JPH07178518A - ロングノズル着脱装置及びその操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ロングノズルとレードルノズルの間から溶融金
属が漏れることがないロングノズル着脱装置及びその操
作方法を提供する。 【構成】昇降自在に配設された伸縮アーム３０と、該伸
縮アーム３０に対して水平方向に移動自在に配設された
ロングノズル把持部３２と、前記伸縮アーム３０を昇降
させるための第１の駆動手段と、前記ロングノズル把持
部３２を水平方向に移動させるための第２の駆動手段と
を有する。前記ロングノズルの上昇が停止したことを検
出するための第１の検出手段と、前記ロングノズルの水
平方向の移動量を検出するための第２の検出手段とを有
する。ロングノズル把持部３２を上昇させ、ロングノズ
ル４８の停止後にロングノズル４８を水平方向に移動さ
せることによって、ロングノズル４８の完全装着状態と
不完全装着状態とを判定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロングノズル着脱装置
及びその操作方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続鋳造装置においては、レード
ルの溶融金属（湯）を一旦（いったん）タンデッシに収
容し、該タンデッシからロータリバルブを介して所定量
だけ鋳型に供給するようになっている。この場合、前記
溶融金属が空気に触れると品質が劣化してしまうので、
前記レードルの底部とタンデッシの間をロングノズルに
よって接続し、該ロングノズルを介してレードルの溶融
金属をタンデッシに供給するようにしている。

【０００３】そして、前記ロングノズルはレードルを交
換するたびに着脱される。そのため、前記レードルの底
部にパイプ状のレードルノズルが突出して配設され、該
レードルノズルに対して前記ロングノズルを着脱するこ
とができるようになっている。図２は従来のロングノズ
ル着脱装置の概略図、図３は従来のロングノズル着脱装
置による第１の装着状態図、図４は従来のロングノズル
着脱装置による第２の装着状態図、図５は従来のロング
ノズル着脱装置による第３の装着状態図である。

【０００４】図において、１１は溶融金属を収容するレ
ードル、１２は該レードル１１の溶融金属を一旦収容す
るタンデッシ、１３は前記レードル１１の溶融金属をタ
ンデッシ１２に供給するためのロングノズル、１５は前
記レードル１１の底部に突出して配設されたパイプ状の
レードルノズルである。そして、前記ロングノズル１３
の上端には、前記レードルノズル１５を挿入するための
挿入口１６が形成されている。

【０００５】また、２１は前記ロングノズル１３を前記
レードルノズル１５に対して着脱するためのマニピュレ
ータであり、該マニピュレータ２１は油圧シリンダ２２
ａなどのアクチュエータを有するマニピュレータ本体２
２、該マニピュレータ本体２２に対して摺動（しゅうど
う）しながら昇降させられる旋回軸２３、該旋回軸２３
の先端に固定されたアーム支持部２４、該アーム支持部
２４に支持され、オペレータによって手動で矢印Ｂ方向
に伸縮させられる伸縮アーム２５、該伸縮アーム２５の
先端に固定された手首部２６、及び前記アーム支持部２
４の後端に固定されたハンドル部２４ａから成る。な
お、この場合、前記手首部２６はロングノズル１３の把
持機能のみを有する。

【０００６】また、前記マニピュレータ本体２２は円筒
座標系において作動させられ、前記油圧シリンダ２２ａ
を作動させることによって前記旋回軸２３を矢印Ａ方向
に昇降させることができるようになっているとともに、
オペレータによって手動で矢印Ｃ方向に回転させること
ができるようになっている。前記構成のロングノズル着
脱装置において、オペレータは前記マニピュレータ２１
を操作し、ロングノズル１３をレードルノズル１５の近
傍に手動で搬送した後、目視しながらインチングなどに
よって心合せを行い、前記挿入口１６に前記レードルノ
ズル１５を挿入するようにしている。

【０００７】この場合、ロングノズル１３を前記レード
ルノズル１５に装着する瞬間に、オペレータは手首部２
６を前後左右に振り、ロングノズル１３とレードルノズ
ル１５の間の引っ掛かりなどによってロングノズル１３
が不完全装着状態になることがないようにしている。と
ころが、前記ロングノズル１３の装着作業を行うために
は熟練を要し、作業が煩わしいだけでなく、コストが高
くなってしまう。

【０００８】そこで、前記マニピュレータ２１の操作の
一部を自動化したロングノズル着脱装置が提供されてい
る。この場合、オペレータは前記マニピュレータ２１を
操作し、ロングノズル１３をレードルノズル１５の近傍
に自動的に搬送した後、目視しながらインチングなどに
よって心合せを行い、前記挿入口１６に前記レードルノ
ズル１５を挿入するようにしている。

【０００９】ところが、前記レードル１１自体が図示し
ないレードルクレーンによって設置されるので、レード
ル１１の位置決め精度が低く、最大±１００〔ｍｍ〕程
度の心ずれが発生することもある。したがって、前記マ
ニピュレータ２１を操作し、ロングノズル１３を待機位
置からレードルノズル１５の近傍に自動的に搬送した場
合に前記心ずれが残ってしまう。

【００１０】また、前記マニピュレータ２１は空間内で
３自由度の移動が可能ではあるが、結局、前記心ずれが
残ってしまうのでロングノズル１３の位置決め精度を高
くする必要がない。したがって、そのままの位置でロン
グノズル１３をレードルノズル１５に装着することが困
難になるので、心合せが十分であるかどうかをオペレー
タが目視によって判断し、十分でない場合は目視しなが
らインチングなどによって再度心合せを行うようにして
いる。

【００１１】そこで、オペレータが行うマニピュレータ
２１の操作を自動化するために伸縮アーム２５の位置決
め精度を高くし、前記ロングノズル１３をレードルノズ
ル１５の近傍まで自動的に搬送した時点において図示し
ないカメラを使用した位置検出器によってレードルノズ
ル１５の位置を正確に検出し、検出結果に基づいて再度
心合せを行うようにしている。

【００１２】ところが、この場合も伸縮アーム２５のア
ーム長が４〔ｍ〕程度であることなどから、マニピュレ
ータ２１の機械的なガタが拡大されるだけでなく前記位
置検出器による測定誤差も生じ、図３に示すように、前
記ロングノズル１３の中心軸ｂとレードルノズル１５の
中心軸ｃの心ずれεを０にすることができず、最大 ε＝±１５〜２０〔ｍｍ〕 の範囲に及んでしまう。

【００１３】そして、この状態においてマニピュレータ
２１の旋回軸２３及び伸縮アーム２５を図示しないクラ
ッチによって駆動系から遮断し、前記伸縮アーム２５の
解放状態においてロングノズル１３をレードルノズル１
５に装着した場合、図４に示すように、ロングノズル１
３の中心軸ｂがトラニオン軸ａを中心としてレードルノ
ズル１５の中心軸ｃに対して角度θ（３〜５〔°〕）だ
け傾斜してしまう。一方、溶融金属の漏れなどを考慮す
ると、前記角度θを理想的には０〔°〕に、最大でも１
〔°〕以内にしなければならない。

【００１４】また、前記レードル１１は空に近い状態に
なると、図５に示すように、５〔°〕程度傾けることに
よって、収容された溶融金属を最後まで流し出すことが
できるようになっている。この時、前記レードル１１と
共にロングノズル１３も傾斜するように自由度を持たせ
なければならないので、トラニオン軸ａにおいてロング
ノズル１３を支持する必要がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のロングノズル着脱装置においては、前記条件の中で
ロングノズル１３をレードルノズル１５に正確に装着す
るために、前記ロングノズル１３の中心軸ｂとレードル
ノズル１５の中心軸ｃの心ずれεをほぼ ε＝±２〔ｍｍ〕 の範囲に収めるように心合せを行うことが必要である
が、伸縮アーム２５のアーム長が４〔ｍ〕程度であるこ
となどから、マニピュレータ２１の機械的なガタが拡大
されるだけでなく前記位置検出器による測定誤差も生じ
てしまう。

【００１６】したがって、マニピュレータ２１の位置決
め精度を追求するだけでは正確な心合せを行うことがで
きず、ロングノズル１３とレードルノズル１５が２点で
接触してしまい、溶融金属が空気に触れたり、溶融金属
がロングノズル１３とレードルノズル１５の間から漏れ
たりする。そこで、マニピュレータ２１にロングノズル
１３を揺動させるための図示しない手首機構を配設し、
該手首機構によってロングノズル１３を把持し、揺動さ
せながらレードルノズル１５に装着することが考えられ
る。

【００１７】ところが、ロングノズル１３を揺動させな
がらレードルノズル１５に装着した場合でも、何らかの
原因でロングノズル１３とレードルノズル１５の間に引
っ掛かりが発生して隙間（すきま）が形成されると、該
隙間を介して溶融金属が漏れてしまう。本発明は、前記
従来のロングノズル着脱装置の問題点を解決して、ロン
グノズルとレードルノズルの間から溶融金属が漏れるこ
とがないロングノズル着脱装置及びその操作方法を提供
することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明のロ
ングノズル着脱装置においては、昇降自在に配設された
伸縮アームと、該伸縮アームに対して水平方向に移動自
在に配設され、ロングノズルを把持するロングノズル把
持部と、前記伸縮アームを昇降させるための第１の駆動
手段と、前記ロングノズル把持部を水平方向に移動させ
るための第２の駆動手段とを有する。

【００１９】そして、前記ロングノズルの上昇が停止し
たことを検出するための第１の検出手段と、前記ロング
ノズルの水平方向の移動量を検出するための第２の検出
手段とを有する。本発明のロングノズル着脱装置の操作
方法においては、伸縮アームの先端において把持された
ロングノズルを上昇させて自動装着を行う。そして、該
ロングノズルの上昇が停止したことを検出すると、前記
ロングノズルを上昇させるための押上力を零にし、その
後、前記ロングノズルを水平方向に移動させ、該ロング
ノズルの水平方向の移動量を検出し、該ロングノズルが
水平方向に移動したかどうかによってロングノズルの完
全装着状態と不完全装着状態とを判定する。

【００２０】

【作用】本発明によれば、前記のようにロングノズル着
脱装置においては、昇降自在に配設された伸縮アーム
と、該伸縮アームに対して水平方向に移動自在に配設さ
れ、ロングノズルを把持するロングノズル把持部と、前
記伸縮アームを昇降させるための第１の駆動手段と、前
記ロングノズル把持部を水平方向に移動させるための第
２の駆動手段とを有する。

【００２１】この場合、第１の駆動手段によって、伸縮
アームを介してロングノズル把持部を上昇させ、ロング
ノズルがレードルノズルに接触すると、続いて、第２の
駆動手段によってロングノズルを水平方向に移動させて
心合せを行いながら自動装着を終了する。そして、前記
ロングノズルの上昇が停止したことを検出するための第
１の検出手段と、前記ロングノズルの水平方向の移動量
を検出するための第２の検出手段とを有する。

【００２２】したがって、ロングノズルの上昇が停止し
たことが第１の検出手段によって検出された後、ロング
ノズルを水平方向に移動させ、第２の検出手段によって
ロングノズルの水平方向の移動量を検出することができ
る。本発明のロングノズル着脱装置の操作方法において
は、伸縮アームの先端において把持されたロングノズル
を上昇させ、自動装着を行う。該自動装着が終了する
と、ロングノズルの上昇が停止するので、それを検出し
て前記ロングノズルを上昇させるための押上力を零にし
た後、前記ロングノズルを水平方向に移動させる。

【００２３】この時、ロングノズルの挿入口の表面に異
物が付着していてロングノズルが異物に乗り上げていた
り、ロングノズルの先端部の表面と挿入口の表面の間に
異物が挟み込まれていたりすると、レードルノズルの先
端部の表面と挿入口の表面の間に隙間が形成される。こ
の場合、前記ロングノズルを水平方向に移動させ、該ロ
ングノズルの水平方向の移動量を検出し、ロングノズル
が水平方向に移動したかどうかによってロングノズルの
完全装着状態と不完全装着状態とを判定することができ
る。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例における
ロングノズル着脱装置の平面図、図６は本発明の実施例
におけるロングノズル着脱装置の縦断面図、図７は本発
明の実施例におけるロングノズル着脱装置の概略図、図
８は本発明の実施例におけるロングノズル着脱装置の動
作説明図、図９はロングノズルの状態図、図１０はロン
グノズルの他の状態図である。図９及び１０の（ａ）は
レードルノズル１５とロングノズル４８の接触状態を示
す垂直方向断面図、（ｂ）はレードルノズル１５とロン
グノズル４８の接触状態を示す水平方向断面図である。
なお、図９の（ａ）は図９の（ｂ）の要部Ｇ−Ｇ断面図
である。

【００２５】図７において、１１は溶融金属を収容する
レードル、１２は該レードル１１の溶融金属を一旦収容
するタンデッシ、１５は前記レードル１１の底部に突出
して形成されたパイプ状のレードルノズル、４８は前記
レードル１１の溶融金属をタンデッシ１２に供給するた
めのロングノズルである。そして、該ロングノズル４８
の上端には、前記レードルノズル１５を挿入するための
図示しない挿入口が形成されている。

【００２６】また、２１は前記ロングノズル４８を前記
レードルノズル１５に対して着脱するためのマニピュレ
ータであり、該マニピュレータ２１は第１の駆動手段と
してのマニピュレータ本体２２、該マニピュレータ本体
２２に対して摺動する旋回軸２３、該旋回軸２３の先端
に固定されたアーム支持部２４、該アーム支持部２４に
支持されて矢印Ｂ方向に昇降自在に配設された伸縮アー
ム３０、及び該伸縮アーム３０に対して水平方向に移動
自在に配設され、ロングノズルを把持するロングノズル
把持部３２から成る。

【００２７】前記伸縮アーム３０は、第２の駆動手段と
して、前記ロングノズル把持部３２に隣接して配設され
た従動機構部２７、該従動機構部２７とアーム支持部２
４の間に配設された力伝達機構部２８、及びアーム支持
部２４より後方（図における右方）に配設された精密機
器取付部２９を有する。また、前記マニピュレータ本体
２２は図示しない油圧装置や電動機などによって円筒座
標系において作動させられ、前記旋回軸２３を矢印Ａ方
向に昇降させることができるようになっているととも
に、矢印Ｃ方向に回転させることができるようになって
いる。

【００２８】なお、２０はレードルノズル１５とロング
ノズル４８の間の心ずれを測定するために２台配設され
たカメラである。次に、前記伸縮アーム３０及びロング
ノズル把持部３２の詳細について説明する。図１及び６
において、３０は伸縮アーム、３２はロングノズル把持
部である。該ロングノズル把持部３２はロングノズル４
８を把持し、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びθ_y 軸方向におい
て３自由度を有する。そして、前記伸縮アーム３０は、
前述したように前記ロングノズル把持部３２に隣接して
配設された従動機構部２７、該従動機構部２７とアーム
支持部２４（図７）の間に配設された力伝達機構部２
８、及びアーム支持部２４より後方（図における左方）
に配設された精密機器取付部２９から成る。

【００２９】また、３４は伸縮アームケース、３３は該
伸縮アームケース３４内に配設され、先端が前記伸縮ア
ームケース３４から突出した従動ケースであり、いずれ
も四角筒状の断面を有している。前記従動ケース３３
は、伸縮アームケース３４に対してｘ軸方向及びｙ軸方
向に移動自在に配設され支持される。そのため、前記伸
縮アームケース３４の底面に支持具３７が配設される。
該支持具３７は、ｘ軸リニアローラウェイ３７ａ、リニ
アローラベース３７ｂ及びｙ軸リニアローラウェイ３７
ｃから成り、ｘ軸リニアローラウェイ３７ａ及びｙ軸リ
ニアローラウェイ３７ｃは井桁（いげた）状に組まれ、
前記リニアローラベース３７ｂがｘ軸リニアローラウェ
イ３７ａ及びｙ軸リニアローラウェイ３７ｃに沿って摺
動することができるようになっている。

【００３０】ところで、前記ロングノズル把持部３２は
平面図において「コ」の字状のレバー４５を有し、該レ
バー４５は前記従動ケース３３に取り付けられ、両側の
腕部のそれぞれにロングノズル４８を把持するための切
欠４５ａが形成される。すなわち、ロングノズル４８は
上端が円形の形状を有し、上端に取付金具４８ａが取り
付けられ、該取付金具４８ａの両側に係止ピン４９が突
出して形成される。そして、該係止ピン４９を前記切欠
４５ａに係止させることによって、前記レバー４５はロ
ングノズル４８をθ_y 軸方向に揺動自在に支持すること
ができる。

【００３１】また、前記ロングノズル４８は、レバー４
５と共に水平方向すなわちｘ軸方向及びｙ軸方向に移動
させられるようになっている。そのため、前記伸縮アー
ムケース３４の底面には、ｘ軸方向に前記従動ケース３
３を移動させるためのｘ軸駆動部材４０、及びｙ軸方向
に前記従動ケース３３を移動させるためのｙ軸駆動部材
４１が配設される。

【００３２】前記ｘ軸駆動部材４０は、前記伸縮アーム
ケース３４の底面に固定されたブラケット４０ａ、該ブ
ラケット４０ａに固定され、油圧又は空気圧によって作
動させられるｘ軸駆動用シリンダ４０ｂ、該ｘ軸駆動用
シリンダ４０ｂのロッドの先端にロードセル４０ｃを介
して固定されたシャフト４０ｄ、前記ｘ軸駆動用シリン
ダ４０ｂに供給される油又は空気の量を制御するサーボ
弁４０ｅ、及び前記ブラケット４０ａとシャフト４０ｄ
の間に配設され、ロングノズル４８のｘ軸方向の位置及
び移動量を検出する第２の検出手段としてのポテンショ
メータ４０ｆから成る。なお、前記サーボ弁４０ｅのほ
かに比例電磁弁を使用することもできる。

【００３３】そして、前記シャフト４０ｄはｘ軸方向に
延び、先端にローラフォロア４２が配設され、該ローラ
フォロア４２を介して前記シャフト４０ｄと前記従動ケ
ース３３が連結される。前記ローラフォロア４２は、前
記シャフト４０ｄの先端に回転自在に配設されたローラ
４２ａ、及び前記従動ケース３３の後方（図における左
方）に突出する突出片３３ａの後端に形成され、ｙ軸方
向に延びて前記ローラ４２ａを収容する長溝４２ｂから
成る。

【００３４】一方、ｙ軸駆動部材４１は、前記伸縮アー
ムケース３４の底面に固定されたブラケット４１ａ、該
ブラケット４１ａに固定され、油圧又は空気圧によって
作動させられるｙ軸駆動用シリンダ４１ｂ、該ｙ軸駆動
用シリンダ４１ｂのロッドの先端にロードセル４１ｃを
介して固定されたシャフト４１ｄ、前記ｙ軸駆動用シリ
ンダ４１ｂに供給される油又は空気の量を制御するサー
ボ弁４１ｅ、及び前記ブラケット４１ａとシャフト４１
ｄの間に配設され、ロングノズル４８のｙ軸方向の位置
及び移動量を検出する第２の検出手段としてのポテンシ
ョメータ４１ｆから成る。なお、前記サーボ弁４１ｅの
ほかに比例電磁弁を使用することもできる。

【００３５】そして、前記シャフト４１ｄはｘ軸方向に
延び、先端に方向変換部材４４及びローラフォロア４３
が配設され、該方向変換部材４４及びローラフォロア４
３を介して前記シャフト４１ｄと前記従動ケース３３が
連結される。前記方向変換部材４４は、前記シャフト４
１ｄの先端と連結されたロッド４４ａ、及び該ロッド４
４ａの先端と連結され、前記伸縮アームケース３４に対
して揺動自在に支持された「Ｌ」の字状のレバー４４ｂ
から成る。さらに、該レバー４４ｂと前記従動ケース３
３の間に前記ローラフォロア４３が配設される。該ロー
ラフォロア４３は、方向変換部材４４の先端に回転自在
に配設されたローラ４３ａ、及び前記従動ケース３３か
ら後方に突出する突出片３３ａの後端に形成され、ｘ軸
方向に延びて前記ローラ４３ａを収容する長溝４３ｂか
ら成る。

【００３６】したがって、前記ｘ軸駆動用シリンダ４０
ｂに対して油又は空気を給排すると、ロッドが進退し
て、ロードセル４０ｃ及びシャフト４０ｄを介して力を
伝達して従動ケース３３をｘ軸方向に移動させ、ロング
ノズル４８をｘ軸方向の任意の位置に設定することがで
きる。この間、前記従動ケース３３はｘ軸方向に移動す
るが、前記ローラフォロア４３がその動きを吸収するの
で、前記シャフト４１ｄは停止した状態のままとなる。
そして、前記ポテンショメータ４０ｆによってロングノ
ズル４８のｘ軸方向の位置及び移動量を検出することが
でき、ロードセル４０ｃによってロングノズル４８の負
荷により発生する圧縮力及び引張力も検出することがで
きる。

【００３７】また、前記ｙ軸駆動用シリンダ４１ｂに対
して油又は空気を給排すると、ロッドが進退して、ロー
ドセル４１ｃ、シャフト４１ｄ、ロッド４４ａ及びレバ
ー４４ｂを介して力を伝達して従動ケース３３をｙ軸方
向に移動させ、ロングノズル４８をｙ軸方向の任意の位
置に設定することができる。この間、前記従動ケース３
３はｙ軸方向に移動するが、前記ローラフォロア４２が
その動きを吸収するので、前記シャフト４０ｄは停止し
た状態のままとなる。そして、前記ポテンショメータ４
１ｆによってロングノズル４８のｙ軸方向の位置及び移
動量を検出することができ、ロードセル４１ｃによって
ロングノズル４８の負荷により発生する圧縮力及び引張
力も検出することができる。

【００３８】このように、前記従動ケース３３をｘ軸方
向及びｙ軸方向に移動させて前記ロングノズル４８を任
意の位置に設定することができる。例えば、図８に示す
ように、シャフト４０ｄを矢印Ｄ方向に移動させること
によって従動ケース３３をｘ軸方向にΔｘだけ移動させ
ることができ、シャフト４１ｄを矢印Ｅ方向に移動させ
ることによって従動ケース３３をｙ軸方向にΔｙだけ移
動させることができる。

【００３９】なお、前記シャフト４０ｄ，４１ｄが進退
する際に発生する摩擦力をできる限り小さくするととも
に、シャフト４０ｄ，４１ｄの座屈が発生するのを防止
するために、シャフト４０ｄ，４１ｄの軸方向に沿って
複数箇所にリニアベアリング５１が配設される。また、
５２は前記伸縮アームケース３４の前端と従動ケース３
３の間を密封するためのカバーである。

【００４０】そして、前記従動ケース３３をｘ軸方向及
びｙ軸方向に移動させる際に、前記ロングノズル４８が
レードルノズル１５に当たってθ_y 軸方向に傾斜するこ
とがないようにθ_y 軸ロック手段４６が配設される。該
θ_y 軸ロック手段４６は、前記従動ケース３３に固定さ
れ、油圧又は空気圧によって作動させられるθ_y 軸ロッ
ク用シリンダ４６ａ、及び該θ_y 軸ロック用シリンダ４
６ａのロッドの先端に固定されたシャフト４６ｂから成
る。

【００４１】一方、前記ロングノズル４８の前記取付金
具４８ａには、シャフト４６ｂと対向する位置にブラケ
ット９４が取り付けられ、該ブラケット９４にシャフト
４６ｂに対応する係止穴９４ａが形成される。したがっ
て、前記θ_y 軸ロック用シリンダ４６ａに対して油又は
空気を給排することによってシャフト４６ｂを進退さ
せ、該シャフト４６ｂの先端を係止穴９４ａに対して係
脱させることができる。そして、図９及び１０に示すよ
うに、前記シャフト４６ｂの先端を係止穴９４ａに係合
させることによって、ロングノズル４８をロックするこ
とができる。また、シャフト４６ｂの先端を係止穴９４
ａから後退させることによって、ロングノズル４８を解
放することができる。この場合、ロングノズル４８をレ
バー４５に対してθ_y 軸回りに揺動させることができ
る。

【００４２】次に、前記構成のロングノズル着脱装置の
動作について説明する。前記ロングノズル４８をレード
ルノズル１５に装着する場合、まず、図示しないレード
ルクレーンを使用して自動で前記レードル１１を搬送
し、設定位置に設置する。しかし、この時点におけるレ
ードル１１の位置決め精度が低いので基準位置に対し最
大±１００〔ｍｍ〕程度の心ずれが発生することがあ
る。そして、前記レードル１１に取り付けられたレード
ルノズル１５も同程度の心ずれεが発生していることに
なる。

【００４３】次に、レードル１１が設置されたのを確認
したオペレータは前記マニピュレータ２１による自動装
着のための図示しない「装着」スイッチを押す。したが
って、マニピュレータ２１はあらかじめ決められたシー
ケンスに従い、図７に示すように、旋回軸２３を矢印Ａ
方向に昇降させたり、矢印Ｃ方向に回転させたり、ま
た、伸縮アーム３０を矢印Ｂ方向に伸縮させたりして、
ロングノズル把持部３２を待機位置から前記基準位置に
搬送する。この時点で、ロングノズル４８の中心軸ｂと
レードルノズル１５の中心軸ｃの心ずれεは±１００
〔ｍｍ〕程度になっている。ここで、２台のカメラ２０
を使用し画像３次元計測法によって前記心ずれεを計測
してマニピュレータ２１にフィードバックし、再度ロン
グノズル把持部３２を近づけて心ずれεを減小させる。
しかし、マニピュレータ２１の機械的なガタや測定誤差
があるので、ロングノズル４８の中心軸ｂとレードルノ
ズル１５の中心軸ｃの心ずれεは最大１５〜２０〔ｍ
ｍ〕程度残ってしまう。

【００４４】この状態で、ロングノズル４８をレードル
ノズル１５に装着すると、ロングノズル４８の中心軸ｂ
が図４に示すようにトラニオン軸ａを中心としてレード
ルノズル１５の中心軸ｃに対して角度θ（３〜５
〔°〕）だけ傾斜してしまう。そこで、前記θ_y 軸ロッ
ク用シリンダ４６ａに油又は空気を供給することによっ
てシャフト４６ｂを前進させ、該シャフト４６ｂの先端
を係止穴９４ａに係合させることによって、ロングノズ
ル４８をロックする。

【００４５】続いて、ロングノズル把持部３２を前記マ
ニピュレータ２１によって上昇させ、図９に示すように
ロングノズル４８のレードルノズル１５への接触を開始
させる。この場合、ロングノズル把持部３２によるロン
グノズル４８の押上力をＦ_A とし、ロングノズル４８及
びレードルノズル１５の接触点Ｐ_A における接触面の方
向と押上力Ｆ_A が働く方向の成す角をαとしたとき、前
記接触面に働く垂直抗力Ｎは、 Ｎ＝Ｆ_A sinα であるから、水平方向の力Ｆ_B は、 Ｆ_B ＝Ｎ cosα＝Ｆ_A sinα cosα となる。なお、この場合、静的条件とし摩擦は無視す
る。

【００４６】この水平方向の力Ｆ_B は、レバー４５を介
して従動ケース３３に加わる。そして、該従動ケース３
３に加わった力Ｆ_B のｘ軸方向分力Ｆ_Bxはシャフト４０
ｄを介してロードセル４０ｃに伝達され、ｙ軸方向分力
Ｆ_Byはシャフト４１ｄを介してロードセル４１ｃに伝達
される。また、ロードセル４０ｃ，４１ｃによって圧縮
力及び引張力を検出し、それらが０になるようにｘ軸駆
動部材４０及びｙ軸駆動部材４１を駆動し、これを繰り
返すことによって心ずれεを０にすることができる。

【００４７】前記ロードセル４０ｃ，４１ｃによって検
出した圧縮力及び引張力が０になった時、図１０に示す
ように正確な心合わせが行われる。そこで、シャフト４
６ｂの先端を係止穴９４ａから後退させることによって
ロングノズル４８を解放する。そして、オペレータは目
視によってロングノズル４８のレードルノズル１５への
装着を確認する。

【００４８】ところで、ロングノズル４８とレードルノ
ズル１５の隙間から溶融金属が漏れることがないよう
に、前記ロングノズル４８の挿入口１６（図３参照）の
表面とレードルノズル１５の先端部の表面を常に良好な
状態に維持する必要がある。そのため、通常、レードル
ノズル１５はレードル１１を１回使用するたび、すなわ
ち、鋳込みを１回行うたびに取り替えて新品又はそれに
準ずるものを使用するようにしている。したがって、レ
ードルノズル１５の先端部の表面は常に滑らかな状態に
される。

【００４９】ところが、ロングノズル４８は数回の鋳込
みを行う間連続して使用されるので、挿入口１６の表面
は１回の鋳込みごとにスプラッシなどによって荒れてし
まう。そこで、１回の鋳込みが終了してレードルノズル
１５が交換される間に、挿入口１６はグラインダなどに
よって自動的に研削（洗浄）され、表面は再び滑らかに
される。

【００５０】このように、前記ロングノズル４８の挿入
口１６の表面とレードルノズル１５の先端部の表面が常
に良好な状態に維持されるので、理論的にはロングノズ
ル４８をレードルノズル１５に完全に装着することがで
きる。ところが、前記レードルノズル１５の交換時間は
数分であってわずかであり、前記ロングノズル４８の挿
入口１６を研削しても表面が滑らかにならないことがあ
る。

【００５１】さらに、ロングノズル４８のレードルノズ
ル１５への装着時に何らかの原因でロングノズル４８と
レードルノズル１５の間に異物が進入して引っ掛かりが
発生してしまうこともある。この場合、ロングノズル４
８とレードルノズル１５の間に隙間が形成され、該隙間
を介して溶融金属が漏れてしまう。この場合、オペレー
タは目視によってロングノズル４８のレードルノズル１
５への装着を確認しているが、装着部分から５〜１０
〔ｍ〕離れた遠方からの確認であり、従来の技術におい
て示したように手動でマニピュレータ２１を操作し、ロ
ングノズル４８のレードルノズル１５への当たりを直接
感じながら作業するものではないので、ロングノズル４
８とレードルノズル１５の間にわずかな隙間が形成され
た場合、それを検出することができない。

【００５２】そこで、ロングノズル４８のレードルノズ
ル１５への完全装着状態と不完全装着状態とを判定する
ための装着状態判定手段について説明する。ここで、ロ
ングノズル４８のレードルノズル１５への完全装着状態
は図１０に示すように、レードルノズル１５の先端部が
円周方向の全体においてロングノズル４８の挿入口１６
に当接した状態をいう。

【００５３】次に、ロングノズル４８の不完全装着状態
は図１１から１６までに示すように２種類に分けられ
る。図１１はロングノズルの第１の不完全装着状態を示
す装着開始状態図、図１２はロングノズルの第１の不完
全装着状態を示す装着終了状態図、図１３はロングノズ
ルの第１の不完全装着状態を示す要部拡大図、図１４は
ロングノズルの第２の不完全装着状態を示す装着開始状
態図、図１５はロングノズルの第２の不完全装着状態を
示す装着終了状態図、図１６はロングノズルの第２の不
完全装着状態を示す要部拡大図である。図１１の（ａ）
は縦断面図、（ｂ）は図１１の（ａ）のＨ−Ｈ断面図、
図１２の（ａ）は縦断面図、（ｂ）は図１２の（ａ）の
Ｉ−Ｉ断面図、図１４の（ａ）は縦断面図、（ｂ）は図
１４の（ａ）のＪ−Ｊ断面図、図１５の（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は図１５の（ａ）のＫ−Ｋ断面図である。

【００５４】前記ロングノズル４８を上昇させてレード
ルノズル１５に装着しようとする場合、図１１に示すよ
うに、挿入口１６の表面におけるロングノズル４８とレ
ードルノズル１５の接触点Ｐ_A の近傍に異物９６が付着
していると、ロングノズル４８のレードルノズル１５へ
の装着が終了した時に、図１２に示すようにレードルノ
ズル１５が異物９６に乗り上げてしまう。

【００５５】また、前記ロングノズル４８を上昇させて
レードルノズル１５に装着しようとする場合、図１４に
示すように、挿入口１６の表面におけるロングノズル４
８とレードルノズル１５の接触点Ｐ_A から離れた部分に
異物９６が付着していると、ロングノズル４８のレード
ルノズル１５への装着が終了した時に、図１５に示すよ
うにレードルノズル１５の先端部の表面と挿入口１６の
表面の間に異物９６が挟み込まれてしまう。

【００５６】なお、図１３及び１６において、細い矢印
はロングノズル４８の先端部の表面が挿入口１６の表面
に当接していてロングノズル４８の移動が規制される方
向を、太い矢印はレードルノズル１５の先端部の表面と
挿入口１６の表面の間に隙間９７，９８が形成され、ロ
ングノズル４８の移動が規制されていない方向を示す。

【００５７】そこで、図１２及び１５に示すようなロン
グノズル４８の不完全装着状態を判定するためのロング
ノズル装着装置の操作方法について説明する。前述した
ように、ロングノズル把持部３２（図７）を前記マニピ
ュレータ２１によって上昇させ、図１１又は１４に示す
ようにロングノズル４８がレードルノズル１５に接触す
るので、ロードセル４０ｃ，４１ｃ（図１）によって圧
縮力及び引張力を検出し、それらが０になるようにｘ軸
駆動部材４０及びｙ軸駆動部材４１を駆動し、これを繰
り返す。

【００５８】そして、前記ロードセル４０ｃ，４１ｃに
よって検出した圧縮力及び引張力が０になった時、挿入
口１６の表面に異物９６が付着していない場合には、図
１０に示すようにロングノズル４８はレードルノズル１
５に完全に装着されるが、挿入口１６の表面に異物９６
が付着している場合には、図１２又は１５に示すように
ロングノズル４８はレードルノズル１５に完全には装着
されていない。

【００５９】そこで、前記マニピュレータ本体２２に配
設された第１の検出手段としての図示しないポテンショ
メータによってロングノズル４８が停止したことを検出
し、マニピュレータ本体２２を作動させてレードルノズ
ル１５に対するロングノズル４８の押上力Ｆ_A （図９）
を零にする。そして、ロングノズル１５を水平方向に移
動させ、順次円周方向へ向けて振るか、円周方向に沿っ
て旋回させる。

【００６０】この場合、前記ロングノズル４８のレード
ルノズル１５への装着が終了した時に、図１２に示すよ
うにレードルノズル１５が異物９６に乗り上げている
と、レードルノズル１５の先端部の表面と挿入口１６の
表面の間に図１３に示すような隙間９７が形成される。
したがって、前記ｘ軸駆動用シリンダ４０ｂ及びｙ軸駆
動用シリンダ４１ｂに対して油又は空気を給排して従動
ケース３３をｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させると、前
記レードルノズル１５を図１３の太い矢印方向に移動さ
せることができる。

【００６１】そこで、この移動量をポテンショメータ４
０ｆ，４１ｆによって検出することによって、レードル
ノズル１５が異物９６に乗り上げたことによるロングノ
ズル４８の不完全装着状態を判定することができる。一
方、ロングノズル４８のレードルノズル１５への装着が
終了した時に、図１５に示すようにレードルノズル１５
の先端部の表面と挿入口１６の表面の間に異物９６が挟
み込まれていると、レードルノズル１５の先端部の表面
と挿入口１６の表面の間に図１６に示すような隙間９８
が形成される。したがって、前記ｘ軸駆動用シリンダ４
０ｂ及びｙ軸駆動用シリンダ４１ｂに対して油又は空気
を給排して従動ケース３３をｘ軸方向及びｙ軸方向に移
動させると、前記レードルノズル１５を図１６の太い矢
印方向に移動させることができる。

【００６２】そこで、この移動量をポテンショメータ４
０ｆ，４１ｆによって検出することによって、異物９６
が挟み込まれたことによるロングノズル４８の不完全装
着状態を判定することができる。このように、ロングノ
ズル４８の不完全装着状態が判定されると、図示しない
警報装置によってアラームが発生させられる。

【００６３】なお、図示しない制御装置の不完全装着状
態判定プログラムに従って、前記マニピュレータ本体２
２の作動、ｘ軸駆動用シリンダ４０ｂ及びｙ軸駆動用シ
リンダ４１ｂに対する油又は空気の給排、ロードセル４
０ｃ，４１ｃによる圧縮力及び引張力の検出、並びにポ
テンショメータ４０ｆ，４１ｆによるレードルノズル１
５の移動量の検出をシーケンシャルに行うこともでき
る。

【００６４】また、ロングノズル４８のレードルノズル
１５への押上力Ｆ_A を零にする場合、旋回軸２３をわず
かに下降させればよい。該旋回軸２３に油圧装置を使用
している場合には、図示しないサーボ弁の圧力を０に近
づけるだけでよい。図１７は本発明の実施例におけるロ
ングノズル装着装置の操作方法のフローチャートであ
る。 ステップＳ１ ロングノズル４８（図７）を上昇させ
る。 ステップＳ２ ロングノズル４８をレードルノズル１５
に自動装着する。 ステップＳ３ ロングノズル４８が停止する。 ステップＳ４ ロングノズル４８の停止を検出する。 ステップＳ５ 押上力Ｆ_A （図９）を零にしてロングノ
ズル４８をわずかに下降させ停止させる。 ステップＳ６ ロングノズル４８を順次円周方向へ向け
て振る。 ステップＳ７ ポテンショメータ４０ｆ，４１ｆ（図
１）によってロングノズル４８の移動量を検出する。 ステップＳ８ ロングノズル４８が移動したかどうかを
判断する。ロングノズル４８が移動していない場合はス
テップＳ９に、移動した場合はステップＳ１０に進む。 ステップＳ９ ロングノズル４８の完全装着状態を判定
する。 ステップＳ１０ ロングノズル４８の不完全装着状態を
判定する。 ステップＳ１１ アラームを発生させる。 本実施例においては、ロングノズル４８の移動量を検出
し、ロングノズル４８が移動したかどうかによってロン
グノズル４８の完全装着状態と不完全装着状態とを判定
するようにしているが、前記移動量をあらかじめ設定し
た値と比較し、比較結果に基づいてロングノズル４８の
完全装着状態と不完全装着状態とを判定することもでき
る。

【００６５】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させるこ
とが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するも
のではない。

【００６６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ロングノズル着脱装置においては、昇降自在に配
設された伸縮アームと、該伸縮アームに対して水平方向
に移動自在に配設され、ロングノズルを把持するロング
ノズル把持部と、前記伸縮アームを昇降させるための第
１の駆動手段と、前記ロングノズル把持部を水平方向に
移動させるための第２の駆動手段とを有する。

【００６７】そして、前記ロングノズルの上昇が停止し
たことを検出するための第１の検出手段と、前記ロング
ノズルの水平方向の移動量を検出するための第２の検出
手段とを有する。したがって、ロングノズル把持部を上
昇させ、ロングノズルの停止後にロングノズルを水平方
向に移動させることによって、ロングノズルの完全装着
状態と不完全装着状態とを判定することができる。

【００６８】その結果、レードルノズルの先端部の表面
とロングノズルの挿入口の表面の間に異物が付着し、レ
ードルノズルの先端部の表面とロングノズルの挿入口の
表面の間に隙間が形成された場合に、ロングノズルの不
完全装着状態を判定することができるので、前記隙間を
介して溶融金属が漏れるのを防止することができる。本
発明のロングノズル着脱装置の操作方法においては、伸
縮アームの先端において把持されたロングノズルを上昇
させ、自動装着を行う。該自動装着が終了すると、ロン
グノズルの上昇が停止するので、それを検出して前記ロ
ングノズルを上昇させるための押上力を零にした後、前
記ロングノズルを水平方向に移動させる。

【００６９】そして、前記ロングノズルを水平方向に移
動させ、該ロングノズルの水平方向の移動量を検出し、
ロングノズルが水平方向に移動したかどうかによってロ
ングノズルの完全装着状態と不完全装着状態とを判定す
る。その結果、レードルノズルの先端部の表面とロング
ノズルの挿入口の表面の間に異物が付着し、レードルノ
ズルの先端部の表面とロングノズルの挿入口の表面の間
に隙間が形成された場合に、ロングノズルの不完全装着
状態を判定することができるので、前記隙間を介して溶
融金属が漏れるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるロングノズル着脱装置
の平面図である。

【図２】従来のロングノズル着脱装置の概略図である。

【図３】従来のロングノズル着脱装置による第１の装着
状態図である。

【図４】従来のロングノズル着脱装置による第２の装着
状態図である。

【図５】従来のロングノズル着脱装置による第３の装着
状態図である。

【図６】本発明の実施例におけるロングノズル着脱装置
の縦断面図である。

【図７】本発明の実施例におけるロングノズル着脱装置
の概略図である。

【図８】本発明の実施例におけるロングノズル着脱装置
の動作説明図である。

【図９】ロングノズルの状態図である。

【図１０】ロングノズルの他の状態図である。

【図１１】ロングノズルの第１の不完全装着状態を示す
装着開始状態図である。

【図１２】ロングノズルの第１の不完全装着状態を示す
装着終了状態図である。

【図１３】ロングノズルの第１の不完全装着状態を示す
要部拡大図である。

【図１４】ロングノズルの第２の不完全装着状態を示す
装着開始状態図である。

【図１５】ロングノズルの第２の不完全装着状態を示す
装着終了状態図である。

【図１６】ロングノズルの第２の不完全装着状態を示す
要部拡大図である。

【図１７】本発明の実施例におけるロングノズル装着装
置の操作方法のフローチャートである。

【符号の説明】

２２ マニピュレータ本体 ３０ 伸縮アーム ３２ ロングノズル把持部 ４０ ｘ軸駆動部材 ４０ｆ，４１ｆ ポテンショメータ ４１ ｙ軸駆動部材 ４８ ロングノズル Ｆ_A 押上力

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）昇降自在に配設された伸縮アーム
   と、（ｂ）該伸縮アームに対して水平方向に移動自在に
   配設され、ロングノズルを把持するロングノズル把持部
   と、（ｃ）前記伸縮アームを昇降させるための第１の駆
   動手段と、（ｄ）前記ロングノズル把持部を水平方向に
   移動させるための第２の駆動手段と、（ｅ）前記ロング
   ノズルの上昇が停止したことを検出するための第１の検
   出手段と、（ｆ）前記ロングノズルの水平方向の移動量
   を検出するための第２の検出手段とを有することを特徴
   とするロングノズル着脱装置。
2. 【請求項２】 （ａ）伸縮アームの先端において把持さ
   れたロングノズルを上昇させ、（ｂ）該ロングノズルの
   上昇が停止したことを検出し、（ｃ）前記ロングノズル
   を上昇させるための押上力を零にした後、前記ロングノ
   ズルを水平方向に移動させ、（ｄ）該ロングノズルの水
   平方向の移動量を検出し、（ｅ）該ロングノズルが水平
   方向に移動したかどうかによってロングノズルの完全装
   着状態と不完全装着状態とを判定することを特徴とする
   ロングノズル着脱装置の操作方法。