(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
模型によって造型された砂型からなる鋳型の内部に埋込まれキャビティに沿って多数個が主型及び中子に配置され、表面に備えられた電極に対し注湯された溶湯が接触することによって溶湯の到達を検出する検出部と、検出部に接続され各検出部の検出信号にそれぞれ識別を付加して無線送信する送信部と、鋳型の外部に設置され送信部から送信された検出信号を受信して識別ごとに出力する受信部と、受信部に接続され鋳型のキャビティの図形データの３次元表示に受信手段の出力に基づいて溶湯の到達位置を経時的に追加表示するモニタとを備えてなる鋳型内の湯流れ検出装置。
【請求項２】
請求項１の模型の検査装置において、送信部は周波数を異ならせることで検出部の検出信号の識別を付加し周波数変調して無線送信することを特徴とする鋳型内の湯流れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砂型からなる鋳型の造型のために製作された模型の適否を、鋳型のキャビティにおける溶湯の流動状態の把握から検出する装置に係る技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、砂型からなる鋳型の造型のために製作される模型については、経験実績，溶湯流動理論等に基づいて綿密に設計され精密に製作される。然しながら、予測できない模型の不具合に起因する不良品が製品に一定の比率で発生している現状がある。
【０００３】
従来、模型の適否を検査するには、例えば、製品の鋳造に先行して試作品を鋳造し、鋳造した試作品について確認，検査することが行われている。
【０００４】
然しながら、鋳造した試作品についての確認，検査という間接的な検査では、発見された試作品の不良箇所の発生に模型がどのように係わっているかを正確に知ることができない。一方、溶湯流動理論によれば、製品の不良箇所の発生の多くの原因が鋳型のキャビティの不良による溶湯の流動速度の変化に起因していることが確認されている。この鋳型のキャビティの不良は、多くが模型によって形成されている。
【０００５】
このため、鋳型のキャビティにおける溶湯の流動状態を把握することができれば、間接的ではあるが模型の適否を正確に検査することができる。ただし、鋳型のキャビティにおける溶湯の流動状態が外部から目視不可能であるため、湯の流動状態を把握する技術の開発が必要になっている。
【０００６】
従来、外部から目視不可能な溶湯の流動状態を把握する技術としては、特許第２６６８３３１号公報に記載のものが知られている。
【０００７】
この従来の技術は、鋳型のキャビティに沿って注湯された溶湯の到達位置を検出する熱電対を多数個配置してなるもので、溶湯の到達位置の検出から得られた溶湯の流動状態に対応して溶湯の加圧を調整するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の技術では、溶湯の加圧の調整のために溶湯の到達位置の検出の迅速性を確保することを指向していて、溶湯の流動状態を視覚的に把握することができないため、溶湯の流動状態を緻密に観察して模型の適否を正確に検査することができないという問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、鋳型のキャビティにおける溶湯の流動状態を視覚的に把握することのできる鋳型内の湯流れ検出装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明に係る鋳型内の湯流れ検出装置は、次のような手段を採用する。
【００１１】
即ち、請求項１に記載のように、模型によって造型された砂型からなる鋳型の内部に埋込まれキャビティに沿って多数個が主型及び中子に配置され、表面に備えられた電極に対し注湯された溶湯が接触することによって注湯された溶湯の到達を検出する検出部と、検出部に接続され各検出部の検出信号にそれぞれ識別を付加して無線送信する送信部と、鋳型の外部に設置され送信部から送信された検出信号を受信して識別ごとに出力する受信部と、受信部に接続され鋳型のキャビティの図形データの３次元表示に受信部の出力に基づいて溶湯の到達位置を経時的に追加表示するモニタとを備えてなる。
【００１２】
この手段では、鋳型のキャビティにおける溶湯の到達位置が鋳型に埋込まれた検出部によって順次検出され、各検出部の検出信号が識別を付加されて送信部によって無線送信され、受信された検出信号が鋳型の外部に設置された受信部によって識別ごとにモニタに出力される。モニタは、予め立体的に表示している鋳型のキャビティの図形データに受信部の出力に基づいて溶湯の到達位置が経時的に追加表示する。
【００１３】
また、請求項２に記載のように、請求項１の鋳型内の湯流れ検出装置において、送信部は周波数を異ならせることで検出部の検出信号の識別を付加し周波数変調して無線送信することを特徴とする。
【００１４】
この手段では、検出部の検出信号の周波数を異ならせることで検出信号に識別が付加され、検出部の検出信号が周波数変調により搬送波に合成されて無線送信される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鋳型内の湯流れ検出装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
この実施の形態は、図１に示すように、検出部１，送信部２、受信部３，モニタ４で構成されている。
【００１７】
前記検出部１は、図２に示されるように、全体外面がたとえばセラミック材料で覆われた構成となっており、内部にバッテリー１１、レジスター１２、コンデンサー１３を備えるとともに、溶湯の到達を検出する検出センサ１４を表面側に備えてなる。そして、検出センサ１４では、２本の電極である電極がスイッチとして働き、発信回路を作動させるようになっている。また、検出部１は裏面側にこの検出信号を発信する送信部２を備える。
【００１８】
前記検出部１は、図１に示されるように、砂型からなる鋳型５の内部に設けられ、多数個がキャビティ（湯道，堰等の溶湯の流れる空間全体）６に沿って配置される。このような各検出部１は、図３（Ａ）に示されるように、たとえばケレン押え用釘１６により生型（主型）に取り付けられ、あるいは図３（Ｂ）に示されるように、たとえばケレン押え用糊１７により中子に取り付けられる。そして、各検出部１では検出センサ１４に溶湯Ｗが接触すると、溶湯Ｗの到達の検出信号を発信することになる。なお、この検出信号には、溶湯Ｗの測定温度を加えることも可能である。
【００１９】
前記送信部２は、図４に示すように、各検出センサ１４の検出信号に識別を付加する識別付加回路２１と、識別が付加された各検出センサ１４の検出信号を変調して発振する変調発振回路２２と、電波を送信する送信アンテナ２３とからなる。識別付加回路２１は、図５に示されるように、各検出センサ１４の検出信号に電圧を印加して周波数を異ならせる電圧制御発振回路（ＶＣＯ）２１１と、周波数を異ならせた各検出センサの検出信号を増幅する増幅回路２１２とからなる。この識別付加回路２１によると、電気的に容易に各検出センサ１４の検出信号に識別を付加することができる。変調発振回路２２は、識別が付加された各検出センサ１４の検出信号を周波数変調（ＦＭ）して搬送波に合成し発振する。送信アンテナ２３は、ＦＭ電波を送信する。このＦＭ電波の送信によると、短距離の通信でノイズの混入を有効に防止することができる。
【００２０】
受信部３は、図６に示すように、送信部２から送信されたＦＭ電波を受信する受信アンテナ３１と、受信したＦＭ電波に同調して検出センサの検出信号を復調する同調復調回路３２と、復調した各検出センサ１４の検出信号の周波数からなる識別を解析する識別解析回路３３と、各検出センサ１４の検出信号を識別ごとにモニタ４に出力する出力回路３４とからなる。
【００２１】
この受信部３は、注湯作業時に偶々起きる溶湯の飛沫の及ばない位置、たとえば鋳型５から約１０ｍ離れた位置に設置される。
【００２２】
モニタ４は、模型によって造型される鋳型５のキャビティ６の図形データａと、鋳型５における検出センサ１４の設置位置ｂとを表示する。これ等の図形データａ，設置位置ｂについては、図７に示すように、３次元に表示して立体的に見やすくするのが好ましい。
【００２３】
このモニタ４は、制御部９を介して、受信機３に接続される。なお、モニタ４，制御部９は、模型，鋳型５等のＣＡＤデータを作成するコンピュータを利用することができ、ＣＡＤデータからキャビティ６の図形データａをモニタ４に表示して、キーボード，マウス等の入力部から設置位置ｂのデータを制御部９に入力してモニタ４に表示することができる。なお、制御部９は、図形データａのキャビティ６の内部を順次部分的に塗潰し表示する機能と、設置位置ｂをＯＮ，ＯＦＦ等に選択的に表示変換する機能を備える。
【００２４】
次に、本発明に係る鋳型内の湯流れ検出装置の実施形態の制御，動作に基づいて、本発明に係る鋳型内の湯流れ検出方法の実施の形態を説明する。
【００２５】
模型の検査に際しては、まず、検査する模型によって砂型からなる鋳型５を造型する。
【００２６】
鋳型５内部には、前記した適宜の設置用部材を使用して検出部１を設置し、検出センサ１４を配置する。
【００２７】
このとき、鋳型５のキャビティ６に設置する複数の検出部１の各々に固有の背番号を、たとえばＡ１、Ａ２……Ａ０、Ｂ１、Ｂ２……Ｂ０等のように付す。これにより検出部１の固有の発信周波数と背番号は一対の関係になる。
【００２８】
続いて、モニタ４にＣＡＤデータからキャビティ６の図形データａを表示しておき、配置した検出センサ１４の設置位置ｂのデータを背番号により制御部に入力してモニタ４に表示する。
【００２９】
鋳型５の造型の後には、所定の通信テストを行ってから、鋳型５に試作用の溶湯Ｗを注湯する。
【００３０】
鋳型５に注湯された溶湯Ｗは、キャビティ６に沿って流動する。流動する溶湯Ｗの到達位置は、検出センサ１４によって順次検出され、モニタ４に順次表示される。即ち、モニタ４に既に表示されている鋳型５のキャビティ６の図形データａと鋳型５における検出センサ１４の設置位置ｂとに対して、図形データａのキャビティ６の内部の溶湯Ｗが到達した部分Ｗ’を検出センサ１４の検出信号から演算して順次塗潰して追加表示するとともに、溶湯Ｗが到達した設置位置ｂを溶湯Ｗが到達していない設置位置ｂと区別するように順次表示変換する。
【００３１】
この結果、鋳型５のキャビティ６の内部における溶湯Ｗの流動状態を視覚的に把握することができる。そして、溶湯Ｗの流動状態を緻密に観察して、溶湯Ｗの流動速度の変化（滞溜等）から、キャビティ６の不良である模型の不具合（適否）を正確に検査することができる。なお、モニタ４に各検出センサ１４における溶湯Ｗの温度をも表示させると、溶湯Ｗの冷却速度からもキャビティ６の不良である模型の不具合（適否）を正確に検査することができる。
【００３２】
以上、図示した実施の形態の外に、検出センサの検出信号を振幅変調（ＡＭ），位相変調（ＰＭ），パルス変調等して無線送信することも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る鋳型内の湯流れ検出装置は、鋳型のキャビティの図形データを表示したモニタに検出された溶湯の到達位置が経時的に追加表示されるため、鋳型のキャビティにおける溶湯の流動状態が視覚的に把握される効果がある。また、この効果により、溶湯の流動状態を緻密に観察して模型の適否を正確に検査することができる効果が生ずる。
【００３４】
さらに、本発明に係る鋳型内の湯流れ検出装置は、鋳型の内部で検出した溶湯の到達位置の検出信号を鋳型の外部へ無線送信するため、鋳型から通信のための線材を引出す必要がなくなって、鋳型への設置が容易になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳型内の湯流れ検出装置の実施の形態を示す装置構成図である。
【図２】検出部を示す図で、（Ａ）は検出部を表面側からみた斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線の縦断面図、（Ｃ）は検出部を裏面側からみた斜視図である。
【図３】検出部の設置状態を示す図で、（Ａ）はケレン押え用釘で設置した状態、（Ｂ）はケレン押え用糊で設置した状態を示す。
【図４】図１における他の要部の回路図である。
【図５】図４の要部の回路図である。
【図６】図１における他の要部の回路図である。
【図７】図１における他の要部の拡大図である。
【符号の説明】
１  検出部
２  送信部
３  受信部
４  モニタ
５  鋳型
６  キャビティ
１４  検出センサ
Ｗ  溶湯
ａ  図形データ
【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】
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