(57)【要約】      （修正有）【課題】高炉出銑口の開孔に際し、開孔深度によって異なる開孔に必要なエネルギー上限を考慮し実負荷を検出して外部要因による検出の外乱を排除することにより、制御の確実性を向上させ、余分な動作を排除して作業時間を短縮できる出銑口油圧開孔機の制御方法を提供する。【解決手段】アクチュエータで駆動するロッドの打撃と回転とフィードの組み合わせによって出銑口の開孔を行う出銑口油圧開孔機の制御方法において、開孔深度に合わせてジャミング制御におけるアクチュエータのフィード圧の上限設定値△Ｐ１i及び、ロッドのフィードを再開するフィード圧の設定値△Ｐ２iを変更するとともに、アクチュエータの実負荷（アクチュエータの入側と出側との圧力差△Ｐ）を検出してロッドのフィードをフィードバック制御する。【選択図】図２
2007056338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータで駆動するロッドの打撃、回転及びフィードの組み合わせによって出銑口の開孔を行う出銑口油圧開孔機の制御方法において、
ロッドの開孔深度のレンジに合わせてジャミング防止制御におけるアクチュエータのフィード圧の上限設定値及び、ロッドのフィードを再開するフィード圧の設定値を変更することを特徴とする出銑口油圧開孔機の制御方法。
【請求項２】
アクチュエータのフィード圧の実負荷を検出してロッドのフィードをフィードバック制御することを特徴とする請求項１記載の出銑口油圧開孔機の制御方法。
【請求項３】
アクチュエータのフィード圧の実負荷を、アクチュエータの入側と出側との圧力差を検出することにより求めることを特徴とする請求項２記載の出銑口油圧開孔機の制御方法。
【請求項４】
アクチュエータのフィード圧がロッドのフィードを不可とする上限設定値に達すると後進方向に切替え、所定距離だけ後進させた後にフィードを停止し、フィード圧がフィード可能とするフィード圧の設定値に低下した後に再度前進方向へ切替るステップを繰り返すことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の出銑口油圧開孔機の制御方法。
【請求項５】
所定距離をロッド先端が未開孔部分のマッド材より離れる距離に設定することを特徴とする請求項４記載の出銑口油圧開孔機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉出銑口等の開孔に使用する出銑口油圧開孔機のフィードバック制御の精度を向上させる油圧開孔機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の出銑の際に、出銑口の開孔作業用の開孔機として油圧式さく岩機が使用されている。この油圧式さく岩機は、先端にビットを装着したロッドからなるドリルを有しており、ロッドに打撃力、回転力、ロッドを軸線方向に移動させるフィード力を付与して出銑口の開孔作業を行っている。
【０００３】
図３は従来の出銑口油圧開孔機の一例を示す図である。錐ロッド２を備えるとともに、ガイドセル３上に設けられ且つ油圧ユニット４からの油圧で駆動されるフィードモータ５により開孔機１を進退駆動して高炉出銑口６を開孔する。フィードモータ５の回転軸にはパルスジェネレータ７が連結され、出銑開始信号によりパルスジェネレータ７の出力を積算する演算装置８を備えており、パルスジェネレータ７で開孔機１の移動量がパルス数としてカウントされ、開孔作業中のフィード圧力が圧力検出計８ａで測定される。
【０００４】
開孔作業は、通常、作業者がロッドの打撃操作、回転操作、フィード操作を適切に組み合わせ、且つこれらの強さやタイミング等を調整しながら行っている。ただし、前回開孔後に出銑口へ封入した封鎖封入材（マッド材）の固化状態や厚み等により同じ要領で開孔作業しようとしてもロッドの座屈、ロッドが抜けなくなるジャミングあるいは空打ちの状態になって作業が困難となったり、また、作業者の熟練度合いにおいても、作業時間及び孔状態も異なったりするという問題がある。
【０００５】
この問題を解決するため、作業状況の変化に対応して、自動的にロッドの打撃、回転、フィードの各操作を適切に組み合わせて、空打ち防止制御、ジャミング防止制御、フィード速度自動制御、回転数自動制御、フィード方向制御して開孔作業を行う出銑口油圧開孔機が特許文献１に開示されている。
【０００６】
特許文献１のフィード制御は、前進フィード圧力が設定圧力以上になると前進用のフィードを一時的に後退側に切り替え、回転圧力が設定圧力まで低下したら再度前進を開始するものである。本方法により、作業者にそれほどの熟練を要せず、作業状況の変化に対応して自動的に好ましい条件を選択して開孔作業を行うことができ、作業者の負荷も軽減される。
【特許文献１】特開２０００−１１９７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の開孔機には以下の問題がある。
【０００８】
マッドが最も硬い最深部に対応した１種類の設定値で全範囲を制御している。そのため、ロッドが孔に深く入っていない初期には、押付力が強すぎてロッド先端が振れやすくなる。さらに、最深部ほど硬くない初期部及び中間部では必要以上のエネルギー範囲で制御しているため、エネルギー効率が悪いという問題がある。
【０００９】
また、油圧配管の敷設状況等の外部要因により油圧ユニットの出側の圧力が低負荷の状態でも圧力が高くなってしまうという問題がある。出側の圧力が低負荷時でも高くなる外部要因としては、（１）配管の長さ、口径、曲折による大きな摩擦抵抗、（２）装置と出側配管の高低差、（３）使用時の作動油の温度低下による大きな粘性等が考えられる。  
【００１０】
そのため、単純に入出圧力だけを見て制御すると低負荷状態にあるにも関わらず、高負荷状態にあるような判断をして低負荷状態に戻すような動作を行い、開孔作業が進まない状況が発生する。具体的にはフィードの出側あるいは入側の圧力が高負荷状態にはないのにも関わらず高い値になり、フィードの前後進を繰り返し、開孔できない状態になることである。
【００１１】
また、フィード前進時にフィード圧力が所定値より高くなるとフィード後退させ、フィート圧力が所定値まで下がると再度フィード前進を再開するが、フィード圧力の圧力低下を圧力検出器が検出し実際にフィード前進の信号を再び出すまでに時間がかかり、実際はフィード圧力が高くなる前は設定値以下の負荷で開孔しており、先端を未開孔部分のマッド材から少し離すように必要距離だけ後退させればフィード圧力は低下するにかかわらず、必要以上に後退してしまい、開孔時間が長くなるという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、実負荷を検出して外部要因による検出の外乱を排除することにより、制御の確実性を向上させるとともに、必要以上の余分な動作を排除して作業時間を短縮することができる出銑口油圧開孔機の制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の出銑口油圧開孔機の制御方法は、アクチュエータで駆動するロッドの打撃、回転及びフィードの組み合わせによって出銑口の開孔を行う出銑口油圧開孔機の制御方法において、ロッドの開孔深度のレンジに合わせてジャミング防止制御におけるアクチュエータのフィード圧の上限設定値及び、ロッドのフィードを再開するフィード圧の設定値を変更することを特徴とする。
【００１４】
前記構成において、アクチュエータのフィード圧の実負荷を検出してロッドのフィードをフィードバック制御することが望ましい。
【００１５】
また、アクチュエータのフィード圧の実負荷はアクチュエータの入側と出側との圧力差を検出することにより求めることができる。
【００１６】
また、アクチュエータのフィード圧がロッドのフィードを不可とする上限設定値に達すると後進方向に切替え、所定距離だけ後進させた後にフィードを停止し、フィード圧がフィード可能とするフィード圧の設定値に低下した後に再度前進方向へ切替るステップを繰り返すことにより制御する。所定距離は、ロッド先端が未開孔部分のマッド材より離れる距離に設定する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の制御方法では、ロッド先端位置（開孔深度）に合わせて圧力設定値を変更する。その結果、（１）ロッドが振れやすいが、必要な開孔エネルギーが最深部ほど大きくない開孔初期は設定範囲を小さくすることによりロッドをスムーズに出銑口に打ち込める、（２）さらに、マッドの硬さにあった最適なエネルギーを付加できるので、エネルギー効率が上がる。
【００１８】
また、本発明の制御方法では、実負荷を検出することで外部要因による見せかけの高負荷検出を排除しているため、従来の方法ではなかった外乱を排除でき、制御の確実性が向上する。    
【００１９】
設定値内で機器を使用する上で、必要以上の余分な動作を排除することにより、作業時間を短縮できる。さらに付随的に高温である溶銑が貯留されている大樋上での作業時間が短くなり、機器保護につながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明に使用する出銑口油圧開孔機の一例を示す図である。図３に示す開孔機１同様に、ロッド２を備えるとともに、ガイドセル３上に設けられ且つ油圧ユニット４からの油圧で駆動されるアクチュエータ（フィードモータ）５により開孔機１を進退駆動して高炉出銑口６を開孔する。フィードモータ５の回転軸にはパルスジェネレータ７が連結され、出銑開始信号によりパルスジェネレータ７の出力を積算する演算装置８を備えており、パルスジェネレータ７で開孔機１の移動量がパルス数としてカウントされる。
【００２１】
本発明においては、開孔作業中のフィードモータ５の実負荷を検出するために、フィードモータ５の油圧の出側及び入側にそれぞれフィード圧力を検出する圧力計９，１０が設けられている。圧力検出計９，１０で測定された圧力の測定信号は演算装置８に入力され、フィードモータ５の実負荷として圧力差が演算され、この圧力差に基づいてフィード制御される。
【００２２】
開孔機１は、フィードモータ５によりロッド２に軸線方向に移動させるフィード力が付与され、さらに回転力、打撃力が付与され、フィード、回転あるいは打撃を組み合わせて開孔作業する。
【実施例】
【００２３】
本実施例は、アクチュエータの消費エネルギーを、入側、出側の圧力を測定して圧力差を求めることにより実負荷で判断してフィードバック制御する例である。
【００２４】
図２はロッド先端位置ＤがＤｉ≦Ｄ≦Ｄｉ＋１における本発明の制御方法における自動送り制御のフローチャートである。図２において、
Ｄ：ロッド先端位置（開孔深度）
Ｄｉ：開孔深度のレンジ
ΔＰ１ｉ：Ｄｉ≦Ｄ≦Ｄｉ＋１での圧力差ΔＰの上限値
ΔＰ２ｉ：フィードを再開する圧力差ΔＰの設定値
である。
【００２５】
（１）ロッド送りがスタートすると、アクチュエータによりロッドが前進し、ロッド先端位置（開孔深度）がＤｉ≦Ｄ≦Ｄｉ＋１のレンジでアクチュエータの入側と出側の圧力が測定され、演算装置により実負荷を圧力差ΔＰで求める（ステップＳ１）。アクチュエータの入側と出側の圧力を検出して実負荷を求めるので、長い配管や開孔機と出側配管の大きい落差の影響をなくすことができる。
【００２６】
（２）演算装置では演算された圧力差ΔＰ（実負荷）が送り負荷の上限設定値ΔＰ１ｉ以上（ΔＰ≧ΔＰ１ｉ）であるか否かが判定される（ステップＳ２）。
【００２７】
（３）ステップＳ２において圧力差ΔＰが上限設定値未満（ΔＰ＜ΔＰ１ｉ）であれば、座屈が発生するおそれのある送り負荷あるいは、開孔初期であればロッドが振れやすい送り負荷に達していないので、ロッドはそのままフィード前進する（ステップＳ３）。
【００２８】
（４）ステップＳ４で開孔が完了しているか否か判定され、開孔が完了していない限り次の開孔深度のレンジでステップＳ１及びステップＳ２を繰り返してロッドをフィード前進させ、開孔が完了していればロッドの引き抜きを行う（ステップＳ４）。
【００２９】
（５）ステップＳ２において、圧力差ΔＰが上限設定値以上（ΔＰ≧ΔＰ１ｉ）であれば、座屈が発生するおそれがある送り負荷以上なので、アクチュエータを切り替えてフィード後退させる（ステップＳ５）。フィード後退によりロッドの座屈を防止する。
【００３０】
（６）ロッドの後退中にパルスジェネレータで孔深度を検出する（ステップＳ６）。この検出により演算装置ではロッドのフィード後退量Ｌｍｍを演算する。
【００３１】
（７）演算装置ではフィード後退量Ｌｍｍが、ロッド先端が未開孔部分のマッドより離れる設定距離Ｌ１ｍｍ以上（Ｌ≧Ｌ１）であるか否かを判定する（ステップＳ７）。このステップＳ７によりロッド先端がマッドから離れたか否かを判定する。設定距離Ｌ１はロッド先端がマッドから離れたことを検知できる短い距離でよい。
【００３２】
（８）ステップＳ７においてフィード後退量Ｌが設定距離Ｌ１未満（（Ｌ＜Ｌ１）であれば、ステップＳ６に戻りロッドの先端がマッドから離れて設定距離Ｌ１以上となるまで後退する。
【００３３】
（９）ステップＳ７においてフィード後退量Ｌが設定距離Ｌ１以上（Ｌ≧Ｌ１）になって、ロッド先端がマッドから離れたことが検出されると、ロッドの後退を停止させる（ステップＳ８）。
【００３４】
（１０）圧力差ΔＰがロッドの先端が確実に離れた際の再開する圧力差ΔＰの設定値ΔＰ２ｉ以下（ΔＰ≦ΔＰ２ｉ）であるか否か判定される（ステップＳ９）。
【００３５】
ステップＳ５で先端を未開孔部分のマッド材から少し離すように必要距離Ｌ１だけ後退させれば、フィード圧力はΔＰ１ｉからΔＰ２ｉへ低下するので、このステップＳ９によりフィード圧が低下していることを確認する。
【００３６】
このステップＳ９で圧力差ΔＰが設定値ΔＰ２未満（ΔＰ＜ΔＰ２ｉ）であれば、フィード圧力が低下しているので、フィード前進の信号を受けてフィード前進する（ステップＳ３）。
【００３７】
圧力差ΔＰが設定値ΔＰ２ｉ以上（ΔＰ≧ΔＰ２ｉ）の場合には、ステップＳ１０でフィード停止後の経過時間Ｔが所定時間Ｔ１まで（Ｔ＜Ｔ１）はフィード停止状態で圧力差ΔＰの低下を待つが、所定時間Ｔ１を経過（Ｔ≧Ｔ１）しても圧力差ΔＰが低下しない場合には、ステップＳ５のフィード後退に戻り、ステップＳ６からステップ９によりフィード圧力の低下の確認を行う。
【００３８】
このステップＳ９により、ロッドが必要以上に後退するのを防止して開孔時間を従来よりも短縮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に使用する出銑口油圧開孔機の一例を示す図である。
【図２】本発明の制御方法における自動送り制御のフローチャートである。
【図３】従来の出銑口油圧開孔機の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：出銑口油圧開孔機
２：ロッド
３：ガイドセル
４：油圧ユニット
５：アクチュエータ（フィードモータ）
６：高炉出銑口
７：パルスジェネレータ
８：演算装置
８ａ：圧力検出計
９，１０：圧力検出計
【図１】
2007056338.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007056338.tif 000005