(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022187835
(43)【公開日】2022-12-20
(54)【発明の名称】支持ローラの交換機構
(51)【国際特許分類】
C21D 9/56 20060101AFI20221213BHJP
C21D 1/00 20060101ALI20221213BHJP
【ＦＩ】
C21D9/56 101H
C21D1/00 115Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021096036
(22)【出願日】2021-06-08
(71)【出願人】
【識別番号】000211123
【氏名又は名称】中外炉工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(74)【代理人】
【識別番号】100144200
【弁理士】
【氏名又は名称】奥西 祐之
(74)【代理人】
【識別番号】100183276
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 裕三
(72)【発明者】
【氏名】西田 清
【テーマコード（参考）】
4K034
4K043
【Ｆターム（参考）】
4K034AA15
4K034AA17
4K034AA19
4K034BA04
4K034EA04
4K034EB01
4K043AA01
4K043EA08
4K043GA07
(57)【要約】
【課題】支持ローラをより短時間で交換することができる交換機構を提供すること。
【解決手段】カテナリー型熱処理炉の支持ローラを交換するための交換機構は、支持ローラを把持する機能を有し、開口に近付く方向と遠ざかる方向にそれぞれスライド可能に設けられた第１クランプ小台車および第２クランプ小台車と、第１クランプ小台車および第２クランプ小台車をそれぞれスライド可能に支持する支持体と、支持体を載せた台車と、第１クランプ小台車をスライド駆動する第１駆動部と、第２クランプ小台車をスライド駆動する第２駆動部と、第１クランプ小台車の位置と第２クランプ小台車の位置を入れ替え可能に、支持体を駆動する第３駆動部と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】カテナリー型熱処理炉の支持ローラを交換するための交換機構は、支持ローラを把持する機能を有し、開口に近付く方向と遠ざかる方向にそれぞれスライド可能に設けられた第１クランプ小台車および第２クランプ小台車と、第１クランプ小台車および第２クランプ小台車をそれぞれスライド可能に支持する支持体と、支持体を載せた台車と、第１クランプ小台車をスライド駆動する第１駆動部と、第２クランプ小台車をスライド駆動する第２駆動部と、第１クランプ小台車の位置と第２クランプ小台車の位置を入れ替え可能に、支持体を駆動する第３駆動部と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
カテナリー型熱処理炉のワークを支持する支持ローラを前記熱処理炉の側面の開口を介して交換するための交換機構であって、
前記支持ローラを把持する機能を有し、前記開口に近付く方向と遠ざかる方向にそれぞれスライド可能に設けられた第１クランプ小台車および第２クランプ小台車と、
前記第１クランプ小台車および前記第２クランプ小台車をそれぞれスライド可能に支持する支持体と、
前記支持体を載せた台車と、
前記第１クランプ小台車をスライド駆動する第１駆動部と、
前記第２クランプ小台車をスライド駆動する第２駆動部と、
前記第１クランプ小台車の位置と前記第２クランプ小台車の位置を入れ替え可能に、前記支持体を駆動する第３駆動部と、を備える、
支持ローラの交換機構。
前記支持ローラを把持する機能を有し、前記開口に近付く方向と遠ざかる方向にそれぞれスライド可能に設けられた第１クランプ小台車および第２クランプ小台車と、
前記第１クランプ小台車および前記第２クランプ小台車をそれぞれスライド可能に支持する支持体と、
前記支持体を載せた台車と、
前記第１クランプ小台車をスライド駆動する第１駆動部と、
前記第２クランプ小台車をスライド駆動する第２駆動部と、
前記第１クランプ小台車の位置と前記第２クランプ小台車の位置を入れ替え可能に、前記支持体を駆動する第３駆動部と、を備える、
支持ローラの交換機構。
【請求項2】
前記第３駆動部が前記支持体を回転駆動する、請求項１に記載の支持ローラの交換機構。
【請求項3】
前記支持体を前記クランプ小台車のスライド方向と交差する方向にスライド駆動する第４駆動部をさらに備える、請求項２に記載の支持ローラの交換機構。
【請求項4】
前記台車を前記熱処理炉の炉幅方向に沿ってスライド可能とするレールをさらに備える、請求項１から３のいずれか１つに記載の支持ローラの交換機構。
【請求項5】
前記台車を前記熱処理炉の炉長方向に沿ってスライド可能とするレールをさらに備える、請求項１から３のいずれか１つに記載の支持ローラの交換機構。
【請求項6】
前記第１クランプ小台車、前記第２クランプ小台車および前記支持体を２組設け、前記台車にそれぞれ固定した、請求項１から５のいずれか１つに記載の支持ローラの交換機構。
【請求項7】
制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記第３駆動部により、前記第２クランプ小台車が交換位置にくるように前記支持体を駆動し、
前記第２駆動部により、前記開口に近付くように前記第２クランプ小台車をスライド駆動して、使用済みの前記支持ローラを把持し、
前記第２駆動部により、前記支持ローラを把持した前記第２クランプ小台車を前記開口から離れるようにスライド駆動し、
前記第３駆動部により、前記支持ローラとは別の支持ローラを把持した前記第１クランプ小台車が前記交換位置にくるように前記支持体を駆動し、
前記第１駆動部により、前記開口に近付くように前記第１クランプ小台車をスライド駆動し、前記第１クランプ小台車が把持する前記別の支持ローラを前記熱処理炉に装着する、請求項１から６のいずれか１つに記載の支持ローラの交換機構。
前記制御部は、
前記第３駆動部により、前記第２クランプ小台車が交換位置にくるように前記支持体を駆動し、
前記第２駆動部により、前記開口に近付くように前記第２クランプ小台車をスライド駆動して、使用済みの前記支持ローラを把持し、
前記第２駆動部により、前記支持ローラを把持した前記第２クランプ小台車を前記開口から離れるようにスライド駆動し、
前記第３駆動部により、前記支持ローラとは別の支持ローラを把持した前記第１クランプ小台車が前記交換位置にくるように前記支持体を駆動し、
前記第１駆動部により、前記開口に近付くように前記第１クランプ小台車をスライド駆動し、前記第１クランプ小台車が把持する前記別の支持ローラを前記熱処理炉に装着する、請求項１から６のいずれか１つに記載の支持ローラの交換機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、カテナリー型熱処理炉のワークを支持する支持ローラを交換するための交換機構に関する。
【背景技術】
【0002】
金属ストリップ等のワークを熱処理するカテナリー型熱処理炉として、特許文献１に記載されるものが知られている。特許文献１の熱処理炉は、ワークを支持する支持ローラを各ポイントに２個ずつ設け、一方のローラを持ち上げてワークローラとして使用し、もう一方のローラはスタンバイローラとして低い位置で待機させる。
【0003】
熱処理炉の運転に伴ってワークローラは表面にスケールが付着したり、表面がワークとの摩耗で削れて消耗してくるため、待機しているスタンバイローラを上昇させて、ローラの切り替えを行う。スケールが付着したローラは、熱処理炉の運転停止等のタイミングで新たなローラに交換される。
【0004】
支持ローラの交換機構としては、特許文献２～４に記載されるような機構が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭５２－２４１０９号公報
【特許文献2】特開昭５１－５２３０７号公報
【特許文献3】実開昭５１－５９４１１号公報
【特許文献4】特開２０１２－２３２３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
カテナリー型熱処理炉の支持ローラは重量物であり（例えば約５００ｋｇ）、交換の際にはクレーン等で運ぶ必要があるため、交換作業には時間がかかる。特許文献２～４に記載される交換機構を含めて、支持ローラをより短時間で交換できるようにすることが求められる。
【0007】
本開示は、前記課題を解決するものであり、支持ローラをより短時間で交換することができる支持ローラの交換機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一態様の支持ローラの交換機構は、カテナリー型熱処理炉のワークを支持する支持ローラを前記熱処理炉の側面の開口を介して交換するための交換機構であって、前記支持ローラを把持する機能を有し、前記開口に近付く方向と遠ざかる方向にそれぞれスライド可能に設けられた第１クランプ小台車および第２クランプ小台車と、前記第１クランプ小台車および前記第２クランプ小台車をそれぞれスライド可能に支持する支持体と、前記支持体を載せた台車と、前記第１クランプ小台車をスライド駆動する第１駆動部と、前記第２クランプ小台車をスライド駆動する第２駆動部と、前記第１クランプ小台車の位置と前記第２クランプ小台車の位置を入れ替え可能に、前記支持体を駆動する第３駆動部と、を備える。
【0009】
前記構成によれば、いずれか一方のクランプ小台車に交換用の支持ローラを把持してスタンバイしておくことで、熱処理炉から支持ローラを抜いて一方のクランプ小台車で把持した後、支持体を駆動して第１クランプ小台車と第２クランプ小台車の位置を即座に入れ替えて、もう一方のクランプ小台車が把持する支持ローラを熱処理炉に装着できる。これにより、支持ローラを短時間で交換することができる。
【0010】
前記支持ローラの交換機構において、前記第３駆動部が前記支持体を回転駆動してもよい。前記構成によれば、いわゆる「リボルバー式」のローラ交換機構を用いることで、支持体を直線駆動する場合に比べて、支持体および台車の幅を狭くする等、コンパクト化を図ることができる。
【0011】
前記支持ローラの交換機構において、前記支持体を前記クランプ小台車のスライド方向と交差する方向にスライド駆動する第４駆動部をさらに設けてもよい。前記構成によれば、第１クランプ小台車と第２クランプ小台車の位置を台車の幅方向に調整することができ、熱処理炉に支持ローラを２つ１組で設ける場合に２つの支持ローラのどちらにも対応できる。
【0012】
前記支持ローラの交換機構において、前記台車を前記熱処理炉の炉幅方向に沿ってスライド可能とするレールをさらに設けてもよい。前記構成によれば、台車の位置を熱処理炉の側面に対して調整することができ、ロールの交換時でないときは台車を退避させておくことで、熱処理炉の側面に沿って作業スペースを確保することができる。
【0013】
前記支持ローラの交換機構において、前記台車を前記熱処理炉の炉長方向に沿ってスライド可能とするレールをさらに設けてもよい。前記構成によれば、熱処理炉の側面に沿って台車を移動させることができ、熱処理炉に支持ローラを複数設ける場合に台車１台で複数個所の支持ローラに対応できる。
【0014】
前記支持ローラの交換機構において、前記第１クランプ小台車、前記第２クランプ小台車および前記支持体を２組設け、前記台車にそれぞれ固定してもよい。前記構成によれば、熱処理炉の側面に開口が２つ並んでいる場合に対応することができ、支持体をスライド駆動するための構造や駆動部を省略することもできる。
【0015】
前記支持ローラの交換機構は、制御部をさらに備え、前記制御部は、前記第３駆動部により、前記第２クランプ小台車が交換位置にくるように前記支持体を駆動し、前記第２駆動部により、前記開口に近付くように前記第２クランプ小台車をスライド駆動して、使用済みの前記支持ローラを把持し、前記第２駆動部により、前記支持ローラを把持した前記第２クランプ小台車を前記開口から離れるようにスライド駆動し、前記第３駆動部により、前記支持ローラとは別の支持ローラを把持した前記第１クランプ小台車が前記交換位置にくるように前記支持体を駆動し、前記第１駆動部により、前記開口に近付くように前記第１クランプ小台車をスライド駆動し、前記第１クランプ小台車が把持する前記別の支持ローラを前記熱処理炉に装着する。前記構成によれば、支持ローラの交換を自動的に短時間で行うことができる。
【発明の効果】
【0016】
本開示によれば、支持ローラをより短時間で交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】実施形態における熱処理炉の概略断面図
【図2】実施形態における熱処理炉およびローラ交換機構の模式的な斜視図
【図3】実施形態における複数の駆動部と制御部を含む、ローラ交換機構の制御系に関するブロック図
【図4】実施形態におけるローラ交換機構による支持ローラの交換作業に関するフローチャート
【図6】実施形態におけるローラ交換機構による支持ローラの交換作業に関するフローチャート
【図8】変形例における熱処理炉およびローラ交換機構の模式的な斜視図
【図9】別の変形例におけるローラ交換機構の模式的な断面図
【図10】さらに別の変形例におけるローラ交換機構の模式的な断面図
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本開示に係るカテナリー型熱処理炉の支持ロールの交換機構の好適な実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態の具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が本開示に含まれる。
【0019】
（実施形態）
図１は、実施形態における熱処理炉２の概略構成を示す模式的な断面図である。
図１は、実施形態における熱処理炉２の概略構成を示す模式的な断面図である。
【0020】
熱処理炉２は、被加熱物としてのワーク３を加熱処理するカテナリー型の熱処理炉である。実施形態の熱処理炉２は特に、ストリップ状のワーク３（例えばＳＵＳ鋼帯）を搬送方向Ａに搬送しながら加熱処理してその後冷却する焼鈍炉である。
【0021】
【0022】
炉体４は、ワーク３を加熱処理するための筐体である。ストリップ状のワーク３が炉体４に搬入され、搬送方向Ａに連続搬送される。搬送方向Ａは、炉体４の炉長方向Ｂに概ね平行である。炉体４の内部は密閉されており、大気圧よりもやや負圧に保たれる。
【0023】
支持ローラ６は、炉体４の内部においてワーク３を下方から支持するローラである。支持ローラ６のそれぞれは２つの支持ローラ６Ａ、６Ｂの組で構成されており、一方がワークローラ、他方がスタンバイローラである。図１に示す例では、支持ローラ６Ａが下方のスタンバイローラで、もう一方の支持ローラ６Ｂが上方のワークローラである状態を例示する。図１に示す例では、支持ローラ６Ａ、６Ｂを３組図示しているが、任意の組数であってもよい。
【0024】
支持ローラ６Ａ、６Ｂはそれぞれ、炉体４の外部に設けた吊り下げ機構によって両端部が支持され、上下動可能に構成されている。
【0025】
制御部８は、熱処理炉２の各構成要素を制御するための部材である。制御部８は例えばマイクロコンピュータを有する。
【0026】
熱処理炉２の運転に伴って、ワークローラである支持ローラ６Ｂの表面は、スケールが付着したり、ワーク３との摩擦で表面が削れて消耗したりしていく。支持ローラ６Ｂにおいて過剰にスケールが付着したり、表面が摩耗したりする前に、上方のワークローラと下方のスタンバイローラの上下位置を逆転させて、ローラの切り替えを行う。下方に退避した使用済みの支持ローラ６は、新たな支持ローラ６に交換される。支持ローラ６を交換するための交換機構は炉体４の外部に設けている。
【0027】
図２は、実施形態の熱処理炉２およびローラ交換機構１０を示す模式的な斜視図である。
【0028】
図２に示すローラ交換機構１０は、熱処理炉２の支持ローラ６を交換するための機構である。ローラ交換機構１０は、炉体４の外側において炉体４の側面１１の近傍に設けられる。ローラ交換機構１０は、長さ方向Ｄと幅方向Ｅを有し、長さ方向Ｄは熱処理炉２の炉幅方向Ｃに概ね平行であり、幅方向Ｅは炉長方向Ｂに概ね平行である。
【0029】
ローラ交換機構１０は、２台のクランプ小台車１２、１４と、支持体１６と、スライダー１８と、台車２０とを備える。
【0030】
第１クランプ小台車１２および第２クランプ小台車１４はそれぞれ、支持ローラ６を把持するための部材である。第１クランプ小台車１２および第２クランプ小台車１４はそれぞれ、支持ローラ６を把持するための把持部を有し、把持部は例えば、開閉可能な部材をボルトで手動固定する構成である。
【0031】
第１クランプ小台車１２および第２クランプ小台車１４はそれぞれ、スライド可能な状態で支持体１６に取り付けられている。第１クランプ小台車１２は、支持体１６のレール２２に沿ってスライド方向Ｓ１にスライド可能であり、第２クランプ小台車１４は、支持体１６のレール２４に沿ってスライド方向Ｓ２にスライド可能である。スライド方向Ｓ１、Ｓ２はともに熱処理炉２の側面１１に対して近付く／離れる方向である。図２では、第２クランプ小台車１４が支持ローラ６Ｂを把持して熱処理炉２から抜き取とろうとする状態を例示する。
【0032】
支持体１６は、第１クランプ小台車１２および第２クランプ小台車１４をそれぞれスライド可能に支持する部材である。支持体１６は、ローラ交換機構１０の長さ方向Ｄに細長い形状を有し、レール２２、２４をスライド方向Ｓ１、Ｓ２に延在させて形成する。
【0033】
支持体１６は、回転軸Ｐを中心として、回転方向Ｒに回転可能な状態でスライダー１８に支持されている。回転軸Ｐはローラ交換機構１０の長さ方向Ｄに一致する。支持体１６が回転方向Ｒに回転することで、クランプ小台車１２、１４の位置を入れ替えることができる。
【0034】
図２に示す例では、第１クランプ小台車１２は側方の待機位置にあり、第２クランプ小台車１４は上方の交換位置にある。上方の交換位置は、使用済みの支持ローラ６を熱処理炉２から抜き取るための位置、且つ新たな支持ローラ６を熱処理炉２に装着するための位置である。側方の待機位置は、交換用の新たな支持ローラ６を把持して待機しておくための位置である。
【0035】
スライダー１８は、支持体１６をスライド方向Ｓ３にスライド可能とする部材である。スライド方向Ｓ３はローラ交換機構１０の幅方向Ｅに一致する。スライダー１８は、台車２０の上面のレール２８に乗ってスライド方向Ｓ３にスライド可能である。スライダー１８によって支持体１６をスライド可能とすることでクランプ小台車１２、１４の位置を調整することができる。これにより、台車２０を幅方向Ｅに移動させなくとも、熱処理炉２の炉長方向Ｂに間隔を空けている支持ローラ６Ａ、６Ｂにクランプ小台車１２、１４のいずれかがアクセスすることができる。
【0036】
台車２０は、支持体１６およびクランプ小台車１２、１４を支持する部材である。図２に示す例では、台車２０は箱型の形状を有し、下面に４つの車輪３０を設けている。４つの車輪３０は２本のレール３２に乗っており、ローラ交換機構１０の長さ方向Ｄに移動可能である。台車２０がレール３２に沿って移動することで、台車２０を含むローラ交換機構１０は、熱処理炉２の側面１１に対して近付く／離れるように移動可能となる。
【0037】
炉体４の側面１１には、支持ローラ６Ａ、６Ｂの端部を露出させるための開口３４Ａ、３４Ｂが形成される。開口３４Ａは支持ローラ６Ａの端部を挿通し、開口３４Ｂは支持ローラ６Ｂの端部を挿通する。開口３４Ａ、３４Ｂはそれぞれ、支持ローラ６Ａ、６Ｂの両端部を炉外に露出した状態で図示しない扉によって封止されており、支持ローラ６を交換する際に扉が開くように構成される。
【0038】
炉体４の外側には、支持ローラ６Ａ、６Ｂを吊り下げるための吊り下げ機構３６Ａ、３６Ｂが設けられる。吊り下げ機構３６Ａ、３６Ｂはそれぞれ、先端部にクランプ部３８Ａ、３８Ｂを有し、上下方向に昇降可能である。クランプ部３８Ａは支持ローラ６Ａの端部を挟んで把持し、クランプ部３８Ｂは支持ローラ６Ｂの端部を挟んで把持する。図２では、クランプ部３８Ａが支持ローラ６Ａの端部を挟んで把持し、クランプ部３８Ｂは上下に分離している。
【0039】
ローラ交換機構１０には複数の駆動部（図示せず）が内蔵されている。複数の駆動部は、制御部８に電気的に接続されており、制御部８によって制御される。複数の駆動部および制御部８を含む、ローラ交換機構１０の制御系に関するブロック図を図３に示す。なお、駆動部の駆動には、制御部８を用いず、手作業で動かせるようにすることも含まれる。
【0040】
図３に示すように、制御部８には、第１駆動部４０、第２駆動部４２、第３駆動部４４および第４駆動部４６が接続されている。
【0041】
第１駆動部４０は、第１クランプ小台車１２をスライド方向Ｓ１にスライド駆動する機能を有する。第２駆動部４２は、第２クランプ小台車１４をスライド方向Ｓ２にスライド駆動する機能を有する。第３駆動部４４は、支持体１６を回転方向Ｒに回転駆動する機能を有する。第４駆動部４６は、スライダー１８をスライド方向Ｓ３にスライド駆動する機能を有する。
【0042】
制御部８は、作業者からの入力指示や予め記憶されたプログラムに基づいて、駆動部４０、４２、４４、４６のそれぞれを制御する。
【0043】
駆動部４０、４２、４４、４６はそれぞれ、制御部８がＯＮ／ＯＦＦ制御するモータ（図示せず）を備え、モータの回転によって対象部材を駆動する。第１駆動部４０、第２駆動部４２および第４駆動部４６は例えば、スライド方向Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に延びるチェーンと、チェーンに係合したスプロケットを備え、スプロケットをモータで回転させることで対象部材をスライド駆動する。第３駆動部４４は例えば、支持体１６をスライダー１８に接続する回転軸をモータで回転させることで、支持体１６を回転駆動する。
【0044】
上述した構成を有するローラ交換機構１０による支持ローラ６の交換作業について、図４および図５Ａ～図５Ｇを用いて説明する。図４は、ローラ交換機構１０による支持ローラ６の交換作業に関するフローチャートであり、図５Ａ～図５Ｇは、図４に示すフローチャートに沿ってローラ交換作業を実行する場合の説明図（断面図）である。
【0045】
図５Ａ～図５Ｇにおいて、（ａ）はクランプ小台車１２、１４の回転位置を示す断面図であり、（ｂ）はクランプ小台車１２、１４と支持ローラ６の位置関係を示す断面図であり、（ｃ）は支持ローラ６とワーク３の位置関係を示す断面図である。なお、図５Ａ～図５Ｇにおいて、使用済み（損傷あるいは汚れたもの）の支持ローラ６は斜線模様で示し、新品の支持ローラ６は白抜きで示す。
【0046】
制御部８はまず、クランプ小台車１２、１４をスタンバイさせる（Ｓ１）。具体的には、第３駆動部４４を制御して支持体１６を回動させることで、図５Ａに示すように、第１クランプ小台車１２を側方の待機位置に配置し、第２クランプ小台車１４を上方の交換位置に配置する。（ａ）に示すように、待機位置の第１クランプ小台車１２には交換用の新たな支持ローラ６Ｃを取り付けておく。支持ローラ６Ｃの取付方法については後述する（図７Ａ～図７Ｅ）。
【0047】
（ｃ）に示すように、２つの支持ローラ６のうち、支持ローラ６Ａが下方のスタンバイローラで、支持ローラ６Ｂが上方のワークローラとして熱処理炉２が運転している場合を例示する。熱処理炉２の運転に伴って、ワークローラである支持ローラ６Ｂの表面にスケールが付着したり、表面が摩耗したりしているため、所望のタイミングでワークローラとスタンバイローラを切り替える。
【0048】
制御部８は、第２クランプ小台車１４を前進させる（Ｓ２）。具体的には、図５Ｂに示すように、第２駆動部４２を制御して第２クランプ小台車１４をスライド駆動することで、熱処理炉２の側面１１に近付く方向に移動させる。第２クランプ小台車１４は、熱処理炉２の側面１１の近傍において支持ローラ６Ｂの端部を受け取ることができる位置まで前進する。
【0049】
制御部８は、スタンバイローラを上昇させる（Ｓ３）。具体的には、図５Ｂに示すように、吊り下げ機構３６Ａ（図示せず）を制御して、下方の支持ローラ６Ａを上昇させる。（ｃ）に示すように、支持ローラ６Ａ、６Ｂの両方がワーク３を支持した状態となる。
【0050】
制御部８は、使用済みのワークローラを下降させる（Ｓ４）。具体的には、図５Ｃに示すように、吊り下げ機構３６Ｂを制御して支持ローラ６Ｂを下降させる。（ｃ）に示すように、支持ローラ６Ａがワーク３を支持した状態となる。（ｂ）に示すように、下降した支持ローラ６Ｂの端部は第２クランプ小台車１４に受けられる。この状態で作業者が第２クランプ小台車１４の固定用のボルト（図示せず）を締めることで、第２クランプ小台車１４が支持ローラ６Ｂを片端のみで把持する（Ｓ５）。その後、吊り下げ機構３６Ｂのクランプ部３８Ｂによる支持ローラ６Ｂのクランプを解除する。これにより、支持ローラ６Ｂを把持した第２クランプ小台車１４は後方に退避可能となる。
【0051】
制御部８は、第２クランプ小台車１４を退避させる（Ｓ６）。具体的には、図５Ｄに示すように、第２駆動部４２を制御して第２クランプ小台車１４をスライド駆動することで、熱処理炉２の側面１１から離れる方向に移動させる。これにより、支持ローラ６Ｂが熱処理炉２から抜かれる。
【0052】
制御部８は、支持体１６を回転駆動する（Ｓ７）。具体的には、図５Ｅに示すように、上方の交換位置にあった第２クランプ小台車１４を側方の待機位置に配置し、側方の待機位置にあった第１クランプ小台車１２を上方の交換位置に配置するように、第３駆動部４４を制御して支持体１６を９０度、回転駆動する。これにより、クランプ小台車１２、１４の位置が入れ替わる。上方の交換位置にある第１クランプ小台車１２は、熱処理炉２の側面１１の開口３４Ｂ（符号の図示省略）に対してスライド駆動によりアクセス可能となる。
【0053】
制御部８は、第１クランプ小台車１２を前進させる（Ｓ８）。具体的には、図５Ｆに示すように、第１駆動部４０を制御して、新たな支持ローラ６Ｃを把持した第１クランプ小台車１２をスライド駆動することで、熱処理炉２の側面１１に近付くように移動させる。第１クランプ小台車１２によって片端のみで把持される支持ローラ６Ｃは、熱処理炉２の側面１１の開口３４Ｂを介して熱処理炉２の内部に挿通される。その後、吊り下げ機構３６Ｂのクランプ部３８Ｂにより支持ローラ６Ｃの両端部を把持した後、第１クランプ小台車１２による支持ローラ６Ｃの把持を解除する。新たな支持ローラ６Ｃは、熱処理炉２のスタンバイローラとして装着される（Ｓ９）。
【0054】
制御部８は、第１クランプ小台車１２を退避させる（Ｓ１０）。具体的には、図５Ｇに示すように、第１駆動部４０を制御して第１クランプ小台車１２をスライド駆動することで、熱処理炉２の側面１１から遠ざかる方向に移動させる。
【0055】
図５Ａ～図５Ｇで説明した動作によれば、スタンバイローラとして待機していた支持ローラ６Ａをワークローラに切り替えるとともに、使用済みの支持ローラ６Ｂを熱処理炉２から抜き取り、さらに、新たな支持ローラ６Ｃをスタンバイローラとして装着することができる。熱処理炉２はその後、支持ローラ６Ａをワークローラ、支持ローラ６Ｃをスタンバイローラとして、ワーク３に対する熱処理を継続して行うことができる。
【0056】
上記動作では、予め、新たな支持ローラ６Ｃを第１クランプ小台車１２に把持して待機させているため、使用済みの支持ローラ６Ａを抜き取った後に速やかに支持ローラ６Ｃを熱処理炉２に装着することができる。またこの交換作業は熱処理炉２の運転中にも実行することができるため、熱処理炉２の生産性を高く維持することができる。
【0057】
本実施形態では特に、クランプ小台車１２、１４の位置を入れ替える機構として、支持体１６を回転駆動させるいわゆる「リボルバー式」のローラ交換機構１０を用いている。これにより、支持ローラ６の交換を短時間で行うだけでなく、ローラ交換機構１０の幅方向Ｅの寸法を短くすることができ、コンパクト化を図ることができる。
【0058】
上記交換作業が終了すると、図２に示すレール３２に沿って台車２０を退避させる。これにより、熱処理炉２の側面１１に沿って作業スペースを確保しつつ、退避したローラ交換機構１０で別の作業を実行することができる。別の作業としては、使用済みの支持ローラ６Ｂを新たな支持ローラに交換する作業がある。支持ローラ６Ｂの交換作業について、図６および図７Ａ～図７Ｅを用いて説明する。
【0059】
図６は、ローラ交換機構１０における支持ローラ６Ｂの交換作業に関するフローチャートであり、図７Ａ～図７Ｅは、図６に示すフローチャートに沿って交換作業を実行する場合の説明図（断面図）である。図７Ａ～図７Ｅは、図５Ｇの（ａ）で示した状態から続いている。
【0060】
制御部８はまず、支持体１６を回転駆動する（Ｓ１１）。具体的には、図７Ａに示すように、第３駆動部４４を制御して支持体１６を時計周りに回転駆動する（矢印参照）。ローラを把持していない第１クランプ小台車１２は側方の待機位置に配置され、支持ローラ６Ｂを把持している第２クランプ小台車１４は上方の交換位置に配置される。
【0061】
その後、使用済みの支持ローラ６Ｂを取り外す（Ｓ１２）。具体的には、第２クランプ小台車１４による支持ローラ６Ｂのクランプを解除した上で、図７Ｂに示すように、作業者がクレーンを操作して支持ローラ６Ｂを持ち上げる（矢印参照）。事後に取外す場合に、第２クランプ小台車１４を上方の交換位置に配置しておくことで、第２クランプ小台車１４による支持ローラ６Ｂのクランプを解除しても支持ローラ６Ｂは第２クランプ小台車１４に乗った状態を自然に維持しているので、支持ローラ６Ｂが落下する心配はなく、適当なタイミングで支持ローラ６Ｂを安全に取り外すことができる。
【0062】
その後、新たな支持ローラ６Ｄを取り付ける（Ｓ１３）。具体的には、図７Ｃに示すように、作業者がクレーンを操作して、新たな支持ローラ６Ｄを上方の交換位置にある第２クランプ小台車１４に向けて下降させる（矢印参照）。支持ローラ６Ｄの端部が第２クランプ小台車１４に受けられて、作業者が第２クランプ小台車１４の固定用のボルトを締めることで、第２クランプ小台車１４が支持ローラ６Ｄを把持する。
【0063】
制御部８は、支持体１６を回転駆動する（Ｓ１４）。具体的には、図７Ｄに示すように、第３駆動部４４を制御して支持体１６を反時計回りに回転駆動する（矢印参照）。支持ローラ６Ｄを把持している第２クランプ小台車１４は側方の待機位置に配置され、支持ローラ６を把持していない第１クランプ小台車１２は上方の交換位置に配置される。
【0064】
制御部８は、支持体１６をスライド駆動する（Ｓ１５）。具体的には、図７Ｅに示すように、第４駆動部４６を制御して支持体１６を台車２０の幅方向Ｅに沿ってスライド駆動する（矢印参照）。上方の交換位置にある第１クランプ小台車１２は、熱処理炉２の側面１１に設けた開口３４Ａ（図１）に対向する位置まで移動され、現在のワークローラである支持ローラ６Ａに対してスライド駆動によりアクセス可能となる。
【0065】
図７Ａ～図７Ｅで説明した動作によれば、使用済みの支持ローラ６Ｂをローラ交換機構１０から取り外すとともに、新たな支持ローラ６Ｄを第２クランプ小台車１４に把持して待機させておくことができる。その後、ワークローラである支持ローラ６Ａを支持ローラ６Ｄに交換する際は、図５Ａ～図５Ｇに示した動作と同様の動作を実行することで、交換作業を行うことができる。
【0066】
【0067】
上述したように、実施形態のローラ交換機構１０は、カテナリー型熱処理炉２のワーク３を支持する支持ローラ６を熱処理炉２の側面１１の開口３４Ａ、３４Ｂを介して交換するための交換機構である。ローラ交換機構１０は、クランプ小台車１２、１４と、支持体１６と、支持体１６を載せた台車２０と、第１駆動部４０と、第２駆動部４２と、第３駆動部４４とを備える。クランプ小台車１２、１４はそれぞれ、支持ローラ６を把持する機能を有し、開口３４Ａ、３４Ｂに近付く方向と遠ざかる方向にスライド可能に設けられる。支持体１６は、第１クランプ小台車１２および第２クランプ小台車１４をそれぞれスライド可能に支持する。第１駆動部４０は、第１クランプ小台車１２をスライド駆動し、第２駆動部４２は、第２クランプ小台車１４をスライド駆動する。第３駆動部４４は、第１クランプ小台車１２の位置と第２クランプ小台車１４の位置を入れ替え可能に、支持体１６を駆動する。
【0068】
上記構成によれば、いずれか一方のクランプ小台車１２、１４に交換用の支持ローラ６Ｃを把持してスタンバイしておくことで、熱処理炉２から支持ローラ６Ｂを抜いて一方のクランプ小台車１２で把持した後、支持体１６を駆動して第１クランプ小台車１２と第２クランプ小台車１４の位置を即座に入れ替えて、もう一方のクランプ小台車１４が把持する支持ローラ６Ｃを熱処理炉２に装着できる。これにより、支持ローラ６を短時間で交換することができる。
【0069】
また、実施形態のローラ交換機構１０において、第３駆動部４４は支持体１６を回転駆動する。このような構成によれば、いわゆる「リボルバー式」のローラ交換機構１０を用いることで、支持体１６を直線駆動する場合に比べて、台車２０の幅を狭くする等、コンパクト化を図ることができる。
【0070】
また、実施形態のローラ交換機構１０は、支持体１６をクランプ小台車１２、１４のスライド方向Ｓ１、Ｓ２と交差する方向である幅方向Ｅにスライド駆動する第４駆動部４６をさらに備える。このような構成によれば、第１クランプ小台車１２と第２クランプ小台車１４の位置を台車２０の幅方向Ｅに調整することができ、支持ローラ６が２つ１組で設けられている場合に、両方の支持ローラ６に速やかにアクセスすることができる。
【0071】
また、実施形態のローラ交換機構１０は、台車２０を熱処理炉２の炉幅方向Ｃに沿ってスライド可能とするレール３２をさらに備える。このような構成によれば、ローラ交換作業を実行していないときに台車２０を退避させれば、熱処理炉２の側面１１に沿って作業スペースを確保することができる。
【0072】
また、実施形態のローラ交換機構１０は、制御部８をさらに備え、制御部８は、第３駆動部４４により、第２クランプ小台車１４が交換位置にくるように支持体１６を駆動する（Ｓ１、図５Ａ）。制御部８はさらに、第２駆動部４２により、開口３４Ｂに近付くように第２クランプ小台車１４をスライド駆動して（Ｓ２、図５Ｂ）、使用済みの支持ローラ６Ｂを把持する（Ｓ５、図５Ｃ）。制御部８はさらに、第２駆動部４２により、支持ローラ６Ｂを把持した第２クランプ小台車１４を開口３４Ｂから離れるようにスライド駆動する（Ｓ６、図５Ｄ）。制御部８はさらに、第３駆動部４４により、支持ローラ６Ｂとは別の支持ローラ６Ｃを把持した第１クランプ小台車１２が交換位置にくるように支持体１６を駆動する（Ｓ７、図５Ｅ）。制御部８はさらに、第１駆動部４０により、開口３４Ｂに近付くように第１クランプ小台車１２をスライド駆動し（Ｓ８、図５Ｆ）、第１クランプ小台車１２が把持する別の支持ローラ６Ｃを熱処理炉２に装着する（Ｓ９、図５Ｆ）。このような構成によれば、支持ローラ６の交換を自動的に短時間で交換することができる。
【0073】
（変形例）
以上、上述の実施形態を挙げて本開示の発明を説明したが、本開示の発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、台車２０を熱処理炉２の炉幅方向Ｃにスライド可能とするレール３２を設けていたが、このような場合に限らない。例えば、炉幅方向Ｃに延在するレール３２に代えて、炉長方向Ｂに延在するレールを設けてもよい。
以上、上述の実施形態を挙げて本開示の発明を説明したが、本開示の発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、台車２０を熱処理炉２の炉幅方向Ｃにスライド可能とするレール３２を設けていたが、このような場合に限らない。例えば、炉幅方向Ｃに延在するレール３２に代えて、炉長方向Ｂに延在するレールを設けてもよい。
【0074】
図８は、変形例にかかるローラ交換機構１００および熱処理炉２の構成を大幅に模式化して示す斜視図である。図８に示すローラ交換機構１００の台車１０２は、熱処理炉２の炉長方向Ｂに延在するレール１０４に載置されている。台車１０２がレール１０４に沿ってスライドすることで、支持ローラ６Ａ、６Ｂのいずれかを交換するかに応じてローラ交換機構１００の位置を調整することができる。図８に示す構成の場合、図２に示したような支持体１６をスライド駆動するためのスライダー１８や第４駆動部４６を省略することができる。また、炉長方向Ｂに台車１０２で移動できるので、炉長方向Ｂに存在する複数の支持ローラ６Ａ、６Ｂの組を順番に１台の台車１０２で交換していける。
【0075】
また上記実施形態では、クランプ小台車１２、１４および支持体１６を１組設ける場合について説明したが、このような場合に限らず、２組以上設けてもよい。図９に示す変形例のローラ交換機構２００では、クランプ小台車２１２Ａ、２１４Ａ、支持体２１６Ａの組と、クランプ小台車２１２Ｂ、２１４Ｂ、支持体２１６Ｂの組を設けている。それぞれの支持体２１６Ａ、２１６Ｂは台車２０２に固定している。
【0076】
図９に示す構成によれば、クランプ小台車２１２Ａ、２１４Ａ、支持体２１６Ａの組を用いて支持ローラ６Ａの交換を行い、クランプ小台車２１２Ｂ、２１４Ｂ、支持体２１６Ｂの組を用いて支持ローラ６Ｂの交換を行うことができる。支持体２１６Ａ、２１６Ｂをそれぞれ横方向にスライドさせる必要がないため、スライド駆動用の機構や駆動部を省略することができる。また、２組の間に共用スペースＨを設けることで、台車２０２の幅方向Ｅの寸法を短くすることができ、ローラ交換機構２００をコンパクト化することができる。
【0077】
また上記実施形態では、クランプ小台車１２、１４の位置を入れ替えるために支持体１６を回転駆動する場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、図１０に示すローラ交換機構３００では、クランプ小台車３０２、３０４を支持する支持体３０６が台車３０８の幅方向Ｅにスライド可能に構成されている。支持体３０６が幅方向Ｅにスライドすることで、複雑な回転機構を用いずにクランプ小台車３０２、３０４の位置を入れ替えることができる。
【0078】
なお、上記実施形態および変形例のうちの任意の組み合わせを採用することにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【0079】
本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した特許請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。また、各実施形態における要素の組合せや順序の変化は、本開示の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【0080】
本開示は、カテナリー型熱処理炉のワークを支持する支持ローラを交換するための交換機構であれば適用可能である。
【符号の説明】
【0081】
２ 熱処理炉
３ ワーク
４ 炉体
６、６Ａ、６Ｂ 支持ローラ
６Ｃ、６Ｄ 支持ローラ（交換用）
８ 制御部
１０ ローラ交換機構
１１ 側面
１２ 第１クランプ小台車
１４ 第２クランプ小台車
１６ 支持体
１８ スライダー
２０ 台車
２２、２４ レール
２８ レール
３０ 車輪
３２ レール
３４Ａ、３４Ｂ 開口
３６Ａ、３６Ｂ 吊り下げ機構
３８Ａ、３８Ｂ クランプ部
４０ 第１駆動部
４２ 第２駆動部
４４ 第３駆動部
４６ 第４駆動部
１００ ローラ交換機構
１０２ 台車
１０４ レール
２００ ローラ交換機構
２０２ 台車
２１２Ａ、２１４Ａ、２１２Ｂ、２１４Ｂ クランプ小台車
２１６Ａ、２１６Ｂ 支持体
３００ ローラ交換機構
３０２、３０４ クランプ小台車
３０６ 支持体
３０８ 台車
Ａ 搬送方向
Ｂ 炉長方向
Ｃ 炉幅方向
Ｄ 長さ方向
Ｅ 幅方向
Ｐ 回転軸
Ｒ 回転方向
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ スライド方向
Ｈ 共用スペース
３ ワーク
４ 炉体
６、６Ａ、６Ｂ 支持ローラ
６Ｃ、６Ｄ 支持ローラ（交換用）
８ 制御部
１０ ローラ交換機構
１１ 側面
１２ 第１クランプ小台車
１４ 第２クランプ小台車
１６ 支持体
１８ スライダー
２０ 台車
２２、２４ レール
２８ レール
３０ 車輪
３２ レール
３４Ａ、３４Ｂ 開口
３６Ａ、３６Ｂ 吊り下げ機構
３８Ａ、３８Ｂ クランプ部
４０ 第１駆動部
４２ 第２駆動部
４４ 第３駆動部
４６ 第４駆動部
１００ ローラ交換機構
１０２ 台車
１０４ レール
２００ ローラ交換機構
２０２ 台車
２１２Ａ、２１４Ａ、２１２Ｂ、２１４Ｂ クランプ小台車
２１６Ａ、２１６Ｂ 支持体
３００ ローラ交換機構
３０２、３０４ クランプ小台車
３０６ 支持体
３０８ 台車
Ａ 搬送方向
Ｂ 炉長方向
Ｃ 炉幅方向
Ｄ 長さ方向
Ｅ 幅方向
Ｐ 回転軸
Ｒ 回転方向
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ スライド方向
Ｈ 共用スペース
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図8】
【図9】
【図10】