专利名称：倾转式自动浇注方法以及存储浇包用倾转控制程序的存储介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及一般的铸造技术，特别是涉及在浇包中保持规定量的熔化后的铁、铝等金属熔液、并通过使浇包倾转而向铸模浇注金属熔液的倾转式自动浇注方法。
背景技术：
以往，在倾转式自动浇注方法中已知(1)当向浇注位置输送时，对金属熔液的振动进行抑制；(2)对因浇注结束时的后倾动作而产生的金属熔液的振动进行抑制；(3)控制浇包倾转速度以保持恒定的浇注流量；(4)在短时间内浇注规定重量的金属熔液的浇注方法；(5)控制浇包倾转速度以实现期望的浇注流量模式的浇注方法；(6)使浇包的金属熔液的排出口升降，使浇注初期从浇包流出的金属熔液的流量增大的浇注方法；(7)使用模糊控制的倾转式自动浇注方法；以及(8)使用线形参数变动模型的倾转式自动浇注方法。
以往，在(I)和(2)中涉及的是针对输送浇包、倾转时所产生的金属熔液表面的振动抑制装置，并未触及在浇注时如何实现期望的流量这一问题。并且，(3)和(5)是对每单位时间内注入的金属熔液重量进行控制的方法，(4)、(6)、(7)是正确地浇注规定重量的金属熔液的方法。在浇注方法(6)中，为了缩短浇注时间，通过使浇包的金属熔液排出口下降而使从浇包流出的金属熔液的流量增大。这些方法是以高精度控制浇注流量或浇注重量的浇注方法，并未对倾转式浇注方法中的被浇注的金属熔液的下落位置进行控制，从而存在浇注的金属溶液偏离铸模内浇口的问题。为了消除这些问题，已知有通过前馈控制来控制从浇包流出的液体的下落位置的方法(参照专利文献I)。专利文献I所记载的方法虽然是有效的方法，但还是期望以更高的精度控制下落位置。专利文献I :日本特开2008 - 272802号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种使从浇包流出的金属熔液正确地朝铸模内浇口下落的浇注方法以及存储浇包用倾转控制程序的存储介质。为了达成上述目的，本发明的倾转式自动浇注方法，在通过使具备能够进行倾转、前后移动以及上下移动的三个伺服马达的倾转式自动浇注装置的保持金属熔液的浇包进行倾转来向铸模浇注的过程中，利用计算机来控制施加于使浇包倾转的伺服马达、使浇包进行前后移动伺服马达、以及使浇包进行上下移动的伺服马达的输入电压，由此使从浇包流出的金属熔液正确地朝铸模内浇口下落，所述倾转式自动浇注方法的特征在于，制作从浇包流出的金属熔液的下落轨迹的数理模型，解出该制成的数理模型的逆模型，并且考虑缩流的影响而利用浇注流速估算部及下落位置估算部来估算金属熔液的下落位置，利用计算机来处理该下落位置数据，由此，获得针对使所述浇包倾转的伺服马达、使所述浇包进行前后移动的伺服马达、以及使所述浇包进行上下移动的伺服马达的输入电压，基于该得到的输入电压来控制所述三个伺服马达，使浇包移动以使金属熔液的下落位置向铸模内浇口收敛，由此正确地注入朝浇口内下落的金属熔液。并且，本发明的存储浇包用倾转控制程序的存储介质，该存储浇包用倾转控制程序的存储介质对如下控制程序进行存储，在通过使具备能够进行倾转、前后移动以及上下移动的三个伺服马达的倾转式自动浇注装置的保持金属熔液的浇包进行倾转来向铸模浇注的过程中，为了使从浇包流出的金属熔液正确地下落至铸模内浇口，凭借该控制程序并利用计算机来控制对使浇包倾转的伺服马达、使浇包进行前后移动的伺服马达、以及使浇包进行上下移动的伺服马达施加的输入电压，所述存储浇包用倾转控制程序的存储介质的特征在于，制作从浇包流出的金属熔液的下落轨迹的数理模型，解出该制成的数理模型的逆模型，并且考虑缩流的影响而利用浇注流速估算部及下落位置估算部来估算金属熔液的下落位置，利用计算机来处理该下落位置数据，由此，获得针对使所述浇包倾转的伺服马达、使所述浇包进行前后移动的伺服马达、以及使所述浇包进行上下移动的伺服马达的输入电压，基于该得到的输入电压来控制所述三个伺服马达，使浇包移动以使金属熔液的下落位置向铸模内浇口收敛，由此正确地注入朝浇口内下落的金属熔液。 其中，用于本发明中的数理模型法是指进行如下控制的方法对工序的热收支、物质收支、化学反应、限制条件等算式进行求解，求出利益、成本等作为计算机控制目的的函数，求出其最大、最小值并能够进行控制以达到该最大、最小值。另外，在本发明中，作为浇包，使用了圆筒形的浇包、或纵截面形状为扇形的浇包。进而，浇包在其重心附近被支承。并且，缩流是指在金属溶液排出口前端的流出位置因重力的影响而使得溢流水深减少的情况。根据本发明，使浇包进行前后移动而控制金属熔液下落位置，由此能够将从浇包流出的金属熔液正确地注入铸模内浇口。由此，存在如下优点金属熔液在浇注过程中不会偏离铸模内浇口，能够安全且无浪费地进行浇注。
图I是示出在本发明之前说明的现有例中所使用的倾转式自动浇注装置的概要情况的图。图2是图I的自动浇注装置的浇包的纵剖视图。图3是图2的主要部分位放大详细图。图4是示出了金属熔液排出口前端的图。图5是示出了现有例的下落位置控制系统的系统的框线图。图6是浇注流量前馈控制系通的框图。图7是示出了现有例的浇注工序的图。图8是示出了浇注下落位置轨迹的模拟结果的图。图9是示出了本发明中所使用的倾转式自动浇注装置的概要情况的图。图10是示出了本发明的下落位置控制系统的系统的框线图。图11是示出朝金属熔液排出口引导部侵入时的流速的剖视图。图12是示出了本发明与现有例的模拟及实验结果的图。
具体实施例方式以下，对用于实施本发明的最佳方式进行说明，首先在说明之前，利用图I 图8对使用前馈控制的现有例进行说明，然后利用图9 图11对应用了本发明的倾转式自动浇注装置进行说明。[I.关于现有例的倾转式自动浇注装置]图I所示的装置是现有例的倾转式自动浇注装置的概要图。现有例的倾转式自动浇注装置I中设置有浇包2，利用设置于该倾转式自动浇注装置I的各位置的伺服马达3、3能够使浇包2进行倾转、前后移动、上下移动。并且，在该伺服马达3、3安装有回转编码器，能够对浇包2的位置以及倾斜角度进行测量。进而，利用计算机对伺服马达3、3传送控制指令信号。其中，所述计算机说的是个人计算机、微计算机、程序逻辑控制器(PLC)以及数字信号处理器(DSP)等运动控制器。 在作为浇包2的浇注时的纵剖视图的图2中，将浇包2的倾转角度设为Θ [deg]、比作为浇包2的倾转中心的金属熔液排出口更靠下部的金属熔液体积(浓色填充部)设为Vs ( Θ ) [m3]、包括金属熔液排出口在内的水平面的面积(浓色填充部与淡色填充部的边界线上的面积)设为A ( Θ ) [m2]、比金属熔液排出口更靠上部的金属熔液体积(淡色填充部)设为Vr [m3]、上部金属熔液的高度设为h [m]、从浇包2流出的金属熔液的流量设为q[m3 / s]，此时，从浇注时的时刻t [s]开始经过At [s]以后的浇包内金属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)对金属熔液体积Vr [m3]进行求解，若设为At —0，则变成下述算式⑵。[数学式I]Hm 養IM，鹽=继
AtΛ并且，利用下述的算式(3)表示浇包2的倾转角速度ω [deg / S]。ω (t) = d Θ (t) / dt... (3)因此，若将算式(3)代入到算式(2)，则得到下述算式(4)。[数学式2]
......( _dVa(&(i)) J x....................—"——戮—* -—β · · * (4)并且，能够利用下述算式(5)来表示比金属熔液排出口更靠上部的金属熔液体积Vr [m3]。[数学式3]
权利要求
1.一种倾转式自动浇注方法，在通过使具备能够进行倾转、前后移动以及上下移动的三个伺服马达的倾转式自动浇注装置的保持金属熔液的浇包进行倾转来向铸模浇注的过程中，为了使从浇包流出的金属熔液正确地下落至铸模内浇口，利用计算机来控制对使浇包倾转的伺服马达、使浇包进行前后移动的伺服马达、以及使浇包进行上下移动的伺服马达施加的输入电压， 所述倾转式自动浇注方法的特征在于， 制作从浇包流出的金属熔液的下落轨迹的数理模型，解出该制成的数理模型的逆模型，并且考虑缩流的影响而利用浇注流速估算部及下落位置估算部来估算金属熔液的下落位置， 利用计算机来处理该下落位置数据， 由此，获得针对使所述浇包倾转的伺服马达、使所述浇包进行前后移动的伺服马达、以及使所述浇包进行上下移动的伺服马达的输入电压， 基于该得到的输入电压来控制所述三个伺服马达。
2.根据权利要求I所述的倾转式自动浇注方法，其特征在于， 当估算所述下落位置时，除缩流的影响之外还考虑设置于所述浇包的金属熔液排出口的引导部的影响而进行估算。
3.根据权利要求2所述的倾转式自动浇注方法，其特征在于， 利用设置于所述浇包的侧方的摄像装置来检测从所述浇包流出的金属熔液的下落位置，当该检测得出的下落位置与所述估算后的下落位置产生误差时，抑制该误差，从而使金属熔液正确地下落到目标位置。
4.一种存储浇包用倾转控制程序的存储介质，该存储浇包用倾转控制程序的存储介质对如下控制程序进行存储，在通过使具备能够进行倾转、前后移动以及上下移动的三个伺服马达的倾转式自动浇注装置的保持金属熔液的浇包进行倾转来向铸模浇注的过程中，为了使从浇包流出的金属熔液正确地下落至铸模内浇口，凭借该控制程序并利用计算机来控制对使浇包倾转的伺服马达、使浇包进行前后移动的伺服马达、以及使浇包进行上下移动的伺服马达施加的输入电压， 所述存储浇包用倾转控制程序的存储介质的特征在于， 制作从浇包流出的金属熔液的下落轨迹的数理模型，解出该制成的数理模型的逆模型，并且考虑缩流的影响而利用浇注流速估算部及下落位置估算部来估算金属熔液的下落位置， 利用计算机来处理该下落位置数据， 由此，获得针对使所述浇包倾转的伺服马达、使所述浇包进行前后移动的伺服马达、以及使所述浇包进行上下移动的伺服马达的输入电压， 基于该得到的输入电压来控制所述三个伺服马达。
5.根据权利要求4所述的存储浇包用倾转控制程序的存储介质，其特征在于， 当估算所述下落位置时，除缩流的影响之外还考虑设置于所述浇包的金属熔液排出口的引导部的影响而进行估算。
6.根据权利要求5所述的存储浇包用倾转控制程序的存储介质，其特征在于， 利用设置于所述浇包的侧方的摄像装置来检测从所述浇包流出的金属熔液的下落位置，当该检测得出的下落位置与所述估算后的下落位置产生误差时，抑制该误差，从而使金 属熔液正确地下落到目标位置。
全文摘要
本发明涉及倾转式自动浇注方法以及存储浇包用倾转控制程序的存储介质。利用计算机来控制施加于使浇包倾转的伺服马达、使浇包进行前后移动伺服马达、以及使浇包进行上下移动的伺服马达的输入电压，由此使从浇包流出的金属熔液正确地朝铸模内浇口下落，制作成从浇包流出的金属熔液的下落轨迹的数理模型，解出该制成的数理模型的逆模型，且考虑缩流的影响而利用浇注流速估算部及下落位置估算部来估算金属熔液的下落位置，利用计算机来处理该下落位置数据，由此，获得针对使所述浇包倾转的伺服马达、使所述浇包进行前后移动的伺服马达、以及使所述浇包进行上下移动的伺服马达的输入电压，基于该所获的输入电压来控制所述三个伺服马达。
文档编号B22D37/00GK102858480SQ20118002030
公开日2013年1月2日 申请日期2011年1月26日 优先权日2010年4月22日
发明者野田善之, 寺嶋一彦, 福嶋隆辅, 铃木薪雄, 太田和弘, 牧野泰育 申请人:新东工业株式会社, 国立大学法人丰桥技术科学大学