WO2020230903A1

WO2020230903A1 - 鋳造装置

Info

Publication number: WO2020230903A1
Application number: PCT/JP2020/019639
Authority: WO
Inventors: 寛之中島
Original assignee: 株式会社メッツ
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2020-11-19
Also published as: US20220193763A1; EP3970878A4; JP2020185600A; EP3970878A1; JP7032353B2

Abstract

キャビティ内を減圧状態に保つことができる鋳造装置を提供することを課題とする。鋳造装置（１）は、金型（２）に形成された挿通孔（２９）に摺動可能に挿入された押出ピン（３）をキャビティ（２０）内に突出させることによって、鋳造品を離型させるように構成されている。金型（２）は、キャビティ面（２ａ）と裏側に減圧空間（４０）を形成する減圧空間形成体（４）を有している。減圧空間形成体（４）は、挿通孔（２９）の開口部を覆うことで、キャビティ（２０）内を減圧状態に保つことができる。

Description

鋳造装置

　本発明は、鋳造装置に関する。

　一般に、鋳造装置では、金型で鋳造した鋳造品を金型から取り出す場合、金型に貫通して配置された押出ピン（イジェクトピン）をキャビティ方向に突き出して鋳造品を離型させている（例えば、特許文献１参照）。

　特許文献１に記載の押出ピンは、基端側の鍔部（４３ａ）がイジェクトプレート（４１，４３）間に挟持されて、先端部側が本体型（２１）の遊嵌孔（２３ｂ）及び可動型（２０）の貫通孔（２３）を挿通してキャビティ（Ｃ）まで延設されている。

特開２０１１－１４７９８１号公報（図１及び図２）

　特許文献１に記載された真空鋳造用金型では、溶湯へのガス・エアーの巻き込みを減らすために、キャビティ（Ｃ）内を吸引して減圧する際に、凹部（２２ｂ）内の空気が遊嵌孔（２３ｂ）及び貫通孔（２３）の隙間からキャビティ（Ｃ）内に侵入する。このため、キャビティ（Ｃ）は、内圧が下がり難く、減圧状態を保ち難いという問題点があった。

　そこで、本発明は、前記問題点を解消すべく発明されたものであり、キャビティ内を減圧状態に保つことができる鋳造装置を提供することを課題とする。

　前記課題を解決するために、本発明は、金型に形成された挿通孔に摺動可能に挿入された押出ピンをキャビティ内に突出させることで、鋳造品を離型させる鋳造装置であって、前記金型は、前記キャビティ面と裏側に減圧空間を形成する減圧空間形成体を有し、前記減圧空間形成体は、前記挿通孔の開口部を覆っていること、を特徴とする。
　ここで、「キャビティ面と裏側」とは、例えば、固定型と可動型とを備えた金型において、可動型が配置されている可動型側（後側）をいう。つまり、「キャビティ面と裏側」とは、可動型において、キャビティ面が形成されている面に対して反対側（背面側）をいう。

　本発明は、キャビティ内を減圧状態に保つことができる鋳造装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る鋳造装置を模式的に示す概略縦断面図である。鋳造装置を模式的に示す要部概略拡大縦断面図である。本発明の実施形態に係る鋳造装置の第１変形例を模式的に示す要部概略拡大縦断面図である。本発明の実施形態に係る鋳造装置の第２変形例を示す図で、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は押出ピンの拡径部のその他の形状を示す要部概略拡大縦断面図である。

　図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る鋳造装置１を説明する。
　なお、本発明の実施形態では、後側（キャビティ面２ａの背面側）に配置した可動型２１が前後方向（表側方向及び裏側方向）に移動する場合を例に挙げて説明すると共に、便宜上、図面の上下左右方向を前後左右方向として説明する。

＜鋳造装置＞
　図１に示すように、鋳造装置１は、金型２の可動型２１と、固定型２２との間に形成されたキャビティ２０内に溶湯を注湯して冷却することで、鋳造品を形成する装置である。鋳造装置１は、金型２に形成されたキャビティ２０内に溶湯を充填して鋳造品を鋳造した後、金型２に形成された挿通孔２９に摺動可能に挿入された押出ピン３をキャビティ２０内に突出させることで、鋳造品を離型させる。

　鋳造装置１は、金型２と、複数の押出ピン３と、金型２の後側に減圧空間４０を形成するための減圧空間形成体４と、押出ピン３を作動させるダイカストマシン６と、減圧空間４０を減圧させるための減圧装置７と、キャビティ２０内を減圧させるための減圧装置８と、を主に備えている。
　なお、鋳造装置１は、可動型２１が横方向に動く横型の装置でもよく、また、可動型２１が上下方向に動く縦型の装置であってもよい。以下、その一例として、横型タイプの鋳造装置１を説明する。

＜金型＞
　金型２は、移動可能な可動型２１と、可動型２１に対向配置された固定型２２と、を主に備えて成る鋳造用金型である。金型２は、複数面に割った水平割のものであってもよく、形状、構造等は特に限定されない。金型２内のキャビティ２０には、鋳造時に、この金型２の前方に配置された保持炉（図示省略）等からアルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金等の溶湯が供給される。金型２のキャビティ面２ａの背面側には、押出ピン３を挿通する挿通孔２９の後側（背面側）に、減圧空間４０を形成する減圧空間形成体４が配置されている。

　可動型２１は、固定型２２に対して、ダイカストマシン６に設けられた進退機構（図示省略）によって前進及び後退可能な金型から成る。可動型２１は、可動主型２５のキャビティ２０側に配置された可動入子２３と、可動入子２３を後側から覆うように配置された可動主型２５と、可動主型２５の後面側に固定されたダイベース２７と、を備えて構成されている。可動型２１には、鋳型品の後側半体を形成するためのコアや、キャビティ面２ａが形成されている。可動型２１及び可動入子２３には、押出ピン３が前後方向に進退自在に挿入される挿通孔２９が形成されている。

　固定型２２は、ダイプレート（図示省略）に固定された前側金型から成る。固定型２２は、可動入子２３の前側に対向配置された固定入子２４と、可動主型２５の前側に対向配置された固定主型２６と、固定入子２４の外側から前方向に向けて配置された鋳込入ブッシュ２８と、を備えて構成されている。固定型２２は、鋳型品の前側半体を形成するための固定型側キャビティを有している。可動型２１の前面と、固定型２２の後面には、位置合わせ用の位置決めキー（図示省略）と、この位置決めキーに係合して自動的に可動型２１と固定型２２の位置を位置合わせする凹部（図示省略）と、が対向配置されている。

＜押出ピン＞
　押出ピン３は、図２に示すように、後端に鍔部３ｂを有し、略中央部に拡径した拡径部３ａを有する略円柱形状（棒状）の離型ピンである。押出ピン３は、後側（背面側）に後退したときに、拡径部３ａが減圧空間４０を密閉状態にするように配置されている。つまり、押出ピン３は、背面側に後退したときに、拡径部３ａがシール材４３を押圧してシール孔４３ａを閉塞する。押出ピン３は、押出機構６１によって前後方向に進退する。なお、押出ピン３は、図１及び図２ではその本数を省略して記載しているが、鋳造装置１に、例えば、２０本～３０本程度設けられている。

　拡径部３ａは、中央部に形成された円柱形状の摺動部３ｃと、摺動部３ｃの前後に形成されたテーパ面３ｄと、で構成されている。押出ピン３は、テーパ面３ｄがシール材４３に押し当たることによって、押出ピン挿通孔４ａを閉塞して、減圧空間４０内の密閉状態を維持している。
　鍔部３ｂは、押出ピン３の後端に形成された厚板状の部位である。

＜減圧空間形成体＞
　減圧空間形成体４は、挿通孔２９がある可動主型２５の後側（裏側）に設置することによって、可動主型２５の後側に減圧された減圧空間４０から成る密閉部屋を形成するための部材である。減圧空間形成体４は、減圧空間形成部材４１と、シール材押え板４２と、シール材４３と、シール材Ｏ１と、締結ボルト（図示省略）と、を備えて構成されている。

　図２に示すように、減圧空間形成部材４１には、押出ピン３が挿通される押出ピン挿通孔４ａと、吸引ホース７１が接続される吸引孔４ｂと、減圧空間４０を形成する凹部４ｃと、支柱部４ｄと、が形成されている。減圧空間形成部材４１は、シール材Ｏ１を介在して締結ボルト（図示省略）によって可動主型２５の後面に固定されている。

　押出ピン挿通孔４ａは、押出ピン３の拡径部３ａが前後方向に移動自在に挿入される孔である。押出ピン挿通孔４ａは、減圧空間形成部材４１の凹部４ｃ内の前面から後側のシール材押え板４２を貫通して、減圧空間形成部材４１からシール材押え板４２に亘って形成されている。

　吸引孔４ｂは、減圧装置７に連結された吸引ホース７１が取り付けられた貫通孔である。吸引孔４ｂは、凹部４ｃの壁面を貫通して形成されている。
　凹部４ｃは、減圧空間形成部材４１の前面に凹設された逆凹形状の空間を形成する溝から成る。凹部４ｃは、複数の挿通孔２９の開口部を覆っている。この凹部４ｃは、全て繋がっていて、１つの吸引孔４ｂから吸引可能になっている。
　支柱部４ｄは、凹部４ｃ内に形成された柱形状の部位である。

　シール材押え板４２は、減圧空間形成部材４１の後側にシール材４３を介在して締結ボルト（図示省略）によって固定される厚板状部材である。シール材押え板４２には、前記した押出ピン挿通孔４ａと、シール材押え板４２の押出ピン挿通孔４ａの前側開口端に形成されたシール材設置孔４２ａと、が形成されている。

　シール材４３は、シール材押え板４２のシール材設置孔４２ａに係合されて、押出ピン挿通孔４ａを密閉させるためのゴム製部材から成る。シール材４３は、押出ピン３を挿通するシール孔４３ａを有する筒状部材から成る。

　シール材Ｏ１は、減圧空間形成部材４１と可動型２１との間に配置されて、減圧空間４０を密閉するための部材であり、例えば、Ｏリング等の環状パッキンから成る。シール材Ｏ１は、減圧空間形成部材４１の前面において、外周部寄りの位置に配置されている。なお、シール材Ｏ２は、可動入子２３と可動主型２５との間に配置されて、挿通孔２９の周囲を密閉するための部材であり、例えば、Ｏリング等の環状パッキンから成る。

＜ダイカストマシン＞
　図１に示すように、ダイカストマシン６は、可動型２１を前進及び後退させる進退装置（図示省略）と、押出ピン３を前進及び後退させる押出機構６１と、を主に備えて構成されている。

　進退装置（図示省略）は、可動型２１を固定型２２の後面（背面）に配置して型締めしたり、固定型２２から後側に離間させたりするための装置である。

　押出機構６１は、金型２内の鋳造品を押圧して離型させるための装置である。押出機構６１は、前側押出板６２と、後側押出板６３と、締結ボルトＢ１と、押出機構連結棒６４と、を備えて構成されている。

　前側押出板６２は、押出ピン３の鍔部３ｂを係合して支持する平板状部材である。後側押出板６３は、押出ピン３の鍔部３ｂを前側押出板６２とで挟持する平板状部材である。複数の締結ボルトＢ１は、後側押出板６３と前側押出板６２とを固定するための固定具である。押出機構連結棒６４は、前端部が後側押出板６３の後面に連結されて、後端部が押出機構６１の駆動部（図示省略）に連結された連結棒である。その駆動部（図示省略）は、例えば、ピストン（図示省略）を有する油圧シリンダ装置から成る。

＜減圧装置＞
　減圧装置７，８は、減圧空間４０内またはキャビティ２０内を減圧させるための装置である。減圧装置７は、例えば、減圧空間４０内の空気を吸引する空気ポンプから成る。減圧装置８は、例えば、キャビティ２０内の空気を吸引する空気ポンプから成る。減圧装置７，８は、吸引ホース７１，８１によって減圧空間４０またはキャビティ２０に連通するように取り付けられている。

＜保持炉＞
　保持炉（図示省略）は、金型２内に注湯するアルミニウム等の溶湯を加温された状態に貯留する炉である。

≪作用≫
　次に、図１及び図２を参照して本発明の実施形態に係る鋳造装置１の作用を鋳造工程順に説明する。

　まず、図１に示すように、固定入子２４を装着した固定型２２の後側に、可動入子２３を装着した可動型２１を載せてセットして型閉めする。これにより、金型２内にキャビティ２０が形成される。

　次に、金型２を予熱した後、減圧装置８によってキャビティ２０内の空気を吸引して減圧し、キャビティ２０内を負圧状態にする。さらに、減圧装置７を駆動させて減圧空間４０内を負圧状態にする。このとき、押出ピン３の拡径部３ａが押出ピン挿通孔４ａを塞いでいる。これにより、減圧空間４０内の空気が挿通孔２９と押出ピン３との隙間からキャビティ２０内に侵入するのを阻止して、キャビティ２０内の圧力が下がり難くなるのを解消することができる。

　続いて、保持炉（図示省略）内の溶湯を金型２内に供給して、キャビティ２０内に溶湯を充満するように送り込む。このとき、キャビティ２０内は、負圧状態になっているため、容易にキャビティ２０内に溶湯を供給することができる。金型２内に溶湯が供給されると、金型２は、溶湯の熱が伝わって加熱される。

　次に、溶湯及び金型２の温度を所望温度にした後、可動型２１を進退装置（図示省略）によって後退させて、固定型２２から分離させる。続いて、押出機構６１によって押出ピン３を前進させて鋳造品を固定型２２から離型させる。これにより、鋳造装置１による鋳造品の鋳造が完了する。

　このように、本発明は、図１及び図２に示すように、金型２に形成された挿通孔２９に摺動可能に挿入された押出ピン３をキャビティ２０内に突出させることで、鋳造品を離型させる鋳造装置１であって、金型２は、キャビティ面２ａと裏側に減圧空間４０を形成する減圧空間形成体４を有し、減圧空間形成体４は、挿通孔２９の開口部を覆っている。

　これにより、本発明に係る鋳造装置１は、金型２のキャビティ面２ａと裏側（後側）に減圧空間４０を形成する減圧空間形成体４を有している。さらに、減圧空間形成体４は、挿通孔２９の開口部を覆っているので、押出ピン３を挿通する挿通孔２９の背面側を減圧状態にすることができる。このため、減圧空間形成体４は、減圧空間４０から挿通孔２９を介してキャビティ２０内に空気が流れ込むのを阻止することができるので、キャビティ２０内を減圧状態に保つことができる。その結果、キャビティ２０内の溶湯にガス・エアーが巻き込まれるのを抑制することができる。

　また、図２に示すように、減圧空間形成体４は、挿通孔２９から延出する押出ピン３を挿通する押出ピン挿通孔４ａを有すると共に、押出ピン３を挿通するシール孔４３ａを有するシール材４３が配置され、前記押出ピン３は、拡径した拡径部３ａを有し、背面側に後退したときに、拡径部３ａが減圧空間４０を密閉状態にする。

　これにより、押出ピン３は、背面側に後退したときに、拡径部３ａが減圧空間４０を密閉状態にすることで、押出ピン３を挿通する押出ピン挿通孔４ａから外気が減圧空間４０内に流れ込むのを阻止することができる。また、減圧空間４０は、負圧状態が維持されて、減圧空間４０内の空気が挿通孔２９を介してキャビティ２０内に流れ込むのを阻止することができる。このため、減圧空間４０内の圧力と、キャビティ２０内の圧力との圧力差を小さくすることができる。

　また、図２に示すように、シール材４３は、シール孔４３ａを有する筒状部材から成り、押出ピン３が背面側に後退したときに、拡径部３ａがシール材４３を押圧してシール孔４３ａを閉塞する。

　これにより、シール材４３は、シール孔４３ａを有する筒状部材から成ることによって、シール材４３を小型化することができる。また、シール材４３は、押出ピン３が背面側に後退したときに、拡径部３ａがシール孔４３ａを閉塞するので、減圧空間４０の密閉状態を維持することができる。

　また、図２に示すように、減圧空間形成体４には、減圧空間４０内の空気を吸引して減圧空間４０内を減圧するための吸引孔４ｂが形成されている。
　これにより、減圧空間形成体４は、減圧空間４０内を減圧するための吸引孔４ｂが形成されていることで、減圧空間４０内の空気を吸引孔４ｂから吸引して、減圧空間４０内を負圧状態にするこができる。

［第１変形例］
　なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
　図３は、本発明の実施形態に係る鋳造装置の第１変形例を模式的に示す要部概略拡大縦断面図である。

　前記実施形態では、減圧空間形成体４の一例として、図２に示すように、円筒形状のシール材４３を設けた場合を説明したが、この形状に限定されるものではない。
　図３に示すように、シール材４３Ａは、シール孔４３Ａａを有するシート状部材から成り、押出ピン３が背面側に後退したときに、拡径部３ａがシール材４３Ａを押圧してシール孔４３Ａａを閉塞するようにしてもよい。

　この場合、金型２のキャビティ面２ａの背面側には、押出ピン３を挿通して、挿通孔２９の背面側に減圧空間４０Ａを形成する減圧空間形成体４Ａが設置されている。減圧空間形成体４Ａは、押出ピン３を挿通する押出ピン挿通孔４Ａａを有すると共に、押出ピン挿通孔４Ａａに連通して押出ピン３を挿通するシール孔４３Ａａを有する１枚の板状のシール材４３Ａが配置されている。

　押出ピン３は、背面側に後退したときに、拡径部３ａがシール材４３Ａを押圧してシール孔４３Ａａを閉塞し、減圧空間４０Ａを密閉状態にする。減圧空間形成部材４１Ａは、縦断面視して逆凹形状の空間を有している。その減圧空間形成部材４１Ａの逆凹形状の空間の天井面には、シール材４３Ａを介してシール材押え板４２Ａが内嵌されている。減圧空間形成部材４１Ａは、シール材４３Ａを介在してシール材押え板４２Ａに締結ボルトＢ３によって固定されている。シール材押え板４２Ａは、シール材Ｏ１，Ｏ３を介在して可動主型２５に締結ボルトＢ２によって固定されている。なお、締結ボルトＢ２，Ｂ３は、複数箇所に設けられている。
　シール材Ｏ３は、可動主型２５とシール材押え板４２Ａとの間において、締結ボルトＢ２が設置された周囲に配置されている。シール材Ｏ３は、例えば、Ｏリング等の環状パッキンから成る。
　また、減圧空間形成体４Ａには、減圧空間４０Ａ内の空気を吸引して減圧空間４０Ａ内を減圧するための減圧装置７（図１参照）の吸引ホース７１を連結した吸引孔４Ａｂが形成されている。

　これにより、シール材４３Ａは、シール孔４３Ａａを有するシート状部材であっても、押出ピン３が挿通される押出ピン挿通孔４Ａａを密閉状態に維持して、減圧空間４０Ａ内を負圧状態に保つことができる。

［第２変形例］
　図４は、本発明の実施形態に係る鋳造装置の第２変形例を示す図で、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は押出ピンの拡径部のその他の形状を示す要部概略拡大縦断面図である。

　押出ピン３の拡径部３ａは、シール材４３に当接して押出ピン挿通孔４ａを塞ぐ部位を有するものであればよく、図２に示す形状に限定されるものではない。

　例えば、拡径部３ａは、図４（ａ）に示すように、押出ピン３の外周面から断面視して半円状、湾曲状、あるいは、円弧状に突出した環状突起から成る拡径部３ａ１であってもよい。
　また、図４（ｂ）に示すように、押出ピン３の外周面から断面視して鍔状に突出した環状突起から成る拡径部３ａ２であってもよい。
　また、図４（ｃ）に示すように、押出ピン３の外周面から断面視してテーバ状に拡径して外径を太くした拡径部３ａ３であってもよい。

［その他の変形例］
　前記実施形態では、図２に示すように、シール材４３の一例として円筒形状のものを例に挙げて説明したが、その形状に限定されるものではない。シール材４３は、押出ピン挿通孔４ａを密閉状態にできるものであればよく、断面視して円形のＯリングや、断面視して楕円形や、断面視して四角形等の多角形状のパッキンであってもよい。

　また、前記変形例では、シール材４３Ａの一例として１枚のシート状部材から成るものを例に挙げて説明したが、その枚数は設置状態等によって２枚以上に適宜変更してもよい。

　１，１Ａ　鋳造装置
　２　　　金型
　２ａ　　キャビティ面
　３　　　押出ピン
　３ａ，３ａ１，３ａ２，３ａ３　　拡径部
　４，４Ａ　減圧空間形成体
　４ａ，４Ａａ　押出ピン挿通孔
　２０　　キャビティ
　２９　　挿通孔
　４０，４０Ａ　減圧空間
　４３，４３Ａ　シール材
　４３ａ，４３Ａａ　シール孔

Claims

　金型に形成された挿通孔に摺動可能に挿入された押出ピンをキャビティ内に突出させることで、鋳造品を離型させる鋳造装置であって、
　前記金型は、前記キャビティ面と裏側に減圧空間を形成する減圧空間形成体を有し、
　前記減圧空間形成体は、前記挿通孔の開口部を覆っていること、
　を特徴とする鋳造装置。
　前記減圧空間形成体は、前記挿通孔から延出する前記押出ピンを挿通する押出ピン挿通孔を有すると共に、前記押出ピン挿通孔に連通して前記押出ピンを挿通するシール孔を有するシール材が配置され、
　前記押出ピンは、拡径した拡径部を有し、背面側に後退したときに、前記拡径部が前記シール材を押圧して前記シール孔を閉塞し、前記減圧空間を密閉状態にすること、
　を特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
　前記シール材は、前記シール孔を有する筒状部材から成り、
　前記減圧空間形成体は、前記押出ピン挿通孔を有して前記減圧空間を形成する減圧空間形成部材と、
　前記シール材を設置するためのシール材設置孔を有して前記減圧空間形成部材の背面に設置されるシール材押え板と、を備えていること、
　を特徴とする請求項２に記載の鋳造装置。
　前記シール材は、前記シール孔を有する板状部材から成り、
　前記減圧空間形成体は、前記押出ピン挿通孔を有して前記減圧空間を形成する減圧空間形成部材と、
　前記拡径部を挿通する拡径部挿通孔を有して前記減圧空間の天井面に配置された前記シール材を保持するシール材押え板と、を備えていること、
　を特徴とする請求項２に記載の鋳造装置。
　前記減圧空間形成体には、前記減圧空間内の空気を吸引して前記減圧空間内を減圧するための吸引孔が形成されていること、
　を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の鋳造装置。