JP5864778B1 - 湾曲中空金属製品の鋳造装置 - Google Patents

Abstract

湾曲中空金属製品の鋳造装置として、湾曲中空部を円弧状中子の円弧線に沿う出退移動で形成する方式であって、注型金属固化後のキャビティから円弧状中子を抜出する際に回転支持部に負荷する大きな力に対応でき、多数回の反復鋳造を高精度で安定的に行え、曲率半径が非常に小さい製品の鋳造にも支障なく適用できるものを提供する。相互の合わせ面１ａ，２ａ間にキャビティＣ１を構成する一対の金型１，２と、湾曲中空部Ｈ１を形成する円弧状中子３と、回転台座４と、該回転台座４の回転駆動手段５とを備える。金型１の背面１ｂ側の凹所１２に、回転台座４が円弧状中子３の円弧中心Ｏを回転軸心として回転自在に嵌装され、凹所１２の内底と合わせ面１ａとの間に貫設した円弧状ガイド穴１３に、回転台座４に突設された中子支持部３０が円弧方向移動自在に嵌合し、中子支持部３１から円弧状中子３が合わせ面１ａに沿って突出してなる。

Description

本発明は、例えば二輪自動車エンジン用のインテークパイプやインテークマニホールド等の湾曲中空金属製品をダイキャスト方式で量産可能とする鋳造装置に関する。

湾曲中空部を有する製品の鋳造や射出成形においては、その湾曲中空部を形成するために金型のキャビティ内に湾曲形状の中子を配置する必要がある。このような湾曲形状の中子として、旧来の硬化性鋳物砂や低融点合金からなる消失性中子に代えて、金属等からなる非消失性の円弧状中子を用い、キャビティに対して該円弧状中子をその円弧線に沿って出退移動させる方式が知られている。この非消失性の円弧状中子を用いる方式では、消失性中子のように一回の製造毎に崩壊又は溶解して除去する手間がなく、該円弧状中子を多数回繰り返して利用できることから、生産効率が飛躍的に向上すると共に、中子製作コストも大幅に低減するという利点がある。

しかしながら、非消失性の円弧状中子を用いる方式は、概して湾曲中空樹脂製品の射出成形には採用されていても、現状では湾曲中空金属製品の鋳造には殆ど利用されていない。これは、射出成形では注入樹脂の硬化後のキャビティから円弧状中子を容易に抜出できるのに対し、鋳造ではアルミ合金等の注型金属が硬化したキャビティから該円弧状中子をその円弧方向に沿って抜出するのに大きな力を要することから、その負荷を受ける該円弧状中子の回転支持部が強度不足になる一方、その対策として該回転支持部の寸法を大きくすると、湾曲中空部の曲率半径が小さい製品の場合、該回転支持部にキャビティが近接又は重なるために適用不能になることによる。

因みに、特許文献１には、湾曲中空品の製造装置として、円弧状中子に連結された可動ギヤの軸部が円弧状のガイド孔に挿通され、この可動ギヤと金型に固定された不動ギヤとが噛合し、該可動ギアを油圧モーターにて回転駆動させることにより、キャビティに対して円弧状中子を円弧線に沿って入出するように構成したものが示されている。しかるに、この構成では、注型金属固化後の円弧状中子の引抜きに要する大きな力が可動ギヤの細い軸部に負荷するから、多数回の反復鋳造には強度的に無理があり、耐久性及び作動信頼性に乏しく高い量産性は期待できない。

また、特許文献２には、同じく湾曲中空品の製造装置として、湾曲中空品の円弧形状に対応するカム溝を有するカムブロックと、円弧状中子に連結されて該カム溝に移動自在に嵌合するカムピンとを備え、該カムピンを駆動手段によってカム溝内で往復動させることにより、前記中子を円弧線に沿ってキャビティに出退可能とするものが開示されている。しかるに、この構成でも、注型金属固化後の円弧状中子の引抜きに要する大きな力がカムピンに集中して負荷するから、やはり多数回の反復鋳造には強度的に無理があり、耐久性及び作動信頼性に乏しく高い量産性は期待できない。

更に、特許文献３には、成形品の湾曲中空部を型抜き可能とするアンダーカット処理機構として、円弧状中子の延出部が金型の吻合面に設けた円弧溝状の中子ガイド部に嵌合した状態で保持されると共に、その延出部の外周に設けた外歯車がラックの歯部に噛合し、該ラックが偏平枠状のホルダー内に配された保持駒の型抜き方向の移動に連動して移動することで、円弧状中子が成形品から離脱するようにしたものが開示されている。しかるに、この構成では、円弧状中子が延出部において中子ガイド部に嵌合しているだけであるから、ラックとの噛合を円滑にするための寸法的余裕によって該中子の芯ずれを生じ易く、鋳造品の湾曲中空部の位置精度ひいては肉厚を含む寸法精度が低下する懸念がある上、ラックを移動させるための構造が非常にく複雑で、設備コストが高く付くと共に、耐久性及び作動信頼性にも難がある。

特開２００１−２６０１８２号公報 特開２００１−１３８３６０号公報 特開２０１２−０３５４８０号公報

本発明は、上述の事情に鑑みて、湾曲中空金属製品の鋳造装置として、湾曲中空部を形成する非消失性の円弧状中子をキャビティに対して円弧線に沿って出退移動させる方式であるが、注型金属固化後のキャビティから該円弧状中子を抜出する際に、該円弧状中子の回転支持部に大きな力が負荷しても強度的な問題や狂いを生じず、多数回の反復鋳造を高精度で安定的に行えると共に、湾曲中空部の曲率半径が非常に小さい湾曲中空金属製品の鋳造にも支障なく適用できるものを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る湾曲中空金属製品の鋳造装置は、開閉可能な相互の合わせ面１ａ，２ａ間に湾曲中空金属製品Ｗ１，Ｗ２のキャビティＣ１，Ｃ２を構成する一対の金型１，２と、該キャビティＣ１，Ｃ２内に配置して湾曲中空部Ｈ１を形成する円弧状中子３と、一方の金型１内に保持された回転台座４と、該回転台座４を往復回転させる回転駆動手段５とを備え、一方の金型１には、背面１ｂ側に凹所１２が設けられると共に、該凹所１２の内底と合わせ面１ａとの間に、円弧状中子３と同じ円弧中心Ｏの円弧状ガイド穴１３が貫設され、回転台座４は円弧状中子３の円弧中心Ｏを回転軸心として回転自在に凹所１２内に嵌装されると共に、該回転台座４に突設された中子支持部３０が円弧状ガイド穴１３に円弧方向移動自在に嵌合し、該中子支持部３０から円弧状中子３が合わせ面１ａに沿って突出しており、回転駆動手段５による回転台座４の往復回転に伴って、キャビティＣ１，Ｃ２に対して円弧状中子３がその円弧線Ｑに沿って出退移動するように構成されてなる。

請求項２の発明は、上記請求項１の湾曲中空金属製品の鋳造装置において、回転台座４に対し、円弧状中子３を一体化した中子支持部３０が着脱自在に構成されてなるものとしている。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２の湾曲中空金属製品の鋳造装置において、回転台座４が外歯歯車として周面に複数の歯部４１を設けた略円筒形であり、その軸心Ｏを中心とする円弧状のピン挿入孔４４，４５が該回転台座４の両端面４ａ，４ｂ間に貫設され、該ピン挿入孔４４，４５に鋳造品排出用の押出しピンＰが挿嵌されてなるものとしている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの湾曲中空金属製品の鋳造装置において、回転台座４が外歯歯車として周面に複数の歯部４１を設けた略円筒形であり、その中心Ｏ軸に沿って冷却液通路孔４６が穿設されてなる構成としている。

請求項５の発明は、上記請求項１〜４のいずれかの湾曲中空金属製品の鋳造装置において、回転台座４が外歯歯車として周面に複数の歯部４１を設けた略円筒形であり、その外周面と対向周面との間にベアリング６が介在してなる構成としている。

請求項６の発明は、上記請求項１〜５のいずれかの湾曲中空金属製品の鋳造装置において、一対の金型１，２における各々のキャビテイＣ１，Ｃ２形成部分が金型ベース１０，２０に対して独立して着脱交換可能な分割金型１１，２１にて構成されてなるものとしている。

請求項７の発明は、上記請求項１〜６のいずれかの湾曲中空金属製品の鋳造装置において、一方の金型１の凹所１２を封鎖する底蓋７を備え、該底蓋７と回転台座４の端面４ｂとの間に摺接抵抗を減じる摺接部材８Ａ，８Ｂが介在してなる構成としている。

請求項８の発明は、上記請求項１、２、６または７の湾曲中空金属製品の鋳造装置において、前記回転台座４が縦円筒部４０と扇形塊状部４８とが一体化した構造であり、一方の金型１の凹所１２内底から背面側へ突出する枢軸１６を有し、該枢軸１６にブッシュ１７を介して回転台座４が回転自在に外嵌してなる構成としている。

請求項９の発明は、上記請求項１〜７のいずれかの湾曲中空金属製品の鋳造装置において、鋳造対象の湾曲中空金属製品Ｗ１が一端側に開口した湾曲中空部Ｈ１に連続して他端側に開口する直線状中空部Ｈ２を有し、一方の金型１に、キャビティＣ１内に配置して該直線状中空部を形成する直線状中子９と、この直線状中子９を該キャビティＣ１に対して直線的に出退移動させる出退駆動手段（油圧シリンダＳ２）とが付設されてなる構成としている。

請求項１０の発明は、上記請求項１〜９のいずれかの湾曲中空金属製品の鋳造装置において、回転台座４が外歯歯車として外周に複数の歯部４１を有し、回転駆動手段５が該回転台座４の歯部４１に噛合するラック５０を油圧シリンダＳ１を介して進退移動させるものとしている。

請求項１１の発明は、上記請求項１〜１０のいずれかの湾曲中空金属製品の鋳造装置において、鋳造対象の湾曲中空金属製品Ｗ１，Ｗ２が自動車エンジン用のインテークパイプである構成としている。

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明に係る湾曲中空部の鋳造装置では、一方の金型１の背面１ｂ側に設けた凹所１２内に、回転台座４が湾曲中空部Ｈ１を形成する円弧状中子３の円弧中心Ｏを回転軸心として回転自在に嵌装され、該凹所１２の内底と合わせ面１ａとの間に貫設した同じ円弧中心Ｏの円弧状ガイド穴１３に、回転台座４に突設された中子支持部３０が嵌合し、この中子支持部３０から円弧状中子３が合わせ面１ａに沿って突出した構造であり、円弧状中子３及び中子支持部３０が回転台座４に一体化して全体として高剛性になることに加え、回転台座４を大きなサイズで高強度に設定できる。従って、注型金属固化後のキャビティＣ１，Ｃ２から該円弧状中子３を抜出する際の大きな力が負荷しても、回転部全体に歪みや破損を生じる懸念がなく、また円弧状中子３の方向や位置に狂いを生じることもなく、耐久性及び作動信頼性に優れるから、多数回の反復鋳造を高精度で安定的に行え、高い鋳造増効率が得られる。しかも、この鋳造装置では、回転台座４自体は大きなサイズであっても金型１の合わせ面１ａには露呈せず、合わせ面１ａにおける該回転台座４上の領域もキャビティ形成に利用できるから、湾曲中空部Ｈ１の曲率半径が非常に小さい湾曲中空金属製品の鋳造にも支障なく適用できる。

請求項２の発明によれば、回転台座４に対して中子支持部３０が着脱自在であるから、該中子支持部３０として一体化した円弧状中子３の長さや径が異なるものを着脱交換できる。従って、この着脱交換により、湾曲中空部Ｈ１の曲率半径と外形が同じであれば、該湾曲中空部Ｈ１の径や長さが異なる鋳造製品であっても鋳造可能となる。

請求項３の発明によれば、円筒形の回転台座４において、その軸心Ｏを中心とする円弧状のピン挿入孔４４，４５が両端面４ａ，４ｂ間に貫設され、該ピン挿入孔４４，４５に鋳造品排出用の押出しピンＰが挿嵌されているから、該回転台座４が回転しても押出しピンＰは鋳造品の型出しに好適な定位置に保持できるという利点がある。

請求項４の発明によれば、円筒形の回転台座４の中心Ｏ軸に沿って冷却液通路４６が穿設されているから、該回転台座４が回転しても冷却液通路孔４６の流通状態が維持されるという利点がある。

請求項５の発明によれば、円筒形の回転台座４の外周面と対向周面との間にベアリング６が介在するから、該回転台座４の往復回転を円滑に芯触れなく行え、それだけ湾曲中空部Ｈ１の形成精度が向上するという利点がある。

請求項６の発明によれば、一対の金型１，２の各々のキャビテイＣ１，Ｃ２形成部分が金型ベース１０，２０に対して独立して着脱交換可能な分割金型１１，２１にて構成されるから、キャビティ形状の異なる分割金型１１，２１の着脱交換により、他の構成を変えることなく外形の異なる鋳造製品の鋳造を行える。特に、前記請求項３の構成による中子支持部３０の着脱交換と組合わせることで、湾曲中空部Ｈ１の曲率半径さえ一致すれば、該湾曲中空部Ｈ１の長さ及び径と外形が異なる鋳造製品の鋳造にも共用可能となる。

請求項７の発明によれば、一方の金型１の凹所１２を封鎖する底蓋７と回転台座４の端面４ｂとの間に摺接抵抗を減じる摺接部材８Ａ，８Ｂが介在するから、該回転台座４の回転をより円滑に行え、もって湾曲中空部Ｈ１の形成精度がより向上する。

請求項８の発明によれば、一方の金型１の凹所１２内底から背面側へ突出する枢軸１６に、回転台座４がブッシュ１７を介して回転自在に外嵌するから、該回転台座４の回転を芯振れなく円滑に行え、もって湾曲中空部Ｈ１の形成精度がより向上する。

請求項９の発明によれば、一端側に開口した湾曲中空部Ｈ１に連続して他端側に開口する直線状中空部Ｈ２を有する湾曲中空金属製品Ｗ１を鋳造対象として、湾曲中空部Ｈ１及び直線状中空部Ｈ２を同時に形成することが可能となる。

請求項１０の発明によれば、回転台座４が外歯歯車として外周に複数の歯部４１を有し、回転駆動手段５が該回転台座４の歯部４１に噛合するラック５０を油圧シリンダＳ１を介して進退移動させるものであるから、注型金属固化後のキャビティＣ１，Ｃ２から該円弧状中子３を抜出する際に要する大きな回転駆動力を回転台座４を介して効率よく伝達できるという利点かある。

請求項１１の発明によれば、吸気流路が湾曲した自動車エンジン用のインテークパイプとして、そのサイズや吸気流路の湾曲度合に制約なく鋳造対象として、高精度の鋳造品を高効率で安定的に量産できる。

本発明に係る第一実施形態の鋳造装置で鋳造対象とする湾曲中空金属製品の二輪自動車エンジン用インテークパイプを示す斜視図である。 同インテークパイプの鋳造時の割型面に対応する断面図である。 同鋳造装置における溶湯注型前の要部を図１２のＸ−Ｘ線位置での矢視で示す縦断面図である。 溶湯注型前の同鋳造装置の可動金型側全体を示す概略平面図である。 溶湯注型前の同鋳造装置の可動金型中央部を示す平面図である。 同鋳造装置の可動金型中央部を付属部品の取外し状態で示す平面図である。 同鋳造装置におけるアルミ合金硬化後の中子抜出状態を示す一部横断平面図である。 同鋳造装置に用いる円弧状中子を取り付けた回転台座を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線の矢視断面図である。 同鋳造装置の可動金型側を分解状態で示す縦断面図である。 本発明に係る第二実施形態の鋳造装置で鋳造対象とする湾曲中空金属製品の二輪自動車エンジン用インテークパイプを示す側面図である。 同鋳造装置における溶湯注型前の要部の縦断面図である。 溶湯注型前の同鋳造装置の可動金型中央部を示す平面図である。 同鋳造装置におけるアルミ合金硬化後に円弧状中子を抜出した状態を示す一部横断平面図である。 同鋳造装置に用いる円弧状中子付きの回転台座を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線の矢視断面図である。

以下に、本発明に係る湾曲中空金属製品の鋳造装置の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、第一実施形態と第二実施形態とで共通する構成部分については、形状に違いがあっても同じ名称として同一符号を付している。

図１及び図２に示す湾曲中空金属製品Ｗ１は、第一実施形態の鋳造装置で鋳造対象とする二輪自動車エンジン用のアルミ合金製インテークパイプである。このインテークパイプは、吸気路の入口側の湾曲中空部Ｈ１に出口側の直線状中空部Ｈ２が同径で連通接続すると共に、入口側の湾曲中空部Ｈ１には直線状のインジェクタ流路Ｈ３が合流している。その湾曲中空部Ｈ１は中心Ｏの円弧線Ｑに沿っており、該湾曲中空部Ｈ１の内端で直線状中空部Ｈ２の中心直線Ｌと円弧線Ｑとが連続している。なお、図２は鋳造時の割型面に対応する断面を示しているが、インジェクタ流路Ｈ３については図示を省略している。

図３に示すように、第一実施形態の鋳造装置は、下側の可動金型１と、上側の固定金型２との相互に開閉する合わせ面１ａ，２ａ間に、キャビティＣ１を構成している。その可動金型１には、背面１ｂ側に円形の凹所１２が形成され、該凹所１２の内底合わせ面１ａとの間に円弧状ガイド穴１３が貫設されており、外歯歯車として周面に複数の歯部４１を設けた略円筒形の回転台座４が凹所１２内に配置すると共に、該回転台座４の上側端面４ａに突設された中子支持部３０が円弧状ガイド穴１３に嵌合し、該中子支持部３０から円弧状中子３が合わせ面１ａに沿って突出している。この円弧状中子３は、キャビティＣ１内に配置して鋳造品の湾曲中空部Ｈ１（図２参照）を形成するものである。

また、可動金型１の背面１ｂ側は凹所１２の開口側周囲が図４〜図６の破線で表す矩形に凹陥しており、この矩形凹陥部１４に嵌合された矩形厚板状の底蓋７がボルト１０１にて可動金型１に止着されている。そして、底蓋７の内面側に形成された円形凹部７０の内周と，回転台座４の下側の径小になった環状段部４３との間にベアリング６が介装され、これによって該回転台座４が凹所１２内で回転自在に保持されている。なお、ベアリング６は、その上面側の径方向３箇所で押さえ板６１を底蓋７にねじ止めすることにより、予め該底蓋７側に止着されている。

更に、可動金型１には円形の凹所１２に対して接線方向の丸孔１５が形成され、この丸孔１５に回転駆動手段５としてのラック５０がブッシュ５２を介して軸方向移動自在に挿嵌されている。また、丸孔１５は一部側方で凹所１２に重なって連通しており、この連通部分ではブッシュ５２の半周部が切り欠かれ、その切欠部分でラック５０の歯部５１が凹所１２内に突出して回転台座４の歯部４１と噛合している。そして、図４に示すように、該ラック５０は可動金型１の側方に取り付けた油圧シリンダＳ１によって軸方向に進退駆動され、この進退移動に伴って回転台座４が往復回転するように構成されている。

なお、回転台座４の下側端面４ｂと底蓋７の円形凹部７０の内底との間には、底蓋７側にボルト１０２を介して止着された低摩擦材料からなる円環状の摺接部材８Ａが介在すると共に、該回転台座４の上側端面４ａと凹所１２の内底との間にも、可動金型１側にボルト１０３を介して止着された低摩擦材料からなる略１／２円弧状の摺接部材８Ｂが介在しており、これら摺接部材８Ａ，８Ｂによって回転台座４の回転時の摺接抵抗が低減されている。

図５で示すように、円弧状中子３の円弧中心Ｏは、可動金型１の合わせ面１ａに開口した円弧状ガイド穴１３の円弧中心ならびに回転台座４の回転中心と一致している。これにより、回転台座４の往復回転に伴い、円弧状中子３が円弧線Ｑに沿って進退移動してキャビティＣ１に入出する。なお、中子保持部３０は平面視略三角形をなし、その移動軌跡に対応して円弧状ガイド穴１３は略扇形をなしている。また、キャビティＣ１には、鋳造品の直線状中空部Ｈ２（図２参照）を形成するための直線状中子９が、円弧状中子３の反対側から入出するようになっている。この直線状中子９は、図４に示すように可動金型１の側方に取り付けた出退駆動手段としての油圧シリンダＳ２によって中心直線Ｌに沿って進退移動する。

なお、図４に示す油圧シリンダＳ３は前記インジェクタ流路Ｈ３（図１参照）を形成するための直線状中子１９をキャビティＣ１に入出させるものであるが、この直線状中子１９による該インジェクタ流路Ｈ３の形成手段は既知であるため、インジェクタ流路Ｈ３に関する以降の説明及び図示を省略する。

可動金型１と固定金型２の合わせ面１ａ，２ａには、図４〜図６の可動金型１側で代表して示すように、キャビティＣ１と円弧状ガイド穴１３との間で円弧状中子３を移動させるための円弧線Ｑに沿う断面半円形のガイド溝３１、直線状中子９の支持部を進退自在に嵌入させるためのガイド溝９１、ゲートＧからのアルミ合金溶湯をキャビティＣ１へ導くランナー凹部Ｒ１、キャビティＣ１から余剰溶湯を排出するランナー凹部Ｒ２が、それぞれ形成されている。そして、図示を省略しているが、固定金型２の合わせ面２ａには、可動金型１側の円弧状ガイド穴１３に対向して、該円弧状ガイド穴１３から突出した中子支持部３０の頂部を円弧線Ｑに沿って移動可能に嵌合するための円弧状溝が形成されている。また、可動金型１側のキャビティＣ１及びランナー凹部Ｒ１，Ｒ２には、押出ピンＰ（図５参照）を出入させるピン孔ｈが開口している。

一方、可動金型１及び固定金型２は、図３及び図４に示すように、合わせ面１ａ，２ａにおける各々のキャビティＣ１の形成部分が金型ベース１０，２０から独立した矩形厚板状の分割金型１１，２１にて構成されており、金型ベース１０，２０の合わせ面１ａ，２ａ側に設けた凹陥部１０ａ，２０ａに、該分割金型１１，２１がボルト１０５（図５参照）を介して着脱交換可能に嵌着された構造になっている。なお、図４における符号１００は、可動金型１の昇降ガイドピンを示す。

回転台座４は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、その上端面４ａの離心位置に設けた取付孔４２に、中子支持部３０がその下部の取付軸部３０ａを嵌入して、下方から貫通する２本のボルト１０６によって着脱可能にねじ止め固定されるようになっており、下部側が前記ベアリング６（図３参照）を嵌装する径小の環状段部４３を形成している。なお、中子支持部３０の取付軸部３０ａと取付孔４２は、横断面三角形をなすことで相互が相対回転不能に嵌合する。また、回転台座４には、その回転中心Ｏを円弧中心とする二つの円弧状のピン挿入孔４４，４５と、回転中心Ｏに沿う冷却液通路孔４６とが両端面４ａ，４ｂ間に貫設されると共に、上側端面４ａの円弧状中子３及び中子支持部３０と両ピン挿入孔４４，４５から外れた位置の径方向両側に吊上げ用のねじ孔４７が形成されている。

回転台座４の両ピン挿入孔４４，４５は、図３に示すキャビティＣ１内に開口する二つのピン孔ｈに挿嵌させる押出しピンＰを通すものであり、これによって回転台座４が回転しても該押出しピンＰを鋳造品排出用としての定位置に保持できる。また、冷却液通路孔４６は該回転台座４が回転しても変位しない中心Ｏ位置にあることを利用し、図３に示すように、下方から冷却液給排管１８を挿嵌し、その先端を可動金型１の凹所１２の内底に設けた穴部１０ｂ内に突入配置させるものであり、アルミ合金溶湯の注型後に該冷却液給排管１８に冷却液を流通させることで、キャビティＣ１の近傍から効率よく排熱してアルミ合金の冷却硬化を促進できる。

可動金型１に対する回転台座４の組み付けは、図９に示すように、まず可動金型１の凹所１２の内底に摺接部材８Ｂを止着すると共に、丸孔１５に回転駆動手段５のラック５０及びブッシュ５２を挿嵌した状態で、該ラック５０の歯部５１に対して歯部４１が所定位置で噛合するように、凹所１２内に該回転台座４を嵌装する。そして、中子保持部３０は、突出する円弧状中子３を含む長さが円弧状ガイド穴１３よりも長く、予め回転台座４に固着した状態で該円弧状ガイド穴１３に下方から嵌合させることができないため、金型組立において、該円弧状ガイド穴１３に上方から挿嵌し、その取付軸部３０ａを凹所１２内の回転台座４の取付孔４２に嵌入してボルト止めする。一方、底蓋７は、その円形凹部７０の内底に設けた環状溝部７１に摺接部材８Ａを止着すると共に、該円形凹部７０にベアリング６を嵌合して押さえ板６１で抜け止めした状態で、そのベアリング６が凹所１２内の回転台座４の環状段部４３に外嵌するように、可動金型１の矩形凹陥部１４に嵌合してボルト止めする。

上記構成の鋳造装置では、キャビティＣ１内に円弧状中子３及び直線状中子９を突入させて、図５の如く両中子３，９の先端面同士を突き合わせた状態で、該キャビティＣ１内にアルミ合金溶湯を注型する。次いで、そのアルミ合金の固化後、図７に示すように、油圧シリンダＳ１によってラック５０を退行移動させることにより、回転台座４が図示の反時計回りに回動し、これに伴って円弧状中子３１がキャビティＣ１内の硬化したアルミ合金Ｍ中から抜出する一方、油圧シリンダＳ２を収縮作動させることにより、直線状中子９が同様にアルミ合金Ｍ中から抜出し、もってキャビティＣ１内に湾曲中空部Ｈ１と直線状中空部Ｈ２が連通した鋳造品が形成される。そして、この形成された鋳造品は、可動金型１の下降による型開きに伴い、キャビティＣ１に臨むピン孔ｈから突き出される押出しピンＰによって該キャビティＣ１から押し出される。なお、図示を省略しているが、ランナー凹部Ｒ１，Ｒ２で硬化したアルミ合金も同様に押出しピンＰによって押し出され、キャビティＣ１での鋳造品と一体に可動金型１から離脱する。

図１０に示す湾曲中空金属製品Ｗ２は、第二実施形態の鋳造装置で鋳造対象とする二輪自動車エンジン用のアルミ合金製インテークパイプである。このインテークパイプは、吸気路の全長にわたる湾曲中空部Ｈ１と、その入口側で該湾曲中空部Ｈ１に合流する直線状のインジェクタ流路Ｈ３とを備えている。なお、鋳造におけるインジェクタ流路Ｈ３の形成は、従来同様にキャビティに対する直線状中子の入出によって行うから、以降はその説明と図示を省略する。

図１１に示すように、第二実施形態の鋳造装置は、前記第一実施形態と同様に、下側の可動金型１と、上側の固定金型２との相互の合わせ面１ａ，２ａ間に、前記の湾曲中空金属製品Ｗ２に対応するキャビティＣ２を構成している。また、可動金型１及び固定金型２がキャビティＣ２を備える分割金型１１，２１と金型ベース１０，２０とで構成され、可動金型１の背面１ｂ側の凹所１２に回転台座４が配置し、該凹所１２の内底と合わせ面１ａとの間に貫設された円弧状ガイド穴１３に中子支持部３０が嵌合し、該中子支持部３０から円弧状中子３が合わせ面１ａに沿って突出し、更に一部側方で凹所１２に重なる丸孔１５に回転駆動手段５としてのラック５０がブッシュ５２を介して軸方向移動自在に挿嵌されていることも、前記第一実施形態と同様である。

しかるに、第二実施形態における回転台座４は、図１４（ａ），（ｂ）で詳細に示すように、縦円筒部４０と扇形塊状部４８とが一体化した構造であり、扇形塊状部４８の外周面が縦円筒部４０の中心Ｏを円弧中心とする円弧面をなし、その外周面にラック５０の歯部５１と噛合する複数の歯部４１が形成されると共に、該扇形塊状部４８上に縦円筒部４０の中心Ｏを円弧中心とする円弧状の中子支持部３０が一体に突設され、該中子支持部３０の一端から円弧状中子３が突出している。そして、この円弧状中子３の円弧線Ｑの円弧中心と縦円筒部４０の中心Ｏとが一致している。なお、縦円筒部４０にはブッシュ１７が嵌装されている。また、円弧状中子３は基部側に段部３ａを有し、該段部３ａから先端側のやや細径部分が鋳造品の湾曲中空部Ｈ１に対応している。

一方、可動金型１の凹所１２内には、図１１に示すように、太径の枢軸１６が一端側のフランジ部１６ａで該凹所１２の内底にボルト１０７を介して固着されている。そして、回転台座４は、該枢軸１６を縦円筒部４０にブッシュ１７を介して挿嵌することにより、該凹所１２内で回転自在に保持されている。また、該凹所１２を塞ぐ底蓋７は、内側の凸部７２を凹所１２に嵌合してボルト１０４にて可動金型１に止着されており、該凸部７２に設けた軸受凹部７３に枢軸７３の先端を嵌合させると共に、該凸部７２に軸受凹部７３から離間して設けた弧状凹部７４に摺接部材８Ｂがボルト１０８を介して固着され、この摺接部材８Ｂが回転台座４との間に介在している。

この第二実施形態の鋳造装置では、図１２に示すように、キャビティＣ２内に円弧状中子３を段部３ａまで突入させた状態で、該キャビティＣ２内にアルミ合金溶湯を注型する。次いで、そのアルミ合金の固化後、図１３に示すように、油圧シリンダＳ１（図４参照）によってラック５０を退行移動させることにより、回転台座４が図示の反時計回りに回動し、これに伴って円弧状中子３１がキャビティＣ２内の硬化したアルミ合金Ｍ中から抜出し、もってキャビティＣ２内に湾曲中空部Ｈ１を有する鋳造品が形成される。そして、この形成された鋳造品は、可動金型１の下降による型開きに伴い、キャビティＣ２に臨むピン孔ｈから突き出される押出しピンＰによって該キャビティＣ１から押し出される。

上述した第一及び第二実施形態の鋳造装置によれば、円弧状中子３及び中子支持部３０が回転台座４に一体化して全体として高剛性になることに加え、回転台座４が大きなサイズで高強度になるから、注型したアルミ合金の固化後のキャビティＣ１，Ｃ２から該円弧状中子３を抜出する際の大きな力が負荷しても、回転部全体に歪みや破損を生じる懸念がなく、また円弧状中子３の方向や位置に狂いを生じることもなく、優れた耐久性及び作動信頼性が得られる。従って、この鋳造装置を用いることにより、多数回の反復鋳造を高精度で安定的に行え、高い鋳造増効率が得られる。しかも、この鋳造装置では、回転台座４自体は大きなサイズであっても可動金型１の合わせ面１ａには露呈せず、合わせ面１ａにおける該回転台座４上の領域をキャビティ形成に利用できるから、湾曲中空部Ｈ１の曲率半径が非常に小さい湾曲中空金属製品の鋳造にも支障なく適用できる。

なお、第一実施形態のように回転台座４に対して中子支持部３０を着脱自在に構成すれば、該中子支持部３０として一体化した円弧状中子３の長さや径が異なるものを着脱交換できるから、湾曲中空部Ｈ１の曲率半径と外形が同じであれば、該湾曲中空部Ｈ１の径や長さが異なる鋳造製品であっても鋳造可能になるという利点がある。また、第一及び第二実施形態のように、可動金型１及び固定金型２の各々のキャビテイＣ１，Ｃ２形成部分を、金型ベース１０，２０に対して独立して着脱交換可能な分割金型１１，２１にて構成すれば、キャビティ形状の異なる分割金型１１，２１の着脱交換により、他の構成を変えることなく外形の異なる鋳造製品の鋳造を行える上、特に第一実施形態のような中子支持部３０の着脱交換と組合わせることで、湾曲中空部Ｈ１の曲率半径さえ一致すれば、該湾曲中空部Ｈ１の長さ及び径と外形が異なる鋳造製品の鋳造にも共用可能となるから、極めて汎用性の高い鋳造装置を提供できる。

一方、本発明では回転台座４を可動金型１の凹所１２内で回転自在に保持するために種々の構造を採用できるが、第一実施形態のように円筒形の回転台座４の外周面と対向周面との間にベアリング６を介在する構成とすれば、該回転台座４の往復回転を円滑に芯触れなく行え、それだけ湾曲中空部Ｈ１の形成精度がより向上する。また、第二実施形態のように、可動金型１の凹所１２内底から背面側へ突出する枢軸１６に、回転台座４をブッシュ１７を介して回転自在に外嵌する構成としても、同様に該回転台座４の回転を芯振れなく円滑に行え、湾曲中空部Ｈ１の形成精度がより向上する。更に、第一及び第二実施形態のように、可動金型１の凹所１２を封鎖する底蓋７と回転台座４の端面４ｂとの間に摺接抵抗を減じる摺接部材８Ａ，８Ｂを介在させれば、該回転台座４の回転をより円滑に行え、もって湾曲中空部Ｈ１の形成精度がより向上するという利点がある。

本発明の鋳造装置では、回転台座４の回転駆動手段５として、種々の駆動方式を採用可能である。ただし、実施形態で例示したように、回転台座４が外歯歯車として外周に複数の歯部４１を有し、該回転台座４の歯部４１に噛合するラック５０を油圧シリンダＳ１を介して進退移動させる構成とすれば、注型金属固化後のキャビティＣ１，Ｃ２から該円弧状中子３を抜出する際に要する大きな回転駆動力を回転台座４を介して効率よく伝達できるという利点かある。

本発明の鋳造装置としては、合わせ面間にキャビティを形成する一対の金型として、可動金型と固定金型の上下が実施形態とは逆の構成、両金型が左右や傾斜方向に開閉する構成、両金型が可動である構成等、種々の構成を採用できると共に、回転台座を保持させる凹所を固定金型側に設けることも可能である。また、鋳造対象とする湾曲中空金属製品は、実施形態で例示した二輪自動車エンジン用のアルミ合金製インテークパイプに限らず、少なくとも一端側が開放して円弧線に沿う湾曲中空部を有する鋳造品であれば、形状及び材質に殆ど制約はない。更に、本発明の鋳造装置の細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

１ 可動金型
１ａ 合わせ面
１ｂ 背面
１０ 金型ベース
１１ 分割金型
１２ 凹所
１３ 円弧状ガイド穴
１６ 枢軸
１７ ブッシュ
２ 固定金型
２ａ 合わせ面
２０ 金型ベース
２１ 分割金型
３ 円弧状中子
３０ 中子支持部
４ 回転台座
４ａ 上側端面
４ｂ 下側端面
４１ 歯部
４４，４５ ピン挿入孔
４６ 冷却液通路孔
５ 回転駆動手段
５０ ラック
５１ 歯部
６ ベアリング
７ 底蓋
８Ａ，８Ｂ 摺接部材
９ 直線状中子
Ｃ１，Ｃ２ キャビティ
Ｈ１ 湾曲中空部
Ｈ２ 直線状中空部
Ｏ 円弧中心
Ｑ 円弧線
Ｓ１ 油圧シリンダ
Ｓ２ 油圧シリンダ（出退駆動手段）
Ｗ１，Ｗ２ 湾曲中空金属製品

Claims (11)

1. 開閉可能な相互の合わせ面間に湾曲中空金属製品のキャビティを構成する一対の金型と、該キャビティ内に配置して湾曲中空部を形成する円弧状中子と、一方の金型内に保持された回転台座と、該回転台座を往復回転させる回転駆動手段とを備え、
   前記一方の金型には、背面側に凹所が設けられると共に、該凹所の内底と前記合わせ面との間に、前記円弧状中子と同じ円弧中心の円弧状ガイド穴が貫設され、
   前記回転台座は前記円弧状中子の円弧中心を回転軸心として回転自在に前記凹所内に嵌装されると共に、該回転台座に突設された中子支持部が前記円弧状ガイド穴に円弧方向移動自在に嵌合し、該中子支持部から円弧状中子が前記合わせ面に沿って突出しており、
   前記回転駆動手段による回転台座の往復回転に伴って、前記キャビティに対して円弧状中子がその円弧線に沿って出退移動するように構成されてなる湾曲中空金属製品の鋳造装置。
2. 前記回転台座に対し、前記円弧状中子を一体化した中子支持部が着脱自在に構成されてなる請求項１に記載の湾曲中空金属製品の鋳造装置。
3. 前記回転台座が外歯歯車として周面に複数の歯部を設けた略円筒形であり、その回転軸心を中心とする円弧状のピン挿入孔が該回転台座の両端面間に貫設され、該ピン挿入孔に鋳造品排出用の押出しピンが挿嵌されてなる請求項１又は２に記載の湾曲中空金属製品の鋳造装置。
4. 前記回転台座が外歯歯車として周面に複数の歯部を設けた略円筒形であり、その中心軸に沿って冷却液通路孔が穿設されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の湾曲中空金属製品の鋳造装置。
5. 前記回転台座が外歯歯車として周面に複数の歯部を設けた略円筒形であり、その外周面と対向周面との間にベアリングが介在してなる請求項１〜４のいずれかに記載の湾曲中空金属製品の鋳造装置。
6. 前記一対の金型における各々のキャビテイ形成部分が金型ベースに対して独立して着脱交換可能な分割金型にて構成されてなる請求項１〜５のいずれかに記載の湾曲中空金属製品の鋳造装置。
7. 前記一方の金型の凹所を封鎖する底蓋を備え、該底蓋と前記回転台座の端面との間に摺接抵抗を減じる摺接部材が介在してなる請求項１ 〜６のいずれかに記載の湾曲中空金属製品の鋳造装置。
8. 前記回転台座が縦円筒部と扇形塊状部とが一体化した構造であり、前記一方の金型の凹所内底から背面側へ突出する枢軸を有し、該枢軸にブッシュを介して前記回転台座が回転自在に外嵌してなる請求項１、２、６または７に記載の湾曲中空金属製品の鋳造装置。
9. 鋳造対象の湾曲中空金属製品が一端側に開口した湾曲中空部に連続して他端側に開口する直線状中空部を有し、前記一方の金型に、前記キャビティ内に配置して該直線状中空部を形成する直線状中子と、この直線状中子を該キャビティに対して直線的に出退移動させる出退駆動手段とが付設されてなる請求項１〜７のいずれかに記載の湾曲中空金属製品の鋳造装置。
10. 前記回転台座が外歯歯車として外周に複数の歯部を有し、前記回転駆動手段が該回転台座の歯部に噛合するラックを油圧シリンダを介して進退移動させるものである請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲中空金属製品の鋳造装置。
11. 鋳造対象の湾曲中空金属製品が自動車エンジン用のインテークパイプである請求項１〜１０のいずれかに記載の湾曲中空金属製品の鋳造装置。

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