JP6117427B2 - てこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置及び回転子鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は回転子鋳造装置及び方法に係り、より詳しくは回転子の鋳造のための溶湯注入に先立ち、金型キャビティの内部空気をてこ方式で制御してベントさせることによって回転子の鋳造品質を向上させることができるてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置及び回転子鋳造方法に関する。

回転子（Ｒｏｔｏｒ）は電動機又は発電機の回転部分を総称するもので、このような回転子について図１及び図２を参照して説明する。図１は一般的な回転子のコアを示す概念図、図２は図１に示したコアにアルミニウム溶湯から鋳造技法で上下エンドリングを形成した回転子を示す概念図である。

図１に示したように、コアＣは多数のスロットＣ２が形成された鉄心Ｃ１が多数積層されてなる。このようなコアＣを所定の金型（図示せず）に設置した後、溶湯を注入し、溶湯がスロットＣ２を通過しながら硬化して図２のような回転子Ｒを形成する。この際、回転子Ｒは図２のように鉄心Ｃ１の上下部に上部エンドリングＣ３及び下部エンドリングＣ４が形成された形態を持つとか、上部エンドリングＣ３及び／又は下部エンドリングＣ４がない形態を持つ。

回転子Ｒを鋳造するための従来の技法としては、遠心鋳造機を用いた遠心鋳造法、垂直型注入法を用いた立型高圧鋳造法、水平型注入方式を用いた横型高圧鋳造法などがある。
遠心鋳造法を用いた回転子製作法は高い充填率及び優れた効率を示しているが、汎用ができない問題点がある。

そして、垂直型注入法を用いる立型高圧鋳造法は高い生産能力を持っているので、現在多く使われているが、溶湯が注入されるインゲートが一側に偏重し、回転子においてインゲートがない部分に気泡が孤立して分布することによって回転子の不均衡が発生して振動騷音が発生し、効率低下を引き起こす問題点がある。また、ランナーの量が非常に多いため、消耗されるアルミニウムの量が多いため、再溶解する費用が上昇するなど、生産コストが高い問題点がある。

一方、水平型注入方式を用いた横型高圧鋳造法は、低価の装備を使い、消耗されるアルミニウムの量が少なくて低い生産コストで回転子を製作することができるが、他の製作方法に比べて低い充填率を持つ問題点がある。

本発明は前述した問題点を解決するためになされたもので、回転子鋳造のための溶湯注入に先立ち、金型キャビティの内部空気をてこ方式で制御してベントさせることによって回転子の鋳造品質を向上させることができるてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置及びこれを用いた回転子並びにその鋳造方法を提供することにその目的がある。

前述した目的を達成するための本発明は、回転子のコアが挿入され、溶湯が注入される金型アセンブリー、前記金型アセンブリーの内部への溶湯注入に先立ち、前記金型アセンブリーの内部空気をてこ方式で制御してベントさせるベント手段、及び前記金型アセンブリーに充填された溶湯を押圧する押圧部アセンブリーを含む回転子鋳造装置であって、前記金型アセンブリーは、前記コアが挿入される中空の金型本体と、前記金型本体の一側に設けられ、前記回転子の一側面を形成するのに用いられる第１端部形成部と、前記金型本体の他側に設けられ、前記回転子の他側面を形成するのに用いられる第２端部形成部とを含み、前記ベント手段は、前記金型アセンブリーの内部空気を外部に排出させる真空ポンプと、前記第２端部形成部を前記金型本体の他側に選択的に密封させ、前記金型アセンブリーの内部と前記真空ポンプの連通ラインを選択的に密閉させるベントバルブと、前記ベントバルブに結合される結合部材と、一側は前記結合部材に連結され、他側は前記金型アセンブリーの内部に溶湯を注入する溶湯注入部に自由端として位置し、溶湯の注入圧によって移動しててこの原理で前記結合部材及び前記ベントバルブを移動させるロッドとを含むことを特徴とする。

また、本発明によると、前記押圧部アセンブリーは、鋳造が完了した回転子を押し出して取り出す取出シリンダーと、前記取出シリンダーを駆動する駆動部とを含み、前記第２端部形成部は、前記ベントバルブの一部が挿入されるベントバルブ挿入ホールを含むことを特徴とする。

また、本発明によると、前記ベントバルブは、前記ベントバルブ挿入ホールに嵌合される外径を持ち、前記ベントバルブ挿入ホールの外に伸び、前記コアの他側面と密着して周面に前記回転子の上部エンドリングを形成するための一定空間を形成するテーパー部と、前記取出シリンダーが挿入できる通路とを含むことを特徴とする。

また、本発明によると、前記ベントバルブは、前記結合部材の一側端部が係合できる係合溝をさらに含むことを特徴とする。
また、本発明によると、前記結合部材は、前記係合溝に係合されて固定される一対の脚と、前記ロッドの一側端部が挿入される挿入部とを含むことを特徴とする。

また、本発明によると、前記ロッドは、一側端部が前記挿入部に挿入された状態でヒンジピンによってヒンジ結合されることを特徴とする。
また、本発明によると、前記挿入部と前記ロッドは相互間に球面で接触する形をそれぞれ持つことを特徴とする。

また、本発明によると、前記第１端部形成部は、前記コアの一側面と密着する密着部に前記回転子の下部エンドリングを形成するための一定空間を持つことを特徴とする。
また、本発明によると、前記第２端部形成部は、前記コアの他側面と密着する密着部に前記回転子の上部エンドリングを形成するための一定空間を持つことを特徴とする。

また、本発明によると、前記押圧部アセンブリーは、前記駆動部によって駆動され、前記上部エンドリングの充填率を向上させるために押圧する多数のスクイズシリンダーをさらに含み、前記第２端部形成部は、前記多数のスクイズシリンダーが挿入される多数のスクイズシリンダー挿入ホールをさらに含むことを特徴とする。

また、本発明によると、前記第１端部形成部は、前記金型本体の一側端部を密封する密封部材と、前記密封部材を貫いて、溶湯が前記金型本体側に注入されるようにする注入ホールと、排気ホールとを含むことを特徴とする。

前述した目的を達成するための本発明の回転子の鋳造方法は、前記第２端部形成部を前記金型本体の他側から一定間隔で離隔させることによって形成された前記金型アセンブリーの内部と前記真空ポンプの連通ラインを通じて前記金型アセンブリーの内部空気をベントさせる段階と、前記溶湯の注入圧によって作動する前記ベント手段を用いて前記金型本体の他側を前記第２端部形成部に密封する段階と、前記金型アセンブリーの内部に溶湯を注入して押圧することによって前記回転子を鋳造する段階と、前記取出シリンダーが前進して前記回転子を取り出す段階とを含むことを特徴とする。

本発明は、回転子の鋳造のための溶湯注入に先立ち、金型キャビティの内部空気をてこ方式で制御してベントさせることによって回転子の鋳造品質を向上させることができる利点がある。

一般的な回転子のコアを示す概念図である。 図１に示したコアにアルミニウム溶湯から鋳造技法で上下エンドリングを形成した回転子を示す概念図である。 本発明によるてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置を持つ鋳造器機の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置の構成関係を示す結合斜視図である。 本発明の一実施例によるてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置の構成関係を示す分解斜視図である。 図５に示したベント手段の構成関係を示す斜視図及び断面図である。 図５に示したベント手段の構成関係を示す斜視図及び断面図である。 本発明の鋳造装置によって回転子を鋳造する手順を示す概念図であって、図８は金型キャビティの内部空気のベントが可能なベント手段の作動前の状態を示したものである。 本発明の鋳造装置によって回転子を鋳造する手順を示す概念図であって、図９は溶湯の注入圧によるベント手段の作動によって鋳造可能な状態を示したものである。 本発明の鋳造装置によって回転子を鋳造する手順を示す概念図であって、図１０は溶湯の注入によって充填される状態を示したものである。 本発明の鋳造装置によって回転子を鋳造する手順を示す概念図であって、図１１は充填率向上のためにスクイズシリンダーが作動する状態を示したものである。 本発明の鋳造装置によって回転子を鋳造する手順を示す概念図であって、図１２は溶湯注入部が分離された状態を示したものである。 本発明の鋳造装置によって回転子を鋳造する手順を示す概念図であって、図１３は取出シリンダーによって鋳造された回転子を抽出する過程を示したものである。 それぞれ従来の鋳造方法と本発明の鋳造方法によって鋳造された回転子の上部エンドリングの断面図である。 それぞれ従来の鋳造方法と本発明の鋳造方法によって鋳造された回転子の上部エンドリングの断面図である。

以下、添付図面によって本発明の好適な実施例をより詳細に説明する。
図３は本発明によるてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置を持つ鋳造器機の外観を示す斜視図である。この実施例による回転子鋳造装置は、図３に示したように、多数の分割金型からなった鋳造器機１の内部に設けられる。ところが、このような鋳造器機１は一般に知られた構造なので、これについての説明は省略し、その内部に設けられる回転子鋳造装置の構成関係を主に説明する。

図４及び図５は本発明の一実施例によるてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置の構成関係を示す結合斜視図及び分解斜視図、図６及び図７は図５に示したベント手段の構成関係を示す斜視図及び断面図である。

図１〜図７に示したように、この実施例による回転子鋳造装置１０は、回転子ＲのコアＣが挿入され、溶湯が注入される金型アセンブリー１００と、金型アセンブリー１００の内部への溶湯注入に先立ち、金型アセンブリー１００の金型キャビティの内部空気をてこ方式で制御してベントさせるベント手段２００と、金型アセンブリー１００に充填された溶湯を押圧する押圧部アセンブリー３００とを含んでなる。

金型アセンブリー１００は、コアＣが挿入される中空の円筒状の金型本体１１０と、金型本体１１０の一側に設けられ、回転子Ｒの一側面をなすのに用いられる第１端部形成部１２０、及び金型本体１１０の他側に設けられて回転子Ｒの他側面を形成するのに用いられる第２端部形成部１３０からなる。

前記第１端部形成部１２０は金型本体１１０の一側を密封しながらコアＣの一側面に密着して回転子Ｒの一側面を形成するのに用いられるもので、その密着部に一定空間を持つように構成する場合、回転子Ｒの下部エンドリングＣ４を形成する用途にも活用される。すなわち、第１端部形成部１２０は下部エンドリング形成部の役目もする。

そして、第２端部形成部１３０は金型本体１１０の他側を選択的に密封しながらコアＣの他側面に密着して回転子Ｒの他側面を形成するのに用いられるもので、その密着部に一定空間を持つように構成する場合、回転子Ｒの上部エンドリングＣ３を形成する用途にも活用される。すなわち、第２端部形成部１３０は上部エンドリング形成部の役目もする。

したがって、この実施例においては、下部エンドリングＣ４及び上部エンドリングＣ３を持つ回転子Ｒを鋳造することができる構成関係について一例として説明する。
このために、押圧部アセンブリー３００は、第２端部形成部１３０に挿入される多数のスクイズシリンダー３２０と、鋳造された回転子Ｒを押し出して取り出す取出シリンダー３３０と、取出シリンダー３３０及び多数のスクイズシリンダー３２０を駆動する駆動部３１０とを含んでなる。

このような構成によって、回転子Ｒの一部領域（この実施例では上部エンドリング）にスクイズバーを突設させた後、スクイズバーをスクイズシリンダー３２０が押圧して溶湯の充填率を向上させることになる。このために、スクイズシリンダー３２０が第２端部形成部１３０を貫くものではなく、一部領域にだけ挿入されるようにし、その残りの領域に充填される溶湯が注入されてスクイズバーを形成するようにする。その後、スクイズバーをスクイズシリンダー３２０が押圧することになる。これについては後にさらに説明する。

一方、第２端部形成部１３０は、金型本体１１０の他側端の部分を密封する円筒状の挿入部本体１３１と、挿入部本体１３１の中央部を貫くように形成され、後述するベント手段２００のベントバルブ２１０の一部が挿入できるようにするベントバルブ挿入ホール１３３と、挿入部本体１３１の中央部の周りに挿入部本体１３１を貫くように形成され、多数のスクイズシリンダー３２０が挿入できるようにする多数のスクイズシリンダー挿入ホール１３２とを含む。

一方、この実施例においては、金型本体１１０が中空の円筒状を有し、左右側端の部分が開放した管状を持つものを示す。また、第２端部形成部１３０は金型本体１１０の図面上右側開放部を覆う挿入部本体１３１を持つものである。この際、スクイズシリンダー挿入ホール１３２及びベントバルブ挿入ホール１３３が挿入部本体１３１を貫くことになる。

ところが、第２端部形成部１３０は前述したようなスクイズシリンダー３２０及び取出シリンダー３３０が挿入されるようにする一方、金型本体１１０の一側面を塞ぐことを目的とするもので、このような目的を達成することができる限り、第２端部形成部１３０が金型本体１１０に一体に形成される場合又は他の形状を持つ場合のいずれも本発明の範疇に属するものに理解しなければならない。

一方、この実施例は、挿入部本体１３１で金型本体１１０の方向に突出して金型本体１１０の内部に挿入されるフランジ１３１ａを形成した後、スクイズシリンダー挿入ホール１３２及びベントバルブ挿入ホール１３３がフランジ１３１ａを貫くように形成したものを示す。

この際、スクイズシリンダー３２０は前述したようにスクイズシリンダー挿入ホール１３２の全領域（言い替えれば、挿入ホール１３２の金型本体１１０側の端部まで）に挿入されるものではなくて一部領域（例えば中間地点）まで挿入され、残りの領域は空いているようにする。ここで、空いている残りの領域に溶湯が注入されてスクイズバーが形成され、形成されたスクイズバーをスクイズシリンダー３２０が押圧することになる。

そして、第１端部形成部１２０は、金型本体１１０の一側端部を密封する密封部材１２１と、密封部材１２１を貫いて、溶湯が金型本体１１０側に注入されるようにする注入ホール１２２と、排気ホール１２３とを含んでなる。この際、密封部材１２１はその内側部が一定の内部空間を持つように構成され、それに充填される溶湯によって回転子Ｒの下部エンドリングＣ４が形成される。ところが、下部エンドリングＣ４が必要ない回転子Ｒの場合には密封部材１２１を円板状のディスクに構成すれば良い。

この実施例は第１端部形成部１２０の密封部材１２１が金型本体１１０の図面上左側開放部を覆うものを示す。また、六つの注入ホール１２２と一つの排気ホール１２３が密封部材１２１に貫設されたものを例示したものである。

ところが、第１端部形成部１２０は前述したように溶湯が金型本体１１０側に注入されて回転子Ｒの一側面が形成されるようにすることを目的とするものである。このような目的を達成することができる限り、第１端部形成部１２０の密封部材１２１が例示のように金型本体１１０と別個に形成されるとか、金型本体１１０に一体に形成される場合のいずれも本発明の範疇に属するものであるのは言うまでもない。一方、注入ホール１２２は四つないし１２個形成することもできる。

前記ベント手段２００は金型アセンブリー１００の内部への溶湯注入に先立ち、金型アセンブリー１００の金型キャビティの内部空気を外部にベントさせるもので、金型アセンブリー１００の内部空気を外部に排出させる真空ポンプ（図示せず）と、金型アセンブリー１００の内部と真空ポンプの連通ラインを選択的に密閉させるベントバルブ２１０と、ベントバルブ２１０に結合される結合部材２２０と、一側は結合部材２２０に連結され、他側は金型アセンブリー１００の内部に溶湯を注入する溶湯注入部２４０に自由端として位置し、溶湯の注入圧によって移動しててこの原理でベントバルブ２１０を移動させるロッド２３０とからなる。

前記ベントバルブ２１０は金型アセンブリー１００の第２端部形成部１３０に嵌合された状態で一体的に作動する。よって、ベントバルブ２１０は、第２端部形成部１３０のベントバルブ挿入ホール１３３に嵌合される外径を持ち、その端部側にテーパー部２１１を持つだけでなく、その内部に取出シリンダー３３０が移動することができる通路２１２を持つように構成される。また、ベントバルブ２１０は、結合部材２２０の一側端部が係合できる係合溝２１３をその表面に持つ。

ここで、テーパー部２１１はベントバルブ挿入ホール１３３の端部からコアＣ側に伸びてコアＣを固定することになる。よって、テーパー部２１１のまわりには溶湯が満たされて回転子Ｒの上部エンドリングＣ３を形成する空間が形成される。

一方、この実施例においては、ベントバルブ２１０の端部側にベントバルブ挿入ホール１３３の端部から延設されるテーパー部２１１を備えることによって、テーパー部２１１の端部がコアＣの他側面に密着する。ところが、テーパー部２１１を備えていない場合には、第２端部形成部１３０の端部がコアＣの他側面に密着してコアＣを固定することになる。

前記テーパー部２１１は前述したようにコアＣを押圧して固定する一方、そのまわりに回転子Ｒの上部エンドリングＣ３を形成するための空間を提供することを目的とする。このような目的を達成することができる限り、テーパー部２１１が他の形状を持つ場合のいずれも本発明の範疇に属するのは言うまでもない。

前記結合部材２２０はベントバルブ２１０の係合溝２１３に係合されて固定される一対の脚２２１と、ロッド２３０の一側端部が挿入される挿入部２２２を持つように構成される。ここで、挿入部２２２及びロッド２３０は相互間に球面で接触することができる形態をそれぞれ持つことが好ましい。この実施例においては、ロッド２３０の端部が挿入部２２２に挿入された状態でヒンジピンによってヒンジ連結される形態に構成したものである。

一方、結合部材２２０は溶湯の注入圧によって移動するロッド２３０に応じて移動しながらてこの原理でベントバルブ２１０を移動させることを目的とする。このような目的を達成することができる限り、結合部材２２０が他の形状を持つ場合のいずれも本発明の範疇に属するのは言うまでもない。また、ロッド２３０の一側端部と結合部材２２０の間の連結部品が挿入部２２２による連結方式の外にも多様な方式で構成することができるのは言うまでもない。

前記ロッド２３０は、その一側は結合部材２２０の挿入部２２２に挿入された状態でヒンジピンによってヒンジ結合され、他側は溶湯注入部２４０に自由端として位置する。この際、ロッド２３０の他側端部は溶湯注入部２４０に一定の長さだけ挿入される。したがって、ロッド２３０は溶湯注入部２４０に挿入された他側端部の長さに相当する距離だけ移動可能であり、このような移動によって結合部材２２０が移動することになる。そして、結合部材２２０の移動によってベントバルブ２１０及び第２端部形成部１３０が同時に移動して、第２端部形成部１３０が金型本体１１０に密着して金型本体１１０の他側部分を密封し、ベントバルブ２１０の端部がコアＣの他側面に密着してコアＣを固定することになる。

一方、この実施例による金型アセンブリー１００の内部のベントは真空ポンプによってなされる。ここで、真空ポンプのベントラインは、第１端部形成部１２０の排気ホール１２３、コアＣの中央の貫通ホール、及び金型本体１１０と第２端部形成部１３０の間の隙間によって形成される。よって、真空ポンプによるベントは、金型アセンブリー１００の内部に溶湯が注入される前、つまり金型本体１１０と第２端部形成部１３０が互いに密着しない状態でなされ、溶湯の注入によって前記のような作動原理で金型本体１１０と第２端部形成部１３０が互いに密着した状態ではなされない。すなわち、本発明は、金型アセンブリー１００の内部に溶湯が注入される前、内部の空気をベントさせ、溶湯注入の時点にてこの原理で鋳造可能な形態にそれぞれの構成要素を密着させたものである。

一方、押圧部アセンブリー３００の駆動部３１０は、取出シリンダー３３０及びスクイズシリンダー３２０を駆動するアクチュエーター（図示せず）と、アクチュエーターを収容するハウジング３１１とを含むことができる。ここで、アクチュエーターは取出シリンダー３３０及びスクイズシリンダー３２０が前後進作動するようにするものを総称する。例えば、一般に使われる油圧又は空圧のシリンダーアクチュエーターを使うことができる。あるいは、各シリンダー３２０、３３０と噛み合ってシリンダー３２０、３３０を前後進させることができるギアのような機械的アクチュエーターを使うことができる。あるいは、モーターのような電気的アクチュエーターを使うことができる。

したがって、本発明のアクチュエーターは、それぞれのシリンダー３２０、３３０を前後進させることができる限り、その種類にかかわらずいずれも本発明の範疇に属するものに理解しなければならない。

この実施例はアクチュエーターが厚肉の円板状のハウジング３１１内に内蔵されたものを示す。しかし、これは本発明を説明するための一例に過ぎないもので、例えばアクチュエーターがハウジング３１１に内蔵された方式ではない、ハウジング３１１の外側に装着される場合のいずれも本発明の範疇に属するのは言うまでもない。

以上説明したような本発明の鋳造装置１０によって金型アセンブリー１００の内部空気をベントさせた状態で、回転子Ｒを鋳造して製作することができる。
以下、本発明の鋳造装置１０を用いて回転子Ｒを鋳造する方法について図８〜図１３を参照して説明する。

図８〜図１３は本発明の鋳造装置によって回転子を鋳造する手順を示す概念図、図８は金型キャビティの内部空気のベントが可能なベント手段の作動前の状態を示し、図９は溶湯の注入圧によるベント手段の作動によって鋳造可能な状態を示し、図１０は溶湯の注入によって充填される状態を示し、図１１は充填率向上のためにスクイズシリンダーが作動する状態を示し、図１２は溶湯注入部が分離された状態を示し、図１３は取出シリンダーによって鋳造された回転子を抽出する過程を示したものである。

本発明の回転子鋳造方法は、前述した本発明のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置１０を用いて回転子を鋳造する方法である。一方、本発明の回転子鋳造装置１０を用いた方法は、初期に金型本体１１０と第２端部形成部１３０が互いに密着しない状態でなされる。

本発明は、金型アセンブリー１００の内部に溶湯が注入される前、内部の空気をベントさせるベント段階を含む（図８参照）。このために、第１端部形成部１２０の排気ホール１２３、コアＣの中央の貫通ホール、及び金型本体１１０と第２端部形成部１３０の間の隙間によってなるベントラインを通じて真空ポンプで空気をベントさせる。

その後、溶湯注入部２４０に溶湯が注入される信号が真空ポンプに伝達されれば、真空ポンプはそれ以上の作動を中止することになる。また、溶湯注入部２４０に注入される溶湯の注入圧によってロッド２３０が移動し、このような移動によって結合部材２２０が移動することになる。そして、結合部材２２０の移動によってベントバルブ２１０及び第２端部形成部１３０が同時に移動し、第２端部形成部１３０が金型本体１１０に密着して金型本体１１０の他側部分を密封し、ベントバルブ２１０の端部がコアＣの他側面に密着してコアＣを固定することになる（図９参照）。すなわち、ベント段階の後に前記のような密封段階を行う。

一方、ベント段階を行うに先立ち、コアＣを金型本体１１０に挿入する予備段階を行うことができる。また、真空ポンプで空気をベントさせるベント段階を行うに先立ち、溶湯を製造する溶湯製造段階をさらに含むことができる。この際、溶湯は純度９９．５％以上のアルミニウムを使用し、溶融したアルミニウムの溶湯温度は７００℃〜７５０℃であるものが多くの実験結果で好ましいと判明された。

また、本発明は、スクイズシリンダー３２０を第２端部形成部１３０の一部領域だけまで挿入する挿入段階を含む（図９参照）。この際、第２端部形成部１３０のスクイズシリンダー挿入ホール１３２の一部領域だけまでスクイズシリンダー３２０を挿入し、残りの空間によってスクイズバーを形成することができるのは前述したようである。

一方、図９には、スクイズシリンダー３２０がスクイズシリンダー挿入ホール１３２の一部領域だけまで挿入され、残りの領域１３０ａが空いているものが示されている。残りの領域１３０ａに溶湯が注入されることで後述するスクイズバーが形成される。

挿入段階を行った後、金型本体１１０に溶湯を充填して下部エンドリングＣ４及び上部エンドリングＣ３を形成するエンドリング形成段階を行う（図１０参照）。このようなエンドリング形成段階を行った後、充填された溶湯が、第２端部形成部１３０のうち、スクイズシリンダー３２０が挿入されて残った領域１３０ａに注入されて上部エンドリングＣ３上にスクイズバーＳＢを形成するスクイズバー形成段階を行う（図１１参照）。

前述したように、第２端部形成部１３０のスクイズシリンダー挿入ホール１３２の一部領域にだけスクイズシリンダー３２０が挿入され、残りの領域１３０ａは空いているので（図１０参照）、残りの領域１３０ａに溶湯が充填された結果、スクイズバーＳＢが形成される（図１１参照）。その後、溶湯注入部を分離し、スクイズシリンダー３２０を前進させることでスクイズバーＳＢ（図１１参照）を押圧して回転子Ｒを鋳造する段階を行う（図１２参照）。言い替えれば、スクイズバーを元の回転子Ｒの体積よりもっと大きく形成した後、スクイズバーを押圧することにより一般に発生する冷却圧縮を補償することができることになり、鋳造品質を向上することができることになる。

一方、スクイズバーＳＢの形成から０．０５秒〜３秒後、スクイズシリンダー３２０を前進させてスクイズバーＳＢを押圧することが多くの実験結果から好ましいことに判明された。そして、スクイズバーＳＢは、回転子Ｒの上部エンドリングＣ３（図１１参照）に形成され、上部エンドリングＣ３から２ｍｍ〜１０ｍｍの高さと１ｍｍ〜１５ｍｍの直径を持つ円筒状を持つことができる。

そして、スクイズバーを押圧する段階を行った後、取出シリンダー３３０が前進して回転子Ｒを取り出す取出し段階を行う。この際、取出シリンダー３３０が前進するとき、前述したベントバルブ２１０の通路２１２を通過した後、回転子Ｒを押し出して、回転子Ｒが金型本体１１０から離脱するようにすることで取り出すことができるようにする。

以上説明したような本発明の回転子鋳造方法によって溶湯の充填率を向上させて鋳造品質を容易に向上させることができる。
以下、本発明によって鋳造された場合と従来の鋳造方法によって鋳造された場合を比較して説明する。

図１４は従来技術によって鋳造された上部エンドリングの断面写真、図１５は本発明によって鋳造された上部エンドリングの断面写真である。図１４のように、従来技術によって鋳造された場合には排出できなかった空気によって溶湯の充填率が約７９％になって組織が緻密ではなく、ところどころに気孔が発生することが分かる。ところが、図１５のように、本発明によって鋳造された場合には、溶湯注入に先立ち、金型キャビティの内部空気をベントさせることによって溶湯の充填率が約９８％になって組織が緻密になることが分かる。

以上説明したものは本発明によるてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置及びこれを用いた回転子並びにその鋳造方法を実施するための実施例に過ぎないもので、本発明は前記実施例に限定されなく、以下の特許請求範囲で請求するような本発明の要旨を逸脱することなしに当該発明が属する分野で通常の知識を持った者であれば誰でも多様な変更実施が可能な範囲まで本発明の技術的精神があると言える。

本発明は、回転子の鋳造のための溶湯注入に先立ち、金型キャビティの内部空気をてこ方式で制御してベントさせることによって回転子の鋳造品質を向上させることができるので、家電用及び産業用に使われるＡＣ誘導電動機の回転子などを製作するのに非常に有用である。

Claims (12)

1. 回転子のコアが挿入され、溶湯が注入される金型アセンブリー、前記金型アセンブリーの内部への溶湯注入に先立ち、前記金型アセンブリーの内部空気をてこ方式で制御してベントさせるベント手段、及び前記金型アセンブリーに充填された溶湯を押圧する押圧部アセンブリーを含む回転子鋳造装置であって、
   前記金型アセンブリーは、前記コアが挿入される中空の金型本体と、前記金型本体の一側に設けられ、前記回転子の一側面を形成するのに用いられる第１端部形成部と、前記金型本体の他側に設けられ、前記回転子の他側面を形成するのに用いられる第２端部形成部とを含み、
   前記ベント手段は、前記金型アセンブリーの内部空気を外部に排出させる真空ポンプと、前記第２端部形成部を前記金型本体の他側に選択的に密封させ、前記金型アセンブリーの内部と前記真空ポンプの連通ラインを選択的に密閉させるベントバルブと、前記ベントバルブに結合される結合部材と、一側は前記結合部材に連結され、他側は前記金型アセンブリーの内部に溶湯を注入する溶湯注入部に自由端として位置し、溶湯の注入圧によって移動しててこの原理で前記結合部材及び前記ベントバルブを移動させるロッドとを含むことを特徴とする、てこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置。
2. 前記押圧部アセンブリーは、鋳造が完了した回転子を押し出して取り出す取出シリンダーと、前記取出シリンダーを駆動する駆動部とを含み、
   前記第２端部形成部は、前記ベントバルブの一部が挿入されるベントバルブ挿入ホールを含むことを特徴とする、請求項１に記載のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置。
3. 前記ベントバルブは、前記ベントバルブ挿入ホールに嵌合される外径を持ち、前記ベントバルブ挿入ホールの外に伸び、前記コアの他側面と密着して周面に前記回転子の上部エンドリングを形成するための一定空間を形成するテーパー部と、前記取出シリンダーが挿入できる通路とを含むことを特徴とする、請求項２に記載のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置。
4. 前記ベントバルブは、前記結合部材の一側端部が係合できる係合溝をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置。
5. 前記結合部材は、前記係合溝に係合されて固定される一対の脚と、前記ロッドの一側端部が挿入される挿入部とを含むことを特徴とする、請求項４に記載のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置。
6. 前記ロッドは、一側端部が前記挿入部に挿入された状態でヒンジピンによってヒンジ結合されることを特徴とする、請求項５に記載のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置。
7. 前記挿入部と前記ロッドは相互間に球面で接触する形をそれぞれ持つことを特徴とする、請求項５に記載のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置。
8. 前記第１端部形成部は、前記コアの一側面と密着する密着部に前記回転子の下部エンドリングを形成するための一定空間を持つことを特徴とする、請求項２に記載のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置。
9. 前記第２端部形成部は、前記コアの他側面と密着する密着部に前記回転子の上部エンドリングを形成するための一定空間を持つことを特徴とする、請求項２に記載のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置。
10. 前記押圧部アセンブリーは、前記駆動部によって駆動され、前記上部エンドリングの充填率を向上させるために押圧する多数のスクイズシリンダーをさらに含み、
    前記第２端部形成部は、前記多数のスクイズシリンダーが挿入される多数のスクイズシリンダー挿入ホールをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置。
11. 前記第１端部形成部は、前記金型本体の一側端部を密封する密封部材と、前記密封部材を貫いて、溶湯が前記金型本体側に注入されるようにする注入ホールと、排気ホールとを含むことを特徴とする、請求項２に記載のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置。
12. 請求項２に記載のてこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造装置を用いて回転子を鋳造する方法であって、
    前記第２端部形成部を前記金型本体の他側から一定間隔で離隔させることによって形成された前記金型アセンブリーの内部と前記真空ポンプの連通ラインを通じて前記金型アセンブリーの内部空気をベントさせる段階と、
    前記溶湯の注入圧によって作動する前記ベント手段を用いて前記金型本体の他側を前記第２端部形成部に密封する段階と、
    前記金型アセンブリーの内部に溶湯を注入して押圧することによって前記回転子を鋳造する段階と、
    前記取出シリンダーが前進して前記回転子を取り出す段階とを含むことを特徴とする、てこ制御式ベント機能を持つ回転子鋳造方法。