JP2005205435A - 鋳造機 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造物を不良品とすることなく、鋳造のサイクルタイムを必要最小限短縮することにより生産性を向上させる。
【解決手段】温度センサ２６を下金型１２におけるキャビティ１４，１８より溶湯５が遅く凝固する部位（ランナー２１）に設ける。この温度センサ２６の温度検出部２８ａを溶湯５に直接接触させた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、溶湯の温度を温度センサによって直接検出する鋳造機に関するものである。

従来、例えば自動二輪車用エンジンのシリンダヘッドは低圧鋳造法によって鋳造されている。この低圧鋳造用の鋳造機としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に示された鋳造機は、下金型と上金型とからなる金型の下方にるつぼが配設され、このるつぼに貯留された溶湯を加圧してストークを通して押上げ、前記下金型の湯口に供給する構成が採られている。

この鋳造機は、生産性を向上させるために、溶湯の供給開始から型開きまでの間の動作が自動化されている。すなわち、この鋳造機は、作業者によってスタートスイッチがＯＮ操作された後に、金型の温度と溶湯の温度とに基づいて溶湯を供給する時間（以下、この時間を加圧時間という）を演算によって求め、この加圧時間だけ溶湯を加圧して金型内に供給する。前記金型の温度は、金型内に埋設された温度センサによって検出し、前記溶湯の温度は、るつぼに設けられた温度センサによって検出する。前記加圧時間は、加圧開始後に金型内が溶湯で満たされ、さらに、金型の上部から下部へ進む溶湯の凝固部分が湯口内に達する時間に設定されている。

すなわち、前記加圧時間が経過した後に溶湯の加圧を終了することにより、溶湯の未凝固部分が湯口内からストークを通ってるつぼ内に落下し戻され、溶湯の凝固した部分のみが湯口内に残存する。このときに金型内にある鋳造物は、凝固しているとはいえ流動性が失われた程度の軟弱な状態であるため、この時点で金型から取り出すと簡単に変形してしまい、形状・寸法精度が著しく低下することになる。このため、この鋳造機は、溶湯の加圧を終了してから鋳造物が変形することがない硬さになるまで待機した後に型開きをする構成が採られている。溶湯の加圧を終了したときから型開きをするまでの間の時間（以下、この時間を凝固時間という）は、溶湯の供給を停止したときの金型の温度に基づいて演算によって求めている。
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに見付け出すことはできなかった。
特許第３２０１９３０号公報

上述したように構成された従来の鋳造機においては、溶湯の加圧を終了する時期と型開き時期とが不必要に遅くなることがあり、この場合にはサイクルタイムが長くなって生産性が低下してしまうという問題があった。前記両時期が遅れるのは、溶湯の加圧と凝固とが不完全な状態で終了することがないように、加圧時間と凝固時間とが安全率を加味した余裕を有する時間に設定されているからである。この種の鋳造機の金型は、型開き後に中子砂の崩壊屑を除去するために高圧の空気が吹き付けられたり、次回の鋳造で使用する中子を装填する作業の作業時間が必要以上に長くなったりして過度に冷却されることがあり、鋳造開始時の温度が一定になり難いものである。鋳造開始時の金型の温度が相対的に低くなる場合は、溶湯の凝固時間が短くなり、これとは逆に前記温度が相対的に高くなる場合は、溶湯の凝固時間が長くなる。すなわち、従来の鋳造機は、このように金型の温度にばらつきが生じたとしても鋳造物が良品となるように、前記加圧時間と前記凝固時間とを充分に長く設定している。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、鋳造物を不良品とすることなく、鋳造のサイクルタイムを必要最小限に短縮することにより生産性を向上させることができる鋳造機を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明に係る鋳造機は、温度センサによって検出された温度に基づいて溶湯の供給停止時期または型開き時期が制御される鋳造機において、前記温度センサを金型におけるキャビティより溶湯が遅く凝固する部位に温度センサの温度検出部が溶湯に直接接触するように設けたものである。
本発明において、キャビティとは、金型内の溶湯が流入する部位のうち、湯口やランナーなどを除く部位であって、鋳造物の製品部分を成型するための凹部のことを意味する。

請求項２に記載した発明に係る鋳造機は、請求項１に記載した発明に係る鋳造機において、温度センサの温度検出部に抜き勾配を構成するテーパを形成し、この温度検出部を金型の内壁面から型開き方向に沿って金型内に突出させたものである。
請求項３に記載した発明に係る鋳造機は、請求項１または請求項２に記載した発明に係る金型および温度センサを用いた低圧鋳造用鋳造機であって、温度センサの温度検出部を、下金型内の湯口とランナーとの境界部分近傍に臨ませたものである。

請求項４に記載した発明に係る鋳造機は、温度センサによって検出された温度に基づいて溶湯の加圧終了時期と金型の型開き時期とが制御される低圧鋳造用鋳造機であって、前記温度センサを、下金型内における湯口とランナーとの境界部分の近傍の溶湯の温度を直接検出する構成とし、この温度センサによって検出した溶湯の温度が予め定めた加圧終了温度に達したときに溶湯の加圧を終了させ、前記温度センサによって検出した溶湯の温度が予め定めた型開き温度に達したときに金型を型開きさせる制御装置を備えたものである。

請求項５に記載した発明に係る鋳造機は、温度センサによって検出された温度に基づいて金型の型開き時期が制御される重力鋳造用鋳造機であって、前記温度センサを、金型における押し湯部分または湯口の溶湯の温度を直接検出する構成とし、この温度センサによって検出した溶湯の温度が予め定めた型開き温度に達したときに金型を型開きさせる制御装置を備えたものである。

本発明によれば、キャビティ内より遅れて凝固する溶湯の温度を温度センサによって直接検出することができる。このため、鋳造物の温度が溶湯の供給停止や型開きに最も適した温度に達したときに溶湯の供給を停止させたり型開きを行うことができる。この結果、溶湯の供給時間および供給停止から型開きまでの間の凝固時間を鋳造物が良品となる範囲内で可及的短縮することができるから、鋳造のサイクルタイムが短縮されてより一層生産性を向上させることができる。

請求項２記載の発明によれば、溶湯の内部の温度を検出することができる。また、温度センサの温度検出部を鋳造後に鋳造物から容易に外すことができる。
このため、温度検出部が型開き時や鋳造物の離型時に破損することを防ぎながら、溶湯の温度を精度良く検出することができる。
請求項３記載の発明によれば、下金型内の湯口とランナーとの境界部分の近傍の部位は、鋳造物の製品部分の外に位置し、その部位を満たす溶湯は、前記製品部分の溶湯と温度が略等しくなり、製品部分より僅かに遅れるだけで略同様に凝固する。このため、温度センサによって鋳造物の製品部分の外側で製品部分と同等の温度を検出することができるから、溶湯の温度を温度センサによって直接検出しているにもかかわらず、前記製品部分に温度センサの痕跡が形成されることを防ぐことができ、品質の高い鋳造物を鋳造することができる。

請求項４記載の発明によれば、低圧鋳造用鋳造機において、溶湯の温度を直接検出し、この温度によって溶湯の加圧終了時期と型開き時期とを決めることができる。このため、鋳造開始時の金型の温度にばらつきがあったとしても、溶湯の加圧終了と型開きとを鋳造物の状態に対応させて最適な時期に実施することができる。
したがって、溶湯の加圧時間と凝固時間とが不必要に長くなったり不足することがなく、前記加圧時間と凝固時間とを良品が得られる必要最小限の範囲で短縮することができるから、より一層生産性が高くなる低圧鋳造用鋳造機を提供することができる。

請求項５記載の発明によれば、重力鋳造用鋳造機において、溶湯の温度を直接検出し、この温度によって型開き時期を決めることができる。このため、鋳造開始時の金型の温度にばらつきがあったとしても、鋳造物の状態に対応させて最適な時期に型開きを開くことができる。
したがって、溶湯の凝固時間が不必要に長くなったり不足することがなく、凝固時間を鋳造物が良品となる必要最小限の範囲で短縮することができるから、より一層生産性が高くなる重力鋳造用鋳造機を提供することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る鋳造機の一実施の形態を図１ないし図６によって詳細に説明する。
図１は低圧鋳造用鋳造機の構成を示す正面図、図２は金型部分を拡大して示す図で、同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は（ａ）図におけるＢ−Ｂ線断面図である。図３は要部を拡大して示す断面図、図４は温度センサの断面図、図５は鋳造機の動作を説明するためのフローチャート、図６はランナー内の溶湯の温度変化を示すグラフである。

これらの図において、符号１で示すものは、この実施の形態による低圧鋳造用鋳造機である。この鋳造機１は、低圧鋳造によって自動二輪車用エンジンのシリンダヘッド（図示せず）を鋳造するためのもので、従来からよく知られているように、炉体２の上に金型３が配設され、後述する制御装置４によって金型３や溶湯５の温度、金型３の開閉動作および溶湯５の供給・停止などが制御される。この鋳造機１によって鋳造する金属材料はアルミニウム合金である。

前記炉体２は、上方に向けて開口する箱状に形成された本体６と、この本体６の上部開口部分を閉塞する蓋体７と、溶湯５を貯留するるつぼ８と、前記蓋体７に取付けられて下端部が前記溶湯５内に浸漬されたストーク９などによって構成されている。この炉体２の前記本体６は、るつぼ８内の溶湯５を所定の温度に加熱するためのヒータ（図示せず）を内蔵するとともに、加圧装置１０が接続されている。この加圧装置１０は、鋳造時に不活性ガスを前記本体６内に供給して溶湯５の上面を加圧して溶湯５をストーク９内に押し出すためのもので、本体６に形成された接続口６ａにガス管（図示せず）が接続されている。この加圧装置１０の加圧圧力の制御と前記ヒータの温度制御は、後述する制御装置４が実施する。

この鋳造機１による鋳造は、従来の鋳造機と同様に、金型３を型締めした状態で加圧装置１０によって炉体２の本体６内を加圧することによって実施される。鋳造時に溶湯５は、前記本体６内が加圧されることにより、るつぼ８内からストーク９内を上昇し、上方に位置する金型３内に供給される。
前記金型３は、図２に示すように、上金型１１と下金型１２とから構成され、駆動装置１３（図１参照）に支持されている。前記上金型１１は、下方に向けて開口するキャビティ１４が形成され、駆動装置１３のプラテン１５に取付けられている。前記キャビティ１４とは、鋳造物の製品部分を成型するための凹部のことをいう。前記プラテン１５は、駆動装置１３の基台１６にタイバー１７を介して昇降可能に支持され、昇降用モータ１５ａによって上下方向に移動させられる。この昇降用モータ１５ａは、後述する制御装置４によって回転が制御される。

前記下金型１２は、上方に向けて開口するキャビティ１８が形成され、前記基台１６の上に支持部材１９によって固定されている。この下金型１２と前記上金型１１には、これらを鋳造温度まで予熱するためのヒータ（図示せず）と、鋳造時の金型温度を一定に保つための水冷式冷却装置（図示せず）とが設けられている。前記ヒータの温度と、水冷式冷却水装置のＯＮ，ＯＦＦは、後述する制御装置４によって制御される。
前記下金型１２の内側底部には、図２および図３に示すように、キャビティ１８の一側部から他側部にわたって延びるようにランナー２１が形成されるとともに、このランナー２１の底から下方に延びるように湯口２２が形成されている。

前記湯口２２は、図２（ｂ）に示すように、前記下金型１２の底に上方から見て楕円状に形成され、図３に示すように、上側に向かうにしたがって次第に開口径が拡がり抜き勾配を形成するように穿設されている。この湯口２２の上端部の開口部分には、異物が金型３内に流入することを阻止するために金網製のフィルタ２３が装着され、湯口２２の下端には、前記支持部材１９に設けられた湯口カップ２４の上端部が接続されている。この湯口カップ２４は、前記支持部材１９を上下方向に貫通しており、この支持部材１９の下面に当接された前記ストーク９（図１参照）の上端部から溶湯５が供給される。すなわち、鋳造時に溶湯５は、前記ストーク９から湯口カップ２４を通って湯口２２に流入し、湯口２２内からフィルタ２３を通過してランナー２１内に流入し、さらにキャビティ１４，１８内に供給される。このように金型３内に充填された溶湯５は、キャビティ１４，１８内｛製品部分２５（図３参照）｝から凝固し始める。この溶湯５の凝固部分は、時間の経過とともにランナー２１内から湯口２２内に進む。

前記下金型１２には、図３に示すように、前記溶湯５の温度を検出するために温度センサ２６が取付けられている。この温度センサ２６は、図４に示すように、上下方向に延びる保護部２６ａと、この保護部２６ａの基端部に形成された支持部２６ｂとを一体に形成して内部に軸方向に貫通する貫通孔２７を設けた保護金具２８と、前記貫通孔２７の内部に挿入された熱電対２９とを備え、下金型１２に穿設された取付孔３０に嵌挿されている。前記取付孔３０は、図３に示すように、ランナー２１内に開口して前記保護部２６ａが嵌挿される小径部３０ａと、金型外に開口して前記支持部２６ｂが嵌合する大径部３０ｂとから形成され、下金型１２における湯口２２の側方近傍に型開き方向（図３においては上下方向）に延びて下金型１２を貫通するように穿設されている。すなわち、この取付孔３０に温度センサ２６を挿入することによって、温度センサ２６は、溶湯５がキャビティ１４，１８より遅れて凝固する部位に配設される。

前記保護金具２８は、図４に示すように、前記支持部２６ｂが前記大径部３０ｂに嵌合することによって、図示の位置からそれ以上金型１１内に挿入されることがないように移動が規制された状態で下金型１２に取付けられている。この保護金具２８を形成する材料は、下金型１２の材料と同等のもので、この実施の形態においては熱間金型用合金工具鋼（ＳＫＤ）が用いられている。
また、前記保護金具２８は、前記取付孔３０に支持部２６ｂとともに嵌合された状態で先端側の温度検出部２８ａがランナー２１内に突出する長さに形成されている。前記温度検出部２８ａは、図４に示すように、先端に向かうにしたがって漸次外径が小さくなるように形成されている。すなわち、この温度検出部２８ａは、抜き勾配を構成するテーパが形成されている。

この実施の形態においては、前記温度検出部２８ａの頂部２８ｂは、上方に向けて凸になる半球状に形成されており、前記熱電対２９の２種類の導線２９ａ，２９ｂの先端が溶接されている。すなわち、前記貫通孔２７に挿入された導線２９ａ，２９ｂの先端を頂部２８ｂの開口に臨ませた状態で同じ熱間金型用合金工具鋼（ＳＫＤ）からなる溶接棒を使ってこれらを溶接して開口を閉塞し、その後、半球状に研磨している。

熱電対２９は、従来からよく知られているアルメル・クロメル型のものが使用されており、前記頂部２８ｂに溶接されることにより互いに導通された２種類の導線２９ａ，２９ｂによって構成されている。このように熱電対２９が設けられることにより、この温度センサ２６は、保護金具２８（保護部２６ａ）の前記頂部２８ｂ（熱電対２９が溶接されている部位）に接触する溶湯５の温度を検出する。
前記２本の導線２９ａ，２９ｂは、前記保護部２６ａ内から支持部２６ｂを貫通して下金型１２の外側に導出され、前記支持部２６ｂに溶接されたステンレス製の導管３１の内部を通されて後述する制御装置４に接続されている。この実施の形態による温度センサ２６は、前記貫通孔２７内であって前記熱電対２９の導線２９ａ，２９ｂの周囲に耐熱性絶縁粉末３２が充填されている。この耐熱性絶縁粉末３２としては、例えばディーゼルエンジン用グロープラグに用いられているマグネシア（ＭｇＯ）を挙げることができる。

前記制御装置４は、図１に示すように、溶湯温度調節計３３と、金型温度調節計３４と、加圧圧力制御器３５と、鋳造条件設定器３６などによって構成されている。
前記溶湯温度調節計３３は、るつぼ８内の溶湯５が設定温度に加熱されるように前記炉体２のヒータの温度を制御する。前記溶湯５の設定温度は、後述する鋳造条件設定器３６によって使用する金型毎に設定される。
前記金型温度調節計３４は、金型３が設定温度に加熱されるように金型３内のヒータと冷却装置の温度を制御する。前記金型３の設定温度は、後述する鋳造条件設定器３６によって使用するもの毎に設定される。
前記加圧圧力制御器３５は、加圧装置１０の作動・停止を切換えるとともに、るつぼ８から金型３内に供給される溶湯５の速度が設定速度になるように加圧装置１０のガス供給量を制御する。前記設定速度は、後述する鋳造条件設定器３６によって使用する金型毎に設定される。

前記鋳造条件設定器３６は、鋳造に用いる金型毎に対応する金型温度・溶湯温度・加圧時間・凝固時間・溶湯５の供給速度などの鋳造条件を有するデータを前記溶湯温度調節計３３、金型温度調節計３４および加圧圧力制御器３５に送出する。また、この鋳造条件設定器３６は、加圧圧力制御器３５に溶湯５の加圧を開始させるための開始信号と、溶湯５の加圧を終了させるための停止信号とを所定の時期に出力するとともに、駆動装置１３に上金型１１を下降させるための型締め信号と、上金型１１を上昇させるための型開き信号とを所定の時期に送出する。これらの開始・停止信号と型締め・型開き信号のうち、停止信号と型開き信号は、前記温度センサ２６によって検出した温度が予め定めた温度Ｔ１、温度Ｔ２（図６参照）に達したときに送出される。前記温度Ｔ１は、溶湯５の加圧を終了するうえで最適な温度で、溶湯５の凝固により製品部、ランナー部と湯口上部の溶湯５の流動性が失われ湯口上部よりストーク９側の溶湯５の流動性が維持されるような温度、すなわち加圧装置１０による加圧が停止されたとしても湯口上部よりストーク９側の溶湯５だけがるつぼ８側へ流下するような最大の温度に設定されている。この実施の形態では、図３に示すように、フィルタ２３の上部が鋳造物中に残留されるように温度Ｔ１が設定されている。前記温度Ｔ２は、型開きを行うに当たって最適な温度で、前記温度Ｔ１より低い温度であって、金型を開いても鋳造物の形状・寸法が変わることがない硬さまで溶湯５が凝固する最大の温度に設定されている。

また、この実施の形態による鋳造条件設定器３６は、温度センサ２６の機能が何らかの原因で損なわれ、上記温度Ｔ１，Ｔ２を温度センサ２６によって検出することができなくなったとしても良品を鋳造することができるように、温度センサ２６が不良になった場合には、温度センサ２６によって検出された温度を用いることなく、時間（加圧時間と凝固時間）によって溶湯５の加圧を終了する時期と型開き時期とを設定する構成が採られている。詳述すると、この鋳造条件設定器３６は、温度センサ２６が何らかの事情で不良品であるかまたは不良になった場合は、溶湯５の加圧を開始したときから予め定めた加圧時間が経過したときに溶湯５の加圧を終了させ、さらに、溶湯５の加圧を終了したときから予め定めた凝固時間が経過したときに型開きを行うように構成されている。

前記加圧時間は、溶湯５の供給開始から溶湯５の凝固部分が湯口２２に達するまでの時間であり、溶湯５の供給開始時の金型３の温度とるつぼ８内の溶湯５の温度とに基づき、使用している金型３の種類に対応させて演算によって求める。前記凝固時間は、溶湯５の加圧終了から金型３内の鋳造物が容易に変形することがない硬さに凝固するまでに要する時間であり、溶湯５の加圧を終了したときの金型３の温度に基づいて金型３の種類に対応させて演算によって求める。なお、これらの加圧時間と凝固時間は、予めマップとしてメモリ（図示せず）に記憶させておき、このメモリから読み出す構成を採ることもできる。

次に、上述した鋳造機１の動作を制御装置４のさらに詳細な構成の説明と合わせて図５および図６によって説明する。ここでは、繰り返し実施される鋳造作業の１回分（１ショット分）の動作のみについて説明する。このため、鋳造条件設定器３６には金型３毎の鋳造条件が既に入力され、金型３や溶湯５が鋳造温度まで既に昇温されているものとする。なお、鋳造条件の入力は、金型３毎に定められた実行プログラムの番号を入力することによって行う。

この鋳造機１において鋳造作業は、金型３が型締めされた状態で例えば図示していないスタートスイッチをＯＮ操作することによって開始する。このスイッチ操作により、先ず、図５のステップＳ１に示すように、鋳造条件設定器３６が現在の金型３の温度と溶湯５の温度が良品範囲に入っているか否かを判定する。この良品範囲とは、鋳造物が良品となる温度の範囲のことで、金型毎に設定されている。この判定の結果がＮＯ、すなわち前記温度が良品範囲の外にある場合は、ステップＳ２に進み、鋳造条件設定器３６が温度異常を操作者に知らせるアラーム処理を実施し、これ以降の鋳造動作を停止させる。

前記判定の結果がＹＥＳである場合は、鋳造条件設定器３６は、温度センサ２６の機能が損なわれていた場合の鋳造プログラムを実施する際に必須となる溶湯５の加圧時間を演算し（ステップＳ３）、その後、ステップＳ４で加圧圧力制御器３５に開始信号を溶湯５の供給速度を示すデータとともに送出する。このように開始信号が加圧圧力制御器３５に送られることにより、加圧装置１０によって炉体２内に不活性ガスが供給され、溶湯５が加圧されてストーク９内から湯口カップ２４と湯口２２およびフィルターとを通って金型３内に供給される。キャビティ１４，１８内を満たした溶湯５は、キャビティ１４，１８内の製品部分２５から凝固する。この溶湯５の凝固部分は、時間の経過とともに下がり、ランナー２１内から湯口２２内に進む。一方、上述したように加圧装置１０が加圧を開始したときには、これと同時に図示していないタイマーが計時を開始する。

その後、鋳造条件設定器３６は、ステップＳ５で下金型１２の温度センサ２６によってランナー２１内の溶湯５の温度を検出する。温度センサ２６が検出する温度は、図６に示すように、鋳造開始後（溶湯５の供給開始後）に急上昇し、一定期間だけ変化しない状態（ランナー２１内を溶湯５が流れるような状態）を経た後に徐々に低下する。鋳造条件設定器３６は、ステップＳ６において、温度センサ２６によって検出された温度の最高値と予め定めた温度範囲とを比較し、最高温度が設定温度範囲内に入っている場合に温度センサ２６が正常であると判定し、前記最高温度が前記設定温度範囲の外にあるときには温度センサ２６が正常に機能していない（異常である）と判定する。

ステップＳ６で温度センサ２６が異常であると判定された場合は、前記タイマーが計時している経過時間が前記ステップＳ３で求めた加圧時間に達したときに、鋳造条件設定器３６が加圧圧力制御器３５に停止信号を送出する。停止信号が加圧圧力制御器３５に送られることにより、加圧装置１０が不活性ガスの供給を停止し、溶湯５の加圧が終了する（ステップＳ７）。このように溶湯５の供給が停止されると略同時に、鋳造条件設定器３６は、そのときの金型３の温度に基づいて凝固時間を演算する（ステップＳ８）。
前記ステップＳ７で溶湯５の供給が停止されることにより、金型内の溶湯５のうち凝固していない溶湯５は、湯口２２から湯口カップ２４とストーク９とを通ってるつぼ８内に落下して戻され、金型３内に残存している溶湯５（流動性が失われた溶湯）は、熱の供給が絶たれたために、硬さが増大するようさらに凝固が進行する（ステップＳ９）。また、溶湯５の加圧が終了されたときには、図示していないタイマーが計時を開始する。
その後、鋳造条件設定器３６は、前記タイマーによって計時された時間が前記凝固時間に達した後、駆動装置１３に型開き信号を送出する。駆動装置１３に型開き信号が送られることにより、駆動装置１３によって上金型１１が上昇し、金型が開く（ステップ１０→ステップ１１）。

前記ステップＳ６の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち温度センサ２６が正常に機能していると判定された場合は、ステップＳ１２で鋳造条件設定器３６が温度センサ２６によってランナー２１内の溶湯５の温度を検出する。このとき温度センサ２６によって検出される温度は、図６に示すように変化し、最高温度に達した後に溶湯５の凝固が進むにしたがって徐々に低下する。鋳造条件設定器３６は、前記温度センサ２６によって検出された温度が予め定めた温度Ｔ１まで低下したとき（ステップＳ１３）に、加圧圧力制御器３５に停止信号を送出する。この停止信号が加圧圧力制御器３５に送られることにより、加圧装置１０が不活性ガスの供給を停止し、溶湯５の加圧が終了する（ステップＳ１４）。

溶湯５の加圧が終了されると、溶湯５の未凝固部分はるつぼ８に落下して戻され、流動性が失われた溶湯５が金型３内に残存する。この残存する溶湯５は、熱の供給が絶たれるために温度がさらに低下し凝固が進む。鋳造条件設定器３６は、ステップＳ１５およびステップＳ１６に示すように、ランナー部の溶湯５の温度を温度センサ２６によって常に検出し、温度センサ２６によって検出された溶湯５の温度が予め定めた温度Ｔ２まで低下したら、凝固終了と判断して駆動装置１３に型開き信号を送出する。このように駆動装置１３に型開き信号が送られることにより、駆動装置１３によって上金型１１が上昇して金型が開き（ステップＳ１１）、１回分の鋳造作業が終了する。型開き時に鋳造物が上金型１１とともに上昇する場合や、型開き時に鋳造物が下金型１２に残る場合であっても鋳造物を下金型１２から離型させるときには、前記温度センサ２６の温度検出部２８ａに抜き勾配を構成するテーパが形成されているために、この温度検出部２８ａを鋳造物から容易に外すことができる。また、温度検出部２８ａを含む保護管２８および熱電対溶接部は、前述のように金型と同じ材料で耐摩耗性にも優れているので、その際の鋳造物との磨耗が抑制される。

上述したように構成された低圧鋳造用鋳造機１は、湯口２２とランナー２１との境界の近傍に位置する溶湯５の温度（キャビティ１４，１８より遅れて凝固する溶湯５の温度）を温度センサ２６によって直接検出しているから、鋳造物の温度が溶湯５の加圧終了や型開きに最も適した温度に達したときに溶湯５の加圧を終了させたり型開きを行うことができる。したがって、溶湯５の加圧時間および加圧終了から型開きまでの間の凝固時間を鋳造物が良品となる必要最小限の範囲で短縮することができるから、鋳造のサイクルタイムが短縮されてより一層生産性を向上させることができる。

この実施の形態による鋳造機１は、温度センサ２６の温度検出部２８ａに抜き勾配を構成するテーパが形成され、この温度検出部２８ａが下金型１２の内壁面から型開き方向に沿って金型３内に突出されているから、ランナー２１内における製品部分２５の近傍に位置する溶湯５の温度を検出することができ、しかも、前記温度検出部２８ａを鋳造後に鋳造物から容易に外すことができる。したがって、前記温度検出部２８ａが型開き時や鋳造物の離型時に破損することを防ぎながら、溶湯５の温度を精度良く検出することができる。

この実施の形態による鋳造機１における下金型１２内の湯口２２とランナー２１との境界の近傍の部位は、鋳造物の製品部分２５の外に位置し、その部位を満たす溶湯５は、前記製品部分２５の溶湯５と温度が略等しくなり、製品部分２５より僅かに遅れるだけで略同様に凝固する。この実施の形態による鋳造機１は、湯口２２とランナー２１との境界の近傍の部位に位置する溶湯５の温度を温度センサ２６によって検出しているから、この温度センサ２６により鋳造物の製品部分２５と同等の温度を検出することができ、高い精度で溶湯５の加圧終了時期と型開き時期とを決めることができる。すなわち、前記両時期を設定するに当たり、温度検出部分と製品部分２５との温度差を許容するように供給時間と凝固時間とを従来のように延長する必要はなく、その分、サイクルタイムを短縮することができる。しかも、前記製品部分２５に温度センサ２６の痕跡が形成されることはないから、品質の高い鋳造物を鋳造することができる。

この実施の形態による鋳造機１は、溶湯５の温度を直接検出し、この温度によって溶湯５の加圧終了時期と型開き時期とを決めているから、鋳造開始時の金型３の温度にばらつきがあったとしても、溶湯５の加圧終了と型開きとを鋳造物の状態に対応させて最適な時期に行うことができる。したがって、この鋳造機１は、溶湯５の加圧時間と凝固時間とが不必要に長くなったり不足することがなく、前記供給時間と凝固時間とを良品が得られる必要最小限の範囲で短縮することができるから、より一層生産性を向上させることができる。

（第２の実施の形態）
温度センサは、図７に示すように湯口に設けることができる。図７は低圧鋳造用鋳造機の湯口に温度センサを設ける他の例を示す断面図で、同図において、前記図１〜図６によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図７に示す温度センサ２６は、温度検出部２８ａが湯口２２内に側方から突出する状態で下金型１２に取付けられている。また、前記下金型１２には、湯口２２内を上昇する溶湯５によって前記温度検出部２８ａが押圧されることを防ぐために、湯口２２に凸部４１が形成されている。

前記凸部４１は、湯口２２の周壁の一部を部分的に湯口２２内に突出させるようにして形成されている。この実施の形態においては、湯口２２内を溶湯５が上昇するときの抵抗を可及的低減するために、前記凸部４１の突出側の端縁は、上側に向かうにしたがって漸次湯口２２の中央に近付くように傾斜されている。また、この凸部４１と前記温度検出部２８ａとの接続部分は、断面円形の温度検出部２８ａが上半分のみを露出するように、凸部４１の上面に形成された凹陥部４１ａ内に温度検出部２８ａの下半部が嵌合する構造が採られている。
このように湯口２２内に温度センサ２６の温度検出部２８ａを臨ませることにより、湯口２２内の溶湯５の温度を温度センサ２６によって直接検出することができる。このため、この構成を採ることによっても、前記第１の実施の形態を採る場合と同等の効果を奏する。

（第３の実施の形態）
重力鋳造用鋳造機に本発明を適用する場合の実施の形態を図８ないし図１１によって詳細に説明する。
図８および図９は重力鋳造用鋳造機に使用する金型を示す図で、これらの図において（ａ）図は横断面平面図、（ｂ）図は縦断面図である。図１０は鋳造時の動作を説明するためのフローチャート、図１１は溶湯の温度変化を示すグラフである。
図８および図９に示す重力鋳造用金型５１は、型開き方向が水平方向となるように形成された第１の金型５２と第２の金型５３とから構成され、キャビティ５４，５５の上に押し湯部５６，５７が形成されている。前記第１の金型５２と第２の金型５３は、図示していない金型用駆動装置に装着され、この駆動装置によって型締め・型開きが実施される。

図８に示す金型５１は、前記押し湯部５６，５７から溶湯５がキャビティ５４，５５内に供給される。図９に示す金型５１は、押し湯部５６，５７の側方に上方に向けて開口する状態で湯口５８が形成され、この湯口５８から湯道５９を通ってキャビティ５４，５５の底部に溶湯５が供給される構造が採られている。これらの金型５１は、押し湯部５６，５７に温度センサ２６が設けられている。
この温度センサ２６は、前記第１の実施の形態で用いたものと同等のもので、温度検出部２８ａが押し湯部５６の内壁面から型開き方向に沿って突出する状態で第１の金型５２に取付けられている。すなわち、この場合もキャビティ５４，５５より溶湯５が遅れて凝固する部位に温度センサ２６が設けられている。なお、図９に示す金型５１のように湯口５８と湯道５９とを用いてキャビティ５４，５５の底部に溶湯５を供給する場合は、同図中に二点鎖線で示すように、湯口５８に温度センサ２６を設けることができる。

このように構成された金型５１を備えた重力鋳造用鋳造機は、図示していない制御装置によって図１０に示すように制御される。すなわち、先ず、図１０に示すフローチャートのステップＰ１において、制御装置４が現在の金型５１の温度と溶湯５の温度とが良品範囲に入っているか否かを判定する。この良品範囲は、鋳造物が良品となる温度の範囲のことで、金型毎に設定されている。この判定の結果がＮＯ、すなわち前記温度が良品範囲の外にある場合は、ステップＰ２に進み、制御装置が温度異常を操作者に知らせるアラーム処理を実施し、これ以降の鋳造動作を停止させる。

前記判定の結果がＹＥＳである場合、この鋳造機は、例えば溶湯供給装置（図示せず）などによって金型５１内に溶湯５を金型５１内が溶湯５で満たされるように供給（注湯）する（ステップＰ３）。この注湯時に制御装置４は、温度センサ２６の機能が損なわれていた場合の鋳造プログラムを実施する際に必須となる溶湯５の凝固時間を演算する。また、このときには、タイマーが計時を開始する。
上述したように溶湯５を金型５１内に供給した後、制御装置は、ステップＰ４に示すように、温度センサ２６によって押し湯部分５６，５７内または湯口５８内の溶湯５の温度を検出する。温度センサ２６が検出する温度は、図１１に示すように、鋳造開始（注湯開始）後に急上昇し、一定期間だけ変化しない状態を経た後に徐々に低下する。その後、制御装置４は、ステップＰ５において、温度センサ２６によって検出された温度の最高値が所定の温度範囲内にある場合に温度センサ２６が正常であると判定し、前記最高値が前記温度範囲の外にあるときには温度センサ２６が正常に機能していない（異常である）と判定する。

ステップＰ５で温度センサ２６が異常であると判定された場合は、制御装置は、前記タイマーが計時している経過時間が前記ステップＰ３で求めた凝固時間に達するのを待機し（ステップＰ６）、その後に金型用駆動装置に型開き信号を送出する。このように金型用駆動装置に型開き信号が送られることにより金型が開く（ステップＰ７）。
前記ステップＰ５の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち温度センサ２６が正常に機能している場合は、制御装置は、ステップＰ８で温度センサ２６によって溶湯５の温度を検出する。この温度センサ２６によって検出される温度は、図１１に示すように変化し、最高温度に達した後に溶湯５の凝固が進むにしたがって低下する。この温度センサ２６によって検出された温度が予め定めた温度Ｔ３まで低下したとき（ステップＰ９）に、制御装置は金型用駆動装置によって型開きを行う（ステップＰ７）。前記温度Ｔ３は、金型を開いても鋳造物の形状・寸法が変わることがない硬さまで溶湯５が凝固する最大の温度に設定されている。このように金型が開くことによって１回分の鋳造作業が終了する。鋳造後に鋳造物を第１の金型から離型させるときには、温度センサ２６の温度検出部２８ａに抜き勾配を構成するテーパが形成されているために、この温度検出部２８ａを鋳造物から容易に外すことができる。

したがって この実施の形態による金型５１を備えた重力鋳造用鋳造機においては、溶湯５の温度を温度センサ２６によって直接検出し、この温度によって型開き時期を決めることができるから、鋳造開始時の金型５１の温度にばらつきがあったとしても、鋳造物の状態に対応させて最適な時期に金型５１を開くことができる。
このため、溶湯５の凝固時間が不必要に長くなったり不足することがなく、凝固時間を鋳造物が良品となる必要最小限の範囲で短縮することができるから、より一層生産性を向上させることができる。

低圧鋳造用鋳造機の構成を示す正面図である。 金型部分を拡大して示す図である。 要部を拡大して示す断面図である。 温度センサの断面図である。 鋳造機の動作を説明するためのフローチャートである。 ランナー内の溶湯の温度変化を示すグラフである。 低圧鋳造用鋳造機の湯口に温度センサを設ける例を示す断面図である。 重力鋳造用鋳造機に使用する金型を示す図である。 重力鋳造用鋳造機に使用する金型を示す図である。 鋳造時の動作を説明するためのフローチャートである。 溶湯の温度変化を示すグラフである。

符号の説明

１…鋳造機、３…低圧鋳造用金型、４…制御装置、５…溶湯、１１…上金型、１２…下金型、２１…ランナー、２２…湯口、２６…温度センサ、２８…保護管、２８ａ…温度検出部、２９…熱電対、５１…重力鋳造用金型、５２…第１の金型、５３…第２の金型。

Claims (5)

1. 温度センサによって検出された温度に基づいて溶湯の供給停止時期または型開き時期が制御される鋳造機において、前記温度センサを金型におけるキャビティより溶湯が遅く凝固する部位に温度センサの温度検出部が溶湯に直接接触するように設けたことを特徴とする鋳造機。
2. 請求項１記載の鋳造機において、温度センサの温度検出部に抜き勾配を構成するテーパを形成し、この温度検出部を金型の内壁面から型開き方向に沿って金型内に突出させてなる鋳造機。
3. 請求項１または請求項２記載の金型および温度センサを用いた低圧鋳造用鋳造機であって、温度センサの温度検出部を、下金型内の湯口とランナーとの境界部分近傍に臨ませてなる鋳造機。
4. 温度センサによって検出された温度に基づいて溶湯の加圧終了時期と金型の型開き時期とが制御される低圧鋳造用鋳造機であって、前記温度センサを、下金型内における湯口とランナーとの境界部分の近傍の溶湯の温度を直接検出する構成とし、この温度センサによって検出した溶湯の温度が予め定めた加圧終了温度に達したときに溶湯の加圧を終了させ、前記温度センサによって検出した溶湯の温度が予め定めた型開き温度に達したときに金型を型開きさせる制御装置を備えたことを特徴とする鋳造機。
5. 温度センサによって検出された温度に基づいて金型の型開き時期が制御される重力鋳造用鋳造機であって、前記温度センサを、金型における押し湯部分または湯口の溶湯の温度を直接検出する構成とし、この温度センサによって検出した溶湯の温度が予め定めた型開き温度に達したときに金型を型開きさせる制御装置を備えたことを特徴とする鋳造機。
   

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