JP6897249B2 - 溶解炉のノロ取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶解炉のノロ取り装置に関する。

溶解炉内の溶湯（溶融金属）に生ずるノロ（金属酸化物等の不純物、スラグ）を除去する産業用ロボットが知られている（特許文献１参照）。この産業用ロボットは、可動ハンドを操作し、可動ハンドを溶解炉に差し込んで溶解炉に付着したノロの除去を行う。

特開平９−２７３８７２号公報

このような従来の可動ハンドを有する産業用ロボットにあっては、可動ハンドで溶解炉に付着したノロを除去することができるが、ノロ取りに伴うその他の作業は自動化されていない。

例えば、ノロ取りの前に溶解炉にノロを効果的に除去するための除滓剤を散布する作業は自動化されていない。さらに、ノロ取りおよびそれに伴う作業を産業用ロボットによって自動化するために必要な各装置等が適切に配置されていない。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、ノロ取り作業の作業性を向上できる溶解炉のノロ取り装置を提供することを目的とする。

本発明は、上下方向に延びる中心軸を有し、溶湯を収容する縦型の溶解炉と、先端部にツールを保持するハンド装置が装着されたアーム機構と、前記アーム機構に連結され、前記アーム機構を旋回駆動する胴部とを備えた産業用ロボットと、前記ツールの軸線が上下方向となるように前記ツールが縦置きで設置される縦置きツール台と、前記ツールの軸線が水平方向となるように前記ツールが横置きで設置される横置きツール台と、前記溶解炉から回収されたノロを収容するノロ回収部材とを備えた溶解炉のノロ取り装置であって、前記溶解炉と前記横置きツール台とが、前記産業用ロボットの前記胴部の旋回中心軸を中心として三角形状に設置されており、前記縦置きツール台が前記横置きツール台に対して前記産業用ロボット側に設置されており、前記縦置きツール台に設置されたツールを縦置きツールとした場合に、前記縦置きツールが前記溶解炉からノロを取るためのノロ取り用ツールとして構成されており、前記横置きツール台に設置されたツールを横置きツールとした場合に、前記横置きツールが前記溶湯への添加剤投入用ツールとして構成されており、前記添加剤投入用ツールが、添加剤を収容する容器を有し、前記容器が、前記横置きツール台に対して前記溶解炉と反対側に設置されており、前記ノロ回収部材が、前記縦置きツール台に対して前記溶解炉と反対側に設置されていることを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、ノロ取り作業の作業性を向上できる。

図１は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置の平面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置される産業用ロボットおよび溶解炉の側面図である。 図３は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置されるツール保持棒の正面図である。 図４は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置されるノロ取り用ツール本体の構成図である。 図５は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置されるサンプル取得用ツール本体の構成図である。 図６は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置される除滓材散布用ツールの構成図である。 図７は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置される添加剤投入用ツール本体の構成図である。 図８は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置される産業用ロボットのハンド装置の断面図である。 図９は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置される産業用ロボットのハンド装置に取付けられた第１の遮熱板をツールの軸線方向から見た図である。 図１０は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置される産業用ロボットのハンド装置に取付けられた第２の遮熱板をツールの軸線方向から見た図である。 図１１は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置されるノロ取り用ツール置き台の正面図である。 図１２は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置されるノロ取り用ツール置き台の上面図である。 図１３は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置されるツール置き台の側面図である。 図１４は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置される温度測定用ツールの構成図である。 図１５は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置によって実行されるノロ取り作業の工程図である。 図１６は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置される産業用ロボットがツール置き台からサンプル取得用ツールを取り出す状態を示す図である。 図１７は、本発明の一実施例に係る溶解炉のノロ取り装置に設置される産業用ロボットが、ノロ取り用ツール置き台からノロ取り用ツールを取り出す状態およびノロ取り用ツール置き台にノロ取り用ツールを戻す状態を示す図である。

本発明の一実施の形態に係る溶解炉のノロ取り装置は、上下方向に延びる中心軸を有し、溶湯を収容する縦型の溶解炉と、先端部にツールを保持するハンド装置が装着されたアーム機構と、アーム機構に連結され、アーム機構を旋回駆動する胴部とを備えた産業用ロボットと、ツールの軸線が上下方向となるようにツールが縦置きで設置される縦置きツール台と、ツールの軸線が水平方向となるようにツールが横置きで設置される横置きツール台と、溶解炉から回収されたノロを収容するノロ回収部材とを備えた溶解炉のノロ取り装置であって、溶解炉と横置きツール台とが、産業用ロボットの胴部の旋回中心軸を中心として形成される三角形状に設置されており、縦置きツール台が横置きツール台に対して産業用ロボット側に設置されており、縦置きツール台に設置されたツールを縦置きツールとした場合に、縦置きツールが溶解炉からノロを取るためのノロ取り用ツールとして構成されており、横置きツール台に設置されたツールを横置きツールとした場合に、横置きツールが溶湯への添加剤投入用ツールとして構成されており、添加剤投入用ツールが、添加剤を収容する容器を有し、容器が、横置きツール台に対して溶解炉と反対側に設置されており、ノロ回収部材が、縦置きツール台に対して溶解炉と反対側に設置されている。
これにより、ノロ取り作業の作業性を向上できる。

以下、本発明に係る産業用ロボットの実施例について、図面を用いて説明する。
図１から図１７は、本発明に係る一実施例の産業用ロボットを示す図である。

まず、構成を説明する。
図１、図２において、ノロ取り装置１００にはノロ取り用の産業用ロボット１、台座２、溶解炉３が設置されており、産業用ロボット１は、台座２に設置されている。台座２は、ノロ取り装置１００が設置される地面から上方に延びており、産業用ロボット１は、地面よりも高所に設置されている。

図２において、溶解炉３は、縦方向（上下方向）に延びる中心軸Ｏ１を有し、溶解炉３には、例えば、高温（一例として、１５００℃程度）の溶湯４が収容可能となっている。本実施例の溶解炉３は、縦型の溶解炉から構成されている。

図１において、溶解炉３には排出口３Ａが設けられており、溶湯４は、排出口３Ａを通して溶解炉３から排出される。溶解炉３は、図示しない駆動装置により中心軸Ｏ１が傾くように揺動自在となっており、傾いた状態で排出口３Ａから溶湯４が排出される。

溶湯４は、例えば、自動車の制動を行うためのディスクブレーキ、ブレーキドラム、あるいは、内燃機関のシリンダブロック等の材料となるアルミニウム合金や、鋼等の鉄系合金等であり、溶湯４を鋳造することにより、これら自動車部品が製造される。

自動車部品の鋳造を行う場合に、溶湯４の内部に発生するノロを除去する必要がある。ノロは、溶湯４の表面が酸化することで発生し、溶湯４の表面に浮かぶ。ノロが残存した状態で自動車部品を鋳造した場合には、ノロが鋳物の中に入り込み、ノロ噛みと呼ばれる鋳造不良が生じる。このため、産業用ロボット１によってノロを除去する。

図２において、産業用ロボット１は、胴部１１を有する。胴部１１は、台座２に載置された下側胴部１２と、下側胴部１２の上方において下側胴部１２に連結される上側胴部１３とを備えている。

上側胴部１３は、図示しないモータや減速機等を有する図示しない第１の駆動部により、下側胴部１２に対して鉛直方向に延びる旋回中心軸Ｌ１回りに揺動される。

胴部１１の上側胴部１３には第１の関節部１４を介して第１のアーム部材１５が連結されている。第１の関節部１４には図示しないモータや減速機等を有する図示しない第２の駆動部が設けられており、第１のアーム部材１５は、第２の駆動部によって水平方向に延びる揺動軸Ｌ２回りに揺動される。

第１のアーム部材１５には第２の関節部１６を介して第２のアーム部材１７が連結されている。第２の関節部１６には図示しないモータや減速機等を有する図示しない第３の駆動部が設けられており、第２のアーム部材１７は、第３の駆動部によって第１のアーム部材１５に対して水平方向に延びる揺動軸Ｌ３回りに揺動、かつ、第２のアーム部材１７の軸線Ｌ４回りに揺動される。

第２のアーム部材１７には第３の関節部１８を介して第３のアーム部材１９が連結されている。第３の関節部１８には図示しないモータや減速機等を有する図示しない第４の駆動部が設けられている。

第３のアーム部材１９は、第４の駆動部によって第２のアーム部材１７に対して水平方向に延びる揺動軸Ｌ５回りに揺動、かつ、第３のアーム部材１９の軸線Ｌ６回りに揺動される。第３のアーム部材１９の先端にはハンド装置２１が設けられている。図２において、溶解炉３の輻射熱Ｈを斜線で示す。

このように本実施例の産業用ロボット１は、複数の第１の関節部１４、第２の関節部１６および第３の関節部１８を有する多軸の産業用ロボットから構成されており、第１のアーム部材１５、第２のアーム部材１７および第３のアーム部材１９は、旋回中心軸Ｌ１を中心に揺動される。

本実施例の第１の関節部１４、第２の関節部１６および第３の関節部１８は、本発明の関節部を構成し、第１のアーム部材１５、第２のアーム部材１７および第３のアーム部材１９は、本発明のアーム部材を構成する。

第１の関節部１４、第２の関節部１６、第３の関節部１８、第１のアーム部材１５、第２のアーム部材１７および第３のアーム部材１９は、アーム機構３０を構成している。第３のアーム部材１９の先端にはハンド装置２１が設けられており、ハンド装置２１にはツール保持棒５１（図３参照）が装着される。

図３において、ツール保持棒５１には、ノロ取り用ツール本体５２Ａ（図４参照）が着脱される。図４において、ノロ取り用ツール本体５２Ａは、棒状部５２ａと、棒状部５２ａの先端に形成され、ノロを引っ掛ける三叉形状のフィンガー部５２ｂとを含んで構成される。

ツールとしては、溶解炉３から溶湯４のサンプルを取るためのサンプル取得用ツール本体５３Ａ（図５参照）が設けられている。図５において、サンプル取得用ツール本体５３Ａは、棒状部５３ａと、棒状部５３ａの先端に取付けられ、サンプル用の溶湯４を収容するサンプル容器５３ｂとを含んで構成される。

ツールとしては、除滓剤散布用ツール本体５４Ａが設けられており（図６参照）、除滓剤散布用ツール本体５４Ａは、ノロを効果的に除去するための添加剤である除滓剤を溶解炉３に散布するツールである。

図６において、除滓剤散布用ツール本体５４Ａは、棒状部５４ａと、棒状部５４ａの先端に取付けられ、除滓剤を収容する除滓剤容器５４ｂとを含んで構成されており、除滓剤容器５４ｂは、サンプル容器５３ｂよりも大きく形成されている。

ツールとしては、添加剤投入用ツール本体５５Ａが設けられており（図７参照）、添加剤投入用ツール本体５５Ａは、溶湯４の成分調整を行うための添加剤を溶解炉３に投入する。

図７において、添加剤投入用ツール本体５５Ａは、棒状部５５ａと、棒状部５５ａの先端に取付けられ、添加剤を収容する添加剤容器５５ｂとを含んで構成されており、添加剤容器５５ｂは、サンプル容器５３ｂよりも小さく形成されている。

本実施例のツール保持棒５１およびノロ取り用ツール本体５２Ａは、ノロ取り用ツール５２を構成し、ツール保持棒５１およびサンプル取得用ツール本体５３Ａがサンプル取得用ツール５３を構成する。

ツール保持棒５１および除滓剤散布用ツール本体５４Ａは、除滓材散布用ツール５４を構成し、ツール保持棒５１および添加剤投入用ツール本体５５Ａは、添加剤投入用ツール５５を構成する。

ノロ取り用ツール５２は、本発明の縦置きツールおよびノロ取り用ツールを構成し、除滓材散布用ツール５４および添加剤投入用ツール５５は、本発明の横置きツールを構成する。除滓剤容器５４ｂおよび添加剤容器５５ｂは、本発明の容器を構成する。本実施の形態の除滓剤は、本発明の添加剤を構成しており、滓材散布用ツール５４は、添加剤投入用ツール５５と共に本発明の添加剤投入用ツールを構成する。

図３において、ツール保持棒５１は、棒状に形成されており、細径部５１Ａと、細径部５１Ａよりも大径な大径部５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ、５１Ｅとを備えている。ツール保持棒５１の内部には貫通孔５１ａが形成されており、貫通孔５１ａには後述するツール本体５２Ａから５６Ａの棒状部５２ａから５６ａが嵌合される。これにより、ツール保持棒５１に各ツール５２から５６が装着される。

大径部５１ＣにはＶ字形状の切り込み５１ｍ、５１ｎが形成されており、切り込み５１ｍ、５１ｎは、ツール保持棒５１の軸線を挟んで対向している。
図８において、ハンド装置２１は、把持部２２および駆動部２３を備えている。把持部２２は、一対のフィンガー部材２４、２５を備えている。駆動部２３は、シリンダ部材２７を備えている。

フィンガー部材２４、２５は、ツール保持棒５１の大径部５１Ｃの切り込み５１ｍ、５１ｎに嵌合され、ツール保持棒５１の大径部５１Ｂ、大径部５１Ｄを両側から挟持する。

フィンガー部材２４、２５は、シリンダ部材２７によってツール保持棒５１を把持する把持位置とツール保持棒５１の把持を解除する解除位置との間に移動自在に構成されている。

ハンド装置２１は、筒状のケース３９を備えており、ケース３９は、シリンダ部材２７の周囲を覆うように固定されている。

ケース３９にはフレーム４１が固定されており（図８参照）、フレーム４１は、シリンダ本体３１からフィンガー部材２４、２５の先端に向かって延びている。フレーム４１の先端には円板状の遮熱板４２が設けられており、遮熱板４２は、フィンガー部材２４、２５の先端を覆っている。遮熱板４２は、ケース３９の前面を覆う大きさに形成されている。

図２において、第３の関節部１８に対向するケース３９の根元には円板状の遮熱板４３が設けられており、遮熱板４３は、遮熱板４２と第３の関節部１８との間において第３のアーム部材１９を取り囲むようにして設けられている（図８参照）。

図８において、遮熱板４３は、積層方向の中央部に断熱板４３Ａが配置され、断熱板４３Ａを鉄板４３Ｂ、４３Ｃによって両側から挟んだ多層構造を有する。

図２、図１０において、遮熱板４３は、第３の関節部１８を覆う大きさに形成されている。
図８において、遮熱板４２の半径方向中央部には挿通穴４２ａが形成されている。
挿通穴４２ａは、ツール保持棒５１の大径部５１Ｂから５１Ｄよりも大きい内径に形成されており、ツール保持棒５１は、挿通穴４２ａを通してフィンガー部材２４、２５の間の空間に挿入される。

図１において、ノロ取り装置１００は、ノロ取り用ツール置き台６１を有する。図１１、図１２において、ノロ取り用ツール５２は、そのツール保持棒５１が上向きに高い位置なるようノロ取り用ツール置き台６１に縦置き状態で設置されている。ノロ取り用ツール置き台６１は、新品のノロ取り用ツール５２が設置される新品ツール置き部６１Ａを有する。

ノロ取り用ツール置き台６１には新品ツール置き部６１Ａに隣接して使用済みツール置き部６１Ｂが設けられており、使用済みツール置き部６１Ｂにはノロを回収したノロ取り用ツール５２が設置されている。使用済みツール置き部６１Ｂにはノロ回収箱６１Ｃが設けられている。

使用済みツール置き部６１Ｂに使用済みのノロ取り用ツール５２が縦置きに設置された状態で、使用済みのノロ取り用ツール５２が回収したノロ１１０（図１７参照）がノロ回収箱６１Ｃに回収される。本実施例のノロ回収箱６１Ｃは、本発明のノロ回収部材を構成する。

図１において、ノロ取り装置１００は、ツール置き台６２を有する。図１６において、ツール置き台６２にはサンプル取得用ツール５３が横置きで設置されるサンプル取得用ツール置き部６２Ａと、除滓剤散布用ツール５４が横置きで設置される除滓剤散布用ツール置き部６２Ｂが設けられている。

ツール置き台６２は、添加剤投入用ツール５５が設置される添加剤投入用ツール置き部６２Ｃと、溶湯４の温度を測定する温度測定用ツール５６が載置される温度測定用ツール置き部６２Ｄが設けられている（図１参照）。

図１４において、温度測定用ツール５６は、温度測定用ツール本体５６Ａを有し、温度測定用ツール本体５６Ａは、棒状部５６ａと、棒状部５６の先端に取付けられた温度測定部５６ｂとを備えている。

温度測定部５６ｂは、例えば、熱電対から構成されており、温度測定用ツール本体５６Ａは、温度測定部５６ｂが測定した温度情報を無線によって図示しないコントローラに送信する。コントローラは、図示しない表示器に温度を表示し、作業者は、表示器に表示された温度に基づいて溶解炉３の温度の昇降を行う。

本実施例のツール保持棒５1および温度測定用ツール本体５６Ａは、温度測定用ツール５６を構成する。また、本実施例のノロ取り用ツール５２、サンプル取得用ツール５３、除滓材散布用ツール５４、添加剤投入用ツール５５および温度測定用ツール５６は、本発明のツールを構成する。

図１３において、除滓剤散布用ツール置き部６２Ｂ、添加剤投入用ツール置き部６２Ｃおよび温度測定用ツール置き部６２Ｄは、上下方向に並んで設けられており、サンプル取得用ツール置き部６２Ａは、温度測定用ツール置き部６２Ｄと横方向に並んで設けられている。本実施例のノロ取り用ツール置き台６１は、本発明の縦置きツール台を構成し、ツール置き台６２は、本発明の横置きツール台を構成する。

図２において、溶解炉３の上方にはレーダ５が設けられている。レーダ５は、溶湯４の湯面にマイクロ波を照射し、溶湯４の湯面からの反射波を測定することにより、溶湯４の湯面の高さを測定する。

産業用ロボット１は、レーダ５によって測定された溶湯４の湯面の高さ情報に基づいて、ハンド装置２１の作業位置を修正する。本実施例のレーダ５は、本発明の湯面検出装置を構成する。

図１において、産業用ロボット１の平面視、すなわち、ノロ取り装置１００の平面視において、溶解炉３およびツール置き台６２は、産業用ロボット１の胴部１１の旋回中心軸Ｌ１を中心として三角形状に設置されている。ツール置き台６１は、ツール置き台６２に対して産業用ロボット１側に設置されている。

サンプル取得用ツール５３のサンプル容器５３ｂ、除滓剤散布用ツール５４の除滓剤容器５４ｂ、添加剤投入用ツール５５の添加剤容器５５ｂは、ツール置き台６２に対して溶解炉３と反対側に設置されている。

産業用ロボット１の平面視において、溶解炉３の排出口３Ａは、アーム機構３０の旋回域の接線方向Ｒに対して外方に位置している。アーム機構３０の旋回域とは、産業用ロボット１の旋回中心軸Ｌ１を中心とした半径方向おけるアーム機構３０の旋回範囲である。

ノロ取り装置１００には溶解炉３に金属材料を投入するための投入装置１０２が設置されている。投入装置１０２は、仮想線で示すように搬送路１０３上を移動自在となっており、搬送路１０３は、アーム機構３０の旋回域の接線方向Ｒに対して外方に配置されている。

ノロ取り用ツール置き台６１は、胴部１１の揺動中心軸Ｌ１、溶解炉３の中心軸Ｏ１およびツール置き台６２の任意の設置部位Ｏ２を結んだ三角形状の仮想線ＶＬのうち、旋回中心軸Ｌ１とツール置き台６２の任意部位Ｏ２とを結んだ仮想線ＶＬ１に対して溶解炉３の中心軸Ｏ１の反対側で、ツール置き台６２と並んで設置されている。すなわち、ノロ取り用ツール置き台６１は、仮想線ＶＬの外側に設置されている。仮想線ＶＬをなす三角形は、正三角形であってもよく、正三角形でなくともよい。

ツール置き台６２の任意の設置部位Ｏ２は、例えば、ハンド装置２１による除滓剤散布用ツール５４および添加剤投入用ツール５５の把持位置および把持解除位置である。すなわち、任意の設置部位Ｏ２は、産業用ロボット１のハンド機構２１がツール置き台６２において最も遠くに設置されるツールの把持および把持解除可能な部位に設定されている。なお、任意の設置部位Ｏ２は、この部位に限定されるものではない。

ノロ取り装置１００には安全柵１０４が設置されており、安全柵１０４の内側には作業員が作業する作業エリア１０５が設置されている。図１６において、安全柵１０４にはホッパー１０４Ａ、１０４Ｂが設けられている。ホッパー１０４Ａ、１０４Ｂは、それぞれ下端が添加剤容器５５ｂと除滓剤容器５４ｂとに向かって傾斜している。

作業者は、安全柵１０４の外側において、ホッパー１０４Ａ、１０４Ｂから添加剤容器５５ｂおよび除滓剤容器５４ｂに除滓剤および添加剤を投入可能となっている。

作業エリア１０５において、作業員は、ノロ回収箱６１Ｃから冷えたノロを回収する作業、ツール５２から５６を交換する作業やメンテナンス作業等のノロ取りに関する補助作業を行う。

ノロ取り装置１００には産業用ロボット１が取得した溶湯４のサンプルを成形するサンプル分析型６が設置されている。溶湯４は、サンプル分析型６で成形後に取り出され成分が解析される。

次に、作用を説明する。
図１５は、溶解工程のフローを示す図である。搬送路１０３を構成する投入装置１０２が仮想線で示す位置に移動して金属材料が溶解炉３に投入される。溶解炉３において金属材料の溶解が完了すると（工程１）、レーダ５によって溶湯４の湯面が検出される（工程２）。

産業用ロボット１は、レーダ５が取得した溶湯４の湯面の情報に基づいてハンド装置２１の作業位置を修正する。湯面の検出が終了すると、産業用ロボット１は、溶湯４のサンプリングを行う（工程３）。

溶湯４のサンプリングを行う場合には、アーム機構３０の姿勢制御により、ハンド装置２１を待機位置からツール置き台６２に移動させる。

ハンド装置２１は、横方向からツール置き台６２に接近し、サンプル取得用ツール置き部６２Ａに横置きに設置されたサンプル取得用ツール５３のツール保持棒５１を把持する（図１６参照）。

具体的には、産業用ロボット１は、ハンド装置２１を横向きに移動させ、ハンド装置２１を横方向からツール保持棒５１に接近させ、遮熱板４２の挿通穴４２ａを通してフィンガー部材２４、２５の間にツール保持棒５１を挿入し、フィンガー部材２４、２５がツール保持棒５１の切り込み５１ｍ、５１ｎに嵌合するとともに、ツール保持棒５１の大径部５１Ｂ、５１Ｄを挟持する。これにより、ツール保持棒５１を保持した状態でフィンガー部材２４、２５に強固に保持される。

次いで、産業用ロボット１は、サンプル取得用ツール置き部６２Ａから溶解炉３にハンド装置２１を移動させた後、溶解炉３にサンプル容器５３ｂを投入して溶湯４の一部をサンプル容器５３ｂに収容する。

産業用ロボット１は、溶湯４の一部をサンプル容器５３ｂに収容した後、ハンド装置２１をサンプル分析型６に移動させてサンプル容器５３ｂに収容されたサンプル用の溶湯をサンプル分析型６に投入する。

次いで、産業用ロボット１は、ハンド装置２１をサンプル取得用ツール置き部６２Ａに移動させ、サンプル取得用ツール５３をサンプル取得用ツール置き部６２Ａに横置きで設置し、フィンガー部材２４、２５からツール保持棒５１を外す。

この後、産業用ロボット１は、ハンド装置２１を横向きのまま移動させ、遮熱板４２の挿通穴４２ａからツール保持棒５１を引き抜いた後に、アーム機構３０を待機位置に移動させて、次の作業まで待機する。

サンプル分析型６において成形されたサンプルは、サンプル分析型６から取り出された後、例えば、発光分析によって解析され（工程４）、溶湯４が所望する成分となっていない場合には、成分調整する（工程５）。溶湯４の成分調整は、待機位置のアーム機構３０の姿勢を制御し、ハンド装置２１をツール置き台６２に移動する。

次いで、産業用ロボット１は、添加剤投入用ツール置き部６２Ｃに横置きに設置された添加剤投入用ツール５５のツール保持棒５１を把持する。このとき、添加剤投入用ツール５５の添加剤容器５５ｂには添加剤が収容されている。

次いで、ハンド装置２１を溶解炉３に移動させて溶解炉３に添加剤１１１を投入した後、ハンド装置２１を溶解炉３からツール置き台６２に移動させ、添加剤投入用ツール５５を添加剤投入用ツール置き部６２Ｃに横置きで設置する。

次いで、産業用ロボット１は、アーム機構３０を待機位置に移動させる。次いで、産業用ロボット１は、溶湯４の温度を測定する（工程６）。溶湯の温度測定を行う場合には、ハンド装置２１をツール置き台６２に移動する。

次いで、産業用ロボット１は、温度測定用ツール置き部６２Ｄに横置きに設置された温度測定用ツール５６のツール保持棒５１を把持し、ハンド装置２１を溶解炉３に移動させて溶解炉３の溶湯４に温度測定用ツール５６を浸して溶湯４の温度を測定する。次いで、溶湯４の温度が所望する温度（一例として、１５００℃）となるまで溶湯４を昇温した後（工程７）、溶湯４の温度を再度測定する（工程８）。

溶湯４の温度が所望する温度となったら、ハンド装置２１を溶解炉３からツール置き台６２に移動させ、温度測定用ツール５６を温度測定用ツール置き部６２Ｄに横置きで設置する。

次いで、産業用ロボット１は、溶湯４に除滓剤を散布する（工程９）。溶湯４に除滓剤の散布を行う場合には、待機位置のハンド装置２１をツール置き台６２に移動する。除滓剤散布用ツール５４の除滓剤容器５４ｂには作業者の作業によりホッパー１０４Ｂから除滓剤が収容されている。

産業用ロボット１は、除滓剤散布用ツール置き部６２Ｂに横置きに設置された除滓剤散布用ツール５４のツール保持棒５１を把持した後、ハンド装置２１を溶解炉３に移動し、溶解炉３に除滓剤容器５４ｂから除滓剤１１２を散布する。次いで、ハンド装置２１を溶解炉３からツール置き台６２に移動させ、除滓剤散布用ツール５４を除滓剤散布用ツール置き部６２Ｂに横置きで設置する。
次いで、産業用ロボット１は、ノロの荒取りを行う（工程１０）。ノロの荒取りは、待機位置のハンド装置２１をノロ取り用ツール置き台６１に向かって移動する。

このとき、産業用ロボット１は、ノロ取り用ツール置き台６１の新品ツール置き部６１Ａに上方から接近し、新品ツール置き部６１Ａに縦置きに設置されたノロ取り用ツール５２のツール保持棒５１を把持した後、ハンド装置２１を溶解炉３に移動し、ノロ取り用ツール５２の三叉形状のフィンガー部５２ｂを溶湯４に入れて溶湯４の表面に浮かんだノロをフィンガー部５２ｂに引っ掛けて荒取りする。

溶湯４には除滓剤が散布されており、溶湯４を撹拌することにより、溶湯４の表面に浮遊しているノロが除滓剤に効率よく付着し、ノロの一部を安定な固体酸化物に変化させて、溶湯４の表面から除去できる。

次いで、ハンド装置２１を溶解炉３からノロ取り用ツール置き台６１に移動させ、ノロ取り用ツール５２を使用済みツール置き部６１Ｂに縦置きで設置する。このとき、ノロ取り用ツール５２が回収したノロがノロ回収箱６１Ｃに回収される（図１７参照）。

産業用ロボット１は、除滓剤の散布作業（工程１１）とノロ取りの仕上げ作業（工程１２）とを行った後に、溶解炉３から溶湯４を取り出す。産業用ロボット１は、除滓剤の散布作業とノロ取りの仕上げ作業を行うに当たって工程９、１０と同じ姿勢制御で作業を行うので、説明を省略する。

次いで、溶解炉３の中心軸Ｏ１を傾け、排出口３Ａから溶湯４を排出して、一連のノロ取り作業を含んだ自動車部品の溶解作業を終了する。

本実施例の溶解炉３のノロ取り装置は、上下方向に延びる中心軸Ｏ１を有し、溶湯４を収容する縦型の溶解炉３と、先端部にツール５２から５６を保持するハンド装置２１が装着されたアーム機構３０と、アーム機構３０を旋回駆動する胴部１１とを備えた産業用ロボット１とを有する。

また、溶解炉３のノロ取り装置は、ノロ取り用ツール５２の軸線が上下方向となるようにノロ取り用ツール５２が縦置きで設置されるノロ取り用ツール置き台６１と、サンプル取得用ツール５３、除滓剤散布用ツール５４、添加剤投入用ツール５５および温度測定用ツール５６の軸線が水平方向となるようにツール５３から５６が横置きで設置されるツール置き台６２と、溶解炉３から回収されたノロを収容するノロ回収箱６１Ｃとを備えている。

溶解炉３およびツール置き台６２は、産業用ロボット１の胴部１１の旋回中心軸Ｌ１を中心として三角形状に設置されており、ノロ取り用ツール置き台６１がツール置き台６２に対して産業用ロボット１側に設置されている。

除滓剤散布用ツール５４は、除滓剤を収容する除滓剤容器５４ｂを有し、添加剤投入用ツール５５は、添加剤を収容する添加剤容器５５ｂを有する。除滓剤容器５４ｂおよび添加剤容器５５ｂは、ツール置き台６２に対して溶解炉３と反対側に設置されており、ノロ回収箱６１Ｃは、ノロ取り用ツール置き台６１に対して溶解炉３と反対側に設置されている。

これにより、産業用ロボット１を用いてノロ取りを自動的に行うことができ、ノロ取り作業の作業性を向上できる。

また、溶解炉３およびツール置き台６２は、産業用ロボット１の胴部１１の旋回中心軸Ｌ１を中心として三角形状に設置されており、ノロ取り用ツール置き台６１がツール置き台６２に対して産業用ロボット１側に設置されているので、産業用ロボット１によるノロ取り作業の作業効率を向上できる。

具体的には、産業用ロボット１は、縦置き型のノロ取り用ツール置き台６１に対しては縦方向から接近し、横置き型のツール置き台６２に対しては横方向から接近するので、横置き型のツール置き台６２に対するアーム機構３０の移動距離よりも縦置き型のノロ取り用ツール置き台６１の移動距離を短くできる。

これにより、横置き型のツール置き台６２よりも縦置き型のノロ取り用ツール置き台６１を産業用ロボット１側に設けた方が産業用ロボット１の作業効率を上昇させることができる上に、縦置き型のノロ取り用ツール置き台６１および産業用ロボット１の設置スペースを小さくできる。

さらに、ノロ取り用ツール置き台６１を産業用ロボット１に近づけることができる分だけ、ツール置き台６２も産業用ロボット１に近づけて設置できる。このため、アーム機構３０の可動距離を短くすることができる。

したがって、ノロ取り用ツール５２によるノロ取り、サンプル取得用ツール５３によるサンプルの取得、除滓剤散布用ツール５４による除滓剤の散布、添加剤投入用ツール５５による添加剤の投入および温度測定用ツール５６による温度測定の各種作業に要する時間を短縮して、ノロ取り作業の作業性をより効果的に向上できる。

また、ノロ取り用ツール置き台６１およびツール置き台６２を産業用ロボット１に近づけて設置することができるので、ノロ取り用ツール置き台６１、ツール置き台６２および産業用ロボット１の設置スペースを小さくでき、結果的にノロ取り装置１００の設置スペースを小さくできる。

さらに、除滓剤容器５４ｂおよび添加剤容器５５ｂがツール置き台６２に対して溶解炉３と反対側に設置され、ノロ回収箱６１Ｃがノロ取り用ツール置き台６１に対して溶解炉３と反対側に設置されているので、作業エリア１０５において作業員が作業を行うときに、ノロ取り用ツール置き台６１およびツール置き台６２を遮熱部材として利用できる。

また、本実施例の溶解炉３のノロ取り装置１００によれば、溶解炉３が、溶湯４を排出する排出口３Ａを備えており、排出口３Ａは、産業用ロボット１の平面視において、旋回中心軸Ｌ１に対するアーム機構３０の旋回域の接線方向Ｒに対して外方に位置している。
これにより、溶解炉３から排出口３Ａを通して溶湯４を取り出すときに、溶湯４から産業用ロボット１を離すことができる。このため、産業用ロボット１が溶湯４の輻射熱Ｈに晒されることを防止して、産業用ロボット１を保護することができる。

また、本実施例の溶解炉３のノロ取り装置は、溶解炉３に金属材料を投入する投入装置１０２を有し、投入装置１０２の搬送路１０３が、アーム機構３０の旋回域の接線方向Ｒに対して外方に配置されている。

これにより、アーム機構３０の旋回時にアーム機構３０が投入装置１０２に接触することを防止できる。このため、アーム機構３０の旋回に制約を受けることを防止して、ノロ取り作業の作業性をより効果的に向上できる。

また、本実施例の溶解炉３のノロ取り装置は、ノロ取り用ツール置き台６１が、三角形状の仮想線ＶＬの外側に設置されている。これにより、アーム機構３０がツール置き台６２に近接するときに、高さの高いノロ取り用ツール置き台６１がアーム機構３０の動きを邪魔することがない。このため、ノロ取り作業の作業性をより効果的に向上できる。

また、本実施例の溶解炉３のノロ取り装置１００によれば、ノロ取り用ツール置き台６１は、三角形状の仮想線ＶＬのうち、旋回中心軸Ｌ１とツール置き台６２とを結んだ仮想線ＶＬ１に対して溶解炉３と反対側で、かつツール置き台６２と並んで設置されている。

これにより、作業エリア１０５に、ノロ取り用ツール置き台６１、ノロ回収箱６１Ｃ、ツール置き台６２を集約でき、作業エリア１０５において作業員の移動範囲を少なくして、ノロの回収等のノロ取り補助作業を容易に行うことができる。

また、ノロ取り用ツール置き台６１およびツール置き台６２に対するアーム機構３０の移動領域を共通化することができ、ノロ取り作業時にアーム機構３０の移動距離や移動時間を短縮できる。この結果、ノロ取り作業の作業性をより効果的に向上できる。

また、本実施例の溶解炉３のノロ取り装置は、溶解炉３の上方に溶解炉３に収容された溶湯４の湯面を検出するレーダ５が設置されている。これにより、溶湯４の湯面を正確に検知することができ、産業用ロボット１は、溶湯４の湯面に基づいて姿勢を補正することができる。

なお、本実施例のノロ取り用ツール置き台６１は、旋回中心軸Ｌ１とツール置き台６２とを結んだ仮想線ＶＬ１に対して溶解炉３と反対側に設置されているが、仮想線ＶＬ１に対して、溶解炉３側に設置されてもよい。

このようにすれば、仮想線ＶＬ１に対して溶解炉３と反対側にツール置き台６１を設置した場合に比べて、ツール置き台６２から溶解炉３までのアーム機構３０の移動距離や移動時間を短縮でき、ノロ取り作業の作業性をより効果的に向上できる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...産業用ロボット、３...溶解炉、３Ａ...排出口、４...溶湯、５...レーダ（湯面検出装置）、１１...胴部、２１...ハンド装置、３０...アーム機構、５２...ノロ取り用ツール（ツール）、５３...サンプル取得用ツール（ツール）、５４...除滓剤散布用ツール（ツール、添加剤投入用ツール）、５４ｂ...除滓剤容器（容器）、５５...添加剤投入用ツール（ツール）、５５ｂ...添加剤容器（容器）、５６...温度測定用ツール（ツール）、６１...ノロ取り用ツール（縦置きツール台）、６１Ｃ...ノロ回収箱（ノロ回収部材）、６２...ツール置き台（横置きツール台）、１００...ノロ取り装置、１０２...投入装置、１０３...搬送路、Ｌ１...旋回中心軸、Ｏ１...中心軸（溶解炉の中心軸）、Ｒ...接線方向（旋回中心軸に対するアーム機構の旋回域の接線方向）、Ｏ２...横置きツール台の任意の設置部位、ＶＬ...仮想線（胴部の揺動中心軸、溶解炉の中心軸および横置きツール台の任意の設置部位を結んだ三角形状の仮想線）、ＶＬ１...仮想線（三角形状の仮想線のうち、胴部の旋回中心軸と横置きツール台とを結んだ仮想線）

Claims (7)

1. 上下方向に延びる中心軸を有し、溶湯を収容する縦型の溶解炉と、
   先端部にツールを保持するハンド装置が装着されたアーム機構と、前記アーム機構に連結され、前記アーム機構を旋回駆動する胴部とを備えた産業用ロボットと、
   前記ツールの軸線が上下方向となるように前記ツールが縦置きで設置される縦置きツール台と、
   前記ツールの軸線が水平方向となるように前記ツールが横置きで設置される横置きツール台と、
   前記溶解炉から回収されたノロを収容するノロ回収部材とを備えた溶解炉のノロ取り装置であって、
   前記溶解炉と前記横置きツール台とが、前記産業用ロボットの前記胴部の旋回中心軸を中心として三角形状に設置されており、
   前記縦置きツール台が前記横置きツール台に対して前記産業用ロボット側に設置されており、
   前記縦置きツール台に設置されたツールを縦置きツールとした場合に、前記縦置きツールが前記溶解炉からノロを取るためのノロ取り用ツールとして構成されており、
   前記横置きツール台に設置されたツールを横置きツールとした場合に、前記横置きツールが前記溶湯への添加剤投入用ツールとして構成されており、
   前記添加剤投入用ツールが、添加剤を収容する容器を有し、前記容器が、前記横置きツール台に対して前記溶解炉と反対側に設置されており、
   前記ノロ回収部材が、前記縦置きツール台に対して前記溶解炉と反対側に設置されていることを特徴とする溶解炉のノロ取り装置。
2. 前記溶解炉は、溶湯を出する排出口を備えており、
   前記排出口は、前記産業用ロボットの平面視において、前記旋回中心軸に対する前記アーム機構の旋回域の接線方向に対して外方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の溶解炉のノロ取り装置。
3. 前記溶解炉に金属材料を投入する投入装置を有し、前記投入装置の搬送路は、前記アーム機構の旋回域の接線方向に対して外方に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶解炉のノロ取り装置。
4. 前記縦置きツール台は、前記胴部の揺動中心軸、前記溶解炉の中心軸および前記横置きツール台の任意の設置部位を結んだ三角形状の仮想線の外側に設置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の溶解炉のノロ取り装置。
5. 前記縦置きツール台は、前記胴部の揺動中心軸、前記溶解炉の中心軸および前記横置きツール台の任意の設置部位を結んだ三角形状の仮想線のうち、前記胴部の旋回中心軸と前記横置きツール台の任意の設置部位とを結んだ仮想線に対して、前記溶解炉と反対側で、かつ前記胴部の旋回中心軸と前記横置きツール台の任意の設置部位とを結んだ仮想線に沿うように、前記横置きツール台と並んで設置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の溶解炉のノロ取り装置。
6. 前記縦置きツール台は、前記胴部の揺動中心軸、前記溶解炉の中心軸および前記横置きツール台の任意の設置部位を結んだ三角形状の仮想線のうち、前記胴部の旋回中心軸と前記横置きツール台とを結んだ仮想線に対して、前記溶解炉側に設置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の溶解炉のノロ取り装置。
7. 前記溶解炉の上方に前記溶解炉に収容された溶湯の湯面を検出する湯面検出装置が設置されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の溶解炉のノロ取り装置。

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