JPS62134488A - 物品を取扱う自動グラブおよびグラブを備えたロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は制御アームの端に装着されていて、一方を摺動
可能に他方を枢動可能に相互に向き合って板上に装着さ
れた一対の爪を備えた板よりなる物品取扱い用の自動グ
ラブに関し、さらにまたこのようなグラブを備えたロボ
ットに関するものである。

本発明はさらに詳しく述べると、これに限るというもの
ではないが、転炉のごとき冶金容器の耐火性内張を作る
ための耐火煉瓦取扱い用のグラブに関する。本発明をこ
の好適な用途を参考１こざらに詳しく説明する。

転炉の耐火性内張は頻繁に、即ち少なくとも三週間に一
回は修理しなければならないことはよく知られている。

今までこの非常に骨の折れる退屈な仕事はこれを自動化
しようと数回の試みにも拘らず常に手作業でおこなわれ
てきた。

この作業をおこなうためにロボットを使用することは事
実上全ての手作業の必要がなく、少なくとも手積みにお
けると同じ位に作業能率が上る場合に限って考えられる
ことである。

パレットから煉瓦を取上げて必要な場所に配置するのに
必要な運動がそれ自体既に複雑であるのみならず、煉瓦
には通常二種類の異ったものがあるので自動化を一層複
雑なものにしているう 実際、煉瓦を円形に積むことを可能にするためには、煉
瓦は不等辺四辺形でなければならないこと、即ち煉瓦の
縦側の延長面は転炉の中心軸に向って集束していること
を知っておくことが必要である。しかのみならず、煉瓦
を寸法に合せて造ることは不可能であるので、円錐性の
異なる二種またはそれ以上の標準型の煉瓦を用意してお
き、積む煉瓦が転炉の壁の形とあまりにも異なる場合に
は、いつでも煉瓦の型式が変えられる。このような複雑
な手順のために、こうした作業をロボットでおこなうこ
とは未だおこなわれていない。

本発明の目的は冶金容器の内壁に耐火煉瓦を自動的に積
むのに自動グラブとこれを備えたロボットを用いるため
に、これらを提供することによって上記の欠陥を補うこ
とにある。

この目的を達成するために、本発明のグラブの本質的な
特徴はアームと板との間の取付具が相互に平行し板の表
面に直角をなす第１枢軸および第２枢軸と、これらの軸
の少なくとも一方を中心に上記板を枢動させる装置と、
これらの軸の他方に対し上記板をふさいだり、あるいは
釈放したりする装置と、これら軸の各々を中心にし上記
板の枢動角を測定するセンサとよりなることにある。

上記板は好ましくはその枢軸に平行に、即ちその主表面
に直角に同様に変位できる。

上記取付具は上記第１枢軸および第２枢軸に対し直角の
第３枢軸並びにこの第３枢軸を中心に上記板を枢動させ
るモータ、および基準面に対し第３枢軸を中心にして上
記板の角度位置を測定するセンサよりなる。

、各爪には物品が正確に掴持されたかどうかを調べる少
なくとも一つの接点センサが設けられている。

板は、縦側面の少なくとも一側に、摺動爪と共に縦方向
１こ変位可能な巨つ少なくとも一つのセンサを同じく備
えた少なくとも一つのたたみ込み（ｆｏｌｄ−ｄｏｗｎ
　）部片を有する。

さらに、板には放射線式または機械作動式距離測定器が
設けられている。

駆動爪はこの爪を動かすのに必要な面を少なくするため
に二本の枢動レバーに取付けられることが好ましい。

グラブは、これを用いて転炉を修理する目的で、同時に
二枚の重ねた煉瓦を掴んで積むことができるので仕事の
速度を明らかに増加させることができるように有利に設
計されている。

その他の特徴は例として示した好適実施例を添付の図面
を参考におこなう以下の詳細な説明から明白になるもの
とす。

さて、第１１図はロボットまたは別の取扱い器具のアー
ム８の端に装着された本発明のグラブ１０を示す。グラ
ブ１０は板１２を有する。板１２は図示の実施例では長
方形で対向する両短側面に物品、この場合では二個の重
なった煉瓦１６．２０を保持するための二つの爪１４．
１６を備えている。アーム８の端は例えば二つの分岐部
分３ａ、８ｂを備えたフォークとして設計されていて、
分岐部分８ｂは他の素子がかくれて見えなくならないよ
うに部分的にのみ示されている。グラブ１０は二つのほ
お（はお２６のみ図示）を有する断面Ｕ字形の形材部片
よりなるクレードル２２によって上記二つの分岐部分３
ａ、３ｂ間に装着されている。上記はお２６に対向する
他方のほおはほお２６と同一であるので、図面の繁雑を
避けるため図示されていない。はお２６は分岐部分８ａ
と８ｂとの間に枢軸２８によって軸着されている。これ
らの枢軸２８の一つは、モータ、例えばステップモータ
３０の軸の一部を形成しているので、タレ−ドル２２を
この吊り枢軸２８の軸を中心に回転させることかできる
。モータ３０は基準軸または基準面、例えばアーム８の
縦軸に対してクレードル２２および板１０の角度位置を
測定するセンサを有する。

クレードル２２の二つのほお２６間には二本の棒３６．
３８によってクレードル２２の形材部片２４の二つの分
岐部分間に保持されたフランジ３４を備えたハウジング
３２が配置されている。モータ４０、例えば、電気モー
タ、またはジヤツキによってフランジ３４およびノλウ
ジング３２がクレードル２２の形材部片２４内を棒３６
．３８に沿って運動することができる。

吊り枢軸２８に直角をなすノＡウジング３２がおこなう
この運動はセンサ４２によって監視される。

円筒状ハウジング３２の中心軸が吊り枢軸２８に直角方
向になる配置が好ましい配置である。

ハウジング３２を共軸方向に貫通しＬ字形連結棒４６の
垂直分岐部を形成する軸の周りに配置されたベヤリング
４４がハウジング３２内に配置されている。この連結棒
４６はモータ４８によってハウジング３２の垂直軸Ｙ、
を中心に回転可能にされている。このモータ４８（第２
図参照）はハウジング３２に装着されていてノ＼ウジン
グ３２の軸を中心におこなわれる連結棒４６の回転を測
定し監視するセンサ（図示せず）と組合されている。

板１２は連結棒４６の水平分岐部分の端に枢着されてハ
ウジング３２の連結棒４６の回転軸に平行の軸Ｙ２を中
心に連結棒４６に対し回転可能にされている。連結棒４
６に対する板１２のこのような枢動はセンサ５０によっ
て測定され監視される。しかし、この枢動能力は二つの
小さなジヤツキ５２．５４によって妨げられる。

ジヤツキ５２．５４は連結棒４６と一体でジヤツキの棒
は、これが延びると、板１２に固定された横部材５６に
当接する。

従って、ジヤツキ５２および５４の棒か引込むと、板１
２はアーム８に対し四つの自由度を有する、即ち板１２
の表面に垂直の二つの平行枢軸Ｙ、　、　Ｙ２と、二つ
の分岐部８ａおよび８ｂにおける吊り枢軸２８によって
形成される水平枢軸と、ジヤツキ４０の作用をうける玉
表面に直角の運動とを有する。

枢動型１６は二本の枢動レバー６０．６２によって板１
２に装着された主アーム５８よりなる。アーム５８の端
は二枚の重ねた煉瓦を掴むことを可能にする枢動あごを
支えている。このあごはその内側に二つの接点センサ（
図示せず）を含む、爪１６は閉じ位置と開き位置（第４
図参照）との間にあごを動かすために、レバーの一つ、
この場合に限ってはレバー６０に作用するモータ８０、
例えば電気モータにより作動される。二本の枢動レバー
６０．６２を設けたことによって回転運動に並進運動を
付加し、爪か開くのに必要な場所を小さくし、従って、
第４図に示すごとく、煉瓦１６および２０を壁にできる
だけ近くまで前進させることが可能になる。

摺動爪である第２爪１４は本質的にはモータまたはジヤ
ツキ７６の作用で板１２において縦方向に摺動可能な棒
７２．７４に取付けられた平らなあご７０よりなる。こ
のモータまたはジヤツキ７６の作用も同様に位置センサ
７８の制御を受ける。同様にして、あご７０には摺動爪
１４の正確な閉じを監視する二つの接点センサ８０およ
び８２が設けられている。

二つの爪１４および１６は必要とあらば煉瓦一枚を取上
げるだけに設計された対応する爪と簡単に迅速に取替え
可能であることに注目されたい。

板１２はさらに縦側面の少なくとも一側に少なくとも一
つ、好ましくは二つの位置決め部片８４．８６を含む。

これら部片８４．８６は摺動爪１４を支える棒７２およ
び（または）７４に装着されて、爪と共に縦方向に移動
できる。

しかのみならず、部片８４および８６は自動装置（図示
せず）の作用で第１図の位置と板１２のほおに沿った水
平位置との間を変位できるように上記棒７２および７４
に枢着されている。

グラブ１０の全ての可動部品と同様に、部片８４．８６
にはセンサ８８　、９０　、９２　、９４が設けられて
いて煉瓦１６．２０に対する板１２、およびその逆の正
しい位置決めを監視するようにしである。

グラブ１０にも同様に壁、例えば転炉の壁からグラブを
隔てる距離を測定するための公知の放射式距離測定器９
６が設けられている。この距離測定器９６は一つの表面
の特定点をねらってもしこの表面が完全に滑らかでない
場合には誤差を促す原因となりうる点源と対照して発散
光線で作動する。この距離もまた機械接点センサによっ
て測定できる。

グラブ１０に設けられた全てのセンサおよび検出器は中
央データ処理装置に図示しない装置によって接続されて
いて、グラブとロボットによっておこなわれることにな
っている運動はこのデータの関数として自動的に制御さ
れる。これらの運動を以下に第２図乃至５図を参考に説
明する。

図外の転炉における作業ステーションの作業台に配置の
パレットから第２図の位置へ煉瓦はロボットによって自
動的に持ってこられる。このために、ロボットはパレッ
トの配置とこの上にのせた煉瓦の配置とを関数としてコ
ンピュータにプログラムされるので、ロボットは予め決
められたデバレタイゼイション・プログラムに従って煉
瓦を自動的に拾い上げる。ロボットはさらに適当な形式
の煉瓦を拾い上げるために二枚のパレット間の選択を自
動的におこなうようにプログラムされていて、この選択
はその前の煉瓦積上げ作業中におこなわれた測定の関数
としておこなわれる。

煉瓦のうちにはパレット上でくっつき合うものもある。

二個以上の煉瓦を同時に拾い上げるのを避は且つ移送中
に煉瓦が落ちるのを防上するため、煉瓦はパレットから
拾い上げる時には保合を解かれる。この目的で、グラブ
１０は一対の重なり合った煉瓦を掴むように位置決めさ
れている。この場合爪１６は閉じ位置にあるが、爪１４
はグラブ１０の板１２を上側の煉瓦上におろすことがで
きるに足る程度十分に延びている。このようにグラブ１
０が所定位置につくと、摺動爪は、センサ８０および８
２が煉瓦の各々との接触を検出するまで、引込んでいる
。爪１４はその後にさらに引込むが、グラブ１０は止っ
たままである。この運動の結果として、二個の煉瓦は爪
１６のあご６４の方向に移動し、下側にある煉瓦にひつ
ついている場合は、この煉瓦から離れる。摺動爪は、爪
１６のあご６４に配置された二つのセンサ８０および８
２の各々が二個の煉瓦の各々と接触したことに対し信号
を出すと、自動的に停止する。ひつついている煉瓦を離
なす今一つの可能性は爪が閉じている間に下側煉瓦の慣
性の結果として上側の煉瓦を離すショック効果を出すた
めに、爪１４の質量を増加することにある。適当とあれ
ば、上記各可能性の一つと組合せることができる今一つ
別の可能性は爪１４にバイブレータを装置することであ
る。

二枚の煉瓦がグラブ１０に正しく掴まれると、ロボット
は重ねられた煉瓦の耐火性内張１００がおこなわれてい
る転炉の壁９８の一部を示す第２図の位置へ上記掴んだ
二枚の煉瓦を持ってゆく。

本発明の特徴の一つによれば、一方では煉瓦をパレット
から離して移送する機能さ、他方では煉瓦を所定位置に
積む機能とか分離されている。換言すれば、ロボットの
アーム１２は煉瓦を特定の基準点まで自動的に持ってゆ
き、ここからこの基準点に対し運動の大部分をおこなう
グラブ１０によって煉瓦の積上げがおこなわれる。この
基準点は例えば第２図に示す点０とすることができる。

この点０はアーム８の分岐部８ａおよび８ｂとの間の水
平吊り枢軸２８とノ１ウジング３２における連結棒４６
の垂直枢軸との交点を形成している。この基準点０は壁
９８とから、既に積み上げの終った内張１００の上面と
から、また先きにおろした一枚の煉瓦または二枚の隣接
する煉瓦とから所定の距離能れている。壁９８からの距
離は駆動爪１６を開くことが可能なように決められよう
。内張１００の上面からの垂直距離は上側の煉瓦２０が
下る場合と、上側の煉瓦２０が下側の煉瓦１６上に完全
に位置決めされてない場合に、上側の煉瓦２０が隣接の
煉瓦１０２に当るのを防止するように内張１００の上面
を下側の煉瓦１６から離している高さが一枚の煉瓦の厚
さ以下になるように決められている。

このように理論的に間隔が決められた基準点０は一対の
煉瓦を積み終る毎に特に積み終った煉瓦の位置決めと種
類とを検出するセンサにより送られる測定値の関数とし
て再算定される。

ロボット制御プログラムは毎回このように算定される基
準位置にグラブ１０をつけるために上記の修正が考慮さ
れる。

第２図および３図は基準位置を占める一対の煉瓦１６．
２０と共にグラブ１０を側面図および平面図において示
す。この位置では、第３図垂直中心軸（図示せず）を通
っている。第１段階は第３図に示すごとく連結棒４６を
反時計方向に回転させるためにモータ４８の作動を必要
とす段階である。板１２はジヤツキ５２および５４によ
って連結棒４６に対しふさがれているので、連結棒４６
は、煉瓦の外角が隣接煉瓦１０２（！：液接触るまで、
垂直軸Ｙ１を中心にして板１２を煉瓦と共に回転させる
。板１２が隣接の煉瓦１０２と接触するまで枢動する量
はモータ４８に組合されたセンサにより測定される。

連続的枢動に対する抵抗はモータ４８によって自動的に
検出され、このモータの制御を受けてジヤツキ５２およ
び５４の棒は引込んで第２図および３図にＹ２で表わす
板１２と連結棒４６との間の枢軸を自由にする。その結
果、モータ４８の作用で連結棒４６がおこなう連結的枢
動は二枚の煉瓦１６および２０が隣接の煉瓦１０２にそ
の全長に亘って接、触するまで板および煉瓦を垂直軸Ｙ
２を中心に反時計方向に回転させる。センサ５０ｉとよ
って検出されるとの筑２段階の軸Ｙ！を中心にした枢動
量は第１段階の軸Ｙ１を中心とした枢動量に理論的には
ほぼ一致してなければならない。軸Ｙ１およびＹ２を中
心としたこれら連続的枢動の量がもはや等しくないか、
または所定の許容量を超えている場合は、煉瓦１０２は
もはや転炉の中心軸に正しく方向づけられてないこと、
且つ煉瓦がたどる曲線方向が転炉の壁９８の曲線から外
れていることを意味する。

この情報を用いてロボットが自動的に命令されて煉瓦の
形式を変え積上げ線が回復される。

軸Ｙ１を中心とした第１枢動段階が終ってからに限りシ
ャツ、キ５２および５４を釈放することによって軸Ｙ１
およびＹ２を中心にした枢動を制御しながらおこなう代
りに、グラブか基準位置につくや否やジヤツキが引込む
結果、板を釈放するようにすることができる。この場合
は、軸Ｙ１および軸Ｙ２を中心とした回転段階は同時か
または逆の順序でおこなうことができるが、最終結果は
上記のごとく同じである。即ち二つの軸Ｙ１およびＹ２
を中心とした枢動量の比較によって煉瓦の正確な位置決
めが示される。

グラブ１０は、このように煉瓦１０２に轟てて横に移動
してから、モータ４０の作用で内張１００の表面におろ
される。煉瓦が内張１００に支えらると直ちにこれか自
動的にモータ４０により検出され、枢動量１６は第４図
に示すごとく、モータ６８の作用で開く。この段階では
、目的は板１２に沿って持上げ位置にあった部片８４．
８６を下げることにある。しかし、これらの部片か第１
図に示す位置へ向ってたたみおろされる（　ｆｏｌｄｅ
ｄ−ｄｏｗｎ　）ことは明らかでない。

その理由は煉瓦１６および２０がパレットから取上げら
れた時に、煉瓦２０の上縁は部片８４および８６と同じ
側で板１２の縦縁より突出する状態に掴まれた可能性か
あるからである。この可能性を避けるために、爪か開い
た結果、煉瓦か取除かれた板は先ず連結棒がその前の回
転とは反対の方向に回転する結果、第３図および５図に
おいて僅かに時計方向に枢動する。部片８４８よび８６
が第１図に示す位置へたたみおろされるから、板１２は
モータ４８および連結棒４６の作用を受けて今−変温５
図において反時計方向に枢動し、遂には部片８４および
８６が煉瓦１６および２０の側面と接触状態に入り、こ
れがセンサ８８，９０．９２および９４によって検出さ
れる。

この瞬間から、モータ７６が作動して摺動爪１４を板１
２内へ引込め、二枚の煉瓦１６および２０を壁９８へ押
し当てる。摺動爪１４と共に前進する二つの部片８４お
よび８６は二枚の煉瓦を案内し、この摺動中は、これら
煉瓦を隣接の煉瓦１０２と予め決められた接触状態ｌこ
保持するためのものである。この二枚の煉瓦はこのよう
にして前進し、遂いには壁９８に当るかまたは壁から若
干距離をおいた最終位置を占める。

最初の基準点Ｏは一対の煉瓦の最終位置の関数として決
められたので、摺動爪１４の運動量は理論上は常に同じ
で、運動する距離は最初のプログラムによりモータ７６
の停止を自動的に制御するセンサ７８によって監視され
る。しかし、煉瓦が壁に向って押し出された場合に煉瓦
の最終的な位置決めを監視するためｊこ、距離測定器９
６は煉瓦を壁から離す距離を測定して壁への接近を確め
る。このようにして、距離測定器９６は、もし煉瓦がプ
ログラムで決められた位置より以前に最終位置について
いる場合には、モータ７６の早やすぎる停止を制御する
ことかできる。同様に、爪１４がプログラムされた通り
の停止をした時に、煉瓦が壁９８からなお離れすぎてい
る場合には、距離測定器９６は爪１４の運動の継続を命
令して対応するデータを中実装置に移送し、結果として
次の煉瓦の遺み上げの基準点の算定を修正する。

二枚の煉瓦１６および２０がその最終位置を占めるや否
や、ロボットはパレットへ戻っテ新しい一対の煉瓦を拾
い上げる。この運動中は、爪１６は閉じられているが、
爪１４は板１２が片づけられているので開いている。

グラブがその基準点に達すると直ちに、または基準点に
接近している間でも、作動するクリーニング装置、例え
ばブラシ付きまたはブラシ無しの吸込み形式またはブロ
ーア形式のクリーナをグラブと組合せることは好都合と
言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動グラブの斜視図、第２図乃至５図
は一対の取ねられた煉瓦を積み上げる作業における異な
る段階にあるグラブの側面図および平面図を概略的に示
す。 なお図において、符号８はアーム、Ｉ２は板、１４．１
６は摺動爪、Ｙｌは第１枢動軸、Ｉ２は第２枢動軸、３
０はモータ、６０．６２は枢動レバー、８４．８６はた
たみおろし部片、９６は距離測定器である。 同　　　　　　安　　　達　　　　　　　　智　、・−
・−−５上−〜−１，。 手続補正書 昭０１２／年／７ご月２／日 特許庁、快　官　−ハ、ＥＢ明嬢　　殿　１、、；：、
。 ＝１＋件との関係　片当ｑ％ｎ人 １１、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、板上に一方が摺動可能に他方が枢動可能に相互に向
   き合つて装着された一対の爪を備えた板よりなり、制御
   アームの端部に装着された物品を取扱う自動グラブにお
   いて、上記アーム（８）と板（１２）との間の取付具が
   相互に平行し該板（１２）の表面に直角をなす第１枢軸
   （Ｙ＿１）および第２枢軸（Ｙ＿２）と、該両軸の少な
   くとも一方を中心にして該板（１２）を枢動させる装置
   と、該板（１２）を上記両軸の他方に対し阻止または釈
   放する装置と上記両軸（Ｙ＿１、Ｙ＿２）の各々を中心
   にした上記板（１２）の枢動角を測定するセンサとより
   なることを特徴とする自動物品取扱いグラブ。 ２、前記板（１２）がその枢軸（Ｙ＿１、Ｙ＿２）に平
   行に移動できることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載のグラブ。 ３、前記取付具が前記第１枢軸（Ｙ＿１）および第２枢
   動軸（Ｙ＿２）に対し直角をなして第３枢軸並びに該第
   ３枢軸を中心に前記板（１２）を枢動させるモータ（３
   ０）と、基準面に対し上記第３枢軸を中心に板（１２）
   の角度位置を測定するセンサとを有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または２項に記載のグラブ。 ４、各爪（１４、１６）には物品が正しく掴まれたかど
   うかを調べるための少なくとも一つの接点センサが設け
   られたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至３項
   のいずれか１項に記載のグラブ。 ５、前記板（１２）が縦側面の少なくとも一方に摺動爪
   （１４）と共に縦方向に変位し且つ同様に少なくとも一
   つのセンサを備えた少なくとも一つのたたみ込み部片（
   ８４、８６）よりなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至４項のうちのいずれか１項に記載のグラブ。 ６、前記板（１２）に放射式または機械作動式距離測定
   器（９６）が設けられたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至５項のうちのいずか１項に記載のグラブ。 ７、前記枢動爪（１６）が二本の枢軸レバー（６０、６
   ２）に装着されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のグラブ。 ８、前記爪（１４、１６）が１枚の煉瓦を掴むように設
   計されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のグラブ。 ９、前記爪（１４、１６）が二板の煉瓦を掴むように設
   計されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のグラブ。 １０、特許請求の範囲第１項乃至９項のいずれか１項に
   記載の自動グラブを備えたロボツト。 １１、前記ロボツトが物品を移送するためだけの役目を
   し、前記グラブが物品を所定位置に配置するためだけの
   役目をすることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に
   記載のロボツト。 １２、容器の内側を煉瓦で内張するため特許請求の範囲
   第１０項または１１項に記載のロボツトの利用。 １３、前記容器が冶金転炉であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１２項に記載のロボツトの利用。