(57)【要約】【課題】側面が平行な定型耐火物と側面が平行ではない定型耐火物を１つの装置で確実に保持することができるコークス炉用定型耐火物把持装置を提供する。【解決手段】コークス炉用定型耐火物を把持するための、水平方向に間隔を開けて対向する把持板を備え、前記把持板が、把持面が平行に対向する平行把持部と、把持面間の距離が水平方向に変化するように該把持面が傾斜して対向する傾斜把持部とを有し、前記平行把持部と前記傾斜把持部が、鉛直方向に配列された構造を有する、コークス炉用定型耐火物把持装置。【選択図】  図２
2018087273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉用定型耐火物を把持するための、水平方向に間隔を開けて対向する把持板を備え、
前記把持板が、
把持面が平行に対向する平行把持部と、
把持面間の距離が水平方向に変化するように該把持面が傾斜して対向する傾斜把持部と、
を有し、
前記平行把持部と前記傾斜把持部が、鉛直方向に配列された構造を有する、
コークス炉用定型耐火物把持装置。
【請求項２】
前記コークス炉用定型耐火物の上面を検知する複数の上面検知センサと、
前記複数の上面検知センサによる検知結果に基づいて、前記コークス炉用定型耐火物の傾斜を検出する傾斜検出手段とを、さらに備える、請求項１に記載のコークス炉用定型耐火物把持装置。
【請求項３】
前記対向する把持板のいずれか一方または両方に設けられた、コークス炉用定型耐火物が接触したことを検知する側面検知センサと、
前記側面検知センサによる検知結果に基づいて、前記コークス炉用定型耐火物の把持が完了したことを検出する把持検出手段と、
前記側面検知センサによる検知結果に基づいて、前記コークス炉用定型耐火物把持装置と前記コークス炉用定型耐火物との相対位置を検出する相対位置検出手段とを、さらに備える、請求項１または２に記載のコークス炉用定型耐火物把持装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のコークス炉用定型耐火物把持装置を用いてコークス炉用定型耐火物を把持する、コークス炉用定型耐火物把持方法。
【請求項５】
請求項２に記載のコークス炉用定型耐火物把持装置を用いてコークス炉用定型耐火物を把持する、コークス炉用定型耐火物把持方法であって、
前記傾斜検出手段により、前記コークス炉用定型耐火物が水平に把持されているかどうかを確認する、コークス炉用定型耐火物把持方法。
【請求項６】
請求項３に記載のコークス炉用定型耐火物把持装置を用いてコークス炉用定型耐火物を把持する、コークス炉用定型耐火物把持方法であって、
前記把持検出手段により、前記コークス炉用定型耐火物の把持が完了したかどうかを確認する、コークス炉用定型耐火物把持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉用定型耐火物把持装置に関し、特に、側面が平行な定型耐火物と側面が平行ではない定型耐火物を１つの装置で確実に保持することができるコークス炉用定型耐火物把持装置に関する。また、本発明は、前記コークス炉用定型耐火物把持装置を用いたコークス炉用定型耐火物把持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄に用いられる冶金用コークスは、室炉式コークス炉で石炭を乾留することによって製造される。室炉式コークス炉は、炭化室と、該炭化室に熱を供給する燃焼室とを炉幅方向に交互に配置することによって構成されており、炭化室と燃焼室とを隔てる耐火レンガ等の定型耐火物を介して燃焼室から炭化室へ熱が供給される。室炉式コークス炉には１００門以上の炉室を備えるものもあり、その全長は１００ｍ以上、高さは１０ｍ以上におよぶ巨大レンガ構造物といえる。
【０００３】
コークス炉の築炉は、現在、築炉工による手積み作業で行われている。手積みによる築炉では、レンガを積む位置にコテを用いて所定の目地厚になるようにモルタルを塗布し、次いで、モルタル上へレンガを積み上げるという作業を、１日当たり数百回、繰り返し行う必要がある。しかし、コークス炉に使用される定型耐火物は、１つ当たり数ｋｇ〜十数ｋｇ程度の重さがあるため、これを手作業で積んでゆく築炉作業は極めて重労働であり、作業者にとって相当な負荷となる。
【０００４】
そこで、築炉作業を機械化するために、汎用ロボットのアーム先端に定型耐火物を把持するロボットハンドを取り付け、該ロボットにより定型耐火物積みを行うことが考えられる。
【０００５】
従来、一般的な用途において、物体を把持するロボットハンドとしては、エア駆動により動作するチャック（エアチャック）等の把持部材を２つまたは３つ使用し、該把持部材で物体を挟み込んで持ち上げる把持装置などが知られている。
【０００６】
また、定型耐火物をロボットにより把持して取り扱う装置としては、例えば、特許文献１、２に記載された装置がある。
【０００７】
特許文献１に記載された装置は、転炉炉内において煉瓦を配設することを目的としたものである。前記装置では、煉瓦を把持するための煉瓦ハンド機構として、吸着ハンドが使用されている。
【０００８】
特許文献２に記載された装置は、高炉に吹き込む空気を加熱するための熱風炉を築炉する際に、煉瓦を搬入することを目的としたものである。前記装置では、煉瓦の把持機構を備えるロボットが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２０４５１８号公報
【特許文献２】特開平０５−２２９６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１、２に記載されているような装置を用いれば、転炉や熱風炉に用いられる定型耐火物をロボットにより把持し、取り扱うことができると考えられる。
【００１１】
しかし、転炉や熱風炉に用いられる定型耐火物は、比較的単純で、かつほぼ同じ形状をしているため、通常の把持装置でも把持が可能であるが、コークス炉には様々な形状の定型耐火物が用いられるため、通常の把持装置では安定して把持することができない。
【００１２】
例えば、特許文献２で使用されている煉瓦は、一般的な熱風炉で用いられているチェッカー煉瓦であり、すべて同じ形状をしている。これに対して、コークス炉の築炉においては、位置に応じて様々な形状の定型耐火物が使用されることに加え、それぞれの定型耐火物は、上面から見た形状が長方形、台形、Ｌ字型など、複雑な形状をしている。
【００１３】
さらに、コークス炉用定型耐火物の側面や上下面には、ダボと呼ばれる、ズレ防止用の凹凸が設けられているため、ロボット等によって定型耐火物を把持する際には、ダボのある面を避けて把持する必要がある。例えば、上から見た形状が台形であるような、傾斜した側面を有する定型耐火物を把持する場合には、平行な側面ではなく傾斜した側面を把持する必要が生じる場合がある。
【００１４】
しかし、エアチャックなどの一般的な把持装置は平行な把持面を開閉して把持する構造であるため、上述したような傾斜した側面を有する定型耐火物を把持することができない。したがって、平行な側面を有する定型耐火物と傾斜した側面を有する定型耐火物を組み合わせて積み上げていく必要があるコークス炉の築炉などにおいては、通常の把持装置をそのまま利用することができない。
【００１５】
この問題を回避する方法として、例えば、複数の把持装置を備えたロボットを用意し、定型耐火物の側面の傾斜の有無に応じて把持装置を使い分けることが考えられる。しかし、この方法ではロボットの構造が複雑となり、サイズや重量が大きくなりすぎるため現実的とはいえない。また、ツールチェンジャーのように、複数の把持装置を用意しておき、定型耐火物の形状に応じてロボットが把持装置を持ち替えることも考えられるが、把持装置の持ち替えに時間がかかるため、作業効率が低くなる。
【００１６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、簡便な構造で、側面が平行な定型耐火物と側面が平行ではない定型耐火物を１つの装置で確実に保持することができるコークス炉用定型耐火物把持装置およびコークス炉用定型耐火物把持方法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】
【００１７】
本発明の要旨構成は、次のとおりである。
１．コークス炉用定型耐火物を把持するための、水平方向に間隔を開けて対向する把持板を備え、
前記把持板が、
把持面が平行に対向する平行把持部と、
把持面間の距離が水平方向に変化するように該把持面が傾斜して対向する傾斜把持部と、
を有し、
前記平行把持部と前記傾斜把持部が、鉛直方向に配列された構造を有する、
コークス炉用定型耐火物把持装置。
【００１８】
２．前記コークス炉用定型耐火物の上面を検知する複数の上面検知センサと、
前記複数の上面検知センサによる検知結果に基づいて、前記コークス炉用定型耐火物の傾斜を検出する傾斜検出手段とを、さらに備える、前記１に記載のコークス炉用定型耐火物把持装置。
【００１９】
３．前記対向する把持板のいずれか一方または両方に設けられた、コークス炉用定型耐火物が接触したことを検知する側面検知センサと、
前記側面検知センサによる検知結果に基づいて、前記コークス炉用定型耐火物の把持が完了したことを検出する把持検出手段と、
前記側面検知センサによる検知結果に基づいて、前記コークス炉用定型耐火物把持装置と前記コークス炉用定型耐火物との相対位置を検出する相対位置検出手段とを、さらに備える、前記１または２に記載のコークス炉用定型耐火物把持装置。
【００２０】
４．前記１〜３のいずれか一項に記載のコークス炉用定型耐火物把持装置を用いてコークス炉用定型耐火物を把持する、コークス炉用定型耐火物把持方法。
【００２１】
５．前記２に記載のコークス炉用定型耐火物把持装置を用いてコークス炉用定型耐火物を把持する、コークス炉用定型耐火物把持方法であって、
前記傾斜検出手段により、前記コークス炉用定型耐火物が水平に把持されているかどうかを確認する、コークス炉用定型耐火物把持方法。
【００２２】
６．前記３に記載のコークス炉用定型耐火物把持装置を用いてコークス炉用定型耐火物を把持する、コークス炉用定型耐火物把持方法であって、
前記把持検出手段により、前記コークス炉用定型耐火物の把持が完了したかどうかを確認する、コークス炉用定型耐火物把持方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、複雑かつ多様な形状を有するコークス炉用定型耐火物を、１つの装置で確実に保持することができる。また、本発明のコークス炉用定型耐火物把持装置を備えたロボットを用いることにより、コークス炉用定型耐火物を、高い精度で、効率的に積むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一の実施形態における定型耐火物把持装置の使用方法を示す模式図である。
【図２】本発明の第一の実施形態における定型耐火物把持装置の構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の第一の実施形態における把持板の構造を示す模式図である。
【図４】本発明の第一の実施形態における把持板を用いて、上面形状が長方形である定型耐火物を把持する方法を示す模式図である。
【図５】本発明の第一の実施形態における把持板を用いて、上面形状が台形である定型耐火物を把持する方法を示す模式図である。
【図６】本発明の第二の実施形態における把持板の構造を示す模式図である。
【図７】本発明の第三の実施形態における定型耐火物把持装置を側面から見た構造を示す模式図である。
【図８】本発明の第三の実施形態における傾斜検出方法を示す模式図である。
【図９】本発明の第四の実施形態における定型耐火物把持装置を正面から見た構造を示す模式図である。
【図１０】本発明の第四の実施形態における把持動作を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明を実施する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明において「水平方向」、「鉛直方向」とは、側面が垂直となる向きに置かれた定型耐火物の側面を把持した状態における水平方向、鉛直方向を指すものとする。
【００２６】
本発明の一実施形態におけるコークス炉用定型耐火物把持装置は、コークス炉用定型耐火物を把持するための、水平方向に間隔を開けて対向する把持板を備えている。そして、前記把持板は、
（１）把持面が平行に対向する平行把持部と、
（２）把持面間の距離が水平方向に変化するように該把持面が傾斜して対向する傾斜把持部と、
を有し、かつ、（１）平行把持部と（２）傾斜把持部が、鉛直（上下）方向に配列された構造を有する。
【００２７】
［コークス炉用定型耐火物］
前記コークス炉用定型耐火物（以下、「定型耐火物」という場合もある）としては、特に限定されることなく、レンガやプレキャストブロック等、コークス炉に用いられるものであれば任意の定型耐火物を用いることができる。なかでも、手積みでコークス炉を建設する際に用いられる通常の定型耐火物を用いることが好ましい。通常の定型耐火物を使用することにより、本発明の方法で築炉する場合においても、従来と同様の炉の設計とすることが可能となり、その結果、少なくとも従来と同等の炉の性能を保証することが可能となる。また、大型のモジュールレンガを用いた場合には、亀裂が入った場合にモジュール全体にわたって亀裂が広がるおそれがあるが、通常の定型耐火物を使用すれば、仮に定型耐火物に亀裂が入ったとしても、その亀裂の伝搬を１つの定型耐火物内でとどめることができる。なお、ここでいう通常の定型耐火物とは、モジュールレンガではない、手積み用の定型耐火物全般を指すが、その寸法は、一般的には、高さ１０〜１５ｃｍ、水平方向の長さが２０〜４０ｃｍである。
【００２８】
［把持板］
本発明のコークス炉用定型耐火物把持装置は、水平方向に間隔を開けて対向する把持板を備えている。前記把持板により、定型耐火物の両側面を挟み込んで保持することができる。前記把持板の数は特に限定されず、１対とすることも２対以上とすることもできるが、把持装置の構造を簡略化するという観点からは、１対とすることが好ましい。
【００２９】
前記把持板の材質、寸法は特に限定されず、定型耐火物を把持できるものであれば任意のものとすることができる。
【００３０】
前記把持板としては、強度や剛性の観点からは金属板を用いることが好ましい。また、前記把持板は、定型耐火物に対する摩擦力向上や定型耐火物の破損防止の観点から、定型耐火物と接触する面（以下、「把持面」という）にゴム、エラストマー等の弾性材料や、樹脂からなる接触部材を備えていることが好ましい。
【００３１】
前記把持板による定型耐火物の把持には、定型耐火物の保持と開放を適切に行えるものであれば任意の機構を用いることができる。例えば、把持板の少なくとも一方を把持面に垂直な方向に移動させることによって把持を行う平行開閉型とすることもできるし、また、把持板の少なくとも一方を、支点を軸として回転させることによって把持を行う支点開閉型とすることもできる。把持板の駆動方式は特に限定されず、エアシリンダや電動モーターなど、任意の方式とすることができる。
【００３２】
［平行把持部・傾斜把持部］
本発明のコークス炉用定型耐火物把持装置においては、上記把持板が、把持面が平行に対向する平行把持部を有している。定型耐火物の上から見た形状が長方形やＬ字形である場合など、平行に対向する側面を有する定型耐火物を把持する場合には、この平行把持部を用いて把持することができる。
【００３３】
また、本発明のコークス炉用定型耐火物把持装置においては、上記把持板が、把持面間の距離が水平方向に変化するように該把持面が傾斜して対向する傾斜把持部を有している。定型耐火物の上から見た形状が台形である場合など、側面が平行ではなく傾斜している定型耐火物を把持する場合には、この傾斜把持部を用いて把持することができる。なお、把持面の傾斜は、対向する把持板の一方のみに設けられていてもよく、両方に設けられていてもよい。なお、以下の説明において、平行把持部と傾斜把持部の両者を合わせて「把持部」と総称する場合がある。
【００３４】
さらに、本発明における把持板は、前記平行把持部と前記傾斜把持部が、鉛直方向に配列された構造を有している。すなわち、１対の把持板の中に平行把持部と傾斜把持部が設けられている。これにより、１対の把持板で、側面が平行な定型耐火物と側面が平行ではない定型耐火物を把持することができる。したがって、定型耐火物の形状に合わせた複数の把持板を備える必要や、複数の把持板を取り替えながら作業を行う必要がなく、装置構造を簡略化できることに加え、作業効率にも優れる。
【００３５】
平行把持部の数は、特に限定されず、１または２以上とすることができる。しかし、平行把持部が１つあれば、側面が平行な定型耐火物すべてをその平行把持部で把持できるため、平行把持部の数は１つとすることが好ましい。
【００３６】
傾斜把持部の数も、特に限定されず、１または２以上とすることができる。側面の傾斜角度が異なる複数種類の定型耐火物を把持する必要がある場合には、１対の把持板が、把持面の傾斜角度が異なる２以上の傾斜把持部を備えることが好ましい。そのような構造とすることにより、さらに多様な形状の定型耐火物を取り扱うことができる。一方、傾斜把持部の数が多くなりすぎると、把持板が大型化し、かえって定型耐火物の取り扱いが困難となる場合がある。また、傾斜把持部の数が多すぎると、傾斜把持部１つあたりの高さ（鉛直方向における把持面の長さ）を十分確保することが困難となり、その結果、把持面積が減少して定型耐火物を安定して把持することができなくなる場合がある。そのため、把持面席確保の観点からは、傾斜把持部の数は３以下とすることが好ましく、２以下とすることがより好ましい。
【００３７】
各把持部の高さ（鉛直方向における把持面の長さ）は特に限定されず、定型耐火物の寸法等に応じて決定すればよい。しかし、過度に小さいと把持面積が小さくなりすぎ、安定して定型耐火物を把持することが困難となる場合がある。そのため、各把持部の高さは、３０ｍｍ以上とすることが好ましく、４０ｍｍ以上とすることが好ましい。一方、各把持部の高さが大きすぎると、把持板が大型化し、かえって定型耐火物の取り扱いが困難となる場合がある。そのため、各把持部の高さは、９０ｍｍ以下とすることが好ましく、８０ｍｍ以上とすることが好ましい。また、各把持部の高さは等しくすることが好ましい。
【００３８】
前記平行把持部と前記傾斜把持部の、鉛直方向における配置は特に限定されず、任意の順序とすることができる。例えば、１対の把持板に平行把持部と傾斜把持部を１つずつ設ける場合、平行把持部が上であっても、傾斜把持部が上であってもよい。
【００３９】
把持板に設けられた各把持部は、上に位置する把持部ほど、内方へ突出した形状とすることが好ましい。より具体的には、上に位置する把持部の把持面全体が、当該把持部よりも下に位置する把持部の把持面のうち最も内方に位置する部分よりもさらに内方へ突出していることが好ましい。このような構造とすることにより、上側に位置する把持部で定型耐火物を把持した際に、当該把持部よりも下に位置する把持部が定型耐火物と干渉することを避けることができる。なお、ここで「内方」とは、反対側に位置する把持板の方向、言い換えれば、把持される定型耐火物の方向を指すものとする。
【００４０】
［上面検知センサ］
前記上面検知センサは、定型耐火物の上面を検知するためのものである。前記上面検知センサの数は、２以上の任意の数とすることができる。センサの数を２以上とすることにより、その検知結果に基づいて、定型耐火物の傾きを検出することが可能となる。なお、センサの数が２個の場合は１軸方向の傾きを検出できるが、３個であれば２軸方向の傾きを検出できるため、センサの数は３個とすることが好ましい。
【００４１】
前記上面検知センサとしては、特に限定されることなく、接触式、非接触式、いずれのものも用いることができる。前記接触式センサとしては、例えば、接触式変位センサなどが、前記非接触式センサとしては、例えば、レーザー、ＬＥＤ、超音波等を用いたセンサなどが挙げられる。
【００４２】
前記上面検知センサの取り付け位置は特に限定されず、定型耐火物の上面を検知できる位置であれば任意の位置とすることができる。なお、定型耐火物の傾斜を精度良く検出するという観点からは、少なくとも２つのセンサを、５ｃｍ以上離れた位置に設置することが好ましい。また、３つのセンサを用いる場合には、それらのセンサを同一直線状ではない位置に設置することが好ましい。同一直線状にない３つのセンサを用いることにより、２軸方向の傾斜の検出を容易に行うことができる。
【００４３】
［傾斜検出手段］
上記傾斜検出手段は、前記複数の上面検知センサによる検知結果に基づいて、前記コークス炉用定型耐火物の傾斜を検出するためのものである。前記傾斜検出手段としては、センサの信号に基づいて傾斜を検出できるものであれば特に限定されず、例えば、プログラマブルロジックコントローラやコンピュータなどを用いることができる。
【００４４】
前記傾斜検出手段を設置する位置は特に限定されず、上面検知センサと隣接して設けることもできるし、上面検知センサから離れた位置に設けることもできる。本発明のコークス炉用定型耐火物把持装置をロボットアームの先端に取り付けて用いる場合には、前記傾斜検出手段を該ロボット本体部に設けることも可能であり、該ロボットの制御手段が前記傾斜検出手段を兼ねる構造とすることもできる。
【００４５】
また、本発明の他の実施形態におけるコークス炉用定型耐火物把持装置は、前記対向する把持板のいずれか一方または両方に設けられた、コークス炉用定型耐火物が接触したことを検知する側面検知センサと、前記側面検知センサによる検知結果に基づいて、前記コークス炉用定型耐火物の把持が完了したことを検出する把持検出手段と、前記側面検知センサによる検知結果に基づいて、前記コークス炉用定型耐火物把持装置と前記コークス炉用定型耐火物との相対位置を検出する相対位置検出手段とを、さらに備えることができる。
【００４６】
［側面検知センサ］
前記側面検知センサは、定型耐火物の側面を検知するためのものであり、対向する把持板の少なくとも一方に設けられる。前記側面検知センサは、対向する把持板の両方に設けることが好ましい。側面検知センサを設ける位置は、定型耐火物の側面を検知することができる位置であれば任意の位置とすることができる。上記スライド機構により把持板の位置が変った場合でも確実に定型耐火物の側面を検知するという観点からは、水平方向において、把持板の中心から左右に３ｃｍまでの範囲内に前記側面検知センサを設けることが好ましく、把持板の中心に設けることがより好ましい。また、上下方向においても特に限定されないが、把持板の中心から上下に３ｃｍまでの範囲内に前記側面検知センサを設けることが好ましく、把持板の中心に設けることがより好ましい。
【００４７】
前記上面検知センサとしては、特に限定されることなく、接触式、非接触式、いずれのものも用いることができる。前記接触式センサとしては、例えば、接触式変位センサなどが、前記非接触式センサとしては、例えば、レーザー、ＬＥＤ、超音波等を用いたセンサなどが挙げられる。
【００４８】
［把持検出手段］
把持検出手段は、前記側面検知センサによる検知結果に基づいて、前記コークス炉用定型耐火物の把持が完了したことを検出するためのものである。把持検出手段を備えることにより、定型耐火物を把持したことを容易に確認することが可能となる。
【００４９】
前記把持検出手段を設置する位置は特に限定されず、側面検知センサと隣接して設けることもできるし、側面検知センサから離れた位置に設けることもできる。本発明のコークス炉用定型耐火物把持装置をロボットアームの先端に取り付けて用いる場合には、前記把持検出手段を該ロボット本体部に設けることも可能であり、該ロボットの制御手段が前記把持検出手段を兼ねる構造とすることもできる。
【００５０】
［相対位置検出手段］
相対位置検出手段は、前記側面検知センサによる検知結果に基づいて、前記コークス炉用定型耐火物把持装置と前記コークス炉用定型耐火物との相対位置を検出するためのものである。例えば、把持板の、定型耐火物との接触面にプラスチックやゴムなどの接触部材が取り付けられている場合、該把持板で定型耐火物を把持することにより、前記接触部材が撓んだり、沈み込んだりするなど、変形する場合がある。上述したようにコークス炉の築炉においては、定型耐火物を積む位置を高い精度で制御する必要があり、そのためには、ロボットが把持している定型耐火物の位置を正確に認識することが求められる。しかし、上記のように接触部材の変形が生じると、ロボットの位置に対する定型耐火物の相対位置がずれるため、そのままでは定型耐火物を積む位置にずれが生じる場合がある。そこで、前記位置検出手段で把持装置とコークス炉用定型耐火物との相対位置を検出すれば、その情報に基づいて上記のような部材の変形などによる誤差を補正することが可能となり、定型耐火物積みの精度を向上させることができる。
【００５１】
前記相対位置検出手段を設置する位置は特に限定されず、側面検知センサと隣接して設けることもできるし、側面検知センサから離れた位置に設けることもできる。本発明のコークス炉用定型耐火物把持装置をロボットアームの先端に取り付けて用いる場合には、前記相対位置検出手段を該ロボット本体部に設けることも可能であり、該ロボットの制御手段が前記相対位置検出手段を兼ねる構造とすることもできる。
【００５２】
［ロボット］
本発明の定型耐火物把持装置は、ロボットに取り付けて用いることが好ましい。前記ロボットとしては、特に限定されず、任意のロボットを使用することができる。作業効率や設置スペースの観点からは、産業用ロボットの一種であるアーム型ロボットを用いることが好ましく、垂直多関節型ロボットを用いることがより好ましい。
【００５３】
（第一の実施形態）
次に、本発明の一実施形態におけるコークス炉用定型耐火物把持装置の構造と、その使用方法について、図面に基づいてさらに具体的に説明する。
【００５４】
図１は、本発明の第一の実施形態におけるコークス炉用定型耐火物把持装置の使用方法を示す模式図である。定型耐火物１は、コンベア２によって積みロボット３の近くまで搬送される。積みロボット３は、垂直多関節型のアームを有するロボットであり、アームの先端に定型耐火物把持装置４が取り付けられている。積みロボット３は、コンベア２の終端部まで搬送されてきた定型耐火物１を定型耐火物把持装置４で把持し、積み場所５の所定の位置に積み上げる。定型耐火物１としては、積む位置に応じて、側面が平行な定型耐火物と側面が平行ではない定型耐火物の両者が用いられる。
【００５５】
図２は、定型耐火物把持装置４の構造を示す斜視図である。定型耐火物把持装置４は、ベース１０に支持された１対の板状の把持板１１、１２を備えている。把持板１１、１２の、定型耐火物１と接触する面には、保持力を向上させるための接触部材として、図示されないゴム板が取り付けられている。
【００５６】
把持板１１、１２は、その下半分が平行把持部１１ａ−１２ａ、上半分が傾斜把持部１１ｂ−１２ｂで構成されており、傾斜把持部１１ｂ−１２ｂの把持面は、平行把持部１１ａ−１２ａの把持面よりも内方へ突出している。
【００５７】
把持板１２は、把持板支持部材１３を介してエアシリンダ１５に結合されており、エアシリンダ１５の動作によって矢印Ａの方向に移動させることができ、これにより定型耐火物１を把持することができる。また、把持板１１は、把持板支持部材１３を介してスライド機構１６に結合されており、スライド機構１６の動作によって矢印Ｂの方向、すなわち平行把持部１１ａの把持面に平行な方向にスライド可能に構成されている。スライド機構１６は、ボールネジ１７およびモーター１８を備えている。
【００５８】
図３は、本発明の第一の実施形態における把持板１１、１２の構造を示す模式図である。図３（ａ）は、装置を正面から見た構造であり、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面における把持板１１、１２の形状を、図３（ｃ）はＢ−Ｂ断面における把持板１１、１２の形状を、それぞれ示している。
【００５９】
図４は、図３に示した把持板を用いて、上面形状が長方形である定型耐火物１ａを把持する方法を示す模式図であり、図４（ａ）が正面から見た状態を、図４（ｂ）が上方から見た状態を、それぞれ示している。この場合、把持板１１、１２の下半分にある平行把持部１１ａ−１２ａを用いて定型耐火物１ａの側面を把持することができる。このとき、傾斜把持部１１ｂ−１２ｂは使用されない。なお、図４（ａ）に示すように、傾斜把持部１１ｂ−１２ｂは平行把持部１１ａ−１２ａよりも内方へ突出しているので、定型耐火物１ａを傾斜把持部１１ｂ−１２ｂの突出部分の下面に突き当てるように保持することもできる。
【００６０】
図５は、図３に示した把持板を用いて、上面形状が台形である定型耐火物１ｂを把持する方法を示す模式図であり、図５（ａ）が正面から見た状態を、図５（ｂ）が上方から見た状態を、それぞれ示している。この場合、把持板１１、１２の上半分にある傾斜把持部１１ｂ−１２ｂを用いて定型耐火物１ｂの側面を把持することができる。このとき、平行把持部１１ａ−１２ａは使用されない。
【００６１】
なお、図４（ｂ）、５（ｂ）において、把持されていない定型耐火物１ａ、１ｂの側面（図中における上下の面）は、他の定型耐火物と接合される面であり、図示されないダボ（凹凸部）を有しているため、この面を把持することはできない。
【００６２】
（第二の実施形態）
図６は、本発明の第二の実施形態における把持板の構造を示す模式図であり、図６（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ図６（ａ）のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面における把持板１１、１２の形状を示している。
【００６３】
この実施形態においては、把持板１１、１２が、１つの平行把持部１１ａ−１２ａと、２つの傾斜把持部１１ｂ−１２ｂ、１１ｃ−１２ｃを有している。そして、中段にある傾斜把持部１１ｂ−１２ｂは下段の平行把持部１１ａ−１２ａよりも内方へ突出しており、上段にある傾斜把持部１１ｃ−１２ｃは、中段の傾斜把持部１１ｂ−１２ｂよりも内方へ突出している。さらに、中段にある傾斜把持部１１ｂ−１２ｂにおける把持面の傾斜角θｂは、上段にある傾斜把持部１１ｃ−１２ｃにおける把持面の傾斜角θｃよりも小さくなっている。このような構成とすることにより、側面が平行な定型耐火物に加えて、傾斜角θｂに対応する側面の傾斜を有する定型耐火物と、傾斜角θｃに対応する側面の傾斜を有する定型耐火物を、１つの把持板で把持することができる。なお、ここで傾斜把持部における「把持面の傾斜角」とは、当該傾斜把持部の把持面と、平行把持部の把持面とがなす角を指すものとする。
【００６４】
なお、上記第二の実施形態では対向する把持板の傾斜角が等しい構造としているが、両者は異なっていてもよい。また、一方の把持板のみを傾斜させ、他方の把持板の傾斜角を０°とすることもできる。前記傾斜角は、使用する定型耐火物の形状に合わせて決定すればよい。
【００６５】
（第三の実施形態）
次に、本発明のコークス炉用定型耐火物把持装置の第三の実施形態について説明する。本実施形態では、コークス炉用定型耐火物把持装置が、上面検知センサと傾斜検出手段とをさらに備えている。なお、特に断らない限り装置構造は上記第一の実施形態と同様とし、共通の部材には同じ番号を付すこととする。
【００６６】
図７は、本実施形態における定型耐火物把持装置４を側面から見た構造を示す模式図である。把持板１１は、把持板支持部材１３を介してベース１０に支持されており、把持板支持部材１３は、図示されないスライド機構１６によって、図２における矢印Ａの方向にスライド可能に構成されている。
【００６７】
ベース１０には、定型耐火物の上面を検知するための上面検知センサ２２、２３が設けられている。本実施形態では、上面検知センサ２２、２３として接触式変位センサが用いられており、センサ先端の接触子が定型耐火物と接触して押し込まれると、その押し込み量（変位）が出力される。上面検知センサ２２、２３は、上下方向位置（高さ）が等しくなるように設置されている。
【００６８】
図８は、本実施形態における傾斜検出方法を示す模式図である。定型耐火物１を把持した状態で、上面検知センサ２２、２３両者の押し込み量を測定し、両者が等しければ、図８（ａ）に示すように定型耐火物１の上面が水平であると判断できる。また、図８（ｂ）に示すように、定型耐火物１の上面が水平でなければ、上面検知センサ２２、２３の押し込み量が異なるため、これを検知することができる。この検知動作は、図示されない傾斜検出手段によって行うことができる。
【００６９】
このようにして定型耐火物１の傾斜を検知することにより、例えば、積みロボット３により積み場所５へ定型耐火物１を移動させる途中に、定型耐火物１と把持板１１または１２との滑りが生じるなどして定型耐火物１が傾いた場合に、異常を検知することができる。なお、その場合、適切な場所で定型耐火物１を一旦開放し、その後あらためて把持し直すこともできる。また、開放された定型耐火物１を人手によりコンベア２に置き直し、再度把持動作を行うこともできる。
【００７０】
（第四の実施形態）
次に、本発明のコークス炉用定型耐火物把持装置の第四の実施形態について説明する。本実施形態では、コークス炉用定型耐火物把持装置が、側面検知センサ、把持検出手段、および相対位置検出手段をさらに備えている。なお、特に断らない限り装置構造は上記第一〜第三の実施形態と同様とし、共通の部材には同じ番号を付すこととする。
【００７１】
図９は、本実施形態における定型耐火物把持装置を正面から見た構造を示す模式図である。把持板１１には、平行把持部１１ａおよび傾斜把持部１１ｂのそれぞれを貫通するように側面検知センサ２４が、把持板１２には、平行把持部１２ａおよび傾斜把持部１２ｂのそれぞれを貫通するように、側面検知センサ２５が、それぞれ設けられている。側面検知センサ２４、２５の取り付け位置は、把持板１１、１２の水平方向中央である。また、側面検知センサ２４、２５は、いずれも上面検知センサ２２、２３と同様の接触式変位センサであり、先端の接触子が定型耐火物１と接触して押し込まれると、その押し込み量（変位）を出力するように構成されている。
【００７２】
次に、図１、図１０を参照しながら本実施形態における定型耐火物の積み動作を説明する。まず、コンベア２によって定型耐火物１が搬送され、コンベア２の終端部で停止する。次に、積みロボット３が定型耐火物１の直上まで定型耐火物把持装置４を移動させ、定型耐火物把持装置４により定型耐火物１を把持する。
【００７３】
図１０は、その際の定型耐火物把持装置４による把持動作を示す模式図である。ここでは、把持板１１、１２の下半分に設けられている平行把持部１１ａ−１２ａで定型耐火物１を把持する場合について説明する。
【００７４】
まず、積みロボット３のアームを駆動して、定型耐火物１の直上位置（図１０（ａ））から、平行把持部１１ａ−１２ａによって定型耐火物１を把持することができ、傾斜把持部１１ｂ−１２ｂと定型耐火物１とが干渉しない高さ（図１０（ｂ））まで定型耐火物把持装置４を下降させる。次いで、アームの動作により、把持板１１を定型耐火物１の一方の側面に接触させる（図１０（ｃ））。この際、把持板１１が定型耐火物１に接触したかどうかは、把持板１１の平行把持部１１ａに備えられた側面検知センサ２４の押し込み量に基づいて検知することができる。なお、この時点までは、定型耐火物把持装置４の把持板１１、１２は開状態、すなわち、互いに離れた状態にある。
【００７５】
次に、エアシリンダ１５を駆動して把持板１２を定型耐火物１に向かって移動させ、把持板１１、１２の平行把持部１１ａ−１２ａによって定型耐火物１の側面を挟持する（図１０（ｄ））。この際、把持板１２が定型耐火物に接触したかどうかは、把持板１２の平行把持部１２ａに備えられた側面検知センサ２５の押し込み量に基づいて検知することができる。側面検知センサ２４、２５の押し込み量に基づいて、定型耐火物１の把持が完了したと判断できれば、アームを駆動して定型耐火物１を持ち上げる（図１０（ｅ））。
【００７６】
また、上記のように定型耐火物１を把持した際に、図示されないゴム板が変形する場合がある。そこで、ゴム板の変形が生じていない状態における接触面に側面検知センサ２４、２５の先端がある状態での押し込み量（変位）を予め測定しておけば、その値を基準としてゴム板の変形量を知ることができる。そして、定型耐火物把持装置４における側面検知センサ２４、２５の位置は既知であるので、定型耐火物１の幅寸法を予め計測しておけば、定型耐火物把持装置４と定型耐火物１との相対位置を検出することができ、その情報に基づいて定型耐火物１を精度良く積むことができる。
【符号の説明】
【００７７】
１  定型耐火物
１ａ、１ｂ  定型耐火物
２  コンベア
３  積みロボット
４  定型耐火物把持装置
５  積み場所
１０  ベース
１１、１２  把持板
１１ａ、１２ａ  平行把持部
１１ｂ、１２ｂ  傾斜把持部
１３  把持板支持部材
１５  エアシリンダ
１６  スライド機構
１７  ボールネジ
１８  モーター
１９  倣い機構
２０  垂直軸
２２、２３  上面検知センサ
２４、２５  側面検知センサ
【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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【図９】
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【図１０】
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