JP5611000B2 - 装入装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
このような装入装置においては、容器内における装入物の平面分布を均一にする等、装入物を所望の状態とすることが要求される。このために、装入装置においては、装入物の散布方向や散布状態を自由に制御することが求められ、様々な散布機構が開発されている。
この構成では、通常はこれらのロータおよびホルダを同期回転させることでシュートを一定の傾斜角度で旋回させるとともに、ロータに対してホルダを相対回転させることにより、シュートの傾斜角度を変化させることができる。
また、ロータおよびホルダに対して個別の駆動モータを用い、各々を個別に制御することで、差動機構を用いずにロータおよびホルダの同期回転による旋回動作、あるいはロータとホルダとの相対回転によるシュートの傾斜角度調整を行うことができる。
前述した駆動系統に差動機構を用いる方式では、駆動力の伝達に耐えられる大型の差動機構が必要になり、装入装置としての軽量化、小型化に適さないという問題がある。
前述した個別の駆動モータを用いる方式では、フレームに固定されたセンサからシュートの傾斜角度を直接検出することが容易でないため、各駆動モータの回転数を検出してその差分からシュートの傾斜角度を推定することになる。また、停電やセンサ異常時の復旧作業では、シュート角度を目視確認する必要があるが、高炉においてはシュートが炉内に設置されているため、目視確認作業ではマンホールを開ける必要がある。しかし、操業上の問題からマンホールの開口作業は容易ではない。以上から、精度よくシュートの傾斜角度を制御することが困難であるという問題がある。
前記旋回駆動モータの回転および前記調整駆動モータの回転が伝達される差動機構と、前記差動機構における前記旋回駆動モータと前記調整駆動モータとの相対回転が伝達される調整角度センサとを有することを特徴とする。
前記旋回駆動モータの回転および前記調整駆動モータの回転が伝達される差動機構と、前記差動機構における前記旋回駆動モータと前記調整駆動モータとの相対回転が伝達される調整角度センサとを用い、
前記シュートの傾斜角度を所定の角度とする際に、前記調整角度センサで検出される角度を参照しつつ前記調整駆動モータを制御することを特徴とする。
あるいは、前述した特許文献1あるいは他の構成における同様な旋回駆動モータ、調整機構、調整駆動モータに対して、前述した差動機構、調整角度センサを適用してもよい。
差動機構としては、遊星歯車のほか、これに類する歯車機構その他の伝達機構を利用してもよく、2系統の入力回転数の差分に応じた回転数を軸出力するものであれば適宜利用することができる。
差動機構の例として、株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズの波動歯車式ディファレンシャルユニット(商品名ハーモニックドライブFDシリーズ)等が利用できる。
そして、旋回角度センサは旋回駆動モータに基づく回転を検出する。調整角度センサは差動機構を介して旋回駆動モータの回転と調整駆動モータの回転との相対回転を検出する。
また、調整角度センサは、旋回部分と調整機構との旋回軸を中心とした相対回転から、シュートの傾斜角度を直接検出できるため、シュートの傾斜角度を精度よく制御することができる。
特に、差動機構というメカニカルな検出機構を用いて相対回転を検出しているため、停電による傾斜角度の異常検出が発生することがない。また、万一、調整角度センサが破損したとしても、炉外から傾斜角度を確認できる。
一方、本発明では調整角度センサに差動機構を用いるが、この差動機構は各センサに至る回転動作の伝達ができればよく、駆動力の伝達までは要求されないため、遊星歯車等のなかでも小型軽量なものを用いることができ、装置の小型化や低コスト化を図ることができる。
このような本発明では、調整角度センサの1サイクルがシュートの傾き調整の1サイクルに対応するため、調整角度センサからの出力角度から一対一でシュートの傾きを割り出すことができ、オペレータの認識性を高めることができるとともに、制御系への情報出力も簡素化することができる。
前記旋回駆動モータの回転および前記調整駆動モータの回転が伝達される差動機構と、前記差動機構において前記旋回駆動モータと前記調整駆動モータとの相対回転が伝達される調整角度センサを有することが望ましい。
また、本発明の装入装置において、前記旋回駆動モータの回転が伝達される旋回角度センサを有することが望ましい。
このため、通常時は、ロータと伝達側傘歯歯車とを同期回転させることで、シュートの角度が一定の状態でこれらのロータおよびホルダ、シュートを旋回させることができる。一方、調整時には、ロータと伝達側傘歯歯車が異なる回転数で回転するように、調整駆動モータの回転数を制御することで、ロータに対する伝達側傘歯歯車の位相が変更され、ホルダ側傘歯歯車に駆動力が伝達され、ロータに対してホルダが調整軸を中心に回転し、その結果シュートの角度が変更される。
前記制御装置は、
入力操作に対応する指令を出力可能な入力部と、
この入力部から入力される、前記旋回駆動モータに対して設定された回転速度を表す指令に基づいて、前記旋回駆動モータを回転させる第1モータコントローラと、
前記調整角度センサに伝達された相対回転に基づいて、前記シュートの傾斜角度を検出する調整角度検出器と、
前記入力部から入力される前記所定の角度と前記調整角度検出器で検出された前記シュートの傾斜角度との偏差を演算する偏差演算手段と、
前記偏差演算手段で演算された偏差に基づいて、前記調整駆動モータの回転速度を変更するための補正速度を演算する補正速度演算手段と、
前記入力部からの指令に基づく回転速度と前記補正速度演算手段で演算された補正速度とを加算する加算器と、
前記加算器における加算で得られた回転速度で、前記調整駆動モータを回転させる第2モータコントローラと、を備え、
前記補正速度演算手段は、前記調整駆動モータの回転速度の変更後に前記偏差演算手段で新たに演算される偏差が、回転速度の変更前に演算された偏差よりも小さくなるような補正速度を演算することが望ましい。
前記調整角度センサに伝達された相対回転に基づいて、前記シュートの傾斜角度を検出する調整角度検出工程と、
前記入力部から入力される前記所定の角度と前記調整角度検出工程で検出された前記シュートの傾斜角度との偏差を演算する偏差演算工程と、
前記偏差演算工程で演算された偏差に基づいて、前記調整駆動モータの回転速度を変更するための補正速度を演算する補正速度演算工程と、
前記入力部からの指令に基づく回転速度と前記補正速度演算工程で演算された補正速度とを加算する加算工程と、
前記加算工程における加算で得られた回転速度で、前記調整駆動モータを回転させる第2モータコントロール工程と、を備え、
前記補正速度演算工程は、前記調整駆動モータの回転速度の変更後に前記偏差演算工程で新たに演算される偏差が、回転速度の変更前に演算された偏差よりも小さくなるような補正速度を演算することが望ましい。
本発明の装入装置の制御方法において、前記補正速度演算工程では、
前記偏差演算工程で演算された偏差が予め設定された閾角度以上の場合には、固定された値である最大補正速度を前記補正速度として演算し、
前記閾角度未満の場合には、前記偏差の大きさに応じて異なり、かつ、前記最大補正速度未満の値である偏差対応補正速度を前記補正速度として演算することが望ましい。
前記加算器と前記偏差演算手段との間に設けられ、前記加算器に前記補正速度を入力可能なオン状態と入力不可能なオフ状態とを切り替え可能な第1スイッチと、
前記加算器と前記入力部との間に設けられ、前記加算器に前記入力部からの指令を入力可能なオン状態と入力不可能なオフ状態とを切り替え可能な第2スイッチと、を備え、
前記加算器は、
前記第1スイッチによりオフ状態に設定され、かつ、前記第2スイッチによりオン状態に設定された場合、前記入力部からそれぞれ入力される、前記旋回駆動モータに対して設定された回転速度と、前記傾斜角度を変更するための回転速度とを加算して、その結果を前記第2モータコントローラに出力し、
前記第1スイッチによりオン状態に設定され、かつ、前記第2スイッチによりオフ状態に設定された場合、前記入力部から入力される前記旋回駆動モータに対して設定された回転速度と、前記補正速度演算手段で演算された補正速度とを加算して、その結果を前記第2モータコントローラに出力することが望ましい。
〔第1実施形態〕
図1から図10には本発明の第1実施形態が示されている。このうち、図1は本実施形態の装入装置1を示す部分破断した斜視図、図2は図1のA−A断面(後述する旋回駆動モータ70を通る断面)を示す縦断面図、図3は図1のB−B断面(後述する調整駆動モータ80を通る断面)を示す縦断面図、図4は本実施形態の駆動系を示す斜視図である。
高炉2の炉頂部は円錐台状に形成され、その上部開口にはフレーム3が設置されている。フレーム3には旋回部分としてのロータ4が支持され、ロータ4には調整機構としてのホルダ5が支持され、ホルダ5にはシュート6が支持されている。
旋回軸D1は、鉛直方向の軸線であり、高炉2の中心軸線と一致する。
調整軸D2は、交点Oにおいて旋回軸D1と交差しており、互いの交差角度は第1角度A1とされている。
シュート中心軸D3は、前述した交点Oにおいて調整軸D2と交差しており、互いの交差角度は第2角度A2とされている。
以上のような旋回軸D1、調整軸D2、シュート中心軸D3を基準として、以下にフレーム3、ロータ4、ホルダ5およびシュート6の各部およびこれらの駆動機構について説明する。
旋回用軸受431は供給管33の周囲のフレーム3の上面板31の下面側に固定され、これによりロータ4の全体が旋回軸D1を中心に回転自在に支持されている。
ロータ4の内部には調整用軸受55が固定され、これにホルダ5が支持されている。これにより、ホルダ5は、ロータ4に対して調整軸D2を中心に回転自在に支持されている。
基端部60は、上端がホルダ5に接続され、中心軸がホルダ5と同様に調整軸D2に一致されている。本体61は、基端部60の下端に接続され、中心軸がシュート中心軸D3に一致されている。接続部62は、前述した本体61と開口34が干渉するために切り欠いた部分で基端部60と本体61を接続させている。
さらに、散布にあたってシュート6の旋回角度および傾斜角度を把握するために、旋回駆動機構7および調整駆動機構8の回転からシュート6の旋回角度および傾斜角度を検出する姿勢検出機構9を備えている。
これらの旋回駆動モータ70、歯車71、72、73により旋回駆動機構7が構成されている。
伝達側傘歯歯車82はフレーム3の上面板31の下面から延びる支持部材83により、フレーム3に固定されている調整用動力伝達軸受84に支持され、旋回軸D1を中心として回転自在である。ホルダ側傘歯歯車81はホルダ5と一体に調整軸D2まわりに回転するが、傘歯歯車とすることで、ホルダ側傘歯歯車81と伝達側傘歯歯車82は互いに回転力を伝達可能である。
これらの調整駆動モータ80、ホルダ側傘歯歯車81、伝達側傘歯歯車82、歯車85、86及び87により調整駆動機構8が構成されている。
また、調整角度センサ92で検出される回転角度からホルダ5の調整軸D2を中心とした回転の回転角度を割り出すことができ、ホルダ5の調整軸D2を中心とした回転の回転角度に対応したシュート6の傾斜角度(角度A1−A2〜角度A1+A2)を読み取ることができる。
そして、調整軸D2まわりにロータ4とホルダ5とを相対回転させることにより、シュート6の傾斜角度の調整により装入物の散布半径を調整し、複数の同心円状となるように旋回散布を繰り返してゆく。
この際、前述した旋回駆動機構7と調整駆動機構8との協調動作にあたっては、姿勢検出機構9によりシュート6の傾斜角度を検出し、シュート6が散布に必要な傾斜角度となるよう制御を行う。
ロータ4およびホルダ5を一体に回転させるためには、調整角度センサ92で検出される角度が一定となるように調整駆動モータ80を制御して、旋回駆動機構7と調整駆動機構8とを同期させ、ロータ4およびホルダ5を同じ速度で回転させればよい。
シュート6を、旋回軸を中心とした回転の特定の回転角度で停止するときはシュート6が旋回角度センサ91の特定の角度で停止するように旋回駆動モータ70を制御する。
このようにしてシュート6の先端Pの旋回半径を調整することができ、各旋回半径において旋回しつつ装入物を散布することで、高炉2内に均一にあるいは任意の分布で装入物を散布することができる。
本実施形態においては、シュート6の傾きの調整にあたって、旋回駆動機構7と調整駆動機構8との速度制御により、ロータ4とホルダ5とを同期回転状態から相対回転状態に切り替えることで簡単に行うことができる。
とくに、旋回駆動機構7と調整駆動機構8との速度制御で旋回および角度調整が自由に行えるため、制御装置における制御の設計により、多様な動作を自由に設定することができる。
これによりシュート6の傾斜角度(角度A1−A2〜角度A1+A2)を読み取ることができ、シュート6の傾斜角度を精度よく制御しながら旋回軸D1を中心にシュート6を旋回させることができる。
図11〜図13には、本発明の第2実施形態が示されている。
本実施形態は、前述した第1実施形態と基本構成が同じであり、共通の部分については重複する説明を省略し、以下には異なる部分について説明する。
本実施形態において、キャリア93Cの回転は歯車97A,97Bを介して調整角度センサ92に伝達され、回転軸94の回転は歯車98A,98Bを介して旋回角度センサ91に伝達される。
このような本実施形態においても、前述した第1実施形態と同様な効果が得られるとともに、歯車比率を特定の値に設定することで回転角度の演算を省略することができる。
図14〜図16には、本発明の第3実施形態が示されている。
本実施形態は、前述した第1実施形態と基本構成が同じであり、共通の部分については重複する説明を省略し、以下には異なる部分について説明する。
本実施形態においては、旋回駆動モータ70に固定された歯車73Aと、回転軸94に固定された歯車73Bが噛み合い、これによって、回転軸94に旋回駆動機構7の旋回動作が伝達される。さらに、調整駆動モータ80に固定されている歯車87Aと、回転軸96に固定されている歯車87Bが噛み合い、これによって、回転軸96に調整駆動機構8の旋回軸を中心とした回転が伝達される。
図17には、本発明の第4実施形態が示されている。
前述した第1ないし第3の実施形態は、シュート6とともに旋回する旋回部分としてロータ4を設け、シュート6の傾斜角度を調整するための調整機構としてホルダ5を設け、ロータ4とホルダ5とを傾斜面に対して相対回転させることでシュート6の傾斜を調整する方式であったが、本発明は前述した特許文献1に記載された調整機構、すなわちシュート6を軸支し、歯車で伝達される回転により傾斜角度を調整するものであってもよい。
供給管33の下端には直径方向の回動軸6Aが配置され、シュート6は基端部をこの回動軸6Aに固定されて傾斜角度が調整可能である。
回動軸6Aの端部には扇形の部分歯車6Bが固定され、この部分歯車6Bには歯車6Cが噛み合わせられ、この歯車6Cにはウォーム歯車6Eが噛み合わせられている。ウォーム歯車6Eは供給管33に回転自在に支持されるとともに、ウォーム歯車6Eには歯車6Fが固定され、この歯車6Fは歯車85に噛み合わせられている。
歯車85には、前記第1実施形態と同様な調整駆動機構8が接続されており、調整駆動モータ80の駆動力により歯車85が回転駆動され、歯車71との相対回転がウォーム歯車6Eに取り出され、回動軸6Aの回動として伝達され、シュート6の傾斜が変更される。
旋回駆動機構7および調整駆動機構8の間には、前述した第1実施形態と同様な差動機構93を含む姿勢検出機構9が設置されている。
また、本実施形態においても、差動機構93を含む姿勢検出機構9により、旋回駆動機構7および調整駆動機構8の制御に必要となる状態量を適切に検出することができる。
図18および図19には、本発明の第5実施形態が示されている。
本実施形態は、前述した第4実施形態と基本構成が同じであり、共通の部分については重複する説明を省略し、以下には異なる部分について説明する。
図18において、装入装置1は、供給管33を有するフレーム3を備える。供給管33は、図示省略した構成を介して歯車71と一体的に旋回可能である。
供給管33の下端には直径方向の回動軸6Aが配置され、シュート6は基端部をこの回動軸6Aに固定されて傾斜角度A4が調整可能である。
回動軸6Aの端部には扇形の部分歯車6Bが固定され、この部分歯車6Bには歯車6Cが噛み合わせられ、この歯車6Cにはウォーム歯車6Eが噛み合わせられている。ウォーム歯車6Eは供給管33に回転自在に支持されるとともに、ウォーム歯車6Eには歯車6Fが固定され、この歯車6Fは歯車85に噛み合わせられている。
歯車85には、前記第1実施形態と同様な調整駆動機構8が接続されており、調整駆動モータ80の駆動力により歯車85が回転駆動され、歯車71との相対回転がウォーム歯車6Eに取り出され、回動軸6Aの回動として伝達され、シュート6の傾斜が変更される。なお、本実施形態では、調整駆動モータ80に設けられた歯車87は、歯車85に直接かみ合っている。
旋回駆動機構7および調整駆動機構8の間には、前述した第1実施形態と同様な差動機構93を含む姿勢検出機構9Aが設置されている。
この姿勢検出機構9Aは、調整角度センサ92と、差動機構93Aとを有する。差動機構93Aは、太陽歯車93Sと、キャリア93Cで支持された複数の遊星歯車93Pと、外周歯車93Eとを有する。また、太陽歯車93Sの回転軸96の先端には、歯車86が固定されている。この歯車86は、歯車85にかみ合った歯車88Aにかみ合っている。これにより、調整駆動モータ80の回転に基づく歯車85の回転が回転軸96に伝達される。
なお、差動機構としては、差動ギアを用いたものであってもよい。また、差動機構としては、歯車71,85の回転数を検出するエンコーダをそれぞれ設け、このエンコーダからのパルス信号を偏差カウンタに入力して、旋回駆動モータ70と調整駆動モータ80の回転速度差(モータ回転速度差)を検出するようにしてもよい。
また、本実施形態においても、差動機構93Aを含む姿勢検出機構9Aにより、旋回駆動機構7および調整駆動機構8の制御に必要となる状態量を適切に検出することができる。
なお、図18に示す装入装置1は、調整駆動モータ80の回転速度を旋回駆動モータ70の回転速度よりも速くした場合には、傾斜角度A4が小さくなり、遅くした場合には、傾斜角度A4が大きくなるような構成を有している。
同期モードとは、傾斜角度A4が所望の角度(シュート傾斜角度リファレンス)からずれている場合(角度偏差(°)が0でない場合)、旋回駆動モータ70と調整駆動モータ80との間に回転速度差を生じさせて、角度偏差を小さくする制御を常時行い、角度偏差を0にすることを目標に調整駆動モータ80を制御することで、旋回駆動モータ70と調整駆動モータ80との間に回転速度差をなくす(旋回駆動モータ70と調整駆動モータ80とを同期させる)フィードバック制御を意味する。
なお、姿勢検出機構9A、調整角度検出器102A、偏差演算手段103A、速度リミッタ106A、加算器107A、第2モータコントローラ108A、調整駆動モータ80は、同期モードでの動作を実現する同期モードループを構成している。
調整角度検出器102Aは、調整角度センサ92からの電気的な信号に基づいて、旋回軸D1に対するシュート中心軸D3の傾斜角度A4をシュート傾斜角度実績値として検出し、このシュート傾斜角度実績値を偏差演算手段103Aへ出力する。
減算器104Aには、入力部100Aから、傾斜角度A4の目標値であるシュート傾斜角度リファレンス(シュート傾斜角度REF)Erが入力され、調整角度検出器102Aからシュート傾斜角度実績値が入力される。そして、減算器104Aは、シュート傾斜角度リファレンスからシュート傾斜角度実績値を減じた角度偏差、すなわち、傾斜角度A4の目標値に対する実績値のずれを演算して、誤差増幅器105Aへ出力する。
誤差増幅器105Aは、減算器104Aから入力される角度偏差に対応する電気信号を増幅して、速度リミッタ106Aへ出力する。具体的に、誤差増幅器105Aは、傾斜角度A4の角度偏差と、増幅のゲインに対応する値とを乗じて得られる増幅角度偏差(°)に対応する電気信号を出力する。
この同期補正速度は、一般的に制御が乱調しない範囲で大きめの速度に設定され、位置制御誤差が小さくなるような回転速度に対応する。
第2モータコントローラ108Aは、第2加算器107Aからの傾動速度指令に基づいて、指令傾動速度で調整駆動モータ80を回転させる。
シュート傾斜角度実績値とシュート傾斜角度リファレンスが異なる場合、制御装置10Aの減算器104Aで演算される角度偏差は、0以外の値となる。このため、同期補正速度として出力される、正または負の最大補正速度、偏差対応補正速度も、0以外の値となる。そして、指令傾動速度は、指令旋回速度よりも速く、または、遅くなり、旋回駆動モータ70の回転速度は変化せずに、調整駆動モータ80の回転速度のみが変化する。
その結果、各モータ70,80は、異なる回転速度で回転し、傾斜角度A4がシュート傾斜角度リファレンスに近づくように、すなわち角度偏差が0に近づくように調整される。
そして、この調整の結果、シュート傾斜角度実績値がシュート傾斜角度リファレンスと等しくならない場合には、このシュート傾斜角度実績値に基づいて、再度、調整駆動モータ80を指令旋回速度と異なる指令傾動速度で回転させて傾斜角度A4を調整する。
一方、シュート傾斜角度実績値がシュート傾斜角度リファレンスと等しくなった場合には、角度偏差が0になるため、指令傾動速度と指令旋回速度とが等しくなる。その結果、旋回駆動モータ70と調整駆動モータ80は、同期する。
特に、同期補正速度を指令旋回速度に加算するだけの簡単な演算で指令傾動速度を設定できるので、制御装置10Aを安価に構成できる。
図21には、本発明の第6実施形態が示されている。
本実施形態は、前述した第5実施形態と基本構成が同じであり、共通の部分については重複する説明を省略し、以下には異なる部分について説明する。
図21において、制御装置10Bは、図18に示す装入装置1を制御する。具体的に、制御装置10Bは、第5実施形態と同様の同期モードと、位置決めモードと、手動モードとで動作する。
また、位置決めモードは、同期モードよりも角度偏差を0にするまでの時間を短くできるという特徴を有している。具体的に、同期モードでは、角度偏差が小さくなってくると、同期補正速度として演算される偏差対応補正速度も小さくなるため、角度偏差が0になるまでの時間が長くなる。そこで、位置決めモードでは、角度偏差が小さい場合でもある程度の大きさの補正速度を調整駆動モータ80に与えることで、角度偏差が0になるまでの時間を短くしている。
この位置決め補正速度としては、角度偏差が位置決め完了角度以上の場合には、角度偏差の大きさに応じて、高速補正速度、中速補正速度、低速補正速度のいずれかが選択され、位置決め完了角度未満の場合には、0が選択されて位置決め動作が完了する。
また、角度偏差の絶対値が、高速閾角度未満かつ中速閾角度以上の場合には中速補正速度を、中速閾角度未満かつ位置決め完了角度以上の場合には低速補正速度を、位置決め補正速度として出力する。
高速正転モードおよび高速逆転モードは、短時間で傾斜角度A4を変化させたい場合に利用される。また、低速正転モードおよび低速逆転モードは、調整駆動モータ80の負荷を低減するために、多少の時間をかけて傾斜角度A4を変化させたい場合に利用される。
なお、同期モードでの動作は、第5実施形態と同じなので説明を省略する。
シュート傾斜角度実績値とシュート傾斜角度リファレンスが異なり、かつ、制御装置10Bの減算器104Aで演算される角度偏差が位置決め完了角度以上の場合、位置決め補正速度として、角度偏差量に応じて、正または負の高速補正速度、中速補正速度、低速補正速度が選択される。そして、指令傾動速度は、指令旋回速度よりも速く、または、遅くなり、調整駆動モータ80の回転速度のみが変化する。
その結果、各モータ70,80は、異なる回転速度で回転し、角度偏差が0に近づくようにシュート6の傾きが調整される。
また、角度偏差が位置決め完了角度未満となった場合には、位置決めモードスイッチ112Bをオフにするとともに、同期モードスイッチ110Bをオンにして、同期モードでの制御を行う。
一方、シュート傾斜角度実績値がシュート傾斜角度リファレンスと等しくなった場合には、角度偏差が0になるため、指令傾動速度と指令旋回速度とが等しくなり、旋回駆動モータ70と調整駆動モータ80は、同期する。
この場合、制御装置10Bの加算器107Aには、正または負の手動高速設定速度あるいは手動低速設定速度が入力される。加算器107Aは、この入力された設定速度と、旋回速度指令の指令旋回速度とを加えて得られる指令傾動速度を、傾動速度指令として、第2モータコントローラ108Aへ出力する。そして、第2モータコントローラ108Aの制御により、調整駆動モータ80の回転速度が所定時間だけ変化して、傾斜角度A4が変化する。
この変化後の傾斜角度A4は、シュート傾斜角度実績値として調整角度検出器102Aで検出され、新しいシュート傾斜角度リファレンスとして設定される。
また、制御装置10Bは、手動モードでも動作するので、傾斜角度A4を大きく変化させたい場合には、迅速に対応できる。
図23には、実施例の制御装置における制御状態を表すタイムチャートが示されており、(A)には旋回駆動モータ70の旋回速度、(B)にはシュート6の旋回角度、(C)には調整駆動モータ80の傾動速度、(D)にはシュート6の傾斜角度がそれぞれ示されている。なお、図23(B)において、旋回角度が0°のときと360°のときには、シュート6は同じ場所に位置している。
・高速補正速度 :150rpm
・中速補正速度 : 70rpm
・低速補正速度 : 40rpm
・初期の傾斜角度: 40°
そして、以下の表2に示す状態で傾斜角度A4の制御を行った。なお、表2中の経過時間は、おおよその時間を表している。
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、具体的な各部構成などは実施にあたって適宜変形することができる。
前述した各実施形態では、図1、図11あるいは図14に示すように、旋回駆動モータ70および調整駆動モータ80を隣接して設置したが、旋回駆動モータ70および調整駆動モータ80を離して設置してもよい。
さらに、姿勢検出機構9からロータ4およびホルダ5に至る経路を利用して旋回駆動機構7および調整駆動機構8を構成してもよい。
例えば、ホルダ側傘歯歯車81を内歯歯車、伝達側傘歯歯車82を外歯歯車としてもよく、このような構成でも、前述した図1の実施形態と同様な効果を得ることができる。
さらに、前述した第5,第6実施形態において、誤差増幅器105Aとして、ゲインを変更できるような増幅器を設けてもよい。
2…高炉
3…フレーム
4…旋回部分であるロータ
5…調整機構であるホルダ
6…シュート
7…旋回駆動機構
8…調整駆動機構
9…姿勢検出機構
10A,10B…制御装置
70…旋回駆動モータ
80…調整駆動モータ
81…ホルダ側傘歯歯車
82…伝達側傘歯歯車
91…旋回角度センサ
92…調整角度センサ
93…差動機構
100A…入力部
101A…第1モータコントローラ
102A…調整角度検出器
103A…偏差演算手段
106A…補正速度演算手段としての速度リミッタ
107A…加算器
108A…第2モータコントローラ
110B…第1スイッチとしての同期モードスイッチ
112B…第2スイッチとしての位置決めモードスイッチ
A1…第1角度
A2…第2角度
A3…第3角度
D1…旋回軸
D2…調整軸
D3…シュート中心軸
Claims (10)
- シュートを含む旋回部分を旋回軸まわりに回転させる旋回駆動モータと、前記旋回部分に対する相対回転に応じて前記シュートの傾斜角度を変化させる調整機構と、前記調整機構を前記旋回軸まわりに回転させる調整駆動モータとを有するとともに、
前記旋回駆動モータの回転および前記調整駆動モータの回転が伝達される差動機構と、前記差動機構における前記旋回駆動モータと前記調整駆動モータとの相対回転が伝達される調整角度センサとを有することを特徴とする装入装置。 - 請求項1に記載された装入装置において、前記調整角度センサの1サイクルが前記シュートの傾き調整の1サイクルに対応するように前記差動機構を含めた伝達経路の伝達比が設定されていることを特徴とする装入装置。
- 請求項1または請求項2に記載された装入装置において、
フレームと、前記フレームに設定された旋回軸と、前記フレームに支持されて前記旋回軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータに設定されて前記旋回軸に第1角度で交差する調整軸と、前記ロータに支持されて前記調整軸を中心に回転可能なホルダと、前記ホルダに固定されて前記調整軸に第2角度で交差する方向へ延びるシュートと、前記フレームに固定されて前記ロータを前記フレームに対して回転させる旋回駆動モータと、前記フレームに支持されて前記旋回軸を中心に回転可能な伝達側傘歯歯車と、前記ホルダに固定されて前記伝達側傘歯歯車に噛み合うホルダ側傘歯歯車と、前記フレームに固定されて前記伝達側傘歯歯車を回転させることで前記ホルダを前記ロータに対して回転させる調整駆動モータと、を有するとともに、
前記旋回駆動モータの回転および前記調整駆動モータの回転が伝達される差動機構と、前記差動機構における前記旋回駆動モータと前記調整駆動モータとの相対回転が伝達される調整角度センサとを有することを特徴する装入装置。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載された装入装置において、前記旋回駆動モータの回転が伝達される旋回角度センサを有することを特徴とする装入装置。
- 請求項1に記載された装入装置において、
前記シュートの傾斜角度を所定の角度とする際に、前記調整角度センサで検出される角度を参照しつつ前記調整駆動モータを制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
入力操作に対応する指令を出力可能な入力部と、
この入力部から入力される、前記旋回駆動モータに対して設定された回転速度を表す指令に基づいて、前記旋回駆動モータを回転させる第1モータコントローラと、
前記調整角度センサに伝達された相対回転に基づいて、前記シュートの傾斜角度を検出する調整角度検出器と、
前記入力部から入力される前記所定の角度と前記調整角度検出器で検出された前記シュートの傾斜角度との偏差を演算する偏差演算手段と、
前記偏差演算手段で演算された偏差に基づいて、前記調整駆動モータの回転速度を変更するための補正速度を演算する補正速度演算手段と、
前記入力部からの指令に基づく回転速度と前記補正速度演算手段で演算された補正速度とを加算する加算器と、
前記加算器における加算で得られた回転速度で、前記調整駆動モータを回転させる第2モータコントローラと、を備え、
前記補正速度演算手段は、前記調整駆動モータの回転速度の変更後に前記偏差演算手段で新たに演算される偏差が、回転速度の変更前に演算された偏差よりも小さくなるような補正速度を演算することを特徴とする装入装置。 - 請求項5に記載された装入装置において、
前記補正速度演算手段は、
前記偏差演算手段で演算された偏差が予め設定された閾角度以上の場合には、固定された値である最大補正速度を前記補正速度として演算し、
前記閾角度未満の場合には、前記偏差の大きさに応じて異なり、かつ、前記最大補正速度未満の値である偏差対応補正速度を前記補正速度として演算することを特徴とする装入装置。 - 請求項5または請求項6に記載された装入装置において、
前記制御装置は、
前記加算器と前記偏差演算手段との間に設けられ、前記加算器に前記補正速度を入力可能なオン状態と入力不可能なオフ状態とを切り替え可能な第1スイッチと、
前記加算器と前記入力部との間に設けられ、前記加算器に前記入力部からの指令を入力可能なオン状態と入力不可能なオフ状態とを切り替え可能な第2スイッチと、を備え、
前記加算器は、
前記第1スイッチによりオフ状態に設定され、かつ、前記第2スイッチによりオン状態に設定された場合、前記入力部からそれぞれ入力される、前記旋回駆動モータに対して設定された回転速度と、前記傾斜角度を変更するための回転速度とを加算して、その結果を前記第2モータコントローラに出力し、
前記第1スイッチによりオン状態に設定され、かつ、前記第2スイッチによりオフ状態に設定された場合、前記入力部から入力される前記旋回駆動モータに対して設定された回転速度と、前記補正速度演算手段で演算された補正速度とを加算して、その結果を前記第2モータコントローラに出力することを特徴とする装入装置。 - シュートを含む旋回部分を旋回軸まわりに回転させる旋回駆動モータと、前記旋回部分に対する相対回転に応じて前記シュートの傾斜角度を変化させる調整機構と、前記調整機構を前記旋回軸まわりに回転させる調整駆動モータとを有する装入装置の制御方法であって、
前記旋回駆動モータの回転および前記調整駆動モータの回転が伝達される差動機構と、前記差動機構における前記旋回駆動モータと前記調整駆動モータとの相対回転が伝達される調整角度センサとを用い、
前記シュートの傾斜角度を所定の角度とする際に、前記調整角度センサで検出される角度を参照しつつ前記調整駆動モータを制御することを特徴とする装入装置の制御方法。 - 請求項8に記載された装入装置の制御方法において、
入力操作に対応する指令を出力可能な入力部から入力される、前記旋回駆動モータに対して設定された回転速度を表す指令に基づいて、前記旋回駆動モータを回転させる第1モータコントロール工程と、
前記調整角度センサに伝達された相対回転に基づいて、前記シュートの傾斜角度を検出する調整角度検出工程と、
前記入力部から入力される前記所定の角度と前記調整角度検出工程で検出された前記シュートの傾斜角度との偏差を演算する偏差演算工程と、
前記偏差演算工程で演算された偏差に基づいて、前記調整駆動モータの回転速度を変更するための補正速度を演算する補正速度演算工程と、
前記入力部からの指令に基づく回転速度と前記補正速度演算工程で演算された補正速度とを加算する加算工程と、
前記加算工程における加算で得られた回転速度で、前記調整駆動モータを回転させる第2モータコントロール工程と、を備え、
前記補正速度演算工程は、前記調整駆動モータの回転速度の変更後に前記偏差演算工程で新たに演算される偏差が、回転速度の変更前に演算された偏差よりも小さくなるような補正速度を演算することを特徴とする装入装置の制御方法。 - 請求項9に記載された装入装置の制御方法において、
前記補正速度演算工程では、
前記偏差演算工程で演算された偏差が予め設定された閾角度以上の場合には、固定された値である最大補正速度を前記補正速度として演算し、
前記閾角度未満の場合には、前記偏差の大きさに応じて異なり、かつ、前記最大補正速度未満の値である偏差対応補正速度を前記補正速度として演算することを特徴とする装入装置の制御方法。
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