(57)【要約】【課題】可動ビームを前後進させる前後進装置の容量を従来より削減することができるウォーキングビーム式の材料搬送装置を提供する。【解決手段】可動ビーム及び固定ビームを有し、可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウォーキングビーム式の材料搬送において、可動ビーム下部に、可動ビームを支持するレール７を材料搬送方向に向かって下向きに傾斜させた角度で固定設置し、前記角度を、可動ビームが材料を載せて前進する時に可動ビームが水平状態を保ち且つ斜め下方向に向かって前進し且つ可動ビームが材料を固定ビームに載せた後に後退する時に可動ビームが水平状態を保ち且つ斜め上方向に向かって後退させる角度にする。【選択図】    図３
2004299854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウォーキングビーム式の材料搬送方法において、
可動ビームが上昇して材料を載せた後に前進する時は可動ビームを水平状態を保ち且つ斜め下方向に向かって前進させ、可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ斜め上方向に向かって後退させることを特徴とするウォーキングビーム式の材料搬送方法。
【請求項２】
可動ビーム及び固定ビームを有し、可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウォーキングビーム式の材料搬送装置において、
可動ビーム下部の支持フレームに付帯するレールを材料搬送方向に向かって下向きに傾斜させた角度で固定設置し、前記角度を、可動ビームが上昇して材料を載せた後前進する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ斜め下方向に向かって前進し、可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ斜め上方向に向かって後退させる角度にしたことを特徴とするウォーキングビーム式の材料搬送装置。
【請求項３】
可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウォーキングビーム式の材料搬送方法において、
可動ビームが上昇して材料を載せた後に前進する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ前進加速時の走行範囲を斜め下方向に向かって前進させ、引き続き残りの走行範囲を水平方向に前進させ、可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ前記残りの走行範囲を水平方向に後退させ、引き続き前記前進加速時の走行範囲は斜め上方向に向かって後退させることを特徴とするウォーキングビーム式の材料搬送方法。
【請求項４】
可動ビーム及び固定ビームを有し、可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウォーキングビーム式の材料搬送装置において、
可動ビーム下部の支持フレームに付帯するレールに材料搬送方向に向かって下向きに傾斜させた傾斜部と、この傾斜部から連続した水平部を形成し、前記傾斜部と水平部が、可動ビームが上昇して材料を載せた後に前進する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ前進加速時の走行範囲を斜め下方向に向かって前進し、引き続き残りの走行範囲を水平方向に前進し、可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ前記残りの走行範囲を水平方向に後退、前記前進加速時の走行範囲は斜め上方向に向かって後退する傾斜部と水平部であることを特徴とするウォーキングビーム式の材料搬送装置。
【請求項５】
可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウオーキングビーム式の材料搬送方法において、
可動ビームが上昇して材料を載せた後に前進する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ前進加速時の走行範囲を斜め下方向に向かって前進させ、引き続き水平方向に前進させ、更に前進減速時の走行範囲を斜め上方向に向かって前進させ、可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ後退加速時の走行範囲を斜め下方向に向かって後退させ、引き続き水平方向に後退させ、更に後退減速時の走行範囲を斜め上方向に向かって後退させることを特徴とするウオーキングビーム式の材料搬送方法。
【請求項６】
可動ビーム及び固定ビームを有し、可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウオーキングビーム式の材料搬送装置において、
可動ビーム下部の支持フレームに付帯するレールに、水平部と該水平部の前後各々に、水平部から連統して下向きに傾斜させた傾斜部を形成し、
前記水平部とその前後の傾斜部が、可動ビームが上昇して材料を載せた後に前進する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ前進加速時の走行範囲を斜め下方向に向かって前進し、引き続き水平方向に前進し、更に前進減速時の走行範囲を斜め上方向に向かって前進し、
可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ後退加速時の走行範囲を斜め下方向に向かって後退させ、引き続き水平方向に後退させ、更に後退減速時の走行範囲を斜め上方向に向かって後退させる水平部とその前後の傾斜部であることを特徴とするウオーキングビーム式の材料搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウォーキングビーム式の材料搬送方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼片加熱炉に代表される工業炉内での鋼片の搬送方式としてウォーキングビーム（以下「ＷＢ」という。）の方式がある。例えば、熱間圧延などの工程では、加熱炉内で被圧延材を搬送するのにＷＢ式の材料搬送装置が利用されている。
【０００３】
図７は従来のＷＢ式加熱炉の一例を示した概略図である。図７において、バーナ２で加熱されるＷＢ式加熱炉１には固定ビーム３と可動ビーム４を有するＷＢ式の材料搬送装置が設けられている。可動ビーム４は、これを支持する支持フレーム６に取り付けられたレール７を介して偏心輪５に昇降可能に支持されるとともに、可動ビーム４を前後進させるための前後進装置としてシリンダ８が連結されている。可動ビーム４が偏心輪５の回転による昇降とシリンダ８による前後進との共動作動により、図２（ａ）に示すように可動ビーム４が上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をすることにより材料を固定ビーム３及び可動ビーム４に交互に載せて搬送する（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４６４３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＷＢ方式の材料搬送装置においては、ＷＢの矩形運動により材料を搬送する際、可動ビームの支持フレームは、その荷重を受ける偏心輪に付随した車輪上をシリンダにより押引きされることによって前後に移動する。この前後進時、特に可動ビーム上に材料が積載されている状態での前進加速時において、加速に必要な推力やベアリングの転がり摩擦等によって設備の必要推力がピークとなり、そのため大きな容量の前後進装置を必要とし、設備費が高くつくという欠点があった。
【０００６】
そこで本発明は、ＷＢ式の材料搬送装置の可動ビームを前後進させる前後進装置の容量を従来より削減することができるＷＢ式の材料搬送方法及び装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のＷＢ式の材料搬送方法は、可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するＷＢ式の材料搬送方法において、可動ビームが上昇して材料を載せた後に前進する時、可動ビームを水平状態を保ち且つ斜め下方向に向かって前進させ、可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時、可動ビームが水平状態を保ち且つ斜め上方向に向かって後退させることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のＷＢ式の材料搬送装置は、可動ビーム及び固定ビームを有し、可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するＷＢ式の材料搬送装置において、可動ビーム下部の支持フレームに付帯するレールを材料搬送方向に向かって下向きに傾斜させた角度で固定設置し、前記角度を、可動ビームが上昇して材料を載せた後に前進する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ斜め下方向に向かって前進し且つ可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ斜め上方向に向かって後退させる角度にしたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のＷＢ式の材料搬送方法は、可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウォーキングビーム式の材料搬送方法において、可動ビームが上昇して材料を載せた後に前進する時は可動ビームを水平状態を保ち且つ前進加速時の走行範囲を斜め下方向に向かって前進させ、引き続き残りの走行範囲を水平方向に前進させ、可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ前記残りの走行範囲を水平方向に後退させ、引き続き前記前進加速時の走行範囲は斜め上方向に向かって後退させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のＷＢ式の材料搬送装置は、可動ビーム及び固定ビームを有し、可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウォーキングビーム式の材料搬送装置において、可動ビーム下部の支持フレームに付帯するレールに材料搬送方向に向かって下向きに傾斜させた傾斜部と、この傾斜部から連続した水平部を形成し、前記傾斜部と水平部が、可動ビームが上昇して材料を載せた後に前進する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ前進加速時の走行範囲を斜め下方向に向かって前進し、引き続き残りの走行範囲を水平方向に前進し、可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ前記残りの走行範囲を水平方向に後退させ、前記前進加速時の走行範囲は斜め上方向に向かって後退させる傾斜部と水平部であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のＷＢ式の材料搬送方法は、可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウオーキングビーム式の材料搬送方法において、
可動ビームが上昇して材料を載せた後に前進する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ前進加速時の走行範囲を斜め下方向に向かって前進させ、引き続き水平方向に前進させ、更に前進減速時の走行範囲を斜め上方向に向かって前進させ、可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ後退時加速時の走行範囲（前記前進減速時の走行範囲に相当）を斜め下方向に向かって後退させ、引き続き水平方向に後退させ、更に後退減速時の走行範囲（前記前進加速時の走行範囲に相当）を斜め上方向に向かって後退させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のＷＢ式の材料搬送装置は、可動ビーム及び固定ビームを有し、可動ビームを上昇・前進・下降・後退からなる矩形運動をさせて材料を可動ビーム及び固定ビームに交互に載せて搬送するウオーキングビーム式の材料搬送装置において、
可動ビーム下部の支持フレームに付帯するレールに、水平部と該水平部の前後各々に、水平部から連統して下向きに傾斜させた傾斜部を形成し、前記水平部とその前後の傾斜部が、可動ビームが上昇して材料を載せた後に前進する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ前進加速時の走行範囲を斜め下方向に向かって前進し、引き続き水平方向に前進し、更に前進減速時の走行範囲を斜め上方向に向かって前進し、
可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は可動ビームが水平状態を保ち且つ後退加速時の走行範囲（前記前進減速時の走行範囲に相当）を斜め下方向に向かって後退させ、引き続き水平方向に後退させ、更に後退減速時の走行範囲（前記前進加速時の走行範囲に相当）を斜め上方向に向かって後退させる水平部とその前後の傾斜部であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のＷＢ式の材料搬送装置の可動ビームの移動状態を示す図である。図１において、本発明のＷＢ式の材料搬送装置は、図７に示す従来のＷＢ式の材料搬送装置における可動ビーム４の支持フレーム６の下部に固定設置されるレール７を除いて共通しているので、共通部分についてはその説明を省略する。
【００１４】
本発明の材料搬送装置は、偏心輪５に支持される、支持フレーム６に付帯するレール７がＷＢの前進方向に向かって下方向に傾斜した構造となっている。
【００１５】
本発明では、ＷＢ式の材料搬送装置の前後進装置において、従来水平に設置していた可動ビームを支持するレール７をＷＢの前進方向に向かって下方向に傾斜させることで、可動ビームが偏心輪と前後進装置との共動作動により上昇・前進・下降・後退からなる図２（ｂ）に示す平行四辺形の矩形運動を行う際、可動ビームの前進時には、重力によってＷＢ前進方向に加速度がかかるので、可動ビーム上の材料９が水平状態を保ち且つ斜め下方向に向かって搬送される。図３に示す本発明のＷＢ式搬送装置の重力についての説明図から明らかなとおり、可動ビームの前進時、レール７の傾斜構造により、重力（Ｍｇ）に対してＭｇｓｉｎ２θの推力が加わることになるので、必要推力を低減させることができる。したがって、レール７が水平な従来のものに比べて前後進装置の容量を削減することが可能となる。
【００１６】
可動ビームの後退時においては、可動ビームが水平状態を保ち且つ斜め上方に向かって後退する。前述の重力による推力は前進時と反対の方向に作用し、必要推力を増大させる方向に働くが、通常の操業状態における後退時は材料が積載されていないので、レールの傾斜角を適切な範囲にすることにより、後退時における必要推力は材料を積載している前進時における必要推力よりも低くなる。
【００１７】
傾斜角は大きくしすぎると、前後進動作終期の減速時や後退動作起動時における必要設備容量が過大となるので、設計条件毎にＷＢの１サイクル動作全体を通じて必要設備容量が最小となるように、傾斜角を適切な範囲に設定する必要がある。その結果、前後退設備の必要設備容量は、従来のＷＢ式材料搬送方式よりも削減することが可能となる。
【００１８】
次ぎに、レールの傾斜角度について説明する。
【００１９】
図１に示したＷＢ式の材料搬送装置において、ある設計条件下（被搬送材荷重２４０ｔｏｎ、可動スキッド＋支持フレーム１２５ｔｏｎ、加速度０．１３ｍ／ｓｅｃ２）においてレールに傾斜角を付けた場合の傾斜角と前進加速時、後退加速時における必要設備容量のグラフを図６に示す。
【００２０】
一般的にＷＢ前後進設備の出力は、材料積載時の前進加速時に最大となり、その時の負荷は、
加速抵抗（被搬送材、可動スキッド、支持フレームの合計重量×加速度）＋走行抵抗（転がり摩擦、転動摩擦など）
で計算される。グラフに示す例では必要な前後進設備の出力は前進加速時に約４２ＫＷ（図６中▲１▼）、後退加速時に約１５ＫＷ（図６中▲２▼）となっている。後退加速時は可動スキッド上に被搬送材を積載していないため、前進加速時に比べ、低い値となっている。
【００２１】
本発明に従ってレールに傾斜を付けることにより、ＷＢ前後進設備の前進方向に推力が働くこととなり、その水平方向の推力は前述のとおり、
被搬送物の重量  ×  ｓｉｎ２（傾斜角）
となる。この力は支持フレームが前進する時の負荷を減少させる一方、後退時の負荷を増加させる方向に働く。
【００２２】
傾斜角が増加するに従い、前進加速時の負荷が減少していく一方、後退加速時の負荷は増加し、ある角度にて後退加速時の負荷が前進加速時の負荷を上回る（図６中▲３▼）。さらに傾斜をつけていくと、傾斜をつけない時の前進加速時の負荷（図６中▲１▼）よりも、傾斜をつけたときの後退加速時の負荷が上回る（図６中▲４▼）。グラフに記載した鋼片加熱炉の条件における設備容量削減効果のある傾斜角を試算した結果、０゜＜θ＜１８．４゜の範囲となった。加えて数々のＷＢ式加熱炉のケースを検討した結果、一般的にその傾斜角は、０゜＜θ＜２０．０゜の範囲といえる。
【００２３】
前後進設備の容量を最小とするためには、グラフの条件下であれば、約９゜が最適な傾斜角といえ、その際の必要出力は約２２ＫＷ（図６中▲３▼）となり、レールに傾斜角を付けないときに比べ、約５０％程度の設備容量削減が可能となる。
【００２４】
もっとも、傾斜角をつけるということは被搬送材の前進時の軌跡が水平から傾くということであり、傾斜構造とすることの設備容量削減効果と、ＰＬからのクリアランス等を考慮し、０゜から前述の方法による傾斜角（グラフの条件下では約１８．４゜）の間で設備設計上、適切な角度を選択する必要がある。
【００２５】
図４は本発明におけるレールの別実施例の説明図で、（ａ）は支持フレームに付帯するレールを示す図及びレールの傾斜部と水平部のつなぎ目についての説明図、（ｂ）は可動ビームの運動の説明図である。
【００２６】
前述のように、モータの出力が一番大きくなるタイミングは材料積載時の前進加速時であり、その出力で決まるモータ容量を削減するため、前述のようにレール７を傾斜させる構造を採用した。一方、先に述べたように被搬送材の前進時の軌跡が水平から傾くことによるＰＬからのクリアランス量の減少や、レールが傾斜していることによる裾付時の困難さから、大きな傾斜を持たせたレールを採用するには困難を伴う場合があると考えられる。
【００２７】
そこで図４に示す実施例では、レールを大きな出力が必要である前進加速時の走行範囲のみを傾斜させ、その他の部分を水平な構成にすることにより、図４（ｂ）に示すように前進加速時の走行範囲のみ傾斜部７−２で斜め下方向に向かって、その他の部分を水平部７−１で水平方向に前進させることにより前述のような問題点を解決することができる。この際、レール傾斜部７−２と水平部７−１のつなぎ目は車輪５の半径よりも大きな半径Ｒを付けることによって、レール傾斜部７−２と水平部７−１の間でスムーズに走行することが可能である。
【００２８】
可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は、まず水平部で水平方向に後退させ、引き続き前記前進加速時の走行範囲は傾斜部で斜め上方向に向かって後退させる。
【００２９】
レールを水平方向以外にすることによって前後進設備の設備容量を削減する方策のもうひとつの別の実施例として、新しいレール構造を図５に示す。
【００３０】
前述のように、モータの出力が一番大きくなるタイミングは材料積載時の前進加速時であり、その出力で決まるモータ容量を削減するため、前述のようにレールを傾斜させる構造を発明した（図１）。また、先に述べたように被搬送材の前進時の軌跡が水平から傾くことによるＰＬからのクリアランス量の減少や、レールが傾斜していることによる据付時の困難さから、大きな傾斜を持たせたレールを採用するには困難を伴うと考えられるため、大きな出力が必要である前進加速時の走行範囲のみを傾斜させ、その他の部分を水平にする構造の実施例を示した（図４）。
【００３１】
一方、ＷＢ前後進設備においては、減速時の回生電力は抵抗によって消費しており、その抵抗容量を削減することも更なるＷＢ前後進設備の設備容量削減となる。そこで、図５に示す実施例では、レール７を傾斜部７−２と、この傾斜部７−２から連続した水平部７−１と、この水平部から連続した傾斜部７−３から構成している。このようなレール構成により、可動ビームが材料を載せて前進する時に、まず前進加速時の走行範囲では傾斜部７−２により水平状態を保ちつつ斜め下方向に向かって前進し、引き続き水平部７−１により水平方向に前進した後、更に減速時の走行範囲を傾斜部７−３により水平状態を保ちつつ斜め上方向に向かって前進させることにより、前進減速時における回生電力を削減させ、ＷＢ前後進設備の電動機制御装置における抵抗容量を削減することができる。この際、図４に示した実施例と同様、傾斜部と水平部のつなぎ目は適当なＲを付けることによって、傾斜部と水平部の間でスムーズに走行することが可能である。
【００３２】
可動ビームが下降して材料を固定ビームに載せた後に後退する時は、まず可動ビームの後退加速時の走行範囲（前進減速時の走行範囲に相当）は傾斜部７−３で斜め下方向に向かって後退させ、引き続き水平部７−１で水平方向に後退させ、更に後退減速時の走行範囲（前進加速時の走行範囲に相当）は傾斜部７−２で斜め上方向に向かって後退させる。
【００３３】
但し、図５に示した実施例の場合は、材料の搬送ピッチが固定の揚合に有効な構成であり、材料の大きさや搬送ピッチが異なるような場合は、図１や図４に示したレールを採用した方が有効である。
【００３４】
本発明による材料搬送装置は、鉄鋼用の鋼片加熱炉をはじめ、スラブやビレットと同形状もしくは類似形状の材料をＷＢ式によって搬送する工業設備全般に適用が可能である。また、前後進時に可動ビームが車輪上を移動するＷＢであれば、電動偏心輪、ベルクランク、傾斜レール等のＷＢ駆動方式を選ばずに適用が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、可動フレームの前後進装置に大きな設備容量が必要であった従来のＷＢ式の材料搬送装置に比べて、前後進装置の設備容量を低くすることができるので、設備費の削減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の搬送装置の可動ビームの移動状態を示す図である。
【図２】可動ビームの運動の説明図である。
【図３】本発明のＷＢ式搬送装置に作用する重力についての説明図である。
【図４】本発明におけるレールの別実施例の説明図である。
【図５】本発明におけるレールの別実施例の説明図である。
【図６】レールに傾斜角を付けた場合の傾斜角と前進加速時、後退加速時における必要設備容量のグラフである。
【図７】従来のＷＢ式加熱炉の概略図である。
【符号の説明】
１：ＷＢ式加熱炉  ２：バーナ
３：固定ビーム    ４：可動ビーム
５：偏心輪        ６：支持フレーム
７：レール
７−１：レール水平部  ７−２：レール傾斜部
７−３：レール傾斜部
８：シリンダ（前後進装置）
９：被搬送材料
【図１】
2004299854.tif 000003
【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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