(57)【要約】【課題】プレート収納金枠に対してプレートを確実に着脱できるプレート保持装置、プレート取外装置及びプレート取付装置を提供する。【解決手段】スライディングノズル装置用のプレートを保持するための複数の保持部４と、複数の保持部４間の間隔を拡縮する拡縮手段と、複数の保持部４でプレートを保持したときに当該プレートの中央部を押す押付部９と、保持部４及び／又は押付部９がプレートより受ける力を検出する力センサ１０とを有するプレート保持装置１０１をロボットアーム１５の先端に取り付ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライディングノズル装置用のプレートを保持するための複数の保持部と、前記複数の保持部間の間隔を拡縮する拡縮手段と、前記複数の保持部でプレートを保持したときに当該プレートの中央部を押す押付部と、前記保持部及び／又は前記押付部がプレートより受ける力を検出する力センサとを有する、プレート保持装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプレート保持装置をロボットアームの先端に取り付けてなり、スライディングノズル装置のプレート収納金枠からプレートを取り外すプレート取外装置であって、
プレート保持装置及びロボットアームの動作を制御する制御部を有し、
前記制御部は、ロボットアームの動作制御により、プレート保持装置をプレート収納金枠に取り付けられているプレートに向けて移動し、前記力センサが検出する力が所定の閾値になったらプレート保持装置の移動を停止するとともに、拡縮手段の動作制御により前記複数の保持部間の間隔を縮小してプレートを保持し、当該保持したプレートをロボットアームの動作制御によりプレート収納金枠から取り外す、プレート取外装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプレート保持装置をロボットアームの先端に取り付けてなり、スライディングノズル装置のプレート収納金枠にプレートを取り付けるプレート取付装置であって、
プレート保持装置及びロボットアームの動作を制御する制御部を有し、
前記制御部は、ロボットアームの動作制御により、プレート保持装置に保持されているプレートをプレート収納金枠に向けて移動し、前記力センサが検出する力が所定の閾値になったらプレート保持装置の移動を停止するとともに、拡縮手段の動作制御により前記複数の保持部間の間隔を拡大してプレートを開放し、当該プレートをプレート収納金枠に取り付ける、プレート取付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライディングノズル装置用のプレートを保持するプレート保持装置、並びにそのプレート保持装置を備えるプレート取外装置及びプレート取付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼の連続鋳造で使用されるスライディングノズル装置には、２枚又は３枚の耐火物製のプレートが使用され、それぞれのプレートはそれぞれのプレート収納金枠に取り付けられている。このプレートは損耗して寿命となると、スライディングノズル装置を開いて、それぞれのプレート収納金枠から古いプレートを取り出して、新しいプレートに交換しなければならない。この交換作業は、高温下で行わなければならず、またプレートの重量は重いものでは３０ｋｇ近くになるため、作業者の負担が大きい。
【０００３】
そこで、プレート交換作業の軽労化のために本発明者らは、バランサーやロボットアームに取り付けてプレートを保持することができるプレート保持装置を特許文献１に開示した。
【０００４】
このプレート保持装置１は、図４に示すように、拡縮手段としての平行ハンド３及びこの平行ハンド３の平行爪３１に取り付けられた一対（２個）の保持部４、並びに平行ハンドの前部に設けられた押付部５を有している。なお、保持部４の両側の先端部にはそれぞれ係合溝４１を有している。
【０００５】
このプレート保持装置で保持されるプレート２は、図５及び図６に示すように、背面に金属製の背面板２０３を有し、側面が金属帯２０５で覆われており、背面板２０３から長手方向に延長して板状の固定部２０９がそれぞれ設けられている。また、プレートの被保持部として、プレートの背面板２０３から延びる板状の係合突起２１０を片側に２個、合計４個有している。
【０００６】
一対の保持部４は、平行ハンド３の動作によりプレート２の長手方向（摺動方向）に近接及び離隔するが、プレート２を保持した際には図６及び図７に示すように、係合突起２１０と係合溝４１の内壁面である当接可能部との間に隙間を確保するようにしている。具体的には、係合溝４１の長手方向当接可能部４２と係合突起２１０との隙間（プレートの長手方向の隙間）、係合溝４１の幅方向当接可能部４３と係合突起２１０との隙間（プレートの幅方向の隙間）、及び係合溝４１の厚み方向当接可能部４４，４５と係合突起２１０との隙間（プレートの厚み方向の隙間）を設けており、それぞれ片側５ｍｍの隙間が設定されている。
【０００７】
また、このプレート２は図８に示すような状態で、スライディングノズル装置のプレート収納金枠６へ取り付けられている。プレート保持装置を使用してプレートを取り外す際には、プレート保持装置の保持部４をプレート２とプレート収納金枠６との隙間に挿入して行う。
【０００８】
一方、製鉄所においてスライディングノズル装置は溶鋼鍋の底に取り付けられているため、使用後のプレートを取り外す際には溶鋼鍋を横に倒した状態で溶鋼鍋の底側からスライディングノズル装置に取り付けられたプレートを取り外さなければならない。このとき、溶鋼鍋はクレーンの操作によって横に倒されるが、クレーンは人によって操作されているため、溶鋼鍋を倒した位置が毎回変わることになる。
【０００９】
したがって、プレートの取外しをロボットアームの位置制御により行うためには、スライディングノズル装置の位置を毎回正確に測定しなければならない。近年、ロボットアームを使用する際の対象物の位置測定は、一般的にカメラによって対象物を撮影し画像処理することで位置座標を補正する方法が使用されている。ところが、スラディングノズル装置に関しては、この画像処理おいて、上下左右方向の測定精度は実用レベルであるものの、前後方向（距離）の測定精度が悪くなる問題のあることがわかった。
【００１０】
これは、高温で使用された直後のスライディングノズル装置の温度が低下している最中に撮影するため、熱膨張によってスライディングノズル装置の撮影基準部の大きさが撮影毎に変わるため、前後方向（距離）の位置座標に誤差が生じやすくなるためである。さらに、使用中に撮影基準部に凹凸や、傷、あるいは異物の付着などが発生し、これらも画像処理による誤差が発生する要因となる。
【００１１】
スライディングノズル装置とロボットアームとの間の距離に測定誤差が生じると、ロボットアームに取り付けたプレート保持装置を画像処理で得られた位置に移動させて、プレート保持装置でプレートを保持しようとする際に、保持部の係合溝４１とプレートの係合突起２１０との位置がずれて係合できなくなる問題が生じる。
【００１２】
このように、スラディングノズル装置は、１５００℃以上の溶鋼の輻射熱を受け、しかも高温の溶鋼が通過するプレートを保持し、さらに溶鋼のスプラッシュや粉塵に晒されるという非常に過酷な条件で使用されるため、従来の位置測定方法では距離の測定精度が悪くなる問題があることがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開２０１８／０７４４２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、プレート収納金枠に対してプレートを確実に着脱できるプレート保持装置、プレート取外装置及びプレート取付装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、プレート保持装置の保持部でプレートを保持したときに当該プレートの中央部を押す押付部及び／又は前記保持部がプレートより受ける力を検出する力センサを設け、この力センサで検出する力が所定の閾値になったときにプレート保持装置の保持部を作動（拡縮）することで、プレート収納金枠に対してプレートを確実に着脱できることを知見した。
【００１６】
すなわち、本発明によれば、以下のプレート保持装置、プレート取外装置及びプレート取付装置が提供される。
１．
スライディングノズル装置用のプレートを保持するための複数の保持部と、前記複数の保持部間の間隔を拡縮する拡縮手段と、前記複数の保持部でプレートを保持したときに当該プレートの中央部を押す押付部と、前記保持部及び／又は前記押付部がプレートより受ける力を検出する力センサとを有する、プレート保持装置。
２．
前記１に記載のプレート保持装置をロボットアームの先端に取り付けてなり、スライディングノズル装置のプレート収納金枠からプレートを取り外すプレート取外装置であって、
プレート保持装置及びロボットアームの動作を制御する制御部を有し、
前記制御部は、ロボットアームの動作制御により、プレート保持装置をプレート収納金枠に取り付けられているプレートに向けて移動し、前記力センサが検出する力が所定の閾値になったらプレート保持装置の移動を停止するとともに、拡縮手段の動作制御により前記複数の保持部間の間隔を縮小してプレートを保持し、当該保持したプレートをロボットアームの動作制御によりプレート収納金枠から取り外す、プレート取外装置。
３．
前記１に記載のプレート保持装置をロボットアームの先端に取り付けてなり、スライディングノズル装置のプレート収納金枠にプレートを取り付けるプレート取付装置であって、
プレート保持装置及びロボットアームの動作を制御する制御部を有し、
前記制御部は、ロボットアームの動作制御により、プレート保持装置に保持されているプレートをプレート収納金枠に向けて移動し、前記力センサが検出する力が所定の閾値になったらプレート保持装置の移動を停止するとともに、拡縮手段の動作制御により前記複数の保持部間の間隔を拡大してプレートを開放し、当該プレートをプレート収納金枠に取り付ける、プレート取付装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プレート収納金枠に対してプレートを確実に着脱できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態であるプレート保持装置がプレートを保持した状態の側面図（保持部のみ断面図）。
【図２】図１のプレート保持装置を備える、本発明のプレート取外装置の使用状態を示す説明図。
【図３】本発明の第２実施形態であるプレート保持装置がプレートを保持した状態の側面図（保持部のみ断面図）。
【図４】特許文献１に開示されているプレート保持装置の斜視図。
【図５】図４のプレート保持装置でプレートを保持した状態の斜視図。
【図６】図４のプレート保持装置における保持部とプレートの被保持部との間の隙間の説明図。
【図７】図４のプレート保持装置における保持部の部分拡大断面図。
【図８】プレートをプレート収納金枠へ取り付けた状態の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態であるプレート保持装置１０１を示している。なお、図１は、プレート保持装置１０１がプレート２を保持した状態の側面図（保持部４部分のみ断面図）である。
【００２０】
図１に示すプレート保持装置１０１は、図４及び図５に示した特許文献１のプレート保持装置１において、押付部５をコイルバネのない押付部９とし、拡縮手段としての平行ハンド３の押付部９とは反対側に力センサ１０を設けたものである。
【００２１】
図１に示すように、押付部９は保持板９１を備え、この保持板９１はボルト９３によって平行ハンド３の本体部３２に取り付けられている。保持板９１には押付板９２が固定され、保持板９１と押付板９２は一体化している。この押付板９２の位置は、押付板９２がプレート２の中央部を押すときに、平行ハンド３の平行爪３１に取り付けられた一対（２個）の保持部４の係合溝４１とプレート２の係合突起２１０とが係合可能な位置に設定されている。すなわち、押付部９（押付板９２）は、一対の保持部４でプレート２を保持したときに当該プレート２の中央部を押す位置に設けられている。言い換えれば、プレート２が押付部９（押付板９２）に当接する位置で、一対の保持部４間の間隔を縮小することでプレート２を保持することができる。
【００２２】
なお、拡縮手段は平行ハンド３には限定されず、例えば平行チャックを使用することもでき、さらに油圧シリンダーやエアシリンダーなどでも製作することが可能である。また、拡縮手段は、必ずしも一対の保持部４を平行のままで拡縮する構成には限定されず、例えば、一対の保持部の基端部（交点）を中心とする回動動作によって一対の保持部の先端部間の間隔を拡縮する構成とすることもできる。
【００２３】
力センサ１０は、平行ハンド３の本体部３２の押付部９とは反対側のフランジ部１０２にボルトで取り付けられている。すなわち、力センサ１０は、保持部４及び／又は押付部９がプレート２より受ける力を検出する力センサである。なお、このように力を検出する力センサは、力覚センサとも称されておりロボットアーム等に一般的に使用されているものを使用することができる。なお、本実施例では力センサ１０として６軸力センサを使用している。
【００２４】
図２に、プレート保持装置１０１を備えるプレート取外装置を示している。
図２において、鋳造が終わった直後の取鍋１１が床１２に設置された取鍋受部１３の上で横に倒されている。この取鍋の底１１１にはスライディングノズル装置１４が取り付けられている。一方、ロボットアーム１５の基端は床１２に設置されたロボットアーム用の架台（図示省略）に固定されており、このロボットアーム１５の先端にはプレート保持装置１０１の力センサ１０のフランジ部がボルトで取り付けられている。このとき、力センサ１０とロボットアーム１５の先端部とは中心軸が一致するように直列に配置される。なお、このロボットアーム１５は６軸の垂直多関節ロボットアームであり、その先端に取り付けられたプレート保持装置１０１の姿勢や位置を自在に動かすことが可能である。
【００２５】
ロボットアーム１５の先端部分にはカメラ１６ａとレーザー照射機１６ｂを有する立体センサ１６が取り付けられている。カメラ１６ａで撮影された画像は画像処理装置に入力されて、画像処理法によって３次元位置座標が補正される。この座標情報を制御部１７に入力することで、ロボットアーム１５は、プレート保持装置１０１をプレート２が保持できる位置まで移動することができる。一方、力センサ１０の情報は、常に制御部１７に入力されている。そして制御部１７は力センサ１０の情報等に基づいて、プレート保持装置１０１の動作を制御する。
【００２６】
次にプレート収納金枠からプレートを取り出す方法について説明する。
まず、スライディングノズル装置１４を開いて、プレート収納金枠６の上端部と下端部との２か所設けた撮影基準部（マーカー）に向けてレーザー照射機１６ｂからレーザーを照射してカメラ１６ａで撮影し画像処理することでプレート収納金枠６の基準位置とのズレを計算してプレート収納金枠６の３次元位置座標を補正する。このプレート収納金枠６の補正位置を制御部１７にインプットすることで、ロボットアーム１５が動作して、ロボットアーム１５に取り付けられたプレート保持装置１０１が補正位置まで移動される。なお、このとき、プレート保持装置の保持部４はプレート２及びプレート収納金枠６に接触しないように離隔した状態となっている。また、本実施形態において前述の補正位置は、プレート保持装置の保持部４でプレート収納金枠６内のプレート２を保持する位置より例えば１ｃｍ程度手前の位置に設定している。
【００２７】
本実施形態において、制御部１７は、ロボットアーム１５の動作制御により、プレート保持装置１０１を前述の補正位置まで移動させ、その補正位置で一旦停止させた後に、さらにプレート収納金枠６に取り付けられているプレート２に向けて移動させる。この移動中にプレート保持装置の押付部９がプレート２に接触することになる。そうすると、保持部４及び／又は押付部９がプレート２より反力としての力を受けることになり、その力が力センサ１０によって検出される。そして、制御部１７は、力センサ１０が検出する力が所定の閾値（例えば３００Ｎ）になったら、ロボットアーム１５の動作制御によりプレート保持装置１０１の移動を停止するとともに、平行ハンド３の動作制御により一対の保持部４間の間隔を縮小してプレート２を保持する。プレート２を保持した後は、ロボットアーム１５の動作制御によりプレート保持装置１０１を後退させることで、プレート収納金枠６からプレート２を取り外すことができる。なお、本実施形態では、プレート保持装置１０１を前述の補正位置で一旦停止させるようにしたが、前述の補正位置での一旦停止は行わなくてもよい。
【００２８】
このように、本実施形態では、力センサ１０が検出する力が所定の閾値になったらプレート保持装置１０１の移動を停止するとともに、その停止位置で一対の保持部４間の間隔を縮小してプレートを保持することで、プレート収納金枠６に収納されたプレート２を確実に保持して取り外すことができる。すなわち本実施形態では、力センサ１０が検出する力が所定の閾値になるときに、保持部４がプレートの被保持部（係合突起２１０）と整合するようにしている。
【００２９】
なお、本実施形態のプレート取外装置は、プレート取付装置としても使用することができる。プレート取外装置として使用する場合、制御部１７は、ロボットアーム１５の動作制御により、プレート保持装置１０１に保持されているプレート２をプレート収納金枠６に向けて移動し、力センサ１０が検出する力が所定の閾値（例えば５００Ｎ）になったらプレート保持装置１０１の移動を停止するとともに、平行ハンド３の動作制御により一対の保持部４間の間隔を拡大してプレート２を開放し、当該プレート２をプレート収納金枠６に取り付ける。
【００３０】
（第２実施形態）
図３に、本発明の第２実施形態であるプレート保持装置１０１Ａを示している。なお、図３は、プレート保持装置１０１Ａがプレート２を保持した状態の側面図（保持部４部分のみ断面図）である。
【００３１】
図３に示すプレート保持装置１０１Ａは、図１に示した第１実施形態であるプレート保持装置１０１の押付部９を、特許文献１と同様にコイルバネを使用した押付部９Ａとしたものである。なお、特許文献１では４本のコイルバネが使用されているが、本実施形態の押付部９Ａでは７本のコイルバネ９４が使用されている。
すなわち、図３に示すように７本のボルト９３が保持板９１の７個の貫通孔と７本のコイルバネ９４をそれぞれ貫通して基板９５に固定されている。この基板９５は平行ハンド３の本体部３２に取り付けられている。保持板９１には隙間を設けて押付板９２が固定され、保持板９１と押付板９２は一体化している。そして、押付板９２は基板９５側に移動してコイルバネ９４を撓ませることができる。このとき、保持板９１の貫通孔とボルト９３との間に隙間を設けることで、押付板９２は傾いた状態でも移動することができる。この押付板９２の位置は、保持部４（係合溝４１）でプレート２を保持したときにコイルバネ９４が撓む位置に設定しており、その結果プレートは、係合溝４１のプレート収納金枠側の内壁面に押し付けられた状態になる。
【００３２】
このように、コイルバネを使用した押付部９Ａを有するプレート保持装置１０１Ａも、前述のプレート保持装置１０１と同様に力センサ１０を備えることから、同様の作用効果を奏することができる。また、このプレート保持装置１０１Ａを、図２に示したようにロボットアーム１５の先端に取り付けることで、プレート取外装置又はプレート取付装置とすることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１，１０１，１０１Ａ  プレート保持装置
１０２  フランジ部
２  プレート
２０２  ノズル孔
２０３  背面板
２０５  金属帯
２１０  係合突起
２１１  コーナー部
２１２  嵌合凹部
３  平行ハンド（拡縮手段）
３１  平行爪
３２  本体部
４  保持部
４１  係合溝
４２  係合溝の長手方向当接可能部
５  押付部
６  プレート収納金枠
６１  ガイド突起
７  ロック機構
９，９Ａ  押付部
９１  保持板
９２  押付板
９３  ボルト
９４  コイルバネ
９５  基板
１０  力センサ
１１  取鍋
１１１  取鍋の底
１２  床
１３  取鍋受部
１４  スライディングノズル装置
１５  ロボットアーム  １６  立体センサ
１６ａ  カメラ
１６ｂ  レーザー照射機
１７  制御部
【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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【図７】
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【図８】
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