JP2005193262A

JP2005193262A - 重力鋳造方法およびその装置

Info

Publication number: JP2005193262A
Application number: JP2004000850A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sugiyama; 正昭杉山
Original assignee: Ryoei Engineering Co Ltd
Current assignee: Ryoei Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-01-06
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】本発明は湯流れ不良により鋳造成形品に巣や欠肉などの不良品を発生させることのない重力鋳造方法およびその装置を目的とするものである。
【解決手段】注湯時に金型１を定常的または間歇的に傾斜状態から水平状態に復帰枢動させるとともに、復帰枢動時に定常的または間歇的に微振動を金型１に加える方法と、注湯時に金型を定常的または間歇的に傾斜状態から水平状態に復帰枢動させる傾動機能と、復帰枢動時に金型１を定常的または間歇的に微振動させる加振機能とを有する支持装置２に金型１を取り付けた装置とすることにより、キャビティの細部や深部の隅々まで溶湯を行き渡らせ巣や欠肉を低減するとともに鋳造成形品の組織を緻密なものとするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は重力鋳造方法およびその装置に関するものである。

従来、重力鋳造する際、金型を傾動させるものは種々あり、キャビティの奥から凝固が行なわれるようにして強度の高いアルミ鋳物を得るものがある（例えば、特許文献１）。また空気や酸化物の巻き込みを防止して高品質の鋳造品を得るものがある（例えば特許文献２）。しかしこれらの重力鋳造方法では複雑なキャビティ形状を有する金型や注湯状態の変動等によって空気の逃げが悪くなり、湯流れ不良が生じてキャビティの細部や深部の隅々にまで溶湯が行き渡らず、巣や欠肉を引き起こして鋳造成形品に不良品を発生させる恐れがあった。
特開平７−２３６９６５号公報特開平１１−７７２７９号公報

解決しようとする問題点は、金型の複雑なキャビティ形状や注湯状態の変動等により空気の逃げが悪くなり、それに基づく湯流れ不良により鋳造成形品に巣や欠肉などの不良品を発生させることである。

本発明は、注湯時に金型を定常的または間歇的に傾斜状態から水平状態に復帰枢動させるとともに、復帰枢動時に定常的または間歇的に微振動を金型に加える重力鋳造方法を請求項１の発明とし、注湯時に金型を定常的または間歇的に傾斜状態から水平状態に復帰枢動させる傾動機能と、復帰枢動時に金型を定常的または間歇的に微振動させる加振機能とを有する支持装置に金型を取り付けた重力鋳造装置を請求項２の発明とし、請求項２の発明において、加振機能が金型を１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数、または１Ｈｚ〜３０Ｈｚまでの周波数を繰り返しスイープ、または１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数に基づく特定のパターンで繰り返しスイープして加振する重力鋳造装置を請求項３の発明とし、請求項２または３の発明において、支持装置をロボットアームとした重力鋳造装置を請求項４の発明とし、支持装置の加振機能がバイブレータである重力鋳造装置を請求項５の発明とするものである。

本発明は、注湯時に金型を定常的または間歇的に傾斜状態から水平状態に復帰枢動させるとともに、復帰枢動時に定常的または間歇的に微振動を金型に加えることにより、複雑なキャビティ形状で空気の逃げの悪い金型への注湯や、注湯状態の変動等により空気の逃げが悪くなる場合であっても、湯流れ不良が生じることなく、キャビティの細部や深部の隅々まで溶湯が行き渡り巣や欠肉を低減できるうえに鋳造成形品の組織を緻密なものとすることができる。
請求項３のように、加振機能が金型を１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数、または１Ｈｚ〜３０Ｈｚまでの周波数を繰り返しスイープ、または１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数に基づく特定のパターンで繰り返しスイープして加振することにより、キャビティの細部や深部に残る空気をより確実に排除して溶湯をキャビティの細部や深部の隅々までより的確に行き渡らせることができるので、成形不良品の発生を大幅に低減することができるものとなる。
請求項４のように、支持装置をロボットアームとすることにより、金型の傾動と加振を行えることは勿論のこと、金型を注湯機まで移動させることができるのでラドルが不要となる。このためラドルで溶湯を搬送する際に生じる酸化がなくなるので、酸化物混入による成形不良やラドルに付着するスケールの除去作業をなくすことができる。さらに鋳造成形後、ロボットアームにより金型を冷却工程に移送したり、離型を行ったり離型後の成形品を搬出用のコンベアまで移送させる等の処理を行なうことができるので、生産効率が大幅に向上しコストダウンが可能となる。
請求項５のように、支持装置の加振機能をバイブレータとすることにより、油圧や空圧等の高価な制御機構が不要となり装置を安価で故障の少ないものとすることができるうえに、キャビティ形状に対応した周波数に容易に変更できることとなる。

次に、本発明の好ましい実施装置を図１、２、３、４に基づいて詳細に説明する。
図１中、１は鋳造用の金型であり、該金型１は傾動機能と加振機能を有する支持装置２上に取り付けられている。該支持装置２は金型１の取付板３と、該取付板３の傾動と加振を行うシリンダ装置４とからなる。また前記取付板３は下部中央を図示しないベースに軸支され、その一側にはシリンダ装置４のピストンが枢着されている。

前記シリンダ装置４は電動または油圧、空圧により作動されるもので、基端を図示しないベースに枢着させた揺動自在なものとしている。またシリンダ装置４は注湯時、支持装置２すなわち金型１を傾動状態から水平状態まで定常的または間歇的に復帰枢動させるとともに、水平状態に復帰枢動されてゆく金型１を定常的または間歇的に１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数で加振してキャビティ内の細部や深部に残存する僅かな空気を確実に排除しつつ注湯を行うので、鋳造成形品に巣や欠肉を生じさせることがないうえに鋳造成形品の組織を緻密なものとすることができる。

またシリンダ装置４による傾動と加振は電動あるいは油圧、空圧の制御機構により行うものとする。加振する周波数を１Ｈｚ〜３０Ｈｚとした理由は、１Ｈｚ以下では効果が少なく３０Ｈｚ以上の周波数では波たって空気を巻き込む恐れがあるからである。金型１の加振を１Ｈｚ〜３０Ｈｚまでの周波数で繰り返しスイープするものとすれば、キャビティ形状に応じて周波数を変更する必要がなくなるので、最適周波数を実験やシミュレーションで求める必要がなく設計が容易となる。またキャビティ形状に対応させて１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数に基づく特定のパターンで繰り返しスイープすればより確実にキャビティ内の空気を排除でき、成形不良品の発生をより低減できることとなる。

図１、２中５はラドルで、該ラドル５は図示しない給湯機より溶湯を受け取り金型まで搬送したうえ、金型１のキャビティ内に注湯を行うものである。６はシリンダ装置４に加振機能を持たせない場合に取り付けられるバイブレータであり、該バイブレータ６の振動周波数はモータの回転数を制御することにより行うもので、１Ｈｚ〜３０Ｈｚの所定の周波数で加振したり、１Ｈｚ〜３０Ｈｚまでの周波数を繰り返しスイープしたり、１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数に基づく特定のパターンで繰り返しスイープしたりするもので、油圧や空圧による周波数の制御より簡便に行なえるものである。

このように構成されたものは、図１に示されるように、図示しない給湯機より給湯されたラドル５は溶湯を金型１位置まで搬送することとなる。そして図１に示されるように傾動機能を有する支持装置２により傾動状態にある金型１を水平状態に復帰枢動しつつラドル５により注湯を行うものである。傾動状態から水平状態に復帰枢動させる金型１の傾き率は図３のグラフに示されるように、一定の速度で水平状態になるまで定常的に行うものとしてもよいが、図４に示されるグラフのように、金型１の傾動を順方向や逆方向にしたりして、キャビティ形状に応じて傾きのパターンを変えるようにしてもよい。

このように定常的または間歇的に金型１を水平復帰させてゆく間、支持装置２の加振機能により金型１には定常的または間歇的に１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数（例えば、１５Ｈｚ）により微振動が加えられることとなる。この微振動は図３、４に示されるように定常的に加えるものとしているが、傾動角度や金型１のキャビティ形状に応じて間歇的に加振してもよい。加振する周波数はキャビティ形状に応じて最適なものを選択するものとしているが、１Ｈｚ〜３０Ｈｚまでの周波数を繰り返しスイープするものとすればキャビティ形状に応じて周波数を選択する必要がないので、最適周波数を実験やシミュレーションで求める必要がなくなりコストダウンを図ることができるものとなる。あるいは１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数に基づく特定のパターンで繰り返しスイープするものとしてもよい。

図５に示されるも他の好ましい実施形態は、金型１の支持装置２をロボットアームとしてラドルをなくしたものである。該ロボットアームは型締めされた金型１を給湯機Ｓまで移動させて、給湯機Ｓにより金型１のキャビティ内へ注湯を行うものとする。この注湯の際、ロボットアームにより金型１を傾動状態から水平状態に復帰枢動させるとともに、１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数（例えば、１５Ｈｚ）で金型１を加振したり、１Ｈｚ〜３０Ｈｚまでの周波数で繰り返しスイープしたり、１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数に基づく特定のパターンで繰り返しスイープしたりするものとする。

このようにして金型１への注湯が完了したら、金型を冷却工程に移送させ、新しい金型１を把持して再び給湯機Ｓまで移動させ、前記同様の処理を行ない鋳造を繰り返すか、図５に示されるように、金型１から離型された鋳造成形品を搬送コンベアＣに移送載置させ、その後、金型１の型締めを行なって給湯機Ｓまで移動させて注湯を行うという操作を繰り返せばよいものである。

本発明の好ましい実施装置を示す正面図である。本発明の好ましい実施装置における注湯完了状態を示す正面図である。本発明の好ましい実施装置における加振状態の金型の傾きと時間との関係を示すグラフである。本発明の好ましい実施装置における加振状態の金型のパターン化した傾きと時間との関係を示すグラフである。ロボットアームを用いた本発明の他の好ましい実施形態を示す正面図である。

符号の説明

１金型
２支持装置
６バイブレータ

Claims

注湯時に金型を定常的または間歇的に傾斜状態から水平状態に復帰枢動させるとともに、復帰枢動時に定常的または間歇的に微振動を金型に加えることを特徴とする重力鋳造方法。
注湯時に金型を定常的または間歇的に傾斜状態から水平状態に復帰枢動させる傾動機能と、復帰枢動時に金型を定常的または間歇的に微振動させる加振機能とを有する支持装置に金型を取り付けたことを特徴とする重力鋳造装置。
加振機能が金型を１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数、または１Ｈｚ〜３０Ｈｚまでの周波数を繰り返しスイープ、または１Ｈｚ〜３０Ｈｚの周波数に基づく特定のパターンで繰り返しスイープして加振するものであることを特徴とする請求項２に記載の重力鋳造装置。
支持装置をロボットアームとしたことを特徴とする請求項２または３に記載の重力鋳造装置。
支持装置の加振機能がバイブレータであることを特徴とする請求項２または３記載の重力鋳造装置。