(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電熱式のヒータを用いて金型を加熱する予熱装置であって、
前記金型に形成された穴部に前記金型の内部空間側から挿入される第一のヒータと、
前記金型の内部空間に配置される第二のヒータと、を備え、
前記穴部は、前記金型に形成された湯口であることを特徴とする金型の予熱装置。
【請求項２】
前記金型は、第一の金型と第二の金型とに分割されており、
前記第二のヒータは、前記第一の金型と前記第二の金型とによって閉じられた前記内部空間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の金型の予熱装置。
【請求項３】
前記第一のヒータには、前記穴部に内嵌される嵌合部が形成されており、
前記嵌合部の外周面は、前記穴部の内周面に倣って形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金型の予熱装置。
【請求項４】
前記金型の外面には、前記穴部に連通したストークが設けられており、
前記第一のヒータは、前記ストーク内に突出していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の金型の予熱装置。
【請求項５】
前記第二のヒータは、前記金型の内面から離れた状態で、前記金型の内部空間に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金型の予熱装置。
【請求項６】
前記第一のヒータおよび前記第二のヒータには、給電ケーブルが電気的に接続され、
前記給電ケーブルは、前記金型の内部空間に配置された配線用パイプ内に挿通されており、
前記第二のヒータと、前記配線用パイプとの間には、前記第二のヒータで発生した熱を遮るための遮熱板が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の金型の予熱装置。
【請求項７】
請求項２に記載された予熱装置を用いた金型の予熱方法であって、
前記第一の金型に前記穴部が形成されており、
前記第一のヒータを前記金型の内部空間側から前記穴部に挿入し、前記予熱装置を前記第一の金型に取り付ける段階と、
前記第一の金型にスペーサを介して前記第二の金型を取り付け、前記第一の金型と前記第二の金型とによって閉じられた前記内部空間に前記第二のヒータを配置する段階と、
前記第一のヒータおよび前記第二のヒータを発熱させる段階と、を備えていることを特徴とする金型の予熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型を予熱するための予熱装置および予熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品などのワークを鋳造する場合には、金型に溶融金属を注入する前に金型を予熱することで、作業効率を向上させることができる。例えば、作業の休憩時間など、鋳造を一旦停止している間に金型を予熱しておくことで、速やかに鋳造を再開することができる。そして、金型を予熱するための予熱装置としては、金型の外部に設置したバーナおよび送風手段から湯口に熱風を送り込むことで、金型を加熱するものがある（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２０００−３３４５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の予熱装置では、金型に対してバーナおよび送風手段の位置決めが難しいとともに、バーナの燃焼状態を監視しなければならないという問題がある。
また、金型の外部でバーナを燃焼させているため、金型周辺の温度が上昇し、作業環境に影響を与えるという問題がある。
さらに、熱風が湯口から内部空間に達するまでに、熱風の温度が低下するため、金型全体が均一に加熱されないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、ヒータを金型の内部空間に簡単に位置決めすることができ、ヒータによって金型を効果的に加熱することができる予熱装置および予熱方法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】
前記課題を解決するため、本発明は、電熱式のヒータを用いて金型を加熱する予熱装置であって、前記金型に形成された穴部に前記金型の内部空間側から挿入される第一のヒータと、前記金型の内部空間に配置される第二のヒータと、を備え、前記穴部は、前記金型に形成された湯口であることを特徴としている。
【０００７】
この構成では、金型の内部空間から金型全体を均一に加熱することができる。また、ヒータの熱が金型の外部空間に放熱され難いため、作業環境への影響を低減することができる。
特に、前記金型を第一の金型と第二の金型とに分割し、前記第二のヒータを前記第一の金型と前記第二の金型とによって閉じられた前記内部空間に配置した場合には、第二のヒータが密閉空間に配置されることになるため、金型の加熱効率を高めることができる。
【０００８】
また、電熱式のヒータを用いているため、加熱状態を管理し易くなっている。例えば、作業の休憩時間のように、監視体制を十分に確保することが難しい時間でも、金型を予熱しておくことができるため、作業効率を向上させることができる。
【０００９】
また、第一のヒータを穴部に挿入することで、予熱装置を金型に対して簡単に位置決めすることができる。
特に、前記第一のヒータに前記穴部に内嵌される嵌合部を形成し、前記嵌合部の外周面が前記穴部の内周面に倣って形成されている場合には、予熱装置を金型に対して正確に位置決めすることができる。
さらに、嵌合部の外周面を穴部の内周面に倣って形成することで、嵌合部と金型との接触面積が大きくなり、第一のヒータから金型への熱伝導効率が高くなるため、金型を効果的に加熱することができる。
【００１０】
なお、前記金型に形成された湯口を前記穴部として利用することで、既存の金型を加工することなく、金型に予熱装置を取り付けることができる。
また、第一のヒータによって湯口が塞がれることで、内部空間の熱が湯口を通じて金型の外部に放熱され難くなるため、金型の加熱効率を高めることができる。
【００１１】
前記金型の外面に、前記穴部に連通したストークを設け、前記第一のヒータを前記ストーク内に突出させた場合には、ストーク内に別のヒータを設ける必要がないため、金型を予熱するための機構を簡素化することができる。
また、前記第二のヒータは、前記金型の内面から離れた状態で、前記金型の内部空間に配置することが望ましい。
さらに、前記第一のヒータおよび前記第二のヒータに給電ケーブルが電気的に接続され、前記給電ケーブルが前記金型の内部空間に配置された配線用パイプ内に挿通されている場合には、前記第二のヒータと、前記配線用パイプとの間に、前記第二のヒータで発生した熱を遮るための遮熱板を設けることが望ましい。
【００１２】
前記した予熱装置を用いた金型の予熱方法であって、前記第一の金型に前記穴部が形成されており、前記第一のヒータを前記金型の内部空間側から前記穴部に挿入し、前記予熱装置を前記第一の金型に取り付ける段階と、前記第一の金型にスペーサを介して前記第二の金型を取り付け、前記第一の金型と前記第二の金型とによって閉じられた前記内部空間に前記第二のヒータを配置する段階と、前記第一のヒータおよび前記第二のヒータを発熱させる段階と、を備えているように構成することができる。
【００１３】
この方法では、第一のヒータを穴部に挿入することで、予熱装置を金型に対して簡単に位置決めし、金型の内部空間から金型全体を均一に加熱することができる。このとき、ヒータの熱が金型の外部空間に放熱され難いため、作業環境への影響を低減することができる。また、電熱式のヒータを用いているため、加熱状態を管理し易くなっている。
また、第一の金型と第二の金型との間にスペーサを介設し、金型の内部空間を大きくすることで、金型の内部に予熱装置を配置し易くなる。また、予熱装置に接続された給電ケーブルを第一の金型と第二の金型との間から外部に延出させることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の予熱装置および予熱方法では、金型全体を均一に加熱するとともに、作業環境への影響を低減することができる。さらに、加熱状態を管理し易くなっている。また、予熱装置を金型に対して簡単に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の予熱装置を示した斜視図である。
【図２】本実施形態の予熱装置を示した正面図である。
【図３】本実施形態の予熱装置を示した底面図である。
【図４】本実施形態の予熱装置を示した側面図である。
【図５】本実施形態の予熱装置を金型に取り付けた状態を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の予熱装置は、ワークを鋳造するための金型を予熱するものであり、予熱対象の金型の形状は限定されるものではない。本実施形態では、エンジンのシリンダヘッドを鋳造するための金型を予熱する予熱装置を例として説明する。
【００１７】
本実施形態の金型２は、図５に示すように、下型３、中間型４および上型５に分割され、各型３，４，５を組み合わせることでキャビティが形成される。中間型４は、前後左右に四分割されており、下型３の上面３ｃで組み合わされる。また、上型５は、下型３および中間型４に対して上下方向に移動自在となっている。
なお、本実施形態の下型３および中間型４は、特許請求の範囲における第一の金型に相当するものであり、上型５は、特許請求の範囲における第二の金型に相当するものである。
【００１８】
図１に示すように、下型３には六つの湯口３ａが形成されている。具体的には、図１の手前側に四つの湯口３ａが幅方向に並設され、図１の奥側に二つの湯口３ａ，３ａが幅方向に並設されている。
なお、本実施形態の湯口３ａは、特許請求の範囲における穴部に相当するものである。
【００１９】
各湯口３ａは、図５に示すように、上下方向に貫通しており、下型３の下面３ｂには各湯口３ａに連通する筒状の中間ストーク７ａが設けられている。また、中間ストーク７ａの下端開口部には筒状のストーク７ｂが連通している。
なお、本実施形態の中間ストーク７ａおよびストーク７ｂは、特許請求の範囲におけるストークに相当するものである。
【００２０】
金型２を用いてシリンダヘッドを鋳造するときには、下型３、中間型４および上型５を閉じた状態で、ストーク７ｂから中間ストーク７ａを通じて各湯口３ａに溶融金属が供給され、各湯口３ａからキャビティ内に溶融金属が注入される。
【００２１】
予熱装置１は、図５に示すように、金型２を予熱するために、金型２の内部空間２ａに配置されるものであり、基板１０と、基板１０の下面１０ａに突設された六つの第一のヒータ２０と、基板１０の上面１０ｂに突設された二つの第二のヒータ３０，３０と、を備えている（図３参照）。
金型２の内部空間２ａは、下型３、中間型４および上型５に囲まれた密閉空間であり、キャビティとなる空間を含むものである。なお、内部空間２ａは、確実に密閉されていることが好ましいが、予熱装置１の配線などを外部に延出させるために、小さい隙間が形成されていてもよい。
【００２２】
基板１０は、図２の左右方向に幅広な金属製の箱体であり、高さ方向（上下方向）に薄く形成されている（図１参照）。
基板１０の上面１０ｂにおいて、図２の右側の端部の近傍には、配線用パイプ１１の端部が接合されている。
【００２３】
配線用パイプ１１は、矩形断面の金属製のパイプであり（図１参照）、基板１０の内部空間に連通している。この配線用パイプ１１は、基板１０の上面１０ｂから図２の右側に屈曲し、さらに、図２の右側に向けて直線状に延ばされている。
配線用パイプ１１内には、外部電源に接続された給電ケーブル（図示せず）が挿通されており、給電ケーブルの先端部は基板１０内に挿入されている。
【００２４】
配線用パイプ１１に対して図２の左側近傍には、遮熱板１２が基板１０の上面１０ｂに立設されている。遮熱板１２は、金属製の板状の部材であり、図２の左右方向に両面が向けられている。この遮熱板１２は、後記する第二のヒータ３０で発生した熱が配線用パイプ１１に伝わらないように遮るものである。
【００２５】
基板１０の下面１０ａには、図３に示すように、六つの第一のヒータ２０が突設されている。具体的には、図３の上側の縁部に四つの第一のヒータ２０が左右方向に並設され、図３の下側の縁部に二つの第一のヒータ２０が左右方向に並設されている（図４参照）。
各第一のヒータ２０の位置関係は、各第一のヒータ２０が金型２の各湯口３ａにそれぞれ挿通されるように設定されている（図１参照）。
【００２６】
第一のヒータ２０は、図２および図４に示すように、基板１０の下面１０ａに鉛直下向きに立設された金属製の軸部材２１を備えている。軸部材２１は円筒状の部材であり、軸方向（高さ方向）の中間部には拡径された嵌合部２２が形成されている。
【００２７】
嵌合部２２は、軸部材２１に着脱自在に外嵌される金属製の円筒状の部材である。嵌合部２２の外周壁部には、ねじ孔（図示せず）が貫通しており、このねじ孔に外面側から締め込んだボルト（図示せず）の先端部を、軸部材２１の外周面に圧接させることで、嵌合部２２が軸部材２１に固定されている。したがって、嵌合部２２は、軸部材の軸方向に取り付け位置を調整可能となっている。
【００２８】
図５に示すように、嵌合部２２は、湯口３ａに内嵌される部位であり、上部は直円柱状に形成され、下部はテーパ状に縮径された円推台形状に形成されている。さらに、下部の外周面は、湯口３ａの内周面に倣って形成されている。このように、下部を湯口３ａの内周面に合わせて形成することで、嵌合部２２を湯口３ａに挿入したときに、嵌合部２２が湯口３ａの内周面に密接して嵌り合う。
【００２９】
また、嵌合部２２を湯口３ａに内嵌したときに、軸部材２１の下部２１ａが下型３の下面３ｂから下方に突出し、中間ストーク７ａ内に配置されるように、嵌合部２２の下端部からの軸部材２１の突出量が設定されている。
さらに、嵌合部２２を湯口３ａに内嵌したときには、基板１０および第二のヒータ３０が金型２の内部空間２ａに配置される。
【００３０】
軸部材２１の内部には、電熱線（図示せず）が軸方向に挿入されている。電熱線は基板１０内で給電ケーブル（図示せず）に電気的に接続されており、給電ケーブルを通じて電熱線に通電させることで電熱線が発熱する。そして、電熱線で発生した熱が軸部材２１および嵌合部２２に伝わることで、第一のヒータ２０が発熱する。
【００３１】
図３に示すように、基板１０の上面１０ｂの中央部には、二つの第二のヒータ３０，３０が左右方向に並設されている（図４参照）。
第二のヒータ３０は、図２および図４に示すように、基板１０の上面１０ｂに鉛直上向きに立設された金属製の軸部材３１を備えている。
軸部材３１は、円筒状の部材であり、図５に示すように、第一のヒータ２０の嵌合部２２を湯口３ａに内嵌して基板１０を下型３の上方に配置し、下型３に中間型４および上型５を組み付けたときに、下型３と上型５との間の内部空間２ａに配置される。
【００３２】
軸部材３１の内部には、電熱線（図示せず）が軸方向に挿入されており、電熱線は基板１０内で給電ケーブル（図示せず）に電気的に接続されている。そして、第一のヒータ２０と同様に、電熱線に通電させることで、第二のヒータ３０が発熱する。
【００３３】
次に、前記した予熱装置１を用いた予熱方法について説明する。
まず、図１に示すように、下型３の上方に予熱装置１を配置し、各第一のヒータ２０を下型３の上側（金型２の内部空間２ａ側）から各湯口３ａに挿入し、予熱装置１を下型３に取り付ける。
このとき、第一のヒータ２０の嵌合部２２が湯口３ａに内嵌されることで、予熱装置１が下型３に対して位置決めされる。
【００３４】
図５に示すように、基板１０を囲むようにして、下型３の上面３ｃに中間型４を組み付け、さらに、中間型４の上面４ｂにスペーサ８を介して上型５を取り付ける。スペーサ８は、中間型４の内周縁部に沿って配置される金属製の枠体であり、このスペーサ８によって、中間型４と上型５との間が密閉される。また、スペーサ８には、配線用パイプ１１を挿通させるための凹溝８ａが形成されている。なお、スペーサ８は、複数のブロック体を中間型４の上面４ｂに並べることで形成してもよい。
このように、スペーサ８によって金型２の内部空間２ａを大きくすることで、内部空間２ａに基板１０および各第二のヒータ３０を配置することができる。また、配線用パイプ１１は、スペーサ８の凹溝８ａを通じて、中間型４と上型５との間から外部に延出される。
そして、給電ケーブル（図示せず）を通じて、第一のヒータ２０および第二のヒータ３０の電熱線（図示せず）に通電させて、各ヒータ２０，３０を発熱させる。
【００３５】
第一のヒータ２０の嵌合部２２から湯口３ａの内周面に直接熱が伝わるとともに、軸部材２１の下部２１ａから放熱された熱が中間ストーク７ａおよびストーク７ｂに伝わる。また、第二のヒータ３０の軸部材３１から放熱された熱が中間型４および上型５に伝わる。このようにして、金型２が予熱装置１によって加熱され、金型２が予熱された状態となる。
【００３６】
以上のような予熱装置１および予熱方法によれば、図５に示すように、各ヒータ２０，３０を金型２の内部空間２ａに配置することで、金型２の内部空間２ａから金型２全体を均一に加熱することができる。また、下型３、中間型４および上型５によって密閉状態に閉じられた内部空間２ａに第二のヒータ３０が配置されるため、金型２の加熱効率を高めることができる。
【００３７】
また、第一のヒータ２０の嵌合部２２の外周面が、湯口３ａの内周面の形状に倣って形成されることで、嵌合部２２と下型３との接触面積が大きくなっており、第一のヒータ２０から下型３への熱伝導効率が高いため、金型２を効果的に加熱することができる。
また、嵌合部２２によって湯口３ａが塞がれることで、内部空間２ａの熱が湯口３ａを通じて金型２の外部に放熱され難くなるため、金型２の加熱効率を高めることができる。
【００３８】
また、第一のヒータ２０の軸部材２１が中間ストーク７ａ内に突出しており、第一のヒータ２０によって中間ストーク７ａおよびストーク７ｂを加熱することができるため、金型２を予熱するための機構を簡素化することができる。
【００３９】
また、従来のように、金型２の外部空間にバーナ等の熱源を配置した場合と比べて、各ヒータ２０，３０の熱が金型２の外部空間に放熱され難いため、作業環境への影響を低減することができる。
【００４０】
また、電熱式のヒータ２０，３０を用いているため、バーナ等を燃焼させる構成と比べて、加熱状態を管理し易くなっている。したがって、作業の休憩時間のように、監視体制を十分に確保することが難しい時間でも、金型２を予熱しておくことができるため、作業効率を向上させることができる。
【００４１】
また、図２に示すように、第二のヒータ３０と配線用パイプ１１との間には、遮熱板１２が立設されており、第二のヒータ３０の熱は遮熱板１２によって遮られ、配線用パイプ１１に伝わり難くなっている。したがって、配線用パイプ１１内の給電ケーブル（図示せず）に対する熱の影響を防ぐことができる。
【００４２】
また、下型３に予熱装置１を取り付けるときに、各第一のヒータ２０の嵌合部２２を各湯口３ａに内嵌させることで、予熱装置１を金型２に対して正確かつ簡単に位置決めすることができる。
また、金型２に形成された湯口３ａを利用することで、既存の金型２を加工することなく、金型２に予熱装置１を取り付けることができる。
【００４３】
また、中間型４と上型５との間にスペーサ８を介設して、金型２の内部空間２ａを大きくすることで、金型２の内部空間２ａに予熱装置１を配置し易くなる。また、中間型４と上型５との間から配線用パイプ１１を外部に延出させることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、本実施形態の予熱装置１では、図１に示すように、基板１０の下面１０ａに六つの第一のヒータ２０を設け、上面１０ｂに二つの第二のヒータ３０，３０を設けているが、予熱対象となる金型２の形状に対応させて、各ヒータ２０，３０の個数や配置を設定することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、基板１０の下面１０ａに第一のヒータ２０を設け、上面１０ｂに第二のヒータ３０を設けているが、一本の軸部材の下部を第一のヒータとし、上部を第二のヒータとしてもよい。すなわち、一つの部材を第一のヒータおよび第二のヒータに区分してもよい。
【００４６】
また、図５に示す第二のヒータ３０を上型５に接触させたり、基板１０内に電熱線を設けて基板１０も発熱させたりすることで、金型２の加熱効率を向上させることもできる。
【００４７】
また、本実施形態の予熱装置１では、第一のヒータ２０の軸部材２１が中間ストーク７ａ内に突出しているが、軸部材２１を中間ストーク７ａ内に突出させなくてもよい。
【００４８】
また、図１に示す軸部材２１が挿入される穴部は、下型３を貫通していなくてもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、第一のヒータ２０の嵌合部２２が、軸部材２１に着脱自在となっているが、軸部材２１の一部を拡径することで嵌合部２２を形成してもよく、軸部材２１と嵌合部２２とが一体化されていてもよい。
さらに、本実施形態では、第一のヒータ２０の軸部材２１に嵌合部２２が形成されているが、嵌合部２２を形成することなく、軸部材２１が湯口３ａに遊嵌されるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１      予熱装置
２      金型
３      下型（第一の金型）
３ａ    湯口（穴部）
４      中間型
５      上型（第二の金型）
７ａ    中間ストーク（ストーク）
７ｂ    ストーク
８      スペーサ
１０    基板
１１    配線用パイプ
１２    遮熱板
２０    第一のヒータ
２１    軸部材
２２    嵌合部
３０    第二のヒータ
３１    軸部材
【図１】
0005555078.tif 000002
【図２】
0005555078.tif 000003
【図３】
0005555078.tif 000004
【図４】
0005555078.tif 000005
【図５】
0005555078.tif 000006