JP7031871B2 - 傾動式重力鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、サーボモータを備えた傾動式重力鋳造装置に関する。

従来の傾動式重力鋳造装置として、例えば、サーボモータの駆動によって上型および下型を有する金型を閉じた後、溶湯が注がれた金型を回転させて鋳造を行うと共に、金型で鋳造された完成品を取り出すため下型に対し上型を開けた後、安定待機位置まで回転させるように構成した各種の傾動式重力鋳造装置が提案されている（例えば、特許文献１～３参照。）。

特許第５１２４２５８号公報 特許第２９２８１１８号公報 特許第４２７７２６５号公報

しかし、上述の特許文献１～３に記載の従来の傾動式重力鋳造装置では、上型を回動させて下型に閉める場合や、金型で鋳造された完成品を取り出すため下型に対し上型を開ける場合でも、サーボモータのサーボ制御により行っていたため、上型の重量が大きい場合には、サーボ制御ではサーマルトリップ等のサーボエラーを起こす場合があるという問題がある。

特に、上型が頂点から下側に向かって下降する間は、上型の重量によって大きな慣性力がサーボモータや減速機にかかるため、サーボエラーが発生し易かった。

そこで、本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、金型を傾動させるサーボモータのサーボエラーの発生を防止することができる傾動式重力鋳造装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る傾動式重力鋳造装置は、メカニカルブレーキを有するサーボモータの駆動によって上型および下型を有する金型を閉じて溶湯を前記金型のキャビティに注ぐと共に、前記金型で鋳造された完成品を取り出すため前記下型に対し前記上型を開けた後、前記上型を安定待機位置まで回転させるように構成した傾動式重力鋳造装置であって、前記安定待機位置にある前記上型を前記サーボモータの駆動によって回転させることにより一旦上昇させた後に下降させて閉じる際、前記サーボモータのサーボ制御は行わずに前記サーボモータを駆動して回転させると共に、前記サーボモータのメカニカルブレーキによって前記上型に対しブレーキをかけるよう前記サーボモータおよび前記メカニカルブレーキを制御する制御部を有することを特徴とする傾動式重力鋳造装置。
また、本発明に係る傾動式重力鋳造装置では、前記制御部は、さらに、前記金型で鋳造された完成品を取り出すため前記サーボモータの駆動によって前記下型に対し前記上型を開けた後、前記上型を回転させて一旦上昇させ、その後に下降させて前記安定待機位置まで回転させる際、前記サーボモータのサーボ制御は行わずに前記サーボモータを駆動して回転させると共に、前記サーボモータのメカニカルブレーキによって前記上型に対しブレーキをかけるよう前記サーボモータおよび前記メカニカルブレーキを制御することも特徴とする。

本発明の傾動式重力鋳造装置によれば、安定待機位置にある上型をサーボモータの駆動によって回転させて閉じる際、少なくとも上型が頂点から下側に向かって下降する間は、サーボモータのメカニカルブレーキによって上型に対しブレーキをかけるようメカニカルブレーキを制御するため、サーボモータのサーボエラーの発生を防止することができる。

本発明に係る実施形態の傾動式重力鋳造装置による鋳造方法の各工程と、各工程におけるサーボ制御とメカニカルブレーキ制御のオン・オフ状態を示す図である。 本発明に係る実施形態の傾動式重力鋳造装置において上型が開いている待機工程の状態を示す図である。 本発明に係る実施形態の傾動式重力鋳造装置において上型を下側上方まで回転させる上型回転下降工程の動作を示す図である。 本発明に係る実施形態の傾動式重力鋳造装置において上型と下側とを閉じる金型閉め工程の動作を示す図である。 （ａ）～（ｃ）それぞれ、本発明に係る実施形態の傾動式重力鋳造装置の金型傾斜工程における金型の傾斜動作を示す図である。 （ａ）～（ｃ）それぞれ、本発明に係る実施形態の傾動式重力鋳造装置の金型起立工程における金型の起立動作を示す図である。 本発明に係る実施形態の傾動式重力鋳造装置において金型内で製品完成後に下型から上型を離す金型開き工程の動作を示す図である。 本発明に係る実施形態の傾動式重力鋳造装置において金型内で製品完成後に下型から上型を離した後、上型を安定待機位置まで回転させて戻す上型回転上昇工程の動作を示す図である。

以下、本発明に係る傾動式重力鋳造装置の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、下記に説明する実施形態は、あくまで本発明の一例であり、本発明に係る傾動式重力鋳造装置は、本発明の技術的思想の範囲内で適宜変更可能である。

＜実施形態の傾動式重力鋳造装置１の概略構成＞
本発明に係る実施形態の傾動式重力鋳造装置１は、図２～図８に示すように、メカニカルブレーキ（以下、図面中ではメカブレーキと略す。）１２ａを有するサーボモータ１２の駆動によって上型１３ａおよび下型１３ｂを有する金型を閉じた後、金型に溶湯を金型のキャビティに注ぎ、回転等して傾動させて鋳造を行うと共に、金型で鋳造された完成品を取り出すため下型１３ｂに対し上型を開けた後、後方へ回転させるように制御を行う制御部１１を有するものである。尚、図２～図８では、実施形態の傾動式重力鋳造装置１の構成を簡略化して本発明に関連する主要な構成のみを図示しており、図示した構成以外のラドル等の構成も当然有している。

＜実施形態の傾動式重力鋳造装置１における制御部１１の制御＞
次に、実施形態の傾動式重力鋳造装置１における制御部１１の制御について、図１を参照して説明する。

図１は、本発明に係る実施形態の傾動式重力鋳造装置１による鋳造方法の各工程と、各工程におけるサーボ制御およびメカニカルブレーキ制御のオン・オフ状態を示す図である。

（１）待機工程（Ｓ１００；図２）
待機工程の傾動式重力鋳造装置１では、図２に示すように、上型１３ａは傾斜した安定待機状態にあり、サーボモータ１２の回転軸（図示せず。）には、上型１３ａの重量によって減速機１４を介し時計方向に回転する力がかかっている。

そのため、制御部１１は、この待機工程では、サーボモータ１２に対しサーボ制御は行わず、メカニカルブレーキ１２ａをオンさせて上型１３ａの傾斜した安定待機状態を保持している。

尚、この待機工程では、上型１３ａが下型１３ｂに対し大きく開いているため、金型により鋳造された製品の取り出しや、金型に対し中子（図示せず。）のセット作業等を行う。

（２）上型回転下降工程（Ｓ２００；図３）
上型回転下降工程（Ｓ２００）では、図２に示すような傾斜した安定待機状態で開いた状態の重量が重い上型１３ａをサーボモータ１２によって閉じ方向に回転させて下型１３ｂの上方まで移動させる必要があるため、制御部１１はサーボエラーが発生しないようサーボ制御は行わず、メカニカルブレーキ１２ａをオンさせてメカニカルブレーキ１２ａの制御であるメカブレーキ制御を行ないながら、図２に示すような傾斜した安定待機状態で開いた状態から図３に示すような下型１３ｂの上方まで移動させる。

特に、上型１３ａが頂点の高い位置から図３に示すような下型１３ｂの上方まで下降する際には、上型１３ａの重量によって上型１３ａに慣性力が働くため、メカニカルブレーキ１２ａにより上型１３ａの下降に対しブレーキをかける。

これにより、図２に示すような傾斜した安定待機状態で開いた状態から図３に示すような下型１３ｂの上方まで移動する際、サーボ制御を行なわないので、上型１３ａが頂点の位置から図３に示すような下型１３ｂの上方まで移動する際に上型１３ａの重量や慣性力等によってサーボエラーが発生することを防止することができる。

特に、上型１３ａが頂点の高い位置から図３に示すような下型１３ｂの上方まで下降する間は、サーボ制御を行なうと上型１３ａの重量や慣性力等によってサーボエラーが発生しやすいが、この間、制御部１１はサーボ制御を行なわず、メカニカルブレーキ１２ａにより上型１３ａの下降に対しブレーキをかけるので、確実にサーボエラーの発生を防止することができる。

（３）金型閉め工程（Ｓ３００；図４）
金型閉め工程（Ｓ３００）では、図４に示すように上型１３ａと下型１３ｂとを完全に閉め、その後、ラドル（図示せず。）から溶湯を金型内のキャビティに供給して鋳造を開始するため、制御部１１は、メカニカルブレーキ１２ａはオフにして、従来通りサーボ制御を開始する。

尚、制御部１１は、上型１３ａと下型１３ｂとを完全に閉める前にサーボ制御を開始できるよう、上型１３ａが下型１３ｂに完全に閉める直前をセンサ（図示せず。）等により検出してメカニカルブレーキ１２ａはオフにし、上型１３ａと下型１３ｂとを完全に閉める作業は従来通りサーボ制御により行う。

そして、制御部１１は、上型１３ａと下型１３ｂとが完全に閉まったことを検出すると、図４では図示していないが、ラドル（図示せず。）から溶湯を金型内のキャビティに供給して、次に説明する傾斜工程を行う。

（４）金型傾斜工程（Ｓ４００；図５）
金型傾斜工程（Ｓ４００）では、制御部１１は、従来通りサーボ制御を行ない、メカニカルブレーキ１２ａはオフ、すなわちメカブレーキ制御はオフにした状態で、サーボモータ１２のサーボ制御された回転を減速機１４で減速しながら上型１３ａと下型１３ｂとを完全に閉じた金型を矢印方向、すなわち図５(ａ)に示す状態から図５（ｂ）に示す状態、さらには図５（ｃ）に示す状態までサーボ制御によって回転させる。

（５）金型起立工程（Ｓ５００；図６）
金型起立工程（Ｓ５００）でも、図５（ａ）～(ｃ)に示す傾斜工程と同様に、制御部１１は、メカニカルブレーキ１２ａをオフにした状態で従来通りサーボ制御を行なって、図６（ａ）～(ｃ)に示すように、サーボモータ１２のサーボ制御された回転を減速機１４で減速しながら上型１３ａと下型１３ｂとを閉じた金型を矢印の方向、すなわち図６(ａ)に示す状態から図６（ｂ）に示す状態、さらには図６（ｃ）に示す状態までサーボ制御によって回転させる。

尚、金型閉め工程（Ｓ３００）後に金型内に溶湯が供給され、その後の傾斜工程（Ｓ５００）と起立工程（Ｓ６００）とによって金型は１回転するため、金型に流し込んだ溶湯が金型と中子（図示せず。）との間のキャビテイに行き渡って、鋳造による製品が完成する。ただし、傾斜工程（Ｓ５００）と起立工程（Ｓ６００）とによって金型を回転させる角度は、鋳造する完成品の形状等によって変わるため、１回転未満でも、１回転以上でもかまわない。

（６）金型開き工程（Ｓ６００；図７）
以上説明した傾斜工程（Ｓ５００）と起立工程（Ｓ６００）とによって金型が回転すると、金型に流し込んだ溶湯が金型と中子（図示せず。）との間のキャビテイに行き渡って鋳造による製品が完成するため、金型内で鋳造製品の完成後、制御部１１は、サーボモータ１２に従来通りサーボ制御の指令を送って、金型開き工程（Ｓ６００）によって金型を構成する上型１３ａを下型１３ｂから離す。尚、この際もメカニカルブレーキ１２ａはオフである。

（７）上型回転上昇工程（Ｓ７００）
金型開き工程（Ｓ６００）が終了すると、制御部１１は、下型１３ｂから完成品を取り出すため、回転軸を中心に上型１１ａを回転させて昇降させる指令をサーボモータ１２に対し送る。その際、制御部１１は、サーボモータ１２をサーボ制御はオフにして、メカニカルブレーキ１２ａをオンしてメカニカルブレーキの制御によって上型１３ａを図８に示すように安定待機位置まで上昇させる。

これにより、図７に示すように上型１３ａと下型１３ｂが開いた状態から図８に示すような上型１３ａの安定待機状態まで移動する際、制御部１１はサーボ制御を行なわないので、上型１３ａの重量や慣性力等によってサーボエラーが発生することを防止することができる。

特に、上型１３ａが頂点の高い位置から安定待機位置まで下降する間は、サーボ制御を行なうと上型１３ａの重量や慣性力等によってサーボエラーが発生しやすいが、この間、制御部１１は、制御部１１はサーボ制御を行なわず、メカニカルブレーキ１２ａにより上型１３ａの下降に対しブレーキをかけるので、確実にサーボエラーの発生を防止することができる。

＜実施形態の傾動式重力鋳造装置１の効果＞
以上説明したように、本発明に係る実施形態の傾動式重力鋳造装置１は、上型１３ａを安定待機状態で待機させる待機工程（Ｓ１００）、安定待機位置にある上型１３ａをサーボモータ１２の駆動によって下型１３ｂの方に下降させる上型回転下降工程（Ｓ２００）および下型１３ｂから離した上型１３ａを安定待機位置まで移動させる上型回転上昇工程（Ｓ７００）では、制御部１１は、サーボモータ１２のメカニカルブレーキ１２ａによって上型１３ａに対しブレーキをかけるようメカニカルブレーキ１２ａでブレーキ制御を行なうため、上型１３ａが頂点から下側に向かって下降する際に上型１３ａの重量によって上型１３ａが勝手に下降しようとしてもサーボモータ１２のサーボエラーの発生を防止することができる。

特に、実施形態の傾動式重力鋳造装置１では、待機工程（Ｓ１００）、上型回転下降工程（Ｓ２００）および上型回転上昇工程（Ｓ７００）においてメカニカルブレーキ１２ａでメカブレーキ制御を行なう場合、制御部１１は、サーボモータ１２のサーボ制御をオフにして実行しないので、サーボモータ１２のサーボエラーの発生を確実に防止することができる。

尚、上記実施形態の説明では、高所の安定待機位置にある上型１３ａをサーボモータ１２の駆動によって下型１３ｂの方に回転させて閉じる場合および閉じていた上型１３ａを下型１３ｂから離して高所の安定待機位置の移動させる場合にメカニカルブレーキ１２ａでブレーキ制御を行なう際、制御部１１は、サーボモータ１２のサーボ制御を実行しないように説明したが、本発明では、これらの場合にメカニカルブレーキ１２ａによるブレーキ制御と共に、サーボモータ１２のサーボエラーが発生しない程度にサーボ制御を行なうようにしても勿論良い。

１ 傾動式重力鋳造装置
１１ 制御部
１２ サーボモータ
１２ａ メカニカルブレーキ
１３ａ 上型
１３ｂ 下型
１４ 減速機

Claims (2)

1. メカニカルブレーキを有するサーボモータの駆動によって上型および下型を有する金型を閉じて溶湯を前記金型のキャビティに注ぐと共に、前記金型で鋳造された完成品を取り出すため前記下型に対し前記上型を開けた後、前記上型を安定待機位置まで回転させるように構成した傾動式重力鋳造装置であって、
   前記安定待機位置にある前記上型を前記サーボモータの駆動によって回転させることにより一旦上昇させた後に下降させて閉じる際、前記サーボモータのサーボ制御は行わずに前記サーボモータを駆動して回転させると共に、前記サーボモータのメカニカルブレーキによって前記上型に対しブレーキをかけるよう前記サーボモータおよび前記メカニカルブレーキを制御する制御部を有することを特徴とする。
2. 請求項１記載の傾動式重力鋳造装置において、
   前記制御部は、さらに、前記金型で鋳造された完成品を取り出すため前記サーボモータの駆動によって前記下型に対し前記上型を開けた後、前記上型を回転させて一旦上昇させ、その後に下降させて前記安定待機位置まで回転させる際、前記サーボモータのサーボ制御は行わずに前記サーボモータを駆動して回転させると共に、前記サーボモータのメカニカルブレーキによって前記上型に対しブレーキをかけるよう前記サーボモータおよび前記メカニカルブレーキを制御することを特徴とする傾動式重力鋳造装置。

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