JP6244181B2 - 鋳造設備 - Google Patents

Description

本発明は鋳造設備に関するものである。

特許文献１は従来の鋳造設備を開示している。この鋳造設備は、鋳型を造型する造型ラインと、鋳型に流し込む溶湯を製造する溶解ラインと、鋳型に溶湯を注湯する注湯ラインとを備えている。溶解ラインは、所要量の合金成分材と溶解炉で溶解した溶湯とを処理取鍋に投入して溶湯の成分を調整する工程と、処理取鍋の溶湯を注湯取鍋に移し替える工程とを有している。注湯ラインは注湯取鍋内の溶湯の成分が注湯すべき溶湯の成分であるか等を確認した後に注湯取鍋から鋳型に溶湯を注湯する自動注湯装置が設けられている。このため、この鋳造設備は鋳型の造型速度に対応することができるとともに、鋳型に応じた適切な溶湯を注湯することができる。

特開２０１２−１６６２７１号公報

しかし、特許文献１の鋳造設備は造型ラインにおいて鋳型の不良品が生じることを想定したものではない。不良品の鋳型に溶湯を注湯して鋳造すれば製品不良になる。また、不良品の鋳型に溶湯を注湯すると溶湯が漏れ出すおそれがある。仮に、鋳型の良品、又は不良品情報を注湯装置に与えて、鋳型が不良品であった場合に溶湯を注湯しないように注湯装置を自動化すると、注湯ラインを担当する作業者は、鋳型が不良品であるために溶湯を注湯しないのか、自動注湯装置の不具合で鋳型に溶湯を注湯しないのかを判断することができない。この場合、作業者は、自動注湯装置を手動に切り替えて、不良品の鋳型に溶湯を注湯してしまうおそれがある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、鋳造工程におけるトラブル及び製品不良の発生を防止することができる鋳造設備を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の鋳造設備は、鋳型を造型する造型ラインと、前記鋳型に流し込む溶湯を製造する溶解ラインと、前記鋳型に前記溶湯を注湯する注湯ラインとを備えている鋳造設備であって、
前記造型ラインに設置され、前記鋳型が良品、又は不良品であるかを入力する入力装置と、
前記注湯ラインに設置され、前記入力装置への入力に基づいて、良品と判断された前記鋳型のみに自動的に溶湯を注湯する自動注湯装置と、
前記注湯ラインに設置され、前記入力装置への入力に基づいて、前記注湯ライン上の前記鋳型が良品、又は不良品であるかを表示する表示装置と、
を備えており、
前記溶解ラインは溶解炉で１回に溶解した溶湯を複数回に分けて取鍋に出湯する出湯工程を有し、
前記表示装置は前記取鍋内の溶湯が前記溶解炉の１回に溶解した溶湯の何回目に分けたものであるかを表示することを特徴とする。

この鋳造設備は、造型ラインに設置された入力装置に鋳型が良品、又は不良品であるかを入力し、その入力に基づいて注湯ラインに設置された自動注湯装置が良品と判断された鋳型のみに自動的に溶湯を注湯する。また、入力装置への入力に基づいて注湯ラインに設置された表示装置に注湯ライン上の鋳型が良品、又は不良品であるかが表示される。このため、自動注湯装置が不良品の鋳型に溶湯を注湯しなかった場合、注湯ラインを担当する作業者は、鋳型が不良品であるために自動注湯装置が溶湯を注湯しないことを認識することができる。これによって、作業者が自動注湯装置を手動に切り替えて不良品の鋳型に溶湯を注湯することも防止することができる。

したがって、本発明の鋳造設備は鋳造工程におけるトラブル及び製品不良の発生を防止することができる。

実施例の鋳造設備の全体を示すブロック図である。 実施例の鋳造設備の造型ライン、溶解ライン、及び注湯ラインを示すブロック図である。 溶湯から注湯までの流れを示す説明図である。 生産計画データである。 鋳型の良品、又は不良品上方を入力する入力画面である。 鋳型情報を表示した溶解ラインに設置されたタッチパネルの表示画面である。 鋳型情報を表示した注湯ラインに設置されたタッチパネルの表示画面である。

次に、本発明の鋳造設備を具体化した実施例について、図面を参照しつつ説明する。

＜実施例＞
実施例の鋳造設備は、図１に示すように、造型ライン１０、溶解ライン２０、注湯ライン３０、解枠ライン４０、仕上げ・検査ライン５０、加工ライン６０を備えている。また、この鋳造設備は、図２に示すように、生産計画を登録する管理パソコン７０と、この管理パソコン７０に接続されたデータベースサーバ７１と、データベースサーバ７１に基づいて各ラインを構成する各種装置を制御する設備制御装置８０と、各ラインに設置した複数のタッチパネル１１、１２、２１、３２とを備えている。各タッチパネル１１、１２、２１、３２は、表示装置であり、かつ操作装置である。

造型ライン１０は、混練工程、砂入れ工程、硬化工程、抜型工程、中子収め工程、及び合体（枠合わせ）工程をこの順に実行し、砂型からなる鋳型を造型する。これら工程は、後述する生産計画に基づき、設備制御装置８０が造型ライン１０を構成する各種装置の稼働を自動制御することによって、実行される。

混練工程では樹脂及び硬化剤を添加した鋳物砂を混練する。砂入れ工程では同一形状の２個の鋳造模型を並列に配置した１個の鋳枠内に混練した鋳物砂を投入する。硬化工程では鋳枠内に投入した鋳物砂を硬化させる。抜型工程では鋳造模型を鋳枠から抜き取る。これら工程によって、上型及び下型が別々に形成される。上型及び下型は夫々２個ずつ同一形状のキャビティが形成される。また、上型はキャビティに連通した湯口及びガス抜き孔が貫設されている。中子収め工程では下型に形成された２個のキャビティの夫々に同一形状の中子を１個ずつ配置する。中子は中子焼成工程及び中子組立工程を経て製造される。合体工程では中子を配置した下型の上に上型を組み合わせる。このようにして、キャビティ内に中子を配置した鋳型が完成する。この鋳型は１個で同形状の２個の鋳造品を鋳造することができる。

抜き型工程において、組み合わされる上型及び下型の１組ごとに造型シリアル番号を自動的に付与する。また、中子収め工程において、鋳造される鋳造製品毎に対応する製品シリアル番号を付与する。造型シリアル番号及び製品シリアル番号はデータベースサーバ７１に登録して管理される。

溶解ライン２０では、鋳型のキャビティ内に流し込む溶湯を製造する。溶解ライン２０は、計量工程、溶解工程、処理及び出湯工程をこの順に実行する。これら工程も後述する生産計画に基づき、設備制御装置８０が溶解ライン２０を構成する各種装置の稼働を自動制御することによって、実行される。計量工程では、溶解炉（電気炉）で一度に３トン（ｔ）の溶湯を溶解することができるように各種鋳造用金属や添加剤等を自動計量する。溶解工程では溶解炉で投入された各種鋳造用金属等を溶解する。処理及び出湯工程では、図３に示すように、溶解炉（電気炉）内の３ｔの溶湯を３回に分けて処理取鍋に１ｔずつ出湯し、後述する生産計画に応じて合金成分材等を加えて成分を調整した後、処理取鍋の溶湯を注湯取鍋に移し替える。

注湯ライン３０は、造型ライン１０に連続して設けられており、図２に示すように、立体倉庫及び自動注湯装置３１を有している。立体倉庫は後述する生産計画に基づいて造型ライン１０で造型された特定の鋳型を一時的に格納する。自動注湯装置３１は、後述する生産計画及び造型ライン１０のタッチパネルで入力された情報（鋳型の良品、又は不良品情報）に基づき、自動的に良品と判断された鋳型のみに注湯取鍋から溶湯を流し込む。つまり、注湯取鍋から鋳型の湯口に溶湯を流し込む。注湯ライン３０では鋳型に流し込まれた溶湯を鋳型内で徐々に冷却（徐冷）して固化させる徐冷工程を有している。これによって、鋳型内で鋳造品が成形される。

解枠ライン４０では、解枠工程、枠外徐冷工程、外部ショット工程、及び一次検査工程をこの順に実行し、鋳型から鋳造品を取り出す。解枠工程では鋳型を崩して鋳造品を取り出す。枠外徐冷工程では鋳型から取り出した鋳造品を徐々に冷却する。外部ショット工程では鋳造品の外表面に付着した鋳物砂をショットブラストによって除去する。一次検査工程では作業員の目視によって鋳造品の外表面の良否を検査する。

仕上げ・検査ライン５０では、バリンダ工程、内部ショット工程、二次検査工程、及びフライス工程をこの順に実行する。バリンダ工程では鋳造品に形成されたバリを除去する。内部ショット工程では鋳造品の内表面に付着した鋳物砂１３をショットブラストによって除去する。二次検査工程では作業員の目視によって鋳造品の良否を最終検査する。フライス工程では鋳造品の所定部位を切削する。加工ライン６０では、鋳造品を加工して完成させ、出荷する。

次に、このような構成を有する鋳造設備の造型ライン１０、溶解ライン２０、及び注湯ライン３０の生産計画に基づく鋳造品の製造について説明する。先ず、造型計画及び溶解計画を合わせた生産計画を作成する。この生産計画は、図４に示すように、表形式のデータ（以下、生産計画データという。）にされる。この生産計画データにおいて、造型順序番号は造型順序を示している。品番は鋳造品の品番を示している。溶解順序番号は溶解順序を示している。チャージＮｏ．は３ｔの溶解炉（電気炉）で製造する溶湯の単位を示している。つまり、チャージＮｏ．に示された数字は、生産当日において溶解炉で何回目に溶解する溶湯であるかを示している。処理Ｎｏ．は溶解炉から１ｔずつ出湯する単位を示している。つまり、処理Ｎｏ．に示される数字は溶解炉で１回に溶解した溶湯に対して何回目に出湯したものであるかを示している。ストックフラグは造型ライン１０で造型された鋳型を立体倉庫に一時的に格納するかどうかを示すフラグであって、１が格納することを示している。例えば、この生産計画データの一段目に記載されたデータは、造型計画として、造型順序が１番目の鋳型は、品番：ＤＵＭＭＹ−１の鋳造品を鋳造するものであって、一時的に立体倉庫に格納されることを示している。また、この生産計画データの一段目に記載されたデータは、溶解計画として、この鋳型に注湯される溶湯は、１４番目に出湯されるものであり、溶解炉で２回目に溶解され、そこから１番目に出湯されるものであることを示している。

次に、この生産計画データを、図２に示すように、管理パソコン７０を使用して、データベースサーバ７１に保存する。造型ライン１０に設置されたタッチパネル１１、及び溶解ライン２０に設置したタッチパネル２１からデータベースサーバ７１にアクセスして、生産当日の生産計画データを取得する。取得した生産計画データをタッチパネル１１、２１に表示させることによって、各ラインの作業者への生産指示とする。

そして、生産当日の生産計画データを設備制御装置８０に転送し、各ラインを構成する各種装置の稼働を生産計画データに基づき自動制御する。この際、造型ライン１０の中子収め工程において、作業者が鋳型（上型、下型、及び中子）の合否（良品か不良品か）を判定し、タッチパネル１２に表示された「良品」又は「不良」の操作ボタン（図５参照）を操作して判定結果を入力する。入力された判定結果は設備制御装置８０に転送される。また、入力された判定結果は、データベースサーバ７１に登録され、造型シリアル番号に関連付けされる。また、判定結果のタッチパネル１２への入力が造型ライン１０を構成する各種装置の稼働信号になっている。このため、タッチパネル１２で判定結果を入力するまでは、各種装置が稼働せず、各工程は停止した状態を維持する。

鋳型が良品であるか不良品であるかの判定結果は、溶解ライン２０及び注湯ライン３０に設置したタッチパネル２１、３２で確認することができる。溶解ライン２０に設置されたタッチパネル２１は、図６に示すように、作業者が表示ボタンを押すと、その時に注湯ライン３０に並んでいる鋳型（最大１０個）に関する情報が表示される。このタッチパネル２１に表示される情報は、チャージＮｏ．（３ｔの溶解炉で製造する溶湯の単位）、処理Ｎｏ．（溶解炉から１ｔずつ出湯する単位）、品番、溶湯の材質、方案重量（各鋳型へ注湯する溶湯の重量）、及び、鋳型の良品・不良品を示している。これら各情報が、タッチパネル２１の表示画面上に横一列に並んで表示され、注湯ライン３０に並んでいる鋳型の順に上から順に下方に並んで表示されている。

これら情報から、生産当日の溶解炉の１回目の溶湯であって、１回目に処理取鍋に出湯され、注湯取鍋に移し替えられた１ｔの溶湯は、注湯ライン３０に並んでいる鋳型の１番目から４番目の鋳型に各方案重量ずつ注湯されることが判る。同様に、生産当日の溶解炉の１回目の溶湯であって、２回目に処理取鍋に出湯され、注湯取鍋に移し替えられた１ｔの溶湯は、注湯ライン３０に並んでいる鋳型の５番目から８番目の鋳型に各方案重量ずつ注湯されることが判る。さらに、生産当日の溶解炉の１回目の溶湯であって、３回目に処理取鍋に出湯され、注湯取鍋に移し替えられた１ｔの溶湯は、注湯ライン３０に並んでいる鋳型の９番目及び１０番目の鋳型に各方案重量ずつ注湯されることが判る。このように溶解炉で溶解された溶湯が各鋳型に注湯されるまでの流れを図３に示す。注湯取鍋に移し替えられた１ｔの溶湯で注湯することができる鋳型の数は、それら鋳型の方案重量の合計が１ｔ未満であって、注湯取鍋に残る溶湯をできるだけ少なくなるように生産計画で決定されている。このため、不良品の鋳型があっても、その鋳型を含んだ状態で、溶解炉から処理取鍋に１ｔの溶湯を出湯し、処理取鍋の溶湯を注湯取鍋に移し替える情報が表示されている。よって、不良品の鋳型がある場合は、注湯取鍋の溶湯が残ってしまう。注湯取鍋に残った溶湯は排出される。

作業者は溶解ライン２０に設置されたタッチパネル２１に表示された情報を見て出湯タイミングを決定する。出湯タイミングが早いと注湯までの間に溶湯の温度が下がり溶湯が不良になってしまう。このため、作業者がこの情報を見ることによって、タイミングよく出湯することができる。

自動注湯装置３１は、生産計画及び造型ライン１０のタッチパネル１２で入力された情報（鋳型の良品、又は不良品情報）に基づき、自動的に良品と判断された鋳型のみに溶解ライン２０で製造された溶湯を流し込む。つまり、注湯取鍋から鋳型の湯口に溶湯を流し込む。注湯ライン３０では鋳型に流し込まれた溶湯を鋳型内で徐々に冷却（徐冷）して固化させる徐冷工程を有している。これによって、鋳型内で鋳造品が成形される。

注湯ライン３０に設置されたタッチパネル３２は、図７に示すように、注湯ライン３０に流れてきた鋳型の情報が累積で表示される。このタッチパネル３２に表示される情報は、ＣＨ（前述したチャージＮｏ．）、処理（前述した処理Ｎｏ．）、品番、製品シリアル１（１個の鋳型で鋳造される一方の鋳造品に付与された製品シリアル番号）、製品シリアル２（１個の鋳型で鋳造される他方の鋳造品に付与された製品シリアル番号）、鋳型の良品又は不良品、及び鋳型に関して気付いた情報が入力されているか否かを示している。これら各情報が、タッチパネル３２の表示画面上に横一列に並んで表示され、注湯ライン３０に並んでいる鋳型の順に上から順に下方に並んで表示されている。

タッチパネル３２は、これら情報を１分毎に取得し、更新があった場合に表示を更新していく。作業者はこれら情報から不良品である鋳型を認識することができるため、不良品の鋳型に溶湯を注湯することを防止することができる。また、注湯取鍋１回分で何個の鋳型に注湯するかを認識することができる。また、注湯ライン３０に配置された鋳型の順にその鋳型が良品、又は不良品であるかがタッチパネル３２の表示画面上に表示されているため、作業者が不良品の鋳型を容易に把握することができる。溶湯を注湯した後に各鋳型に対して気付いた情報を入力する。

このように、この鋳造装置は、造型ライン１０に設置された入力装置であるタッチパネル１２に鋳型が良品、又は不良品であるかを入力し、その入力に基づいて注湯ライン３０に設置された自動注湯装置３１が良品と判断された鋳型のみに自動的に注湯する。また、タッチパネル１２への入力に基づいて注湯ライン３０に設置された表示装置であるタッチパネル３２に注湯ライン３０上の鋳型が良品、又は不良品であるかが表示される。このため、自動注湯装置３１が不良品の鋳型に溶湯を注湯することはなく、注湯ライン３０を担当する作業者は、鋳型が不良品であるために自動注湯装置３１が溶湯を注湯しないことを認識することができる。これによって、作業者が自動注湯装置３１を手動に切り替えて不良品の鋳型に溶湯を注湯することも防止することができる。

したがって、実施例の鋳造設備は鋳造工程におけるトラブル及び製品不良の発生を防止することができる。

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例では、溶解炉で３ｔの溶湯を製造し、１ｔずつ処理取鍋に出湯し、注湯取鍋に移し替えたが、溶解炉、処置取鍋、及び注湯取鍋の容量はこれに限らない。
（２）実施例では、不良品の鋳型がある場合も溶解炉から１ｔの溶湯を処理取鍋に注湯し、注湯取鍋に移し替えたが、不良品の鋳型がある場合、その分の溶湯を溶解炉から処理取鍋へ出湯しなくてもよい。この場合、溶解炉に残った溶湯は次に溶解炉で溶解する溶湯分に加えるとよい（残湯溶解）。
（３）実施例では、鋳型に中子が収められていたが、鋳型に中子が収められていなくてもよい。
（４）実施例では実態倉庫を有していたが、立体倉庫を有していなくてもよい。
（５）タッチパネルの表示形態は実施例に記載された形態に限らない。

１０…造型ライン
１２…タッチパネル（入力装置）
２０…溶解ライン
３０…注湯ライン
３１…自動注湯装置
３２…タッチパネル（表示装置）

Claims (2)

1. 鋳型を造型する造型ラインと、前記鋳型に流し込む溶湯を製造する溶解ラインと、前記鋳型に前記溶湯を注湯する注湯ラインとを備えている鋳造設備であって、
   前記造型ラインに設置され、前記鋳型が良品、又は不良品であるかを入力する入力装置と、
   前記注湯ラインに設置され、前記入力装置への入力に基づいて、良品と判断された前記鋳型のみに自動的に溶湯を注湯する自動注湯装置と、
   前記注湯ラインに設置され、前記入力装置への入力に基づいて、前記注湯ライン上の前記鋳型が良品、又は不良品であるかを表示する表示装置と、
   を備えており、
   前記溶解ラインは溶解炉で１回に溶解した溶湯を複数回に分けて取鍋に出湯する出湯工程を有し、
   前記表示装置は前記取鍋内の溶湯が前記溶解炉の１回に溶解した溶湯の何回目に分けたものであるかを表示することを特徴とする鋳造設備。
2. 前記表示装置は前記注湯ラインに前記鋳型が配置された順にその鋳型が良品、又は不良品であるかを表示することを特徴とする請求項１記載の鋳造設備。

Images