JPH07156024A - ノズル挿着装置及びノズル挿着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高熱下におけるノズル交換作業から作業員を解
放する。 【構成】ロボットなどのマニュピレータで自動着脱機構
17を介してノズル７を羽口ブロック４に挿入するノズル
挿着機構20を設ける。このノズル挿着機構20には、フレ
ーム21の片側に空圧シリンダ23を貫設し、フレーム21の
他側に一対の案内棒24ａをスライド軸受26を介して貫設
する。一対の案内棒24ａの片側は、案内板24を介して空
圧シリンダ23のロッド23ａの先端に固定する。案内棒24
ａの他側にはストッパ25の基端を固定する。フレーム21
の右側中央には、チャック22を固定し、このチャック22
の前端には、爪31を突設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば連続鋳造設備の
湯槽の底部に挿着されたノズルの交換時等に使用される
ノズル挿着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、連続鋳造設備の一例を示す縦断
面図、図10は、図９の要部を示す拡大詳細図である。

【０００３】図９において、溶鋼が注湯されたレードル
１の下方には、図10で詳述する流量制御装置３を介して
タンディッシュ２が接続され、このタンディッシュ２の
底部には、流量制御装置３が後述する図４で示すように
複数箇所取り付けられている。

【０００４】図10において、内面に耐火煉瓦５が貼り付
けられたタンディッシュ２の底部には、円柱状の貫通穴
が形成され、この貫通穴には、耐火材の羽口ブロック４
があらかじめ挿入されている。この羽口ブロック４の中
心に形成された円錐台状の貫通穴には、外周にモルタル
６が塗布されたノズル７が挿入されている。

【０００５】このノズル７の外側には、流量制御装置３
が取り付けられている。この流量制御装置３は、後述す
る図11で示す外枠13と、この外枠13の内部中央に凸字状
に形成した凹部に挿入された耐火物製のプレート8Aと、
外枠13の外面側にヒンジを介して開閉自在に取り付けら
れたカバー11と、外枠13の外面側に摺動自在に収納され
たスライダ９と、このスライダ９の内面側に形成した凹
部に挿入された耐火物製のプレート8Bと、カバー11の中
心に形成した断面逆凸字状の貫通穴に内側から挿入され
たホルダ19及びノズル18と、外枠13の右端に挿着された
ブッシュ13ａをロッド10ａが貫通し先端がスライダ９の
右端に連結された油圧シリンダ10で構成されている。こ
のうち、プレート8A，8Bは、図示しない複数のばねによ
って接触面が互いに押圧されている。

【０００６】このように構成された流量制御装置３がレ
ードル１の底部とタンディッシュ２の底部に設けられた
連続鋳造設備においては、レードル１の内部の溶鋼は、
レードル１の底部の流量制御装置３を経てタンディッシ
ュ２に供給され、このタンディッシュ２に供給された溶
鋼は、このタンディッシュ２の底部に設けられた複数の
流量制御装置３によって図示しない鋳型に注入される。

【０００７】この溶鋼の供給過程において、プレート8B
は、油圧シリンダ10の作動でスライダ９とともに図10に
おいて左方向に駆動され、ノズル７からプレート8Aに形
成された湯穴を経て供給される溶鋼の流量は、プレート
8Bによって制御される。

【０００８】ところで、このように構成された流量制御
装置３に組み込まれたノズル７やプレート8A，8Bは、高
温の溶鋼によって侵食が激しく、寿命が短いので、１日
に６回程度取り替えなければならないものもある。

【０００９】図11は、このノズル７を交換するときの従
来の方法を示す説明図である。図11において、これらの
ノズル７やプレート8A，8Bなどを交換するときには、レ
ードル１の内部又はタンディッシュ２の内部の溶鋼をす
べて鋳型に注湯した後、レードル１は図９に示すフック
１ａにロープをかけて持ち上げられ、タンディッシュ２
は、所定の交換場所に搬送され、図11に示すように、図
示しない傾転装置によって90度旋回され、流量制御装置
３が縦の状態にされる。この状態で、図11に示すように
カバー11を開き、プレート8A，8Bを外し、ノズル７を取
り出して羽口ブロック４の内面に付着したモルタルなど
を清掃する。

【００１０】次に、新品のノズル７の外周にモルタル６
を塗布し、このノズル７を図11で示すノズル挿着治具12
で図10で示した羽口ブロック４に挿入する。もし、所定
の位置まで挿入できなかったときには、ノズル挿着治具
12の柄の端部をハンマ等で叩いて挿入する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このノズル
挿着治具12によるノズル７の挿入作業は、溶鋼によって
加熱されたレードル１又はタンディッシュ２からの輻射
熱の高温環境で行わねばならないだけでなく、ノズル７
の重量が約10Kg、ノズル挿着治具が約８Kg、更にモルタ
ルの重量２Kgを加えた総重量約20Kgを持ち上げて挿入す
る重労働の作業となる。

【００１２】そのため、この挿入作業は数人の作業で行
っているが、交換に時間がかかり、その結果注湯のサイ
クルタイムが長くなって鋳造機の生産効率が下がり、連
続鋳造設備の特長も損われるおそれもある。

【００１３】そこで、本発明の目的は、安全で生産効率
の低下を防ぐことのできるノズル挿着装置を得ることで
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、羽口に挿入されるノズルを爪で保持するチャック
と、このチャックが固定され先端でノズルを押圧する複
数の案内棒が貫設された押圧機構と、この押圧機構を駆
動する駆動部でなるノズル挿着装置である。

【００１５】また、請求項２に記載の発明は、羽口に挿
入されるノズルを爪で保持するチャックと、このチャッ
クが固定され先端でノズルを押圧する複数の案内棒が貫
設された押圧機構と、この押圧機構を弾性体と錘りを介
して駆動する駆動部でなるノズル挿着装置である。

【００１６】また、請求項３に記載の発明は、羽口に挿
入されるノズルを爪で保持するチャックと、このチャッ
クが固定され先端のストッパでノズルを押圧する複数の
案内棒が貫設され先端に案内部を備えた押圧機構と、こ
の押圧機構を駆動する駆動部でなるノズル挿着装置であ
る。

【００１７】また、請求項４に記載の発明は、羽口に挿
入されるノズルを爪で保持するチャックと、このチャッ
クが固定され先端のストッパでノズルを押圧する複数の
案内棒が貫設され先端に案内部を備えた押圧機構と、こ
の押圧機構を弾性体と錘りを介して駆動する駆動部でな
るノズル挿着装置である。

【００１８】さらに、請求項５に記載の発明は、ノズル
を羽口に挿着するノズル挿着方法において、開閉自在の
爪で保持したノズルを羽口の中間部に挿入した後、爪を
案内としてノズルを羽口に圧入したことを特徴とするノ
ズル挿着方法である。

【００１９】

【作用】請求項１に記載の発明においては、チャックで
保持されたノズルは、このノズルを押圧する押圧機構を
駆動する駆動部によって羽口に挿入される。

【００２０】また、請求項２に記載の発明においては、
チャックで保持されたノズルは、このノズルを押圧機構
及び弾性体と錘りを介して反復押圧する駆動部によって
羽口に挿入される。

【００２１】また、請求項３に記載の発明においては、
チャックで保持されたノズルは、このノズルをストッパ
を介して押圧する押圧機構とこの押圧機構を駆動する駆
動部によって、羽口の所定の位置に挿入される。

【００２２】また、請求項４に記載の発明においては、
チャックで保持されたノズルは、先端にストッパを備え
た押圧機構及び弾性体と錘りを介して反復押圧する駆動
部によって、羽口の所定の位置に挿入される。

【００２３】さらに、請求項５に記載の発明おいては、
開閉自在の爪で羽口の中間部まで挿入されたノズルは、
爪に案内されてその中心位置を維持した状態で羽口に挿
着される。

【００２４】

【実施例】以下、本発明のノズル挿着装置及びノズル挿
着方法の一実施例を図面を参照して説明する。図１は、
本発明のノズル挿着装置及びノズル挿着方法を示す図
で、ノズル７が羽口ブロック４に挿入される直前の状態
を示す。

【００２５】図１において、図示しない縦断面がＵ字状
に形成されたフレーム21の左端の下面には、Ｌ字形の紙
面直交方向の両側に補強板が取り付けられたシリンダ取
付枠21ａの上端面が溶接で固定されている。一方、フレ
ーム21の右端面には、取付板21ｂの上端が同じく溶接で
固定されている。

【００２６】このうち、シリンダ取付枠21ａの下部に
は、空圧シリンダ23がロッド23ａを右側にして左右に貫
設され、この空圧シリンダ23の側面には、この空圧シリ
ンダ23のロッド23ａの動作ストロークの初期と終点を検
出する位置検出器15が取り付けられている。また、取付
板21ｂには、詳細省略した一対のスライド軸受26が貫設
され、このスライド軸受26には、案内棒24ａが横に平行
に挿入されている。

【００２７】この案内棒24の左端には、案内板24が固定
され、この案内板24の中心部の左側面には、空圧シリン
ダ23のロッド23ａの右端が固定されている。案内棒24の
右端には、断面凸字状の円筒形に形成されたストッパ25
の左端が固定されている。

【００２８】取付板21ｂの上下端の右側面には、略Ｌ字
形に形成された案内爪28の左端が固定され、このうち、
上側の案内爪28の上面には、このノズル挿着機構20とこ
の右側に対置する外枠13との接触を検出する検出器14が
取り付けられている。

【００２９】取付板21ｂの中心部の右側面には、詳細を
図２（ａ）で示す空圧のチャック22の左端が空圧シリン
ダ23の軸心線上に取り付けられている。このチャック22
には、本体30に減圧弁32が収納され、右端の凸部の上下
の外面には、ばね鋼で製作された３本の爪31が図示しな
い側面図では120 °間隔に取り付けられ、この爪31の右
端外側には面取り加工が施されている。図２（ａ）は、
このノズル挿着機構20でノズル７を羽口ブロック４に挿
入するために、チャック22の爪31でノズルを保持した状
態を示し、図２（ｂ）は、保持する過程又は挿着した後
に引き抜く過程を示す。

【００３０】次に、このように構成されたノズル挿着装
置によるノズルの挿着方法を図５で説明する。ノズル挿
着機構20のフレーム21の上面には、着脱枠16が取り付け
られている。この着脱枠16には、図４で示す搬送ロボッ
ト51のアーム51ａの手首の先端がこの手首に取り付けら
れた自動着脱機構17を介して連結されている。

【００３１】図４で示すように、タンディッシュ２の前
面に位置決めされた搬送ロボット51の右後方には、ツー
ルテーブル52の所定の位置に、外周にモルタルを塗布し
たノズル７が縦に載置されている。搬送ロボット51は、
ティーチング・プレイバックによって、まず、アーム51
ａを右に旋回させてノズル挿着機構20の先端のチャック
22の軸心位置を、ツールテーブル52のノズル７の上方に
位置させた後、アーム51ａを下降させ爪31をノズル７の
穴に挿入して爪31でノズル７を内側から把持する。次
に、アーム51ａを上昇させた後、左に旋回してノズル７
をタンディッシュ２の羽口ブロック４の中心穴に挿入す
る。

【００３２】図５は、このノズル７の挿入工程を示す説
明図である。このうち、（ａ）は、図４で示した搬送ロ
ボット51で、ノズル７をノズル挿着機構20を介して把持
し、羽口ブロック４の前方に軸心を合わせて対置したと
きを示す。

【００３３】この状態で、図２で示した減圧弁32によっ
てチャック22の把持力を緩め、ノズル挿着機構20に取り
付けられた距離検出器14で流量制御装置の外枠13との距
離を計測しながら、搬送ロボット51のアームを前進させ
て、案内爪28を（ｂ）に示すように外枠13の凹部に沿っ
て挿入する。

【００３４】次に、空圧シリンダ23を駆動し、ロッド23
ａと案内板24を介して案内棒24ａを右方に突き出して、
ストッパ25の先端面でノズル７を（ｃ）に示すように羽
口ブロック４に挿入する。（ｄ）は、ストッパ25の後部
の前面が外枠13の凹部の底面に当接した状態を示す。こ
のとき、位置検出器15は、空圧シリンダ23のストローク
から、ストッパ25が外枠13の底面に当接したことを検出
し、その信号は、搬送ロボット51の制御部に伝達され
る。この位置検出器15からの信号によって、ノズル挿着
機構20の保持チャック22の爪31は減圧弁32で内側に駆動
され、搬送ロボット51のアーム51ａは、僅かに左に旋回
動作して、（ｆ）に示すように、ノズル挿着機構20を後
退させる。

【００３５】次に、本発明のノズル挿着装置の他の実施
例を図６で説明する。図６において、図１と異るところ
は、空圧シリンダ23のロッド23ａの先端に、圧縮コイル
ばね40と錘り42などが設けられていることで、他は、図
１で示したノズル挿着機構20と同一である。

【００３６】すなわち、図１で示したフレーム21と比べ
て軸方向が長いフレーム21Ａの紙面直交方向の両側
（注；図６では作図上、フレーム21Ａの上端下面に示し
ている）には、一対の軸受41ａを介して案内軸41が、シ
リンダ23のロッド23ａと平行に、且つ、このロッド23ａ
の軸心の延長線に対して対称的に設けられている。これ
らの案内軸41には、図示しない軸受を介して前述した錘
り42の両端が挿入されている。

【００３７】一方、空圧シリンダ23のロッド23ａの先端
には、断面略凸字状のばね受40ａの左端が溶接され、こ
のばね受40ａの内部には、圧縮コイルばね40が遊嵌さ
れ、この圧縮コイルばね40の右端は、前述した錘り42の
左側面に当接している。ばね受40ａの外側には、円筒状
の案内筒42ａが遊嵌し、この案内筒42ａの内周の中央左
寄りには、環状のストッパがあらかじめ突設され、案内
筒42ａの右端は、前述した錘り42の左側面に溶接されて
いる。

【００３８】図７は、ノズル挿着機構20Ａのフレーム21
Ａの上面に、着脱枠16が図３と同様に取り付けられ、こ
の着脱枠16の左側面には、搬送ロボット51のアーム51ａ
の手首の先端が連結されている状態を示し、図３に対応
する図である。

【００３９】次に、このように構成されたノズル挿着装
置の作用を説明する。空圧シリンダ23は、シリンダ取付
枠21ａの上部左側面に取り付けられた三位置エキゾース
センタ形の電磁弁43で制御され、ロッド23ａが突き出さ
れる過程で大気中に空気を解放する。これにより、空圧
シリンダ23の動作速度の低下を防いで、圧縮コイルばね
40を介して錘り40の左側面を叩くことで、案内棒24ａ及
びストッパ25を介して、ノズル７の左側面を叩いて羽口
ブロック４に挿入する。

【００４０】図８は、このノズル挿着装置によるノズル
７の挿入工程を示す説明図である。このうち、（ａ）
は、図４で示した搬送ロボット51のアーム51ａで、ノズ
ル挿着機構20Ａを介してノズル７を把持し、羽口ブロッ
ク４の前方に軸心を合わせて対置したときを示す。

【００４１】この状態で、図２で示した減圧弁32によっ
てチャック２の把持力を減らして、ノズル挿着機構21Ａ
に取り付けられた距離検出器14で流量制御装置の外枠13
との距離を計測しながら、搬送ロボット51のアームを前
進させて、案内爪28の先端を（ｂ）に示すように外枠13
の凹部の内周に沿って挿入する。

【００４２】次に、空圧シリンダ23を作動して、ロッド
23ａを後退させ、ばね受40ａと案内筒42ａを介して錘り
42を（ｃ）に示すように後退させる。この状態で空圧シ
リンダ23を作動して、圧縮コイルばね40と錘り42を介し
て案内棒24ａの左端を叩いて、ストッパ25を介してノズ
ル７を（ｄ）に示すように挿入し、さらに、空圧シリン
ダ23を繰り返し作動させて、ストッパ25の後部の前面が
外枠13の底面に（ｅ）に示すように当接するまで繰り返
す。

【００４３】ストッパ25が外枠13に当接したことを位置
検出器14で検出すると、空圧シリンダ23を作動して錘り
42を後退させ、次いで搬送ロボット51のアーム51ａで、
ノズル挿着機構20Ａの全体を（ｆ）で示すように後退さ
せる。

【００４４】この場合には、ノズル７を叩きながら羽口
ブロック４に挿入するので、錘り42や空圧シリンダ23は
小形のものでよく、ノズル挿着機構20Ａの重量と外形を
減らすことができる。さらに、圧縮コイルばね40を介し
て空圧シリンダ23の圧力を錘り42に伝達するので、ノズ
ル挿着機構20Ａのフレーム21Ａやこのフレーム21Ａを支
える搬送ロボット51にかかる衝撃を減らすことができ
る。

【００４５】また、レードル１やタンディッシュ２の温
度の如何にかかわらず、ノズル７の挿着作業を常に一定
の時間内で行うことができるので、連続鋳造設備の稼動
率を上げることができるだけでなく、生産計画の精度を
上げることもできる。

【００４６】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
羽口に挿入されるノズルを爪で保持するチャックと、こ
のチャックが固定され先端でノズルを押圧する複数の案
内棒が貫設された押圧機構と、この押圧機構を駆動する
駆動部でノズル挿着装置を構成することで、チャックで
保持されたノズルを、このノズルを押圧する押圧機構を
駆動する駆動部によって羽口に挿入したので、安全で生
産効率の低下を防ぐことのできるノズル挿着装置を得る
ことができる。

【００４７】また、請求項２に記載の発明によれば、羽
口に挿入されるノズルを爪で保持するチャックと、この
チャックが固定され先端でノズルを押圧する複数の案内
棒が貫設された押圧機構と、この押圧機構を弾性体と錘
りを介して駆動する駆動部でノズル挿着装置を構成する
ことで、チャックで保持されたノズルを、このノズルを
押圧機構及び弾性体と錘りを介して反復押圧する駆動部
によって羽口に挿入したので、安全で生産効率の低下を
防ぐことのできるノズル挿着装置を得ることができる。

【００４８】また、請求項３に記載の発明によれば、羽
口に挿入されるノズルを爪で保持するチャックと、この
チャックが固定され先端のストッパでノズルを押圧する
複数の案内棒が貫設され先端に案内部を備えた押圧機構
と、この押圧機構を駆動する駆動部でノズル挿着装置を
構成することで、チャックで保持されたノズルを、この
ノズルをストッパを介して押圧する押圧機構を駆動する
駆動部によって、羽口の所定の位置に挿入したので、安
全で生産効率の低下を防ぐことのできるノズル挿着装置
を得ることができる。

【００４９】また、請求項４に記載の発明によれば、羽
口に挿入されるノズルを爪で保持するチャックと、この
チャックが固定され先端のストッパでノズルを押圧する
複数の案内棒が貫設され先端に案内部を備えた押圧機構
と、この押圧機構を弾性体と錘りを介して駆動する駆動
部でノズル挿着装置を構成することで、チャックで保持
されたノズルを、先端にストッパを備えた押圧機構及び
弾性体と錘りを介して反復押圧する駆動部によって、羽
口の所定の位置に挿入したので、安全で生産効率の低下
を防ぐことのできるノズル挿着装置を得ることができ
る。

【００５０】さらに、請求項５に記載の発明によれば、
ノズルを羽口に挿着するノズル挿着方法において、開閉
自在の爪で保持したノズルを羽口の中間部に挿入した
後、爪を案内として？を羽口に圧入することで、開閉自
在の爪で羽口の中間部まで挿入されたノズルは、爪に案
内されてその中心位置を維持した状態で羽口に挿着した
ので、安全で生産効率の低下を防ぐことのできるノズル
挿着方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，３，５に記載の発明のノズル挿着装
置及びノズル挿着方法の一実施例を示す図。

【図２】（ａ）は、図１の部分拡大詳細図、（ｂ）は、
図１の作用を示す説明図。

【図３】請求項１，３，５に記載の発明のノズル挿着装
置及びノズル挿着方法の図１と異る一実施例を示す図。

【図４】請求項１，２，３，４，５，に記載の発明のノ
ズル挿着装置の図１，図３と異る一実施例を示す図。

【図５】請求項１，３，５に記載の発明のノズル挿着装
置及びノズル挿着方法の図２（ｂ）と異る作用を示す説
明図。

【図６】請求項２，４に記載の発明のノズル挿着装置の
一実施例を示す図。

【図７】請求項２，４に記載の発明のノズル挿着装置の
図６と異る一実施例を示す図。

【図８】請求項２，４に記載の発明のノズル挿着装置の
作用を示す説明図。

【図９】本発明のノズル挿着装置及びノズル挿着方法に
よるノズル挿着対象となる連続鋳造設備の一例を示す縦
断面図。

【図１０】図９の部分拡大詳細図。

【図１１】従来の挿着方法の一例を示す斜視図。

【符号の説明】

１…レードル、２…タンディッシュ、３…流量制御装
置、４…羽口ブロック、５…耐火煉瓦、６…モルタル、
７…ノズル、8A，8B…プレート、９…スライダ、10…油
圧シリンダ、11…カバー、12…挿着治具、13…外枠、14
…検出器、15…位置検出器、16…着脱枠、17…自動着脱
機構、20，20Ａ…ノズル挿着機構、21…フレーム、22…
チャック、23…空圧シリンダ、24…案内棒、25…ストッ
パ、26…スライド軸受、28…案内爪、31…爪、40…コイ
ルばね、41…案内軸、42…錘り。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年６月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高井 都 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 高橋 亮治 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 羽口に挿入されるノズルを爪で保持する
   チャックと、このチャックが固定され先端で前記ノズル
   を押圧する複数の案内棒が貫設された押圧機構と、この
   押圧機構を駆動する駆動部でなるノズル挿着装置。
2. 【請求項２】 羽口に挿入されるノズルを爪で保持する
   チャックと、このチャックが固定され先端で前記ノズル
   を押圧する複数の案内棒が貫設された押圧機構と、この
   押圧機構を弾性体と錘りを介して駆動する駆動部でなる
   ノズル挿着装置。
3. 【請求項３】 羽口に挿入されるノズルを爪で保持する
   チャックと、このチャックが固定され先端のストッパで
   前記ノズルを押圧する複数の案内棒が貫設され先端に案
   内部を備えた押圧機構と、この押圧機構を駆動する駆動
   部でなるノズル挿着装置。
4. 【請求項４】 羽口に挿入されるノズルを爪で保持する
   チャックと、このチャックが固定され先端のストッパで
   前記ノズルを押圧する複数の案内棒が貫設され先端に案
   内部を備えた押圧機構と、この押圧機構を弾性体と錘り
   を介して駆動する駆動部でなるノズル挿着装置。
5. 【請求項５】 ノズルを羽口に挿着するノズル挿着方法
   において、開閉自在の爪で保持した前記ノズルを前記羽
   口の中間部に挿入した後、前記爪を案内として前記ノズ
   ルを前記羽口に圧入したことを特徴とするノズル挿着方
   法。