专利名称：在金属成型过程中供应惰性气体的控制方法
技术领域：
本发明涉及给具有加热器的存储容器中供应惰性气体的控制方 法，当锭铁或铸造成条状的金属材料被熔化并保持在存储容器中以及 将熔化材料加入到金属成型装置以生产金属产品时，使用此控制方法。
背景技术：
传统的，为防止保存在熔化容器中金属的氧化而向熔化容器中供 应惰性气体的技术是己知的(例如，参见日本公开专利申请
2001- 311643，其对应于美国专利号6，487，卯5)。供应惰性气体的装置 也是己知的，其用于减少惰性气体的消耗，也用于克服过多的节流阀 或阀门靠近比例流量调节器的缺点(例如，参见日本公开专利申请
2002- 361386)。在供应方法中，惰性气体槽经管道与比例流量调节阀 连接，通过比例流量调节阀给在缸体前端的储料器和喷嘴提供惰性气 体。然后，由温度传感器确定的缸体温度与用逐级方式提前设置的温 度表得到的温度相比较，从而控制比例流量调节阀的打开程度。供应 装置可以对根据缸体的温度供应的惰性气体的量提供自动可变的控 制。
供应惰性气体的上述控制方法是基于缸体温度和从提前设定的温 度表得到的温度之间的比较对比例流量调节阀打开的程度提供控制。 这种控制方法可以提供与缸体温度相对应的惰性气体，而节省惰性气 体和解决流量调节不足的缺点。然而，当气体供应作业是持续的时， 基于缸体温度与温度表得到的温度之间的比较而实现的供应控制不能 作为应对消耗引起的气体供应的短缺的对策。因此，惰性气体的短缺 使得金属材料无法在惰性气体的环境中熔化和保存。这样将很难防止 由于熔化的金属材料氧化而导致出现的大量杂质，或很难防止由于材 料氧化而着火。
发明内容
本发明的目的是为解决传统的惰性气体供应控制方法中所存在的 上述问题。因此本发明的目标是提供用于在金属成型过程中供应惰性 气体的新颖的控制方法。在此控制方法中，用于己熔金属材料的存储 容器的温度和气体的流动速率被监控，以检测在温度等于或高于预设 温度时惰性气体的缺乏，并控制容器的温度。这样将可以防止在存储 容器内出现大量杂质，也防止熔化的金属材料着火。该控制方法也可 以用于减少惰性气体的消耗并防止可能由于惰性气体泄露引起的环境 破坏。
为达到上述的目标，本发明提供了用于金属成型装置的惰性气体 供应的控制方法。所述装置包括惰性气体源；用于已熔金属的存储 容器，所述存储容器具有加热器；从惰性气体源到存储容器的供气通 道；用于监控惰性气体流动速率的流量传感器；用于打开和关闭存储 容器与惰性气体源之间的供气通道的电磁阀，其中，流量传感器和电 磁阀顺序地被设置在供气通道中；用于检测存储容器温度的温度检测 器；和控制器，所述控制器通过接收来自流量传感器和温度检测器各 自的信号，对利用流量传感器监控惰性气体的流动速率、利用电磁阀 打开和关闭供气通道、以及加热器的输出进行控制。
在具有本结构的金属成型装置中，控制方法包括下列的步骤输 出加热器；在所述输出加热器后，在检测的存储容器的温度等于或低 于预设温度时，根据来自控制器的命令信号关闭电磁阀以停止给存储 容器供应惰性气体，并关闭利用流量传感器对气体流动速率的监控； 在存储容器的检测温度达到预设温度时，根据来自控制器的另一命令 信号，打开电磁阀以开始供应预设量的惰性气体，并打开流量传感器 开始监控气体的流动速率；并且根据来自控制器的另一命令信号，停 止存储容器上的加热器的输出，所述另一命令信号确定惰性气体正在 以由流量传感器检测到的等于或低于预设量的惰性气体流动速率被异 常供应。
此外，在控制方法中，利用计时器设定使利用流量传感器对惰性气体的流动速率的监控相对于电磁阀的开启延时。
此外，使用了本控制方法的存储容器包括在外围具有加热器的存 储槽和位于存储槽顶部的用于熔化条状金属材料的熔化筒，并且，存 储槽与供气通道相连接。
在以上的结构中，对用于已熔金属材料的存储容器的温度的检测， 和惰性气体流动速率的监控，都被用来控制气体的供应。因此，即使 在供应过程中，当由于气体消耗发生供应短缺时，利用传感器对流动 速率的监控可以检测供应短缺并停止来自存储容器上的加热器的输 出。这样，防止在预设温度或更高温度时由于气体不足引起的金属材 料的氧化而出现大量杂质是可能的。也防止了金属材料由于氧化而着 火。
另外，因为气体供应是在容器温度达到预设温度后开始的，惰性 气体的消耗量将减少。如果把防火气体或可能引起环境破坏的SF6气 体用做惰性气体，减少其用量可以对环境保护的方法做出贡献。
在本装置中，用于监控气体流动速率的流量传感器和用于打开和 关闭供气通道的电磁阀都置于典型的供气通道中，所以，当控制器接 收到来自容器温度检测器的温度信号时，流量传感器和电磁阀基于来 自控制器的命令工作。因此，本装置可以以简单的方式配置，不需要 昂贵的设备用于温度检测和流量监控。本装置还可以不考虑存储容器 的结构而配置。
图1是表示了一种金属成型装置和可以使用按照本发明的惰性气 体供应控制方法的系统的说明图；并且
图2是表示了按照本发明供应惰性气体的步骤的流程图。
具体实施例方式
在图1中，参考数字1表示注射金属成型装置的射出缸，参考数 字2表示置于射出缸1上用于保存熔化的金属材料(熔化物)的存储 容器，参考数字3表示用于提供防火/防氧化的惰性气体的供应系统。
6射出缸l是具有在缸体本体U的内部中心处可往复运动的射出活 塞12的典型结构，缸体本体11的前端具有喷嘴，在射出活塞12缩回
位置的上部设置供给口 13。存储容器2垂直设置在供给口 13的上方。 存储容器2包括在其平面图中是圆形的存储槽21、在存储槽21 底部的中心与其形成为一体并以减小的直径向下延长的圆筒体22、以 及存储槽21的盖部件23。盖部件23具有直立其上的用于熔化圆形条 状的金属材料M的熔化筒24。多个带式加热器25和26环绕设置在 熔化筒24、存储槽21和圆筒体22的外围。带式加热器25和26的温 度是独立可控的。在熔化筒24中熔化的金属材料M作为已熔金属材 料M1被保存在存储容器2中，由外围的加热器加热维持在当前温度。 存储容器2还具有供气管道27和穿过盖部件23的液位计28。
气体供应系统3包括，作为防火/防氧化的惰性气体气源的气筒 31，以及气筒31与供气管道27之间的供气通道32。系统3还包括 减压阀33、用于检测流动速率并与流量计形成为一体的流量传感器 34、和用于打开和关闭供气通道的电磁阀35，它们按照这样的顺序从 气筒31开始顺序地设置在供气通道32上。流量传感器34和电磁阀 35是基于来自控制器30的命令信号进行控制的，所述控制器30接收 由一直检测存储容器2温度的温度检测器29提供的温度信号。更具体 地，命令信号使流量传感器34执行监控以及使电磁阀35执行打开和 关闭操作。
此外，使用计时器设定以允许在电磁阀35开始打开后的一延迟时 间流量传感器34开始监控。这样做是因为下面的原因。电磁阀35开 始打开后的即刻，气体的流动速率可能在预设流动速率之下，这样同 时的开始打开或监控会导致误操作。为避免发生这样的情况，使用计 时器使流动速率的监控延迟大约几秒钟(例如5秒)开始。
图2是表示了在气体供应系统3中供应惰性气体过程的流程图。 该过程在成型开始之时被引发以开始加热存储容器2和致动温度检测 器29。该过程也开始加热熔化筒24以熔化金属材料M和在存储容器 2中保存己熔金属材料M1。
流量传感器检测关闭和电磁阀关闭，则不供应惰性气体，直到存储容器2的温度(下文中称为"容器温度")逐渐增加并达到预设温度
(对于作为金属材料的镁合金是30(TC)。这是因为在预设温度或低于
预设温度时由于金属材料氧化出现的杂质只是轻微的，因此已熔金属
材料Ml不需要保存在惰性气体的环境中。这将有助于节省惰性气体， 因此，即使使用可能引起环境破坏的SFe气体作为防火气体，其用量 也可以被减少。这将对环境保护方法做出贡献。
当容器温度达到预设温度时，控制器30接收到温度检测器29检 测的温度信号，并发出命令信号开启电磁阀。这样，惰性气体经过供 气通道32，从气筒31供应到存储容器2。同时，开启监控的命令信号 也传递到流量传感器34以允许计时器开始计数，因此，当计数完成时， 流量传感器被开启以开始监控气体的流动速率。
如果气体以预设的量或更多的量流动，并且由温度检测器29检测 到的容器温度在预设温度或更高，电磁阀保持开启以连续供气，这样 气体流动速率被连续的监控。当由于某些原因，惰性气体以预设量或 低于预设量流动时，控制器30接收流量信号并发出命令信号，表示气 体供应异常，并立即停止来自存储容器2上的加热器的输出。控制器 30也发出出错指令或报警，以通知操作者气体供应异常。
这样，即使在供气过程中气体缺乏，通过流量传感器对流动速率 的监控，使得来自存储容器上的加热器停止输出。这样，防止在预设 温度或更高温度时由于气体不足引起的金属材料的氧化而出现大量杂 质，以及防止金属材料由于氧化而着火，都是可能的。
另一方面，当气体以预设量或更多的量流动时，温度检测器29 可能检测到容器温度已经降到预设温度以下。在这种情况下，已接收 到温度信号的控制器30发出命令信号以关闭利用流量传感器对流动 速率的监控，并关闭电磁阀。这样，从气筒31到存储容器2的惰性气 体的供应被停止，因此防止在预设温度或低于预设温度时浪费供应的 气体。
权利要求
1. 一种用于金属成型装置的惰性气体供应的控制方法，该装置包括惰性气体源；用于已熔金属的存储容器，所述存储容器具有加热器；从惰性气体源到存储容器的供气通道；用于监控惰性气体流动速率的流量传感器；用于打开和关闭存储容器与惰性气体源之间的供气通道的电磁阀；其中，流量传感器和电磁阀被顺序地设置在供气通道中；用于检测存储容器温度的温度检测器；和控制器，所述控制器通过接收来自流量传感器和温度检测器各自的信号，对利用流量传感器监控惰性气体的流动速率、利用电磁阀打开和关闭供气通道、以及加热器的输出进行控制，控制方法包括以下步骤输出加热器；在所述输出加热器后，在检测的存储容器的温度等于或低于预设温度时，根据来自控制器的命令信号关闭电磁阀以停止给存储容器供应惰性气体，并关闭利用流量传感器对气体流动速率的监控；在存储容器的检测温度达到预设温度时，根据来自控制器的另一命令信号，打开电磁阀以开始供应预设量的惰性气体，并打开流量传感器开始监控气体的流动速率；并且根据来自控制器的另一命令信号，停止存储容器上的加热器的输出，所述另一命令信号确定惰性气体正在以由流量传感器检测到的等于或低于预设量的惰性气体流动速率被异常供应。
2. 如权利要求l所述的控制方法，其中，利用计时器设定使利用 流量传感器对惰性气体的流动速率的监控相对于电磁阀的开启延时。
3.如权利要求1所述的控制方法，其中，存储容器包括在外围具 有加热器的存储槽，和位于存储槽顶部的用于熔化条状金属材料的熔 化筒，并且存储槽与供气通道相连接。
全文摘要
一种用于金属成型的从惰性气体源经过供气通道到熔化金属的存储容器的惰性气体供应的控制方法，该方法提供了用于监控气体流动速率的流量传感器和用于开启和关闭供气通道的电磁阀。所述控制方法包括在存储容器的温度等于或低于设定温度时关闭电磁阀，并关闭流量传感器；在存储容器的温度达到设定温度时开启电磁阀，并开启流量传感器；并在惰性气体流动速率等于或低于设定量时停止存储容器上的加热器的输出；这些步骤根据来自控制器的命令信号被控制。
文档编号B22D17/20GK101497116SQ200910002709
公开日2009年8月5日 申请日期2009年1月19日 优先权日2008年1月28日
发明者上平郁雄, 宫川守, 竹内康彦 申请人:日精树脂工业株式会社