JP6379894B2 - 竪型鋳造機の竪型締装置及び型締制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、竪型鋳造機の竪型締装置及びその型締制御方法に関する。

鋳造機は、金型内の金型キャビティに溶融状態の金属（溶湯）を充填させ、冷却凝固させることにより、所望の形状の金属製品を鋳造する装置である。一般的に二分割構造の金型を、所定の型締力で型締めする型締装置の型締め方向（横型締め／竪型締め）や、金型キャビティに溶湯を充填（射出充填）させる射出装置の充填（鋳込み）方向（水平鋳込型／竪鋳込型）の組み合わせにより、様々な形態の鋳造機がある。

この中で、竪型締装置及び竪型射出装置を有する竪型鋳造機は、主に、アルミニウムや同合金を材料とするスクイズキャスティング法（溶湯鍛造法）に使用される。スクイズキャスティング法は、金型キャビティ内へ高速・中圧で溶湯を射出充填する通常のダイカスト法と異なり、竪型締装置により型締めされた上型と下型とからなる金型内に金型キャビティを形成させ、この金型キャビティの下方から上方へ、溶湯を低速・高圧で射出充填するものである。溶湯を低速で金型キャビティ内へ射出充填するため、空気等のガスの溶湯内への巻き込みが少なく、また、長時間の加圧が可能であるため、内部欠陥が少なく機械的性質に優れた鋳造品が得られる。そのため、スクイズキャスティング法は、自動車等のアルミホイール、ブレーキキャリパー、アンチロックブレーキシステムのケーシングの耐圧部品や、サスペンションのアーム類の足回り部品等、保安部品の製造に採用される。

また、竪型締装置により型閉じ、あるいは型締めされた金型内の金型キャビティの下方から上方に、炉から溶湯を直接ガス圧力等で低速・低圧で充填させる低圧鋳造方法も行われている。この低圧鋳造方法の場合には竪型射出装置は不要である。

このような竪型鋳造機によるスクイズキャスティング法においては、溶湯を低速で金型キャビティ内へ射出充填するため、竪型射出装置側でのガスの溶湯内への巻き込みは少ない。しかしながら、その一方で、金型キャビティに溶湯を充填させる際の、溶湯の充填に伴い金型キャビティから排出されるべき、金型キャビティ内のガス抜きが難しいという、金型や竪型締装置側での問題があった。金型キャビティへの溶湯の充填に伴うガス抜きが不十分であれば、金型キャビティ内に残留したガスが溶湯中に巻き込まれ、巣やブローホール等の鋳造不良の要因となる。

横型鋳造機の横型締装置においても、溶湯は金型キャビティの下方（ゲート部）から充填され上方に向かって金型キャビティを満たしていく。そのため、射出スリーブや金型キャビティ内のガス（空気や、金型離型剤の水分が高温の金型に接触して気化した水蒸気等）も溶湯に先立って金型キャビティの上方へ流動する。これらガス及び溶湯の比重の差異もあり、比重の軽いガスの方が、溶湯に比べて上方への流動（排出）性が良く、型締状態の固定型と可動型との金型合わせ面（パーティングライン）の上方に意図的に配置させたガス抜き用の隙間や、同金型の金型合わせ面の上方近傍に配置させたチルベント等のガス抜き構造から、これらガスを積極的に排出させることができる。

このように、横型鋳造機の横型締装置においては、金型キャビティ内の溶湯流動による金型キャビティ内からのガスの排出箇所の大部分が金型上方であり、比重の軽いガスの方が溶湯よりも上方への流動性が良く、型締状態の金型の上方に基本的に何も構造物がないため、金型上方へのガス抜き用の隙間やガス抜き構造の配置が容易であり、射出充填に伴う、金型キャビティ内からのガスの排出（ガス抜き）は比較的容易である。

これに対して、竪型鋳造機では、金型キャビティ内の溶湯流動方向が下方から上方である点は横型鋳造機と同じであるが、金型合わせ面が水平（型開閉方向と直交する）である点が異なる。そのため、金型キャビティ内のガスは、溶湯の充填に伴い、型締状態の金型の全ての側面において、金型合わせ面（パーティングライン）へ略均等に流動する。よって、横型鋳造機のように、金型の金型合わせ面の一部にのみ、ガス抜き用の隙間やガス抜き構造を配置させても、良好なガス抜きは困難である一方、金型の側面全周の金型合わせ面（パーティングライン）に、ガス抜き用の隙間やガス抜き構造を配置させた場合、金型の全ての側面から、充填中の溶湯が漏れ出したり、充填完了時（金型キャビティ内が溶湯で満たされる）に溶湯が吹き出したりする（バリ吹き）可能性がある。

これを防止するために、金型キャビティ内への溶湯の充填前に、金型に所定の型締力を付与させて、金型キャビティの上方（上型の可動盤への取付面側）からガス抜きを行う場合、上型の上方には可動盤という構造物がありこれがガス抜きの障害となる。そのため、上型から排出させたガスを更に装置外へ排出させるための構造が可動盤側にも必要となり、その結果、上型や可動盤の構造が複雑になったり、ガスの排出経路が長くなり排出抵抗が増加するため、ガスの排出性が低下したりする問題がある。これを解決する方法として、可動盤内に配置される製品押出機構の押出ピンの貫通孔と同押出ピンの摺動隙間をガス抜きに採用する事例もあるが、この場合、本来の押出ピンの目的とは関係ない部位にまでガス抜きのために押出ピンを設ける必要がある。

特許文献１には、給湯用の射出スリーブが接続された下型と、その上方にて昇降自在に配設された上型本体と、当該上型本体の下面に装着され、上型本体との当接面においてエアベント溝を有する上型エンドリング部とで構成された昇降上型（上型の一部で、下型と直接型合わせされる部位））とを有する立型ダイカストマシン（竪型鋳造機）用金型において、昇降上型と下型との間に隙間を設けた半型閉め状態に保持して射出スリーブ内の溶湯を金型側に徐々に押し上げ、溶湯の湯面が下型のゲートにほぼ一致した処で溶湯の押し上げを停止した後、昇降上型を降下させて完全型閉めを行い、然る後、金型キャビティ内に溶湯を高速射出することを特徴とする立型ダイカストマシンのガス抜き方法が開示されている。

射出装置の射出スリーブの内径が大きい場合や、射出スリーブへの給湯量が少ない場合、すなわち、給湯完了後、射出スリーブ内に大量の空間（空気）がある状態で射出充填が開始されると、射出スリーブ内の大量の空気が、溶湯に先立って金型キャビティ内に送り込まれる。そのため、特許文献１の立型ダイカストマシンのガス抜き方法においては、昇降上型を下型に完全に型合わせさせず、隙間を設けた半型締め状態において、射出スリーブ内の溶湯を押し上げ、押し上げられた溶湯の湯面が下型のゲート（金型キャビティへの溶湯の充填入口）にほぼ一致した処で溶湯の押し上げを停止させるものである。この動作により、射出スリーブ内の大量の空気（ガス）は、半型締め状態の昇降上型と下型の隙間から排出され、溶湯と共に金型キャビティ内に送り込まれることはない。その後、昇降上型を降下させて下型へ完全型締めを行い、射出充填を再開するものである。

特開平０４−１７２１６２号公報

特許文献１の立型ダイカストマシンのガス抜き方法においては、上型と下型とを半型閉め状態に保持して積極的に隙間を形成させ、この隙間からガス抜きを行わせている。そのため、押し上げられた溶湯の湯面が下型のゲートにほぼ一致した処で溶湯の押し上げを停止させて、この隙間から溶湯が金型外へ漏れ出すことを防止している。つまり、鋳造サイクル毎に射出充填工程を一度停止させる必要があり、温度低下による溶湯品質の悪化を招くだけでなく、鋳造サイクルタイムが長くなる。また、この方法により射出スリーブ内のガスは排出されるが、押し上げられた溶湯の湯面が下型のゲートにほぼ一致した後、すなわち、溶湯が金型キャビティの最下方の溶湯入口（ゲート）に到達し、完全な型締め状態にさせた後に射出充填を再開するため、この方法は金型キャビティ内のガスの排出には一切寄与しない。

ここで、出願人は、特許文献１のように、上型と下型との間に積極的に隙間を形成させなくても、型締力を付与させていない型合わせ（型閉じ）状態であれば、射出スリーブや金型キャビティ内のガスは、射出充填等による、金型キャビティ内への溶湯の充填に伴いわずかに加圧され、金型合わせ面に形成される微少な隙間から排出される点に着目した。金型合わせ面は、実際には微少な凹凸が存在し、複数の点接触で型合わせ（型閉じ）されている。そのため、型合わせ状態の金型の金型合わせ面の微少な隙間には、金型キャビティに連通する微少空間が形成されており、この隙間の量が適正範囲（０．５±０．２ｍｍ程度）であれば、ガスのみ排出され、溶湯は、チルベントと同様の原理で漏れ出したり吹き出したりしない。

また、金型に型締力が付与されても、型締力が設定型締力まで昇圧される過程の初期段階において、その隙間の量が適正範囲内である間、金型キャビティに連通する微少空間は維持され、金型キャビティ内のガス抜きは継続される。出願人は、このような竪型締装置の特性を活用した二段型締制御方法を、出願人の製造・販売する竪型鋳造機に導入している。具体的には、上型を下型に型合わせさせた状態から、金型キャビティへの溶湯の充填を開始させ、金型キャビティ内の溶湯が、金型の金型合わせ面に到達する前に、予め設定した型締力昇圧グラフに基づき、金型への型締力の付与を開始させ、昇圧させる型締制御方法である。

尚、チルベントとは、微少隙間に、ガスに続けて溶湯を微少量浸入させて、その浸入させた微少量の溶湯を、浸入後瞬時に金型により抜熱させて凝固させ、その凝固部分により、更なる溶湯の隙間への浸入を防止することを目的とした、金型のガス抜き構造の一種である。ベント部分には、０．６〜０．７ｍｍ程度の隙間を有し、断面が三角又は四角形状の凹凸が形成されるものが一般的である。通過しようとする溶湯の凝固速度等は、これら形状のベント内ガス流動方向の長さや形状個数で調整される。

上記二段型締制御方法について、図８及び図９を参照しながら簡単に説明する。図８は、一般的な竪型鋳造機の竪型射出装置上端部分及び金型の概略断面図である。図９は、二段型締制御方法における射出変位と型締め昇圧の関係図である。

まず、二段型締制御方法の理解を容易にするため、図８を参照しながら、竪型鋳造機のスクイズキャスティング法の射出充填の概略を説明する。下型２０は、図示しない固定盤の上面に取り付けられており、下型２０と、図示しない可動盤の下面に取り付けられる上型２１とが組み合わされて、金型キャビティ２２が成形される。そして、図示しない竪型締装置により、可動盤を昇降させることにより、下型２０に対して、上型２１を上下方向に型開閉・型締めできるように構成されている。

固定盤の所定距離下方には、竪型の射出装置１が配置されている。その上端部分には、射出スリーブ１０が取り付けられており、射出スリーブ１０にはプランジャチップ１１ａが挿入されている。プランジャチップ１１ａは、図示しないチップジョイントを介してプランジャロッド１１ｂに取り付けられており、これらプランジャチップ１１ａ及びプランジャロッド１１ｂからなるプランジャ１１は、図示しない射出シリンダのシリンダロッドに同軸上に取り付けられている。これら射出スリーブ１０及びプランジャ１１は、鋳込重量に応じて交換するため、それぞれ、射出装置１の上端部分及び射出シリンダに対して着脱可能に取り付けられている。

射出待機状態において、プランジャチップ１１ａは、円筒形状の射出スリーブ１０の下端の開口を閉塞するように、射出スリーブ１０の全高に対して下方側に降下した位置にあり、固定盤と射出スリーブ１０との間の空間から、図示しない給湯手段の溶湯保持容器３０により供給（給湯）される溶湯が、射出スリーブ１０内に貯留される（給湯工程）。竪型鋳造機の中には、給湯手段による射出スリーブ１０への給湯工程を容易にするため、射出装置１全体を給湯手段側に傾転させたり、射出装置１全体を給湯手段側に横スライドさせたりして、射出スリーブ１０の上端部分の開口を、固定盤の下方領域外に移動させるものもある。

射出スリーブ１０は、射出シリンダと独立した、図示しない昇降手段を介して射出装置１の上端部分に取り付けられており、給湯工程後、この昇降手段及び射出シリンダを連動させ、射出スリーブ１０及びプランジャチップ１１ａ（プランジャ１１）を一体的に上昇させる。そして、固定盤下面から上面へと貫通する貫通穴を介して、射出スリーブ１０の上端部分を下型２０下面に形成される射出孔２０ａに当接（ドッキング）させる。その後、プランジャチップ１１ａを１００〜１５０ＭＰａ以上の高圧力で、且つ、所定の速度（８０ｍｍ／ｓｅｃ．〜５００ｍｍ／ｓｅｃ．）でゆっくりと上昇させ、射出スリーブ１０内に貯留された溶湯を、下型２０の射出孔２０ａ及び金型キャビティ２２間を連通するゲート部２０ｂを介して、金型キャビティ２２に射出充填させる（射出工程）。射出工程の後半、金型キャビティ内が溶湯で満たされた後（射出完了）も、溶湯の凝固収縮に応じてプランジャチップ１１ａを適宜上昇させながら、溶湯への高い圧力付与を継続させる（増圧工程）。図８中の２点鎖線は、下型２０へのドッキング時の射出スリーブ１０他を示す。

次に、図９を参照しながら、二段型締制御方法を説明する。図９の下方横軸は射出スタートからの射出変位（プランジャ１１の位置、あるいは、射出スリーブ１０及び金型キャビティ２２内の溶湯の湯面位置）を示す射出変位カーブ及び、射出変位に準じた型締め昇圧に関連する制御指令を示し、上方横軸は金型が、型合わせ位置から設定型締力に到達するまでの型締め昇圧カーブ及び、型締め昇圧に関連する制御指令による型締制御を示す。図９の射出スタートは、図８において、給湯工程後、射出スリーブ１０を射出孔２０ａに当接（ドッキング）させた２点鎖線の状態である。この時、下型２０と上型２１とは型合わせ（型閉じ）された状態（位置）で、型締力は一切付与されていない。この状態から射出充填が開始（射出スタート）され、プランジャ１１が上昇し、射出スリーブ１０内の溶湯位置が上昇していく。プランジャ１１が予め設定された所定位置１（型締め昇圧指令）に到達した時点で、図示しない型締装置により型締力の付与が開始される（型締め昇圧スタート）。

その後、予め設定された型締め昇圧カーブに準じて漸次、型締力を上昇させる。この型締め昇圧カーブに準じて金型に付与される型締力を、最終到達目標値である設定型締力と区別するために「型締め与圧」と呼称する。そして、予め設定された、型締め昇圧指令（所定位置１）からプランジャ１１が所定位置２（型締め昇圧確認）に到達した時点で、竪型締装置の油圧アクチュエータの加圧側油室の圧力（実測型締め与圧）を確認する。プランジャ１１がこの型締め昇圧確認（所定位置２）に到達時、実測型締め与圧が、型締め昇圧カーブに準じた型締め与圧（昇圧確認型締力）に到達していない場合、型締め与圧が昇圧確認型締力に到達するまでプランジャ１１の上昇を停止させる。

これは、金型に必要な型締め与圧が付与されていない状態で、金型キャビティ内に充填された溶湯の湯面が金型合わせ面を超えた場合、金型合わせ面から溶湯が漏れ出す可能性があるためである。プランジャ１１が型締め昇圧確認（所定位置２）に到達時、実測型締め与圧が昇圧確認型締力に到達していれば、プランジャ１１の上昇（射出充填）と型締め昇圧とが継続され、型締め与圧が設定型締力に到達後、所定のタイミングで増圧工程に移行される。

金型合わせ面からの溶湯の漏れを防止するため、一般的には、型締め昇圧確認（所定位置２）は、プランジャ１１がその位置に到達した時点で、押し上げられた溶湯の湯面が金型の金型合わせ面を超えない位置が望ましく、型締め昇圧カーブのその位置における昇圧確認型締力（型締め与圧）は、金型合わせ面からの溶湯の漏れを防止できる圧力であることが望ましい。一方、押し上げられた溶湯の湯面が金型の金型合わせ面を超えても溶湯が金型合わせ面から漏れ出さないケースもあるため、そのようなケースにおいては、適宜、型締め昇圧確認（所定位置２）及び型締め昇圧カーブのその位置における昇圧確認型締力（型締め与圧）が決定されれば良い。このように、金型の仕様に基づいて、プランジャ１１の型締め昇圧確認（所定位置２）及び、その位置において到達すべき昇圧確認型締力（型締め与圧）が決定される。また、この昇圧確認型締力（型締め与圧）と、同じく金型の仕様から決定される設定型締力、更に、目標とする鋳造サイクルや射出装置の仕様に基づいて型締め昇圧カーブ及び射出変位カーブが決定される。そして、この型締め昇圧カーブ及び射出変位カーブに基づいて型締め昇圧指令（所定位置１）が決定され、目標とする鋳造サイクルや射出装置の仕様も鑑み、射出スタートのタイミングが選択され、これに合わせて、上型２１を下型２０との型合わせ位置へ移動させ型合わせさせる。

このような二段型締制御方法は、特許文献２のガス抜き方法に対して、プランジャ１１の型締め昇圧確認（所定位置２）への到達時、実測型締め与圧が昇圧確認型締力に到達していれば、射出充填を停止させる必要がなく、また、射出スリーブ内だけでなく、金型合わせ面近傍より下方の金型キャビティ内のガスも、ガス抜き構造を必要とせず、金型合わせ面から排出させることができる。そのため、溶湯品質や鋳造サイクル上有利である。尚、上記は、竪鋳込型の射出装置１によるスクイズキャスティング法に基づいて説明したが、先に説明した低圧鋳造方法においても、金型キャビティ内の溶湯の湯面上昇に関して、同様の二段型締制御方法が適用できることは言うまでもない。

しかしながら、このような二段型締制御方法であっても、金型の熱膨張に起因する問題がある。連続鋳造時、型温の上昇に伴い金型の熱膨張量も増加する。特に、完全な平面ではなく、実際には微少な凹凸が存在し、複数の点接触で型合わせ（型閉じ）されている下型２０と上型２１との金型合わせ面の隙間がこの熱膨張の影響を受け易く、型温の上昇に伴いこの隙間が増加する。金型や鋳造条件にもよるが、鋳造開始前の隙間を０．５ｍｍとすると、この隙間が連続鋳造により、少ない場合で０．３ｍｍ、多い場合で２ｍｍ程度増加する。そのため、プランジャ１１が型締め昇圧指令（所定位置１）に到達して型締め昇圧スタートとなっても、竪型締装置の油圧アクチュエータ（直圧式型締機構）を当初より増加したこの隙間分だけ長く下方へ駆動させる必要が生じ、その駆動の間、油圧アクチュエータの加圧側油室の圧力（実測型締め与圧）の立ち上がりが遅れる。

その結果、プランジャ１１が型締め昇圧確認（所定位置２）に到達して実測型締め与圧を確認しても、昇圧確認型締力に到達していないため、実測型締め与圧が昇圧確認型締力に到達するまで、プランジャ１１の上昇（射出充填）が中断してしまう。この射出充填の中断により、射出スリーブ１０内の溶湯の温度が低下し、発生する酸化膜の鋳造品への混入や、溶湯の流動性低下による充填不良等の製品不良が発生するという問題があった。

また、この金型合わせ面の隙間の増加は、金型合わせ面に対して均等ではなく、上型が下型に対して平行ではなく斜めに傾いた状態で金型合わせ面の隙間が不均等に増加する場合が多い。この場合、プランジャ１１が型締め昇圧確認（所定位置２）に到達して実測型締め与圧が昇圧確認型締力に到達していても、金型の型合わせ面の隙間の大きな部位があり、金型キャビティ内の溶湯の湯面が金型合わせ面を超える時にその部位から湯こぼれが発生したり、型締力が設定型締力まで昇圧されても、その大きな隙間が解消されず、金型キャビティ内が溶湯で満たされた時に、その隙間からバリ吹きが発生したりするという問題があった。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、二段型締制御方法が行われる竪型鋳造機の竪型締装置において、型締め昇圧確認時に、実測型締め与圧を昇圧確認型締力に到達させるために、熱膨張による下型と上型との金型合わせ面の隙間の増加を防止すると共に、下型に対する上型の平行度を維持させて、金型合わせ面からの湯こぼれやバリ吹きを防止することができる竪型鋳造機の竪型締装置と、その竪型締装置における型締制御方法を提供することを目的としている。

本発明の上記目的は、上型と下型とからなる金型の、上型を下型に型合わせさせた状態から、その金型内に形成される金型キャビティへの溶湯の充填を開始させ、
金型キャビティ内の溶湯が、金型の金型合わせ面に到達する前に、予め設定した型締め昇圧カーブに基づき、金型への型締力の付与を開始させ、設定型締力まで昇圧させる二段型締制御方法が行われる竪型鋳造機の竪型締装置において、
金型取付盤の金型取付面の中心点から離間させて複数配置され、個々の型締力を個別に制御可能な型締力発生手段と、
金型取付盤の金型取付面の中心点対称の少なくとも２箇所に配置され、配置された部位の金型の型厚を測定可能な型厚測定手段と、
を有する、竪型鋳造機の竪型締装置により達成される。

すなわち、金型取付盤の金型取付面の中心点から離間させて複数配置され、個々の型締力を個別に制御可能な型締力発生手段は、金型の熱膨張により、上型が下型に対して斜めに傾いた状態で金型合わせ面の隙間が不均等に増加し、その結果、型合わせ状態の金型の型厚が不均等に増加する場合でも、金型の型厚の増加の防止と、下型に対する上型の平行度を維持させる型締制御とを容易にするものである。また、金型取付盤の金型取付面の中心点対称の少なくとも２箇所に配置され、配置された部位の金型の型厚を測定可能な型厚測定手段により、下型に対する上型の平行度の確認が容易になる。これらは、後述する型締制御方法に好適な構成である。

この型締力発生手段は、型締シリンダとは別の型開閉シリンダであっても良い。従来の竪型鋳造機の竪型締装置においては、複数の型開閉シリンダの型開閉力を個別に制御できる構成はまれである。これは、二段型締制御方法以外の一般的な型締制御方法においては、設定型締力付与後に、金型キャビティ内への溶湯の充填が開始されるため、金型キャビティ内の溶湯の湯面が金型合わせ面を超える時点において、金型には既に設定型締力が付与されており、二段型締制御方法のような充填途中の金型合わせ面からの溶湯の漏れに配慮する必要がないからである。従って、型開閉時における下型に対する上型の平行度の維持は重要な問題ではなく、複数の型開閉シリンダの型開閉力を個別に制御できる構成は必要ない。しかしながら、複数の型開閉シリンダの型開閉力を個別に制御できる構成により、型開閉シリンダを、二段型締制御方法における型締力を増減させる補助アクチュエータとして活用することができる。

一般的に、型締シリンダによる型締力に対して、型開閉シリンダによる型開閉力は小さい。しかしながら、構造上、型開閉シリンダは、金型取付盤の金型取付面の中心点から離間して複数（最低１組（２台））が配置されている。そのため、金型取付盤の中心一箇所に配置されることが一般的な型締シリンダ（型締ラム）の型締力より小さな型開閉力であっても、下型に対する上型の平行度の調整や維持に好適である。また、型締め昇圧確認時に必要な、型締力昇圧グラフに準じた昇圧確認型締力（型締め与圧）は、設定型締力に対して十分に小さく、この昇圧確認型締力（型締め与圧）を型締力調整範囲Ｃ内で増減させる制御を鑑みても、型開閉シリンダによる型開閉力は、型締め昇圧確認時における型締め与圧として十分に足るものである。

一方、この型締力発生手段は、タイバーを貫通させ、そのタイバーの軸心方向に摺動可能な型締ピストンと、その型締ピストンの一端に配置され、型締ピストンとタイバーとの係合及び係合解除を行う係合手段と、型締ピストンが挿入される側の金型取付盤の内部空間と型締ピストンとの間に形成される油室と、で構成される型締シリンダであっても良い。

この場合、型締シリンダがタイバー毎に配置され、それぞれの型締力を個別に設定型締力まで制御できるので、型締力を増減させる補助アクチュエータとして型開閉シリンダを活用する形態より、金型の型厚の増加の防止と、下型に対する上型の平行度を維持させる型締制御とが更に容易になる。

一方、型厚測定手段は、上型が取り付けられる金型取付盤及び、タイバーの上下端のいずれか一方を固定する固定部材間に配置されるラックギアと、
そのラックギアと組み合わされるピニオンギアと、
そのピニオンギアの回転角度を検出するエンコーダと、を有し、
ピニオンギアの前記回転角度から、配置された部位の、金型取付面間の距離を算出可能であることが好ましく、他の型厚測定手段としては、配置された部位の、金型の金型取付面間の距離を測定可能な非接触式距離センサであっても良い。

前者は、上型が取り付けられ、上下移動する可動盤と、上下移動しないタイバーの上下端を固定する固定部材（可動盤下方でタイバーの下端を固定する固定盤、または、可動盤上方でタイバーの上端を固定するシリンダプラテン）との間に直接配置される機械的型厚測定手段である。可動盤及び固定盤間、あるいは、可動盤及びシリンダプラテン間のいずれにラックギアを配置させるか、あるいは、固定盤、可動盤及びシリンダプラテンのいずれに、同ラックギアに組み合わされるピニオンギアを配置させるかは、状況に応じて適宜選択されれば良い。このような機械的型厚測定手段は、上型と下型との金型合わせ面の隙間の微小な変化の検出・測定に有効である。これに対して、後者のような非接触式距離センサ、例えば、赤外線や超音波やレーザーを使用する距離センサは、前者に比べて部品点数が少なく取り付けが容易なため、型厚測定手段を多く配置させて、下型に対する上型の平行度をより精度よく確認したい場合等に有効である。これら両者の長所を活かすために、前者の機械的型厚測定手段を主測定手段とし、後者の非接触式距離センサを数多く配置させて副測定手段として組み合わせても良い。

更に、上記のような竪型鋳造機の竪型締装置を使用することを前提に、本発明の上記目的は、鋳造開始前の冷間状態における、上型を下型に型合わせさせた状態の型厚１と、鋳造開始後の熱間状態における、上型を下型に型合わせさせた状態の型厚２とを、型厚測定手段毎に比較し、少なくとも１つの型厚測定手段において、型厚１及び型厚２の差異Ａが、金型合わせ面から溶湯が漏れ出さない金型合わせ面の隙間に維持する基準として予め設定した型厚許容範囲Ｂから逸脱する点を型締力補正開始点１とし、
その型締力補正開始点１において、差異Ａが型厚許容範囲Ｂから逸脱した型厚測定手段の最近傍の型締力発生手段の型締力を、型締力補正開始点１における型締め昇圧カーブに準じた型締力に対して、金型の熱膨張以外の要因による装置の異常と判断させる基準として予め設定した型締力調整範囲Ｃ内で増減させて、
型締力補正開始点１において、型厚許容範囲Ｂから逸脱した差異Ａを、少なくとも充填中の型締め昇圧確認の位置までに型厚許容範囲Ｂに維持させる型締制御方法によっても達成される。

すなわち、鋳造開始前の冷間状態における、上型を下型に型合わせさせた状態の型厚１と、鋳造開始後の型厚２とを型厚測定手段毎に比較・監視することにより、金型の熱膨張で上型が下型に対して斜めに傾いた状態で金型合わせ面の隙間が不均等に増加し、その結果、型合わせ状態の金型の型厚が不均等に増加する場合でも、不均等な型厚に準じて、最近傍の型締力発生手段の型締力を個別に制御して、型厚を型厚許容範囲Ｂに維持させ、下型と上型との金型合わせ面の隙間の増加を防止すると共に、結果的に、下型に対する上型の平行度を維持させることができる。先に説明したように、この型締力発生手段は、型締シリンダとは異なる型開閉シリンダを、型締力を発生させる補助アクチュエータとして活用しても良いし、タイバー毎に配置・構成される型締シリンダによる型締力を直接制御しても良い。いずれのシリンダであっても、型締力の増減は、後述する理由により、型締力補正開始点１における型締力昇圧グラフに準じた型締力に対して、予め設定した型締力調整範囲Ｃ内で増減させることが好ましい。

また、この型締制御方法においては、型厚測定手段毎の差異Ａを比較し，型厚測定手段の２箇所の差異Ａの差異Ｄが、下型に対する上型の平行度を直接制御して金型合わせ面からの湯こぼれやバリ吹きを防止する基準として予め設定した型厚差許容範囲Ｅから逸脱する点を型締力補正開始点２とし、
型締力補正開始点２において、差異Ｄが型厚差許容範囲Ｅから逸脱した２箇所の型厚測定手段の最近傍の型締力発生手段の型締力を、型締力補正開始点２における型締め昇圧カーブに準じた型締力に対して、予め設定した型締力調整範囲Ｃ内でそれぞれ増減させて、
型締力補正開始点２において、型厚差許容範囲Ｅから逸脱した差異Ｄを、少なくとも充填中の前記型締め昇圧確認の位置までに、型厚差許容範囲Ｅに維持させても良い。

すなわち、型厚測定手段の差異Ａを比較するだけでなく、型厚測定手段毎の差異Ａの差異Ｄを比較することにより、積極的に、下型に対する上型の平行度を維持させることができる。

尚、型締力を減ずるケースとしては、特定の型厚測定手段の差異Ａのみが、他の型厚測定手段の差異Ａよりも際立って大きい場合等が想定される。例えば、金型キャビティの配置により、型厚測定手段近傍の金型合わせ面の面積（金型キャビティとしての空間がなく、上型及び下型双方の金型合わせ面が直接接触する面積）が異なる場合、同じ型締力を付与させても、先に説明した理由により、金型合わせ面の面積が少ない部位の方が、多い部位よりも差異Ａが少なくなる。このような、金型合わせ面の面積のアンバランスにより、金型合わせ面の面積が少ない部位に付与させた型締力により、金型取付面の中心点対称の位置にある部位の差異Ａを増加させている場合がある。このような場合、その特定の型厚測定手段の最近傍の型締力発生手段の型締力のみを増加させるのではなく、その特定の型厚測定手段と、金型取付面の中心点対称の位置にある、別の型厚測定手段の最近傍の型締力発生手段の型締力を減じた上で、その特定の型厚測定手段の最近傍の型締力発生手段の型締力を増加させた方が、該当する差異Ａの減少に有効である。

ここで、上記の型締制御方法においては、型締力発生手段の型締力を型締力調整範囲Ｃ内で増減させても、少なくとも充填中の型締め昇圧確認の位置までに差異Ａが型厚許容範囲Ｂに維持されない場合、溶湯の充填を停止させることが好ましい。

連続鋳造の熱膨張による金型の金型合わせ面の隙間の増加量は、机上の計算やＣＡＥ解析や経験で想定でき、この想定される隙間の増加に対して、必要な型締力の増減量も想定できる。そのため、型締め昇圧カーブに準じた型締力に対して、型締力発生手段で増減させる型締力調整範囲Ｃを予め設定しておくことが好ましい。これは、想定される隙間の増加に対して、これを型厚許容範囲Ｂに維持させるのに必要と想定される型締力を増減させても、その隙間が型厚許容範囲Ｂに維持されない場合を、金型の熱膨張以外の要因による装置の異常と判断させる基準を設けるものである。このような装置の異常としては、金型合わせ面へのアルミカスや鋳造品の破片等、コンタミの進入や、可動盤とタイバーとの摺動部のブッシュ、あるいは、タイバー毎に型締シリンダが配置されている形態においては、型締シリンダとタイバーとの摺胴部のブッシュ等の磨耗による、可動盤の下降動作の際のビビリによって、金型合わせ面の隙間が予想を超えて増加している可能性が考えられる。このように、型締力調整範囲Ｃを予め設定して、装置異常と判断した場合に金型キャビティへの溶湯の充填を停止させることにより、金型や型締装置の破損を防止することができる。

本発明に係る、竪型鋳造機の竪型締装置は、上型と下型とからなる金型の、上型を下型に型合わせさせた状態から、その金型内に形成される金型キャビティへの溶湯の充填を開始させ、
金型キャビティ内の溶湯が、金型の金型合わせ面に到達する前に、予め設定した型締め昇圧カーブに基づき、金型への型締力の付与を開始させ、設定型締力まで昇圧させる二段型締制御方法が行われる竪型鋳造機の竪型締装置において、
金型取付盤の金型取付面の中心点から離間させて複数配置され、個々の型締力を個別に制御可能な型締力発生手段と、
金型取付盤の金型取付面の中心点対称の少なくとも２箇所に配置され、配置された部位の金型の型厚を測定可能な型厚測定手段と、
を有する構成により、金型の熱膨張により、上型が下型に対して斜めに傾いた状態で金型合わせ面の隙間が不均等に増加し、その結果、型合わせ状態の金型の型厚が不均等に増加する場合でも、金型の型厚の増加の防止と、下型に対する上型の平行度を維持させる型締制御とを容易にするものである。また、金型の金型取付面の中心点対称の少なくとも２箇所に配置され、配置された部位の金型の型厚を測定可能な型厚測定手段により、下型に対する上型の平行度の確認が容易になる。

また、本発明に係る、竪型鋳造機の竪型締装置を使用する型締制御方法は、鋳造開始前の冷間状態における、上型を下型に型合わせさせた状態の型厚１と、鋳造開始後の熱間状態における、上型を下型に型合わせさせた状態の型厚２とを、型厚測定手段毎に比較し、少なくとも１つの型厚測定手段において、型厚１及び型厚２の差異Ａが、予め設定した型厚許容範囲Ｂから逸脱する点を型締力補正開始点１とし、
その型締力補正開始点１において、差異Ａが型厚許容範囲Ｂから逸脱した型厚測定手段の最近傍の型締力発生手段の型締力を、型締力補正開始点１における型締め昇圧カーブに準じた型締力に対して、予め設定した型締力調整範囲Ｃ内で増減させて、
型締力補正開始点１において、型厚許容範囲Ｂから逸脱した差異Ａを、少なくとも充填中の型締め昇圧確認の位置までに型厚許容範囲Ｂに維持させる型締制御方法により、金型の熱膨張により、上型が下型に対して斜めに傾いた状態で金型合わせ面の隙間が不均等に増加し、その結果、型合わせ状態の金型の型厚が不均等に増加する場合でも、不均等な型厚に準じて、最近傍の型締力発生手段の型締力を個別に制御して、型厚を型厚許容範囲に維持させることにより、下型と上型との金型合わせ面の隙間の増加を防止すると共に、結果的に、下型に対する上型の平行度を維持させることができる。

本発明の実施例１に係る、竪型鋳造機の竪型締装置の側面図である。図３のＡ矢視図でもある。 本発明の実施例１に係る、竪型鋳造機の竪型締装置の正面図である。図３のＢ矢視図でもある。 図２のＣ矢視図（平面断面図）である。 本発明の実施例１に係る、竪型鋳造機の竪型締装置の型厚測定手段の説明図である。 本発明の実施例２に係る、竪型鋳造機の竪型締装置の正面図である。 図５のＥ及びＦ矢視図（平面図）である。 図６のＧ矢視図（断面図）である。 一般的な竪型鋳造機の竪型射出装置上端部分及び金型の概略断面図である。 二段型締制御方法における射出変位と型締め昇圧の関係図である。 本発明の実施例１に係る型締制御方法の型締力補正開始点１及び型締力調整範囲Ｃの説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１乃至図４及び図１０を参照しながら本発明の実施例１に係る竪型鋳造機の竪型締装置及びその型締制御方法を説明する。竪型締装置５０の下方には、下型６０が取り付けられる固定盤５１が架台５１ａを介して基礎に固定されている。また、固定盤５１には、４本のタイバー５４の下端が固定されている。そして、タイバー５４の上端はシリンダプラテン５３に固定されている。一方、シリンダプラテン５３の上方の中心には、型締ラムシリンダ５５のラムシリンダボディ５５ａが形成されている。

次に、固定盤５１及びシリンダプラテン５３の間には、上型６１が取り付けられる可動盤５２が、タイバー５４に案内されて、上下方向に移動可能に配置されている。この可動盤５２には、可動盤５２の金型取付面の中心点から離間して２箇所に配置される型開閉シリンダ５６のシリンダロッド５６ｂが固定され、その型開閉シリンダ５６のシリンダボディ５６ａのロッド側がシリンダプラテン５３に固定されている。更に、可動盤５２の上方には、型締ラムシリンダ５５のラムシリンダロッド５５ｂの下端が固定され、そのラムシリンダロッド５５ｂが挿入された、シリンダプラテン５３の上方のラムシリンダボディ５５ａ内の油室５５ｃに、図示しない油圧管路を介して所定圧力の作動油を供給させることにより、所定の型締力を発生させる。

ラムシリンダボディ５５ａの上方には、オイルタンク５５ｄが配置されている。型開閉シリンダ５６による可動盤５２の型開閉動作時（型開閉ストロークＳ（エス））、油室５５ｃとオイルタンク５５ｄとの間の図示しない油圧管路は開放状態であり、可動盤５２の下降時は、油室５５ｃの容積増大に伴ってオイルタンク５５ｄ内の作動油が油室５５ｃに供給され、可動盤５２の上昇時は、油室５５ｃの容積縮小に伴って油室５５ｃ内の作動油がオイルタンク５５ｄに戻され、常時、油室５５ｃを作動油で満たした状態が維持される。型締め時においては、この油圧管路を閉鎖させ、図示しない油圧ポンプを介した別の油圧管路からオイルタンク５５ｄの作動油を油室５５ｃに供給させて、所定の型締力を発生させる。

平面上の、４本のタイバー５４、型締ラムシリンダ５５及び型開閉シリンダ５６の配置関係は図３に示すとおりである。図３は図２のＣ矢視図（平面断面図）である。長方形のシリンダプラテン５３の四隅には、４本のタイバー５４の上端がそれぞれ固定され、シリンダプラテン５３の中心にラムシリンダボディ５５ａが形成されている。また、シリンダプラテン５３の中心点（可動盤５２の金型取付面の中心点と垂直軸上で一致）対称の長辺方向の両端に、型締シリンダ５６のシリンダボディ５６ａのロッド側が固定され、型厚測定手段５７が、同じくシリンダプラテン５３の中心点対称で、且つ、型開閉シリンダ５６から若干短辺方向に離間させた２箇所に配置されている。尚、図３に示す型厚測定手段５７は、図を見易くするために、図１及び図２での図示は割愛した。

下型６０に対する上型６１の平行度を維持させる型締制御において、型開閉シリンダ５６や型厚測定手段５７の理想的な配置は、実施例１のように、可動盤５２の金型取付面の中心点から離間して、且つ、同中心点対称の２箇所（１組）のみへ配置するだけでなく、もう２箇所（１組）、すなわち、図３で型開閉シリンダ５６や型厚測定手段５７が配置されていない長辺側に配置させるものである。同様に、タイバー５４近傍の対角線上に２組（４箇所）配置させても良い（このような配置については、後述する実施例２の図６（ａ）を参照されたい）。しかしながら、竪型鋳造機のサイズや製作コストによっては、実施例１のように、型開閉シリンダ５６や型厚測定手段５７を、可動盤５２の金型取付面の中心点から離間して、且つ、同中心点対称の２箇所（１組）のみへ配置させざるを得ない場合がある。このような場合は、図３に示す型厚測定手段５７のように、型開閉シリンダ５６や型厚測定手段５７を、シリンダプラテン５３の中心点を通る、長辺方向及び短辺方向のいずれか一方の中心線から他方の中心線方向に若干離間させて配置させたり、先に説明したような、非接触式距離センサを、副測定手段として配置させたりすることにより、長辺及び短辺方向のいずれの傾きにも対応可能にすることが好ましい。

次に、図４を参照しながら、型厚測定手段５７について説明する。図４は、本発明の実施例１に係る、竪型鋳造機の竪型締装置の型厚測定手段の説明図である。図４（ａ）が型厚測定手段の正面図、図４（ｂ）が図４（ａ）のＤ矢視図、図４（ｃ）が図４（ｂ）のＰ部詳細図である。

平板状のラックギア５７ａの下端が可動盤５２の側面に固定され、同上端側がシリンダプラテン５３の側面に配置されたラックギアガイド５７ｂを介して上下方向に移動可能に配置されている。また、ラックギア５７ａに組み合わされるピニオンギア５７ｃが、同じくシリンダプラテン５３の側面に配置されたピニオンギアサポート５７ｄを介して回転可能に支持されている。そして、ピニオンギアサポート５７ｄに回転可能に支持されているピニオンギア５７ｃの図示しない回転軸に、ピニオンギア５７ｃの回転角度を検出可能なエンコーダ５７ｅの入力軸が直接接続される。エンコーダ５７ｅは、ピニオンギア５７ｃの回転軸の回転運動以外の負荷が、エンコーダ５７ｅの入力軸に作用しないように、エンコーダサポート５７ｆを介してシリンダプラテン５３の側面に配置されている。

図４（ａ）に示すように、鋳造開始前の冷間状態において、上型６１を下型６０に型合わせさせる。可動盤５２の下降に準じて、ラックギア５７ａもピニオンギア５７ｃを回転させながら下方に移動する。この時、金型は冷間状態であるため、上型６１及び下型６０が型合わせ状態となった時のこれら金型の金型合わせ面の隙間は、金型の製作仕様に準じた適切な値である。実際に金型合わせ面の隙間自体を精度よく測定することは困難であるため、この時（冷間状態）の金型の型厚を基準値（型厚１）としてエンコーダ５７ｅを原点設定させ、図示しない制御装置に記憶させる。そして、鋳造開始後の金型の型厚を型厚測定手段５７による監視値（型厚２）とし、型厚１と鋳造サイクル毎の型厚２との差異Ａを、金型の熱膨張による金型合わせ面の隙間の増加量とみなす。

鋳造が繰り返されることにより、金型は熱膨張し金型合わせ面の隙間が増加する。その結果、先に説明したように、上型６１を下型６０に型合わせさせた状態の型厚２は徐々に増加する。この型厚の増加、すなわち差異Ａは、図４（ｃ）に示すように、型厚１の状態と比較して、ラックギア５７ａが上方に移動し、ピニオンギア５７ｃが右回転することにより、エンコーダ５７ｅの入力軸の回転角度として、図示しない制御装置において算出される。このように算出される型厚測定手段５７近傍の型厚の増加量を、予め制御装置に記憶させておく型厚許容範囲Ｂと比較させる。尚、型厚許容範囲Ｂは、上型６１及び下型６０の型合わせ状態において、金型キャビティ内に充填された溶湯の湯面が金型合わせ面を超えた場合に、金型合わせ面から溶湯が漏れ出す程度に金型合わせ面の隙間が増加した状態の金型の型厚や、後述する型締力調整範囲Ｃ内の型締め与圧の付与により、金型合わせ面から溶湯が漏れ出さない程度の金型合わせ面の隙間に維持可能な、金型の最大型厚等を適宜採用して決定されれば良い。

この差異Ａ及び型厚許容範囲Ｂの比較は、型厚測定手段５７毎に行なわせ、図９に示す型合わせ位置（射出スタート）から、竪型射出装置のプランジャ位置（もしくは金型キャビティ内の溶湯の湯面上昇位置）が、少なくとも型締め昇圧確認（所定位置２）に到達するまで、好適には設定型締力到達時まで継続させる。金型の金型合わせ面の隙間が増加して型厚が増加したとしても、その増加量が少なければ、図９に示す型締め昇圧スタート後、設定型締力まで型締め昇圧カーブに準じて、漸次昇圧される型締力（型締め与圧）が、型締ラムシリンダ５５によって金型に付与されることにより、その金型合わせ面の隙間（型厚）は、型締め昇圧確認（所定位置２）に到達するまでに型厚許容範囲Ｂに維持される。この状況においては、プランジャの上昇（もしくは金型キャビティ内への溶湯の充填）を中断させる必要はない。

しかしながら、型厚の増加量が増え、型締め昇圧確認（所定位置２）に到達するまでに、型締ラムシリンダ５５によって金型に付与される型締め与圧によっても型厚許容範囲Ｂに維持されないような状況になれば、プランジャの上昇（もしくは金型キャビティ内への溶湯の充填）が中断されてしまう。そこで、差異Ａが型厚許容範囲Ｂを超えるような状態が生じれば、その点を型締力補正開始点１とし、本実施例１に係る型締制御方法を実行させる。

本実施例１に係る型締制御方法においては、少なくとも１つの型厚測定手段５７において、型締力補正開始点１の発生が認識されると、その型厚測定手段５７の最近傍の型開閉シリンダ５６（型締力発生手段）を型閉じ方向（場合によっては型開き方向）に駆動させ、その型厚測定手段５７の近傍の金型に、型締ラムシリンダ５５による型締力（型締め与圧）とは別の型締力（型締め与圧）を付与させる。通常、型合わせ後の射出充填工程及び型締工程中、型締めによる金型の型厚の変化等によって型締シリンダ５６に外力が加わらないように、型開閉シリンダ５６への油圧管路は開放状態である。そのため、型締力補正開始点１の発生後、該当する型開閉シリンダ５６のシリンダロッド５６ｂの下降側（実施例１においてはシリンダボディ５６ａのヘッド側）に所定の圧力（型締め与圧）の作動油を供給させる。先に説明したように、本実施例１においては、２個の型開閉シリンダ５６は個別に型締力（型開閉力）が制御可能に構成されているため、このような制御が可能になる。

ここで、該当する型開閉シリンダ５６の下降側に発生させる型締力（型締め与圧）は、図１０に示すように、例えば、型締力補正開始点１における型締め昇圧カーブに準じた型締力Ｋ（型締め与圧）に対して、予め設定した型締力調整範囲Ｃ内で増加させることが好ましい。この型締力調整範囲Ｃは、先に説明したように、金型の熱膨張以外の要因による装置の異常と判断させる基準を設けるものであって、机上の計算やＣＡＥ解析や経験で想定できるものである。図１０においては、理解を容易にするために、型締力調整範囲Ｃを型締め昇圧カーブを単純に上下に平行移動させたものとして図示したが、その上限や下限を示すカーブが、型締め昇圧カーブと異なっても良く、装置の異常と判断させる基準という観点から適宜設定されれば良い。尚、型開閉シリンダ５６に発生させる型締力に関して、型締力補正開始点１における型締め昇圧カーブに準じた型締力（型締め与圧）に対して、予め設定した型締力調整範囲Ｃ内で減少させるケースもあることも先に説明したとおりである。

また、この制御は、型締力補正開始点１の発生が認識された型厚測定手段５７の最近傍の型開閉シリンダ５６のみで独立して行われる。本実施例１では、型開閉シリンダ５６及び型厚測定手段５７が、可動盤５２の金型取付面の中心点から離間して、且つ、同中心点対称の２箇所（１組）へ配置されているので、いずれか一方の型厚測定手段５７のみで型締力補正開始点１の発生が認識されれば、その最近傍の型開閉シリンダ５６のみで所定の型締め与圧を付与させ、型厚を型締め昇圧確認（所定位置２）に到達するまでに型厚許容範囲Ｂに維持させる。また、両方の型厚測定手段５７で型締力補正開始点１の発生が認識されれば、それぞれの最近傍の型開閉シリンダ５６で独立して所定の型締め与圧を付与させる。両方の型厚測定手段５７における差異Ａが異なれば、型締力補正開始点１における型締め与圧に準じた型締力調整範囲Ｃ内で、異なる型締め与圧を付与させる制御であっても良い。更に、図９に示す型合わせ位置（射出スタート）において、差異Ａが型厚許容範囲Ｂを逸脱していれば、型締力補正開始点１が認識され、本実施例１に係る型締制御方法が実施される。

このように、本実施例１に係る型締制御方法は、型厚測定手段５７と組み合わされる最近傍の型開閉シリンダ５６毎に独立して型締め与圧の制御が行われ、金型の該当する部位の型厚を、型締め昇圧確認（所定位置２）に到達するまでに型厚許容範囲Ｂに維持させるため、金型合わせ面の隙間の増加を防止して、二段型締制御方法が行われる竪型鋳造機の竪型締装置において、型締め昇圧確認時に、実測型締め与圧を昇圧確認型締力に到達させることができる。また、下型に対する上型の平行度を維持させるため、金型合わせ面からの湯こぼれやバリ吹きを防止することができる。

尚、本実施例１においては、型厚測定手段５７に関して、ラックギア５７ａを可動盤５２及びシリンダプラテン５３間に配置させ、これと組み合わせるピニオンギア５７ｃ及びエンコーダ５７ｅをシリンダプラテン５３に配置させたが、ピニオンギア５７ｃ及びエンコーダ５７ｅを可動盤５２に配置させても良い。また、ラックギア５７ａを可動盤５２及び固定盤５１間に配置させ、ピニオンギア５７ｃ及びエンコーダ５７ｅを可動盤５２もしくは固定盤５１に配置させても良い。

次に、図５乃至図７を参照しながら本発明の実施例２に係る竪型鋳造機の竪型締装置及びその型締制御方法を説明する。実施例２が実施例１と異なる点は、竪型鋳造機の竪型締装置において、金型取付盤の金型取付面の中心点から離間させて複数配置される型締力発生手段が、実施例１のような型開閉シリンダではなく、タイバー毎に配置された型締シリンダである点である。また、型締制御方法において、実施例１のような、差異Ａを型厚許容範囲Ｂに維持させる型締め与圧の制御に加えて、型厚測定手段毎の差異Ａ間の差異Ｄを型厚差許容範囲Ｅに維持させる型締め与圧の制御が行われる点である。竪型締装置や型締制御方法の他の点については基本的に実施例１と同じであるため、実施例１と同じ構成要件については同じ符号を採用し、実施例１との相違点についてのみ説明する。

図５は、本発明の実施例２に係る、竪型鋳造機の竪型締装置の正面図である。竪型締装置５０’の下方には、下型６０が取り付けられる固定盤５１が架台５１ａを介して基礎に固定されている。また、固定盤５１には、４本のタイバー５４の下端が固定されている。そして、タイバー５４の上端はシリンダプラテン５３’に固定されている。固定盤５１及びシリンダプラテン５３’の間には、上型６１が取り付けられる可動盤５２が、タイバー５４に案内されて、上下方向に移動可能に配置されている。この可動盤５２の、固定盤５１と対向する面に、型開閉シリンダ５６のシリンダロッド５６ｂが固定され、その型開閉シリンダ５６のシリンダボディ５６ａのヘッド側が固定盤５１の可動盤５２と対向する面に固定されている。

平面上の、４本のタイバー５４及び型開閉シリンダ５６の配置関係は図６（ａ）に示すとおりである。図６（ａ）は図５のＥ矢視図（平面図）である。長方形の固定盤５１の四隅には、４本のタイバー５４の下端がそれぞれ固定され、４本のタイバー５４の外側４箇所にそれぞれ型開閉シリンダ５６が配置されている（２組４個）。更に、４本のタイバー５４の外側４箇所にそれぞれ型厚測定手段５７が配置されている（２組４個）。これは、実施例１に対して、型開閉シリンダ５６及び型厚測定手段５７をそれぞれ１組（２個）多く配置させたもので、このような、型開閉シリンダ５６及び型厚測定手段５７の、可動盤５２の金型取付面の中心点から離間して、且つ、同中心点対称の４箇所（２組）への配置は、実施例１の形態における理想的な配置である。

一方、実施例１と異なり、図６（ａ）に示す型厚測定手段５７は、可動盤５２及び固定盤５１間に配置されている。実施例２における型厚測定手段５７の詳細な図示は割愛したが、具体的には、ラックギア５７ａの下端が固定盤５１の側面に固定され、同上端側が可動盤５２の側面に配置されたラックギアガイド５７ｂを介して上下方向に移動可能に配置されている。ピニオンギア５７ｃ及びエンコーダ５７ｅは固定盤５１の側面に配置されている。これら型厚測定手段５７については、配置を除けばその構成は基本的に実施例１（図４）と同じであるため、上記配置の理解には実施例１の図４を参照されたい。尚、実施例２においても、図を見易くするために、型厚測定手段５７の図５での図示は割愛している。

次に、本発明の実施例２に係る、竪型鋳造機の竪型締装置の構成要件上、実施例１との最大の相違点である、タイバー５４毎に配置された型締シリンダ５８について、図６（ｂ）及び図７を参照しながら説明する。図６（ｂ）に示すように、実施例２の竪型締装置５０’においては、４本のタイバー５４毎に型締シリンダ５８が配置されている。図６（ｂ）は図５のＦ矢視図（平面図）である。また、図７は図６（ｂ）のＧ矢視図（断面図）である。

型締シリンダ５８は、図７に示すように、基本的に、型締ピストン５８ａと係合手段５９と、型締ピストン５８ａが挿入される可動盤５２の内部と型締ピストン５８ａとの間に形成される上方油室５８ｂ及び下方油室５８ｃとで構成される。型締ピストン５８ａは、タイバー５４が貫通すると共に、タイバー５４の軸心方向に摺動可能である（逆に言えば、型締ピストン５８ａの長手方向にタイバー５４が摺動可能である）。そして、その略中心に大径部５８ｄが形成され、型締ピストン５８ａを可動盤５２の内部に挿入した状態で、大径部５８ｄの上方に上方油室５８ｂが、下方に下方油室５８ｃが形成される。型締ピストン５８ａの上端は可動盤５２の上面から突出させており、この突出端部に係合手段５９が配置される。

上型６１を下型６０に型合わせさせた状態で、型締ピストン５８ａを貫通するタイバー５４の、係合手段５９の領域を貫通する外周面の所定範囲には、連続する凹凸が加工された係合溝部５４ａが形成されている。係合溝部５４ａの凸部外径は、係合溝部５４ａが形成されていないタイバー５４の外径を超えることはなく、型締ピストン５８ａ及び貫通するタイバー５４の相対的な摺動に何ら問題はない。そして、型締ピストン５８ａの上端の突出端部に配置された係合手段５９は、タイバー５４の係合溝部５４ａの連続する凹凸と組み合わされる凹凸が加工された可動係合溝部５９ａと、可動係合溝部駆動手段５９ｂと、これらが配置される基部５９ｃとで構成される。図７においては、タイバー５４の係合溝部５４ａに対向するように配置されている可動係合溝部５９ａを、可動係合溝部駆動手段５９ｂにより前進・後退させることにより、係合溝部５４ａ及び可動係合溝部５９ａの、係合及び係合の解除を行わせることができる。

尚、係合手段５９の形態は上記形態に限定されるものではない。例えば、タイバー５４の係合溝部５４ａを、係合手段５９近傍の全周に連続する凹凸やねじ加工とし、これに組み合わされる凹凸がその内周全周に加工されたナット状部材をその内径中心で２分割したものを可動係合溝部５９ａとする。この分割面の一方をヒンジで連結し、リンク構造等を介して１つの可動係合溝部駆動手段５９ｂにより他方を開閉させてＣ状に開放可能に構成させても良い。このような構造は、トグル式型締装置を備える横型鋳造機のエンドプラテン（リンクハウジング等とも呼称する）の位置決め機構（ナット分割装置、あるいは、ハーフナット等とも呼称される）として採用されている。

次に、図７を参照しながら、型締シリンダ５８の動作を説明する。図７において、係合手段５９の右側が、係合溝部５４ａ及び可動係合溝部５９ａを係合させた状態を示し、左側がそれらの係合を解除させた状態を示す。上型６１を下型６０に型合わせさせるために、型開閉シリンダ５６により可動盤５２を下降させる際には、係合溝部５４ａ及び可動係合溝部５９ａの係合を解除させた状態（図７の係合手段５９の左側）で可動盤５２を下降させる。この時、型締シリンダ５８の上方油室５８ｂ及び下方油室５８ｃへの図示しない油圧管路を閉じておけば、型締ピストン５８ａ及び係合手段５９の可動盤５２に対する移動は抑制され、型締ピストン５８ａ、係合手段５９及び可動盤５２を一体で下降させることができる。

上型６１を下型６０に型合わせさせた後、係合手段５９の可動係合溝部５９ａを可動係合溝部駆動手段５９ｂにより前進させて、係合溝部５４ａ及び可動係合溝部５９ａを係合させる（図７の係合手段５９の右側）。ここで、係合溝部５４ａ及び可動係合溝部５９ａを係合させる前に、上型６１を下型６０に型合わせさせた状態で、型厚測定手段５７により金型の型厚を確認することが好ましい。これは、金型合わせ面へのアルミカスや鋳造品の破片等、コンタミの進入や、図示しない摺動部のブッシュ等の磨耗による可動盤下降動作のビビリにより、本来の型合わせ位置よりも上型６１が上方にある状態で型締力を付与させることを防止するためである。

係合溝部５４ａ及び可動係合溝部５９ａを係合させた状態（図７の係合手段５９の右側）において、型締ピストン５８ａは係合手段５９を介してタイバー５４と一体化される。この状態において、型締シリンダ５８の上方油室５８ｂへの図示しない油圧管路を開放すると共に、下方油室５８ｃへ図示しない油圧管路を介して所定圧力の作動油を供給させれば、例えば、タイバー５４と一体化された型締ピストン５８ａを基準に、可動盤５２の金型取付面は２点鎖線に示す位置まで下降し、供給させた作動油の所定圧力及びこの状態におけるタイバー５４の伸び量に準じた型締力が上型６１及び下型６０に付与される。本実施例２において、型締シリンダ５８の上方油室５８ｂ及び下方油室５８ｃへの油圧制御が、型締シリンダ５８毎にできることは言うまでもない。

このように、タイバー５４毎に型締シリンダ５８が配置される竪型締装置５０’において、実施例１のような、型厚測定手段５７と組み合わされる最近傍の型締力発生手段（本実施例２においては型締シリンダ５８）毎に独立して型締め与圧の制御が行われれば、可動盤５２の四隅に配置された型締シリンダ５８により、それぞれの型締力を個別に設定型締力まで制御できるので、型開閉シリンダ５６を、型締力を増減させる補助アクチュエータとして活用する実施例１の形態より、金型の型厚の増加の防止と、下型６０に対する上型６１の平行度を維持させる型締制御（型締め与圧制御）と、が更に容易になる。尚、本実施例２に係る型締制御方法の、実施例１に係る型締制御方法と重複する部分については、構成要件である型締力発生手段の相違（実施例１：型開閉シリンダ５６、実施例２：型締シリンダ５８）しかないため、詳細な説明は割愛する。

本実施例２においては、上記の型締め与圧制御の高い制御性を活かして、型厚測定手段５７毎の型厚の差異Ａを比較するだけでなく、型厚測定手段５７毎の差異Ａの差異Ｄを比較する。

具体的には、隣り合う２箇所の型厚測定手段５７の差異Ａの差異Ｄ、あるいは、可動盤５２の金型取付面の中心点対称の２箇所の型厚測定手段５７の差異Ａの差異Ｄを、予め制御装置に記憶させておく型厚差許容範囲Ｅと比較させる。この型厚差許容範囲Ｅは型厚保許容範囲Ｂとは異なり、下型６０に対する上型６１の平行度を直接制御する許容範囲である。そのため、隣り合う２箇所の型厚測定手段５７の差異Ａの差異Ｄと、同垂直軸対称の２箇所の型厚測定手段５７の差異Ａの差異Ｄとで、異なる範囲を設定させても良い。

そして、差異Ａと型厚許容範囲Ｂとの比較と平行して、差異Ｄと型厚差許容範囲Ｅとの比較を行い、差異Ｄが型厚差許容範囲Ｅを超えるような状態が生じれば、その点を型締力補正開始点２とし、本実施例２に係る型締制御方法を実行させる。型締力補正開始点２の発生が認識されると、その差異Ｄに関連する２箇所（１組）の型厚測定手段５７それぞれの最近傍の型締シリンダ５８（型締力発生手段）に発生させている型締力（型締め与圧）を、型締力補正開始点２における型締め昇圧カーブに準じた型締力（型締め与圧）に対して、予め設定した型締力調整範囲Ｃ内で増減させる。尚、実施例１と同様に、図９に示す型合わせ位置（射出スタート）において、差異Ｄが型厚差許容範囲Ｅを逸脱していれば、型締力補正開始点２が認識され、本実施例２に係る型締制御方法が実施される。

この差異Ｄを型厚差許容範囲Ｅに維持させることは、１箇所の型厚測定手段５７の冷間状態と鋳造状態との金型の型厚の差異である差異Ａを型厚許容範囲Ｂに維持させることとは異なる。すなわち、２箇所の型厚測定手段５７の差異Ａについての差異の解消であるため、大きい方の差異Ａの減少（型締め与圧の増加）と合わせて、小さい方の差異Ａの増加（型締め与圧の減少）が制御上有効である。後者においては、該当する型厚測定手段５７の最近傍の型締シリンダ５８の型締め与圧を減少させることによる差異Ａの増加を型厚許容範囲Ｂ内に維持させつつ、これら制御が行われる。

このように、本実施例２に係る竪型鋳造機の竪型締装置及び型締制御方法は、実施例１と同様に、型厚測定手段５７毎の差異Ａの監視により、金型の熱膨張による型厚の増加、すなわち、金型合わせ面の隙間の増加の防止が容易になり、二段型締制御方法が行われる竪型鋳造機の竪型締装置において、型締め昇圧確認時に、実測型締め与圧を昇圧確認型締力に容易に到達させることができる。また、差異Ａの差異Ｄの監視により、積極的に、下型に対する上型の平行度を維持させるため、金型合わせ面からの湯こぼれやバリ吹きを容易に防止することができる。

尚、差異Ｄを型厚差許容範囲Ｅに維持させるこのような型締め与圧の制御は、実施例１のような、型締力発生手段が型開閉シリンダ５６である形態であっても可能であり、本実施例２のように、型開閉シリンダ５６及び型厚測定手段が２組（４個）配置されている形態であれば更に好適である。また、実施例２の形態において、差異Ａや差異Ｄに関する型締め与圧の制御を、型開閉シリンダ５６により行うことも可能である。この場合、差異Ａ及び差異Ｄに関する型締め与圧の制御を、型開閉シリンダ５６と型締シリンダ５８とでそれぞれ分担させて行わせれば、型締め与圧の制御性の更なる向上が期待できる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、竪型鋳造機には、シャトル式等と呼称される、射出装置を備えた竪型締装置と型開閉装置とが独立した鋳造機がある。具体的には、１箇所の型締専用の竪型締装置内に、金型が取り付けられた金型取付盤及び同盤の開閉手段を備えた複数の型開閉装置を、レール等を介して交互に搬入することができる構成の竪型鋳造機である。竪型締装置内には、金型を型合わせ状態にさせた型開閉装置を搬入し鋳造を行わせ、その竪型締装置外では、その前の鋳造サイクルで竪型締装置内に搬入させ鋳造を行わせていた別の型開閉装置を、レールを介して竪型締装置外へ搬出させ、型開きさせた後、鋳造品を型外へ搬出すると共に、型開き状態の金型の金型キャビティに離型剤を塗布したり、インサート部品をセットしたりして、次の鋳造に備える。このように、シャトル式竪型鋳造機では、鋳造と、鋳造前後の製品取り出しや離型剤塗布等とを平行して行うことができる。

このようなシャトル式竪型鋳造機の型締シリンダが、実施例１のような型締ラムシリンダの形態や、実施例２のようにタイバー毎に配置された型締シリンダの形態のいずれであっても、シャトル式竪型鋳造機における本発明に係る型締制御方法の実施に問題はない。

５０ 竪型締装置
５０’ 竪型締装置
５１ 固定盤
５２ 可動盤
５４ タイバー
５６ 型開閉シリンダ
５６ａ シリンダボディ
５６ｂ シリンダロッド
５７ 型厚測定手段
５７ａ ラックギア
５７ｃ ピニオンギア
５７ｅ エンコーダ
５８ 型締シリンダ
５８ａ 型締ピストン
５８ｂ 上方油室
５８ｃ 下方油室
５８ｄ 大径部
５９ 係合手段
６０ 下型
６１ 上型

Claims (8)

1. 上型と下型とからなる金型の、前記上型を前記下型に型合わせさせた状態から、前記金型内に形成される金型キャビティへの溶湯の充填を開始させ、
   前記金型キャビティ内の前記溶湯が、前記金型の金型合わせ面に到達する前に、予め設定した型締め昇圧カーブに基づき、前記金型への型締力の付与を開始させ、設定型締力まで昇圧させる二段型締制御方法が行われる竪型鋳造機の竪型締装置において、
   金型取付盤の金型取付面の中心点から離間させて複数配置され、個々の型締力を個別に制御可能な型締力発生手段と、
   前記金型取付盤の金型取付面の中心点対称の少なくとも２箇所に配置され、配置された部位の前記金型の型厚を測定可能な型厚測定手段と、
   を有する、竪型鋳造機の竪型締装置。
2. 前記型締力発生手段が、型締シリンダとは別の型開閉シリンダである、請求項１に記載の竪型鋳造機の竪型締装置。
3. 前記型締力発生手段が、タイバーを貫通させ、前記タイバーの軸心方向に摺動可能な型締ピストンと、前記型締ピストンの一端に配置され、前記型締ピストンと前記タイバーとの係合及び係合解除を行う係合手段と、前記型締ピストンが挿入される側の金型取付盤の内部空間と前記型締ピストンとの間に形成される油室と、で構成される型締シリンダである、請求項１に記載の竪型鋳造機の竪型締装置。
4. 前記型厚測定手段が、
   前記上型が取り付けられる前記金型取付盤及び、前記タイバーの上下端のいずれか一方を固定する固定部材間に配置されるラックギアと、
   前記ラックギアと組み合わされるピニオンギアと、
   前記ピニオンギアの回転角度を検出するエンコーダと、を有し、
   前記ピニオンギアの前記回転角度から、配置された部位の、前記金型取付面間の距離を算出可能な、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の竪型鋳造機の竪型締装置。
5. 前記型厚測定手段が、配置された部位の、前記金型取付面間の距離を測定可能な非接触式距離センサである、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の竪型鋳造機の竪型締
   装置。
6. 鋳造開始前の冷間状態における、前記上型を前記下型に型合わせさせた状態の型厚１と、鋳造開始後の熱間状態における、前記上型を前記下型に型合わせさせた状態の型厚２とを、前記型厚測定手段毎に比較し、少なくとも１つの前記型厚測定手段において、前記型厚１及び前記型厚２の差異Ａが、前記金型合わせ面から前記溶湯が漏れ出さない前記金型合わせ面の隙間に維持する基準として予め設定した型厚許容範囲Ｂから逸脱する点を型締力補正開始点１とし、
   前記型締力補正開始点１において、前記差異Ａが前記型厚許容範囲Ｂから逸脱した前記型厚測定手段の最近傍の前記型締力発生手段の型締力を、前記型締力補正開始点１における前記型締め昇圧カーブに準じた型締力に対して、前記金型の熱膨張以外の要因による装置の異常と判断させる基準として予め設定した型締力調整範囲Ｃ内で増減させて、
   前記型締力補正開始点１において、前記型厚許容範囲Ｂから逸脱した前記差異Ａを、少なくとも充填中の型締め昇圧確認の位置までに前記型厚許容範囲Ｂに維持させる、
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の竪型鋳造機の竪型締装置における、型締制御方法。
7. 前記型厚測定手段毎の前記差異Ａを比較し、前記型厚測定手段の２箇所の前記差異Ａの差異Ｄが、前記下型に対する前記上型の平行度を直接制御して前記金型合わせ面からの湯こぼれやバリ吹きを防止する基準として予め設定した型厚差許容範囲Ｅから逸脱する点を型締力補正開始点２とし、
   前記型締力補正開始点２において、前記差異Ｄが前記型厚差許容範囲Ｅから逸脱した２箇所の前記型厚測定手段の最近傍の前記型締力発生手段の型締力を、前記型締力補正開始点２における前記型締め昇圧カーブに準じた型締力に対して、予め設定した前記型締力調整範囲Ｃ内でそれぞれ増減させて、
   前記型締力補正開始点２において、前記型厚差許容範囲Ｅから逸脱した前記差異Ｄを、少なくとも充填中の前記型締め昇圧確認の位置までに、前記型厚差許容範囲Ｅに維持させる、
   請求項６に記載の型締制御方法。
8. 前記型締力発生手段の型締力を前記型締力調整範囲Ｃ内で増減させても、少なくとも充填中の前記型締め昇圧確認の位置までに前記差異Ａが前記型厚許容範囲Ｂに維持されない場合、前記溶湯の充填を停止させる、請求項６及び請求項７のいずれか１項に記載の型締制御方法。

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