(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクイズにより試験片を製作して鋳物砂の特性を測定する砂特性計測装置により鋳物砂の圧縮強度及び／又は通気度とを測定する工程と、測定した圧縮強度及び／又は通気度の値を記憶し格納する工程と、
記憶格納した圧縮強度及び／又は通気度の値とを予め指定された演算個数の移動平均値を算出する工程と、
該移動平均値からそれぞれの管理値との偏差を算出する工程と、
それぞれの管理値との偏差を予め指定された起点から順次累積して各測定時のデ−タとして累積和の継続低下／上昇を算出して鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の正常あるいは異常の判定をする工程と、
を具備することを特徴とする鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測方法。
【請求項２】
スクイズにより試験片を製作して鋳物砂の特性を測定する砂特性計測装置により測定した鋳物砂の圧縮強度及び／又は通気度の値を記憶し格納する記憶手段と、記憶格納した圧縮強度と通気度の値とを予め指定された演算個数の移動平均値を算出する手段と、該移動平均値からそれぞれの管理値との偏差を算出する手段と、それぞれの管理値との偏差を予め指定された起点から順次累積して各測定時のデ−タとして累積和の継続低下／上昇を算出して鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の正常あるいは異常の判定をする手段と、を有する有効粘土分／粒度分布の異常判定検出ユニットと、を具備することを特徴とする鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測装置。
【請求項３】
前記有効粘土分／粒度分布の異常判定検出ユニットが、砂特性計測装置の演算装置に含まれていることを特徴とする請求項２記載の鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測装置。
【請求項４】
スクイズにより試験片を製作して鋳物砂の特性を測定した鋳物砂の圧縮強度及び／又は通気度と、入力手段により入力した演算個数と、から所定点数の移動平均値を算出する機能と、該移動平均値からそれぞれの管理値との偏差を算出する機能と、それぞれの管理値との偏差を予め指定された起点から順次累積して各測定時のデ−タとして累積和の継続低下／上昇を算出して鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の正常あるいは異常の判定をする機能とを、実現する鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測方法プログラム。
【請求項５】
スクイズにより試験片を製作して鋳物砂の特性を測定した鋳物砂の圧縮強度及び／又は通気度と、入力手段により入力した演算個数と、から所定点数の移動平均値を算出する機能と、該移動平均値からそれぞれの管理値との偏差を算出する機能と、それぞれの管理値との偏差を予め指定された起点から順次累積して各測定時のデ−タとして累積和の継続低下／上昇を算出して鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の正常あるいは異常の判定をする機能とを、実現する鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測方法プログラムの記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動を鋳物不良が発生する前に発見予測する方法、その装置、プログラム及びプログラムの記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋳物砂の調整は、粘土分（ベントナイト）、新砂、微粉等の添加量を一定とし、水添加による砂温、水分あるいはＣＢ（コンパクタビリティ）値を所定値に混練バッチ単位で制御している。
また、鋳物砂の粘土分、粒度分布など砂性状は、鋳物砂の循環系において変化さしている。この変動要因は、鋳物製品重量、形状、Ｓ／Ｍ比など鋳物砂が受ける熱影響を受けたり、鋳物製品とともに付着砂として循環系外に持ち出されたり、あるいは集塵ダストとして廃棄されたりして生じるものである。
【０００３】
このため、砂処理ラインの管理者又はオペレ−タ−は、時間又は日単位で通気度、圧縮強度、粘土分（有効粘土分、全粘土分）等を測定し、ベントナイト、新砂、微粉等の添加量を調整している。この調整結果は、砂循環系にもよるが、１〜２週間後に出てくるため、通気度、圧縮強度を調整することを難しくしている。したがって、鋳物製品の健全化を維持するため鋳物砂特性として圧縮強度あるいは圧縮歪み等の調整に時間がかかり、そのため、鋳物不良が発生してから対応しているのが実情である。
【０００４】
このような鋳物不良に対応するための鋳物砂の監視処理の従来技術を説明する。近年、鋳物製品の精度向上あるいは薄肉化などが強く要求され、鋳型の精度の向上として鋳型歪み、荷重特性の監視が必要になってきている。このため、オンラインで鋳型特性を監視し補正してゆく必要に迫られて特開昭６０−２３４７３７号公報に開示されているような鋳物砂の処理方法が考えられている。
この公報においては、造型、注湯、型ばらし及び混練等の各工程間をくり返し循環使用される鋳物砂の処理方法において、鋳物砂のコンパクタビリティ値を一定に
制御し、その時の該鋳物砂の含有水分量、通気度及び圧縮強度の計測デ−タを、累積和に演算処理した結果とＣＢ値、含有水分量、通気度及び圧縮強度の相関関係より、粘結剤及び集塵微粉の添加量を増減している。
また、スクイズにより試験片を作成して鋳物砂の特性を測定する砂特性計測装置が種々（特開平８−３０４２６０号公報、実開平５−７１７５２号公報等々）開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現在鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動を鋳物不良が発生する前に発見する方法は見い出されていない。
本発明は上記に鑑みて成されたもので、鋳物砂特性を監視し、容易に有効粘土分／粒度分布が危険域に入る前に警告を出し鋳物不良の発生する前にベントナイト、新砂、微粉などの添加量を調整できる方法及びその装置、プログラム及びプログラムの記録媒体を提供することを目的とする。
【０００６】
【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における鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測方法は、スクイズにより試験片を製作して鋳物砂の特性を測定する砂特性計測装置により、鋳物砂の圧縮強度及び／又は通気度とを測定する工程と、測定した圧縮強度及び／又は通気度の値を記憶し格納する工程と、記憶格納した圧縮強度及び／又は通気度の値とを予め指定された演算個数の移動平均値を算出する工程と、該移動平均値からそれぞれの管理値との偏差を算出する工程と、それぞれの管理値との偏差を予め指定された起点から順次累積して各測定時のデ−タとして累積和の継続低下／上昇を算出して鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の正常あるいは異常の判定をする工程と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
即ち、本発明は、鋳物不良の発生には、鋳物砂の性状を左右する有効粘土分／粒度分布の影響が大きいことを前提として、スクイズにより試験片を製作して鋳物砂の特性を測定する砂特性計測装置を用いることにより、水分値及びＣＢ値を計測・考慮することなく圧縮強度及び／又は通気度のみを監視し、これらの値を長期間記憶・累積和演算処理することを介して、有効粘土分／粒度分布が危険域に入る前に発見予測するものである。
即ち、本発明は、従来のように鋳物砂のコンパクタビリティ値を一定に制御する必要はなく、その時の鋳物砂の含有水分量を計測する必要もなく、通気度及び圧縮強度の少なくともいずれかの計測デ−タだけを使用して容易に鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測ができるのである。
【０００８】
尚、鋳物砂のＣＢ値を混練工程においてバッチ処理により一定に制御するには、複雑な操作を有し、しかも従来の３回ランマ方式によれば、鋳物砂のサンプリングから計測までにＣＢ値が系時変化して減少するため、計測にも習熟を要するという問題があったが、本発明はスクイズによる圧縮であり、このような問題がないことを見いだしている。
このように本発明によれば、有効粘土分／粒度分布が危険域に入る前に容易に警告を出し鋳物不良の発生する前にベントナイト、新砂、微粉などの添加量を調整できる。
【０００９】
また、上記の目的を達成するために本発明における鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測装置は、スクイズにより試験片を製作して鋳物砂の特性を測定する砂特性計測装置により測定した鋳物砂の圧縮強度及び／又は通気度の値を記憶し格納する記憶手段と、記憶格納した圧縮強度及び／又は通気度の値とを予め指定された演算個数の移動平均値を算出する手段と、該移動平均値からそれぞれの管理値との偏差を算出する手段と、それぞれの管理値との偏差を予め指定された起点から順次累積して各測定時のデ−タとして累積和の継続低下／上昇を算出して鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の正常あるいは異常の判定をする手段と、を有する有効粘土分／粒度分布の異常判定検出ユニットと、を具備することを特徴とする。
本発明によれば、有効粘土分／粒度分布が危険域に入る前に警告を出し鋳物不良の発生する前にベントナイト、新砂、微粉などの添加量を調整できる。特に、前記有効粘土分／粒度分布の異常判定検出ユニットが、砂特性計測装置の演算装置に含まれている場合には、演算装置で使用する記憶媒体のみを変更することにより、従来の砂特性計測装置を利用して、容易に鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測ができる。なお、通気度、圧縮強度の算出手段は、砂特性計測装置の演算手段に含まれてもよい。
【００１０】
また、上記の目的を達成するために本発明における鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測プログラムは、スクイズにより試験片を製作して鋳物砂の特性を測定した鋳物砂の圧縮強度及び／又は通気度と、入力手段により入力した演算個数と、から所定点数の移動平均値を算出する機能と、該移動平均値からそれぞれの管理値との偏差を算出する機能と、それぞれの管理値との偏差を予め指定された起点から順次累積して各測定時のデ−タとして累積和の継続低下／上昇を算出して鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の正常あるいは異常の判定をする機能とを、実現することを特徴とする。
本発明における鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測プログラムによれば、
測定装置とは離れたところで、容易に鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測ができる。この場合、ＬＡＮ、インタ−ネットその他の通信手段若しくはカ−ドにより、計測デ−タ及びプログラムを転送することができる。従来のように、その時の鋳物砂の含有水分量を計測する必要もなく、通気度及び圧縮強度の計測デ−タだけを使用して容易に鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測ができる。
【００１１】
さらに、上記の目的を達成するために本発明における鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測プログラムの記録媒体は、スクイズにより試験片を製作して鋳物砂の特性を測定した鋳物砂の圧縮強度及び／又は通気度と、入力手段により入力した演算個数と、から所定点数の移動平均値を算出する機能と、該移動平均値からそれぞれの管理値との偏差を算出する機能と、それぞれの管理値との偏差を予め指定された起点から順次累積して各測定時のデ−タとして累積和の継続低下／上昇を算出して鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の正常あるいは異常の判定をする機能とを、実現することを特徴とする。
本発明によれば、記憶媒体のみを変更することにより、従来の砂特性計測装置を利用して、容易に鋳物砂の有効粘土分／粒度分布の変動予測ができる。また、記録媒体は、ＲＯＭ、ＦＤなどその種類を問わない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明において、スクイズにより試験片を製作して鋳物砂の特性を測定する砂特性計測装置とは、例えば、試験片を製作するため、内径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの空間を有する筒体を平板上に載せ、この筒体内に鋳物砂を装入し、続いて、筒体の上端開口部から押圧板を挿入して鋳物砂を所定の大きさの力（１００〜４００ｋｇｆ）でスクイズ圧縮して直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの試験片を製作し、製作した試験片を圧縮強度試験機若しくは通気度試験機にセットしてその圧縮強度若しくは通気度を測定する装置である。もちろん、試験片を製作した位置でそのまま圧縮強度と通気度を計測することも可能である。
【００１３】
なお、鋳物砂に分量を種々変えて水を添加してそのＣＢ値が異なる鋳物砂を製造し、これらの鋳物砂を用いて、３回ランマ方式および本発明によるスクイズ圧縮方式により試験片をそれぞれ製作し、これらの試験片についてそれぞれ圧縮強度を測定すると、試験片の圧縮強度は、３回ランマ方式による場合にはＣＢ値の変化に伴って変化するが、本発明は、ＣＢ値が鋳物砂を造型用に使用する２８〜４６％の範囲では、本発明によるスクイズ圧縮方式による場合には水分値、ＣＢ値が変化しても圧縮強度がほとんど変化しない性質を利用したものである。
【００１４】
また、本発明において、圧縮強度のみを計測してもよい。これは、圧縮強度が有効ベントナイト分に相関が強く、鋳物不良の内容、たとえば、面尻欠けなどに影響をおよぼし、単独に計測しても意味がでてくるからである。また、通気度のみを計測しても良い。通気度は粒度分布に相関が強く、粒度分布の影響として、鋳物不良の内容、たとえば、肌荒れなどに影響を及ぼし、単独でも意味が出てくるからである。
本発明において圧縮強度と通気度を両方とも計測してもよい。これは、微粉が抜けた場合、微粉に多い有効ベントナイト分が減り圧縮強度にも影響し、相互に関係があるからである。
【００１５】
【実施例】
以下実施例を図面に基づいて詳しく説明する。図１はスクイズにより試験片を製作し、その砂の特性を測定する高精度の砂特性計測装置１の演算ユニット２と有効粘土分／粒度分布の異常判定検出ユニット３は電気的に接続されている。なお、砂特性計測装置１の演算ユニット２に有効粘土分／粒度分布の異常判定検出ユニット３を含ませてもよい。また砂特性計測装置１の演算ユニット２から有効粘土分／粒度分布の異常判定検出ユニット３へのデ−タの受渡しは、メモリカ−ドなどバッチ処理でもよい。
【００１６】
有効粘土分／粒度分布の異常判定検出ユニット３は、演算装置であり、通気度・圧縮強度記憶手段４、移動平均算出手段５、管理値との偏差算出手段６、累積和算出手段７及び累積和の継続低下／上昇判定手段８が含まれており、外部の出力手段９に接続している。
【００１７】
図２は圧縮強度による有効粘土分の異常変動を検出するフロ−チャ−トであり、砂特性計測装置１の演算ユニット２から測定の都度圧縮強度のデ−タを入手し、記憶装置に時間と共に記憶格納する。予め指定された演算個数から移動平均算出手段により所定点数（例えば５点）の移動平均を行う。管理値との偏差算出手段により移動平均の値から管理値との偏差を求める。そして累積和算出手段により管理値から求めた偏差を予め指定された起点から順次累積し、各測定時のデ−タとする。
【００１８】
累積和の継続低下／上昇判定手段８により、この累積和デ−タを直線近似し、その標準偏差も算出する。この標準偏差が所定値以上であれば異常判定するがそうでなければ終了する。異常判定は、まず傾きが上昇の場合を検討する。予め決定した上限値以上であって継続時間が所定値以上の場合、「添加材過多警告と添加量減少指示」を出力する。上限値以上であって継続時間が所定値未満の場合「添加材過多注意報」を出力する。傾きが上昇の場合傾きが予め決定した上限値未満の場合は終了する。
【００１９】
傾きが下降の場合、予め決定した下限値以下であって、継続時間が所定値以上の場合「添加材過少警告、添加量増加と微粉抜け対策指示」を出力する。下限値以下であって継続時間が所定値未満の場合「微粉抜け、添加材不足注意報」を出力する。また傾きが上昇の場合であって下限値超過の場合は終了する。
【００２０】
図３は通気度による粒度分布の異常変動を検出するフロ−チャ−トであり、砂特性計測装置１の演算ユニット２から測定の都度通気度のデ−タを入手し、記憶装置に時間と共に記憶格納する。予め指定された演算個数から移動平均算出手段により所定点数（例えば３点）の移動平均を行う。管理値との偏差算出手段により移動平均の値から管理値との偏差を求める。そして累積和算出手段により管理値から求めた偏差を予め指定された起点から順次累積し、各測定時のデ−タとする。
【００２１】
累積和の継続低下／上昇判定手段８により、この累積和デ−タを直線近似し、その標準偏差も算出する。この標準偏差が所定値以上であれば異常判定するがそうでなければ終了する。異常判定は、まず傾きが上昇の場合を検討する。予め決定した上限値以上であって継続時間が所定値以上の場合、「微粉抜け警告と集塵ダスト戻し量増加指示」を出力する。上限値以上であって継続時間が所定値未満の場合「微粉抜け注意報」を出力する。また上限値未満の場合は終了する。傾きが上昇の場合傾きが予め決定した上限値未満の場合は終了する。上限値以上であって継続時間が所定値未満の場合「微粉抜け注意報」を出力する。傾きが上昇の場合傾きが予め決定した上限値未満の場合は終了する。
【００２２】
傾きが下降の場合、予め決定した下限値以下であって、継続時間が所定値以上の場合「微粉過多警告と集塵ダスト戻し量減少指示」を出力する。下限値以下であって継続時間が所定値未満の場合「微粉過多注意報」を出力する。また傾きが下降の場合であって下限値超過の場合は終了する。
【００２３】
以下にデ−タの分析例を示す。図４は圧縮強度生デ−タで、図５は、この生デ−タの３点移動平均値である。生デ−タだけでは対策前の異常は発見しにくいし、３点移動平均でも滑らかになっただけで対策前の異常は発見しにくい。図６は圧縮強度３点移動平均値の管理値１４．５Ｎ／ｃｍ２から偏差で３点移動平均値の管理値１４．５Ｎ／ｃｍ２から偏差にするとやや問題が感じられるが、対策前の異常は明確に判定することはできない。
【００２４】
図７は圧縮強度３点移動平均累積和で、目標値１４．５Ｎ／ｃｍ２の３点移動平均累積和にすると、急激に対策前の圧縮強度が下降傾向にあり、対策前の異常は、有効粘土分が低下していることが推定される。また対策後の圧縮強度回復状況も確認できる。
【００２５】
図８は通気度生デ−タで、図９は、この生デ−タの３点移動平均値である。生デ−タだけでは通気度の異常は発見しにくいし、３点移動平均でも滑らかになっただけで対策前の異常は発見しにくい。図１０は通気度３点移動平均値の管理値１２０から偏差で３点移動平均値の管理値１２０からの偏差にするとやや問題が感じられるが、対策前の異常は明確に判定することはできない。
【００２６】
図１１は通気度３点移動平均累積和で、管理値１２０の３点移動平均累積和にすると、急激に対策前の通気度が上昇傾向にあり、対策前の異常は、微粉抜けしていることが推定される。また対策後の通気度回復状況も確認できる。このように異常判定は管理値偏差の移動平均累積和を使用すれば容易に出来ることが判る。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、上記の説明から明らかなように、スクイズにより作成した試験片を用いた砂特性計測装置により測定した圧縮強度、通気度の値を記憶させ、この圧縮強度、通気度の値を所定点数の異動平均を算出し、それぞれの管理値との偏差を算出し、それぞれの偏差の累積和を算出し、それぞれの偏差の累積和が継続低下か上昇を判定することによって有効粘土分／粒度分布の異常変動を容易に発見できるようになる。
したがって、造型用の鋳物砂が有効粘土分／粒度分布が危険域に入る前に警告を出し、鋳物不良が発生する前にベントナイト、新砂、微粉等の添加量を調整できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための構成フロ−チャ−ト図である。
【図２】圧縮強度による有効粘土分異常変動を検出するフロ−チャ−ト図である。
【図３】通気度による粒度分布の異常変動を検出するフロ−チャ−ト図である。
【図４】圧縮強度生デ−タを示すグラフである。
【図５】圧縮強度生デ−タの３点移動平均値示すグラフである。
【図６】圧縮強度３点移動平均値の管理値からの偏差を示すグラフである。
【図７】圧縮強度３点移動平均累積和を示すグラフである。
【図８】通気度生デ−タを示すグラフである。
【図９】通気度生デ−タの３点移動平均値を示すグラフである。
【図１０】通気度３点移動平均値の管理値からの偏差を示すグラフである。
【図１１】通気度３点移動平均累積和を示すグラフである。
【符号の説明】
１  砂特性計測装置
２  演算ユニット
３  粒度分布／有効粘土分の異常判定検出ユニット
【図１】
0004196317.tif 000002
【図２】
0004196317.tif 000003
【図３】
0004196317.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004196317.tif 000008
【図８】
0004196317.tif 000009
【図９】
0004196317.tif 000010
【図１０】
0004196317.tif 000011
【図１１】
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