JP2015223627A - 重力鋳造装置および重力鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な形状の製品であっても、湯回り性を改善でき、品質の良好な鋳造品を得ることのできる重力鋳造装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る重力鋳造装置１０は、水平回転軸１１を中心に回転自在に設けられた第１の回転体１２と、第1の回転体１２上に、水平回転軸１１と直角をなす回転軸１３を中心に回転自在に設けられた第２の回転体１４と、第２の回転体１４上に固定され、取り付けられる成形型１６の湯口が上側に位置する待機位置において成形型１６を水平方向に開閉する型開閉機構１５を具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複雑な形状の製品であっても湯回り性よく鋳造が可能な重力鋳造装置および重力鋳造方法に関する。

重力鋳造において、湯回り不良等をなくし、製品の複雑化、大型化などに対して適切に対応するため、例えば特許文献１のものでは、回転機構と竪傾動機構とを備えた重力鋳造装置を用いている。
さらに詳しくは、この特許文献１の重力鋳造装置は、型開閉する待機位置において、上下方向に型開閉する型締機構と、この型締機構を、成形型の金型中心を通る回転軸（すなわち、待機位置において鉛直軸）を中心に回転させる回転機構と、型締機構を、水平回転軸を中心に傾動させる竪傾動機構を備えている。
この特許文献１における重力鋳造装置は、２軸回転機構を備えているので、成形型を３次元内において任意の位置に停止させ、または移動させつつ注湯することができ、湯回り性を改善して、鋳巣のない品質の良好な鋳造品を得ることができる。

特開２００６−１９８６２４

しかしながら、特許文献１に示されている重力鋳造装置は、次のような課題を有している。
すなわち、特許文献１に示される重力鋳造装置は、上記のように、待機位置において、上下方向に型開閉する型締機構を備えているため、待機位置においては、成形型はパーティング面が水平方向を向いている。重力鋳造法であるから、注湯開始時には、湯口が上部位置となるように、竪傾動機構により、型締機構（成形型）を傾動させる必要がある。また、湯口を注湯装置に位置合わせするために、回転機構によって、型締機構（成形型）を所要位置にまで回転させる必要がある。

したがって、この従来型の重力鋳造装置では、注湯装置の位置によって制約され、注湯開始時における成形型の向き（パーティング面、もしくはキャビティ面の向き）が自在に設定できないという課題がある。このため、例えば複雑な形状の製品の場合、湯回り性を改善できない不具合がある。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、複雑な形状の製品であっても、湯回り性を改善でき、品質の良好な鋳造品を得ることのできる重力鋳造装置および重力鋳造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、本発明に係る重力鋳造装置は、水平回転軸を中心に回転自在に設けられた第１の回転体と、該第1の回転体上に、前記水平回転軸と直角をなす回転軸を中心に回転自在に設けられた第２の回転体と、該第２の回転体上に固定され、取り付けられる成形型の湯口が上側に位置する待機位置において成形型を水平方向に開閉する型開閉機構を具備することを特徴とする。
前記型開閉機構を振動させる振動機構を設けると好適である。

また本発明に係る重力鋳造方法は、上記いずれかの重力鋳造装置を用いる重力鋳造方法であって、前記第１の回転体および第２の回転体を回転させて、前記型開閉機構に取り付けられた成形型を、パーティング面が鉛直方向を向く注湯開始位置に位置合わせする工程と、前記湯口に溶湯を供給しながら、前記第１の回転体を回転させて、前記型開閉機構に取り付けられた成形型が徐々に水平方向を向くように移動させて溶湯を凝固させる注湯工程を具備することを特徴とする。
前記注湯工程の後、前記第２の回転体を回転させて前記型開閉機構を前記待機位置に移動させ、型開して凝固した鋳造品を取り出すようにすることができる。
前記注湯工程において、注湯中に前記成形型を振動させ、注湯終了後に振動を停止するようにすると好適である。

請求項１、３、４によって、成形型を、パーティング面が鉛直、斜め方向を向く注湯開始位置に容易に移動させることができ、複雑な形状の鋳造品であっても、鋳巣のない良好な品質の鋳造品を鋳造することができる。
請求項２、５によって、注湯時に成形型に振動を与えることができ、湯回り性を向上させることができる。

重力鋳造装置の概要を示す斜視説明図である。 成形型とエジェクタ装置の説明図である。 重力鋳造装置の動作の一例を示す説明図である。 パーティング面が地面に対して鉛直方向かつ斜めの状態で注湯する場合と、パーティング面が地面に対して上向きに傾斜した状態で注湯する場合を併記した説明図である。 パーティング面が地面に対して鉛直方向かつ斜めの状態で注湯した場合の状況を示す説明図である。 重力鋳造装置の動作の一例を示す説明図である。 複雑な形状の製品の場合で、注湯方向が良くない場合の例を示す説明図である。 図７における製品で、注湯方向を良好な方向にセッティングした場合の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施の形態に係る重力鋳造装置１０の概要を示す斜視図である。
本実施の形態に係る重力鋳造装置１０は、前記のように、水平回転軸（Ｚ軸）１１を中心に鉛直面内で回転自在に設けられた第１の回転体１２と、該第1の回転体１２上に、水平回転軸１１と直角をなす回転軸（Ｙ軸）１３を中心に回転自在に設けられた第２の回転体１４と、該第２の回転体１４上に固定され、取り付けられる成形型の湯口が上側に位置する待機位置（図１（Ａ）位置）において成形型を水平方向に開閉する型開閉機構１５を具備する。型開閉機構１５に成形型１６が取り付けられる。

Ｚ軸とＹ軸とは必ずしも直交している必要はないが、直交するように設定すると、小回りがきき、装置全体を小型化できるので好適である。
また、型開閉機構１５に振動装置（図示せず）を取り付け、注湯時に、成形型１６に振動を付与できるようにすると好適である。注湯時、成形型１６に振動を付与することによって、複雑な形状の鋳造品であっても、湯回り性よく鋳造できる。

上記のように、型開閉機構１５は、待機位置において水平方向に開閉するようになっている。したがって、型開閉機構１５に取り付けられる成形型１６は、待機位置において、パーティング面が必然的に鉛直方向（上下方向）を向くことになる。
成形型１６は、型開閉機構１５に、待機位置において、湯口が上側に位置するように取り付けられる。
なお、１８は基台であり、水平回転軸１１が軸受を介して回転自在に支持される。

第１の回転体１２の回転駆動機構は特に限定されるものではなく、シリンダ機構（図示せず）等を採用できる。また、第１の回転体１２の可動域は、０°（水平位置）から前後９０°の角度範囲が好適である。
第２の回転体１４は円盤状に設けられ、第１の回転体１２上に、回転軸１３を中心に回転自在に取り付けられる。この第２の回転体１４の回転駆動機構も特に限定されるものではなく、例えば歯車機構（図示せず）を介して駆動モータ（図示せず）により回転駆動する機構を採用できる。第２の回転体１４の可動域も０°（パーティング面が水平回転軸１１と平行な位置）から左右に１８０°の角度範囲とすることができる。

成形型１６には、溶湯が湯口から注湯されるキャビティ１９（図２）が設けられている。キャビティ１９は、型割りが容易に行えるように、鋳造品の形状に応じて、パーティング面からできるだけ浅くなるように設計される。
なお、図２に示すように、成形型１６には、鋳造、型割り後、鋳造品をキャビティ１９から突き出すピンを備えるエジェクタ装置２０が設けられている。このエジェクタ装置２０は、鋳造品２１を両成形型１６ａ、１６ｂから突出するように、成形型１６ａ、１６ｂの双方に設けるようにするとよい。これにより鋳造品２１が成形型１６から浮いた状態となり、取り出し装置２２により容易に取り出せる（図２（Ｃ））。

なお、型開閉機構１５の待機位置としては特に限定されないが、本実施の形態では、水平方向に開閉して鋳造品２１を取り出す型開閉位置（Ｚ軸０°、Ｙ軸０°）とする（図１（Ａ））。あるいは図１（Ｂ）の、Ｚ軸０°、Ｙ軸９０°の位置であってもよい。
重力鋳造装置１０は上記のように構成されているので、図３（Ａ）〜図３（Ｈ）に示すように、成形型１６を、第１の回転体１２、第２の回転体１４を回転することによって、３次元空間内の任意の位置に回転移動させることができる。

以下、重力鋳造装置１０を用いる重力鋳造方法について説明する。
本実施の形態に係る重力鋳造装置１０では、上記のように、特に、待機位置において、成形型１６がそのパーティング面が鉛直方向を向くように型開閉機構１５に装着されていることを特徴としている。したがって、待機位置から、回転駆動機構により型開閉機構１５を水平面内で回転させることによって、成形型１６を、湯口が位置するパーティング面が鉛直方向を保ったまま任意の位置まで回転移動させることができる。

成形型１６に注湯する場合、具体的には、まず、重力鋳造装置１０の回りに配置されている注湯装置２４（図４）に正対する位置まで、成形型１６を回転移動させる。次いで、回転駆動機構により、第１の回転体１２を傾動させ、成形型１６を、その湯口が注湯装置２４のラドル２５と一致する位置まで移動させ、湯口に溶湯を注湯すればよい。これにより、溶湯を、湯口から、成形型１６のキャビティ１９内に注湯できる。なお、ラドル２５も適宜移動させ、ラドル２５と湯口を一致させるようにする。

上記のように、成形型１６はパーティング面が鉛直方向を向いた状態で、水平回転軸１１を中心として傾動されるのであるから、そのパーティング面、したがってキャビティ１９は鉛直（上下）方向を保ったまま、傾動される。鋳造品が複雑な形状の場合、キャビティ１９は鉛直方向（すなわち竪方向）を保ったまま傾動され（すなわち斜めになる）、この状態で溶湯が注入される。これにより、後記するように、キャビティ１９内に空気が巻き込まれるのが防止でき、鋳巣の発生を効果的に防止できる。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、本実施の形態にしたがって注湯したものであり、キャビティ面が鉛直方向を向いたまま斜めに傾斜した状態で注湯した状況を示している。この場合、キャビティ１９の上部付近が斜めになっていることから、溶湯は入り口付近に広がらず、入り口を塞ぐ状態とならないので、そのままキャビティ１９内を下降し、空気を上方に押し出しつつ、キャビティ下部から徐々にキャビティ内を満たすので、鋳巣が発生せず、品質の良好な鋳造品が得られるのである。

本実施の形態に係る重力鋳造装置１０は、上記のように、成形型１６がそのパーティング面が鉛直方向を向くように型開閉機構１５に装着されていて、待機位置から、回転駆動機構により型開閉機構１５を水平面内で回転させることによって、成形型１６を、湯口が位置するパーティング面が鉛直方向を保ったまま任意の位置まで回転移動させることができる。そして、型開閉機構１５を傾動させるだけで、容易に、図５に示す、キャビティ面が鉛直方向を向いたまま、必要なだけ傾斜した状態を容易にセッティングできるのである。

なお、上記説明では、理解を容易にするため、成形型１６をまず水平面内で所要位置まで回転し、次いで傾動させる動作にて説明したが、図６に示すように、水平回転と傾動動作とを併行して行い、成形型１６を注湯開始位置まで移動させるようにするとよい。
すなわち、待機位置（図６（Ａ））から、成形型１６の水平回転、傾動動作を併行して行って（図６（Ｂ））、図６（Ｃ）の注湯開始位置まで移動させるのである。この注湯開始位置でラドル２５により溶湯をキャビティ内に注湯する。そして、キャビティ１９内の空気を徐々に排出するとともに、キャビティ内に溶湯を順次補給するために、水平回転軸１１を中心に成形型１６を、キャビティ面の鉛直方向を保ったまま、水平となる位置まで回転復帰させ、溶湯を凝固させる（図６（Ｄ）、図６（Ｅ））。最後に待機位置まで成形型１６を水平回転移動させ、型割し、鋳造品を取り出して鋳造を終了する。

なお、上記では、成形型１６のパーティング面が鉛直方向を向いた状態で注湯する場合について説明したが、鋳造品が種々の複雑な形状のものの場合には、その形状に応じて第１の回転体１２および第２の回転体１４を適宜回動することによって、図４に示すように、パーティング面が地面に対して上向きに傾斜した状態で注湯する状態にすることももちろん可能である。

例えば、鋳造品が図７に示すように、水平回転軸１１が伸びる方向に長く伸びる部位Ｐを有する複雑な形状のものの場合、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すような、パーティング面が鉛直となる方向（矢印方向）から注湯すると湯回り性が悪く、鋳造が困難となる場合がある。このような場合には、図８に示すように、第１の回転体１２および第２の回転体１４を適宜回動することによって、パーティング面が地面に対して上向きに傾斜する方向（矢印方向）にし、この方向から注湯するとともに、水平回転軸を中心に成形型を適宜傾動することによって、部位Ｐの空気抜きをすることができる（図５（Ａ）〜図５（Ｃ））。

このように、第１の回転体１２の可動域を、０°（水平位置）から前後９０°の角度範囲の広い可動域とすることで、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）のように、鋳造品が複雑な形状のものであっても、空気を良好に排出でき、鋳巣のない良好な品質の鋳造品を得ることができるのである。

１０ 重力鋳造装置、１１ 水平回転軸、１２ 第１の回転体、１３ 回転軸、１４ 第２の回転体、１５ 型開閉機構、１６ 成形型、１８ 基台、１９ キャビティ、２０ エジェクタ装置、２１ 鋳造品、２２ 取り出し装置、２４ 注湯装置、２５ ラドル

Claims (5)

1. 水平回転軸を中心に回転自在に設けられた第１の回転体と、
   該第1の回転体上に、前記水平回転軸と直角をなす回転軸を中心に回転自在に設けられた第２の回転体と、
   該第２の回転体上に固定され、取り付けられる成形型の湯口が上側に位置する待機位置において成形型を水平方向に開閉する型開閉機構を具備することを特徴とする重力鋳造装置。
2. 前記型開閉機構を振動させる振動機構を有することを特徴とする請求項１記載の重力鋳造装置。
3. 請求項１または２記載の重力鋳造装置を用いる重力鋳造方法であって、
   前記第１の回転体および第２の回転体を回転させて、前記型開閉機構に取り付けられた成形型を、パーティング面が鉛直方向を向く注湯開始位置に位置合わせする工程と、
   前記湯口に溶湯を供給しながら、前記第１の回転体を回転させて、前記型開閉機構に取り付けられた成形型が徐々に水平方向を向くように移動させて溶湯を凝固させる注湯工程を具備することを特徴とする重力鋳造方法。
4. 前記注湯工程の後、前記第２の回転体を回転させて前記型開閉機構を前記待機位置に移動させ、型開して凝固した鋳造品を取り出す取り出し工程を具備することを特徴とする請求項３記載の重力鋳造方法。
5. 前記注湯工程において、注湯中に前記成形型を振動させ、注湯終了後に振動を停止することを特徴とする請求項３または４記載の重力鋳造方法。