(57)【要約】【課題】  溶湯を供給する注湯管を遠心鋳造装置の円筒状金型内に支障なく挿入できる遠心鋳造法を提供する。【解決手段】  発光素子４６から発せられて受光素子４８で受光される帯状レーザ光と、発光素子４７から発せられて受光素子４９で受光される帯状レーザ光とは注湯管２０の軸線と直交する面内で９０°で交差している。そして垂れが生じていないと仮定した場合の注湯管２０の軸線が、交差することによって形成される四角い検出領域の中心に一致するように設定する。注湯管２０が自重によって垂れていると、検出領域の中心と注湯管２０の軸線とが離れ、注湯管２０によって遮断される光量が少なくなり、受光素子４８、４９での受光量が増加する。この受光量の増加分をＸ方向成分とＹ方向成分に振り分けることで、注湯管２０の軸線の位置を知ることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状金型内に挿入して注湯を行う注湯管の垂れ量を測定し、この測定結果に基づいて注湯管の挿入角度を補正した後、注湯管を円筒状金型の軸線に沿って円筒状金型内に挿入して注湯管から溶湯を供給することを特徴とする遠心鋳造法。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心鋳造法において、前記注湯管の垂れ量の測定は、９０°向きが異なる２つの帯状レーザ光を注湯管に照射することで測定することを特徴とする遠心鋳造法。
【請求項３】
請求項２に記載の遠心鋳造法において、前記９０°向きが異なる２つの帯状レーザ光の発光装置は注湯管の長さ方向に沿って移動するフレームに取り付けられていることを特徴とする遠心鋳造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注湯管（ラドル）を用いた遠心鋳造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのボア内に配設されるシリンダスリーブなどの鋳造法として、遠心鋳造法が知られている。
この遠心鋳造法は高速で回転する円筒状金型内に注湯管を介して溶湯を注入し、遠心力によって溶湯を円筒状金型内面に押し付けて成形する鋳造法である。
【０００３】
遠心鋳造法は円筒状金型を水平方向に配置するのが一般的である。そして、水平方向に配置した円筒状金型内に一端から溶湯を供給すると、Ａｌ合金などは凝固速度が速いため、他端まで溶湯が十分に届かないことが生じる。このため、注湯管として長尺のものを用い、円筒状金型内の奥まで注湯口が届くようにした先行技術として、特許文献１〜４が知られている。
【０００４】
特許文献１，２には、長尺な注湯管の先端部と中間部に挟持板を取り付け、更にこれら挟持板間に注湯管が貫通する貫通支持板を設け、前記注湯管を囲むように挟持板および貫通支持板に４本の棒状ヒータを注湯管を囲むように貫通支持した構造が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、遠心鋳造法によって二層管を鋳造するにあたり、長尺な注湯管の型内挿入部の外周部にヒータを取り付けるとともに溶湯の内側表面温度を測定する温度計を注湯管に設けた構造が提案されている。
【０００６】
特許文献４には注湯管（トラフ）を移動させずに金型を載せている台車を移動させることで、注湯管から注がれる溶湯の量を金型の長さ方向に沿って均一にするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２２１３１２号公報
【特許文献２】特開２００８−２２３６９９号公報
【特許文献３】特開平７−２２７６６０号公報
【特許文献４】特許第４０７１００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した長尺の注湯管を用いることで、注湯口を円筒状金型内の奥まで差し込むことができるので、注湯管を円筒状金型の軸方向に移動させつつ注湯すれば、円筒状金型内で軸方向に沿って満遍なく注湯できる。
【０００９】
しかしながら、長尺の注湯管は片持ち状態で支持され且つ溶湯は高温で重いため、先端が垂れてしまう。垂れの量が大きいと注湯管を円筒状金型内に挿入することができない。上述した特許文献１，２は注湯管の周囲を棒状ヒータで囲んでいるため、垂れの量は少ないが、全体の径が大きくなる不利がある。
【００１０】
特許文献３，４に開示される注湯管は細く長いが、注湯管の垂れについては何ら考慮されていない。特に垂れ量は注湯管の予熱条件や注湯温度によって各ショット毎に変化するため、予め垂れ量を決めておき、その量を補正して注湯することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決すべく本発明に係る遠心鋳造法は、円筒状金型内に挿入して注湯を行う注湯管の垂れ量を測定し、この測定結果に基づいて注湯管の挿入角度を補正した後、注湯管を円筒状金型内に挿入して注湯管から溶湯を供給するようにした。
尚、円筒状金型内に注湯管を挿入するには、注湯管の挿入方向をほぼ水平状態に設置された円筒状金型の軸線に一致させる必要があるが、この一致させる時期は注湯管の垂れ量を測定する前後のいずれでもよい。ただし、測定する前に軸線に一致させておけば、測定後速やかに注湯管を挿入することができるので正確性が向上する。
【００１２】
前記注湯管としては、先端に注湯口を設けたものでもよいが、長さ方向に沿って溶湯の流入・流出が可能なスリットが形成された注湯管とすることが、凝固速度が速いＡｌ-Ｓｉ系溶湯の場合に特に好ましい。即ち、この場合には前記スリットを上にした状態で円筒状金型内に挿入し、この後、注湯管を軸周りに回転させて前記スリットを下に向けることで注湯管内の溶湯を円筒状金型の長さ方向に沿って同時に供給することができる。その結果溶湯を急冷して微細なＳｉ結晶を形成することが可能になり、耐磨耗性を大幅に向上することができる。
【００１３】
また、前記注湯管の垂れ量の測定手段としては、カメラ画像の解析も考えられるが、赤熱する物体を測定する場合、画像の輪郭が不鮮明になることがあるので、例えば、９０°向きが異なる２つの帯状レーザ光を注湯管に照射することが好ましい。この場合、２つの帯状レーザ光は交差させてもよいし、前後方向に離してもよい。なお、測定に用いられるレーザ光としては測定対象物が赤熱しているので緑色レーザ光が適している。
【００１４】
更に、前記２つの帯状レーザ光の発光装置としては、注湯管の長さ方向に沿って移動するフレームに取り付けることが考えられる。斯かる構成とすることで、注湯管の垂れ量だけでなく、注湯管の全体形状も測定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、注湯管を遠心鋳造用の金型内に挿入する直前に注湯管の垂れ量を測定するため、注湯管の予熱条件や注湯温度に拘らず、各ショット毎に正確に注湯管の垂れ量を知ることができる。
【００１６】
そして、その測定結果に基づいて、注湯管の円筒状金型への挿入角度を補正するため、確実に注湯管を円筒状金型へ挿入することができる。
【００１７】
尚、注湯管の長さ方向に溶湯の流入・流出を行うためのスリットを形成することで、遠心鋳造の円筒状金型内の全長方向に、同時に溶湯を供給することができ、鋳造品の全長に亘って凝固条件を同じにすることができる。その結果、高品質の鋳造品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る遠心鋳造法を実施する装置の一例の側面図
【図２】図１のＡ−Ａ方向から見た拡大図
【図３】測定装置の作用を説明した図２と同様の図
【図４】注湯管が円筒状金型内に進入した状態を示す断面図
【図５】遠心鋳造状態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示すように遠心鋳造装置は、円筒状金型１０、注湯管２０及び注湯管２０を移動させるロボット３０、注湯管２０の垂れを測定する測定装置４０を備える。尚、図１では注湯管２０の垂れを分かりやすくするため誇張して描いている。
【００２０】
円筒状金型１０は軸を略水平状態として前後の対をなすローラ１１…上に支持されている。ローラ１１…は円筒状金型１０の周方向に形成した溝１２に嵌り込むことで回転中に円筒状金型１０が軸方向に移動するのを阻止している。
【００２１】
また、４つのローラ１１…のうち少なくとも１つがモータによって回転する駆動ローラで残りは被動ローラとされている。
【００２２】
円筒状金型１０は両端に端板１３，１３を取り付け、一方の端板に形成した開口を介して前記注湯管２０が円筒状金型１０内に挿抜可能とされている。また注湯管２０には長さ方向に沿ってスリット２１が形成され、このスリット２１は注湯管２０内に溶湯が流入・流出するためのもので、その長さは鋳造する製品の長さに略等しく設定している。
【００２３】
ロボット３０は多関節アーム３１の先端にクランク３２を有し、このクランク３２の一端に前記注湯管２０を片持ち状態で取り付けている。多関節アーム３１は所定の範囲内で任意の位置および姿勢で注湯管２０を支持することができ、クランク３２は多関節アーム３１の先端アームの軸廻りに回転可能とされている。
【００２４】
測定装置４０は基台４１にレール４２を設け、このレール４２に筒状金型１０内に挿入される直前で待機状態にある注湯管２０に沿って往復動するフレーム４３を係合している。
【００２５】
フレーム４３は注湯管２０を挟んで両側に柱部４４，４５が起立し、柱部４４，４５の上部には帯状の緑色レーザ光を発する発光素子４６，４７が取り付けられ、柱部４４，４５の下部には前記レーザ光を受光する受光素子４８，４９が取り付けられている。
【００２６】
発光素子４６から発せられて受光素子４８で受光される帯状レーザ光と、発光素子４７から発せられて受光素子４９で受光される帯状レーザ光とは注湯管２０の軸線と直交する面内で９０°で交差している。そして垂れが生じていないと仮定した場合の注湯管２０の軸線が、図２に示すように、交差することによって形成される四角い検出領域の中心に一致するように設定する。
【００２７】
一方、図３に示すように注湯管２０が自重によって垂れていると、検出領域の中心と注湯管２０の軸線とが離れ、注湯管２０によって遮断される光量が少なくなり、受光素子４８、４９での受光量が増加する。この受光量の増加分をＸ方向成分とＹ方向成分に振り分けることで、注湯管２０の軸線の位置を知ることができる。
【００２８】
更にフレーム４３を注湯管２０に沿って移動しつつ各測定位置での軸線の位置を知ることで自重で曲がっている注湯管２０の全体形状を知ることができる。
【００２９】
以上において、遠心鋳造を行うには、先ずロボット３０を操作して、注湯管２０を図示しない溶湯保持炉内に浸漬する。この溶湯保持炉内には例えばＡｌ−Ｓｉ系の溶湯が貯留されており、注湯管２０を浸漬するとスリット２１を介して溶湯が注湯管２０内に充填される。尚、注湯管２０内に充填する溶湯の量は注湯管２０を傾斜させること或いは垂直状態とした際の溶湯内への浸漬深さで調整する。
【００３０】
注湯管２０内に溶湯を充填したならば、溶湯保持炉からスリット２１を上に向けた状態で注湯管２０を取り出し、円筒状金型１０の近傍まで移動し、注湯管２０の挿入方向を円筒状金型１０の軸線（回転中心）に一致させる。
【００３１】
この状態から前記した測定装置４０を用いて、注湯管２０の最大垂れ量若しくは全体形状を測定し、測定結果に合わせて、注湯管２０の傾きを調整する。例えば、注湯管２０の先端が垂れている場合は、多関節アーム３１を操作して注湯管２０の先端が若干上を向くようにし、この状態で軸線に沿って注湯管２０を回転している円筒状金型１０内に進入させる。
【００３２】
円筒状金型１０内に注湯管２０が入った状態でスリット２１は、図４に示すように上方を向いているため、溶湯は注湯管２０内に保持されている。次いで、図５に示すように、注湯管２０の円筒状金型１０内での位置を変えないように注湯管２０を軸廻りに回転させる。具体的には、注湯管２０の軸を中心としてクランク３２が回転するようにロボット３０の多関節アーム３１を移動させる。
【００３３】
すると、円筒状金型１０内で注湯管２０のスリット２１が上下反転し、注湯管２０内に保持されていた溶湯はスリット２１から円筒状金型１０内に供給される。
【００３４】
スリット２１の長さは鋳造する製品の長さと略等しく設定しているため、製品の全長分の溶湯が一気に円筒状金型１０内に供給され、供給された溶湯は遠心力によって金型１０の内周面に押し付けられ、凝固してシリンダスリーブなどの製品となる。
【００３５】
このように、製品の全長に沿って同時に溶湯が供給されることで、長さ方向に沿った各部における鋳造条件が同じになり、高品質の製品を鋳造することができる。
【００３６】
溶湯が凝固した後は予め金型内面に塗型材が塗布されているため、容易に取り出すことができる。
【００３７】
尚、実施例としては測定装置４０として、帯状レーザ光を交差させる装置を示したが、これに限定されるものではない。また、実施例としては注湯管２０に形成する注湯口としてスリット２１を示したが、先端に注湯口を設けたものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る注湯管を備えた遠心鋳造装置は、Ａｌ−Ｓｉ系の材料からなるシリンダスリーブの鋳造などに適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０…円筒状金型、１１…ローラ、１２…溝、１３…端板、
２０…注湯管、２１…スリット、
３０…ロボット、３１…多関節アーム、３２…クランク、
４０…測定装置、４１…基台、４２…レール、４３…フレーム、４４，４５…柱部、４６，４７…発光素子、４８，４９…受光素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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