JPH03291157A - 低圧鋳造装置における金型冷却方法とその制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋳造品の高品質化と鋳造サイクルの短縮を達
成する低圧鋳造装置における金型冷却方法とその１１ｍ
回路に関する。

（従来の技術とその問題点〉 低圧鋳造法は、例えばアルミニウムホイールにように強
度に対して高い信頼性を必要とする部品の製造に適用さ
れる方法で、キャビティ底部がらゆっくりと時間をかけ
て溶湯を注入し、無気泡の高強度鋳造品を製造する方法
である。

溶湯注入工程における炉の溶湯面に印加するエア圧力の
時間的制御や注入通路及び金型の温度制御に付いては多
くの先行技術がある。

しかしながら、溶湯注入完了から冷却凝固工程になると
、従来は金型の冷却溝に冷却エア単独又は冷却水や冷却
エアをタイマによって時間設定して流すと言う単純な方
法しかなかった。

やや進歩した方法としては、流量一定の固定流ｔｍ節弁
を大小複数個並列に組み合わせ、これを冷却用に使用す
るものや、エア又は水の流量も時間に対して可変にし、
−層の鋳造サイクルの短縮をねらったものもあった。

しかし、いずれの方法も鋳造サイクルの中で一番長い冷
却サイクルの短縮化をねらっただけのもので鋳造品の品
質向上まで配慮したものではなかった。

（発明の目的　） 本発明はかかる従来例の欠点に鑑みて為されたもので、
その目的とする処は、低圧鋳造法における鋳造サイクル
の短縮化と鋳造品の品質安定化を同時に達成する事の出
来る低圧鋳造装置の金型冷却方法とその制御回路を提供
する事にある。

（ｒｆｆ１Ｍ点を解決するための手段）本発明にかかる
金型冷却方法は、係る従来技術の問題点を解決するため
に請求項（１）にておいて：■固定下型１と、固定下型
】に対して昇降する昇降上型２と、固定下型１の直下に
配設された炉３と、固定下型１に連通し、炉３内の溶湯
２１に浸漬される縦型給湯ＩＩ４にて溶湯２１を金型Ｂ
のキャビティ１７に低圧鋳込みを行う低圧鋳造袋ＭＡに
おいて、 ■キャビティ１７への溶湯鋳込み後金型温度Ｔが所定の
温度Ｔ１に達した事を検知して冷却水の供給量を制御し
つつ金型Ｂに通水し、所定の冷却速度に合わせて金型冷
却を行い、 ■次いで所定の冷却温度Ｔ、に達した処で水冷から空冷
に切り替え、冷却風量を制御しつつ所定の冷却速度に合
わせて金型Ｂを空冷する。

；と言う技術的手段を採用しており、前記方法を実施す
るために請求項（２）において、金型冷却制御口ｎＡは
、 ■圧縮空気源６０からの空気供給を開閉する空気側開閉
弁５２と、 ■空気側開閉弁５２からの空気流量を制御する空気流量
制御弁５３と、 ■空気流量制御弁５３の出口側に設けられ、空気流量制
御弁５３側に冷却水が逆流するのを防止するための空気
側逆止弁５４と、 ■冷却水供給ポンプ５５と、 ■冷却水の供給を開閉するための冷却水開閉弁５６と、 ■冷却水の供給量を制御するための冷却木蓋制御弁５７
と、 ■冷却水量制御弁５７の出口側に設けられ、圧縮空気の
冷却水量制御弁５７側への逆流を防止する冷却水側逆止
弁５８と、 ■前記空気側逆止弁５４と冷却水側逆止弁５８とに接続
せる冷却溝５９を有する金型Ｂとで構成する。

と言う技術的手段を採用している。

（作　　用　　） しかして、キャビティ１７への溶湯鋳込み後、金型温度
がコントローラＣに予め入力されている温度Ｔ１に達し
た事を温度センサ６７にて検知し、然る後、金型Ｂに通
水して金型Ｂの冷却を開始する。

その後、この温度降下の検出データを刻々とコントロー
ラＣに入力し、予め設定された金型水冷カーブに合致す
るように冷却水の供給量を制御しつつ金型Ｂに通水する
。続いて、所定の冷却温度Ｔ、に達した処で水冷から空
冷に切り替え、冷却風量を制御しつつ所定の冷却速度に
合わせて金型Ｂを空冷し、最終空冷温度Ｔ、に低下した
ところで空冷を停止し、型開きを行って鋳造物４３を取
り出す、この間金型Ｂの温度が更に低下し、鋳込み開始
温度の近辺迄下がる。鋳造物４３の取り出しが完了する
と再度型閉めを行い、次の鋳造ｅＩｉ４３の鋳造を再開
する。

１つの品種の鋳造が完了すると、金型Ｂを交換し、新し
い金型Ｂの冷却カーブをコントローラＣ入力した後、鋳
造を再開する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図は本発明にかかる低圧鋳造装置Ａの正面図。

第２図はその側面図である０図の実施例は単式であるが
勿論これに限られる事はない、架台４６の上段には上型
昇降用シリンダ１５が装着されており、上型昇降用シリ
ンダ１５のシリンダロッド１５ａの下端に昇降上型２を
装着した上型装着ブロック１６が装着されている。架台
４６の中段には、固定下型１が装着されており、下型の
中央にはキャビティ１７に連通する連通孔５が穿設され
ており、架台４６の中段に貫通して配設されている中間
ストーク１８に連結している。架台４６の下部には炉移
動台車１９上に設置された例えばルツボのような炉３が
移動可能となっており、炉３の天井蓋２０の中央に設置
されてベローズ２３から下部ストーク２２が吊下げられ
て炉３内部に挿入されており、下部ストーク２２の下部
が溶湯２１内に浸漬されている。下部スト−り２２は昇
降装置２４によって昇降されるようになっており、上昇
時その上面が中間ストーク１８の下面に接するようにな
っている。炉３は天井蓋２０を閉じると気密が保てるよ
うになっており、内部を加圧する事により前記下部スト
ーク２２、中間ストーク１８を通して溶湯２１を上昇さ
せるようになっている。

台車１３は、箱型のもので、内部にリフタ２７が収納さ
れており、Ｘ状に組まれたリフトアーム２８にてリフタ
台３０が昇降するようになっている。この台車１３は第
２図から分かるように架台４６の中段に設置されており
、前記清掃用棒治具６と金網！Ｑ装治具１０とを備えて
おり、これらを固定下型１の連通孔５の直上に移動させ
たり、逆に固定下型１から離間させたりするものである
。

又、この台車１３が固定下型１から離間停止したホーム
ポジションにおいて金ｌｌ！！設置用昇降装ＷＨからｐ
適用金１ｌｌＩ８をピックアップするようになっている
。

架台４６の背方にて架台４６の中段の上方には鋳造物取
り出し装Ｗｉ３８用の走行レール３７が架設されており
、鋳造物移動用台車３９が水平走行するようになってい
る。鋳造物移動台車３９には鋳造物昇降シリング４０が
装備されており、鋳造物昇降シリンダ４０の下端に設置
された基板４１にリンク形式の取り出しアーム４２が設
置されており、鋳造物４３を外鍔を係止するようになっ
ている。

次ぎに、本発明に適用される金型冷却回路に付いて説明
する。第４図は、本発明にかかる金型冷却制御回路であ
り、図では固定下型１と昇降上型２とを別個に冷却制御
出来るように２系統としである。勿論、上下型１，２を
同一条件で冷却制御出来る場合は、１系統で足るし、逆
に中子（図示せず）などを別個に冷却制御する必要のあ
る場合には３系統以上が必要となる。

冷却空気側に付いて説明すると、圧縮空気源６０は、例
えば工場配管やコンプレッサなとである。

この圧縮空気源６０からの配管系統に空気供給を開閉す
る空気側開閉弁５２が接続しである。この空気側開閉弁
５２は、勿論これに限られる事はないが本実施例では電
磁開閉弁である。この空気側開閉弁５２の出口側には圧
力調整弁６１が接続されており、一定の圧力の冷却空気
が供給されるようになっている。更に、圧力調整弁６１
の出口には空気側開閉弁５２からの空気流量を制御する
空気流量制御弁５３が接続されている。この空気流量制
御弁５３は、勿論これに限られる事はないが本実施例で
は電比例電磁方式の流ｉ＊ｕ弁である。　（５３ｎ）は
弁本体に対するバイパスである。この空気流量制御弁５
３の出口側には空気流量制御弁５３側に冷却水が逆流す
るのを防止するための空気側逆止弁５４が設置されてい
る。

冷却水側に付いて説明すると、冷却水の貯水槽６２から
冷却水供給ポンプ５５にて冷却水が揚水され、ストップ
弁６４並びにストレーナ６５を介して給水圧力を制御す
る給水圧力制御弁６６が接続されている。

この給水圧力制御弁６６の分岐出口に、冷却水の供給を
開閉するための冷却水開閉弁５６がそれぞれ接続されて
いる。この冷却水開閉弁５６は、勿論これに限られる事
はないが本実施例ではオン・オフ電磁弁である。更に、
この冷却水開閉弁５６の出口には、冷却水の供給量を制
御するための冷却水１制御弁５７が接続されており、金
型Ｂへの給水畳を制御している。この冷却水開閉弁５６
は、本実施例ではモータバルブが使用されいる。続いて
、冷却水量制御弁５７の出口側には、圧縮空気の冷却水
量制御弁５７側への逆流を防止する冷却水側逆止弁５８
が設けられている。

金型Ｂは、前記空気側逆止弁５４と冷却水側逆止弁５８
とに接続せる冷却溝５９を有する固定下型１と、同様に
冷却溝５９を有する昇降上型２（必要ならば中子なども
含む）とで構成されている。

しかして、１つ前の製品の低圧ａ造が完了すると上型２
を上昇させる。すると、この上型２の下面に鋳造物４３
が付着して上昇する。この間乃至上型２が上死点に到達
した後、台車１３がホームポジションから上型２の直下
に移動待機し、続いてリフタ２７が作動上昇してリフト
台３０が鋳造物４３に近接し受は取り態勢を完了する。

続いてエジェクトピン４４が作動して鋳造物４３を台車
１３のリフト台３０上に突き落とす、然る後、鋳造物４
３と共にリフト台３０が下がり、続いて台車１３がホー
ムポジションまで後退して停止する。この直上には、鋳
造物取り出し装置Ｔ動幼造物移動用台車３９が待機して
わり、取り出しアーム４２を拡開させた後、鋳造物昇降
シリンダ４０が作動して降下させ、リフト台３０上の鋳
造物４３の外鍔を係止した後吊上げる。この吊下げ状態
で鋳造物移動用台車３９が水槽４５上まで移動停止し、
再度鋳造物４３を降下させて水槽４５内に浸漬し、高温
の鋳造物４３を水冷する。鋳造物４３が冷却するとこれ
を引き上げて搬送袋ｆｆ（図示せず）の処まで移動し、
ここで取り出しアーム４２を拡開させ鋳造物４３を離し
搬出する。

一方、リフト台３０から鋳造！！１１５４３を引き取ら
れた台車１３は自動金網搬送装置１４からが適用金！ｌ
１１８をピックアップし、然る後、型開き状態にある下
型１まで前進する。然る後、付属の清掃用棒治具６にて
連通孔５の内周に付着している金属皮膜を剥脱させ、続
いて、金網設置治具１０にて連通孔５内にｒ適用量＃ｌ
ｆ８をセットする。

次ぎに、上型１を降下させて型閉めを行い、続いて炉３
内圧力を上げて下部ストーク２２並びに中間ストーク１
８を通して溶湯２１を上昇させる。上昇せる溶湯２１は
ｒ適用金網８にて濾過されつつキャビティ１７内にゆっ
くりと注入される。注入速度は、アルミニウムの場合、
例えば０．２〜０．４ｍ１ｓｅｃであり、注入開始金型
温度は４５０℃程度である。キャビティ１７内に注入さ
れた溶湯２１は、先に注入された部分、即ちキャビティ
１７の上部から凝固し、次第に下がって最後にｒ適用金
＃ｌＩ８の設置されている湯口部分が凝固する。

さて、溶湯２１の注入が開始されると金型温度は次第に
上昇し、この値が温度センサを通じて刻々とコントロー
ラＣに入力される。金型温度がコントローラＣに予め設
定された温度（Ｔ、例えば５５０〜６００℃）に達する
とコントローラＣがち指令が出て冷却水供給ポンプ５５
が作動し、給水を開始すると共に冷却水開閉弁５６が開
き、金型Ｂの冷却７１１５９への通水を開始する。これ
により、金型Ｂの急速な温度降下がみられるが、温度降
下を検知している温度センサ６７からのセンシングデー
タ入力を演算しつつコントローラＣの制御の下に冷却水
量調整弁５７の開度を制御する事によってこの温度降下
カーブは予め定められた冷却曲線に従って隆下していく
。この間、空気側逆止弁５４は水圧で閉じられており、
エア側へ冷却水か侵入する１はない。

水冷温度が所定の温度＜Ｔ７例えば５００℃）に達する
と水冷から空冷に切替わる。Ｂち、冷却水供給ポンプ５
５が停止すると共に冷却水開閉弁５６が閉じ、金型Ｂの
冷却溝５９への通水を停止すると同時に空気側開閉弁５
２が開き、金型Ｂの冷却溝５９への送風を開始する。こ
の送Ｊ１１！！には予め設定された空冷カーブに沿って
冷却されるように温度センサ６７でセンシングしつつ空
気流量制御弁５３の開度がコントローラにより制御され
、予め設定された空冷温度〈Ｔ１例えば４８０℃近辺）
まで空冷される。空冷温度（Ｔ、〉に達したところで空
気側開閉弁５３を閉じ、型開きを行う、この時点では湯
口部分は凝固しており上型２の上昇ヒ共に上型２に固着
して鋳造物４３が下型から引き出され、第３図のような
状態になる。この時ｐ適用金網８は湯口内に埋設されて
いる。鋳造物４３が下型１から引き出されると炉３内ガ
スが抜けて大気圧に下がり湯面が下がる。この時連通孔
５の内周面に金属皮膜が１１着して残る。

このように鋳造物４３が取り出された後、前述のように
二の台車１３に鋳造物４３を落下引き渡し、以ｔｉｋ前
述の動作を繰り返し、次ぎ々マと鋳造物４３を低圧鋳造
していく、アルミニウムの場合、鋳込み温度は通常４５
０℃程度である。

炉３内の溶湯２１量が減少して鋳造作業が続けられなく
なると、ベローズ２３を下げて下部ストーク２２の上面
を中間ストーク１８の下面から離間させ、続いて炉３を
架台４６の下段から引き出し、天井蓋２０を開いて溶湯
２１（本実施例では靭性アルミニウムであるが勿論これ
に限られる事はない。）を供給する。溶湯２１の供給が
完了すると再び天井１Ｉ２０を閉じ、架台４６の下段に
引き戻す０次に、下部ストーク２２と共にベローズ２３
を上昇させて下部ストーク２２と中間ストーク１８とを
接続し、鋳造作業を再開する。

尚、前記金型冷却カーブは金型Ｂ、素材その他鋳造方案
に従って個々に定められてコントローラＣに入力されて
おり、コントローラＣに入力せる温度センサ６７からの
データに従って冷却水Ｉ制御弁５７や空気流量制御弁５
３のの開度がコン）−ロールされる。

又、ｎ遺物４３のロット変更のために金型交換が行なわ
れると、新たな金型Ｂの冷却カーブデータをコントロー
ラＣに入力し、鋳造を再開する。勿論、これに限られな
いがコントローラＣへの入力は金型番号に合わせて冷却
データを入力している磁気カードを使用するのが良い。

（効　　果） 本発明方法は軟土のように、キャビティへの溶湯鋳込み
後、金型温度が所定の温度に達した事を検知して冷却水
の供給量を制御しつつ金型に通水し、所定の冷却速度に
合わせて金型冷却を行うので、鋳造物の材質、形状、金
型などに合わせて適切且つ迅速な冷却速度を得る事が出
来、次いで所定の冷却温度に達した処で水冷から空冷に
切り替え、冷却風量を制御しつつ所定の冷却速度に合わ
せて金型を空冷するので、主動冷却の場合のような適冷
を防ぐ事が出来るものであり、鋳造物の品質の不揃いを
生ずる事なく最も迅速な冷却を達成する事が出来て鋳造
サイクルを短くする事が出来るという利点がある。

又、請求項〈２）に示す金型冷却制御回路は、圧縮空気
源からの空気供給を開閉する空気側開閉弁と、空気側開
閉弁からの空気流量を制御する空気流量制御弁と、空気
流量制御弁の出口側に設けられ、空気流量制御弁側に冷
却水が逆流するのを防止するための空気側逆止弁と、冷
却水供給ポンプと、冷却水の供給を開閉するための冷却
水開閉弁と、冷却水の供給量を制御するための冷却水量
制御弁と、冷却水量ｗｉ御弁の出口側に設けられ、圧縮
空気の冷却水量制御弁側への逆流を防止する冷却水側逆
止弁と、前記空気側逆止弁と冷却水側逆止弁とに接続せ
る冷却溝を有する金型とで構成されているので、上記の
ように鋳造物の品質を保持しつつ冷却速度を高めてｍ造
すイクルを短くする事ができるものである。

又、上記のように冷却速度をコントロールしつつ金型冷
却をするのであるから、オペレータの違いによる鋳造製
品の品質のばらつきがもない。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・本発明の一実施例の正面図第２図・・・本
発明の一実施例の側面図第３図・・・本発明の主要部の
断面図 第４図・・・本発明の一実施例の金型冷却回路図第５図
・・・本発明の金型冷却曲線 （＾）・・・低圧鋳造装置　（Ｂ）・・・金型（Ｃ）・
・・コントローラ （１）・・・固定下型　　　（２）・・・昇降上型（３
）・・・炉　　　　　　（４）・・・縦型給湯筒〈５〉
・・・連通孔　　　　（６〉・・・清掃用棒治具（８）
・・・ｐ通用金網　　（１０）・・・金＃ＩＩ設置泊具
（１３）・・・台車　　　　　（１４）・・・自動金網
搬送装置（５２〉・・・空気側開閉弁　（５３）・・・
空気流量制御弁（５３ａ）・・・バイパス （５４）・・・空気側逆止弁　（５５）・・・冷却水供
給ポンプ（５６）・・・冷却水開閉弁　（５７）・・・
冷却水量制御弁（５８〉・・・冷却水側逆止弁（５９）
・・・冷却溝（６０）・・・圧縮空気源　　（６１）・
・・圧力ｒＩＪＩ！弁（６２）・・・貯水槽 （６４）・・・ストップ弁　　（６５）・・・ストレー
ナ（６６〉・・・給水圧力制御弁（６７）・・・温度セ
ンサ第３ 茅５出 （５２〉・・・空気側開閉弁 （５３ｍ）・・・バイパス （５４）・・・空気側逆止弁 （５６）・・・冷却水１ｌＩＩＩ閏弁 （５３）・・・空気流量制御弁 （５５）・・・冷却水供給ポンプ （５７）・・・冷却水量制御弁 ・・・冷却水鉋逆止弁（５９）・・・冷却漬・・・圧縮
空気源　　（６１〉・・・圧力調整弁・・・貯水槽 ・・・ストツア弁　　（６５〉・・・ストレーナ・・給
水圧力制御弁（６７）・・・温度センサ手続補正書く方
式） ％式％ １、事件の表示 平成Ｏ１年特許願第３４３４９６号 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定下型と、固定下型に対して昇降する昇降上型
   と、固定下型の直下に配設された炉と、固定下型に連通
   し、炉内の溶湯に浸漬される縦型給湯筒にて溶湯を金型
   のキャビティに低圧鋳込みを行う低圧鋳造装置において
   、キャビティへの溶湯鋳込み後金型温度が所定の温度に
   達した事を検知して冷却水の供給量を制御しつつ金型に
   通水し、所定の冷却速度に合わせて金型冷却を行い、次
   いで所定の冷却温度に達した処で水冷から空冷に切り替
   え、冷却風量を制御しつつ所定の冷却速度に合わせて金
   型を空冷する事を特徴とする低圧鋳造装置における金型
   冷却方法。
2. （２）圧縮空気源からの空気供給を開閉する空気側開閉
   弁と、空気側開閉弁からの空気流量を制御する空気流量
   制御弁と、空気流量制御弁の出口側に設けられ、空気流
   量制御弁側に冷却水が逆流するのを防止するための空気
   側逆止弁と、冷却水供給ポンプと、冷却水の供給を開閉
   するための冷却水開閉弁と、冷却水の供給量を制御する
   ための冷却水量制御弁と、冷却水量制御弁の出口側に設
   けられ、圧縮空気の冷却水量制御弁側への逆流を防止す
   る冷却水側逆止弁と、前記空気側逆止弁と冷却水側逆止
   弁とに接続せる冷却溝を有する金型とで構成した事を特
   徴とする金型冷却制御回路。