JPS6171166A - 低圧鋳造機の給湯制御装置 - Google Patents

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、低圧鋳造機の鋳型キャビディ内に充填される
溶湯の充填速度を制御する給湯制御装置の改良に関する
ものである。

（従来の技術） 一般に、この種の低圧鋳造機は、溶湯を収容するるつぼ
を気密状に覆う加圧室と、その上方に配置された鋳型と
を備えてなり、加圧室にエアを供給してるつぼからスト
ークを介して鋳型のキャビティ内に瀉を低圧で充ｔｇす
ることにより、例えばエンジンのアルミニウム製シリン
ダヘッド等の鋳物を鋳造するようにしたものである。

ところで、この低圧鋳ｆ！機では、鋳型キャビティ内へ
の湯の充填速度が速すぎると、湯の乱流により鋳物内に
空気等が巻き込まれてブローホール等が生じ、逆に湯の
充填速度が遅すぎると、給湯途中で潟の一部が早期に凝
固する等の鋳造欠陥が生じるという問題があり、潟の充
填速度を一定に保つ必要がある。したがって、鋳型キャ
ビティ内への給湯に伴い、るつぼ内の湯のレベルが低下
して該レベルと鋳型キセビティとの高低差、つまりヘッ
ド差が増大したとぎには、それに応じて加圧蛮に対する
エアの圧力を増大させることが要求される。

そこで、このような要求を満たすべく、従来、例えば実
開昭５５−１１１６６３号公報に開示されているように
、湯を鋳型キャビティ内に充填するショット回数が増加
するのに応じてエア供給系路に設けた減圧弁を段階的に
聞いて、加圧室のエア圧力をるつぼ内の潟のレベル低下
を見越しで上げてゆくようにしたものが提案されている
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来のものでは、エアの加圧力をシ
ョット毎に段階的にかつ画一的に制御しているため、る
つぼが空状態になると新たに補給される溶湯の補給量の
ばらつきによって制御誤差が生じるという問題があった
。しかも、加圧エアの流向が一定であるので、加圧時に
上記溶湯補給に伴う炉蓋の気密性不足に起因するエア洩
れ等が生じても、その補正を行うことができず、その結
果、高精度で高品質の鋳造品を鋳造することが困難であ
った。

また、加圧エアの流釘制饋口が行われていないので、湯
のショット回数が増加してるつぼ内の湯のレベルが低下
する程給湯時間が長くなり、給で８時間のばらつきが大
きくなるという問題もあった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、低圧鋳造機の給湯時に湯がストーク上部
に上昇したときの加圧エアの供給状態を検出してそれを
最適条件と比較し、その差に阜づいで鋳型キャビティ内
に湯を充填するための−［アの加圧力および流量を最適
制罪状態で制御Ｊ゛るようにすることにより、るつぼ内
の湯量の変化に拘らず、ストーク上部から鋳型キトビテ
ィ内に充填される湯の流速を一定に正確に制御し得るよ
うにし、よって低圧鋳造機による鋳造品の品質の向上お
よびｔＪ造時間の短縮化を図ることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、低圧鋳
造機の加圧室に連通し、流量制御弁および圧力制御弁が
介設されたエア供給系路と、上記両制御弁の各開度を制
御するサーボ機構と、上記り０圧室内に設けられた圧力
検出器と、鋳造機のストーク上部にその通路方向に一定
の距離をへだでて設けられた一対の潟検出器と、湯が上
記ストークの上部に達したときの加圧力に対するヘッド
差変化特性、鋳ｆ！ｇＭのるつぼ内の湯のヘッド差に対
るる加圧室の容積変化特性および該ヘッド差に対するス
トーク内の潟の流速変化特性をそれぞれ記憶する記憶部
と、上記るつぼ内の所定レベルにある湯がストーク上部
に達したときのエアの加圧力、その流量および潟の流速
の８圃ならびに上記ストーク上部から鋳型キャビティ内
への潟の充填時のエアの加圧力、その流量、加圧室の容
積および湯の流速の８値をパターンとして設定記憶する
一方、実際に湯がストーク上部に達したときの上記各検
出器からの出力信号と上記比較部での比較対応信号とを
もとに上記パターンの設定１直との差を求め、その差に
応じて上記両す−ボ礪構に対してキＶｌビティヘ場を送
るためのエアの加圧力および流量の各信号を出力する制
御品とを備えた構成としている。

（作用） 上記構成により、本発明では、るつぼ内のｒ８が鋳型キ
ャビティ内に最適の流速で充填されるとさ・の加圧室に
対するエアの加圧力およびその流量がパターンとして設
定記憶されており、湯を鋳型内に充填するショット毎に
、実際に湯が主１１ビデイ内に充填される際のエアの加
圧力および流量が上記設定されているパターンの設定値
に基づいて補正される。そのため、ショット回数の増加
によってるつぼ内の湖のレベルが低下し、あるいはるつ
ぼにエア洩れ等が生じても、それらの影響を受けること
なく上記鋳型キャビディ内への湯の充填速度が最適埴に
制御される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の実施例に係る低圧鋳造機の給湯制御装
置を示し、１は低圧鋳造機の炉本体であって、該炉本体
１は上面が開放された箱状に形成され、その内部には溶
ｉ（溶融金属）を収容する導電性のるつぼ２が組合３上
に載置されて収納され、炉本体１の内壁面には上記るつ
ぼ２内の溶湯を加熱してその凝固を阻止づるヒータ４，
４．・・・が配設されている。また、上記炉本体１の上
面開放口は着脱可能な炉蓋５によって気密状に閉塞され
ており、よって炉本体１内部にはるつぼ２を覆う密閉状
の加圧室６が形成されている。そして、この加圧室６に
は開閉式給気弁を介設したエア供給系路８と、開閉式排
気弁９を介設したエア排気系路１０とが連通されている
。

上記炉蓋５の中央部には貫通孔５ａが形成され、該貫通
孔５ａには非導電性材料よりなるストーク１１がその上
端７ランジ部１１ａを炉Ｍ５上面に当接せしめ、かつ下
部を上記るつぼ２内の溶湯に浸漬ぽしめて嵌装されてい
る。また、上記炉蓋５の上面には上型１２および下型１
３よりなる鋳型１４が上記ストーク１１のフランジ部１
１ａを炉蓋５上面とで気密シールして挟圧するように固
定され、上記上型１２の下面および下型１３の上面には
それぞれキャビティ１５を形成する成型面１２ａ、１３
ａが設けられ、該キャビティ１５内には中子Ｃが嵌入配
置されている。ま１＝　、上記キ１ｒビティ１５は下型
１３に貫通形成した湯口１６を介して上記ストーク１１
の上端開口部に連通されており、炉本体１の加圧ｖ６内
にエア供給系路８を介して加圧エアを供給し、そのエア
の加圧力によりるつぼ２内の溶湯を加圧してそれをるつ
ぼ２からストーク１１を介して鋳型１４のキャビティ１
５内に充填することにより、鋳物を鋳造するように構成
されている。

また、上記給気弁７よりも上流側のエア供給系路８には
該エア供給系路８を流れるエアの流量を調整する流（ト
）制御弁１７と、エアの圧力を調整する圧力制御弁１８
とが介設され、上記流号制御弁１７にはその開度を制御
する流母制御弁ナーボ機構１９が、圧力制御弁１８には
同様にその開度を制ｔａｌｌする圧力制御弁サーボａ　
＋：ｈ　２０がそれぞれ付設されている。

一方、上記加圧室６内に臨む炉Ｍ５内面には加圧室６内
の１７圧力を検出する圧力検出器２１が取り付（プられ
でいる。また、上記非Ｓ電性材料よりなるストーク１１
の上部の壁部内には、その上端位心、つまり鋳型１４の
湯口１６に近接した位置に溶湯を検出する傷検出器とし
ての上側電極２２が、また該上側電極２２よりもストー
ク１１の通路方向下側に一定の距離９を隔てた位置に溶
湯を検出する傷検出器としての下側電極２３がそれぞれ
ストーク１１内を流れる溶湯と接触可能に埋設されてい
る。

さらに、上記圧力検出器２１、両電極２２，２３６よび
導電性材料よりなるるつぼ２は、圧力検出器２１の出力
信号、および電極２２．２３の溶湯検出信号を受けて上
記両サーボ機構１’９．２０を制御するＣＰＵを内蔵し
た制御部２４に接続され、該制御部２４は記憶部３０に
接続されている。該接続部３ｏは、第２図に示すように
、Ｎショット目に加圧室６内への加圧エアの供給により
湯がス１−−り１１内を上昇してその上側電極２２０４
３′／置に到達した場合において、そのエアの加圧力Ｐ
ＡＮの変化に応じてるつぼ２内の場面とストーク１１内
の湯面との間の高低差、すなわち位置ヘッド差ｈＮが変
化するときのＰＡ　Ｎ　＝ρｈＮ（ρは溶湯の密度）で
表される特性と、そのるつは２内の潟のヘッド差ｈＮの
変化に応じて加圧室６内の容積ＶＡＮが変化するときの
第４図に示される特性と、上記ヘッド差ｈＮの変化に応
じてストーク１１内の關の流速ＶＡＮが変化するときの
第５図に示される特性との３つの特性をそれぞれ記憶し
ている。

一ブノ、上記制御部２４は、第３図に詳示するように、
上記圧力検出器２１からの出力信号を増巾するアンプ２
５と、上記両型ｉ２２，２３からの信号Ｊ５よびるつぼ
２のアース信号に基づいて湯がストーク１１内を下部電
極２３から上部電極２２へ上界するまでの通過時間ｔＮ
を計測するタイマ２６と、上記アンプ２５およびタイマ
２６からの出力を入力ｌ１０２７を介して受り、その出
力信号および上記記憶部３０からの信号を演算処理して
その結果を出力ｒ１０２８を介して上記両サーボ機構１
９．２０に出力する演痺部２９とからなっている。そし
て、この制御部２４は、るつぼ２に所定のショツト分の
溶湯が収容された後、そのるつぼ２内の所定レベルにあ
る湯が１シヨツト目にストーク１１上部の上側電極２２
に上昇到達したときのエアの加圧力ＰＡ、その流ｍ　Ｑ
　Ａおよび溶湯の流速ＶＡの多値と、その後、湯がさら
に上界してスｌ〜−り１１上部から鋳型１４の湯口１６
を通ってキャビティ１５内に充填されたときのエアの加
圧力Ｐａ、その流ｆｆ１Ｑｓ、加圧室６の容積ｖＯおよ
び溶湯の流速ｖＢの多値とのパターンを設定記憶する機
能を有している。また、制御部２４は、実際に湖がスト
ーク１１上部の上側電極２２の位置に達したとぎに上記
圧力検出器２１および両電極２２．２３から発せられる
出力信号と、該出力信号を上記記憶部３０で比較対応さ
せて得られる比較対応信号とをもとに、上記設定記憶さ
れているパターンの所定値との差を補正量として求め、
その差に応じて上記両サーボ機構１９，２０に対してキ
ャビティ１５内へ湯を送るためのエアの加圧力Ｐ８ＮＪ
５よび流値ＱＢＮの各信号を出力する機能をも備えてい
る。

次に、上記実施例の作用について説明するに、低圧鋳造
機の炉本体１内のるつぼ２内に所定量の溶湯が記入され
た後、炉Ｍ５により炉本体１が密閉される。その状態で
排気弁９が閉じ、給気弁７が開いて上記炉本体１内の加
圧室６に加圧エアが供給されると、その加圧力によりる
つぼ２内の溶湯が加圧されてるつぼ２内からストーク１
１を介して鋳型１４のキャビティ１５内に充填される。

そしで、所定時間経過後、上記キャビティ１５内の溶湯
が加圧されながら凝固すると、上記給気弁　７が閉じる
とともに１」［気弁９が聞いて加圧室６内の加圧力が低
下し、この加圧室６内の圧力低下により上記ストーク１
１内の溶湯が下降移動してるつぼ２内に戻り、以上によ
って鋳型１４のキャビティ１５に対゛する鋳造の１シヨ
ツトが終了する。

以後は上記と同様のショットが繰り返され、るつは２内
の（８湯のレベルが所定レベルに低下すると、炉詰５が
開けられて新たにるつぼ２内に所定量の溶４が補給され
る。

その場合、Ｎショット口に鋳型１４のキャビティ１５内
に湖が充填されるときの上記加圧室６に対するエアの加
圧力Ｐ［ｌＮおよび流Ｆ１３ＱｏＮは制御部２４によっ
て制御される。その手順を第６図に示すフローチｔ？−
トにより詳）ホリ゛ると、先ず、スタート後のステップ
Ｓ１において、Ｎショット口に湯が上側電極２２位置に
上昇したときの圧力検出器２１および電極２２．２３か
らの出力信号ににって、加圧室６内のエアの加圧力ＰＡ
Ｎと両電極２２．２３間を上昇する溶湯の通過時間ｔＮ
とを入力する。この後、ステップｓ２において、上記入
力された溶湯通過時間ｔＮがら溶湯の平均流速Ｖ’ＡＮ
＝９／ｌＮを求めたのち、ステップＳ３に移って上記入
力された加圧力ＰＡＮを記憶部３０に記憶されている３
つの特性の各々と比較対応させてヘッド差ｈＮ＝ＰＡＮ
／ρ、湯の流速ＶＡＮおよび加圧室６の容積ＶＡＮを求
める。次いで、ステップＳ４において、上記ステップｓ
２およびＳ３で求められた湯の平均流速Ｖ’　ＡＮおよ
び流速ＶＡＮによって加圧室６がらのエアのリリーフ状
態を示す加圧効率η＝Ｖ’ＡＮ／ＶＡＮを算出するとと
もに、上記ステップｓ３で求められた加圧室６の容積Ｖ
ＡＮと既に記憶されている加圧室６の容積Ｖｏとによっ
て加圧室６の気体部分の容積比率ξ＝　Ｖ　Ａ　Ｎ　／
　Ｖ　Ｏを算出する。この後、ステップＳ５に移って、
上記記憶され−Ｃいるパターンの設定値の中から湖のキ
ャビティ１５への充填時のエアの流ＭＱ８および加圧力
Ｐ８と、潟のストーク１１上部への到達時のエアの加圧
力ＰＡとを読み出すとともに、その両加圧力ＰＡ。

Ｐ　１１によって湖のキャビティ１５内への充填に必要
な充填圧力△Ｐ＝Ｐｓ−ＰＡを求める。その後のステッ
プＳ６において、上記パターンのエア流量Ｑａに容積比
率ξ（＝ＶＡＮ／ＶＯ）に乗じ、かつそれを加圧効率η
（’＝ｖ　’　Ａ　Ｎ／Ｖ　ＡＮ　）で割ることにより
、Ｎショット口に湯が鋳型１４の−Ｉ＋・ビテイ１５内
に充填されるときのエアの流量ＱＢＮ＝Ｑ８Ｘ（ＶＡＮ
／ＶＯ）÷（Ｖ’　ＡＮ／’ＶＡＮ） を弾出するとともに、上記Ｎショット口のスｈ　−り１
１上部への潟の到達時におけるエア加圧力Ｐ＾Ｎに上記
充填圧力ΔＰ　（＝Ｐａ　−ＰＡ　）を加えることによ
り、Ｎショット目に湯がキャビティ１５内に充填される
ときのエアの加圧力 Ｐａ　Ｎ　＝ＰＡ　Ｎ　＋Ｐａ　−ＰＡを膣出する。し
かる後、ステップＳ７において、上記ステップＳｅで算
出されたエアの加圧力Ｐ８Ｎおよび流＠Ｑｓ　Ｎに対す
る圧力制御弁１８Ｊ′３よび流量制御弁１７の開度関数
ｆ（ＰａＮ）、ｆ（Ｑａ　Ｎ　）を求め、次のステップ
Ｓ８においてその開数ｆ（ＰｓＮ）およびｆ（ＱｓＮ）
をイれぞれエア供給系路８の圧力制御弁サーボ機構１９
．１＞よび流値制御井ザーボ機描２０に出力し、以」−
によって制御の１サイクルが終了する。

したがって、この実施例では、配湯後の１シヨツト目に
湯がストーク１１上部の上側電極２２位置を通過した後
、鋳型１４のキャビティ１５内に充填されるときのエア
の加圧力Ｐｓおよび流ｆｆ１Ｑ８がパターンとして制御
部２４に設定記憶され、それ以後のショットでは、上記
鋳型１４のキャビティ１５への湯の充填時のエアの加圧
力ＰＢＮおよび流ｆｆ１ＱｓＮは、第７図に加圧力の例
で示すようにキャビティ１５内への湯の充填速度が１シ
ＦＩツト目と同じになるように補正されるので、るつぼ
２内の湯量の変化に拘らす鋳型１４のキャビティ１５内
への湯の充填速度を一定に保つことができ、鋳造品の品
質を向上させることができる。

また、ショット回数が増えるのに伴って加圧室６に供給
するエアの流ｆｆ１Ｑｓ　Ｎが増ｍ　ｔｒ１正されるの
で、るつぼ２内の湯のレベルが変化しても、それに関係
なく湯のるつは２内への供給時間を略一定に保つことが
できる。

（発明の効果） 以上説明しｌこように、本発明によれば、低圧鋳ａ　Ｉ
の給温時に加圧エアにより湯が上昇してストーク上部に
対したときの該加圧エアの供給状態を検出し、それを最
適条件と比較してその差に応じてエアの加圧力およびそ
の流量を制御するようにしたことにより、るつぼ内の湯
量の変化やるつぼ内からのＪア洩れ等の影響に拘らず、
鋳型キャビティ内への陽の充填速度を正確に一定に保つ
ことができ、よって低圧鋳造機による鋳造品の品質向上
および鋳造時間の短縮化を図ることができるものである
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は全体構成
図、第２図はｖＩ造機のス［−一り上部に湯が上昇した
ときの模式説明図、第３図は制御系のブロック図、第４
図はヘッド差に対する加圧室の容積変化特性を示す説明
図、第５図はヘッド差に対する瀾の流速変化特性を示す
説明図、第６図は制御フローチャート図、第７図は給湯
ショット回数の増加に伴う加圧パターンの変化を示す説
明図である。 １・・・炉本体、２・・・るつぼ、６・・・加圧室、８
・・・エア供給系路、１１・・・スド−り、１４・・・
鋳型、１５・・・キャビティ、１７・・・流量制御弁、
１８・・・圧力制御弁、１９．２０・・・サーボ（幾構
、２１・・・圧力検出器、２２，２３．・・・電極、２
４・・・制御部、３０・・・記憶部。 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）るつぼを覆う加圧室にエアを供給し、るつぼから
   ストークを介して鋳型のキャビティ内に湯を充填して鋳
   造する低圧鋳造機において、上記加圧室に連通し、流量
   制御弁および圧力制御弁が介設されたエア供給系路と、
   上記両制御弁の各開度を制御するサーボ機構と、上記加
   圧室内に設けられた圧力検出器と、上記ストークの上部
   にその通路方向に一定距離を隔てて設けられた一対の湯
   検出器と、湯がストーク上部に達したときの加圧力に対
   するヘッド差変化特性と、るつぼ内の湯のヘッド差に対
   する加圧室の容積変化特性と、該ヘッド差に対するスト
   ーク内の湯の流速変化特性とをそれぞれ記憶する記憶部
   と、るつぼ内の所定レベルにある湯がストーク上部に達
   したときのエアの加圧力、その流量および湯の流速の各
   値ならびに上記ストーク上部からキャビティ内への湯の
   充填時のエアの加圧力、その流量、加圧室の容積および
   湯の流速の各値のパターンを設定記憶する一方、実際に
   湯がストーク上部に達したときの上記各検出器からの出
   力信号と上記記憶部での比較対応信号とを基に上記パタ
   ーンの設定値との差を求め、その差に応じて上記両サー
   ボ機構に対してキャビティ内へ湯を送るためのエアの加
   圧力および流量の各信号を出力する制御部とからなるこ
   とを特徴とする低圧鋳造機の給湯制御装置。