JPH03288Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） この考案は、金属溶湯などの湯流れ状況を把握
する溶湯感知センサに関する。

（技術的背景） 鋳造欠陥対策の一環として、金型（または砂
型）内の湯道に溶湯の到達を検知する溶湯感知セ
ンサを取付け、金型内の溶湯の到達時間を多数の
点（例えば60点）につき計測集録することによ
り、湯流れ状況の把握およびその解析を行うよう
にした湯流れ測定装置が知られている。

従来の溶湯感知センサは、例えば第１図に示す
ような構造であつて、図示しない金型の取付孔に
嵌合される。この構造における問題点は大きく分
けて２点ある。

第１の問題点は金型と接点１を電気的に絶縁す
る役目を持つ段付の碍子２の段付部の角部３が使
用中に割れを生じ、更にひどくなると碍子２の細
いストレート部分４が切断し碍子２の破片が図示
しないキヤビテイ内へ入つてしまう。その後欠損
した部分に金属溶湯が埋まつて接点１と金型の間
の電気絶縁が破られてしまう。

第２の問題点はセンサの寸法精度である。即
ち、碍子類は主に焼成により製作されているため
ロツト間およびロツト間の中でも寸法にバラツキ
が生じ機械加工を施したときのような寸法精度が
得られない。そのため金型に設けた取付孔と段付
碍子２の外周の間のクリアランスを大きくとつた
り、段付碍子２の寸法に合わせて取付孔の寸法を
調整する必要がある。取付孔と段付碍子２の間の
間隔が大きいとその間に金属溶湯が入り込みセン
サの寿命を短かくする。また加工寸法を段付碍子
２の寸法に合わせることは加工上多くの労力を必
要とする。

（考案の目的） この考案の目的は、溶湯感知センサを構成する
碍子の破損時にその破片が金型のキヤビテイ内に
入つて電気絶縁が破壊されるのを防止することお
よびこのセンサの金型への取付寸法精度を高めて
作業性の向上とセンサ寿命の長期化を図ることで
ある。

（考案の構成概要） 鋳造用金型のキヤビテイを通過する金属溶湯と
接触可能にキヤビテイ内に先端が露出して配設さ
れた電極と、この電極を保持しかつ周囲の金型か
ら電気的に絶縁する碍子と、上記碍子を内部に保
持すると共に金型に保持される金属ケースとから
なり、溶湯が電極に触れたときの電気的短絡によ
り金属溶湯の到達を検出する溶湯感知センサにお
いて、金属ケースの内周面をキヤビテイ側の方向
にいくにしたがい小径になるテーパー面に形成す
ると共に碍子外周面に対応テーパーを形成して互
いに嵌合保持することを特徴とする。

即ち、金属ケースの内部の形状はキヤビテイに
向つて先細のテーパーを付ける。このテーパーは
金属ケースと電極を電気的に絶縁するために挿入
する碍子が割れてキヤビテイ内へ落ちないように
する役目をはたす。そのためこの部分のテーパー
は大きくする必要もなく、おおよそ0.5゜〜5゜位が
良いが、60゜位までのテーパーを付けてもその機
能に影響を及ぼさない。このテーパーは金属ケー
ス内全域に亘つて付ける必要はなく、少なくとも
キヤビテイ面側から所定長さを設け、ケース内の
途中までであつても良い。

この溶湯感知センサは、特に決めた箇所に設置
しそこへ溶湯が到達したことを検知して、鋳造装
置の作動を制御することができる。例えばダイカ
ストに於いてセキ近傍へ溶湯が到達したことを検
出してから射出プランジヤの速度を変えることが
できる。

またダイカストの最終充填部にキヤビテイ内の
ガスを抜く穴を開放にしておき、この穴より早く
溶湯が到達する箇所に設置した溶湯感知センサ溶
湯到達を検出してガス抜き穴へ溶湯が到達する直
前にガス抜き穴を密閉することができる。

溶湯感知センサを金型内に数10点配置して金属
溶湯がこの溶湯感知センサに接した時間を電気的
に測定することにより比較的容易に実際の金属溶
湯の流れを知ることができる。その結果を基に方
案の改良を行ない欠陥の少ない製品を作ることが
できる。

（実施の態様） 例えば第２図と第４図に示すように、円筒形の
金属ケース１０の外周に段付部１０ａを形成し、
この段付部１０ａは、金型１１に形成した取付孔
１２の段部１２ａで位置決めする。

金属ケース１０の外径はセンサ全体の大きさに
関係し、その大きさは金型１１への加工を考慮す
るとφ5mmからφ10mm程度が適当である。大きすぎ
ると、金型１１の取付孔１２が大きくなり金型１
１が弱くなり且つ取付箇所及び数が制限される。
小さすぎると金型１１の取付孔１２が細くて加工
が困難となりかつ金属ケース１０と後述する電極
（接点）１５の間隔が狭くなり作動時にゴミなど
により電気的に短絡され誤動作の原因となる可能
性がある。

金属ケース１０の内径は、略中央部からキヤビ
テイ１４の方向（図で右方向）にいくにしたがい
次第に小径になるようテーパー状に形成し、この
テーパー面１０ｂの内方に碍子（絶縁体）１３を
充填する。

金属ケース１０の材質は金属溶湯の熱および腐
蝕に耐えかつ溶湯との接着ないし固着を生じにく
い金属、つまり鉄合金、ステンレス、銅合金等で
あつて、好ましくは加工も容易である金属が適当
である。

碍子１３の外形は金属ケース１０の内側へ入る
形状とし、キヤビテイ１４側に向つて先細のテー
パーを付けておく。碍子１３が金属ケース１０か
ら抜け落ちてキヤビテイ１４側へ落ちないように
するためである。

このテーパーは金属ケース１０の内側に付けた
テーパー面１０ｂと対応するテーパーとするが、
しかし少し位異なつてもその機能に影響を与えな
い。つまり、碍子１３とケースを組立てる時に無
機質の接着剤を用いればこれらの間のテーパーの
差及び寸法の違いによつて出来る隙間を埋めるこ
とができる。金属ケース１０の内側の寸法に対し
碍子１３の外側の寸法を正確に一致させることは
碍子１３の製作上困難であるため、碍子１３の外
側の寸法は金属ケース１０の内側の寸法より0.1
〜0.5mm程度小さめにするとよい。

碍子１３の材質は、アルミナ質、シリカ質、窒
化珪素質等のセラミツクスで作る。これにより、
碍子１３の役目である電気的絶縁をもたせ、かつ
高温の金属溶湯による耐腐蝕、耐熱性を維持する
ことができる。

碍子１３の内側には接点（電極）１５が設置さ
れるが、碍子１３の内径は接点１５の外径よりも
やや大きめの内径として作り無機接着剤等の充填
物を挿入することにより碍子１３と接点１５の間
の隙間がなくなる。

接点１５の構造は碍子１３の中に納まる構造と
なる単純な丸棒で良い。碍子１３の内側とこの接
点１５の外側の間に隙間ができた場合、無機接着
剤等を充填すれば、この接点１５の表面を粗く加
工して、接点１５と碍子１３の間を密着させるこ
とができる。接点１５の材質は電気の良導体であ
り計測する溶湯により腐蝕および溶損しない材質
の金属が適当である。例えば鉄合金、ステンレ
ス、ニクロム、銅合金等である。

（実施例） この考案の実施例をさらに具体的に説明する。

実施例 １ 第２図に示す溶湯感知センサに於いて、金属ケ
ース１０は軟鋼で作り、碍子１３は純度90％のア
ルミナ系粉末を焼成して作り、中心の接点１５は
ニクロム線で作る。金属ケース１０の外側は、金
型１１キヤビテイ面に精度良く設置するため段付
の円筒形とする。金属ケース１０の内側はキヤビ
テイ面側へ向つて先細となる1.5゜のテーパーをケ
ースの半分につけてあり残りはストレートとなつ
ている。碍子１３の外径は金属ケース１０の内径
より0.2〜0.3mm程小さく作る。

これら金属ケース１０、碍子１３および接点１
５の組立順序は次のようである。最初接点１５に
無機質の接着剤を塗つて碍子１３の中に挿入し固
化した後、次に金属ケース１０の内側に無機接着
剤を塗つておきそこへ碍子１３を挿入し、接着剤
が固化した後、約150℃で乾燥し、キヤビテイ面
側を研摩して作成する。第４図に示すようにこの
センサを接点１５のキヤビテイ１４と反対側に耐
熱性の絶縁線１８を接続し図示しない湯流れ測定
器に配線する。センサ全体は電気の絶縁体である
アルミナ質の絶縁ワツシヤ１９を鉄パイプ１６で
押え更に穴付ボルトで固定してある。２０はスト
ツパである。

この湯流れセンサを120個ダイカスト金型に設
置して100シヨツトの射出を行なつた場合、碍子
１３の割れによる計測不能箇所はなかつた。更に
射出を200シヨツト続けた結果碍子１３の割れに
より計測不能箇所は発生しなかつた。

実施例 ２ 第３図に示す溶湯感知センサについて述べる。
金属ケース２１は軟鋼で作り、碍子２２は純度80
％アルミナ系の粉末を焼成して作り、接点１５は
軟鋼で作る。金属ケース２１の外側は金型キヤビ
テイ面に寸法精度良く設置するため、段付の円筒
形とする。

金属ケース２１の内側は全域に亘つて3゜のテー
パー面２１ｂを付ける。碍子２２は80％のアルミ
ナ系の粉末を焼成して作る。碍子２２の内側はス
トレートであるが、外側は金属ケース２１の内側
と同様の3゜のテーパーを付けて、碍子２２の外径
は金属ケース２１の内径より0.2〜0.3mm小さくす
る。接点１５は軟鋼で作り、碍子２２の内径より
0.1〜0.2mm小さく作る。これら３つの部品を実施
例と同様に無機質接着剤により作る。

この溶湯感知センサを120個ダイカスト金型に
設置して100シヨツトの鋳造を行なつた結果、碍
子２２の割れによる計測不能箇所は発生しなかつ
た。

（考案の効果） 以上のようにこの考案によれば、溶湯感知セン
サの金属ケースと金型の間のクリアランスを少な
くでき、碍子と金属ケースの両者にテーパーを付
けることにより碍子が熱割れなどを起しても、そ
の破片が金型キヤビテイ内に入込むという問題が
解消する。また湯流れ測定装置の故障が少なくな
り信頼性の大きい湯流れの測定ができる。また、
あらかじめ碍子を充填した金属ケースを金型の取
付孔に挿入するので、センサの取付作業が簡便化
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の構成断面図、第２図と第３図
はそれぞれ本考案の実施例をあらわす構成断面
図、第４図は本考案の溶湯感知センサを金型に取
付けた状態をあらわす取付状態断面図である。 １０……金属ケース、１０ｂ……テーパー面、
１１……金型、１２……取付孔、１３……碍子
（絶縁体）１５……電極（接点）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 鋳造用金型のキヤビテイ内に先端が露出して配
   設された電極と、この電極を保持しかつ周囲の金
   型から電気的に絶縁する碍子と、上記碍子を内部
   に保持すると共に金型に保持される金属ケースと
   からなり、溶湯が電極に触れたときの電気的短絡
   により金属溶湯の到達を検出する溶湯感知センサ
   において、金属ケースの内周面をキヤビテイ側の
   方向にいくにしたがい内径が次第に縮小するテー
   パー面に形成すると共に碍子外周面に対応テーパ
   ーを形成して互いに嵌合保持することを特徴とす
   る溶湯感知センサ。