TWI466740B - 自動注入方法及裝置 - Google Patents

Description

自動注入方法及裝置

本發明係關於一種自動注入方法及自動注入裝置。明確地說，本發明係關於一種自動注入方法，可以使注入裝置變得簡單而精巧，且關於一種能夠實施此注入方法的自動注入裝置。

以下為相關的先前技術：先前技術專利文件一：JP06-190541A號(瑞士專利申請案第03135/92-4號)。

先前技術專利文件二：WO99/00205(JP2001-507631 A)

先前技術專利文件三：JP 07-11270 A

先前技術專利文件四：JP 09-1320 A

先前技術專利文件一揭示一種藉由連接至澆斗的兩個旋轉機構，而控制此澆斗的傾斜度，以便從澆斗將熔融金屬注入一模具內，如該專利文件一的圖2所示般。第一旋轉機構是一個啟動器，用以垂直地移動設置在澆斗注入點附近的傾斜軸。藉由此垂直移動，澆斗可以繞著熔融金屬的重心S旋轉(此重心作用為虛擬的旋轉軸)。第二旋轉機構是一個在D點連接至澆斗的懸吊金屬線，用以繞著K點而旋轉此澆斗，此K點為傾斜軸的旋轉軸線。明確地說，藉由啟動器而上下移動此傾斜軸線，使得澆斗在注入開始與停止時能夠繞著點S旋轉，如此，能夠使熔融金屬移動所產生的能量達到最小，因而，可將熔融金屬的動量降至 最小，因而縮短注入週期。當注入欲停止時(亦即，圖2所示的澆斗以順時鐘旋轉)，藉由施加高旋轉速率到點K上，且施加低旋轉速率到點D(參考圖3)上，可以使點S的旋轉速率為零。當注入開始時，藉由以逆時針方向施加類似的旋轉速率到上述兩點上，則可以使點S的旋轉速率為零。先前技術專利文件一中，亦揭示以側向方式移動支撐第一與第二旋轉機構的結構(如圖4所示)，如此則澆斗的注入點可接近模具的澆斗杯口。第一與第二旋轉機構可以手動方式控制或使用程式加以控制。

先前技術專利文件一的注入裝置需要一個大尺寸的裝置(塔)，且因為必須由較高的技術水準實施此注入過程，所以會產生許多問題，也就是說，具有紊流的不穩定注入，砂子缺陷及/或氣體內含物等。

先前技術專利文件二揭示藉由一種藉由使澆斗繞著傾斜軸的旋轉軸線A傾斜，且沿著X軸(澆斗接近或遠離模具的方向)與Z軸(垂直方向)移動澆斗，以永遠保持一個理論上(虛擬)的注入點，而將熔融金屬注入於模具內之裝置。此理論注入點係接近相對於模具在最低可能位置的注入點。澆斗分別藉由一縱向推車、一橫向推車、及一懸吊金屬線而沿著X軸、Y軸(沿著模製生產線的方向)、及Z軸移動，且藉由一驅動馬達而傾斜。由於此先前技術專利文件二的注入裝置亦需要很大的塔，所以，也會傾向產生許多問題，諸如：體積龐大、消耗很多能量、及高成本等。而且，假如使用高塔的話，則其重心的位置將會位於很高 的高度上，如此一來，產生另一個問題，就是由於注入裝置的移動而產生很大的震動，導致注入的精確度變差。此外，高塔亦會產生另一項問題，就是會限制運送路徑以及運送機構，如此一來，需要花更長的時間來改變澆斗。高塔所產生的另一項問題在於，它會阻撓其周圍的視線，因此，在處理熔融金屬的危險工作環境底下，難以確定是否該位置是安全的。

先前技術專利文件三揭示一種從可傾斜的澆斗將熔融金屬注入到一模具內之技術，此技術係藉由一個在傾斜中心(此中心被認為實質上位於澆斗的重心)之傾斜軸而以可傾斜式地支撐此澆斗，且藉由一驅動馬達繞著此傾斜中心而旋轉此傾斜軸，而且，藉由同時移動此傾斜軸，致使，其軸線(傾斜中心)繞著澆斗的注入點而沿著圓形軌跡移動，以便使注入點相對於模具保持在一個固定位置上(亦即，注入點距離模具的注入杯口之水平距離1及垂直距離h)均保持固定。澆斗係藉由一個位於其底下的支撐元件所支撐。當傾斜軸藉由馬達而旋轉(亦即，澆斗傾斜時)，傾斜軸繞著注入點沿著圓形軌跡之移動係藉由沿著Y軸(澆斗接近或遠離模具的方向)與Z軸(垂直方向)移動此支撐元件而達成。澆斗沿著Y軸的移動是藉由一推車而完成，而澆斗沿著Z軸的移動是藉由一升降機而達成。當澆斗傾斜時，澆斗所產生的沿著Y軸與Z軸之移動，係藉由一個控制器根據控制流而控制。此控制器亦控制傾斜軸的旋轉速度(亦即，澆斗的傾斜速度)，以便控制熔融金屬表面的變 化速率。在此稱之為「虛擬注入點中心系統」係將傾斜軸繞著此虛擬注入點旋轉，以使此虛擬注入點相對於模具的注入杯口保持在一固定位置，如同先前技術專利文件三中所述般。

先前技術專利文件四係關於先前技術專利文件三之改進。在先前技術專利文件三中，在注入過程中，假如由於澆斗傾斜而導致金屬流的速率與量發生改變的話，則熔融金屬可能被注入到模具的注入杯口外面。為了解決此問題，在先前技術專利文件四中，傾斜軸是沿著一條軌跡移動，而此軌跡稍微偏離傾斜軸繞著先前技術專利文件三的虛擬注入點之圓形軌跡。用於澆斗的支撐元件沿著Y軸的移動係藉由一推車而達成，而且，其沿著Z軸的移動則是藉由一啟動器而達成。澆斗繞著傾斜中心的傾斜係藉由一個被固定至澆斗的扇形齒輪，及一個用於旋轉此扇形齒輪的機構而達成的。

在上述申請專利文件一到四中的任一份專利文件中，澆斗在Z軸的移動係藉由啟動器、鏈條、升降機、或其組合方式而實施，因此，注入裝置仍舊存在一個問題，就是它們很高。

已經構思出本發明以解決上述問題。本發明欲提供一種自動注入方法，藉由改進習知的注入裝置而使注入裝置變得簡單且精巧，且不需要使用高塔或任何用於垂直移動澆斗的驅動裝置(例如：啟動器)，且提供一種可實施本發 明注入方法的自動注入裝置。而且，本發明亦提供一種自動注入裝置，可產生高精密度的注入，容易檢查安全性，而且還能夠使操作人員輕易地改變澆斗。

爲達上述目的，本發明的自動注入方法是一種使用傾斜的澆斗而將熔融金屬注入到至少一注入裝置中的至少一個無箱或有箱模具之注入杯口內，該等注入裝置可以沿著平行於其中運送至少一模具的模製生產線之X軸而移動，其中，澆斗可以在一水平平面內沿著垂直於模製生產線的Y軸而移動，而且，僅藉由沿著X軸與Y軸移動澆斗以及使澆斗繞著第一旋轉軸線傾斜，便可實施注入，而不需要垂直地移動此澆斗。

而且，爲達上述目的，本發明的自動注入裝置是一種用以從傾斜式澆斗注入熔融金屬到模製生產線中的至少一模具內之裝置，包含有：一下方推車，可沿著平行於模製生產線的X軸移動；一上方推車，係安裝於該下方推車上，用以在一水平平面內沿著垂直於模製生產線的Y軸而側向移動；一固定式框架，係固定地安裝於該上方推車上；第一傾斜機構，用以使澆斗繞著第一旋轉軸線而在該固定式框架上傾斜；及一電子控制單元，設有一程式，以恰好控制澆斗沿著X軸與Y軸的移動，及澆斗繞著第一旋轉軸線的傾斜，而不需要垂直地移動澆斗。

根據本發明的自動注入方法，由於不需要使用任何垂直移動此澆斗的驅動裝置，所以，它可以相對於模具沿著垂直於模製生產線的Y軸而在一水平平面內移動，且繞著 第一旋轉軸線傾斜；而且，由於藉由沿著X軸及Y軸移動澆斗，且使澆斗繞著第一旋轉軸線傾斜，而實施此注入過程。因此，可消除諸如注入不穩定，沙子內含物、及氣體缺陷等問題，而且，可使澆斗被定位在很低的高度上而實施良好的注入。

而且，根據本發明的自動注入裝置，由於並未使用垂直移動此澆斗的驅動裝置，所以，有利地，注入裝置將會變得簡單而精巧。而且，由於可以降低注入裝置的重心，所以，能減少注入裝置的移動所引起之震動，且增加注入精確度。此外，由於並未使用例如高塔等任何升降裝置，所以，澆斗的運送及替換相當容易，且增加工作效率。此外，去除掉例如高塔等升降裝置，可以在工作地點提供良好的視線，且能夠使任何人員檢查在處理熔融金屬的危險工作環境底下之安全性。

此外，根據本發明的裝置，電子控制單元控制伺服馬達，用以在注入期間移動並傾斜澆斗。因此，僅藉由修改用於熔融金屬、注入杯口等的注入重量之參數位置之程式，本發明便可以被正確地實施出來而用於少量製造許多不同種類的鑄造產品。

而且，根據本發明一型態，由於澆斗可以繞著第二旋轉軸線傾斜，而此第二旋轉軸線是比第一旋轉軸線更加接近澆斗的重心，所以，可以增加澆斗的自由度，因而允許注入裝置產生各種不同的注入工作。

在本發明中，至少從注入開始到恰好停止注入之前的 這段時間內，可以使用第一旋轉軸線傾斜澆斗。當注入停止時，至少可以使用第二旋轉軸線，用於使澆斗傾斜回來。

第二旋轉軸線可以位於澆斗的重心附近，如此一來，澆斗可繞著接近其重心的此軸線而傾斜回來。由於在此情形中熔融金屬在澆斗內的移動較少，且注入停止時澆斗的尖端是朝上移動，所以，可以快速地實施停止注入，因而可大幅提昇注入精確性。假如澆斗繞著第一旋轉軸線傾斜回來的話，則熔融金屬繞著此旋轉軸線移動了一段很大的距離，而使得熔融金屬的表面產生震動，因此會耽延注入的完成，且使注入的精確度變差。

由於在本發明的此型態中，澆斗是繞著第一旋轉軸線及不同於第一旋轉軸線的第二旋轉軸線而傾斜，而且，由於經由第一旋轉軸線的傾斜是繞著澆斗尖端的一點傾斜，以便用於注入；而經由第二旋轉軸線的傾斜是繞著接近澆斗重心的一點而使澆斗傾斜回來，以便用以停止注入，因此，可快速地停止注入，且大幅增加注入精確度。

此外，在本發明中，澆斗沿著垂直於模製生產線在一水平平面中之Y軸位置，以及繞著第一與第二旋轉軸線的傾斜角度，至少可以在注入期間進行有條件控制，以適用於根據熔融金屬的特性及澆斗形狀而改變之熔融金屬流線。

藉由使用此條件控制，藉由改變傾斜角，本發明可快速地改變注入重量、改變注入速度，且改變流線。而且，本發明可以快速地改變注入杯口的位置。此外，在本發明 中，至少從注入開始到注入結束的這段期間內，可同時實施澆斗傾斜控制以及澆斗沿著X軸與Y軸的移動之控制。

藉由此控制，可使用此虛擬注入點中心系統，及以下將說明的教示重演系統與同步注入系統。

在發明中，可以藉由教示重演系統，而運用純熟工作人員的技術。

在此教示重演系統中，首先，純熟的工作人員實際地將熔融金屬從澆斗注入到一個或幾個模具內，而且，將適用於該操作人員所執行的注入過程之X軸位置，旋轉軸線的傾斜角度、注入速度、及時間等之間的關係儲存在電子控制單元內作為程式。假如欲鑄造的產品改變的話，則可以類似地儲存一個用以該鑄造的程式。教示重演系統是一種可選擇或改變其中一個已儲存好的程式，以用於一個欲實際鑄造的產品之系統。藉由使用此教示重演系統，則可以立刻達到最佳的注入，以用於少量製造多種不同的產品。順便一提，本案發明人已經有過許多次的經驗，如果並未使用此教示重演系統，僅使用數學原理計算系統的話，將導致注入精確度很低，這是由於澆斗的形狀或者模具的模穴形狀有所不同之緣故。

此外，可以在本發明中使用同步注入系統，以便藉由單一注入裝置實施注入步驟，而用於高速行進的模製生產線。

同步注入系統是一種即使當模具在注入開始或在注入期間移動時仍可連續注入的方法。例如，藉由將一感測器 裝配至一個運送模具的裝置上，以便偵測出模具的搬運速度，且藉由使用一個伺服器馬達或反向器所控制的馬達作為驅動單元，以用於此注入裝置的下方推車，且藉由驅動此驅動單元，如此使得下方推車以所偵測到之模具行進速度(亦即，當有箱模具時此箱的行進速度)相同之速度行進，而達成此方法。

在本發明中，藉由一直測量下方推車或澆斗的總重量，藉由輸入所測量到的重量之相關訊號到電子控制單元內，且藉由計算澆斗內殘餘的熔融金屬重量及已注入的熔融金屬重量，而達到將已注入的熔融金屬之秤重(scaling)，當已注入的熔融金屬重量達到預定重量時，則停止注入(重量回饋系統)。

以下，將敘述用以實施本發明的最佳方式。本發明的自動注入裝置是一種用以將熔融金屬從澆斗注入到沿著模製生產線行進的一個或多個有箱或無箱模具內之自動注入裝置。此自動注入裝置包括：一個沿著模製生產線行進的下方推車；一個在垂直於模製生產線的前後方向於下方推車上行進之上方推車；一個筆直且牢牢地安裝於上方推車上之框架；一第一傾斜機構，係用於繞著第一旋轉軸線而傾斜此澆斗；及一電子控制單元，設有一程式，用以控制澆斗在X軸與Y軸方向上的移動，且控制澆斗繞著第一旋轉軸線的傾斜。

本發明的注入方法及裝置可以應用至有箱模具或無箱 模具上。

「至少一注入裝置」此用語係用於本發明的注入方法中，這是因為可以根據模製生產線而使用多個注入裝置。

「藉由傾斜可將熔融金屬注入模具的注入杯口內之澆斗」，此句話意思是說本發明與停止式注入澆斗或加壓注入澆斗無關，而是與具有旋轉中心的澆斗有關。本發明的澆斗之剖面形狀例如可為扇形或矩形。

在本發明中，「自動注入」一詞係表示自動地進行至少一些操作，而這些操作原本在習知技術中需經由操作人員以人工方式執行。在「自動注入」時，澆斗被固持且定位於適當位置，然後傾斜。監控熔融金屬流出澆斗的位置及已注入的熔融金屬之重量，然後，藉由調整澆斗的位置及角度而控制此澆斗，而且，當澆斗內所使用的熔融金屬用完時，澆斗可重新填滿熔融金屬。

在本發明的注入方法及裝置中，「繞著第一旋轉軸線的傾斜角度」係表示相對於澆斗2的傾斜框架之角度。

而且，「繞著第二旋轉軸線的傾斜角度」係表示傾斜框架S相對於固定框架F的角度。

本發明的澆斗也可以與諸如升降吊車、鏟車等搬運機構互換。而且，藉由將驅動滾輪裝配至一澆斗支撐框架上，且將驅動滾輪連同裝配至固定側邊上的其他驅動滾輪一起驅動，就可以自動且快速地改變澆斗。

由於本發明的注入裝置並無任何高塔，因此，當它改變時並不會有任何物體妨礙到澆斗的搬運路徑，因此，不 需要限制搬運機構及搬運路徑。如此，可允許在澆斗完成注入之後，藉由使用升降吊車、鏟車或其他垂直於此澆斗而移動的其他搬運機構，立即地將欲改變的澆斗與另一澆斗交換。

在本發明中，「用以將固定式框架上的澆斗繞著第一旋轉軸線傾斜之第一傾斜機構」例如包含有：一扇形框架，用以支撐此澆斗並以樞轉方式安裝於一個具有第一旋轉軸線的傾斜軸上；一扇形齒輪，係設置在扇形框架的周圍，用以傾斜該扇形框架；及一伺服馬達，用於驅動該扇形齒輪。透過此扇形齒輪，澆斗可藉由伺服馬達而繞著第一旋轉軸線傾斜。

在本發明中，「用於繞著第二旋轉軸線傾斜此澆斗之第二傾斜機構」例如包含有：一傾斜軸，其具有第二旋轉軸線且通過一固定式框架，此固定式框架係筆直地安裝於一上方推車上；一伺服馬達，係作為驅動機構且連接至該傾斜軸；及一傾斜框架，係在另一側(亦即，與伺服馬達所連接的該側相反之一側)以樞轉方式安裝於傾斜軸上。因此，傾斜框架可藉由伺服馬達而繞著第二旋轉軸線傾斜。而且，傾斜框架係以樞轉方式安裝於扇形框架上。

因此，即使扇形框架並未移動，澆斗仍可藉由傾斜框架而繞著不同於第一旋轉軸線的第二旋轉軸線而傾斜。當傾斜框架並未移動時，則澆斗可藉由此扇形框架繞著第一旋轉軸線而傾斜。

在本發明中，用以支撐澆斗的機構是一個安裝於以便 支撐此澆斗之扇形框架側表面上的部件。而且，根據澆斗的形狀及改變澆斗的方法而定，此部件的形狀可有所不同。

扇形框架是一個以樞轉方式安裝至具有第一旋轉軸線的傾斜軸上，且直接將澆斗支撐於其上之框架。扇形框架在圓形邊緣形成有一個扇形齒輪。此扇形齒輪的中心係與第一旋轉軸線一致，扇形框架被配置成藉由連接至此扇形齒輪的驅動馬達之驅動後，便可繞著第一旋轉軸線而旋轉。

以下，將參考附圖詳細說明本發明的自動注入方法及裝置。

第一具體實施例

圖1至4顯示本發明的第一具體實施例，在本具體實施例是熔融金屬從澆斗注入到模製生產線上的多個模具內之範例。本具體實施例使用X軸(垂直於圖1的紙面而延伸)、Y軸(在圖1紙面的左右方向上延伸)、第一旋轉軸線A(在本具體實施例中係被定位在接近澆斗的注入口尖端)、及第二旋轉軸線B(在此具體實施例中，係定位在接近澆斗的重心)。

在圖1中，模具1被配置成與模製生產線L成一直線且間歇地移動。澆斗2將熔融金屬注入於這些模具1內。使用一個自動注入裝置3，而達成此注入過程。

自動注入裝置3包含有：一下方推車4，可以透過輪子4b沿著一對設置於模製生產線L旁邊的軌條4a(X軸)而 產生移動；一上方推車5，可以透過前輪5a與後輪5a在下方推車4上以垂直於模製生產線L的水平方向(Y軸)而移動；一框架F，筆直且固定地安裝於上方推車5上；一傾斜框架S，係以樞轉方式被該固定式框架F所支撐；及一支撐機構，係以樞轉方式被傾斜框架S所支撐，以便支撐此澆斗2。

下方推車4在前後方向(X軸)上的移動、上方推車5在側向方向(Y軸)上的移動、傾斜框架S的傾斜、及澆斗2的傾斜，係分別藉由個別的伺服馬達而受到伺服驅動。這些伺服馬達分別為：前後移動用的伺服馬達M5、側向移動用的伺服馬達M4、傾向框架用的傾斜伺服馬達MS、及澆斗用的傾斜伺服馬達M2。

透過一個以樞轉方式安裝於傾斜框架S上且作為用於澆斗2的支撐機構之扇形框架G1、一個設置於此扇形框架G1的側表面上之L形臂部7、及一個嚙合伺服馬達M2的驅動齒輪6之扇形齒輪G2，而使得澆斗2係被放置在L形臂部7的水平部位7a上，且被設置成能夠連同扇形框架G1與臂部7一起繞著第一旋轉軸線A而傾斜。而且，此臂部7允許一個以樞轉方式安裝於臂部底部上的輪子8能夠被一個放置在傾斜框架S的側表面上之襯裡(liner)9以可傾斜的方式所支撐。此襯裡9被放置在扇形框架G1能傾斜的至少一範圍內。襯裡10(圖4)亦被放置在傾斜框架S的背表面上，此襯裡10被放置在傾斜框架S能傾斜的至少一範圍內。此傾斜框架S係被一輪子11所支撐，而接 著又被固定式框架F以可樞轉的方式支撐。

藉由固定式框架F以可樞轉方式所支撐的傾斜框架S，係被配置成使得它能夠藉由驅動伺服馬達MS而繞著第二旋轉軸線B傾斜。因此，澆斗2不僅可以繞著第一旋轉軸線A傾斜，而且還可以繞著不同於第一旋轉軸線A的第二旋轉軸線B傾斜。因此，當澆斗2倒出熔融金屬時，僅藉由沿著X軸與Y軸移動澆斗2且使澆斗繞著旋轉軸線A與B傾斜，則可以最佳地調整澆斗繞著第一與第二旋轉軸線A與B的傾斜角度，及澆斗沿著Y軸(在水平平面內與模製生產線L垂直相交)之位置。

所有的伺服馬達M4、M5、MS與M2係以電氣方式連接至一電子控制單元。以下，將參考圖5說明這些伺服馬達的控制。

電子控制單元包括一個程式，用以根據澆斗在X軸與Y軸方向上的移動，及澆斗繞著第一與第二旋轉軸線的傾斜而控制這些伺服馬達。呼叫此程式以控制這些伺服馬達，致使，澆斗注入熔融金屬的過程可以如同受到程式控制一般。

而且，一個用於測量已注入熔融金屬重量之測量機構，係連續地藉由負載單元(未顯示)而測量上方推車5的總重量，且將測量結果有關的信號傳送並輸入到電子控制單元內，以便計算在澆斗中殘留的熔融金屬重量，及已注入的熔融金屬重量。然後，當已注入的熔融金屬之計算重量到達預定重量時，此測量機構判斷是否已經注入了預定重量 的熔融金屬。然後，藉由運用一測量重量回饋系統，此測量機構下令停止注入。可以藉由一負載單元連續地秤出澆斗2的總重量，而交替地測量出已注入的熔融金屬重量，其中，此負載單元是一個用以控制欲注入的熔融金屬重量之測量機構。

而且，如稍後所述，此程式可以運用一個具有最佳注入程式的教示重演系統，且利用該注入點的旋轉軸線並未被固定之虛擬注入點中心系統，而最佳地對齊澆斗的尖端。

而且，由於在注入操作中，熔融金屬的溫度及質量、澆斗的傾斜角度、及澆斗的形狀等，在熔融金屬的流線注入期間均有所變化。因此，可以運用一個學習及回饋系統，以便實施最佳注入，其中這些因素的變化可連續地學習並回饋。

以下，將說明本發明的自動注入裝置之操作。

圖6顯示圖1至4所示的自動注入裝置之自動注入操作。圖6a對應於圖1且顯示此自動注入裝置3的起初位置(亦即：開始位置)，以用於自動注入。圖6b顯示準備注入的步驟，圖6c顯示注入開始的步驟，圖6d顯示注入停止的步驟，圖6e顯示在注入一旦停止之後重新開始注入的步驟，圖6f顯示所有熔融金屬從澆斗倒出的步驟。並不一定需要總是在模具上實施倒出熔融金屬的步驟。

在圖6a的開始位置中，上方推車5係被定位於其通道的縮回端而遠離模具1。傾斜框架S被保持成水平(亦即： 傾斜角為零度)。因此，傾斜框架S的底部現在是水平的。而且，澆斗2亦被保持成水平(其傾斜角為零度)。因此，澆斗2中的熔融金屬表面是水平的。由於下方推車4可以沿著X軸移動，所以，注入裝置3可以移動至欲注入熔融金屬的模具所站立之處。

在圖6b所示，在準備注入的步驟中，已經準備好開始注入，此時澆斗2完全被熔融金屬所填滿。上方推車5移動至其通道前方末端而接近模具1，以便接近此模具。傾斜框架S從水平位置(其中傾斜角為零度)傾斜至例如大約10度。澆斗2被保持成水平(其傾斜角度為零度)。因此，澆斗相對於傾斜框架S的傾斜角度為零度，而傾斜框架S的底部及澆斗2的底部為平行的。以下，利用具有此意義的「傾斜角度」一詞。

圖6c顯示開始注入的步驟。開始注入時，上方推車5會接近模具1且被保持在末端。傾斜框架S的傾斜角被保持成10度。同時，澆斗2從0度傾斜至5度。傾斜角度的變化速率是由程式所改變的。

圖6d顯示注入停止的步驟，亦即，注入結束。上方推車5被固持在接近模具1的末端上。傾斜框架S被傾斜回來，致使，其傾斜角逐漸從10度變成5度。在傾斜回來的過程中，澆斗的傾斜角度被保持在5度。雖然在注入結束時使用測量重量回饋系統(其中測量已注入的熔融金屬重量，且假如測量到的量變成預定量時，則完成注入)，但是，也可以使用其他系統。例如，在注入杯口中的熔融金屬表 面高度是由攝影機所監控之光學控制系統、教示重演系統、學習及回饋系統等。可以使用上述的任何一種系統。

圖6e顯示在用於前一個模具的注入停止之後，開始將熔融金屬注入另一模具內的步驟。上方推車5被固持在接近模具1的末端。傾斜框架S從5度的位置傾斜至10度的位置。同時，澆斗從5度的位置傾斜至10度的位置。

要知道的是，澆斗從一個模具1到另一個模具的相對移動，係藉由將下方推車4移動到另一個欲注入熔融金屬的模具，或者使模具1沿著模製生產線L移動之任一種方式而達成的。

圖6f顯示將所有熔融金屬從澆斗2倒出之步驟。上方推車5被維持在接近模具1的末端。傾斜框架S被固持成使其傾斜角度維持在10度。澆斗2被固持成使其傾斜角度超過10度，例如：介於50度到70度之間。如此一來，所有的熔融金屬則可以從澆斗2中倒出。然而，並非一定需要實施此步驟。

正常情形下，在重複多次注入之後，假如澆斗中所殘留的熔融金屬量小於下一次注入所需的量時，則注入裝置會自動返回起初位置，且澆斗會重新被熔融金屬所填滿。有許多種不同的方法可以將熔融金屬供應至澆斗內。其中一種方法是將另一澆斗(未顯示)中所帶的熔融金屬運送至注入中的澆斗2內，而同時使其保持在注入裝置上。另一種方法是移除澆斗或交換澆斗，其中，澆斗2首先從自動注入裝置移開而裝入熔融金屬，且然後在將其被熔融金屬 所填滿後重新安裝於注入裝置上，或者此移除下來的澆斗被另一個熔融金屬所填滿的澆斗所取代。可以使用這些方式的任何一種。

所有上述沿著X軸與Y軸的移動、繞著第一旋轉軸線(澆斗2相對於傾斜框架)的傾斜角度、及(傾斜框架S相對於固定式框架F)的傾斜角度，以及注入步驟等，均摘要於以下表1中。

因此，在此具體實施例中，沿著X軸與Y軸的移動、繞著第一旋轉軸線的傾斜角度、及繞著第二旋轉軸線的傾斜角度等之調整，可允許澆斗2使其注入點位於一個較低位置上進行注入。

本具體實施例是這些注入步驟的一個範例。也可以同時執行這些步驟，只要步驟之間的操作並未彼此干擾即可。也可以依序地執行一些可同時執行的操作。

而且，藉由教示重演系統，根據與熔融金屬的特性、澆斗形狀等因素有關而變化之熔融金屬流線，以便進行調整。由於可以立即地切換程式，所以，此注入過程可應用於少量製造多種不同種類的產品。在這些情形中，當有需要的時候，至少從注入開始到結束的期間，沿著X軸與Y軸的移動及澆斗傾斜等，均可藉由伺服驅動而同時加以控制。

以下，將詳細說明上述從注入開始到注入結束期間所使用之有效系統的教示重演系統，及虛擬注入點中心系統。

在此具體實施例中，可以使用教示重演系統，以運用專業操作人員的技術。藉由此教示重演系統，專業的工作人員僅需要在第一次設定注入方式，而在下一次注入時就可利用教示重演程式而重複執行，而且，此程式可學習最佳注入程式的教導。也就是說，當至少從注入開始到結束期間，在澆斗2沿著X軸與Y軸的移動及傾斜受到控制時，只有在第一次需要專業操作人員將熔融金屬從澆斗注入到 模具內。Y方向的位置、繞著旋轉軸線的傾斜角度、注入速度、及操作時間等因素之間的關係均儲存在電子控制單元內作為程式。同樣地，當改變欲鑄造的產品時，也可以儲存其他程式。在鑄造之前，決定其中一個程式以配合欲鑄造的此產品，此程式係根據圖案數量、沙箱數量、產品數量等因素而選定。呼叫所選擇的程式且用於注入操作。而且，當注入開始時，便開始此教示重演系統。可以藉由一個光學機構偵測出是否正發生從澆斗倒出熔融金屬，而偵測出注入的開始，然後將其回饋，便能夠實施一注入程式，此程式係被選定或改變以用於指定產品的最佳注入。

而且，當注入結束時，可以終止此教示重演系統。當已注入的熔融金屬之測量重量到達預定量時，可回饋此注入的結束點，使其成為執行注入程式之完成點，該程式係已改變以用於欲鑄造的指定產品。

以下，將詳細說明使用此虛擬注入點中心系統之具體實施例。在此系統中，當澆斗正繞著第一旋轉軸線而傾斜時，第二旋轉軸線繞著熔融金屬開始掉落的澆斗注入口之一點，或者被判定為接近注入口該點的一虛擬注入點，而沿著一條圓形軌跡移動。也就是說，在注入期間，澆斗被控制成能夠繞著第一旋轉軸線A、繞著第二旋轉軸線B、及沿著Y軸移動，致使，澆斗本身能繞著第一旋轉軸線A旋轉，且使得第二旋轉軸線B繞著熔融金屬開始掉落的澆斗注入口之一點，或者被判定為虛擬注入點，而沿著此圓形軌跡移動。藉由控制此移動，模具1的注入杯口位置及 熔融金屬開始掉落的澆斗注入口位置之間的關係，則被大致上維持成固定。

在本具體實施例中，放置在臂部7的水平部位7a上之澆斗2，係被配置成能夠藉由伺服馬達M2而連同扇形框架G1與臂部7繞著第一旋轉軸線A傾斜。而且，以樞轉方式安裝於固定式框架F上之傾斜框架S，係被配置成能夠藉由驅動伺服馬達MS而繞著第二旋轉軸線B傾斜。

可以藉由諸如編碼器等適當的角度偵測機構(未顯示)，而偵測出第一旋轉軸線A與第二旋轉軸線B之傾斜角度。

而且，澆斗2沿著Y軸的位置、旋轉軸線的傾斜角度、注入速度、及時間等因素之間的關係，係被儲存於電子控制單元內作為程式。可藉由角度偵測機構而偵測出澆斗2的傾斜角度，或者，可由此測量機構測量出用於測量已注入的熔融金屬重量之已注入熔融金屬重量，而且根據這些因素的變化，澆斗的傾斜速度等等可藉由電子控制單元加以控制。

當開始注入時，在澆斗2開始旋轉時，可藉由一個位置偵測機構(未顯示)檢查模具1的注入杯口之位置及熔融金屬開始掉落的澆斗注入點是否保持在預定的關係下。假如是的話，將開始注入熔融金屬。而且，根據澆斗2的傾斜角度，電子控制單元將驅動信號傳送至使傾斜框架產生傾斜的伺服馬達MS及使澆斗產生傾斜的伺服馬達M2上，如此一來，可獲得預定的傾斜速度。

在預定重量的熔融金屬被注入模具內之後，澆斗則繞著第二旋轉軸線B傾斜回來。

由於即使澆斗根據其傾斜角度而具有變化的熔融金屬表面，但仍可以快速地提供此虛擬注入點中心系統，以配合欲注入的熔融金屬之變化重量之緣故，因此，可以使用剖面為扇形以外的任何現有澆斗。而且，假如澆斗2的注入口及模具1的注入杯口彼此非常接近的話，則可維持熔融金屬開始掉落的澆斗注入口該點位置及模具注入杯口位置之間的關係，而且，澆斗與模具注入杯口之間的已注入熔融金屬之流線，則可以被保持在一固定範圍內，因而，提供良好的注入效果。

第二具體實施例

在第一具體實施例中，使用兩個旋轉軸線(旋轉軸線A與B)的傾斜。然而，假如此注入過程並非用於少量生產不同種類產品，而是例如用於大量生產同樣產品的話，則可以使用單一旋轉軸線的傾斜。而且，由於此模製機器的高度總是固定的，所以，此種注入方式特別適用於垂直型無箱模製機中的模製生產線。

假如僅使用單一條旋轉軸線的話，在開始點(起初位置)澆斗2的注入點之起初高度，應該被調整成高於模具1的上表面達到一適當高度。而且，當位於起初位置時，比起固定式框架F，澆斗2的第一旋轉軸線係位於一個更加接近模製生產線L的位置。

當在第二具體實施例中使用此虛擬注入點中心系統 時，相對於模具的注入杯口之高度(其中，澆斗將會在其重心附近的一點上繞著注入點旋轉)，澆斗的注入點係位於一個最佳高度上，而且，澆斗的側向位置亦可相對於注入杯口的側向位置而最佳地調整一段上方推車的側向行進距離。

而且，圖7是顯示第二具體實施例中的控制系統之方塊圖。表2顯示本發明第二具體實施例中的程序。

而且，在第二具體實施例中，可以使用教示重現系統或虛擬注入點中心系統，或者兩者都用。在任何的情形中，僅藉由改變程式，就可以使用現有的澆斗。尤其，在注入開始到結束的步驟期間，使用此教示重現系統或虛擬注入點中心系統，能夠使注入過程藉由一個相當簡單的軸配置方式便可實施出來。

而且，雖然用於澆斗的支撐機構係透過扇形齒輪而藉由驅動機構產生傾斜，但是，也可以透過鍊條或其他傳動機構使此支撐機構產生傾斜。

而且，澆斗可以與一個例如升降調車、鏟車等澆斗載具裝置(未顯示)進行交換。而且，可以藉由設置並使用驅動滾輪而實施此項改變。

根據上述說明，很明顯地，藉由調整沿著X軸與Y軸的移動及繞著第一旋轉軸線的傾斜角度之間的關係，本發明可以在一個較低的高度上產生注入。

尤其，在本具體實施例中，由於僅需要使用三個伺服馬達分別進行關於X軸、Y軸與傾斜的驅動，所以，自動注入裝置會變得更加精巧且價格便宜，而且可以提供顯著的省能效果。

在注入裝置3的第一與第二具體實施例中，澆斗2被放置在L形臂部7上，此臂部為以樞轉方式安裝於傾斜框架上的支撐機構之其中一元件，而此傾斜框架係以樞轉方式安裝於固定式框架F上。明確地說，在這些具體實施例中，澆斗2係放置在懸臂樑式的L形臂部7上。然而，本 發明並未局限於此配置方式而已。例如，就像圖8所示的注入裝置31，為取代此L形臂部7，可以將一U形臂部71傾斜式地安裝於一對固定式框架F、F1上，這一對固定式框架係面朝上地安裝於上方推車51上。因此，澆斗2被放置在此U形臂部71上，如此即為所謂的簡單樑。由於此種配置方式能夠穩定地固持澆斗2，所以，可以擴大澆斗2的容量。在圖8中，元件符號41係表示下方推車。相同的元件符號係用以標示與上述具體實施例相同之元件。

而且，如圖9所示，作為支撐機構零件之扇形框架G1與伺服馬達M2，以及傾斜框架S，也可以被組裝至固定式框架F1上。在圖9所示的注入裝置32中，可以藉由同步地驅動此對伺服馬達M2，使澆斗2產生平滑地傾斜。

1‧‧‧模具

2‧‧‧澆斗

3‧‧‧自動注入裝置

4‧‧‧下方推車

4a‧‧‧軌條

4b‧‧‧輪子

5‧‧‧上方推車

5a‧‧‧前輪

6‧‧‧驅動齒輪

7‧‧‧L形臂部

7a‧‧‧水平部位

8‧‧‧輪子

9‧‧‧襯裡

10‧‧‧襯裡

11‧‧‧輪子

31‧‧‧注入裝置

32‧‧‧注入裝置

41‧‧‧下方推車

51‧‧‧上方推車

71‧‧‧U形臂部

A‧‧‧第一旋轉軸線

B‧‧‧第二旋轉軸線

F‧‧‧固定式框架

F1‧‧‧固定式框架

G1‧‧‧扇形框架

G2‧‧‧扇形齒輪

L‧‧‧模製生產線

M2‧‧‧伺服馬達

M4‧‧‧伺服馬達

M5‧‧‧伺服馬達

MS‧‧‧伺服馬達

S‧‧‧傾斜框架

圖1是本發明自動注入裝置的第一具體實施例之前視圖。

圖2是圖1的自動注入裝置之側視圖。

圖3是沿著圖2的直線A1-A1所作之剖面圖。

圖4是沿著圖2的直線A2-A2所作之剖面圖。

圖5是作為本發明控制的第一範例之說明圖。

圖6a是顯示在本發明第一具體實施例中操作開始的位置之前視圖。

圖6b是顯示用於準備注入的步驟之示意圖。

圖6c是顯示開始注入的步驟之示意圖。

圖6d是顯示停止注入的步驟之示意圖。

圖6e顯示在注入一旦停止之後重新開始注入的步驟之示意圖。

圖6f是將所有熔融金屬從澆斗倒出的步驟之示意圖。

圖7是顯示本發明中控制的第二範例之說明圖。

圖8是本發明自動注入裝置的另一具體實施例之側視圖。

圖9是本發明自動注入裝置的另一具體實施例之側視圖。

1‧‧‧模具

2‧‧‧澆斗

3‧‧‧自動注入裝置

4‧‧‧下方推車

5‧‧‧上方推車

A‧‧‧第一旋轉軸線

B‧‧‧第二旋轉軸線

F‧‧‧固定式框架

G1‧‧‧扇形框架

G2‧‧‧扇形齒輪

L‧‧‧模製生產線

M2‧‧‧伺服馬達

M4‧‧‧伺服馬達

M5‧‧‧伺服馬達

MS‧‧‧伺服馬達

S‧‧‧傾斜框架

Claims (19)

1. 一種自動注入方法，係使用可傾斜的一澆斗以用於將熔融金屬注入到在至少一注入裝置中的至少一個無箱(flaskless)或有箱(tight-flask)模具的一注入杯內，該等注入裝置可沿著平行於一模製生產線之一X軸而移動，在該模製生產線中係運送該至少一模具，其中，該澆斗可沿著垂直於在一水平平面中之該模製生產線的一Y軸而移動，而且該澆斗可以繞著一第一旋轉軸而傾斜，其中當實施該注入時，該澆斗係沿著該X軸與該Y軸而被移動，且該澆斗另外可繞著不同於該第一旋轉軸線的一第二旋轉軸線傾斜，而不需要垂直地移動該澆斗，以及其中藉由使該澆斗沿著X軸及Y軸而移動並且藉著將該澆斗繞著該第一旋轉軸線及該第二旋轉軸傾斜而實施該注入。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動注入方法，其中，至少從開始該注入到恰好在停止該注入前的一時間內，該第一旋轉軸線係用於傾斜該澆斗，而且其中，至少當該注入停止時，該第二旋轉軸線係用於使該澆斗傾斜回來。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之自動注入方法，其中，該澆斗在以下所述之至少其中一者：(1)沿著Y軸的位置，該Y軸係垂直於在該水平平面中之該模製生產線；(2)繞著該第一旋轉軸線的傾斜角度；及(3)繞著該澆斗之第二旋轉軸線的該傾斜角度，係至少可在注入該熔融金 屬時進行有條件的控制，以用於根據該熔融金屬的特性及該澆斗形狀而改變之該熔融金屬之該流線。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之自動注入方法，其中，至少從開始該注入到該注入結束的一期間內，可同時控制該澆斗傾斜及該澆斗沿著該X軸與該Y軸之移動。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之自動注入方法，其中，至少從開始該注入到該注入結束的一期間內，藉由一教示重演系統可同時實施該澆斗傾斜之控制及該澆斗沿著該X軸與該Y軸之移動控制。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之自動注入方法，其中，當注入該熔融金屬時，熔融金屬從該澆斗開始流出的時間，係藉由光學偵測機構所偵測，且該偵測到的時間被回饋成該注入的開始。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之自動注入方法，其中，當在停止該注入的時間中，測量及然後回饋該已注入的熔融金屬之重量。
8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之自動注入方法，其中，藉由一垂直移動的升降吊車、鏟車或其他搬運機構，該澆斗與另一澆斗進行交換。
9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之自動注入方法，其中，當移動該模具以用於開始該注入，或者在該注入期間移動該模具時，藉由與在該模製生產線中的該模具行進速率之相同速率移動該澆斗，而持續進行該注入。
10. 一種自動注入裝置，用以從一可傾斜澆斗注入熔融金屬到在一模製生產線中的至少一模具內，包含有：一下方推車，可沿著平行於該模製生產線的一X軸移動；一上方推車，係安裝於該下方推車上，用以沿著垂直於在一水平平面內之該模製生產線的一Y軸而側向移動；一固定式框架，係固定地安裝於該上方推車上；一第一傾斜機構，用以使該澆斗繞著一第一旋轉軸線而在該固定式框架上傾斜；一第二傾斜機構，用於使該澆斗繞著不同於該第一旋轉軸線的一第二旋轉軸線傾斜；以及一電子控制單元，係設有一程式，在不需要垂直地移動該澆斗的情況下，該程式恰好控制該澆斗沿著該X軸與該Y軸的移動，及該澆斗繞著該第一旋轉軸線的傾斜。
11. 如申請專利範圍第10項所述之自動注入裝置，其中，該電子控制單元另外設有一程式，用以至少在從開始該注入到恰好停止該注入前的一時期內，允許該第一旋轉軸線作用成使該澆斗傾斜，且至少當該注入停止時，允許該第二旋轉軸線作用成使該澆斗傾斜回來。
12. 如申請專利範圍第10項或第11項所述之自動注入裝置，其中，該電子控制單元設有一程式，用以控制與調整該澆斗沿著垂直於在該水平平面中之該模製生產線的該Y軸之至少一位置；繞著該第一旋轉軸線的該傾斜角度及繞著該第二旋轉軸線的該傾斜角度可至少在注入該熔融金屬 時進行有條件的控制，以用於根據該熔融金屬的特性及該澆斗形狀而改變之該熔融金屬之該流線。
13. 如申請專利範圍第10項或第11項所述之自動注入裝置，其中，該電子控制單元設有一程式，該程式用於至少在從開始該注入到該注入結束的一期間內同時控制該澆斗沿著該X軸與Y軸的傾斜及移動。
14. 如申請專利範圍第10項至第11項所述之自動注入裝置，其中，該電子控制單元設有一教示重演程式，該教示重演程式可用於一欲被鑄造的選定產品。
15. 如申請專利範圍第10項至第11項所述之自動注入裝置，另外包含有測量機構，該機構係耦合至該電子控制單元，用以測量該已注入熔融金屬之重量。
16. 如申請專利範圍第10項至第11項其中任一項所述之自動注入裝置，其中，一用於移動在該模製生產線中的該模具之移動裝置係設有一感測器，用以偵測該模具的行進速率，而且其中，用於該下方推車的一驅動裝置包括一伺服馬達或一反向器所控制的驅動馬達，用以在該模具之該所偵測到的行進速率下來驅動該下方推車。
17. 如申請專利範圍第10項至第11項所述之自動注入裝置，其中，該第一傾斜機構使一用於該澆斗之支撐機構傾斜，該支撐機構係以樞轉方式安裝於該傾斜框架上。
18. 如申請專利範圍第17項所述之自動注入裝置，其中，用於該澆斗的該支撐機構係藉由一含有一扇形齒輪或一鍊條的旋轉機構而傾斜。
19. 如申請專利範圍第18項所述之自動注入裝置，其中，該第一旋轉軸線係直接用於傾斜該澆斗，用以使以樞轉方式安裝於該傾斜框架上之該澆斗的該支撐機構從開始該注入到該注入結束的一期間內傾斜，該第二旋轉軸線係用於間接地傾斜該澆斗，而且，至少當該注入停止時，以樞轉方式安裝於該固定式框架上的該傾斜框架會被傾斜回來。