JPH112591A - サンプル片採取装置におけるサンプル切断位置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プローブの下端にノロが付着している場合で
あっても、必要サンプル長さのサンプルを精密に切断す
ることができるサンプル片採取装置におけるサンプル切
断位置の制御方法を提供する。 【解決手段】 プローブ昇降用モータ２０を駆動して、
プローブ２５の下端面がサンプル基準面３２よりサンプ
ル切断公差Ｘ以下の切断許容誤差だけ上方をなす最終強
制下降位置（ａ）にくるまでプローブ２５を強制的に下
降すると共に、最終強制下降位置においてプローブ２５
の下端面に付着するノロ２４ａを圧潰し、その後、プロ
ーブ昇降用モータ２０の駆動を停止すると共にブレーキ
を瞬間的に開放することにより、プローブ２５を自由落
下させ、ノロ２５ａをさらに圧潰してサンプル切断位置
を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼や、銅、アルミ
ニウム等を製造する過程で、温度測定や成分分析に用い
るサンプル片採取装置におけるサンプル切断位置の制御
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鋼の製造に際しては、従来、サ
ンプル片採取装置の一例である測温サンプリング装置に
より、溶鋼測温と成分分析サンプルの採取を同時に行
い、サンプル材は所定の長さに切断された後、分析装置
に自動的に搬送される。サンプルの搬速は一般的には空
気パイフによる圧送によって行うが、空気パイプ内での
詰まりや分析装置のサンプル受取機の構造上、サンプル
の寸法と形状に制約がある。また、サンプル採取ケース
とサンプルのスムーズな分離のためにもサンプルの切断
に精度が要求される。

【０００３】これを満足するための切断停止位置の制御
方法として、下降限ストッパーを用いた位置決め制御に
よる停止位置制御（下基準制御）と、プローブホルダー
の下降停止位置制御（上基準制御）とがある。

【０００４】ここに、下基準制御とは、図５に示すよう
に、切断刃物５０の切断位置より下方に下降限ストッパ
ー５１を配設し、切断刃物５０の切断位置と下降限スト
ッパー５１の上面に形成されるサンプル基準面５２との
距離であるサンプル切断長さＤ１を設定し、その後、下
部にサンプルを収納するプローブ５３をプローブ昇降用
モータを駆動して強制的に距離Ｌ１だけ下降する。即
ち、サンプル基準面５２より自由落下距離Ｌ２だけ上方
に位置する停止位置ａ１まで下降する。そして、同停止
位置において、プローブ昇降用モータの駆動を停止する
と共にブレーキを開放することにより、プローブ５３
を、例えば、３０mm自由落下させ、その下端面とサンプ
ル基準面５２とによって、下端面に付着するノロ５４を
圧潰しながら、下端面をサンプル基準面５２に当接さ
せ、サンプル切断位置を決定する制御であり、制御後、
プローブホルダーに保持されているプローブ５３の下端
を切断刃物５０によって切断することによって、必要長
さのサンプルを得ることができる。

【０００５】一方、上基準制御とは、図６に示すように
く切断刃物６０の切断位置より上方に配設されサンプル
を収容するプローブ６１を保持するプローブホルダーの
固定位置を決定した後、プローブ昇降用モータによるプ
ローブホルダーの下降距離Ｌ３を投定することによって
投定サンプル切断長さＤ２を決定する制御であり、制御
後、プローブホルダーに保持されているプローブ６１の
先部を切断刃物６０によって切断することによって、必
要長さのサンプルを得ることができる。なお、６２はノ
ロである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した下基
準制御と上基準制御は、いずれも、未だ、以下の解決す
べき課題を有していた。即ち、下基準制御においては、
図５に示すように、プローブ５３の下端面に付着してい
るノロ５４の量が大きい場合や硬い場合には、プローブ
５３の慣性エネルギー及び自由落下エネルギーのみでは
ノロ５４を十分に圧潰することができず、そのため、サ
ンプル基準面５２との距離であるサンプル切断長さＤ１
を一定に確保することができなかった。また、プローブ
先端の形状不良、例えば、プローブ先端に焼け落ちがあ
る場合には、焼損分だけ、サンプルの上部を切断するこ
とになり、この場合も許容公差内のサンプル切断長さを
確保することができなった。

【０００７】一方、上基準制御においては、プローブの
装着不良、昇降装置チェンの劣化による伸び等で精度維
持が難しい場合には、実際はプローブ６１の下端面は停
止位置ａ２で停止しなければいけないのに停止位置ａ
３，ａ４で停止することになり、所定のサンプル切断長
さＤ２を得ることができず、これより長いサンプル切断
長さＤ３やＤ４を有するサンプルを製作する、即ち、一
定のサンプルの長さを確保することができなかった。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであり、プローブの下端に大量かつ硬いノロが付着
している場合であっても、切断停止位置に正確にプロー
ブを停止することができ、一定の長さのサンプルを精密
に切断することができると共に、許容公差から外れたサ
ンプル長さのサンプルは効果的に排除することができる
サンプル片採取装置のサンプル切断位置の制御方法を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、サンプル片採取装置に設置されたプローブ
の先部に収納されるサンプルを固定位置に配置された切
断刃物によって切断する際の前記サンプルの切断位置を
制御する方法において、前記切断刃物より、標準プロー
ブの先端から前記サンプル切断位置までの長さ分の距離
離隔した下方位置に、下降限ストッパーのサンプル基準
面を設定し、前記プローブを前記サンプル基準面の直上
に移動し、プローブ昇降用モータを駆動して、前記プロ
ーブの下端面が前記サンプル基準面より前記サンプル切
断公差だけ上方で停止するようにプローブ位置検出用セ
ンサにより停止位置制御し、前記プローブの下端面にノ
ロが付着している場合には、停止位置にくるまで前記プ
ローブを強制的に下降すると共に、前記停止位置の直前
において前記プローブの下端面を前記サンプル基準面と
によって、前記プローブの下端面に付着するノロを圧潰
し、その後、プローブ昇降用モータの駆動を停止すると
共にブレーキを瞬間的に開放することにより、前記プロ
ーブを自由落下させ、前記プローブの下端面を前記下降
限ストッパーのサンプル基準面に当接させることによっ
てサンプル切断位置を決定し、前記プローブの先端が焼
け落ちている場合には、前記停止位置にくるまで前記プ
ローブを強制的に下降し、その後、プローブ昇降用モー
タの駆動を停止すると共にブレーキを瞬間的に開放する
ことにより、前記プローブを自由落下させ、前記プロー
ブの下端面を前記下降限ストッパーのサンプル基準面に
当接させ、前記焼損分だけ前記サンプルの上部を切断
し、サンプル切断長さが許容長さを外れる場合は不良信
号を出力して前記サンプルを排除し、前記下降限ストッ
パーによる下基準制御と前記位置決めセンサによる上基
準制御とを併用していることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明する。図
１及び図２を参照して、本発明の一実施の形態に係るサ
ンプル片採取装置のサンプル切断位置の制御方法に用い
る装置について、以下に具体的に説明する。

【００１１】図１に示すように、サンプル片採取装置の
サンプル切断位置の制御方法に用いる装置は、サンプル
片採取装置の一例としての測温サンプリング装置１０
と、サンプル片採取装置１０の直下に配設される下降限
ストッパー装置１１と、下降限ストッパー装置１１に並
列して設けられるサンプル切断装置１２とからなり、以
下、それぞれの構成について説明する。

【００１２】（測温サンプリング装置１０）図１に示す
ように、上下方向に距離を開けて配設された上、下スプ
ロケット１３，１４間には無端チェンからなる昇降用チ
ェン１５が垂直方向に張設されており、昇降用チェン１
５の一部は駆動側スプロケット１８に巻回されており、
この駆動側スプロケット１８はブレーキ付きのベクトル
制御によるプローブ昇降用モータ２０によって回転駆動
される。

【００１３】昇降用チェン１５には一側垂直伸延部には
アタッチメント金具２３によって長尺のプローブホルダ
ー２４の上部が固着連結されており、プローブホルダー
２４の下端には同様に長尺のプローブ２５の上端が装着
されている。

【００１４】図２にプローブ２５の下端部の内部構成が
示されている。図示するように、硬紙からなるプローブ
２５の下端部には同心円的に上面が開口した金属製の溶
湯流入容器２６が埋設されており、溶湯流入容器２６の
上面開口は、屈曲流路２７を介して、プローブ２５の下
端部の周壁に設けられた溶湯流入孔２８と連通連結され
ている。

【００１５】かかる構成によって、図示しない旋回装置
や傾倒装置を用いて測温サンプリング装置１０を旋回、
傾倒すると共に、プローブ昇降用モータ２０を作動して
プローブ２５を下降してプローブ２５の先部を溶湯中に
浸漬し、溶湯流入孔２８及び屈曲流路２７を通して溶湯
（その後、固化してサンプルとなる。）を溶湯流入容器
２６内に流入させることができる。その後、再度、旋回
装置や傾倒装置を用いて測温サンプリンダ装置１０を旋
回、起立すると共に、プローブ昇降用モータ２０を作動
してプローブ２５を上昇して、プローブ２５を、図１に
示すように、下降限ストッパー装置１１の上方に位置さ
せることができる。なお、図２に示すように、プローブ
２５の下端にはノロ２５ａが付着している場合がある。

【００１６】また、図１に示すように、上スプロケット
１３には無瑞チェン２９を介してプローブ位置検出用セ
ンサの一例である位置検出用アブソコーダ３０が連結さ
れている。位置検出用アブソコーダ３０によって検出さ
れた位置検出信号は制御装置３１に送られる。制御装置
３１は、この位置検出信号に基づいて、予めプログラム
された制御手順に基づいて、プローブ昇降用モータ２０
の回転制御とブレーキのオン・オフ制御を行う。

【００１７】（下降限ストッパー装置１１）図１に示す
ように、プローブ２５の直下方には、上面にサンプル基
準面３２が形成されている受け盤３３と、受け盤３３の
下面に連設された支持杵３４とからなる下降限ストッパ
ー３５が配設されている。

【００１８】下降限ストッパー３５の支持杵３４はスト
ッパー保持プラケット３６の一側に保持されており、ス
トッパー保持ブラケット３６の他側には回り止め機能を
有する昇降用ナット３７が取り付けられている。昇降用
ナット３７は昇降用ねじ軸３８に螺着されており、昇降
用ねじ軸３８の下端はカップリング３９によってストッ
パー昇降用モータ４０に連動連結されている。

【００１９】かかる構成によって、ストッパー昇降用モ
ータ４０を作動すると、昇降用ねじ軸３８と昇降用ナッ
ト３７との螺合関係によって、下降限ストッパー３５が
昇降し、サンプル基準面３２を所定の位置に設定するこ
とができる。

【００２０】また、図１に示すように、ストッパー昇降
用モータ４０にも位置検出用アブソコーダ４１が連結さ
れている。位置検出用アブソコーダ４１によって検出さ
れた位置検出信号は制御装置３１に送られる。制御装置
３１は、この位置検出信号に基づいて、予めプログラム
された制御手順に基づいて、ストッパー昇降用モータ４
０の回転制御を行う。

【００２１】（サンプル切断装置１２）図１に示すよう
に、切断刃物４２が固着されている回転軸４３は固定軸
受４４によって回転自在に支持されている。回転軸４３
の中間部にはＶプーリー４５が固着されており、Ｖプー
リー４５は、固定軸受４４に並列して設けた切断用駆動
モータ４６の出力軸に固着されたＶプーリー４７とＶベ
ルト４８によって連動連結されている。

【００２２】かかる構成によって、切断用駆動モータ４
６を作動して切断刃物４２を回転すると共に、下降限ス
トッパー３５のサンプル基準面３２上に載置されている
プローブ２５の下部を切断することができる。

【００２３】次に、上記した構成を有する装置を用いて
行う本発明の一実施の形態に係るサンプル片採取装置の
サンプル切断位置の制御方法について、図１〜図４を参
照して説明する。

【００２４】ストッパー昇降用モータ４０を作動して、
図２及び図３に示すように、サンプル長さがＬとなるサ
ンプル切断位置（ｂ）が切断刃物４２の下面（固定位
置）レベルと同一になるように下降限ストッパー３５を
昇降し、切断刃物４２からサンプル切断長さ（標準サン
プルの長さ）Ｄに下降限ストッパー３５のサンプル基準
面３２を合わせる。なお、下降限ストッパー３５の昇降
距離は予め位置検出用アブソコーダ４１によって指定さ
れる。

【００２５】次に、図１に示すように、プローブ昇降用
モータ２０を作動してプローブホルダー２４と共にプロ
ーブ２５を下降し、プ口ーブ２５の下端面をサンプル基
準面３２に当接させる。

【００２６】この際、本実施の形態では、まず、プロー
ブ２５の下端面が下降限ストッパー３５のサンプル基準
面３２より切断許容誤差Ｘだけ上方に位置する最終強制
下降位置（ａ）で停止するように、位置検出用アブソコ
ーダ３０によって常時下降位置を読み取りながらプロー
ブ昇降用モータ２０を駆動して、自動位置決め制御（Ａ
ＰＣ制御）しながらプローブ２５を強制的に下降させ
る。

【００２７】そして、この強制下降において、停止位置
となる最終強制下降位置（ａ）に達する直前に、プロー
ブ２５の下端面に付着するノロ２５ａは下降限ストッパ
ー３５に当接することになるが、プローブ２５はいまだ
プローブ昇降用モータ２０によって強制的に下降されて
いるので、プローブ２５の下端面と下降限ストッパー３
５のサンプル基準面３２とによってプローブ２５の下端
面に付着するノロ２５ａは強力に圧潰されることにな
る。

【００２８】その後、図３に示すように、プローブ２５
の下端面が最終強制下降位置（ａ）に到達すると、位置
検出用アブソコーダ３０の検出出力に基づく制御装置３
１からの停止信号に基づいて、プローブ昇降用モータ２
０の作動を停止すると共にブレーキを瞬間的に開放する
ことによりプローブ２５をプローブホルダー２４と共に
自由落下させる。この自由落下によるエネルギーによっ
て、プローブ２５の下端面に付着するノロ２５ａはさら
に押し潰され、プローブ２５の下端面を下降限ストッパ
ー３５のサンプル基準面３２に衝突させることによっ
て、サンプル長さがＬとなるサンプル切断位置（ｂ）点
を切断刃物４２の下面（固定位置）レベルと同一にする
ことができる（図４参照）。従って、その後、サンプル
切断装置１２を作動してプローブ２５の下部を切断する
ことによって、サンプル長さがＬのサンプルを得ること
ができる。

【００２９】このように、本実施の形態では、下基準で
ある下降限ストッパー３５を用いた位置決め制御と、上
基準であるプローブ昇降用モータ２０と位置検出用アブ
ソコーダ３０を用いた停止位置制御を同時に行うことに
よって、かなりの量の、または、硬いノロ２５ａがプロ
ーブ２５の下端に付着している場合であっても、これを
強力に押し潰すことできると共に、最終的にはプローブ
２５を下降限ストッパー３５によって停止させることが
でき、プローブ装着深さのバラツキや機械的ガタを吸収
して、切断停止位置の目標精度を確保することができ
る。また、プローブ２５の下端面が最終強制下降位置
（ａ）に到達すると、プローブ昇降用モー夕２０の作動
を停止すると共にブレーキを開放することによりプロー
ブ２５をプローブホルダー２４と共に自由落下させるよ
うにしているので、プローブ２５がサンプル基準面３２
に当接する際の衝撃を可及的に少なくすることができ、
下降限ストッパー３５やプローブ昇降用モータ２０の破
損を防止することができる。

【００３０】また、本実施の形態では、プローブ２５の
先端が焼け落ちている場合には、停上位置である最終強
制下降位置（ａ）にくるまでプローブ２５を強制的に下
降し、その後、プローブ昇降用モータ２０の駆動を停止
すると共にブレーキを瞬間的に，開放することにより、
プローブ２５を自由落下させ、プローブ２５の下端面を
下際限ストッパー３５のサンプル基準面３２に当接さ
せ、焼損分だけサンプルの上部を切断し、サンプル切断
長さＤが許容長さを外れる場合は不良信号を出力してサ
ンプルを排除することができ、サンプルの成分分析作業
を円滑に行うことができる。

【００３１】以上、本発明を、一実施の形態を参照して
説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記
載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施
の形態や変容例も含むものである。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明のサンプル片採取
装置のサンプル切断位置の制御方法では、下基準である
下降限ストッパーを用いた位置決め制御と、上基準であ
るプローブ昇降用モータと位置検出用センサを用いた停
止位置制御を同時に行うことによって、ノロがプローブ
の下端に付着している場合であっても、これを強力に押
し潰すことできると共に、最終的にはプローブを下降限
ストッパーによって停止させることができ、プローブ装
着深さのバラツキや機械的ガタを吸収して、切断停上位
置の目標精度を確保することができる。また、プローブ
の下端面がサンプル基準面よりサンプル切断公差の位置
に到達すると、プローブ昇降用モータの作動を停止する
と共にブレーキを開放することによりプローブをプロー
ブホルダーと共に自由落下させるようにしているので、
プローブがサンプル基準面に当接する際の衝撃を可及的
に少なくすることができ、下降限ストッパーやプローブ
昇降用モータの破損を防止することができる。

【００３３】さらに、プローブの先端が焼け落ちている
場合には、停止位置にくるまでプローブを強制的に下降
し、その後、プローブ昇降用モータの駆動を停止すると
共にブレーキを瞬間的に開放することにより、プローブ
を自由落下させ、プローブの下端面を下降限ストッパー
のサンプル基準面に当接させ、焼損分だけサンプルの上
部を切断し、サンプル切断長さが許容長さを外れる場合
は不良信号を出力してサンプルを排除することができ、
サンプルの成分分析作業を円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るサンプル片採取装
置におけるサンプル切断位置の制御方法に用いる装置構
成の概念的構成説明図である。

【図２】同プローブ下部の一部切欠正面図である。

【図３】最終強制下降位置に到達した状態におけるプロ
ーブの下端面の状態説明図である。

【図４】最終強制下降位置からさらに自由落下すること
によってプローブの下端面に付着するノロを押し潰した
状態におけるプローブ下端面の状態説明図である。

【図５】従来の下降限ストッパーを用いた位置決め制御
による停止位置制御（下基準制御）の説明図である。

【図６】従来のプローブホルダーの下降停止位置制御
（上基準制御）の説明図である。

【符号の説明】

Ｄ サンプル切断長さ Ｌ サンプル長さ Ｘ 切断許容誤差 （ａ） 最終強制下降位置 （ｂ） サンプル切断位置 １０ 測温サンプリング装置 １１ 下降限ストッパー装置 １２ サンプル切断装置 １３ 上スプロケット １４ 下スプロケット １５ 昇降用チェン １８ 駆動側スプロケット ２０ プローブ昇降用モータ ２１ スプロケット ２２ 動力伝達チェン ２３ アタッチメント金具 ２４ プローブホルダー ２５ プローブ ２５ａ ノロ ２６ 溶湯流入容器 ２７ 屈曲流路 ２８ 溶湯流入孔 ２９ 無端チェン ３０ 位置検出用アブソコーダ ３１ 制御装置 ３２ サンプル基準面 ３３ 受け盤 ３４ 支持杆 ３５ 下降限ストッパー ３６ ストッパー保持ブラケット ３７ 昇降用ナット ３８ 昇降用ねじ軸 ３９ カップリング ４０ ストッパー昇降用モータ ４１ 位置検出用アブソコーダ ４２ 切断刃物 ４３ 回転軸 ４４ 固定軸受 ４５ Ｖプーリー ４６ 切断用駆動モータ ４７ Ｖプーリー ４８ Ｖベルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹尾 賢司 大分県大分市向原西１−１−36 太平工業 株式会社大分支店内 (72)発明者 松田 俊作 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 岡田 智樹 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンプル片採取装置に設置されたプロー
   ブの先部に収納されるサンプルを固定位置に配置された
   切断刃物によって切断する際の前記サンプルの切断位置
   を制御する方法において、 前記切断刃物より、標準プローブの先端から前記サンプ
   ル切断位置までの長さ分の距離離隔した下方位置に、下
   降限ストッパーのサンプル基準面を設定し、前記プロー
   ブを前記サンプル基準面の直上に移動し、プローブ昇降
   用モータを駆動して、前記プローブの下端面が前記サン
   プル基準面より前記サンプル切断公差だけ上方で停止す
   るようにプローブ位置検出用センサにより停止位置制御
   し、 前記プローブの下端面にノロが付着している場合には、
   停止位置にくるまで前記プローブを強制的に下降すると
   共に、前記停止位置の直前において前記プローブの下端
   面と前記サンプル基準面とによって、前記プローブの下
   端面に付着するノロを圧潰し、その後、プローブ昇降用
   モータの駆動を停止すると共にブレーキを瞬間的に開放
   することにより、前記プローブを自由落下させ、前記プ
   ローブの下端面を前記下降限ストッパーのサンプル基準
   面に当接させることによってサンプル切断位置を決定
   し、 前記プローブの先端が焼け落ちている場合には、前記停
   止位置にくるまで前記プローブを強制的に下降し、その
   後、プローブ昇降用モータの駆動を停止すると共にブレ
   ーキを瞬間的に開放することにより、前記プローブを自
   由落下させ、前記プローブの下端面を前記下降限ストッ
   パーのサンプル基準面に当接させ、前記焼損分だけ前記
   サンプルの上部を切断し、サンプル切断長さが許容長さ
   を外れる場合は不良信号を出力して前記サンプルを排除
   し、 前記下降限ストッパーによる下基準制御と前記位置決め
   センサによる上基準制御とを併用したことを特徴とする
   サンプル採取装置におけるサンプル切断位置の制御方
   法。