JP2018187654A - 注湯システム、注湯システムの制御方法、制御プログラム、及び、制御プログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、第1のモータ13に対する指令値utから注湯流量qを導出するための数理モデルについて説明する。なお、注湯流量とは、取鍋12の傾動によって取鍋12から流出する溶湯Mの流量を示している。
次いで、制御部Cntの機能構成について説明する。制御部Cntは、注湯流量制御部FC1、同期化制御部FC2、落下位置推定部FC3、落下位置操作部FC4、前後位置制御部FC5、上下位置制御部FC6を有している。
注湯流量制御部FC1は、操作者による操作入力部20の第1の操作の操作量、例えばレバー21の軸周り方向への回転角度φrを当該操作入力部20から受け取り、回転角度φrに応じて第1のモータ13の動作を制御するための指令値utを生成する。一実施形態では、注湯流量制御部FC1は、下記式(17)に従って第1のモータ13に出力される指令値utを算出し得る。
次に、同期化制御部FC2について説明する。同期化制御部FC2は、取鍋12が傾動するときに、出湯口12bを中心として取鍋12が傾動するように取鍋12のY方向及びZ方向の位置を調整する同期化制御を行う。同期化制御部FC2は、下記式(23)及び式(24)に従って、この同期化制御によるY方向への移動量ys[m]及びZ方向への移動量zs[m]を求める。
次に、上下位置制御部FC6について説明する。上下位置制御部FC6は、操作者による操作入力部20の第2の操作の操作量、例えばレバー21を上下方向への傾動角度φzを当該操作入力部20から受け取り、傾動角度φzに応じて第2のモータ14の動作を制御するための指令値uz[V]を生成する。具体的に、上下位置制御部FC6は、下記式(32)に従って、傾動角度φzから取鍋12のZ方向の移動量zp[m]を求める。
図10を参照し、上述した注湯システム1の制御方法を説明する。一実施形態の注湯システム1の制御方法では、ティーチングプレーバック制御で用いるためのティーチングデータが生成される。この方法では、図10に示すように、注湯システム1の制御部Cntが、操作者によって操作されたレバー21の回転角度φr、傾動角度φz及び傾動角度φyを操作入力部20から受け付ける。次いで、制御部Cntは、回転角度φr及び傾動角度φzに応じて第1のモータ13及び第2のモータ14の動作を制御するための指令値ut、uzをそれぞれ生成すると共に、傾動角度φyに応じて目標落下位置を設定し、溶湯Mの落下位置が目標落下位置になるような指令値uyを生成する。次いで、制御部Cntは、指令値ut、uy及びuzを第1〜3のモータ13、14、15に送出し、取鍋12内の溶湯Mを鋳型30内に注湯する。
一実施形態の注湯システムの制御方法では、取得されたティーチングデータに基づいて、CAEを用いた鋳型内の湯流れ解析を行う際に必要となる湯口流入部の境界条件が導出される。鋳型内の湯流れ解析を行う際には、湯口流入部の境界条件として、湯口31への溶湯Mの流入流速、流入角度及び流入範囲が必要となる。一実施形態の注湯システムの制御方法では、溶湯Mの流入流速及び流入角度は、式(13)及び式(14)に従って導出される。また、湯口31に対する溶湯Mの流入範囲は、式(40)に示すように、式(16)に従って求められる湯口31の中心を基準する溶湯Mの断面の半径rlと、溶湯Mの落下位置DPのY方向に沿った移動量ypとを用いて導出される。
図11は、上述の注湯システムを用いた注湯操作の実験結果の一例を示している。図11の(a)は回転角度φrの経時的変化を示しており、図11の(b)は取鍋12の傾動角速度ωの経時的変化を示しており、図11の(c)は取鍋12の傾動角度θの経時的変化を示しており、図11の(d)は出湯口12b上の液位hの経時的変化を示しており、図11の(e)は注湯流量qの経時的変化を示している。また、図11の(f)はロードセルLDによって計測された流出重量Wの経時的変化を示しており、図11の(g)は溶湯Mの落下位置Svの経時的変化を示しており、図11の(h)は湯口31に対する溶湯Mの流入流速vtの経時的変化を示しており、図11の(i)は湯口31に対する溶湯Mの流入範囲SLの経時的変化を示しており、図11の(j)は湯口31に対する溶湯Mの流入角度φinの経時的変化を示している。これらのデータのうち、流入流速vt、流入範囲SL及び流入角度φinをCAEによる湯流れ解析の境界条件として与えることで、CAE解析の精度を向上させることができる。
Claims (10)
- 鋳型の湯口を介して該鋳型内に溶湯を注ぐための注湯システムであって、
前記注湯システムは、
前記溶湯を保持する取鍋と、
前記取鍋を傾動させる第1のモータと、
前記取鍋を上下方向に沿って移動させる第2のモータと、
前記取鍋を前後方向に沿って移動させる第3のモータと、
前記取鍋の傾動角度を変更するための第1の操作と、前記取鍋の前記上下方向の位置を調整するための第2の操作と、前記湯口を含む面内の前記前後方向における前記溶湯の落下位置を調整するための第3の操作とを受け付ける操作入力部と、
前記第1のモータ、前記第2のモータ及び前記第3のモータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第1の操作の操作量に応じて前記第1のモータの動作を制御し、
前記第2の操作の操作量に応じて前記第2のモータの動作を制御し、
前記第3の操作の操作量に応じて前記溶湯の目標落下位置を設定し、前記第1の操作の操作量、前記第2の操作の操作量及び前記第3の操作の操作量によって定まる前記落下位置が前記目標落下位置になるように、前記第3のモータの動作を制御する、
注湯システム。 - 前記制御部は、前記第1の操作の操作量が所定の閾値よりも小さい場合には、前記第1のモータが動作しないようにする、請求項1に記載の注湯システム。
- 前記制御部は、前記第1の操作の操作量を示す信号値に対してローパスフィルタ処理を行い、ローパスフィルタ処理後の信号値に基づいて前記第1のモータの動作を制御する、請求項1又は2に記載の注湯システム。
- 前記制御部は、
前記取鍋の傾動角度が第1の角度よりも小さいときには第1のモードで前記第1のモータの動作を制御し、前記取鍋の傾動角度が前記第1の角度以上且つ第2の角度よりも小さいときには第2のモードで前記第1のモータの動作を制御し、前記取鍋の傾動角度が前記第2の角度以上であるときには第3のモードで前記第1のモータの動作を制御し、
前記第1の角度は前記第2の角度よりも小さな角度であり、前記第2の角度は前記取鍋からの溶湯の流出が開始される出湯開始角度であり、
前記第1のモードでは、前記第1の操作の操作量に第1の係数を乗じることによって前記第1のモータの動作を制御するための指令値を生成し、
前記第2のモードでは、前記第1の操作の操作量に前記第1の係数とは異なる第2の係数を乗じることによって前記第1のモータの動作を制御するための指令値を生成し、
前記第3のモードでは、前記第1の操作の操作量に応じて前記溶湯の目標注湯流量を設定し、前記取鍋からの注湯流量が前記目標注湯流量になるように前記第1のモータの動作を制御するための指令値を生成する、
請求項1〜3の何れか一項に記載の注湯システム。 - 前記制御部は、
前記取鍋の傾動角度が第3の角度よりも小さいときには、前記取鍋の出湯口が前記湯口の前記取鍋側の縁部の上方に位置するように前記第3のモータの動作を制御し、
前記取鍋の傾動角度が前記第3の角度以上であるときには、前記第1の操作の操作量、前記第2の操作の操作量及び前記第3の操作の操作量によって定まる前記落下位置が前記目標落下位置になるように、前記第3のモータの動作を制御し、
前記第3の角度は、前記落下位置が前記湯口の中心位置に達する前記取鍋の傾動角度である、
請求項1〜4の何れか一項に記載の注湯システム。 - 鋳型の湯口を介して該鋳型内に溶湯を注ぐための注湯システムの制御方法であって、
前記注湯システムは、
前記溶湯を保持する取鍋と、
前記取鍋を傾動させる第1のモータと、
前記取鍋を上下方向に沿って移動させる第2のモータと、
前記取鍋を前後方向に沿って移動させる第3のモータと、
前記取鍋の傾動角度を変更するための第1の操作と、前記取鍋の前記上下方向の位置を調整するための第2の操作と、前記湯口を含む面内の前記前後方向における前記溶湯の落下位置を調整するための第3の操作とを受け付ける操作入力部と、
前記第1のモータ、前記第2のモータ及び前記第3のモータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記方法は、
前記制御部が、前記第1の操作の操作量に応じて前記第1のモータの動作を制御する工程と、
前記制御部が、前記第2の操作の操作量に応じて前記第2のモータの動作を制御する工程と、
前記制御部が、前記第3の操作の操作量に応じて前記溶湯の目標落下位置を設定し、前記第1の操作の操作量、前記第2の操作の操作量及び前記第3の操作の操作量によって定まる前記落下位置が前記目標落下位置になるように、前記第3のモータの動作を制御する工程と、
を含む、方法。 - 前記操作入力部によって、操作者から前記第1の操作の操作量、前記第2の操作の操作量及び前記第3の操作の操作量を受け付け、受け付けた前記第1の操作の操作量、前記第2の操作の操作量及び前記第3の操作の操作量に基づいて前記第1のモータ、前記第2のモータ及び前記第3のモータの動作を制御し、前記鋳型内に前記溶湯を注ぐ工程と、
前記受け付けた前記第1の操作の操作量、前記第2の操作の操作量及び前記第3の操作の操作量から、前記溶湯の注湯流量、前記落下位置、前記取鍋の前記前後方向の移動量、及び、前記取鍋の前記上下方向の移動量を求め、前記溶湯の注湯流量、前記落下位置、前記取鍋の前記前後方向の移動量、及び、前記取鍋の前記上下方向の移動量をティーチングデータとして取得する工程と、
取得された前記ティーチングデータに基づいて前記溶湯が自動的に注がれるように前記第1のモータ、前記第2のモータ及び前記第3のモータの動作を制御する工程と、
を含む、請求項6に記載の方法。 - 前記ティーチングデータに基づいて、前記溶湯の前記湯口に対する流入速度、前記溶湯の前記湯口に対する流入範囲、及び、前記湯口に対する前記溶湯の流入角度を算出する工程を更に含む、請求項7に記載の方法。
- 鋳型の湯口を介して該鋳型内に溶湯が注がれるように注湯システムを機能させるための制御プログラムであって、
前記注湯システムは、
前記溶湯を保持する取鍋と、
前記取鍋を傾動させる第1のモータと、
前記取鍋を上下方向に沿って移動させる第2のモータと、
前記取鍋を前後方向に沿って移動させる第3のモータと、
前記取鍋の傾動角度を変更するための第1の操作と、前記取鍋の前記上下方向の位置を調整するための第2の操作と、前記湯口を含む面内の前記前後方向における前記溶湯の落下位置を調整するための第3の操作とを受け付ける操作入力部と、
前記第1のモータ、前記第2のモータ及び前記第3のモータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御プログラムは、
前記第1の操作の操作量に応じて前記第1のモータの動作を制御する工程と、
前記第2の操作の操作量に応じて前記第2のモータの動作を制御する工程と、
前記第3の操作の操作量に応じて前記溶湯の目標落下位置を設定し、前記第1の操作の操作量、前記第2の操作の操作量及び前記第3の操作の操作量によって定まる前記落下位置が前記目標落下位置になるように、前記第3のモータの動作を制御する工程と、
を前記制御部に実行させる、制御プログラム。 - 鋳型の湯口を介して該鋳型内に溶湯が注がれるように注湯システムを機能させるための制御プログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記注湯システムは、
前記溶湯を保持する取鍋と、
前記取鍋を傾動させる第1のモータと、
前記取鍋を上下方向に沿って移動させる第2のモータと、
前記取鍋を前後方向に沿って移動させる第3のモータと、
前記取鍋の傾動角度を変更するための第1の操作と、前記取鍋の前記上下方向の位置を調整するための第2の操作と、前記湯口を含む面内の前記前後方向における前記溶湯の落下位置を調整するための第3の操作とを受け付ける操作入力部と、
前記第1のモータ、前記第2のモータ及び前記第3のモータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御プログラムは、
前記第1の操作の操作量に応じて前記第1のモータの動作を制御する工程と、
前記第2の操作の操作量に応じて前記第2のモータの動作を制御する工程と、
前記第3の操作の操作量に応じて前記溶湯の目標落下位置を設定し、前記第1の操作の操作量、前記第2の操作の操作量及び前記第3の操作の操作量によって定まる前記落下位置が前記目標落下位置になるように、前記第3のモータの動作を制御する工程と、
を前記制御部に実行させる、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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