JP2009039726A - 被鋳包み部材の装着状態判断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳型内に被鋳包み部材が正しい姿勢で装着されていることを判断できるようにする。
【解決手段】コントローラ２２は、検知ピン５の先端がスリーブ２に当接したときに、空気噴出口１７から空気が噴出することにより内部空気通路１６内の圧力が低下するとスリーブ２が正しい姿勢で鋳型１０内に装着されていると判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳包み鋳造において被鋳包み部材の装着状態、特にその姿勢を判断する装置に関する。

鋳造部品の耐摩耗性、耐熱性等を向上させるために、鋳型内に予め必要とされる部材（被鋳包み部材）を装着し、その周囲に溶融金属を流し込むことで、一体の鋳物として製造する鋳包み鋳造が行われている（特許文献１）。例えば、自動車部品に多く用いられるアルミ鋳物では、軸受け部に鋳鉄製のスリーブを鋳包むようにしている。
実開平５−２５０号公報

被鋳包み部材は、溶融金属を鋳型内に注入する前に鋳型内の所定の位置に装着される。鋳包み部材が鋳型内に装着されているかどうかは、例えば、鋳型を貫通し鋳型の内部に通じる孔にピンを挿入し、ピンの先端が被鋳包み部材に当たったか否かで確認することができる。

しかしながら、この方法では、被鋳包み部材の有無は確認できても、被鋳包み部材が鋳型内に正しい姿勢で装着されているかどうかは確認することができなかった。

本発明は、このような従来技術の技術的課題を鑑みてなされたもので、鋳型内に被鋳包み部材が正しい姿勢で装着されていることを判断できるようにすることを目的とする。

本発明に係る被鋳包み部材の装着状態判断装置は、前記鋳型を貫通し前記鋳型の内部に通じる第１の孔に挿入され、先端が前記被鋳包み部材と当接する第１のピンと、前記第１のピンを支持するピン支持台であって、前記ピン支持台の前記第１のピンを支持する側の反対側から前記第１のピンが延びる方向に形成される第２の孔を有するピン支持台と、前記ピン支持台と相対変位可能に前記第２の孔に嵌入され、空気通路を内部に有し、前記空気通路に接続する空気噴出口を側面に有する第２のピンと、前記ピン支持台を昇降させるアクチュエータと、前記空気通路に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、前記空気通路内の圧力を検知する圧力検知手段と、前記圧力検知手段の検知結果に基づき前記被鋳包み部材の装着状態を判断する装着状態判断手段と、を備える。

そして、前記装着状態判断手段は、前記第１のピンの前記先端が前記被鋳包み部材に当接したときに、前記空気噴出口から空気が噴出することにより前記空気通路内の圧力が低下すると前記被鋳包み部材が正しい姿勢で前記鋳型内に装着されていると判断し、前記空気通路内の圧力が低下しないと前記被鋳包み部材が正しい姿勢で前記鋳型内に装着されていないと判断する。

本発明によれば、鋳型内に鋳包み部材が正しい姿勢で装着されているかどうかを判断することができ、鋳包み部材が正しくない姿勢のまま鋳包まれるのを防止することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明に係る被鋳包み部材の装着状態判断装置１（以下、単に「装置」という。）を示している。この装置１は、上型１０ａと下型１０ｂからなる鋳型１０内に形成されるキャビティ１０ｃ内の円柱部１０ｄに被鋳包み部材としてリング状のスリーブ２を装着し、鋳包み鋳造を行う鋳造装置に用いられ、キャビティ１０ｃ内にスリーブ２が装着されているか否かに加え、スリーブ２が正しい姿勢で装着されているか否か、すなわち、円柱部１０ｄに傾くことなく取り付けられているか否かを判断する。

まず、その構成について説明すると、装置１は、油圧シリンダ３（アクチュエータ）と、油圧シリンダ３のロッド３ｒの先端側に連結されるピン支持台４と、ピン支持台４に離間して立設される２本の検知ピン５（第１のピン）とで構成される。

油圧シリンダ３は、シリンダボディ３ｃのフランジ部３ｆがホールデンブロック７にボルト８で固定されており、鋳型１０の分割時には下型１０ｂ、可動ダイ９及びホールデンブロック７とともに下方に変位する。

シリンダボディ３ｃの側面にはヘッド側油圧ポート３１とロッド側油圧ポート３２が開口している。ヘッド側油圧ポート３１に油圧を供給するとロッド３ｒが伸張し、ロッド側油圧ポート３２に油圧を供給するとロッド３ｒが収縮する。このロッド３ｒの伸縮に合わせてピン支持台４が昇降し、ピン支持台４に支持される２本の検知ピン５が上下に移動する。

また、シリンダボディ３ｃの下部にはリミットスイッチ１１（過伸張量検知手段）が取り付けられている。リミットスイッチ１１はロッド３ｒの伸張量ｓが最大伸張量ｓｍａｘ（所定の過伸張量）に達したことを検知する。

２本の検知ピン５は、それぞれホールデンブロック７、可動ダイ９及び下型１０ｂを貫通してキャビティ１０ｃ内に通じる２本の貫通孔１２（第１の孔）に挿通される。２本の検知ピン５は、スリーブ２の装着状態を判断する際に油圧シリンダ３によって上昇し、その先端５ｅをスリーブ２の端面に当接させてスリーブ２の装着状態（有無及び姿勢）を判断する。このとき、２本の検知ピン５の先端５ｅがスリーブ２の両側を押圧するので、スリーブ２の姿勢が正しい姿勢から多少ずれていてもずれは修正される。スリーブ２の装着状態を判断した後は、２本の検知ピン５は、キャビティ１０ｃ内に突出しない位置まで後退し、キャビティ１０ｃへの溶融金属の注入が行われる。

ピン支持台４には、下側から上方に延び、かつ、上端側が閉じたガイド孔１３（第２の孔）が２本形成されている。この２本のガイド孔１３にはシリンダボディ３ｃのフランジ部３ｆに立設された２本のガイドピン１４（第２のピン）が嵌入される。ガイドピン１４の外径はガイド孔１３の内径に略等しい。ピン支持台４が上昇するとき、２本のガイドピン１４はガイド孔１３に摺接しながらガイド孔１３に対して相対変位し、ピン支持台４が傾きなく上昇し、かつ、ロッド３ｓを中心として回転しないようにピン支持台４をガイドする。

２本のガイドピン１４の一方の内部には、下側から内部を上方に延びる内部空気通路１６が形成されている。このガイドピン１４の途中の側面には空気噴出口１７が開口し、内部空気通路１６は空気噴出口１７に接続している。

ロッド３ｒの伸張量がゼロの状態を初期状態とし、この初期状態からロッド３ｒを伸張させていって検知ピン５の先端５ｅが正しい姿勢で装着されているスリーブ２の端面に当接する状態までのロッド３ｒの伸張量をｓｏｋとすると、伸張量ｓｏｋは、初期状態においてガイド孔１３に嵌入されているガイドピン１４の嵌入部分の下端から空気噴出口１７の上端までの距離ｈ（以下、単に「空気噴出口１７の上端までの距離ｈ」という）よりも大きく、好ましくは、略等しい。

内部空気通路１６には空気導入通路２０を介してコンプレッサ１９（圧縮空気供給手段）から圧縮空気が供給される。また、空気導入通路２０には内部空気通路１６及び空気導入通路２０内の空気の圧力を検知する圧力センサ２１（圧力検知手段）が取り付けられている。

圧力センサ２１、リミットスイッチ１１の検知信号はコントローラ２２（装着状態判断手段）に入力され、コントローラ２２は、入力される信号に基づき、キャビティ１０ｃ内にスリーブ２が装着されているか否か、及び、正しい姿勢で装着されているか否かを判断する。

続いて、図２を参照しながら、上記装置１によるスリーブ２の装着状態の判断について説明する。

図２の（ａ）は装置１の初期状態を示している。この状態では、空気噴出口１７がガイド孔１３の内壁によって閉じられているため、内部空気通路１６に圧縮空気が供給されると圧力センサ２１は高圧状態を検知する。

スリーブ２の装着状態を判断するには、この状態から油圧シリンダ３のロッド３ｒを伸張させ、検知ピン５の先端５ｅをキャビティ１０ｃ内へと移動させる。キャビティ１０ｃ内にスリーブ２が装着されている場合は、検知ピン５の先端５ｅがスリーブ２の端面に当たって停止し、（ｂ）あるいは（ｃ）の状態となる。キャビティ１０ｃ内にスリーブ２が装着されていない場合は、ロッド３ｒの伸張量ｓが最大伸張量ｓｍａｘに達して（ｄ）の状態となる。

（ｂ）の状態では、そのときのロッド３ｒの伸張量ｓが、初期状態における空気噴出口１７の上端までの距離ｈよりも大きなｓｏｋとなるので、空気噴出口１７がピン支持台４の外に完全に露出して外気と連通し、圧力センサ２１は内部空気通路１６内の圧力の低下を検知する。コントローラ２２は、圧力センサ２１が内部空気通路１６内の圧力の低下を検知し、かつ、リミットスイッチ１１が作動しないと、スリーブ２がキャビティ１０ｃ内に正しい姿勢で装着されていると判断する（ＯＫ判定）。スリーブ２が正しい姿勢で装着されていると判断したら、油圧シリンダ３のロッド３ｒを収縮させて検知ピン５の先端５ｅをキャビティ１０ｃ内に突出しない位置まで後退させ、キャビティ１０ｃへの溶融金属の注入を開始する。

（ｃ）の状態では、そのときのロッド３ｒの伸張量ｓが、初期状態における空気噴出口１７の上端までの距離ｈよりも短いので、空気噴出口１７がピン支持台４の外に露出せず、圧力センサ２１は高圧状態が維持されていることを検知する。コントローラ２２は、内部空気通路１６内が高圧状態に維持されていることを圧力センサ２１が検知し、かつ、リミットスイッチ１１が作動しないと、スリーブ２はキャビティ１０ｃ内に装着されているものの正しい姿勢で装着されていないと判断する（ＮＧ判定１）。

（ｄ）の状態では、検知ピン５の先端５ｅがスリーブ２の端面に当たって停止することがないので、ロッド３ｒの伸張量ｓが最大伸張量ｓｍａｘに達してリミットスイッチ１１が作動し、コントローラ２２は、スリーブ２がキャビティ１０ｃ内に装着されていないと判断する（ＮＧ判定２）。

（ｃ）、（ｄ）の状態となったときは、スリーブ２が正しくキャビティ１０ｃ内に装着されていないので、下型１０ｂを上型１０ａから離間させ、スリーブ２の再装着を行う。

このように、本発明に係る装置１によれば、鋳型１０のキャビティ１０ｃ内にスリーブ２が装着されているか否かに加え、スリーブ２が正しい姿勢で装着されているか否かまで判断することが可能である。鋳型１０は高温になるが、圧力センサ２１、リミットスイッチ１１はいずれも鋳型１０から離して装着されるので、熱によって圧力センサ２１、リミットスイッチ１１が誤動作、故障を起こすことも防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明に係る装置の全体構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明に係る装置の動作説明図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）はＯＫ判定が出たときの状態、（ｃ）はスリーブが傾いて装着されＮＧ判定１が出たときの状態、（ｄ）はスリーブ未装着でＮＧ判定２が出たときの状態をそれぞれ示している。

符号の説明

２ スリーブ（被鋳包み部材）
３ 油圧シリンダ（アクチュエータ）
３ｒ ロッド
４ ピン支持台
５ 検知ピン（第１のピン）
１０ 鋳型
１０ｃ キャビティ
１１ リミットスイッチ（過伸張量検知手段）
１２ 貫通孔（第１の孔）
１３ ガイド孔（第２の孔）
１４ ガイドピン（第２のピン）
１６ 内部空気通路（空気通路）
１７ 空気噴出口
１９ コンプレッサ（圧縮空気供給手段）
２０ 空気導入通路
２１ 圧力センサ（圧力検知手段）

Claims (4)

1. 鋳型内に装着される被鋳包み部材の装着状態を判断する被鋳包み部材の装着状態判断装置において、
   前記鋳型を貫通し前記鋳型の内部に通じる第１の孔に挿入され、先端が前記被鋳包み部材に当接する第１のピンと、
   前記第１のピンを支持するピン支持台であって、前記ピン支持台の前記第１のピンを支持する側の反対側から前記第１のピンが延びる方向に形成される第２の孔を有するピン支持台と、
   前記ピン支持台と相対変位可能に前記第２の孔に嵌入され、空気通路を内部に有し、前記空気通路に接続する空気噴出口を側面に有する第２のピンと、
   前記ピン支持台を昇降させるアクチュエータと、
   前記空気通路に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
   前記空気通路内の圧力を検知する圧力検知手段と、
   前記圧力検知手段の検知結果に基づき前記被鋳包み部材の装着状態を判断する装着状態判断手段と、
   を備え、
   前記装着状態判断手段は、前記第１のピンの前記先端が前記被鋳包み部材に当接したときに、前記空気噴出口から空気が噴出することにより前記空気通路内の圧力が低下すると前記被鋳包み部材が正しい姿勢で前記鋳型内に装着されていると判断し、前記空気通路内の圧力が低下しないと前記被鋳包み部材が正しい姿勢で前記鋳型内に装着されていないと判断することを特徴とする被鋳包み部材の装着状態判断装置。
2. 前記第２のピンが、前記ピン支持台の昇降をガイドするガイドピンであることを特徴とする請求項１に記載の被鋳包み部材の装着状態判断装置。
3. 前記アクチュエータの伸張量が、前記被鋳包み部材が正しい姿勢で前記鋳型内に装着されているときの伸張量よりも大きい所定の過伸張量に達したことを検知する過伸張量検知手段を備え、
   前記装着状態判断手段は、前記過伸張量検知手段が、前記アクチュエータの伸張量が前記所定の過伸張量に達したことを検知したとき、前記被鋳包み部材が前記鋳型内に装着されていないと判断することを特徴とする請求項１または２に記載の被鋳包み部材の装着状態判断装置。
4. 前記第１のピンは少なくとも２本あり、
   前記少なくとも２本の第１のピンは、それらの先端が前記被鋳包み部材の異なる位置に当接するように離間して前記ピン支持台に支持される、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の被鋳包み部材の装着状態判断装置。