JPWO2019064726A1 - 鋳造ラインにおける動作不良の検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

[要約]鋳物の鋳造ラインにおいて、最小限の衝撃センサを用いて、鋳造ラインの動作不良箇所を検出することができる検出方法及び装置を提供する。少なくとも一つの鋳枠（１４）あるいは定盤台車（１６）に衝撃センサ（４２）を取付けて、鋳造ラインの動作中に衝撃値を測定し、測定された衝撃値とその測定位置とを関連付けて記憶し、同じ測定位置における過去の衝撃値と比較し、特異な衝撃値を検出した位置を動作不良箇所として特定する。あるいはローラーコンベア、定盤台車搬送フレーム（２７）のそれぞれに衝撃センサ（４９）、（４１）を取付け、測定した衝撃値をその取付位置を通過した鋳枠あるいは定盤台車と関連付けて記憶し、過去の衝撃値と比較して動作不良を検出する。[選択図]図７

Description

本発明は、鋳物の鋳造ラインにおける動作不良の検出方法及び装置に関する。より詳しくは、最小限の衝撃センサを用いて鋳造ラインの動作不良箇所を検出する方法とその装置に関するものである。

鋳物を鋳造する鋳造ラインにおいては、鋳型造型、中子納め、上下鋳型の型合わせ、溶融金属の鋳込み、鋳込み金属の冷却、解枠・型ばらしの工程を順次行っている。解枠・型ばらし後に分離された凝固金属は、堰折、清掃等を経て鋳物製品となる。また型ばらし後に分離された鋳物砂は砂処理を経て再び鋳型造型に供される。このような鋳造ラインでは、関係者の多大な努力にも拘らず鋳造欠陥が発生することもあるのが現状である。鋳造欠陥の形態は種々あるが、鋳造ラインの設備の動作状態によっても発生する。例えば、造型時あるいは鋳型搬送時の衝撃による「型落ち」あるいは「砂落ち」、鋳込み金属の凝固前に鋳型に加えられた衝撃によって鋳型壁が溶融金属に押され移動して起きる「型張り」あるいは「型ずれ」などが挙げられる。ここで鋳造ラインの設備の動作状況を検出する技術を見ると、鋳造ラインの異常な動作状態を検出する装置として、鋳枠あるいは定盤に加速度と水平度を検出するセンサを取付けたものが、例えば特許文献１に示されるように、公知となっている。

しかしながら、この従来技術は、据え付け完了後の設備の弱点を検出することを専らとしており、鋳物を生産する工程を常時チェックするものとなっていない。また、鋳枠あるいは定盤に加速度と水平度を検出するセンサを取付けることにより、鋳枠あるいは定盤を搬送するコンベア等の状態をチェックすることはできるが、全ての鋳枠あるいは定盤の状態をチェックすることはできない。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、鋳物の鋳造ラインにおいて、最小限の衝撃センサを用いて、鋳造ラインの動作不良箇所を検出することができる検出方法及び装置を提供することを目的とする。

実公平５−０３０８３７号公報

上記の目的を達成するため、本発明では次の（１）から（９）の構成を採用した。

（１）鋳造ライン中を移動する複数の鋳枠あるいは定盤台車の少なくとも一つに衝撃センサを取付け、鋳造ラインの動作中に鋳枠あるいは定盤台車に伝わる衝撃値を測定し、測定された衝撃値とその測定位置とを関連付けて記憶するとともに、新たに記憶された衝撃値を同じ測定位置における過去の衝撃値と比較し、特異な衝撃値を検出した位置を動作不良箇所として特定する、鋳造ラインにおける動作不良の検出方法。

（２）鋳造ライン中の鋳枠を搬送するローラーコンベア、および、定盤台車搬送フレームのそれぞれに少なくとも一つの衝撃センサを取付け、鋳造ラインの動作中に前記衝撃センサが測定した衝撃値を、その取付位置を通過した鋳枠あるいは定盤台車と関連付けて記憶するとともに、新たに記憶された衝撃値を過去の同じ鋳枠あるいは定盤台車の衝撃値と比較し、特異な衝撃値を検出したとき動作不良として特定する、鋳造ラインにおける動作不良の検出方法。

（３）衝撃センサが、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向の衝撃を計測する、（１）または（２）の鋳造ラインの動作不良の検出方法。

（４）鋳造ライン中の複数の鋳枠あるいは定盤台車の少なくとも一つに取り付けた衝撃センサと、鋳造ラインの動作中に前記衝撃センサが測定した衝撃値を、その衝撃値の測定位置と関連付けて記憶する制御装置とを備え、制御装置は、新たに記憶された衝撃値を同じ測定位置における過去の衝撃値と比較し、特異な衝撃値を検出した位置を動作不良箇所として特定する、鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。

（５）鋳造ライン中の複数の鋳枠を搬送するローラーコンベア、および、定盤台車搬送フレームのそれぞれに取り付けた衝撃センサと、鋳造ラインの動作中に前記衝撃センサが測定した衝撃値を、その取付位置を通過した鋳枠あるいは定盤台車と関連付けて記憶する制御装置とを備え、制御装置は、新たに記憶された衝撃値を過去の同じ鋳枠あるいは定盤台車の衝撃値と比較し、特異な衝撃値を検出したとき動作不良として特定する、鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。
（６）衝撃センサが、バッテリーと記憶機器とを併せ持つ、（４）の鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。
（７）衝撃センサが、バッテリーと無線送信機とを併せ持つ、（４）の鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。

（８）バッテリーが、電磁誘導送・受信器を介して充電されるものである、（６）または（７）の鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。
（９）バッテリーが、温度差発電機によって充電されるものである、（６）または（７）の鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。

本発明の鋳造ラインにおける動作不良の検出方法及び装置によれば、衝撃センサが取り付けられた鋳枠あるいは定盤台車がラインを一巡すれば、ライン全体の不良箇所をチェックすることができる。また衝撃センサが取り付けられたローラーコンベアおよび定盤台車搬送フレームの上を鋳枠あるいは定盤台車が通過することにより生ずる衝撃値から、その搬送状態をチェックすることができ、鋳枠あるいは定盤台車がラインを一巡すれば、全ての鋳枠あるいは定盤台車の動作不良をチェックすることができる。

なお、衝撃センサが、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向の衝撃を計測することができるようにすれば、不具合の方向を特定することができる。

また、鋳枠あるいは定盤台車に取り付けた衝撃センサがバッテリーと記憶機器とを併せ持つようにすれば、どの位置においても衝撃値の測定が可能となる。鋳枠あるいは定盤台車に取り付けた衝撃センサがバッテリーと無線送信機とを併せ持つようにすれば、測定データをセンサに記憶する必要がなくなり、測定値をリアルタイムで収集することができる。

また、鋳枠あるいは定盤台車に取り付けた衝撃センサのバッテリーへの充電を、電磁誘導送・受信器を介して行うようにすれば、インライン充電が可能となり、別途充電を行う必要がなくなる。
また、鋳枠あるいは定盤台車に取り付けた衝撃センサのバッテリーへの充電を、溶湯金属の熱を利用した熱電素子などの温度差発電機を介して行うようにすれば、インライン充電が可能となり、別途充電を行う必要がなくなる。

この出願は、日本国で２０１７年９月２９日に出願された特願２０１７−１９０５０９号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は以下の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。

枠付き鋳型鋳造ラインの構成を示す平面図である。 衝撃センサを取付けた鋳枠と定盤台車および搬送レールを示す正面図である。 衝撃センサを取付けた鋳枠と定盤台車および搬送レールを示す左側面図である。 衝撃センサを取付けた鋳枠と定盤台車および搬送レールを示す左側面図である。 衝撃センサを取付けたローラーコンベアを示す正面図である。 衝撃センサを取付けたローラーコンベアを示す側面図である。 鋳造ラインの制御手段を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態として示した鋳造システムの概略構成図である。図１に示される枠付き鋳型の鋳造システム１は、主型造型機で上・下鋳型を交互に造型し、中子納め、枠合わせ、鋳込み、冷却工程を経て型ばらしを行い、上・下枠を分離後再び造型工程に至るものである。この鋳造システム１の図２、図３に示す位置に衝撃センサを取付けて、ラインの動作不良位置を検出するものである。以下に、更に詳細に説明する。

鋳造システム１は、第一ライン２、第二ライン３、第三ライン４、第四ライン５により構成されている。第一ライン２では、その両端に配置された第一プッシャー６と第一クッション７により、上鋳枠１４と下鋳枠１５がローラーコンベア上を図１の右方向に移動する。第二ライン３では、第二プッシャー８と第二クッション９により定盤台車１６がレール上を右方向に移動する。第三ライン４では、第三プッシャー１０と第三クッション１１により定盤台車１６がレール上を左方向に移動する。第四ライン５では、第四プッシャー１２と第四クッション１３により定盤台車１６がレール上を左方向に移動する。

第一ラインでは、第一プッシャー６と第一クッション７の動作により、上・下鋳枠１４、１５が交互に主型造型装置１７に装填され、図示しない搬送装置により投入された鋳型砂が鋳枠内に充填されて造型される。主型造型装置１７では上下パターンが取り付けられたターンテーブルの回転により、装填された上・下鋳枠１４、１５に対し上鋳型１８、下鋳型１９が交互に造型される。造型された鋳型は、第一プッシャー６と第一クッション７の動作により、主型造型装置１７から押し出される。

主型造型装置１７から押し出された上下の鋳型は、上・下鋳型１８、１９とも造型成型面（鋳物用の空間が形成された面）が下面になっているため、第一反転機２０で反転して造型成型面を上面にする。反転された上・下鋳型１８、１９は中子納め範囲２２で作業者等により、造型成型面のチェックと、中子が適用される場合は、下鋳型１９に中子納めが行われる。

次に、上・下鋳型１８、１９は第二反転機２１に送られる。第二反転機２１では、下鋳型１９の反転は行われず、上鋳型１８のみが反転され、上鋳型１８の造型成型面が下面になる。次に上・下鋳型１８、１９は枠合わせ装置２３に送られる。枠合わせ装置２３では、定盤台車１６上に、下鋳型１９、上鋳型１８の順で重ねられる。重ねられた鋳型を枠合わせ鋳型２４と称す。定盤台車１６と枠合わせ鋳型２４は、第二プッシャー８と第二クッション９の動作により定盤台車１６を移動する第二ライン３へ枠合わせ装置２３により移される。なお、本実施形態では、鋳込み時の溶湯圧による上型の浮き上がり防止を、上下鋳枠のハッカーにより実施しており、錘は用いていない。

次に、定盤台車１６上に枠合わせされた枠合わせ鋳型２４は、第二ライン３の搬送レール衝撃センサ設置位置２５を通過する。搬送レール衝撃センサ設置位置２５の定盤台車１６、枠合わせ鋳型２４、搬送レール２６等の状態を、図２の正面図、その左側面図である図３に示す。なお図２と図３には、部分断面とその部分の拡大図を示す。また図２には、後述する鋳枠衝撃センサユニットの形態も併せて示す。枠合わせ鋳型２４を乗せた定盤台車１６は、図２及び図３に示すように、搬送レール２６上を走行する。その搬送レール２６は搬送フレーム２７に取り付けられている。搬送フレーム２７は、枠合わせ鋳型２４を乗せた定盤台車１６が安定して走行できるように、搬送レール２６の全体にわたり複数設けられている。

搬送レール衝撃センサ設置位置２５では、搬送フレーム２７に、衝撃センサとして搬送フレーム衝撃センサ４１が備えられている。搬送フレーム衝撃センサ４１は、枠合わせ鋳型２４を乗せた定盤台車１６が通過したときのＸ（走行方向）、Ｙ（走行方向に直交する水平方向）、Ｚ（垂直方向）の衝撃を計測し、その衝撃値は後述のライン監視盤６２に送信される。

図２及び図３には、一つの上鋳枠１４に取り付けられた、衝撃センサである鋳枠衝撃センサ４２を併せて示している。鋳枠衝撃センサユニットの構成形態はＡからＤの４種類あるが、ここでは図２の拡大図Ａで示した形態Ａを説明する。その他のＢからＤの形態については後述する。鋳枠衝撃センサ４２は、記憶装置４３、バッテリー４４に接続され、鋳枠に加わったＸ（走行方向）、Ｙ（走行方向に直交する水平方向）、Ｚ（垂直方向）の衝撃を計測し、その衝撃値は記憶装置４３に保存される。記憶装置４３に保存された衝撃計測値は、鋳枠衝撃センサ４２が取り付けられた上鋳枠１４が所定の位置で停止した折に、ライン監視盤５２に取り込まれる。なお、鋳枠衝撃センサユニットは図３の拡大図に示すように、注湯時の湯こぼれなどに対応できるように、鋳枠の陰になる部分に設置されるのが好ましい。

搬送レール衝撃センサ設置位置２５を通過した枠合わせ鋳型２４を乗せた定盤台車１６は、次に注湯範囲２８に送られる。注湯範囲２８では注湯装置走行レール２９上を走行する注湯装置３０により、溶融金属が枠合わせ鋳型２４に注湯される。注湯された枠合わせ鋳型２４を注湯鋳型３１と称する。なお、注湯装置３０の溶融金属は、図示しない溶解炉から図示しない取鍋を用いて供給される。

次に、注湯鋳型３１は第一トラバーサ３２に送られる。第一トラバーサ３２は、第二ライン３から送り込まれた定盤台車１６と注湯鋳型３１を走行台車により第三ライン４もしくは第四ライン５へ移載するものである。第一トラバーサ３２で第三ライン４に移載された定盤台車１６と注湯鋳型３１は、第三プッシャー１０と第三クッション１１の動作により搬送される。第一トラバーサ３２から第四ライン５へ移載された定盤台車１６と注湯鋳型３１は、第三ライン４に送り込まれた場合と同様に、第四プッシャー１２と第四クッション１３の動作により搬送される。第三ライン４もしくは第四ライン５へ移載され搬送される定盤台車１６と注湯鋳型３１では、搬送中に注湯された溶融金属の凝固と冷却が行われる。

第三ライン４もしくは第四ライン５の末端まで搬送された定盤台車１６と注湯鋳型３１は、第二トラバーサ３３に送り込まれる。第二トラバーサ３３は、第三ライン４もしくは第四ライン５から送り込まれた定盤台車１６と注湯鋳型３１を、走行台車により第二ライン３へ移載する。第二ライン３へ移載された定盤台車１６と注湯鋳型３１は、第二プッシャー８と第二クッション９の動作により搬送される。

第二ライン３でパンチアウト装置３４に搬送された注湯鋳型３１は、パンチアウト装置３４により、定盤台車１６から持ち上げられる。注湯鋳型３１は、鋳型ばらし装置３５上に移動され、上・下鋳枠１４、１５から鋳型と注湯金属が凝固した鋳物が抜き出される。抜き出された鋳型と鋳物は、鋳型ばらし装置３５で鋳物砂と鋳物に分離され、図示しない後工程に移される。鋳型と鋳物が抜き出された上・下鋳枠１４、１５は、パンチアウト装置３４により、第二ライン３の定盤台車１６上に戻される。

次に、第二ライン３の定盤台車１６上に戻された上・下鋳枠１４、１５が搬送されて、鋳枠分離装置３６に達すると、上・下鋳枠１４、１５の分離が行われる。鋳枠分離装置３６では、定盤台車１６上に重ねられた下鋳枠１５、上鋳枠１４を第一ライン２へ移動させる。鋳枠分離装置３６は、最上段の上鋳型１４を掴みあげて第一ライン２のローラーコンベア上に置く。上鋳枠１４は、第一プッシャー６と第一クッション７の動作により、押し出される。次に、鋳枠分離装置３６は下鋳枠１５を掴みあげて第一ライン２のローラーコンベア上に置く。下鋳枠１５は、第一プッシャー６と第一クッション７の動作により、押し出される。これらの動作が終了すると、鋳枠分離装置３６は上・下鋳枠１４、１５が除かれた定盤台車１６を第二ライン３に戻す。第二ライン３に戻された定盤台車１６は、第二ライン３を搬送されて、枠合わせ装置２３で再び、上・下鋳型１８、１９が載置される。

第一ライン２のローラーコンベア上を第一プッシャー６と第一クッション７の動作により搬送された上・下鋳枠１４、１５は、ローラーコンベア衝撃センサ設置位置３７を通過する。ローラーコンベア衝撃センサ設置位置３７では、図５、図６に示すように、ローラーフレーム３８にローラーコンベア衝撃センサ４９が備えられている。ローラーコンベア衝撃センサ４９は上・下鋳枠１４、１５がそれぞれ通過したときのＸ（走行方向）、Ｙ（走行方向に直交する水平方向）、Ｚ（垂直方向）の衝撃を計測する。計測した衝撃値は後述のライン監視盤５２に送信される。その後、上・下鋳枠１４、１５は、造型毎に主型造型機１７に搬送され、主型造型機１７に至ると鋳枠内に鋳型が造型される。造型ラインでは以上の動作が繰り返される。

以下、これらの構成を用いた場合の動作について、図７を加えて説明する。図７のブロック図に示すように、上述の鋳造システム１の動作は、主型造型機１７と注湯装置３０にそれぞれ付属する制御盤と、定盤台車１６と上・下鋳枠１４、１５を搬送する第一ライン２、第二ライン３、第三ライン４、第四ライン５および第一・第二反転機２０、２１、枠合わせ装置２３、第一・第二トラバーサ３２、３３、パンチアウト装置３４、鋳型ばらし装置３５、鋳枠分離装置３６の動作を制御するライン制御盤５１によって制御されている。また、主型造型機１７と注湯装置３０にそれぞれ付属する制御盤と、ライン制御盤５１とはライン監視盤５２に電気的に接続されている。なお、鋳造システム１は、ライン制御盤５１、ライン監視盤５２、および、主型造型機１７と注湯装置３０にそれぞれ付属する制御盤を備えている必要はなく、ライン制御盤５１とライン監視盤５２とをまとめて一つの制御盤としても、あるいは、主型造型機１７と注湯装置３０にそれぞれ付属する制御盤をも含めた一つの制御盤としても、その他、任意の構成の制御盤を有してもよい。本書では、これらの制御盤をまとめて「制御装置」という。

（搬送フレーム衝撃センサ）
ライン監視盤５２は、搬送フレーム衝撃センサ４１と電気的に接続されており、搬送フレーム衝撃センサ４１が検出したＸ、Ｙ、Ｚ方向の衝撃測定値が取り込まれる。取り込まれた衝撃測定値は、搬送フレーム衝撃センサ設置位置２５を通過した定盤台車１６の番号と枠合わせ鋳型２４の鋳枠番号と関連付けて、ライン監視盤５２に記憶される。第二ライン３の定盤台車１６が搬送される毎に、これらの動作が繰り返され、定盤台車１６が一巡すると、全ての定盤台車１６の走行状態が把握できる。ライン監視盤５２では、定盤台車１６の番号と枠合わせ鋳型２４の鋳枠番号と関連付けて、記憶された衝撃測定値から、通常運転時と異なる特異な衝撃値を検出すると、警報を発する等によりライン管理者に通知するとともに、ライン停止などの処置を取る。なお、通常運転時と異なる特異な衝撃値とは、たとえば、ある定盤台車１６が搬送フレーム衝撃センサ設置位置２５を通過したときに計測された衝撃値が、それより前の２０台の定盤台車１６で測定された衝撃値の平均値より３０％以上大きい場合の衝撃値としても、その他の適切な方法で定めてもよい。ここで、それより前の定盤台車１６の台数や、平均値より大きいとする比率は、適宜に選択できる。

（ローラーコンベア衝撃センサ）
また、ライン監視盤５２は衝撃センサであるローラーコンベア衝撃センサ４９と電気的に接続されており、ローラーコンベア衝撃センサ４９が検出したＸ、Ｙ、Ｚ方向の衝撃測定値が取り込まれる。取り込まれた衝撃測定値は、ローラーコンベア衝撃センサ設置位置３７を通過した上鋳枠１４と下鋳枠１５の鋳枠番号と関連付けて、ライン監視盤５２に記憶される。第一ライン２のローラーコンベア上を鋳枠が搬送される毎に、これらの動作が繰り返され、上・下鋳枠１４、１５が一巡すると、全ての上鋳枠１４と下鋳枠１５の搬送状態が把握できる。ライン監視盤５２では、鋳枠の番号と関連付けて、記憶された衝撃測定値から通常運転時と異なる特異な衝撃値を検出すると、警報を発しライン管理者に通知するとともに、ライン停止などの処置を取る。なお、通常運転時と異なる特異な衝撃値とは、たとえば、ある鋳枠１４、１５がローラーコンベア衝撃センサ設置位置３７を通過したときに計測された衝撃値が、それより前の２０個の上下鋳枠１４、１５で測定された衝撃値の平均値より３０％以上大きい場合の衝撃値としても、その他の適切な方法で定めてもよい。ここで、それより前の上下鋳枠１４、１５の個数や、平均値より大きいとする比率は、適宜に選択できる。

（鋳枠衝撃センサの構成と動作）
次に、鋳枠に衝撃センサ４２を取付けた状態の説明を行う。前述のように、鋳枠衝撃センサユニットの構成形態はＡからＤの４種類あるが、まず図２の拡大図Ａの形態（形態Ａ）から説明する。鋳枠衝撃センサ４２は、記憶装置４３、バッテリー４４に接続され、鋳枠に加わったＸ（走行方向）、Ｙ（走行方向に直交する水平方向）、Ｚ（垂直方向）の衝撃を計測し、その衝撃値は、測定時刻とともに記憶装置４３に保存される。記憶装置４３に保存された衝撃測定値は、所定の位置で、鋳枠衝撃センサ４２が取り付けられた上鋳枠１４が停止した折にライン監視盤５２に取り込まれる。ライン監視盤５２へのデータの取り込みは、ケーブルを接続してデータを読み込む、または、記憶装置４３にセットされた記憶媒体の取出しなどによって行われる。

取り込まれた鋳枠の衝撃測定値は、その時刻と、ライン監視盤５２に接続されたライン制御盤５１の動作記録から、ラインの位置と関連付けて記憶される。また、衝撃センサを備えた鋳枠が主型造型装置１７で造型された折には、主型造型装置制御盤の動作記録から鋳枠の番号と造型工程と位置とを関連付けて記憶される。ライン監視盤５２では、鋳枠の衝撃測定値を取り込むと直ちにこれらの処理が行われ、新たに取り込んだ衝撃値と過去に取り込んだ衝撃値とを比較し、通常運転時と異なる特異な衝撃値が記録されていた場合には、その位置を特定し、警報を発する等によりライン管理担当者に通知する。なお、ラインが停止して衝撃値のデータを取り込む折には、併せてバッテリー４４の充電操作も行っても、あるいは、充電が完了したものとの交換を行ってもよい。なお、通常運転時と異なる特異な衝撃値とは、たとえば、ある上鋳枠１４において、ある工程のある位置で計測された衝撃値が、それより前の２０個の上鋳枠１４において、その工程とその位置で測定された衝撃値の平均値より３０％以上大きい場合の衝撃値としても、その鋳枠１４において、過去に測定された衝撃値の平均値より３０％以上大きい場合の衝撃値としても、その他の適切な方法で定めてもよい。ここで、それより前の上鋳枠１４の個数や、平均値より大きいとする比率は、適宜に選択できる。

次に、鋳枠衝撃センサユニットの構成形態Ｂについて説明する。鋳枠衝撃センサユニットの構成形態Ｂは、図２の拡大図Ｂに示すように、鋳枠衝撃センサ４２、バッテリー４４と無線送信機４５により構成されている。搬送システム１の動作中に鋳枠衝撃センサ４２で計測された衝撃値は、直ちに無線送信機４５によりライン監視盤５２に送信される。

ライン監視盤５２では、鋳枠衝撃センサ４２で計測された衝撃値を、主型造型装置制御盤、注湯装置制御盤、ライン制御盤５１と照合して、衝撃を測定した工程、位置と関連付けて記憶する。測定（受信）した衝撃値と、記憶した工程、位置の衝撃値とを比較し、通常運転時と異なる特異な衝撃値が記録されていた場合には、警報を発する等によりライン管理担当者に工程、位置を通知するとともに、ライン停止などの処置を取る。なお、一日の操業が停止したとき、あるいは操業開始前などのラインが停止しているときに、バッテリー４４の充電操作を行っても、あるいは充電が完了したものとの交換を行ってもよい。

次に鋳枠衝撃センサユニットの構成形態Ｃについて説明する。鋳枠衝撃センサユニットの構成形態Ｃは、図４の拡大図Ｃと図７に示すように、鋳枠衝撃センサ４２、記憶装置４３または無線送信機４５、バッテリー４４と電磁誘導受電器４６により構成されている。電磁誘導受電器４６は上鋳枠１４の側面に取り付けられており、定盤台車１６の走行に伴い電磁誘導送信器４７に近接するようになっている。電磁誘導受電器４６と電磁誘導送信器４７が近接したときにバッテリー４４への充電が行われてもよい。電磁誘導送信器４７は、ライン中に１個または複数個設けられている。

鋳枠衝撃センサユニットの構成形態Ｃで、記憶装置４３が構成されている場合は、測定された衝撃値が、測定時刻とともに記憶装置４３に保存される。この場合の記憶装置４３に保存された衝撃データの処理は、構成形態Ａと同様になる。また、無線送信機４５が構成されている場合には、鋳造システム１の動作中に鋳枠衝撃センサ４２で計測された衝撃値は直ちに無線送信機４５によりライン監視盤５２に送信される。この場合の衝撃データの処理は、構成形態Ｂと同様になる。

次に鋳枠衝撃センサユニットの構成形態Ｄについて説明する。鋳枠衝撃センサユニットの構成形態Ｄは、図２の拡大図Ｄと図７に示すように、鋳枠衝撃センサ４２、記憶装置５３または無線送信機４５、バッテリー４４と温度差発電機４８により構成されている。温度差発電機４８は上鋳枠１４の側面に取り付けられており、注湯時の溶融金属から鋳枠に伝わった熱と、温度差発電機４８との温度差で発電するもので、発電された電力はバッテリー４４に充電される。

鋳枠衝撃センサユニットの構成形態Ｄで、記憶装置４３が構成されている場合は、測定された衝撃値が、測定時刻とともに記憶装置４３に保存される。この場合の記憶装置４３に保存された衝撃データの処理は、構成形態Ａと同様になる。また、無線送信機４５が構成されている場合は、鋳造システム１の動作中に鋳枠衝撃センサ４２で計測された衝撃値は、直ちに無線送信機４５によりライン監視盤５２に送信される。この場合の衝撃データの処理は、構成形態Ｂと同様になる。なお、各構成形態Ａ〜Ｄの鋳枠衝撃センサユニットは、定盤台車１６に取り付けてもよい。

上記の説明から明らかなように、本発明によれば、衝撃センサが取り付けられた搬送フレーム上を通過した鋳枠あるいは定盤台車の衝撃値からその搬送状態をチェックできるとともに、衝撃センサが取り付けられた鋳枠あるいは定盤台車が、鋳造ラインを一巡すれば、一連のラインの状態をチェックすることができる。また、本発明は、衝撃センサをＸ、Ｙ、Ｚの３軸を同時に計測できるものとすれば、不具合の方向を特定することができる。

本発明は鋳造ラインの動作不良を検出することで、鋳造ラインの動作不良に起因する鋳造欠陥の発生を防止する。例えば鋳型鋳造時に主型造型装置１７内で衝撃が発生した場合、衝撃により鋳型の一部が崩壊し「型落ち」不良になることがある。そのような通常時と異なる特異な衝撃値を検出すると、警報を発する等によりライン管理担当者に通知するとともに、ライン停止などの処置を取る。また、特異な衝撃値を検出した場合は、造型時の衝撃を緩和するため、ライン監視盤５２から主型造型装置１７へ指令を出し、主型造型装置１７の動作速度を最適な状態まで低減することで、主型造型装置１７内で発生する造型時の衝撃を緩和する。

また、上記の「型落ち」以外にも、ラインの動作不良に起因する鋳造欠陥は、「砂落ち」、「型ずれ」、「型張り」などが挙げられるが、鋳造ラインにおいて特異な衝撃値を検出した場合は、ライン監視盤５２からの指令により、主型造型装置１７、注湯装置３０、または鋳造ラインの動作速度が最適な状態になるように制御することで、各箇所で発生する衝撃を緩和して、鋳造欠陥の発生を防止する。

本発明においては、鋳枠あるいは定盤台車に取り付ける衝撃センサは、バッテリーと記憶装置を併せて持つことにより、どの位置であっても衝撃値を測定することができ、ラインの状態をチェックすることができる。
また、本発明においては、鋳枠あるいは定盤台車に取り付ける衝撃センサは、測定した衝撃値を無線送信できるものとすることができる。これによりデータをセンサに記憶する必要がなくなり、制御装置にリアルタイム収集ができる。
また、本発明においては、鋳枠あるいは定盤台車に取り付ける衝撃センサのバッテリーへの充電は、電磁誘導による無線充電式とすることができる。これにより、インライン充電ができ、別途充電操作を行う必要がなくなる。
さらに本発明においては、鋳枠あるいは定盤台車に取り付ける衝撃センサのバッテリーへの充電は、溶融金属の熱を利用した熱電素子などの温度差発電機による充電式とすることができる。これにより、インライン充電ができ、別途充電操作を行う必要がなくなる。

なお、本発明の鋳造ラインにおける動作不良の検出方法及び装置は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。たとえば、本発明における定盤台車は、実施形態で定盤に車輪を備えて、レール上を走行するものを示したが、これに限らず、ローラー上を定盤が走行するものであっても同様の効果が得られる。

また、上記実施形態の鋳造ラインは、上・下鋳枠を用いた枠付き鋳造ラインを例に示したが、枠付き鋳造ラインに限定されるものではなく、抜き枠鋳造ラインでも同様の効果を奏する。抜き枠鋳造ラインの場合には、鋳枠がラインを循環することがないため、上下鋳型を搬送する定盤台車に衝撃センサを備えればよく、搬送フレームの衝撃センサは、上記実施形態と同様でよい。抜き枠鋳造ラインに適用した場合には、造型装置内の状態は把握できないが、枠付き鋳造ラインにはないジャケット冠せの工程も含めて定盤台車が搬送されるライン全体の状態チェックを行うことができる。

また、上記実施形態では、鋳込み時の溶湯圧による上型の浮き上がり防止を、上下鋳枠のハッカーにより実施しているが、錘の重量により上型の浮き上がりを防止する錘方式、あるいは上枠の重量で浮き上がりを防止するヘビーコープ方式としてもよい。

また、上記実施形態の説明では、衝撃値を測定しているが、この衝撃値は加速度と同義であり、加速度センサで加速度を測定しても同様の効果が得られる。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を適宜選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

以下、本明細書および図面で用いた主な符号をまとめて示す。
１ 鋳造システム
１４ 上鋳枠
１５ 下鋳枠
１６ 定盤台車
２６ 搬送レール
２７ 搬送フレーム
３８ ローラーフレーム
４１ 搬送フレーム衝撃センサ
４２ 鋳枠衝撃センサ
４３ 記憶装置
４４ バッテリー
４５ 無線送信機
４６ 電磁誘導受電器
４７ 電磁誘導送信器
４８ 温度差発電機
４９ ローラーコンベア衝撃センサ
５２ ライン監視盤

Claims (9)

1. 鋳造ライン中を移動する複数の鋳枠あるいは定盤台車の少なくとも一つに衝撃センサを取付け、
   鋳造ラインの動作中に鋳枠あるいは定盤台車に伝わる衝撃値を測定し、
   測定された衝撃値とその測定位置とを関連付けて記憶するとともに、新たに記憶された衝撃値を同じ測定位置における過去の衝撃値と比較し、特異な衝撃値を検出した位置を動作不良箇所として特定する、
   鋳造ラインにおける動作不良の検出方法。
2. 鋳造ライン中の鋳枠を搬送するローラーコンベア、および、定盤台車搬送フレームのそれぞれに少なくとも一つの衝撃センサを取付け、
   鋳造ラインの動作中に前記衝撃センサが測定した衝撃値を、その取付位置を通過した鋳枠あるいは定盤台車と関連付けて記憶するとともに、
   新たに記憶された衝撃値を過去の同じ鋳枠あるいは定盤台車の衝撃値と比較し、特異な衝撃値を検出したとき動作不良として特定する、
   鋳造ラインにおける動作不良の検出方法。
3. 衝撃センサが、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向の衝撃を計測する、
   請求項１または２に記載の鋳造ラインの動作不良の検出方法。
4. 鋳造ライン中の複数の鋳枠あるいは定盤台車の少なくとも一つに取り付けた衝撃センサと、
   鋳造ラインの動作中に前記衝撃センサが測定した衝撃値を、その衝撃値の測定位置と関連付けて記憶する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、新たに記憶された衝撃値を同じ測定位置における過去の衝撃値と比較し、特異な衝撃値を検出した位置を動作不良箇所として特定する、
   鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。
5. 鋳造ライン中の複数の鋳枠を搬送するローラーコンベア、および、定盤台車搬送フレームのそれぞれに取り付けた衝撃センサと、
   鋳造ラインの動作中に前記衝撃センサが測定した衝撃値を、その取付位置を通過した鋳枠あるいは定盤台車と関連付けて記憶する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、新たに記憶された衝撃値を過去の同じ鋳枠あるいは定盤台車の衝撃値と比較し、特異な衝撃値を検出したとき動作不良として特定する、
   鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。
6. 前記衝撃センサが、バッテリーと記憶機器とを併せ持つ、
   請求項４に記載の鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。
7. 前記衝撃センサが、バッテリーと無線送信機とを併せ持つ、
   請求項４に記載の鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。
8. 前記バッテリーが、電磁誘導送・受信器を介して充電されるものである、
   請求項６または７に記載の鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。
9. 前記バッテリーが、温度差発電機によって充電されるものである、
   請求項６または７に記載の鋳造ラインにおける動作不良の検出装置。

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