JP2013193100A - 傾動式重力鋳造装置及び傾動式重力鋳造法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶湯の充填性に優れ、鋳造品に鋳造欠陥が生じることを充分に防ぐことができる傾動式重力鋳造装置及び該装置を用いた傾動式重力鋳造法の提供。
【解決手段】傾動式重力鋳造装置１は、金型２にラドル７を備え、ラドル７に溶湯Ｍを溜め、金型２が傾けられたときに湯道５を介して金型２のキャビティ６に溶湯Ｍを注ぐものである。傾動式重力鋳造装置１は、湯道５を遮断する為の遮断部材１８と、キャビティ６の溶湯Ｍを加圧する為の加圧ピン２３と、遮断部材１８と加圧ピン２３の駆動を制御する制御装置と、湯道５に配設された第１溶湯感知センサ２４とを備えている。制御装置は、第１溶湯感知センサ２４が出力する検知信号に基づいて遮断部材１８と加圧ピン２３の駆動を開始する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、傾動式重力鋳造装置及び該装置を用いた傾動式重力鋳造法に関する。

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は下記特許文献１に記載されているように公知である。

こうした従来の傾動式重力鋳造装置は、車輪を支持するベアリングとサスペンションを連結する部品である自動車用ナックル等の複雑形状を有する鋳造品の場合に、金型のキャビティの端部まで溶湯を充填することができなかったり、鋳造品にひけ巣等の鋳造欠陥が生じることを充分に防ぐことができなかったりするという問題を有している。

特開平９−２３５８２８号公報

それゆえに本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ、溶湯の充填性に優れ、鋳造品に鋳造欠陥が生じることを充分に防ぐことができる傾動式重力鋳造装置及び該装置を用いた傾動式重力鋳造法を提供することを課題とする。

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであって、本発明に係る傾動式重力鋳造装置は、金型２にラドル７を備え、該ラドル７に溶湯Ｍを溜め、該金型２が傾けられたときに湯道５を介して該金型２のキャビティ６に溶湯Ｍを注ぐ傾動式重力鋳造装置１において、該湯道５を遮断する為の遮断部材１８と、該キャビティ６の溶湯Ｍを加圧する為の加圧ピン２３と、該遮断部材１８と該加圧ピン２３の駆動を制御する制御装置と、該湯道５に配設された第１溶湯感知センサ２４とを備え、該制御装置は、該第１溶湯感知センサ２４が出力する検知信号に基づいて該遮断部材１８と該加圧ピン２３の駆動を開始することを特徴とする。

ここで、該金型２は上型４と下型３とを備え、該湯道５は該上型４に凹設された湯溜め部５Ｃを有し、該湯溜め部５Ｃの上方に該第１溶湯感知センサ２４が配設されていることが好ましい。

また、該湯道５の入口５Ａ付近に第２溶湯感知センサ２６が配設され、該制御装置は該第２溶湯感知センサ２６が出力する検知信号が伝達されてから該第１溶湯感知センサ２４が出力する検知信号が伝達されるまでの時間を計測することが好ましい。

また、本発明に係る傾斜式重力鋳造法は、傾動式重力鋳造装置１を用いて鋳造することを特徴とする。

本発明に係る傾動式重力鋳造装置及び傾動式重力鋳造法によれば、金型のキャビティの端部まで溶湯を充填することができると共に、鋳造品に鋳造欠陥が生じることを充分に防ぐことができる。

本実施形態の傾動式重力鋳造装置の断面図である。 遮断部材の斜視図である。 金型傾動工程により金型が４５°傾いた状態を説明する図である。 湯道の湯溜め部が溶湯で満たされた状態を説明する図である。 遮断部材で湯道を遮断した後に加圧ピンで溶湯を加圧している状態を説明する図である。 金型傾動工程が完了した状態を説明する図である。

本発明の一実施形態に係る傾動式重力鋳造装置について図面を参酌しつつ説明する。図１に示されるように、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。本実施形態においては、可動型分割面４Ａに形成された溝と、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、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。従って、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の上下方向に移動可能である。

傾動式重力鋳造装置１は図示せぬ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傾動軸と、傾動軸を支持する図示せぬ支持アームと、この支持アームに取り付けられている傾動駆動手段とを備えている。この傾動駆動手段は後述する制御装置により制御されており、ベース８及び金型２は図１に示す水平状態から矢印α方向に所定スピードで略９０度傾動することができるように構成されている。

可動型４の上面４ａには遮断部材駆動手段としての油圧シリンダ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の入口５Ａと出口５Ｂとの中間から出口５Ｂ側に若干寄った位置に配置されている。油圧シリンダ１５が後述する制御装置により駆動されると、軸部１８ｂの先端面は湯道５内に侵入し、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によって加圧ピン駆動手段としての油圧シリンダ２０が固定されている。油圧シリンダ２０のシリンダロッド２１はカップリング２２を介して加圧ピン２３に連結されている。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。後述する制御装置により油圧シリンダ２０が駆動されると、加圧ピン２３の先端は後述するキャビティ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。

金型２には図示せぬ押出ピンが設けられており、可動型４を固定型３から離間させた後に、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。また、押出ピンの周囲の空隙は金型２を貫通する図示せぬガス排出通路とされており、このガス排出通路に図示せぬガス抜き手段が接続され、後述の金型傾動工程においてキャビティ６内を吸引してガスを排出したり、後述の離型剤塗布工程においてガス排出通路内にエアを供給したりすることが可能となっている。

溶湯Ｍの通路となる湯道５は、図１の紙面の表と裏を結ぶ方向で切った断面形状が略四角形状であり、可動型分割面４Ａに形成されたコ字状の溝と、固定型分割面３Ａとによって図１の左右方向に延びるように画成されている。湯道５は出口５Ｂの近傍に湯溜め部５Ｃを備えている。湯溜め部５Ｃは、湯道５を画成する可動型分割面４Ａに形成されたコ字状の溝の底面から図１の上方に向かって更に凹設された穴であり、この穴の上方には第１溶湯感知センサ２４が配設されている。具体的には、第１溶湯感知センサ２４は穴の底面から露出するように可動型４内に配設されている。第１溶湯感知センサ２４は公知の構成の電気的検出センサであり、湯溜め部５Ｃに流入した溶湯Ｍが穴の底面まで上昇して第１溶湯感知センサ２４に接触すると、第１溶湯感知センサ２４は検知信号を出力する。この検知信号は配線２５を介して後述する制御装置に伝達されるように構成されている。

湯道５の入口５Ａ付近には第２溶湯感知センサ２６が配設されている。具体的には、第２溶湯感知センサは湯道５を画成する固定型分割面３Ｂから露出するように固定型３内に配設されている。第２溶湯感知センサ２６は公知の構成の電気的検出センサであり、湯道５の入口５Ａから流入する溶湯Ｍが第２溶湯感知センサ２６に接触すると、第２溶湯感知センサ２６は検知信号を出力する。この検知信号は配線２７を介して後述する制御装置に伝達されるように構成されている。

傾動式重力鋳造装置１は、傾動駆動手段、遮断部材駆動手段及び加圧ピン駆動手段等の駆動手段を制御する図示せぬ制御装置を備えている。制御装置は、第１溶湯感知センサ２４が出力した検知信号が伝達されると同時に油圧シリンダ１５の駆動を開始する信号を発し、遮断部材１８による湯道５の遮断を開始する。また、制御装置は、油圧シリンダ１５の駆動を開始する信号を発した後の所定タイミングで油圧シリンダ２０の駆動を開始する信号を発し、加圧ピン２３によるキャビティ６の溶湯Ｍの加圧を開始する。

また、この制御装置は、第２溶湯感知センサ２６が出力した検知信号が伝達されてから該第１溶湯感知センサ２４が出力した検知信号が伝達されるまでの時間を計測し、計測時間が所定時間よりも短い場合には、油圧シリンダ１５と油圧シリンダ２０の駆動を開始する信号を発することなく、ブザー等の報知手段より作業者に溶湯の充填不良等の異常が生じていることを知らせるように構成されている。

次に、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。傾動式重力鋳造法においては、先ず、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。

次に、図１に示す状態から矢印αで示す方向に金型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は図示せぬ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内に注がれるが、溶湯Ｍが湯道５の入口５Ａから流入して第２溶湯感知センサ２６に接触すると、第２溶湯感知センサ２６は検知信号を発し、検知信号が配線２６を介して制御装置に伝達される。

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によりほぼ満たされると溶湯Ｍは湯道５の出口付近の湯溜め部５Ｃ内を上昇していく。図４に示すように湯溜め部５Ｃが溶湯Ｍで満たされて溶湯Ｍが第１溶湯感知センサ２４に接触すると、第１溶湯感知センサ２４は検知信号を出力する。検知信号が配線２５を介して制御装置に伝達されると、制御手段は、油圧シリンダ１５を駆動する信号を発し、遮断部材１８の先端面を固定型分割面３Ａに当接（又は近接）させて湯道５を遮断する湯道遮断工程を開始する。

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、制御手段は油圧シリンダ２０を駆動する信号を発し、加圧ピン２３をキャビティ６内に侵入させる加圧工程を開始する（図５参照）。キャビティ６への溶湯Ｍの充填が完了した後の適切なタイミングに湯道５を遮断した状態でキャビティ６の溶湯Ｍを加圧ピン２３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の端部等の表面層を金型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６参照）にひけ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。

なお、制御装置は、第２溶湯感知センサ２６が出力した検知信号が伝達されてから該第１溶湯感知センサ２４が出力した検知信号が伝達されるまでの時間を計測しており、計測時間が所定時間よりも短い場合には、湯道遮断工程と加圧工程を開始することなく、ブザー等の報知手段より作業者に溶湯の充填不良等の異常が生じていることを知らせる。

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６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。

図示せぬ金型冷却手段によりキャビティ６内の溶湯が凝固したら、油圧シリンダ２０を駆動して加圧ピン２３を図６の左方向に後退させた後に型開き工程を行う。型開き工程においては、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６の右方向に移動させ、可動型４を固定型３から離間させる。そして、金型２に設けられた図示せぬ押出ピンで鋳造品を金型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６の左方向に移動させ、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、傾動機構によって金型２を図１の状態に復帰させる。以上が傾動式重力鋳造法である。

本実施形態の傾動式重力鋳造装置１及び傾動式重力鋳造装置法によれば、湯道５に配設された第１溶湯感知センサ２４が出力する検知信号によりキャビティ６が溶湯Ｍで充填されたタイミングが把握され、制御装置はこの検出信号に基づいて遮断部材１８による湯道遮断工程と加圧ピン２３による加圧工程を開始するので、湯道遮断工程と加圧工程を行うタイミングを適切なものとすることができる。従って、金型２のキャビティ６の端部まで溶湯Ｍを充填することができると共に、鋳造品Ｃに鋳造欠陥が生じることを充分に防ぐことができる。

また、制御装置は第２溶湯感知センサ２６が出力する検知信号が伝達されてから第１溶湯感知センサ２４が出力する検知信号を伝達されるまでの時間を計測するので、計測された時間に基づいて溶湯の充填不良等の異常を把握したり、傾動駆動手段による傾動スピードを変更したりすることが可能となる。

本発明による傾動式重力鋳造装置及び傾動式重力鋳造装置法は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上述の実施形態においては、加圧ピン２３は固定型３側に配置されていたが、可動型４側に配置されるように構成してもよい。

また、上述の実施形態においては、加圧工程は金型傾動工程が完了する前に完了していたが、開始した加圧工程を金型傾動工程が完了した後も継続するようにしてもよい。

また、上述の実施形態においては、加圧工程は金型傾動工程が完了する前に完了していたが、金型傾動工程が完了した後に加圧ピンの停止を解除して加圧工程を再開するようにしてもよい。

１ 傾動式重力鋳造装置
２ 金型
３ 固定型
３Ａ 固定型分割面
４ 可動型
４Ａ 可動型分割面
４ａ 上面
５ 湯道
５Ａ 入口
５Ｂ 出口
５Ｃ 湯溜め部
６ キャビティ
７ ラドル
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 支持棒
２０ 油圧シリンダ
２１ シリンダロッド
２２ カップリング
２３ 加圧ピン
２４ 第１溶湯感知センサ
２５ 配線
２６ 第２溶湯感知センサ
２７ 配線
Ｍ 溶湯
Ｃ 鋳造品

Claims (4)

1. 金型にラドルを備え、該ラドルに溶湯を溜め、該金型が傾けられたときに湯道を介して該金型のキャビティに溶湯を注ぐ傾動式重力鋳造装置において、
   該湯道を遮断する為の遮断部材と、
   該キャビティの溶湯を加圧する為の加圧ピンと、
   該遮断部材と該加圧ピンの駆動を制御する制御装置と、
   該湯道に配設された第１溶湯感知センサとを備え、
   該制御装置は、該第１溶湯感知センサが出力する検知信号に基づいて該遮断部材と該加圧ピンの駆動を開始することを特徴とする傾動式重力鋳造装置。
2. 該金型は上型と下型とを備え、
   該湯道は該上型に凹設された湯溜め部を有し、
   該湯溜め部の上方に該第１溶湯感知センサが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の傾動式重力鋳造装置。
3. 該湯道の入口付近に第２溶湯感知センサが配設され、
   該制御装置は該第２溶湯感知センサが出力する検知信号が伝達されてから該第１溶湯感知センサが出力する検知信号を伝達されるまでの時間を計測することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の傾動式重力鋳造装置。
4. 請求項１乃至請求項３に記載の傾動式重力鋳造装置を用いて鋳造することを特徴とする傾動式重力鋳造法。

Images