JP2005349429A - 遠心鋳造装置における受口内面成形用コア - Google Patents

Abstract

【課題】 分割コア部を有するメタルコアを用いて管を遠心鋳造する際に、分割コア部の拡径不良にもとづく隙間の発生を防止して、製品における鋳ばりの発生を防止する。
【解決手段】 一端に受口２６を有する管２５を遠心鋳造するための金枠２０の受口側の端部２２に、受口２６の内面を形成するためのコア３１が装着される。このコア３１は、金枠２０の受口側の端部２２に装着されるフランジ部３２と、フランジ部３２から金枠２０内における受口奥方へ向けて同軸に配置されるとともに、周方向に沿って複数に分割され、かつ鋳造時に拡径可能であることで正規の形状になるとともに、鋳造が終了したときには正規の形状から縮径可能な筒状の分割コア部４０と、鋳造時に分割コア部４０の内部に挿入されて、分割コア部４０の内周を拡径方向に押圧するコア部拡径部材５７とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、遠心鋳造装置における受口内面成形用コアに関する。

ダクタイル鋳鉄管などの鋳鉄管を遠心鋳造するための装置として、図８に示すものが、たとえば特許文献１によって知られている。ここで、１は遠心鋳造金枠で、図示を省略した駆動ローラ上に水平方向に支持されることで、その軸心２のまわりに高速で回転できるように構成されている。ダクタイル鋳鉄管はその一端に管胴部よりも大径の受口を有するのが通例であり、これに対応して、金枠１にも、その一端部に、他の部分の内径よりも大径とされた受口形成部３が設けられている。

鋳鉄管の受口の内周面は複雑な形状を呈するのが一般的であり、このような受口の内周面を形成するために、図示のような円筒状のメタルコア４が用いられる。このメタルコア４は、金枠１の受口形成部３の端部に装着されるフランジ部５と、このフランジ部５から金枠１の奥側へ向けて同軸に配置される分割コア部６とを有し、フランジ部５に設けられた軸心方向突部７と分割コア部６との外周によって、金枠１の内部に供給される溶湯にて遠心鋳造される鋳鉄管８の受口９の内周面を形成するように構成されている。分割コア部６は、周方向に沿って複数に分割されるとともに、各分割部はフランジ部５に設けられたピン１０のまわりに沿って径方向に揺動するように構成されている。

詳細には、メタルコア４は、その外周に、鋳鉄管８の受口９の内周の溝を形成するための凹凸部（図示せず）や、受口９の内周において受口奥側に向けて拡径するテーパ面１１を形成するために用いられ、図示のものでは分割コア部６によってテーパ面１１を形成するように構成されている。

このような構成において、鋳鉄管８を遠心鋳造する際には、図示のようにメタルコア４を装着した水平方向の金枠１を軸心２のまわりに高速で回転させる。すると、分割コア部６に作用する遠心力によって、この分割コア部６がピン１０のまわりに沿って径方向の外向き揺動され、このコア部６が拡径状態に保持される。この状態で金枠１の内部に溶湯を供給すれば、管８が遠心鋳造され、メタルコア４の軸心方向突部７と分割コア部６とによって受口９の内周面が所定の形状に鋳造される。

溶湯が凝固したなら、金枠１の回転を停止させる。すると、遠心力によって拡径していた分割コア部６がピン１０のまわりに揺動して縮径可能な状態となるので、これを縮径させて、受口９のテーパ面１１から遠ざける。こうすることで、鋳鉄管８のテーパ面１１が受口奥側に向けて拡径するいわゆる逆テーパ面であっても、形成された鋳鉄管８の受口９からメタルコア４を支障なく取り出すことができる。
特開２００３−１６４９５３号公報

しかしながら、メタルコア４の分割コア部６の拡径は、上述のようにこの分割コア部６に作用する遠心力のみによって行われるものであるため、場合によつては所定の形状に拡径しないことが起こり得る。そのような場合において、複数の管８を連続的に遠心鋳造により製造したときには、熱影響やメタルコア４に塗布されるコーティング液の堆積などによって分割部に隙間ができ、この隙間に溶湯が入り込んで鋳ばりが発生するおそれがある。

また、鋳造後は、重力の作用などにもとづき分割コア部６がピン１０のまわりに揺動することに依存してこのコア部６の縮径が行われるため、不十分な縮径しか行えないことが起こる可能性を否定できない。このような場合は、鋳鉄管の受口からメタルコアを取り出すことができなくなる。

そこで本発明は、このような課題を解決して、分割コア部を有するメタルコアを用いて管を遠心鋳造する場合に、分割コア部の拡径不良にもとづく隙間の発生を防止して、製品における鋳ばりの発生を防止できるようにすることを目的とする。また本発明は、遠心鋳造後は、分割コア部を確実に縮径して鋳鉄管から取り出すことができるようにすることを目的とする。

この目的を達成するため本発明は、一端に受口を有する管を遠心鋳造するための金枠の受口側の端部に、前記受口の内面を形成するために装着されるコアが、前記金枠の受口側の端部に装着されるフランジ部と、前記フランジ部から前記金枠内における受口奥方へ向けて同軸に配置されるとともに、周方向に沿って複数に分割され、かつ鋳造時に拡径可能であることで正規の形状になるとともに、鋳造が終了したときには正規の形状から縮径可能な筒状の分割コア部と、鋳造時に前記分割コア部の内部に挿入されて、前記分割コア部の内周を拡径方向に押圧するコア部拡径部材と、を有するようにしたものである。

また本発明は、上記において、分割コア部は、機械的な引っ掛かり部を有し、この引っ掛かり部に外力が作用したときに正規の形状からの強制的な縮径力がはたらくように構成されているようにしたものである。

したがって本発明によると、鋳造時に分割コア部の内部に挿入されるとともに、この挿入によって分割コア部の内周を拡径方向に押圧する外周テーパ面が形成されたコア部拡径部材を有するようにしたため、分割コア部は、作用する遠心力によって拡径されるのみならず、その内周が、コア部拡径部材の外周テーパ面によって拡径方向に押圧されるため、確実に所定の形状に拡径されることになって、分割コア部の拡径不良にもとづく隙間の発生を防止することができ、したがって製品としての鋳鉄管における鋳ばりの発生を防止することができる。

また本発明によると、分割コア部の機械的な引っ掛かり部に外力が作用したときに、この分割コア部に正規の形状からの強制的な縮径力がはたらくように構成されているため、遠心鋳造後は分割コア部を確実に縮径して鋳鉄管から取り出すことができる。

図１において、２０は遠心鋳造金枠、２１はその軸心、２２はその受口形成部である。受口形成部２２の開口の内周には、外開きのテーパ面２３と、テーパ面２３の奥端に続く径方向の奥端面２４とが形成されている。２５は金枠２０内への溶湯の供給により形成される鋳鉄管、２６はその受口である。受口２６の内周には、その開口部において外開き状のテーパ面２７が形成されるとともに、このテーパ面２７よりも受口２６の奥側において、受口２６の奥側に向かうにつれて次第に拡径するいわゆる逆テーパ状のテーパ面２８と、受口奥端面２９とが形成される。

図１〜図６において、３１は、本発明にもとづく受口内面形成用コアである。このコア３１において、３２は耐熱金属により形成された環状のフランジ部で、金枠２０の内周のテーパ面２３に接触されることで、コア３１を金枠２０に対し同心状に位置決めさせるための外周テーパ面３３と、この外周テーパ面３３が金枠２０のテーパ面２３に接触した状態で金枠２０の奥端面２４に押圧されることで、コア３１を金枠に対し軸心方向に位置決めさせるための端面３４と、鋳鉄管２５の受口２６のテーパ面２７を形成するための環状の軸心方向突部３５とを有する。３６は、フランジ部３２の中央部に形成された空間である。

図１、図２、図４に示すように、フランジ部２２には、軸心方向突部３５が形成されている面とは反対側の面すなわち金枠２０の外側に向いた方の面における、周方向に沿った複数の位置に、それぞれ一対のブラケット３７、３７が、金枠２０の軸心方向に突出するように設けられている。そして、これらブラケット３７が配列されているピッチ円の接線の方向に向いた複数の軸３８が、すなわち前記ピッチ円上において金枠２０の軸心に垂直な方向に設けられた複数の軸３８が、それぞれ一対のブラケット３７、３７によって支持されている。

４０は、耐熱金属により形成された筒状の分割コア部である。この分割コア部４０は、周方向に沿って複数に分割されて、図５および図６に示されるように、周方向長さの長い長尺分割部４１と、周方向長さの短い短尺分割部４２とが、周方向に沿って交互に配置された構成とされている。

長尺分割部４１と短尺分割部４２とで構成される分割コア部４０は、図１に示すように、鋳鉄管２５における外開きのテーパ面２７よりも受口２６の奥側の部分、すなわちテーパ面２７よりも受口２６の奥側における、テーパ面２８を含んだ部分を形成するためのコア形成部４３と、このコア形成部４３と一体に形成されるとともに、コア形成部４３から金枠２０の開口側に向けて金枠２０の軸心方向に沿って配置されたアーム部４４とを有する。コア形成部４３は、鋳鉄管２５の受口２６の奥端面２９を形成するための内フランジ部４５を備える。アーム部４４はＬ字形に形成され、その先端の部分が軸３８により支持されている。すなわち、分割コア部４０のそれぞれの長尺分割部４１および短尺分割部４２は、いずれもアーム部４４を有して軸３８により支持されることで、図２において実線および仮想線で示すように、この軸３８を中心として金枠２０の径方向に揺動できるように構成されている。これにより、分割コア部２８は、図１および図２において実線で示す拡径状態すなわち鋳鉄管２５の内面を形成するための正規の状態と、図２において仮想線で示す縮径状態とをとることができる。

図５および図６に示すように、長尺分割部４１および短尺分割部４２の横断面形状は、いずれも台形状となっている。詳細には、長尺分割部４１は、内周側が上底かつ外周側が下底となる台形状に形成され、また短尺分割部４２は、内周側が下底かつ外周側が上底となる台形状に形成されている。これにより、拡径時は長尺分割部４１が先に拡径し、かつ縮径時は短尺分割部４２が先に縮径することで、分割コア部２８の拡径と縮径とを支障なく行えるように構成されている。そして、拡径して正規の状態となったときには、それぞれの長尺分割部４１と短尺分割部４２とが周方向の隙間なく接するような横断面形状とされている。

また分割コア部２８は、図１および図２に示すように、正規の状態に拡径したときに、軸心方向突部３５の先端に接することが可能なように構成されている。これにより、軸心方向突部３５と分割コア部４０とが相互に位置決めされて、鋳鉄管２５の受口２６の内面を正しく鋳造できるようにされている。

図１、図２、図４に示すように、分割コア部４０の長尺分割部４１および短尺分割部４２のアーム部４４には、軸３８よりも分割コア部４０の径方向に沿った内側の位置において、軸３８と同方向の突起４６が、アーム部４４の両側からそれぞれ突出するように形成されている。

図１および図２に示すように、フランジ部３２には金属製の円板状のプレート４８が同軸状に取り付けられ、このプレート４８には金属製の中空のスリーブ４９が一体に設けられている。詳細には、フランジ部３２には、その周方向に沿った複数の位置において、軸心２１と平行でかつ金枠２０から遠ざかる方向のボルト５０が植え込み固定されている。５１はその頭部で、植え込まれたボルト５０におけるフランジ部３２から距離をおいた位置に配置されている。図１〜図３に示すように、プレート４８にはボルト５０を通すための貫通孔５２が形成されており、図示のようにボルト５０をこの貫通孔５２に通したうえでフランジ部３２に植え込むことによって、プレート４８は、フランジ部３２とボルト５０の頭部５１との間を軸心２１の方向に移動自在である。プレート４８には、このプレート４８が上述のように軸心２１の方向に移動自在な状態でフランジ部３２に取り付けられるときにブラケット３７や軸３８や分割コア部４０のアーム部４４との干渉を避けるための放射状の切欠部５３が形成されている。

スリーブ４９はプレート４８の中心部に同心状に設けられており、このスリーブ４９は、その外周部が、切欠部５３以外の部分におけるプレート４８の内周縁５４に溶接されるなどによって、このプレート４８と一体化されている。

スリーブ４９は、プレート４８から分割コア部４０の内部に向けて軸心２１と同心状に配置されるとともに、その先端部５５の先端側が、分割コア部４０の先端の内フランジ部４５よりも金枠２０の奥側の位置に突出している。スリーブ４９の先端部５５の外周には外ねじ５６が形成されている。この外ねじ５６には、環状の金属製のコア部拡径部材５７がねじ合わされている。５８は金属製の止めナットで、コア部拡径部材５７とともにスリーブ４９にねじ合わされることで、コア部拡径部材５７をスリーブ４９の長さ方向すなわち軸心２１の方向に位置決めしたうえでスリーブ４９に固定するためのダブルナットを構成する。コア部拡径部材５７の外周には、金枠２０の受口形成部２２の奥側に向かうにつれて小径となるテーパ面５９が形成されている。分割コア部４０の内フランジ部４５の内周には、テーパ面５９に対応したテーパ面６０が形成されている。コア部拡径部材５７のテーパ面５９が軸心２１となす角は、内フランジ４５のテーパ面６０が軸心２１となす角と等しいか、それよりも小さな角度となるように構成されている。

またスリーブ４９は、プレート４８よりも金枠２０から遠ざかる方向へも設けられており、その先端部は軸受６２を介してコアセッタの押圧部６３に連結されている。押圧部６３は、スリーブ４９に対して回転自在であるとともに、スリーブ４９をプレート４８とともにこのプレート４８がフランジ部３２とボルト５０の頭部５１とに当たるまでの範囲で軸心２１の方向に移動させることができ、特にスリーブ４９の先端部５５を金枠２０の受口形成部２２の奥側に向けて移動させることができる。

そして、押圧部６３によってたとえばプレート４８がフランジ部３２に当たるまでスリーブ４９を受口形成部２２の内部に押し込んだときに、コア部拡径部材５７のテーパ面５９が分割コア部４０の内フランジ部４５のテーパ面６０に作用することによって分割コア部４０を正規の状態に拡径することができるように、コア部拡径部材５７をスリーブ４９に対してあらかじめ位置決めし、止めナット５８によって固定しておく。

このような構成において、コア３１を用いて、金枠２０により鋳鉄管２５を遠心鋳造する際には、まず、金枠２０に未装着の状態のコア３１の分割コア部４０を適当なジグなどを用いて拡径したうえで、その外周面とフランジ部３２における所定の部分とに塗型材を塗布する。

次に分割コア部４０の拡径状態を解いて、スリーブ４９およびプレート４８とともにコア３１をコアセッタの押圧部６３により移動させて金枠２０に装着する。そして、図１に示すストッパ６５によってコア３１のフランジ部３２を金枠２０に押圧して固定した状態で、金枠２０を軸心２１のまわりに高速で回転させると、コア３１も一体に回転し、分割コア部４０は遠心力によって図１に示すように拡径する。

また、押圧部６３によって、プレート４８がフランジ部３２に接するまで、スリーブ４９を分割コア部４０の内部に押し込む。すると、コア部拡径部材５７のテーパ面５９の作用によって分割コア部４０の内フランジ部４５に拡径力が付与される。なお、このときにコア３１の回転にともなってスリーブ４９も一体に回転するが、押圧部６３は、軸受６２の作用によって、スリーブ４９と一体に回転することはない。

これによって、分割コア部４０は、作用する遠心力によって拡径されるとともに、コア拡径部材５７によっても拡径され、よって確実に所定の形状に拡径されることになる。このため、分割コア部４０の拡径不良にもとづく隙間の発生を防止することができる。

そこで、この状態を保ちながら、金枠２０の挿口形成部から注湯トラフを受口形成部２２の近傍まで挿入して、この注湯トラフの先端から金枠２０の内周へ溶湯を供給し、管２５を遠心鋳造する。管の２５の受口２６の内周面は、フランジ部３２の軸心方向突部３５と分割コア部４０との外周面によって形成される。

このとき、上述のように分割コア部４０の拡径不良にもとづく隙間の発生が防止されているため、製品としての鋳鉄管２５における鋳ばりの発生を確実に防止することができる。また、コア部拡径部材５７のテーパ面５９が軸心２１となす角は、内フランジ４５のテーパ面６０が軸心２１となす角と等しいか、それよりも小さな角度となるように構成されているため、内フランジ４５の内周とコア部拡径部材５７の外周との隙間への溶湯の侵入を防止することができる。

注湯作業による鋳鉄管２５の鋳造が完了したなら、金枠２０の回転を停止させるとともに、図７に示すように、押圧部６３によって、プレート４８がフランジ部３２から離れる方向すなわち金枠２０の受口形成部２２から外側へ出る方向に、スリーブ４９を移動させる。すると、コア部拡径部材５７が分割コア部４０の内フランジ部４５から離れ、それによって分割コア部４０は重力やその他の作用によって縮径可能となり、これを縮径させることによって、いわゆる逆テーパ状のテーパ面２８を有する鋳鉄管２５からコア３１を容易に抜き出して金枠２０から取り外すことができる。

場合によっては、鋳造時に鋳鉄管２５がコア３１の分割コア部４０に焼きつくことがあり、そのような場合に何ら対処しないと、分割コア部４０が縮径しなくなってその抜き出しを行えなくなる。しかし、上記のように、分割コア部４０のアーム部４４には、軸３８よりも分割コア部４０の径方向に沿った内側の位置において、軸３８と同方向の突起４６が、アーム部４４の両側からそれぞれ突出するように形成されているため、短尺分割部４２および長尺分割部４１の順に突起４６を金枠２０から遠ざかる方向に引っ張ることで、分割コア部４０を軸２８のまわりに揺動させて問題なく強制的に縮径させることができる。

本発明の実施の形態の遠心鋳造装置における受口内面成形用コアが遠心鋳造金枠に装着された様子を示す断面図である。 図１における受口内面成形用コアの分解図である。 同コアにおけるプレートの側面図である。 図２におけるコアの要部の左側面図である。 図２におけるコアの要部の右側面図である。 図５に示される部分の斜視図である。 図１における分割コア部を縮径させる様子を示す図である。 従来の遠心鋳造装置における受口内面成形用コアが遠心鋳造金枠に装着された様子を示す断面図である。

符号の説明

２０ 遠心鋳造金枠
２２ 受口形成部
２５ 鋳鉄管
２６ 受口
３１ コア
３２ フランジ部
４０ 分割コア部
４８ プレート
４９ スリーブ
５７ コア部拡径部材

Claims (2)

1. 一端に受口を有する管を遠心鋳造するための金枠の受口側の端部に、前記受口の内面を形成するために装着されるコアであって、
   前記金枠の受口側の端部に装着されるフランジ部と、
   前記フランジ部から前記金枠内における受口奥方へ向けて同軸に配置されるとともに、周方向に沿って複数に分割され、かつ鋳造時に拡径可能であることで正規の形状になるとともに、鋳造が終了したときには正規の形状から縮径可能な筒状の分割コア部と、
   鋳造時に前記分割コア部の内部に挿入されて、前記分割コア部の内周を拡径方向に押圧するコア部拡径部材と、
   を有することを特徴とする遠心鋳造装置における受口内面成形用コア。
2. 分割コア部は、機械的な引っ掛かり部を有し、この引っ掛かり部に外力が作用したときに正規の形状からの強制的な縮径力がはたらくように構成されていることを特徴とする請求項１記載の遠心鋳造装置における受口内面成形用コア。

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