(57)【要約】  金属鋳造金型と共に及び金属鋳造金型中において用いられる溶融金属検知及び自動化システムを提供する。本発明の一観点として、ブリードアウト検出センサを備えた溶融金属自動化システムとして構成して反応を自動化し、及び自動化システムとして構成して鋳造のための始動ブロックの準備を実現する。
2007500603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属ブリードアウト状態の発生を検出する等のため、それぞれが複数の金型キャビティ出口の１つに対して配置され、かつそれぞれがブリードアウト状態信号を与えるように構成された複数のセンサと、
金型キャビティプラグが金型キャビティ入口あるいはその付近に挿入された時に前記金型キャビティプラグによって金型キャビティを通る溶融金属の流れが停止されるように、複数の金型キャビティ入口に対してサイズにおいて対応した金型キャビティプラグと、
アームリーチを備え、かつ金型キャビティプラグに対して回収配列に配置され、及び前記複数の金型キャビティ入口の１つあるいはその付近において金型キャビティプラグを挿入させてその金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させるように伸張可能である、ロボットアームコントローラによって制御されるロボットアームと、
第一のブリードアウト状態信号及び第一の溶融金属ブリードアウト状態が起こった金型キャビティについての第一の所定ｘ−ｙ座標を用い、及びさらにロボットアームを制御して金型キャビティプラグを金型キャビティ入口あるいはその付近に定置させて溶融金属ブリードアウト状態が起こった金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させるように構成されたロボットアームコントローラから構成される、それぞれが金型台上のｘ−ｙ座標に位置し、かつ金型キャビティ入口及び金型キャビティ出口をもつ複数の金型キャビティの１つを通る溶融金属流の停止システム。
【請求項２】
金型キャビティプラグが金型キャビティ入口あるいはその付近において挿入された時に金型キャビティプラグによって金型キャビティを通る溶融金属の流れが停止されるように、複数の金型キャビティ入口の少なくとも１つに対してサイズにおいて対応した複数の金型キャビティプラグをさらに備え、
前記ロボットアームコントローラが、複数のブリードアウト状態信号及び溶融金属ブリードアウト状態が起こった金型キャビティについての複数の対応する所定のｘ−ｙ座標を用い、さらにロボットアームを制御して複数の金型キャビティプラグを金型キャビティ入口あるいはその付近へ定置させて溶融金属ブリードアウト状態が起こった金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させるように構成されていることをさらに特徴とする請求項１項記載の複数の金型キャビティの少なくとも１つを通る溶融金属流の停止システム。
【請求項３】
それぞれが鋳造工程中複数の金型キャビティの１つの下方に位置し、かつ所定のｘ−ｙ座標をもつ複数の始動ヘッドをさらに備え、
前記ロボットアームが、鋳造前の前記複数の始動ヘッド上においてガス流を分与するようにさらに制御されることをさらに特徴とする請求項１項記載の複数の金型キャビティの少なくとも１つを通る溶融金属流の停止システム。
【請求項４】
前記ロボットアームが鋳造前の前記複数の始動ヘッド上において滑剤を分与するようにさらに制御されることを特徴とする請求項３項記載の複数の金型キャビティの少なくとも１つを通る溶融金属流の停止システム。
【請求項５】
前記センサが、
鋳造金型を通して鋳造される溶融金属の温度よりも低い所定の融解温度をもつ中心基体金属と、
所定の融解温度をもつ、前記中心基体金属周囲を取り巻く絶縁層から成るヒューズ線センサであることをさらに特徴とする請求項１項記載の複数の金型キャビティの少なくとも１つを通る溶融金属流の停止システム。
【請求項６】
前記中心基体金属がはんだであることをさらに特徴とする請求項５項記載のヒューズ線センサ。
【請求項７】
それぞれが金型台上のｘ−ｙ座標に位置し、かつ金型キャビティ入口及び金型キャビティ出口をもつ複数の金型キャビティを備えた溶融金属金型台を設ける工程と、
溶融金属ブリードアウト状態を検出する等のためそれぞれが複数の金型キャビティ出口の１つに対して配置されてブリードアウト信号を与えるように構成された複数のセンサを設ける工程と、
金型キャビティプラグが金型キャビティ入口あるいはその付近に挿入されることによってその金型キャビティを通る溶融金属の流れが停止されるように複数の金型キャビティ入口にサイズにおいて対応した金型キャビティプラグを設ける工程と、
金型キャビティプラグを回収し及び前記複数の金型キャビティ入口あるいはその付近において金型キャビティプラグを挿入してその金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させるように配置された、ロボットアームコントローラの制御を受けるロボットアームを設ける工程と、
ブリードアウト信号及び溶融金属ブリードアウト状態が起こった金型キャビティについての所定のｘ−ｙ座標を用い、さらにロボットアームを制御して金型キャビティプラグを金型キャビティ入口あるいはその付近に定置させて溶融金属ブリードアウト状態が起こった金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させるように構成されたロボットアームコントローラを設ける工程と、
金型台を通した溶融金属の鋳造を開始する工程と、
前記複数の金型キャビティの１つから溶融金属ブリードアウト状態を検知する工程と、
前記複数の金型キャビティの１つからの溶融金属ブリードアウト状態についてのｘ−ｙ座標をロボットアームコントローラへ与える工程と、
ロボットアームを制御して前記複数の金型キャビティプラグの１つを回収する工程と、
ロボットアームを制御して前記複数の金型キャビティプラグの１つを溶融金属ブリードアウト状態が検知された金型キャビティ入口あるいはその付近において挿入することにより金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させる工程から構成される溶融金属金型台上における金型キャビティを通る溶融金属流の停止方法。
【請求項８】
ガスノズルを用いて複数の始動ヘッドへガスを処理するように構成されたロボットアームコントローラを設ける工程と、
鋳造開始前にロボットアームを制御して前記複数の始動ヘッドに対してガス流処理を行う工程がさらに含まれることをさらに特徴とする請求項７項記載の溶融金属金型台上における金型キャビティを通る溶融金属流の停止方法。
【請求項９】
それぞれが対応する金型キャビティを有して溶融金属を受け取るように配置された複数の金型を備えた鋳造領域内の金型台、
それぞれが前記複数の金型の１つに対応する複数の始動ヘッド、
前記複数の金型へアクセスするように構成されて鋳造領域内に取り付けられた被制御アーム、及び
鋳造領域を取り囲み、鋳造工程中人員が必要とされない領域を画定するする鋳造領域外辺部から構成される、鋳造領域中において金型台を用いた溶融金属の鋳造を行う自動化された溶融金属鋳造システム。
【請求項１０】
それぞれが前記複数の金型の１つに配置されて被制御アームへ操作的に接続される複数の溶融金属ブリードアウト検出センサと、
被制御アームのアクセスを受けるように構成された複数の金型プラグをさらに含み、及び
前記被制御アームが、前記複数の金型の１つにおいてブリードアウト状態が検知された時に前記被制御アームが前記複数の金型プラグの１つに付帯して該金型プラグの１つをブリードアウト状態が検出された金型中へ挿入させることにより前記ブリードアウト状態が検出された金型を通る溶融金属の流れが停止されるように構成されることをさらに特徴とする請求項９項記載の自動化された溶融金属鋳造システム。
【請求項１１】
前記ブリードアウト検出センサが、
鋳造金型を通して鋳造される溶融金属の温度よりも低い所定の融解温度をもつ中心基体金属と、
前記中心基体金属周囲を取り巻く所定の融解温度をもつ絶縁層から成るヒューズ線センサであることをさらに特徴とする請求項１０項記載の自動化された溶融金属鋳造システム。
【請求項１２】
前記中心基体金属がはんだであることをさらに特徴とする請求項１１項記載のヒューズ線センサ。
【請求項１３】
鋳造領域内に取り付けられて被制御アームのアクセスを受けるように構成されたガスノズルをさらに備え、及び
前記被制御アームが前記ガスノズルへ付帯し、該ガスノズルを前記複数の始動ヘッドへ連続的に移動させて前記始動ヘッドへガス処理を行わせるように構成されることをさらに特徴とする請求項９項記載の自動化された溶融金属鋳造システム。
【請求項１４】
前記ガスノズルがエアノズルであり、及び前記複数の始動ヘッドのそれぞれへ処理されるガスが空気であることをさらに特徴とする請求項１３項記載の制御システム。
【請求項１５】
鋳造領域内に取り付けられて被制御アームのアクセスを受けるように構成された液体ノズルをさらに備え、及び
前記被制御アームが前記液体ノズルへ付帯して該液体ノズルを連続的に前記複数の始動ヘッドへ移動させてそれら始動ヘッドへ液体を処理させるように構成されることをさらに特徴とする請求項９項記載の自動化された溶融金属鋳造システム。
【請求項１６】
前記液体ノズルが滑剤ノズルであり、及び滑剤が前記複数の始動ヘッドのそれぞれへ処理されることをさらに特徴とする請求項１５項記載の制御システム。
【請求項１７】
前記液体ノズルが離型剤ノズルであり、及び離型剤が前記複数の始動ヘッドのそれぞれへ処理されることをさらに特徴とする請求項１５項記載の制御システム。
【請求項１８】
前記複数の金型中に配置されるように構成された複数のブリードアウト検出センサ、及び
前記複数のブリードアウト検出センサへ操作的に接続され、かつ溶融金属金型プラグへ付帯するように構成された機械ハンドを備え、この機械ハンドを金型プラグへ付帯させて該金型プラグをブリードアウト状態が検知された複数の金型の１つへ移動させるように構成された被制御ｘ−ｙ機械装置から構成される、複数の金型及び前記複数の金型に対応する複数の始動ヘッドを備える金型台を鋳造領域内に備えた、溶融金属鋳造システムと伴に用いられる制御システム。
【請求項１９】
前記ｘ−ｙ機械装置がガスノズルへ付帯して該ガスノズルを前記複数の始動ヘッドのそれぞれへ移動させ、前記ガスノズルを通して前記複数の始動ヘッドそれぞれへのガス処理を行わせるようにさらに構成されることをさらに特徴とする請求項１８項記載の制御システム。
【請求項２０】
前記ガスノズルがエアノズルであり、及び前記複数の始動ヘッドのそれぞれへ処理されるガスが空気であることをさらに特徴とする請求項１９項記載の制御システム。
【請求項２１】
前記ｘ−ｙ機械装置が液体ノズルへ付帯して該液体ノズルを前記複数の始動ヘッドのそれぞれへ移動させ、前記液体ノズルを通して前記始動ヘッドのそれぞれへのガス処理を行わせるようにさらに構成されることをさらに特徴とする請求項１８項記載の制御システム。
【請求項２２】
前記液体ノズルが滑剤ノズルであり、及び滑剤が前記複数の始動ヘッドのそれぞれへ処理されることをさらに特徴とする請求項２２項記載の制御システム。
【請求項２３】
前記液体ノズルが離型剤ノズルであり、及び離型剤が前記複数の始動ヘッドのそれぞれへ処理されることをさらに特徴とする請求項２２項記載の制御システム。
【請求項２４】
前記被制御ｘ−ｙ機械装置が前記鋳造領域内に取り付けられることをさらに特徴とする請求項１８項記載の制御システム。
【請求項２５】
前記ｘ−ｙ機械装置が被制御アームであることをさらに特徴とする請求項１８項記載の制御システム。
【請求項２６】
それぞれが対応する金型キャビティを有する複数の金型を備えた、溶融金属鋳造領域内の金型台、
それぞれが前記複数の金型のそれぞれに対応している複数の始動ヘッド、
前記複数の金型へアクセスするように構成され、かつ前記鋳造領域内に取り付けられた被制御アーム、
それぞれが前記複数の金型の１つへ配置された複数の溶融金属ブリードアウト検出センサを備え、
前記金型台を通る溶融金属の鋳造が開始され、
前記複数の金型の１つ中の前記複数のブリードアウト検出センサの１つを用いてブリードアウト状態が検知され、及び
金型プラグをブリードアウト状態が検知された金型中へ定置させるように前記被制御アームが移動されることを特徴とする、金型台を用いた溶融金属鋳造自動化システム。
【請求項２７】
前記複数の溶融金属ブリードアウト検出センサが、
鋳造金型を通して鋳造される溶融金属の温度よりも低い所定の融解温度をもつ中心基体金属と、
所定の融解温度をもつ、前記中心基体金属周囲を取り巻く絶縁層から成るヒューズ線センサであることをさらに特徴とする請求項２６項記載の金型台をも炊いた溶融金属鋳造自動化システム。
【請求項２８】
鋳造領域内に取り付けられて複数の金型へアクセスするように構成された被制御アームを設ける工程と、
それぞれが複数の金型の１つへ配置される複数の溶融金属ブリードアウト検出センサを設ける工程と、
金型台を通した溶融金属の鋳造を開始する工程と、
複数のブリードアウト検出センサの１つを用いてブリードアウト状態を検知する工程と、
被制御アームを移動させて金型プラグへ付帯させる工程と、
被制御アームを付帯された金型プラグと伴にブリードアウト状態が検知された金型へ移動させる工程と、
前記金型プラグをブリードアウト状態が検知された金型の金型キャビティ中へ挿入して前記金型を通る溶融金属の流れを停止させる工程から構成される、鋳造領域内での、それぞれが対応する金型キャビティを有する複数の金型を備えた金型台中における溶融金属鋳造の自動化方法。
【請求項２９】
鋳造金型を通して鋳造される溶融金属の温度よりも低い所定の融解温度をもつ中心基体金属と、
所定の融解温度をもつ、前記中心基体金属周囲を取り巻く絶縁層から成る、溶融金属鋳造金型中の溶融金属ブリードアウト検出器として用いられるヒューズ線センサ。
【請求項３０】
前記中心基体金属がはんだであることをさらに特徴とする請求項２９項記載のヒューズ線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄及び非鉄金型の鋳造において用いられる溶融金属金型鋳造システムに関する。より詳細には、本発明はブリードアウト検出に関する複数の実施態様及び観点を提供する金型台検知及び自動化装置、及び被制御アームあるいは台装置を用いたその他作業の自動化の提供に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属インゴット、ビレット及びその他鋳造部材は、本発明においては水平方向を向いた金型を用いることも可能であるが、典型的には金属鋳造設備の床面下方の大型鋳造ピット上へ定置された縦方向を向いた金型を用いる鋳造加工によって製造される。前記竪型鋳造金型の下部構成部分は始動ブロックである。鋳造工程の開始時点では、前記始動ブロックは金型中の最上部に位置している。溶融金属が金型の内腔あるいは空隙中へ注入された後に冷却され（典型的には水による）、前記始動ブロックは液圧シリンダまたは他の装置を用いて所定速度でゆっくりと下降される。前記始動ブロックが下降するにつれて、固化される金属あるいはアルミニウムが金型の底から出てきて、本願において同様に鋳造部材と言うことができる種々形状のインゴット、弧状材あるいはビレットが形成される。
【０００３】
本発明は、以下に限定されないが、アルミニウム、真鍮、鉛、亜鉛、マグネシウム、銅、鋼鉄等を含む金属全般の鋳造に適用されるが、本願において与えられた実施例及び開示された実施態様はアルミニウムに適用可能であるので、本発明がより広範な金属に適用されるとしても、本発明を通して金属を一貫してアルミニウムと読み替えてもよい。
【０００４】
竪型鋳造配置の遂行あるいは構成には多数の方法があるが、図１はその一例を示した図である。図１に示すように、アルミニウムの竪型鋳造は通常工場床面レベル下方の鋳造ピットにおいて行われる。鋳造ピット床板１０１ａの直ぐ下方にはケーソン１０３があり、ケーソン中には液圧シリンダ用の液圧シリンダドラム１０２が定置されている。
【０００５】
図１に示すように、鋳造ピット１０１及びケーソン１０３内に示されている典型的な竪型アルミニウム鋳造装置の下部構成要素は、液圧シリンダドラム１０２、ラム１０６、取付基体ハウジング１０５、定盤１０７、及び始動ブロック基体１０８（始動ヘッドあるいは底部ブロックとも称される）であり、これらの構成要素はすべて鋳造設備床面１０４の下のレベルに図示されている。
【０００６】
前記取付基体ハウジング１０５は前記鋳造ピット１０１の床板１０１ａ上へ取り付けられ、この鋳造ピット下方にはケーソン１０３がある。ケーソン１０３はその側壁１０３ｂとその床面１０３ａによって画定される。
【０００７】
図１には典型的な金型台組立体１１０も図示されており、この組立体１１０は、金型台チルトアーム１１０ａを押しつける液圧シリンダ１１１を用いて、図１に示されているようにポイント１１２を中心に旋回させてその主鋳造組立枠を起こし回転させるようにして傾かせることが可能である。また、鋳造ピット上方の鋳造位置へあるいはそこから金型台組立体が移動できるようにする金型台可動台も備えられている。
【０００８】
図１にはさらに、部分的に形成されている鋳造部材あるいはビレット１１３と共に鋳造ピット１０１内へ部分的に下降された定盤１０７及び始動ブロック基体１０８が示されている。鋳造部材１１３は始動ブロック基体１０８上にあり、該始動ブロック基体１０８内には始動ヘッドあるいは底部ブロックが含まれており、この始動ヘッドあるいは底部ブロックは通常（常時ではない）前記始動ブロック基体上に位置している。これら構成部分については当該技術分野では公知であるので図示及び詳細な説明は省略する。前記用語「始動ブロック」は構成部分１０８について用いられているが、当該技術分野においては構成部分１０８の名称として底部ブロック及び始動ヘッドも用いられる。底部ブロックは一般的にインゴットが鋳造される場合に用いられ、始動ヘッドはビレットが鋳造される場合に用いられる。
【０００９】
図１における始動ブロック基体１０８には１個の始動ブロック１０８と１個のペデスタル１１５のみが示されているが、典型的には各始動ブロック基体上にはそれぞれが数個備えられ、以下における図で示すように、また公知のように、鋳造工程における始動ブロックの下降につれてそれらブロック及びペデスタルによってビレット、特殊形状材あるいはインゴットが鋳造される。
【００１０】
十分な圧力下において液圧シリンダ中へ液圧流体が導入されると、ラム１０６が、またその結果として、始動ブロック１０８が金型台組立体１１０内にある場合には、始動ブロックは鋳造工程にとって望ましい高さの始動レベルまで押し上げられる。
【００１１】
前記シリンダからの液圧流体を所定速度に計量調節することにより前記始動ブロック１０８の下降が遂行され、それによってラム１０６が下降され、その結果として始動ブロックが所定の制御された速度で下降される。前記工程において金型は、出て来るインゴットあるいはビレットの凝固を補完するため、一般的には水冷手段を用いて制御可能に冷却される。
【００１２】
金型台に適合する金型及び鋳造技術には多数あり、それら技術は当業者に公知であって、本発明の種々実施態様の実施にとって特に必要とされる技術がある訳ではない。
【００１３】
金型台が定置される鋳造ピットには多数の異なるサイズ及び形状があるため、あらゆるサイズ及び形状に対して金型台を適用させることができる。従って、特定用途へ金型台を適合させる必要性及び要求は多数の要因に依存し、それら要因としては、鋳造ピットの寸法、水源の位置及びピット操作を行う実体の経験等を挙げることができる。
【００１４】
一般的な金型台の上面は操作可能に金属搬送系と連絡され、あるいは該搬送系と相互作用し合う。一般的な金型台は、該金型台内に収容されている金型とも操作可能に連結されている。
【００１５】
連続鋳造竪型金型を用いて金属を鋳造する場合、溶融金属は金型中で冷却され、始動ブロック基体が下降されるにつれて該金型の下端から連続状に出て来る。この出て来たビレット、インゴット、あるいは他の形状の部材は、それらの所望の形状が保持されるよう十分に凝固されることが予定されている。出て来る凝固した金属と通気性環状壁との間には一般的に空気の隙間がある。またその下において、出て来る凝固した金属と金型下部及び関連装置との間にはさらに金型の空隙がある。
【００１６】
鋳造過程においては通常滑剤を含めて流体が利用されるため、該流体を金型キャビティ周囲の所望位置へ配送するように設計された導管あるいは配管が必要である。本願明細書を通して用語「滑剤」が用いられるが、この用語は滑剤であっても、あるいはそうでなくてもあらゆる種類の流体について用いられ、また離型剤も含まれることを理解されたい。
【００１７】
鋳造ピット及び溶融金属の内部及び周囲における作業は危険であるため、安全性を高め、装置の操作者が危険や事故に晒される潜在性を最小限とする方策を継続的に見つけることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の一観点として、本発明は、本願では被制御アームとして記載されているが関節アーム、ロボットアームあるいはＸ−Ｙ機械装置も含まれる自動化された制御機構の利用を通して安全性を高めることが可能な鋳造処理に関わる作業を実施する自動化システムを提供することを目的とする。これらの機構のすべてをｘ−ｙ機械機器あるいはｘ−ｙ機械装置と考えることもできるが、本願において記載され及びｘ−ｙ機械装置として記載されている機械装置には３次元動作（ｚ方向）も含まれることは当業者によって認識されるところである。従って本発明においては、用語「x-y機械装置」の使用には第三方向あるいはz方向にも移動する上記装置も含まれる。本願において述べられている２次元及び３次元の作業には金型キャビティ中への金型プラグの挿入、乾燥、クリーニング及び/または鋳造開始前の始動ヘッドへのオイル処理、離型剤処理、その他作業が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下において、本発明の好ましい実施態様について添付図面を参照しながら説明する。
【００２０】
本発明において用いられる締付、連結、製造、その他手段及び構成要素の多くは公知であって本発明分野において使用されているものである。従ってそれらの厳密な性質及び種類についての説明は当業者による本発明の理解及び実施には必要とされないため、本願においてはこれら手段等についての詳細な説明は省略する。さらに、本願に示され記載されている本発明のいずれか特定な用途に用いられる種々構成要素は本発明からの予測に基づいて変形あるいは変更可能であり、いずれの構成要素の特定用途あるいは実施態様の実施も当業者によって既知あるいは広く行われていることから、これら実施についての詳細な説明を省略する。
【００２１】
本願特許請求の範囲において冠詞「ａ」「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は長年に亘るクレーム作成実務に従って用いられており、その内容を限定する趣旨ではない。特許請求の範囲において特に明記されていない限り、用語「ａ」「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は構成要素の１つへ限定するものではないが、「少なくとも１つ」を意味する場合もある。
【００２２】
本発明は多数の種類の金属注入技術及び構造に適用され利用できることを理解されたい。さらに、本発明は横型及び竪型鋳造装置の双方において利用できることも理解されたい。
【００２３】
そのため、金型はどのような溶融金属供給源であってもその供給源から溶融金属を受け取ることができなければならない。従って、金型中の金型キャビティの位置は溶融金属供給源から流体あるいは溶融金属を受け取る方向に向いていなければならない。
【００２４】
本発明はその範囲内において、新規なシステムと組合せることができ及び／または既存の実用の鋳造システムを改造して使用できることは当業者によって認識されるところである。出願人は、本願において十分な記載をおこなってはいるが、参照のため本願に米国特許６，４４６，７０４を添付する。
【００２５】
本発明の実施態様には、本発明の実施態様の意図する範囲内において、被制御アームあるいはロボットアームのいずれか、あるいはＸ−Ｙ台、あるいはこれら双方のハイブリッドを含めることができる。
【００２６】
図１は上記詳細に説明した竪型鋳造ピット、ケーソン、及び金属鋳造装置の正面図である。
【００２７】
図２は本発明に従った実施態様の実施に用いられる多数の金型フレーム構造のうちの１つの透視図であり、図には耐火性トラフ１３５、金型入口１３４、金型出口１３６、通気性周壁１３０、典型例としては黒鉛リング、水引込導管１３３及び金型フレーム構造１３１が示されている。図２にはさらに金型出口１３６から出て来ている円形鋳造部材１３７が示されている。
【００２８】
図３は４列７行から成る溶融金属金型を備えた金型台の略上面描写図であり、例示的な２次元Ｘ−Ｙ座標が示されている。図３にはｘ軸寸法１５３及びｙ軸寸法１５４をもつ金型台が示されている。
【００２９】
図４は金型台上へ取り付けられた被制御アーム１７９が金型キャビティ１７８へ金型プラグ１８５ａを与えている金型台１７０の正面図である。図４には金型台フレーム構造１７５、鋳造ピット１７１、及び始動ブロック基体１６９が示されている。始動ブロック基体１６９は鋳造工程中矢印１７４で示されるように縦方向へ移動する。この実施態様は一般的にトラフ等の耐火性トラフから成る溶融金属注入装置１７２と共に図示されている。図４にはさらに、第一金型キャビティ１７７及び第三金型キャビティ１７８が符号で示されていない他の構成部分と共に図示されている。
【００３０】
この実施態様ではロボット、被制御または関節アーム１７９を利用でき、このアームは、本発明が意図する範囲内において、種々異なる構成のうちのいずれかのものでよい。図４にはアーム台１８０が該アーム台へ旋回可能に取り付けられた基部１８１と共に図示されている。図示されているように、第一アーム部１８２の第一端部は基部１８１へ旋回可能に取り付けられ、第二アーム部１８３の第一端部は第一アーム部１８２の第二端部へ旋回可能に取り付けられている。
【００３１】
被制御アーム１７９にはさらに、例えば金型プラグ、トラフダム及び空気またはオイルノズル等の機具と相互作用するために、取付けハンド（グリッパーとも称される）を用いて第二端部または部分アーム部１８３へ旋回可能に取り付けられた連結部１６８が含まれる。被制御アーム１７９にはさらに、範囲が拡大された場合に第二アーム部１８３の延長を可能とする伸縮部１８３ａが含まれていてもよい。
【００３２】
図４にはまた金型プラグ１８５を把持し、該プラグを第一金型キャビティ（実線）及び第二金型キャビティ（破線で図示）中へ挿入する被制御アーム１７９が図示されている。本願において提供されている制御システムでは、ブリードアウト状態に対応して例えば金型プラグを取り上げてそれを一定位置へ置き、ブリードアウトが起こった金型キャビティ中を通る溶融金属の流れを遮断するように容易にプログラム化することが可能である。
【００３３】
前記被制御アーム１７９は、米国ファナックロボティック社、レークフォレスト、イリノイ州、あるいはパナソニックロボティックス社によって市販されているもの等の入手可能な多数の被制御アームのうちのいずれかのものでよい。前記被制御アームは制御システムと共に入手可能であり、それらは当業者にとって公知かつ使用可能である。
【００３４】
本発明において開示された実施態様における関節アームを使用対象となる金型台上またはそれに近接して永久的あるいは一時的に取り付けあるいは配置可能であることも当業者の認識するところである。一時的な配置を行う実施態様においては、前記制御システムを２個以上の金型台に対して同一の機能あるいは作業を遂行するようにプログラム化あるいは構成することができ、これにより関節アームあるいはロボットアームが製造設備内の金型台間を移動することが可能である。１または２以上の金型台が異なるピット、あるいは同一のピット内にあってもよい。例えば別の実施態様において、被制御アームを鋳造ピットの１つへ隣接して取り付け、プログラム化、構成、あるいは配置されている被制御アーム用制御装置を用いてそのピット内で２以上の鋳造台を用いて所望の金型台それぞれにおいて作業を実施することができる。
【００３５】
図５は本発明によって利用可能な金型の一実施態様の正面断面図であり、図中、金属流停止部材は、金型入口上方に位置し、かつ金型キャビティ１３４中を下方へ下げ降ろされることにより金型を通る金属流を停止させることができるハンドル１４６を備えた金型プラグ１３８である。図５には耐火性トラフ１３５、金型入口１３４、金型出口１３６、通気性周壁１３０、典型例としての黒鉛リング、水引込導管１３３、及び金型出口１３６から出て来ている円形鋳造部材１３７が図示されている。
【００３６】
図６は本発明によって利用可能な金型の一実施態様の正面断面図であり、図中、金属流停止部材はハンドルを備えた金型プラグ１３８であり、この金型プラグ１３８が金型入口１３４中へ挿入されて金型を通る金属流が止められている状態が示されている。図６には、耐火性トラフ１３５、金型入口１３４、金型出口１３６、通気性周壁１３０、典型例としての黒鉛リング、水引込導管１３３、及び金型出口１３６から出て来ている円形鋳造部材１３７が図示されている。
【００３７】
図７は本発明によって利用可能な金型の一実施態様の正面断面図であり、図中金属流停止部材はトラフダム１２７であり、この停止部材が金属供給流トラフ中へ挿入されることにより金型を通る金属流が停止される。図７には、耐火性トラフ１３５、金型入口、金型出口１３６、通気性周壁１３０、典型例としての黒鉛リング、水引込導管１３３、及び金型出口１３６から出て来ている円形鋳造部材が図示されている。
【００３８】
図７にはさらに本発明の一観点が図示されており、ここでは漏出検出器１２９によって漏出してきた溶融金属が受け取られ、次いで漏出状態の実在及び位置を制御システムへ信号表示あるいは指示されるように、該漏出検出器が金型出口１３６の周囲あるいは近傍に配置されている。
【００３９】
漏出検出器１２９は、種々形状のもののうち、本発明に従って具現化されるシステム内に配置可能であればいかなる導電体ヒューズ線でもよい。例えば、漏出検出器１２９は入力／出力（Ｉ／Ｏ）モジュールから遠く離れて取り付けられた台へ２４ＶＤＣを導電するヒューズ線センサであってよく、絶縁ヒューズ線を３００〜４５０°Ｆの温度範囲内で溶融するように構成してもよい。かかる構成により漏出状態に対応して該ヒューズ線の溶融を容易にひき起こすことができる。また、多数の異なる制御回路及び／または電圧のうちの非限定的ないずれか１つを本発明の範囲内において利用できることは当業者の認識するところである。
【００４０】
前記漏出検出器１２９、この実施態様ではヒューズ線の溶解は、前記リモートＩ／Ｏモジュールの入力から２４ＶＤＣを除去するように構成可能である。この構成においては、負荷レジスタを用いて高すぎる浮動から生ずる入力信号を妨げることが可能である。
【００４１】
漏出検出器１２９構成の別の観点においては、金型キャビティあるいは金型出口内部の絶縁ヒューズ線への２４ＶＤＣ電源であってもよい。−２４ＶＤＣまでの負荷レジスタによって部分的メルトスルーを完全に開かせて前記リモートＩ／Ｏへの入力を０ＶＤＣまで降下させることが可能である。より大型の金型台においては供給電力要求が高くなるため、かかる構成はより小型の金型台において最も望ましいと考えられる。
【００４２】
漏出検出器１２９構成に関する本発明のさらに別の実施態様においては、金型キャビティへ接地された−２４ＶＤＣを用いて＋２４ＶＤＣ電源を金型キャビティあるいは金型出口中の絶縁ヒューズ線へ与えることが可能である。金型キャビティへの部分的メルトスルーによって２４ＶＤＣ電源が短絡されて該メルトスルーが完了され、リモートＩ／Ｏモジュールへの入力が完全に開放される。他の構成あるいは実施態様と同様に、負荷レジスタを用いて入力信号が望ましくない程度まで高く浮動することを防止することが可能である。
【００４３】
図８は、プラグ、ダム、圧縮空気ノズル構成、潤滑オイル処理機具、離型剤処理機具、その他を保持するために用いられるプラグ及び機具架を示した図である。図８には、機具架フレーム構造２５０、保持構造体２５３を介して機具架フレーム構造２５０へ保持されたハンドル２５５を備えた金型プラグ２５６、保持構造体２５２を介して機具架フレーム構造２５０へ保持されたダムハンドル２５７を備えた金型トラフダム２５８、及び供給管２６０へ操作可能に取り付けられ及び保持構造体２５１を介して機具架フレーム構造２５０へ保持されたノズル２５９が図示されている。前記ノズルは、圧縮空気源へ操作可能に取り付けられた供給管を備える圧縮空気用ノズルでよいし、あるいは例えば始動ヘッドへオイルを与えるように構成され及びオイル源へ操作可能に連結されるオイル供給管を備えたオイルノズルであってもよい。
【００４４】
前記機具架フレーム構造２５０は、例えば紡錘形その他等の当該技術分野において周知な多数の異なる形状及び構成をもつもののいずれでもよいことも当業者の認識するところである。
【００４５】
図９は本発明によって利用可能な制御システム構成の一実施態様の概略図であり、図中、金型キャビティ内部あるいは金型出口の中あるいはその周囲に、それぞれブリードアウト検出器を備えた複数の金型あるいは金型キャビティ２７１、２７２、２７３、２７４、２７５及び２７６が漏出状態を検出するために配置されている。金型あるいは金型キャビティのそれぞれはＰＬＣ（汎用シーケンスコントローラ）コントローラ２８０の一部であるデジタル入力モジュールへ接続部（センサ装置からマイクロＰＬＣコントローラへ接続する端子）を介して電気接続される。センサ電源からの共通接続が共通デジタル入力モジュールへ接続される。この例では、図示されているように、センサ電源及び入力モジュールは２４ＶＤＣ用に構成される。金型キャビティセンサのそれぞれも＋２４ＶＤＣライン２７７及びデジタル入力モジュールライン２７８へ電気接続される。金型あるいは金型キャビティのそれぞれも＋２４ＶＤＣライン２７９へ電気接続される。入力／出力コントローラ２８０は制御コンピュータ２８３へライン２８２を介して操作可能に接続される。これにより制御コンピュータ２８３を信号を受け取るようにプログラム化し、このコンピュータによって状態が検知される位置及び金型が確認され、またＸ−Ｙ機械装置コントローラでもある関節アームコントローラ２８４への命令または信号が伝達される。
【００４６】
図１０はブリードアウト検出器のラインを介した＋２４ＶＤＣ及び入力／出力コントローラへの操作接続の概略図であり、金型キャビティ２７１、金型キャビティあるいは金型出口の周辺に位置するブリードアウト検出器２６８、ライン２７８を介してブリードアウト検出器２６８へ及びライン２７７を介して＋２４ＶＤＣへ接続された入力／出力コントローラが図示されている。
【００４７】
図１１は本発明によって利用可能な制御システム３００構成の別の実施態様の概略図であり、ブリードアウト状態を検出するために配置され、それぞれが金型キャビティあるいは金型出口内部あるいはその周囲にブリードアウト検出器を備えた複数の金型あるいは金型キャビティ３０１、３０２、３０３、３０４、３０５及び３０６が図示されている。金型あるいは金型キャビティのそれぞれは接続（センサ装置からリモート入力／出力機具架中へ接続する端子）を用いて各接続ライン３０８、３１０、３１２、３１４、３１６及び３１８を介して入力／出力コントローラ３２１へ電気接続される。図示されたように、前記リモートＩ／Ｏ架は−２４ＶＤＣに構成可能である。金型あるいは金型キャビティのそれぞれはまた、ライン３０７、３０９、３１１、３１３、３１５及び３１７を介して＋２４ＶＤＣライン３２０へ電気接続される。リモート入力／出力架３２１はＰＬＣコントローラ３２３へ操作可能に接続される。ＰＬＣコントローラはイーサーネットあるいはいずれか他の通信プロトコルを介してライン３２６を介してオフィスＳＣＡＤＡ（管理制御及びデータ取得）制御コンピュータ３２７へ操作接続され、また順にライン３２８を介してＨＭＩ（ヒューマン・マシン・インタフェース）インタフェースコンピュータへ接続される。次いで制御コンピュータ２８３を、デジタル入力モジュール信号を受け取り、状態が検知される位置あるいは金型を確認し、及びｘ−ｙ機械装置コントローラでもある関節アームコントローラ３２３へ命令あるいは信号を伝達するようにプログラム化することができる。リモート入力／出力架３２１を無線接続あるいは導体３１９を介してＰＬＣコントローラへ接続することも可能である。
【００４８】
本発明の一観点においては、前記ブリードアウト検出センサ（図７に図示）は、溶解温度等の多数の異なる要因に基づいて選択可能な絶縁感温金属から成るヒューズ線１２９であってもよい。前記ヒューズ線１２９もプラスチックあるいは他の絶縁材料を用い、その中へヒューズ線を通して絶縁化させることが可能である。本発明の一観点において、はんだ材料を前記ヒューズ線として用いることも可能である。この場合、特定用途に合わせてヒューズ線を選択し、決定し、及び作製することが可能である。
【００４９】
前記ヒューズ線、例えばはんだ周囲の絶縁層は、はんだを浸漬することによって処理可能であるが、予備成形した鎧装型の絶縁層を予備成形し、その中へはんだあるいは他の所定材料を入れることによっても処理可能である。別の実施態様において、ブリードアウト状態が生じた時にセンサまたはブリードアウト検出器と金型ハウジングとの間の絶縁が取り除かれ、及び接地としての金型ハウジングとの短絡状態ができ、それによって結果的に短絡状態を検出する入力／出力カードを生ずるように、ブリードアウト検出器を金型フレーム構造あるいはハウジングに隣接して配置することも可能である。
【００５０】
本発明の一観点においては、前記ヒューズ線は金型キャビティ周囲に常態閉回路ループとして構成され、その溶融温度に達した時に、該ヒューズ線によって常態閉回路が開かれる。常態閉回路が一旦開かれると、ヒューズ線が取り替えられるまで、ＰＬＣ上の入力／出力カードによって「開」あるいは「無回路」状態が検出される。ＰＬＣ上の入力カードによってコントローラへのビット、すなわちデジタル情報が前記状態を表示するプロセッサへ送られる。
【００５１】
本発明の別の観点においては、ブリードアウト検出センサは、ブリードアウト状態が生じた時に、線材対間の絶縁体が溶融して無くなり、順に短絡回路状態を検出するための入力／出力カードを生ずる短絡状態が起こるように、撚り合わされたあるいは近接した対の線材で少なくとも一方が絶縁されたものであってもよい。
【００５２】
図１２は、圧縮空気ノズル３５６を用いて空気３５７を処理して始動ヘッド３５４の表面３５４ａから水及び他の望ましくない成分が除去される本発明の実施態様の略描写図であり、この図には始動ヘッド３５３の表面３５３ａへオイル（または滑剤）を処理するオイル処理具３５８も図示されている。図１２には、それぞれ上面３５１ａ、３５２ａ、３５３ａ及び３５４ａを備える始動ヘッド３５１、３５２、３５３及び３５４を含んだ始動ヘッド配列３５０の一部が図示されている。制御可能な関節アームあるいはＸ−Ｙ機械装置をプログラム化して所望の順に圧縮空気を前記表面へ処理して水分及び他の望ましくない成分を取り除き、次いで前記表面へオイルまたは滑剤を同様に処理することによりそれら表面を鋳造工程用に準備することができる。
【００５３】
図１３は、金型キャビティ中へ金型プラグを挿入する代わりに始動ヘッドへ圧縮空気あるいはオイルが処理される点を除いて図４の金型台と同様である上部に被制御アームが取り付けられた金型台の正面図である。図１３には、上へ被制御アームが取り付けられ、金型キャビティ１７８中において始動ヘッドへ流体噴霧１９２（オイルまたは空気）を与えるノズル１９１を提供する金型台１７０が示されている。図１３にはまた、金型台フレーム構造１７５、鋳造ピット１７１、及び始動ブロック基体１６９が示されている。鋳造工程中、始動ブロック基体１６９は矢印１７４で示すように縦方向へ移動する。この実施態様は一般的にトラフ１７３等の耐火性トラフから成る溶融金属注入装置１７２と共に図示されている。図１３にはさらに、第一金型キャビティ１７６、第二金型キャビティ１７７、及び第三金型キャビティ１７８が、符号で示されていない他の金型キャビティと共に図示されている。
【００５４】
図１４は、本発明の一観点において、前記関節アームの代わりに利用される金型キャビティへ金型プラグを提供する被制御Ｘ−Ｙフレーム構造を備えた金型台の正面図である。この金型台の構成部分は図４に示したものと同一あるいは類似しており、かつ同一符号で示しているので、これら構成部分についての詳細な説明は省略する。上述したように、ここでは用語「ｘ−ｙ機械、装置またはフレーム構造」を用いることができるが、当該技術分野ではこれら装置には第三方向、すなわちｚ方向の移動が含まれることは当業者の認識するところである。
【００５５】
図１４には金型台上方に位置し、かつコントローラ３５２が上に取り付けられたＸ−Ｙ機械装置３５０及び装置フレーム構造３５１が図示されている。このＸ−Ｙ機械装置には取付機構３５３が備えられているため、金型プラグ３５４等の種々の所望機具の保持が可能となっている。
【００５６】
図１５は本発明の一部として利用可能なＸ−Ｙ機械装置の一実施態様の略上面図であり、この図には複数の金型キャビティ３８４上へ位置するフレーム構造３８１が図示されている。前記取付機構３８５は、支持体３８２上へスライド可能に取り付けられてｘ方向へ移動できるキャリジ３８３へ取り付けられている。支持体３８２はフレーム構造３８１内にスライド可能に取り付けられてＹ方向への移動が行われる。図１５に示した実施態様では、取付機構３８５は金型プラグ３８６を保持した状態で図示されている。但しこの金型プラグは使用される多数の異なる機具のうちの単なる１個にすぎない。
【００５７】
本発明の一実施態様では、制御システムによって被制御アームあるいはＸ−Ｙ機械装置が作動されることにより、圧縮空気源へ操作によって取付けられた空気ノズルが取り上げられ、該ノズルは金型台の各始動ヘッドの方へ移動され、十分な空気が放出されて始動ヘッド表面から液体が取り除かれる。かかる操作は始動ヘッド上方の鋳造台を用いて、あるいは移動されたあるいは傾けられた鋳造台を用いて行われる。次いで被制御アームあるいはＸ−Ｙ機械装置によってオイルあるいは滑剤ノズルが取り上げられ、金型台の各始動ヘッドの方へ移動され、始動ヘッド上へオイルあるいは滑剤が噴霧されてその表面が鋳造工程用に準備される。被制御アームと組み合わされた制御システムを用いて離型剤源へ操作によって取り付けられた噴霧ノズルを取り上げて金型台上へ噴霧して該金型台を鋳造工程用に準備することも可能である。
【００５８】
前記制御システムはブリードアウト検出器へ操作的に接続され、鋳造工程が一旦開始されると、該制御システムは検知されるブリードアウト状態に直ちに反応する状態となる。この場合、ブリードアウトの位置次第によっては、被制御アームあるいはＸ−Ｙ機械装置によって金型プラグあるいはトラフダムが取り上げられ、ブリードアウトが生じている位置へそれが挿入されることにより金型キャビティを通る溶融金属の流れが停止される。
【００５９】
図１６は本発明の一実施態様の透視正面図であり、この図には鋳造ピット部分周囲に実質上のフェンスを創る光あるいはレーザビーム４０４を包み込む外辺フェンス４０３と共に鋳造領域４００が図示されている。前記ビームが中断された場合には、この外辺フェンスは、例えば鋳造工程の停止、被制御アームの不具、アラームの作動、その他の１または２以上の作業を遂行することが可能である。
【００６０】
金型台４０１は鋳造ピット４０２上方へ取り付けられる。この金型台には、各開口部４０５下方の金型へのアクセスを与える開口部４０５を備えた耐火性トラフ４３０を含む溶融金属送り装置が含まれている。この溶融金属送り装置は本発明の実施態様を用いて利用可能な、いずれも本発明の実施に特に限定的には必要とされるものではない、多数の送り装置のうちの１つである。図１６において、トラフ４３０は一般的に耐火性材料から成り、また頂部４０７は一般的に金属材料から成る。
【００６１】
図１６に図示された被制御アーム４２０の実施態様では金型台に近接した部分へ取り付けられた基台４２１が備えられている。但し別の実施態様において被制御アームを金型台上へ取り付けることも可能である。被制御アーム４２０の基台以外の部分は該基台４２１へ旋回可能に取り付けられ、前記部分にはさらに第一アーム部４２２、第二アーム部４２３、及びアダプタ部４２５が含まれている。前記被制御アーム４２０としては、米国ファナックロボティク社あるいは米国パナソニック社によって市販されているもの等、多数ある被制御アームのうちのいずれか１つを用いることができる。典型例として、被制御アーム４２０には、特に必要とされる構成はないが、異なる用途及び作業に利用可能な１または２以上のアダプタが含まれている。図示された実施態様では、被制御アームは図示された耐火性トラフを通って金型キャビティ中へ挿入されている金型プラグ４２４のハンドルへ取り付けられている。
【００６２】
上記においてより詳しく説明したように、被制御アームが始動ヘッドへの空気あるいは滑剤処理に利用される本発明の実施態様においては、導管あるいはホース、あるいはそれらの一部を被制御アーム４２０へ取り付けることができ、あるいはそれら全体をいずれか他の部位へ取り付けて被制御アーム４２０の適当なアダプタを用いて把持することが可能である。
【００６３】
図１７は図１６に示した本発明の実施態様を単に近接させて示した透視図である。図１７では、被制御アーム４２０によって金型プラグ４２４が耐火性溶融金属送り装置を通して金型キャビティ中へ挿入されている状態が図示されている。図１７には、光あるいはレーザビーム４０４を用いた外辺フェンス４０３、鋳造ピット４０２、鋳造台あるいは金型台４０１、耐火性溶融金属トラフ４０４、金型キャビティ上方の耐火材中の金型開口部４０５、及び被制御アーム４３０がアクセスするためにフレーム構造４３０中に保管され、保持され、あるいは支持されたハンドル４２６ａを備える金型プラグ４２６が図示されている。
【００６４】
図１７にはさらに、第一アーム部４２２、第二アーム部４２３、耐火性頂部４０７、及び被制御アーム基台４２１も図示されている。
【００６５】
本発明の実施態様によって提供される潜在的利益がピット領域での要員不要なことであることは当業者の認識するところである。多くの安全対策が継続的に採られているが、溶融アルミニウム及び／または大型設備等の高温物の周囲に人員がいれば常に少なくとも多少の危険が伴う。本発明の実施態様によれば、操作中及びブリードアウトの際に人員をそれら領域から遠ざけることが可能である。従来方法においては、作業者が金型プラグを手で把持し、危険を冒して金型台上へ上り、また金型プラグを金型キャビティ中へ挿入して溶融アルミニウムの流れを止める等の作業が行われていた。また従来のシステムにおいては、鋳造工程の準備のため、ピット領域へ危険を冒して上って始動ヘッドへ空気処理し、さらに金型台が始動ヘッド上へ定置される前に始動ヘッドへ滑剤処理を手動で行う要員が必要とされていた。本発明の実施態様によれば、このような作業を行う要員の必要性が排除され、これら作業及び他の作業を前述した被制御アームあるいはｘ−ｙ機械装置を用いて実施することが可能である。
【００６６】
市場には多数の異なる被制御アーム及び被制御アーム制御システムがあり、これらが本発明の実施態様において利用可能であり、また該実施態様の実施に特定のものが必要とされる訳ではないことは当業者の認識するところである。当該技術分野において入手可能な制御システムを用いることにより、特定の被制御アームによって本願において提供された作業及び機能を遂行させる装置が提供される。
【００６７】
従って、本発明の一実施態様における典型的工程において、外れて移動した金型台を用いて、あるいは金型キャビティを通して、各始動ヘッドに対してエアノズルを用いるように被制御アームをプログラム化することが可能である。空気及び他の混入物が一旦除去されると、従来技術において公知であるように、被制御アームによって滑剤ノズルを用いて始動ヘッドへ滑剤あるいはオイルを処理することが可能となる。始動ヘッドの準備が十分であれば、金型台を始動ヘッド上へ戻すか、あるいは始動ヘッド上へ傾け下げ戻して金型キャビティへの溶融金属の導入を始め、鋳造工程を開始することが可能である。
【００６８】
次いで鋳造中、金型キャビティのそれぞれにはブリードアウト状態の検知あるいは検出のためブリードアウト検出器が備えられる。ブリードアウト状態が一旦検出されると、コントローラは該状態が生じた金型キャビティを確認し、及び被制御アームに対して金型プラグフレーム構造から金型プラグを取り上げ、それを金型キャビティ中へ挿入するように命令する。このシステムにより、必ずしも必要ではないが、鋳造工程を変更あるいは停止させることも可能である。
【００６９】
本発明には多数の実施態様があり、本発明の範囲内において発明の要素及び構成部分の変形が可能であることは当業者の認識するところである。
【００７０】
例えば、本発明の一実施態様を、それぞれが金型台上のｘ−ｙ座標に位置し、かつそれぞれが金型キャビティ入口及び金型キャビティ出口を備える複数の金型キャビティの少なくとも１つを通る溶融金属の流れを停止させるシステムとして構成し、該システムを、
溶融金属ブリードアウト状態の発生を検出する等のためにそれぞれが金型キャビティ出口の１つに対して配置され、かつブリードアウト信号を与えるように構成された複数のセンサと、
金型キャビティ入口あるいはその付近に金型キャビティプラグが挿入された時に金型キャビティを通る溶融金属の流れが停止されるように複数の金型キャビティに対してサイズにおいて対応した該金型キャビティプラグと、
アームリーチを備え、金型キャビティプラグに対して回収配列に配置され、さらに複数の金型キャビティ入口の１つあるいはその付近において金型キャビティプラグを挿入してその金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させるように伸張可能な、ロボットアームコントローラによって制御されるロボットアームと、
第一ブリードアウト状態信号及び最初のブリードアウト状態が起こった金型キャビティについての第一の所定ｘ−ｙ座標を用い、及びさらにロボットアームを制御して金型キャビティプラグを金型キャビティ入口あるいはその付近に定置させて溶融金属ブリードアウト状態が起こった金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させるように構成されたロボットアームコントローラから構成する。さらに上記実施態様の別の実施態様では、前記システムに金型キャビティ入口あるいはその付近に金型キャビティプラグが挿入された時に金型キャビティを通る溶融金属の流れが停止されるように複数の金型キャビティに対してサイズにおいて対応した複数の金型キャビティプラグが含まれ、及び前記ロボットアームコントローラは複数のブリードアウト状態信号及びブリードアウト状態が起こった金型キャビティについての複数の所定ｘ−ｙ座標を用い、及びさらにロボットアームを制御して複数の金型キャビティプラグを金型キャビティ入口あるいはその付近に定置させて溶融金属ブリードアウト状態が起こった金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させるように構成される前記システムを提供することが可能である。
【００７１】
前記実施態様のさらに別の実施態様では、前記システムに、それぞれが鋳造工程中複数の金型キャビティの１つの下方に位置し及び所定のｘ−ｙ座標をもつ複数の始動ヘッドが備えられ、前記ロボットアームは鋳造前に複数の始動ヘッドへガス流を分与するようにさらに制御され、及び／または前記ロボットアームは鋳造前に複数の始動ヘッドへ滑剤を分与するようにさらに制御される前記システムを提供することが可能である。
【００７２】
また前記システムを、前記センサとして、鋳造金型を通して鋳造される溶融金属の温度よりも低い所定の融解温度をもつ中心基体金属と所定の融解温度をもつ該中心基体金属周辺の絶縁層から成るヒューズ線を用いるように具現化することも可能である。このヒューズ線としては、例えばはんだを用いることができる。
【００７３】
本発明の方法としての実施態様においては、溶融金属金型台上における金型キャビティを通る溶融金属の流れの停止方法を提供することができ、該方法は、
溶融金属金型台へ、それぞれが金型台上のｘ−ｙ座標に位置し及びそれぞれが金型キャビティ入口及び金型キャビティ出口をもつ複数の金属キャビティを設ける工程と、
溶融金属ブリードアウト状態の発生を検出する等のためそれぞれが複数の金型キャビティ出口の１つに対して配置され、及びそれぞれがブリードアウト状態信号を与えるように構成された複数のセンサを設ける工程と、
金型キャビティプラグが金型キャビティ入口あるいはその付近において挿入された時に金型キャビティを通る溶融金属の流れが停止されるように、複数の金型キャビティ入口にサイズにおいて対応した該金型キャビティプラグを設ける工程と、
金型キャビティプラグを回収し及び複数の金型キャビティ入口の１つあるいはその付近において金型キャビティプラグを挿入することによりその金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させるように配置される、ロボットアームコントローラによって制御されるロボットアームを設ける工程と、
ブリードアウト状態信号及び溶融金属ブリードアウト状態が起こった金型キャビティの所定のｘ−ｙ座標を用い、さらに金型キャビティプラグを金型キャビティ入口あるいはその付近に定置させて溶融金属ブリードアウト状態が起こった金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させるようにロボットアームを制御するように構成されたロボットアームコントローラを設ける工程と、
金型台を通した溶融金属の鋳造を開始する工程と、
複数の金型キャビティの１つから溶融金属ブリードアウト状態を検知する工程と、
複数の金型キャビティからロボットアームコントローラへ溶融金属ブリードアウト状態についてのｘ−ｙ座標を与える工程と、
ロボットアームを制御して複数の金型キャビティプラグの１つを回収する工程と、
ロボットアームを制御して溶融金属ブリードアウト状態が検知された金型キャビティ入口あるいはその付近において複数の金型キャビティプラグの１つを挿入することにより該金型キャビティを通る溶融金属の流れを停止させる工程から構成される。
【００７４】
上記段落に記載した実施態様へ、ガスノズルを用いて複数の始動ヘッドへ処理を行うように構成されたロボットアームコントローラを設ける工程と、鋳造開始前に、前記ロボットアームを制御して前記複数の始動ヘッドへガス流を処理させる工程をさらに含ませることが可能である。
【００７５】
本発明の別の実施態様において、
それぞれが対応する金型キャビティを有して溶融金属を受け取るように配置される複数の金型を備え、かつ溶融金属鋳造領域中に設けられる金型台と、
それぞれが前記複数の金型の１つに対応する複数の始動ヘッドと、
前記複数の金型へアクセスするように構成され、かつ鋳造領域中に取り付けられる被制御アームと、
前記鋳造領域を取り囲み、かつ鋳造工程中要員が必要とされない領域を画定する鋳造領域外辺から構成される、鋳造領域において金型台を用いて溶融金属を鋳造する自動化された溶融金属鋳造システムを提供することができる。この実施態様を、それぞれが前記複数の金型の１つへ配置され及び被制御アームへ操作的に接続される複数の溶融金属ブリードアウト検出センサと、前記被制御アームのアクセスを受けるように構成された複数の金型プラグがさらに含まれ、及び
前記被制御アームが、前記複数の金型の１つにおいてブリードアウト状態が検知された時に被制御アームがその複数の金型の１つへ付帯してブリードアウトが検出された金型中へ複数の金型プラグの１つを挿入することによりブリードアウトが検出された金型を通る溶融金属の流れが遮断されるように構成することも可能である。
【００７６】
前記システムを、前記センサとして、鋳造金型を通して鋳造される溶融金属の温度より低い所定の融解温度をもつ中心基体金属から成るヒューズ線センサを用いるようにさらに具現化することも可能である。このヒューズ線として例えばはんだを用いることができる。上記段落に記載した実施態様へ、ガスノズルを用いて複数の始動ヘッドへガスを処理するように構成されたロボットアームコントローラを設ける工程と、鋳造開始前にロボットアームを制御して前記複数の始動ヘッドへガス流を処理させる工程をさらに含ませることも可能である。ここで処理されるガスは好ましくは空気である。
【００７７】
上記二つ上の段落に記載した実施態様へ、鋳造領域内に取り付けられ、かつ被制御アームのアクセスを受けるように構成された流体ノズルを用いるように構成されたロボットアームコントローラをさらに含ませ、及び前記被制御アームが前記流体ノズルへ付帯して該流体ノズルを複数の始動ヘッドへ連続的に移動させて該始動ヘッドへ前記流体を処理するように前記被制御アームを構成することも可能である。ここで前記流体としては滑剤及び／または離型剤を用いることができる。
【００７８】
本発明の別の実施態様において、鋳造領域中に複数の金型と該複数の金型に対応する複数の始動ヘッドを含んだ金型台を備えた溶融金属鋳造システムと共に用いる制御システムを、前記複数の金型中へ配置されるように構成された複数のブリードアウト検出センサと、前記複数のブリードアウト検出センサへ操作可能に接続され、かつ溶融金属金型プラグへ付帯するように構成された機械ハンドを備え、及び該機械ハンドを金型プラグへ付帯させて該金型プラグをブリードアウト状態が検知された前記複数の金型の１つへ移動させるように構成された制御ｘ−ｙ機械装置を備えるように構成して提供することが可能である。
【００７９】
上記段落に記載した実施態様による制御システム及び／または被制御アームを鋳造領域内にさらに取り付けることも可能である。
【００８０】
本発明の別の実施態様では、金型台を用いた溶融金属の鋳造自動化システムが提供され、この自動化システムには、それぞれが対応する金型キャビティをもつ複数の金型を備えて溶融金属鋳造領域内に設けられる金型台と、それぞれが前記複数の金型に対応している複数の始動ヘッドと、前記複数の金型へアクセスするように構成されて鋳造領域中に取り付けられた被制御アームと、それぞれが前記複数の金型の１つに配置された複数の溶融金属ブリードアウト検出センサが含まれ、金型台を通して溶融金属の鋳造が開始され、及びこの自動化システムでは前記複数の金型の１つにおいて前記複数のブリードアウト検出センサの１つを用いてブリードアウト状態が検知され、及び金型プラグがブリードアウト状態が検知された金型中へ配置されるように被制御アームが移動されることを特徴とする。
【００８１】
また、上記システムをさらに、鋳造金型を通して鋳造される溶融金属の温度よりも低い所定の融解温度をもつ中心基体金属と、該中心基体金属の周囲を取り巻く所定の融解温度をもつ絶縁層から成るヒューズ線センサを前記センサとして用いるように具現化することも可能である。ここで前記ヒューズ線は例えばはんだであってもよい。
【００８２】
また別の実施態様において、鋳造領域における、それぞれが対応する金型キャビティをもつ複数の金型を備える金型台中での溶融金属の鋳造の自動化方法を提供することができる。この自動化方法は、複数の金型へアクセスするように構成された被制御アームを鋳造領域中に取り付ける工程と、複数の溶融金属ブリードアウト検出センサをそれぞれが前記複数の金型の１つへ配置されるように設ける工程と、金型台を通した溶融金属の鋳造を開始する工程と、前記複数のブリードアウト検出センサの１つを用いてブリードアウト状態を検知する工程と、被制御アームを移動させて金型プラグへ付帯させる工程と、前記被制御アームを付帯された金型プラグと共にブリードアウト状態が検知された金型へ移動させる工程と、ブリードアウト状態が検知された金型の金型キャビティ中へ前記金型プラグを挿入して前記金型を通る溶融金属の流れを停止させる工程から構成される。
【００８３】
さらに別の実施態様において、ヒューズ線センサの溶融金属鋳造金型中における溶融金属ブリードアウト検出器としての利用が提供される。このヒューズ線センサは、鋳造金型を通して鋳造される溶融金属の温度よりも低い所定の融解温度をもつ中心基体金属と、前記中心基体金属の周囲を取り巻く所定の融解温度をもつ絶縁層から成る。このヒューズ線センサの中心基体金属としては、これに限られないが、はんだを用いることが可能である。前記中心基体金属の実用に際しては特定の材料が必要とされないため、本発明が意図する範囲内において多数の異なる材料からいずれか１つを利用できることは当業者の認識するところである。
【００８４】
法令に従い、本発明は構造及び方法の特徴に関しては少なくとも特定の用語を用いて記載されている。しかしながら、本願において開示された手段は本発明を実施するための好ましい形態として構成されたものであり、本発明は図示され及び記載された特定の特徴に限定されないことを理解されたい。それゆえ、本発明は均等論に従って適切に解釈されるべき添付の特許請求の範囲の適切な範囲内における発明の形態あるいは変形として特許付与が求められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】典型的な竪型鋳造ピット、ケーソン及び金属鋳造装置の正面図である。
【図２】本発明の実施態様の実施において利用可能な多数の金型枠の一例の透視図である。
【図３】４列７行から成る溶融金属金型を備えた金型台の略上面描写図である。
【図４】被制御アームが上へ取り付けられ、かつ金型キャビティへ金型プラグを与える金型台の正面図である。
【図５】金属流停止手段が金型入口上に位置して金型キャビティ中を下方へ下げられることによって金属の金型への流れを停止させることができる金型プラグによって構成されている、本発明に利用可能な金型の一実施態様の正面断面図である。
【図６】金属流停止手段が金型入口中へ挿入されることによって金属の金型への流れを停止させる金型プラグによって構成されている、本発明に利用可能な金型の一実施態様の正面断面図である。
【図７】金属流停止手段がトラフダムで構成され、金属供給流れトラフ中へ挿入されることによって金属の金型への流れが停止されるように構成された、本発明に利用可能な金型の一実施態様の正面断面図である。
【図８】プラグ、ダム、圧縮空気ノズル構造体及び滑剤オイル処理具、その他の保持に使用可能なプラグ及び機具架を示した図である。
【図９】本発明に利用可能な制御システム構成の一実施態様の概略図である。
【図１０】ブリードアウト検出器の＋２４ＶＤＣ及び入力出力制御装置への操作上の接続を示した概略図である。
【図１１】本発明において利用可能な制御システム構成の別の実施態様の概略図である。
【図１２】圧縮空気ノズルを用いて始動ヘッドから水及び他の望ましくない成分が除去される本発明の一実施態様、及び始動ヘッドへオイル処理を行うオイル処理具を示した略描写図である。
【図１３】被制御アームが上へ取り付けられ、かつ金型キャビティを介して始動ヘッドへ圧縮空気あるいはオイルを処理する金型台の正面図である。
【図１４】本発明の一観点において利用される被制御Ｘ−Ｙフレーム構造を関節アームの代わりに備え、かつ金型キャビティへ金型プラグを与える金型台の正面図である。
【図１５】本発明の一部として利用可能なＸ−Ｙ機械装置の一実施態様の略上面図である。
【図１６】金型台上へ取り付けられた本発明の一実施態様を鋳造外辺部と共に示した透視正面図である。
【図１７】被制御アームによって金型プラグが耐火性溶融金属送り装置を通して金型キャビティ中へ挿入されている本発明の一実施態様の透視図である。
【図１】
2007500603.tif 000003
【図２】
2007500603.tif 000004
【図３】
2007500603.tif 000005
【図４】
2007500603.tif 000006
【図５】
2007500603.tif 000007
【図６】
2007500603.tif 000008
【図７】
2007500603.tif 000009
【図８】
2007500603.tif 000010
【図９】
2007500603.tif 000011
【図１０】
2007500603.tif 000012
【図１１】
2007500603.tif 000013
【図１２】
2007500603.tif 000014
【図１３】
2007500603.tif 000015
【図１４】
2007500603.tif 000016
【図１５】
2007500603.tif 000017
【図１６】
2007500603.tif 000018
【図１７】
2007500603.tif 000019
【国際調査報告】
2007500603.tif 000020