JP3196148B2 - 鋳造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金型キャビティ内に溶融
金属を比較的低圧で圧入して鋳物を製造する低圧鋳造装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、低圧鋳造装置は、炉内を気密にし
て炉内空気圧を加え、溶湯内を押圧して鋳型内に給湯す
るものである。即ち、図４に示すように、炉106 内に溶
湯107 を入れ、炉106 内をパッキング部材110 を介して
閉蓋109 で密封することにより炉106 内を気密にし、こ
の炉106 内と上型104 および下型103 の鋳型からなる金
型112 によって形成されるキャビティ105 とを、閉蓋10
9 に気密的に取り付けられた給湯管102 で連結し、そし
て、空気圧調整装置101 により、圧力の調節された空気
を送気パイプ111 によって炉106 内に閉蓋109 を介して
送り込むもので、溶湯107 はその上面108 を空気圧によ
って押圧されるので、給湯管102 を通じてキャビティ10
5 内に供給されることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、炉106 を密
閉構造にすることは非常に高価なものとなるばかりでな
く、炉106 内の溶湯107 が減少したときの補給は、鋳造
を停止して行わなければならない。更に金型112 に注湯
する際には、空気の巻き込みを防止するために、空気圧
調整装置101 で空気圧を微細に調整して溶湯107 の流速
を制御しなければならず生産サイクルが長くなる。

【０００４】又溶湯107 を貯える炉106 が金型112 の真
下に位置する為、金型112 の冷却に用いられる冷却水の
漏えいによる蒸気爆発の恐れがあり、成形品の急冷凝固
が出来ず生産サイクルが大変長くなる。

【０００５】更に給湯管102 は、金型112 内への溶湯の
充填後は炉106 内の溶湯107 を圧力開放し給湯管102 の
溶湯を炉106 に戻す必要から融点以上の温度に保持する
必要があり、この為、この温度の影響を受ける給湯管10
2 近傍の製品内部ではその凝固組織が粗くなり強度自体
に問題が生じる。

【０００６】一方給湯管102 は常に高温下にあり、溶湯
107 が毎サイクルごとに往来する為給湯管102 内部に偏
析物が付着・堆積する。この為偏析物の製品への混入を
防止するようキャビティ105 に連通する給湯管102 の上
端部に金属フィルタを毎ショット取付ける必要があっ
た。

【０００７】又凝固完了まで一定圧を保持する為、製品
に一部に隙間が発生すると炉106 内の溶湯107 が金型11
2 の合わせ面から直接外部に吐出されるなど安全面でも
問題があった。

【０００８】本発明は上記従来の装置では、特にガス圧
の供給によってはキャビティ内溶湯の凝固過程を正確に
制御することが困難であるという点に着目してなされた
ものであって、その目的は、炉の構造を簡単にし、安全
性、操作性、及び生産サイクルの延長を改善し、製品強
度が大きく混在物のない良質の鋳造成形品を得ることが
できる鋳造装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の目的を達
成するために固定金型と可動金型により形成された金型
キャビティ内に溶湯を充満させ金型キャビティ内に溶湯
を注入する給湯口を塞いだ後、加圧用ピストンで前記金
型キャビティ内溶湯を加圧し、同溶湯が凝固冷却するま
で押圧しつずける鋳造装置において、前記金型キャビテ
ィ内の溶湯圧力を検知する検知装置と、加圧用ピストン
のピストンロッドの変位を検知する変位検知装置と、予
め定めた金型キャビティ内の溶湯圧力に対するピストン
ロッドの基準変位と前記変位検知装置の検出した実測値
を比較し、その偏差によりピストンロッドの溶湯内への
進退量を制御する制御装置を有することを特徴とする鋳
造装置とした。

【００１０】

【作用】金型キャビティに連通する給湯口から溶湯を給
湯し、給湯口をピストンチップにて密閉後、プランジャ
チップの加圧前進を行う。

【００１１】この際、その加圧前進に伴う圧力検知信号
に基づいて、プランジャチップを再度加圧又は保持し溶
湯の凝固収縮を待つ。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を中子を用いた鋳造
装置図面に基いて説明する。図１において鋳造装置１は
その下部に取付板２を備えており、この取付板２の左右
両側に立設された一対の型開閉シリンダ３に作用する圧
油で昇降するピストンロッド４の端には、取付板２と平
行なトッププレート５が固定支持されている。そして、
ピストンロッド４の進退により、トッププレーと５に取
付けられた可動金型６が昇降し、取付板２に取付けた固
定金型７と型開、型合わせが行われるように構成されて
いる。

【００１３】取付板２には固定金型７と、その中央部を
貫通するプランジャスリーブ８が固定されており、固定
金型７は上面が金型キャビティ９の一部を形成してい
る。

【００１４】一方、トッププレート５の下面には、可動
金型６の基板１０が固定されており、可動金型６は、こ
の基板１０に一体的に固定されその下端は連結する支持
部１１に固定され、可動金型６の下面が金型キャビティ
９の一部を形成している。

【００１５】１２は固定金型７及び可動金型６の左右側
部に位置し、金型キャビティ９の一部を形成する中子１
３をそのピストンロッド１４の作用端にて固定する中子
シリンダである。

【００１６】そして、型合わせされた上下の可動金型
６、固定金型７と、閉じた２個の中子１３とにより金型
キャビティ９が形成される。

【００１７】プランジャスリーブ８の内穴には、取付板
２の下面に固定され、その軸心をプランジャスリーブ８
と同一にする加圧シリンダ１５に作用する圧油により上
下方向に進退するプランジャロッド１６の頭部としての
プランジャチップ１７が嵌合されている。

【００１８】また１８は取付板２の下面に固定され、そ
のロッド部１９が取付板２を貫通する製品押出しの為の
製品押出シリンダであり、ロッド部１９の上端にて直接
製品の押出しを行う押出ピン２０を保持する押出板２１
と連結している。更にトッププレート５の下面に固定さ
れ、可動金型６の基板１０近傍に位置する溶湯押えシリ
ンダ２２はそのピストンロッド２３の頭部としてのピス
トンチップ２４を、可動金型６の端部に穿設されその中
心をピストンチップ２４の軸心と同一にし、その径を等
しくする給湯口２５に勘合し、ピストンチップ２４の先
端にて、その下端を金型キャビティ９へ通じその上端で
給湯口２５へ連なる給湯通路２６の上端を押し付けてい
る。

【００１９】図１に示すように可動金型６には金型キャ
ビティ９内の溶湯２７を保持及び押圧するプランジャチ
ップ１７の前進によって発生する溶湯２７内圧力による
可動金型６の変位を検知する歪ゲージ２８が２ケ所に取
り付けられている。なお、２９及び３３は溶湯２７近傍
の温度測定の為の温度センサー、及びプランジャロッド
１６の位置測定の為の位置測定センサである。

【００２０】３０、３１は図示せぬ溶湯炉から給湯口２
５を通して給湯通路２６へ溶湯２７の供給の為の電磁ポ
ンプ、及びラドルである。３２は金型６、７冷却の為の
冷却水配管である。なお４０は加圧シリンダ１５により
プランジャロッド１６の溶湯２７への進入量を制御する
制御装置で歪ゲージ２８からのデータ及びプランジャロ
ッド１６の変位データを取り入れる入力部４１と、入力
部４１からのデータを格納する記憶部４２と、記憶部４
２からのデータを順次取り出し所定の演算を行う演算処
理部４３と、演算結果を加圧シリンダ１５に出力し、そ
の制御を行う出力部４４から構成されている。

【００２１】次に、型締、型開について説明する。型締
は金型６，７を開いた状態から型開閉シリンダ３により
図１に示す型合わせ状態から図示しない型締シリンダに
より可動金型６と固定金型７を型合わせ状態で押し続け
ることによって行われ、又、型開は図示しない型締シリ
ンダの型締圧力の除去後図示の状態から型開閉シリンダ
３によりトッププレート５を図中上へ移動することによ
って行われる。そして金型キャビティ９内で固化した製
品は、型開により固定金型７側に残る。

【００２２】次に中子シリンダ１２を左右に移動させる
ことにより中子１３を取り除いた後、製品押出シリンダ
１８を作動させ、ロッド部１９に連なる押出ピン２０を
上方に突き出すことにより製品は固定金型７より分離さ
れる。

【００２３】以上のように構成された鋳造装置の動作を
図１及び図２，３の動作フロー図に基いて説明する。

【００２４】まず、鋳造動作の開始直後に予め、加圧シ
リンダ１５のプランジャチップ１７の後退限位置（図１
に示すA点）を位置測定センサ３３にて確認しておく
（処理Ｓ１）。次に可動金型６、固定金型７、及び中子
１３の型締動作を行い（処理Ｓ２）、型締動作ストロー
クの確認をピストンロッド４の突出量により行ない、更
に溶湯２７が下部にこぼれ落ちないように、加圧シリン
ダ１５のプランジャチップ１７をＡ点からB点に前進さ
せる（処理Ｓ３）。その後可動金型６、固定金型７及び
中子１３の温度上昇を温度センサー２９にて確認（処理
Ｓ４）し、溶湯２７の金型キャビティ９内への供給のた
めの給湯装置、すなわち電磁ポンプ３０あるいはラドル
３１を鋳造装置１の給湯口２５に接近さす（処理Ｓ
５）。

【００２５】次に再度可動金型６、固定金型７及び中子
１３の温度を温度センサー２９にて確認（処理Ｓ６）
後、電磁ポンプ３０あるいはラドル３１にて給湯を行う
（処理Ｓ７）。なおこの際溶湯押えシリンダ２２のピス
トンロッド２３先端のピストンチップ２４は給湯に用い
る給湯口２５をふさいでいる為、これを上部に上げてお
かねばならず、溶湯面は金型キャビティ９の最上部より
高いＣ面にする必要がある。

【００２６】給湯後電磁ポンプ３０あるいはラドル３１
を後退（処理Ｓ８）し、溶湯押えシリンダ２２を動か
し、ピストンチップ２４にて給湯口２５に通じる給湯通
路２６を押付け、後工程の加圧に際し溶湯２７の金型キ
ャビティ９からの溢出を防ぐ（処理Ｓ９）。

【００２７】なお、制御装置４０内の記憶部４２には、
使用される金型、溶湯量、温度等の条件に対応して経験
値または理論設計値としての凝固過程におけるプランジ
ャロッド１６の変位値（以下設計変位値という）とそれ
に対応する歪ゲージ２８からの出力値（本発明における
第１の検知装置に相当し、キャビティ内溶湯圧力に対応
する固定及び可動金型間の変位量に相当する）とをセッ
トにした対データを凝固過程途上の、好ましくは複数ヶ
所に対応して予め記憶させてある。この複数ヶ所の対デ
ータは、加圧ピストン即ちプランジャチップ１７の加圧
動作を制御するために参照される基準データとなるもの
である。

【００２８】次いで溶湯２７の凝固過程に入る。この凝
固過程では、処理Ｓ１０においてこの時点で歪ゲージ２
８からの出力値ｌ１とプランジャロッド１６の変位値ｌ
２を測定し、記憶部４２へ一時保存する。さらに処理Ｓ
１１のステップにおいて予め記憶部４２に記憶させてあ
った複数の対データの中の最初のデータ即ち、プランジ
ャロッド１６が加圧しつつ前進するときの最初の対デー
タに対応する設計変位値（Ｌ２）と記憶部４２に一時保
存されていたプランジャロッド１６の変位値ｌ２とを取
り出す。

【００２９】次いで処理Ｓ１２において演算処理部４３
にてその大小を比較し、設計変位値Ｌ２がｌ２より大の
ときはプランジャチップ１７を前進するよう指令する
（処理Ｓ１３，Ｓ１５）。 一方設計変位値Ｌ２がｌ２と
等しいときは、プランジャチップ１７をその位置に保持
するよう指令する（処理１６）。 さらに設計変位値Ｌ２
がｌ２より小さいときはプランジャチップ１７を後退さ
せるよう指令する。

【００３０】次の処理Ｓ１８の一定時間の放置とは、処
理Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７で与えられた指令が実際に加
圧シリンダのピストンへ与えられ、その指令が有効に実
行される程度の時間経過が少なくとも必要であることを
示す。処理１９では予め定められた回数に達したか否か
チェックされる。この回数とは前述した対データの個数
に対応させて設定されることもできる。例えば、溶湯圧
力に対応するｌ１とプランジャチップの設計変位値Ｌ２
との対データの数を５個とすると上述した処理Ｓ１０か
らＳ１８までの処理は、最初の１回目の設計変位値Ｌ２
（以下Ｌ２（１）とし、同様に２回目，３回目をＬ２
（２），Ｌ２（３）とする）に対し、プランジャチップ
１７をそれに近づける制御動作のプロセスを意味するも
のである。今、回数としては１なのでＳ１９ではＮＯと
なり再び処理Ｓ１０へ戻り新たなプランジャロッド１６
の変位値（実測値）ｌ２を読み込み、さらに処理Ｓ１１
で２番目の対データの設計変位値Ｌ２（２）を取り出し
て、処理Ｓ１２乃至Ｓ１８が遂行される。このようにし
て、５回の計測が終了すると処理Ｓ２０へ行き製品取出
しの指令が発せられる。 上述した実施例ではキャビティ
内の溶湯圧力検知手段として歪ゲージを用いた例を示し
たが、直接キャビティ内面に圧力素子を埋め込むように
するとか、又は間接的な方法として、加圧シリンダの背
圧を計測するようにしてもよい。又、図２，図３に示し
た実施例のフローに示すように処理Ｓ１０乃至Ｓ１９の
間では結局、加圧ピストン即ちプランジャロッド１６が
Ｓ１３又はＳ１４で与えられる偏差量ΔｌをＳ１８で指
定される一定時間内に動くようにするものであり、凝固
途上での位置に対応する計測回数を多く設定することに
よって、加圧ピストンの速度を種々変えられるようにす
ることも可能となるものである。

【００３１】

【発明の効果】以上のように構成される本発明に係る鋳
造装置では次のような効果を奏する。

【００３２】従来の鋳造装置と異なり溶湯を金型内に供
給するための機構を炉内に設置する必要がない為操作性
も増し、又キャビティ内溶湯の凝固速度に応じた加圧力
を加圧シリンダにより適宜加えることができるため、凝
固組織の微細化が可能となり、その寸法精度もより向上
する。更に凝固が一定に進み、溶湯の吐出がない為安全
性を確保できその上鋳造装置の真下に炉を置く必要がな
い為、金型を冷却水にて冷却でき、製品の生産サイクル
が短縮でき、製品強度が大きく混在物のない良質の成形
品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る低圧鋳造装置の一部断面
図及び制御装置のブロック図である。

【図２】本発明の動作フロー図である。

【図３】本発明の動作フロー図である。

【図４】従来の鋳造装置の概略構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 鋳造装置 ２ 取付板 ３ 型開閉シリンダ ４ ピストンロッド ５ トッププレート ６ 可動金型 ７ 固定金型 ８ プランジャスリーブ ９ 金型キャビティ １０ 基板 １１ 支持部 １２ 中子シリンダ １３ 中子 １４ ピストンロッド １５ 加圧シリンダ １６ プランジャロッド １７ プランジャチップ １８ 製品押出シリンダ １９ ロッド部 ２０ 押出ピン ２１ 押出板 ２２ 溶湯押えシリンダ ２３ ピストンロッド ２４ ピストンチップ ２５ 給湯口 ２６ 給湯通路 ２７ 溶湯 ２８ 歪ゲージ ２９ 温度センサー ３０ 電磁ポンプ ３１ ラドル ３２ 冷却水配管 ４０ 制御装置 ４１ 入力部 ４２ 記憶部 ４３ 演算処理部 ４４ 出力部 101 空気圧調整装置 102 給湯管 103 下型 104 上型 105 キャビティ 106 炉 107 溶湯 108 上面 109 閉蓋 110 パッキング部材 111 送気パイプ 112 金型

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定金型と可動金型により形成された金
   型キャビティ内に溶湯を充満させ金型キャビティ内に溶
   湯を注入する給湯口を塞いだ後、加圧用ピストンで前記
   金型キャビティ内溶湯を加圧し、同溶湯が凝固冷却する
   まで押圧しつずける鋳造装置において、前記金型キャビ
   ティ内の溶湯圧力を検知する第１の検知手段と、前記第
   １の検知手段を用いて検知した前記キャビティ内の溶湯
   の凝固過程における溶湯圧力と同圧力に対応する前記加
   圧ピストンの基準変位量との対からなるデータを予め前
   記凝固過程中の１ないし複数ヶ所に対応して記憶せしめ
   る記憶手段と、前記加圧ピストンの前記凝固過程におけ
   る変位量を検知する第２の検知手段と、前記キャビティ
   に充満された溶湯の凝固過程の間、前記第２の検知手段
   からの出力に対応する加圧ピストンの変位量が前記１な
   いし複数ヶ所の対データのそれぞれの基準変位量に近づ
   くよう前記加圧ピストンの進退量を制御する制御装置と
   を有することを特徴とする鋳造装置。
2. 【請求項２】 前記第１の検知手段としてキャビティ内
   の溶湯圧力に対応する前記固定金型と可動金型との間の
   変位量を検知する変位検知手段を備えた請求項１記載の
   鋳造装置。
3. 【請求項３】 前記金型キャビティの周囲には冷却用配
   管を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の鋳
   造装置。
4. 【請求項４】 前記金型の給湯口に溶湯を注ぐための溶
   湯供給装置はラドルであることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の鋳造装置。
5. 【請求項５】 前記金型の給湯口に溶湯を注ぐための溶
   湯供給装置は電磁ポンプを取り付けた供給パイプである
   ことを特徴とする請求項１または２記載の鋳造装置。