JPS6012267A - スキ−ズキヤステイングによつて製品を成形するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属製品のスキーズキャスティング（ｓｑｕｅ
ｅｚｅ　ｃａｓｔｉｎｇ）、特にエンジン又はコンゾレ
ツサ用の金属ピストンのスキーズキャスティングの方法
及び装置に関するものである。

スキーズキャスティングでは、溶融金属を金型内に注入
し、次いで数トンの力を加えて凝固させ、これによって
、空洞を排除し特別に均質な構造を得ることによって通
常の重力鋳造製品よりもより剛性な製品が得られる。エ
ンジン又はコンルツサ用のピストンをスキーズキャステ
ィング製法によって得ることによってピストンの特性は
改善されるので特に好都合である。

一般的に、スキーズ鋳造金型は、側方金型部分と下部金
型部分と上部金型部分とを有しており、このうちの上部
金型部分は引き戻された位置から可動であって、これに
よってこの上部金型部分は、金型を閉鎖してこの金型内
に注入された溶融金属にこれを凝固させる締め付は力を
供給する位置に持たらされる。しがしながら、このよう
な金型は、スキーズ鋳造工程終了後に製品を取り出す際
に近づき易くはなっておらずまた、スキーズ鋳造しよう
とする製品の周囲に設けるだめの挿入部材又はその他の
補強部材を金型内に挿入するためにも近づき易くなって
いない点が欠点である。

このような欠点を克服するために、側方金型部分を２つ
又はそれ以上の部分に分割して、これらの複数の部分の
うちの少なくとも１つを金型内部に近づき易くするため
に金型形成位置から移動可能に構成する必要がある。し
かしながらこのように構成すると、鋳造過程中に上部金
型部分によって数トンのスキーズキャスティング圧力が
加えられるために複数に分割された側方金型部分が分離
されて金型が分割されてしまうという欠点がある。

このような欠点を克服するために、アメリカ合衆国特許
第３１２００３８号明細書によれば、側方金型部分が、
それぞれ互いに平行な水平軸線を中心にして旋回可能な
アームに支持された２つの側方金型部分より構成されて
いる。これらのアームは下方に旋回させられて２つの側
方金型部分が互いにかみ合うようになっている。溶融金
属は、圧力が加えられる以前に部分的に凝固させられ、
その結果、アーム及び旋回軸は、供給された圧力によっ
て側方金型部分に加えられた負荷を、側方金型部分が分
割させられるのを避けるために受容することができる。

しかしながらこのアメリカ合衆国特許第６１２００３８
号明細書による装置の欠点は、圧力が加えられる以前に
溶融金属を部分的に凝固させる必要があるためにスキー
ズキャスティング製法による利点が完全に得られないと
いう点にある。また、アームの旋回運動（約２０°）が
制限されているので、側方金型部分の分離範囲も制限さ
れてしまう。それ故、スキーズ鋳造製品を取り出すため
に、及び金型内に何らかの挿入部材又は補強部材を挿入
するために、及び金型を掃除しかつ金型の内側表面に分
割媒体を供給するために輩型内部に近づくことはやはり
困難である。また、このように２つの側方金型部分の開
放範囲が制限されているために、いくつかのケースにお
いては、金型部分に突起部又は凹部を設けることはでき
ない。それというのは、２つの側方金型部分の開放範囲
が制限されているために鋳造製品から前記突起部又は凹
部を保合解除するのが困難だからである。

本発明による、スキーズキャスティングによって製品を
成形するための方法においては、上部金型部分と少なく
とも１つの側方金型部分とを有する鋳造金型を使用し、
これらの上部金型部分と少なくとも１つの側方金型部分
とが、金型を形成するためにその他の金型部分に係合可
能かつ係合解除可能であって、まず、前記上部金型と少
なくとも１つの側方金型とを金型形成位置に移動させて
製品をスキーズ鋳造し、次いで鋳造された製品を取り出
すために前記上部金型と少な（とも１つの側方金型とを
引き戻す形式のものにおいて、製品がスキーズ鋳造され
る前に側方金型部分を金型形成位置でロックするために
、該側方金型部分用のロック部材を移動させて前記可動
な側方金型部分に係合させ、次いで鋳造製品を取り出す
ために前記少なくとも１つの可動な側方金型部分を引き
戻す前に前記ロック部材の係合を解除し、次いで後続の
スキーズキャスティング段階のために金型をリフォーム
するようになっている。

また、以上のような方法を実施するための本発明による
スキーズキャスティングプレス機においては、側方金型
部分用の少なくとも１つのロック部材を有しており、該
ロック部材が、金型が形成されている時に上部金型部分
によってスキーズキャスティング圧力が加えられる際に
前記側方金型部分が移動するのを避けるために、それぞ
れ対応する側方金型部分に係合するように可動であって
、前記ロック部材が、スキーズ鋳造工程終了後にスキー
ズ鋳造された製品を取り出すために前記側方金型部分を
金型形成位置から引き戻すことができるように、対応す
る側方金型部分に対する係合が解除されるように移動可
能に構成されている。

また、本発明の別の実施態様によれば、エンジン又はコ
ンプレッサ用の鋳造ピストンを形成するだめのスキーズ
キャスティング７０７７機において、複数の側方金型部
分が、鋳造製品にそれぞれＶストンピン孔を形成するた
めの突起部をそれぞれ有していて、この突起部を鋳造製
品から引き抜くためにピストンピン孔の軸線に対して平
行でかつ互いに逆向きの方向で係合解除位置へ移動させ
られるようになっている。

本発明のさらに別の実施態様によれば、前記本発明の方
法又は装置によって製造された、特にエンジン又はコン
プレッサ用のスキーズ鋳造製品が提供される。

次に図面に示した実施例について本発明の構成を具体的
に説明する。

図面に示したスキーズキャスティングプレス機は、エン
ジン又はコンプレッサ用の、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金より成るスキーズキャスティングピストンのた
めのプレス機である。しかしながら、この技術は別の材
料より成る別の製品をスキーズキャスティングするため
にも使用される。

図示のスキーズキャスティングプレス機は、不動の金型
部分１０と、４つの可動な金型部分、つまり上部金型部
分１１と下部金型部分１２と２つの側方金型部分１３と
から成っている。

不動の金型部分１０は、固体基部上に設けられたフラッ
トベース１４内に形成された環状の孔として構成されて
いる。この環状の孔は寸法の小さい下部区分１６と寸法
の大きい上部区分１７とを有している。

上部金型部分１１は鉛直方向で上下運動するための液圧
式の上部ラム１８のピストンに取りつけられている。こ
の上部金型部分１１はこの実施例では不動の金型部分１
０の直径の大きい上部区分１７の直径寸法とほぼ同じ寸
法でかつこの上部区分１７と同一軸線上に軸線の延びる
環状横断面を有している。

下部金型部分１２は、鉛直方向で上下運動を行なうため
の液圧式の下部ラム１９のピストンに支持されている。

この鉛直方向の上下運動は、不動の金型部分１０及び上
部金型部分１１の軸線に沿って行なわれる。下部金型部
分１２は環状の横断面形状を有していて、不動の金型部
分１０の直径寸法の小さい方の区分（下部区分１６）と
ほぼ同一の直径寸法を有している。

各側方金型部分１３は、ピストン２１によってそれぞれ
の側方金型部分１３に接続された液圧式の側方ラム２０
０作用下で水平方向で直線運動を朽なうことができるよ
うに、フラットベース１４上で支持されたガイド（図示
せず）内で滑動可能である。各側方金型部分１３はほぼ
円筒形の金型中空室２２を備えている。この金型中空室
２２の直径は不動の金型部分１０の直径の大きい方の区
分（上部区分１７）の直径と同一寸法である。各側方金
型部分１３は、金型中空室２２とは反対側の端部で傾斜
面２３を備えている。この傾斜面２３０目的についての
詳細は後述する。

各側方金型部分１３のためにロック部材２４が設げられ
ている。この各ロック部材２４は、フラットベース１４
上に固定されたがイド２６で鉛直滑動運動可能に設けら
れたくさび部材２５より成っている。各くさび部材２５
の運動は液圧式のラム２７によって行なわれる。

第６図でよく解るように、各くさび部材２５はその下端
部で、対応する側方金型部分１３のピストンロッド２１
を貫通させるための切欠き２８を備えている。各くさび
部材２５は傾斜面２９を有していて、この傾斜面２９は
、対応する側方金型部分１３の傾斜面２３の角度に対し
て補角を形成している。

内燃機関又はコンゾレツサ用のピストンを製造するため
のスキーズキャスティングプレス機の運転は以下のよう
に行なわれる。

スキーズキャスティングプレス機の操作は第１図に示し
た位置から開始される。まず、下部ラム１９が下部金型
部分を始めは速い速度で、次いで遅い速度で第２図に示
した位置に持ち上げる。この第２図に示した位置で下部
金型部分は不動の金型部分１０の直径の小さい方の下部
区分１６にフィツトして不動の金型部分１０の底部を閉
鎖する。次いで、液圧式の側方ラム２０は一方の側方金
型部分を他方の側方金型部分に向かってスライドさせる
。このスライド運動も始めは速い速度で次いで遅い速度
で行なわれる。このスライド運動は側方金型部分が互い
にぶつかり合うまで（第２図参照）継続される。

この第２図の位置で、金型中空室２２は、金型の側面を
形成するために不動の金型部分１０の直径寸法の大きい
方の上部区分１７に合致する。側方金型部分１３の端部
は金型の側面を閉鎖するために互いにぶつかり合う。

次いでくさび部材２５のための液圧式のラム２７が、く
さび部材２５をガイド２６に沿って下方へ押しやり、く
さび部材２５の傾斜面２９を側方金型部分１３の傾斜面
２３にかみ合わせる。ガイド２６は、くさび部材２５が
側方金型部分１３を移動させる際にくさび部材２５に加
えられる反発力を受容するためのストッパとして用いら
れる。

次いで溶融アルミニウム又はアルミニウム合金が金型内
に注入される。上部ラム１８は上部金型部分１１を始め
は速い速度で次いで遅い速度で下方へ押しやる。上部金
型部分１１は、金型を閉鎖するために、側方の金型中空
室２２によって形成された切欠き内に侵入する。上部金
型部分は、正確な量の溶融金属が金型内に注入されるよ
うに、例えば英国特許第２１０４８１０号明細書に記載
されているようなオーバーフロー装置に取りつけられて
いる。

次いで上部金型部分は、金型内の金属を凝固させるため
に数１０トン又は数１００トンの圧力を連続的に加える
。側方金型部分１３に作用する反発力（もちろんこれも
考えられる）は、くさび部材２５及びガイド２６によっ
て受容されて側方金型部分１３が強制的に互いに分離さ
れることは避けられる。この上部金型部分によって加え
られる圧力は、金属が凝固させられて、空洞を形成する
ことのない、従って高強度の均質構造を有する鋳造ピス
トンが得られるまで継続される。

完全に凝固させられると、可動な金型部分が次の順序で
引き戻される。まず、上部ラム１８及び下部ラム１９が
上部金型部分１１と下部金型部分１２とを同時に引き戻
す。この引き戻し運動は始めは遅く次いで速い速度で行
なわれる。鋳造ピストン３０（第１図参照）は不動の金
型部分１０上に残される。

次いで、くさび部材２５用の液圧式のラム２７がくさび
部材２５をガイ１２６に沿って上昇させる。これによっ
て側方金型部分１３が解除されて側方ラム２０によって
引き戻される。この側方金型部分１３の運動は始めは遅
い速度で次いで速い速度で行なわれる。

このようにしてスキーズ鋳造されたピストン３０は不動
の金型部分１０上に残されて、その他の可動の金型部分
は引き戻される。こうしてスキーズ鋳造されたピストン
は手動操作によって又は自動的に取り出すために近づき
易い位置にある。

こうしてスキーズキャスティングプレス機は後続の鋳造
段階のための準備段階にある。不動の金型部分１０が近
づき易い位置にあるので、ピストンに鋳込もうとする挿
入部材又は補強部材は、可動の金型部分を鋳造成形位置
に移動させる以前に不動の金型部分内にあらかじめ配置
しておくことができる。例えば、鋳鉄ピストンリング溝
補強部材又は繊維補強部材あるいは鉢形燃焼室又は拡張
挿入部材を、鋳造開始以前に不動の金型部分に対して相
対的に配置することができる。また、金型部分の鋳造成
形表面は容易に解除可能であって、この鋳造成形表面に
分離媒体を容易に供給できるようになっている。

図示の実施例では、上部金型部分１１、下部金型部分１
２及び側方金型部分１３は扁平な鋳造成形表面を有して
いる。しかしながらこれらの金型部分のうちのいずれか
あるいはすべてが、鋳造製品に何らかの鋳造成形形状を
与えるために凸部又は凹部を有していてもよい。例工ば
、上部金型部分１１が、ピストンの内部形状を規定する
突起部を備えていれば、ピストンはそのクラウン部を下
方にして鋳造される。下部金型部分１２には鋳造製品内
で林状の燃焼室を形成するための突起部を設けることが
できる。また、側方金型部分１３には鋳造製品に部分的
なピストンピン孔を規定するための突起部を設けること
ができる。孔を形成するための突起部は、孔の軸線がピ
ストン２１の軸線と同一軸になるように配置されている
。これは第２図で破線で示されている。

これらの突起部は、各金型部分に組み込まれて形成され
ているか、又は対応する金型部分に取りはずし可能取り
つげられた部材によって形成されでいる。この後者の場
合、種々異なる部材の形状範囲は、種々異なる鋳造製品
の形状のすべてにわたっている。

不動の金型部分１０は、下部金型部分１２及び側方金型
部分１３が突起部を有している場合でも、これらの下部
及び側方金型部分１２，１３に対して不動である。すべ
ての金型部分が対応する鋳造表面に対して直角な方向で
完全に戻し案内されるようになっているので、鋳造製品
から突起部を解除する際に、及び金型部分に取りつけら
れた突起部材を交換する際に不都合はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスキーズキャスティングプレス機
の１実施例の、各プレス部分が引き戻されている状態を
示した概略的な鉛直断面図、第２図は第１図によるスキ
ーズキャスティングプレス機で各プレス部分が鋳造成形
位置にある状態を示した概略的な鉛直断面図、第６図は
第１図及び第２図によるくさび部材２５の正面図である
。 １０・・・不動の金型部分、１１・・・上部金型部分、
１２・・・下部金型部分、１３・・・側方金型部分、１
４・・・フラットベース、１５・・・固体基部、１６・
・・下部区分、１７・・・上部区分、１８・・・上部ラ
ム、１９・・・下部ラム、２０・・・側方ラム、２１・
・・ピストン、２２・・・金型中空室、２３・・・傾斜
面、２４・・・ロック部材、−２５・・・くさび部材、
２６・・・がイド、２７・・・液圧式のラム、２８・・
・切欠き、２９・・・傾斜面、３０・・・鋳造ピストン
手続補正書（方式） 昭和５９年７月２ｑ日 特許庁長官殿 １、事件の表示　昭和５９年特許願第、５４６１０号２
、発明の名称 スキーズキャスティングによって製品 を成形するだめの方法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ニーイー・ピーエルシー ４、代理人 ６、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　スキーズキャスティングによって製品を成形する
   ための方法であって、上部金型部分と少なくとも１つの
   側方金型部分とを有する鋳造金型を使用し、これらの上
   部金型部分と少なくとも１つの側方金型部分とが、金型
   を形成するためにその他の金型部分に係合可能かつ係合
   解除可能であって、まず、前記上部金型と少なくとも１
   つの側方金型とを金型形成位置に移動させて製品をスキ
   ーズ鋳造し、次いで鋳造された製品を取り出すために前
   記上部金型と少なくとも１つの側方金型とを引き戻す形
   式のものにおいて、製品をスキーズ鋳造する前に側方金
   型部分を金型形成位置でロックスるために、該側方金型
   部分用のロック部材を移動させて前記可１動な側方金型
   部分に係合させ、次いで鋳造製品を取り出すために前記
   少なくとも１つの可動な側方金型部分を−引き戻す前に
   前記ロック部材の係合を解除し、次いで後続のスキーズ
   キャスティング段階のために金型をリフォームすること
   を特徴とする、スキーズキャスティングによって製品を
   成形するための方法。 ２、少なくとも１つの側方金型部分を水平経路に沿って
   金型形成位置に向かって移動させ、次いで前記ロック部
   材をこのロック部材に対応する側方金型部分に係合する
   方向で鉛直経路に沿って移動させ、次いでスキーズ鋳造
   工程終了後にこのロック部材を対応する側方金型部分か
   ら係合層、除する方向で鉛直経路に沿って移動させ、次
   いで前記側方金型部分を金型形成位置から離れる方向で
   水平経路に沿って移動させるようになっている、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３２つの側方金型部分を設けこの２つの側方金型部分の
   それぞれにロック部材を設け、まず前記２つの側方金型
   部分を同期的に移動させて金型形成位置に持たらし、次
   いで前記２つのロック部材をそれぞれ前記側方金型部分
   に係合する方向に同期的に移動させ、次いでスキーズ鋳
   造工程終了後にこれら２つのロック部材をそれぞれ前記
   側方金型部分から係合解除する方向に同期的に移動させ
   、次いで前記２つの側方金型部分を引き戻し位置に同期
   的に移動させるようになっている、特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の方法。 ４、前記その他の金型部分として、金型形成位置に向か
   って又はこの金型形成位置から離れる方向で可動である
   下部金型部分を設け、該下部金型部分を、単数又は複数
   の前記側方金型部分を金型形成位置に移動させる前に金
   型形成位置に移動させる、特許請求の範囲第１項〜第６
   項のいずれか１項記載の方法。 ５、上部金型部分と少なくとも１つの側方金型部分とを
   有する鋳造金型を使用し、これらの上部金型部分と少な
   くとも１つの側方金型部分とが、金型な形成するために
   その他の金型部分に係合可能かつ係合解除可能であって
   、まず前記上部金型と少なくとも１つの側方金型とを金
   型形成位置に移動させて製品をスキーズキャスティング
   し、次いで鋳造された製品を取り出すために前記上部金
   型と少なくとも１つの側方金型とを引き戻す形式の、ス
   キーズキャスティングによって製品を成形するための方
   法を実施するためのスキーズキャスティングプレス機に
   おいて、該スキーズキャスティングプレス機が、前記側
   方金型部分用の少なくとも１つのロック部材（２４）を
   有しており、該ロック部材（２４）が、金型が形成され
   ている時に前記上部金型部分によってスキーズキャステ
   ィング圧力が加えられる際に前記側方金型部分（１３）
   が移動するのを避けるために、それぞれ対応する側方金
   型部分（１３）に係合するように可動であって、前記ロ
   ック部材（２４）が、スキーズ鋳造工程終了後にスキー
   ズ鋳造された製品を取り出すために前記側方金型部分（
   １３）を金型形成位置から引き戻すことができるように
   、対応する側方金型部分（１３）に対する係合が解除さ
   れるように移動可能に構成されていることを特徴とする
   、スキーズキャスティングプレス機。 ６、単数又は複数の前記ロック部材（２４）が、対応す
   る側方金型部分（１３）が金型形成位置にある時にこの
   側方金型部分（１３）が移動するのを避けるためにこの
   側方金型部分（１３）とストッパとの間に係合するブロ
   ック材より成っている、特許請求の範囲第５項記載のス
   キーズキャスティングプレス機。 Ｚ　単数又は複数の前記ブロック材が、対応する側方金
   型部分（１３）に形成された協働する傾斜面（２３）に
   係合する傾斜面（２９）を備えたくさび状部材（２５）
   である、特許請求の範囲第６項記載のスキーズキャステ
   ィングプレス機。 ８、単数又は複数の前記ロック部材（２４）が、このロ
   ック部材（２４）が側方金型部分（１３）に係合した時
   にストッパを形成する不動のガイド（２６）内で滑動可
   能である、特許請求の範囲第６項又は第７項記載のスキ
   ーズキャスティングプレス機。 ９　エンジン又はコンゾレツサ用の鋳造ピストンを形成
   するためのスキーズキャスティングプレス機であって、
   複数の側方金型部分（１３）が、鋳造製品にそれぞれピ
   ストンピン孔を形成するための突起部をそれぞれ有して
   いてこの突起部を鋳造製品から引き抜くためにピストン
   ピン孔の軸線に対して平行でかつ互いに逆向きの方向で
   係合解除位置へ移動させられるようになっている、特許
   請求の範囲第５項〜第８項のいずれか１項記載のスキー
   ズキャスティングプレス機。 １０、キストンクラウン部を下方にして鋳造する形式の
   スキーズキャスティングプレス機であって、金型を形成
   するためにその他の金型部分に対して係合位置及び係合
   解除位置へ可動な下部金型部分（１２）を有しており、
   該下部金型部分（１２）が鋳造製品のクラウン部に鉢形
   燃焼室等の成形部分を成形するだめの突起部を備えてい
   る、特許請求の範囲第９項記載のスキーズキャスティン
   グプレス機。