JPH0252986A - アーク炉用除滓装置及びその制御方法 - 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】 「産業上の利用分野］ この発明はアーク炉での鋼精錬中に、溶湯表面に浮遊し
たスラグを除去し、溶湯を攪拌し、又はその他の付帯作
業を行うための除滓装置と、該除滓装置の制御方法とに
関する。

［従来の技術］ アーク炉における除滓、攪拌その他の付帯作業は、炎熱
下における重労働であってかつ危険を伴う、そこでこれ
らの作業を行う機械が開発されており、そのような除滓
装置としては従来例えば特公昭６２−８７１３号公報に
開示されたものがある。これは第２１図に示すように、
溶銑口９１部直上に前部スライドブロック９４が位置す
るように設定した後、進退ビーム９５の進退と掻出しロ
ッド９６の俯仰角調整により除滓を行う構成であり、そ
の方向設定は前部スライドブロック９４を旋回中心とし
て行い、進退ビーム９５が溶銑口９１におけるスラグ排
出点と真下に一定させる作用を成しているものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の除滓装置では第２１図からも明らかなように
、溶銑口９１上部を進退ビーム９５と掻出しロッド９６
で挟む構成としているから、溶銑口９１の上部に十分な
自由空間がないときには、この除滓装置を使用できない
という問題があった。

また掻出しロッド９６の旋回中心となる前部スライドブ
ロック９４を溶銑口９１の直上に位置決めさせるのは、
作業員の目視操作に頼っているため相当の熟練と時間と
を要し、かつ前部スライドブロック９４が溶銑口９１の
直上からずれた位置にあるときには、トビードカー９０
の内部の左右の奥にあるスラグ９３を十分に掻き出せな
いという問題があった。

本発明者は上記問題点を解決するために研究を重ね、ア
ーク炉用除滓装置を発明すると共に、該アーク炉用除滓
装置の制御方法をも併せて発明するに至ったものである
。すなわち本発明はアーク炉での鋼精錬中に、溶湯表面
に浮遊したスラグを除去し、溶湯を攪拌し、又はその他
の付帯作業を行うための除滓装置と、該除滓装置の制御
方法とを提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の請求項１は、アーク炉胴部の作業口に面して敷
設したレール上に台車を走行自在に配置し、該台車上に
基鴬を旋回自在に搭載し、該基盤にアームを伸縮自在に
取付け、該アームに掻棒支持フレームを俯仰自在に取付
け、該掻棒支持フレームに作業工具を交換自在に取付け
、前記走行、旋回、伸縮及び俯仰の各機構を制御する制
御装置を設けたアーク炉用除滓装置である。

ここで前記アームは、前記基盤に伸縮自在に取付けた上
段アームと、該上段アームに伸縮自在に取付けた下段ア
ームとから成るとすることができ、前記作業工具の長手
方向を回転軸として該作業工具を回転自在に前記掻棒支
持フレームに取付けることもでき２更に前記基盤にパイ
プ送り込み用の腕を俯仰自在に取付け、該腕の中央上下
に一対のガイドローラを取付け７前記腕の後端上面に別
のガイドローラを取付け、前記腕の前端上面にガイド溝
を形成したパイプ送り込み機構を更に有するとすること
もできる。

請求項５は、上記アーク炉用除滓装置の制御方法であっ
て、アーク炉の諸元と傾動機構と傾動角とから座標変換
によって静止座標系に関する前記作業口の傾動後の位置
を求め、除滓装置の諸元と前記走行及び旋回の各機構の
現在位置とから座標変換によって前記静止座標系に関す
る前記作業工具の水平面上の方向を求め、前記傾動後の
作業口付近に垂線を定め、該垂線に交差して前記作業工
具を位置せしめる拘束条件のもとで該作業工具の目標位
置を定め、該目標位置を逆座標変換して前記走行及び旋
回の各ＦＲｉの操作量を定めるアーク炉用除滓装置の制
御方法である。

ここで傾動後の作業口付近に垂線を定める工程について
は、第１に、傾動後の作業口の前後方向の縦断面を求め
、該縦断面を一定高さの水平面で切断した水平線を求め
、該水平線と作業口の内壁面及び外壁面との両交点を内
分又は外分し、該内分点又は外分点を通る垂線として定
めることができ、その際前記一定高さを、作業工具の先
端下部の現在高さとして自動入力することもできる。

第２に、アーク炉が水平位置にあるときの作業口の前後
方向の縦断面を求め、該縦断面と作業口内壁面との交線
上にある一定高さの点がアーク炉の傾動後に移る点を座
標変換によって求め、鎖点と、鎖点を通る水平線と傾動
後の作業口の外壁面との交点とを内分又は外介し、該内
分点又は外分点を通る垂線として定めることができ、そ
の際前記一定高さ分、アーク炉が水平位置にあるときの
作業工具の先端下部の・高さとして自動入力することも
できる。

第３に１作業工具の先端下部の現在位置を通る垂線とし
て自動的に定めることができる。

第４に、アーク炉が水平位置にあるときの作業工具の先
端下部の位置を求め、該先端下部の位置がアーク炉の傾
動後に移る点を座標変換によって求め、鎖点を通る垂線
として定めることができる。

請求項１２は、前記アーク炉用除滓装置の制御方法であ
って、アーク炉の諸元と傾動機構と傾動角とから座標変
換によって静止座標系に関するアーク炉の倒立円錐台内
面の傾動後の位置を求め、アーク炉の傾動後の湯面高さ
から静止座標系に閏する楕円状の湯面輪郭の位置を求め
、作業工具先端の静止座標系に関する目標位置が前記楕
円内にあるときにのみ作業工具の移動を許容するように
したアーク炉用除滓装置の制御方法である。

ここで面層楕円状の湯面輪郭を求めた後に、該楕円の長
径と短径とにオフセｌトを加減算し、加減算した長径と
短径とを有するオフセント楕円を求め、作業工具先端の
静止座標系に関する目標位置が前記オフセット楕円内に
あるときにのみ作業工具の移動を許容するようにするこ
ともできる。

請求項１４は、前記アーク炉用除滓装置の制御方法であ
って、一又は複数の動作ステ・ｙプより成る動作パター
ンに従って作業工具が動作するように各々の動作パター
ン毎にその動作ステ・ンプを制御装置内の記憶装置内に
予め記憶し、除滓装置の運転に際して指示された一又は
複数の動作パターンに従って記憶装置より動作ステップ
を順次呼び出し、該動作ステップに従って前記走行、旋
回、伸縮及び俯仰の各機構を自動的に作動させるアーク
炉用除滓装置の制御方法である。その際、動作パターン
を表示しかつ指示装置を兼ねた表示・指示装置を制御装
置内に設けることができる。

ここで前記動作パターンを構成する各動作ステップの一
又は複数に中止指示を示す属性を付与し、前記各機構を
自動作動させるに際して中止指示を示す属性を有する動
作ステップのときは該自動作動を中止して前記各１１！
横の手動による作動を許容し、修正指示があったときは
前記中止した動作ステップの目標位置を作業工具の現在
位置に修正し、しかる後以降の動作ステ・・ｌプを再開
して前記各機構を自動作動させることもできる。

更に前記動作パターンを構成する各動作ステ・ノブの一
又は複数にシフト指示を示す属性を付与し、前記修正指
示があったときは前記中止した動作ステップの目標位置
を作業工具の現在位置に修正すると共に中止した動作ス
テップと同一のシフ１〜指示を有する動作ステップの目
標位置をも中正した動作ステップのシフト量と同量だけ
シフトし、しかる後以降の動作ステップを再開して前記
各ＰＭ＄ｌｌを自動作動させることもできる。

その際前記制御装置に動作モードセレクトスイッチを設
け、該動作モードセレクトスイッチか自動モードのとき
は前記中止指示を示す属性とシフト指示を示す属性とを
無視して前記各動作ステ・・ｌプを順次実行し、動作モ
ードセレクトスイ・ソチが修正モードのときは前記制御
を行うようにすることもできる。

［実施例］ まず本発明の請求項１，２．３又は４に係るアーク炉用
除滓装置の一実施例を図面に基づいて説明する。第１及
び２図はアーク炉と除滓装置とのそれぞれ側面図と平面
図であってアーク炉については断面を示した図である。

図において除滓装置ｌＯＯは次の通りに構成されている
。

２は、床面１に敷設したレール３に走行車輪１０を踏面
させて走行ｆｉｎ（図示せず）によって走行自在に構成
した台車で、該台車２上に旋回機構４を介して基磐１７
を設けである。該基磐１７上に運転室７を搭載し、操作
盤７０を付設して除滓装置１００を繰縦するのである。

前記基磐１７には、伸縮機構（図示せず）を介して上段
アーム５を設け、該上段アーム５には、別の伸縮機構（
図示せず）を介して下段アーム１８念設け、該下段アー
ム１８には、枢軸２０を回転中心とした俯仰機構１９を
介して掻棒支持フレーム６を設けである。該掻棒支持フ
レーム６には、除滓、攪拌その他付帯作業を行う作業工
具８が交換可能に取付けられている。上記各機構のうち
走行、旋回及び伸縮の各機構は油圧サーボモータで駆動
され、俯仰機構は油圧サーボシリンダで駆動される。ま
た各ｉ構は、油圧サーボモータ又は油圧サーボシリンダ
と一体のレゾルバからの出力によって位置検出している
６ なおアーク炉１１は第１２図に示すように、半径Ｒの固
定円弧ラック２１上に、アーク炉下面の半径ｒ（本例で
はＲ＝２ｒ）の円弧ラック２２を噛み合わせ、付設のリ
ニアアクチュエータ（図示せず）で傾動する８！構とな
っている。この傾動によって、アーク炉は固定円弧ラッ
ク上を転勤する４すなわち作業口１５の位置・角度が変
化するのである。

第３図は除滓装置１００を制御するハードウェア構成例
を示した図であり、指示装置６９、動作モードセレクト
スイッチ７１．修正実行釦７２、起動！］７３、ジョイ
スティック７４、レゾルバ６８などからの入力は、主制
御プロセッサ５０、共通メモリボード５１、サーボ制御
ブロセ・ｌす５２、Ａ／Ｄ変換ボード５３、記憶装置５
５．６３−　Ｉ１０ボード５７、演算ボード５４．６２
、タッチパネル用コントローラ５８、Ｄ／Ａ変換ボード
５９、パラレルボード６０などで処理されて、表示装置
６６、サーボモータ６７などに引き渡される。

本除滓装置１００は以上のように構成されており、例え
ば除滓作業のときは１作業工具８をアーク炉１１の傾い
た作業口１５から炉内に挿入し、走行Ｆｆ％横と旋回機
構４によって作業工具８の方向を定め、伸縮機構による
伸縮動作と俯仰機ｌ１１９による俯仰動作によって作業
工具８の先端下部９を動作させて、溶湯１２の湯面１４
に浮遊するスラグ１３を作業口１５より炉外に掻き出す
。攪拌作業のときは、走行機構と旋回ｆｌ！ｔ１４によ
って作業工具８の方向を定め一俯仰ｆｉｉｌｌ１９によ
って作業工具８の先端下部９を溶湯１２内に突込み、伸
縮機構によって作業工具８の先端下部９を動作させて溶
湯１２を攪拌する。

なお溶は始めた材料の山を更に溶は易くするために崩す
押し込み作業や、溶は残って炉壁に付着した材料を落と
し込む落とし込み作業も、上記攪拌作業と同様にして行
うことができ、また出湯後の作業口土手に固着したスラ
グを崩す作業も、第４図に示すように、先端にエアーハ
ンマ２３を取付けなスラグ崩し作業用の作業工具８ａに
交換して、本除滓装置１００によって行うことができる
。

次に第５図に示すように、作業工具８の長手方向を回転
軸として該作業工具８を回転機構２４を介して回転自在
に掻棒支持フレーム６に取付けることができ、このよう
な構成にすれば、溶湯に合金を添加する添加材チャージ
作業を行うことができる。すなわち第６図に示すように
、作業工具を添加材チャージ用の作業工具８ｂに交換し
て、該作業工具８ｂに添加材２５を載せてアーク炉１１
内に搬入し、回転Ｍ％横２４で作業工具を回転させて添
加材２５を溶湯１２内に落とし込むことができる。同様
にして炉壁の補修作業は、補修作業用の作業工具（図示
せず）に交換して補修材を載せ、アーク炉内壁の損傷箇
所まで補修材を運び、回転機構２４によって上記作業工
具を回転して損傷箇所に補修材を落とし、その上から上
記作業工具で抑え込むことによって補修作業を行うこと
ができる７ 次に第５図に示すように、基磐１７に枢軸２６と俯仰機
構２７とを介してパイプ送り込み用の腕３５を俯仰自在
に取付け、腕３５の中央上下に一対のガイドローラ３６
．３６を取付け、腕３５の後端上面に別のガイドローラ
３７を取付け、腕３５の前端上面にガイド溝３８を形成
したパイプ送り込み機？１３９を設けることができる、
このような構成にすれば第７図に示すように、上下一対
のガイドローラ３６　、３６と別のガイドローラ３７と
ガイド溝３８とを通じて酸素吹き込み用のパイプ３４を
溶湯１２内に導いて、酸素吹き込み作業を行うことがで
きる。

以上のように本除滓装置によれば、従来は手作業によっ
ていたアーク炉による鋼精錬に必要な諸作業を効率良く
行うことができ、また作業口上部に十分な自由空間がな
いときにも除滓作業などの諸作業を行うことができる。

また本実施例のアームは、上段アームと下段アームとか
ら成るから、ストロークを大きくすることができ、かつ
収納時にコンパックドに収納することができる。

次に請求項５の制御方法を説明するが、本制御方法は、
作業口付近に定めた垂線に交差するように作業工具を拘
束制御して、作業工具と作業口両側面との衝突を回避す
るものであるから、この拘束制御に間しては伸縮機構と
俯仰機構とは関係がない。すなわち作業工具が伸縮して
も作業工具と作業口との位置関係は変わらないしく作業
工具先端とアーク炉内壁との衝突は請求項１２の制御方
法によって解決される）、また作業工具の俯仰に付いて
は、除滓装置によって行う作業での俯仰量は限られてい
るから、作業工具と作業口上下面との衝突は考慮する必
要がない。すなわち本請求項は、作業工具と作業口上下
面との衝突の回避をも目的としたものではない。

しかし除滓装置としては、上記作業工具の水平面上の方
向を拘束制御するほかに、一般には前記除滓装置の作用
にて述べたごとく、伸縮機構と俯仰機構とを作動させる
必要があることから、以下の一実施例では走行、旋回、
伸縮及び俯仰のすべての機構を制御する場合について説
明する。ただし伸縮と俯仰については本請求項と直接（
２）係ないことは明らかであり、したがって以下の説明
において伸縮と俯仰機構とのいずれか又は双方を作動さ
せない場合は、本請求項の別の実施例となりうる。

まずアーク炉の諸元と傾動機構と傾動角とから、座標変
換によって静止座標系に関する作業口の傾動後の位置を
求める工程を、第８図の説明用斜視図に基づいて説明す
る。この工程は同時変換によって、次のように一般的に
行われる。

まず直角座標系ＧＡＩを定める。但しｉ＝０はレール上
面、アーク炉正面、レールゲージ中心線に原点を取った
基準とする静止座標系、ｉ＝１は固定円弧ラックの中心
軸上に固定した座標系、１２はアーク炉傾動角が零度の
ときアーク炉傾動ラックの中心軸上に固定した座標系、
ｉ＝３はアーク炉が転動した後のＧＡ２、ｉ＝４は変換
対象位置における座標系である。

次にｉ番目の座標系の回転角（回転軸の正方向から見て
反時計方向を正とする。）を０１とすれば、θ、はアー
ク炉転動角である。また（ｉ−１）座標系で表したＧＡ
＋（原点）の位置ベクトルＰａ、は、Ｐ　ａｌ　＝　（
ａｎ、ｂｏ、ｃｏ）＝　（０，ｂｎ、ｃｏ）Ｐ　ａｚ＝
　（ａｔ　、ｂ＋　。（１）＝　（０，Ｏ，Ｒ＋ｒ）Ｐ
　ａｑ＝　（ａ２．ｂｚ、ｃ２）＝　（ｏ、ｂｚ、ｃ２
）Ｐ　ｉｌａ：　（ａｉ、Ｉ）ｓ、ｃｔ）である。

次にｉ番目の座標系と（ｉ＋１）番目の座標系との関係
を表すＡ行列は、 Ａ　　１　　＝　Ｔ　ｒａｎｓ（ａｎ、ｂｎ、ｃｏ）Ａ
　２　＝　Ｔ　ｒａｎＳ（ａｔ、ｂ＋、ｃ＋）Ａ　Ｉ　
＝　Ｔ　ｒａｎｓ（ａ２．ｂｚ、ｃ２）Ｒｏｔ。（Ｘｔ
、θ３）Ａ　４　＝　Ｔ　ｒａｎｓ（ａｔ、ｂｑ、ｃｑ
）であり、静止座標ＧＡｏから見たアーク炉上の任意の
場所ＧＡ４の位置姿勢を表す下行列は、”　Ａ　ｌ　Ａ
２　　Ａｑ　　Ａ４ であるから、アーク炉下面と固定円弧ラックとが噛み合
っている条件とＲ＝２ｒとから、下行列を求めることが
できる。本実施例では、 となり、したがってアーク炉転勤角０３が与えられれば
、アーク炉上の任意の場所（例えば作業口１５）の位置
を基準座標系で認識することができる。すなわち本実施
例では、作業口１５の中央を通る前後方向の縦断面上に
おける作業口の四角（第１２図の点Ｐ＋、Ｐｚ、Ｐｔ及
びＰ４）の場所が制御装置内に予め設定し保存されてお
り、対象炉を指定すれば複数のアーク炉に対応できる。

またアーク炉転勤角θ３は、操作量より手動入力するか
、又はアーク炉転勤角検出器から直接入力することとし
ている。

次に除滓装置の諸元と走行及び旋回の各機構の現在位置
とから、座標変換によって静止座標系に関する作業工具
の水平面上の方向を求める工程について説明する６本実
施例では作業工具８の先端下部９の位置姿勢を管理する
ことから、この工程は先に述べたように、走行、旋回、
伸縮及び俯仰のすべての機構の現在位置によって次のよ
うに一般的に行われる。

すなわち第９図の説明図に示すように、直角座標系ＧＪ
、を定める。但しｉ＝０は基準とする静止座標系、ｉ＝
１は旋回軸芯上、俯仰軸芯高さで定めた座標系、ｉ＝２
は俯仰軸芯高さで作業工具中心及びそれに直交して旋回
軸と交わる位置で定めた座標系、ｉ＝３は俯仰軸芯上に
定めた座標系。

ｉ＝４は作業工具取付面に定めた座標系で、ｉ−５は作
業工具先端下部９に定めた座標系で変換対象位置である
。

以降は前記と同様にしてＴ行列を求めることができ、こ
うして除滓装置の諸元のほか、関節変数ｘｏ（走行軸走
行量）、ｙ２（伸縮軸伸縮量）、θ。（旋回軸回転角）
及びθ。（俯仰軸回転角）が与えられれば１作業工具先
端下部９の位置と姿勢とが基準座標系で管理することが
でき、作業工具８の水平面上の方向も認識することがで
きる。すなわち第１１図に示す順でレゾルバから入力し
た現在値を関節変数として座標変換すると、現在位置が
始点Ｐｓとして得られるのである。

次にアーク炉傾動後の作業口付近に垂線３２（第１２図
）を定める。ここでこの垂線とは、その垂線と作業工具
８とが交差するように、すなわちその垂線が作業工具８
の縦断面の垂直面に含まれるように作業工具８の方向を
拘束するものであるから、第１０図に示すように作業口
１５の内壁面３０と外壁面３１との間Ａに定めることが
好ましいが、内壁面３０よりも若干内側Ｂ又は外壁面３
１よりも若干外側Ｃに定めることもできる。すなわち本
明細書において［作業口付近に垂線を定める」とは、作
業口の内壁面３０と外壁面３１との間Ａ、もしくは内壁
面３０よりも若干内ｍＢ又は外壁面３１よりも若干外側
Ｃに垂線を定めることをいう。

また本実施例では垂線３２の決定は、静止座標系におい
てｘ、ｙ座標を定めることではな（、ｘ、ｙ、ｚ座標を
定めることによって行い、次の工程である作業工具の目
標位置を定める工程において、２座標を無視するように
している。上記ｘ、ｙ、ｚ座標で定められた点を拘束点
Ｐｃという。

次に上記垂線３２に交差して作業工具８を位置せしめる
拘束条件のもとで、作業工具８の目標位置を定める工程
を第１１図に基づいて説明する。

手動の場合は運転室操作量に取付けたジョイスティック
７４の倒れ角で運転員が指示した’ｘ、ｙ、ｚ方向の速
度に対応する作業工具先端下部９の位置増分量δＸ、δ
ｙ、δＺを求め、自分の場合はメインコントローラに保
存された教示データの位置と指令速度とから作業工具先
端下部９の前記位置増分量を求め、既に求められた作業
工具先端下部９の現在位置く始点）　Ｐｓに前記位置増
分量を加えて、作業工具先端下部９の目標位置データを
求める。次いで該目標位置データと拘束点Ｐｃの位置と
から、２座漂を無視して作業工具８の目標旋回角を求め
、この目標旋回角から目標姿勢データを作成し、該目標
姿勢データと先に求めた目標位置データとから作業工具
先端下部９の目標データＰ［を作成する。

なお拘束動作を始める前に作業工具が拘束点Ｐｃを通っ
ていないときは１作業工具が拘束点Ｐｃを通るように作
業工具の水平向きを徐々に変えて動かし、姿勢の制御を
した後に上記工程を行う。

次に作業工具の目標データＰｆを逆座標変換して走行、
旋回、伸縮及び俯仰の各機構の操作量を定める工程を第
１１図に基づいて説明する。作業工具の先端下部９の位
置姿勢である始点Ｐｓは、既に閏節変数Ｘｒ）（走行軸
走行量）、ｙ２（伸縮軸伸縮量）、θ１（旋回軸回転角
）及びθ。（俯仰軸回転角）の関数として求められてい
るから、この逆演算を行う逆座標変換をすることによっ
て、作業工具の先端下部９の目標位置姿勢である目標デ
ータＰｆから、関節変数Ｘ。、ｙ２．０１及びθ３の目
標値を求めることができる。この目標値と、レゾルバで
検出された現在値とから、サーボアンプへの操作量を演
算してサーボアンプに引き渡し、サーボモータ又はサー
ボシリンダを駆動する。

以上のように作業工具が拘束点を通るように旋回角が定
められ、その旋回角から目標データを作成するから、逆
座標変換によって求めた関節変数は必ず拘束点を通る旋
回角になる７したがって作業工具先端下部９を３次元的
に自在に動かしても、作業工具８は拘束点Ｐｃを通る垂
線３２に交差して移動し、アーク炉作業口１５の両側面
に衝突することなく除滓、攪拌その他の作業を行うこと
ができる６次に作業口付近に垂線３２を定める工程につ
いて、いくつかのより具体的な方法を述べる。

第１の方法としてまず、第１２図に示すように傾動後の
作業口の前後方向の縦断面を求める。この縦断面の左右
方向の場所は、アーク炉が左右対象である限りは、当然
に作業口の中央に設けるのが好ましい７次に上記縦断面
を一定高さＨの水平面で切断した水平線を求める。この
一定高さＨは任意であるが、作業口が傾斜していること
から、高さＨに応じて次の内分又は外分の比率が異なる
こととなる。次に上記水平線と作業口の内壁面３０との
交点ｐｂ及び外壁面３１との交点Ｐａを内分又は外分し
た点を拘束点Ｐｃとし、該拘束点Ｐｃを通る垂線として
、求める垂線３２を定める。内分とは第１０図のＡに対
応し、外分とは同図のＢ又はＣに対応するものである。

一般には土手高さ、すなわち作業口内壁側の高さの水平
線で切断し、１．１に内分するのが好ましい、また以上
の方法において、上記一定高さＨを作業工具の先端下部
９の現在高さとして、関節変数Ｘ。、ｙ２、θ１及びθ
３の現在値から得られた始点Ｐｓから自動入力すること
もでき、前記土手高さが溶解バッチ毎に変化するとき有
効である。

第２の方法として、アーク炉が水平位置にあるときの作
業口の前後方向の縦断面を求め、該縦断面と作業口内壁
面３０′（’は傾動萌であることを示す。以下同じ、）
との交線上にある一定高さＨ′の点Ｐ１）′がアーク炉
の傾動後に移る点ｐｂを座標変換によって求め、詰責ｐ
ｂを通る水平線と傾動後の作業口の外壁面３１との交点
Ｐａを求め、点ｐｂと点Ｐａとを内分又は外分し、該内
分点又は外分点を拘束点Ｐｃとして垂線を定めることが
できる。このような方法によれば、アーク炉傾動角の変
更に従って自動的に垂線が移動して好ましい、また上記
一定高さ（（′を、アーク炉が水平位置にあるときの作
業工具の先端下部９゛の高さとして自動入力することも
でき、作業口内の目視が利かないときに有効である。

すなわち水平位置で設定する方法は、傾動後にスラグの
自然流滓が始まり土手が見えなくなるときに有効である
。

第３の方法として、アーク炉の傾動角のデータによらず
目視で作業口に位置決めした作業工具の先端下部９の現
在位置を拘束点Ｐｃとして、垂線を自動的に定めること
ができ、また第４の方法として、アーク炉が水平位置に
あるときの作業工具の先端下部９′の位置を求め２該先
端下部９′の位置がアーク炉の傾動後に移る点を座標変
換によって求め、詰責を拘束点Ｐｃとして垂線を定める
こともできる。このような方法によるときは、垂線の場
所を視覚的に確認することができる。

次に請求項１２の制得方法について説明する。第１３図
に示すように、アーク炉の倒立円錐台内面をアーク炉の
中心を通る前後方向縦断面で切り、その倒立台形の四角
Ｑ＋、Ｑ２．Ｑ３．Ｑ４をアーク炉内形状の要所として
選定し、該四角Ｑ＋　、Ｑｚ。（ｂ　、Ｑａのアーク炉
原点に関する位置を求め、該位置と傾動角θ１とから前
記０式の座標変換によって、静止座標系に関する傾動後
の四角Ｑ＋、Ｑ２．Ｑｑ、Ｑａの位置を求めて、傾動後
のアーク炉の倒立円錐台内面の位置を求める。

次いで傾動後の前記四角の作業口側直線Ｑ１．Ｑ２と傾
動後の湯面高さｈとの交点Ｑａ、及びｍ側直線Ｑｓ、Ｑ
ａと湯面高さｈとの交点Ｑｂを求め、ＱａとＱｂとの中
点Ｑｃを求める。こうして傾動後の静止座標系に関する
湯面輪郭は、中心がＱｃにあり、長軸の長さが線分Ｑａ
Ｑｂの長さに等しく、短軸の長さがアーク炉の倒立円錐
台をその軸に垂直で点Ｑｃを通る平面で切断した円形断
面の直径に等しい楕円形として求められる。

しかる後手動又は自動で移動させようとする作業工具先
端の静止座標系に関する目標位置が前記楕円内にあるか
否かを調べ、楕円内にあるときには作業工具の移動を許
容するが、楕円内にないときには作業工具の移動を阻止
させ、こうして本請求項の制御方法によって作業工具先
端とアーク炉内壁との衝突は回避される。

なおアーク炉原点に関する前記四角Ｑ＋、Ｑ２．（ｈ、
Ｑ４の位置の精度や１作業工具の移動のオーバーランな
どを考慮して、楕円状の湯面輪郭を求めた後に、該楕円
の長径と短径とにオフセットと加減算し、加減算した長
径と短径とを有するオフセット楕円を求め、しかる後作
業工具先端の静止座標系に関する目標位置がオフセット
楕円内にあるときにのみ作業工具の移動を許容するよう
にすることもできる。

次に請求項１４の制御方法について説明する。第１４図
は除滓作業における作業工具先端の動作パターンの一例
を示し、第１５１１２１＋、ｔｍ拌作業における作業工
具先端の動作パターンの一例を示し、予めいくつかの動
作パターン１０２を定め、各動作パターン１０２につい
て動作ステップ１０３を定める。例えば除滓作業におけ
る第５パターンは、点Ｐ５１に作業工具先端を移動させ
る第１ステツプと、点Ｐ５より点ｐｑ２に移動させる第
２ステツプと、点Ｐ５□より点Ｐ’ｉｉに移動させる第
３ステツプと、点Ｐ％Ｎより点Ｐ、４に移動させる第４
ステツプと、そのへで作業を終了する第５ステツプとか
らなり、これらの動作パターンと動作ステップとは、第
１９図に示す形式によって制御装置内の記憶装置に予め
記憶しておく。すなわち例えば第５パターンの第３ステ
ツプのＭＯＶＥは、点Ｐ’ｉ’４に約１２００ｍｍ／ｓ
ｅｃの速度で移動すべき動作命令を意味する。除滓作業
における動作パターンは、湯面の全体を網羅するのに必
要な個数だけ用意しておくことが望ましい。

次いで除滓装置の運転に際して、運転員によって一又は
複数の動作パターンが指示されるのを待つ。運転員は例
えば全動作パターンを図示した図面を参照しながら、制
御装置内に設けたテンキーなどによって所望の動作パタ
ーンを入力することができるが、本実施例では第１６図
に示すように、動作パターンを表示する表示装置６６が
制御装置内に設けられており、かつ本表示装置６６は運
転員の指示を受は入れる指示装置６９をも兼ねたタッチ
パネルを使用している。同図は除滓作業における動作パ
ターンの表示例を示し、湯面輪郭に対応した湯面輪郭表
示１０１と各動作パターン１０２に対応した動作パター
ン表示１０４とが表示されている。また第１７図は攪拌
作業における表示例を示し、図中１０５は電極棒表示で
あり、攪拌作業の動作パターンは電極棒と干渉しないよ
うに定められている。

次いで指示された一又は複数の動作パターンに従って順
次記憶装置より動作ステップを呼び出し、該動作ステッ
プのデータをサーボ系に転送して走行、旋回、伸縮及び
俯仰の各機構を自動的に作動させる。以上の制御手法の
フローチャートを第２０図に示す。

こうして本制御方法によれば、手動にて除滓装置を操縦
して除滓・攪拌作業を行う場合の操縦の困難性は一挙に
解決され、著しく簡屯にかつ正確に除滓・攪拌作業をす
ることができる。更にスラグの有無などに関せずに予め
固定したシーケンスに従って作業工具を操作し、または
予め教示したパターンに従って作業工具を操作させる場
合に生じうる不必要な操作や作業の不足などは回避され
、必要な箇所を必要な回数だけ操作することができ、し
たがって最も能率的に所望の作業を完了することができ
る。

次に上記制御方法において、動作パターンを構成する各
動作ステップの一又は複数に中止指示を示す属性を付与
しておく。本実施例では第１９図に示すように移動指示
を示す命令はＭＯＶＥなる形式にて記憶されているが、
そのうち第５パターンの第２ステツプについては中止指
示を示す属性Ｓを付与して、ＭＯＶＥ　−Ｓなる形式に
しである。

しかる後前記各機構を第５パターンに従って自動作動さ
せると、中止指示を示す属性Ｓを有する第２ステツプに
至ったときに該自動作動は中止され、したがって作業工
具の先端は点Ｐ％２の場所で停止し、前記各機構の手動
による作動が許容されて、運転員は例えば第１８図に示
すように目視によって作業工具先端の位置をより炉内壁
１６に近い点Ｐ％２Ａに移動させることができる。

次いで修正指示を示す修正実行釦７２が押されたときは
、作業工具の現在位置Ｐ、２Ａを逆座標変換してその位
置に第２ステツプの目標位置を修正し、更に起動釦７３
が押されたときは、第３ステツプ以降を再開して前記各
！Ｐ１構を自動作動させる。

その後第５パターンを再度実行すると、第２ステツプの
実行によって作業工具は修正された点Ｐ５２Ａに移動し
、かつ停止して再度の修正を可能にする。

したがって第１６図に示すように、制御装置内に動４’
ｆ＝モードセレクトスイッチ７１を設け、動作モードセ
レクトスイッチ７１が修正モードのときはこのような修
正を可能とし、動作モードセレクトスイッチ７１が自動
モードのときは中止指示を示す属性Ｓを無視するように
すれば、第５パターンの再実行に際して、第２ステツプ
において作業工具は修正された点Ｐ４２Ａに移動するが
停止することはなくなり、連続して除滓又は攪拌作業を
することができて好ましい。以上の制御方法のフローチ
ャートを第２０図に示す。

以上のように本制御方法によって除滓・攪拌位置の微調
整は容易・迅速に達成することができる。

すなわち請求項１４の制御方法では、炉壁の位置の精度
や作業工具のオーバーランなどを考慮して常に安全を見
込んだ動作パターンしか得ることが出来ないから、例え
ば炉壁近くのスラグは除滓できないという可能性を残し
ているが、本制御方法によって作業の必要な位置に容易
に軌道を修正することができることとなる。更に１回の
除滓でスラグが除去できなかったときや複数回の攪拌を
実施しようとするときには、第１回目の作業で必要な修
正をするだけで以降の軌道修正作業を省略することがで
き、迅速な除滓・攪拌作業を達成することができる。

次に中止指示と示す属性Ｓを付与した第２ステツプに、
第１９図に示すようにシフト指示を示す属性８４を付与
し、かつ該属性８４と同一の属性８５を第１ステツプに
付与しておく。しかして前記各機構を第５パターンに従
って自動作動させると、中止指示を示す属性Ｓを有する
第２ステツプに至ったときに前記と同様にして自動作動
は中止され、したがって作業工具の先端は点Ｐ、２の場
所で停止し、前記各機構の手動による作動が許容されて
、運転員は例えば第１８図に示すように目視によって作
業工具先端の位置をより炉内壁１６に近い点Ｐ、２Ａに
移動させることができる。

次いで修正指示を示す修正実行釦７２が押されたときは
、第２ステツプの目標位置をＰ５□から作業工具の現在
位置Ｐ％２Ａに修正すると共に、第２ステツプと同一の
シフト指示を有する動作ステップを検索して、該シフト
指示を有する第１ステツプの目標位置をも、Ｐ、２から
Ｐ＝、□いへのシフトとベクトル的に同量だけ、すなわ
ち同一方向かつ同一量だけシフトさせてｐｑ＋Ａに修正
し、しがる後起動釦７３が押されたときは、第３ステツ
プ以降を再開して前記各Ｗ％横を自動作動させる。ただ
し本実施例では第１９図に示すように、連動して修正さ
れるべき第１ステツプにはシフト指示を示す属性８５の
ほかに、被連動ステップであることを示す属性ＳＡが付
与してあり、検索に便ならしめている。

その後第５パターンを再度実行すると、第１ステツプの
実行によって作業工具は修正された点ｐｑ＋Ａに移動し
、第２ステツプの実行によって作業工具は修正された点
Ｐ％２Ａに移動し、かつ停止して再度の修正を可能にす
る。したがって制御装置内に動作モードセレクトスイッ
チ７１を設け、動作モードセレクトスイッチ７１が修正
モードのときはこのような修正を可能とし、動作モード
セレクトスイッチ７１が自動モードのときは中止指示を
示す属性Ｓとシフト指示を示す属性８４．８５とを無視
するようにすれば、第５パターンの再実行に際して、第
２ステップの実行によって作業工具が停止することはな
くなり、連続して除滓又は攪拌作業をすることができて
好ましい６以上の制御方法のフローチャートを第２０図
に示す。

以上のように本制御方法によって、ベクトル的に同一の
修正を施すべき場合には、各々の動作ステップ毎に修正
を施す必要がなくなり、迅速な軌道の修正が達成される
。

［発明の効果］ 請求項１から４の除滓装置によって、アーク炉による鋼
精錬に必要な除滓作業などの諸作業は効率良く行うこと
ができる。

請求項５から１１の制御方法によって、アーク炉に挿入
する作業工具とアーク炉作業口との衝突という問題は容
易かつ確実に回避され、したがってアーク炉の溶湯表面
に浮遊したスラグの除去、溶湯の攪拌、又はその他の付
帯作業を容易かつ短時間に行うことができる。

請求項１２又は１３の制御方法によって、作業工具先端
とアーク炉内壁との衝突は回避される°６請求項１４の
制御方法によって、手動にて除滓装置を操縦して除滓・
攪拌作業を行う場合の操縦の困難性は一挙に解決され、
著しく簡単にかつ正確に除滓・攪拌作業をすることがで
き、また必要な箇所を必要な回数だけ操作することがで
き、したがって最も能率的に所望の作業を完了すること
ができる。

請求項１６の制御方法によって２除滓・攪拌位置の微調
整は容易・迅速に達成することができ、また１回の除滓
でスラグが除去できなかったときや複数回の攪拌を実施
しようとするときには、第１回目の作業で必要な修正を
するだけで以降の軌道修正作業を省略することができ、
迅速な除滓・攪拌作業を達成することができる。

請求項１７の制御方法によって、ベクトル的に同一の修
正を施すべき場合には、各々の動作ステップ毎に修正を
施す必要がなくなり、迅速な軌道の修正が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１及び２図は、アーク炉と除滓装置との一例のそれぞ
れ側面図と平面図であってアーク炉については断面を示
した図、第３図は、除滓装置を制御するハードウェア構
成例を示したブロック図、第５図は、本除滓装置の別の
実施例を示す縦断面図、第４．６及び７図は、本除滓装
置によってそれぞれスラグ崩し作業、添加材チャージ作
業及び酸素吹き込み作業を行うときの説明図、第８図は
、アーク炉の諸元と傾動機構と傾動角とから座標変換に
よって静止座標系に間するアーク炉の任意の場所の位置
姿勢を求める工程の説明用斜視図、第９図は、除滓装置
の諸元と各機構の現在位置とから座標変換によって静止
座標系に関する作業工具先端下部の位置姿勢を求める工
程の説明図、第１Ｏ図は、請求項５の制御方法によって
制御された作業工具の動作を示す説明図、第１１図は、
請求項５の制御手法を示すブロック図、第１２図は、拘
束点を定める一手法を示す説明図、第１３図は、請求項
１２の制御方法の説明図、第１４及び１５図は、それぞ
れ除滓作業と攪拌作業における作業工具先端の動作パタ
ーンの一例を示した図、第１６図は、操作磐と除滓作業
における動作パターンの表示例と含示した図、第１７図
は攪拌作業における表示例を示した図、第１８図は、請
求項１６及び１７の制御方法の説明図、第１９図は、動
作パターンと動作ステップとの記憶形式を示した図、第
２０図は、請求項１４及び１６から１８の制御方法のフ
ローチャート、第２１図は、従来例を示した側面図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）アーク炉胴部の作業口に面して敷設したレール上
   に台車を走行自在に配置し、該台車上に基盤を旋回自在
   に搭載し、該基盤にアームを伸縮自在に取付け、該アー
   ムに掻棒支持フレームを俯仰自在に取付け、該掻棒支持
   フレームに作業工具を交換自在に取付け、前記走行、旋
   回、伸縮及び俯仰の各機構を制御する制御装置を設けた
   アーク炉用除滓装置。（２）前記アームは、前記基盤に
   伸縮自在に取付けた上段アームと、該上段アームに伸縮
   自在に取付けた下段アームとから成る請求項１記載のア
   ーク炉用除滓装置。 （３）前記作業工具の長手方向を回転軸として該作業工
   具を回転自在に前記掻棒支持フレームに取付けた請求項
   １又は２記載のアーク炉用除滓装置。 （４）前記基盤にパイプ送り込み用の腕を俯仰自在に取
   付け、該腕の中央上下に一対のガイドローラを取付け、
   前記腕の後端上面に別のガイドローラを取付け、前記腕
   の前端上面にガイド溝を形成したパイプ送り込み機構を
   更に有する請求項１、２又は３記載のアーク炉用除滓装
   置。 （５）請求項１、２、３又は４記載のアーク炉用除滓装
   置の制御方法であって、アーク炉の諸元と傾動機構と傾
   動角とから座標変換によって静止座標系に関する前記作
   業口の傾動後の位置を求め、除滓装置の諸元と前記走行
   及び旋回の各機構の現在位置とから座標変換によって前
   記静止座標系に関する前記作業工具の水平面上の方向を
   求め、前記傾動後の作業口付近に垂線を定め、該垂線に
   交差して前記作業工具を位置せしめる拘束条件のもとで
   該作業工具の目標位置を定め、該目標位置を逆座標変換
   して前記走行及び旋回の各機構の操作量を定めるアーク
   炉用除滓装置の制御方法。 （６）前記傾動後の作業口付近に前記垂線を定める工程
   は、傾動後の作業口の前後方向の縦断面を求め、該縦断
   面を一定高さの水平面で切断した水平線を求め、該水平
   線と作業口の内壁面及び外壁面との両交点を内分又は外
   分し、該内分点又は外分点を通る垂線として定めるもの
   である請求項５記載のアーク炉用除滓装置の制御方法。 （７）前記一定高さは、作業工具の先端下部の現在高さ
   として自動入力するものである請求項６記載のアーク炉
   用除滓装置の制御方法。 （８）前記傾動後の作業口付近に前記垂線を定める工程
   は、アーク炉が水平位置にあるときの作業口の前後方向
   の縦断面を求め、該縦断面と作業口内壁面との交線上に
   ある一定高さの点がアーク炉の傾動後に移る点を座標変
   換によって求め、該点と、該点を通る水平線と傾動後の
   作業口の外壁面との交点とを内分又は外分し、該内分点
   又は外分点を通る垂線として定めるものである請求項５
   記載のアーク炉用除滓装置の制御方法。 （９）前記一定高さは、アーク炉が水平位置にあるとき
   の作業工具の先端下部の高さとして自動入力するもので
   ある請求項８記載のアーク炉用除滓装置の制御方法。 （１０）前記傾動後の作業口付近に前記垂線を定める工
   程は、作業工具の先端下部の現在位置を通る垂線として
   自動的に定めるものである請求項５記載のアーク炉用除
   滓装置の制御方法。 （１１）前記傾動後の作業口付近に前記垂線を定める工
   程は、アーク炉が水平位置にあるときの作業工具の先端
   下部の位置を求め、該先端下部の位置がアーク炉の傾動
   後に移る点を座標変換によって求め、該点を通る垂線と
   して定めるものである請求項５記載のアーク炉用除滓装
   置の制御方法。 （１２）請求項１、２、３又は４記載のアーク炉用除滓
   装置の制御方法であって、アーク炉の諸元と傾動機構と
   傾動角とから座標変換によって静止座標系に関するアー
   ク炉の倒立円錐台内面の傾動後の位置を求め、アーク炉
   の傾動後の湯面高さから静止座標系に関する楕円状の湯
   面輪郭の位置を求め、作業工具先端の静止座標系に関す
   る目標位置が前記楕円内にあるときにのみ作業工具の移
   動を許容するようにしたアーク炉用除滓装置の制御方法
   。 （１３）前記楕円状の湯面輪郭を求めた後に、該楕円の
   長径と短径とにオフセットを加減算し、加減算した長径
   と短径とを有するオフセット楕円を求め、作業工具先端
   の静止座標系に関する目標位置が前記オフセット楕円内
   にあるときにのみ作業工具の移動を許容するようにした
   請求項１２記載のアーク炉用除滓装置の制御方法。 （１４）請求項１、２、３又は４記載のアーク炉用除滓
   装置の制御方法であって、一又は複数の動作ステップよ
   り成る動作パターンに従って作業工具が動作するように
   各々の動作パターン毎にその動作ステップを制御装置内
   の記憶装置に予め記憶し、除滓装置の運転に際して指示
   された一又は複数の動作パターンに従って記憶装置より
   該当する動作ステップを順次呼び出し、該動作ステップ
   に従って前記走行、旋回、伸縮及び俯仰の各機構を自動
   的に作動させるアーク炉用除滓装置の制御方法。 （１５）作業工具がそれに従って移動する予め定められ
   た動作パターンを表示し、かつ指示装置を兼ねた表示・
   指示装置を前記制御装置内に設けた請求項１、２、３又
   は４記載のアーク炉用除滓装置。 （１６）前記動作パターンを構成する各動作ステップの
   一又は複数に中止指示を示す属性を付与し、前記各機構
   を自動作動させるに際して中止指示を示す属性を有する
   動作ステップのときは該自動作動を中止して前記各機構
   の手動による作動を許容し、修正指示があったときは前
   記中止した動作ステップの目標位置を作業工具の現在位
   置に修正し、しかる後以降の動作ステップを再開して前
   記各機構を自動作動させる請求項１４記載のアーク炉用
   除滓装置の制御方法。 （１７）前記動作パターンを構成する各動作ステップの
   一又は複数にシフト指示を示す属性を付与し、前記修正
   指示があったときは前記中止した動作ステップの目標位
   置を作業工具の現在位置に修正すると共に中止した動作
   ステップと同一のシフト指示を有する動作ステップの目
   標位置をも中止した動作ステップのシフト量と同量だけ
   シフトし、しかる後以降の動作ステップを再開して前記
   各機構を自動作動させる請求項１６記載のアーク炉用除
   滓装置の制御方法。 （１８）前記制御装置に動作モードセレクトスイッチを
   設け、該動作モードセレクトスイッチが自動モードのと
   きは前記中止指示を示す属性とシフト指示を示す属性と
   を無視して前記各動作ステップを順次実行し、動作モー
   ドセレクトスイッチが修正モードのときは前記制御を行
   う請求項１６又は１７記載のアーク炉用除滓装置の制御
   方法。