TWI664038B - 澆注裝置及澆注方法 - Google Patents

Abstract

本發明係一種澆注裝置，其係以將自澆桶之注料嘴部分之澆出位置維持於固定位置之方式，藉由使該澆桶傾動動作而澆出，且具備：澆桶，其具有本體部分及注料嘴部分；及控制部，其控制澆桶之傾動角度；且本體部分具有內面為圓筒狀或圓錐形狀之側面部分，注料嘴部分具有將熔液引導至外部之注料嘴前端，於本體部分之側方與本體部分一體化，而將本體部分之熔液引導至注料嘴前端，且經由注料嘴前端將熔液澆出，控制部係基於澆桶之傾動時之熔液之表面積而控制傾動角度。

Description

澆注裝置及澆注方法

本揭示係關於一種以將自澆桶之注料嘴部分之澆出位置維持於固定位置之方式，藉由使澆桶傾動動作而澆出且澆注成鑄模之澆注裝置及澆注方法。

於鑄造工廠，以澆桶接收於溶解爐溶解之高溫之熔液，且將該澆桶搬送至澆注場所，自搬送之澆桶澆注成鑄模，藉此製造鑄件產品。已知一種將自該澆桶向鑄模之澆注自動化而非手工作業之技術。例如，專利文獻1所示之傾動式澆注裝置實現自動化，而改善作業環境。該裝置係使用扇形澆桶，以將澆出位置維持於固定位置之方式使該扇形澆桶傾動。藉此，將澆注自動化。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利第3361369號公報

扇形澆桶由於無關於傾動角度而熔液之上表面之表面積為固定，可以與傾動角速度成比例之流量進行澆注，故有容易控制澆注流量之優點。另一方面，由於熔液與空氣接觸之面積與圓筒澆桶等相比較為寬廣，故有熔液溫度容易下降之問題。熔液溫度下降之情形時，有對鑄件產品之品質造成影響之虞。又，亦有澆桶之製作成本與圓筒 澆桶等相比較高之問題。

於本技術領域，期望一種澆注裝置及澆注方法，其於使用扇形澆桶以外之形狀之澆桶(例如圓筒澆桶)之情形時，亦可以可利用期望之澆注方式進行澆注之方式控制澆注流量，且藉由控制澆注流量而實現適當之自動澆注。

本發明之一態樣之澆注裝置係以將自澆桶之注料嘴部分之澆出位置維持於固定位置之方式，藉由使該澆桶傾動動作而澆出者，且具備：澆桶，其具有本體部分及注料嘴部分；及控制部，其控制上述澆桶之傾動角度；且上述本體部分具有內面為圓筒狀或圓錐形狀之側面部分，上述注料嘴部分於上述本體部分之側方一體化，具有將熔液引導至外部之注料嘴前端，並將上述本體部分之熔液引導至上述注料嘴前端，且經由上述注料嘴前端將熔液澆出，上述控制部係基於上述澆桶之傾動時之熔液之表面積而控制傾動角度。

又，本發明之另一態樣之澆注方法係使用澆注裝置進行熔液之澆注，該澆注裝置係以將自澆桶之注料嘴部分之澆出位置維持於固定位置之方式，藉由使該澆桶傾動動作而澆出，且上述澆注裝置具備：澆桶，其具有本體部分及注料嘴部分；及控制部，其控制上述澆桶之傾動角度；且上述本體部分具有內面為圓筒狀或圓錐形狀之側面部分，上述注料嘴部分於上述本體部分之側方一體化，具有將熔液引導至外部之注料嘴前端，並將上述本體部分之熔液引導至上述注料嘴前端，且經由上述注料嘴前端將熔液澆出，該澆注方法係藉由上述控制部基於上述澆桶之傾動時之熔液之表面積控制傾動角度，而自上述澆桶進行熔液之澆注。

本發明之各種態樣係實現以可利用期望之澆注方式進行澆注之 方式控制澆注流量，且藉由控制澆注流量而實現適當之自動澆注。

1‧‧‧澆注裝置

2‧‧‧澆桶

3‧‧‧控制部

3a‧‧‧記憶區域

3b‧‧‧處理/運算區域

11‧‧‧本體部分

11a‧‧‧側面部分

11b‧‧‧第2內側面部分

12‧‧‧注料嘴部分

12a‧‧‧注料嘴前端

12b‧‧‧曲面

12c‧‧‧內面底部

13‧‧‧重量檢測部

13a‧‧‧荷重元轉換器

17‧‧‧流入模

17a‧‧‧位置決定部

18‧‧‧模型

21‧‧‧水平移動機構

21a‧‧‧前後軸伺服馬達

21b‧‧‧前後軸伺服放大器

22‧‧‧昇降機構

22a‧‧‧昇降軸伺服馬達

22b‧‧‧昇降軸伺服放大器

23‧‧‧轉動機構

23a‧‧‧轉動軸伺服馬達

23b‧‧‧轉動軸伺服放大器

24‧‧‧行駛台車

24a‧‧‧行駛台車伺服馬達

24b‧‧‧橫行軸伺服放大器

25‧‧‧軌道

31‧‧‧表面積資訊記憶部

32‧‧‧澆注方式記憶部

34‧‧‧操作部

34a‧‧‧操作顯示部

35‧‧‧電源

37‧‧‧高速計數單元

38‧‧‧D/A轉換單元

39‧‧‧A/D轉換單元

40‧‧‧初期化處理部

41‧‧‧傾動角速度算出部

42‧‧‧分配運算部

43‧‧‧指示部

44‧‧‧各軸動作部

45‧‧‧狀態記憶部

47‧‧‧位置/速度運算部

48‧‧‧傾動角速度修正部

49‧‧‧澆注重量測量部

A0‧‧‧直徑

A1‧‧‧長徑

A2‧‧‧長徑

B0‧‧‧高度

B1‧‧‧高度

B2‧‧‧高度

C1‧‧‧短徑

C2‧‧‧短徑

D0‧‧‧下底

D1‧‧‧下底

D2‧‧‧下底

E0‧‧‧上底

E1‧‧‧上底

E2‧‧‧上底

F2‧‧‧長度

G2‧‧‧面積

H‧‧‧回折點

P‧‧‧澆出點

P1‧‧‧澆注開始

P2‧‧‧澆出開始

P3‧‧‧切液

P4‧‧‧澆注結束

R1‧‧‧初期到達時間區域

R2‧‧‧恆速時間區域

R3‧‧‧穩定等待時間區域

R4‧‧‧指導區域

R5‧‧‧切液區域

S1~S5‧‧‧步驟

S10~S14‧‧‧步驟

S20‧‧‧步驟

S30~S34‧‧‧步驟

S40~S50‧‧‧步驟

Si‧‧‧步驟

T1‧‧‧初期到達時間

T2‧‧‧恆速時間

T3‧‧‧穩定等待時間

Vθ1‧‧‧第1設定角速度

Vθ2‧‧‧第2設定角速度

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

θ‧‧‧方向

圖1(a)係實施形態之澆注裝置之前視圖，(b)係實施形態之澆注裝置之側視圖。

圖2(a)係澆桶之前視圖，(b)係側視圖，(c)係俯視圖。

圖3(a)係澆桶之側剖視圖，(b)係顯示澆桶之水平時之表面積之圖，(c)係自注料嘴前端側觀察之注料嘴部分之圖。

圖4(a)係澆桶之俯視圖，(b)係說明澆桶之澆出點、及以澆出點為中心之每4度之傾動角度線之澆桶之側剖視圖，(c)係自注料嘴前端側觀察之注料嘴部分之圖。

圖5(a)係顯示以澆出點為中心傾斜16度後之傾斜狀態之澆桶之側剖視圖，(b)係顯示(a)之狀態之熔液之尺寸關係之圖，(c)係顯示熔液之表面積之圖，(d)係顯示(a)之狀態之熔液之注料嘴部分之尺寸關係之圖。

圖6(a)係顯示以澆出點為中心傾斜56度後之傾斜狀態之澆桶之側剖視圖，(b)係顯示(a)之狀態之熔液之尺寸關係之圖，(c)係顯示熔液之表面積之圖，(d)係顯示(a)之狀態之熔液之注料嘴部分之尺寸關係之圖。

圖7(a)係澆桶用之流入模之俯視圖，(b)係後視圖，(c)係側視圖，(d)係前視圖。

圖8(a)係澆桶之注料嘴部分用之模型之俯視圖，(b)係後視圖，(c)係側視圖，(d)係前視圖。

圖9係澆注裝置之側視圖(與圖1(b)對應之圖)，係作為澆桶之驅動軸，顯示昇降軸、前後軸、轉動軸之圖。

圖10(a)係澆注裝置之控制系統之方塊圖。(b)係說明處理部之細節之方塊圖。

圖11(a)係顯示水平基準表面積比相對於傾動角度之變化之曲線圖，(b)係顯示表面積倒數比相對於傾動角度之變化之曲線圖。

圖12係顯示伴隨經過時間之假想傾動角速度之變化之曲線圖。

圖13係該澆注裝置之澆注流量修正方法之通用流程圖。

圖14(a)係圖13之初期到達時間處理S10之流程圖，(b)係13之穩定等待時間處理S30之流程圖。

圖15係圖13之指導區域處理S40之流程圖。

以下，對本實施形態之自動澆注裝置(以下稱為「澆注裝置」)，參照圖式進行說明。於以下說明之澆注裝置1係以將自澆桶之注料嘴部分之澆出位置維持於固定位置之方式，藉由使該澆桶傾動動作而澆出之澆注裝置。

圖1(a)係本實施形態之澆注裝置1之前視圖，圖1(b)係側視圖。圖2(a)係澆桶2之前視圖，圖2(b)係側視圖，圖2(c)係俯視圖。澆注裝置1係如圖1(a)~圖2(c)所示，具備：澆桶2，其具有本體部分11及注料嘴部分12；及控制部(中央處理部)3，其控制澆桶2之傾動角度。本體部分11具有內面為圓筒狀或圓錐形狀之側面部分11a。注料嘴部分12於其端部具有注料嘴前端12a，於本體部分11之側方與本體部分11一體化。即，藉由本體部分11及注料嘴部分12之內面而區劃有儲存熔液之空間。又，注料嘴部分12係將本體部分11之熔液引導至注料嘴前端12a，且經由注料嘴前端12a將熔液澆出。控制部3係基於澆桶2之傾動時之熔液之表面積而控制傾動角度。於澆桶2，將後述之轉動機構23之轉動軸以於正交於本體部分11及注料嘴部分12之並設方向(圖1(a)及(b)之X方向)之方向(圖1(a)及(b)之Y方向)延伸之方式設置。即，澆桶2係於圖1(a)及(b)之ZX平面內傾動。於注料嘴部分12之內側，區劃有連通於本體部分11且儲存熔液之空間。

圖3(a)係澆桶2之側剖視圖，圖3(b)係顯示澆桶2之水平時之熔液之表面積之圖，圖3(c)係自注料嘴前端12a側觀察之注料嘴部分12之圖。注料嘴部分12係如圖3(a)~圖3(c)所示，以於澆桶2未傾動時，儲存於注料嘴部分12之熔液之表面積自鉛直方向(圖1(a)及(b)之Z方向)觀察為梯形或矩形之方式形成內面(此處，如圖3(b)所示，以梯形之例進行說明)。與此同時，注料嘴部分12係以於澆桶2傾動而經由注料嘴前端12a澆出熔液時，儲存於注料嘴部分12之熔液之表面積自鉛直方向觀察為梯形或矩形之方式形成內面。

本體部分11係形成為於澆桶2未傾動時且以於注料嘴部分12存在熔液之程度殘留有熔液之狀態時，該部分之熔液之表面積自鉛直方向觀察為圓形狀。本體部分11係於澆桶2未傾動時且熔液減少至於注料嘴部分12不存在熔液之程度之狀態時，自鉛直方向觀察，成為圓形狀之一部分於後述之第2內側面部分11b缺失之狀態。

本體部分11係於澆桶2傾動而經由注料嘴前端12a澆出熔液時，該部分之熔液之表面積自鉛直方向觀察為橢圓形狀，或，藉由為熔液減少至於傾斜之本體部分11之底部存在無熔液部分之程度之狀態，自鉛直方向觀察成為橢圓形狀之一部分缺失之形狀(例如後述之圖6(c))。

本體部分11具有第2內側面部分11b，其於正交於Y方向上延伸之後述之傾動中心軸之剖面(沿著ZX平面之剖面)中，與注料嘴部分12之內面底部12c排列成一直線(參照圖2(b)、圖3(a))。

於注料嘴前端12a之內面底部12c之前端側，形成有形成熔液流且具有特定之曲率半徑之曲面12b。澆桶2係以通過沿著ZX平面之剖面中之曲面12b之曲率中心且於Y方向延伸之軸成為傾動中心軸之方式進行傾動動作。

澆桶2係使用將本體部分11及注料嘴部分12之內面之形狀成型為一定之模型，將內面形狀成型。圖7(a)係澆桶2用之流入模之俯視 圖，圖7(b)係後視圖，圖7(c)係側視圖，圖7(d)係前視圖。例如，關於本體部分11，準備如圖7(a)~(d)所示之被稱為「浸漬模」之流入模17，藉由於澆桶之外殼與該模型(浸漬模)之間流入耐火材料，可使本體部分11之內面形狀固定。流入模17具有用以決定相對於澆桶之外殼之位置之位置決定部17a。圖8(a)係澆桶2之注料嘴部分用之模型18之俯視圖，圖8(b)係後視圖，圖8(c)係側視圖，圖8(d)係前視圖。注料嘴部分12亦因熔渣之附著與其清掃等而容易使形狀變化，故而使用如圖8所示之模型18而將形狀成型。藉由上述之模型，可將澆桶之內面形狀維持於固定，而實現自正確之澆出位置澆出。

圖9係澆注裝置1之側視圖(與圖1(b)對應之圖)，係作為澆桶2之驅動軸，顯示昇降軸、前後軸、轉動軸之圖。澆注裝置1係如圖9所示，具備水平移動機構21、昇降機構(垂直移動機構)22、及轉動機構23。水平移動機構21係將澆桶2於水平方向且相對於鑄模接近及離開之方向即第1方向(X方向)驅動。昇降機構22係將澆桶2於垂直方向即第2方向(Z方向)驅動。轉動機構23係以與正交於第1方向(X方向)及第2方向(Z方向)之第3方向(Y方向)平行且通過澆桶之重心之轉動軸為中心而轉動。藉由水平移動機構21、昇降機構22、及轉動機構23驅動澆桶2，澆桶2以通過曲率中心(注料嘴前端12a之曲面12b之曲率中心)且於Y方向延伸之軸成為傾動中心軸之方式進行傾動動作。且，澆出點P亦成為固定位置。

再者，澆注裝置1具有沿著以行狀輸送之鑄模行駛之行駛台車24。行駛台車24係於沿著以行狀輸送之鑄模設置之軌道25上行駛。水平移動機構21係設置於行駛台車24，使澆桶2於與行駛台車之行駛方向(Y方向)正交之方向(X方向即前後方向)移動。昇降機構22係設置於水平移動機構21，使澆桶2於垂直方向(Z方向即上下方向)移動。轉動機構23係設置於昇降機構22，使澆桶2於上述之轉動方向轉動。

圖10(b)係說明處理部之細節之方塊圖。澆注裝置1係如圖10(b)所示，具備：表面積資訊記憶部31，其記憶根據澆桶2之傾動角度而預先算出之熔液之表面積；及澆注方式記憶部32，其記憶關於與所搬送之各鑄模對應之澆注流量之方式即澆注方式之資訊。

控制部3係以基於記憶於澆注方式記憶部32之關於與各鑄模對應之澆注方式(流量方式)之資訊、與記憶於表面積資訊記憶部31之資訊，利用與產品之種類相應之澆注方式對鑄模進行澆注之方式，控制澆桶2之傾動動作。

又，澆注裝置1係如圖1(b)所示，具備檢測澆桶2內之熔液之重量之重量檢測部13。重量檢測部13係例如荷重元。控制部3係基於來自重量檢測部13之資訊，反饋控制澆桶2之傾動動作。

如以上之澆注裝置1係即使為傾動而表面積亦不變化之澆桶(扇形澆桶)以外之澆桶(表面積根據傾動角而變動之澆桶)，亦可實現以可利用期望之澆注方式(流量方式)進行澆注之方式控制澆注流量，且藉由控制澆注流量而實現適當之自動澆注。又，藉此，可實現自動化、作業環境之改善、節能及品質提升。再者，可防止因澆桶之形狀而使熔液溫度下降，且可防止因澆桶之形狀而提高製作成本。

其次，對使用該澆注裝置1之澆注方法進行說明。該澆注方法係使用以將自澆桶2之注料嘴部分12之澆出位置維持於固定位置之方式，藉由使該澆桶2傾動動作而澆出之澆注裝置1進行熔液之澆注之澆注方法。於該澆注方法中，藉由控制部3基於澆桶2之傾動時之熔液之表面積對傾動角度進行控制，而自澆桶進行熔液之澆注。藉由該方法，實現以可利用期望之澆注方式進行澆注之方式控制澆注流量，且藉由控制澆注流量而實現適當之自動澆注。又，藉此，可實現自動化、作業環境之改善、節能及品質提升。

另，於上述對使用具有內面為圓筒狀或圓錐形狀之側面部分11a 之澆桶2之澆注裝置1及澆注方法進行了說明，但本發明並非限於此，只要為可算出、或測量澆桶之傾動時之熔液之表面積之澆桶即可應用。即，亦可為採用如下構成之澆注裝置：其係以將自澆桶之注料嘴部分之澆出位置維持於固定位置之方式，藉由使該澆桶傾動動作而澆出之澆注裝置，且具備：澆桶，其具有本體部分及注料嘴部分；及控制部，其控制上述澆桶之傾動角度；且控制部係基於上述澆桶之傾動時之熔液之表面積而對傾動角度進行控制。該澆注裝置亦可實現控制澆注流量，實現適當之自動澆注等。

又，澆注裝置1亦可除上述之表面積資訊記憶部31及澆注方式記憶部32外，如圖10(b)所示，亦具備記憶各種狀態之狀態記憶部45，控制部3讀出記憶於狀態記憶部45之澆桶2之現狀之傾動角度，自表面積資訊記憶部31讀出與現狀之傾動角度對應之表面積倒數比，且根據記憶於澆注方式記憶部32之澆注方式算出作為目標之現狀之假想傾動角速度(用以成為期望之澆注流量之必要之假想角速度)，基於其等而算出澆桶2所必要之傾動角速度(後述之目標傾動角速度Vθ(t))。澆注裝置1藉此可以適當之澆注方式進行澆注，實現適當之自動澆注等。

又，記憶於澆注方式記憶部32之澆注方式係對應於各鑄模之方式，且係顯示假想傾動角速度相對於經過時間之變化之資訊(後述之圖12等)。假想傾動角速度係基於鑄模之表面積資訊(圖11(a)及(b)等)，轉換成作為基準之表面積(例如，以水平時之表面積作為基準)之情形時之角速度。又，假想傾動角速度係以澆出點P作為中心之傾動角速度。

又，澆注裝置1係如圖10(b)所示，亦可進而具備分配運算部42，該分配運算部42進行用以獲得藉由控制部3算出之必要之傾動角速度之、對水平移動機構21、昇降機構22及轉動機構23之動作量之運算，藉此，實現適當之自動澆注。

又，於上述之澆注方式，至少包含顯示與初期到達時間處理、恆定時間處理、穩定等待時間處理及指導區域處理(後述之圖12之R1~R4)對應之假想傾動角速度相對於經過時間之變化之資訊。控制部3可根據初期到達時間處理、恆定時間處理、穩定等待時間處理及指導區域處理，算出假想傾動角速度(後述之圖13之S10、S20、S30、S40之算出方法)，藉此，實現適當之自動澆注。

其次，對上述之澆注裝置1及澆注方法，更具體地說明。首先，對圓筒澆桶(以圖2(a)之澆桶2作為一例進行說明)之每個傾動角度之澆注流量修正方法進行說明。

圖4(a)係澆桶2之俯視圖，圖4(b)係說明澆桶2之澆出點P、及以澆出點P為中心之每4度之傾動角度線之澆桶2之側剖視圖，圖4(c)係自注料嘴前端12a側觀察之注料嘴部分12之圖。如圖4(b)所示，顯示根據以澆出點P為中心之每4度之各傾動角度，對流量造成影響之澆桶2之表面積變化。又，如圖3(b)所示，澆桶2之水平時之表面積可藉由直徑A0之圓之面積、與上底E0、下底D0及高度B0之梯形之面積之和而近似算出。

圖5(a)係顯示以澆出點P為中心傾斜16度後之傾斜狀態(亦稱為「傾動角度為16度」)之澆桶2之側剖視圖，圖5(b)係顯示(a)之狀態之熔液之尺寸關係之圖，圖5(c)係顯示熔液之表面積之圖，圖5(d)係顯示(a)之狀態之熔液之注料嘴部分12之尺寸關係之圖。如圖5(a)~圖5(d)所示，以澆出點P為傾動中心而自水平時傾斜16度後之澆桶2之表面積可藉由短徑C1及長徑A1之橢圓之面積、與上底E1、下底D1及高度B1之梯形之面積之和而近似算出。如此，至圖4所示之回折點H為止以相同方法算出例如每4度之傾動角度之表面積。另，為了便於說明而以每4度之例進行說明，但為了採用更高精度而亦可設為每1度或每0.5度，進而，亦可於每個細微之角度寬算出。

圖6(a)係顯示以澆出點P為中心傾斜56度後之傾斜狀態之澆桶2之側剖視圖，圖6(b)係顯示(a)之狀態之熔液之尺寸關係之圖，圖6(c)係顯示熔液之表面積之圖，圖6(d)係顯示(a)之狀態之熔液之注料嘴部分12之尺寸關係之圖。即，圖6(a)~(d)顯示超過圖4所示之回折點H之傾斜狀態。如圖6(a)~圖6(d)所示，以澆出點P為傾動中心而自水平時傾斜56度後之澆桶2之表面積可藉由短徑C2及長徑A2之橢圓之以繪製於距右側端部長度F2(自澆桶之側壁面至底面上熔液所在部分為止之長度)(底面之存在熔液之部分之長徑方向之長度)之部分之直線分割後之部分之右側之面積G2、與上底E2、下底D2及高度B2之梯形之面積之和而近似算出。自回折點H至可澆注結束端為止，可藉由相同之計算算出。如此，可算出於該澆桶2中具有微小角度(例如4度)之間隔之每個傾動角度之表面積。

圖11(a)係顯示水平基準表面積比相對於傾動角度之變化之曲線圖。所謂水平基準表面積比係相對於0度狀態(水平狀態)之熔液之表面積之表面積比。如圖11(a)所示，澆桶2之表面積逐漸減少，自20度前後轉為增加。然後於回折點H顯示急劇變化，其後之表面積持續減少。圖11(b)係顯示表面積倒數比相對於傾動角度之變化之曲線圖。所謂表面積倒數比係相對於0度狀態(水平狀態)之熔液之表面積之表面積倒數比。另，亦可根據澆桶2之形狀，減小進行算出之傾動角度之間隔。可將每個微小之傾動角度之表面積倒數比作為澆注流量之修正值(參數)。

關於澆注裝置1之驅動方向，於上述之圖9顯示。澆注裝置1係於以澆桶2之重心為中心轉動之θ方向、使澆桶2前後移動之X軸方向、及使澆桶2上下移動之Z軸方向上被驅動。藉由於上述之驅動方向同時作動，而以澆出點P作為中心使澆桶2傾動之方式進行澆注動作。另，θ方向之轉動角度成為以澆出點P為中心之傾動角度。

圖12係顯示以澆出點P為中心之傾動方向之角速度(以下稱為「傾動角速度」)與經過時間之關係之曲線圖。另，圖12之縱軸表示假想傾動角速度，橫軸表示經過時間。圖12所示之假想傾動角速度之變化(假想傾動角速度相對於經過時間之變化)係於假設使用表面積不變化之澆桶時，進行適當且期望之澆注動作時所必要之傾動角速度之變化。又，於以下之說明中，將以澆出點P作為中心之傾動角度稱為「傾動角度」。澆注方式(流量方式)係分類成圖12中所示之R1~R5之區域。R1係「初期到達時間區域」，將該時間稱為「初期到達時間T1」(到達設定之傾動角速度之狀態(到達至Vθ1)為止之時間)。R2係「恆速時間區域」，將該時間稱為「恆速時間T2」。R3係「穩定等待時間區域」，將該時間稱為「穩定等待時間T3」。R4係「指導區域」。R5係「切液區域」。

於R1，自澆注開始之狀態快速傾動至澆出傾動角附近。澆注開始時之狀態係初期值或上回之切液傾動角度之狀態。於R2，保持高速之狀態以恆速動作。當經過恆速時間T2時成為穩定等待時間區域R3。於R3，於穩定等待時間T3之期間，在指導區域R4之前減緩傾動速度。於圖12中，P1表示澆注開始，P2表示澆出開始，P3表示切液，P4表示澆注結束。

於R4，自指導開始至指導結束，每隔微小時間△t(例如0.2秒)，一面修正後述之指導資料一面進行澆注動作。於R5，若澆注重量達到設定重量則進行切液。初期到達時間T1、恆速時間T2、穩定等待時間T3、設定重量、及指導資料係記憶於澆注方式記憶部32。

圖10(a)係澆注裝置1之控制系統之方塊圖。如圖10(a)所示，水平移動機構21之前後軸伺服馬達21a、昇降機構22之昇降軸伺服馬達22a、轉動機構23之轉動軸伺服馬達23a、行駛台車24之行駛台車伺服馬達24a係基於來自控制部(中央處理部)3之指令而驅動各部。具體而 言，經由連接於電源35之昇降軸伺服放大器22b、前後軸伺服放大器21b、轉動軸伺服放大器23b及橫行軸伺服放大器24b、與D/A轉換單元38，控制部3驅動各伺服馬達21a、22a、23a、24a。另，亦可為脈衝輸出單元等輸出之脈衝指令。又，各伺服放大器21b、22b、23b、24b係經由高速計數單元37對控制部3反饋後述之各資訊。又，控制部3係經由荷重元轉換器13a及A/D轉換單元39接收來自重量檢測部(荷重元)13之資訊。再者，控制部3係連接於操作部(操作盤)34，可進行各種操作，且使必要之資訊顯示於操作顯示部34a。各種伺服馬達亦可於感應馬達安裝編碼器。

又，如圖10(b)所示，於控制部3中，於其記憶區域3a，除上述之表面積資訊記憶部31、澆注方式記憶部32外，亦設置有記憶各種狀態之資訊之狀態記憶部45。又，於控制部3中，於其處理/運算區域3b，設置有初期化處理部40、位置/速度運算部47、傾動角速度算出部41、傾動角速度修正部48、分配運算部42、及指示部43。控制部3係基於記憶於表面積資訊記憶部31之資訊、或記憶於澆注方式記憶部32之資訊而控制各部。藉由控制部3之運算處理，可進行以澆出點P為中心之傾動。

圖13係澆注流量修正方法之通用流程圖。如圖13所示，當開始澆注時，於S1，藉由初期化處理部40而進行初期化處理。初期化處理部40係讀出記憶於狀態記憶部45之各種基本資料。於S1之後，於Si，每隔固定掃描時間(例如0.01秒)進行固定週期中斷。接著進入S2。

於S2，進行是否經過初期到達時間T1之判定。初期到達時間T1係自澆注方式記憶部32讀出。經過初期到達時間T1之情形時進入S3。未經過初期到達時間T1之情形時，進入S10。於S10，執行初期到達時間處理，成為中斷等待。

於S3，進行是否經過恆速時間T2之判定。恆速時間T2係自澆注 方式記憶部32讀出。經過恆速時間T2之情形時進入S4。未經過恆速時間T2之情形時，進入S20。

於S20，執行恆速時間處理，成為中斷等待。恆速時間處理係將恆速時間處理之初期角速度(初期到達時間處理之最終角速度(Vθ1))維持恆速時間T2者。

於S4，進行是否經過穩定等待時間T3之判定。穩定等待時間T3係自澆注方式記憶部32讀出。經過穩定等待時間T3之情形時進入S5。未經過穩定等待時間T3之情形時，進入S30。於S30，執行穩定等待時間處理，成為中斷等待。

於S5，進行是否達到設定重量(設定澆注重量)之判定。設定澆注重量係自澆注方式記憶部32讀出。未達到設定重量之情形時進入S40。達到設定重量之情形時，進入S50。於S40，執行指導區域處理，成為中斷等待。於S50，執行澆注停止處理，即執行切液而結束澆注。

圖14(a)係顯示S10之初期到達時間處理之流程圖。當該處理於S11開始時，於S12，進行目標傾動角速度Vθ(t)之算出。傾動角速度算出部41係自狀態記憶部45讀出現狀之傾動角度θ(t)，又，自澆注方式記憶部32讀出第1設定角速度Vθ1，又，自表面積資訊記憶部31讀出對應於現狀之傾動角度θ(t)之表面積倒數比Rp(θ(t))，基於式(1)，算出目標傾動角速度Vθ(t)。另，t係經過時間(圖12之橫軸)。又，第1設定角速度Vθ1係應於設定之初期設為目標之傾動角速度。S12之算出後，進入S13。

Vθ(t)=(Vθ1/T1)×t×Rp(θ(t))…(1)

於S13，分配運算部42進行用以獲得期望之傾動角速度(Vθ(t))之對各軸之動作量(動作速度)之分配運算。此處，各軸係指水平移動機構21之驅動方向即水平方向(前後方向(前後軸))、昇降機構22之驅動 方向即昇降方向(昇降軸)、及轉動機構23之驅動方向即轉動方向(以與Y方向平行且通過澆桶之重心之轉動軸為中心之轉動方向)。另，分配運算係基於期望之傾動角速度(Vθ(t))與記憶於狀態記憶部45之資料，作為速度及位置之資料進行分配運算，亦記憶於狀態記憶部45。分配運算部42係以澆桶2之傾動動作成為將澆出點P作為中心者之方式進行運算。S13之運算後，進入S14。

於S14，指示部43係基於藉由分配運算部42算出之資料而對各軸動作部44進行指示。各軸動作部44係由伺服放大器21b、22b、23b、前後軸伺服馬達21a、昇降軸伺服馬達22a、轉動軸伺服馬達23a等構成。即，指示部43係經由伺服放大器21b、22b、23b對前後軸伺服馬達21a、昇降軸伺服馬達22a、轉動軸伺服馬達23a進行指示。指示部43係基於速度資料而進行指示。各軸方向之位置係自各伺服馬達21a、22a、23a之編碼器、高速計數單元37反饋，而記憶於狀態記憶部45。即，位置/速度運算部47係基於來自各伺服放大器21b、22b、23b之資訊，算出位置資訊、速度資訊，且使該資訊記憶於狀態記憶部45。當S14結束時返回圖13之通用流程，即成為中斷等待。

圖14(b)係顯示S30之穩定等待時間處理之流程圖。當該處理S31開始時，於S32，進行目標傾動角速度Vθ(t)之算出。傾動角速度算出部41係自狀態記憶部45讀出現狀之傾動角度θ(t)，又，自澆注方式記憶部32讀出第2設定角速度Vθ2，又，自表面積資訊記憶部31讀出對應於現狀之傾動角度θ(t)之表面積倒數比Rp(θ(t))，基於式(2)及式(3)，算出目標傾動角速度Vθ(t)。式(3)中之SVθ(t)係假想傾動角速度，於式(2)算出。另，第2設定角速度Vθ2係應於指導處理前設定之傾動角速度。S32之算出後，進入S33。

SVθ(t)={(Vθ2-Vθ1)/T3}×{t-(T1+T2)}+Vθ1…(2)

Vθ(t)=SVθ(t)×Rp(θ(t))…(3)

於S33，分配運算部42與上述之S13相同，進行用以獲得期望之傾動角速度(Vθ(t))之對各軸之動作量(動作速度)之分配運算。S33之運算後，進入S34。

於S34，指示部43係與上述之S14相同，基於藉由分配運算部42算出之資料而對各軸動作部44進行指示。即，對前後軸伺服馬達21a、昇降軸伺服馬達22a、轉動軸伺服馬達23a進行指示。於S34中，此外完成與於S14說明之處理相同之處理。當S34結束時返回圖13之通用流程，即成為中斷等待。

圖15係顯示S40之指導區域處理之流程圖。當該處理S41開始時，於S42，進行目標傾動角速度Vθ(t)之算出。傾動角速度算出部41係自狀態記憶部45讀出現狀之傾動角度θ(t)，又，自澆注方式記憶部32讀出設定指導傾動角速度VθT(t)，又，自表面積資訊記憶部31讀出對應於現狀之傾動角度θ(t)之表面積倒數比Rp(θ(t))，基於式(4)，算出目標傾動角速度Vθ(t)。記憶於澆注方式記憶部32之設定指導傾動角速度VθT(t)係所謂指導資料，係每個微小時間之假想傾動角速度。S42之算出後，進入S43。

Vθ(t)=VθT(t)×Rp(θ(t))…(4)

於S43~S47，傾動角速度修正部48算出用以修正重量差分之傾動角速度重量修正值Vθg(t)，使用該Vθg(t)而進行傾動角速度之重量修正。另，將修正重量差分後之傾動角速度稱為「修正後傾動角速度VθA(t)」。

於S43，傾動角速度修正部48自澆注重量測量部49讀出澆注重量當前值W(t)。接著，於S44，傾動角速度修正部48自澆注方式記憶部32讀出經過時間t後之目標澆注重量Wobj。接著，於S45，傾動角速度修正部48基於式(5)，算出重量差△W(t)。

△W(t)=Wobj(t)-W(t)…(5)

接著，於S46，傾動角速度修正部48係基於式(6)，算出用以修正重量差分之傾動角速度重量修正值Vθg(t)。此時，自狀態記憶部45讀出現狀之傾動角度θ(t)，自表面積資訊記憶部31讀出對應於現狀之傾動角度θ(t)之表面積倒數比Rp(θ(t))。另，a係用以將重量差分以傾動角算出之常數。

Vgθ(t)=a×△W(t)×Rp(θ(t))…(6)

接著，於S47，傾動角速度修正部48使用Vθg(t)，基於式(7)，修正傾動角速度，而獲得修正後傾動角速度VθA(t)。S48之算出後，進入S48。

VθA(t)=Vθ(t)+Vθg(t)…(7)

另，於上述S42~S47，於式(4)及式(6)中分別累計表面積倒數比Rp(θ(t))，但並非限於此。即，亦可不設置S42，於S43~S45後，替換S46而設置S46a之步驟，替換S47，經過後續之S47a、S47b之步驟，藉此獲得修正後傾動角速度VθA(t)。S46a係算出假想傾動角速度重量修正值之步驟，即以「a×△W(t)=Vkg(t)」算出假想傾動角速度重量修正值Vkg(t)。S47a係算出修正後假想傾動角速度之步驟，即以「VθT(t)+Vkg(t)=VθkA(t)」算出修正後假想傾動角速度VθkA(t)。此處，於S47a、或於此之前之步驟讀出設定指導傾動角速度VθT(t)即可。S47b係算出修正後傾動角速度之步驟，即以「VθA(t)=VθkA(t)×Rp(θ(t))」算出修正後傾動角速度VθA(t)。此處，於S47b、或於此之前之步驟讀出表面積倒數比Rp(θ(t))即可。如此，替換S42~S47，S43~S45、S46a、S47a、S47b亦可算出期望之修正後傾動角速度VθA(t)。

於S48，分配運算部42與上述之S13相同，進行用以獲得期望之修正後傾動角速度VθA(t)之對各軸之動作量(動作速度)之分配運算。S48之運算後，進入S49。

於S49，指示部43係與上述之S14相同，基於藉由分配運算部42算出之資料而對各軸動作部44進行指示。即，對前後軸伺服馬達21a、昇降軸伺服馬達22a、轉動軸伺服馬達23a進行指示。於S49中，此外完成與於S14說明之處理相同之處理。當S49結束時返回圖13之通用流程，即成為中斷等待。

如以上所述，澆注裝置1係藉由圖13~圖15之各步驟而實現適當之澆注流量修正，即實現適當之自動澆注。再者，如上述般，即使為傾動而表面積亦不變化之澆桶(扇形澆桶)以外之澆桶(表面積根據傾動角而變動之澆桶)，亦可實現以可利用期望之澆注方式(流量方式)進行澆注之方式控制澆注流量。又，藉此，可實現自動化、作業環境之改善、節能及品質提升。

Claims (15)

1. 一種澆注裝置，其係以將自澆桶之注料嘴部分之澆出位置維持於固定位置之方式，藉由使該澆桶傾動動作而澆出者，且包含：澆桶，其具有本體部分及注料嘴部分；控制部，其控制上述澆桶之傾動角度；表面積資訊記憶部，其記憶根據上述澆桶之傾動角度而預先算出之熔液之表面積；及狀態記憶部，其記憶各種狀態；且上述本體部分具有內面為圓筒狀或圓錐形狀之側面部分；上述注料嘴部分於其端部具有注料嘴前端，於上述本體部分之側方與上述本體部分一體化，而將上述本體部分之熔液引導至上述注料嘴前端，且經由上述注料嘴前端將熔液澆出；上述控制部係讀出記憶於上述狀態記憶部之上述澆桶之現狀之傾動角，將被讀出之對應於現狀之傾動角度之表面積倒數比自上述表面積資訊記憶部進行讀出，基於被讀出之上述表面積倒數比及預先設定之設定角速度算出上述澆桶所必要之傾動角速度，以成為被算出之上述傾動角速度的方式控制傾動角度。
2. 如請求項1之澆注裝置，其中上述注料嘴部分係形成為於上述澆桶未傾動時，儲存於上述注料嘴部分之熔液頂面之形狀自鉛直方向觀察為梯形或矩形，且於上述澆桶傾動而經由上述注料嘴前端澆出熔液時，儲存於上述注料嘴部分之熔液頂面之形狀自鉛直方向觀察為梯形或矩形。
3. 如請求項2之澆注裝置，其中上述本體部分係於上述澆桶傾動而經由上述注料嘴前端澆出熔液時，該部分之熔液頂面之形狀成為橢圓形狀，或，藉由為熔液減少至於傾斜之上述本體部分之底部存在無熔液部分之程度之狀態，而成為橢圓形狀之一部分缺失之形狀。
4. 如請求項1之澆注裝置，其進而包含澆注方式記憶部，該澆注方式記憶部記憶關於與所搬送之各鑄模對應之澆注方式之資訊；且上述控制部係以基於記憶於上述澆注方式記憶部之關於與各鑄模對應之澆注方式之資訊、與記憶於上述表面積資訊記憶部之資訊，利用與產品之種類相應之澆注方式對上述鑄模進行澆注之方式，控制上述澆桶之傾動動作。
5. 如請求項4之澆注裝置，其中上述本體部分具有第2內側面部分，該第2內側面部分於正交於傾動中心之剖面中，與上述注料嘴部分之底部排列成一直線。
6. 如請求項5之澆注裝置，其中於上述注料嘴前端形成有形成熔液流且具有特定之曲率半徑之曲面；且上述澆桶係以曲率中心成為傾動中心之方式進行傾動動作。
7. 如請求項6之澆注裝置，其包含：水平移動機構，其將上述澆桶於水平方向且相對於鑄模接近及離開之方向即第1方向驅動；昇降機構，其將上述澆桶於垂直方向即第2方向驅動；及轉動機構，其係以與正交於上述第1方向及上述第2方向之第3方向平行且通過上述澆桶之重心之轉動軸為中心而轉動；且上述控制部係以曲率中心成為傾動中心之方式控制上述水平移動機構、上述昇降機構、及上述轉動機構，使上述澆桶進行傾動動作。
8. 如請求項7之澆注裝置，其包含重量檢測部，該重量檢測部檢測上述澆桶內之熔液之重量；且上述控制部係基於來自上述重量檢測部之資訊，反饋控制上述澆桶之傾動動作。
9. 一種澆注方法，其使用澆注裝置進行熔液之澆注，該澆注裝置係以將自澆桶之注料嘴部分之澆出位置維持於固定位置之方式，藉由使該澆桶傾動動作而澆出，且上述澆注裝置包含：澆桶，其具有本體部分及注料嘴部分；控制部，其控制上述澆桶之傾動角度；表面積資訊記憶部，其記憶根據上述澆桶之傾動角度而預先算出之熔液之表面積；及狀態記憶部，其記憶各種狀態；且上述本體部分具有內面為圓筒狀或圓錐形狀之側面部分；上述注料嘴部分於其端部具有注料嘴前端，於上述本體部分之側方與上述本體部分一體化，而將上述本體部分之熔液引導至上述注料嘴前端，且經由上述注料嘴前端將熔液澆出；該澆注方法係藉由使上述控制部讀出記憶於上述狀態記憶部之上述澆桶之現狀之傾動角，將被讀出之對應於現狀之傾動角度之表面積倒數比自上述表面積資訊記憶部進行讀出，基於被讀出之上述表面積倒數比及預先設定之設定角速度算出上述澆桶所必要之傾動角速度，以成為被算出之上述傾動角速度的方式控制傾動角度，而自上述澆桶進行熔液之澆注。
10. 如請求項9之澆注方法，其中上述澆桶係使用將本體部分及注料嘴部分之內面之形狀成型為一定之模型，將內面形狀成型。
11. 一種澆注裝置，其係以將自澆桶之注料嘴部分之澆出位置維持於固定位置之方式，藉由使該澆桶傾動動作而澆出者，且包含：澆桶，其具有本體部分及注料嘴部分；控制部，其控制上述澆桶之傾動角度；表面積資訊記憶部，其記憶根據上述澆桶之傾動角度而預先算出之熔液之表面積；及狀態記憶部，其記憶各種狀態；且上述控制部係讀出記憶於上述狀態記憶部之上述澆桶之現狀之傾動角，將被讀出之對應於現狀之傾動角度之表面積倒數比自上述表面積資訊記憶部進行讀出，基於被讀出之上述表面積倒數比及預先設定之設定角速度算出上述澆桶所必要之傾動角速度，以成為被算出之上述傾動角速度的方式控制傾動角度。
12. 如請求項1或11之澆注裝置，其進而包含：澆注方式記憶部，其記憶關於與所搬送之各鑄模對應之澆注方式之資訊；且上述控制部係讀出記憶於上述狀態記憶部之上述澆桶之現狀之傾動角，自上述表面積資訊記憶部讀出對應於現狀之傾動角度之表面積倒數比，且自記憶於上述澆注方式記憶部之澆注方式算出現狀之假想傾動角速度，基於其等而算出上述澆桶所必要之傾動角速度。
13. 如請求項12之澆注裝置，其中記憶於上述澆注方式記憶部之澆注方式係對應於各鑄模之方式，且係顯示假想傾動角速度相對於經過時間之變化之資訊；且上述假想傾動角速度係基於上述鑄模之表面積資訊，轉換成作為基準之表面積之情形時之角速度。
14. 如請求項12之澆注裝置，其包含：水平移動機構，其將上述澆桶於水平方向且相對於鑄模接近及離開之方向即第1方向驅動；昇降機構，其將上述澆桶於垂直方向即第2方向驅動；轉動機構，其係以與正交於上述第1方向及上述第2方向之第3方向平行且通過上述澆桶之重心之轉動軸為中心而轉動；及分配運算部，其進行用以獲得藉由上述控制部算出之必要之傾動角速度的對上述水平移動機構、上述昇降機構及上述轉動機構之動作量之運算。
15. 如請求項14之澆注裝置，其中於上述澆注方式，至少包含顯示與初期到達時間處理、恆定時間處理、穩定等待時間處理及指導區域處理對應之假想傾動角速度相對於經過時間之變化之資訊；且上述控制部係根據上述初期到達時間處理、上述恆定時間處理、上述穩定等待時間處理及上述指導區域處理，算出假想傾動角速度。