JP2985516B2

JP2985516B2 - 鋳造装置

Info

Publication number: JP2985516B2
Application number: JP4166802A
Authority: JP
Inventors: 正治阿南
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-06-03
Filing date: 1992-06-03
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JPH05337622A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、キャビティ内に注湯さ
れた溶湯を加圧することにより巣の発生を防止する鋳造
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金型鋳造においては、溶湯の凝固収縮に
起因する巣の発生を抑制するために、キャビティ内の溶
湯を加圧することが行なわれている。特開昭６１−１４
６２号公報には、金型に摺動自在に嵌装された加圧ピン
により、キャビティ内に注湯された溶湯の加圧するよう
にした技術が開示されている。

【０００３】金型鋳造においては、溶湯の凝固速度が金
型の温度や溶湯の注湯温度に大きく影響され、厳密には
鋳造ごとに溶湯の凝固速度が異なる。したがって、上記
公報のように、加圧ピンを時間管理により常に一定のタ
イミングで作動させる場合は、溶湯の凝固の進行に対し
て加圧ピンの作動タイミングがずれることになり、溶湯
を最適のタイミングで加圧することができない。そこ
で、溶湯の凝固速度に応じて最適のタイミングで溶湯を
加圧するようにした技術が提案されている（実開平２−
８１７４８号公報）。

【０００４】図１３は、上述の実開平２−８１７４８号
公報に開示された鋳造装置を示している。図１３におい
て、１は金型を示している。金型１は、固定型２と可動
型３とから構成されている。可動型３は、固定型２に対
して進退可能となっている。金型１には、固定型２と可
動型３によってキャビティ４が形成されている。キャビ
ティ４には、スリーブ５を介して溶湯が注湯されるよう
になっている。可動型３には、先端がキャビティ４内に
突出する加圧ピン６が嵌装されており、加圧ピン６は、
皿ばね７によってキャビティ４方向に付勢されている。

【０００５】図１３の鋳造装置においては、溶湯の凝固
収縮の進行に伴う溶湯圧の低下により加圧ピン６が皿ば
ね７のばね力によってキャビティ４内に押し出され溶湯
を加圧する。このように、加圧ピン６をばね力によって
付勢することにより、凝固の進行に応じた溶湯の加圧が
可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１３の鋳造
装置にはつぎの問題が存在する。図１３の装置の場合
は、皿ばね７のばね力により加圧力を発生させているた
め、加圧ピン６がキャビティ４内に押し込まれるほど、
加圧力は小さくなる。そのため、凝固が進行し半凝固状
態の溶湯を加圧するのには加圧力が不足し、十分な加圧
ができなくなる。つまり、溶湯の凝固が進行すればする
ほど、大きな加圧力が必要となるが、ばね力を利用した
場合は、これに対応できない。

【０００７】キャビティ内に溶湯が充填されると、金型
との熱交換によって溶湯表面が凝固するため、加圧開始
時にはこの凝固層を破るだけの加圧力が必要となる。一
旦、加圧ピンによって凝固層が破られると、加圧ピンは
凝固していない流動状の溶湯を押すことになる。したが
って、未凝固状態の溶湯を加圧する加圧力が加圧初期と
同様に大であると、加圧ピンは溶湯内を一気に押し進
み、溶湯の逃げによって溶湯の加圧が不十分となる。こ
のように、溶湯の加圧は溶湯の凝固を考慮して行なうこ
とが必要であり、未凝固状態の溶湯を大きな加圧力をも
って加圧することは、加圧が却って不十分となり、巣の
発生原因となる空洞部を押しつぶすことができない。

【０００８】本発明は、溶湯の加圧初期には大きな加圧
力を溶湯に付与することができ、その後は溶湯の未凝固
部分の凝固の進行に見合った加圧力を付与することが可
能な鋳造装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。（１）溶湯が充填されるキャビティを形成する金型
と、前記キャビティに対して進退可能に設けられ、キャ
ビティ内への進入によってキャビティ内の溶湯を加圧す
る単一の加圧ピンと、前記加圧ピンと連結される加圧力
可変機構と、を備え、前記加圧力可変機構は、ストッパ
を有する単一のシリンダと、前記シリンダ内に加圧ピン
軸方向に移動可能に配置され前記加圧ピンと連結された
第１のピストンと、前記シリンダ内に加圧ピン軸方向に
後退端位置から前記ストッパに当接する位置までにわた
って摺動可能に配置された第２のピストンと、前記シリ
ンダに接続された油圧回路と、を有し、前記第２のピス
トンが前記後退端位置から前記ストッパに当接する位置
まで前進する間は前記第２のピストンは前記第１のピス
トンと係合して前記第１にピストンと共に移動し、この
時加圧ピン押し力Ｆ ₀ を生じ、前記第２のピストンが前
記ストッパに当接した後は前記第２のピストンは前進を
停止して前記第１のピストンのみが前進し、この時前記
加圧ピン押し力Ｆ ₀ より小の加圧ピン押し力Ｆ ₁ を生じ
る、ように前記第１のピストンと前記第２のピストンが
組み合わせおよび前記油圧回路が構成されている、こと
を特徴とする鋳造装置。（２）溶湯が充填されるキャビティを形成する金型
と、前記キャビティに対して進退可能に設けられ、キャ
ビティ内への進入によってキャビティ内の溶湯を加圧す
る単一の加圧ピンと、前記加圧ピンと連結される加圧力
可変機構と、を備え、前記加圧力可変機構は、ストッパ
を有する単一のシリンダと、前記シリンダ内に加圧ピン
軸方向に移動可能に配置され前記加圧ピンと連結された
第１のピストンと、前記シリンダ内に加圧ピン軸方向に
後退端位置から前記ストッパに当接する位置までにわた
って摺動可能に配置された第２のピストンと、前記シリ
ンダに接続された油圧回路と、を有し、前記第２のピス
トンが前記後退端位置から前記ストッパに当接する位置
まで前進する間は前記第２のピストンは前記第１のピス
トンと係合して前記第１にピストンと共に移動し、この
時加圧ピン押し力Ｆ ₀ を生じ、前記第２のピストンが前
記ストッパに当接した後は前記第２のピストンは前進を
停止して前記第１のピストンのみが前進し、この時前記
加圧ピン押し力Ｆ ₀ より小の加圧ピン押し力Ｆ ₁ を生
じ、前記第１のピストンのみがさらに前進すると前記加
圧ピン押し力Ｆ ₁ より大の加圧ピン押し力Ｆ ₂ を生じ
る、ように前記第１のピストンと前記第２のピストンが
組み合わせおよび前記油圧回路が構成されている、こと
を特徴とする鋳造装置。

【００１０】

【作用】上記（１）、（２）の鋳造装置では、キャビテ
ィ内に注湯された溶湯は、金型との熱交換によって冷却
され、溶湯表面の凝固が開始される。溶湯の加圧初期に
は、加圧力可変機構の第１のピストンと第２のピストン
が係合するので、加圧ピンは双方のピストンの移動によ
って移動され、溶湯への加圧力が高められる。したがっ
て、溶湯表面の凝固層は加圧ピンによって容易に破られ
る。

【００１１】溶湯表面の凝固層が破られると、加圧ピン
は未凝固状態の溶湯内に進入することになるが、この時
点では、第２のピストンがストッパに当接し、第２のピ
ストンの移動が停止される。そのため、加圧ピンは、第
１のピストンのみによって移動させられることになり、
溶湯に付与される加圧力は加圧初期よりも低下される。
したがって、加圧ピンが溶湯の未凝固部分を一気に押し
進むことはなくなり、未凝固部分の凝固の進行に応じた
加圧が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の鋳造装置の望ましい実施例
を、図面を参照して説明する。

【００１３】第１実施例図１ないし図４は、本発明の第１実施例を示している。
図１において、１１は金型を示している。金型１１は、
固定型１２と可動型１３を有している。可動型１３は、
固定型１２に対して進退可能となっている。固定型１２
には、固定型入子１４が取付けられている。可動型１３
には、可動型入子１５が取付けられている。

【００１４】固定型１２には、スリーブ１６が設けられ
ている。金型１１には、固定型入子１４と可動型入子１
５によってキャビティ１７が形成されている。キャビテ
ィ１７は、固定型入子１４と可動型入子とが結合された
ときに生じる空間部である。キャビティ１７には、スリ
ーブ１６を介して溶湯１０が充填されるようになってい
る。

【００１５】可動入子１５には、加圧ピン１８が摺動自
在に保持されている。加圧ピン１８は、キャビティ１７
内に進入可能となっており、キャビティ１７内に加圧ピ
ン１８が進入することによって、キャビティ１７内に充
填された溶湯１０が加圧されるようになっている。加圧
ピン１８は、後述する第１のピストン２３と連結されて
いる。

【００１６】可動入子１５には、加圧力可変機構として
の油圧シリンダ２０が設けられている。油圧シリンダ２
０は、シリンダ部２１、第１のピストン２３、第２のピ
ストン２４を有している。シリンダ部２１は、可動入子
１５に形成された収納穴１５ａに嵌装されている。シリ
ンダ部２１の内側には、リング状に形成された第２のピ
ストン２４が摺動可能に嵌装されている。第２のピスト
ン２４の内側には、第１のピストン２３が摺動自在に嵌
装されている。第２のピストン２４の一方には、第１の
ピストン２３と軸方向に係合可能な係合部２４ａが形成
されている。係合部２４ａは、第２のピストン２４がキ
ャビティ１７側に向って移動する方向に対してのみ第１
のピストン２３と係合可能となっている。

【００１７】シリンダ部２１の内周面には、第２のピス
トン２４の端面２４ａが当接可能なストッパ２１ａが形
成されている。第２のピストン２４は、ストッパ２１ａ
との当接によってキャビティ１７側への移動が停止され
るようになっている。第１のピストン２３には、上述し
たように、加圧ピン１８が連結されている。シリンダ２
１内には、第１のピストン２３および第２のピストン２
４によって区画される第１の油室２５と第２の油室２６
とが形成されている。

【００１８】第１のピストン２３および第２のピストン
２４の双方が第２の油室２６側に後退した状態では、加
圧ピン１８の先端面がキャビティ１７の内壁面と一致す
るようになっている。シリンダ部２１には、第１の油室
２５と連通する第１のポート２５ａ、第２の油室２６と
連通する第２のポート２６ａがそれぞれ形成されてい
る。

【００１９】各ポート２５ａ、２６ａには、油圧制御手
段３１が接続されている。油圧制御手段３１は、油圧源
３２、減圧弁３３、電磁切替弁３４を有している。油圧
源３２は、油タンク３８内に貯溜される作動油４０を汲
上げるオイルポンプから構成されている。油圧源３２に
は、油圧源３２から吐出される作動油４０の圧力を制御
する減圧弁３３が油圧通路４１を介して接続されてい
る。

【００２０】減圧弁３３には、油圧通路４２を介して電
磁切替弁３４が接続されている。電磁切替弁３４は、ソ
レノイド３４ａへの通電による吸引力、またはソレノイ
ド３４ａへの非通電によるスプリング３４ｂの付勢力に
より油圧通路の切替動作を行なう機能を有している。電
磁切替弁３４は、ソレノイド３４ａの非通電時には、ポ
ート３４ｃとポート３４ｄとが連通し、ポート３４ｅと
ポート３４ｆが連通するようになっている。電磁切替弁
３４は、ソレノイド３４ａの通電時には、ポート３４ｃ
とポート３４ｆが連通し、ポート３４ｅとポート３４ｄ
が連通するようになっている。

【００２１】電磁切替弁３４のポート３４ｄは、油圧通
路４３を介して油圧シリンダ２０の第１のポート２５ａ
と接続されている。電磁切替弁３４のポート３４ｆは、
油圧通路４４を介して油圧シリンダ２０の第２のポート
２６ａと接続されている。電磁切替弁３４のソレノイド
３４ａは、電気制御手段５０に接続されている。電気制
御手段５０は、鋳造過程における溶湯のキャビティ１７
への充填完了信号等に基づき、ソレノイド３４ａを励磁
し、電磁切替弁３４を切替動作する機能を有している。

【００２２】つぎに、第１実施例における作用について
説明する。図４は、鋳造作業開始前における金型の位置
関係を示している。図４に示すように、鋳造作業が開始
される前には、固定型１２に対し可動型１３は後退して
いる。可動型１３を後退させているのは、完成した鋳造
品５０を取り出すためである。鋳造品５０の取出しが完
了すると、可動型１３が固定型１２に向って前進し、固
定型１２と可動型１３との結合が行なわれる。

【００２３】固定型１２と可動型１３との結合が完了す
ると、スリーブ１６を介してキャビティ１７に溶湯１０
が充填される。溶湯の充填時には、スリーブ１６にはプ
ランジャ（図示略）が挿入され、プランジャの挿入によ
り溶湯１０がキャビティ１７内に押し込まれる。キャビ
ティ１７内に充填された溶湯１０は、固定型入子１４お
よび可動型入子１５との接触によって冷却され、徐々に
凝固される。スリーブ１６のキャビティ１７の入口部に
は、図１に示すように、溶湯１０が凝固したビスケット
８０ａが形成される。

【００２４】溶湯１０のキャビティ１７内への充填が完
了すると、その旨の信号が電気制御手段５０に出力され
る。これにより、電気制御手段５０は、溶湯１０の充填
完了の信号に基づき、電磁切替弁３４のソレノイド３４
ａを励磁する。電磁切替弁３４が励磁されると、油圧通
路は図２に示す状態に切替えられる。

【００２５】図２の状態では、油圧源３２からの作動油
４０が油圧通路４４を介して、油圧シリンダ２０の第２
の油室２６に圧送される。また、油圧シリンダ２０の第
１の油室２５内の作動油は、油圧通路４３、電磁切替弁
３４を介して油タンク３８に戻される。この状態では、
第２の油室２６の油圧が第１のピストン２３と第２のピ
ストン２４の双方に作用する。

【００２６】溶湯１０の薄肉部１０ｃが凝固しビスケッ
ト８０ａからの溶湯の補給が断たれると、厚肉部１０ｄ
の凝固の進行により溶湯圧が低下し、加圧ピン１８への
反力Ｆ_Pも低下し、Ｆ_p＜Ｆ₀となった時点でピストン
２３、２４は前進する。溶湯１０の加圧初期には、上述
したように、第２の油圧室２６の油圧が第１のピストン
２３および第２のピストン２４に作用し、この状態では
両ピストン２３、２４は係合部２４ａを介して係合する
ことになる。したがって、第２のピストン２４に作用す
る力も加圧ピン１８に伝達されることになり、加圧初期
にはキャビティ１７内の溶湯１０への加圧力が高めら
れ、溶湯表面の凝固層は加圧ピン１８によって容易に破
られる。

【００２７】溶湯１０表面の凝固部分が加圧ピン１８に
よって破られると、加圧ピン１８の先端が溶湯１０内の
未凝固部分に進入することになり、加圧ピン１８は加圧
初期状態よりも移動しやすくなるが、この状態では第２
のピストン２４がシリンダ部２１のストッパ２１ａと当
接し、第２のピストン２４のキャビティ１７側への移動
が停止される。したがって、第１のピストン２３のみが
第２の油室２６へ圧送される作動油４０の圧力によりキ
ャビティ１７側へ押し出され、第１のピストン２３と第
２のピストン２４との係合も解除される。

【００２８】この状態では、第２のピストン２４の推力
を利用することができなくなり、加圧初期の加圧力Ｆ₀
に比べて溶湯１０に付与される加圧力Ｆ₁は小とされ
る。そのため、加圧ピン１８が流動状の溶湯１０内を一
気に前進端まで進むことはなくなり、加圧ピン１８によ
る溶湯１０の逃げが防止される。

【００２９】加圧ピン１８が溶湯１０の未凝固部分に進
入した時点では溶湯圧が高いので、溶湯圧による加圧ピ
ン１８への反力Ｆ_pは、油圧シリンダ２０による加圧ピ
ン１８の加圧力Ｆ₁よりも大となっている。溶湯１０の
薄肉部１０ｃが凝固しかつ厚肉部１０ｄの凝固が進行す
ると、溶湯圧Ｐ_Mによる反力Ｆ_pが加圧ピン１８の加圧
力Ｆ₁よりも低下し、図３に示すように、加圧ピン１８
の厚肉部１０ｄへの進入が開始される。

【００３０】このように、加圧ピン１８によって溶湯表
面の凝固層を破った後は、加圧ピン１８は比較的小さな
力で溶湯１０内に押し込まれるので、溶湯１０の凝固の
進行に見合った加圧が可能となる。したがって、溶湯１
０への加圧が十分に行なわれ、巣の発生に起因する溶湯
内の空洞部は確実に押しつぶされる。

【００３１】キャビティ１７に充填された溶湯１０の冷
却が完了すると、電気制御手段５０によって電磁切替弁
３４のソレノイド３４ａへの通電が停止され、電磁切替
弁３４の切替動作によって油圧通路は切替えられる。油
圧通路が切替えられると、油圧シリンダ２０の第１の油
室２５に作動油が圧送され、第２の油室２６内の作動油
４０は、油タンク３８に戻される。これにより、第１の
ピストン２３と第２のピストン２４は、元の位置まで戻
される。

【００３２】第１のピストン２３および第２のピストン
２４が加圧前の位置まで戻った状態では、第２のピスト
ン２４の端面は第２の油室２６の端面側に位置され、第
１のピストン２３は第２のピストン２４に収納される。
これにより、加圧ピン１８の前端面はキャビティ１７の
内壁面と一致される。加圧ピン１８の後退が完了する
と、可動型１３は固定型１２から離れ、図４に示すよう
に、キャビティ１７によって形成された鋳造品８０が露
出される。可動型１３の後退が完了すると、鋳造品８０
の取出しが行なわれる。

【００３３】第２実施例図５ないし図７は、本発明の第２実施例を示している。
第２実施例が第１実施例と異なるところは、加圧ピンに
よる溶湯への加圧段数であり、その他の部分は第１実施
例に準じるので、準じる部分に第１実施例と同一の符号
を付すことにより準じる部分の説明を省略し、異なる部
分についてのみ説明する。後述する実施例も同様とす
る。

【００３４】第１実施例においては、加圧ピン１８によ
る溶湯１０への加圧段数は２段階であったが、本実施例
では溶湯１０への加圧は３段階となっている。本実施例
では、第１のピストン２３には、小径ピストン部２３ｃ
が連結されている。小径ピストン部２３ｃは、第２のピ
ストン２４と係合可能となっている。小径ピストン部２
３ｃの中央部には、凹部２３ｄが形成されており、凹部
２３ｄには可動配管６１が連結されている。凹部２３ｂ
は、小径ピストン部２３ｃに形成された通路６２を介し
て第２の油室２６と連通するようになっている。小径ピ
ストン部２３ｃは、第２のピストン２４の嵌合穴２４ｂ
に出入可能に嵌装されている。小径ピストン部２３ｃの
端面は、第２のピストン２４の係合部２４ａと係合可能
になっている。

【００３５】電磁切替弁３４のポート３４ｆは、油圧通
路４４を介して第２の油室２６と接続されている。油圧
通路４４には、逆止弁３６および油圧通路４６を介して
上述の可動配管６１が接続されている。逆止弁３６は、
第２の油室２６内の作動油を油タンク３８に戻す方向の
流れのみを許す機能を有している。シリンダ部２１の第
１のポート２５ａに接続される油圧通路４３は、電磁開
閉弁３５、油圧通路４７、逆止弁３７を介して油圧通路
４６と接続されている。

【００３６】電磁開閉弁３５は、ソレノイド３５ａの非
通電時にはポート３５ｃとポート３５ｄが非連通とな
り、ソレノイド３５ａの非通電時にはポート３５ｃとポ
ート３５ｄが連通するようになっている。電磁開閉弁３
５のポート３５ｄと接続される逆止弁３７は、ポート３
５ｃからポート３５ｄに向って流れる作動油４３の流れ
のみを許す機能を有している。

【００３７】つぎに、第２実施例における作用について
説明する。図５は、溶湯１０がキャビティ１７に充填さ
れる前の状態を示している。この状態では、電磁切替弁
３４のソレノイド３４ａは非通電となっており、油圧源
３２からの作動油４０は、第１の油室２５に圧送されて
いる。したがって、第１のピストン２３および第２のピ
ストン２４は後退端に位置しており、加圧ピン１８の端
面は、キャビティ１７の内壁面と同一位置に位置してい
る。

【００３８】キャビティ１７内への溶湯１０の充填が完
了すると、電磁切替弁３４のソレノイド３４ａへの通電
によって油圧通路の切替えが行なわれる。これにより、
油圧源３２からの作動油は、図６に示すように、第２の
油室２６に圧送され、第２の油室２６内の油圧によって
第１のピストン２３と第２のピストン２４とがキャビテ
ィ１７の方向に押し出される。この状態では、第１のピ
ストン２３と第２のピストン２４は係合しているので、
第２のピストン２４に作用する力が加圧ピン１８にも伝
達され、加圧初期における加圧力は増大される。

【００３９】キャビティ１７に充填された溶湯１０が金
型との熱交換によって冷却され溶湯圧が低下すると、加
圧ピン１８が前進し、溶湯表面の凝固層は容易に突き破
られる。

【００４０】加圧ピン１８によって溶湯表面の凝固層が
破られると、第２のピストン２４がシリンダ部２１のス
トッパ２１ａと当接し、第２のピストン２４のキャビテ
ィ１７方向への移動が停止される。そのため、第２の油
室２６の油圧によって移動するのは、第１のピストン２
３のみとなる。この状態では、第１のピストン２３の小
径ピストン部２３ａの端面のみに油圧が作用するので、
加圧ピン１８による溶湯１０の加圧力は、加圧初期に比
べて大幅に減少される。

【００４１】そのため、加圧ピン１８がキャビティ１７
内の流動状態にある溶湯１０内に進入しても、加圧ピン
１８が溶湯１０内を一気に押し進むことはなくなり、加
圧ピン１８の進入による溶湯１０の逃げもなくなる。し
たがって、凝固が進行する溶湯１０を最適な加圧力をも
って加圧することが可能となる。

【００４２】第１のピストン２３のキャビティ１７方向
への移動がさらに大きくなると、図７に示すように、第
１のピストン２３の小径ピストン部２３ａが第２のピス
トン２４の嵌合穴２４ｂから抜け出し、第１のピストン
２３の端面全体に第２の油室２６の油圧が作用すること
になる。この状態では、図６の場合に比べて第１のピス
トン２３の油圧が作用する面積が増加するので、加圧ピ
ン１８による溶湯１０の加圧力が高められる。

【００４３】このように、本実施例では第３段階の加圧
によって大きな加圧力が得られるため、半凝固状態とな
った溶湯１０への十分な加圧が可能となり、溶湯１０の
厚肉部を十分に加圧することができる。したがって、溶
湯１０内に存在する空洞部は確実に押しつぶされ、巣の
発生が防止される。なお、図７の加圧状態においては、
第２の油室２６と可動配管６１側とが連通状態となる
が、油圧通路４６と油圧通路４７との間には逆止弁３７
が設けられているので、作動油が逆流して油タンク３８
へ排出されるのは防止される。

【００４４】第３実施例図８ないし図１２は、本発明の第３実施例を示してい
る。本実施例は、第２実施例と同様に加圧力を３段階に
制御するものであるが、とくに初期加圧力よりも最終加
圧力が大となるように構成したものである。

【００４５】図８に示すように、第１のピストン２３に
は通路６５が形成されている。また、シリンダ部２１に
は、第１のピストン２３がキャビティ１７側に移動した
際に、第１のピストン２３の通路６５と連通する第３の
ポート２５ｂが形成されている。油圧通路４３には、別
の電磁切替弁７１が接続されている。電磁切替弁７１
は、ソレノイド７１ａへの通電による吸引力、またはソ
レノイド７１ａへの非通電によるスプリング７１ｂの付
勢力により油圧通路の切替動作を行なう機能を有してい
る。

【００４６】電磁切替弁７１は、ソレノイド７１ａの非
通電時にはポート７１ｃとポート７１ｄが連通し、ソレ
ノイド７１ａの通電時には、ポート７１ｅとポート７１
ｄとが連通するようになっている。ポート７１ｄは、油
圧通路７２を介してシリンダ部２１のポート２５ｂと接
続されている。ポート７１ｅは、油圧通路７３を介して
油タンク３８に接続されている。電磁切替弁３４とシリ
ンダ部２１の第１のポート２５ａとの間に位置する油圧
通路４３には、逆流防止用の逆止弁７４が介装されてい
る。

【００４７】つぎに、第３実施例における作用について
説明する。図８は、キャビティ１７内に溶湯が充填され
る前の状態を示している。キャビティ１７内への溶湯の
充填が完了すると、各電磁弁３４、３５、７１のソレノ
イドへの通電が行なわれ、油圧通路が図９に示す状態に
切替えられる。

【００４８】図９の状態では、第１の油室２５および第
２の油室２６に油圧源３２から作動油が圧送される。こ
こで、各室の油圧をＰ、加圧ピン１８の断面積をＳ₁、
第１のピストン２３の断面積をＳ₃、シリンダ部２１の
内径断面積をＳ₂とすると、溶湯１０への初期加圧力Ｆ
₀はつぎの数式により求められる。Ｆ₀＝Ｐ×｛Ｓ₂−
（Ｓ₃−Ｓ₁）｝すなわち、図９の状態では、第１の油
室２５に作動油が圧送されるので、第１のピストン２３
には加圧ピン１８の断面積Ｓ₁を除いた断面積（Ｓ₃−
Ｓ₁）に油圧が作用することになる。

【００４９】第２の油室２６に圧送される油圧によって
加圧ピン１８がキャビティ１７側に移動されると、図１
０に示すように、加圧ピン１８によって溶湯表面の凝固
層１０ａが突破られる。さらに、加圧ピン１８が溶湯１
０内に進入すると、第２のピストン２４の前端面がシリ
ンダ部２１のストッパ２１ａに当接し、第２のピストン
２４のキャビティ１７方向への移動が停止される。

【００５０】第２のピストン２４の移動が停止された状
態では、図１１に示すように、第１のピストン２３のみ
が第１の油室２５に作用する油圧によって移動される。
この状態での溶湯１０への加圧力Ｆ₁は、つぎの数式に
より求められる。Ｆ₁＝Ｐ×｛Ｓ₃−（Ｓ₂−Ｓ₁）｝すなわち、図１１の状態でも第１の油室２５に作動油が
圧送されるので、第１のピストン２３には加圧ピン１８
の断面積Ｓ₁を除いた断面積（Ｓ₃−Ｓ₁）に油圧が作
用することになる。

【００５１】このように、第２のピストン２４の移動が
停止された状態では、反力が作用する第１のピストン２
３の移動のみによって加圧ピン１８が押し出され、溶湯
１０へ付与される加圧力は小さなものとなる。そのた
め、加圧ピン１８が溶湯１０の未凝固部分１０ｂ内を一
気に突き進むことはなくなり、加圧ピン１８による溶湯
１０の逃げは解消される。したがって、溶湯１０の未凝
固部分１０ｂの凝固の進行に見合った加圧が可能とな
る。

【００５２】第１の油室２５に圧送される作動油の圧力
によって第１のピストン２３のキャビティ１７方向への
移動量が大となると、図１２に示すように、第１のピス
トン２３に形成された通路６５を介して、第１の油室２
５とシリンダ部２１の第３のポート２５ｂとが連通状態
となり、第１の油室２５内の作動油４０が油タンク３８
に戻される。つまり、図１３の状態では、第１の油室２
５内の作動油４０が油タンク３８に戻されることによ
り、図９ないし図１１のように、第１のピストン２３へ
の反力が生じなくなる。

【００５３】図１２に示すように、第１の油室２５内の
作動油４０が第１のピストン２３の通路６５を介して油
タンク３８に戻される状態での溶湯１０への加圧力Ｆ₂
は、つぎの数式により求められる。Ｆ₂＝Ｐ×Ｓ₃ すなわち、最終段階での溶湯１０の加圧の際には、第１
の油室２５での反力が生じないので、第１のピストン２
３には、第２の油室２６の油圧のみが作用することにな
り、溶湯１０への加圧力は増大される。ここで、第１の
ピストン２３の断面積Ｓ₃を、Ｓ₃＞（Ｓ₁＋Ｓ₂）／
２という値に設定すれば、最終加圧力Ｆ₂を初期加圧力
Ｆ₀よりも大とすることができる。

【００５４】このように、第３実施例では、初期加圧力
Ｆ₀よりも最終加圧力Ｆ₂を大に設定することができる
ので、溶湯１０の半凝固部分１０ｂを十分に加圧するこ
とが可能となる。したがって、半凝固部分１０ｂに存在
する空洞部分を十分に押しつぶすことができ、巣の発生
が確実に防止される。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。

【００５６】請求項１の鋳造装置によれば、つぎの効果
を得る。（１）溶湯の加圧初期には、液圧が作用する第１のピス
トンと第２のピストンとを係合させ、双方のピストンに
よって加圧ピンを移動させることにより溶湯の加圧を行
なうようにしたので、金型との熱交換によって形成され
た溶湯表面の凝固層を、加圧ピンによって容易に突き破
ることができる。

【００５７】（２）第２のピストンの移動量が所定値に
達したときに、第２のピストンをストッパに当接させ、
第２のピストンの移動を停止させるようにしたので、第
１のピストンのみにより加圧ピンを移動させることがで
き、液圧の受圧面積の減少により加圧ピンによる溶湯へ
の加圧力を低下させることができる。したがって、溶湯
表面の凝固層を突き破った加圧ピンが溶湯の未凝固部分
内を一気に進むことはなくなり、凝固の進行に応じた溶
湯の加圧が可能となる。

【００５８】請求項２の鋳造装置によれば、上記請求項
１の効果に加えて、第２のピストンが停止した後の第１
のピストンの前進途中で加圧ピンの押し力がＦ ₁ からＦ
₂ に増大でき、必要に応じ、より効果的な局部最終加圧
をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る鋳造装置であって溶
湯の充填完了直後の状態を示す断面図である。

【図２】図１の装置において第２のピストンがシリンダ
部のストッパと当接した状態を示す断面図である。

【図３】図１の装置において加圧ピンが第１のピストン
によって押し出される状態を示す断面図である。

【図４】図１の装置の溶湯充填開始前の状態を示す断面
図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る鋳造装置であって溶
湯の充填完了直前の状態を示す断面図である。

【図６】図５の装置において第２のピストンがシリンダ
部のストッパと当接した状態を示す断面図である。

【図７】図５の装置において加圧ピンが第１のピストン
によって押し出される状態を示す断面図である。

【図８】本発明の第３実施例に係る鋳造装置であって溶
湯の充填完了直前の状態を示す断面図である。

【図９】図８の装置による溶湯の初期加圧の状態を示す
断面図である。

【図１０】図８の装置において第２のピストンがシリン
ダ部のストッパと当接した状態を示す断面図である。

【図１１】図８の装置において加圧ピンが第１のピスト
ンによって押し出される状態を示す断面図である。

【図１２】図８の装置による溶湯の最終加圧の状態を示
す断面図である。

【図１３】加圧ピンを用いた従来の鋳造装置の断面図で
ある。

【符号の説明】

１０溶湯１１金型１２固定型１３可動型１７キャビティ１８加圧ピン２０加圧力可変機構２１シリンダ部２１ａストッパ２３第１のピストン２４第２のピストン２５第１の油室２６第２の油室３１油圧制御手段５０電気制御手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶湯が充填されるキャビティを形成する
金型と、前記キャビティに対して進退可能に設けられ、キャビテ
ィ内への進入によってキャビティ内の溶湯を加圧する単
一の加圧ピンと、前記加圧ピンと連結される加圧力可変機構と、を備え、前記加圧力可変機構は、ストッパを有する単一のシリンダと、前記シリンダ内に加圧ピン軸方向に移動可能に配置され
前記加圧ピンと連結された第１のピストンと、前記シリンダ内に加圧ピン軸方向に後退端位置から前記
ストッパに当接する位置までにわたって摺動可能に配置
された第２のピストンと、前記シリンダに接続された油圧回路と、を有し、前記第２のピストンが前記後退端位置から前記ストッパ
に当接する位置まで前進する間は前記第２のピストンは
前記第１のピストンと係合して前記第１にピストンと共
に移動し、この時加圧ピン押し力Ｆ ₀ を生じ、前記第２
のピストンが前記ストッパに当接した後は前記第２のピ
ストンは前進を停止して前記第１のピストンのみが前進
し、この時前記加圧ピン押し力Ｆ ₀ より小の加圧ピン押
し力Ｆ ₁ を生じる、ように前記第１のピストンと前記第
２のピストンが組み合わせおよび前記油圧回路が構成さ
れている、ことを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】溶湯が充填されるキャビティを形成する
金型と、前記キャビティに対して進退可能に設けられ、キャビテ
ィ内への進入によってキャビティ内の溶湯を加圧する単
一の加圧ピンと、前記加圧ピンと連結される加圧力可変機構と、を備え、前記加圧力可変機構は、ストッパを有する単一のシリンダと、前記シリンダ内に加圧ピン軸方向に移動可能に配置され
前記加圧ピンと連結された第１のピストンと、前記シリンダ内に加圧ピン軸方向に後退端位置から前記
ストッパに当接する位置までにわたって摺動可能に配置
された第２のピストンと、前記シリンダに接続された油圧回路と、を有し、前記第２のピストンが前記後退端位置から前記ストッパ
に当接する位置まで前進する間は前記第２のピストンは
前記第１のピストンと係合して前記第１にピストンと共
に移動し、この時加圧ピン押し力Ｆ ₀ を生じ、前記第２
のピストンが前記ストッパに当接した後は前記第２のピ
ストンは前進を停止して前記第１のピストンのみが前進
し、この時前記加圧ピン押し力Ｆ ₀ より小の加圧ピン押
し力Ｆ ₁ を生じ、前記第１のピストンのみがさらに前進
すると前記加圧ピン押し力Ｆ ₁ より大の加圧ピン押し力
Ｆ ₂ を生じる、ように前記第１のピストンと前記第２の
ピストンが組み合わせおよび前記油圧回路が構成されて
いる、ことを特徴とする鋳造装置。