JP6534419B2

JP6534419B2 - 傾動式重力鋳造法

Info

Publication number: JP6534419B2
Application number: JP2017110672A
Authority: JP
Inventors: 昌伸古田; 悦司小川; 洋輔加戸
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2017-06-05
Publication date: 2019-06-26
Anticipated expiration: 2037-06-05
Also published as: JP2018202454A

Description

本発明は、傾動式重力鋳造法に関するものである。

金型に湯溜り（ラドル）を備え、この湯溜りに溶湯を溜め、金型が傾けられたときに湯道を介して金型のキャビティへ溶湯を注ぐ傾動式重力鋳造装置が公知である（例えば、下記特許文献１等参照）。この傾動式重力鋳造装置を用いた傾動式重力鋳造法は、金型を繰り返し使用できるため、高い生産性と良好な製品精度を得られる利点を有している。また、傾動式重力鋳造法では、ダイカスト法のように高速で溶湯を流し込むことはなく、金型に対して十分に水冷を効かせることができる。したがって、冷却速度を比較的早くすることができ、例えば、結晶粒の微細化を図って機械的性質に優れた製品を製造できるなど、種々の利点を享受することのできる鋳造法となっている。

また、この種の傾動式重力鋳造装置では、キャビティ内の溶湯を加圧するための加圧ピンを設置しておき、この加圧ピンによってキャビティ内に導入された溶湯を加圧することで、鋳造品の内部品質を向上することが行われている。そして、この種の技術を開示する先行技術文献として、例えば、下記特許文献２等が存在している。

特開２０１３−１９３０９９号公報特開２０１５−４４２３９号公報

しかしながら、従来の傾動式重力鋳造装置では、金型に対して単一のキャビティが形成されることが一般的であり、生産性の面で課題を有していた。かかる生産性を改善させるために、本発明者らは、金型に対して複数個のキャビティを形成することで、一度の傾動鋳造で複数個の鋳造品を得ることができることを着想した。しかし、従来の傾動式重力鋳造装置では、一度の傾動鋳造で複数個の鋳造品を得るといったことが行われていなかったので、実際に一度の傾動鋳造で複数個の鋳造品を得ることができる装置構成を実現するためには、従来の傾動式重力鋳造装置に対して種々の改良を行う必要があった。

本発明は、本発明者らの新規な着想を具体化することで、上述した従来技術の課題を解消するために成されたものであり、その目的は、傾動式重力鋳造装置の技術分野において従来製品同様の鋳造品質を維持しつつ生産性の向上を図ることができる技術、具体的には、一度の傾動鋳造で複数個の鋳造品を得ることで生産性の向上を図ることのできる技術を提供することにある。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明に係る傾動式重力鋳造法は、金型（２）にラドル（７）を備え、当該ラドル（７）に溶湯（Ｍ）を溜め、前記金型（２）が傾けられたときに湯道（５）を介して当該金型（２）のキャビティ（６）に溶湯（Ｍ）を注ぐとともに、前記キャビティ（６）に充填された溶湯（Ｍ）を加圧ピン（２３）によって加圧することで鋳造品（Ｃ）を得ることができ、前記金型（２）にはキャビティ（６）が複数個形成されており、複数個のキャビティ（６Ｒ，６Ｌ）のそれぞれを加圧するように前記加圧ピン（２３）が複数本設置され、前記複数本の加圧ピン（２３Ｒ，２３Ｌ）が１本のシリンダロッド（２１）によって稼働するとともに当該１本のシリンダロッド（２１）に対して均等距離で配置されており、また、前記複数本の加圧ピン（２３Ｒ，２３Ｌ）は、連結プレート（２２）を介して前記１本のシリンダロッド（２１）と連結されており、前記金型（２）を構成する固定型（３）と前記連結プレート（２２）とが複数本の支持棒（１９Ｒ，１９Ｌ）によって支持されており、当該複数本の支持棒（１９Ｒ，１９Ｌ）が、前記複数本の加圧ピン（２３Ｒ，２３Ｌ）から離れた位置に配置されている傾動式重力鋳造装置（１）を用いて鋳造を行う際に実行される傾動式重力鋳造法であって、前記ラドル（７）内に溶湯（Ｍ）を溜める溶湯準備工程と、前記金型（２）を略９０°傾けて前記ラドル（７）内の溶湯（Ｍ）を前記湯道（５）を介して前記キャビティ（６）に注ぐ金型傾動工程と、前記金型傾動工程が完了するまでの間に実行される湯道遮断工程および加圧工程と、を含む処理が実行され、前記湯道遮断工程は、前記湯道（５）を遮断部材（１８）により遮断する処理であり、前記加圧工程は、前記湯道遮断工程が実施された後、前記複数本の加圧ピン（２３Ｒ，２３Ｌ）のそれぞれを前記複数個のキャビティ（６Ｒ，６Ｌ）内に侵入させる処理であることを特徴とするものである。

本発明によれば、一度の傾動鋳造で複数個の鋳造品を得ることができ、生産性の向上を図ることの可能な新たな技術を提供することができる。

本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置の縦断面を示す図である。本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置が備える遮断部材を示した外観斜視図である。図１の状態から金型を傾けて遮断部材で湯口を遮断した状態を示す図である。図３の状態から更に金型を傾けて加圧ピンで溶湯を加圧している状態を示す図である。金型傾動工程が完了した状態を示す図である。本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置を構成する部材のうち、固定型、シリンダロッド、連結プレート、および加圧ピンを示した図であり、特に、外観斜視を示している。本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置を構成する部材のうち、固定型、シリンダロッド、連結プレート、および加圧ピンを示した図であり、特に、正面視を示している。本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置を構成する部材のうち、固定型、シリンダロッド、連結プレート、および加圧ピンを示した図であり、特に、側面視を示している。本実施形態に係るシリンダロッド、連結プレート、および加圧ピンを示した外観斜視図である。本実施形態に係る固定型とラドルを示した外観斜視図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

まず、図１〜図５を用いて、本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置の基本的な構成を説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置の縦断面を示す図である。また、図２は、本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置が備える遮断部材を示した外観斜視図である。さらに、図３は、図１の状態から金型を傾けて遮断部材で湯口を遮断した状態を示す図であり、図４は、図３の状態から更に金型を傾けて加圧ピンで溶湯を加圧している状態を示す図であり、図５は、金型傾動工程が完了した状態を示す図である。

図１に示されるように、本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置１は、下側の固定型３と上側の可動型４とから構成される金型２を備えており、固定型３と可動型４とによって湯道５とキャビティ６を画成している。本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置１においては、可動型分割面４Ａに形成された溝４Ｂと、固定型分割面３Ａとにより湯道５が画成されている。固定型３にはラドル７が固定されており、このラドル７にアルミニウム合金等の溶湯Ｍが溜められている。

固定型３はベース８の上面８ａに固定されている。ガイド軸９の下端がベース８に固定され、ガイド軸９の上端がトッププレート１０に固定されている。トッププレート１０の上面１０ａには油圧シリンダ１１が固定されており、トッププレート１０を貫通したシリンダロッド１２の先端がトッププレート１０の下方に配設された可動プレート１３に連結されている。油圧シリンダ１１が駆動されると、可動プレート１３はガイド軸９にガイドされてベース８とトッププレート１０の間を図１の紙面上下方向に移動可能となっている。可動プレート１３の下側には連結部材１４が設けられ、この連結部材１４によって可動プレート１３と可動型４が連結されている。したがって、可動型４は可動プレート１３と共にベース８とトッププレート１０の間を図１の紙面上下方向に移動可能となっている。

本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置１は、不図示の傾動機構を備えている。傾動機構は公知の構成であり、ベース８に設けられ、図１の紙面の表と裏を結ぶ方向に延出する不図示の傾動軸と、傾動軸を支持する不図示の支持アームと、この支持アームに取り付けられている不図示の傾動駆動手段とを備えている。不図示の傾動機構により、ベース８および金型２は、図１に示す水平状態から、符号αで示す矢印の方向に所定スピードで傾動することができるように構成されており、その傾動範囲は略９０度の角度範囲となっている。

可動型４の上面４ａには油圧シリンダ１５が固定されている。油圧シリンダ１５のシリンダロッド１６は、可動型４に形成された穴部４ｂ内においてカップリング１７により遮断部材１８と連結されている。図２に示すように、遮断部材１８はカップリング１７内に収容される円柱状の頭部１８ａと、四角柱状の軸部１８ｂとを備えている。遮断部材１８は湯道５の出口５Ａに比較的近い位置に配置されており、軸部１８ｂの先端面は可動型４の溝４Ｂと固定型分割面３Ａと共に湯道５を画成している。また、固定型３における遮断部材１８の先端面に対向する位置には、凹部３Ｂが形成されており、この凹部３Ｂは遮断部材１８の先端形状に対応した形状に形成されている。そして、油圧シリンダ１５が駆動されると、軸部１８ｂの先端面は湯道５内に侵入して固定型３に形成された凹部３Ｂに嵌まり込むことで、湯道５を遮断するように構成されている。

ベース８の下面８ｂには、支持棒１９によって加圧用油圧シリンダ２０が固定されている。加圧用油圧シリンダ２０のシリンダロッド２１は、連結プレート２２を介して加圧ピン２３に連結されている。この加圧ピン２３はベース８を貫通し、固定型３に形成された孔３ａ内に配置されている。この孔３ａはキャビティ６に対して導通するように形成されているので、加圧用油圧シリンダ２０が駆動されると、加圧ピン２３の先端はキャビティ６内に侵入し、加圧ピン２３がキャビティ６内の溶湯Ｍを加圧するように構成されている。

なお、本実施形態に係る金型２には、不図示の押出ピンが複数設けられており、可動型４を固定型３から離間させた後に、不図示の押出ピンで湯道５内とキャビティ６内で凝固した溶湯Ｍ（図５における鋳造品Ｃに相当）を押出して金型２から取り出すことが可能となっている。

以上、本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置１の基本的な構成についての説明を行った。次に、本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置１が備える特徴的な構成を、図６〜図１０を参照図面に加えて説明を行う。ここで、図６〜図８は、本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置を構成する部材のうち、固定型３、シリンダロッド２１、連結プレート２２、および加圧ピン２３を示した図であり、特に、図６が外観斜視を示し、図７が正面視を示し、図８が側面視を示している。また、図９は、本実施形態に係るシリンダロッド２１、連結プレート２２、および加圧ピン２３を示した外観斜視図である。さらに、図１０は、本実施形態に係る固定型３とラドル７を示した外観斜視図である。

まず、本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置１では、図１０に示すように、金型２に対してキャビティ６が２個形成されており、これら２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）を用いることによって、１度の鋳造で２個の鋳造品を得ることができるように構成されている。本実施形態において、２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）は左右同一の形状となるように形成されているとともに、２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）は左右で対称配置されている。

また、２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）に対しては、それぞれのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）内で凝固した溶湯Ｍを加圧するための加圧ピン２３Ｒ，２３Ｌが１本ずつ、合計２本設置されている。２本の加圧ピン２３Ｒ，２３Ｌは、図６〜図９に示すように、１本のシリンダロッド２１によって稼働するように構成されている。すなわち、２本の加圧ピン２３Ｒ，２３Ｌは、連結プレート２２を介して１本のシリンダロッド２１と連結されている。また、２本の加圧ピン２３Ｒ，２３Ｌは、１本のシリンダロッド２１に対して均等距離で配置されているので、図１で説明した加圧用油圧シリンダ２０を駆動してシリンダロッド２１を稼働させると、シリンダロッド２１からの押圧力は、２本の加圧ピン２３Ｒ，２３Ｌに対して均等に加わることになるので、２本の加圧ピン２３Ｒ，２３Ｌのそれぞれは、２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）内に充填されて凝固した溶湯Ｍに対して同一条件の加圧力を加えることができるようになっている。

さらに、本実施形態では、固定型３と連結プレート２２とが２本の支持棒１９（１９Ｒ，１９Ｌ）によって支持されており、この２本の支持棒１９Ｒ，１９Ｌについても、２本の加圧ピン２３Ｒ，２３Ｌのそれぞれから均等距離だけ離れた位置に配置されている。したがって、加圧用油圧シリンダ２０の駆動によりシリンダロッド２１が稼働すると、２本の支持棒１９Ｒ，１９Ｌは、２本の加圧ピン２３Ｒ，２３Ｌの加圧動作を安定して案内することができる。つまり、２本の支持棒１９Ｒ，１９Ｌが発揮する作用によっても、２本の加圧ピン２３Ｒ，２３Ｌのそれぞれは、２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）内に充填されて凝固した溶湯Ｍに対して同一条件の加圧力を加えることができるようになっている。

またさらに、本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置１では、金型２に形成された２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）に対して同一条件で溶湯Ｍを注湯することができるようにするために、ラドル７に対しても工夫が施されている。そして、改良された本実施形態に係るラドル７が、図１０において詳細に示されている。

すなわち、図１０に示すように、本実施形態に係るラドル７には、２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）に対応するように溶湯Ｍを仕分けるために、ラドル７内を均等分割する仕切壁７ａが形成されている。そして、この仕切壁７ａは、金型２の傾動前にラドル７内に溶湯Ｍが溜められたとき、溶湯Ｍの湯面を超えない高さで形成されているという形態的特徴を備えている。つまり、本実施形態に係るラドル７が傾動鋳造開始前の水平状態にあるときには、仕切壁７ａは溶湯Ｍに完全に浸かった状態となっており、ラドル７内の溶湯Ｍを完全に仕分けているわけではないので、例えば水平状態にあるラドル７に対してどのような条件で溶湯Ｍが注がれたとしても、溶湯Ｍは仕切壁７ａのいずれか一方側に偏ることがない。また、傾動鋳造が開始されてラドル７が傾くと、ラドル７に対して対称形状で形成された２つのラドル注ぎ口７ｂから２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）に対して溶湯Ｍが注がれるが、ラドル７内から溶湯Ｍが減少していく際に仕切壁７ａが作用してラドル７内の溶湯Ｍを均等に仕分けていくので、２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）に対しては均等量の溶湯Ｍが注がれていくこととなる。つまり、本実施形態に係るラドル７が１つの仕切壁７ａと２つのラドル注ぎ口７ｂを備えることで、２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）に対する同一条件での溶湯Ｍの注入が可能となっている。

以上、本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置１の具体的な構成の説明を行った。次に、本実施形態に係る傾動式重力鋳造装置１を用いた傾動式重力鋳造法について説明する。

本実施形態に係る傾動式重力鋳造法においては、まず、ラドル７内に溶湯Ｍを溜める溶湯準備工程を行い、図１に示す状態とする。このとき、ラドル７が有する仕切壁７ａは、ラドル７内の溶湯Ｍに沈んだ状態であり、溶湯Ｍの湯面からは見えない状態となっている。

次に、図１に示す状態から、符号αで示す矢印の方向に金型２を略９０°傾けてラドル７内の溶湯Ｍを湯道５を介してキャビティ６に注ぐ金型傾動工程を開始する。金型２は、不図示の傾動機構によって所定スピードで傾動していく。この金型傾動工程の開始によって金型２が傾くと、ラドル７内の溶湯Ｍは湯道５を介してキャビティ６内に注がれる。また、このとき、ラドル７が有する仕切壁７ａの作用によって、ラドル７内の溶湯Ｍは、２つのラドル注ぎ口７ｂから２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）に対して同一条件で注がれることとなる。

金型傾動工程が完了するまでの間に、図３で示す湯道遮断工程と、図４で示す加圧工程とが実行される。まず、図３に示すように、金型２が略４５°傾いてキャビティ６が溶湯Ｍで満たされた後のタイミングにおいて、油圧シリンダ１５を駆動し、遮断部材１８を湯道５内に侵入させ、遮断部材１８の先端面を固定型分割面３Ａに形成された凹部３Ｂに嵌め込んで、湯道５を遮断する湯道遮断工程を行う。

図３で示す湯道遮断工程により湯道５が遮断部材１８により遮断された後、加圧用油圧シリンダ２０を駆動して２本の加圧ピン２３（２３Ｒ，２３Ｌ）のそれぞれを２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）内に侵入させる加圧工程を開始する（図４参照）。このように金型傾動工程が完了するまでの所定タイミングにおいて湯道５を遮断した状態でキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）の溶湯Ｍを加圧ピン２３（２３Ｒ，２３Ｌ）で加圧する加圧工程を開始することにより、凝固収縮により金型２から離れようとするキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）内の溶湯Ｍの表面層を金型２に押しつけることができる。また、凝固収縮分の溶湯Ｍを加圧補充することができ、鋳造品Ｃ（図５参照）の主要部でヒケ巣等の鋳造欠陥が生じることを充分に防ぐことができる。さらに、２本の加圧ピン２３（２３Ｒ，２３Ｌ）は、１本のシリンダロッド２１から同一条件で押圧力を受けることになるので、２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）内に充填されて凝固した溶湯Ｍに対して同一条件の加圧力を加えることが可能となっている。なお、図４で示す加圧工程が完了した後も傾動は継続され、図１の状態から略９０°傾いた図５に示す状態になると傾動が停止され、金型傾動工程が完了する。

図５で示す金型傾動工程が完了し、不図示の金型冷却手段によりキャビティ６内の溶湯Ｍが凝固したら、型開き工程が実行される。すなわち、油圧シリンダ１１を駆動し、可動プレート１３と共に可動型４を図５の紙面右方向に移動させ、可動型４を固定型３から離間させる。そして、金型２に設けられた不図示の押出ピンで鋳造品Ｃを金型２から取り出す鋳造品取出し工程と、湯道５やキャビティ６に離型剤を塗布する離型剤塗布工程と、油圧シリンダ１１を駆動し、可動プレート１３と共に可動型４を図５の紙面左方向に移動させ、可動型４を固定型３に当接させる型締め工程とを順次行う。最後に、不図示の傾動機構によって金型２を図１の状態に復帰させる復帰工程が実行される。復帰工程の完了により、再度の傾動式重力鋳造の実施が可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、金型２に対して２つのキャビティ６（６Ｒ，６Ｌ）を形成した場合を例示して説明を行ったが、本発明は、３個以上のキャビティを備える金型に対しても適用することが可能である。

また例えば、上述した実施形態では、１つのラドル７を用いた場合を例示して説明を行ったが、本発明では、１つのキャビティに対して１つのラドルを対応させて設けるようにしても良い。

また例えば、本発明では、本発明に係る金型に形成される複数のキャビティに溶湯を流すための湯道の分岐部に対して、湯だまりを形成することができる。湯道の分岐部に対して湯だまりを形成しておけば、溶湯が一旦湯だまりに対して留まり、その後、複数のキャビティに対して均等に溶湯が注がれることになるので、好ましい。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１傾動式重力鋳造装置、２金型、３固定型、３ａ孔、３Ａ固定型分割面、３Ｂ凹部、４可動型、４ａ上面、４ｂ穴部、４Ａ可動型分割面、４Ｂ溝、５湯道、５Ａ出口、６，６Ｒ，６Ｌキャビティ、７ラドル、７ａ仕切壁、７ｂラドル注ぎ口、８ベース、８ａ上面、８ｂ下面、９ガイド軸、１０トッププレート、１０ａ上面、１１油圧シリンダ、１２シリンダロッド、１３可動プレート、１４連結部材、１５油圧シリンダ、１６シリンダロッド、１７カップリング、１８遮断部材、１８ａ頭部、１８ｂ軸部、１９，１９Ｒ，１９Ｌ支持棒、２０加圧用油圧シリンダ、２１シリンダロッド、２２連結プレート、２３，２３Ｒ，２３Ｌ加圧ピン、Ｍ溶湯、Ｃ鋳造品。

Claims

金型にラドルを備え、当該ラドルに溶湯を溜め、前記金型が傾けられたときに湯道を介して当該金型のキャビティに溶湯を注ぐとともに、前記キャビティに充填された溶湯を加圧ピンによって加圧することで鋳造品を得ることができ、
前記金型にはキャビティが複数個形成されており、
複数個のキャビティのそれぞれを加圧するように前記加圧ピンが複数本設置され、
前記複数本の加圧ピンが１本のシリンダロッドによって稼働するとともに当該１本のシリンダロッドに対して均等距離で配置されており、また、
前記複数本の加圧ピンは、連結プレートを介して前記１本のシリンダロッドと連結されており、
前記金型を構成する固定型と前記連結プレートとが複数本の支持棒によって支持されており、当該複数本の支持棒が、前記複数本の加圧ピンから離れた位置に配置されている傾動式重力鋳造装置を用いて鋳造を行う際に実行される傾動式重力鋳造法であって、
前記ラドル内に溶湯を溜める溶湯準備工程と、
前記金型を略９０°傾けて前記ラドル内の溶湯を前記湯道を介して前記キャビティに注ぐ金型傾動工程と、
前記金型傾動工程が完了するまでの間に実行される湯道遮断工程および加圧工程と、
を含む処理が実行され、
前記湯道遮断工程は、前記湯道を遮断部材により遮断する処理であり、
前記加圧工程は、前記湯道遮断工程が実施された後、前記複数本の加圧ピンのそれぞれを前記複数個のキャビティ内に侵入させる処理である
ことを特徴とする傾動式重力鋳造法。