JP3073882B2 - 溶融金属測温試料採取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶融金属の温度測定、試
料採取装置におけるランスへのプローブ着脱及び試料回
収に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼材料等をはじめとする各種金属材料
の生産工程では、溶鋼等の溶融金属の測温、試料採取、
酸素濃度測定、測温と同時の試料採取、等々を行うこと
が必要になる。そのために、先端にプローブを装着した
ランスを昇降してプローブを溶融金属中に浸漬して引上
げるための、ランス昇降装置（実公平０１−１４９２６
号公報）が使用される。ランスに装着されるプローブに
は様々な種類がある。測温を行うプローブには温度セン
サが備えられており、試料採取を行うプローブには試料
採取用チャンバが形成されている。

【０００３】いずれの種類のプローブも、通常、一度使
用したら廃棄する使い捨て式のものとされている。ラン
ス昇降装置が、プローブを溶融金属中に浸漬して測温や
試料採取を行った後にそのプローブを溶融金属から引き
上げたならば、そのプローブが測温専用のプローブであ
れば、用済みのそのプローブをランスから取り外してそ
のまま廃棄し、また、そのプローブが試料採取専用、或
いは、測温と使用採取とを同時に行うためのプローブで
あれば、そのプローブをランスから取り外して回収する
ようにしており、回収されたプローブは、その試料採取
用チャンバの中に採取されて凝固した試料を取り出すた
め作業者の手作業に頼っているのが現状である。ランス
昇降装置の設置現場は常に溶融炉等に隣接している為、
プローブ着脱及び試料回収作業を行う環境は過酷であ
る。従ってランス昇降装置のランスへのプローブ着脱作
業及び採取したプローブ内から試料を回収する作業の省
力化が強く望まれているところである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

（１）上記プローブ着脱装置は種々検討されてはいるが
（例えば実公昭５６−２５４２０号公報）、長さの異な
る２種類以上のプローブを装着出来ないという問題があ
る。すなわち精錬工程に使用されるプローブは温度測定
用プローブ、試料採取プローブ、あるいは温度測定と試
料採取とを同時に行えるプローブ等、その機能において
構造上寸法が異なるのが一般的である。しかしながら、
従来の着脱装置を使用する場合は長さを同じにする必要
があり、経済的に無駄なプローブを使用しなければなら
ないという問題がある。

【０００５】（２）従来は、プローブの装着と抜取りは
別々の装置で行っており、設置スペースを広く必要とし
装置も高価になるという問題がある。 （３）抜取後のプローブから試料を回収する為、人手に
よる現場作業を要する問題がある。 本発明は上記問題を解決し得るプローブ着脱装置と試料
回収方法を提供する事を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、溶融金属の温度測定及び／または溶融金
属試料採取用のプローブを装着するホルダーが先端に取
り付け可能となされたランスの駆動装置と、プローブス
トッカーと、プローブ着脱装置と、プローブの試料採取
部分の切断装置とからなる溶融金属測温試料採取装置に
おいて、前記プローブ着脱装置が、下部のターンテーブ
ル旋回中心に支柱を有し、支柱上方に設けられたホルダ
ーガイドと、支柱中間部に設けられたプローブクランパ
ーと、支柱下方に昇降可能に設けられた装着クランパー
と、抜取クランパーとから構成され、さらに、ホルダー
ガイド、プローブクランパー、装着クランパー、抜取ク
ランパーの把持中心が垂直方向の同軸上に位置し、該把
持中心が前記ターンテーブルの旋回によって描く円周軌
道上にプローブ着脱位置、プローブの試料採取部分の切
断位置が存在するように、前記プローブ着脱装置、プロ
ーブの試料採取部分の切断装置を配置したことを特徴と
する。

【０００７】

【作用】プローブ着脱装置の特徴及び作用について述べ
る。プローブ着脱装置下部のターンテーブル上の旋回中
心に取付けられた支柱にホルダーガイド、プローブクラ
ンパー装着機構を設ける事によりプローブを把持した状
態で旋回させる事が出来、旋回円周上に着脱位置、切断
位置、サンプル回収位置、プローブ廃却位置等の必要位
置を配置出来る為、装置のコンパクトが図れ、省スペー
スが可能となる。溶融金属測温試料採取用プローブは紙
製の円筒からなり、下部に溶銑サンプル用のサンプル室
又は温度測定用の熱電対を有している。

【０００８】装着クランパーに昇降機能を持たせたの
は、次の理由からである。１つには測温用のプローブと
試料採取用のプローブとでは、必要な長さが異なり、長
さの異なる２種類以上のプローブの装着を可能としてい
る。すなわち、プローブ上端はホルダーガイドでクラン
プするどのプローブも同じレベルに保持する必要があ
り、長さの異なるプローブを使用すれば当然プローブ下
端レベルは異なるわけであり、それぞれのレベルに合せ
た位置迄昇降させて装着クランパーでプローブ下端を把
持する事が可能となり、２種類以上のプローブの長さを
同じにする必要がなく安価なプローブとなり経済的であ
る。

【０００９】２つにはランス駆動装置で、ランスを下降
させて装着しようとすればランスの必要挿入長さで±１
ｍｍの精度で停止させる必要があり、停止精度のバラツ
キを向上させねばならず機械の構造上高価となる。又、
仮に精度良く停止したとしてもプローブの長さはいくら
かの製作誤差でバラツキがある。

【００１０】その為、プローブが長い場合には完全に装
着されず測温プローブにおいてはランスとプローブの電
気的な接続ができず、温度の測定が出来ない。又プロー
ブが短かいとランス下降力がプローブに加わりプローブ
が破損するという問題がある。開閉するシリンダーを含
むその部分全体をスプリングで受けている。こういう問
題を解決する為に装着クランパーを開閉するシリンダー
を含むクランパー部分全体をスプリングで浮かせながら
受けているものがあるが、スプリングの劣化により受け
る力が変化するという問題がある。

【００１１】上記問題に鑑み、発明されたのが本装置で
あり、装着クランパーでプローブ下端を把持し、プロー
ブを押し上げて装着する方法である。すなわち挿入必要
長さの途中迄ランス駆動装置によりランスを下降させて
装着し、残り約１００ｍｍの挿入はプローブを押し上げ
て装着する方法である。この場合、挿入必要長さの途中
迄ランス駆動装置によりランスを下降させるわけである
からランスの停止位置のバラツキ又プローブ製作誤差に
よる長さのバラツキも関係ない。

【００１２】ランスを装入必要長さの途中まで下降し、
装着クランパーを昇降装置によって押し上げ、残りの約
１００ｍｍの長さの挿入を行う理由は、ランスの重量は
約１００ｋｇあり、これをラックアンドピニョンで約３
０ｍ／ｍｉｎで下降させるため、モーターは１．５ｋＷ
の容量であり、ランスを瞬時に停止させることは困難で
オーバーランが避けられない。ランス先端とプローブ装
着部の導通部は５ｍｍの差し込み距離があるが、この導
通部で接続を確認してプローブへのランスの挿入を停止
させるのは導通部の寸法精度、停止のための信号授受時
間からみて無理であり、プローブ先端を破損させる危険
が大きい。

【００１３】次の残りの挿入長さはランス停止位置のバ
ラツキ、プローブ長さのバラツキによりそれぞれ異なる
わけであるが、装着クランパーの押し上げストロークを
Ｌとし、残りの挿入長さをｌ₁ 、ランス停止位置のバラ
ツキｌ₂ 、プローブ長さのバラツキｌ₃ とすれば、Ｌ＞
ｌ₁ ＋ｌ₂ ＋ｌ₃ となるような押上ストロークを有する
装着クランパーとし、押し上げ駆動は流体圧シリンダー
（例えばエアーシリンダー等）にし、押上力は圧力と調
整する事により加減出来、完全に挿入されれば物理的に
停止し必要以上押し上げないし、押し上げ力も流体圧力
が一定であればどの位置で停止しても変らないという利
点があり上記問題は解決できる。

【００１４】プローブの装着は先ずホルダーガイドでプ
ローブ上端を、プローブクランパーでプローブ中間部
を、装着クランパーでプローブ下端を把持し、ランス駆
動装置によりランスを下降させ、ランス下部をプローブ
内へ挿入し完全に装着される約１００ｍｍ手前でランス
下降を停止する。ランス下降中にランスをプローブ内へ
挿入すると同時に、ホルダーガイド及びプローブクラン
パーは開き、残りの装着は装着クランパーでプローブ下
端を把持し、上方へ押し上げて装着する。装着を装着ク
ランパーのみで行うことにより、ランスとプローブの数
ｍｍ程度の位置ずれを吸収できる。ランス下端からのプ
ローブの抜取は、ホルダーガイド及び中間クランパーは
開の状態でランス駆動装置によりランスを下降させ、抜
取クランパーでプローブ下部を、プローブクランパーで
プローブ中間部を把持し、ランスを上昇させプローブを
抜き取る。

【００１５】抜取後のプローブは、プローブクランパー
及び抜取クランパーで把持されたまま切断位置又は廃却
位置迄旋回し停止する。廃却の場合は廃却位置でプロー
ブクランパー及び抜取クランパーを開にし自然落下し廃
却する。又プローブを切断する場合は、切断位置で停止
後抜取クランパーの上側と下側を２枚刃の切断装置で切
断する。試料の回収はプローブ切断後回収位置迄旋回
し、停止後抜取クランパーを開き抜取クランパーに把持
されている必要部のみを落下させ回収する。必要部を回
収後は前記廃却位置迄旋回し、プローブクランパーを開
き把持している残りのプローブを廃却する。以上に述べ
た構造を有しプローブ装着、プローブ抜き取り、試料回
収、プローブ廃却を１台で行う事が出来る。各クランパ
ーは両びらき構造で、把持部分は図７に示す半円形ある
いは図８に示すくの字形が好ましい。クランパーの開閉
機構はギアーの連動かリンクが好ましい。

【００１６】

【実施例】以下本発明に係る溶融金属測温試料採取用プ
ローブ着脱装置及び溶融金属試料回収方法について図面
に基づき説明する。図１は実施例での溶融金属測温試料
採取装置の側面図、図２は図１の平面図である。１はラ
ンス駆動装置、２は本発明に係る溶融金属測温試料採取
用プローブ着脱装置（以下プローブ着脱装置という）、
３はプローブストッカー、４は切断装置を示す。プロー
ブストッカー３は上円板１０、下円板１１からなり、上
円板１０及び下円板１１の外周に上、下同芯となるよう
板バネ１２、１２′が取付けられ、プローブ６あるいは
プローブ６′を保持している（第３図）。又プローブ下
端を円板２９で受けている。長さの短かいプローブの場
合は、円板２９の上に調節台３０を取付け、調節台３０
でプローブ下端を受けプローブ上端の高さが同じになる
構造としてある。

【００１７】図１において、ランス５へのプローブ６の
装着は次の通り実施した。先ずプローブ着脱装置２のホ
ルダーガイド７、プローブクランパー８、装着クランパ
ー９が開の状態で、プローブストッカー３がプローブ着
脱装置２側へ移動（前進）し、前記ホルダーガイド７、
プローブクランパー８、装着クランパー９の垂直芯とプ
ローブ６の芯が一致したところでプローブストッカー３
を停止させた。次にプローブ６の上部をホルダーガイド
７で中間部をプローブクランパー８で把持した。板バネ
１２、１２′に保持されているプローブ６は、ホルダー
ガイド７とプローブクランパー８で把持された状態でプ
ローブストッカー３が後退し、板バネ１２、１２′は開
き、プローブストッカー３からプローブ着脱装置２にプ
ローブ６は受け渡され垂直状態で保持される。プローブ
ストッカー３が後退した後に装着クランパー９でプロー
ブ６の下端を把持した。

【００１８】又プローブの長さが短かいプローブ（図３
におけるプローブ６′）を装着する場合は、装着クラン
パー９を短かいプローブ６′の下端と同じ位置となるよ
うに図４におけるＣの位置迄シリンダー３１で前もって
上昇させておき、装着クランパー９でプローブ６′の下
端を把持する。尚、本プローブストッカー３は特公平０
１−１７５４０号公報のものである。

【００１９】次にホルダーガイド７、プローブクランパ
ー８、装着クランパー９で把持しているプローブ６の軸
芯上に位置するランス５がランス駆動装置により下降
し、ホルダーガイド７にランス先端がガイドされプロー
ブ内へ挿入された。ホルダーガイド７は図４に示す如く
プローブ上端を把持するとともにランス先端をプローブ
内に導く役目をなすものでラッパ状になっており、プロ
ーブ６とランス５の軸芯がズレていてもランス先端がプ
ローブ内に挿入されるようガイドする構造となってい
る。ランス先端がプローブ内へ少し挿入されればホルダ
ーガイド７及びプローブクランパー８は開となり、装着
クランパー９のみでプローブ６の下端を受けている状態
となる。更にランス５が下降しランス先端がプローブ内
の所定の深さ迄挿入されるとランス５の下降は停止し
た。所定の深さとはプローブ６の必要装入深さに届かな
い位置であり約１００ｍｍ手前の未完全装着状態であ
る。

【００２０】次にプローブ６の下部を把持した装着クラ
ンパー９をエアーシリンダー３１で上昇させ、プローブ
を上方へ押し上げ前記未完全装着状態から完全装着状態
となしランス５の下部に固定した。ここで、ランスとプ
ローブの電気的な導通を確認することにより装着を確認
した。完全装着状態になれば装着クランパー９は開くと
同時に下降し、又ランス５はプローブ６を装着した状態
で上昇し所定の位置で停止し装着動作は完了した。ラン
スにはプローブ内径よりやや大きい突起があり完全装着
状態になればランス５からプローブ６が自重で自然落下
する事はない。

【００２１】装着動作が完了後、ランス駆動装置１の伸
縮部１３は溶銑の計測位置３２迄旋回し停止後、移動ブ
ーム１７が伸びランス５を出銑口から出た大樋内のスキ
ンマー後部のたまりの箇所の測定場所３３の上方へ位置
させ停止した。停止後ランス５が下降しランス下端に装
着されたプローブ６を溶融金属３４に浸漬し温度測定あ
るいは試料採取を行った。ランス駆動装置１の伸縮部１
３の固定ブーム１６と旋回軸１４は機械的に連結固定さ
れており、モーター３５にて旋回軸を回転駆動する事に
より固定ブーム１６は旋回軸１４を中心に旋回する。固
定ブーム１６の内部にはガイドローラー３６があり、該
ガイドローラー３６で水平に保持された移動ブームが前
進、後退し、伸縮した。旋回時は固定ブーム１６内に移
動ブーム１７が収まる形となりコンパクトな構造となっ
ている。移動ブーム１７の先端にはランス昇降駆動部３
７（実公平０１−１４９２６号公報）がありランスが昇
降する。

【００２２】温度測定あるいは試料採取後ランス５は下
端にプローブ６が装着された状態で上昇し停止した。停
止後、移動ブーム１７は縮み最初の着脱位置２７迄旋回
し停止した。次にランスは下降し、クランパー８と１９
で把持出来る位置で停止後、プローブクランパー８と抜
取クランパー１９でプローブを把持し、ランスを上昇さ
せプローブを抜取る。次に着脱装置はプローブを把持し
たまま図２の切断位置２６迄旋回し、図５に示す切断装
置４でプローブ６を切断した。切断装置４は、上、下２
枚ののこ刃２０、２１を１８０ｍｍの間隔をあけて同軸
に取付けられており、モーター駆動によりのこ刃２０、
２１を回転させながらプローブ６側へ移動させ、前記プ
ローブクランパー８と抜取クランパー１９で把持された
プローブ６を図６に示す如く、Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙの位置で
切断した。のこ刃２０、２１は抜取クランパー１９の把
持部の上、下に位置させてあり、上部分２２、中部分２
３、下部分２４の３部分に切断分離した。この内回収を
必要とするのは、サンプル室３８がある中部分２３であ
り、上部分２２及び下部分２４は切断が終了すれば下部
分２４はその位置で廃却シューター（図示なし）内へ自
然落下し廃却された。中部分２３、上部分２２は、それ
ぞれ抜取クランパー１９、プローブクランパー８で把持
されている為落下せず保持されたままの状態であった。

【００２３】次にプローブ６の上部分２２及び中部分２
３と保持した状態でプローブ着脱装置２は気送位置２８
迄旋回し、停止後、抜取クランパー１９を開き、中部分
２３を気送シェーター内へ自然落下させ、所定の場所迄
中部分２３を気送し回収した。この時上部分２２はプロ
ーブクランパー８で把持されており落下せず保持された
ままであった。

【００２４】次にプローブ着脱装置２は上部分２２のみ
を保持した状態で前記切断位置２６迄旋回し、停止後プ
ローブクランパー８を開き上部分２２を廃却シューター
（図示なし）内に自然落下させ廃却した。廃却後プロー
ブ着脱装置２は着脱装置２７迄旋回し、一連の動作を終
了した。尚、サンプルを回収する必要の無い測温用プロ
ーブの場合は、前記プローブ抜取後切断位置２６へ旋回
後、プローブクランパー８及び抜取クランパー１９を開
き、切断動作をせずそのまま廃却シューター（図示な
し）内へプローブ６を落下させ廃却する。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明装置によれ
ば、溶融金属の温度測定あるいは試料採取をするにあた
り、形状の異なる２種類以上のプローブをランスに着脱
可能とし、又コンパクトな装置となる為窮屈な場所でも
設置が出来る。又、試料採取後のプローブの必要な部分
のみを切断し回収する事が出来、作業環境の悪い現場で
のサンプル取出作業が軽減出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶融金属測温試料採取装置の側面図

【図２】溶融金属測温試料採取装置の平面を示す図

【図３】プローブストッカー側面図

【図４】本発明に係るプローブ着脱装置側面図

【図５】プローブ切断装置側面図

【図６】プローブ切断部位図

【図７】第４図におけるホルダーガイド７のＤ矢視図

【図８】第４図におけるプローブクランパー８のＥ矢視
図

【図９】第４図における装着クランパー９、抜取クラン
パー１９のＦ矢視図

【図10】（ａ）は図３のプローブストッカー３のＡ矢視
図、（ｂ）は図３のプローブストッカー３のＢ矢視図

【符号の説明】

１ ランス駆動装置 ２ プローブ着脱装置 ３ プローブストッカー ４ 切断装置 ５ ランス ６ プローブ ６′ 短かいプローブ ７ ホルダーガイド ８ プローブクランパー ９ 装着クランパー １０ 上円板 １１ 下円板 １２ 板バネ １２′ 板バネ １３ 伸縮部 １４ 旋回軸 １５ 欠番 １６ 固定ブーム １７ 移動ブーム １８ 欠番 １９ 抜取クランパー ２０ のこ刃 ２１ のこ刃 ２２ 上部分 ２３ 中部分 ２４ 下部分 ２６ 切断位置 ２７ 着脱位置 ２８ 気送位置 ２９ 円板 ３０ 調節台 ３１ シリンダー ３２ 計測位置 ３３ 測定場所 ３４ 溶融金属 ３５ モーター ３６ ガイドローラー ３７ ランス昇降駆動部 ３８ サンプル ３９ ターンテーブル ４０ 支柱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 崎谷 正信 千葉県市川市鬼高３丁目28番地23号 大 阪酸素工業株式会社 市川工場内 (72)発明者 田中 克美 千葉県市川市鬼高３丁目28番地23号 大 阪酸素工業株式会社 市川工場内 (56)参考文献 特開 平６−289010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−114463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−57104（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−1109（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−122410（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−64768（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−77468（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 33/20 G01N 1/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属の温度測定及び／または溶融金
   属試料採取用のプローブを装着するホルダーが先端に取
   り付け可能となされたランスの駆動装置と、プローブス
   トッカーと、プローブ着脱装置と、プローブの試料採取
   部分の切断装置とからなる溶融金属測温試料採取装置に
   おいて、前記プローブ着脱装置が、下部のターンテーブ
   ル旋回中心に支柱を有し、支柱上方に設けられたホルダ
   ーガイドと、支柱中間部に設けられたプローブクランパ
   ーと、支柱下方に昇降可能に設けられた装着クランパー
   と、抜取クランパーとから構成され、さらに、ホルダー
   ガイド、プローブクランパー、装着クランパー、抜取ク
   ランパーの把持中心が垂直方向の同軸上に位置し、該把
   持中心が前記ターンテーブルの旋回によって描く円周軌
   道上にプローブ着脱位置、プローブの試料採取部分の切
   断位置が存在するように、前記プローブ着脱装置、プロ
   ーブの試料採取部分の切断装置を配置したことを特徴と
   する溶融金属測温試料採取装置。