JP4872507B2 - 成型金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の軽合金製分割型で構成される成形金型のキャビティ内に成形された成形品を押出すエジェクターピンが備えられた成形金型装置に関し、金型装置の技術分野に属する。

成形金型装置は、上型及び下型等の分割型で構成される成形金型と、エジェクターユニットとを有し、上型や下型の複数のピン挿通孔に挿入されて先端がキャビティに臨んで設けられた複数のエジェクタービンをキャビティ側に移動させることで、成形品を上型や下型から離脱させるようになっている。

この種の成形金型装置においては、前記上型や下型の段替えの容易化のため、これらの型の軽量化が望まれており、その手段として例えば上型や下型を軽合金により構成することが考えられる。しかし、軽合金製の型は、例えば鉄製の型と比べて耐磨耗性に劣るため、前記エジェクターピンと型との摺動によりピン挿通孔が磨耗し、造型不具合を招く虞がある。これに対処するものとして、例えば、特許文献１には、軽合金製の型のピン挿通孔の出口部に耐磨耗性部材を埋設して、ピン挿通孔の内周面とエジェクターピンの外周面とが直接当接しないように構成し、これにより、ピン挿通孔の磨耗を防止したものが開示されている。

特開平９−２７７０１０号公報

ところで、段替え作業の更なる容易化のためには、成形金型の更なる軽量化が望まれるところであり、これを実現する手段として、分割型を肉抜き等により中空体とすることが考えられるが、このようにした場合、分割型の剛性及び強度が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、軽合金製分割型のピン挿通孔の磨耗を防止すると共に、分割型を中空としたような場合でも、分割型ひいては成形金型の剛性及び強度を十分に確保することができる成形金型装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、複数の軽合金製分割型で構成される成形金型のキャビティ内に成形された成形品を押出すエジェクターピンが備えられた成形金型装置であって、前記エジェクターピンが挿通される分割型は、中空体とされ、キャビティ構成面を有するキャビティ側の壁部と、該キャビティ側の壁部に接続された側壁部と、前記キャビティ側の壁部に対向し、前記側壁部の端縁部に中空空間を塞ぐように固定された支持板とを有し、前記キャビティ側の壁部と支持板とには、対向する位置に前記エジェクターピンが挿通されるピン挿通孔がそれぞれ設けられていると共に、前記分割型の素材より硬い素材で形成され、かつ対向するピン挿通孔同士を中空空間内で連結し、前記エジェクターピンが挿通される筒状のスリーブが設けられており、該スリーブにおけるキャビティ側の壁部側の端部が、該壁部に設けられた前記ピン挿通孔に挿通されて嵌合固定されていると共に、支持板側の端部が該支持板に固定されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の成型金型装置において、前記エジェクターピンが挿通される分割型は、ジュラルミン製であり、キャビティに鋳物砂を充填して鋳型を造型するものであることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の成型金型装置において、前記成形金型は、分割型として上型と下型とで構成されていると共に、上型及び下型には、型締め時に互いに当接する第１受け部材及び第２受け部材が固定されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の成型金型装置において、前記第１受け部材は上型をセットする際のガイド機能を有し、前記第２受け部材は下型をセットする際のガイド機能を有することを特徴とする。

次に、本発明の効果について説明する。

まず、請求項１に記載の発明によれば、前記エジェクターピンが挿通される分割型は、キャビティ構成面を有するキャビティ側の壁部と、該キャビティ側の壁部に接続された側壁部と、前記キャビティ側の壁部に対向し、前記側壁部の端縁部に中空空間を塞ぐように固定された支持板とで構成され、中空体とされているので、該分割型、ひいては成形金型装置全体が軽量化される。

その場合に、前記キャビティ側の壁部と支持板とには、対向する位置に前記エジェクターピンが挿通されるピン挿通孔がそれぞれ設けられていると共に、前記分割型の素材より硬い素材で形成され、かつ対向するピン挿通孔同士を中空空間内で連結し、前記エジェクターピンが挿通される筒状のスリーブが設けられており、かつ、該スリーブにおけるキャビティ側の壁部側の端部が、該壁部に設けられた前記ピン挿通孔に挿通されて嵌合固定されていると共に、支持板側の端部が該支持板に固定されているので、エジェクターピンが挿通される分割型のピン挿通孔の磨耗を防止することができると共に、該分割型の剛性・強度、特にキャビティ構成面を有するキャビティ側の壁部が前記スリーブを介して支持板に支持されることとなり、該壁部の剛性・強度が飛躍的に向上することとなる。

また、請求項２に記載の発明によれば、キャビティに鋳物砂を充填して鋳型を造型するジュラルミン製の分割型において、請求項１に記載の作用効果が得られることとなる。

そして、請求項３に記載の発明によれば、前記成形金型は、分割型として上型と下型とを有すると共に、上型及び下型には、型締め時に互いに当接する第１受け部材及び第２受け部材が設けられているから、型締め荷重を第１受け部材と第２受け部材との当接により受けることができるようになり、上型及び下型の変形を防止し、かつ耐久性を向上させることができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、前記第１受け部材は上型をセットする際のガイド機能を有し、前記第２受け部材は下型をセットする際のガイド機能を有するから、上型及び下型をセットするのが容易になる。

以下、本発明の実施の形態に係る成型金型装置について説明する。

図１は成形装置１の下型２側の平面図（装置の手前側半分のみを示しており、奥側半分はほぼ手前側と対称に構成されている）、図２は図１のＡ，Ａ断面図である。この成形装置１は、下型２と上型３とでなる成形金型ＭのキャビティＸに、砂と粘結剤を混合した混練砂（鋳物砂に相当する）及び所定の硬化用ガス（アミンガス）を充填して、混練砂を硬化させることでエンジンのポート中子を成形する装置である。この成形装置１は、上記成形金型Ｍ以外にも３組、あわせて４組の成形金型をセットすることができ、前記ポート中子以外にもシリンダヘッドの側壁部等の型を１作業周期において同時に成形可能に構成されている。

図１、図２に示すように、下型２を取り付けて固定する下部構造４には、本体ケース８、エジェクターユニット装着部９、エジェクターユニット５を駆動する駆動機構１０、下型装着部１１、下型装着部１１に装着された下型２を支持する下型プレート１２、下型２を下型プレート１２に固定する複数のクランプ機構１３…１３、エジェクターユニット装着部９に装着されたエジェクターユニット５をロック状態にするロックバー１９などが設けられている。本体ケース８の左端面には、開閉板８ａがその下端部においてヒンジ結合されている。なお、図１、図２では、クランプ機構１３…１３によるクランプが解除された状態を示し、仮想線で、楔が前進して下型２の凹部（点線で示す）に嵌合してクランプされている状態を示す。

エジェクターユニット５は、エジェクタープレート１４とその下面に固定されるエジェクタープレート押え板１５とからなる本体プレート１６と、この本体プレート１６から上方へ突出するように本体プレート１６に立段された複数のエジェクターピン１７…１７と、本体プレート１６の下面から下方へ突出して設けられた複数のロック用係合片１８…１８などを有する。エジェクターユニット５をエジェクターユニット装着部９にセット後、ロックパー１９を図２の左方から右方ヘスライドさせて複数のロック用係合片１８…１８に係合させることでエジェクターユニット５が駆動機構１０に固定される（図２は右方ヘスライドさせた状態を示している）。

このエジェクターユニット５には、鋼板製のガイドプレート２０が着説可能に装着されている。このガイドプレート２０は、複数のエジェクターピン１７…１７をガタ付きなく挿通させる複数のガイド孔２０ａ…２０ａを有し、ガイドプレート２０の外周部の相互に離隔した３個所には、エジェクターユニット装着部９に装着されたガイドプレート２０を下型プレート１２に形成された３個所の位置決め保持部２１…２１に保持して位置決めする被位置決め保持部２０ｂ…２０ｂが一体的に形成されている。

ガイドプレート２０は、エジェクターユニット５をエジェクターユニット装着部９にセットして固定した状態において、複数のエジェクターピン１７…１７の中段高さ位置を複数のガイド孔２０ａ…２０ａで位置規制することにより複数のエジェクターピン１７…１７を鉛直姿勢に保持し、下型２を下型装着部１１に装着する際に、複数のエジェクターピン１７が下型２の複数のピン挿通孔２ｃ…２ｃ（詳しくは、後述するように挿通孔２ｃ…２ｃに挿通されたスリーブ４１…４１の孔）に円滑に挿入できるようにする.為のものである。

駆動機構１０は、エジェクターユニット５の本体プレート１６を載置して固定する昇降プレート２４と、この昇降プレート２４の４隅に立設された４本のリターンロッド２５…２５と、昇降プレート２４の下面に突設された複数の脚部材２６…２６と、脚部材２６…２６の下端が載置され、図示外のエジェクターシリンダのロッド２７の上端に固定された駆動板２８とを有する。

下型２は、ジュラルミン製であり、箱状の中空体とされ、キャビティ構成面を有するキャビティ構成壁部２ｄと、該キャビティ構成壁部２ｄに接続され、その縁部から該壁部２ｄに対して直交する方向に広がる側壁部２ｅとを有する下型本体２ａと、該下型本体２ａのキャビティ構成壁部２ｄに対向し、側壁部２ｅの端縁部に中空空間を塞ぐように固定された軽合金製の底板２ｂとを有している。キャビティ構成壁部２ｄ及び底板２ｂには、それぞれ、対向する位置に、エジェクターユニット５の複数のエジェクターピン１７…１７をキャビティＸに導入する為の複数のピン挿通孔２ｃ…２ｃ，２ｈ…２ｈが鉛直に形成されている。ここで、本実施の形態で用いる下型２のジュラルミン素材について一例として説明すると、化学成分は、Ｓｉが０．４０％以下、Ｆｅが０．５０％以下、Ｃｕ１．２〜２．０％、Ｍｎが０．３０％以下、Ｍｇが２．１〜０．９％、Ｚｎが５．１〜６．１％、Ｃｒが０．１８〜０．２８％、Ｔｉ＋Ｚｒが０．２５％以下、Ｔｉが０．２０％以下、Ａｌが残りであり、機械的性質は、調質がＴ６５１、引張強さが５６０Ｎ／平方ｍｍ、耐力が４９０Ｎ／平方ｍｍ、伸びが１２％、ブリネル硬さが１５５（１０／５００）のものである。

ここで、下型２を中空状に肉抜きすると、該下型２の剛性や強度が低下しやすくなる。そこで、キャビティ構成壁部２ｄの反キャビティＸ側の面には、図３に示すように、キャビティ構成壁部２ｄ等を補強するためのリブ壁２ｆ…２ｆが縦横に形成されている。また、図４にも示すように、底板２ｂとキャビティ構成壁部２ｄとの間には、対向するピン挿通孔２ｃ…２ｃ，２ｈ…２ｈ同士を下型２の中空空間内で連結し、前記エジェクターピン１７…１７が挿通される筒状のスリーブ４１…４１が設けられている。図５に示すように、これらのスリーブ４１…４１におけるキャビティ構成壁部２ｄ側の端部（上端部）には小径部４１ａが形成されており、該小径部４１ａがキャビティ構成壁部２ｄのピン挿通孔２ｃ…２ｃに挿通嵌合され、該ピン挿通孔２ｃ…２ｃの周壁部２ｉの下端とスリーブ４１…４１の段差面４１ｄとが当接した状態となっている。また、スリーブ４１…４１における底板２ｂ側の端部（下端部）は、底板２ｂの上面に形成された凹部２ｊに嵌合固定されている。

ここで、これらのスリーブ４１…４１は、エジェクターピン１７…１７との摺動による摩耗や、スリーブ４１…４１内に侵入してきた鋳物砂との摺動による摩耗を防止するため、耐磨耗性素材を用いて形成されている。本実施の形態で用いるスリーブ４１の素材について一例として説明すると、ＪＩＳでＳＫＤ６１、化学成分は、Ｃが０．３９％、Ｓｉが１．０％、Ｍｎが０．６５％、Ｐが０．０３０％以下、Ｓが０．１３０％、Ｃｒが５．１５％、Ｍｏが１．４０％、Ｖが０．５５％、Ｆｅが残りであり、機械的性質は、硬さが４０（ＨＲＣ）、０．２％耐力が１０６０（ＭＰａ）、引張強さが１２４０ＭＰａ、伸びが２％、絞りが２０％のものである。そして、表面に窒化処理が施されている。一方、エジェクターピン１７は、ＪＩＳでＳＫ４またはＳＫ３のものが用いられている。

下型プレート１２上には、前記４本のリターンロッド２５…２５が摺動可能に挿通されるガイドロッド３５が立設されている。このガイドロッド３５は、図１に示すように平面視で下型２の左右のガイド溝２ｇとほぼ同形状とされており、下型２を上方からセットするときに、ガイド溝２ｇとガイドロッド３５とを係合させて降下させることで、所定位置にセットされるようになっている。つまり、ガイドロッド３５は、下型２をセットするときのガイド機能を有している。

そして、下型２は、このようにガイドされて下型装着部１１にセットしてから、複数のクランプ機構１３…１３により下型プレート１２に固定される。

上型３を取り付けて固定する上部構造６は、厚板状の上型プレート３１と、上型プレート３１の下面に上型３を固定する複数対のクランプ機構３２と、前記下型２側の４本のガイドロッド３５…３５と平面視で重なる位置に４つのガイドロッド３３…３３などを備えている。そして、型締め時には、下型２側の４本のガイドロッド３５…３５の上端面３５ａ…３５ａと、上型３側の４本のガイドロッド３３…３３の下端面３３ａ…３３ａとが当接し、これにより、型締め荷重を受けるようになっている。なお、これらのガイドロッド３３は、下型２側のガイドロッド３５…３５同様、上型２に形成された図示しないガイド溝と平面視でほぼ同形状とされて係合可能とされており、上型３をセットするときのガイド機能を有している。また、下型２側のガイドロッド３５…３５の上端面には、上型３側のガイドロッド３３…３３の下端に設けられた図示しない凸部に型締め時に係合可能な位置決め用凹部３５ｂが形成されている。上部構造６は、成形装置１の上型昇降機構（図示略）に連結され、成形品の取り出しタイミング毎に所定ストローク上昇駆動される，

上型３は、ジュラルミン製であり、下型本体２ａとでキャビティＸを形成する上型本体３ａと、この上型本体３ａの上端を塞ぐ軽合金製の底板３ｂとを有する。なお、詳しい説明は省略するが、上型３に対しても本発明は適用可能である。

この成形装置１には、上部構造６の上方に、上下に移動可能なブローヘッド（図示略）が配設されており、該プローヘッドは、混練砂を収容するタンクと、このタンクの底板に付設された複数のプローノズルＮ（図２に仮想線で上型プレート３１の挿通孔に挿通してキャビティＸに臨ませた状態を示す）と、タンクの底板に下方に向けて突設された複数のガイドピンと、プローヘッド移動機構（図示略）に連結する為の複数の連結部材などを備えている。

また、この成形装置１には、硬化用ガスを充填する為の成形ユニット（図示略）も設けられていて、ブローヘッドによりキャビティＸ内へ混練砂を充填してからブローヘッドが退避して、そこに成形ユニットがセットされ、成形ユニットにより成形金型ＭのキャビティＸ内へ硬化用ガス（アミンガス）が充填されて成形品を硬化させる処理が実行され、その後、下型２から上型３を型開きするのと並行して成形ユニット側の上型エジェクターユニットが作動され、その型開き後に下型側エジェクターユニット５が作動されて成形品が下型２から離脱され、外部へ搬出される。

ここで、成形金型Ｍの段替え方法について説明しておく。成形装置１に対して、キャビティＸを有する成形金型Ｍとエジェクターピン１７…１７を備えたエジェクターユニット５とを段替えする際には、次の手順を踏んで行う。最初の準備工程において、エジェクターユニット５の複数のエジェクターピン１７…１７をガイドプレート２０の複数のガイド孔２０ａ…２０ａに挿通させた状態にしてガイドブレート２０をエジェクターユニット５の本体プレート１６上に載置したものを予め準備する。

このガイドプレート２０には、複数のガイド孔２０ａ…２０ａが、エジェクターユニット５の複数のエジェクターピン１７…１７に夫々対応する位置に且つ対応するエジェクターピン１７…１７をガタ付きなしに挿通可能に予め形成されていると共に、前記の３つの被位置決め保持部２０ｂ…２０ｂが予め形成されている。

次にエジェクターユニットセット工程において、ガイドプレート２０を載置したエジェクターユニット５を成形装置１のエジェクターユニット装着部９に装着して駆動機構１０にセットすると共に、ガイドプレート２０を下型ホルダである下型プレート１２の位置決め保持部２１に位置決め保持してエジェクターユニット５の本体プレート１６から上方へ所定距離だけ離間させ、ガイドプレート２０の複数のガイド孔２０ａ…２０ａで複数のエジェクターピン１７…１７の中段高さ位置を位置規制することにより、複数のガイド孔２０ａ…２０ａで複数のエジェクターピン１７…１７を鉛直姿勢に保持する。

次に下型セット工程において、下型２を作業者が手で支持しながら下型２を下型装着部１１に装若し、下型２の複数のピン挿通孔２ｃ…２ｃ（正確には挿通孔２ｃ…２ｃに挿通されたスリーブ４１…４１の孔）に複数のエジェクターピン１７…１７を挿入した状態で下型２を下型ホルダである下型プレート１２にセットし、複数対のクランブ機構１３により下型２を下型プレート１２に固定する。

次に上型セット工程において、下型２上に上型３をセットする。その後、上部構造６を下降させ、クランプ機構３２…３２により上型プレート３１の下面に上型３を固定する。このようにして成形金型Ｍの段替えを終了すると、成形可能な状態になる。

次に、本実施の形態の効果について説明する。

まず、下型２は、キャビティ面構成面を有するキャビティＸ側のキャビティ構成壁部２ｄと、該キャビティ構成壁部２ｄに接続された側壁部２ｅと、前記キャビティ構成壁部２ｄに対向し、前記側壁部２ｅの端縁部に中空空間を塞ぐように固定された底板２ｂとで構成され、中空体とされているので、下型２、ひいては成形装置１全体が軽量化される。

その場合に、前記キャビティ構成壁部２ｄと底板２ｂとには、対向する位置に前記エジェクターピン１７…１７が挿通されるピン挿通孔２ｃ…２ｃ，２ｈ…２ｈがそれぞれ設けられていると共に、対向するピン挿通孔２ｃ…２ｃ，２ｈ…２ｈ同士を中空空間内で連結し、前記エジェクターピン１７…１７が挿通される筒状の耐磨耗性スリーブ４１…４１が設けられており、かつ、該耐磨耗性スリーブ１７…１７におけるキャビティ構成壁部２ｄ側の端部が、該壁部２ｄに設けられた前記ピン挿通孔２ｃ…２ｃに挿通されて嵌合固定されていると共に、底板２ｂ側の端部が該底板２ｂに固定されているので、エジェクターピン１７…１７が挿通される下型２のピン挿通孔２ｃ…２ｃの磨耗を防止することができると共に、該下型２の剛性・強度、特にキャビティ構成面を有するキャビティＸ側のキャビティ構成壁部２ｄが該耐磨耗性スリーブ４１…４１を介して底板２ｂに支持されることとなり、該壁部２ｄの剛性・強度が飛躍的に向上することとなる。

そして、型締め時に上型３側のガイドロッド３３の下端面３３ａと下型２側のガイドロッド３５の上端面３３ａとが当接するように構成されているから、型締め荷重をこれらの部材３３，３５の当接により受けることができるようになり、ジュラルミン製金型の変形を防止し、かつ耐久性を向上させることができる。

また、ガイドロッド３３は、上型３をセットする際のガイド機能を有し、ガイドロッド３５は、下型２をセットする際のガイド機能を有するから、これらの型をセットするのが容易になる。

なお、本実施の形態では混練砂を用いて吸気ポート用砂中子を成形する成形装置に本発明を適用した例について説明したが、砂中子以外の種々の金属製または合成樹脂製の成形品を成形する成形装置にも本発明を同様に適用することができる。

本発明は、複数の軽合金製分割型で構成される成形金型のキャビティ内に成形された成形品を押出すエジェクターピンが備えられた成形金型装置に広く適用することができる。

本発明の実施の形態に係る成形金型装置の下型の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 下型本体の下面図である。 図２における左側部分の拡大図である。 図４のＢ部分の拡大図である。

符号の説明

１ 成形装置（成形金型装置）
２ 下型（分割型、エジェクターピンが挿通される分割型）
２ｂ 底板（支持板）
２ｃ…２ｃ ピン挿通孔
２ｄ キャビティ構成壁部（キャビティ構成面を有するキャビティ側の壁部）
２ｅ 側壁部
３ 上型（分割型）
１７…１７ エジェクターピン
３３…３３ ガイドロッド（第１受け部材）
３５…３５ ガイドロッド（第２受け部材）
４１…４１ 耐磨耗性スリーブ
Ｘ キャビティ

Claims (4)

1. 複数の軽合金製分割型で構成される成形金型のキャビティ内に成形された成形品を押出すエジェクターピンが備えられた成形金型装置であって、
   前記エジェクターピンが挿通される分割型は、中空体とされ、キャビティ構成面を有するキャビティ側の壁部と、該キャビティ側の壁部に接続された側壁部と、前記キャビティ側の壁部に対向し、前記側壁部の端縁部に中空空間を塞ぐように固定された支持板とを有し、
   前記キャビティ側の壁部と支持板とには、対向する位置に前記エジェクターピンが挿通されるピン挿通孔がそれぞれ設けられていると共に、
   前記分割型の素材より硬い素材で形成され、かつ対向するピン挿通孔同士を中空空間内で連結し、前記エジェクターピンが挿通される筒状のスリーブが設けられており、
   該スリーブにおけるキャビティ側の壁部側の端部が、該壁部に設けられた前記ピン挿通孔に挿通されて嵌合固定されていると共に、支持板側の端部が該支持板に固定されていることを特徴とする成型金型装置。
2. 前記請求項１に記載の成型金型装置において、
   前記エジェクターピンが挿通される分割型は、ジュラルミン製であり、キャビティに鋳物砂を充填して鋳型を造型するものであることを特徴とする成型金型装置。
3. 前記請求項１または請求項２に記載の成型金型装置において、
   前記成形金型は、分割型として上型と下型とを有すると共に、
   上型及び下型には、型締め時に互いに当接する第１受け部材及び第２受け部材が設けられていることを特徴とする成型金型装置。
4. 前記請求項３に記載の成型金型装置において、
   前記第１受け部材は上型をセットする際のガイド機能を有し、前記第２受け部材は下型をセットする際のガイド機能を有することを特徴とする成型金型装置。

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