JP7055846B2 - 鋳造用金型 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造で使用される鋳造用金型に関する。

例えば車両のパワートレイン等に使用される様々な金属製の製品は、鋳造によって成形される。特許文献１には、重力鋳造法又は低圧鋳造法で使用される鋳造用金型が開示される。この鋳造用金型は、湯道における分岐点の上流側箇所の耐熱性を向上させるために、分岐点の上流側にタングステン合金からなる分岐部形成体を備える。

特許第６０２９４４４号公報

鋳造用金型の湯道は、溶湯によって加熱されて膨張し、冷却装置によって冷却されて収縮する。鋳造用金型が拘束される場合に、湯道の内壁は、金型の膨張に伴い圧縮されて変形しやすく、また、金型の収縮に伴い引っ張られてひび割れしやすい。

湯道のうち、溶湯の進行方向を横方向又は上方向に変える屈曲部では、他の部分と比較して溶湯が流れにくい。このため、屈曲部は、他の部分よりも高温になり、特に、湯口の直下の屈曲部は、最も高温になる。このため、屈曲部にはクラックが発生しやすい。クラックが発生し更にクラックが伸展すると、クラックに差込み（溶湯が入り込む現象）が発生する。すると、凝固した金属が屈曲部の内壁に貼り付く。この場合、貼り付いた金属を除去し、クラックを埋める、といったメンテナンス作業が必要となる。メンテナンス作業中はその鋳造用金型は不稼働となるため、製品の生産量が減少する。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、金属の貼り付きに起因するメンテナンス作業の回数を減らすことができる鋳造用金型を提供することを目的とする。

本発明の態様は、
製品を成形するキャビティと、前記キャビティに溶湯を導く湯口及び湯道と、を備える鋳造用金型であって、
前記湯道には、前記湯口及び前記キャビティよりも下方に位置する部分に、溶湯の進行方向を変える屈曲部が形成されており、
前記屈曲部の内壁を覆い、前記屈曲部よりも上流側の前記湯道と前記屈曲部よりも下流側の前記湯道とを連通し、金型母材よりも熱伝導率が低いカバー部材を備える。

本発明によれば、金属の貼り付きに起因するメンテナンス作業の回数を減らすことができる。

図１は入子装着装置の全体の構成を示す図である。 図２は分離面側からみた固定金型（可動金型）を示す図である。 図３Ａ～図３Ｃはカバー部材の正面と左側面と平面を示す図である。 図４は分離面側からみたカバー収容部及びその周辺構造を示す図である。 図５は型閉じされた金型のカバー部材周辺を図４のＶ－Ｖ線（ＸＹ平面）で切断した場合の断面を示す図である。 図６は隙間の間隔と湯漏れ長さとの関係を示すグラフである。 図７は図５に示される断面においてカバー部材がずれた状態を示す図である。 図８はカバー部材の底部を図３ＡのＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線（ＸＹ平面）で切断した場合の断面を示す図である。 図９は型閉じされた金型のカバー部材周辺を図４のＩＸ－ＩＸ線（ＸＹ平面）で切断した場合の断面を示す図である。 図１０はカバー部材とハンドを示す図である。 図１１はカバー部材とハンドを図１０のＸＩ－ＸＩ線で切断した場合の断面を示す図である。 図１２はカバー部材とハンドを図１０のＸＩＩ－ＸＩＩ線で切断した場合の断面を示す図である。 図１３はカバー部材とハンドを図１０のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線で切断した場合の断面を示す図である。 図１４はカバー部材をカバー収容部に装着する一連の動作のフローチャートである。 図１５Ａ～図１５Ｃは図３Ａ～図３Ｃのカバー部材とは別形態のカバー部材の正面と左側面と平面を示す図である。 図１６は図５に示される実施形態とは別形態の断面を示す図である。 図１７は図５に示される実施形態とは別形態の断面を示す図である。

以下、本発明に係る鋳造用金型について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下の説明では、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向という方向を使用する。Ｘ方向とＹ方向は、互いに直交し、それぞれ水平方向と平行する。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向と直交し、上下方向（鉛直方向）と平行する。また、各方向の順方向を＋とし、逆方向を－とする。

［１ 入子装着装置１０］
図１を用いて入子装着装置１０の説明をする。入子装着装置１０は、ロボット１２を用いて鋳造用金型４０に入子を装着する。本実施形態において、鋳造用金型４０に装着される入子はカバー部材７２である。

入子装着装置１０は、ロボット１２と、コントローラ１４と、鋳造機１６と、を備える。なお、図１では、ロボット１２と鋳造機１６とが離間して示されるが、実際にはロボット１２は、ハンド２４が鋳造用金型４０に届く位置に設けられる。

［２ ロボット１２］
ロボット１２は、産業用ロボットである。ロボット１２は、ロボットベース２０と、アーム２２と、ハンド（把持部）２４と、を備える。アーム２２は、ロボットベース２０に取り付けられており、先端に向かって複数の回転軸とリンクを有する。ハンド２４は、アーム２２の先端に取り付けられる。ハンド２４については、下記［１１］で説明をする。ロボット１２の動作は、コントローラ１４によって制御される。

［３ コントローラ１４］
コントローラ１４は、マンマシンインターフェースとしての入力装置と、プロセッサ等の演算装置と、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶装置（いずれも不図示）と、を備えるコンピュータである。コントローラ１４は、予め行われるティーチングによって、ロボット１２が入子（カバー部材７２）を鋳造用金型４０に装着する一連の装着動作を記憶する。コントローラ１４は、ユーザが入力装置（不図示）で行う所定操作に応じて、ロボット１２に装着動作を再現させる。

［４ 鋳造機１６］
鋳造機１６は、鋳造ベース２６と、固定盤２８と、可動盤３０と、シリンダ支持部３２と、シリンダ３４と、鋳造用金型４０と、を備える。鋳造ベース２６の上には、例えばＸ方向の一方（－Ｘ方向）から他方（＋Ｘ方向）に向かって、固定盤２８と可動盤３０とシリンダ支持部３２とが順に配置される。固定盤２８は、鋳造ベース２６に固定される。固定盤２８の＋Ｘ方向側の面に対しては、鋳造用金型４０のうちの固定金型４２が着脱自在である。可動盤３０は、鋳造ベース２６に設けられるガイド（不図示）に沿って、－Ｘ方向及び＋Ｘ方向に移動自在である。可動盤３０の－Ｘ方向側の面に対しては、鋳造用金型４０のうちの可動金型４４が着脱自在である。シリンダ支持部３２は、鋳造ベース２６に固定される。シリンダ支持部３２の＋Ｘ方向側の面には、シリンダ３４のシリンダチューブ３６が固定される。シリンダ支持部３２には、Ｘ方向に沿って貫通する孔（不図示）が形成されており、その孔にピストンロッド３８が挿通される。ピストンロッド３８の－Ｘ方向側の端部は、可動盤３０の＋Ｘ方向側の面に固定される。ピストンロッド３８の＋Ｘ方向側の端部（ピストン）は、シリンダチューブ３６内でＸ方向に沿って摺動自在である。

シリンダチューブ３６の一方の流体室（不図示）に流体が供給されると、ピストンロッド３８が－Ｘ方向に押される。すると、可動盤３０は－Ｘ方向に移動し、鋳造用金型４０の型閉じが行われる。シリンダチューブ３６の他方の流体室（不図示）に流体が供給されると、ピストンロッド３８が＋Ｘ方向に押される。すると、可動盤３０は＋Ｘ方向に移動し、鋳造用金型４０の型開きが行われる。

［５ 鋳造用金型４０］
図２を用いて鋳造用金型４０の説明をする。鋳造用金型４０は、固定金型４２と可動金型４４とで構成される。本実施形態の固定金型４２と可動金型４４は、型閉じされた状態で金型合わせ面（分離面４６）に関して対称である。このため、以下では固定金型４２の説明をし、可動金型４４の説明を省略する。なお、可動金型４４の場合、図２の＋Ｙ方向と－Ｙ方向は逆になる。

固定金型４２は、第１金型５０と、第２金型５２と、第３金型５４と、第４金型５６と、第５金型５８と、で構成される。各金型は、例えば銅によって形成される。第１金型５０は、固定金型４２の本体（金型本体）である。第１金型５０は、分離面４６の一部である第１分離面４６ａを有し、更に、第１分離面４６ａに対して凹んだ取付面（不図示）を有する。第２金型５２～第５金型５８は、第１金型５０の取付面（不図示）にボルト等で取り付けられる部品（部分金型）である。第２金型５２～第５金型５８は、分離面４６の一部である第２分離面４６ｂ～第５分離面４６ｅを有する。第１金型５０に第２金型５２～第５金型５８が取り付けられた状態で、第１分離面４６ａ～第５分離面４６ｅは面一となり、固定金型４２の分離面４６を構成する。

第２金型５２は、固定金型４２の上部中央に位置する。第２分離面４６ｂは、＋Ｙ方向側の第１分離面４６ａと－Ｙ方向側の第１分離面４６ａとの間に位置する。第３金型５４は、固定金型４２の中間部に位置する。第３分離面４６ｃは、第２分離面４６ｂの直下であり、且つ、＋Ｙ方向側の第１分離面４６ａと－Ｙ方向側の第１分離面４６ａとの間に位置する。第４金型５６は、固定金型４２の下部の＋Ｙ方向側に位置する。第４分離面４６ｄは、＋Ｙ方向側の第１分離面４６ａ及び第３分離面４６ｃの直下に位置する。第５金型５８は、固定金型４２の下部の－Ｙ方向側に位置する。第５分離面４６ｅは、－Ｙ方向側の第１分離面４６ａ及び第３分離面４６ｃの直下に位置する。第４金型５６のＺ方向の位置（高さ位置）と第５金型５８のＺ方向の位置（高さ位置）は同じである。第３金型５４と第４金型５６と第５金型５８は、後述する湯道６２を形成し、溶湯の流れの方向に沿って並べられる。

固定金型４２は、湯口６０の半体と、湯道６２（スプール、ランナー、ゲートに相当）の半体と、キャビティ６４の半体と、を備える。各半体は、分離面４６に対して凹んでいる。固定金型４２と可動金型４４とが型閉じされることにより、各半体が合わさり、ＸＹ平面で閉じた湯口６０と湯道６２とキャビティ６４が形成される。

湯口６０は、第２金型５２に形成される。湯口６０は、＋Ｚ方向（上方向）に向けて開口し、－Ｚ方向（下方向）に進むにつれて縮径するテーパー形状である。

キャビティ６４は、第１金型５０に形成される。図２には、車両のカムシャフトやバランサーシャフトを鋳造するための６つのキャビティ６４が示される。本実施形態のキャビティ６４は、第３金型５４を境に、＋Ｙ方向側と－Ｙ方向側に３つずつ形成される。

湯道６２は、第３金型５４と第４金型５６と第５金型５８に跨って形成される。湯道６２には、湯口６０及びキャビティ６４よりも下方の位置に、第１屈曲部６６及び２つの第２屈曲部６８が形成される。湯道６２は、湯口６０から下方向（－Ｚ方向）に延び、湯口６０の直下に位置する第１屈曲部６６で横方向（±Ｙ方向）に分岐する。＋Ｙ方向に分岐する湯道６２は、そのまま＋Ｙ方向に延び、第２屈曲部６８で上方向（＋Ｚ方向）に屈曲する。上方向に屈曲する湯道６２は、そのまま上方向に延び、３つに分岐して＋Ｙ方向側の３つのキャビティ６４の下端に直結する。－Ｙ方向に分岐する湯道６２は、そのまま－Ｙ方向に延び、第２屈曲部６８で上方向（＋Ｚ方向）に屈曲する。上方向に屈曲する湯道６２は、そのまま上方向に延び、３つに分岐して－Ｙ方向側の３つのキャビティ６４の下端に直結する。

湯口６０から供給される溶湯は、湯道６２を下方向（－Ｚ方向）に流れ、第１屈曲部６６で進行方向を横方向（±Ｙ方向）に変える。更に、溶湯は、湯道６２を横方向（±Ｙ方向）に流れ、フィルター７０を通過し、第２屈曲部６８で進行方向を上方向（＋Ｚ方向）に変え、下方向（－Ｚ方向）から各キャビティ６４に流入する。

湯道６２は他の部分と比較して劣化しやすい。本実施形態においては、湯道６２が劣化した場合に、第３金型５４～第５金型５８が交換される一方で、第１金型５０と第２金型５２が継続して使用される。更に、湯道６２が第１屈曲部６６を中心にして第３金型５４～第５金型５８に跨って３分割されているため、固定金型４２に発生する上下方向の応力と横方向の応力が低減される。

［６ カバー部材７２］
第１屈曲部６６の内側には、入子としてのカバー部材７２が装着される。カバー部材７２は、第１屈曲部６６の内壁及びその周辺の湯道６２の内壁を覆う。また、カバー部材７２は、第１屈曲部６６よりも上流側の湯道６２と第１屈曲部６６よりも下流側の湯道６２とを連通する。カバー部材７２は、固定金型４２の部材（金型母材）よりも熱伝導率が低い材料で形成される。例えば、前述したように、鋳造用金型４０によりカムシャフトやバランサーシャフト等の鉄系部品を鋳造する場合は、カバー部材７２としては、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）等の鉄系合金が使用される。カバー部材７２が鉄系合金であって且つ溶湯が同じく鉄系合金である場合、鋳造後に製品部（第１金型５０）から切り離される方案部（第３金型５４と第４金型５６と第５金型５８）と共にカバー部材７２を再溶融して再利用することができる。

図３Ａ～図３Ｃを用いてカバー部材７２の説明をする。カバー部材７２は、１枚の板状の鋼板から形成される。鋼板は、せん断加工、絞り加工、曲げ加工が施され、端部同士が互いに接合されることにより、軸線Ａを有する有底筒状に形成される。図３Ｃに示されるように、＋Ｚ方向からみたカバー部材７２の外周形状は、後述する側壁フランジ８２を無視すると、略正六角形である。

カバー部材７２は、上下方向（Ｚ方向）に延びる筒状の胴体部７４と、胴体部７４から下方向（－Ｚ方向）に向かって縮径しながら延びる底部７６と、を有する。胴体部７４の上端には、上方向（＋Ｚ方向）に向けて開口する上孔７８が形成される。底部７６の上方にある胴体部７４の側壁には、横方向（＋Ｙ方向と－Ｙ方向）に向けて開口する２つの横孔８０が形成される。上孔７８と２つの横孔８０は、カバー部材７２に形成される流路の入口と出口である。上孔７８は、カバー部材７２の上流側の湯道６２（第３金型５４の湯道６２）に直結する。＋Ｙ方向側の横孔８０は、カバー部材７２の下流側の湯道６２（第４金型５６の湯道６２）に直結する。－Ｙ方向側の横孔８０は、カバー部材７２の下流側の湯道６２（第５金型５８の湯道６２）に直結する。上孔７８の内径（及びカバー部材７２に形成される流路の内径）は、カバー部材７２の上流側の湯道６２（第３金型５４の湯道６２）の内径以上である。各内径は同一であることが好ましい。

また、カバー部材７２は、カバー部材７２の外壁から外側に向かって突出し、ＹＺ平面と平行するフランジを有する。具体的には、胴体部７４の＋Ｙ方向側の側壁と－Ｙ方向側の側壁には、上孔７８から横孔８０にかけて上下方向（Ｚ方向）に延びる２つの側壁フランジ８２が形成される。一方の側壁フランジ８２は、他方の側壁フランジ８２に対して、軸線Ａを中心にして１８０度ずれている。また、底部７６の外壁には、２つの横孔８０から底部７６の下端にかけて延びる底部フランジ８４が形成される。＋Ｙ方向側の側壁フランジ８２は、鋼板の略中心部が折り曲げられる屈曲部である。－Ｙ方向側の側壁フランジ８２は、鋼板の両端部が互いに当接する当接部である。当接部において、鋼板の両端部は接合される。一方、底部フランジ８４は、屈曲部と当接部のいずれかである。

［７ カバー収容部９０］
図４と図５を用いてカバー収容部９０の説明をする。図４は、図２に示されるカバー部材７２とフィルター７０が装着されていない固定金型４２の一部を示す。湯道６２のうち、第１屈曲部６６からその上流側（＋Ｚ方向）の所定範囲にかけてカバー部材７２（図２）を収容するカバー収容部９０が形成される。カバー収容部９０は、隣接する湯道６２と比較して、より広範に凹んでいる。カバー収容部９０の内径は、上流側に位置する湯道６２の内径よりも大きい。

カバー収容部９０は、第３金型５４と第４金型５６と第５金型５８に跨って形成される。このため、カバー収容部９０には、第３金型５４～第５金型５８が互いに当接する当接部が含まれる。具体的には、カバー収容部９０には、第３金型５４と第４金型５６とが当接する第１当接部９２と、第３金型５４と第５金型５８とが当接する第２当接部９４と、第４金型５６と第５金型５８とが当接する第３当接部９６と、が含まれる。

カバー収容部９０のうち、分離面４６（第３分離面４６ｃ、第４分離面４６ｄ、第５分離面４６ｅ）に隣接する縁には、フランジ収容溝１００が形成される。本実施形態では、第３金型５４と第４金型５６に跨って、＋Ｙ方向側の側壁フランジ８２を収容するフランジ収容溝１００が形成される。また、第３金型５４と第５金型５８に跨って、－Ｙ方向側の側壁フランジ８２を収容するフランジ収容溝１００が形成される。また、第４金型５６と第５金型５８に跨って、底部フランジ８４を収容するフランジ収容溝１００が形成される。

図５に示されるように、カバー収容部９０の内周形状は、カバー部材７２の外周形状と相似する。本実施形態の場合、カバー収容部９０の内周形状は、フランジ収容溝１００を無視すると、略正六角形である。カバー収容部９０のサイズは、カバー部材７２が熱膨張したときにカバー収容部９０よりも大きくならないように、熱膨張時のカバー部材７２のサイズよりも大きくされる。また、冷間時に、カバー部材７２の外壁と、カバー収容部９０の内壁と、の間には隙間９８が形成される。

カバー部材７２がカバー収容部９０に装着されて型閉じされると、側壁フランジ８２及び底部フランジ８４がフランジ収容溝１００に収容される。このとき、側壁フランジ８２及び底部フランジ８４は、固定金型４２のフランジ収容溝１００の底面１００ａ（ＹＺ平面と平行する面）と可動金型４４のフランジ収容溝１００の底面１００ａ（ＹＺ平面と平行する面）とに当接することが好ましい。

［８ カバー部材７２とカバー収容部９０との隙間９８］
図５～図７を用いて隙間９８の間隔ｄ１の説明をする。隙間９８が形成されると、カバー部材７２の周囲に空気層が形成される。つまり、隙間９８は、断熱機能を有する。但し、隙間９８の間隔ｄ１が大きすぎると、隙間９８に溶湯が浸入する虞があり、最悪の場合、当接部（第１当接部９２、第２当接部９４、第３当接部９６）に溶湯が浸入する。その場合、次のような不具合が生じる。

溶湯が冷却されて凝固すると、キャビティ６４で成形される金属製品と湯道６２に残留する残留金属とカバー部材７２は一体となる。このため、金属製品の離形の際に、金型から金属製品と共に残留金属とカバー部材７２とが取り出される。当接部に溶湯が浸入すると、カバー部材７２の周囲にバリが発生する。このため、金属製品の離形がしづらくなる。この際に、離型のために金属製品を押しピン等で押すと、金型製品が損傷し、又は、製品が変形する虞がある。こうした不具合を防止するために、隙間９８には、溶湯の浸入を防止する機能が要求される。

そこで、本発明者らは、隙間９８の適切な間隔ｄ１を考察した。考察にあたり、本発明者らは、カバー部材７２の上端から隙間９８に漏れる溶湯の量として、カバー部材７２の上端から下方（－Ｚ方向）に延びる湯漏れ長さを測定した。また、本発明者らは、許容できる湯漏れ長さの閾値を６０［ｍｍ］に設定した。図６は測定結果を示す。なお、図６に示される間隔ｄ１は、小数点第３位が切り捨てられている。

図６に示されるように、冷間時の隙間９８の間隔ｄ１が０．５４［ｍｍ］以下である場合に湯漏れ長さは閾値よりも小さくなり、隙間９８の間隔ｄ１が０．５５［ｍｍ］以上である場合に湯漏れ長さは閾値よりも大きくなった。この測定結果から、冷間時の隙間９８の間隔ｄ１が０．５４［ｍｍ］以下である場合に、隙間９８に浸入する溶湯が許容できるレベルであることが解る。また、冷間時の隙間９８の間隔ｄ１が０［ｍｍ］よりも大きい場合に、カバー部材７２の周囲に空気層が形成されるため、断熱効果が期待できる。但し、間隔ｄ１が０［ｍｍ］であっても、前述したようにカバー部材７２が熱伝導率の低い材料で形成されているので、ある程度の断熱効果は期待できる。以上の考察から、本発明者らは、冷間時の隙間９８の間隔ｄ１を０［ｍｍ］以上、０．５４［ｍｍ］以下とすることにより、断熱機能と溶湯の浸入を防止する機能とを両立することができる、という結論に至った。本発明者らは、この数値範囲が、構造及びサイズが異なる複数の鋳造用金型４０に適用可能であることを確認している。

図７に示されるように、カバー収容部９０に対して、カバー部材７２がＹ方向にずれる可能性がある。本実施形態のようにカバー部材７２の外周形状とカバー収容部９０の内周形状が略正六角形である場合、カバー部材７２の全外壁とカバー収容部９０の全内壁との隙間９８の間隔ｄ１を０．５４［ｍｍ］以下にするためには、Ｙ方向のずれを考慮する必要がある。図７に示されるように、カバー部材７２が－Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に最もずれた状態で、最も広くなる隙間９８の間隔ｄ１が０．５４［ｍｍ］以下になるように、カバー部材７２及びカバー収容部９０のサイズを設計することが好ましい。

［９ フランジの隙間１０２］
図８に示されるように、例えば底部フランジ８４において、鋼板の一方の端部と他方の端部との間に隙間１０２が形成される場合がある。この隙間１０２の間隔ｄ２が大きすぎると、底部フランジ８４から許容以上の湯漏れが発生する虞がある。従って、隙間１０２にも適切な間隔ｄ２がある。

本発明者らは、隙間１０２の適切な間隔ｄ２を判定するために、隙間１０２の間隔ｄ２毎に湯漏れの状況を確認した。その結果、本発明者らは、冷間時の隙間１０２の間隔ｄ２が０．３［ｍｍ］以下である場合に、底部フランジ８４からの湯漏れを防止することができる、という結論に至った。なお、この結論は、側壁フランジ８２に対しても当てはまる。

［１０ カバー部材７２を吸着する磁石１０４］
図９に示されるように、固定金型４２と可動金型４４のいずれか一方のカバー収容部９０には、カバー部材７２を吸着するために、耐熱性の磁石１０４が埋設される。本実施形態では、磁石１０４は、固定金型４２の第４金型５６と第５金型５８に埋設される。第４金型５６の磁石１０４と第５金型５８の磁石１０４は、軸線Ａを通るＸＺ平面に関して対称位置に設けられる。なお、固定金型４２が第４金型５６と第５金型５８に分割されず、一体に形成される場合、磁石１０４は、１つであってもよい。

［１１ ロボット１２のハンド２４］
図１０～図１３を用いてロボット１２（図１）に設けられるハンド２４の説明をする。以下の説明では、Ｌ方向、Ｍ方向、Ｎ方向という方向を使用する。Ｌ方向とＭ方向は、互いに直交する。Ｎ方向は、Ｌ方向及びＭ方向と直交する。また、各方向の順方向を＋とし、逆方向を－とする。

ハンド２４は、設備側の所定位置でカバー部材７２を把持し、カバー収容部９０の対面位置でカバー部材７２を解放し得る。ハンド２４は、ハンド本体１１０と、一組の可動部１１２と、上部保持部１１４と、下部保持部１１６と、を備える。

ハンド本体１１０は、アーム２２（図１）の先端部に取り付けられる。ハンド本体１１０は、一組の可動部１１２と上部保持部１１４と下部保持部１１６を支持する。一組の可動部１１２と上部保持部１１４と下部保持部１１６は、ハンド本体１１０から＋Ｌ方向に突出する。一組の可動部１１２の＋Ｍ方向には上部保持部１１４が位置し、一組の可動部１１２の－Ｍ方向には下部保持部１１６が位置する。

図１１に示されるように、一組の可動部１１２は＋Ｎ方向と－Ｎ方向に配置される。各可動部１１２の＋Ｌ方向の先端には、保持爪１１８が形成される。一方の可動部１１２の保持爪１１８と他方の可動部１１２の保持爪１１８は、互いに近づく方向（矢印Ｐ）に向かって突出する。一組の可動部１１２は、モータ等の動作に応じて±Ｎ方向に動作可能である。一組の可動部１１２は、互いに近づく方向（矢印Ｐ）に動作し、更に保持爪１１８をカバー部材７２の横孔８０に挿入することによってカバー部材７２を把持する。また、一組の可動部１１２は、互いに遠ざかる方向（矢印Ｑ）に動作し、更に保持爪１１８をカバー部材７２の横孔８０から引き抜くことによってカバー部材７２を解放する。

横孔８０は、図４等に示される湯道６２の第１屈曲部６６に連通する穴である。このため、保持爪１１８を横孔８０に挿入した状態で、カバー収容部９０の対面位置でカバー部材７２の位置合わせを行う際に、保持爪１１８を固定金型４２の分離面４６よりも奥側（湯道６２の内部）に移動させることができる。このように本実施形態によれば、カバー部材７２をカバー収容部９０の内壁により近づけることができる。また、本実施形態によれば、カバー部材７２をカバー収容部９０に装着した後に、保持爪１１８を横孔８０から引く抜く動作も湯道６２内で行うことができる。

図１２に示されるように、上部保持部１１４の＋Ｌ方向の先端には、上部当接部１２０が形成される。上部当接部１２０は、カバー部材７２の胴体部７４に当接することで、一組の可動部１１２がカバー部材７２を把持する際に、カバー部材７２のぐらつきを防止する。

図１３に示されるように、下部保持部１１６の＋Ｌ方向の先端には、下部当接部１２２が形成される。ＬＮ平面において、下部当接部１２２の形状は、カバー部材７２の底部７６の周方向の一部形状と一致する。下部当接部１２２は、カバー部材７２の底部７６と同様に、上方（＋Ｍ方向）から下方（－Ｍ方向）にかけて縮径する。下部当接部１２２は、カバー部材７２の底部７６に当接することで、一組の可動部１１２がカバー部材７２を把持する際に、カバー部材７２のぐらつきを防止する。また、下部当接部１２２は、ハンド２４に対してカバー部材７２が下方（－Ｍ方向）にずれることを防止する。

［１２ カバー収容部９０へのカバー部材７２の装着動作］
図１４を用いてロボット１２がカバー部材７２を固定金型４２のカバー収容部９０に装着する一連の動作手順を説明する。以下の一連の動作は、コントローラ１４がロボット１２の動作を制御することによって実現される。

ステップＳ１において、ロボット１２は、カバー部材７２が供給される所定位置までハンド２４を移動させて、カバー部材７２を把持する。このとき、ロボット１２は、一組の可動部１１２を、図１１の矢印Ｐで示されるように動作させて、カバー部材７２の横孔８０に保持爪１１８を挿入する。

ステップＳ２において、ロボット１２は、カバー部材７２を、一組の可動部１１２で把持しつつ固定金型４２の対面位置まで搬送する。固定金型４２の分離面４６は、上下方向（Ｚ方向）と平行する。このため、ロボット１２は、カバー部材７２の上孔７８を上方向（＋Ｚ方向）に向け、且つ、軸線Ａを上下方向（Ｚ方向）と平行にした状態で、カバー部材７２をカバー収容部９０に近づける。

ステップＳ３において、ロボット１２は、カバー収容部９０に対してカバー部材７２の位置合わせを行い、カバー部材７２とカバー収容部９０との間に所定のクリアランスを確保する。なお、ロボット１２は、カバー部材７２とカバー収容部９０との距離を検出するセンサの検出値に基づいて位置合わせを行ってもよい。また、ロボット１２は、カメラを使用して位置合わせを行ってもよい。

ステップＳ４において、ロボット１２は、カバー部材７２を解放し、磁石１０４の磁力によりカバー部材７２をカバー収容部９０に吸着させる。このとき、ロボット１２は、一組の可動部１１２を、図１１の矢印Ｑに示されるように動作させて、カバー部材７２の横孔８０から保持爪１１８を引き抜く。カバー部材７２とカバー収容部９０との間に所定のクリアランスが確保されているため、カバー部材７２は落下することなくカバー収容部９０に吸着される。

なお、ロボット１２は、カバー部材７２をカバー収容部９０に装着する前又は後又は同時に、固定金型４２にフィルター７０を装着する。ロボット１２がカバー部材７２及びフィルター７０を装着した後に、鋳造機１６は、鋳造用金型４０を型閉じする。

［１３ 他の実施形態］
上記実施形態では、カバー部材７２の外周形状は、略正六角形であるが、他の多角形状でもよい。例えば、図１５Ａ～図１５Ｃに示されるように、カバー部材７２の外周形状は、円形でもよい。図１５Ａ～図１５Ｃに示されるカバー部材７２においては、図３Ａ～図３Ｃに示されるカバー部材７２と同一の構成に同一の符号が付されている。カバー部材７２の外周形状が円形である場合、鋼板の両端部の当接部に相当する－Ｙ方向側の側壁フランジ８２のみが形成される。なお、底部７６は絞り加工によって形成される。

上記実施形態では、カバー収容部９０の内周形状は、カバー部材７２の外周形状と相似する。これに代わり、カバー収容部９０の内周形状と、カバー部材７２の外周形状と、が相似でなくてもよい。例えば、図１６に示されるように、カバー部材７２の外周形状が略正六円形であり、カバー収容部９０の内周形状がＸ方向に長い六角形であってもよい。図１６に示される実施形態において、カバー収容部９０の径ｗ１は、径ｗ２及び径ｗ３よりも長い。

また、カバー部材７２の外周形状が他の多角形であり、カバー収容部９０の内周形状がＸ方向に長い多角形であってもよい。

また、図１７に示されるように、カバー部材７２の外周形状が略円形であり、カバー収容部９０の内周形状が長円（楕円を含む）であってもよい。この場合、長円の短径ｂが分離面４６（金型合わせ面）と直交し、長円の長径ａが分離面４６（金型合わせ面）と平行してもよい。この場合、カバー収容部９０の内壁とカバー部材７２の外壁との間に形成される隙間１３０の間隔ｄ１の最大値は、０［ｍｍ］以上、０．５４［ｍｍ］以下であることが好ましい。

上記実施形態では、第１屈曲部６６にカバー部材７２が装着される。第１屈曲部６６だけでなく、第２屈曲部６８に、その形状に応じたカバー部材７２が装着されてもよい。

上記実施形態では、湯道６２が第１屈曲部６６で＋Ｙ方向と－Ｙ方向に分岐する。これに代わり、湯道６２が分岐せずに一方向に屈曲するのみでもよい。

上記実施形態では、－Ｙ方向側の側壁フランジ８２において、カバー部材７２の材料である鋼板の両端部が接合される。これに代わり、鋼板の両端部が接合されなくてもよい。この場合、－Ｙ方向側の側壁フランジ８２において、鋼板の両端部が、固定金型４２のフランジ収容溝１００の底面１００ａと、可動金型４４のフランジ収容溝１００の底面１００ａに挟まれて互いに密着してもよい。

上記実施形態では、カバー部材７２が１枚の鋼板から形成される。これに代わり、カバー部材７２が２枚の鋼板から形成されてもよい。この場合、＋Ｘ方向に窪む鋼板の２つの側壁フランジ８２及び底部フランジ８４と、－Ｘ方向に窪む鋼板の２つの側壁フランジ８２及び底部フランジ８４と、が接合されてもよい。

［１４ 実施形態から得られる技術的思想］
上記実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

本発明の態様は、
製品を成形するキャビティ６４と、前記キャビティ６４に溶湯を導く湯口６０及び湯道６２と、を備える鋳造用金型４０であって、
前記湯道６２には、前記湯口６０及び前記キャビティ６４よりも下方に位置する部分に、溶湯の進行方向を変える屈曲部（第１屈曲部６６、第２屈曲部６８）が形成されており、
前記屈曲部の内壁を覆い、前記屈曲部よりも上流側の前記湯道６２と前記屈曲部よりも下流側の前記湯道６２とを連通し、金型母材よりも熱伝導率が低いカバー部材７２を備える。

上記構成においては、湯道６２のうち、溶湯が停滞しやすい屈曲部（第１屈曲部６６、第２屈曲部６８）の内部に、屈曲部の部材よりも熱伝導率が低いカバー部材７２が装着される。上記構成によれば、カバー部材７２が屈曲部の温度上昇及び膨張を抑制するため、屈曲部にクラックが発生すること及びクラックが伸展することを抑制することができる。その結果、金属の貼り付きに起因するメンテナンス作業の回数を減らすことができ、鋳造用金型４０の寿命を延ばすことができる。また、上記構成によれば、部分的なカバー部材７２を屈曲部に設ければよく、保護部材を湯道６２全体に設ける必要がないため、金型を保護するためのコストを抑制することができる。また、カバー部材７２の交換も容易である。

上記態様において、
前記湯道６２は、前記湯口６０から下方向に延び、前記屈曲部（第１屈曲部６６）で横方向に屈曲し、
前記カバー部材７２は、軸線Ａが上下方向に延びる有底筒状であり、上端に上方向に向けて開口する上孔７８を有し、側壁に横方向に向けて開口する横孔８０を有してもよい。

上記構成においては、湯口６０の下方向に位置する第１屈曲部６６にカバー部材７２が設けられる。第１屈曲部６６は、湯口６０から注湯される溶湯が最初に停滞する部分である。上記構成によれば、最もクラックが発生しやすい第１屈曲部６６にカバー部材７２が設けられるため、鋳造用金型４０のメンテナンス回数を減少させることができ、鋳造用金型４０の寿命を延ばすことができる。

上記態様において、
前記湯道６２には、前記屈曲部（第１屈曲部６６、第２屈曲部６８）からその上流側の所定範囲にわたって前記カバー部材７２を収容するカバー収容部９０が形成され、
前記カバー収容部９０の内径は、前記所定範囲よりも上流側に位置する前記湯道６２の内径よりも大きく、
前記カバー部材７２の内径は、前記所定範囲よりも上流側に位置する前記湯道６２の内径以上であってもよい。

上記構成においては、カバー収容部９０の内径が、所定範囲の上流側の湯道６２の内径よりも大きい。このため、カバー部材７２を金型（固定金型４２又は可動金型４４）に装着する際に、カバー部材７２の位置決めが容易である。また、上記構成においては、カバー部材７２の内径が、所定範囲の上流側の湯道６２の内径以上である。このため、カバー部材７２が溶湯の流れを妨げることがない。

上記態様において、
金型本体（第１金型５０）と、
前記金型本体に取り付けられる複数の部分金型（第２金型５２～第５金型５８）と、を備え、
前記湯道６２は、溶湯の流れの方向に沿って複数の前記部分金型が並べられて形成され、
前記カバー収容部９０は、複数の前記部分金型（第３金型５４～第５金型５８）に跨って形成されてもよい。

上記構成においては、カバー収容部９０が複数の部分金型（第３金型５４～第５金型５８）に跨って形成される。上記構成によれば、カバー部材７２が、カバー収容部９０に含まれる部分金型同士の当接部（第１当接部９２～第３当接部９６）を覆うため、当接部への溶湯の浸入を抑制することができる。部分金型同士の当接部に溶湯が浸入すると、部分金型同士を分離することが困難となるうえ、バリが発生する。当接部への溶湯の浸入を抑制することによって、部分金型同士を容易に分離することができ、また、バリ取りの工数を削減することができる。

上記態様において、
前記湯道６２は、前記湯口６０から第１屈曲部６６まで下方向に延び、前記第１屈曲部６６で横方向に屈曲し、前記第１屈曲部６６から第２屈曲部６８まで横方向に延び、前記第２屈曲部６８で上方向に屈曲し、前記第２屈曲部６８から前記キャビティ６４まで上方向に延び、
前記カバー部材７２は、前記第１屈曲部６６と前記第２屈曲部６８の少なくとも一方に設けられてもよい。

なお、本発明に係る鋳造用金型は、前述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

４０…鋳造用金型 ４２…固定金型
４４…可動金型 ５０…第１金型（金型本体）
５２…第２金型（部分金型） ５４…第３金型（部分金型）
５６…第４金型（部分金型） ５８…第５金型（部分金型）
６０…湯口 ６２…湯道
６４…キャビティ ６６…第１屈曲部（屈曲部）
６８…第２屈曲部（屈曲部） ７２…カバー部材
７８…上孔 ８０…横孔
９０…カバー収容部

Claims (4)

1. 製品を成形するキャビティと、前記キャビティに溶湯を導く湯口及び湯道と、を備える鋳造用金型であって、
   金型本体と、
   前記金型本体に取り付けられる複数の部分金型と、を備え、
   前記湯道は、溶湯の流れの方向に沿って複数の前記部分金型が並べられて形成され、
   前記湯道には、前記湯口及び前記キャビティよりも下方に位置する部分に、溶湯の進行方向を変える屈曲部が形成されており、
   前記屈曲部の内壁を覆い、前記屈曲部よりも上流側の前記湯道と前記屈曲部よりも下流側の前記湯道とを連通し、金型母材よりも熱伝導率が低いカバー部材を備え、
   前記湯道には、前記屈曲部からその上流側の所定範囲にわたって前記カバー部材を収容するカバー収容部が形成され、
   前記カバー収容部は、複数の前記部分金型に跨って形成され、
   前記カバー収容部には、２つの前記部分金型が互いに当接する当接部が１以上含まれ、
   前記カバー収容部の上流端は、１以上の前記当接部よりも上流側に位置する、鋳造用金型。
2. 請求項１に記載の鋳造用金型であって、
   前記湯道は、前記湯口から下方向に延び、前記屈曲部で横方向に屈曲し、
   前記カバー部材は、軸線が上下方向に延びる有底筒状であり、上端に上方向に向けて開口する上孔を有し、側壁に横方向に向けて開口する横孔を有する、鋳造用金型。
3. 請求項１又は２に記載の鋳造用金型であって、
   前記カバー収容部の内径は、前記所定範囲よりも上流側に位置する前記湯道の内径よりも大きく、
   前記カバー部材の内径は、前記所定範囲よりも上流側に位置する前記湯道の内径以上である、鋳造用金型。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の鋳造用金型であって、
   前記湯道は、前記湯口から第１屈曲部まで下方向に延び、前記第１屈曲部で横方向に屈曲し、前記第１屈曲部から第２屈曲部まで横方向に延び、前記第２屈曲部で上方向に屈曲し、前記第２屈曲部から前記キャビティまで上方向に延び、
   前記カバー部材は、前記第１屈曲部と前記第２屈曲部の少なくとも一方に設けられる、鋳造用金型。

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