JPS5973169A - 低圧鋳造制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明はアルミニウム等の鋳造に用いる低圧鋳造装置
の制御装置に係り、特に溶融アルミニウム保持炉内の気
体圧を制御する装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

低圧鋳造装置による鋳型キャビティへの溶融アルミニウ
ム（以下、「溶湯」という）の供給は第１図に示すよう
な装置を用いておこなわれる。

保持炉ｌ内には溶湯３が入っており、ふた２により密閉
封入されている。この保持炉ｌ内に空気等の搬送気体を
送シこみ、炉内気体圧（以下、［炉内圧」という）を高
めることにより、溶湯３火ストーク６ケ介して鋳型４の
内部に形成されたキャビティ５に送り込み、これを充填
するように構成されている。搬送気体は減圧弁７によυ
適当な圧力に減圧されて弁８を介して保持炉ｌ内に導入
爆れるようになっている。また保持炉１内の気体圧力は
圧力側９により測定される。このような構造により溶湯
３をキャビティ５に供給する場合には保持炉１内への気
体送入量は一定であシ、したがって炉内圧の増加も＃１
ぼ一定となっている。

しかし一般には鋳型の形状や大きさによって炉内圧増加
速度を変化させることが必要である。なぜならばキャビ
ティ５での溶湯上昇速度は炉内圧が一定増加する場合に
はキャビティ５の水平断面積によって異なるためである
。断面積が大きければ溶湯上列速度は小場くなシ、必要
速度以下になると溶湯の温度低下や表面酸化をもたらし
湯じわや酸化物の巻込み等の欠陥が発生する。逆に断面
積が小さくなり必要速度以上になった場合には溶湯流が
みだれ、１局合によって溶湯の噴射（スズラッシュ）が
おきる場合がある。これらの現象が発生すると酸化物゛
、ピンホール、ブローホールおよび正金など多くの欠陥
発生の原因となる。また炉内浴湯が多い状態では搬入気
体の容積が小芒くな９、気体送入開始時の圧力は急激に
上昇しゃすい。

このため溶湯３がスプラッシュし、前述のような欠陥を
もたらす。いずれの場合にも鋳物の品質、信頼性および
経済性において問題がある。したがって低圧鋳造法ン用
いて鋳物を製造する場合には溶湯速度と炉内圧とヲ調整
することは優れた鋳物を得る上で重要な課題であるう特
に数十ｋｇ以上の大きな鋳物乞鋳造する場合にはその重
要性はいっそう増す。

〔背景技術の問題点〕

従来、簡単な鋳物形状の場合には作業者が炉内圧を調整
していた。

第１図に示すように減圧弁７から供給婆れる例えば約１
．４１（ｇ／ｃｒｄの搬送気体を弁８を用いて圧力計９
を見ながら作業者自身が調整する。しかしこのような調
整法では作業が複雑になることやＩＡＪ婚精度が悪いこ
となどから簡単な形状の鋳物以外には適用できないとい
う欠点があった。

この問題を解決するための一方法として自動的に炉内圧
ケ制御する方法が用いられている。第２図はその一例を
示した調整機構の構成図である。

減圧源１０ケ駆動装置たとえばツ゛−づｚモータ１１を
用いて作動させる。作動量は比較器１２からの出力によ
り決まり、その出力針は比較器１２ヘフイードノマツク
嘔れた炉内圧と設定値記憶出力装置１３から出力される
設定圧との差によって定まる。このよう女（幾構を用い
れは自動的に炉内圧をコントロールすることができ、鋳
物形状に適した溶湯速度を得ることが可能である。しか
しこのような方法でもやはり炉内圧と設定圧との間には
差が生ずる。

第３図は第２図の機構を用いて炉内圧を制御し。

た場合の設定圧と炉内圧の制御状態乞時間を横軸にとっ
て示した特性図である。設定圧を実線で、実際の炉内圧
を破線で示しである。設定圧と炉内圧の実測値との差は
搬送気体の送入開始時や、気体送入量を急激にム１シ少
嘔せた時におこる。このような時には、炉内圧は設定値
よりも大きくなり、気体送入が停止ちれた状態で設定圧
が上昇するのを待つ。設定圧が炉内圧に達すると、気体
送入を再び開始するが、今まで閉状態であった弁が突然
間となるため、急激な気体流入がおこシ、再び炉内圧が
設定圧よりも犬となる。炉内圧と設定圧との差は除々に
減少するが、以上説明したような現象Ｙ数回繰シ返すこ
とになる。この現象は操作される弁の応答速度や弁部品
の寸法公差、弁の閉じた状態から開いた状態への移行等
によって左右される。このような状態で溶湯３をキャビ
ティ５に充填した場合には、溶湯３は階段状にキャビテ
ィ５内を上昇する。したがって前述したように酸化物や
湯じわなどの欠陥発生の原因となるためＨ物の品質を損
ねていた。

〔発明の目的〕 この発明の目的は、炉内圧と設定圧との差が瞬時に解消
される低圧鋳造炉の制御装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

この発明では上記目的ヶ達成するために、密閉保持炉内
の溶湯面を搬入気体によシ押圧することにより前記浴湯
を鋳型内キャビティに充填する機構をそなえた低圧鋳造
装置において、前記保持炉内に湯面押圧用の気体を導入
する炉内気体送入装置と、前記保持炉内の気体圧力の検
出手段と、あらかじめ設定された前記保持炉内の気体圧
力値と前記検出手段の出力値との偏差に基づいて、その
偏差を）ｑ１１！消するよう前記炉内気体送入装置から
の専入気体ｂｉｔ絹欠制御１−る流Ｎｉｌ　％Ｑ節弁と
、前記検出手段の出力値が前記設定逼れた気体圧力値７
超えた時前記保持炉内の気体を炉外に排出し前記検出手
段の出力値と前記設定烙れた気体圧力値とが等しくなっ
た１侍に排出を停止するように前記保持炉に数句ジノら
７＋、た排出装置と、前記保持炉内の気体圧力値を設定
し、かつ前記排出装置に対する動作指令信号を送出する
演算装置とを具備したこと乞特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下この発明ケ実施例に基づいて詳細に説明する。

第４図はこの発明の一実施例を示した概略構成図である
。なお以下の図面においては第１図に示したと同一部分
には同一符号ケ伺してその説明を省略する。

保持炉１内に導入される搬送気体の流量はサーボモータ
１５によって駆動される可変形流量調整弁１４によりお
こなわれる。嘔らに保持炉ｌには炉内の気体を排出する
ための開閉弁１６が取付けられている。開閉弁１６は後
述する演算装置からの動作指令信号によって動作する電
磁弁１７により弁の開閉をおこなうように構成されてい
る。

第５図は制御装置の構成を示したブロック図である。炉
内圧乞設定したシ開閉弁１６に対する動作指令信号を送
出するための演算装置としてマイクロコンピュータ１８
が使用される。マイクロコンピュータ１８はキャビティ
５や保持炉１の状態および溶＠３の温度等により定゛ま
る最適の炉内圧を設定値として格納しており、これｔ時
々刻々出力する。

このマイクロコンピュータ１８の出力は一般にディジタ
ル信号として出力されるので、これビＤ／Ａ変換器１９
によりアナログ信号に変換して比較器２Ｊに入力する。

一方、保持炉１内の気体による炉内圧は圧力計９により
検出逼れ、圧力変換器２ｔＪを介してアナログ的な市１
気量に変換されて比較器２Ｊに入力逼れる。

比較器２】はＤ／Ａ変換器１９と圧力変換器側との入力
域の差夕羽出してその偏差ｉｔ火丈−日？モータ１５を
介して可変形流量調整弁１４に出力するととによりその
偏差Ｍ：ヲなくすように可変形流量調整弁１４の弁を調
節する。保持炉ｌ内の炉内圧はＡ／Ｄ　変換器２２によ
ってディジタル信号に変換されてマイクロごンビュータ
１８にフィードバックされる。一方マイクロコンピュー
タ１８からは開閉弁１６ン駆動する％ｉ１磁弁磁子１７
作指令信号が接点出力器２３ヲ介して出力される。

このように構成烙れた制御装置の動作について次に説明
する。

人力圧６ｋｇ／ｉの乾燥気体（たとえば乾燥空気）は減
圧弁７によｌ＞　１．４ｋｇＡ−ｒＩに減圧されて可変
形流量１ｉＩＡｌ整弁１４に達している。ここでマイク
ロコンピュータ１８から、経過時間に適応した設定圧が
Ｄ／Ａ変換器１９ｙ！ｌ−介して比較器２１に出力され
る。比較器２１は圧力言１９からの電気量との偏差火水
め、この偏差をサーボモータ１５に出力することによシ
可変形流量調整弁１４が作動する。炉内圧はＡ／Ｄ　変
換器２２ヲ介してマイクロコンピユー月８にフィートノ
々ツクされるように構成されているので、前述した偏差
が解消することで経過時間に適応した炉内圧の調整がお
こなわれることになる。

しかし可変形流量調整弁１４の遅！１等のため、炉内圧
が設定圧を超えるような場合には本装置は次のように作
動する。炉内圧はＡ／Ｄ　変換器２２暑介してマイクロ
コンピュータ１８に入力略れ、常に設定圧との比較がな
されているため、炉内圧が設定圧以上の値となった場合
には接点出力器２３’ａｊ介して電磁弁１７へ動作指令
信号が送出烙れ、開閉弁１６が開いて炉内気体が排出さ
れる。したがって瞬時に炉内圧は減少して設定圧に近づ
く。このような開閉弁１６の動作がおこ−なわれている
場合も、炉内圧は可変形流量調整弁１４によって制御さ
れている、そして炉内圧が設定圧に達した時点で開閉弁
１６目、閉じ、炉内気体の排出は停止する。

従来の制御装置ではこのような排出装置を有しないため
炉内圧と設定圧との調整は可変形流縫調整弁１４ン用い
ておこなう１１かはなかったつしたがって両者が一致す
るのに長時間を有する場合があった。しか［７この発明
では排出装置を設けたので炉内圧と設定圧との間に差ケ
生じてもこの差は瞬時に解消されるように動作する。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて詳細に説明したように、この発明
では搬入気体の流ｋＷＭ整機構に加えて炉内に導入され
た気体を炉外に排出するための排出装置ビ設けて両者を
演ｎ、装置からの指令に基づいて制御するように構成し
たので、炉内圧が設定圧にきわめて急速に調整できると
いう利点がある。

し７たかってこの装麿ヲ用いると欠陥のきわめて少ない
品質の優れた妃１造製品を安定して供給することができ
るという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置の構成ビ示した図、第２図は従来の
炉内１１三制御機横の一例ケ示した図、第３図は第２図
に示し７た装置による炉内圧の制御状態を示す特性図、
第４図および第５図はこの発明の一実施例〉示したもσ
）で、第４図はその概略構成図、第５図はブロック図で
ある。 ｌ・・・保持炉、３・・・溶湯、４・・・鋳型、５・・
・キャビティ、９・・・圧力計、１２・・・比較器、１
４・・・可変形流域調整弁、１６・・・開閉弁、１７・
・・電磁弁、１８・・・マイクロコンピュータ、ｎ・・
・接点出力器。 出願人代理人　　猪　　股　　　　　清第３因 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉保持炉内の溶湯面を搬入気体により押圧することに
   よシ前記溶湯を鋳型内キャビティに充填する機０！／を
   そなえた低圧鋳造装置において、前記保持炉内に湯面押
   圧用の気体を導入する炉内気体送入装置と、前記保持炉
   内の気体圧力の検出手段と、あらかじめ設定烙れた前記
   保持炉内の気体圧力値と前記検出手段の出力値との偏差
   に基づいて、その偏差な解消するようｎＩＪ記炉内炉内
   気体送入装置の導入気体流域を制御する流量調節弁と、
   前記検出手段の出力値が前記設定された気体圧力値を超
   えた時前記保持炉内の気体ケ炉外に排出し前記検出手段
   の出力値とｇ＋Ｉ記設定された気体圧力（１１’４とが
   等しくなった時に排出を停止するように前記保持炉に取
   ＋Ｊけられた排出装置と、前記保持炉内の気体圧力値乞
   設定し、かつ前記排出装置に対する動作指令信号を送出
   する演算装置とｔ具備したことケ特徴とする低圧鋳造制
   御装置。