JPS62183958A

JPS62183958A - 自動注湯機

Info

Publication number: JPS62183958A
Application number: JP2475186A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kajita; 梶田　伸司; Makoto Taguchi; 誠田口
Original assignee: NAKAYAMA KK
Current assignee: NAKAYAMA KK
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1987-08-12
Also published as: JPH0119994B2

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、鋳鉄溶湯の鋳型への注湯量を正確に制御し、
高速自動注湯を可能とする注湯機に関する。

【従来技術】

従来、鋳型への注湯は、鋳鉄溶湯を満たした取鍋を手操
作で傾斜させ溶湯を自然流出させることにより行われて
いる。そして、手操作による注湯速度が一定となり、注
湯の制御を容易にする為、取鍋の形状を次の様に構成し
ている。即ち、取鍋の仮想回転軸の存在する位置に流出
口を設け、回転軸に垂直な断面を扇形に構成し、回転軸
を含む回転半径方向の断面積は角度に依らず一定となる
ようにしている。ところが、係る取鍋の傾斜角の制御は
、作業者が鋳型への注湯状況を監視しつつ手操作で行わ
れているので、注湯量を決定する取鍋の傾斜角と時間は
、作業者の感に左右されていた。゛

【発明が解決しようとする問題点】

このため、鋳型への注湯量が一定せず、注湯量が少ない
場合には製品不良の原因となり、注湯量が多すぎて鋳型
からあふれた場合には、溶湯が無駄になると共にその溶
湯を除去しなければならないと言う煩わしさがあった。又、正確な注湯の制御を手操作で行うため、注湯処理時
間が長く掛かっていた。本発明は、上記の欠点を改良するためになされたもので
あり、その目的とするところは、鋳鉄溶湯の注湯量の制
御を正確かつ高速にし、係る自動化装置を実現すること
である。

【問題点を解決するための手段】

上記問題点を解決するｔこめの本発明の構成は次の通り
であり、その概念が第１図に示されている。本発明は、鋳鉄溶湯を満たし、傾斜させながら、鋳鉄溶
湯を鋳型６に注ぐための容器であって、注湯時の溶湯の
水平面の面積が、容器の傾斜に拘わらず、一定となる形
状をした取鍋５と、前記取鍋５を支持し、該取鍋５を回
動軸の回りに回動することにより、該取鍋５を傾斜させ
る取鍋傾斜装置４と、前記取鍋傾斜装置４の動力源であるモータ３と、前記モ
ータ３を制御装置１からの制御信号に応じて、指令速度
で回転し位匝決め制御する駆動装置２と、前記駆動装置２に制御信号を出力して、前記モータ３の
回転を制御し、前記取鍋５の傾斜を制御する制御装置１
と、から成る自動注湯機であって、前記制御装置ｌは、前記取鍋５を第１の所定速度で、注
湯が開始される角度より若干前まで、第１の所定角だけ
傾斜させるように前記駆動装置２に制御信号Ｓ１を出力
する送り制御部１１と、前記送り制御部１１により、前
記取鍋５が第１の所定角だけ傾斜された後、前記取鍋５
を第２の所定速度で第２の所定角だけ傾斜させた後、直
ちに、前記取鍋５を注湯する方向に対し反対方向に第３
の所定速度で第３の所定角だけ傾斜させて、実質的な注
湯を完了するように前記駆動装置２に制御信号Ｓ２を出
力する注湯制御部１２と、前記注湯制御部１２により、
実質的な注湯の完了後、前記取鍋５を注湯する方向に対
し反対方向に第４の所定速度で前記第１の所定角だけ傾
斜させるように前記駆動装置２に制御信号Ｓ３を出力す
る戻り制御部１３と、を有することを特徴とする自動注湯機である。ここで、上記の第１の所定速度と第４の所定速度は、等
しくても良い。又、第２の所定速度は、第１又は第４の
所定速度以下であることが望ましい。その時は、実質的
な注湯が開始される迄は高速で傾斜し、実質的な注湯時
は低速で傾斜し、注湯終了後の戻り工程は高速で復帰さ
せる事が出来るので、注湯量を正確に制御すると共に、
注湯のサイクルタイムを短くすることが出来る。又、第
３の所定速度は第２の所定速度に等しくして低速に設定
しても良いし、第４の所定速度と等しくして高速に設定
しても良い。この第３の所定速度で注湯方向と逆方向に
戻す処理の終了後、実質的な注湯が完了するが、この処
理は、注湯の終了時を正確に制御すると共に湯切れを良
くするために設けられている。送り制御部によって取鍋
の傾動が開始される初期角と、戻り制御部により取鍋の
戻りが終了する終期角は、その差が１回の注湯量に比例
するように決定される。又、この角度差は、注湯制御部
のｉｌｉ制御過程に於ける実質的な注湯開始角と実質的
な注湯終了角の差に比例している。ただし、実質的な注
湯の開始角が、前サイクルの実質的な注湯終了角に等し
い理想状態（湯の粘性と慣性を無視した場合）では、両
者の差は等しくなる。本発明でけ、注湯制御部の処理に
より、注湯量より決定される角より大きく傾斜させ、従
って注湯速度を大きくし、注湯終了時に取鍋の傾斜を逆
方向に回転させて強制的に注湯を終了させている。

【作用】

第２図は、上記制御装置の作用を具体化して示した特性
図である。傾斜角は、注湯方向を正とし、取鍋を注湯方
向に回転させることを傾動と言う。又負方向にしたがって反注湯方向に取鍋を回転させるこ
とを起立と言う。取鍋は、構造的に、注湯時の溶湯の水
平面の面積が角度に依らず一定となるように構成されて
いる。したがって、注湯ｍは、取鍋の回転角で制御でき
る。先ず取鍋に満たされている溶湯の湯面が所定の位置
に来る様に、取鍋を回転させ、初期角度θ１に初期設定
する。その後送り制御部１１は、取鍋を第１の所定速度
■１で第１の所定角Δ１だけ傾動させるように、制御信
号Ｓ１を駆動装置２に出力し、駆動装置２はモータ３を
正方向に指令速度で指令回転角だけ又は指令角まで回転
させる。その結果、取鍋は、角度θ１の位置からΔ１だ
け回転し、角度α１に位置決めされる。この位置は、湯
口から溶湯が注湯される角度の若干前に設定される。次
に、注湯制御部１２は、取鍋を第２の所定速度ｖ２で第
２の所定角Δ２だけ傾動させるように、制御信号ｓ２を
駆動装置２に出力し、駆動装置２はモータ３を正方向に
指令速度で指令回転角だけ又は指令角まで回転させる。その結果、取鍋は、角度α１の位置からΔ２だけ回転し
、角度α２に位置決めされる。その後、注湯制御部１２は、引続き、取鍋を第３の所定
速度Ｖ３（＝Ｖ２）で第３の所定角Δ３だけ起立させる
ように、制御信号Ｓ２を駆動装置２に出力し、駆動装置
２はモータ３を逆方向に指令速度で指令回転角だけ又は
指令角まで回転させる。その結果、取鍋は、角度α２の位置からΔ３だけ回転し
、角度α３に位置決めされる。この位置は、注湯の終了
角度より、若干負方向に設定される。その後、戻り制御部１３は、取鍋を第４の所定速度Ｖ４
（＝Ｖ１）で第４の所定角Δ４（＝Δ１）だけ起立させ
るように、制御信号Ｓ３を駆動装置２に出力し、駆動装
置２はモータ３を逆方向に指令速度で指令回転角だけ又
は指令角まで回転させる。その結果、取鍋は、角度α３
の位置からΔ４だけ回転し、角度θ２に位置決めされる
。これが、注湯の１サイクルであり、順次上記処理が繰
り返されて、連続注湯が行われる。ここで注湯量Ｍは次式で表現される。Ｍ＝ａ・Δθ　　　　　　　　　　　−・−（１）ただ
し、 Δθ＝０２−０１　　　　　　　　−・・・・−（２）
である。したがって、各制御定数は、次の様にして決定
される。先ず、所望の注湯■から、取鍋の傾斜角のステ
ップ幅Δθが決定され、注湯工程の回転角度差Δ２とΔ
３の差（実質的な注湯角）をΔθに等しく設定する。Δ
３は、第３の所定速度■３と湯切れとの関係から設定さ
れる。又Δ１、Δ４（＝Δ１）は、実質的な注湯には、
関与しない空送り量、空戻し量である。注湯速度は、注
湯制御部１２によって制御される傾動速度■２に依存す
るので、■２は、所望の注湯速度から決定される。注湯
量に拘わらす注湯速度を一定とすれば、注湯量は、注湯
時間で制御出来き、注湯時間は、Δ２とΔ３のを変化さ
せれば、可変出来る。したがって、本発明は、注湯速度
を一定とした時、注湯量を注湯時間で制御する装置であ
るとも言える。

【実施例】

以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。第３
図、第４図は、取鍋５及び取鍋傾斜装置４の構成を示し
た機構図である。７１は、ベッドであり、ベッド７１上
には、取鍋傾斜装置４を取り付ける支柱７２．７３が形
成されている。その支柱７３に取鍋傾斜装置４が配設さ
れている。取鍋傾斜装置４は、枠体４１と、回転軸４２
と、軸受４３とを有しており、その軸受４３が支柱７３
に固設されている。枠体４１の側レール４１ａには、歯
車４４が形成されており、その歯車は、駆動軸４５に形
成された歯車４６と歯合している。そして、駆動軸４５は、軸受４７で軸支されており、ス
プロケット４８、チェーン４９、スプロケッ）４８ａを
介して、減速機３１に作動的に接続されている。その減
速機３１は、モータ３に接続されている。５は、取鍋で
あり、枠体４１にフランジ５１により固設されている。５２は、湯口である。このように、取鍋５は、回転軸４
２に垂直な断面形状が、扇形をしており、回転軸４２を
含み回転半径方向の断面形状が回転角に拘わらず一定と
なっている。係る構成に於いて、モータ３が回転すると、減速機３１
を介して駆動軸４５が回転し、歯車４６と４４の作用に
より、モータ３の回転力は、枠体４１に伝達され、した
がって、取鍋５の傾斜角がモータ３により制御される。第５図は、本実施例に係る注湯機の制御装置１と駆動装
置２の電気的構成を示したブロックダイヤグラムである
。制御装置１は、プログラマブルコントローラで構成され
ており、主に、ＣＰｔＪモジュール８０と、電源モジュ
ール９１と、入出カモジュール９２と、ディジタルスイ
ッチ９３から戊る。ＣＰＬＩモジュール８０は、演算処
理を実行するＣＰＵ制御部８１と、処理プログラムが記
憶されたプログラムメモリ８３と、各定数を記憶した制
御用メモリ８２と、入・出力要素、内部リレー等の状態
を記憶する入出カメモリ８４と、各種の入出カモジュー
ルに対する信号の入出力の制御を行う入出力制御部８５
と、から成る。又、駆動袋Ｕ！１２は、主に、位置決めモジュール２１
と、サーボアンプ２２から成る。位置決めモジュール２
１は、論理演算処理を行う制御部２３、周波数が回転速
度に比例し、回転角がパルス数に比例した指令パルスを
入力する偏差カウンタ２４と、その出力をＤ／Ａ変換す
るＤ／Ａコンバータ２５とから成る。偏差カウンタ２４
には、モータ３の回転角を検出するパルスジェネレータ
２７からのフィードバックパルスが入力している。位置
決めモジュール２１には、ＣＰＵモジュール８０から、
指令速度信号、指令回転角信号、その他の制御信号が入
力されている。位置決めモジュール２１は、これらの制
御信号に基づき、徐加速、徐減速の処理をして、指令さ
れた定常速度で、指令された角度だけモータを回転させ
る指令パルスを発生させる。又外部シーケンス回路２６
が制御部２３に接続されており、モータの原点設定のた
めのリミットスイッチからの検出信号、ジョグ運転のた
めの手動による指令パルス等をを入力している。又、後
述する台車９５の走行を制御するために、走行モータ用
の位置決めモジュール２１ａ１サーボアンプ２２ａが、
ＣＰＵモジュール８０に接続されている。係る構成の自動注湯機は、第６図に図示する様に、台車
９５上に載置されており、台車９５は、自走用のモータ
９６によりレール９７上を所定の位置迄順次自走して、
ベルトコンベア９９上に配設されている鋳型６に順次注
湯するようになっている。モータ９６は、制御装置１に
よって制御されている。次に、本実施例に係る自動注湯機の作用に関し、制御装
置１の作動手順を示した第７図のフローチャートを参照
して説明する。本実施例では、′Ｍ１の所定速度と第４
の所定速度を等しく■１とし、第２の所定速度と第３の
所定速度を等しくＶ２とし、Ｖｌ＞Ｖ２の関係に設定し
ている。以下、第１の所定速度を高速傾動速度、第２の
所定速度を低速傾動速度、第３の所定速度を低速起立速
度、第４の所定速度を高速起立速度と言う。又、第２図
に於けるθ１を傾動開始角（初期角）、α１の角を傾動
速度切換角、α２を傾動停止角、α３を起立速度切換角
、θ２を起立停止角（終期角）と言う。先ず、手動モードで、実質的な注湯が開始される角に対
し、一定の余裕をとった所定の初期角θ１に取鍋を設定
する。ステップ１０２で運転モードが判定され、自動運
転モードの時は、ステップ１０４以下のステップが実行
される。ステップ１０６〜ステツプ１３６は、各種のデ
ータを入力して、スケール変換するステップである。各
種のデータはディジタルスイッチ９３によって設定され
ている。ステップ１０６では、台：ＱＺ９５の自走速度
■３が読み込まれ、ステップ１１０では、台車９５の移
動距離×１が読み込まれる。そしてそれらの値は、ステ
ップ１０８．１１２で、モータ９６の回転角を制御する
ための指令パルス数に変換される。又ステップ１１４．
１１８では、低速傾動／起立速度■２と、高速傾動／起
立速度■１を入力し、ステップ１１６．１２０でパルス
数にスケール変換される。次に、ステップ１２２で、傾動停止角α２までの初期角
θ１からの相対回転量である傾動停止角回転量（Δ１＋
Δ２）が読み込まれ、ステップ１２４で指令パルス数に
変換される。次にステップ１２６で、傾動速度切換角α
１までの初期角θ１からの相対回転量である傾動速度切
換角回転量Δ１が読み込まれ、ステップ１２８でスケー
ル変換される。次にステップ１３０で、起立速度切換角
α３の傾動停止角α２に対する相対回転量である起立速
度切換角回転量（Δ３＝α３−α２）が読み込まれ、ス
テップ１３２でスケール変換される。次に起立停止角θ２の傾動停止角α２に対する相対回転
量である起立停止角回転量（Δ３＋Δ１）が読み込まれ
、ステップ１３６でスケール変換される。次にステップ１３８で、注湯開始又は走行スイッチがオ
ンの時には、次のステップが実行される。ステップ１４０では、位置決めモジュール２１からモー
タ３の現在位置θ１が読み取られ、ステップ１４２．１
４４で、絶対角である傾動切換角α１と傾動停止角α２
が演算される。次に、ステップ１４−６．１４８で傾動
処理のための制御データが、位置決めモジュール２１に
設定される。次に、ステップ１５０，１５２で、それぞ
れ、ステップ１３０．１３４で読み込まれた相対的回転
角から、絶対角である起立速度切換角α３と、起立停止
角θ２が演算される。次にステップ１５４で、スタート信号を位置決めモジュ
ール２１に出力して、モータを駆動して取鍋を傾動させ
る。次にステップ１５６．１５８で、スタート信号の出
力の直後に、起立処理のための制御データを位置決めモ
ジュール２１にプリセットする。次に、傾動動作中に、
ステップ１６０で、次の位置決め処理即ち起立処理のた
めのスタート信号を位置決めモジュール２１に出力して
おく。すると位置決めモジュール２１は、傾動処理が終
了後直ちに、起立処理を開始する。これらのスタート信
号を位置決めモジュール２１は、受信して、制御データ
に沿って、モータ３の速度及び位置決め制御を行い、取
鍋５は第２図に示すように、傾動及び起立動作を行う。この結果、傾動速度切換角α１を若干過ぎたところから
、実質的な注湯が開始され、起立速度切換角α３に達す
る少し前に実質的な注湯が完了する。そして、注湯量は
、これらの角度差に比例した値となる。次にステップ１６２で起立処理が完了した旨の信号が位
置決めモジュ°−ル２１から出力されたかを判定し、出
力された場合には、ステップ１６４へ移行し台車の走行
処理を行うかが判定され、走行の場合には、ステップ１
６６以下が実行される。即ち、現在位置から、次の位置決めの絶対位首を求め、
速度と共に位置決めモジュールに制御データとしてプリ
セットした後、スタート信号を出力して、自走用のモー
タ９６を駆動する。その後ステップ１７４で、位置決め
モジュール２１ａから位置決め完了信号を受信したかを
判定し、受信した場合には、台車の位置決め処理を完了
する。そして、ステップ１０２へ復帰して次の注湯処理
が実行される。

【発明の効果】

本発明は、単位角だけ取鍋を傾斜した時の注湯量が傾斜
角によらず一定となる形状の取鍋と、取鍋を傾斜させる
取鍋傾斜装置と、取鍋傾斜装置の動力源であるモータと
、モータを回転し位置決め制御する駆動装置と、駆動装
置に制御信号を出力して、取鍋の傾斜を制御する制御！
ａｆｆｌと、から戊る自動注湯機であって、制御装置を
、取鍋を注湯開始角近傍まで空送りする送り制御部と、
その後、取鍋を所定速度で所定角だけ傾斜させた後、直
ちに、取鍋を注湯する方向に対し反対方向に所定速度で
所定角だけ傾斜させて、実質的な注湯を制御する注湯制
御部と、その後、取鍋を注湯する方向に対し反対方向に
空送り角だけ傾斜させる戻り制御部と、で構成したこと
を特徴とするもである。したがって、注湯制御部の作用により、実質的な注湯開
始角と実質的な注湯終了角との角度差が、設定値に従っ
て一定になるように制御されるので、注湯量を正確に制
御することが出来る。また、注湯時は定速度で注湯方向
に取鍋を傾斜させ、注湯の終了時には、注湯が自然完了
する前に、取鍋を逆方向に傾斜させ注湯量の減衰を大き
くしている。このため、注湯している期間全体に渡り、注湯速度を均
一にすることが出来ると共に注湯終了時を明確に制御す
ることが出来る。したがって、注湯量が均一に正確に制
御出来、しかも注湯速度を向上させることが出来る。係
る操作は、制御装置により自動的に行われるので、注湯
が迅速且つ簡便に行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の概念を示したブロックダイヤグラム
、第２図は、本発明の作用を具体化して説明するための
動作説明図、第３図は、実施例に係る注湯機の機械的構
成を示した正面図、第４図は、その平面図、第５図は、
実施例に係る注湯機の電気的構成を示したブロックダイ
ヤグラム、第６図は、注湯機を台車に設置して各鋳型に
注湯する様子を示した説明図、第７図は、実施例に係る
注湯機で使用されたＣＰＵモジコールの処理を示したフ
ローチャートである。５　・取鍋　５１−フランジ　５２−・・・湯口４１゛
・枠体　４２−回転軸　４４．４６・・歯車４５　駆動
軸　４３．４７°°軸受４９゛チエーン　３１・・・減速機　７１−・・ベッド
７２．７３゛−支柱

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋳鉄溶湯を満たし、傾斜させながら、鋳鉄溶湯を
鋳型に注ぐための容器であって、注湯時の溶湯の水平面
の面積が、容器の傾斜に拘わらず、一定となる形状をし
た取鍋と、前記取鍋を支持し、該取鍋を回動軸の回りに回動するこ
とにより、該取鍋を傾斜させる取鍋傾斜装置と、前記取鍋傾斜装置の動力源であるモータと、前記モータ
を制御装置からの制御信号に応じて、指令速度で回転し
位置決め制御する駆動装置と、前記駆動装置に制御信号
を出力して、前記モータの回転を制御し、前記取鍋の傾
斜を制御する制御装置と、から成る自動注湯機であって、前記制御装置は、前記取鍋を第１の所定速度で、注湯が
開始される角度より若干前まで、第１の所定角だけ傾斜
させるように前記駆動装置に制御信号を出力する送り制
御部と、前記送り制御部により、取鍋が第１の所定角だけ傾斜さ
れた後、前記取鍋を第２の所定速度で第２の所定角だけ
傾斜させた後、直ちに、前記取鍋を注湯する方向に対し
反対方向に第３の所定速度で第３の所定角だけ傾斜させ
て、実質的な注湯を完了するように前記駆動装置に制御
信号を出力する注湯制御部と、前記注湯制御部により、実質的な注湯の完了後、前記取
鍋を注湯する方向に対し反対方向に第４の所定速度で前
記第１の所定角だけ傾斜させるように前記駆動装置に制
御信号を出力する戻り制御部と、を有することを特徴とする自動注湯機。
（２）前記第１の所定速度と前記第４の所定速度は、等
しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動
注湯機。
（３）前記第２の所定速度は、前記第１又は前記第４の
所定速度以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の自動注湯機。
（４）前記第２の所定速度と前記第３の所定速度は、等
しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動
注湯機。
（５）前記第３の所定速度と前記第４の所定速度は、等
しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動
注湯機。
（６）前記送り制御部によって前記取鍋の傾動が開始さ
れる初期角と、前記戻り制御部により前記取鍋の戻りが
終了する終期角との差は、前記注湯制御部により、注湯
された溶湯の量に比例していることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の自動注湯機。
（７）前記制御装置は、前記所定速度と前記所定角を設
定するデータ設定装置を有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の自動注湯機。