JP4037253B2

JP4037253B2 - 金属製品の鋳造装置

Info

Publication number: JP4037253B2
Application number: JP2002364617A
Authority: JP
Inventors: 富幸村山; 憲鳥居; 友紀直出町
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: JP2004195482A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固液共存状態又は液相状態の金属素材を用いて高品質の金属製品を鋳造するための金属製品の鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビレットと呼ばれる半凝固状態の金属素材を圧入室に充填したのちプランジャ等で機械加圧することにより、当該金属素材を変形流動させつつ圧入室からキャビティ（成形空間）内に充填する金属製品の製造方法が知られている。一般に半凝固状態のビレットの表層には酸化物等の不純物が存在するが、そのような不純物をもキャビティ内に進入させると、製品の品質が低下する。かかる不都合を回避するために、例えば特許文献１の金属成形品の製造装置では、例えば、圧入室の開口部周縁に設けた第１剪断刃と、プランジャの先端部周縁に設けた第２剪断刃との協働により、金属素材の圧入室への装填時にビレットの中心部を打ち抜きながら（つまり不純物を多く含むビレットの表層だけを削り取って除外しながら）、純度の高い金属素材を圧入室及びキャビティ内に充填している。この特許文献１の装置では、キャビティを備えた成形型の直上に、垂立した円筒状の圧入室を有する圧入型が配設され、更にその圧入型の上に、透孔状のビレット装着部を有するビレット装着型が配設されている。そして、マニピュレータと呼ばれるロボットハンドにより略円柱状のビレットを把持してビレット装着型の上方に運び、マニピュレータの把持力を解除することでビレットをビレット装着部内に落下供給している。その後、プランジャを上から下に向けて移動させることで上述のようなビレット中心部の打ち抜き、並びに、圧入室及びキャビティ内への金属素材の充填を行っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２５６４２２号公報（要約、図１，図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１の装置では、半凝固状態の金属素材と言っても実際に扱えるのは、マニピュレータで把持しても形崩れしないようなビレット、より具体的には略円柱状の金属固体を高周波加熱等して部分溶融させたビレットに限定される。少なくとも把持時においてマニピュレータからすり抜けるほど流動性や柔軟性に富んだ金属素材（例えば、スラリー状に流動化又は軟化した固液共存状態又は液相状態の金属素材）については取り扱えない。本願発明者らは、このような欠点を持たない別方式の金属製品の鋳造装置を提案している（特願２００２−３９５５９号参照）。
【０００５】
本願発明者らが提案する鋳造装置では、鋳造品成形用のキャビティを有する基体（金型装置）の直下に、嵌合筒（収容筒）とその内部を摺動可能な加圧プランジャとから構成されるところの、金属素材をキャビティに加圧供給させるための加圧機構を配設すると共に、前記基体内には前記加圧機構により加圧供給される金属素材の外層に当接可能な剥ぎ取り刃を設けている。そして鋳造時には、加圧プランジャを下から上に移動させて嵌合筒内に収容していた金属素材を上動させることにより、前記剥ぎ取り刃で金属素材の外層を剥ぎ取りながら、当該金属素材の純度の高い部分をキャビティ内に加圧供給している。この方式によれば、固液共存状態又は液相状態の金属素材をも取り扱うことができる。
【０００６】
本願発明者らが提案する上記鋳造装置にも実際の運用上解決すべき点がある。即ち、基体の直下に嵌合筒及び加圧プランジャを配置した関係上、嵌合筒が直立したままの状態ではその直上に位置する基体が嵌合筒の上端開口を塞ぐかたちとなり、嵌合筒内に金属素材を給送できない。それ故、嵌合筒及び加圧プランジャからなる加圧機構を例えば傾動（傾転）させ、嵌合筒の上端開口の向きを変えてから嵌合筒内に金属素材を供給することになる。嵌合筒を傾けたときに、その内周壁面は相対的に下側になる内側面とその他の内側面とにわかれるが、試作実験を繰り返すうちに、傾動時に嵌合筒の内周壁面の相対的に下側になる内側面に接する金属素材は、その他の内側面に接する金属素材よりも凝固物が多量に生成する傾向にあることが判明した（理由は後述）。つまり、金属素材を嵌合筒に供給後、圧入動作に移るべく嵌合筒を直立状態に戻したときに、その嵌合筒内に収容されている金属素材の外層（凝固物等の不純物を多く含む層）の厚さが場所によって不均一化している（金属素材外周部における不純物の偏在）。このため、外層の厚さが周方向において均一であるとの前提のもとに設計された剥ぎ取り刃を使用したのでは、不純物を十分に取り除けない虞れがある。だからと言って、剥ぎ取り刃により外層を剥ぎ取る際の取り代をあまり大きく設定すると、生産効率が低下してしまう。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、剥ぎ取り刃による金属素材の取り代を全周的には必要最小限度にとどめつつも、金属素材の給送のために収容筒を傾斜配置することに起因して凝固物生成が特に多い外層部分だけを選択的に多く削り取り、不純物のキャビティ内への進入を未然に阻止することが可能な金属製品の鋳造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、鋳造品成形用のキャビティを有する基体と、固液共存状態又は液相状態の金属素材を収容する収容筒およびその収容筒内を摺動可能な加圧プランジャを具備すると共に前記基体の直下に設けられた加圧供給機構であって、前記収容筒の上端開口部が前記基体のキャビティ入口に向き合う加圧操作位置と、前記収容筒内に金属素材を受容すべく収容筒が傾斜配置される素材受容位置との間を切替え配置可能に構成された加圧供給機構と、前記キャビティの入口付近に上下動可能に配設され、前記加圧供給機構によるキャビティ内への金属素材の加圧供給に際してその金属素材の外層を剥ぎ取るべく前記加圧操作位置にある収容筒の中心軸線を取り囲むように形成された剥ぎ取り刃を有する刃体と、前記基体に設けられた刃体用の垂直駆動機構と、前記基体に水平スライド可能に設けられ、前記刃体を背後から支えるためのバックアップ片と、前記基体に設けられたバックアップ片用の水平駆動機構とを備えており、前記垂直駆動機構の作用により前記刃体は、剥ぎ取り操作位置と、その剥ぎ取り操作位置から後退上動した離脱位置との間を切替え配置されること、前記水平駆動機構の作用により前記バックアップ片は、前記剥ぎ取り操作位置にある前記刃体の上方に配置されてその背後を支えるバックアップ位置と、そのバックアップ位置から水平スライドした退避位置との間を切替え配置されること、及び、前記刃体の剥ぎ取り刃は、その特定部位がそれ以外の他部位よりも前記中心軸線寄りにオフセットするように形成され、当該剥ぎ取り刃の特定部位により、前記収容筒が素材受容位置に傾斜配置されたときに相対的に下側となる収容筒の内側面に接していた金属素材の外層部分を剥ぎ取ることを特徴とする金属製品の鋳造装置である。
【０００９】
この鋳造装置によれば、基体の直下に設けられた加圧供給機構をその収容筒が傾斜配置される素材受容位置に配置することで、基体が邪魔になること無く、収容筒内に固液共存状態又は液相状態の金属素材を円滑に給送することが可能となる。その後、加圧供給機構を素材受容位置から、収容筒の上端開口部が基体のキャビティ入口に向き合う加圧操作位置に切替え配置し、加圧プランジャを作動させることで、収容筒内の金属素材が基体のキャビティ内に加圧供給される。キャビティへの金属素材の加圧供給に際し、キャビティの入口付近に配設された刃体の剥ぎ取り刃により、金属素材の外層（収容筒の内側面に接していた表層）が剥ぎ取られるため、不純物の少ない金属素材だけがキャビティ内に充填される。
【００１０】
特に本装置では、刃体の剥ぎ取り刃をその特定部位がそれ以外の他部位よりも収容筒の中心軸線寄りにオフセットするように形成することで、剥ぎ取り刃の特定部位により剥ぎ取られる金属素材外層の厚さが、剥ぎ取り刃の他部位により剥ぎ取られる金属素材外層の厚さよりも厚くなっている。つまり傾斜状態の収容筒に金属素材を給送したとき凝固物生成が多くなる傾向にあるところの、傾斜配置時に相対的に下側となる収容筒の内側面に接していた金属素材の外層部分を、前記剥ぎ取り刃の特定部位によって他の外層部分（剥ぎ取り刃の他部位により剥ぎ取られる外層部分）よりも厚めに削り取ることができる。従って本装置によれば、剥ぎ取り刃による金属素材の取り代を全周的には必要最小限度にとどめつつも、金属素材の給送のために収容筒を傾斜配置することに起因して凝固物生成が特に多い外層部分だけを選択的に多く削り取り、不純物のキャビティ内への進入を未然に阻止して、鋳造品の品質向上を図ることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の金属製品の鋳造装置において、前記刃体は略環形状に形成されており、その刃体の剥ぎ取り刃における前記特定部位以外の他部位は、前記中心軸線から等距離に位置して円形状をなすのに対し、前記特定部位は、前記他部位による円形ラインよりも内側にあって円弧形状又は直線形状をなしていることを特徴とする。請求項２は、刃体及びその剥ぎ取り刃の好ましい形状を具体的に特定したものである。請求項２の構成によれば、請求項１について述べた上記作用及び効果が最も効果的に発揮される。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の金属製品の鋳造装置において、前記刃体は、その剥ぎ取り刃を下に向けた状態で前記基体に装着されており、前記基体には、前記刃体の剥ぎ取り刃の周辺領域において、剥ぎ取り刃によって剥ぎ取られた屑としての金属素材外層を収容するための屑収容室が設けられていることを特徴とする。請求項３によれば、剥ぎ取り刃により金属素材から剥ぎ取られた直後の剥ぎ取り屑（金属素材外層）が屑収容室に速やかに取り込まれる。故に金属素材の本体部分と屑（外層）との円滑な切り離しを実現することによる剥ぎ取り抵抗（又は切削抵抗）の低減および剥ぎ取り作業の円滑化が図られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１に示すように、金属製品の鋳造装置は、金型装置たる基体１と、その直下に設けられた加圧供給機構３と、基体１内に装着された刃体４とを備えている。
【００１４】
基体１は、外枠金型１１と、その外枠金型１１の凹部１１ａに保持された入子式の成形金型１２とで構成されている。外枠金型１１の下半部には、固液共存状態又は液相状態の金属素材Ｍを受容可能な円筒形状の加圧室１４が設けられている。一般に加圧室１４の内壁面１４ｆには耐熱用又は潤滑用の塗型剤が塗布される。加圧室１４の下端には、下側に開口した着座部１４ｍが設けられている。成型金型１２は、金属素材Ｍが送入されて鋳造品を成形するための複数個のキャビティ１６と、各キャビティ１６の底部に連通する湯道１７とを有している。湯道１７は加圧室１４につながっており、この湯道１７を介して基体底部から各キャビティ１６に金属素材Ｍを送入させる底送入方式が実現される。また、基体１には金属素材の剥ぎ取り屑Ｍ３（図５参照）を収容するための屑収容室１８と、刃体４の垂直スライドを案内するための案内面１９とが形成されている。屑収容室１８は、刃体４の下側位置にあって加圧室１４と連通しながら加圧室１４を取り囲んでいる。屑収容室１８には押出しピン１５が設けられ、加圧室１４、キャビティ１６及び湯道１７には押出しピン１５と連動する押出し手段（図示略）がそれぞれ設けられている。各押出しピン１５は、屑収容室１８内からの剥ぎ取り屑Ｍ３の除去に供され、前記各押出し手段（図示略）は、外枠金型１１及び成形金型１２内からの方案付き鋳造品の取り出しに供される。
【００１５】
図１及び図２に示すように、基体１の直下には加圧供給機構３が配設されている。加圧供給機構３は、ストレート円筒状の収容筒３１と、その収容筒３１内を摺動可能な加圧プランジャ３２と、この機構３を任意に駆動する駆動手段（図示略）とを具備する。そして、図１をｘｙｚ三次元直交座標におけるｘ−ｙ平面に沿った断面とみなした場合に、図２に示すように加圧供給機構３は、ｘ軸方向に延びる回動軸を中心としてｙ−ｚ平面内を傾動可能に構成されている。その傾動範囲（即ち切替え配置可能な範囲）は、収容筒３１がｙ軸に沿って直立状態となる加圧操作位置と、収容筒３１がｙ軸に対し所定角度θ（図２ではθ＝３０°）だけ傾斜する素材受容位置との間である。
【００１６】
加圧供給機構３が加圧操作位置に配置されるとき、収容筒３１の上端開口部は基体底部の加圧室１４（即ちキャビティの入口）に向き合う。このとき、前記駆動手段により、収容筒３１の上端部が加圧室の着座部１４ｍに対し着座可能となる。また収容筒３１が加圧操作位置に配置されるとき、収容筒３１の中心軸線Ｐは、基体１及びその加圧室１４の中心線に一致する。他方、加圧供給機構３が素材受容位置に配置されるとき、傾斜した収容筒３１の上端開口部は基体底部との対向を解除されて開放され、固液共存状態又は液相状態の金属素材Ｍをカップ等を用いて収容筒３１内に給送しやすくなる。前記傾斜角度θは、基体１の底部下辺の長さや収容筒３１の深さ等を考慮して適切な角度に設定される。尚、図２において、収容筒３１の左側内側面３１ａが「収容筒が素材受容位置に傾斜配置されたときに相対的に下側となる収容筒の内側面」に相当し、例えば右側内側面３１ｂは、前記「相対的に下側となる収容筒の内側面」以外の内側面である。
【００１７】
図１に示すように、刃体４は、基体１内においてキャビティ１６の入口付近、より具体的には加圧室１４と湯道１７との境界域に設けられている。図３に示すように、刃体４は、それぞれ割面４３を持つ半リング状の半割片４２Ａ，４２Ｂを二個組み合わせて構成され、両半割片４２Ａ，４２Ｂを基体１に装着した際にこれら二つの半割片によって形作られる刃体４の全体形状が加圧室１４の中心線（即ち加圧操作位置にある収容筒３１の中心軸線Ｐ）を取り囲む環形状となるように構成されている。なお、それぞれの半割片４２Ａ，４２Ｂは、耐熱性の金属（例えば耐熱鋼）又はセラミックスで作られており、基体１とは別体の交換可能部品として提供されている。
【００１８】
二つの半割片４２Ａ，４２Ｂの各々の底面には、剥ぎ取り刃４１ａ，４１ｂが突出形成されているが、それぞれの半割片において剥ぎ取り刃の形状は微妙に異なっている。即ち、二つの半割片４２Ａ，４２Ｂの組み合わせ時に一連の閉じた刃形をなす略環状の突条全体を「剥ぎ取り刃４１」と総称した場合に、第１の半割片４２Ａには、剥ぎ取り刃４１の特定部位４１ａが設けられ、第２の半割片４２Ｂには、前記特定部位以外の他部位４１ｂが設けられている。そして、剥ぎ取り刃４１における前記特定部位以外の他部位４１ｂは、その刃先が前記中心軸線Ｐから等距離に位置して真円形をなすように形成されている。これに対し、剥ぎ取り刃４１における特定部位４１ａは、その刃先が前記他部位４１ｂが形作る真円形ラインよりも内側に位置することで他部位４１ｂよりも前記中心軸線Ｐ寄りにオフセットすると共に、その真円形ラインの内側領域にあって円弧形状をなすように形成されている。図３中のＯＦＳは、円弧状の特定部位４１ａの中心部における最大オフセット長を示す。更に図２及び図３に示すように、基体１内での前記中心軸線Ｐ周りにおける刃体４の取付け配置は、剥ぎ取り刃の特定部位４１ａにより、収容筒３１が素材受容位置に傾斜配置されたときに相対的に下側となる収容筒の内側面（左側内側面３１ａ）に接していた金属素材の外層部分Ｍ２ａを剥ぎ取ることができるように設定されている。
【００１９】
尚、本実施形態で使用可能な刃体４の形状は図３に示す形状に限定されるものではなく、図４に示すような形状でもよい。即ち図４に示すように、第２の半割片４２Ｂには、刃先が前記中心軸線Ｐから等距離に位置して真円形をなす他部位４１ｂのみを設ける一方で、第１の半割片４２Ａには、真円ラインの一部を担う二つの他部位４１ｂと、それらの間に挟まれた直線形状の特定部位４１ａとを設けてもよい。第１半割片４２Ａの直線形状の特定部位４１ａが、オフセット長ＯＦＳだけ、他部位４１ｂよりも中心軸線Ｐ寄りにオフセットすることは、図３の場合と同じである。
【００２０】
更に図１に示すように、基体１には刃体４用の垂直駆動機構（５２，５３）が設けられている。この垂直駆動機構は、二組の第１流体圧シリンダ５２（図１では一つのみ図示）と、各シリンダ５２にそれぞれ作動連結されて垂直方向（矢印Ｙ１，Ｙ２方向）に往復動可能な作動子としての二本の第１シリンダロッド５３（図１では一つのみ図示）とから構成されている。各ロッド５３の下端には、刃体４の半割片４２Ａ，４２Ｂがそれぞれ連結されている。垂直駆動機構（５２，５３）の作用により二つの半割片４２Ａ，４２Ｂが同期して上下動されることにより、刃体４は、図１に示す剥ぎ取り操作位置と、図６に示す離脱位置との間を切替え配置される。
【００２１】
図１に示すように、基体１内には、前記中心軸線Ｐを挟んで少なくとも二個の金属製バックアップ片７が設けられている。これらのバックアップ片７は、刃体４が剥ぎ取り操作位置にあるときに、その上方に配置されて刃体４を背後から支える（即ちバックアップする）働きをする。基体１内において各バックアップ片７は、刃体４の上方に配置されてその背後を支えるバックアップ位置（図１に示す位置）と、そのバックアップ位置から水平スライドした退避位置（図５に示す位置）との間を切替え配置可能となっている。そして、基体１にはバックアップ片７用の水平駆動機構（６２，６３）が設けられている。この水平駆動機構は、バックアップ片７の数に対応した数の第２流体圧シリンダ６２と、各シリンダ６２にそれぞれ作動連結されて基体１の半径方向に往復動可能な作動子としての第２シリンダロッド６３とから構成されている。各ロッド６３の内端にはバックアップ片７がそれぞれ連結されており、水平駆動機構（６２，６３）の作用により各バックアップ片７は、前記バックアップ位置と退避位置との間を切替え配置される。
【００２２】
次に、本実施形態の鋳造装置を用いた金属製品の鋳造手順について説明する。基体１のキャビティ１６内に金属素材Ｍを加圧供給する前の待機状態では、鋳造装置は図１に示すような状態にある。即ち、垂直駆動機構（５２，５３）の作用によって刃体４が図１に示す剥ぎ取り操作位置に配置されると共に、水平駆動機構（６２，６３）の作用によって各バックアップ片７が図１に示すバックアップ位置に配置される。待機時、基体１直下に位置する加圧供給機構３の収容筒３１は、その上端開口部が加圧室１４と向き合う直立状態（つまり加圧操作位置）にあるが、その収容筒３１内に金属素材Ｍを給送する場合には図２に示すように、加圧操作位置から素材受容位置に角度θだけ傾動（傾転）される。その結果、収容筒３１の上端開口部が側方に移って開放され、収容筒３１内に金属素材Ｍを受け容れ可能となる。
【００２３】
鋳造材料となる金属素材Ｍはカップにて調製される。例えば、金属素材Ｍがアルミニウム合金の場合、固体のアルミニウム合金をカップに計り取りカップごと加熱することで、そのカップ内のアルミニウム合金を固液共存状態又は液相状態とする。ちなみに、アルミニウム合金は５５０〜６００℃の温度に加熱することで流動性のある固液共存状態となる。なお、カップ内で加熱するのではなく、予め加熱されて溶湯状態のアルミニウム合金をカップですくい取り、その後の自然冷却によって固液共存状態の金属素材Ｍを調製してもよい。
【００２４】
図２に示すように、カップをひっくり返すことで、カップから素材受容位置にある収容筒３１内に固液共存状態又は液相状態の金属素材Ｍを給送する。すると収容筒３１の傾斜配置時に相対的に下側となる収容筒の左側内側面３１ａを伝わって金属素材Ｍが収容筒３１内に収容される。このとき収容筒３１内では、その内側面３１ａ，３１ｂに接した金属素材が冷やされ、これら内側面３１ａ，３１ｂに接する表層部分に凝固物や酸化物等を多く含む殻状の層Ｍ２ａ，Ｍ２ｂ（外層と呼ぶ）が生成する。但し、その外層の厚みは均一ではなく、傾斜配置時に相対的に下側となる左側内側面３１ａに接する部分での凝固物等の生成が、その他の内側面（３１ｂ）での凝固物等の生成よりも顕著となる。このように収容筒３１の内側面において凝固物等の生成が場所により偏在するのは、金属素材Ｍを給送する際の接触面積の違いによるものと考えられる。即ち、図２に示すように傾斜した収容筒３１に金属素材Ｍを斜め上方から給送した場合、どうしても相対的に下側となる左側内側面３１ａに対して金属素材Ｍが接する時間や面積が多い。このため、左側内側面３１ａに接する部分での金属素材外層Ｍ２ａの厚肉化が進行し易いと考えられる。それ故、凝固物や酸化物、更には凝固した外層によって加圧室内壁面１４ｆから削り取られる塗型剤等の不純物が、キャビティ１６内に巻き込まれるのを防止するためにも、左側内側面３１ａに対応する金属素材の外層Ｍ２ａを、その他の外層Ｍ２ｂよりも特に厚く剥ぎ取る必要がある。
【００２５】
収容筒３１への金属素材Ｍの給送が完了したら、図１及び図２に示すように、加圧供給機構３を素材受容位置から加圧操作位置に復帰回動させる。すると図２に示されるように、収容筒の左側内側面３１ａに接する金属素材の外層Ｍ２ａに対して刃体４の剥ぎ取り刃の特定部位４１ａが向き合い、その他の外層Ｍ２ｂに対して剥ぎ取り刃の他部位４１ｂが向き合う。前述のように、剥ぎ取り刃４１の特定部位４１ａは、それ以外の他部位４１ｂよりも所定距離だけ収容筒３１の中心軸線Ｐ寄りにオフセット配置されているため、特定部位４１ａによる取り代Ｃ１は、他部位４１ｂによる取り代Ｃ２よりも大きい（Ｃ２＜Ｃ１）。ちなみに最大オフセット長ＯＦＳの位置では、Ｃ１＝Ｃ２＋ＯＦＳである。
【００２６】
金属素材Ｍを加圧供給する際には、収容筒３１を図１の状態から上動させ、その上端部を加圧室の着座部１４ｍに着座嵌合させて加圧室１４と収容筒３１とを連結する。そして、加圧プランジャ３２を上動させて金属素材Ｍを加圧室１４内に加圧供給する。金属素材Ｍは加圧室の内壁面１４ｆに接することで更に冷却され、その外層は凝固度を更に増し、加圧室内壁面１４ｆに塗布されていた塗型剤等の不純物を巻き込み易くなる。加圧プランジャ３２の上動に伴い、加圧室１４を一旦満たした金属素材Ｍは、その外層Ｍ２ａ，Ｍ２ｂを前記剥ぎ取り刃４１によって剥ぎ取られることで、中心部に残された部分だけが湯道１７を経由してキャビティ１６内に加圧供給される。その結果、キャビティ１６内が純度の高い固液共存状態の金属素材Ｍで充填される（図５及び図６参照）。
【００２７】
加圧プランジャ３２の上動に伴い、金属素材外層が刃体の剥ぎ取り刃４１によって剥ぎ取られるが、収容筒の左側内側面３１ａに接していた金属素材の外層Ｍ２ａは、それに対応する剥ぎ取り刃の特定部位４１ａにより取り代Ｃ１にて剥ぎ取られ、その他の外層Ｍ２ｂは、それに対応する剥ぎ取り刃の他部位４１ｂにより取り代Ｃ２にて剥ぎ取られる。そして図５等に示すように、剥ぎ取られた外層は、剥ぎ取り屑Ｍ３として屑収容室１８に押し込まれる。こうして、金属素材の外層Ｍ２ａ，Ｍ２ｂに生成又は付着されている不純物、変質組織、塗型剤等がキャビティ１６内に取り込まれることを阻止する。
【００２８】
剥ぎ取り刃４１による金属素材外層の剥ぎ取り時には、刃体４に大きな外力が作用するが、その刃体４を各バックアップ片７が背後から支えるため、刃体４は外力に抗して強固に保持され位置ズレ等は起きない。このため、剥ぎ取り刃４１による外層の剥ぎ取り精度は非常に高い。金属素材Ｍのキャビティ１６内への充填完了後、加圧プランジャ３２による加圧を保ちつつ所定時間待つことで、キャビティ１６及び湯道１７内の金属素材が完全に固化し、鋳造が完了する。
【００２９】
金属素材Ｍが固化したら、水平駆動機構（６２，６３）によって各バックアップ片７を矢印Ｘ２方向にスライドし、図５に示す退避位置に後退させる。更にその後、垂直駆動機構（５２，５３）によって刃体の両半割片４２Ａ，４２Ｂを矢印Ｙ１方向に移動させ、図６に示す離脱位置に後退上動させる。この一連の動作により、刃体４をその剥ぎ取り刃４１が噛み込んでいた金属素材Ｍから離脱させることができる。固化した金属素材Ｍから刃体４を離脱させた後、押出しピン１５を用いて屑収容室１８内の剥ぎ取り屑Ｍ３を押し出すと同時に、前記押出し手段（図示略）を用いて加圧室１４、キャビティ１６及び湯道１７内の方案付き鋳造品を押し出すことで、剥ぎ取り屑Ｍ３と方案付き鋳造品とが一体化された鋳造物を外枠金型１１及び成形金型１２内から取り出すことができる。次の鋳造を行うには、成形金型１２を元の状態に戻してから、前記垂直及び水平駆動機構により、刃体４及びバックアップ片７を図１の待機状態に戻せばよい。
【００３０】
このように本実施形態の鋳造装置によれば、刃体４の剥ぎ取り刃４１をその特定部位４１ａがそれ以外の他部位４１ｂよりも収容筒３１の中心軸線Ｐ寄りにオフセットするように形成することで、剥ぎ取り刃の特定部位４１ａにより剥ぎ取られる金属素材外層Ｍ２ａの厚さを、剥ぎ取り刃の他部位４１ｂにより剥ぎ取られる金属素材外層Ｍ２ｂの厚さよりも厚くすることができる。換言すれば、傾斜状態の収容筒３１に金属素材Ｍを給送したとき凝固物生成が多くなる傾向にあるところの、相対的に下側となる収容筒の左側内側面３１ａに接していた金属素材の外層部分Ｍ２ａを、前記特定部位４１ａによって他の外層部分Ｍ２ｂよりも厚めに削り取ることができる。従って、剥ぎ取り刃の他部位４１ｂによる金属素材の取り代Ｃ２を必要最小限度にとどめつつも、金属素材Ｍの給送のために収容筒３１を傾斜配置することに起因して凝固物生成が特に多い外層部分Ｍ２ａだけを選択的に多く削り取り、不純物のキャビティ１６内への進入を未然に阻止して、鋳造品の品質向上を図ることができる。
【００３１】
（変更事例及び捕捉説明）上記実施形態において、刃体４の剥ぎ取り刃の特定部位４１ａに対応する屑収容室１８の容積を、剥ぎ取り刃の他部位４１ｂに対応する屑収容室１８の容積よりも拡大することは好ましい。この屑収容室１８における容積の部分的拡大は、特定部位４１ａによって剥ぎ取られる屑Ｍ３の量に対応させたものである。尚、金属素材Ｍとしては、アルミニウム合金の他に、マグネシウム合金、亜鉛合金等であってもよい。また、「固液共存状態」とは固相と液相とが共存する状態を意味し、固相が２０〜８０重量％（更に好ましくは３０〜７０重量％）で残りが液相であるような共存状態であることが好ましい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、剥ぎ取り刃による金属素材の取り代を全周的には必要最小限度にとどめつつも、金属素材の給送のために収容筒を傾斜配置することに起因して凝固物生成が特に多い外層部分だけを選択的に多く削り取り、不純物のキャビティ内への進入を未然に阻止することができ、その結果として、鋳造品の品質向上を図ることができる。また、剥ぎ取り刃による金属素材外層の剥ぎ取り時には、刃体に大きな外力が作用するが、その刃体をバックアップ片が背後から支えるため、刃体は外力に抗して強固に保持され位置ズレ等が起きない。このため、剥ぎ取り刃による外層の剥ぎ取り精度を非常に高めることができる。更に、金属素材のキャビティ内への充填完了後、垂直駆動機構によって刃体を離脱位置に後退上動させることにより、刃体をその剥ぎ取り刃が噛み込んでいた金属素材から離脱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の鋳造装置の概要を示すｘ−ｙ面での断面図。
【図２】加圧供給機構の傾動状況等を示すｙ−ｚ面での断面図。
【図３】刃体の底面図並びにｘ−ｙ面及びｙ−ｚ面での各断面図。
【図４】刃体の変更例の底面図及びｙ−ｚ面での断面図。
【図５】バックアップ片が後退した状態を示す図１相当の断面図。
【図６】刃体が後退上動した状態を示す図１相当の断面図。
【符号の説明】
１…基体、３…加圧供給機構、４…刃体、７…バックアップ片、１６…鋳造品成形用のキャビティ、１８…屑収容室、３１…収容筒、３１ａ…収容筒が傾斜配置されたときに相対的に下側となる収容筒の内側面、３２…加圧プランジャ、４１…剥ぎ取り刃、４１ａ…特定部位、４１ｂ…特定部位以外の他部位、５２，５３…刃体用の垂直駆動機構、６２，６３…バックアップ片用の水平駆動機構、Ｍ…金属素材、Ｍ２ａ，Ｍ２ｂ…金属素材の外層、Ｐ…収容筒の中心軸線。

Claims

鋳造品成形用のキャビティを有する基体と、
固液共存状態又は液相状態の金属素材を収容する収容筒およびその収容筒内を摺動可能な加圧プランジャを具備すると共に前記基体の直下に設けられた加圧供給機構であって、前記収容筒の上端開口部が前記基体のキャビティ入口に向き合う加圧操作位置と、前記収容筒内に金属素材を受容すべく収容筒が傾斜配置される素材受容位置との間を切替え配置可能に構成された加圧供給機構と、
前記キャビティの入口付近に上下動可能に配設され、前記加圧供給機構によるキャビティ内への金属素材の加圧供給に際してその金属素材の外層を剥ぎ取るべく前記加圧操作位置にある収容筒の中心軸線を取り囲むように形成された剥ぎ取り刃を有する刃体と、
前記基体に設けられた刃体用の垂直駆動機構と、
前記基体に水平スライド可能に設けられ、前記刃体を背後から支えるためのバックアップ片と、
前記基体に設けられたバックアップ片用の水平駆動機構とを備えており、
前記垂直駆動機構の作用により前記刃体は、剥ぎ取り操作位置と、その剥ぎ取り操作位置から後退上動した離脱位置との間を切替え配置されること、
前記水平駆動機構の作用により前記バックアップ片は、前記剥ぎ取り操作位置にある前記刃体の上方に配置されてその背後を支えるバックアップ位置と、そのバックアップ位置から水平スライドした退避位置との間を切替え配置されること、及び、
前記刃体の剥ぎ取り刃は、その特定部位がそれ以外の他部位よりも前記中心軸線寄りにオフセットするように形成され、当該剥ぎ取り刃の特定部位により、前記収容筒が素材受容位置に傾斜配置されたときに相対的に下側となる収容筒の内側面に接していた金属素材の外層部分を剥ぎ取ることを特徴とする金属製品の鋳造装置。
前記刃体は略環形状に形成されており、その刃体の剥ぎ取り刃における前記特定部位以外の他部位は、前記中心軸線から等距離に位置して円形状をなすのに対し、前記特定部位は、前記他部位による円形ラインよりも内側にあって円弧形状又は直線形状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の金属製品の鋳造装置。
前記刃体は、その剥ぎ取り刃を下に向けた状態で前記基体に装着されており、前記基体には、前記刃体の剥ぎ取り刃の周辺領域において、剥ぎ取り刃によって剥ぎ取られた屑としての金属素材外層を収容するための屑収容室が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属製品の鋳造装置。