JP2574247Y2 - オープンウェル炉用炉前作業装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は炉前作業を自動的に行い
得るようにしたオープンウェル炉用炉前作業装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】オープンウェル炉でのアルミニウム、ア
ルミニウム合金（以下アルミという）のスクラップ（以
下投入材料という）の溶解作業としては、投入材料の浸
漬、攪拌、さばき（溶湯上のドロスを細かく叩きドロス
中のアルミを溶湯中に落し込む）、ドロスの滓出し作業
等の種々煩雑な作業を必要とし、これらの作業を総称し
て炉前作業と称している。そして、この炉前作業は従来
作業者が手作業で行っているが、作業用ロボット（例；
特公平３−５４１６４号公報）を運転操作して行う技術
も開示されていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、作業者
による手作業はアルミ溶湯の高熱を受けながら作業する
ため重労働で、長時間の作業が難しく、特にさばき作業
は専用のさばき治具でアルミドロスを細かく叩く単調な
長時間作業であるため、十分に行われないことがあっ
た。また、作業用ロボットによる作業においても、作業
者がロボットを運転操作しなければならず省力化という
点で問題があり、また高熱の環境下における長時間の作
業を強いられるため、作業環境および作業能率が悪いと
いう問題もあった。

【０００４】したがって、本考案は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、投入材料の浸漬作業、攪拌作業、ドロスのさばき
作業、滓出し作業等の炉前作業を全て自動的にかつ連続
的に行うことができ、作業能率の向上、生産性および省
力化を図るようにしたオープンウェル炉用炉前作業装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するため、スクラップを溶解するオープンウェル炉の炉
前作業装置であって、車輪を備え台車走行用駆動装置に
よって走行される台車と、この台車上に台車走行方向と
直交する方向にスライド自在に配設された支持台と、こ
の支持台をスライドさせる支持台スライド用駆動装置
と、前記支持台上に中心軸周りに旋回自在に立設された
支柱と、この支柱を旋回させる支柱旋回用駆動装置と、
前記支柱に昇降自在に配設されたスライダと、このスラ
イダを昇降させるスライダ昇降用駆動装置と、前記スラ
イダに設けられアーム回転用駆動装置によって中心軸周
りに回転されるアームと、このアームに周方向に離間し
て取付けられ投入材料を強制的に溶湯内に押し込む浸漬
作業を行う第１のスクレーパおよび投入材料の撹拌作
業、溶解後に発生するドロスのさばき作業およびドロス
を掻き寄せて排出する滓出し作業を行う第２のスクレー
パとを備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本考案において、炉前作業時に駆動制御部は予
め記憶した動作工程の情報に基づき台車走行用駆動装
置、支持台スライド用駆動装置、支柱旋回用駆動装置、
スライダ昇降用駆動装置およびアーム回転用駆動装置を
駆動制御する。第１のスクレーパは投入材料の浸漬作業
を行い、第２のスクレーパは、投入材料の撹拌作業、ド
ロスのさばき作業および滓出し作業を行う。

【０００７】

【実施例】以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本考案に係るオープンウェル炉
用炉前作業装置の一実施例を示す正面図、図２は同装置
のカバーを取り外した平面図、図３は同装置の側面図で
ある。これらの図において、１はオープンウェル炉で、
このオープンウェル炉１の手前側地面には炉前作業装置
２を走行させる２本のレール３と、これらレール間に位
置するチェーン４が炉と平行に敷設されている。

【０００８】前記炉前作業装置２は、前後一対の車軸５
ａ，５ｂにそれぞれ取付けられた４つの車輪６と、前記
チェーン４に噛合うスプロケット７とを備え、台車走行
用駆動装置８によってレール３上を走行する自走型の台
車９を備えている。前記スプロケット７は、後輪側の車
軸５ｂの中央に配設されている。前記台車走行用駆動装
置８としては例えばＡＣモータが用いられ、この駆動装
置の回転を回転伝達機構１０を介して前記車軸５ｂに伝
達すると、下記機構により台車９がレール３に沿って走
行するように構成されている。回転伝達機構１０は、ク
ラッチ１２、傘歯車１３ａ、１３ｂ、ウォームおよびウ
ォームホイール等からなる減速歯車機構１４、減速歯車
機構１４の出力軸端に取付けられたスプロケット１５、
車軸５ｂの一端に取付けられたスプロケット１６および
これら両スプロケット１５，１６間に張架されたチェー
ン１７等で構成されている。クラッチ１２としては、優
れたトルク特性および定トルク特性を有するもの、例え
ば磁性粉体を摩擦媒体としてトルクを伝達する電磁パウ
ダクラッチ等が使用される。

【０００９】前記台車９の上面には支持台２０が配設さ
れる一方、下面側にはこの支持台２０をスライドさせる
支持台スライド用駆動装置２１（図１）とその回転伝達
機構２２（図１）および後述する支柱３０の旋回用駆動
装置３２（図３）が配設されている。支持台２０は台車
９の上面両端部に対設された左右一対のガイド部材２３
ａ、２３ｂによって前後方向、すなわち台車９の走行方
向（矢印Ｘ方向）と直交する方向（矢印Ｙ方向）にスラ
イド自在に保持されている。支持台２０をスライドさせ
る駆動装置２１はモータからなり、この駆動装置の回転
伝達機構２２は、モータ軸に取付けられたスプロケット
２４、支持台２０の下面に取付けられたナット２５、台
車９に両端を軸支されて配設されナット２５と螺合する
ボールねじ２６、ボールねじ２６の一端に取付けられた
スプロケット（図示せず）、前記スプロケット間に張架
されたチェーン２７等で構成されている。モータ２１の
回転をチェーン２７を介してボールねじ２６に伝達し、
このボールねじ２６を回転させると、ナット２５がボー
ルねじ２６に沿って図１紙面と垂直な方向に移動するた
め、支持台２０をＹ方向に移動させることができる。

【００１０】前記支柱３０は円筒状に形成されて支持台
２０の上面中央に中心軸周りに旋回自在に立設されてお
り、前記支柱旋回用駆動装置３２（図３）によって軸周
りに回動されるように構成されている。前記支柱旋回用
駆動装置３２は、前記支持台２０の下面に出力軸（図示
せず）を上に向けて縦に固定されており、この出力軸の
上端は前記支持台２０の上方に突出し、その上端突出部
に前記支柱３０の下面に固定された従動歯車３４（図
１、図２）に噛合する駆動歯車３３（図２）が固定され
ている。したがって、駆動装置３２を駆動すると、その
回転は駆動歯車３３を介して従動歯車３４に伝達され、
支柱３０を中心軸周りに回転させることができる。

【００１１】前記支柱３０にはスライダ３６がチェーン
３７（図１）によって支持されて昇降自在に外嵌されて
おり、かつキー３８（図１）によって回転を防止されて
いる。前記チェーン３７は、両端がスライダ３６の外周
面に取付けられた上下一対の係止金具３９ａ，３９ｂに
係止されており、中間部が上下一対のスプロケット４
０，４１間に掛け渡されている。上方側のスプロケット
４０は支柱３０の上端部背面側に軸受部材４２（図２）
を介して回転自在に配設され、下方側のスプロケット４
１は支柱３０の下端に一体的に設けられた平板状の基台
部３０Ａ上に軸受部材（図示せず）を介して回転自在に
配設されている。また前記基台部３０Ａ上には前記スラ
イダ３６を昇降させる駆動装置４４とその回転伝達機構
４５が配設されている。駆動装置４４はモータからな
り、回転伝達機構４５は、電磁パウダクラッチ４６、ウ
ォームホイール等からなる減速歯車機構４７、前記スプ
ロケット４０，４１およびチェーン３７とで構成されて
いる。したがって、モータ４４を起動すると、その回転
が電磁パウダクラッチ４６−減速歯車機構４７−スプロ
ケット４１−チェーン３７−スプロケット４０に伝達さ
れ、これによってスライダ３６を昇降させることができ
る。

【００１２】前記スライダ３６には水平なアーム５０が
片持支持されて配設されている。このアーム５０は中心
軸周りに回転自在に軸支されており、先端には炉前作業
時に投入材料５５を溶湯５６内に浸漬させる第１のスク
レーパ（作業治具）５７と、溶湯５６の攪拌、ドロスさ
ばきおよび滓出し操作を行う第２のスクレーパ（作業治
具）５８が配設されている。第１のスクレーパ５７は、
アーム５０の先端部に設けた取付部５０ａに一端がフラ
ンジ接続された、アーム５０の軸線と直交する支持棒５
９と、支持棒５９の先端に取付けられた箱体６０とで構
成されている。第２のスクレーパ５８は、同じくアーム
５０の先端部に前記取付部５０ａと１８０°位相を異な
らせて設けた他の取付部５０ｂに一端がフランジ接続さ
れた、アーム５０の軸線と直交する支持棒６２と、支持
棒６２の先端に取付けられた台形の板体６３とで構成さ
れている。また、前記スライダ３６には前記アーム５０
を回転させるアーム回転用駆動装置としてのモータ６５
とその回転伝達機構６６（図２、図３）が搭載されてい
る。モータ６５は出力軸を鉛直下方に向けて縦に取付け
られている。回転伝達機構６６は、ウォームホイール等
からなる減速歯車機構６８と、減速歯車機構６８の出力
軸端に設けられた歯車７０と、アーム５０の基端に取付
けられ前記歯車７０に噛合する歯車７１とで構成されて
いる。したがって、モータ６５を駆動するとその回転が
減速歯車機構６８−歯車７０を経て歯車７１に伝達さ
れ、これによってアーム５０を矢印Ｃ方向に回転させる
ことができる。そして、このようなスライダ３６、アー
ム５０、スクレーパ５７，５８、モータ６５等からなる
スライダユニットは、カウンターウエイト７２と釣合い
を保って支柱３０に配設されている。カウンターウエイ
ト７２はチェーン７３の一端に吊り下げられて前記支柱
３０内に上方から上下移動自在に収納配置されており、
チェーン７３の中間部は支柱３０上に軸受部材７４を介
して回転自在に設けたスプロケット７５に掛け渡され、
他端が前記スライダ３６に係止されている（図１、図
２）。

【００１３】さらに前記各モータ８，２１，３２，４
４，６５を駆動制御する駆動制御部（図示せず）は、本
作業装置と別置となっており、作業装置側には配線用中
継ボックス８０が設置されている。駆動制御部は、前記
第１，第２のスクレーパ５７，５８による炉前動作工
程、すなわち溶湯５６上に浮遊する投入材料５５を強制
的に溶湯５６内に押し込む動作工程（浸漬動作工程）、
投入材料５５および溶湯５６を攪拌する動作工程（攪拌
動作工程）、溶湯５６上のドロスを細かく叩く動作工程
（さばき動作工程）および溶解後に発生する浮上ドロス
および／または炉底ドロスを掻き寄せて炉外に排出する
動作工程（滓出し動作工程）の情報を記憶する記憶手段
を有し、この情報にしたがって前記各モータ８，２１，
３２，４４，６５を駆動制御する。このような動作工程
の情報は、操業オペレータが予めオープンウェル炉１内
の溶湯状況、オープンウェル炉１に投入する投入材料５
５の量、オープンウェル炉１の性能等を考慮して台車
９、支持台２０、支柱３０、スライダ３６の移動もしく
は回動によりアーム５０を実際に動作させ、オペレータ
がその各要所となる場所と移動の順（ティーチングポイ
ント）を選び、それを動作工程情報として記憶させたも
のである。前記各モータ８，２１，３２，４４，６５に
よって駆動される支持台２０、支柱３０、スライダ３
６、アーム５０の位置決めは不図示のパルスエンコーダ
またはリミットスイッチによって行なわれる。また必要
に応じて第１，第２のスクレーパ５７，５８の代わりも
しくはこれらスクレーパに加えて他の動作工程用スクレ
ーパをアーム５０に取り付けることが可能である。

【００１４】なお、８２，８３は炉前作業装置２を覆う
上，下カバーである。

【００１５】図４は投入材料５５を溶湯５６内に押し込
む浸漬動作工程におけるティーチングポイントを示す図
である。この動作工程は第１のスクレーパ５７をオープ
ンウェル炉１の左側から右側に向かって移動させる間に
所要回数上下動させるようにしたもので、第１のスクレ
ーパ５７の箱体６０の下端は、ティーチングポイントＴ
1 −Ｔ2 −Ｔ3 −Ｔ4 −Ｔ5 −Ｔ6 −Ｔ7 −Ｔ8 ・・・
Ｔn を経て再びＴ1 に戻り、これを所要回数繰り返す。

【００１６】図５は第２のスクレーパ５８による攪拌動
作工程におけるティーチングポイントを示す図である。
この動作工程は、第２のスクレーパ５８を溶湯５６内に
浸漬して往復移動させる間に２回上下動させるようにし
たものである。第２のスクレーパ５８の板体６３の先端
は、ティーチングポイントＴ1 −Ｔ2 −Ｔ3 −Ｔ4 −Ｔ
5 −Ｔ6 −Ｔ7 −Ｔ8 を経て再びＴ1 に戻る。

【００１７】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第２のスク
レーパ５８によるさばき動作工程におけるティーチング
ポイントを示す図である。この動作工程は、第２のスク
レーパ５８をオープンウェル炉１の左側から右側に向か
って移動させる間に板体６３により溶湯５６上に浮遊す
るドロス８８に僅かなピッチで斜めもしくは垂直に差し
込んでドロス８８中のアルミを溶湯５６内に沈め、これ
を何回も繰り返すものである。板体６３の先端は、ティ
ーチングポイントＴ1 −Ｔ2 −Ｔ3 −Ｔ4 −Ｔ5 −Ｔ6
−Ｔ7 −Ｔ8 ・・・Ｔn を経て再びＴ1 に戻る。

【００１８】図７は滓出し前（または投入材料投入時）
の攪拌動作工程におけるティーチングポイントを示す図
である。この動作工程は、第２のスクレーパ５８をオー
プンウェル炉１の左側から右側に向かって移動させる間
に板体６３を徐々に沈めて溶湯５６を攪拌し、これを数
回繰り返すものである。板体６３の先端は、ティーチン
グポイントＴ1 −Ｔ2 −Ｔ3 を経て再びＴ1 に戻る。

【００１９】図８はドロスの滓出し動作工程におけるテ
ィーチングポイントを示す図である。この動作工程は、
スクレーパ５８の板体６３を右側に所定角度（φ）傾斜
させて溶湯５６の表面に沿ってオープンウェル炉１の右
側から左側に向かって移動させて表層部のドロス８８を
炉の左側に排出し、次に板体６３を元の位置に戻して溶
湯５６内に浸漬し炉底に溜まっているドロス８８を右側
から左側に向かって移動させて炉の左側に排出するもの
である。このため炉の底面排出側は傾斜しており、ドロ
ス８８の排出を容易にしている。板体６３の先端は、テ
ィーチングポイントＴ1 −Ｔ2 −Ｔ1 −Ｔ3 −Ｔ2 を経
て再びＴ1 に戻り、これを所要回数繰り返す。

【００２０】上記構成からなるオープンウェル炉用炉前
作業装置２にあっては、駆動制御部８０に第１、第２ス
クレーパ５７，５８が所定の運動軌跡を描くようティー
チングポイントを予め記憶させておき、プログラムにし
たがってこれらスクレーパ５７，５８による投入材料５
５の浸漬動作、攪拌動作、ドロス８８のさばき動作およ
び滓出し動作を順次自動的に行う。したがって、作業者
が不要である。

【００２１】なお、炉前作業装置２による炉前作業とし
てはティーチングポイントの設定を変えることにより上
記した動作工程に限らず浸漬動作工程と攪拌動作工程ま
たは攪拌動作工程、さばき動作工程および滓出し動作工
程を組合わせて同時に行うことも可能である。また、本
考案の駆動装置は８，２１，３２，４４，６５であるモ
ータを使用した場合について説明したが、これに限らず
シリンダ等の使用も可能である。

【００２２】

【考案の効果】以上説明したように本考案に係るオープ
ンウェル炉用炉前作業装置によれば、第１、第２のスク
レーパを備えているので、これらスクレーパでオープン
ウェル炉内の投入材料を強制的に溶湯内に押し込む浸漬
作業、投入材料を撹拌する作業、溶解後に発生するドロ
スのさばき作業、ドロスを掻き寄せて排出する滓出し作
業を順次自動的に行なうことができ、省力化、作業環境
の改善および生産性の向上を図ることができる。また、
装置自体も比較的簡単で、安価に製作、提供することが
できる。また作業者による場合は、個人差により品質が
一定せず、歩留り率が悪かったが、本考案においては全
て動力を用いて自動的に行うものであるため同一条件で
溶解することができ、品質の安定化と歩留り率を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るオープンウェル炉用炉前作業装置
の一実施例を示す正面図である。

【図２】同装置の平面図である。

【図３】同装置の側面図である。

【図４】投入材料を溶湯内に押し込む浸漬動作工程にお
けるティーチングポイントを示す図である。

【図５】投入材料の攪拌動作工程におけるティーチング
ポイントを示す図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はドロスのさばき動作
工程におけるティーチングポイントを示す図である。

【図７】滓出し前（または投入材料投入時）の攪拌動作
工程におけるティーチングポイントを示す図である。

【図８】ドロスの滓出し動作工程におけるティーチング
ポイントを示す図である。

【符号の説明】

１ オープンウェル炉 ２ 炉前作業装置 ３ レール ６ 車輪 ８ 台車走行用駆動装置 ９ 台車 ２０ 支持台 ２１ 支持台スライド用駆動装置 ３０ 支柱 ３２ 支柱旋回用駆動装置 ３６ スライダ ４４ スライダ昇降用駆動装置 ５０ アーム ５５ 投入材料 ５６ 溶湯 ５７ 第１のスクレーパ ５８ 第２のスクレーパ ６５ アーム回転用駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 熊倉 秀哉 東京都港区三田３丁目13番12号 日本軽 金属株式会社内 (72)考案者 一寸木 博幸 東京都港区三田３丁目13番12号 日本軽 金属株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−33495（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−52986（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−45300（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭50−43131（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F27D 3/15 B25J 5/00 - 5/06 B25J 11/00 F27D 23/04

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクラップを溶解するオープンウェル炉
   の炉前作業装置であって、 車輪を備え台車走行用駆動装置によって走行される台車
   と、この台車上に台車走行方向と直交する方向にスライ
   ド自在に配設された支持台と、この支持台をスライドさ
   せる支持台スライド用駆動装置と、前記支持台上に中心
   軸周りに旋回自在に立設された支柱と、この支柱を旋回
   させる支柱旋回用駆動装置と、前記支柱に昇降自在に配
   設されたスライダと、このスライダを昇降させるスライ
   ダ昇降用駆動装置と、前記スライダに設けられアーム回
   転用駆動装置によって中心軸周りに回転されるアーム
   と、このアームに周方向に離間して取付けられ投入材料
   を強制的に溶湯内に押し込む浸漬作業を行う第１のスク
   レーパおよび投入材料の撹拌作業、溶解後に発生するド
   ロスのさばき作業およびドロスを掻き寄せて排出する滓
   出し作業を行う第２のスクレーパとを備えたことを特徴
   とするオープンウェル炉用炉前作業装置。