JP3571904B2 - 金型の位置決め機構 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、金型の位置決め機構に関し、一層詳細には、例えば、金型取付板に分割金型を取り付けて鋳造品を得る際、分割面等に生じる隙間をなくし、鋳バリ等の発生を阻止することを可能とした金型の位置決め機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、金型取付板に金型を取り付ける場合、実開平1−114136号公報に示されるように、金型取付板の接合面に突設した丸ピンまたは角ピンを、金型の接合面に形成した丸穴または角穴に密着嵌合させて該金型を金型取付板に位置決めするようにしている。
【0003】
しかしながら、例えば、該金型の補修や交換作業の効率化を図るために、金型を損耗の激しい部分と耐久性のある部分とに分割構成したような場合、特に、金型と金型取付板とが異なる材質で構成されている場合には、金型取付板と金型の熱膨張差によってピン部分に剪断力が作用して局部的にピンやピン嵌合用の穴が変形することがあり、この結果、各金型の偏位量が変化して分割面に隙間が発生し、この隙間に溶湯が浸入すると鋳バリが発生する原因となる不都合がある。
【0004】
この不都合を克服するために、本出願人は、特願平6−310905号において、発明「金型の位置決め機構」を提案している。この発明では、金型取付板と金型との接合面に複数のキー部材とキー溝とを設け、前記キー部材をキー溝に対して一方向に隙間を画成して嵌合するように構成し、一方、基準キー部のキー部材とキー溝は隙間なく嵌合させる構成を採用している。従って、金型の熱膨張による伸びの方向を、基準キー部を中心にして一方向に規制することができる。この際、伸びを許容する方向として、例えば、溶湯通路を分断する分割面に隙間が生じない方向とすることで分割面の鋳バリの発生を防止できる。また、基準キー部以外は一方向に隙間を有しているため、ピン等に無理な力が作用せず、変形等が生じない。さらに、基準キー部を製品部側の分割金型に設けることで、固定金型と可動金型の製品部同士に位置ずれが起きにくくなり、製品に鋳バリ等が発生することを抑止できるという効果が得られる。
【0005】
ところで、上記の従来技術において、複数の分割金型を特定の部位で接合しようとするとき、極めて長尺なボルトが使用されることがある。これを、図6に示す。この図6において、参照符号2は金型取付板を示し、金型取付板2に第1の分割金型4と第2の分割金型6とが固定されている。この図6から容易に諒解される通り、第1の分割金型4には金型取付板2から2本のボルト8a、8bが螺入され、この第1の分割金型4が金型取付板2に固定される。一方、第2の分割金型6と金型取付板2との間にはキー溝10が形成され、このキー溝10にキー部材12が嵌合され且つこのキー部材12を貫通してボルト14が金型取付板2に螺入することにより、該金型取付板2と第2の分割金型6とが一体化される。なお、第1の分割金型4には貫通孔16a、16bが平行に穿設され、この貫通孔16a、16bに長尺なボルト18a、18bが挿通されてその先端部が第2の分割金型6の螺孔19a、19bにそれぞれ螺入する。従って、第1の分割金型4と第2の分割金型6とはこの長尺なボルト18a、18bによって一体化される。
【0006】
ところで、この種の分割金型の一体構造では、溶湯の注湯、冷却、製品取り出しというサイクルが繰り返されるため、分割金型自体の膨張、収縮が惹起され、その結果、第1の分割金型4と第2の分割金型6との間に隙間を生じ、これを放置すると鋳バリ発生の原因となる。従って、前記長尺なボルト18a、18bを頻繁に増締めしなければならないという難点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、金型の膨張を一方向に規制する金型の位置決め機構において、該膨張方向の分割金型の分割面における隙間の発生を好適に解消することができ、しかも長尺なボルトの増締めを行う必要のない金型の位置決め機構を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、少なくとも方案部に対応する第1の分割金型と製品部に対応する第2の分割金型とを有し、前記第1及び第2の分割金型と金型取付板との接合面に相互に嵌合し合う複数のキー部材とキー溝とを備え、且つ、前記第2の分割金型に少なくとも一箇所の鉛直方向及び水平方向に密着嵌合されたキー部材とキー溝とからなる基準キー部を有する金型の位置決め機構において、
前記第1及び第2の分割金型には、鉛直方向に隙間をもって嵌合する前記キー溝とキー部材とからなるキー部が設けられると共に、前記第1の分割金型には、弾性部材を介して該第1の分割金型を前記第2の分割金型に向かって鉛直方向に押圧する押圧手段が設けられることを特徴とする。
【0009】
これにより、基準キー部及びキー部によって第1及び第2の分割金型の水平方向への膨張変位を規制すると共に、弾性部材を介して前記第1の分割金型を前記第2の分割金型へと押圧する押圧手段によって、鉛直方向に形成された前記第1の分割金型と第2の分割金型との間の隙間に鋳バリが生じることを好適に防止し、前記第1及び第2の分割金型の位置決めを高精度にすることができる。
【0010】
また、製品部となる第2の分割金型に基準キー部を設けることにより、第1の分割金型と第2の分割金型との間に位置ずれが生じにくく、鋳バリ等の発生が抑制される。
【0011】
さらに、前記押圧手段を、前記第1及び第2の分割金型を保持する金型取付板に設けると好適である。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0013】
本発明に係る金型の位置決め機構は、例えば、図1に示すようなエンジンの構成部品であるクランクシャフトを全自動で鋳造するシステムの鋳造用金型に適用される。
【0014】
前記鋳造システムは、その略中央に鋳造装置20が配置され、この鋳造装置20は固定金型22と可動金型24とから構成され、また鋳造装置20の上流側には固定金型22と可動金型24とを閉じた際に形成される製品キャビティ内に溶湯を注湯するための注湯ステーション26を設けている。
【0015】
この注湯ステーション26は加圧注湯炉28、ロードセル30、および前記加圧注湯炉28から出湯された溶湯を受け取って鋳造装置20に該溶湯を注湯する取り鍋32を備え、ロードセル30によって取り鍋32内の溶湯量を一定量にセットした後、該取り鍋32を鋳造装置20上に移動させ、湯口から製品キャビティ内に注湯するようにしている。
【0016】
また、前記加圧注湯炉28には、さらに上流側に配置した溶解炉34で生成された溶湯を搬送取り鍋36を介して供給するようにしている。さらに、鋳造装置20の上方には、黒鉛を球状化させるマグネシウム等の添加材を溶湯に添加するための添加剤計量装置38が設けられ、また、この添加剤計量装置38に隣接して、キャビティ面に離型材を塗布するブロースモーク装置40が上下移動自在に設けられている。
【0017】
また、鋳造装置20の下流側上方には、型開きした金型から鋳造品を取り出すワーク取出ロボット42が水平方向に移動自在に設けられ、取り出した鋳造品を矯正・切断装置44に移送する。
【0018】
そして、この矯正・切断装置44でトリミング等を行った後、移載ロボット46で熱処理炉48に向けて移送する。
【0019】
鋳造装置20の固定金型22と可動金型24は、固定金型取付板50、可動金型取付板52にそれぞれのクランプ機構54、56を介してクランプ保持された金型58、金型60を備え、可動金型取付板52には、固定枠体62に取り付けられた型締めシリンダユニット64が連結されている。本実施の形態では、固定金型取付板50、可動金型取付板52は鋳鉄製または鋼製で構成され、金型58、60は熱伝導性のよい銅合金製で構成されている。そして、固定金型22と可動金型24が型締めされると、各金型22、24の型合わせ面にキャビティを形成するようにしている。
【0020】
このキャビティを可動金型24の金型60を例にとって説明する。図2に示すように、金型60は、中央に設けられた方案部66と、両サイドに設けられた一対の製品部68、68からなり、前記方案部66は湯口70に連なる縦湯道72と、この縦湯道72の底部から左右に分離する横湯道74、74とからなる。なお、図3において、参照符号75、77は押出ピンを示している。
【0021】
本実施の形態にかかる固定金型22、可動金型24の各金型58、60は、方案部66に対応する部分と製品部68、68に対応する部分とに分割されているが、その細部について、図2に示す可動金型24を例に説明する。
【0022】
図2に示すように、可動金型24の金型60は、中央および下方の方案部66が形成される第1の分割金型60aと、左右の製品部68、68が形成される第2と第3の分割金型60b、60cが分割面q、rによって3分割されており、前記第1〜第3の分割金型60a〜60cは、共に同じ材質の銅合金製からなる。このように各分割金型60a〜60cに3分割されているため、補修あるいは交換時において、製品部68、68に比べ、熱的損耗が激しく溶湯温度の高い方案部66のみを補修、交換すればよく、経済的である。
【0023】
この場合、可動金型取付板52と金型60の接合面pには複数の角状のキー部材76とキー溝78が設けられ、相互に嵌合している(図3参照)。そして、可動金型取付板52側に、例えば、鋼製のキー部材76をボルト80を介して固定して突出させ、金型60側にはこれに対応するキー溝78を設けているが、勿論、これらの位置を逆に設けてもよい。
【0024】
また、前記分割面q、rによって溶湯の通路が分割される連通湯道82、82近傍のキー部材76s、76sとキー溝78s、78sは基準キー部Sとして構成されており、上下左右共に密着状に嵌合し、図4中、左方向のみ隙間が設定されている。そして、これらの基準キー部Sは、製品部68側の第2と第3の分割金型60b、60cに設けられている(図2参照)。また、その他のキー部材76とキー溝78は、すべて上下方向および奥行方向に隙間が形成され、図4中、紙面に直交する奥行方向のみが密着状に嵌合している。
【0025】
ところで、本実施の形態において、第2と第3の分割金型60b、60cと第1の分割金型60aとを一体化する際には、以下の如き構成を採用している。
【0026】
すなわち、図5に示すように、可動金型取付板52に対し、ブラケット84を固着する。このブラケット84には、予め、後述するボルト86のヘッド側が貫通する程の孔部88を形成しておく。前記ブラケット84の上面には着座部材90を配設し、この着座部材90から前記第1の分割金型60aに対し、孔部88を利用してボルト86を螺入する。この場合、前記第1の分割金型60aには凹部92を形成し、この凹部92の一面92aと前記着座部材90の一面との間に極めて弾性力の高いコイルスプリング94を前記ボルト86が囲繞されるように介装する。従って、第1の分割金型60aは、前記コイルスプリング94の弾発力によって、図5中、上方へと付勢され、第3の分割金型60cを、常時、上方へと押圧する。
【0027】
第2の分割金型60bも、上記と同様の構造によって、第1の分割金型60aを介して、図3中、上方へと押圧される。
【0028】
次に、以上のように構成される鋳造用金型の作用について説明する。型締めシリンダユニット64によって固定金型22と可動金型24を型締めし、湯口70から溶湯を注湯して製品部68と方案部66に溶湯を充填する。これにより、固定金型22、可動金型24と、固定金型取付板50、可動金型取付板52とは溶湯熱で膨張するが、通常、鉄系材料に比べて銅系材料のほうが熱膨張率が大きいため、固定金型取付板50、可動金型取付板52に比べて固定金型22、可動金型24側の伸びが大きい。この場合、基準キー部Sのキー部材76sとキー溝78sは、上下左右共密着状に嵌合しているため、基準キー部S付近の位置偏位は殆ど起こらず、この基準キー部Sの位置を中心にして伸びが発生する。
【0029】
すなわち、その他のキー部材76とキー溝78は左右方向に対して密着し、上下方向だけに隙間ができるため、固定金型22、可動金型24の伸び方向は殆ど上下方向だけに限定され、基準キー部Sを中心にして、それより上方の部分は上方にだけ伸び、基準キー部Sより下方の部分は下方にだけ伸びる。従って、溶湯の通路を分断する連通湯道82、82の近傍では位置ずれは殆どなく、しかも伸びの方向は連通湯道82の方向と平行であるため溶湯通路の横ずれを生じることがなく、連通湯道82、82付近の分割面q、rの鋳バリの発生が抑制される。
【0030】
また、基準キー部Sを製品部68側の第2、第3の分割金型60b、60cに設けているため、固定金型22と可動金型24の製品部68、68間に位置ずれが起きにくく、固定金型22、可動金型24間に鋳バリ等が発生することを抑止できる。そして、キャビティ内の溶湯の表層が殻状に凝固した時点で型開きし、押出ピン75、77によって製品を押し出す。
【0031】
ところで、本実施の形態においては、ブラケット84に保持された着座部材90を介して、コイルスプリング94の弾発力が第1の分割金型60aに与えられる。このため、常時、該第1の分割金型60aが第2の分割金型60b、第3の分割金型60cを、図2中、上方へと押圧する。従って、第1の分割金型60aと第2、第3の分割金型60b、60cの間に隙間を生じることがないために、鋳バリの発生を抑止することができる。
【0032】
すなわち、本実施の形態では、図6に示す従来技術とは異なり、第1の分割金型4と第2の分割金型6とを一体化するための長尺なボルト18a、18bを用いていない。これに代えて、第1の分割金型60aを、常時、コイルスプリング94の弾発力で押圧して第2と第3の分割金型60b、60cに強制的に密着させている。従って、溶湯の注湯、冷却による第1〜第3の分割金型60a〜60cに膨張・収縮が惹起しても、第1の分割金型60aと、第2と第3の分割金型60b、60cとの間に隙間を生ずることがないために、鋳バリが発生することがなく、また、ボルトの増締め等の煩瑣な作業からも開放されるという利点がある。
【0033】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る金型の位置決め機構は、金型取付板に固着された分割金型同士を強力な弾性部材、好ましくは、コイルスプリングを介して強制的に密着一体化するように構成している。従って、分割金型相互間に隙間を生じることなく、しかも位置ずれも生じないため、鋳バリの発生を阻止でき、品質の良好な、且つ鋳バリ除去等の作業を不要とした鋳造品が得られる。さらに、分割金型相互を一体化するためのボルトを用いることがないために、該ボルトの増締め等の作業も必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る金型の位置決め機構を適用した鋳造システム全体を示す構成図である。
【図2】図1に示す鋳造装置を構成する可動金型の正面図である。
【図3】図2に示す可動金型のIII−III線概略側面縦断面図である。
【図4】図2に示すキー部材とキー溝の拡大図である。
【図5】図3に示すブラケットとコイルスプリングと第1と第2の分割金型の一部省略縦断面図である。
【図6】従来技術に係る金型取付板と分割金型相互の一体化構造を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
20…鋳造金型 22…固定金型
24…可動金型 50…固定金型取付板
52…可動金型取付板 58、60…金型
60a〜60c…分割金型 66…方案部
68…製品部 70…湯口
72…縦湯道 74…横湯道
75、77…押出ピン 76、76s…キー部材
78、78s…キー溝 80、86…ボルト
82…連通湯道 84…ブラケット
90…着座部材 94…コイルスプリング
Claims (2)
- 少なくとも方案部に対応する第1の分割金型と製品部に対応する第2の分割金型とを有し、前記第1及び第2の分割金型と金型取付板との接合面に相互に嵌合し合う複数のキー部材とキー溝とを備え、且つ、前記第2の分割金型に少なくとも一箇所の鉛直方向及び水平方向に密着嵌合されたキー部材とキー溝とからなる基準キー部を有する金型の位置決め機構において、
前記第1及び第2の分割金型には、鉛直方向に隙間をもって嵌合する前記キー溝とキー部材とからなるキー部が設けられると共に、前記第1の分割金型には、弾性部材を介して該第1の分割金型を前記第2の分割金型に向かって鉛直方向に押圧する押圧手段が設けられることを特徴とする金型の位置決め機構。 - 請求項1記載の位置決め機構において、
前記押圧手段は、前記第1及び第2の分割金型を保持する金型取付板に設けられることを特徴とする金型の位置決め機構。
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