JP2009006401A - 管状部材を備えるフィーダ - Google Patents

Abstract

【課題】従来の技術の問題点を克服し、特に簡便な構造で容易に鋳型上に取り付けるまたは上乗せ成形することができ、極めて小さな取り付け面のみを必要とし、それにもかかわらず鋳型の上に直接かつ正確に配置された切断縁部によって完成した鋳造物からフィーダ内残留物を簡便かつ確実に分離することを可能にするフィーダシステムを提供する。
【解決手段】フィーダあるいはフィーダヘッドと管状部材とを備える鋳造物用のフィーダシステムであり、管状部材はフィーダあるいはフィーダヘッドを直接あるいは間接的に鋳造物あるいは鋳型中空体と結合する。
【選択図】図２

Description

この発明は、フィーダ（ヘッド）と管状部材を備える鋳造物のための供給システムに関する。

鋳造工場における成形品の製造に際して溶融金属が鋳型内に充填される。硬化工程おいて充填された材料の容積が縮小する。そのため通常いわゆるフィーダ、すなわち開式あるいは閉式の空間材が鋳型内あるいは鋳型上に付加され、これによって硬化に際しての鋳物の容積縮小を補償し鋳型内の空洞形成を防止する。このためフィーダは鋳物、あるいは鋳物の危険部分と結合され、通常鋳型中空部の上部または側部に設けられる。

従来の技術において多数のフィーダが知られている。例えば、ドイツ国特許出願公開第１９６４２８３８号明細書（特許文献１）には先細の鐘縁部を有する鐘形状の金属性の鋳物のためのフィーダが記載されており、この鐘縁部は平板状のリング部材を取り付けて形成されている。

ドイツ国特許出願公開第４１１９１９２号明細書（特許文献２）には、フィーダを保持するためのバネによって支持された心軸が示されている。ここでフィーダアダプタは鋳型に接続された心軸内に差し込まれ、また上箱内に一体成形することが好適である。このフィーダの材料は極めて可塑性であり成形装置内における成形中の砂圧によって使用されるフィーダが損傷し易くなるため、心軸をバネ弾性によって軸方向に可動式に構成しこれによってフィーダが砂圧を鋳型の方向に逃がせることが知られている。

通常フィーダは切断部の高さに配置され、熱遮断あるいは放熱性材料によってフィーダ内に存在する溶融材料が後にそれ自体鋳造物として硬化するように構成される。硬化の後フィーダは鋳造物と接続されたまま保持され、従ってフィーダ内残留物を分離する必要がある。フィーダを完全かつ単純に鋳造物から分離することはたいていの場合困難である。通常フィーダ内残留物を分離した後に鋳造物をバリ取りおよび研磨する必要がある。これは手間を要しその結果高コストな作業となり、さらにフィーダとの接続部分の鋳造物の表面を損傷する危険性もある。この種の損傷を防止しフィーダの分離を容易にするために、いわゆるブレーカコア（切断縁部、砂縁部（Ｓａｎｄｌｅｉｓｔｅ）、または絞り込み核部とも呼ばれる）がしばしば設けられる。これはフィーダと鋳型との間に取り付けられ、従って適宜な取り付け面を必要とする。

全体的に既知のフィーダはその構造または鋳型の製造時の操作性の点において比較的高コストなものであり、および／または完成した鋳造物からフィーダ内残留物を容易かつ正確に分離することは保証されないかまたは比較的大きな取り付け面を必要とする。

ドイツ国特許出願公開第１９６４２８３８号明細書 ドイツ国特許出願公開第４１１９１９２号明細書

従って、本発明の目的は、従来の技術の問題点を克服し、特に簡便な構造で容易に鋳型上に取り付けるまたは上乗せ成形することができ、極めて小さな取り付け面のみを必要とし、それにもかかわらず鋳型の上に直接かつ正確に配置された切断縁部によって完成した鋳造物からフィーダ内残留物を簡便かつ確実に分離することを可能にするフィーダシステムを提供することである。

前記の課題は請求項１に記載されているフィーダシステムによって解決される。下位請求項には好適な追加構成が示されている。

本明細書においてフィーダの解釈は、従来の技術において当業者によって周知である各種のフィーダ、フィーダ被覆材、フィーダアダプタ、フィーダ蓋部材、ならびにヒーティングパッド等を含むものとする。

本発明は、原則的に以下に説明するように管状部材が構成された全ての種類のフィーダに適用可能である。

特に本発明は、従来より一般的にブレーカコアを有するかまたはバネ付心軸を使用して構成された、いわゆる小型フィーダに適している。

本発明に係るフィーダシステムは少なくとも２つの部分から構成される。１つは鋳造物と反対の側に配置されたフィーダあるいはフィーダヘッドであり、これは鋳造に際して溶融金属を収容するための空洞部を提供する。

鋳造物に向かって管状部材が接続しており、これはフィーダヘッドによって形成されている空洞部と直接あるいは間接的に結合されている。

管状部材は個々のケースに対応した任意の長さ、壁厚、および直径を有することができる。壁厚は使用される材料に応じて通常０．１ｍｍないし１０ｍｍ、好適には０．３ｍｍないし５ｍｍ、特に０．３ｍｍないし０．５ｍｍとされる。最適な寸法は個々のケースに応じて機械的に計算するか、あるいは専門家がその経験から判断することができる。壁厚は材料によって異なり、例えば鋼板製でバネ付心軸小型フィーダを使用する場合約０．３ｍｍないし０．５ｍｍとなる。

通常管状部材は約１５ｍｍないし３００ｍｍ、特に約３５ｍｍないし１００ｍｍの長さを有している。この管状部材の長さは本発明の実施形態において少なくともフィーダ（鋳型の手前あるいは心軸上）と鋳造物との間の距離を架橋するように選択される。

管状部材の内径は原則的に任意の値に選択することができ、ここでその開口は注入および硬化工程中におけるフィーダ内またはフィーダからの溶融材料の流動を保持するために充分な大きさとされる。管状部材の直径は、絶対ではないが、一般的にフィーダ内径に従ったものとなり、これは本発明の一構成形態において管状部材がフィーダ（ヘッド）内に嵌合する、あるいは差し込まれるためである。しかしながらその他の方式によってフィーダ（ヘッド）に取り付けることも可能である。

管状部材は任意の断面形状を有することができ、特に円形、楕円形、四角形、または多角形とすることができる。

本発明の一構成形態によれば管状部材はその全長にわたって一様な断面を有する管部材からなる。管部材の壁厚と全直径との間の比率は約１：２ないし１：２００、好適には１：５ないし１：１２０、特に１：１０ないし１：１００とすることが好適である。管部材の長さと全直径との間の比率は約１：４ないし１５：１、特に１：１ないし６：１とすることが好適である。これらの比率はフィーダおよび鋳型形状に従ったものとなる。

フィーダ内に存在する溶融材料が後に鋳造物としてそれ自体硬化することを保持するために、フィーダまたはフィーダヘッドは既存の技術において知られている任意の絶縁性および／または放熱性材料から形成することができる。例えば、フィーダは本出願人によって提出されたドイツ国特許出願公開第１９９２５１６７号明細書によって開示されている放熱性フィーダ材料から形成することができる。

管状部材は適当な剛性を有するとともに注入を行う鋳造物に対して障害をもたらさない任意の適宜な材料から形成することができる。この材料は当業者において既知のものであり、例えば金属、プラスチック、厚紙、セラミック等とすることができる。

好適な実施形態において管状部材は例えばアルミニウムまたは鉄鋼板等の鋳造対象に類似する材料から形成される。

本発明の好適な実施形態において管状部材はその外周がフィーダまたはフィーダヘッドに密接して配置されており、当業者において周知の方式、例えば熱接着剤あるいは水ガラス等の接着剤、くさび、または嵌合によってフィーダ（ヘッド）に固定することが好適である。

本発明の別の好適な実施形態において管状部材はフィーダあるいはフィーダヘッド、および／または鋳造物あるいは鋳型中空体に対してある程度の限度内において可動に構成することもできる。これによって一方で極めて単純なフィーダの取り付けが達成され、他方では成形材料の成形または圧縮中に実施されるフィーダと管状部材との間あるいは管状部材と鋳造物との間の相対移動によって切断縁部の最適な位置決めが達成される。

すなわち、成形材料の圧縮およびそれに従ったフィーダあるいは管状部材と鋳造物あるいは鋳型中空体との間の相対移動のために、成形材料の成形後あるいは圧縮後に管状部材が完成した鋳造物に可能な限り接近して最適に位置決めされた切断縁部を形成するように、管状部材と鋳造物との間の距離を成形前に容易に調節することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、管状部材は鋳造物に向かって先細となっており、鋳型への接続部分上あるいはその直近に切断縁部を形成している。勿論、本発明の一実施形態において、特定の部分のみ、好適には鋳造物に向いている部分のみが先細あるいは直（内）径の漸減を有することもできる。従って管状部材は一方で上乗せ成形（ｏｖｅｒｍｏｌｄｉｎｇ）可能なフィーダ首部を提供するとともに、他方では精密かつ固定的に位置決めされた切断縁部を提供するように作用する。この切断縁部は管状部材の鋳造物に向いた端部上またはその付近における開口あるいは内径の絞込みとして形成することが好適である。

本発明の別の実施形態によれば管状部材は鋳造物に向かって先細となっていないか、または全く先細部分を有していない。この際実質的に円筒形の管からなる管状部材の鋳造物側の端部が鋳造物に近接して心軸の脚部上に起立するまでこの管状部材を心軸、特にバネ付心軸あるいはガイド心軸によって推動することが好適である。ここで管状部材と心軸（の脚部）との間に小さな隙間が形成される。この隙間は成形中にこの部分に生じる気泡と共に良好な切断縁部を形成することに通じることが判明した。さらに、前述したように管状部材の寸法を設定することによって切断縁部の位置および構成を最適化することができ、例えば小さな直径を有する比較的細い管を使用するかあるいは適宜なフィーダあるいはフィーダヘッドの構成を使用することができ、それによって成形材料の成形または圧縮後に鋳造物に極めて近接して（しかし直接には接合しない）位置することができる。

好適な実施形態によれば、前述したように本発明に係るフィーダシステムは心軸、特にバネ付心軸を備えている。

管部材（管状部材）と結合されたフィーダはバネ付心軸によって持ち上げて保持される。この際管部材は鋳型上あるいはバネ付心軸の傾斜した基台部上に起立している。成形工程中においてフィーダはバネ付心軸によって管部材を介して適宜な最終位置まで下方に誘導される。管部材は元の位置に固定的に保持される。これによって所定の切断縁部が鋳造物上に直接形成されることが保証される。

ここで本発明の枠内において当業者が適宜に形成された核、心軸またはバネ付心軸を使用することができる。管状部材は鋳造物に向かってバネ付心軸を完全に把持するか、あるいはその脚部上に起立することができる。両方の場合において（直接あるいは間接）鋳型中空体と管状部材との間の結合が形成される。

本発明の別の好適な実施形態において管状部材をバネ付心軸またはガイド心軸の代替として使用することができる。ここでフィーダは鋳型上に起立している管状部材を介して誘導される。必要に応じて、種々の異なった長さを有することができる固定式心軸によって心出しすることができる。この固定式心軸は最大で管状部材の長さを有することが好適である。多くの場合、固定式心軸が管状部材よりも短くなりまたこの管状部材が固定式心軸を押し込まれて該固定式心軸を少なくとも部分的に被覆することが好適である。圧縮中においてフィーダが管状部材を介して推動される。本発明の好適な実施形態によれば、フィーダはその上部が管状部材によって破壊される。ここでフィーダの破片は鋳物砂内に埋め込まれる。

管状部材は種々の鋳造物に対してフィーダと鋳造物との間の距離が良好な給入を可能にするものであるように調節する必要がある。この距離はしばしば５ｍｍないし２５ｍｍに設定される。

管状部材は上方に向かって開口するかあるいは閉塞していることが可能である。

本発明の好適な実施形態によれば、鋳造物と逆側が開口している場合でも管状部材は比較的長い収容心軸によって支持され、ここで管状部材は例えば鋼板等の硬質の材料から形成され、例えば０．７ｍｍの材料厚を有することが好適である。しかしながら例えばポリエチレンまたはセラミック等のその他の硬質材料を使用することも可能である。管状部材は上部に貫通孔が形成されることが好適であり、これによってフィーダの良好な燃焼が保証される。成形に際して鋳物砂の侵入をもたらす可能性があるため、鋳造物に向かっては管状部材内に孔または開口は存在しない。

本発明の別の実施形態によれば、良好な操作性を保持するために、成形材料の成形あるいは圧縮の前に管状部材が鋳造物あるいは鋳型中空体と直接接続されていないか、またはバネ付心軸（存在する場合）上に直接起立していないことが好適である。

ここで、成形材料の成形あるいは圧縮中に管状部材が鋳造物あるいは鋳型中空体に向かって移動するようにフィーダシステムを構成することができる。この本発明の実施形態によれば、管状部材は比較的壁薄に形成されており、これによって成形材料の成形あるいは圧縮中において鋳造物内に切込むことが可能となる。このことは、管状部材が鋳造物に向かっている端部上に一種の刃を備えるか、またはその部分の壁厚を漸減させるかあるいは極めて薄く形成することによってさらに容易にすることができる。

ここで、適宜に調節されたバネ行程によって成形材料の成形あるいは閉塞状態における圧縮後にフィーダと鋳造物との間の管状部材上に所定の切断縁部が形成されるように、フィーダシステムを寸法設定し鋳造物に対して配置することが好適である。

管状部材は、成形材料の圧縮中に鋳造物に対して良好に押圧されるまたは切込むことができるように、鋳造物あるいは鋳型中空体に到達するまで成形材料内に進入することを可能にする比較的薄い壁部を備えることが好適である。管状部材は鋼板、プラスチックまたはセラミック等の硬質の材料を使用しその壁厚は０．０５ｍｍないし１ｍｍ、特に０．２ｍｍないし０．５ｍｍとすることが好適である。管の壁部は、成形材料の圧縮中に破損して鋳型中空体とフィーダとの間に給入を行うための結合が成立しなくなることがないよう、充分な安定性を有する必要があることは勿論である。従って、管状部材の壁厚は使用される各材料に依存するものとなる。

適宜な壁厚は当業者において周知であり、また機械的な試験によって最適化することもできる。

好適な実施形態によれば、切断工程は管状部材がフィーダ内においてストッパを備えておりこれによってフィーダあるいはフィーダヘッドと共に鋳造物に向かって押圧されることによって実施される。

この支持はストッパを使用することによって達成される。ここでストッパとは壁部、特にフィーダあるいはフィーダヘッドの内壁上の特殊な突出成形部分であると理解することができ、これは少なくとも成形材料の成形あるいは圧縮中に管状部材の鋳造物とは逆側の端部に点状あるいは平面状に接触するものである。

勿論、このフィーダあるいはフィーダヘッドに対しての管状部材の支持は、例えばドイツ国特許出願公開第１００５９４８１．６号明細書に記載されているように、管状部材とフィーダあるいはフィーダヘッドとの間の適宜な接着、楔付け、または嵌合によって達成するか、または少なくとも成形材料の成形あるいは圧縮後に管状部材をフィーダに対して支持する支持点または支持面によって達成することもできる。

バネ付心軸が設けられる場合、管状部材は成形材料の成形あるいは圧縮前にはバネ付心軸の脚部上に起立しておらず、成形材料の圧縮中にバネ付心軸の脚部まで推動されることが好適である。本発明によればバネ付心軸が存在しない場合管状部材自体が鋳造物内に切込むあるいは押し込まれることができる。

本発明に係るフィーダシステムは極めて簡便かつ多様に鋳型上に取り付けおよび上乗せ成形することができ、心軸あるいはバネ付心軸を使用した場合においても再生可能かつ最適に位置決めされた切断縁部を提供することができることが判明した。芯部または（バネ付）心軸を形成あるいは除去した後管状部材は鋳型内に残留する。鋳型上へのフィーダシステムの組み立ては製造者側であるいは使用者が行うことができる。

さらに、本発明に係るフィーダシステムは適宜な切断縁部を形成するために例えばクローニングブレーカコア等の市販のブレーカコアを使用することを不要にする。

前述した本発明の実施形態はフィーダあるいはフィーダヘッド、管状部材、バネ付心軸あるいはガイド心軸または固定式心軸の鋳造物あるいは鋳型中空体に対する配置に関するものであるが、本発明の別の側面は、前記のフィーダシステムと鋳造物／鋳型中空体（および成形材料）を含む鋳造機構ならびに本発明に係るフィーダシステムを使用した鋳型の構成方法に関するものである。

別の側面において、本発明は鋳造物のフィーダにおいて切断縁部を備えた成形可能なフィーダ首部を形成するために管状部材を使用することに関する。

次に、本発明の実施例につき添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１には、放熱性および／または絶縁性材料から形成されたバネ付心軸２を介して鋳造物４上に取り付けられた従来のフィーダ１が示されている。フィーダ内残留物を分離あるいは切断するための最適な切断縁部は形成されていない。

図２には本発明に係るフィーダシステムが示されており、これにおいては鋳造物４に向かって先細の管状部材３がバネ付心軸２を介して支持されている。これによって切断縁部５が形成されている。管状部材は鋳造物に向かって先細となっており、バネ付心軸の脚部あるいは基台上に起立している。管部材上にはフィーダ（ヘッド）１が配設されており、ここでフィーダと管部材周囲との間の気密性を保持するために熱接着部７が設けられている。成形後にフィーダは間隔の広い陰影線で示された位置に存在し、ここで管状部材とフィーダとの間に相対移動が生じるが管状部材上の切断縁部の鋳造物に対する位置は変動しない。これによって成形後のフィーダの最終位置にかかわらず最適な切断縁部の位置取りが保持される。

図３には本発明に係るフィーダシステムが示されており、ここでフィーダ（ヘッド）１の内壁は管状部材３のための突起部あるいはストッパ８を備えている。管状部材３は鋳造物あるいは鋳型中空体４に向かって先細となっており、成形材料の成形あるいは圧縮中に成形材料に切込むか、あるいは鋳造物内に進入する。

前述したように、切断縁部が鋳造物の近くの心軸２の脚部上に形成されるように成形材料の圧縮中のバネ路程が設定される。管状部材を先細とせずに実質的に円筒形に形成することも可能である。

図３ａには成形材料の圧縮前の状態のフィーダシステムが示されており、鋳造物に向いた側の管状部材の端部がバネ付心軸の脚部９上に起立していないか、あるいは鋳造物あるいは鋳型中空体に直接には結合されていない。

図３ｂには成形材料の圧縮後の状態のフィーダシステムが示されており、ここで管状部材は直接鋳型中空体と結合されるか、またはバネ付心軸２（存在する場合）の脚部９上あるいは鋳造物上に起立している。

図４ａおよび図４ｂには本発明の別の実施例が示されており、ここで管状部材３は鋳造物とは逆側の部分に孔あるいは開口部１０を備えている。図示された実施例において、管状部材は既に成形材料の成形あるいは圧縮前に鋳造物４上に起立している。成形材料の成形あるいは圧縮後（図４ｂ）にはフィーダ１は上方領域１′において意図的に破壊され、ここで管状部材３とフィーダヘッド１との間の相対移動が生じる。

バネ付心軸を有する従来のフィーダを示す構成図である。 鋳造物に向かって先細となった管状部材を備えた本発明に係るフィーダシステムを示す構成図である。 成形材料の成形あるいは圧縮前の状態における、管状部材を備えた本発明に係るフィーダシステムを示す構成図である。 成形材料の圧縮後の状態における、管状部材を備えた本発明に係るフィーダシステムを示す構成図である。 管状部材が鋳造物とは逆側の部分に開口あるいは孔を有している、本発明に係るフィーダシステムの別の実施例を示す構成図である。 管状部材が鋳造物とは逆側の部分に開口あるいは孔を有している、本発明に係るフィーダシステムの別の実施例を示す構成図である。

Claims (17)

1. 鋳型中空体と接続するためのフィーダシステムであって、該フィーダシステムは、
   鋳型中空体とは反対の側に配置され、鋳造に際して溶融金属を収容するための空洞部を備えたフィーダ部を有する第１の部分と、
   鋳型中空体の側を向き、フィーダ部内の空洞部を鋳型中空体へと接続する管状部材を備えた第２の部分であって、前記管状部材は鋳型中空体に向いた側の端部に向かって内径が漸減しており、これにより切断縁部の形成に寄与してなる第２の部分
   の少なくとも２つの部分を備えるフィーダシステム。
2. 管状部材は実質的に一様な直径を有しかつ実質的に円筒形状であり、鋳型中空体側の端部の近傍に先細の部分を備えており、該先細の部分において前記管状部材の内径が漸減することを特徴とする請求項１に記載のフィーダシステム。
3. フィーダ部内に鋳型中空体とは逆側の管状部材の端部のためのストッパを設けることを特徴とする請求項１または２に記載のフィーダシステム。
4. ストッパはフィーダ部内の突起部からなることを特徴とする請求項３に記載のフィーダシステム。
5. ストッパは複数の支持点からなりあるいは環形の支持面からなることを特徴とする請求項３または４に記載のフィーダシステム。
6. ストッパはフィーダ部の側部内壁あるいは上部内壁上に設けられることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載のフィーダシステム。
7. 管状部材は０．３〜０．５ｍｍという小さな壁厚を有し、成形材料の成形中あるいは圧縮中に鋳型中空体内に切込むかあるいは進入し得ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のフィーダシステム。
8. 成形材料の成形中あるいは圧縮中に管状部材は実質的に鋳型中空体に対して変位せずにフィーダ部に対して変位することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のフィーダシステム。
9. 成形材料の成形中あるいは圧縮中に管状部材は実質的にフィーダ部に対して変位せずに鋳型中空体に対して変位することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のフィーダシステム。
10. バネ付心軸あるいはガイド心軸をさらに備えており、管状部材は該バネ付心軸あるいは該ガイド心軸が押し込まれて該バネ付心軸あるいは該ガイド心軸を少なくとも部分的に被覆することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のフィーダシステム。
11. 管状部材は成形材料の成形あるいは圧縮前に鋳型中空体に向いた側が鋳型またはバネ付心軸あるいはガイド心軸上に起立していないことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のフィーダシステム。
12. 成形材料の成形あるいは圧縮後に管状部材が鋳型中空体に向いた側に切断縁部を形成するとともにフィーダ部が鋳型中空体上に直接的に起立しないように、フィーダ部、管状部材、ならびにバネ付心軸あるいはガイド心軸が寸法設定されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載のフィーダシステム。
13. 少なくとも成形材料の成形あるいは圧縮後に管状部材がバネ付心軸あるいはガイド心軸の脚部上に起立し、これによって鋳造物の近くに切断縁部が形成されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のフィーダシステム。
14. 成形材料の成形あるいは圧縮後にフィーダ部の上部が管状部材によって破壊されるように、フィーダ部、管状部材、ならびにバネ付心軸あるいはガイド心軸が寸法設定されることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載のフィーダシステム。
15. フィーダ部および管状部材は、成形材料の成形あるいは圧縮中にフィーダ部の上方領域が管状部材によって破壊されるように配置されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載のフィーダシステム。
16. 管状部材がバネ付心軸あるいはガイド心軸を代替し、管状部材を心出しするための固定式心軸を備えることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載のフィーダシステム。
17. 固定式心軸は最大で管状部材の長さに相当する長さを有し、管状部材は固定式心軸が押し込まれて該固定式心軸を少なくとも部分的に被覆することを特徴とする請求項１５に記載のフィーダシステム。

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