(57)【要約】  構造部品（５０）を熱処理するための炉（１０）の複数のローラ（６）のうちの１つのローラ（６）を交換するためのローラ交換装置（１）において、ローラ交換装置（１）は、第１の保護ガス雰囲気を内部で形成可能である閉鎖可能なハウジング（２）と、ローラ取扱器具（４）とを有しており、該ローラ取扱器具は少なくとも部分的にハウジング（２）の中に配置されており、ローラ交換中に炉（１０）の中の高温と第２の保護ガス雰囲気を維持しながら交換されるべきローラ（６）を炉（１０）から取り外して取替用ローラ（６）を炉（１０）に取り付けるように構成されている。
2014523972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部品を熱処理するための炉の複数のローラのうちの１つのローラを交換するためのローラ交換装置において、前記ローラ交換装置は、
第１の保護ガス雰囲気を内部で形成可能である閉鎖可能なハウジングと、
ローラ取扱器具とを有しており、前記ローラ取扱器具は少なくとも部分的に前記ハウジングの中に配置されており、ローラ交換中に炉の中の高温と第２の保護ガス雰囲気を実質的に維持しながら交換されるべきローラを炉から取り外して取替用ローラを炉に取り付けるように構成されているローラ交換装置。
【請求項２】
交換されるべきローラに関して前記ローラ取扱器具を位置決めするために、前記ローラ取扱器具を前記ハウジングとともに炉に対して相対的に移動させるように構成されたパレットを有している、請求項１に記載のローラ交換装置。
【請求項３】
前記ローラ取扱器具は、交換されるべきローラを取り扱うために、前記ハウジングの壁部にあるエアロックを通過して前記ハウジングから少なくとも部分的に繰出し可能である、請求項１又は２に記載のローラ交換装置。
【請求項４】
前記ハウジングの壁部にある前記エアロックはハウジング外側の接合ポートを有しており、該接合ポートは前記ハウジングの内部と炉の内部との間で密閉式の、特に周囲に対して気密の結合を形成可能であるように、炉に取付可能なように構成されている、請求項３に記載のローラ交換装置。
【請求項５】
前記ローラ取扱器具は１つ、２つ、又は３つの次元に沿って並進移動可能、或いは傾動可能なように構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のローラ交換装置。
【請求項６】
前記ローラ取扱器具は、炉からカバーを分離するために交換されるべきローラのカバーから少なくとも１つの固定部材が手動式又は機械制御式に外されている間に、炉を密閉する圧着力を前記カバーに対して及ぼすように構成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のローラ交換装置。
【請求項７】
前記ローラ取扱器具は、交換されるべきローラのカバーを炉から取り出すように、特に連行体によって取り出すように構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のローラ交換装置。
【請求項８】
前記ローラ取扱器具、取り出された前記カバーを前記ハウジングの内部へと運び、前記カバーを前記ハウジングの内部で保管するように構成されている、請求項７に記載のローラ交換装置。
【請求項９】
前記ローラ取扱器具は、交換されるべきローラの前記カバーを炉から取り出し、炉に取り付けられた前記接合ポートを通過して前記ハウジングの内部へと運ぶように構成されている、請求項４および７に記載のローラ交換装置。
【請求項１０】
前記ローラ取扱器具は、炉の中で交換されるべきローラの中空スペースに進入し、交換されるべきローラを炉の中で可動軸受に対して持ち上げるように構成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載のローラ交換装置。
【請求項１１】
前記ローラ取扱器具は、交換されるべきローラの中空スペースへの進入後に、特に連行体によって前記可動軸受を前記ハウジングの内部へと運び、前記可動軸受を前記ハウジングの内部で保管するように構成されている、請求項１０に記載のローラ交換装置。
【請求項１２】
構造部品のうちの１つを炉の中で少なくともローラの交換の一部にわたって支持するために、特に少なくとも部分的に前記ハウジングの内部に配置された構造部品支持器具を有している、請求項１から１１のいずれか１項に記載のローラ交換装置。
【請求項１３】
前記構造部品支持器具は前記ハウジングに対して相対的に並進的に移動可能或いは旋回可能なように構成されている、請求項１２に記載のローラ交換装置。
【請求項１４】
前記構造部品支持器具は管セグメントを有しており、該管セグメントは炉の中へ進入可能であるとともに、交換されるべきローラを中心として旋回可能であり、旋回可能に構造部品のうちの１つを支持する、請求項１２又は１３に記載のローラ交換装置。
【請求項１５】
前記ローラ取扱器具は、炉の可動軸受及び固定軸受からの交換されるべきローラの取外し後に、かつ交換されるべきローラの中空スペースへの進入後に、交換されるべきローラを炉から運び出して前記ハウジングの内部に運び込み、そこで保管するように構成されている、請求項１から１４のいずれか１項に記載のローラ交換装置。
【請求項１６】
前記ローラ取扱器具は、交換されるべきローラが前記ハウジングの内部へ運び込まれた後に、前記ハウジングの内部に保管されている取替用ローラを炉に組み付けるように構成されている、請求項１５に記載のローラ交換装置。
【請求項１７】
第１の保護ガス雰囲気と第２の保護ガス雰囲気は無酸素であり、特に第１の保護ガス雰囲気は不活性ガス雰囲気、特に窒素雰囲気であり、第２の保護ガス雰囲気は燃焼ガス雰囲気、特に水素雰囲気である、請求項１から１６のいずれか１項に記載のローラ交換装置。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１項に記載のローラ交換装置と、
構造部品を熱処理するための炉とを有している機構。
【請求項１９】
構造部品を熱処理するための炉の複数のローラのうちの１つのローラを交換する方法において、前記方法は、
前記ローラ交換装置の閉鎖可能なハウジングの中での第１の保護ガス雰囲気の形成と、
少なくとも部分的に前記ハウジングの中に配置された前記ローラ交換装置のローラ取扱器具による交換されるべきローラの炉からの取外しと、
前記ローラ取扱器具による炉への取替用ローラの取付けとを有しており、
前記取外し中及び前記取付け中に炉の中で高温と第２の保護ガス雰囲気が実質的に維持されたまま保たれる方法。
【請求項２０】
ローラの交換中に５００℃から１２００℃の範囲内にある高温が炉の中で維持される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ローラの交換中に炉の内部空間は炉の周囲に対して、および前記ローラ交換装置の周囲に対して閉鎖されたまま保たれ、特に前記ローラ交換装置の内部空間とのみ流体接続されており、更には特に無酸素に保たれる、請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
炉からローラの取出し前に炉の固定軸受側から駆動ユニットが取り外され、交換されるべきローラが気密スクリューによって押し離される、請求項１９から２１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造部品を熱処理するための炉のローラを交換するためのローラ交換装置と方法に関するものであり、さらに、ローラ交換装置と炉からなる機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ローラ式平炉は、特に鋼材や鋼製素材あるいは銅、アルミニウムのようなその他の素材からなり、ローラの上で炉室を通過するように搬送される連続鋳造製品又はその他の構造部品を、加熱及び／又は温度調整する役目を果たすものである。このような種類のローラ式平炉は非常に長く、内部は非常に温度の高いガスで充填されている。ローラ式では、例えば１００個から２００個のオーダーのローラが、例えば１０００℃の温度に達することがある、例えば長さ１００メートルの炉に沿って配置されている場合がある。炉の内部では、例えば水素保護ガス雰囲気（又は水素・窒素混合気）が形成されていてよい。
【０００３】
多数のローラのうちのただ１つのローラが故障しただけで、従来、炉全体を停止させて窒素で掃去し、炉を冷却して当該ローラを交換し、再稼働をする前に炉を再び水素で充填しなければならない。このような手順は、例えば１日から３日を必要とすることがあり、非常に高いコストがかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、構造部品を熱処理するための炉のローラの交換を効率的に実施することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、独立請求項に記載された構成要件を有する対象物によって解決される。その他の実施例は従属請求項に示されている。
【０００６】
本発明の１つの実施例では、構造部品を熱処理するための炉の多数のローラのうちの１つのローラを交換するためのローラ交換装置が提供される。このローラ交換装置は、閉鎖可能な（すなわち外部に向かって密閉可能な）ハウジングを有しており、その中で第１の保護ガス雰囲気を形成可能である。更にローラ交換装置は、少なくとも部分的にハウジングの中に配置された（ただしハウジングから繰出し可能であるとともに、例えば炉の中へ進入可能であってよい）ローラ取扱器具を有している。ローラ取扱器具は、ローラ交換中に炉の中で高温と第２の保護ガス雰囲気を維持しながら、交換されるべきローラを炉から取り外して取替用ローラを炉に取り付けるように構成されている。
【０００７】
本発明の別の一例としての実施例では、上に説明した構成要件を有するローラ交換装置と、構造部品を熱処理するための炉とを有する機構が提供される。
【０００８】
本発明の更に別の一例としての実施例では、構造部品を熱処理するための炉の多数のローラのうちの１つのローラを交換する方法が提供される。この方法では、ローラ交換装置の閉鎖可能なハウジングの中で第１の保護ガス雰囲気が形成され、交換されるべきローラが、少なくとも部分的にハウジングの中に配置されたローラ交換装置のローラ取扱器具によって炉から取り外され、ローラ取扱器具によって取替用ローラが炉に取り付けられる。取外し中及び取付け中、炉の中では高温と第２の保護ガス雰囲気が維持され、もしくは維持されたまま保たれる。
【０００９】
炉室内の保護ガス雰囲気とは、焼きなまし材料としての構造部品を相応の高温で熱処理するのに適したガス雰囲気を意味している。このような保護ガスは、焼きなまし材料を効率的に加熱するために熱伝導性に優れているのがよく、例えば水素やヘリウムである。
【００１０】
炉室内の高温とは、炉の周囲温度に比べて、ないしは平常温度に比べて、大幅に高い温度を意味しており、この温度は、焼きなまし材料の熱処理中における炉の動作温度の領域にまで達することができる。例えばローラ交換中に維持される高温、又はローラ交換装置の構成に基づいて少なくとも維持することができるはずの高温は、５００℃から１２００℃の範囲内にあり、すなわち炉の動作温度の範囲内にある。
【００１１】
「ローラ交換中に炉の中で高温と第２の保護ガス雰囲気を維持しながら」という表現は、ローラ交換のために炉室の事前の掃去や第２の保護ガス雰囲気の完全な排気が必要なく、同様に、焼きなまし材料を熱処理するための動作温度から周囲温度への炉の完全な冷却も必要ないことを意味している。とはいえ本発明では、ローラ交換中に炉とハウジングのそれぞれの内部空間の間で外部に対して流体密閉式の結合を成立させるときに、第１の保護ガス雰囲気と第２の保護ガス雰囲気のある程度の混合を生じることが十分にあり得る。同様に本発明では、例えば加熱器具が停止されることによって、あるいはある程度の冷却が実施されることによって、ローラ交換中に炉の内部空間のある程度の冷却が生じることも十分にあり得る。むしろ重要なのは、炉を完全に冷却するために、及びＨ２保護ガス（又は水素・窒素混合気）を完全に掃去するために、従来は必要であった複雑なロジスティクス（例えば２日間の時間コストを要する）が、本発明によって少なくとも部分的に回避されることにある。更に本発明では、ローラ交換をしている時間のあいだ、構造部品すなわち焼きなまし材料を炉から外に撤去することも不要である。
【００１２】
このように本発明では、炉にとって無害ないし無危険であるように選択することができる例えば窒素のような保護ガスで充填された、気密に閉鎖可能なハウジングを有するローラ交換装置が提供される。ローラ交換をするために、交換されるべきローラの位置で、ローラ交換装置を炉に接続することができる。ハウジングにある開口部を通して、ローラの交換を行うことができる。この手順は、炉内の保護ガス雰囲気を、炉内の温度と同様に維持することを可能にする。交換プロセス全体を通じて、炉内部は、閉鎖可能なハウジングの保護ガス雰囲気と流体接続されるだけであり、有害な酸素含有の雰囲気を含む周囲に対しては気密に分断されているからである。このように、発火の危険を生じさせかねない炉内部と酸素との接触が、本発明によって回避される。このような方策により、大幅に短縮された、例えば１時間の時間で、ローラの交換を実施することが可能である。このことは、炉内部の保護ガスと温度を維持しながら、故障したローラの取外しと新たなローラの取付けを可能にするメカニズムを通じて行うことができる。
【００１３】
以下において、ローラ交換装置の一例としての追加の実施例について説明する。これらの実施例は、機構及び方法についても該当する。
【００１４】
１つの実施例では、ローラ交換装置は、ローラ取扱器具を交換されるべきローラに対して相対的に位置決めするために、ハウジングを含めたローラ取扱器具を炉に対して相対的に動かすように構成された移動可能なパレットを有することができる。このような移動可能なパレットは、炉の複数のローラのうちの任意のローラにローラ取扱器具を接近移動させ、これに対して位置決めすることを可能にする。
【００１５】
１つの実施例では、ローラ取扱器具は、交換されるべきローラを取り扱うために、ハウジングの壁部にあるエアロックを通過してハウジングから外へ少なくとも部分的に繰出し可能であってよい。ハウジング壁部にあるこのような密閉可能かつ選択的に開放可能なエアロックは、ハウジングの内部から外に出て行われる取付け手順及び取外し手順を、炉の個々のローラで実施できるようにすることを可能にする。
【００１６】
１つの実施例では、ハウジングの壁部にあるエアロックは、ハウジングの内部と炉の内部との間で特に周囲に対して気密な密閉された接続部を形成可能であるように炉に取付可能に構成された、ハウジング外側の接合ポートを有することができる。接合ポートは、本来のローラ本体の取外し前に、交換されるべきローラの炉外面のカバーが取り外されたときに、このカバーを包囲することができ、ないしは、その内部に収容することができる。接合ポートは炉にフランジ接合可能なように、特にこれに固定（例えばねじ止め）可能なように構成されていてよい。このような接合ポートは、炉にある相応の対応部材（例えば交換されるべきローラの領域にある相応の対応フランジ）に気密に取り付けることができ、それに続いて特に当該ローラを処理することができ、炉の内部の保護ガス雰囲気の損失、ないしは酸素の侵入が起こる恐れがない。
【００１７】
１つの実施例では、ローラ取扱器具は１つ、２つ、又は３つの次元ないし空間方向に沿って並進移動可能であってよい。その代替又は補足として、ローラ取扱器具は１つ又は複数の軸を中心として傾動可能であってよい。例えばローラ取扱器具は、並進的な自由度に関しても回転的な自由度に関しても、ローラに対して相対的に任意にアライメントすることができるランスを有することができる。それにより、交換されるべきローラへの正確な機械式の連結が可能となる。
【００１８】
１つの実施例では、ローラ取扱器具は、炉からカバーを分離するために、交換されるべきローラのカバーから少なくとも１つの固定部材（例えばねじ）が手動式又は機械制御式に外されている間に、炉を密閉する圧着力をカバーに対して及ぼすように構成されていてよい。（例えばねじ等の）固定具等がカバーから取り外され、それに伴って密閉が解消されたときに、カバーに対して作用するローラ取扱器具の圧着力により、カバーには固定部材がないにもかかわらず、炉の内部で気密な結合を維持することができ、このことは、炉室内への望ましくないガスの侵入を防止するためにきわめて大きい意義がある。
【００１９】
１つの実施例では、ローラ取扱器具は、交換されるべきローラのカバーを炉から取り出すように、特に連行体によって取り出すように、構成されている。更にローラ取扱器具は、取り出されたカバーをハウジングの内部へ運び、そこで保管するように構成されていてよい。特にローラ取扱器具は、交換されるべきローラのカバーを炉から取り出し、炉に取り付けられた接合ポートを通過してハウジングの内部に運ぶように構成されていてよい。換言すると、カバーが取り出される前にローラ取扱器具の圧着力をさしあたり維持されたまま保つことができ、接合ポートを相応の個所で、炉に気密にフランジ接合しておくことができる。それにより、炉とハウジングの間の気密性が一貫して確保される。そしてカバーを取り出してハウジング内部に運び、そこで例えば棚に置いておくことができる。これらはすべて機械制御式ないしロボット制御式に行うことができる。
【００２０】
１つの実施例では、ローラ取扱器具は、交換されるべきローラのカバーが取り出された後に、炉の中の交換されるべきローラの中へ進入し、交換されるべきローラを炉の中で可動軸受（熱膨張現象を幾何学的に補償するために提供される）に対してまず持ち上げるように構成されていてよい。例えばローラ取扱器具のランスは、管状のローラの内部の中空スペースの中へ進入することができ、その間に、ローラは例えば可動軸受の３つの載置点でまだこれと結合されている。可動軸受を炉から取り外すために、まず可動軸受をローラから負荷解除することが必要であり、このことは、可動軸受に対してローラを持ち上げることによって行うことができる。
【００２１】
１つの実施例では、ローラ取扱器具は、交換されるべきローラの中への進入後に、特に連行体によって可動軸受をハウジングの内部に運び、そこで保管するように構成されていてよい。このような連行体は、例えばローラ取扱器具のランスに取り付けることができ、ハウジングの内部への可動軸受の運び込みを惹起することができる。この状態のときでも、ハウジングの連接ポートは炉の対応フランジと気密に結合されたままに保たれるのが好ましく、それにより、可動軸受の除去が炉の内部の保護ガス雰囲気に影響を与えることもない。
【００２２】
１つの実施例では、ローラ交換装置は、少なくともローラの交換の一部の間に炉の中で構造部品（例えば熱処理されるべき帯材）を支持するために、特に少なくとも部分的にハウジングの内部に配置された構造部品支持器具を有することができる。ローラ交換は、本発明によると、構造部品（例えば帯材又はその他の焼きなまし材料）がまだ炉の内部で例えば１０００℃の高い温度に保たれている間に行うことができる。構造部品が上に載っているローラが交換されるべきである場合、ローラの交換前に構造部品の支持を行うのがよい。この役割を担うのが、ハウジングの内部から炉の中へ、特にハウジングの連接ポートを通過して移動可能であり、交換されるべきローラの機能を支持機能に関して一時的に担う構造部品支持器具である。
【００２３】
１つの実施例では、構造部品支持器具は並進的に移動可能かつ／或いは旋回可能なように構成されていてよい。それにより、構造部品支持器具を能動的な（構造部品を支持する）状態と、受動的な（構造部品を支持しない）状態へと選択的に移行させることができ、そのために構造部品支持器具とローラ取扱器具が相互に妨げあうことがない。
【００２４】
１つの実施例では、構造部品支持器具は、炉の中へ進入可能であるとともに交換されるべきローラを中心として旋回可能であり、そのようにして構造部品を支持する管セグメントを有することができる。そのために、管セグメントが構成されている管の直径はローラの直径よりも大きいのがよく、それにより、管セグメントはローラの周囲で旋回することができる。取り外されるべきローラがまだ炉の内部に配置されている間に、構造部品支持器具がすでにローラの支持機能を担うのがよい。したがって構造部品支持器具は、例えば交換されるべきローラを中心として同心的又は部分同心的に取り付けることができ、炉の内部で初めて旋回することができ、そのようにして構造部品を下側から支持する。このことは、特別に省スペースな設計を可能にする。例えば管状セグメントは、管の６分の１又は４分の１を有することができ、すなわち、全円周をもつ管の６０°切片又は９０°切片である。構造部品支持器具が支持機能を担うようになれば、交換されるべきローラを自由に炉から取り出すことができる。
【００２５】
１つの実施例では、ローラ取扱器具は、炉の可動軸受及び固定軸受で交換されるべきローラが外された後に、かつ交換されるべきローラの中への進入後に、交換されるべきローラを炉から外に運び出すとともにハウジングの内部に運び込み、そこで保管するように構成されていてよい。各ローラは一方の側では固定軸受によって、および他方の側では可動軸受によって、炉に支承されていてよい。ローラのピンが支承されたときに、固定軸受はピンをその位置で保持し、可動軸受は長手方向への熱膨張を許容する。炉のローラでは可動軸受が一方の側に、および固定軸受が他方の側に取り付けられ、ないしは取り付けることができ、それによって温度膨張を補償することができる。したがって、交換されるべきローラを炉から取り出す前に、通常は固定軸受である第２の軸受が例えば手動式に外される。その際に留意すべきは、ローラから可動軸受を外した後に、炉の当該部分が気密に保たれることであり、そのために、例えばシールスクリュー等を利用することができる。
【００２６】
１つの実施例では、ローラ取扱器具は、交換されるべきローラがハウジングの内部に運び込まれた後に、ハウジングの内部で保管されている取替用ローラを炉の中で取り付けるように構成されていてよい。この手順は基本的に、上で説明した交換されるべきローラの取外し手順と逆である。まず、ローラが固定軸受に取り付けられる。次いで、可動軸受へのローラの取付けが行われてから、取り替えられたローラに外からカバーを装着することができる。これらの各ステップは、交換されるべきローラの取外しと同一のローラ取扱器具によって、特に同一のランスによって、実施することができる。
【００２７】
例えば、２つから８つの取替用ローラをハウジングの中で保管することが可能である。同様に、相応の棚などに、相応数の故障したローラを収容するためのスペースがある。複数のローラの交換についても保護ガス雰囲気を維持できるようにするために、軸受コンポーネントないしローラのカバーもハウジングの内部で保管可能である。
【００２８】
１つの実施例では、第１の保護ガス雰囲気と第２の保護ガス雰囲気は両方とも実質的に無酸素であってよい。特に、第１の保護ガス雰囲気は不活性ガス雰囲気であり、特に窒素雰囲気であり、第２の保護ガス雰囲気は燃焼ガス雰囲気であり、特に水素雰囲気であってよい。この方策は動作安全性を有意に向上させる。例えば炉内部の燃焼可能なガスの、特に酸素との接触を回避することが意図されるからである。
【００２９】
炉を加熱するための加熱器具は、例えば炉内部を、特にその中に含まれる保護ガスを、直接的に加熱するための電気加熱ユニット又はガス加熱ユニットであってよい。加熱媒体として電磁放射を利用する加熱ユニットも可能である。ローラの交換中、このような加熱ユニットは選択的にスイッチオフすることができ、あるいはスイッチオンされたままに保つことができる。
【００３０】
以下において、本方法の一例としての追加の実施例について説明する。これは、ローラ交換装置及び機構についても該当する。
【００３１】
１つの実施例では、ローラの交換中におよそ５００℃からおよそ１２００℃の範囲内にある高温を炉内で維持することができる。このようにして、エネルギー損失と結びつくとともに時間を浪費する炉の冷却が回避される。ほぼ動作温度のままで、もしくは少なくともまだ温暖ないしまだ高温の炉状態のもとで、ローラの交換を行うことができるからである。
【００３２】
１つの実施例では、ローラの交換全体を通じて炉の内部空間を周囲に対して閉鎖したまま保つことができ、特に、ローラ交換装置の内部空間との流体接続のみに保たれ、更には特に無酸素のままに保たれる。このようにして、炉は工場の周辺部分に対して気密に保たれ、ローラ交換装置とのみ気体接続される。ただし、ローラ交換装置は自由に選択可能な保護ガス雰囲気を装備することができるので、炉にとって不都合な現象が生じないようにこれを選択することができる。
【００３３】
１つの実施例では、炉の固定軸受側で炉からローラを取り出す前に駆動ユニットを取り外し、交換されるべきローラを気密スクリューによって押し離すことができる。このような駆動ユニットは炉の外側に配置することができ、各々のローラについて別個に設けられていてよい。あるいはローラの一部について、もしくは全部のローラについて、共通する駆動ユニットを設けることも可能である。
【００３４】
次に、以下の図面を参照しながら、本発明の一例としての実施例について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一例としての実施例に基づく、ローラ交換装置と、構造部品を熱処理するための炉とからなる機構を示す模式図である。
【図２】回転炉との組合せにおいて、本発明の一例としての実施例に基づくローラ交換装置を示す立体図である。
【図３】図２の機構を示す別の立体図である。
【図４】いくつかのコンポーネントが省略された図２の機構を示す分解図であり、炉の交換されるべきローラに対して相対的にこの機構がどのように位置決めされるかを示している。
【図５】交換されるべきローラのカバーが圧着され、その間に連結固定具（例えばねじ）を外している動作状態で図２の機構を示す図である。
【図６】図２の機構を示す図であり、ハウジングは炉に気密に固定（例えばねじ止め）されており、窒素で掃去される。
【図７】ハウジングの連接ポートと、図２の機構の交換されるべきローラのカバーを示す詳細図である。
【図８】ローラから取り外されたカバーを置いた後の図２の機構を示す図である。
【図９】可動軸受を取り外す前にローラを持ち上げるときの図２の機構を示す図である。
【図１０】図２の機構における可動軸受の取外しを示す図である。
【図１１】帯材の載置台を支持するためのシェルが、ハウジングから炉の中へどのように挿入されるかを示す図である。
【図１２】シェルがすでに炉の内部にある状態のときの図２の機構を示す図である。
【図１３】炉の固定軸受側の外壁と、これに組み付けられたローラを駆動するための駆動シャフトとを、駆動シャフトの取外し前に示す図である。
【図１４】気密スクリューによって押し離すことができる、交換されるべきローラの固定軸受側の端部を示す図である。
【図１５】ローラの収容中における図２の機構を示す図である。
【図１６】炉から取り外されたローラをハウジングの中に置いた後の図２の機構を示す図である。
【図１７】取り外されたローラがどのように棚に置かれるかを示す図である。
【図１８】取替用ローラを取り付けるときの図２の機構を示す図である。
【図１９】帯材の載置台を回転させるときの図２の機構を示す図である。
【図２０】帯材支持部を繰出すときの図２の機構を示す図である。
【図２１】可動軸受を再取付するときの図２の機構を示す図である。
【図２２】炉への新規組付の前にカバーが運ばれてくる以前の図２の機構を示す図である。
【図２３】カバーがどのように位置決めされて圧着されるかを示す図である。
【図２４】ハウジングの接合ポートがどのように炉から外され、カバーが固定（例えばねじ止め）されるかを示す図である。
【図２５】図２の機構の固定軸受を示す詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
異なる図面の同一又は類似のコンポーネントには、同じ符号が付されている。
【００３７】
図１は、ローラ交換装置１と、金属からなる帯材５０を熱処理するための炉１０とで構成される、本発明の一例としての実施例に基づく機構の平面図を示している。
【００３８】
炉１０は、連続式のプロセス（図１の矢印参照）で金属からなる帯材５０が、又は熱処理にかけられるべきその他の構造部品が、外部に対して気密に閉鎖された炉１０を通過するように案内され、その際に加熱されるローラ式である。帯材５０は、例えば炉１０への導入前に巻取芯（図示せず）から繰り出して、炉１０を出た後に、再び別の巻取芯（図示せず）に巻き取ることができる。炉１０はその縦軸に沿って、金属帯材５０を搬送するために多数のローラ６を有している。左側端部から右側端部までの炉１０の長さは、例えば２０ｍ、５０ｍ、又は１００ｍであってよい。帯材５０が炉１０の中にあるとき、帯材は例えば１０００℃の高い温度に保たれる。このことは、炉内部を加熱する、模式的に図示する加熱ユニット６０によって惹起される。加熱ユニット６０は、例えば電気式の加熱ユニット又はガス加熱ユニットであってよい。炉１０の内部では水素保護ガス雰囲気が生じている。水素は熱伝導性に優れた気体であり、加熱ユニット６０から帯材５０へと効率的に熱を伝達することができる。水素は保護ガス雰囲気制御ユニット４０により、バルブ４２を通じて炉１０の内部空間へ導入することができる。保護ガス雰囲気制御ユニット４０は、必要に応じて水素を炉１０の内部から掃去し、例えば別の掃去ガスで置き換えることができる。
【００３９】
炉１０の各々のローラ６は、一方の端部では固定軸受１９により、また他方の端部では可動軸受１５により、炉１０のそれぞれの壁部に回転自在に支承されている。カバー７が可動軸受１５の側でそれぞれのローラ６を気密に閉鎖する。固定軸受１９も気密に構成されており、それにより、炉１０の作動時には内側から水素が炉１０の外に逃げることができず、また、周囲雰囲気から酸素が炉１０の中に侵入することができない。図示した実施例では、各々のローラ６は別々の駆動ユニット１７を有しており、これらの駆動ユニットがそれぞれのローラ６を回転駆動し、それによって帯材５０を搬送する。別案として、複数又は全部のローラ６を１つの共通の駆動ユニットによって駆動することもできる（図示せず）。
【００４０】
本発明によると炉１０は、炉１０の個別のローラ６が例えば故障したり整備の必要があるときに、これを交換する役目を果たすローラ交換装置１とともに作動する。本発明によると、炉１０の内部の温度を大幅に引き下げる必要なしに、又は、炉１０の内部にある水素からなる保護ガス雰囲気を掃去して別の保護ガスで置き換える必要なしに、このような交換を実施することができる。このことは、そのような作業が必要である従来式のシステムに比べて有意な時間的メリットを保証する。
【００４１】
効率的なローラ交換を成立させるために、ローラ交換装置１は閉鎖可能なハウジング２を有しており、その中で、例えば窒素からなる保護ガス雰囲気を形成可能である。ハウジング２は気密に閉鎖可能であるが、それにもかかわらず、周辺から制御することができる。図１は、ハウジング２が、保護ガスを供給及び排出するための保護ガス制御インターフェース５２を有している様子を示している。更にハウジング２は、（例えば制御目的ないし監視目的のための）電気信号を供給及び送信するため、ないしはローラ交換装置１に電気エネルギーを送るための電気インターフェース５４を有している。インターフェース５２，５４は、ハウジング２の内部と周囲との間で気密な絶縁が成立するように、すなわち、窒素保護ガス雰囲気がハウジング２の内部で維持されたまま保たれるように、設計されている。
【００４２】
更にローラ取扱器具４が、図１に矢印で図示するように、ハウジング２の内部で並進移動可能なように、ならびに傾動可能なように配置されている。図２から図２５を参照して詳しく説明するとおり、このようなローラ取扱器具４により、炉１０の特定のローラ６を取り外して、ハウジング２の内部に格納することができる。更にローラ取扱器具４はそのために、ハウジング２の内部に保管されている取替用ローラ６を、炉１０の中の高い温度を一貫して維持しながら、かつ、炉１０の中の無酸素の保護ガス雰囲気を一貫して維持しながら、取り付けることができる。ただしローラ交換中に、炉１０の動作にとって危険ではないある程度の量の窒素は、ハウジング２の内部から炉１０の内部へと到達する。それに対して、外部から炉内部への酸素の侵入は、ローラ交換全体を通して確実に回避される。交換されるべきローラ６の交換プロセス全体が、炉１０とハウジング２との間の気密な結合を形成しながら行われるからである。
【００４３】
以下において、図２から図２５を参照しながら、これらの図に示されている本発明の機構の動作形態についてまず概略的に、次いで詳細に説明する。図２と図３は、この機構の２つの立体図を示している。
【００４４】
これらの図に示されているローラ交換装置１は、さまざまな流体接続部と電気接続部及び連接ポート３とフランジを有する、長方形の気密なハウジング２で囲まれている。ハウジング２の内部には特に次のものがある：
−撓曲を補償するための傾動作用を有するローラ取扱器具としての、長手方向、横方向、および上下方向へ移動可能なランス４
−長手方向へ移動可能かつ旋回可能な帯材支持器具２６
−ローラ６と炉カバー７を置くための棚５
−さまざまな監視器具と管理器具
ローラ交換装置１は、パレット８により炉の長軸９に沿って相応の交換位置に位置決めされて、炉１０に接近移動する（図２から図４）。炉１０にあるさまざまな接続部が閉鎖される。ランス４がハウジング２から繰り出され、密閉性を確保するためにローラ６の閉止カバー７に圧着され、次いで、カバーの固定具（例えばねじ）を外すことができる（図５）。次いで、ポート３がカバー７を超えて炉フランジ１２に完全に当接する。カバーへの圧着力は、距離調整と空気圧式の力調整によって引き続き維持される。フランジ結合部が（例えばねじ止めで）固定される（図６）。ハウジング２が窒素（Ｎ２）で掃去される。ランス４が連行体を介して、絶縁栓１３を含めたカバー７を引き出し、これを棚５の上に置く（図７及び図８）。引き続いてランス４が、内部が中空になっているローラ６の中に入り込み（図９）、空気圧式の連行体を介して、もっとも後方の端部のところで可動軸受１５を引き離す（図１０）。そしてローラ６がランス４によって支持される。帯材支持シェル２６のためのスペースを得るために、ランス４が可能なもっとも外側の支持位置まで繰り出され、次いで、帯材支持シェル２６が位置決めされ（図１１）、炉１０の中へと進入し、次いで旋回して、炉１０の中にある帯材を支持する（図１２）。ランス４にある拡張器具が、ローラ６をランス４に固定する。そして向かい合う炉側で、炉外側のローラ駆動装置１７が連結解除され（図１３）、固定軸受１９の気密固定具（例えばねじ）３０が外される（図１４及び図２５）。ローラ６が炉１０から外に出され、棚置き場５の上に置かれる（図１５から図１７）。新しいローラ６が取り上げられ、炉１０の中へ挿入されて、固定軸受１９に固定される（図１８）。ランス４が再びもっとも外側の支持位置へ移動して、帯材支持シェル２６を繰り出すためのスペースを得る（図１９、図２０）。そしてランス４が完全に炉１０の中に進入して、可動軸受１５を位置決めする（図２１）。これに続いてカバー７が置かれた位置から取り出され（図２２）、再び差し込まれて圧着される（図２３）。すると炉１０は再び気密になり、フランジ固定部（例えばねじ部）を再び締めつけることができる。ハウジング２が少しだけ離れるように移動するが、カバー７はまだ圧着されたままに保たれる（図２４）。カバー固定部が締めつけられ、ハウジング２がパレット８の上に戻るように移動する。各接続部を再び炉１０に接続することができる。平炉ローラ交換工程が完結する。
【００４５】
次に、このような方法の進行について再度詳細に説明する：
図４には、交換されるべきローラ６に対して相対的に、ローラ交換装置１がどのように炉１０の中で位置決めされるかが示されている。このことは、目標位置へとパレット８が相応に動いて行われる。
【００４６】
図５は、ローラ交換装置１のランス４が、ハウジング２の壁部にあるエアロックを通過してハウジング２から外に繰り出されて、炉１０の中の交換されるべきローラ６を取り扱うことを示している。
【００４７】
そのために、ハウジング２の壁部にあるエアロックは、交換されるべきローラ６の炉外面のカバー７を包囲又は収容するように炉１０へ密閉式に取り付けることができる、ハウジング外側の接合ポート３を有している。後者は図６に示されており、この図では接合ポート３は、炉１０の対応するフランジ１２に気密に（例えばねじ止めで）固定されている。この状態では、ハウジング２の内部と炉１０の内部との間にまだ流体接続は成立していない。ローラ６のカバー７は、まだ炉１０に組み付けられているからである。この状態のとき、例えば窒素によるハウジング２の掃去を行うことができる。
【００４８】
図７はランス４の心棒を示しており、これがどのようにローラ６のカバー７に圧着されるかを示している。心棒は水冷式であってよい。本来のローラ６は中空円筒状のコンポーネント８０として、図７では絶縁栓１３と外壁８２との間に示されている。
【００４９】
図８は、カバー７が絶縁栓１３とともに、連接ポート３の内側の腔を通過して、炉１０の内部からハウジング２の内部へと気密に移行し、棚５で（例えばロボット制御式に）保管された状態での機構を示している。ランス４の連行体がこのカバー７を炉１０から引き出して、ハウジング２の内部へと移行させている。心棒４にある環状の円周スリットの形態で図８に見ることができ、後の時点で内側からローラ６に作用し、これを炉１０から引き出す空気圧式の拡張器９０があることを、ここですでに指摘しておく。そしてこの目的のために、環状の円周スリットを通して拡張構造を繰出すことができる。
【００５０】
図９には、ローラ６を持ち上げるために、若干の傾動によってランス４が作動する様子が示されている。それにより、ローラ６がそれまでまだ上に載っていた可動軸受１５で、ローラ６の負荷解除を行うことができる。このことは、後続する外側栓の引出しを準備する。図９には、炉１０の外部に位置決めされ、固定軸受１９の側で作用する、ローラ６の駆動ユニット１７が模式的に図示されている。ローラ６のテーパ状の端部区域７４は、固定軸受１９の相応の対応部材に埋め込まれている。
【００５１】
図１０は、ランス４によるシャフト６の持上げによってシャフト６が持ち上げられ、そのようにして可動軸受１５に対して負荷解除されてから、ローラ６の外壁８２が可動軸受１５とともに取り外される様子を示している。
【００５２】
図１１は、明示されているように湾曲した薄板である水冷式のシェル２６（例えば管の４分の１切片又は６分の１切片）が、どのように取り扱われるかを示している。案内部８６に沿って移動することができるウインチ８４により、および旋回部材１６により、帯材載置シェル２６を並進的に変位させたり、回転させたりすることができる。帯材載置シェル２６は、ランス４の心棒を外側で取り囲んでいる。
【００５３】
図１２は、帯材載置部２６が炉１０の内部へ挿入されたときに、回転器具１６がどのように旋回するかを示している。明示されているように、回転器具１６によってシェル２６がシャフト６の下側から上方に向かって旋回する（図１２には図示せず）。それにより、同じく図１２には図示しない熱処理されるべき構造部品としての帯材を、管断片として構成された帯材載置シェル２６によって下側から支持することができる。このことは、帯材を炉１０から取り出す必要なしに、後続するローラ取外しを可能にする。
【００５４】
図１３は、相応のローラ６を駆動するための駆動シャフト１７を示している。図１３には、炉１０の外壁及びこれに取り付けられた固定軸受１９も見ることができる。駆動シャフト１７を取り出すために、符号６６で図示するように、手動式又は機械制御式に固定具（例えばねじ）を外すことができる。
【００５５】
図１４は、ローラ６の拡大図を固定軸受１９の領域で示している。ローラ６は気密スクリュー３０によって押離し可能である。さらに、側方の固定部材１８が示されている。
【００５６】
図１５は、固定軸受側でも解放されたローラ６が、どのように収容されるかを示している。ローラ６は、図８に示す拡張器９０によってランス４に固定され、次いで、ローラ６は炉１０から出てハウジング２に運び込まれて、棚５に保管される。図１６及び図１７は、ローラ６がハウジング２の中でどのようになっているかを示している。
【００５７】
図１８からは、炉１０への新しいローラ６の取付けが始まる。その際には、まず固定軸受１９が新しいローラ６に組み付けられてから、帯材載置部２６が図１９及び図２０に示すように取り扱われる。
【００５８】
そして図２１は、可動軸受１５がどのように取り付けられるかを示している。そして図２２に示すようにカバー７が運ばれてきて、図２３に示すようにカバー７が位置決めされて圧着され、ハウジング２が炉１０から外されて、カバー７が固定（例えばねじ止め）される（図２４）。
【００５９】
最後に図２５には、固定軸受１９が再度詳細に示されている。固定具（例えばねじ）３０には、密閉性を改善する２つのＯリング７７が設けられている。さらに、ローラ６の押離しを可能にする止め輪７８が設けられている。コニカルシートには符号７９が付されている。球面ローラベアリング８１が同じく示されている。これらに加えて、シャフトシールリング８３も見ることができる。冷却リブ８５も同じく示されている。
【００６０】
補足として付言しておくと、「有している」という言葉はそれ以外の部材やステップを排除するものではなく、また、単数の冠詞である「一つの」（「ｅｉｎｅ」や「ｅｉｎ」）は複数を排除するものではない。更に付言しておくと、上記の実施例のうちの１つを参照して説明した構成要件やステップは、上に説明した別の実施例の構成要件やステップとの組合せでも適用することができる。特許請求の範囲における符号は、限定とみなされるべきものではない。
【図１】
2014523972.tif 000003
【図２】
2014523972.tif 000004
【図３】
2014523972.tif 000005
【図４】
2014523972.tif 000006
【図５】
2014523972.tif 000007
【図６】
2014523972.tif 000008
【図７】
2014523972.tif 000009
【図８】
2014523972.tif 000010
【図９】
2014523972.tif 000011
【図１０】
2014523972.tif 000012
【図１１】
2014523972.tif 000013
【図１２】
2014523972.tif 000014
【図１３】
2014523972.tif 000015
【図１４】
2014523972.tif 000016
【図１５】
2014523972.tif 000017
【図１６】
2014523972.tif 000018
【図１７】
2014523972.tif 000019
【図１８】
2014523972.tif 000020
【図１９】
2014523972.tif 000021
【図２０】
2014523972.tif 000022
【図２１】
2014523972.tif 000023
【図２２】
2014523972.tif 000024
【図２３】
2014523972.tif 000025
【図２４】
2014523972.tif 000026
【図２５】
2014523972.tif 000027
【国際調査報告】
2014523972.tif 000028
2014523972.tif 000029
2014523972.tif 000030
2014523972.tif 000031
2014523972.tif 000032
2014523972.tif 000033