WO2005070593A1

WO2005070593A1 - 鋳造機用温度センサおよび鋳造機

Info

Publication number: WO2005070593A1
Application number: PCT/JP2005/000685
Authority: WO
Inventors: Takashi Oda; Hiroshi Yoshii
Original assignee: Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2005-08-04
Also published as: JP2005205436A; TW200539969A; KR101131433B1; CN100400201C; KR20070001097A; BRPI0506940A; CN1909999A; BRPI0506940B1

Abstract

　先端部に抜き勾配を形成するようにテーパを設けた保護金具（２２）を有する。この保護金具（２２）は、金型の材料と同等の材料によって形成されている。この保護金具（２２）の内部に挿入されて保護金具（２２）の先端部に接続された熱電対を備える。前記保護金具（２２）は、その先端部が金型内の鋳造空間内に突出するよう金型に取付けられる。

Description

明細書

铸造機用温度センサおよび铸造機

技術分野

[0001] 本発明は、溶湯の温度を直接検出するために使用される铸造機用温度センサおよびこの温度センサを用いた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て戻され、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凝固す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から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、溶湯の加圧を終了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は、铸造中に铸造物の温度を検出することができないために、溶湯が実際に凝固する速度に対応させて最適な時期に溶湯の加圧を終了したり、型開きを行うことはできな力つた。そのため、従来の铸造機は、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いた。この結果、従来の铸造機では、サイクルタイムが長くなつて生産性が低下してしまう。

[0006] このような不具合は、铸造物の温度を温度センサによって直接検出することができれば解消することができる。し力しながら、铸造物の温度を検出する温度センサを製作するに当たっては、铸造物に接触する部位が溶湯の熱や押圧力によって破損したり、型開き時や離型時に铸造物によって磨耗や破損を受けてしまうという問題を回避しなければならない。

[0007] 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、溶湯の熱や押圧力によつて破損することがな、とともに、铸造物から容易に取外すことができる铸造機用温度センサを提供することを第 1の目的とし、この温度センサを使用して铸造機のサイクルタイムを短縮することを第 2の目的とする。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明に係る铸造機用温度センサは、金型の材料と同等の材料によって形成され、先端部に抜き勾配を形成するようにテーパを設けた保護金具と、この保護金具の内部に挿入されて保護金具の先端部に接続された熱電対とを備え、前記保護金具の先端部が金型内の铸造空間内に突出するよう金型に取付けられているものである発明の効果

[0009] 請求項 1および請求項 2記載の発明に係る铸造機用温度センサの保護金具は、金型と同等の耐熱性および強度を有し、金型と共に铸造物から外れる。したがって、本発明によれば、溶湯の熱や圧力によって破損するようなことがなぐまた型開き時や離型時に铸造物によって磨耗や破損することなく铸造物から容易に取外すことができる铸造機用温度センサを提供することができる。

[0010] 請求項 3および請求項 4記載の発明によれば、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。

[0011] この結果、この発明に係る铸造機によれば、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力ら、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。また、この発明によれば、溶湯の内部の温度を検出することができ、温度センサの保護金具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、保護金具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。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1A]図 1Aは、本発明に係る温度センサが取付けられた金型を示す縦断面図である。

[図 1B]図 1Bは、本発明に係る温度センサが取付けられた金型を示す横断面図である。

[図 2]図 2は、下金型の温度センサ取付部分を拡大して示す断面図である。

[図 3]図 3は、温度センサを拡大して示す断面図である。

[図 4]図 4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 5]図 5は、ランナー内の溶湯の温度変化を示すグラフである。

[図 6A]図 6A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 6B]図 6B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 7A]図 7A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 7B]図 7B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 8]図 8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 9]図 9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

[0013] (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 1A、図 IBないし図 5において、符号 1で示すものはこの実施の形態による温度センサ 2が取付けられた金型である。この金型 1は、図示していない低圧铸造用铸造機に装着するもので、铸造機のプラテンに上部支持部材 3によって取付けられた上金型 4と、铸造機の基台に下部支持部材 5を介して支持された下金型 6とから構成されている。この铸造機は、プラテンを駆動することにより上金型 4を下金型 6に対して昇降させ、型締めと型開きとを行う構成が採られている。この金型 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。

[0014] 上金型 4は、下方に向けて開口するキヤビティ 7が形成され、下金型 6には、上方に向けて開口するキヤビティ 8が形成されている。キヤビティ 7, 8とは、この実施の形態にお、ては、铸造物の製品部分を成型するための凹部のことを、う。

上金型 4と下金型 6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。

[0015] 下金型 6の内側底部には、図 1A、図 IBおよび図 2に示すように、キヤビティ 8の一側部から他側部にわたって延びるようにランナー 9が形成されている。また、下金型 6 の内側底部には、ランナー 9の底から下方に延びるように湯口 10が形成されており、本発明に係る温度センサ 2がランナー 9内に臨む状態で取付けられて、る。

湯口 10は、図 1Bに示すように、下金型 6の底に上方から見て楕円状に形成され、図 2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。

[0016] この湯口 10の上端部の開口部分には、異物が金型内に流入することを阻止するフィルタ 11が装着され、湯口 10の下端には、下部支持部材 5に設けられた湯口カップ 12の上端部が接続されている。この湯口カップ 12は、下部支持部材 5を上下方向に貫通しており、この下部支持部材 5の下面に当接された溶湯供給用のストーク（図示せず)の上端部から溶湯 13が供給される。

[0017] すなわち、ストークの下端は、図示していない炉体に収容されたるつぼ（図示せず）内の溶湯中に浸漬されており、铸造時にるつぼ内の溶湯面を加圧することにより、溶湯 13は、ストーク力も湯口 10カップを通って湯口 10に入る。そして、この溶湯 13は、湯口 10内力もフィルタ 11を通過してランナー 9内に入り、さらにキヤビティ 7, 8内に供給される。このように金型 1内に充填された溶湯 13は、キヤビティ 7, 8内 {製品部分 1 4 (図 2参照）}力凝固し始める。

[0018] この溶湯 13の凝固部分は、時間の経過とともにキヤビティ 7, 8内からランナー 9内に至り、さらに湯口 10内へと進む。この実施の形態による铸造機は、溶湯 13の加圧を開始した後に後述する温度センサ 2によって铸造物の一部となるランナー部の溶湯 13の温度を直接検出する。溶湯 13の凝固状態は溶湯 13の温度によって検出することができる力、この铸造機は、湯口 10とランナー 9との境界の近傍まで凝固部分が進んだときに溶湯 13の加圧を終了する。このように溶湯 13の加圧を終了することにより、凝固していない湯口カップ 12ゃストーク内の溶湯はるつぼに流下する。その後、この铸造機は、溶湯 13 (铸造物）の温度が型開き可能な温度まで低下したときに型開きを行う。

[0019] 温度センサ 2は、図 3に示すように、上下方向に延びる保護部 2aと、この保護部 2a の基端部に形成された支持部 2bとを一体に形成して内部に軸方向に貫通する貫通孔 21を設けた保護金具 22を備えている。また、温度センサ 2は、上述した貫通孔 21 の内部に挿入された熱電対 23を備え、下金型 12に穿設された取付孔 24に嵌挿されている。取付孔 24は、図 3に示すように、ランナー 9内に開口して保護部 2aが嵌揷される小径部 24aと、金型外に開口して支持部 2bが嵌合する大径部 24bとから形成されている。この取付孔 24は、下金型 6における湯口 10の側方近傍に型開き方向（図 3におヽては上下方向）に延びて下金型 6を貫通するように穿設されて!/、る。

[0020] 保護金具 21は、支持部 2bが大径部 24bに嵌合することによって、図示の位置からそれ以上金型 1内に挿入されることがな、ように取付位置が規制された状態で下金型 6に取付けられている。この保護金具 22を形成する材料は、下金型 6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。

また、この保護金具 22の保護部 2aは、取付孔 24に支持部 2bとともに嵌合された状態で先端側の温度検出部 25がランナー 9内に突出する長さに形成されている。すなわち、この保護金具 22は、温度検出部 25が金型内の铸造空間（ランナー 9)に突出する状態で下金型 12に取付けられている。この保護金具 22の温度検出部 25は、先端に向かうにしたがって漸次外径寸法力 S小さくなるように形成されて、る。前記铸造空間は、ランナー 9の他に、キヤビティ 7, 8や湯口 10など、金型 1内で溶湯が充填される他の部位も含む。

[0021] すなわち、この保護金具 22の温度検出部 25は、抜き勾配を構成するテーパが形成されている。この温度検出部 25によって、本発明でいう温度センサの先端部が構成されている。この実施の形態においては、温度検出部 25の頂部 25a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 23の 2種類の導線 23a, 23bの先端が溶接されている。すなわち、貫通孔 24に挿入された導線 23a, 23bの先端を頂部 2 5aの開口に臨ませた状態で同じ熱間金型用合金工具鋼 (SKD)カゝ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。

[0022] 熱電対 23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、保護金具 22の温度検出部 25に溶接されて互ヽに導通された 2種類の導線 23a, 23bによって構成されている。このように熱電対 23が設けられることにより、この温度センサ 2は、保護金具 22 (保護部 2a)の頂部 25a (熱電対 23が溶接されてヽる部位）に接触する溶湯 13の温度を検出する。

[0023] 2本の導線 23a, 23bは、保護金具 22内から支持部 2bを貫通して下金型 6の外側に導出され、支持部 2bに溶接されたステンレス製の導管 26の内部を通されて铸造機の制御装置 31 (図 1Aおよび図 1B参照）に接続されている。この実施の形態による温度センサ 2は、貫通孔 21内であって導線 23a, 23bの周囲に耐熱性絶縁粉末 27 が充填されている。この耐熱性絶縁粉末 27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。

[0024] 制御装置 31は、上述した金型 1を有する铸造機の動作を制御するためのもので、溶湯温度調節計と、金型温度調節計と、加圧圧力制御器と、铸造条件設定器などによって構成されている。

溶湯温度調節計は、るつぼ内の溶湯 13が設定温度に加熱されるように炉体のヒータの温度を制御する。溶湯 13の設定温度は、後述する铸造条件設定器によって使用する金型毎に設定される。

[0025] 金型温度調節計は、金型 1が設定温度に加熱されるように金型 1内のヒータと冷却装置の温度を制御する。金型 1の設定温度は、後述する铸造条件設定器によって使用するもの毎に設定される。

加圧圧力制御器は、るつぼ内の溶湯 13を加圧する加圧装置（図示せず)の作動 · 停止を切換えるとともに、るつぼから金型 1内に供給される溶湯 13の速度が設定速度になるように加圧装置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によって使用する金型毎に設定される。

[0026] 铸造条件設定器は、铸造に用いる金型毎に対応する金型温度 ·溶湯温度 ·加圧時間'凝固時間'溶湯 13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、金型温度調節計および加圧圧力制御器に送出する。また、この铸造条件設定器は、加圧圧力制御器に溶湯 13の加圧を開始させるための開始信号と、溶湯 13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、铸造条件設定器は、駆動装置 13に上金型 4を下降させるための型締め信号と、上金型 4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。

[0027] 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 2によって検出した温度が予め定めた温度 Tl、温度 Τ2 (図 5参照）に達したときに送出される。温度 T1は、溶湯 13の加圧を終了するうえで最適な温度で、溶湯 13の凝固により製品部、ランナー部と湯口上部の溶湯 13の流動性が失われ湯口上部よりストーク側の溶湯 13の流動性が維持されるような温度に設定されている。

[0028] すなわち、この温度 T1は、加圧装置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側の溶湯 13だけがるつぼ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 11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 T1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、硬さまで溶湯 13が凝固する最大の温度に設定されて、る。

[0029] また、この実施の形態による铸造条件設定器は、温度センサ 2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 2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、この铸造条件設定器は、温度センサ 2が不良になった場合には、温度センサ 2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 13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。詳述すると、この铸造条件設定器は、温度センサ 2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 13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 13 の加圧を終了させる。さらに、この铸造条件設定器は、溶湯 13の加圧を終了したとき力も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。

[0030] 加圧時間は、溶湯 13の供給開始から溶湯 13の凝固部分が湯口 10に達するまでの時間であり、溶湯 13の供給開始時の金型 1の温度とるつぼ内の溶湯 13の温度とに基づき、使用している金型 1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 13の加圧終了から金型 1内の铸造物が容易に変形することがな、硬さに凝固するまでに要する時間である。すなわち、この凝固時間は、溶湯 13の加圧を終了したときの金型 1の温度に基づいて金型 1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もできる。

[0031] 次に、上述した铸造機の動作を制御装置 31のさらに詳細な構成の説明と合わせて図 4および図 5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、铸造条件設定器には金型 1毎の铸造条件が既に入力され、金型 1や溶湯 13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 1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。

[0032] この铸造機において铸造作業は、金型 1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 4のステップ S1に示すように、铸造条件設定器が現在の金型 1の温度と溶湯 13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 NO 、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。

[0033] 判定の結果が YESである場合は、铸造条件設定器は、温度センサ 2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 13の加圧時間を演算する (ステップ S3)。その後、铸造条件設定器は、ステップ S4で加圧圧力制御器に開始信号を溶湯 13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に送られることにより、加圧装置によって炉体内に不活性ガスが供給される。

[0034] この結果、溶湯 13が加圧されてストーク内力湯口カップ 12と湯口 10およびフィルター 11とを通って金型 1内に供給される。キヤビティ 7, 8内を満たした溶湯 13は、キャビティ 7, 8内の製品部分 14から凝固する。この溶湯 13の凝固部分は、時間の経過とともに下がり、ランナー 9内から湯口 10内に進む。一方、上述したように加圧装置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。

[0035] その後、铸造条件設定器は、ステップ S5で下金型 6の温度センサ 2によってランナ一 9内の溶湯 13の温度を検出する。温度センサ 2が検出する温度は、図 5に示すように、铸造開始後 (溶湯 13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 9内を溶湯 13が流れるような状態)を経た後に徐々に低下する。铸造条件設定器は、ステップ S6において、温度センサ 2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 2が正常であると判定する。また、铸造条件設定器は、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 2が正常に機能していない（異常である）と判定する。

[0036] ステップ S6で温度センサ 2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、铸造条件設定器が加圧圧力制御器に停止信号を送出する。停止信号が加圧圧力制御器に送られることにより、加圧装置が不活性ガスの供給を停止し、溶湯 13の加圧が終了する (ステップ S7)。このように溶湯 13の供給が停止されると略同時に、铸造条件設定器は、そのときの金型 1の温度に基づ、て凝固時間を演算する (ステップ S8)。

[0037] ステップ S7で溶湯 13の供給が停止されることにより、金型内の溶湯 13のうち凝固していない溶湯 13は、湯口 10から湯口カップ 12とストークとを通ってるつぼ内に落下して戻される。金型 1内に残存している溶湯 13 (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 13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 4が上昇し、金型が開く（ステップ 10→ステツプ 11)。

[0038] ステップ S6の判定結果が YESの場合、すなわち温度センサ 2が正常に機能していると判定された場合は、ステップ S12で铸造条件設定器が温度センサ 2によってランナー 9内の溶湯 13の温度を検出する。このとき温度センサ 2によって検出される温度は、図 5に示すように変化し、最高温度に達した後に溶湯 13の凝固が進むにしたがつて徐々に低下する。铸造条件設定器は、温度センサ 2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、加圧圧力制御器に停止信号を送出する。この停止信号が加圧圧力制御器に送られることにより、加圧装置が不活性ガスの供給を停止し、溶湯 13の加圧が終了する (ステップ S 14)。

[0039] 溶湯 13の加圧が終了されると、溶湯 13の未凝固部分はるつぼに落下して戻され、流動性が失われた溶湯 13が金型 1内に残存する。この残存する溶湯 13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。铸造条件設定器は、ステップ S15およびステップ S16に示すように、ランナー部の溶湯 13の温度を温度センサ 2によって常に検出する。そして、铸造条件設定器は、温度センサ 2によって検出された溶湯 13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。

[0040] 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 4が上昇して金型が開き (ステップ Sl 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 4とともに上昇する場合や、型開き時に铸造物が下金型 6に残る場合であっても铸造物を下金型 6から離型させるときには、この温度検出部 25を铸造物から容易に外すことができる。これは、温度センサ 2の温度検出部 25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 25を含む保護金具 22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いるので、その際の铸造物との磨耗が抑制される。

[0041] したがって、上述したように構成された低圧铸造用铸造機においては、温度センサ 2を金型 1に取付けて铸造を行うことにより、溶湯 13が下金型 6の湯口 10からランナ一 9内に入り、温度センサ 2の保護金具 22に接触する。このように溶湯 13が保護金具 22に接触することによって、铸造物の一部となるランナー部の溶湯 13の温度を温度センサ 2によって直接検出することができる。

このため、この温度センサ 2が取付けられた铸造機は、铸造中に铸造物の温度を直接検出することができるようになるから、溶湯 13が実際に凝固する速度に対応させて最適な時期に溶湯 13の加圧を終了したり、型開きを行うことができ、サイクルタイムの短縮ができる。

[0042] この温度センサ 2は、保護金具 22が下金型 6の材料と同等の材料によって形成されているから、金型 1と同等の耐熱性と機械的強度とを有するものとなる。このため、この温度センサ 2は、溶湯 13の熱や圧力によって破損することはない。また、保護金具 22は、金型 1と同等の材料によって形成されることと相俟って温度検出部 25に抜き勾配を形成するようにテーパが設けられている。このため、この保護金具 22は、溶湯 13が接触しながら凝固して铸造物が成型されるにもかかわらず、型開き時や離型時に铸造物によって磨耗や破損することなく金型 1と共に铸造物から容易に外れるようになる。

[0043] この実施の形態による温度センサ 2は、保護金具 22の温度検出部 25がランナー 9 内に臨む状態で下金型 6に取付けられており、この温度検出部 25の頂部 25aの温度を検出する。このため、この温度センサ 2においては、ランナー 9内に位置する溶湯 1 3の内部の温度、すなわち製品部分 14に最も近い溶湯 13の温度を検出することができる。このため、製品部分に温度センサ 2の痕跡が形成されることを防ぎながら、铸造物の温度を高い精度で検出することができる。なお、この実施の形態においては、温度センサ 2を温度検出部 25がランナー 9内に臨む位置に設ける例を示したが、本発明に係る温度センサを取付ける位置はランナー 9に限定されることはなぐキヤビティ 7, 8や湯口 10など適宜変更することができる。

[0044] (第 2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 6A、図 6Bないし図 9によって詳細に説明する。

図 6A、図 6Bおよび図 7A、図 7B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 A図は横断面平面図、 B図は縦断面図である。図 8は铸造時の動作を説明するためのフローチャート、図 9は溶湯の温度変化を示すグラフである。図 6A、図 6Bおよび図 7A、図 7Bに示す重力铸造用金型 41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 42と第 2の金型 43とから構成され、キヤビティ 44, 45の上に押し湯咅 47力形成されて!/、る。第 1の金型 42と第 2の金型 43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。

[0045] 図 6A、図 6Bに示す金型 41は、押し湯部 46, 47から溶湯 13がキヤビティ 44, 45 内に供給される。図 7Aおよび図 7Bに示す金型 41は、押し湯部 46, 47の側方に上方に向けて開口する状態で湯口 48が形成され、この湯口 48から湯道 49を通ってキャビティ 44, 45の底部に溶湯 13が供給される構造が採られている。これらの金型 41 は、押し湯部 46, 47に温度センサ 2が設けられている。

[0046] この温度センサ 2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 25が押し湯部 46の内壁面力も金型内であって型開き方向に突出する状態で第 1の金型 42に取付けられている。すなわち、この場合もキヤビティ 44, 45より溶湯 13が遅れて凝固する部位に温度センサ 2が設けられている。なお、図 7Aおよび図 7Bに示す金型 41のように湯口 48と湯道 49とを用いてキヤビティ 44, 45の底部に溶湯 13を供給する場合は、同図中に二点鎖線で示すように、湯口 48に温度センサ 2を設けることができる。 [0047] このように構成された金型 41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 8に示すように制御される。すなわち、先ず、図 8に示すフローチヤ一トのステップ P1において、制御装置が現在の金型 41の温度と溶湯 13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。

[0048] 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 41内に溶湯 13を金型 41内が溶湯 13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は、温度センサ 2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 13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。

[0049] 上述したように溶湯 13を金型 41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 2によって押し湯部分 46, 47内または湯口 48内の溶湯 13の温度を検出する。温度センサ 2が検出する温度は、図 9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、制御装置は、ステップ P5において、温度センサ 2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 2が正常であると判定し、最高値が温度範囲の外にあるときには温度センサ 2が正常に機能していない（異常である）と判定する。

[0050] ステップ P5で温度センサ 2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 2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 2によって溶湯 13の温度を検出する。

[0051] この温度センサ 2によって検出される温度は、図 9に示すように変化し、最高温度に達した後に溶湯 13の凝固が進むにしたがって低下する。この温度センサ 2によっ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 13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 2の温度検出部 25に抜き勾配を構成するテーパが形成されているために、この温度検出部 25を铸造物から容易に外すことができる。

[0052] したがってこの実施の形態による金型 41を備えた重力铸造用铸造機においては、溶湯 13の温度を温度センサ 2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では、铸造開始時の金型 41 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 4 1を開くことができる。

このため、溶湯 13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、より一層生産性を向上させることができる。

産業上の利用可能性

[0053] 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に当たって利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 金型の材料と同等の材料によって形成され、先端部に抜き勾配を形成するようにテーパを設けた保護金具と、この保護金具の内部に挿入されて保護金具の先端部に接続された熱電対とを備え、前記保護金具の先端部が金型内の铸造空間内に突出するよう金型に取付けられて、る铸造機用温度センサ。

[2] 請求項 1記載の铸造機用温度センサにおいて、保護金具の先端部は、金型の内壁面力铸造空間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用温度センサ。

[3] 請求項 1記載の温度センサと、この温度センサによって検出された温度に基づいて溶湯の供給停止時期を制御する制御装置とを備えた铸造機であって、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配設され、保護金具の先端部は、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铸造機。

[4] 請求項 1記載の温度センサと、この温度センサによって検出された温度に基づいて型開き時期を制御する制御装置とを備えた铸造機であって、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配設され、保護金具の先端部は、金型の内壁面力金型内であって型開き方向に突出して、る铸造機。