JPH0518034B2 - - Google Patents
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- JPH0518034B2 JPH0518034B2 JP59081265A JP8126584A JPH0518034B2 JP H0518034 B2 JPH0518034 B2 JP H0518034B2 JP 59081265 A JP59081265 A JP 59081265A JP 8126584 A JP8126584 A JP 8126584A JP H0518034 B2 JPH0518034 B2 JP H0518034B2
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- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は高周波誘導加熱によつて鋳造金属材
を溶融し、歯科用補級物や工芸品などを精密鋳造
する高周波鋳造装置に関するものである。
を溶融し、歯科用補級物や工芸品などを精密鋳造
する高周波鋳造装置に関するものである。
高周波鋳造装置による精密鋳造での製品の良否
はるつぼ内で融解した合金などの種別に応じた鋳
込み温度および鋳込みのタイミングの適否に左右
される。すなわち融解金属の鋳込みに適正な温度
範囲はどのような材質においても狭いものであ
り、これを超えるとオーバーヒートになり、酸
化・窒化・肌荒れ・気泡などが生じ、欠陥製品と
なる。また逆にそれに満たないと融解不足にな
り、鋳型での湯回りが悪く、これまた完全な製品
ができない。これらを防止するため上記金属の材
質によつて決まる鋳込み最適温度を目標値とし
て、これに一致させるために、融解金属の温度を
放射温度計にて検出して、上記目標値と比較し、
その偏差を減らして零にするように、たとえば装
置のるつぼに供給する電力を自動的にフイードバ
ツク制御する温度制御式鋳造装置が開発されてい
る。第１図はその装置での融解工程を示す温度・
時間特性図であり、横軸ｔは時間経過を示し、タ
テ軸Ｔは融解金属の温度（℃）を示す。実線の特
性C1は上記放射温度計が検出する金属表面温度
Ｏ・Ｔの特性であり、点線の特性C2は上記温度
計にては検出できない金属内中心部の推定温度
Ｉ・Ｔ特性である。図においてt0からt1すなわち
加熱初期において上記C1とC2との開きが時間ｔ
の経過に伴ない大きくなるのは高周波誘導加熱の
表皮効果によつて金属の表面から次第に内部に加
熱が進むからである。この装置は上記したよう
に、あらかじめ鋳造金属の種別や量によつて決ま
る鋳込み最適温度（以下鋳造温度と記す）Ｃ・Ｐ
を目標値として設定できるので、これを金属固有
の融点Ｍ・Ｐまたはそれより僅かに高い温度とし
ている。このためC1特性にて示す表面温度Ｏ・
Ｔはt1時点にてその熱慣性によつてΔTだけオー
バーシユートするが、すぐにＣ・Ｐに収斂し、安
定に定置に制御される。このt1時点にてはC2特性
で示す中心部温度Ｉ・Ｔは融点Ｍ・ＰよりΔT1も
低く、融解していない。このため中心部温度Ｉ・
Ｔが融点Ｍ・Ｐに達するt2時点までは鋳込みを行
わず、Ｉ・Ｔがさらに若干上昇してC1とC2特性
が一致する時点いいかえると金属全体が完全に融
解する時点tCが鋳込みタイミング（以下鋳造タイ
ミングと記す）である。上記t1からtCに至る工程
を通常係留工程と称し、従来の温度制御型装置に
おいて必ず行う工程である。しかしながらこの係
留工程を行う従来装置では、金属をオーバーヒー
トや沸騰させるおそれはなく、また鋳造タイミン
グに余裕はあるが、t1時点でのΔT1がかなり大き
く、これが一致するための上記係留時間tMが永く
なり、この間に融解金属は電磁撹拌作用によつて
移動しながら外気やるつぼ部材と化学反応して金
属の劣化が進行するという欠点がある。また一部
の装置においては記憶回路を設け、上記tMや係留
時の加熱電流値の最適値を記憶せしめ、この記憶
値によつて制御するようにした装置もあるが、回
路構成が複雑高価となる欠点がある。
はるつぼ内で融解した合金などの種別に応じた鋳
込み温度および鋳込みのタイミングの適否に左右
される。すなわち融解金属の鋳込みに適正な温度
範囲はどのような材質においても狭いものであ
り、これを超えるとオーバーヒートになり、酸
化・窒化・肌荒れ・気泡などが生じ、欠陥製品と
なる。また逆にそれに満たないと融解不足にな
り、鋳型での湯回りが悪く、これまた完全な製品
ができない。これらを防止するため上記金属の材
質によつて決まる鋳込み最適温度を目標値とし
て、これに一致させるために、融解金属の温度を
放射温度計にて検出して、上記目標値と比較し、
その偏差を減らして零にするように、たとえば装
置のるつぼに供給する電力を自動的にフイードバ
ツク制御する温度制御式鋳造装置が開発されてい
る。第１図はその装置での融解工程を示す温度・
時間特性図であり、横軸ｔは時間経過を示し、タ
テ軸Ｔは融解金属の温度（℃）を示す。実線の特
性C1は上記放射温度計が検出する金属表面温度
Ｏ・Ｔの特性であり、点線の特性C2は上記温度
計にては検出できない金属内中心部の推定温度
Ｉ・Ｔ特性である。図においてt0からt1すなわち
加熱初期において上記C1とC2との開きが時間ｔ
の経過に伴ない大きくなるのは高周波誘導加熱の
表皮効果によつて金属の表面から次第に内部に加
熱が進むからである。この装置は上記したよう
に、あらかじめ鋳造金属の種別や量によつて決ま
る鋳込み最適温度（以下鋳造温度と記す）Ｃ・Ｐ
を目標値として設定できるので、これを金属固有
の融点Ｍ・Ｐまたはそれより僅かに高い温度とし
ている。このためC1特性にて示す表面温度Ｏ・
Ｔはt1時点にてその熱慣性によつてΔTだけオー
バーシユートするが、すぐにＣ・Ｐに収斂し、安
定に定置に制御される。このt1時点にてはC2特性
で示す中心部温度Ｉ・Ｔは融点Ｍ・ＰよりΔT1も
低く、融解していない。このため中心部温度Ｉ・
Ｔが融点Ｍ・Ｐに達するt2時点までは鋳込みを行
わず、Ｉ・Ｔがさらに若干上昇してC1とC2特性
が一致する時点いいかえると金属全体が完全に融
解する時点tCが鋳込みタイミング（以下鋳造タイ
ミングと記す）である。上記t1からtCに至る工程
を通常係留工程と称し、従来の温度制御型装置に
おいて必ず行う工程である。しかしながらこの係
留工程を行う従来装置では、金属をオーバーヒー
トや沸騰させるおそれはなく、また鋳造タイミン
グに余裕はあるが、t1時点でのΔT1がかなり大き
く、これが一致するための上記係留時間tMが永く
なり、この間に融解金属は電磁撹拌作用によつて
移動しながら外気やるつぼ部材と化学反応して金
属の劣化が進行するという欠点がある。また一部
の装置においては記憶回路を設け、上記tMや係留
時の加熱電流値の最適値を記憶せしめ、この記憶
値によつて制御するようにした装置もあるが、回
路構成が複雑高価となる欠点がある。
この発明は以上の現況に鑑みてなされたもので
あり、従来の温度制御式高周波鋳造装置の欠点を
解消し、融解に当つて金属の表面温度が融点に達
し、これを超えたときから金属内部まで完全に融
解して注湯するまでの時間を簡単な回路構成によ
つて最小限に抑えることによつて金属の劣化を防
ぎ、良質の鋳造物を高能率で製造しうる装置を提
供しようとするものである。すなわち鋳造金属の
融点Ｍ・Ｐの50％ないし90数％の範囲において、
たとえば実験的または経験的に定めた関数制御開
始温度Ｓ・Ｐを設定するとともに、融点Ｍ・Ｐよ
り僅かに高い鋳込み最適温度Ｃ・Ｐとを設定し、
上記Ｓ・Ｐまでは装置定格の全出力によつて加熱
し、Ｓ・Ｐに達したとき関数発生手段によるたと
えば平方根関数信号S3と、上記Ｓ・Ｐ設定信号S2
との加算信号S4を制御目標値とし、これと放射温
度計の表面温度検出値Stとを比較し、この比較に
よる偏差ΔSを零にするように加熱電源電力を制
御するようにした装置にかかるものである。
あり、従来の温度制御式高周波鋳造装置の欠点を
解消し、融解に当つて金属の表面温度が融点に達
し、これを超えたときから金属内部まで完全に融
解して注湯するまでの時間を簡単な回路構成によ
つて最小限に抑えることによつて金属の劣化を防
ぎ、良質の鋳造物を高能率で製造しうる装置を提
供しようとするものである。すなわち鋳造金属の
融点Ｍ・Ｐの50％ないし90数％の範囲において、
たとえば実験的または経験的に定めた関数制御開
始温度Ｓ・Ｐを設定するとともに、融点Ｍ・Ｐよ
り僅かに高い鋳込み最適温度Ｃ・Ｐとを設定し、
上記Ｓ・Ｐまでは装置定格の全出力によつて加熱
し、Ｓ・Ｐに達したとき関数発生手段によるたと
えば平方根関数信号S3と、上記Ｓ・Ｐ設定信号S2
との加算信号S4を制御目標値とし、これと放射温
度計の表面温度検出値Stとを比較し、この比較に
よる偏差ΔSを零にするように加熱電源電力を制
御するようにした装置にかかるものである。
以下図面を用いてこの発明の実施例を説明す
る。第２図はこの発明の実施例高周波鋳造装置の
回路構成を示すブロツク図である。装置１は交流
電源２のたとえば60Hz200Vをサーキツトプレー
カ３のONによつて全波整流器４およびLC平滑回
路５を介して直流電力Pdとしてトランジスタま
たは真空管式高周波発振回路６に入力し、たとえ
ば100KHzの高周波電流Ihに変換され、誘導巻線
７に供給される。この誘導巻線７の高周波電流Ih
は図示しないるつぼ内の鋳造金属材８（以下単に
金属と記す）にうず電流を生ぜしめて、これを融
解し、同じく図示しない鋳型に注湯する。この金
属８の表面温度Ｏ・Ｔを検出するのが放射温度計
９であり、その検出信号Stをあらかじめ設定した
鋳造温度Ｃ・Ｐ信号と比較して、その偏差によつ
て上記直流電源回路にたとえば直列に挿入した制
御素子としてのパワートランジスタ１０のインピ
ーダンスを可変制御する。これが第１図に示した
係留工程tMにおける表面温度Ｏ・Ｔの定値制御の
一例である。したがつて以上の構成は従来装置と
同一であり、この発明の要部は金属８の表面温度
Ｏ・Ｔが融点Ｍ・Ｐに達した時点から金属全体が
完全融解するまでの時間が最も短かくなるように
最適の温度上昇特性によつて上記パワートランジ
スタ１０のインピーダンスを可変制御する回路構
成すなわち第２図において、検出信号Stの２つの
入力端子１２ａ・１２ｂから偏差ΔSの出力端子
１３までの信号処理回路である。これを第４図の
この発明の装置による温度・時間特性図を参照に
して説明する。図は第１図と同様横軸ｔに時間経
過を、タテ軸Ｔは融解金属の表面および中心部温
度（℃）を示し、実線特性C3は表面温度Ｏ・Ｔ
の検出値ならびに関数制御目標値の上昇特性であ
り、点線特性C4は内部温度Ｉ・Ｔの推定特性で
ある。第２図にもどつて上記信号処理回路を機能
別に６区分に分け、逐次説明する。その(一)はポテ
ンシヨメータ１５で構成された関数制御開始温度
Ｓ・Ｐを設定する第１の温度設定手段であり、差
動増幅器１７とNPN形トランジスタ１８とは検
出値Stが上記ポテンシヨメータ１５で設定された
Ｓ・Ｐの信号S1に達したとき出力される信号S0の
発生回路である。第４図に示す融点Ｍ・Ｐのたと
えば75％に相当する上記温度Ｓ・Ｐを経験的また
は実験にて得たとすれば、これを上記ポテンシヨ
メータ１５の可動接点を調整して、融解開始に先
立つて関数制御開始信号S1として設定する。この
設定によつて表面温度Ｏ・ＴがＳ・Ｐに達するま
では上記信号S0を出力しない。そこで以後の信号
処理は全く行われず制御素子１０のインピーダン
スは最小に保たれ装置定格の100％の電力による
最大の高周波電流（Ihmax）にて金属８を加熱す
る。これが第４図のt1−t0の加熱時間帯tHであり、
このためC3は２次特性で上昇し、C4もそれに追
従して上昇するが前述の表皮効果のため次第にそ
の温度差は大きくなる。この最大電流（Ihmax）
のまま加熱をつづけるとC3は１点鎖線C3′のよう
に急上昇してＭ・Ｐ・Ｃ・Ｐに到達するのである
が、この装置はC3がＳ・Ｐに達したt1時点におい
て上記S0信号を出力する。この信号S0によつて
PNP形トランジスタ１９が導通し、可変抵抗器
Rtを介して積分器２０のOPアンプ２１の（−）
端子に融点Ｍ・Ｐより僅かに高い鋳造温度Ｃ・Ｐ
に対応する信号S2の電圧V1が入力される。この
回路が第２の信号設定手段２２であり、上記Ｃ・
ＰもＳ・Ｐ同様、金属の種別と量とによつて実験
的に求めあらかじめ設定する。つぎに１点鎖線２
３で囲んだ回路が機能別その(三)の関数発生手段で
あり、上記積分器２０と、その出力の極性を反転
させる反転増幅器２４と、ダイオードD1・D2お
よび除算回路２５にてなる曲線関数回路２６とで
構成されている。積分器２０の出力V2は上記可
変抵抗器Rtの設定によつて（V2＝−１／RtCt∫V1dt） となり、このV2の極性を反転増幅器２４にて反
転させた出力V3を第３図に示す。横軸ｔは時
間経過ｔを、タテ軸は電圧Ｖを示し、出力V3が
時間ｔの経過によつて直線状に上昇する積分関数
信号となつている。この出力信号V3を曲線関数
回路２６に入力すれば、この回路のダイオードの
しきい値を境に除算回路２５の増幅度が変り、つ
ぎに示す式によるV4が出力される。V4＝Ｋ√3
ここでＫは定数である。第３図は上記V4すな
わち平方根関数信号S3の特性を示す図である。第
４図においてC3のＳ・Ｐ以上のＡ−Ｂ−Ｄの温
度上昇特性として任意の特性を用いることができ
るが、要はC3がＭ・Ｐを超えるt2時点からC3とC4
とが一致するtC時点までの時間tSを短縮するため
には上記第３図のような平方根特性がもつとも
すぐれていることはいうまでもない。この関数発
生手段２３から出力された関数信号S3に上記第１
の設定信号S1を加算してt1からtCまでの関数制御
目標信号S4を出力するのが前述の区分の(四)に当る
加算手段２７の回路である。この回路２７は検出
信号Stの入力端子１２ｂを有し、かつR1，R2，
R3，R4の抵抗をすべて等しくすることによつて
上記目標信号S4と前記ポテンシヨメータ１６に設
定されたＳ・Ｐの信号とを加算して第４図のＡか
らＤの制御目標信号S4を出力する。この信号S4は
区分(五)の比較手段としての差動増幅器２９の非反
転入力端子３０に入力され、反転入力端子３１に
は検出信号St1が放射温度計９から連続的に入力
される。差動増幅器２９は上記関数制御目標信号
S4と検出信号Stとを比較してその偏差ΔSを出力
端子１３に出力する。この偏差ΔSを零にするよ
うに加算電力を制御する加熱制御手段３３は前述
したパワートランジスタ１０と、このペース１０
Ｂにベース電流を送りこむNPN形トンランジス
タ３４にてなる増幅回路とで構成される。ただし
この手段３３は従来装置と同じものでよい。
る。第２図はこの発明の実施例高周波鋳造装置の
回路構成を示すブロツク図である。装置１は交流
電源２のたとえば60Hz200Vをサーキツトプレー
カ３のONによつて全波整流器４およびLC平滑回
路５を介して直流電力Pdとしてトランジスタま
たは真空管式高周波発振回路６に入力し、たとえ
ば100KHzの高周波電流Ihに変換され、誘導巻線
７に供給される。この誘導巻線７の高周波電流Ih
は図示しないるつぼ内の鋳造金属材８（以下単に
金属と記す）にうず電流を生ぜしめて、これを融
解し、同じく図示しない鋳型に注湯する。この金
属８の表面温度Ｏ・Ｔを検出するのが放射温度計
９であり、その検出信号Stをあらかじめ設定した
鋳造温度Ｃ・Ｐ信号と比較して、その偏差によつ
て上記直流電源回路にたとえば直列に挿入した制
御素子としてのパワートランジスタ１０のインピ
ーダンスを可変制御する。これが第１図に示した
係留工程tMにおける表面温度Ｏ・Ｔの定値制御の
一例である。したがつて以上の構成は従来装置と
同一であり、この発明の要部は金属８の表面温度
Ｏ・Ｔが融点Ｍ・Ｐに達した時点から金属全体が
完全融解するまでの時間が最も短かくなるように
最適の温度上昇特性によつて上記パワートランジ
スタ１０のインピーダンスを可変制御する回路構
成すなわち第２図において、検出信号Stの２つの
入力端子１２ａ・１２ｂから偏差ΔSの出力端子
１３までの信号処理回路である。これを第４図の
この発明の装置による温度・時間特性図を参照に
して説明する。図は第１図と同様横軸ｔに時間経
過を、タテ軸Ｔは融解金属の表面および中心部温
度（℃）を示し、実線特性C3は表面温度Ｏ・Ｔ
の検出値ならびに関数制御目標値の上昇特性であ
り、点線特性C4は内部温度Ｉ・Ｔの推定特性で
ある。第２図にもどつて上記信号処理回路を機能
別に６区分に分け、逐次説明する。その(一)はポテ
ンシヨメータ１５で構成された関数制御開始温度
Ｓ・Ｐを設定する第１の温度設定手段であり、差
動増幅器１７とNPN形トランジスタ１８とは検
出値Stが上記ポテンシヨメータ１５で設定された
Ｓ・Ｐの信号S1に達したとき出力される信号S0の
発生回路である。第４図に示す融点Ｍ・Ｐのたと
えば75％に相当する上記温度Ｓ・Ｐを経験的また
は実験にて得たとすれば、これを上記ポテンシヨ
メータ１５の可動接点を調整して、融解開始に先
立つて関数制御開始信号S1として設定する。この
設定によつて表面温度Ｏ・ＴがＳ・Ｐに達するま
では上記信号S0を出力しない。そこで以後の信号
処理は全く行われず制御素子１０のインピーダン
スは最小に保たれ装置定格の100％の電力による
最大の高周波電流（Ihmax）にて金属８を加熱す
る。これが第４図のt1−t0の加熱時間帯tHであり、
このためC3は２次特性で上昇し、C4もそれに追
従して上昇するが前述の表皮効果のため次第にそ
の温度差は大きくなる。この最大電流（Ihmax）
のまま加熱をつづけるとC3は１点鎖線C3′のよう
に急上昇してＭ・Ｐ・Ｃ・Ｐに到達するのである
が、この装置はC3がＳ・Ｐに達したt1時点におい
て上記S0信号を出力する。この信号S0によつて
PNP形トランジスタ１９が導通し、可変抵抗器
Rtを介して積分器２０のOPアンプ２１の（−）
端子に融点Ｍ・Ｐより僅かに高い鋳造温度Ｃ・Ｐ
に対応する信号S2の電圧V1が入力される。この
回路が第２の信号設定手段２２であり、上記Ｃ・
ＰもＳ・Ｐ同様、金属の種別と量とによつて実験
的に求めあらかじめ設定する。つぎに１点鎖線２
３で囲んだ回路が機能別その(三)の関数発生手段で
あり、上記積分器２０と、その出力の極性を反転
させる反転増幅器２４と、ダイオードD1・D2お
よび除算回路２５にてなる曲線関数回路２６とで
構成されている。積分器２０の出力V2は上記可
変抵抗器Rtの設定によつて（V2＝−１／RtCt∫V1dt） となり、このV2の極性を反転増幅器２４にて反
転させた出力V3を第３図に示す。横軸ｔは時
間経過ｔを、タテ軸は電圧Ｖを示し、出力V3が
時間ｔの経過によつて直線状に上昇する積分関数
信号となつている。この出力信号V3を曲線関数
回路２６に入力すれば、この回路のダイオードの
しきい値を境に除算回路２５の増幅度が変り、つ
ぎに示す式によるV4が出力される。V4＝Ｋ√3
ここでＫは定数である。第３図は上記V4すな
わち平方根関数信号S3の特性を示す図である。第
４図においてC3のＳ・Ｐ以上のＡ−Ｂ−Ｄの温
度上昇特性として任意の特性を用いることができ
るが、要はC3がＭ・Ｐを超えるt2時点からC3とC4
とが一致するtC時点までの時間tSを短縮するため
には上記第３図のような平方根特性がもつとも
すぐれていることはいうまでもない。この関数発
生手段２３から出力された関数信号S3に上記第１
の設定信号S1を加算してt1からtCまでの関数制御
目標信号S4を出力するのが前述の区分の(四)に当る
加算手段２７の回路である。この回路２７は検出
信号Stの入力端子１２ｂを有し、かつR1，R2，
R3，R4の抵抗をすべて等しくすることによつて
上記目標信号S4と前記ポテンシヨメータ１６に設
定されたＳ・Ｐの信号とを加算して第４図のＡか
らＤの制御目標信号S4を出力する。この信号S4は
区分(五)の比較手段としての差動増幅器２９の非反
転入力端子３０に入力され、反転入力端子３１に
は検出信号St1が放射温度計９から連続的に入力
される。差動増幅器２９は上記関数制御目標信号
S4と検出信号Stとを比較してその偏差ΔSを出力
端子１３に出力する。この偏差ΔSを零にするよ
うに加算電力を制御する加熱制御手段３３は前述
したパワートランジスタ１０と、このペース１０
Ｂにベース電流を送りこむNPN形トンランジス
タ３４にてなる増幅回路とで構成される。ただし
この手段３３は従来装置と同じものでよい。
このようにして第４図で示すような平方根特性
にて金属の表面温度Ｏ・Ｔが上昇制御されると
Ｏ・Ｔが融点Ｍ・Ｐに達し、これを超える時点
t2，Ｂにては内部温度Ｉ・Ｔも漸く近接してその
温度差ΔT2も従来のΔT1に比しはるかに小さい。
つぎに内部温度Ｉ・ＴがＭ・Ｐに達したt3時点に
ても鋳造は可能であるが、今少し時間をおいて
Ｉ・Ｔ≒Ｏ・Ｔとなる鋳造最適タイミングtCにお
いて鋳型に注入するのである。上記表面が融解す
るt2からtCまでの完全融解時間tSが従来の係留時
間tMに比し、著しく短縮されるので融解した金属
がるつぼ部材などと化学反応することがきわめて
少くなる。さらにＩ・ＴがＯ・Ｔに近接した時点
をtCとすればtSは更に短縮できる。
にて金属の表面温度Ｏ・Ｔが上昇制御されると
Ｏ・Ｔが融点Ｍ・Ｐに達し、これを超える時点
t2，Ｂにては内部温度Ｉ・Ｔも漸く近接してその
温度差ΔT2も従来のΔT1に比しはるかに小さい。
つぎに内部温度Ｉ・ＴがＭ・Ｐに達したt3時点に
ても鋳造は可能であるが、今少し時間をおいて
Ｉ・Ｔ≒Ｏ・Ｔとなる鋳造最適タイミングtCにお
いて鋳型に注入するのである。上記表面が融解す
るt2からtCまでの完全融解時間tSが従来の係留時
間tMに比し、著しく短縮されるので融解した金属
がるつぼ部材などと化学反応することがきわめて
少くなる。さらにＩ・ＴがＯ・Ｔに近接した時点
をtCとすればtSは更に短縮できる。
つぎに第５図によつてこの発明の別の実施例装
置を説明する。図はその装置による金属の温度・
時間特性図であり、第４図と同記号のものは詳細
を省く。第４図と異るのは関数制御開始温度Ｓ・
ＰをＭ・Ｐに近づけ、たとえばＭ・Ｐの95％に設
定した点と、Ｏ・Ｔの特性C3のＡ−Ｂ−Ｄの関
数制御目標信号S4が直線すなわち積分関数である
点とである。装置としては第２図の関数発生手段
２３の曲線関数回路２６を省き、反転増幅器２４
の出力V3を直接S3信号として出力するように構
成する。このため装置が全出力で加熱するt1−t0
の加熱時間帯tHが長く、t1時点にて急速に関数制
御に入るため、熱慣性によるＯ・Ｔの若干のオー
バーシユートは避けられないが、Ｍ・Ｐを超える
ことはなく、さらに低い温度勾配によつて徐々に
温度上昇するので、Ｏ・Ｔが融点を超えるＢ点す
なわちt2からtCまでの時間tSは第１図の係留tMに
比しはるかに短かいものとなる。
置を説明する。図はその装置による金属の温度・
時間特性図であり、第４図と同記号のものは詳細
を省く。第４図と異るのは関数制御開始温度Ｓ・
ＰをＭ・Ｐに近づけ、たとえばＭ・Ｐの95％に設
定した点と、Ｏ・Ｔの特性C3のＡ−Ｂ−Ｄの関
数制御目標信号S4が直線すなわち積分関数である
点とである。装置としては第２図の関数発生手段
２３の曲線関数回路２６を省き、反転増幅器２４
の出力V3を直接S3信号として出力するように構
成する。このため装置が全出力で加熱するt1−t0
の加熱時間帯tHが長く、t1時点にて急速に関数制
御に入るため、熱慣性によるＯ・Ｔの若干のオー
バーシユートは避けられないが、Ｍ・Ｐを超える
ことはなく、さらに低い温度勾配によつて徐々に
温度上昇するので、Ｏ・Ｔが融点を超えるＢ点す
なわちt2からtCまでの時間tSは第１図の係留tMに
比しはるかに短かいものとなる。
以上がこの発明の実施例であるが、この発明は
図示や説明に限定されない。たとえば関数制御開
始温度Ｓ・Ｐは融点Ｍ・Ｐに近い方がよいが、関
数制御の方法によつては融点の50％以上で融点よ
り低い温度であればよい。また鋳造温度Ｃ・Ｐも
必ずしも内部温度Ｉ・Ｔと表面温度Ｏ・Ｔとが一
致する温度でなく、内部が完全に融解した温度い
いかえるとＩ・ＴがＭ・Ｐを超えた温度に設定し
てもよい。また関数信号も平方根や積分に限定せ
ず、完全融解時間tSを短縮させるどのような関数
たとえば蛇行上昇するようなものでもよい。した
がつて関数発生回路の構成もいろいろ考えられる
が、すべてこの発明のはんちゆうに属する。さら
に加熱制御手段もパワートランジスタによる直流
回路での電力制御だけでなく、サイリスタによる
交流電源制御でもよい。
図示や説明に限定されない。たとえば関数制御開
始温度Ｓ・Ｐは融点Ｍ・Ｐに近い方がよいが、関
数制御の方法によつては融点の50％以上で融点よ
り低い温度であればよい。また鋳造温度Ｃ・Ｐも
必ずしも内部温度Ｉ・Ｔと表面温度Ｏ・Ｔとが一
致する温度でなく、内部が完全に融解した温度い
いかえるとＩ・ＴがＭ・Ｐを超えた温度に設定し
てもよい。また関数信号も平方根や積分に限定せ
ず、完全融解時間tSを短縮させるどのような関数
たとえば蛇行上昇するようなものでもよい。した
がつて関数発生回路の構成もいろいろ考えられる
が、すべてこの発明のはんちゆうに属する。さら
に加熱制御手段もパワートランジスタによる直流
回路での電力制御だけでなく、サイリスタによる
交流電源制御でもよい。
この発明は以上のように構成されているので、
温度制御式高周波鋳造装置のフイードバツク自動
加熱制御において鋳造金属の種別ならびに量に対
応した最適にして理想的なプログラム制御を簡単
な電子回路を巧みに組合わして記憶回路などを要
しない関数制御回路にて行うことによつて、鋳造
所要時間が短かく、かつ融解不足やオーバーヒー
トなどのおそれが全くなく、金属の表面が融点に
達してから金属全体が完全融解するまでの時間を
最小限に短縮して、液状の金属が外気やるつぼに
移動しながら反応を起して劣化を進行させること
なく、良質かつ完全な製品を高能率で製造しうる
小型低兼な装置を提供しえたものである。
温度制御式高周波鋳造装置のフイードバツク自動
加熱制御において鋳造金属の種別ならびに量に対
応した最適にして理想的なプログラム制御を簡単
な電子回路を巧みに組合わして記憶回路などを要
しない関数制御回路にて行うことによつて、鋳造
所要時間が短かく、かつ融解不足やオーバーヒー
トなどのおそれが全くなく、金属の表面が融点に
達してから金属全体が完全融解するまでの時間を
最小限に短縮して、液状の金属が外気やるつぼに
移動しながら反応を起して劣化を進行させること
なく、良質かつ完全な製品を高能率で製造しうる
小型低兼な装置を提供しえたものである。
第１図は従来の温度制御式高周波鋳造装置での
融解工程の温度・時間特性図、第２図はこの発明
の実施例高周波鋳造装置の回路ブロツク図、第３
図は上記装置の関数発生手段の積分器の出力特
性図、図は上記関数発生手段の曲線関数回路の
出力信号特性図、第４図は上記装置での融解工程
の温度・時間特性、第５図はこの発明の別の実施
例装置での同じく温度・特性図である。 ２……交流電源、Pd……加熱電力（直流）、６
……高周波発振回路、７……誘導巻線、８……る
つぼ内金属、９……放射温度計、１０……加熱電
力制御素子、Ｍ・Ｐ……融点、Ｓ・Ｐ……関数制
御開始温度、S1……上記Ｓ・Ｐ……設定信号、１
５……第１の温度設定手段、Ｃ・Ｐ……鋳込み最
適温度、S2……上記Ｃ・Ｐ設定信号、２２……第
２の温度設定手段、St……放射温度計の検出信
号、S3……関数信号、２３……関数発生手段、S4
……関数制御目標値信号、２７……加算手段、２
９……比較手段、ΔS……偏差、３３……加熱制
御手段。
融解工程の温度・時間特性図、第２図はこの発明
の実施例高周波鋳造装置の回路ブロツク図、第３
図は上記装置の関数発生手段の積分器の出力特
性図、図は上記関数発生手段の曲線関数回路の
出力信号特性図、第４図は上記装置での融解工程
の温度・時間特性、第５図はこの発明の別の実施
例装置での同じく温度・特性図である。 ２……交流電源、Pd……加熱電力（直流）、６
……高周波発振回路、７……誘導巻線、８……る
つぼ内金属、９……放射温度計、１０……加熱電
力制御素子、Ｍ・Ｐ……融点、Ｓ・Ｐ……関数制
御開始温度、S1……上記Ｓ・Ｐ……設定信号、１
５……第１の温度設定手段、Ｃ・Ｐ……鋳込み最
適温度、S2……上記Ｃ・Ｐ設定信号、２２……第
２の温度設定手段、St……放射温度計の検出信
号、S3……関数信号、２３……関数発生手段、S4
……関数制御目標値信号、２７……加算手段、２
９……比較手段、ΔS……偏差、３３……加熱制
御手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ るつぼ内の融解金属の表面温度を放射温度計
によつて検出し、この検出信号に対応して加熱電
力を制御し、この制御出力を高周波電流に変換し
てるつぼ周囲に設けた誘導巻線に供給し、前記金
属を融解鋳造する装置において、つぎの各構成要
件を設け金属の表面温度が融点に達した時から鋳
込むまでの時間を最小限に短縮するようにしたこ
とを特徴とする高周波鋳造装置。 (ア) 融点Ｍ・Ｐより低い関数制御開始温度Ｓ・Ｐ
を設定し、この設定信号S1を出力する第１の温
度設定手段。 (イ) 融点Ｍ・Ｐより僅かに高い鋳込み最適温度
Ｃ・Ｐを設定し、この設定信号S2を出力する第
２の温度設定手段。 (ウ) 前記放射温度計の検出信号Stが前記関数制御
開始温度Ｓ・Ｐに達したとき作動し、前記鋳込
み最適温度Ｃ・Ｐに至る間、その温度上昇特性
を規制する関数信号S3を出力する関数発生手
段。 (エ) 前記第１の設定信号S1に関数信号S3を加算
し、関数制御目標値信号S4を出力する加算手
段。 (オ) 前記検出信号Stを前記目標信号S4と比較し、
その偏差ΔSを出力する比較手段。 (カ) 前記偏差ΔSを零にするように前記加熱電力
を制御する加熱制御手段。 ２ 関数制御開始温度Ｓ・Ｐが融点の50％以上で
ある特許請求の範囲第１項記載の高周波鋳造装
置。 ３ 関数発生手段の発生関数が積分である特許請
求の範囲第１項または第２項記載の高周波鋳造装
置。 ４ 関数発生手段の発生関数が平方根である特許
請求の範囲第１項または第２項記載の高周波鋳造
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8126584A JPS60221687A (ja) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | 高周波鋳造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8126584A JPS60221687A (ja) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | 高周波鋳造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60221687A JPS60221687A (ja) | 1985-11-06 |
| JPH0518034B2 true JPH0518034B2 (ja) | 1993-03-10 |
Family
ID=13741526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8126584A Granted JPS60221687A (ja) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | 高周波鋳造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60221687A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63108190A (ja) * | 1986-10-23 | 1988-05-13 | マツダ株式会社 | 溶解炉の温度制御装置 |
| JP2006007309A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Kyocera Corp | 多結晶シリコンの鋳造方法及び多結晶シリコン鋳造装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58200990A (ja) * | 1982-05-17 | 1983-11-22 | 富士電機株式会社 | 電気炉の温度監視装置 |
-
1984
- 1984-04-18 JP JP8126584A patent/JPS60221687A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58200990A (ja) * | 1982-05-17 | 1983-11-22 | 富士電機株式会社 | 電気炉の温度監視装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60221687A (ja) | 1985-11-06 |
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