JP3499123B2 - 小ロット混合生産用自動注湯装置 - Google Patents

小ロット混合生産用自動注湯装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳物製品を製造す
る鋳造ラインにおける注湯技術に係り、小ロット混合生
産用自動注湯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の自動注湯方式としては、以下に示
すものがある。 1.加圧式(加熱) 密閉された円筒鍋に圧縮空気又は不活性ガスを吹込むこ
とにより、流量制御を行なう方式 2.ストッパーノズル方式(非加熱+加熱) ストッパーノズルの開閉制御を行なうことにより、流量
制御を行なう方式 3.溶湯検出センサー付注湯取鍋傾動方式(非加熱又は
加熱) 傾動角度により流量制御を行ない、注湯量と注湯検出を
センサーで検知する方式
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上の代表的な注湯方
式においては、鋳物の大小形状によって流量制御が難し
く、かつ加熱式の場合、ラインの故障時の温度保持には
よいが、合金化のためには、溶湯の酸化が起こり、小ロ
ット混合生産の時には使い難い面があった。
【0004】このために、小ロット混合生産に要求され
る性能、機能としては、以下のものがある。 1.鋳物の大小形状に鋳物精度、品質(欠陥)等が影響
されない自動注湯システムであること 2.非加熱(溶湯の温度保持無)で、小ロット生産での
注湯温度保証ができる自動注湯システムであること 3.ライントラブルの少ない装置構成であること 4.ライントラブル時の注湯温度保証できる自動注湯シ
ステムであること 5.完全自動化(無人化)に近い自動注湯システムであ
ること 本発明は上記した課題を解決するものであり、小ロット
混合生産において、注湯量の管理によって鋳物精度およ
び注湯温度保証を行なうことにより、品質(欠陥)の安
定化を図る小ロット混合生産用注湯装置を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の小ロット混合生産用注湯装置は、複数
の造型枠を列状に搬送する枠体搬送装置と、造型枠に掛
堰を装着する掛堰移動装置と、造型枠に溶湯を注湯する
注湯取鍋を有する注湯台車装置と、注湯取鍋に供給する
溶湯を適温に保持して貯留する保持炉と、注湯取鍋に合
金成分材を投入する合金成分材投入装置と、各装置を制
御する制御装置とを備え、掛堰移動装置は、枠体搬送装
置の搬送軌道に直交する方向に移動する掛堰を有し、注
湯する造型枠に対して掛堰の位置を選択して装着する機
能を有するとともに、注湯取鍋から注湯する溶湯の温度
を測定する温度測定手段を有し、注湯台車装置は、合金
成分材投入装置から合金成分材を受け取る合金成分材投
入位置と、保持炉から溶湯を受け取る溶湯投入位置と、
枠体搬送装置上の造型枠に注湯する注湯位置とにわたっ
て巡廻移動する機能を有するとともに、注湯取鍋の傾動
装置と、残湯量を計測する重量計測装置とを有し、制御
装置は、測定溶湯温度が適温で、重量計測装置による残
湯量が適量である条件下において、傾動装置を制御して
造型枠に対して適量の溶湯を注湯する機能を有する構成
としたものである。
【0006】
【0007】また、掛堰移動装置は、注湯取鍋から造型
枠に注湯する溶湯に対して合金成分材を投入する注湯流
合金投入装置を有する構成としたものである。また、制
御装置は、上位の制御系から伝送される造型枠に付随し
たトラッキングデータに基づいて合金成分材投入装置、
掛堰移動装置、溶湯注湯台車装置を制御し、注湯後に注
湯完了のデータを上位の制御系に伝送する機能を有する
構成としたものである。
【0008】また、基材をなす溶湯の材質毎に別途に保
持炉を設け、球状黒鉛鋳鉄用の溶湯を保持する保持炉と
注湯台車装置の移動経路の間に、溶湯を球状黒鉛化して
注湯取鍋に受け渡すFCD処理装置を設けた構成とした
ものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1〜図5に示すように、小ロッ
ト混合生産用自動注湯装置1は、大別すると、造型枠2
を搬送する枠体搬送装置3と、圧着掛堰4を有する掛堰
移動装置5と、注湯取鍋6を有する注湯台車装置7と、
注湯取鍋6に供給する溶湯を適温に保持して貯留する複
数の保持炉8a〜8cと、各種の合金成分剤を投入する
合金成分材投入装置9と、溶湯の球状黒鉛化を図るFC
D処理装置10と、各装置を制御する制御装置(図示省
略)とからなる。
【0010】枠体搬送装置3は、上枠と下枠を合わせて
造型枠2を形成する枠合せ装置11と、造型枠2にウエ
イト12を載置する重錘載せ装置13と、複数の造型枠
2を列状に搬送する搬送コンベア14とからなり、搬送
コンベア14は注湯位置Sに造型枠2を搬送する供給系
14aと、注湯した造型枠2を次工程に搬送する冷却系
14bとからなる。
【0011】保持炉8a〜8cは、基材となる溶湯を適
温に保持して貯留するものであり、溶湯の材質毎に、ね
ずみ鋳鉄(FC)用8a、8bと、球状黒鉛鋳鉄用(F
CD)8cとに別途に設けている。
【0012】FCD処理装置10は、球状黒鉛鋳鉄用の
溶湯を保持する保持炉8cと注湯台車装置7の移動経路
の間に配置しており、球状化剤を投入する球状化剤投入
装置15と、保持炉8cから溶湯を受け取る位置と球状
化剤投入装置15との間を反復移動する調製取鍋装置1
6とからなる。
【0013】合金成分材投入装置9は、造型するワーク
の種類に応じた材質の溶湯を調製するために各種の合金
成分材を投入するものであり、各種の合金成分材を貯留
する複数のホッパー17と、各ホッパー17からシュー
トする個々の合金成分材を集める移動升装置18と、集
めた合金成分材を注湯取鍋6に投入するシュータ19と
からなる。
【0014】掛堰移動装置5は、搬送コンベア14の供
給系14aの搬送軌道に沿って移動する掛堰台車装置2
0と、供給系14aの搬送軌道に直交する方向に移動し
て、注湯する造型枠2に対してその位置を選択して装着
する機能を有する複数の圧着掛堰4a,4bと、合金成
分材を投入する注湯流合金投入装置21と、注湯取鍋6
から注湯する溶湯の温度を測定する温度測定手段として
の赤外線放射温度計22とからなる。
【0015】注湯台車装置7は、注湯取鍋6から造型枠
2に溶湯を注湯するものであり、合金成分材投入装置9
から合金成分材を受け取る合金成分材投入位置と、各保
持炉8a〜8cから溶湯を受け取る溶湯投入位置と、枠
体搬送装置3上の造型枠2に注湯する注湯位置とにわた
って巡廻移動する注湯台車23を有し、注湯台車23上
に、注湯取鍋6と、注湯取鍋6を任意の鋳込角度に傾動
制御するACサーボモーターからなる傾動装置24と、
注湯取鍋6における残湯量を計測するロードセルからな
る重量計測装置25と、傾動装置24を制御するコント
ローラ26とを有している。
【0016】制御装置は、上位の制御系から伝送される
造型枠2に付随したトラッキングデータに基づいて合金
成分材投入装置9、掛堰移動装置5、溶湯注湯台車装置
7を制御し、注湯後に注湯完了のデータを上位の制御系
に伝送する機能を有し、測定溶湯温度が適温で、重量計
測装置25による残湯量が適量である条件下において、
傾動装置24を制御して造型枠2に対して適量の溶湯を
注湯する機能回路を有している。
【0017】以下、上記した構成における作用を説明す
る。造型枠2は造型するワークの種類毎に小ロットの群
をなして枠体搬送装置3の搬送軌道上に配列している。
注湯サイクルの始めに、注湯台車装置7は合金成分材投
入装置9に対向する位置に移動し、合金成分材投入装置
9から合金成分材を受け取る。合金成分材投入装置9
は、予め制御装置からの指令により、造型するワークに
適した合金成分材を各ホッパー17から移動升装置18
に投入して待機しており、注湯取鍋6がシュータ19に
対応して位置する状態において、移動升装置18に集め
た合金成分材をシュータ19を通して注湯取鍋6に投入
する。
【0018】次に、注湯台車装置7は、造型するワーク
がねずみ鋳鉄品である場合には、保持炉8a〜8bに対
向する位置に移動し、1ロット分の溶湯を保持炉8a〜
8bから注湯取鍋6に受け取る。造型するワークが球状
黒鉛鋳鉄である場合には、保持炉8cに対向する位置に
移動する。この場合に、FCD処理装置10は、保持炉
8cから1ロット分の溶湯を調製取鍋装置16に受け取
り、調製取鍋装置16を球状化剤投入装置15へ移動し
て球状化剤を受け取り、原点に復帰して調製した溶湯を
注湯取鍋6に投入する。
【0019】次に、注湯台車装置7は、ノリ取り位置R
へ移動し、注湯直前の温度測定およびノリ取りを人的作
業によって行ない、その後に注湯位置Sへ移動し、注湯
台車装置7の移動に伴って掛堰移動装置5が注湯位置S
に待機する。掛堰移動装置5は、制御装置からの指令に
より、造型するワークに適した汚れのない圧着掛堰4a
もしくは4bを選択し、掛堰台車装置20を移動して注
湯する造型枠2のウエイト12上の装着位置(α、β、
γの何れかの位置)に圧着掛堰4aもしくは4bを装着
する。この装着位置α、β、γは、造型枠2の種類によ
って異なり、掛堰移動装置5は圧着掛堰4aもしくは4
bを移動して装着位置を選択する。その後に、注湯台車
装置7は、注湯取鍋6の傾動により溶湯を圧着掛堰4
a、4bに注湯し、溶湯は、注湯流合金投入装置21か
ら投入する合金成分材とともに、圧着掛堰4a、4bを
通って造型枠2の鋳型内に鋳込む。
【0020】このとき、注湯台車装置7は、制御装置の
指令により、傾動装置24を駆動して注湯取鍋6の鋳込
角度を制御し、造型するワークに適した溶湯量を注湯
し、注湯後に注湯取鍋6に残る溶湯の残湯量を重量計測
装置25によって計測し、計測データをコントローラ2
6を通して制御装置へ伝送する。また、赤外線放射温度
計22は、注湯する溶湯の温度を計測して制御装置へ伝
送する。
【0021】次の注湯に際し、掛堰移動装置5は圧着掛
堰4aもしくは4bを注湯した造型枠2から離間し、枠
体搬送装置3は次の造型枠2を注湯位置Sに順送りす
る。制御装置は、先に計測した溶湯の温度および残湯量
が適値ある限りにおいて、先の動作を繰り返して溶湯を
注湯する。以後、同様にして1小ロット分の造型枠2に
対して注湯を行なう。
【0022】その後に、注湯台車装置7は注湯サイクル
の始めに戻って待機する。注湯した造型枠2は搬送コン
ベア14の供給系14aから冷却系14bに搬送し、重
錘載せ装置13においてウエイト12を除去した後に、
冷却しながら次工程に搬送する。
【0023】非常時、例えば枠体搬送装置3のトラブル
等によって造型枠2の移動を行なえなくなった場合に
は、注湯台車装置7および掛堰移動装置5が移動して各
造型枠2に対する注湯を行なう。
【0024】以上の操作における制御装置の作用を図5
に基づいて説明する。制御装置のCPU100は、注湯
台車装置7に対して制御情報として注湯取鍋6の鋳込角
度と注湯台車23の移動位置とを渡し、重量計測装置2
4で計測する鋳込重量を受け取り、掛堰移動装置5に対
して制御情報として圧着掛堰4a、4bの選択種と掛堰
台車装置20の移動位置とを渡し、赤外線放射温度計2
2で計測する注湯温度を受け取り、合金成分材投入装置
9に対して制御情報として成分情報を渡し、合金添加量
を受け取る。
【0025】また、制御装置は、造型枠2を供給する造
型ライン200から造型枠2に付随するトラッキングデ
ータを受け取って自動注湯を行ない、残湯量を支援シス
テム300に伝送して次回のロットのワークに関する目
標成分および注湯に要する溶湯量を受湯重量として受け
取り、その注湯量を保持炉8a〜8cに出湯量として渡
し、生産実績、稼動状況、サイクルを上位の制御系に渡
す。この間に、保持炉8a〜8cから取り出した材料片
と、実際に注湯した後の材料片とを成分検査し、結果を
上位の制御系に入力する。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、注
湯台車装置が、合金成分材投入装置と保持炉と、枠体搬
送装置上の造型枠に注湯する注湯位置とにわたって巡廻
移動して溶湯の成分を調整することにより、合金調製を
自動的に行なって注湯作業することができる。また、測
定溶湯温度が適温で、重量計測装置による残湯量が適量
である条件下において、傾動装置を制御して造型枠に対
して適量の溶湯を注湯することにより、鋳込精度を確保
するとともに、温度保証を行なうことができ、鋳造欠陥
の発生を防止できる。また、制御装置が、上位の制御系
から伝送される造型枠に付随したトラッキングデータに
基づいて合金成分材投入装置、掛堰移動装置、溶湯注湯
台車装置を制御し、1ロット分の溶湯毎に合金調製を行
なうことにより、小ロット混合生産を効率良く行なうこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における小ロット混合生産用
自動注湯装置の全体構成を示す摸式図である。
【図2】同実施形態における保持炉および注湯台車装置
を示す斜視図である。
【図3】同実施形態における合金成分材投入装置、注湯
台車装置、掛堰移動を示す斜視図である。
【図4】同実施形態における注湯取鍋の構成を示す摸式
図である。
【図5】同実施形態における制御の流れを示すブロック
図である。
【符号の説明】
S 注湯位置 1 小ロット混合生産用自動注湯装置 2 造型枠 3 枠体搬送装置 5 掛堰移動装置 6 注湯取鍋 7 注湯台車装置 8a〜8c 保持炉 9 合金成分材投入装置 10 FCD処理装置 15 球状化剤投入装置 21 注湯流合金投入装置 22 赤外線放射温度計 24 傾動装置 25 重量計測装置
フロントページの続き (72)発明者 木虎 吉行 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47 号 株式会社クボタ内 (72)発明者 片上 雅義 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47 号 株式会社クボタ内 (56)参考文献 特開 平9−295131(JP,A) 実開 昭64−41091(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 47/00 B22D 41/06 B22D 41/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の造型枠を列状に搬送する枠体搬送
    装置と、造型枠に掛堰を装着する掛堰移動装置と、造型
    枠に溶湯を注湯する注湯取鍋を有する注湯台車装置と、
    注湯取鍋に供給する溶湯を適温に保持して貯留する保持
    炉と、注湯取鍋に合金成分材を投入する合金成分材投入
    装置と、各装置を制御する制御装置とを備え、 掛堰移動装置は、枠体搬送装置の搬送軌道に直交する方
    向に移動する掛堰を有し、注湯する造型枠に対して掛堰
    の位置を選択して装着する機能を有するとともに、注湯
    取鍋から注湯する溶湯の温度を測定する温度測定手段を
    有し、 注湯台車装置は、合金成分材投入装置から合金成分材を
    受け取る合金成分材投入位置と、保持炉から溶湯を受け
    取る溶湯投入位置と、枠体搬送装置上の造型枠に注湯す
    る注湯位置とにわたって巡廻移動する機能を有するとと
    もに、注湯取鍋の傾動装置と、残湯量を計測する重量計
    測装置とを有し、 制御装置は、測定溶湯温度が適温で、重量計測装置によ
    る残湯量が適量である条件下において、傾動装置を制御
    して造型枠に対して適量の溶湯を注湯する機能を有する
    ことを特徴とする小ロット混合生産用自動注湯装置。
  2. 【請求項2】 掛堰移動装置は、注湯取鍋から造型枠に
    注湯する溶湯に対して合金成分材を投入する注湯流合金
    投入装置を有することを特徴とする請求項1記載の小ロ
    ット混合生産用自動注湯装置。
  3. 【請求項3】 制御装置は、上位の制御系から伝送され
    る造型枠に付随したトラッキングデータに基づいて合金
    成分材投入装置、掛堰移動装置、溶湯注湯台車装置を制
    御し、注湯後に注湯完了のデータを上位の制御系に伝送
    する機能を有することを特徴とする請求項1又は2記載
    の小ロット混合生産用自動注湯装置。
  4. 【請求項4】 基材をなす溶湯の材質毎に別途に保持炉
    を設け、球状黒鉛鋳鉄用の溶湯を保持する保持炉と注湯
    台車装置の移動経路の間に、溶湯を球状黒鉛化して注湯
    取鍋に受け渡すFCD処理装置を設けたことを特徴とす
    る請求項1〜3の何れか1項に記載の小ロット混合生産
    用自動注湯装置。
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