JP2008044006A - 金型鋳造装置における上金型の動作方法および該動作方法に用いられる金型鋳造装置 - Google Patents

金型鋳造装置における上金型の動作方法および該動作方法に用いられる金型鋳造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】上金型の型開きを安定して行うことができる金型鋳造装置における上金型の動作方法を提供する。
【解決手段】上下金型を有する金型に保持炉内の溶融金属をストークを介して注入して鋳物製品を製造する金型鋳造装置における上金型の動作方法であって、前記下金型に対する前記上金型の当接と分離を上金型が取り付けられた金型開閉機構によって行い、さらに前記上下金型間への中子セットと製品取出し用空間の形成を前記金型開閉機構および前記上金型の上昇によって行うようにした金型鋳造装置において、前記金型開閉機構を所定の位置に固定したのち、前記上金型を前記下金型から分離する。
【選択図】図１

Description

本発明は金型鋳造装置における上金型の動作方法および該動作方法に用いられる金型鋳造装置に関する。さらに詳しくは、上金型と下金型から成る水平割金型に保持炉内の溶融金属をストークを介して注入して鋳物製品を製造する金型鋳造装置において、前記上金型の型開きを安定して行うことができる上金型の動作方法および該動作方法に用いられる金型鋳造装置に関する。
従来より、上金型と下金型とからなる水平割金型に画成される製品キャビティに保持炉内の溶融金属をストークを介して注入し、鋳物製品を製造する金型鋳造装置がある。この金型鋳造装置においては、上金型は基台に載置される保持炉の回りに立設された４本のフレーム支柱に昇降可能に架設された上ダイベースの下面に取り付けられており、該フレーム支柱に固定される下ダイベース上の下金型とで製品キャビティを画成すべく上金型の下金型への当接と、上下金型間に中子セットと製品取出し用の空間を形成すべく上金型の上昇との両方の動作が、前記上ダイベースの昇降だけによって行われている（たとえば特許文献１参照）。
上述した従来の構造の金型鋳造装置では、上ダイベースの昇降工程の距離が長いために、４本のフレーム支柱の高さは非常に高くならざるを得ない。これに伴って、フレーム支柱は大きな負荷が掛かると撓み易くなり、しかも、注湯後の上金型と下金型を分離する時にフレーム支柱に大きな力が掛かる。この結果、注湯後の上金型の開き（型開き）時にフレーム支柱が撓み、上金型が水平方向へずれて上金型と一緒に上昇する鋳物製品が下金型に干渉して損傷したり、下金型に塗布した塗型が剥離されるおそれがある。これらの問題は、上下金型が多数個の製品キャビティあるいは複雑な製品キャビティを有している場合に特に顕著である。加えて、上ダイベースの昇降工程の距離が長いために、上ダイベースを昇降させる油圧シリンダおよび油圧ユニットは大容量の大型で高価のものが必要である。
そこで、本出願人は、上ダイベースに代る昇降フレームの昇降工程の距離を長くしても、上金型に所定の工程を行なわせることができるように、上金型が取り付けられた金型開閉機構によって下金型に対する上金型の当接と分離を行い、さらに前記上下金型間への中子セットと製品取出し用空間の形成を前記金型開閉機構および前記上金型の上昇によって行うようにした上金型の動作方法およびその金型鋳造装置を提供している（特許文献２参照）。
特開昭６３−２７３５６１号公報 特開２００４−２５５４０６号公報
しかしながら、特許文献２記載の方法および装置の金型開閉機構により油圧シリンダおよび油圧ユニットの容量は大きくなくても良いが、型開き時に作動する力で動かないように、金型開閉機構のアクチュエータには上昇に必要な力より過大な力が要求される。とくにアクチュエータを電動式シリンダで実施しようとするにはかなりの大型化が避けられず高速化も困難となるという問題を残している。
そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、上金型の型開きを安定して行うことができる金型鋳造装置における上金型の動作方法および該動作方法に用いられる金型鋳造装置を提供することを目的とする。
本発明の金型鋳造装置における上金型の動作方法は、上下金型を有する金型に保持炉内の溶融金属をストークを介して注入して鋳物製品を製造する金型鋳造装置における上金型の動作方法であって、前記下金型に対する前記上金型の当接と分離を上金型が取り付けられた金型開閉機構によって行い、さらに前記上下金型間への中子セットと製品取出し用空間の形成を前記金型開閉機構および前記上金型の上昇によって行うようにした金型鋳造装置において、前記金型開閉機構を所定の位置に固定したのち、前記上金型を前記下金型から分離することを特徴としている。
また、本発明の金型鋳造装置は、上下金型を有する金型に保持炉内の溶融金属をストークを介して注入して鋳物製品を製造する金型鋳造装置であって、定盤状の基台と、保持炉と、前記基台の上面の四隅に立設される４個の支柱と、この４個の支柱の上端間に架設される下ダイベースと、該下ダイベースに取り付けられている下金型と、前記４個の支柱のうち対角線上に位置する２個の支柱のそれぞれに装着される上型昇降シリンダと、該上型昇降シリンダのロッドの上端間に架設された昇降フレームと、前記対角線と交差する対角線上に位置する２個の支柱のそれぞれに上下摺動自在にされかつ前記昇降フレームの下面に垂設されているとともに、前記昇降フレームを所定の位置に固定するために用いられる固定部が設けられる２本のガイドロッドと、前記昇降フレームに装着される金型開閉機構と、該金型開閉機構の下部に取り付けられている上金型と、前記昇降フレームの下方に装着されているとともに前記上金型から鋳物製品を押し出す鋳物製品押出し機構と、前記ガイドロッドの固定部に係合して前記昇降フレームに装着される金型開閉機構を所定の位置に固定する固定機構とを備えてなることを特徴としている。
本発明によれば、金型開閉機構を下金型に近づいた状態で前記ガイドロッドの環状固定部を固定機構により係合して前記昇降フレームに装着される金型開閉機構を所定の位置に固定したのち、上金型を下金型から分離させることができるため、上金型を下金型から分離する時に上金型が水平方向へ大きくずれることがなくなり、上金型の型開きを安定して行うことができる。
また、上金型に昇降や開閉の工程を行なわせる動作を電動化した場合に、力が必要な型開きに大きなサーボモータを使わなくても上金型に所定の工程を行なわせることができるため、小型化や高速化が可能となる。
以下、添付図面に基づいて、本発明の金型鋳造装置における上金型の動作方法およびその金型鋳造装置を説明する。図１〜２に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわる金型鋳造装置は、定盤状の基台１と、該基台１の上面に設置される保持炉２と、前記基台１の上面の四隅に立設される４個の支柱３と、この４個の支柱３の上端間に架設される下ダイベース４と、該下ダイベース４に取り付けられている下金型５と、前記４個の支柱３のうち対角線上に位置する２個の支柱３のそれぞれに装着される上型昇降シリンダ６と、該上型昇降シリンダ６のロッド６ａの上端間に架設された昇降フレーム７と、前記４個の支柱３のうち残り２個の支柱３（前記対角線と交差する対角線上に位置する２個の支柱３）のそれぞれに、たとえばホルダー８を介して上下摺動自在にされかつ前記昇降フレーム７の下面に垂設されているとともに、前記昇降フレーム７を所定の位置に固定するために用いられる固定部としての環状溝を有する環状固定部９ａが設けられる２本のガイドロッド９と、前記昇降フレーム７に装着される金型開閉機構１０と、該金型開閉機構１０の下部に取り付けられている上金型１１と、前記昇降フレーム７の下方に装着されているとともに前記上金型１１から鋳物製品を押し出す鋳物製品押出し機構１２と、前記ガイドロッド９の環状固定部９ａに係合して前記昇降フレーム７に装着される金型開閉機構１０を所定の位置に固定する固定機構１３とを備えている。前記下金型５は、前記保持炉２にストーク（図示せず）を介して連通されている。前記上型昇降シリンダ６としては、たとえば電動式シリンダや、油圧シリンダ、空圧シリンダを適宜選定して用いることができる。
前記金型開閉機構１０は、下金型５に対して上金型１１を当接と分離させる機能を有する機構であって、前記上金型１１が取り付けられた長方形板状の上ダイベース２１と、上ダイベース２１の上面に前記昇降フレーム７を上下に貫通して立設された一対の連結杆２２と、前記昇降フレーム７に装着されかつロッドの先端が該連結杆２２に連結されている一対の上型昇降手段２３と、該上型昇降手段２３を駆動する駆動源としての電動機２４とから構成されている。この上型昇降手段２３としては、たとえばウォームギヤとボールねじとを使用するボールジャッキとすることができる。また、電動機２４としては、たとえばサーボモータを用いることができる。本実施の形態では、この一対の上型昇降手段２３は連動して作動し前記電動機２４とはトルクカップリング２５により連結されている。
また、前記鋳物製品押出し機構１２は、上金型１１に貫装された複数の押出しピン２６と、複数の押出しピン２６を支持する支持板２７と、前記押出しピン２６および支持板２７を下金型５を介して押し上げる４本のリターピン（図示せず）と、前記昇降フレーム７の下面に突設されかつ前記上ダイベース２１に挿通されているとともに前記上ダイベース２１および上金型１１の上昇により支持板２７を押し下げる複数の押出しバー２８とから構成されている。なお、符号２９は上型の押し出し動作スペースを確保した形状の上型取り付けベースである。
また、前記固定機構１３は、前記上型昇降シリンダ６が収縮動作して上金型１１を下降させ、上金型１１を下金型５に近づける所定の位置（下降端位置）で前記ガイドロッド９の固定部９ａに係合して前記昇降フレーム７とともに該昇降フレーム７に装着される金型開閉機構１０の上型昇降手段２３を移動できないように固定する機能を有する機構であれば、本発明において、とくに限定されるものではないが、本実施の形態では、ガイドロッド９の下端部に環状固定部９ａを設けているため、前記ガイドロッド９の下面に対向する基台１の上には該環状固定部９ａと対称形状の環状溝を有する座１ａが形成されており、固定機構１３として油圧シリンダ３１などの直動手段により開閉して環状固定部９ａの環状溝に着脱できるハーフナット３２が用いられている。また、前記環状固定部９ａはガイドロッド９の下端部に設けられているが、下端部以外の部位に設けることもできる。また、前記固定機構１３は、支柱３に設けられているが、たとえば基台１または床面に設けることもできる。
つぎに、本実施の形態の金型鋳造装置における上金型の動作方法を説明する。図１は金型鋳造装置の原位置の状態であって、前記電動機２４で駆動される金型開閉機構１０における上型昇降手段２３の収縮作動により上ダイベース２１とともに上金型１１が上昇されるとともに、２個の上型昇降シリンダ６の伸長作動により昇降フレーム７、金型開閉機構１０および上金型１１が上昇されている。この上金型１１と下金型５とのあいだに中子セットと製品取出し用の空間が形成された原位置の状態のときに、下金型５に所定の中子（図示せず）がセットされる。
ついで、図３に示されるように、矢印Ｙ１方向に２個の上型昇降シリンダ６を収縮作動してガイドロッド９上の昇降フレーム７、金型開閉機構１０および上金型１１を下降させるとともに上金型１１を所定の位置の座１ａまで下金型５に近づける。
ついで、ガイドロッド９が下降端に達した後、図４〜５に示されるように、油圧シリンダ３１を作動させハーフナット３２をガイドロッド９の下端部に設けられる固定部９ａと座１ａを挟み込んで係合させ、支柱３に固定する。
ついで、図６に示されるように、矢印Ｙ２方向に金型開閉機構１０における上型昇降手段２３の伸長作動により上金型１１を下降させて該上金型１１を下金型５に当接し型合わせする。
ついで、図７に示されるように、密閉式の保持炉２内を加圧して溶融金属ＭをストークＳを介して上金型１１と下金型５とにより画成される製品キャビティに注入する。そして、キャビティ内の溶融金属が凝固するまで加圧を維持する。凝固した後に図８に示されるように、保持炉２内を排気してさらに鋳物製品を冷却する。
取り出せる温度まで鋳物製品が冷却された後、図９に示されるように、金型開閉機構１０における上型昇降手段２３の収縮作動により所定長さ短縮作動して上金型１１に鋳物製品Ｗを付着させた状態で上金型１１を下金型５から分離させる。
ついで、図１０に示されるように、分離後ガイドロッド９の下部に設置される油圧シリンダ３１を作動させハーフナット３２と固定部９ａとの係合を解除する。これにより、ガイドロッド９の固定は解除される。
ついで、ガイドロッド９の固定が解除されたのち、図１１に示されるように、矢印Ｙ４方向に２個の上型昇降シリンダ６を伸長作動して昇降フレーム７、金型開閉機構１０および上金型１１を上昇させ、上金型１１と下金型５とのあいだに中子セットおよび製品取出し用空間を形成する。
ついで、図１２〜１３に示されるように、上金型１１に付着される鋳物製品Ｗの下方に取出し装置の製品取出し部材４１を進入させたのち、金型開閉機構１０における上型昇降手段２３を伸長作動して鋳物製品押出し機構１２の押出しピン２６を押出しバー２８によって押し下げて上金型１１から鋳物製品Ｗを製品取出し部材４１の上に押し出して一サイクルを完了する。
ついで、図１４に示されるように、製品取出し部材４１の上に取り出された鋳物製品Ｗは装置本体外へと排出される。
本実施の形態では、前記下金型に対する前記上金型の当接と分離を上金型が取り付けられた金型開閉機構によって行い、さらに前記上下金型間への中子セットと製品取出し用空間の形成を前記金型開閉機構および前記上金型の上昇によって行うようにし、金型開閉機構が下金型に近づいた状態で上型昇降手段を固定してから金型開閉機構によって上金型を下金型から分離させるため、上金型を下金型から分離する時に上金型が水平方向へ大きくずれることがなくなり、上金型の型開きを安定して行うことができる。また、上型昇降手段が開閉力を直接受けることがないため昇降に必要な出力を持たせるだけでよく、小型化や高速化が可能となるばかりか消費エネルギーが少なくなるという優れた実用的効果を奏する。
なお、本実施の形態では、上下金型５、１１からなる水平割金型が用いられている金型鋳造装置について説明したが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば上金型が水平方向に移動して型合わせされる上下金型からなる垂直割金型が用いられる金型鋳造装置とすることができる。また、本実施の形態では、保持炉２が基台１の上面に設置されているが、保持炉１を床面に設置することもできる。
また、本実施の形態では、ガイドロッド９の下端部に設けられる環状固定部９ａを固定機構１３としてハーフナット３２を用いて上金型１１を下金型５から分離するときに係合し、昇降フレーム７に装着される金型開閉機構１０の上型昇降手段２３が移動できないようにしているが、本発明においては、この環状固定部と該環状固定部に係合するハーフナットと同じ作用をする固定部と固定機構であれば、とくに環状固定部とハーフナットを用いるものに限定されるものではない。たとえば、図１５〜１６に示されるように、固定部としてガイドロッド５１の下端部に孔５２または溝を設けるとともに、固定機構として該孔５２に出し入れできるテーパーキーなどの角度の付いた係合部材５３と該係合部材５３を駆動する油圧シリンダ５４などの直動手段とを用いるとすることができる。また、前記孔５２はガイドロッド５１の下端部に設けるものに限定されるものではなく、該ガイドロッド５１の下端部以外の部位に設けることもできる。
また、本実施の形態では、前記保持炉２内の溶融金属の上下金型の製品キャビティへの注入は、保持炉２内の溶融金属を加圧する方法によって行っているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば、上下金型の製品キャビティ内を減圧して吸引作用により注入することができる。
本発明の一実施の形態にかかわる金型鋳造装置の一部切り欠いた正面図である。 図１の環状固定部と固定機構の拡大図である。 図１の上金型の下降状態を説明する図である。 図３のガイドロッドの環状固定部とハーフナットとの係合状態を説明する図である。 図４の係合状態の拡大図である。 図４の上金型を下金型に閉じる状態を説明する図である。 図６の上下金型の製品キャビティへの注湯を説明する図である。 図７の保持炉の冷却状態を説明する図である。 図８の下金型から上金型を分離する型開きを説明する図である。 図９の型開き後のガイドロッドの環状固定部とハーフナットとの係合を解除した状態を説明する図である。 図１０の上金型の上昇状態を説明する図である。 図１１の上金型の下方に製品受取り部材を進入させる状態を説明する図である。 図１２の上金型に付着している鋳物製品を製品受取り部材に押し出す状態を説明する図である。 図１３の製品取出し部材上に取り出された鋳物製品を装置本体外へと排出する状態を説明する図である。 本発明の他の実施の形態にかかわる固定部と固定機構を示す拡大図である。 図１５の固定部と固定機構の動作を説明する図である。
符号の説明
１ 基台
１ａ 座
２ 保持炉
３ 支柱
４ 下ダイベース
５ 下金型
６ 上型昇降シリンダ
６ａ ロッド
７ 昇降フレーム
８ ホルダー
９、５１ ガイドロッド
９ａ 環状固定部
１０ 金型開閉機構
１１ 上金型
１２ 鋳物製品押出し機構
１３ 固定機構
２１ 上ダイベース
２２ 連結杆
２３ 上型昇降手段
２４ 電動機
２５ トルクカップリング
２６ 押出しピン
２７ 支持板
２８ 押出しバー
２９ 上型取り付けベース
３１、５４ 油圧シリンダ
３２ ハーフナット
５２ 孔
５３ 係合部材

Claims (5)

  1. 上下金型を有する金型に保持炉内の溶融金属をストークを介して注入して鋳物製品を製造する金型鋳造装置における上金型の動作方法であって、
    前記下金型に対する前記上金型の当接と分離を上金型が取り付けられた金型開閉機構によって行い、さらに前記上下金型間への中子セットと製品取出し用空間の形成を前記金型開閉機構および前記上金型の上昇によって行うようにした金型鋳造装置において、
    前記金型開閉機構を所定の位置に固定したのち、前記上金型を前記下金型から分離することを特徴とする上金型の動作方法。
  2. 上下金型を有する金型に保持炉内の溶融金属をストークを介して注入して鋳物製品を製造する金型鋳造装置であって、
    定盤状の基台と、保持炉と、前記基台の上面の四隅に立設される４個の支柱と、この４個の支柱の上端間に架設される下ダイベースと、該下ダイベースに取り付けられている下金型と、前記４個の支柱のうち対角線上に位置する２個の支柱のそれぞれに装着される上型昇降シリンダと、該上型昇降シリンダのロッドの上端間に架設された昇降フレームと、前記対角線と交差する対角線上に位置する２個の支柱のそれぞれに上下摺動自在にされかつ前記昇降フレームの下面に垂設されているとともに、前記昇降フレームを所定の位置に固定するために用いられる固定部が設けられる２本のガイドロッドと、前記昇降フレームに装着される金型開閉機構と、該金型開閉機構の下部に取り付けられている上金型と、前記昇降フレームの下方に装着されているとともに前記上金型から鋳物製品を押し出す鋳物製品押出し機構と、前記ガイドロッドの固定部に係合して前記昇降フレームに装着される金型開閉機構を所定の位置に固定する固定機構とを備えてなる金型鋳造装置。
  3. 前記金型開閉機構の駆動源が電動機である請求項２記載の金型鋳造装置。
  4. 前記固定部が環状溝を有する環状固定部であり、前記固定機構が該環状固定部に係合するハーフナットを具備してなる請求項２または３記載の金型鋳造装置。
  5. 前記固定部が孔または溝であり、前記固定機構が該孔または溝に係合する角度の付いた係合部材を具備してなる請求項２または３記載の金型鋳造装置。
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