JP4033162B2 - 鋳包み用袋ナット及び鋳包み用袋ナットを用いた鋳造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、消失模型を用いたフルモールド法により袋ナットを鋳包むようにする鋳造方法が示されている。
この袋ナットが備える挿入孔は、底側の小径孔と開口側の大径孔とから構成される段付状となっており、大径孔に対応する袋ナットの外周にV字状の環状切り欠きが設けられている。
そして、環状切り欠きを境にして、袋ナットの底側の部分を袋ナット本体とし、開口側の部分を延長筒部としている。
次に、鋳込材料が消失模型と置き換わるように、鋳込材料を砂型内へ注湯し、袋ナットは鋳込材料に鋳包まれる。
冷却後に砂型から取り出される鋳造品おいて、固定用ボルトの頭部に打撃を加えることにより、V字状の環状切り欠きを起点として延長筒部をせん断して取り除き、挿入孔を臨むせん断面は、鋳物部の表面とほぼ同一面となる。
ここで用いられる砂型用模型49は鋳型としての砂型50を形成するための型であり、砂型用模型49には袋ナット40を鋳包む位置に対応させた凹部49aが凹設されている。
凹部49aの内径面は奥から表面に向けて末広がるテーパ状となっている。
砂型用模型49の凹部49aに装着可能な装着型45が用意されるが、装着型45は固定用部材としての固定用ボルト47を螺入することができるボルト孔46を有している。
装着型45の外径面は凹部49aにおけるテーパ状の内径面に倣う形態を呈していることから、装着型45は略円錐台状となっており、凹部49aに対し装着型45が容易に着脱することができるものとなっている。
また、袋ナット40には、鋳込材料により鋳包まれた際に、鋳込材料に対する抜け止めとしての係止溝43が側面に形成され、さらに、鋳込材料に対する回り止めとしての傾斜部44を備えている。
次に、砂型用模型49に設けられる凹部49aに固定用ボルト47を螺入した装着型45を装着し、砂型用模型49に装着型45を保持させる。
その後に砂型用模型49を囲繞するように鋳物砂を充填して砂型50を形成し、図5(a)に示されるように、この砂型50に固定用ボルト47の一部を埋め込むようにする。
次に、鋳物砂が硬化した後に砂型から砂型用模型49を取り外すが、固定用ボルト47が砂型50に埋め込まれていることから、砂型用模型49を取り外したときには装着型45は砂型50側に留まる。
次いで、図5(b)に示されるように、装着型45を固定用ボルト47から取り外し、図5(c)に示されるように、砂型50の表面から突出する固定用ボルト47の先端部に、鋳包むべき袋ナット40を螺入する。
このとき、袋ナット40の露出面41aは砂型50に当接する状態にあり、袋ナット40は固定用ボルト47に保持される。
鋳込材料の冷却後に砂型50から取り出される鋳造品51は、図6(b)に示されるように、鋳込材料による鋳物部52と鋳物部52に鋳包まれる袋ナット40を備え、袋ナット40には依然として固定用ボルト47が螺入されている。
そして、この固定用ボルト47を袋ナット40から取り外すことにより、図6(c)に示されるように、袋ナット40が鋳包まれた鋳造品51を得ることになる。
また、図5及び図6に示される袋ナットでは、砂型が形成されて砂型用模型が砂型から取り外された後に、砂型用模型の凹部に装着されている装着型を固定用ボルトから取り外し、袋ナットを固定用ボルトに装着するという交換作業を行なわなければならず、こうした交換作業は人手を要する煩雑な作業であり、鋳造品の生産性の向上や製造コストを低減を十分に図ることができないという問題がある。
また、挿入孔の大径孔に挿入される固定用部材は、鋳造時に砂型内に支持され、注湯される鋳込材料により鋳包み用袋ナットを鋳包む鋳物部が形成され、鋳造後に固定用部材は鋳包み用袋ナットから取り除かれる。
固定用部材が鋳包み用袋ナットから取り除かれることにより、鋳包み用袋ナットを鋳包む鋳造品が得られる。
まず、鋳包み用袋ナット(以下、単に「袋ナット」と呼ぶ)10について説明する。
図1に示されるように、袋ナット10の袋ナット本体11は略円柱状の形態を呈しており、一方の端面である露出面11aには有底の挿入孔12が他方の端面である底面11bへ向けて穿設されている。
この挿入孔12には雌ねじ12aが形成されており、後述する鋳造後の鋳造品23において部材取付のための締結用ボルト(図示せず)を螺入することができるほか、次に説明する固定用部材としての固定用ボルト17を螺入することができる。
袋ナット本体11の露出面11aが底面11bよりも径が大きいことから、袋ナット本体11の側面には、底面11bから露出面11aへ向けて末広がるテーパ面13(13a、13b)が形成される。
そして、この実施形態では、袋ナット10の製作時において旋盤等の加工装置に把持させるための垂直面14が露出面11bとテーパ面13の間に形成されている。
また、袋ナット本体11の底面11bからテーパ面13bへ向けて傾斜する面状の傾斜部16が形成されており、これは鋳造品23における鋳物部24に対して袋ナット10が回転しないようにするための回り止め手段である。
この実施形態に係る袋ナット10は、鉄系金属材料(SC材)により形成されており、ここでは露出面11aを除き、後述する鋳造品23における鋳物部24により鋳包まれる。
砂型22を得るためには砂型用模型19が用いられるが、この砂型用模型19には凹部20が形成されている。
この凹部20は、袋ナット10を装着することができるように、袋ナット10のテーパ面13にほぼ対応する側壁面20aを備えている。
また、凹部20の底面寄りには磁性体としての磁石21が埋設されており、磁石21の吸引力が袋ナット本体11に作用して、凹部20に装着した袋ナット10が容易に脱落することがないように図られている。
なお、この実施形態では磁石21を用いたが、磁石21に替えて粘着テープや接着剤を用いてもよい。
次に、突出された固定用ボルト17の軸部17bを袋ナット10の挿入孔12に螺入し、袋ナット10の露出面11aとロックナット18の裏面を密着させる。
この露出面11bの一部はロックナット18の裏面と密着しているから、袋ナット10が固定用ボルト17に対して浅く螺合される場合であっても、固定用ボルト17に対して袋ナット10が確実に保持される。
そして、固定用ボルト17及びロックナット18を備える袋ナット10を砂型用模型19に装着するが、この実施形態では砂型用模型19の表面と袋ナット10の露出面11bとが同一面となるように設定されている。
この実施形態ではフラン系樹脂剤を含む鋳物砂を用いているため、フラン系樹脂剤の硬化により、鋳物砂により形成された砂型22は強固な保形力を備えている。
このため、図2(c)に示されるように、砂型用模型19を砂型22から取り外しても砂型22が簡単に崩壊することはなく、砂型22に対して袋ナット10が固定用ボルト17及びロックナット18を介して支持される。
砂型用模型19に対して装着されている袋ナット10は、砂型用模型19を砂型22から取り外すとき、磁力の吸引力により砂型用模型19に保持されていることと、凹部20が袋ナット10のテーパ面13にほぼ対応する側壁面20aを備えていることと相俟って、無理なく砂型用模型19から分離される。
ここでは鋳込材料として鋳鉄(FC材)を用いるが、鋳込材料は鋳鉄等の鉄系金属材料のほかにアルミ系金属材料や銅系金属材料等を用いることができる。
そして、図3(a)に示されるように、注湯により鋳込材料は、袋ナット10の露出面11aを除き、袋ナット10を囲繞するから、袋ナット10は鋳込材料に鋳包まれた状態にあると言える。
鋳込材料が注湯されるとき、袋ナット10の露出面11aとロックナット18の裏面とは密着されているから、溶融状態の鋳込材料が入り込むことはなく、袋ナット10の挿入孔12に鋳込材料が達することはない。
この鋳造品23においては、冷却された鋳込材料により形成される鋳物部24と鋳物部24により鋳包まれる袋ナット10を備えることになるが、袋ナット10には固定用ボルト17が螺入された状態にある。
なお、取り外した固定用ボルト17は固定用部材として幾度かは再利用が可能であり、また、ロックナット18についても被覆部材として同様に繰り返し利用できる場合がある。
固定用ボルト17が袋ナット10から取り外された状態では、露出面11aと鋳物部24の表面とは同一面を形成しており、ロックナット18の裏面が密着されていた露出面11aは平滑な状態が保たれている。
また、鋳物部24は袋ナット10を鋳包む状態にあるが、袋ナット本体11の係止溝15と鋳物部24が互いに係止されていることから、袋ナット10が鋳物部24から脱落することはなく、また、袋ナット本体11の傾斜部16により鋳物部24に対して袋ナット10が回転することはない。
そして、例えば、鋳造品23に対して部材等を締結用ボルト(図示せず)を用いて固定する場合、締結用ボルトを袋ナット10の挿入孔12に螺入することができる締結用ボルトとすればよい。
(1)袋ナット10が、砂型用模型19に対して着脱可能であって、しかも、鋳込材料から形成される鋳物部24に対して保持可能であることから、固定用ボルト17に袋ナット10を螺入して砂型用模型19に装着した状態で砂型22の形成から固定用ボルト17の取り外しまでの一連の鋳造を行なうことが可能となり、従来のように装着型と袋ナットを個別に用意する必要がなく、鋳造の際に装着型と袋ナットとの煩雑な交換作業を行う必要がない。
(2)挿入孔12に挿入される固定用ボルト17を介して砂型22に袋ナット10を保持することができるほか、鋳造後の鋳包まれた袋ナット10に対して、締結用ボルトを螺入することができ、部材等を鋳造品23に取り付けることができる。
(3)袋ナット10の外周は底面11bから露出面11aに向けて末広がるテーパ面13となっていることから、砂型22の形成後において砂型用模型19からの取り外しが容易である。また、底面11bよりも露出面11aの面積が大きく設定され、露出面11aが座面としての十分な面積を確保できるから、例えば、重量物等の部材を鋳造品23に取り付ける場合に、比較的大きな軸力が働く締結用ボルトを用いることができる。
(5)ロックナット18を固定用ボルト17に螺合させることにより、袋ナット10に螺入させる固定用ボルト17の挿入量をねじ山単位で調整することができ、袋ナット10の熱膨張及び収縮や、鋳造後の固定用ボルト17の取り外しの作業性を考慮し、袋ナット10に固定用ボルト17を適切な状態で螺入させることができる。
(6)被覆部材としてのロックナット18の裏面が袋ナット10の露出面11aに密着することから固定用ボルト17が袋ナット10に対して確実に保持され、袋ナット10が固定用ボルト17に対して殆ど傾くことがない。
また、図示はしないが、露出面11aを鋳物部24の表面に対して凹設されるようにしてもよく、この場合、固定用ボルト17の雄ねじに鋳込材料が触れないように、被覆部材としてのロックナット18を固定用ボルト17に螺合させ、露出面11aにロックナット18の裏面を密着させておくことが好ましい。
このように、鋳物部24の表面から露出される露出面11aと鋳物部24の表面とを非同一面とすることにより、鋳造品23に対して取り付けられる部材等の取付条件に幅広く対応することが可能となる。
この場合、固定用ボルト17へのロックナット18を螺合させる作業を省略できるほか、鋳造に必要な部材を削減することができ、鋳造品23の製造コストをさらに低減することができる。
この袋ナット30では、袋ナット本体31の挿入孔32を径の異なる段付状としてもよく、露出面31a側の大径孔32aに固定用ボルト17を螺入できるようにし、底面31b側の小径孔32bに締結用ボルト(図示せず)を螺入できるようにすればよい。
この場合、鋳造により大径孔32aと固定用ボルト17が焼き付きを起こしても、小径孔32bは鋳造後も未使用の状態にあることから、小径孔32bと固定用ボルト17との焼き付きが生じることはなく、鋳造品23において締結用ボルトを小径孔32bに螺入することができる。
なお、袋ナット30におけるその他の構成、例えば、テーパ面33、垂直面34、係止溝35及び傾斜部36は前述の袋ナット10と同じ構成である。
○ 上記の実施形態では、袋ナットのテーパ面の角度を特に明示しなかったが、砂型用模型から袋ナットの取り外しを行なうためには、少なくとも、挿入孔の軸線との角度を2度以上とすればよく、より実用的な範囲としては3.5度〜40度程度とすればよい。
○ 上記の実施形態では、袋ナットの外周に抜け止め手段としての係止溝が互いに平行となるように形成されているが、鋳造品に部材等を取り付ける場合に、袋ナットの小径孔に螺入されるボルト等の締結力が比較的小さいときには、係止溝を設けなくてもよく、この場合、袋ナットに対する加工が省略されるので鋳造品の製作コストを低減することができる。また、係止溝の数は2本に限定されるものではなく、少なくとも、1本以上設ければよい。
○ 上記の実施形態では、袋ナットの外周に抜け止め手段としての係止溝が互いに平行となるように形成したが、抜け止め手段は係止溝に限定されず、少なくとも、鋳造品における鋳物部に対する袋ナットの抜け止めが可能な構成であればよく、例えば、袋ナットの外周に突条体を設ける等、適宜の抜け止め手段を採用することができる。
○ 上記の実施形態では、鋳造品としての具体的用途を示さなかったが、この発明に係る鋳造方法及び鋳造品は、例えば、産業車両におけるカウンタウエイト、あるいは、車両製造用の大型のプレス金型等に適用されるものであり、こうした大型であって取付部材が多くなりがちな金属部品又は金属製品では、取付部材を取り付けるための雌ねじの数が多いほか、大型であることによる取り扱いの困難性から、多数の袋ナットを鋳包むことができる鋳造品とすることが有利である。
第1の技術的事項としては、請求項5記載の鋳包み用袋ナットを用いた鋳造方法において、前記鋳包み用袋ナットを鉄系材料とするとともに、前記砂型用模型に磁性体を埋設しておき、前記磁性体の吸引力により前記鋳包み用袋ナットを前記砂型用模型に対して装着することを特徴とする点にある。
この場合、砂型用模型に対して鋳包み用袋ナットを装着する作業が簡単となり、作業時間の短縮化を図ることができる。
この場合、被覆部材が鋳包み用袋ナットの露出面の一部を覆うことから、鋳込材料の注湯時に挿入孔へ鋳込材料が入り込みにくくなり、注湯時における固定用部材と鋳包み用袋ナットの焼き付きを抑制することができる。
11a、31a、41a 露出面
12、32 挿入孔
13、33 テーパ面
15、35、43 係止溝
16、36、44 傾斜部
17、47 固定用ボルト
18、48 ロックナット
19、49 砂型用模型
20、49a 凹部
22、50 砂型
23、51 鋳造品
Claims (5)
- 挿入孔を具備する筒状の袋ナット本体に、鋳造品の鋳込材料により鋳包まれる外周面と、挿入孔を臨むように鋳込材料から露出される露出面とが備えられる鋳包み用袋ナットであって、
前記露出面側へ向かって末広がるテーパ面が前記袋ナット本体の外周面に形成され、
前記鋳込材料に対して前記袋ナット本体を保持可能とする抜け止め手段が前記テーパ面に設けられ、
前記袋ナット本体は、鋳型としての砂型を形成する砂型用模型に対して前記テーパ面を介して着脱可能であることを特徴とする鋳包み用袋ナット。 - 前記挿入孔は、締結用ボルトを螺入自在又は前記砂型に対して支持される固定用部材を挿入自在とすることを特徴とする請求項1記載の鋳包み用袋ナット。
- 前記テーパ面と前記露出面との間に垂直面が形成されることを特徴とする請求項1又は2記載の鋳包み用袋ナット。
- 前記挿入孔は、開口側の大径孔と螺刻された底側の小径孔とから構成される段付状であり、前記大径孔は前記固定用部材を挿入自在とし、前記小径孔は前記締結用ボルトを挿入自在とすることを特徴とする請求項2又は3記載の鋳包み用袋ナット。
- 挿入孔を具備する筒状の袋ナット本体に、鋳造品の鋳込材料により鋳包まれる外周面と、挿入孔を臨むように鋳込材料から露出される露出面とが備えられる鋳包み用袋ナットを用いた鋳造方法であって、
前記露出面側へ向かって末広がるテーパ面が前記袋ナット本体の外周面に形成され、前記鋳込材料に対して前記袋ナット本体を保持可能とする抜け止め手段が前記テーパ面に設けられ、前記袋ナット本体は、鋳型としての砂型を形成する砂型用模型に対して前記テーパ面を介して着脱可能である鋳包み用袋ナットととし、
前記鋳包み用袋ナットに固定用部材を挿入し、
前記鋳包み用袋ナットを前記砂型用模型に対して装着し、
前記砂型用模型に鋳物砂を充填して前記砂型を形成し、
前記砂型用模型を前記砂型から取り外すとともに、前記固定用部材により前記鋳包み用袋ナットを前記砂型に支持し、
前記砂型への鋳込材料を注湯により前記鋳包み用袋ナットの外周面が前記鋳込材料に鋳包まれることを特徴とする鋳包み用袋ナットを用いた鋳造方法。
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