WO2010113676A1

WO2010113676A1 - 自動注湯方法

Info

Publication number: WO2010113676A1
Application number: PCT/JP2010/054791
Authority: WO
Inventors: 厚一阪野; 利幸兵藤; 理西田
Original assignee: 新東工業株式会社; 藤和電気株式会社
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2010-10-07
Also published as: CN102387879A; JP2010240675A; US8408278B2; EP2415540A1; TW201039943A; EP2415540B1; EP2415540A4; US20120097359A1; JP4678792B2

Abstract

　傾動式の自動注湯装置であっても、高速造型ラインの高速造型に対応して高速注湯をすることができる自動注湯方法を提供する。この方法は、複数回分の注湯重量の溶湯を貯留可能な注湯桶を正傾動させることにより該注湯桶内の溶湯を鋳型内に注湯する工程と、前記注湯桶を逆傾動させることにより前記鋳型内への注湯を停止する工程と、該注湯が終了した鋳型を含む鋳型群を間欠搬送する工程と、を含み、前記鋳型内に注湯する工程の開始から前記鋳型群を間欠搬送する工程の終了までの間、前記注湯桶内の溶湯重量が所定重量に達していない場合には保持炉を正傾動させることにより溶湯を前記注湯桶に供給し続ける。

Description

自動注湯方法

本発明は、造型ラインにおいて鋳型に溶湯を注湯する方法に関し、特に鋳型に溶湯を自動的に注湯する自動注湯方法に関する。

従来、例えば、縦型無枠造型ライン（例えば、特許文献１参照）では、造型機により造型された鋳型が、造型機のプッシャで押し出され、互いに密接されてライン上を間欠搬送される。このような高速造型ラインでは、自動注湯装置は必然的に高速注湯をする必要があり、該高速注湯に対応しやすいストッパ式注湯装置（例えば、特許文献２参照）が多く使用されている。このストッパ式注湯装置では、取鍋の底部に設けた注湯ノズルをストッパ（ストッパーロッド）により開閉する。注湯ノズルをストッパにより閉止した状態では、取鍋内に溶湯が保持される。その注湯ノズルをストッパにより開口させることにより、その下に位置する鋳型の注入口に溶湯を注入する。

特許文献１：特開平９－１６４４７３号公報（第１図）
　　　　　　特許文献２：特開平７－２１４２９３号公報（第１図）

しかし、該ストッパ式注湯装置は、ストッパに不純物が付着したり、ストッパが摩耗したりすると湯漏れが発生するという問題がある。また、取鍋の補修のほかにストッパの補修又は交換が必要であるため、メンテナンスにかかる時間と費用が多大になるという問題がある。このような問題を回避するには、ストッパ式でない自動注湯装置、例えば、取鍋を傾動させて鋳型に溶湯を注湯する一般的な傾動式自動注湯装置を用いることができるが、この場合、前記高速造型ラインの高速造型に対応して高速注湯をすることは非常に困難であるという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みて成されたもので、傾動式の自動注湯装置を用いるにも拘わらず、高速造型ラインの高速造型に対応して高速注湯をすることができる自動注湯方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段

上記の目的を達成するために本発明は、内部に溶湯を貯留して保持すると共に正傾動させることにより該溶湯を供給する保持炉と、該保持炉から供給される溶湯を受けると共に複数回分の注湯重量の溶湯を貯留可能な注湯桶と、該注湯桶を正傾動及び逆傾動させる傾動手段と、を具備する自動注湯装置を用いる自動注湯方法を与える。この方法は、前記注湯桶を正傾動させることにより該注湯桶内の溶湯を鋳型内に注湯する工程と、前記注湯桶を逆傾動させることにより前記鋳型内への注湯を停止する工程と、該注湯が終了した鋳型を含む鋳型群を間欠搬送する工程と、を含む自動注湯方法において、
　前記鋳型内に注湯する工程の開始から前記鋳型群を前記間欠搬送する工程の終了までの間、前記注湯桶内の溶湯重量が所定重量に達していない場合には前記保持炉を正傾動させることにより溶湯を前記注湯桶に供給し続けることを特徴とする。

また本発明の自動注湯方法の一実施形態によれば、前記鋳型内に注湯する工程中に、所定周期で前記注湯桶内の溶湯重量を測定する。該測定された溶湯重量に基づいて前記注湯桶から流出する溶湯の流量差を算出する。該算出された流量差に前記保持炉から前記注湯桶に供給される溶湯の流量を加算して前記注湯桶から実際に流出する溶湯流量を算出する。前記鋳型内への注湯を停止する工程中及び前記鋳型群を間欠搬送する工程中に、所定周期で前記注湯桶内の溶湯重量を測定する。該測定された溶湯重量に基づいて前記保持炉から前記注湯桶に供給される溶湯の流量を算出する。

上述のような本発明の自動注湯方法によれば、傾動式の自動注湯装置であっても、高速造型ラインの高速造型に対応して高速注湯をすることができる等種々の効果がある。

本発明の上述及びその他の特徴及び効果は添付図面を参照する以下の実施形態の説明からより明らかになる。
本発明の自動注湯方法に用いる傾動式自動注湯装置を示す正面図であり、この方法を縦型無枠造型機で造型された鋳型への注湯に適用した実施形態を示す図である。図１の傾動式自動注湯装置を概略的に示す平面図である。本発明の自動注湯方法において、図１の傾動式自動注湯装置が鋳型内に注湯しながら、保持炉内の溶湯を注湯桶に供給している状態を示す正面図である。本発明の自動注湯方法において、図１の傾動式自動注湯装置が湯切りをして鋳型内への注湯を停止した状態を示す正面図である。本発明の自動注湯方法における注湯パターンの例を示す図であって、（Ａ）は、経過時間に対して注湯流量がほぼ一定な場合、（Ｂ）は、経過時間の前半は注湯流量が少なく、後半は注湯流量が多い場合、及び（Ｃ）は、経過時間の前半は注湯流量が多く、後半は注湯流量が少ない場合を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。図１は、本発明の自動注湯方法を縦型無枠造型機（図示せず）で造型された鋳型Ｍへの注湯に適用した一実施形態を示す。図１において、縦型無枠造型機で造型された鋳型Ｍの一方外側（図示の右側）上方には、複数回分の注湯重量の溶湯を貯めることができる注湯桶１が配設されている。そして、該注湯桶１の一端には水平方向に延びる支持アーム２が取り付けられている。そして、該支持アーム２の一端には、注湯桶１を傾動させる傾動用駆動機（本発明実施例ではモータ）３が取り付けられている。なお、注湯桶１の内部形状は、注湯桶１の傾動角度を変えても水平面（即ち湯面）の断面積がほぼ一定になる形状が好ましい。このような形状としては例えば、縦断面が扇形、長方形もしくは正方形等の形状が挙げられる。

また前記鋳型Ｍの他方外側には横行フレーム４が配設されており、該横行フレーム４には昇降フレーム５が昇降可能に取り付けられている。そして、該昇降フレーム５の上部には前記支持アーム２が前後移動可能に取り付けられている。

また前記昇降フレーム５には、前記注湯桶１内の溶湯重量を測定する重量測定器（重量測定手段）６が取り付けられている。重量測定器６は例えばロードセルとすることができる。そして、前記昇降フレーム５には注湯桶１を前記鋳型Ｍの進行方向(Y方向)と直交する前後方向（X方向）に移動させるためのX方向駆動機（本実施形態ではモータ）７が取り付けられている。注湯桶１は、このX方向駆動機７により、前記支持アーム２と共に前後方向（X方向）に移動可能である。そして、前記昇降フレーム５には注湯桶１を上下方向（Ｚ方向）に昇降させるＺ方向駆動機（本実施形態ではモータ）８が取り付けられている。注湯桶１は、このＺ方向駆動機８により、前記昇降フレーム５及び支持アーム２と共に上下方向（Ｚ方向）に昇降可能である。

また前記横行フレーム４には注湯桶１を横方向（Y方向）へ移動させるY方向駆動機（本実施形態ではモータ）９が取り付けられている。注湯桶１は、このY方向駆動機９により、前記横行フレーム４、昇降フレーム５及び支持アーム２と共に横方向（Y方向）即ち前記鋳型Ｍの進行方向及びその反対方向に移動可能である。

また前記注湯桶１の一方外側には、溶湯を貯留すると共に該溶湯を前記注湯桶１に供給する保持炉１０が配設されており、該保持炉１０には、該保持炉を傾動させる傾動シリンダ（保持炉傾動手段）１１、１１が付属されている。なお前記保持炉１０は、図示されない保持炉用Ｘ方向駆動機により前記鋳型Ｍの進行方向に直交する前後方向（Ｘ方向）へ移動可能であり、さらに図示されない保持炉用Ｙ方向駆動機により前記鋳型Ｍの進行方向及びその反対方向に移動可能である。

このように構成されたものの作動について説明する。まず、注湯するための準備として、水平状態の注湯桶１内に保持炉１０から溶湯を供給し、該注湯桶１内に複数回分の注湯重量の溶湯を貯めておく。この際、前記傾動シリンダ１１、１１を伸長作動させることにより保持炉１０を正傾動させ、該保持炉１０内の溶湯を注湯桶１に供給する。そして、重量測定器６で測定した重量から、予め測定した風袋重量を減算することにより注湯桶１内の溶湯重量を測定する。そして、該注湯桶１内の溶湯重量が所定重量に達したら、前記傾動シリンダ１１、１１を収縮作動させることにより保持炉１０を逆傾動させ、注湯桶１内への溶湯の供給を停止する。

次に、図示されない鋳型搬送手段により、縦型無枠造型機で造型された鋳型Ｍの鋳型群が１ピッチ分（１鋳型分）、進行方向（図２の矢印Ｙ１方向）に間欠搬送される。これにより、注湯すべき鋳型Ｍが注湯ステーションＳに搬送される（図２参照）。

なお縦型無枠造型機で造型された鋳型Ｍの厚さはバラツキがあり一定ではないため、注湯ステーションＳでの鋳型進行方向における鋳型Ｍの湯口の中心位置は毎回同じ位置にはならない。このため、縦型無枠造型機からシフトされた鋳型厚みデータに基づき、注湯ステーションＳの鋳型Ｍの鋳型進行方向における湯口の中心位置を算出し、鋳型進行方向における注湯桶１の出湯口の中心位置が該湯口の中心位置と同一になるよう、Ｙ方向駆動機９により注湯桶１を移動させる。

その後、傾動用駆動機３を正作動させることにより注湯桶１を正傾動させ、該注湯桶１内の溶湯を注湯ステーションＳの鋳型Ｍ内に注湯する。そして、該鋳型Ｍ内に注湯しながら、前記傾動シリンダ１１、１１を伸長作動させることにより保持炉１０を正傾動させ、該保持炉１０内の溶湯を注湯桶１に供給する（図３参照）。この際、重量測定器６により所定周期（例えば、０．０１秒）で注湯桶１内の溶湯重量を測定する。そして、例えば、図示されないコンピュータの機能としての演算手段により、該測定された溶湯重量に基づいて注湯桶１から流出する溶湯の流量差を算出し、該算出された流量差に保持炉１０から注湯桶１に供給される溶湯の流量を加算して注湯桶１から実際に流出する溶湯流量を算出する。

また図示されないコンピュータ読み取り可能な記憶媒体には、鋳物重量（鋳型Ｍに注湯すべき溶湯の総重量）及び注湯パターン（経過時間と注湯流量の関係パターン）が記憶されており、該鋳物重量及び注湯パターンに基づいて演算手段により経過時間毎の必要注湯流量を算出する。そして、前記注湯桶１から実際に流出する溶湯流量が該必要注湯流量と合致するか否かを前記経過時間毎に判定し、合致しない場合は傾動用駆動機３を駆動して注湯桶１の傾動角度を調整することにより、前記注湯桶１から実際に流出する溶湯流量が該必要注湯流量になるようにする。この溶湯流量の調整の間隔は例えば、０．１秒間隔である。溶湯流量の判定及びそれに基づく傾動用駆動機３に対する駆動指令の入力もコンピュータにより実行することができる。
　なお図５に注湯パターンの例を示す。図５（Ａ）は、経過時間に対して注湯流量がほぼ一定な場合である。図５（Ｂ）は、経過時間の前半は注湯流量が少なく、後半は注湯流量が多い場合である。図５（Ｃ）は、経過時間の前半は注湯流量が多く、後半は注湯流量が少ない場合である。

そして、注湯中、前記記憶媒体に記憶された鋳物重量に対してどれだけの重量の溶湯が注湯されたかを、該注湯中に測定した注湯桶１内の溶湯重量に基づいて演算手段により算出する。そして、該算出された注湯重量が所定の注湯重量になったら、傾動用駆動機３を逆作動させることにより注湯桶１を逆傾動させ、これにより湯切りをして鋳型Ｍ内への注湯を停止する（図４参照）。

その後、図示されない鋳型搬送手段により、該注湯が終了した鋳型Ｍを含む鋳型群が１ピッチ分（１鋳型分）、矢印Ｙ１の方向に間欠搬送される。これにより、次に注湯すべき鋳型Ｍが注湯ステーションＳに搬送され、上記の作動が繰り返される。

なお前記湯切りをして鋳型Ｍ内への注湯を停止する工程、及び、前記鋳型群を１ピッチ分（１鋳型分）、矢印Ｙ１の方向に間欠搬送させる工程においても、注湯桶１内の溶湯重量が所定重量に達していない場合には保持炉１０を正傾動させることにより溶湯を注湯桶１に供給し続ける。この際、重量測定器６により所定周期（例えば、０．０１秒）で注湯桶１内の溶湯重量を測定する。そして、演算手段により、該測定された溶湯重量に基づいて保持炉１０から注湯桶１に供給される溶湯の流量を算出する。そして、該算出される溶湯の流量が、１鋳型分の注湯重量が１サイクル毎に不足なく注湯桶１に補充される流量になるように、保持炉１０の傾動角度を調整して該保持炉１０から注湯桶１に供給される溶湯の流量を調整する。

また保持炉１０内の溶湯が少なくなれば、該保持炉１０内に溶湯を補給する必要がある。ここで、該保持炉１０内への溶湯補給について説明する。該保持炉１０内へ溶湯を補給する場合、まず、前記傾動シリンダ１１、１１を収縮作動させることにより保持炉１０を逆傾動させ、該保持炉１０を水平状態に戻す。その後、保持炉１０の上方に配置された図示されないホイストで溶湯の入った図示されない取鍋を保持炉１０の近くの位置まで移動させ、この取鍋を傾動させることにより該取鍋内の溶湯を保持炉１０内に補給する。

なお上述したように、注湯桶１内には複数回分の注湯重量の溶湯を貯めておくことができるため、保持炉１０内への溶湯補給をする前に注湯桶１内に複数回分の注湯重量の溶湯を貯めておけば、保持炉１０内へ溶湯補給をしているときでも、注湯桶１による鋳型Ｍへの注湯を行うことができる。

この点につき、一例を示すと、例えば、保持炉内溶湯容量が２０００ｋｇ、注湯桶内溶湯容量が１５０ｋｇ、鋳型群の１ピッチ分（１鋳型分）の間欠搬送が１０．５秒に１回、前記鋳物重量が１０ｋｇ～３０ｋｇ程度で平均２０ｋｇという条件の場合、保持炉１０内への溶湯補給を開始してから終了するまで約１分かかる。そして、注湯桶１内に１５０ｋｇの溶湯を貯めておいたとすると、１鋳型の注湯に２０ｋｇの溶湯を使うので、１５０ｋｇ／２０ｋｇ＝７．５になり、約７鋳型分の注湯を行うことができる。そして、７鋳型分の注湯を行うということは鋳型群の１ピッチ分（１鋳型分）の間欠搬送が７回あるということであるから、それに要する時間は、７×１０．５秒＝７３．５秒である。したがって７３．５秒間は保持炉１０から注湯桶１に溶湯を供給しなくても溶湯不足にはならないことになる。即ち、前記保持炉１０内への溶湯補給を開始してから終了するまでの約１分間は、保持炉１０から注湯桶１に溶湯を供給できなくても、注湯桶１内の溶湯不足による注湯待ちは発生しない。したがって、保持炉１０内へ溶湯補給をしているときでも、注湯桶１内の溶湯不足による注湯待ちを発生させずに、注湯桶１による鋳型Ｍへの注湯を連続して行うことができる。

なお本発明では、注湯桶１は複数回分の注湯重量の溶湯を貯めることができ、さらに、前記鋳型Ｍ内に注湯する工程の開始から前記鋳型群を前記間欠搬送する工程の終了までの間、前記注湯桶１内の溶湯重量が所定重量に達していない場合には前記保持炉１０を正傾動させることにより溶湯を前記注湯桶１に供給し続ける。このため、高速造型ラインのように前記鋳型群の間欠搬送が比較的に短い時間間隔で行われる場合であっても、注湯桶１内の溶湯不足による注湯待ちを発生させずに、注湯桶１による鋳型Ｍへの注湯を連続して行うことができるという効果がある。なお前記所定重量は、例えば、注湯桶１から溶湯が溢れ出さない上限の重量を設定することができる。この場合、注湯桶１内の溶湯重量が前記所定重量に達したら、前記保持炉１０を逆傾動させることにより注湯桶１への溶湯供給を停止する。

また本発明では、前記鋳型Ｍ内に注湯する工程中に、所定周期で前記注湯桶１内の溶湯重量を測定し、該測定された溶湯重量に基づいて前記注湯桶１から流出する溶湯の流量差を算出し、該算出された流量差に前記保持炉１０から前記注湯桶１に供給される溶湯の流量を加算して前記注湯桶１から実際に流出する溶湯流量を算出する。さらに前記鋳型Ｍ内への注湯を停止する工程中及び前記鋳型群を前記間欠搬送する工程中に、所定周期で前記注湯桶１内の溶湯重量を測定し、該測定された溶湯重量に基づいて前記保持炉１０から前記注湯桶１に供給される溶湯の流量を算出する。このため、注湯桶１を正傾動させて鋳型Ｍ内に注湯しながら、保持炉１０を正傾動させて該保持炉１０内の溶湯を注湯桶１に供給するような複雑な作動であっても、注湯桶１から実際に流出する溶湯流量を正確に把握できるという効果がある。さらに前記鋳型Ｍ内への注湯を停止する工程中及び前記鋳型群を前記間欠搬送する工程中に、保持炉１０を正傾動させて該保持炉１０内の溶湯を注湯桶１に供給するような場合においても、保持炉１０から注湯桶１に供給される溶湯の流量を正確に把握できるという効果がある。

本発明の自動注湯方法を特定の実施形態について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱することなく、様々な変形例及び変更例が可能である。例えば、上記の実施形態では、上述した種々の作動中、前記Ｘ方向駆動機７及びＺ方向駆動機８を作動させていないが、本発明の方法は、これに限定されるものではなく、上述した種々の作動中、前記Ｘ方向駆動機７により注湯桶１を前記鋳型Ｍの進行方向（図２のＹ１方向）と直交する方向（Ｘ方向）に移動させるようにしてもよく、また前記Ｚ方向駆動機８により注湯桶１を昇降させるようにしてもよい。例えば、注湯桶１を正・逆傾動させる際、同時に、注湯桶１を前記鋳型Ｍの進行方向と直交する方向に移動させたり、注湯桶１を昇降させたりしてもよい。

また同様に上記の実施形態では、上述した種々の作動中、前記保持炉用Ｘ方向駆動機を作動させていないが、本発明の方法は、これに限定されるものではなく、上述した種々の作動中、前記保持炉用Ｘ方向駆動機により保持炉１０を前記鋳型Ｍの進行方向と直交する方向に移動させるようにしてもよい。また上述の保持炉１０内への溶湯補給に代えて、保持炉１０内の溶湯が少なくなったら、その保持炉１０を前記保持炉用Ｙ方向駆動機により前記鋳型Ｍの進行方向又はその反対方向に移動させておき、溶湯補給済みの別の保持炉１０を注湯桶１の一方外側、即ち、注湯桶１の後方に配置するようにしてもよい。

さらに本発明の自動注湯方法は、上記の実施形態では、縦型無枠造型機で造型された鋳型への注湯に適用した一例として説明したが、これに限定されるものではなく、水平割無枠造型機で造型された無枠鋳型、水平割枠付造型機で造型された枠付鋳型等への注湯に適用することもできる。

Claims

内部に溶湯を貯留して保持すると共に正傾動させることにより該溶湯を供給する保持炉と、該保持炉から供給される溶湯を受けると共に複数回分の注湯重量の溶湯を貯留可能な注湯桶と、該注湯桶を正傾動及び逆傾動させる傾動手段と、を具備する自動注湯装置を用いて、前記注湯桶を正傾動させることにより該注湯桶内の溶湯を鋳型内に注湯する工程と、前記注湯桶を逆傾動させることにより前記鋳型内への注湯を停止する工程と、該注湯が終了した鋳型を含む鋳型群を間欠搬送する工程と、を含む自動注湯方法において、
　前記鋳型内に注湯する工程の開始から前記鋳型群を前記間欠搬送する工程の終了までの間、前記注湯桶内の溶湯重量が所定重量に達していない場合には前記保持炉を正傾動させることにより溶湯を前記注湯桶に供給し続けることを特徴とする自動注湯方法。
前記鋳型内に注湯する工程中に、所定周期で前記注湯桶内の溶湯重量を測定し、該測定された溶湯重量に基づいて前記注湯桶から流出する溶湯の流量差を算出し、該算出された流量差に前記保持炉から前記注湯桶に供給される溶湯の流量を加算して前記注湯桶から実際に流出する溶湯流量を算出すると共に、
　前記鋳型内への注湯を停止する工程中及び前記鋳型群を間欠搬送する工程中に、所定周期で前記注湯桶内の溶湯重量を測定し、該測定された溶湯重量に基づいて前記保持炉から前記注湯桶に供給される溶湯の流量を算出することを特徴とする請求項１記載の自動注湯　方法。