(57)【要約】【課題】注湯初期における溶湯供給量の制御の精度を高め得る溶湯供給量の制御方法および溶湯供給ユニットを提供する。【解決手段】溶湯供給量の制御方法は、溶湯（２）が貯留された円弧取鍋（３）を回転させ、溶湯（２）を円弧取鍋（３）に設けられたノズル（１０）からシュート（５）に供給する溶湯供給方式であって、円弧取鍋（３）から溶湯（２）を供給する前に、溶湯（２）に係る湯面高さを測定する高さ測定工程と、測定された湯面高さに基づき、円弧取鍋（３）を回転させるべき傾動角を設定する傾動角設定工程と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯が貯留された取鍋を回転させ、前記溶湯を前記取鍋に設けられた注湯口からシュートに供給する溶湯供給方式における溶湯供給量の制御方法であって、
前記取鍋を回転させ前記注湯口から前記溶湯を供給する前に、前記溶湯に係る湯面高さを測定する高さ測定工程と、
前記高さ測定工程において測定された前記湯面高さに基づき、前記溶湯の供給前の状態から前記取鍋を回転させるべき傾動角を設定する傾動角設定工程と、を含むことを特徴とする溶湯供給量の制御方法。
【請求項２】
前記傾動角設定工程の後に、前記設定した傾動角にて前記溶湯の供給を開始し、前記取鍋に貯留された前記溶湯の重量変化を測定して、該測定した重量変化の情報に基づいて前記取鍋の回転の角速度を制御する定量注湯工程を含み、
前記傾動角設定工程では、前記湯面高さのデータと、過去の注湯における前記定量注湯工程にて得られる注湯データとに基づいて、前記傾動角を設定することを特徴とする請求項１に記載の溶湯供給量の制御方法。
【請求項３】
前記溶湯の注湯速度を算出する計算式に含まれ、理論値と実測値との差を補正する係数を補正係数とし、
過去の注湯における前記注湯データおよび前記補正係数に基づいて、最新の補正係数を設定する係数設定工程をさらに含み、
前記傾動角設定工程では、前記係数設定工程において設定された最新の補正係数を用いて、前記傾動角を設定することを特徴とする請求項２に記載の溶湯供給量の制御方法。
【請求項４】
前記高さ測定工程では、前記溶湯の湯面の所定領域内の複数箇所において湯面高さを測定し、得られたデータに基づいて前記溶湯に係る湯面高さを決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶湯供給量の制御方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御方法により溶湯供給量を制御して、前記シュートからモールドに前記溶湯を供給して遠心鋳造を行う遠心鋳造方法であって、
前記取鍋を回転可能に載置する架台に、前記モールドの振動が前記取鍋に伝播することを抑制する防振部材が設置されていることを特徴とする遠心鋳造方法。
【請求項６】
前記溶湯を前記取鍋から、前記シュートを介して走行式トラフに出湯することを特徴とする請求項５に記載の遠心鋳造方法。
【請求項７】
溶湯を貯留し回転可能であるとともに、自身に貯留された溶湯をシュートに導くための注湯口が設けられた取鍋と、
前記取鍋を回転させる回転機構と、
前記取鍋を回転させるべき傾動角を設定する傾動角設定部と、を備える溶湯供給ユニットであって、
前記取鍋の上部に設けられ、前記取鍋に貯留された溶湯の湯面に対して上方から測定光を照射し、前記溶湯に係る湯面高さを測定する高さ測定部を備え、
前記高さ測定部により測定された湯面高さに基づき、前記傾動角設定部は、前記溶湯の供給前の状態から前記取鍋を回転させるべき傾動角を設定することを特徴とする溶湯供給ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取鍋に貯留された溶湯をシュートに供給する装置における溶湯供給量の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、取鍋に貯留された溶湯を、該取鍋を回転させて鋳造用金型に供給し鋳造物を製造する鋳造機が知られている。そのような鋳造機の注湯構造として各種の構造が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の注湯装置は、取鍋の壁面の一部を切り欠いて形成された出湯口から溶湯を出湯し、該溶湯を、注湯鍋を介して鋳造用金型に供給する。該注湯装置では、上記出湯口が溶湯の湯面よりも下方に位置する状態にて、取鍋から注湯鍋に溶湯が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２６６４５号公報（２００６年１２月７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の注湯装置は、溶湯の液面に浮遊するスラグ等が溶湯とともに鋳造用金型に混入することを抑制する。また、上記注湯装置は、取鍋および注湯鍋における単位時間当たりの重量変化量を測定して、溶湯の導出流量を算出し鋳造用金型への充填溶湯量を所定範囲内に制御する。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、取鍋からの溶湯の出湯を開始した初期（注湯初期）、すなわち取鍋および注湯鍋の重量変化量が測定可能となる前の期間における溶湯供給量の制御について考慮されていない。
【０００７】
製造される種々の製品に合わせて鋳造機の構造が選択され、そのような鋳造機の種類によっては、注湯初期の溶湯供給量のバラつきが、製品の品質を悪化させることが有る。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、注湯初期における溶湯供給量の制御の精度を高め得る溶湯供給量の制御方法および溶湯供給ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様における溶湯供給量の制御方法は、溶湯が貯留された取鍋を回転させ、前記溶湯を前記取鍋に設けられた注湯口からシュートに供給する溶湯供給方式における溶湯供給量の制御方法であって、前記取鍋を回転させ前記注湯口から前記溶湯を供給する前に、前記溶湯に係る湯面高さを測定する高さ測定工程と、前記高さ測定工程において測定された前記湯面高さに基づき、前記溶湯の供給前の状態から前記取鍋を回転させるべき傾動角を設定する傾動角設定工程と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、測定した溶湯の湯面高さに基づいて、適正なヘッド高さを得るための傾動角（初期傾動角）をより正確に設定することができ、各種要因による取鍋の容積変動の影響を抑制することができる。そのため、溶湯の供給を開始した初期における溶湯供給量を、所望の値に制御し易くすることができる。その結果、注湯初期の溶湯供給量のバラつきが製品の品質に影響を与えるような鋳造製品の製造において、鋳造製品の品質および歩留りが悪化することを抑制することができる。したがって、鋳造製品の品質および生産性を高めることができる。
【００１１】
また、本発明の一態様における溶湯供給量の制御方法は、前記傾動角設定工程の後に、前記設定した傾動角にて前記溶湯の供給を開始し、前記取鍋に貯留された前記溶湯の重量変化を測定して、該測定した重量変化の情報に基づいて前記取鍋の回転の角速度を制御する定量注湯工程を含み、前記傾動角設定工程では、前記湯面高さのデータと、過去の注湯における前記定量注湯工程にて得られる注湯データとに基づいて、前記傾動角を設定することが好ましい。
【００１２】
上記の構成によれば、傾動角設定工程では、前記初期傾動角が設定されるとともに、適正なヘッド高さを維持するように、溶湯の供給を開始した後の各時刻における取鍋の回転の角速度に関する取鍋動作基準データが設定される。この取鍋動作基準データは、前記初期傾動角および過去の注湯の結果から得られる注湯データを用いて、より正確に設定することができる。定量注湯工程では、設定された取鍋動作基準データに基づいて取鍋の回転の角速度が制御されるとともに、測定した溶湯の重量変化に基づいて、取鍋の回転の角速度を制御（修正）する。これにより、定量注湯制御を精度良く行うことができる。
【００１３】
また、本発明の一態様における溶湯供給量の制御方法は、前記溶湯の注湯速度を算出する計算式に含まれ、理論値と実測値との差を補正する係数を補正係数とし、過去の注湯における前記注湯データおよび前記補正係数に基づいて、最新の補正係数を設定する係数設定工程をさらに含み、前記傾動角設定工程では、前記係数設定工程において設定された最新の補正係数を用いて、前記傾動角を設定することが好ましい。
【００１４】
前記取鍋から出湯する溶湯の注湯速度は、ベルヌーイの式を基にした理論式を用いて算出することができる。該理論式は補正係数を含む。上記の構成によれば、係数設定工程では、過去の注湯の結果から得られる注湯データおよび補正係数に基づいて、最新の補正係数を設定する。これにより、各種要因による注湯口（ノズル）の状態変動の影響も抑制して、前記取鍋動作基準データを設定することができる。その結果、溶湯の供給を開始した初期および前記定量注湯工程における溶湯供給量を、より一層、所望の値に制御し易くすることができる。また、補正係数は、過去の数回分（例えば過去の１０回分）の注湯における注湯データおよび補正係数に基づいて設定される。これにより、補正係数の値の正確性および信頼性が向上する。
【００１５】
また、本発明の一態様における溶湯供給量の制御方法は、前記高さ測定工程では、前記溶湯の湯面の所定領域内の複数箇所において湯面高さを測定し、得られたデータに基づいて前記溶湯に係る湯面高さを決定することが好ましい。
【００１６】
溶湯の湯面には、垢等が浮遊していることがある。上記の構成によれば、湯面の複数箇所の測定データに基づいて湯面高さを決定することにより、湯面の浮遊物の影響を低減することができる。そのため、湯面高さの値の正確性および信頼性が向上する。
【００１７】
また、本発明の一態様における遠心鋳造方法は、上記制御方法により溶湯供給量を制御して、前記シュートからモールドに前記溶湯を供給して遠心鋳造を行う遠心鋳造方法であって、前記取鍋を回転可能に載置する架台に、前記モールドの振動が前記取鍋に伝播することを抑制する防振部材が設置されていることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、モールドの振動による、取鍋の重量測定に生じるノイズを抑制できる。
【００１９】
また、本発明の一態様における遠心鋳造方法は、前記溶湯を前記取鍋から、前記シュートを介して走行式トラフに出湯してもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、本発明の一態様における溶湯供給量の制御方法を、走行式トラフを用いる遠心鋳造に適用することができる。
【００２１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様における溶湯供給ユニットは、溶湯を貯留し回転可能であるとともに、自身に貯留された溶湯をシュートに導くための注湯口が設けられた取鍋と、前記取鍋を回転させる回転機構と、前記取鍋を回転させるべき傾動角を設定する傾動角設定部と、を備える溶湯供給ユニットであって、前記取鍋の上部に設けられ、前記取鍋に貯留された溶湯の湯面に対して上方から測定光を照射し、前記溶湯に係る湯面高さを測定する高さ測定部を備え、前記高さ測定部により測定された湯面高さに基づき、前記傾動角設定部は、前記溶湯の供給前の状態から前記取鍋を回転させるべき傾動角を設定することを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、上記の溶湯供給量の制御方法と同様の効果を奏する溶湯供給ユニットを提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一態様によれば、注湯初期における溶湯供給量の制御の精度を高め得る溶湯供給量の制御方法および溶湯供給ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１における溶湯供給量の制御方法を実施する鋳造機の構成を示す断面図であり、（ｂ）は円弧取鍋の構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、円弧取鍋の具体的構成の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、出湯開始からの時間の経過と、各時刻における取鍋の回転の角速度との関係を示す図である。
【図３】円弧取鍋の内部の劣化の一例を説明するための図であり、（ａ）は円弧取鍋の内部の様子、（ｂ）はノズルの内部の様子をそれぞれ示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態１における溶湯供給ユニットの概略的な構成を示すブロック図である。
【図５】上記溶湯供給ユニットが実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、注湯開始前の円弧取鍋の具体的構成の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、注湯開始直後の円弧取鍋の具体的構成の一例を示す断面図である。
【図７】上記溶湯供給ユニットが実行する、損失係数を設定する処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】上記溶湯供給ユニットを用いて溶湯供給量を制御した場合の、注湯開始からの時間の経過による注湯速度の変化の一例を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態２に係る溶湯供給ユニットの要部構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について、図１〜８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００２６】
以下では、始めに、図１を用いて、本実施形態における溶湯供給量の制御方法を実施する鋳造機の一例としての鋳造機１００の全体構成を説明する。次いで、鋳造機１００が備える円弧取鍋３から出湯する溶湯の供給量を算出する理論について説明し、その後、本実施形態における溶湯供給量の制御方法について説明する。
【００２７】
＜鋳造機＞
図１の（ａ）は、本実施形態における溶湯供給量の制御方法を実施する鋳造機１００の構成を示す断面図であり、（ｂ）は円弧取鍋３の構成を示す斜視図である。具体的に、図１の（ａ）は鋳造開始前の時点の鋳造機１００の様子を示している。
【００２８】
図１の（ａ）に示す鋳造機１００は、定置取鍋１から溶湯２が供給される円弧取鍋（取鍋）３、モータ（回転機構）４、シュート５、トラフ６、鋳造部７、およびトラフ移動部８を備えている。円弧取鍋３は、取鍋本体９およびノズル（注湯口）１０を備えている。また、鋳造機１００は、円弧取鍋３の上方にレーザ距離計（高さ測定部）２０を備えている。レーザ距離計２０およびモータ４は、鋳造機１００の各部の動作を制御する制御装置（図１では図示せず）に接続されている。このレーザ距離計２０および制御装置について、詳しくは後述する。
【００２９】
鋳造機１００は、概略的には、溶湯２が貯留された円弧取鍋３を回転させ、溶湯２を円弧取鍋３に設けられたノズル１０からシュート５に供給する溶湯供給方式の装置である。より詳細には、鋳造機１００は、溶湯２が円弧取鍋３からシュート５を介してトラフ６に供給され、トラフ６を流れた溶湯２が鋳造部７に供給され遠心鋳造されることにより金属管（例えば、ダクタイル鋳鉄管）を製造する遠心鋳造機である。本実施形態は、遠心鋳造方法にも関する。
【００３０】
取鍋本体９は、溶湯２を貯留するものである。取鍋本体９は、第１断面（取鍋本体から外部への注湯方向と、鉛直方向とで規定される平面と平行な方向における断面、すなわち、紙面と同じ面）形状が中心３ｃを中心とする第１円弧である底面部９ｂを備えている。換言すれば、取鍋本体９の第１断面視は、中心３ｃを中心とする扇形である。取鍋本体９は、モータ４により、中心３ｃを回動軸として、取鍋本体９から外部への注湯方向と、鉛直方向とで規定される平面内で回動される。なお、底面部９ｂは、該回動軸に沿って（紙面表裏方向に）延伸するように設けられている。
【００３１】
ここで、図１の（ｂ）を用いて、円弧取鍋３が備える取鍋本体９の具体的形状の一例について説明する。図１の（ｂ）に示すように、取鍋本体９は、底面部９ｂと、側面部９ｃとを備えている。側面部９ｃは、上記回動軸に沿って延伸する底面部９ｂの両端にそれぞれ設けられており、底面部９ｂと２つの側面部９ｃとによって溶湯２を貯留する空間が形成されるようになっている。また、側面部９ｃは、例えば、円弧取鍋３を上記回動軸に沿う方向から見た場合に、外縁が底面部９ｂと同じ円弧形状の、上記中心３ｃを中心とする扇形の形状である。
【００３２】
上記回動軸に沿う方向における底面部９ｂの幅Ｚ３は、上記第１円弧を有する円ｃａの直径ｄｃａ未満であることが好ましい。換言すれば、該底面部９ｂの幅は、取鍋本体９の扇形である側面部９ｃの幅の最大値未満であることが好ましい。この場合、円弧取鍋３の回転に伴う注湯量の変化を小さくすることが可能となるため、溶湯２の注湯量の制御が容易となる。限定されないが、例えば、取鍋本体９の外壁の半径（円ｃａの半径に相当）は２５０ｍｍであってよく、取鍋本体９の幅（回動軸に沿う方向における底面部９ｂの幅Ｚ３に相当）は１５０ｍｍであってよい。
【００３３】
なお、取鍋本体９の側面部９ｃの形状は、上述の扇形に限定されない。側面部９ｃは、上記回動軸に沿う方向から見た場合の形状が、円の一部が欠けた形状となるように形成されていてよい。例えば、側面部９ｃは、後述する図２に示すように、円形状の平面の一部が欠けた形状であってよく、その掛けた部分が、中心３ｃ以外の点を中心とする略扇形形状となっていてよい。円弧取鍋３は、定置取鍋１から供給される溶湯２が取鍋本体９の内部に注湯可能となるように、取鍋本体９の上部に開口部が形成されている。
【００３４】
取鍋本体９は、上記第１断面において、限定されないが、底面部９ｂの上記第１円弧が２１０°以上の角度となるように形成されていてよい。上記第１円弧の一端と他端の間に、上記開口部が形成される。或いは、取鍋本体９は、上記第１断面において底面部９ｂが円形状となっているとともに、底面部９ｂの一部を切り欠いて上記開口部が形成されていてもよい。
【００３５】
取鍋本体９は、上記第１断面において、限定されないが、底面部９ｂの上記第１円弧が２１０°以上３００°以下の角度となるように形成されていてよい。開口部を適切な形状にて形成することにより、取鍋本体９に溶湯２を貯留し易くすることができるとともに、取鍋本体９のメンテナンス性を向上させることができる。
【００３６】
次に、円弧取鍋３が備えるノズル１０について説明する。ここで、上記第１断面において、上記第１円弧の一端である第１端部から中心３ｃを通る直線を引いた場合、該直線と上記第１円弧との交点を交点αとする。また、上記第１円弧の他端を第２端部とする。ノズル１０は、取鍋本体９の底面部９ｂの一部分に設けられており、上記第１円弧における交点αよりも第２端部側の位置の底面部９ｂに設けられている。
【００３７】
ノズル１０は、底面部９ｂに配置されている。円弧取鍋３は、このノズル１０から、取鍋本体９に貯留された溶湯２を外部へ注湯することが可能となっている。モータ４により取鍋本体９の回動角度を制御することで、取鍋本体９から外部へ注湯される溶湯２の量を調節することが可能である。また、取鍋本体９の回動に追従して、ノズル１０も回動される。円弧取鍋３は、円弧取鍋３を回転させてノズル１０から溶湯２を供給する場合に、ノズル１０が溶湯２の湯面よりも深い位置となり、溶湯２を円弧取鍋３の斜め下方に出湯するようになっている。このような円弧取鍋３は、回転式下注取鍋と称されることがある。ノズル１０の長さは、限定されないが、例えば、１１０ｍｍである。
【００３８】
シュート５は、円弧取鍋３から注湯された溶湯２を受け、受けた溶湯２を水平方向に導く溝状の部材である。シュート５は、その表面に塗型（黒鉛等）が塗布されている。シュート５により導かれた溶湯２は、トラフ６に供給される。
【００３９】
トラフ６は、溶湯２が通る溝であり、鋳造部７側が下がるようにやや傾斜して延伸しており、台車６ｂに載せられている。トラフ移動部８は、例えばレールであり、トラフ６の延伸方向に沿って台車６ｂを移動させる。トラフ６は、普段は該レールに対して平行な傾斜角度であるが、該レールに対して鋳造部７側が下がるようにさらに傾斜させることが可能となっていてもよい。トラフ６およびトラフ移動部８は、走行式トラフとして機能する。
【００４０】
鋳造部７は、モールド１１、スリーブ１２、モールド回動機構１３、および制振台１４を備えている。モールド１１およびスリーブ１２は、円筒形状である。また、スリーブ１２は、モールド１１を囲むように、モールド１１に対して同心円状に設けられている。さらに、モールド１１とスリーブ１２との間には空間１５が形成されており、この空間１５に冷却用の流体（水等）を供給することにより、モールド１１の冷却が可能となっている。なお、トラフ６に導かれた溶湯２は、鋳造部７側のトラフ６の端部（以下、トラフ６の終端と称する）から流れ落ち、モールド１１に導かれる。つまり、トラフ６の終端が、モールド１１への溶湯２の供給部分となっている。
【００４１】
モールド回動機構１３は、モールド１１およびスリーブ１２を、モールド１１の円筒軸を回動軸として回動させる。モールド回動機構１３による回動の手法としては、スリーブ１２の両端を支持ローラによって支持し、制振台１４に搭載されたローラをスリーブ１２の下方に接触させ、この制振台１４に搭載されたローラをモータにより回動させる手法が挙げられる。
【００４２】
制振台１４は、モールド１１およびスリーブ１２の回動時における、モールド１１の振動を抑えるものである。また上述したとおり、制振台１４にはローラが設けられており、このローラがモールド１１およびスリーブ１２を回動させている（モールド回動機構１３の機能の一部を担っている）。
【００４３】
＜注湯速度の理論式＞
上述のような鋳造機１００を用いて鋳造を行う場合における、円弧取鍋３からノズル１０を介して出湯する溶湯２の注湯速度を算出する理論について、図２を参照して以下に説明する。図２の（ａ）は、円弧取鍋３の具体的構成の一例を示す断面図である。図２の（ｂ）は、出湯開始からの時間の経過と、各時刻における取鍋の回転の角速度との関係を示す図である。
【００４４】
図２の（ａ）に示すように、円弧取鍋３は、取鍋本体９の内壁を構成する取鍋壁３１、取鍋壁３１を覆い取鍋本体９の外壁を構成する鉄皮３２、中心３ｃに設けられており紙面表裏方向に延伸する回動軸３３、およびノズル１０を備えている。
【００４５】
円弧取鍋３に貯留された溶湯２を外部へ出湯する際の溶湯供給量は、ベルヌーイの定理を基にして制御し得る。つまり、重力方向（高さ方向）における、溶湯２の湯面の位置とノズル１０の出湯口の位置との互いの位置関係を一定に保つことにより、溶湯２のヘッド高さＨを一定にして定量の注湯を行うことができる。このことについて以下に説明する。始めに、図２を参照して、下記（ｉ）〜（ｖ）のように用語を定義する。
【００４６】
（ｉ）鉛直方向（重力方向）に対して直交する面を水平面とし、中心３ｃを通る水平面を基準水平面Ｐ１とする。溶湯２の湯面Ｐ２は水平面と平行な面である。
【００４７】
（ｉｉ）ノズル１０における、取鍋本体９の内部側の端部である流入口（ノズル１０内に溶湯２が流入する入口）の中心を流入口中心１０ａとする。ノズル１０における、取鍋本体９の外部側の端部である出湯口の中心を出湯口中心１０ｂとする。
【００４８】
（ｉｉｉ）上記第１断面において、中心３ｃとノズル１０の中心１０ｃとを結ぶ直線上にノズル１０の軸芯が配置されており、当該直線をノズル軸１０ａｘと称する。そして、上記第１断面において、基準水平面Ｐ１を示す直線と上記ノズル軸１０ａｘとが成す角を傾動角θとする。
【００４９】
（ｉｖ）湯面Ｐ２からノズル１０の上記流入口がどの程度の深さにあるかを表す値として、流入口中心１０ａを通る水平面と湯面Ｐ２との互いの距離をノズル深さｈ１とする。また、ノズル１０の長さ、すなわち流入口中心１０ａから出湯口中心１０ｂまでの距離をノズル長さＬとする。
【００５０】
（ｖ）流入口中心１０ａを通る水平面と出湯口中心１０ｂを通る水平面との互いの距離を高さｈ２とする。
【００５１】
上記（ｉ）〜（ｖ）に定義した用語を用いて、溶湯２のヘッド高さＨは、上記ノズル深さｈ１と、ノズル１０の流入口から出湯口までの高さｈ２との和で表すことができる。ここで、ｈ２＝Ｌ・ｓｉｎθと表すことができる。よって、ベルヌーイの定理を基にして、注湯速度Ｑは下記式で表すことができる。
【００５２】
【数１】
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【００５３】
上記式において、Ｃは損失係数［ｋｇ／ｍｍ３］、ｇは重力加速度［ｍｍ／ｓ２］、Ｈはヘッド高さ［ｍｍ］、Ａはノズル断面積［ｍｍ２］、Ｌはノズル長さ［ｍｍ］、θは取鍋角度（上記傾動角）［ｄｅｇ］、である。注湯速度Ｑの単位は［ｋｇ／ｓ］であって、実質的には速度ではなく溶湯２の供給量を意味している。なお、損失係数Ｃは、注湯速度Ｑの理論値と実測値との差を補正する補正係数である。
【００５４】
円弧取鍋３から溶湯２を注湯する際、時間が経過するにつれて、溶湯２の容量が減少する。そのため湯面Ｐ２の位置は時間の経過とともに変化する（湯面高さが低くなる）。円弧取鍋３が、湯面Ｐ２の高さ方向の位置の変化に合わせて回転し出湯口の位置を変化させることにより、溶湯２のヘッド高さＨを一定に維持することができる。これにより、理論的に、一定の注湯速度Ｑとすることができる。出湯口の位置を変化させることは、傾動角θを変化させることを意味する。傾動角θの角速度を傾動角速度Ｖθとする。
【００５５】
例えば、図２の（ｂ）に示すように、出湯開始からの時間経過に伴って、傾動角速度Ｖθが増加するように制御する。これにより、理論的に、注湯速度Ｑを一定とし得る。
【００５６】
なお、本明細書において説明する、湯面等の位置（高さ方向の位置）およびその変化について、以下のことが言える。概して、高さ方向の位置を表す値は、基準となる位置に応じてその値が変動する性質がある。高さ方向の位置は、床からの高さ、または中心３ｃからの深さ等によって空間的に認識および表現されてよく、位置の基準は特に限定されない。設計者は、何らかの基準を選択して、選択した基準に基づいて高さ方向の位置を把握して、本願発明を適用すればよい。
【００５７】
＜発明の知見＞
従来、注湯速度Ｑの定量制御を行う方法として、例えば特許文献１に記載の技術のように、取鍋等の重量変化量を測定し、その結果に基づいて溶湯供給量を制御する方法が提案されている。これは、溶湯の注湯を開始した後、重量変化量を測定可能な期間の溶湯供給量の制御においては、このようなフィードバック制御で対応し得るためである。
【００５８】
しかしながら、例えば鋳造機１００のような遠心鋳造を行う装置では、注湯初期の溶湯供給量を正確に制御することが重要である。このことは、例えば、図１の（ａ）に示すように、モールド１１における回動軸方向の端部に、ダクタイル鋳鉄管に拡管部を形成するための拡管形成領域がある場合に、特に重要となる。これは、注湯初期の溶湯供給量のバラつきが拡管部の品質に影響を与え得るためである。
【００５９】
そこで、本発明者らは、円弧取鍋３に貯留された溶湯２を外部へ出湯する際の、注湯初期における溶湯供給量を精度よく制御するために、上記式（１）を採用することを試みた。その結果、以下のような課題が生じることがわかった。この課題について、図３を用いて説明する。
【００６０】
図３は、円弧取鍋３の内部の劣化の一例を説明するための図であり、（ａ）は取鍋本体９の内部の様子、（ｂ）はノズル１０の内部の様子をそれぞれ示す断面図である。
【００６１】
図３の（ａ）の左側は、正常時の取鍋本体９の内部の様子を示している。正常時とは、例えば、取鍋本体９の使用回数が少ない状態である。この場合、取鍋本体９の内部における各部は、製造時の寸法を維持しており、取鍋本体９に貯留された溶湯２の湯面は、理想湯面Ｐ２１の位置となる。また、このときの取鍋本体９の内部の容積を理想容積と称する。
【００６２】
一方で、図３の（ａ）の右側は、或る程度使用を繰り返した後の、取鍋本体９の内部の様子を示している。図３の（ａ）の右側に示すように、溶湯２の貯留および出湯を繰り返すことによって、取鍋本体９の内部の取鍋壁３１には、地金、垢等の付着物２ａが付着し得る。付着物２ａが付着することによって、取鍋本体９の内部の容積は上記理想容積に比べて減少する。また、取鍋壁３１を構成する耐火物の剥離等が発生することがある。この場合、取鍋壁３１の一部に剥離部３１ａが形成される。剥離部３１ａが形成することによって、取鍋本体９の内部の容積は上記理想容積に比べて増大する。
【００６３】
上記のような付着物２ａおよび剥離部３１ａが存在することにより、取鍋本体９に貯留された溶湯２の湯面は、理想湯面Ｐ２１とは異なる実湯面Ｐ２２の位置となり得る。そのため、上記ヘッド高さＨが変動し、注湯初期の溶湯供給量を精度良く推定することが難しい。
【００６４】
本発明者らは、上記のような取鍋本体９の劣化によって生じ得る、湯面Ｐ２の位置の変動の問題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、円弧取鍋３から溶湯２の供給を開始する前に、溶湯２の湯面Ｐ２の位置を測定し、その測定結果に基づいてヘッド高さＨを制御することを着想し、本発明を想到した。本発明者らは、湯面Ｐ２の位置を測定する具体的手段として、レーザ距離計を採用した。
【００６５】
（レーザ距離計）
鋳造機１００が備えるレーザ距離計２０は、円弧取鍋３の上方から、取鍋本体９に貯留された溶湯２の湯面Ｐ２にレーザ（測定光）を照射し、湯面Ｐ２の位置を測定する。レーザ距離計２０は、湯面の位置を測定することが可能であればよく、具体的な構成は特に限定されるものではない。例えば、青色レーザを出射する青色レーザ距離計であってよい。青色レーザの波長は、例えば４５０ｎｍであってよい。或いは、レーザ距離計２０は、赤外線レーザを用いる方式のものであってもよい。
【００６６】
また、レーザ距離計２０は、レーザ光を出射するレーザ発信部と、湯面Ｐ２によって反射されたレーザ光を受光する受光部とが別々の装置となっていてよく、または一体に構成されていてもよい。
【００６７】
レーザ距離計２０を用いて湯面Ｐ２の位置を測定する具体的な方法は特に限定されないが、例えば、次の方法が挙げられる。レーザ距離計２０は、自身並びに取鍋本体９の底面および中心３ｃ等の空間座標を予め把握しており、レーザ距離計２０と湯面Ｐ２との互いの距離を測定することによって、湯面Ｐ２の位置を測定する。なお、本明細書書において、「湯面Ｐ２の位置を測定する」とは、説明の便宜上「湯面高さを測定する」と表現されることがある。
【００６８】
レーザ距離計２０は、円弧取鍋３の上方に固定して設置されていてよく、または、取鍋本体９に溶湯２が貯留された後に、円弧取鍋３の上方の所定の位置に移動することができるように、移動手段と共に設置されていてもよい。レーザ距離計２０の設置の具体的な態様は特に限定されない。
【００６９】
上記のようなレーザ距離計２０を用いて、注湯を開始する前の時点における湯面Ｐ２の位置を測定することにより、取鍋本体９の内部の劣化の影響を低減して、より正確に所望のヘッド高さＨに制御することができる。つまり、上記式（１）を用いて、所望の注湯速度Ｑとなるように初期傾動角を設定することができる。その結果、注湯初期における溶湯供給量の制御の精度を高めることができる。
【００７０】
また、レーザ距離計２０は、湯面Ｐ２の所定領域内の複数箇所において溶湯２の湯面高さを測定するようになっていることが好ましい。溶湯２の表面には、垢等の浮遊物が存在していることがある。そのような浮遊物は、湯面高さの正確な測定を妨害し得る。レーザ距離計２０は、得られた複数の測定値（データ）に基づいて溶湯２の湯面高さを決定することにより、浮遊物の影響を低減することができ、より正確に溶湯２の湯面高さの情報を取得することができる。
【００７１】
（ノズルについて）
図３の（ｂ）は、或る程度使用を繰り返した後の、ノズル１０の内部の様子を示す断面図である。
【００７２】
本発明者らは、さらなる問題点として、以下のことを認識した。すなわち、図３の（ｂ）に示すように、ノズル１０の内部または近傍に付着物２ａが付着することがあり、ノズル１０の内部に溶損が生じることもある。これらのことは、ノズル１０の断面積を変化させる等の影響を生じ、注湯速度Ｑを増減させ得る。
【００７３】
このようなノズル１０の状態の変化は、上記式（１）に含まれる損失係数Ｃの値に影響する。本発明者らは、ノズル１０の劣化の影響を低減するために、過去の注湯における注湯速度を用いて、最新の損失係数Ｃを設定することにより問題の解決を図った。これにより、初期傾動角をより正確に設定することができる。また、上記式（１）を用いて注湯速度Ｑを定量制御するための、円弧取鍋３の回転の角速度（図２参照）をより正確に設定することができる。
【００７４】
さらには、過去の注湯における損失係数Ｃの値も用いて最新の損失係数Ｃを設定することにより、より一層正確に初期傾動角および円弧取鍋３の回転の角速度を設定することができる。
【００７５】
＜溶湯供給量の制御＞
本実施形態における溶湯供給量の制御方法を実施する溶湯供給ユニット１００Ａの具体的構成について、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態の溶湯供給ユニット１００Ａの概略的な構成を示すブロック図である。
【００７６】
図４に示すように、溶湯供給ユニット１００Ａは、円弧取鍋３と、円弧取鍋３を回転させるモータ４と、円弧取鍋３の上方に設けられたレーザ距離計２０と、円弧取鍋３の重量を測定するロードセル４１と、モータ４およびレーザ距離計２０と通信可能に接続されたＰＣ（Personal Computer）６０と、を備えている。モータ４にはＰＬＣ（Programmable Logic Controller）７０が通信可能に接続されている。
【００７７】
ＰＣ６０は、制御部６１、注湯データ作成部６２、および記憶部６３を備えている。制御部６１は、傾動角設定部６１ａ、取鍋傾動制御部６１ｂ、および係数設定部６１ｃを備えている。記憶部６３は、注湯データ６３ａ、係数データ６３ｂ、および鋳造条件データ６３ｃを含む。
【００７８】
ＰＣ６０およびＰＬＣ７０は、鋳造機１００の各部の動作を制御する制御装置として機能する。ＰＣ６０およびＰＬＣ７０は、それぞれ独立して、鋳造機１００が備えていてもよく、鋳造機１００の外部に設けられていてもよい。或いは、鋳造機１００は、ＰＬＣ７０を備えておらず、ＰＬＣ７０が実行する処理をＰＣ６０が行うようになっていてもよい。
【００７９】
（溶湯重量測定）
円弧取鍋３は、架台４０によって支持されている。例えば、限定されないが、円弧取鍋３の左右（紙面の裏表方向）に、回動軸を規定するとともに円弧取鍋３を回転可能に軸支する支持部材（図示せず）が設置されている。この支持部材が、架台４０に載置されている。また、架台４０は、ロードセル４１の上に載置されている。
【００８０】
本実施形態では、ロードセル４１は、４台設置されている。なお、ロードセル４１の設置台数は特に限定されない。４台のロードセル４１を用いて測定した重量データ（電圧値）が和算部４２に送信される。該重量データは、和算部４２にて統合された後、増幅部４３に送信され、信号が増幅される。その後、重量データは、増幅部４３からＡ／Ｄ変換部５０にてデジタルデータに変換され、ＰＣ６０に送信される。
【００８１】
ロードセル４１を用いて、円弧取鍋３に貯留されている溶湯２の重量変化を測定することができる。これにより、円弧取鍋３からノズル１０を介して外部に溶湯２を供給している間の溶湯供給量を算出することができる。
【００８２】
ロードセル４１による重量測定の、サンプリング周期および移動平均処理等については、設計者によって適宜設定されてよい。ローパスフィルタの性能についても、設計者が適宜設定すればよい。
【００８３】
（湯面高さ測定）
レーザ距離計２０を用いて測定した湯面高さデータ（電流値）は、Ａ／Ｄ変換部５０にてデジタルデータに変換され、ＰＣ６０に送信される。
【００８４】
湯面高さデータは、レーザ距離計２０と湯面Ｐ２との互いの距離のデータであってよい。この場合、ＰＣ６０は、レーザ距離計２０および取鍋本体９の空間座標を把握しており、湯面高さを算出すればよい。或いは、レーザ距離計２０によって、湯面高さが算出されて、算出した結果がＰＣ６０に送信されてよい。
【００８５】
（円弧取鍋の回転）
詳しくは後述するが、ＰＣ６０によって、円弧取鍋３の回転の角速度が設定され、設定された取鍋角速度データがＰＬＣ７０に送信される。
【００８６】
モータ４は、サーボモータであり、ＰＬＣ７０によって制御される。また、ＰＬＣ７０は、エンコーダから得られた情報をＰＣ６０に送信する。
【００８７】
（ＰＣ６０）
ＰＣ６０が備える各部について、詳しくは溶湯供給ユニット１００Ａが実行する処理の流れの説明と合わせて後述するが、概略的に説明すれば以下のとおりである。
【００８８】
制御部６１は、上記湯面高さデータおよび設定した損失係数Ｃに基づいて、所望の注湯速度Ｑとなるような円弧取鍋３の初期傾動角を算出するとともに、定量注湯制御を行うための円弧取鍋３の回転の角速度の時間変化のデータを算出および設定する。そして、設定したデータをＰＬＣ７０に送信する。
【００８９】
注湯データ作成部６２は、注湯初期における注湯速度Ｑのデータを制御部６１から受信して、受信したデータを注湯データ６３ａとして記憶部６３に格納する。
【００９０】
記憶部６３の係数データ６３ｂは、過去の注湯における損失係数Ｃの値である。鋳造条件データ６３ｃは、ＰＣ６０が演算を行う上で必要となる各種のデータである。鋳造条件データ６３ｃは、例えば、ノズル長さＬ、円弧取鍋３の傾動角１度に対応するヘッド高さＨ（後述）、および各種のパラメータ等を含む。
【００９１】
＜定量注湯制御＞
溶湯供給ユニット１００Ａが実行する溶湯供給量の制御について、図５を用いて以下に説明する。図５は、溶湯供給ユニット１００Ａが実行する処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートでは、定置取鍋１から円弧取鍋３に溶湯２が供給され、円弧取鍋３に溶湯２が貯留されている状態（鋳造機１００による鋳造開始前の状態）から始まる処理について説明する。なお、以下の説明における「注湯開始前」とは、定置取鍋１から円弧取鍋３への溶湯２の供給が完了してから、円弧取鍋３を回転させてノズル１０を介して溶湯２の注湯が開始するまでの間を意味している。
【００９２】
図５に示すように、まず、レーザ距離計２０は、円弧取鍋３に貯留されている溶湯２の湯面高さを測定し、得られた湯面高さデータを、Ａ／Ｄ変換部５０を介してＰＣ６０に送信する（ステップ１０；以下Ｓ１０のように略記する）（高さ測定工程）。
【００９３】
また、ロードセル４１は、注湯開始前における、溶湯２が貯留された円弧取鍋３の重量を測定し、得られた注湯開始前の重量データを、和算部４２、増幅部４３、およびＡ／Ｄ変換部５０を介して、ＰＣ６０に送信する（Ｓ１２）。
【００９４】
なお、Ｓ１０およびＳ１２の処理の順番が逆であってよく、Ｓ１０およびＳ１２の処理が並行して実行されてもよい。
【００９５】
制御部６１が備える傾動角設定部６１ａは、上記湯面高さデータおよび注湯開始前の重量データを受信する。傾動角設定部６１ａは、前述した式（１）の理論式を用いて、所望の注湯速度Ｑとなるようなヘッド高さＨを算出する。ここで、損失係数Ｃは、係数データ６３ｂから取得されてよく、係数設定部６１ｃによって最新の損失係数Ｃが設定されてよい。係数設定部６１ｃの動作については後述する。
【００９６】
【数２】
2019089095.tif 000004
【００９７】
傾動角設定部６１ａは、湯面高さデータに基づいて、所望の注湯速度Ｑとなるような円弧取鍋３の初期回転角度θ１を算出する。この初期回転角度θ１の算出は、限定されないが、例えば以下のようにして行うことができる。
【００９８】
傾動角設定部６１ａは、注湯開始前の重量データに基づいて、溶湯２の重量を推定し、その結果に基づいて基準湯面高さＨ０を算出する。そして、傾動角設定部６１ａは、この基準湯面高さＨ０を用いて、基準初期回転角度θ０を求める。
【００９９】
傾動角設定部６１ａは、下記式（２）および式（３）を用いて、初期回転角度θ１を算出する（Ｓ１４：傾動角設定工程）。
【０１００】
【数３】
2019089095.tif 000005
【０１０１】
【数４】
2019089095.tif 000006
【０１０２】
ここでＨｍは湯面高さ測定値、Ｈｄは取鍋角度１度に対応するヘッド高さ、ｒは円弧取鍋３の中心３ｃから取鍋壁３１までの半径である。
【０１０３】
また、傾動角設定部６１ａは、所望の注湯速度Ｑにて定量注湯することができるように、円弧取鍋３の回転の角速度の時間変化を示す取鍋動作基準データ（例えば図２の（ｂ）のグラフに示すデータ）を算出し、設定する（Ｓ１４：傾動角設定工程）。
【０１０４】
傾動角設定部６１ａは、設定した基準初期回転角度θ０および取鍋動作基準データを、取鍋傾動制御部６１ｂに送信する。
【０１０５】
取鍋傾動制御部６１ｂは、受信したデータに基づいて、ＰＬＣ７０に指令を送信する。ＰＬＣ７０は、指令に基づいてモータ４を動作させる。具体的には、先ず、ＰＬＣ７０は、円弧取鍋３の傾動角が基準初期回転角度θ０となるように、モータ４を動作させる。この動作は、なるべく短時間で行われることが好ましい。ＰＬＣ７０は、円弧取鍋３の傾動角が基準初期回転角度θ０となった後は、上記取鍋動作基準データに基づいて、円弧取鍋３が回転するようにモータ４を動作させる（Ｓ１６：定量注湯工程）。
【０１０６】
Ｓ１６の後、ロードセル４１は、円弧取鍋３の重量を適時測定し、測定した重量データをＰＣ６０に送信する。これにより、取鍋傾動制御部６１ｂは、円弧取鍋３に貯留された溶湯２の重量変化についての情報を知ることができ、この情報に基づいて注湯速度Ｑを算出することができる（Ｓ１８）。
【０１０７】
注湯を開始した初期において（Ｓ２０でＹＥＳ）、取鍋傾動制御部６１ｂは、算出した注湯速度Ｑのデータを注湯データ作成部６２に送信する。注湯データ作成部６２は、受信したデータに基づいて初期の注湯速度のデータとしての注湯データ６３ａを作成し、記憶部６３に格納する（Ｓ２２）。この注湯初期の期間は、例えば、円弧取鍋３の回転を開始してから数秒後における、例えば１秒間であってよい。
【０１０８】
注湯初期よりも後の時間において（Ｓ２０でＮＯ）、取鍋傾動制御部６１ｂは、注湯速度Ｑの定量注湯制御を行う。取鍋傾動制御部６１ｂは、注湯速度Ｑの目標値と、溶湯２の重量変化のデータに基づいて算出された注湯速度Ｑの実測値との誤差が大きくなった場合（Ｓ２４でＹＥＳ）、次のような制御を行う。すなわち、取鍋傾動制御部６１ｂは、注湯速度Ｑの変動量に合わせて、上記取鍋動作基準データにて規定された円弧取鍋３の回転の角速度を修正し、注湯速度Ｑを目標値に近づける（Ｓ２６）。この角速度を修正する方法は特に限定されないが、例えば、目標値と実測値との差に応じて制御を行う比例制御（Ｐ制御）と、注湯速度Ｑの変動度合に応じて制御を行う微分制御（Ｄ制御）との２つの方法を組み合わせて、円弧取鍋３の回転の角速度を修正してよい。取鍋傾動制御部６１ｂは、その他の公知の方法を用いて、溶湯２の重量変化のデータに基づいて注湯速度Ｑの定量注湯制御を行ってよい。取鍋傾動制御部６１ｂは、修正した角速度に基づいて、ＰＬＣ７０に指令を送信する。そして、Ｓ１６からの処理を繰り返す。
【０１０９】
注湯速度Ｑの目標値と実測値との誤差が小さい場合（Ｓ２４でＮＯ）、円弧取鍋３から所定量の溶湯２の注湯が終了するまで（Ｓ２８でＮＯ）、Ｓ１６からの処理を繰り替えす。
【０１１０】
所定量の溶湯２の注湯が終了した場合（Ｓ２８でＹＥＳ）、溶湯供給ユニット１００Ａは、溶湯供給量の制御を終了する。
【０１１１】
（有利な点）
本実施形態の溶湯供給量の制御方法による利点について、図６を用いて説明する。図６の（ａ）は、注湯開始前の円弧取鍋３の具体的構成の一例を示す断面図である。図６の（ｂ）は、注湯開始直後の円弧取鍋３の具体的構成の一例を示す断面図である。
【０１１２】
図６の（ａ）に示すように、例えば、注湯開始前の円弧取鍋３の内部において、基準水平面Ｐ１の下方に溶湯２の湯面Ｐ２があり、ノズル１０が水平方向を向いており、基準水平面Ｐ１とノズル軸１０ａｘが一致しているとする。取鍋本体９の取鍋壁３１に付着物２ａが付着していることにより、湯面Ｐ２の湯面高さは、理想湯面Ｐ２１よりも高くなっている。
【０１１３】
この湯面Ｐ２の位置をレーザ距離計２０によって測定する。傾動角設定部６１ａは、測定したデータを用いて、上述のように、基準初期回転角度θ０を初期回転角度θ１に修正する。
【０１１４】
つまり、図６の（ｂ）に示すように、理想湯面Ｐ２１に基づけば補正前軸Ａｘ０の軸上にノズル１０が位置するところ、湯面Ｐ２の実際の位置に基づいて、補正後軸Ａｘ１の軸上にノズル１０があるように、取鍋傾動制御部６１ｂは注湯開始位置を修正する。
【０１１５】
このように、本実施形態の溶湯供給量の制御方法では、所望の注湯速度Ｑとなるヘッド高さＨとなるように、初期回転角度θ１にて円弧取鍋３を回転させるようになっている。これにより、注湯初期における溶湯供給量の制御の精度を高めることができる。
【０１１６】
これに対して、従来の方法では、修正前のヘッド高さＨＢは、修正後のヘッド高さＨＡよりも高くなっている。そのため、補正前軸Ａｘ０の軸上にノズル１０が位置するように円弧取鍋３を回転させた場合、所望の注湯速度Ｑよりも溶湯供給量が多くなってしまう。この場合、注湯初期における溶湯供給量を正確に制御することは難しい。
【０１１７】
（ノズルの劣化を考慮した定量注湯制御）
溶湯供給ユニット１００Ａが実行する、ノズルの劣化を考慮した溶湯供給量の制御について、図７を用いて以下に説明する。図７は、溶湯供給ユニット１００Ａが実行する、損失係数を設定する処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートでは、円弧取鍋３から所定量の溶湯２が供給された後（図５のＳ２８の後）、次の鋳造が開始される前（図５のＳ１６の前）までに行われる処理について説明する。
【０１１８】
図７に示すように、まず、係数設定部６１ｃは、記憶部６３から、過去の運転における初期の注湯速度のデータである注湯データ６３ａを取得する（Ｓ３０）。
【０１１９】
次に、過去の運転における係数データ６３ｂを考慮しない場合（Ｓ３２でＮＯ）、係数設定部６１ｃは、注湯データ６３ａに基づいて、損失係数Ｃを最新の値に設定する。具体的には、限定されないが、例えば過去の数回の運転における注湯初期の注湯速度Ｑの平均値ＱＡＶを算出する。この平均値ＱＡＶを、目標値の注湯速度Ｑ０で除算し、その結果を現在の損失係数Ｃに乗ずることによって、最新の損失係数Ｃの値を算出し、設定する（Ｓ３６）。係数設定部６１ｃは、設定した最新の損失係数Ｃを、係数データ６３ｂに格納する。
【０１２０】
或いは、過去の運転における係数データ６３ｂを考慮する場合（Ｓ３２でＹＥＳ）、係数設定部６１ｃは、係数データ６３ｂから過去の運転において用いた損失係数Ｃを取得する。高精度の注湯制御を行うためには、過去の損失係数Ｃのデータを利用することが好ましい。この場合、係数設定部６１ｃは、注湯データ６３ａおよび係数データ６３ｂに基づいて、損失係数Ｃを最新の値に設定する。具体的には、限定されないが、例えば過去の数回の運転における、注湯初期の注湯速度Ｑと損失係数Ｃとを用いて、以下のように最新の損失係数Ｃを算出する。すなわち、係数設定部６１ｃは、直近の運転における注湯速度Ｑのそれぞれに重み付けをして、目標値の注湯速度Ｑ０からの平均的なバラつきを示す値を求める。また、係数設定部６１ｃは、直近の運転における損失係数Ｃの値についてそれぞれ重み付けを行い、もっともらしい損失係数Ｃの値を推定する。そして、上記算出した注湯速度Ｑおよび損失係数Ｃに関する値を乗じて、最新の損失係数Ｃの値を算出し、設定する（Ｓ３６：係数設定工程）。係数設定部６１ｃは、設定した最新の損失係数Ｃを、係数データ６３ｂに格納する。なお、直近の運転とは、例えば、過去の１０回の運転であってよい。
【０１２１】
以上のように、最新の損失係数Ｃを設定することにより、各種要因によるノズル１０の状態の変動の影響を抑制することができ、補正係数の値の正確性および信頼性が向上する。そのため、注湯速度Ｑを算出する理論式の精度を高めることができる。その結果、傾動角（注湯時間全体の傾動角）をより一層正確に設定することができ、溶湯２の供給量を、より一層、所望の値に制御し易くすることができる。
【０１２２】
（実施例）
本実施形態の溶湯供給ユニット１００Ａを用いて溶湯供給量を制御した場合の注湯速度Ｑについて、図８を用いて説明する。図８は、注湯開始からの時間の経過による注湯速度Ｑの変化の一例を示すグラフである。ここで、注湯速度Ｑは、取鍋傾動制御部６１ｂが受信した円弧取鍋３の重量変化のデータに基づいて、各時刻について算出された値である。
【０１２３】
図８に示すように、注湯を開始した時刻ｔ０から少し後までの短い期間Ｔ１において、円弧取鍋３は、初期回転角度θ１となるようにモータ４によって回転される。また、円弧取鍋３は、傾動角設定部６１ａが設定した取鍋動作基準データに基づいて、各時刻において所定の角速度にてモータ４によって回転される。
【０１２４】
時刻ｔ１１からｔ１２の間の期間において、注湯データ作成部６２が、注湯初期の注湯速度Ｑのデータを取得し、取得したデータを注湯データ６３ａとして記憶部６３に格納する。
【０１２５】
取鍋傾動制御部６１ｂは、重量変化のデータに基づいて注湯速度Ｑを算出可能となった後の期間Ｔ２において、注湯速度Ｑの定量注湯制御を行う。
【０１２６】
ここで、図８に示すグラフの縦軸における、目標値Ｑ０よりも少し高い注湯速度Ｑ２から、目標値Ｑ０よりも少し低い注湯速度Ｑ１までの注湯速度Ｑの範囲を目標制御範囲Ａ２とする。目標制御範囲Ａ２は、例えば、目標値Ｑ０の±３％であってよい。
【０１２７】
また、目標値Ｑ０と注湯速度Ｑ２との間の注湯速度ＱＡから、目標値Ｑ０と注湯速度Ｑ１との間の注湯速度Ｑαまでの注湯速度Ｑの範囲を非修正範囲Ａ１とする。非修正範囲Ａ１は、例えば、目標値Ｑ０の±２％であってよい。注湯速度Ｑが非修正範囲Ａ１の範囲内の場合、取鍋傾動制御部６１ｂは、傾動角設定部６１ａが設定した取鍋動作基準データに基づいて制御を行う。一方で、注湯速度Ｑが非修正範囲Ａ１の範囲外となり、目標値と実測値との誤差が大きくなった場合、取鍋傾動制御部６１ｂは、ＰＤ制御を行い、注湯速度Ｑが目標制御範囲Ａ２の範囲内に収まるように円弧取鍋３の回転の角速度を修正する。
【０１２８】
注湯を開始した時刻ｔ０から後の期間Ｔ３において、取鍋傾動制御部６１ｂは、設定した最新の損失係数Ｃを用いて、注湯速度Ｑが目標制御範囲Ａ２の範囲内に収まるように定量注湯制御を行う。
【０１２９】
〔付記事項〕
鋳造機１００では、円弧取鍋３に注湯口としてノズル１０を設けたが、注湯口の形態は円筒状のノズル１０に限定されず、円錐状、角柱状等の形態であってもよい。また、注湯口の形成方法としては例えば、取鍋本体９の底面部９ｂを切り欠いて注湯口を形成してもよい。
【０１３０】
〔実施の形態２〕
図９は、実施の形態２に係る溶湯供給ユニット１００Ｂの要部構成を示す側断面図である。図９では、構造を表現するために、架台４０の上に、円弧取鍋３を回転可能に軸支する支持部材を模式的に追加して図示している。
【０１３１】
図９に示すように、溶湯供給ユニット１００Ｂは、ロードセル４１を支持する台よりも鉛直方向の下側に、防振ゴム（防振部材）８０が設置されている。
【０１３２】
モールド１１の振動が、ロードセル４１に伝播した場合、円弧取鍋３の重量測定にノイズが生じ得る。防振ゴム８０は、モールド１１の振動がロードセル４１に伝わることを抑制し、そのようなノイズの発生を低減することができる。そのため、溶湯供給量の定量制御の精度をより一層高めることができる。
【０１３３】
防振ゴム８０の材質および硬度は、モールド１１の振動の周波数、設置環境の温度等に応じて設定される性能を満たすように選択されることが好ましい。例えば、防振ゴム８０は、硬度が４０°〜５０°の天然ゴムから構成されている。
【０１３４】
なお、防振ゴム８０は、ゴムに限定されず、その他の防振部材を代わりに用いることもできる。
【０１３５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３６】
１  定置取鍋
２  溶湯
３  円弧取鍋（取鍋）
３ｃ  第１円弧の中心（回動軸）
４  モータ
５  シュート
６  トラフ（走行式トラフ）
７  鋳造部
８  トラフ移動部（走行式トラフ）
９  取鍋本体
９ｂ  底面部
１０  ノズル（注湯口）
１０ａｘ  ノズル軸
１０ｃ  ノズルの中心
１１  モールド
１２  スリーブ
２０  レーザ距離計
３３  回動軸
１００  鋳造機
１００Ａ、１００Ｂ  溶湯供給ユニット
【図１】
2019089095.tif 000007
【図２】
2019089095.tif 000008
【図３】
2019089095.tif 000009
【図４】
2019089095.tif 000010
【図５】
2019089095.tif 000011
【図６】
2019089095.tif 000012
【図７】
2019089095.tif 000013
【図８】
2019089095.tif 000014
【図９】
2019089095.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月6日(2019.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯が貯留された取鍋を回転させ、前記溶湯を前記取鍋に設けられた注湯口からシュートに供給する溶湯供給方式における溶湯供給量の制御方法であって、
前記取鍋を回転させ前記注湯口から前記溶湯を供給する前に、前記溶湯に係る湯面高さを測定する高さ測定工程と、
前記高さ測定工程において測定された前記湯面高さに基づき、所望の注湯速度となるように、前記溶湯の供給前の状態から前記取鍋を回転させるべき初期傾動角を設定する傾動角設定工程と、を含むことを特徴とする溶湯供給量の制御方法。
【請求項２】
前記傾動角設定工程の後に、前記設定した初期傾動角にて前記溶湯の供給を開始し、前記取鍋に貯留された前記溶湯の重量変化を測定して、該測定した重量変化の情報に基づいて前記取鍋の回転の角速度を制御する定量注湯工程を含み、
前記傾動角設定工程では、前記湯面高さのデータと、過去の注湯における前記定量注湯工程にて得られる注湯データとに基づいて、前記初期傾動角を設定することを特徴とする請求項１に記載の溶湯供給量の制御方法。
【請求項３】
前記溶湯の注湯速度を算出する計算式に含まれ、理論値と実測値との差を補正する係数を補正係数とし、
過去の注湯における前記注湯データおよび前記補正係数に基づいて、最新の補正係数を設定する係数設定工程をさらに含み、
前記傾動角設定工程では、前記係数設定工程において設定された最新の補正係数を用いて、前記初期傾動角を設定することを特徴とする請求項２に記載の溶湯供給量の制御方法。
【請求項４】
前記高さ測定工程では、前記溶湯の湯面の所定領域内の複数箇所において湯面高さを測定し、得られたデータに基づいて前記溶湯に係る湯面高さを決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶湯供給量の制御方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御方法により溶湯供給量を制御して、前記シュートからモールドに前記溶湯を供給して遠心鋳造を行う遠心鋳造方法であって、
前記取鍋を回転可能に載置する架台に、前記モールドの振動が前記取鍋に伝播することを抑制する防振部材が設置されていることを特徴とする遠心鋳造方法。
【請求項６】
前記溶湯を前記取鍋から、前記シュートを介して走行式トラフに出湯することを特徴とする請求項５に記載の遠心鋳造方法。
【請求項７】
溶湯を貯留し回転可能であるとともに、自身に貯留された溶湯をシュートに導くための注湯口が設けられた取鍋と、
前記取鍋を回転させる回転機構と、
前記取鍋を回転させるべき傾動角を設定する傾動角設定部と、を備える溶湯供給ユニットであって、
前記取鍋の上部に設けられ、前記取鍋に貯留された溶湯の湯面に対して上方から測定光を照射し、前記溶湯に係る湯面高さを測定する高さ測定部を備え、
前記高さ測定部により測定された湯面高さに基づき、前記傾動角設定部は、所望の注湯速度となるように、前記溶湯の供給前の状態から前記取鍋を回転させるべき初期傾動角を設定することを特徴とする溶湯供給ユニット。