(57)【要約】【課題】鋳造品の品質向上および鋳造サイクルの短縮による生産性の向上が期待できる低圧鋳造方法および低圧鋳造装置の金型を提供する。【解決手段】湯口４５部分の溶湯温度を検出する熱電対温度計５４と、冷却水供給源６１にそれぞれ上型冷却水制御弁６３、下型冷却水制御弁７５、横型冷却水制御弁７２、点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６、リフター入れ子冷却水制御弁６９を介して連続する上型４１に形成された上型冷却水通路５５と、下型４３に形成された下型冷却水通路５９と、横型４２に形成された横型冷却水通路５８と、点火プラグ入れ子５２に形成された点火プラグ入れ子冷却水通路５６と、リフター入れ子５３に形成されたリフター入れ子冷却水通路５７とを備え、熱電対温度計５４による測定温度変化に基づいて各冷却水制御弁６３、７５、７２、６６、６９を制御する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延在するストークおよび該ストークの上端に湯口を介して連続するキャビティが形成された金型を有し、上記ストークを介して金属溶湯を上記キャビティ内に充填して鋳造する低圧鋳造装置の金型冷却制御方法において、
上記湯口部分の溶湯温度を検出し、この検出温度に応じて上記金型の各部分に設けられた冷却手段を制御することを特徴とする低圧鋳造装置の金型冷却制御方法。
【請求項２】
複数の金型構成部材によってキャビティが形成された金型と、上下方向に延在して上端が上記金型構成部材に形成された湯口を介してキャビティに連続するストークとを有し、上記ストークを介して金属溶湯を上記キャビティ内に充填して鋳造する低圧鋳造装置の金型冷却制御方法において、
上記湯口部分の溶湯温度を検出する温度検出手段と、
各冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する上記各金型構成部材にそれぞれ形成された冷却水通路とを備え、
上記温度検出手段の検出温度に応じて上記各冷却水制御弁を開閉制御して上記それぞれの冷却水通路に冷却水供給源からの冷却水を供給することを特徴とする低圧鋳造装置の金型冷却制御方法。
【請求項３】
複数の金型構成部材によってキャビティが形成された金型と、上下方向に延在して上端が上記金型構成部材に形成された湯口を介してキャビティに連続するストークとを有し、上記ストークを介して金属溶湯を上記キャビティ内に充填して鋳造する低圧鋳造装置の金型において、
上記湯口部分の溶湯温度を検出する温度検出手段と、
上記温度検出手段の検出温度に応じてそれぞれ開閉制御される各冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する上記各金型構成部材にそれぞれ形成された冷却水通路とを備えたことを特徴とする低圧鋳造装置の金型。
【請求項４】
上型と、湯口が形成された下型と、これら下型と上型との間に配置される横型によってキャビティが形成された金型と、上下方向に延在して上端が上記湯口を介してキャビティに連続するストークとを有し、上記ストークを介して金属溶湯を上記キャビティ内に充填して鋳造する低圧鋳造装置の金型において、
上記湯口部分の溶湯温度を検出する温度検出手段と、
上記温度検出手段による検出温度に応じて開閉制御される上型冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する上記上型に形成された上型冷却水通路と、
上記温度検出手段による検出温度に応じて開閉制御される下型冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する上記下型に形成された下型冷却水通路と、
上記温度検出手段による検出温度に応じて開閉制御される横型冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する横型に形成された横型冷却水通路とを備えたことを特徴する低圧鋳造装置の金型。
【請求項５】
上記金型は、入れ子を有し、
上記温度検出手段による検出温度に応じて開閉制御される入れ子冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する上記入れ子に形成された入れ子冷却水通路を備えたことを特徴する請求項４に記載の低圧鋳造装置の金型。
【請求項６】
上記金型は、上記湯口内に先端が突出する鋳抜きピンを有し、
上記温度検出手段は、上記鋳抜きピンに設けられ、かつ鋳抜きピンの先端近傍に温度測定点を有する熱電対温度計であることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の低圧鋳造装置の金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧鋳造装置の金型冷却制御方法および低圧鋳造装置の金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、アルミニウム合金等の鋳造には、大量生産ができ、凝固過程も合理的で、緻密かつ寸法精度も良好であり、さらに設備費が比較的安価であることから低圧鋳造法が広く行われている。
【０００３】
低圧鋳造法は、金属溶湯を密閉された溶湯槽内に入れ、圧縮空気を溶湯槽内に供給して溶湯面を加圧し、その加圧力で溶湯をストークを通して押し上げ、その上に設置された金型のキャビティ内に供給し、キャビティ内に充填した溶湯を加圧状態のまま一定時間保持した後、加圧を解除しながら冷却させ、溶湯が凝固したとき型開きして鋳造品を搬出する鋳造方法である。
【０００４】
低圧鋳造の際の加圧時間および冷却時間を自動的に設定することによって、溶湯の凝固状態を安定させて、生産性の向上および品質の安定化を図る低圧鋳造装置の加圧制御方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
この低圧鋳造装置の加圧制御方法について図８に示す概略システム図を参照して説明する。
【０００６】
低圧鋳造装置１０１は、上型１０２ａと、この上型１０２ａと共にキャビティ１０３を形成する横型１０２ｂと、湯口１０４を有する下型１０２ｃとからなる金型１０２を上面に設置するダイベース１０５と、ダイベース１０５上に設置した金型１０２を型締めする型締め装置１０６と、ダイベース１０５の下方に設置される溶湯槽１０７と、ダイベース１０５を貫通して溶湯槽１０７内に垂下するストーク１０８によって構成され、ストーク１０８に溶湯温度を検知する第１温度センサ１０９ａを設置し、下型１０２ｃに湯口１０４の温度を検知する第２温度センサ１０９ｂを設置し、横型１０２ｂに第３温度センサ１０９ｃを設置する。
【０００７】
そして、鋳造時におけるこれら第１、第２、第３温度センサ１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃの検知温度に応じて予め実験あるいはシミュレーション等によって確認して設定されたマップ等により加圧時間と冷却時間を自動的に設定して溶湯の凝固状態を安定化させるものである。
【０００８】
また、金型の各部に温度検出手段を設けると共に冷却水通路を形成し、各温度検出手段の検知温度に基づいてそれぞれの冷却水通路に冷却水を供給して金型の各部の温度制御を行う金型冷却制御方法がある。
【０００９】
この金型冷却制御方法について図９および図１０を参照してエンジンのシリンダヘッドを鋳造する場合を例に説明する。
【００１０】
図９は低圧鋳造用の金型１１０の構成図であって、この金型１１０は上型１１１と、一対の横型１１２と、下型１１３とを有し、上型１１１と、横型１１２と、下型１１３の各キャビティサイド１１１ａ、１１２ａ、１１３ａによって中空状のキャビティ１１４を形成している。
【００１１】
下型１１３には上下方向に延在して図示しないストーク側とキャビティ１１４側を連通する湯口１１５が形成されている。
【００１２】
上型１１１には、それぞれ上下方向に貫通して形成される鋳抜きピン装着孔１１７、点火プラグ入れ子装着孔１１８、リフター入れ子装着孔１１９が穿設されている。
【００１３】
鋳抜きピン装着孔１１７、点火プラグ入れ子装着孔１１８、リフター入れ子装着孔１１９には、それぞれ鋳抜きピン１２１、点火プラグ入れ子１２２、リフター入れ子１２３が嵌合して取り付けられる。
【００１４】
鋳抜きピン１２１は、基部１２１ａが鋳抜きピン装着孔１１７に嵌合して装着される柱状で、先端１２１ｂがキャビティ１１４内を貫通して下型１１３の湯口１１５の上部内に達している。
【００１５】
点火プラグ入れ子１２２は、基部１２２ａが上型１１１の点火プラグ入れ子装着孔１１８に嵌合して装着され、先端１２２ｂがキャビティ１１４内に突出する柱状であって、鋳造品であるシリンダヘッドの点火プラグ孔を成形する入れ子である。リフター入れ子１２３は、リフター入れ子装着孔１１９に基部１２３ａが装着されて先端１２３ｂがキャビティ１１４内に突出する柱状であって、シリンダヘッドにバルブリフターを取り付けるバルブリフター装着孔を成形する入れ子である。
【００１６】
上型１１１には、キャビティ１１４の近傍に対応して温度測定点１３１ａが設定された熱電対温度計１３１が内装され、かつ端部に冷却水入口１３２ａが形成されてキャビティ１１４の近傍で折り返されて冷却水入口１３２ａの近傍に冷却水出口１３２ｂが形成された上型冷却水通路１３２が穿設されている。
【００１７】
点火プラグ入れ子１２２には、その先端１２２ｂの近傍に対応して温度測定点１３３ａが設定された熱電対温度計１３３が内装され、かつ基部１２２ａに冷却水入口１３４ａが形成されて先端１２２ｂの近傍で折り返されて冷却水出口１３４ｂが基部１２２ａに形成された点火プラグ入れ子冷却水通路１３４が穿設されている。
【００１８】
リフター入れ子１２３には、その内部に温度測定点１３５ａが設定された熱電対温度計１３５が内装され、かつ基部１２３ａに冷却水入口１３６ａが形成されて先端１２３ｂの近傍で折り返されて冷却水出口１３６ｂが基部１２３ａに形成されたリフター入れ子冷却水通路１３６が穿設されている。
【００１９】
横型１１２には、キャビティ１１４の近傍に対応して温度測定点１３７ａが設定された熱電対温度計１３７が内装され、かつ端部に冷却水入口１３８ａが形成されてキャビティ１１４の近傍で折り返されて端部に冷却水出口１３８ｂが形成された横型冷却水通路１３８が穿設されている。
【００２０】
下型１１３には、湯口１１５の近傍に対応して温度測定点１３９ａが設定された熱電対温度計１３９が内装され、かつ端部に冷却水入口１４０ａが形成されて湯口１１５の近傍で折り返されて冷却水入口１４０ａの近傍に冷却水出口１４０ｂが形成された下型冷却水通路１４０が穿設されている。
【００２１】
図１０は、上型冷却水通路１３２、点火プラグ入れ子冷却水通路１３４、リフター入れ子冷水却通路１３６、横型冷却水通路１３８、下型冷却水通路１４０の各冷却水通路に冷却水を供給する冷却水制御図である。
【００２２】
冷却水供給源１４１がそれぞれ上型冷却水制御弁１４３、点火プラグ入れ子冷却水制御弁１４６、リフター入れ子冷却水制御弁１４９、横型冷却水制御弁１５２、下型冷却水制御弁１５５が介在する供給路１４２、１４５、１４８、１５１、１５４を介して上型冷却水通路１３２、点火プラグ入れ子冷却水通路１３４、リフター入れ子冷却水通路１３６、横型冷却水通路１３８、下型冷却水通路１４０の各冷却水入口１３２ａ、１３４ａ、１３６ａ、１３８ａ、１４０ａに接続されている。
【００２３】
上型冷却水制御弁１４３は上型温度コントローラ１４４によって開閉制御され、鋳造時に熱電対温度計１３１からの検出値が上型温度コントローラ１４４に入力され、上型温度コントローラ１４４はその検出値に基づいて上型冷却水制御弁１４３を開き上型冷却水通路１３２に冷却水を供給して上型１１１を冷却する。
【００２４】
点火プラグ入れ子冷却水制御弁１４６は点火プラグ入れ子温度コントローラ１４７によって開閉制御され、鋳造時に熱電対温度計１３３からの検出値が点火プラグ入れ子温度コントローラ１４７に入力され、点火プラグ入れ子温度コントローラ１４７はその検出値に基づいて点火プラグ入れ子冷却水制御弁１４６を開き点火プラグ入れ子冷却水通路１３４に冷却水を供給して点火プラグ入れ子１２２を冷却する。
【００２５】
リフター入れ子冷却水制御弁１４９はリフター入れ子温度コントローラ１５０によって開閉制御され、鋳造時に熱電対温度計１３５からの検出値がリフター入れ子温度コントローラ１５０に入力され、リフター入れ子温度コントローラ１５０はその検出値に基づいてリフター入れ子冷却水制御弁１４９を開きリフター入れ子冷却水通路１３６に冷却水を供給してリフター入れ子１２３を冷却する。
【００２６】
横型冷却水制御弁１５２は横型温度コントローラ１５３によって開閉制御され、鋳造時に熱電対温度計１３７からの検出値が横型温度コントローラ１５３に入力され、横型温度コントローラ１５３はその検出値に基づいて横型冷却水制御弁１５２を開き横型冷却水通路１３８に冷却水を供給して横型１１２を冷却する。
【００２７】
下型冷却水制御弁１５５は下型温度コントローラ１５６によって開閉制御され、鋳造時に熱電対温度計１３９からの検出値が下型温度コントローラ１５６に入力され、下型温度コントローラ１５６はその検出値に基づいて下型冷却水制御弁１５５を開き下型冷却水通路１４０に冷却水を供給して下型１１３を冷却する。
【００２８】
そして、予め実験的にあるいはシミュレーションにより鋳造品の内部に巣の発生しない各部の冷却温度を確認して設定し、その設定温度となるように各温度コントローラ１４４、１４７、１５０、１５３、１５６により上型冷却制御弁１４３、点火プラグ入れ子冷却水制御弁１４６、リフター入れ子冷却水制御弁１４９、横型冷却水制御弁１５２、下型冷却水制御弁１５５を開閉制御して上型１１１、点火プラグ入れ子１２２、リフター入れ子１２３、横型１１２、下型１１３を冷却する。
【００２９】
【特許文献１】
特開平６−１１４５３５号公報
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
上記図８に示す特許文献１の加圧制御方法によると、ストーク１０８に設けた第１温度センサ１０９ａ、下型１０２ｃに設けた第２温度センサ１０９ｂ、横型１０２ｂに設けた第３温度センサ１０９ｃによってそれぞれ検知した溶湯温度と、湯口温度と、横型１０２ｂの温度とに基づいて予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認して設定されたマップ等により加圧時間と冷却時間を決定することによって、金型の温度の変動に対応した加圧制御が行われる。
【００３１】
しかし、金型の各部、例えば上型、下型、横型、さらに各種の入れ子を有する金型にあってはそれらの入れ子を含む各部分の温度をそれぞれ適切に制御することが困難であり、毎鋳造サイクルでの指向性凝固温度勾配に追従できないため、鋳造品における肉厚変化の大きい厚肉部に巣が発生する等の鋳造欠陥の発生が懸念される。
【００３２】
また、ストーク１０８、下型１０２ｃ、横型１０２ｂにそれぞれ第１、第２、第３温度センサ１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃを配設することから金型１０２の複雑化を招くと共に、各温度センサの精度低下や補償導線の絶縁不良等の不具合の発生要因が多くなり、鋳造品の品質低下を招く要因となる。これらの不具合の発生を防止するためには多くのメンテナンス工数を要する。
【００３３】
一方、上記図９および図１０に示す冷却制御方法によると、金型１１０を形成する上型１１１、横型１１２、下型１１３、点火プラグ入れ子１２２、リフター入れ子１２３にそれぞれ熱電対温度計１３１、１３７、１３９、１３３、１３５および各冷却水路１３２、１３８、１４０、１３４、１３６を設け、予め実験的にあるいはシミュレーションにより鋳造品の内部に巣の発生しない各部の冷却温度を確認し、その温度となるように各冷却水通路１３２、１３８、１４０、１３４、１３６に冷却水を供給して金型の各部の温度制御をすることができる。
【００３４】
しかし、これらの温度制御は、毎鋳造サイクルで異なる指向性凝固温度勾配に厳密には追従することができず、特に複雑形状の鋳造品における肉厚変化の大きい厚肉部に巣が発生する等の鋳造欠陥の発生が懸念される。
【００３５】
また、金型１１０を形成する上型１１１、横型１１２、下型１１３、点火プラグ入れ子１２２、リフター入れ子１２３にそれぞれ温度を検知する熱電対温度計１３１、１３７、１３９、１３３、１３５を配設することから金型の複雑化を招くと共に、各熱電対温度計１３１、１３７、１３９、１３３、１３５の精度低下や補償導線の絶縁不良等の不具合の発生要因が多く、鋳造品の品質低下を招く要因となる。これらの不具合の発生を防止するには多くのメンテナンス工数を要する。
【００３６】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、単一の温度検出手段による検知温度により理想的な金型の冷却が得られ、鋳造品の品質向上および鋳造サイクルの短縮による生産性の向上が期待できる低圧鋳造装置の金型冷却制御方法および低圧鋳造装置の金型を提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の低圧鋳造装置の金型冷却制御方法の発明は、上下方向に延在するストークおよび該ストークの上端に湯口を介して連続するキャビティが形成された金型を有し、上記ストークを介して金属溶湯を上記キャビティ内に充填して鋳造する低圧鋳造装置の金型冷却制御方法において、上記湯口部分の溶湯温度を検出し、この検出温度に応じて上記金型の各部分に設けられた冷却手段を制御することを特徴とする。
【００３８】
請求項１の発明は、キャビティ内に充填された溶湯の最終凝固部となると共に鋳造サイクル毎に変化する湯口の部分の溶湯温度が金型の各部分における温度変化と対応することに着目してなされたもので、湯口部分における溶湯温度変化に対応する金型の各部分において指向性凝固が得られる冷却温度となる冷却手段の制御タイミングを、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認して設定し、湯口部分の溶湯温度変化に基づいて金型の各部分に設けられた冷却手段を制御することによって、指向性凝固を図りながら凝固速度を促進することが可能になり、理想的な金型冷却が得られ、鋳造品の品質向上および鋳造サイクルの短縮による生産性の向上が期待できる。
【００３９】
請求項２に記載の低圧鋳造装置の金型冷却制御方法の発明は、複数の金型構成部材によってキャビティが形成された金型と、上下方向に延在して上端が上記金型構成部材に形成された湯口を介してキャビティに連続するストークとを有し、上記ストークを介して金属溶湯を上記キャビティ内に充填して鋳造する低圧鋳造装置の金型冷却制御方法において、上記湯口部分の溶湯温度を検出する温度検出手段と、各冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する上記各金型構成部材にそれぞれ形成された冷却水通路とを備え、上記温度検出手段の検出温度に応じて上記各冷却水制御弁を開閉制御して上記それぞれの冷却水通路に冷却水供給源からの冷却水を供給することを特徴とする。
【００４０】
請求項２の発明によると、湯口部分における溶湯温度変化に対応する金型の各金型部材における指向性凝固が得られる冷却温度となる各冷却水制御弁による各冷却水路への冷却水供給タイミングを、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認して設定し、湯口部分における温度検出手段による検出温度に応じて上記各冷却水制御弁を開閉制御して上記それぞれの冷却水通路に冷却水を供給して下型および各金型部材を段階的に冷却することによって、指向性凝固を図りながら凝固速度を促進することが可能になり、理想的な金型冷却が得られ、鋳造品の品質向上および鋳造サイクルの短縮による生産性の向上が期待できる。
【００４１】
さらに、単一の温度検出手段による湯口部分の溶湯温度検出に基づいて各冷却水制御弁を開閉制御することから、冷却制御の簡素化および不具合の発生要因が少なくなり、鋳造品の品質低下が回避できる。
【００４２】
上記目的を達成する請求項３に記載の低圧鋳造装置の金型の発明は、複数の金型構成部材によってキャビティが形成された金型と、上下方向に延在して上端が上記金型構成部材に形成された湯口を介してキャビティに連続するストークとを有し、上記ストークを介して金属溶湯を上記キャビティ内に充填して鋳造する低圧鋳造装置の金型において、上記湯口部分の溶湯温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段の検出温度に応じてそれぞれ開閉制御される各冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する上記各金型構成部材にそれぞれ形成された冷却水通路とを備えたことを特徴とする。
【００４３】
請求項３の発明によると、湯口部分の溶湯温度変化に対応する金型の各金型部材における指向性凝固が得られる冷却温度となる冷却水制御弁によるそれぞれの冷却水路への冷却水供給タイミングを、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認して設定し、温度検出手段による検出温度に基づいて各冷却水制御弁を制御してそれぞれの冷却水通路に冷却水を供給して各金型構成部材を冷却することによって、指向性凝固を図りながら凝固速度を促進することが可能になり、理想的な金型冷却が得られ、鋳造品の品質向上および鋳造サイクルの短縮による生産性の向上が期待できる。
【００４４】
さらに、また、単一の温度検出手段による測定温度に基づいて各冷却水制御弁を制御することから、各金型構成部材にそれぞれ温度検出手段を配置する必要がなくなり、金型の簡素化が得られると共に温度検出手段の精度低下や補償導線の絶縁不良等の不具合の発生要因が極めて少なくなり、鋳造品の品質低下が回避でき、かつメンテナンスの簡素化が得られる。
【００４５】
請求項４に記載の低圧鋳造装置の金型の発明は、上型と、湯口が形成された下型と、これら下型と上型との間に配置される横型によってキャビティが形成された金型と、上下方向に延在して上端が上記湯口を介してキャビティに連続するストークとを有し、上記ストークを介して金属溶湯を上記キャビティ内に充填して鋳造する低圧鋳造装置の金型において、上記湯口部分の溶湯温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段による検出温度に応じて開閉制御される上型冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する上記上型に形成された上型冷却水通路と、上記温度検出手段による検出温度に応じて開閉制御される下型冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する上記下型に形成された下型冷却水通路と、上記温度検出手段による検出温度に応じて開閉制御される横型冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する横型に形成された横型冷却水通路とを備えたことを特徴する。
【００４６】
請求項４の発明によると、湯口部分における溶湯温度変化に対応する金型の上型、横型、下型において指向性凝固が得られる冷却温度となる各上型冷却制御弁、横型冷却水制御弁、下型冷却水制御弁による上型冷却水通路、横型冷却水通路、下型冷却水通路への冷却水供給タイミングを予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認して設定し、温度検出手段による検出温度変化に基づいて上型冷却水制御弁、横型冷却水制御弁、下型冷却水制御弁を制御して上型、横型、下型を冷却することによって、指向性凝固を図りながら凝固速度を促進することが可能になり、理想的な金型冷却が得られ、鋳造品の品質向上および鋳造サイクルの短縮による生産性の向上が期待できる。
【００４７】
さらに、単一の温度検出手段による検出温度に基づいて、上型冷却水制御弁、横型冷却水制御弁、下型冷却水制御弁を制御することから、上型、横型、下型への各部に温度検出手段の配置が不必要になり、金型の簡素化が得られると共に温度検出手段の精度低下や補償導線の絶縁不良等の不具合の発生要因が極めて少なくなり鋳造品の品質低下が回避でき、メンテナンスの簡素化ができる。
【００４８】
請求項５に記載の発明は、請求項４の低圧鋳造装置の金型において、上記金型は入れ子を有し、上記温度検出手段による検出温度に応じて開閉制御される入れ子冷却水制御弁を介して冷却水供給源に連続する上記入れ子に形成された入れ子冷却水通路を備えたことを特徴する。
【００４９】
請求項５の発明によると、請求項４の発明に加え、湯口部分における溶湯温度変化に対応する入れ子における指向性凝固が得られる冷却温度となる入れ子冷却水制御弁による入れ子冷却水通路への冷却水供給タイミングを、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認して設定し、温度検出手段による検出温度に基づいて入れ子冷却水制御弁を制御して入れ子冷却水通路に冷却水を供給して入れ子を冷却することによって、入れ子を有する金型においても指向性凝固を図りながら凝固速度を促進することが可能になり、鋳造品の品質向上が期待できる。
【００５０】
請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれかの低温鋳造装置の金型において、上記金型は、上記湯口内に先端が突出する鋳抜きピンを有し、上記温度検出手段は、上記鋳抜きピンに設けられ、かつ鋳抜きピンの先端近傍に温度測定点を有する熱電対温度計であることを特徴とする。
【００５１】
請求項６の発明によると、湯口内に先端が突出する鋳抜きピンに熱電対温度計を設けることによって、金型の構成を複雑化することなく温度検出手段である熱電対温度計を配設することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
本発明による低圧鋳造装置の金型冷却制御方法および低圧鋳造装置の金型装置の金型の実施の形態をアルミニウム合金によりエンジンのシリンダヘッドを鋳造する場合を例に図１乃至図７を参照して説明する。
【００５３】
図１は、保持炉１０および鋳造機３０を備えた低圧鋳造装置１の概念図、図２は低圧鋳造装置１の要部概略図、図３は鋳造機３０に配置される金型４０の説明図である。
【００５４】
保持炉１０は、溶湯保持炉１１に支持されて溶湯８０を保持する溶湯槽１２を有し、溶湯槽１２の上方に設けられた支持枠１３によって溶湯供給装置１５が吊り下げ支持されている。
【００５５】
溶湯供給装置１５は、図２に示すように吊り下げ支持された基部１６に上端が密閉状態で支持され下部が溶湯槽１２内に貯留されたアルミニウム合金の金属溶湯８０に浸漬される有底筒状の加圧ポット１７が設けられている。
【００５６】
加圧ポット１７の底部には溶湯槽１２内と連通する吸込口１７ａが穿設されている。加圧ポット１７の側部には先端が基部１６を経由して鋳造機３０のストーク３３に連通する給湯管１９の基端が挿入され、かつ給湯管１９に穿設された吐出口１９ａが加圧ポット１７内に開口している。これら吸込口１７ａと吐出口１９ａはそれぞれ加圧ポット１７内に設けられた吸込口側弁体１８および吐出口側弁体２０によって開閉される。
【００５７】
さらに、溶湯供給装置１５には、吸引兼送気管２１を介して加圧ポット１７内を減圧する真空ポンプ２２および加圧ポット１７内に圧力ガス体、本実施の形態では圧縮空気を送り込むことによって加圧する加圧ポンプ２３等によって構成される加圧ポット減圧加圧手段２４が設けられている。また、加圧ポット１７内には溶湯８０の液面を検出するレベルセンサ（図示せず）が設けられている。なお、これら吸込口側弁体１８、吐出口側弁体２０、真空ポンプ２２、加圧ポンプ２３等の各作動制御は、制御部（図示せず）によってなされる。
【００５８】
一方、鋳造機３０は、ダイベース３１にストークプレート３２を介して上端が取り付けられて上下方向の延在する筒状のストーク３３を有し、ストーク３３の下端に保持炉１０から導かれた給湯管１９の先端が接続され、ダイベース３１上にシリンダヘッドを鋳造する金型４０が設置されている。
【００５９】
金型４０は、図３に示すように、金型構成部材である上型４１、一対の横型４２、下型４３を有し、油圧シリンダ等によって構成された型締装置３５（図１参照）によってダイベース３１に結合された下型４３に対し接離可能に上型４１が昇降し、かつ一対の横型４２が互いに接離する水平方向に移動するように構成され、上型４１と、横型４２と、下型４３の各キャビティサイド４１ａ、４２ａ、４３ａによって中空状のキャビティ４４を形成している。
【００６０】
上型４１には、それぞれ上下方向に貫通し、かつ段部を介して上方の大径部４７ａおよび下方の小径部４７ｂによって形成される鋳抜きピン装着孔４７が穿設され、同様に段部を介して上方の大径部４８ａと下方の小径部４８ｂによって形成される点火プラグ入れ子装着孔４８、および段部を介して上方の大径部４９ａと下方の小径部４９ｂによって形成されるリフター入れ子装着孔４９が穿設されている。また、上型４１には、端部に冷却水入口５５ａが形成されてキャビティ４４の近傍で折り返されて冷却水入口５５ａの近傍に冷却水出口５５ｂが形成された上型冷却水通路５５が穿設されている。
【００６１】
鋳抜きピン装着孔４７、点火プラグ入れ子装着孔４８、リフター入れ子装着孔４９には、金型構成部材である鋳抜きピン５１、点火プラグ入れ子５２、リフター入れ子５３が嵌合して上型４１に取り付けられる。
【００６２】
鋳抜きピン５１は、鋳抜きピン装着孔４７の大径部４７ａに嵌合する比較的大径の基部５１ａと小径部４７ｂに嵌合する軸部５１ｂを有する棒状であって、軸部５１ｂがキャビティ４４内を貫通して先端５１ｃが下型４３の湯口４５の上部に達する長さを有し、鋳抜きピン装着孔４７に基部５１ａを嵌合することによって所定位置に保持される。
【００６３】
鋳抜きピン５１には、その先端５１ｃの近傍に対応して温度測定点ａが設定された温度検出手段である熱電対温度計５４が内装され、鋳抜きピン５１を鋳抜きピン装着孔４７に装着することによって湯口４５内の上部位置の温度検出が可能になる。また、熱電対温度計５４を内装することによって金型４０を複雑化することなく熱電対温度計５４を配設することができる。
【００６４】
点火プラグ入れ子５２は、点火プラグ装着孔４８の大径部４８ａに嵌合する比較的大径の基部５２ａと小径部４８ｂに嵌合する軸部５２ｂを有する棒状であって、先端５２ｃがキャビティ４４内に突出する長さを有し、点火プラグ入れ子装着孔４８に基部５２ａを嵌合することによって所定位置に保持される。さらに、点火プラグ入れ子５２には、基部５２ａに冷却水入口５６ａが形成されて先端５２ｃの近傍で折り返されて冷却水出口５６ｂが基部５２ａに形成された点火プラグ入れ子冷却水通路５６が穿設されている。
【００６５】
リフター入れ子５３は、リフター入れ子装着孔４９の大径部４９ａに嵌合する比較的大径の基部５３ａと小径部４９ｂに嵌合する軸部５３ｂを有する棒状であって、先端５３ｃがキャビティ４４内に突出する長さを有し、リフター入れ子装着孔４９に基部５３ａを嵌合することによって所定位置に保持される。さらに、リフター入れ子５３には、基部５３ａに冷却水入口５７ａが形成されて先端５３ｃの近傍で折り返されて冷却水出口５７ｂが基部５７ａに形成されたリフター入れ子冷却水通路５７が穿設されている。
【００６６】
横型４２には、端部に冷却水入口５８ａが形成されてキャビティ４４の近傍で折り返されて端部に冷却水出口５８ｂが形成された横型冷却水通路５８が穿設されている。
【００６７】
下型４３には、上下方向に延在してストーク３３側とキャビティ４４側を連通し、かつ中間部の開口面積が比較的小さく上方および下方に移行するに従って次第に増大する湯口４５が形成され、さらに、端部に冷却水入口５９ａが形成されて湯口４５の近傍で折り返されて冷却水入口５９ａの近傍に冷却水出口５９ｂが形成された下型冷却水通路５９が穿設されている。
【００６８】
図４は、冷却手段である上型冷却水通路５５、点火プラグ入れ子冷却水通路５６、リフター入れ子冷水却通路５７、横型冷却水通路５８、下型冷却水通路５９の各冷却水通路に冷却水を供給する冷却水制御回路図５０である。
【００６９】
図４において符号６１は冷却水供給源であって、冷却水供給源６１から分岐してそれぞれ上型冷却水制御弁６３が介在する供給路６２を介して上型冷却水通路５５の冷却水入口５５ａに、点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６が介在する供給路６５を介して点火プラグ入れ子冷却水通路５６の冷却水入口５６ａに、リフター入れ子冷却水制御弁６９が介在する供給路６８を介してリフター入れ子冷却水通路５７の冷却水入口５７ａに、横型冷却水制御弁７２が介在する供給路７１を介して横型冷却水通路５８の冷却水入口５８ａに、下型冷却水制御弁７５が介在する供給路７４を介して下型冷却水通路５９の冷却水入口５９ａに接続されている。
【００７０】
上型冷却水制御弁６３は上型温度コントローラ６４によって開閉制御され、鋳造時に熱電対温度計５４からの検出温度が上型温度コントローラ６４に入力され、上型温度コントローラ６４はその検出温度に基づいて上型冷却水制御弁６３を開き上型冷却水通路５５に冷却水を供給して上型４１を冷却する。
【００７１】
点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６は点火プラグ入れ子温度コントローラ６７によって開閉制御され、鋳造時に熱電対温度計５４からの検出値が点火プラグ入れ子温度コントローラ６７に入力され、点火プラグ入れ子温度コントローラ６７はその検出値に基づいて点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６を開き点火プラグ入れ子冷却水通路５６に冷却水を供給して点火プラグ入れ子５２を冷却する。
【００７２】
リフター入れ子冷却水制御弁６９はリフター入れ子温度コントローラ７０によって開閉制御され、鋳造時に熱電対温度計５４からの検出値がリフター入れ子温度コントローラ７０に入力され、リフター入れ子温度コントローラ７０はその検出値に基づいてリフター入れ子冷却水制御弁６９を開きリフター入れ子冷却水通路５７に冷却水を供給してリフター入れ子５３を冷却する。
【００７３】
横型冷却水制御弁７２は横型温度コントローラ７３によって開閉制御され、鋳造時に熱電対温度計５４からの検出値が横型温度コントローラ７３に入力され、横型温度コントローラ７３はその検出値に基づいて横型冷却水制御弁７２を開き横型冷却水通路５８に冷却水を供給して横型４２を冷却する。
【００７４】
下型冷却水制御弁７５は下型温度コントローラ７６によって開閉制御され、鋳造時に熱電対温度計５４からの検出値が下型温度コントローラ７６に入力され、下型温度コントローラ７６はその検出値に基づいて下型冷却水制御弁７５を開き下型冷却水通路５９に冷却水を供給して下型４３を冷却する。
【００７５】
そして、冷却を行うときには、先に溶湯８０が注湯された湯口４５から最も遠いキャビティ４４の上部から凝固が行われるように配慮し、指向性凝固して最終的に湯口４５が凝固するように冷却を制御をする。
【００７６】
ここで、熱電対温度計５４により検出される温度測定点ａは、湯口４５の部分の溶湯温度でキャビティ４４に充填された溶湯の最終凝固部となる位置であり、温度測定点ａの温度は図５に鋳抜きピン先端温度を示すように鋳造サイクル毎に変化する。この温度変化は金型４０の各部分、すなわち上型４１、横型４２、下型４３、点火プラグ入れ子５２、リフター入れ子５３の温度変化と対応し、鋳造の指向性凝固を代表する温度である。
【００７７】
この温度測定点ａの温度は、ストーク３３内の溶湯８０の溶湯面８０ａが上昇して温度測定点ａに接近するに従って上昇することから、所定位置の溶湯面８０ａにおける温度測定点ａの温度を予め実験あるいはシミュレーションにより得ることによって、ストーク３３内の溶湯面８０ａの位置を検出することができ、熱電対温度計５４が溶湯面位置センサとして機能し、熱電対温度計５４によって検知された溶湯面検出信号として溶湯供給装置１５に設けられた制御部に送られる。
【００７８】
また、この温度測定点ａの温度は、湯口４５からキャビティ４４内に注湯された溶湯８０の溶融熱によって次第に上昇し、最高値に達した後に溶湯８０が先に注湯された湯口４５から最も遠い上端から凝固が行われて次第に降下することから、温度測定点ａの温度に対する鋳造品の内部に巣が発生しないように冷却水による冷却開始時を、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認して設定し、その温度測定点ａの検出温度に基づいて各温度コントローラ６４、６７、７０、７３、７６からの冷却開始信号により上型冷却水制御弁６３、点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６、リフター入れ子冷却水制御弁６９、横型冷却水制御弁７２、下型冷却水制御弁７５を開制御して上型４１、点火プラグ入れ子５２、リフター入れ子５３、横型４２、下型４３の冷却を制御をする。
【００７９】
この上型冷却水制御弁６３の開制御タイミングは、熱電対温度計５４による温度測定点ａの検出温度に対応する上型４１の部分において指向性凝固が得られる冷却温度となるように上型冷却水制御弁６３の開による上型冷却水通路５５への冷却水供給開始タイミングを、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認することによって設定される。
【００８０】
点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６の開制御タイミングは、熱電対温度計５４による温度測定点ａの検出温度に対応する点火プラグ入れ子５２の部分において指向性凝固が得られる冷却温度となるように点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６の開による点火プラグ入れ子冷却水通路５６への冷却水供給開始タイミングを、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認することによって設定される。
【００８１】
リフター入れ子冷却水制御弁６９の開制御タイミングは、熱電対温度計５４による温度測定点ａの検出温度に対応するリフター入れ子５３の部分において指向性凝固が得られる冷却温度となるようにリフター入れ子冷却水制御弁６９の開によるリフター入れ子冷却水通路５７への冷却水供給開始タイミングを、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認することによって設定される。
【００８２】
横型冷却水制御弁７２の開閉制御タイミングは、熱電対温度計５４による温度測定点ａの検出温度に対応する横型４２の部分において指向性凝固が得られる冷却温度となるように横型冷却水制御弁７２の開による横型冷却水通路５８への冷却水供給開始タイミングを、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認することによって設定される。
【００８３】
同様に、下型冷却水制御弁７５の開閉制御タイミングは、熱電対温度計５４による温度測定点ａの検出温度に対応する下型４３の部分において指向性凝固が得られる冷却温度となるように下型冷却水制御弁７５の開による下型冷却水通路５９への冷却水供給開始タイミングを、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認することによって設定される。
【００８４】
さらに、温度測定点ａの温度が予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認して設定された温度にまで下降した時点で熱電対温度計５４の給湯時間解除信号として制御部に発信する。さらに凝固が進行して温度測定点ａの温度が下降し続けて鋳物となったものが金型４０を離型しても変形やかじりが発生しない温度まで降下した時点の温度を予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認して設定しておき、この温度に達した時点で熱電対温度計５４から凝固時間設定解除信号として制御部に電気信号を発する。
【００８５】
次に、このように構成される低圧鋳造装置１による鋳造法について、図５の鋳造サイクル説明図、図６の湯詰め動作フローチャート、図７の充填および冷却動作フローチャートを参照して説明する。
【００８６】
金型４０のキャビティ４４内への溶湯８０の注湯に先立って鋳造機３０のストーク３３の上端あるいは上端近傍位置に設定された定湯面位置に溶湯面８０ａが達するまで湯詰めする。
【００８７】
この湯詰め動作は、予め保持炉１０の溶湯槽１２内にアルミニウム合金を溶解した溶湯８０を注入して所定量貯留して準備する。
【００８８】
そして、予め設定されたプログラムに従って制御部からの指示により吐出口側弁体２０によって給湯管１９の基端に開口する吐出口１９ａを閉じる（ステップＳ１）。続いて吸込口側弁体１８によって閉じていた加圧ポット１７の吸込口１７ａを開き溶湯槽１２内と加圧ポット１７内とを連通する（ステップＳ２）。次に吸引兼送気管２１を介して真空ポンプ２２により加圧ポット１７内を減圧して、吸込口１７ａから溶湯槽１２内の溶湯８０を加圧ポット１７内の上端近傍まで吸い込む（ステップＳ３）。加圧ポット１７の上端近傍まで溶湯８０が吸い込まれたことがレベルセンサで検知されると、真空ポンプ２２による加圧ポット１７内の減圧を停止し、かつ吸込口側弁体１８により吸込口１７ａを閉じる（ステップＳ４）。
【００８９】
次に、加圧ポンプ２３によって吸引兼送気管２１から加圧ポット１７内に圧縮空気を供給して溶湯面を加圧し、かつ吐出口側弁体２０により閉じられていた吐出口１９ａを開き（ステップＳ５）、加圧ポット１７内の溶湯８０を給湯管１９を通してストーク３３に設定された定溶湯面位置Ｌまで押し上げる（ステップＳ６）。
【００９０】
この定溶湯面位置まで溶湯８０を押し上げる際、溶湯８０の押し上げに伴ってストーク３３内の溶湯面８０ａが鋳抜きピン５１に設けられた熱電対温度計５４の温度測定点ａに向かって上昇し、図５の鋳造サイクル説明図に示すように温度測定点ａの温度が上昇し、この温度が予め実験的にあるいはシミュレーションにより得られた定溶湯面位置に溶湯面８０ａが位置する温度Ａに達したことを熱電対温度計５４によって検知することによって検出される。熱電対温度計５４によって、定溶湯面位置まで押し上げられた溶湯面８０ａを検知する（ステップＳ７）と、その溶湯面検出信号が熱電対温度計５４から制御部に送られ、加圧ポンプ２３による加圧ポット１７内の加圧が停止し、かつ同時に吐出口１９ａを吐出口側弁体２０によって閉じてストーク３３からの溶湯８０の逆流を防止して、定溶湯面圧力を維持することによって容湯面８０ａを定溶湯面位置に保持する（ステップＳ８）。
【００９１】
ステップＳ１からステップＳ８までの湯詰め動作に続いて金型４０のキャビティ４４内に溶湯８０を充填する充填動作が開始される。この充填動作および冷却動作について図５の鋳造サイクル説明図および図７の充填および冷却動作フローチャートを参照して説明する。
【００９２】
吐出口側弁体２０によって吐出口１９ａを閉じてストーク３３内の容湯面８０ａを定溶湯面位置に保持した状態（ステップＳ１１）で、吸込口側弁体１８によって閉じていた吸込口１７ａを開き加圧ポット１７内の定溶湯面圧力保持を解放する（ステップＳ１２）。
【００９３】
次に、吸引兼送気管２１を介して真空ポンプ２２により加圧ポット１７内を減圧して、吸込口１７ａからキャビティ４４の１鋳造分の溶湯８０を加圧ポット１７内に吸い込む（ステップＳ１３）。加圧ポット１７内に１鋳造分の容湯８０を吸い込むと、真空ポンプ２２による減圧を停止し、かつ吸込口側弁体１８によって吸引口１７ａを閉じる（ステップＳ１４）。この加圧ポット１７に吸い込み供給された１鋳造分の溶湯量は、予め実験的にあるいはシミュレーションにより求められ、加圧ポット１７に設けられたレベルセンサによって一定位置までの吸い込みを検知することによって一定量を確保する。
【００９４】
続いて、加圧ポンプ２３によって吸引兼送気管２１から加圧ポット１７内に圧縮空気を供給して溶湯面を加圧し、かつ吐出口側弁体２０によって閉じていた吐出口１９ａを開く（ステップＳ１５）。開放された吐出口１９ａから給湯管１９を通してストーク３３内に溶湯８０を圧送して容湯面８０ａが押し上げられて金型４０のキャビティ４４内に充填され、かつこの充填に要する圧力、すなわち充填圧力が維持される（ステップＳ１６）。このキャビティ４４内に充填された溶湯８０の溶湯熱により図５に示すように鋳抜きピン５１に設定された温度測定点ａの温度が上昇を開始し、熱電対温度計５４の検出温度が上昇する。
【００９５】
溶湯熱により温度測定点ａの温度が予め設定された上型冷却開始温度Ｂ、例えば５９０℃に達すると、熱電対温度計５４によるその温度検知に基づく上型温度コントローラ６４からの開信号によって上型冷却水制御弁６３が開き、冷却水供給源６１から供給路６２を介して上型冷却水通路５５に冷却水が供給され、上型４１の冷却が開始する（ステップＳ１７）。さらに溶融熱により温度測定点ａの温度が上昇し、最高点、例えば６００℃に達した後、キャビティ４４内に充填された溶湯８０が湯口４５から遠い上端から凝固を開始し、この凝固の進行に伴って温度測定点ａの温度は降下を開始する。
【００９６】
温度測定点ａの温度が予め設定されたリフター入れ子冷却開始温度Ｃ、例えば５９５℃まで下降すると、熱電対温度計５４によるその温度検知に基づくリフター入れ子温度コントローラ７０からの開信号によってリフター入れ子冷却水制御弁６９が開き、冷却水供給源６１から供給路６８を介してリフター入れ子冷却水通路５７に冷却水が供給され、リフター入れ子５３の冷却が開始する（ステップＳ１８）。
【００９７】
さらに、温度測定点ａの温度が下降して予め設定された点火プラグ入れ子冷却開始温度Ｄ、例えば５８３℃に達すると、熱電対温度計５４によるその温度検知に基づく点火プラグ入れ子温度コントローラ６７からの開信号によって点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６が開き、冷却水供給源６１から供給路６５を介して点火プラグ入れ子冷却水通路５６に冷却水が供給され、点火プラグ入れ子５２の冷却が開始する（ステップＳ１９）。
【００９８】
さらに、温度測定点ａの温度が下降して予め設定された横型冷却開始温度Ｅ、例えば５７２℃に達すると、熱電対温度計５４によるその温度検知に基づく横型温度コントローラ７３からの開信号によって横型冷却水制御弁７２が開き、冷却水供給部６１から供給路７１を介して横型冷却水通路５８に冷却水が供給され、横型４２の冷却が開始する（ステップＳ２０）。
【００９９】
さらに、温度測定点ａの温度が下降して予め設定された下型冷却開始温度Ｆ、例えば５４８℃に達すると、熱電対温度計５４によるその温度検知に基づく下型温度コントローラ７６からの開信号によって下型冷却水制御弁７５が開き、冷却水供給源６１から供給路７４を介して下型冷却水通路５９に冷却水が供給され、下型４３の冷却が開始する（ステップＳ２１）。
【０１００】
湯口４５の部分まで凝固が進行し、温度設定点ａの温度が下降して予め設定された温度測定点ａまで凝固が進行した時点の温度、すなわち加圧停止温度Ｇ、例えば５３０℃を熱電対温度計５４が検知する（ステップＳ２２）と、熱電対温度計５４から注湯時間解除信号を制御部に送り、加圧ポンプ２３による加圧ポット１７内の加圧を停止して充填圧力を解除し、かつ同時に吐出口１９ａを吐出口側弁体２０によって閉じてストーク３３からの溶湯８０の逆流を防止し、定溶湯面圧力を維持することによって溶湯面８０ａを定溶湯面位置に保持する（ステップＳ２３）。
【０１０１】
さらに、キャビティ４４内の凝固が進行して温度設定点ａの温度が降下し続けて、凝固して鋳物となったものが金型４０を離型しても変形やかじりが発生しない離型温度Ｈ、例えば４９０℃を熱電対温度計５４が検知すると、熱電対温度計５４によるその温度検知に基づく上型温度コントローラ６４、点火プラグ入れ子温度コントローラ６７、リフター入れ子温度コントローラ７０、横型温度コントローラ７３、下型温度コントローラ７６の各コントローラからの閉信号によって上型冷却水制御弁６３、点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６、リフター入れ子冷却水制御弁６９、横型冷却水制御弁７２、下型冷却水制御弁７５の各制御弁が閉じ、上型冷却水通路５５、点火プラグ入れ子冷却水通路５６、リフター入れ子冷却水通路５７、横型冷却水通路５８、下型冷却水通路５９の各冷却水通路への冷却水供給を停止する（ステップＳ２４）と共に、熱電対温度計５４から凝固時間解除信号を制御部に送り、型締装置３５等によって金型４０を開き、キャビティ４４内で凝固した鋳物を取り出して１鋳造サイクルが終了する（ステップＳ２５）。しかる後、金型４０を閉じ次の溶湯充填待機状態にする。
【０１０２】
続く繰り返し行われる充填および冷却動作は、吐出口側弁体２０によって吐出口１９ａを閉じてストーク３３内の溶湯面８０ａを定溶湯面位置に保持した状態で、吸込口側弁体１８によって吸込口１７ａを開放して加圧ポット１７内の定溶湯面圧力を開放するステップＳ１１から、金型４０を開きキャビティ４４内で凝固した鋳物を取り出すステップＳ２５を経て金型４０を閉じ次の溶湯充填待機状態にするステップを繰り返すことによって連続して鋳造が繰り返し行われる。
【０１０３】
本実施の形態によると、キャビティ４４内に充填された溶湯の最終凝固部となると共に鋳造サイクル毎に変化する湯口４５の部分を温度測定点ａとし、その検出温度変化に対応する上型４１、点火プラグ入れ子５２、リフター入れ子５３、横型４２、下型４３において指向性凝固が得られる冷却温度となる各上型冷却制御弁６３、点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６、リフター入れ子冷却水制御弁６９、横型冷却水制御弁７２、下型冷却水制御弁７５の開による上型冷却水通路５５、点火プラグ入れ子冷却水通路５６、リフター入れ子冷却水通路５７、横型冷却水通路５８、下型冷却水通路５９への冷却水供給タイミングを、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認して設定し、温度測定点ａの温度変化に基づいて上型冷却水制御弁６３、点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６、リフター入れ子冷却水制御弁６９、横型冷却水制御弁７２、下型冷却水制御弁７５を制御して上型冷却水通路５５、点火プラグ入れ子冷却水通路５６、リフター入れ子冷却水通路５７、横型冷却水通路５８、下型冷却水通路５９に冷却水を供給して上型４１、点火プラグ入れ子５２、リフター入れ子５３、横型４２、下型４３を段階的に冷却することから、指向性凝固を図りながら凝固速度を促進することが可能になり、理想的な金型冷却が得られ、鋳造品の品質向上および鋳造サイクルの短縮による生産性の向上が期待できる。
【０１０４】
さらに、鋳抜きピン５１に設けた熱電対温度計５４による温度測定点ａの測定温度に基づいて上型冷却水制御弁６３、点火プラグ入れ子冷却水制御弁６６、リフター入れ子冷却水制御弁６９、横型冷却水制御弁７２、下型冷却水制御弁７５を制御することから、上型４１、点火プラグ入れ子５２、リフター入れ子５３、横型４２、下型４３の各部に熱電対温度計の配置が省略でき、金型の簡素化が得られると共に、熱電対温度計の精度低下や補償導線の絶縁不良等の不具合の発生要因が極めて少なくなり、鋳造品の品質低下が回避できる。さらに、これらの発生を防止するためのメンテナンスの簡素化が得られる。
【０１０５】
なお、この低圧鋳造装置１により重量約９ｋｇのアルミニウム合金水冷エンジン用のシリンダヘッドを鋳造するにあたり、上記図９および図１０に示す従来の鋳造方法に比べ、指向性凝固が図れ、鋳造サイクルを約１／３に短縮できた。また内部巣等の内部欠陥の発生率においても３％改善された。
【０１０６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では上型４１、横型４２、下型４３、鋳抜きピン５１、点火プラグ入れ子５２、リフター入れ子５３を有するシリンダヘッドを鋳造する金型４０を例に説明したが、他の鋳造品を鋳造する金型に適用することができる。また、上記実施の形態では、保持炉１０および鋳造機３０を備えた低圧鋳造装置１を例に説明したが、金型の下方に溶湯槽が配置され、金型から溶湯槽内に垂下するストークを有する低圧鋳造装置の金型冷却に適用することもできる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明した低圧鋳造装置の金型冷却制御方法および低圧鋳造装置の金型の発明によると、キャビティ内に充填された溶湯の最終凝固部となると共に鋳造サイクル毎に変化する湯口の部分の溶湯温度変化に対応する金型の各部分における指向性凝固が得られる冷却温度となる冷却手段の制御タイミングを、予め実験的にあるいはシミュレーションにより確認して設定し、湯口の部分の溶湯温度検出に基づいて金型の各部分に設けられた冷却手段を制御することによって、指向性凝固を図りながら凝固速度を促進することが可能になり、理想的な金型冷却が得られ、鋳造品の品質向上および鋳造サイクルの短縮による生産性の向上が期待できる。
【０１０８】
さらに、また、単一の温度検出手段による検出温度に基づいて金型の各部分の冷却を制御することから、各金型構成部材にそれぞれ温度検出手段を配置する必要がなくなり、金型の簡素化が得られると共に温度検出手段の精度低下や補償導線の絶縁不良等の不具合の発生要因が極めて少なくなり、鋳造品の品質低下が回避でき、かつメンテナンスの簡素化が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による低圧鋳造装置の金型冷却制御方法および低圧鋳造装置の金型の実施の形態の概要を示す低圧鋳造装置の概念図である。
【図２】同じく、図１における低圧鋳造装置の要部概略図である。
【図３】同じく、金型の説明図である。
【図４】同じく、冷却水制御回路図である。
【図５】同じく、鋳造サイクル説明図である。
【図６】同じく、湯詰め動作フローチャートである。
【図７】同じく、充填および冷却動作フローチャートである。
【図８】従来の低圧鋳造装置の概要説明図である。
【図９】同じく、従来の金型の説明図である。
【図１０】同じく、冷却水制御回路図である。
【符号の説明】
１      低圧鋳造装置
３３      ストーク
４０      金型
４１      上型（金型構成部材）
４２      横型（金型構成部材）
４３      下型（金型構成部材）
４４      キャビティ
４５      湯口
５１      鋳抜きピン
５１ｃ    先端
５２      点火プラグ入れ子（金型構成部材、入れ子）
５３      リフター入れ子（金型構成部材、入れ子）
５４      熱電対温度計（温度検出手段）
５５      上型冷却水通路（冷却手段、冷却水通路）
５６      点火プラグ入れ子冷却水通路（冷却手段、冷却水通路）
５７      リフター入れ子冷却水通路（冷却手段、冷却水通路）
５８      横型冷却水通路（冷却手段、冷却水通路）
５９      下型冷却水通路（冷却手段、冷却水通路）
６１      冷却水供給源
６２      供給路
６３      上型冷却水制御弁
６４      上型温度コントローラ
６５      供給路
６６      点火プラグ入れ子冷却水制御弁
６７      点火プラグ入れ子温度コントローラ
６８      供給路
６９      リフター入れ子冷却水制御弁
７０      リフター入れ子温度コントローラ
７１      供給路
７２      横型冷却水制御弁
７３      横型温度コントローラ
７４      供給路
７５      下型冷却水制御弁
７６      下型温度コントローラ
８０      溶湯
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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