JPH10328807A

JPH10328807A - 軽金属溶湯計量装置

Info

Publication number: JPH10328807A
Application number: JP16182097A
Authority: JP
Inventors: Shigehiro Sumiya; 茂宏角谷; Kiyoshi Kubota; 清窪田
Original assignee: S Y SEIKI KK; SAAMARU ENG KK; SATO SHOJI KK
Current assignee: S Y SEIKI KK; SAAMARU ENG KK; SATO SHOJI KK
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-15
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JP3625990B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軽金属溶湯の給湯量を高い精度で計量できる
軽金属溶湯の計量装置の提供である。【解決手段】計量装置本体１が加圧室２と通路３と上
向きにされている給湯口５を有する傾斜パイプ部４とか
らなり、溶解炉Ｆから溶湯吸い上げパイプ６で溶湯を円
筒体８内に吸い上げ、その後円筒体８を上方へ移動して
溶湯を加圧室２、通路３、傾斜パイプ部４に移す。その
際、バランス用揺動軸支点Ｓで加圧室２内の溶湯重量Ｗ
₁＋通路３の支点Ｓ左側部分内の溶湯重量Ｗ₃と、傾斜パ
イプ部４内の溶湯重量Ｗ₂＋通路３の支点Ｓ右側部分内
の溶湯重量Ｗ₄とをバランスさせ、給湯口５から溶湯を
鋳型Ｘに給湯すると同時に、荷重センサー１０の計測値
から給湯量が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽金属溶湯計量装
置であって、単純な構造で、しかも高い精度で軽金属溶
湯の給湯量を計量できる軽金属溶湯の計量装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、軽金属溶湯を計量する装置には、
金属溶解炉に給湯のためのポンプを一体的に取付け、金
属溶湯の給湯量はポンプによる加圧時間の増減で決定す
るものが知られている。

【０００３】また、特開平８ー９０２００号公報に記載
されているものも知られている。該公報に開示されてい
るものは、同公報の図１のように、プリレベル保持とダ
イカストマシンからの給湯要求指令に基づく給湯が繰り
返され、加圧式給湯炉１７内の溶湯１の保持量が適正量
以下になると溶湯補給要求が加圧式給湯炉１７の制御盤
から出されるか又は頃合を見計らって受湯ホッパー蓋２
５を開放し受湯管２３、受湯ホッパー２４を介して加圧
式給湯炉１７に溶湯１を補給し、ロードセル２２が補給
された溶湯１相当の重量と加圧式給湯炉１７の保持量を
加算した値が計測されて制御盤に伝送され、その値に基
づいて給湯制御装置５によって演算設定されたプリレベ
ル制御値にプリレベル制御が働き、所定の給湯が達成で
きるというものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記溶解炉とポンプと
が一体化されている装置は大型であり、また、実際の給
湯量の測定は、荷重センサーによって金属溶湯を含むポ
ンプ重量の合計量を計量しているため、比重の小さい軽
金属溶湯の如きものでは必然的に測定精度が悪いという
欠点がある。例えば、ポンプ重量が100Kg、荷重センサ
ーの精度が1/1000であるとき、給湯量500gを計量する場
合、センサーの精度は100Kg×1/1000＝100gが最大分解
能で、センサーの精度100gが最小単位であるから±100g
の誤差、即ち±20％の給湯誤差を生じ、正確な給湯量を
計量できない。

【０００５】また、特開平８ー９０２００号公報に開示
されているものは、ロードセル２２によって給湯量を計
測しているため、この場合の計測値は炉体重量プラス給
湯量となり、軽金属溶湯の給湯量の計量では、前記ポン
プ重量と金属溶湯との合計量を計量している前者よりも
さらに誤差は大きくなる。もっとも、理論的には荷重セ
ンサーの精度を上げればよいが、荷重センサーの精度を
上げると、荷重センサーが鋳造工場内の振動の影響を受
け正確な計量は困難である。本発明は前述従来の装置の
欠点を改善するため提案されたものであって、測定精度
が高く、該精度を長時間持続でき、しかも装置が単純小
型で、取付け、取外しが容易であり、メンテナンスが容
易である軽金属計量装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、軽金
属溶湯を計量する計量装置本体に、所定量の溶湯を貯溜
できる加圧室と給湯口を有する上向きの傾斜パイプ部と
を接続する通路が設けられており、該計量装置本体下側
に、バランス用の揺動軸支点と、荷重センサーとが取付
けられており、かつ、揺動軸支点両側の溶湯重量をバラ
ンスさせるバランスウェイトが取付けられてアンバラン
ス時のバランス調整が可能とされている軽金属溶湯計量
装置であって、給湯量を計測しながら給湯できる装置で
ある。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、加圧室内に、溶湯を吸引貯溜できる円筒体が装着さ
れている軽金属溶湯計量装置であり、また、請求項３の
発明は、請求項１の発明において、加圧室の通路入口に
開閉弁が取付けられている軽金属溶湯計量装置である。

【０００８】更に、請求項４の発明は、請求項１〜３の
発明において、計量装置本体の加圧室、通路及び傾斜パ
イプ部の壁部に加熱ヒーターが内蔵されているという構
成のものであり、また、請求項５の発明は、請求項１〜
４の発明において、給湯口に給湯センサーが取付けられ
ているという構成のものである。

【０００９】本発明で対象とする軽金属溶湯とは、アル
ミニウム、アルミニウム系合金、マグネシウム、マグネ
シウム系合金又はチタン、チタン系合金等の軽金属溶湯
で、特に小型部品の鋳造に有利であり、また必要によっ
ては、各種溶融塩の如きものを加熱下に計量して給湯す
ることも可能である。また、本発明の計量装置の材質は
各種セラミックスが用いられる。

【００１０】即ち、本発明は加熱室と給湯口を有する傾
斜パイプ部とを接続する通路からなる構造であり、しか
も、計量装置本体がセラミックス製であるため保温性が
よく、通路を長くしても溶湯の温度降下が少なく、従っ
て、給湯口を鋳型にごく近いところまで近ずけることが
でき、また、空気に接触する部分が少なく、時間も短い
から溶湯の酸化を大幅に減少させることができる。ま
た、ほんはつめいは、通路下側に支点を設けることによ
って、加圧室、通路、傾斜パイプ中の溶湯、特に加圧室
と傾斜パイプ中の溶湯とのバランスをとり、給湯によっ
てバランスのずれから給湯と同時に給湯量を計量するこ
とができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるが、次に図面
を参照して本発明を具体的に説明する。溶解炉Ｆ又は保
持炉（以下溶解炉という）上部に計量装置本体１が設置
されている。該計量装置本体１は加圧室２と該加圧室２
に続く通路３と、該通路３に続く傾斜パイプ部４とから
構成されている。傾斜パイプ４は、先端に給湯口５が設
けられており、該給湯口５が通路３より若干上方に位置
しており、また、加圧室２のほぼ中心部に溶解炉Ｆ内部
と連通する溶湯吸い上げパイプ６が取付けられている。

【００１２】前記加圧室２は、横断面が円筒形状に形成
され、上面に加圧パイプ７が取付けられており、また該
加圧室２内部に、同心円状に形成され、かつ下側が開放
されている円筒体８が装着載置されていると共に、その
上面に吸引パイプ９が取付けられ、該円筒体８内部のほ
ぼ中心に、計量装置本体１を貫通している溶湯吸い上げ
パイプ６が挿入されており、該円筒体８はその軸にそっ
て上部方向へ摺動可能とされている。

【００１３】また、前記通路３の外側下部に、バランス
用揺動軸支点Ｓ（以下単に支点という）が取付けられて
おり、また、前記支点Ｓの近傍に歪ゲージ計又はロード
セル等の荷重センサー１０が取付けられている。前記支
点Ｓは、図３のように加圧室２内の溶湯重量Ｗ₁＋通路
３の支点Ｓ左側部分内の溶湯重量Ｗ₃と、傾斜パイプ部
４内の溶湯重量Ｗ₂＋通路３の支点Ｓ右側部分内の溶湯
重量Ｗ₄とがバランスする位置に取付けられている。

【００１４】更に、装置本体１の通路３外側上部にバラ
ンスウェイト１１が取付けられている。該バランスウェ
イト１１はバランスウェイト駆動用モーター１２の駆動
によって回転するシャフト１３に装着され、シャフト１
３の回転によって左右に移動可能とされている。尚、図
１中、符号１４は出湯時の湯面を検知する給湯センサ
ー、符号Ｖ₁、Ｖ₂はバルブ、１５は加圧室２、通路３及
び傾斜パイプ部４を加熱するため装置本体１壁部に内蔵
された加熱ヒーター、Ｘは鋳型、Ｈは計量装置本体１の
加圧室２下側で溶解炉Ｆに向かって設けられた集熱板で
ある。

【００１５】また、図２は本発明の他の実施例であって
（図２中、図１と同一符号は同一部材である）、通路３
が加圧室２の底面に形成され、該通路３の通路入口１６
に、開閉弁１７が取付けられている。該開閉弁１７は、
加圧室２上面を貫通するロッド１８が取付けられてお
り、該ロッド１８を上下に移動させて、通路入口１６を
開閉でき、また、加圧室２の上面にパイプ１９が取付け
られ、バルブＶ₁、Ｖ₂の調整で加圧室２内部を吸引又は
加圧できるように構成されている。

【００１６】図１の装置を用いて本発明の方法を説明す
れば、図３のように、加圧室２内部に装着載置された円
筒体８上面の吸引パイプ９で吸引して溶解炉Ｆ中の溶湯
を、溶湯吸い上げパイプ６を介して円筒体８内部に吸い
上げ、次いで前記吸い上げを終了した後、円筒体８を軸
上部方向へ引き上げて該円筒体８内部の溶湯を下側から
計量装置本体１の加圧室２内部、通路３内部及び傾斜パ
イプ部４内部に充填し、前記操作を繰り返して所定量と
する。

【００１７】次いで、図４のように、加圧室２に取付け
た加圧パイプ７から加圧空気を供給し、加圧して給湯口
５から溶湯を鋳型Ｘに給湯する。また、溶湯を吸引する
に際し、予め円筒体８内部に窒素等の不活性ガスを充填
しても良い。不活性ガスの使用は、溶解炉Ｆから溶湯を
吸い上げる際に、溶湯が酸化するのを極力防止できるの
に有効である。

【００１８】また、図２に示す装置１は、円筒体８の装
着に代えて、加圧室２の通路３の入口１６に開閉弁１７
を取付けたもので、該開閉弁１７を閉じると同時に、バ
ルブＶ₁を閉じ、バルブＶ₂を開き、パイプ１９を介して
加圧室２内部を吸引して溶湯を加圧室２内部に供給し所
定量に達した後、バルブＶ₁、Ｖ₂を開くと同時に開閉弁
１７を開いて通路３及び傾斜パイプ４に溶湯を供給す
る。次いで、バルブＶ₂を閉じ、バルブＶ₁を開き、パイ
プ１９を介して加圧室２内部を加圧し、給湯口５から溶
湯を鋳型Ｘへ給湯する。図２に示す装置は１本のパイプ
１９で吸引、加圧ができ、開閉弁１７の操作で溶湯を通
路３、傾斜パイプ４に供給できるため、構造がシンプル
であるから給湯が簡単であり、給湯量の計量もより正確
である。

【００１９】更に、計量装置本体１は、溶解炉Ｆに向か
って設けられた集熱板Ｈが、溶解炉Ｆの輻射熱を受けて
加温されているため、計量装置本体１が保温されてお
り、該計量装置本体１内の溶湯温度の低下を可及的に防
止できる。しかし、計量装置本体１内の溶湯温度が低下
するおそれがある場合には、加熱ヒーター１５によって
該加圧室２、通路３及び傾斜パイプ部４を加熱して当該
部分の溶湯温度降下を防止すればよい。

【００２０】次に、本発明のバランス状態及び軽量方法
を図５〜図７によって説明する。図３における給湯前の
バランス状態は、図５に示すように、支点Ｓから加圧室
内部の溶湯Ｗ₁の重心までの距離をｌ₁、支点Ｓから傾斜
パイプ部４内部の溶湯Ｗ₂の重心までの距離をｌ₂、支点
Ｓから通路３左側内部の溶湯Ｗ₃の重心までの距離を
ｌ₃、支点Ｓから通路３右側内部の溶湯Ｗ₄の重心までの
距離をｌ₄及び支点Ｓから荷重センサー１０までの距離
をｌ_Gとしたとき、Ｗ₁ｌ₁＋Ｗ₃ｌ₃＝Ｗ₂ｌ₂＋Ｗ₄ｌ₄で
ある。このとき、荷重センサー１０にかかる重量Ｇ＝０
である。

【００２１】加圧パイプ７から加圧空気が供給されて給
湯が始まると、給湯センサー１４が溶湯を検知する。こ
の時、図６のように計量装置本体１の溶湯が減少する。
このときの加圧室２内の溶湯重量をＷ₁′、傾斜パイプ
部４内部の溶湯重量をＷ₂′、支点Ｓ左側の通路３内の
溶湯重量をＷ₃、支点Ｓ右側の通路３内の溶湯重量をＷ₄
とし、このとき荷重センサー１０には重量変化によって
Ｇ′の力がかかるため、バランス状態はＷ₁′ｌ₁＋Ｗ₃ｌ₃＋Ｇ′ｌ_G＝Ｗ₂′ｌ₂＋Ｗ₄ｌ₄ (1) である。

【００２２】次いで、図７のように給湯が完了し、加圧
を維持しているときのバランス状態は、加圧室２内の溶
湯重量をＷ₁″、傾斜パイプ部４内部の溶湯重量はＷ₂′
であり、このとき荷重センサー１０にかかる力をＧ″と
すると、Ｗ₁″ｌ₁＋Ｗ₃ｌ₃＋Ｇ″ｌ_G＝Ｗ₂′ｌ₂＋Ｗ₄ｌ₄ (2) である。

【００２３】ところで、給湯量Ｗは図６及び図７から明
らかなように、前記式(1)と式(2)の差、つまり式(1)ー
式(2)であるから、Ｗ₁′ｌ₁＋Ｇ′ｌ_G＝Ｗ₁″ｌ₁＋Ｇ″
ｌ_G これを整理すれば、Ｗ₁′ーＷ₁″＝（Ｇ″ーＧ′）ｌ_G／ｌ₁ (3) である。即ち、(3)式から給湯量は、加圧室２の重量Ｗ₁
の変化として表すことができ、しかも、荷重センサー１
０にかかる変化、（Ｇ″ーＧ′）は荷重センサーの計測
値の差であり、ｌ_G／ｌ₁は支点Ｓから荷重センサー１０
及び支点Ｓから加圧室２の重心迄の距離の比であるか
ら、式(3)の右辺から給湯量を簡単に求めることができ
る。

【００２４】即ち、従来の装置は溶湯と給湯機又は計量
器との全体の重量を計測しているのに対して、本発明
は、給湯と同時に給湯量そのものを計量しており、荷重
センサー１０の精度が即給湯精度として表される。例え
ば給湯量 500g、荷重センサーの精度 1/1000とすると、
500g×1/1000＝0.5gの高い精度で計量することができ
る。従って、荷重センサーの精度を更に1/4000等の高め
に設定すれば、より精度の高い計量も可能である。尚、
給湯完了後は前記図３及び図４に示した操作を繰返して
計量装置本体１内部に所定量の溶湯を供給し、引続き給
湯を続行することができ、連続的に鋳造を続行すること
ができる。

【００２５】本発明は、計量装置本体１がセラミックス
であり、加圧室２、通路３及び傾斜パイプ部４が計量装
置本体１の壁で大気と遮断され、かつ計量装置本体１が
保温されているため、溶湯温度の低下は少なく、給湯温
度が安定しており、また、空気に接触する部分が小さ
く、時間が短いため、溶湯の酸化ロスが少なく、通路３
を長目にし、給湯口５を鋳型Ｘの鋳込み口にごく近いと
ころまで近ずけることができると共に、溶解炉Ｆの温度
を低めに設定することも可能である。尚、加圧室２、通
路３及び傾斜パイプ部４の溶湯の温度低下が懸念される
ときには加熱ヒーター１５の加熱によって温度低下を防
止することができる。

【００２６】図８は、コンピューターによる制御フロー
を示したもので、コンピューターＰに予め目標の数値が
設定されており、荷重センサー１０（例えばロードセ
ル）の値の信号が変換器Ｃを介してコンピューターＰに
入力されて重量を演算しており、また給湯センサー１４
の信号が入力されている。また、コンピューターＰは、
本発明の吸引バルブＶ₁、加圧バルブＶ₂を可動、停止さ
せるための信号及びバランスウェイト駆動用モーター１
２を駆動、停止させるための信号並びに円筒体８を軸に
そって上方又は下方へ移動させるための各種信号及び鋳
型Ｘへの給湯開始、停止の信号を夫々出力している。従
って、手動は勿論、図８のようにコンピューター制御に
よって自動的に各種操作を行い、給湯量を計量しつつ鋳
造することが可能である。

【００２７】また、本発明は、給湯によって装置全体の
バランスがずれた場合に、バランスウェイト１１を移動
させて計量装置本体１における溶湯充填時のバランス状
態に戻して次の給湯を行うことができるが、バランス状
態がずれた場合、バランスウェイト１１を移動させず、
溶湯を注ぎたして満杯時のバランス状態を復元し、その
後給湯信号により給湯しても良い。

【００２８】更に、コンピューター制御では、荷重セン
サー１０のデジタル値（前回の給湯量）が記憶されてい
るので、次の給湯信号が入力される前に記憶デジタル値
を加算すれば、次の給湯目標値とすることができ、該目
標値の信号によって給湯が達成でき、連続鋳造も可能で
ある。従って、本発明の使用に当り、適宜前記の操作を
選択して給湯操作を行うことができる。

【００２９】更に、図５は、給湯開始時に溶湯の湯面を
給湯センサー１４で検知しているが、本発明は、予め荷
重センサー１０の重量から計量装置本体１の加圧前の湯
面を求め、湯面と給湯口５の位置における溶湯重量を目
標給湯量に加算しておけば、給湯量を制御することが可
能であり、かかる場合には給湯センサー１４は必ずしも
必要ではない。

【００３０】

【発明の効果】以上の如く、本発明は軽金属溶湯を給湯
すると同時に該給湯量を計量することができる計量装置
であって、次の如き各種の優れた効果を奏することがで
きる。 1)計量装置本体が保温されているため、溶湯温度の低下
が小さく、また必要ならば加熱ヒーターで加熱できるか
ら、溶湯温度の低下が少なく、鋳込み口のごく近いとこ
ろまで給湯口を近づけることができ、更に、溶解炉Ｆの
温度を低めに設定することが可能である。 2)溶湯が空気（酸素）に接触する部分がきわめて少な
く、また空気に接触している時間が短いため、酸化ロス
が小さい。 3)荷重センサーが実際の給湯量に近いものを使用できる
ため、荷重センサーの精度がそのまま給湯量の精度であ
り、理論的に給湯重量の1/1000〜1/4000の精度が可能で
ある。 4)荷重センサーが歪ゲージ計又はロードセルを使用して
いるため、給湯口が固定でき、上下動に起因する誤差の
生じるおそれはない。 5)計量装置本体内に供給する際の吸い上げパイプが溶解
炉の湯面より100mm以上深い湯中から吸い上げているた
め、表面酸化及びその他の不純物の混入は皆無である。 6)給湯精度が長期間持続でき、また連続鋳造も可能であ
る。 7)軽金属の小型製品の鋳造に有効であるが、その外、加
熱する必要がない強酸又は強アルカリ溶液等の液状物、
或は劇物、毒物等の液状物等の計量にも適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図である。

【図２】本発明の他の実施例の断面図である。

【図３】図１の装置内部に溶湯を充填した状態の説明図
である。

【図４】装置内部の溶湯を鋳型に給湯する状態の説明図
である。

【図５】給湯前のバランス状態を示す模式的説明図であ
る。

【図６】給湯直後の溶湯のバランス状態を示す模式的説
明図である。

【図７】給湯終了時の溶湯のバランス状態を示す模式的
説明図である。

【図８】コンピューターによる制御フローの一例であ
る。

【符号の説明】

１：計量装置本体２：加圧室３：通路４：傾斜パイプ部５：給湯口６：溶湯吸い上げパイプ７：加圧パイプ８：円筒体９：吸引パイプ１０：荷重センサー１１：バランスウェイト１２：バランスウェイト駆動用モーター１３：シャフト１４：給湯センサー１５：加熱ヒーター１６：通路入口１７：開閉弁１８：ロッド１９：パイプＣ：変換器Ｆ：溶解炉Ｐ：コンピューターＳ：支点Ｖ₁、Ｖ₂：バルブＸ：鋳型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者窪田清山梨県甲府市下小河原町316番地１ドエリング下小河原205号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軽金属溶湯を計量する計量装置本体に、
所定量の溶湯を貯溜できる加圧室と給湯口を有する上向
きの傾斜パイプ部とを接続する通路が設けられており、
該計量装置本体下側に、バランス用の揺動軸支点と、荷
重センサーとが取付けられており、かつ、揺動軸支点両
側の溶湯重量をバランスさせるバランスウェイトが取付
けられてアンバランス時のバランス調整が可能とされて
いることを特徴とする軽金属溶湯計量装置。
【請求項２】加圧室内に、溶湯を吸引貯溜できる円筒
体が装着されていることを特徴とする請求項１記載の軽
金属溶湯計量装置。
【請求項３】加圧室の通路入口に開閉弁が取付けられ
ていることを特徴とする請求項１記載の軽金属溶湯計量
装置。
【請求項４】計量装置本体の加圧室、通路及び傾斜パ
イプ部の壁部に加熱ヒーターが内蔵されていることを特
徴とする請求項１〜請求項３記載の軽金属溶湯計量装
置。
【請求項５】給湯口に給湯センサーが取付けられてい
ることを特徴とする請求項１〜請求項４記載の軽金属溶
湯計量装置。