JP4786938B2 - Rotary cam shaft material and its continuous casting method - Google Patents
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Description
本発明は、プレス型部品のロータリーカム軸を製作するためのロータリーカム軸材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a rotary cam shaft material for manufacturing a rotary cam shaft of a press mold part, and a manufacturing method thereof.
自動車等の金属パネル部品における負角部をプレス整形するプレス型装置(寄曲げ型)に、ロータリーカム機構が用いられており、そのロータリーカム機構を構成している回転する軸部品にロータリーカム軸がある。その断面形状は、型の違いによって細部は異なるが概ね近似した形状で、例えば、図5に実線で示す部分11aのような形状になっている。このようなロータリーカム軸は、鋳鉄製であり、従来は発泡スチロール模型を使用するフルモールド法によって鋳造されたロータリーカム軸材から加工されている。従来のフルモールド法によって得られるロータリーカム軸材は、表面の鋳造欠陥を避けるため全表面に機械加工による取りしろを多めに設けてあり、取りしろを多く含むものに形成しても、砂かみや巣による鋳造不良の問題が発生する問題がある。
A rotary cam mechanism is used in a press mold device (bending type) that press-shapes negative corners in metal panel parts such as automobiles, and the rotary cam shaft is used as a rotating shaft component that constitutes the rotary cam mechanism. There is. The cross-sectional shape is generally approximate although the details differ depending on the type of the cross-section, for example, a shape like a
また別に、従来鋳鉄製の丸棒や多角形断面の棒等が、製造コストや均一な品質の点で有利な連続鋳造方法によって製造されている。その製造の概略は、次のようになっている。すなわち、タンディッシュに鋳鉄溶湯を収容しておいて、タンディッシュに設けてある溶湯の出口に黒鉛製のダイスを配置し、そのダイスの外周を水冷ジャケットで冷却し、タンディッシュから流出する溶湯がダイスを通過す間に少なくとも全外周部分を凝固させ、外周の凝固した部分を移動手段で引き抜くように移動させる間に、芯部まで凝固させるのである。 Separately, conventional cast iron round bars, polygonal cross-section bars, and the like are manufactured by a continuous casting method that is advantageous in terms of manufacturing cost and uniform quality. The outline of the production is as follows. That is, a cast iron melt is accommodated in the tundish, a graphite die is arranged at the outlet of the melt provided in the tundish, the outer periphery of the die is cooled with a water cooling jacket, and the molten metal flowing out of the tundish is At least the entire outer peripheral portion is solidified while passing through the die, and the solidified portion on the outer periphery is solidified to the core portion while being moved so as to be pulled out by the moving means.
前記ロータリーカム軸材の鋳造に、表面付近に砂かみや巣ができ難い前記連続鋳造方法を適用することが考えられる。しかし、従来の丸棒や多角形断面の棒などの連続鋳造技術を使用して、ロータリーカム軸材のように、大略丸棒の外周面の一部が深く切り欠かれた円形切欠断面形状の棒材を鋳造しようとすると、断面における周方向の異なる位置で棒材の冷却される温度が不均一となり、安定した鋳造ができないで、表面の割れが発生したり、ブレークアウトが起こったりする問題があった。つまり、ロータリーカム軸材を連続鋳造によって得ることは困難であった。 It is conceivable to apply the above-mentioned continuous casting method in which sand bites or nests are hardly formed near the surface for casting of the rotary cam shaft material. However, using a continuous casting technique such as a conventional round bar or a polygonal cross-section bar, it has a circular notch cross-sectional shape in which a part of the outer peripheral surface of the round bar is roughly cut away like a rotary cam shaft. When trying to cast a bar, the temperature at which the bar is cooled becomes uneven at different positions in the circumferential direction in the cross section, and stable casting cannot be performed, causing surface cracks or breakouts was there. That is, it was difficult to obtain the rotary cam shaft material by continuous casting.
連続鋳造中における周方向の異なる位置でロータリーカム軸材の冷却された温度が不均一になる点を改善するために、黒鉛ダイスの外周面から内孔に達する距離を全外周部で均等にして水冷作用を全周で均等化することが考えられるが、このためには水冷ジャケットの内壁形状をダイス外周面の形状に沿わせる必要があり、断面形状が相違するとダイスのみでなく水冷ジャケットも別に準備しなければならない別の問題が生じる。また、ロータリーカム軸材では、ダイス内孔全周を均等に冷却するだけでは鋳鉄棒の外周面温度の均等性が得られ難く、断面における周方向の異なる位置で棒材の冷却された温度が不均一となる問題の解決にはならない問題もある。
本発明は、良好に鋳造されたロータリーカム軸材を得ること及びこれを連続鋳造できる方法を提供することを課題とする。
In order to improve the non-uniformity of the cooled temperature of the rotary cam shaft material at different positions in the circumferential direction during continuous casting, the distance from the outer peripheral surface of the graphite die to the inner hole is made uniform over the entire outer peripheral portion. it is conceivable to equalize all around the water cooling effect and thus the need to extend along the inner wall shape of the water-cooled jacket in the shape of the die outer peripheral surface, the cross-sectional shape differs from a die alone rather than water cooled di jacket However, another problem arises that must be prepared separately. In addition, with the rotary camshaft, it is difficult to obtain the uniformity of the outer peripheral surface temperature of the cast iron rod by simply cooling the entire circumference of the die bore, and the temperature at which the rod is cooled is different at different positions in the circumferential direction in the cross section. There are some problems that cannot be solved.
It is an object of the present invention to provide a rotary cam shaft material that is well cast and to provide a method capable of continuously casting the same.
本発明のロータリーカム軸材は、円形の一部に切欠き部のある形状で且つ前記切欠き部が前記円形の中心部に達する凹んだ形状の大略凹形断面形状を有するロータリーカム軸材であって、連続鋳造方法によって鋳造されたものである(請求項1)。連続鋳造されたものであるから、表面付近に砂かみや巣の発生がなく、ロータリーカム軸に加工する際の機械加工による取りしろを小さくすることができる。また、前記大略凹形断面形状を有する構成であるから、ロータリーカム軸材において中心部では切り欠いた部分の形状寸法が所定範囲内に確保されていると、表面付近の状態が良いことから鋳肌のままでよく、従来必要であった中心部の機械加工を省略できて機械加工の工数を低減できる。 Rotary cam shaft material of the present invention, the rotary cam shaft member having a generally concave cross-sectional shape of the concave do they shape and the notch shape with a notch in a part of a circle reaches the center of the circular And it is what was cast by the continuous casting method (Claim 1). Since it is continuously cast, there is no occurrence of sand or nests near the surface, and the machining margin when machining into a rotary cam shaft can be reduced. Further, since the a roughly configured to have a concave cross-section shape, the geometry of the cut out portion in the central portion is secured within a predetermined range in Russia Tarikamu shaft member, since the state of the vicinity of the surface is good The casting surface may be left as it is, and the machining of the center portion, which has conventionally been required, can be omitted, and the number of machining steps can be reduced.
本発明のロータリーカム軸材の連続鋳造方法は、ダイスが、円形の一部に切欠き部がある形状で且つ前記切欠き部が前記円形の中心部に達する凹んだ形状の大略凹形断面形状を有するロータリーカム軸材断面形状に対応する内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出すロータリーカム軸材の連続鋳造方法において、前記水冷ジャケットとは別の第2冷却手段をダイスに適用し前記ダイスの内孔周面部の冷却を均等化することを特徴とする(請求項2)。 Continuous casting method of the rotary cam shaft material of the present invention, dies, generally concave cross-sectional shape but concave do that and the notch portion in a shape has notches in a portion of a circle has reached the center of the circular A rotary camshaft having an inner hole corresponding to the cross-sectional shape of the rotary camshaft having a shape, a water cooling jacket disposed around the die to cool the die, and a cast iron melt flows into the die to be solidified and pulled out In the continuous casting method of material, the second cooling means different from the water cooling jacket is applied to the die to equalize the cooling of the peripheral surface portion of the inner hole of the die (Claim 2 ).
この手段では、別の第2冷却手段によってダイスの内孔周面部の水冷ジャケットによる冷却不足を補うことにより、引き出されるロータリーカム軸材の周面部分の温度を均等化できるので、ブレークアウトを防止でき、ロータリーカム軸材を欠陥なく連続鋳造できる。 By this means, the temperature of the peripheral surface portion of the drawn-out rotary cam shaft material can be equalized by compensating for insufficient cooling by the water cooling jacket of the inner peripheral surface portion of the die by another second cooling means, thus preventing breakout. The rotary cam shaft material can be continuously cast without any defects.
また別の、本発明のダイスが、円形の一部に切欠き部のある形状で且つ前記切欠き部が前記円形の中心部に達する凹んだ形状の大略凹形断面形状を有するロータリーカム軸材断面形状に対応する内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出すロータリーカム軸材の連続鋳造方法において、前記ダイスから引き出されたロータリーカム軸材外周面の温度の高い部分に圧縮空気及び霧状の水の一方又は双方を噴射することによりロータリーカム軸材外周面の冷却状態を均等化することを特徴とする(請求項3)。 Further another, the die of the present invention, a rotary cam shaft having a generally concave cross-sectional shape of the concave do they shape and the notch shape with a notch in a part of a circle reaches the center of the circular In a continuous casting method of a rotary cam shaft material having an inner hole corresponding to the cross-sectional shape of the material, cooling the die by disposing a water cooling jacket around the die, and drawing the molten cast iron into the die while solidifying it The cooling state of the outer peripheral surface of the rotary cam shaft is equalized by injecting one or both of compressed air and mist-like water onto the high temperature portion of the outer peripheral surface of the rotary cam shaft pulled out from the die. It is characterized (Claim 3 ).
この手段では、圧縮空気又は霧状の水若しくはその双方を噴射することにより所望部分を重点的に冷却できるので、ダイスから引き出されたロータリーカム軸材の予め高温の部分を把握しておいてその部分を適切に冷却することにより、引き出されたロータリーカム軸材の周面部の温度を全周で均等化できるから、ブレークアウトを防止でき、ロータリーカム軸材を欠陥なく連続鋳造することができる。 With this means, the desired portion can be intensively cooled by jetting compressed air or mist-like water or both, so that the high temperature portion of the rotary camshaft drawn from the die is grasped in advance. By appropriately cooling the portion, the temperature of the peripheral surface portion of the drawn rotary cam shaft can be equalized over the entire circumference, so that breakout can be prevented and the rotary cam shaft can be continuously cast without any defects.
請求項1に記載の発明は、ロータリーカム軸材が連続鋳造法により鋳造されたものであるから、表面付近の鋳造欠陥がなく、機械加工の取りしろを少なくでき、機械加工工数を低減できる効果を奏する。
請求項2に記載の発明は、よりいっそう機械加工工数を低減できる効果を奏する。
請求項3に記載の発明は、品質のよいロータリーカム軸材をブレークアウトが起こらないように連続鋳造でき、既存の鋳鉄棒連続鋳造装置においてダイス及びその冷媒通路に冷媒を供給する装置を新たに設けるだけで容易に実施できる効果を奏する。
請求項4に記載の発明は、品質のよいロータリーカム軸材をブレークアウトが起こらないように連続鋳造でき、また、既存の鋳鉄棒連続鋳造装置においてダイス及び空気又は水の噴射ノズルを新たに設けるだけで容易に実施できる効果を奏する。
According to the first aspect of the present invention, since the rotary cam shaft material is cast by a continuous casting method, there is no casting defect near the surface, the machining margin can be reduced, and the machining man-hour can be reduced. Play.
The invention according to
The invention according to
The invention according to claim 4 is capable of continuously casting a high-quality rotary cam shaft material so that breakout does not occur, and additionally providing a die and an air or water injection nozzle in an existing cast iron bar continuous casting apparatus. There is an effect that can be easily implemented.
ロータリーカム軸材は、円形の一部に切欠き部のある形状で且つ前記切欠き部が凹んだ形状の大略凹形断面形状を有し、前記大略凹形断面形状において前記切欠き部が前記円形の中心部に達していてその中心部が円弧状内周面で鋳肌のままでロータリーカム軸に使用できるようにしたもの。 The rotary camshaft has a substantially concave cross-sectional shape having a shape with a notch in a part of a circle and a shape in which the notch is recessed, and the notch is in the substantially concave cross-sectional shape. circular in that the center portion has reached the eccentric part is to be used in the rotary cam shaft remains casting surface in the arc-shaped inner peripheral surface.
ロータリーカム軸材の連続鋳造方法は、ダイスが、円形の一部に切欠き部のある形状で且つ前記切欠き部が前記円形の中心部に達する凹んだ形状の大略凹形断面形状を有するロータリーカム軸材断面形状に対応する内孔を有し、前記ダイスの回りに水冷ジャケットを配置してダイスを冷却し、前記ダイスに鋳鉄溶湯を流入させて凝固させながら引き出すロータリーカム軸材の連続鋳造方法において、前記水冷ジャケットとは別の第2冷却手段をダイスに適用し前記ダイスの内孔周面部の冷却を均等化し、更に前記ダイスから引き出されたロータリーカム軸材外周面の温度の高い部分に圧縮空気及び噴霧上の水の一方又は双方を噴射することによりロータリーカム軸材外周面の冷却状態を均等化することを併用する。
Continuous casting method of the rotary cam shaft material is die has a generally concave cross-sectional shape of the concave do they shape and the notch shape with a notch in a part of a circle reaches the center of the circular A series of rotary camshafts that have an inner hole corresponding to the cross-sectional shape of the rotary camshaft, place a water-cooling jacket around the die, cool the die, and draw the molten cast iron into the die while solidifying it In the casting method, the second cooling means different from the water cooling jacket is applied to the die to equalize the cooling of the inner hole peripheral surface portion of the die, and the temperature of the outer peripheral surface of the rotary cam shaft member drawn from the die is high. It is used in combination with equalizing the cooling state of the outer peripheral surface of the rotary cam shaft material by injecting one or both of compressed air and water on the spray to the part.
本発明のロータリーカム軸材11は、図2に示す断面形状を有するもので、連続鋳造方法によって鋳造したものであり、図1に示す連続鋳造装置を使用して鋳造したものである。ロータリーカム軸材及びその連続鋳造方法の第1の実施例を、図1〜図3、図5を用いて説明する。図1は黒鉛ダイス部分に別の第2冷却手段を適用するロータリーカム軸材11の連続鋳造方法の実施に使用する装置であり、装置の概略の構成を示し、タンディッシュ1に収容した鋳鉄溶湯2の出口3に耐熱材製のダイス、例えば黒鉛ダイス4、及び水冷ジャケット5を設け、出口3の延長線に沿って支持ローラ6、引き抜き移動装置7を設け、前記黒鉛ダイス4に、製品のロータリーカム軸材断面に対応する内孔8を設け、別の第2冷却手段9として例えば冷却パイプ10を黒鉛ダイス4内に埋設した構成である。水冷ジャケット5は冷却水の入り口15、出口16を有している。この構成において、黒鉛ダイス4の内孔8と、別の第2冷却手段9と、の他はほぼ従来の装置と同じである。
The
図3に断面を拡大して示すように、黒鉛ダイス4は、外形が前述した従来のものと同様に円柱状であり、その中心部にロータリーカム軸材11の断面形状に対応した内孔8を穿設してある。そして、その黒鉛ダイス4の外周面の全周に内周面が接するように水冷ジャケット5を設けてある。ロータリーカム軸材11は、例えば、図5に断面図を示すロータリーカム軸11aに機械加工で除去する取りしろ11bを考慮したものである。別の第2冷却手段9は、図1、図3に示すように、黒鉛ダイス4の内孔8を設けたことにより生じる半径方向の肉厚部12に、冷却パイプ12を埋設してあり、例えば冷媒として水を入り口13、出口14を介して流通させるようになっている。従って、水の流通量を加減することによって冷却能力を調整できる。第2冷却手段9がないと、肉厚部12は熱伝達距離が長いのでその内側が冷却不足となるが、これを解消できる。図示の冷却パイプ10の位置、数量、及び大きさ等は概念的なもので、設計段階で適切に決定する。
As shown in an enlarged cross section in FIG. 3, the graphite die 4 has a cylindrical shape similar to the conventional one described above, and an
この実施例では、第2冷却手段9を設けたことにより、水冷ジャケット5と第2冷却手段9により冷却して黒鉛ダイス4から引き出されるロータリーカム軸材11の全周面の温度を均等化することができる。つまり、通常の円環状の水冷ジャケット5による冷却の不足分を、第2冷却手段9で重点的に補うことにより、引き出されるロータリーカム軸材11の全周面で均等化することができる。従って、ロータリーカム軸材11を、ブレークアウトが起こらないように、欠陥なく連続鋳造することができる。得られたロータリーカム軸材11は、図6に示した取りしろ11bを機械加工によって除去してロータリーカム軸材11とするとき、中心部の円弧状表面11cは鋳肌のまま残すようにしてあり、これによってこの部分の機械加工を省略することができる。
In this embodiment, by providing the second cooling means 9, the temperature of the entire peripheral surface of the
本発明の第2の実施例を、図4を用いて説明する。この実施例は、黒鉛ダイス4aを出た部分に、別の第2冷却手段を適用するロータリーカム軸材の連続鋳造方法の実施に使用する装置である。図4は同装置の概略の構成を示し、第1の実施例と異なる主な点は、前記第2冷却手段9に代えて別の第2冷却手段9aを設けた点である。図4において、第1の実施例と同等部分は同一図面符号で示して説明を省略する。第2冷却手段9aは、図4に示すように、黒鉛ダイス4aから引き出された直後のロータリーカム軸材11の全周で他の部分に比べて高温の部分にノズル20を指向して設け、このノズル20から空気を噴射することに伴って水を噴射するようにしたものである。つまり、ロータリーカム軸材11には空気と霧が噴射される。ロータリーカム軸材11の前記比較的高温の部分は、黒鉛ダイス4aの半径方向の肉厚が厚い部分12に接触していた部分であり、図4では下側の部分である。この第2冷却手段9aは、水及び空気の供給量を加減ずることにより冷却能力を調整することができる。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an apparatus used for carrying out a continuous casting method of a rotary cam shaft material in which another second cooling means is applied to a portion where the graphite die 4a is exited. FIG. 4 shows a schematic configuration of the apparatus. The main difference from the first embodiment is that a second cooling means 9a is provided in place of the second cooling means 9. In FIG. 4, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 4, the second cooling means 9 a is provided with the nozzle 20 directed toward the high temperature portion of the entire circumference of the
この実施例では、第2冷却手段9aを設けたことにより、黒鉛ダイス4aから引き出されたロータリーカム軸材11の高温部を重点的に冷却して、出口近くにおいて外周面の温度を均等化する。従って、ロータリーカム軸材11をブレークアウトが起こらないように、品質の低下なく得ることができる。
In this embodiment, by providing the second cooling means 9a, the high temperature portion of the
第3の実施例は、図示を省略するが、第1の実施例において、第2冷却手段9aと第2の実施例における第2冷却手段9aとを併用したものである。
これにより、黒鉛ダイス4を出た位置においてロータリーカム軸材11の全周の表面温度均一性が良好でない場合に、これを修正するために第2冷却手段9aを用いることができる。また、黒鉛ダイスを出た後で、内部に保有している熱により表面温度が上昇しやすい部分に第2冷却手段9aを適用することもできる。従って、より一層周面温度が均等化されるから、割れが抑制され、中心部の未凝固部分からの再加熱で起こるブレークアウトが確実に防止される。
In the third embodiment, although not shown, the second cooling means 9a and the second cooling means 9a in the second embodiment are used together in the first embodiment.
Thus, when the surface temperature uniformity of the entire circumference of the
品質の高いロータリーカム軸材の製造が可能である。 High quality rotary camshaft can be manufactured.
1 タンディッシュ
2 鋳鉄溶湯
3 出口
4、4a 黒鉛ダイス
5 水冷ジャケット
6 支持ローラ
7 引き抜き移動装置
8 内孔
9、9a 第2冷却手段
10 冷却パイプ
11 ロータリーカム軸材
11a ロータリーカム軸
11b 取りしろ
11c 円弧状部
12 肉厚部
13 入り口
14 出口
20 ノズル
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