JPS62118965A - 溶融金属注入量速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は溶融金属の注入制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来、溶融金属を鋳込む作業においてその溶融金属を注
入する１の度合い、すなわち注入速度の制御を行なうこ
とは、鋳込成品の品質確保のために重要であることは知
られている。

従来の作業方法は作業者が溶融金属注入時における溶融
金属の太さを目視観察しながら、あるいはクレーンスケ
ールや台秤等の秤量器を用いて溶融金属の重桓値の変化
度合いを観測しながら溶融金属を満たした鍋などの容器
の傾斜角速度を手動で加減し溶融金属の注入量速度をも
す御している。

［発明が解決しようとする問題点］ このような従来の負案方法では、溶融金属の注入量速度
制御を、作業者の助、技能に頼らねばならず、溶融金属
の最適な注入量速度を正確に安定して制御することが困
難である。溶融金属の最適な注入量速度が得られなＧ）
と、鋳込成品にむらが生じる恐れがある。例えば、溶融
金属注入作業内が最適注入量速度よりも小さいと、空気
を巻き込み混入しながら溶融金属は注入され、逆に最適
注入量速度より大きいと、注入時にはねが生じ易くなり
、そのはねにより同様に空気が溶融金属に混入し、これ
らの空気の混入−により鋳込成品に鋳巣が生じ、成品む
らとなる。

また、特に高級品質の鋳込成品を鋳込む場合、溶融金属
の注入量速度を所定の最適注入が速度に厳密に一致させ
る必要があり、この注入（至）速度制御作業は熟練技能
作業者においてさえも、容易な作業ではない。

〔問題点を解決するための手段１ 本発明は、前記諸点に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは、鋳込み作業において、溶融金属の
注入量速度を所定の最適注入速度に精確に安定して自動
的に合わせるべく制御し、むらの無い所定の品質の鋳込
成品を熟練機能作業者を必要とせずに得ることにある。

前記目的は、溶融金属が入れられた容器と、該溶融金属
が流出するように容器を傾動さゼる傾動装置と、この傾
動装置によって傾動される容器から流出した溶融金Ｊｉ
！■を検出する検出器と、溶融金属注入作業内での時間
と時間の変化に対する流出すべき溶融金属ｍの変化の割
合とを記憶する第１の記憶装置と、１ｎ２溶融金属注入
作業内での容器から流出すべき溶融金属間と容器の傾き
角の変化に対する流出すべき溶融金属Ｍの変化の割合と
の関係を記憶する第２の記憶′３ＡＶ！ｉと、前記検出
器にＪ：って検出された流出した溶融金属量に基づいて
前記第２の記憶装置に記憶された容器の傾き角の変化に
対する流出１゛べき溶融金属量の変化の割合を読み出し
、前記傾動状態の時点に対応する眞記第１の記憶装置か
らの前記時間の変化に対する流出すべき溶融金属量の変
化の割合により時間の変化に対する前記容器の傾き角の
変化の割合を算出し、前記傾動装置にこの割合を指示す
る演算器とからなる本発明の溶融金属注入量速度制御装
置によって達成できる。

［実施例］ 次に図面に基づいて好ましい本発明による一員体例を説
明する。

第１図において、容器としての溶融金属鎖１はクレーン
装置２によってつり下げられ且つ矢印４方向に傾動自在
に支持されている。更に、溶融金属鋼１Ｇよ傾き角度θ
を調節する傾動装置３によって矢印４の方向に傾動され
るように構成されており、溶融金属ｗ１１の内部に溶融
金属５が満たされ傾動装置３によって傾けられていくと
、鋼１内部の溶融金属５が注入量速度ａで流れ出し、鋳
込成品を作るための鋳型６に注ぎ込まれる。また、クレ
ーン装量２には、つり下げたｖＡｌ及びその内部に満た
された溶融金属５の重重を測定するための検出器として
の秤量器７が接続されており、前記注入量速度ａで流れ
出すｗ４１内部の溶融金属５の重積Ｗを逐次測定し、そ
の測定結果信号８を後述づる注入量速度制御Ｉ装置９に
送出する。

第２図において、注入量速度制御装置９は、秤量器７か
らの測定結果信号８を受信すべく端子１２で秤量器７に
接続されている。端子１２には表示器１０が接続されて
おり、測定結果信号８は表示器１０に入力され表示器１
０によってその値を表示される。

端子１２には、更に、アナログ信号である測定結果信号
８をデジタル信号１３に変換するためのアナログ・デジ
タル変換器１１（以下Ａ／Ｄ変換器と略称）が接続され
ている。△／Ｄ変換器１１には、デジタル信号１３をデ
ジタルフィルタリングにより平均化して雑盲成分を除去
し、次に時間の変化に対する流出すべき溶融金属ｉＩ！
吊の変化の割合ｄｗ／ｄｔを粋出し、それに基づいて溶
融金属の注入量速度ａ＝ｄｗ／ｄｔを示ず信号１４を発
する演算器１５が接続されている。演算器１５には、注
入ｉ１速度信号１４を注入量速度ａとして表示するため
の表示器１６が接続されている。演Ｑ器１５には更に比
較器１１が注入量速度信号１４を受信ずべく接続されて
いる。

比較器１７には記憶装置１８が接続されている。記憶＊
ｉｉａには、目的とする鋳込成品を鋳込むための予め設
定した時間ｔと最適注入量速度ｂ＝ｄＷ／ｄｔとの関係
のデータ１９が記憶されている。

比較器１７は演算器１５からの注入量速度信号１４と記
憶５Ａ置１８からの最適注入量速痘ｆ−夕１９とを比較
し、最適注入量速度データ１９に対する注入量速度信号
１４の差を算出し、差信号２０を発する。比較器１７に
は、差信号２０を受信して傾動装置３に、差信号２０に
応じた傾きを与えるための信号２１を送出する加算器２
２が接続されている。比較器１７と加算器２２との間に
は、フィードバック制御ループ２３を動作・非仙作状態
に制御するためのスイッチ３１が設けられており、スイ
ッチ３１は、後述する予測制御ループが作動開始後に遅
れてフィードバック制御ループ２３を動作させるために
設けられている。

秤！ｌｉｉ嵩７、Δ／Ｄ変換器１１、演算１５１５、比
較器１７によってフィードバック制御ループ２３が構成
されている。

又、予測制御ルー１２６として、Ａ／Ｄ変換δ１１にｔ
よ更に演算器２４が、秤量器１ににつて測定された信号
８のΔ１０変換″１Ａ１１によってデジタル化した信号
１３を受信すべく接続されている。

演ｒ：Ｊ器２４には更に［］標値すとして最適注入量速
度１−夕１９が記憶された記ｔｎ装置１８が接続されて
整ツベ＜ｂ／ｆ　（ｗ＞なる演算結果ｄＯ／ｄｔを加静
器２２に伝達し得るように加算器２２に接続されている
。

秤量器７、Ａ／Ｄ変換冴１１、演［ト４、加算器２２及
び傾動装置３により予測制御ループ２６が構成されてい
る。

予測制御ルー１２６は、第４図及び第５図に示すような
鍋１の特有の形状に基づいて定まる関数ｆ　（ｗ）によ
って予測制御を行なっている。し２かし乍ら、鍋１は耐
火材の損耗ヤ）金属の６１肴等で形状は常に変化するも
のであり、それによって１１１数ｆ　（ｗ）に６変化が
生じる。従ってこの形状の変化を常に把握するために、
前）蚤のフィードバック検出するだめのループ、すなわ
ち学習制御ループ２７が必要になる。学習制御ループ２
７は、以下のように構成される。加ｒｉ器２２から傾Ｉ
Ｊ装置３に対して送出する実際の傾動指示信号２１に対
応づる傾動（！ｄＯ／ｄｔを、Ａ／Ｄ変換に１１からデ
ジタル信号１３を、演算器１５からの実際の注入量速度
信号１４を夫々受信すべく演０器２８には、側御′Ｐ７
１２２、Ａ／Ｄ変換器１１及び演算器１５が夫々接続さ
れている。演算器２８はこれらの信号に基づいて記憶装
置２９に対して新たな関数ｆＨ（ｗ）の値を粋出して供
給し、更新し、鋳込み作業が−通り終了すると、ｆＮ　
（ｗ＞を記憶装置２５にｆ　（ｗ）として移し変える。

一般にｍｌの傾き角度θと８１１に残存した溶融金属の
重量Ｗとの間には例えば第４図に示すような関係が有る
。この関係は、ｖＡｌの形状によって色々と変化する。

第４図にお（プる１吊Ｗを傾き角度θで微分づ゛るとｆ
　（Ｗ）−ｄＷ／ｄθが得られ、重石ＷとＩｆ　（ｗ）
ｌ＝ｌｄｗ／ｄＯｌとの関係は第５図に示すような関係
になる。

従って溶融金属注入量速度ａすなわち時間の変化に対す
る流出すべき溶融金属量の変化の割合ｄｗ／ｄｔは次の
ようにして求められる。

ａ＝ｄｗ／ｄ　ｔ−ｄｗ／ｄθ−ｄθ／ｄｔ＝ｆ（ｗ）
・ｄ　Ｏ／ｄ　ｔ　　・・・・・・（１）すなわち、あ
る重１ｗにおけるｆ　（ｗ）とｍｌの傾動角速度ｄθ／
ｄｔとを与えれば、注入量速度ａが得られる。ａを目標
値すである最適注入量速度のデータ１９（第３図）に一
致させれば良いから、 ａ＝ｂ−ｆ　（ｗ）−ｄθ／ｄｔ ｄθ／ｄｔ＝ｂ／ｆ　（ｗ）　　・・・・・・■このよ
うな関係を有する関数ｆ’（Ｗ＞（第５図）で示される
形状の鋼１を用いる場合には、演算器２４に接続された
記憶装置２５に鎖１の傾き角に対する流出すべき溶融金
属間の変化の割合を示す関数ｆ　（ｗ）と、鍋１の傾ω
Ｊ状懇における重量Ｗとの関係を記憶しておく。

以上のように構成された本発明による溶融金属注入ｍ速
度制御装置９の動作を以下に述べる。

溶融金属鎖１の中には溶融金ｆｉ５が重さＷだけ満たさ
れている。ｖＡｌは例えば、第４図及び第５図に示す特
性を有づる形状に形成されている。

この状態において、鋳込作業をｆｉｌ始するためのスタ
ートスイッヂ（図示ゼず）をオ゛ンにする。

まずフィードバック制御ループ２３はスイッチ３１が開
状態になっており、従って実動作状態に設定される。そ
して、演ｆ：ｌ器２４は記憶装置１８に記憶された最初
の１なわちｔｌにおける最適注入ｑ１速度データ１９を
読み込む。この読み込／υだ値はｂ１＝ｄｗ１／ｄｔ１
で表わされる。演算器２４はｂｌに対してｂｌに対応す
る鎖１の傾き角度を与える信号にすべくＡ／Ｄ変換器１
１からの信号１３で示されるｔ　の時点における千Ｍｉ
Ｗａ１に基づいて記憶装置２５のデータｆ（Ｗａｌ）を
読み出し、このｆ（ｗ、１）とｂｌとにより弐〇から鋼
１の時間の変化に対する傾き角の変化の割合ｄθ１　／
　ｄ　ｉ　１を算出し、信号３２として加篩鼎２２に送
出する。すなわち信号３２はｂ　　−ｆ（ｗ、）＝ｄ０
１／ｄｔ１で表わされる。この信号３２は加律器２２を
経て信号２１になり、信号２１に基づき、傾動装置３は
鎖１を信号２１に対応する角速度ｄθ／ｄｔで傾動させ
る。このｖＡｌの傾動により鋼１内部の溶融金属５は注
入速度ａ１で流れ出し、鋳型６に注入される。溶融金属
５が注入量速度ａ１で流れ出すと、鍋１内の車ｉｋｗは
減少し、この変化は秤量器７によって逐次測定され、重
量Ｗを表わす信ぢ８としてＡ／Ｄ変換器１１に送出され
る。Ａ／Ｄ変換器１１は信号８をデジタル信号１３に変
換する。次に演算器２４は次の時点ｔ２にお【プる記憶
装置１８のデータ１９を読み込み、以下館述の動作を繰
り返す。このようにして予測制御ループ２Ｇが動作を開
始し、所定の時間経過すると、スイッチ３１は例えばｔ
２の時点において傾！Ｉｌ装置３から動作開始信号を受
信し、開状態になり、フィードバック制御ループ２３を
動作状態にする。従って信号１３により演Ｔ３３ｉｓは
ｔ２の時点における時間の変化に対する流出した溶融金
属の重量変化の割合すなわちａ　　＝ｄＷ　　／ｄｔ２
を算出し信号１４として比較器１７に送出する。比較器
１７は記憶装置１８から既に読み込んであるｂ２と比較
しずれが有るときは、差信号２０として加算器２２に送
出し、加算器２２は信号３２と差信号２０とを所定の比
率で加算し加算信号２１として傾Ｖ」装置ｉ’？３に送
出し、傾動装置３は加算信号２１によってずれを補正す
べく更に傾動する。。

尚、フィードバック制御ループ２３において比較器１７
はａ＝ｄｗ／ｄｔを傾動信号に変換するのに所定の前記
ｆ　（ｗ）に相当する係数ｋを用いる。また、実際の鋳
込み５Ａ′ａにおいては、鋼１の形状は多種多様であり
、ｆ　（ｗ）はこの鍋形状に対応して異なる。従って本
発明の溶融金属性入団速度制御装置では予測制御ルー１
２６において鎖１の傾動動作の制御を行ない、フィード
バック制御ループ２３において、予測制御の補正を行な
おうとするしのである。

前述の予測制御ルー１２６の制ｍｓ作と、これを補正す
るフィードバック制御ループ２３の制御動作と併行して
、学習制御ループ２７の制御２１１動作が（ｊなわれる
。学習制御ループ２７においては、例えばｔ２の時点で
演算器２８は、加算３２２からの信号２１に基づく実際
の傾動角速度ｄθａ２／ｄｔａ２と、検出器１７によっ
て検出されＡ／Ｄ変換器１１を経て供給される信号１３
によって表わされる溶融金属を含む鋼１の重量ｗ、、、
と、演算器１５からのこの中爪Ｗａ２に基づく注入Ｍ達
磨信号ａ２すなわちｄｗ　　／ｄｔ８２とによって以下
の８１粋を行ない、その結果ｆ（Ｗ２）を記憶装置２９
に記憶する。

予測制御ルー１２６では所定の関数［（Ｗ）により傾動
角速度ｄθ／ｄｔを求めていたが、学習制御ループ２７
により、実測値による関数ｆＮ　（ｗ）が常に求められ
るので予測制御ルー１２６の動作が−通り終了する毎に
ｆ　（ｗ）をｆＮ　（Ｗ）に入換えることにより、より
正確な鍋形状に対応したｆ　（ｗ）が得られる。

第６図は本発明の注入ム１速度制御装置による注入速度
制御結果を示すものであり、例えば目標注入ｆｆ１１０
０Ｋｇ／５ｅｃ一定の場合±５Ｋｇ／ＳｅＣの精度で制
御されていることが分かる他、注入ら１速度のとかく不
安定な終了域でもこの制御装置により安定部分が多くな
ることが判明した。

なお注入開始時に立上りがゆっくりなのは信号を平均化
するなと信号処理遅れに起因する見掛上のものであり、
実際には安定した注入速度での開始が行なわれている。

又第２図には示さないが時間遅れ補償を更に附加するこ
とも考えられる。尚、前記具体例では、検出器として溶
融金属１を検出する秤開器を用いたが、秤ｉ！ｉｌｌ器
に替えて、溶融金属の量、すなわち体積を測定する、例
えば流ｈ１計を用いても良い。又、本発明は溶融金属の
注入ｍ速度制御以外の他の流体の注入へ１速度制御に利
用出来るのは勿論である。

［発明の効果］ 前記のような構成を有するために、本発明の溶融金属注
入速度制御装置によれば、最適注入速度データに対し、
自動的に正確に安定して追従して注入ｈ′１速度制御動
作を行ない得、高品質の鋳込成品を熟練作業者を必要と
せずに製造し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、溶融金属鋳込作業の説明図、第２図は、本発
明による溶融金属注入量速度制御装置の構成を示すブロ
ック図、第３図は、所定の鋳込成品の品質を得るための
最適注入量を時間的変化で示した図、第４図は、所定の
形状を有した溶融金属鍋における鋼の傾き角と溶融金属
重量との関係図、第５図は、第４図の形状の鍋において
重量と手間を傾き角で微分した値との関係を示づ図、第
６図は、本発明の溶融金属注入制御装置によって得られ
た制御結果を示す図である。 １・・・・・・溶融金属鎖、３・・・・・・傾動装置、
５・・・・・・溶融金属、７・・・・・・秤ＥＬ１１・
・・・・・Ａ／Ｄ９換器、１５，２４．２８・・・・・
・演幹器、１７・・・・・・比較器、１８．２５・・・
・・・記憶装置。 ｕｎ　　ｔ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｔ
第４図 Ｗ 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属が入れられた容器と、該溶融金属が流出
   するように容器を傾動させる傾動装置と、この傾動装置
   によって傾動される容器から流出した溶融金属量を検出
   する検出器と、溶融金属注入作業内での時間と時間の変
   化に対する流出すべき溶融金属量の変化の割合とを記憶
   する第１の記憶装置と、前記溶融金属注入作業内での容
   器から流出すべき溶融金属量と容器の傾き角の変化に対
   する流出すべき溶融金属量の変化の割合との関係を記憶
   する第２の記憶装置と、前記検出器によって検出された
   流出した溶融金属量に基づいて前記第２の記憶装置に記
   憶された容器の傾き角の変化に対する流出すべき溶融金
   属量の変化の割合を読み出し、前記傾動状態の時点に対
   応する前記第１の記憶装置からの前記時間の変化に対す
   る流出すべき溶融金属量の変化の割合により時間の変化
   に対する前記容器の傾き角の変化の割合を算出し、前記
   傾動装置にこの割合を指示する演算器とからなる溶融金
   属注入量速度制御装置。
2. （２）前記演算器が第１及び第２の演算器からなり、こ
   の第２の演算器が、傾動装置への前記傾き角指示信号及
   び傾き角指示信号に基づき傾動装置に傾動された容器か
   ら流出した溶融金属量の第１の演算器によって算出され
   た時間の変化に対する流出すべき溶融金属量の、 変化の割合により前記容器の傾き角に対する流出すべき
   溶融金属間の変化の割合を算出しその算出結果と該容器
   から流出した溶融金属量との関係を求め、この関係を前
   記第２の記憶装置に新たに記憶する特許請求の範囲第１
   項に記載の溶融金属注入量速度制御装置。