JP2019181522A - 鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上金型及び下金型のメンテナンス作業を容易化することできる。【解決手段】鋳造装置５０は、上金型１が装着された上部フレーム５と、上部フレーム５と平行に配置され、下金型２が装着された下部フレーム６と、その上端部が上部フレーム５に回動可能に連結され、その下端部が下部フレーム６に回動可能に連結された主リンク部材７と、第１主リンク部材７ａと平行に配置され、その上端部が上部フレーム５に回動可能に連結され、その下端部が下部フレーム６に回動可能に連結された副リンク部材８と、主リンク部材７に対して副リンク部材８を昇降させる昇降機構４２と、を備える。【選択図】図１３

Description

本開示は、鋳造装置に関する。

特許文献１には、重力式傾動金型鋳造装置が開示されている。この装置は、上部フレーム、下部フレーム、主リンク部材、副リンク部材及び駆動部を備える。上部フレームには、上金型が装着される。下部フレームには、下金型が装着される。主リンク部材は、その上端部が上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が下部フレームに回動可能に連結される。副リンク部材は、その上端部が上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が下部フレームに回動可能に連結される。駆動部は、主リンク部材の回転軸に連結され、回転軸を中心に第１主リンク部材を回転させる。上部フレーム及び下部フレームが互いに平行に配置されるとともに、第１主リンク部材及び第１副リンク部材が互いに平行に配置され、上部フレーム、下部フレーム、第１主リンク部材及び第１副リンク部材が第１平行リンク機構を構成する。上金型及び下金型が型開きされた状態で第１主リンク部材が回転されることにより、上金型及び下金型を水平方向へ離間させることができる。

特許第５８８０７９２号公報

上記鋳造装置では、上金型及び下金型を水平方向へ離間させることにより、上金型の下方及び下金型の上方が開放される。しかしながら、上金型は下方を向いているので、上金型のメンテナンス作業を容易に行うことができない。

このため、本技術分野においては、上金型及び下金型のメンテナンス作業を容易化することが望まれている。

本開示の一側面に係る鋳造装置は、重力を利用して注湯され、開閉可能かつ傾動可能な上金型と下金型とを用いて鋳物を鋳造する。この鋳造装置は、上金型が装着された上部フレームと、上部フレームと平行に配置され、下金型が装着された下部フレームと、その上端部が上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が下部フレームに回動可能に連結された主リンク部材と、主リンク部材と平行に配置され、その上端部が上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が下部フレームに回動可能に連結された副リンク部材と、主リンク部材に対して副リンク部材を昇降させる昇降機構と、を備える。

この鋳造装置は、主リンク部材に対して副リンク部材を昇降させる昇降機構を備えている。主リンク部材及び副リンク部材は、それぞれ上部フレーム及び下部フレームに回動可能に連結されている。したがって、昇降機構により副リンク部材が昇降されると、上部フレーム及び下部フレームが傾斜する。これに伴い、上部フレーム及び下部フレームに装着された上金型及び下金型が傾斜する。よって、上金型及び下金型が型開きされた状態で、上金型及び下金型を傾斜すれば、上金型及び下金型のメンテナンス作業を容易化することができる。

この鋳造装置は、主リンク部材に連結され、主リンク部材を回転させる駆動部を更に備えてもよい。この場合、駆動部が連結された主リンク部材を昇降機構が昇降させる場合に比べて、昇降機構に対する負荷を軽減することができる。

この鋳造装置は、第１部分及び第２部分を有する連結部材を更に備え、主リンク部材は、主リンク部材の中央部に傾動回転軸を有し、第１部分は、傾動回転軸に回動可能に連結され、第２部分は、副リンク部材の中央部に回動可能に連結され、昇降機構は、第２部分に連結され、傾動回転軸を回転中心として第２部分を回転させることで、主リンク部材に対して副リンク部材を昇降させてもよい。この場合、昇降機構の力が連結部材の第２部分に直接与えられるので、第２部分を安定して回転させることができる。

本開示によれば、上金型及び下金型のメンテナンス作業を容易化することできる。

図１は、第１実施形態に係る鋳造装置の正面図である。 図２は、図１の鋳造装置の側面図である。 図３は、図１において上金型及び下金型の断面を示す図である。 図４は、図１の鋳造装置による鋳造方法を示すフローチャートである。 図５は、図１におけるＡ−Ａ矢視図であり、装置起動状態を説明するための図である。 図６は、平行リンク機構の動作によって上下金型がスライドした第２離間状態を示し、製造工程の初期状態を説明するための図である。 図７は、上金型と下金型とが型閉めされた型閉状態を説明するための図である。 図８は、型閉めされた上金型及び下金型を左回転により傾動させた図である。 図９は、上金型を途中位置まで引き上げた図である。 図１０は、上金型及び下金型がスライドして第１離間状態となった図である。 図１１は、図１０の状態から上金型を上昇端まで引き上げた図である。 図１２は、図２の状態から第１副リンク部材を上昇させた図である。 図１３は、図１１の状態から第１副リンク部材を更に上昇させた図である。 図１４は、第２実施形態に係る鋳造装置の正面図である。 図１５は、図１４において上金型及び下金型の断面を示す図である。

以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。また、「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。

（第１実施形態）
図１及び図２を参照して、第１実施形態に係る鋳造装置５０の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る鋳造装置の正面図である。図２は、図１の鋳造装置の側面図である。図中のＸ方向及びＹ方向が水平方向であり、Ｚ方向が垂直方向である。以下ではＸ方向を左右方向、Ｚ方向を上下方向ともいう。

鋳造装置５０は、重力を利用して溶融金属が注湯され、開閉可能かつ傾動可能な上金型１及び下金型２を用いて鋳物を鋳造する、いわゆる重力式傾動金型鋳造装置である。注湯される溶融金属の材質は問わない。溶融金属として、例えばアルミニウム合金及びマグネシウム合金等が用いられる。鋳造装置５０は、コントローラを有し、構成要素の動作を制御可能に構成されている。

図１及び図２に示されるように、鋳造装置５０は、例えば、ベースフレーム１７、上部フレーム５、下部フレーム６、開閉機構２１、左右一対の主リンク部材７（第１主リンク部材７ａ、第２主リンク部材７ｂ）、左右一対の副リンク部材８（第１副リンク部材８ａ、第２副リンク部材８ｂ）、回転アクチュエータ１６（駆動部）、ブラケット４０（連結部材）、固定部材４１、昇降機構４２及びラドル２５を備えている。

ベースフレーム１７は、基台１８、駆動側支持フレーム１９及び従動側支持フレーム２０を有している。基台１８は、複数の部材の組み合わせにより構成された略平板状をなす部材であり、鋳造装置５０の設置面上に水平に設けられている。駆動側支持フレーム１９と従動側支持フレーム２０とは、基台１８上において左右方向（水平方向）に対向するように立設され、基台１８に固定されている。駆動側支持フレーム１９の上端部及び従動側支持フレーム２０の上端部には、一対の傾動回転軸受９が設けられている。

上部フレーム５は、ベースフレーム１７の上方に配置されている。上部フレーム５には、上金型１が装着されている。具体的には、上部フレーム５の下面には、上型ダイベース３を介して上金型１が取り付けられている。上部フレーム５には、上金型１を昇降する開閉機構２１が設けられている。具体的には、上部フレーム５は、開閉機構２１を内蔵し、開閉機構２１により上金型１を昇降可能に保持している。

開閉機構２１は、第１油圧アクチュエータ２２、左右一対のガイドロッド２３、及び、左右一対の案内筒２４を有している。第１油圧アクチュエータ２２は、上金型１及び下金型２のいずれか一方を昇降させることによって、上金型１及び下金型２の型閉め又は型開きを行う。本実施形態においては、第１油圧アクチュエータ２２は上金型１を昇降させる。第１油圧アクチュエータ２２の下端部は、上型ダイベース３の上面に取り付けられている。第１油圧アクチュエータ２２は、上下方向（垂直方向ここではＺ方向）に伸長することにより、上型ダイベース３を介して上金型１を降下させるとともに、上下方向に短縮することにより、上型ダイベース３を介して上金型１を上昇させる。第１油圧アクチュエータ２２は、一例として油圧シリンダである。ガイドロッド２３は、上部フレーム５に取り付けられた案内筒２４を通して、上型ダイベース３の上面に取り付けられている。

下部フレーム６は、上部フレーム５と平行に配置されている。下部フレーム６は、ベースフレーム１７の上方であって、上部フレーム５の下方に配置されている。下部フレーム６には、下金型２が装着されている。具体的には、下部フレーム６の上面には、下型ダイベース４を介して下金型２が取り付けられている。図１及び図２に示される状態では、上部フレーム５と下部フレーム６とは、上下方向で互いに対向している。同様に、上金型１と下金型２とは、上下方向で互いに対向している。開閉機構２１は、上金型１を昇降させることによって、上金型１及び下金型２の型閉め又は型開きを行う。

第１主リンク部材７ａは、長尺状部材である。第１主リンク部材７ａは、例えば、断面矩形状の棒状部材である。第１主リンク部材７ａは、その上端部が上部フレーム５に回動可能に連結され、その下端部が下部フレーム６に回動可能に連結され、その中央部に傾動回転軸１０を有している。第１主リンク部材７ａは、その上端部に主リンク上部回転軸１１、及び、その下端部に主リンク下部回転軸１２を有している。本実施形態では、一対の主リンク部材７を備える。第２主リンク部材７ｂは、第１主リンク部材７ａと同一構成である。一対の主リンク部材７は、左右方向（水平方向ここではＸ方向）に対向配置され、それぞれ、上部フレーム５と下部フレーム６とを連結している。ここでは、一対の主リンク部材７は、上金型１及び下金型２を挟んで平行に対向配置される。

一対の主リンク部材７の中央部は、一対の傾動回転軸１０を介して、一対の傾動回転軸受９に回転可能に連結されている。一対の主リンク部材７の上端部は、上部フレーム５の一対の側面５ａに一対の主リンク上部回転軸１１を介して、回転可能に連結されている。一対の主リンク部材７の下端部は、下部フレーム６の一対の側面６ａに一対の主リンク下部回転軸１２を介して、回転可能に連結されている。上金型１及び下金型２を型閉めしたときに、左右方向及び上下方向に直交する奥行き方向（Ｙ方向）において、一対の主リンク部材７が上金型１及び下金型２それぞれの中心に位置するように、一対の主リンク部材７の上部フレーム５及び下部フレーム６への取り付け位置が設定されている。

第１副リンク部材８ａは、長尺状部材である。第１副リンク部材８ａは、例えば、断面矩形状の棒状部材である。第１副リンク部材８ａは、第１主リンク部材７ａと平行に配置され、その上端部が上部フレーム５に回動可能に連結され、その下端部が下部フレーム６に回動可能に連結され、その中央部に副リンク中央部回転軸１５を有している。第１副リンク部材８ａは、その上端部に副リンク上部回転軸１３、及び、その下端部に副リンク下部回転軸１４を有している。本実施形態では、一対の副リンク部材８を備える。第２副リンク部材８ｂ（不図示）は、第１副リンク部材８ａと同一構成である。一対の副リンク部材８は、左右方向に対向配置され、上部フレーム５と、下部フレーム６とを連結している。一対の副リンク部材８は、一対の側面５ａ及び一対の側面６ａに、一対の主リンク部材７と平行を成すように配設されている。副リンク部材８の長さは、主リンク部材７の長さと同じである。

一対の副リンク部材８の上端部は、上部フレーム５の一対の側面５ａに一対の副リンク上部回転軸１３を介して、回転可能に連結されている。副リンク部材８の下端部は、下部フレーム６の一対の側面６ａに一対の副リンク下部回転軸１４を介して、回転可能に連結されている。副リンク部材８の取り付け位置は、主リンク部材７に対して、ラドル２５が配置されている側となっている。副リンク中央部回転軸１５は、駆動側支持フレーム１９上に配置されている。

このように、上部フレーム５及び下部フレーム６が互いに平行に配置されると共に、第１主リンク部材７ａ及び第１副リンク部材８ａが互いに平行に配置されることにより、上部フレーム５、下部フレーム６、第１主リンク部材７ａ及び第１副リンク部材８ａで平行リンク機構が構成されている。同様に、上部フレーム５及び下部フレーム６が互いに平行に配置されると共に、第２主リンク部材７ｂ及び第２副リンク部材８ｂが互いに平行に配置されることにより、上部フレーム５、下部フレーム６、第２主リンク部材７ｂ及び第２副リンク部材８ｂで平行リンク機構が構成されている。２つの平行リンク機構は、上金型１及び下金型２を挟んで互いに対向して平行に配置されている。

第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０は、第１平行リンク機構の外側に設けられた傾動回転軸受９でベースフレーム１７に保持されている。第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０の回転中心と、型閉め又は型開きされた上金型１及び下金型２、上部フレーム５及び下部フレーム６を含む回転体の重心とが一致している。同様に、第２主リンク部材７ｂの傾動回転軸１０は、第２平行リンク機構の外側に設けられた傾動回転軸受９でベースフレーム１７に保持されている。第２主リンク部材７ｂの傾動回転軸１０の回転中心と、型閉め又は型開きされた上金型１及び下金型２、上部フレーム５及び下部フレーム６を含む回転体の重心とが一致している。ここで、「一致」とは、両者が完全に一致している場合に限られず、上金型１の重量と下金型２の重量との相違により誤差を有する場合も含まれる意味である。

回転アクチュエータ１６は、駆動側支持フレーム１９上に配置されている。回転アクチュエータ１６は、一対の主リンク部材７のうちの一方に連結され、一対の主リンク部材７のうちの一方を回転させる。本実施形態では、回転アクチュエータ１６は、第１主リンク部材７ａに連結され、第１主リンク部材７ａを回転させる。回転アクチュエータ１６は、減速機３８を介して第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０に連結するように設けられている。減速機３８はブラケット３９により傾動回転軸１０に取り付けられている。回転アクチュエータ１６は、電動、油圧、空圧のいずれで動作するものであってもよい。一例として、回転アクチュエータ１６は、サーボモータである。サーボモータは、電源に接続され、電力が供給されることにより動作する。回転アクチュエータ１６は、第１主リンク部材７ａを回転させることにより、上金型１と下金型２とを傾動又は水平方向に離間させる駆動部として機能する。

上金型１と下金型２との傾動は、開閉機構２１によって上金型１と下金型２とを型閉めした状態で、回転アクチュエータ１６によって、第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を４５°〜１３０°回転させることでなされる。上金型１と下金型２との水平方向への離間は、開閉機構２１によって上金型１と下金型２とを型開きした状態で、回転アクチュエータ１６によって、第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を所定角度回転させることでなされる。上金型１と下金型２との水平方向への離間は、回転アクチュエータ１６により第１平行リンク機構が作用することで実現する。このとき、第１平行リンク機構の動きに合わせて第２平行リンク機構も作用する。なお、第２平行リンク機構は必須ではなく、例えば、第１平行リンク機構と第２主リンク部材７ｂのみで上部フレーム５及び下部フレーム６を連結してもよいし、第１平行リンク機構と第２副リンク部材８ｂのみで上部フレーム５及び下部フレーム６を連結してもよい。

ブラケット４０は、第１主リンク部材７ａ及び第１副リンク部材８ａの外側であって、傾動回転軸受９の内側に配置されている。ブラケット４０は、第１部分４０ａ及び第２部分４０ｂを有している。第１部分４０ａ及び第２部分４０ｂは、一体的に形成されている。第１部分４０ａ及び第２部分４０ｂは、上部フレーム５及び下部フレーム６と平行な方向に沿って並んでいる。第１部分４０ａは、第１主リンク部材７ａの中央部に回動可能に連結されている。第２部分４０ｂは、第１副リンク部材８ａの中央部に回動可能に連結されている。

第１部分４０ａは、具体的には、傾動回転軸１０に回動可能に連結されている。第１部分４０ａは、例えばクロスローラリング等のベアリングを介して、傾動回転軸１０に取り付けられている。第２部分４０ｂは、具体的には、副リンク中央部回転軸１５に回動可能に連結されている。第１部分４０ａは、例えばクロスローラリング等のベアリングを介して、副リンク中央部回転軸１５に取り付けられている。

固定部材４１は、ブラケット４０の第２部分４０ｂの下端に固定されている。固定部材４１は、例えば、Ｌ字状の部材である。固定部材４１の一端部４１ａには、昇降機構４２の上端部が回動可能に連結されている。図１及び図２の状態では、固定部材４１の他端部４１ｂは、駆動側支持フレーム１９の上面に載置されている。副リンク中央部回転軸１５は、ブラケット４０及び固定部材４１を介して駆動側支持フレーム１９によって支持されている。

昇降機構４２は、第１主リンク部材７ａに対して第１副リンク部材８ａを昇降させる。昇降機構４２の動作については、後述する。昇降機構４２は、一例として油圧シリンダである。昇降機構４２の下端部は、ベースフレーム１７の基台１８に連結されている。昇降機構４２の下端部には、回転軸４２ａが設けられている。昇降機構４２は、回転軸４２ａまわりに回動可能に基台１８に連結されている。昇降機構４２の上端部（油圧シリンダのロッドの先端部）は、固定部材４１の一端部４１ａに連結されている。昇降機構４２の上端部には、回転軸４２ｂが設けられている。昇降機構４２は、回転軸４２ｂまわりに回動可能に固定部材４１に連結されている。固定部材４１は、ブラケット４０の第２部分４０ｂに固定されているので、昇降機構４２は、固定部材４１を介して、第２部分４０ｂに連結されていると言える。

ラドル２５は、下金型２の側面の上端部に取り付けられている。ラドル２５の内部には、溶湯を貯留する貯留部が画成されている。ラドル２５の注湯口２５ａ（図５参照）は、下金型２の受湯口２ａ（図５参照）に接続されている。

図３は、図１において上金型及び下金型の断面を示す図である。ここでは、下金型２の上面に複数の中子３４を納めた状態を示す。図３に示されるように、鋳造装置５０は、押出し板２８（上押出し板）と、一対の押出しピン２６（上押出しピン）と、一対のリターンピン２７と、複数の押し棒（規制部材）２９と、を有する押出し機構３７を備えている。押出し機構３７は、上部フレーム５に設けられている。

押出し板２８は、上金型１の上端側の内部に形成された内部空間に配置される。押出し板２８は、昇降自在な状態で内部空間に収容されている。各押出しピン２６は、押出し板２８の下面に設けられている。各押出しピン２６は、上金型１の内部空間から鋳物を形成するキャビティ（上キャビティ）へ貫通する孔を昇降する。各押出しピン２６は、その先端でキャビティ内の鋳物を押し出す。各リターンピン２７は、押出し板２８の下面の押出しピン２６とは異なる位置に設けられている。各リターンピン２７は、上金型１の内部空間から上金型１の下面へ貫通する孔を昇降する。各リターンピン２７は、上金型１と下金型２とが型閉めされる過程で、その先端が下金型２の上面に突き当てられることで押出し板２８を上昇させる。

各押し棒２９は、上部フレーム５の下面に設けられている。各押し棒２９は、上部フレーム５の下面に、上型ダイベース３を貫通して配設されている。各押し棒２９は上金型１の上面から内部空間へ貫通する孔に挿入された状態で、その先端が該内部空間内の押出し板２８の上方に配置される。各押し棒２９の長さは、第１油圧アクチュエータ２２が短縮して上金型１が上昇端になったとき、押出し板２８を押し下げる長さに設定されている。なお、上昇端とは、第１油圧アクチュエータ２２が短縮することにより、上金型１の取り得る最も上方の位置である。即ち、各押し棒２９は、上金型１の上面から、上金型１の上部位置に形成された内部空間へ貫通する孔を通って該内部空間内に所定長さ進入され、押出し板２８の上昇を阻止する。

下部フレーム６には、第２油圧アクチュエータ３０が内蔵されている。第２油圧アクチュエータ３０は、一例として油圧シリンダである。第２油圧アクチュエータ３０は上端部が押出し部材３１の下面に取り付けられている。左右一対のガイドロッド３２は、下部フレーム６に取り付けられた案内筒３３を通して、押出し部材３１の下面に取り付けられている。

下金型２は、上金型１と同様に、一対の押出しピン２６（下押出しピン）と一対のリターンピン２７とが連結された押出し板２８（下押出し板）を内蔵している。下金型２では、第２油圧アクチュエータ３０の伸長動作により、押出し部材３１が上昇して、押出し板２８を押し上げることで、一対の押出しピン２６とリターンピン２７とが上昇する位置関係になっている。各押出しピン２６は、その先端でキャビティ（下キャビティ）内の鋳物を押し出す。なお、上金型１及び下金型２のリターンピン２７は、型閉め時に、リターンピン２７の先端が対向する金型の合せ面、あるいは対向するリターンピン２７の先端により押し戻される。これに伴い、押出し板２８に連結された押出しピン２６も押し戻される。また、型閉め時は、第２油圧アクチュエータ３０の短縮動作で押出し部材３１は、下降端の位置になる。なお、下降端とは、第２油圧アクチュエータ３０が短縮することにより、下金型２の取り得る最も下方の位置である。

上金型１の下部周囲（側面下端部）には、一対の位置決めキー３５が取り付けられている。下金型２の上部周囲（側面上端部）には、一対のキー溝３６が一対の位置決めキー３５と嵌合可能に設けられている。位置決めキー３５とキー溝３６とは、上金型１と下金型２とを水平方向に位置決めする位置決め部を構成している。この位置決め部によれば、上金型１と下金型２とが水平方向に位置決めされるので、上金型１と下金型２とがずれて型閉めされることを抑制することができる。

続いて、図４〜図１０を参照して、鋳造装置５０による鋳造方法の例について説明する。図４は、図１の鋳造装置による鋳造方法を示すフローチャートである。図５は、図１におけるＡ−Ａ矢視図であり、装置起動状態を説明するための図である。図６は、平行リンク機構の動作によって上下金型がスライドした第２離間状態を示し、製造工程の初期状態を説明するための図である。図７は、上金型と下金型とが型閉めされた型閉状態を説明するための図である。図８は、型閉めされた上金型及び下金型を左回転により傾動させた図である。図９は、上金型を途中位置まで引き上げた図である。図１０は、上金型及び下金型がスライドして第１離間状態となった図である。図１１は、図１０の状態から上金型を上昇端まで引き上げた図である。

図４及び図５に示されるように、鋳造装置５０は、電源起動時においては、上金型１及び下金型２が型開きされた状態にある。上金型１は上昇端にあり、一対の主リンク部材７と一対の副リンク部材８とが、鋳造装置５０の設置面に対して垂直をなしている（装置起動状態：ステップＳ１１）。

なお、鋳造装置５０は、作業スペース（不図示）と給湯装置（不図示）との間に配置されている。鋳造装置５０は、ラドル２５がＹ方向で給湯装置（不図示）と対向するように配置されている。作業スペースは、中子納め等の作業を作業員が行うためのスペースである。給湯装置は、ラドル２５に溶湯を給湯する装置である。また、鋳造装置５０と作業スペースとの間には、例えばコンベア（不図示）が配置されている。コンベアは、鋳造装置５０により鋳造された鋳物（鋳物製品）を搬送する装置である。コンベアは、例えば後工程の装置（例えば、製品冷却装置、砂落装置、製品仕上装置など）まで延びている。

続いて、図４及び図６に示されるように、鋳造装置５０は、一連の鋳造工程の初期状態
とされる（ステップＳ１２）。鋳造装置５０は、図５に示される状態から図６に示される初期状態へと変更される。ステップＳ１２では、回転アクチュエータ１６が駆動し、第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０が時計回転方向に回転する。本実施形態では、時計回転方向の回転を右回転とし、反対回転を左回転とする。これに伴い、平行リンク機構の作用により、上金型１と下金型２とが相反する方向に弧を描いてスライドする。具体的には、互いに対向した上金型１と下金型２とが傾動回転軸１０を中心軸として右回転の円運動をすることにより、上金型１と下金型２とが水平方向に離間するように移動する。このとき、上金型１が給湯装置側に移動した状態（第２離間状態）となる。この第２離間状態が一連の鋳造工程の初期状態である。本実施形態では、下金型２が給湯装置側に移動した状態を第１離間状態とし、上金型１が給湯装置側に移動した状態を第２離間状態とする。つまり、第１離間状態（図１０参照）は、回転アクチュエータ１６によって上金型１が給湯装置から遠ざかる方向へ移動するとともに下金型２が給湯装置に近づく方向へ移動して、上金型１及び下金型２が水平方向に離間した状態である。第２離間状態（図６参照）は、回転アクチュエータ１６によって上金型１が給湯装置に近づく方向へ移動するとともに下金型２が給湯装置から遠ざかる方向へ移動して、上金型１及び下金型２が水平方向に離間した状態である。

次に、中子３４が下金型２の所定の位置に収められる（ステップＳ１３）。中子３４を収める中子納めは、例えば、作業員により行われる。中子３４は、例えば、中子造型機（不図示）により造型される。第２離間状態では、下金型２は、上方が開放された状態であって、下金型２に取り付けられたラドル２５が上金型１に接触しない状態となっている。このように、下金型２の上方が開放されているので、下金型２に中子３４を安全に納めることができる。

続いて、鋳造装置５０は、回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を左回転して、図５の装置起動状態に一旦戻る（ステップＳ１４）。続いて、図４及び図７に示されるように、鋳造装置５０は、第１油圧アクチュエータ２２を伸長して、上金型１と下金型２とを型閉めする（ステップＳ１５）。このとき、上金型１の位置決めキー３５と、下金型２のキー溝３６とが嵌合し、上金型１と下金型２とが水平方向に固定される。また、型閉めにより、一対の主リンク部材７及び一対の副リンク部材８と、主リンク上部回転軸１１、主リンク下部回転軸１２、副リンク上部回転軸１３、及び副リンク下部回転軸１４とが回転しないようになり、上金型１、下金型２、上部フレーム５、下部フレーム６、一対の主リンク部材７及び一対の副リンク部材８が一体化する。

次に、上金型１と下金型２とが型閉めされた型閉状態となったときに、給湯装置がラドル２５に溶湯を供給する（ステップＳ１６）。続いて、図４及び図８に示されるように、鋳造装置５０は、回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を概ね９０°左回転させて、上金型１と下金型２とを傾動状態とする（ステップＳ１７）。これにより、固定部材４１（図２参照）が、載置されていたベースフレーム１７の上面から持ち上がる。これに伴い、型閉めされて一体化された上金型１、下金型２、上部フレーム５、下部フレーム６、一対の主リンク部材７及び一対の副リンク部材８が回転して、ラドル２５内の溶湯が上金型１と下金型２との間に形成されるキャビティに傾動注湯される（ステップＳ１８）。

上記ステップＳ１８の工程が終了した後、図８の状態を所定時間保持して、注湯された溶湯の凝固（冷却）を待つ（ステップＳ１９）。なお、上記のとおり、ここでは回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を概ね９０°左回転しているが、４５°〜１３０°の範囲内の所要の角度で回転させてもよいし、４５°〜９０°の範囲内の所要の角度で回転させてもよい。

続いて、鋳造装置５０は、回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を右回転させて、図７の状態に一旦戻る（ステップＳ２０）。続いて、下金型２からの抜型及び型開きを並行して行う（ステップＳ２１）。図４及び図９に示されるように型開きが行われ、同時に下金型２からの抜型も行われる。型開きは、鋳造装置５０が第１油圧アクチュエータ２２を動作することで開始する。そして、第１油圧アクチュエータ２２の短縮動作と同時に、第２油圧アクチュエータ３０の伸長動作が開始される。第２油圧アクチュエータ３０が伸長することにより、下金型２に内蔵された押出しピン２６（図３参照）が押し出される。これにより、上金型１及び下金型２内で溶湯が凝固して成る鋳物（不図示）が下金型２から抜型され、上金型１に保持された状態となる。そして、鋳造装置５０は、所定の位置まで上金型１を上昇させて、型開きを完了する。所定の位置は、押し棒２９の先端と上金型１の押出し板２８の上面とが接触しない位置である。言い換えれば、所定の位置は、押し棒２９の先端と上金型１の押出し板２８の上面との間に隙間がある位置である。

次に、図４及び図１０に示されるように、鋳造装置５０は、回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を左回転させる（ステップＳ２２）。平行リンク機構の作用により、鋳造装置５０は、上金型１と下金型２とを弧を描いてスライドさせ、水平方向に離間させる。このとき、上金型１がコンベア側に移動した状態、すなわち、下金型２が給湯装置に近づく方向に移動した第１離間状態となる。このときの回転アクチュエータ１６の左回転の角度は、上金型１の下方が開放された状態となる３０°〜４５°程度とする。

次に、図４及び図１１に示されるように、鋳造装置５０は、第１油圧アクチュエータ２２を短縮することにより、上金型１を上昇端まで上昇させる。これにより、押し棒２９の先端が上金型１に内蔵されている押出し板２８を介して、押出しピン２６（図３参照）を上金型１に対して相対的に押出す。この結果、上金型１に保持されていた鋳物が上金型１から抜型される（ステップＳ２３）。上金型１から抜型された鋳物は落下し、上金型１の下方に設けられたコンベア上に受け取られる。即ち、コンベアは鋳物を受け取る受け取り部としても機能する。その後、鋳物は、コンベアにより、例えば、製品冷却装置、砂落装置、及びバリ取りを行う製品仕上装置などへと搬送される。

続いて、図４に示されるように、鋳造装置５０は、回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を右回転させる（ステップＳ２２）。これにより、鋳造装置５０は、初期状態に戻る（図７参照）。以上のようにして、一連の鋳造工程が完了し、鋳造装置５０により鋳物が鋳造される。また、連続して鋳造工程を行う場合には、ステップＳ１３の中子セット工程から処理を繰り返すことにより、鋳物を連続して鋳造することができる。

続いて、図２、図１２及び図１３を参照して、昇降機構４２の動作について説明する。図１２は、図２の状態から第１副リンク部材を上昇させた図である。図１３は、図１１の状態から第１副リンク部材を更に上昇させた図である。

図２に示されるように、第１主リンク部材７ａ及び第１副リンク部材８ａが互いに同じ高さ位置にある状態から、図１２及び図１３に示されるように、第１副リンク部材８ａを上昇させる場合、昇降機構４２は油圧シリンダを伸長させ、固定部材４１を介して第２部分４０ｂに上方向の力を付与する。これにより、固定部材４１が、載置されていたベースフレーム１７の上面から持ち上がる。これに伴い、第２部分４０ｂ及び第２部分４０ｂに取り付けられた副リンク中央部回転軸１５が、第１部分４０ａに取り付けられた傾動回転軸１０を回転中心として左回転する。昇降機構４２の下端部には、回転軸４２ａが設けられているので、昇降機構４２は、副リンク中央部回転軸１５の左回転に合わせて、回転軸４２ａを回転中心としてわずかに左回転しながら、油圧シリンダを伸長させる。

このように、昇降機構４２は、傾動回転軸１０を回転中心として第２部分４０ｂ及び副リンク中央部回転軸１５を回転させることで、第１主リンク部材７ａに対して第１副リンク部材８ａを上昇させる。これにより、第１平行リンク機構が作用し、主リンク上部回転軸１１に対して副リンク上部回転軸１３が上昇するとともに、主リンク下部回転軸１２に対して副リンク下部回転軸１４が上昇する。このとき、第１平行リンク機構に合わせて第２平行リンク機構も作用する。これにより、上部フレーム５及び下部フレーム６が傾斜する。この結果、上部フレーム５及び下部フレーム６に取り付けられた上金型１及び下金型２が傾斜する。副リンク中央部回転軸１５の回転角度は、図１２で１５°であり、図１３で３０°である。

図１２及び図１３に示されるように、第１副リンク部材８ａが第１主リンク部材７ａに対して上の位置にある状態から、図２に示されるように、第１副リンク部材８ａを下降させる場合は、昇降機構４２は油圧シリンダを短縮させ、固定部材４１を介して第２部分４０ｂに下方向の力を付与する。これにより、副リンク中央部回転軸１５が傾動回転軸１０を回転中心として右回転するとともに、昇降機構４２が回転軸４２ａを回転中心としてわずかに右回転しながら、油圧シリンダを短縮させる。このように、昇降機構４２は、傾動回転軸１０を回転中心として第２部分４０ｂ及び副リンク中央部回転軸１５を回転させることで、第１主リンク部材７ａに対して第１副リンク部材８ａを下降させる。第１平行リンク機構及び第２平行リンク機構が作用することで、上部フレーム５及び下部フレーム６が上下方向（Ｚ方向）に対向した状態となる。

鋳造装置５０では、上金型１及び下金型２のメンテナンス作業が定期的に行われる。メンテナンス作業は、鋳物の鋳造を予め定められた所定回数（例えば、１０回）実施する度に行われてもよいし、鋳物の鋳造を予め定められた所定時間（例えば、３０分間）実施する度に行われてもよい。メンテナンス作業では、例えば上金型１及び下金型２の点検、清掃、及び塗型が行われる。下金型２のメンテナンス作業は、例えば、図６に示される第２離間状態で行われてもよい。第２離間状態では、下金型２の上方が開放された状態となるため、下金型２のメンテナンス作業を作業員が容易に行うことができる。第２離間状態では、上金型１の下方が開放された状態となる。しかしながら、第２離間状態では、作業員が上金型１の下に潜り込む必要がある。

そこで、鋳造装置５０は、第１主リンク部材７ａに対して第１副リンク部材８ａを昇降させる昇降機構４２を備えている。昇降機構４２を上述のように動作させることにより、上部フレーム５及び下部フレーム６を傾斜させることができる。これにより、上部フレーム５及び下部フレーム６に装着された上金型１及び下金型２を傾斜させることができる。したがって、例えば、図５に示されるように、上金型１及び下金型２が型開きされた状態で昇降機構４２を動作させることにより、上金型１及び下金型２を傾斜させれば、上金型１及び下金型２のメンテナンス作業を容易化することができる。

鋳造装置５０は、第１主リンク部材７ａに連結され、第１主リンク部材７ａを回転させる回転アクチュエータ１６を更に備えている。このため、回転アクチュエータ１６が連結された第１主リンク部材７ａを昇降機構４２が昇降させる場合は、第１主リンク部材７ａと共に回転アクチュエータ１６を昇降させる必要がある。鋳造装置５０では、昇降機構４２は、第１副リンク部材８ａを昇降させるので、第１主リンク部材７ａを昇降させる場合に比べて、昇降機構４２に対する負荷を軽減することができる。

鋳造装置５０は、第１主リンク部材７ａの中央部に回動可能に連結された第１部分４０ａと、第１副リンク部材８ａの中央部に回動可能に連結された第２部分４０ｂと、を有するブラケット４０を更に備えている。このため、第１主リンク部材７ａ、第１副リンク部材８ａ、上部フレーム５及び下部フレーム６からなる第１平行リンク機構の強度が向上する。第１主リンク部材７ａは、その中央部に傾動回転軸１０を有している。第１部分４０ａは、傾動回転軸１０に回動可能に連結されている。昇降機構４２は、第２部分４０ｂに連結され、傾動回転軸１０を回転中心として第２部分４０ｂを回転させることで、第１主リンク部材７ａに対して第１副リンク部材８ａを昇降させる。このように、昇降機構４２の力がブラケット４０に直接与えられるので、ブラケット４０の第２部分４０ｂを安定して回転させることができる。

（第２実施形態）
図１４は、第２実施形態に係る鋳造装置の正面図である。図１４に示されるように、第２実施形態に係る鋳造装置５０Ａは、主に、下金型２を昇降する開閉機構２１が下部フレーム６に設けられる点で、第１実施形態に係る鋳造装置５０と相違している。これにより、鋳造装置５０Ａでは、下金型２が昇降可能とされている。以下では、第２実施形態に係る鋳造装置５０Ａと第１実施形態に係る鋳造装置５０との相違点を中心に説明し、共通する説明は省略する。

図１５は、図１４において上金型及び下金型の断面を示す図である。図１５に示されるように、鋳造装置５０Ａでは、第２油圧アクチュエータ３０が上部フレーム５に設けられ、押出し機構３７が下部フレーム６に設けられている。鋳造装置５０Ａでは、押出し板２８は、下金型２の下端側の内部に形成された内部空間に配置される。各押出しピン２６は、押出し板２８の上面に設けられている。各押出しピン２６は、下金型２の内部空間から鋳物を形成するキャビティへ貫通する孔を昇降する。各押出しピン２６は、その先端でキャビティ内の鋳物を押し出す。各リターンピン２７は、押出し板２８の上面の押出しピン２６とは異なる位置に設けられている。各リターンピン２７は、下金型２の内部空間から下金型２の上面へ貫通する孔を昇降する。各リターンピン２７は、上金型１と下金型２とが型閉めされる過程で、その先端が上金型１の下面に突き当てられることで押出し板２８を下降させる。

各押し棒２９は、下部フレーム６の上面に設けられている。各押し棒２９は、下部フレーム６の上面に、下型ダイベース４を貫通して配設されている。各押し棒２９は下金型２の下面から内部空間へ貫通する孔に挿入された状態で、その先端が該内部空間内の押出し板２８の下方に配置される。各押し棒２９の長さは、第１油圧アクチュエータ２２が短縮して下金型２が下降端になったとき、押出し板２８を押し上げる長さに設定されている。即ち、各押し棒２９は、下金型２の下面から、下金型２の下部位置に形成された内部空間へ貫通する孔を通って該内部空間内に所定長さ進入され、押出し板２８の下降を阻止する。その他の構成は、第１実施形態に係る鋳造装置５０と同一である。

鋳造装置５０Ａによる鋳造方法では、上記ステップＳ２１において、上金型１からの抜型及び型開きを並行して行う。具体的には、鋳造装置５０Ａは、下部フレーム６に設けられた開閉機構２１により、下金型２を下降させて、上金型１と下金型２との型開きを開始する。これと同時に、上部フレーム５に設けられた第２油圧アクチュエータ３０の伸長動作を開始する。第２油圧アクチュエータ３０の伸長により、上金型１に内蔵された押出しピン２６を押し出す。これにより、上金型１及び下金型２内で溶湯が凝固して成る鋳物（不図示）が上金型１から抜型され、下金型２に保持された状態となる。また、上記工程Ｓ２３において、下金型２からの抜型を行う。具体的には、開閉機構２１により、下金型２を下降端まで下降させる。これにより、押し棒２９の先端が下金型２に内蔵されている押出し板２８を介して、押出しピン２６を下金型２に対して相対的に押出す。この結果、下金型２に保持されていた鋳物が下金型２から抜型される。

鋳造装置５０Ａによれば、上述した鋳造装置５０と同様の効果を奏する。

以上、各実施形態について説明したが、本開示は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、鋳造装置５０は、第２主リンク部材７ｂに対して第２副リンク部材８ｂを昇降させる昇降機構４２を更にもう一つ備えていてもよい。

昇降機構４２は、第１主リンク部材７ａに対して第１副リンク部材８ａを相対的に昇降させることができる構成であればよい。したがって、鋳造装置５０，５０Ａでは、昇降機構４２が実際に昇降させるのは第１副リンク部材８ａであるが、昇降機構４２が第１主リンク部材７ａを実際に昇降させる構成であってもよい。

鋳造装置５０，５０Ａでは、昇降機構４２は、ブラケット４０の第２部分４０ｂに連結されているが、副リンク上部回転軸１３、及び、副リンク下部回転軸１４等に連結されていてもよい。また、昇降機構４２は、固定部材４１を介さず、直接ブラケット４０に連結されていてもよい。

第２油圧アクチュエータ３０により、上金型１又は下金型２からの鋳物の抜型を行う代わりに、スプリングで押出し板２８を押し出してもよい。その場合、上金型１及び下金型２の型閉め時に上金型１により下金型２のリターンピン２７を押し下げて押出しピン２６を下げることになり、型閉め力がリターンピン２７の押し下げ力分相殺されることになるが、アクチュエータ数を減らすことができる。

また、鋳造装置５０は、複数配置することができる。このとき、給湯装置により給湯可能であれば、鋳造装置の配置に制限はない。また、中子納めは作業員によらず、例えば、多関節構造のアームを備えた中子納め用ロボットによって行われてもよい。また、開閉機構２１は、上金型１及び下金型２の両方を昇降させてもよい。

１…上金型、２…下金型、５…上部フレーム、６…下部フレーム、７…主リンク部材、７ａ…第１主リンク部材、８…副リンク部材、８ａ…第１副リンク部材、１０…傾動回転軸、１６…回転アクチュエータ（駆動部）、４０…ブラケット（連結部材）、４０ａ…第１部分、４０ｂ…第２部分、４２…昇降機構、５０，５０Ａ…鋳造装置。

Claims (3)

1. 重力を利用して注湯され、開閉可能かつ傾動可能な上金型と下金型とを用いて鋳物を鋳造する鋳造装置であって、
   前記上金型が装着された上部フレームと、
   前記上部フレームと平行に配置され、前記下金型が装着された下部フレームと、
   その上端部が前記上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が前記下部フレームに回動可能に連結された主リンク部材と、
   前記主リンク部材と平行に配置され、その上端部が前記上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が前記下部フレームに回動可能に連結された副リンク部材と、
   前記主リンク部材に対して前記副リンク部材を昇降させる昇降機構と、を備える、鋳造装置。
2. 前記主リンク部材に連結され、前記主リンク部材を回転させる駆動部を更に備える、請求項１に記載の鋳造装置。
3. 第１部分及び第２部分を有する連結部材を更に備え、
   前記主リンク部材は、前記主リンク部材の中央部に傾動回転軸を有し、
   前記第１部分は、前記傾動回転軸に回動可能に連結され、
   前記第２部分は、前記副リンク部材の中央部に回動可能に連結され、
   前記昇降機構は、前記第２部分に連結され、前記傾動回転軸を回転中心として前記第２部分を回転させることで、前記主リンク部材に対して前記副リンク部材を昇降させる、請求項１又は２に記載の鋳造装置。

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