JP2020179424A - 注湯装置及び注湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】注湯製品の品質を向上させることができる注湯装置及び注湯システムを提供する。【解決手段】注湯装置は、走行可能な台車と、台車に支持された上部ユニットと、台車と上部ユニットとの間に配置され、上部ユニットの重量を計測する計測部とを備え、上部ユニットは、溶湯を注湯するための取鍋と、ユニット基台と、ユニット基台に設けられ、上下方向に延びる１又は複数の第１フレームと、第１フレームに支持され、取鍋を支持する第２フレームと、第２フレームを上下方向に移動させる移動機構と、移動機構を駆動させる駆動源とを有し、移動機構は、上下方向に延びる移動軸と、第２フレーム及び移動軸に取り付けられ、駆動源による動力によって移動軸を上下方向に移動する移動部材とを含み、駆動源は、移動軸の下端に接続される。【選択図】図４

Description

本開示は、注湯装置及び注湯システムに関する。

特許文献１には、取鍋を回動させることで、搬送される鋳型に追従して自動的に注湯する注湯装置が記載されている。この装置は、取鍋と、傾動機構と、昇降機構と、回動機構と、支持体と、台車と、ロードセルとを備える。取鍋は、傾動機構に取り付けられた固定板と接続し、昇降機構に取り付けられた取付枠体に取付板及び取付ブラケットを介して取り付けられる。取鍋は、傾動機構により傾動し、昇降機構により昇降し、搬送される鋳型に対して回動機構により取鍋の流出口を追従させることで注湯する。

支持体は、取鍋、傾動機構、昇降機構及び回動機構の全ての荷重を受けて支持する。支持体は、ロードセルを介して台車に支持される。すなわち、ロードセルは、支持体と台車との間に配置される。注湯時において、支持体の重量がロードセルにより測定される。これによって、流出した溶湯の重量が算出される。その算出値が鋳型に注湯されるべき溶湯の重量分に達した時点で取鍋は逆転傾動し、注湯を停止する。

特開２０１３−２４４５０４号公報

特許文献１に記載の注湯装置においては、台車による走行の振動、又は、傾動機構、昇降機構及び回動機構による振動によって、ロードセルにおける重量の測定精度が低下するおそれがある。取鍋内の溶湯の重量の測定精度が低下することにより、鋳型に注湯する溶湯の重量にばらつきが生じるため、注湯製品の品質が低下するおそれがある。

本開示は、注湯製品の品質を向上させることができる注湯装置及び注湯システムを提供する。

本開示の一側面に係る注湯装置は、走行可能な台車と、台車に支持された上部ユニットと、台車と上部ユニットとの間に配置され、上部ユニットの重量を計測する計測部とを備え、上部ユニットは、溶湯を注湯するための取鍋と、ユニット基台と、ユニット基台に設けられ、上下方向に延びる１又は複数の第１フレームと、第１フレームに支持され、取鍋を支持する第２フレームと、第２フレームを上下方向に移動させる移動機構と、移動機構を駆動させる駆動源とを有し、移動機構は、上下方向に延びる移動軸と、第２フレーム及び移動軸に取り付けられ、駆動源による動力によって移動軸を上下方向に移動する移動部材とを含み、駆動源は、移動軸の下端に接続される。

この注湯装置では、第２フレームにより支持された取鍋は、移動機構により第１フレームに沿って上下方向に移動する。計測部は、上部ユニットの重量を計測する。駆動源は移動機構の移動軸の下端に接続されるため、駆動源が移動軸の上端に設けられる場合と比べて、上部ユニットの重心が低くなる。このため、この注湯装置は、駆動源が移動軸の上端に設けられる場合と比べて、走行時の揺れ又は駆動源による振動が計測部の計測結果に与える影響を小さくできる。計測部によって計測される上部ユニットの重量は、溶湯の重量変化に応じて変化する。このため、上部ユニットの重量の計測精度が向上することにより、取鍋内の溶湯の重量がより正確に把握される。これにより、この注湯装置は、注湯製品の品質を向上させることができる。

一実施形態においては、第２フレームに設けられ、取鍋を傾動させる傾動部と、計測部において計測された上部ユニットの重量に基づいて取鍋内の溶湯の重量を算出する制御部を備え、制御部は、溶湯の重量に基づいて駆動源及び傾動部を制御してもよい。制御部が算出した取鍋内の溶湯の重量に基づいて取鍋の上下方向の移動及び傾動を制御することで、この注湯装置は、溶湯の残量に応じた位置及び傾きで所定量の溶湯を鋳型に注湯できる。

一実施形態においては、取鍋は、取鍋の側面に設けられ、傾動部に接続する接続部と、取鍋の側面の接続部よりも下方に設けられ傾動部と接する当接部と、を有し、傾動部は、取鍋の側面に対向して設けられ、接続部を着脱可能に支持するフックを有してもよい。この場合、取鍋は、その接続部が傾動部のフックにより支持され、かつ、その当接部が傾動部と接することにより傾動部に支持される。フック及び接続部が着脱可能に接続することにより、傾動部と取鍋とは着脱可能に接続される。また、当接部が設けられることにより取鍋の姿勢は安定化する。傾動部と取鍋との接続において取鍋を取り付けるための取付板及び取付ブラケットは、フックに代替されるため、上部ユニットは軽量化される。これにより、上部ユニットの重量に対する溶湯の重量の割合が増大するため、この注湯装置は、溶湯の重量の計測の精度を向上させることができる。

一実施形態においては、第１フレームに設けられ、第２フレームを上下方向に案内する少なくとも１つのガイド部材を有してもよい。一実施形態においては、少なくとも１つのガイド部材は１つのガイド部材であってもよい。１つのガイド部材で構成する場合、複数のガイド部材で構成する場合と比べて上部ユニットが軽量化される。これにより、上部ユニットの重量に対する溶湯の重量の割合が増大するため、この注湯装置は、溶湯の重量の計測の精度を向上させることができる。

本開示の他の側面に係る注湯システムは、注湯装置と、直線状の搬送ラインの始点に設けられ、シリンダ部及びロッドを有し、シリンダ部に移動可能に設けられたロッドにより鋳型を送り出すプッシャシリンダと、プッシャシリンダのロッドの伸縮量を取得する取得部と、取得部により取得されたプッシャシリンダのロッドの伸縮量に基づいて注湯装置を走行させる制御部と、を備え、取得部は、発光器及び受光器を含み、プッシャシリンダのシリンダ部に設けられる検出器と、検出器に対向してプッシャシリンダのロッドに設けられ、発光器から照射される光を受光器に向けて反射する反射器と、を有する。

この注湯システムでは、プッシャシリンダのロッドの伸縮量は、プッシャシリンダのシリンダ部に設けられた発光器及び受光器と、プッシャシリンダのロッドに設けられた反射器とによって、光を用いて取得される。ロッドの位置は、一般的には、ロッドにカップリングを介して接続されたエンコーダによって取得することができる。しかし、カップリングの緩みなどによってエンコーダが破損するおそれがある。この注湯システムは、エンコーダを用いることなくロッドの位置を計測できる。このため、この注湯システムは、エンコーダの故障を回避できる。

本開示に係る注湯装置及び注湯システムによれば、注湯製品の品質を向上させることができる。

図１は、実施形態に係る注湯システムの一例を示す平面図である。 図２は、実施形態に係る注湯装置の正面図である。 図３は、実施形態に係る注湯装置の側面図である。 図４は、実施形態に係る注湯装置の平面図である。 図５は、実施形態に係る注湯装置の取鍋とフックとの詳細を示す平面図である。 図６は、実施形態に係る注湯装置の制御部のブロック図である。 図７は、実施形態に係る注湯システムの詳細を示す正面図である。 図８は、実施形態に係る注湯システムの詳細を示す側面図である。 図９は、実施形態に係る注湯システムの詳細を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。

［第１実施形態］
図１は、実施形態に係る注湯システムの一例を示す平面図である。図中のＸ方向及びＹ方向が水平方向であり、Ｚ方向が垂直方向である。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、３次元空間の直交座標系における互いに直交する軸方向である。以下ではＺ方向を上下方向ともいう。図１に示す注湯システム１００は、注湯装置１と、鋳型移動装置２００と、取得部３００とを備える。注湯システム１００において、注湯装置１は、取得部３００により得られた情報に基づき、鋳型移動装置２００により送り出された鋳型Ｍに追従して取鍋内の溶湯を注湯する。注湯装置１は、Ｙ方向に延びるレール１１０上を走行する。

注湯システム１００は、鋳型Ｍを順次搬送する直線状の搬送ラインを有する。一例として、注湯システム１００は、第１搬送ラインＬ１と、第２搬送ラインＬ２と、第３搬送ラインＬ３とを備える。ここでは、鋳型移動装置２００の一例として、鋳型移動装置２００ａ，２００ｂが設けられる。

第１搬送ラインＬ１は、不図示の鋳型Ｍの造型機から鋳型移動装置２００ａまで造型された鋳型Ｍを搬送する。第２搬送ラインＬ２は、注湯装置１により鋳型Ｍに注湯させるため、鋳型移動装置２００ａにより第１搬送ラインＬ１から移送された鋳型Ｍを鋳型移動装置２００ｂまで搬送する。第２搬送ラインＬ２は、Ｙ方向に延び、注湯装置１の走行するレール１１０に沿って設けられる。第３搬送ラインＬ３は、鋳型移動装置２００ｂにより第２搬送ラインＬ２から移送された鋳型Ｍを次の工程のために搬送する。

鋳型移動装置２００は、搬送ライン同士を接続する箇所に設けられ、ある搬送ラインの終点からもう１つの搬送ラインの始点に鋳型Ｍを移動させ、鋳型Ｍを列状に送り出す。鋳型移動装置２００ａは、例えば第１搬送ラインＬ１の終点に設けられ、第１搬送ラインＬ１から搬送された鋳型Ｍを第２搬送ラインＬ２の始点に移動させ、鋳型Ｍを送り出す。鋳型移動装置２００ｂは、例えば第２搬送ラインＬ２の終点に設けられ、第２搬送ラインＬ２から搬送された鋳型Ｍを第３搬送ラインＬ３の始点に移動させ、鋳型Ｍを送り出す。

取得部３００は、鋳型Ｍの移動に関する情報である鋳型移動情報を取得する。鋳型移動情報は、鋳型Ｍの移動するタイミング、速度又は移動量などを含む。取得部３００は、鋳型移動装置２００により第２搬送ラインＬ２に送り出された鋳型Ｍの鋳型移動情報を取得する。取得部３００は、例えば鋳型移動装置２００に設けられ、鋳型移動装置２００から鋳型Ｍの鋳型移動情報を取得する。取得部３００は、例えばセンサを有する。取得部３００は、注湯装置１と通信可能に接続する。

図２は、実施形態に係る注湯装置の正面図である。図３は、実施形態に係る注湯装置の側面図である。図４は、実施形態に係る注湯装置の平面図である。図２、図３及び図４に示す注湯装置１は、鋳型に溶湯を注湯する自動注湯装置である。注湯装置１は、台車３と、計測部５と、上部ユニット７と、制御部７０とを備える。台車３は、レール１１０上を走行可能である。台車３は、例えば第２搬送ラインＬ２に沿って走行する。台車３は、上部ユニット７を支持する本体３ａと、走行手段である走行移動機構９と車輪とを有する。走行移動機構９は、台車３に設けられ、台車３を走行方向（Ｙ方向）に移動させる。走行移動機構９は、例えばモータを含む。

計測部５は、上部ユニット７の重量を計測する。計測部５は、例えばロードセルである。計測部５は、台車３と上部ユニット７との間に配置される。計測部５は、例えば台車３の本体３ａの上面に複数載置される。計測部５の上部は、防振ゴムを介して上部ユニット７の下面と接続する。計測部５は、例えば上部ユニット７の安定化のため、上部ユニット７の下面の四隅に設けられる。

上部ユニット７は、防振ゴム及び計測部５を介して台車３の本体３ａに支持される。上部ユニット７は、取鍋１０と、ユニット基台２０と、第１フレーム３０と、第２フレーム４０と、傾動部４１と、移動機構５０と、駆動源６０とを有する。

取鍋１０は、鋳型Ｍに注湯するための溶湯を貯留する。取鍋１０は、本体部１１及びノズル部１２を有する。本体部１１の内側には、ノズル部１２に連通し溶湯を貯留する空間が画成される。ノズル部１２は、その先端にノズル先端１２ａを有する。ノズル部１２の内側には、本体部１１に連通し溶湯を貯留する空間が画成される。本体部１１の内面及びノズル部１２の内面により、溶湯を貯留する空間が画成される。ノズル部１２は、本体部１１に貯留される溶湯をノズル先端１２ａに導くと共に、ノズル先端１２ａを介して溶湯を注湯する。

ユニット基台２０は、第１フレーム３０を載置する。取鍋１０、第２フレーム４０、移動機構５０、及び駆動源６０は、第１フレーム３０を介してユニット基台２０の上方に配置される。ユニット基台２０は、取鍋１０、第１フレーム３０、第２フレーム４０、傾動部４１、移動機構５０、及び駆動源６０の全ての荷重を受けて支持する。ユニット基台２０の下面は、防振ゴムを介して計測部５と接続される。計測部５は、ユニット基台２０の直下に設けられることにより、上部ユニット７全体の重量を計測できる。

ユニット基台２０は、前後移動機構８を有する。前後移動機構８は、ユニット基台２０を水平方向で且つ鋳型Ｍに対して近接及び離間する方向であるＸ方向に移動させる。前後移動機構８は、例えばモータを含む。前後移動機構８は、ユニット基台２０をＸ方向に移動させることで、鋳型Ｍに対する取鍋１０のＸ方向の位置を調整する。

第１フレーム３０は、ユニット基台２０上に設けられ、上下方向（Ｚ方向）に延びる。第１フレーム３０は、１又は複数のフレームである。第１フレーム３０は、例えば柱状を呈する。第１フレーム３０には、ガイド部材３１が設けられる。ガイド部材３１は、例えば少なくとも１つのガイドレールである。ガイド部材３１は、第１フレーム３０の側面に設けられ、上下方向に延び、第２フレーム４０を支持し、上下方向に案内する。ガイド部材３１の上下方向の長さは、取鍋１０の大きさによって適宜設定される。

第２フレーム４０は、第１フレーム３０に支持され、取鍋１０を支持する。第２フレーム４０は、第１フレーム３０に設けられたガイド部材３１に沿って上下方向に案内される。第２フレーム４０は、例えば、第１フレーム３０を囲むように設けられる。第２フレーム４０は、２枚の板部材、及び、それらを連結する連結板部材、及び、昇降部材を有する。２枚の板部材は、上面視にてＹ方向に対向し、第１フレーム３０を挟み込むように設けられる。Ｘ方向における２枚の板部材の先端は、第１フレーム３０よりも第２搬送ラインＬ２に近くなるように突出する。２枚の板部材は、突出した部分で傾動部４１を支持する。連結板部材は、Ｘ方向における２枚の板部材の末端を接続する。昇降部材は、２枚の板部材の内側に固定され、ガイド部材３１に取り付けられる。

傾動部４１は、第２フレーム４０に設けられ、取鍋１０を傾動させる。傾動部４１は、回転軸を中心に取鍋１０を傾動させる。回転軸は、Ｙ方向に平行で、かつ、取鍋１０の重心を通る。すなわち、傾動部４１は、台車３の進行方向であるレール１１０の延在方向に平行な回転軸を中心に取鍋１０を傾動させる。回転軸の回転角度θが傾動角度となる。取鍋１０は、傾動部４１により傾動することで本体部１１からノズル部１２へと溶湯を導くことができ、ノズル先端１２ａを介して鋳型Ｍに溶湯を注湯できる。

傾動部４１は、傾動軸部４２、傾動駆動モータ４３、及び傾動フレーム４４を有する。傾動軸部４２は、第２フレーム４０に支持され、ガイド部材３１及び移動機構５０によって上下方向に移動する。傾動軸部４２のＹ方向の先端には、傾動フレーム４４が傾動可能に連結される。傾動軸部４２のＹ方向の末端には、傾動駆動モータ４３が設けられる。傾動駆動モータ４３を作動させることにより、傾動軸部４２を介して傾動フレーム４４が傾動する。傾動フレーム４４には、取鍋１０が着脱可能に固定される。

ここで、取鍋１０と傾動部４１との接続について説明する。図５は、実施形態に係る注湯装置の取鍋とフックとの詳細を示す平面図である。図５に示すように、取鍋１０は、接続部１３と当接部１４とを有する。接続部１３は、取鍋１０の側面に設けられ、傾動部４１に接続する。接続部１３は、例えば腕部１３ａ及び載置接続部１３ｂを含む。腕部１３ａは、取鍋１０の側面に設けられ傾動部４１の傾動フレーム４４に向かって突出する。載置接続部１３ｂは、腕部１３ａの先端に設けられる。当接部１４は、取鍋１０の側面の接続部１３よりも下方に設けられ傾動部４１と接する（図２参照）。当接部１４は、傾動部４１の傾動フレーム４４に向かって延在し、傾動部４１の傾動フレーム４４と接する面である当接面１４ａを有する。接続部１３又は当接部１４は、複数設けられてもよい。

傾動部４１は、フック４５を有する。フック４５は、例えば傾動フレーム４４に設けられる。フック４５は、取鍋１０の側面に対向して設けられ、接続部１３を着脱可能に支持する。フック４５は、例えば下方向に突出するように湾曲された棒状部材であり、湾曲された部分が接続部１３の載置接続部１３ｂを載置する載置部４５ａとなる。フック４５は、接続部１３の個数と同数になるように複数設けられてもよい。

接続部１３の載置接続部１３ｂは、フック４５からの着脱を容易とするため、例えば円柱状を呈する。接続部１３の載置接続部１３ｂの円の中心線を結んだ中心軸は、例えば水平方向、かつ、フック４５に直交する向きに設けられる。具体的には、フック４５が第２搬送ラインＬ２に平行な方向（Ｙ方向）に延在する場合、接続部１３の載置接続部１３ｂの中心軸はＸ方向に延在する。接続部１３の載置接続部１３ｂは、その外周面がフック４５の載置部４５ａに接するように載置される。フック４５は、接続部１３と掛かり合うことで、第２搬送ラインＬ２に平行な方向への接続部１３の移動が規制される。フック４５の延在方向における載置部４５ａの長さは、例えば接続部１３の径方向の長さ以上である。フック４５の形状によって、接続部１３の載置接続部１３ｂは、載置部４５ａから上方向に着脱可能である。

接続部１３の載置接続部１３ｂは、円柱状を呈するため、フック４５の載置部４５ａ上で回転する。この場合、取鍋１０が回転する可能性がある。取鍋１０の当接部１４の当接面１４ａが傾動部４１の傾動フレーム４４に接することで、取鍋１０の回転が規制される。当接部１４が傾動部４１の傾動フレーム４４に向かって延在する長さは、取鍋１０が傾動部４１に設けられた際に取鍋１０内の溶湯の上面が水平となるように適宜設定される。

再び図２、図３及び図４を参照する。移動機構５０は、第２フレーム４０を上下方向に移動させる。移動機構５０は、例えばボールねじである。移動機構５０は、移動軸５１と移動部材５２とを有する。移動軸５１は、上下方向に延びる軸である。移動軸５１は、例えば長尺なねじ軸である。移動軸５１は、第１フレーム３０の上端及び下端において、軸受によって中心軸回りに回転可能に支持される。

移動部材５２は、第２フレーム４０及び移動軸５１に取り付けられる。移動部材５２は、例えば第２フレーム４０の連結板部材に接続する。移動部材５２は、駆動源６０による動力によって移動軸５１が回転することによって上下方向に移動する。移動部材５２は、例えば、雌ねじ又はナットブラケットである。移動軸５１が左右何れか一方向に回転したときに、その回転に伴って、移動部材５２が第２フレーム４０とともに上方向に移動する。また、移動軸５１が左右何れか他方向に回転したときには、その回転に伴って、移動部材５２が第２フレーム４０とともに下方向に移動する。移動部材５２が上下方向に移動することにより、第２フレーム４０に支持された傾動部４１及び傾動部４１と接続する取鍋１０は、上下方向に移動できる。

駆動源６０は、移動機構５０を駆動させる。駆動源６０は、例えばモータである。駆動源６０を作動させることにより移動機構５０の移動軸５１が回転し、第２フレーム４０及び移動部材５２が上下方向に移動する。駆動源６０は、移動機構５０の移動軸５１の下端に接続される。駆動源６０は、水平方向において取鍋１０と離間して配置される。駆動源６０は、他の部材と干渉しない位置であって、取鍋１０からの熱の影響が小さくなるように配置される。一例として、駆動源６０は、取鍋１０との間に移動軸５１が位置するように配置される。すなわち、駆動源６０のモータ軸の先端は、移動軸５１及び取鍋１０に向けて配置される。このような配置により、取鍋１０付近に駆動源６０を配置する場合と比較して、メンテナンス性が向上する。

制御部７０は、注湯装置１の全体を制御するハードウェアである。図６は、実施形態に係る注湯装置の制御部のブロック図である。図６に示すように、前後移動機構８の前後軸サーボモータ８ａ、走行移動機構９の走行サーボモータ９ａ、傾動部４１の傾動駆動モータ４３の回動軸サーボモータ４３ａ、及び駆動源６０の昇降軸サーボモータ６０ａは、制御部７０の中央処理部７１からの指令に基づいて駆動する。具体的には、電源７５に接続された、前後軸サーボアンプ８ｂ、横行軸サーボアンプ９ｂ、回動軸サーボアンプ４３ｂ及び昇降軸サーボアンプ６０ｂと、Ｄ／Ａ変換ユニット７８とを介して、中央処理部７１は、各サーボモータ８ａ、９ａ、４３ａ、６０ａを駆動する。尚、パルス出力ユニットなどによるパルス指令であってもよい。また、各サーボアンプ８ｂ、９ｂ、４３ｂ、６０ｂは、高速カウンタユニット７７を介して中央処理部７１にＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の位置情報又は回転角度θなどをフィードバックする。また、中央処理部７１は、計測部５（ロードセル５ａ）からの情報をロードセル変換器５ｂ及びＡ／Ｄ変換ユニット７９を介して受け取る。さらに、中央処理部７１は、操作部（操作盤）７２に接続され、各種操作を可能とするとともに、必要な情報を操作表示部７２ａに表示させる。各種サーボモータは、インダクションモータにエンコーダを取り付けてもよい。

上述のように、制御部７０は、台車３、計測部５、前後移動機構８、走行移動機構９、第２フレーム４０の傾動部４１、駆動源６０及び取得部３００と通信可能に接続される。制御部７０は、台車３、計測部５、前後移動機構８、走行移動機構９、第２フレーム４０の傾動部４１及び駆動源６０へ制御信号を出力し、動作を制御する。制御部７０は、取得部３００から鋳型移動情報を取得する。制御部７０は、予め用意されたプログラムを読み込み、台車３、計測部５、前後移動機構８、走行移動機構９、第２フレーム４０の傾動部４１及び駆動源６０を動作させる。制御部７０は、操作部（操作盤）７２によって受け付けられた作業員のコマンド操作に応じて、台車３、計測部５、前後移動機構８、走行移動機構９、第２フレーム４０の傾動部４１及び駆動源６０を動作させてもよい。

制御部７０は、計測部５において計測された上部ユニット７の重量に基づいて取鍋１０内の溶湯の重量、又は取鍋１０から流出した溶湯の重量を算出する。制御部７０は、例えば、計測部５により、取鍋１０内に溶湯を貯留された状態における上部ユニット７の重量から、取鍋１０内に溶湯を貯留していない状態における上部ユニット７の重量を減算することにより、そのときの取鍋１０内の溶湯の重量を算出できる。

制御部７０は、例えば注湯システム１００の制御部からその鋳型の情報（注湯重量、注湯パターン）を受信し、その情報に基づいて注湯制御を行う。また、制御部７０は、取鍋１０内の溶湯の重量に基づいて傾動部４１及び駆動源６０を制御する。具体的には、注湯装置１による注湯中において、制御部７０は、取鍋１０内の溶湯の重量が注湯し始める前から予め定められた重量だけ減少した重量となった場合には、傾動部４１及び駆動源６０を制御し注湯を終了する。また、取鍋１０から溶湯を注湯し始める前と注湯し始めた後とにおける取鍋１０内の溶湯の重量をそれぞれ算出し、互いの差分を算出することで、取鍋１０から流出した溶湯の重量を取得できる。制御部７０は、取得した取鍋１０から流出した溶湯の重量に基づいて、傾動部４１及び駆動源６０を制御してもよい。制御部７０は、例えば、上部ユニット７の上方を除く、台車３の本体３ａの上面に設けられる。制御部７０は、注湯装置１の外部に設けられてもよい。

次に、この注湯装置１による注湯方法について説明する。注湯システム１００においては、鋳型Ｍが連続する鋳型群の状態で搬送される。注湯装置１は、不図示の鋳型Ｍの造型機から第１搬送ラインＬ１を介して第２搬送ラインＬ２に搬送された鋳型Ｍに注湯する。要求される造型サイクルを実現するために、注湯装置１による注湯中においても造型工程を中断することなく、連続して鋳型Ｍを造型することが必要になる場合がある。このような場合、複数台の注湯装置を用意し、注湯装置１台あたりの処理対象の鋳型Ｍを減少させる対応が考えられるが、設備コストは増大する。一台の注湯装置を走行可能に構成し、鋳型Ｍの搬送中においても鋳型Ｍの搬送速度に同期して走行及び注湯させることにより、設備コストを抑えつつ、要求される造型サイクルを実現することができる。

まず、注湯装置１による注湯方法では、鋳型Ｍへの注湯前において、注湯装置１の取鍋１０は、水平にされる。取鍋１０内には、溶湯搬送装置（不図示）により、必要量の溶湯が供給される。次に、注湯装置１による注湯中に鋳型Ｍが搬送されない場合を説明する。注湯装置１による注湯前において、鋳型移動装置２００ａにより、第２搬送ラインＬ２において鋳型Ｍの鋳型群が１鋳型分（１ピッチ分）、Ｙ方向に間欠搬送される。これにより、注湯すべき鋳型Ｍが注湯装置１の取鍋１０の正面に搬送される。

必要に応じて、制御部７０は、走行移動機構９により台車３を予め定められた位置まで移動させ、前後移動機構８により取鍋１０を対象の鋳型Ｍに接近させる。続いて、制御部７０は、傾動部４１により溶湯を注湯する方向に取鍋１０を傾動させ、取鍋１０内の溶湯を鋳型Ｍに注湯する（図３参照）。この際、制御部７０は、傾動駆動モータ４３を作動させて傾動させるだけでなく、前後移動機構８及び駆動源６０も同時に作動させて取鍋１０の前後方向及び上下方向の位置を調整する。

鋳型Ｍへの注湯量の制御は、重量によって行う。計測部５は、上部ユニット７の注湯前の取鍋１０内の溶湯の重量から予め定められた鋳型Ｍへ注湯する溶湯の重量を減算することにより、注湯後に残留すべき取鍋１０内の溶湯の重量を算出する。取鍋１０内の溶湯の重量が注湯後に残留すべき取鍋１０内の溶湯の重量に到達したら、制御部７０は傾動駆動モータ４３を逆作動させることにより、傾動部４１は溶湯を湯切りする方向に取鍋１０を逆転傾動させ、湯切りして注湯を完了させる。

続いて、鋳型移動装置２００ａにより、鋳型Ｍの鋳型群が１鋳型分（１ピッチ分）、Ｙ方向に間欠搬送される。続いて、注湯装置１により次の鋳型Ｍへの注湯が行われる。注湯装置１は、取鍋１０内の溶湯の残量が１つの鋳型Ｍに対して注湯する重量以下の量になるまで、これらを繰り返す。そして、注湯装置１は、取鍋１０内の溶湯の残量が１つの鋳型Ｍに対して注湯する重量以下の量になったら、取鍋１０を水平に戻す。そして、走行移動機構９により台車３を移動させ、図示されない溶湯搬送装置により、取鍋１０内に必要量の溶湯が供給され、再び注湯装置１による鋳型Ｍへの注湯が開始される。

次に、注湯装置１による注湯中に鋳型Ｍが搬送される場合を考える。この場合、注湯装置１による注湯中に、鋳型移動装置２００ａにより、第２搬送ラインＬ２において鋳型Ｍの鋳型群が１鋳型分（１ピッチ分）、Ｙ方向に間欠搬送される。これにより、注湯装置１が注湯する対象である鋳型Ｍは、取鍋１０の正面からＹ方向に搬送される。

取得部３００は、鋳型Ｍの鋳型移動情報を取得する。このとき、取得部３００により得られる鋳型Ｍの鋳型移動情報は、例えば鋳型Ｍの送り出しのタイミングと、任意の時間における鋳型Ｍの移動量を含む。取得部３００は、注湯装置１の制御部７０に鋳型移動情報を送信する。制御部７０は、鋳型Ｍの移動に関する情報に基づいて、走行移動機構９により第２搬送ラインＬ２に沿って台車３をＹ方向に走行させる。これにより、注湯装置１は鋳型Ｍに追従して移動するため、取鍋１０のノズル部１２のノズル先端１２ａと鋳型Ｍとの相対位置は固定される。このため、注湯装置１は、連続して効率的に鋳型Ｍに注湯できる。注湯装置１による注湯中に鋳型Ｍが搬送される場合の注湯装置１による注湯方法は、注湯装置１の移動中又は移動後においても、注湯装置１による注湯中に鋳型Ｍが搬送されない場合と同一である。

従来の注湯装置においては、取鍋の熱の影響を受けない位置に駆動源を配置する必要があったため、例えば、第１フレームの上端など、取鍋より高い位置に設けられていた。しかし、本実施形態の注湯装置１によると、駆動源６０は移動機構５０の移動軸５１の下端に接続される。ここで、駆動源６０は、他の部材と干渉しない位置であって、取鍋１０による熱の影響が小さくなるように、水平方向において取鍋１０から離間して配置される。これにより、取鍋１０による駆動源６０への熱の影響が抑えられ、駆動源６０の作動又は駆動源６０の維持管理が円滑に行われる。

また、駆動源６０は移動機構５０の移動軸５１の下端に接続されるため、駆動源６０が移動軸５１の上端に設けられる場合と比べて、上部ユニット７の重心が低くなる。このため、この注湯装置１は、駆動源６０が移動軸５１の上端に設けられる場合と比べて、台車３の走行時の振動又は駆動源６０による振動が計測部５の計測結果に与える影響を小さくできる。計測部５によって計測される上部ユニット７の重量は、溶湯の重量変化に応じて変化する。このため、上部ユニット７の重量の計測精度が向上することにより、取鍋１０内の溶湯の重量がより正確に把握される。これにより、注湯装置１は、制御部７０により溶湯の残量に応じた傾き及び位置になるように傾動部４１及び駆動源６０を制御することで所定量の溶湯を正確に鋳型Ｍに注湯できる。さらに、注湯装置１は、鋳型Ｍに注湯する際に生じる溶湯の飲み込みを考慮したティーチングに基づき、適切な注湯流量を制御できる。よって、本実施形態の注湯装置１は、注湯製品の品質を向上させることができる。

一般に、計測部５が測定する上部ユニット７の重量に対して取鍋１０内の溶湯の重量の割合は小さいため、計測部５による取鍋１０内の溶湯の重量の測定精度が低下するおそれがある。しかしながら、本実施形態の注湯装置１において、取鍋１０を支持させる構造がフック４５のみになるため、傾動部４１は軽量化される。駆動源６０が移動軸５１の下端に接続され、傾動部４１が軽量化されることで、第１フレーム３０は、１つのフレームで構成される場合であっても、取鍋１０、第２フレーム４０及び傾動部４１を支持できる。傾動部４１が軽量化されることで、ガイド部材３１は、１つのガイド部材で構成される場合であっても、取鍋１０、第２フレーム４０及び傾動部４１を上下方向に案内できる。第１フレーム３０、ガイド部材３１又は傾動部４１の軽量化により、上部ユニット７の重量に対する取鍋１０内の溶湯の重量の割合が増大するため、この注湯装置１は、取鍋１０内の溶湯の重量の計測の精度を向上させることができる。上部ユニット７が軽量化することで、計測部５は、計測する重量の上限を下げることができ、分解能を向上させることができる。また、上部ユニット７が軽量化することにより、注湯装置１の全体構成を従来に比べて小さくまとめることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る注湯システムについて説明する。第２実施形態に係る注湯システムは、第１実施形態に係る注湯システム１００の取得部３００における鋳型Ｍの鋳型移動情報の詳細な取得手法及びそれを実現する構成について説明する。本実施形態の説明では、第１実施形態と重複する説明を省略する。

再び図１を参照する。鋳型移動装置２００は、トラバーサ２１０と、プッシャシリンダ２２０と、クッションシリンダ２３０とを有する。鋳型移動装置２００ａのトラバーサ２１０は、第１搬送ラインＬ１の終点と第２搬送ラインＬ２の始点とに接続する。鋳型移動装置２００ａのトラバーサ２１０は、第１搬送ラインＬ１からクッションシリンダ２３０の位置まで搬送された鋳型Ｍを第２搬送ラインＬ２の始点であるプッシャシリンダ２２０の位置まで移動させる。図１においては、第１搬送ラインＬ１の始点におけるプッシャシリンダ２２０の図示は省略する。なお、第１搬送ラインＬ１と第２搬送ラインＬ２とが連続に繋がる場合は、プッシャシリンダ２２０は、第１搬送ラインＬ１の始点に設けられる。この場合、トラバーサ２１０は設けられなくてもよい。

鋳型移動装置２００ｂのトラバーサ２１０は、第２搬送ラインＬ２の終点と第３搬送ラインＬ３の始点とに接続する。鋳型移動装置２００ｂのトラバーサ２１０は、第２搬送ラインＬ２からクッションシリンダ２３０の位置まで搬送された鋳型Ｍを第３搬送ラインＬ３の始点であるプッシャシリンダ２２０の位置まで移動させる。図１においては、第３搬送ラインＬ３の終点におけるクッションシリンダ２３０の図示は省略する。なお、第２搬送ラインＬ２と第３搬送ラインＬ３とが連続に繋がっている場合は、クッションシリンダ２３０は、第３搬送ラインＬ３の終点に設けられる。この場合、トラバーサ２１０は設けられなくてもよい。

プッシャシリンダ２２０は、直線状の搬送ラインの始点に設けられ、鋳型Ｍを送り出す。プッシャシリンダ２２０は、例えばトラバーサ２１０に設けられる。プッシャシリンダ２２０は、例えばサーボシリンダである。プッシャシリンダ２２０は、シリンダ部２２２及びロッド２２４を有する。シリンダ部２２２は、ロッド２２４を移動可能に支持する。プッシャシリンダ２２０は、鋳型Ｍをロッド２２４により送り出す。プッシャシリンダ２２０は、ロッド２２４の先端をトラバーサ２１０により移動した鋳型Ｍに当接させた上で、ロッド２２４を伸張させることにより、搬送ラインに並べられた後端の鋳型Ｍを１鋳型分だけ押して、並べられた鋳型Ｍを１鋳型分ずつ間欠的に搬送する。プッシャシリンダ２２０がロッド２２４を縮めることにより、次に送り出される鋳型Ｍがトラバーサ２１０によりロッド２２４の先端に移動する。

鋳型移動装置２００ａのプッシャシリンダ２２０は、ロッド２２４が第２搬送ラインＬ２に沿って伸縮するように配置される。鋳型移動装置２００ａにおけるプッシャシリンダ２２０のロッド２２４は、トラバーサ２１０により第１搬送ラインＬ１から移動してきた鋳型Ｍを第２搬送ラインＬ２上に送り出す。鋳型移動装置２００ｂのプッシャシリンダ２２０は、ロッド２２４が第３搬送ラインＬ３に沿って伸縮するように配置される。鋳型移動装置２００ｂにおけるプッシャシリンダ２２０のロッド２２４は、トラバーサ２１０により第２搬送ラインＬ２から移動してきた鋳型Ｍを第３搬送ラインＬ３上に送り出す。

クッションシリンダ２３０は、直線状の搬送ラインの終点に設けられ、プッシャシリンダ２２０により送り出された鋳型Ｍを受け止める。クッションシリンダ２３０は、例えばトラバーサ２１０に設けられる。クッションシリンダ２３０は、例えばサーボシリンダである。クッションシリンダ２３０は、ロッド２３２を有する。クッションシリンダ２３０は、プッシャシリンダ２２０により後端の鋳型Ｍが送り出されるのに合わせてロッド２３２を１鋳型分だけ縮めるように動作する。このように構成することで、プッシャシリンダ２２０とクッションシリンダ２３０とは、搬送中にも一列の鋳型Ｍを両端から押さえることができる。

鋳型移動装置２００ａのクッションシリンダ２３０は、ロッド２３２が第１搬送ラインＬ１に沿って伸縮するように配置される。鋳型移動装置２００ａにおけるクッションシリンダ２３０のロッド２３２は、造型機により第１搬送ラインＬ１から移動してきた鋳型Ｍを縮めることで受け止める。鋳型移動装置２００ｂのクッションシリンダ２３０は、ロッド２３２が第２搬送ラインＬ２に沿って伸縮するように配置される。鋳型移動装置２００ｂにおけるクッションシリンダ２３０のロッド２３２は、鋳型移動装置２００ａにより第２搬送ラインＬ２から移動してきた鋳型Ｍを縮めることで受け止める。

図７は、実施形態に係る注湯システムの詳細を示す正面図である。図８は、実施形態に係る注湯システムの詳細を示す側面図である。図９は、実施形態に係る注湯システムの詳細を示す平面図である。図７、図８及び図９に示すように、取得部３００は、例えばプッシャシリンダ２２０に設けられる。取得部３００は、プッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮量を取得する。取得部３００は、検出器３１０と、反射器３２０と、コントローラ３３０とを有する。

検出器３１０は、例えば光センサである。検出器３１０は、発光器３１２及び受光器３１４を含む。発光器３１２及び受光器３１４は、プッシャシリンダ２２０のシリンダ部２２２に設けられる。発光器３１２及び受光器３１４は、例えば、プッシャシリンダ２２０の基台（シリンダ部２２２の一例）に設けられた支持部の端部に配置される。発光器３１２は、プッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮方向（Ｙ方向）に向けて、予め定められた所定の時間間隔で光を照射する。発光器３１２からの光は、例えば水平面に平行である。発光器３１２は、例えば発光素子であり、反射器３２０に照射面を向けて光を照射する。受光器３１４は、発光器３１２からの光を受光する。受光器３１４は、例えば受光素子である。

反射器３２０は、発光器３１２から照射される光を受光器３１４に向けて反射する。反射器３２０は、例えば反射鏡である。反射器３２０は、プッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮方向に位置し、反射面を発光器３１２及び受光器３１４側に向けて設けられる。反射器３２０は、例えばプッシャシリンダ２２０のロッド２２４に設けられる。反射器３２０は、例えば、発光器３１２に対してプッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮方向（Ｙ方向）に位置する。反射器３２０は、プッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮方向に向けて光を反射する。反射器３２０からの反射光は、例えば水平面に平行である。

クッションシリンダ２３０のロッド２３２がプッシャシリンダ２２０のロッド２２４と同時に同一の速度、かつ同一の伸縮量で作動する場合、反射器３２０はプッシャシリンダ２２０のロッド２２４に設けられなくてもよい。この場合、発光器３１２及び受光器３１４はクッションシリンダ２３０のシリンダ部に設けられ、反射器３２０は、クッションシリンダ２３０のロッド２３２に設けられてもよい。

コントローラ３３０は、注湯システム１００の全体を制御するハードウェアである。コントローラ３３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置、及び通信装置などを有する制御装置である。コントローラ３３０は、照射制御部３３１、演算制御部３３２及び送信制御部３３３を含む。コントローラ３３０は、例えば鋳型移動装置２００の外部に設けられる。照射制御部３３１は、発光器３１２と通信可能に接続される。照射制御部３３１は、発光器３１２の光の照射のタイミングを制御する。照射制御部３３１は、予め定められたタイミングにおいて、発光器３１２に光を照射させる。

演算制御部３３２は、発光器３１２及び受光器３１４と通信可能に接続される。演算制御部３３２は、発光器３１２の光を照射したタイミング及び受光器３１４の光を受光したタイミングを取得する。演算制御部３３２は、発光器３１２の光を照射したタイミングを照射制御部３３１から取得してもよい。

演算制御部３３２は、発光器３１２の光を照射したタイミング及び受光器３１４の光を受光したタイミングに基づいて、そのタイミングにおけるプッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮量を演算する。発光器３１２から反射器３２０までの光路長と反射器３２０から受光器３１４までの光路長とを合わせた測定光路長は、プッシャシリンダ２２０のロッド２２４が最も縮んだ場合、最も短くなる。このとき、発光器３１２の光を照射したタイミングから受光器３１４が光を受光するまでのタイミングまでの時間である往復時間は最も短くなる。演算制御部３３２は、このときの往復時間を基準往復時間とする。

プッシャシリンダ２２０のロッド２２４が伸張することで、測定光路長は長くなる。このとき、演算制御部３３２により演算される往復時間は長くなる。演算制御部３３２は、例えば基準往復時間と演算された往復時間との差分に基づいてプッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮量を演算する。具体的には、発光器３１２及び受光器３１４がプッシャシリンダ２２０のロッド２２４に設けられる場合、演算された往復時間から基準往復時間を減算した値に光の速さを掛け、さらに２で除した値がプッシャシリンダ２２０のロッド２２４のおおよその伸縮量となる。

送信制御部３３３は、注湯装置１の制御部７０と演算制御部３３２と通信可能に接続される。送信制御部３３３は、演算制御部３３２により演算されたに所定のタイミングにおけるプッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮量を注湯装置１の制御部７０に送信する。なお、コントローラ３３０は、注湯装置１の制御部７０内に設けられてもよい。

注湯装置１の制御部７０は、取得部３００により取得されたプッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮量に基づいて注湯装置１を走行させる。例えば、制御部７０は、所定のタイミングにおける鋳型Ｍの搬送される距離が、送信制御部３３３より送信された所定のタイミングにおけるプッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮量であると想定する。その場合、制御部７０は、所定のタイミングにおいてプッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮量だけ鋳型Ｍに追従するように台車３の走行を制御する。

以上、本実施形態の注湯システム１００によると、注湯製品の品質を向上させることができる。また、この注湯システム１００では、プッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮量は、プッシャシリンダ２２０のシリンダ部２２２に設けられた発光器３１２及び受光器３１４と、プッシャシリンダ２２０のロッド２２４に設けられた反射器３２０とによって、光を用いて取得される。すなわち、注湯システム１００は、エンコーダを用いることなくプッシャシリンダ２２０のロッド２２４の位置を計測できるため、注湯システム１００は、エンコーダの故障を回避できる。また、台車３は、取得されたプッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮量に基づいて走行でき、搬送された鋳型Ｍに追従して移動できる。すなわち、台車３は、プッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮に同期して走行できる。注湯装置１は、注湯の途中の鋳型Ｍに追従するため、台車３の移動中及び移動後も連続して鋳型Ｍに注湯できる。よって、この注湯システム１００は、鋳型Ｍに対して正確な重量の溶湯を効率的に注湯できる。

［変形例］
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。例えば、第２実施形態における注湯システム１００は、第２搬送ラインＬ２と、鋳型移動装置２００ａのプッシャシリンダ２２０と、鋳型移動装置２００ｂのクッションシリンダ２３０とを備えていればよい。この場合、注湯システム１００は、第１搬送ラインＬ１と、第３搬送ラインＬ３と、鋳型移動装置２００ａのトラバーサ２１０及びクッションシリンダ２３０と、鋳型移動装置２００ｂのトラバーサ２１０及びプッシャシリンダ２２０は備えなくても良い。第２実施形態における取得部３００は、光ではなく音によって、プッシャシリンダ２２０のロッド２２４の伸縮量を演算するための値を取得してもよい。

１…注湯装置、２００，２００ａ，２００ｂ…鋳型移動装置、３…台車、５…計測部、７…上部ユニット、１０…取鍋、１１…本体部、１３…接続部、１４…当接部、２０…ユニット基台、３０…第１フレーム、３１…ガイド部材、４０…第２フレーム、４１…傾動部、４５…フック、５０…移動機構、５１…移動軸、５２…移動部材、６０…駆動源、７０…制御部、１００…注湯システム、２２０…プッシャシリンダ、２２２…シリンダ部、２２４，２３２…ロッド、２３０…クッションシリンダ、３００…取得部、３１０…検出器、３１２…発光器、３１４…受光器、３２０…反射器、Ｍ…鋳型。

Claims (6)

1. 走行可能な台車と、
   前記台車に支持された上部ユニットと、
   前記台車と前記上部ユニットとの間に配置され、前記上部ユニットの重量を計測する計測部と、
   を備え、
   前記上部ユニットは、
   溶湯を注湯するための取鍋と、
   ユニット基台と、
   前記ユニット基台に設けられ、上下方向に延びる第１フレームと、
   前記第１フレームに支持され、前記取鍋を支持する第２フレームと、
   前記第２フレームを上下方向に移動させる移動機構と、
   前記移動機構を駆動させる駆動源と、
   を有し、
   前記移動機構は、
   上下方向に延びる移動軸と、
   前記第２フレーム及び前記移動軸に取り付けられ、前記駆動源による動力によって前記移動軸を上下方向に移動する移動部材と、
   を含み、
   前記駆動源は、前記移動軸の下端に接続される、
   注湯装置。
2. 前記第２フレームに設けられ、前記取鍋を傾動させる傾動部と、
   前記計測部において計測された前記上部ユニットの重量に基づいて前記取鍋内の前記溶湯の重量を算出する制御部を備え、
   前記制御部は、前記溶湯の重量に基づいて前記駆動源及び前記傾動部を制御する、請求項１に記載の注湯装置。
3. 前記取鍋は、
   前記取鍋の側面に設けられ、前記傾動部に接続する接続部と、
   前記取鍋の側面の前記接続部よりも下方に設けられ前記傾動部と接する当接部と、
   を有し、
   前記傾動部は、
   前記取鍋の側面に対向して設けられ、前記接続部を着脱可能に支持するフックを有する請求項２に記載の注湯装置。
4. 前記第１フレームに設けられ、前記第２フレームを上下方向に案内する少なくとも１つのガイド部材を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の注湯装置。
5. 少なくとも１つの前記ガイド部材は１つの前記ガイド部材である、請求項４に記載の注湯装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の前記注湯装置と、
   直線状の搬送ラインの始点に設けられ、シリンダ部及びロッドを有し、前記シリンダ部に移動可能に設けられたロッドにより鋳型を送り出すプッシャシリンダと、
   前記プッシャシリンダの前記ロッドの伸縮量を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された前記プッシャシリンダの前記ロッドの前記伸縮量に基づいて前記注湯装置を走行させる制御部と、
   を備え、
   前記取得部は、
   発光器及び受光器を含み、前記プッシャシリンダの前記シリンダ部に設けられる検出器と、
   前記検出器に対向して前記プッシャシリンダの前記ロッドに設けられ、前記発光器から照射される光を前記受光器に向けて反射する反射器と、
   を有する、注湯システム。