JPH0119994B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、鋳鉄溶湯の鋳型への注湯量を正確に
制御し、高速自動注湯を可能とする注湯機に関す
る。

【従来技術】

従来、鋳型への注湯は、鋳鉄溶湯を満たした取
鍋を手操作で傾斜させ溶湯を自然流出させること
により行われている。そして、手操作による注湯
速度が一定となり、注湯の制御を容易にする為、
取鍋の形状を次の様に構成している。即ち、取鍋
の仮想回転軸の存在する位置に流出口を設け、回
転軸に垂直な断面を扇形に構成し、回転軸を含む
回転半径方向の断面積は角度に依らず一定となる
ようにしている。ところが、係る取鍋の傾斜角の
制御は、作業者が鋳型への注湯状況を監視しつつ
手操作で行われているので、注湯量を決定する取
鍋の傾斜角と時間は、作業者の感に左右されてい
た。

【発明が解決しようとする問題点】

このため、鋳型への注湯量が一定せず、注湯量
が少ない場合には製品不良の原因となり、注湯量
が多すぎて鋳型からあふれた場合には、溶湯が無
駄になると共にその溶湯を除去しなければならな
いと言う煩わしさがあつた。又、正確な注湯の制
御を手操作で行うため、注湯処理時間が長く掛か
つていた。 本発明は、上記の欠点を改良するためになされ
たものであり、その目的とするところは、鋳鉄溶
湯の注湯量の制御を正確かつ高速にし、係る自動
化装置を実現することである。

【問題点を解決するための手段】

上記問題点を解決するための本発明の構成は次
の通りであり、その概念が第１図に示されてい
る。 本発明は、鋳鉄溶湯を満たし、傾斜させなが
ら、鋳鉄溶湯を鋳型６に注ぐための容器であつ
て、注湯時の溶湯の水平面の面積が、容器の傾斜
に拘わらず、一定となる形状をした取鍋５と、 前記取鍋５を支持し、該取鍋５を回動軸の回り
に回動することにより、該取鍋５を傾斜させる取
鍋傾斜装置４と、 前記取鍋傾斜装置４の動力源であるモータ３
と、 前記モータ３を制御装置１からの制御信号に応
じて、指令速度で回転し位置決め制御する駆動装
置２と、 前記駆動装置２に制御信号を出力して、前記モ
ータ３の回転を制御し、前記取鍋５の傾斜を制御
する制御装置１と、 から成る自動注湯機であつて、 前記制御装置１は、前記取鍋５を第１の所定速
度で、注湯が開始される角度より若干前まで、第
１の所定角だけ傾斜させるように前記駆動装置２
に制御信号Ｓ１を出力する送り制御部１１と、 前記送り制御部１１により、前記取鍋５が第１
の所定角だけ傾斜された後、前記取鍋５を第２の
所定速度で第２の所定角だけ傾斜させた後、直ち
に、前記取鍋５を注湯する方向に対し反対方向に
第３の所定速度で第３の所定角だけ傾斜させて、
実質的な注湯を完了するように前記駆動装置２に
制御信号Ｓ２を出力する注湯制御部１２と、 前記注湯制御部１２により、実質的な注湯の完
了後、前記取鍋５を注湯する方向に対し反対方向
に第４の所定速度で前記第１の所定角だけ傾斜さ
せるように前記駆動装置２に制御信号Ｓ３を出力
する戻り制御部１３と、 を有し、 前記所定角及び前記所定速度を可変的に設定す
るデータ設定装置１４を有することを特徴とする
自動注湯機である。 ここで、上記の第１の所定速度と第４の所定速
度は、等しくても良い。又、第２の所定速度は、
第１又は第４の所定速度以下であることが望まし
い。その時は、実質的な注湯が開始される迄は高
速で傾斜し、実質的な注湯時は低速で傾斜し、注
湯終了後の戻り工程は高速で復帰させる事が出来
るので、注湯量を正確に制御すると共に、注湯の
サイクルタイムを短くすることが出来る。又、第
３の所定速度は第２の所定速度に等しくして低速
に設定しても良いし、第４の所定速度と等しくし
て高速に設定しても良い。この第３の所定速度で
注湯方向と逆方向に戻す処理の終了後、実質的な
注湯が完了するが、この処理は、注湯の終了時を
正確に制御すると共に湯切れを良くするために設
けられている。送り制御部によつて取鍋の傾動が
開始される初期角と、戻り制御部により取鍋の戻
りが終了する終期角は、その差が１回の注湯量に
比例するように決定される。又、この角度差は、
注湯制御部の制御過程に於ける実質的な注湯開始
角と実質的な注湯終了角の差に比例している。た
だし、実質的な注湯の開始角が、前サイクルの実
質的な注湯終了角に等しい理想状態（湯の粘性と
慣性を無視した場合）では、両者の差は等しくな
る。本発明では、注湯制御部の処理により、注湯
量より決定される角より大きく傾斜させ、従つて
注湯速度を大きくし、注湯終了時に取鍋の傾斜を
逆方向に回転させて強制的に注湯を終了させてい
る。

【作用】

第２図は、上記制御装置の作用を具体化して示
した特性図である。傾斜角は、注湯方向を正と
し、取鍋を注湯方向に回転させることを傾動と言
う。又負方向にしたがつて反注湯方向に取鍋を回
転させることを起立と言う。取鍋は、構造的に、
注湯時の溶湯の水平面の面積が角度に依らず一定
となるように構成されている。したがつて、注湯
量は、取鍋の回転角で制御できる。先ず取鍋に満
たされている溶湯の湯面が所定の位置に来る様
に、取鍋を回転させ、初期角度θ1に初期設定す
る。その後送り制御部１１は、取鍋を第１の所定
速度V1で第１の所定角Δ1だけ傾動させるよう
に、制御信号Ｓ１を駆動装置２に出力し、駆動装
置２はモータ３を正方向に指令速度で指令回転角
だけ又は指令角まで回転させる。その結果、取鍋
は、角度θ1の位置からΔ1だけ回転し、角度α1に
位置決めされる。この位置は、湯口から溶湯が注
湯される角度の若干前に設定される。次に、注湯
制御部１２は、取鍋を第２の所定速度V2で第２
の所定角Δ2だけ傾動させるように、制御信号Ｓ
２を駆動装置２に出力し、駆動装置２はモータ３
を正方向に指令速度で指令回転角だけ又は指令角
まで回転させる。その結果、取鍋は、角度α1の
位置からΔ2だけ回転し、角度α2に位置決めされ
る。その後、注湯制御部１２は、引続き、取鍋を
第３の所定速度V3（＝V2）で第３の所定角Δ3だ
け起立させるように、制御信号Ｓ２を駆動装置２
に出力し、駆動装置２はモータ３を逆方向に指令
速度で指令回転角だけ又は指令角まで回転させ
る。その結果、取鍋は、角度α2の位置からΔ3だ
け回転し、角度α3に位置決めされる。この位置
は、注湯の終了角度より、若干負方向に設定され
る。その後、戻り制御部１３は、取鍋を第４の所
定速度V4（＝V1）で第４の所定角Δ4（＝Δ1）だ
け起立させるように、制御信号Ｓ３を駆動装置２
に出力し、駆動装置２はモータ３を逆方向に指令
速度で指令回転角だけ又は指令角まで回転させ
る。その結果、取鍋は、角度α3の位置からΔ4だ
け回転し、角度θ2に位置決めされる。これが、注
湯の１サイクルであり、順次上記処理が繰り返さ
れて、連続注湯が行われる。 ここで注湯量Ｍは次式で表現される。 Ｍ＝ａ・Δθ …(1) ただし、 Δθ＝θ2−θ1 …(2) である。したがつて、各制御定数は、次の様にし
て決定される。先ず、所望の注湯量から、取鍋の
傾斜角のステツプ幅Δθが決定され、注湯工程の
回転角度差Δ2とΔ3の差（実質的な注湯角）をΔθ
に等しく設定する。Δ3は、第３の所定速度V3と
湯切れとの関係から設定される。又Δ1、Δ4（＝
Δ1）は、実質的は注湯には、関与しない空送り
量、空戻し量である。注湯速度は、注湯制御部１
２によつて制御される傾動速度V2に依存するの
で、V2は、所望の注湯速度から決定される。注
湯量に拘わらず注湯速度を一定とすれば、注湯量
は、注湯時間で制御出来き、注湯時間は、Δ2と
Δ3のを変化させれば、可変出来る。したがつて、
本発明は、注湯速度を一定とした時、注湯量を注
湯時間で制御する装置であるとも言える。

【実施例】

以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明す
る。第３図、第４図は、取鍋５及び取鍋傾斜装置
４の構成を示した機構図である。７１は、ベツド
であり、ベツド７１上には、取鍋傾斜装置４を取
り付ける支柱７２，７３が形成されている。その
支柱７３に取鍋傾斜装置４が配設されている。取
鍋傾斜装置４は、枠体４１と、回転軸４２と、軸
受４３とを有しており、その軸受４３が支柱７３
に固設されている。枠体４１の側レール４１ａに
は、歯車４４が形成されており、その歯車は、駆
動軸４５に形成された歯車４６と歯合している。
そして、駆動軸４５は、軸受４７で軸支されてお
り、スプロケツト４８、チエーン４９、スプロケ
ツト４８ａを介して、減速機３１に作動的に接続
されている。その減速機３１は、モータ３に接続
されている。５は、取鍋であり、枠体４１にフラ
ンジ５１により固設されている。５２は、湯口で
ある。このように、取鍋５は、回転軸４２に垂直
な断面形状が、扇形をしており、回転軸４２を含
み回転半径方向の断面形状が回転角に拘わらず一
定となつている。 係る構成に於いて、モータ３が回転すると、減
速機３１を介して駆動軸４５が回転し、歯車４６
と４４の作用により、モータ３の回転力は、枠体
４１に伝達され、したがつて、取鍋５の傾斜角が
モータ３により制御される。 第５図は、本実施例に係る注湯機の制御装置１
と駆動装置２の電気的構成を示したブロツクダイ
ヤグラムである。 制御装置１は、プログラマブルコントローラで
構成されており、主に、CPUモジユール８０と、
電源モジユール９１と、入出力モジユール９２
と、デイジタルスイツチ９３から成る。CPUモ
ジユール８０は、演算処理を実行するCPU制御
部８１と、処理プログラムが記憶されたプログラ
ムメモリ８３と、各定数を記憶した制御用メモリ
８２と、入出力要素、内部リレー等の状態を記憶
する入出力メモリ８４と、各種の入出力モジユー
ルに対する信号の入出力の制御を行う入出力制御
部８５と、から成る。 又、駆動装置２は、主に、位置決めモジユール
２１と、サーボアンプ２２から成る。位置決めモ
ジユール２１は、論理演算処理を行う制御部２
３、周波数が回転速度に比例し、回転角がパルス
数に比例した指令パルスを入力する偏差カウンタ
２４と、その出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバ
ータ２５とから成る。偏差カウンタ２４には、モ
ータ３の回転角を検出するパルスジエネレータ２
７からのフイードバツクパルスが入力している。
位置決めモジユール２１には、CPUモジユール
８０から、指令速度信号、指令回転角信号、その
他の制御信号が入力されている。位置決めモジユ
ール２１は、これらの制御信号に基づき、徐加
速、徐減速の処理をして、指令された定常速度
で、指令された角度だけモータを回転させる指令
パルスを発生させる。又外部シーケンス回路２６
が制御部２３に接続されており、モータの原点設
定のためのリミツトスイツチからの検出信号、ジ
ヨグ運転のための手動による指令パルス等をを入
力している。又、後述する台車９５の走行を制御
するために、走行モータ用の位置決めモジユール
２１ａ、サーボアンプ２２ａが、CPUモジユー
ル８０に接続されている。 係る構成の自動注湯機は、第６図に図示する様
に、台車９５上に載置されており、台車９５は、
自走用のモータ９６によりレール９７上を所定の
位置迄順次自走して、ベルトコンベア９９上に配
設されている鋳型６に順次注湯するようになつて
いる。モータ９６は、制御装置１によつて制御さ
れている。 次に、本実施例に係る自動注湯機の作用に関
し、制御装置１の作動手順を示した第７図のフロ
ーチヤートを参照して説明する。本実施例では、
第１の所定速度と第４の所定速度を等しくV1と
し、第２の所定速度と第３の所定速度を等しく
V2とし、V1＞V2の関係に設定している。以下、
第１の所定速度を高速傾動速度、第２の所定速度
を低速傾動速度、第３の所定速度を低速起立速
度、第４の所定速度を高速起立速度と言う。又、
第２図に於けるθ1を傾動開始角（初期角）、α1の
角を傾動速度切換角、α2を傾動停止角、α3を起
立速度切換角、θ2を起立停止角（終期角）と言
う。 先ず、手動モードで、実質的な注湯が開始され
る角に対し、一定の余裕をとつた所定の初期角θ1
に取鍋を設定する。ステツプ102で運転モードが
判定され、自動運転モードの時は、ステツプ104
以下のステツプが実行される。ステツプ106〜ス
テツプ136は、各種のデータを入力して、スケー
ル変換するステツプである。各種のデータはデイ
ジタルスイツチ９３によつて設定されている。ス
テツプ106では、台車９５の自走速度V3が読み込
まれ、ステツプ110では、台車９５の移動距離X1
が読み込まれる。そしてそれらの値は、ステツプ
108、112で、モータ９６の回転角を制御するため
の指令パルス数に変換される。又ステツプ114、
118では、低速傾動／起立速度V2と、高速傾動／
起立速度V1を入力し、ステツプ116、120でパル
ス数にスケール変換される。 次に、ステツプ122で、傾動停止角α2までの初
期角θ1からの相対回転量である傾動停止角回転量
（Δ1＋Δ2）が読み込まれ、ステツプ124で指令パ
ルス数に変換される。次にステツプ126で、傾動
速度切換角α1までの初期角θ1からの相対回転量
である傾動速度切換角回転量Δ1が読み込まれ、
ステツプ128でスケール変換される。次にステツ
プ130で、起立速度切換角α3の傾動停止角α2に対
する相対回転量である起立速度切換角回転量
（Δ3＝α3−α2）が読み込まれ、ステツプ132でス
ケール変換される。次に起立停止角θ2の傾動停止
角α2に対する相対回転量である起立停止角回転
量（Δ3＋Δ1）が読み込まれ、ステツプ136でス
ケール変換される。 次にステツプ138で、注湯開始又は走行スイツ
チがオンの時には、次のステツプが実行される。
ステツプ140では、位置決めモジユール２１から
モータ３の現在位置θ1が読み取られ、ステツプ
142、144で、絶対角である傾動切換角α1と傾動
停止角α2が演算される。次に、ステツプ146、
148で傾動処理のための制御データが、位置決め
モジユール２１に設定される。次に、ステツプ
150、152で、それぞれ、ステツプ130、134で読み
込まれた相対的回転角から、絶対角である起立速
度切換角α3と、起立停止角θ2が演算される。 次にステツプ154で、スタート信号を位置決め
モジユール２１に出力して、モータを駆動して取
鍋を傾動させる。次にステツプ156、158で、スタ
ート信号の出力の直後に、起立処理のための制御
データを位置決めモジユール２１にプリセツトす
る。次に、傾動動作中に、ステツプ160で、次の
位置決め処理即ち起立処理のためのスタート信号
を位置決めモジユール２１に出力しておく。する
と位置決めモジユール２１は、傾動処理が終了後
直ちに、起立処理を開始する。これらのスタート
信号を位置決めモジユール２１は、受信して、制
御データに沿つて、モータ３の速度及び位置決め
制御を行い、取鍋５は第２図に示すように、傾動
及び起立動作を行う。この結果、傾動速度切換角
α1を若干過ぎたところから、実質的な注湯が開
始され、起立速度切換角α3に達する少し前に実
質的な注湯が完了する。そして、注湯量は、これ
らの角度差に比例した値となる。 次にステツプ162で起立処理が完了した旨の信
号が位置決めモジユール２１から出力されたかを
判定し、出力された場合には、ステツプ164へ移
行し台車の走行処理を行うかが判定され、走行の
場合には、ステツプ166以下が実行される。即ち、
現在位置から、次の位置決めの絶対位置を求め、
速度と共に位置決めモジユールに制御データとし
てプリセツトした後、スタート信号を出力して、
自走用のモータ９６を駆動する。その後ステツプ
174で、位置決めモジユール２１ａから位置決め
完了信号を受信したかを判定し、受信した場合に
は、台車の位置決め処理を完了する。そして、ス
テツプ102へ復帰して次の注湯処理が実行される。

【発明の効果】

本発明は、単位角だけ取鍋を傾斜した時の注湯
量が傾斜角によらず一定となる形状の取鍋と、取
鍋を傾斜させる取鍋傾斜装置と、取鍋傾斜装置の
動力源であるモータと、モータを回転し位置決め
制御する駆動装置と、駆動装置に制御信号を出力
して、取鍋の傾斜を制御する制御装置と、から成
る自動注湯機であつて、制御装置を、取鍋を注湯
開始角近傍まで空送りする送り制御部と、その
後、取鍋を所定速度で所定角だけ傾斜させた後、
直ちに、取鍋を注湯する方向に対し反対方向に所
定速度で所定角だけ傾斜させて、実質的な注湯を
制御する注湯制御部と、その後、取鍋を注湯する
方向に対し反対方向に空送り角だけ傾斜させる戻
り制御部と、で構成し、所定角及び所定速度を可
変的に設定するデータ設定装置を設けたことを特
徴とするものである。 したがつて、注湯制御部の作用により、実質的
な注湯開始角と実質的な注湯終了角との角度差
が、設定値に従つて一定になるように制御される
ので、注湯量を正確に制御することが出来る。ま
た、傾動及び起立角が所定の相対角で自由に設定
できるので、連続注湯の制御が容易に行われる。
また、注湯時は定速度で注湯方向に取鍋を傾斜さ
せ、注湯の終了時には、注湯が自然完了する前
に、取鍋を逆方向に傾斜させ注湯量の減衰を大き
くしている。このため、注湯している期間全体に
渡り、注湯速度を均一にすることが出来ると共に
注湯終了時を明確に制御することが出来る。した
がつて、注湯量が均一に正確に制御出来、しかも
注湯速度を向上させることが出来る。係る操作
は、制御装置により自動的に行われるので、注湯
が迅速且つ簡便に行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の概念を示したブロツクダイ
ヤグラム、第２図は、本発明の作用を具体化して
説明するための動作説明図、第３図は、実施例に
係る注湯機の機械的構成を示した正面図、第４図
は、その平面図、第５図は、実施例に係る注湯機
の電気的構成を示したブロツクダイヤグラム、第
６図は、注湯機を台車に設置して各鋳型に注湯す
る様子を示した説明図、第７図は、実施例に係る
注湯機で使用されたCPUモジユールの処理を示
したフローチヤートである。 ５……取鍋、５１……フランジ、５２……湯
口、４１……枠体、４２……回転軸、４４，４６
……歯車、４５……駆動軸、４３，４７……軸
受、４９……チエーン、３１……減速機、７１…
…ベツド、７２，７３……支柱。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳鉄溶湯を満たし、傾斜させながら、鋳鉄溶
   湯を鋳型に注ぐための容器であつて、注湯時の溶
   湯の水平面の面積が、容器の傾斜に拘わらず、一
   定となる形状をした取鍋と、 前記取鍋を支持し、該取鍋を回動軸の回りに回
   動することにより、該取鍋を傾斜させる取鍋傾斜
   装置と、 前記取鍋傾斜装置の動力源であるモータと、 前記モータを制御装置からの制御信号に応じ
   て、指令速度で回転し位置決め制御する駆動装置
   と、 前記駆動装置に制御信号を出力して、前記モー
   タの回転を制御し、前記取鍋の傾斜を制御する制
   御装置と、 から成る自動注湯機であつて、 前記制御装置は、前記取鍋を第１の所定速度
   で、注湯が開始される角度より若干前まで、第１
   の所定角だけ傾斜させるように前記駆動装置に制
   御信号を出力する送り制御部と、 前記送り制御部により、取鍋が第１の所定角だ
   け傾斜された後、前記取鍋を第２の所定速度で第
   ２の所定角だけ傾斜させた後、直ちに、前記取鍋
   を注湯する方向に対し反対方向に第３の所定速度
   で第３の所定角だけ傾斜させて、実質的な注湯を
   完了するように前記駆動装置に制御信号を出力す
   る注湯制御部と、 前記注湯制御部により、実質的な注湯の完了
   後、前記取鍋を注湯する方向に対し反対方向に第
   ４の所定速度で前記第１の所定角だけ傾斜させる
   ように前記駆動装置に制御信号を出力する戻り制
   御部と、 を有し、 前記所定角及び前記所定速度を可変的に設定す
   るデータ設定装置 を有することを特徴とする自動注湯機。 ２ 前記第１の所定速度と前記第４の所定速度
   は、等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の自動注湯機。 ３ 前記第２の所定速度は、前記第１又は前記第
   ４の所定速度以下であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の自動注湯機。 ４ 前記第２の所定速度と前記第３の所定速度
   は、等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の自動注湯機。 ５ 前記第３の所定速度と前記第４の所定速度
   は、等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の自動注湯機。 ６ 前記送り制御部によつて前記取鍋の傾動が開
   始される初期角と、前記戻り制御部により前記取
   鍋の戻りが終了する終期角との差は、前記注湯制
   御部により、注湯された溶湯の量に比例している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自
   動注湯機。