JPH0649406Y2 - 鋳造用金型の温度調整装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、エンジンのシリンダヘッド等肉厚が不均一な
鋳造製品の成形に使用する鋳造用金型に関し、詳細に
は、鋳造用金型のキャビティの狭い空間部に対応した部
位の型温を調整する温度調整装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、肉薄の鋳造製品を成形する鋳造用金型において、
キャビティの空間部が全体的に狭く、溶湯の凝固速度が
大きく、湯まわりが悪いことから、鋳造用金型を加熱ヒ
ータ等により加熱し、型温を常時所定温度範囲に維持す
るようにした温度調整装置を備えたものが知られている
（例、特開昭56-19967号公報参照）。

ところで、エンジンのシリンダヘッド等肉厚が不均一な
鋳造製品を成形する鋳造用金型については、キャビティ
の狭い空間部における溶湯の凝固速度が大きく、湯まわ
りが悪いことから、上記空間部に対応した鋳造用金型の
部位の型温を所定温度範囲に維持することが必要とされ
ており、上記空間部に対応した鋳造用金型の壁部に加熱
ヒーターを直接埋設して加熱するようにした温度調整装
置等を設けてなるものが一般に採用されている。

（考案が解決しょうとする課題） ところが、上記温度調整装置によれば、加熱ヒーターを
埋設した壁部が全体的に加熱されるため、キャビティの
狭い空間部に対応した部位の型温を適切に調整すること
が困難であり、しかも調整を必要としない部位の型温に
狂いを生じ易い等の問題点がある。その結果、均質で亀
裂のない製品を安定して成形することが困難な状況であ
る。

また、加熱ヒーターが壁部に直接埋設されているため、
加熱ヒーターまわりに熱がこもり、加熱ヒーターが早期
に劣化して寿命が短かいという問題点がある。

本考案は、上記従来の問題点を解消すべくなされたもの
であって、その目的は、鋳造用金型のキャビティの狭い
空間部に対応した部位の型温を他の部位に悪影響を与え
ることなく適切に調整し、良質の製品を安定して成形し
得るとともに、加熱ヒーターの長寿命化を図り得る鋳造
用金型の温度調整装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本考案は、鋳造用金型のキャビティの狭い空間部に対応
した部位の型温を調整する鋳造用金型の温度調整装置で
あって、その構成上の特徴は、鋳造用金型のキャビティ
の狭い空間部に対応した部位を含む壁部に一端が外部に
開放する中空部を形成し、この中空部のキャビティ側の
壁部をキャビティの狭い空間部に対応した部位が他の部
位よりも肉薄となるように形成し、中空部内に加熱ヒー
ターと中空部内の空間温度を検出する第１温度センサー
とを設け、上記肉薄に形成した壁部にこの部位の型温を
検出する第２温度センサーを設けるとともに、第１温度
センサーからの検出値が第１設定値に達した時に加熱ヒ
ーターの作動を停止する信号を出力し、第２温度センサ
ーからの検出値が第２設定値を下回つた時に加熱ヒータ
ーの作動を開始する信号を出力し、鋳造サイクルに応じ
て加熱ヒーターの作動を制御する制御装置を備えてなる
ことにある。

加熱ヒーターは、セラミックヒーターからなるものが好
ましく、またサイリスタチョッパーにより電源電圧を制
御するようにしたものが好ましい。

制御装置は、中空部内の空間温度および鋳造用金型のキ
ャビティの狭い空間部に対応した部位の型温について、
鋳造サイクルに応じて最適な温度となるようにそれぞれ
第１又は第２の設定値を設定し、各設定値と各温度セン
サーからの検出値とを比較し、その結果に応じて加熱ヒ
ーターの作動を制御するように構成されていてもよい。
そして、例えば、第１温度センサーからの検出値が第１
設定値よりも大きくなった際に、加熱ヒーターの発熱を
停止し、または両者の差に応じて調整するとともに、第
２温度センサーからの検出値が第２設定値よりも小さく
なった際に、加熱ヒーターの発熱を開始し、または加熱
ヒーターの発熱を開始すると同時に検出値と第２設定値
との差に応じて発熱量を調整するようにされていてもよ
い。

（作用） 本考案によれば、鋳造用金型のキャビティの狭い空間部
に対応した部位を含む壁部に中空部を形成し、この中空
部に加熱ヒーターを設けていることから、中空部のキャ
ビティ側の壁部が加熱ヒーターからのふく射熱によって
加熱される。そして、中空部のキャビティ側の壁部は、
キャビティの狭い空間部に対応した部位が他の部位より
も肉薄となるように形成されていることから、前者の型
温が後者よりもはるかに敏感に加熱ヒーターからのふく
射熱に反応する。従って、加熱ヒーターの発熱量を制御
することにより、他の部位の型温に大きな影響を与える
ことがなく、キャビティの狭い空間部に対応した部位の
型温を調整することができる。

上記型温の調整は、例えば第４図に示すように、鋳造サ
イクルとの関連において次の通り行われる。

通常、鋳造サイクルは、型締め→注湯→凝固→型開きの
各工程からなり、上記型温は、第４図の型温を調整しな
い場合に示すように、注湯後に上昇し、ピーク値に達し
た後に下降し、型開きした後にさらに急に下降する傾向
がある。

ところで、本考案によれば、第４図の型温を調整する場
合に示すように、上記型温は注湯後に上昇し、これによ
り中空部内の空間温度も上昇するが、上記空間温度が第
１温度センサーにより検出されており、この検出値が第
１設定値よりも大きくなった際に制御装置により加熱ヒ
ーターの発熱が停止される。従って、上記型温は、ピー
ク値が理想型温を大幅に超えない程度に調整され、上記
空間温度については、加熱ヒーターの劣化をきたさない
程度に抑制される。

上記型温はピーク値に達した後に下降するが、その下降
状態が第２温度センサーにより検出されており、この検
出値が第２設定値よりも小さくなった際に制御装置によ
り加熱ヒーターの発熱が開始され、型温の下降速度が大
きくならないように調整される。従って、キャビティの
狭い空間部における凝固速度が抑制され、湯まわりが適
切に維持されることになる。

鋳造用金型内の溶湯が凝固して製品に成形された後、型
開きして製品を排出すると、上記型温が急激に下降しょ
うとするが、第２温度センサーからの検出値と第２設定
値との比較結果に基づき制御装置によって加熱ヒーター
の発熱量が制御され、上記型温が理想型温を大幅に下回
ることがないように調整される。従って、次の鋳造サイ
クルを開始して注湯する際には、上記型温が速やかに理
想型温に達し、この理想型温において注湯・凝固の各工
程が行われる。その結果、キャビティの狭い空間部にお
ける湯まわりが適切に維持され、良質の製品を安定して
成形することができる。

（実施例） 本考案の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本考案の実施例である温度調整装置を適用した
鋳造用金型装置の全体説明図、第２図は温度調整装置の
拡大説明図、第３図は加熱ヒーターの制御系のブロック
線図である。

第１図に示す鋳造用金型装置１は、エンジンのシリンダ
ヘッドを成形するもので、成形部である鋳造用金型２
と、この鋳造用金型２に溶湯を供給する溶湯供給部３と
を備えてなり、型締め→注湯→凝固→型開き→製品排出
の各工程からなる鋳造サイクルで作動するように制御さ
れている。

鋳造用金型２は、上型４、下型５、左サイドスライド型
６および右サイドスライド型７とからなり、型締め時に
第１図に示すように、各型４〜７の内面によりシリンダ
ヘッドを成形するキャビティ８を形成するように構成さ
れている。また、成形された製品を容易に排出するよう
に、上型４と左右のサイドスライド型6,7とが下型５に
対して一体的に上下動可能に設けられ、左右のサイドス
ライド型6,7が上型４に対して左右動可能に設けられて
いる。キャビティ８には、給気ポート、排気ポート等の
シリンダヘッド内の空間部を成形する砂中子９が配置さ
れ、下型５にはキャビティ８に溶湯供給部３から溶湯13
を導入する湯口10が設けられている。

溶湯供給部３は、湯口10に連通するストーク11と溶湯13
を保持する保持炉12とを備えており、注湯時に保持炉12
内に加圧エアを導入し、保持炉12内の溶湯13をストーク
11および湯口10を介してキャビティ８に注湯し、所定時
間注湯した後に加圧エアを排出して大気圧とするように
構成されている。

鋳造用金型装置１は上記のように構成されており、型締
め→注湯→凝固→型開き→製品排出の各工程からなる鋳
造サイクルは、次のようにして行われる。すなわち、左
右のサイドスライド型6,7を閉じ、上型４を下型５の上
に下降して型締めし、しかる後、保持炉12に加圧エアー
を導入し、溶湯13をキャビティ８内に注湯する。所定時
間注湯した後、加圧エアを抜いて大気圧にし、キャビテ
ィ８内の溶湯が凝固した後、上型４と左右のサイドスラ
イド型6,7を上昇して型開きし、製品を下型５から離型
する。次いで、上型４の上昇端で各サイドスライド型6,
7を開き、しかる後、エジェクタピン24で突き出して製
品を上型４から離型し、下方に待機している受取りロー
ダ（図示せず）上に排出することによって行なわれる。

一方、キャビティ８の狭い空間部に対応した部位、例え
ば第１図に示す空間部8aに対応した部位には、この部位
8aの型温を調整する温度調整装置14が設けられている。
この温度調整装置14は、第２図に拡大して示すように、
右サイドスライド型７の壁部に一端が外部に開口する中
空部15を形成し、この中空部15のキャビティ側の壁部16
をキャビティの狭い空間部8aに対応した部位（肉薄壁
部）16aが他の部位よりも肉薄となるように形成し、断
熱材からなる支持板20に取り付けた加熱ヒーター17、中
空部15内の空間温度を検出する第１温度センサー（ヒー
ター保護ンサー）18および肉薄壁部16aの型温を検出す
る第２温度センサー19をそれぞれ中空部15内に装着する
とともに、第３図に示すように加熱ヒーー17を制御装置
21により制御するようにしたものである。

加熱ヒーター17は、耐熱性に優れたセラミックヒーター
であり、サイリスタチョッパー22により加熱ヒーター用
電源23の電圧を制御することにより発熱量を調整するよ
うにされている。

制御装置21は、肉薄壁部16aの型温が鋳造サイクルに応
じて第４図の型温を調整する場合に示す状態で変動する
ように、中空部15内の空間温度および肉薄壁部16aの型
温についてそれぞれ第１又は第２の設定値が設定されて
いる。そして、第１温度センサー18からの検出値が第１
設定値を超えた際に、加熱ヒーター17の発熱を停止する
ようにサイリスタチョッパー22を作動する信号を出力
し、第２温度センサー19からの検出値が第２設定値を下
回る際に、加熱ヒーター17の発熱を開始するとともに、
それ以後における検出値と第２設定値との差に応じて加
熱ヒーター17の発熱量を調整するようにサイリスタチョ
ッパー22を作動する信号を出力するように構成されてい
る。

本実施例の温度調整装置14は上記のように構成されてお
り、肉薄壁部16aすなわちキャビティの狭い空間部8aに
対応した部位の型温は、次のようにして第４図に示す状
態に調整される。

すなわち、注湯を開始すると、溶湯により肉薄壁部16a
が加熱され、この部位16aの型温が上昇する。そして、
型温の上昇にともなって中空部15内の空間温度も上昇
し、第１温度センサー18からの検出値が第１設定値に達
すると、制御装置21からサイリスタチョッパー22の作動
を停止する信号が出力される。これにより、加熱ヒータ
ー17の発熱が停止され、上記型温は溶湯による加熱のみ
によって上昇を続け、理想型温をわずかに超えた温度で
ピーク値に達する。

上記型温はピーク値に達した後に下降し、第２温度セン
サー19からの検出値が第２設定値を下回ると制御装置21
からサイリスタチョッパー22の作動を開始する信号及び
検出値と第２設定値との差に応じてサイリスタチョッパ
ー22を制御する信号が出力される。これにより、加熱ヒ
ーター17の発熱が開始されるとともに発熱量が調整され
ることになり、肉薄壁部16aは、加熱ヒーター17からの
ふく射熱によって加熱され、その型温は、第４図に示す
ように緩やかな勾配で下降するように調整されることに
なる。

また、型開きした後、上記型温は、第４図の型温を調整
しない場合に示すように急勾配で下降しょうとするが、
第２温度センサー19により検出されており、この検出値
と第２設定値との差に応じて制御装置21によりサイリス
タチョッパー22の作動が制御される。これにより、加熱
ヒーター17の発熱量が調整されるため、次の型締め・注
温開始までの間、理想型温を下回らない範囲に調整され
ることになる。

本実施例によれば、肉薄壁部16aの型温が他の部位に悪
影響を与えることがなく適切に調整されるため、キャビ
ティの狭い空間部8aにおける湯まわりが適切に維持さ
れ、均質で亀裂のない製品を安定して成形することがで
きる。また、中空部15内の空間温度の上昇が抑制され、
加熱ヒーター17まわりの熱こもりが防止されるため、加
熱ヒーター17の熱による劣化が防止される。

（考案の効果） 本考案によれば、鋳造用金型のキャビティの狭い空間部
に対応した部位に中空部を形成し、この中空部のキャビ
ティ側の壁部をキャビティの狭い空間部に対応した部位
が他の部位よりも肉薄となるように形成し、上記中空部
に加熱ヒーターを配置しているため、中空部のキャビテ
ィ側の壁部が加熱ヒーターからのふく射熱により加熱さ
れ、他の部位の型温を狂わせることなく、キャビティの
狭い空間部に対応した部位の型温を適切に調整すること
ができる。

第１温度センサーにより中空部内の空間温度を検出し、
この検出値が第１設定値に達した時に制御装置から加熱
ヒーターの作動を停止する信号を出力するようになつて
いることから、型温が上昇して理想型温から大幅にオー
バーシュートすることが防止され、また中空部内の空間
温度の大幅な上昇が防止される。また、第２温度センサ
ーにより肉薄に形成された壁部の型温を検出し、この検
出値が第２設定値を下回つた時に制御装置から加熱ヒー
ターの作動を開始する信号を出力するようになつている
ことから、型温の下降速度を小さく設定するとともに、
型開き後から型締め・注湯開始までの型温を理想型温か
ら大幅に下回らないように調整することができる。

従って、キャビティの狭い空間部における溶湯の湯まわ
りを常時適切に維持し、均質で亀裂のない良質の製品を
安定して成形することができる。また、中空部内の空間
温度についても、加熱ヒーターを劣化させない範囲に調
整されるため、加熱ヒーターの寿命を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の温度調整装置を適用した鋳造
用金型装置の全体説明図、第２図は第１図の要部の拡大
説明図、第３図は加熱ヒーターの制御系のブロック線
図、第４図は型温の制御特性図である。 １……鋳造用金型装置、２……鋳造用金型、４……上
型、５……下型、6,7……左右のサイドスライド型、８
……キャビティ、8a……キャビティの狭い空間部、14…
…温度調整装置、15……中空部、16……中空部のキャビ
ティ側の壁部、16a……中空部のキャビティの狭い空間
部に対応した部位の壁部（肉薄壁部）、17……加熱ヒー
ター、18……第１温度センサー、19……第２温度センサ
ー、21……制御装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳造用金型のキヤビテイの狭い空間部に対
   応した部位の型温を調整する鋳造用金型の温度調整装置
   において、鋳造用金型のキヤビテイの狭い空間部に対応
   した部位を含む壁部に一端が外部に解放する中空部を形
   成し、この中空部のキヤビテイ側の壁部をキヤビテイの
   狭い空間部に対応した部位が他の部位よりも肉薄となる
   ように形成し、中空部内に加熱ヒーターと中空部内の空
   間温度を検出する第１温度センサーとを設け、上記肉薄
   に形成した壁部にこの部位の型温を検出する第２温度セ
   ンサーを設けるとともに、第１温度センサーからの検出
   値が第１設定値に達した時に加熱ヒーターの作動を停止
   する信号を出力し、第２温度センサーからの検出値が第
   ２設定値を下回つた時に加熱ヒーターの作動を開始する
   信号を出力し、鋳造サイクルに応じて加熱ヒーターの作
   動を制御する制御装置を備えてなることを特徴とする鋳
   造用金型の温度調整装置。