JPH0446665A - 自動注湯機 - 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） 本願発明は、鋳型に溶湯を供給するための自動注湯機に
関するものである。

（従来の技術） 取鍋を傾動させることによって自動的に所定量の溶湯を
所定速度で鋳型側に注湯する自動注湯機としては、例え
ば特公昭５６−１２２２３号公報に開示される如きもの
が従来より知られているが、この種の従来の自動注湯機
においては、取鍋の形状を、その傾動角と出湯量とがリ
ニアな関係を有する如く設定し、取鍋の傾動角の制御に
よって注湯速度及び注湯量を制御するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような構成の従来の自動注湯機において
は、取鍋の傾動角と出湯量とがリニアな関係にあること
を前提としているため、このような関係にない従来一般
の異形の取鍋を使用した場合には正確な注湯速度及び注
湯量制御は行えず、従って装置自体が比較的高価なもの
となり、また既存の手動式注湯設備をそのまま自動注湯
機に転用することも困難であった。

そこで本願発明は、その傾動角と出湯量とがリニアな関
係にない異形の取鍋を使用したものにおいても尚且つ自
動的な注湯制御が行なえるようにした自動注湯機を提供
せんとしてなされたものである。

（課題を解決するための手段） 本願各発明ではかかる課題を解決するための具体的手段
として、 （Ｉ）　　請求項１記載の発明では、傾動可能に支持さ
れた取鍋を適宜に傾倒させることによってその内部に貯
溜した溶湯をその注湯口から鋳型側に注湯するとともに
、その注湯状態を上記取鍋の傾動角の制御によって行う
ようにした自動注湯機において、上記取鍋を傾動させる
駆動手段と、上記取鍋及びその内部の溶湯を含む取鍋部
の総重量を検出する重量検出手段と、該重量検出手段か
らの出力に基づき注湯速度を演算し該注湯速度を予じめ
設定した所定値とすべく上記駆動手段をして上記取鍋の
傾動角を制御する制御手段とを備えたことを特徴とし、 （ＩＩ）　　請求項２記載の発明では、傾動可能に支持
された取鍋を適宜に傾倒させることによってその内部に
貯溜した溶湯をその注湯口から鋳型側に注湯するととも
に、その注湯状態を上記取鍋の傾動角の制御によって行
うようにした自動注湯機において、上記取鍋を傾動させ
る駆動手段と、上記取鍋及びその内部の溶湯を含む取鍋
部の総重量を検出する重量検出手段と、該重量検出手段
からの出力に基づいて注湯開始時点からの注湯量を演算
し該注湯量が予じめ設定した所定値となった時点で上記
駆動手段をして上記取鍋の傾動角を制御し注湯を停止さ
せる制御手段とを備えたことを特徴とし、 （Ｉ［ｌ）　　請求項３記載の発明では、傾動可能に支
持された取鍋を適宜に傾倒させることによってその内部
に貯溜した溶湯をその注湯口から鋳型側に注湯するとと
もに、その注湯状態を上記取鍋の傾動角の制御によって
行うようにした自動注湯機において、上記取鍋を傾動さ
せる駆動手段と、上記取鍋及びその内部の溶湯を含む取
鍋部の総重量を検出する重量検出手段と、該重量検出手
段からの出力に基づいて注湯速度と注湯開始時点からの
注湯量とを演算し、注湯速度及び注湯量を予じめ設定し
た所定値とすべく上記駆動手段をして上記取鍋の傾動角
を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。

（作用） このような構成であるから、本願各発明においてはそれ
ぞれ次のような作用か得られる。

（１）請求項１記載の自動注湯機では、取鍋部の総重量
の推移から時間当たりの重量変化率、即ち、注湯速度が
演算されるとともに、この注湯速度を予じめ鋳型の形状
等の鋳型側の条件毎（即ち、製品の種類等毎）に設定し
た所定値とすべく取鍋の傾動角が制御され、注湯速度と
鋳込み速度との均衡が保たれることになる。

（ＩＩ）請求項２記戦の自動注湯機では、取鍋部の総重
量の推移から、注湯開始時点からの全注湯量が逐次演算
されるとともに、この全注＃量を、予じめ鋳型のキャビ
ティ容量毎に設定した所定値に合致させるべく取鍋の傾
動角が制御され、該注湯量が上記所定値になった時点で
注湯が停止され、これにより溶湯の自動切り出しが可能
ならしめられる。

（ｉｉｉ）請求項３記載の自動注湯機では、取鍋部の総
重量の推移から時間当たりの重量変化分、即ち、注湯速
度が演算され且つこの重量変化に対応して取鍋の傾動角
が制御されることによって、注湯速度が予じめ鋳型の形
状等の鋳型側の条件毎に設定した所定値に自動的に設定
され該注湯速度と鋳型側の鋳込み速度との均衡が図られ
るとともに、注湯開始からの全注湯量が予じめ鋳型のキ
ャビティ容量毎に設定した所定値となった時点において
注湯が自動的に停止され、これにより溶湯の適正速度で
の注湯と所定量の溶湯切り出しとが確実に且つ自動的に
行なわれることとなる。

（発明の効果） 従って、本願各発明の自動注湯機によれば、それぞれ次
のような効果が得られる。

■請求項１記載の発明にかかる自動注湯機では、取鍋の
傾動角を該取鍋及びその内部の溶湯を含む全重量の変化
に基づいて制御することによって溶湯の注湯速度を所定
値に維持するものであるため、何等専用の取鍋を使用せ
ずとも鋳型側の所要鋳込み速度に対応した注湯が可能と
なり、注湯作業の確実性が担保されるという効果が得ら
れる。

■請求項２記載の発明にかかる自動注湯機では、取鍋及
びその内部の溶湯を含む全重量の変化に基づき注湯開始
時点からの注ｆｈＩが演算され、該注湯量が予じめ設定
した所定値に達した時点で注湯が停止されるものである
ため、何等専用の取鍋を使用せずとも注湯の所定量切り
出しが自動的に且つ的確に行なわれ、注湯量の過不足の
ない適正な注湯作業が実現されるという効果が得られる
。

■請求項３記載の発明にかかる自動注湯機では、取鍋及
びその内部の溶湯を含む全重量の変化に基づいて取鍋の
傾動角を制御することによって、注湯作業中における溶
湯の注湯速度を所定値に維持するとともに、注湯量が予
じめ設定した所定値に達した時点で自動的に注湯を停止
させるようにしているため、例え取鍋としてその傾動角
と出湯量とがリニアな関係にないものを使用したとして
も、注湯速度の適正維持及び溶湯の一定切り出しが確実
に且つ自動的に行なえ、例えば、従来の自動注湯機のよ
うに専用の取鍋しか使用できない構成のものに比して、
装置自体の低コスト化あるいは既存の設備の有効利用が
図れるという効果が得られる。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本願発明の好適な実施例を説
明する。

構成 第１図には、本願の請求項１〜３記載の発明の実施例に
かかる自動注湯機Ｚが示されている。この自動注湯機Ｚ
は、後述のように、溶湯を含む風袋重量の変化に基づい
てファジィ−制御により注湯速度と注湯量を制御するも
のであって、床上に載置された基台１０と、該基台１０
の上方位置において該基台１０側に設けた複数のロード
でル４゜４、・・（各請求項中の重量検出手段に該当す
る）によって吊下支持された吊フレーム１１と、所定容
積をもち且つその一側に注湯口１ａを形成した取鍋ｌと
、所定の曲率半径をもつ円弧状の弧状部２２と該弧状部
２２の一端側からその曲率内側に向って延出する支点部
２１ａとを有する取鍋支持フレーム２とを備えている。

そして、上記取鍋１と取鍋支持フレーム２とは、該取鍋
１の注湯口１ａ部分と該取鍋支持フレーム２のアーム部
端部２１ａとを相互に重合せしめた状態で一体的に結合
されるとともに、該重合部を回転支持軸３を介して上記
吊フレームｌｌ側に設けた軸受部材１３にせしめること
によって上下方向（矢印Ｌｔ−Ｄ方向）に回転可能とさ
れている。

さらに、上記取鍋支持フレーム２の弧状部２２の外周部
２２ａには、その弧状方向に延びるラックギヤが形成さ
れている。そして、この弧状部２２のラックギヤ部２２
ａには、上記吊フレームｌｌ上に配置されたサーボモー
タ８によって駆動される駆動ギヤ７が噛合せしめられて
いる。従って、上記取鍋ｌと取鍋支持フレーム２は、サ
ーボモータ８（各請求項中の駆動手段に該当する）によ
って駆動ギヤ７を回転させることによって上記回転支持
軸３を中心として一体的に上下方向に傾動せしめられる
。そして、この取＃！１の傾動角は、サーボモータ８の
回転制御によって、第１図に実線図示する初期位置（即
ち、取鍋ｌが直立状態となり注湯が行なわれない状態）
から、同図に鎖線図示するように取鍋ｌが大きく上方に
傾動して注湯口１ａからの注湯が可能となる注湯位置ま
での間で任意に調整可能となっている。尚、この取鍋ｌ
の傾動角は、取鍋支持フレーム２側に取り付けたポテン
ショメータ６によって検出される。

また、この取鍋ｌと取鍋支持フレーム２あるいは該取鍋
ｌ内に投入される溶湯等を含む吊フレームＩｌ側の全重
量（以下、これを風袋重量という）は、上記複数のロー
ドセル４，４．・・によって常時検出される。そして、
この風袋重量の変化状態に応じて、後述のように上記サ
ーボモータ８をして上記取鍋１の傾動角を調整し、もっ
て注湯速度と注湯量とを制御するようになっている。

一方、上記取鍋１の注湯口１ａの前方位置には、光電管
５が配置されている。この光電管５は、上記取鍋ｌの注
湯口１ａ部分からの溶湯の流れ（以下、溶湯束４０とい
う）に向けて配置され、該溶湯束４０の存在の有無、即
ち、注湯の有無を検出するようになっている。

作動制御 次に、上述のように構成された自動注湯機Ｚを使用して
の注湯作業の実際と、その注湯状態の制御とを説明する
。

上述のように、この自動注湯機Ｚは、サーボモータ８を
、ロードセル４の信号に基づいて制御することによって
取鍋ｌの傾動角を調整し、もって該取鍋１の形状がその
傾動角と出湯量との間にリニアな関係がないものであっ
ても、確実に注湯速度と注湯量の制御が行えるようにす
るものであって、その制御はファジィ−制御を基調とす
るものであり、そのための制御回路構成が第２図に示さ
れている。

即ち、この制御回路は、注湯速度と注湯速度の変化分を
それぞれ演算する二つの微分器５１．５２と、後述の各
入力信号に基づいて取鍋傾動角のファノイー制御を行う
ファジィ−コントローラ５３と、該ファジィ−コントロ
ーラ５３からの出力信号に基づいてサーボモータ８を作
動制御するサーボモータコントローラ５４と、各入力信
号を処理するメインコントローラ５５とを備えて構成さ
れている。まｆこ、入力信号としては、ロードセル４か
ら出力される風袋重量信号Ｗと、ポテンショメータ６か
ら出力される傾動角信号θと、光電管５から出力される
注湯信号ＰＨＳと、鋳造される製品機種毎の機種信号Ｓ
１及び自動注湯機Ｚの起動信号Ｓ２がそれぞれ採用され
ている。

具体的な制御は次の通りである。

即ち、先ず品−ドセル４からの風袋重量Ｗは、微分器５
１によって微分処理され注湯速度（ｄｖ／ｄｔ）として
出力されるとともに、注湯開始前の初期重量値（ｖｆ）
及び時々刻々の現重量値（ｗａ）としてもそれぞれ出力
される。

さらに、上記注湯速度（ｄｗ／ｄｔ）は、微分器５２に
おいてさらに微分処理され、注湯速度の変化分、即ち、
注湯速度の増減傾向値（ｄ’ｗ／ｄｔ’）としてファジ
ィ−コントローラ５３に入力される。具体的には、この
増減傾向値（ｄ’ｗ／ｄｔ’）がプラスの場合には注湯
速度が増加傾向にあり、逆にマイナスの場合には減少傾
向にあると判断する。

一方、メインコントローラ５５においては、自動注湯機
Ｚか起動した場合には、その起動信号ｓ２を受けて、先
ず今回鋳造しようとする製品の機種信号Ｓ１を読み込み
、各機種ごとに予じめ設定されている注Ｓ量（注湯重量
）及び注湯速度をテーブルから読み出し、それぞれ必要
注湯量（△Ｌ）及び必要注湯速度（ｗ、’　）として出
力する。そして、この必要注湯速度（Ｗ、’　）は、減
算処理されて現在の注湯速度偏差（ＥＶ４ａ’　−１（
ｄｗ／ｄｔ）　ｌ　）としてファジィ−コントローラ５
３に入力される。

また、ポテンショメータ６からは、取鍋ｌの傾動角信号
θが、メインコントローラ５５には傾動角制御用信号と
して、さらにファジィ−コントローラ５３には後述する
ように取鍋強制作動信号としてそれぞれ入力される。そ
して、このメインコントローラ５５においては、上記信
号を受けて時々刻々の取鍋傾動角△θ′　としてこれを
サーボモータコントローラ５４に出力する。

さらに、光電管５からの注湯信号ＰＨＳは注湯開始信号
としてメインコントローラ５５に入力され、該メインコ
ントローラ５５においてはこの信号を受けて初期重量値
（ｗｆ）を出力する。そして、この初期重量値（ｖｆ）
と上記必要注湯量（△１゜）とは、上記現重量値（ｗａ
）とともに減算及び加算処理されて注湯量偏差（ＥＷ＝
△Ｗｏ　　（ｗｆ−ｗａ））としてファジィ−コントロ
ーラ５３に入力される。

ファジィ−コントローラ５３においては、これら各入力
信号に基づいてサーボモータ８のファジィ−制御を行う
。即ち、自動注湯機Ｚが起動して制御が開始された後は
、光電管５が溶湯をキャッチするまで（即ち、注湯信号
ＰＨ３が出力されるまで）は、サーボモータコントロー
ラ５４を介して一定の制御信号△θが出力され、取鍋ｌ
はサーボモータ８によって一定の速度で傾動せしめられ
る。

取鍋ｌの傾動の進行によって取鍋注湯口！ａからの出湯
が確認されると、ファジィ−コントローラ５３は注湯速
度を機種毎に設定された必要注湯速度（Ｌ’　）を維持
すべくサーボモータ８の制御を行う。具体的には、注湯
速度偏差（ＥＶ）を０にすべく制御するが、この場合、
注湯速度の変化分（ｄ”ｗ／ｄｔ’）を考慮する。即ち
、例え現在の注湯速度が設定値より低く、従って注湯速
度を上昇させるべく取鍋ｌをさらに傾動させる場合であ
っても、該変化分（ｄ！ｗ／ｄｔ’）が正の値である時
（即ち、注湯速度が増加傾向にある場合にはその操作量
を比較的小さく設定し、逆に該変化分（ｄ’ｗ／ｄｔ’
）が負の値である時（即ち、注湯速度が減少傾向にある
場合）には、取鍋の傾動方向操作量を比較的大きく設定
する。このようにすることによって、作業者が溶湯束の
状態を視認しながら注湯を行うのと同様の注湯作業が、
自動的に且つ確実に行えるものである。従って、注湯作
業中において注湯速度が鋳型側の所要鋳込み速度に常時
維持されることから、過剰注湯による湯こぼれあるいは
注湯量不足による巣の発生等が未然に且つ確実に防止さ
れ、製品品質の向上に寄与し得るものである。

一方、ファジィ−コントローラ５３においては、上記の
注湯速度の制御と同時に注湯量制御をも行う。即ち、フ
ァジィ−コントローラ５３は注湯量偏差（ＥＶ）が０に
なるまで注湯を続行せしめ、該注湯量偏差（ＩＪ）が０
になった時点で取鍋ｌを反転させるべくサーボモータ８
を制御し、注湯を停止させる。これにより、一定量の溶
湯の自動切り出しが可能となるものである。

尚、この他にファジィ−コントローラ５３は、取鍋ｌの
傾動角が０になった時には無条件で取鍋ｌを初期位置（
θ＝０）まで反転させるとともに、上記注湯量偏差（Ｅ
ｌ）が０になった時点から一定時間を経過しても注湯信
号ＰＨ８がＯＦＦ状態とならない場合には、装置保護の
観点から、強制的に取鍋ｌを初期位置まで反転させるよ
うな制御をも行うようになっている。

このような溶湯の一定量切り出し制御と注湯速度の維持
制御とが相互に関連して行なわれることにより、取鍋ｌ
か例えその傾動角と出！Ｉｉとの間にリニアな関係のな
い異形形状のものであっても、確実に所要の注湯速度で
且つ所要量だけ鋳型に注湯することが可能となるもので
あり、例えば、従来の自動注湯機のようにそれ専用の取
鍋の使用が必要である場合に比して、設備の低コスト化
あるいは既存設備の有効利用の促進か図れるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる自動注湯機の側面図、
第２図はその制御回路図である。 １・・・取鍋 ｌａ・・・注湯口 ２・・・取鍋支持フレーム ３・・・回転支持軸 ４・・・ロードセル ５・・・光電管 ６・・・ボテンショメータ ７・・・駆動ギヤ ８・・・サーボモータ ｌＯ・・基台 ＩＩ・・吊フレーム １３・・軸受部材 ２１・・アーム部 ２１ａ　・・支点部 ２２・・弧状部 ２２ａ　・・ラックギヤ部 ４０・・溶湯束

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、傾動可能に支持された取鍋を適宜に傾倒させること
   によってその内部に貯溜した溶湯をその注湯口から鋳型
   側に注湯するとともに、その注湯状態を上記取鍋の傾動
   角の制御によって行うようにした自動注湯機であって、
   上記取鍋を傾動させる駆動手段と、上記取鍋及びその内
   部の溶湯を含む取鍋部の総重量を検出する重量検出手段
   と、該重量検出手段からの出力に基づき注湯速度を演算
   し該注湯速度を予じめ設定した所定値とすべく上記駆動
   手段をして上記取鍋の傾動角を制御する制御手段とを備
   えたことを特徴とする自動注湯機。 ２、傾動可能に支持された取鍋を適宜に傾倒させること
   によってその内部に貯溜した溶湯をその注湯口から鋳型
   側に注湯するとともに、その注湯状態を上記取鍋の傾動
   角の制御によって行うようにした自動注湯機であって、
   上記取鍋を傾動させる駆動手段と、上記取鍋及びその内
   部の溶湯を含む取鍋部の総重量を検出する重量検出手段
   と、該重量検出手段からの出力に基づき注湯開始時点か
   らの注湯量を演算し該注湯量が予じめ設定した所定値と
   なった時点で上記駆動手段をして上記取鍋の傾動角を制
   御し注湯を停止させる制御手段とを備えたことを特徴と
   する自動注湯機。 ３、傾動可能に支持された取鍋を適宜に傾倒させること
   によってその内部に貯溜した溶湯をその注湯口から鋳型
   側に注湯するとともに、その注湯状態を上記取鍋の傾動
   角の制御によって行うようにした自動注湯機であって、
   上記取鍋を傾動させる駆動手段と、上記取鍋及びその内
   部の溶湯を含む取鍋部の総重量を検出する重量検出手段
   と、該重量検出手段からの出力に基づいて注湯速度と注
   湯開始時点からの注湯量とを演算し、注湯速度及び注湯
   量を予じめ設定した所定値とすべく上記駆動手段をして
   上記取鍋の傾動角を制御する制御手段とを備えたことを
   特徴とする自動注湯機。