JPH10249511A - 鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストークに酸素センサを設けた従来の鋳造装
置では、溶湯の熱に対する酸素センサの耐久性に不安が
あり、キャビティ内の雰囲気を直に検知することができ
ないという問題があった。 【解決手段】 鋳型３に、キャビティ２内のガスを型外
側に取出してその酸素濃度を検知する酸素検知手段１５
を備えた鋳造装置１とすることにより、キャビティ２内
のガスの酸素濃度を直接検知し得るようにし、酸素検知
手段１５の検知機能部分を型外側に配置して溶湯の熱に
対する耐久性を確保した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造装置に関し、
とくに、キャビティ内を不活性ガス雰囲気に置換したの
ちに溶湯の供給を行う鋳造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の鋳造装置としては、図５に示す
ようなものがあった。図５（ａ）に示す鋳造装置１００
は、低圧鋳造を行うものであって、キャビティ１０１を
形成する鋳型１０２と、鋳型１０２の下側に配置され且
つ溶湯１０３を蓄えた保持炉１０４と、上端部を鋳型１
０２の湯口１０５に接続し且つ下端部を溶湯１０３に浸
漬したストーク１０６を備えている。ストーク１０６
は、その上端部が内筒１０６ａを有する２重構造になっ
ており、内筒１０６ａの外周側である環状領域１０６ｂ
に対して、不活性ガスの供給系１０７と酸素センサ１０
８が設けてある。

【０００３】上記の鋳造装置１００は、保持炉１０４内
を加圧して、ストーク１０６を介して溶湯１０３をキャ
ビティ１０１内に加圧供給する際に、供給系１０７から
ストーク１０６内に不活性ガスを供給し、ストーク１０
６内が不活性ガスに置換されたことを酸素センサ１０８
で確認したのち、キャビティ１０１内に溶湯１０３を加
圧供給する。また、キャビティ１０１内の溶湯１０３が
製品１０９として凝固したのちには、図５（ｂ）に示す
ように、供給系１０７から環状領域１０６ｂ内に不活性
ガスを供給することにより、製品１０８と未凝固の溶湯
１０３との間を不活性ガスＧで分離する。これにより、
２回目以降の鋳造において、ストーク１０６内の溶湯１
０３の表面に酸化被膜が生成されるのを防止している。
このような鋳造装置は、例えば、特開平５−１３１２６
２号公報に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の鋳
造装置に用いられる酸素センサは、一般に検知部の耐熱
温度が４００℃程度のものである。これに対して、例え
ばアルミニウム合金の鋳造の場合では、その溶湯の温度
は７００℃前後である。

【０００５】このため、上記したような従来の鋳造装置
１００にあっては、溶湯１０３が繰り返し通過するスト
ーク１０６に酸素センサ１０８を直接設けた構造である
ことから、溶湯１０３の熱に対する酸素センサ１０８の
耐久性に不安があり、また、ストーク１０６の環状領域
１０６ｂに溶湯１０３が詰まった場合に誤った判断が成
される恐れが多分にあると共に、製品に直接影響がある
キャビティ内の雰囲気を直に検知することができないと
いう問題があり、このような問題を解決することが課題
であった。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、上記従来の課題に着目して成
されたもので、キャビティ内のガスの酸素濃度を検知す
る機能を備えた鋳造装置であって、溶湯の熱に対する検
知機能部分の耐久性を確保することができると共に、キ
ャビティ内の酸素濃度を正確に検知することができる鋳
造装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる鋳造装置
は、請求項１として、鋳型に、キャビティ内のガスを型
外側に取出してその酸素濃度を検知する酸素検知手段を
備えた構成とし、請求項２として、鋳型に、キャビティ
からエアベントを介して型外側に開放したガス取出し孔
を設けると共に、ガス取出し孔の型外側に、酸素センサ
を設けた構成とし、請求項３として、ガス取出し孔が、
その型外側に流体継手の一方であるプラグを備えてお
り、酸素センサが、プラグに脱着自在な流体継手の他方
であるソケット内に収容してある構成とし、請求項４と
して、ソケットに、酸素センサをその検知部をプラグ側
にして収容すると共に、同ソケットに、検知部よりも反
プラグ側の位置にガス抜き孔を設けた構成としており、
上記の構成を課題を解決するための手段としている。

【０００８】

【発明の作用】本発明の請求項１に係わる鋳造装置で
は、酸素検知手段により、キャビティ内のガスを型外側
に取出してその酸素濃度を検知するので、キャビティ内
のガスの酸素濃度が直接検知されると共に、検知機能部
分が溶湯から離れた型外側に配置されるので、溶湯の熱
に対する検知機能部分の耐久性が確保される。

【０００９】本発明の請求項２に係わる鋳造装置では、
キャビティ内のガスがエアベントを介してガス取出し孔
から型外側に取出され、そのガスの酸素濃度を型外側に
設けた酸素センサにより検知するので、キャビティ内の
ガスの酸素濃度が直接検知されると共に、溶湯の熱に対
する酸素センサの耐久性が確保される。

【００１０】本発明の請求項３に係わる鋳造装置では、
ガス取出し孔に対する酸素センサの取付けに流体継手で
あり且つ互いに脱着自在なプラグとソケットを採用した
ので、外気に全く左右されることなく型外側に取出した
ガスの酸素濃度をより正確に検知し得ると共に、プラグ
からソケットとともに酸素センサを取外すことにより、
酸素センサのメンテナンスにもきわめて容易に対処し得
る。

【００１１】本発明の請求項４に係わる鋳造装置では、
ソケットに酸素センサをその検知部をプラグ側にして収
容し、検知部よりも反プラグ側の位置にガス抜き孔を設
けたので、プラグからソケット内に流入したガスが酸素
センサの検知部を通過したのちにガス抜き孔から外部に
排出されることとなり、型外側に取出したガスの酸素濃
度をより正確に検知し得ると共に、ソケット内で一定の
ガスの流れが形成されるので、ガスの酸素濃度の検知を
連続的に行い得るものとなる。

【００１２】

【発明の効果】本発明の請求項１に係わる鋳造装置によ
れば、キャビティ内のガスを型外側に取出してその酸素
濃度を検知する酸素検知手段を採用したことから、キャ
ビティ内の酸素濃度を正確に検知することができ、しか
も、連続的に検知することが可能であって、これにより
キャビティ内の雰囲気制御を行うことも可能となる。ま
た、検知機能部分が溶湯から離れた型外側に配置される
ことから、溶湯の熱に対する検知機能部分の耐久性を確
実に確保することができ、検知機能部分の信頼性などを
高めることができる。

【００１３】本発明の請求項２に係わる鋳造装置によれ
ば、キャビティ内のガスの酸素濃度を検知する機能を備
えた鋳造装置において、ガスを型外側に取出して直接検
知することができ、これにより検知精度を大幅に高める
ことができ、しかも、連続的に検知することが可能であ
って、これによりキャビティ内の雰囲気制御を行うこと
も可能となる。また、酸素センサが溶湯から離れた型外
側に配置されることから、溶湯の熱に対する酸素センサ
の耐久性を確実に確保することができ、酸素センサの信
頼性などを高めることができる。

【００１４】本発明の請求項３に係わる鋳造装置によれ
ば、請求項２と同様の効果を得ることができるうえに、
ガス取出し孔に対する酸素センサの取付けに流体継手で
あり且つ互いに脱着自在なプラグとソケットを採用した
ことから、外気に全く左右されることなく型外側に取出
したガスの酸素濃度をより正確に検知することができる
と共に、ソケットとともに酸素センサを取外すことがで
きるので、酸素センサのメンテナンスにもきわめて容易
に対処することができる。また、酸素センサを取外すこ
とにより、鋳造前の段取りを行う際の酸素センサの損傷
防止を図ることができ、さらに、鋳造を行うに際しては
酸素センサを簡単に且つ確実に取付けることができる。

【００１５】本発明の請求項４に係わる鋳造装置によれ
ば、請求項３と同様の効果を得ることができるうえに、
プラグからソケット内に流入したガスが酸素センサの検
知部を通過したのちにガス抜き孔から外部に排出される
ことから、型外側に取出したガスの酸素濃度をより正確
に検知し得ると共に、ソケット内で一定のガスの流れが
形成されるので、ガスの酸素濃度の検知を連続的に行う
ことができ、これにより、キャビティ内の雰囲気制御や
溶湯供給のタイミングなどの制御を容易に且つ正確に行
うことができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明に係わる鋳造
装置の一実施例を説明する。

【００１７】図１に示す鋳造装置１は、低圧鋳造装置で
あり、アルミニウム合金製の自動車用のロードホイール
を製造するものであって、軸線を上下方向としたロード
ホイールに対応するキャビティ２を形成する鋳型３と、
鋳型３の下側に配置した保持炉４と、上端部を鋳型３の
湯口５側に接続し且つ下端部を保持炉４の溶湯６内に浸
漬させたストーク７を備えている。この実施例では、鋳
型３とストーク７の間に、ストーク７とほぼ同じ径を有
する筒状のフィーダ８が設けてある。

【００１８】鋳型３は、ロードホイールの内部に対応す
る上部型９と、湯口５を有する下部型１０と、ロードホ
イールの外周に対応する側部型１１を備えている。ここ
で、上部型９は、図示の状態から上方向に移動可能であ
り、また、側部型１１は、円周方向に複数に分割してあ
るとともに半径方向に移動可能であり、これにより製品
の取出しを行うようにしてある。

【００１９】また、鋳型３は、湯口５に酸化被膜除去用
のフィルタ１２を備えると共に、キャビティ２内に対し
て、不活性ガスのガス供給手段１３と、空気の吸引排出
手段１４と、キャビティ２内のガスを型外側に取出して
その酸素濃度を検知する酸素検知手段１５を備えてい
る。

【００２０】フィルタ１２は、アルミニウム合金の溶湯
に対して充分な耐熱性を有する金網をキャップ状に成形
したものであって、開放部分を下向きにして湯口５を遮
る状態に取付けてある。

【００２１】不活性ガスのガス供給手段１３は、不活性
ガスとしてのアルゴンガスを蓄えたガスボンベ１６と、
鋳型３の側部型１１において型内外を連通させる状態に
形成したガス供給路１７と、加圧ボンベ１６とガス供給
路１７を接続するガス供給管１８と、ガス供給管１８の
途中を開閉するガス用バルブ１９を備えている。

【００２２】空気の吸引排出手段１４は、減圧用ポンプ
２０と、鋳型３の側部型１１において型内外を連通させ
る状態に形成した空気排出路２１と、減圧用ポンプ２０
と空気排出路２１を接続する空気排出管２２を備えてい
る。このとき、空気排出路２１は、不活性ガスの供給の
際に効率の良い空気の排出を行うために、先のガス供給
路１７の反対側においてキャビティ２の上端部近傍に設
けてある。

【００２３】酸素検知手段１５は、キャビティ２の上端
部近傍に設けてあって、図２にも示すように、側部型
（鋳型３）１１に、キャビティ２からエアベント２３を
介して型外側に開放したガス取出し孔２４を設けると共
に、ガス取出し孔２４の型外側に、酸素センサ２５を備
えた構成になっている。

【００２４】エアベント２３には例えば多孔質材が用い
られる。また、ガス取出し孔２４の型外側には流体継手
の一方であるプラグ２６が固定してある。プラグ２６
は、円筒部２６ａの先端部に連結部２６ｂを設けたもの
であって、円筒部２６ａの基端部において側部型１１に
固定してある。

【００２５】酸素センサ２５は、先端に検知部２５ａを
有すると共に、保持部材２７によって基端が保持してあ
り、流体継手の他方であるソケット２８に収容してあ
る。ソケット２８は、円筒部２８ａの先端部に、プラグ
２６の連結部２６ａに対して気密的に装着される連結部
２８ｂを備えており、円筒部２８ａの基端部に、酸素セ
ンサ２５の保持部材２７が嵌合固定してある。これによ
り、酸素センサ２５は、ソケット２８に対して、先端の
検知部２５ａをプラグ側に向けて略同軸状態に収容され
ており、保持部材２７から導き出したコード２９により
図外の測定機器に電気的に接続してある。さらに、ソケ
ット２８には、酸素センサ２５の検知部２５ａよりも反
プラグ側（図２において左側）の位置にガス抜き孔３０
が設けてある。

【００２６】なお、上記のプラグ２６およびソケット２
８の各連結部２６ｂ，２８ｂは、例えば、一方に、ばね
により付勢されたスリーブや係止用のボールを備えると
共に、他方に、ボールの係止部を備えた従来既知の構成
を有するものであって、互いに脱着自在である。

【００２７】保持炉４は、溶湯６を蓄える本体３１と蓋
体３２で構成してあって、内部を加圧するための空気供
給手段３３や溶湯６の保温手段などを備えている。空気
供給手段３３は、空気供給源３４と、保持炉４の蓋体３
２に取付けた空気導入管３５と、空気供給源３４と空気
導入管３５を接続する空気供給管３６と、空気供給管３
６の途中を開閉する空気用バルブ３７を備えている。

【００２８】ストーク７は、単純な筒状を成すものであ
って、保持炉４の蓋体３２を上下に貫通した状態で設け
てある。このストーク７は、構造が簡単であるため、比
較的安価であり、溶湯６が詰まったり溶損したりする恐
れもないので、メンテナンスがきわめて容易である。

【００２９】次に、上記の構成を備えた鋳造装置１の動
作を説明する。

【００３０】鋳造装置１において鋳造を行うには、ま
ず、空気供給手段３３の空気用バルブ３７を開放して保
持炉４内に空気を供給することにより、同保持炉４内を
加圧する。これにより、溶湯６がストーク７内を上昇す
る。また、ストーク７内の溶湯６の表面には空気との接
触によって酸化被膜が生成されている。

【００３１】次に、鋳造装置１は、保持炉４から圧送さ
れてきた溶湯６がフィルタ１２に達する直前に加圧速度
を減少させ、ガス供給手段１３のガス用バルブ１９を開
放して、キャビティ２内に不活性ガス（アルゴンガス）
を供給すると共に、吸引排出手段１４の減圧用ポンプ２
０を作動させて、キャビティ２内の空気を吸引排出す
る。これにより、キャビティ２内は速やかに不活性ガス
雰囲気に置換される。また、ストーク７内には不活性ガ
スが供給されないので、その分不活性ガスの使用量が節
減されている。

【００３２】このとき、鋳造装置１では、酸素検知手段
１５により、キャビティ２内のガスがエアベント２３を
介してガス取出し孔２４から型外側に取出されており、
そのガスをプラグ２６からソケット２８に流入させ、さ
らにソケット２８のガス抜き孔３０から外部に排出して
いる、また、このようなガスの一定の流れに対して、ガ
ス抜き孔３０よりもプラグ２６側に酸素センサ２５の検
知部２５ａが位置しているので、同酸素センサ２５によ
ってガスの酸素濃度を常に検知している。

【００３３】そして、酸素センサ２５により、ガスの酸
素濃度すなわちキャビティ２内の不活性ガスの置換率が
所定の値になったことを検知したのちには、不活性ガス
の供給および空気の吸引排出を停止すると共に、再び空
気供給手段３３で加圧速度を増大させることにより、フ
ィルタ１２を通してキャビティ２内に溶湯６を加圧供給
する。これにより、溶湯６の表面の酸化被膜や溶湯６中
の介在物はフィルタ１２により確実に除去され、キャビ
ティ２内においては不活性ガスによって新たな酸化被膜
の生成が防止される。

【００３４】このように、上記実施例の鋳造装置１で
は、酸素検知手段１５により、キャビティ２内のガスを
型外側に取出してその酸素濃度を検知するので、キャビ
ティ２内のガスの酸素濃度が直接検知されることとな
り、また、プラグ２６に気密的に装着されるソケット２
８内に酸素センサ２５を収容したので、外気に全く左右
されることなく型外側に取出したガスの酸素濃度をより
正確に検知し得ることとなり、さらに、ソケット２８内
で一定のガスの流れが形成されるので、ガスの酸素濃度
の検知が連続的に行われることとなり、キャビティ２内
の雰囲気制御や溶湯供給のタイミングなどの制御を容易
に且つ正確に行い得るものとなる。

【００３５】また、上記実施例の鋳造装置１では、酸素
濃度の検知機能部分である酸素センサ２５が溶湯６の熱
影響を受けにくい型外側に配置されているので、溶湯６
の熱に対する酸素センサ２５の耐久性が確保されること
となり、しかも、酸素センサ２５をプラグ２６に対して
脱着自在なソケット２８に収容してあるので、メンテナ
ンスや鋳造前の段取りの際に、ソケット２８とともに酸
素センサ２５を取外すことが容易であり、再びプラグ２
６に装着することもきわめて簡単である。

【００３６】図３は、本発明に係わる鋳造装置の他の実
施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構
成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００３７】図示の鋳造装置４１は、重力鋳造により中
空状製品を製造するものであって、キャビティ４２を形
成する鋳型４３に、ガスボンベ１６、ガス供給路１７、
ガス供給管１８およびガス用バルブ１９から成る不活性
ガスのガス供給手段１３を備えると共に、同鋳型４３
に、キャビティ４２内のガスを型外側に取出してその酸
素濃度を検知する酸素検知手段１５を備えている。鋳型
４３は、上型４３ａと下型４３ｂとで構成され、キャビ
ティ４２内には、中空状製品の中空部を形成する中子４
４が取付けてある。

【００３８】酸素検知手段１５は、先の実施例と同様
に、エアベント２３を介して型外側に開放したガス取出
し孔２４と、ガス取出し孔２４の型外側に固定したプラ
グ２６と、酸素センサ２５を収容するとともにガス抜き
孔３０を有し且つプラグ２６に対して脱着自在なソケッ
ト２８を備えている。

【００３９】上記の酸素検知手段１５を備えた鋳造装置
４１においても、先の実施例と同様の作用および効果を
得ることができる。

【００４０】図４は、本発明に係わる鋳造装置のさらに
他の実施例を説明する図である。

【００４１】図示の鋳造装置５１は、層流充填による鋳
造を行うものであって、キャビティ５２を形成する鋳型
５３の下側に保持台５４を備え、この保持台５４の下側
に加圧充填機構５５を備えている。鋳型５３は、上型５
３ａと下型５３ｂとで構成してある。

【００４２】加圧充填機構５５は、保持台５４の下側に
リンク機構５６を介して回動可能に取付けたフレーム５
７を備え、フレーム５７の下部に、ピストンロッド５８
を上向きにした加圧シリンダ５９を備えると共に、フレ
ーム５７の上部に、溶湯６が注入されるスリーブ６０
と、ピストンロッド５８の先端に取付けられてスリーブ
６０内を摺動する加圧チップ６１を備えている。

【００４３】この加圧充填機構５５は、図示の状態から
ピストンロッド５８を下げることによって、スリーブ６
０の部分である上端部を保持台５４から抜き出し、さら
に、リンク機構５６により全体を傾斜させた状態にし
て、スリーブ６０内に溶湯６を注入する。そして、再び
図示のように上端部を保持台５４に挿入してスリーブ６
０をキャビティ５２に下端部に合致させたのち、ピスト
ンロッド５８を上昇させることにより、加圧チップ６１
を介してスリーブ６０内の溶湯６をキャビティ５２に加
圧充填する。

【００４４】上記の鋳造装置５１において、保持台５４
には、ガスボンベ１６、ガス供給路１７、ガス供給管１
８およびガス用バルブ１９から成る不活性ガスのガス供
給手段１３が設けてあり、鋳型５３の上型５３ａには、
先の各実施例と同様に、キャビティ５２内のガスを型外
側に取出してその酸素濃度を検知する酸素検知手段１５
が設けてあり、この鋳造装置５１においても、先の実施
例と同様の作用および効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる鋳造装置の一実施例として低圧
鋳造用の鋳造装置を説明する断面図である。

【図２】図１に示す酸素検知手段を拡大し且つソケット
を外した状態にして説明する断面図である。

【図３】本発明に係わる鋳造装置の他の実施例として重
力鋳造用の鋳造装置を説明する断面図である。

【図４】本発明に係わる鋳造装置のさらに他の実施例と
して層流充填による鋳造用の鋳造装置を説明する断面図
である。

【図５】従来の鋳造装置において加圧前の状態（ａ）お
よび加圧後の状態（ｂ）を説明する各々断面図である。

【符号の説明】

１ ４１ ５１ 鋳造装置 ２ ４２ ５２ キャビティ ３ ４ ５３ 鋳型 １５ 酸素検知手段 ２３ エアベント ２４ ガス取出し孔 ２５ 酸素センサ ２５ａ 検知部 ２６ プラグ ２８ ソケット ３０ ガス抜き孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型に、キャビティ内のガスを型外側に
   取出してその酸素濃度を検知する酸素検知手段を備えた
   ことを特徴とする鋳造装置。
2. 【請求項２】 鋳型に、キャビティからエアベントを介
   して型外側に開放したガス取出し孔を設けると共に、ガ
   ス取出し孔の型外側に、酸素センサを設けたことを特徴
   とする鋳造装置。
3. 【請求項３】 ガス取出し孔が、その型外側に流体継手
   の一方であるプラグを備えており、酸素センサが、プラ
   グに脱着自在な流体継手の他方であるソケット内に収容
   してあることを特徴とする請求項２に記載の鋳造装置。
4. 【請求項４】 ソケットに、酸素センサをその検知部を
   プラグ側にして収容すると共に、同ソケットに、検知部
   よりも反プラグ側の位置にガス抜き孔を設けたことを特
   徴とする請求項３に記載の鋳造装置。