KR20100017395A - 틸팅식 자동주탕방법 및 기억매체 - Google Patents

틸팅식 자동주탕방법 및 기억매체 Download PDF

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신토고교 가부시키가이샤
고꾸리쯔 다이가꾸 호우징 도요하시 기쥬쯔 가가꾸 다이가꾸
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Abstract

본 발명은 용탕을 유지한 레이들을 틸팅(tilting)시켜, 주형에 주탕하는 방법에 있어서, 고속 및 고정밀도로 용탕을 주입할 수 있는 틸팅식 자동주탕방법 및 상기 주탕방법을 기능시키기 위한 프로그램을 저장한 기억매체를 제공한다. 상기 레이들의 전방 틸팅의 정지에 의해 상기 출탕구로부터 상부에 위치하는 용탕이 감소하는 용탕의 높이와 상기 레이들의 후방 틸팅의 개시에 의해 감소하는 용탕의 높이로부터 산출되는 상기 레이들의 후방 틸팅중의 용탕의 높이와, 상기 레이들로부터 주형으로 주탕되는 용탕의 주입중량과의 관계와, 레이들로부터 주형으로 유출되는 용탕의 주입중량의 주탕유량모델을 이용하여, 상기 레이들의 전방 틸팅으로부터 후방 틸팅까지의 최종 주입중량이 후방 틸팅의 동작개시시의 주입중량과 후방 틸팅의 동작개시 이후의 주입중량과의 합인 것으로 하여, 상기 최종 주입중량을 예측하고, 상기 예측한 최종 주입중량이 규정 주입중량과 동등한지의 여부를 판정한 후, 그 판정결과에 기초하여 레이들의 후방 틸팅의 동작을 개시한다.

Description

틸팅식 자동주탕방법 및 기억매체{TILTING AUTOMATIC POURING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 틸팅식 자동주탕방법 및 기억매체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 용해된 철, 알루미늄 등의 용탕(molten metal, 금속 용탕)을 레이들에 소정량 유지하고, 레이들을 틸팅(경사이동, tilting)시켜 주형에 주탕(注湯)하는 틸팅식 자동주탕방법 및 기억매체에 관한 것이다.
종래, 틸팅식 자동주탕방법은, 일정 주탕유량을 유지하도록 레이들의 틸팅 속도를 제어하는 것(특허문헌 1 참조), 단시간에 규정 중량으로 주입하는 주탕방법(특허문헌 2 참조), 원하는 주탕 유량 패턴을 실현하도록 레이들의 틸팅 속도를 제어하는 것(비특허문헌 1 참조), 퍼지 제어를 이용한 틸팅식 자동주탕방법(비특허문헌 2 참조) 등이 알려져 있다.
특허문헌 1: 일본특허공개공보 H9(1997)-239525
특허문헌 2: 일본특허공개공보 H10(1998)-58120
비특허문헌 1: 일본특허출원 2006-111883
비특허문헌 2: 자동차기술, 제 46권, 제 11호, 79-86 페이지, 1992년
상기 특허문헌 1과 비특허문헌 1에 기재된 주탕방법은, 단위시간당 부어지는 용탕 금속 중량(주탕유량)을 제어하는 것으로서, 규정된 주입중량(the weight of the molten metal poured into the mold)으로 정밀하게 주탕시키는 것은 곤란하다. 또한, 상기 특허문헌 2와 비특허문헌 2에 기재된 주탕방법은, 정확하게 규정 주입중량으로 주입하는 것이다. 그러나, 상기 특허문헌 2와 비특허문헌 2에 기재된 주탕방법은, 제어 시스템 구축에 많은 기초실험과 많은 시간을 필요로 하며, 또한 특허문헌 2에 기재된 주탕방법에서는, 고속 주탕을 수행할 때에, 실험에서 구한 예측 주입중량과 실제 주입중량과의 오차가 커지기 때문에, 레이들의 후방 틸팅의 동작을 수회에 나누어 수행하는 것이 요구되고 있다. 따라서, 후방 틸팅의 동작 시간이 길어지게 된다. 또한, 특허문헌 2와 비특허문헌 2에 기재된 주탕방법은, 주입중량을 계측하는 로드셀의 응답 특성에 주입중량의 정밀도가 크게 영향을 받는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 용탕을 유지한 레이들을 틸팅시켜, 주형에 주탕하는 방식에 있어서, 고속 및 고정밀도로 용탕을 주입할 수 있는 틸팅식 자동주탕방법 및 기억매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 틸팅식 자동주탕방법은, 소정 형상의 출탕구를 갖는 레이들을 전방 틸팅시킨 후, 후방 틸팅하여 주형에 용탕을 주입하는 틸팅식 자동 주탕법으로서, 상기 레이들의 전방 틸팅의 정지에 의해 상기 출탕구로부터 상부에 위치하는 용탕이 감소하는 용탕의 높이와 상기 레이들의 후방 틸팅의 개시에 의해 감소하는 용탕의 높이로부터 산출되는 상기 레이들의 후방 틸팅중의 용탕의 높이와, 상기 레이들로부터 주형에 주탕되는 용탕의 주입중량과의 관계와, 레이들로부터 주형에 유출되는 용탕의 주입중량의 주탕유량모델을 이용하여, 상기 레이들의 전방 틸팅으로부터 후방 틸팅까지의 최종 주입중량이 후방 틸팅의 동작개시시의 주입중량과 후방 틸팅의 동작개시 이후의 주입중량과의 합인 것으로 하여, 상기 최종 주입중량을 예측하고, 상기 예측한 최종 주입중량이 규정 주입중량과 동등한지의 여부를 판정한 후, 그 판정결과에 기초하여 레이들의 후방 틸팅의 동작을 개시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 기록매체는, 레이들로부터 주형에 유출되는 용탕의 주입중량의 주탕유량모델을 이용하여, 최종 주입중량을 예측하고, 레이들의 후방 틸팅의 동작을 개시하기 위하여 컴퓨터를, 상기 주탕유량모델을 기억하는 기억수단, 로드셀에 의해 판별되는 출탕개시시의 틸팅각도로부터 실제 출탕개시시의 레이들의 틸팅각도를 연산하는 연산수단, 상기 실제 출탕개시시의 레이들의 틸팅각도에 의해 출탕개시시의 레이들 내의 용탕체적을 연산하는 연산수단, 상기 레이들의 전방 틸팅의 정지에 의해 상기 출탕구로부터 상부에 위치하는 용탕이 감소하는 용탕의 높이와 상기 레이들의 후방 틸팅의 개시에 의해 감소하는 용탕의 높이와의 차이로부터 상기 레이들의 후방 틸팅중의 용탕의 높이를 연산하는 연산수단, 후방 틸팅의 동작개시 이후에 주입되는 용탕의 주입중량을 산출하는 연산수단, 후방 틸팅의 동작개시시의 용탕의 주입중량을 산출하는 연산수단, 레이들로부터 주형에 유출되는 용탕의 주입중량을 로드셀에 의해 계측되는 용탕의 주입중량으로 환산하는 환산수단, 상기 레이들의 전방 틸팅으로부터 후방 틸팅까지의 최종 주입중량이 후방 틸팅의 동작개시시의 주입중량과 후방 틸팅의 동작개시 이후의 주입중량과의 합인 것으로 하여, 상기 최종 주입중량을 산출하는 연산수단, 상기 예측한 최종 주입중량이 규정 주입중량과 동등한지의 여부를 판정하는 판정수단으로서, 기능시키기 위한 프로그램을 저장한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 주입중량을 예측하고, 예측한 주입중량과 규정 주입중량이 동등하거나, 또는 규정 주입중량을 초과한 경우에, 레이들의 후방 틸팅의 동작을 개시하기 위하여, 주입중량을 규정 주입중량으로 신속하게 고정밀도로 주입할 수가 있다.
도 1은 본 발명을 적용한 틸팅식 자동주탕장치의 개요도이다.
도 2는 도 1의 자동주탕장치에서의 주탕시의 레이들의 개략적인 형상을 나타낸 단면도이다.
도 3은 레이들의 주탕구 선단의 사시도이다.
도 4는 출탕구 상부의 용탕의 높이와 주입중량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 주입중량 제어 프로세스의 블록도이다.
도 6은 도 1의 자동주탕장치에서 물을 이용한 주입중량 제어실험의 결과를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 레이들
2, 3, 5 : 서보모터
4, 6 : 이동수단
7 : 프로그램·로직·컨트롤러
8 : 컨트롤 시스템
11 : 출탕구
12 : 용탕의 액체 높이
13 : 출탕구의 상부 용탕의 액체 높이(h)
14 : 전방 틸팅을 정지한 경우의 액체 높이
15 : 후방 틸팅의 동작에 의한 액체 높이의 감소
16 : 후방 틸팅의 동작개시후의 주입중량
이하, 첨부된 도면에 기초하여 본 발명을 적용한 틸팅식 자동주탕장치의 일 실시예를 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 틸팅식 자동주탕장치는, 직사각형 출탕구(出湯口)를 가진 원통형상의 레이들(ladle, 1)과, 상기 레이들(1)을 틸팅시키는 서보모터(2)와, 서보모터(3)의 출력축의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 볼 나사 기구에 의해, 상기 레이들(1)을 수직방향으로 이동시키는 이동수단(4)과, 서보모터(5)의 출력축의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙 피니언(a rack and pinion) 기구에 의해, 상기 레이들(1)을 수평방향으로 이동시키는 이동수단(6)과, 상기 레이들(1) 내의 용탕의 중량을 계측하는 로드셀(도시생략)과, 컴퓨터를 이용하여 상기 서보모터(2) 및 상기 제어수단(4)의 동작을 연산하고 또한 제어하는 컨트롤러나 프로그램·로직·컨트롤러(7; PLC)를 갖는 컴퓨터 로서의 컨트롤 시스템(8)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 로드셀은 로드셀 앰프에 접속되어 있고, 레이들(1)의 위치나 틸팅각도는, 서보모터(2, 3, 5)에 부착된 로터리 인코더(도시생략)에 의해 계측된다. 그리고, 서보모터(2, 3, 5)는, 상기 PLC(7)로부터 계측신호와 제어지령신호가 부여되어 있다. 또한, 상기 컨트롤 시스템(8)에는, 주탕유량모델을 기억하는 기억수단, 로드셀에 의해 판별되는 출탕개시시의 틸팅각도로부터 실제 출탕개시시의 레이들의 틸팅각도를 연산하는 연산수단, 상기 실제 출탕개시시의 레이들의 틸팅각도에 의해 출탕개시시의 레이들 내의 용탕 체적을 연산하는 연산수단, 상기 레이들의 전방 틸팅의 정지에 의해 상기 출탕구로부터 상부에 위치하는 용탕이 감소하는 용탕의 높이와 상기 레이들의 후방 틸팅의 개시에 의해 감소하는 용탕의 높이와의 차이로부터 상기 레이들의 후방 틸팅 중의 용탕의 높이를 연산하는 연산수단, 후방 틸팅의 동작개시 이후에 주입되는 용탕의 주입중량을 산출하는 연산수단, 후방 틸팅의 동작개시시의 용탕의 주입중량을 산출하는 연산수단, 레이들로부터 주형에 유출되는 용탕의 주입중량을 로드셀에 의해 계측되는 용탕의 주입중량으로 환산하는 환산수단, 상기 레이들의 전방 틸팅으로부터 후방 틸팅까지의 최종 주입중량이 후방 틸팅의 동작개시시의 주입중량과 후방 틸팅의 동작개시 이후의 주입중량과의 합인 것으로 하여, 상기 최종 주입중량을 산출하는 연산수단, 상기 예측한 최종 주입중량이 규정 주입중량과 동등한지의 여부를 판정하는 판정수단으로서, 기능시키기 위한 프로그램이 저장되어 있다.
그리고, 상기 레이들(1)은, 그 무게중심(重心)위치에 상기 서보모터(2)의 출력축을 연결시켜 그 무게중심위치에서 틸팅이 가능하도록 지지되어 있으며, 무게중 심위치를 중심으로 하여 주형의 탕구에 대해 주형을 향해서 기울이는 전방 틸팅과 주형으로부터 멀어지는 방향으로 기울이는 후방 틸팅(주입 정지 동작)하도록 되어 있다. 또, 무게중심위치를 중심으로 하여 틸팅하도록 함으로써, 상기 서보모터(2)에 가해지는 부하가 커지는 것을 막을 수가 있다.
또한, 상기 이동수단(4, 6)은 주형의 탕구에 정확히 주탕하도록 상기 레이들(1)을 틸팅에 연동시켜 전후이동 및 승강시킴으로써, 그 출탕구 선단을 가상의 회전축으로 하여 고정 출탕점을 얻을 수 있도록 작동한다.
본 실시형태는, 상기 레이들의 전방 틸팅의 정지에 의해 상기 출탕구로부터 상부에 위치하는 용탕이 감소하는 용탕의 높이와 상기 레이들의 후방 틸팅의 개시에 의해 감소하는 용탕의 높이로부터 산출되는 상기 레이들의 후방 틸팅중의 용탕의 높이와, 상기 레이들로부터 주형에 주탕되는 용탕의 주입중량과의 관계와, 레이들로부터 주형에 유출되는 용탕의 주입중량의 주탕유량모델을 이용하고 있다. 상기 주탕유량모델은, 레이들을 틸팅시키는 모터의 입력 전압으로부터 로드셀에 의해 계측되는 레이들로부터 유출되는 용탕의 주입중량까지를 모델화한 것이다.
먼저, 레이들(1)의 주탕시의 개략적인 형상의 단면도인 도 2에 있어서, 레이들(1)의 틸팅각도를 θ[deg], 레이들(1)의 틸팅 중심인 출탕구(11)보다 하부의 용탕체적을 VS(θ)[㎥], 출탕구(11)의 경계선 상의 수평면의 면적을 A(θ)[㎡], 출탕구(11)보다 상부의 용탕체적을 Vr[㎥], 상부용탕의 높이를 h[m], 레이들(1)로부터 유출되는 용탕의 유량을 q[㎥/s]라 하면, 주탕시의 시각 t[s]로부터 Δt[s] 후의 레이들 내 용탕의 수지(收支)식은 하기의 식(1)과 같게 된다.
Vr(t) + Vs(θ(t))= Vr(t+Δt)
+Vs(θ(t+Δt))+q(t)Δt (1)
식(1)을 용탕체적(Vr[㎥])에 대하여 정리하고 Δt→0으로 하면 하기의 식(2)가 된다.
Figure 112009072808895-PCT00001
또한, 레이들(1)의 틸팅 각속도(ω[deg/s])를 하기의 식(3)으로 한다.
ω(t) = dθ(t)/dt (3)
따라서, 식(3)을 식(2)에 대입하면 하기의 식(4)이 얻어진다.
Figure 112009072808895-PCT00002
또한, 출탕구보다 상부의 용탕체적(Vr[㎥])은 하기의 식(5)으로 나타낼 수 있다.
Figure 112009072808895-PCT00003
여기서, AS는, 도 2에 나타낸 출탕구(11)의 수평면으로부터의 높이(hS[m])에서의 용탕 수평면적(㎡)을 나타낸다.
또한, 면적(AS[㎡])을 출탕구 수평면의 면적(A[㎡])과 면적(A[㎡])에 대한 면적변화량(ΔAS[㎡])으로 분할하면, 용탕체적(Vr[㎥])은 하기의 식(6)이 된다.
Figure 112009072808895-PCT00004
또, 레이들(1)을 포함하는 일반적인 레이들에서는, 면적변화량(ΔAS)은 출탕구 수평면의 면적(A)에 대하여 미소(微小)하기 때문에, 하기의 식(7)이 얻어진다.
Figure 112009072808895-PCT00005
따라서, 식(6)은 하기의 식(8)으로 나타낼 수 있다.
Vr(t) ≒ A(θ(t))h(t) (8)
따라서, 식(8)으로부터 하기의 식(9)이 얻어진다.
h(t) ≒ Vr(t)/A(θ(t)) (9)
또한, 베르누이의 정리를 이용하여 출탕구보다 상부의 용탕높이(h[m])에서부터 용탕유량(qc[㎥/s])까지를 하기의 식(10)으로 나타낸다.
Figure 112009072808895-PCT00006
여기서, hb는 도 3에 나타낸 바와 같이 레이들(1) 내 용탕의 상면으로부터의 용탕깊이(m), Lf는 용탕깊이(hb[m])에서의 출탕구(11)의 폭(m), c는 유량계수, g는 중력가속도를 각각 나타낸다.
또한, 상기 레이들(1)로부터 상기 유출되는 용탕의 주탕유량(q[m3/s])과 주입중량(w[kg])의 관계는, 하기의 식(11)이 된다.
Figure 112009072808895-PCT00007
여기서, ρ[kg/m3]은 용탕의 밀도다.
또한, 식(4), 식(9) 및 식(10)으로부터 주탕유량모델의 기초식은 하기의 식(12) 및 식(13)이 된다.
Figure 112009072808895-PCT00008
Figure 112009072808895-PCT00009
또한, 레이들(1)의 직사각형 출탕구(11)의 폭(Lf)은 레이들(1) 내의 용탕 상면으로부터의 깊이(hb)에 대하여 일정하기 때문에, 용탕유량(q)은 식(10)으로부터 하기의 식(14)이 된다.
Figure 112009072808895-PCT00010
따라서, 식(14)을 주탕유량모델의 기초식(12) 및 (13)에 각각 대입하면, 레이들(1)의 주탕유량모델은 하기의 식(15) 및 식(16)이 된다.
Figure 112009072808895-PCT00011
Figure 112009072808895-PCT00012
또한, 출탕구에 대한 수평면의 면적(A(θ)[㎡])은 레이들(1)의 틸팅각도(θ[deg])에 대하여 변동한다. 따라서, 식(15) 및 식(16)의 주탕유량모델은 시스템행렬, 입력행렬 및 출력행렬이 레이들(1)의 틸팅각도에 의존하여 변동하는 비선형(非線型) 파라미터 변동모델이 된다.
다음에, 상기 식(10), (11)으로부터, 상기 레이들(1)의 후방 틸팅의 동작 패턴을 고정하면 후방 틸팅의 동작개시후의 주입중량(w[kg])과 레이들의 출탕구(11)의 상부 용탕의 용탕높이(h[m])의 관계는, 도 4에 나타낸 바와 같게 된다.
도 4의 상단의 도면은, 주탕중의 레이들 내의 용탕높이를 나타내고, 하단의 도면은, 주입중량을 나타낸다. 상단의 실선은, 상기 레이들(1)의 틸팅 동작이 정지한 경우의 레이들의 출탕구의 상부 용탕의 높이이며, 파선은, 후방 틸팅의 동작에 의해 감소하는 용탕의 높이이다. 실선과 파선의 차이가 레이들의 후방 틸팅 동작중의 출탕구의 상부 용탕의 높이(h[m])이다. 따라서, 실선과 파선의 교점 이후의 시각에 있어서는, 출탕구의 상부 용탕의 높이가 없어지고, 상기 레이들(1)로부터 출탕하지 않게 된다. 또한, 레이들의 틸팅을 정지한 경우의 용탕의 높이(상단 실선)는, 상기 주탕 수리모델의 자유 응답부이며, 하기의 식(17), (18)이 된다.
Figure 112009072808895-PCT00013
여기에서, Vr[m3]은, 도 2에 나타낸 상기 출탕구(11)보다 상부의 용탕체적을 나타내고, A[m2]는 출탕구(11)의 선단에 대한 용탕 수평면적이다. 그래서, 후방 틸팅의 동작은 항상 같은 동작을 수행한다고 하였을 경우, 후방 틸팅의 동작개시 이후에 주입되는 용탕의 주입중량은, 후방 틸팅의 동작개시 시점에서의 용탕 높이와 출탕구 선단과 수평인 용탕부 면적에 의존한다. 따라서, 후방 틸팅의 동작개시 이후에 주입되는 용탕의 주입중량(we[kg])은, 후방 틸팅의 동작개시시점(t1(s))에서의 용탕 높이(hs(t1)[s])와 틸팅각도(θ(t1)[deg])를 경계조건으로 하여, 모의 실험함으로써 구해진다. 이 경계조건을 변화시키고, 각각의 경계조건에 대해 모의 실험을 실시함으로써, 후방 틸팅의 동작개시시점에서의 용탕 높이와 틸팅각도에 대한 후방 틸팅의 동작개시 이후에 주입되는 용탕의 주입중량의 관계가 하기와 같이 구해진다.
Figure 112009072808895-PCT00014
he: 후방 틸팅의 동작에 의해 감소하는 액체 높이(m)
t1: 출탕 정지 시점(s)
이것을 다항식 근사(polynomial approximation)로 하면, 하기의 식(19)이 된다.
Figure 112009072808895-PCT00015
여기서, i, k는, 다항식 근사의 차수(次數)이며, Bik는 다항식의 계수(係數)를 나타낸다. 식(19)을 이용하여, 후방 틸팅의 동작개시시점(t1[S])의 레이들의 틸팅각θ[deg], 출탕구 상부 용탕높이(h[m])를 대입함으로써, 후방 틸팅의 동작후의 주입중량(we[kg])을 추정할 수 있다. 그리고, 후방 틸팅의 동작 시점에서의 주입중 량(wb[kg])을 하기의 식(20)과 같이 더하면 전체의 주입중량(w[kg])을 추정할 수 있다.
Figure 112009072808895-PCT00016
여기서, 출탕구 상부의 용탕 높이는, 하기의 식(21)으로부터 얻어진다.
Figure 112009072808895-PCT00017
Vsb[m3]은 상기 레이들(1)로부터 출탕개시시점에서의 출탕구로부터 하측의 레이들 내의 용탕체적이며, Vs[m3]은 시각(t[s])에서의 도 2에 나타낸 레이들 내의 용탕체적이다. 그러나, 식(7)에서는 실제의 주입중량이며, 상기 로드셀에 의해 계측되는 주입중량과 다르다. 따라서, 주입중량(w[kg])과 상기 로드셀에 의해 계측되는 계측 주입중량(wL[kg])은, 상기 로드셀의 응답 특성을 1차 지연시스템(the first order lag element)으로 표현함으로써, 하기의 식(22)이 된다.
Figure 112009072808895-PCT00018
TL[s]은 상기 로드셀의 시정수(時定數)를 나타낸다. 그리고, 식(1), (8)을 이용하면 하기의 식(9)과 같이, 실제의 주입중량을 구할 수 있다.
Figure 112009072808895-PCT00019
여기서 ,바(wL)는 정수이며, dwL/dt의 평균치로 한다. 또한, 출탕개시시의 레이들 내의 용탕체적은, 출탕 검지 센서가 있는 경우에는, 출탕개시시의 틸팅각도로부터 산출할 수 있지만, 상기 로드셀에 의해 계측되는 계측 주입중량으로부터는 출탕개시의 판별이 곤란하다. 따라서, 레이들을 일정한 틸팅 각속도로 틸팅시켜, 로드셀로부터 계측되는 계측 주입중량이 증가하며, 로드셀에 의해 출탕개시를 판별할 때까지의 일련의 동작을 주탕수리모델을 이용하여, 모의 실험한다. 상기 모의 실험에서의 경계조건은, 실제 출탕개시시의 레이들의 틸팅각도(θb[deg])이며, 각각의 경계조건에 대하여, 모의 실험하고, 로드셀에 의해 판별되는 출탕개시시의 레이들의 틸팅각도를 얻음으로써, 실제 출탕개시시의 레이들의 틸팅각도와 상기 로드셀에 의해 판별되는 출탕개시시의 레이들의 틸팅각도(θLb[deg])의 관계를, 하기의 식(24)과 같이 구할 수 있다.
Figure 112009072808895-PCT00020
그리고, 레이들 내의 용탕체적은, 레이들의 형상과 레이들의 틸팅각도로부터 기하학적으로 구할 수 있고, 각각의 틸팅각도에 대한 레이들 내의 용탕체적을 구할 수 있다. 따라서, 출탕개시시의 레이들 내의 용탕체적(Vsb)은, 출탕개시시의 레이들의 틸팅각도(θb[deg])와 식(24)으로부터 하기의 식으로 추정할 수 있다.
Vsb=f(θb(θLb(t)))
또한, 식(20)의 wb[kg]은, 실제의 주입중량이며, 상기 로드셀에 의해 계측되는 주입중량과 식(22)의 관계가 있기 때문에, 식(1), (21), (22)을 이용하여, 하기와 같이 구한다.
Figure 112009072808895-PCT00021
Figure 112009072808895-PCT00022
여기서, qcL은 실제 유량에 로드셀의 이동특성을 부여한 유량이다.
Figure 112009072808895-PCT00023
식(27)에, 식(21)의 용탕 높이를 대입하고, 여기서 얻어진 유 량(qc(t)[m3/s])을 식(26)에 대입한다. 또, 로드셀에 의해 계측되는 계측 주입중량은, 응답 지연에 의해, 실제의 주입중량과 다르다(실제의 중량보다 적다). 따라서, 식(21), (27), (26), (25)의 순서대로 푸는 것에 의해, 로드셀에 의해 계측된 주입중량으로부터 실제의 주입중량을 추정할 수가 있다. 이 추정 과정에서, 식(27)의 유량을 이용한다.
그리고, 식(25)에 대입함으로써, 실제 후방 틸팅의 동작개시시의 주입중량(wb)을 얻을 수 있다.
그리고, 하기의 판별식을 만족하였을 때, 후방 틸팅의 동작을 개시한다.
Figure 112009072808895-PCT00024
wref(kg)은, 목표 주입중량이다.
도 5에 주입중량 제어의 플로우차트를 도 5에 나타낸다. 여기서, 파라미터(A, D[kg])는 출탕개시 판별 주입중량, 레이들의 전방 경사종료 판별 주입중량이다.
도 6에 물을 이용한 자동주수(注水)장치를 아용하여 주입중량 제어실험을 실시한 실험결과를 나타낸다. 상단의 도면은 상기 레이들(1)의 틸팅각도이며, 하단의 도면은 상기 로드셀에 의해 계측되는 주입중량이다. 목표 주입중량은, 0.783(kg)이다. 이에 반해, 주입중량제어를 적용한 자동주수장치는, 0.78(kg)이었 다. 이것은 주입 오차가 0.4(%)가 된다. 또한, 주탕시간도 8(s)로 종래의 고정 시퀸스의 12(s)에 대하여 4(s) 단축되었다.
본 출원은, 일본국에서 2007년 4월 28일에 출원된 특허출원 2007-120365호에 근거하고 있으며, 그 내용을 본 출원의 내용으로 하여 그 일부를 형성한다.
또한, 본 발명은 이하의 상세한 설명에 의해 더 완전히 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 실시예는, 본 발명의 바람직한 실시형태이며, 설명의 목적을 위해서만 기재되어 있는 것이다. 이러한 상세한 설명으로부터, 다양한 변경, 개변이, 당업자에게 있어서 명백하기 때문이다.
출원인은, 기재된 실시형태의 어느 것도 공중에게 헌상할 의도는 없으며, 개시된 개변, 대체안 중, 특허청구의 범위내에 문언상 포함되지 않을지도 모르는 것도, 균등론 하에서의 발명의 일부로 한다.
본 명세서 혹은 청구범위의 기재에 있어서, 명사 및 동일한 지시어의 사용은, 특별한 지시가 없는 한, 또는 문맥에 의해 명료하게 부정되지 않는 한, 단수 및 복수를 모두 포함하는 것으로 해석해야 한다. 본 명세서내에서 제공된 어떠한 예시 또는 예시적인 용어(예컨대, 「등」)의 사용도, 단순히 본 발명을 쉽게 설명하려는 의도에 지나치지 않으며, 특별히 청구의 범위에 기재하지 않는 한 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

Claims (3)

  1. 소정 형상의 출탕구를 갖는 레이들을 전방 틸팅시킨 후, 후방 틸팅하여 주형에 용탕을 주입하는 틸팅식 자동주탕방법으로서,
    상기 레이들의 전방 틸팅의 정지에 의해 상기 출탕구로부터 상부에 위치하는 용탕이 감소하는 용탕의 높이와 상기 레이들의 후방 틸팅의 개시에 의해 감소하는 용탕의 높이로부터 산출되는 상기 레이들의 후방 틸팅중의 용탕의 높이와, 상기 레이들로부터 주형으로 주탕되는 용탕의 주입중량과의 관계와, 레이들로부터 주형으로 유출되는 용탕의 주입중량의 주탕유량모델을 이용하여,
    상기 레이들의 전방 틸팅으로부터 후방 틸팅까지의 최종 주입중량이 후방 틸팅의 동작개시시의 주입중량과 후방 틸팅의 동작개시 이후의 주입중량과의 합인 것으로 하여,
    상기 최종 주입중량을 예측하고, 상기 예측한 최종 주입중량이 규정 주입중량과 동등한지의 여부를 판정한 후, 상기 판정결과에 기초하여 레이들의 후방 틸팅의 동작을 개시하는 틸팅식 자동주탕방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    레이들로부터 주형으로 유출되는 용탕의 주입중량을 로드셀에 의해 계측되는 용탕의 주입중량으로 환산하는 것을 특징으로 하는 틸팅식 자동주탕방법.
  3. 레이들로부터 주형으로 유출되는 용탕의 주입중량의 주탕유량모델을 이용하여, 최종 주입중량을 예측하고, 레이들의 후방 틸팅의 동작을 개시하기 위하여 컴퓨터를,
    상기 주탕유량모델을 기억하는 기억수단,
    로드셀에 의해 판별되는 출탕개시시의 틸팅각도로부터 실제 출탕개시시의 레이들의 틸팅각도를 연산하는 연산수단과,
    상기 실제 출탕개시시의 레이들의 틸팅각도에 의해 출탕개시시의 레이들 내의 용탕체적을 연산하는 연산수단,
    상기 레이들의 전방 틸팅의 정지에 의해 상기 출탕구로부터 상부에 위치하는 용탕이 감소하는 용탕의 높이와 상기 레이들의 후방 틸팅의 개시에 의해 감소하는 용탕의 높이와의 차이로부터 상기 레이들의 후방 틸팅중의 용탕의 높이를 연산하는 연산수단,
    후방 틸팅의 동작개시 이후에 주입되는 용탕의 주입중량을 산출하는 연산수단,
    후방 틸팅의 동작개시시의 용탕의 주입중량을 산출하는 연산수단,
    레이들로부터 주형으로 유출되는 용탕의 주입중량을 로드셀에 의해 계측되는 용탕의 주입중량으로 환산하는 환산수단,
    상기 레이들의 전방 틸팅으로부터 후방 틸팅까지의 최종 주입중량이 후방 틸팅의 동작개시시의 주입중량과 후방 틸팅의 동작개시 이후의 주입중량과의 합인 것으로 하여, 상기 최종 주입중량을 산출하는 연산수단,
    상기 예측한 최종 주입중량이 규정 주입중량과 동등한지의 여부를 판정하는 판정수단으로서, 기능시키기 위한 프로그램을 저장한 기억매체.
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