JP2013081992A - プラテン温度調整機構 - Google Patents

Abstract

【課題】低圧鋳造装置の仕様に囚われることなく鋳造条件を統一化でき、品質熟成に要する工数を低減できるとともに装置の仕様差に起因する品質のばらつきを抑制できる技術を提供すること。
【解決手段】アルミ溶湯Ｌを保持する保持炉３と、保持炉３で保持されるアルミ溶湯Ｌがキャビティ７０内に充填される金型７，７と、保持炉３の上方に設けられて金型７，７を支持するプラテン５と、を備える低圧鋳造装置１のプラテン５の温度を調整するプラテン温度調整機構であって、プラテン５に設けられて当該プラテン５を加熱するヒータ６を備えることを特徴とするプラテン温度調整機構Ｓである。この場合、金型７，７がプラテン５上に複数並んで設けられ、ヒータ６が複数の金型７，７間の略中央に設けられていることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラテン温度調整機構に関する。詳しくは、低圧鋳造装置のプラテンの温度を調整するプラテン温度調整機構に関する。

従来、低圧鋳造装置では、金型のキャビティ内に溶湯を供給するための湯口で、溶湯が固化して詰まりが生じるという問題がある。そこで、溶湯が保持される保持炉内に挿入される給湯管（以下、「ストーク」という。）と金型との間に中間ストークを設け、この中間ストークにヒータを設ける技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術によれば、ヒータにより中間ストークを直接加熱することで、湯口の詰まりを防止できるとされている。

特開昭５８−５０１６７号公報

ところで、低圧鋳造装置では、溶湯の充填速度、充填された溶湯の温度、充填された溶湯の冷却速度、充填された溶湯が凝固するまでの保持時間等の種々の鋳造条件を設定する必要がある。これらの鋳造条件は、品質熟成に要する工数の低減及び安定した品質の確保の観点から、装置の仕様に囚われることなく統一化されることが望まれる。

しかしながら、低圧鋳造装置では、その仕様によって保持炉の炉蓋の有無に差がある等の理由により、金型を支持する金型取付板（以下、「プラテン」という。）の温度がその仕様によって大きく異なる。このプラテンの温度は、金型に対する給熱量とその閥熱量に大きく影響を及ぼし、ひいては品質に多大な影響を及ぼす。そのため、装置ごとに鋳造条件を設定しているのが現状であり、品質熟成に多大な工数を要するとともに、装置の仕様差に起因する品質のばらつきが生じていた。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、低圧鋳造装置の仕様に囚われることなく鋳造条件を統一化でき、品質熟成に要する工数を低減できるとともに装置の仕様差に起因する品質のばらつきを抑制できる技術を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、溶湯（例えば、後述のアルミ溶湯Ｌ）を保持する保持炉（例えば、後述の保持炉３）と、当該保持炉で保持される溶湯がキャビティ（例えば、後述のキャビティ７０）内に充填される金型（例えば、後述の金型７，７）と、前記保持炉の上方に設けられて前記金型を支持するプラテン（例えば、後述のプラテン５）と、を備える低圧鋳造装置（例えば、後述の低圧鋳造装置１）の前記プラテンの温度を調整するプラテン温度調整機構（例えば、後述のプラテン温度調整機構Ｓ）を提供する。本発明に係るプラテン温度調整機構は、前記プラテンに設けられて前記プラテンを加熱するヒータ（例えば、後述のヒータ６）を備えることを特徴とする。

本発明では、低圧鋳造装置のプラテンにヒータを設け、このヒータにより直接、プラテンを加熱できるように構成した。これにより、保持炉からの熱影響を再現できるため、保持炉の炉蓋の有無等によらず、プラテンの温度を安定して所定の高温に保持できる。即ち、装置の仕様に囚われることなく、装置間で金型に対する給熱量とその閥熱量を等しくできるため、鋳造条件を統一化できる。ひいては、品質熟成に要する工数を低減でき、装置の仕様差に起因する品質のばらつきを抑制できる。
なお、本発明によれば、プラテンにヒータを設けたため、金型交換時にヒータの脱着を行う必要が無い。

この場合、前記金型が、前記プラテン上に複数並んで設けられ、前記ヒータが、前記複数の金型間の略中央に設けられていることが好ましい。

この発明では、プラテン上に並んで支持された複数の金型を備える低圧鋳造装置において、複数の金型間の略中央にヒータを設けた。保持炉からの熱影響は金型間の略中央において最も大きいところ、この発明によれば、最も熱影響の大きい部位にヒータを設けることで、プラテンの温度をより正確に調整できる。従って、上記発明の効果がさらに高められる。

本発明によれば、低圧鋳造装置の仕様に囚われることなく鋳造条件を統一化でき、品質熟成に要する工数を低減できるとともに装置の仕様差に起因する品質のばらつきを抑制できる技術を提供できる。

本発明の一実施形態に係る低圧鋳造装置の構成を示す断面図である。 上記実施形態に係るプラテンの構成を示す平面図である。 炉蓋を備える従来の低圧鋳造装置の構成を示す断面図である。 炉蓋を備えていない従来の低圧鋳造装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る低圧鋳造装置１の構成を示す断面図である。
本実施形態に係る低圧鋳造装置１は、保持炉３と、金型７，７と、プラテン５と、を備える。低圧鋳造装置１は、シリンダヘッド用の低圧鋳造装置であり、保持炉３に保持されたアルミ溶湯Ｌを金型７，７のキャビティ７０内に充填した後、冷却することで、シリンダヘッドを鋳造するものである。この低圧鋳造装置１には、本発明に係るプラテン温度調整機構Ｓが組み込まれている。

保持炉３は、金型７，７の下方に配置される。保持炉３は、アルミニウム合金が溶解したアルミ溶湯Ｌを収容して保持する。保持炉３内には、ヒータ３１，３１が設けられており、ヒータ３１，３１により、保持炉３のアルミ溶湯Ｌは常に高温に維持される。

保持炉３内には、保持炉３内のアルミ溶湯Ｌを金型７，７のキャビティ７０に供給するための給湯管３３，３３と、保持炉３内に圧縮ガスを供給してアルミ溶湯Ｌの液面を加圧することで、給湯管３３，３３内にアルミ溶湯Ｌを導くための圧縮ガス供給管３４と、が設けられている。
給湯管３３，３３の先端部は、アルミ溶湯Ｌ内に挿入されており、その基端部は、テーパ状に拡開して金型７，７の下型７１，７１まで延在する配湯管３５，３５に連結されている。配湯管３５，３５は、それぞれ、後述するプラテン５及び下型７１に形成された収容部３７内に収容されている。

保持炉３の上面は、炉蓋４により覆われており、この炉蓋４上に、後述するプラテン５が設けられている。これにより、保持炉３内の熱が直接プラテン５に伝わることがなく、一定の断熱効果が得られる。

金型７，７は、後述するプラテン５を介して保持炉３の上方に配置される。また、金型７，７は、プラテン５上に並んで支持されている。金型７，７は、それぞれ、プラテン５に支持される下型７１と、下型７１上で互いに対向して配置された第１摺動型７３及び第２摺動型７４と、下型７１に対向して配置された上型７２と、を備える。
第１摺動型７３及び第２摺動型７４は、図示しない油圧シリンダ及びガイドレール等で構成される第１摺動機構により、互いに接近又は離隔する方向（図１の左右方向）に摺動する。上型７２は、基部７２１に設けられた図示しないピン等に連結された油圧シリンダ等で構成される進退機構により、下型７１に対して進退する。

また金型７，７は、それぞれ、第１摺動型７３及び第２摺動型７４が摺動する方向（図１の左右方向）に対して直交する方向（図１の紙面に直交する方向）において、下型７１上で互いに対向して配置された図示しない第３摺動型及び第４摺動型を備える。
これら第３摺動型及び第４摺動型は、第１摺動機構と同様に構成された図示しない第２摺動機構により、互いに接近又は離隔する方向（図１の紙面に直交する方向）に摺動する。

金型７，７内には、型締めしたときに、下型７１、上型７２、第１摺動型７３、第２摺動型７４、第３摺動型及び第４摺動型によって取り囲まれる空間により、キャビティ７０が形成される。キャビティ７０には、排気ポート、吸気ポート及びウォータジャケット等を形成するための図示しない各種の砂中子が、所定の位置に配置される。
下型７１には、配湯管３５を介して給湯管３３に連通する複数の湯口３９が設けられている。キャビティ７０には、給湯管３３、配湯管３５及び湯口３９を介して、保持炉３内のアルミ溶湯Ｌが供給されて充填される。
なお金型７，７には、それぞれ、鋳抜き孔を形成するための鋳抜きピン７５，７５が設けられている。

プラテン５は、保持炉３の炉蓋４上に配置され、金型７，７を支持する。プラテン５の下面側には、プラテン５を直接加熱するプラテン温度調整機構Ｓとしてのヒータ６が設けられている。図１に示すように、ヒータ６は、保持炉３からの熱影響が最も大きい金型７，７間の略中央に配置される。またヒータ６は、プラテン５の下面に形成された凹部及び炉蓋４の上面に形成された凹部に嵌合するように配設される。このように、ヒータ６がプラテン５の下面に配置されることで、プラテン５に対する保持炉３からの熱影響をより忠実に再現できるようになっている。

図２は、本実施形態に係るプラテン５の構成を模式的に示す平面図である。図２では、上型７２や各摺動型の記載を省略して示している。この図２に示すように、ヒータ６は、プラテン５に支持された下型７１，７１間の全域に設けられ、且つ下型７１よりも延出して設けられているのが好ましい。これにより、プラテン５を介した下型７１，７１に対する保持炉３からの熱影響をより忠実に再現できるようになっている。

ところで従来の低圧鋳造装置では、プラテンにヒータ等の加熱装置は設けられていないため、保持炉とキャビティ内に充填されるアルミ溶湯により、プラテンや金型への給熱が行われる。また、通常、保持炉の高温維持の観点から、保持炉の周囲には断熱材が設けられるが、保持炉の下面、側面及び上面の全６面に断熱材を有するものと、保持炉の下面及び側面にのみ断熱材を有するものとがある。

ここで、図３は、炉蓋を備える従来の低圧鋳造装置の構成を示す断面図であり、図４は、炉蓋を備えていない従来の低圧鋳造装置の構成を示す断面図である。これらの低圧鋳造装置１０，２０では、金型は１つであり、その金型の構成は本実施形態と同一である。また、これらの低圧鋳造装置１０，２０はいずれも、保持炉１３が給湯用の保持炉１３Ａと補給用の保持炉１３Ｂに分割されており、補給管１２１からアルミ溶湯Ｌが補給用の保持炉１３Ｂ内に補給され、補給弁１２３を開くことで給湯用の保持炉１３Ａ内にアルミ溶湯Ｌが補給される。給湯の際には、補給弁１２３が閉じられる。また、給湯用の保持炉１３Ａと補給用の保持炉１３Ｂのいずれにもヒータ１３１が設けられている。

図３に示す低圧鋳造装置１０では、保持炉１３の上面が炉蓋１４で覆われている。そのため、炉蓋１４による断熱効果によって、プラテン１５の温度上昇が抑制され、プラテン１５に支持される金型７の温度上昇も抑制される。これにより、金型７が比較的低温であることから、キャビティ７０内に充填されたアルミ溶湯Ｌも比較的低温となるため、湯流れ性が悪いという不具合が生じる。この場合には、肉を盛って湯流れ性を改善する等の対策が必要である。

これに対して、図４に示す低圧鋳造装置２０では、保持炉１３の上面に炉蓋を備えていない。そのため、保持炉１３の上面からの輻射熱によってプラテン１５の温度上昇が促進され、プラテン１５に支持される金型７の温度上昇も促進される。これにより、金型７が高温となることから、キャビティ７０内に充填されたアルミ溶湯Ｌの温度も高温となり、アルミ溶湯Ｌと金型７の壁面でかじりが生じたり、冷却の際に溶湯が冷却され難い等の不具合が生じる。

このように、従来の低圧鋳造装置ではその仕様によって保持炉の炉蓋の有無に差がある等の理由により、プラテンの温度がその仕様によって大きく異なる。このプラテンの温度は、金型に対する給熱量とその閥熱量に大きく影響を及ぼし、ひいては上述したように品質に多大な影響を及ぼす。そのため、従来では、装置ごとに鋳造条件を設定しており、品質熟成に多大な工数を要するとともに、装置の仕様差に起因する品質のばらつきが生じていたところ、本実施形態ではプラテン５にヒータ６を設けることにより、これを解決するものである。

本実施形態に係る低圧鋳造装置１は、以下のように動作する。
先ず、金型７，７のキャビティ７０内に各種砂中子を配置した後、型締めする。型締め後、圧縮ガス供給管３４から、保持炉３内に圧縮ガスを供給してアルミ溶湯Ｌの液面を加圧する。すると、給湯管３３，３３内にアルミ溶湯Ｌが導入され、配湯管３５及び湯口３９を介して、キャビティ７０内にアルミ溶湯Ｌが供給されて充填される。次いで、冷却した後に型開きすることで、シリンダヘッド鋳造品が得られる。

以上のように動作する本実施形態に係る低圧鋳造装置１によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、低圧鋳造装置１のプラテン５にヒータ６を設け、このヒータ６により直接、プラテン５を加熱できるように構成した。これにより、保持炉３からの熱影響を再現できるため、保持炉３の炉蓋４の有無等によらず、プラテン５の温度を安定して所定の高温に保持できる。即ち、装置の仕様に囚われることなく、装置間で金型７，７に対する給熱量とその閥熱量を等しくできるため、鋳造条件を統一化できる。ひいては、品質熟成に要する工数を低減でき、装置の仕様差に起因する品質のばらつきを抑制できる。
また、本実施形態によれば、プラテン５にヒータ６を設けたため、金型７，７の交換時にヒータ６の脱着を行う必要が無い。

本実施形態では、プラテン５上に並んで支持された複数の金型７，７を備える低圧鋳造装置１において、複数の金型７，７間の略中央にヒータ６を設けた。保持炉３からの熱影響は金型７，７間の略中央において最も大きいところ、本実施形態によれば、最も熱影響の大きい部位にヒータ６を設けることで、プラテン５の温度をより正確に調整でき、上記効果がさらに高められる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば上記実施形態では、本発明に係るプラテン温度調整機構Ｓをシリンダヘッド鋳造用の低圧鋳造装置１に適用したが、これに限定されず、他の低圧鋳造装置に適用してもよい。

１…低圧鋳造装置
３…保持炉
５…プラテン
６…ヒータ
７…金型
７０…キャビティ

Claims (2)

1. 溶湯を保持する保持炉と、当該保持炉で保持される溶湯がキャビティ内に充填される金型と、前記保持炉の上方に設けられて前記金型を支持するプラテンと、を備える低圧鋳造装置の前記プラテンの温度を調整するプラテン温度調整機構であって、
   前記プラテンに設けられて前記プラテンを加熱するヒータを備えることを特徴とするプラテン温度調整機構。
2. 前記金型が、前記プラテン上に複数並んで設けられ、
   前記ヒータが、前記複数の金型間の略中央に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラテン温度調整機構。

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