JPH0377027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は低圧鋳造法における金型温度制御方法
に関し、一層詳細には、鋳造サイクルの開始に先
立つて金型温度を検出し、次いで、この実測され
た金型温度と予め設定された溶湯加圧開始時にお
ける基準金型温度範囲とを比較し、これによつて
金型温度が前記基準金型温度範囲内に至るように
冷却水の流量を制御することにより、鋳造条件を
一定にして品質の均一な鋳造品を得ることを可能
にした低圧鋳造法における金型温度制御方法に関
する。 ［発明の背景］ 一般に、例えば、自動車部品等を大量生産する
場合、低圧鋳造法が広汎に利用されている。この
低圧鋳造法はアルミニウム合金等の軽合金からな
る溶湯を密閉容器で加熱保持し、比較的低圧の不
活性ガスまたは空気で前記溶湯の表面を加圧する
ことにより、前記溶湯を給湯管を介し金型内に画
成されるキヤビテイ内に充填して鋳造品を製造す
る方法である。 従来から、低圧鋳造法による鋳造工程中におい
て、金型に必要に応じて冷却水を供給することに
より当該金型の温度をコントロールする作業が行
われている。この場合、一般的には、金型に温度
センサを設け、この温度センサにより測定された
実際の金型温度が予め設定した温度より高い場合
は冷却水を給水し、一方、金型温度が前記設定温
度よりも低い場合は給水を停止し、これにより、
鋳造工程中における金型の温度を所定の温度範囲
内に保持する方法がある。 ところで、鋳造工程中には型開き後の鋳造品の
取り出し、その後の金型の清掃あるいは金型に中
子をセツトする作業、さらには、金型装置に係る
故障、操作ミスによるトラブル等、種々に待ち時
間が発生する。このため、鋳造工程においては１
つ１つの鋳造サイクルが変動するのが普通であ
る。 実際、この鋳造サイクルの変動に対応して注湯
間隔が変化し、これにより、夫々の鋳造サイクル
における注湯開始時の初期金型温度が異なつてし
まう。そして、溶湯をキヤビテイ内に充填し、こ
れを加圧保持して凝固させる過程における金型並
びに溶湯の温度変化も前記の初期金型温度のばら
つきに対応して異なつた推移を示す。 然しながら、前述した金型温度の制御方法で
は、個別の鋳造サイクルの変動に効果的に対応す
ることが出来ない。従つて、夫々の鋳造サイクル
における鋳造条件が一定しないため、鋳造工程全
体を通して鋳造品の品質が均一化されず、また、
不良品の発生を防止出来ないという不都合があ
る。 ［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされ
たものであつて、鋳造サイクルの開始に先立つ
て、温度センサ等を介して金型の温度を検出し、
この金型温度と予め設定した基準金型温度範囲と
の比較を行い、金型温度が前記基準金型温度の範
囲内にない時にはこの温度差に基づいて冷却水の
水量を選択し、前記冷却水を金型に供給して前記
金型が基準金型温度範囲内に達するまで冷却する
ことにより、溶湯充填の際の金型温度を常時一定
にすることが出来、鋳造される鋳造品の品質を均
一化し且つ品質の安定並びに向上を可能とする低
圧鋳造法における金型温度制御方法を提供するこ
とを目的とする。 ［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は密閉容
器に貯留される溶湯の表面を圧力気体で加圧して
当該溶湯を金型内に画成されたキヤビテイに充填
して行う低圧鋳造法において、溶湯をキヤビテイ
内に加圧充填するに先立つて金型温度を検出し、
次いで、予め設定した基準金型温度範囲内に前記
金型温度があるか否かの比較判断処理を行い、前
記比較判断処理に基づいて金型に供給する冷却水
の流量を制御し、前記金型温度が基準金型温度範
囲内に至つた時にキヤビテイ内に対する溶湯の加
圧充填を開始することを特徴とする。 ［実施態様］ 次に、本発明に係る低圧鋳造法における金型温
度制御方法についてそれを実施するための鋳造装
置との関連において好適な実施態様を挙げ、添付
の図面を参照しながら以下詳細に説明する。 第１図において、参照符号１０は鋳造装置を示
す。この鋳造装置１０は鋳造金型１２と金型温度
制御機構１４とから基本的に構成される。 前記鋳造金型１２は下型１６と、この下型１６
の上方に配置される上型１８および前記下型１６
と上型１８に摺動自在に嵌合するよう配設される
摺動型２０および２２を含む。さらに、これら下
型１６、上型１８および摺動型２０，２２により
キヤビテイ２４が画成され、前記キヤビテイ２４
は自動車等の内燃機関を構成するシリンダヘツド
を鋳造するのに対応した形状を呈している。 そこで、前記下型１６には段付孔部２６が形成
され、この段付孔部２６に前記キヤビテイ２４と
連通する湯口２８が画成されたノズル３０が装着
される。前記ノズル３０には溶湯を送給するため
のストーク３２が連結され、このストーク３２は
下型１６の下方に設置され溶湯が貯留される溶湯
供給手段３４に接続される。この溶湯供給手段３
４には図示しない坩堝が配設され、この坩堝内に
溶湯が加温保持される。 一方、上型１８は可動ダイベース３６に固定さ
れ、この可動ダイベース３６に連結される図示し
ないアクチユエータの駆動作用下に鉛直方向に変
位自在である。前記可動ダイベース３６と上型１
８の間には冷却ブロツク３８が介装され、ボルト
等により上型１８に固定される。前記冷却ブロツ
ク３８には冷却孔４０が画成され、前記可動ダイ
ベース３６に挿通されるパイプ４２，４４を介し
て冷却水が導入、導出される。さらに、前記上型
１８、可動ダイベース３６を貫通して製品を押し
出すための押出ピン４６が挿通され、この押出ピ
ン４６はその基端部が取付部材４８に装着される
と共に、先端部がキヤビテイ２４に臨む。 次いで、前記下型１６、上型１８の間に摺動変
位自在に摺動型２０，２２が係合する。この摺動
型２０，２２は夫々冷却ブロツク５０，５２を備
え、図示しないアクチユエータに連結部材５４，
５６を介して連結される。この場合、前記冷却ブ
ロツク５０，５２はその内部に夫々冷却孔５８，
６０が画成される。前記冷却孔５８，６０には
夫々冷却水を供給するパイプ６１，６２および冷
却水を排出するパイプ６３，６４が挿入される。 なお、第１図において、参照符号６６ａ乃至６
６ｆは砂中子を示し、また、参照符号６８はガス
抜きのための孔を示す。 そこで、前記鋳造金型１２の温度を制御する金
型温度制御機構１４について説明する。この金型
温度制御機構１４は下型１６のキヤビテイ２４に
近接した部位に配設される熱伝対等の温度センサ
７２と、冷却水供給源７４から供給される冷却水
の水量を制御するための流量制御手段７６と、前
記温度センサ７２の出力電圧が型温度データとし
て導入され、この型温度データに基づいて前記流
量制御手段７６を構成するバルブ類の開閉動作を
制御すると共に溶湯供給手段３４を制御するマイ
クロコンピユータ７８とから構成される。 前記流量制御手段７６はソレノイドバルブ、可
変絞り弁を含む流体回路から構成されるものであ
る。すなわち、前記冷却水供給源７４から延在す
る管路４９はその途中で管路８０と８２とに分岐
し、この分岐した管路８０，８２には夫々ソレノ
イドバルブ８４，８６が配設される。このソレノ
イドバルブ８４，８６は前記マイクロコンピユー
タ７８が出力する開成あるいは閉成信号に基づい
て開閉動作されるよう構成されている。 前記ソレノイドバルブ８４，８６の下流には
夫々可変絞り弁８８，９０並びに流量計９２，９
４が配設される。さらに、当該管路８０，８２は
再び合流し、摺動型２０の冷却ブロツク５０に挿
通されるパイプ６１と接続される。なお、前記パ
イプ６１から冷却孔５８に導入された冷却水はパ
イプ６３を介してタンク９６に排出される。 また、前記金型温度制御機構１４から供給され
た冷却水は摺動型２２の冷却ブロツク５２にも管
路９８を介して導入され、タンク１００に排出さ
れるよう構成している。 次に、以上のように構成される鋳造装置１０を
用い、鋳造条件をJIS AC2B相当のアルミニウム
合金からなる溶湯の温度が700℃、加圧力が0.28
Kg／cm²としてシリンダヘツドを鋳造する。 ここで、鋳造金型１２には試行的な鋳造サイク
ルが実施され、これにより当該鋳造金型１２の型
温度は実際の鋳造サイクルを連続的に行うのに適
当な温度以上に予め昇温されているものとする。 そこで、前記鋳造金型１２に画成されるキヤビ
テイ２４の所定部位に砂中子６６ａ乃至６６ｆを
設置し、その後、可動ダイベース３６およびこれ
と一体的な上型１８を図示しないアクチユエータ
の作用下に下方向に変位させると共に、摺動型２
０，２２を連結部材５４，５６を介して連結され
る図示しないアクチユエータの作用下に近接変位
させ、型締めを行う。 以下、第２図に示すフローチヤートに従つて本
発明に係る金型温度の制御方法を実施しながら、
予め設定され且つ鋳造条件に最適な型温度範囲内
に型温度を調整する。なお、この場合、金型温度
制御機構１４を構成するマイクロコンピユータ７
８の図示しないROMには第２図のフローチヤー
トで示される手順のプログラムが書き込まれてお
り、CPU（図示せず）はこのフローチヤートに沿
つて動作するものである。 すなわち、ステツプ１において、下型１６に配
設した温度センサ７２を介して型締め直後の型温
度T_Dが検出される。次いで、ステツプ２におい
て、この型温度T_Dは図示しないインタフエース
を介して温度データとしてマイクロコンピユータ
７８に導入される。このマイクロコンピユータ７
８を構成する図示しないCPUは前記型温度T_Dが
予め当該マイクロコンピユータ７８に入力されて
いる設定型温度範囲Ｓ内に入つているかどうかを
比較判断処理する。この設定型温度範囲Ｓは鋳造
条件に基づいて最適に設定されるものであつて、
第３図のタイムチヤートにおいて示すように、上
限温度T_naxと下限温度T_nioとの間で設定される所
定の温度領域を有する。なお、第３図ａ中、実線
で示す曲線は実際の型温度T_Dの時間的な変化を
表す型温度曲線１０２である。 ここで、前記型温度T_Dが前記設定型温度範囲
Ｓ内に含まれる値であるとマイクロコンピユータ
７８は溶湯供給手段３４に信号を転送し、これに
より溶湯供給手段３４は起動する。そして、この
溶湯供給手段３４に配設される図示しない坩堝に
貯留される溶湯の表面が圧縮空気で加圧され、ス
トーク３２、湯口２８を介してキヤビテイ２４内
に対する溶湯の充填が開始される（STP3）。 一方、型温度T_Dが設定型温度範囲Ｓにない場
合、ステツプ４において、CPUはこの型温度T_D
が前記設定型温度範囲Ｓに基づいて予め設定され
ている４種類の温度ゾーンＡ、Ｂ、ＣおよびＤの
いずれの範囲に相当するものであるかを判断す
る。これらの温度ゾーンＡ乃至Ｄは、第３ａに示
すように、所定の鋳造条件に基づいて任意に設定
され、本実施態様では、設定型温度範囲Ｓにおけ
る上限温度T_naxの上方領域に所定の温度幅を持
つて設定されるものである。 この場合、前記温度ゾーンＡ乃至Ｄに夫々対応
して第１表に示すように冷却水の水量が設定され
ると共に、この冷却水の水量を実現するためにソ
レノイドバルブ８４，８６の開閉状態が定められ
ている。

【表】 なお、ソレノイドバルブ８４，８６を通流する
冷却水の流量Q₁、Q₂はこれらの下流に設置され
る可変絞り弁８８，９０により任意に調整してお
くことが出来る。そして、以上のような冷却水量
の設定は鋳造条件によつて決定される。 こうして、前述のステツプ４の結果に基づい
て、ステツプ５、ステツプ６においてマイクロコ
ンピユータ７８はソレノイドバルブ８４，８６に
夫々開成あるいは閉成信号を送る。そして、ステ
ツプ７においてこの状態が所定時間継続された
後、再びステツプ１に戻ることになる。 そこで、第３図のタイムチヤートにおいて、実
際、ステツプ１で検出した時刻t₀における型温度
T_D0は次のステツプ２で設定型温度範囲Ｓ内にあ
るかどうかがCPUにより判断される。型温度T_D0
は設定型温度範囲Ｓから外れているため、ステツ
プ４においてこの型温度T_D0が温度ゾーンＡ乃至
Ｄのどの温度ゾーンに含まれるかがCPUにより
判断される。この場合、前記型温度T_D0はＢゾー
ンに相当する。従つて、CPUの判断処理結果に
基づきマイクロコンピユータ７８は冷却水の水量
を第１表におけるQ₂にすべくソレノイドバルブ
８６に開成信号を送給し、一方、ソレノイドバル
ブ８４には閉成信号を送給して当該ソレノイドバ
ルブ８４，８６を開閉動作させる。（STP5、
６）。この結果、冷却水供給源７４から供給され
る冷却水は管路８２を通り、すなわち、ソレノイ
ドバルブ８６、可変絞り弁９０を介して流量Q₂
でパイプ６１，６２に導入され、冷却ブロツク５
０，５２内に画成される冷却孔５８，６０に夫々
冷却水が導入される。そして、この冷却孔５８，
６０内を通流した後、パイプ６３，６４を介して
タンク９６，１００に排水されることになる。こ
の冷却水の循環は所定時間、例えば、１分間継続
する（STP7）。 そこで、再びステツプ１に戻る。すなわち、温
度センサ７２を介して時刻t₁における型温度T_D1
を実測する。この場合、型温度T_D1は、第３図に
示すように、降下して温度ゾーンＣに含まれる。
前記温度ゾーンＣは設定型温度範囲Ｓに近づいて
おり、この温度ゾーンＣにあつては型温度T_Dが
設定型温度範囲Ｓ以下に過冷却されるのを防止す
るために、型温度T_Dの降下勾配は緩やかである
ことが望ましい。従つて、ステツプ２、ステツプ
４を経てマイクロコンピユータ７８はCPUの判
断処理に基づいて冷却水の水量をこれまでの流量
Q₂からさらに小さい流量Q₁にすべくソレノイド
バルブ８６に閉成信号を送給し当該ソレノイドバ
ルブ８６をクローズにすると共に、ソレノイドバ
ルブ８４に開成信号を送りこれをオープンする。
こうして、ステツプ５、６、７を経て冷却水はそ
の流量をQ₁に規制され、冷却ブロツク５０，５
２の冷却孔５８，６０に所定時間継続して供給さ
れる。 さらに、ステツプ１に戻り、時刻t₂における型
温度T_Dを実測する。第３図において、型温度T_D
はさらに降下し、温度ゾーンＤの範囲にある。前
記と同様にしてステツプ２、４を経てマイクロコ
ンピユータ７８はソレノイドバルブ８４に閉成信
号を送り、当該ソレノイドバルブ８４をクローズ
する。この結果、冷却ブロツク５０，５２の冷却
孔５８，６０に対する冷却水の供給は停止される
（STP5、６）。この場合、温度ゾーンＤは設定型
温度範囲Ｓに隣接しているため、型温度T_Dの降
下は自然放熱によるもので十分である。 さらにまた、所定時間経過後（STP7）、ステ
ツプ１に戻り時刻t₃における型温度T_Dを計測す
る。ここで、型温度T_Dは自然放熱により降下し、
設定型温度範囲Ｓ内に至る。こうして、ステツプ
２、ステツプ３を実行し、キヤビテイ２４に対す
る溶湯の充填を開始する。 これより以後、前記キヤビテイ２４内に溶湯を
充填し、所定時間加圧状態を保持し、さらに減圧
して溶湯を凝固させる。そして、溶湯が凝固した
後、型開きを行い、鋳造品を取り出して鋳造サイ
クルを終了する。 次回の鋳造サイクルは同様に前述の工程を繰り
返すものである。すなわち、第３図において、第
２回目の時刻t′₀における型温度T_Dの値に基づい
てステツプ１、２を行い、前述と同様の順序を経
て型温度T_Dが設定型温度範囲Ｓ内に至つたら溶
湯をキヤビテイ２４内に充填を開始する。こうし
て、常に溶湯充填開始時の型温度T_Dが鋳造条件
に最適な一定の範囲内に保たれることになる。以
後、２回目の鋳造サイクルを実行する。 なお、本実施態様では、ソレノイドバルブ８
４，８６と可変絞り弁８８，９０とを用いている
が、開閉弁を固定としてこれに比例制御弁を接続
して構成してもよい。 ［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、センサ等を介
して実測した型温度と、鋳造条件に基づいて予め
設定した型温度範囲とを比較処理し、当該設定型
温度範囲内に型温度を制御すべく数段階にわたる
冷却水量を前記比較処理に基づいて制御しながら
供給している。このため、常に溶湯を加圧充填す
る際の型温度が一定の範囲の幅に設定されるた
め、鋳造条件が一定となり、この結果、品質の均
一な鋳造品が得られるという効果が得られる。 以上、本発明について好適な実施態様を挙げて
説明したが、本発明はこの実施態様に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の改良並びに設計の変更が可能なこと
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金型温度制御方法を実施
するための鋳造装置の概略的な構成を示す縦断面
図、第２図は当該金型温度制御方法の手順を説明
するフローチヤート、第３図は当該金型温度制御
方法の実施態様に基づくタイムチヤートである。 １０……鋳造装置、１２……鋳造金型、１４…
…金型温度制御機構、１６……下型、１８……上
型、２０，２２……摺動型、２４……キヤビテ
イ、３２……ストーク、３４……溶湯供給手段、
５０，５２……冷却ブロツク、５８，６０……冷
却孔、７６……流量制御手段、７８……マイクロ
コンピユータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 密閉容器に貯留される溶湯の表面を圧力気体
   で加圧して当該溶湯を金型内に画成されたキヤビ
   テイに充填して行う低圧鋳造法において、溶湯を
   キヤビテイ内に加圧充填するに先立つて金型温度
   を検出し、次いで、予め設定した基準金型温度範
   囲内に前記金型温度があるか否かの比較判断処理
   を行い、前記比較判断処理に基づいて金型に供給
   する冷却水の流量を制御し、前記金型温度が基準
   金型温度範囲内に至つた時にキヤビテイ内に対す
   る溶湯の加圧充填を開始することを特徴とする低
   圧鋳造法における金型温度制御方法。