JP2016131988A - Method and apparatus for casting hollow cylindrical rotary member - Google Patents

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浩行 千葉
Hiroyuki Chiba
浩行 千葉
市川 浩
Hiroshi Ichikawa
浩 市川
敬夫 渡邉
Takao Watanabe
敬夫 渡邉
佐々木 武
Takeshi Sasaki
武 佐々木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for casting a hollow cylindrical rotary member, enabling the whole wall thickness of the hollow cylindrical rotary member to be uniformized.SOLUTION: The method for casting a hollow cylindrical rotary member 1 comprises the step of: filling molten metal M into a cavity 12 having a shape conforming with a contour of the hollow cylindrical rotary member 1, of a metallic mold 11 which has the cavity 12, and at an upper end in an axis L direction, an opening 13 communicated with the cavity 12; causing the metallic mold 11 to autorotate in a direction corresponding to a circumferential direction of the hollow cylindrical rotary member 1 before solidification of the molten metal M in the cavity 12 is completed; and discharging a solidified molten metal M in the cavity 12 from the opening 13 at the time of formation of a solidified layer C having a predetermined thickness on a metallic mold surface forming the cavity 12.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、中空筒状回転部材の鋳造方法及び前記鋳造方法を実施する鋳造装置に関する。   The present invention relates to a casting method for a hollow cylindrical rotating member and a casting apparatus for performing the casting method.

カムシャフト等の筒状回転部材の鋳造方法として、従来、金型のキャビティに溶湯を充填することにより中実体を得る方法が知られている(例えば特許文献1参照)。   As a casting method of a cylindrical rotating member such as a camshaft, a method of obtaining a solid body by filling a mold cavity with a molten metal has been conventionally known (see, for example, Patent Document 1).

一方、近年、軽量化のために、前記筒状回転部材は、中実体に代えて中空体とすることが望まれる。   On the other hand, in recent years, in order to reduce the weight, the cylindrical rotating member is desired to be a hollow body instead of a solid body.

中空部材の鋳造方法として、従来、中子をキャビティ内に設置し鋳造する方法が一般的である。また、中子を使用しない方法として、中空部材としての靴型に沿う形状のキャビティを備える金型に、靴型の足首の位置に設けた湯口から溶湯を充填し、前記キャビティを形成する金型表面に沿って凝固層を形成した後に、金型を反転させてキャビティ内の未凝固の溶湯を湯口から排出する方法が知られている(例えば特許文献2参照)。   As a method for casting a hollow member, conventionally, a method in which a core is placed in a cavity and cast is generally used. Further, as a method not using a core, a mold having a cavity formed in a shape corresponding to a shoe mold as a hollow member is filled with molten metal from a gate provided at the position of the ankle of the shoe mold, and the mold is formed to form the cavity A method is known in which, after forming a solidified layer along the surface, the mold is inverted and the unsolidified molten metal in the cavity is discharged from the gate (for example, see Patent Document 2).

特開平07−080628号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-080628 特開平03−008553号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-008553

ところで、カムシャフト等の中空筒状回転部材においては、前記中空筒状回転部材全体において均一な強度を確保するために、全体の肉厚が均一であることが望まれる。   By the way, in a hollow cylindrical rotating member such as a camshaft, it is desirable that the entire wall thickness is uniform in order to ensure uniform strength in the entire hollow cylindrical rotating member.

しかしながら、中子を使用しない従来の中空部材の鋳造方法は、肉厚を均一化することができないという不都合がある。   However, the conventional method for casting a hollow member that does not use a core has the disadvantage that the thickness cannot be made uniform.

そこで、本発明は、全体の肉厚を均一化することができる中空筒状回転部材の鋳造方法及び前記鋳造方法を実施する鋳造装置を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the casting apparatus which enforces the casting method of the hollow cylindrical rotating member which can make the whole wall thickness uniform, and the said casting method.

本発明者らは、従来の中空部材の鋳造方法において中空部材全体の肉厚を均一化することができない原因について検討した。その結果、本発明者らは、溶湯がキャビティ内の湯口から遠い側から近い側へ向かって充填され、湯口から遠い側では湯口に近い側よりも先に凝固が開始されて凝固層が形成されることにより、キャビティ内の湯口から遠い側では中空部材の肉厚が大きくなり近い側では中空部材の肉厚が小さくなることを知見した。   The inventors of the present invention have examined the cause of the inability to make the thickness of the entire hollow member uniform in the conventional hollow member casting method. As a result, the present inventors filled the molten metal from the side farther from the gate in the cavity toward the side closer to the side closer to the side closer to the gate, so that solidification is started earlier than the side near the gate. As a result, it has been found that the thickness of the hollow member increases on the side farther from the gate in the cavity and the thickness of the hollow member decreases on the near side.

前記知見に鑑み、本発明の中空筒状回転部材の鋳造方法は、中空筒状回転部材の外形に沿う形状のキャビティを有し、軸方向における上端に前記キャビティに連通する開口部を有する金型の前記キャビティ内に溶湯を充填する工程と、前記キャビティ内の溶湯の凝固が完了する前に、前記金型を前記中空筒状回転部材の周方向に自転させる工程と、前記キャビティを形成する金型表面に所定の厚さを有する凝固層が形成された時点で、前記開口部から前記キャビティ内の未凝固の溶湯を排出する工程とを備えることを特徴とする。   In view of the above knowledge, the method for casting a hollow cylindrical rotating member of the present invention has a cavity having a shape that follows the outer shape of the hollow cylindrical rotating member, and has an opening that communicates with the cavity at the upper end in the axial direction. Filling the cavity with the molten metal, rotating the mold in the circumferential direction of the hollow cylindrical rotating member before the solidification of the molten metal in the cavity is completed, and forming the cavity And a step of discharging the unsolidified molten metal in the cavity from the opening when a solidified layer having a predetermined thickness is formed on the mold surface.

本発明の鋳造方法では、溶湯を金型のキャビティ内に充填した後に、前記キャビティ内の溶湯の凝固が完了する前に、前記金型を中空筒状回転部材の周方向に対応する方向に自転させる。この結果、金型表面全体における凝固速度が均一化され、得られる凝固層の厚さを均一化することができるので、全体の肉厚が均一化された中空筒状回転部材を得ることができる。   In the casting method of the present invention, after the molten metal is filled in the cavity of the mold, the mold is rotated in the direction corresponding to the circumferential direction of the hollow cylindrical rotating member before the solidification of the molten metal in the cavity is completed. Let As a result, the solidification speed on the entire mold surface is made uniform, and the thickness of the obtained solidified layer can be made uniform, so that a hollow cylindrical rotating member with uniform overall thickness can be obtained. .

また、本発明の鋳造方法において、前記キャビティ内に溶湯を充填する工程は、前記金型を前記中空筒状回転部材の周方向に自転させながら行うことが好ましい。前記金型の自転に伴って生じる遠心力によって、キャビティ内に供給される溶湯が金型表面上を周方向に広がりながら流下することにより、金型表面全体における凝固速度をより均一化することができ、中空筒状回転部材の全体の肉厚をより均一化することができる。   In the casting method of the present invention, it is preferable that the step of filling the cavity with the molten metal is performed while rotating the mold in the circumferential direction of the hollow cylindrical rotating member. By the centrifugal force generated as the mold rotates, the molten metal supplied into the cavity flows down on the mold surface while spreading in the circumferential direction, so that the solidification rate on the entire mold surface can be made more uniform. The thickness of the entire hollow cylindrical rotating member can be made more uniform.

また、本発明の鋳造方法において、さらに、前記キャビティ内の溶湯の凝固が完了する前に、前記金型を所定の軌道に沿って公転させる工程を備えることが好ましい。前記金型を前記自転に加えて前記公転させることにより、前記遠心力を強め、金型表面全体における凝固速度をさらに均一化することができ、中空筒状回転部材の全体の肉厚をさらに均一化することができる。   In the casting method of the present invention, it is preferable that the method further comprises a step of revolving the mold along a predetermined path before the solidification of the molten metal in the cavity is completed. By revolving the mold in addition to the rotation, the centrifugal force can be increased, the solidification rate on the entire mold surface can be made more uniform, and the overall thickness of the hollow cylindrical rotating member can be made more uniform. Can be

また、本発明の鋳造方法において、前記キャビティ内に溶湯を充填する工程は、前記金型を鉛直方向に対して傾斜させて行うことが好ましい。前記金型が傾斜していることにより、前記金型が傾斜していない場合と比較して、供給された前記溶湯が前記金型表面を前記開口部に近い側から遠い側へ向かって遅い速度で流下するので、金型表面全体における凝固速度をさらに均一化することができ、中空筒状回転部材の全体の肉厚をさらに均一化することができる。   In the casting method of the present invention, it is preferable that the step of filling the cavity with the molten metal is performed by inclining the mold with respect to the vertical direction. Due to the inclination of the mold, the supplied molten metal has a slower speed from the side closer to the opening to the side farther from the opening than in the case where the mold is not inclined. Therefore, the solidification rate on the entire mold surface can be made more uniform, and the overall thickness of the hollow cylindrical rotating member can be made more uniform.

また、本発明の鋳造方法において、前記未凝固の溶湯を排出する工程は、前記開口部を鉛直方向下方に向けて行うことが好ましく、このようにすることにより、前記キャビティ内の未凝固の溶湯を速やかに排出し、前記凝固層を所望の厚さに形成することができる。   Further, in the casting method of the present invention, the step of discharging the unsolidified molten metal is preferably performed with the opening directed downward in the vertical direction. By doing so, the unsolidified molten metal in the cavity is performed. The solidified layer can be formed to a desired thickness.

また、本発明の鋳造方法は、中空筒状回転部材の外形に沿う形状のキャビティを有し、軸方向における上端に前記キャビティに連通する開口部を有する金型と、前記金型を把持する把持手段と、前記金型を前記中空筒状回転部材の周方向に対応する方向に自転させる自転手段と、前記金型を鉛直方向に対して傾動させる傾動手段とを備える中空筒状回転部材の鋳造装置により実施することができる。   Further, the casting method of the present invention includes a mold having a cavity having a shape that follows the outer shape of the hollow cylindrical rotating member, and having an opening communicating with the cavity at the upper end in the axial direction, and a grip for gripping the mold. Casting of a hollow cylindrical rotating member comprising: means; a rotating means for rotating the mold in a direction corresponding to a circumferential direction of the hollow cylindrical rotating member; and a tilting means for tilting the mold with respect to a vertical direction. It can be implemented by a device.

また、本発明の鋳造装置において、前記金型は、前記キャビティを形成する金型表面にディンプル加工により形成された微細凹部を備え、前記微細凹部は、前記開口部から離間するにつれてディンプル面積率が大きくなることが好ましい。前記金型表面の前記微細凹部が設けられた領域では凝固速度を遅くすることができるので、先に前記溶湯が充填される前記開口部から遠い側と前記開口部に近い側との間に生じる凝固層の厚さの差をさらに小さくし、中空筒状回転部材の全体の肉厚をさらに均一化することができる。   In the casting apparatus of the present invention, the mold includes a fine recess formed by dimple processing on the mold surface forming the cavity, and the fine recess has a dimple area ratio as the distance from the opening increases. It is preferable to increase. Since the solidification rate can be slowed in the region of the mold surface where the fine recesses are provided, it occurs between the side far from the opening filled with the molten metal and the side close to the opening. The difference in thickness of the solidified layer can be further reduced, and the overall thickness of the hollow cylindrical rotating member can be further uniformed.

また、本発明の鋳造装置において、前記金型は、前記キャビティを形成する金型表面が、前記開口部から離間するにつれて熱伝導率が低くなるように形成されていることが好ましい。前記金型表面の前記開口部から遠い側では前記溶湯の冷却速度を遅くして凝固速度を遅くし、前記開口部から近い側では前記溶湯の冷却速度を速くして凝固速度を速くすることにより、前記開口部から遠い側と近い側との間に生じる凝固層の厚さの差をさらに小さくし、中空筒状回転部材の全体の肉厚をさらに均一化することができる。   In the casting apparatus of the present invention, it is preferable that the mold is formed such that the mold surface forming the cavity has a lower thermal conductivity as it is separated from the opening. By slowing down the solidification rate by slowing the cooling rate of the molten metal on the side far from the opening on the mold surface, and by increasing the solidification rate by increasing the cooling rate of the molten metal on the side near the opening. The difference in the thickness of the solidified layer generated between the side far from the opening and the side close to the opening can be further reduced, and the overall thickness of the hollow cylindrical rotating member can be made more uniform.

また、本発明の鋳造装置において、前記金型は、前記中空筒状回転部材の回転軸に対応する軸を含む分割面によって分割され、前記分割面上に一端が前記キャビティに開口し他端が金型外部に通じるガス抜き通路を備えることが好ましい。前記ガス抜き通路を前記分割面に設けることにより容易に形成することができる。   In the casting apparatus of the present invention, the mold is divided by a dividing surface including an axis corresponding to the rotation axis of the hollow cylindrical rotating member, and one end is opened to the cavity on the dividing surface and the other end is It is preferable to provide a gas vent passage communicating with the outside of the mold. The degassing passage can be easily formed by providing the dividing surface.

本実施形態の鋳造方法で鋳造される中空筒状回転部材と鋳造に用いられる金型を示す説明図であり、図1Aは中空筒状回転部材を示し、図1Bは金型を示す。It is explanatory drawing which shows the hollow cylindrical rotating member cast with the casting method of this embodiment, and the metal mold | die used for casting, FIG. 1A shows a hollow cylindrical rotating member, and FIG. 1B shows a metal mold | die. 本実施形態の鋳造方法を実施する鋳造装置を示す説明図であり、図2Aは溶湯充填時を示し、図2Bは溶湯排出時を示す。It is explanatory drawing which shows the casting apparatus which enforces the casting method of this embodiment, FIG. 2A shows the time of molten metal filling, and FIG. 2B shows the time of molten metal discharge | emission. 本実施形態の鋳造方法を示す説明図であり、図3Aは溶湯充填の初期状態を示し、図3Bは溶湯充填の途中状態を示す。It is explanatory drawing which shows the casting method of this embodiment, FIG. 3A shows the initial state of molten metal filling, and FIG. 3B shows the middle state of molten metal filling. 本実施形態の鋳造方法を示す説明図であり、図4Aは溶湯充填の途中状態を示し、図4Bは溶湯充填の完了状態を示す。It is explanatory drawing which shows the casting method of this embodiment, FIG. 4A shows the middle state of molten metal filling, and FIG. 4B shows the completion state of molten metal filling. 本実施形態の鋳造方法を示す説明図であり、溶湯排出状態を示す。It is explanatory drawing which shows the casting method of this embodiment, and shows a molten metal discharge | emission state.

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

図1Aに示す中空筒状回転部材1は、例えば自動車用部品としてのカムシャフトであり、図1Bに示す金型11によって鋳造される。中空筒状回転部材1は、所定径を有し一端が閉塞し他端が開口する軸部2と、軸部2から外方に突出し軸Lから偏心するカム部3とを備え、軸Lを中心として回転される。   A hollow cylindrical rotating member 1 shown in FIG. 1A is, for example, a camshaft as an automotive part, and is cast by a mold 11 shown in FIG. 1B. The hollow cylindrical rotating member 1 includes a shaft portion 2 having a predetermined diameter, one end closed and the other end opened, and a cam portion 3 projecting outward from the shaft portion 2 and eccentric from the shaft L. Rotated as center.

金型11は、中空筒状回転部材1の外径に沿う形状のキャビティ12を備え、中空筒状回転部材1の軸L’に対応する軸Lの延長線上に位置する上端に開口部としての湯口13を備え、外側に設けられた治具14によって支持される。また、金型11は、軸Lを含む面で2つに分割され、その分割面であってカム部3に対応する部分の湯口13側の外周縁及び湯口13側とは反対側の外周縁に一端が開口し、他端が外部に通じるガス抜き通路15を備える。尚、図1Bは、金型11を前記分割面で分割した際の断面を示す。ガス抜き通路15は分割面上に設けられることにより容易に形成することができる。   The mold 11 includes a cavity 12 having a shape along the outer diameter of the hollow cylindrical rotating member 1, and serves as an opening at the upper end located on the extension line of the axis L corresponding to the axis L ′ of the hollow cylindrical rotating member 1. A gate 13 is provided and supported by a jig 14 provided outside. Further, the mold 11 is divided into two on the surface including the axis L, and the outer peripheral edge on the side opposite to the pouring gate 13 side and the outer peripheral edge of the portion corresponding to the cam portion 3 on the pouring gate 13 side. Is provided with a gas vent passage 15 having one end opened and the other end communicating with the outside. 1B shows a cross section when the mold 11 is divided by the dividing surface. The gas vent passage 15 can be easily formed by being provided on the dividing surface.

金型11は、図2Aに示す金型把持ロボット21に把持されている。金型把持ロボット21は、本発明の鋳造装置に相当する。   The mold 11 is held by a mold holding robot 21 shown in FIG. 2A. The mold holding robot 21 corresponds to the casting apparatus of the present invention.

金型把持ロボット21は、基体22に第1関節23を介して結合された第1リンク機構24と、第1リンク機構24に第2関節25を介して結合された第2リンク機構26と、第2リンク機構26に第3関節27を介して結合されたハンドル28とを備え、ハンドル28によって金型11の底部を把持する。ハンドル28は、本発明の把持手段に相当する。   The mold gripping robot 21 includes a first link mechanism 24 coupled to the base body 22 via a first joint 23, a second link mechanism 26 coupled to the first link mechanism 24 via a second joint 25, A handle 28 is coupled to the second link mechanism 26 via a third joint 27, and the bottom of the mold 11 is gripped by the handle 28. The handle 28 corresponds to the gripping means of the present invention.

第3関節27には図示しないサーボモータが設けられ、金型把持ロボット21は、第3関節27によって第2リンク機構26に対してハンドル28を回転させることにより、金型11を、軸Lを回転軸として中空筒状回転部材1の周方向に対応する方向(以下、周方向という)に自転させることができる。第3関節は、本発明の自転手段に相当する。   The third joint 27 is provided with a servo motor (not shown), and the mold holding robot 21 rotates the handle 28 with respect to the second link mechanism 26 by the third joint 27, so that the mold 11 is moved around the axis L. The rotating shaft can be rotated in a direction corresponding to the circumferential direction of the hollow cylindrical rotating member 1 (hereinafter referred to as a circumferential direction). The third joint corresponds to the rotation means of the present invention.

また、金型把持ロボット21は、基体22に対して第1リンク機構24を傾動させ、第1リンク機構24に対して第2リンク機構26を傾動させることにより、金型11の傾きを変化させることができる(図2A,B参照)。第1関節23、第1リンク機構24、第2関節25、及び第2リンク機構26は、本発明の傾動手段に相当する。   The mold holding robot 21 tilts the first link mechanism 24 with respect to the base body 22 and tilts the second link mechanism 26 with respect to the first link mechanism 24, thereby changing the tilt of the mold 11. (See FIGS. 2A and 2B). The first joint 23, the first link mechanism 24, the second joint 25, and the second link mechanism 26 correspond to the tilting means of the present invention.

また、金型把持ロボット21は、第1リンク機構24に対して第2リンク機構26を回転させることにより、金型11を第2関節25を中心として公転させることができる。第1リンク機構24、第2関節25及び第2リンク機構26は、本発明の公転手段に相当する。   In addition, the mold holding robot 21 can revolve the mold 11 around the second joint 25 by rotating the second link mechanism 26 with respect to the first link mechanism 24. The 1st link mechanism 24, the 2nd joint 25, and the 2nd link mechanism 26 are equivalent to the revolution means of this invention.

また、金型把持ロボット21の側方には溶湯供給ロボット31が設けられている。溶湯供給ロボット31は、基体22に第1関節23を介して結合された第1リンク機構24と、第1リンク機構24に第2関節25を介して結合された第2リンク機構26とを備える。第2リンク機構26の先端には、溶湯Mが収容される注湯ポット32が設けられている。   A molten metal supply robot 31 is provided on the side of the mold holding robot 21. The molten metal supply robot 31 includes a first link mechanism 24 coupled to the base body 22 via a first joint 23 and a second link mechanism 26 coupled to the first link mechanism 24 via a second joint 25. . A pouring pot 32 in which the molten metal M is accommodated is provided at the tip of the second link mechanism 26.

溶湯供給ロボット31は、第1リンク機構24に対する第2リンク機構26を傾動させることにより、注湯ポット32の傾きを変化させて注湯ポット32から供給される溶湯Mの供給量を変化させることができる。   The molten metal supply robot 31 changes the supply amount of the molten metal M supplied from the pouring pot 32 by tilting the second link mechanism 26 relative to the first link mechanism 24 to change the inclination of the pouring pot 32. Can do.

次に、図2〜図5を参照して、本実施形態の鋳造方法について説明する。   Next, the casting method of this embodiment is demonstrated with reference to FIGS.

まず、図2Aに示すように、金型把持ロボット21により、金型11を湯口13が上方に位置して鉛直方向に対して傾斜させるように把持しつつ、金型11を周方向に自転させた状態とする一方、溶湯供給ロボット31により、注湯ポット32から湯口13を介してキャビティ内に溶湯Mを供給する。このとき、金型把持ロボット21及び溶湯供給ロボット31により、図3A,Bに示すように、キャビティ12内に供給された溶湯量の増加に伴って、金型11の鉛直方向に対する傾斜角度を徐々に小さくすると共に注湯ポット32から供給される溶湯Mの供給量を徐々に減少させる。   First, as shown in FIG. 2A, the mold holding robot 21 rotates the mold 11 in the circumferential direction while holding the mold 11 so that the gate 11 is positioned above and tilted with respect to the vertical direction. On the other hand, the molten metal M is supplied into the cavity from the pouring pot 32 through the gate 13 by the molten metal supply robot 31. At this time, as shown in FIGS. 3A and 3B, the mold holding robot 21 and the molten metal supply robot 31 gradually increase the inclination angle of the mold 11 with respect to the vertical direction as the amount of molten metal supplied into the cavity 12 increases. The supply amount of the molten metal M supplied from the pouring pot 32 is gradually reduced.

キャビティ12内に供給された溶湯Mは、金型11が傾斜されていることによって、金型表面を湯口13に近い側から遠い側へ向かって流下しつつ、金型11が自転されていることによって、前記自転に伴って生じる遠心力によって金型表面を周方向に流下していく。   The molten metal M supplied into the cavity 12 is rotated while the mold 11 is inclined, and the mold 11 is rotated while flowing down the mold surface from the side closer to the gate 13 to the side farther from the side. Thus, the mold surface flows down in the circumferential direction by the centrifugal force generated in association with the rotation.

その後、金型表面を流下する溶湯Mは、キャビティ12内において湯口13から遠い側から近い側へ向かって充填される。溶湯Mの充填に伴って、図4Aに示すように、キャビティ12内の空気Aがカム部3に対応する部分の外周縁に溜まるが、空気Aはガス抜き通路15によって金型外部へ排気される。そして、溶湯Mのキャビティ12への充填が完了したとき、図4Bに示すように、キャビティ12は湯口13が上方に位置して軸Lが鉛直方向上方を向いた状態となっている。   Thereafter, the molten metal M flowing down the mold surface is filled in the cavity 12 from the side far from the gate 13 toward the side closer to the side. As the molten metal M is filled, as shown in FIG. 4A, the air A in the cavity 12 accumulates on the outer peripheral edge of the portion corresponding to the cam portion 3, but the air A is exhausted to the outside of the mold by the gas vent passage 15. The When the filling of the molten metal M into the cavity 12 is completed, as shown in FIG. 4B, the cavity 12 is in a state where the gate 13 is positioned upward and the axis L is directed upward in the vertical direction.

金型表面を流下し湯口13から遠い側から近い側へ向かって充填された溶湯Mは、金型表面との接触によって冷却されて徐々に凝固して凝固層Cが形成され、凝固層Cの厚さは時間が経過するにつれて徐々に厚くなる。   The molten metal M flowing down from the mold surface and filling from the side farther from the pouring gate 13 is cooled by contact with the mold surface and gradually solidifies to form a solidified layer C. The thickness gradually increases with time.

溶湯の充填が完了した後であってキャビティ12内に所定厚さの凝固層Cが形成された時点で、図2Bに示すように、金型把持ロボット21により金型11を上下反転させることにより、図5に示すように、金型11を自転させた状態でキャビティ12内の未凝固の溶湯Mを湯口13から排出する。このとき、湯口13が鉛直方向下方を向いた状態で金型11が自転しているので、未凝固の溶湯Mを速やかに排出することができる。   When the solidified layer C having a predetermined thickness is formed in the cavity 12 after the filling of the molten metal is completed, the mold 11 is turned upside down by the mold gripping robot 21 as shown in FIG. 2B. As shown in FIG. 5, the unsolidified molten metal M in the cavity 12 is discharged from the gate 13 while the mold 11 is rotated. At this time, since the mold 11 rotates with the pouring gate 13 facing downward in the vertical direction, the unsolidified molten metal M can be quickly discharged.

その後、金型11を前記分割面にて分割して、所定の厚さの凝固層Cからなる鋳造体を取り出すことにより、図1に示す中空筒状回転部材1を得ることができる。   Then, the hollow cylindrical rotating member 1 shown in FIG. 1 can be obtained by dividing the mold 11 at the dividing surface and taking out a cast body made of the solidified layer C having a predetermined thickness.

本実施形態の鋳造方法によれば、キャビティ12に溶湯Mが充填されるとき、金型11が傾斜した状態で自転していることにより、供給された溶湯Mが金型表面の湯口13に近い側から遠い側へ向かって周方向に広がりながら流下し、その後、金型表面で冷却されて凝固層Cが形成されていく。このため、溶湯Mが最初に充填されるキャビティ12内の湯口13から遠い領域と、最後に充填されるキャビティ12内の湯口13から近い領域との間で、溶湯の凝固速度を均一化することができ、湯口13から遠い領域と近い領域との間で生じる凝固層Cの厚さの差を小さくし、全体の肉厚が均一化された中空筒状回転部材1を得ることができる。   According to the casting method of the present embodiment, when the molten metal M is filled into the cavity 12, the molten metal M that is supplied rotates close to the mold 11 so that the supplied molten metal M is close to the gate 13 on the mold surface. It flows down while spreading in the circumferential direction from the side to the far side, and then cooled on the mold surface to form a solidified layer C. For this reason, the solidification rate of the molten metal is made uniform between a region far from the gate 13 in the cavity 12 where the molten metal M is initially filled and a region near the gate 13 in the cavity 12 where the molten metal M is filled last. The difference in thickness of the solidified layer C generated between the region far from the gate 13 and the region close to the gate 13 can be reduced, and the hollow cylindrical rotating member 1 having the uniform thickness can be obtained.

また、溶湯Mがキャビティ12内に充填されるとき、キャビティ12内に溜まった空気Aがガス抜き通路15を介して金型外部へ排気されるので、キャビティ12内に溜まった空気Aによって中空筒状回転部材1の表面にブローホールが生じることを防ぐことができる。   Further, when the molten metal M is filled into the cavity 12, the air A accumulated in the cavity 12 is exhausted to the outside of the mold through the gas vent passage 15, so that the hollow cylinder is formed by the air A accumulated in the cavity 12. It is possible to prevent blowholes from occurring on the surface of the rotary member 1.

本実施形態では、金型11を自転させながら溶湯Mをキャビティ12内に充填するとしているが、金型11を自転させずに溶湯Mをキャビティ12内に充填し、充填直後であってキャビティ12内の溶湯Mの凝固が完了する前に金型11を自転させてもよい。   In this embodiment, the molten metal M is filled in the cavity 12 while rotating the mold 11. However, the molten metal M is filled in the cavity 12 without rotating the mold 11, and immediately after the filling, the cavity 12 is filled. The mold 11 may be rotated before solidification of the molten metal M is completed.

また、金型11を自転させながら溶湯Mをキャビティ12内に充填するとしているが、金型11を自転しつつさらに公転させながら溶湯Mを充填してもよい。前記公転によって、金型表面上を流下する溶湯Mの広がりをさらに促進し、キャビティ12内の湯口13から遠い領域と湯口13から近い領域との間に生じる凝固層Cの厚さの差をさらに小さくすることができる。   Further, the molten metal M is filled in the cavity 12 while rotating the mold 11, but the molten metal M may be filled while revolving the mold 11 while rotating. By the revolution, the spread of the molten metal M flowing down on the mold surface is further promoted, and the difference in the thickness of the solidified layer C generated between the region far from the gate 13 and the region near the gate 13 in the cavity 12 is further increased. Can be small.

また、図示しないが、金型11は、金型表面にディンプル加工によって形成された微細凹部を備え、前記微細凹部は湯口13から遠ざかるにつれてディンプル面積率(金型表面に占める前記微細凹部の割合)が大きくなるように形成されていてもよい。   Although not shown, the mold 11 includes fine recesses formed on the mold surface by dimple processing, and the fine recesses are dimple area ratio (ratio of the fine recesses in the mold surface) as the distance from the gate 13 increases. May be formed to be large.

金型表面の前記微細凹部が設けられた領域では、溶湯Mが金型表面を流下するとき、溶湯Mが微細凹部の底部にまで入り込まずに溶湯Mと微細凹部の底部との間に間隙が形成され、その間隙による断熱効果によって金型表面の熱伝導率が低下し、溶湯Mの凝固速度が遅くなる。そして、金型11は、金型表面の微細凹部が湯口13から遠ざかるにつれてディンプル面積率が大きくなるように形成されていることから、湯口13から遠ざかるにつれて金型表面の熱伝導率が低くなり溶湯Mの凝固速度が遅くなる。この結果、先に溶湯Mが充填される湯口13から遠い領域と湯口13から近い領域との間に生じる凝固層Cの厚さの差をさらに小さくすることができる。   In the region where the fine recesses are provided on the mold surface, when the melt M flows down the mold surface, the melt M does not enter the bottom of the fine recesses, and there is a gap between the melt M and the bottom of the fine recesses. The thermal conductivity of the mold surface is lowered by the heat insulating effect due to the gap, and the solidification rate of the molten metal M is slowed. The mold 11 is formed so that the dimple area ratio increases as the fine concave portion on the mold surface moves away from the gate 13, so that the thermal conductivity of the mold surface decreases as the distance from the gate 13 increases. The solidification rate of M becomes slow. As a result, the difference in the thickness of the solidified layer C generated between the region far from the gate 13 where the molten metal M is previously filled and the region near the gate 13 can be further reduced.

また、金型11は、キャビティ12を形成する金型表面が、湯口13から遠ざかるにつれて熱伝導率が低くなるように形成されていることが好ましい。例えば、金型11は、湯口13に近い領域では、第1の熱伝導率を有する第1の金型材料(例えば銅合金)によって形成され、湯口13から遠い領域では第1の金型材料よりも低い伝導率を有する第2の金型材料(例えばSKD材)から形成されていてもよい。このようにすることにより、金型表面の湯口13から遠い領域では溶湯をゆっくりと冷却して凝固速度を遅くし、湯口13に近い領域では溶湯をすみやかに冷却して凝固速度を速くすることとなり、キャビティ12内の湯口13から遠い領域と湯口13から近い領域との間に生じる凝固層Cの厚さの差をさらに小さくすることができる。   Moreover, it is preferable that the metal mold | die 11 is formed so that the heat conductivity may become low as the metal mold | die surface which forms the cavity 12 moves away from the gate 13. For example, the mold 11 is formed of a first mold material (for example, a copper alloy) having a first thermal conductivity in a region close to the gate 13, and in a region far from the gate 13 than the first mold material. Alternatively, the second mold material (for example, SKD material) having a low conductivity may be used. By doing so, the molten metal is slowly cooled in the region far from the gate 13 on the mold surface to slow the solidification rate, and in the region near the gate 13 the molten metal is immediately cooled to increase the solidification rate. The difference in the thickness of the solidified layer C generated between the region far from the gate 13 in the cavity 12 and the region near the gate 13 can be further reduced.

本実施形態では、一端が閉塞し他端が開口する軸部2を備える中空筒状回転部材1の鋳造方法について説明しているが、両端が開口する軸部を備える中空筒状回転部材の鋳造方法にも適用可能である。この場合には、前記一端に対応する位置に開閉可能なシャッターを設け、前記シャッターを閉じた状態で溶湯Mをキャビティ内に注湯し、前記一端に対応する位置の溶湯Mの凝固が完了する前に前記シャッターを開けてその部分の溶湯Mを排出して前記一端を開口させるようにしてもよい。   In this embodiment, the casting method of the hollow cylindrical rotating member 1 including the shaft portion 2 having one end closed and the other end opened is described. However, the hollow cylindrical rotating member casting including the shaft portion having both ends opened is described. It is also applicable to the method. In this case, a shutter that can be opened and closed is provided at a position corresponding to the one end, the molten metal M is poured into the cavity with the shutter closed, and solidification of the molten metal M at the position corresponding to the one end is completed. You may make it open the said end by opening the said shutter previously, discharging the molten metal M of the part.

1…中空筒状回転部材、 2…軸部、 3…カム部、 11…金型、 12…キャビティ、 13…湯口、 15…ガス抜き経路、 21…鋳造装置、 24…第1リンク機構、 25…第2関節、 26…第2リンク機構、 27…第3関節、 28…ハンドル、 C…凝固層 L…回転軸、 M…溶湯。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hollow cylindrical rotating member, 2 ... Shaft part, 3 ... Cam part, 11 ... Mold, 12 ... Cavity, 13 ... Sprue, 15 ... Degassing path, 21 ... Casting apparatus, 24 ... 1st link mechanism, 25 ... 2nd joint, 26 ... 2nd link mechanism, 27 ... 3rd joint, 28 ... Handle, C ... Solidified layer L ... Rotating shaft, M ... Molten metal.

Claims (9)

中空筒状回転部材の外形に沿う形状のキャビティを有し、軸方向における上端に前記キャビティに連通する開口部を有する金型の前記キャビティ内に溶湯を充填する工程と、
前記キャビティ内の溶湯の凝固が完了する前に、前記金型を前記中空筒状回転部材の周方向に対応する方向に自転させる工程と、
前記キャビティを形成する金型表面に所定の厚さを有する凝固層が形成された時点で、前記開口部から前記キャビティ内の未凝固の溶湯を排出する工程と
を備えることを特徴とする中空筒状回転部材の鋳造方法。
Filling the molten metal into the cavity of the mold having a cavity having a shape along the outer shape of the hollow cylindrical rotating member, and having an opening communicating with the cavity at the upper end in the axial direction;
A step of rotating the mold in a direction corresponding to a circumferential direction of the hollow cylindrical rotating member before the solidification of the molten metal in the cavity is completed;
And a step of discharging the unsolidified molten metal in the cavity from the opening when a solidified layer having a predetermined thickness is formed on the mold surface forming the cavity. Method of casting a rotating member.
請求項1記載の中空筒状回転部材の鋳造方法において、
前記キャビティ内に溶湯を充填する工程は、前記金型を前記中空筒状回転部材の周方向に自転させながら行うことを特徴とする中空筒状回転部材の鋳造方法。
In the casting method of the hollow cylindrical rotating member according to claim 1,
The step of filling the cavity with the molten metal is performed while rotating the mold in the circumferential direction of the hollow cylindrical rotating member.
請求項1又は請求項2記載の中空筒状回転部材の鋳造方法において、
さらに、前記キャビティ内の溶湯の凝固が完了する前に、前記金型を所定の軌道に沿って公転させる工程を備えることを特徴とする中空筒状回転部材の鋳造方法。
In the casting method of the hollow cylindrical rotating member according to claim 1 or 2,
Furthermore, before the solidification of the molten metal in the cavity is completed, there is provided a step of revolving the mold along a predetermined track.
請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の中空筒状回転部材の鋳造方法において、
前記キャビティ内に溶湯を充填する工程は、前記金型を鉛直方向に対して傾斜させて行うことを特徴とする中空筒状回転部材の鋳造方法。
In the casting method of the hollow cylindrical rotating member according to any one of claims 1 to 3,
The step of filling the cavity with the molten metal is performed by inclining the mold with respect to the vertical direction.
請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の中空筒状回転部材の鋳造方法において、
前記未凝固の溶湯を排出する工程は、前記開口部を鉛直方向下方に向けて行うことを特徴とする中空筒状回転部材の鋳造方法。
In the casting method of the hollow cylindrical rotating member according to any one of claims 1 to 4,
The step of discharging the unsolidified molten metal is performed by directing the opening downward in the vertical direction.
中空筒状回転部材の外形に沿う形状のキャビティを有し、軸方向における上端に前記キャビティに連通する開口部を有する金型と、
前記金型を把持する把持手段と、
前記金型を前記中空筒状回転部材の周方向に対応する方向に自転させる自転手段と、
前記金型を鉛直方向に対して傾動させる傾動手段とを備えることを特徴とする中空筒状回転部材の鋳造装置。
A mold having a cavity shaped along the outer shape of the hollow cylindrical rotating member, and having an opening communicating with the cavity at the upper end in the axial direction;
Gripping means for gripping the mold;
Rotation means for rotating the mold in a direction corresponding to the circumferential direction of the hollow cylindrical rotating member;
An apparatus for casting a hollow cylindrical rotating member, comprising: tilting means for tilting the mold with respect to the vertical direction.
請求項6記載の中空筒状回転部材の鋳造装置において、
前記金型は、前記キャビティを形成する金型表面にディンプル加工により形成された微細凹部を備え、
前記微細凹部は、前記開口部から離間するにつれてディンプル面積率が大きくなることを特徴とする中空筒状回転部材の鋳造装置。
In the casting apparatus of the hollow cylindrical rotating member according to claim 6,
The mold includes a fine recess formed by dimple processing on a mold surface forming the cavity,
The hollow cylindrical rotating member casting apparatus, wherein the fine concave portion has a dimple area ratio that increases as the distance from the opening portion increases.
請求項6又は請求項7記載の中空筒状回転部材の鋳造装置において、
前記金型は、前記キャビティを形成する金型表面が、前記開口部から離間するにつれて熱伝導率が低くなるように形成されていることを特徴とする中空筒状回転部材の鋳造装置。
In the casting apparatus of the hollow cylindrical rotating member according to claim 6 or 7,
The casting apparatus for a hollow cylindrical rotating member, wherein the mold is formed such that a mold surface forming the cavity has a lower thermal conductivity as the cavity is separated from the opening.
請求項6〜請求項8のいずれか1項記載の中空筒状回転部材の鋳造装置において、
前記金型は、前記中空筒状回転部材の回転軸に対応する軸を含む分割面によって分割され、前記分割面に一端が前記キャビティに開口し他端が金型外部に通じるガス抜き通路を備えることを特徴とする中空筒状回転部材の鋳造装置。
In the casting apparatus of the hollow cylindrical rotating member according to any one of claims 6 to 8,
The mold is divided by a dividing surface including an axis corresponding to the rotation axis of the hollow cylindrical rotating member, and a gas vent passage having one end opened to the cavity and the other end communicating with the outside of the mold is provided on the dividing surface. An apparatus for casting a hollow cylindrical rotating member.
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