JPH0251705B2

JPH0251705B2 -

Info

Publication number: JPH0251705B2
Application number: JP63067597A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Miura; Shinobu Okada
Original assignee: Sukegawa Electric Co Ltd
Current assignee: Sukegawa Electric Co Ltd
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1990-11-08
Also published as: JPH01241373A

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係り、特
に溶融金属の供給流量を溶融金属ポンプにより定
量制御する給湯装置に関する。

［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
の供給電力パ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、坩堝炉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よりデイストリビユータ８
に吐出されるものや、ダクトを用いないで炉全体
を傾斜させてデイストリビユータ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
に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ばよい
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
ラミツ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４
２を設け、コイル４１に３相光流を通流させるこ
とにより、ダクト３の軸方向に移動磁界が発生
し、溶湯を矢印の方向に推進させるものである。

従つて、第５図の従来例において、商用３相交
流電源９よりボルテージ・レギユレータ１１（例
えば電動式のタツ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
を供給すれば、坩堝炉１の溶湯面が出湯口６より
下でも給湯できることになる。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
給装置にあつては、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、アルミニユ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
つ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、鋳型がセツトされ終わる時点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・レギユレータ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により給電指令が出され、ボルテージ・
レギユレータ１１で、予め調整してある一定の電
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、ほぼ台形となる。第７図に鎖線で示
したのは坩堝炉１の湯面高さである。第一回目の
給湯開始前の坩堝炉１の湯面がレベルＢだつたと
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、給湯を終わつた鋳型を、未給湯の鋳型に
変えて、第２回目の給湯を時間t₃→t₄に行う。時
間t₂→t₃の間の印加電圧は零、時間t₃→t₄では第
１回目の給電時と同じ電圧が電磁ポンプ４に印加
され、第１回目の給電時と同じ台形状の電力が供
給される。この間坩堝炉１の溶湯面はレベル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の湯面レベルまで
ダクト３内の湯面も下がることになる。従つてダ
クト３の溶湯が無くなつ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、不随的
に流路抵抗が変わり給湯精度がばらつくといつた
問題点があつた。

また、第７図において、給湯回数を重ねる毎に
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つているので、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つてくる。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。給湯回数を追う毎にハツチした給湯電力部分
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つた問題を
惹起する。

本発明の目的は、前記従来技術における問題点
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］本発明になる溶融金属供給装置を採用すれば、
給湯ダクトの途中に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ば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
近付けることにより、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、図面を参照しながら、本発明の実施例に
ついて説明する。

第１図は、本発明をアルミニユウムの坩堝炉１
に適用した装置を側面より見た断面図である。坩
堝炉１を溶湯貯溜槽の代表例とした場合である。
坩堝炉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、デイストリビユータまたは
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内にコア
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内の金属溶湯を切ること
によつて溶湯内に誘導電流を発生させ、溶湯を矢
印の方向に流動させるものである。

従つて、電磁ポンプ４に供給する電力を制御す
れば、鋳型８への給湯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図を照合しながら説明
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１
３は電動式ボルテージ・レギユレータ、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、坩堝炉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まで溶湯が入つて
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により坩堝炉１の溶湯の高さが計測さ
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
の先端付近の溶湯をレベル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・レギユレータ１１に指令を出す。ボルテ
ージ・レギユレータ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１４
により電磁ポンプ４に出力電圧を印加する。時間
０→t₁の間はボルテージ・レギユレータ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１８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・レギユレータ１３が加算された
電力（押上電力＋給湯電力）を出力するように調
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・レギユレータ１１から１
３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８への給湯が行われる。

２回目以降の給湯も同様で、坩堝炉１の溶湯面
はレベルＣになつており、休湯時間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・レギユレータ１１を調整
しているからである。時点t₃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、時間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。ここで最も大きな特徴は、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毎回変
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。従つて、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ば、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。

以上述べたのは給湯毎に、坩堝炉１の溶湯面を
測定して、これをフイードバツクし、基準のダク
ト先端高さと比較演算を行つたが、更に簡単な制
御として、レベルｎあるいは坩堝炉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つてもよい。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
ギユレータ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１
７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照合しながら説明す
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
の電圧を変化すれば良く、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
堝炉１の溶湯面から出湯口高さまで押し上げる押
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、ほぼ同様である
が、インバータ２４を使用するので電源切換器１
４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とゲ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
di／dttが急になり、電力もまた方形に近いもの
となる。休湯時間０→t₁、t₂→t₃、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、設定値となり、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
の湯切れといつ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なわれたとして
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
形に近い電力制御を行うことは、更に給湯精度を
向上し、発明者の実験によれば、給湯精度は±１
％以内となる。

なお、坩堝炉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
よれば、溶融金属の貯溜槽の溶湯面とダクト先端
の出湯口との高低差を、出湯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、電磁
ポンプのコイルに溶湯押上電力を供給し、常時溶
湯を出湯口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たので、給湯対象物に
常に一定の必要量の溶湯を供給できる。従つて、
不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つ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、溶湯溢
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図は本発明を坩堝炉に適用した実施例の側
面より見た断面図、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図の実施例にお
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…
…坩堝炉、２……溶融金属、３……ダクト、４…
…電磁ポンプ、６……出湯口、９……商用３相電
源、１１，１３……ボルテージ・レギユレータ、
１２……パターン制御器、１５……液面計、１
６，１８，１９……演算計、増幅器、１７……比
較器、２４……インバータ。

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。