JPH02274369A

JPH02274369A - 鋳型キャビティ内の溶融金属の位置制御方法及び装置

Info

Publication number: JPH02274369A
Application number: JP2001630A
Authority: JP
Inventors: Robert A Smith; ロバート・アーサー・スミス
Original assignee: Cosworth Casting Processes Ltd
Current assignee: Cosworth Casting Processes Ltd
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1990-01-10
Publication date: 1990-11-08
Also published as: KR900011532A; AU4760590A; GB2228329B; GB9000464D0; CA2007528A1; US5022458A; GB8900492D0; GB2228329A; EP0378155A1

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、例えば、炉又は鋳型のような、容器（ｖｅｓ
ｓｅｌ）における溶融金属の位置を制御する方法及び装
置に関する。

番春ｉ自発明の目的本発明の目的は、前記のように溶融金属の位置を制御す
るための新規で改良された方法と装置を提供することで
ある。

発明の概要本発明の１つの側面において１よ、ｕＪ型のキャビティ
に溶融した金属を注ぎ込み、前記キャビティ内の前記金
属面の近くで溶融金属の外部に設けられた信号ブレード
と前記面とのｆｆ１ｌｌの電気容量に応答する操作手段
によって前記キャビティ内の金属面の位置を検知し、前
記キャビティ内の前記面の位置によって支配される予め
決められた充填レジームを達成するように前記操作手段
が発する制御信号に従って前記キャビティ内に前記溶融
した金属を注ぎ込む速度を制御することを特徴とする、
鋳型キャビティ内の溶融金属の位置制御方法が提供され
る。

＋ＩＱ記キャビティは、前記金属の流れ方向の異なる位
置において異なる横断面積を有することができる。

前記操作手段は、前記予め決められた充填レジームをも
たらすようにプログラムされたマイクロプロセッサを具
えることができる。

前記鋳型のキャビティは、砂鋳型内に形成されていても
よく、その他の如何なる適当な種類の鋳型のものでもよ
い。

前記金属は１次のいずれか１つの方法で前記鋳型のキャ
ビティ内に注ぎ込まれることができる：ｆａｔ前記鋳型
のキャビティより高い位置に設けられた溶融金属溜りか
ら自重によって下方に注ぐ；働）前記鋳型のキャビティ
より高い位置に設けられた溶融金属溜りから自重によっ
て上方に注ぐ；ｔｅ１次のいずれかの手段によって前記
鋳型のキャビティより低い位置に設けられた溶融金Ｎ溜
りから上方に前記金属を汲み出す；（ｉ）前記鋳型のキャビティと前記溜りとの圧力差；こ
の場合、前記溜りが大気圧を越える圧力を受けるか、前
記キャビティが大気圧を下回る圧力を受けるか、或いは
、この両方の組合わせにより、（ｉｊ）前記溜りと別体
のポンプ；すなわち、流体圧力ポンプ、又は電磁ポンプ
。

前記溶融金属は、溜りから前記鋳型のキャビティに流し
込まれ、前記溜り内の金属の面と前記溶融金属の外部で
且つ前記面の近くに具えられた第２の信号プレートとの
間のｔ［を気容量に応答する第２の操作手段によって前
記金属の面の位置を検知することによって前記溜り内で
の予め決められた高さに又は前記溜り内で予め決められ
た範囲内に０８記金属の面が保持されるように前記金属
が前記溜りから及び／又は前記溜りに流し込まれ、前記
溜り内の予め決められた高さ又は範囲を達成するように
前記ＷＥ２の操作手段によって生じる制御信号に応じて
前記溶融金属が前記溜りから及び／又は前記溜りに流し
込まオしる速度が制御されるようにしてもよい。

本発明の他の側面によれば、ｇ型のキャビティに溶融金
属を流し込む手段と、前記金属の面がコンデンサの１つ
の面を横或し前記溶融金属の外部に且つ前記面の近くに
具えられた信号プレートがコンデンサの第２の面を構成
するような電気回路を含む前記キャビティ内の金属面の
位置を検知する手段とを有し、前記回路は、前記金属面
と前記信号プレートの開に存在する電気容量を検知する
操作手段を含み、さらに前記金属面の位置によって支配
される予め決められた充填レジームを達成するように前
記操作手段によって生じるｌ１ｖＩｉ信号に応じて前記
キャビティ内に溶融した金属を流し込む速度を制御する
流速！制御手段を有してなる、鋳型キャビティ内の溶融
金属の位Ｗ１ｓｖｉｉ装置が提供される。

前記キャビティは、前記金属の流れ方向の異なる位置に
おいて異なる横断面積を有することができる。

前記面を検知する手段は、キャビティに金属が供給され
る間連続的に当該面の位置を検知するようにすることが
できる。

前記操作手段は、前２面と前記信号プレートとの間隔に
応答する信号を出す容量測定手段を具え。

前記信号が制御手段に送られ該制御手段が該信号を前記
予め決められた充填レジームによって予測される間隔と
比較し前記予め決められた充填レジームを達成するよう
に前記流速ＴＡ御手段にフィードバック制御回路を与え
るようにすることができる。

前記操作手段は、前記鋳型のキャビティ内の金属面の予
め決められた上昇速度を与えるようにプログラムしたマ
イクロプロセッサを有することができる。

前記電気回路は、抵抗の両端に信号電圧が発生するよう
に前記抵抗を経て交流電流によって大地に対し前記信号
プレートをドライブするための発振器を有し、前記信号
電圧が容Ｍ電流成分に比例するＤＣ電圧を与えるように
整流され、該電圧が前記金属面と前記信号プレートとの
間の容量に比例する信号をもたらすようにすることがで
きる。

前記鋳型は砂！４造型又はその他の如何なる適当な種類
の鋳型でもよい。

前記鋳型のキャビティ内に金属を流し込む手段は、次の
いずれか１つの手段からなることができる：ｆａｔ前記鋳型のキャビティより高い位置にある溶融金
属溜りと、自重によって前記溜りから前記鋳型のキャビ
ティの頭部又はその近くの湯口を通って前記鋳型のキャ
ビティに溶融金属を注ぐ手段；Ｃｂ＋前記鋳型のキャビ
ティより高い位置にある溶融金属溜りと、自重によって
前記溜りから鋳型のキャビティの底部又はその近くの湯
口を通って前記ｇ型のキャビティに溶融金属を注ぐ手段
；（ｃｌ前記鋳型のキャビティより低い位置にある溶融
金属溜りと、前記溜りから前記鋳型のキャビティ内に、
好ましくは前記鋳型のキャビティの底部又はその近くの
湯口を通って溶融金属を上方に押し上げる手段；前記金属を押し上げる手段は次の何れか１つで構成され
る、（ｉ）前記鋳型のキャビティと前記溜りの間の圧力差を
設定する手段；該手段は前記溜り内の金属上に大気圧を
越える圧力を加えるか、又は、前記鋳型のキャビティ内
に大気圧を下回る圧力を加えるか、又は、前記溜り内の
金属に大気圧を越える圧力を前記鋳型のキャビティ内の
金属に大気圧を下回る圧力を加えるものであり、（ｉｉ）前記溜りと別体のポンプ；この場合、ポンプは
流体圧カボンブ又は電磁ポンプである。

装置の他の部分から第２のプレートを電気的に遮蔽する
ようにコンデンサの信号プレートを電気的に遮蔽するた
めの保護プレートを配置することもできる。

前記コンデンサの信号プレートと前記保護プレートが、
絶縁ボードの対向面に設けられた２つの導電面を有する
こともできる。

なお、前記面は、プリント基板に付着された面であって
もよい。

前記コンデンサの前記信号プレートと前記保護プレート
は非導電面を有することができる。

前記信号プレートは、前記鋳型のキャビティの上部に配
置され、全体的に垂直下方向に向いていてもよい。

前記信号プレートは、前記鋳型のキャビティによって鋳
型クランプ機構に担持され、前記溜りから供給される金
属が通る揚管又は供給管によって流し込みがなされるよ
うになっていてもよい。

前記信号プレートは、前記鋳型クランプ機構によって担
持され、前記保護プレートが前記コンデンサの信号プレ
ートと前記鋳型クランプ機構との間に具えられていても
よい。

或いは、前記信号プレートは、前記鋳型のキャビティの
横に配置され、且つ、全体的に鋳型のキャビティの横方
向内側に面していてもよい。

前記溶融金属は、溜りから前記鋳型のキャビティに流し
込まれ、前記溜り内の面の位置を検知して前記溜り内で
の予め決められた高さに又は前記溜り内で予め決められ
た範囲内にあるように前記金属の面の動きを制御するた
め前記溜りへ及び／又は溜りから金属を送り込む手段を
具え、前記金属の面がコンデンサの１つの面を構成し前
記溶融金属の外部に且つ前記面の近くに具えられた信号
プレートがコンデンサの第２の面を構成するような電気
回路を含み、前記回路は、前記金属面と第２の信号プレ
ートの間に存在する電気容量を検知する第２の操作手段
を含み、前記予め決められた高さ又は範囲を達成するよ
うに曲記第２の操作手段によって生じる制御信号に応じ
て前記溶融金属が前記溜りから及び／又は前記溜りに流
し込まれる速度が制御されるようにすることもできる。

実　　施　　例図面を参照すれば、溶融金属Ｍの溜り１ｏｆｆｉ図示さ
れている０本実施例では、アルミニウム又はアルミ合金
であるが、金属は１例えば、マグネシウム合金、銅合金
、亜鉛合金、鉄又は鋼のような如何なる適当な金属でも
よい３本実施例における溜り１０は、溶解・保持炉であ
り、金属は、溜り１０の一端１１から固体の状態で送り
込まれ、溜りの中央部１２に付与される熱で溶かされ、
溶解した金属は、溜り１０とは別体であり溜り内に沈め
られている電磁ポンプ１４によって溜りの他端１３から
汲み出される。ポンプ１４は、溶融金属を揚管１５を通
して上方に押し上げる。Ｉｌ管１５は、溜り内の金属の
自由表面を通り抜けて、鋳型のキャビティ１８が形成さ
れた鋳型１７の底部にある湯口に接続されている。鋳型
のキャビティ１８ば、その垂直方向の異なった位置にお
いて水平所面積が異なっている。鋳型のキャビティは如
何なる所望の形状にもできるし、又、高さ方向全体にわ
たって水平所面積が一定であってもよい。

鋳型（モールド）１７は、揚管１５の上端が湯口１６に
シール係合するように、符号１９で概略示した鋳型クラ
ンプ機構を使用して鋳型支持台８に下向きに付勢されて
いる。

鋳型のキャビティ内の金属の高さ（ｌｅｖｅｌ）は信号
プレート２０と金属とのｆｆ１ｌの容量（ｃａｐａｃｉ
　ｔａｎｃｅ）を測定することによって検知される。こ
の容量は、金属が鋳型の底部から上昇するに従って増加
する。

炉内の金属を大地（地球）から絶縁することは非現実的
であるから、炉内の金属の適切なアースが確保される（
ｇｒｏｕｎｄｅｄ）ような手段が講じられており、信号
プレートは大地に対して交流電圧によって作動させられ
る。

従って、鋳型のキャビティ１８内の金属Ｍは、導＆９１
７によって大地Ｇに接続されている鋳型支持台８に電気
的に導通している揚管１５内の金属を介して大地Ｇに接
続されている。溜り１０内の金属は、導線６によって大
地Ｇに接続されている。

プレート２０は、ｍ型クランプ機構１９によって担持さ
れており、この実施例では、電気絶縁プレート２４の下
向きの面に付着（ｄｅｐｏｓｉｔ）させられた導電材料
の層からなり、一方、プレート２４の上向きの面には、
同様の導電１Ｗ２５が付着させられている。プレート２
０，２４．２５は１両面のプリント基板として作られて
いると便利である。

プレート２５は、クランプ機構１９の金属部品の容量効
果（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ）からプ
レート２０を電気的に遮蔽する保護プレートを具えてい
る。

プレート２０．２５は、夫々符号２０ａ、２５ａで示し
たような１例えば、ゴム又はセラミックのような非導電
性保護面を夫々具えている。

例えば、鋳型の外面上とプレート２０に固定されたコン
ポーネントとに互いに係合しうる基準面（ｄａｔｕｍ　
５ｕｒｆａｃｅ）を設けることによって、プレート２０
が鋳型のキャビティに対して常に同じ位置に配置される
ようになっている。

プレート２０は同軸ケーブル２２の内部導体によって容
量測定手段２１に接続されており、保護プレート２５は
ケーブル２２の外部導体３３に接続されている。容量測
定手段２１は発振器３０とドライブ３１を有し、信号プ
レートは、大地に対して、小抵抗３２を経た適当な電圧
と周波数（本実施例では、１１！ｌ々５Ｖ　ｒｍｓと３
２に（１ｚ）の正弦波によって励振される。抵抗を１例
えば、５０オームに等しいとすれば、ユニットの操作は
、信号プレート２０と容量測定手段との間に接続されて
いる５０オームの同軸ケーブル２２の如何なる長さにも
無関係に行なうことができる。

信号プレートと大地との間に流れる正弦波の「信号」電
流は、抵抗の両端に信号電圧を発生させる。この電圧は
、同調変圧器３５を経て増ｌ１ｌＩ器３４に加えられる
。同調変圧器３５Ｌｔ、他の周波数における不必要な信
号を排除し、正弦波ドライブ源とアースされた部分との
間に共通モードの絶縁をもたらす、増幅された信号は、
同期検知Ｉｆ）３６において整流され１位相基準（ｐｈ
ａｓｅ　　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を使用して、信号プレ
ートのドライブ波形に対し９０度位相がずれたものとな
る。

同期検知器３６は、信号電流内の如何なる不要の抵抗性
の成分（信号プレートと大地との間に存在しうる何らか
の漏洩抵抗による）も排除し、容量性の（変位）電流成
分、故に、信号プレートと大地との間の容量、に比例す
るＤＣ電圧を作り出す、このＤＣ電圧は、出力信号を提
供すべく、増幅器３７によって適当なレベルに調整され
る。

信号プレートを鋳型の上部に置くと便利である。

この位置では、信号プレートは鋳型クランプ機構１９に
対して大きな容量を有しているであろう。

このことによる見せかけの信号を避けるために、保護プ
レート２５が信号プレートと鋳型クランプ手段１９との
間に置かれている。この保護プレート２５は、同軸ケー
ブル２２の外部導体３３を経て電流検知抵抗のドリブン
（ｄｒｊｖｅｎ）側に接続すると便利である。この抵抗
の両端に生じる信号電圧は大変小さいので、この保護プ
レート２５は信号プレートと実質的に同じＡＣ電位にあ
り、両者の間に流れる容量電流は殆ど無視できるくらい
である。保護プレート２５から鋳型クランプ手段１９及
び他のアースされた周囲の金属部品とに流れる容量電流
は、容量検知抵抗には流れないとともに。

信号電流にも寄与することはない。

静電容量測定手段２１の出力は、プレート２０と溜り１
８内の金属表面Ｓ、との間に生じる容量に応じて、即ち
、鋳型のキャビティ１８内の金属表面Ｓ、の位置に応じ
て変化する信号を供給する。

容量はプレートと表面Ｓｌとの間隔に反比例するので、
測定した容量によってプレート２０と表面Ｓｌとの間の
間隔を測ることができ、よって、＃４型のキャビティ１
８内の金属表面の位置が測定できる。この信号は、制御
手段２６の入力となる。

制御手段は、適切な制御アルゴリズムに従ってプログラ
ムされたマイクロプロセッサを有すると便利であり、且
つ、出力をポンプ１４の導［２７に与える。マイクロプ
ロセッサは、所望の充填レジーム、すなおち、プロフィ
ール（ｐｒｏｆｉｌｅ）に従ってプログラムされており
、リアルタイムで、連続的に、鋳型のキャビティ１８内
の金属表面Ｓｌの位置をモニターすることにより、且つ
、これを示す信号を制御手段２６に提供することによっ
て。

ポンプ１４へのフィードバックＩ！御ループを構成する
ことができ、かくして、ポンプの吐出量を変化させて予
め決められた所望の充填プロフィール。

すなおち、レジームからの如何なるずれも修正すること
ができる。

このようにすることによって、所望の方法で鋳造の再現
可能な充填が達成される。ポンプ１４による金属の流し
込み速度は、ポンプに供給される電圧によって制御され
るものであり、従来、ポンプが従うように設定された電
圧プログラムは、ポンプ、金属及び鋳型における諸条件
が一定で、再現可能である、との前提で経験的に定めら
れていた。ところが、このことは、実際にはそうではな
いことが多く、故に、鋳型のキャビティに対する首尾一
貫した充填は未だ達成されていない０本発明は、これら
の欠点の克服を可能にしている。

例えば、第６図は、良好な鋳造がオープン（開）ループ
方式で操作される装置によって達成されることが見出さ
れた、成る特定の鋳造用鋳型において、金属のレベルが
時間とともに変化する様子を示したグラフである。この
グラフを使用して、マイクロプロセッサは、第６図に示
した所望のプロフィールを記憶するようにプログラムさ
れる０例えば、マイクロプロセッサは、点Ｌｌ−ＴＩか
らＬ５−７５までの点、又は、特定の場合におけるプロ
フィールに従って、所望の程度の正確さでプロフィール
を形成するように、必要とする他の点での数字を入力す
ることができる。

本発明を具体化する装置は、その後操作され。

最初に、第６図に示した所望の高さのプロフィールから
生じるオープンループの電圧プロフィールがポンプ１４
に加えられ溶融金属の充填が行なｈれる。この場合のオ
ープンループの電圧プロフィ・−ルば、第７図に示され
ている。

マイクロプロセッサは、ＩＪ！７図に示した電圧プロフ
ィールの適用の結果生じる高さセンサーの出力と、上記
第６図の所望のプロフィールとを比較するが１代表的な
比較例が、プログラムされた高さのプロフィールが点線
で、実際のプロフィールが実線で、それぞれ示された第
８図に図示されている。

もし、第８図の例に示されるように、２つのプロフィー
ルが異なっているならば、マイクロプロセッサは、第９
図に示すように、差が少なくなるようにオープンループ
の電圧上に重ねられる調整電圧（ｔｒｉｍ　ｖｏｌｔａ
ｇｅ）を使用する。１１９図では、プログラムされたオ
ープンループの電圧が同様に点線で示され、マイクロプ
ロセッサの実際の信号電圧が実線で示されている。

マイクロプロセッサは、ポンプの合計電圧が予め決めら
れた最大電圧を越えないことを確実にするルーチンによ
ってプログラムされており、更にマイクロプロセッサは
、各出来上がり鋳造物についての最大調整電圧の傾向を
記録し表示するように出力を提供する。これらの電圧は
、ポンプ性能の尺度となる。

炉の端部１１に追加的金属が供給される一方、もし何ら
かの理由で金属の供給ができない場合。

溜り１０内の金属の高さがポンプ１４で鋳型のキャビテ
ィに充填できない範囲に落ちる以前に＃ｊｊ造操作を停
止できるためにも、溜り１０内の金属の高さはモニター
されていることが好ましい。

溜り１０内の表面Ｓ８の高さは、鋳型のキャビティ１８
と関連して前述したものと同様に容ｌｌＩ！ｌ・定シス
テムによって検知することができる。すなわち、追加的
コンデンサの信号プレートを提供するためのプレートア
センブリー４０が、表面Ｓ！の金属が前記コンデンサの
一方のプレートとなり適切な電気シールと＠＠的保護が
前述したアッセンブリ２０ａ、２４，２５，２５ａと同
様にアッセンブリ４０によって提供されるように１表面
Ｓ、の上部に配置されている。このように追加的コンデ
ンサを形成する２枚のプレートは、追加的容量測定手段
２１ａに電気的に接続されている。この容１測定手段２
１ａＬｔ、表面Ｓｓの高さに応じた出力を出し、表面Ｓ
８が予め決められた高さより低くなると動作中のポンプ
１４を停止させる信号をポンプ制御手段２６に送り、及
び／又は、高さＳ２が低くなったとき、図示していない
供給手段に信号を送り、溜り１０に追加的金属を供給さ
せる。

以上の実施例における金属は、電磁ポンプ１４によって
鋳型のキャビティ１８に供給されるように説明したが、
所望であれば、ポンプは他の如何なる適当なポンプであ
ってもよく、特に５例えば。

金属が電磁ポンプが適当でない鉄又は鋼の場合は、例え
ば、流体圧力ポンプであってもよい。

そのような例が第３図に示されており、同図では、１１
１型１１０は１以上に説明したのと同様なプレートアセ
ンブリー１１１．容量測定手段１１２及び制御手段１１
３を具えている。この場合、制御手段１１３は、溜り１
１５内のガス圧をｉｆ御して鋳型１１０のキャビティ１
１６への金属の供給を制御するようになっている。

更に、ポンプの特性に関係なく、金属溜１０は＠（とい
）又は他の杓のような手段により流し込まれる溶融金属
を保持する炉であってもよい、この場合、溜り内の金属
の高さは、溶解炉から保持炉への金属の流し込み及び原
材料の溶解炉への供給を１１＃するように適切なｉ制御
信号を供給しておこなおれる関連する溶解炉内の金属の
高さと同じようにモニターすることができる。

溜り１０の特性に関係なく、金属は、上方にポンピング
する手段以外の手段によって鋳型のキャビティに溜りか
ら供給されてもよい０例えば、鋳型のキャビティは、金
属の流れが溜り２１０から重力によって生じる場合、昔
からある下方への注ぎ込みによって流し込まれてもよく
、この場合、溜り２１０は、鋳型のキャビティ２１１の
高さより高い所にあり、金属は、キャビティの頂部にあ
る又は頂部に隣り合う湯口から入る。或いは、好ましく
は、ｉ口２１２は、第４図に示すように鋳型のキャビテ
ィ２１１の底部又は底部の近くに配置されても良い、こ
の場合、前述したアセンブリーと同様なプレートアセン
ブリー２１３は、鋳型２１４の頭部近くに配置され、同
様な容量測定手段２１５に接続され、その出力は、機械
的に操作されるストッパーロッド２１６のような手段に
よッテ、’　Ｗす２１０ｆＪ’うＩ）１ｋｍｆｔ’Ｍ＃
ｌＩす６１１１１ｊ手段２６の適当な変形例２２６を経
て使用される。

以上の実施例のいずれかにおいて、溜りの替おりに、金
属は、第５図に示す自動釣３１Ｏの様な杓によって供給
されてもよい、自動釣３１０は、前述した制御手段２６
の変形例３２６からの制御信号に従って杓からの金属の
注ぎ込みを制御する手段を具えている。

っこの実施例における鋳型１７は、従来からある上型と
下型を有する砂型（ｓａｎｄ　＠ｏｕｌｄ制御ｇ）で形
成されているが、鋳型は如何なる所望の型式であっても
よく１例えば、フルモード形式又は接合された砂を使用
して作ってもよい、或いは、鋳型は接合されたセラッミ
ク材で形成されたインベストメント鋳造形式のものであ
ってもよい。

以上の実施例における信号プレートは、キャビティ内の
金属の自由表面とでコンデンサを形成しているが、もし
望むなら、特に、比較的高くて狭いキャビティでは、信
号プレートはキャビティの横方向に配置して鋳型の壁に
接触する金属の側面とでコンデンサを形成してもよい、
この様子は第１０図に示されており、同図は第３図の変
形例であるから、同じ参照符号が使用□されている。こ
のような信号プレートの配置は、他の実施例の同様な変
形において使用してもよい、一般に、信号プレートは、
鋳型の適当な所望の如何なる表面にも相対的に適切に具
えることができる。

以上の説明、特許請求の範囲或いは添付した図面で開示
されている特徴は、特定の形態、又は作用を得るために
の手段、又は結果を得るための方法、或いは部品若しく
は糺み合わせ若しくはグループとして表現されているが
、これらの特徴のそれぞれを、ａ別に、或いはこのよう
な特徴を適当に組合せて、さまざまな形態で本発明を実
施するために用いることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋳造装置の概略図、第２図は第１図の
容Ｊｋ測定手段の回路図、第３図乃至第５図及び第１０
図は本発明の他の３つの実施例の概略図、第６図乃至第
９図は本発明の作動を示すグラフである。１０．１１５，２１０・・・溜り１４・・・電磁ポンプ　　　　１５・・・揚管１６・・
・湯口　　　　　　　１７・・・鋳型１８．１１６，２
１１・・・鋳型のキャビティ１９・・・鋳型クランプ機
構２０・・・信号プレート３０・・・発振器３４・・・増幅器３１・・・ドライブ２１・・・容ｔｍ定手段実際の電圧健　　　　　進（、ＯＫｌ　　（＋ｙｗｎ）　　Ｃ０第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋳型のキャビティに溶融した金属を注ぎ込み、前
記キャビティ内の前記金属面の近くで溶融金属の外部に
設けられた信号プレートと前記面との間の電気容量に応
答する操作手段によって前記キャビティ内の金属面の位
置を検知し、前記キャビティ内の前記面の位置によって
支配される予め決められた充填レジームを達成するよう
に前記操作手段が発する制御信号に従って前記キャビテ
ィ内に前記溶融した金属を注ぎ込む速度を制御すること
を特徴とする、鋳型キャビティ内の溶融金属の位置制御
方法。
（２）前記キャビティが、前記金属の流れ方向の異なる
位置において異なる横断面積を有する、請求項１の制御
方法。
（３）前記鋳型のキャビティが砂鋳型内に形成されてい
る、請求項１又は２の制御方法。
（４）次のいずれか１つの方法で前記金属が前記鋳型の
キャビティ内に注ぎ込まれる、請求項１、２又は３の制
御方法：（ａ）前記鋳型のキャビティより高い位置に設けられた
溶融金属溜りから自重によって下方に注ぐ；（ｂ）前記鋳型のキャビティより高い位置に設けられた
溶融金属溜りから自重によって上方に注ぐ；（ｃ）次のいずれかの手段によって前記鋳型のキャビテ
ィより低い位置に設けられた溶融金属溜りから上方に前
記金属を汲み出す；（ｉ）前記鋳型のキャビティと前記溜りとの圧力差；こ
の場合、前記溜りが大気圧を越える圧力を受けるか、前
記キャビティが大気圧を下回る圧力を受けるか、或いは
、この両方の組合わせにより、（ｉｉ）前記溜りと別体のポンプ；すなわち、流体圧力
ポンプ、又は電磁ポンプ。
（５）前記溶融金属が溜りから前記鋳型のキャビティに
流し込まれ、前記溜り内の金属の面と前記溶融金属の外
部で且つ前記面の近くに具えられた第２の信号プレート
との間の電気容量に応答する第２の操作手段によって前
記金属の面の位置を検知することによって前記溜り内で
の予め決められた高さに又は前記溜り内で予め決められ
た範囲内に前記金属の面が保持されるように前記金属が
前記溜りから及び／又は前記溜りに流し込まれ、前記溜
り内の予め決められた高さ又は範囲を達成するように前
記第２の操作手段によって生じる制御信号に応じて前記
溶融金属が前記溜りから及び／又は前記溜りに流し込ま
れる速度が制御される、請求項１から４までのいずれか
の制御方法。
（６）鋳型のキャビティに溶融金属を流し込む手段と、
前記金属の面がコンデンサの１つの面を構成し前記溶融
金属の外部に且つ前記面の近くに具えられた信号プレー
トがコンデンサの第２の面を構成するような電気回路を
含む前記キャビティ内の金属面の位置を検知する手段と
を有し、前記回路は、前記金属面と前記信号プレートの
間に存在する電気容量を検知する操作手段を含み、さら
に前記金属面の位置によって支配される予め決められた
充填レジームを達成するように前記操作手段によって生
じる制御信号に応じて前記キャビティ内に溶融した金属
を流し込む速度を制御する流速制御手段を有してなる、
鋳型キャビティ内の溶融金属の位置制御装置。
（７）前記キャビティが、前記金属の流れ方向の異なる
位置において異なる横断面積を有する、請求項６の制御
装置。
（８）前記操作手段が、前記面と前記信号プレートとの
間隔に応答する信号を出す容量測定手段を具え、前記信
号が制御手段に送られ該制御手段が該信号を前記予め決
められた充填レジームによって予測される間隔と比較し
前記予め決められた充填レジームを達成するように前記
流速制御手段にフィードバック制御回路を与えるような
っている、請求項６又は７の制御装置。
（９）前記操作手段が、前記鋳型のキャビティ内の金属
面の予め決められた上昇速度を与えるようにプログラム
したマイクロプロセッサを有する、請求項６から８まで
のいずれかの制御装置。
（１０）前記電気回路が、抵抗の両端に信号電圧が発生
するように前記抵抗を経て交流電流によって大地に対し
前記信号プレートをドライブするための発振器を有し、
前記信号電圧が容量電流成分に比例するＤＣ電圧を与え
るように整流され、該電圧が前記金属面と前記信号プレ
ートとの間の容量に比例する信号をもたらすようになっ
ている、請求項６から９までのいずれかの制御装置。
（１１）前記鋳型が砂鋳造型である、請求項６から１０
までのいずれかの制御装置。
（１２）前記鋳型のキャビティ内に金属を流し込む手段
が、次のいずれか１つの手段からなる、請求項６から１
１までのいずれかの制御装置：（ａ）前記鋳型のキャビティより高い位置にある溶融金
属溜りと、自重によって前記溜りから前記鋳型のキャビ
ティの頭部又はその近くの湯口を通って前記鋳型のキャ
ビティに溶融金属を注ぐ手段；（ｂ）前記鋳型のキャビティより高い位置にある溶融金
属溜りと、自重によって前記溜りから鋳型のキャビティ
の底部又はその近くの湯口を通って前記鋳型のキャビテ
ィに溶融金属を注ぐ手段；（ｃ）前記鋳型のキャビティより低い位置にある溶融金
属溜りと、前記溜りから前記鋳型のキャビティ内に、好
ましくは前記鋳型のキャビティの底部又はその近くの湯
口を通って溶融金属を上方に押し上げる手段；前記金属を押し上げる手段は次の何れか１つで構成され
る、（ｉ）前記鋳型のキャビティと前記溜りの間の圧力差を
設定する手段；該手段は前記溜り内の金属上に大気圧を
越える圧力を加えるか、又は、前記鋳型のキャビティ内
に大気圧を下回る圧力を加えるか、又は、前記溜り内の
金属に大気圧を越える圧力を前記鋳型のキャビティ内の
金属に大気圧を下回る圧力を加えるものであり、（ｉｉ）前記溜りと別体のポンプ；この場合、ポンプは
流体圧力ポンプ又は電磁ポンプである。
（１３）装置の他の部分から第２のプレートを電気的に
遮蔽するようにコンデンサの信号プレートを電気的に遮
蔽するための保護プレートが配置されている、請求項６
から１２までのいずれかの制御装置。
（１４）前記コンデンサの信号プレートと前記保護プレ
ートが、絶縁ボードの対向面に設けられた２つの導電面
を有している、請求項１３の制御装置。
（１５）前記コンデンサの前記信号プレートと前記保護
プレートが非導電面を有している、請求項１４の制御装
置。
（１６）前記信号プレートが、前記鋳型のキャビティの
上部に配置され、全体的に垂直下方向に向いている、請
求項６から１５までのいずれかの制御装置。
（１７）直接又は間接に請求項１２に従属する請求項１
６の制御装置であって、前記信号プレートが前記鋳型の
キャビティによって鋳型クランプ機構に担持され、前記
溜りから供給される金属が通る揚管又は供給管によって
流し込みがなされるようになっている、装置。
（１８）前記信号プレートが前記鋳型クランプ機構によ
って担持され、前記保護プレートが前記コンデンサの信
号プレートと前記鋳型クランプ機構との間に具えられて
いる、請求項６から１７までのいずれかの制御装置。
（１９）前記信号プレートが前記鋳型のキャビティの横
に配置され、且つ、全体的に鋳型のキャビティの横方向
内側に面している、請求項６から１５までのいずれかの
制御装置。
（２０）前記溶融金属が溜りから前記鋳型のキャビティ
に流し込まれ、前記溜り内の面の位置を検知して前記溜
り内での予め決められた高さに又は前記溜り内で予め決
められた範囲内にあるように前記金属の面の動きを制御
するため前記溜りへ及び／又は溜りから金属を送り込む
手段を具え、前記金属の面がコンデンサの１つの面を構
成し前記溶融金属の外部に且つ前記面の近くに具えられ
た信号プレートがコンデンサの第２の面を構成するよう
な電気回路を含み、前記回路は、前記金属面と第２の信
号プレートの間に存在する電気容量を検知する第２の操
作手段を含み、前記予め決められた高さ又は範囲を達成
するように前記第２の操作手段によって生じる制御信号
に応じて前記溶融金属が前記溜りから及び／又は前記溜
りに流し込まれる速度が制御される、請求項６から１９
までのいずれかの制御装置。