JP2011050983A - 金型、成形装置、および成形方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】金型、成形装置、および成形方法において、金型のパーティング面の合わせ目を通過する溶湯によるバリの発生を低減することができるようにする。
【解決手段】溶湯を成形する金型面16a、17a、18aを有する金型構成部材16、17、18を組み立てることで、溶湯を注入する開口19fと、開口19fから内部側に向かう溶湯の流路を構成するキャビティ19とが形成された金型であって、金型構成部材16、17は、それぞれ、互いの金型面16a、17aの外縁部で当接して溶湯の流路を横断する方向に沿うパーティングラインPL1を形成し、パーティングラインPL1における金型面16a、17aの法線Nに対して開口19f側に傾斜されるとともに、パーティングラインPL1からキャビティ19の外側方向に向かって延ばされた傾斜パーティング面16b、17bを備えるものを用いて成形を行う。
【選択図】図3
【解決手段】溶湯を成形する金型面16a、17a、18aを有する金型構成部材16、17、18を組み立てることで、溶湯を注入する開口19fと、開口19fから内部側に向かう溶湯の流路を構成するキャビティ19とが形成された金型であって、金型構成部材16、17は、それぞれ、互いの金型面16a、17aの外縁部で当接して溶湯の流路を横断する方向に沿うパーティングラインPL1を形成し、パーティングラインPL1における金型面16a、17aの法線Nに対して開口19f側に傾斜されるとともに、パーティングラインPL1からキャビティ19の外側方向に向かって延ばされた傾斜パーティング面16b、17bを備えるものを用いて成形を行う。
【選択図】図3
Description
本発明は、金型、成形装置、および成形方法に関する。例えば、金属材料の溶湯を複数の金型構成部材を組み合わせて構成されたキャビティに注入して固化させることにより成形を行う金型、成形装置、および成形方法に関する。
従来、複雑な部品形状を成形するために、複数の金型構成部材を組み合わせてキャビティを作成するカセット型と呼ばれる分離型の金型、これを用いた成形装置、および成形方法が知られている。
このような金型を用いて鋳造成形する場合、成形品の表面は、複数の金型構成部材が組み合わせて構成される金型の内面に位置する金型面が組合せられた金型面の形状を転写するによって形成される。複数の金型構成部材の合わせ面のうち、金型面に交差するように形成された合わせ面はパーティング面と呼ばれる。
成形時に、互いの金型面の外縁部で当接した部位にあるパーティングラインを溶湯が通過する際、溶湯の流入圧力が大きいと、パーティング面同士の間に溶湯が侵入して冷却固化されてしまう。この場合、パーティング面の合わせ目に沿って、溶湯が固化したバリが形成され、外観不良を招いたり、金型の離型性を低下させたりする場合があった。
樹脂成形の分野では、パーティング面の形状や配置によって、バリを低減させる技術が知られている。
例えば、特許文献1には、バーティング面でのバリを抑制するため、金型において「パーティングライン」(特許文献1における用語。本願におけるパーティング面)を可動型の移動方向に対して傾斜させる構成が提案されている。
このような金型を用いて鋳造成形する場合、成形品の表面は、複数の金型構成部材が組み合わせて構成される金型の内面に位置する金型面が組合せられた金型面の形状を転写するによって形成される。複数の金型構成部材の合わせ面のうち、金型面に交差するように形成された合わせ面はパーティング面と呼ばれる。
成形時に、互いの金型面の外縁部で当接した部位にあるパーティングラインを溶湯が通過する際、溶湯の流入圧力が大きいと、パーティング面同士の間に溶湯が侵入して冷却固化されてしまう。この場合、パーティング面の合わせ目に沿って、溶湯が固化したバリが形成され、外観不良を招いたり、金型の離型性を低下させたりする場合があった。
樹脂成形の分野では、パーティング面の形状や配置によって、バリを低減させる技術が知られている。
例えば、特許文献1には、バーティング面でのバリを抑制するため、金型において「パーティングライン」(特許文献1における用語。本願におけるパーティング面)を可動型の移動方向に対して傾斜させる構成が提案されている。
しかしながら、上記のような従来の金型、成形装置、および成形方法では、以下のような問題があった。
従来のカセット型を用いた成形では、バリを発生させないため、溶湯の流入圧力が高くてもパーティング同士の間に溶湯が侵入しないように、パーティング面同士を高精度に当接させる必要がある。このため、金型のパーティング面を高精度に仕上げるとともに、精度よく金型を組み立てる必要がある。この結果、金型の製造コストが増大したり、成形の作業効率が悪化したりするという問題がある。
また、特許文献1に記載の技術は、樹脂射出成形において、樹脂の射出圧が高まることでキャビティの内圧が高まって、金型が変形したり可動型が移動したりする場合に発生するバリを低減するものである。
一方、溶解された金属材料の溶湯を用いる成形、例えば、鋳造成形におけるバリは、このようなキャビティ内に充填後の溶湯の圧力ではなく、溶湯が金型のキャビティ内に流入する際に、パーティング面同士の合わせ目を通過する溶湯の流入圧力によって溶湯が隙間に侵入することでバリが発生する。
すなわち、金型の変形や移動が起こらなくてもバリが発生するため、特許文献1に記載の技術では、鋳造成形などにおけるバリは防止することができないという問題がある。
従来のカセット型を用いた成形では、バリを発生させないため、溶湯の流入圧力が高くてもパーティング同士の間に溶湯が侵入しないように、パーティング面同士を高精度に当接させる必要がある。このため、金型のパーティング面を高精度に仕上げるとともに、精度よく金型を組み立てる必要がある。この結果、金型の製造コストが増大したり、成形の作業効率が悪化したりするという問題がある。
また、特許文献1に記載の技術は、樹脂射出成形において、樹脂の射出圧が高まることでキャビティの内圧が高まって、金型が変形したり可動型が移動したりする場合に発生するバリを低減するものである。
一方、溶解された金属材料の溶湯を用いる成形、例えば、鋳造成形におけるバリは、このようなキャビティ内に充填後の溶湯の圧力ではなく、溶湯が金型のキャビティ内に流入する際に、パーティング面同士の合わせ目を通過する溶湯の流入圧力によって溶湯が隙間に侵入することでバリが発生する。
すなわち、金型の変形や移動が起こらなくてもバリが発生するため、特許文献1に記載の技術では、鋳造成形などにおけるバリは防止することができないという問題がある。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、金型のパーティング面の合わせ目を通過する溶湯によるバリの発生を低減することができる金型、成形装置、および成形方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、成形材料を成形する金型面を有する複数の金型構成部材を組み立てることで、前記成形材料を注入する材料注入口と、該材料注入口から内部側に向かう前記成形材料の流路を構成するキャビティとが形成された金型であって、前記複数の金型構成部材のうちの少なくとも1対の金型構成部材は、それぞれ、互いの金型面の外縁部で当接して前記成形材料の流路を横断する方向に沿うパーティングラインを形成し、該パーティングラインにおける前記互いの金型面の法線に対して前記材料注入口側に傾斜されるとともに、前記パーティングラインから前記キャビティの外側方向に向かって延ばされたパーティング面を備える構成とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の金型において、前記少なくとも1対の金型構成部材の前記それぞれのパーティング面は、組立時に、互いに密着可能な角度に傾斜されている構成とする。
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の金型において、前記少なくとも1対の金型構成部材の前記それぞれのパーティング面は、組立時に、前記パーティングラインからキャビティの外側方向に向かって、互いが離間するように形成されている構成とする。
請求項4に記載の発明では、請求項1〜3のいずれかに記載の金型において、前記複数の金型構成部材を一定の回転軸線回りの一方向に回転可能に保持する回転保持部を備え、前記少なくとも一対の金型構成部材の前記それぞれのパーティング面は、前記回転保持部において、前記一方向と逆方向側に位置された構成とする。
請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の金型において、前記少なくとも一対の金型構成部材の前記それぞれのパーティング面は、前記回転保持部において、前記一方向側にも位置された構成とする。
請求項6に記載の発明では、成形装置において、請求項1〜5のいずれかに記載の金型と、該金型の前記材料注入口に溶解された金属材料からなる溶湯を注入する溶湯注入手段とを備える構成とする。
請求項7に記載の発明では、成形装置において、請求項4または5に記載の金型と、該金型の前記回転保持部を前記一定の回転軸線回りの前記一方向に回転させる金型回転機構とを備え、該金型回転機構によって前記金型を回転させたときに、前記成形材料を前記回転によって前記金型の前記材料注入口から前記金型の内部へと供給可能なことを特徴とする構成とする。
請求項8に記載の発明では、成形方法において、請求項1〜5のいずれかに記載の金型の前記材料注入口から、前記キャビティの内部に向けて前記成形材料を注入することによって、成形を行う方法とする。
本発明の金型、成形装置、および成形方法によれば、金型のパーティング面がキャビティに形成されるパーティングラインにおける金型面の法線に対して材料注入口側に傾斜されるため、金型のパーティング面の合わせ目を通過する成形材料によるバリの発生を低減することができるという効果を奏する。
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る成形装置について説明する。
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る成形装置の概略構成を示す正面視の模式的な部分断面図である。図1(b)は、図1(a)におけるA視の平面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る金型を用いて成形した成形品の一例を示す模式的な斜視図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係る金型の概略構成を示す模式的な斜視図、およびそのC−C断面図(水平方向断面)である。図4は、図1(a)におけるB−B断面(水平方向断面)を示す部分断面図である。
なお、各図は模式図であり、見易さのために各部材の大きさや形状は誇張されている(以下の図面も同様)。
本発明の第1の実施形態に係る成形装置について説明する。
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る成形装置の概略構成を示す正面視の模式的な部分断面図である。図1(b)は、図1(a)におけるA視の平面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る金型を用いて成形した成形品の一例を示す模式的な斜視図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係る金型の概略構成を示す模式的な斜視図、およびそのC−C断面図(水平方向断面)である。図4は、図1(a)におけるB−B断面(水平方向断面)を示す部分断面図である。
なお、各図は模式図であり、見易さのために各部材の大きさや形状は誇張されている(以下の図面も同様)。
本実施形態の遠心鋳造装置100は、図1(a)、(b)に示すように、金属材料6を加熱溶解させた溶湯を回転された金型に導入し、この溶湯に作用する慣性力により溶湯を金型内に注入して遠心鋳造成形を行う成形装置である。
遠心鋳造装置100の概略構成は、筐体1、誘導コイル7、回転機構4(回転軸部2、モーター3からなる)、および金型9を備える。
遠心鋳造装置100の概略構成は、筐体1、誘導コイル7、回転機構4(回転軸部2、モーター3からなる)、および金型9を備える。
筐体1は、内部に適宜の真空度を有する減圧環境を形成する真空チャンバーである。
誘導コイル7は、金属材料6を誘導加熱によって溶解させて溶湯(成形材料)6Aを形成するものであり、金属材料6を水平方向に取り囲んだ状態で、筐体1の天井部の中心付近の下面側に固定されている。
誘導コイル7には、不図示の電源および配線を通して、筐体1の外部から電力を供給できるようになっている。
誘導コイル7の下端部は、溶湯6Aが下方側に自由落下できるように開口されている。
金属材料6の材質としては、誘導コイル7によって溶解可能な適宜の金属材料を採用することができる。例えば、ADC12などのアルミニウム合金、MDC1Dなどのマグネシウム合金や、急冷固化させることで非晶質合金を形成することができる合金材料、例えば、ジルコニウム基合金、鉄基合金、チタン基合金、マグネシウム基合金などを採用することができる。
誘導コイル7は、金属材料6を誘導加熱によって溶解させて溶湯(成形材料)6Aを形成するものであり、金属材料6を水平方向に取り囲んだ状態で、筐体1の天井部の中心付近の下面側に固定されている。
誘導コイル7には、不図示の電源および配線を通して、筐体1の外部から電力を供給できるようになっている。
誘導コイル7の下端部は、溶湯6Aが下方側に自由落下できるように開口されている。
金属材料6の材質としては、誘導コイル7によって溶解可能な適宜の金属材料を採用することができる。例えば、ADC12などのアルミニウム合金、MDC1Dなどのマグネシウム合金や、急冷固化させることで非晶質合金を形成することができる合金材料、例えば、ジルコニウム基合金、鉄基合金、チタン基合金、マグネシウム基合金などを採用することができる。
回転機構4は、誘導コイル7の下方側に設けられ、鉛直方向に延ばされた回転軸線O回りに、金型9を回転させるものである。
回転機構4の概略構成は、筐体1の底部を鉛直方向に貫通するように設けられた回転軸部2と、筐体1の底部の下方に延出された回転軸部2の下端部に連結され回転軸部2に回転力を伝達するモータ3を備える。モータ3は、不図示の制御部に電気的に接続され、回転制御が可能となっている。
回転軸部2の回転方向は、いずれの一方向でもよいが、以下では、回転軸部2が鉛直上方から見て反時計回り(図1(b)に矢印で示す回転方向R)に回転される場合の例で説明する。
回転軸部2の上端側には、金型9を鉛直下方側で着脱可能に固定する固定部2aが設けられている。金型9の固定方法は、適宜の固定方法を採用することができる。例えば、ボルト・ナットによる締結などの固定方法を採用することができる。
また、特に図示しないが、回転軸部2は、筐体1の底部において気密を保つ回転軸受によって回転可能に支持されている。
回転機構4の概略構成は、筐体1の底部を鉛直方向に貫通するように設けられた回転軸部2と、筐体1の底部の下方に延出された回転軸部2の下端部に連結され回転軸部2に回転力を伝達するモータ3を備える。モータ3は、不図示の制御部に電気的に接続され、回転制御が可能となっている。
回転軸部2の回転方向は、いずれの一方向でもよいが、以下では、回転軸部2が鉛直上方から見て反時計回り(図1(b)に矢印で示す回転方向R)に回転される場合の例で説明する。
回転軸部2の上端側には、金型9を鉛直下方側で着脱可能に固定する固定部2aが設けられている。金型9の固定方法は、適宜の固定方法を採用することができる。例えば、ボルト・ナットによる締結などの固定方法を採用することができる。
また、特に図示しないが、回転軸部2は、筐体1の底部において気密を保つ回転軸受によって回転可能に支持されている。
金型9は、本実施形態では、溶湯6Aを注入して成形体の外形状を形成する分割金型15と、分割金型15を回転軸線O回りの回転方向Rに回転可能に保持する回転保持部である金型ホルダ10とを備える。
金型9で成形する成形体の形状は、適宜の形状を採用することができるが、以下では、一例として、図2に示す成形体8の場合の例で説明する。
成形体8は、円筒面を構成する外周面8aの軸方向の両端部に、外周面8aの中心軸線と直交する平面からなる奥側端面8b、手前側端面8cが形成された円柱部材である。
奥側端面8bは、金型9の奥側(溶湯6Aの注入方向と反対側、溶湯6Aが溜まり始める側)に設けられた金型面に沿って成形された平面である。
手前側端面8cは、成形後に、溶湯6Aを注入する側(手前側)に形成された後述するゲート部での固化体を切断して形成した平面である。
金型9で成形する成形体の形状は、適宜の形状を採用することができるが、以下では、一例として、図2に示す成形体8の場合の例で説明する。
成形体8は、円筒面を構成する外周面8aの軸方向の両端部に、外周面8aの中心軸線と直交する平面からなる奥側端面8b、手前側端面8cが形成された円柱部材である。
奥側端面8bは、金型9の奥側(溶湯6Aの注入方向と反対側、溶湯6Aが溜まり始める側)に設けられた金型面に沿って成形された平面である。
手前側端面8cは、成形後に、溶湯6Aを注入する側(手前側)に形成された後述するゲート部での固化体を切断して形成した平面である。
分割金型15は、図3(a)、(b)に示すように、金型構成部材16、17、18が組み合わされてなり、全体として直方体状の外形状を有する。
以下では、後述する金型ホルダ10の分割金型収容部11に配置するのと同様の位置関係に基づいて、組立状態の分割金型15内の位置関係を説明する。
分割金型15の外表面は、それぞれ矩形外形を有する底面15b、上面15e、奥側側面15a、手前側側面15f、右側面15c、および左側面15dの6面からなる。
そして、底面15bの上方に上面15eが平行に対向され、これらの間に奥側側面15a、手前側側面15f、右側面15c、および左側面15dが配置されている。
奥側側面15aおよび手前側側面15fは垂直方向に平行に対向して設けられている。すなわち、奥側側面15aおよび手前側側面15fは、互いに平行で、なおかつ回転軸線Oに平行に設けられている。それぞれの中心部には、成形体8の外周面8aを成形する金型面となる円孔状のキャビティ19が、奥側側面15aおよび手前側側面15fに直交する方向に貫通して形成されている。すなわち、手前側側面15f、奥側側面15a上には、それぞれ円状の開口19f、19aが形成されている。開口19fは、溶湯6Aを分割金型15に注入する溶湯注入口(材料注入口)を構成している。このため、キャビティ19は、注入された溶湯6Aが開口19fから開口19aに向かって流れる流路(溶湯の流路)を構成している。以下では、開口19fから開口19aに向かうとともに、キャビティ19の中心軸に沿う方向を溶湯注入方向F(図3(b)参照)と称する。
キャビティ19の内径は、金属材料6の成形収縮率を考慮して成形体8の外周面8aの外径よりもわずかに大きな径に設定される。
右側面15c、左側面15dは、底面15bを下向きに配置して、手前側側面15f側から奥側側面15a側を見たとき、それぞれキャビティ19の右側および左側に位置する互いに平行な側面である。
以下では、後述する金型ホルダ10の分割金型収容部11に配置するのと同様の位置関係に基づいて、組立状態の分割金型15内の位置関係を説明する。
分割金型15の外表面は、それぞれ矩形外形を有する底面15b、上面15e、奥側側面15a、手前側側面15f、右側面15c、および左側面15dの6面からなる。
そして、底面15bの上方に上面15eが平行に対向され、これらの間に奥側側面15a、手前側側面15f、右側面15c、および左側面15dが配置されている。
奥側側面15aおよび手前側側面15fは垂直方向に平行に対向して設けられている。すなわち、奥側側面15aおよび手前側側面15fは、互いに平行で、なおかつ回転軸線Oに平行に設けられている。それぞれの中心部には、成形体8の外周面8aを成形する金型面となる円孔状のキャビティ19が、奥側側面15aおよび手前側側面15fに直交する方向に貫通して形成されている。すなわち、手前側側面15f、奥側側面15a上には、それぞれ円状の開口19f、19aが形成されている。開口19fは、溶湯6Aを分割金型15に注入する溶湯注入口(材料注入口)を構成している。このため、キャビティ19は、注入された溶湯6Aが開口19fから開口19aに向かって流れる流路(溶湯の流路)を構成している。以下では、開口19fから開口19aに向かうとともに、キャビティ19の中心軸に沿う方向を溶湯注入方向F(図3(b)参照)と称する。
キャビティ19の内径は、金属材料6の成形収縮率を考慮して成形体8の外周面8aの外径よりもわずかに大きな径に設定される。
右側面15c、左側面15dは、底面15bを下向きに配置して、手前側側面15f側から奥側側面15a側を見たとき、それぞれキャビティ19の右側および左側に位置する互いに平行な側面である。
金型構成部材18と、金型構成部材16、17とは、分割金型15を、左側面15dおよび右側面15cの間の中心面で左右方向に2分割した形状に設けられた部材および部材対である。
このため、金型構成部材18は、左側面15dに平行な側方パーティング面18cの中心に半円断面を有する凹溝からなる金型面18aが形成されてなる。
また、金型構成部材16、17は、組立状態では、全体として、金型構成部材18と面対称をなす形状を備えている。すなわち、金型構成部材16、17は、側方パーティング面18cに当接するとともに右側面15cと平行な平面を構成する側方パーティング面16c、17cと、金型面18aと面対称な凹溝を構成する金型面16a、17aとを備える。
このため、金型構成部材18は、左側面15dに平行な側方パーティング面18cの中心に半円断面を有する凹溝からなる金型面18aが形成されてなる。
また、金型構成部材16、17は、組立状態では、全体として、金型構成部材18と面対称をなす形状を備えている。すなわち、金型構成部材16、17は、側方パーティング面18cに当接するとともに右側面15cと平行な平面を構成する側方パーティング面16c、17cと、金型面18aと面対称な凹溝を構成する金型面16a、17aとを備える。
また、金型構成部材16、17は、それぞれ側方パーティング面16c、17cに対して、開口19f側から測って角度φ(ただし、0°<φ<90°)だけ傾斜された平面からなる傾斜パーティング面16b、17b(パーティング面)によって着脱可能に密着されている。ただし、図3(b)では見易さのため傾斜パーティング面16b、17bとが離間しているように描いている。
パーティングラインPL1は、金型面16aと傾斜パーティング面16bとの交線であり金型面16aの外縁部をなしている。また、パーティングラインPL1は金型面17aと傾斜パーティング面17bとの交線であり金型面17aの外縁部をなしている。すなわち、金型構成部材16、17は互いの金型面16a、17aの外縁部で当接して、1対のパーティングラインPL1を形成している。本実施形態ではパーティングラインPL1は、部分楕円状の曲線からなる。
これら1対のパーティングラインPL1は、組立状態では、金型面16a、17aの段差が許容値以下となるように整列されている。また、これら1対のパーティングラインPL1は、開口19fから注入される溶湯6Aの流路を横断するように形成されている。
パーティングラインPL1は、金型面16aと傾斜パーティング面16bとの交線であり金型面16aの外縁部をなしている。また、パーティングラインPL1は金型面17aと傾斜パーティング面17bとの交線であり金型面17aの外縁部をなしている。すなわち、金型構成部材16、17は互いの金型面16a、17aの外縁部で当接して、1対のパーティングラインPL1を形成している。本実施形態ではパーティングラインPL1は、部分楕円状の曲線からなる。
これら1対のパーティングラインPL1は、組立状態では、金型面16a、17aの段差が許容値以下となるように整列されている。また、これら1対のパーティングラインPL1は、開口19fから注入される溶湯6Aの流路を横断するように形成されている。
したがって、傾斜パーティング面16b(17b)は、パーティングラインPL1を通る金型面16a(17a)の法線Nと、溶湯注入方向Fとを含む断面において、法線Nから溶湯注入方向Fと反対側(開口19f側)に角度θ(ただし、0°<θ<90°)だけ傾斜されて、キャビティ19の内側から外側に向かう方向に延ばされている。角度θは、金型面16a(17a)の溝底(図3(b)の図示下側)では、θ=90°−φであり、パーティングラインPL1に沿って、側方パーティング面16c(17c)に近づくにつれて、θ=90°−φから、θ=90°に近づいていく。
また、金型面16a(17a)と側方パーティング面18cとの交線であるパーティングラインPL2は、金型面16a(17a)と当接する金型面18aの外縁部に形成され、金型面16a(17a、18a)上で、溶湯注入方向Fに沿って延ばされた直線からなる。
このような形状の金型構成部材16、17、18の材質は、注入される溶湯6Aの熱に耐えうるものであれば適宜の材質を採用することができる。例えば、SUS304などの金属材料や、セラミックス材料を採用することができる。また、特に図示はしないが、本実施形態の金型構成部材16、17、18は、例えば、ボルト・ナットなどの締結部材などにより、互いに位置合わせされた状態で着脱可能に連結されている。
金型ホルダ10は、図1(a)、(b)に示すように、平面視が円状の外形を有する全体として円板ブロック状の部材である。金型ホルダ10の下面側の中心部は、円外形の中心が回転軸部2の回転軸線Oと同軸となるように、回転軸部2の固定部2aに対して着脱可能に固定されている。
金型ホルダ10の上部側の中心部には、誘導コイル7の下方側に開口する溶湯導入口10aが設けられ、溶湯導入口10aの下部には、上方から落下する溶湯6Aを受ける円穴からなる溶湯受け部10bが設けられている。
溶湯受け部10bの内側面の一部には、金型ホルダ10の中心、すなわち回転軸線Oから遠ざかる方向に水平方向に延ばして設けられた円孔状のゲート部10cが設けられている。本実施形態では、ゲート部10cの内径は、分割金型15の開口19fと略同径に設けられている。
ゲート部10cの溶湯受け部10bと反対側の端部には、分割金型15の外形に沿う直方体状の空間からなる分割金型収容部11が設けられている。
金型ホルダ10の上部側の中心部には、誘導コイル7の下方側に開口する溶湯導入口10aが設けられ、溶湯導入口10aの下部には、上方から落下する溶湯6Aを受ける円穴からなる溶湯受け部10bが設けられている。
溶湯受け部10bの内側面の一部には、金型ホルダ10の中心、すなわち回転軸線Oから遠ざかる方向に水平方向に延ばして設けられた円孔状のゲート部10cが設けられている。本実施形態では、ゲート部10cの内径は、分割金型15の開口19fと略同径に設けられている。
ゲート部10cの溶湯受け部10bと反対側の端部には、分割金型15の外形に沿う直方体状の空間からなる分割金型収容部11が設けられている。
分割金型収容部11の内面は、分割金型15の底面15b、上面15e、右側面15c、左側面15d、奥側側面15a、および手前側側面15fに、それぞれ当接するように、底面11b(図1(a)参照)、上面11e(図1(a)参照)、反回転方向側側面11c、および回転方向側側面11d、奥側側面11a、ゲート側側面11fが設けられている。
底面11b、上面11eは、それぞれ鉛直下側、鉛直上側で水平面に沿って互いに対向する面である。奥側側面11aは、水平面内で回転軸線Oと交差し、ゲート部10cの中心軸線に沿って延ばされた直線L(図1(b)参照)に直交するように、ゲート部10cの開口に対向して設けられた平面である。ゲート側側面11fは、奥側側面11aと対向して平行に設けられた平面であり、中心部にゲート部10cが貫通されている。
反回転方向側側面11cおよび回転方向側側面11dは、回転軸線Oから直線Lに沿って金型ホルダ10の外周側を見たとき、直線Lを挟んで左右対称な位置において、それぞれ、反回転方向側(回転方向Fと反対側)および回転方向F側に設けられた平面である。
底面11b、上面11eは、それぞれ鉛直下側、鉛直上側で水平面に沿って互いに対向する面である。奥側側面11aは、水平面内で回転軸線Oと交差し、ゲート部10cの中心軸線に沿って延ばされた直線L(図1(b)参照)に直交するように、ゲート部10cの開口に対向して設けられた平面である。ゲート側側面11fは、奥側側面11aと対向して平行に設けられた平面であり、中心部にゲート部10cが貫通されている。
反回転方向側側面11cおよび回転方向側側面11dは、回転軸線Oから直線Lに沿って金型ホルダ10の外周側を見たとき、直線Lを挟んで左右対称な位置において、それぞれ、反回転方向側(回転方向Fと反対側)および回転方向F側に設けられた平面である。
このような分割金型収容部11の構成により、図1(a)、図4に示すように、ゲート部10cと分割金型15の開口19fとが略重なる位置関係に対向され、開口19aが、奥側側面11aによって塞がれた状態となり、溶湯導入口10aから、溶湯受け部10b、ゲート部10c、およびキャビティ19がそれぞれ連通する空間が形成される。このうち、ゲート部10cおよびキャビティ19は、直線Lに沿って回転軸線Oから遠ざかる方向に延ばされている。
なお、図1(a)、(b)は模式図のため、金型ホルダ10を一体の部材のように描いているが、実際には、分割金型収容部11に分割金型15を着脱したり、成形後に内部で固化した成形体8を取り外したりするために、適宜複数の部材が着脱可能に固定されてなる。例えば、ゲート部10cの中心を境界として上下方向に分割できるようになっている。
次に、遠心鋳造装置100の動作について、遠心鋳造装置100を用いた成形方法とともに説明する。
図5は、本発明の第1の実施形態に係る金型および比較例に係る金型における溶湯の流れを説明する模式説明図である。
図5は、本発明の第1の実施形態に係る金型および比較例に係る金型における溶湯の流れを説明する模式説明図である。
まず、図1(a)、(b)、図4に示すように、金型構成部材16、17、18から分割金型15を組み立てて、分割された状態の金型ホルダ10の分割金型収容部11内に配置し、金型ホルダ10を組み立てる。そして、この組立体を回転軸部2の固定部に固定する。
次に、筐体1内を減圧して真空状態とし、モータ3を駆動し、回転軸部2に固定された金型ホルダ10を回転方向Rの向きに回転させる。回転速度としては、例えば、3000rpm程度が好適である。
モータ3の回転が安定したら、誘導コイル7に通電して、誘導コイル7の内側に保持された金属材料6を加熱する。金属材料6は、融点以上の温度になると溶解され、溶湯6Aとして下方に自由落下する。
この溶湯6Aは、溶湯導入口10aを通して、溶湯受け部10b内に落下する。溶湯受け部10b内の溶湯6Aは、回転系である金型ホルダ10の内部では慣性力を受けて、溶湯受け部10bの内側面側に移動し、内側面に設けられた開口であるゲート部10cに沿って分割金型15の開口19fに注入されていく。
このため、金型ホルダ10のゲート部10cおよび金型ホルダ10を回転させる回転機構4は、金型の溶湯注入口に溶解された金属材料からなる溶湯を注入する溶湯注入手段を構成している。
次に、筐体1内を減圧して真空状態とし、モータ3を駆動し、回転軸部2に固定された金型ホルダ10を回転方向Rの向きに回転させる。回転速度としては、例えば、3000rpm程度が好適である。
モータ3の回転が安定したら、誘導コイル7に通電して、誘導コイル7の内側に保持された金属材料6を加熱する。金属材料6は、融点以上の温度になると溶解され、溶湯6Aとして下方に自由落下する。
この溶湯6Aは、溶湯導入口10aを通して、溶湯受け部10b内に落下する。溶湯受け部10b内の溶湯6Aは、回転系である金型ホルダ10の内部では慣性力を受けて、溶湯受け部10bの内側面側に移動し、内側面に設けられた開口であるゲート部10cに沿って分割金型15の開口19fに注入されていく。
このため、金型ホルダ10のゲート部10cおよび金型ホルダ10を回転させる回転機構4は、金型の溶湯注入口に溶解された金属材料からなる溶湯を注入する溶湯注入手段を構成している。
このとき、図4に2点鎖線で示す溶湯6Aには、慣性によって回転軸線Oから溶湯注入方向Fに沿って径方向外側に向かう遠心力f1と、回転方向Rと反対側に押し付けるコリオリの力f2とが作用する。このため、溶湯6Aは、ゲート部10cおよびキャビティ19からなる連通空間では、反回転方向側に押圧されつつ、溶湯注入方向Fに沿って径方向外側(図4の図示右側)に移動される。
すなわち、金型面16a、17aによって形成される凹溝の溝底付近を通って、奥側に移動していく。
そして、分割金型収容部11の奥側側面11aに到達すると、径方向外側には移動できなくなるので、注入量が増えるにしたがって、開口19f側に向かって溜まってゆき、やがて、キャビティ19内の全体に全体に溶湯6Aが充填される。
また、このように注入される溶湯6Aは、金型面16a、17aとの接触により冷却されていくため、金型面16a、17aの表面から次第に固化されていく。
すなわち、金型面16a、17aによって形成される凹溝の溝底付近を通って、奥側に移動していく。
そして、分割金型収容部11の奥側側面11aに到達すると、径方向外側には移動できなくなるので、注入量が増えるにしたがって、開口19f側に向かって溜まってゆき、やがて、キャビティ19内の全体に全体に溶湯6Aが充填される。
また、このように注入される溶湯6Aは、金型面16a、17aとの接触により冷却されていくため、金型面16a、17aの表面から次第に固化されていく。
このような注入の過程において、溶湯6Aは、パーティングラインPL1を横断する。このとき、図5(a)に示すように、溶湯6Aは、溶湯注入方向Fに沿って遠心力f1を受けてキャビティ19の奥側に移動しており、反回転方向にコリオリの力f2を受けている。したがって溶湯6Aから金型面16a、17aには、コリオリの力f2に起因する押圧力が反回転方向に作用している。
また、パーティング面16b、17bは金型ホルダ10において金型の回転方向と逆方向側に位置されている。このため、互いに当接された傾斜パーティング面16b、17bの間にわずかでも隙間があると、溶湯6Aを傾斜パーティング面16b、17bの間の隙間に押し込む力が作用するが、本実施形態では、傾斜パーティング面16b、17bは、パーティングラインPL1における金型面16a、17aの法線Nに対して、角度θだけ開口19f側に傾斜されているので、溶湯6Aがこの隙間に侵入しにくくなっている。
すなわち、溶湯6Aを傾斜パーティング面16b、17bに押し込む力f(図示は省略)は、遠心力f1とコリオリの力f2の傾斜パーティング面16b、17bへの分力を計算することにより、f=f2cosθ−f1sinθとなる。本実施形態では0°<θ<90°であるため、押し込む力fは、f2よりも小さくなっている。
また、パーティング面16b、17bは金型ホルダ10において金型の回転方向と逆方向側に位置されている。このため、互いに当接された傾斜パーティング面16b、17bの間にわずかでも隙間があると、溶湯6Aを傾斜パーティング面16b、17bの間の隙間に押し込む力が作用するが、本実施形態では、傾斜パーティング面16b、17bは、パーティングラインPL1における金型面16a、17aの法線Nに対して、角度θだけ開口19f側に傾斜されているので、溶湯6Aがこの隙間に侵入しにくくなっている。
すなわち、溶湯6Aを傾斜パーティング面16b、17bに押し込む力f(図示は省略)は、遠心力f1とコリオリの力f2の傾斜パーティング面16b、17bへの分力を計算することにより、f=f2cosθ−f1sinθとなる。本実施形態では0°<θ<90°であるため、押し込む力fは、f2よりも小さくなっている。
比較例として、図5(b)には、θ=0°の場合、図5(c)には、−90°<θ<0°(開口19fと反対側の開口19a側に傾斜されている)の場合をそれぞれ図示した。
θ=0°の場合には、隙間に押し込む力がf=f2なので、本実施形態よりも溶湯6Aが侵入しやすくなる。
−90°<θ<0°場合には、押し込む力fは、遠心力f1の成分が加算される方向に作用するため、本実施形態の場合より大きくなり、傾斜パーティング面16b、17bの隙間に侵入しやすくなる。
θ=0°の場合には、隙間に押し込む力がf=f2なので、本実施形態よりも溶湯6Aが侵入しやすくなる。
−90°<θ<0°場合には、押し込む力fは、遠心力f1の成分が加算される方向に作用するため、本実施形態の場合より大きくなり、傾斜パーティング面16b、17bの隙間に侵入しやすくなる。
なお、図5(a)は、金型面16a、17aによる凹溝の溝底における断面の様子を示しているが、本実施形態では、パーティングラインPL1上のどの位置でも、水平面に沿う断面をとると、図5(a)と同じ関係になっている。
パーティングラインPL1上のどの位置で溶湯注入方向Fおよび金型面16a、17aの法線Nを含む断面をとっても、場所によりθの大きさは変化するものの、θの傾斜方向は変化しないため、上記と同様にして、やはり溶湯6Aが侵入しにくくなっている。
したがって、パーティングラインPL1から、傾斜パーティング面16b、17bの間の隙間に溶湯6Aが侵入して固化されることによるバリの発生を低減することができる。
パーティングラインPL1上のどの位置で溶湯注入方向Fおよび金型面16a、17aの法線Nを含む断面をとっても、場所によりθの大きさは変化するものの、θの傾斜方向は変化しないため、上記と同様にして、やはり溶湯6Aが侵入しにくくなっている。
したがって、パーティングラインPL1から、傾斜パーティング面16b、17bの間の隙間に溶湯6Aが侵入して固化されることによるバリの発生を低減することができる。
一方、パーティングラインPL2での溶湯6Aの挙動を考察すると、溶湯6AがパーティングラインPL2を通過するのは、図4に示すように、奥側への移動が困難になって開口19f側に戻っていく場合である。このとき、溶湯6Aは移動速度が低下しており、注入の過程で熱が奪われて粘性が増大した状態となっている。また、回転に起因して溶湯6Aに作用する慣性力も溶湯6Aを側方パーティング面16c、17c、18cが延びる上下方向には作用しない。これらが相俟って、側方パーティング面16c、17c、18cでは、傾斜パーティング面16b、17bと同様の隙間が生じたとしても溶湯6Aの侵入は起こりにくくなっている。
また、キャビティ19内の略全体に溶湯6Aが充填された注入過程の末期には、遠心力に起因して、キャビティ19の内面、奥側側面11aの全体を押圧する力が作用する。しかし、溶湯6Aは、金型面16a、17a、18aに接触する側から順次固化しているため、溶湯6Aが隙間に侵入しやすくなるということはない。
また、キャビティ19内の略全体に溶湯6Aが充填された注入過程の末期には、遠心力に起因して、キャビティ19の内面、奥側側面11aの全体を押圧する力が作用する。しかし、溶湯6Aは、金型面16a、17a、18aに接触する側から順次固化しているため、溶湯6Aが隙間に侵入しやすくなるということはない。
このようにして、キャビティ19の内部に溶湯6Aが充填されてゆき、金属材料6の融点以下に冷却された溶湯6Aがキャビティ19の内面および奥側側面11aに沿って固化されていく。溶湯6Aが流動しない状態になったら、モータ3の回転を停止する。
成形体8が取り出し可能な温度になったら、筐体1を開放して、金型ホルダ10を回転軸部2から取り外し、金型ホルダ10、分割金型15を分解して、成形体8を取り出す。必要に応じて、ゲート部などで固化した固化体を除去加工して、図2に示すような成形体8が得られる。
成形体8が取り出し可能な温度になったら、筐体1を開放して、金型ホルダ10を回転軸部2から取り外し、金型ホルダ10、分割金型15を分解して、成形体8を取り出す。必要に応じて、ゲート部などで固化した固化体を除去加工して、図2に示すような成形体8が得られる。
本実施形態の分割金型15およびそれを用いた遠心鋳造装置100によれば、溶湯6Aが注入される際、溶湯6Aの流路を横断するように形成されたパーティングラインPL1において、金型面16a、17aからキャビティ19の外側に向かって延びる傾斜パーティング面16b、17bを、開口19f側に傾斜させて設けるため、傾斜パーティング面16b、17bの間の隙間に溶湯6Aが侵入して固化されることによるバリの発生を低減することができる。
本実施形態では金属材料を遠心鋳造装置100を用いて成形した例を説明しているが、同じ構造の分割金型15を用い、樹脂材料の射出成形を行う場合にも適用できる。射出成形を行う場合、樹脂材料を傾斜パーティング面16b、17bの隙間に押し込む力fは、射出圧による注入の力をf1、非ニュートン流体であるために発生する力をf2とすると、f=f2cosθ−f1sinθ のように遠心鋳造と同様の式で表される。したがって、樹脂材料の射出成形においても、分割金型15を用いると、遠心鋳造と同様にパーティングラインPL2におけるバリの発生を防ぐことができる。
本実施形態では金属材料を遠心鋳造装置100を用いて成形した例を説明しているが、同じ構造の分割金型15を用い、樹脂材料の射出成形を行う場合にも適用できる。射出成形を行う場合、樹脂材料を傾斜パーティング面16b、17bの隙間に押し込む力fは、射出圧による注入の力をf1、非ニュートン流体であるために発生する力をf2とすると、f=f2cosθ−f1sinθ のように遠心鋳造と同様の式で表される。したがって、樹脂材料の射出成形においても、分割金型15を用いると、遠心鋳造と同様にパーティングラインPL2におけるバリの発生を防ぐことができる。
次に、本実施形態の金型の第1変形例について説明する。
図6は、本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る金型の図1(a)におけるB−B断面を示す模式的な断面図である。
図6は、本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る金型の図1(a)におけるB−B断面を示す模式的な断面図である。
本変形例の金型9Aは、図1(a)、(b)に示すように、上記第1の実施形態の金型9の分割金型15に代えて、分割金型15Aを備えるもので、遠心鋳造装置100に用いることができるものである。
分割金型15Aは、分割金型15の金型構成部材16、17に代えて、それぞれ金型構成部材16A、17Aを備えるものである。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
分割金型15Aは、分割金型15の金型構成部材16、17に代えて、それぞれ金型構成部材16A、17Aを備えるものである。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本変形例の金型構成部材16A、17Aは、図6に示すように、上記第1の実施形態の金型構成部材16、17の傾斜パーティング面16b、17bを、それぞれ傾斜パーティング面16d、17dに代えたものである。また、金型構成部材16A、17A、18は、不図示のネジなどで上述の第1の実施形態よりも強い力で固定されている。
傾斜パーティング面16dは、金型面16aの外縁部に立てられた法線Nに対して、上記第1の実施形態の角度θよりも大きな角度θ1(ただし、0°<θ<θ1<90°)をなして、開口19f側に傾斜された傾斜面である。
また、傾斜パーティング面17dは、金型面17aの外縁部に立てられた法線Nに対して、上記第1の実施形態の角度θよりも小さな角度θ1(ただし、0°<θ2<θ<90°)をなして、開口19f側に傾斜された傾斜面である。
角度θ1、θ2は、パーティングラインPL1上の角度θの変化に伴って、上記の大小関係を満足するように大きさを変化させるものとする。このため、傾斜パーティング面16d、17dは、傾斜パーティング面16b、17bとは異なり、パーティングラインPL1からキャビティ19の外側方向に向かう母線を有する湾曲面になっている。
このような傾斜パーティング面16d、17dは、組立時に、上記第1の実施形態と同様な形状を有するパーティングラインPL1からキャビティ19の外側方向に向かって、互いが離間するように形成されているパーティング面を構成している。
傾斜パーティング面16dは、金型面16aの外縁部に立てられた法線Nに対して、上記第1の実施形態の角度θよりも大きな角度θ1(ただし、0°<θ<θ1<90°)をなして、開口19f側に傾斜された傾斜面である。
また、傾斜パーティング面17dは、金型面17aの外縁部に立てられた法線Nに対して、上記第1の実施形態の角度θよりも小さな角度θ1(ただし、0°<θ2<θ<90°)をなして、開口19f側に傾斜された傾斜面である。
角度θ1、θ2は、パーティングラインPL1上の角度θの変化に伴って、上記の大小関係を満足するように大きさを変化させるものとする。このため、傾斜パーティング面16d、17dは、傾斜パーティング面16b、17bとは異なり、パーティングラインPL1からキャビティ19の外側方向に向かう母線を有する湾曲面になっている。
このような傾斜パーティング面16d、17dは、組立時に、上記第1の実施形態と同様な形状を有するパーティングラインPL1からキャビティ19の外側方向に向かって、互いが離間するように形成されているパーティング面を構成している。
本変形例によれば、傾斜パーティング面16d、17dが、ともに開口19f側に傾斜されているため、上記第1の実施形態と同様に、傾斜パーティング面16d、17dの間の隙間に溶湯6Aが侵入して固化されることによるバリの発生を低減することができる。
さらに、傾斜パーティング面16d、17dは、キャビティ19の外側方向で互いに離間され、パーティングラインPL1の近傍でのみ当接されている。このため、組立時の上記第1の実施形態と同様の力で組み付けると、当接部に作用する圧力が大きくなるため互いに密着しやすくなる。この結果、パーティングラインPL1の隙間が発生しにくくなり、一層バリが発生しにくくなる。
さらに、傾斜パーティング面16d、17dは、キャビティ19の外側方向で互いに離間され、パーティングラインPL1の近傍でのみ当接されている。このため、組立時の上記第1の実施形態と同様の力で組み付けると、当接部に作用する圧力が大きくなるため互いに密着しやすくなる。この結果、パーティングラインPL1の隙間が発生しにくくなり、一層バリが発生しにくくなる。
次に、本実施形態の金型の第2変形例について説明する。
図7(a)は、本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る金型の概略構成を示す模式的な斜視図である。図7(b)は、図7(a)におけるD−D断面(水平方向断面)図である。
図7(a)は、本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る金型の概略構成を示す模式的な斜視図である。図7(b)は、図7(a)におけるD−D断面(水平方向断面)図である。
本変形例の金型9Bは、図1(a)、(b)に示すように、上記第1の実施形態の金型9の分割金型15に代えて、分割金型15Bを備え、遠心鋳造装置100に用いることができるものである。
分割金型15Bは、分割金型15と同様の、直方体にキャビティ19が貫通された形状を、分割金型15の金型構成部材16、17、18に代えて、1対の金型構成部材16B、17Bによって形成したものである。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
分割金型15Bは、分割金型15と同様の、直方体にキャビティ19が貫通された形状を、分割金型15の金型構成部材16、17、18に代えて、1対の金型構成部材16B、17Bによって形成したものである。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本変形例の金型構成部材16B、17Bの外形状は、図7(a)、(b)に示すように、それぞれ、斜辺が一辺のみの台形断面を有する四角柱状部材であり、これらを台形断面の斜辺に対応する斜面同士で組み合わせて、分割金型15と同様な直方体状の外形状を構成している。
すなわち、金型構成部材16B、17Bは、分割金型15Bの手前側側面15fと奥側側面15aとの間で、左側面15dに対して、開口19f側から測って角度φ(ただし、0°<φ<90°)だけ傾斜された平面からなる傾斜パーティング面16f、17fによって着脱可能に当接されている。
すなわち、金型構成部材16Bは、手前側側面15fと、手前側側面15fに対して傾斜した状態で対向する傾斜パーティング面16fとを備え、手前側側面15fの中心部には、開口19fから手前側側面15fに直交する方向に傾斜パーティング面16fまで貫通された円孔である金型面16eが形成されている。
また、金型構成部材17Bは、奥側側面15aと、奥側側面15aに対して傾斜した状態で対向する傾斜パーティング面17fとを備え、奥側側面15aの中心部には、開口19aから奥側側面15aに直交する方向に傾斜パーティング面17fまで貫通された円孔である金型面17eが形成されている。
そして、組立状態では、傾斜パーティング面16f、17fが互いに当接されることで、金型面16e、17eが許容値以下の段差で滑らかに当接される。このため、組立状態の金型面16e、17eは、開口19fから開口19aまで連通するキャビティ19を構成している。
また、このようなキャビティ19を取り囲む金型構成部材16B、17Bの4つの側面は、組立状態ではそれぞれ同一平面上に整列されて、分割金型15Bの底面15b、上面15e、右側面15c、および左側面15dを構成している。
すなわち、金型構成部材16B、17Bは、分割金型15Bの手前側側面15fと奥側側面15aとの間で、左側面15dに対して、開口19f側から測って角度φ(ただし、0°<φ<90°)だけ傾斜された平面からなる傾斜パーティング面16f、17fによって着脱可能に当接されている。
すなわち、金型構成部材16Bは、手前側側面15fと、手前側側面15fに対して傾斜した状態で対向する傾斜パーティング面16fとを備え、手前側側面15fの中心部には、開口19fから手前側側面15fに直交する方向に傾斜パーティング面16fまで貫通された円孔である金型面16eが形成されている。
また、金型構成部材17Bは、奥側側面15aと、奥側側面15aに対して傾斜した状態で対向する傾斜パーティング面17fとを備え、奥側側面15aの中心部には、開口19aから奥側側面15aに直交する方向に傾斜パーティング面17fまで貫通された円孔である金型面17eが形成されている。
そして、組立状態では、傾斜パーティング面16f、17fが互いに当接されることで、金型面16e、17eが許容値以下の段差で滑らかに当接される。このため、組立状態の金型面16e、17eは、開口19fから開口19aまで連通するキャビティ19を構成している。
また、このようなキャビティ19を取り囲む金型構成部材16B、17Bの4つの側面は、組立状態ではそれぞれ同一平面上に整列されて、分割金型15Bの底面15b、上面15e、右側面15c、および左側面15dを構成している。
パーティングラインPL1は、金型面16eと傾斜パーティング面16fとの交線であり金型面16eの外縁部をなしている。また、パーティングラインPL1は金型面17eと傾斜パーティング面17fとの交線であり金型面17eの外縁部をなしている。すなわち、金型構成部材16B、17Bは互いの金型面16e、17eの外縁部で当接して,1対のパーティングラインPL3を形成している。本変形例ではパーティングラインPL3は楕円状の曲線からなる。
これら1対のパーティングラインPL3は、組立状態では、金型面16e、17eの段差が許容値以下となるように整列されている。また、これら1対のパーティングラインPL3は、開口19fから注入される溶湯6Aの流路を横断するように形成されている。
図7(b)に示すように、パーティングラインPL3のうち、右側面15cと左側面15dとの間の中心面を境界として、右側面15c側の半楕円の部分をパーティングラインPL3R、左側面15d側の半楕円の部分をパーティングラインPL3Lと称すると、パーティングラインPL3Rは、上記第1の実施形態のパーティングラインPL1とまったく同様な曲線である。また、パーティングラインPL3Lは、パーティングラインPL3Rを鉛直軸回りに180°回転移動した曲線である。
これら1対のパーティングラインPL3は、組立状態では、金型面16e、17eの段差が許容値以下となるように整列されている。また、これら1対のパーティングラインPL3は、開口19fから注入される溶湯6Aの流路を横断するように形成されている。
図7(b)に示すように、パーティングラインPL3のうち、右側面15cと左側面15dとの間の中心面を境界として、右側面15c側の半楕円の部分をパーティングラインPL3R、左側面15d側の半楕円の部分をパーティングラインPL3Lと称すると、パーティングラインPL3Rは、上記第1の実施形態のパーティングラインPL1とまったく同様な曲線である。また、パーティングラインPL3Lは、パーティングラインPL3Rを鉛直軸回りに180°回転移動した曲線である。
本変形例によれば、傾斜パーティング面16f、17fが、ともに開口19f側に傾斜されているため、パーティングラインPL3Rを構成する傾斜パーティング面16f、17fの間では、上記第1の実施形態と同様にして、溶湯6Aが侵入して固化されることによるバリの発生を低減することができる。
一方、パーティングラインPL3Lは、溶湯注入方向Fに関して、パーティングラインPL3Rを180°反対の位置関係を有するため、溶湯6Aが溶湯注入方向Fに沿って注入圧力が高い状態でパーティングラインPL3を横断する場合には、バリが発生しやすくなってしまう。
しかしながら、本変形例では、パーティングラインPL3Lは、回転方向側に形成されているため、溶湯6AがパーティングラインPL3Lを横切るのは開口19a側の充填量が増えて、キャビティ19内の溶湯6Aが開口19f側に移動する場合である。この場合、横断方向は、溶湯注入方向Fと反対方向となり、かつ、回転方向側に押圧する力はコリオリの力f2の分だけ低減されるため、バリは発生しにくくなる。したがって、本変形例の金型9Bは遠心鋳造において、特に高いバリ防止効果を奏する。
一方、パーティングラインPL3Lは、溶湯注入方向Fに関して、パーティングラインPL3Rを180°反対の位置関係を有するため、溶湯6Aが溶湯注入方向Fに沿って注入圧力が高い状態でパーティングラインPL3を横断する場合には、バリが発生しやすくなってしまう。
しかしながら、本変形例では、パーティングラインPL3Lは、回転方向側に形成されているため、溶湯6AがパーティングラインPL3Lを横切るのは開口19a側の充填量が増えて、キャビティ19内の溶湯6Aが開口19f側に移動する場合である。この場合、横断方向は、溶湯注入方向Fと反対方向となり、かつ、回転方向側に押圧する力はコリオリの力f2の分だけ低減されるため、バリは発生しにくくなる。したがって、本変形例の金型9Bは遠心鋳造において、特に高いバリ防止効果を奏する。
また、本変形例によれば、分割金型15Bを、金型構成部材16B、17Bの2部材で構成するため、金型構成を簡素化することができ、金型製造コストや、組立の工数などを削減することができる。
また、金型面上のパーティングラインは、溶湯6Aの流路を横断するパーティングラインPL3のみとなり、例えば、上記第1の実施形態のパーティングラインPL2のように溶湯注入方向Fに沿って延びるパーティングラインをなくすことができる。
また、本変形例は、溶湯注入口側に傾斜されたパーティング面が、溶湯の流路において溶湯注入時に注入圧力が高くなる側に設けられており、溶湯が高い注入圧力で通過しない側には設けられていない場合の例となっている。
また、金型面上のパーティングラインは、溶湯6Aの流路を横断するパーティングラインPL3のみとなり、例えば、上記第1の実施形態のパーティングラインPL2のように溶湯注入方向Fに沿って延びるパーティングラインをなくすことができる。
また、本変形例は、溶湯注入口側に傾斜されたパーティング面が、溶湯の流路において溶湯注入時に注入圧力が高くなる側に設けられており、溶湯が高い注入圧力で通過しない側には設けられていない場合の例となっている。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る金型および成形装置について説明する。
図8(a)は、本発明の第2の実施形態に係る金型の概略構成を示す模式的な斜視図である。図8(b)は、図8(a)におけるE−E断面図である。図9は、本発明の第2の実施形態に係る図1(a)におけるB−B断面を示す部分断面図である。
次に、本発明の第2の実施形態に係る金型および成形装置について説明する。
図8(a)は、本発明の第2の実施形態に係る金型の概略構成を示す模式的な斜視図である。図8(b)は、図8(a)におけるE−E断面図である。図9は、本発明の第2の実施形態に係る図1(a)におけるB−B断面を示す部分断面図である。
本実施形態の遠心鋳造装置100Cは、図1(a)、(b)に示すように、上記第1の実施形態の遠心鋳造装置100の分割金型15、分割金型収容部11に代えて、それぞれ分割金型15C、分割金型収容部11Cを備える成形装置である。分割金型15Cは、上記第1の実施形態の第2変形例の分割金型15Cの金型構成部材16B、17Bに代えて、それぞれ金型構成部材16C、17Cを備えるものである。以下、上記第1の実施形態および第2変形例と異なる点を中心に説明する。
本実施形態の金型構成部材16Cの外形状は、図8(a)、(b)に示すように、金型構成部材16Bの傾斜パーティング面16fに代えて、手前側側面15fに対向する位置に、右側面15cおよび左側面15dに対して、それぞれ内角で角度(180°−φ)だけ傾斜されたV字状(くさび状)の凸部を形成する傾斜パーティング面16gを備える略五角柱状である。
また、金型構成部材17Cの外形状は、金型構成部材17Bの傾斜パーティング面17fに代えて、奥側側面15aに対向する位置に、右側面15cおよび左側面15dに対して、それぞれ内角で角度φだけ傾斜されたV字状の凹部を形成する傾斜パーティング面17gを備える略五角柱状である。
このため、金型構成部材16C、17Cは、分割金型15Cの手前側側面15fと奥側側面15aとの間で、水平断面において、溶湯注入方向F側に凸となる凸形状、凹形状をそれぞれ有する傾斜パーティング面16g、17gによって着脱可能に当接されている。
そして、金型面16e、17eは、これら、傾斜パーティング面16g、17gに貫通されるとともに、金型構成部材16C、17Cの組立状態では、傾斜パーティング面16g、17gが互いに当接されることで、金型面16e、17eが許容値以下の段差で滑らかに当接される。このため、組立状態の金型面16e、17eは、開口19fから開口19aまで連通するキャビティ19を構成している。
また、このようなキャビティ19を取り囲む金型構成部材16C、17Cの4つの側面は、組立状態ではそれぞれ同一平面上に整列されて、分割金型15Cの底面15b、上面15e、右側面15c、および左側面15dを構成している。
また、金型構成部材17Cの外形状は、金型構成部材17Bの傾斜パーティング面17fに代えて、奥側側面15aに対向する位置に、右側面15cおよび左側面15dに対して、それぞれ内角で角度φだけ傾斜されたV字状の凹部を形成する傾斜パーティング面17gを備える略五角柱状である。
このため、金型構成部材16C、17Cは、分割金型15Cの手前側側面15fと奥側側面15aとの間で、水平断面において、溶湯注入方向F側に凸となる凸形状、凹形状をそれぞれ有する傾斜パーティング面16g、17gによって着脱可能に当接されている。
そして、金型面16e、17eは、これら、傾斜パーティング面16g、17gに貫通されるとともに、金型構成部材16C、17Cの組立状態では、傾斜パーティング面16g、17gが互いに当接されることで、金型面16e、17eが許容値以下の段差で滑らかに当接される。このため、組立状態の金型面16e、17eは、開口19fから開口19aまで連通するキャビティ19を構成している。
また、このようなキャビティ19を取り囲む金型構成部材16C、17Cの4つの側面は、組立状態ではそれぞれ同一平面上に整列されて、分割金型15Cの底面15b、上面15e、右側面15c、および左側面15dを構成している。
パーティングラインPL4は、金型面16eと傾斜パーティング面16gとの交線であり金型面16eの外縁部をなしている。また、パーティングラインPL4は金型面17eと傾斜パーティング面17gとの交線であり金型面17eの外縁部をなしている。すなわち、金型構成部材16C、17Cは組み立て状態において互いの金型面16e、17eの外縁部で当接して,1対のパーティングラインPL4を形成している。本実施形態では、パーティングラインPL4は、金型面17e上で傾斜パーティング面17gの凹形状に沿って折り曲げられた楕円状の曲線からなる。
これら1対のパーティングラインPL4は、組立状態では、金型面16e、17eの段差が許容値以下となるように整列されている。また、これら1対のパーティングラインPL4は、開口19fから注入される溶湯6Aの流路を横断するように形成されている。
図8(b)に示すように、パーティングラインPL4のうち、右側面15c側の傾斜パーティング面16g、17g上に形成された半楕円の部分をパーティングラインPL4R、左側面15d側の半楕円の部分をパーティングラインPL4Lと称すると、パーティングラインPL4Rは、上記第1の実施形態のパーティングラインPL1とまったく同様な曲線である。また、パーティングラインPL4Lは、パーティングラインPL4Rを右側面15cおよび左側面15dの間の中心平面を対称面として折り返した面対称な曲線である。
これら1対のパーティングラインPL4は、組立状態では、金型面16e、17eの段差が許容値以下となるように整列されている。また、これら1対のパーティングラインPL4は、開口19fから注入される溶湯6Aの流路を横断するように形成されている。
図8(b)に示すように、パーティングラインPL4のうち、右側面15c側の傾斜パーティング面16g、17g上に形成された半楕円の部分をパーティングラインPL4R、左側面15d側の半楕円の部分をパーティングラインPL4Lと称すると、パーティングラインPL4Rは、上記第1の実施形態のパーティングラインPL1とまったく同様な曲線である。また、パーティングラインPL4Lは、パーティングラインPL4Rを右側面15cおよび左側面15dの間の中心平面を対称面として折り返した面対称な曲線である。
分割金型収容部11Cは、図9に示すように、上記第1の実施形態の分割金型収容部11のゲート側側面11fに代えて、ゲート側側面11hを備える。
ゲート側側面11hは、組立状態の分割金型15Cの奥側側面15aを奥側側面11aに当接して配置したときに、分割金型15Cの手前側側面15fとの間のわずかに隙間ができる位置に、ゲート側側面11fを移動したものである。
また、分割金型収容部11Cは、少なくとも金型構成部材16Cで構成される右側面15c、左側面15dを覆う範囲に、それぞれ右側面15c、左側面15dに対してわずかに隙間を設けて対向してされた水平方向側面11gを備えるものである。
このため、互いに対向する水平方向側面11gは、組立状態で配置された分割金型15Cの右側面15c、左側面15dの間に、わずかに隙間ができるように、反回転方向側側面11cおよび回転方向側側面11dの間の水平方向幅を拡幅した空間を構成している。
このような構成により、金型構成部材16Cが配置される分割金型収容部11C内の空間には、ゲート側側面11f、各水平方向側面11gによって、少なくとも金型構成部材16Cの水平方向の3側面が隙間を空けて囲まれる手前側収容空間12が形成されている。
ゲート側側面11hは、組立状態の分割金型15Cの奥側側面15aを奥側側面11aに当接して配置したときに、分割金型15Cの手前側側面15fとの間のわずかに隙間ができる位置に、ゲート側側面11fを移動したものである。
また、分割金型収容部11Cは、少なくとも金型構成部材16Cで構成される右側面15c、左側面15dを覆う範囲に、それぞれ右側面15c、左側面15dに対してわずかに隙間を設けて対向してされた水平方向側面11gを備えるものである。
このため、互いに対向する水平方向側面11gは、組立状態で配置された分割金型15Cの右側面15c、左側面15dの間に、わずかに隙間ができるように、反回転方向側側面11cおよび回転方向側側面11dの間の水平方向幅を拡幅した空間を構成している。
このような構成により、金型構成部材16Cが配置される分割金型収容部11C内の空間には、ゲート側側面11f、各水平方向側面11gによって、少なくとも金型構成部材16Cの水平方向の3側面が隙間を空けて囲まれる手前側収容空間12が形成されている。
本実施形態の遠心鋳造装置100Cを用いた成形方法は、上記第1の実施形態の成形方法と、金型9Cを組み立てる工程が異なる。
本実施形態では、金型構成部材16C、17Cは、互いの位置関係を固定することなく金型ホルダ10の分割金型収容部11C内に配置する。
すなわち、金型構成部材17Cは、図9に示すように、奥側側面15a、右側面15c、左側面15dが、それぞれ、分割金型収容部11Cの奥側側面11a、反回転方向側側面11c、回転方向側側面11dとが当接するように位置決めして、分割金型収容部11
C内に配置する。このため、金型構成部材17Cは、回転軸線Oからより遠ざかる分割金型収容部11Cの奥側に配置されている。
一方、金型構成部材16Cは、分割金型収容部11Cの手前側収容空間12内で、底面15bが底面11bに当接した状態で、傾斜パーティング面16gが金型構成部材17Cの傾斜パーティング面17gに対向する位置関係に配置する。
このような配置状態では、金型構成部材16Cは、組立状態に位置決めされておらず、外力が加わると手前側収容空間12の大きさの範囲で移動することが可能である。
このように、分割金型収容部11C内に金型構成部材16C、17Cを配置した後、上記第1の実施形態と同様にして成形を行う。
本実施形態では、金型構成部材16C、17Cは、互いの位置関係を固定することなく金型ホルダ10の分割金型収容部11C内に配置する。
すなわち、金型構成部材17Cは、図9に示すように、奥側側面15a、右側面15c、左側面15dが、それぞれ、分割金型収容部11Cの奥側側面11a、反回転方向側側面11c、回転方向側側面11dとが当接するように位置決めして、分割金型収容部11
C内に配置する。このため、金型構成部材17Cは、回転軸線Oからより遠ざかる分割金型収容部11Cの奥側に配置されている。
一方、金型構成部材16Cは、分割金型収容部11Cの手前側収容空間12内で、底面15bが底面11bに当接した状態で、傾斜パーティング面16gが金型構成部材17Cの傾斜パーティング面17gに対向する位置関係に配置する。
このような配置状態では、金型構成部材16Cは、組立状態に位置決めされておらず、外力が加わると手前側収容空間12の大きさの範囲で移動することが可能である。
このように、分割金型収容部11C内に金型構成部材16C、17Cを配置した後、上記第1の実施形態と同様にして成形を行う。
本実施形態では、モータ3によって金型ホルダ10を回転させると、手前側収容空間12の金型構成部材16Cは、慣性力を受けて、回転方向Rと反対側および回転軸線Oから遠ざかる水平方向側に移動する。そして、傾斜パーティング面16gが、金型構成部材17Cの傾斜パーティング面17gに当接すると、互いの凸部、凹部が嵌り合うように案内されて、互いに密着して当接される。そして、回転が継続される間、慣性力によって傾斜パーティング面16g、17gが強固に当接し合う。
このため、金型構成部材16C、17Cは互いに固定されていなくとも、回転とともに、組立状態の位置関係となる。すなわち、分割金型15Cは、回転によって自動的に組み立てられる。この結果、上記第1の実施形態と同様にして成形を行うことできる。
このため、金型構成部材16C、17Cは互いに固定されていなくとも、回転とともに、組立状態の位置関係となる。すなわち、分割金型15Cは、回転によって自動的に組み立てられる。この結果、上記第1の実施形態と同様にして成形を行うことできる。
その際、傾斜パーティング面16g、17gは、パーティングラインPL4Rを構成する部分では、上記第1の実施形態の傾斜パーティング面16b、17bとまったく同様の関係にあるため、上記第1の実施形態と同様にして、バリの発生を低減することができる。
一方、パーティングラインPL4Lを構成する部分では、パーティングラインPL4Rの側と面対称な位置関係にあるため、溶湯6Aが溶湯注入方向Fに沿って注入圧力が高い状態でパーティングラインPL4Lを横断しても、溶湯を回転方向に押圧する力はコリオリの力の分だけ弱くなるため、バリの発生を低減することができる。このため、分割金型15Cは、溶湯6Aの注入量などによって、注入の初期に回転方向側に溶湯6Aが回り込みやすい場合でも、バリの発生を低減することができる。また、注入圧力に左右の差がない他の成形の場合にも好適となる。
一方、パーティングラインPL4Lを構成する部分では、パーティングラインPL4Rの側と面対称な位置関係にあるため、溶湯6Aが溶湯注入方向Fに沿って注入圧力が高い状態でパーティングラインPL4Lを横断しても、溶湯を回転方向に押圧する力はコリオリの力の分だけ弱くなるため、バリの発生を低減することができる。このため、分割金型15Cは、溶湯6Aの注入量などによって、注入の初期に回転方向側に溶湯6Aが回り込みやすい場合でも、バリの発生を低減することができる。また、注入圧力に左右の差がない他の成形の場合にも好適となる。
また、本実施形態によれば、分割金型15Cを、金型構成部材16C、17Cの2部材で構成するため、上記第1の実施形態の第2変形例と同様、金型製造コストや、組立の工数などを削減することができる。また、上記第1の実施形態のパーティングラインPL2のように溶湯注入方向Fに沿って延びるパーティングラインをなくすことができる。
さらに、本実施形態では、金型構成部材16C、17Cを互いに固定しないため、より簡素な金型構成となる。
また、金型構成部材16Cは、分割金型収容部11Cに位置決めしない状態で配置するので、分割金型15Cを組み立てる作業が発生せず、また、成形体8を取り出す場合にも、分割金型15Cを容易に分解することができるため、成形の作業性を向上することができる。
また、本実施形態では、傾斜パーティング面16g、17gが、回転軸線Oを通る平面に対して面対称に設けられているので、モータ3の回転方向を逆転しても、同様にしてバリの発生を低減することができる。
また、金型構成部材16Cは、分割金型収容部11Cに位置決めしない状態で配置するので、分割金型15Cを組み立てる作業が発生せず、また、成形体8を取り出す場合にも、分割金型15Cを容易に分解することができるため、成形の作業性を向上することができる。
また、本実施形態では、傾斜パーティング面16g、17gが、回転軸線Oを通る平面に対して面対称に設けられているので、モータ3の回転方向を逆転しても、同様にしてバリの発生を低減することができる。
また、本実施形態では、金型構成部材16Cは分割金型収容部11Cに位置決めしない状態で配置するが、金型構成部材17Cを金型構成部材16Cと当接するように固定した分割金型を用いて遠心鋳造をおこなっても、同様のバリ防止効果を奏する。このような分割金型であれば、回転で金型構成部材16Cを金型構成部材17Cに密着させることができない射出成形など、他の成形方法にも適用することができる。また、傾斜パーティング面16g、17gが、回転軸線Oを通る平面に対して面対称に設けられているので、このような分割金型を射出成形に用いると、パーティングラインPL4L、およびPL4Rの両方において、上術の第1の実施形態で説明したのと同様のバリ防止効果を奏する。
次に、本実施形態の金型の変形例である第3変形例について説明する。
図10は、本発明の第2の実施形態の変形例(第3変形例)に係る金型の図1(a)におけるG−G断面(水平方向断面)を示す模式的な断面図である。
図10は、本発明の第2の実施形態の変形例(第3変形例)に係る金型の図1(a)におけるG−G断面(水平方向断面)を示す模式的な断面図である。
本変形例の金型9Dは、図1(a)、(b)に示すように、上記第2の実施形態の金型9Cの分割金型15Cに代えて、分割金型15Dを備え、遠心鋳造装置100Cに用いることができるものである。
分割金型15Dは、分割金型15Cの金型構成部材16C、17Cに代えて、それぞれ金型構成部材16D、17Dを備えるものである。以下、上記第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。
分割金型15Dは、分割金型15Cの金型構成部材16C、17Cに代えて、それぞれ金型構成部材16D、17Dを備えるものである。以下、上記第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本変形例の金型構成部材16D、17Dは、図10(a)、(b)に示すように、上記第2の実施形態の金型構成部材16C、17Cの傾斜パーティング面16g、17gを、それぞれ傾斜パーティング面16h、17hに代えたものである。
傾斜パーティング面16hは、手前側側面15fに対向する位置に、右側面15c、底面15b、左側面15d、および上面15eに対して、それぞれ内角で角度(180°−φ)だけ傾斜された略四角錐状(くさび状)の凸テーパ面として形成されている。
また、傾斜パーティング面17hは、奥側側面15aに対向する位置に、右側面15c、底面15b、左側面15d、および上面15eに対して、それぞれ内角で角度φだけ傾斜された略四角錐状の凹テーパ面として形成されている。
このため、金型構成部材16D、17Dは、分割金型15Dの手前側側面15fと奥側側面15aとの間で、水平断面および鉛直断面において、溶湯注入方向F側に凸となる凸形状、凹形状を有する傾斜パーティング面16h、17hによって着脱可能に当接されている。
そして、金型面16e、17eは、これら、傾斜パーティング面16h、17hに貫通されるとともに、金型構成部材16D、17Dの組立状態では、傾斜パーティング面16h、17hが互いに当接されることで、金型面16e、17eが許容値以下の段差で滑らかに当接される。このため、組立状態の金型面16e、17eは、開口19fから開口19aまで連通するキャビティ19を構成している。
また、このようなキャビティ19を取り囲む金型構成部材16D、17Dの4つの側面は、組立状態ではそれぞれ同一平面上に整列されて、分割金型15Dの底面15b、上面15e、右側面15c、および左側面15dを構成している。
傾斜パーティング面16hは、手前側側面15fに対向する位置に、右側面15c、底面15b、左側面15d、および上面15eに対して、それぞれ内角で角度(180°−φ)だけ傾斜された略四角錐状(くさび状)の凸テーパ面として形成されている。
また、傾斜パーティング面17hは、奥側側面15aに対向する位置に、右側面15c、底面15b、左側面15d、および上面15eに対して、それぞれ内角で角度φだけ傾斜された略四角錐状の凹テーパ面として形成されている。
このため、金型構成部材16D、17Dは、分割金型15Dの手前側側面15fと奥側側面15aとの間で、水平断面および鉛直断面において、溶湯注入方向F側に凸となる凸形状、凹形状を有する傾斜パーティング面16h、17hによって着脱可能に当接されている。
そして、金型面16e、17eは、これら、傾斜パーティング面16h、17hに貫通されるとともに、金型構成部材16D、17Dの組立状態では、傾斜パーティング面16h、17hが互いに当接されることで、金型面16e、17eが許容値以下の段差で滑らかに当接される。このため、組立状態の金型面16e、17eは、開口19fから開口19aまで連通するキャビティ19を構成している。
また、このようなキャビティ19を取り囲む金型構成部材16D、17Dの4つの側面は、組立状態ではそれぞれ同一平面上に整列されて、分割金型15Dの底面15b、上面15e、右側面15c、および左側面15dを構成している。
パーティングラインPL5は、金型面16eと傾斜パーティング面16hとの交線であり金型面16eの外縁部をなしている。また、パーティングラインPL5は金型面17eと傾斜パーティング面17gとの交線であり金型面17eの外縁部をなしている。すなわち、金型構成部材16C、17Cは組み立て状態において互いの金型面16e、17eの外縁部で当接して、1対のパーティングラインPL5を形成している。本変形例では、1対のパーティングラインPL5は金型面17eおよび16e上で、傾斜パーティング面16hおよび17hの凹形状に沿って折り曲げられた4つの部分楕円形状からなる。
これら1対のパーティングラインPL5は、開口19fから注入される溶湯6Aの流路を横断するように形成されている。
これら1対のパーティングラインPL5は、開口19fから注入される溶湯6Aの流路を横断するように形成されている。
本変形例によれば、上記第2の実施形態とまったく同様にして、成形体8の成形を行うことができる。その際、本変形例では、手前側収容空間12に配置された金型構成部材16Dは、傾斜パーティング面17hによって、水平方向および鉛直方向の位置が案内され規制されるので、金型構成部材16Dが慣性力によって、金型構成部材17D側に移動する際、水平方向、鉛直方向の位置が調整される。したがって、金型面16e、17eの径方向の位置合わせがより正確に行われるため、パーティングラインPL5の当接位置の位置合わせ精度を向上することができる。
また、本変形例では、金型構成部材16Dを固定しない状態で配置するが、上述の第2の実施形態と同様に、金型構成部材17Cを金型構成部材16Cと当接するように固定した分割金型を用いて、遠心鋳造をおこなっても、同様のバリ防止効果を奏する。また、このような分割金型であれば、第2の実施形態と同様に、射出成形など他の成形方法に用いて、パーティングラインPL5におけるバリを防止することができる。
以上、各実施形態および変形例の説明をしたが、本発明の技術範囲は上記実施形態、変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述の各実施形態、変形例の説明では、金型が3つまたは2つの金型構成部材からなり、溶湯注入口側に傾斜されたパーティング面を備える金型構成部材が1対からなる場合の例で説明したが、複数の金型構成部材の個数は4つ以上でもよく、溶湯注入口側に傾斜されたパーティング面を備える金型構成部材は1対より多くてもよい。例えば、3組以上の金型構成部材がそれぞれ溶湯注入口側に傾斜されたパーティング面を備えていてもよい。
また、上述の各実施形態、変形例の説明では、成形体8が円柱部材である場合の例で説明したが、成形体8の形状はこれに限定されず、キャビティの形状を代えることで、適宜形状の成形体を成形することができる。また、キャビティにおける溶湯の流路は、断面形状が変化してもよいし、適宜分岐されていてもよい。
また、上述の各実施形態、変形例の説明では、金型構成部材の金型面の外縁部が円筒面を構成するように当接されるため、許容値以下の段差は別として、パーティングラインを挟んだ金型面の曲率変化が滑らかにつなげられた場合の例で説明した。しかしながら、パーティングラインで当接される金型面は、溶湯が円滑に流れるように当接されていればよく、曲率変化は不連続であってもよい。したがって、溶湯注入方向Fに沿ってパーティングラインを横断する際の金型面の角度変化がキャビティ側で鈍角をなしていてもよい。
また、上述の各実施形態、変形例の説明では、キャビティ19が分割金型収容部11(11C)の奥側側面11aによって閉じられるため、金型ホルダ10は、金型構成部材であるとともに、回転保持部を兼ねているが、奥側側面11aに代えて、分割金型側にキャビティ19の奥側を閉鎖する部材を設けてもよい。この場合には、分割金型のみで金型を構成し、金型ホルダ10は回転保持部のみの機能を備えることになる。
また、上述の各実施形態、変形例の説明では、真空チャンバー100を用いて真空下で成形をおこなっているが、真空チャンバー100をArガス置換装置におきかえ、Arガス雰囲気下で成形してもよい。
また、上記第1の実施形態の第1変形例の説明では、傾斜パーティング面16d、17dがいずれも湾曲面となる場合の例で説明したが、対向するパーティング面同士は、パーティングラインからキャビティの外側方向に向かって相対的に離間されていればよい。したがって、例えば、傾斜パーティング面16d、17dのいずれか一方を、それぞれ平面で形成された上記第1の実施形態の傾斜パーティング面16b、17bに置き換えてもよい。
また、上記第1の実施形態の第1変形例の説明では、傾斜パーティング面16d、17dが母線を有する湾曲面とされているため、傾斜パーティング面16d、17dがパーティングラインで線接触して当接する場合の例で説明したが、キャビティの外側方向に離間するパーティング面は金型面の近傍においてある程度の幅で面接触するように当接してからさらにキャビティの外側に向かって離間する傾斜が設けられたような屈曲面であってもよい。
また、上記第2の実施形態の説明では、簡単のため、傾斜パーティング面16g、17gや、傾斜パーティング面16h、17hの傾斜が、均等となるような例で説明したが、互いに嵌合することができる凸形状、凹形状が形成できれば、傾斜角は、方向によって異なる非対称な形状としてもよい。
また、上記の各実施形態、各変形例で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
例えば、上記第1の実施形態の第1変形例は、第2の実施形態に適用してもよい。
例えば、上記第1の実施形態の第1変形例は、第2の実施形態に適用してもよい。
2 回転軸部
4 回転機構(金型回転機構、溶湯注入手段)
6 金属材料
6A 溶湯(成形材料)
7 誘導コイル
8 成形体
9、9A、9B、9C、9D 金型
10 金型ホルダ(金型構成部材、回転保持部)
10c ゲート部(溶湯注入手段)
11、11C 分割金型収容部
12 手前側収容空間
15、15A、15B、15C、15D 分割金型
16、16A、16B、16C、16D、17、17A、17B、17C、17D、18 金型構成部材
16a、16e、17a、17e、18a 金型面
16b、16d、16f、16g、16h、17b、17d、17f、17g、17h 傾斜パーティング面(パーティング面)
19 キャビティ
19a 開口
19f 開口(材料注入口)
100、100C 遠心鋳造装置(成形装置)
F 溶湯注入方向
N 法線
O 回転軸線
PL1、PL2、PL3、PL3R、PL3L、PL4、PL4R、PL4L、PL5 パーティングライン
R 回転方向
4 回転機構(金型回転機構、溶湯注入手段)
6 金属材料
6A 溶湯(成形材料)
7 誘導コイル
8 成形体
9、9A、9B、9C、9D 金型
10 金型ホルダ(金型構成部材、回転保持部)
10c ゲート部(溶湯注入手段)
11、11C 分割金型収容部
12 手前側収容空間
15、15A、15B、15C、15D 分割金型
16、16A、16B、16C、16D、17、17A、17B、17C、17D、18 金型構成部材
16a、16e、17a、17e、18a 金型面
16b、16d、16f、16g、16h、17b、17d、17f、17g、17h 傾斜パーティング面(パーティング面)
19 キャビティ
19a 開口
19f 開口(材料注入口)
100、100C 遠心鋳造装置(成形装置)
F 溶湯注入方向
N 法線
O 回転軸線
PL1、PL2、PL3、PL3R、PL3L、PL4、PL4R、PL4L、PL5 パーティングライン
R 回転方向
Claims (8)
- 成形材料を成形する金型面を有する複数の金型構成部材を組み立てることで、前記成形材料を注入する材料注入口と、該材料注入口から内部側に向かう前記成形材料の流路を構成するキャビティとが形成された金型であって、
前記複数の金型構成部材のうちの少なくとも1対の金型構成部材は、
それぞれ、互いの金型面の外縁部で当接して前記成形材料の流路を横断する方向に沿うパーティングラインを形成し、該パーティングラインにおける前記互いの金型面の法線に対して前記材料注入口側に傾斜されるとともに、前記パーティングラインから前記キャビティの外側方向に向かって延ばされたパーティング面を備えることを特徴とする金型。 - 前記少なくとも1対の金型構成部材の前記それぞれのパーティング面は、
組立時に、互いに密着可能な角度に傾斜されていることを特徴とする請求項1に記載の金型。 - 前記少なくとも1対の金型構成部材の前記それぞれのパーティング面は、
組立時に、前記パーティングラインからキャビティの外側方向に向かって、互いが離間するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の金型。 - 前記複数の金型構成部材を一定の回転軸線回りの一方向に回転可能に保持する回転保持部を備え、
前記少なくとも一対の金型構成部材の前記それぞれのパーティング面は、前記回転保持部において、前記一方向と逆方向側に位置されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金型。 - 前記少なくとも一対の金型構成部材の前記それぞれのパーティング面は、前記回転保持部において、前記一方向側にも位置されたことを特徴とする請求項4に記載の金型。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の金型と、
該金型の前記材料注入口に溶解された金属材料からなる溶湯を注入する溶湯注入手段とを備えることを特徴とする成形装置。 - 請求項4または5に記載の金型と、
該金型の前記回転保持部を前記一定の回転軸線回りの前記一方向に回転させる金型回転機構とを備え、
該金型回転機構によって前記金型を回転させたときに、前記成形材料を前記回転によって前記金型の前記材料注入口から前記金型の内部へと供給可能なことを特徴とする成形装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の金型の前記材料注入口から、前記キャビティの内部に向けて前記成形材料を注入することによって、成形を行うことを特徴とする成形方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009201521A JP2011050983A (ja) | 2009-09-01 | 2009-09-01 | 金型、成形装置、および成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009201521A JP2011050983A (ja) | 2009-09-01 | 2009-09-01 | 金型、成形装置、および成形方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2011050983A true JP2011050983A (ja) | 2011-03-17 |
Family
ID=43940565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2009201521A Withdrawn JP2011050983A (ja) | 2009-09-01 | 2009-09-01 | 金型、成形装置、および成形方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011050983A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101258004B1 (ko) * | 2011-05-26 | 2013-04-24 | 동일산자주식회사 | 인발성형용 금형 |
-
2009
- 2009-09-01 JP JP2009201521A patent/JP2011050983A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101258004B1 (ko) * | 2011-05-26 | 2013-04-24 | 동일산자주식회사 | 인발성형용 금형 |
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