JPWO2016104605A1 - 鋳造用金型 - Google Patents

Abstract

基部３上に固定される下型４と、基部３上を型開き位置と型締め位置との間で摺動自在な複数の摺動横型５〜８と、上型９と、摺動横型５〜８を摺動方向に摺動させる摺動機構１２，２５を備え、摺動機構１２，２５は、型開き位置から型締め位置に摺動横型を摺動させるときに、摺動横型５〜８の下部に力を作用させて摺動横型５〜８の上部への力の作用を阻止する。

Description

本発明は、基部に固定される下型と、基部上を摺動自在な摺動横型とを備える鋳造用金型に関する。

従来、低圧鋳造法によって、自動車用のエンジンのシリンダヘッドを鋳造することが知られている。この低圧鋳造法の鋳造機としては、上型と湯口を有する下型とからなる金型の下に溶湯炉を配置し、溶湯炉内に溜められた溶湯を加圧して押し上げ、ストーク（給湯管）を介して下型の湯口を通し金型内に溶湯を供給する構成を採用したものも知られている。

また、この種の鋳造機において、上型及び下型のみでは鋳造できない複雑な形状の製品を鋳造する場合には、上型と下型に加えて更に摺動横型が用いられる（例えば、日本国特開２０１３−８６１１８号公報参照）。摺動横型を用いる鋳造機としては、例えば矩形状の下型の４辺に沿うように配置され、型締め位置と型開き位置との間でレール上を摺動しながら往復運動できるようにしたものが知られている。摺動横型は、型締め位置のときに摺動横型の下部が下型に密接し、摺動横型の側部が隣接する摺動横型に密接する。

ここで、鋳造機内部は、溶湯炉が配置される下側が高温となり易く、従って下型に対して上方に位置する摺動横型よりも下型が高温になり易い。そして、摺動横型が型締め位置に位置するとき、温度の高い下型は熱膨張が大きく、摺動横型はその下部で下型に当接して位置決めされる。このとき、摺動横型は下型と比較して温度が低いため熱膨張が小さく、摺動横型は、隣接する摺動横型に当接できていない場合がある。この場合、アクチュエータで押し込まれた摺動横型が金型の中央に向かって倒れ込むように傾斜姿勢となってしまう虞がある。

これを防止すべく、日本国特開２０１３−８６１１８号公報のものでは、下型の四隅に対応させて下型が固定される基部に、摺動横型の傾斜姿勢を防止する支柱を設け、この支柱によって摺動横型を支えるようにしている。

特開２０１３−８６１１８号公報

下型を固定する基部に支柱を備える鋳造用金型では、摺動横型の傾斜姿勢を防止することができるが、下型の四隅に対応させて基部に支柱を設ける必要があるため、支柱を考慮して下型を設計する必要があり、下型の設計自由度が低下するという問題がある。また、金型を変更するときに、支柱の位置も変更しなければならない場合もあり、この場合、基部も変更する必要が出てくる。

本発明は、以上の点に鑑み、支柱を設けることなく、摺動横型の傾斜姿勢を防止することができる鋳造用金型を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、基部上に固定される下型と、前記基部上を型開き位置と型締め位置との間で摺動自在な複数の摺動横型と、上型と、前記摺動横型を摺動方向に摺動させる摺動機構を備え、前記摺動機構は、前記型開き位置から前記型締め位置に前記摺動横型を摺動させるときに、前記摺動横型の下部に力を作用させて前記摺動横型の上部への力の作用を阻止することを特徴とする。

本発明によれば、基部上を摺動する摺動横型の下部に摺動機構の力を作用させて、摺動横型の上部への力の作用を阻止するため、摺動横型と基部との間で摩擦が生じる部分の近くで摺動機構の力が摺動横型に作用することとなる。従って、摺動機構が摺動横型に作用させる力が、摺動横型が倒れ込むような傾斜姿勢とはなり難い状態で、摺動横型と基部との間で摩擦力が発生する部分の近くに作用することとなる。これにより、本発明の鋳造用金型では、下型に支柱を設けることなく、摺動横型の傾斜姿勢を防止することができ、下型の設計自由度を向上させることができる。

また、本発明においては、摺動機構は、摺動横型を型締め位置から型開き位置に摺動させるときに、摺動横型の中央部に力を作用させるように構成することができる。かかる構成によれば、摺動横型を型締め位置から型開き位置に摺動させて離型するときに摺動横型全体に力を伝達させることができる中央部（中央及びその近傍を含む）に力を作用させて離型することができる。これにより、本発明の鋳造用金型は、離型のときの、摺動横型と鋳造品との引っ掛かりを防止し、スムーズに離型することができる。

なお、本明細書中において「摺動横型の中央部に力を作用させる」とは、摺動横型の中央部に直接力を作用させることのみならず、摺動横型に作用する複数の力の合力が摺動横型の中央部に位置するような間接的な状態（換言すれば、摺動横型が傾くことなくバランスよく力が配分される状態、摺動横型が離型時において製品（鋳造品）との吸着力によって傾かない状態）をものとして定義する。

また、本発明においては、複数の摺動機構の何れか１つは、力を作用させる摺動横型の四隅に夫々設けられた４つの連結棒を介して力を作用させるものであり、且つ力を作用させる摺動横型に対向する他の摺動横型の後に配置される連結棒型摺動機構であって、連結棒型摺動機構は、力を作用させる摺動横型を型開き位置から型締め位置に摺動させるときには、４つの連結棒のうち下方の２つのみを介して、力が力を作用させる摺動横型に伝達されるように構成され、連結棒型摺動機構が、力を作用させる摺動横型を型締め位置から型開き位置に摺動させるときには、４つの連結棒を介して、力が力を作用させる摺動横型に伝達されるように構成することができる。

かかる構成によれば、離型するときに、摺動横型の四隅に均等に力を伝達させた状態で摺動横型全体にバランスよく連結棒型摺動機構の力を伝達させることができる。これにより、本発明の鋳造用金型は、離型のときの、摺動横型と製品（鋳造品）との引っ掛かりを防止し、スムーズに離型することができる。

本発明の鋳造用金型の実施形態を上型を省略して模式的に示す斜視図。 本実施形態の鋳造用金型を側面から示す断面図。 本実施形態の摺動機構を示す説明図。 本発明の鋳造用金型の他の実施形態を示す説明図。

図１から図３を参照して、本発明の実施形態の鋳造用金型を説明する。

図１を参照して、本実施形態の鋳造用金型１は、鋳造機２の主要部を構成するものである。鋳造機２は、自動車用のエンジンのシリンダヘッドを低圧鋳造法によって鋳造するものである。

鋳造機２は基部３を備え、金型１は基部３上に配置される。金型１は、基部３上に固定された下型４と、基部３上で下型４を側面の四方から夫々囲むように配置される第１から第４の摺動横型５〜８と、下型４及び第１から第４の摺動横型５〜８で画成された空間を上方から蓋をするように配置される上型９（図２参照）とを備える。第１から第４の摺動横型５〜８は、基部３上に設けられたレール（図示省略）に沿って型開き位置から型締め位置まで摺動自在となっている。下型４には、図示省略した湯口が設けられている。基部３には、図示省略した溶湯炉が設けられている。溶湯炉には溶湯が溜められており、溶湯が加圧されることにより、溶湯がストーク（給湯管）を介して下型４の湯口を通り金型１内に供給される。

下型４は、平面視で矩形状に形成されている。下型４の上面は、鋳造しようとする製品（シリンダヘッド）の下側の形状に対応した形状となっている。第１から第４の摺動横型５〜８の内面は、鋳造しようとする製品（シリンダヘッド）の側面の形状に夫々対応した形状となっている。

図２を参照して、上型９の下面は、鋳造しようとする製品（シリンダヘッド）の上側の形状に対応した形状となっている。

第１から第３の摺動横型５〜７は、製品形状に対応した表面形状を備える型本体１０と、型本体１０が固定される後板１１とで構成される。各後板１１の後には、直動アクチュエータで構成される摺動機構１２が配置されている。摺動機構１２は、油圧によって進退自在な進退部材１３と、進退部材１３の先端に設けられ、後板１１を押し引きする接続部材１４とを備える。

進退部材１３の後端部には、進退部材１３の進退方向に対して直交する方向に張り出すフランジ１３ａが設けられている。進退部材１３の後端部はシリンダ１５内に収容されている。フランジ１３ａは、コイルスプリング１６によって後方に付勢されている。また、シリンダ１５には、コイルスプリング１６の付勢力によって進退部材１３が最も後方に位置している状態において、フランジ１３ａよりも後方のシリンダ１５の内部空間にオイルを供給可能なポンプ１７が設けられている。

ポンプ１７からコイルスプリング１６の付勢力に打ち勝つだけの油圧をシリンダ１５内に供給すると、油圧によって、進退部材１３がゆっくりと前進して型締め状態となる。その後、ポンプ１７からの油圧の供給を停止すると、図示省略した排出口を介してシリンダ１５内のオイルがゆっくりと排出され、進退部材１３はコイルスプリング１６の付勢力によってゆっくりと後退し型開き状態となる。

接続部材１４には、後板１１の下部に当接する突出部１４ａが設けられている。後板１１には、後方に延びる係合凸部１８が設けられている。係合凸部１８の後端には、進退部材１３の進退方向の軸線を垂線とする平面上に広がる頭部１９が設けられている。

接続部材１４には、係合凸部１８及び頭部１９を受け入れる受入穴２０が設けられている。受入穴２０には、頭部１９の内側面１９ａに係合する係合爪２０ａが設けられている。

ポンプ１７からシリンダ１５のフランジ１３ａよりも後方の内部空間にオイルが供給されると、進退部材１３がゆっくりと前進する。そして、進退部材１３と共に接続部材１４も前進し、接続部材１４の下部に設けられた突出部１４ａによって、後板１１の下部が内方へ押圧される。

このように、後板１１の下部を押圧され且つ後板１１の上部の押圧が阻止されることにより、第１から第３の摺動横型５〜７は、下端の摩擦が発生する部分と同一又はその近傍で押圧されることとなる。従って、従来のように摺動横型の傾斜姿勢を防止するための支柱を設けることなく、第１から第３の摺動横型５〜７の傾斜姿勢を防止することができる。

また、摺動機構１２が第１から第３の摺動横型５〜７を引張って型締め位置から型開き位置に摺動させるときには、係合凸部１８の頭部１９が接続部材１４の係合爪２０ａと係合して、第１から第３の摺動横型５〜７が引張られる。このようにして、型締め位置まで移動させる押圧時と、型開き位置まで移動させる引張り時とで、動力が伝達される位置を異ならせている。そして、型開き位置まで移動させる引張り時には、第１から第３の摺動横型５〜７の中央部（中央及び中央周辺を含む）を引張るため、型開き時に第１から第３の摺動横型５〜７と製品（鋳造品）とが引っ掛かることを防止することができる。

なお、本実施形態においては、型締め位置まで移動させるときに押圧力を加え、型開き位置まで移動させるときに引張力を加えているが、本発明はこれに限らず、型締め時には摺動横型の下方に力を作用させ、型開き時には力の合力が摺動横型の中央部に位置していればよい。従って、例えば、型締め時に摺動横型に引張る力を作用させて型締め位置まで摺動横型を摺動させ、型開き時に摺動横型に押圧する力を作用させて型開き位置まで摺動横型を摺動させても、本発明の効果を得ることができる。

第４摺動横型８は、製品形状に対応した表面形状を備える型本体２１と、型本体２１が固定される矩形状（長方形状）の後板２２とで構成される。後板２２の四隅には、第４摺動横型８に対向する第２摺動横型６の側に向かって延びる連結棒２３が夫々設けられている。４つの連結棒２３の先端には、１つの結合部２４で一体となるようにまとめられている。結合部２４と第２摺動横型６の摺動機構１２との間には、結合部２４を押し引き自在な直動アクチュエータ２５が設けられている。直動アクチュエータ２５は、摺動機構１２と同様に構成される。

４つの連結棒２３の後板２２と連結される一方の端部には、環状溝２３ａが設けられている。この環状溝２３ａを設けることにより、４つの連結棒２３の一方の端部には、大径端部２３ｂが形成される。

後板２２には、上方に配置される２つの連結棒２３の環状溝２３ａに夫々嵌め合わされる上方嵌合部２６が設けられている。また、後板２２には、下方に配置される２つの連結棒２３の環状溝２３ａに夫々嵌め合わされる下方嵌合部２７が設けられている。直動アクチュエータ２５で結合部２４を押圧することで、連結棒２３を介して後板２２が引張られる。

この後板２２が連結棒２３によって引張られるときに、下方に配置される２つの連結棒２３のみを介して後板２２に動力が伝達されるように、下方に配置される２つの連結棒２３の大径端部２３ｂが下方嵌合部２７と係合するときには、上方に配置される２つの連結棒２３の大径端部２３ｂは、上方嵌合部２６との間に隙間Ａが生じるように、上方嵌合部２６は構成されている。

逆に、結合部２４が直動アクチュエータ２５によって引張られるときには、連結棒２３を介して後板２２が型開き位置の方向に向かって押圧される。このとき、後板２２は、４つ全ての連結棒２３を介して押圧されるように、嵌合部２６，２７と環状溝２３ａとが係合する。

これにより、第４摺動横型８を型締め位置まで摺動させるときには、第４摺動横型８の下部にのみ動力が加わり、支柱が無くても、第４摺動横型８が傾斜姿勢となることを防止することができる。

また、第４摺動横型８を型開き位置まで摺動させるときには、４つの連結棒２３の全てを介して動力が後板２２に伝達されるため、４つの連結棒２３から後板２２に伝達される力の合力が中央部（中央又は中央近傍）に作用し、型開き時に発生する離型力に対して適切に第４摺動横型８を後退させることができる。これにより、型開き時の第４摺動横型８が製品（鋳造品）と引っ掛かることを防止し、スムーズに離型させることができる。

本実施形態においては、連結棒２３、結合部２４、直動アクチュエータ２５、上方嵌合部２６、下方嵌合部２７で、連結棒型摺動機構が構成される。

上型９は、摺動機構１２と同様に構成される昇降装置２９によって型開き位置と型締め位置との間で昇降自在とされている。

なお、本実施形態においては、第４摺動横型８を型開き位置から型締め位置まで摺動させるときに、第４摺動横型８と上方に配置される２つの連結棒２３との間で隙間Ａを設けて力が伝達されないように構成したものを説明した。しかしながら、本発明の構成はこれに限らない。例えば、第４摺動横型８を型開き位置から型締め位置まで摺動させるときに、上方に配置される２つの連結棒２３と結合部２４との間に隙間を設けて、油圧による力が伝達されないように構成しても本発明の効果を得ることができる。

図３は、頭部１９と係合爪２０ａの係合構造を示したものである。接続部材１４には、受入穴２０の穿設方向軸線に対して直交する方向にスリット１４ｂが設けられている。スリット１４ｂは、受入穴２０に臨むように設けられている。そして、スリット１４ｂに二又状のカンザシ部材１４ｃを係合凸部１８を跨ぐようにして挿入することにより、カンザシ部材１４ｃの一部分が頭部１９と係合する係合爪２０ａとして機能する。

図４は、接続部材１４の他の実施形態を示したものである。接続部材１４の突出部１４ａが設けられた部分を除く上方部分については、図１から図３に示した実施形態のものに限らず、図４に示すように上方に向かって後板１１と間隔が広くなるように段差２８を設けてもよい。また、図４のものに限らず、接続部材１４の突出部１４ａが設けられた部分を除く上方部分については、上方に向かうにしたがって次第に後板１１との間隔が広くなるように傾斜する傾斜面であってもよい。

また、本実施形態においては、直動アクチュエータ２５を用いた鋳造用金型を説明したが、本発明の鋳造用金型はこれに限らず、直動アクチュエータ２５に代えて摺動機構１２を用いても、型開き時の第４摺動横型８が製品（鋳造品）と引っ掛かることを防止し、スムーズに離型させることができるという本発明の効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、係合凸部１８を左右一対設けて接続部材１４と係合させることにより、離型時の一対の係合凸部１８を介して第１から第３の摺動横型５〜７に作用する力の合力が、第１から第３の摺動横型５〜７の中央部（中央及びその近傍を含む）に作用するように構成したものを説明した。

しかしながら、本発明の鋳造用金型はこれに限らず、離型時の力の合力が摺動横型の中央部に作用するように構成されていれば、製品形状（鋳造品形状）に応じて係合凸部の位置や数を適宜変更してもよい。例えば、摺動横型の中央部（中央及びその近傍を含む）に１つだけ係合凸部を設けてもよく、又は、摺動横型に６つの係合凸部をバランスよく配置して、係合凸部を介して作用する力の合力が摺動横型の中央部に位置するように構成してもよい。

なお、本明細書中において「摺動横型の中央部に力を作用させる」とは、摺動横型の中央部に直接力を作用させることのみならず、摺動横型に作用する複数の力の合力が摺動横型の中央部に位置するような間接的な状態（換言すれば、摺動横型が傾くことなくバランスよく力が配分される状態、摺動横型が離型時において製品（鋳造品）との吸着力によって傾かない状態）をものとして定義する。

１ 鋳造用金型
２ 鋳造機
３ 基部
４ 下型
５ 第１摺動横型
６ 第２摺動横型
７ 第３摺動横型
８ 第４摺動横型
９ 上型
１０ 型本体
１１ 後板
１２ 摺動機構
１３ 進退部材
１３ａ フランジ
１４ 接続部材
１４ａ 突出部
１４ｂ スリット
１４ｃ カンザシ部材
１５ シリンダ
１６ コイルスプリング
１７ ポンプ
１８ 係合凸部
１９ 頭部
１９ａ 内側面
２０ 受入穴
２０ａ 係合爪
２１ 型本体
２２ 後板
２３ 連結棒
２３ａ 環状溝
２３ｂ 大径端部
２４ 結合部
２５ 直動アクチュエータ（連結棒型摺動機構）
２６ 上方嵌合部
２７ 下方嵌合部
２８ 段差
２９ 昇降装置
Ａ 隙間

Claims (4)

1. 基部上に固定される下型と、
   前記基部上を型開き位置と型締め位置との間で摺動自在な複数の摺動横型と、
   上型と、
   前記摺動横型を摺動方向に摺動させる摺動機構を備え、
   前記摺動機構は、前記型開き位置から前記型締め位置に前記摺動横型を摺動させるときに、前記摺動横型の下部に力を作用させて前記摺動横型の上部への力の作用を阻止することを特徴とする鋳造用金型。
2. 請求項１記載の鋳造用金型であって、
   前記摺動機構は、前記摺動横型を前記型締め位置から前記型開き位置に摺動させるときに、前記摺動横型の中央部に力を作用させることを特徴とする鋳造用金型。
3. 請求項２記載の鋳造用金型であって、
   前記複数の摺動機構の何れか１つは、力を作用させる摺動横型の四隅に夫々設けられた４つの連結棒を介して力を作用させるものであり、且つ前記力を作用させる摺動横型に対向する他の摺動横型の後に配置される連結棒型摺動機構であって、
   前記連結棒型摺動機構は、前記力を作用させる摺動横型を前記型開き位置から前記型締め位置に摺動させるときには、４つの前記連結棒のうち下方の２つのみを介して、力が前記力を作用させる摺動横型に伝達されるように構成され、
   前記連結棒型摺動機構が、前記力を作用させる摺動横型を前記型締め位置から前記型開き位置に摺動させるときには、４つの前記連結棒を介して、力が前記力を作用させる摺動横型に伝達されるように構成されることを特徴とする鋳造用金型。
4. 請求項１記載の鋳造用金型であって、
   前記複数の摺動機構の何れか１つは、力を作用させる摺動横型の四隅に夫々設けられた４つの連結棒を介して力を作用させるものであり、且つ前記力を作用させる摺動横型に対向する他の摺動横型の後に配置される連結棒型摺動機構であって、
   前記連結棒型摺動機構は、前記力を作用させる摺動横型を前記型開き位置から前記型締め位置に摺動させるときには、４つの前記連結棒のうち下方の２つのみを介して、力が前記力を作用させる摺動横型に伝達されるように構成され、
   前記連結棒型摺動機構が、前記力を作用させる摺動横型を前記型締め位置から前記型開き位置に摺動させるときには、４つの前記連結棒を介して、力が前記力を作用させる摺動横型に伝達されるように構成されることを特徴とする鋳造用金型。