JPH0679758B2

JPH0679758B2 - 鋳造機

Info

Publication number: JPH0679758B2
Application number: JP62216381A
Authority: JP
Inventors: 裕明河内; 浩二湯浅
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 1987-09-01
Filing date: 1987-09-01
Publication date: 1994-10-12
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: JPS6462258A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は鋳造機に係り、特に金型キャビティ内に溶湯を
圧力操作により充填するのに好適な鋳造機に関する。

〔従来の技術〕

この種の鋳造機に関するものとして、例えば特開昭57-1
9148号があり、溶湯が満たされた炉と金型を溶湯供給路
で連結すると共に、該溶湯供給路に電磁ポンプを配設
し、炉内の圧力によって金型への溶湯供給路のヘッドを
一定に保ち、該溶湯供給路から金型への加圧充填を電磁
ポンプによって行なうように構成されている。

この種の鋳造機に関するものとして、他に特開昭57-130
756号、特開昭57-142763号、特開昭57-181754号、特開
昭59-10461号、特開昭60-84160号などがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の鋳造機にあっては、空気圧によって炉内
圧を制御しているため、微細な圧力制御がしにくいと共
に、負荷側の抵抗変動のために給湯速度が変動し、現在
の湯面上昇を明確に把握されず、コンピュータを駆使す
る制御方法でも正確な制御を行なうことができない。さ
らに電磁ポンプによる制御は精度が出し難いと共に、コ
ストアップを招くという不都合がある。

また、鋳造機においては、湯口部分までは高速に充填さ
せ、かつキャビティ部分に充填する際にはキャビティ形
状に従って緩急自在に行なうことが要求されるが、この
相反する要求を両立することは困難である。

さらに、溶湯をキャビティに充填した後は、充填された
溶湯が凝固していく過程で、凝固収縮した分だけ「押し
湯」効果によって溶湯を更に補充充填する必要がある。
ところが、充填は密閉された炉内の湯面に空気圧または
不活性ガスを印加し、0.3〜１kg/cm²程度の圧力を多段
に加えることによって溶湯を湯口を通して金型キャビテ
ィ内に補充充填を行なっている。

しかし、密閉された炉内の湯面に空気圧または不活性ガ
スで「押し湯」をかける方式では、炉の耐圧の限界から
湯面に印加する最高圧は0.6〜１kg/cm²程度に限られる
ので、精密鋳造のためには圧力不足になるという不都合
があった（金型の細部まで精密に転写した鋳造品を得る
には、キャビティに加える「押し湯」は肉厚品の場合で
も10kg/cm²は望まれる）。

また従来、例えば実開昭59-6055号公報に記載されてい
るように、溶融状態の金属を貯留する保持炉と成型金型
のキャビティとの間を連通する溶湯搬送路の途中にプラ
ンジャー式のポンプ装置を設けた鋳造機が示されてい
る。

一方、成型金型内のキャビティの寸法、形状、溶湯流通
断面積などは種々多様であり、また、鋳造品として要求
される精密度合も様々である。

それに対して前記提案のものは給湯用のポンプ装置が溶
湯搬送路上に１つしか設けられておらず、そのポンプ装
置によって給湯制御を行っていたため、金型によっては
給湯に時間がかかって品質上不都合を生じたり、成型金
型に対する充填圧力が高過ぎて品質を低下したり、ある
いは十分な押し湯効果が得られず、精密成形ができない
などの問題点を有している。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、
高品質の製品が得られる鋳造機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明は、溶融状態の金属
を貯留する溶湯槽と、成型金型と、前記溶湯槽と前記成
型金型のキャビティ内を連通する溶湯搬送路と、その搬
送路の途中に設けられてプランジヤーを搬送路内に押し
込むことにより搬送路内の溶湯をキャビティ側に圧送す
るポンプ装置と、前記キャビティ内の各個所における溶
湯流通断面積に応じて入湯量を制御する入湯量制御手段
とを備えた鋳造機を対象とするものである。

そして前記ポンプ装置が溶湯搬送路の搬送方向に沿って
複数個並列に設けられ、それらポンプ装置の組合せによ
って溶湯を搬送するような構成になっていることを特徴
とするものである。

〔作用〕

本発明は前述のように、ポンプ装置が溶湯搬送路の搬送
方向に沿って複数個並列に設けられ、それらポンプ装置
の組合せによって溶湯を搬送するような構成になってい
る。そのため、キャビティ形状や製品に要求される精密
度に応じて緩急自在に溶湯が充填されるから、充填速度
及び保圧々力を正確に制御でき、高品質の製品が得られ
る鋳造機を提供することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る鋳造機の制御系統図、
第２図はその鋳造機の要部断面図であり図面を簡略にす
るためポンプ装置は１つしか描いていない。

これらの図において、溶解炉１は内部に溶湯が満たされ
るもので、るつぼレス（non crucible）のタイプが用い
られる。溶解炉１には、緊急時に金型への出湯を遮断す
るための弁２が設けられ、この弁２はエアシリンダ３に
よって制御される。溶解炉１には、炉内の湯面レベルを
検出する湯面センサ４が設置されている。

弁２の弁座側には搬送路５が連結され、搬送路５の途中
に給湯用のポンプ装置６、28、29が並列に接続されてい
る。ポンプ装置６（28、29）は第２図に示されているよ
うに、搬送路５よりの溶湯を金型へ圧送するプランジャ
ー７、該プランジャー７に外嵌されるシリンダ８、該シ
リンダ８内にプランジャー７を往復動させる油圧シリン
ダ９、該油圧シリンダ９の駆動源となるプランジャーポ
ンプシステム10より構成される。

ポンプ装置６（28、29）の出力側には湯道管11が傾斜す
るように設けられ、その上端に金型20が接続されてい
る。湯道管11の外周部には溶湯の温度低下を防止するた
めにセラミック等の耐熱性材料による保護カバー12が装
着され、カバー12内に保温用ヒータ13が配設されてい
る。

金型20は、固定金型21と移動金型22とより成り、固定金
型21と湯道管11の出口間に湯口23が配設されている。

以上の構成において、プランジャーポンプシステム10
は、金型20の形状に応じて予め定まる給湯プログラムに
より、第１図の制御系を用いて制御される。

初期状態におけるプランジャー７は、上昇側にあり、搬
送路５と湯道管11を連通させている。したがって、溶解
炉１内の湯面レベルと同じ高さの湯道管11内の高さに溶
湯が満たされている。

固定金型21に移動金型22がセットされた状態でプランジ
ャーポンプシステム10を駆動し、プランジャー７を所定
量だけ降下させると、プランジャー直下の溶湯が押圧さ
れ、湯道管11内の湯面レベルが上昇する。このプランジ
ャー７の降下は湯面が湯口23に達するまで、高速に行な
われる。

次に、プランジャー７を段階的に降下させながらキャビ
ティ形状に従って溶湯の充填を行なう。金型20内に溶湯
が充填され終わった状態からは、一定の高い溶湯圧力を
印加し、製品が冷却した時点で湯戻しをすべくプランジ
ャー７を降下させる。

プランジャー７によって溶湯に印加する圧力は、溶解炉
１の強度を考慮することなく、金型の細部まで製品に精
度よく転写できるように10kg/cm²程度まで高くすること
ができる。プランジャー７にかける力の駆動源が油圧シ
リンダ９によるからである。この高圧使用によってま
た、ポンプシステムに印加する圧力を数kg/cm²まで高め
ることにより、湯道管11の内径を細くすることができ、
サイクルアップが図れる。

油圧シリンダ９はピストン15を内蔵し、油圧管により供
給される油圧状態に応じて上昇又は下降されるように駆
動される。シリンダ９より突出するカム棒16の上端に
は、ブラケット17が取付けられ、このブラケット17にラ
ック18が垂直に取付けられている。ラック18にはピニオ
ン19が噛合するように配置され、このピニオン19の回転
軸にポテンションメータ25の回転軸が直結されている。

油圧シリンダ９の移動位置、すなわち油道管11内の湯面
位置を検出するポテンショメータ25のアナログ出力は、
制御部30に出力される。制御部30は、ポテンショメータ
25の出力をディジタル信号に変換して出力する入力回路
（IN）30a、後述する比例電磁レリーフ弁32及びサーボ
弁33をポテンショメータ25の出力内容に基づいて制御す
るCPU30b、油圧シリンダ９を作動させるためのプログラ
ムが格納されたROM30c、データや演算結果を一時的に記
憶するRAM30d、CPU30bによる演算結果に基づいて比例電
磁レリーフ弁32及びサーボ弁33を駆動する出力回路（OU
T）30e、データ等の入力を行なうためのキーボード（K
B）30fより構成される。

比例電磁レリーフ弁32は、サーボ弁33に印加される油圧
を所定の条件下で所定圧に調整し、サーボ弁33は油圧ポ
ンプ31より供給される油圧を、出力回路30eの制御に応
じて油圧管に供給し、油圧シリンダ９を下降または上昇
させる。

次にこの構成の動作について、第３図のフローチャー
ト、第４図の圧力特性図および第５図の湯面高さに対す
る製品断面積特性図の各々を参照しながら説明する。

先ず、キーボード30fを用いて鋳造条件を入力する（ス
テップ41）。鋳造条件としては、例えば、次のようなも
のがある。

（ｉ）金型の形状データ：第５図に示すように、基準湯
面Ａからの高さに対する断面積の関係を示すテーブル。

（ii）上昇速度：湯道部分の速度（できるだけ速く）、
キャビティ部分の速度（約1cm/秒、層流状態でなるべく
速く）。

（iii）保圧々力および加圧時間。

（iv）冷却時間。

次に、ポテンショメータ25の出力信号を取り込んで、湯
面が金型20の最高位置に達しているか否か（即ち、第５
図高さＢに達しているか否か）を判定する（ステップ4
2）。到達していない場合、現時点の湯面高さをポテン
ショメータ25の出力から演算し（ステップ43）、基準湯
面Ａまでの高さを求める（ステップ44）。

ついで、現在の湯面に対する断面積（第５図に図示）
を、ROM30cに格納されているテーブルから算出し（ステ
ップ45）、これに対応する必要な出湯量を演算する（ス
テップ46）。この出湯量の演算は次式を用いて行なわれ
る。

プランジャーポンプからの出湯量＝プランジャー７の断面積×油圧シリンダ９のストローク
…（１）また、湯道管11における時々刻々の湯面位置は、次式で
求められる。

刻々の出湯量÷各水平断面の断面積＝刻々の湯面位置…
…（２）次に、ステップ46によって求められた出湯量に対し、こ
れに対応する油圧シリンダ９の速度を演算し（ステップ
47）、この演算速度になるようにサーボ弁33が制御部30
によって制御される（ステップ48）。ステップ42〜48の
処理は、充填工程（湯道→ライナー→製品）の終了まで
繰返し実行される。この処理によって湯面が金型の最高
レベルＢまで満たされると（ステップ42）、油圧シリン
ダ９に印加する油圧を高め、所定の保持圧を設定したの
ち、その状態を一定時間保持する（ステップ49）。これ
が第４図に示す保持圧工程である。

この一定時間が経過した時点で「湯戻し」工程に移り、
プランジャー７を戻すようにサーボ弁33を駆使する（ス
テップ50）。

説明を簡略にするため一台のポンプ装置６について述べ
たが、第１図に示されているように他にポンプ装置28、
29が並列に接続され、これらの組合せにより給湯速度の
上昇と、給湯量の増大を同時に達成することができる。

これらポンプ装置28、29には、ポンプ装置６と同様にポ
テンショメータなどによる油面位置検知手段が設けら
れ、その検知信号の各々は入力回路30aに入力される。

さらに、ポンプ装置６及び28は方向切替弁34（オープン
制御用）によって駆動され、ポンプ装置29はサーボ弁35
（クローズド制御用）によって駆動される。方向切替弁
34とポンプ31の間には、比例電磁フロコン弁36が設けら
れている。

そして大容量のポンプ装置６及び28はオープン制御によ
って速く給湯速度を確保し、小容量のポンプ装置29はク
ローズド制御によって精密な給湯速度と保圧力が得られ
る。

この場合の出湯量は次のようにして求められる。

各ポンプ装置のプランジャー断面積×各ポンプ装置を駆
動する油圧シリンダのストローク＝各ポンプからの出湯
量 …………（３）全出湯量＝各ポンプからの出湯量の和 …………（４）〔発明の効果〕以上説明した通り、本発明によれば、ポンプ装置が溶湯
搬送路の搬送方向に沿って複数個並列に設けられ、それ
らポンプ装置の組合せによって溶湯を搬送するような構
成になっているため、キャビティ形状や製品に要求され
る精密度に応じて緩急自在に溶湯が充填されるため、充
填速度及び保圧々力を正確に制御でき、高品質の製品が
得られる鋳造機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る鋳造機の制御系統図、
第２図はその鋳造機の要部断面図、第３図は本発明の制
御例を示すフローチャート、第４図は本発明における給
湯速度及び圧力特性図、第５図は本発明においてデータ
として記憶される湯面高さに対する製品断面積特性図で
ある。１……溶解炉、５……搬送炉、６、28、29……ポンプ装
置、７……プランジャー、８……シリンダ、９……油圧
シリンダ、11……湯道管、15……ピストン、20……金
型、25……ポテンショメータ、30……制御部、31……油
圧ポンプ、32……比例電磁レリーフ弁、33……サーボ
弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融状態の金属を貯留する溶湯槽と、成型
金型と、前記溶湯槽と前記成型金型のキャビティ内を連
通する溶湯搬送路と、その搬送路の途中に設けられてプ
ランジヤーを搬送路内に押し込むことにより搬送路内の
溶湯をキャビティ側に圧送するポンプ装置と、前記キャ
ビティ内の各個所における溶湯流通断面積に応じて入湯
量を制御する入湯量制御手段とを備えた鋳造機におい
て、前記ポンプ装置が溶湯搬送路の搬送方向に沿って複数個
並列に設けられて、それらポンプ装置の組合せによって
溶湯を搬送するような構成になっていることを特徴とす
る鋳造機。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載において、前記
ポンプ装置の給湯容量が異なっていることを特徴とする
鋳造機。