JPH0378179B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は強制冷却連続鋳造装置、更に詳しくは
ループライン（軌条）に複数の鋳型を投入して連
続鋳造を強制冷却法を用いて行う鋳造装置に関す
る。 〔従来の技術〕 従来アルミ合金の鋳造においては凝固に長時間
を要するうえ、鋳造型の形状等によつては凝固に
好ましくない指向性が極端に現われ引け巣等の欠
陥を含む品質の悪い製品ができ易かつた。この鋳
造技術そのものは種々の改良が加えられ、例えは
本出願人の提案になる特開昭58−86966によると、
鋳型のキヤビテイに管部材を配置し、そのキヤビ
テイに注入された溶湯によつてその管部材を鋳ぐ
るみ、更にその管部材に水などの冷却媒体を供給
して溶湯の凝固を促進することをその内容として
いる。この方法によると管部材を中心として外方
に指向性凝固が得られるので内部に引け巣等の発
生することが少なくなるばかりか、凝固促進によ
り鋳造サイクル時間が短縮されるようになる。一
方鋳造品の品質の観点からはその冷却速度、冷却
方法にも自ら限界を画さざるを得ないため、量産
の促進方法として複数の鋳型を用いてそれらを回
転式円形台などに配して鋳造工程、即ち例えば型
清掃、型合せ、中子入れ、型締め、注湯等を分割
工程にして行うなどの方法により鋳造作業を流れ
作業にすることが試みられてきた。 しかしながら、従来、前記キヤビテイに管部材
を配置して溶湯内部から冷却する方式において
は、冷媒供給手段から延ばした配管を個々に管部
材に連結するようにしており、したがつて、かゝ
る直接冷却方式を前記流れ作業の鋳造ラインに適
用することは、実質不可能な状況にあつた。 従つて本発明の目的は、上記の問題点を解決す
るために、キヤビテイに管部材を貫装して冷却媒
体を流通せしめ、あるいは金型を水冷して溶湯を
指向性凝固させる鋳造型をループ式鋳造ラインに
複数個投入して鋳造サイクルを極めて短くした強
制冷却連続鋳造装置を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係る鋳造装置においては、アルミ合金
等の鋳造工程において溶湯の冷却凝固にかなり長
時間を要することに着眼して、冷媒によるキヤビ
テイ冷却を、鋳型に対する注湯時間を基準とする
鋳造ラインを構成し、注湯後の冷媒による冷却工
程をラインのタクト時間に合せて数次に分解して
なるものである。更に詳しくは、このラインは略
次の工程からなる、即ち、移動定盤の下金型清
掃、上型合せ、管部材入れ、冷却プレート設置、
プレートチエツク、注湯、冷却、冷却プレート外
し、製品搬出である。この中の冷却工程がライン
のタクト時間に合せて数次に分割されて行われ
る。この場合複数の管部材に冷媒を供給するには
従来であると、冷却プレートに、前記複数の管部
材に対応して冷却ノズルを設け、その冷却ノズル
の各個に冷媒を供給するようになつていたが、本
出願人が別に提案する改良された強制冷却装置を
使用することによつて極めて簡素な構成でかつ安
価に強制冷却が行えるものである。その強制冷却
装置は、前記の冷却プレート内に１本の冷媒管を
通し、この冷媒管と前記複数の冷却ノズルの個々
と連通せしめ、冷媒管には１個のカプラを設け
て、鋳造ライン本体側に固定した、前記カプラに
着脱自在の冷媒供給装置をそのカプラに連結して
冷媒を各管部材に流通せしめるようにすると共
に、冷却プレート外しステーシヨンにおいて取外
した冷却プレートをループ軌条に並設したサブ軌
条により冷却プレート設置ステーシヨンまで搬送
するようにしている。 更に本発明の強制冷却連続鋳造装置において
は、各冷却工程において、鋳造ライン本体側に設
けた冷却媒体噴出装置から下金型に冷媒を噴出し
て、指向性凝固をより効率よく行わせるようにし
ている。 また、鋳造ラインの製品の吊上搬出工程におい
て、鋳造ライン本体側に設けた押し出し板により
下金型に設けた製品押出しピンを押圧して製品の
離型を行い、吊上移動装置による製品の移動を許
容するようになつている。 〔作用〕 本発明に係る強制冷却連続鋳造装置において
は、定盤に冷却プレートを連結するとともに該冷
却プレートのカプラに冷却供給装置を連結するだ
けで、複数の管部材に冷媒を供給できるで、流れ
作業の鋳造ラインのタクト時間を短くしても、こ
れに充分対応できるようになり、しかも、冷却プ
レートをサブ軌条を通して効率良く冷却プレート
設置ステーシヨンに供給するようにしたので、冷
却プレートの設置に遅れを来すこともなくなる。 また冷媒噴出装置から噴出する冷媒は定盤の中
抜きされた範囲で下金型全面を冷却するので、キ
ヤビテイ内の溶湯の指向性凝固が効率良く促進さ
れる。 更には製品押出しピンと押し板によつて製品の
移動の容易化が行われる。 〔実施例〕 本発明の構成をその実施例を示す図面について
説明する。第１図は本発明に係る強制冷却連続鋳
造装置の全体平面概略図である。１は注湯及び冷
却ステーシヨン、２乃至５は冷却ステーシヨン、
ステーシヨン７において吊上移動装置が後述する
冷却プレートを鋳型から吊上げ中央ライン６へ移
動させ、更に製品を搬送ベルト１７に移動させ
る。８は下金型清掃ステーシヨン、９は上型合せ
ステーシヨン、１０は管部材設置ステーシヨン、
１１は吊上移動装置１３によつて中央ライン６か
ら冷却プレートを移動してきて鋳型に設置するス
テーシヨン、１４はトラバーサであり、１５は定
盤上の型の交換が必要な場合に機能する型交換ス
テーシヨンである。１６は後述する鋳造型を搭載
した定盤が移動するレールである。 本発明の鋳造装置の鋳造ループラインは基本的
に上記の１から１４で構成される。 次に上記レール１６上を移動する鋳造型の構造
を第２図乃至第５図で説明する。 第２図は第１図の１１のステーシヨン即ち冷却
プレートを鋳造型に設置する直前の側面図であ
り、第３図は第２図のＡ−Ａ断面である。第４図
は設置終了側面図であり、第５図は第４図のＢ−
Ｂ断面を示す。 図中、２０は定盤、２１は定盤に固定した下金
型、２２は下金型側端に立上げた１対の上型ガイ
ドであり、その対向面にガイド用の突状２３が垂
直方向に設けてありそれにより上型の短手方向の
位置決めが行われる。２４は砂型よりなる上型、
２５は下金型、上型及びキヤビテイ２７を貫通し
て設けた管部材であり、その下端は管部材受２６
で保持され、上端は上型の上側に突出している。
２８は定盤２０の中抜きを指し、この中抜き範囲
に管部材受が配されている。２９は型押しピンで
あり、３０は型押しピン２９を下方に付勢するス
プリングである。３１は冷却プレートであり第２
図は定盤に設置前の状態を示し、第４図は設置後
を示す。３２，３３は冷却プレートの両端下側に
設けたブツシユであり、これらは定盤２０の両端
側に起立せしめたガイドピン３４，３５にそれぞ
れ嵌合して冷却プレートの位置決めを行う。３６
は冷却プレート３１に複数個設けられる冷却ノズ
ルであつて、管部材の径より細い先端部が管部材
２５の上端に挿入される。その際スプリング３７
が冷却ノズルを管部材方向に付勢し嵌合を確実な
らしめている。３８は冷却プレートにスプリング
３９により型方向に付勢されてなる型押えであつ
て、スプリングの付勢力は冷却プレートの総荷重
より小さく設定されてなるのでその荷重差で型を
押える。４０は冷却プレート内に設けた冷媒管で
あり、これには鋳造ライン本体側に設けられた冷
媒供給装置と結合されて、冷媒の供給を受けるカ
プラ４１が設けられている。４２は冷媒管４０と
冷却ノズル３６を連通する連結管であつて、この
冷媒管に冷却媒体が流入したときに各冷却ノズル
に分流するのに働く。尚４３は冷却ノズル頭部に
設けた周溝、４４は冷却プレートの一部に設けた
溝であつて、いずれも後で説明する異状検知装置
のアンテナを受入れるものである。また４５は冷
却プレート３１の長手方向側面に設けたテーパケ
ースで、これは型の傾斜に合せた傾斜を有してお
り型からの溶湯洩れなどを防ぐものである。 次に鋳造ライン本体側に設ける冷媒供給装置を
第６図によつて説明する。この装置は鋳造ライン
本体の第１図の１乃至５のステーシヨンに設けら
れるものでライン本体に固定されたシリンダー４
６が適宜矢印方向にその口金４７を降下せしめ、
冷却プレート３１の冷媒管に設けたカプラ４０と
連結させ冷媒管４９から冷却媒体を冷媒管に供給
する。 第７乃至１１図は前記の移動する鋳造機と関連
して鋳型を、定盤の下方に鋳造ライン本体に設け
た冷媒噴射装置により、下金型を水冷する構成、
並びに冷却凝固を終了した鋳型を下金型に設け
た、復帰スプリングを備えた型押出し装置の構成
を示している。 先ず第７図は中抜きされた定盤の下面図であり
２８が空所である。第８図は冷媒噴射装置５１と
下金型との関係を示す側面図であり、噴射された
冷媒は定盤の空所２８の範囲に矢印で示しかつ第
１０図で示す方向性をもつて下金型に浴びせられ
る。第９図は鋳造ライン本体側の、第１図１乃至
５の各ステーシヨンに設置される噴射装置の平面
図である。第８図において５２は定盤の軸受部５
３に設けたローラであり第１図のレール１６上を
転がつて定盤の移動を許容する。尚２９は鋳型を
押し出す押出しピンであるが、これは下金型を貫
通してキヤビテイ２７面に露出しているので、噴
射装置の冷媒により冷媒し金の効果を有する。 次に第１１図において、第１図に示す本発明の
鋳造装置の第７ステーシヨンで製品を吊上げる直
前に、製品の押出しピン２９で製品の離型を行わ
せる構成を示す。図中５４は押出し板であり第１
図の第７ステーシヨンに設置される。ステーシヨ
ン７では先ず冷却プレートが外されて中央ライン
６へ移送され、次いで押出し板５４が図示しない
シリンダーで上昇し、下金型に設置した復帰スプ
リング３０を有する押出しピン２９を押し上げ
る。この押出しピンは当初下金型２１も一緒に持
上げるが、破線で示したように下金型の両端が下
金型押えツメ５０へ衝合した後の更なるストロー
クで製品の下金型からの離型が行われる。押出し
板５４が降下するとスプリング３０が押出しピン
２９を第１１図実線の位置へ復帰せしめるのであ
る。 次に本発明の強制冷却連続鋳造装置において
は、第１図の１のステーシヨン即ち注湯工程に入
る前に、冷却プレートの設置が適切か否かを異状
発生検知装置を用いて判定する構成を含むもので
ある。設置が異状のまま注湯及び冷却び工程に入
ると、キヤビテイ２７に対しての適切な冷却媒体
の供給が行われなくなり、製品の欠陥を生起する
に至る。 第１２乃至１５図は冷却プレート４０の定盤２
０に対するセツト状態及び冷却ノズル３６の先端
部が管部材２５の突出端に挿入される際の態様を
示し、第１２図で正常な挿入状態を示し、第１３
乃至１５図は異状発生の態様を示している。図中
５５は冷却ノズル用のリミツト型タツチスイツ
チ、５９はアンテナスプリング５７で保持された
アンテナ、４３は冷却ノズルの頭部に設けた周
溝、４４は冷却プレートの適宜位置に設けた溝で
ある。５６は冷却プレート４０に対する第２のリ
ミツト型タツチスイツチを示す。これらのリミツ
トスイツチ５５，５６は夫々冷却ノズル用、冷却
プレート用であり、それぞれ周溝４３、冷却プレ
ートの溝４４に対応する高さに設定されている。
即ちこれらのアンテナがそれぞれの対応溝内に入
り得るときには、冷却ノズル３６、冷却プレート
４０の正常な高さを示すものと検知される。その
検知にあたつては例えば冷却プレートがセツトさ
れて次工程即ち注湯並びに冷却ステーシヨンへ搬
送される途中において、各アンテナ５９，６０が
周溝４３と溝４４を通過するように鋳造ライン本
体部にリミツト型タイムスイツチ５５と第２スイ
ツチ５６を設定しておく。第１２図に示した状態
においては周溝４３の幅Ａ内を及び溝４４の幅Ｂ
内をアンテナが通過しているので、冷却プレート
及び冷却ノズル３６、は正常なセツト状態である
ことを示している。第１３図においては冷却プレ
ートが寸法Ｃだけ鋳型から浮いているためアンテ
ナ５９，６０、はどちらも溝を形成する部材に接
触しており、その接触による電気的信号がブザー
音を発生させてセツトの異状を、工程作業の中断
等の処置へと連動させる。第１４図では冷却プレ
ートのセツトが正常でも、冷却ノズルの先端と管
部材の嵌合がＤ寸法だけ浅い場合、第１５図では
冷却ノズルは正常に管部材に対して嵌入している
にも拘わらず冷却プレートが寸法Ｅだけ浮いてい
るためそれぞれ次工程中断となる場合を示す。 さて、以上の構成を備えた強制冷却連続鋳造装
置の動作を説明する。この強制冷却連続装置はル
ープラインを構成しており、ラインの流れは本実
施例においては鋳造型が組まれる定盤を１ユニツ
トとしてラインのレール上を移動するようになつ
ている。移動のための動力は、ラインタクト時間
に合せて、ラインの他の工程と同期づけられ、例
えばラインの直線コース毎に設ける押圧シリンダ
ー（図示しない）などによつて行われる。 先ず第１図のステーシヨン８において定盤２０
に設置された下金型２１の清掃が行われ、ステー
シヨン９において上型が載置設定される。次にス
テーシヨン１０において上型、下金型並びにキヤ
ビテイを貫通させて管部材をセツトし、ステーシ
ヨン１１において、第１６図に示すように搬送装
置１３が冷却プレート３１を中央ラインから移動
させてきて第２図、第４図に示すように定盤に設
置する。次に定盤はトラバーサ１４に移動される
がその中間において第１２乃至１５図の工程で冷
却プレートのセツトの適否がチエツクされ、異状
が発見されない場合は注湯ステーシヨン１へ移動
され注湯が行われる。この注湯には第１７図に示
すように従来の傾動注湯装置が用いられる。６１
は傾動フレームでこれはそのフレーム内にレール
を含む鋳造機を入れたまま第１７図破線で示すよ
うに軸６３を中心にしてシリンダー６２によつて
傾き、実線に復帰する工程で容器６４から溶湯を
注入する。注湯完了直前に冷媒噴射装置５１から
冷媒が噴射し、カプラ４１に連結された冷媒供給
装置から冷媒が冷却プレート、管部材を流下して
溶湯の初期冷却を行う。タクト時間に合せて冷媒
供給装置が外され、次の冷却ステーシヨン２へ移
動が行われる。２以下５までの冷却ステーシヨン
は第１８図に示すようにフレーム６５に設置され
た冷媒供給装置１８アカプラ４１に供給され、更
に冷媒噴射装置５１と両面から溶湯の冷却凝固が
促進される。本実施例ではステーシヨン１乃至５
での冷却工程を構成しているが鋳造製品の大小あ
るいは形状によつてこのステーシヨンの増減が行
われることは云う迄もない。 冷却凝固が終了した鋳造機は、第１９図で示す
ように先ず搬送装置１２によつて冷却プレート３
１が外され中央ライン６へ移される。次いで押出
し板５４が上昇して鋳造品の離型が行われ、続い
て製品吊上げ装置６７が鋳造品を上型とともに搬
送ベルト１７へ移動させる。この製品吊上装置は
本出願人が別に提案する装置を利用するのがよ
い。即ち固定腕６８に対し管部材２５を可動腕６
９によつて圧潰挾持して吊上げるのである。管部
材はパイプであるために固定腕に可動腕の鋭角部
を押圧することによつて容易に潰されることを利
用したものである。その後ラインは下金型清掃の
ステーシヨン８へ戻り１サイクルが完了すること
となる。 〔効果〕 本発明は以上説明したように、鋳造作業の流れ
作業において鋳造ラインを定盤を移動させるルー
プラインとし、管部材による溶湯冷却を、１個の
カプラから供給される冷媒を各管部材に分流せし
めるとともに、冷却工程を複数回に分割し、各冷
却工程を鋳造ライン本体に固定した冷媒供給装置
をカプラに連結して行うようにしたので、ライン
全体が注湯時間を基準にして流れるようになり、
極めて簡単な装置で鋳造サイクルの短い強制冷却
連続装置を得ることができて、生産性が向上し、
しかも冷却プレートの合理的な回収設置によりラ
イン生産が安定する。 更に、冷却プレートを通した管部材による冷却
凝固に加えて、定盤の中抜き範囲の下金型を、冷
媒噴射装置により冷却するようにしたので、キヤ
ビテイの下側から押湯方向への指向性凝固が確実
に且つ迅速に行えるようになるので、高品質の鋳
物が得られる。これを例えばシリンダーヘツドの
鋳造において、第２０図に示すＡ，Ｂ，Ｃの３点
においてアルミニウム合金が２元共晶を開始する
時間を測定したところ次表の結果を得た。比較の
ために従来法１で強制冷却しないもの、従来法２
で管部材による強制冷却のみのものを挙げたが、
これによると従来法１ではＢ点において凝固の逆
転現象が生じて引け巣を生じていたところ、本実
施例ではＡ，Ｂ，Ｃ各部位の２元晶開始時間の差
が大きくなつており指向性凝固が生じていること
が判る。

【表】 また、強度については従来法１では15Kgｆ／mm²
程度であつたものが本実施例では35Kgｆ／mm²程度
に向上が計られる。 鋳造品全体の歩留りについても、従来法１が約
50％であつたが、本実施例では85％程度に向上さ
れている。 また、製品搬出直前に押出しピンによる製品の
離型が行わえるが、この押出しピンはスプリング
により自動復帰するので作業能率が更に向上す
る。 また、冷却プレート、冷却ノズルのセツト状態
が異状検知装置によつて事前にチエツクされるの
で、溶湯の冷却、凝固不全が防がれ高品質の鋳造
が維持される効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の強制冷却連続鋳造装置を示す
平面図、第２図は冷却プレート設置直前の鋳造機
を示す一部を破断した側面図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ断面図、第４図は冷却プレート設置完了の
鋳造機を示す一部破断した側面図、第５図は第４
図のＢ−Ｂ断面図、第６図は冷媒供給装置を示す
側面図、第７図は定盤の中抜きの態様を示す下面
図、第８図は冷媒噴射装置を示す側面図、第９図
は冷媒噴射装置の平面図、第１０図は第９図のＣ
−Ｃ断面図、第１１図は押出しピンと押出し板を
示す側面図、第１２図は異状検知装置を示し、異
状がないときの態様図、第１３乃至１５図は異状
検知装置の異状検知の態様図、第１６図は冷却プ
レート設置の第１図ステーシヨン１１での態様
図、第１７図はステーシヨン１の態様図、第１８
図は冷却ステーシヨン２〜５での態様図、第１９
図はステーシヨン７における冷却プレート取外
し、鋳造品の吊上げ搬送の態様図、第２０図はシ
リンダーヘツドの２元共晶時間の測定ポイントを
示す側断面図である。 図中、１……注湯ステーシヨン、２乃至５……
冷却ステーシヨン、６……中央ライン、７……鋳
造品搬出ステーシヨン、８……清掃ステーシヨ
ン、９……上型セツトステーシヨン、１０……管
部材セツトステーシヨン、１１……冷却プレート
セツトステーシヨン、１２，１３……搬送装置、
１４……トラバース、１６……レール、１８……
冷媒供給装置、２０……定盤、２１……下金型、
２５……管部材、２６……管部材受、２７……キ
ヤビテイ、２８……定盤の空所、２９……押出し
ピン、３０……スプリング、３１……冷却プレー
ト、３６……冷却ノズル、４０……冷媒管、４１
……カプラ、４２……連結管、４３……周溝、４
４……溝、５０……下金型押えツメ、５１……冷
媒噴出装置、５２……ローラ、５４……押板、５
５，５６……リミツト型タツチスイツチ、５９，
６０……アンテナ、６１，６５……フレーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下金型を載置した定盤を案内するループ軌条
   に下金型清掃、上型合せ、冷却用の複数の管部材
   のキヤビテイ内への挿入、該管部材のそれぞれに
   嵌合される冷却ノズルと、前記冷却ノズルと連通
   する冷媒管と該冷媒管に連通する１つのカプラと
   を備えた冷却プレートの前記定盤への設置、注
   湯、複数回の冷却、前記冷却プレート外し及び鋳
   造品搬出の各作業を行うステーシヨンを順次配設
   し、前記各冷却ステーシヨンに前記カプラと連結
   する冷媒供給装置を設け、さらに前記冷却プレー
   ト外しステーシヨンにおいて取外した冷却プレー
   トを前記冷却プレート設置ステーシヨンまで搬送
   するサブ軌条を前記ループ軌条に並設したことを
   特徴とする強制冷却連続鋳造装置。 ２ 下金型を載置し、かつ中抜きした定盤を案内
   するループ軌条に、下金型清掃、上型合せ、冷却
   用の複数の管部材のキヤビテイ内への挿入、該管
   部材のそれぞれに嵌合される冷却ノズルと、前記
   冷却ノズルと連通する冷媒管と該冷媒管に連通す
   る１つのカプラとを備えた冷却プレートの前記定
   盤への設置、注湯、複数回の冷却、前記冷却プレ
   ート外し及び鋳造品搬出の各作業を行うステーシ
   ヨンを順次配設し、前記各冷却ステーシヨンに、
   前記カプラと連結する冷媒供給装置と前記定盤の
   中抜き範囲に露出した下金型に対して冷媒を噴出
   する冷媒噴出装置とを設け、さらに前記冷却プレ
   ート外しステーシヨンにおいて取外した冷却プレ
   ートを前記冷却プレート設置ステーシヨンまで搬
   送するサブ軌条を前記ループ軌条に並設したこと
   を特徴とする強制冷却連続鋳造装置。 ３ 下金型を載置し、かつ中抜きした定盤を案内
   するループ軌条に、下金型清掃、上型合せ、冷却
   用の複数の管部材のキヤビテイ内への挿入、該管
   部材のそれぞれに嵌合される冷却ノズルと、前記
   冷却ノズルと連通する冷媒管と該冷媒管に連通す
   る１つのカプラとを備えた冷却プレートの前記定
   盤への設置、注湯、複数回の冷却、前記冷却プレ
   ート外し及び鋳造品搬出の各作業を行うステーシ
   ヨンを順次配設し、前記各冷却ステーシヨンに前
   記カプラと連結する冷媒供給装置を設けるととも
   に、前記定盤の中抜き範囲の下金型に、前記冷却
   プレート外しステーシヨンに配されシリンダーに
   より上昇する押出し板で押圧されて鋳造品の離型
   を行い、スプリングにより押圧前の位置に復帰す
   る押出しピンを設け、さらに前記冷却プレート外
   しステーシヨンにおいて取外した冷却プレートを
   前記冷却プレート設置ステーシヨンまで搬送する
   サブ軌条を前記ループ軌条に並設したことを特徴
   とする強制冷却連続鋳造装置。 ４ 下金型を載置した定盤を案内するループ軌条
   に、下金型清掃、上型合せ、冷却用の複数の管部
   材のキヤビテイ内への挿入、該管部材のそれぞれ
   に嵌合される冷却ノズルと、前記冷却ノズルと連
   通する冷媒管と該冷媒管に連通する１つのカプラ
   とを備えた冷却プレートの前記定盤への設置、注
   湯、複数回の冷却、前記冷却プレート外し及び鋳
   造品搬出の各作業を行うステーシヨンを順次配設
   し、前記各冷却ステーシヨンに前記カプラと連結
   する冷媒供給装置を設け、前記冷却プレート外し
   ステーシヨンにおいて取外した冷却プレートを前
   記冷却プレート設置ステーシヨンまで搬送するサ
   ブ軌条を前記ループ軌条に並設し、さらに前記冷
   却プレート設置ステーシヨンと注湯ステーシヨン
   との間に前記冷却プレート又は冷却ノズルの管部
   材への設置異常を検知する異常検知装置を設けた
   ことを特徴とする強制冷却連続鋳造装置。