JP2001205425A

JP2001205425A - 自動給湯装置

Info

Publication number: JP2001205425A
Application number: JP2000009201A
Authority: JP
Inventors: Makoto Matsuura; 誠松浦; Hiroshi Masaki; 浩正木
Original assignee: Hiroshima Aluminum Industry Co Ltd
Current assignee: Hiroshima Aluminum Industry Co Ltd
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2001-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】設備費をあまり掛けずに溶湯を精度良く定量
給湯する。【解決手段】圧力センサ１６の圧力信号に基づいて開
閉弁１４及び圧力調整弁１７をシーケンス制御装置２０
で以下のように動作制御する。給湯容器２内を大気圧状
態にするとともに、導入口３を開いて給湯容器２内外の
湯面レベルを同じにし、この状態から給湯容器２内の湯
面レベルを導出口４まで下降させ、この時の圧力値と溶
湯Ｍの比重とにより給湯容器２内外の湯面レベル差を演
算する。この湯面レベル差に相当する給湯容器２の容積
に対して少なくとも１ショット分の設定給湯量との差が
零になるよう補正値を演算し、この補正値に応じて給湯
容器２内の溶湯量を設定給湯量に合致させる。導入口３
を閉じ、給湯容器２内の溶湯Ｍを加圧して１ショット分
の溶湯Ｍを給湯管５を経て鋳造金型Ｂの射出スリーブ９
に自動的に給湯する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶湯を鋳造金型
に溶湯保持炉から自動的に給湯する自動給湯装置の改良
に関し、特に給湯量の定量制御を精度良く行う対策に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鋳物を鋳造する場合、自動給
湯装置が用いられている。この自動給湯装置は、電磁ポ
ンプ式のものと気体加圧式のものとに大別される。前者
の電磁ポンプ式自動給湯装置は、例えば特開昭６３−２
９５０４９号公報に開示されているように、鋳造金型と
溶湯保持炉とを給湯管で接続し、この給湯管の外周りに
電磁ポンプを配置して電磁力の作用により溶湯保持炉内
の溶湯を給湯管を経て鋳造金型に自動的に給湯するよう
になっている。

【０００３】一方、後者の気体加圧式自動給湯装置は、
溶湯保持炉を密閉構造にするとともに、給湯管を溶湯保
持炉内に上方から漬け込み、不活性ガス等の気体を溶湯
保持炉内に供給して溶湯を加圧することで、溶湯を給湯
管を経て鋳造金型に自動的に給湯するようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の前者
の電磁ポンプ式自動給湯装置では、溶湯を電磁力による
非接触の間接的な力で移送するため給湯量の制御が難し
く、また、それは大電力の交流電流の精密な制御で行わ
れるため高度な技術と高価な設備が必要となる。さら
に、一般に、このタイプの自動給湯装置では、給湯管を
溶湯保持炉側壁の下端寄りに接続しているため、接続用
の孔を形成しなければならず、給湯管を上方から漬け込
むタイプの従来の気体加圧式自動給湯装置の溶湯保持炉
をそのまま用いることができず、改造が必要になる。ま
た、一旦、改造すると上記漬け込みタイプの溶湯保持炉
に用いる場合には接続用に形成した孔を埋めなければな
らず、再度、改造が必要になる。さもなくば、漬け込み
タイプの溶湯保持炉とは別に給湯管接続用の孔を開けた
専用の溶湯保持炉を用意しなければならず、不経済であ
る。

【０００５】一方、後者の気体加圧式自動給湯装置で
は、気体が漏れないように溶湯保持炉を密閉構造にしな
ければならず、一般に、高温の溶湯保持炉を密閉構造に
するのは非常に難しいため、溶湯保持炉の構造が複雑に
なり、また、経費が嵩むことにもなる。さらに、このタ
イプの自動給湯装置では、給湯量を直接に計量するので
はなく、加圧時間で間接的に計量しているため、給湯量
を精度良くコントロールするのは困難である。

【０００６】また、これら従来の自動給湯装置では、自
動給湯するためには給湯量が変動しないように溶湯保持
炉内の湯面レベルを常に管理しなければならず、このた
め、湯面検知装置や定湯面装置等が必要になり、設備費
の高騰を招くことになる。

【０００７】この発明はかかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、設備費をあまり掛け
ずに溶湯を精度良く定量給湯できるようにすることであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、構造が簡単な給湯容器を溶湯保持炉内
の溶湯に浸漬し、上記給湯容器内の圧力をコントロール
することで給湯量を正確に計量するようにしたことを特
徴とする具体的には、この発明は、溶湯保持炉に貯溜さ
れている溶湯を鋳型に給湯管を経て自動的に給湯する自
動給湯装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

【０００９】すなわち、この発明は、上記溶湯保持炉内
の溶湯に浸漬するように設けられ、上記溶湯を導入する
導入口を底面に、上記給湯管が接続される導出口を側面
下端にそれぞれ有する給湯容器と、上記導入口を開閉す
る開閉手段と、上記給湯容器内の圧力を検知する圧力検
知手段と、上記給湯容器にそれぞれ接続された負圧手段
及び加圧手段と、上記給湯容器と負圧手段及び加圧手段
との間に介設され、給湯容器内を負圧状態、加圧状態及
び大気圧状態のいずれかに調整する圧力調整手段と、上
記開閉手段、圧力検知手段及び圧力調整手段が接続され
た制御手段とを備え、上記制御手段は、上記圧力調整手
段に大気圧実行信号を出力して給湯容器内を大気圧状態
に保持するとともに、上記開閉手段に開作動信号を出力
して導入口を開き給湯容器内外の湯面レベルを同じに
し、この状態から、上記圧力調整手段に加圧実行信号を
出力して給湯容器内の湯面レベルを導出口まで下降さ
せ、上記圧力検知手段の圧力信号を入力してこの時の圧
力値と溶湯の比重とにより給湯容器内外の湯面レベル差
を演算し、この湯面レベル差に相当する給湯容器の容積
に対して少なくとも１ショット分の設定給湯量との差が
零になるよう補正値を演算し、この補正値に応じて上記
圧力調整手段に負圧実行信号又は加圧実行信号を出力し
て給湯容器内の湯面レベルを上昇又は下降させ給湯容器
内の溶湯量を上記設定給湯量に合致させ、この状態か
ら、上記開閉手段に閉作動信号を出力して導入口を閉
じ、かつ上記圧力調整手段に加圧実行信号を出力して給
湯容器内の溶湯を加圧し、１ショット分の溶湯を導出口
から給湯管を経て鋳型に自動的に給湯するよう上記開閉
手段及び圧力調整手段を動作制御するように構成されて
いることを特徴とする。

【００１０】上記の構成により、この発明では、給湯容
器内外の湯面レベル差に相当する給湯容器の容積が設定
給湯量に対して補正され、この補正値に応じて給湯容器
内の溶湯量が設定給湯量に合致されることから、溶湯保
持炉内の湯面レベルの変化に左右されずに常に精度の良
い定量給湯が可能になり、したがって、湯面検知装置や
定湯面装置等が不要になる。

【００１１】しかも、そればかりか、電磁ポンプで流量
を制御する場合の大電力の交流電流の精密な制御も不要
になり、さらには、加圧気体で流量を制御する場合の如
き密閉構造の溶湯保持炉も不要になり、加えて、電磁ポ
ンプ式自動給湯装置の如き給湯管接続用の孔を溶湯保持
炉に開設しなくてよいことから、従来より一般に用いら
れている簡単な構造の溶湯保持炉でよく、設備費が低減
する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面に基づいて説明する。

【００１３】図１はこの発明の実施の形態に係る自動給
湯装置Ａと、鋳物を鋳造する鋳型としてのダイカストマ
シンの鋳造金型Ｂとを示す。上記自動給湯装置Ａは、溶
湯Ｍ（アルミニウム合金等の溶融金属）が貯溜されてい
る溶湯保持炉１を備え、この溶湯保持炉１内には、密閉
容器からなる給湯容器２が上端側を除く大部分を上記溶
湯Ｍに浸漬するように図示しない保持手段に保持されて
固定配置されている。この給湯容器２底面の中央には、
上記溶湯保持炉１内の溶湯Ｍを導入する導入口３が形成
されているとともに、給湯容器２側面の下端には導出口
４が形成され、この導出口４には給湯管５の一端が接続
されている。

【００１４】一方、上記鋳造金型Ｂは、固定型６と、図
示しない移動機構により固定型６に対して接離する可動
型７とからなり、型締め状態でこれら固定型６と可動型
７との間にキャビティ８が形成されるようになってい
る。上記固定型６の下端には射出スリーブ９の一端が接
続され、この射出スリーブ９の他端にはプランジャ１０
が進退可能に挿入されている。このプランジャ１０は、
図示しないショットシリンダに連結されたプランジャロ
ッド１０ａの先端に固定され、上記ショットシリンダの
伸縮作動により射出スリーブ９内を進退するようになっ
ている。また、上記射出スリーブ９の途中には供給口１
１が形成され、この供給口１１には上記給湯管５の他端
が接続されている。そして、上記溶湯保持炉１の給湯容
器２から導出口４、給湯管５及び供給口１１を経て射出
スリーブ９に給湯された溶湯Ｍをプランジャ１０の進出
動作により鋳造金型Ｂのキャビティ８に射出充填して鋳
物を鋳造するようになっている。

【００１５】この発明では、溶湯Ｍを給湯容器２から鋳
造金型Ｂの射出スリーブ９に給湯するために、以下のよ
うな構成を採用している。

【００１６】すなわち、上記給湯容器２には、上下方向
に延びるロッド１２が給湯容器２上面の中央を貫通して
給湯容器２内に上下動可能に挿入され、上記ロッド１２
上端は流体圧シリンダ１３に連結されているとともに、
上記ロッド１２下端には開閉弁１４が上記導入口３に対
応するように固定されている。そして、上記開閉弁１４
を流体圧シリンダ１３の収縮作動により図１仮想線のよ
うに上方に後退させて導入口３を開き、溶湯保持炉１と
給湯容器２とを連通させて溶湯Ｍを溶湯保持炉１から導
入口３を経て給湯容器２に導入する一方、上記開閉弁１
４を流体圧シリンダ１３の伸長作動により図１実線のよ
うに下方に進出させて導入口３を閉じ、溶湯保持炉１と
給湯容器２とを遮断して溶湯Ｍを給湯容器２内に一定量
確保するようになっている。したがって、上記ロッド１
２、流体圧シリンダ１３及び開閉弁１４により、給湯容
器２の導入口３を開閉する開閉手段としての開閉装置１
５が構成されている。

【００１７】上記給湯容器２には、圧力検知手段として
の圧力センサ１６が接続され、上記給湯容器２内の圧力
をこの圧力センサ１６で検知するようになっている。

【００１８】また、上記給湯容器２には、負圧手段とし
ての真空ポンプ１８と、窒素ガスやアルゴンガス等の不
活性ガスが収容された加圧手段としてのガスボンベ１９
とがそれぞれ接続され、上記給湯容器２と真空ポンプ１
８及びガスボンベ１９との間には、例えば特開平１０−
１９８４３４号公報に開示されているような公知の圧力
調整手段としての圧力調整弁１７が接続されている。そ
して、上記圧力調整弁１７の圧力コントロールにより、
給湯容器２に対する真空ポンプ１８の負圧流量とガスボ
ンベ１９の加圧流量とを増減調整し、給湯容器２内を負
圧状態、加圧状態及び大気圧状態のいずれかに調整する
ようになっている。

【００１９】具体的には、図２に示すように、給湯開始
前には、開閉装置１５の開閉弁１４は上方に後退してい
て導入口３を開けており、この状態で、給湯容器２に対
する真空ポンプ１８の負圧流量とガスボンベ１９の加圧
流量とを同じにして給湯容器２内を大気圧状態にし、給
湯容器２内外の湯面レベルを同じにする。図３に示すよ
うに、給湯容器２内で湯面レベルを導出口４まで下降さ
せる時には、上述の如く導入口３を開けた状態で、給湯
容器２に対するガスボンベ１９の加圧流量を真空ポンプ
１８の負圧流量よりも多くして給湯容器２内を加圧状態
にし、湯面レベルを導出口４まで下降させる。図４に示
すように、溶湯Ｍを給湯容器２内に導入する時には、同
じく導入口３を開けた状態で、給湯容器２に対する真空
ポンプ１８の負圧流量をガスボンベ１９の加圧流量より
も多くして給湯容器２内を負圧状態にし、湯面レベルを
上昇させる。図５に示すように、溶湯計量完了時には、
開閉装置１５の開閉弁１４を下方に進出させて導入口３
を閉じ、この状態で、前述の図２の給湯開始前と同様
に、給湯容器２に対する真空ポンプ１８の負圧流量とガ
スボンベ１９の加圧流量とを同じにして給湯容器２内を
大気圧状態にするが、この場合には、開閉弁１４が導入
口３を閉じているので、前述の図４で上昇した湯面レベ
ルが保持されている。図６に示すように、鋳造金型Ｂに
溶湯Ｍを給湯する時には、導入口３を閉じた状態で、給
湯容器２に対するガスボンベ１９の加圧流量を真空ポン
プ１８の負圧流量よりも多くして給湯容器２内を加圧状
態にし、湯面レベルを下降させて溶湯Ｍを給湯管５に導
出する。

【００２０】上記開閉装置１５の流体圧シリンダ１３、
圧力センサ１６及び圧力調整弁１７は、制御手段として
のシーケンス制御装置２０に接続され、このシーケンス
制御装置２０は、上記圧力センサ１６の圧力信号に基づ
いて流体圧シリンダ１３の伸縮動作及び圧力調整弁１７
の圧力コントロールを動作制御するようになっている。

【００２１】具体的には、流体圧シリンダ１３及び圧力
調整弁１７に対するシーケンス制御装置２０の動作制御
は次のようにして行われる。

【００２２】（１）図２は給湯開始前の状態を示す。
この段階では、シーケンス制御装置２０が圧力調整弁１
７に大気圧実行信号を出力し、給湯容器２に対する真空
ポンプ１８の負圧流量とガスボンベ１９の加圧流量とを
同じにして給湯容器２内を大気圧状態に保持している。
また、シーケンス制御装置２０が開閉装置１５の流体圧
シリンダ１３に開作動信号を出力して流体圧シリンダ１
３を収縮作動させ、開閉弁１４を上方に後退させて給湯
容器２の導入口３を開き、溶湯保持炉１内の溶湯Ｍを導
入口３を経て給湯容器２内に導入して給湯容器２内外の
湯面レベルを同じにする。

【００２３】（２）図３は、給湯容器２内で湯面レベ
ルを導出口４まで下降させた状態を示す。この状態にす
るためには、上記（１）の状態から、シーケンス制御装
置２０が圧力調整弁１７に加圧実行信号を出力し、給湯
容器２に対するガスボンベ１９の加圧流量を真空ポンプ
１８の負圧流量よりも多くして給湯容器２内を不活性ガ
スで加圧し、給湯容器２内の溶湯Ｍを導入口３を経て溶
湯保持炉１側に排出し、給湯容器２内の湯面レベルを導
出口４まで下降させる。そして、給湯容器２内の不活性
ガスの一部が導出口４を経て給湯管５に流入すると、給
湯容器２内の湯面レベルはそれ以上下降せず安定する。
なお、不活性ガスが給湯管５に流入することで給湯管５
内が不活性雰囲気になり、その後に給湯される溶湯Ｍの
酸化を防止して健全な鋳物を鋳造することができる。こ
の状態から、上記シーケンス制御装置２０は圧力センサ
１６の圧力信号を入力してこの時の圧力値と溶湯Ｍの比
重とにより給湯容器２内外の湯面レベル差Ｈ１を演算す
る。

【００２４】（３）図４は溶湯Ｍを給湯容器２内に導
入した状態を示す。この状態にするためには、シーケン
ス制御装置２０が上記湯面レベル差Ｈ１に相当する給湯
容器２の容積に対して１ショット分の設定給湯量（給湯
容器２の高さに換算して「Ｈ２」とする）との差が零に
なるよう補正値Ｈ３を演算し、この補正値Ｈ３に応じて
圧力調整弁１７に負圧実行信号又は加圧実行信号を出力
して給湯容器２内の湯面レベルを上昇又は下降させ、給
湯容器２内の溶湯量を上記設定給湯量に合致させる。図
４では、負圧実行信号を出力させた場合を例示し、シー
ケンス制御装置２０は、下記の式Ｈ３＝Ｈ１−Ｈ２Ｈ３の値が負の場合：吸引Ｈ３の値が正の場合：加圧により必要な吸引圧を計算し、給湯容器２に対する吸引
ポンプ１８の負圧流量をガスボンベ１９の加圧流量より
も多くして給湯容器２内を負圧状態にし、湯面レベルを
上昇させて溶湯Ｍを計量する。逆に、加圧実行信号を出
力させた場合には、給湯容器２に対するガスボンベ１９
の加圧流量を真空ポンプ１８の負圧流量よりも多くして
給湯容器２内を加圧状態にし、溶湯レベルを下降させ
る。

【００２５】（４）図５は溶湯Ｍの計量完了状態を示
す。この状態にするためには、上記（３）の状態から、
シーケンス制御装置２０が流体圧シリンダ１３に閉作動
信号を出力して流体圧シリンダ１３が伸長作動し、開閉
弁１４が進出して導入口３を閉じ、給湯容器２内外を遮
断する。この状態から、シーケンス制御装置２０が圧力
調整弁１７に大気圧実行信号を出力し、給湯容器２に対
する真空ポンプ１８の負圧流量とガスボンベ１９の加圧
流量とを同じにして給湯容器２内を大気圧状態にする
が、上述の如く開閉弁１４が導入口３を閉じているの
で、上記（３）で上昇した湯面レベルは変動せず、当該
湯面レベルを保持している。

【００２６】（５）図６は給湯状態を示す。この状態
にするためには、上記（４）の状態から、シーケンス制
御装置２０が圧力調整弁１７に加圧実行信号を出力し、
給湯容器２に対するガスボンベ１９の加圧流量を真空ポ
ンプ１８の負圧流量よりも多くして給湯容器２内を加圧
状態にし、給湯容器２内の湯面レベルを下降させて１シ
ョット分の溶湯Ｍを導出口４、給湯管５及び供給口１１
を経て鋳造金型Ｂの射出スリーブ９に自動的に給湯す
る。

【００２７】（６）上記（５）の状態から、ショット
シリンダを伸長作動させ、射出スリーブ９に給湯された
溶湯Ｍをプランジャ１０の進出動作により鋳造金型Ｂの
キャビティ８に射出充填して鋳物を鋳造する。

【００２８】このように、給湯容器２内外の湯面レベル
差Ｈ１に相当する給湯容器２の容積を設定給湯量（給湯
容器２の高さに換算して「Ｈ２」とする）に対して補正
し、この補正値Ｈ３に応じて給湯容器２内の溶湯量を設
定給湯量に合致させるようにしていることから、溶湯保
持炉１内の湯面レベルの変化に左右されることなく常に
精度良く定量給湯を行うことができる。

【００２９】また、従来必要とした湯面検知装置や定湯
面装置等を採用しなくて済むばかりか、電磁ポンプ式自
動給湯装置の如き精密制御や給湯管接続孔の開設をしな
くて済み、さらには、気体加圧式自動給湯装置の如く溶
湯保持炉を密閉構造にしなくて済むので、従来より一般
に用いられている簡単な構造の溶湯保持炉でよく、廉価
な自動給湯装置Ａとすることができる。

【００３０】なお、上記の実施の形態では、給湯容器２
内に１ショット分の溶湯Ｍを保持するようにしたが、数
ショット分の溶湯Ｍをまとめて保持するように補正値Ｈ
３を演算し、溶湯Ｍを１ショット分ずつ給湯するように
してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、給湯容器内外の湯面レベル差に相当する給湯容器の
容積を設定給湯量に対して補正し、この補正値に応じて
給湯容器内の溶湯量を設定給湯量に合致させるようにし
たので、溶湯保持炉内の湯面レベルの変化に左右されず
に常に精度良く定量給湯することができる。しかも、湯
面検知装置や定湯面装置等が不要であるばかりか、電磁
ポンプで流量を制御する場合の大電力の交流電流の精密
な制御も不要であり、さらには、加圧気体で流量を制御
する場合の如き密閉構造の溶湯保持炉が不要であり、加
えて、電磁ポンプ方式の如き給湯管接続用の孔を開設し
なくてよいので、簡単な構造の溶湯保持炉で済ますこと
ができて設備費を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動給湯装置及び鋳造金型の構成図である。

【図２】自動給湯装置において給湯開始前の状態を示す
工程図である。

【図３】自動給湯装置において給湯容器内で湯面レベル
を導出口まで下降させた状態を示す工程図である。

【図４】自動給湯装置において溶湯を給湯容器内に導入
した状態を示す工程図である。

【図５】自動給湯装置において溶湯の計量完了状態を示
す工程図である。

【図６】自動給湯装置において給湯状態を示す工程図で
ある。

【符号の説明】

１溶湯保持炉２給湯容器３導入口４導出口５給湯管１５開閉装置（開閉手段）１６圧力センサ（圧力検知手段）１７圧力調整弁（圧力調整手段）１８真空ポンプ（負圧手段）１９ガスボンベ（加圧手段）２０シーケンス制御装置（制御手段）Ａ自動給湯装置Ｂ鋳造金型（鋳型）Ｍ溶湯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶湯保持炉に貯溜されている溶湯を鋳型
に給湯管を経て自動的に給湯する自動給湯装置であっ
て、上記溶湯保持炉内の溶湯に浸漬するように設けられ、上
記溶湯を導入する導入口を底面に、上記給湯管が接続さ
れる導出口を側面下端にそれぞれ有する給湯容器と、上記導入口を開閉する開閉手段と、上記給湯容器内の圧力を検知する圧力検知手段と、上記給湯容器にそれぞれ接続された負圧手段及び加圧手
段と、上記給湯容器と負圧手段及び加圧手段との間に介設さ
れ、給湯容器内を負圧状態、加圧状態及び大気圧状態の
いずれかに調整する圧力調整手段と、上記開閉手段、圧力検知手段及び圧力調整手段が接続さ
れた制御手段とを備え、上記制御手段は、上記圧力調整手段に大気圧実行信号を
出力して給湯容器内を大気圧状態に保持するとともに、
上記開閉手段に開作動信号を出力して導入口を開き給湯
容器内外の湯面レベルを同じにし、この状態から、上記圧力調整手段に加圧実行信号を出力
して給湯容器内の湯面レベルを導出口まで下降させ、上
記圧力検知手段の圧力信号を入力してこの時の圧力値と
溶湯の比重とにより給湯容器内外の湯面レベル差を演算
し、この湯面レベル差に相当する給湯容器の容積に対して少
なくとも１ショット分の設定給湯量との差が零になるよ
う補正値を演算し、この補正値に応じて上記圧力調整手段に負圧実行信号又
は加圧実行信号を出力して給湯容器内の湯面レベルを上
昇又は下降させ給湯容器内の溶湯量を上記設定給湯量に
合致させ、この状態から、上記開閉手段に閉作動信号を出力して導
入口を閉じ、かつ上記圧力調整手段に加圧実行信号を出
力して給湯容器内の溶湯を加圧し、１ショット分の溶湯
を導出口から給湯管を経て鋳型に自動的に給湯するよう
上記開閉手段及び圧力調整手段を動作制御するように構
成されていることを特徴とする自動給湯装置。