JPH03155447A - 低圧鋳造法における異常検知方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、低圧鋳造法における異常検知方法およびその
装置に関し、とくに鋳造装置の炉蓋と炉体あるいは炉蓋
とストークの合せ部からの加圧空気の漏れ、およびスト
ーク、口金、金型合せ面からの溶湯の漏れを自動検知す
るようにした異常検知方法および装置に関する。

［従来の技術］ 低圧鋳造法においては、炉蓋と炉体間あるいは炉蓋とス
トーク間に隙間が生じていたり、金型間に隙間が生じて
いたり、鋳造機のストーク、口金部に隙間が生じている
と、その隙間から加圧空気や溶湯が漏れ出すため、従来
では金型の合せ部に対しては、型閉じ後、作業者が目視
によって隙間が生じているか否かを確認していた。また
、鋳造機のスト−り、口金部からの漏れの対策としては
、金型の交換時に作業者が目視で確認したり、まだ使用
可能な部品も定期的に交換していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、目視による検査の場合は、見落しが生じ
るとともに信頼性が低く、検査のための工数も必要とな
る等の問題があった。また、金型は稼動状態により温度
が変化するので、単に金型の位置を検出することで、金
型間の隙間の発生の有無を正確に検知することは難しい
。

さらに、鋳造機のス１ヘーク、口金部を交換した場合で
も、これらにも多少の品質のバラツキはあるので、部品
の交換によって隙間が完全になくなるとは言えない場合
があり、安全を見て早めに定期交換する場合のコストが
高くなり、資源の無駄使いともなる。

ところで、溶湯保持炉内の湯面上空間に、使用に対応し
た最適の加圧パターンに基づく圧縮空気を供給すること
により、高品質の製品を一定して鋳造するような装置（
特開昭６１−２５３１５８号公報）が提案されている。

このような装置によれば、多少の加圧空気の漏れに対し
ては、装置が加圧空気の流量を増加して補正することが
可能となるが、この場合、多少の異常はかくれてしまう
ので、問題が大きくなってから初めて異常が発見される
傾向が強い。これは、この種の加圧制御装置の導入にブ
レーキをかけることになる。したがって、鋳造時におけ
る加圧空気の漏れは異常が小さい段階で発見できること
が要求される。

本発明は、上記の問題に着「１し、鋳造時の加圧空気の
漏れの有無を確実に検知することのできる低圧鋳造法に
おける異常検知方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的に沿う本発明に係る低圧鋳造法における異常検
知方法は、溶湯を押し上げるための加圧空気の流量を流
出計測手段により計測し、ある鋳造サイクルにおける加
圧空気の流量に基づき次の鋳造サイクルにおける加圧空
気の流出の許容範囲を演算手段によって求め、次の鋳造
サイクルにおける実際の加圧時の加圧空気の流出と前記
演算手段によって求められた加圧空気の流量の許容範囲
とを判定手段により比較して加圧空気の漏れの有無を検
知する方法から成る。

また、本発明に係る低圧鋳造装置は、 溶湯を押し上げるための加圧空気の流量を計測する流量
計測手段と、 ある鋳造サイクルにおける加圧空気の流出に基づき次の
鋳造サイクルにおける加圧空気の流出の許容範囲を求め
る演算手段と、 次の鋳造ザイクルにおける実際の加圧時の加圧空気の流
量と前記演ｎ手段によって求められた加圧空気の流量の
許容範囲とを比較して加圧空気の漏れの有無を判定する
判定手段と、 判定手段の判定結果を表示する表示手段と、を具備した
ものから成る。

［作　　用］ このように構成された低圧鋳造法における異常検知方法
においては、まず、ある鋳造ザイクルでの溶湯保持炉体
内に供給される加圧空気の流出が流量計測手段によって
計測される。つぎに、流量計測手段によって計測された
この鋳造サイクルの加圧空気の流量に基づいて、次の鋳
造サイクルにおける加圧空気の流量の許容範囲が演算手
段によって求められる。つまり、ある鋳造サイクル当り
の鋳造車Ｒ１溶湯保持炉の断面積、溶湯の比重等に基づ
いて次の鋳造サイクルにおける加圧空気の流量が求めら
れ、この加圧空気の流量には、鋳込重量のバラツキ、加
圧空気の圧力変動等の誤差要因が加味される。

加圧空気の流出の許容範囲が求められると、判定手段に
より、この求められた流量の許容範囲と次の鋳造サイク
ルにおける実際の加圧時の加圧空気の流出とが比較され
る。ここで、実際の加圧空気の流量が算出された許容範
囲内にあれば、加圧空気の漏れあるいは溶湯の漏れはな
しと判断され、逆に実際の加圧空気の流ｍが算出された
許容範囲を越えていれば、加圧空気の漏れあるいは溶湯
の漏れがあると判断される。

このように、加圧空気の流量の変化に基づいて隙間から
の加圧空気の漏れあるいは溶湯の漏れを検知しているの
で、小さな異常でも確実に発見可能となり、加圧空気の
漏れあるいは溶湯の漏れ等の異常を防止することができ
る。

［実施例］ 以下に、本発明に係る低圧鋳造法における異常検知方法
およびその装置の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。

第１図ないし第５図は、本発明の一実施例を示している
。第１図において、１は低圧鋳造機を示しており、低圧
鋳造機１における炉体（るつぼ）２内にはアルミニウム
合金の溶湯３が保持されている。炉体２の上部は炉Ｍ４
によって覆われており、この炉体２内には、加圧口５か
ら加圧空気（圧縮空気）が供給されるようになっている
。炉体２内には上下方向に延びるストーク６が配置され
ており、溶湯３は加圧空気の圧力によってスト一り６を
通って炉Ｍ４よりも上方に押し上げられるようになって
いる。

ストーク６は、下部ストーク６ａと口金６ｂとから構成
されている。下部ストーク６ａは上部が炉蓋４に固定さ
れており、下方は炉体２の底面近傍まで延びている。口
金６ｂの下部は、下部ストーク６ａの上部と連結されて
いる。

炉蓋４の上部には下ダイベース７が位置している。下ダ
イベース７には鋳型としての下金型８が取付けられてい
る。下金型８には湯口９が形成されており、湯口９は口
金６ｂの上端と連結されている。

下金型８の上方には、Ｕ型としての上金型１０が位置し
ており、この上金型１０の上方には、上金型１０を保持
する上ダイベース１１が位置している。上ダイベース１
１は、昇降手段１２と連結されており、昇降手段１２の
昇降動作に伴なって上金型１０が昇降するようになって
いる。鋳造時には、上金型１０は昇降手段１２によって
下金型８に押圧されるようになっており、この状態では
下金型８と上金型１０との間にはキャビティ１３が形成
される。

炉体２側の加圧口５には、空気配管１４が接続されてお
り、この空気配管１４の上流端は、圧縮空気供給源（玉
揚配管、コンプレッサ等）１５に接続されている。空気
配管１４の途中には、炉体２内に供給される加圧空気の
流量を計測する流量計測手段２１および加圧制御手段２
６が介装されている。流量計測手段２１は、加圧空気の
流量に応じた電気信号を出力する機能を有している。流
量計測手段２１は、マイクロコンピュータのＣＰＵ　（
中央処理装置）２２に接続されており、このＣＰ　Ｕ　
２２に加圧空気の流量に応じた電気信号が入力されるよ
うになっている。

ＣＰ　Ｕ　２２は、演鈴手段２°３と判定手段２４とを
有している。演算手段２３は、あるｖｇ造サイクルにお
ける加圧空気の流量に基づき次の鋳造サイクルにおける
加圧空気の流量の許容範囲を求める演→機能を有してい
る。つまり、次の鋳造サイクルにおける加圧空気の流量
は、たとえば、ある鋳造サイクル当りの鋳込旧り炉体２
内の断面積、溶湯の比ｍ等から篩用され、この流ｍには
、鋳込重旦のバラツキ、加圧空気の圧力変動等の誤差要
因が加味される。

判定手段２４は、次のｆｔ造サイクルにおける実際の加
圧時の加圧空気の流量と演算手段２３によって求められ
た加圧空気の流量の許容範囲とを比較して加圧空気の漏
れあるいは溶湯の漏れの有無を判定する判定機能を有し
ている。この判定手段２４は、ＣＰ　Ｕ　２２に接続さ
れる表示手段２７に判定結果を表示する機能を有する。

また、炉体２側には、炉体２内の加圧空気の圧力を検知
する圧力検知手段２５が設けられており、圧力検知手段
２５からの圧力信号がＣＰＵ２２に入力されるようにな
っている。

つぎに、低圧鋳造法における異常検知方法について説明
する。

まず、圧縮空気供給源１５からの加圧空気は、加圧制御
手段２６によって所定の圧力に減圧され、炉体２内に供
給される。この場合、炉体２内に供給される加圧空気の
流ｍは、流ｆｆ１ｉｌ測手段２１によつて計測される。

炉体２内に加圧空気が供給されると、炉体２内の溶湯面
に加圧空気の圧力が作用し、ストーク６内の溶湯３が押
し上げられる。押し上げられた溶湯３は、下部ストーク
６ａを通って口金６ｂに至り、湯口９を介してキャビテ
ィ１３内に侵入される。

第２図および第３図は、キャビティ１３に溶湯３が充満
されるまでの加圧空気の流量の変化と、加圧空気の圧力
の変化とを示している。第３図に示すように、溶湯３を
キャビティ１３の下部に到達させるためには圧力をＰ、
まで、キャビティ１３内に充填させるためには圧力をＰ
２まで、さらにキャビティ１３内に押湯圧をかけるため
には圧力をＰ３まで上昇させる必要がある。図に示すよ
うに、圧力が０から圧力Ｐ、までに要する時間はｔ、で
あり、圧力がＰ、からＰ２まで上昇するのに要する時間
はｔａ　　ｔ、であり、圧力がＰ２からＰ３まで上昇す
るのに要する時間はｔａ　ｉ２である。

この各圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３までに到達するに必要な時
間ｔ１、ｔｔ　、ｔａは、製品の品質上の必要性で決定
される。

ここで、ｎ＋Ｊイクル目の加圧特性が実線に示すＡであ
るとすると、次サイクル＝ｍ＋１サイクル目の加圧特性
は、 Ｐ、”＝Ｐ、十△Ｐ、Ｐ２　　＝Ｐ２＋ΔＰ１Ｐ３　　
＝Ｐ３＋△Ｐ となり、図の２点鎖線Ｂに示す特性となる。これは、Ｃ
Ｐ　Ｕ　２２の演算手段２３によって理論的に求められ
る。

また、加圧空気の流量は、第２図に示すようにｎサイク
ル目の特性が実線Ｃとすると、１　＋Ｊイクル当りの鋳
込重量、炉体２内の断面積、溶湯３の比重等から次サイ
クル−ｎ＋１サイクル目の加圧空気の流量は二点鎖線に
示す特性Ｅのように演鈴手段２３によって理論的に求め
られる。そして、求められた流量には、サイクル毎の鋳
込重量のバラツキ、供給加圧空気の圧力変動等の誤差要
因が加味され、理論値流量特性Ｅに対し、許容範囲Ｆ（
斜線部）が設定される。ＣＰ　Ｕ　２２の判定手段２４
は、ｎ＋１サイクル目の実際の加圧空気の流量が許容範
囲内かどうかを判定し、許容範囲外のときは異常信号が
表示手段２７に出力される。

つぎに、ＣＰ　Ｕ　２２における情報処理の手順につい
て、第５図のフローチャートを参照して説明する。

低圧鋳造機１からの加圧開始信号３０を受け、ステップ
３１で処理をスタートし、ステップ３２で時間計測を開
始する。なお、加圧時間については加圧制御手段２６か
らデータとして入力しても良い。ステップ３３では、加
圧時間ｔを読み込みステップ３４に進んで加圧空気の流
量Ｑが計測される。ステップ３５では、加圧時間ｔをｔ
、と比較し、その結果がｔ＜Ｌであればステップ３６に
進み、流Ｕ−を側手段２１により測定された流ＩＱが予
め理論的に求められた流ｍの許容値の下限Ｑ、−Ｌと比
較される。この結果がＱ＜０１　１であればステップ５
１に進み、表示手段２７に異常信号Ｚを出力し処理を終
了する。

ここで、異常信＠Ｚとは、誤差を見込んだ下限値より実
際の流ＩＱが少なく計測されたということである。つま
り、流量計測手段２１の故障、前サイクルの湯回り不良
等による鋳込重量不足、初期値としての溶湯レベル、鋳
込重量、炉体内断面積、溶湯の比重等の設定ミス、ある
いは検知装置そのものの故障等の加圧サイクルの異常で
はなく、主として検知装置側の異常を示す。

ステップ３６において、判定の結果ＱくＱ、−［でなけ
ればステップ３７に進み、ここで許容値の上限Ｑ、　ｕ
と層側された流量Ｑの大小が比較される。ステップ３７
において、ＱくＱ、′ｕでなければ許容値内ということ
であるので、ステップ３９に進んでＱとｔの値が記憶さ
れ、ステップ３３に戻り同じ処理が繰り返される。ステ
ップ３７において、Ｑ＞Ｑ、”Ｕであれば、ステップ３
８に進み異常信＠Ｗを出力し、終了する。

ここで、異常信号Ｗが出たということは、一つには、炉
蓋４と炉体２のシール部ＳＯ１炉器４とストーク６のシ
ール部Ｓ１、あるいは加圧空気の配管の接続部等からの
加圧空気のもれが発生しているか、二つには、下部ス（
〜−り６ａと口金６ｂの接合部ＳＩ、口金６ｂと下金型
８の接合部Ｓ３に異常があり溶湯のもれが発生している
かである。

したがって、加圧当初からＱ＞Ｑｔ−ｕのときは、前者
の異常が考えられ、ある時点（溶湯のもれ部位に溶湯が
到達する直前）まで正常でその後急にＱ＞Ｑ、”ｕとな
るときは、後者の異常の可能性が高いことが考えられる
。後者の場合、発生時点の差により接合部Ｓ２か接合部
Ｓ３かのある程度の区別もつく。

ステップ３５において、ｔ≧ｔ、となった時にはステッ
プ４０に進み、ステップ旧以降はステップ３６以降と同
様の処理が繰り返えされる。そして、ステップ４０にお
いてｔ≧ｔ２となり、ステップ４５に進んだ後も同様の
処理が行なわれる。

ステップ４３において、異常信号Ｘが発生したというこ
とは、キャビティ１３に溶湯を充填する加圧空気で不足
ということであり、上金型１０と下金型８の合せ部Ｓ４
からの溶湯のもれが発生していることを示す。

第５図の例では、異常信号Ｗあるいは異常信号Ｘを出力
すると処理はその時点で終了する。したがって、異常信
号Ｙが出力されるということは、溶湯に圧力が加わって
いない状態では溶湯のもれは発生しないが（発生してい
ても検知できないレベル）、溶湯に圧力が加わるともれ
る程度の隙間が各接合部に必ることを示す。逆に古うと
、異常信＠Ｗ、異常信号Ｘでの湯もれは、溶湯が無加圧
状態で発生しているということであり、各接合部に非常
に大ぎな開口があることを示す。

ステップ４５において、ｔ　＝　ｔ　３となるとステッ
プ５Ｇに進み、次サイクルの流量及び許容１直がステッ
プ３９．４４．４９で記憶したＱ、ｔの値をもとに演算
される。この演鈴結果は記憶され、ステップ５２に進ん
で処理は終了する。

上記実施例では、流ｆｆ１Ｑを連続して許容値と比較し
ているが、ある区間毎の平均流量Ｑをそれに相応する平
均許容値と比較する方法もある。この場合、加圧空気の
圧力変動、溶湯の充填抵抗の変動等の吸収が容易となる
。

また、異常信＠Ｙのみの検知で良ければ、第３図の加圧
空気の圧力関係に於いて、「〕サイクル目の加圧特性を
基に理論的に求めたｎ＋ｌ＋１サイクル目圧特性と、「
）＋１サイクル目の実際の加圧特性を比較し、許容範囲
内かどうかを判定する方法もある。

この方法の場合、一般的に加圧制御手段２６はあらかじ
め設定された加圧パターンからズレが生じると速やかに
補正をかけられるだけの加圧空気の供給能力を有してい
るので、多少の加圧空気の漏れ、溶湯の漏れでは圧力を
補正し検知が不能となるが、第４図の特性Ｇに示すよう
に、天吊の加圧空気のもれがあった場合は０−Ｐ、−間
の加圧パターンに差が生じ検知可能となり、また押湯圧
をかける段階で溶湯のもれが発生していれば、Ｐ２′Ｐ
３′間の加圧パターンに差が生じ検知可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る低圧鋳造法における
異常検知方法およびその装置によるときは、溶湯を押し
上げるための加圧空気の流量を流量ｈ１測手段により計
測し、ある鋳造サイクルにおける加圧空気の流量に基づ
き次の鋳造サイクルにおける加圧空気の流量の許容範囲
を演算手段によって求め、次の鋳造４サイクルにおける
実際の加圧時の加圧空気の流量と前記演篩手段によって
求められた加圧空気の流量の許容範囲とを判定手段によ
り比較して加圧空気の漏れの有無を検知づるようにした
ので、加圧空気の漏れに起因する加圧不良を解消するこ
とができ、不良品鋳造品の発生を防止することができる
。また、金型間の隙間、ストーク、口金部の隙間からの
溶湯の漏れを検知することも可能となり、低圧鋳造機の
１ｎ傷笠を防止することができる。

前ｖｆ造サイクルのデータに基づいて加圧空気の流量の
許容値を求めるため、実際の加圧空気の流量と求められ
た許容値との誤差の累積がなく、精度の高い検知が可能
となる。その結果、加圧空気の異常漏れを小さい段階で
発見可能となり、高品質の製品を製造することができる
。

さらに、異常の有無と異常の内容とを区別して表示手段
に表示するようにしたので、異常発生時の作業者の対応
が迅速となり、修復のための停止時間の短縮がはかれる
とともに、修復作業工数の低減がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る低圧鋳造法におＣプる
異常検知方法に用いられる装置の概略構成図、 第２図は第１図の装置に供給される加圧空気の流ｍの変
化を示す特性図、 第３図は第１図の装置に供給される加圧空気の圧力変化
を示す特性図、 第４図は第１図の装置に供給される加圧空気が装置から
漏れている場合の圧力の変化を示す特性図、 第５図は第１図の装置のＣＰＬＩにおける情報処理の手
順を示すフローチレート、 である。 １・・・・・・低圧鋳造機 ２・・・・・・炉体 ３・・・・・・溶湯 ２１・・・・・・流量計測手段 ２２・・・・・・ＣＰＬＪ　（中央処理装置）２３・・
・・・・演算手段 ２４・・・・・・判定手段 ２６・・・・・・加圧制御手段 ２７・・・・・・表示手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶湯を押し上げるための加圧空気の流量を流量計測
   手段により計測し、ある鋳造サイクルにおける加圧空気
   の流量に基づき次の鋳造サイクルにおける加圧空気の流
   量の許容範囲を演算手段によつて求め、次の鋳造サイク
   ルにおける実際の加圧時の加圧空気の流量と前記演算手
   段によって求められた加圧空気の流量の許容範囲とを判
   定手段により比較して加圧空気の漏れの有無を検知する
   ことを特徴とする低圧鋳造法における異常検知方法。 ２、溶湯を押し上げるための加圧空気の流量を計測する
   流量計測手段と、 ある鋳造サイクルにおける加圧空気の流量に基づき次の
   鋳造サイクルにおける加圧空気の流量の許容範囲を求め
   る演算手段と、 次の鋳造サイクルにおける実際の加圧時の加圧空気の流
   量と前記演算手段によって求められた加圧空気の流量の
   許容範囲とを比較して加圧空気の漏れの有無を判定する
   判定手段と、 判定手段の判定結果を表示する表示手段と、を具備した
   ことを特徴とする低圧鋳造法における異常検知装置。