JP3811277B2 - 鋳造用金型におけるガスベント装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に中子をセットした金型のキャビティに溶湯を注入して鋳造を行う鋳造用金型に関し、特に、その中子から発生するガスを金型の外部に排出するためのガスベント装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用エンジンのシリンダヘッドのような複雑な形状のワークを鋳造する場合に使用される中子は、砂を合成樹脂製のバインダーで固めて成形したものであるため、鋳造時に溶湯の熱でバインダーが燃焼して金型の内部にガスが発生する。このガスを金型の内部から速やかに排出しないと鋳造製品に巣孔が発生して品質を低下させるため、金型にはガス排出用のベント装置が設けられる(例えば、特開平8−174186号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鋳造用金型のガスベント装置が、金型に固定されたベントパイプを備えている場合、金型を型締めした際にベントパイプの先端が金型内にセットされた中子の表面に密着し、中子から発生したガスはベントパイプの内部を通って金型の外部に排出される。しかしながら、型締めの際に固定型および可動型の合わせ面に塵等が挟み込まれると、ベントパイプの先端が中子の表面に密着せず、そこに微小な隙間が発生する場合がある。特に、前記中子の表面がキャビティに臨んでいるような場合、ベントパイプの先端と中子の表面との隙間にキャビティ内の溶湯が流入してベントパイプの先端が塞がれてしまうため、ガス抜きが充分に行われなくなって鋳造製品に巣孔が発生する可能性がある。
【0004】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、金型の合わせ面に塵等が挟まった場合でも、ベントパイプの先端を中子の表面に確実に密着させることが可能な鋳造用金型のガスベント装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、内部に中子をセットした金型のキャビティに溶湯を注入して鋳造を行う鋳造用金型において、一端がキャビティ内に連通して他端が金型の外部に連通するように該金型に固定されたガイドパイプと、このガイドパイプの内部に摺動自在に嵌合して一端が前記キャビティに臨む中子の表面に当接する方向に重力で付勢されたベントパイプと、前記金型の型開きに連動して前記ベントパイプの他端に当接して押圧する押圧手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】
上記構成によれば、金型を型締めする過程でベントパイプの一端が中子に当接し、ベントパイプは中子との当接状態を保ちながらガイドパイプに対して相対的に摺動するため、型締め完了時にベントパイプの一端は必ず中子に密着する状態になる。その結果、キャビティに溶湯を注入したとき、ベントパイプの一端と中子の表面との間に溶湯が流入して該ベントパイプの一端が溶湯で閉塞されることが防止され、中子から発生したガスはベントパイプの内部を通って金型の外部に確実に排出される。またベントパイプを中子の表面に当接する方向に重力で付勢するので、ベントパイプを付勢するための特別の付勢手段が不要になって構造が簡略化され、コストの削減と信頼性の向上とが可能となる。しかも金型の型開きに連動して押圧手段がベントパイプの他端を押圧するので、ガスに含まれるヤニや溶湯の付着によりガイドパイプに対してベントパイプが摺動した状態で固着しても、ベントパイプを自動的に原位置に復帰させることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 図1〜図6は本発明の一実施例を示すもので、図1はシリンダヘッドの斜視図、図2はシリンダヘッドを鋳造する金型の断面図、図3は図2の要部拡大図、図4は図2の要部拡大図、図5は図4の5−5線断面図、図6は図3に対応する作用説明図である。
【0008】
図1は、本実施例のガスベント装置を備えた金型により鋳造されるエンジンのシリンダヘッドHを示すものである。アルミニューム合金製のシリンダヘッドHは、ヘッドカバーに結合されるヘッドカバー結合面1が上端に形成されるとともに、シリンダブロックに結合されるシリンダブロック結合面2が下端に形成される。シリンダヘッドHの上面および下面は隔壁3により仕切られており、この隔壁3に形成される孔4,4を利用して後述するガスベント装置41,41が装着される。またシリンダヘッドHの相互に対向する側壁には吸・排気ポート5…が開口する。
【0009】
図2に示すように、前記シリンダヘッドHを鋳造する金型Dは、固定型である下型11と、可動型である前型12、後型13、左型、右型および上型14から構成される。図示せぬ左型および右型は、紙面の手前側および向こう側に配置される。下型11は合わせ面15において前型12および後型13に結合され、上型14は合わせ面16において前型12および後型13に結合される。この金型Dを型締めすると、その内部に溶湯が注入されるキャビティ17が形成される。金型Dの内部に、前記キャビティ17に臨むように複数の中子18,19,20,21がセットされる。
【0010】
中子18は図1に示すシリンダヘッドHの隔壁3の上方の空間を形成するためのものであり、中子19は前記隔壁3の下方の空間を形成するためのものである。また中子20,21は吸・排気ポート5…を形成するためのものである。
【0011】
上型14は支持枠22,22に結合されており、この支持枠22,22は図示せぬシリンダにより昇降駆動される。上型14に上下摺動自在に支持された押出ピン23,23の上端が固定された押出しプレート24は、支持枠22,22のバネ座25,25との間に縮設したスプリング26,26により上方に付勢されており、押出しプレート24の上面に当接してその上限位置を規制するストッパ27,27が支持枠22,22に設けられる。
【0012】
図示した型締め状態において、押出しプレート24の上面がストッパ27,27に当接するとき、押出ピン23,23の下端は中子18の上面に当接する。固定部に設けたストッパ28,28に対向する押圧部材29,29が押出しプレート24の上面に設けられており、型開き時に上型14が上昇すると押圧部材29,29がストッパ28,28に当接し、押出しプレート24および押出ピン23,23が上型14に対して相対的に下動する。これにより、上型14に付着したシリンダヘッドHおよび中子18,19,20,21を該上型14から自動的に分離することができる。
【0013】
下型11にはキャビティ17に溶湯を注入するための湯口30,30が形成される。前型12および後型13には中子20,21から発生するガスを排出するためのガスベント31,32およびガス通路33,34が設けられるとともに、上型14には中子18から発生するガスを排出するためのガスベント35,35およびガス通路36,36が設けられる。前記各ガス通路33,34,36,36はキャビティ17を貫通しておらず、前記各ガスベント31,32,35,35は直接中子20,21,18の表面に開口する。
【0014】
上型14の中央部に本発明に係るガスベント装置41が設けられる。ガスベント装置41は、シリンダヘッドHの隔壁3(図1参照)に対応するキャビティ171 に臨む中子19から発生するガスを排出するためのものであり、前記各ガスベント31,32,35,35と異なる構造を有している。
【0015】
図2および図3から明らかなように、ガスベント装置41は、ガイドパイプ42およびベントパイプ43から構成される。ガイドパイプ42は、上端に固定用フランジ421 ,421 を備え、上下方向中間部に段部422 を備え、下端にテーパー部423 を備えた単一の部材であって、その内部に段部424 を介して連なる大径ガイド孔425 および小径ガイド孔426 が形成される。上記構造のガイドパイプ42は上型14に形成した支持孔141 に嵌合してボルト44,44で固定されており、この状態でガイドパイプ42の下端はキャビティ171 の厚さ方向中間部に連通する。
【0016】
ベントパイプ43は、上部ベントパイプ45の下端および下部ベントパイプ46の上端を螺合してビス53で固定したもので、上部ベントパイプ45はガイドパイプ42の大径ガイド孔425 に摺動自在に嵌合するとともに、下部ベントパイプ46はガイドパイプ42の小径ガイド孔426 に摺動自在に嵌合する。上部ベントパイプ45の上端には上部フランジ451 および下部フランジ452 が2段に形成されており、重力で下方に付勢されたベントパイプ43は前記下部フランジ452 の下面がガイドパイプ42の固定用フランジ421 の上面に当接する位置に停止する。この状態で下部ベントパイプ46の下端が距離αだけガイドパイプ42の下端から下方に突出する。
【0017】
図2および図4から明らかなように、押出しプレート24に設けられた押圧手段47は、上端にフランジ481 ,481 を備えたカップ状のハウジング48を備えており、その内部に摺動自在に嵌合する押圧部材49の下端は、ハウジング48の底面に形成した孔482 を貫通して下方に突出する。押圧部材49はハウジング48の上端開口に螺着されたキャップ50との間に縮設したスプリング51によって下方に付勢される。前記ガスベント装置41の上部ベントパイプ45の上端に形成した上部フランジ451 に当接可能な押圧部材49の下面に、円弧状の切欠491 が形成される。而して、ハウジング48は押出しプレート24に形成した支持孔141 に嵌合してボルト52,52で固定される。
【0018】
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【0019】
先ず、金型Dを型開きした状態で下型11上に中子19,20,21を載置する。続いて、前型12、後型13および図示せぬ左型および右型を型締めし、その上に中子18を載置した後に上型14を下降させて型締めする。上型14が下降するとき、ガスベント装置41のベントパイプ43はガイドパイプ42に対して重力で下降した位置にあり、下部フランジ452 が下部フランジ452 が固定用フランジ421 ,421 に当接してベントパイプ43の下端が距離αだけガイドパイプ42の下端から下方に突出した状態にある。上型14が下降する過程で、ガスベント装置41のガイドパイプ42の下端は中子18の貫通孔181 を貫通してキャビティ171 内に侵入し、このガイドパイプ42に摺動自在に嵌合するベントパイプ43の下端は中子19の上面に当接する。
【0020】
ベントパイプ43の下端が中子19の上面に当接すると、該ベントパイプ43はそれ以上下降できなくなるため、ガイドパイプ42がベントパイプ43に対して相対的に摺動しながら更に下降し、前型12および後型13と上型14とが合わせ面16において密着したときに停止する。このとき、ガイドパイプ42の下端はキャビティ171 内に位置し、このガイドパイプ42に対して相対的に上動したベントパイプ43の下端は重力で下方に付勢された状態で中子19の上面に当接する。このようにベントパイプ43がキャビティ171 を貫通することにより、鋳造されたシリンダヘッドHの隔壁3にベントパイプ43に対応する前記孔4(図1参照)が形成される。
【0021】
ところで、型締めが完了した状態で、前型12および後型13と上型14との合わせ面16に塵等の異物が挟み込まれていると、ガイドパイプ42の下端と中子19の上面との距離は前記異物の大きさに応じて変化する。しかしながら、ベントパイプ43はガイドパイプ42に対して摺動自在であり、かつ重力で下向きに付勢されているため、前記異物の挟み込みが発生してもベントパイプ43の下端は中子19の上面に確実に密着する。
【0022】
湯口30,30からキャビティ17内に溶湯を注入したとき、中子19の上面に密着したベントパイプ43の下端開口に溶湯が流入することが防止されるので、ベントパイプ43の下端開口が溶湯で閉塞されることがない。而して、中子19から発生したガスはガスベント装置41のベントパイプ43の内部を経て排出される。また中子20,21から発生したガスはガスベント31,32およびガス通路33,34を経て排出され、中子18から発生したガスはガスベント35,35およびガス通路36,36を経て排出されるが、これらガスベント31,32,35,35はキャビティ17に臨んでおらず、直接中子18,20,21の表面に開口しているので溶湯によって閉塞されることはない。
【0023】
溶湯が凝固した後に金型Dを型開きすると、上型14と一体で上昇する押出プレート24の押圧部材29,29がストッパ28,28に当接し、押出プレート24が上型14に対して相対的に下降する。その結果、押出プレート24に設けた押圧手段47の押圧部材49がガスベント装置41のベントパイプ43の上端に当接し、圧縮されたスプリング51の弾発力でベントパイプ43が強制的に押し下げられる。これにより、ガスに含まれるヤニや溶湯の凝固によりガイドパイプ42に対してベントパイプ43が相対的に上昇した状態で固着したような場合でも、図6に示すように、そのベントパイプ43を自動的に押し下げて原位置に復帰させ、次サイクルの鋳造に備えることができる。
【0024】
またベントパイプ43をガイドパイプ42から上方に引き抜いて清掃するとき、ベントパイプ43の上端に上部フランジ451 および下部フランジ452 が2段に形成されているので、その上部フランジ451 に指を掛けて容易に引く抜くことができる。ベントパイプ43の上部の直径を下部の直径よりも大きくしたのは、シリンダヘッドHの孔4(図1参照)の寸法に制限されてベントパイプ43の下部の直径を大きくできないため、その上部の直径を拡大することによりガスの流れを少しでも良くするためである。このようにベントパイプ43の直径を2段にすると清掃作業が面倒になるが、そのベントパイプ43を大径の上部ベントパイプ45および小径の下部ベントパイプ46に2分割したことにより、その清掃作業を容易に行うことができる。更に、押圧手段47の押圧部材49の下面に円弧状の切欠491 が形成されているので、押圧部材49がベントパイプ43の上面に当接したときでも、その切欠491 によってガスの流れが妨げられることがない。
【0025】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0026】
例えば、実施例ではガスベント装置をシリンダヘッドHを鋳造する金型Dに適用しているが、本発明のガスベント装置は他の任意のワークの金型に適用することが可能である
【発明の効果】
以上のように請求項1に記載された発明によれば、金型を型締めする過程でベントパイプの一端が中子に当接し、ベントパイプは中子との当接状態を保ちながらガイドパイプに対して相対的に摺動するため、型締め完了時にベントパイプの一端は必ず中子に密着する状態になる。その結果、キャビティに溶湯を注入したとき、ベントパイプの一端と中子の表面との間に溶湯が流入して該ベントパイプの一端が溶湯で閉塞されることが防止され、中子から発生したガスはベントパイプの内部を通って金型の外部に確実に排出される。またベントパイプを中子の表面に当接する方向に重力で付勢するので、ベントパイプを付勢するための特別の付勢手段が不要になって構造が簡略化され、コストの削減と信頼性の向上とが可能となる。しかも金型の型開きに連動して押圧手段がベントパイプの他端を押圧するので、ガスに含まれるヤニや溶湯の付着によりガイドパイプに対してベントパイプが摺動した状態で固着しても、ベントパイプを自動的に原位置に復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 シリンダヘッドの斜視図
【図2】 シリンダヘッドを鋳造する金型の断面図
【図3】 図2の要部拡大図
【図4】 図2の要部拡大図
【図5】 図4の5−5線断面図
【図6】 図3に対応する作用説明図
【符号の説明】
17 キャビティ
19 中子
42 ガイドパイプ
43 ベントパイプ
47 押圧手段
D 金型

Claims (1)

  1. 内部に中子(19)をセットした金型(D)のキャビティ(17)に溶湯を注入して鋳造を行う鋳造用金型において、
    一端がキャビティ(17)内に連通して他端が金型(D)の外部に連通するように該金型(D)に固定されたガイドパイプ(42)と、
    このガイドパイプ(42)の内部に摺動自在に嵌合して一端が前記キャビティ(17)に臨む中子(19)の表面に当接する方向に重力で付勢されたベントパイプ(43)と、 前記金型(D)の型開きに連動して前記ベントパイプ(43)の他端に当接して押圧する押圧手段(47)と、
    を備えたことを特徴とする鋳造用金型におけるガスベント装置
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