JPH0775865A - 軽合金鋳造用給湯炉における給湯制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 湯面レベル制御範囲が初期の設定値から変化
するのを防止し、一定湯面レベル制御を良好とし、給湯
精度の向上及び湯面レベル調整並びに変更の容易化を図
る。 【構成】 所定温度の軽合金溶湯が保持された給湯炉１
内に、保持室２、管理室３及び出湯室４を備え、大気開
放状態の管理室３内の溶湯面上部に超音波センサー１３
等の非接触式センサーからなる湯面検出手段を配設し、
前記センサー１３の出力信号に応じて前記保持室２内の
加圧力を調整し、前記湯面レベルＬが設定範囲Ｌ０内に
平衡的に保持された後、出湯室４から鋳造機に給湯す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽合金鋳造用給湯炉に
おける給湯制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ダイカスト・マシン等を用いて
軽合金の鋳造を行なう場合、図１０に示す空圧式定湯面
給湯炉或いは図５に示す浮子式定湯面給湯炉が用いられ
ている。図１０に示す給湯炉４１は、溶湯保持室４２，
管理室４３，出湯室４４を備え、所定温度の溶湯４５
（例えば７００℃のアルミニウム合金）を保持するよう
になっており、前記保持室４２には流量調節バルブ４６
を介して加圧空気供給管４７が接続され、上部が大気開
放状態の管理室４３の溶湯面上部に湯面レベル検出手段
４８が配設され、出湯室４４の底部に設けた連通孔４９
をスピンドル５０により開閉可能とし、出湯口５１がダ
イカスト・マシン（図示省略）に連通されている。

【０００３】従来、前記湯面レベル検出手段４８として
は、図１１に示すように、低レベル棒センサー５２と、
高レベル棒センサー５３と、下限検知用棒センサー５４
と、上限検知用棒センサー５５及びアース５６とからな
り、低レベル棒センサー５２と高レベル棒センサー５３
間がレベル設定制御範囲Ｌ０とされ、給湯制御は次のよ
うに行われる。

【０００４】即ち、鋳造操作によって、一定量の溶湯４
５がダイカスト・マシンに送り出されると、出湯室４４
の湯面レベルＬ２が低下する。そこで、前記スピンドル
５０により連通孔４９を開くと、出湯室４４と管理室４
３及び保持室４２の湯面レベルＬが低下して、管理室４
３の低レベル棒センサー５２が湯面から離れる。低レベ
ル棒センサー５２が湯面から離れると、加圧空気を送る
流量調節バルブ４６が少し開いて、保持室４２の空気圧
力が高められ、管理室４３の湯面が押し上げられて、湯
面が低レベル棒センサー５２に接触する。なお、管理室
４３の湯面を押し上げ過ぎた場合には、湯面と高レベル
棒センサー５３とが接触し、前記流量調節バルブ４６が
少し閉じられて、保持室４２内の空気圧力が若干低下
し、管理室４３の湯面レベルＬが下がり、常に、湯面レ
ベルＬが前記棒センサー５２５３の間即ちレベル設定制
御範囲Ｌ０にあるように制御され、湯面が該レベルＬ０
に平衡的に保持されているとき、前記連通孔４９をスピ
ンドル５０により閉じ、出湯を行なうようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術では、図１１に示すように低レベル棒センサー５２の
下端に溶湯４５が付着して、つらら５７が発生し、実際
にはレベル設定制御範囲Ｌ０よりも広い範囲Ｌ１で湯面
制御即ち給湯制御されることになり、設定湯面レベルＬ
の精度が悪く、したがって、給湯精度が悪くなるという
問題がある。

【０００６】本発明は、上述のような実状に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、湯面レベル制御
範囲が初期の設定値から変化するのを防止でき、一定湯
面レベル制御即ち給湯精度の向上を図りかつ湯面レベル
設定値の調整・変更が容易な軽合金鋳造用給湯炉におけ
る給湯制御装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、次の技術的手段を講じた。即ち、本発
明は、所定温度の軽合金溶湯が保持された給湯炉内に保
持室、管理室及び出湯室を備え、大気開放状態の前記管
理室内の溶湯面上部に湯面レベル検出手段が配設され、
前記検出手段の出力信号に応じて前記保持室内の加圧力
が調整され、前記湯面レベルが設定範囲内に平衡的に保
持された後、出湯が行なわれるようになっている給湯炉
の給湯制御装置であって、前記湯面レベル検出手段が非
接触式センサーからなることを特徴としている。

【０００８】また、本発明は前記非接触式センサーが超
音波センサーであることを特徴としている。そして、本
発明は前記非接触式センサーがレーザセンサーであるこ
とを特徴としている。さらに、本発明は前記管理室内の
溶湯面に、湯面レベル検出用の反射板を備えたフロート
が浮設されていることを特徴としている。

【０００９】

【作用】本発明によれば、鋳造操作によって、一定量の
溶湯をダイカスト・マシン等の鋳造機に送り出すと、出
湯室の湯面レベルが低下するために、管理室の非接触式
センサーが湯面レベル低下を検知し、非接触式センサー
の出力信号に応じて、加圧空気が保持室内に供給されて
その空気圧力が高められるので、管理室及び出湯室の溶
湯が押し上げられて湯面レベルが上昇する。

【００１０】なお、管理室及び出湯室の湯面レベルが設
定値を越えると、非接触式センサーの出力信号により保
持室内の空気圧力が低下せられ、管理室及び出湯室の湯
面レベルが下がり、レベル設定制御範囲内に制御され
る。このようにして、湯面レベルが設定制御範囲内で平
衡的に保持されると、出湯が行われる。前記非接触セン
サーとして、超音波又はレーザセンサーを使用する場
合、超音波又はレーザ光線が湯面から反射して帰ってく
る反射波を検出することにより、湯面レベルを検出する
ので、安定した湯面レベル制御を精度良く行なうことが
できる。したがって、給湯制御精度も向上する。

【００１１】また、管理室の溶湯面に、レベル検出用の
反射板を備えたフロートを浮設することにより、溶湯中
に炉壁落下物等の浮遊物がある場合や溶湯表面の酸化膜
などの存在によっても、何ら影響を受けることなく、即
ち、超音波又はレーザ光線の散乱がなくなり、精度の高
い湯面レベル制御、給湯制御が可能である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１〜図２は本発明をアルミニウム（Ａｌ）合金鋳
造用の給湯炉１に採用した第１実施例を示し、炉本体１
Ａ内には、保持室（加圧室ともいう）２，管理室３，出
湯室４が備えられ、該炉本体１Ａ内には所定温度（例え
ば７００℃）のＡｌ合金溶湯５が保持されるようになっ
ており、保持室２には加圧制御バルブ６（加圧空気の流
量調節バルブ）を介して加圧空気供給管７が接続され、
ヒーター８が配設されている。

【００１３】そして、前記管理室３は大気開放状態とさ
れ、その溶湯５面上部に、断熱材製の円筒体９と該円筒
体９上端に４５度の傾斜角をもって設けた反射板１０
と、炉蓋１Ｂ上に断熱材１１を介して設置された超音波
装置１２（超音波発信器及び検出器）によって構成され
る非接触式の超音波センサー１３が配設されており、該
センサー１３に隣接して、図２に示すように、下限検知
用棒センサー１４、上限検知用棒センサー１５及びアー
ス１６が付設されている。

【００１４】また、前記出湯室４はその底部に設けた連
通孔１７を介して管理室３と連通され、該連通孔１７は
昇降可能なスピンドル１８により開閉するようになって
おり、出湯室４には加圧給湯用の乾燥空気供給管１９が
接続され、出湯口２０には給湯室２１を介して射出スリ
ーブ２２が接続され、溶湯５が射出チップ２３により高
圧鋳造機であるダイカスト・マシンに注入されるように
なっている。

【００１５】上記第１実施例において、湯面レベルＬが
設定制御範囲Ｌ０に制御された後、スピンドル１８によ
り連通孔１７を閉塞してから出湯室４内に乾燥空気を供
給し、加圧して出湯を行ない、射出チップ２３を操作し
てダイカスト・マシンに一定量の溶湯が給湯される。こ
のとき、出湯室４内の湯面Ｌ４が低下し、前記スピンド
ル１８を上昇させると共に乾燥空気圧を低下させること
により、出湯室４と管理室３が連通すると同時に管理室
３の湯面レベルＬが低下する。

【００１６】管理室３内の湯面レベルＬの低下は、超音
波装置１２から水平方向に発振される超音波が反射板１
０から湯面に達し、その反射波が反射板１０を経て超音
波装置１２により検出されることで、検知される。この
状態で、保持室２を加圧し、湯面が炉本体１Ａの上端か
ら所定距離の位置に対してレベル設定制御範囲Ｌ０内で
平衡的に保持するように、超音波装置１２の出力信号に
応じて、前記加圧制御バルブ６の開度を調節し、保持室
２内の空気圧力を高めて管理室３及び出湯室４の湯面レ
ベルＬを押し上げる。なお、湯面レベルＬが高くなり過
ぎると、前記バルブ６の開度が制御されて保持室２内の
空気圧力が低下し、湯面が下げられる。

【００１７】このようにして、湯面レベルＬがレベル設
定制御範囲Ｌ０内で平衡すると、出湯室４の連通孔１７
をスピンドル１８により閉塞し、その後出湯室４を乾燥
空気で加圧し、前述のように、高圧鋳造機であるダイカ
スト・マシンに給湯を行なう。このようにして、連続的
に給湯を安定して精度よく行ない、鋳造操作を繰返し行
なうことができる。

【００１８】上記第１実施例によれば、湯面レベルＬの
精度は±５ｍｍ以下に安定し、給湯精度は±３％以内と
良好で、従来のように実際のレベル制御範囲がレベル設
定制御範囲より広くなることもなく、また、湯面レベル
設定値の変更は、非接触式超音波センサー１３の設定変
更のみで可能であり、初期の設定値を容易に調整するこ
とができる。

【００１９】図３は本発明の第２実施例を示し、第１実
施例と異なるところは、非接触式センサーとしてレーザ
センサー２４が採用されている点であり、第１実施例と
同等の作用効果を期待することができる。したがって、
第１実施例と共通する部分は同符号を付し詳細説明は省
略する。なお、本発明の第２実施例と従来例の効果を確
認するために湯面レベル変動テストを行ったが、その結
果は図４に示すように、上記第２実施例では湯面レベル
変動量が２ｍｍ程度であるのに対し、従来例では湯面レ
ベル変動量が約１３ｍｍであり、両変動量を鋳込重量に
換算すると、上記第２実施例では約２４ｇに相当する
が、従来例では１６０ｇに相当し、本発明の第２実施例
によれば、湯面レベル精度が極めて良好で、給湯精度が
大幅に向上していることが明白である。

【００２０】前記鋳込重量は、出湯圧（出湯室４に供給
される乾燥空気の圧力）により、持ち上げられる溶湯量
によって決まるが、出湯室４の湯面レベルＬ４が変動し
た場合、例えばレベルＬ４がΔＨだけ低下すると、出湯
圧が同じであっても、射出スリーブ２２（図１参照）内
の湯面レベルもΔＨだけ低下するため、鋳込重量がスリ
ーブ２２内断面積に低下量ΔＨを乗じた分だけ減少する
ことになる。このことからも、出湯室４及び管理室３内
の湯面レベルの精度が、給湯精度に及ぼす影響のいかに
大であるかが明らかである。

【００２１】図５は本発明の第３実施例を示し、第２実
施例と異なるところは、給湯炉１が浮子式定湯面炉であ
って、保持室２に浮子２５が設けられると共にヒーター
８が管理室３との連通部に設けられている点であり、第
２実施例と同等の作用効果を期待することができる。し
たがって、第２実施例と共通する部分には同符号を付
し、詳細説明は省略する。

【００２２】図６は本発明の第４実施例の要部を示し、
第２実施例と異なるところは、前記管理室３の溶湯５中
に湯面レベル検出用の反射板２６が案内棒２７を介して
連結されているフロート２８を浮かべ、前記反射板２６
にレーザセンサー２４のレーザ光線を照射させるように
した点であり、前記案内棒２７は炉本体側に固定した案
内部材２９により円滑に昇降案内し、反射板２６が湯面
の変動に追従して水平状態で昇降するようになってい
る。

【００２３】第４実施例においては、長時間の稼働によ
って溶湯表面が酸化して滑らかな平面でなくなったり、
炉壁落下物等の浮遊物がある場合でも、前記反射板２６
は湯面レベルに正確に追従し、レーザ光線（距離測定信
号）が正しく帰ってくるので、湯面レベルＬが設定制御
範囲Ｌ０内で一定に精度よく制御でき、したがって給湯
精度が大幅に向上し、長時間安定する。

【００２４】なお、給湯制御は、第２実施例と同様に、
鋳造操作に追従して行われる。図７は本発明の第５実施
例の要部を示し、第４実施例と異なるところは、前記反
射板２６をフロート２８に直接取付けた点であり、第４
実施例と同等の作用効果を期待することができる。図８
は本発明の第６実施例の要部を示し、第４実施例と異な
るところは、前記反射板２６がレバー３０、リンク３１
機構を介して案内棒２７上端に連結されている点であ
り、前記レバー３０は炉本体側に取付けた軸支ブラケッ
ト３２に水平ピン３３を介して上下揺動自在に軸支さ
れ、リンク３１は案内部材３４により垂直状態で上下動
するようになっている。第６実施例においても第４実施
例と同等の作用効果を期待することができる。

【００２５】図９は本発明の第７実施例の要部を示し、
第４実施例と異なるところは、非接触式センサーとし
て、レーザセンサーに代えてポテンショメーター等のス
トロークセンサー３５を採用し、該センサー３５の可動
端子３６をフロート２８に立設した支持棒３７上端に連
結し、アナログ出力を利用した点であり、第４実施例と
同等の作用効果を期待することができる。

【００２６】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく適宜設計変更することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、上述のように、所定温度の軽
合金溶湯が保持された給湯炉内に保持室、管理室及び出
湯室を備え、大気開放状態の前記管理室内の溶湯面上部
に湯面レベル検出手段が配設され、前記検出手段の出力
信号に応じて前記保持室内の加圧力が調整され、前記湯
面レベルが設定範囲内に平衡的に保持された後、出湯が
行なわれるようになっている給湯炉の給湯制御装置であ
って、前記湯面レベル検出手段が非接触式センサーから
なることを特徴とするものであるから、従来例にみられ
るセンサーのつらら発生がなく、湯面レベル制御範囲が
初期の設定値から変化するのを防止でき、一定の湯面レ
ベル制御精度が良好となり、給湯精度を大幅に向上さ
せ、かつ長時間にわたって安定させることが可能であ
り、しかも、目標湯面レベルの変更は非接触式センサー
の設定変更のみで行なうことができ、また、設定値の調
整も至極容易である。

【００２８】そして、請求項４の発明は、前記管理室内
の溶湯面に、湯面レベル検出用の反射板を備えたフロー
トが浮設されていることを特徴とするものであるから、
溶湯表面が長時間稼働によって酸化し、滑らかな平面で
なくなっても、また、溶湯中に炉壁落下物等の浮遊物が
発生しても、湯面レベル検出に支障をきたすことがな
く、高精度でレベル制御が可能であり、長時間にわたっ
て精度の高い一定湯面レベルを保持でき、溶湯制御の精
度向上及び安定化を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す中央縦断面図であ
る。

【図２】同実施例の要部拡大詳細断面図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す中央縦断面図であ
る。

【図４】同第２実施例と従来例の出湯室湯面レベル変動
量を示す図面である。

【図５】本発明の第３実施例を示す中央縦断面図であ
る。

【図６】本発明の第４実施例の要部を示す縦断面図であ
る。

【図７】本発明の第５実施例の要部を示す縦断面図であ
る。

【図８】本発明の第６実施例の要部を示す縦断面図であ
る。

【図９】本発明の第７実施例の要部を示す縦断面図であ
る。

【図１０】従来例を示す中央縦断面図である。

【図１１】図１０のＡ部拡大図である。

【符号の説明】

１ 溶湯炉 ２ 保持室 ３ 管理室 ４ 出湯室 ５ 溶湯 １３ 超音波センサー（非接触式センサー） ２４ レーザセンサー（非接触式センサー） ２６ 反射板 ２８ フロート ３５ ストロークセンサー（非接触式センサー） Ｌ 湯面レベル Ｌ０ レベル設定制御範囲

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定温度の軽合金溶湯が保持された給湯
   炉内に保持室、管理室及び出湯室を備え、大気開放状態
   の前記管理室内の溶湯面上部に湯面レベル検出手段が配
   設され、前記検出手段の出力信号に応じて前記保持室内
   の加圧力が調整され、前記湯面レベルが設定範囲内に平
   衡的に保持された後、出湯が行なわれるようになってい
   る給湯炉の給湯制御装置であって、前記湯面レベル検出
   手段が非接触式センサーからなることを特徴とする軽合
   金鋳造用給湯炉における給湯制御装置。
2. 【請求項２】 前記非接触式センサーが超音波センサー
   であることを特徴とする請求項１の軽合金鋳造用給湯炉
   における給湯制御装置。
3. 【請求項３】 前記非接触式センサーがレーザセンサー
   であることを特徴とする請求項１の軽合金鋳造用給湯炉
   における給湯制御装置。
4. 【請求項４】 前記管理室内の溶湯面に、湯面レベル検
   出用の反射板を備えたフロートが浮設されていることを
   特徴とする請求項１、２又は３の軽合金鋳造用給湯炉に
   おける給湯制御装置。