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公開番号2024070110
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-22
出願番号2022180509
出願日2022-11-10
発明の名称遠隔操作システム
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F27D 1/16 20060101AFI20240515BHJP(炉,キルン,窯;レトルト)
要約【課題】築炉工の技能を活用でき、築造に要する時間を短縮できる遠隔操作システムが提供される。
【解決手段】遠隔操作システムは、円筒形状である窯炉(1)に、定型耐火物(101)及び不定型耐火物(14)を含む耐火物を施工する遠隔操作システムであって、定型耐火物を作業対象物とし、作業対象物に対して所定の作業を行うロボット(17)と、作業対象物の位置を計測する計測器(16)と、ロボットに備えられて、作業対象物に接触する施工手段と、を備え、ロボットを操作する操作者が、施工手段が作業対象物から受ける反力を知覚するように構成される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
円筒形状である窯炉に、定型耐火物及び不定型耐火物を含む耐火物を施工する遠隔操作システムであって、
前記定型耐火物を作業対象物とし、前記作業対象物に対して所定の作業を行うロボットと、
前記作業対象物の位置を計測する計測器と、
前記ロボットに備えられて、前記作業対象物に接触する施工手段と、を備え、
前記ロボットを操作する操作者が、前記施工手段が前記作業対象物から受ける反力を知覚するように構成される、遠隔操作システム。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
前記ロボットは、前記操作者によって操られるマスターロボットと、前記作業対象物に対して所定の作業を行うスレーブロボットを含み、
前記施工手段は、前記作業対象物に遠心力を作用させて、
前記スレーブロボットが前記施工手段の前記作業対象物から受けた反力に応じて反力指令値を出力し、前記マスターロボットが前記反力指令値に基づいて前記操作者に知覚させる反力を生成するように構成されている、請求項１に記載の遠隔操作システム。
【請求項３】
前記ロボットが、前記作業対象物についての位置、速度、力の制御目標値を任意の割合で合成してモーターを制御する制御手段を備える、請求項２に記載の遠隔操作システム。
【請求項４】
前記施工手段は、前記作業対象物の側面及び上面の少なくとも１つに遠心力を作用させる、請求項１から３のいずれか一項に記載の遠隔操作システム。
【請求項５】
前記定型耐火物の重量が３０ｋｇ／個以上である、請求項４に記載の遠隔操作システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、遠隔操作システムに関する。本開示は、特に製鉄分野で用いられる転炉、トピードカーなどの精錬容器に定型耐火物及び不定型耐火物を含む耐火物を施工するための遠隔操作システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
精錬容器は容器の内張として耐火物を施工している。耐火物は、定型耐火物と不定型耐火物に分類することができる。定型耐火物の代表例は耐火レンガである。特にスラグによる化学的損傷が激しい部位、スクラップを装入する部位などは、定型耐火物であるレンガを用いる。築炉工と呼ばれる職人がレンガ１つ１つを積み上げて施工する。近年、築炉工の人数は減少傾向にある。
【０００３】
耐火レンガの製造では、耐火性骨材を結合剤で粘結し、混合した坏土を金属製の枠内に充填し、プレス成型することが行われる。不焼成レンガは、プレス成型後に２００℃程度で結合剤中の有機成分を揮発させて作られる。また焼成レンガは、プレス成型後に１０００℃を超える高温で焼成されて作られる。不焼成レンガの代表例は、取鍋及び転炉でウェアレンガとして用いられるＭｇＯ－Ｃレンガである。また焼成レンガの代表例は、マグネシアレンガ又はハイアルミナレンガである。これら定型レンガは、１種類のレンガを製造する際に、複数のプレス成型用金属製枠を用いるため、金属製枠の大きさによって耐火レンガの大きさが異なる。また、成型後に生じるスプリングバック又は焼成による焼結収縮によってレンガごとの大きさが異なる。築造（築炉）時には、公差の範囲内の製品が使用される。ここで、公差は「ＪＩＳＺ８１０３：２０００計測用語」に示す意味を有する。
【０００４】
容器の内張として用いられるレンガは、奥行方向を長くすると、容器の内径が小さくなり、容器に入る溶融金属の量が減るので好ましくない。一方で、奥行方向を短くすると、溶融金属から容器の鉄皮に伝熱するエネルギーによって、容器が耐久温度以上に高温になるおそれがある。したがって、レンガには適正な奥行方向の長さの範囲がある。また、レンガの幅は「セリ」を考慮して定められる必要がある。ここで「セリ」は、精錬容器の使用時に高温となったレンガが熱膨張して、円周方向に働く熱応力である。「セリ」が大きいとレンガが割れるおそれがある。一方で、「セリ」が小さすぎるとレンガが脱落するおそれがある。例えば隣接するレンガの間の隙間（目地）でレンガの膨張を吸収することによって、「セリ」の影響を低減することができる。レンガの高さも幅と同様に、「セリ」を考慮して定められる必要がある。このように、用いられる精錬容器の使用条件に応じて、容器の内張として用いられるレンガの適切な奥行方向、幅方向及び高さ方向の長さの範囲が決まってくる。一方で、築造の効率の観点からは、１つのレンガが大きいほど、施工で用いられるレンガの総数が減るため好ましい。ただし、１つのレンガが重すぎると築炉工が持てない、という制約がある。
【０００５】
築造作業を機械化する方法として、例えば特許文献１は、築造後のウェアレンガの稼働面を基準にしてウェアレンガを築造する工程と、築造されたウェアレンガの背面と鉄皮との隙間にパーマキャスタブルを流し込む工程とを含む、耐火物築造方法を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－１５２４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、精錬容器は、使用に伴う熱応力などによって変形する。精錬容器の変形が大きい場合に、部分的に鉄皮の金属を溶断して、新しい金属に交換する修理が行われる。このような修理では、新しい金属が溶接で接合されるため、１０ｍｍ程度の段差が生じることがある。このように、容器は図面形状と異なることがあり、例えば容器の段差などの影響で隣接するレンガの間の隙間が大きくなると、レンガの剥離損傷が発生しやすくなる。これに対して、築炉工は、このような影響を考慮し、それぞれの容器形状に合わせて築造を行う。
【０００８】
特許文献１に記載の技術では、ロボットアームを用いて築造するため、大きくて重いレンガを使用すれば、築造時間については短縮できる。しかし、築炉工のように精錬容器の変形を考慮した築造はできない。そのため、剥離損傷などが生じてレンガの寿命が短くなり、精錬容器の修理回数が増えるため、上記の築造時間の短縮の効果が損なわれる。
【０００９】
本開示の目的は、築炉工の技能を活用でき、築造に要する時間を短縮できる遠隔操作システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本開示の一実施形態に係る遠隔操作システムは、
円筒形状である窯炉に、定型耐火物及び不定型耐火物を含む耐火物を施工する遠隔操作システムであって、
前記定型耐火物を作業対象物とし、前記作業対象物に対して所定の作業を行うロボットと、
前記作業対象物の位置を計測する計測器と、
前記ロボットに備えられて、前記作業対象物に接触する施工手段と、を備え、
前記ロボットを操作する操作者が、前記施工手段が前記作業対象物から受ける反力を知覚するように構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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