JP2006198624A - ３次元鋳造機及び３次元鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、湯温の低下による湯廻り不良や、金型内の空気やガスが溜まりやすく引け巣やブローホールなどの鋳巣を発生させる問題をなくし、製品の薄肉化、複雑化、大型化など適切に対応可能な鋳造機及び鋳造方法を提供することにある。
また、作業者が無理な体勢で作業しなければならない問題をなくし、金型の設計や溶湯の流し込み工程の設計の自由度を有する鋳造機及び鋳造方法を提供することにある。
【解決手段】 型締機構２と、型締機構２を回転させる回転機構３と、型締機構２を傾動させる竪傾動機構４を有する３次元鋳造機１とする。
また、型締めした状態の金型８を、傾動方向４ａに竪傾動させた後に又は竪傾動させつつ、さらに、右回転方向３ａや左回転方向３ｂに回転させつつ、金型８のキャビティ内へ溶湯を流し込む３次元鋳造方法とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アルミ合金やマグネシウム合金などの非鉄金属や鋳鉄などの溶湯を重力を利用して金型のキャビティ内へ流し込む鋳造機（以下単に「重力型鋳造機」という。）及び鋳造方法にかかり、特に、型締めした金型の姿勢について、３次元の空間において自由に停止させ又は移動させつつ、金型のキャビティ内へ溶湯を流し込むことを可能とした３次元鋳造機及び３次元鋳造方法に関する。

従来の重力型鋳造機には、竪傾動機構を有するものがあった（例えば、特許文献１参照）。竪傾動機構は図４（ａ）に示したように主型５ａと主型５ｂとを合わせて型締めを行い、その後図４（ｂ）及び図５（ａ）に示したように、型締め後の金型５を竪傾動５ｅさせつつホッパ７ｃ内の溶湯を湯口７ｂからキャビティ７ａ内へ流し込むための機構である。
しかしかかる方法では、図５（ｂ）に示した製品６の場合、製品下部６ｂに溶湯が充填した後に最後に製品先端部６ｃに溶湯が回ることになる。このため製品先端部６ｃにおいて、湯温の低下による湯廻り不良が発生したり、金型内の空気やガスが溜まりやすく、引け巣やブローホールなどの鋳巣を発生させる問題を有していた。特に最近は、製品の薄肉化、複雑化、大型化などによりガス排出が困難なケースが多発するようになっていた。
また図６に示したように、鋳造機の周りには金型５を開いた後に製品を取り出すための取り出しロボット１０や、溶解炉１２からホッパ７ｃに溶湯を供給するための給湯ロボット１１などを設置するが、湯口７ｂと製品の取り出し方向は同一箇所の限定されるため、作業者１４は溶解炉１２もしくは給湯ロボット１１の近くに立って作業しなければならず、自由に金型５近くに立つことができない作業環境となっていた。
このため、作業者１４は主型５ａ、５ｂに付着した汚れを取り除くためにエアーブローしたり、中子５ｃを取り付けたりする作業を行うときに、ホッパ７ｃが邪魔となって無理な体勢で作業しなければならない問題を有していた。また、中子５ｃの姿勢を安定させるため幅木５ｄを大きなものにしなければならなかった。
さらに、作業者の作業性を確保するためにホッパ７ｃの位置について制限され、鋳造のために最も好ましい位置にホッパ７ｃを取り付けることができない問題を有していた。ホッパ７ｃの取り付け位置が制限されると、金型の設計や溶湯の流し込み工程の設計の自由度がなくなり、最適な金型設計や溶湯の流し込み工程の設計ができず、形状が複雑化、薄肉化、大型化する製品について良質な鋳物製品を生産することができない問題を有していた。
特開２００３−２０５３５９号公報

本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、湯温の低下による湯廻り不良や、金型内の空気やガスが溜まりやすいなどの理由により、引け巣やブローホールなどの鋳巣を発生させる問題をなくし、製品の薄肉化、複雑化、大型化などに対して適切に対応することを可能とした鋳造機及び鋳造方法を提供することにある。
また、作業者が無理な体勢で作業しなければならない問題をなくし、作業者が楽な体勢で作業可能であって安全性の高い鋳造機及び鋳造方法を提供することにある。
また、鋳造のために最も好ましい位置にホッパを取り付けることを可能とすることにより、金型の設計や溶湯の流し込み工程の設計の自由度を有し、形状が複雑化、薄肉化、大型化する製品について良質な鋳物製品を生産することを可能とした鋳造機及び鋳造方法を提供することにある。

本発明は重力型鋳造機であって、主型を合わせて締める機構（以下単に「型締機構」という。）と、前記型締機構を回転させる機構（以下単に「回転機構」という。）と、前記型締機構を傾斜させる機構（以下単に「竪傾動機構」という。）とを有する鋳造機とする。
また、型締めした状態の金型を、傾動方向に傾動させた後に、さらに、傾動方向とは異なる方向である回転方向に金型を回転させつつ、金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む鋳造方法とする。
また、型締めした状態の金型を、回転方向に回転させた後に、さらに、回転方向とは異なる方向である傾動方向に金型を傾動させつつ、金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む鋳造方法とする。
さらに、型締めした状態の金型を、傾動方向に傾動させつつ、さらに、傾動方向とは異なる方向である回転方向に金型を回転させつつ、金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む鋳造方法とする。

本発明により、金型を３次元内において任意の位置に停止させ又は移動させつつ、金型を自由な姿勢におきながら鋳湯することが可能となった。
このため、特に湯廻りの悪いと考えられる部分に早く湯が回るような姿勢を維持しつつ鋳湯したり、金型内に空気やガスが溜まりにくい姿勢を維持しつつ鋳湯することが可能となり、鋳巣が発生する問題がなくなった。
また、作業者が主型をエアーブローしたり主型に中子を取り付ける作業を行うときの、主型の姿勢を自由に設定可能な構成としたので、作業スペースの自由度を広げ、作業者が安全で楽な体勢で作業可能な鋳造機及び鋳造方法を提供することができた。
さらに、型締めのときの主型の姿勢を自由に設定できる構成としたため、中子を保持するための幅木を従来と比べ小型のものとすることができた。幅木を小型にすることにより中子砂の消費が少なくなり、資源の無駄な消費を防止し産業廃棄物を減少させる効果が得られた。
また、金型の設計や溶湯の流し込み工程の設計についての自由度を有し、形状が複雑化、薄肉化、大型化する製品について良質な鋳物製品を生産することを可能とした鋳造機及び鋳造方法を提供することができた。

請求項１の発明は、重力型鋳造機であって型締機構と回転機構と竪傾動機構とを有する鋳造機とする。
型締め機構としてはシリンダを使用して２式の主型を互いに圧着する構成が好ましい。回転機構は任意の回転中心線を回転中心として時計回りと反時計回りにそれぞれ回転可能な構成ととする。
具体的には、回転させる部分を軸受けやロールなどを使用して支持し、モータやシリンダなどを使用して回転させる構成が好ましい。
また、竪傾動機構は任意の傾動中心線を傾動中心として傾動可能な構成とし、傾動角度は４５〜１３５度傾動させることが好ましい。
具体的には、傾動させる部分を軸受けやロールなどを使用して支持し、モータやシリンダなどを使用して型締機構等を傾動させる構成が好ましい。
このとき、回転機構の回転中心線と竪傾動機構の傾動中心線が互いに交差するようにしても交差しないようにしても構わない。
請求項２の発明は、重力型鋳造機であって型締機構と、前記型締機構を９０〜１８０度回転させる回転機構と、前記型締機構を４５〜９０度傾動させる竪傾動機構とを有する鋳造機とする。
回転角度を９０〜１８０度とし、傾動角度を４５〜９０度とすることにより、金型を多種類の姿勢に維持することが可能であり、特に回転角度を１８０度とし傾動角度を９０度とすることにより、金型をほぼ全ての姿勢に維持することが可能となる。
請求項３の発明は、重力型鋳造機であって型締機構と回転機構と竪傾動機構を有し、さらに前記竪傾動機構が、前記型締機構と前記回転機構を一緒に傾動させる機構である鋳造機とする。
竪傾動機構が型締機構のみを傾動させる構成と、竪傾動機構が型締機構と回転機構を一緒に傾動させる機構である場合の両方が考えられるが、本発明は竪傾動機構が型締機構と回転機構を一緒に傾動させる機構のものとした。

請求項４の発明は、重力型鋳造機であって型締機構と竪傾動機構と回転機構を有し、さらに前記回転機構が、前記型締機構と前記型傾動機構を一緒に回転させる機構である鋳造機とする。
回転機構が型締機構のみを回転させる構成と、回転機構が型締機構と竪傾動機構を一緒に回転させる機構である場合の両方が考えられるが、本発明は回転機構が型締機構と竪傾動機構を一緒に回転させる機構のものとした。
請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載した鋳造機において、回転機構の回転中心線又は前記回転中心線の平行線のいずれかと、竪傾動機構の回転中心線が直角に交わるように構成したことを特徴とする鋳造機。
回転機構の回転中心線又はその平行線に対し、竪傾動機構の傾動中心線が直角に交わるように構成することにより、他の構成と比べ金型を保持する姿勢の自由度が高くなるからである。
請求項６の発明は、型締めした状態の金型を、傾動方向に傾動させる工程の後に、前記傾動方向とは異なる方向である回転方向に前記金型を回転させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有する鋳造方法とする。
かかる鋳造方法とすることにより、作業者が作業を行うときの金型の姿勢を自由に設定可能となり、安全で楽な体勢で作業可能な鋳造方法を提供することができるからである。
また、幅木を従来と比べ小型のものとすることができるからである。
請求項７の発明は、型締めした状態の金型を、傾動方向に傾動させる工程の後に、前記傾動方向と直角の回転方向に前記金型を回転させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有する鋳造方法とする。
竪傾動機構の傾動方向の属する平面と、回転機構の回転方向の属する平面とが互いに直角に交わるように構成することにより、他の構成と比べ金型を保持する姿勢の自由度が高くなるからである。

請求項８の発明は、型締めした状態の金型を、回転方向に回転させる工程の後に、前記回転方向とは異なる方向である傾動方向に前記金型を傾動させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有する鋳造方法とする。
このような鋳造方法とすることにより、作業者が作業を行うときの金型の姿勢を自由に設定可能となり、安全で楽な体勢で作業可能な鋳造方法を提供することができるからである。また、幅木を従来と比べ小型のものとすることができるからである。
請求項９の発明は、型締めした状態の金型を、回転方向に回転させる工程の後に、前記回転方向と直角の傾動方向に前記金型を傾動させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有する鋳造方法とする。
回転機構の回転方向の属する平面と、竪傾動機構の傾動方向の属する平面とが互いに直角に交わるように構成することにより、他の構成と比べ金型を保持する姿勢の自由度が高くなるからである。
請求項１０の発明は、型締めした状態の金型を、傾動方向に傾動させつつ、さらに、前記傾動方向とは異なる方向である回転方向に前記金型を回転させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有する鋳造方法とする。
型締めした金型を傾動させつつ、かつ、回転させつつ、金型のキャビティ内へ溶湯を流し込むことにより、特に湯廻りの悪いと考えられる部分に早く湯が回るような姿勢を維持しつつ鋳湯したり、金型内に空気やガスが溜まりにくい姿勢を維持しつつ鋳湯することが可能となるからである。
請求項１１の発明は、型締めした状態の金型を、傾動方向に傾動させつつ、さらに、前記傾動方向と直角の回転方向に前記金型を回転させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有する鋳造方法とする。
竪傾動機構の傾動方向の属する平面と、回転機構の回転方向の属する平面とが互いに直角に交わるように構成することにより、他の構成と比べ金型を保持する姿勢の自由度が高くなるからである。

以下本発明の実施例１を図１〜図２に示し説明する。実施例１にかかる３次元鋳造機1は型締機構２と回転機構３と竪傾動機構４とを有している。
型締機構２は、主型８ｂを保持する受ベース２１と主型８ａを保持する押ベース２２とを有するものとした。また、受ベース２１とシリンダベース２４と型締ベース２５を一体に構成し、受ベース２１とシリンダベース２４間に複数のガイド２３を取り付けた。
そして、押しベース２２をガイド２３によりガイドして、受けベース２１近くからシリンダベース２４近くまでの間を移動可能に取り付けた。
さらに、シリンダベース２４には油圧シリンダからなる型締シリンダ２６を取り付け、ロッド２６ａの先端を押ベース２２に取り付けた。また、シリンダベース２４には円板部３５を取り付け、２個のローラ３８により回転可能に保持する構成とした。
回転機構３は、受ベース２１を回転可能に保持する回転支持部３３と、回転支持部３３を保持する回転ベース３２とを有し、傾動ベース３１の一方の端部近くにおいて回転ベース３２を保持する構成とした。
また、傾動ベース３１の他方の端部付近において２個のローラ３８を回転可能に保持し、さらに減速機付モータ３６を取り付け、円板部３５に取り付けた歯車部３４と減速機付モータ３６に取り付けた駆動歯車３７を互いにかみ合わせる構成とした。
竪傾動機構４は、回転ベース３２に取り付けた傾動軸４５を回転可能に保持する軸受４２と、軸受４２を保持する軸受ベース４４と、さらに軸受ベース４４を保持する固定フレーム４１を有するものとした。固定フレーム４１には油圧シリンダからなる竪動シリンダ４３を取り付け、竪動シリンダ４３のロッド４３ａの先端を傾動ベース３１の下部に連結する構成とした。
なお本実施例では、回転機構３の回転中心線３ｃを金型８の中心に置き、さらに、回転中心線３ｃの平行線であって傾動中心線４ｃを通る線に対し、竪傾動機構４の傾動中心線４ｂが直角に交わるように構成した。このため、傾動方向４ａに対し左右回転方向３ａ、３ｂは直角になる。

実施例１の３次元鋳造機１では、型締シリンダ２６を作動させることにより、押ベース２２により保持する主型８ａを受ベース２１により保持する主型８ｂに向かって押し付けることにより型締め作業を行い、さらに、主型８ａ、８ｂを互いに切り離したりすることができる。
また、減速機付モータ３６に取り付けた駆動歯車３７によって歯車部３４を回転駆動することにより、金型８の中心を通る回転中心線３ｃを中心として右回転方向３ａと左回転方向３ｂにそれぞれ９０度、合計１８０度の範囲で自由な位置に回転移動させたり位置決めしたりすることができる。
さらに、竪動シリンダ４３を作動させることにより型締機構２と回転機構３を一緒に、傾動中心線４ｂを中心として竪動方向４ａに９０度の範囲で自由な位置に竪動させたり位置決めしたりすることができる。

続いて、実施例１の３次元鋳造機１を使用した鋳造方法の発明である、実施例２について図３に示し説明する。
まず図３（ａ）に示すように、主型８ａ、８ｂを切り離した状態で中子８ｃを入れる。実施例１では中子を安定した状態で取り付けることができるので、幅木８ｄを小さくすることが可能である。また、湯口の位置と製品の取り出し方向を別に設計することができるので、作業者は自由に金型に近づいて作業することが可能となった。
続いて図３（ｂ）に示したように、型締シリンダ２６を作動させ型締め作業を行う。さらに図３（ｃ）に示したように、竪動シリンダ４３を作動させ型締機構２と回転機構３を一緒に傾動方向４ａに傾動させて、金型８を０〜９０度の範囲において自由な姿勢に位置決めする。
さらに続いて図３（ｄ）に示したように、減速機付モータ３６を駆動して型締機構２を回転させて、金型８を右回転方向３ａに９０度あるいは左回転方向３ｂに９０度、合計１８０度の範囲で姿勢を変えながら鋳湯する。
このため、特に湯廻りの悪いと考えられる部分に早く湯が回るような姿勢を維持しつつ鋳湯したり、金型内に空気やガスが溜まりにくい姿勢を維持しつつ鋳湯することが可能となった。
また、金型の設計や溶湯の流し込み工程の設計を自由に行うことが可能となり、形状が複雑化、薄肉化、大型化する製品について良質な鋳物製品を生産することが容易になる効果があった。

本発明は、アルミ合金やマグネシウム合金などの非鉄金属や鋳鉄などの鋳造製品を製造する産業及び鋳造機を製造販売する産業などにおいて利用される。

３次元鋳造機の正面図である。 ３次元鋳造機の平面図である。 実施例２の鋳造方法の説明図である。 従来の鋳造方法の説明図である。 従来の鋳造方法の説明図である。 従来の鋳造機回りの平面配置図である。

符号の説明

１ ：３次元鋳造機 ２ ：型締機構 ３ ：回転機構
３ａ：右回転方向 ３ｂ：左回転方向 ３ｃ：回転中心線
４ ：竪傾動機構 ４ａ：傾動方向 ４ｂ：傾動中心線
５ ：金型 ５ａ：主型 ５ｂ：主型
５ｃ：中子 ５ｄ：幅木 ５ｅ：竪傾動
６ ：製品 ６ｂ：製品下部 ６ｃ：製品先端部
７ａ：キャビティ ７ｂ：湯口 ７ｃ：ホッパ
８ ：金型 ８ａ：主型 ８ｂ：主型
８ｃ：中子 ８ｄ：幅木 １０ ：取出ロボット
１１ ：給湯ロボット １２ ：溶解炉 １４ ：作業者
２１ ：受ベース ２２ ：押ベース ２３ ：ガイド
２４ ：シリンダベース ２５ ：型締ベース ２６ ：型締シリンダ
２６ａ：ロッド ３１ ：傾動ベース ３２ ：回転ベース
３３ ：回転支持部 ３４ ：歯車部 ３５ ：円板部
３６ ：減速機付モータ ３７ ：駆動歯車 ３８ ：ローラ
４１ ：固定フレーム ４２ ：軸受 ４３ ：竪動シリンダ
４３ａ：ロッド ４４ ：軸受ベース ４５ ：傾動軸

Claims (11)

1. 重力を利用して金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む鋳造機（以下単に「重力型鋳造機」という。）であって、主型を合わせて締める機構（以下単に「型締機構」という。）と、前記型締機構を回転させる機構（以下単に「回転機構」という。）と、前記型締機構を傾斜させる機構（以下単に「竪傾動機構」という。）とを有することを特徴とする鋳造機。
2. 重力型鋳造機であって型締機構と、前記型締機構を９０〜１８０度回転させる回転機構と、前記型締機構を４５〜９０度傾動させる竪傾動機構とを有することを特徴とする鋳造機。
3. 重力型鋳造機であって型締機構と回転機構と竪傾動機構とを有し、さらに前記竪傾動機構が、前記型締機構と前記回転機構を一緒に傾動させる機構であることを特徴とする鋳造機。
4. 重力型鋳造機であって型締機構と竪傾動機構と回転機構とを有し、さらに前記回転機構が、前記型締機構と前記型傾動機構を一緒に回転させる機構であることを特徴とする鋳造機。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載した鋳造機において、回転機構の回転中心線又は前記回転中心線の平行線のいずれかに対し、竪傾動機構の傾動中心線が直角に交わるように構成したことを特徴とする鋳造機。
6. 型締めした状態の金型を、傾動方向に傾動させる工程の後に、前記傾動方向とは異なる方向である回転方向に前記金型を回転させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有することを特徴とする鋳造方法。
7. 型締めした状態の金型を、傾動方向に傾動させる工程の後に、前記傾動方向と直角の回転方向に前記金型を回転させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有することを特徴とする鋳造方法。
8. 型締めした状態の金型を、回転方向に回転させる工程の後に、前記回転方向とは異なる方向である傾動方向に前記金型を傾動させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有することを特徴とする鋳造方法。
9. 型締めした状態の金型を、回転方向に回転させる工程の後に、前記回転方向と直角の傾動方向に前記金型を傾動させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有することを特徴とする鋳造方法。
10. 型締めした状態の金型を、傾動方向に傾動させつつ、さらに、前記傾動方向とは異なる方向である回転方向に前記金型を回転させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有することを特徴とする鋳造方法。
11. 型締めした状態の金型を、傾動方向に傾動させつつ、さらに、前記傾動方向と直角の回転方向に前記金型を回転させつつ、前記金型のキャビティ内へ溶湯を流し込む工程を有することを特徴とする鋳造方法。
    
    
    
    

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