(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対面する鋳型の壁に、直径０．２ｍｍ〜０．０５ｍｍの貫通孔が、一直線上に穿孔され、鋳型の外側に、前記貫通孔へとレーザ光を通す発光器と、前記貫通孔を通過したレーザ光を受光するセンサとが、鋳型の外壁面に対し離間状態で配置されていることを特徴とする鋳型内の湯流れ検知装置。
【請求項２】
対面する鋳型の壁に、直径０．２ｍｍ〜０．０５ｍｍの貫通孔を一直線上に穿孔し、鋳型の外壁面から離間した位置に配置した発光器により前記貫通孔へとレーザ光を通し、該貫通孔を通過したレーザ光を、鋳型の外壁面から離間した位置に配置したセンサで受光するか否かにより、鋳型内の湯流れを検知することを特徴とする検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型内の湯流れの状態を検知するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造部品の成形において、射出速度や減圧タイミング等の成形条件を適切に調節し、空気巻き込みの無い高品質の鋳造部品を得る上で、金型のキャビティ内を流れる溶湯の、湯流れ状態を把握することは極めて有効である。そこで、従来から、鋳型内の湯流れ状態を検出するための種々の技術が発案されている  （例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２６９４２号公報
【特許文献２】特開平０８−１１４４８６号公報
【特許文献３】特開平０８−００１３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の鋳型内の湯流れ検知装置は、何れも、溶湯を検知するセンサの接点が金型内面に露出しており、キャビティ内の溶湯の熱を直接的に受けることから、接点のショートを引き起こし易いものである。又、センサ本体が金型に埋め込まれて使用されるので、金型からの温度衝撃による割れ等が発生し易く、センサ寿命が短いという問題も指摘されている。更に、溶湯が金型のキャビティ面に接触した溶湯しか検出できないため、キャビティ面に接しない、いわゆる「飛び湯」（キャビティ内を流れる溶湯の流動速度が速いため、湯流れ先端の溶湯が流れの本体部分と分離し、本体部分よりも先に飛散する現象。）については検知できず、キャビティ全体の溶湯の流れ状態を正確に把握することが困難となっている。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、鋳型内の湯流れ検知装置の寿命を延ばすと共に、キャビティ全体の溶湯の流れ状態を正確に把握することにより、成形条件の最適化を可能とし、鋳造部品の品質の安定化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための、本発明に係る鋳型内の湯流れ検知装置は、対面する鋳型の壁に、直径０．２ｍｍ〜０．０５ｍｍの貫通孔が、一直線上に穿孔され、鋳型の外側に、前記貫通孔へとレーザ光を通す発光器と、前記貫通孔を通過したレーザ光を受光するセンサとが、鋳型の外壁面に対し離間状態で配置されていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明によれば、鋳造時に、対面する鋳型の壁に、一直線上に穿孔された貫通孔を通過するレーザ光が、センサによって検出されている間は、キャビティの当該検出位置には何らレーザ光を遮るものは無く、よって、当該検出位置に溶湯が到達していないことが把握される。一方、レーザ光がセンサによって検知されなくなった時点では、溶湯によってレーザ光が遮断されており、よって、キャビティの当該位置に溶湯が到達したことが把握される。しかも、かかる判断において、金型のキャビティ面に溶湯が接触している必要は無く、飛び湯によってレーザ光が遮断されるような場合も検出可能であり、飛び湯の到達時点を含めた、検出位置への溶湯の到達時点を正確に把握することができる。なお、対面する鋳型の壁に穿孔された貫通孔は、直径０．２ｍｍ〜０．０５ｍｍに形成されているので、貫通孔から溶湯が漏れ出すことにより、鋳物の形状に悪影響を与えることも、鋳型外部に用途が飛散して環境を悪化させることもない。
又、発光器及びセンサの何れも、鋳型の外壁面に対し離間状態で配置されていることから、溶湯及び金型の高温が発光器及びセンサに伝わって加熱されることもない。
【０００７】
ところで、溶湯の漏れを阻むことが可能な貫通孔を得るためには、その直径を、溶湯の粘度に応じて決定する必要があるが、アルミニウムの場合には、概ね０．２ｍｍ以下であれば、貫通孔を溶湯が通過することを回避することができる。なお、貫通孔の直径の下限値は、現状レーザ光の絞り径の下限値が０．０５ｍｍであることに準拠したものである。
【０００８】
又、上記課題を解決するための、本発明に係る鋳型内の湯流れ検知検知方法は、対面する鋳型の壁に、直径０．２ｍｍ〜０．０５ｍｍの貫通孔を一直線上に穿孔し、鋳型の外壁面から離間した位置に配置した発光器により前記貫通孔へとレーザ光を通し、該貫通孔を通過したレーザ光を、鋳型の外壁面から離間した位置に配置したセンサで受光するか否かにより、鋳型内の湯流れを検知することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、鋳造時に、対面する鋳型の壁に、一直線上に穿孔した貫通孔を通過するレーザ光が、センサによって検出されている間は、キャビティの当該検出位置には何らレーザ光を遮るものは無く、よって、当該検出位置に溶湯が到達していないことを把握することができる。一方、レーザ光がセンサによって検知されなくなった時点では、溶湯によってレーザ光が遮断されており、よって、キャビティの当該位置に溶湯が到達したことを把握することができる。しかも、かかる判断において、金型のキャビティ面に溶湯が接触している必要は無く、飛び湯によってレーザ光が遮断されるような場合も検出可能であり、飛び湯の到達時点を含めた、検出位置への溶湯の到達時点を正確に把握することができる。なお、対面する鋳型の壁に穿孔された貫通孔は、直径０．２ｍｍ〜０．０５ｍｍに形成されているので、貫通孔から溶湯が漏れ出すことにより、鋳物の形状に悪影響を与えることも、鋳型外部に用途が飛散して環境を悪化させることもない。
しかも、発光器及びセンサの何れも、鋳型の外壁面に対し離間状態で配置されていることから、溶湯及び金型の高温が発光器及びセンサに伝わって加熱されることもない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明はこのように構成したので、鋳型内の湯流れ検知装置の寿命を延ばすことが可能となる。又、キャビティ全体の溶湯の流れ状態を正確に把握することにより、成形条件の最適化が可能となり、鋳造部品の品質の安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１（ａ）に概略的に示されるように、本発明の実施の形態に係る鋳型内の湯流れ検知装置１０は、対面する鋳型の壁１２、１４に、貫通孔１２ａ、１４ａが、キャビティ内の溶湯の漏れを阻むことが可能な微小径で一直線上に穿孔され、かつ、貫通孔１２ａ及び１４ａへとレーザ光Ｌを通す発光器１６が、鋳型の外側に鋳型の外壁面に対し離間状態で配置され、貫通孔１２ａ及び１４ａを通過したレーザ光Ｌを受光するセンサ１８も同様に、鋳型の外側に鋳型の外壁面に対し離間状態で配置された構成を有している。又、電子計算機を用いたアンプユニット２０は、発光器１６によるレーザ光Ｌの照射の有無、センサ１８によるレーザ光Ｌの検知・非検知状態の把握、レーザ光Ｌの検知・非検知状態の切り替わり時間の記録等、検知データの管理を行うものである。
【００１２】
なお、本発明の実施の形態において、鋳型の壁１２、１４に穿孔された微小な貫通孔１２ａ、１４ａの直径は、０．２ｍｍ〜０．０５ｍｍである。又、貫通孔１２ａ、１４ａは、前記貫通孔は、キャビティ内を流れる溶湯への空気の巻き込みの有無を把握するに適した位置、例えば、金型のキャビティの最終充填部近傍に位置する、オーバーフロー部に設けることが望ましい。
【００１３】
図２には、鋳造部品の一例として、アルミダイカスト成形されたトランスアクスルケース２２を立体的に示している。図示の場合において、五箇所のオーバーフロー部２４、２６、２８、３０、３２に該当する鋳型の、対面する壁に、貫通孔１２ａ、１４ａ（図１（ａ））を一直線上に穿孔する。そして、図１（ａ）に示されるように、貫通孔１２ａ、１４ａへとレーザ光Ｌを通す発光器１６と、貫通孔１２ａ、１４ａを通過したレーザ光Ｌを受光するセンサとを、鋳型の外壁面に対し離間状態で配置し、図１（ｂ）に示されるように、発光器１６から照射され貫通孔１２ａを通過したレーザ光Ｌが、キャビティ内を流れる溶湯Ｍによって貫通孔１４ａを通過することなく遮られ、発光器１６によるレーザ光Ｌの検知がされなくなった時点において、溶湯Ｍが各検出位置（五箇所のオーバーフロー部２４、２６、２８、３０、３２）に到達したことを把握することができる。
【００１４】
上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。まず、本発明の実施の形態によれば、図１（ａ）に示されるように、鋳造時に、対面する鋳型の壁１２、１４に、一直線上に穿孔された貫通孔１２ａ、１４ａを通過するレーザ光Ｌが、センサ１８によって検出されている間は、キャビティの当該検出位置には何らレーザ光を遮るものは無く、よって、キャビティの当該検出位置に溶湯Ｍが到達していないことが把握される。一方、図１（ｂ）に示されるように、溶湯Ｍによってレーザ光Ｌが遮断され、レーザ光Ｌがセンサ１８によって検知されなくなった時点で、キャビティの当該位置に溶湯Ｍが到達したことが把握される。
【００１５】
しかも、かかる判断において、金型のキャビティ面に溶湯Ｍが接触している必要は無く、飛び湯によってレーザ光Ｌが遮断されるような場合も検出可能であり、いわゆる「飛び湯」の到達時点を含めた、検出位置への溶湯の到達時点を正確に把握することができる。なお、対面する鋳型の壁１２、１４に穿孔された貫通孔１２ａ、１４ａは、キャビティ内の溶湯の漏れを阻むことが可能な微小径に形成されているので、貫通孔から溶湯が漏れ出すことにより、鋳物の形状に悪影響を与えることも、鋳型外部に用途が飛散して環境を悪化させることもない。
【００１６】
図３には、本発明の実施の形態に係る、鋳型内の湯流れ検知装置１０を用い、図２に示されたトランスアクスルケース２２の、各オーバーフロー部２４、２６、２８、３０、３２において検出されたレーザ光Ｌの検知（ＯＮ）、非検知（ＯＦＦ）の状態を、時間ｔの経過と共に示している。この例では、レーザ光Ｌの検知状態から非検知状態への変化が、オーバーフロー部２４→２６→２８→３０→３２の順序で検出され、図２のトランスアクスルケース２２では、理想的な湯流れが得られていることがわかる。又、各オーバーフロー部２４、２６、２８、３０、３２において、検知状態から非検知状態へと完全に移行するまでに幾つかの波形のピークが見られるが、これは、飛び湯が検知されたものである。
【００１７】
しかも、鋳型内の湯流れ検知装置１０の発光器１６及びセンサ１８の何れも、鋳型の外壁面１２、１４に対し離間状態で配置された「非接触検知手段」を構成していることから、溶湯Ｍ及び金型の高温が発光器１６及びセンサ１８に伝わって加熱されることもなく、従来のごとく、センサの接点にショートを引き起こすといった問題は生じ得ない。又、センサ１８に、温度衝撃による割れ等が発生するおそれもない。
【００１８】
なお、溶湯の漏れを阻むことが可能な貫通孔１２ａ、１４ａを得るためには、その直径を、溶湯の粘度に応じて決定する必要がある。例えば、アルミニウムの場合には、０．２ｍｍ以下であれば、貫通孔から溶湯が漏れ出すことは無い。なお、本発明の実施の形態では、貫通孔の直径の下限値は、現状でレーザ光の絞り径の下限値が０．０５ｍｍであることを考慮して、０．０５ｍｍとしている。しかしながら、レーザ光の絞り径を更に細くすることが可能であれば、貫通孔１２ａ、１４ａについても、更なる小径化を図ることが望ましい。
【００１９】
又、本発明の実施の形態では、図２のトランスアクスルケース２２の例のごとく、貫通孔１２ａ、１４ａ、発光器１６及びセンサ１８が、空気を巻き込みやすいキャビティの最終充填部近傍に位置するオーバーフロー部２４、２６、２８、３０、３２に設けられることで、かかる部分の溶湯の流れ状態を正確に把握することができる。よって、当該部分において生じ易い空気の巻き込みを解消するための、射出速度や減圧タイミング等の成形条件の調節を、適切に行うことが可能となる。又、図２の例のごとく、オーバーフロー部が複数存在する場合には、各オーバーフロー部２４、２６、２８、３０、３２への、溶湯の到達時点を正確に把握することで、鋳型のキャビティ全体の湯流れ状態を、より正確かつリアルタイムに検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る鋳型内の湯流れ検知装置を示すものであり、（ａ）は検出位置に溶湯が到達していない時点の様子を、（ｂ）は検出位置に溶湯が到達した時点の様子を示している。
【図２】ダイカスト成形されたトランスアクスルケースと、そのオーバーフロー部とを示す立体図である。
【図３】図２のトランスアクスルケース２２における、理想的な湯流れの検出結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１０：鋳型内の湯流れ検知装置、  １２、１４：鋳型の壁、  １２ａ、１４ａ：貫通孔、  １６：発光器、１８：センサ、２０：アンプユニット、  ２４、２６、２８、３０、３２：オーバーフロー部、Ｌ：レーザ光、Ｍ：溶湯
【図１】
0004614100.tif 000002
【図２】
0004614100.tif 000003
【図３】
0004614100.tif 000004