JP6711226B2 - 長尺レールの湾曲搬送機構 - Google Patents

Description

本発明は、平面視して湾曲する湾曲搬送路に沿って長尺レールを搬送する長尺レールの湾曲搬送機構に関する。

レールは工場で製造された後、出荷までの間、レール置場で保管されることが多い。レール置場で保管するため、工場で製造されたレールは適宜所定の長さに切断され、順次、製造ラインから搬送される。

レールは長い製品であるため、製造工場内やその近くにレール置場を設けることが難しい場合がある。特に、５０ｍを超えるレールの場合、長いレールを保管できる場所の確保が難しいため、製造工場から離れた場所にレール置場を設けることがある。

製造工場から離れたレール置場にレールを搬送する場合、平面視して湾曲する湾曲搬送路に沿ってレールを搬送させる必要が生じることがある。２５ｍ〜５０ｍ程度の長さのレールを搬送する場合は、キャリアパレット等の荷台にレールを載せて搬送するのが一般的であるが、７０ｍ以上の長さを有する長尺レールの場合、その長さに対応するキャリアパレット等の準備が困難となる。

そこで、湾曲搬送路に沿ってレールを搬送する方法として、レールを搬送する搬送ローラーをスキューさせる（搬送方向に合わせて、隣接する搬送ローラーの材軸を徐々に傾けていく）方法が一般的に用いられる。しかし、この方法で長尺レールを安全に搬送しようとすると、搬送ローラーの長さを極端に長くしなければならなくなったりするため搬送設備設計が困難となる。

特許文献１では、搬送する長尺レールの先部を把持するクランプ機構を有し、対となるレール上を走行する台車を備える長尺レールの搬送装置が開示されている。しかし、この方式では、長尺レールを搬送するたびに、長尺レールの先部を把持する台車が必要となるため、台車の数を確保する設備が煩雑となるおそれがある。また、搬送能力が台車数に律速されるため、搬送能力が小さいという難点がある。

一方、特許文献１の段落［０００５］には、長尺レールを水平ロール（搬送ローラー）の上に載せて両側を竪ロールの間に挟んで搬送する方法が記載されている。この方法によれば、搬送能力が台車数に律速されないため、搬送能力の向上が可能となる。

特開２０１３−２１７０１９号公報

特許文献１の段落［０００５］に記載されている搬送方法を用いて安定したレール搬送を行うためには、竪ロールの配置を密にする必要がある。また、搬送されるレールの先端部が竪ロールに接触してレールの先端部に疵がはいったり、変形したりするおそれがある。特に、レールが７０ｍ以上の長尺になると、密に配置された竪ロールからレールが受ける反力が大きくなるため、搬送時にレールに捩れが生じ、この捩れによってレール底部に疵がはいる（偏当たりによって、レール底部と搬送ローラーとが局所的な接触となる）ことを、本発明者らは発見した。そして、レールが長尺になればなるほど、レールの自重が増大するため、レール先端部と竪ロールとの衝突負荷及び捩れが大きくなることが判明した。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、長尺レールに捩れや疵を発生させることなく、湾曲搬送路に沿って長尺レールを搬送することが可能な長尺レールの湾曲搬送機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、平面視して湾曲する湾曲搬送路に沿って長尺レールを搬送する搬送機構であって、
前記湾曲搬送路上に設置され、長尺レールを搬送する搬送ローラーと、
前記湾曲搬送路の凸側かつ搬送される長尺レールの先端部と接触しない位置に待機し、長尺レールの先端部が通過すると、待機位置から前進して長尺レールの腹部を押して該長尺レールを前記湾曲搬送路に誘導し、長尺レールの尾端部が通過すると、前記待機位置に後退するプッシャーロールと、
搬送される長尺レールを挟んで前記プッシャーロールと反対側の領域に設置され、前記湾曲搬送路に沿って搬送される長尺レールの腹部に当接する押えロールと、
前記プッシャーロールの進退を制御する制御部とを備えることを特徴としている。

本発明では、湾曲搬送路の凸側かつ搬送される長尺レールの先端部と接触しない位置に待機しているプッシャーロールの前方を、湾曲搬送路から外れた長尺レールの先端部が通過すると、プッシャーロールが前進し、長尺レールの腹部を押して該長尺レールを湾曲搬送路に誘導する。そして、長尺レールの尾端部がプッシャーロールを通過すると、プッシャーロールは待機位置まで後退する。

また、第１の発明に係る長尺レールの湾曲搬送機構では、
長尺レールの先端部及び尾端部の通過を検知するセンサーを備え、
前記制御部は、
長尺レールの先端部の通過が前記センサーによって検知されると、予め設定したタイミングＡで前記プッシャーロールを前進させ、
長尺レールの尾端部の通過が前記センサーによって検知されると、予め設定したタイミングＢで前記プッシャーロールを後退させるようにしてもよい。

また、第１の発明に係る長尺レールの湾曲搬送機構では、
前記制御部は、
長尺レールを搬送する搬送路の始点から前記プッシャーロールが長尺レールに当接する当接点までの距離及び長尺レールの搬送速度に基づいて、前記搬送路に長尺レールが進入した時点から前記プッシャーロールが該長尺レールに当接するまでの時間Ａを計算し、前記時間Ａに基づいて前記プッシャーロールを前進させ、
前記搬送路の始点から前記当接点までの距離、長尺レールの長さ、及び長尺レールの搬送速度に基づいて、前記搬送路に長尺レールが進入した時点から該長尺レールの尾端部が前記当接点を通過するまでの時間Ｂを計算し、前記時間Ｂに基づいて前記プッシャーロールを後退させるようにしてもよい。

また、第２の発明に係る長尺レール搬送装置は、第１の発明に係る長尺レールの湾曲搬送機構を備え、前記プッシャーロールと該プッシャーロールに対応する前記押えロールが、平面視して湾曲する湾曲搬送路に沿って複数組配置されていることを特徴としている。

また、第３の発明に係る長尺レール搬送装置は、第１の発明に係る長尺レールの湾曲搬送機構を備え、前記プッシャーロールと該プッシャーロールに対応する前記押えロール及び前記センサーが、平面視して湾曲する湾曲搬送路に沿って複数組配置されていることを特徴としている。

本発明では、湾曲搬送路の凸側かつ搬送される長尺レールの先端部と接触しない位置に待機しているプッシャーロールが前進し、湾曲搬送路から外れた長尺レールの腹部を押して該長尺レールを湾曲搬送路に誘導するので、長尺レールが竪ロールと衝突して長尺レールに捩れや疵が発生するということがない。
また、プッシャーロールが進退するだけで長尺レールを湾曲搬送できるので、長尺レールの連続搬送に適している。加えて、設備構成がシンプルであるため、設備投資を安価に抑えることができる。

本発明の一実施の形態に係る長尺レールの湾曲搬送機構が湾曲搬送路に沿って複数配置されている長尺レール搬送装置の模式図である。 プッシャーロールの模式図である。 湾曲搬送路に沿って長尺レールを搬送する従来の搬送機構の模式図である。

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いて説明し、本発明の理解に供する。

本発明の一実施の形態に係る長尺レールの湾曲搬送機構を複数備える長尺レール搬送装置１０の模式図を図１に示す。
長尺レール搬送装置１０は、平面視して湾曲する湾曲搬送路と直線搬送路から構成され、湾曲搬送路には長尺レールの湾曲搬送機構が設けられている。なお、本明細書では、湾曲搬送路と直線搬送路を総称して「搬送路」と呼ぶ。

長尺レールの湾曲搬送機構（以下では、単に「湾曲搬送機構」と呼ぶことがある。）は、搬送路上に設置され長尺レールＳを搬送する搬送ローラー１１と、長尺レールＳの腹部を押して長尺レールＳを湾曲搬送路に誘導するプッシャーロール１２と、搬送される長尺レールＳを挟んでプッシャーロール１２と反対側の領域に設置される押えロール１３と、長尺レールＳの先端部及び尾端部の通過を検知するセンサー１４と、プッシャーロール１２の進退を制御する制御部１５とを備えている。

プッシャーロール１２と当該プッシャーロール１２に対応する押えロール１３及びセンサー１４は、長尺レール搬送装置１０の湾曲搬送路に沿って複数組配置されている。本実施の形態では、プッシャーロール１２Ａ、押えロール１３Ａ、センサー１４Ａ、制御部１５ＡがグループＡを、プッシャーロール１２Ｂ、押えロール１３Ｂ、センサー１４Ｂ、制御部１５ＢがグループＢを、プッシャーロール１２Ｃ、押えロール１３Ｃ、センサー１４Ｃ、制御部１５ＣがグループＣをそれぞれ構成する。

搬送ロール１１は、搬送路に沿って、通常１ｍ〜５ｍ置きに設置される。湾曲搬送路では、湾曲搬送路に沿って適宜スキューさせながら搬送ロール１１が設置される。
搬送ローラー１１の直径は１５０ｍｍ〜４００ｍｍ程度、長さは通常２００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度であり、ＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼鋼管）により形成されている。
搬送時には、長尺レールＳの底部が搬送ローラー１１と接触する。

プッシャーロール１２は、湾曲搬送路の凸側かつ搬送される長尺レールＳの先端部と接触しない位置に待機している。即ち、プッシャーロール１２を設置した位置に長尺レールＳの先端部が進入する前の段階では、長尺レールＳが湾曲せず直進した場合のルートよりも外側に位置にプッシャーロール１２が待機している。これにより、長尺レールＳの先端部がプッシャーロール１２に衝突する事態が回避される。
図２に示すように、プッシャーロール１２はシリンダー１７を備え、基本的に水平一方向に進退可能とされている。長尺レールＳの先端部がプッシャーロール１２を通過すると、プッシャーロール１２は待機位置から前進して長尺レールＳの腹部を押して長尺レールＳを湾曲搬送路に誘導し、その状態を維持する。そして、長尺レールＳの尾端部がプッシャーロール１２を通過すると、プッシャーロール１２は待機位置に後退する。

プッシャーロール１２の形状は略ディスク状とされ、回転自在とされている。プッシャーロール１２の材質としては樹脂製ロール等が好適である。樹脂製ロールとしては、機械構造部品用に用いられるエンジニアリング・プラスチック製のロールが好適である。
プッシャーロール１２が長尺レールＳの腹部を押す際、長尺レールＳの腹部のうち、やや下寄りのレール重心よりも下部を押すようにすると、長尺レールＳの捩れや疵を防止し、転倒しにくい、より安定したレール搬送が可能となる。

押えロール１３は、非可動の竪ロールでよく、湾曲搬送路に沿って搬送される長尺レールの腹部に当接する。押えロール１３は、プッシャーロール１２に押されることにより湾曲した長尺レールＳが直線状に戻るのを防止し、湾曲搬送路上に保持する。具体的には、プッシャーロール１２よりも搬送方向前方の湾曲搬送路上に設置される。湾曲搬送路の曲率半径にもよるが、概ねプッシャーロール１２よりも１ｍ〜５ｍ離間した位置に設置される。
なお、押えロール１３の形状は略ディスク状とされ、回転自在とされている。押えロール１３の材質としては樹脂製ロール等が好適である。

センサー１４は非接触式センサーであり、例えば赤外線センサーなどを用いることができる。
センサー１４の設置位置としては、プッシャーロール１２よりも長尺レールＳの進行方向前方とすることが好ましい。これにより、センサー１４が、長尺レールＳの先端部又は尾端部の通過を検知した時点で、予め設定したタイミングにプッシャーロール１２を前進又は後退させることができる。

制御部１５は、プッシャーロール１２が前進又は後退するタイミングを制御する。制御部１５には、プッシャーロール１２を進退させるシリンダー１７と、センサー１４が接続されている。制御部１５による制御方法としては、センサー１４の検知信号を利用する第１の制御方法と、センサー１４の検知信号を利用しない第２の制御方法が可能である。

第１の制御方法では、制御部１５は、長尺レールＳの先端部の通過がセンサー１４によって検知されると、予め設定したタイミングＡでプッシャーロール１２を前進させ、長尺レールＳの尾端部の通過がセンサー１４によって検知されると、予め設定したタイミングＢでプッシャーロール１２を後退させる。本実施の形態では、制御部１５Ａはセンサー１４Ａの信号に基づいてプッシャーロール１２Ａを制御し、制御部１５Ｂはセンサー１４Ｂの信号に基づいてプッシャーロール１２Ｂを制御し、制御部１５Ｃはセンサー１４Ｃの信号に基づいてプッシャーロール１２Ｃを制御する。

なお、タイミングＡは、長尺レールＳの先端部の通過をセンサー１４が検知した後、長尺レールＳが直進し過ぎず、かつ、長尺レールＳの先端部を避けて長尺レールＳの腹部にプッシャーロール１２が当接するタイミングである。また、タイミングＢは、長尺レールＳの尾端部の通過をセンサー１４が検知した後、長尺レールＳの尾端部がプッシャーロール１２の位置を通過するタイミングである。

第２の制御方法では、制御部１５は、長尺レールＳを搬送する長尺レール搬送装置１０（搬送路）の始点からプッシャーロール１２が長尺レールＳに当接する当接点までの距離及び長尺レールＳの搬送速度に基づいて、長尺レール搬送装置１０に長尺レールＳが進入した時点からプッシャーロール１２が長尺レールＳに当接するまでの時間Ａを計算し、時間Ａに基づいてプッシャーロール１２を前進させる。
また、制御部１５は、長尺レール搬送装置１０の始点から前記当接点までの距離、長尺レールＳの長さ、及び長尺レールＳの搬送速度に基づいて、長尺レール搬送装置１０に長尺レールＳが進入した時点から長尺レールＳの尾端部が前記当接点を通過するまでの時間Ｂを計算し、時間Ｂに基づいてプッシャーロール１２を後退させる。

なお、各制御部１５（本実施の形態では制御部１５Ａ〜Ｃ）は中央制御部１８に接続されている。中央制御部１８は、長尺レール搬送装置１０全体の動作、並びに搬送状況の管理及び確認を行う。具体的には、グループＡ〜Ｃ間の相互連動や、緊急時における中央制御による運転等を行う。

なお、長尺レール搬送装置１０の直線搬送路については、搬送ローラー１１と共に、直線搬送路を挟んで対峙する一対の竪ロール（図示省略）が所定の間隔をおいて設置されている。長尺レールＳは、この並設された一対の竪ロール間を通過する。この一対の竪ロールは、長尺レールＳが搬送ローラー１１上を移動する際の蛇行や転倒を防止する。竪ロールの材質としては樹脂製ロール等が好適である。
一対の竪ロールは、レール搬送時に長尺レールＳが竪ロールに接触しないように配置してもよいが、わずかに接触しやすい狭幅として、レール搬送時の転倒等をより抑制するようにしてもよい。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態に係る長尺レールの湾曲搬送機構はセンサーを備えているが、第２の制御方法のみ実施する場合はセンサーは不要である。

本発明の効果について検証するために実施した検証試験について説明する。
長尺レール搬送装置は、１００ｍの直線搬送路２本と、前記直線搬送路間に設けられた湾曲搬送路１００ｍとから構成されている。湾曲搬送路の曲率半径は１２０ｍ、搬送路の全長は約３００ｍである。搬送路上には、搬送ローラー（直径３００ｍｍ、長さ８００ｍｍ）が２ｍ間隔で設置されている。なお、湾曲搬送路では、搬送ローラーがスキューされている。

実施例では、湾曲搬送機構が湾曲搬送路に沿って４ｍ間隔で設置されている。プッシャーロールと押えロールの間隔は２ｍ、プッシャーロールとセンサーの間隔は０．５ｍとされている。また、直線搬送路には、直線搬送路を挟んで対峙する一対の竪ロール（直径２００ｍｍ、高さ１００ｍｍ）が４ｍ間隔で設置されている。

一方、従来例は、図３に示すように、特許文献１の段落［０００５］に記載されている構成に準じて竪ロール１６の間隔等を設定した。具体的には、搬送路を挟んで対峙する一対の竪ロール１６（直径２００ｍｍ、高さ１００ｍｍ）の間隔は１ｍとした。

搬送するレールのサイズは、ＪＩＳ Ｅ１１０１：２００１「ＪＩＳ５０Ｎ」とＡＲＥＭＡ ＣＨＡＰＴＥＲ ４ ＲＡＩＬ「１４１ＲＥ」の２種類とした。ＪＩＳ５０Ｎは国内用で単位重量が５０ｋｇ、１４１ＲＥはアメリカ規格で、単位重量は１４１ポンドである。搬送するレールの長さは７５ｍもしくは２５ｍとした。
最大搬送速度は３．８ｍ／ｓである。

試験結果を表１に示す。ただし、実施例及び従来例１ではレール長が７５ｍのレールを搬送し、従来例２ではレール長が２５ｍのレールを搬送した。
また、表中の「追突疵」は、レールの先端が凹んだ疵（搬送時にロール等に衝突して生じた疵と推定される。）であり、「スリ疵」は、レールの側面等がこすれたような疵である。

評価に当たっては、目視にてレールの追突疵やスリ疵の有無を調査し、疵の位置や形状から以下のように評価した。
追突疵については、疵がない場合を〇、疵がある場合を×、疵が深い場合を××とした。また、スリ疵については、疵がない場合を〇、疵がある場合を×、疵があるが合格レベルである場合を△とした。

同表より以下のことがわかる。
・７５ｍ長のレールを搬送した実施例では、追突疵もスリ疵も発生しなかった。
・７５ｍ長のレールを搬送した従来例１では、追突疵とスリ疵が発生し、追突疵は深い疵であった。
・２５ｍ長のレールを搬送した従来例２では、スリ疵については合格レベルであったが、追突疵が発生した。

１０：長尺レール搬送装置、１１：搬送ローラー、１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ：プッシャーロール、１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ：押えロール、１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ：センサー、１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ：制御部、１６：竪ロール、１７：シリンダー、１８：中央制御部、Ｓ：長尺レール

Claims (5)

1. 平面視して湾曲する湾曲搬送路に沿って長尺レールを搬送する搬送機構であって、
   前記湾曲搬送路上に設置され、長尺レールを搬送する搬送ローラーと、
   前記湾曲搬送路の凸側かつ搬送される長尺レールの先端部と接触しない位置に待機し、長尺レールの先端部が通過すると、待機位置から前進して長尺レールの腹部を押して該長尺レールを前記湾曲搬送路に誘導し、長尺レールの尾端部が通過すると、前記待機位置に後退するプッシャーロールと、
   搬送される長尺レールを挟んで前記プッシャーロールと反対側の領域に設置され、前記湾曲搬送路に沿って搬送される長尺レールの腹部に当接する押えロールと、
   前記プッシャーロールの進退を制御する制御部とを備えることを特徴とする長尺レールの湾曲搬送機構。
2. 請求項１記載の長尺レールの湾曲搬送機構において、
   長尺レールの先端部及び尾端部の通過を検知するセンサーを備え、
   前記制御部は、
   長尺レールの先端部の通過が前記センサーによって検知されると、予め設定したタイミングＡで前記プッシャーロールを前進させ、
   長尺レールの尾端部の通過が前記センサーによって検知されると、予め設定したタイミングＢで前記プッシャーロールを後退させることを特徴とする長尺レールの湾曲搬送機構。
3. 請求項１記載の長尺レールの湾曲搬送機構において、
   前記制御部は、
   長尺レールを搬送する搬送路の始点から前記プッシャーロールが長尺レールに当接する当接点までの距離及び長尺レールの搬送速度に基づいて、前記搬送路に長尺レールが進入した時点から前記プッシャーロールが該長尺レールに当接するまでの時間Ａを計算し、前記時間Ａに基づいて前記プッシャーロールを前進させ、
   前記搬送路の始点から前記当接点までの距離、長尺レールの長さ、及び長尺レールの搬送速度に基づいて、前記搬送路に長尺レールが進入した時点から該長尺レールの尾端部が前記当接点を通過するまでの時間Ｂを計算し、前記時間Ｂに基づいて前記プッシャーロールを後退させることを特徴とする長尺レールの湾曲搬送機構。
4. 請求項１又は３記載の長尺レールの湾曲搬送機構を備え、前記プッシャーロールと該プッシャーロールに対応する前記押えロールが、平面視して湾曲する湾曲搬送路に沿って複数組配置されていることを特徴とする長尺レール搬送装置。
5. 請求項２記載の長尺レールの湾曲搬送機構を備え、前記プッシャーロールと該プッシャーロールに対応する前記押えロール及び前記センサーが、平面視して湾曲する湾曲搬送路に沿って複数組配置されていることを特徴とする長尺レール搬送装置。

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