JP2009172664A

JP2009172664A - 離型装置

Info

Publication number: JP2009172664A
Application number: JP2008016160A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Yamada; 勝明山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-08-06

Abstract

【課題】鋳造品の被吊り部に対する各吊り具の当りを常に一様にすることにより、離型に伴うかじりの発生を防止する。
【解決手段】シリンダ２３によって昇降駆動される昇降台２４と一体に昇降し、鋳造品３の被吊り部５を支承して該鋳造品３を金型１３から離型させる複数の吊り具２５のそれぞれを、高さ調整機構２６を介して昇降台２４に配置する。高さ調整機構２６は、電動モータ２８と電動モータ２８の回転を直線運動に変換して吊り具２５に伝えるねじ機構２９とから構成し、離型に際して、各吊り具２５と離型前の鋳造品３の被吊り部５との隙間を無くするように該吊り具２５の高さ位置を調整し、被吊り部５に対する各吊り具２５の当りを一様にして、鋳造品３を金型１３からの抜き方向へずれなく離型させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一部金型を併用した鋳造用砂型から鋳造品を離型させるための離型装置に関する。

砂型鋳造は、一般的に精度出しが困難であり、このため、鋳造品によっては砂型の一部を金型で置換し、該金型により所望の精度を確保するようにしている。例えば、内燃機関用シリンダブロックを砂型鋳造により製造する場合は、下部に金型を配置した砂型を用い、頂部側（アッパデッキ側）を下向きとして鋳造を行って、頂部側外周面を金型によって成形し、後の加工に必要な加工基準を確保するようにしている。

ところで、上記した金型を併用したシリンダブロックの砂型鋳造においては、鋳造後、砂型を除去（砂落し）した後、鋳造品であるシリンダブロックを金型から離型させる必要がある。図３は、従来の離型の実施形態を示したもので、ここでは、駆動手段により昇降駆動される昇降台１に設けた複数の吊り具２を利用して、該吊り具２をシリンダブロック３と一体の押湯部４に設けられた被吊り部５に下側から当接させ、金型６からシリンダブロック３を引抜く（離型させる）ようにしている。

しかるに、砂型鋳造においては、砂型（中子）の寸法ばらつきや溶湯の凝固収縮などの影響で押湯部４に設けられた被吊り部５の位置が一定せず、図３（Ａ）に示されるように、被吊り部５と吊り具２との間に隙間δが生じることが多い。このような隙間δが生じると、同図（Ｂ）に示されるように、離型途中でシリンダブロック３に傾きが生じてその離型方向が鉛直方向（金型からの抜き方向）からずれ、金型６による成形部分（頂部側外周面）にかじりが発生する。そして、かじりが発生すると、シリンダブロック３および金型６にキズが付くため、その補修が必要になり、その上、金型６に対する塗型吹き増しや再塗型が必要になって、生産性の低下並びに製造コストの上昇が避けられないようになる。

なお、金型鋳造においては、エジェクタピン（押出しピン）により離型を行うのが一般的であるが、上記した金型併用の砂型鋳造によりシリンダブロックを製造する場合は、金型６側にウォータジャケット中子７（図３）が配置されるため、押出しピンの設置は困難で、その適用は断念せざるを得ない。

また、シリンダヘッドの金型鋳造に関するものではあるが、特許文献１には、鋳抜きピンの保持部にすきま段差部を設定し、鋳抜きピンの引抜き開始時期に時間差をもたせることによりかじりを防止することが提案されており、前記したすきま段差部を上記昇降台１における吊り具２の保持部に設定することが考えられる。しかし、上記したように被吊り部５の位置は鋳造ごとに変化するので、すきま段差部を設定しただけでは、被吊り部５の変位に対応できず、実質その適用は困難である。
特開２００３−３２６３５０号公報

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、鋳造品の被吊り部に対する各吊り具の当りを常に一様にすることにより、離型に伴うかじりの発生を防止し、もって生産性の向上と製造コストの低減とに大きく寄与する離型装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、各吊り具を高さ調整可能として、該吊り具と離型前の鋳造品の被吊り部との隙間を無くするようにしたことを特徴とする。このように構成した離型装置においては、鋳造品の被吊り部が鋳造ごとに変位しても、被吊り部に対する各吊り具の当りを一様にすることができ、鋳造品の離型方向を金型からの正確な抜き方向にずれなく合せることができる。
以下に、本発明の態様をいくつか例示し、それらについて項分けして説明する。

（１）下部に金型を配置した鋳造用砂型から鋳造品を離型させる離型装置であって、駆動手段によって昇降駆動される昇降台と、該昇降台と一体に上昇し、鋳造品の被吊り部を支承して該鋳造品を前記金型から離型させる複数の吊り具と、前記昇降台に前記吊り具のそれぞれに対応して配設され、各吊り具と離型前の鋳造品の被吊り部との隙間を無くするように該吊り具の高さ位置を調整する高さ調整機構とを備えていることを特徴とする離型装置。

本（１）項記載の離型装置においては、離型に際して、高さ調整機構により吊り具の高さを調整し、該吊り具と離型前の鋳造品の被吊り部との隙間を無くすることで、鋳造品の離型方向を金型からの抜き方向にずれなく合せることができる。

（２）前記高さ調整機構が、電動モータと、該電動モータの回転を直線運動に変換して前記吊り具に伝える運動変換機構とを備えていることを特徴とする（１）項に記載の離型装置。

本（２）項記載の離型装置においては、電動モータの回転を運動変換機構を介して吊り具に伝えることで、自動的に吊り具の高さ調整を行うことができる。

（３）前記運動変換機構の動きを制動する制動手段を設けたことを特徴とする（２）項に記載の離型装置。

本（３）項記載の離型装置においては、高さ調整機構により吊り具の高さ位置を調整した後、制動手段により運動変換機構の動きを制動することで、離型中、吊り具の位置は不変となり、離型方向が途中でずれることはなくなる。

（４）前記昇降台に、駆動手段により直線移動し鋳造品を上から押える押え棒を設けたことを特徴とする（１）乃至（３）項の何れか１項に記載の離型装置。

本（４）項記載の離型装置においては、押え棒により鋳造品を上から押えることで、離型時の鋳造品のガタつきが防止され、離型が安定する。

（５）鋳造品が、内燃機関用シリンダブロックであることを特徴とする（１）乃至（４）項の何れか１項に記載の離型装置。

本（５）項記載の離型装置においては、押出しピンの設置が不可能なシリンダブロックの鋳造に適用して、極めて有用となる。

本発明に係る離型装置によれば、鋳造品の被吊り部に対する各吊り具の当りを常に一様にすることができるので、離型時におけるかじりの発生を防止でき、生産性の向上と製造コストの低減とを達成できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の１つの実施形態である離型装置の全体構造を示したものである。本実施形態としての離型装置２０は、金型を併用したシリンダブロックの砂型鋳造に適用されるもので、図２に示す鋳型１０が載置固定されるダイベース１１上に共通に設置されている。なお、鋳造品であるシリンダブロック３については、全く変更がないので、前出図３に示した符号をそのまま用いることとする。

鋳型１０は、図２に示されるように、前記ダイベース１１上にクランプ手段１２（図１）により固定される金型（下金型）１３と、この下金型１３上に載置された左・右横中子（砂型）１４，１５と、左・右横中子１４，１５上に載置された上中子（砂型）１６と、下金型１３の凹部１３ａ内に配置されたウォータジャケット中子（砂型）１７とから概略構成されている。上中子１６には、製造すべきシリンダブロック３に必要とする気筒数と同数のボア成形部１６ａが設けられており、図示の型閉じ状態で、鋳型１０内には鋳造空間としてのキャビティ１８が形成される。上中子１６にはまた、複数の押湯用貫通孔１６ｂが設けられており、図示の型閉じ状態で、各押湯用貫通孔１６ｂが前記キャビティ１８に連通して配置される。

シリンダブロック３の鋳造に際しては、図２に示したように型閉じした後、図示を略す注湯口からキャビティ１８内に溶湯を注入し、押湯用貫通孔１６ｂまで溶湯を揚げて、凝固を待つ。そして、凝固後、上中子１６と左・右横中子１４，１５とを除去（砂落し）する。すると、図１に示されるように、下金型１３に頂部側が支持された倒立姿勢でシリンダブロック３が露出し、かつ被吊り部５を上端に有する押湯部４もシリンダブロック３と一体に露出する。

本離型装置２０は、上記ダイベース１１上に立設された複数の支柱２１の上端に支持された固定台２２と、この固定台２２に設置した昇降用シリンダ２３によって昇降駆動される昇降台２４とを備えている。より詳しくは、昇降台２４は、固定台２２を挿通させた連結部材２５を介してシリンダ２３のピストンロッド２３ａに連結され、該ピストンロッド２３ａの伸縮動作に応じて昇降するようになっている。また、昇降台２４の側縁部には前記支柱２１が挿通しており、昇降台２４は、該支柱２１を案内に水平状態を維持しながら昇降する。

上記昇降台２４には、該昇降台２４と一体に昇降し、上記押湯部４の被吊り部５に下から当接して鋳造後のシリンダブロック３を下金型１３から引抜く（離型させる）複数のＬ字形吊り具２５と、各吊り具２５の高さ位置を調整する高さ調整機構２６とが配設されている。高さ調整機構２６は、ここでは、昇降台２４の下面に垂直に固定され、吊り具２５の基部を摺動可能に受入れる筒状ガイド２７と、昇降台２４の上面に設置された電動モータ２８と、電動モータ２８の回転を直線運動に変換して前記吊り具２５に伝えるねじ機構（運動変換機構）２９とを備えている。

上記ねじ機構２９は、電動モータ２８の出力軸に一端部が連結され、他端部が昇降台２４を挿通して前記筒状ガイド２７に挿入されたねじ軸３０と、吊り具２５の基部に形成され、前記ねじ軸３０がねじ込まれるねじ穴３１とからなっている。吊り具２５は、その基部に設けた縦溝３２に、筒状ガイド２７に対して半径方向から挿入させたロックピン３３の先端部を受入れることにより回り止めされるようになっている。一方、前記回り止めされた状態でも鉛直方向（抜き方向）への移動は許容されており、これにより、電動モータ２８によりねじ軸３０が回転すると、吊り具２５は、筒状ガイド２７を案内に上下方向へ移動する。なお、ロックピン３３は、筒状ガイド２７の外周面に固設したジャッキ３４により進退動するようになっており、該ロックピン３３の後退に応じて吊り具２５の回転は自由となる。

また、上記昇降台２４の上面には、ねじ機構２９を構成するねじ軸３０の動きを制動する制動手段３５が配設されている。この制動手段３５は、昇降台２４の上面に横置きされた制動用シリンダ３６と、このシリンダ３６のピストンロッド３６ａの先端に固定された制動板３７とからなっている。制動板３７の前面には摩擦材が貼付けられており、シリンダ３６のピストンロッド３６ａの伸長動作に応じて制動板３７が摩擦材を介してねじ軸３０に押付けられ、これによってねじ軸３０（ねじ機構２９）の動きが制動される。

さらに、上記昇降台２４には、各押湯部４の被吊り部５の上端を上から押える押え棒３８が配設されている。この押え棒３８は、昇降台２４の上面に設置した押え用シリンダ３９により上下方向へ直線移動するようになっている。

以下、上記のように構成した離型装置２０の作用を説明する。
上記したシリンダブロック３の鋳造中、本離型装置２０の昇降台２４は、吊り具２５が鋳型１０の上中子１６に干渉しない上昇位置に待機している。このとき、ジャッキ３４によりロックピン３３が後退位置にあり、吊り具２５は、電動モータ２８の回転により上記被吊り部５に干渉しない位置、例えば、図１に示す状態から９０度回転した位置に位置決めされている。なお、この吊り具２５の回転端は、例えば、筒状ガイド２７の端面に設けたストッパに吊り具２５に設けた突起を当接させることで規定することができる。

そして、鋳造後、砂落しの完了を待って昇降用シリンダ２３が起動され、昇降台２４が下降する。昇降台２４の下降は、吊り具２５の下端部がシリンダブロック３側の被吊り部５の下面レベルより下がった位置で停止され、この下降停止に応じて電動モータ２８が所定角度（一例として、９０度）だけ回転する。これによりねじ軸３０と一体に吊り具２５が回転し、その先端部が前記非吊り部５に当接可能位置に位置決めされる。一方、この吊り具２５の回転終了に応じてジャッキ３４が作動し、ロックピン３３が前進してその先端部が吊り具２５の縦溝３２に係入し、これにより吊り具２５の回転が規制される。

その後、再び電動モータ２８が回転する。すると、吊り具２５が回り止めされているので、ねじ機構２９が作動し、ねじ軸３０の回転に応じて各吊り具２５が上動し、これによって吊り具２５の先端部とシリンダブロック３側の被吊り部５との隙間が解消される。このとき、被吊り部５の位置にばらつきがあるが、前記隙間の解消を吊り具２５ごとに監視することで、被吊り部５に対する各吊り具２５の当りを一様にすることができる。なお、前記隙間の監視方法は任意であり、目視によっても、センサによってもよい。

本実施形態においては、上記した吊り具２５とシリンダブロック３側の被吊り部５との隙間が解消された段階で、制動手段３５のシリンダ３６を作動させて、制動板３７をねじ軸３０に押付けてねじ機構２９の動きを完全に止める。また、これと前後して押え用シリンダ３９を作動させて押え棒３８を下動させ、該押え棒３８によって被吊り部５の上端を押える。

次に、昇降用シリンダ２３を作動させ、昇降台２４を上昇させる。すると、吊り具２５によって鋳造品であるシリンダブロック３が持上げられ、その頂部が下金型１３から抜ける。このとき、シリンダブロック３側の被吊り部５に対する各吊り具２５の当りが一様になっているので、シリンダブロック３は、下金型１３から鉛直方向へずれなく引抜かれ、したがって、下金型１３による成形部分にかじりが発生することはなくなる。

本実施形態においては特に、高さ調整機構２６により吊り具２５の高さ位置を調整した後、制動手段３５によりねじ機構２９の動きを制動するので、離型中、不用意にねじ機構２９が作動して吊り具２５の位置が変化することはなく、離型方向が途中で抜き方向からずれることはなくなる。また、押え棒３９によりシリンダブロック３を上から押えているので、離型時におけるシリンダブロック３のガタつきが防止され、離型が安定する。

なお、上記実施形態においては、吊り具２５の高さ調整機構２６を電動モータ２６とねじ機構２９とから構成したが、この高さ調整機構の構造は任意であり、例えば、前記ねじ機構２９に代えてラック・ピニオンを用いても、全体をシリンダ機構に代えてもよい。

また、上記実施形態においては、シリンダブロック３側の被吊り部５との干渉を避けるため、ロックピン３３の操作により吊り具２５を回動可能としたが、本発明は、吊り具２５とその高さ調整機構２６とを横方向へスライド可能に昇降台２４に設置してもよいものである。この場合は、より簡単に吊り具２５と被吊り部５との干渉を避けることができる。

さらに、上記実施形態においては、シリンダブロック３と一体の押湯部４に被吊り部５を設定したが、この被吊り部の設定箇所は任意であり、製品側であってもよい。また、本願発明の離型対象も任意であり、シリンダブロック以外の種々の鋳造品を対象とし得ることはもちろんである。

本発明の１つの実施形態である離型装置の全体構造を示す断面図である。本発明の離型対象の１つであるシリンダブロックの鋳造に用いる鋳型の構造を示す断面図である。従来の離型装置による不具合発生状態を示す断面図である。

符号の説明

３シリンダブロック（鋳造品）
４押湯部
５被吊り部
１０シリンダブロック鋳造用鋳型
１３金型
１４，１５横中子（砂型）
１６上中子（砂型）
２２固定台
２３昇降用シリンダ
２４昇降台
２５吊り具
２６高さ調整機構
２８電動モータ
２９ねじ機構
３５制動手段
３８押え棒

Claims

下部に金型を配置した鋳造用砂型から鋳造品を離型させる離型装置であって、駆動手段によって昇降駆動される昇降台と、該昇降台と一体に上昇し、鋳造品の被吊り部を支承して該鋳造品を前記金型から離型させる複数の吊り具と、前記昇降台に前記吊り具のそれぞれに対応して配設され、各吊り具と離型前の鋳造品の被吊り部との隙間を無くするように該吊り具の高さ位置を調整する高さ調整機構とを備えていることを特徴とする離型装置。
前記高さ調整機構が、電動モータと、該電動モータの回転を直線運動に変換して前記吊り具に伝える運動変換機構とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の離型装置。
前記運動変換機構の動きを制動する制動手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の離型装置。
前記昇降台に、駆動手段により直線移動し鋳造品を上から押える押え棒を設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の離型装置。
鋳造品が、内燃機関用シリンダブロックであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の離型装置。