(57)【要約】【課題】鋳型湯口３の湯面が静かに且つ速やかに基準レベルまで上昇するように、傾動式注湯機１による取鍋４の傾動を制御する。【解決手段】取鍋４を傾動し、取鍋４からの出湯を検知した後に、取鍋４の傾動が所定の傾動速度になるまで減速させることにより、湯口３の湯面が基準レベルまで上昇するようにし、前回又は直近複数回の上記出湯検知から上記湯面が基準レベルになるまでの到達時間に基づいて、湯口３に注がれる溶湯流量の目標値からのずれが小さくなるように、今回の取鍋４の傾動制御を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋を傾けて溶湯を鋳型の湯口に注ぐ傾動式注湯機の溶湯流量制御方法であって、
上記取鍋を傾動し、該取鍋からの出湯を検知した後に、該取鍋の傾動が所定の傾動速度になるまで減速するように、上記取鍋の傾動を制御するステップを備え、
前回又は直近複数回の上記出湯検知から上記湯口の湯面が所定の基準レベルになるまでの到達時間に基づいて、上記湯口に注がれる溶湯流量の目標値からのずれが小さくなるように、今回の上記ステップにおける上記取鍋の傾動制御を補正することを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記出湯検知後、上記取鍋が所定の傾き角度まで傾動した時点で該取鍋の傾動の減速が開始されるものであり、
上記取鍋の傾動制御の補正が、上記出湯検知から上記傾動の減速開始までの遅延時間の補正、又は上記減速を開始する傾き角度の補正であることを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記到達時間の実測値と目標値の差の二乗和の直近複数回分の積算値を用いて今回の上記ステップにおける上記取鍋の傾動制御を補正することを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記ステップに続いて、上記湯面の上記基準レベルへの到達が検知された後は上記取鍋の傾きを戻す湯切りの開始まで上記湯面が上記基準レベルを下回らないように、上記取鍋の傾動の減速後の上記取鍋の傾動を制御する第２ステップを備え、
前回又は直近複数回の上記第２ステップにおける上記取鍋からの出湯流量に基づいて、該出湯流量の目標値からのずれが小さくなるように、今回の上記第２ステップにおける上記取鍋の傾動制御を補正することを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御方法。
【請求項５】
請求項４において、
上記出湯流量の実測値と目標値の差の二乗和の直近複数回分の積算値を用いて今回の上記第２ステップにおける上記取鍋の傾動制御を補正することを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５において、
上記第２ステップに続く湯切りステップでは、上記取鍋からの出湯重量が所定値になった時点で上記湯切りを開始するようにし、
前回又は直近複数回の上記湯切りステップ終了までに上記鋳型内に注入された溶湯の鋳込み重量に基づいて、該鋳込み重量の目標値からのずれが小さくなるように今回の上記湯切り開始時の上記出湯重量を補正することを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御方法。
【請求項７】
請求項６において、
上記鋳込み重量の実測値と目標値の差の二乗和の直近複数回分の積算値を用いて今回の上記湯切り開始時の上記溶湯重量を補正することを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
上記取鍋は、出湯するときの該取鍋内の湯面面積が該取鍋の傾き角度によって相違しており、
上記相違に基づいて予め上記取鍋の傾き角度に応じて設定した補正値により、上記取鍋の傾き角度によって上記湯口に注入される溶湯量が変化することが抑制されるように、上記取鍋の傾動制御に上記取鍋の傾き角度に応じた角度補償を与えることを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御方法。
【請求項９】
取鍋を傾けて溶湯を鋳型の湯口に注ぐ傾動式注湯機の溶湯流量制御装置であって、
上記取鍋からの出湯を検知する出湯検知手段と、
上記湯口の湯面レベルを検知する湯面レベル検知手段と、
上記取鍋が注湯待機状態から傾動し、上記出湯検知手段によって出湯が検知された後に、上記取鍋の傾動が所定の傾動速度となるまで減速するように、上記注湯機の作動を制御する注湯機制御手段と、
上記出湯検知から上記湯口の湯面が所定の基準レベルになったことが上記湯面レベル検知手段によって検知されるまでの到達時間を計測し、前回又は直近複数回の上記到達時間に基づいて、上記湯口に注がれる溶湯流量の目標値からのずれが小さくなるように、上記注湯機制御手段による上記取鍋の傾動制御を補正する補正手段とを備えていることを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御装置。
【請求項１０】
請求項９において、
上記注湯機制御手段は、上記出湯検知後、上記取鍋が所定の傾き角度まで傾動した時点で該取鍋の傾動の減速を開始するものであり、
上記補正手段による上記取鍋の傾動制御の補正が、上記出湯検知から上記傾動の減速開始までの遅延時間の補正、又は上記減速を開始する傾き角度の補正であることを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御装置。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０において、
上記補正手段は、上記到達時間の実測値と目標値の差の二乗和の直近複数回分の積算値を用いて今回の上記取鍋の傾動制御を補正することを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御装置。
【請求項１２】
請求項９乃至請求項１１のいずれか一において、
上記注湯機制御手段は、上記湯面の上記基準レベルへの到達が検知された後は上記取鍋の傾きを戻す湯切りの開始まで上記湯面が上記基準レベルを下回らないように、上記取鍋の傾動の減速後の上記取鍋の傾動を制御し、
前回又は直近複数回の上記減速後上記湯切り開始に至る間の上記取鍋からの出湯流量に基づいて、該出湯流量の目標値からのずれが小さくなるように、今回の上記減速後上記湯切り開始に至るまでの上記注湯機制御手段による上記取鍋の傾動制御を補正する第２補正手段を備えていることを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
上記第２補正手段は、上記出湯流量の実測値と目標値の差の二乗和の直近複数回分の積算値を用いて今回の上記減速後上記湯切り開始に至るまでの上記取鍋の傾動制御を補正することを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御装置。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３において、
上記注湯機制御手段は、上記取鍋からの出湯重量が所定値になった時点で上記湯切りが開始されるように上記注湯機の作動を制御し、
前回又は直近複数回の上記湯切り終了までに上記鋳型内に注入された溶湯の鋳込み重量に基づいて、該鋳込み重量の目標値からのずれが小さくなるように今回の上記湯切り開始時の上記出湯重量を補正する第３補正手段を備えていることを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御装置。
【請求項１５】
請求項１４において、
上記鋳込み重量の実測値と目標値の差の二乗和の直近複数回分の積算値を用いて今回の上記湯切り開始時の上記溶湯重量を補正することを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御装置。
【請求項１６】
請求項９乃至請求項１５のいずれか一において、
上記取鍋は、出湯するときの該取鍋内の湯面面積が該取鍋の傾き角度によって相違しており、
上記相違に基づいて予め上記取鍋の傾き角度に応じて設定した補正値により、上記取鍋の傾き角度によって上記湯口に注入される溶湯量が変化することが抑制されるように、上記取鍋の傾動制御に上記取鍋の傾き角度に応じた角度補償を与える角度補償手段を備えていることを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御装置。
【請求項１７】
請求項９乃至請求項１６のいずれか一において、
上記湯面レベル検知手段は、レーザー距離センサであり、溶湯が発する光のうちの当該レーザーと異なる波長成分をカットするバンドパスフィルターを備えていることを特徴とする傾動式注湯機の溶湯流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は傾動式注湯機の溶湯流量制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミ合金や鋳鉄鋳物等の鋳造において、鋳型へ溶湯を注入するために取鍋を傾動させる傾動式注湯機を用いることが知られている。その取鍋の内面には耐火性金属酸化物が塗り固められており、傾動式注湯機によれば、溶湯温度の低下を抑えつつ所定量の溶湯を鋳型の湯口に注ぐことができる。
【０００３】
傾動式注湯機による取鍋の傾動制御手法については従来より種々提案されている。例えば、特許文献１には、鋳型の湯口の湯面（溶湯の表面）のレベルをレーザーセンサで検知するのは難しいから、これに代えて、注湯中の取鍋の重量をロードセルで計測し、その計測値から取鍋内の溶湯重量を求め、この溶湯重量と前回の湯切り時の溶湯重量との差が設定値に達したときに、湯切り指令を出すことが記載されている。ロードセルによる計測値には、注湯操作に伴う取鍋内の溶湯の湯面の揺動による慣性力の影響が出るから、湯面の変動が落ち着く注湯後半期に上記計測を行なうことにより、上記慣性力の影響を小さくするという提案である。
【０００４】
また、特許文献１には次の傾動制御についての説明がある。すなわち、取鍋の傾動開始と同時にその傾動速度を所定の高速度になるまで増大させていき、この高速度を取鍋からの出湯を検知するまで継続することにより、注湯操作の短時間化を図る。出湯を検知したら、取鍋の傾動を所定の低速度まで減速し、この低速度を継続することにより、鋳型への注湯量を増大させていく。湯切り指令が出たら、取鍋の傾動を戻す操作を行ない、所定の傾動戻し角度になったら、その傾動戻し速度を零に減少させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３８０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、取鍋による鋳型への注湯を繰り返していくと、溶湯表面のスラグ（Ｍｇの酸化物等）が取鍋内や取鍋の注ぎ口に付着していき、取鍋の溶湯流路断面積や取鍋容量が変化する。そのため、取鍋の傾動速度や傾き角度を同じように制御していても、取鍋からの出湯量は次第に変化していく。その結果、鋳型のキャビティへの溶湯の充填速度が変化して不良品の発生を招いたり、鋳込み重量のバラツキを招くという問題がある。
【０００７】
すなわち、湯口における溶湯の湯面が所定レベル以上に高くなっていれば、湯口内の溶湯は下の方から鋳型のキャビティに入っていくから、溶湯表面に浮いているスラグがキャビティに向かう溶湯に巻き込まれることはない。しかし、湯口における湯面が下がっていると、溶湯表面に浮いているスラグが溶湯に巻き込まれてキャビティに達し、鋳造欠陥を招く。特に鋳型への注湯初期において、取鍋へのスラグの付着によって、鋳型の湯口に注がれる溶湯量が少なくなると、湯面レベルが速やかに上昇せず、その結果、溶湯に巻き込まれてキャビティに流れるスラグの量が多くなってしまう。一方、湯面レベルを速やかに上昇させるべく、取鍋の傾きを大きくし、出湯量を増大させると、湯口に注がれる溶湯の勢いが強くなり、その結果、溶湯が飛散して周辺設備の故障や火災、作業環境の悪化を招き易くなる。また、湯口の溶湯が激しく波立つことで、キャビティに向かう溶湯にスラグが巻き込まれ易くなる。
【０００８】
これに対して、湯口の湯面レベルを検出し、その湯面レベルに基づいて取鍋の傾動を制御することが考えられるが、湯面レベルを精度良く検出できたとしても、その検出結果が注湯流量に反映されるまでの応答遅れがあるため、湯面レベルを精度良く制御することは難しい。
【０００９】
そこで、本発明は、鋳型の湯口の湯面レベルが静かに(波立ちが抑えられるように)且つ速やかに所定の基準レベルまで上昇するように取鍋の傾動を制御する手法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、直近注湯における取鍋からの出湯から湯口の湯面が所定の基準レベルになるまでの到達時間に基づいて注湯初期における取鍋の傾動制御を補正するようにした。
【００１１】
すなわち、ここに開示する、取鍋を傾けて溶湯を鋳型の湯口に注ぐ傾動式注湯機の溶湯流量制御方法は、上記取鍋を傾動し、該取鍋からの出湯を検知した後に、該取鍋の傾動が所定の傾動速度になるまで減速するように、上記取鍋の傾動を制御するステップを備え、
前回又は直近複数回の上記出湯検知から上記湯口の湯面が所定の基準レベルになるまでの到達時間に基づいて、上記湯口に注がれる溶湯流量（換言すれば、上記取鍋からの出湯流量）の目標値からのずれが小さくなるように、今回の上記ステップにおける上記取鍋の傾動制御を補正することを特徴とする。
【００１２】
また、ここに開示する、取鍋を傾けて溶湯を鋳型の湯口に注ぐ傾動式注湯機の溶湯流量制御装置は、
上記取鍋からの出湯を検知する出湯検知手段と、
上記湯口の湯面レベルを検知する湯面レベル検知手段と、
上記取鍋が注湯待機状態から傾動し、上記出湯検知手段によって出湯が検知された後に、上記取鍋の傾動が所定の傾動速度となるまで減速するように、上記注湯機の作動を制御する注湯機制御手段と、
上記出湯検知から上記湯口の湯面が所定の基準レベルになったことが上記湯面レベル検知手段によって検知されるまでの到達時間を計測し、前回又は直近複数回の上記到達時間に基づいて、上記湯口に注がれる溶湯流量の目標値からのずれが小さくなるように、上記注湯機制御手段による上記取鍋の傾動制御を補正する補正手段とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
このような方法又は装置によれば、直近（前回又は直近複数回）のデータに基づいて今回の取鍋の傾動制御を補正するから、制御の応答遅れの問題がなく、取鍋の傾動を安定して確実に制御することができる。そして、その直近のデータとして、出湯検知から湯口の湯面が所定の基準レベルになるまでの到達時間を採用するから、すなわち、その到達時間はスラグの付着等による取鍋からの溶湯の出具合を強く反映したデータであるから、その溶湯の出具合の経時変動に拘わらず、上記補正によって湯口に流入する溶湯流量の目標値からのずれが確実に小さくなる。よって、湯口の湯面を静かに且つ速やかに所定の基準レベルまで上昇させる上で有利になる。
【００１４】
上記取鍋の傾動制御の補正としては、出湯検知に至るまでの取鍋を加速傾動させる度合、その加速傾動によって到達させる傾動速度、或いは出湯検知後の減速度を補正することも考えられるが、好ましいのは次に述べる補正である。
【００１５】
すなわち、上記出湯検知後、上記取鍋が所定の傾き角度まで傾動した時点で該取鍋の傾動の減速が開始されるものであり、そして、上記取鍋の傾動制御の補正として、上記出湯検知から上記傾動の減速開始までの遅延時間の補正、又は上記減速を開始する傾き角度の補正を採用することである。
【００１６】
加速度、傾動速度或いは減速度の場合、その補正によって取鍋からの出湯量が大きく変化し易いところ、上記遅延時間や傾き角度の補正の場合は、湯口に流入する溶湯流量を細かく制御することができ、制御のオーバーシュート防止に有利になる。
【００１７】
加えて加速度、傾動速度或いは減速度の場合、それらを変化させることで慣性力が変わり、その慣性力による重量測定への影響を除くための電気的な処理方法や設定値を最適化するのが難しくなる一方、遅延時間や傾き角度の場合、慣性力の変化はなく、それらの最適化を容易に行うことができる。
【００１８】
好ましいのは、上記到達時間の実測値と目標値の差の二乗和の直近複数回分の積算値を用いて今回の取鍋の傾動制御を補正することである。これにより、偶発的に溶湯の出具合が大きく変化しても、過度な補正制御によるオーバーシュートを招くことなく、溶湯流量を精度良く制御することができる。
【００１９】
好ましいのは、上記湯面の上記基準レベルへの到達が検知された後は上記取鍋の傾きを戻す湯切りの開始まで上記湯面が上記基準レベルを下回らないように、上記取鍋の傾動の減速後の上記取鍋の傾動を制御し、
前回又は直近複数回の上記減速後上記湯切り開始に至る間の上記取鍋からの出湯流量に基づいて、該出湯流量の目標値からのずれが小さくなるように、今回の上記減速後上記湯切り開始に至るまでの上記取鍋の傾動制御を補正することである。
【００２０】
このように直近（前回又は直近複数回）の出湯流量に基づいて取鍋の傾動制御を補正するから、制御の応答遅れの問題がなく、取鍋の傾動を安定して確実に制御することができる。これにより、出湯流量の一定化が図れ、湯口の湯面が基準レベルを下回ること、或いはその湯面が過度に上昇してオーバーフローすることが避けられる。
【００２１】
好ましいのは、上記出湯流量の実測値と目標値の差の二乗和の直近複数回分の積算値を用いて今回の上記減速後上記湯切り開始に至るまでの上記取鍋の傾動制御を補正することである。これにより、偶発的に溶湯の出具合が大きく変化しても、制御のオーバーシュートを招くことなく、出湯流量を精度良く制御することができる。
【００２２】
好ましいのは、上記取鍋からの出湯重量が所定値になった時点で上記湯切りが開始されるようにし、前回又は直近複数回の上記湯切り終了までに上記鋳型内に注入された溶湯の鋳込み重量に基づいて、該鋳込み重量の目標値からのずれが小さくなるように今回の上記湯切り開始時の上記出湯重量を補正することである。
【００２３】
このように直近（前回又は直近複数回）の鋳込み重量に基づいて取鍋の湯切り制御を補正するから、制御の応答遅れの問題がなく、湯切りを安定して確実に制御することができ、鋳込み重量のバラツキ防止に有利になる。
【００２４】
好ましいのは、上記鋳込み重量の実測値と目標値の差の二乗和の直近複数回分の積算値を用いて今回の上記湯切り開始時の上記出湯重量を補正することである。これにより、偶発的に鋳込み重量が大きく変化しても、制御のオーバーシュートを招くことなく、湯切りを精度良く制御することができる。
【００２５】
上記取鍋から出湯するときの該取鍋内の湯面面積が該取鍋の傾き角度によって相違しているケースにおいて、好ましいのは、上記相違に基づいて予め上記取鍋の傾き角度に応じて設定した補正値により、上記取鍋の傾き角度によって上記湯口に注入される溶湯量が変化することが抑制されるように、上記取鍋の傾動制御に上記取鍋の傾き角度に応じた角度補償を与えることである。
【００２６】
出湯するときの取鍋内の湯面面積が該取鍋の傾き角度によって相違しているということは、取鍋の傾き角度によって取鍋からの出湯流量が異なるということである。これに対して、取鍋の傾動制御に上記取鍋の傾き角度に応じた角度補償が与えられるから、取鍋の傾き角度の変化による出湯流量の変動が抑えられ、湯口への注湯量を高い精度で制御することができるようになる。
【００２７】
好ましいのは、上記湯口の湯面レベルを検知する湯面レベル検知手段として、レーザー距離センサを採用し、当該レーザーと異なる波長の光をカットするバンドパスフィルターを当該センサに設けることである。
【００２８】
すなわち、湯口の湯面レベルをレーザー距離センサで計測する場合、その計測点に近い場所の溶湯が発する強い光によってレーザー光が拡散し、湯面からの反射光をセンサを正しく受光できない。そこで、バンドパスフィルターによって溶湯が発する光のうちの当該レーザーと異なる波長成分をカットし、湯面レベルの計測を可能にするものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、取鍋を傾動し、該取鍋からの出湯を検知した後に該取鍋の傾動を所定の傾動速度になるまで減速させて鋳型の湯口の湯面が所定の基準レベルになるようにするにあたり、前回又は直近複数回の出湯検知から湯口の湯面が上記基準レベルになるまでの到達時間に基づいて、該湯口に注がれる溶湯流量の目標値からのずれが小さくなるように、今回の取鍋の傾動制御を補正するから、制御の応答遅れの問題がなく、取鍋の傾動を安定して確実に制御することができ、そして、スラグの付着等による取鍋からの溶湯の出具合の変動に拘わらず、湯口の湯面を静かに且つ速やかに所定の基準レベルまで上昇させることができ、不良品の発生防止、鋳込み重量のバラツキ防止に有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】傾動式注湯機の一例を示す側面図。
【図２】実施形態に係る注湯制御システムを示すブロック図。
【図３】実施形態に係る注湯開始から注湯終了までの注湯データを示すグラフ図。
【図４】同注湯データの注湯初期の部分を示すグラフ図。
【図５】同注湯データの注湯中期の部分を示すグラフ図。
【図６】同注湯データの注湯終期の部分を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３２】
＜傾動式注湯機＞
図１に示す実施形態に係る傾動式注湯機１は鋳鉄溶湯を鋳型２の湯口３に注入するものである。
【００３３】
傾動式注湯機１において、４は取鍋、５は取鍋４から出る溶湯を受けて湯口３に注ぐ樋である。取鍋４は受けフレーム６に受けられて支持されている。すなわち、取鍋４は、注ぎ口７の近傍が受けフレーム６の係合部８に受けられ、また、受けフレーム６に設けられた支持ローラ９に受けられて、受けフレーム６に支持されている。また、受けフレーム６には、駆動シリンダ１２で駆動されるロックレバー１３が設けられ、このロックレバー１３が取鍋４の前面下端部に突設されたロック片１４に上から係合する。この係合によって、取鍋４は受けフレーム６に保持される。
【００３４】
受けフレーム６は横フレーム１５の先端寄りに立設した支柱の上端部に支軸１６によって回動自在に支持されている。この支軸１６は取鍋４の注ぎ口近傍に配置されている。受けフレーム６には円弧状のラックギヤ１７が設けられている。横フレーム１５の後端寄りには取鍋傾動手段としてのサーボモータ１８が支持され、サーボモータ１８は遊星歯車式減速機１８’に結合され、その出力軸に結合されたギヤ１９が二段ギヤ２１の一方のギヤに噛合い、この二段ギヤ２１の他方のギヤが上記円弧状ラックギヤ１７に噛み合っている。横フレーム１５は、ベースフレーム２２の前後左右４箇所に立設した支柱２３各々に、取鍋４に貯留されている溶湯の重量検知手段としてのロードセル２４を介して吊り下げられている。
【００３５】
樋５は、その後端部がベースフレーム２２の前端部に立設した支柱２５に固定された支軸２６に支持されて上下揺動可能になっている。この上下揺動のために、支柱２５の下端部に支持した駆動シリンダ２７のピストンロッドがレバー２８を介して樋５の支軸２６に連結されている。ベースフレーム２２は車輪２９によって前後動自在になっている。
【００３６】
上記傾動式注湯機１においては、取鍋４は、受けフレーム６の上方から降ろされて係合部８で受けられ、且つ支持ローラ９で支持され、ロックレバー１３によって受けフレーム６に保持される。取鍋は、サーボモータ１８の作動によって受けフレーム６と共に傾動する。樋５は駆動シリンダ２７の作動によって傾動しその前端の注湯口３２が鋳型２の湯口３部分に載せられる。取鍋４及び受けフレーム６を支持する横フレーム１５がロードセル２４を介して支柱２３に吊り下げられているから、ロードセル２４は取鍋４、受けフレーム６及び横フレーム１５を合わせた総重量を検知することになる。
【００３７】
鋳型２が設けられる位置の上方には、湯口３の湯面レベルを検知する湯面レベル検知手段としての３つのレーザー距離センサ３１が配置されている。３つのセンサ３１で検知される値の平均値が湯面レベルとして採用される。レーザー距離センサ３１には、当該レーザーの波長範囲の光だけを透過し、それ以外の光を透過しないバンドパスフィルター（光学素子）３２が設けられており、溶湯が発する光のうちの当該レーザーと異なる波長成分はカットされる。
【００３８】
また、取鍋４の注ぎ口７の前方斜め上方位置には取鍋４からの出湯を検知する出湯検知センサ３３が配置されている。この出湯検知センサ３３は、注ぎ口７の突端付近を横方向に１ビット当たりおよそ０．５ｍｍピッチで走査する光センサであり、溶湯光の入力によりそれぞれのビットがＯＮするように調整し、あらかじめ設定した連続したビット数以上がＯＮすることで、出湯を検知するものである。
【００３９】
＜注湯制御＞
図２に示す注湯制御システムにおいて、４１はコンピュータを利用したコントローラであり、鋳物製造ラインから出力される制御信号、ロードセル２４、レーザー距離センサ３１、出湯検知センサ３３及び取鍋４の傾き角度検出手段３４からの信号を受けてサーボモータ１８の駆動を制御する。コントローラ４１は、取鍋４を所定の制御パターンで傾動させて溶湯を鋳型２のキャビティに所定量注入する注湯機制御手段４２と、当該注湯制御の各ステップ毎に注湯機制御手段４２による取鍋４の傾動制御を補正する第１〜第３の補正手段４３〜４５と、角度補償手段４６とを備えている。
【００４０】
−注湯機制御手段４２による取鍋の傾動制御−
注湯機制御手段４２は、順に送られる鋳型２が注湯位置に位置付けられたときに、鋳物製造ラインからの制御信号を受けて樋５を下降させると同時に取鍋４の傾動を開始する。
【００４１】
具体的には、図３に示すように、取鍋４を所定の傾動速度Ｓ１になるまで所定の加速度で出湯方向に傾動させる。出湯検知センサ３３による出湯検知後に、取鍋４の傾動を傾動速度が零になるまで所定の減速度で減速させる（第１ステップ）。これにより、湯口３の湯面レベルを所定の基準レベルＬ１に到達させる。
【００４２】
なお、図３において、傾動の減速時に湯面レベルが上下動しているのは、溶湯が湯口３に注がれたときの湯面の揺れによるものである。
【００４３】
また、傾動の加速時に出湯重量が減少し、傾動の減速時に出湯重量が増大しているのは、取鍋３の傾動の加減速に伴う慣性の影響がロードセル２４の計測値に現れているためである。
【００４４】
ここに、上記加速度、減速度及び傾動速度Ｓ１は鋳型２の種類毎に設定される。また、取鍋４の傾動の加速制御及び減速制御は図３に示すＳ字状加減速制御に限らず、定加減速制御であってもよい。
【００４５】
次に、第１ステップに続いて、上記取鍋４の傾動の減速後、取鍋４の傾動速度をティーチング・プレイバックで制御する（第２ステップ）。これにより、湯口３の湯面が基準レベルＬ１に到達した後、取鍋４の傾きを注湯前の状態に戻す湯切りの開始まで、該湯面が基準レベルＬ１を下回らないようにする。
【００４６】
ティーチング・プレイバック制御により、取鍋４の大きな傾動を抑えているため、取鍋４には慣性がほとんどない。そのため、図３に示すように、ロードセル２４によって計測される出湯重量は略直線的に上昇している。
【００４７】
次に、第２ステップに続いて、湯切りステップに移行する。すなわち、先の出湯検知から所定時間を経過すると、湯切り前傾動速度に移行して湯切り開始タイミングの検知を開始する。湯切り開始タイミングは、ロードセル２４の検知信号に基づいて、現時点の取鍋４からの出湯重量が所定値になった時点である。具体的には、出湯重量が、鋳込み重量の目標値から湯切りに伴う所定のオーバーシュート量を減じた値に達した時点で湯切り操作が開始される。
【００４８】
ここに、オーバーシュート量は、取鍋４の注ぎ口と鋳型２の間にある、すなわち、落下中及び樋５を流動中の溶湯量である。このオーバーシュート量の推測値を鋳込み重量の目標値から減算した量が、湯切り開始タイミングの出湯重量とされる。
【００４９】
湯切り操作は、取鍋４をその傾きが戻る方向に所定の戻し速度になるまで所定の加速度で戻し、その戻し速度を保持した後、戻し速度を減じていくというものである。図３において、湯切り開始後に出湯重量が大きく上下に振れているのは、取鍋４の戻し動の加減速の影響である。
【００５０】
以下、取鍋４の傾動制御の補正についてステップ順に説明する。
【００５１】
−第１ステップ（注湯開始）−
第１補正手段４３は、直近の出湯検知から湯口３の湯面が基準レベルＬ１に到達するまでの時間Ｔ１に基づいて取鍋４の傾動制御を補正する。この場合、湯面の揺れを考慮して、図４に示すように、湯面が基準レベルＬ１に達してから所定時間Ｔ２を経過した時点を湯面が基準レベルＬ１に到達した時点としている。そして、直近５回の到達時間Ｔ１に基づいて、湯口３に注がれる溶湯流量（取鍋４の出湯流量）の目標値からのずれが小さくなるように、今回の注湯機制御手段４２による取鍋４の傾動制御を補正する。
【００５２】
図４に示すように、本実施形態では、出湯検知後、所定の遅延時間Ｄ１をおいて、すなわち、取鍋４が所定の傾き角度まで傾動した時点で取鍋４の傾動の減速を開始するようにしている。遅延時間Ｄ１は鋳型２の種類毎に設定されており、この遅延時間Ｄ１をＧ１ゲインで補正する（Ｄ１(今回値)＝Ｄ１(設定値)×Ｇ１(％)）。
【００５３】
具体的には、直近５回の到達時間Ｔ１の実測値Ｔj1と目標値Ｔt1の差の二乗和の積算値Ｇ1dを求める。
【００５４】
Ｇ1d＝Σ[n=1→5]{(Ｔj1n−Ｔt1)×|Ｔj1n−Ｔt1|}
積算値Ｇ1dと基準値Ｇ1dkとを比較し、Ｇ1d＞Ｇ1dkであるときはＧ１(今回値)＝Ｇ１(前回値)＋Ｇ1hとする。Ｇ1d＜−Ｇ1dkであるときはＧ１(今回値)＝Ｇ１(前回値)−Ｇ1hとする。それ以外のときはＧ１(今回値)＝Ｇ１(前回値)とする。ここに、Ｇ1hはＧ１ゲインの１回当たりの変化量である。但し、Ｇ１の初期値は１００％であり、Ｇ１ゲインの頭打ちとなる上限値と底打ちとなる下限値がそれぞれ設定されている。
【００５５】
上記Ｇ１ゲインによる遅延時間Ｄ１の補正により、取鍋４からの出湯量が減る傾向にあるときは、遅延時間Ｄ１が長くなり、従って、減速後の取鍋４の傾き角度が大きくなる。つまり、取鍋４からの出湯量が多くなる方向に取鍋４の傾動制御が補正され、湯口３に注がれる溶湯流量のバラツキが防止される。これにより、湯口３の湯面を静かに且つ速やかに基準レベルまで上昇させることができる。
【００５６】
なお、取鍋４の傾動の減速を開始する傾き角度をＧ１ゲインで補正するようにしてもよい。
【００５７】
第１ステップにおいては、注湯機制御手段４２による取鍋４の傾動制御に対して角度補償手段４６による角度補償が与えられる。以下、その角度補償について説明する。
【００５８】
すなわち、所謂扇形取鍋の場合は、取鍋の傾き角度が変わっても、出湯するときの取鍋内の湯面面積（取鍋の注ぎ口から溶湯がオーバーフローするときの溶湯の表面積）は同じであるから、取鍋の出湯流量は同じである。
【００５９】
これに対して、本実施形態に係る取鍋４は、出湯するときの取鍋４内の湯面面積が取鍋４の傾き角度によって相違しており、従って、取鍋４の傾き角度に応じて出湯流量が異なる。つまり、湯面面積が大きくなるほど出湯流量が多くなる。この取鍋４の傾き角度の変化による出湯流量の変動を抑えることが角度補償である。
【００６０】
そのため、角度補償手段４６は、予め取鍋４内の湯面面積を所定の角度刻み（取鍋４の傾き角度，例えば５゜刻み）で計測し、この傾き角度に対応する湯面面積に基づいて取鍋４の各傾き角度毎に設定した、湯面面積に反比例する補償係数（％）のデータを備えている。
【００６１】
角度補償手段４６は、傾き角度検出手段３４によって検出される取鍋４の傾き角度を受け、補償係数データに基づいて、当該傾き角度に対応する補償係数を取鍋４の目標傾動速度又は目標傾き角度に乗算することによって、取鍋４の傾き角度の変化に伴う出湯流量の変動を抑える。補償係数を設定した各傾き角度間は直線補間によって対応する。
【００６２】
例えば、第１ステップでは、取鍋４を始めに加速傾動させて傾動速度をＳ１とするが、取鍋４の傾動が進むにつれてその傾き角度が大きくなっていくから、取鍋４の傾き角度に応じて傾動速度Ｓ１に角度補償を与えられ、傾動速度が変化していく。これにより、取鍋４の傾き角度による出湯流量の変動を抑えられ、第１補正手段３４による取鍋４の傾動制御の補正がより実効あるものになる。
【００６３】
−第２ステップ（注湯中）−
第２補正手段４４は、直近のティーチング・プレイバック中の取鍋４からの出湯流量（単位時間当たりの出湯量）Ｑに基づいて、取鍋４の傾動制御を補正する。すなわち、直近５回の出湯流量Ｑに基づいて、今回の出湯流量Ｑの目標値Ｑtからのずれが小さくなるように、今回の取鍋４の傾動制御を補正する。
【００６４】
ここに、第２ステップでは、先に説明したが、図５に示すように、ティーチング・プレイバックでの取鍋４の傾動制御によって、ロードセル２４による出湯重量の計測値は略直線的に上昇する。よって、経過時間と出湯重量に基づいて出湯流量Ｑを精度良く求めることができる。本実施形態では、第１ステップの取鍋４の傾動の減速の影響がロードセル２４の計測値に出ないように、当該減速の終了時点から所定の遅延時間をおいて出湯流量Ｑを演算するようにしている。
【００６５】
出湯流量Ｑに基づく取鍋４の傾動制御の補正は、注湯機制御手段４２によるティーチング傾動速度Ｓ２をＧ２ゲインで補正するというものである（Ｓ２(今回値)＝Ｓ２(設定値)×Ｇ２(％)）。
【００６６】
具体的には、直近５回の出湯流量Ｑの実測値Ｑjと目標値Ｑtの差の二乗和の積算値Ｇ2dを求める。
【００６７】
Ｇ2d＝Σ[n=1→5]{(Ｑjn−Ｑt)×|Ｑjn−Ｑt|}
積算値Ｇ2dと基準値Ｇ2dkとを比較し、Ｇ2d＞Ｇ2dkであるときはＧ２(今回値)＝Ｇ２(前回値)−Ｇ2hとする。Ｇ2d＜−Ｇ2dkであるときはＧ２(今回値)＝Ｇ２(前回値)＋Ｇ2hとする。それ以外のときはＧ２(今回値)＝Ｇ２(前回値)とする。ここに、Ｇ2hはＧ２ゲインの１回当たりの変化量である。但し、Ｇ２の初期値は１００％であり、Ｇ２ゲインの頭打ちとなる上限値と底打ちとなる下限値がそれぞれ設定されている。
【００６８】
上記Ｇ２ゲインによるティーチング傾動速度Ｓ２の補正により、取鍋４からの出湯量が減る傾向にあるときは、傾動速度Ｓ２が大きくなる。つまり、取鍋４からの出湯量が多くなる方向に取鍋４の傾動制御が補正され、湯口３に注がれる溶湯流量のバラツキが防止される。よって、湯口の湯面が基準レベルＬ１を下回ること、或いはその湯面が過度に上昇してオーバーフローすることが避けられる。
【００６９】
第２ステップにおいても、傾動速度Ｓ２に上述の角度補償が与えられる。すなわち、取鍋４の傾動が進むにつれてその傾き角度が大きくなっていくから、傾動速度Ｓ２に角度補償を与えられる。これにより、取鍋４の傾き角度の変化による出湯流量の変動を抑えられ、第２補正手段４４による取鍋４の傾動制御の補正がより実効あるものになる。
【００７０】
−湯切りステップ−
上述の如く、注湯機制御手段４２は取鍋４からの出湯重量が所定値Ｗ３になった時点で湯切り操作を開始する。これに対して、第３補正手段４５は、直近の湯切り終了までに鋳型２内に注入された溶湯の鋳込み重量Ｗに基づいて、今回の鋳込み重量Ｗの目標値Ｗtからのずれが小さくなるように今回の湯切り開始時の出湯重量Ｗ３を補正する。鋳込み重量Ｗは、取鍋４の傾動開始前のロードセル２４の計測値から、湯切り操作終了から一定時間経過後のロードセル２４の計測値を減算することによって求められる。
【００７１】
この第３補正手段４５による補正は、湯切り開始出湯重量Ｗ３をＧ３ゲインで補正するというものである（Ｗ３(今回値)＝Ｗ３(設定値)×Ｇ３(％)）。
【００７２】
具体的には、直近５回の鋳込み重量Ｗの実測値Ｗjと目標値Ｗtの差の二乗和の積算値Ｇ3dを求める。
【００７３】
Ｇ3d＝Σ[n=1→5]{(Ｗjn−Ｗt)×|Ｗjn−Ｗt|}
積算値Ｇ3dと基準値Ｇ3dkとを比較し、Ｇ3d＞Ｇ3dkであるときはＧ３(今回値)＝Ｇ３(前回値)−Ｇ3hとする。Ｇ3d＜−Ｇ3dkであるときはＧ３(今回値)＝Ｇ３(前回値)＋Ｇ3hとする。それ以外のときはＧ３(今回値)＝Ｇ３(前回値)とする。ここに、Ｇ3hはＧ３ゲインの１回当たりの変化量である。但し、Ｇ３の初期値は１００％であり、Ｇ３ゲインの頭打ちとなる上限値と底打ちとなる下限値がそれぞれ設定されている。
【００７４】
上記Ｇ３ゲインによる湯切り開始の出湯重量Ｗ３の補正により、鋳込み重量Ｗが増大する傾向にあるときは湯切り開始の出湯重量Ｗ３が小さくなる。つまり、端的に言えば、早めに湯切りが開始され、鋳込み重量Ｗの増大が抑えられる。鋳込み重量Ｗが減少する傾向にあるときは湯切り開始の出湯重量Ｗ３が大きくなって、鋳込み重量Ｗの減少が抑えられる。これにより、鋳込み重量のバラツキが防止される。
【符号の説明】
【００７５】
１    傾動式注湯機
２    鋳型
３    湯口
４    取鍋
５    樋
２４    ロードセル（取鍋の溶湯重量検知手段）
３１    レーザー距離センサ（湯面レベル検知手段）
３２    バンドパスフィルター
３３    出湯検知センサ
【図１】
2016137511.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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