(57)【要約】【課題】溶湯の温度を直接測定することができる鋳造金型装置を提供する。【解決手段】鋳造金型装置１は、金型のキャビティ３に溶湯を注入し鋳造品Ｃを製造する装置であって、前記金型は、前記溶湯の温度を測定するための溶湯温度測定手段６を備えており、溶湯温度測定手段６は、キャビティ３の表面に開口する測定窓６０Ｄと、測定窓６０Ｄに配置された透過部材６１と、前記金型内に透過部材６１から所定距離離間して配置され、透過部材６１を介して前記溶湯から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段６３と、赤外線検出手段６３に接続され、赤外線検出手段６３により検出された赤外線情報に基づいて前記溶湯の温度情報に変換する温度変換手段６８とを備えたことを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティに溶湯を注入し鋳造品を製造する鋳造金型装置であって、
前記金型は、前記溶湯の温度を測定するための溶湯温度測定手段を備えており、
前記溶湯温度測定手段は、
前記キャビティの表面に開口する測定窓と、
前記測定窓に配置された透過部材と、
前記金型内に前記透過部材から所定距離離間して配置され、前記透過部材を介して前記溶湯から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段と、
前記赤外線検出手段に接続され、前記赤外線検出手段により検出された赤外線情報に基づいて前記溶湯の温度情報に変換する温度変換手段とを備えた
ことを特徴とする鋳造金型装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記溶湯温度測定手段の前記温度変換手段は、前記金型外に配置されており、
前記溶湯温度測定手段は、前記赤外線検出手段と前記温度変換手段とを接続するケーブルを備えており、
前記金型は、前記鋳造品を脱型するためのエジェクタ装置を備えており、
前記エジェクタ装置は、
前記金型に形成された挿通孔に挿通され、前記鋳造品の成形後に、先端部が前記キャビティを形成する成形面の位置から前記キャビティ側に押し出されることにより、前記鋳造品を前記成形面から脱型させるエジェクタピンと、
前記エジェクタピンの基端側に接続され、前記キャビティ側に向かって移動することにより前記エジェクタピンを押し出すエジェクタプレートと、
前記エジェクタプレートの移動のための作動空間とを備えており、
前記溶湯温度測定手段の前記ケーブルの一部は、前記エジェクタ装置の前記作動空間に配策されている
ことを特徴とする鋳造金型装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記鋳造金型装置は、ハイプレッシャーダイカスト鋳造用の装置であり、
前記ケーブルは、光ファイバーケーブルである
ことを特徴とする鋳造金型装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記溶湯温度測定手段は、前記キャビティの複数個所に設けられている
ことを特徴とする鋳造金型装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記金型は、前記溶湯を前記キャビティに注入するための注入口と、前記注入口を介して前記キャビティに前記溶湯を注入するための射出装置とを備え、
前記溶湯温度測定手段は、前記注入口近傍に設けられている
ことを特徴とする鋳造金型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、鋳造金型装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金型のキャビティに溶湯を注入して鋳造品を製造する鋳造金型装置において、金型の温度を測定することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７５９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のものでは、金型の温度を測定することはできても、金型内の溶湯自体の温度を直接測定することは困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで本開示では、溶湯の温度を直接測定することができる鋳造金型装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、ここに開示する第１の技術に係る鋳造金型装置は、金型のキャビティに溶湯を注入し鋳造品を製造する鋳造金型装置であって、前記金型は、前記溶湯の温度を測定するための溶湯温度測定手段を備えており、前記溶湯温度測定手段は、前記キャビティの表面に開口する測定窓と、前記測定窓に配置された透過部材と、前記金型内に前記透過部材から所定距離離間して配置され、前記透過部材を介して前記溶湯から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段に接続され、前記赤外線検出手段により検出された赤外線情報に基づいて前記溶湯の温度情報に変換する温度変換手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
例えば、溶湯の温度を直接測定するために、温度測定手段として一般的なシース熱電対等を使用する場合を考える。この場合、シース熱電対等をキャビティ内に突出させ、溶湯に接触させて溶湯の温度を測定することが考えられる。しかしながら、シース熱電対等の先端に高温且つ流動する溶湯が接触すると、シース熱電対等の先端が破損して温度を測定することができない。さらに、キャビティ内に突出させたシース熱電対等が障害物となり、溶湯の流れを実際の流れと違うものに変えてしまう虞があるため、流動中の溶湯温度をシース熱電対等を用いて直接測定する手段は好ましくない。本技術では、溶湯が放射する赤外線を検出する赤外線検出手段を備えた溶湯温度測定手段を採用し、当該赤外線検出手段を、透過部材を介して、溶湯と非接触で配置するようにした。本構成によれば、溶湯の温度を直接測定することができ、得られた溶湯の温度情報を利用して、鋳造条件の最適化等の作業の効率化や精度向上に資することができる。
【０００８】
第２の技術は、第１の技術において、前記溶湯温度測定手段の前記温度変換手段は、前記金型外に配置されており、前記溶湯温度測定手段は、前記赤外線検出手段と前記温度変換手段とを接続するケーブルを備えており、前記金型は、前記鋳造品を脱型するためのエジェクタ装置を備えており、前記エジェクタ装置は、前記金型に形成された挿通孔に挿通され、前記鋳造品の成形後に、先端部が前記キャビティを形成する成形面の位置から前記キャビティ側に押し出されることにより、前記鋳造品を前記成形面から脱型させるエジェクタピンと、前記エジェクタピンの基端側に接続され、前記キャビティ側に向かって移動することにより前記エジェクタピンを押し出すエジェクタプレートと、前記エジェクタプレートの移動のための作動空間とを備えており、前記溶湯温度測定手段の前記ケーブルの一部は、前記エジェクタ装置の前記作動空間に配策されていることを特徴とする。
【０００９】
本技術によれば、エジェクタプレートの作動空間にケーブルの後端側を配策することにより、ケーブルの湾曲率を大きくすることができ、ケーブルの過度の湾曲による破損等を最小限に抑えることができる。また、金型内部に形成するケーブル配策用の孔等を必要最小限に抑えることができる。
【００１０】
第３の技術は、第２の技術において、前記鋳造金型装置は、ハイプレッシャーダイカスト鋳造用の装置であり、前記ケーブルは、光ファイバーケーブルであることを特徴とする。
【００１１】
ハイプレッシャーダイカスト鋳造では、鋳造完了までにかかる時間がおよそ２０／１０００秒程度で、溶湯の流動速度は５０ｍ／ｓ程度になることもある。本技術によれば、赤外線情報を伝達するケーブルとして光ファイバーケーブルを採用することにより、１／１０００秒程度のタイムスパンで、温度の出力が可能となる。そうすると、ハイプレッシャーダイカスト鋳造においても溶湯の直接的且つ連続的な温度測定が可能となる。
【００１２】
第４の技術は、第１乃至第３の技術のいずれか一において、前記溶湯温度測定手段は、前記キャビティの複数個所に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本技術によれば、複数個所の溶湯の温度を測定して、種々の解析に利用することができ、鋳造条件の最適化等の作業の効率化や精度向上に資することができる。
【００１４】
第５の技術は、第１乃至第４の技術のいずれか一において、前記金型は、前記溶湯を前記キャビティに注入するための注入口と、前記注入口を介して前記キャビティに前記溶湯を注入するための射出装置とを備え、前記溶湯温度測定手段は、前記注入口近傍に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本技術によれば、射出装置近傍での溶湯の温度を直接測定可能となる。そうして、射出装置近傍での溶湯の温度情報を種々の解析に利用することができ、鋳造条件の最適化等の作業の効率化や精度向上に資することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように、本開示によると、溶湯の温度を直接測定することができ、得られた溶湯の温度情報を利用して、鋳造条件の最適化等の作業の効率化や精度向上に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係る鋳造金型装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３Ａ】可動型の成形面側の平面図である。
【図３Ｂ】図３ＡのＣ−Ｃ線における部分断面図である。
【図４】鋳造品の斜視図である。
【図５】図３ＡのＢ−Ｂ線における断面図である。
【図６】図５の符号Ｄで示す部分の拡大図である。
【図７】溶湯温度の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００１９】
（実施形態１）
＜鋳造金型装置＞
図１〜図６に示すように、実施形態１に係る鋳造金型装置１は、金型のキャビティ３に溶湯を注入及び加圧して鋳造品Ｃを製造するハイプレッシャーダイカスト鋳造用の装置である。鋳造金型装置１は、金型としての固定型１１と可動型１２とを備えている。固定型１１と可動型１２とは、互いの合わせ面１１Ｃ，１２Ｃに、一対の成形面３１，３２を備えている。固定型１１と可動型１２とが型締めされた状態で、上記一対の成形面３１，３２により、キャビティ３が形成される。
【００２０】
なお、本明細書において、方向は、便宜上、図１〜図３Ａに示すように定める。すなわち、「前後方向」は鋳造金型装置１の型締め方向に平行な方向とし、固定型１１側を前側、可動型１２側を後側とする。「上下方向」は、固定型１１及び可動型１２の合わせ面１１Ｃ，１２Ｃに平行な方向であり、図２の上側を上側、下側を下側とする方向である。「左右方向」は、図１，図３Ａに示すように、固定型１１及び可動型１２の合わせ面１１Ｃ，１２Ｃに平行な方向であり、「前後方向」及び「上下方向」と直交する方向とする。なお、上述の方向は、便宜的なものであり、鋳造金型装置１の構成や設置方向を限定するものではない。
【００２１】
図２に示すように、固定型１１は、固定盤（図示せず）の金型取付面に固定された固定ホルダ２３と、当該固定ホルダ２３に嵌合され、成形面３１を備えた固定中子２４とを備えている。また、固定型１１には、溶湯をキャビティ３内に注入するための注入口２Ａと、当該注入口２Ａを介して、溶湯をキャビティ３に射出注入するための射出シリンダ２（射出装置）とが配設されている。射出シリンダ２は、プランジャスリーブ１３とプランジャチップ１４とを有している。溶湯は、固定型１１に配設された保持炉（図示せず）に貯留され、適宜プランジャスリーブ１３内に導入される。
【００２２】
図２に示すように、可動型１２は、可動盤（図示せず）にダイベース１２Ａを介して設置された可動ホルダ２２と、可動ホルダ２２に嵌合され、成形面３２を備えた可動中子２１とを備えている。また、可動型１２は、キャビティ３内で成形された鋳造品Ｃを脱型するためのエジェクタ装置４を備えている。
【００２３】
エジェクタ装置４は、図２，図５に示すように、鋳造品Ｃを押し出すためのエジェクタピン４２と、該エジェクタピン４２をキャビティ３側に移動させるためのエジェクタプレート４１と、該エジェクタプレート４１の作動空間４３と、エジェクタプレート４１の移動幅を規制するストッパ４４とを備えている。図２，図５に示すように、エジェクタピン４２の基端部４２Ａは、２枚の板部材からなるエジェクタプレート４１に固定されている。可動型１２には、エジェクタピン４２を挿通させるための、キャビティ３において開口する挿通孔４５が穿設されている。そして、エジェクタピン４２の先端側は、当該挿通孔４５に挿通され、その先端部４２Ｂはキャビティ３を形成する成形面３２の一部を構成している。鋳造品Ｃの成形後に、エジェクタプレート４１が、ストッパ４４に当接して係止されるところまでキャビティ３側に移動することで、エジェクタピン４２の先端部４２Ｂが成形面３２の位置からキャビティ３側に押し出される。そうして、エジェクタピン４２の押し出しに伴い鋳造品Ｃが成形面３２から脱型される。なお、図５に示すエジェクタプレートの移動幅Ｌは、ストッパ４４の前後方向の長さにより調整することができる。エジェクタプレートの移動幅Ｌは、後述する溶湯温度測定手段６のケーブル６４を配策するための領域を確保しつつ、鋳造品Ｃの脱型を十分に行う観点から、具体的には例えば５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。
【００２４】
なお、鋳造金型装置１は、溶湯の温度測定を主目的として設計された実験用の装置である。従って、図２〜図４に示すように、キャビティ３の形状、すなわち鋳造金型装置１により製造される鋳造品Ｃの形状は、限定する意図ではないが、後述する溶湯温度測定手段６を複数設け、流動する溶湯の温度変化を連続的に測定する観点から、所定幅の流路を備えた薄肉平板状となっている。なお、キャビティ３の前後方向の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば１ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができる。また、キャビティ３の上下方向の高さＸ１は、限定する意図ではないが、例えば５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度とすることができる。キャビティ３の流路の上下方向の高さＸ２は、限定する意図ではないが、例えば１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることができる。キャビティ３の左右方向の幅Ｘ３は、限定する意図ではないが、例えば３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度とすることができる。
【００２５】
鋳造品Ｃの原料、すなわちキャビティ３に注入される溶湯は、後述する溶湯温度測定手段６の劣化を抑制する観点から、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金等とすることができる。
【００２６】
＜溶湯温度測定手段＞
ここに、本実施形態に係る鋳造金型装置１は、キャビティ３に注入された溶湯の温度を測定するための溶湯温度測定手段６を備えたことを特徴とする。以下、図１〜図７を参照して、溶湯温度測定手段６について説明する。
【００２７】
図１，図２，図５，図６に示すように、溶湯温度測定手段６は、可動型１２に配設されており、貫通孔６６と、開口部６５と、透過部材６１と、留め具６０と、測定窓６０Ｄと、赤外線検出手段６３と、ケーブル６４と、温度変換手段６８とを備えている。
【００２８】
−貫通孔−
図２，図６に示すように、可動型１２には、貫通孔６６が穿設されている。貫通孔６６は、可動中子２１に穿設された可動中子貫通孔６６Ａと、可動ホルダ２２に穿設された可動ホルダ貫通孔６６Ｂとを備えている。図３Ｂ，図６に示すように、可動中子貫通孔６６Ａのキャビティ３側には、第１段差部６６Ｃと、第２段差部６６Ｄと、後述の開口部６５とが形成されている。第１段差部６６Ｃは、後側から前側に向かって可動中子貫通孔６６Ａが拡径されるように形成されている。第２段差部６６Ｄは、可動中子貫通孔６６Ａの内壁の一部を左右方向に切欠いて形成され、そのキャビティ３側に開口部６５が形成される。
【００２９】
−開口部−
開口部６５は、図３Ａに示すように、キャビティ３の表面に開口する左右方向に長い略矩形状の開口である。開口部６５から第１段差部６６Ｃに、透過部材６１を嵌挿し、留め具６０で可動中子２１に固定する。
【００３０】
−透過部材−
透過部材６１は、キャビティ３内の溶湯が放射する赤外線を透過させつつ、後述する赤外線検出手段６３が溶湯と接触しないように保護するためのものであり、前後方向に延びる円柱状の部材である。図３Ｂ，図６に示すように、透過部材６１は、後側から前側に向かって縮径されるように形成された段差部６１Ａと、段差部６１Ａよりも前側の小径部６１Ｂと、段差部６１Ａよりも後側の大径部６１Ｃとを備えている。また、図６に示すように、透過部材６１は、透過部材６１のキャビティ３側の測定窓６０Ｄ、すなわち小径部６１Ｂの段差部６１Ａと反対側の端面が成形面３２の一部を構成するように、配置されている。溶湯がキャビティ３内に導入されると、測定窓６０Ｄは溶湯にさらされることになる。透過部材６１は、耐熱性、耐衝撃性を確保しつつ赤外線を透過させる観点から、アクリル樹脂製、耐熱ガラス製、フロートガラス製等の部材であり、好ましくはアクリル樹脂製の部材である。
【００３１】
−留め具−
図３Ａ、図３Ｂ及び図６に示すように、透過部材６１は、キャビティ３側から開口部６５を通じて可動中子貫通孔６６Ａ内に嵌挿された留め具６０により、可動中子２１に固定されている。留め具６０は、透過部材６１を嵌挿するための留め具貫通孔６０Ｃと、留め具６０を可動中子２１に固定するためのボルト挿通孔６０Ｂ，６０Ｂとを備えている。留め具６０は、ボルト挿通孔６０Ｂ，６０Ｂに挿通されたボルト６０Ａ，６０Ａが、可動中子２１に穿設されたボルト締結孔２１Ａ，２１Ａに螺合締結されることにより、可動中子２１に固定されている。これにより、留め具６０によって透過部材６１の上下及び左右方向の位置決め固定を確実にできる。なお、ボルト６０Ａ，６０Ａの頭部をテーパー形状に形成することが好ましい。本構成により、溶湯が差し込んだ場合でも、透過部材６１の交換時等に差し込み部材と共にボルト６０Ａ，６０Ａを容易に外すことができる。
【００３２】
図３Ａ，図３Ｂに示すように、具体的には、可動型１２における第１段差部６６Ｃで透過部材６１を受け、透過部材６１の前側の位置決めに用いている。このため、透過部材６１の段差部６１Ａの前後方向は、可動型１２と留め具６０で受ける構造となっている。
【００３３】
以上のように、透過部材６１を、留め具６０を用いてキャビティ３側から固定する構成を採用することにより、透過部材６１が溶湯にさらされることで劣化・損傷等した場合であっても、透過部材６１の交換・メンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００３４】
−測定窓−
透過部材６１及び留め具６０が可動中子２１に固定された状態において、透過部材６１の小径部６１Ｂは円形の測定窓６０Ｄを構成する。測定窓６０Ｄは、溶湯から放射される赤外線を取り込むためのものである。測定窓６０Ｄを通じて取り込まれた赤外線は、透過部材６１を通って貫通孔６６内に導入される。測定窓６０Ｄの径、すなわち透過部材６１の直径の最小は、透過部材６１の加工性及び赤外線の十分な検出量を確保する観点から、約３ｍｍ以上とすることが望ましい。また、直径の最大は、留め具６０の短手寸法とのバランスから、例えば１１ｍｍの短手寸法に対し、段差部６１Ａと小径部６１Ｂの寸法の関係性を考慮して、６ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００３５】
−赤外線検出手段−
図６に示すように、赤外線検出手段６３は、可動中子２１の可動中子貫通孔６６Ａ内において透過部材６１から所定距離離間した位置に配置されている。赤外線検出手段６３は、例えば集光レンズであり、溶湯から放射され、測定窓６０Ｄ、透過部材６１を介して取り込まれた赤外線を検出するためのものである。
【００３６】
赤外線検出手段６３は、そのサイズ等の仕様に応じた焦点距離を有しており、透過部材６１のキャビティ３側の測定窓６０Ｄから、赤外線検出手段６３のキャビティ３側の端部６３Ａまでの距離Ｋは、当該焦点距離に相当する距離とすることが望ましい。距離Ｋは、限定する意図ではないが、例えば２５ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲で計測可能である。
【００３７】
−ケーブル−
図５，図６に示すように、ケーブル６４は、赤外線検出手段６３の後端側に接続された光ファイバーケーブルであり、赤外線検出手段６３が検出した赤外線情報を伝達することにより可動型１２外に取り出すためのものである。ハイプレッシャーダイカスト鋳造用の装置では、鋳造完了までにかかる時間がおよそ２０／１０００秒程度で、溶湯の流動速度は約５０ｍ／ｓ程度になり得る。光ファイバーケーブルを採用することにより、１／１０００秒程度のタイムスパンで、温度変換手段６８による温度の出力が可能となる。そうして、ハイプレッシャーダイカスト鋳造において、溶湯の直接的且つ連続的な温度測定が可能となる。
【００３８】
ケーブル６４の先端側は、貫通孔６６内に配置されている。また、ケーブル６４の後端側は、エジェクタ装置４の作動空間４３外に配策されている。可動型１２は、上述のごとく可動盤に接続されている。そうすると、ケーブル６４を可動型１２外に取り出すためには、上下方向及び／又は左右方向からケーブル６４の後端を取り出す必要があり、ケーブル６４を湾曲させる必要が生じる。光ファイバーケーブルの許容曲げ半径は、おおむね８０ｍｍから１５０ｍｍのものが一般的である。そうすると、ケーブル６４を許容曲げ半径の範囲で可動型１２外へ取り出すために、エジェクタ装置４の作動空間４３を、ストッパ４４の設計値で確保し、ケーブル６４の破損を抑制する必要がある。
【００３９】
−温度変換手段−
図１に示すように、温度変換手段６８は、ケーブル６４の後端に接続され、可動型１２の外部に配置されている。温度変換手段６８は、ケーブル６４を通じて赤外線情報を受け取り、当該赤外線情報に基づいて、溶湯の温度情報に変換するためのものである。具体的には例えば、温度変換手段６８は、焦電型赤外線センサ、サーモパイルセンサ等の赤外線センサ（図示せず）、コンピュータ等の演算装置（図示せず）等を備えた放射温度計であり、受け取った赤外線情報を温度に応じた電気信号に変換・増幅し、溶湯の放射率等による補正等を適宜行った上で、溶湯の温度情報を表示する。
【００４０】
−配設位置−
溶湯温度測定手段６の測定窓６０Ｄは、キャビティ３の複数個所に設けられている。図３Ａ，図４の例では、キャビティ３の５個所、すなわち符号６Ａで示す注入口２Ａ近傍、符号６Ｂで示すランナ部３５、符号６Ｃ，６Ｄ，６Ｅで示す成形部３６に設けられている。本構成によれば、射出シリンダ２近傍を含む複数個所の溶湯の温度を直接測定することができる。そうして、溶湯の温度情報を種々の解析に利用することができ、鋳造条件の最適化に資することができる。
【００４１】
＜溶湯温度測定試験＞
具体的な溶湯温度の測定例を以下に示す。すなわち、図４に示す形状の鋳造品Ｃを製造可能なキャビティ３を有する鋳造金型装置１を用いて、鋳造品Ｃの製造時における溶湯の温度測定を行った。
【００４２】
図３Ａ，図４に示すキャビティ３、すなわち鋳造品Ｃの符号６Ａ，６Ｃ，６Ｄで示す位置における溶湯温度の時間変化を測定した。なお、図３Ａ，図４に示すように、キャビティ３の前後方向の厚さは２ｍｍ、成形部３６の上下方向の高さＸ１は１０２ｍｍ、成形部３６における１本のラインの上下方向の高さＸ２は１３ｍｍ、成形部３６の左右方向の幅Ｘ３は８６ｍｍであった。また、溶湯はアルミニウム合金であり、保持炉（図示せず）内における溶湯温度は約７００℃、射出シリンダ２による溶湯の射出速度は５０ｍ／ｓであった。各位置における溶湯温度の時間変化を図７に示す。
【００４３】
図７に示すように、図３Ａ，図４の符号６Ａで示す注入口２Ａ近傍の位置では、溶湯温度は４４０℃〜４５０℃程度で時間に対する変化はほとんど観測されなかった。これは、保持炉から射出シリンダ２のプランジャスリーブ１３に注入された溶湯が、金属製のプランジャスリーブ１３の内壁により冷却され、注入口２Ａの近傍で滞留していることが原因と考えられる。
【００４４】
そして、図４の符号６Ｃで示す位置では、溶湯到達により温度の急激に５２０℃近傍まで上昇し、その後金型による加圧開始に伴って、温度の上昇が観測された。また、図４の符号６Ｄで示す位置では、６Ｃの位置からは少し遅れて、溶湯到達により温度が５６０℃近傍まで上昇し、その後溶湯温度の低下が観測された。符号６Ｄで示す位置において、溶湯温度が低下した理由は、溶湯が流路を充満しながら流動する訳ではないため、先に温度測定地点に到達した溶湯がキャビティ３側の測定窓６０Ｄに膜状に貼り付き、その状態で冷却されることが原因と考える。やがて周囲が充満して周囲の熱により加熱されるが、加圧するタイミングでは既に凝固が完了しており、昇圧と同時に昇温していないことが確認できる。
【００４５】
一方、例えば符号６Ｃで示す位置の溶湯温度変化を、鋳造シミュレーション（ＣＡＥ）により計算した結果を、図７中ＣＡＥ１，ＣＡＥ２，ＣＡＥ３で示す。ＣＡＥ１は、溶湯の温度は６Ｃの実測結果に近いものの、溶湯の到達時間が６Ｃの実測結果に比べて早いことが判る。この場合、原因は２点考えられ、１点目はＣＡＥにおける条件設定として、溶湯材料の粘性の設定が低いことが原因として考えられる。もう１点は、ＣＡＥでの溶湯温度を実体よりも高く見積もっていることが原因として考えられ、それは、本件で６Ａ点を測定したことによって明らかになった。６Ａは、スリーブに注いだ溶湯を測温するものであり、高速射出以前の溶湯温度を測温することができる。放射温度計では表面の温度しか考察できないところ、６Ａにおけるスリーブ壁面付近の溶湯は、注湯時点で温度が低く半凝固状態であることが判る。ダイカスト鋳造は、スリーブ注湯後、プランジャチップで溶湯を押し込むことで形状部に溶湯を注ぎ込むが、その時点の溶湯の状態は、スリーブ湯面上方の液相状態と、スリーブ壁面付近の温度が低い半凝固状態の溶湯が入り混じって充填されている可能性が高い。スリーブへの注湯からの溶湯の温度変化を、ＣＡＥで正確に見積もらなければ、実体の鋳造を再現できない課題が明確になった。
【００４６】
このように、本実施形態に係る鋳造金型装置１によれば、溶湯が放射する赤外線を検出する赤外線検出手段６３を、透過部材６１を介して溶湯と非接触となるように配置することにより、溶湯温度を直接測定することができ、得られた溶湯の温度情報を利用して、ＣＡＥの計算制度を向上させることができ、延いては鋳造条件の最適化等の作業の効率化や精度向上に資することができる。
【００４７】
（その他の実施形態）
以下、本開示に係る他の実施形態について詳述する。なお、これらの実施形態の説明において、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４８】
実施形態１では、鋳造金型装置１は、ハイプレッシャーダイカスト鋳造用の装置であったが、鋳造用の装置であれば特に限定されるものではなく、ロープレッシャーダイカスト鋳造を含む圧力鋳造や、半凝固鋳造等その他の鋳造用の装置であってもよい。
【００４９】
実施形態１では、ケーブル６４は、光ファイバーケーブルであったが、光ファイバーケーブルに限定されるものではなく、例えば、銅線等の他のケーブルを採用してもよい。特に、鋳造金型装置１がハイプレッシャーダイカスト鋳造以外の他の鋳造用の装置である場合は、光ファイバーケーブル以外のケーブルを採用してもよい。なお、鋳造金型装置１がハイプレッシャーダイカスト鋳造用の装置である場合は、高速での温度検出を可能とする観点から、光ファイバーケーブルを採用することが望ましい。
【００５０】
実施形態１において、鋳造金型装置１は、溶湯の温度測定を主目的として設計された実験用の装置であったが、当該構成に限られるものではなく、量産用の装置であってもよい。また、実施形態１では、キャビティ３の構成は、薄肉平板形状であり且つ流路が形成された構成であったが、当該構成に限定されるものではなく、装置構成及び温度測定の態様に応じて適宜変更され得る。鋳造金型装置１が量産用の装置である場合、鋳造品Ｃとしては、例えば、シリンダブロック、シリンダヘッド、ミッションケース等のエンジン部品及び変速機部品、ルーフパネル、ドアパネル、ボンネット等のパネル部品、バンパレインフォースメント、クラッシュボックス等のフレーム部品、トレーリングアーム、ハブサポート等のサスペンション部品その他の車両部品が挙げられ、また、自動車以外のダイカスト製品にも広く活用できる。
【００５１】
実施形態１では、溶湯温度測定手段６はキャビティ３の５個所に設けられていたが、溶湯温度測定手段６の配設場所は実施形態１の構成に限られるものではなく、溶湯温度測定手段６を１個所又は２個所以上の他の個所に設ける構成としてもよい。また、実施形態１では、溶湯温度測定手段６を可動型１２に設ける構成であったが、当該構成に限定されるものではなく、固定型１１に設ける構成としてもよい。
【００５２】
実施形態１では、透過部材６１の可動中子２１への固定方法として、左右方向に延びる形状の留め具６０を採用していたが、例えば留め具６０を上下方向に延びる構成として、ボルト６０Ａ，６０Ａが透過部材６１の小径部６１Ｂの上側及び下側に配置される構成としてもよい。また、ボルト６０Ａ，６０Ａのうちいずれか一方のみにより留め具６０を固定する構成としてもよいし、開口部６５を例えば円形としてさらにボルトを増やす構成としてもよい。さらに、透過部材６１の可動中子２１への固定方法は、上記留め具６０及びボルト６０Ａ，６０Ａを用いた構成に限られるものではなく、可動中子２１内に埋設する方法等のその他の構成を採用してもよい。
【００５３】
また、実施形態１では、透過部材６１の形状は、円柱状であったが、円柱状に限られるものではなく、四角柱状、多角柱状、楕円柱状等他の形状であってもよい。また、透過部材６１の形状に応じて、留め具貫通孔６０Ｃ、及び測定窓６０Ｄの形状も例えば矩形、多角形、楕円形状等とすることができる。
【００５４】
実施形態１では、成形後の鋳造品Ｃを取り出すエジェクタ装置４の作動空間４３にケーブル６４を配策させる構成であったが、当該構成に限定されるものではなく、例えば可動ホルダ２２内等にケーブル６４を配策させる構成等を採用してもよい。そうして、例えばエジェクタ装置４を設けない鋳造金型装置１にも溶湯温度測定手段６を導入することができる。なお、溶湯温度測定手段６の修理・交換作業の容易性の観点からは、実施形態１の構成が望ましい。
【００５５】
実施形態１では、温度変換手段６８は、可動型１２の外部に配置されていたが、温度変換手段６８の配置場所は、高温や高振動を避けた場所であれば、特に限定されない。なお、温度変換手段６８のうち、例えば赤外線センサを金型内や金型近傍に配置し、その他の演算装置等の構成を金型外に配置して、これらを有線又は無線接続した構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本開示は、溶湯の温度を直接測定することができる鋳造金型装置を提供することができるので、極めて有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１  鋳造金型装置
２  射出シリンダ（射出装置）
２Ａ  注入口
３  キャビティ
４  エジェクタ装置
６  溶湯温度測定手段
１１  固定型（金型）
１２  可動型（金型）
３２  成形面
４１  エジェクタプレート
４２  エジェクタピン
４３  作動空間
４５  挿通孔
６０Ｄ  測定窓
６１  透過部材
６３  赤外線検出手段
６４  ケーブル
６８  温度変換手段
Ｃ  鋳造品
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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