JPH01241373A

JPH01241373A - 溶融金属供給装置

Info

Publication number: JPH01241373A
Application number: JP6759788A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Miura; 邦明三浦; Shinobu Okada; 忍岡田
Original assignee: SUKEGAWA DENKI KOGYO KK; Sukegawa Electric Co Ltd
Current assignee: SUKEGAWA DENKI KOGYO KK; Sukegawa Electric Co Ltd
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1989-09-26
Also published as: JPH0251705B2

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】（産業上の利用分野］本発明は、鋳造溶融金属の供給装置に１糸り、特に溶融
金属の供給流量を溶融金属ポンプにより定量制御する給
腸装置に関する。

［従来の技術］従来の溶融金属供給装置の１例を第５図、第６図及び第
７図に示す。坩堝炉、電磁ポンプ。

鋳造装置の構成を側面より見た断面図、電磁ポンプの要
部を一部切欠して示す斜視図及び電磁ポンプへの供給型
カバターンを示す図である。

この種従来の溶融金属供給装置は、用堝炉１にダクト３
が接続されており、ダンパー５を開放すると溶融金属２
の貯溜圧と、出湯口６の断面積に応じて溶湯が出湯口６
よりディストリビュータ８に吐出されるものや、ダクト
を用いないで炉全体を傾斜させてディスＩ・リビュータ
８に給湯するもの等がある。

しかしながら、前記坩堝炉１内の溶湯面が出湯口６より
高い場合は吐出力があるが、図示のようζこ溶湯面が低
くなると吐出力が無くなり給湯できない。そこで一般に
は、ダクト３の途中に電磁ポンプ４を介在させて、これ
により強制的に溶湯を矢印の方向に流動させ、出湯口６
より給湯させる。電磁ポンプ４には、導電型と誘導型が
あり、電磁ポンプ以外にも同様の働きをするものがある
が、溶融金属に推力を与えるポンプであれはよいわけで
ある。７は加温ヒータである。

第５図の従来例では、溶湯に推力を与える装置として電
磁ポンプ４を用いたものを示したが、第６図に代表的な
誘導型電磁ポンプの具体例を示す。要部を一部切欠して
示した斜視図である。

セラミック製の円筒形ダクト３の外周に、磁性材からな
るステータ４３とコイル４１を軸方向に並べて設け、更
にダクト３内に磁性材よりなるコア４２を設け、コイル
４１に３相交流を通流させることにより、ダクト３の軸
方向に移動磁界が発生しＩ、溶湯を矢印の方向に推進さ
せるものである。

従って、第５図の従来例において、商用３相交ン禿電源
９よりボルテージ◆レギュレータ１１（例えは電動式の
タップ切換単巻摺動変圧器）を経て、第７図に示すパタ
ーンで電磁ポンプ４に電力を供給すれは、用堝炉１の）
容場面が出湯口６より下でも給ン屈できることになる。

１０は電路開閉器、１２は給電パターン及び出力電圧を
制御するパターン制御器である。

［発明が解決しようとする問題点］前記、電磁ポンプ４を用いた従来の溶融金属供給装置に
あっては、第７図に示すようなパターンで、電磁ポンプ
４に給電して、溶湯を制御する。何故ならば、アルミニ
ュウム鋳物等を重力鋳造する場合は、高い給湯精度で短
時間に鋳型へ給湯することが、製品の品質のばらつきを
押え、不良品の減少によるコスト低減をもたらすからで
ある。

前記のように、給湯精度は非常に重要であるが、現在一
般に用いられている第７図に示すような給電パターンで
は、炉２の溶湯量が少ない為、溶湯面低下に伴う流量低
下が生じ、給湯不足によって巣が発生したりする。

すなわち、電磁ポンプ４への給電パターンである第７図
において、時点０で電源開閉器１０を閉とし、鋳型がセ
ットされ終わる時点ｔ１　まで電力は供給されない。パ
ターン制御器１２によりボルテージ・レギュレータ１１
の出力電圧を零に制御しているからである。時点ｔ１に
おいて、パターン制御器１２より給電指令が出され、ボ
ルテージ会レギュレータ１１で、予め調整しである一定
の電圧を、時間ｔ１→ｔ２で印加する。この場合、電源
変動を無視するとして、電源及び回路のインピーダンス
は変わらないので、第１回目の供給電力は図示のように
、はぼ台形となる。第７図に鎖線で示したのは用堝炉１
の湯面高さである。第一回目の給湯開始前の用堝炉１の
湯面がレベルＢだったとすると、時点ｔ１から給湯が始
まり湯面は低下する。給湯が終了する時点ｔ２付近でレ
ベルＣに落ち着く。

次に、給湯を終わった鋳型を、来給Ｉの鋳型に変えて、
第２回目の給湯を時間ｔ３→ｔ４に行う。時開ｔ２→ｔ
３の間の印加電圧は零９時間ｔ３→ｔ４では第１回目の
給湯時と同じ電圧が電磁ポンプ４に印加され、第１回目
の給湯時と同し台形状の電力が供給される。この間坩堝
炉１の１岩場面はレベルＤに低下する。

このようにして給湯が繰り返されるが、給湯毎に電磁ポ
ンプ４への給電を零とするため、その度に、その時点に
おける坩堝炉１の湯面しベルまでダクト３内の湯面も下
がることになる。

従ってダクト３の溶湯が無くなった部分に酸化物や溶湯
が付着して、流路内壁を変化させてしまい、付随的に流
路抵抗が変わり給湯精度がばらつくといった問題点があ
った。

また、第７図において、給湯回数を重ねる勾に坩堝炉１
の溶湯面が、鎖線で示したようにレベルＢ、レベルＣ・
・・レベルｎと低下して行く。

しかし、電磁ポンプ４には給湯毎に同じ電圧を印加し、
定電力制御の形をとっているので、坩堝炉１の溶湯面が
下がれば、それだけ貯溜圧が減り出湯口６までの押上に
要する電力が変わってくる。すなわち図において、ハツ
チングを施した部分が出湯口高さレベルＡから溶湯を吐
出させる給湯電力で、残りの部分が溶湯を炉面高さレベ
ルＢから出湯口高さレベルＡまで押し上げる押上電力で
ある。給湯回数を追う旬ｔこパッチした給ンＮ電力部分
が減少し、反比例して押上電力部分が増加して行くのが
分かる。このことは、当然給湯量のばらつきを生じ、製
品の質の低下を招くといった問題を惹起する。

本発明の目的は、前記従来技甫における問題点に鑑み、
給湯精度を良好に制御できる溶融金属供給装置を提供す
るにある。

［問題を解決するための手段］前記、本発明の目的は、溶融金属を蓄える湯槽と、この
湯槽から溶融金属の供給先に至るまで配置されたダクト
と、前記ダクト内の溶融金属に推力を与える溶融金属ポ
ンプを備えた溶融金属供給装置において、ダクトの先端
の出湯口と湯槽の溶融金属の）後面との高低差を検知す
る手段と、この高低差の溶融金属の重量に対応する推力
に相当する電力を溶融金属ポンプに常時出力するよう制
御する手段と、前記電力を１協えろ出力電力の随時任意
の時間だけ溶融金属ポンプに出力する手段を備えたこと
を特徴とする溶融金属供給装置により達成される。

なお、前記溶融金属ポンプに出力する電力をパルス状に
すると給湯精度は更に向上する。

［作　　　用コ本発明になる溶融金属供給装置を採用ずれは、給湯ダク
トの途中しこ設けられた電磁ポンプに、給湯していない
時でも出湯口まで溶湯を押し上げるだけの押上電力を供
給しておくので、供給時は一定の給湯電力を重畳すれは
精度の高い給湯ができ、また、前記給湯電力を出来るだ
けパルス状に近付けることζこより、更に給湯精度を高
く保持することが可能となる。

［実　施　例］以下、図面を弁明しながら、本発明の実施例について説
明する。

第１図は、本発明をアルミニュウムの用堝炉１に適用し
た装置を側面より見た断面図である。

用堝炉１を）４２号貯溜槽の代表例とした場合である。

用堝炉１の底部にダクト３を連結し、ダクト３の先端の
出湯口６より、ディストリビュータまたは鋳型８に溶湯
を供給する装置である。

そのダクト３の途中に溶融金属ポンプの代表例として誘
導型電磁ポンプ４と、電磁ポンプ４に電力を供給するこ
とで給湯量を制御するものである。

すなわち、従来例で述べたように、第６図の誘導型電磁
ポンプ４のダクト３外周にステータ４３とコイル４１を
軸方向に並べ、ダクト３内ここコア４２を設け、コイル
４１に３相交流を流すことにより、ダクト３の軸方向に
移動磁界を発生させ、この移動磁界がダクト３内の金属
溶層を切ることによって溶湯内に誘導電流を発生させ、
溶＞Ｂを矢印の方向むこ流動させるものである。

従って、電磁ポンプ４に供給する電力を制御すれは、鋳
型日への給ン易量を調節できることになる。

ここで本発明を適用した電磁ポンプ４への給電パターン
を、第１図と第２図を即金しながら説明する。図におい
て２は溶湯、７は加熱ヒータ、９は受電３相電源、１０
は電路開閉器、１１及び１３は電動式ボルテージ等レギ
ュレータ。

１４は電源切換器、１５は液面計、１６．１８及び１９
は増幅器または演算器、１７は比較器。

１２はパターン制御器である。

今、始めに、用′堝炉１にはダクト３の出湯口６の高さ
より、やや低いレベルＢまで）容重が入っているとして
、溶湯圧によりダクト３内の溶湯はレベルＢ　（ｂ→）
まで押し上げられ停止する。また、液面計１５により１
Ｈ堝炉１の溶ン号の高さが計測され、その測定値は増幅
器１６により増幅され、比較器１７及び演算器１９で予
め与えられる基準値（レベルＡ相当）と比較、演算され
、ダクト３内の先端付近の溶ン号をレベルＢ（ｂ→）か
ら、出湯口６の高さレベルＡ（ａ→）まで押し上げるた
めの所定電力を、電磁ポンプ４に与えるよう、ボルテー
ジ◆レキュレー夕１１に指令を出す。ボルテージ◆レキ
ュレータ１１は電動式で、所定の電力を供給する電圧に
調整された後、電源切換器１４ζこより電磁ポツプ４に
出力電圧を印加する。時開０→１＋の開はボルテージ◆
レキュレータ１１によりダクト３内の溶湯はレベルＡ（
ａ→）に保持されることになる。

次に時点ｔ１において、ｔ１→ｔ２の時間だけ給湯を行
うようパターン制御器１２より指令が出されると、演算
器１日で前記ダクト３内の湯面押上電力と、レベルＡ（
ａ→）から溶湯を吐出させるに要する一定の給湯電力（
ハツチした部分）を加算し、ボルテージ・レギュレータ
１：３が加算された電力（押上電力＋給湯電力）を出力
するよう調整し、電源切換器１４により電磁ポンプ４へ
の印加電圧を、ボルテージ令しキュレータ１１から１３
へ切り換える。以上の動作により、電磁ポンプ４への電
力は、第２図の１回目給電のようなパターンで与えられ
、鋳型日への給湯が行われる。

２回目以降の給湯も同様で、坩堝中１の溶ン場面はレベ
ルＣになっており、体温時間ｔ２→ｔ３では電磁ポンプ
４には溶湯をレベルＣ（ｃ→）からレベルＡ（ａ→）ま
で押し上げるに要する押上電力Ｃが与えられている。こ
れは、液面計１５により給電直前の安定した溶融金属面
が測定され、比較、演算の結果ボルテージ◆レキュレー
タ１１を調整しているからである。時点ｔ？において、
パターン制御器１２により２回目の給湯指令が与えられ
ると、時開ｔ３→ｔ４で給湯電力Ｃが押上電力Ｃに重畳
されたパターンとなるが、これは毎回同様である。ここ
で晶も大きな特徴は、図に示されているように、押上電
力が測定された溶融金属面と、基準となるダクト先端の
高さの差に相当する初回変化する電力であり、給湯電力
は毎回一定で良いことである。

従って、鋳型８への給湯量は毎回同じ電力で行われる。

発明者等の実験によれは、従来例では給湯精度が±５％
程度にばらついたものが、前記本発明になる装置では±
２．５％以内となる。

以上述べたのは給ン号毎に、坩堝中１の；容置面を測定
して、これをフィードバックし、基準のダクト先端高さ
と比較演算を行ったが、更に簡単な制御として、レベル
ｎあるいは坩堝中１とダクト３の接続位置より、やや高
い位置レベルを基準値として、２段階乃至３段階程度給
湯後に押上電力を変えるという制御を行ってもよい。

この場合、給湯精度は、やや下がるが電源切換頻度が少
なくなる利点もある。

第３図は、本発明の他の実施例で、第１図では電磁ポン
プ４への電力供給電源にボルテージ・レギュレータ１１
．１３を用いたのを、インバータ２４に変えた場合の回
路構成図である。

比較器１７は出力が直線的に変化する特性を有するリニ
アＩＣが好ましい。　第３図の実施例の回路動作を、第
４図の電力制御パターンとり、？合しながら説明する。

電磁ポンプ４へ供給する電力量を制御するには、前述の
第１図の実施例と同様に、コイル４１の電圧を変化ずれ
は良く、制御としては供給を受ける鋳型８に必要な溶湯
量を吐出するための給湯電力（ハツチし・た部分で毎回
一定）と、溶湯を坩堝中１の溶湯面から出湯口高ざまで
押し上げる押上電力を、給湯指令により重畳させるよう
にインバータ２４の出力を変えるものである。その他に
ついては、第１図の実施例と、はぼ同様であるが、イン
バータ２４を使用するので電源切換器１４が不用となる
。また、インバータ制御の場合、パターン制御器１２と
ケート制御回路を兼ねさせる。

更にまた、出力電圧の変更は、サイリスタにより行うの
で、第４図に示す給湯電力を供給するための電流の立ち
上がり、立ち下がり、すなわちｄ　ｉ／ｄ十が急になり
、電力もまた方形に近いものとなる。体温時間Ｃ１”ｔ
＋　、　　ｔ２→ｊ３＋ｔ４→ｔ５・・・の間に溶湯を
出湯口６の高さレベルＡまで押し上げておいても、第２
図にハツチし・て示したように電力が徐々に立ち上がり
、設定（直となり、また徐々に下がるというパターンで
は、溶湯の出始めと終わりの湯切れといった非定常部分
があり、また、ヒータ７により溶湯の温度管理が行われ
たとしても、なお出湯口６での溶湯の温度変化で、濡れ
性や粘性が変化し、給湯精度に影響を及ぼす。

この点において、第３図及び第４図のような方形に近い
電力利潤を行うことは、更に給湯精度を向上し、発明者
等の実験によれは、給湯精度は±１％以内となる。

なお、用堝炉１の溶湯面を測定する液面計１３は、誘導
型、抵抗型等あるが、腐食性その他を考慮すると誘導型
を使用するのが好ましい。

また、パターン制御器１２内に、各種鋳型に対する最適
の給湯パターン（給湯時間）を記憶させておき、これに
より制御することも可能である。

［発明の効果］以上、前述の説明から分かるように、本発明によれは、
溶融合属の貯溜槽の溶湯面とダクト先端の出ン号口との
高低差を、出ン号口高さを基準とした偏差値として求め
、その偏差値信号により、電（優ポンプのコイルに溶湯
押上電力を供給し、常時ｉ盲腸を出ン号「」高さまで押
し上げておき、また給湯時には給湯に必要な給湯電力を
前記押上電力に重畳し・た形で給電するようにし・だの
で、給湯対象物に常に一定の必要量の溶湯を供給できる
。従って、子要な電力供給が減少し・、省電力となり、
流路内壁が外気に触れることによって生じる状態の変化
が少なくなる。これにより、巣の発生や、溶湯濡れがな
い給湯精度の良い溶融金属供給装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用堝炉に適用した実施例の側面より見
た断面図１第２図は第１図の実施例における給電パター
ンを示す図、第３図は他の実施例を示す回路構成図、第
４図は第３図の実売例における給電パターンを示す図、
第５図は従来例を示す鋳造装置を側面より見た断面図。第６図は従来例及び本発明の説明に用いる誘導型電磁ポ
ンプの要部を切欠して示す斜視図、第７図は第５図の従
来例の給電パターンを示す図である。図中の主な番号の名称は次の通りである。１・・・用堝炉　２・・・溶融金属　３・・・ダクト　
４・・・電磁ポンプ　６・・−出ン号口　９・・・商用
３相電源１１．１３・・・ボルテージ◆レギュレータ　
１２・・・パターン制ｉ卸器　１５・・・液面計　１６
．１８．１９・・・演算器、増幅器　１７・・・比較器
　２４・・・インバータ特許出願人　助川電気工業株式会社代　理　人　弁理士　北條　　和由

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶融金属を蓄える湯槽と、この湯槽から溶融金属
の供給先に至るまで配置されたダクトと、このダクト内
の溶融金属に推力を与える溶融金属ポンプとを備えた溶
融金属供給装置において、ダクトの先端の出湯口と湯槽
の溶融金属の液面との高低差を検知する手段と、この高
低差の溶融金属の重量に対応する推力に相当する電力を
溶融金属ポンプに常時出力するよう制御する手段と、前
記電力を越える出力電力を随時任意の時間だけ溶融金属
ポンプに出力する手段を備えたことを特徴とする溶融金
属供給装置。
（２）前記特許請求の範囲第１項において、随時任意の
時間だけ出力される電力が、方形に近いことを特徴とす
る溶融金属供給装置。