JP5381474B2 - 自動滓回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属溶解炉等を用いて金属を溶解する際に発生する滓（のろ）を自動的に回収する自動滓回収装置の技術に関する。

金属溶解炉等において金属を溶解する際には、金属を溶解して生成された溶湯の湯面に滓（のろ）が発生する。この滓を溶湯の湯面において高温のまま滞留させておくと、滓の自己連続酸化反応により所謂電気灰の生成量が増えてしまい、溶解歩留まり（投入金属の量に対する利用できる溶湯量の割合）が悪化する。あるいは、滓が溶湯中に混入すると鋳造製品に欠陥をもたらす可能性がある。このため、発生した滓は発生後速やかに溶湯から回収し除去することが望ましい。尚、本説明では、金属を溶解する際に発生する浮上ドロス、スラグ等を総称して滓（のろ）と呼んでいる（以下同様）。

従来、このような滓の回収および除去作業は、柄杓状の用具等を用いて、作業者が手作業で行ったり、あるいは、回収治具を装着したリフト等を用いて、作業者が該リフト等を操縦して行ったりする場合が多かった。つまり従来、滓の回収および除去作業では、作業者が介在して、該作業者が高温の溶湯に接近して作業を行う場合が多く、作業者にとって過酷な条件の下での作業となるため、改善が望まれている状況であった。

そこで従来、このような滓を自動的に掻き集めることができる装置が開発されており、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され公知となっている。
特許文献１に示された従来技術では、第一油圧シリンダによって上下方向に回動される第一アームの先端に第二アームを上下方向に回動自在に連結し、また第一アームに第二アームを回動させる第二油圧シリンダを取り付ける構成とした自動多機能装置が開示されている。そして、当該自動多機能装置を用いることにより、駆動制御部に予め記憶した動作工程情報に基づき、各油圧シリンダを駆動制御し、金属溶解時に発生する浮上ドロスを掻き集める動作等を自動的に実行させることができる。

実開平５−２５２９９号公報

しかしながら、特許文献１に示された従来技術では、滓を掻き集める動作は可能であるものの、掻き集めた滓を金属溶解炉の外部に除去する手段は備えていないため、最終的に、作業者が介在して除去作業を行うことが必要となっていた。
また、金属溶解炉における溶湯の湯面高さは随時変化するが、特許文献１に示された従来技術では、変化する湯面高さに応じて、滓を掻き集めるための動作（掻き集める高さ）を適宜変更する手段を備えておらず、滓を効率的に掻き集めることが困難であった。
さらに、特許文献１に示された従来技術では、自動多機能装置の構成が大掛かりであり、各金属溶解炉に対する専用設計となるため、汎用性が乏しく、装置が高価となっていた。

本発明は、係る現状の問題を鑑みてなされたものであり、簡易かつ汎用性の高い構成であり、溶湯の湯面高さに応じて最適な回収動作を実現することができる自動滓回収装置を提供し、溶解炉における溶解歩留まりを改善するとともに、金属の溶解作業に従事する作業者の作業環境の改善を図ることを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、多軸方向の動作を実現する腕部を備える汎用ロボットと、前記腕部の手先部分に備えられる治具保持装置と、該治具保持装置によって保持される滓を取るための治具である滓取り治具と、各部の動作を制御する制御装置と、を備え、溶湯の湯面に存在する滓を自動的に回収する自動滓回収装置であって、前記滓取り治具は、導電性を有する素材からなるとともに、前記滓取り治具と前記溶湯との間における導通の有無を検出する導通検出装置を備え、前記導通検出装置によって、前記滓取り治具と前記溶湯との間の導通を検出したときに、前記滓取り治具と前記溶湯との間の導通を検出した旨の信号である導通検出信号を前記制御装置に出力し、前記制御装置によって、前記導通検出信号を受信したときの前記腕部の姿勢と、そのとき使用している前記滓取り治具の寸法および形状から、前記滓取り治具の最下端部の高さを算出して、前記溶湯の湯面の高さを検出するものである。

請求項２においては、前記滓取り治具による滓取りを実現する、前記汎用ロボットの前記腕部の基準高さにおける一連の動作が、前記制御装置に記憶され、前記制御装置により前記溶湯の湯面の高さを検出したときに、検出した前記溶湯の湯面高さにおいて、前記一連の動作を行うものである。

請求項３においては、前記滓取り治具は、前記汎用ロボットに対して、電気的に絶縁されるものである。

請求項４においては、前記滓取り治具に対して振動を付与する振動発生装置を備え、該振動発生装置により、前記滓取り治具に振動を付与して、前記滓取り治具に付着した滓を除去するものである。

請求項５においては、前記滓取り治具は、前記振動発生装置により該滓取り治具に対して付与される振動を吸収する振動吸収部を備えるものである。

請求項６においては、前記滓取り治具に対する滓の固着を検出する滓検出装置を備え、該滓検出装置によって、前記滓取り治具に対する滓の固着を検出したときには、滓の固着した前記滓取り治具を、滓の固着していない前記滓取り治具に自動的に交換するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、滓取り治具が湯面を検出する電極として機能し、別途電極を設ける必要がないため、自動滓回収装置の構成を簡易にすることができる。

請求項２においては、滓の回収動作ごとに湯面高さを検出することができ、検出した湯面高さに応じて、滓取り治具を動作させることができるため、効率的に滓の回収を行うことができる。

請求項３においては、滓取り治具の交換時に、導通検出装置の配線を繋ぎかえる必要がなくなり、滓取り治具の交換が容易となるため、滓取り作業の自動化を容易に実現することができる。

請求項４においては、効率的に滓の回収を行うことができる。また、滓の固着を防止することによって、滓取り治具の寿命を延ばすことができる。

請求項５においては、滓取り治具に対して振動を付与することに起因して汎用ロボットが故障することを防止できる。

請求項６においては、常に正常な滓取り治具を用いて滓を回収でき、効率的に滓の回収を行うことができる。

本発明の一実施例に係る自動滓回収装置の全体構成を示す側面断面模式図。 本発明の一実施例に係る自動滓回収装置の全体構成を示す平面模式図。 本発明の一実施例に係る自動滓回収装置に備えられる治具保持装置を示す断面模式図。 本発明の一実施例に係る自動滓回収装置に備えられる滓取り治具を示す模式図、（ａ）正面模式図、（ｂ）側面模式図。 本発明の一実施例に係る自動滓回収装置に備えられる導通検出装置を示す模式図、（ａ）金属溶解炉の炉壁が導体である場合、（ｂ）金属溶解炉の炉壁が導体でない場合。 本発明の一実施例に係る自動滓回収装置に備えられる振動発生装置および滓検出装置を示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）側面模式図。 本発明の一実施例に係る自動滓回収装置による滓回収作業の流れを示すフロー図。 本発明の一実施例に係る自動滓回収装置の保持室内の滓回収作業への適用例を示す模式図。 本発明の一実施例に係る自動滓回収装置のフラックス投入作業への適用例を示す模式図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置の全体構成について、図１〜図６を用いて説明する。
図１に示す如く、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置１は、金属溶解炉２において生成される溶湯３の湯面３ａに存在する滓３ｂを自動的に回収するための装置であり、制御装置４、汎用ロボット５、治具保持装置６、滓取り治具７、治具交換台８、導通検出装置９、振動発生装置１０、滓検出装置１１、回収部１２等により構成している。

本実施例における本発明の適用対象となる金属溶解炉２は、金属原料やフラックス等を投入するための外部に開放された部位であるオープンウェル２ａや、溶解した溶湯３を保持する保持室２ｂ等を備えている。そして、本実施例では、オープンウェル２ａにおいて外部に露出している溶湯３の湯面３ａに存在している滓３ｂを回収する用途に自動滓回収装置１を用いる場合を例示して説明する。

制御装置４は、該制御装置４に接続された各装置から入力される信号（情報）に基づいて種々の演算や判定を行うとともに、演算および判定結果や予め記憶されたプログラム等に基づいて自動滓回収装置１を構成する各装置に動作指令を与えるための装置である。図１および図２に示す如く、制御装置４には、汎用ロボット５、治具保持装置６、導通検出装置９、振動発生装置１０、滓検出装置１１等が接続されている。
このように、制御装置４は、汎用ロボット５や前記各装置６・９・１０・１１等といった、自動滓回収装置１を構成する各部の動作を制御するものである。
また、制御装置４としては、ＰＬＣや、一般的なパーソナルコンピュータに所定の演算プログラムや判定プログラム等を実装したものを用いることができる。

図１および図２に示す如く、汎用ロボット５は、基台部５ａ、腕部５ｂ等からなり、多関節を有する腕部５ｂによって、該腕部５ｂの手先部５ｃを多軸方向に変位させることができる多関節型の汎用ロボットであって、滓３ｂの回収対象部位の近傍に配置される。本実施例では、金属溶解炉２のオープンウェル２ａに貯留されている溶湯３に存在している滓３ｂが回収対象となるため、腕部５ｂの動作範囲を考慮して、オープンウェル２ａの湯面３ａ全体に対して、滓取り治具７の滓受け部７ａを到達させることができる位置に基台部５ａを配置するようにしている。

また、汎用ロボット５は、制御装置４と接続されている。
制御装置４には、汎用ロボット５による滓回収作業を効率的に実現するための基準高さにおける平面的な一連の滓取り動作のプログラムが予め記憶されている（図２参照）。このため、汎用ロボット５は、制御装置４が得た湯面３ａの高さの情報に基づいて、制御装置４により一連の滓取り動作を行うべき高さを決定すれば、実際の湯面３ａの高さを基準として、一連の滓取り動作を実行することができる。
尚、本実施例では、自動滓回収装置１に備えられる汎用ロボットとして、多関節型の汎用ロボット５を採用した場合を例示しているが、本発明に係る自動滓回収装置１に備えられる汎用ロボットの種類はこれに限定するものではない。

図３に示す如く、汎用ロボット５の手先部５ｃには、治具保持装置６が設けられている。
治具保持装置６は、各種の治具を保持する役割を果たす部位であり、チャック６ａによって、滓取り治具７の把持部７ｂを把持することができる。また、治具保持装置６は、滓取り治具７とは形状が異なる滓取り治具１７等も把持することができる。
そして、チャック６ａによって把持される滓取り治具７・１７は、チャック６ａとの間で導通が確保される。

また、治具保持装置６は、汎用ロボット５に対して、ボルト６ｅに樹脂製のカラー６ｄを外嵌し、さらに、手先部５ｃとスペーサー６ｂの間に樹脂プレート６ｃを介挿して、ボルト６ｅを用いて螺設している。これにより、治具保持装置６は、汎用ロボット５に対して電気的に絶縁した状態で固設されている。また、治具保持装置６は、チャック６ａに滓取り治具７を把持しているか否かを検出するためのセンサ６ｆを備えている。
このような構成により、自動滓回収装置１は、治具保持装置６によって保持される滓取り治具７を、グラウンドに対して電気的に絶縁（フローティング）した状態に保持することができる。

また、治具保持装置６は、制御装置４と接続されている。
制御装置４には、治具保持装置６による滓取り治具７の自動交換を実現するためのプログラムや、治具交換台８において新しい滓取り治具７・７・・・が配置されている位置（座標）の情報、あるいは、使用できなくなった滓取り治具７・７・・・の収納場所の位置（座標）の情報等が予め記憶されている。

そして、治具保持装置６は、制御装置４からの動作指令に基づいて、汎用ロボット５によって、新しい滓取り治具７を把持できる位置（座標）および姿勢や、使用できなくなった滓取り治具７の把持を解除できる位置（座標）および姿勢に変位される。このため、自動滓回収装置１は、滓回収作業の進行状況に応じて、制御装置４および治具保持装置６によって、常に正常な滓取り治具７によって滓回収作業が行えるように滓取り治具７・７・・・を自動的に交換することができる。

また治具保持装置６は、後述する導通検出装置９の第二端子９ｃと電気的に接続されている。このため、チャック６ａによって把持される滓取り治具７は、チャック６ａによって滓取り治具７を把持するだけで、配線作業をすることなく、導通検出装置９の第二端子９ｃと電気的に接続することができる。

即ち、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置１に備えられる滓取り治具７は、汎用ロボット５に対して、電気的に絶縁されるものである。
このような構成により、滓取り治具７の交換時に、導通検出装置９の配線を繋ぎかえる必要がなくなり、滓取り治具７の交換が容易となるため、滓取り作業の自動化を容易に実現することができる。

図４に示す如く、滓取り治具７は、導電性を有する素材によって形成される滓３ｂを掻き集めて保持することができる治具であり、滓取り治具７の下端部に形成される滓受け部７ａによって、滓３ｂを掬い取ることができる。また、滓取り治具７の上端部には把持部７ｂが形成されており、該把持部７ｂにおいて、前述したチャック６ａによって把持される構成としている。尚、滓取り治具７を形成する素材の選定においては、溶湯３の温度や当該素材の融点等を考慮する。

さらに、滓取り治具７には、振動吸収部７ｃが形成されている。振動吸収部７ｃは、滓受け部７ａと把持部７ｂの中途部に設けられる部位であり、本実施例では、２枚の板ばねによって振動吸収部７ｃを構成している。
振動発生装置１０によって、滓取り治具７に振動を付与したときに、滓受け部７ａを大きく振動させて効果的に滓３ｂを振り落とすようにするとともに、把持部７ｂに伝わる振動を軽減するように構成している。これにより、滓取り治具７を変位させる汎用ロボット５に過度に振動が伝わることを防止して、汎用ロボット５に故障が生じることを防止している。

即ち、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置１に備えられる滓取り治具７は、振動発生装置１０により滓取り治具７に対して付与される振動を吸収する振動吸収部７ｃを備えるものである。
このような構成により、滓取り治具７に対して振動を付与することに起因して汎用ロボット５が故障することを防止できる。

図１および図２に示す如く、治具交換台８には、複数の滓取り治具７・７・・・が位置決めした状態で保持されており、滓取り治具７に滓３ｂが付着して継続使用が困難となった場合に、即座に滓取り治具７を交換できるように準備しておくことができる。
また、オープンウェル２ａの形状が入り組んでおり、部位によって異なる形状の滓取り治具１７を使い分けた方が効率的に滓３ｂを回収できる場合もあるため、治具交換台８には、異なる形状を有する滓取り治具１７・１７・・・を準備しておくこともできる。
さらに、治具交換台８には、使用済みの滓取り治具７・１７等を収納することができる収納部１８・１８が形成されている。

図５（ａ）に示す如く、導通検出装置９は、溶湯３と滓取り治具７との間の通電状態を検出することができる装置であり、リレー９ａ等を備えている。
リレー９ａは、第一端子９ｂと第二端子９ｃによって接点を形成しており、各端子９ｂ・９ｃ間に導通が生じたときにリレー９ａが作動し、導通検出装置９から外部に信号（以下、導通検出信号と呼ぶ）を出力することができる。

自動滓回収装置１では、第一端子９ｂが溶湯３と接するオープンウェル２ａの壁体に電気的に接続されており、第二端子９ｃが治具保持装置６のチャック６ａと電気的に接続されている。また、滓取り治具７は、チャック６ａによって把持されることによって、チャック６ａと電気的に接続されるため、チャック６ａによって把持される状態において、滓取り治具７は、第二端子９ｃと電気的に接続されている。

このため、滓取り治具７が溶湯３に接触すると、第一端子９ｂと第二端子９ｃとの間において導通が生じるため、リレー９ａが作動し、導通検出装置９から導通検出信号が出力される構成としている。

また、導通検出装置９は、図５（ｂ）に示す如く、オープンウェル２ａの壁体が導電性のない材料で構成されているような場合には、第一端子９ｂに電気的に接続される電極棒等を溶湯３中に直接浸して第一端子９ｂと溶湯３との間における導通を確保する構成とすることも可能である。

また、導通検出装置９は、制御装置４と接続されている。
制御装置４には、滓取り治具７の形状および寸法の情報が予め記憶されている。また、制御装置４には、汎用ロボット５から腕部５ｂの姿勢に関する情報が入力される構成としている。
そして、制御装置４に対して、導通検出装置９から導通検出信号が入力されると、制御装置４は、その信号が入力されたときの腕部５ｂの姿勢と、そのとき使用している滓取り治具７の形状および寸法の情報に基づいて、信号入力時の滓取り治具７の最下端部の高さを演算により算出する構成としている。そして、この滓取り治具７の最下端部の高さを、溶湯３の湯面３ａの高さとして認定する構成としている。
つまり、導通検出装置９は、滓取り治具７を電極棒として機能させて、湯面３ａの高さを検出するために用いられている。

図６（ａ）・（ｂ）に示す如く、振動発生装置１０は、滓取り治具７に対して振動を付与する役割を果たす装置であり、本実施例では所謂エアーノッカーと呼ばれる装置を採用している。振動発生装置１０は、振動部１０ａおよび打撃部１０ｂを備えている。振動発生装置１０を作動させると、振動部１０ａが振動し、振動部１０ａに対して固設されている打撃部１０ｂも振動部１０ａに伴って振動する。そして、該打撃部１０ｂを滓取り治具７と接触させることによって、滓取り治具７に対して振動を付与する構成としている。

また、振動発生装置１０は、制御装置４と接続されている。
制御装置４には、振動発生装置１０の打撃部１０ｂの位置（座標）に関する情報や、滓取り治具７の振動付与部７ｄの位置および寸法等に関する情報が、予め記憶されている。

このため、自動滓回収装置１は、制御装置４からの動作指令に基づいて、汎用ロボット５によって、滓取り治具７が変位され、該滓取り治具７の振動付与部７ｄが打撃部１０ｂに接触可能な位置に配置されたときに、振動発生装置１０を作動させて、滓取り治具７に対して自動的に振動を付与することができる。

尚、図６（ｂ）に示す如く、振動発生装置１０によって、滓取り治具７に対して振動を付与するときには、滓取り治具７を正面側に向けて前傾させた状態で、かつ、滓取り治具７の正面側から打撃部１０ｂを打ち付ける構成とすることが望ましく、これにより、より効果的に、滓受け部７ａに付着した滓３ｂを振り落とすことができる。

図６（ａ）・（ｂ）に示す如く、滓検出装置１１は、滓取り治具７に対して、もはや除去できない滓３ｂが付着してしまった状態を検出するための装置であり、一対の光電センサ１１ａ・１１ａを備えている。
光電センサ１１ａ・１１ａの間に、使用後の滓取り治具７を配置するとき、滓３ｂが付着していれば、光電センサ１１ａ・１１ａ間で送信している光が遮られるため、光電センサ１１ａ・１１ａ間での光の通過・遮断を検知することにより滓３ｂの付着を検出する構成としている。

また、滓検出装置１１は、制御装置４と接続されている。
制御装置４には、光電センサ１１ａ・１１ａにより障害物の存在を検出することができる位置（座標）に関する情報や、滓取り治具７の滓受け部７ａの位置および寸法等に関する情報が、予め記憶されている。

このため、自動滓回収装置１は、制御装置４からの動作指令に基づいて、汎用ロボット５によって、滓取り治具７が変位され、該滓取り治具７の滓受け部７ａが光電センサ１１ａ・１１ａによる障害物の検出位置に配置されたときに、滓検出装置１１によって、滓取り治具７に対して自動的に滓３ｂの固着の有無を検出することができる。

尚、本実施例では、滓検出装置１１として、光電式センサを採用した場合を例示しているが、本発明に係る自動滓回収装置に備えられる滓検出装置はこれに限定するものではなく、超音波センサを採用して障害物（滓）を検出したり、カメラによって撮影した画像から画像処理によって滓の残留の有無を検出したりすること等も可能であり、種々の方式の滓検出装置を採用することが可能である。

図６（ａ）・（ｂ）に示す如く、回収部１２は、滓取り治具７によって回収された滓３ｂを貯留しておく役割を果たす部位であり、ホッパー１２ａ、回収缶１２ｂ等を備えている。
そして、滓取り治具７によって掬い取られた滓３ｂは、ホッパー１２ａの上部において、滓取り治具７に振動を付与することによって振り落とされ、ホッパー１２ａの内壁面を滑り落ちながら、最終的に、回収缶１２ｂに落下して貯留される。
尚、本実施例のように、滓３ｂをホッパー１２ａ等を滑り落とす構成とすることにより、滓３ｂを効果的に放熱させることができるため、回収した滓３ｂの自己連続酸化反応による電気灰の生成を抑える効果を得ることができる。

次に、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置１による一連の滓回収作業について、図１、図２および図７を用いて説明する。
図７に示す如く、自動滓回収装置１を起動すると、まず、汎用ロボット５に保持される滓取り治具７が、原点位置に配置される（ＳＴＥＰ−１）。この原点位置は、自動滓回収装置１による滓３ｂの回収を行わないときに、滓取り治具７を待機させておく位置として、任意に設定することができる。

次に、自動滓回収装置１は、自動的に予熱工程に移行する（ＳＴＥＰ−２）。
予熱工程は、汎用ロボット５によって、滓取り治具７をオープンウェル２ａ内の溶湯３に触れない位置に変位させて、該位置に一定時間保持することにより行われる。予熱工程は、滓取り治具７をオープンウェル２ａ内の高温下にさらすことによって、滓取り治具７に付着している水分等を蒸発させて除去し、滓取り治具７を溶湯３に差し込んだときに水蒸気爆発が生じることを防止するために行われる。

次に、自動滓回収装置１は、自動的に湯面検知工程に移行する（ＳＴＥＰ−３）。
湯面検知工程は、汎用ロボット５によって、滓取り治具７をオープンウェル２ａ内の溶湯３に触れる位置に変位させることにより行われる。

滓取り治具７が溶湯３に触れたことは、導通検出装置９によって検出される。そして、導通検出装置９が、導通を検出した旨の信号（導通検出信号）を制御装置４に発信し、該制御装置４は、導通検出信号を受信して、滓取り治具７と溶湯３との間で導通が生じたときの汎用ロボット５の腕部５ｂの姿勢を記憶する。そして、腕部５ｂの姿勢と使用している滓取り治具７の形状および寸法から、滓取り治具７の下端部の高さを演算により算出し、この滓取り治具７の下端部の高さを、湯面３ａの高さとして検出する。

即ち、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置１は、多軸方向の動作を実現する腕部５ｂを備える汎用ロボット５と、腕部５ｂの手先部５ｃに備えられる治具保持装置６と、該治具保持装置６によって保持される滓３ｂを取るための治具である滓取り治具７と、自動滓回収装置１の各部の動作を制御する制御装置４と、を備え、溶湯３の湯面３ａに存在する滓３ｂを自動的に回収する装置であって、滓取り治具７は、導電性を有する素材からなるとともに、滓取り治具７と溶湯３との間における導通の有無を検出する導通検出装置９を備え、導通検出装置９によって、滓取り治具７と溶湯３との間の導通を検出したときに、滓取り治具７と溶湯３との間の導通を検出した旨の信号である導通検出信号を制御装置４に出力し、制御装置４によって、導通検出信号を受信したときの腕部５ｂの姿勢と、そのとき使用している滓取り治具７の寸法および形状から、滓取り治具７の最下端部の高さを算出して、溶湯３の湯面３ａの高さを検出するものである。
このような構成により、滓取り治具７が湯面３ａを検出する電極として機能し、別途電極を設ける必要がないため、自動滓回収装置１の構成を簡易にすることができる。

次に、自動滓回収装置１は、自動的に滓回収工程に移行する（ＳＴＥＰ−４）。
滓回収工程は、汎用ロボット５によって、検出した湯面３ａの高さを基準とするオープンウェル２ａ内において、滓取り治具７を予めプログラムしたルートに沿って変位させることにより行われる。滓回収工程は、予めプログラムされたルートに沿って変位させる動作を１サイクルの工程として、この工程が所定の回数（例えば１０回）繰返して行われる。

即ち、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置１に備えられる汎用ロボット５は、滓取り治具７による滓取り動作を実現する腕部５ｂの基準高さにおける一連の動作が記憶され、制御装置４により溶湯３の湯面３ａの高さを検出したときに、検出した溶湯３の湯面３ａの高さにおいて、一連の動作を行うものである。
このような構成により、滓３ｂの回収動作ごとに湯面３ａの高さを検出することができ、検出した湯面３ａの高さに応じて、滓取り治具７を動作させることができるため、効率的に滓３ｂの回収を行うことができる。

次に、自動滓回収装置１は、１サイクルの滓回収工程が終了すると、自動的に滓振り落とし工程に移行する（ＳＴＥＰ−５）。
滓振り落とし工程は、汎用ロボット５によって、滓取り治具７を振動発生装置１０近傍の所定位置に変位させて、振動発生装置１０によって、滓取り治具７に振動を付与することによって行われる。

即ち、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置１は、滓取り治具７に対して振動を付与する振動発生装置１０を備え、該振動発生装置１０により、滓取り治具７に振動を付与して、滓取り治具７に付着した滓３ｂを除去するものである。
このような構成により、効率的に滓３ｂの回収を行うことができる。また、滓３ｂの固着を防止することによって、滓取り治具７の寿命を延ばすことができる。

次に、自動滓回収装置１は、滓振り落とし工程が終了すると、自動的に滓残り検出工程に移行する（ＳＴＥＰ−６）。
滓残り検出工程は、汎用ロボット５によって、滓取り治具７を滓検出装置１１近傍の所定位置に変位させて、滓検出装置１１によって、滓取り治具７に固着した滓３ｂを検出することによって行われる。

そして、滓検出装置１１によって、滓取り治具７に固着した滓３ｂが検出されなかった場合には、滓回収工程を継続するか否かの判定（ＳＴＥＰ−７）に移行する。また、滓取り治具７に固着した滓３ｂが検出された場合には、湯洗い工程（ＳＴＥＰ−８およびＳＴＥＰ−９）に移行する。

ここではまず、滓残り検出工程（ＳＴＥＰ−６）において、滓取り治具７に固着した滓３ｂが検出された場合について説明する。
滓検出装置１１によって滓３ｂが検出されたときに、既に湯洗いを実施済みであるか否かを判定し（ＳＴＥＰ−８）、未だ湯洗いを実施していなければ、湯洗い工程（ＳＴＥＰ−９）に移行する。

湯洗い工程（ＳＴＥＰ−９）は、汎用ロボット５によって、滓取り治具７の滓受け部７ａを溶湯３に再度浸して一定時間保持することにより行われる。
そして、湯洗いによって滓３ｂを昇温して軟化させた状態で、再度滓振り落とし工程（ＳＴＥＰ−５）に移行する。

そして、滓振り落とし工程（ＳＴＥＰ−５）が終了すると、自動的に再度滓残り検出工程に移行する（ＳＴＥＰ−６）。
そして、湯洗いを実施した後でもなお、滓検出装置１１によって、滓取り治具７の滓受け部７ａに滓３ｂが検出された場合には、治具交換工程（ＳＴＥＰ−８およびＳＴＥＰ−１０）に移行する。

湯洗いを実施してもなお、滓受け部７ａに固着している滓３ｂは、もはや除去するのが困難であり、また、滓３ｂが固着した状態では、滓受け部７ａの容積が減少し、効率よく滓３ｂを回収することができなくなるため、この場合には、滓取り治具７を正常なもの（滓３ｂが固着していないもの）に交換するようにしている。

即ち、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置１は、滓取り治具７に対する滓３ｂの固着を検出する滓検出装置１１を備え、該滓検出装置１１によって、滓取り治具７に対する滓３ｂの固着を検出したときには、滓３ｂの固着した滓取り治具７を、滓３ｂの固着していない滓取り治具７に自動的に交換するものである。
このような構成により、常に正常な滓取り治具７を用いて滓３ｂを回収でき、効率的に滓３ｂの回収を行うことができる。

滓残り検出工程（ＳＴＥＰ−６）は、汎用ロボット５によって、滓３ｂが固着した滓取り治具７を治具交換台８の所定位置（収納部１８）に変位させて、使用済みの滓取り治具７を治具交換台８（の収納部１８）に収納した後に、治具保持装置６によって、治具交換台８に準備されている新しい（滓３ｂの付着がない正常な）滓取り治具７を把持することによって、滓取り治具７の交換が行われる。
そして、滓取り治具７の交換がなされた場合には、前述した予熱工程（ＳＴＥＰ−２）に移行して、滓３ｂの回収作業を継続する。

ここでは、滓残り検出工程（ＳＴＥＰ−６）において、滓取り治具７に固着した滓３ｂが検出されなかった場合について説明する。
滓検出装置１１によって、滓取り治具７に固着した滓３ｂが検出されなかった場合には、滓回収工程を継続するか否かの判定（ＳＴＥＰ−７）に移行する。

ここで、滓回収工程が未だ所定のサイクル数（例えば１０回）に達していなければ、滓回収工程を継続して、（ＳＴＥＰ−４）〜（ＳＴＥＰ−１０）の各工程を繰返して実行する。
また、滓回収工程が既に所定のサイクル数（例えば１０回）に達していれば、滓回収工程を完了する（ＳＴＥＰ−１１）。

次に、自動滓回収装置１は、滓回収工程が終了すると、自動的に滓取り治具７を原点位置に復帰させて（ＳＴＥＰ−１２）、金属溶解炉２が未だ操業中か否かの判定を行う（ＳＴＥＰ−１３）。

そして、金属溶解炉２が未だ操業中であれば、再起動の指示があるまで待機状態を維持する（ＳＴＥＰ−１４）。尚、ここで必ずしも自動滓回収装置１を待機状態とする必要はなく、即座に予熱工程（ＳＴＥＰ−２）に移行し、連続的に自動滓回収装置１による滓回収工程を実行することももちろん可能である。

一方、金属溶解炉２の操業が終了していれば、自動滓回収装置１による一連の滓３ｂの回収作業を終了する。
このように、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置１によれば、作業者を介在させることなく、連続的かつ効率的に滓３ｂを回収することができ、溶解歩留まりの改善や鋳造品の品質確保および作業者の作業環境の改善を図ることが可能である。

ここで、自動滓回収装置１の、他の用途への適用例について、図８および図９を用いて説明する。
例えば、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置１は、金属溶解炉２のオープンウェル２ａにおける滓回収作業のみならず、金属溶解炉２の保持室２ｂ内の滓３ｂを回収する用途にも用いることが可能である。

図８に示す如く、自動滓回収装置１を金属溶解炉２の保持室２ｂと連通する自動扉２ｃの近傍に配置する構成とし、保持室２ｂの自動扉２ｃの開閉と、自動滓回収装置１による滓回収工程を連動させることによって、保持室２ｂ内の滓３ｂを効率的に回収することができる。

またこの場合、オープンウェル２ａに対しても滓回収作業を行うことができるように自動滓回収装置１を配置することによって、一台の自動滓回収装置１で、オープンウェル２ａ内と保持室２ｂ内の両方の滓回収作業を行うことが可能になる。

さらに、本発明の一実施例に係る自動滓回収装置１は滓３ｂの回収作業のみならず、インジェクション装置１３と連係させることによって、金属溶解炉２にフラックスを投入したり、あるいは投入したフラックスを攪拌させたりするフラックス投入作業の用途にも使用することができる。

具体的には、図９に示す如く、治具交換台８に、滓取り治具７・７・・・のみならず、インジェクションランス１３ａを準備しておき、治具保持装置６によって、インジェクションランス１３ａを把持するとともに、インジェクションランス１３ａに供給装置１３ｃを介してフラックスタンク１３ｂを接続する構成とすることも可能である。尚、図９においては、説明の便宜上、自動滓回収装置１の構成要素の一部を割愛して図示している。

そして、インジェクションランス１３ａを汎用ロボット５によって変位させて、溶湯３中に差込み、インジェクションランス１３ａの先端から供給装置１３ｃによって圧送されるフラックスを放出したり、あるいは、供給装置１３ｃから供給される窒素を放出してバブリングによる攪拌を行ったり、あるいは、インジェクションランス１３ａによって、溶湯３をかき混ぜる動作等を行うことによって、フラックス投入作業を効率よく行うことができる。

このように、フラックス投入作業においても自動滓回収装置１を活用する構成とすることにより、フラックス投入作業の自動化および省人化をも図ることができ、金属溶解炉２による金属溶解作業のより一層の効率化を図ることが可能である。

１ 自動滓回収装置
３ 溶湯
３ａ 湯面
３ｂ 滓
４ 制御装置
５ 汎用ロボット
５ｂ 腕部
６ 治具保持装置
７ 滓取り治具
７ｃ 振動吸収部
８ 治具交換台
９ 導通検出装置
１０ 振動発生装置
１１ 滓検出装置

Claims (6)

1. 多軸方向の動作を実現する腕部を備える汎用ロボットと、
   前記腕部の手先部分に備えられる治具保持装置と、
   該治具保持装置によって保持される滓を取るための治具である滓取り治具と、
   各部の動作を制御する制御装置と、
   を備え、
   溶湯の湯面に存在する滓を自動的に回収する自動滓回収装置であって、
   前記滓取り治具は、導電性を有する素材からなるとともに、
   前記滓取り治具と前記溶湯との間における導通の有無を検出する導通検出装置を備え、
   前記導通検出装置によって、前記滓取り治具と前記溶湯との間の導通を検出したときに、前記滓取り治具と前記溶湯との間の導通を検出した旨の信号である導通検出信号を前記制御装置に出力し、
   前記制御装置によって、
   前記導通検出信号を受信したときの前記腕部の姿勢と、そのとき使用している前記滓取り治具の寸法および形状から、
   前記滓取り治具の最下端部の高さを算出して、
   前記溶湯の湯面の高さを検出する、
   ことを特徴とする自動滓回収装置。
2. 前記滓取り治具による滓取りを実現する、前記汎用ロボットの前記腕部の基準高さにおける一連の動作が、前記制御装置に記憶され、
   前記制御装置により前記溶湯の湯面の高さを検出したときに、
   検出した前記溶湯の湯面高さにおいて、前記一連の動作を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動滓回収装置。
3. 前記滓取り治具は、
   前記汎用ロボットに対して、
   電気的に絶縁される、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動滓回収装置。
4. 前記滓取り治具に対して振動を付与する振動発生装置を備え、
   該振動発生装置により、
   前記滓取り治具に振動を付与して、
   前記滓取り治具に付着した滓を除去する、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の自動滓回収装置。
5. 前記滓取り治具は、
   前記振動発生装置により該滓取り治具に対して付与される振動を吸収する振動吸収部を備える、
   ことを特徴とする請求項４記載の自動滓回収装置。
6. 前記滓取り治具に対する滓の固着を検出する滓検出装置を備え、
   該滓検出装置によって、
   前記滓取り治具に対する滓の固着を検出したときには、
   滓の固着した前記滓取り治具を、滓の固着していない前記滓取り治具に自動的に交換する、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の自動滓回収装置。

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