WO2005070592A1

WO2005070592A1 - 鋳造機

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Publication number: WO2005070592A1
Application number: PCT/JP2005/000684
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Yoshii; Takashi Oda
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2006-07-21
Also published as: JP4430411B2; CN100400202C; CN1910000A; TW200600230A; BRPI0506946A; JP2005205435A; BRPI0506946B1; KR20060121935A

Abstract

　温度センサ（２６）を下金型１２におけるキャビティ（１４，１８）より溶湯（５）が遅く凝固する部位（ランナー２１）に設ける。この温度センサ（２６）の温度検出部（２８ａ）を溶湯（５）に直接接触させた。

Description

明細書

铸造機

技術分野

[0001] 本発明は、溶湯の温度を温度センサによって直接検出する铸造機に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、例えば自動二輪車用エンジンのシリンダヘッドは低圧铸造法によって铸造されている。この低圧铸造用の铸造機としては、例えば特許第 3201930号公報に開示されたものがある。この公報に示された铸造機は、下金型と上金型とからなる金型の下方にるつぼが配設され、このるつぼに貯留された溶湯を加圧してストークを通して押上げ、下金型の湯口に供給する構成が採られている。

[0003] この铸造機は、生産性を向上させるために、溶湯の供給開始力も型開きまでの間の動作が自動化されている。すなわち、この铸造機は、作業者によってスタートスイツチが ON操作された後に、金型の温度と溶湯の温度とに基づいて溶湯を供給する時間（以下、この時間を加圧時間という）を演算によって求め、この加圧時間だけ溶湯を加圧して金型内に供給する。金型の温度は、金型内に埋設された温度センサによつて検出し、溶湯の温度は、るつぼに設けられた温度センサによって検出する。加圧時間は、加圧開始後に金型内が溶湯で満たされ、さらに、金型の上部から下部へ進む溶湯の凝固部分が湯口内に達する時間に設定されてヽる。

[0004] すなわち、加圧時間が経過した後に溶湯の加圧を終了することにより、溶湯の未凝固部分が湯口内からストークを通ってるつぼ内に落下し戻され、溶湯の凝固した部分のみが湯口内に残存する。このときに金型内にある铸造物は、凝固しているとはいえ流動性が失われた程度の軟弱な状態であるため、この時点で金型力取り出すと簡単に変形してしまい、形状'寸法精度が著しく低下することになる。このため、この铸造機は、溶湯の加圧を終了して力も铸造物が変形することがない硬さになるまで待機した後に型開きをする構成が採られている。溶湯の加圧を終了したとき力型開きをするまでの間の時間（以下、この時間を凝固時間という）は、溶湯の供給を停止したときの金型の温度に基づ!/、て演算によって求めて!/、る。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 上述したように構成された従来の铸造機においては、加圧時間と凝固時間とをより一層正確に検出することが要請されている。これは、これらの時間が不正確であると铸造物が不良品になる力である。し力しながら、従来の铸造機は、金型の温度と、るつぼに設けられた温度センサによって検出した溶湯の温度とを用いて演算により上記両時間を求めているから、両時間を正確に設定するにも限界があった。

[0006] また、従来の铸造機は、溶湯の加圧を終了する時期と型開き時期とが不必要に遅くなることがあり、この場合にはサイクルタイムが長くなつて生産性が低下してしまうという問題があった。両時期が遅れるのは、溶湯の加圧と凝固とが不完全な状態で終了することがないように、加圧時間と凝固時間とが安全率を加味した余裕を有する時間に設定されて、るからである。

[0007] この種の铸造機の金型は、型開き後に中子砂の崩壊屑を除去するために高圧の空気が吹き付けられたり、次回の铸造で使用する中子を装填する作業の作業時間が必要以上に長くなつたりして過度に冷却されることがある。このため、この種の金型は、铸造開始時の温度が一定になり難いものである。铸造開始時の金型の温度が相対的に低くなる場合は、溶湯の凝固時間が短くなる。これとは逆に温度が相対的に高くなる場合は、溶湯の凝固時間が長くなる。すなわち、従来の铸造機は、このように金型の温度にばらつきが生じたとしても铸造物が良品となるように、加圧時間と凝固時間とを充分に長く設定している。

[0008] 本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、铸造物を不良品とすることなぐ铸造のサイクルタイムを必要最小限に短縮することにより生産性を向上させることができる铸造機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] この目的を達成するため、本発明に係る铸造機は、動作時期を制御するための温度を検出する温度センサを備えた铸造機において、前記温度センサは、金型におけるキヤビティより溶湯が遅く凝固する部位にその温度検出部が溶湯に直接接触するように設けられて、るものである。

発明の効果

[0010] 以上説明したように請求項 1ないし請求項 3に記載した発明に係る铸造機は、キヤビティ内より遅れて凝固する溶湯の温度を温度センサによって直接検出することができる。このため、铸造物の温度が溶湯の供給停止や型開きに最も適した温度に達したときに溶湯の供給を停止させたり型開きを行うことができる。この結果、本発明に係る铸造機は、溶湯の供給時間および供給停止から型開きまでの間の凝固時間を铸造物が良品となる範囲内で可及的短縮することができるから、铸造のサイクルタイムが短縮されてより一層生産性を向上させることができる。

[0011] 請求項 4記載の発明によれば、溶湯の内部の温度を検出することができる。また、温度センサの温度検出部を铸造後に铸造物から容易に外すことができる。

このため、この発明による铸造機においては、温度検出部が型開き時ゃ铸造物の離型時に破損することを防ぎながら、溶湯の温度を精度良く検出することができる。

[0012] 請求項 5および請求項 6記載の発明によれば、下金型内の湯口とランナーとの境界部分の近傍の部位は、铸造物の製品部分の外に位置し、その部位を満たす溶湯は、製品部分の溶湯と温度が略等しくなり、製品部分より僅かに遅れるだけで略同様に凝固する。このため、温度センサによって铸造物の製品部分の外側で製品部分と同等の温度を検出することができる。この結果、この発明に係る低圧铸造用铸造機においては、溶湯の温度を温度センサによって直接検出しているにもかかわらず、製品部分に温度センサの痕跡が形成されることを防ぐことができ、品質の高、铸造物を铸造することができる。

[0013] 請求項 7記載の発明によれば、低圧铸造用铸造機にお!、て、溶湯の温度を直接検出し、この温度によって溶湯の加圧終了時期と型開き時期とを決めることができる。このため、铸造開始時の金型の温度にばらつきがあつたとしても、溶湯の加圧終了と型開きとを铸造物の状態に対応させて最適な時期に実施することができる。

したがって、この発明によれば、溶湯の加圧時間と凝固時間とが不必要に長くなつたり不足することがなぐ加圧時間と凝固時間とを良品が得られる必要最小限の範囲で短縮することができるから、より一層生産性が高くなる低圧铸造用铸造機を提供することがでさる。

[0014] 請求項 8および請求項 9記載の発明によれば、重力铸造用铸造機にお!、て、溶湯の温度を直接検出し、この温度によって型開き時期を決めることができる。このため、铸造開始時の金型の温度にばらつきがあつたとしても、铸造物の状態に対応させて最適な時期に型開きを開くことができる。

したがって、この発明によれば、溶湯の凝固時間が不必要に長くなつたり不足することがなぐ凝固時間を铸造物が良品となる必要最小限の範囲で短縮することができるから、より一層生産性が高くなる重力铸造用铸造機を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]図 1は、低圧铸造用铸造機の構成を示す正面図である。

[図 2A]図 2Aは、金型部分を拡大して示す縦断面図である。

[図 2B]図 2Bは、金型部分を拡大して示す横断面図である。

[図 3]図 3は、要部を拡大して示す断面図である。

[図 4]図 4は、温度センサの断面図である。

[図 5]図 5は、铸造機の動作を説明するためのフローチャートである。

[図 6]図 6は、ランナー内の溶湯の温度変化を示すグラフである。

[図 7]図 7は、低圧铸造用铸造機の湯口に温度センサを設ける例を示す断面図である。

[図 8A]図 8Aは、重力铸造用铸造機に使用する金型を示す横断面図である。

[図 8B]図 8Bは、重力铸造用铸造機に使用する金型を示す縦断面図である。

[図 9A]図 9Aは、重力铸造用铸造機に使用する金型を示す横断面図である。

[図 9B]図 9Bは、重力铸造用铸造機に使用する金型を示す縦断面図である。

[図 10]図 10は、铸造時の動作を説明するためのフローチャートである。

[図 11]図 11は、溶湯の温度変化を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

[0016] (第 1の実施の形態）

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図 1ないし図 6において、符号 1で示すものは、この実施の形態による低圧铸造用铸造機である。この铸造機 1は、低圧铸造によって自動二輪車用エンジンのシリンダヘッド（図示せず)を铸造するためのものである。この铸造機 1は、従来からよく知られているように、炉体 2の上に金型 3が配設され、後述する制御装置 4によって金型 3や溶湯 5の温度、金型 3の開閉動作および溶湯 5の供給'停止などが制御される。この铸造機 1によって铸造する金属材料はアルミニウム合金である。

[0017] 炉体 2は、上方に向けて開口する箱状に形成された本体 6と、この本体 6の上部開口部分を閉塞する蓋体 7と、溶湯 5を貯留するるつぼ 8と、蓋体 7に取付けられて下端部が溶湯 5内に浸漬されたストーク 9などによって構成されている。この炉体 2の本体 6は、るつぼ 8内の溶湯 5を所定の温度に加熱するためのヒータ（図示せず）を内蔵するとともに、加圧装置 10が接続されている。この加圧装置 10は、铸造時に不活性ガスを本体 6内に供給して溶湯 5の上面を加圧して溶湯 5をストーク 9内に押し出すためのもので、本体 6に形成された接続口 6aにガス管（図示せず）が接続されている。この加圧装置 10の加圧圧力の制御とヒータの温度制御は、後述する制御装置 4が実施する。

[0018] この铸造機 1による铸造は、従来の铸造機と同様に、金型 3を型締めした状態でカロ圧装置 10によって炉体 2の本体 6内を加圧することによって実施される。铸造時に溶湯 5は、本体 6内が加圧されることにより、るつぼ 8内からストーク 9内を上昇し、上方に位置する金型 3内に供給される。

金型 3は、図 2Aおよび図 2Bに示すように、上金型 11と下金型 12とから構成され、駆動装置 13 (図 1参照）に支持されている。上金型 11は、下方に向けて開口するキャビティ 14が形成され、駆動装置 13のプラテン 15に取付けられている。キヤビティ 1 4とは、铸造物の製品部分を成型するための凹部のことをいう。プラテン 15は、駆動装置 13の基台 16にタイバー 17を介して昇降可能に支持され、昇降用モータ 15aによって上下方向に移動させられる。この昇降用モータ 15aは、後述する制御装置 4によって回転が制御される。

[0019] 下金型 12は、上方に向けて開口するキヤビティ 18が形成され、基台 16の上に支持部材 19によって固定されている。この下金型 12と上金型 11には、これらを铸造温度まで予熱するためのヒータ（図示せず）と、铸造時の金型温度を一定に保っための水冷式冷却装置（図示せず）とが設けられている。ヒータの温度と、水冷式冷却装置の ON, OFFは、後述する制御装置 4によって制御される。

下金型 12の内側底部には、図 2A、図 2Bおよび図 3に示すように、キヤビティ 18の一側部から他側部にわたって延びるようにランナー 21が形成されるとともに、このランナー 21の底から下方に延びるように湯口 22が形成されている。

[0020] 湯口 22は、図 2Bに示すように、下金型 12の底に上方から見て楕円状に形成され、図 3に示すように、上側に向かうにしたがって次第に開口径が拡がり抜き勾配を形成するように穿設されている。この湯口 22の上端部の開口部分には、異物が金型 3内に流入することを阻止するために金網製のフィルタ 23が装着されている。また、湯口 22の下端には、支持部材 19に設けられた湯口カップ 24の上端部が接続されている

[0021] この湯口カップ 24は、支持部材 19を上下方向に貫通しており、この支持部材 19の下面に当接されたストーク 9 (図 1参照）の上端部力溶湯 5が供給される。すなわち、铸造時に溶湯 5は、ストーク 9から湯口カップ 24を通って湯口 22に流入し、湯口 22 内からフィルタ 23を通過してランナー 21内に流入し、さらにキヤビティ 14, 18内に供給される。このように金型 3内に充填された溶湯 5は、キヤビティ 14, 18内 {製品部分 25 (図 3参照）}力も凝固し始める。この溶湯 5の凝固部分は、時間の経過とともにランナー 21内力湯口 22内に進む。

[0022] 下金型 12には、図 3に示すように、溶湯 5の温度を検出するために温度センサ 26 が取付けられている。この温度センサ 26は、図 4に示すように、上下方向に延びる保護部 26aと、この保護部 26aの基端部に形成された支持部 26bとを一体に形成して内部に軸方向に貫通する貫通孔 27を設けた保護金具 28を備えている。また、この温度センサ 26は、貫通孔 27の内部に挿入された熱電対 29を備えている。この温度センサ 26は、下金型 12に穿設された取付孔 30に嵌挿されている。

[0023] 取付孔 30は、図 3に示すように、ランナー 21内に開口して保護部 26aが嵌挿される小径部 30aと、金型外に開口して支持部 26bが嵌合する大径部 30bとから形成されている。また、この取付孔 30は、下金型 12における湯口 22の側方近傍に型開き方向（図 3においては上下方向）に延びて下金型 12を貫通するように穿設されている。すなわち、この取付孔 30に温度センサ 26を挿入することによって、温度センサ 26は、溶湯 5がキヤビティ 14, 18より遅れて凝固する部位に配設される。

[0024] 保護金具 28は、図 4に示すように、支持部 26bが大径部 30bに嵌合することによつて、図示の位置からそれ以上金型 11内に挿入されることがな、ように移動が規制された状態で下金型 12に取付けられている。この保護金具 28を形成する材料は、下金型 12の材料と同等のもので、この実施の形態においては熱間金型用合金工具鋼 (SKD)が用いられている。

[0025] また、保護金具 28は、取付孔 30に支持部 26bとともに嵌合された状態で先端側の温度検出部 28aがランナー 21内に突出する長さに形成されている。温度検出部 28a は、図 4に示すように、先端に向かうにしたがって漸次外径が小さくなるように形成されている。すなわち、この温度検出部 28aは、抜き勾配を構成するテーパが形成されている。

[0026] この実施の形態においては、温度検出部 28aの頂部 28bは、上方に向けて凸になる半球状に形成されており、熱電対 29の 2種類の導線 29a, 29bの先端が溶接されている。すなわち、貫通孔 27に挿入された導線 29a, 29bの先端を頂部 28bの開口に臨ませた状態で同じ熱間金型用合金工具鋼 (SKD)からなる溶接棒を使ってこれらを溶接して開口を閉塞し、その後、半球状に研磨している。

[0027] 熱電対 29は、従来からよく知られているアルメル 'クロメル型のものが使用されており、頂部 28bに溶接されることにより互いに導通された 2種類の導線 29a, 29bによつて構成されている。このように熱電対 29が設けられることにより、この温度センサ 26は、保護金具 28 (保護部 26a)の頂部 28b (熱電対 29が溶接されてヽる部位）に接触する溶湯 5の温度を検出する。

[0028] 2本の導線 29a, 29bは、保護部 26a内から支持部 26bを貫通して下金型 12の外側に導出され、支持部 26bに溶接されたステンレス製の導管 31の内部を通されて後述する制御装置 4に接続されている。この実施の形態による温度センサ 26は、貫通孔 27内であって熱電対 29の導線 29a, 29bの周囲に耐熱性絶縁粉末 32が充填されている。この耐熱性絶縁粉末 32としては、例えばディーゼルエンジン用グロープラグに用いられているマグネシア（MgO)を挙げることができる。 [0029] 制御装置 4は、図 1に示すように、溶湯温度調節計 33と、金型温度調節計 34と、加圧圧力制御器 35と、铸造条件設定器 36などによって構成されている。

溶湯温度調節計 33は、るつぼ 8内の溶湯 5が設定温度に加熱されるように炉体 2のヒータの温度を制御する。溶湯 5の設定温度は、後述する铸造条件設定器 36によつて使用する金型毎に設定される。

[0030] 金型温度調節計 34は、金型 3が設定温度に加熱されるように金型 3内のヒータと冷却装置の温度を制御する。金型 3の設定温度は、後述する铸造条件設定器 36によつて使用するもの毎に設定される。

加圧圧力制御器 35は、加圧装置 10の作動 ·停止を切換えるとともに、るつぼ 8から金型 3内に供給される溶湯 5の速度が設定速度になるように加圧装置 10のガス供給量を制御する。設定速度は、後述する铸造条件設定器 36によって使用する金型毎に設定される。

[0031] 铸造条件設定器 36は、铸造に用いる金型毎に対応する金型温度 ·溶湯温度，カロ圧時間'凝固時間'溶湯 5の供給速度などの铸造条件を有するデータを溶湯温度調節計 33、金型温度調節計 34および加圧圧力制御器 35に送出する。また、この铸造条件設定器 36は、加圧圧力制御器 35に溶湯 5の加圧を開始させるための開始信号と、溶湯 5の加圧を終了させるための停止信号とを所定の時期に出力する。これとともに、铸造条件設定器 36は、駆動装置 13に上金型 11を下降させるための型締め信号と、上金型 11を上昇させるための型開き信号とを所定の時期に送出する。

[0032] これらの開始'停止信号と型締め'型開き信号のうち、停止信号と型開き信号は、温度センサ 26によって検出した温度が予め定めた温度 Tl、温度 Τ2 (図 6参照）に達したときに送出される。温度 T1は、溶湯 5の加圧を終了するうえで最適な温度で、溶湯 5の凝固により製品部、ランナー部と湯口上部の溶湯 5の流動性が失われ湯口上部よりストーク 9側の溶湯 5の流動性が維持されるような温度に設定されている。

[0033] すなわち、この温度 T1は、加圧装置 10による加圧が停止されたとしても湯口上部よりストーク 9側の溶湯 5だけがるつぼ 8側へ流下するような最大の温度に設定されている。この実施の形態では、図 3に示すように、フィルタ 23の上部が铸造物中に残留されるように温度 T1が設定されている。温度 Τ2は、型開きを行うに当たって最適な温度で、温度 Tlより低い温度であって、金型を開いても铸造物の形状 ·寸法が変わることがない硬さまで溶湯 5が凝固する最大の温度に設定されている。

[0034] また、この実施の形態による铸造条件設定器 36は、温度センサ 26の機能が何らかの原因で損なわれ、上記温度 Tl, T2を温度センサ 26によって検出することができなくなつたとしても良品を铸造することができるように構成されている。すなわち、铸造条件設定器 36は、温度センサ 26が不良になった場合には、温度センサ 26によって検出された温度を用いることなぐ時間 (加圧時間と凝固時間）によって溶湯 5の加圧を終了する時期と型開き時期とを設定する構成が採られている。

[0035] 詳述すると、この铸造条件設定器 36は、温度センサ 26が何らかの事情で不良品である力または不良になった場合は、溶湯 5の加圧を開始したときから予め定めた加圧時間が経過したときに溶湯 5の加圧を終了させる。さらに、铸造条件設定器 36は、溶湯 5の加圧を終了したとき力予め定めた凝固時間が経過したときに型開きを行うように構成されている。

[0036] 加圧時間は、溶湯 5の供給開始から溶湯 5の凝固部分が湯口 22に達するまでの時間であり、溶湯 5の供給開始時の金型 3の温度とるつぼ 8内の溶湯 5の温度とに基づき、使用している金型 3の種類に対応させて演算によって求める。凝固時間は、溶湯 5の加圧終了から金型 3内の铸造物が容易に変形することがない硬さに凝固するまでに要する時間であり、溶湯 5の加圧を終了したときの金型 3の温度に基づいて金型 3の種類に対応させて演算によって求める。なお、これらの加圧時間と凝固時間は、予めマップとしてメモリ（図示せず）に記憶させておき、このメモリから読み出す構成を採ることちでさる。

[0037] 次に、上述した铸造機 1の動作を制御装置 4のさらに詳細な構成の説明と合わせて図 5および図 6によって説明する。ここでは、繰り返し実施される铸造作業の 1回分（1 ショット分)の動作のみについて説明する。このため、铸造条件設定器 36には金型 3 毎の铸造条件が既に入力され、金型 3や溶湯 5が铸造温度まで既に昇温されているものとする。なお、铸造条件の入力は、金型 3毎に定められた実行プログラムの番号を入力することによって行う。

[0038] この铸造機 1にお!/、て铸造作業は、金型 3が型締めされた状態で例えば図示していないスタートスィッチを ON操作することによって開始する。このスィッチ操作により、先ず、図 5のステップ S1に示すように、铸造条件設定器 36が現在の金型 3の温度と溶湯 5の温度が良品範囲に入っている力否かを判定する。この良品範囲とは、铸造物が良品となる温度の範囲のことで、金型毎に設定されている。この判定の結果が N 0、すなわち温度が良品範囲の外にある場合は、ステップ S2に進み、铸造条件設定器 36が温度異常を操作者に知らせるアラーム処理を実施し、これ以降の铸造動作を停止させる。

[0039] 判定の結果が YESである場合は、铸造条件設定器 36は、温度センサ 26の機能が損なわれていた場合の铸造プログラムを実施する際に必須となる溶湯 5の加圧時間を演算する (ステップ S3)。その後、铸造条件設定器 36は、ステップ S4で加圧圧力制御器 35に開始信号を溶湯 5の供給速度を示すデータとともに送出する。このように開始信号が加圧圧力制御器 35に送られることにより、加圧装置 10によって炉体 2内に不活性ガスが供給され、溶湯 5が加圧されてストーク 9内力湯口カップ 24と湯口 2 2およびフィルターとを通って金型 3内に供給される。キヤビティ 14, 18内を満たした溶湯 5は、キヤビティ 14, 18内の製品部分 25から凝固する。この溶湯 5の凝固部分は、時間の経過とともに下がり、ランナー 21内から湯口 22内に進む。一方、上述したように加圧装置 10が加圧を開始したときには、これと同時に図示していないタイマーが計時を開始する。

[0040] その後、铸造条件設定器 36は、ステップ S5で下金型 12の温度センサ 26によってランナー 21内の溶湯 5の温度を検出する。温度センサ 26が検出する温度は、図 6に示すように、铸造開始後 (溶湯 5の供給開始後）に急上昇し、一定期間だけ変化しない状態 (ランナー 21内を溶湯 5が流れるような状態)を経た後に徐々に低下する。铸造条件設定器 36は、ステップ S6において、温度センサ 26によって検出された温度の最高値と予め定めた温度範囲とを比較し、最高温度が設定温度範囲内に入っている場合に温度センサ 26が正常であると判定する。また、铸造条件設定器 36は、最高温度が設定温度範囲の外にあるときには温度センサ 26が正常に機能していない（異常である）と判定する。

[0041] ステップ S6で温度センサ 26が異常であると判定された場合は、タイマーが計時している経過時間がステップ S3で求めた加圧時間に達したときに、铸造条件設定器 3 6が加圧圧力制御器 35に停止信号を送出する。停止信号が加圧圧力制御器 35に送られること〖こより、加圧装置 10が不活性ガスの供給を停止し、溶湯 5の加圧が終了する (ステップ S7)。このように溶湯 5の供給が停止されると略同時に、铸造条件設定器 36は、そのときの金型 3の温度に基づいて凝固時間を演算する (ステップ S8)。

[0042] ステップ S7で溶湯 5の供給が停止されることにより、金型内の溶湯 5のうち凝固して Vヽな、溶湯 5は、湯口 22から湯口カップ 24とストーク 9とを通ってるつぼ 8内に落下して戻される。このとき金型 3内に残存している溶湯 5 (流動性が失われた溶湯）は、熱の供給が絶たれたために、硬さが増大するようさらに凝固が進行する (ステップ S9)。また、溶湯 5の加圧が終了されたときには、図示していないタイマーが計時を開始する。

その後、铸造条件設定器 36は、タイマーによって計時された時間が凝固時間に達した後、駆動装置 13に型開き信号を送出する。駆動装置 13に型開き信号が送られることにより、駆動装置 13によって上金型 11が上昇し、金型が開く（ステップ 10→ステツプ 11)。

[0043] ステップ S6の判定結果が YESの場合、すなわち温度センサ 26が正常に機能して V、ると判定された場合は、ステップ S 12で铸造条件設定器 36が温度センサ 26によつてランナー 21内の溶湯 5の温度を検出する。このとき温度センサ 26によって検出される温度は、図 6に示すように変化し、最高温度に達した後に溶湯 5の凝固が進むにしたがって徐々に低下する。铸造条件設定器 36は、温度センサ 26によって検出された温度が予め定めた温度 T1まで低下したとき (ステップ S13)に、加圧圧力制御器 3 5に停止信号を送出する。この停止信号が加圧圧力制御器 35に送られることにより、加圧装置 10が不活性ガスの供給を停止し、溶湯 5の加圧が終了する (ステップ S 14)

[0044] 溶湯 5の加圧が終了されると、溶湯 5の未凝固部分はるつぼ 8に落下して戻され、流動性が失われた溶湯 5が金型 3内に残存する。この残存する溶湯 5は、熱の供給が絶たれるために温度がさらに低下し凝固が進む。铸造条件設定器 36は、ステップ S 15およびステップ S 16に示すように、ランナー部の溶湯 5の温度を温度センサ 26によって常に検出する。そして、铸造条件設定器 36は、温度センサ 26によって検出された溶湯 5の温度が予め定めた温度 T2まで低下したら、凝固終了と判断して駆動装置 13に型開き信号を送出する。

[0045] このように駆動装置 13に型開き信号が送られることにより、駆動装置 13によって上金型 11が上昇して金型が開き (ステップ S l l)、 1回分の铸造作業が終了する。型開き時に铸造物が上金型 11とともに上昇する場合や、型開き時に铸造物が下金型 12 に残る場合であっても铸造物を下金型 12から離型させるときには、この温度検出部 2 8aを铸造物力も容易に外すことができる。これは、温度センサ 26の温度検出部 28a に抜き勾配を構成するテーパが形成されているからである。また、温度検出部 28aを含む保護管 28および熱電対溶接部は、前述のように金型と同じ材料で耐摩耗性にも優れて、るので、その際の铸造物との磨耗が抑制される。

[0046] 上述したように構成された低圧铸造用铸造機 1は、湯口 22とランナー 21との境界の近傍に位置する溶湯 5の温度 (キヤビティ 14, 18より遅れて凝固する溶湯 5の温度 )を温度センサ 26によって直接検出している。このため、この低圧铸造用铸造機 1は、铸造物の温度が溶湯 5の加圧終了や型開きに最も適した温度に達したときに溶湯 5の加圧を終了させたり型開きを行うことができる。したがって、溶湯 5の加圧時間および加圧終了から型開きまでの間の凝固時間を铸造物が良品となる必要最小限の範囲で短縮することができるから、铸造のサイクルタイムが短縮されてより一層生産性を向上させることができる。

[0047] この実施の形態による铸造機 1に用いる温度センサ 26の温度検出部 28aは、抜き勾配を構成するテーパが形成され、下金型 12の内壁面力も型開き方向に沿って金型 3内に突出されている。このため、この温度センサ 26においては、ランナー 21内における製品部分 25の近傍に位置する溶湯 5の温度を検出することができ、し力も、温度検出部 28aを铸造後に铸造物から容易に外すことができる。したがって、この温度センサ 26は、温度検出部 28aが型開き時ゃ铸造物の離型時に破損することを防ぎながら、溶湯 5の温度を精度良く検出することができる。

[0048] この実施の形態による铸造機 1における下金型 12内の湯口 22とランナー 21との境界の近傍の部位は、铸造物の製品部分 25の外に位置している。また、その部位を満たす溶湯 5は、製品部分 25の溶湯 5と温度が略等しくなり、製品部分 25より僅かに遅れるだけで略同様に凝固する。この実施の形態による铸造機 1は、湯口 22とランナー 21との境界の近傍の部位に位置する溶湯 5の温度を温度センサ 26によって検出する構成が採られている。このため、この温度センサ 26により铸造物の製品部分 25と同等の温度を検出することができ、高い精度で溶湯 5の加圧終了時期と型開き時期とを決めることができる。すなわち、この铸造機 1においては、両時期を設定するに当たり、温度検出部分と製品部分 25との温度差を許容するように供給時間と凝固時間とを従来のように延長する必要はなぐその分、サイクルタイムを短縮することができる。し力も、この铸造機 1は、製品部分 25に温度センサ 26の痕跡が形成されることはないから、品質の高い铸造物を铸造することができる。

[0049] この実施の形態による铸造機 1は、溶湯 5の温度を直接検出し、この温度によって溶湯 5の加圧終了時期と型開き時期とを決める構成が採られている。このため、铸造開始時の金型 3の温度にばらつきがあつたとしても、溶湯 5の加圧終了と型開きとを铸造物の状態に対応させて最適な時期に行うことができる。したがって、この铸造機 1は、溶湯 5の加圧時間と凝固時間とが不必要に長くなつたり不足することがなぐ供給時間と凝固時間とを良品が得られる必要最小限の範囲で短縮することができるから、より一層生産性を向上させることができる。

[0050] (第 2の実施の形態）

温度センサは、図 7に示すように湯口に設けることができる。図 7は低圧铸造用铸造機の湯口に温度センサを設ける他の例を示す断面図で、同図において、図 1一図 6 によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

図 7に示す温度センサ 26は、温度検出部 28aが湯口 22内に側方力も突出する状態で下金型 12に取付けられている。また、下金型 12には、湯口 22内を上昇する溶湯 5によって温度検出部 28aが押圧されることを防ぐために、湯口 22に凸部 41が形成されている。

[0051] 凸部 41は、湯口 22の周壁の一部を部分的に湯口 22内に突出させるようにして形成されている。この実施の形態においては、湯口 22内を溶湯 5が上昇するときの抵抗を可及的低減するために、凸部 41の突出側の端縁は、上側に向かうにしたがって漸次湯口 22の中央に近付くように傾斜されている。また、この凸部 41と温度検出部 2 8aとの接続部分は、断面円形の温度検出部 28aが上半分のみを露出するように、凸部 41の上面に形成された凹陥部 41a内に温度検出部 28aの下半部が嵌合する構造が採られている。

このように湯口 22内に温度センサ 26の温度検出部 28aを臨ませることにより、湯口 22内の溶湯 5の温度を温度センサ 26によって直接検出することができる。このため、この構成を採ることによつても、第 1の実施の形態を採る場合と同等の効果を奏する。

[0052] (第 3の実施の形態）

重力铸造用铸造機に本発明を適用する場合の実施の形態を図 8A、図 8Bないし図 11によって詳細に説明する。

図 8A、図 8Bおよび図 9A、図 9Bは重力铸造用铸造機に使用する金型を示す図で、これらの図において図 8A、図 9Aは横断面平面図、図 8B、図 9Bは縦断面図である。図 10は铸造時の動作を説明するためのフローチャート、図 11は溶湯の温度変化を示すグラフである。

図 8A、図 8Bおよび図 9A、図 9Bに示す重力铸造用金型 51は、型開き方向が水平方向となるように形成された第 1の金型 52と第 2の金型 53とから構成され、キヤビティ 54, 55の上に押し湯咅 57力形成されて!/、る。第 1の金型 52と第 2の金型 53は、図示していない金型用駆動装置に装着され、この駆動装置によって型締め'型開きが実施される。

[0053] 図 8Aおよび図 8Bに示す金型 51は、押し湯部 56, 57から溶湯 5がキヤビティ 54, 5 5内に供給される。図 9Aおよび図 9Bに示す金型 51は、押し湯部 56, 57の側方に上方に向けて開口する状態で湯口 58が形成され、この湯口 58から湯道 59を通ってキャビティ 54, 55の底部に溶湯 5が供給される構造が採られている。これらの金型 51 は、押し湯部 56, 57に温度センサ 26が設けられている。

[0054] この温度センサ 26は、第 1の実施の形態で用いたものと同等のもので、温度検出部 28aが押し湯部 56の内壁面力も型開き方向に沿って突出する状態で第 1の金型 5 2に取付けられている。すなわち、この場合もキヤビティ 54, 55より溶湯 5が遅れて凝固する部位に温度センサ 26が設けられている。なお、図 9Aおよび図 9Bに示す金型 51のように湯口 58と湯道 59とを用いてキヤビティ 54, 55の底部に溶湯 5を供給する場合は、同図中に二点鎖線で示すように、湯口 58に温度センサ 26を設けることができる。

[0055] このように構成された金型 51を備えた重力铸造用铸造機は、図示していない制御装置によって図 10に示すように制御される。すなわち、先ず、図 10に示すフローチヤートのステップ P1において、制御装置 4が現在の金型 51の温度と溶湯 5の温度とが良品範囲に入っている力否かを判定する。この良品範囲は、铸造物が良品となる温度の範囲のことで、金型毎に設定されている。この判定の結果が NO、すなわち温度が良品範囲の外にある場合は、ステップ P2に進み、制御装置が温度異常を操作者に知らせるアラーム処理を実施し、これ以降の铸造動作を停止させる。

[0056] 判定の結果が YESである場合、この铸造機は、例えば溶湯供給装置（図示せず）などによって金型 51内に溶湯 5を金型 51内が溶湯 5で満たされるように供給 (注湯）する (ステップ P3)。この注湯時に制御装置 4は、温度センサ 26の機能が損なわれていた場合の铸造プログラムを実施する際に必須となる溶湯 5の凝固時間を演算する。また、このときには、タイマーが計時を開始する。

[0057] 上述したように溶湯 5を金型 51内に供給した後、制御装置は、ステップ P4に示すように、温度センサ 26によって押し湯部分 56, 57内または湯口 58内の溶湯 5の温度を検出する。温度センサ 26が検出する温度は、図 11に示すように、铸造開始 (注湯開始)後に急上昇し、一定期間だけ変化しない状態を経た後に徐々に低下する。その後、制御装置 4は、ステップ P5において、温度センサ 26によって検出された温度の最高値が所定の温度範囲内にある場合に温度センサ 26が正常であると判定する。また、制御装置 4は、上述した最高値が温度範囲の外にあるときには温度センサ 26 が正常に機能して、な、 (異常である）と判定する。

[0058] ステップ P5で温度センサ 26が異常であると判定された場合は、制御装置は、タイマ一が計時している経過時間がステップ P3で求めた凝固時間に達するのを待機し (ステツプ P6)、その後に金型用駆動装置に型開き信号を送出する。このように金型用駆動装置に型開き信号が送られることにより金型が開く (ステップ P7)。ステップ P5の判定結果が YESの場合、すなわち温度センサ 26が正常に機能している場合は、制御装置は、ステップ P8で温度センサ 26によって溶湯 5の温度を検出する。

[0059] この温度センサ 26によって検出される温度は、図 11に示すように変化し、最高温度に達した後に溶湯 5の凝固が進むにしたがって低下する。この温度センサ 26によつて検出された温度が予め定めた温度 T3まで低下したとき (ステップ P9)に、制御装置は金型用駆動装置によって型開きを行う（ステップ P7)。温度 T3は、金型を開いても铸造物の形状 *寸法が変わることがない硬さまで溶湯 5が凝固する最大の温度に設定されている。このように金型が開くことによって 1回分の铸造作業が終了する。铸造後に铸造物を第 1の金型力も離型させるときには、温度センサ 26の温度検出部 28a に抜き勾配を構成するテーパが形成されてヽるために、この温度検出部 28aを铸造物から容易に外すことができる。

[0060] したがって、この実施の形態による金型 51を備えた重力铸造用铸造機においては、溶湯 5の温度を温度センサ 26によって直接検出し、この温度によって型開き時期を決めることができる。この結果、この重力铸造用铸造機においては、铸造開始時の金型 51の温度にばらつきがあつたとしても、铸造物の状態に対応させて最適な時期に金型 51を開くことができる。

このため、この重力铸造用铸造機によれば、溶湯 5の凝固時間が不必要に長くなつたり不足することがなぐ凝固時間を铸造物が良品となる必要最小限の範囲で短縮することができる力、より一層生産性を向上させることができる。

産業上の利用可能性

[0061] 本発明は、車両用エンジンや、船舶用エンジンや、その他の汎用エンジンのシリンダヘッドなどの部品を铸造する铸造機に利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 動作時期を制御するための温度を検出する温度センサを備えた铸造機において、前記温度センサは、金型におけるキヤビティより溶湯が遅く凝固する部位にその温度検出部が溶湯に直接接触するように設けられていることを特徴とする铸造機。

[2] 請求項 1記載の铸造機において、動作時期は溶湯の供給停止時期であることを特徴とする铸造機。

[3] 請求項 1記載の铸造機において、動作時期は型開き時期であることを特徴とする铸造機。

[4] 請求項 1記載の铸造機において、温度センサの温度検出部は、抜き勾配を構成するテーパが形成され、かつ金型の内壁面力金型内であって型開き方向に突出していることを特徴とする铸造機。

[5] 請求項 4記載の铸造機において、铸造機は低圧铸造用铸造機であり、温度センサの温度検出部は、下金型内の湯口とランナーとの境界部分の近傍に臨む位置に設けられて、ることを特徴とする铸造機。

[6] 請求項 1記載の铸造機において、铸造機は低圧铸造用铸造機であり、温度センサの温度検出部は、下金型内の湯口とランナーとの境界部分の近傍に臨む位置に設けられて、ることを特徴とする铸造機。

[7] 請求項 6記載の铸造機において、温度センサによって検出した溶湯の温度が予め定めた加圧終了温度に達したときに溶湯の加圧を終了させ、前記温度センサによつて検出した溶湯の温度が予め定めた型開き温度に達したときに金型を型開きさせる制御装置を備えたことを特徴とする铸造機。

[8] 請求項 1記載の铸造機において、铸造機は重力铸造用铸造機であり、温度センサの温度検出部を金型の押し湯部分に設け、この温度センサによって検出した溶湯の温度が予め定めた型開き温度に達したときに金型を型開きさせる制御装置を備えたことを特徴とする铸造機。

[9] 請求項 1記載の铸造機において、铸造機は重力铸造用铸造機であり、温度センサの温度検出部を金型の湯口に設け、この温度センサによって検出した溶湯の温度が予め定めた型開き温度に達したときに金型を型開きさせる制御装置を備えたことを特徴とする铸造機。