專利名稱：傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法以及存儲(chǔ)澆包用傾轉(zhuǎn)控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一般的鑄造技術(shù)，特別是涉及在澆包中保持規(guī)定量的熔化后的鐵、鋁等金屬熔液、并通過使?jié)舶鼉A轉(zhuǎn)而向鑄模澆注金屬熔液的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法。
背景技術(shù)：
以往，在傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法中已知(1)當(dāng)向澆注位置輸送時(shí)，對(duì)金屬熔液的振動(dòng)進(jìn)行抑制；(2)對(duì)因澆注結(jié)束時(shí)的后傾動(dòng)作而產(chǎn)生的金屬熔液的振動(dòng)進(jìn)行抑制；(3)控制澆包傾轉(zhuǎn)速度以保持恒定的澆注流量；(4)在短時(shí)間內(nèi)澆注規(guī)定重量的金屬熔液的澆注方法；(5)控制澆包傾轉(zhuǎn)速度以實(shí)現(xiàn)期望的澆注流量模式的澆注方法；(6)使?jié)舶慕饘偃垡旱呐懦隹谏?，使?jié)沧⒊跗趶臐舶鞒龅慕饘偃垡旱牧髁吭龃蟮臐沧⒎椒ǎ?7)使用模糊控制的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法；以及(8)使用線形參數(shù)變動(dòng)模型的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法。
以往，在(I)和(2)中涉及的是針對(duì)輸送澆包、傾轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的金屬熔液表面的振動(dòng)抑制裝置，并未觸及在澆注時(shí)如何實(shí)現(xiàn)期望的流量這一問題。并且，(3)和(5)是對(duì)每單位時(shí)間內(nèi)注入的金屬熔液重量進(jìn)行控制的方法，(4)、(6)、(7)是正確地澆注規(guī)定重量的金屬熔液的方法。在澆注方法(6)中，為了縮短澆注時(shí)間，通過使?jié)舶慕饘偃垡号懦隹谙陆刀箯臐舶鞒龅慕饘偃垡旱牧髁吭龃蟆＿@些方法是以高精度控制澆注流量或澆注重量的澆注方法，并未對(duì)傾轉(zhuǎn)式澆注方法中的被澆注的金屬熔液的下落位置進(jìn)行控制，從而存在澆注的金屬溶液偏離鑄模內(nèi)澆口的問題。為了消除這些問題，已知有通過前饋控制來控制從澆包流出的液體的下落位置的方法(參照專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)I所記載的方法雖然是有效的方法，但還是期望以更高的精度控制下落位置。專利文獻(xiàn)I :日本特開2008 - 272802號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種使從澆包流出的金屬熔液正確地朝鑄模內(nèi)澆口下落的澆注方法以及存儲(chǔ)澆包用傾轉(zhuǎn)控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法，在通過使具備能夠進(jìn)行傾轉(zhuǎn)、前后移動(dòng)以及上下移動(dòng)的三個(gè)伺服馬達(dá)的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注裝置的保持金屬熔液的澆包進(jìn)行傾轉(zhuǎn)來向鑄模澆注的過程中，利用計(jì)算機(jī)來控制施加于使?jié)舶鼉A轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)、使?jié)舶M(jìn)行前后移動(dòng)伺服馬達(dá)、以及使?jié)舶M(jìn)行上下移動(dòng)的伺服馬達(dá)的輸入電壓，由此使從澆包流出的金屬熔液正確地朝鑄模內(nèi)澆口下落，所述傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法的特征在于，制作從澆包流出的金屬熔液的下落軌跡的數(shù)理模型，解出該制成的數(shù)理模型的逆模型，并且考慮縮流的影響而利用澆注流速估算部及下落位置估算部來估算金屬熔液的下落位置，利用計(jì)算機(jī)來處理該下落位置數(shù)據(jù)，由此，獲得針對(duì)使所述澆包傾轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)、使所述澆包進(jìn)行前后移動(dòng)的伺服馬達(dá)、以及使所述澆包進(jìn)行上下移動(dòng)的伺服馬達(dá)的輸入電壓，基于該得到的輸入電壓來控制所述三個(gè)伺服馬達(dá)，使?jié)舶苿?dòng)以使金屬熔液的下落位置向鑄模內(nèi)澆口收斂，由此正確地注入朝澆口內(nèi)下落的金屬熔液。并且，本發(fā)明的存儲(chǔ)澆包用傾轉(zhuǎn)控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，該存儲(chǔ)澆包用傾轉(zhuǎn)控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)對(duì)如下控制程序進(jìn)行存儲(chǔ)，在通過使具備能夠進(jìn)行傾轉(zhuǎn)、前后移動(dòng)以及上下移動(dòng)的三個(gè)伺服馬達(dá)的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注裝置的保持金屬熔液的澆包進(jìn)行傾轉(zhuǎn)來向鑄模澆注的過程中，為了使從澆包流出的金屬熔液正確地下落至鑄模內(nèi)澆口，憑借該控制程序并利用計(jì)算機(jī)來控制對(duì)使?jié)舶鼉A轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)、使?jié)舶M(jìn)行前后移動(dòng)的伺服馬達(dá)、以及使?jié)舶M(jìn)行上下移動(dòng)的伺服馬達(dá)施加的輸入電壓，所述存儲(chǔ)澆包用傾轉(zhuǎn)控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)的特征在于，制作從澆包流出的金屬熔液的下落軌跡的數(shù)理模型，解出該制成的數(shù)理模型的逆模型，并且考慮縮流的影響而利用澆注流速估算部及下落位置估算部來估算金屬熔液的下落位置，利用計(jì)算機(jī)來處理該下落位置數(shù)據(jù)，由此，獲得針對(duì)使所述澆包傾轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)、使所述澆包進(jìn)行前后移動(dòng)的伺服馬達(dá)、以及使所述澆包進(jìn)行上下移動(dòng)的伺服馬達(dá)的輸入電壓，基于該得到的輸入電壓來控制所述三個(gè)伺服馬達(dá)，使?jié)舶苿?dòng)以使金屬熔液的下落位置向鑄模內(nèi)澆口收斂，由此正確地注入朝澆口內(nèi)下落的金屬熔液。 其中，用于本發(fā)明中的數(shù)理模型法是指進(jìn)行如下控制的方法對(duì)工序的熱收支、物質(zhì)收支、化學(xué)反應(yīng)、限制條件等算式進(jìn)行求解，求出利益、成本等作為計(jì)算機(jī)控制目的的函數(shù)，求出其最大、最小值并能夠進(jìn)行控制以達(dá)到該最大、最小值。另外，在本發(fā)明中，作為澆包，使用了圓筒形的澆包、或縱截面形狀為扇形的澆包。進(jìn)而，澆包在其重心附近被支承。并且，縮流是指在金屬溶液排出口前端的流出位置因重力的影響而使得溢流水深減少的情況。根據(jù)本發(fā)明，使?jié)舶M(jìn)行前后移動(dòng)而控制金屬熔液下落位置，由此能夠?qū)臐舶鞒龅慕饘偃垡赫_地注入鑄模內(nèi)澆口。由此，存在如下優(yōu)點(diǎn)金屬熔液在澆注過程中不會(huì)偏離鑄模內(nèi)澆口，能夠安全且無浪費(fèi)地進(jìn)行澆注。
圖I是示出在本發(fā)明之前說明的現(xiàn)有例中所使用的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注裝置的概要情況的圖。圖2是圖I的自動(dòng)澆注裝置的澆包的縱剖視圖。圖3是圖2的主要部分位放大詳細(xì)圖。圖4是示出了金屬熔液排出口前端的圖。圖5是示出了現(xiàn)有例的下落位置控制系統(tǒng)的系統(tǒng)的框線圖。圖6是澆注流量前饋控制系通的框圖。圖7是示出了現(xiàn)有例的澆注工序的圖。圖8是示出了澆注下落位置軌跡的模擬結(jié)果的圖。圖9是示出了本發(fā)明中所使用的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注裝置的概要情況的圖。圖10是示出了本發(fā)明的下落位置控制系統(tǒng)的系統(tǒng)的框線圖。圖11是示出朝金屬熔液排出口引導(dǎo)部侵入時(shí)的流速的剖視圖。圖12是示出了本發(fā)明與現(xiàn)有例的模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說明，首先在說明之前，利用圖I 圖8對(duì)使用前饋控制的現(xiàn)有例進(jìn)行說明，然后利用圖9 圖11對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注裝置進(jìn)行說明。[I.關(guān)于現(xiàn)有例的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注裝置]圖I所示的裝置是現(xiàn)有例的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注裝置的概要圖?，F(xiàn)有例的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注裝置I中設(shè)置有澆包2，利用設(shè)置于該傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注裝置I的各位置的伺服馬達(dá)3、3能夠使?jié)舶?進(jìn)行傾轉(zhuǎn)、前后移動(dòng)、上下移動(dòng)。并且，在該伺服馬達(dá)3、3安裝有回轉(zhuǎn)編碼器，能夠?qū)舶?的位置以及傾斜角度進(jìn)行測(cè)量。進(jìn)而，利用計(jì)算機(jī)對(duì)伺服馬達(dá)3、3傳送控制指令信號(hào)。其中，所述計(jì)算機(jī)說的是個(gè)人計(jì)算機(jī)、微計(jì)算機(jī)、程序邏輯控制器(PLC)以及數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)等運(yùn)動(dòng)控制器。 在作為澆包2的澆注時(shí)的縱剖視圖的圖2中，將澆包2的傾轉(zhuǎn)角度設(shè)為Θ [deg]、比作為澆包2的傾轉(zhuǎn)中心的金屬熔液排出口更靠下部的金屬熔液體積(濃色填充部)設(shè)為Vs ( Θ ) [m3]、包括金屬熔液排出口在內(nèi)的水平面的面積(濃色填充部與淡色填充部的邊界線上的面積)設(shè)為A ( Θ ) [m2]、比金屬熔液排出口更靠上部的金屬熔液體積(淡色填充部)設(shè)為Vr [m3]、上部金屬熔液的高度設(shè)為h [m]、從澆包2流出的金屬熔液的流量設(shè)為q[m3 / s]，此時(shí)，從澆注時(shí)的時(shí)刻t [s]開始經(jīng)過At [s]以后的澆包內(nèi)金屬熔液的收支式如下述的算式(I)所示。Vr (t) + Vs ( Θ (t))= Vr (t + At) + Vs ( Θ (t + At)) + q (t) At··· (I)利用算式(I)對(duì)金屬熔液體積Vr [m3]進(jìn)行求解，若設(shè)為At —0，則變成下述算式⑵。[數(shù)學(xué)式I]Hm 養(yǎng)IM，鹽=繼
AtΛ并且，利用下述的算式(3)表示澆包2的傾轉(zhuǎn)角速度ω [deg / S]。ω (t) = d Θ (t) / dt... (3)因此，若將算式(3)代入到算式(2)，則得到下述算式(4)。[數(shù)學(xué)式2]
......( _dVa(&(i)) J x....................—"——戮—* -—β · · * (4)并且，能夠利用下述算式(5)來表示比金屬熔液排出口更靠上部的金屬熔液體積Vr [m3]。[數(shù)學(xué)式3]
權(quán)利要求
1.一種傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法，在通過使具備能夠進(jìn)行傾轉(zhuǎn)、前后移動(dòng)以及上下移動(dòng)的三個(gè)伺服馬達(dá)的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注裝置的保持金屬熔液的澆包進(jìn)行傾轉(zhuǎn)來向鑄模澆注的過程中，為了使從澆包流出的金屬熔液正確地下落至鑄模內(nèi)澆口，利用計(jì)算機(jī)來控制對(duì)使?jié)舶鼉A轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)、使?jié)舶M(jìn)行前后移動(dòng)的伺服馬達(dá)、以及使?jié)舶M(jìn)行上下移動(dòng)的伺服馬達(dá)施加的輸入電壓， 所述傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法的特征在于， 制作從澆包流出的金屬熔液的下落軌跡的數(shù)理模型，解出該制成的數(shù)理模型的逆模型，并且考慮縮流的影響而利用澆注流速估算部及下落位置估算部來估算金屬熔液的下落位置， 利用計(jì)算機(jī)來處理該下落位置數(shù)據(jù)， 由此，獲得針對(duì)使所述澆包傾轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)、使所述澆包進(jìn)行前后移動(dòng)的伺服馬達(dá)、以及使所述澆包進(jìn)行上下移動(dòng)的伺服馬達(dá)的輸入電壓， 基于該得到的輸入電壓來控制所述三個(gè)伺服馬達(dá)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法，其特征在于， 當(dāng)估算所述下落位置時(shí)，除縮流的影響之外還考慮設(shè)置于所述澆包的金屬熔液排出口的引導(dǎo)部的影響而進(jìn)行估算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法，其特征在于， 利用設(shè)置于所述澆包的側(cè)方的攝像裝置來檢測(cè)從所述澆包流出的金屬熔液的下落位置，當(dāng)該檢測(cè)得出的下落位置與所述估算后的下落位置產(chǎn)生誤差時(shí)，抑制該誤差，從而使金屬熔液正確地下落到目標(biāo)位置。
4.一種存儲(chǔ)澆包用傾轉(zhuǎn)控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，該存儲(chǔ)澆包用傾轉(zhuǎn)控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)對(duì)如下控制程序進(jìn)行存儲(chǔ)，在通過使具備能夠進(jìn)行傾轉(zhuǎn)、前后移動(dòng)以及上下移動(dòng)的三個(gè)伺服馬達(dá)的傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注裝置的保持金屬熔液的澆包進(jìn)行傾轉(zhuǎn)來向鑄模澆注的過程中，為了使從澆包流出的金屬熔液正確地下落至鑄模內(nèi)澆口，憑借該控制程序并利用計(jì)算機(jī)來控制對(duì)使?jié)舶鼉A轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)、使?jié)舶M(jìn)行前后移動(dòng)的伺服馬達(dá)、以及使?jié)舶M(jìn)行上下移動(dòng)的伺服馬達(dá)施加的輸入電壓， 所述存儲(chǔ)澆包用傾轉(zhuǎn)控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)的特征在于， 制作從澆包流出的金屬熔液的下落軌跡的數(shù)理模型，解出該制成的數(shù)理模型的逆模型，并且考慮縮流的影響而利用澆注流速估算部及下落位置估算部來估算金屬熔液的下落位置， 利用計(jì)算機(jī)來處理該下落位置數(shù)據(jù)， 由此，獲得針對(duì)使所述澆包傾轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)、使所述澆包進(jìn)行前后移動(dòng)的伺服馬達(dá)、以及使所述澆包進(jìn)行上下移動(dòng)的伺服馬達(dá)的輸入電壓， 基于該得到的輸入電壓來控制所述三個(gè)伺服馬達(dá)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的存儲(chǔ)澆包用傾轉(zhuǎn)控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于， 當(dāng)估算所述下落位置時(shí)，除縮流的影響之外還考慮設(shè)置于所述澆包的金屬熔液排出口的引導(dǎo)部的影響而進(jìn)行估算。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)澆包用傾轉(zhuǎn)控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于， 利用設(shè)置于所述澆包的側(cè)方的攝像裝置來檢測(cè)從所述澆包流出的金屬熔液的下落位置，當(dāng)該檢測(cè)得出的下落位置與所述估算后的下落位置產(chǎn)生誤差時(shí)，抑制該誤差，從而使金 屬熔液正確地下落到目標(biāo)位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及傾轉(zhuǎn)式自動(dòng)澆注方法以及存儲(chǔ)澆包用傾轉(zhuǎn)控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)。利用計(jì)算機(jī)來控制施加于使?jié)舶鼉A轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)、使?jié)舶M(jìn)行前后移動(dòng)伺服馬達(dá)、以及使?jié)舶M(jìn)行上下移動(dòng)的伺服馬達(dá)的輸入電壓，由此使從澆包流出的金屬熔液正確地朝鑄模內(nèi)澆口下落，制作成從澆包流出的金屬熔液的下落軌跡的數(shù)理模型，解出該制成的數(shù)理模型的逆模型，且考慮縮流的影響而利用澆注流速估算部及下落位置估算部來估算金屬熔液的下落位置，利用計(jì)算機(jī)來處理該下落位置數(shù)據(jù)，由此，獲得針對(duì)使所述澆包傾轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)、使所述澆包進(jìn)行前后移動(dòng)的伺服馬達(dá)、以及使所述澆包進(jìn)行上下移動(dòng)的伺服馬達(dá)的輸入電壓，基于該所獲的輸入電壓來控制所述三個(gè)伺服馬達(dá)。
文檔編號(hào)B22D37/00GK102858480SQ20118002030
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者野田善之, 寺嶋一彥, 福嶋隆輔, 鈴木薪雄, 太田和弘, 牧野泰育 申請(qǐng)人:新東工業(yè)株式會(huì)社, 國(guó)立大學(xué)法人豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)