JP2017140669A - スクラップ回収設備、及びスクラップ回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 回収ボックスへのスクラップの回収効率を向上させる。
【解決手段】スクラップ回収設備は、スクラップＳＴが滑り落ちる傾斜面１Ａを有するシュート１と、上方が開口しシュート１の下部から落下したスクラップＳＴを収容可能な回収ボックス７と、シュート１の下端部側において傾斜面１Ａの幅方向に沿って延在する当接面２ａを有し且つ当接面２ａが傾斜面１Ａに沿って滑り落ちてきたスクラップＳＴと当接可能な位置に配置されたストッパー２と、当接面２ａへのスクラップＳＴの当接を検出する当接検出部４と、当接検出部４がスクラップＳＴの当接を検出すると、予め設定した設定時間経過後に、ストッパー２をスクラップＳＴと接触しない退避位置Ｙに退避させる退避処理部５と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属加工業、鉄鋼、スキンパスライン、リコイルライン、冷間圧延ラインなどの設備に設けられて、金属ストリップの端部をシャー（切断装置）によって切断することで発生したスクラップを回収ボックスに回収する技術に関する。

特許文献１に記載のように、金属ストリップの端部をシャーにより切断することで発生したスクラップ（切断片）は、斜め下方に向けて傾斜したシュート上を一気に滑り落ち、シュート下部から自由落下することで回収される。
ここで、特許文献１では、シュート下部の下方に配置された搬送用コンベアにスクラップを落下させて回収する場合を例示している。しかしながら、回収したスクラップを処理する処理設備が遠い場合、一般には、シュート上を一気に滑り落ちてきたスクラップは、シュート下部の下方に備え付けられた回収ボックス内に落下することで回収される。

ここで、回収ボックスの回収されるスクラップは、切断長さ（切断幅）がまちまちであり、例えば、冷間圧延ラインでは、回収ボックスのサイズにもよるが、例えば、１ｃｍ〜１２０ｃｍの切断長さのスクラップが混在した状態で回収ボックス内に順次、投入されることで回収される。
そして、現在の回収ボックスが容積的に一杯になると、別の空の回収ボックスに天井クレーンなどを利用して交換される。
しかし、回収ボックスが１個しかない設備構成では、回収ボックスを交換する度に設備を停止する必要があるため、いかに効率よくスクラップを回収ボックスに投入して、交換回数を減らすかが重要となる。また２個以上の回収ボックスを交換して使用する場合であっても、回収ボックスの交換作業、及び回収ボックスの移動作業の回数は減らしたい。

しかし、短尺のスクラップは、細長く、シュートへの落下時やシュートを滑り落ちるときに、向きが色々と変化し、斜めの姿勢や垂直の姿勢などランダムな姿勢で回収ボックスに落下する。そして、例えば、短尺のスクラップが、９０度回転すると、長手方向が落下方向になった状態で落下して、回収ボックス内で倒立することもある。この場合、次のスクラップが落下して上に重なると、下に無駄な空間が出来易く、回収ボックスが直ぐに満杯となる。特に、長尺スクラップと上記の短尺のスクラップが混在していると、更にスクラップ容積のみ増大し、回収ボックスが一杯となりやすい。
なお、回収した鋼製などのスクラップは、溶かして使用されるため、再使用という観点からは、スクラップを長さに応じて区分して回収する必要は無い。

特開２０１２−１１１００２号公報

本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、回収ボックスへのスクラップの回収効率を向上させることを目的とする。

課題を解決するために、本発明の一態様のスクラップ回収設備は、金属ストリップの端部を切断することで発生したスクラップを回収する装置であって、上記スクラップが滑り落ちる傾斜面を有するシュートと、上方が開口し、上記シュートの下部から落下したスクラップを収容可能な回収ボックスと、上記シュートの下端部側において上記傾斜面の幅方向に沿って延在する当接面を有し、上記当接面が、上記傾斜面に沿って滑り落ちてきたスクラップと当接可能な位置に配置されたストッパーと、上記当接面への上記スクラップの当接を検出する当接検出部と、上記当接検出部が上記スクラップの当接を検出すると、予め設定した設定時間経過後に、上記ストッパーを上記スクラップと接触しない退避位置に退避させる退避処理部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、一旦ストッパーにて滑り落ちてきたスクラップの端面位置合わせをしてからスクラップを回収ボックスに落下させる。この結果、スクラップの向きが揃った状態で回収ボックスに収容されやすくなる。
特に、切り幅の小さい短尺のスクラップは、ストッパーによって、長辺側がスクラップの当接面に沿った状態、即ち、傾斜面の幅方向に長辺方向が沿うような状態で、回収ボックスに落下し易くなって、短尺のスクラップが倒立状態で回収ボックスに投入されることを大幅に減少出来る。

以上のことから、本発明によれば、回収ボックスへのスクラップの回収効率を向上させることができる。

本発明に基づく実施形態に係るスクラップ回収設備を説明する模式図である。 従来の回収状態を示す模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。 長尺のスクラップがストッパーに当接したときの挙動を説明する模式的平面図である。 短尺のスクラップがストッパーに当接したときの挙動を説明する模式的平面図である。 本発明に基づく実施形態に係る回収ボックスを上側からみた模式図である。 変型例を説明する模式図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、金属ストリップとして、冷間圧延等の加工の前に、鋼帯の長手方向端面を揃えるために、シャーによって鋼帯の端部を幅方向に沿って切断することで発生するスクラップを、回収対象とする場合を例に説明する。ちなみに、切断してスクラップが発生する鋼帯の端部は、先端部でも尾端部でも構わない。冷間圧延では、例えば先行材の尾端部と後行材の先端部を接合するために、鋼帯の端部の揃えるために切断される。

なお、本発明が対象とする金属ストリップは、鋼帯に限定されず、アルミその他の金属からなる金属帯であっても対象となる。
＜構成＞
本実施形態のスクラップ回収設備は、図１に示すように、シュート１、ストッパー２、駆動部３、当接検出部４、退避処理部５、固定ガイド６、及び回収ボックス７を備える。

シュート１は、シャー１０側から回収ボックス７側に向けて斜め下方に傾斜した傾斜面１Ａを有する。傾斜面１Ａの幅は、鋼帯Ｓの幅よりも広くなっている。
シャー１０で切断することで生成されたスクラップＳＴが、そのシュート１の傾斜面１Ａの上部に乗り、スクラップＳＴは、傾斜面１Ａに沿って回収ボックス７側に滑り落ちるようになっている。

ストッパー２は、傾斜面１Ａに沿って滑り落ちてきたスクラップＳＴと当接可能な位置に配置されていて、シュート１側を向く面が当接面２ａを構成する。当接面２ａは、シュート１の下端部側において傾斜面１Ａの幅方向に沿って延在する。例えば、ストッパー２は、平板形状の金属製とする。
本実施形態のストッパー２は、傾斜面１Ａの下端に対向して配置されている。

ストッパー２の当接面２ａは、傾斜面１Ａに対して直交若しくは略直交するように配置されていることが好ましい。また、ストッパー２の下端部は、傾斜面１Ａの下端（図１中左端位置）よりも下方に突出していることが好ましい。
ストッパー２の上部は、横方向（傾斜面１Ａの幅方向と平行な方向）に軸を向けた回転軸Ｐに固定されていて、ストッパー２はその回転軸Ｐを中心に、つまりストッパー２の上部側を中心に上下に回転変位可能となっている。例えば、ストッパー２は、傾斜面１Ａと対向する閉止位置Ｘと、その閉止位置Ｘから傾斜面１Ａから離れる方向に８０度など回転変位した退避位置Ｙとの間を上下に正逆回転可能になっていればよい。

駆動部３は、ストッパー２を回転軸Ｐ周りに閉止位置Ｘと退避位置Ｙとの間で正逆回転変位させる駆動装置である。駆動部３は、回転軸Ｐを直接回転駆動するモータなどから構成されていても良い。本実施形態では、図１のように、駆動部３がシリンダ装置を有する場合を例示している。シリンダ装置は、空圧式でも油圧式でも構わない。駆動部３を構成するシリンダ装置は、例えば、シリンダロッドの先端部をストッパー２の裏面側に接続して、ストッパー２から離れる斜め上方に軸を向けて配置され、シリンダ本体の底面を回動可能に支持されている。

このシリンダ装置によれば、シリンダロッドを伸ばした状態とすることで、ストッパー２は閉止位置Ｘに保持され、シリンダロッドを縮めることで、ストッパー２は退避位置Ｙに向けて回転変位する。閉止位置Ｘから退避位置Ｙへのストッパー２の移動はゆっくり、例えば３秒以上を掛けて行うことが、一旦停止したスクラップＳＴの初期の加速を抑えることが出来て好ましい。

ここで、本実施形態では、ストッパー２が回転駆動される場合を例示しているが、ストッパー２が上下方向や横方向などにスライドして移動することで開閉する構造であっても良い。この場合でも、スクラップＳＴの加速を抑える観点からは、シュート１に対しスクラップの移動方向に沿った方向に移動可能とすることが好ましい。
当接検出部４は、スクラップＳＴがストッパー２の当接面２ａに当接（衝突）したことを検知する。当接検出部４は、スクラップＳＴがストッパー２に衝突した際に回転軸Ｐに入力される軸力によって検出しても良いし、シャー１０で切断されてからの経過時間によって検知する構成でも良いし、カメラで撮像した画像に基づき判定しても良い。

本実施形態の当接検出部４は、スクラップＳＴがストッパー２に衝突した際に、シリンダ装置に負荷される荷重によって検知する。例えば、ロードセルを当接検出部４として設けても良いし、スクラップＳＴの衝突によるシリンダロッドの一時的な伸縮や流体圧変動に基づき当接を検知しても良い。
退避処理部５は、当接検出部４の検知に基づき、スクラップＳＴがストッパー２に衝突したと判定すると、それから予め設定した時間（例えば３秒）以上経過したか判定し、経過したと判定した場合に、駆動部３を介して、ストッパー２を退避位置Ｙに回転変位させる。

予め設定した時間とは、ストッパー２に、所定の滑走速度で当接したスクラップＳＴの姿勢が安定するのに要する時間である。この時間は、実験や理論値に基づき設置する。
固定ガイド６は、シュート１の下端部よりも斜め下方位置にオフセットした位置に配置されている。すなわち、固定ガイド６は、傾斜面１Ａの下端から、当該傾斜面１Ａの傾斜方向に沿って所定間隔Ｄを開けた位置に設置されている。但し、傾斜面１Ａを傾斜方向に延在した仮想面よりも少しだけ下方にオフセットして、確実に長尺のスクラップＳＴ２が乗り移れるようにしている。固定ガイド６の上面（滑り面６Ａとも呼ぶ）も、上記の傾斜面１Ａと同方向に傾斜している。

なお、固定ガイド６は、閉止位置Ｘのストッパー２よりも傾斜面１Ａから離れた位置にある。
傾斜面１Ａと固定ガイド６との間の隙間Ｄの距離は、短尺のスクラップＳＴ１における最大値の半分に、余裕代分を加算した距離とする。
短尺のスクラップＳＴ１と長尺のスクラップＳＴ２の区分は特に規定があるわけでは無いが、例えば、例えば、カット幅が３００ｍｍ以下を短尺とする。若しくは鋼帯Ｓの板幅の１／３以下を短尺とする。カット幅が３００ｍｍ以下とは、スクラップの短辺が３００ｍｍ以下の長方形形状の板材を指す。短辺が短いほど、倒立して落下した場合に倒立状態で回収ボックス７に回収され易くなる。

図１中、符号８は案内板であって、シュート１と固定ガイド６との間の隙間Ｄから落下したスクラップＳＴを、より確実に回収ボックス７内におけるシュート１寄りの箇所に誘導するものである。
回収ボックス７は、上面が開放した容器であって、シュート１と固定ガイド６との間の隙間Ｄから自由落下した短尺のスクラップＳＴ１及び、固定ガイド６の滑り面６Ａを滑ってから自由落下する長尺のスクラップＳＴ２の両方を回収可能な位置に配置されている。

＜動作その他＞
図１のように、シャー１０の下刃が上昇して鋼帯Ｓの端部を持ち上げ、続けて端部を切断すると、その切断された切断片が、スクラップＳＴとしてシュート１の傾斜面１Ａ上に落下する。符号１１は、鋼帯Ｓを搬送するテーブルローラを示す。
シュート１に落下したスクラップＳＴは、シュート１の傾斜面１Ａに沿って下方に滑り落ちる。滑走速度は、その傾斜面１Ａの傾斜角度や傾斜面１Ａの長さなどによって異なる。

スクラップＳＴは、傾斜面１Ａに向けて落下する際や傾斜面１Ａを滑り落ちる際に、回転して姿勢が変化しながら滑走する傾向にある。特に、カット幅が短い短尺のスクラップＳＴ１は、姿勢（向き）が自由に変化し易い。
そして、傾斜面１Ａの下端まで滑り落ちてきたスクラップＳＴを、そのまま回収ボックス７に向けて自由落下させることで回収ボックス７に回収した場合には、図２に示すように、回収ボックス７内に、短尺のスクラップＳＴ１と長尺のスクラップＳＴ２とが混在した状態で、且つ各スクラップＳＴがランダムな姿勢で積み上がる。

このとき、例えば、短尺のスクラップＳＴ１が姿勢を９０度回転変位した状態（長辺が滑走方向を向く状態）で回収ボックス７に落下すると、回収ボックス７内で上下に倒立した立設状態になる可能性がある。倒立したスクラップＳＴがあると、次に落下してくるスクラップＳＴが、その倒立したスクラップＳＴの上端に当接して下に無駄な空間が出来るなど、回収ボックス７が直ぐに満杯となるおそれがある。

これに対し、本実施形態では、シュート１を落下してきたスクラップＳＴは、一旦ストッパー２に当接して一時的に停止する。このとき、ストッパー２の当接面２ａに衝突したスクラップＳＴは、滑走の際の慣性力があるため、例えば、図３及び図４に示すように傾斜面１Ａの傾斜方向に対して斜めに傾いた状態でストッパー２に衝突すると、ストッパー２に衝突した部分はそれ以上、落下出来ないが、他の部分は、慣性で傾斜面１Ａに沿ってストッパー２の当接面２ａに向けて滑り落ちる結果、スクラップＳＴの端面位置が、ストッパー２の当接面２ａに沿って揃いやすい。即ち、閉止位置Ｘのストッパー２によって、スクラップＳＴの一方の辺が傾斜面１Ａの幅方向に向くように姿勢が調整されると共に、スクラップＳＴの滑走時の慣性力も一旦ゼロに調整される。

図３が、スクラップＳＴが長尺の場合を例示し、図４が、スクラップＳＴが短尺の場合を例示している。
長尺の場合には、鋼帯Ｓの幅を一辺とした正方形形状に近い矩形形状や、もう一方の辺が鋼帯Ｓの幅に近い長方形形状の矩形形状となっているため、仮に倒立して回収ボックス７に落下しても、それまでに落下したスクラップの隙間Ｄに突き刺さって立設した状態になりにくいが、それでもランダムに落下することで、無駄な空間が出来やすい。これに対し、本実施形態では、図３のように、斜めの姿勢でストッパー２に当接すると、その当接した位置を中心にしてスクラップＳＴの姿勢が変更され、スクラップＳＴの一辺がストッパー２に当接した状態に姿勢調整される（一点鎖線の姿勢）。即ち、ストッパー２によってスクラップＳＴの端面位置が一旦揃い易くなる。このとき、長辺側がストッパー２の当接面２ａに沿うように端面調整する傾向がある。

また短尺の場合には、カット幅が小さいほど、スクラップＳＴは、細長い短冊状の矩形形状となる。そして、長尺に比べて短尺の場合の方が自由に回転して姿勢を変化し易い。短尺の場合には、細長いため、９０度回転した倒立姿勢の状態で回収ボックス７内に落下すると、それまで落下したスクラップＳＴの隙間に突き刺さって立った状態になる可能性がある。これに対し、本実施形態では、短尺の角部をストッパー２に当接すると、図４のように、その当接した位置を中心にしてスクラップＳＴ１が回転して、安定側である長辺側がストッパー２の当接面２ａに当接するように端面位置が調整される（一点鎖線の姿勢）。ここで、完全に９０度姿勢の状態のときにストッパー２と当接する場合も想定されるが、滑走時の回転する力によって、安定する長辺側をストッパー２に当接する姿勢となりやすい。

このように、ストッパー２の一方の辺（主に長辺側）がストッパー２の当接面２ａに当接するような姿勢にスクラップＳＴの姿勢が変化するのに要すると推定される時間が経過すると、ストッパー２は退避位置Ｙに移動する。
ここで、傾斜面１Ａ下側でのスクラップＳＴの滑走速度によって、スクラップＳＴの姿勢が安定するまでの時間は異なる。

ストッパー２が、退避位置Ｙに向けて傾斜面１Ａから離れる方向に移動を始めると、ストッパー２で一時停止したスクラップＳＴは再度、落下方向への移動を開始する。
このとき、短尺のスクラップＳＴ１は、短辺を横に向けた状態で移動することから、重心位置がシュート１と固定ガイド６との隙間Ｄに位置すれば、当該隙間Ｄから自由落下することになる。

ここで、ストッパー２に当接したスクラップＳＴは、慣性力が無くなっているので、対象とする短尺のカット幅における最大値の半分（スクラップＳＴの重心から長辺までの距離）に余裕代分だけ加算した値に隙間Ｄの距離を設定しておけば、その隙間Ｄから短尺のスクラップＳＴ１は落下することとなる。
このとき、ストッパー２の移動速度をゆっくり退避方向に移動させることで、その移動に伴い移動する短尺のスクラップＳＴ１は、慣性力が小さい状態で、上記の隙間Ｄから落下して、回収ボックス７の手前側に集中して回収される事になる。このときも短尺の向きが揃った状態で回収ボックス７に回収されることになる。

一方、長尺のスクラップＳＴ２は、ストッパー２によってどちらの辺で端面位置合わせが行われても、移動方向（落下方向）に所定以上の長さを有するので、上記の隙間Ｄに移動方向先端部が落ち込むことなく固定ガイド６の誘導面に乗り移り、そのまま固定ガイド６上を滑ってから、回収ボックス７内に自由落下することになる。この場合も、少なくとも一方の辺（主として長辺側に揃いやすい）を略同方向に沿って回収ボックス７に回収されることになる。

以上のように、色んなカット幅の長さのスクラップＳＴが混在して一つの回収ボックス７に落下しても、スクラップＳＴの辺の方向が揃った状態で回収ボックス７に回収される結果、より多くのスクラップＳＴを、一つの回収ボックス７に回収可能となる。
特に本実施形態では、カット幅に応じて、２種類のスクラップＳＴに分別して、各スクラップＳＴの落下位置をわけることで、更に、不要な空隙ができることが回避されて、より多くのスクラップＳＴを一つの回収ボックス７に回収可能となる。

なお、シュート１の傾斜面１Ａに空気吹出口を設けるなどによって、傾斜面１ＡとスクラップＳＴとの間の摩擦を小さくして傾斜面１Ａを滑り落ちるスクラップＳＴの姿勢が変化しやくなるようにしても良い。
また、短尺のスクラップＳＴ１用の回収ボックス７と、長尺のスクラップＳＴ２用の回収ボックス７を別のボックスとしても良い。

上述のように、短尺と長尺の区別は特に限定は無いが例えば、カット幅が３００ｍｍ以下を短尺とした場合、例えば次のように設定する。
隙間Ｄ＝（３００／２）＋α＝１５０ｍｍ＋α
α：余裕代（例えば、１０〜２０ｍｍ）
またシュート１下端と閉止状態のストッパー２との間に間隙Ｃがあっても良い。間隙Ｃは例えば１００ｍｍ以下とする。
この場合、ストッパー２が閉止状態であっても、カット幅がＣ以下の短尺のスクラップＳＴ１が、ストッパー２が閉止状態であっても、シュート１と固定ガイド６との間の間隙Ｃから落下するが、この場合であっても、長辺方向をストッパー２の面に沿った方向に向いてから落下しやすくなる。間隙Ｃは、スクラップの最小カット幅以下が好ましい。

＜変型例＞
ここで、上記実施形態では、固定ガイド６を有する場合を例示しているがこれに限定されない。この場合には、短尺のスクラップＳＴ１と長尺のスクラップＳＴ２が混在して回収ボックス７に回収されることになるが、スクラップＳＴの辺が同方向に揃った状態で回収されやすくなるので、従来よりも、多くの容量を一つの回収ボックス７に回収可能となる。

また、固定ガイド６を設ける代わりに、図６に示すように、上記隙間Ｄを閉じる事が可能なゲート２０を設けても良い。そして、スクラップＳＴが短尺と判定した場合だけ、そのゲート２０を開けるように処理するようにしても良い。短尺か長尺かは、シャー１０による切断時に判定出来る。また、ストッパー２へのスクラップＳＴの衝突力の大きさから判定しても良い。

１Ａ 傾斜面
２ ストッパー
２ａ 当接面
３ 駆動部
４ 当接検出部
５ 退避処理部
６ 固定ガイド
６Ａ 滑り面
７ 回収ボックス
１０ シャー
２０ ゲート
Ｃ 間隙
Ｄ 隙間
Ｐ 回転軸
Ｓ 鋼帯
ＳＴ スクラップ
ＳＴ１ 短尺のスクラップ
ＳＴ２ 長尺のスクラップ
Ｘ 閉止位置
Ｙ 退避位置

Claims (4)

1. 金属ストリップの端部を切断することで発生したスクラップを回収する装置であって、
   上記スクラップが滑り落ちる傾斜面を有するシュートと、
   上方が開口し、上記シュートの下部から落下したスクラップを収容可能な回収ボックスと、
   上記シュートの下端部側において上記傾斜面の幅方向に沿って延在する当接面を有し、上記当接面が、上記傾斜面に沿って滑り落ちてきたスクラップと当接可能な位置に配置されたストッパーと、
   上記当接面への上記スクラップの当接を検出する当接検出部と、
   上記当接検出部が上記スクラップの当接を検出すると、予め設定した設定時間経過後に、上記ストッパーを上記スクラップと接触しない退避位置に退避させる退避処理部と、
   を備えることを特徴とするスクラップ回収設備。
2. 上記ストッパーの当接面は、上記シュートの下端と上記傾斜面の傾斜方向で対向し、上記当接面の下端は、上記傾斜面よりも下方に位置し、更に、上記ストッパーは、上部位置を中心に上下に回転変位可能に支持され、
   上記退避処理部は、上記スクラップと当接可能な位置にある上記ストッパーを、上記シュートの下端部から離れる方向に回転変位させることで上記退避位置に向けて移動させることを特徴とする請求項１に記載したスクラップ回収設備。
3. 上記傾斜面の傾斜方向の下端に対し、上記傾斜方向に沿った方向に所定間隔を開けて配置された固定ガイドを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したスクラップ回収設備。
4. 金属ストリップの端部を切断することで発生したスクラップの回収方法であって、
   上記スクラップを滑り落ちる傾斜面を有するシュートと、上記シュートの下部から落下したスクラップを収容する回収ボックスと、を有し、
   上記傾斜面に沿って移動してきたスクラップをシュートの下端部にてストッパーで一時的に止めて当該スクラップの姿勢を揃えた後に、当該スクラップを回収ボックスに向けて落下させることを特徴とするスクラップ回収方法。

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