JP2005205436A - Temperature sensor for casting machine and casting machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶湯の温度を直接検出するために使用される鋳造機用温度センサおよびこの温度センサを用いた鋳造機に関するものである。 The present invention relates to a temperature sensor for a casting machine used for directly detecting the temperature of a molten metal and a casting machine using the temperature sensor.
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鋳造法によって鋳造されている。この低圧鋳造用の鋳造機としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に示された鋳造機は、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、前記下金型の湯口に供給する構成が採られている。 Conventionally, for example, a cylinder head of a motorcycle engine is cast by a low pressure casting method. As a casting machine for low pressure casting, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. In the casting machine shown in Patent Document 1, a crucible is arranged below a mold composed of a lower mold and an upper mold, and the molten metal stored in the crucible is pressurized and pushed up through stalk. The structure which supplies to the gate of a lower mold is taken.
この鋳造機は、生産性を向上させるために、溶湯の供給開始から型開きまでの間の動作が自動化されている。すなわち、この鋳造機は、作業者によってスタートスイッチが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。前記金型の温度は、金型内に埋設された温度センサによって検出し、前記溶湯の温度は、るつぼに設けられた温度センサによって検出する。前記加圧時間は、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いる。 In this casting machine, the operation from the start of the molten metal supply to the mold opening is automated in order to improve productivity. That is, in this casting machine, after the start switch is turned ON by the operator, the time for supplying the molten metal (hereinafter, this time is referred to as pressurizing time) based on the temperature of the mold and the temperature of the molten metal is calculated. Then, the molten metal is pressurized and supplied into the mold for this pressing time. The temperature of the mold is detected by a temperature sensor embedded in the mold, and the temperature of the molten metal is detected by a temperature sensor provided in a crucible. The pressurization time is set to a time when the inside of the mold is filled with the molten metal after the pressurization is started, and further, the solidified portion of the molten metal going from the upper part to the lower part of the mold reaches the gate.
すなわち、前記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鋳造物は、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、この時点で金型から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、この鋳造機は、溶湯の加圧を終了してから鋳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いて演算によって求めている。
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに見付け出すことはできなかった。
In addition, the applicant could not find any prior art documents closely related to the present invention by the time of filing other than the prior art documents specified by the prior art document information described in the present specification. .
上述したように構成された従来の鋳造機は、鋳造中に鋳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かった。そのため、従来の鋳造機は、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ため、サイクルタイムが長くなって生産性が低下してしまう。
このような不具合は、鋳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。しかしながら、鋳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、鋳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鋳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。
Since the conventional casting machine configured as described above cannot detect the temperature of the casting during casting, the pressurization of the molten metal is terminated at an optimum time according to the speed at which the molten metal actually solidifies. Or mold opening was not possible. For this reason, in the conventional casting machine, the pressurization time and solidification time are set to a time with allowance for the safety factor so that the pressurization and solidification of the molten metal do not end in an incomplete state. As a result, the cycle time becomes longer and the productivity is lowered.
Such a problem can be solved if the temperature of the casting can be directly detected by the temperature sensor. However, when manufacturing a temperature sensor that detects the temperature of the casting, the part that contacts the casting is damaged by the heat and pressing force of the molten metal, or is worn or damaged by the casting when the mold is opened or released. We have to avoid the problem of end up.
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って破損することがないとともに、鋳造物から容易に取外すことができる鋳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鋳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。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a temperature sensor for a casting machine that is not damaged by the heat and pressing force of a molten metal and can be easily removed from a casting. The first object is to shorten the cycle time of the casting machine by using this temperature sensor.
これらの目的を達成するため、本発明に係る鋳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鋳造空間内に突出するよう金型に取付けられるものである。 In order to achieve these objects, a temperature sensor for a casting machine according to the present invention is formed of a material equivalent to a material of a mold, and a protective metal fitting provided with a taper so as to form a draft at a tip portion thereof, A thermocouple inserted into the protective metal fitting and connected to the tip of the protective metal fitting, and attached to the mold so that the tip of the protective metal metal protrudes into the casting space in the mold.
請求項２に記載した発明に係る鋳造機用温度センサは、請求項１に記載した発明に係る鋳造機用温度センサにおいて、保護金具の先端部を金型の内壁面から型開き方向に沿って鋳造空間内に臨ませたものである。 A temperature sensor for a casting machine according to a second aspect of the present invention is the temperature sensor for a casting machine according to the first aspect of the present invention, wherein the tip of the protective metal fitting is extended from the inner wall surface of the mold along the mold opening direction. It is the one that faces the casting space.
請求項３に記載した発明に係る鋳造機は、請求項１に記載した発明に係る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または型開き時期が制御される鋳造機であって、前記温度センサを金型におけるキャビティより溶湯が遅く凝固する部位に配設し、保護金具の先端部を金型の内壁面から型開き方向に沿って金型内に突出させたものである。この発明において、キャビティとは、金型内の溶湯が流入する部位のうち、湯口やランナーなどを除く部位であって、鋳造物の製品部分を成型するための凹部のことを意味する。 A casting machine according to a third aspect of the present invention is a casting machine in which the molten metal supply stop timing or mold opening timing is controlled based on the temperature detected by the temperature sensor according to the first aspect of the present invention. The temperature sensor is disposed at a site where the molten metal solidifies more slowly than the cavity in the mold, and the front end of the protective metal fitting protrudes from the inner wall surface of the mold into the mold along the mold opening direction. In this invention, a cavity is a part except a gate and a runner etc. among the parts into which the molten metal flows in a metal mold | die, Comprising: It means the recessed part for shape | molding the product part of a casting.
請求項１および請求項２記載の発明に係る鋳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、金型と共に鋳造物から外れる。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く、また型開き時や離型時に鋳造物によって磨耗や破損することなく鋳造物から容易に取外すことができる鋳造機用温度センサを提供することができる。 The protective metal fitting for the temperature sensor for a casting machine according to the first and second aspects of the present invention has heat resistance and strength equivalent to those of the mold, and is removed from the casting together with the mold. Therefore, according to the present invention, the casting machine can be easily removed from the casting without being damaged by the heat and pressure of the molten metal and without being worn or damaged by the casting when the mold is opened or released. A temperature sensor can be provided.
請求項３記載の発明によれば、キャ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、鋳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、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鋳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、鋳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鋳造後に鋳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や鋳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。 According to the third aspect of the present invention, the temperature of the molten metal that solidifies later than the inside of the cavity can be directly detected by the temperature sensor. For this reason, when the temperature of a casting reaches the temperature most suitable for the supply stop and mold opening of a molten metal, supply of a molten metal can be stopped or mold opening can be performed. As a result, the molten metal supply time and the solidification time from the supply stop to the mold opening can be shortened as much as possible within the range that the casting becomes a non-defective product. Can be improved. Moreover, according to this invention, the temperature inside a molten metal can be detected and the protective metal fitting of a temperature sensor can be easily removed from a casting after casting. For this reason, it is possible to accurately detect the temperature of the molten metal while preventing the protective metal fitting from being damaged when the mold is opened or when the casting is released.
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る鋳造機用温度センサの一実施の形態を図１ないし図５によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る温度センサが取付けられた金型を示す図で、同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は（ａ）図におけるＢ−Ｂ線断面図である。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、図３は温度センサを拡大して示す断面図、図４は鋳造機の動作を説明するためのフローチャート、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。
(First embodiment)
Hereinafter, an embodiment of a temperature sensor for a casting machine according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a view showing a mold to which a temperature sensor according to the present invention is attached. FIG. 1 (a) is a longitudinal sectional view, and FIG. 1 (b) is a sectional view taken along line BB in FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the temperature sensor mounting portion of the lower mold, FIG. 3 is an enlarged sectional view of the temperature sensor, FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the casting machine, and FIG. 5 is a runner. It is a graph which shows the temperature change of the molten metal inside.
これらの図において、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鋳造用鋳造機に装着するもので、前記鋳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、前記鋳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。この鋳造機は、前記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によって鋳造する金属材料はアルミニウム合金である。
In these drawings, what is indicated by reference numeral 1 is a mold to which a
前記上金型４は、下方に向けて開口するキャビティ７が形成され、下金型６には、上方に向けて開口するキャビティ８が形成されている。前記キャビティ７，８とは、この実施の形態においては、鋳造物の製品部分を成型するための凹部のことをいう。
前記上金型４と下金型６は、これらを鋳造温度まで予熱するためのヒータ（図示せず）と、鋳造時の金型温度を一定に保つための水冷式冷却装置（図示せず）とが設けられている。
The
The
前記下金型６の内側底部には、図１および図２に示すように、キャビティ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が形成されるとともに、このランナー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が前記ランナー９内に臨む状態で取付けられている。
前記湯口１０は、図１（ｂ）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。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、前記下部支持部材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、前記下部支持部材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。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
As shown in FIG. 1B, the
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、鋳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、前記ストークから湯口１０カップを通って湯口１０に入り、湯口１０内からフィルタ１１を通過してランナー９内に入り、さらにキャビティ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、キャビティ７，８内｛製品部分１４（図２参照）｝から凝固し始める。この溶湯１３の凝固部分は、時間の経過とともにキャビティ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鋳造機は、溶湯１３の加圧を開始した後に後述する温度センサ２によって鋳造物の一部となるランナー部の溶湯１３の温度を直接検出し、湯口１０とランナー９との境界の近傍まで前記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やストーク内の溶湯はるつぼに流下する。その後、この鋳造機は、溶湯１３（鋳造物）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。
That is, the lower end of the stalk is immersed in a molten metal in a crucible (not shown) accommodated in a furnace body (not shown), and the
前記温度センサ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と、前記貫通孔２１の内部に挿入された熱電対２３とを備え、下金型１２に穿設された取付孔２４に嵌挿されている。前記取付孔２４は、図３に示すように、ランナー９内に開口して前記保護部２ａが嵌挿される小径部２４ａと、金型外に開口して前記支持部２ｂが嵌合する大径部２４ｂとから形成され、下金型６における湯口１０の側方近傍に型開き方向（図３においては上下方向）に延びて下金型６を貫通するように穿設されている。
As shown in FIG. 3, the
前記保護金具２１は、前記支持部２ｂが前記大径部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い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の前記保護部２ａは、前記取付孔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。この保護金具２２の前記温度検出部２５は、先端に向かうにしたがって漸次外径寸法が小さくなるように形成されている。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。この実施の形態においては、前記温度検出部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、前記熱電対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、前記貫通孔２４に挿入された導線２３ａ，２３ｂの先端を頂部２５ａ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。
The mounting position of the protective metal fitting 21 is regulated so that the
Further, the
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、前記保護金具２２の温度検出部２５に溶接されて互いに導通された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、前記保護金具２２（保護部２ａ）の前記頂部２５ａ（熱電対２３が溶接されている部位）に接触する溶湯１３の温度を検出する。
前記２本の導線２３ａ，２３ｂは、前記保護金具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、前記支持部２ｂに溶接されたステンレス製の導管２６の内部を通されて鋳造機の制御装置３１（図１参照）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、前記貫通孔２１内であって前記導線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。
The
The two
前記制御装置３１は、上述した金型１を有する鋳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、鋳造条件設定器などによって構成されている。
前記溶湯温度調節計は、るつぼ内の溶湯１３が設定温度に加熱されるように前記炉体のヒータの温度を制御する。前記溶湯１３の設定温度は、後述する鋳造条件設定器によって使用する金型毎に設定される。
前記金型温度調節計は、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。前記金型１の設定温度は、後述する鋳造条件設定器によって使用するもの毎に設定される。
前記加圧圧力制御器は、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前記加圧装置のガス供給量を制御する。前記設定速度は、後述する鋳造条件設定器によって使用する金型毎に設定される。
The
The molten metal temperature controller controls the temperature of the heater of the furnace body so that the
The mold temperature controller controls the temperature of the heater and the cooling device in the mold 1 so that the mold 1 is heated to a set temperature. The set temperature of the mold 1 is set for each one used by a casting condition setter described later.
The pressurizing pressure controller switches between operation and stop of a pressurizing device (not shown) for pressurizing the
前記鋳造条件設定器は、鋳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の供給速度などの鋳造条件を有するデータを前記溶湯温度調節計、金型温度調節計および加圧圧力制御器に送出する。また、この鋳造条件設定器は、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とともに、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。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、前記温度センサ２によって検出した温度が予め定めた温度Ｔ１、温度Ｔ２（図５参照）に達したときに送出される。前記温度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、すなわち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の上部が鋳造物中に残留されるように温度Ｔ１が設定されている。前記温度Ｔ２は、型開きを行うに当たって最適な温度で、前記温度Ｔ１より低い温度であって、金型を開いても鋳造物の形状・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。
The casting condition setting unit includes data having casting conditions such as a mold temperature, a molten metal temperature, a pressurizing time, a solidifying time, and a supply speed of the molten metal corresponding to each mold used for casting. Send to mold temperature controller and pressure controller. The casting condition setting device outputs a start signal for causing the pressurization pressure controller to start pressurization of the
また、この実施の形態による鋳造条件設定器は、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Ｔ１，Ｔ２を温度センサ２によって検出することができなくなったとしても良品を鋳造することができるように、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く、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、この鋳造条件設定器は、温度センサ２が何らかの事情で不良品であるか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、さらに、溶湯１３の加圧を終了したときから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。
Further, the casting condition setting device according to this embodiment can cast a good product even if the function of the
前記加圧時間は、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。前記凝固時間は、溶湯１３の加圧終了から金型１内の鋳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。
The pressurization time is the time from the start of supplying the
次に、上述した鋳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鋳造作業の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、鋳造条件設定器には金型１毎の鋳造条件が既に入力され、金型１や溶湯１３が鋳造温度まで既に昇温されているものとする。なお、鋳造条件の入力は、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。
Next, the operation of the above-described casting machine will be described with reference to FIGS. 4 and 5 together with the description of the more detailed configuration of the
この鋳造機において鋳造作業は、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イッチをＯＮ操作することによって開始する。このスイッチ操作により、先ず、図４のステップＳ１に示すように、鋳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か否かを判定する。この良品範囲とは、鋳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、すなわち前記温度が良品範囲の外にある場合は、ステップＳ２に進み、鋳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、これ以降の鋳造動作を停止させる。
In this casting machine, the casting operation is started by, for example, turning on a start switch (not shown) while the mold 1 is clamped. By this switch operation, first, as shown in step S1 of FIG. 4, the casting condition setting unit determines whether or not the current temperature of the mold 1 and the temperature of the
前記判定の結果がＹＥＳである場合は、鋳造条件設定器は、温度センサ２の機能が損なわれていた場合の鋳造プログラムを実施する際に必須となる溶湯１３の加圧時間を演算し（ステップＳ３）、その後、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、溶湯１３が加圧されてストーク内から湯口カップ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。キャビティ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。
If the result of the determination is YES, the casting condition setter calculates the pressurization time of the
その後、鋳造条件設定器は、ステップＳ５で下金型６の温度センサ２によってランナー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、鋳造開始後（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。鋳造条件設定器は、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し、前記最高温度が前記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。
Thereafter, the casting condition setter detects the temperature of the
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、前記タイマーが計時している経過時間が前記ステップＳ３で求めた加圧時間に達したときに、鋳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、鋳造条件設定器は、そのときの金型１の温度に基づいて凝固時間を演算する（ステップＳ８）。
前記ステップ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、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、鋳造条件設定器は、前記タイマーによって計時された時間が前記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→ステップ１１）。
If it is determined in step S6 that the
When the supply of the
Thereafter, the casting condition setting device sends a mold opening signal to the driving
前記ステップ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で鋳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って徐々に低下する。鋳造条件設定器は、前記温度センサ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Ｓ１４）。
If the determination result in step S6 is YES, that is, if it is determined that the
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。鋳造条件設定器は、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によって常に検出し、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。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Ｓ１１）、１回分の鋳造作業が終了する。型開き時に鋳造物が上金型４とともに上昇する場合や、型開き時に鋳造物が下金型６に残る場合であっても鋳造物を下金型６から離型させるときには、前記温度センサ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を鋳造物から容易に外すことができる。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、その際の鋳造物との磨耗が抑制される。
When the pressurization of the
したがって、上述したように構成された低圧鋳造用鋳造機においては、温度センサ２を金型１に取付けて鋳造を行うことにより、溶湯１３が下金型６の湯口１０からランナー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、鋳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が取付けられた鋳造機は、鋳造中に鋳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。
Therefore, in the casting machine for low pressure casting constructed as described above, the
For this reason, since the casting machine to which the
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、前記保護金具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から、この保護金具２２に溶湯１３が接触しながら凝固して鋳造物が成型されるにもかかわらず、型開き時や離型時に鋳造物によって磨耗や破損することなく金型１と共に鋳造物から容易に外れるようになる。
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の温度を検出するから、ランナー９内に位置する溶湯１３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、鋳造物の温度を高い精度で検出することができる。
The
The
（第２の実施の形態）
重力鋳造用鋳造機に本発明を適用する場合の実施の形態を図６ないし図９によって詳細に説明する。
図６および図７は重力鋳造用鋳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は鋳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６および図７に示す重力鋳造用金型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、キャビティ４４，４５の上に押し湯部４６，４７が形成されている。前記第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。
(Second Embodiment)
An embodiment in which the present invention is applied to a gravity casting machine will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams showing a mold used in a casting machine for gravity casting. In these drawings, (a) is a horizontal sectional plan view, and (b) is a longitudinal sectional view. FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation during casting, and FIG. 9 is a graph showing the temperature change of the molten metal.
A
図６に示す金型４１は、前記押し湯部４６，４７から溶湯１３がキャビティ４４，４５内に供給される。図７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。
この温度センサ２は、前記第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の内壁面から型開き方向に沿って突出する状態で第１の金型４２に取付けられている。すなわち、この場合もキャビティ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７に示す金型４１のように湯口４８と湯道４９とを用いてキャビティ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。
In the
This
このように構成された金型４１を備えた重力鋳造用鋳造機は、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に示すフローチャートのステップ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か否かを判定する。この良品範囲は、鋳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、すなわち前記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、これ以降の鋳造動作を停止させる。
The casting machine for gravity casting provided with the
前記判定の結果がＹＥＳである場合、この鋳造機は、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鋳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。
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、鋳造開始（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、前記最高値が前記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。
If the result of the determination is YES, the casting machine supplies the
After supplying the
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、前記タイマーが計時している経過時間が前記ステップＰ３で求めた凝固時間に達するのを待機し（ステップ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）。
前記ステップ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。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）。前記温度Ｔ３は、金型を開いても鋳造物の形状・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回分の鋳造作業が終了する。鋳造後に鋳造物を第１の金型から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を鋳造物から容易に外すことができる。
If it is determined in step P5 that the
If the determination result in step P5 is YES, that is, if the
したがって この実施の形態による金型４１を備えた重力鋳造用鋳造機においては、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から、鋳造開始時の金型４１の温度にばらつきがあったとしても、鋳造物の状態に対応させて最適な時期に金型４１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ったり不足することがなく、凝固時間を鋳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。
Therefore, in the gravity casting casting machine provided with the
For this reason, the solidification time of the
１…金型、２…温度センサ、６…下金型、７，８…キャビティ、９…ランナー、１０…湯口、１３…溶湯、２２…保護金具、２３…熱電対、２４…取付孔、２５…温度検出部、２５ａ…頂部、３１…制御装置、４１…重力鋳造用金型、４２…第１の金型、４３…第２の金型。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mold, 2 ... Temperature sensor, 6 ... Lower mold, 7, 8 ... Cavity, 9 ... Runner, 10 ... Sprue, 13 ... Molten metal, 22 ... Protection metal fitting, 23 ... Thermocouple, 24 ... Mounting hole, 25 ... temperature detector, 25a ... top, 31 ... control device, 41 ... mold for gravity casting, 42 ... first mold, 43 ... second mold.
Claims (3)
A casting machine in which the supply stop timing or mold opening timing of the molten metal is controlled based on the temperature detected by the temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature sensor is placed at a portion where the molten metal solidifies later than the cavity in the mold. A casting machine in which the tip of the protective metal fitting is projected from the inner wall surface of the mold along the mold opening direction into the mold.
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