JPH08224654A

JPH08224654A - 湯面検知装置

Info

Publication number: JPH08224654A
Application number: JP3527395A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kawai; 宏河井; Seiji Hirata; 誠二平田; Yasutaka Furukawa; 康敬古川
Original assignee: Toyota Motor Corp; Isuzu Seisakusho KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Isuzu Seisakusho KK
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1996-09-03
Also published as: CN1149129A

Abstract

(57)【要約】【目的】溶湯が電極の位置まで到達したタイミングを
時間遅れなしに検知できるようにするとともに、耐久
性、信頼性を高くしてメンテナンスの手間を低減させ
る。【構成】本発明に係る湯面検知装置１０は、鋳造にお
ける金型２のキャビティ４内の湯面を検知する湯面検知
装置であって、金型２と同程度以上の強度を備えてお
り、その金型２のキャビティ壁面４ｗの一部を構成する
電極１４と、セラミックから構成され、電極１４と金型
２との間を電気的に絶縁するとともに、その電極１４の
周囲でキャビティ壁面４ｗの一部を構成する絶縁材１６
と、電極１４と金型２との間における電気抵抗の変化を
検出する抵抗変化検出手段とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳造における金型のキ
ャビティ内の湯面を検知する湯面検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金型内の湯面を検知する方法としては、
金型の壁内に装着された熱電対により前記金型の温度を
測定し、その金型温度の上昇勾配により金型内に注入さ
れた溶湯の湯面を推測する方法が一般的に採用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法によると、湯面があるレベルに達してから
そのレベルにある熱電対の温度が上昇し始めるまでには
所定の時間遅れが発生する。このため、正確な湯面レベ
ルを検知することが困難であり、湯面レベルに基づいて
溶湯の注入速度等をコントロールする際に的確な制御が
できないという問題がある。また、熱電対は二種の金属
を接合させ、その接合点の温度によって熱起電力が変化
する特性を利用した温度計であるため、熱的に過酷な条
件下では接合部の断線等により測定不能となることが多
い。このために、定期的なメンテナンスが必要不可欠で
ある。本発明の技術的課題は、センサーを、直接、溶湯
に接触させることができるようにして、時間遅れ等を考
慮することなく正確に湯面レベルを検知すること、さら
に、溶湯に接するセンサーの強度を金型の強度と同程度
以上に設定できるようにして、センサーの耐久性、信頼
性を向上させるとともにメンテナンスの手間も低減させ
ようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段、作用、効果】

〔課題を解決するための請求項１に係る手段〕上記した
課題は、以下の特徴を有する湯面検知装置によって解決
される。即ち、請求項１に係る湯面検知装置は、鋳造に
おける金型のキャビティ内の湯面を検知する湯面検知装
置であって、前記金型と同程度以上の強度を備えてお
り、その金型のキャビティ壁面の一部を構成する電極
と、セラミックから構成され、前記電極と金型との間を
電気的に絶縁するとともに、その電極の周囲で前記キャ
ビティ壁面の一部を構成する絶縁材と、前記電極と金型
との間における電気抵抗の変化を検出する抵抗変化検出
手段と、を有している。〔請求項１に記載された発明の作用〕本発明によると、
キャビティ内に溶湯が注入されて湯面が電極の位置まで
到達すると、溶湯により電極と金型との間の電気抵抗が
低下する。そして、その抵抗変化が抵抗変化検出手段に
より検出される。即ち、抵抗変化検出手段により検出さ
れた電気抵抗の変化により湯面が電極の位置まで達した
か否かを判定することができる。したがって、例えば、
前記電極をキャビティの最上部に設置すれば、キャビテ
ィ内に溶湯が充填されたタイミングを知ることができ
る。また、電極をキャビティの所定部位に設置すれば、
溶湯がその所定部位まで到達したタイミングを知ること
ができる。さらに、前記電極は、金型のキャビティ壁面
の一部を構成しているため、この電極に溶湯が直接的に
接触することになり、検出の時間遅れ等が生じることは
ない。また、前記電極はその強度が金型の強度と同程度
以上であり、絶縁材はセラミック製であるために、溶湯
が直接的に接触しても磨耗等することがなく、耐久性及
び信頼性が高い。〔請求項１に記載された発明の効果〕本発明によると、
電極がキャビティの壁面の一部を構成しており、その電
極と金型間の電気抵抗の変化により、溶湯がその電極の
位置に到達したタイミングを知る方式である。このた
め、検出の時間遅れ等が生じることはなく、溶湯が電極
の位置まで到達したタイミングを正確に検知することが
できる。また、電極はその強度が金型の強度と同等以上
であり、絶縁材はセラミック製であるために、耐久性、
信頼性も高く、メンテナンスの手間も低減する。

【０００５】

【実施例】

〔第１実施例〕以下、図１〜図４に基づいて、本発明の
第１実施例に係る湯面検知装置の説明を行う。ここで、
図１は、湯面検知装置１０の検知センサー１２の取付け
詳細図、図２は、湯面検知装置１０の電気回路図であ
る。また、図３は、金型２の全体を表す縦断面図、図４
は、鋳造装置の全体を表す概略図である。前記鋳造装置
は、図４に示されるように、溶湯を貯える保持炉８と、
定盤６によりその保持炉８の真上に位置決めされた金型
２とを備えており、金型２と保持炉８間の差圧により、
その保持炉８内の溶湯はストーク５を介して金型２のキ
ャビティ４内に供給されるようになっている。また、前
記金型２の上部には、湯面検知装置１０の検知センサー
１２が装着されている。

【０００６】前記検知センサー１２は、キャビティ４内
に溶湯が充填されたか否かを検知するためのセンサーで
あり、図１に示されるように、Fe-Ni 鋼で製作された導
電性のピン部１４と、そのピン部１４と金型２との間を
絶縁するセラミック製の絶縁材１６とから構成されてい
る。前記絶縁材１６は、円柱形に成形されてその中央位
置にはフランジ部１６ｆが設けられており、さらに、中
心軸方向には前記ピン部１４を収納する貫通孔１６ｋが
形成されている。ここで、前記絶縁材１６は、Al₂O₃を
主体としたセラミックであり、前記ピン部１４とはメタ
ライズされた後に銀ロー付けにより接合されるようにな
っている。また、前記絶縁材１６にピン部１４が接合さ
れた状態で、その絶縁材１６の先端面とピン部１４の先
端面とは同一面上に位置するようになる。

【０００７】前記金型２の上部には大径貫通孔２ｍと小
径貫通孔２ｓとが同心に形成されており、両貫通孔２
ｍ，２ｓの接続部分にリング状の段差２ｄが形成されて
いる。そして、前記小径貫通孔２ｓ、大径貫通孔２ｍに
検知センサー１２の先端部１６ａ及びフランジ部１６ｆ
がそれぞれ収納されるようになっている。ここで、前記
小径貫通孔２ｓの長さは、検知センサー１２の先端部１
６ａの長さに等しく設定されており、前記検知センサー
１２が金型２にセットされた状態でその検知センサー１
２の先端面はキャビティ４の壁面４ｗと連続するように
なる。即ち、前記検知センサー１２の先端面はキャビテ
ィ４の壁面４ｗの一部を構成しており、また、上記した
材質により、その強度は金型２の強度と同程度以上に設
定されている。前記検知センサー１２のピン部１４は、
図２に示されるように、信号出力部１８の端子Ｔ１に電
気的に接続されるようになっている。また、金型２は信
号出力部１８の端子Ｔ２に電気的に接続されるとともに
接地されるようになっている。

【０００８】前記信号出力部１８は、検知センサー１２
のピン部１４と金型２との間が溶湯によって電気的に接
続されたか否かの信号を出力するための回路であり、定
電圧電源１８ｖとリレー１８ｒとから構成される。そし
て、前記リレー１８ｒのコイル１１８ｃと定電圧電源１
８ｖとが直列に接続された状態で端子Ｔ１と端子Ｔ２と
の間に接続される。即ち、検知センサー１２のピン部１
４、端子Ｔ１、コイル１１８ｃ、定電圧電源１８ｖ、端
子Ｔ２、金型２が電気的に直列に接続されることにな
り、前記ピン部１４と金型２とが溶湯によって電気的に
接続されることにより、前記コイル１１８ｃには所定の
電流が流れるようになる。前記コイル１１８ｃに電流が
流れると、リレー１８ｒの接点１１８ｓが閉じ、この信
号が端子Ｔ３，Ｔ４を介して制御装置（図示されていな
い）に出力される。即ち、前記検知センサー１２のピン
部１４が本発明の電極に相当し、前記信号出力部１８が
本発明の抵抗変化検出手段に相当する。

【０００９】次に、本実施例に係る湯面検知装置１０の
動作について説明する。図４に示されるように、保持炉
８の真上に金型２が位置決めされると、図示されていな
い加圧装置によって保持炉８内が加圧され、溶湯がスト
ーク５を介してキャビティ４内に押し上げられる。な
お、図中３は、塗型材であるが、本実施例においては塗
型材３の塗布を行わない操業について説明する。湯面が
キャビティ４の検知センサー１２の位置まで達していな
い状態では、その検知センサー１２のピン部１４と金型
２とは絶縁材１６によって絶縁されているため、図２に
おけるリレー１８ｒのコイル１１８ｃには電流が流れる
ことはない。このため、リレー１８ｒの接点１１８ｓは
開いたままである。しかしながら、湯面が検知センサー
１２の位置まで到達すると、前記ピン部１４と金型２と
が溶湯によって電気的に接続されることになり、前記コ
イル１１８ｃには所定の電流が流れるようになる。この
結果、リレー１８ｒが動作して接点１１８ｓが閉じら
れ、この信号が端子Ｔ３，Ｔ４を介して前記制御装置に
出力される。

【００１０】このように本実施例に係る湯面検知装置１
０によると，検知センサー１２はキャビティ４の壁面４
ｗの一部を構成しているため、この検知センサー１２に
溶湯が直接接触することになり、検出の時間遅れ等が生
じることはない。また、前記検知センサー１２のピン部
１４はその強度が金型２の強度と同程度以上の材質で製
作されており、絶縁材１６はセラミック製であるため
に、耐久性、信頼性が高く、メンテナンスの手間も低減
する。また、本実施例では、検知センサー１２を金型２
の上部（キャビティ４の最上部）に装着して溶湯がキャ
ビティ４内に充填されたか否かを検知するために使用し
たが、このような使用に限られるわけではなく前記キャ
ビティ４の所定レベルに装着してその位置に湯面が到達
したか否かを検出することも可能であることは言うまで
もない。

【００１１】〔第２実施例〕次に、図３〜図６に基づい
て、本発明の第２実施例に係る湯面検知装置２０の説明
を行う。本実施例に係る湯面検知装置２０は、第１実施
例に係る湯面検知装置１０における信号出力部１８の電
気回路を改良し、検知センサー１２のピン部１４と金型
２との間の電気抵抗を測定できる構成としたものであ
る。なお、第１実施例に係る湯面検知装置１０で使用さ
れた部材と同じ部材については同じ番号を付して説明を
省略する。本実施例に係る湯面検知装置２０では、図５
に示されるように、検知センサー１２のピン部１４は抵
抗測定器２２の第１測定端子Ｔ１に接続されており、一
方、金型２は抵抗測定器２２の第２測定端子Ｔ２に接続
されるようになっている。また、前記抵抗測定器２２の
第１測定端子Ｔ１、第２測定端子Ｔ２には定電圧電源２
４が接続されるようになっている。この回路構成によ
り、前記検知センサー１２のピン部１４と金型２との間
の電気抵抗を連続して測定することができるようにな
る。また、前記抵抗測定器２２は、測定値が予め設定し
た値（設定値）以下となった場合に制御装置（図示され
ていない）に信号を出力できるようになっている。即
ち、前記抵抗測定器２２が本発明の抵抗変化検出手段に
相当する。

【００１２】図６は、鋳造の開始（点Ｓ）から終了（点
Ｄ１，Ｄ２）までの間におけるピン部１４〜金型２間の
電気抵抗の変化を表したグラフである。ここで、図中実
線は、キャビティ４の壁面４ｗに絶縁物である塗型材３
を塗布した状態で鋳造を行った場合の電気抵抗の変化を
表しており、図中点線は、キャビティ４の壁面４ｗに塗
型材３を塗布しない状態で鋳造を行った場合の電気抵抗
の変化を表している。図４に示されるように、保持炉８
の真上に金型２が位置決めされると、図示されていない
加圧装置によって保持炉８内が加圧され、溶湯がストー
ク５を介してキャビティ４内に押し上げられる。なお、
本実施例においては塗型材３を塗布した状態で鋳造を行
う場合について説明する。

【００１３】図６中の点Ｓは、保持炉８内の加圧が開始
されたタイミングを表している。加圧が開始されたタイ
ミングでは、検知センサー１２のピン部１４と金型２と
は絶縁材１６によって電気的に絶縁されており、さら
に、検知センサー１２の先端面には図３〜図５に示され
るように、絶縁物である塗型材３が塗布されているた
め、前記ピン部１４と金型２との間の電気抵抗、即ち、
抵抗測定器２２によって測定される抵抗値は最大とな
る。しかしながら、キャビティ４内に溶湯が供給されて
湯面が上昇するにつれて、その溶湯の輻射熱によって絶
縁材１６や塗型材３等の電気抵抗が徐々に低下して、図
６に示されるように、抵抗測定器２２の抵抗値は徐々に
低下する。そして、湯面がキャビティ４の上限近くにま
で到達して溶湯が検知センサー１２に塗型材３を介して
接し始めると（点Ａ１）、そのタイミングから抵抗測定
器２２の抵抗値は急激に低下する。そして、溶湯がキャ
ビティ４内に充填された状態（点Ｂ１）で、抵抗測定器
２２の抵抗値は検知センサー１２のピン部１４と金型２
間に位置する塗型材３の抵抗値に等しくなる。

【００１４】したがって、点Ｂ１における抵抗値（Ｂ
１）を設定値として予め記憶しておけば、抵抗測定器２
２の測定値がこの抵抗値（Ｂ１）と等しくなったタイミ
ングで、湯面が検知センサー１２の位置まで到達したこ
とが分かり、このタイミングで前記制御装置に信号を出
力することができるようになる。なお、図中の点Ｃ１
は、キャビティ４内の溶湯が凝固を開始するタイミング
であり、点Ｄ１は、成形が完了した製品を離型するタイ
ミングである。一方、キャビティ４の壁面４ｗから塗型
材３を除去した状態で鋳造を行った場合（図中の点線参
照）には、抵抗測定器２２の測定値は、塗型材３を塗布
した場合と比較して塗型材３の抵抗値の分だけ小さくな
る。

【００１５】ここで、第１実施例に係る湯面検知装置１
０では、前述のように、検知センサー１２のピン部１４
と金型２とが溶湯によって電気的に接続された状態をリ
レー１８ｒで検出する方法を採用している。しかしなが
ら、キャビティ４の壁面４ｗに塗型材３が塗布された状
態では、湯面が検知センサー１２の位置まで達しても検
知センサー１２のピン部１４と金型２間には絶縁物であ
る塗型材３が位置するため、その塗型材３の抵抗によっ
てコイル１１８ｃにはリレー１８ｒを駆動させるだけの
電流が流れない。このため、第１実施例に係る湯面検知
装置１０は、キャビティ４の壁面４ｗに塗型材３を塗布
しない状態で使用しなければならないという制約があ
る。

【００１６】しかしながら、本実施例に係る湯面検知装
置２０では、検知センサー１２のピン部１４と金型２の
と間の抵抗値を測定する方式を採用しているために、前
述のように、塗型材３を塗布した状態でも抵抗値の変化
から湯面が検知センサー１２の位置まで達したか否かを
判定することができる。また、金型２に塗型材３を塗布
しない状態で使用する場合でも、検知センサー１２の先
端面から前回使用した塗型材３の残留物を除去する必要
がなくなり、検知センサー１２の磨き作業が不要とな
る。これによって、前記検知センサー１２のピン部１４
の磨耗等もほとんど無くなりセンサー寿命が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る湯面検知装置の検知
センサーの取付け詳細側面図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る湯面検知装置の電気
回路図である。

【図３】鋳造装置の金型の全体を表す縦断面図である。

【図４】鋳造装置の全体を表す概略図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る湯面検知装置の電気
回路図である。

【図６】本発明の第２実施例に係る湯面検知装置におい
て、鋳造の開始から終了までの間におけるピン部〜金型
間の電気抵抗の変化を表したグラフである。

【符号の説明】

２金型４キャビティ３塗型材１２検知センサー１４ピン部（電極）１６絶縁材１８信号出力部（抵抗変化検出手段）２２抵抗測定器（抵抗変化検出手段）

フロントページの続き (72)発明者古川康敬愛知県碧南市雁道町４−１株式会社五十鈴製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳造における金型のキャビティ内の湯面
を検知する湯面検知装置であって、前記金型と同程度以上の強度を備えており、その金型の
キャビティ壁面の一部を構成する電極と、セラミックから構成され、前記電極と金型との間を電気
的に絶縁するとともに、その電極の周囲で前記キャビテ
ィ壁面の一部を構成する絶縁材と、前記電極と金型との間における電気抵抗の変化を検出す
る抵抗変化検出手段と、を有することを特徴とする湯面
検知装置。