JP6095379B2 - 鋳造用金型 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造用金型に関する。詳しくは、減圧鋳造用金型に関する。

従来、真空鋳造用金型等の減圧鋳造用金型が知られている。この減圧鋳造用金型では、金型内のキャビティを減圧した後、減圧されたキャビティに溶湯を充填する。その後、金型内に形成された挿通孔内を摺動可能な押出しピンをキャビティ側に突出させることで、鋳造製品を離型させる。

ところで、上記減圧鋳造用金型では、押出しピンが摺動可能に挿通される挿通孔から、エアがキャビティに吸引されてリークするという問題がある。そこで、挿通孔からのリークを抑制するため、挿通孔内の摺動部に減圧回路が設けられ、これにより、キャビティへのリークエアをトラップする金型が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、押出しピンが挿通される挿通孔が、押出しピンの両端部をそれぞれ摺動可能に支持する２つの小径孔部と、これらの小径孔部間に設けられて押出しピンの中間部が遊挿される大径孔部と、で構成されるとともに、大径孔部の孔壁に、他端側が真空吸引装置に接続されたガス流路の一端が接続された減圧鋳造用金型が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この減圧鋳造用金型では、小径孔部が、貫通孔を有し且つ押出しピンの摺動方向と直交する方向に遊動可能なブッシュで構成される。

特開２０１１−１４７９８１号公報 特開２００３−１９１０５９号公報

しかしながら、特許文献１の減圧鋳造用金型では、挿通孔内の摺動部のクリアランスが小さいため、特に減圧回路が接続する側とは反対側のリークエアを十分にトラップすることができず、リークの抑制が限定的であった。

また、特許文献２の減圧鋳造用金型では、大径孔部に真空吸引装置が接続されることで特許文献１のような不具合は抑制されるものの、小径孔部を構成するブッシュの背面側からリークするおそれがあった。より詳しくは、ブッシュの背面側にはシール部材としてＯリングが設けられているところ、ブッシュが押出しピンの摺動方向と直交する方向に遊動することで、Ｏリングに対してせん断応力が付加される結果、Ｏリングが磨耗して劣化し、リークするおそれがあった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、押出しピンが挿通される挿通孔からのリークを抑制できる減圧鋳造用金型を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、金型（例えば、後述の金型１００）内のキャビティ（例えば、後述のキャビティＣ）を減圧した後、該キャビティに溶湯を充填し、その後、前記金型内に形成された挿通孔（例えば、後述の挿通孔２３，３３）内を摺動可能な押出しピン（例えば、後述の押出しピン３０）を前記キャビティ側に突出させることで、鋳造製品を離型させる鋳造用金型（例えば、後述の鋳造用金型１，２）において、前記キャビティ側とは反対側を背面側としたときに、前記挿通孔は、前記金型の最も前記キャビティ側に形成されて前記押出しピンの突出方向の先端部が摺動可能に挿通される第１摺動部（例えば、後述の第１摺動部２３１，３３１）と、該第１摺動部の前記背面側に形成されて前記第１摺動部よりも断面積が大きい遊嵌部（例えば、後述の遊嵌部２３３，第１遊嵌部３３３）と、該遊嵌部の前記背面側に形成されて前記第１摺動部と略同径であり、且つ前記押出しピンが摺動可能に挿通される第２摺動部（例えば、後述の第２摺動部２３２，３３２）と、を含んで構成され、前記金型内には、前記遊嵌部に連通して該遊嵌部内を減圧する減圧路（例えば、後述の減圧路２４）が形成され、前記第２摺動部は、前記金型の最も背面側に形成され、前記第２摺動部は、円筒状のブッシュ（例えば、後述のブッシュ２３２ａ）を備え、該ブッシュの内周面で前記押出しピンを摺動可能に保持し、前記ブッシュの外周面には、シール部材（例えば、後述のＯリング２３２ｂ）が設けられ、前記金型の背面には、前記挿通孔と同軸の孔部（例えば、後述の孔部２３０ａ）に前記押出しピンが挿通されるとともに、前記第２摺動部のブッシュを背面側から押圧するプレート（例えば、後述の押圧プレート２３０）が設けられ、前記遊嵌部は、前記押出しピンの外周面に形成された凹部により形成されることを特徴とする鋳造用金型を提供する。

本発明では、押出しピンが摺動可能に挿通される挿通孔を、キャビティ側に形成されて押出しピンの先端部が摺動する第１摺動部と、第１摺動部の背面側に形成されて第１摺動部よりも断面積が大きい遊嵌部と、遊嵌部の背面側に形成されて第１摺動部と略同径であり且つ押出しピンが摺動する第２摺動部と、を含んで構成する。また、遊嵌部に連通して遊嵌部内を減圧する減圧路を金型内に形成し、第２摺動部を円筒状のブッシュで構成するとともに、ブッシュの外周面にシール部材を設ける。
本発明によれば、先ず、挿通孔のうち径の大きい遊嵌部に減圧路が連通しているため、減圧路が接続する側とは反対側のリークエアも十分にトラップすることができる。
また本発明によれば、シール部材が円筒状のブッシュの外周面に設けられているため、ブッシュが押出しピンの摺動方向と直交する方向に遊動した場合であっても、シール部材に対して圧縮応力が付加されるだけである。ここで、Ｏリング等のシール部材は、せん断応力に対する耐性は低いのに対して、圧縮応力に対する耐性は高い特性を有する。そのため、シール部材の劣化を抑制でき、リークを抑制できる。
また本発明によれば、キャビティ側に形成された第１摺動部と、背面側に形成された第２摺動部との間に遊嵌部が形成されているため、摺動方向の遊嵌部の長さを長くでき、減圧される遊嵌部の体積を大きくでき、リークを可及的に抑制できる。
従って本発明によれば、上述の簡単な構成により、押出しピンが挿通される挿通孔からのリークを抑制できる。

また本発明によれば、リークの抑制以外にも以下の効果が奏される。
即ち本発明によれば、内周面で押出しピンを摺動可能に保持するブッシュの外周面にシール部材が設けられているため、第１摺動部と第２摺動部の芯ズレを吸収でき、押出しピンの動作が妨げられるのを抑制できる。
また本発明によれば、ブッシュにより構成される第２摺動部が金型の背面側に形成されているため、メンテナンスの際に、金型の背面からブッシュにアクセスできるので、容易にメンテナンスできる。

この場合、前記第２摺動部は、前記金型の最も背面側に形成され、前記金型の背面には、前記挿通孔と同軸の孔部（例えば、後述の孔部２３０ａ）に前記押出しピンが挿通されるとともに、前記第２摺動部のブッシュを背面側から押圧するプレート（例えば、後述の押圧プレート２３０）が設けられることが好ましい。

更に、この発明によれば、上述の効果と同様の効果が奏される他、何らかの理由により押出しピンが屈曲してしまった場合であっても、プレートを外してブッシュごと取り外すことができ、メンテナンスが容易である。

この場合、前記押出しピンは、複数設けられることが好ましい。またこの場合、前記シール部材は、Ｏリングであることが好ましい。

これらの発明によれば、上述の効果と同様の効果が奏される。

この発明では、遊嵌部を、押出しピンの外周面に形成された凹部により形成する。これにより、挿通孔内により大きな体積の遊嵌部を形成できるため、上述の効果が高められる。また、何らかの理由により押出しピンが屈曲してしまった場合であっても、押出しピンに凹部が形成されていることで、ブッシュから押出しピンを容易に引き抜くことができ、メンテナンスが容易である。

本発明によれば、押出しピンが挿通される挿通孔からのリークを抑制できる減圧鋳造用金型を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る鋳造用金型の型締め状態を示す断面図である。 上記実施形態に係る鋳造用金型の型開き状態を示す断面図である。 図１の鋳造用金型の挿通孔及び押出しピン部分の拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る鋳造用金型の挿通孔及び押出しピン部分の拡大図である。

本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付し、その説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る鋳造用金型１の型締め状態を示す断面図である。また、図２は、本実施形態に係る鋳造用金型の型開き状態を示す断面図である。本実施形態に係る鋳造用金型１は、キャビティを減圧した状態で鋳造を行う減圧鋳造用金型である。

図１に示すように鋳造用金型１は、固定型１０と、可動型２０と、からなる金型１００を主体として構成される。可動型２０は、固定型１０に対して前進及び後退する方向（図１中の左右方向）に移動可能なプラテン５０に一体的に固定されることで、対向する固定型１０に対して進退可能となっている。

固定型１０は、固定本体型１１と、この固定本体型１１の可動型２０側に入れ子状に嵌合された固定キャビティ型１２と、を備える。
可動型２０は、可動本体型２１と、この可動本体型２１の固定型１０側に入れ子状に嵌合された可動キャビティ型２２と、を備える。
互いに対向する固定キャビティ型１２と可動キャビティ型２２それぞれの対向面側には、鋳造製品の外形に応じた形状のキャビティＣを構成する固定凹部１２ａと可動凹部２２ａがそれぞれ形成されている。

鋳造用金型１は、図２に示すように、固定型１０に対して可動型２０を後退させた型開き状態から、可動型２０をプラテン５０ごと固定型１０に対して前進させて互いに当接させることで、図１に示す型締め状態となる。これにより、鋳造用金型１内にキャビティＣが形成される。

固定型１０の固定本体型１１には、キャビティＣに溶湯を供給するための湯道やゲート等から構成される図示しない溶湯供給装置が設けられる。また、固定本体型１１には、キャビティＣを減圧する真空ポンプ等からなる減圧装置が設けられる。なお、この減圧装置は、可動本体型２１に設けられていてもよい。

可動型２０には、鋳造後に可動型２０を固定型１０から後退させて型開きした後、キャビティＣ内で成形された鋳造製品を離型させる複数の押出しピン３０が、第１押出しプレート４１及び第２押出しプレート４２に支持された状態で設けられる。
押出しピン３０は、円柱状の棒状部材で構成され、可動型２０の進退方向に沿って延びている。押出しピン３０は、可動本体型２１と可動キャビティ型２２に跨って形成された挿通孔２３内を摺動可能に挿通される。

可動本体型２１のキャビティＣ側とは反対側（以下、「背面側」という。）の背面中央部２１ａには、上記の第１押出しプレート４１及び第２押出しプレート４２が一体に重ねられて配設される。これら第１押出しプレート４１及び第２押出しプレート４２は、背面中央部２１ａに取り付けられた可動型２０の進退方向に延びる複数のガイドロッド４３により、ガイドロッド４３の両端部に設けられたロッド鍔部４３ａ及び４３ｂ間で進退自在に支持される。第１押出しプレート４１がロッド鍔部４３ｂに当接すると、押出しピン３０は、挿通孔２３内に没入した待機状態となる。この待機状態においては、押出しピン３０の先端面は、可動型２０の可動キャビティ型２２の内面と面一となっている。

各押出しピン３０の背面側の後端部には、ピン鍔部３１が設けられる。各押出しピン３０は、キャビティＣ側の先端部から第２押出しプレート４２を貫通し、ピン鍔部３１が第２押出しプレート４２の背面側の面に係合される。このように押出しピン３０を第２押出しプレート４２に挿通した後、第１押出しプレート４１を第２押出しプレート４２に重ねて固定する。これにより、押出しピン３０は、第１押出しプレート４１及び第２押出しプレート４２と一体的に進退可能となっている。

また、図２に示すように、第１押出しプレート４１及び第２押出しプレート４２がキャビティＣ側に前進すると、第２押出しプレート４２がガイドロッド４３のロッド鍔部４３ａに当接し、それ以上の前進が規制される。このとき、押出しピン３０は、その先端部がキャビティＣ側、即ち、可動キャビティ型２２の可動凹部２２ａ内に突出した突出状態となる。

図３は、図１の鋳造用金型の挿通孔及び押出しピン部分の拡大図である。
図３に示すように、押出しピン３０が摺動可能に挿通される挿通孔２３は、全長に亘って断面円形状である。挿通孔２３は、第１摺動部２３１と、遊嵌部２３３と、第２摺動部２３２と、から構成される。
なお、挿通孔２３を介して、可動本体型２１と可動キャビティ型２２の間からエアがリークしないように、可動本体型２１と可動キャビティ型２２の間にはＯリング２５が設けられている。

上記第１摺動部２３１、遊嵌部２３３及び第２摺動部２３２は、同心状に形成される。第１摺動部２３１は、可動キャビティ型２２内に形成される。遊嵌部２３３は、可動本体型２１と可動キャビティ型２２に跨って形成される。第２摺動部２３２は、可動本体型２１の背面側に形成される。

第１摺動部２３１は、キャビティＣ側に形成されて、押出しピン３０の突出方向の先端部が摺動可能に挿通される。そのため、第１摺動部２３１の内周面と押出しピン３０の外周面との間のクリアランスは極僅かである。

遊嵌部２３３は、第１摺動部２３１の背面側に形成されて、第１摺動部２３１よりも大径で断面積が大きい。これにより、遊嵌部２３３の内周面と押出しピン３０の外周面との間には、比較的大きなクリアランスが確保される。また、遊嵌部２３３には、後述する減圧路２４が連通している。

第２摺動部２３２は、遊嵌部２３３の背面側に形成されて、第１摺動部２３１と略同径である。また、第２摺動部２３２には、押出しピン３０の基端部が摺動可能に挿通される。
第２摺動部２３２は、遊嵌部２３３よりも大径の第２摺動孔部２３２ｃ内に、円筒状のブッシュ２３２ａを備える。押出しピン３０の基端部は、このブッシュ２３２ａの内周面で摺動可能に保持する。このブッシュ２３２ａの外周面には、シール部材としてのＯリング２３２ｂが設けられる。Ｏリング２３２ｂの弾性変形により、ブッシュ２３２ａは、摺動方向に略直交する方向に遊動（フローティング）可能となっている。これにより、第１摺動部２３１との間における芯ズレを吸収可能となっている。

また、第２摺動部２３２の背面には、押圧プレート２３０が設けられる。押圧プレート２３０は、挿通孔２３と同軸の孔部２３０ａに押出しピン３０が挿通され、背面中央部２１ａに重ねられて配設される。即ち、第２摺動部２３２は、その背面が押圧プレート２３０に接しており、背面側から押圧プレート２３０によりキャビティＣ側に押圧されることで、第２摺動孔部２３２ｃ内に保持される。

可動型２０の可動キャビティ型２２には、挿通孔２３の遊嵌部２３３に連通する減圧路２４が設けられる。この減圧路２４は、挿通孔２３に略直交する方向に延設されている。減圧路２４には、図示しない真空ポンプ等からなる減圧装置が接続される。この減圧装置を作動させて減圧路２４を減圧することで、遊嵌部２３３が減圧される。これにより、キャビティＣを真空吸引して減圧する際に、遊嵌部２３３においてリークエアがトラップされて減圧路２４に導入されるため、挿通孔２３からキャビティＣへのエアのリークが抑制される。なお、減圧装置としては、キャビティＣを真空吸引する減圧装置と同一のものを用いることができる。

本実施形態に係る鋳造用金型１の動作について、図１及び図２を参照して説明する。
先ず、図１に示すように、可動型２０を固定型１０に対して前進させ、互いに当接させて合体することで、型締めする。型締めすることで、鋳造用金型１の内部にキャビティＣが形成される。このとき、押出しピン３０は、挿通孔２３内の没入した待機状態である。

次いで、図示しない射出スリーブに溶湯を給湯し、図示しないプランジャーチップを押し込んで射出スリーブ内に溶湯を供給し、プランジャーチップを前進させることでキャビティＣに溶湯を供給する。そのとき、プランジャーチップの前進に伴い、射出スリーブの給湯口が塞がれた時点から、キャビティＣ内への溶湯の充填が完了する直前まで、減圧装置により真空吸引し、減圧する。このとき、キャビティＣを減圧すると同時に、減圧路２４も減圧する。キャビティＣに供給された溶湯は、減圧されたキャビティＣ内の全領域に亘って充填され、キャビティＣ内に充満する。キャビティＣへの溶湯充填後、所定時間保持して溶湯を固化させる。これにより、キャビティＣ内に所望形状の鋳造製品が成形される。

次いで、可動型２０を固定型１０から後退させることで、型開きする。図２に示すように、第１押出しプレート４１及び第２押出しプレート４２をキャビティＣ側に前進させ、押出しピン３０を可動凹部２２ａ内に突出させる。これにより、可動凹部２２ａ内の鋳造製品が押出しピン３０で押出されて離型し、取り出しが可能となる。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、押出しピン３０が摺動可能に挿通される挿通孔２３を、キャビティＣ側に形成されて押出しピン３０の先端部が摺動する第１摺動部２３１と、第１摺動部２３１の背面側に形成されて第１摺動部２３１よりも断面積が大きい遊嵌部２３３と、遊嵌部２３３の背面側に形成されて第１摺動部２３１と略同径であり且つ押出しピン３０が摺動する第２摺動部２３２と、を含んで構成した。また、遊嵌部２３３に連通して遊嵌部２３３内を減圧する減圧路２４を金型１００内に形成し、第２摺動部２３２を円筒状のブッシュ２３２ａで構成するとともに、ブッシュ２３２ａの外周面にＯリング２３２ｂを設けた。
本実施形態によれば、先ず、挿通孔２３のうち径の大きい遊嵌部２３３に減圧路２４が連通しているため、減圧路２４が接続する側とは反対側のリークエアも十分にトラップすることができる。
また本実施形態によれば、Ｏリング２３２ｂが円筒状のブッシュ２３２ａの外周面に設けられているため、ブッシュ２３２ａが押出しピン３０の摺動方向と直交する方向に遊動した場合であっても、Ｏリング２３２ｂに対して圧縮応力が付加されるだけである。ここで、Ｏリングは、せん断応力に対する耐性は低いのに対して、圧縮応力に対する耐性は高い特性を有する。そのため、Ｏリング２３２ｂの劣化を抑制でき、リークを抑制できる。
また本実施形態によれば、キャビティＣ側に形成された第１摺動部２３１と、背面側に形成された第２摺動部２３２との間に遊嵌部２３３が形成されているため、摺動方向の遊嵌部２３３の長さを長くでき、減圧される遊嵌部２３３の体積を大きくでき、リークを可及的に抑制できる。
従って本実施形態によれば、上述の簡単な構成により、押出しピン３０が挿通される挿通孔２３からのリークを抑制できる。

また本実施形態によれば、リークの抑制以外にも以下の効果が奏される。
即ち本実施形態によれば、内周面で押出しピン３０を摺動可能に保持するブッシュ２３２ａの外周面にＯリング２３２ｂが設けられているため、第１摺動部２３１と第２摺動部２３２の芯ズレを吸収でき、押出しピン３０の動作が妨げられるのを抑制できる。
また本実施形態によれば、ブッシュ２３２ａにより構成される第２摺動部２３２が金型１００の背面側に形成されているため、メンテナンスの際に、金型１００の背面からブッシュ２３２ａにアクセスできるので、容易にメンテナンスできる。

また本実施形態では、金型１００の最も背面側に第２摺動部２３２を形成し、金型１００の背面には、挿通孔２３と同軸の孔部２３０ａに押出しピン３０が挿通されるとともに、第２摺動部２３２のブッシュ２３２ａを背面側から押圧する押圧プレート２３０を設けた。
これにより、何らかの理由により押出しピン３０が屈曲してしまった場合であっても、押圧プレート２３０を外してブッシュ２３２ａごと取り外すことができ、メンテナンスが容易である。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る鋳造用金型２は、挿通孔３３の構成が第１実施形態と異なり、押圧プレートを備えていない以外は、第１実施形態と同一の構成である。図４は、第２実施形態に係る鋳造用金型２の挿通孔３３及び押出しピン３０部分の拡大図である。

図４に示すように、挿通孔３３は、第１摺動部３３１と、第１遊嵌部３３３と、第２摺動部３３２と、第２遊嵌部２３４と、から構成される。即ち、第１実施形態の第２摺動部２３２が、金型１００の背面側に位置する可動本体型２１のキャビティＣ側に移動して第２摺動部３３２となる一方で、可動本体型２１の背面側に新たに第２遊嵌部３３４を形成したものである。

第１摺動部３３１は、第１実施形態の第１摺動部２３１と同一の構成であり、第１遊嵌部３３３は、第１実施形態の遊嵌部２３３と比べて摺動方向の長さが短くなったものに相当する。第２摺動部３３２は、第１実施形態の第２摺動部２３２と同一の構成であり、設置位置が変更されたものに相当する。また、第２遊嵌部３３４は、第１遊嵌部３３３と同径となっている。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、押出しピン３０が挿通される挿通孔３３からのリークを抑制できる。
ただし、メンテナンスの容易さの観点からは、第１実施形態の方が好ましいと言える。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば上記実施形態では、挿通孔を構成する遊嵌部は、挿通孔の径を大径とすることで形成したが、これに限定されない。押出しピンの外周面に凹部を形成し、これにより挿通孔の内周面とのクリアランスを大きくすることで、遊嵌部を形成してもよい。
この変形例によれば、挿通孔内により大きな体積の遊嵌部を形成できるため、上記実施形態の効果が高められる。また、何らかの理由により押出しピンが屈曲してしまった場合であっても、押出しピンに凹部が形成されていることで、ブッシュから押出しピンを容易に引き抜くことができ、よりメンテナンスが容易である。

１，２…鋳造用金型
２３…挿通孔
２４…減圧路
３０…押出しピン
１００…金型
２３０…押圧プレート（プレート）
２３０ａ…孔部
２３１，３３１…第１摺動部
２３２，３３２…第２摺動部
２３２ａ…ブッシュ
２３２ｂ…Ｏリング（シール部材）
２３３…遊嵌部
３３３…第１遊嵌部（遊嵌部）
Ｃ…キャビティ

Claims (3)

1. 金型内のキャビティを減圧した後、該キャビティに溶湯を充填し、その後、前記金型内に形成された挿通孔内を摺動可能な押出しピンを前記キャビティ側に突出させることで、鋳造製品を離型させる鋳造用金型において、
   前記キャビティ側とは反対側を背面側としたときに、前記挿通孔は、
   前記金型の最も前記キャビティ側に形成されて前記押出しピンの突出方向の先端部が摺動可能に挿通される第１摺動部と、
   該第１摺動部の前記背面側に形成されて前記第１摺動部よりも断面積が大きい遊嵌部と、
   該遊嵌部の前記背面側に形成されて前記第１摺動部と略同径であり、且つ前記押出しピンが摺動可能に挿通される第２摺動部と、を含んで構成され、
   前記金型内には、前記遊嵌部に連通して該遊嵌部内を減圧する減圧路が形成され、
   前記第２摺動部は、前記金型の最も背面側に形成され、
   前記第２摺動部は、円筒状のブッシュを備え、該ブッシュの内周面で前記押出しピンを摺動可能に保持し、
   前記ブッシュの外周面には、シール部材が設けられ、
   前記金型の背面には、前記挿通孔と同軸の孔部に前記押出しピンが挿通されるとともに、前記第２摺動部のブッシュを背面側から押圧するプレートが設けられ、
   前記遊嵌部は、前記押出しピンの外周面に形成された凹部により形成されることを特徴とする鋳造用金型。
2. 前記押出しピンは、複数設けられることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用金型。
3. 前記シール部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造用金型。

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