(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出銑口の近傍の羽口デッキに配置された固定フレームと、該固定フレームの固定軸を中心にして水平旋回可能に設けられた旋回アームと、該旋回アームの先端部に、該旋回アームに対して水平回動可能に取付けられた高炉出銑口酸素開孔機とを有し、前記固定軸に軸芯を合わせて第１の固定歯車を設け、前記旋回アームの先端部に設けられて前記高炉出銑口酸素開孔機を回動させる回動軸に第２の固定歯車を取付け、前記第１の固定歯車と第２の固定歯車とを噛合連結要素によって連結し、前記旋回アームを旋回して前記高炉出銑口酸素開孔機を異なる２つの前記出銑口に向けた場合、前記高炉出銑口酸素開孔機の開孔手段がそれぞれの前記出銑口の軸芯方向を指向する高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置において、
前記第２の固定歯車によって回動駆動される前記高炉出銑口酸素開孔機には、前記開孔手段の前記出銑口に対する向きを微調整する向き調整手段が設けられ、
更に、前記第１、第２の固定歯車がそれぞれ第１、第２のスプロケットホイルであり、前記噛合連結要素が、前記第１、第２のスプロケットホイルにそれぞれ噛合するチェーンと、前記第１、第２のスプロケットホイルに噛合するチェーンをそれぞれ連結するターンバックル、及びパイプ状の動力伝達部材とを有すると共に、前記動力伝達部材には該動力伝達部材を前記旋回アーム上の長手方向にガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする高炉酸素開孔機の位置決め装置。
【請求項２】
請求項１記載の高炉酸素開孔機の位置決め装置において、前記第１、第２のスプロケットホイルの歯数比によって、前記旋回アームの旋回角度に対する前記高炉出銑口酸素開孔機の旋回角度を決めていることを特徴とする高炉酸素開孔機の位置決め装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置において、前記回動軸にエア及び酸素供給用のロータリージョイントの芯部を取付けたことを特徴とする高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置において、前記旋回アームにはエア及び酸素供給用の電磁弁を設けると共に、前記固定軸には前記電磁弁の給電用スリップリング及び該給電用スリップリングを覆う収納ケースを設けたことを特徴とする高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼業における高炉の出銑口の開孔作業に使用する高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄鋼業における高炉の出銑開孔作業には高炉出銑口酸素開孔機が用いられており、例えば、隣接する２つの出銑口を開孔をする兼用型の高炉出銑口酸素開孔機においては、開孔手段が高炉の出銑口の位置及び出銑口の軸方向に合うように、羽口デッキに配置された固定フレームに対して水平旋回する旋回アームの先端部に取付けられると共に、旋回アームに対して水平回動可能に設けられている。高炉出銑口酸素開孔機の待機時には、旋回アームは固定フレームに対して、また、高炉出銑口酸素開孔機は旋回アームに対してそれぞれ待機位置にあるが、出銑開孔時には、アーム駆動手段により旋回アームは固定フレームに対して旋回され、また、開孔機駆動手段により高炉出銑口酸素開孔機は旋回アームに対してそれぞれ回動して、旋回位置や回動位置の位置決めを行っている。
また、高炉出銑口酸素開孔機に酸素やエアを供給するために、固定フレームと旋回アームとの間及び旋回アームと高炉出銑口酸素開孔機との間には複数（一例として、１４本の）フレホースが設けられている。
さらに、酸素やエアの供給を制御するために設けられる電磁弁は、高熱を考慮して、旋回アームには取付けないで、出銑口から遠く離れた他の位置に設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
（１）旋回アームはアーム駆動手段により、また、高炉出銑口酸素開孔機は開孔機駆動手段により別々に旋回、又は回動されているので、位置決めの制御が複雑になると共に、駆動手段が複雑な構成となった。また、出銑開孔位置の開孔、閉塞ずれや高炉出銑口酸素開孔機の製作、組立、据付精度等のばらつきによって厳密な位置合わせができなかった。
（２）待機位置と出銑開孔位置とでは、旋回アームと高炉出銑口酸素開孔機との間の相対的な旋回角度の差は約３００度程度となるので、フレホースのサイズ、フレホースの取付け方、フレホースの長さ等の如何では、フレホースの捩じれが大きくなりすぎて、フレホースを損傷し、トラブルの原因となることもあった。
（３）酸素やエアの供給を制御するための電磁弁が旋回アーム上に取付けられていないので、酸素やエアの供給用のフレホースの数が多くなり、前記（２）の問題がさらに追加された。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、位置決めの制御が簡単にでき、また、出銑開孔位置の開孔、閉塞ずれや高炉出銑口酸素開孔機の製作、組立、据付、旋回精度のばらつきがあっても、厳密な位置決めが容易にでき、さらに、旋回アームと高炉出銑口酸素開孔機との間の旋回角度の差に関係なく、トラブルを発生することなく使用できる高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置は、出銑口の近傍の羽口デッキに配置された固定フレームと、該固定フレームの固定軸を中心にして水平旋回可能に設けられた旋回アームと、該旋回アームの先端部に、該旋回アームに対して水平回動可能に取付けられた高炉出銑口酸素開孔機とを有し、前記固定軸に軸芯を合わせて第１の固定歯車を設け、前記旋回アームの先端部に設けられて前記高炉出銑口酸素開孔機を回動させる回動軸に第２の固定歯車を取付け、前記第１の固定歯車と第２の固定歯車とを噛合連結要素によって連結し、前記旋回アームを旋回して前記高炉出銑口酸素開孔機を異なる２つの前記出銑口に向けた場合、前記高炉出銑口酸素開孔機の開孔手段がそれぞれの前記出銑口の軸芯方向を指向する高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置において、
前記第２の固定歯車によって回動駆動される前記高炉出銑口酸素開孔機には、前記開孔手段の前記出銑口に対する向きを微調整する向き調整手段が設けられ、
更に、前記第１、第２の固定歯車がそれぞれ第１、第２のスプロケットホイルであり、前記噛合連結要素が、前記第１、第２のスプロケットホイルにそれぞれ噛合するチェーンと、前記第１、第２のスプロケットホイルに噛合するチェーンをそれぞれ連結するターンバックル、及びパイプ状の動力伝達部材とを有すると共に、前記動力伝達部材には該動力伝達部材を前記旋回アーム上の長手方向にガイドするガイド部材が設けられている。
【０００６】
本発明に係る高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置において、第１、第２の固定歯車がそれぞれ第１、第２のスプロケットホイルであり、第１、第２のスプロケットホイルの歯数比によって、開孔手段の向きが決められるように構成することによって、コンパクトな駆動手段とすることができる。
【０００７】
本発明に係る高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置において、第２の固定歯車によって回動駆動される高炉出銑口酸素開孔機は、開孔手段の向きの微調整を行う向き調整手段を設けることによって、製作、組立、据付又は操作誤差等によって生じる開孔手段と出銑口との軸芯方向の微小なずれを調整することができる。
本発明に係る高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置において、回動軸にエア及び酸素供給用のロータリージョイントの芯部を取付けることもできる。これによって、旋回アームと高炉出銑口酸素開孔機との間を固定配管とすることができる。
本発明に係る高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置において、旋回アームにはエア及び酸素供給用の電磁弁を設けると共に、固定軸には電磁弁の給電用スリップリング及び給電用スリップリングを覆う収納ケースを設けることもできる。これによって、固定フレームと旋回アームとの間の配管の数を削減することができると共に、給電用スリップリングの断熱及び防塵対策を施すことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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き説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置の全体配置図、図２は同高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置の正断面図、図３は同高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置の要部正断面図、図４は同高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置の要部正断面図、図５は同高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置の要部平面図、図６は第２のロータリージョイントの断面図である。
【０００９】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置１０は、高炉１１の出銑口１２、１３の近傍の羽口デッキ１４に配置された固定フレーム１５と、固定フレーム１５に固定された固定軸１６を中心にして水平旋回可能に設けられた旋回アーム１７と、旋回アーム１７の先端部に、旋回アーム１７に対して水平回動可能に取付けられた高炉出銑口酸素開孔機１８とを有して構成されている。以下、これらについて詳しく説明する。
図２及び図３に示すように、固定フレーム１５は羽口デッキ１４上にボルト等により固定されており、固定フレーム１５には、固定フレーム１５の垂直上方に一部が突出した固定軸１６が、固定キー１７ａを介して固定されている。固定フレーム１５の上面には、固定軸１６が挿通する大ギア１５ａが水平方向に、ねじ結合手段によって取付けられている。
【００１０】
固定軸１６の中間部には、旋回アーム１７の基端部が回転可能に配置されており、筒状の軸受ハウジング１９内に上からスラストベアリング２０、ラジアルベアリング２１、２２が設けられている。固定軸１６の上端部には、固定軸１６に軸芯を合わせて第１の固定歯車の一例である第１のスプロケットホイル２３が取付けブロック２４を介して固定キー２５により固定されている。取付けブロック２４の上端には、エア及び酸素供給用の第１のロータリージョイント２６が取付け板２７を介して取付けられている。
旋回アーム１７の軸受ハウジング１９の外周面には取付けブラケット２８が取付けられており、取付けブラケット２８の下部の取付け板２９には、旋回用エアモータ３０が設けられている。旋回用エアモータ３０の出力軸には、大ギア１５ａに噛合する小ギア３１が取付けられている。
【００１１】
図３及び図４に示すように、旋回アーム１７の先端部には、筒状の軸受ハウジング３２が取付けられており、軸受ハウジング３２内の上下にスラストベアリング３３、ラジアルベアリング３４が設けられている。スラストベアリング３３及びラジアルベアリング３４によって、高炉出銑口酸素開孔機１８を回動させる回動軸３５が旋回アーム１７に支持されている。軸受ハウジング３２の上方の回動軸３５には、筒状の軸受ハウジング３６が設けられており、軸受ハウジング３６内の上下にはラジアルベアリング３７、３８が配置されている。
図４及び図５に示すように、軸受ハウジング３６の下端部の外周には第２の固定歯車の一例である第２のスプロケットホイル３９が固定されている。軸受ハウジング３６の上端には、ベアリング押さえ４０を挟んで平板状のコモンベッド４１がねじ締結されている。コモンベッド４１上には向き調整手段４２が設けられており、向き調整手段４２によって、図１に示すように、高炉出銑口酸素開孔機１８の先端部に設けられた開孔手段４３の出銑口１２、１３の軸芯に対する向きを微調整することができる。
【００１２】
図４及び図５に示すように、向き調整手段４２は、コモンベッド４１上に設けられた回動用エアモータ４３ａと、回動用エアモータ４３ａの出力軸に取付けられた小ベベルギア４４と、小ベベルギア４４に噛合する大ベベルギア４５を一端部に備えたねじ軸４６を有している。ねじ軸４６の中間部には、雄ねじ４７が形成されており、雄ねじ４７に螺合する雌ねじが形成された立方体状のナット４８と、ナット４８の上下面に突出して設けられた掛止ピン４９を有している。上下の掛止ピン４９には、回動軸３５の上端部に固定キー５０を介して固定された二股状の回動レバー５１の上下にそれぞれ形成された長孔からなる掛止孔が掛止されている。回動レバー５１の基端部には筒状の固定金具５２を備えており、固定金具５２の内周部は固定キー５０によって固定されている。
【００１３】
図２及び図３に示すように、固定軸１６に取付けられた第１のスプロケットホイル２３と軸受ハウジング３６を介して回動軸３５に取付けられた第２のスプロケットホイル３９とは、第１のスプロケットホイル２３及び第２のスプロケットホイル３９に噛合したチェーン５３を備えた噛合連結要素の一例である無端駆動部材５３ａによって連結されている。従って、旋回用エアモータ３０を正逆回転すると、固定軸１６に固定された大ギア１５ａに噛合する小ギア３１が大ギア１５ａ回りに公転して、図１に示すように、旋回アーム１７及び高炉出銑口酸素開孔機１８が固定軸１６回りに公転すると共に、固定軸１６に固定された第１のスプロケットホイル２３、チェーン５３を備えた無端駆動部材５３ａ、第２のスプロケットホイル３９、軸受ハウジング３６及び回動レバー５１等を介して回動軸３５が回動し、この結果、高炉出銑口酸素開孔機１８が公転しながら自転（回動）するようになっている。
【００１４】
図１に示すように、旋回アーム１７が待機位置ａから開孔位置ｂ（又はｃ）まで旋回する旋回角度をα1 とすると、高炉出銑口酸素開孔機１８が待機位置から開孔位置近傍まで回動する回動角度α2 は、α2 ＝α1 ×（Ｚ1 ／Ｚ2 ）となる。ここで、Ｚ1 は第１のスプロケットホイル２３の歯数で、Ｚ2 は第２のスプロケットホイル３９の歯数で、歯数比は（Ｚ1 ／Ｚ2 ）である。即ち、旋回アーム１７の旋回角度α1 に対する高炉出銑口酸素開孔機１８の回動角度α2 は、歯数比（Ｚ1 ／Ｚ2 ）を変えることで自由に決定することができる。しかし、歯数Ｚ1 及び歯数Ｚ2 は整数であるので、回動角度α2 は出銑口１２、１３の軸芯に厳密に合っていないため、回動軸３５を出銑口１２、１３の水平方向の軸芯に厳密に合うようにするため、上述した向き調整手段４２を使用している。
【００１５】
図２〜図４に示すように、回動軸３５の下端には、エア及び酸素供給用の第２のロータリージョイント５４が取付けられており、第２のロータリージョイント５４の下端には、高炉出銑口酸素開孔機１８の上端に連結され、両端フランジ付きでパイプ状の連結部材５５が設けられている。第２のロータリージョイント５４は、図６に示す構造となっており、回動軸３５の下端部に形成された下端板３５ａは、第２のロータリージョイント５４の上端のフランジ板５６にフランジ接続されている。第２のロータリージョイント５４の回動部（芯部）５８は、フランジ板５６と、下端に設けられたフランジ板５７を備えており、フランジ板５６は着脱可能に上端部にねじ連結されている。フランジ板５７は連結部材５５の上端部に形成された上端板５８ａにフランジ接続されている。
図２及び図３に示すように、軸受ハウジング３２と第２のロータリージョイント５４の固定部５９とは、それぞれに取付けられたブラケット６０、６１を介して連結部材６０ａによって連結されている。
【００１６】
図３及び図６に示すように、旋回アーム１７上に設けられたエア及び酸素供給用の複数（本実施の形態では１４本）の固定配管のそれぞれの下流端が、第２のロータリージョイント５４の固定部５９に形成された給気接続口に接続されている。また、図２、図３及び図６に示すように、第２のロータリージョイント５４の固定部５９の下端部に形成された排気接続口には対応する固定配管がそれぞれ取付けられている。なお、第２のロータリージョイント５４の回動部５８は、高炉出銑口酸素開孔機１８の荷重を保持可能な強度で設計されている。
【００１７】
図２及び図３に示すように、固定軸１６の上端部の取付けブロック２４には、取付け板２７を介して第１のロータリージョイント２６が取付けられており、第１のロータリージョイント２６の上方には、給電用スリップリング６２がブラケット６３を介して取付けられている。給電用スリップリング６２は、一例として２４接点のものを使用しており、断熱及び防塵対策を施してスリップリングの機能を損なわないように、図に示すように、収納ケース６４に覆われている。
第１のロータリージョイント２６には、複数（本実施の形態では６本）の固定配管が取付けられており、それぞれの固定配管は旋回アーム１７上に設けられた電磁弁スタンド６５に取付けられたエア及び酸素供給用の複数（本実施の形態では６個）の電磁弁を経由して第２のロータリージョイント５４に接続されている。電磁弁を旋回アーム１７に搭載することによって、固定フレーム１５と旋回アーム１７との間のエア配管の数を削減する（一例として１４本から６本に）ことができる。
【００１８】
図３中符号６６、６７は、無端駆動部材５３ａの旋回アーム１７長手方向の中間部に設けられたパイプ状の動力伝達部材６８を旋回アーム１７上の長手方向にガイドするガイド部材を表している。また、符号６９は回動軸３５の上端に接続された酸素用の固定側配管を表している。酸素は固定側配管６９を通り、スイベルジョイント７２を介して、芯が空洞である回動軸３５を通って第２のロータリージョイント５４に入り、第２のロータリージョイント５４の芯に形成された空洞部５４ａを経由し、下端部に形成された接続口５４ｂに取付けられた出口側パイプ７３から高炉出銑口酸素開孔機１８に供給されるようになっている（図６参照）。図４及び図５中符号７０、７１はそれぞれ、無端駆動部材５３ａの２本のチェーン５３（第１のスプロケットホイル２３側は図外）を２組の動力伝達部材６８を介して接続するターンバックル、接続金具を表している。
【００１９】
続いて、本発明の一実施の形態に係る高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置１０を用いた出銑口開孔作業について説明する。
（１）図１に示すように、待機位置ａにおいては、旋回アーム１７は固定フレーム１５に対して高炉１１の反対側に位置しており、高炉出銑口酸素開孔機１８の開孔手段４３は旋回アーム１７の長手方向で高炉１１側に向いている。
（２）旋回用エアモータ３０を駆動して、旋回アーム１７を待機位置ａより開孔位置ｂ（ｃも同じ）まで旋回する（旋回角度はα1 ）際、旋回アーム１７の公転と共に、高炉出銑口酸素開孔機１８が自転又は回動する（回動角度はα2 ）。
【００２０】
（３）高炉出銑口酸素開孔機１８の回動角度α2 では、開孔手段４３は出銑口１２の水平軸芯に厳密に合っていないため、向き調整手段４２を作動して回動軸３５を出銑口１２の軸芯に厳密に合うように微調整する。
（４）その後、開孔手段４３を垂直方向に旋回させて出銑口１２の軸芯に合わせ、開孔手段４３を作動させて、出銑口１２の開孔作業を行う。
（５）出銑口１２の開孔作業を終了後、開孔手段４３を退避させ、旋回用エアモータ３０を駆動して、旋回アーム１７及び高炉出銑口酸素開孔機１８を待機位置ａに戻す。
【００２１】
【実施例】
図１を参照しながら、実施例について説明する。
旋回角度α1 ＝１３４．６°、第１のスプロケットホイル２３の歯数Ｚ1 ＝４５、第２のスプロケットホイル３９の歯数Ｚ2 ＝５２とすると、旋回角度α2 ＝α1 ×（Ｚ1 ／Ｚ2 ）＝１１６．５°となる。しかし、厳密な旋回角度α2G＝１１５．９°であるので、旋回用エアモータ３０を駆動した旋回後の開孔手段４３と出銑口１２、１３との芯ずれαZ ＝α2 −α2G＝１１６．５°−１１５．９°＝０．６°となる。この芯ずれαZ ＝０．６°分、向き調整手段４２を作動して微調整する。
【００２３】
第２のロータリージョイント５４は、回動軸３５の下端と高炉出銑口酸素開孔機１８の上端に設けた連結部材５５との間に設けたが、これに限定されず、回動軸の上端に設けることもできる。この場合には、第２のロータリージョイントには高炉出銑口酸素開孔機１８の荷重が負荷されないので、強度メンバーとする必要がなく、この結果コンパクトなロータリージョイントにできる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置においては、旋回アームを駆動すれば高炉出銑口酸素開孔機の開孔手段が出銑口の軸芯方向に自動的に指向するので、高炉出銑口酸素開孔機の操作性や制御性が向上すると共に、装置の構成を簡略化できる。
特に、この高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置においては、スプロケットホイル及びチェーンによってコンパクトな駆動手段とすることができるので、廉価な装置となる。
【００２５】
また、この高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置においては、製作、組立、据付又は操作誤差等によって生じる開孔手段と出銑口の軸芯方向との微小なずれを微調整することができるので、出銑口開孔の作業性が向上する。
請求項３記載の高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置においては、旋回アームと高炉出銑口酸素開孔機との間を固定配管とすることができるので、従来のようなフレホースの損傷というトラブルの原因が解消される。
請求項４記載の高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置においては、固定フレームと旋回アームとの間の配管の数を削減することができると共に、給電用スリップリングの断熱及び防塵対策を施すことができるので、配管作業が軽減され、かつ断線の原因が解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置の全体配置図である。
【図２】同高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置の正断面図である。
【図３】同高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置の要部正断面図である。
【図４】同高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置の要部正断面図である。
【図５】同高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置の要部平面図である。
【図６】第２のロータリージョイントの断面図である。
【符号の説明】
１０：高炉出銑口酸素開孔機の位置決め装置、１１：高炉、１２、１３：出銑口、１４：羽口デッキ、１５：固定フレーム、１５ａ：大ギア、１６：固定軸、１７：旋回アーム、１７ａ：固定キー、１８：高炉出銑口酸素開孔機、１９：軸受ハウジング、２０：スラストベアリング、２１、２２：ラジアルベアリング、２３：第１のスプロケットホイル（第１の固定歯車）、２４：取付けブロック、２５：固定キー、２６：第１のロータリージョイント、２７：取付け板、２８：取付けブラケット、２９：取付け板、３０：旋回用エアモータ、３１：小ギア、３２：軸受ハウジング、３３：スラストベアリング、３４：ラジアルベアリング、３５：回動軸、３５ａ：下端板、３６：軸受ハウジング、３７、３８：ラジアルベアリング、３９：第２のスプロケットホイル（第２の固定歯車）、４０：ベアリング押さえ、４１：コモンベッド、４２：向き調整手段、４３：開孔手段、４３ａ：回動用エアモータ、４４：小ベベルギア、４５：大ベベルギア、４６：ねじ軸、４７：雄ねじ、４８：ナット、４９：掛止ピン、５０：固定キー、５１：回動レバー、５２：固定金具、５３：チェーン、５３ａ：無端駆動部材（噛合連結要素）、５４：第２のロータリージョイント、５４ａ：空洞部、５４ｂ：接続口、５５：連結部材、５６：フランジ板、５７：フランジ板、５８：回動部、５８ａ：上端板、５９：固定部、６０：ブラケット、６０ａ：連結部材、６１：ブラケット、６２：給電用スリップリング、６３：ブラケット、６４：収納ケース、６５：電磁弁スタンド、６６、６７：ガイド部材、６８：動力伝達部材、６９：固定側配管、７０：ターンバックル、７１：接続金具、７２：スイベルジョイント、７３：出口側パイプ
【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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