JPH0358825B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋳造システム、特に、低圧鋳造シス
テム、及び、低圧鋳造サイクルを自動制御する方
法に関する。

低圧鋳造は周知の鋳造技術であつて、その鋳造
に際しては、金属製または非金属製の鋳型を密封
した炉内に配設し、鋳型の底部に金属あるいは液
状の合金を充填し、凝固させる。鋳型の充填に際
しては、数デシバールの圧力で加圧した流体を炉
内に送給して、溶融金属を鋳型内へ注入管を介し
て移送する。鋳型を充填した後、更に炉内の圧力
を高め、その間に金属を凝固させる。金属が凝固
したならば、加圧流体の供給を停止して、凝固し
なかつた金属を回収する。

低圧鋳造には、金属製の鋳型、砂あるいはグラ
フアイト、ジルコン、カーボランダム等を結合剤
（主に、合成樹脂）で結合した鋳型、セラミツク
製や石膏製端の鋳型を用いることができる。

金属製の鋳型は丈夫だが高価なため、大量生産
する場合にのみ用いられる。

一方、非金属製の鋳型は比較的安価で、且つ、
その透過度を調節することにより鋳型内の凹部を
より確実に充填できる利点がある。

廉価な砂製の鋳型を用いる低圧鋳造は、産業
界、中でも、高品質で且つ公差が厳しく規定され
た合金部品を必要とする航空機産業の今日の要求
に合致する。

以下、この様な鋳造物の品に影響を及ぼす主な
技術的問題点を列挙する。

溶融金属が鋳型内を上昇する際に発生する乱流
の制御。この乱流は溶融金属の流動速度と関係が
あり、酸化度を決める要因である。

鋳型の余頭部に圧力を過度に加えた時に発生す
るラムノツキング。このラムノツキングが発生す
ると、鋳型の粒間が金属で覆われる。

予定より早い凝固開始。

鋳型の所要温度に合致した金属の流動（構成、
変位、冷却中等）。

品質を一様に保つ操作の再現性。

製造効率の改善。

本発明による方法の作用原理をより良く理解す
るため、金属の先端がるつぼ中の金属のレベル上
の高さＨにほぼ静止して位置する時、るつぼ中へ
の駆動圧力がＰ＝Hρg（ρは金属の密度で、ｇは
動加速度を表わす）である事を注意すると便利で
ある。液体の移動があると、制動力が金属と壁面
の間に拡がる。

経験上又計算上、次の式で規定された駆動圧力
変化の微分法則が得られる事を示している。

dP／dt＝KρgdH／dt＝KρgV （Ｖは金属先端の上昇垂直速度で、Ｋ≧１は鋳
型の形とＶに依存する摩擦抵抗を考慮した係数） 速度ｔの価すなわちdP／dtが小さい時、Ｋ＝１で ある。Ｖの値が大きい時、Ｋ及びＶは漸近値に向
う。

その後ずつと、Ｖの小さい最も通常の場合にな
り、充填相でＰ＝ρgH及びdP／dtρgV、高圧相で、 Ｐ＝ρgH＋△Ｐとなり、△Ｐは鋳型上部の金属に
より受けた高圧である。

金属が高圧相の時、この高圧はるつぼ中の金属
の高さＨにより左右され、このＨは鋳造の連続と
共に変化する。

先にあげた鋳造に関する理論的関係の条件をと
るには次の事を必要とする。すなわち、一方では
金属の先端が規則的に進行し、正確な速度特性に
従うように金属駆動圧力に作用する事である。充
填する空所の形状や鋭利さはどうであれ、この金
属の進行は液体を急速に凝固し、それが完成され
る前に中断してしまうような減退なしに行なわな
ければならず、しかも鋳造製品中に局部的な弱化
や不連続性を起す酸化を引起しやすい撹拌なしに
行なわなければならない。又他方では、型の空所
を充填した後の金属が凝固工程中に後退しないよ
うに充分大きい圧力を急速にかける事である。し
かし、それは鋳型の粒子の間に金属浸入を起さぬ
ような変数条件内であることが必要である。更に
これらの作用はるつぼ中の金属の高さの低下やガ
スの排出のような不安定な変動を考慮しなければ
ならない。

これらの問題を相対的に解決するために開発さ
れた先行技術は成功していない。今日使われる或
るシステムでは、鋳造サイクルは型に位置した高
度標により制限された相に従う。駆動は前もつて
定められた空気量がるつぼ内に入る事により起さ
れる。金属駆動速度はこの量と、物品の形と、ガ
スの必然的排出量のほとんど予測し得ない結果に
すぎない。他のシステムでは全てのサイクルのた
め一定の圧力の変動速度を課し、或いは更に決定
された最終圧力を得るまで多数の圧力段階の調整
を行なう。このシステムでは金属の高さの低下を
考慮した圧力矯正をしない。この事は全ての鋳造
の再生産性を可能にする。更に、或るシステムで
は特にアナログ計算器のシーケンスの開始で与え
られた表示からの訂正を行なう。しかし、この事
は前もつての調整を必要とし、航空産業領域にお
いてしばしば行なわれるように、各サイクルで異
なる部品を鋳造する可能性を失わせる。更になさ
れた訂正はその見積り中に不正確さを容認し、誤
りは一般に鋳造が続く時増大するのみである。

本発明の目的は低圧鋳造法における上記の問題
を総合的に解決する事である。本発明は鋳型の空
所の充填中に、その展開に適応し、前もつて決定
した正確な速度及び加速特性を有するサイクルを
与え、型充填後の凝固前に、所定の高さに高圧相
を与える事を可能にする方法を備えるものであ
る。

本発明による方法は、これらの特徴を与えるた
めに鋳型の金属の高さの低下やガスの排出のよう
な不安定変動を直接に考慮する事に注目するもの
である。

本発明の他の目的は、この一般的方法を実施す
るような材料を提供する事で、本発明の方法の理
論的及び自動的発展を可能にする方法及び装置を
記述する事である。

特に本発明は、そのパイロツトすなわち制御器
により制御された弁によつて金属圧力を自動的に
制御する。

提供されたシステムは本質的に次のものを含ん
でいる。すなわち、従来の低圧鋳造機械、自動バ
イロツト、パイロツトにより制御される弁、パイ
ロツト情報を伝えるるつぼを入れる炉における圧
力センサ、鋳型の工程変更点における金属上昇通
路上に位置し、同じくそれにパイロツト情報を伝
える金属の存在を捕集する多数のセンサー及びパ
イロツトに連結したるつぼ中の金属温度センサで
ある。

本発明の方法によれば、物品の連続製造は二つ
の段階で行なわれる。

第一段階は次のような処理段階である。方策決
定された鋳造システムの設計の後、金属引上げ速
度と十分な冶金性質の物品を生ずるような高圧に
導く圧力変化曲線を描く。本発明の好ましい特徴
に従えば、８つの相に分割されたサイクルが選択
される。最初の３つの相は鋳型充填に相当する相
である。各相の工程中金属に物品の形状に適した
一定の上昇速度を与える。それをなすために、こ
れらの相の工程中一定の鋳造圧力の変動速度が設
定される。

第１相はるつぼの休止高さから鋳型に向う金属
の上昇段階相当し、鋳型に通じる管の内部で行わ
れる。この相の工程中、速度は十分早くされて鋳
造装置のみに依存する。第２相中、鋳型の円錐状
入口の充填が行われる。第３相は注入管を鋳型に
連結する部分で行なわれる。この相は物品の型に
従つて種々の速度で行なわれる。

第４相の間、金属が型に充填される。この相は
時として更に分割される。最適の速度は物品の
形、特に厚さと高さに関係する。第４相を出る時
は、金属は型を充填していなければならない。

鋳造のこのダイナミツク部分すなわち動的な段
階における各駆動圧力を制御するために、４つの
金属存在検出器すなわち金属存在センサが鋳型の
形状が変化する点に設けられ、相変更指令をパイ
ロツトに伝達する。特定のセンサ、とりわけ金属
に最初にぶつかるのが駆動圧力と鋳口の外側圧力
の間の関係を設定する事を可能する。そのため
に、センサは金属がその高さに移行した瞬間パイ
ロツトに駆動圧力の高さを記録するように指令す
る。従つて、パイロツトはセンサによつてこの操
作が始動した際、記録された測定値を圧力ゼロと
してみなす相対圧力のみ考慮する。従つて、るつ
ぼ中の金属の高さの低下により起される問題は解
決される。時として、補充のキヤプチヤーを従属
相の各相に分割するのに使用できる。

続く３つの段階は型充填の後に行なわれる。相
５の間、型充填の最終圧力の高さについて圧力△
Ｐ１を設定する。それは時間△Ｔ１の間行なわれ
る。駆動圧力の速度と加速度はラム衝撃を避ける
ような方法で避択される。この事は細かな砂型を
利用できるためである。

相６を通じて、非常に短い時間△Ｔ２間に圧力
△Ｔ２を設定する。△Ｐ１と△Ｐ２の和は鋳口の
圧力を表わし、物品が凝固しはじめる前に及ぼさ
なくてはならない。△Ｐ１と△Ｐ２及び△Ｔ１と
△Ｔ２は物品の特性、特に合金の性質、厚さ、長
さ及び高さに左右される。

相７は高圧維持に相当する。この相は物品の下
部の凝固の終りの熱電対により伝達された情報に
従うパイロツトにより中断される。この熱電対は
鋳造システムの最も熱い部分に位置される。

相８は解放相である。試験工程で鋳造に与えら
れたパラメータが相８の中にある。すなわち温度
と、相２，３，４の工程中の金属上昇速度であ
る。これらの速度はこれらの相の工程中圧力変動
速度に比例し、それらの最終値を与える。すなわ
ち、高圧△Ｐ１と時間△Ｔ１の値、高圧△Ｐ２と
時間△Ｔ２の値である。

全てのこれらの大きさが駆動圧力を介して与え
られる。これらのパラメータは種々の酸化、気
泡、成長、水注入、マイクロポジツト、収縮孔、
マイクロ収縮孔率を管理して、物品の治金的性質
に大きく影響する。

一般にこの型の多数の試験がくり返して行なわ
れ、鋳造システムのパラメータを変化させ、更に
鋳型温度に作用しながら統計的に利用される。こ
れらの試験は満足すべき冶金的性質取得まで続け
られる。パイロツトは鋳造及び解放行程で効果的
に得られた前の特定値を記入する。更に、それは
鋳型充填相の期間を記入し、解放する。各鋳造
後、得られた物品の性質を試験する。

この試験シリーズに従つて、８つの鋳造適特性
値が隔離される。相５，６，７の時間がそれらに
関連づけられる。パイロツトメモリーに物品の型
（又はその符号）、８つのサイクル特徴と、対応す
る相５，６，７の３つの期間の間に存在する相互
関係を導入する。

続いて、第２段階すなわち製造段階がはじめら
れる。鋳型を低圧機械に設置し、単独手動操作に
より物品の符号の表示とサイクルの一時的始動を
行なう。これらの単独表示で、パイロツトはメモ
リーに所有する最適特性に従う鋳造と温度の調整
を行なう。

本発明の好ましい実施例よれば、製造相に利用
される装置は後に記述する唯一の存在センサのみ
所有するように簡単化される。このセンサは例え
ば金属注入管の出口に位置する。従つて鋳型はキ
ヤブチヤーから取り去られる。この場合、このキ
ヤブチヤーを第１相を中断するためと、鋳造基準
圧力の高さを限定するための同時に利用する事が
思慮される。この基準は金属の高さの低下を考慮
する事を可能にする。

この型の鋳造に於て、又一連の段階で、相２，
３，４の変化に対応する時間情報はもはや鋳型の
存在センサによつては与えられず、その適性値に
従つてパイロツト自身で与えられる。

本発明に従えば、非常に厚さの小さい部分を持
つ物品を作る事を可能にするための手段が備えら
れる。この場合、物品の細い部分を形成するよう
になつた鋳型の内側空所端に低圧を形成する。鋳
造工程において、金属が空所に気泡を閉じこめ
る。本発明によれば、この空所中の真空形成がプ
ログラム化される。この作用は問題の領域で鋳型
の側壁を横断する溝によつて行なわれる。この低
圧は型の高圧を形成するパラメータと同じ型のパ
ラメータに従つて達成する。この場合、金属の流
出に関連空所の細さには撹乱されず、従つて、こ
の領域に非常に満足すべき状態で完全な充填をこ
れらの地帯に得る事が可能である。従つて、この
技術は物品の形状に従つて、横断面の小さい領域
に自動的に又調整して真空を達成する事にある。

更に、本発明によれば、鋳型の下に液体金属が
もれるのを避けるための手段が備えられる。事実
下から上に向けられる金属の押圧作用に対し、鋳
型をその場に支える事が必要である。

本発明の他の特徴と利点は添付の図面を参照し
て、次の記述から明らかになるであろう。この記
述は実施例であつて、本発明を限定するものでは
ない。

第１図において、鋳造機械を構成する種々の機
に関連すれば、絶縁炉２の内側に位置したるつぼ
１が示されている。この炉は固定蓋３により閉じ
られている。るつぼの内側に金属４が入つてい
る。鋳型５の空所に注入管６と鋳造システム７を
介して、液体金属が供給される。

少量の駆動ガス（空気又は、天然ガス）が導管
８を介して炉内に導入される。図示の鋳型は３つ
の金属存在センサＥ２，Ｅ３，Ｅ４を備えた処理
段階に適用される。この存在センサは金属の通過
によりアースにおかれる電子である。第４のセン
サＥ１が注入管６の上部に固定して位置してい
る。連続した鋳造操作に起因する侵した機構の全
てのクリンカ形成を避けるために、存在センサと
して、好ましくは、送波器、受波器、発生器及び
波動ビーム分析器からなるシステムを選択した。
このシステムの好ましい形式は次に詳細に説明さ
れる。

鋳型への駆動流体の到着を操作する補助弁９
と、鋳造システムの最も熱い接触部の上方20mmに
位置した熱電対１０と、金属るつぼの内側に位置
した熱電対１１が備えられる。圧力センサ１２が
炉のるつぼの内側に置かれる。炉は抵抗１３によ
り再加熱される。

配電はその上方に10個の設定器１４〜２３を備
える。配電盤の中央はその上方に12の目盛板２４
ａ〜２４ｌを、また下方に９個の小さなランプに
より中断された折れ線が具現化された表示目盛板
２５を備えている。配電盤の下方には左に設定器
２７、次に３段スイツチ２８、スイツチ２９及び
発光表示つき押圧子３０を備えている。

４の存在センサＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４、熱電
対１０及び１１、圧力センサ１２がケーブル３１
から３７を介してパイロツトに情報を送る。パイ
ロツトはそれについて補助弁９の開閉をケーブル
３８を介して、抵抗１３の電圧下の設置をケーブ
ル３９を介して命令する。

次に与えられた型の物品を処理する試験工程で
パイロツトより鋳造システムの調整展開について
記述する。

この制御は駆動圧力Ｐで、その曲線が第２図に
示されるような連続した変動相を与える事からな
る。

第２図に、符号１，２，３，４で示された４つ
の相が鋳型中の金属の動的進行段階に相当する。
相５と６は型が金属により充填された後の高圧達
成に相当する。相７は凝固中湯口の高圧を維持す
る。相８はシステムの解放を行なう。この相の工
程中金属はるつぼに再び落ちる。

一つの試験は相２，３，４中規定された圧力か
ら種々の速度を鋳型中への金属上昇速度（上記の
如くそれらは比例する）を選択値Ｖ２，Ｖ３，Ｖ
４に設定されるような高さに与える事を含む。こ
の試験工程で、更に期間Ｔ１及び相５の高圧Ｐ１
同様に期間Ｔ２と相６の高圧Ｐ２が与えられる。

この型の全ての試験の前に、設定器１４から２
０により、Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｐ１，Ｔ１，Ｐ
２，Ｔ２のこの試験のために選択された価を調整
する。更に設定器２１により鋳造工程の金属の温
度Ｔが固定される。固定された全ての価は設定器
の前の面に提示される。

パイロツトがこれら８つの価を考慮し、記憶す
る。

試験鋳造展開は次のように行なわれる。

先ず、関係の鋳型を設置する。機械をスイツチ
３０上に支持して設置する。スイツチの赤ランプ
によりシステムの固定相の終了が表示されて、鋳
造が始まる。第１相で最初閉じられていた補助弁
がパイロツトにより開かれる。

圧力が上昇し、最初るつぼ中のその高さに静止
していた金属が機械製造の際設定された速度で管
６に上昇する。それは存在センサＥ１に達する。
センサはパイロツトにその高さへの金属通路情報
を伝達する。そこでパイロツトは圧力センサ１２
を基準とする。圧力センサは炉に圧力水準の表示
を伝達する。パイロツトはこの値を記憶し、従つ
て基準圧力としてそれを考慮する。

この瞬間から、パイロツトはシステムの全駆動
に従事し、更に後述する原理に従つて、後の相の
工程中に与えられ、記憶された特徴を設定するよ
うに圧力変化を制御する。

次に相２が始まる。金属が鋳型の入口溝に充填
する。この相の工程中、パイロツトは金属の上昇
速度Ｖ２を与える送り圧力の変動速度を有効に設
定するように補助弁に作用する。大体、この速度
Ｖ２は管の中の金属の上昇速度Ｖ１より低い。こ
の相２は金属が存在センサＥ２の前を通過する時
中断される。情報がパイロツトに送られ、それに
より相が変る。

相３の間、金属は鋳造システムに充填される。
その時パイロツトは送り圧力より上昇速度Ｖ３を
与える。

相４の間、金属は型に充填される。パイロツト
は金属を速度Ｖ４で上昇させるように送り圧力の
変化に適応し、金属は最終的にエレクトロードＥ
４にぶつかり、それによりパイロツトに金属が型
に完全に充填した事を伝える。

続く相は高圧相である。相５の工程で、パイロ
ツトは時間△Ｔ１の間に圧力増加△Ｐ１を与え
る。相６の工程で、パイロツトは時間△Ｔ２の間
に圧力増加△Ｐ２を与える。相７の間に、パイロ
ツトは高圧を安定させる。この相中金属凝固が起
るが、それは一般的に上から下に行なわれる。熱
電対１０が鋳造システム中の型の下の温度レベル
を分析する。温度が凝固段階の終りに達すると、
すなわち金属が型中に完全に凝固すると、パイロ
ツトに情報が送られる。相７が終わるとパイロツ
トが炉内を減圧して相８が始まる。凝固していな
い液体金属は再びるつぼ内へ下降する。

試験工程中、作業者は目盛板２５を介して鋳造
の高さに関する情報を受ける。事実、ランプ２６
ａ，２６ｂ……２６ｉが各相の変化した後連続し
て点火される。各段階の終りで、パイロツトは有
効に得られた特徴を見積り、記憶する。鋳造の終
りで、サイクルＶ２，Ｖ３，Ｖ４，△Ｐ１，△Ｔ
１，△Ｐ２，△Ｔ２の特徴と、相２，３，４の時
間△ｔ２，△ｔ３，△ｔ４の特徴と、有効に得ら
れたサイクルの温度の特徴は目盛板２４ａ，２４
ｂ，２４ｃ……２４ｋ中に呈示される。作業者は
それらを検査のため利用する事ができる。

次にパイロツトの作用原理について説明する。

それは次の三つの基本的作用を有する。すなわ
ち、一方で測定機関に、他方でその表示板に与え
られる表示機構にパイロツトを連結する入出力作
用と、計算−比較−決定作用と、記憶作用であ
る。

例えば第２相の展開を考慮する。相は存在セン
サＥ１にはじまる。パイロツトの作用リズムは連
続する基本ピツチに時間尺度を分割する時計シス
テムにより起る。

記憶れたサイクル特徴から、パイロツトはこの
相の工程中き上げ速度Ｖ２を与えなければならな
い事を知つている。総合計算により、この相の各
時間間隔の工程中理論的増分△Pt＝ρgV2△ｔの
増大をしなければならないと推定する。然るに炉
内に取付けた圧力センサがパイロツトに各時間間
隔中圧力の真の増加値△Prを伝達する。従つて
パイロツトは第３図に△Ptと△Prの間に示され
る比較器を実現する。△Ptが△Prより大きけれ
ば、すなわち時間間隔中真の圧力増大が理論上の
圧力増大より低ければ、パイロツトはその入出力
組立対を介して補助弁９を開放する。同様に、△
Ptが△Prより低いか又は同じであれば、パイロ
ツトは補助弁９を閉塞し、この事は各時間ピツチ
の前に時間尺度の展開中一歩づつ連続してくり返
される。

パイロツトがスイツチ２８により調整位置又は
連続位置に接続すると、相の終わりがそれに存在
センサにより外側から伝達されるか或いは記憶さ
れた相の期間により内側から伝達され、各相の時
間ピツチの数を与える。

鋳造の全体的制御から生じた実曲線がプロツタ
により視覚化される。これらの曲線は第２図に見
る如く、理論的曲線を囲む連続する一連の小さい
段階を含む。各小さな段階は時間間隔△ｔと補助
弁９のパイロツト作動に相当する。

従つて、時間間隔工程中の鋳型に４つの作用は
△Ptの計算、△Prの測定、△Ptと△Prの間の比
較、電子弁への作動である。

システムはこれら４つの作用を行なう事と鋳造
の完全な制御を可能にするマイクロプロセツサを
含む。

装置はこれら圧力制御特性を各物品に満足すべ
きかつ不変の正確さをもつて数センチから2m50
以上の物品を鋳造するように適用できる。そのた
め、各鋳造のはじめに設定２２により圧力範囲を
設定する。パイロツトはこの圧力範囲を２の12乗
＝4096の段階に分割する。しかるに、制御の正確
さ、すなわちパイロツトが理論的曲線に従う細か
さが対応する時間のピツチの期間△ｔにおける押
出し圧力の増加の躍進の関係△Pt／△ｔにより
表わされる。

同様に、範囲選択の際、パイロツトはピツチの
各々の期間を一定の正確さを保持するように選択
する。これらの期間は最も低い範囲の50／1000秒
から最も高い範囲の約200／1000秒に変化する。

６つの範囲がセンサ２２によつて装置内に接近
される。これらの範囲の各々のため、圧力の基本
的各段階の増大と時間のピツチの期間がパイロツ
トの構成の際マイクロプロセツサに記憶される。

一般的に、このような試験の終りで、物品が観
察され、その機械的特徴が見積られる。これらの
試験は前の試験を考慮しながら何回も繰返され
る。連続した調整の終りに、それに従つて物品が
鋳造されるサイクルの適当な特徴が統計的に設定
される。優れた機械的性質を呈するそれ等の11の
値は目盛盤２４ａ，２４ｂ，２４ｃ……２４ｋに
表示される。作業者はセンサ２７により関係物品
の参照を提示し、スイツチを記録状態とする。鋳
造の１１の特定値は２７に提示され、２７に提示
された物品の参照と相互関係にパイロツトにより
記憶される。

先の試験の操作の連続はスイツチ２９が自動位
置にある場合は記載された。すなわち、前述の如
く相７は熱電対１０の命令で自動的に中断され
る。他の選択に従つて、スイツチ２９が手動位置
にある時、相７の期間Ｄがサイクルの特性中に鋳
造に先だつて与えられる。それはセンサ２３に提
示される。

この場合常に適性特性の記録の際、存在値Ｄは
241に視覚化され、特性中に記憶され、パイロツ
トによりシリーズの相のために与えられる。

あらかじめ調整がなされ、適切な特質が記憶さ
れた所定の型の物品をシリーズ段階に始めるため
に、多段スイツチをシリーズ状態にし、作動子３
０に支えるのは、センサ２７により物品の符号を
呈示する事で充分である。従つて、パイロツトは
範囲Ｇと期間Ｄの型の試験段階に関する１１の値
ｔ２，ｔ３，ｔ４，△Ｐ１，△Ｔ１，△Ｐ２，△
Ｔ２，△ｔ２，△ｔ３，△ｔ４及び△Ｔを呼び出
す。これらの値はメモリにあり、鋳造が行なわ
れ、得られたパラメータは24に視覚化される。

シリーズ段階の鋳造を行なうため、もはや存在
センサを含む鋳型を使用する事は必要でない。セ
ンサＥ１のみ保持する。事実、試験相中、センサ
Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を伝達する時間の指示は記憶さ
れたデータ△ｔ２，△ｔ３，△ｔ４により置きか
えられる。

これら単純化の他はシリーズ段階の鋳造が試験
段階の鋳造同様に行なわれる。

第４図に本発明による好ましい存在センサＥ１
を示してある。それは超音波型である。それはシ
ステムの外側の発振器／デコーダ組立体４０と、
連結ノズル４３に対し、外側の固定板４２の内側
に位置し、ノズルの左側に描かれた探触子４１か
らなる。

発振器／デコーダ組立体４０は超音波帯に信号
を発し、コンダクタ４４により探触子に送られ、
探触子より発振される。発生した超音波反射ビー
ムは探触子４１により回収され、コンダクタ４５
により組立体４０へ送られ、デコーダによつて分
析される。

溶融金属の先端４６が探触子４１より低い高さ
に位置する場合は、装置の作用はカーブ４ａによ
り図式化される。探触子は超音波ビームを発し、
その作用はピークＥにより図式化される。このビ
ームは先ず連結ノズルの左内側４３ａに反射し、
次に内側進路を連結ノズルに少し弱まりながら通
過し、更に同じ連結ノズル４３の右内面４ｂ上に
反射する。

連続反射はピークＲ１よりノズルの左面に、又
ピークＲ２によりノズルの右面に反射に関する事
を特徴づける。ピークＥ，Ｒ１，Ｒ２が個々に減
少するが、ピークＲ１，Ｒ２は同じ程度に大きい
事が注目される。二つのピークＲ１とＲ２は同時
に探触子４１により反射され、受理され、又組立
体４０のデコーダ部分に導かれるビームの位相差
とエネルギーを表わす。

金属の先端４６ｂが探触子４１よりも上の高さ
にある場合、システムの作用は曲線４ｂによつて
示される。連結ノズルの左と右の個々の面上の反
射ピークR′１とR′２により具体化され、発振ピ
ークはE′によつて表わされる。この場合、ピーク
R′２はピークR′１に比して非常に弱い。これら
の情報は前のように組立体４０のデコーダ部分に
送られる。

作用期間で、このデコーダの役割りは４６ａ型
と４６ｂ型の金属の先端の配置を見分ける事であ
る。このため、このデコーダはＲ２型及びR′２
型からのピークを見分けるができる機構を有して
いる。

デコーダはパイロツトにケーブル４８を介して
探触子の位置に対する金属位置に関する情報を送
る。

第５図において、鋳造の物品のわずかな部分が
示されている。この物品は鋳造中のターボ機械の
羽根の後縁である。金属４９は鋳型５１の内側に
残された巣の内側に進む。この巣の内側には高さ
１mm、幅２mmの小溝５２がある。この溝は補助弁
５５を介して真空源５４に連結した管５３に通じ
ている。

パイロツトに圧力指示を送るため、又巣内の金
属の進行に従つて低圧制御を行なうために、手段
特にケーブル５６が備えられている。これらの手
段は前に述べた駆動圧力を抑制するのに用いられ
たものと同じ型のものである。パイロツトはこの
場合真空圧力を抑制して、その展開の際巣４０中
に金属によつて閉じこめられた気体の泡を吸いこ
むようにし、型の全面で満足すべき表面状態を導
きながら金属の良好な侵入を可能にするようにす
る。

ある場合にはエレクトロード５７を設置して、
存在センサの役割りをなし、パイロツトにより導
かれた真空圧の相に入るようにする。シリーズ相
で、５６と５７は除去され、パイロツト中に記憶
された時間により解放が行なわれる。

第６図において、調整相に使用される鋳型調整
装置が示されている。この装置は本質的に金属箱
５８を含み、その内側に砂利５９の中子が位置し
ている。鋳型の型内に上昇する金属６０の押圧作
用で、この型は固定板６１に対しそれを引き上げ
ようとする応力を支える。それをその場に維持す
るための手段が備えられている。このため、スケ
ール６２がくさび止めにより箱５８の上方スパン
６３を横断して固定されている。前述のスケール
と一体のねじ６４が鋳型の中子を箱の下方へくさ
び６５を介して前額に押し当てる。鋳型と箱は連
結している。それらを固定板６１に対しとりつけ
るため、バー６７と６８が可動板６９によりかけ
られた垂直応力を上から下に伝達する。異なる種
類のくさび７０と７１がこのシステムを異なる大
きさの鋳型と箱に適用させるために備えられる。

第７図は製造段階で使用される調整システムを
示している。それは寸法の異なる鋳型を連続して
位置ぎめするようになつている。このため、異な
る鋳型が第６図に示した型のスケール−ねじ−く
さびシステムより箱７２又は７３に設置される。
一対のジヤツキ７４が可動板６９と一体である。
これら２つのジヤツキを互いに鋳造機械の軸に対
称に移動させるための手段が備えられている。矢
印ｆ１とf′１がその動きを象徴化している。更
に、軸７５がジヤツキの各々に対して垂直に移動
し、肩７６に達する。矢印ｆ２とf′２がこれらの
動きを説明している。各鋳型の設置の際、対応す
る物品の型がパイロツト４０により判断される。
パイロツトはメモリーに物品の型に相当するジヤ
ツキの位置を記憶している。これはモータ７７を
介して、２つのジヤツキの軸ｆ１に従う移動を自
動的に指令し、それらを２つの金属箱の上方スパ
ンに対し導く。次にパイロツトは２つのジヤツキ
７４の展開を指令する。２つの肩７６が固定板６
１に対し箱７３をかぶせるようにする。鋳造が終
了すると、パイロツトは２つのジヤツキの軸７５
の再入を指令する。新たに鋳造された物品を含む
鋳型と箱はシステムから除去する事ができる。

上記の方法と装置は調整可能の所定の特徴に従
つて、各鋳造の動力学的、静力学的及び熱的条件
を完全に制御する事が可能である事が了解され
る。鋳造工程で与えられた条件は型込めの際起る
偶然的各種の変形を考慮入れている。この場合、
鋳造展開はるつぼの金属の高さの低下、展開ガス
のもれ及び熱損失とは無関係である。鋳造条件は
完全に再生可能であり、完全に品質の同じ物品の
シリーズに至る。

同様に、上記の方法は所定の型の物品のシリー
ズの連続展開を合理化する事が理解される。調整
段階及び製号段階に適応した解決法が提供され
る。従つてシリーズの各始動には非常に限られた
人的操作しか必要としない。

更に、上記材料は単純ではあるが、その作動は
正確でかつ効果的である事が理解される。超音波
による検知システムはクリンカ形成の問題を回避
する。調整真空圧力法は今まで鋳型では得るのが
困難だつた非常に細かい物品の製造を可能にす
る。最後に、調整システムは鋳型の設置を非常に
簡単にする。

上記の方法はマグネシウム、鋼鉄又はプラスチ
ツク材料のような全ての鋳造可能の材料に応用で
き、上記の装置は全ての低圧鋳造装置に応用でき
る事が注目される。ガス流量により発動される金
属移動源は、完全に液体、回転電界又は電磁ポン
プによりおきかえられる。事実、注入管の金属の
高さとその動きを発動した要素の間にある関連性
を認めれば十分である。この関連性は全ての場合
に数学的又は経験的に確立する。

本発明を実施例によつて詳細に説明したが、こ
れは発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する低圧鋳造機械
とその作動を自動的に制御するパイロツトの図式
的断面図、第２図は本発明による典型を推測した
鋳造サイクルを示すグラフ、第３図は弁制御装置
とサイクル自動化装置の回路図、第４図は鋳型内
の金属注入管の上部に本発明の方法により使用さ
れる超音波式圧力センサをす概略図、第５図は横
厚の小さい部分を有する物品を鋳造する場合に利
用される本発明による装置の概略図、第６図は調
整段階に適用される鋳型調整の形式を示す断面
図、第７図は異なる物品の製造段階での調整問題
の解決法を示す断面図である。 １……るつぼ、２……炉、４……金属、５……
鋳型、６……注入管、７……鋳造システム、８…
…駆動ガス導管、９……駆動流体制御補助弁、１
０，１１……熱電対、１２……圧力センサ、１４
〜２３……設定器、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４……
存在センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳造システムにおいて、 炉と、 該炉内に設置され、該炉により加熱溶融される
   金属を供給するためのるつぼと、 前記炉の上方に配置された鋳型と、 下端が前記るつぼ内に位置し且つ、上端が前記
   鋳型に連通して、加熱溶融された前記金属を前記
   るつぼから前記鋳型へ移送する注入管と、 加熱溶融された前記金属が前記鋳型内へ注入さ
   れる位置の近傍に設けられ、鋳造サイクルの作動
   開始時間を決める少なくとも一個の金属存在確認
   センサと、 一端が前記るつぼ上方の前記炉内に開口し且
   つ、他端が流体源に接続され、流体を前記流体源
   から前記炉内へ送給する導管と、 前記炉内へ送給される前記流体の流量を調節す
   る流量調節手段と、 前記炉に連通して、該炉内の圧力を検知する圧
   力センサと、 前記炉内の圧力が、前記作動開始時間に基づい
   て予め決められた時間の関数となるように前記流
   量調節手段を制御する制御器とから成る鋳造シス
   テム。 ２ 鋳造サイクルの自動制御方法において、 鋳造システムにおける炉内の最適圧力を、所定
   の作動開始時間に基づく時間の関数として設定す
   る段階と、 前記炉内に加圧流体を送給して、溶融金属を鋳
   型内へ注入する段階と、 前記溶融金属が前記鋳型内へ注入される位置の
   近傍を通過する該溶融金属を検知する段階と、 前記炉内の実際の圧力を連続的に検知すると共
   に、該圧力と前記最適圧力とを比較する段階と、 前記流体の流体量を連続的に調節して前記炉内
   の圧力を前記最適圧力に合致させる段階とから成
   る鋳造サイクルの自動制御方法。