專利名稱：在金屬成型過程中供應(yīng)惰性氣體的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及給具有加熱器的存儲(chǔ)容器中供應(yīng)惰性氣體的控制方 法，當(dāng)錠鐵或鑄造成條狀的金屬材料被熔化并保持在存儲(chǔ)容器中以及 將熔化材料加入到金屬成型裝置以生產(chǎn)金屬產(chǎn)品時(shí)，使用此控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的，為防止保存在熔化容器中金屬的氧化而向熔化容器中供 應(yīng)惰性氣體的技術(shù)是己知的(例如，參見日本公開專利申請(qǐng)
2001- 311643，其對(duì)應(yīng)于美國(guó)專利號(hào)6，487，卯5)。供應(yīng)惰性氣體的裝置 也是己知的，其用于減少惰性氣體的消耗，也用于克服過多的節(jié)流閥 或閥門靠近比例流量調(diào)節(jié)器的缺點(diǎn)(例如，參見日本公開專利申請(qǐng)
2002- 361386)。在供應(yīng)方法中，惰性氣體槽經(jīng)管道與比例流量調(diào)節(jié)閥 連接，通過比例流量調(diào)節(jié)閥給在缸體前端的儲(chǔ)料器和噴嘴提供惰性氣 體。然后，由溫度傳感器確定的缸體溫度與用逐級(jí)方式提前設(shè)置的溫 度表得到的溫度相比較，從而控制比例流量調(diào)節(jié)閥的打開程度。供應(yīng) 裝置可以對(duì)根據(jù)缸體的溫度供應(yīng)的惰性氣體的量提供自動(dòng)可變的控 制。
供應(yīng)惰性氣體的上述控制方法是基于缸體溫度和從提前設(shè)定的溫 度表得到的溫度之間的比較對(duì)比例流量調(diào)節(jié)閥打開的程度提供控制。 這種控制方法可以提供與缸體溫度相對(duì)應(yīng)的惰性氣體，而節(jié)省惰性氣 體和解決流量調(diào)節(jié)不足的缺點(diǎn)。然而，當(dāng)氣體供應(yīng)作業(yè)是持續(xù)的時(shí)， 基于缸體溫度與溫度表得到的溫度之間的比較而實(shí)現(xiàn)的供應(yīng)控制不能 作為應(yīng)對(duì)消耗引起的氣體供應(yīng)的短缺的對(duì)策。因此，惰性氣體的短缺 使得金屬材料無(wú)法在惰性氣體的環(huán)境中熔化和保存。這樣將很難防止 由于熔化的金屬材料氧化而導(dǎo)致出現(xiàn)的大量雜質(zhì)，或很難防止由于材 料氧化而著火。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決傳統(tǒng)的惰性氣體供應(yīng)控制方法中所存在的 上述問題。因此本發(fā)明的目標(biāo)是提供用于在金屬成型過程中供應(yīng)惰性 氣體的新穎的控制方法。在此控制方法中，用于己熔金屬材料的存儲(chǔ) 容器的溫度和氣體的流動(dòng)速率被監(jiān)控，以檢測(cè)在溫度等于或高于預(yù)設(shè) 溫度時(shí)惰性氣體的缺乏，并控制容器的溫度。這樣將可以防止在存儲(chǔ) 容器內(nèi)出現(xiàn)大量雜質(zhì)，也防止熔化的金屬材料著火。該控制方法也可 以用于減少惰性氣體的消耗并防止可能由于惰性氣體泄露引起的環(huán)境 破壞。
為達(dá)到上述的目標(biāo)，本發(fā)明提供了用于金屬成型裝置的惰性氣體 供應(yīng)的控制方法。所述裝置包括惰性氣體源；用于已熔金屬的存儲(chǔ) 容器，所述存儲(chǔ)容器具有加熱器；從惰性氣體源到存儲(chǔ)容器的供氣通 道；用于監(jiān)控惰性氣體流動(dòng)速率的流量傳感器；用于打開和關(guān)閉存儲(chǔ) 容器與惰性氣體源之間的供氣通道的電磁閥，其中，流量傳感器和電 磁閥順序地被設(shè)置在供氣通道中；用于檢測(cè)存儲(chǔ)容器溫度的溫度檢測(cè) 器；和控制器，所述控制器通過接收來自流量傳感器和溫度檢測(cè)器各 自的信號(hào)，對(duì)利用流量傳感器監(jiān)控惰性氣體的流動(dòng)速率、利用電磁閥 打開和關(guān)閉供氣通道、以及加熱器的輸出進(jìn)行控制。
在具有本結(jié)構(gòu)的金屬成型裝置中，控制方法包括下列的步驟輸 出加熱器；在所述輸出加熱器后，在檢測(cè)的存儲(chǔ)容器的溫度等于或低 于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，根據(jù)來自控制器的命令信號(hào)關(guān)閉電磁閥以停止給存儲(chǔ) 容器供應(yīng)惰性氣體，并關(guān)閉利用流量傳感器對(duì)氣體流動(dòng)速率的監(jiān)控； 在存儲(chǔ)容器的檢測(cè)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，根據(jù)來自控制器的另一命令 信號(hào)，打開電磁閥以開始供應(yīng)預(yù)設(shè)量的惰性氣體，并打開流量傳感器 開始監(jiān)控氣體的流動(dòng)速率；并且根據(jù)來自控制器的另一命令信號(hào)，停 止存儲(chǔ)容器上的加熱器的輸出，所述另一命令信號(hào)確定惰性氣體正在 以由流量傳感器檢測(cè)到的等于或低于預(yù)設(shè)量的惰性氣體流動(dòng)速率被異 常供應(yīng)。
此外，在控制方法中，利用計(jì)時(shí)器設(shè)定使利用流量傳感器對(duì)惰性氣體的流動(dòng)速率的監(jiān)控相對(duì)于電磁閥的開啟延時(shí)。
此外，使用了本控制方法的存儲(chǔ)容器包括在外圍具有加熱器的存 儲(chǔ)槽和位于存儲(chǔ)槽頂部的用于熔化條狀金屬材料的熔化筒，并且，存 儲(chǔ)槽與供氣通道相連接。
在以上的結(jié)構(gòu)中，對(duì)用于已熔金屬材料的存儲(chǔ)容器的溫度的檢測(cè)， 和惰性氣體流動(dòng)速率的監(jiān)控，都被用來控制氣體的供應(yīng)。因此，即使 在供應(yīng)過程中，當(dāng)由于氣體消耗發(fā)生供應(yīng)短缺時(shí)，利用傳感器對(duì)流動(dòng) 速率的監(jiān)控可以檢測(cè)供應(yīng)短缺并停止來自存儲(chǔ)容器上的加熱器的輸 出。這樣，防止在預(yù)設(shè)溫度或更高溫度時(shí)由于氣體不足引起的金屬材 料的氧化而出現(xiàn)大量雜質(zhì)是可能的。也防止了金屬材料由于氧化而著 火。
另外，因?yàn)闅怏w供應(yīng)是在容器溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后開始的，惰性 氣體的消耗量將減少。如果把防火氣體或可能引起環(huán)境破壞的SF6氣 體用做惰性氣體，減少其用量可以對(duì)環(huán)境保護(hù)的方法做出貢獻(xiàn)。
在本裝置中，用于監(jiān)控氣體流動(dòng)速率的流量傳感器和用于打開和 關(guān)閉供氣通道的電磁閥都置于典型的供氣通道中，所以，當(dāng)控制器接 收到來自容器溫度檢測(cè)器的溫度信號(hào)時(shí)，流量傳感器和電磁閥基于來 自控制器的命令工作。因此，本裝置可以以簡(jiǎn)單的方式配置，不需要 昂貴的設(shè)備用于溫度檢測(cè)和流量監(jiān)控。本裝置還可以不考慮存儲(chǔ)容器 的結(jié)構(gòu)而配置。


圖1是表示了一種金屬成型裝置和可以使用按照本發(fā)明的惰性氣 體供應(yīng)控制方法的系統(tǒng)的說明圖；并且
圖2是表示了按照本發(fā)明供應(yīng)惰性氣體的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，參考數(shù)字1表示注射金屬成型裝置的射出缸，參考數(shù) 字2表示置于射出缸1上用于保存熔化的金屬材料(熔化物)的存儲(chǔ) 容器，參考數(shù)字3表示用于提供防火/防氧化的惰性氣體的供應(yīng)系統(tǒng)。
6射出缸l是具有在缸體本體U的內(nèi)部中心處可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的射出活 塞12的典型結(jié)構(gòu)，缸體本體11的前端具有噴嘴，在射出活塞12縮回
位置的上部設(shè)置供給口 13。存儲(chǔ)容器2垂直設(shè)置在供給口 13的上方。 存儲(chǔ)容器2包括在其平面圖中是圓形的存儲(chǔ)槽21、在存儲(chǔ)槽21 底部的中心與其形成為一體并以減小的直徑向下延長(zhǎng)的圓筒體22、以 及存儲(chǔ)槽21的蓋部件23。蓋部件23具有直立其上的用于熔化圓形條 狀的金屬材料M的熔化筒24。多個(gè)帶式加熱器25和26環(huán)繞設(shè)置在 熔化筒24、存儲(chǔ)槽21和圓筒體22的外圍。帶式加熱器25和26的溫 度是獨(dú)立可控的。在熔化筒24中熔化的金屬材料M作為已熔金屬材 料M1被保存在存儲(chǔ)容器2中，由外圍的加熱器加熱維持在當(dāng)前溫度。 存儲(chǔ)容器2還具有供氣管道27和穿過蓋部件23的液位計(jì)28。
氣體供應(yīng)系統(tǒng)3包括，作為防火/防氧化的惰性氣體氣源的氣筒 31，以及氣筒31與供氣管道27之間的供氣通道32。系統(tǒng)3還包括 減壓閥33、用于檢測(cè)流動(dòng)速率并與流量計(jì)形成為一體的流量傳感器 34、和用于打開和關(guān)閉供氣通道的電磁閥35，它們按照這樣的順序從 氣筒31開始順序地設(shè)置在供氣通道32上。流量傳感器34和電磁閥 35是基于來自控制器30的命令信號(hào)進(jìn)行控制的，所述控制器30接收 由一直檢測(cè)存儲(chǔ)容器2溫度的溫度檢測(cè)器29提供的溫度信號(hào)。更具體 地，命令信號(hào)使流量傳感器34執(zhí)行監(jiān)控以及使電磁閥35執(zhí)行打開和 關(guān)閉操作。
此外，使用計(jì)時(shí)器設(shè)定以允許在電磁閥35開始打開后的一延遲時(shí) 間流量傳感器34開始監(jiān)控。這樣做是因?yàn)橄旅娴脑?。電磁閥35開 始打開后的即刻，氣體的流動(dòng)速率可能在預(yù)設(shè)流動(dòng)速率之下，這樣同 時(shí)的開始打開或監(jiān)控會(huì)導(dǎo)致誤操作。為避免發(fā)生這樣的情況，使用計(jì) 時(shí)器使流動(dòng)速率的監(jiān)控延遲大約幾秒鐘(例如5秒)開始。
圖2是表示了在氣體供應(yīng)系統(tǒng)3中供應(yīng)惰性氣體過程的流程圖。 該過程在成型開始之時(shí)被引發(fā)以開始加熱存儲(chǔ)容器2和致動(dòng)溫度檢測(cè) 器29。該過程也開始加熱熔化筒24以熔化金屬材料M和在存儲(chǔ)容器 2中保存己熔金屬材料M1。
流量傳感器檢測(cè)關(guān)閉和電磁閥關(guān)閉，則不供應(yīng)惰性氣體，直到存儲(chǔ)容器2的溫度(下文中稱為"容器溫度")逐漸增加并達(dá)到預(yù)設(shè)溫度
(對(duì)于作為金屬材料的鎂合金是30(TC)。這是因?yàn)樵陬A(yù)設(shè)溫度或低于
預(yù)設(shè)溫度時(shí)由于金屬材料氧化出現(xiàn)的雜質(zhì)只是輕微的，因此已熔金屬
材料Ml不需要保存在惰性氣體的環(huán)境中。這將有助于節(jié)省惰性氣體， 因此，即使使用可能引起環(huán)境破壞的SFe氣體作為防火氣體，其用量 也可以被減少。這將對(duì)環(huán)境保護(hù)方法做出貢獻(xiàn)。
當(dāng)容器溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，控制器30接收到溫度檢測(cè)器29檢 測(cè)的溫度信號(hào)，并發(fā)出命令信號(hào)開啟電磁閥。這樣，惰性氣體經(jīng)過供 氣通道32，從氣筒31供應(yīng)到存儲(chǔ)容器2。同時(shí)，開啟監(jiān)控的命令信號(hào) 也傳遞到流量傳感器34以允許計(jì)時(shí)器開始計(jì)數(shù)，因此，當(dāng)計(jì)數(shù)完成時(shí)， 流量傳感器被開啟以開始監(jiān)控氣體的流動(dòng)速率。
如果氣體以預(yù)設(shè)的量或更多的量流動(dòng)，并且由溫度檢測(cè)器29檢測(cè) 到的容器溫度在預(yù)設(shè)溫度或更高，電磁閥保持開啟以連續(xù)供氣，這樣 氣體流動(dòng)速率被連續(xù)的監(jiān)控。當(dāng)由于某些原因，惰性氣體以預(yù)設(shè)量或 低于預(yù)設(shè)量流動(dòng)時(shí)，控制器30接收流量信號(hào)并發(fā)出命令信號(hào)，表示氣 體供應(yīng)異常，并立即停止來自存儲(chǔ)容器2上的加熱器的輸出?？刂破?30也發(fā)出出錯(cuò)指令或報(bào)警，以通知操作者氣體供應(yīng)異常。
這樣，即使在供氣過程中氣體缺乏，通過流量傳感器對(duì)流動(dòng)速率 的監(jiān)控，使得來自存儲(chǔ)容器上的加熱器停止輸出。這樣，防止在預(yù)設(shè) 溫度或更高溫度時(shí)由于氣體不足引起的金屬材料的氧化而出現(xiàn)大量雜 質(zhì)，以及防止金屬材料由于氧化而著火，都是可能的。
另一方面，當(dāng)氣體以預(yù)設(shè)量或更多的量流動(dòng)時(shí)，溫度檢測(cè)器29 可能檢測(cè)到容器溫度已經(jīng)降到預(yù)設(shè)溫度以下。在這種情況下，已接收 到溫度信號(hào)的控制器30發(fā)出命令信號(hào)以關(guān)閉利用流量傳感器對(duì)流動(dòng) 速率的監(jiān)控，并關(guān)閉電磁閥。這樣，從氣筒31到存儲(chǔ)容器2的惰性氣 體的供應(yīng)被停止，因此防止在預(yù)設(shè)溫度或低于預(yù)設(shè)溫度時(shí)浪費(fèi)供應(yīng)的 氣體。
權(quán)利要求
1. 一種用于金屬成型裝置的惰性氣體供應(yīng)的控制方法，該裝置包括惰性氣體源；用于已熔金屬的存儲(chǔ)容器，所述存儲(chǔ)容器具有加熱器；從惰性氣體源到存儲(chǔ)容器的供氣通道；用于監(jiān)控惰性氣體流動(dòng)速率的流量傳感器；用于打開和關(guān)閉存儲(chǔ)容器與惰性氣體源之間的供氣通道的電磁閥；其中，流量傳感器和電磁閥被順序地設(shè)置在供氣通道中；用于檢測(cè)存儲(chǔ)容器溫度的溫度檢測(cè)器；和控制器，所述控制器通過接收來自流量傳感器和溫度檢測(cè)器各自的信號(hào)，對(duì)利用流量傳感器監(jiān)控惰性氣體的流動(dòng)速率、利用電磁閥打開和關(guān)閉供氣通道、以及加熱器的輸出進(jìn)行控制，控制方法包括以下步驟輸出加熱器；在所述輸出加熱器后，在檢測(cè)的存儲(chǔ)容器的溫度等于或低于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，根據(jù)來自控制器的命令信號(hào)關(guān)閉電磁閥以停止給存儲(chǔ)容器供應(yīng)惰性氣體，并關(guān)閉利用流量傳感器對(duì)氣體流動(dòng)速率的監(jiān)控；在存儲(chǔ)容器的檢測(cè)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，根據(jù)來自控制器的另一命令信號(hào)，打開電磁閥以開始供應(yīng)預(yù)設(shè)量的惰性氣體，并打開流量傳感器開始監(jiān)控氣體的流動(dòng)速率；并且根據(jù)來自控制器的另一命令信號(hào)，停止存儲(chǔ)容器上的加熱器的輸出，所述另一命令信號(hào)確定惰性氣體正在以由流量傳感器檢測(cè)到的等于或低于預(yù)設(shè)量的惰性氣體流動(dòng)速率被異常供應(yīng)。
2. 如權(quán)利要求l所述的控制方法，其中，利用計(jì)時(shí)器設(shè)定使利用 流量傳感器對(duì)惰性氣體的流動(dòng)速率的監(jiān)控相對(duì)于電磁閥的開啟延時(shí)。
3.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其中，存儲(chǔ)容器包括在外圍具 有加熱器的存儲(chǔ)槽，和位于存儲(chǔ)槽頂部的用于熔化條狀金屬材料的熔 化筒，并且存儲(chǔ)槽與供氣通道相連接。
全文摘要
一種用于金屬成型的從惰性氣體源經(jīng)過供氣通道到熔化金屬的存儲(chǔ)容器的惰性氣體供應(yīng)的控制方法，該方法提供了用于監(jiān)控氣體流動(dòng)速率的流量傳感器和用于開啟和關(guān)閉供氣通道的電磁閥。所述控制方法包括在存儲(chǔ)容器的溫度等于或低于設(shè)定溫度時(shí)關(guān)閉電磁閥，并關(guān)閉流量傳感器；在存儲(chǔ)容器的溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)開啟電磁閥，并開啟流量傳感器；并在惰性氣體流動(dòng)速率等于或低于設(shè)定量時(shí)停止存儲(chǔ)容器上的加熱器的輸出；這些步驟根據(jù)來自控制器的命令信號(hào)被控制。
文檔編號(hào)B22D17/20GK101497116SQ200910002709
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者上平郁雄, 宮川守, 竹內(nèi)康彥 申請(qǐng)人:日精樹脂工業(yè)株式會(huì)社