JP4650506B2 - 鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造装置に関し、さらに詳しくは、装置をコンパクト化しつつ、高品質の鋳造品を製造することができる鋳造装置に関するものである。

タイヤモールド等、金型を製造する方法として傾動式鋳造方法が知られている。従来、傾動式鋳造方法では、石膏鋳型を内設した金型と、アルミニウム材料等の溶融金属を収容するホッパとを密閉可能な傾動タンク内に配置する装置を用いていた（例えば、特許文献１参照）。そして、鋳造品に巣が生じないように、傾動タンク内を減圧した状態にして傾動させることにより、金型およびホッパを水平状態から徐々に傾斜させて、ホッパから金型へ溶融金属を充填するようにしていた。溶融金属の金型への充填が完了した後は、傾動タンク内を所定圧力に加圧した状態にすることにより、充填性を向上させて溶融金属を固化させ、次いで、傾動タンクを水平に戻した後、金型を傾動タンクの外に取り出して、その金型の中から所定形状に固化した鋳造品を得るようにしていた。

このように従来の鋳造装置は、金型とホッパを収容できる容積を有する傾動タンクが必要であったので大規模なものになり、コンパクト化することが困難であるという問題があった。それ故、装置をコンパクトにしつつ、品質の優れた鋳造品を製造することができる鋳造装置が求められていた。
特開２００６−１３０５３７号公報

本発明の目的は、装置をコンパクト化しつつ、高品質の鋳造品を製造することができる鋳造装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の鋳造装置は、内部に溶融金属を収容するホッパと、内部に形成されるキャビティに石膏鋳型が設置され、ホッパと並んで配置される金型と、ホッパ内部とキャビティとを連通させる湯道と、ホッパおよび金型を一体的に水平状態から傾動させる傾動手段とを備えた鋳造装置において、前記ホッパおよび金型が水平状態の時にホッパの上面となる位置に配管を接続し、この配管を通じてホッパ内部を減圧する減圧手段を設けるとともに、前記ホッパおよび金型を傾動させて垂直状態の時に金型の上面となる位置に配管を接続し、この配管を通じてキャビティを減圧する減圧手段を設け、垂直状態の金型の上面となる位置に接続した配管を通じてキャビティを加圧する加圧手段を設け、前記湯道を開閉する開閉ゲートを設け、前記ホッパおよび金型が垂直状態で、前記湯道が、キャビティの側面に沿って、ホッパからキャビティの下端部に向かって延びるように金型に形成されていて、前記金型とホッパとをシール部材を介して連結するとともに、前記金型の上型と下型の合せ面にシール部材を介設し、前記ホッパの本体部と蓋部との合せ面にシール部材を介設したことを特徴とするものである。

ここで、前記ホッパおよび金型を傾動させて垂直状態の時に金型の上面となる位置に接続した配管に、開閉弁を備えた分岐配管を接続し、この分岐配管を、前記ホッパおよび金型が水平状態の時にホッパの上面となる位置に接続した配管とするとともに、前記ホッパおよび金型を傾動させて垂直状態の時に金型の上面となる位置に接続した配管に、切換弁を介して前記加圧手段を接続することもできる。

本発明によれば、ホッパおよび金型が水平状態の時にホッパの上面となる位置に配管を接続し、この配管を通じてホッパ内部を減圧する減圧手段を設けるとともに、ホッパおよび金型を傾動させて垂直状態の時に金型の上面となる位置に配管を接続し、この配管を通じてキャビティを減圧する減圧手段を設け、垂直状態の金型の上面となる位置に接続した配管を通じてキャビティを加圧する加圧手段を設け、湯道を開閉する開閉ゲートを設け、前記ホッパおよび金型が垂直状態で、前記湯道が、キャビティの側面に沿って、ホッパからキャビティの下端部に向かって延びるように金型に形成されていて、前記金型とホッパとをシール部材を介して連結するとともに、前記金型の上型と下型の合せ面にシール部材を介設し、前記ホッパの本体部と蓋部との合せ面にシール部材を介設したことにより、金型およびホッパの内部を、減圧手段によって直接減圧させるとともに、金型のみを加圧手段によって直接加圧できる構造にしたので、従来のような大規模な傾動タンクが不要になりコンパクトな構成にするができる。

そして、減圧下でホッパに収容している溶融金属を金型に充填し、所定圧力に加圧した状態で金型に充填した溶融金属を固化することができるので、品質の高い鋳造品を得ることが可能になる。

以下、本発明の鋳造装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するように、本発明の鋳造装置１は設置台２と、昇降シリンダにより昇降する押え板等からなる固定手段４とを有し、設置台２に載置したホッパ７と金型５とを一体的に固定手段４によって設置台２に固定する構造になっている。設置台２は、傾動用シリンダ３のロッドの前進後退動作によって、回転軸２ａを中心にして傾動するようになっている。この傾動用シリンダ３による設置台２の傾動角度の範囲は、例えば０°（水平状態）から９０°（垂直状態）の範囲で任意に設定できるようになっている。設置台２が垂直状態まで傾動すると、図２に例示するように、金型５およびホッパ７も一体的に水平状態から垂直状態まで傾斜することになる。

金型５は、図３〜図５に例示するように、上型５ａと下型５ｂとからなる上下二分割型になっており、上型５ａと下型５ｂとにより形成される空間がキャビティ６となる。キャビティ６には、所定形状に形成された石膏鋳型Ｐが内設されている。上型５ａと下型５ｂとの合せ面には、シール部材Ｓを介設されて高い気密性が確保されている。

上型５ａと下型５ｂとの合せ面に沿った下型５ｂ側には湯道６ａが形成されている。この湯道６ａを通じて、金型５の内部（キャビティ６）とホッパ７の内部とが連通している。金型５には、湯道６ａを開閉する開閉ゲート８が設けられている。開閉ゲート８は、ゲート用シリンダ９のロッドの前進動作によって湯道６ａを閉じ、後進動作によって湯道６ａを開くようになっている。

ホッパ７は、所定量のアルミニウム材料等の溶融金属Ａを一時的に収容する。ホッパ７の本体部と蓋部７ａとの合せ面には、シール部材Ｓが介設されて高い気密性が確保されている。また、金型５とホッパ７との合せ面にもシール部材Ｓが介設されて高い気密性が確保しつつ、互いが連結されている。

金型５には、配管１０ａを介して真空ポンプ等の減圧手段１３が接続されている。この配管１０ａには、開閉弁１２ｂを有する分岐配管１１の一方端が接続され、その他方端部はホッパ７に接続している。即ち、ホッパ７には、配管１０ａおよび分岐配管１１を介して減圧手段１３が接続されている。

さらに、この金型５と減圧手段１３とを接続する配管１０ａには、加圧ポンプ等の加圧手段１４を接続した配管１０ｂが、切換弁１２ａを介して接続されている。即ち、金型５には、配管１０ｂおよび配管１０ａを介して加圧手段１４が接続されている。

次に、この鋳造装置１を用いた鋳造方法の手順を説明する。

まず、図１に例示するように、鋳造装置１の設置台２に、金型５およびホッパ７を水平状態にセットする。ホッパ７には、図３に例示するように、溶融金属Ａを収容しておく。この際に、開閉ゲート８を上昇させて湯道６ａを遮断しない状態にしておく。

次いで、傾動用シリンダ３を作動させて、図６に例示するように、金型５およびホッパ７を徐々に傾斜させて、湯道６ａを通じて溶融金属Ａをホッパ７から金型５のキャビティ６に流し込む。傾動用シリンダ３による傾動動作を開始するとともに、ホッパ７および金型５の内部を減圧状態にする。この減圧は、減圧手段１３を稼動させて、減圧手段１３のみが有効になるように切換弁１２ａを弁操作するとともに、配管１０ａと分岐配管１１とが連通するように開閉弁１２ｂを弁操作することによって行なう。

このようにしてホッパ７の内部は、配管１０ａおよび分岐配管１１を通じて減圧手段１３により減圧され、金型５の内部は、配管１０ａを通じて減圧手段１３により減圧される。ホッパ７および金型５の内部は、例えば、３０ｋＰａ〜５０ｋＰａ ａｂｓ（大気圧は１０１．３２ｋＰａ ａｂｓ）程度減圧する。これによって、製造した鋳造品Ｄは微細（細部）の形成が可能になり巣が生じることを防止することができる。

次いで、図７に例示するように、所定角度まで金型５およびホッパ７を傾斜させる。この実施形態では約９０°まで傾斜させている。このように減圧下でホッパ７に収容していた溶融金属Ａを、湯道６ａを通じて金型５のキャビティ６に充填する。溶融金属Ａと空気との接触面には酸化皮膜が形成されるが、徐々に傾斜させて溶融金属Ａを金型５に充填することで、酸化皮膜を溶融金属Ａ上面に維持しつつ充填することができる。そのため、製品となる部分に酸化皮膜が混入することを防止することが可能になり、高品質の鋳造品を得ることができる。

金型５への溶融金属Ａの充填が完了した後は、金型５の内部のみを所定の圧力に加圧する。そこで、加圧手段１４を稼動させるとともに、加圧手段１４のみが有効になるように切換弁１２ａを弁操作する。稼動していた減圧手段１３は停止させる。また、配管１０ａと分岐配管１１との連通を遮断するように開閉弁１２ｂを弁操作する。さらに、開閉用シリンダ９を作動させて開閉ゲート８によって湯道６ａを閉じる。これによって、加圧手段１４によって配管１０ａおよび配管１０ｂを通じて金型５の内部のみが加圧されて押し湯された状態になる。この際に加圧圧力は、例えば、０．０１ＭＰａ〜１．０ＭＰａ、好ましくは０．３ＭＰａ〜０．６ＭＰａ程度に設定する。加圧気体としては、空気或いは不活性ガスを用いる。

このようにして金型５の内部のみを、加圧状態にして充填した溶融金属Ａを固化させる。これによって、充填性が高くなるので製造した鋳造品Ｄの品質が向上する。この実施形態では、シール部材Ｓによって金型５内部の高い気密性が確保できるとともに、溶融金属Ａが金型５と接触することで固化することで、一段と気密性が向上し、無駄なく加圧することができる。

溶融金属Ａの固化が完了した後は、金型５内部の加圧を停止して、図８に例示するように金型５およびホッパ７を水平な状態に戻す。次いで、図９に例示するように、金型５を上型５ａと下型５ｂとに分離させて型開きして、所定形状に固化した鋳造品Ｄを金型５から取り出す。この実施形態では、金型５の型開きとともに、ホッパ７の本体部と蓋部７ａとを分離させるようにしている。このようにして所定形状の鋳造品Ｄ（例えば、タイヤモールド）を得ることができる。

本発明では、金型５およびホッパ７の内部を、減圧手段１３によって直接減圧させるとともに、金型５のみを加圧手段１４によって直接加圧できる構造にしたので、従来のような大規模な傾動タンクが不要になりコンパクトな構成にするができる。鋳造品Ｄの品質を向上させることができるのは、既述したとおりである。

本発明の鋳造装置を例示する側面図である。 図１の金型を傾動させた鋳造装置を例示する側面図である。 図１の金型およびホッパを例示する側面図である。 図３の平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３の金型を傾動させている状態を例示する側面図である。 図６の金型をさらに傾動させて垂直にしている状態を例示する側面図である。 図７の金型を水平に戻した状態を例示する側面図である。 図８の金型を型開きした状態を例示する側面図である。

符号の説明

１ 鋳造装置
２ 設置台
２ａ 回転軸
３ 傾動用シリンダ
４ 固定手段
５ 金型
５ａ 上型
５ｂ 下型
６ キャビティ
６ａ 湯道
７ ホッパ
７ａ 蓋部
８ 開閉ゲート
９ ゲート用シリンダ
１０ａ、１０ｂ 配管
１１ 分岐配管
１２ａ 切換弁
１２ｂ 開閉弁
１３ 加圧手段（加圧ポンプ）
１４ 減圧手段（真空ポンプ）
Ａ 溶融金属
Ｐ 石膏鋳型
Ｓ シール部材

Claims (2)

1. 内部に溶融金属を収容するホッパと、内部に形成されるキャビティに石膏鋳型が設置され、ホッパと並んで配置される金型と、ホッパ内部とキャビティとを連通させる湯道と、ホッパおよび金型を一体的に水平状態から傾動させる傾動手段とを備えた鋳造装置において、
   前記ホッパおよび金型が水平状態の時にホッパの上面となる位置に配管を接続し、この配管を通じてホッパ内部を減圧する減圧手段を設けるとともに、前記ホッパおよび金型を傾動させて垂直状態の時に金型の上面となる位置に配管を接続し、この配管を通じてキャビティを減圧する減圧手段を設け、垂直状態の金型の上面となる位置に接続した配管を通じてキャビティを加圧する加圧手段を設け、前記湯道を開閉する開閉ゲートを設け、前記ホッパおよび金型が垂直状態で、前記湯道が、キャビティの側面に沿って、ホッパからキャビティの下端部に向かって延びるように金型に形成されていて、前記金型とホッパとをシール部材を介して連結するとともに、前記金型の上型と下型の合せ面にシール部材を介設し、前記ホッパの本体部と蓋部との合せ面にシール部材を介設した鋳造装置。
2. 前記ホッパおよび金型を傾動させて垂直状態の時に金型の上面となる位置に接続した配管に、開閉弁を備えた分岐配管を接続し、この分岐配管を、前記ホッパおよび金型が水平状態の時にホッパの上面となる位置に接続した配管とするとともに、前記ホッパおよび金型を傾動させて垂直状態の時に金型の上面となる位置に接続した配管に、切換弁を介して前記加圧手段を接続した請求項１に記載の鋳造装置。

Images