(57)【要約】【課題】鋳造のショット数が増えたとしても、その影響を受けることなく、圧力の補正を行うことのできる鋳造装置を提供すること。【解決手段】本発明の鋳造装置３は、鋳造金型のキャビティ２４にストーク１５を介して供給される溶湯Ｍを保持する保持炉１０と、溶湯Ｍが保持される保持炉１０の内部空間とキャビティ２４との間に差圧を発生させる差圧発生源３０と、相前後する鋳造ショットの間に、鋳造品の重量を測定する計量器４６と、計量器４６で測定された鋳造品の重量に基づいて求められる、相前後する鋳造ショットにおける溶湯の湯面の落ち込み量ΔＬｎに応じて、差圧発生源３０による差圧を補正する制御部５０と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造金型のキャビティにストークを介して供給される溶湯を保持する保持炉と、
前記溶湯が保持される保持炉の内部空間と前記キャビティとの間に差圧を発生させる差圧発生源と、
相前後する鋳造ショットの間に、前記ストークを介して前記溶湯の湯面までの距離を測定する距離センサと、
前記距離センサで測定された前記距離に基づいて求められる、相前後する前記鋳造ショットにおける前記湯面の落ち込み量に応じて、前記差圧発生源による前記差圧を補正する制御部と、
を備えることを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
鋳造金型のキャビティにストークを介して供給される溶湯を保持する保持炉と、
前記溶湯が保持される保持炉の内部空間と前記キャビティとの間に差圧を発生させる差圧発生源と、
相前後する鋳造ショットの間に、鋳造品の重量を測定する計量器と、
前記計量器で測定された前記鋳造品の重量に基づいて求められる、相前後する前記鋳造ショットにおける前記溶湯の湯面の落ち込み量に応じて、前記差圧発生源による前記差圧を補正する制御部と、
を備えることを特徴とする鋳造装置。
【請求項３】
前記計量器は、
前記キャビティから取り出された前記鋳造品の重量を直に測定する、
請求項２に記載の鋳造装置。
【請求項４】
前記計量器は、
前記キャビティから前記鋳造品を取り出して外部に搬送する搬送機に設けられる、
請求項２または請求項３に記載の鋳造装置。
【請求項５】
鋳造金型のキャビティにストークを介して供給される溶湯を保持する保持炉と、
前記溶湯が保持される保持炉の内部空間と前記キャビティとの間に差圧を発生させる差圧発生源と、
相前後する鋳造ショットにおいて、所定位置まで前記溶湯の湯面が到達するまでの時間を測定するタイマと、
前記タイマで測定された前記時間に基づいて求められる、相前後する前記鋳造ショットにおける前記湯面の落ち込み量に応じて、前記差圧発生源による前記差圧を補正する制御部と、
を備えることを特徴とする鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯を保持する保持炉の内部空間と鋳造金型のキャビティとの間に差圧を発生させて保持炉内の溶湯をキャビティに供給する鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
保持炉と鋳造金型のキャビティとの間の差圧を利用して鋳造を行う装置、例えば低圧鋳造装置においては、溶湯を保持炉に供給し、所定のショット数だけ鋳造を繰り返した後に、新たに保持炉に溶湯を供給して次の鋳造に備える。
このように、低圧鋳造装置においては溶湯の供給がバッチ式であることから、鋳造のショット数が増えると、溶湯の湯面が落ち込む。したがって、１ショット目においては溶湯をキャビティに充填できる圧力であっても、ショット数が増えると溶湯をキャビティに充填できなくなるおそれがある。したがって、例えば特許文献1に開示されるように、湯面が落ち込む量に対応して、溶湯に作用させる圧力を増やした補正圧力で後続の鋳造を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１３６７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、非接触式の距離センサ、例えばレーザ式距離センサを用いて湯面までの距離を測定して湯面の落ち込み量を求める。特許文献1はレーザ式距離センサに対する溶湯からの輻射熱対策として保持炉の炉壁に耐熱ガラスを嵌め込み、この耐熱ガラスを通じて湯面までの距離を測定する。ところが、はじめは透明であった耐熱ガラスも、鋳造のショット数が増えるにつれて溶湯から生じる金属蒸気が耐熱ガラスに付着して金属薄膜が形成される。これにより、レーザ式距離センサから出射されたレーザビームが金属薄膜に反射されるので湯面に到達できなくなる。これでは湯面までの距離を測定できず、ショット数に応じた補正圧力で鋳造することができなくなる。
【０００５】
そこで本発明は、鋳造のショット数が増えたとしても、その影響を受けることなく、圧力の補正を行うことのできる鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る鋳造装置は、鋳造の過程における湯面の落ち込み量を求め、この落ち込み量に基づいて、後続の鋳造における差圧を補正する。本発明に係る鋳造装置は、異なる落ち込み量の求め方を実施する第１形態、第２形態および第３形態を含んでいる。
【０００７】
第１形態に係る鋳造装置は、鋳造金型のキャビティにストークを介して供給される溶湯を保持する保持炉と、溶湯が保持される保持炉の内部空間とキャビティとの間に差圧を発生させる差圧発生源と、を備える。なお、ここまでの要素は、第２形態および第３形態においても共通するので、以下では省略する。
第１形態に係る鋳造装置は、相前後する鋳造ショットの間に、ストークを介して溶湯の湯面までの距離を測定する距離センサと、距離センサで測定された距離に基づいて求められる、相前後する鋳造ショットにおける湯面の落ち込み量に応じて、差圧発生源による差圧を補正する制御部と、を備える。
【０００８】
第２形態に係る鋳造装置は、第１形態に加えて、相前後する鋳造ショットの間に、鋳造品の重量を測定する計量器と、計量器で測定された鋳造品の重量に基づいて求められる、相前後する鋳造ショットにおける溶湯の湯面の落ち込み量に応じて、差圧発生源による差圧を補正する制御部と、を備える。
【０００９】
第２形態に係る計量器は、好ましくは、キャビティから取り出された鋳造品の重量を直に測定する。
第２形態に係る計量器は、好ましくは、キャビティから鋳造品を取り出して外部に搬送する搬送機に設けられる。
【００１０】
第３形態に係る鋳造装置は、第１形態に加えて、相前後する鋳造ショットにおいて、所定位置まで溶湯の湯面が到達するまでの時間を測定するタイマと、タイマで測定された時間に基づいて求められる、相前後する鋳造ショットにおける湯面の落ち込み量に応じて、差圧発生源による差圧を補正する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鋳造装置によれば、鋳造のショット数が増えたとしても、その影響を受けることなく、差圧の補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る鋳造装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る鋳造装置における湯面の落ち込み量を求めるための動作を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る鋳造装置において圧力を補正する手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る鋳造装置の概略構成を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る鋳造装置における湯面の落ち込み量を求めるための動作を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る鋳造装置において圧力を補正する手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態に係る鋳造装置の概略構成を示す図である。
【図８】第３実施形態（形態Ａ）に係る鋳造装置における圧力の補正を説明する図である。
【図９】第３実施形態（形態Ａ）に係る鋳造装置における圧力の補正を説明する他の図である。
【図１０】第３実施形態（形態Ｂ）に係る鋳造装置における圧力の補正を説明する図である。
【図１１】第３実施形態（形態Ｂ）に係る鋳造装置における圧力の補正を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態に基づいて本発明を説明する。
第１実施形態〜第３実施形態は、低圧鋳造装置を例にして、湯面の落ち込み量に応じて、保持炉の内部空間において溶湯に作用させる圧力（差圧）を補正する具体的な手法を提案する。いずれの手法も、鋳造のショット数が増えたとしても、その影響を受けることなく、圧力の補正を行うことができる。以下、第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態の順で説明する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
第１実施形態は、レーザ式の距離センサ４１により湯面ＭＳまでの距離を測定することにより湯面ＭＳの落ち込み量を特定し、補正圧力を求める。
第１実施形態に係る鋳造装置１は、図１に示すように、溶湯を保持する保持炉１０と、保持炉１０から供給される溶湯が鋳造される鋳造金型２０と、を備える。また、鋳造装置１は、例えばアルミニウム合金からなる溶湯Ｍに圧力を作用させる不活性ガスなどのガスＧを供給するガス供給系統３０と、溶湯Ｍの湯面ＭＳの高さを測定する測定要素４０と、鋳造装置１の動作を司る制御部５０と、を備える。この基本的な構成要素は、第２実施形態、第３実施形態においても踏襲される。
【００１５】
［保持炉１０］
保持炉１０は、図１に示すように溶湯Ｍを保持する坩堝１１と、坩堝１１の上部の開口を塞ぐ蓋１３と、蓋１３に係止される耐火素材製で筒状のストーク１５と、を備える。
【００１６】
鋳造時には、保持炉１０の坩堝１１の内部にはガス供給系統３０からガスＧが供給され、溶湯Ｍの湯面ＭＳを所定の圧力で押す。そうすると、溶湯Ｍはストーク１５を通って鋳造金型２０が備えるキャビティ２４に供給される。
【００１７】
溶湯Ｍは、例えば、図示を省略する溶解炉で溶解された後に、坩堝１１に供給される。坩堝１１には、溶湯Ｍの温度を保持するためのヒータを備えることができる。
保持炉１０は、必要最小限の要素だけが示されており、他の付帯機器、設備を備えることができる。以下の鋳造金型２０などの要素も同様である。
【００１８】
［鋳造金型２０］
鋳造金型２０は、図１に示すように、上下で分割される一対の下金型２１と上金型２３を備える。鋳造金型２０には下金型２１に湯口２２が設けられており、ストーク１５を通って供給された溶湯Ｍは、この湯口２２を通って下金型２１と上金型２３の間に形成されるキャビティ２４に供給される。
鋳造金型２０は、鋳造が開始される前には、下金型２１と上金型２３は保持炉１０の上方の所定位置に位置決めしてから、保持炉１０に載せられる。鋳造金型２０は、鋳造時には図１に示すように下金型２１と上金型２３は保持炉１０の上の所定位置において型閉めされる。また、鋳造金型２０は、１ショットの鋳造を終えると、鋳造品の取り出しのために上金型２３が上方に退避して型開きされる。
【００１９】
［ガス供給系統３０］
ガス供給系統３０は、図１に示すように、図示を省略するガス供給源から保持炉１０までを繋ぎ保持炉１０に加圧用のガスＧを供給するガス供給管３１と、ガス供給管３１の途中に設けられる電磁弁３３と、を備える。ガス供給系統３０は本発明における差圧発生源に該当する。
ガス供給系統３０は、ガス供給源から供給されるガスＧの流量を電磁弁３３で調整することにより、保持炉１０に蓄えられる溶湯ＭにガスＧにより圧力Ｐを作用させる。電磁弁３３は制御部５０からの指示によって動作される。
【００２０】
［測定要素４０］
測定要素４０は、図１に示すように、所定ショット数の鋳造が行われる前に湯面ＭＳまでの距離を測定する例えばレーザ式の距離センサ４１を備える。距離センサ４１は、第２実施形態および第３実施形態においても用いられる。レーザ式の距離センサ４１としては三角測距方式と位相差測距方式が代表的であるが、三角測距方式と位相差測距方式のいずれをも採用できし、他の方式の距離センサを用いることもできる。
【００２１】
距離センサ４１は、湯面ＭＳまでの距離を測定する以外のときは、図１に実線で示すように保持炉１０から退いた退避位置に置かれる。距離センサ４１は、湯面ＭＳまでの距離を測定するときには、図１に破線で示すようにストーク１５の内部に向けてレーザビームを照射できる保持炉１０より上方の測定位置に置かれる。このように距離センサ４１は、退避位置（実線）と測定位置（破線）の間を往復移動する。距離センサ４１は、図２（ａ）に示すように、上金型２３が下金型２１から離れた型開きのときに測定位置に移動して、湯面ＭＳまでの距離を測定する。距離センサ４１は、１ショット目の鋳造を始める前に湯面ＭＳまでの距離（Ｌ１）を測定する。また、距離センサ４１は、先行するショットと後続のショットの間にも湯面ＭＳまでの距離（Ｌ２，Ｌ３，…，Ｌｎ）を測定する。鋳造を始める前および先行するショットと後続のショットの間のいずれにおいても型開きがなされる。そこで、型開きがなされるたびに、つまり相前後する鋳造ショットの間ごとに距離センサ４１が測定位置に移動して湯面ＭＳまでの距離（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…，Ｌｎ）を測定する。
【００２２】
距離センサ４１は、退避位置と測定位置の間を、単独で往復移動することができるし、鋳造装置１が備える機器に付随して移動することができる。鋳造装置１が備える機器としては、キャビティ２４から鋳物を取り出して外部に運び出す搬送機が掲げられる。この搬送機は、後述する第２実施形態にて使用されるが、鋳造ショットを終えるたびに型開きされた下金型２１と上金型２３の間に移動する。この移動した先が測定位置に該当するので、搬送機の下面に距離センサ４１を取り付けておけば、他の機器を用いることなく湯面ＭＳまでの距離を測定することができる。これにより、搬送機が下金型２１と上金型２３の間から退避した後に距離センサ４１を単独で測定位置に移動させるのに比べて、鋳造ショット間の時間間隔を短くできる。
距離センサ４１で計測された湯面ＭＳまでの距離に関する情報は、距離情報（Ｌ１，…，Ｌｎ）として制御部５０に送られる。
【００２３】
［制御部５０］
制御部５０は、距離センサ４１から取得する湯面ＭＳまでの距離情報（Ｌ１，…，Ｌｎ）に基づいて補正圧力を求める。制御部５０による補正圧力の求め方の要旨は以下のとおりである。
圧力Ｐ１による１ショット目の鋳造を行うことにより、湯面ＭＳは１ショット目より落ち込むものとする。この落ち込み量（距離）をΔＬ１とする。２ショット目においては１ショット目よりΔＬ１だけ湯面ＭＳが高くなるように、圧力Ｐ１に圧力ΔＰ１を加えた補正圧力Ｐ２を作用させる必要がある。
いま、溶湯の比重をρ、重力加速度をｇとし、距離センサ４１で計測された１ショット目の前の湯面ＭＳまでの距離をＬ１とすると、１ショット目の圧力Ｐ１は以下の式（０）に基づいて設定される。これは第２実施形態、第３実施形態についても同様である。また、溶湯の比重をρ、重力加速度をｇとすると、補正圧力Ｐ２は以下の式（１）により求めることができる。
Ｐ１＝Ｌ１×ρ×ｇ … （０）
Ｐ２＝Ｐ１＋ΔＰ１＝Ｐ１＋ΔＬ１×ρ×ｇ … （１）
２ショット目以降についても同様に補正圧力を求めることができ、式（１）を一般式にすると式（２）のとおりである。
Ｐｎ＋１＝Ｐｎ＋ΔＬｎ×ρ×ｇ … （２）
ｎ：１，２，３，…，Ｎ（自然数，以下同じ）
【００２４】
制御部５０は、補正圧力Ｐｎ＋１を求める他に、溶湯Ｍに所定の圧力が与えられるように、ガス供給系統３０の電磁弁３３の開度を制御する。また、制御部５０は、図示を省略する駆動源を介して、型開きなどの鋳造金型２０の動作を制御するとともに、鋳造ショットの回数（Ｎ）を制御する。また、制御部５０はタイマ機能を有しており、鋳造に際して圧力を加えた時からの時間など、鋳造装置１における種々の動作を起点にして所定の時間を計測できる。このタイマ機能は、第３実施形態において補正圧力Ｐｎ＋１を求める際に使用される。
【００２５】
［鋳造手順］
次に、補正圧力を求めながら鋳造装置１により鋳造を行う手順について、図２および図３を参照して説明する。
［距離Ｌ１の測定  図２（ａ），図３ Ｓ１０１（ただし、ｎ＝１）参照］
鋳造に先立って保持炉１０に溶湯Ｍが供給されると、距離センサ４１を測定位置に移動させ、距離センサ４１から湯面ＭＳまでの距離Ｌ１を測定する。測定された距離Ｌ１に関する情報は制御部５０に送られ、制御部５０はこの情報（距離Ｌ１）を記憶する。距離Ｌ１を測定した後に、距離センサ４１は待機位置に移動する。
【００２６】
［１ショット目  図２（ｂ），図３ Ｓ１０３（ただし、ｎ＝１）参照］
制御部５０は、１ショット目の鋳造を行うために、鋳造金型２０を閉じるように駆動系に指示し、次いで、１ショット目の鋳造を行うために閉じていた電磁弁３３の開度を調整する。これで、保持炉１０の内部に供給された加圧用のガスＧがストーク１５の周囲の湯面ＭＳを押すことで、溶湯Ｍがストーク１５を通ってキャビティ２４に充填される。１ショット目における圧力Ｐ１は、上述した式（０）に基づいて設定される。
所定量の溶湯Ｍがキャビティ２４に充填された後に、制御部５０は電磁弁３３を閉じるように指示する。そうすると、湯面ＭＳに加わっていた圧力Ｐ１が大気圧まで下がり、ストーク１５および湯口２２に滞留していた溶湯Ｍが下がる。１ショット目の鋳造が終わると、キャビティ２４に充填された溶湯Ｍの分だけ、湯面ＭＳは１ショット目の前に比べて落ち込む。
【００２７】
［距離Ｌ２の測定  図２（ｃ）図３ Ｓ１０５，１０７，１０９（ただし、ｎ＝１）参照］
１ショット目を終えると、制御部５０は、型開きして鋳造品を取り出した後に距離センサ４１を測定位置に移動させてから湯面ＭＳまでの距離Ｌ２を測定するように指示するとともに、距離Ｌ２に関する情報を取得して記憶する。次いで、制御部５０は、記憶していた距離Ｌ１と新たに取得した距離Ｌ２とから、１ショット目の鋳造による湯面ＭＳの落ち込み量ΔＬ１（＝Ｌ２−Ｌ１）を求める。さらに制御部５０は、距離ΔＬ１に応じた補正圧力Ｐ２を以下のように式（２）に基づいて求める。
Ｐ２＝Ｐ１＋ΔＬ１×ρ×ｇ
【００２８】
［２ショット目  図３ Ｓ１１１（ただし、ｎ＝１）参照］
補正圧力Ｐ２を求めると、制御部５０は、２ショット目の鋳造を行うために、１ショット目のときと同様の制御を行う。ただし、２ショット目においては圧力Ｐ１に代えて補正圧力Ｐ２により差圧を制御する。２ショット目の鋳造が終わると、キャビティ２４に充填された溶湯Ｍの分だけ、湯面ＭＳのレベルは２ショット目の前に比べて落ち込む。
【００２９】
［距離Ｌ２の測定／補正圧力Ｐ３の演算］
２ショット目を終えると、制御部５０は、距離Ｌ２の測定のときと同様にして、２ショット目による湯面ＭＳの落ち込み量ΔＬ２を求めるとともに、距離ΔＬ２に応じた補正圧力Ｐ３を以下のように式（２）に基づいて求める。
Ｐ３＝Ｐ２＋ΔＬ２×ρ×ｇ
【００３０】
以後は、第３ショットにおいて補正圧力Ｐ３による鋳造、距離Ｌ３の測定／補正圧力Ｐ４の演算、第４ショットにおいて補正圧力Ｐ４による鋳造…と同様の手順が、第ｎショットまで繰り返される。以上の手順を図３にまとめて示しておく。
【００３１】
［第１実施形態の効果］
以上説明したように、第１実施形態に係る鋳造装置１によれば、先行するショットによる湯面ＭＳの落ち込み量ΔＬｎに応じた補正圧力で後続のショットを行うので、キャビティ２４に溶湯Ｍを安定して充填することができる。
しかも、鋳造装置１によれば、型開きをしている間に湯口２２およびストーク１５を介して湯面ＭＳまでの距離を測定する。したがって、距離センサ４１の耐熱性を確保するための構造、例えば耐熱ガラスを設ける必要がないのに加えて、距離センサ４１から出射されたレーザビームが湯面ＭＳに直接届くので、距離Ｌｎを確実に測定できる。これにより、鋳造装置１によれば、鋳造のショット数が増えたとしても、その影響を受けることなく、補正圧力を正確に求めることができる。
【００３２】
［第１実施形態  補足事項］
以上説明した第１実施形態において、相前後する鋳造ショットのたびに湯面の落ち込み量を測定し、後続の鋳造ショットの圧力を補正したが、本発明はこれに限定されない。例えば、１回の鋳造ショットによる湯面の落ち込み量が小さければ、相前後する鋳造ショットのたびに落ち込み量の測定、圧力の補正を必ずしも必要としない場合がある。したがって、鋳造条件に照らして、落ち込み量の測定および圧力の補正を行う頻度を定めることができる。
【００３３】
また、第１実施形態は保持炉と鋳造金型のキャビティとの間の差圧を利用する鋳造装置として、保持炉に圧力を作用させる低圧鋳造を例にしたが、本発明はこれに限定されない。差圧を利用し、かつ、鋳造ショットごとに保持炉の溶湯の湯面が落ち込む鋳造装置に広く適用できる。
【００３４】
さらに、第１実施形態において、湯面までの距離を測定するのにレーザ式の距離計を用いたが、これは本発明の好ましい一形態に過ぎず、例えば超音波式の距離計など、他の方式の距離計を用いることもできる。
なお、以上の補足事項は、後述する第２実施形態、第３実施形態についても同様に当てはまる。
【００３５】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態を説明する。
第２実施形態は、鋳造品の重量を測定することにより湯面ＭＳの落ち込み量を特定し、補正圧力を求める。
図４に示される第２実施形態に係る鋳造装置２は、搬送機４５を備えることを除いて第１実施形態に係る鋳造装置１と基本的な構成は同じである。したがって、鋳造装置１と同じ構成要素については、図４に鋳造装置１と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
［測定要素４０］
鋳造装置２は鋳造品を載せて運び出す搬送機４５を備える。この搬送機４５は、鋳造された直後の鋳造品の重量を測定する計量器４６を備えており、測定された重量Ｗｎに関する情報は制御部５０に送られる。制御部５０は鋳造品の重量Ｗｎに関する情報を取得することにより、補正圧力を求める。
鋳造装置２は測定要素４０として搬送機４５を備える。搬送機４５は、鋳造中には図４に破線で示すように保持炉１０から退避した位置に置かれ、鋳造品を運び出すときには図４に実線で示すように、下金型２１より上方の運び出し位置に移動する。搬送機４５は、運び出し位置において図示を省略するハンドリング装置により下金型２１から取り出された鋳造品を受け取ってから鋳造金型２０から運び出す過程で、載せられている鋳造品の重量Ｗｎを測定する。
【００３７】
［制御部５０］
制御部５０は、取得した鋳造品の重量Ｗｎに関する情報に基づいて、補正圧力Ｐｎ＋１を求める。具体的には、鋳造品の重量Ｗｎに相当する湯面ＭＳの落ち込み量Δ（（Ｌｎ＋１）−Ｌｎ）に対応するだけの圧力を先行する鋳造ショットにおける圧力に加えて後続の鋳造ショットを行う。この補正圧力は前述した式（２）に基づいて求められる。
制御部５０のその他の機能については、第１実施形態を踏襲する。
【００３８】
［鋳造手順］
次に、補正圧力を求めながら鋳造装置２により鋳造を行う手順について、図５および図６を参照して説明する。
［距離Ｌ１の測定  図５（ａ），図６ Ｓ２０１（ただし、ｎ＝１）参照］
距離Ｌ１の測定は、第１実施形態と同様に行われる。つまり、鋳造に先立って保持炉１０に溶湯Ｍが供給されると、距離センサ４１を所定の測定位置に移動させ、距離センサ４１から溶湯Ｍまでの距離Ｌ１を測定する。測定された距離Ｌ１に関する情報は制御部５０に送られ、制御部５０は距離Ｌ１を記憶する。距離Ｌ１を測定した後に、距離センサ４１は待機位置に移動する。
【００３９】
［１ショット目  図５（ｂ），図６ Ｓ２０３参照］
距離Ｌ１の測定を行った後に、鋳造装置２においても第１実施形態と同様に圧力Ｐ１で１ショット目が行われる。
【００４０】
［鋳造品ＣＡ１の重量の測定  図５（ｃ），図６ Ｓ２０５，２０７，２０９参照］
１ショット目を終えると、型開きしてから、鋳造品ＣＡ１は搬送機４５に載せられて運び出されるが、この過程で鋳造品ＣＡ１の重量Ｗ１が測定される。制御部５０は、測定された重量Ｗ１を取得し記憶する。次いで、制御部５０は、記憶していた距離Ｌ１と重量Ｗ１とから落ち込んだ溶湯Ｍの体積ΔＶ１を式（３）により求め、次に、体積ΔＶ１から湯面ＭＳの落ち込み量ΔＬ１を式（４）に基づいて求める。ΔＬ１が求められたら、補正圧力Ｐ２を式（２）に基づいて求める。
【００４１】
ΔＶ１＝Ｗ１／ρ … （３）
ΔＬ１＝ΔＶ１／Ａ… （４）
Ｐ２＝Ｐ１＋ΔＬ１×ρ×ｇ … （２）
ρ：溶湯Ｍの比重  ｇ：重力加速度  Ａ：湯面ＭＳの表面積
【００４２】
［２ショット目  図５（ｃ）］
補正圧力Ｐ２を求めると、制御部５０は、２ショット目の鋳造を行うために、１ショット目のときと同様の制御を行う。ただし、２ショット目においては圧力Ｐ１に代えて圧力Ｐ２を作用させる。２ショット目の鋳造が終わると、キャビティ２４に充填された溶湯Ｍの分だけ、湯面ＭＳのレベルは２ショット目の前に比べて落ち込む。
【００４３】
［鋳造品ＣＡ２の重量Ｗ２の測定］
２ショット目を終えると、制御部５０は、１ショット目のときと同様にして、２ショット目による湯面ＭＳの落ち込み量ΔＬ２を求めるとともに、距離ΔＬ２に応じた補正圧力Ｐ３を式（３），（４），（２）に基づいて求める。
ΔＶ２＝Ｗ２／ρ … （３）
ΔＬ２＝ΔＶ２／Ａ… （４）
Ｐ３＝Ｐ２＋ΔＬ２×ρ×ｇ … （２）
ρ：溶湯Ｍの比重  ｇ：重力加速度  Ａ：湯面ＭＳの表面積
【００４４】
以後は、第３ショットにおいて補正圧力Ｐ３による鋳造、鋳造品ＣＡ３の重量Ｗ３の測定、第４ショットにおいて補正圧力Ｐ４による鋳造…と同様の手順が、Ｎショット目まで繰り返される。以上の手順を図６にまとめて示しておく。
【００４５】
［第２実施形態の効果］
以上説明したように、第２実施形態に係る鋳造装置２によれば、先行するショットによる湯面ＭＳの落ち込みに応じた補正圧力で後続のショットを行うので、キャビティ２４に溶湯Ｍを安定して充填することができる。
【００４６】
しかも、鋳造装置２によれば、鋳造品ＣＡｎを鋳造金型２０から取り出して搬送する過程で測定される鋳造品ＣＡｎの重量に基づいて湯面ＭＳの落ち込み量ΔＬｎを求める。鋳造のショット数が増えたとしても、個々の鋳造品ＣＡｎの重量の測定を正確に行うことができる。したがって、鋳造装置２によれば、鋳造ショット数が増えたとしても、その影響を受けることなく、補正圧力を求めることができる。
ここで、鋳造品ＣＡｎの重量、つまり鋳込み重量は鋳造金型２０の温度変化や圧力などにより変化するため、ショットごとに鋳込み重量を測定してΔＬｎを求め、かつ、補正圧力Ｐｎ＋１を求めることが好ましい。これにより、安定した品質の鋳造品を得ることができる。
【００４７】
［第２実施形態  補足事項］
以上で説明した第２実施形態においては鋳造品の重量を直に測定する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、鋳造品の重量を間接的に測定することもできる。例えば、相前後する鋳造ショットの間に保持炉の重量を測定し、その重量差に基づいて鋳造品の重量を求めることができる。また、鋳造品がキャビティに鋳込まれたままの鋳造金型と型開きして鋳造品が取り出された後の鋳造金型とのその重量差に基づいて鋳造品の重量を求めることができる。
【００４８】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。
第３実施形態は、形態Ａと形態Ｂを含んでいる。以下、形態Ａ、形態Ｂの順に説明する。
なお、形態Ａと形態Ｂはいずれも湯面検知センサ４３まで湯面ＭＳが到達するまでの時間を測定し、圧力を求める点で共通するが、この時間は湯面ＭＳの落ち込み量を反映している。したがって、形態Ａと形態Ｂはともに湯面ＭＳの落ち込み量に応じて、差圧を補正することになる。
【００４９】
［形態Ａ］
図７に示される形態Ａに係る鋳造装置３は、湯口２２に湯面検知センサ４３を備えることを除いて第１実施形態に係る鋳造装置１と基本的な構成は同じである。したがって、鋳造装置１と同じ構成要素については、図７に鋳造装置１と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
［測定要素４０］
鋳造装置３は、測定要素４０として、下金型２１の湯口２２を上昇する溶湯Ｍの湯面ＭＳを検知する湯面検知センサ４３を備える。
湯面検知センサ４３は、その先端である検知部位が湯口２２の内部に露出するように、下金型２１の内部に埋め込まれる。湯面検知センサ４３としては、温度センサを用いることができる。つまり、溶湯Ｍが湯面検知センサ４３に接触すれば温度が急激に上昇するので、湯面ＭＳが湯面検知センサ４３に到達したことを検知できる。
湯面検知センサ４３として適用できる温度センサとしては、熱電対を用いた温度センサが知られており、本実施形態においても熱電対式の温度センサを用いることができる。
湯面検知センサ４３が湯面ＭＳを検知したことの情報は湯面検知信号として制御部５０に送られる。また、前述した距離センサ４１の測定位置から湯面検知センサ４３までの距離は測定により求めることができる既知の値であり、これをＬｘとする。
【００５１】
［制御部５０］
制御部５０は、加圧が開始されてから湯面検知センサ４３が湯面ＭＳを検知するまでの時間Ｔｎに基づいて、以下説明する手順で、補正圧力Ｐｎ＋１を求める。なお、この手順以外の機能については、第１実施形態を踏襲する。
図８に示すように、レーザ式の距離センサ４１が計測した１ショット目が始まる前の湯面ＭＳ１までの距離をＬとすると、距離センサ４１から湯面検知センサ４３までの距離は既知の値Ｌｘであるから、湯面ＭＳ１から湯面検知センサ４３までの距離Ｌｙ１は式（５）により特定される。
Ｌｙ１＝Ｌ−Ｌｘ…式（５）
【００５２】
また、図８に示すように、１ショット目における圧力をＰ１、この圧力Ｐ１で鋳造を行う過程で湯面ＭＳ１が湯面検知センサ４３に到達するのに要する時間をＴ１とする。この時間を湯面検知時間という。また、１ショット目を終えて２ショット目を行う前の湯面ＭＳ２までの落ち込み量をΔＬ１とする。そうすると、補正圧力Ｐ２は前述した式（２）により求めることができる。３ショット目以降も同様に式（２）により補正圧力Ｐ３，Ｐ４…ＰＮを求めることができる。ただし、ΔＬ１，ΔＬ２，…，ΔＬＮは未知である。
Ｐ１＝Ｌ×ρ×ｇ
Ｐ２＝Ｐ１＋ΔＬ１×ρ×ｇ
Ｐ３＝Ｐ２＋ΔＬ２×ρ×ｇ  
Ｐｎ＋１＝Ｐｎ＋ΔＬｎ×ρ×ｇ
【００５３】
形態Ａは未知である落ち込み量ΔＬ１，ΔＬ２…を前述した湯面検知時間Ｔｎに基づいて求める。以下、図９をも参照して落ち込み量ΔＬ１，ΔＬ２…求める手順を説明する。
【００５４】
鋳造ショットにおいては、図９に示すように、溶湯Ｍへ作用させる圧力が所定の傾きをもって昇圧される。この傾きは、鋳造ショットを行うにあたり予め定められている設定圧力Ｐおよび設定圧力Ｐに達するのに要する設定時間Ｔにより定まる。この設定圧力Ｐおよび設定時間Ｔの下で、実際の１ショット目において湯面ＭＳ１が湯面検知センサ４３に到達するときの圧力Ｐｙ１は式（６）により求められる。２ショット目以降も同様であり、湯面ＭＳｎが湯面検知センサ４３に到達するときの圧力Ｐｙｎは式（７）により求められる。
Ｐｙ１＝（Ｐ１／Ｔ）×Ｔｘ１ … （６）
Ｐｙｎ＝（Ｐｎ／Ｔ）×Ｔｘｎ … （７）
Ｐ：設定圧力  Ｔ：設定時間
Ｐｙ１，Ｐｙｎ:センサ４３が湯面を検知したときの圧力
Ｔｘ１，Ｔｘｎ：センサ４３が湯面を検知するときまでの時間（湯面検知時間）
【００５５】
ここで、式（５）に式（６）を代入すると式（８）が得られ、２ショット目においては式（９）が成り立つ。制御部５０は、１ショット目の補正圧力Ｐ１を式（０）に基づいて求める。また、制御部５０は、２ショット目の補正圧力Ｐ２を１ショット目の補正圧力Ｐ１で代替する。
【００５６】
Ｌｙ１＝Ｌ−Ｌｘ＝Ｐｙ１／（ρ×ｇ）
＝（（Ｐ１／Ｔ）×Ｔｘ１）／（ρ×ｇ） …（８）
Ｌｙ２＝Ｌ＋ΔＬ１＝Ｐｙ２／（ρ×ｇ）
＝（（Ｐ２／Ｔ）×Ｔｘ２）／（ρ×ｇ） …（９）
【００５７】
３ショット目において、制御部５０は、以下のようにして補正圧力Ｐ３を求める。
１ショット目を終えた時の湯面の落ち込みΔＬ１は、Ｌｙ２とＬｙ１の差分であるから、式（８）、（９）より式（１０）が成り立つ。２ショット目を終えた時の湯面の落ち込みΔＬ２はΔＬ１とほぼ等しいので、ΔＬ２はΔＬ１と等しいものとして扱う。３ショット目以降も同様であり、ΔＬ３はΔＬ２と等しいものとし、ΔＬ４はΔＬ３と等しいものとし、ΔＬＮはΔＬＮ−１と等しいものとする。したがって、制御部５０は、３ショット目における補正圧力Ｐ３を式（１１）により求め、求められた補正圧力Ｐ３が得られるようにガス供給系統３０の電磁弁３３の開度を制御する。
ΔＬ１＝ΔＬ２＝Ｌｙ２−Ｌｙ１
＝（（Ｐ２／Ｔ）×Ｔｘ２）／（ρ×ｇ）−（（Ｐ１／Ｔ）×Ｔｘ１）／（ρ×ｇ）
＝（（Ｐ２／Ｔ）Ｔｘ２−（Ｐ１／Ｔ）Ｔｘ１）／（ρ×ｇ） …（１０）
Ｐ３＝Ｐ２＋ΔＬ２×ρ×ｇ＝Ｐ１＋ΔＬ１×ρ×ｇ
＝Ｐ１＋（（Ｐ２／Ｔ）Ｔｘ２−（Ｐ１／Ｔ）Ｔｘ１）…（１１）
【００５８】
制御部５０は、４ショット目以降における補正圧力Ｐ４，Ｐ５，…ＰＮも補正圧力Ｐ３を求めたのと同様にして求め、求められた補正圧力Ｐ４，Ｐ５，…ＰＮが得られるようにガス供給系統３０の電磁弁３３の開度を制御する。
【００５９】
［形態Ｂ］
次に、形態Ｂについて、図１０および図１１を参照して説明する。なお、形態Ｂにおいても図７に示される鋳造装置３が適用される。また、形態Ｂにおいても、前提として設定圧力Ｐおよび設定時間Ｔが定められている。
【００６０】
図１０に示すように、湯面ＭＳが湯面検知センサ４３に到達した後にキャビティ２４に溶湯Ｍを充填するために、さらに圧力（キャビティ充填圧力）ΔＰを作用させる必要がある。湯面検知センサ４３からキャビティ２４までの高さは一定であるから、湯面ＭＳが変動しても圧力ΔＰは一定である。したがって、形態Ａと同様に、制御部５０は、湯面ＭＳ１が湯面検知センサ４３に到達するのに要する時間Ｔ１に基づいて式（１２）により圧力Ｐｔ１を求め、次いで、上述のキャビティ充填圧力ΔＰ加えて式（１３）により補正圧力Ｐ１を求める。制御部５０は、図１１（ａ）に示すように、求められた補正圧力Ｐ１が得られるように、ガス供給系統３０の電磁弁３３の開度を制御する。また、圧力Ｐｔ１については、前述した式（０）に基づいて求めてもよい。
【００６１】
Ｐｔ１＝（Ｐ／Ｔ）×Ｔ１ …（１２）
Ｐ１＝Ｐｔ１＋ΔＰ… （１３）
【００６２】
制御部５０は、２ショット目以降における補正圧力Ｐ２についても補正圧力Ｐ１を求めたのと同様に、以下の式（１４），式（１５）に基づいて求め、ガス供給系統３０を制御する。
Ｐｔ２＝（Ｐ／Ｔ）×Ｔ２ … （１４）
Ｐ２＝Ｐｔ２＋ΔＰ … （１５）
【００６３】
制御部５０は、３ショット目以降における補正圧力Ｐ３，Ｐ４，…ＰＮも補正圧力Ｐ２を求めたのと同様にして求め、図１１（ｂ）に示すように、求められた補正圧力Ｐ３，Ｐ４，…，ＰＮが得られるようにガス供給系統３０を制御する。
形態Ｂにおける補正圧力Ｐｎを求める一般式を式（１６），（１７）として示しておく。
Ｐｔｎ＝（Ｐ／Ｔ）×Ｔｎ … （１６）
Ｐｎ＝Ｐｔｎ＋ΔＰ … （１７）
【００６４】
［第３実施形態の効果］
以上説明したように、第３実施形態に係る鋳造装置３によれば、先行するショットによる湯面ＭＳの落ち込みに応じた補正圧力で後続のショットを行うので、キャビティ２４に溶湯Ｍを安定して充填することができる。
しかも、鋳造装置３によれば、検知時間鋳造のショット数が増えたとしても、その影響を受けることのない湯面検知時間に基づいて圧力の補正を行うことができる。
【００６５】
［第３実施形態  補足事項］
以上で説明した第３実施形態においては、検知時間に基づいて補正圧力を求める例を示した。しかし、例えば式（８）、（１０）から分かるように、保持炉１０の内部の圧力Ｐ１を圧力センサで測定すれば、補正圧力を求めることができる。
【００６６】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１，２，３  鋳造装置
１０    保持炉
１１    坩堝
１３    蓋
１５    ストーク
２０    鋳造金型
２１    下金型
２２    湯口
２３    上金型
２４    キャビティ
３０    ガス供給系統
３１    ガス供給管
３３    電磁弁
４０    測定要素
４１    距離センサ
４３    湯面検知センサ
４５    搬送機
４６    計量器
５０    制御部
Ｍ      溶湯
ＭＳ    湯面
Ｇ      加圧用のガス
【図１】
2020163399.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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