JPH09239524A

JPH09239524A - 自動注湯方法

Info

Publication number: JPH09239524A
Application number: JP8316496A
Authority: JP
Inventors: Jiro Sato; 二朗佐藤; Kenji Mizuguchi; 賢治水口; Atsuya Kobayashi; 淳哉小林; Taketoshi Yoshida; 健逸吉田
Original assignee: TOWA KIKO KK
Current assignee: TOWA KIKO KK
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】モールド枠湯口における湯玉の飛散、湯面の
波打ち現象などがあったとしても、湯面高さを的確に検
知し、自動注湯装置の正確な制御を達成し、所定量の溶
湯を各モールド枠毎に常に注湯することのできる有効な
自動注湯方法を提供する。【解決手段】連続的に供給される各モールド枠１００
の湯口１０１へと取鍋１内の溶湯１０を所定量だけ注湯
する自動注湯方法において、モールド枠湯口１０１の内
側壁面に、少なくとも、画像処理用カメラ１１０にて監
視される互に平行に設定された第１及び第２の水平焦点
エリアＬ１、Ｌ２と、この第１及び第２の水平焦点エリ
アＬ１、Ｌ２に対して直交する方向に設定された縦焦点
エリアＬ３とを形成し、前記画像処理用カメラ１１０に
て前記各焦点エリアＬ１、Ｌ２、Ｌ３内の画像を処理
し、各焦点エリア内に存在する湯の占める面積を検知す
ることによりモールド枠湯口内の湯面レベルの状態を判
断し、前記取鍋１からモールド枠１００への溶湯の注湯
量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には鋳造技術
に関するものであり、特に、傾動式或はストッパ式自動
注湯装置を使用して、取鍋からモールド枠へと溶湯を注
湯する自動注湯方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本件特許出願人は、傾動式或はストッパ
式自動注湯装置を使用してモールドライン上を搬送され
て来る各モールド枠へと自動的に溶湯を注湯する自動注
湯方法として、予め各モールド枠毎の溶湯の流し込み速
度変化パターン及び注湯重量などを自動注湯装置に記憶
させておき、この記憶した情報に基づいて各モールド枠
毎に所定の注湯を行う、所謂ティーチングプレイバック
方式に基づく注湯方法を提案したが、この方式の注湯方
法は、実際に多くの鋳造工場にて実施されて、好成績を
収めている。

【０００３】しかしながら、このようなティーチングプ
レイバック方式の注湯方法においても、通常、砂型とさ
れるモールド枠は、造形砂の状態によって溶湯の呑み込
み量に多少の変化を生じ、注湯量の過不足が生じること
がある。

【０００４】従って、図５に示すように、通常逆円錐形
状とされるモールド枠１００の湯口１０１における湯面
の高さ（ｈ）の変動を赤外線センサ、レーザ光線などの
検知器１１０を用いて常時監視しておき、この検知信号
を自動注湯装置へとフィードバックすることにより取鍋
１の傾動などを制御して取鍋１からモールド枠１００へ
の溶湯１０の注湯量を自動制御し、モールド枠湯口１０
１の湯面が一定位置に位置するように工夫されている。
近年では、モールド枠湯口１０１の湯面の高さ（ｈ）を
直接検出するのではなく、ＣＣＤカメラなどの画像処理
用カメラを用いて湯面の面積を測定し、間接的に湯面高
さを測定することも試みられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本願発
明者らの研究実験の結果によると、従来の上記方法で
は、モールド枠湯口１０１における湯玉の飛散、湯面の
波打ち現象、或は出湯口のノロ付着などによる注湯量の
変動により、湯面高さ（ｈ）を的確に示す検知信号が得
られず、自動注湯装置の正確な制御が困難な場合がある
ことが分かった。又、レーザ光線を使用した検知器は、
通常のレーザ光線では１４００℃といった高温の溶湯に
吸収され、特殊なレーザ光線を使用しなければならず、
現状では極めて高価なものとなり、問題がある。

【０００６】従って、本発明の目的は、モールド枠湯口
における湯玉の飛散、湯面の波打ち現象、或は出湯口の
ノロ付着などによる注湯量変動などがあったとしても、
湯面高さを的確に検知し、自動注湯装置の正確な制御を
達成し、所定量の溶湯を各モールド枠毎に常に注湯する
ことのできる有効な自動注湯方法を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
自動注湯方法にて達成される。要約すれば、本発明は、
連続的に供給される各モールド枠の湯口へと取鍋内の溶
湯を所定量だけ注湯する自動注湯方法において、モール
ド枠湯口の内側壁面に、少なくとも、画像処理用カメラ
にて監視される互に平行に設定された第１及び第２の水
平焦点エリアと、この第１及び第２の水平焦点エリアに
対して直交する方向に設定された縦焦点エリアとを形成
し、前記画像処理用カメラにて前記各焦点エリア内の画
像を処理し、各焦点エリア内に存在する湯の占める面積
を検知することによりモールド枠湯口内の湯面レベルの
状態を判断し、前記取鍋からモールド枠への溶湯の注湯
量を制御する自動注湯方法である。

【０００８】本発明の好ましい態様によれば、前記第１
の水平焦点エリアは、前記モールド枠湯口の最上限レベ
ルを規定するオーバーフロー防止のための検知信号を出
す領域であり、前記第２の水平焦点エリアは、前記モー
ルド枠湯口内における溶湯の横管理を行い湯面の波打ち
変動を平均化するための領域であり、前記縦焦点エリア
は、前記モールド枠湯口内における溶湯の縦管理を行い
湯面の縦方向レベルに関する検知信号を出す領域であ
る。又、本発明の一実施例によれば、前記モールド枠湯
口は逆円錐形状又はそれに近似したカップ形状とされ、
前記第１及び第２の水平焦点エリアと前記縦焦点エリア
とは十字形状に交差して設定される。

【０００９】更に、本発明の好ましい実施態様によれ
ば、注湯終了の湯切りは、注湯されたモールド枠への注
湯重量を検知する方法で行なうか、或は、モールド枠に
設置された揚り湯口内の揚り湯の変化を画像処理用カメ
ラにて監視し、画像処理を行なう方法で行なう。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る自動注湯方法
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００１１】図２に本発明に係る自動注湯方法を実現す
る自動注湯システムの一実施例の概略構成を示す。本実
施例では、限定されるものではないが、取鍋１を有する
注湯装置は、傾動式の自動注湯装置とされ、出湯口近傍
に回転中心Ｏを有した扇形取鍋１を備えている。

【００１２】又、扇形取鍋１は、前記回転中心Ｏとは反
対側に位置してセクタギア２を備え、このセクタギア２
にはピニオンギア３が噛合している。このピニオンギア
３は、チェーン４などを介してサーボモータＭような駆
動手段の出力ギア５に連結され、所定の回転方向及び回
転数にて駆動される。

【００１３】自動注湯装置は、モールド枠１００が連続
的に供給されるモールドライン２００に近接して据え付
けられており、従って、取鍋１の出湯口６の下方にはモ
ールド枠１００が位置している。従って、自動注湯装置
が作動して取鍋１が傾動されると、取鍋１内の溶湯１０
は、取鍋出湯口６から各モールド枠１００の湯口１０１
へと、直接に或は補助トラフ（図示せず）を介して注湯
される。

【００１４】又、自動注湯においては、モールド枠１０
０への注湯が開始されると、取鍋１からモールド枠１０
０への出湯量は、モールド枠湯口１０１の所定深さ位置
ｈ（図１）に溶湯の湯面が位置するように自動注湯装
置、即ち、取鍋１の傾動速度が制御される。

【００１５】本発明に従えば、モールド枠湯口１０１内
における湯面位置ｈを検知するために、モールド枠湯口
１０１の斜め上方に位置して画像処理用カメラ１１０が
配置される。本発明にて好適に使用し得る画像処理用カ
メラ１１０としては、株式会社東芝製のＩＫ−Ｃ４１Ｍ
Ｆ（商品名）などのＣＣＤカメラが好適に使用可能であ
る。又、本実施例によれば、図１に示すように、モール
ド枠湯口１０１は逆円錐形状とされ、その内側壁面に、
ＣＣＤカメラ１１０にて監視される第１及び第２の水平
焦点エリアＬ１、Ｌ２と、縦焦点エリアＬ３とが設定さ
れる。第１及び第２の水平焦点エリアＬ１、Ｌ２は互に
平行に且つ所定距離だけ離間して設定される。又、本実
施例のように、モールド枠湯口１０１が逆円錐形状のよ
うな極めて小さなカップとされる場合には、第１及び第
２の水平焦点エリアＬ１、Ｌ２と縦焦点エリアＬ３とは
十字形状に交差させることができる。尚、モールド枠湯
口１０１の形状は、上述のように、逆円錐形状に限定さ
れるものではなく、逆円錐形状に近似した形状、例え
ば、上方より見た形状が円形ではなく、小判形とされる
ようなカップ形状のものも使用し得る。

【００１６】より具体的に寸法を挙げれば、本実施例で
は、モールド枠湯口１０１は円錐形状とされ、その上口
径（Ｄ₁ ）は１００ｍｍ、下口径（Ｄ₂ ）は５１ｍｍ、
深さ（Ｈ）は７０ｍｍとし、各焦点エリアＬ１、Ｌ２、
Ｌ３は、幅（ｙ）５ｍｍ、長さ（ｘ）５０ｍｍとするこ
とによって好結果を得ることができた。このとき、第１
及び第２の水平焦点エリアＬ１、Ｌ２は、その離間距離
（ｙ₀ ）が１０ｍｍとされた。

【００１７】又、本実施例にて、モールド枠湯口の最上
限レベル（レベル１）を規定する前記第１の水平焦点エ
リアＬ１は、オーバーフロー防止のための検知信号を出
す領域であり、レベル２を規定する第２の水平焦点エリ
アＬ２は、湯口１０１内における溶湯の横管理を行い湯
面の波打ち変動を平均化するための領域であり、縦焦点
エリアＬ３は、湯口１０１内における溶湯の縦管理を行
い湯面の縦方向レベルに関する検知信号を出す領域であ
る。

【００１８】本発明によれば、図２に示すように、ＣＣ
Ｄカメラ１１０により検知されたモールド枠湯口内側壁
面の画像は画像処理ユニット１１１に伝送され、湯を白
と判断して２値化し、この信号を画像処理演算装置１１
２へと送信する。画像処理演算装置１１２では、上記各
焦点エリアＬ１、Ｌ２、Ｌ３内における湯が占める面積
を演算し、モールド枠湯口１０１における湯面状態を判
断する。この信号は、注湯機制御装置１１３へと送信さ
れ、サーボモータＭを制御する。

【００１９】本発明では、モールド枠湯口内の湯面の状
態は、各焦点エリアＬ１、Ｌ２、Ｌ３内に湯が何％存在
するかを検知し、所定％以上存在することが検知された
時点で、湯がそのレベルにあると判断する。一例を表１
に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】上記表１にて、Ａの場合には、即ち、第１
の水平焦点エリアＬ１が８５％以上、第２の水平焦点エ
リアＬ２が８５％以上、及び縦焦点エリアＬ３が９９％
以上の面積が湯で占められた場合には、湯面はレベル１
にあり、モールド枠１００へのレベル１までの初期注湯
は完了した旨の検知信号を注湯機制御装置１１３へと出
す。従って、この場合には、自動注湯装置のサーボモー
タＭを逆方向に例えば−２０ｒｐｍにて回転し、取鍋１
を逆傾動させる。又、Ｂの場合には、即ち、第１の水平
焦点エリアＬ１が８５％以下であるが第２の水平焦点エ
リアＬ２が８５％以上の面積が湯で占められた場合に
は、湯面はレベル２にあり、モールド枠１００への注湯
は適量であるとし、その旨の検知信号を注湯機制御装置
１１３へと出す。従って、この場合には、自動注湯装置
のサーボモータＭの回転速度は０〜５ｒｐｍとされ、取
鍋の傾動はほぼ停止状態となる。更に、Ｃの場合には、
即ち、第１の水平焦点エリアＬ１が８５％以下、第２の
水平焦点エリアＬ２が８５％以下、又は縦焦点エリアＬ
３が９９％以下の面積が湯で占められた場合には、モー
ルド枠１００への注湯が不足している旨の検知信号を注
湯機制御装置１１３へと出す。従って、この場合には、
自動注湯装置のサーボモータを順方向に例えば２０ｒｐ
ｍにて回転し、取鍋１を前傾動させる。

【００２２】上記Ａ、Ｂ、Ｃに従って、自動注湯装置を
制御することにより、モールド枠湯口１０１内の溶湯の
湯面は所定位置に保持され、モールド枠１００へと所定
の注湯速度で且つ所定量が正確に注湯される。

【００２３】つまり、上記湯面レベル制御を行なう本発
明の自動注湯方法によれば、モールド枠湯口１０１にお
ける湯玉の飛散、湯面の波打ち現象或は出湯口のノロ付
着などによる注湯量変動などがあったとしても、湯面高
さ（ｈ）を的確に検知することができる。従って、本発
明では、自動注湯装置の正確な制御が可能となり、所定
量の溶湯を各モールド枠毎に常に注湯することができ
る。

【００２４】上述にて理解されるように、本発明の特徴
ある上記溶湯レベル制御に基づく注湯方法は、モールド
枠湯口１０１内の溶湯レベルを一定に維持しながら注湯
を行なうことができ、そして適当な方法で注湯終了時点
を検知し注湯を完了する。この注湯終了時点の検知方法
としては、事前に記憶された設定重量により自動的に湯
切りする方式とすることもできる。又は、各モールド枠
に形成された揚り湯口内を上述したと同様のＣＣＤカメ
ラのような画像処理用カメラで監視し、画像処理するこ
とによって、揚り湯の変化をとらえ、その状態を一定の
基準に従って湯切りを行う方法とすることもできる。つ
まり、揚り湯口は、例えば、モールド枠のいずれかの隅
に設置され、湯口の断面形状は、表面積が大きくなるよ
うに、逆円錐型が好ましく、そのテーパの度合は湯の粘
性などを考慮して適当に決定される。注湯終了時点は、
本実施例では揚り湯口内をせり揚がる湯面の面積が最大
時（上面）の約３０％となった時点で湯切りを行なうこ
とにより良好な結果を得ることができた。いずれの方法
を採用しても注湯の自動化を達成できる。本発明を適用
した注湯方法の一実施例について次に説明する。

【００２５】図３は、ウエイングシステム（重量制御シ
ステム）に基づく自動注湯制御曲線を示す。横軸は経過
時間であり、縦軸は、モールド枠湯口１０１内の溶湯の
湯面レベルを意味する。又、実線で示す制御曲線は、予
め自動注湯装置の制御装置に記憶させる設定制御曲線で
あり、破線で示す曲線は、実際の制御態様を示す。

【００２６】本実施例の自動注湯方法によれば、注湯開
始により、時間Ｔ１だけ取鍋１を所定の速度にて前傾動
させ、モールド枠湯口１０１内の溶湯の湯面をレベル１
の状態にもたらす。その後、取鍋１は、このレベル１を
しばらく維持するように、所定の傾動速度にて時間Ｔ２
だけ傾動させる。Ｔ２時間経過後「Ａ」のレベル１から
「Ｂ」のレベル２へと調整され、モールド枠湯口１０１
の湯面レベルは時間Ｔ３にてレベル２まで低下する。こ
の状態を維持しながら、取鍋１は傾動速度を自動調整し
ながら注湯を継続して行う。モールド枠１００への注湯
停止は、上記いずれかの方法を採用して行なわれる。つ
まり、レベル２を維持しながら時間Ｔ４だけ注湯するこ
とにより注湯溶湯重量が設定重量となった時点で、或
は、揚り湯のレベルを検知することにより注湯終了を検
知し、取鍋１を逆方向に傾動し、モールド枠１００への
注湯を停止する。

【００２７】本発明の特徴とする湯面レベル制御に従っ
た注湯速度の制御態様の一実施例が図４にフロー図で示
される。

【００２８】注湯速度の制御態様は、このフロー図にて
容易に理解されると思われるが、次に簡単に説明する。
図３をも参照すると理解されるように、注湯開始後所定
の速度変化でレベル１からレバル２になった時点からＴ
αの時間後（通常１〜２秒後）、続行されている湯面検
知の情報を０．１秒毎に確認し、湯面レベルが上記表１
に示す「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」のいずれであるかを判断
する（ステップ１）。湯面レベルが「Ａ」でも「Ｂ」で
もなく、「Ｃ」の状態であると判断した場合には（ステ
ップ４）、取鍋の傾動速度（Ｖ２）を増速する（ステッ
プ８）。本実施例ではレベル２に達したサーボモータの
回転速度が２０ｒｐｍであったので２倍の４０ｒｐｍに
増速し、所定時間経過後、例えば３秒後には５ｒｐｍ／
ｓづつ増速した。

【００２９】もし、湯面検知の結果、湯面レベルが
「Ａ」の状態であると判断した場合には（ステップ
２）、取鍋の傾動速度（Ｖ２）を減速する（ステップ
６）。本実施例ではサーボモータの回転速度を１／２の
１０ｒｐｍに減速し、所定時間経過後、例えば３秒後に
は５ｒｐｍ／ｓづつ減速した。

【００３０】湯面検知の結果、湯面レベルが「Ａ」及び
「Ｃ」でない状態、即ち、「Ｂ」であると判断した場合
には（ステップ３）、レベル変化がレベル「Ａ」からレ
ベル「Ｂ」ではない時には、注湯速度を例えば３ｒｐｍ
／ｓづつ減じる方向へと修正し、レベル変化がレベル
「Ａ」からレベル「Ｂ」へと変化した時は、逆にサーボ
モータを３ｒｐｍ／ｓづつ増大させる方向へと修正し
（ステップ７）、溶湯の粘性によるレスポンスを補正す
る。

【００３１】上述のようにして注湯作業を続け、鋳込重
量が設定重量に達した時点で注湯を終了する（ステップ
５）。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の自動注湯方
法は、連続的に供給される各モールド枠の湯口へと取鍋
内の溶湯を所定量だけ注湯する自動注湯方法において、
モールド枠湯口の内側壁面に、少なくとも、画像処理用
カメラにて監視される互に平行に設定された第１及び第
２の水平焦点エリアと、この第１及び第２の水平焦点エ
リアに対して直交する方向に設定された縦焦点エリアと
を形成し、前記画像処理用カメラにて前記各焦点エリア
内の画像を処理し、各焦点エリア内に存在する湯の占め
る面積を検知することによりモールド枠湯口内の湯面レ
ベルの状態を判断し、前記取鍋からモールド枠への溶湯
の注湯量を制御する構成とされるので、モールド枠湯口
における湯玉の飛散、湯面の波打ち現象などがあったと
しても、湯面高さを的確に検知し、自動注湯装置の正確
な制御を達成し、所定量の溶湯を各モールド枠毎に常に
注湯することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った湯面レベル制御態様を説明する
ためのモールド枠湯口の斜視図である。

【図２】本発明に係る自動注湯方法を実施するための自
動注湯システムの概略構成図である。

【図３】ウエイングシステム（重量制御システム）に基
づく自動注湯方法を説明するための制御態様を示す図で
ある。

【図４】本発明に従った湯面レベル制御態様の一実施例
を示すフロー図である。

【図５】従来の湯面レベル検知方法を説明する注湯装置
の概略断面図である。

【符号の説明】

１取鍋１００モールド枠１０１モールド枠湯口１１０画像処理用カメラ１１１画像処理ユニット１１２画像処理演算装置１１３注湯機制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続的に供給される各モールド枠の湯口
へと取鍋内の溶湯を所定量だけ注湯する自動注湯方法に
おいて、モールド枠湯口の内側壁面に、少なくとも、画
像処理用カメラにて監視される互に平行に設定された第
１及び第２の水平焦点エリアと、この第１及び第２の水
平焦点エリアに対して直交する方向に設定された縦焦点
エリアとを形成し、前記画像処理用カメラにて前記各焦
点エリア内の画像を処理し、各焦点エリア内に存在する
湯の占める面積を検知することによりモールド枠湯口内
の湯面レベルの状態を判断し、前記取鍋からモールド枠
への溶湯の注湯量を制御する自動注湯方法。
【請求項２】前記第１の水平焦点エリアは、前記モー
ルド枠湯口の最上限レベルを規定するオーバーフロー防
止のための検知信号を出す領域であり、前記第２の水平
焦点エリアは、前記モールド枠湯口内における溶湯の横
管理を行い湯面の波打ち変動を平均化するための領域で
あり、前記縦焦点エリアは、前記モールド枠湯口内にお
ける溶湯の縦管理を行い湯面の縦方向レベルに関する検
知信号を出す領域である請求項１の自動注湯方法。
【請求項３】前記モールド枠湯口は逆円錐形状又はそ
れに近似したカップ形状とされ、前記第１及び第２の水
平焦点エリアと前記縦焦点エリアとは十字形状に交差し
ている請求項１又は２の自動注湯方法。
【請求項４】注湯終了の湯切りは、注湯されたモール
ド枠への注湯重量を検知する方法で行なう請求項１、２
又は３の自動注湯方法。
【請求項５】注湯終了の湯切りは、モールド枠に設置
された揚り湯口内の揚り湯の変化を画像処理用カメラに
て監視し、画像処理を行なう方法で行なう請求項１、２
又は３の自動注湯方法。