JP7249366B2

JP7249366B2 - スライディングノズル装置

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Publication number: JP7249366B2
Application number: JP2021016813A
Authority: JP
Inventors: 俊洋今長谷; 守吉村; 勇介山口; 雄大尾上
Original assignee: Krosaki Harima Corp
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2041-02-04
Also published as: CN116802000A; WO2022168753A1; JP2022119577A; CA3203986A1; US20240116102A1; EP4289529A1

Description

本発明は、スライディングノズル装置に関する。

取鍋やタンディッシュなどの溶鋼容器の下部には、溶鋼容器から流出する溶鋼の流量を調整するためのスライディングノズル装置が設けられる。

スラディングノズル装置の整備の際には、整備場に溶鋼容器を載置して整備をする。しかし、溶鋼容器はサイズが大きいため、整備場でのスライディング装置の位置は整備毎に大きく異なる。そのため、整備ロボットでスライディングノズル装置を整備するためには、整備場でのスライディングノズル装置の位置を整備ロボットに確実かつ正確に認識させる必要がある。
この点、特許文献１には、スライディングノズル装置の撮影基準部をカメラで撮影することでスライディングノズル装置の位置を認識する旨の開示があるが（特許文献の段落００１０）、撮影基準部の具体的な位置等については開示がない

特開２０２０－１４２２４７号公報

本発明が解決しようとする課題は、整備ロボットに位置を確実かつ正確に認識させることのできるスライディングノズル装置を提供することにある。

本発明は、次のスライディングノズル装置を提供する。
固定金枠と、前記固定金枠に対して摺動可能に設けられている摺動金枠とを備え、使用時には前記固定金枠及び前記摺動金枠に面圧を負荷して前記摺動金枠を第１の摺動範囲で摺動させ、整備時には前記第１の摺動範囲外まで前記摺動金枠を摺動させて前記面圧を解除するように構成されているスライディングノズル装置において、
少なくとも前記固定金枠には、整備ロボットに位置を認識させるためのマークブロックが設けられ、
前記マークブロックは、前記固定金枠の側面又は底面から前記摺動金枠側に向けて突出し、かつ前記摺動金枠の摺動時に前記摺動金枠と干渉しない位置に設けられていると共に、前記摺動金枠が前記第１の摺動範囲内で摺動するときは、前記摺動金枠又は前記摺動金枠に設けた遮蔽板によって被覆され、前記摺動金枠が前記第１の摺動範囲外まで摺動したときは、前記摺動金枠又は前記遮蔽板によって被覆されない、スライディングノズル装置。

本発明のスライディングノズル装置によれば、その位置を整備ロボットに確実かつ正確に認識させることができる。

本発明の一実施形態であるスライディングノズル装置を含む整備場を示す説明図。整備時において摺動金枠を閉じた状態のスライディングノズル装置を示す説明図。整備時において摺動金枠を開いた状態のスライディングノズル装置を示す説明図。使用時のスライディングノズル装置を示す説明図。取付装置の斜視図。取付装置の側面図（保持部のみ断面図）。駆動装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図。置台の斜視図。置台の部分斜視図。置台を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図。置台に駆動装置を載置した状態を示す斜視図。スライディングノズル装置のホルダー部分を示す斜視図。取付装置が駆動装置を保持している状態を示す正面図（当接部が第１位置にある状態）。取付装置が駆動装置を保持している状態を示す正面図（当接部が第２位置にある状態）。駆動装置を保持した取付装置が、その駆動装置をスライディングノズル装置のホルダーへ取り付ける途中の状態を示す斜視図。取付装置が駆動装置を開放した状態を示す正面図。

図１に、本発明の一実施形態であるスライディングノズル装置を含む整備場を示している。
同図において、鋳造が終わった直後の取鍋１が整備場２の床２１に設置された取鍋受部２２の上で横に倒されている。この取鍋の底１１にはスライディングノズル装置３が取り付けられ、整備時の状態を示す図１では摺動金枠の摺動方向がほぼ鉛直となっている。
一方、マニピュレーターの一例であるロボットアーム４の基端は床２１に設置された架台２３に固定されている。そして、このロボットアーム４の先端に取付装置５がボルトで取り付けられている。ロボットアーム４への取付装置５の取付方法はボルト固定に限られず、例えばロボットアーム４と取付装置５にそれぞれハンドチェンジャーを取り付けて、ロボットアーム４に取付装置５を連結することができる。
なお、このロボットアーム４は６軸の垂直多関節ロボットアームである。したがって、その先端に取り付けられた取付装置５の姿勢や位置を自在に動かすことが可能である。

本明細書では駆動装置として、油圧シリンダー３１ｂを例に挙げて説明する。なお、駆動装置は後述する摺動金枠３３を摺動させることができれば、油圧シリンダー３１ｂに限られず、例えば電動モータ等を使用できる。
架台２３には、整備時にスライディングノズル装置３に取り付けられる油圧シリンダー３１ｂを吊り下げる吊下装置６が設置されている。すなわち、整備場２においてスライディングノズル装置３に取り付けられる油圧シリンダー３１ｂは、その上端が吊下装置６に接続された、いわゆる上吊状態にある。なお、本実施形態において吊下装置６はバランサー機構を備えている。
また、架台２３には、上吊状態の油圧シリンダー３１ｂを載置する置台７が設置されている。

図２Ａに、整備時において摺動金枠を閉じた状態のスライディングノズル装置３、図２Ｂに、整備時において摺動金枠を開いた状態のスライディングノズル装置３を示している。また、図２Ｃには、使用時のスライディングノズル装置の状態を示している。なお、スライディングノズル装置３は、使用時には摺動金枠の摺動方向が水平になるが、図２Ｃでは、整備時の状態を示す図２Ａ及び図２Ｂと対比しやすいように、摺動金枠の摺動方向がほぼ鉛直となるように示している。
なお、本明細書ではスライディングノズル装置を使用して鋳造を行う場合を、スライディングノズルの使用時とする。また、取鍋を整備場に移動させ、スライディングノズル装置を整備する場合を整備時とする。

スライディングノズル装置３は、固定金枠３２と、摺動金枠３３と、バネボックス３４とを備えている。固定金枠３２には上プレート３５ａが、摺動金枠３３には下プレート３５ｂが、それぞれ収納されている。摺動金枠３３は固定金枠３２に対して摺動可能に設けられる。また、摺動金枠３３は、固定金枠３２に対して回転軸３２１を中心に回転して、開閉可能に設けられている。バネボックス３４は、固定金枠３２に対して回転軸３２２を中心に回転して、開閉可能に設けられている。バネボックス３４は固定金枠３２の両側部にそれぞれ設けられている。そして、バネボックス３４によって摺動金枠３３を閉じた状態で固定金枠３２と摺動金枠３３との間に面圧を負荷する。また、バネボックス３４は、上プレート３５ａと下プレート３５ｂの間にも面圧を負荷する。

スライディングノズル装置３には、使用時に油圧シリンダー３１ａが取り付けられる。また、整備時には油圧シリンダー３１ｂが取り付けられる。すなわち、使用時には油圧シリンダー３１ａを使用して、固定金枠３２及び摺動金枠３３に面圧を負荷した状態で摺動金枠３３を第１の摺動範囲で摺動させる。そして、整備時には油圧シリンダー３１ｂを使用して、上述の第１の摺動範囲外まで摺動金枠３３を摺動させて面圧を解除する。使用時用の油圧シリンダー３１ａは鋳造場で着脱され、整備時用の油圧シリンダー３１ｂは、図１の整備場２で着脱される。なお、本実施形態では、整備場２において整備時用の油圧シリンダー３１ｂを着脱する場合について説明する。

本実施形態において整備時用の油圧シリンダー３１ｂをスライディングノズル装置３に着脱するための取付装置５を図３及び図４に示している。図３は取付装置５の斜視図、図４は取付装置５の側面図である。
この取付装置５は、本体部５１２、本体部５１２の上下に設けられた平行ハンド５１，５１、本体部の前部に設けられた押付部５３、力センサ５４、押圧機構５５、加振機構５６、レーザー照射機５７、及びカメラ５８を有している。
レーザー照射機５７とカメラ５８の位置は本実施形態の位置に限られず、レーザー照射機５７の位置にカメラ５８を配置してもよい。また、レーザー照射機５７とカメラ５８とをまとめて１か所に配置してもよい。カメラ５８は、スライディングノズル装置の部品の撮影や、レーザー照射機５７で照射したレーザー光の撮影を行う。
本実施形態では、平行ハンド５１,５１は本体部５１２の上下に設けられている。
平行ハンド５１,５１は、本体部５１２の左右に設けられる形態にしてもよい。
平行ハンド５１，５１は、図示しない動力である拡縮手段により上下に移動して平行ハンド５１，５１間の上下方向の距離を広げる又は縮めるように制御できる。
この拡縮手段は、例えば、油圧シリンダー、エアシリンダー、電磁チャック等が挙げられる。拡縮手段は、例えば本体部５１２に設けられる。
本明細書では、平行ハンド５１，５１間の距離が広がる挙動を平行ハンド５１，５１の拡大とする。また、平行ハンド５１，５１間の距離が縮まる挙動を平行ハンド５１，５１の縮小とする。
また、平行ハンド５１はＵ字状であり、平行爪５１１と、平行爪５１１の先端に保持部５２とを備えている。
なお、図４では、力センサ５４、レーザー照射機５７及びカメラ５８を省略して示している。
この取付装置５の各部の詳細な構成は後述する。

図５には油圧シリンダー３１ｂを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。
油圧シリンダー３１ｂは、シリンダー本体３１１と、このシリンダー本体３１１から進退するシリンダーロッド３１２とを有する。シリンダー本体３１１には、長方形の被保持板３１３が取り付けられている。この被保持板３１３は、取付装置５の保持部５２で保持できる。具体的には、被保持板３１３は油圧シリンダー３１ｂの中央部から上部にかけて取り付けられている。そして、取付装置５の保持部５２はこの被保持板３１３を上下から挟むことで、油圧シリンダー３１ｂを保持する。なお、被保持板３１３の形状は長方形に限定されず、保持部５２で保持できる形状であればよい。また、被保持板３１３の左右から取付装置５の保持部５２で挟む構造としてもよい。

被保持板３１３の下部には、この被保持板３１３から下方に延びる被当接部３１４が取り付けられている。この被当接部３１４には、後述するように取付装置５の押圧機構５５の先端に設けられた当接部５５ｃが当接可能となっている。すなわち、当接部５５ｃは、油圧シリンダー３１ｂをスライディングノズル装置３のホルダー３６（図１参照）に取り付けるときに油圧シリンダー３１ｂの下部である被当接部３１４に当接可能である。
また、被保持板３１３には、シリンダー本体３１１と対向する面とは反対側の面に被押付板３１５が取り付けられている。この被押付板３１５は、後述するように取付装置５の押付部５３の押付板５３２によって押される部分となる。

シリンダー本体３１１の下端部は、平面視長方形のフランジ部３１６となっている。後述するように、このフランジ部３１６をスライディングノズル装置３のホルダー３６に装着することで、油圧シリンダー３１ｂをホルダー３６に取り付ける。

一方、シリンダーロッド３１２の下端には、スライディングノズル装置３の摺動金枠３３と着脱可能に連結するための連結部３１７が設けられている。この連結部３１７に摺動金枠３３を連結し、シリンダーロッド３１２を進退させることで、摺動金枠３３が固定金枠３２に対して摺動する。
なお、連結部３１７には案内板３１８が連結されている。この案内板３１８がフランジ部３１６の側面に設けた案内溝３１９に案内されながら進退する。そのため、連結部３１７は回転することなく円滑に進退できる。

次に、置台７について説明する。図６Ａ、図６Ｂ及び図７に置台７を示している。図６Ａは斜視図、図６Ｂは部分斜視図、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）は右側面図である。また、図８には、置台７に油圧シリンダー３１ｂを載置した状態を示している。なお、図６Ｂでは後述する一対の側壁部７２２の下側を省略して示している。
置台７は、図１に示す整備場２の架台２３に設置される支柱７１と、支柱７１の上端の板部７１ａと、板部７１ａに取り付けられた載置台７２とを有する。
載置台７２は、油圧シリンダー３１ｂのシリンダー本体３１１を挿入する開口部７２１と、開口部７２１を形成する一対の側壁部７２２と、一対の側壁部７２２を連結する背壁部７２３とを有する。また、背壁部７２３は上下に延びる板面７２３ａを有している。支柱７１の板部７１ａに背壁部７２３の板面７２３ａをボルトで固定することで、載置台７２を支柱７１に固定している。
本明細書では、一対の側壁部７２２のうち互いに対向する面を一対の側壁部７２２の内側とする。また、背壁部７２３のうち側壁部７２２の内側と連続する面を背壁部７２３の内側とする。
一対の側壁部７２２の内側には一対の溝７２４が設けられている。この一対の溝７２４にシリンダー本体３１１の下端部であるフランジ部３１６を挿入して、図８に示すように油圧シリンダー３１ｂを置台７（載置台７２）に載置する。一対の溝７２４の先端部は、背壁部７２３とは反対側の先端に向かうに連れて拡大するテーパー部７２４ａとなっている。テーパー部７２４aがあるため、フランジ部３１６が挿入しやすい。

背壁部７２３の内側には、磁石７２６が設けられている。また、背壁部７２３の内側には溝が設けられており、溝には接触検知センサ７２５が挿入されている。接触検知センサ７２５は、油圧シリンダー３１ｂのフランジ部３１６が接触したことを検知するものであり、例えばリミットスイッチからなる。磁石７２６は、磁力により油圧シリンダー３１ｂのフランジ部３１６を背壁部７２３に確実に接触させて保持する。
また、背壁部７２３の上方には支持棒７２７が設けられている。この支持棒７２７は、油圧シリンダー３１ｂのフランジ部３１６が背壁部７２３に接触したときに、シリンダー本体３１１の側面に当接してシリンダー本体３１１が傾くことを防止する。

一対の側壁部７２２のうち一方の側壁部７２２の下面には、その下面から下方に延びるＬ字状のストロークガイド７２８が設けられている。このストロークガイド７２８は、油圧シリンダー３１ｂのシリンダーロッド３１２のストロークを中間位置のストロークに合わせるためのものである。ここでストロークの中間位置とは、固定金枠と摺動金枠内に収められた上プレート３５ａと下プレート３５ｂの貫通孔が連続させたときシリンダーロッド３１２の位置である。
ストロークガイド７２８は例えば、整備中に上プレート３５ａと下プレート３５ｂの貫通孔を連続させた状態で、シリンダーを一旦取り外す工程がある場合に使用する。このとき、取り外された油圧シリンダー３１ｂのシリンダーロッド３１２が自重で中間位置からずれることがある。この場合、シリンダーロッド３１２の下端に設けられた連結部３１７の下端位置を、ストロークガイド７２８の下端位置に合わせることで、シリンダーロッド３１２のストロークを中間位置に合わせることができる。

次に、スライディングノズル装置３の詳細について説明する。図２Ａ及び図２Ｃに表れているようにスライディングノズル装置３には、摺動金枠３３の摺動方向が水平になる使用時の状態を基準として、摺動金枠３３の下面側に、使用時に溶鋼のスプラッシュ、熱等から摺動金枠３３を保護するために遮蔽板３７ａが設けられている。同様に、バネボックス３４の下面側には遮蔽板３７ｂが設けられ、油圧シリンダー３１ａ又は３１ｂを取り付けるホルダー３６（図１参照）の下面側には遮蔽板３７ｃが設けられている。

図９には、遮蔽板３７ｃを取り外した状態でホルダー３６を示している。
ホルダー３６は固定金枠３２の上端に取り付けられており、油圧シリンダー３１ｂのシリンダー本体３１１を挿入する開口部３６１と、開口部３６１を形成する一対の側壁部３６２と、一対の側壁部３６２を連結する背壁部３６３とを有する。
本明細書では、一対の側壁部３６２のうち互いに対向する面を一対の側壁部３６２の内側とする。
一対の側壁部３６２の内側には一対の溝３６４が設けられており、この一対の溝３６４にシリンダー本体３１１の下端部であるフランジ部３１６を挿入することで、例えば図２Ａに示すように油圧シリンダー３１ｂをホルダー３６に取り付ける。一対の溝３６４の先端部は、フランジ部３１６を挿入しやすいように、背壁部３６３とは反対側の先端に向かうに連れて拡大するテーパー部３６４ａとなっている。

図２Ａに表れているようにスライディングノズル装置３には、整備ロボットに位置を認識させるために４個のマークブロック３８ａ～ｄが設けられている。なお、本実施形態において整備ロボットは、取付装置５を含むロボットアーム４であり、レーザー照射機５７及びカメラ５８を備えている。

４個のマークブロック３８ａ～ｄのうち、マークブロック３８ａは、スライディングノズル装置３の位置を整備ロボットに認識させるために固定金枠３２に設けられている。スライディングノズル装置３において固定金枠３２は位置が変わらないから、整備ロボットはマークブロック３８aを認識することでスライディングノズル装置３の位置を把握できる。
本実施形態では、スライディングノズル装置３の位置を整備ロボットに認識させるため、まずレーザー照射機５７からマークブロック３８ａに向けてレーザー光を当てる。次に、そのマークブロック３８ａに当たったレーザー光の形状、マークブロック３８ａにおける光の位置、光の強度等をカメラ５８で撮影した画像からマークブロック３８ａの位置を判定する。

このような整備ロボットによるスライディングノズル装置３の位置認識は、整備場２において図２Ａに示すように、スライディングノズル装置３をほぼ鉛直に立てかつ摺動金枠３３を閉じた状態で行われる。そこでマークブロック３８ａは、固定金枠３２の側面又は底面から摺動金枠３３側に向けて突出している。さらに、マークブロック３８ａは摺動金枠３３の摺動時に摺動金枠３３と干渉しない位置に設けられている。これにより、マークブロック３８ａを確実かつ正確に認識できると共に、摺動金枠３３の摺動動作に支障を来すこともない。
なお、本実施形態におけるマークブロック３８ａと摺動金枠３３とが干渉しない位置とは、使用時及び整備時に摺動金枠３３が摺動する摺動範囲の外側である。特に本実施形態では、マークブロック３８ａは整備時の摺動金枠３３のヘッド位置よりもホルダー３６側にあるとよい。あるいは、油圧シリンダー３１ｂのヘッド及び摺動金枠３３のヘッドが位置する固定金枠３２の溝３２ａの下端よりも上側にあるとよい。

上述の通り、本実施形態のスライディングノズル装置３は、使用時には油圧シリンダー３１ａを使用する。油圧シリンダー３１aは固定金枠３２及び摺動金枠３３に面圧を負荷した状態で摺動金枠３３を第１の摺動範囲で摺動させる。整備時には油圧シリンダー３１ｂを使用して、第１の摺動範囲の外側まで摺動金枠３３を摺動させて面圧を解除する。
そこで、マークブロック３８ａは、使用時に摺動金枠３３が第１の摺動範囲内で摺動するときは、図２Ｃに示すように摺動金枠３３又は摺動金枠３３に設けた遮蔽板３７ｃによって被覆されるようにすることが好ましい。また、摺動金枠３３が第１の摺動範囲外まで摺動したときは、図２Ａに示すように摺動金枠３３又は遮蔽板３７ｃによって被覆されない位置に設けることが好ましい。これにより、使用時に溶鋼のスプラッシュ、熱等からマークブロック３８ａを保護することができる。
なお、熱や埃などからマークブロック３８ａを保護するために、バネボックス３４内のバネの空冷用エアーを分岐させることでマークブロック３８ａをエアブローしてもよい。また、摺動金枠３３の摺動の動きによってマークブロック３８ａをブラッシングしたりするようにしてもよい。

上述のようなマークブロック３８ａの好ましい位置は、通常、図２Ａに示すように固定金枠３３の上端部近傍となる。すなわち、このマークブロック３８ａの位置は図９に示すようにホルダー３６の近傍となる。ホルダー３６は、摺動金枠３３の摺動方向と直交する一方向側に開口しており、この一方向側を向く開口から、油圧シリンダー３１ｂが着脱される。そこで、マークブロック３８ａは図９に示すように、この開口が向く方向の反対側に配置することが好ましい。これにより、油圧シリンダー３１ｂの着脱作業の際に、マークブロック３８ａがその着脱作業の支障となることはない。
図２Ｂ及び図９に示すように、本実施形態において固定金枠３２の側壁部には、一部に突出した厚肉部分３２ｂがある。マークブロック３８ａは、固定金枠３２の側壁部のうち厚肉部分３２ｂに取り付けられている。厚肉部分３２ｂの下端は、固定金枠３２の溝３２ａの下端と同面になっている。この固定金枠３２の溝３２ａの下端よりも上側にマークブロック３８ａがあれば、摺動金枠３３に当たることはない。

一方、マークブロック３８ｂは、ホルダー３６の位置を認識するためにホルダー３６の側壁部３６２に設けられている。そして、ホルダー３６に油圧シリンダー３１ｂを着脱する際に必要に応じて認識される。
マークブロック３８ｃは、バネボックス３４を開閉する際に操作する取手部３４１に設けられている。そして、バネボックス３４を開閉する際に必要に応じて認識される。
マークブロック３８ｄは、摺動金枠３３を開閉する際に操作する取手部３３１に設けられている。そして、摺動金枠３３を開閉する際に必要に応じて認識される。

これらのマークブロック３８ａ～ｄは、整備ロボットの次の動作点に近くなるような位置関係で取り付けられている。また、マークブロック３８ａ～ｄの材質は、鉄、セラミックス等の耐熱性の材質としている。

次に、取付装置５の各部の詳細な構成について説明する。
図１０Ａ及び図１０Ｂに、取付装置５が油圧シリンダー３１ｂを保持している状態を示している。上述の図３及び図４と共に図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して取付装置５の各部の詳細な構成について説明する。
図３及び図４に示すように、保持部５２の先端部はそれぞれ係合溝５２１を有している。係合溝５２１は保持部５２で被保持板３１３を挟むときに、被保持板３１３の角部を収容することが可能である。
そして、拡縮手段により平行ハンド５１を縮小し、４か所の保持部５２で油圧シリンダー３１ｂの被保持板３１３の４か所の角部を保持する。この際、被保持板３１３と係合溝５２１の内壁面との間にはそれぞれ５ｍｍの隙間を確保できるようにしている。このように隙間を設けることで、被保持板３１３は隙間内で被保持板３１３の長手方向、及び幅方向及び厚み方向に任意に移動することができる。

ここで、被保持板３１３を保持する手段は、本実施形態の平行ハンド５１には限定されず、例えば平行チャックを使用することもできる。また、被保持板３１３を保持する手段は、必ずしも一対の保持部５２を平行のままで拡大又は縮小する構成には限定されず、例えば、一対の保持部の基端部を中心とする回動動作によって一対の保持部の先端部間の間隔を拡大又は縮小する構成とすることもできる。

押付部５３は、図４に示すように７本のボルト５３３が保持板５３１の７個の貫通孔と７本のコイルバネ５３４をそれぞれ貫通して基板５３５に固定されている。この基板５３５は平行ハンド５１の本体部５１２に取り付けられている。保持板５３１は隙間を設けて押付板５３２を有している。そして、押付板５３２は基板５３５側に移動してコイルバネ５３４を撓ませることができる。保持板５３１に設けられた貫通孔はボルト５３３の径よりも大きい。そのため、保持板５３１の貫通孔とボルト５３３との間には隙間があり、押付板５３２は傾いた状態になることができる。このようにすることで、取付装置５が油圧シリンダー３１ｂをホルダー３６に取り付けるときにシリンダー３１ｂが傾いたとしても、シリンダー３１ｂの傾きに対応して押付板５３２も傾き、押付板５３２と被押付板３１５とが面接触した状態を保つことができる。
この押付板５３２の位置は、保持部５２（係合溝５２１）で油圧シリンダー３１ｂの被保持板３１３を保持したときに、被押付板３１５に押付板５３２が当たる位置に設定している。その結果コイルバネ５３４が撓み、被保持板３１３は、係合溝５２１を形成する内壁面のうちシリンダー本体３１１側の壁面に押し付けられた状態になる。

力センサ５４は、平行ハンドの本体部５１２の押付部５３とは反対側のフランジ部５４１にボルトで取り付けられている。すなわち、本実施形態において力センサ５４は、保持部５２や押付部５３が油圧シリンダー３１ｂより受ける力を検出する力センサである。なお、このように力を検出する力センサは、力覚センサとも称されておりロボットアーム等に一般的に使用されているものを使用することができる。本実施形態では力センサ５４として６軸力センサを使用している。本実施形態において力センサ５４はブラケット５４２でカメラ５８と連結されている。

押圧機構５５は、押圧機構本体５５ａと、押圧機構本体５５ａに連結された稼動部５５ｂと、稼動部５５ｂの先端に設けられた球状の当接部５５ｃとから構成される。
この押圧機構５５は、取付装置５の本体部５１２から下方に延びる取付板５１３に設けられている。そして、押圧機構５５は保持部５２よりも下側に２つ配置されている。稼動部５５ｂは押圧機構本体５５ａの端部から伸縮可能に設けられている。また、稼動部５５ｂは押圧機構本体５５ａの端部から前方に延びている。ここで、押圧機構本体５５ａの端部の前方とは油圧シリンダー３１ｂに向かう方向である。

当接部５５ｃは、図１０Ａに示すように油圧シリンダー３１ｂの下部である被当接部３１４に当接する第１位置と、図１０Ｂに示すように被当接部３１４に当接しない第２位置とに変位可能である。この変位は稼動部５５ｂの伸縮動作により実現される。すなわち図示されていないが、押圧機構５５は、押圧機構本体５５ａの内部に例えば電磁空気弁やエアシリンダーなどの駆動機構を備えている。この駆動機構の電気的な制御によって稼動部５５ｂの伸縮を操作できる。また、駆動機構の電気的な制御により、取付装置５の保持部５２の保持動作及びロボットアーム４の移動と、稼動部５５ｂの伸縮動作が連動する。
なお、本実施形態において２つの押圧機構５５はプレート取付装置５の鉛直方向中心軸を基準に左右対称な位置に設けられている。

図４に示すように加振機構５６は、取付装置５の本体部５１２の側面に設けられた加振機構本体５６ａと、加振機構本体５６ａの先端に設けられる加振部５６ｂとから構成される。加振機構５６は、取付装置５の押付板５３２の左右に２つ設けられる。なお、加振機構５６は、取付装置５の押付板５３２の左右いずれか一方のみに取付けられる構成でもよい。加振機構本体５６ａの内部には、例えば振動モータなどの不図示の振動装置が設けられている。振動装置は、振動の開始及び停止を電気的に制御できる。この振動装置を振動させることで加振機構本体５６ａが振動する。加振機構本体５６ａの振動は、加振部５６ｂに伝播する。振動部５６ｂは押付部５３の背面に当接しており、押付部５３に振動を伝えることが可能である。加振機構本体５６ａの振動方向は、押付部５３に水平な方向に振動してもよいが、加振部５６ｂが振動方向にずれて押付部５３に振動を伝える位置が変化する可能性がある。そのため、振動方向は押付部５３に対して垂直な方向がより好ましい。

加振機構本体５６ａは、取付装置５の押付部５３が油圧シリンダー３１ｂの被押付板３１５を押圧するときに必要に応じて振動する。この振動は、振動部５６ｂから押付部５３を介して油圧シリンダー３１ｂへ伝播する。言い換えると、加振機構本体５６ａを振動させることで油圧シリンダー３１ｂを振動させることができる。

次に、取付装置５の動作について説明する。
整備場２においてロボットアーム４の先端に取り付けられた取付装置５は、図１に示す原点位置にある。図１に示すように、鋳造が終わった直後の取鍋の底１１にはスライディングノズル装置３が取り付けられているが、上述の通り使用時用の油圧シリンダー３１ａは鋳造場で取り外されるから、整備場２においてスライディングノズル装置３のホルダー３６には駆動装置は取り付けられていない。一方、整備時用の油圧シリンダー３１ｂは、置台７に上吊状態で載置されている。取付装置５は、この油圧シリンダー３１ｂを上吊状態のままで、スライディングノズル装置３のホルダー３６に取り付ける。その手順は以下の通りである。なお、以下に述べる取付装置５の移動動作は、いずれもロボットアーム４の移動動作によるが、以下では取付装置５の移動動作として説明する。

取付装置５は、図１に示す原点位置から取鍋の底１１に取り付けられているスライディングノズル装置３の正面位置まで移動する。この正面位置はロボットアーム４に予め教示されている。
取付装置５は、この正面位置でレーザー照射機５７からマークブロック３８ａに向けてレーザー光を当てる。そして、マークブロック３８ａに当たったレーザー光の形状、マークブロック３８ａにおける光の位置、光の強度等をカメラ５８で撮影した画像からマークブロック３８ａの位置を判定する。判定したマークブロック３８ａの位置が予め記憶したマークブロック３８ａの位置と異なる場合、取付装置５は、判定したマークブロック３８ａの位置が予め記憶した位置からの距離のずれを計算する。そして、今回のスライディングノズル装置３の位置を補正する。さらに、予め記憶した位置に今回のスライディングノズル装置３の位置を上書きして記憶する。
続いて取付装置５は、置台７に積載されている油圧シリンダー３１ｂの保持位置まで移動する。この保持位置とは、取付装置５の保持部５２で油圧シリンダー３１ｂの被保持板３１３を保持する位置のことである。この保持位置もロボットアーム４に予め教示されている。取付装置５がこの保持位置に到達した時点では取付装置５の平行ハンド５１間の距離は被保持板３１３の上下方向の長さよりも拡大されている。そして、取付装置５がこの保持位置に到達した後に取付装置５の平行ハンド５１を縮小して被保持板３１３を挟む。このようにして、取付装置５の保持部５２で油圧シリンダー３１ｂの被保持板３１３を保持する。
その後、取付装置５は水平方向後方に移動する。これにより、油圧シリンダー３１ｂのフランジ部３１６が置台７の一対の溝３６４から外れ、油圧シリンダー３１ｂが置台７から上吊状態のままで外れる。

続いて、取付装置５は上吊状態の油圧シリンダー３１ｂを保持した状態で、スライディングノズル装置３のホルダー３６の直前位置まで移動する。この直前位置とは油圧シリンダー３１ｂが、ホルダー３６の開口部３６１を形成する一対の側壁部３６２に当接する直前の位置である。取付装置５がこの直前位置に到達した時点では、図１０Ｂに示したように取付装置５の当接部５５ｃは、油圧シリンダー３１ｂの下部である被当接部３１４に当接しない第２位置にある。なお、この直前位置もロボットアーム４に予め教示されている。

続いて、取付装置５は水平方向前方に移動し、油圧シリンダー３１ｂがホルダー３６の開口部３６１を形成する一対の側壁部３６２に当接する当接位置まで移動する。そして、この当接位置に到達したら図１０Ａに示したように取付装置５の当接部５５ｃは、油圧シリンダー３１ｂの下部である被当接部３１４に当接する第１位置に変位する。なお、この当接位置もロボットアーム４に予め教示されている。また、本実施形態において当接位置とは、油圧シリンダー３１ｂのフランジ部３１６の隅部が、ホルダー３６の一対の側壁部３６２に形成されている一対の溝３６４の先端部のテーパー部３６４ａに到達して当接する位置のことである。

取付装置５は当接位置からさらに水平方向前方に移動する。そうすると、油圧シリンダー３１ｂのフランジ部３１６が、ホルダー３６の一対の側壁部３６２に形成されている一対の溝３６４に挿入され、この一対の溝３６４に案内されながらホルダー３６の背壁部３６３に向けて移動する（図１１参照）。
この移動中、取付装置５の押付部５３の押付板５３２は、油圧シリンダー３１ｂの被押付板３１５に当たった状態にある。そのため、保持部５２及び／又は押付部５３が油圧シリンダー３１ｂより反力としての力を受けることになり、その力が力センサ５４によって検出される。そして、力センサ５４が検出する力が所定の閾値（例えば５００Ｎ）になったら、取付装置５の保持部５２から油圧シリンダー３１ｂを開放する。これは、油圧シリンダー３１ｂのフランジ部３１６が、ホルダー３６の背壁部３６３に到達して油圧シリンダー３１ｂの取付が完了したものとみなせるためである。具体的には、力センサ５４が検出する力が例えば５００Ｎ程度の所定の閾値になったら、図１２に示すように取付装置５の平行ハンド５１を拡大することにより、取付装置５の保持部５２から油圧シリンダー３１ｂを開放する。併せて、当接部５５ｃは、油圧シリンダー３１ｂの下部である被当接部３１４に当接しない第２位置に変位する。

以上の通り、本実施形態の取付装置５は、油圧シリンダー３１ｂの上部又は中央部に取付けられた被保持板３１３を保持する保持部５２と、油圧シリンダー３１ｂをホルダー３６に取り付けるときに油圧シリンダー３１ｂの下部である被当接部３１４に当接可能な当接部５５ｃとを有するから、上吊状態の油圧シリンダー３１ｂを、ロボットアーム４を使用してスライディングノズル装置３のホルダー３６にスムーズに取り付けることができる。すなわち、従来、上吊状態の油圧シリンダー３１ｂの上部又は中央部を保持して、これをホルダー３６に取り付けようとすると、油圧シリンダー３１ｂの下部はフリーであるため、特にホルダー３６への取付時に油圧シリンダー３１ｂの下部が不安定となりスムーズに取り付けることができなかった。これに対して本実施形態の取付装置５では、ホルダー３６への取付時に当接部５５ｃが油圧シリンダー３１ｂの下部の被当接部３１４に当接するから、上吊状態の油圧シリンダー３１ｂをホルダー３６にスムーズに取り付けることができる。
なお、この当接部５５ｃによる効果を十分に発揮させるには、当接部５５ｃは本実施形態のように、少なくとも油圧シリンダー３１ｂが、ホルダー３６の一対の側壁部３６２に当接する位置から背壁部３６３に当接する位置までの間、上述の第２位置にあることが好ましい。

また、本実施形態では、ホルダー３６へ油圧シリンダー３１ｂの取付時、力センサ５４が検出する力が所定の閾値になった場合に保持部５２は油圧シリンダー３１ｂを開放するから、油圧シリンダー３１ｂの取付を確実に行うことができる。

なお、本実施形態では、ホルダー３６へ油圧シリンダー３１ｂの取付時、力センサ５４が検出する力が所定の閾値になった場合、すなわち油圧シリンダー３１ｂの取付が完了した時点で保持部５２は油圧シリンダー３１ｂを開放するようにした。ホルダー３６へ油圧シリンダー３１ｂの取付時、その途中で保持部５２は油圧シリンダー３１ｂを開放することもできる。この場合、油圧シリンダー３１ｂを開放後は、押付部５３が油圧シリンダー３１ｂより反力としての力を受けることになり、その力が力センサ５４によって検出される。そして、この力センサ５４が検出する力が所定の閾値になった場合に、保持部５２は取付動作を中止する。これによっても、油圧シリンダー３１ｂの取付を確実に行うことができる。

油圧シリンダー３１ｂの取付が完了したら、取付装置５は図１に示す原点位置へ移動する。

ホルダー３６から油圧シリンダー３１ｂを取り外すときは、取付装置５は、油圧シリンダー３１ｂの正面位置まで移動し油圧シリンダー３１ｂを保持したうえで、水平方向後方に移動する。これにより、油圧シリンダー３１ｂがホルダー３６から取り外される。その後、取付装置５は油圧シリンダー３１ｂを保持したまま、置台７の正面位置まで移動する。続いて、置台７の正面位置から水平方向前方に移動する。そうすると、置台７の一対の側壁部７２２に形成されている一対の溝７２４にシリンダー本体３１１の下端部であるフランジ部３１６が挿入され、この一対の溝７２４に案内されながら置台７の背壁部７２３に向けて移動する。その後、接触検知センサ７２５が油圧シリンダー３１ｂのフランジ部３１６の接触を検知したら、取付装置５は取付装置５の平行ハンド５１を拡大する。そして、取付装置５の保持部５２から油圧シリンダー３１ｂを開放する。これにより、油圧シリンダー３１ｂが置台７に載置される。油圧シリンダー３１ｂの載置が完了したら、取付装置５は図１に示す原点位置へ移動する。
なお、ホルダー３６から油圧シリンダー３１ｂを取り外すときも、油圧シリンダー３１ｂは上吊状態にある。また、取外動作時の上述の各位置もロボットアーム４に予め教示されている。

１取鍋
１１取鍋の底
２整備場
２１整備場の床
２２取鍋受部
２３架台
３スライディングノズル装置
３１ａ，３１ｂ油圧シリンダー（駆動装置）
３１１シリンダー本体
３１２シリンダーロッド
３１３被保持板
３１４被当接部
３１５被押付板
３１６フランジ部
３１７連結部
３１８案内板
３１９案内溝
３２固定金枠
３２ａ固定金枠の溝
３２ｂ固定金枠の側壁部の厚肉部分
３２１，３２２回転軸
３３摺動金枠
３３１取手部
３４バネボックス
３４１取手部
３５ａ上プレート
３５ｂ下プレート
３６ホルダー
３６１開口部
３６２側壁部
３６３背壁部
３６４溝
３６４ａテーパー部
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ遮蔽板
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄマークブロック
４ロボットアーム（マニピュレーター）
５取付装置
５１平行ハンド
５１１平行爪
５１２本体部
５１３取付板
５２保持部
５３押付部
５３１保持板
５３２押付板
５３３ボルト
５３４コイルバネ
５３５基板
５４力センサ
５４１フランジ部
５４２防熱カバー
５５押圧機構
５６加振機構
５６ａ加振機構本体
５６ｂ加振部
５７レーザー照射機
５８カメラ
６吊下装置
７置台
７１支柱
７１ａ支柱の板部
７２載置台
７２１開口部
７２２側壁部
７２３背壁部
７２３ａ背壁部の板面
７２４溝
７２４ａテーパー部
７２５接触検知センサ
７２６磁石
７２７支持棒
７２８ストロークガイド

Claims

固定金枠と、前記固定金枠に対して摺動可能に設けられている摺動金枠とを備え、使用時には前記固定金枠及び前記摺動金枠に面圧を負荷して前記摺動金枠を第１の摺動範囲で摺動させ、整備時には前記第１の摺動範囲外まで前記摺動金枠を摺動させて前記面圧を解除するように構成されているスライディングノズル装置において、
少なくとも前記固定金枠には、整備ロボットに位置を認識させるためのマークブロックが設けられ、
前記マークブロックは、前記固定金枠の側面又は底面から前記摺動金枠側に向けて突出し、かつ前記摺動金枠の摺動時に前記摺動金枠と干渉しない位置に設けられていると共に、前記摺動金枠が前記第１の摺動範囲内で摺動するときは、前記摺動金枠又は前記摺動金枠に設けた遮蔽板によって被覆され、前記摺動金枠が前記第１の摺動範囲外まで摺動したときは、前記摺動金枠又は前記遮蔽板によって被覆されない、スライディングノズル装置。