JP4569505B2

JP4569505B2 - 溶湯装置

Info

Publication number: JP4569505B2
Application number: JP2006086399A
Authority: JP
Inventors: 一也井上
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2026-03-27
Also published as: JP2007260702A

Description

本発明は、鋳造を行う鋳造機と、鋳造機にて用いられる溶湯を保持する保持炉などから成る溶湯装置に関するものである。

脱ガス処理後の溶湯を取鍋から保持炉に移す際、溶湯を貯留する貯留部と貯留部の底部に開口させた筒状の配湯部を有する漏斗を使用する。漏斗内に溶湯が貯留している際にポーラスプラグ等から不活性ガスを供給して、水素ガスの除去を行う（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−９９３６３号公報

不活性ガスが溶湯内に残存している場合、ガス気泡に付着した不純物が溶湯表面に浮上する。また、配湯時には保持炉内の残湯と新しく補給した溶湯が混ざるため、しかるべき時間の沈静が必要となる。この途中の溶湯は不純物が浮遊している。不純物を含んだ溶湯（清浄度の低い溶湯）を用いて鋳造が行われた場合、鋳造によって形成される鋳造品の品質の低下が懸念される。

よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、鋳造品の品質を向上させることのできる溶湯装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の様に、溶湯を保持する２つの保持炉と、前記溶湯を用いて鋳造を行う鋳造機と、前記２つの保持炉のいづれかの溶湯を前記鋳造機に供給する注湯手段と、該注湯手段へ溶湯を採取する保持炉を切り替えるための指令信号を送信する制御装置と、を備え、前記保持炉にはそれぞれ、溶湯の表面に浮遊する不純物を除去する不純物除去手段と、前記保持炉に溶湯が補充された後に前記不純物除去手段が使用されたか否かを判断する判断手段と、前記不純物除去規制手段が使用されたかをどうかを表示する表示手段と、前記保持炉内の溶湯が所定高さ以上か否かを検知する湯面検知センサとが設けられた溶湯装置において、注湯が行われている一方の前記保持炉の湯面が前記所定高さ以上でないと検知され、前記制御装置が前記注湯手段に前記指令信号を送信する際に、前記制御装置は、他方の前記保持炉に設けられた前記不純物除去手段が使用されていない場合、前記注湯手段に前記指令信号の送信を行わないことを特徴とする構成としたことである。

上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項２に記載の様に、請求項１に記載の溶湯装置において、前記保持炉に溶湯が補充された後の時間を計るタイマーが設けられ、注湯が行われている一方の前記保持炉の湯面が前記所定高さ以上でないと検知され、前記制御装置が前記注湯手段に前記指令信号を送信する際に、前記制御装置は、他方の前記保持炉にて溶湯が補充された後に所定時間が経過していない場合、前記注湯手段に前記指令信号の送信を行わないこと構成としたことである。

本発明によれば、溶湯の表面に浮遊する不純物の除去が完了した保持炉のみで鋳造するため、鋳造によって形成される鋳造品内に溶湯中不純物が巻き込まれる事が減少する。また、溶湯が供給された後所定時間が経過した保持炉のみで鋳造するため、鋳造品内に溶湯中不純物が巻き込まれる事が減少する。このように、清浄度を向上させた溶湯を使用することで、鋳造品の品質の向上と管理が可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を基に説明する。

図１は、本発明に係る溶湯装置２０の構成を示す図である。同図において、１は鋳造機としてのダイカストマシン（ＤＣＭ）、３はＢ炉湯不足ランプ（表示手段）、４はＡ炉湯不足ランプ（表示手段）、５は配湯指令スイッチ、６はＢ炉配湯完了ランプ、７はＡ炉配湯完了ランプ、８はＢ炉配湯完了ボタン、９はＡ炉配湯完了ボタン、１０はＢ炉プラグ付垢取治具（不純物除去手段）、１１はＡ炉プラグ付垢取治具（不純物除去手段）、１２は保持炉Ｂ（Ｂ炉）、１３は保持炉Ａ（Ａ炉）、１４は注湯ロボット（注湯手段）、１５は起動スイッチ、１６はタイマー、３０は制御装置である。

図１に示す様に、本実施形態の溶湯装置２０においては、１つのダイカストマシン１と２つの保持炉１２、１３（保持炉Ａ、保持炉Ｂ）が設置され、保持炉１２と保持炉１３の溶湯が、注湯ロボット１４によってダイカストマシン１に注湯される。注湯ロボット１４は、アーム１４ａを有し、アーム１４ａ駆動することで、Ａ炉１３からダイカストマシン１あるいはＢ炉からダイカストマシン１に溶湯を注湯する注湯手段である。Ａ炉プラグ付垢取治具１１、Ｂ炉プラグ付垢取治具１０には、プラグ１１ａ、１０ａがそれぞれ備えられており、Ａ炉１３及びＢ炉１２にそれぞれ設けられる治具保持部１３ａ，１２ａにプラグ１１ａ、１０ａを介して着脱可能にそれぞれ保持されている。Ａ炉１３、Ｂ炉１２にはそれぞれ湯面検知センサ１８、１７がそれぞれ設けられている。湯面検知センサ１８、１７は、それぞれの保持炉における湯面の高さが所定高さ以上か否かを判断するものである。制御装置３０は、ダイカストマシン１、Ｂ炉湯不足ランプ３、Ａ炉湯不足ランプ４、配湯指令スイチ５、Ｂ炉配湯完了ランプ６、Ａ炉配湯完了ランプ７、Ｂ炉配湯完了ボタン８、Ａ炉配湯完了ボタン９、治具保持部１０ａ、１１ａ、注湯ロボット１４、湯面検知センサ１７、１８及び起動スイッチ１５と電気的に接続されている。

治具保持部１０ａ、１１ａは、プラグ１０ａ、１１ａが保持されている状態か非保持状態かを判断し、その情報を制御装置３０に伝達する機能を有する。例えば、保持状態と非保持状態とで異なる信号を制御装置３０に送信するようになっている。制御装置３０は、治具保持部１０ａ、１１ａからの信号に基づいて、溶湯の不純物が除去されたかどうか判断することができる。

ここで、治具保持部１０ａ、１１ａ及び制御装置３０の組合せ、あるいはタイマー１６と制御装置３０の組合せが本実施形態における判断手段を構成する。また、Ｂ炉湯不足ランプ３、Ａ炉湯不足ランプ４及び制御装置３０が本実施形態における規制手段を構成する。

図２は、本発明の溶湯装置２０における動作を説明するフローチャートである。

まず、保持炉（Ａ炉、Ｂ炉）の準備が完了した状態で、鋳造作業者が、起動スイッチ１５を操作すると、起動信号が注湯ロボット１４に送信され、原位置にある注湯ロボット１４が起動される（ステップ１。以下、ステップを「Ｓ」と表記。）。続いて、待機位置にあるＡ炉にて（Ｓ２）、湯面検知センサ１８にて湯面検知動作（Ｓ４）が行われ、続いて溶湯計量動作（Ｓ５）が行われる。その後、ダイカストマシン（ＤＣＭ）から注湯ＯＫ信号が出ていれば（Ｓ６）、注湯ロボット１４がアーム１４ａを駆動してＡ炉１３の溶湯をＤＣＭ１へ注湯し（Ｓ７）、鋳造が行われる。なお、ＤＣＭ１から注湯ＯＫ信号が出ていない場合は、排湯動作が行われ（Ｓ２０）、注湯ロボット１４が原位置に戻る。Ｓ４での湯面検知動作にて、最終設定高さ（炉内の溶湯が減少して湯汲み不能となる寸前の湯面高さ）になるまで、鋳造サイクル毎にＡ炉からＤＣＭ１へ注湯が繰り返し行われる。Ｓ４での湯面検知動作にて、Ａ炉の溶湯の湯面が最終設定高さに達したことが湯面検知センサ１８により検知された場合は（Ｓ３）、湯面検知センサ１８からその旨の信号が制御装置３０に送信される。この信号を受信した制御装置３０は、Ａ炉１３からＢ炉１２への切換が必要であると判断して、Ｂ炉１２から溶湯を採取する指令信号を注湯ロボット１４に送信する。指令信号を受けた注湯ロボット１４は、アーム１４ａの駆動を、Ａ炉１３から溶湯を取得する動作からＢ炉１２から溶湯を取得する動作に切り替える。この状態の後、ＤＣＭ１から溶湯の要求があれば、注湯ロボット１４は、アーム１４ａによりＢ炉１２から溶湯を取得してＤＣＭ１に供給する。これにより、ＤＣＭ１に注湯される溶湯がＡ炉１３のものからＢ炉１２のものに替わる。その後、Ａ炉の場合と同様に鋳造を行う（Ｓ８、Ｓ９）。Ｂ炉１２の溶湯を用いて鋳造が行われている間に、新たな溶湯がＡ炉１３に配湯される。そして、Ｓ８の湯面検知において、湯面検知センサ１７によってＢ炉の溶湯の湯面が最終設定高さに達したと判断されたら、今度はＡ炉１３の溶湯がＤＣＭ１に注湯され、鋳造が行われる（この繰り返しとなる）。

次に、Ａ（Ｂ）炉への配湯の手順を説明する。

湯面検知センサ１８（１７）が保持炉の湯面が最終設定高さに達したことを検出し、その旨の信号が制御装置３０に送信されると、制御装置３０は、Ａ（Ｂ）炉湯不足ランプ４（３）を点灯させる。鋳造作業者がＡ（Ｂ）炉湯不足ランプ４（３）の点灯を確認すると（Ｓ１０）、作業者は配湯指令スイッチ５を切り替え（Ｓ１１）、集中溶解所へ配湯指令を出す。配湯指令スイッチ５が切り替えられると、制御装置３０は、Ａ（Ｂ）炉配湯完了ランプ７（６）を消灯させる（Ｓ１２）。これにより、配湯作業者は配湯が必要な炉を認識できる。集中溶解所から配湯車が到着し、Ａ（Ｂ）炉に溶湯が配湯されたら（Ｓ１３）、配湯作業者が配湯完了ボタン９（８）を操作する（Ｓ１４）。配湯完了ボタン９（８）の操作が検知されれば、制御装置３０はＡ（Ｂ）炉配湯完了ランプ７（６）を点灯させる（Ｓ１５）。これにより、鋳造作業者はＡ炉１３の配湯が完了した事を確認できる。

さらに、配湯完了ボタン９（８）が操作されたことが検知された場合に、制御装置３０は、Ａ（Ｂ）炉湯不足ランプ４（３）を点滅させる（Ｓ１６）。Ａ（Ｂ）炉湯不足ランプ４（３）を点滅させることで、鋳造作業者にＡ炉１３（Ｂ炉１２）が準備不足状態であることを報知することができる。これにより、Ａ炉１３（Ｂ炉１２）からダイカストマシン１に溶湯を供給するような操作を、作業者が行うことを規制することができる。

さらに、配湯完了ボタン９（８）が操作されたことが検知された場合に、制御装置３０は、タイマー１６を起動する。これにより、タイマー１６はＡ炉１３における配湯が完了してからの経過時間をカウントすることになる。

さらに、配湯完了ボタン９（８）が操作されたことが検知された場合に、制御装置３０は、注湯ロボット１４によるＡ炉１３（Ｂ炉１２）からダイカストマシン１への注湯を禁止する規制状態となる。具体的には、制御装置３０が規制状態であることを示すフラグを立てる手法を例示できる。

続いて、鋳造作業者がＡ（Ｂ）炉湯不足ランプ４（３）の点滅を確認し、プラグ付垢取治具にて溶湯表面の垢取（不純物除去）を実施する（Ｓ１７）。この時、プラグ付垢取治具１１（１０）のプラグ１１ａ（１０ａ）が、治具保持部１３ａ（１２ａ）から離脱したことを治具保持部１３ａ（１２ａ）は検知し、その旨の信号を制御装置３０に送信する。さらに、プラグ１１ａ（１０ａ）が離脱した状態から、保持部１３ａ（１２ａ）に再度保持されたことを検知して、その旨の信号を制御装置３０に送信する。制御装置３０は、これらの信号を受信することで、プラグ付垢取治具１１（１０）が使用されたかどうかを判断することができる。プラグ付垢取治具１１（１０）が使用されたと判断された場合には、溶湯装置２０は、不純物除去完了状態となる。具体的には、制御装置３０が不純物除去完了のフラグを立てる手法を例示できる。なお、プラグ付垢取治具１１（１０）が使用されたかどうかを判断する手法としては、これに限られるものではない。例えば、保持部１３ａ（１２ａ）自身がプラグ付垢取治具１１（１０）が使用されたかどうかを判断して、その判断結果を制御装置３０に送信するようにしてもよい。また、保持部１３ａ（１２ａ）と制御装置３０との通信は無線通信でもよい。

そして、タイマー１６により配湯完了から所定時間（３０分）経過したことが検知されるとその旨の信号が制御装置３０に送信され、配湯完了から所定時間経過したかどうかが判断される。これにより、沈静時間タイマー３０分がタイムアップする。具体的には、制御装置３０が、沈静完了のフラグを立てる手法を例示できる。ここで、制御装置３０は、不純物除去完了と沈静完了のいずれの条件も満たされているかどうかを判断し、不純物除去完了でかつ沈静完了である場合に、Ａ（Ｂ）炉湯不足ランプ４（３）を消灯させる。これにより、鋳造作業者が保持炉準備完了となった事を確認することができる。さらに、制御装置３０は、その規制状態を解除する（規制解除状態）。これにより、注湯ロボット１４によるＡ炉１３（Ｂ炉１２）からダイカストマシン１への溶湯の供給が可能となる。これらの条件を満たすことで、Ａ炉１３（Ｂ炉１２）は、準備完了状態となる（Ｓ１８、Ｓ１９）。

このとき、Ａ（Ｂ）炉湯不足ランプ４（３）は、配湯完了から保持炉の準備完了まで点滅し続けているため、配湯完了から保持炉の準備完了までの間、Ａ炉１３（Ｂ炉１２）からダイカストマシン１に溶湯を供給するような操作を、作業者が行うことを規制することができる。

ここで、Ａ炉１３（Ｂ炉１２）の準備が完了していない（準備完了状態でない）と、Ａ炉１３（Ｂ炉１２）からの注湯は禁止されているので、仮にＢ炉１２（Ａ炉１３）の溶湯が少なくなっても、注湯ロボット１４はＡ炉１３から溶湯をダイカストマシン１に供給することができないようになっている。具体的には、面検知センサ１７（１８）により湯面が最終設定高さに達したことが検知され、その信号が制御装置３０に送信されても、制御装置３０が規制状態である場合には、該制御装置３０は、溶湯を取得する保持炉を切り替えるように指令する信号を注湯ロボット１４に送信しないようになっている。この場合、鋳造サイクルを中断してもよいし、あるいはＢ炉１２（Ａ炉１３）から引き続き溶湯を取得するようにしてもよい。

本実施形態の溶湯装置２０では、溶湯品質を管理するため、配湯完了後に以下の項目を完了しないと保持炉準備完了とならないインターロックを取っている。（１）溶湯表面の垢取を実施した事を確認するため、プラグ付き垢取治具が一度抜かれ、再度さしこまれた事。（２）しかるべき時間の沈静が完了した事を確認するため、沈静時間タイマーの３０分がタイムアップした事。

本実施形態の溶湯装置２０によれば、溶湯表面に浮遊する不純物の除去が完了した保持炉のみで鋳造するため、鋳造によって形成される鋳造品内に溶湯中不純物が巻き込まれる事が減少する。また、しかるべき時間の沈静が完了した保持炉のみで鋳造するため、鋳造品内に溶湯中不純物が巻き込まれる事が減少する。このように、清浄度を向上させた溶湯を使用する事で、鋳造品の品質の向上と管理が可能となる。

また、本実施形態においては、不純物除去手段により不純物が除去されたか否か、あるいは配湯完了から所定時間が経過したか否かをランプ（表示手段）により鋳造作業者に報知することができる。これにより、保持炉が準備完了かどうかを作業者が認識することができるため、準備が完了していない保持炉からダイカストマシンに溶湯を供給する操作を作業者が行うことを規制することができる。したがって、作業者の操作によって注湯手段が駆動されるような状況であっても、鋳造品の品質の向上と管理が可能となる。

また、本実施形態においては、保持炉が準備完了状態とならなければ、注湯手段が該保持炉から溶湯を取得することができないので、準備不足の保持炉から溶湯が鋳造機に供給されることを確実に防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、不純物除去が完了したことのみを条件として、保持炉を準備完了状態としてもよい。また、配湯完了から所定時間経過したことをのみを条件として、保持炉を準備完了状態としてもよい。

本発明に係る溶湯装置２０の構成を示すシステム図。溶湯装置２０における動作を説明するフローチャート。

符号の説明

１ダイカストマシン（ＤＣＭ、鋳造機）
３Ｂ炉湯不足ランプ（表示手段、規制手段）
４Ａ炉湯不足ランプ（表示手段、規制手段）
５配湯指令スイッチ
６Ｂ炉配湯完了ランプ
７Ａ炉配湯完了ランプ
８Ｂ炉配湯完了ボタン
９Ａ炉配湯完了ボタン
１０Ｂ炉プラグ付垢取治具（不純物除去手段）
１１Ａ炉プラグ付垢取治具（不純物除去手段）
１２保持炉Ｂ（保持炉）
１２ａ治具保持部（判断手段）
１３保持炉Ａ（保持炉）
１３ａ治具保持部（判断手段）
１４注湯ロボット（注湯手段）
１５起動スイッチ
１６タイマー（判断手段）
２０溶湯装置
３０制御装置（判断手段、規制手段）

Claims

溶湯を保持する２つの保持炉と、
前記溶湯を用いて鋳造を行う鋳造機と、
前記２つの保持炉のいづれかの溶湯を前記鋳造機に供給する注湯手段と、
該注湯手段へ溶湯を採取する保持炉を切り替えるための指令信号を送信する制御装置と、を備え、
前記保持炉にはそれぞれ、
溶湯の表面に浮遊する不純物を除去する不純物除去手段と、前記保持炉に溶湯が補充された後に前記不純物除去手段が使用されたか否かを判断する判断手段と、前記不純物除去規制手段が使用されたかをどうかを表示する表示手段と、前記保持炉内の溶湯が所定高さ以上か否かを検知する湯面検知センサとが設けられた溶湯装置において、
注湯が行われている一方の前記保持炉の湯面が前記所定高さ以上でないと検知され、前記制御装置が前記注湯手段に前記指令信号を送信する際に、
前記制御装置は、他方の前記保持炉に設けられた前記不純物除去手段が使用されていない場合、前記注湯手段に前記指令信号の送信を行わないことを特徴とする溶湯装置。
請求項１に記載の溶湯装置において、
前記保持炉に溶湯が補充された後の時間を計るタイマーが設けられ、
注湯が行われている一方の前記保持炉の湯面が前記所定高さ以上でないと検知され、前記制御装置が前記注湯手段に前記指令信号を送信する際に、
前記制御装置は、他方の前記保持炉にて溶湯が補充された後に所定時間が経過していない場合、前記注湯手段に前記指令信号の送信を行わないことを特徴とする溶湯装置。