(57)【要約】      （修正有）【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】注湯管の基端部を距離ｄ１だけ上下方向に移動して基端部を円筒状金型の軸線に一致させ、また注湯管の先端部を距離ｄｎだけ上下方向に移動して先端部を円筒状金型の軸線に一致させる。この操作によって注湯管の基端部と先端部を結ぶ線と円筒状金型の軸線とは一致し、θはゼロになっている。また、θがゼロになっても注湯管の上方への湾曲量が大きいと金型に挿入の際に干渉してしまうので、湾曲量の最大値Ｄを求め、この値が端板の開口直径と注湯管の外形直径との間の差未満であれば、注湯管を円筒状金型内に挿入し、湾曲量の最大値Ｄが端板の開口直径と注湯管の外形直径との間の差以上の場合には注湯動作を中止し、時間をおいて再度注湯するか、注湯管を交換する。【選択図】図４
2010227987.tif 000002
【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、この状態で注湯管の基端部と先端部の位置を検出し、前記基端部と先端部が円筒状金型の軸線と一致するように注湯管の角度調整を行い、更に角度調整後の注湯管の基端部と先端部の中間箇所における前記軸線からのオフセット量の最大値が円筒状金型の開口直径と断面円形の注湯管外形直径との差未満である場合に円筒状金型内に注湯管を挿入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、前記注湯管を円筒状金型に挿入する際には円筒状金型の軸線からのオフセット量の最大値が小さくなるように注湯管を円筒状金型の軸線に対して平行に移動させ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、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と平行に貫通支持させ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、長尺注湯管の変形（先端部の垂れ）を招く。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（回転中心）に一致させ、この状態で注湯管の基端部（支持部）と先端部の位置を検出し、前記基端部と先端部が円筒状金型の軸線と一致するように注湯管の角度調整を行い、更に角度調整後の注湯管の基端部と先端部の中間箇所における前記軸線からのオフセット量の最大値が円筒状金型の開口直径と断面円形の注湯管外形直径との差未満である場合に円筒状金型内に注湯管を挿入するようにした。
【００１２】
前記オフセット量の最大値が円筒状金型の開口直径と断面円形の注湯管外形直径との差以上と判定された場合には、鋳造を中断して所定時間おいてから再度鋳造を開始するか、注湯管を交換する。
【００１３】
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、特にＡｌ-Ｓｉ系溶湯の場合に好ましい。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。
【００１４】
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。
【００１５】
注湯管を円筒状金型に挿入する際には円筒状金型の軸線からのオフセット量の最大値が小さくなるように注湯管を円筒状金型の軸線に対して平行に移動させる。このようにすれば注湯管を円筒状金型の開口部に干渉することなく挿入することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、各ショット毎に鋳造の直前に正確に注湯管の変形量（垂れ量）を測定し、その変形量を見込んで注湯管の挿入角度および位置を補正するため、金型との干渉なく遠心鋳造を行うことができ、また、干渉することが予想される場合には予め対処することができるので、全体の作業効率が向上する。
【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方向から見た図
【図３】測定装置の作用を説明した図２と同様の図
【図４】挿入前の注湯管と円筒状金型の軸線との関係を示す模式図
【図５】角度調整した後の注湯管と円筒状金型の軸線との関係を示す模式図
【図６】注湯管位置オフセット動作の説明図
【図７】注湯管の調整のフローチャート
【図８】（ａ）は円筒状金型内に注湯管を挿入した状態の正面から見た断面図（ｂ）は（ａ）の側方から見た断面図
【図９】（ａ）は円筒状金型内で注湯管を回転させて注湯している状態の正面から見た断面図（ｂ）は（ａ）の側方から見た断面図
【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は断面円形で、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と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】
次に、図４〜図７に基づき、注湯管を円筒状金型に干渉なく挿入するための挿入姿勢の調整について説明する。
まず図４は挿入前の注湯管の軸線と円筒状金型の軸線（回転中心）との関係を示す模式図であり、各符号は以下の通りである。
Ｐ１…注湯管の基端部（支持部）
Ｐｎ…注湯管の先端部、
ｙ１〜ｙｎ…Ｙ方向（長さ方向）位置
ｄ１〜ｄｎ…Ｚ方向（上下方向）位置
Δｙ…注湯管の基端部から先端部までの距離
Δｄ…注湯管の基端部から先端部の垂れ量
Ｙ軸…円筒状金型の軸線
θ…注湯管の基端部と先端部を結ぶ線と軸線との角度
上記θは以下の（式１）によって求めることができる。
（式１）
【００３０】
2010227987.tif 000003
【００３１】
また、注湯管は中間部が上方に膨れるように湾曲している。基端部Ｐ１と先端部Ｐｎを円筒状金型の軸線に一致させても上方への湾曲量（Ｄ）が大きいと円筒状金型へ挿入することができない。この湾曲量（Ｄ）は以下の（式２）によって求める。
（式２）
【００３２】
2010227987.tif 000004
【００３３】
円筒状金型へ挿入するには、図７に示すように多関節アーム３１を操作して、注湯管の基端部を距離ｄ１だけ上下方向に移動して基端部を円筒状金型の軸線に一致させ、また注湯管の先端部を距離ｄｎだけ上下方向に移動して先端部を円筒状金型の軸線に一致させる。この操作によって図５に示すように注湯管の基端部と先端部を結ぶ線と円筒状金型の軸線とは一致し、θはゼロになっている。
【００３４】
尚、先に基端部を上昇させると、注湯管の垂れ量が更に大きくなるので先に注湯管の先端部を持ち上げつつ距離ｄ１だけ注湯管を上方に移動するようにしてもよい。
【００３５】
また、θがゼロになっても注湯管の上方への湾曲量が大きいと金型に挿入の際に干渉してしまうので、湾曲量の最大値（Ｄ）を求め、この値が端板１３の開口直径と注湯管の外形直径との間の差（Ｃ）未満であれば、注湯管２０を円筒状金型１０内に挿入し、湾曲量の最大値（Ｄ）が端板１３の開口直径と注湯管の外形直径との間の差（Ｃ）以上の場合には注湯動作を中止し、時間をおいて再度注湯するか、注湯管２０を交換する。
【００３６】
最大値（Ｄ）よりも隙間（Ｃ）が大きければ、多関節アーム３１を操作して円筒状金型の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。
【００３７】
尚その際、図５の状態では円筒状金型の軸線に対し注湯管２０は上方に偏位しているだけであるので、図５の状態から図６に示すように多関節アーム３１を操作して、注湯管２０を円筒状金型の軸線と平行に下方にＤ／２だけ下げる。このようにすれば注湯管を円筒状金型の開口部に干渉することなく挿入することができる。
【００３８】
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８に示すように上方を向いているため、図溶湯は注湯管２０内に保持されている。次いで、図９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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。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。
【００４２】
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しめしたが、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】
【００４３】
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】
【００４４】
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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【図６】
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【図７】
2010227987.tif 000011
【図８】
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【図９】
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