このようなロータ４に対するホルダ５の回転に伴い、散布軸Ｄ３は調整軸Ｄ２に対する第２角度Ａ２を保ったまま調整軸Ｄ２まわりに回転する。このような回転により、散布軸Ｄ３の旋回軸Ｄ１に対する方向（つまりフレーム３に対する方向）が変化し、図１における散布軸Ｄ３は、図中一点鎖線で示す状態から交点Ｃを中心に図中左側へと振れることになる。
本実施形態では、旋回軸Ｄ１と調整軸Ｄ２とが交差する第１角度Ａ１が例えば２０度とされ、調整軸Ｄ２と散布軸Ｄ３とが交差する第２角度Ａ２が例えば２０度とされ、つまり第１角度Ａ１と同じとされている。このため、ホルダ５の回転により散布軸Ｄ３が図１の最も左寄りにある状態では、散布軸Ｄ３は旋回軸Ｄ１に一致する。
以上のような旋回軸Ｄ１、調整軸Ｄ２、散布軸Ｄ３を基準として、以下にフレーム３ないしブレーキ部材８の各部について説明する。
【００２２】
図１および図２において、フレーム３は、中央が開口されたベース３１と、このベース３１の上面側を覆うカバー３２とを備えている。カバー３２の中央には上方へ延びる供給管３３が設置され、この供給管３３から供給される装入物がシュート６へと引き渡され、シュート６から高炉２内へと散布される。フレーム３の各部は旋回軸Ｄ１を中心として対称に形成されている。
カバー３２には外部の電動式のモータ１１１が設置され、このモータ１１１はギア１１２を介してロータ４の外周に接続され、ロータ４を旋回軸Ｄ１まわりに回転させることができる。これらのモータ１１１およびギア１１２により駆動機構１１が構成されている。
カバー３２には、周方向の３箇所に油圧式のシリンダ１６１が設置され、これらのシリンダ１６１の先端はそれぞれブレーキ部材８に接続され、このブレーキ部材８を旋回軸Ｄ１に沿った方向へ昇降させることができる。これらのブレーキ部材８およびシリンダ１６１により往復機構１６が構成されている。
【００２３】
図１および図４において、ロータ４は、ロータ本体４１とその外周のフランジ４２とを有する。ロータ本体４１は、中央が開口された底板４３を有し、底板４３はフランジ４２に対して傾斜されている。
ロータ４において、フランジ４２は旋回軸Ｄ１を中心とする円盤状であり、旋回軸Ｄ１に直交する平面に沿うが、底板４３は調整軸Ｄ２を中心とする円盤状とされ、調整軸Ｄ２に直交する平面に沿うようになっている。
フランジ４２の内周上面側には円錐面状のテーパ面４４が形成されている。このテーパ面４４は本発明の伝達機構１４（後述）を構成するものである。
なお、ロータ４は、転がり軸受４５（図１０〜図１３参照）等の摩擦低減機構を介してフレーム３に支持されている。
【００２４】
図１および図５において、ホルダ５は、上下両端が開口した円筒状のホルダ本体５１を有し、その外周面５２は球面状に形成されている。ホルダ本体５１の下側開口には中央に開口を有する底板５３が設置され、ホルダ本体５１の内部には中央に開口を有する中間板５４が設置されている。
底板５３は、ホルダ本体５１をロータ本体４１内に載置した際に、その下面がロータ４の底板４３の上面に面接触する。これらの底板５３の下面と底板４３の上面とにより一対の摺動面を用いた摺動構造が構成され、これらによりホルダ５とロータ４との間の回転支持機構１３が構成されている（図１参照）。
中間板５４は、中央に開口を有するとともに、外縁が全周にわたってホルダ本体５１の内周面に接続されている。
ホルダ５の各部は調整軸Ｄ２を中心として対称に形成されており、底板５３、中間板５４は調整軸Ｄ２に直交する平面に沿っている。
外周面５２には、周方向の３箇所に、上下両端の開口を結ぶガイドレール５５が形成されている。
図６に示すように、ガイドレール５５は外周面５２から隆起する断面三角形状の突条であり、その連続方向に特有の曲線を描いて構成されている。
【００２５】
図１および図３において、シュート６は、円筒状のシュート本体６１を有し、その先端は細く絞られている。シュート本体６１の基端側はホルダ５の中間板５４の開口縁に沿って接続されている。
シュート６は基端側をホルダ５の中間板５４に固定されているが、先端側はホルダ５の底板５３の中央開口およびロータ４の底板４３の中央開口を通って高炉２内へ導入されている。
シュート本体６１の基端側には、その内部へ供給管３３の先端が導入されており、供給管３３から装入物が供給されると、この装入物はシュート６を通ってその先端から高炉２内へと散布される。この際、高炉２内へ放出された時点の装入物の方向はシュート６の方向つまり散布軸Ｄ３に沿ったものとされ、シュート６の方向を調整することで高炉２内への散布状態を制御することができる。
より詳しくは、高炉２内へ放出される装入物は、シュート６の内面（先細りとなるテーパ面）の下側に沿って先端へ送られる。従って、高炉２内へ放出される装入物の方向は、シュート６の内面に沿った方向となる。ここで、シュート６の中心軸とシュート６の内面とがなす角度を第３角度Ａ３として、第１角度Ａ１と第２角度Ａ２と第３角度Ａ３との和は、シュート６に要求される最大傾斜角度となるように設定されている（図１参照）。
【００２６】
図１および図７において、クラッチ部材７は、ホルダ本体５１の外周に配置される環状のクラッチ本体７１を有し、クラッチ本体７１の内側には周方向の３箇所にガイド部７２が形成され、各ガイド部７２はそれぞれ凹状の受け部７３を有する。
図２にも示すように、ガイド部７２は前述したホルダ５のガイドレール５５に対応した配置とされるとともに、受け部７３でガイドレール５５と係合する。これらの受け部７３とガイドレール５５との係合により、ホルダ５とクラッチ部材７とは相互に回転動作を伝達される。
図１において、クラッチ部材７はフレーム３のベース３１に沿って旋回軸Ｄ１まわりに回転可能に支持される。前述のように、ホルダ５は調整軸Ｄ２まわりに回転可能とされ、ホルダ５とクラッチ部材７とでは回転軸が異なる。しかし、受け部７３はガイドレール５５に沿って移動することが可能であり、ホルダ５とクラッチ部材７との回転を阻害することはなく、かつ互いの回動動作を伝達することができる。
ガイド部７２の下面外側には円錐面状のテーパ面７４が形成されている。このテーパ面７４は本発明の伝達機構１４（後述）を構成するものである。
【００２７】
図１および図８において、ブレーキ部材８は、クラッチ部材７の外周に配置される環状のブレーキ本体８１を有し、ブレーキ本体８１の内側には全周にわたって段差部８２が形成されている。
図９にも示すように、ブレーキ本体８１の内径はホルダ５の外径より大きく、ホルダ５はブレーキ本体８１の内側に収容可能である。クラッチ部材７は、ホルダ５と係合した状態でホルダ５とともにブレーキ本体８１の内側に収容可能である。ホルダ５は、ロータ４内に収容され、底板４３を底板５３で摺動支持される。これらにより、ロータ４にホルダ５が収容され、ホルダ５の外側にクラッチ部材７、その外側にブレーキ部材８が配置される状態（図１参照）とすることができる。
【００２８】
前述の通り、クラッチ部材７のガイド部７２の下面外側にはテーパ面７４が形成され、ロータ４のフランジ４２の内周上面側にはテーパ面４４が形成されている。これらのテーパ面７４およびテーパ面４４は、図１に示すように互いに対向して配置され、クラッチ部材７の高さに応じて互いに近接して密着し、あるいは離間されて僅かな間隔で保持される。
図１において、前述の通りフレーム３にはシリンダ１６１が設置されている。各シリンダ１６１はブレーキ部材８に連結され、互いに同期して進退することで、ブレーキ部材８を旋回軸Ｄ１に沿って昇降させることができる（往復機構１６）。ブレーキ部材８は、昇降範囲の上限にあるとき、クラッチ部材７と係合してこれを持ち上げ、前述したテーパ面７４とテーパ面４４とを離れた状態に維持する。ブレーキ部材８が昇降範囲の下限まで移動した際には、クラッチ部材７はテーパ面７４がテーパ面４４に密着し、それ以上の下降を規制され、ブレーキ部材８との係合を解除される。
【００２９】
本実施形態において、テーパ面７４およびテーパ面４４により一対の伝達面が形成され、これらによりロータ４の回転をクラッチ部材７からホルダ５へと伝達する伝達機構１４が構成される。また、前述した往復機構１６（ブレーキ部材８およびシリンダ１６１）とクラッチ部材７とによりクラッチ機構１５が構成される。クラッチ機構１５は、伝達機構１４（テーパ面７４およびテーパ面４４）による回転力の伝達を断続することができる。これらのクラッチ機構１５および伝達機構１４により位相調整機構１２が構成される。
位相調整機構１２は、前述した駆動機構１１のモータ１１１によりロータ４が回転駆動されている状態で、伝達機構１４を有効にしてロータ４の回転をホルダ５へと伝達させることで、ホルダ５とロータ４とを同期回転させることができる。一方、伝達機構１４を遮断することで、ロータ４の回転がホルダ５へと伝達されないようにできる。この際、ホルダ５およびクラッチ部材７はブレーキ部材８によって保持されてその回転を停止（ブレーキ）される。この状態では、ホルダ５は回転支持機構１３（一対の摺動面である底板５３の下面および底板４３の上面）によりロータ４に対して回転し、ロータ４に対して相対回転することで相互の回転位相が調整され、シュート６の傾きの調整が行われることになる。
以下、位相調整機構１２によるシュート６の傾き調整について説明する。
【００３０】
図１０および図１１において、シリンダ１６１は移動範囲の下限にあり、ブレーキ部材８の上面は高さＨ１にある。
この状態では、クラッチ部材７のテーパ面７４とロータ４のテーパ面４４とが密着し、各々の間隔Ｔ３＝０である。従って、伝達機構１４は回転力を伝達する状態であり、駆動機構１１のモータ１１１によりロータ４が回転駆動されると、この回転は伝達機構１４を介してクラッチ部材７およびホルダ５へと伝達され、これによりシュート６はロータ４と一体に回転する（同期回転状態）。
なお、同状態では、クラッチ部材７のテーパ面７４とロータ４のテーパ面４４とが密着することで所定高さに保持され、クラッチ部材７とブレーキ部材８との間は隙間Ｔ１で隔てられ、ブレーキ部材８がクラッチ部材７ないしホルダ５およびシュート６の回転を阻害することはない。
【００３１】
図１２および図１３において、シリンダ１６１を移動範囲の上限に移動すると、ブレーキ部材８の上面は高さＨ２となる。
この状態では、クラッチ部材７はブレーキ部材８によって持ち上げられ、クラッチ本体７１の下面とブレーキ部材８とが密着して互いの間隔Ｔ２＝０となる。一方、クラッチ部材７のテーパ面７４とロータ４のテーパ面４４とは離隔されて間隔Ｔ４で保持され、伝達機構１４は回転力の伝達を遮断された状態となる。従って、駆動機構１１のモータ１１１によりロータ４が回転駆動されても、この回転はクラッチ部材７およびホルダ５へと伝達されることはなく、むしろホルダ５およびクラッチ部材７はブレーキ部材８によって回転を規制され、ロータ４のみが回転を続ける。そして、ホルダ５は回転支持機構１３を介してロータ４と回転し、ロータ４に対して相対的に回転することで、ロータ４に対するホルダ５の回転位相が調整される（位相調整状態）。
【００３２】
このような位相調整状態においては、ロータ４、ホルダ５、シュート６に対する前述した傾斜設定（旋回軸Ｄ１と調整軸Ｄ２との第１角度Ａ１および調整軸Ｄ２と散布軸Ｄ３との第２角度Ａ２）により、シュート６の傾きが調整される。
図１４において、シュート６は旋回軸Ｄ１に対して最も傾いた状態（角度Ａ１＋Ａ２）にあり、シュート６の先端は旋回軸Ｄ１から最も離れた状態にある。ロータ４は底板４３の最も低い部分がある部位４９が図中左側に向いた状態にあり、ホルダ５はシュート６の先端がある側の部位５９が図中右側に向いた状態にある。
この状態では、図１５に示すように、ロータ４の部位４９とホルダ５の部位５９とは、互いに旋回軸Ｄ１の反対側つまり互いのなす角度１８０度である。
【００３３】
この状態から、ホルダ５は回転させずにロータ４のみを回転させると、図１６および図１７の状態となる。
図１７において、ロータ４の部位４９とホルダ５の部位５９とは互いのなす角度が９０度となっている。図１６において、ロータ４は部位４９が図中奥側にあり、底板４３は図面の奥側が低く、手前側が高い状態になっている。ホルダ５は回転しないため、部位５９は図中右側のままであるが、底板４３の傾斜の変化に伴って図中奥側が下に、手前側が上に変位している。このため、シュート６は、その傾きに伴って旋回軸Ｄ１に沿った断面形状が変化しているが、先端の方向が図中右側であることに変わりはない。この状態では、調整軸Ｄ２の傾き（角度Ａ１）が図面直交方向に表れ、図面に沿った方向についての旋回軸Ｄ１に対する散布軸Ｄ３（シュート６の方向）の傾きは角度Ａ２となる。
【００３４】
さらにロータ４のみを回転させると、図１８および図１９の状態となる。
図１９において、ロータ４の部位４９とホルダ５の部位５９とは同じ向き、つまり互いのなす角度が０度となっている。図１８において、ロータ４は部位４９が図中右側にあり、ホルダ５の部位５９は図中右側のままである。このため、シュート６は旋回軸Ｄ１に対する傾きが角度Ａ１−Ａ２＝０となり、シュート６は先端が旋回軸Ｄ１に沿って鉛直下向きとなる。
この後、さらにロータ４のみを回転させると、シュート６は再び傾き、図１４および図１５の状態に戻り、以降これらが繰り返される。
【００３５】
このように、本実施形態においては、ホルダ５とロータ４との相対回転により相互の位相調整を行うことで、旋回軸Ｄ１に対するシュート６の傾きを任意に調整することができ、高炉２内における装入物の散布半径を自由に調整することができる。
本実施形態においては、シュート６の傾きの調整にあたって、クラッチ機構１５の切り替えにより、ロータ４とホルダ５との同期回転状態を位相調整状態に切り替えることで簡単に行うことができる。
また、同期回転状態においては、ロータ４、ホルダ５ないしシュート６の回転を駆動機構１１により行うとともに、位相調整状態においては、ロータ４とホルダ５との相対位置調整に同じ駆動機構１１による回転駆動を利用することができる。
とくに、本実施形態では、ロータ４、ホルダ５、シュート６に対する前述した傾斜設定（旋回軸Ｄ１と調整軸Ｄ２との第１角度Ａ１および調整軸Ｄ２と散布軸Ｄ３との第２角度Ａ２）により、シュート６の傾きを調整するようにしたため、回転方向別の複雑な支持機構などを設ける必要がなく、構成を簡略にすることができる。
【００３６】
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、具体的な各部構成などは実施にあたって適宜変形することができる。
例えば、前記実施形態ではガイドレール５５を突条とし、受け部７３を凹状としたが、溝状のガイドレールとこれに係合する突起部を利用してもよい。
ガイドレールはホルダ５の球面状の外周面に形成されるものに限らず、予め球面に沿う形状に形成されたガイドレールを円筒状のホルダの外側に設置してもよい。
あるいは、クラッチ部材７側にガイドレールを設け、ホルダ５の受け部あるいは突起部を係合させてもよい。
ホルダ５とロータ４との間の回転支持機構１３は一対の摺動面を用いた摺動構造に限らず、底面４３，５３間に円形に配置された転がり軸受などを用いた軸受構造を利用してもよく、これらの摺動構造と軸受構造とを組み合わせてもよい。あるいはロータ４に円形のガイドレールを保持し、これにホルダ５を保持してもよく、前述した傾斜設定（旋回軸Ｄ１と調整軸Ｄ２との第１角度Ａ１および調整軸Ｄ２と散布軸Ｄ３との第２角度Ａ２）が得られる構成であれば適宜利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、装入装置に関し、高炉などの容器内部に装入物を装入する設備として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】前記実施形態を示す一部破断した上面図。
【図３】前記実施形態を示す下面図。
【図４】前記実施形態のロータを示す斜視図。
【図５】前記実施形態のホルダを示す斜視図。
【図６】前記実施形態のホルダを示す側面図。
【図７】前記実施形態のクラッチ部材を示す斜視図。
【図８】前記実施形態のブレーキ部材を示す斜視図。
【図９】前記実施形態のロータ、ブレーキ部材、クラッチ部材およびホルダの関連を示す斜視図。
【図１０】前記実施形態の同期回転状態における位相調整機構、クラッチ機構および往復機構を示す拡大縦断面図。
【図１１】前記実施形態の同期回転状態における位相調整機構、クラッチ機構および駆動機構を示す拡大縦断面図。
【図１２】前記実施形態の位相調整状態における位相調整機構、クラッチ機構および往復機構を示す拡大縦断面図。
【図１３】前記実施形態の位相調整状態における位相調整機構、クラッチ機構および駆動機構を示す拡大縦断面図。
【図１４】前記実施形態のシュートが最も傾斜している状態を示す模式側面図。
【図１５】前記実施形態のシュートが最も傾斜している状態を示す模式平面図。
【図１６】前記実施形態のシュートが中間的な傾斜である状態を示す模式側面図。
【図１７】前記実施形態のシュートが中間的な傾斜である状態を示す模式平面図。
【図１８】前記実施形態のシュートが真下を向いている状態を示す模式側面図。
【図１９】前記実施形態のシュートが真下を向いている状態を示す模式平面図。
【符号の説明】
【００３９】
１…装入装置
２…高炉
３…フレーム
４…ロータ
５…ホルダ
６…シュート
７…クラッチ部材
８…ブレーキ部材
１１…駆動機構
１２…位相調整機構
１３…回転支持機構
１４…伝達機構
１５…クラッチ機構
１６…往復機構
３１…ベース
３２…カバー
３３…供給管
４１…ロータ本体
４２…フランジ
４３，５３…一対の摺動面を構成する底面
４４，７４…一対の伝達面であるテーパ面
４５…ボールベアリング
５１…ホルダ本体
５２…外周面
５４…中間板
５５…ガイドレール
６１…シュート本体
７１…クラッチ本体
７２…ガイド部
７３…受け部
８１…ブレーキ本体
８２…段差部
１１１…モータ
１１２…ギア
１６１…シリンダ
Ａ１…第１角度
Ａ２…第２角度
Ａ３…第３角度
Ｄ１…旋回軸
Ｄ２…調整軸
Ｄ３…散布軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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