JPS62197269A

JPS62197269A - 強制冷却鋳造装置

Info

Publication number: JPS62197269A
Application number: JP61038711A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kawai; 宏河井; Yukio Otsuka; 幸男大塚
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1986-02-24
Publication date: 1987-08-31
Also published as: US4671337A; EP0235344B1; JPH0378180B2; EP0235344A1; DE3672480D1

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〕本発明は冷却媒体を使用して指向性凝固をさせる強制冷
却鋳造装置に関する。

〔従来の技術〕

従来アルミニウム合金からなる鋳物などを、鋳造工程に
起因する鋳造欠陥が生じないように製造子るために、溶
湯を迅速に冷却したりあるいは指向性凝固をさせるだめ
の種々の手段が講じられている。例えば主として重力鋳
造法や低圧鋳造法においては溶湯の凝固を促進するため
に水冷法、空冷法が行われている。しかしこれらの従来
の冷却方法ではともすると過冷却が起り、注湯時に湯回
り不良等が生じたりあるいけ鋳造サイクルのうちに型の
温度が周期的に変動するなどのことがあり、型の温度制
御には高度な技術が必要となったり、装置全体の構造が
複雑化し、製作にあたってコスト高になっていた。

そこで本出願人は、鋳物の寸法や形状に制約されること
なく、目的とする指向性凝固を効率よくかつ迅速に行え
、欠陥のない、機械的強度に優れた鋳物が得られる直冷
式鋳造方法（特開昭５７−１０９５５９号）を提案し、
鋳物の高品質化、鋳造サイクルの短縮化並びに鋳物の機
械的強度の向上が図れるという優れた効果を得てきた。

しかしながら上記の提案による方法によっても例えば自
動車のシリンダーヘッドなどの大物部品を鋳造する場合
には充分な指向性凝固が得られない場合もあるために、
製品用キャビティ内に管部材を鋳ぐるんでその管部材に
冷媒を通すことによって指向性凝固を図る強制冷却式鋳
造方法を提案した（特開昭５８−８６９６６）。

ところが近時、鋳物の大型化に加えて更に一層の鋳造サ
イクルの短縮化が望まれ、生産性の向上を図る必要上、
注湯工程から製品が完全に凝固するまでの間を複数のス
テーションに分割して段階的に冷却する方法が開発され
るに至った。この方法においては鋳造装置全体が例えば
ローラーを使って軌条を搬送されて各ステーンヨン毎に
冷却工程に投入されるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

大型の鋳物の鋳造に際して、その形状等も考慮しながら
適切な指向性凝固を迅速に行おうとすると、キャビティ
内に鋳ぐるむ管部材も複数のものとなり、その管部材に
流す水などの冷媒供給装置も複数個必要となり複雑な構
造となるばかりか、各ステーションにそれらを設置しな
ければならないので大損りな設備となりコスト的に高価
にならざるを得なかった。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は上記の問題点を解決することを目的としてなさ
れたものであり、本発明に掛る強制冷却鋳造装置におい
ては、ローラー等で移動可能の定盤に金型からなる下型
を設置し、その下型に対して砂型からなる上型を製品用
キャビティを形成するように案内して嵌合保持し、前記
キャビティを通って上型と下型を貫通する管部材を複数
個所に設けるとともに、上型の上側には、前記管部材の
上型からの突出端にそれぞれ嵌合する冷却ノズル設けら
れ、た冷却プレートを、前記定盤との間に上型及び下型
を挾持するように設置しかつ前記複数の冷却ノズルが冷
却プレートに設けた１本の冷媒管とそれぞ力、連通され
てなり、冷媒管に供給される冷媒が一様に各冷却ノズル
に分流されるようにしてなるものである。

本発明は更に、前記定盤の中央部を中抜きして、その範
囲に露出される下型を冷媒噴射で冷却して指向性凝固を
促進できるようにしだものである。

本発明はまた、冷却プレートを注湯の強制冷却のために
設置するに際して、冷却プレートニ設けた冷却ノズルが
型に挿通されている冷却用の管部材に正確［嵌合されな
い場合、及び冷却プレートが正しく七ッ］・されていな
い場合にその異状を知らせる異状検知装置設けられ、て
なる。

〔作　用〕

に対応する複数の冷却ノズルを設けた冷却プレートを、
定盤に固定する際に、前記冷却ノズルを管部材に嵌合さ
せ、かつ冷却プレートに穿設した１個の冷媒カプラーを
有する冷媒管と前記の冷却ノズルを連通せしめるととも
に、定盤の中抜き部の下側に設けた冷媒噴水装置によっ
て鋳型の下金型に噴水を浴びせるとともに前記冷媒カプ
ラーに連結させた冷媒供給装置から冷媒を各冷却ノズル
から管部材に通して溶湯の強制冷却を行い、下金型側か
ら押湯側への指向性凝固を効率よく行う。

また、各冷媒カプラーと連結される冷媒供給装置は、冷
却プレートを保持したままの各鋳造装置が移動して停止
される各ステーンヨン毎に、鋳造ライン本体に設置さ力
、ていて、各冷却プレートの冷媒カプラーに対して着脱
される。

更に冷却プレートが設置される際に、冷却プレートが正
しくセットされない場合及び冷却ノズルの先端が対応す
る各管部材の突出端に正しく挿通されない場合の事前チ
ェックができる。

〔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乃至７図は本発明になる装置の型の嵌合状態を示
し、第１図は一部を破断した平面図、第２図は上型装着
前の一部破断側面図、第３図は第２４１図のＡ−Ａ矢視
図、第４図は上型と下型を嵌合した後の一部破断側面図
、第５図は第４図のＢ−Ｂ矢視図である。第６図は管部
材を上型と下型に装着した状態を示す一部破断ｆＪｕ１
１面図、第７図は第６図のｃ−ｃ矢視図である。図にお
いて、１は中抜きした定盤、２は下金型と一体にその左
右端に起Ａ’シた一対のテーパケースであり、第２図で
みるようにその対向面は上方に向って開かれ、その中間
部分には上型をガイドする下に広幅となる突状からなる
ケースガイド３が垂直方向に設けである。４及び５は後
述する冷却プレート１９の両端下側に設けたブツシュ２
１及び２２をそれぞれ案内するガイドピンである。６は
第６図に示したキイ１８で定盤ｌに固定きれた下金型、
７及び８はそれぞれ丸ダボ及び角ダボであり、これらは
上型と下金型とを合せたときに上型の対応位置に設けた
丸凹部】０及び角凹部１０’に嵌入する。

この角ダボと角四部との関係Ｉ′ｉ型の長手方向に逃げ
を設ける形にしであるので、長手方向に現出する熱によ
る型の伸縮並びに反り等を吸収するのに働く。

１１は上型９の側面に設けたガイド溝であるが、上型９
を下金型６にセットする際、前記の下方に向う程型の短
手方向に広がるテーパのついているケースガイドｖＣそ
れがはめ込まれて上型が下金型にはめ込まれていく。こ
のガイドの機能は、前記の丸ダボ７及び角ダボ８が丸凹
部１０、角凹部１０’に嵌合して、上型と下型の位置関
係が短手と、長手の両方向において決捷るまで案内とし
て働くものである。１２は管部材受であり、第７図で示
すように受台１２′け溶湯が凝固する前の管部材の脱落
を阻止するとともに、その管部材の下端を断面三角形の
頂点で受けている。これにより供給された冷媒は管部材
から排出された場合に左右斜め方向に広がって排出され
、排出方向と逆方向への冷媒の戻りがないようになって
いる。

１３Ｉ−ｉ上型９に穿設した管部材用孔であり、これは
管部材１６をかなりラフに支持する８ｆ′）となってい
てそれぞれが下金型６の管部材用孔１４と対応している
。１５は管部材１６を上型上方から挿通するときの通し
易さを狙って孔周縁に設けたテーパ部である。

第８乃至１３図は、第６図に示すように管部材１６を装
着した後、冷却プレー）１９をガイドピン４及び５を案
内にして定盤１に設置する態様を示す。第８図は冷却プ
レートを設置する前の状態を一部を破断して示す側面図
、第９図は第８図のＤ−Ｄ矢視図である。第１０図は冷
却プレート１９が降下して冷却ノズル２４の先端が管部
材１６の先端に嵌合する直前の状態を示し、第１１図は
第１０図のＥ−Ｅ矢視図である。

これらの図において２０は冷却プレート１９の中央部の
肉厚部に、前記複数の管部材１６にそれぞれ対応して穿
設された冷却ノズル２４用孔で、その孔の内部にはスプ
リング２５により管部材方向に付勢されて冷却ノズルが
設置されている。この冷却ノズル用孔２ｏの上型寄りの
周縁には上型に穿設された管部材用孔１３よシ大きい径
のテーパ部が形成され、冷却プレートを降下させ、冷却
ノズルの先端を管部材に挿入する前に管部材の先端を孔
２ｏ内にょび込むようになっている。まだ冷却ノズルの
先端が管部材１６の突出端に挿入された際、スプリング
２５が冷却ノズルを適度な弾力で管部材１６［押圧でき
る押えつけ代を相互間にとってあり、注湯時に管部材が
浮き上ったりあるいは冷媒の注入時にその連結部から洩
れることがないようになっている。

またスプリング２５は冷却プレート本体に納められてお
り外気の熱、粉塵及び湿気等に曝されることがないので
発錆が防止でき長寿命が保証され、また冷却プレート上
面のスペースを後述する冷媒管の設置などに有効に利用
することができる。

２１及び２２はそれぞれ冷却プレート１９の左右端の下
側に設けたブツシュを示し、ガイドピン４及び５に対し
て前者には密着嵌合、後者には鋳型の長手方向に遊びを
持たせて緩着される。２３け前記肉厚部に、冷却プレー
）１９の長手方向に沿って穿設された冷媒管であって、
その両端は適当な手段で密封しである。２６は冷却プレ
ートに、スプリング２７により型の方向に付勢されて設
けられた型押えでありその付勢力は冷却プレートの総荷
重より小さくなっている。

第１２図では、冷却プレート１９が完全に降下し終り、
型押え２６がスプリング２７により上型及び下型を押え
ている状態並びに冷却ノズル２４がその先端を管部材に
嵌合している状態が示されている。第１２図のＦ−Ｆ断
面を示す第１３図及び冷却プレートの平面図である第１
４図では冷媒管２３が連結管２９により各冷却ノズル２
４と連通されているのが示されている。

尚３０は冷媒カプラであり第１５図に示した冷媒供給装
置３１と連結されて冷媒管に冷媒を導入し各冷却ノズル
２４から冷媒を管部材に流入せしめる。

第１６図は冷媒供給装置３１と冷媒カプラ３゜乎と連結状態を示している。３２は口金、３３は口金３２
を冷媒カプラ３０の方向へ付勢するスプリング、３４は
冷媒供給管及び３５け冷媒供給装置全体を冷却プレート
９１１Ｉに移動せしめる、＠造うイン本体機構に設置さ
れたンリ７ダーであり、このンリンダーにより口金が冷
媒カプラー３０へ着脱さ力、る。

尚図中２８は冷却プレート１９の長手方向側面に設けた
上テーパケースであって、これは下金型の両端側に設け
たテーパケース２及び３の裾広がり傾斜面に合せてすり
合いガイドされるようになっている。尚この場合テーパ
ケース２及び３の、鋳型の短手幅に対応する短手幅は鋳
型の短手幅より太き目にしであるので冷却プレート１９
を定盤ＩＫ対して七ツｌ−１，たときにも上型、下金型
を擦ることはないのでよ型からの砂落ちや下金型などの
摩耗はない。これらのテーパケース２及び３、上テーパ
ケース２８は上型及び下金型との合せ面及び上型と冷却
プレートとの合せ面からの浴湯洩れなどを完全に遮断す
るものでおる。また第１Ｏ図の３１′は冷媒噴射装置で
ある。

第１７乃至２０図は冷却プレート１９が定盤ｌｖｃ対す
るセット状態及び冷却ノズル２４の先端部が管部材１６
の突出端に挿入される際の態様を示し、第１７図で正常
な挿入状態を示し、第１８乃至２０図は異状発生の態様
を示していａ乙る。図中、日は冷却ノズル用のリミット型タッチスイッ
チ、３７はアンテナスプリング３８で保持されたアンテ
ナ、３９は周溝４０設けられ、冷却ノズル２４に固定さ
れたコマ、４１は冷却プレートの適宜位置に設けた溝で
ある。４２け冷却プレート２４に対するリミット型タッ
チスイッチを示す。これらのリミットスイッチ３６゜４
２は夫々冷却ノズル用、冷却プレート用であり、それぞ
れコマ３９０周溝４０．冷却プレートの溝４１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２４．冷却プレート１９の正常な
高さを示すものと検知される。

その検知にあたっては例えば冷却プレートがセットされ
て次工程即ち注湯並びに冷却ステーションへ搬送される
途中において、各アンテナ３７ン本体部にリミット型タ
ッチスイッチ３６と第２スイツチ４２を設定しておく。

第１７図に示した状態においては周溝４０の幅Ａ内を及
び溝４１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２４は正常なセット状態である
ことを示している。第１８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２７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ットの異状を、工
程作業の中断等の処理へと連動させる。第１９図では冷
却プレートのセントが正常でも、冷却ノズルの先端と管
部材の嵌合が９寸法だけ浅い場合、第２０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。

次に、以上のような構成を有する実施例の動作を説明す
る。本発明における鋳造装置においてはその装置が定盤
の下側に設けたローラー又は軌条に沿って移動しながら
、各所定のステーションで必要な作業をうけることを前
提とするが、先ず第６図に示すように上型挙上金型の合
せ工程と管部材１６の設置が終了すると、適宜手段によ
って第８乃至１２図に示すように複数の冷却ノズルを予
め備えだ冷却プレート１９が設置される。その際第１７
乃至２０図で説明する冷却ノズル２４の嵌合異状検知装
置で、冷却プレートと冷却ノズルの嵌合に異状がないか
を検知確認する。セして注湯後第１５図で示す冷媒供給
装置３１がシリンダー３５により降下して、その口金３
２が冷媒カプラ３０と連結される。そして鋳型の強制冷
却に際しては、押湯との関係から下金型を塔載している
定盤ｌの第１２図、第１３図Ａで示した中抜きの範囲の
下金型に冷媒を噴射して下金型の冷却を行うとともに冷
媒供給管３４から冷媒たる水を、冷媒カプラ、冷媒管２
３、連結管２９、冷却ノズル２４ＪＣＬ。

て管部材１６へと流して浴湯を下から上方へと冷却し、
指向性凝固を行わせるのである。

本発明は前記のように鋳造サイクルの迅速化の観点から
、鋳型への注湯時間と凝固時間との差を考慮して、製造
サイクルを所要時間の短い注湯工程を基準として鋳造装
置を搬送し、冷却工程を数箇所のステー７ョンに分割し
て凝固を行わせるようにしたので、前記各ステー／コン
毎に冷媒供給装置を設置し、鋳造装置の移動毎に該装置
の着脱を行うように構成されている。

その場合冷却プレート１９には、型に貫挿された複数の
管部材に対応した冷却ノズル設けられ、てなるので、キ
ャビティへの注湯後第１２図で示すような設置態様のま
ま搬送されて各ステーションヘ移動される。

本発明による鋳造装置においては、前記したように特に
大型品の鋳造に際しての指向性凝固を効率よく行わせる
ために複数の管部材を設置してなるが、第８乃至１２図
で示すように冷却プレー）１９に予め備えた冷却ノズル
２４の管部材１６ｖＣ対する嵌合状態は作業者の可視範
囲になく、仮にその嵌合が適切でない場合、あるいは何
らかの原因により冷却プレートが定盤に対して正常にセ
ットされていない場合にはリミット型タッチスイッチが
動作して工程を中断させるなどの安全操作ができる。

〔効果〕

以上の如く、本発明の強制冷却鋳造装置によれば先ず第
１Ｋ冷却プレートに設けた複数の冷却ノズルに対してそ
の冷却プレート内に設けた一本の冷媒管に供給される冷
媒を分流供給できるようにしたので、注湯工程から強制
冷却工程へ鋳造装置を移動させても冷媒は冷媒管に供給
するだけで各冷却用の管部材に冷媒が行き渉るとともに
、下金型も同時に冷媒噴射により冷却するようにしだの
で浴湯の凝固が下から押湯方向への指向凝固となり高品
質の鋳物が簡素な構造でかつ迅速な鋳造サイクルででき
るようになったこと。

第２に注湯工程から第１の強制冷却へ移送される前にセ
ットされる冷却プレートの定盤への取付は具合と、冷却
ノズルの管部材への嵌合具合の異状があれば事前にそれ
らが検知され工程を中断するようにしてなるので、品質
の悪い製品を造らずに済み、結果的には高品質の鋳物が
迅速に得られるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は定盤に下金型を設置した一部破断の平面図、第２図は上型装着前の一部破断の側面図、第３図は第２
図のＡ−Ａ矢視図、第４図は第２図から上型を装着した一部破断の側面図、第５図は第４図のＢ−Ｂ矢視図、第６図は管部材を挿通した一部破断の側面図、第７図は
第６図のＣ−Ｃ矢視図、第８図は冷却プレート装着前の一部破断の側面図、第９図は第８図のＤ−Ｄ矢視図、第１０図は管部材と冷却ノズルの嵌合直前の一部破断の
ｇ４１１面図、第１１図は第１０図のＥ−Ｅ矢視図、第１２図は冷却プレートを完全に装着した一部破断の側
面図、第１３図は第１２図のＦ−Ｆ矢視図、第１４図は冷却プレートの平面図、第１５図は冷媒供給装置を１、Ｔ、　Ｑ”Ｉ＠ＩＩＩ　
。第１６図は冷媒供給装置と冷却プレートとが連結ざｈ−
だ状態図、第１７図乃至２０図は嵌合異状検出装置の検知態様を示
す図であり、第１７図は正常な状態並びに第１８乃至２
０図は異状を検知している状態図である。図中、１・・・・・・定盤２・・・・・・テーパケース３・・
・・・・ケースガイド４．５・・・・・・　ガイドピン６・・・・・・下金型　　　　７・・・・・・丸ダボ８
・・・・・・角ダボ　　　　９・・・・・・上型１０・
・・丸凹部　　　　１０’・・・角凹部１１・・・・・
・上型ガイド溝１２・・・・・・管部材受１２’・・・受台１６・・・・・・管部材１８・・・・・・　キイ１９・・・・・・冷却プレート２１．２２・・・・・・　ブツシュ２３・・・・・・冷媒管２４・・・・・・冷却ノズル２５・・・・・・スプリング２６・・・・・・型押え２８・・・・・・上テーパケース２９・・・・・・連結管　　　３０・・・・・・冷媒カ
プラ３１・・・・・・冷媒供給装置３１′・・・　冷媒噴射装置３５・・・・・・　シリンダー３６．４２・・・リミット型タッチスイッチ３７・・・
・・・アンテナ　　４０・・・・・・　周溝４１・・・
・・・溝

Claims

【特許請求の範囲】

（１）定盤とその定盤の上に設置された上型及び下型と
、その上型及び下型並びにそれらで形成されるキャビテ
ィとを貫通した管部材と、前記定盤に案内部材を介して
連結され前記複数の管部材の上端に嵌合する冷媒供給用
冷却ノズルを備えた冷却プレートとを有するとともに、
前記冷却プレートには冷媒カプラを有しかつ前記複数の
冷却ノズルに連通する冷媒管を更に備えたことを特徴と
する強制冷却鋳造装置。
（２）前記管部材の下端が受台で支持されたことを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項記載の強制冷却鋳造装
置。
（３）前記下金型の両端部に上型を案内するテーパケー
スを更に備えてなる特許請求の範囲第（１）項記載の強
制冷却鋳造装置。
（４）前記上型又は下金型に、嵌合位置決め用手段を有
することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
強制冷却鋳造装置。
（５）前記位置決め用手段が前記下金型に設けた丸ダボ
と角ダボ及びそれらと嵌合する上型の丸凹部と上型の長
手方向に遊びを有する角凹部とからなることを特徴とす
る特許請求の範囲第（４）項記載の強制冷却鋳造装置。
（６）前記テーパケースが上型を案内する末広がりの突
条を有することを特徴とする特許請求の範囲第（３）項
記載の強制冷却鋳造装置。
（７）前記案内部材が定盤の長手左右端に設けた１対の
ガイドピンと、対応する冷却プレートの下側に設けた１
対のブッシュからなるとともに、前記ガイドピンとブッ
シュとの嵌合の１方が冷却プレートの長手方向に遊びを
有することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
の強制冷却鋳造装置。
（８）前記冷却プレートが、前記上型方向に付勢するス
プリングを備えた型押えを有するとともに、前記冷却プ
レートの総重量が前記スプリングの押圧荷重より大であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の強
制冷却鋳造装置。
（９）前記冷却ノズルは管部材方向に付勢するスプリン
グを備えるとともに、その先端部は冷却プレートに穿設
された冷却ノズル用孔の管部材側の開口周縁に設けた管
部材案内用のテーパ部の内側に配されたことを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載の強制冷却鋳造装置。
（１０）前記冷媒管と複数の冷却ノズルとを連通する連
結管を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項記載の強制冷却鋳造装置。
（１１）中央部を中抜きした定盤と、その定盤の上に設
置した上型及び下型と、その上型及び下型並びにそれら
で形成されるキャビティとを貫通して設けた複数の管部
材と、前記定盤に案内部材を介して設けられ、前記複数
の管部材の上端に嵌合する冷媒供給用の複数のノズルと
冷媒カプラを備え前記複数の冷却ノズルに連通された冷
媒管とを更に備えてなる冷却プレートとを有するととも
に、前記定盤の中抜き範囲の下型を冷却する冷媒噴射装
置を更に備えたことを特徴とする強制冷却鋳造装置。
（１２）定盤と、その定盤の上に設置された上型及び下
型と、その上型及び下型並びにそれらで形成されるキャ
ビティとを貫通して設けた複数の管部材と、前記定盤に
案内部材を介して設けられ、前記複数の管部材の上端に
嵌合する冷媒供給用の複数のノズルと、冷媒カプラを備
え前記複数の冷却ノズルに連通する冷媒管とを更に備え
てなる冷却プレートとを有するとともに、前記冷却プレ
ート及び管部材に嵌合された冷却ノズルの設置異状を検
出する異状検出装置とを備えたことを特徴とする強制冷
却鋳造装置。
（１３）前記異状検出装置が前記冷却プレート及び前記
冷却ノズルの前記定盤からの特定の基準高さにそのアン
テナを保持してなるリミット型タッチスイッチを有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１２）項記載の強
制冷却鋳造装置。
（１４）前記基準高さが前記冷却プレートの一部に形成
した溝並びに前記冷却ノズルに形成した周溝の各溝幅内
に設定されていることを特徴とする特許請求の範囲第（
１３）項記載の強制冷却鋳造装置。
（１５）前記異状検出が、鋳造装置の移動時における前
記アンテナの前記溝幅内不通過で行われることを特徴と
する特許請求の範囲第（１３）項又は第（１４）項記載
の強制冷却鋳造装置。