JPS63199063A - 金型鋳造品の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金型鋳造品の製造装置に関し、特に鋳造品をＡ
１変態点以上の温度に保持して熱処理炉に投入するに際
し、鋳造品の温度を精度よく制御し得るようにしたもの
に関する。

〔従来技術〕

最近、鋳造品の高強度化と鋳造工程の生産性向上の要請
から、金型鋳造法でクランクシャフト等を鋳造する技術
が実用化されている。一方、例えば特開昭５９−１５７
２２１号公報には、鋳造後Ａ１変態点以上の温度で型ば
らしを行なって熱処理し、次に恒温変態処理するオース
テンパー処理する技術が記載されている。

金型鋳造により鋳造後、Ａ、変態点以上の温度で型ばら
しする為には鋳造品の温度を検出する必要があるが、そ
の手段として型ばらしステーションに赤外線センサ等の
非接触式温度検出手段を設け、湯口近傍の鋳造品の温度
を検出したり、注湯から型ばらしまでの時間を設定する
ことによって温度管理していくことが考えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の如く、赤外線センサ等で鋳造品の湯口近傍の温度
を検出するのみでは鋳造品の温度を精度よく検出するこ
とは困難である。

即ち、注油時の溶湯の温度のバラツキ、金型温度のバラ
ツキなどにより、注湯後の鋳造品の温度は高低変動する
が、特にクランクシャフト等複雑な形状の鋳造品では、
各部の冷却速度の違いによって各部の温度分布が一定せ
ず、局部的にＡ、変態点以下に低下した状態で型ばらし
するという問題が起る。この場合、鋳造・熱処理後の鋳
造品の品質が局部的に低下することになる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る金型鋳造品の製造装置は、金型で鋳造した
鋳造品を型ばらし後、Ａ１変態点以上の温度に保持して
熱処理炉に投入するようにした金型鋳造品の製造装置に
おいて、上記金型に鋳造キャビティの少なくとも１個所
に臨む温度センサを設け、この温度センサからの出力信
号に基いて鋳造品の少なくとも１個所の温度がＡ、変態
点以上の設定値に達したときに型開きする制御手段を設
けたものである。

〔作用〕

本発明に係る金型鋳造品の製造装置においては、温度セ
ンサにより鋳造品の温度が検出され、その温度に基いて
型開きするので、鋳造品の各部の温度分布がバラライで
いる場合にも確実にＡ１変態点以上の温度で型開きでき
る。

〔発明の効果〕

本発明に係る金型鋳造品の製造装置によれば、以上説明
したように、金型鋳造品をＡ、変態点以上の温度で確実
に型開きできるので、鋳造品の全体をＡ、変態点以上の
温度に保持して熱処理炉へ投入できる。従って、鋳造品
の全体に亙って疲労強度が高く品質の安定した鋳造品を
製造することが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面に基いて説明する。

第１図は金型鋳造品の製造装置を示すもので、円形の金
型テーブルｌに合計８モールドの縦割り金型ユニット２
を配設し、これら金型ユニット２の中央部に配設したモ
ールド脱着装置３で、内側の金型２ａを移動させて金型
ユニット２の型ばらし、締付けを行うように構成してい
る。

また、上記の金型テーブル１の２つの金型ユニット２の
上方には溶解給湯機４を配設し、この溶解給湯機４によ
り上述の金型テーブル１のサイクルにマツチングして注
湯を行なうように構成している。

ここで、溶解給湯機４は、高周波溶解炉、低周波溶解炉
により形成し、溶解原材料を選択することにより、ねず
み鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、さらには鋳鋼の溶解が可能で
あり、また溶解給湯機４は２基以上の同時操業及び異種
の鋳鉄の混在溶解が可能である。

金型ユニット２は、他の金型ユニットとの交換が可能な
固定板を有し、金型ユニット数は前述のモールド脱着装
置３を交換することにより、１６ユニツトまで設定可能
である。

さらに、モールド脱着装置３による金型ユニット２の脱
着は出湯サイクルと連動し、金型テーブルｌの回転サイ
クルにより制御され、これに対応して、型締め、鋳込み
、型ばらし、型清掃、離型剤塗布のサイクルが順次繰返
し行なわれる機能を備えている。

前述の金型テーブルｌの後段には、金型鋳造され、かつ
型ばらし後の鋳造品例えば、クランクシャフトなどをＡ
、変態点以上に保ってオーステナイト化処理する加熱炉
としての均熱炉５を設置している。

そして、この均熱炉５と金型テーブル１との間には、型
ばらし後の高温状態の鋳造品を挟持して、均熱炉５に搬
送する搬送ロボット６を配置している。

後述の如く、各金型ユニット２の金型２ａ・２ｂ内には
、鋳造品の各部の温度を検出する多数の温度センサ９が
組込まれており、その検出信号がコントロールユニット
８へ出力される。そして、コントロールユニット８は型
ばらしステージ（Ｘ）にある各金型ユニット２内の鋳造
品の温度を常時監視し、各鋳造品の何れかの部分の温度
がＡ、変態点（７２７℃）以上の設定温度まで低下した
ときにモールド着脱装置３内の油圧系に指令して型開き
を行なうとともに、搬送ロボット６のロボットコントロ
ーラ７へ指令信号を出力するようになっている。

上記指令信号を受けると、搬送ロボット６は型ばらし後
の鋳造品を掴み均熱炉５へ搬送し投入する。

上記搬送ロボット６は、回転機能、前後・左右方向への
移動機能、鋳造品挟持のための移動決定機能を備えてい
る。

また、均熱炉５は、炉温を８５０〜９３０℃のＡ１変態
点く７２７℃）以上に保ち、温度制御は自動・手動切換
可能に構成している。そして、炉５での鋳造品の移動は
モータ１０によりウオーキングビーム式搬送コンベア１
１を駆動して行ない、モータ１０で同コンベア１１のワ
ーク搬送速度の変速制御を行なうこともできるように構
成している。

さらに、この均熱炉５の炉体前後には、開閉扉（図示路
）を配設し、前側の開閉扉は搬送ロボット６による鋳造
品装入と連動して開閉し、後側の開閉扉は後述する分配
ロボット１２の鋳造品取出しと連動して開閉するように
構成している。

尚、上記均熱炉５の雰囲気は通常大気雰囲気であるが、
スケール付着による焼入れ性不良を防止するために還元
雰囲気にしてもよいことは言うまでもない。

上記均熱炉５の後方には、均熱処理後の鋳造品を断熱ボ
ックス１３やミスト冷却処理室１４（又は、水冷処理室
）や低温流動層炉１５へ分配投入する分配ロボット１２
を配している。

次に、金型ユニット２について第２図〜第５図により説
明する。

第２図に示すように、金型ユニット２の各金型２ａ・２
ｂは各金型バックアップ１６・１７に固着され、両金型
バックアップ１６・１７は１対の油圧シリンダ１８によ
り連結され、内側の可動金型バックアップ１６の内側中
央部には型開き用の油圧シリンダ２０のピストンロッド
１９ａが連結され、油圧シリンダ１８のピストンロッド
１８ａを伸長させつつ油圧シリンダ１９のピストンロッ
ド１９ａを収縮させることにより、内側の金型バックア
ップ１６と金型２ａとを型開きできるようになっている
。これら油圧シリンダ１８・１９はバルブユニット２０
に接続され、これら油圧シリンダ１８・１９へは図示外
の油圧供給装置によバルブユニット２０を介して油圧が
供給される。上記油圧シリンダ１９とバルブユニット２
０はモールド着脱装置３内に組込まれており、全部の金
型ユニット２に共通のコントロールユニソ）８　　（第
１図・第２図）が金型テーブルｌの近くに配設してあり
、このコントロールユニット８によって各バルブユニッ
ト２０つまり油圧シリンダ１８・１９が制御される。

第３図・第４図に示すように、上記金型２ａ・２ｂは本
実施例の場合１対のクランクシャフトを鋳造するための
もので、両金型２ａ・２ｂ内にはクランクシャフト用の
１対のキャビティ２１が形成され、キャビティ２１の中
段部と下端部は注湯口２２に連通し、キャビティ２１の
上端部はガス抜き孔２３に連通している。尚、符号２４
は位置決め用のビンである。

上記キャビティ２１内に鋳込まれたクランクシャフト鋳
造品のクランクジャーナル部とピン部の温度を検出する
ため、ジャーナル部キャビティ２１ａとピン部キャビテ
ィ２１ｂの中央部に対応する位置において、内外の金型
２ａ・２ｂには計１８個の温度センサ９が組込まれ、各
温度センサ９の先端部がキャビティ２１の周面近傍に臨
み、各温度センサ９はコントロールユニット８へ接続さ
れている。

第５図に示すように、温度センサ９は耐熱性のアルミナ
保護管９ａで保護されたＰＲ熱電対かららなり、センサ
９の先端部は金型２ａ・２ｂの温度の影響を極力受けな
いように１０謙會径のアルミナ製円柱体９ｂ内に挿入さ
れ、センサ９の先端は１０龍径で厚さ１１のアルミナ板
９Ｃを介してキャビティ２１の周面２１Ｃに臨んでいる
。

次に、金型ユニット２の油圧シリンダ１８・１９を制御
する制御系について第６図により説明する。

上記コントロールユニット８は、金型ユニ・ノド２の温
度センサ９からの検出信号を受けてＡ／Ｄ変換するＡ／
Ｄ変換器２４と、Ａ／Ｄ変換器２４から温度信号を受け
て金型ユニット２のパルプユニット２０を制御するマイ
クロコンピュータ２５と、型開きするときの設定温度等
をマイクロコンピュータ２５へ入力する操作盤２６とか
らなり、マイクロコンピュータ２５からの指令信号が各
バルブユニット２０へ出力され、各パルプユニット２０
を介して前記油圧シリンダ１８・１９が制御される。ま
た、マイクロコンピュータ２５により起動・停止が制御
される油圧供給装置２７から各パルプユニット２０へ油
圧が供給されている。

上記マイクロコンピュータ２５は、金型テーブル制御装
置からの回転位置信号に基いて、型ばらしステージにあ
る金型ユニット２（Ｘ）の温度センサ９からの検出信号
をＡ／Ｄ変換器２４を介して入力し、何れかの温度セン
サ９で検出された温度がＡ、変態点以上の設定温度まで
低下したときに、パルプユニット２０へ制御信号を出力
してパルプユニット２０のバルブを切換えて油圧シリン
ダ１８・１９を制御し型開きさせるように制御するとと
もに、ロボットコントローラ７へ搬送開始指令を出力す
るようになっている。

上記各温度センサ９の先端部はキャビティ２１の周面２
１ｃの近傍に臨んでいるが、金型２ａ・２ｂの温度の影
響により検出温度は鋳造品の実際の温度よりも約１５０
℃程度低くなる。第８図は実験的に求めた鋳造品の温度
と検出温度の関係を示したものである。

従って、例えば第８図に示すように型ばらし後の鋳造品
を９００℃で灼熱炉５に投入しようとすると、型ばらし
及び搬送中の温度低下（約５０〜７０℃）を加味して約
９５０℃〜１０００℃の温度で型ばらしする必要があり
、この温度は検出温度約８００℃〜８５０℃に対応する
。

一方、温度センサ９は鋳造品のクランクジャーナル部や
ビン部など比較的冷却されやすい部分の表面温度を検出
するようになっていることから、鋳造品の全体的な平均
温度は検出温度に第７図の補正を加味した温度よりもか
なり高目の温度であること、また均熱炉５へ投入すると
きに鋳造品の最低温度の部分がＡ１変態点（７２７℃）
以上の温度であればよいことなどに鑑み、第８図の場合
設定温度を例えば７４０℃に設定する。

つまり、何れかの温度センサ９の検出温度が７４０℃ま
で低下した時点で型開きを指令するものとする。

尚、１８個の温度センサ９で検出した温度がバラライて
おらず、所定の許容値（例えばΔＴ＝１０℃）の範囲に
入っているときには、上記設定温度よりも所定値だけ低
い第２設定温度になった時点で型開きを行うようにする
。

更に、鋳造品の形状・構造によっては、型開きするとき
の上限設定温度を入力設定しておいて、全ての検出温度
がその上限設定温度以下に低下しない限り型開きしない
ようにすることも考えられる。

次に、上記金型鋳造品の製造装置の作用について説明す
る。

先ず、鋳鉄を１５７０℃で溶解給湯機４にて溶解し、こ
の溶湯を給湯ステージの金型ユニット２（７）Ｍ型２ａ
・２ｂに注湯し、その金型ユニット２が型ばらしステー
ジ（Ｘ）に来たときに、コントロールユニット８が温度
センサ９からの検出信号を入力してデータ処理を開始し
、何れかの温度センサ９からの検出温度が前記設定温度
に低下したときには対応するパルプユニット２０へ制御
信号を出力して型開きを行わせる。このとき、第８図の
例の場合、クランクジャーナル部の平均温度は９５０℃
である。これと同時にコントロールユニット８における
バルブ切換により油圧シリンダ１８・１９が操作され型
開きされると、搬送ロボット６がＡ、変態点以上の温度
の鋳造品を搬送し均熱炉５へ投入する。

このようにして、Ａ１変態点以上で離型し、鋳造品を取
出すと、鋳鉄組織は微細な黒鉛とフェライト、パーライ
ト地及び多量のチル（セメンタイト）を有する組織とな
る。

上記均熱炉５では、Ａ１変態点以上の鋳造品の自己保有
熱を有効利用し、炉温を８５０〜９２０℃、具体的には
９００℃に保って金属組織をオーステナイト化処理する
。

上記均熱炉５による処理時間５〜６０分、具体的には３
０分前後で、残留セメンタイトを分解し、微細黒鉛化す
ると共に、オーステナイトの均一化、安定化を図る。

つまり、凝固後のセメンタイトは熱的に不安定な状態で
あるから、短時間且つ低い分解温度でセメンタイトの黒
鉛化が図れ、結晶粒界等への不純物、介在物、偏析傾向
の強い元素の偏析抑制が助長され、結晶粒界の脆化が起
りにくくなる。

このようにしてオーステナイト化処理された鋳造品を分
配ロボット１２により挟持して、次段のミスト冷却処理
室１４や低温流動層炉１５や断熱ボックス１３へ分配す
る。

上記均熱炉５及びそれ以降の各処理装置で行う熱処理条
件の例は、第８図〜第１０図に示す通りである。

尚、低温流動層炉１５では、鋳造品を約３５０℃の温度
で約２時間保持することにより恒温変態処理する。この
処理により鋳造品はベイナイトと残留オーステナイトの
基地組織となり、２０μ以下の微細な黒鉛を含んだ、靭
性、耐摩耗性、切削性に優れた鋳造品となる。

以上説明したように、金型２ａ・２ｂ内に温度センサ９
を組込み鋳造品の各部の温度を検出し、何れかの温度セ
ンサ９の検出温度がＡ１変態点以上の設定温度に達した
ときに型開きしてその鋳造品を均熱炉に投入するように
構成したので、鋳造品の各部の温度をＡ、変態点以上の
温度に確実に保持した状態で均熱炉５へ投入することが
可能となり、鋳造品の全体に互って所期の熱処理を施す
ことが出来るから、疲労強度に優れ安定した品質の鋳造
品を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は金型鋳造
品の製造装置の全体構成図、第２図は金型ユニットの平
面図、第３図は金型の部分正面図、第４図は金型の縦断
面図、第５図は温度センサ装着部の拡大断面図、第６図
は金型ユニットを制御する制御系の構成図、第７図はク
ランクジャーナル部表面温度とセンサ検出温度の相関関
係を示す線図、第８図〜第１０図は夫々熱処理条件等の
１例を示す線図である。 ２・・金型ユニット、　２ａ・２ｂ・・金型、５・・均
熱炉、　６・・搬送ロボット、　８・・コントロールユ
ニット、　９・・温度センサ、２１・・キャビティ。 特　許　出　願　人　　マツダ株式会社第４図 第７図 第８図 第９図 Ｓｌｏ図 −’ｑｂｑ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型で鋳造した鋳造品を型ばらし後、Ａ＿１変態
   点以上の温度に保持して熱処理炉に投入するようにした
   金型鋳造品の製造装置において、 上記金型に鋳造キャビティの少なくとも１個所に臨む温
   度センサを設け、この温度センサからの出力信号に基い
   て鋳造品の少なくとも１個所の温度がＡ＿１変態点以上
   の設定値に達したときに型開きする制御手段を設けたこ
   とを特徴とする金型鋳造品の製造装置。