JPH044067B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金型内に溶湯を射出することによつ
て鋳造品を製作する加圧鋳造装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 一般に、射出スリーブ内に溶湯を給湯し、該射
出スリーブ内に挿入されている射出プランジヤの
圧送力により金型内に溶湯を射出するタイプの加
圧鋳造装置においては、射出スリーブ内に溶湯を
給湯した際に、該射出スリーブ内壁に接している
溶湯の熱が射出スリーブに奪われて、射出スリー
ブ内壁に凝固層が形成され、該凝固層が射出プラ
ンジヤの作動により金型のキヤビテイ内に侵入
し、湯境、偏析等の鋳造欠陥を生じさせることは
良く知られている事実である。

そこで、前記凝固層の生成を防止するために、
各シヨツト毎（即ち、各鋳造毎）に、射出スリー
ブ内壁にカーボン等からなる断熱層を形成して、
溶湯の冷却を抑制する試みが提案されている（例
えば、特開昭56−99062号公報参照）。

ところが、上記断熱層は、紙、カーボン紙、布
などの薄い可燃性材料からなる筒状体を射出スリ
ーブ内に挿入し、該射出スリーブ内に給湯される
溶湯で前記可燃性材料を炭化させて形成される
か、あるいは給湯前に射出スリーブ内壁に黒鉛を
塗布して形成されるかであるため、せつかく形成
された断熱層が給湯時に破壊されたり、あるいは
均一な厚みでないものが形成されたりし、断熱作
用（換言すれば、溶湯の冷却抑制作用）が不十分
となつて前記した凝固層が形成されることとなる
という問題が生ずる。

つまり、前者の如く射出スリーブ内に可燃性材
料からなる筒状体を挿入する方法をとる場合、可
燃性材料は溶湯との接触により炭化して断熱層を
形成するものであるから、給湯時における溶湯の
流動等により断熱層が破壊されたり、あるいは射
出スリーブ内壁から剥離したりすることがあり、
一方後者の如く射出スリーブ内壁に黒鉛を塗布す
る方法をとる場合、給湯時における溶湯流動の影
響により断熱層が破壊されたり、あるいは塗布量
のバラツキにより均一な厚さの断熱層が得られな
い場合が生ずる。

上記したような、断熱層欠陥が起ること、溶湯
が冷却されて凝固層が発生し、該凝固層が射出時
に溶湯と共に金型内に侵入し、不良品となる事が
ある。この不良品の発生をいち早く検知すること
は、製品管理上の大きな課題となつている。

本発明者らは、上述のような断熱層を形成する
場合における問題点に着目し、さらに、この問題
点を詳細に検討したところ、断熱層による保温が
十分効果的に行われているときには、溶湯から射
出スリーブへの熱伝達が阻害され、スリーブ温度
の上昇度が小さくなること、また、断熱層による
保温が不十分なときには、スリーブ温度の上昇度
が大きくなることを見出した。この点に着目し
て、本発明はなされたものである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、射出スリーブ内に生じる初期
凝固層が鋳造品内に混入して生じる湯境、偏析等
の鋳造欠陥発生を、射出スリーブの温度をモニタ
リングすることによつて自動検知せんとすること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、金型下方に設けられた射出スリーブ
と、該射出スリーブ内に挿入された射出プランジ
ヤと、前記射出スリーブ内に給湯された溶湯の冷
却を抑制すべく射出スリーブ内壁に形成された断
熱層と、前記射出スリーブの温度を検知する温度
センサーとを備えた加圧鋳造装置において、給湯
における前記温度センサーの出力信号と前記射出
スリーブ内に溶湯が存在する時における前記温度
センサーの出力信号との差を演算により求める演
算手段と、この差に基づく出力信号と予じめ設定
された基準の設定信号とを比較して溶湯の存在に
起因して前記断熱層の良否に伴う射出スリーブの
温度上昇度が所定値以下であるか否かを検知し
て、前記断熱層の断熱作用の良否を判定する判定
手段とを備えた制御装置を付設したことを特徴と
し、給湯前における温度センサーの出力信号と射
出スリーブ内に溶湯が存在する時における温度セ
ンサーの出力信号との差を求めて、射出スリーブ
の温度上昇度が所定値以下であるか否かを判定す
ることにより、断熱層の断熱作用の良否を判定す
るようにし、以つて不良鋳造品の発生をいち早く
検知せんとしているのである。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例
にかかる加圧鋳造装置を説明する。

この加圧鋳造装置は、上型１ａと下型１ｂとに
よつてキヤビテイ２を形成すべく構成された金型
１と、該金型１の下方部分に対して着脱自在に設
けられた射出スリーブ３と、該射出スリーブ３内
に上下動自在に挿入された射出プランジヤ４とに
よつて構成されている。なお、金型１を型締めお
よび離型する駆動装置、射出スリーブ３を傾動お
よび上下動させる駆動装置および射出プランジヤ
４を上下動させる駆動装置は図示を省略されてい
る。

前記射出スリーブ３は、金型１の下方部分に取
り付けられた状態においては、その上端開口が湯
道２ａを介してキヤビテイ２の下底部に連通せし
められるように構成されている。

前記射出スリーブ３において給湯前の射出プラ
ンジヤ４上方部分の内壁には、紙、カーボン紙等
の可燃性材料を炭化したものからなる断熱層５が
形成されている。なお、該断熱層５は、黒鉛を塗
布することによつても形成される。該断熱層５は
射出スリーブ３内に給湯された溶湯の冷却を抑制
する作用を有している。

更に、この加圧鋳造装置には、射出スリーブ３
の温度を検出すべくスリーブ３外周に設けられた
熱伝対等からなる温度センサー６と、給湯前にお
ける前記温度センサー６の出力信号と前記射出ス
リーブ３内に溶湯が存在する時における温度セン
サー６の出力信号との差を演算により求める演算
手段と、この差に基づく出力信号を予め設定され
た基準の設定信号とを比較して溶湯の存在に起因
して前記断熱層５の良否に伴う射出スリーブ３の
温度上昇度が所定値以下であるか否かを検知し
て、前記断熱層５の断熱作用の良否を判定する判
定手段とを備えた制御装置７と、射出スリーブ３
の温度上昇度が所定値以上となつているときに制
御装置７からの信号により警報を発する警報器８
とが付設されている。

前記温度センサー６は射出スリーブ３外周に複
数個設置してもよく、該温度センサー６によつて
検出された射出スリーブ３の温度Ｔは、所定間隔
をおいて鋳造が行なわれた場合、第３図図示の如
く、時間ｔに対応して変化する。

第３図には、第１回目から第５回目の鋳造工程
P₁〜P₅における射出スリーブ３の温度変化およ
び各鋳造工程間における射出スリーブ３の温度変
化が示されている。ここで、t₁〜t₂、t₃〜t₄、t₅〜
t₆、t₇〜t₈およびt₉〜t₁₀は、各鋳造工程において
給湯が開始された後射出スリーブ３の温度が最高
を示すまでにかかる時間を示している。

これによれば、給湯開始直前の射出スリーブ３
の温度a₁〜a₅℃と給湯後における射出スリーブ３
の最高温度b₁〜b₅℃とをそれぞれ比較すれば、両
者の差温から、鋳造工程中における射出スリーブ
３の温度上昇度y₁〜y₅が求められることがわか
る。第３図図示の場合、鋳造工程P₃およびP₄に
おける温度上昇度y₃、y₄が、鋳造工程P₁、P₂、
P₅における温度上昇度y₁、y₂、y₅に比べて異常に
大きくなつており、鋳造工程P₁、P₂、P₅におい
ては正常鋳造が行なわれ、鋳造工程P₃、P₄にお
いては断熱層５の破壊による異常鋳造が行なわれ
ていることを示している。なお、異常な鋳造工程
P₄後に正常な鋳造工程P₅が生ずることがある理
由は、各鋳造工程毎に断熱層５を新たに形成する
ためである。

つまり、給湯開始前の温度a₁〜a₅℃と給湯後に
おける最高温度b₁〜b₅℃とを検出して、両者の差
である温度上昇度y₁〜y₅を基準値ｘ（約30℃）と
比較すれば、鋳造の正常、異常を容異に判定でき
るのである。

一般的に、溶湯が給湯される前の射出スリーブ
３の温度と、給湯後の射出スリーブ３の最高温度
との差（即ち、温度上昇度ｙ）は、射出スリーブ
３内壁に形成される断熱層５の状態に対応するこ
ととなつていて、例えば、温度上昇度ｙがある一
定の値（本実施例の場合、30℃）以下であれば断
熱層５は正常な状態を維持されているとされ、温
度上昇度ｙがある一定の値（本実施例の場合、30
℃）を超えていると断熱層５に欠陥が生じている
とされることが経験則から知られている。なお、
断熱層５の破壊による温度上昇度ｙは、射出スリ
ーブ３の材質等により異なることがあるので、限
界値は予じめ実験等により決定しておく必要があ
ることは勿論である。そして、このような断熱層
欠陥が生ずると、射出スリーブ３内の溶湯が早期
に冷却されることとなつて断熱層の発生がおこる
おそれがある。

前記制御装置７としては、温度センサー６から
の出力信号に基づいて温度上昇度ｙを演算する演
算手段、該温度上昇度ｙと基準値ｘとを比較する
判定手段等の機能を有するマイクロコンピユータ
などが採用されている。

前記警報器８としては、ブザーあるいは点滅ラ
ンプ等が採用されている。

次に、制御装置７の作動を第４図及び第５図に
示すフローチヤートおよびを参照して説明す
る。

第４図図示のフローチヤートは、本発明の第
１作動例を示しており、この場合、射出スリーブ
３の最高温度ｂを給湯後一定時間（例えば、５
秒）経過後の温度と仮定している。ここでステツ
プS₁〜S₈はフローチヤートの各ステツプを示して
いる。

射出スリーブ３を第１図図示の如く傾動させ
て、ひしやく９から溶湯１０を給湯したのち、射
出スリーブ３を金型１下方部分に装着し、射出プ
ランジヤ４を上昇させて溶湯１０を金型キヤビテ
イ２へ射出する（第２図参照）。この時、断熱層
５の存在によつて、溶湯１０の冷却が抑制され
る。

上記過程において、給湯直前のスリーブ温度ａ
℃を温度センサー６で検出し（ステツプS₁）、一
時記憶する（ステツプS₃）。射出スリーブ３への
給湯が開始されると同時にタイマが起動され（ス
テツプS₄）、タイマアツプ（約５秒）後に温度セ
ンサー６から検出されるスリーブ温度ｂ℃（ステ
ツプS₅）とステツプS₃にて記憶されたスリーブ温
度ａ℃との差を求めて温度上昇度ｙとする（ステ
ツプS₆）。この温度上昇度ｙが基準値ｘ（本実施例
では約30℃）以下であるか否かを判定し（ステツ
プS₇）ｘ≧ｙの時には正常な鋳造が行われている
ものと判定して次の鋳造に移行し、ｘ＜ｙの時に
は断熱不良による異常な鋳造が行われているもの
と判定して警報器８により警報を発し（ステツプ
S₈）、鋳造品を不良品として排除するよう促す。

なお、上記異常判定後における鋳造工程は、前
回（異常判定前）を変更なく、射出スリーブ３内
壁への断熱層５を形成、射出スリーブ３内への溶
湯の給湯、金型キヤビテイ２への溶湯射出の順で
行なわれ、その間の射出スリーブ３の温度が前回
同様にモニタリングされる。

第５図のフローチヤートは、本発明の第２作
動例を示している。ここでステツプS₁〜S₁₁はフ
ローチヤートの各ステツプを示す。この場合、射
出スリーブ３の最高温度を求めるに当たつて、給
湯開始後からタイマによつて0.5〜1.0秒きざみで
スリーブ温度bnおよびbn＋₁を測定し（ステツプ
S₄およびS₇）bn＋₁−bn≦０となつたときのスリ
ーブ温度ｂを最高温度としている（ステツプS₈）。
すなわち実測値に基づいた最高温度としているの
である。その他の作動はフローチヤートと同様
なので説明を省略する。

なお、上記説明においては、射出スリーブを傾
動させて給湯するものについて述べたが、射出ス
リーブを直立状態に保持し、金型である上型を上
方へ退避させて給湯するものにも適用できること
は勿論である。

（発明の効果） 叙上の如く、本発明によれば、射出スリーブの
温度を検知する温度センサーの給湯前における出
力信号と前記射出スリーブ内に溶湯が存在する時
における前記温度センサーの出力信号との差を演
算により求め、この差に基づく出力信号と予じめ
設定された基準の設定信号とを比較して溶湯の存
在に起因して断熱層の良否に伴う射出スリーブの
温度上昇度が所定値以下であるか否かを検知し
て、前記断熱層の断熱作用の良否を判定すること
によつて、鋳造時において、周囲環境に影響され
ることの少ない温度上昇度を基準として不良品発
生を自動的に検知し得るようにしたので、非破壊
検査では検出困難であつた鋳造不良を製造時に確
実且つ容易に検知できることとなり、製品管理上
極めて有効であるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例にかかる加
圧鋳造装置の作動順序を示す工程図、第３図は本
実施例の加圧鋳造装置を用いて鋳造を行つた際に
おける時間ｔに対するスリーブ温度Ｔの変化を示
す特性図、第４図及び第５図は、本発明における
検知手段の作動例を示すフローチヤートおよび
である。 １……金型、３……射出スリーブ、４……射出
プランジヤ、５……断熱層、６……温度センサ
ー、７……制御装置、１０……溶湯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金型下方に設けられた射出スリーブと、該射
   出スリーブ内に挿入された射出プランジヤと、前
   記射出スリーブ内に給湯された溶湯の冷却を抑制
   すべく射出スリーブ内壁に形成された断熱層と、
   前記射出スリーブの温度を検知する温度センサー
   とを備えた加圧鋳造装置であつて、給湯前におけ
   る前記温度センサーの出力信号と前記射出スリー
   ブ内に溶湯が存在する時における前記温度センサ
   ーの出力信号との差を演算により求める演算手段
   と、この差に基づく出力信号と予じめ設定された
   基準の設定信号とを比較して溶湯の存在に起因し
   て前記断熱層の良否に伴う射出スリーブの温度上
   昇度が所定値以下であるか否かを検知して、前記
   断熱層の断熱作用の良否を判定する判定手段とを
   備えた制御装置が付設されていることを特徴とす
   る加圧鋳造装置。