JP4901281B2 - 遠心鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は遠心鋳造装置に関する。

円筒状の鋳造製品を製造するための手法として、遠心鋳造法が知られている。これは、回転する鋳型の内部に溶湯を注湯することで、注湯された溶湯が遠心力の作用によって鋳型の内面に沿うことになり、その状態で溶湯を冷却固化させて、上記のような円筒状の製品を得るものである。

遠心鋳造のための鋳型には、この鋳型の内部に注ぎ込んだ溶湯が鋳型の端部から流れ出さないようにするための堰を構成する目的で、鋳型蓋を設けることが必要である。その場合に、鋳型の一端では、鋳型蓋を鋳型に固定した構成としても差し支えないが、鋳型の他端では、固定構造とすると問題があり、鋳型蓋を鋳型に対して着脱可能としなければならない。なぜなら、鋳造後には製品を鋳型から抜き出さなければならず、したがって鋳型蓋が固定されていると抜き出しを行えなくなるからである。

このための着脱可能構造の鋳型蓋として、たとえば図４に示すものが知られている。ここで１は遠心鋳造のための鋳型であり、円筒状体によって構成されるとともに、水平方向に支持された状態で高速で回転されるように構成されている。鋳型１の両端部には、環状板にて構成された鋳型蓋２が装着されている。すなわち、３は鋳型１の第１端面であり、この第１端面３の内周側における第１端面３よりも鋳型１の奥側の部分には第２端面４が形成されており、鋳型蓋２はこの第２端面４に接した状態で鋳型１に装着されている。５はコッターピンで、鋳型１における周方向に沿った複数の位置に打ち込まれることで、鋳型蓋２を鋳型１に固定可能である。

このような構成において、円筒状の鋳造製品を製造する際には、図示のようにコッターピン５により鋳型蓋２を固定した鋳型１を水平方向に支持した状態でその軸心まわりに高速で回転させ、その内部に溶湯６を供給する。すると、溶湯は、鋳型蓋２によって外部への流れ出しを防止された状態で、保有する熱を鋳型１に奪われて凝固し、それによって円筒状の鋳造製品が得られる。鋳型１の回転停止後の脱型の際には、鋳型の一端部においてコッターピン５を抜き取って鋳型蓋２を取り外し、その状態で製品を鋳型１から引き抜く。

しかしながら、このような従来の構成では、鋳型１に対する鋳型蓋２の着脱に際しては、作業者の人手によってコッターピンの打込みや抜き取りを行わなければならず、作業環境が良いとはいえない。

この対策として、たとえば特許文献１には、鋳型蓋を保持したコアセッターにコッターピンを設け、コアセッターを鋳型に装着させて回転させたときの遠心力によって、コッターピンが所要の大きな力で鋳型に入り込むようにしたものが記載されている。

しかし、この特許文献１のものは、上記の動作を行わせるための構成が比較的複雑である。
特開昭６１−１１９３６４号公報

そこで本発明は、鋳型蓋を簡単な構成によって容易かつ確実に遠心鋳造用の鋳型に装着できるようにすることを目的とする。

この目的を達成するために本第１発明の遠心鋳造装置は、遠心鋳造用の鋳型と、この鋳型の端部を塞ぐための鋳型蓋とを備え、
前記鋳型の一端面に、鋳型の内径よりも大径に形成された孔部を有するねじリングを備え、
前記鋳型蓋は、スリーブと、スリーブに形成されねじリングの孔部の中にはめあい状態で挿入可能で前記鋳型の端面に接触可能な外フランジと、スリーブの軸心方向に摺動自在な状態でスリーブに回転自在に外ばめされるスライドフランジを備え、
前記ねじリングと前記スライドフランジに形成された回転式の結合構造により、前記鋳型と前記鋳型蓋とが着脱可能にされ、
前記スライドフランジは、前記回転式の結合構造により前記ねじリングに結合した状態で、前記外フランジを押して外フランジの端面を鋳型の端面に密接させるものである。

本第２発明の遠心鋳造装置は、前記ねじリングは鋳型に対して着脱可能に形成されているものである。
本第３発明の遠心鋳造装置は、前記スリーブには前記外フランジから軸心方向に距離を置いた位置にナットが固定されており、
前記外フランジと前記ナットとの間に前記スライドフランジが備えられているものである。
本第４発明は、前記第１発明から第３発明の何れか１項に記載の遠心鋳造装置の鋳型蓋を、遠心鋳造用の鋳型に、回転動作によって着脱させるための装置であって、
前記鋳型蓋を回転可能な状態で保持する保持手段と、
この保持手段にて保持された鋳型蓋を鋳型の端部に対し接近離間移動させる移動手段と、
前記鋳型蓋のスライドフランジを回転させる回転手段とを有するものである。

これによると、たとえば鋳型に対して鋳型蓋を回転動作させるだけで、鋳型蓋を簡単な構成によって容易かつ確実に遠心鋳造用の鋳型に装着することができる。

また、遠心鋳造用の鋳型と、この鋳型の端部を塞ぐための鋳型蓋とを備えた遠心鋳造装置において、鋳型と鋳型蓋との相対的な回転動作による、鋳型蓋の鋳型への装着と、鋳型蓋の鋳型からの離脱とを確実に行うことが可能な鋳型蓋の着脱装置を得ることができる。

図１および図２において、１１は遠心鋳造のための鋳型であって、鋼材などによって円筒状に形成されている。鋳型１１の一端部には、着脱可能な鋳型蓋１２を装着可能とされている。

図示は省略するが、鋳型１１の他端部には、固定式あるいは半固定式の鋳型蓋を設けることができる。たとえば、図４に示す従来のものと同じ構成として、ほとんどコッターピンの抜き取りを行わない半固定構造とすることが好適である。

鋳型１１において、１３はその一端側の端面である。この端面１３には、ねじリング１４が、ボルト１５を用いて同心状に固定されている。ねじリング１４の外周には、外ねじ１６が形成されている。ねじリング１４の中央には鋳型１１と同心の孔部１７が形成されており、この孔部１７は、鋳型１１の内径よりも大径に形成されている。このため、図示のように、孔部１７の奥側において、鋳型１１の端面１３の内周縁部が露出した構成となっている。

鋳型蓋１２において、１８は中央に位置するスリーブで、鋳型１１と同様の鋼材や、ハイアルミナ系、窒化ケイ素系の耐火材などによって形成されている。スリーブ１８の端部には外フランジ１９が一体に形成されている。図１に示すように、外フランジ１９はねじリング１４の孔部１７の中にはめあい状態で挿入することができ、これによってスリーブ１８はねじリング１４および鋳型１１に対し同心状に位置決めされる。また、このとき、外フランジ１９を含むスリーブ１８の端面２０は鋳型１１の端面１３に接触可能である。

スリーブ１８には、フランジ１９から軸心方向に距離をおいた位置に、鋼材などによって形成されたナット２１がねじ合わされている。スリーブ１８には段部２２が形成されており、ナット２１は、この段部２２に当たることによってスリーブ１８の軸芯方向に位置決めされた状態で固定されている。

スリーブ１８における外フランジ１９とナット２１との間の部分には、鋼材などによって形成されたスライドフランジ２３が、スリーブ１８の軸心方向に摺動自在な状態で外ばめされている。このスライドフランジ２３において、２４は中央のボス部、２５はフランジ部、２６は外周のウエブ部である。ウエブ部２６には、内ねじ２７が形成されている。この内ねじ２７は、スリーブ１８の外フランジ１９を孔部１７に挿入したときに、ねじリング１４の外ねじ１６とねじ合わせ可能である。内ねじ２７と外ねじ１６とは、鋳造作業のごとに頻繁にねじ合わせおよび解放が行われるため、たとえば角ねじなどによって構成することが好適である。スライドフランジ２３のフランジ部２５には、周方向に沿った複数の位置に、等ピッチで、円形の貫通孔２８が形成されている。

このような構成において、鋳造のために鋳型蓋１２を鋳型１１に装着する際には、図２に示すように鋳型蓋１２を鋳型１１に接近させ、図１に示すようにスリーブ１８の外フランジ１９をねじリング１４の孔部１７に挿入して、その端面２０を鋳型１１の端面１３に接触させる。このときの状態を図１の上半分に示す。

次に、鋳型蓋１２のスライドフランジ２３をねじリング１４に接近する方向に摺動させ、貫通孔２８に適当な治具を挿入してスライドフランジ２３を回転させることで内ねじ２７をねじリング１４の外ねじ１６にねじ合わせて締結させる。

これによって、鋳型蓋１２が鋳型１１に固定されてその端部を塞ぐことになる。なお、鋳型１１の内面と鋳型蓋１２の端面２０とには、あらかじめ塗型材２９を塗布しておく。そして、この状態で鋳型１１を鋳型蓋１２とともにその軸心まわりに高速で回転させながら、その内部に溶湯を供給することで、円筒状の製品を遠心鋳造することができる。なお、スライドフランジ２３の内ねじ２７とねじリング１４の外ねじ１６とは、鋳型１１を回転させるときに互いに締まり合うように力が作用するときに、鋳型１１の回転方向とは逆の向きの右ねじあるいは左ねじのいずれかにて形成しておく。

製品が鋳造されたなら、鋳型１１の回転を止め、スライドフランジ２３を上記とは逆方向に回転させて、内ねじ２７と外ねじ１６とのねじ合わせ状態を解放させる。そして鋳型蓋１２を鋳型１１から遠ざかる方向に移動させる。これによって鋳型１１の端部が開放されるため、この鋳型１１から製品を引き抜いて脱型させる。

図３は、鋳型１１に対する鋳物蓋１２の着脱装置を示す。ここで、鋳型１１および鋳型蓋１２は、図１および図２に示したものと同じものであり、鋳型１１は鋳造を行う位置において水平方向に支持されている。図示の着脱装置において、機台４１には一対の水平方向のガイドバー４２が設けられており、スライダ４３が、このガイドバー４２に案内された状態で、このガイドバー４２に沿って移動されるように構成されている。

スライダ４３には、水平方向のチャック装置４７が設けられている。このチャック装置４７は、鋳型１１に近づく方向に突出した開閉式のチャック爪４８を有し、このチャック爪４８は、鋳型蓋１２のスリーブ１８の内部に挿入可能である。４９はチャック爪の開閉装置であり、チャック爪４８が開くことによって鋳型蓋１２のスリーブ１８をチャック可能であるとともに、チャック爪４８が閉じることによって、それまでチャックしていた鋳型蓋１２を解放可能である。５１は開閉装置４９を支持する円筒状のケーシングであり、このケーシング５１がスライダ４３に取り付けられて支持されている。

ケーシング５１の外側には円筒状のロータ５２が設けられており、このロータ５２はスライダ４３の支持部５３によって周方向に回転可能かつ軸心方向に移動可能に支持されている。ロータ５２の先端部における周方向に沿った複数の位置には、それぞれ円柱状の駆動ピン５５が設けられている。この駆動ピン５５は、チャック爪４８によってチャックされた鋳型蓋１２のスライドフランジ２３の貫通孔２８に対応した位置に設けられており、後述のように鋳型蓋１２に接近したときに貫通孔２８にはまり込むことが可能である。

このような構成において、製品を鋳造する際には、図３に示すように着脱装置が待機位置にあるときに鋳型１１を搬入して、着脱装置と同一軸心上で水平方向に支持する。次に、前回の使用後に冷却、清掃などが行われたうえで図１および図２に示すようにスリーブ１８の端面２０に塗型材２９が塗布された新たな鋳型蓋１２を、図示の待機位置にある着脱装置に対して搬入する。そして、鋳型蓋１２のスリーブ１８をチャック装置４７のチャック爪４８に被せ、その状態で開閉装置４９によりチャック爪４８を開いて、このチャック爪４８によって鋳型蓋１２をチャックする。

次にスライダ４３を鋳型１１に接近する方向に移動させる。これによって、チャック装置４７にてチャックされた鋳型蓋１２が図２に示すように鋳型１１に接近され、図１に示すようにその外フランジ１９が鋳型１１のねじリング１４の孔部１７に挿入される。この位置まで鋳型蓋１２すなわちスライダ４３が移動したことを検出したなら、それによってスライダ４３を停止させる。

次に、ロータ５２を鋳型蓋１２に接近するように移動させ、そこでこのロータ５２を回転させると、駆動ピン５５と鋳型蓋１２のスライドフランジ２３の貫通孔２８との位相が合ったときに、駆動ピン５５が貫通孔２８にはまり込む。

この状態でなおもロータ５２を移動させながら回転させると、図１に示すように鋳型蓋１２のスライドフランジ２３の内ねじ２７が鋳型１１のねじリング１４の外ねじ１６と噛み合い、図１に示すようにスライドフランジ２３がねじリング１４に締結される。これにより、鋳型蓋１２のスライドフランジ２３のボス部２４がスリーブ１８の外フランジ１９を押して、その端面２０を鋳型１１の端面１３に密接させた状態で、鋳型蓋１２が鋳型１１に固定される。

そこで、ロータ５２の移動および回転を停止するとともに、チャック爪４８を閉じて鋳型蓋１２を解放する。この状態でスライダ４３を鋳型１１から遠ざける。

次に鋳型１１を回転させて遠心鋳造を行う。

製品が凝固したなら、再びスライダ４３を鋳型１１に接近させ、チャック爪４８を鋳型蓋１２のスリーブ１８に入り込ませるとともに、その開動により鋳型蓋１２をチャックさせる。また駆動ピン５５をスライドフランジ２３の貫通孔２８にはまり込ませる。

この状態でロータ５２を先程とは逆方向に回転させると、ねじリング１４の外ねじ１６とスライドフランジ２３の内ねじ２７とのねじ合わせ状態が解除される。

次に、スライダ４３を鋳型１１から遠ざける。そして、使用済みの鋳型蓋１２を機外に搬出する。鋳型１１は、図示の鋳造を行う位置から、製品を抜き取るための脱型位置に向けて搬送される。

本発明によれば、上記した具体的構成に代えて他の構成を採用することもできる。たとえば、上記においては鋳型蓋１２のスリーブ１８および外フランジ１９とスライドフランジ２３とが別体で、スライドフランジ２３のみが回転するものについて説明したが、これらを一体に構成して、チャック爪４８のチャック状態を緩めたうえで一体に回転させて鋳型１１に装着するものであってもよい。この場合は、鋳型蓋１２自体もしくはその表面を耐火材で形成することが望ましい。なぜなら、鋳型１１への装着時に鋳型蓋１２の全体が一体に回転するものであるため、特に鋳型１１と接する鋳型蓋１２の端面において鋳型１１との間で擦れが生じて塗型材が剥離しやすく、剥離が生じると溶湯漏れの原因となりやすいが、耐火材で形成することで、塗型材を塗布する必要がなくなり、その剥離にもとづく溶湯もれのおそれが無くなるためである。

また、上記においては、ねじリング１４に外ねじ１６を形成するとともにスライドフランジ２３に内ねじを形成したものについて説明したが、反対に、ねじリング１４の孔部１７の開口端部の内周に外フランジ１９よりも大径の内ねじを形成するとともに、スライドフランジ２３に外ねじを形成してもよい。

あるいは、ねじリング１４の内周に内ねじを形成するとともに、外フランジの外周に外ねじを形成したものであってもよい。この場合はスライドフランジは不要になる。
あるいは、上記したねじ結合に代えて、たとえば鋳型１１と鋳型蓋１２の一方に形成した螺旋溝に、他方に設けたピンがはまり合う構成の回転式の結合構造を採用することもできる。

あるいは、鋳型１１と鋳型蓋１２とをバヨネット機構によって結合させることもできる。
上記した実施の形態においては、鋳型蓋１２を回転させて鋳型１１への着脱を行うようにしたものについて説明したが、これに代えて、鋳型１１の方を回転させて鋳型蓋１２の着脱を行うようにしたものであって差し支えない。

本発明の実施の形態の遠心鋳造装置の要部の詳細図である。 図１の遠心鋳造装置において鋳型へ鋳型蓋を装着する様子を示す断面図である。 本発明の実施の形態の鋳造装置における鋳型蓋の着脱装置の正面図である。 従来の遠心鋳造装置における鋳型蓋の取付け構造を示す断面図である。

符号の説明

１１ 鋳型
１２ 鋳型蓋
１４ ねじリング
１６ 外ねじ
１９ 外フランジ
２３ スライドフランジ
２７ 内ねじ
４３ スライダ
４７ チャック装置
５２ ロータ
５５ 駆動ピン

Claims (4)

1. 遠心鋳造用の鋳型と、この鋳型の端部を塞ぐための鋳型蓋とを備え、
   前記鋳型の一端面に、鋳型の内径よりも大径に形成された孔部を有するねじリングを備え、
   前記鋳型蓋は、スリーブと、スリーブに形成されねじリングの孔部の中にはめあい状態で挿入可能で前記鋳型の端面に接触可能な外フランジと、スリーブの軸心方向に摺動自在な状態でスリーブに回転自在に外ばめされるスライドフランジを備え、
   前記ねじリングと前記スライドフランジに形成された回転式の結合構造により、前記鋳型と前記鋳型蓋とが着脱可能にされ、
   前記スライドフランジは、前記回転式の結合構造により前記ねじリングに結合した状態で、前記外フランジを押して外フランジの端面を鋳型の端面に密接させる
   ことを特徴とする遠心鋳造装置。
2. 前記ねじリングは鋳型に対して着脱可能に形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の遠心鋳造装置。
3. 前記スリーブには前記外フランジから軸心方向に距離を置いた位置にナットが固定されており、
   前記外フランジと前記ナットとの間に前記スライドフランジが備えられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の遠心鋳造装置。
4. 前記請求項１から請求項３の何れか１項に記載の遠心鋳造装置の鋳型蓋を、遠心鋳造用の鋳型に、回転動作によって着脱させるための装置であって、
   前記鋳型蓋を回転可能な状態で保持する保持手段と、
   この保持手段にて保持された鋳型蓋を鋳型の端部に対し接近離間移動させる移動手段と、
   前記鋳型蓋のスライドフランジを回転させる回転手段とを有する
   ことを特徴とする遠心鋳造装置における鋳型蓋の着脱装置。

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