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再表2018-154921容器の搬送方法、容器の搬送装置、および取鍋の搬送方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2018年8月30日
【発行日】2019年12月19日
(54)【発明の名称】容器の搬送方法、容器の搬送装置、および取鍋の搬送方法
(51)【国際特許分類】
   B22D 41/00 20060101AFI20191122BHJP
   B22D 41/12 20060101ALI20191122BHJP
   B22D 46/00 20060101ALI20191122BHJP
   B65G 43/00 20060101ALI20191122BHJP
【FI】
   B22D41/00 Z
   B22D41/12 Z
   B22D46/00
   B65G43/00 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】22
【出願番号】特願2019-501067(P2019-501067)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2017年12月11日
(31)【優先権主張番号】特願2017-34768(P2017-34768)
(32)【優先日】2017年2月27日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000005083
【氏名又は名称】日立金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100096091
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 誠一
(72)【発明者】
【氏名】原田 卓弥
【テーマコード(参考)】
3F027
4E014
【Fターム(参考)】
3F027AA03
3F027DA02
3F027EA01
3F027EA09
4E014HA00
(57)【要約】
液体を収容した容器、例えば、溶融金属を収容した取鍋の搬送において、液面の揺れが抑制される搬送速度を、容易に算出する。搬送速度−搬送時間のグラフ上において、上下対称の上凸の放物線と下凸の放物線をあらかじめ準備し、下凸の放物線と上凸の放物線を滑らかに接続して加速曲線を形成し、上凸の放物線と下凸の放物線を滑らかに接続して減速曲線を形成し、これら加速曲線と減速曲線を、傾きゼロにして滑らかに接続した搬送速度にする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体を収容した容器を水平方向に加速して搬送を開始した後、減速して搬送を完了する容器の搬送方法において、
前記容器の搬送時間をt、定数をaとしたとき、
前記容器の搬送速度を、時間tの関数v(t)として、
0≦t≦(t/4)のとき数式1、
【数1】
(t/4)≦t≦(3t/4)のとき数式2、
【数2】
(3t/4)≦t≦tのとき数式3、
【数3】
とすることを特徴とする容器の搬送方法。
【請求項2】
液体を収容した容器を水平方向に加速して搬送を開始し、定速にて搬送した後、減速して搬送を完了する容器の搬送方法において、
前記容器を加速して搬送する時間と減速して搬送する時間の和をt、定速にて搬送する時間をt、定数をbとしたとき、
前記容器の搬送速度を、時間tの関数v(t)として、
0≦t≦(t/4)のとき数式4、
【数4】
(t/4)≦t≦(t/2)のとき数式5、
【数5】
(t/2)≦t≦(t/2)+tのとき数式6、
【数6】
(t/2)+t≦t≦(3t/4)+tのとき数式7、
【数7】
(3t/4)+t≦t≦t+tのとき数式8、
【数8】
とすることを特徴とする容器の搬送方法。
【請求項3】
前記容器を搬送した後の液面の揺れを許容範囲に収めることができる、前記容器の加速度変化率の最大値をαmaxとしたとき、前記定数aをαmax/2に設定することを特徴とする請求項1記載の容器の搬送方法。
【請求項4】
前記容器の搬送距離をL、前記容器の搬送において許容される前記容器の限界速度をVmaxとしたとき、
前記数式1から前記数式3の搬送速度v(t)の最大値が、前記限界速度Vmax以下の場合には、前記容器の搬送速度を、前記数式1から前記数式3により設定される搬送速度v(t)とし、
前記数式1から前記数式3の搬送速度v(t)の最大値が、前記限界速度Vmaxを超える場合には、前記容器を加速して搬送する時間と減速して搬送する時間の総和をt、前記容器を定速にて搬送する時間をtおよび定数をbとするとともに、
前記容器の搬送速度を、時間tの関数v(t)として、
0≦t≦(t/4)のとき数式4、
【数4】
(t/4)≦t≦(t/2)のとき数式5、
【数5】
(t/2)≦t≦(t/2)+tのとき数式6、
【数6】
(t/2)+t≦t≦(3t/4)+tのとき数式7、
【数7】
(3t/4)+t≦t≦t+tのとき数式8、
【数8】
とし、前記定数bを前記定数a、前記数式6の一定速度を前記限界速度Vmaxとし、前記定数a、前記限界速度Vmaxおよび前記搬送距離Lから算出した前記搬送時間tおよび前記搬送時間tにより設定される搬送速度v(t)とすることを特徴とする請求項3記載の容器の搬送方法。
【請求項5】
請求項1または請求項2に記載の容器の搬送方法において、前記液体を溶融金属、前記容器を傾動取鍋とすることを特徴とする取鍋の搬送方法。
【請求項6】
液体を収容した容器を水平方向に加速して搬送を開始した後、減速して搬送を完了する容器の搬送制御装置であって、
前記搬送制御装置は、記憶部と制御部とを備え、
前記記憶部は、前記容器の搬送時間t、定数a、前記容器を搬送した後の液面の揺れを許容範囲に収めることができる、前記容器の加速度変化率の最大値αmax、を保存できるとともに、
前記容器の搬送速度を、時間tの関数v(t)として、
0≦t≦(t/4)のとき数式1、
【数1】
(t/4)≦t≦(3t/4)のとき数式2、
【数2】
(3t/4)≦t≦tのとき数式3、
【数3】
として保存することができ、
前記制御部は、前記記憶部に保存されている前記加速度変化率αmaxから、定数aを算出し、前記容器の搬送速度v(t)を設定できることを特徴とする容器の搬送制御装置。
【請求項7】
前記記憶部は、前記容器の搬送において許容される前記容器の限界速度Vmax、前記容器を加速して搬送する時間と減速して搬送する時間の総和t、前記容器を定速にて搬送する時間tおよび定数bを保存できるとともに、
前記容器の搬送速度を、時間tの関数v(t)として、
0≦t≦(t/4)のとき数式4、
【数4】
(t/4)≦t≦(t/2)のとき数式5、
【数5】
(t/2)≦t≦(t/2)+tのとき数式6、
【数6】
(t/2)+t≦t≦(3t/4)+tのとき数式7、
【数7】
(3t/4)+t≦t≦t+tのとき数式8、
【数8】
として保存することができ、
前記制御部は、
前記数式1から前記数式3の搬送速度v(t)の最大値が、前記限界速度Vmax以下の場合には、前記容器の搬送速度v(t)を、前記数式1から前記数式3を用いて設定することができ、
前記数式1から前記数式3の搬送速度v(t)の最大値が、前記限界速度Vmaxを超える場合には、前記容器の搬送速度v(t)を、前記数式4から前記数式8を用いて設定できるとともに、前記定数bを前記定数a、前記数式6の一定速度を前記限界速度Vmaxとして、前記定数a、前記限界速度Vmaxおよび前記搬送距離Lから前記搬送時間tおよび前記搬送時間tを算出できることを特徴とする請求項6記載の容器の搬送制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を収容した容器の搬送方法、および、溶融金属を収容した取鍋の搬送方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液体を収容した容器を搬送する例として、鋳造ラインにおける取鍋の搬送がある。この搬送では、取鍋を注湯位置まで搬送した後、取鍋中の溶融金属の液面に揺れが発生することがある。この揺れが長く続くと、取鍋重量の計測値が不安定になり、溶融金属の供給精度に影響が出ることがある。
【0003】
このような、液面の揺れは、取鍋を搬送する際の速度−時間曲線において、加速および減速の曲線をS字にすることで抑制できることが知られている。そして、このようなS字曲線は、液体シミュレーションにより計算できることが知られている。(例えば、特許文献1)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平9−10924号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に記載されているように、液体シミュレーションによる曲線の算出では、取鍋および溶融金属の状態、搬送距離、搬送時間等々、複数のパラメータを用いた複雑な計算が必要になる。しかし、鋳造ラインでは、複数の取鍋を交換しながら使用したり、取鍋の搬送距離が鋳型の位置により変わることがあり、その場合、上記複数のパラメータを状況に応じて変え、複雑な計算をし直す必要が生じる。すなわち、鋳造ラインの取鍋の搬送に液体シミュレーションを適用すると、搬送速度の設定が複雑化する可能性がある。
【0006】
一方、鋳造ラインでは、取鍋搬送完了後の液面の揺れが、注湯作業においてある程度許容できる場合がある。すなわち、液面を完全に静止しなくても、注湯作業ができる場合がある。そのため、液体シミュレーションを用いて最適搬送速度を算出するより、液面の揺れがある程度抑制される搬送速度を、より容易に算出できるほうが好ましい場合がある。
【0007】
そこで、本発明では、液体を収容した容器、例えば、溶融金属を収容した取鍋の搬送において、液面の揺れが抑制される搬送速度を、より容易に算出できるようにした、容器の搬送方法および取鍋の搬送方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
第1の発明は、液体を収容した容器を水平方向に加速して搬送を開始した後、減速して搬送を完了する容器の搬送方法であって、前記容器の搬送時間をt、定数をaとしたとき、前記容器の搬送速度を、時間tの関数v(t)として、
0≦t≦(t/4)のとき数式1、
【数1】
(t/4)≦t≦(3t/4)のとき数式2、
【数2】
(3t/4)≦t≦tのとき数式3
【数3】
とする。
【0009】
この場合、前記容器を搬送した後の液面の揺れを許容範囲に収めることができる、前記容器の加速度変化率の最大値をαmaxとしたとき、前記定数aをαmax/2に設定してもよい。
【0010】
また、前記容器の搬送距離をL、前記容器の搬送において許容される前記容器の限界速度をVmaxとしたとき、前記数式1から前記数式3の搬送速度v(t)の最大値が、前記限界速度Vmax以下の場合には、前記容器の搬送速度を、前記数式1から前記数式3により設定される搬送速度v(t)とし、前記数式1から前記数式3の搬送速度v(t)の最大値が、前記限界速度Vmaxを超える場合には、前記容器を加速して搬送する時間と減速して搬送する時間の総和をt、前記容器を定速にて搬送する時間をtおよび定数をbとするとともに、
前記容器の搬送速度を、時間tの関数v(t)として、
0≦t≦(t/4)のとき数式4、
【数4】
(t/4)≦t≦(t/2)のとき数式5、
【数5】
(t/2)≦t≦(t/2)+tのとき数式6、
【数6】
(t/2)+t≦t≦(3t/4)+tのとき数式7、
【数7】
(3t/4)+t≦t≦t+tのとき数式8
【数8】
とし、前記定数bを前記定数a、前記数式6の一定速度を前記限界速度Vmaxとし、前記定数a、前記限界速度Vmaxおよび前記搬送距離Lから算出した前記搬送時間tおよび前記搬送時間tにより設定される搬送速度v(t)としてもよい。
【0011】
また、第1の発明は、液体を収容した容器を水平方向に加速して搬送を開始し、定速にて搬送した後、減速して搬送を完了する容器の搬送方法であって、前記容器を加速して搬送する時間と減速して搬送する時間の和をt、定速にて搬送する時間をt、定数をbとしたとき、
前記容器の搬送速度を、時間tの関数v(t)として、
0≦t≦(t/4)のとき数式4、
【数4】
(t/4)≦t≦(t/2)のとき数式5、
【数5】
(t/2)≦t≦(t/2)+tのとき数式6、
【数6】
(t/2)+t≦t≦(3t/4)+tのとき数式7、
【数7】
(3t/4)+t≦t≦t+tのとき数式8、
【数8】
であってもよい。
【0012】
また、第1の発明では、前記液体を溶融金属、前記容器を傾動取鍋とした、取鍋の搬送方法としてもよい。
【0013】
第2の発明は、液体を収容した容器を水平方向に加速して搬送を開始した後、減速して搬送を完了する容器の搬送制御装置であって、前記搬送制御装置は、記憶部と制御部とを備え、前記記憶部は、前記容器の搬送時間t、定数a、前記容器を搬送した後の液面の揺れを許容範囲に収めることができる、前記容器の加速度変化率の最大値αmax、を保存できるとともに、
前記容器の搬送速度を、時間tの関数v(t)として、
0≦t≦(t/4)のとき数式1、
【数1】
(t/4)≦t≦(3t/4)のとき数式2、
【数2】
(3t/4)≦t≦tのとき数式3
【数3】
として保存することができ、
前記制御部は、前記記憶部に保存されている前記加速度変化率αmaxから、定数aを算出し、前記容器の搬送速度v(t)を設定できることを特徴とする容器の搬送制御装置である。
【0014】
ここで、前記記憶部は、前記容器の搬送において許容される前記容器の限界速度Vmax、前記容器を加速して搬送する時間と減速して搬送する時間の総和t、前記容器を定速にて搬送する時間tおよび定数bを保存できるとともに、
前記容器の搬送速度を、時間tの関数v(t)として、
0≦t≦(t/4)のとき数式4、
【数4】
(t/4)≦t≦(t/2)のとき数式5、
【数5】
(t/2)≦t≦(t/2)+tのとき数式6、
【数6】
(t/2)+t≦t≦(3t/4)+tのとき数式7、
【数7】
(3t/4)+t≦t≦t+tのとき数式8、
【数8】
として保存することができ、
前記制御部は、
前記数式1から前記数式3の搬送速度v(t)の最大値が、前記限界速度Vmax以下の場合には、前記容器の搬送速度v(t)を、前記数式1から前記数式3を用いて設定できるようにし、前記数式1から前記数式3の搬送速度v(t)の最大値が、前記限界速度Vmaxを超える場合には、前記容器の搬送速度v(t)を、前記数式4から前記数式8を用いて設定できるとともに、前記定数bを前記定数a、前記数式6の一定速度を前記限界速度Vmaxとして、前記定数a、前記限界速度Vmaxおよび前記搬送距離Lから前記搬送時間tおよび前記搬送時間tを算出できるようにしてもよい。
【発明の効果】
【0015】
本発明の、容器の搬送方法あるいは取鍋の搬送方法によれば、液体を収容した容器、例えば、溶融金属を収容した取鍋の搬送において、液面の揺れが抑制される搬送速度を、容易に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の第1実施形態を説明するための鋳造ラインの側面概略図である。
図2】本発明の第1実施形態を説明するための鋳造ラインの上面概略図である。
図3】本発明の第1実施形態において取鍋の搬送速度を説明するための図である。
図4】本発明の第1実施形態において取鍋の搬送速度と加速度の関係を説明するための図である。
図5】本発明の第1実施形態において取鍋の搬送距離を説明するための図である。
図6】本発明の第2実施形態を説明するための鋳造ラインの上面概略図である。
図7】本発明の第2実施形態において取鍋の搬送速度を説明するための図である。
図8】搬送制御装置20の構成図である。
図9】搬送制御装置20の制御工程を示すフローチャート。
図10a】速度−時間曲線V1、V2を示す図である。
図10b】速度−時間曲線V3を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、液体を容器に収容して搬送する方法を、鋳造ラインにおける取鍋の搬送により説明する。
【0018】
[第1実施形態]
図1に示すように、鋳造ライン1は、注湯装置2と鋳型搬送装置3を備えている。注湯装置2は、溶融金属Mを収容した取鍋4と、取鍋4を保持する固定台5と、固定台5を支持して固定台5とともに取鍋4を傾ける傾動機構6を備えている。そして、傾動機構6は、台車7に支持されて、モータ8の駆動により車輪9が回転し、図のX方向に延びるレール10上に沿って、取鍋4を搬送できるようにしている。また、傾動機構6とモータ8は、駆動制御部11に電気的に接続し、鋳型搬送装置3に対する取鍋4の位置と傾動を制御できるようにしている。
【0019】
また、鋳型搬送装置3は、鋳型12を図のX方向に移動可能にするコンベア13と、コンベア13を駆動して鋳型12を搬送可能にする搬送モータ14を備えている。そして、搬送モータ14は、搬送制御部15に電気的に接続し、鋳型12の搬送を制御できるようにしている。
【0020】
次に、取鍋4の搬送手順について、図2を用いて説明する。
まず、鋳型搬送装置3の搬送制御部15により搬送モータ14を駆動し、コンベア13上に載置された複数の鋳型12を、所定の位置(図2のA、Bの位置)に搬送する。次に、注湯装置2の駆動制御部11によりモータ8を駆動し、車輪9を回転して注湯装置2をレール10に沿って搬送し、取鍋4を鋳型12の湯口Gに正対する位置(図2のAの位置)に配置する。そして、駆動制御部11により傾動機構6を作動して取鍋4を傾動し、鋳型12の湯口Gに溶融金属Mを供給する。注湯完了後、駆動制御部11が傾動機構6を再作動して取鍋4を逆傾動する。
【0021】
その後、再び注湯装置2の駆動制御部11によりモータ8を駆動し、車輪9を回転して注湯装置2をレール10に沿って搬送し、取鍋4を隣の鋳型12の湯口Gに正対する位置(図2のBの位置)に搬送する。そして、Aの位置と同様の手順にて鋳型12の湯口Gに溶融金属を供給する。
【0022】
取鍋4をAからBの位置に搬送する際、搬送後の液面の揺れが抑制されるよう、取鍋4の搬送速度−時間曲線の加速および減速の曲線を、以下の式にてS字に設定する。
すなわち、取鍋4の搬送時間をt、定数をaとし、取鍋4の搬送速度(図中のx方向の速度)を、時間tの関数v(t)としたとき、図3に示すように、
0≦t≦(t/4)のとき数式1、
【数1】
(t/4)≦t≦(3t/4)のとき数式2、
【数2】
(3t/4)≦t≦tのとき数式3
【数3】
【0023】
なお、上記関係式に示される搬送速度v(t)は、搬送速度−搬送時間のグラフ上において、上下対称の上凸の放物線と下凸の放物線をあらかじめ準備し、下凸の放物線と上凸の放物線を滑らかに接続して加速曲線を形成し、上凸の放物線と下凸の放物線を滑らかに接続して減速曲線を形成し、これら加速曲線と減速曲線を、傾きゼロにして滑らかに接続したものと、言うこともできる。
【0024】
本実施形態における取鍋4の搬送速度v(t)は、数式1で示される下凸の放物線(図3(1))と、数式2で示される上凸の放物線(図3(2))を、接続点t=t/4において、傾き2atにて滑らかに接続し、数式2で示される上凸の放物線と、数式3で示される下凸の放物線(図3(3))を、接続点t=3t/4において、傾き−2atにて滑らかに接続している。これにより、加速区間(0≦t≦t/2)および減速区間(t/2≦t≦t)の曲線を、滑らかなS字に容易に設定することができ、取鍋4を搬送した後の溶融金属の液面の揺れを抑制することができる。
【0025】
また、図4に示すように、上記搬送速度v(t)では、曲線の時間変化、すなわち取鍋4の加速度dv(t)/dtを、傾き2aまたは−2aの直線的変化にしている。これにより、搬送中に液面を傾斜させる力を、直線的な変化にすることができ、取鍋4を搬送した後の液面の揺れを、より抑制することができる。
【0026】
なお、S字曲線の関数として「シグモイド関数」が知られている。この関数は、両端が漸近線に徐々に近づく曲線であるため、曲線の傾きがゼロになることはない。そのため、この曲線を加速曲線あるいは減速曲線のS字曲線に適用しようとすると、S字の両端をどこに設定するか、すなわち、漸近線に近づくどの位置を両端に設定するかを決める必要がある。そのため、両端の設定位置によりS字形状が変わってしまうことになるので、S字形状を決定するパラメータが増え、結果として、加速曲線あるいは減速曲線の設定が複雑になってしまう。
一方、本実施形態のS字曲線は、放物線を対称に接続した曲線であるため、曲線の傾きがゼロの位置を両端に設定すればよい。そして、両端の位置を設定すると、放物線の形状を一義的に定めることができ、S字曲線の形状を一義的に定めることができる。これにより、加速曲線および減速曲線のS字形状を容易に設定することができ、搬送速度を容易に設定することができる。
【0027】
なお、本実施形態では放物線(2次関数)を用いているが、必要に応じて3次関数や4次関数など、より高次の関数を用いてもよい。高次の関数であるほど、より滑らかなS字曲線とすることができる。但し、速度変化を2次関数とすることで、加速度変化率を1次関数とすることができる。このため、後述するように、許容最大加速度変化率の設定を用いた速度設定が容易となる。
【0028】
なお、図5に示すように、取鍋4の搬送距離Lは、v(t)の、0≦t≦t/2、における積分値、すなわち、「at/16」にて表せることから、定数aは「16L/t」と、搬送距離Lと搬送時間tにより決定することができる。これにより、取鍋4の搬送速度v(t)を、搬送時間tと搬送距離Lにより、容易に設定することができる。
【0029】
以上のように、本実施形態によれば、取鍋4の搬送速度v(t)を、加速および減速の曲線がS字になるよう、放物線を用いることにより容易に設定することができ、特に、搬送時間tと搬送距離Lにより、容易に設定することができる。これにより、液体シミュレーションよりも、少ないパラメータと簡単な式により、搬送速度v(t)を設定することができる。
【0030】
本実施形態の、搬送速度v(t)によれば、例えば、あらかじめ搬送距離Lが決まっている場合には、搬送速度v(t)の式に基づいて、搬送時間tを徐々に短くする搬送実験を行い、搬送後の液面の揺れを許容できる範囲で搬送時間tを設定することで、搬送速度v(t)を決定することができる。
逆に、あらかじめ搬送時間tが決まっている場合、搬送速度v(t)の式に基づいて、搬送距離Lを徐々に短くする搬送実験を行い、搬送後の液面の揺れを許容できる範囲で搬送距離Lを設定することで、搬送速度v(t)を決定することができる。
【0031】
搬送速度v(t)の式は、鋳造ライン1において、駆動制御部11に保存し、駆動制御部11によるモータ8の駆動制御により、取鍋4がv(t)に基づいて搬送されるようにする。その際、駆動制御部11には、入力機器を接続するなどし、搬送時間tと搬送距離Lを、外部から変更できるようにすることが好ましい。
【0032】
また、数式1から数式3の速度−時間曲線について、取鍋4を搬送した後の液面の揺れを許容範囲に収めることができる容器の加速度変化率の最大値αmaxを用いて設定してもよい。加速度変化率αmaxは、加速度の時間微分で算出することができる。すなわち、数式1の速度−時間曲線の加速度変化率の最大値をαmaxにすることで、取鍋4を搬送した後の液面の揺れを許容範囲に収めつつ、取鍋4を最大の搬送速度にして(すなわち、最短の搬送時間にして)搬送することができる。
【0033】
なお、数式1において、加速度変化率の最大値は2aとなるから、定数aの最大値は、αmax/2(以降、amaxと称す)と算出することができる。またそのとき、図5に示した関係式から、取鍋4を搬送距離Lだけ搬送する搬送時間tは、(16L/amax1/3(以降、t0−minと称す)と算出することができる。
算出した、amax、t0−minを用いて、数式1から数式3の係数を設定することで、取鍋4を搬送した後の液面の揺れを許容範囲に収めつつ、搬送距離Lを最短の時間で搬送できる、速度−時間曲線を設定することができる。
【0034】
また、図5に示した関係式から、取鍋4を搬送時間t内に搬送できる搬送距離Lは、amax・t/16と算出することもできる。
なお、加速度変化率αmaxは、例えば、容器の形状や内容物、内容量、装置剛性等に基づいて、計算あるいは実験により、あらかじめ設定すればよい。
【0035】
[第2実施形態]
本実施形態も、液体を容器に収容して搬送する方法を、第1実施形態と同様に、取鍋の搬送により説明する。なお、第1実施形態と同じ装置構成については、同じ符号にて説明する。
【0036】
図2に示すように、第1実施形態では、取鍋4をAからBの位置に搬送する場合、すなわち、比較的近距離の搬送について説明した。しかし、図6に示すように、取鍋4をAからCの位置に搬送するような、比較的長距離の搬送の場合、第1実施形態の式では、搬送速度v(t)が大きくなりやすく、搬送後の液面の揺れを抑制するためには、搬送時間tを短くすることが困難になる場合がある。そのような場合、第1実施形態の搬送速度v(t)の式を見直して、以下のように搬送速度v(t)を設定することが好ましい。
【0037】
すなわち、取鍋4を水平方向に加速し、定速搬送した後減速させるようにし、取鍋4を加速して搬送する時間と減速して搬送する時間の和をt、定速にて搬送する時間をt(すなわち、t+tが搬送時間)、搬送距離をL、定数をbとし、搬送速度(図中のx方向の速度)を、時間tの関数v(t)としたとき、図7に示すように、
0≦t≦(t/4)のとき数式4、
【数4】
(t/4)≦t≦(t/2)のとき数式5、
【数5】
(t/2)≦t≦(t/2)+tのとき数式6、
【数6】
(t/2)+t≦t≦(3t/4)+tのとき数式7、
【数7】
(3t/4)+t≦t≦t+tのとき数式8
【数8】
なお、上記関係式にて示される搬送速度v(t)は、搬送速度−搬送時間のグラフ上において、上下対称の上凸の放物線と下凸の放物線をあらかじめ準備し、下凸の放物線と上凸の放物線を滑らかに接続して加速曲線を形成し、上凸の放物線と下凸の放物線を滑らかに接続して減速曲線を形成し、これら加速曲線と減速曲線を、水平直線を介して滑らかに接続したもの、と言うこともできる。
【0038】
本実施形態における取鍋4の搬送速度v(t)は、数式4で示される下凸の放物線と、数式5で示される上凸の放物線を、接続点t=t/4において、傾き2atで滑らかに接続し(図7:区間1)、数式7で示される上凸の放物線と、数式8で示される下凸の放物線を、接続点t=(3t/4)+tにおいて、傾き−2atにて滑らかに接続している(図7:区間3)。これにより、加速区間(0≦t≦t/2)および減速区間[(t/2)+t≦t≦t+t]の曲線を、滑らかなS字に容易に設定することができ、取鍋4を搬送した後の溶融金属の液面の揺れを抑制することができる。
【0039】
また、搬送速度v(t)は、加速区間と減速区間との間に、上凸の放物線に滑らかに接続する、等速区間[(t/2)≦t≦(t/2)+t]を設けている(図7:区間2)。これにより、搬送速度v(t)が過大になることを抑制することができ、短い搬送時間(t+t)にして、取鍋4を搬送した後の溶融金属の液面の揺れを抑制することができる。
【0040】
なお、図7に示すように、取鍋4の搬送距離Lは、v(t)の、0≦t≦t+t、における積分値、すなわち、「b(t+2t)/16」にて表せることから、定数bは、「16L/(t+2t)」と、取鍋4の加速時間と減速時間の和t、定速時間t、搬送距離をLにより決定することができる。これにより、取鍋4の搬送速度v(t)を、加速時間と減速時間の和t、定速での搬送時間t、搬送距離をLにより簡単に設定することができる。
【0041】
以上のように、本実施形態によれば、搬送距離Lが比較的長距離の場合であっても、搬送後の液面の揺れを抑制することが可能な、取鍋4の搬送速度v(t)を容易に設定することができ、特に、加速時間と減速時間の和t、定速での搬送時間t、搬送距離をLにより容易に設定することができる。
【0042】
搬送速度v(t)によれば、例えば、あらかじめ搬送距離Lが決まっている場合には、搬送速度v(t)の式に基づいて、加速時間と減速時間の和t、定速での搬送時間tを徐々に短くする搬送実験を行い、搬送後の液面の揺れを許容できる範囲で、加速時間と減速時間の和t、定速での搬送時間tを設定し、搬送速度v(t)を決定することができる。
逆に、あらかじめ搬送時間tが決まっている場合、搬送速度v(t)の式に基づいて、搬送距離Lを徐々に短くする搬送実験を行い、搬送後の液面の揺れを許容できる範囲で搬送距離Lを設定し、搬送速度v(t)を決定することができる。
【0043】
次に、上記実施形態で説明した取鍋4の搬送方法を実現するための搬送制御装置の一例について説明する。
図8に示すように、搬送制御装置20は、例えば、コンピュータにより構成することができ、RAMやハードディスクドライブなどの記憶部21を接続することができる。この記憶部21には、前述した各数式1〜8を保存することができ、取鍋4を搬送した後の液面の揺れを許容範囲に収めることができる、取鍋4の加速度変化率の最大値αmax、取鍋4の搬送において、搬送装置の能力として許容される取鍋4の限界速度Vmax等、を保存することができる。また、搬送制御部15は、制御に必要な情報を、記憶部21に保存できるとともに、逆に、制御に必要な各種情報を、記憶部21から呼び出すこともできる。
【0044】
なお、搬送制御部15は、CPU等により各種の演算や各部の制御を行うこともできる。また、制御に必要な情報は、キーボードなどの入力部22により、記憶部21に保存できるとともに、制御の内容は、ディスプレイなどの表示装置23に表示させることもできる。
【0045】
図9は、搬送制御装置20を用いた制御手順について示したフローチャートである。本搬送制御装置20を用いた制御では、まず、搬送制御部15により、取鍋4の搬送距離Lを設定する(ステップ100)。ここで、搬送距離Lは、作業者が入力部22により入力してもよいし、あらかじめ記憶部21に保存しておき、搬送制御部15により読み出してもよい。
【0046】
次に、搬送制御部15により、取鍋4の搬送速度v(t)として、図10aに示すような、数式1から数式3を用いた速度−時間曲線V1を設定する(ステップ101)。そして、あらかじめ記憶部21に保存しておいた加速度変化率の最大値αmaxを読み出し、速度−時間曲線V1の加速度変化率(実際は、数式1の時間微分)の最大値が、αmaxになる定数aを算出してamaxとし、取鍋4を搬送距離Lだけ搬送する搬送時間tを算出して最短の搬送時間t0−minとする(ステップ102)。そして、算出した定数amaxおよび搬送時間t0−minを用いて、数式1から数式3の係数を設定する(ステップ103)。
【0047】
次に、搬送制御部15により、あらかじめ記憶部21に保存しておいた限界速度Vmaxを読み出し、限界速度Vmaxと、ステップ103にて係数を設定した速度−時間曲線V1の最大値(実際には、数式2の最大値)とを比較する(ステップ104)。ここで、取鍋4の搬送速度v(t)、すなわち、速度−時間曲線V1の最大値が、限界速度Vmax以下の場合には(ステップ104)、数式1から数式3を用いた速度−時間曲線V1を、取鍋4の速度−時間曲線として最終決定し、この曲線に基づく搬送速度v(t)を、取鍋4の搬送速度として設定する(ステップ109)。なお、このときの速度−時間曲線V1、すなわち、搬送速度v(t)は、記憶部21に保存しておき、必要に応じて読み出せるようにしてもよい。
【0048】
一方、取鍋4の搬送速度v(t)、すなわち、速度−時間曲線V1の最大値が、限界速度Vmaxを超える場合には、搬送制御部15により、取鍋4の搬送速度v(t)、すなわち、速度−時間曲線V1の設定をキャンセルし、新たに、取鍋4の搬送速度v(t)として、数式4から数式8を用いて、加速区間−定速区間−減速区間を有する速度−時間曲線を設定する(ステップ105)。すなわち、速度−時間曲線V1のように加速区間と減速区間とが連続する速度−時間曲線に対して、それらの間に新たに定速区間が追加された形態の速度−時間曲線を設定する。図10bには、設定される速度−時間曲線の一例である速度−時間曲線V3を示す。
【0049】
次に、取鍋4を、限界速度Vmax以下の速度にて搬送し、且つ、最短の搬送時間で搬送距離Lを搬送することができるよう、搬送制御部15により、数式4から数式8の定数b、t1、t2を算出する。
すなわち、取鍋4を加速して搬送する時間と減速して搬送する時間との和tが最小になるよう、定数bをステップ102で算出したamaxに設定する。そして、ステップ105で設定した速度−時間曲線の最大値が限界速度Vmaxになるよう、数式6の一定値をVmaxとして搬送速度t1を算出する(ステップ106)。
算出した搬送時間t1は、ステップ105で設定された速度−時間曲線において、取鍋4を加速する区間と減速する区間の数式の定数bをamax、速度−時間曲線V3の最大値をVmax、一定速度区間の搬送時間tを0、としたときの総搬送時間であり、図10aの速度―時間曲線V2の総搬送時間と同じものになる。
【0050】
次に、数式4から数式8についての、時間0から時間t+tまでの積分値が搬送距離Lとなるよう、既に設定されている定数b(=amax)と、既に算出されている搬送時間tを用いて、搬送時間tを算出する(ステップ107)。算出した搬送時間tは、図10aの速度−時間曲線V1と速度−時間曲線V2との間の面積(斜線部A1)と、図10bの速度−時間曲線V3の一定速度区間面積(斜線面積A2)とが等しくなるよう算出された搬送時間tとなる。
【0051】
そして、設定した定数b(=amax)、および、算出した搬送時間t、tを用いて、数式4から数式8の係数を設定することで、図10bに示す速度−時間曲線V3が設定される(ステップ108)。
最後に、搬送制御部15により、数式4から数式8を用いた速度−時間曲線V3を、取鍋4の速度―時間曲線として最終決定し、この曲線に基づく搬送速度v(t)を、取鍋4の搬送速度として設定する(ステップ109)。なお、このときの速度−時間曲線V3、すなわち、搬送速度v(t)は、記憶部21に保存しておき、必要に応じて読み出せるようにしてもよい。
【0052】
以上、本発明について鋳造ラインの実施形態、すなわち、溶融金属を収容した取鍋の搬送により説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、食品あるいは薬品の製造ラインにおいて、液体からなる食品あるいは薬品、あるいは、それらを製造するための液体原料を収容した容器の搬送において、これら液体を容器からこぼさず搬送し、且つ、搬送後の液面の揺れを抑制するために、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【0053】
1 鋳造ライン
2 注湯装置
3 鋳型搬送装置
4 取鍋
5 固定台
6 傾動機構
7 台車
8 モータ
9 車輪
10 レール
11 駆動制御部
12 鋳型
13 コンベア
14 搬送モータ
15 搬送制御部
20 搬送装置
21 記憶部
22 入力部
23 表示部
M 溶融金属
G 湯口
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10a
図10b
【国際調査報告】