JPH07232263A - クーリングドラムの散水制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 砂鋳型を造型する鋳造ラインにおいて、型ば
らし工程の後に設置したクーリングドラムへの散水量の
制御を知識処理により自動化する。 【構成】 鋳造ライン上の鋳型のトラッキング管理手段
から提供される型ばらしした鋳型の注湯時刻から型ばら
しまでの経過時間と、この型ばらしされた鋳造品名ごと
の散水量を制御するための散水量制御知識とから、クー
リングドラム内に散水する水量を制御するクーリングド
ラムの散水制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、砂鋳型を用いた鋳造ラ
インにおいて、型ばらし工程の後に設置されたクーリン
グドラム内へ冷却水を散水する水量の制御方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】砂鋳型を用いた鋳造ラインにおいて、型
ばらし工程の後に回転式のクーリングドラムを設置し、
型ばらしを行った鋳物及び鋳物砂をこのクーリングドラ
ムに導いて適切な温度に冷却することが行われている。
このようなクーリングドラムを設置する理由は、次の通
りである。 １）型ばらしを行った直後の鋳物は、まだ高温であるた
め、適切な温度に冷却しないと、湯道折り、堰折り工程
での作業効率が低下する。また、作業環境も悪くなる。 ２）一般に、型ばらしを行った鋳物砂は再使用される。
型ばらしを行った直後の鋳物砂は高温であるために、所
定の温度に冷却し、かつ適量の水分を添加しないと混練
装置で均一な水分値の鋳物砂を得ることができなくな
る。

【０００３】また、クーリングドラム内に散水する水量
は、次の理由により適切に調整する必要がある。 １）鋳造する品名ごとに、１枠当りの鋳物製品重量及び
鋳物砂の重量が異なるので、クーリングドラムに流れて
くる鋳物製品ごとに水量を調整する必要がある。特に、
鋳型造型機に段取り替えが発生し、クーリングドラム内
に流れてくる鋳造製品が変わると、散水量を変更する必
要がある。 ２）休憩時間、あるいは設備故障等により鋳造ラインが
停止した場合には、型ばらしした鋳物製品の温度は低下
しているので、これに合わせて散水量を調整する必要が
ある。

【０００４】クーリングドラムへの散水量の制御方法と
しては次の方法が提案されている。 １）クーリングドラムに搬入される前の鋳物の輻射熱を
測定し、この測定温度に基いて散水量を制御する（特開
昭５６−１４０６８号公報）。 ２）クーリングドラム内の鋳物砂をサンプリングして、
この鋳物砂の温度と水分値を測定し、この測定値に基い
て散水量を制御する（特開昭５８−１５９９４１号公
報）。 ３）クーリングドラムに搬入される鋳型の砂重量と鋳込
重量との比率に応じて散水量を制御する（特開平１−１
９２４６５号公報）。 上記１）の方法においては、クーリングドラムに搬入さ
れる鋳物の温度を正確に測定することは極めて困難であ
る。また、上記２）に示されている、クーリングドラム
内の鋳物砂をサンプリングして、この鋳物砂の温度と水
分を測定する方法は、クーリングドラムに鋳物砂をサン
プリングするための装置を設置する必要があり、これが
故障の原因にもなり実用的ではない。また、上記３）に
示されているクーリングドラムに搬入される鋳型の砂重
量と鋳込重量との比率に応じて散水量を制御する方法
は、鋳造ラインが故障などにより停止した場合には、鋳
型及び鋳物の温度も低下するために、この温度低下を考
慮しないと実用化することはできない。このように、ク
ーリングドラム内への散水量の制御は、鋳造ラインの稼
働状況、流れてくる鋳物製品等を判断して調整する必要
がある。このため、クーリングドラム内の散水量制御
は、ベテラン作業者がラインの状況を監視しながら、過
去の経験、知識から散水を制御するバルブの開度を適度
に設定しているのが実状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、クーリン
グドラムの散水量の制御を人手を介して制御すると、次
のような問題が発生する。 １）近年の多品種少量生産に伴い、鋳型造型機の段取り
替えは多発し、クーリングドラムに流れてくる鋳物製品
は頻繁に変わる。このため、作業者の鋳造ラインの監
視、鋳物製品に関する記憶にも限界が生じ、散水量の調
整誤りが発生する危険性が高くなってきている。 ２）一般に、クーリングドラムの散水量を制御する作業
者は、他の作業、例えば鋳物砂の調整などを兼ねている
場合が多く、上記１）の危険性が発生し易くなってい
る。 このように、散水量の調整を誤ると、後工程の作業効率
の低下、鋳物製品あるいは、鋳物砂の品質に悪影響を与
える。本発明は、上記課題を解決するために、クーリン
グドラムへの散水量を自動制御する方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、型ばらし工程
の後に型ばらしを行った鋳物及び鋳物砂を冷却するため
のクーリングドラムを設置した鋳造ラインにおいて、前
記鋳造ライン上の鋳型のトラッキング管理手段から提供
される型ばらしした鋳型の注湯時刻からの経過時間と、
型ばらしされた鋳物品名ごとにクーリングドラムの散水
量を制御するための散水量制御知識とから、クーリング
ドラム内に散水する水量を制御することを特徴とするク
ーリングドラムの散水制御方法である。さらに本発明に
おいては、注湯時刻から型ばらし時刻までの経過時間が
予め設定した値を越えたときは、品名ごとの散水量制御
知識の標準散水量を増減するため散水量制御ルールに基
いてクーリングドラム内に散水する水量を制御するよう
にする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を縦型無枠式鋳造ラインに応用
した実施例に基いて説明する。図２は、縦型無枠式鋳造
ラインの概要を示す。１は、縦型無枠式造型機であり、
造型された鋳型２は、押し出しシリンダー（図示せず）
により、モールドコンベア３上に押し出される。モール
ドコンベア３に沿って注湯装置４が設置されている。注
湯装置４は、造型された鋳型２に溶湯を注入する装置
で、自動注湯装置または、モールドコンベア２に沿って
走行する移動台車から作業者が鋳型２に溶湯を注湯する
方式など、が利用できる。

【０００８】５は、型ばらし工程である。この工程に
は、鋳物と鋳物砂を分離する型ばらし装置と、鋳物の湯
口部分をプレス方式により切断する湯口折り装置が設置
されている。６は、回転ドラム式のクーリングドラムで
ある。クーリングドラム６の入口または出口からクーリ
ングドラム６の内部に冷却水を供給する複数の配管が設
置され、この配管の端部には散水ノズルが設けられてい
る。クーリングドラム６の外に位置する配管には、冷却
水の流量を制御するための電磁バルブ１３（図１に示
す）が設けられている。なお、型ばらし工程５を通過し
た鋳物製品と鋳物砂は、コンベア７を介してクーリング
ドラム６内に導かれる。クーリングドラム６を通過した
鋳物は、コンベア８を介して、湯道、堰などを切断した
後、清浄機などの後工程に供給される。また、クーリン
グドラム６を通過した鋳物砂は、再使用のために図示し
ていない別のコンベアを介して鋳物砂混練装置に供給さ
れる。

【０００９】図１は、本発明を実施するためのシステム
構成を示す図である。図１において、９はマイクロコン
ピュータ、またはパーソナルコンピュータ（以下、マイ
コンという）から構成される造型実績収集手段である。
造型実績収集手段９は、造型した鋳型２を押し出しシリ
ンダーによりモールドコンベア３上に押し出すときの信
号をマイコン９に入力することにより、鋳型造型枠数を
自動収集することができる。また、造型実績収集手段９
には、造型した鋳型２の厚さを検出するためのセンサー
Ｓ（図３でＳ１、Ｓ２、Ｓ３と表示）が接続されてい
る。

【００１０】１０は、マイコンから構成される注湯実績
収集手段である。注湯実績収集手段１０は、注湯装置４
によりモールドコンベア３上の鋳型２に、溶湯を注湯し
たときの注湯実績を自動収集する注湯実績収集手段であ
る。この注湯実績の自動収集の方法としては、鋳型２へ
溶湯を注湯するときに添加する球状化剤の添加スイッチ
のＯＮ信号、あるいは注湯時に取鍋から鋳型２の湯口に
流れる溶湯を画像処理などにより検出し、この信号を注
湯実績収集手段１０へ入力することにより可能になる。
１１は、マイコンから構成されるトラッキング管理手段
であり、造型実績収集手段９及び注湯実績収集手段１０
から伝送されたデータに基いて、鋳型２が造型される都
度、モールドコンベア３上の全鋳型２のリアルタイムな
トラッキングデータを作成し、そのデータを管理する。
１２は、クーリングドラム６への散水量を制御するため
の散水量制御手段であり、マイコンから構成される。散
水量制御手段１２は、トラッキング管理手段１１から伝
送されたモールドコンベア３上のトラッキングデータに
基いて、クーリングドラム６へ散水するバルブ１３ａ、
１３ｂ、１３ｃに対し、散水の制御信号を送る。

【００１１】次に本発明の作用について説明する。ま
ず、１日の鋳造予定データ（品名ごとの造型予定枠数）
は、上位コンピュータ（図示せず）からトラッキング管
理手段１１に前もって伝送される。トラッキング管理手
段１１は、この鋳造予定データをＣＲＴに表示すると共
に、このデーターを造型実績収集手段９へ伝送する。造
型実績収集手段９は、この鋳造予定データをＣＲＴに表
示すると共に、鋳造順序に変更が生じたら、作業者がＣ
ＲＴと対話方式で適宜変更を行う。造型機１により鋳型
造型作業が開始されると、造型された鋳型２は押し出し
シリンダーにより、モールドコンベア３上に押し出され
る。この信号を造型実績収集手段９に入力することによ
り、鋳造品名ごとの造型枠数を自動収集することができ
る。このとき、造型された鋳型２の進行方向の厚さＭＸ
をセンサーＳ（図３では、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と表示）に
より測定する。

【００１２】次に図３に基いて、鋳型２の厚さＭＸを測
定する方法について説明する。まず、近接スイッチなど
から構成されるセンサーＳ１およびＳ２を造型した鋳型
２の近傍に、水平直線方向に一定距離Ｈをおいて設置す
る。そして、予め、鋳型２を造型するための後金型１４
が後型フレーム１５に固着されていない状態（図３
（ａ））で、シリンダなどの駆動手段により水平方向に
押し出された後型フレーム１５の前縁辺の通過をセンサ
ーＳ１で検出する。このときのエンコーダＳ３の測定値
を測定原点とし、例えば、このときの測定値を０として
おく。次に後金型１４を後型フレーム１５に固着し、鋳
型２を造型した後、駆動手段を介して水平方向に押し出
された鋳型２の前縁辺の通過をセンサーＳ２で検出す
る。このときのエンコーダＳ３の測定値から駆動手段
（シリンダー）が鋳型２を水平方向に押し出した距離Ｘ
が算出される。また、この鋳型２を造型した後金型の厚
さをＰとすると、鋳型２の厚さＭＸは下記の式により算
出することができる。これらの算出は、造型実績収集手
段９で行う。 Ｈ ＝ Ｘ ＋ Ｐ ＋ ＭＸ より ＭＸ ＝ Ｈ − （ Ｘ ＋ Ｐ ） ・・・・・・・・（１） 上記（１）式に用いている鋳造品名ごとの後金型１４の
厚さＰは、上位コンピュータに基準値データとして予め
登録しておく。そして、上位コンピュータからトラッキ
ング管理手段１１に毎日伝送される１日の鋳造予定デー
タにこの厚さＰを含める。上記のように、１枠の鋳型を
造型する都度、鋳型２の厚さＭＸを測定し、この値をト
ラッキング管理手段１１に伝送する。そして、トラッキ
ング管理手段１１は、この値を積算することにより、長
さがＬであるモールドコンベア３上の全鋳型の位置を把
握することができる。

【００１３】モールドコンベア３上の鋳型２には、注湯
装置４により溶湯が注入される。このとき、注湯実績収
集手段１０により個々の鋳型２の注湯完了実績を収集す
る。収集する注湯実績としては、どの鋳型にどんな材質
の溶湯を注湯したか、注湯した時刻、などである。な
お、注湯実績の収集は次のようにして行うことができ
る。 １）モールドコンベア上の個々の鋳型の位置は、前記し
た鋳型厚さＭＸの測定によりトラッキング管理手段１１
により把握することができる。このデータを注湯実績収
集手段１０へ伝送する。 ２）注湯装置４が定置式である場合には、鋳型位置及び
上記１）により注湯しようとする鋳型の属性（品名、ほ
か）を注湯実績収集手段１０は認識することができる。
そして、注湯開始信号あるいは、完了信号を注湯実績収
集手段１０に入力することにより、注湯実績を自動収集
することができる。また、マイコンから構成される注湯
実績収集手段１０は、時計機能を持っているので各鋳型
２への注湯時刻も自動収集することができる。 ３）注湯装置４が移動式である場合には、原点位置から
の移動量をエンコーダ等により検出し、このデーターを
注湯実績収集手段１０へ入力すれば、上記２）と同様に
して、注湯装置４は注湯しようとする鋳型を認識できる
ので注湯実績を自動収集することができる。

【００１４】注湯を完了した鋳型２は、モールドコンベ
ア３上を造型サイクルに従って型ばらし工程５方向に進
む。型ばらし工程５に到達した鋳型２は、型ばらしと湯
口切断が行なわれる。このとき、トラッキング管理手段
１１では、モールドコンベア２上の全鋳型のトラッキン
グのデータから、型ばらしされた鋳型２の品名を刻々把
握することができる。

【００１５】型ばらしされた鋳物製品と鋳物砂は、コン
ベア７を通ってクーリングドラム６に導かれる。クーリ
ングドラム６には、図１に示すようにクーリングドラム
６内に散水するためのバルブ１３が複数個設置されてい
る。散水量制御手段１２には、予め図４に示す構成の散
水量制御知識が記憶されている。図４に、この散水量制
御知識の一例を示す。このデータは、型ばらし工程５で
型ばらしされる鋳造品名ごとに、各バルブの散水量を決
定するための知識を登録したものである。このデータと
しては、鋳型１枠当りの溶湯の注入重量、鋳物製品１個
当りの重量、複数個の散水バルブ１３ａ、１３ｂ、１３
ｃ・・の単位時間当りの標準散水量、などである。この
単位時間当りの標準散水量は、鋳造ラインが正常に稼働
している状態に基いて、注湯された鋳型が停止すること
なく、型ばらし工程５に達したときの単位時間当りの散
水量である。この値は、散水量についての過去の経験、
実験及び、型ばらし工程５に鋳型２が達したときの、鋳
型及び鋳物の温度の測定値などから、鋳造品名ごとに設
定する。なお、単位時間当りとは、例えば、１秒あるい
は、１０秒ごとである。

【００１６】さらに、散水量制御手段１２には、鋳造ラ
インの稼働状況に基いて、上記散水量制御知識のうち、
各バルブ１３の単位時間当りの散水量を修正するための
散水量制御ルールが登録されている。このルールの一例
を示すと次のようになる。 （ルール１）もし、注湯時刻から型ばらしまでの経過時
間が６０分以下ならば、各バルブの単位時間当りの散水
量は、標準散水量とする。 （ルール２）もし、注湯時刻から型ばらしまでの経過時
間が６０分以上、９０分以下ならば、各バルブの単位時
間当りの散水量は、標準散水量の９０％にする。 （ルール３）もし、注湯時刻から型ばらしまでの経過時
間が６０分以下、かつ品名がＡ０９であると、バルブ２
の単位時間当りの散水量は、標準散水量の１１０％にす
る。 上記のルール１は、鋳造ラインが正常に稼働していてラ
イン停止が無く、注湯された鋳型２が停止することな
く、型ばらし工程に達したときに採用される。上記ルー
ル２は、鋳造ラインが機械故障などにより、２０〜３０
分ほど停止した場合に採用されるルールである。このル
ールは、鋳造ラインの停止時間に応じ、また昼休みなど
の休憩時間を考慮して他のルールを任意に追加すること
ができる。上記ルール３は、特定の鋳造品名について、
さらにきめ細かい制御を行うためのルールである。これ
らの散水制御ルールは、過去の経験、実験結果に基いて
ルール化すればよい。

【００１７】続いて、図５に基いて散水量の制御手順に
ついて説明する。 １）トラッキング管理手段１１は、モールドコンベア３
上の全鋳型の動きをリアルタイムに把握している。そし
て、造型実績収集手段９から１枠造型信号が入力する
と、モールドコンベア３の最終端の鋳型２は、型ばらし
されたと判断し、この型ばらしされた鋳型に関する情報
を散水量制御手段１２に伝送する。この情報としては、
品名、型ばらしした鋳型の注湯時刻、型ばらしした時
刻、などである。 ２）型ばらしした鋳型の注湯時刻と型ばらし時刻から、
注湯から型ばらしまでの経過時間を算出する。 ３）型ばらしを行った鋳型内の鋳造品名について、図４
に示す、予め登録している散水量制御知識データを検索
し、該当する品名の散水量制御知識を取り出す。 ４）上記経過Ｋ時間と散水量制御ルールに基いて、クー
リングドラム６に散水する単位時間当りの散水量を算出
する。 ５）上記４）で求めた散水量を制御するための信号をバ
ルブに伝送する。 このようにして、散水制御手段１２は、モールドコンベ
ア２の最終端で型ばらしを行った鋳型ごとに上記知識処
理により単位時間当りの散水量を算出する。そして、型
ばらしを行った鋳型ごとに、その鋳物製品がコンベア７
をながれる一定時間（散水量制御手段１２に予め登録）
が経過すると、散水量制御手段１２はバルブ１３ａ、１
３ｂ、１３ｃの散水量を制御する。これらバルブ１３
ａ、１３ｂ、１３ｃの散水量を制御する時間間隔は、造
型機１の鋳型の造型タクトタイムごとに変えるようにす
る。

【００１８】以上のようにして、散水量制御手段１２
は、クーリングドラム６内への散水量を知識処理により
自動制御することができる。また、型ばらし工程５に溶
湯を注湯していない鋳型が流れてきたときには、その鋳
造品名の標準散水量の数分の一の散水量に減少させるこ
ともできる。なお、本発明の実施例の説明は、縦型無枠
式造型機を用いた鋳造ラインについて説明したが、鋳枠
を用いた水平分割型の造型ラインにも適用できる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した本発明には、次の効果があ
る。 １）クーリングドラムへの散水量の制御を自動化するこ
とができる。 ２）鋳造品名ごとに、知識データを充実することによ
り、最適な散水量制御を行うことができるので、鋳造製
品の品質向上、鋳型造型に使用する鋳物砂の品質向上に
貢献することができる。 ３）鋳造ラインの進行に応じ、クーリングドラムへ搬入
される鋳型１枠ごとに散水量の制御を行うことができ、
鋳物製品及び鋳物砂の品質向上に貢献することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するためのシステム構成の一例を
示す図

【図２】縦型鋳造ラインの概要を示す図

【図３】造型した鋳型の厚さを測定する方法を示す図

【図４】散水量制御知識の一例を示す図

【図５】本発明の散水量の制御方法の概略手順を示す流
れ図

【符号の説明】

１ 縦型無枠式造型機 ２ 鋳型 ３ モールドコンベア ４ 注湯装置 ５ 型ばらし工程 ６ クーリングドラム ９ 造型実績収集手段 １０ 注湯実績収集手段 １１ トラッキング管理手段 １２ 散水量制御手段 １３ａ バルブ １３ｂ バルブ １３ｃ バルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型ばらし工程の後に前記型ばらしを行っ
   た鋳物及び鋳物砂を冷却するためのクーリングドラムを
   設置した鋳造ラインにおいて、型ばらしした鋳型の注湯
   時刻から型ばらし時刻までの経過時間と、前記型ばらし
   された鋳物品名ごとに前記クーリングドラムの散水量を
   制御するための散水量制御知識とから、前記クーリング
   ドラム内に散水する水量を制御することを特徴とするク
   ーリングドラムの散水制御方法。
2. 【請求項２】 注湯時刻から型ばらし時刻までの経過時
   間が予め設定した値を越えたときは、品名ごとの散水量
   制御知識の標準散水量を増減するための散水量制御ルー
   ルに基いてクーリングドラム内に散水する水量を制御す
   ることを特徴とする請求項１記載のクーリングドラムの
   散水制御方法。