JPH0128937Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は強制冷却鋳造法を行う際使用する管部
材を所定位置に精度よく支持するための管部材の
支持装置に関する。

〔従来の技術〕

鋳造欠陥等のない信頼性のあるアルミニウム合
金鋳物、例えば、シリンダヘツド等を製造するた
めには、溶湯の凝固が迅速に行われ、また溶湯が
指向性凝固をすることが望ましい。従来、主に重
力鋳造法や低圧鋳造法においては、金型を水冷あ
るいは空冷することにより溶湯の凝固を促進する
ことが行われている。しかし、この場合には金型
の過冷却により注湯時に湯回り不良が生じないよ
うに金型温度を比較的厳格に調整する必要がある
が、金型温度は鋳造サイクルと共に周期的に変動
するため、金型の温度制御には比較的高度な制御
技術が必要である。また、金型に冷却手段を組み
込むため金型構造が複雑化し、金型の費用がアツ
プする。

また、鋳造欠陥をなくすために指向性凝固を行
わせるべく押湯の設置場所や形状、容量等を経験
的に選択設定することが行われている。しかし、
鋳物の形状的制約により、押湯の設置場所や形
状、容量等の選択設定には限界があり、押湯のみ
によつて良好な指向性凝固を行わせることが不可
能な場合がしばしば生じる。

更に、従来の方法では溶湯の凝固速度が遅く、
得られた鋳物の機械的強度が劣る。

そこで、本件出願人は、鋳造時鋳物に余肉部を
設け、この余肉部を強制冷却することにより指向
性凝固を促進する鋳物直冷式鋳造方法を提案した
（特開昭57−109559号公報）。この鋳物直冷式鋳造
方法により、指向性凝固が促進され、鋳物の高品
質化が図れると共に、鋳造サイクルの短縮化が図
れるという優れた効果が得られた。

また、本件出願人は、鋳型のキヤビテイに管部
材を配置し、この管部材に冷却媒体を通すことに
より溶湯を強制冷却して凝固を速める強制冷却鋳
造法を提案した（特開昭58−86966号公報）。この
強制冷却鋳造法により、溶湯の凝固速度が速くな
り、得られた鋳物の機械的強度が向上すると共
に、鋳造サイクルの短縮化が図れるという優れた
効果が得られた。

しかしながら、上記鋳物直冷式鋳造方法では、
強制冷却のために鋳物に余肉部を設けたため、鋳
物の歩留りが悪くなり、また鋳造後余肉部を除去
するのに時間が掛かるという問題がある。

また、上記強制冷却鋳造法においては、シリン
ダヘツド等の大物部品を鋳造する際には、形状に
よつては十分に指向性凝固を図れないという問題
がある。

そこで、更に本件出願人は、上記問題を解決す
るため、従来からしばしば用いられている冷し金
を指向性凝固に利用すると共に、溶湯により鋳ぐ
るむ管部材を強制冷却に利用する強制冷却式鋳造
方法を提案した（未公知）。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、上記２件の強制冷却鋳造法において
は、冷却媒体を通すために管部材を用いる。この
管部材は、鋳型内の所定位置に精度よく位置決め
されないと、冷却媒体が漏れる等の不具合を起こ
し易い。このため、管部材を鋳型内に迅速に、か
つ正確に支持する工夫が望まれていた。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる要望は、本考案によれば、次に述べる強
制冷却鋳造法における管部材の支持装置によつて
達成される。

即ち、本考案の強制冷却鋳造法における管部材
の支持装置は、鋳型により郭定されたキヤビテイ
内に管部材を挿通し、この管部材内に冷却媒体を
流すことにより溶湯を直接冷却する強制冷却鋳造
法に使用する管部材の支持装置であつて、 この管部材の下端を受ける受台と、管部材の上
端を押圧、支持する付勢手段とを有し、この付勢
手段は、先端が管部材の径より細くされ、本体部
が管部材の径と略同じで、途中にフランジ部を有
する冷却ノズルと、この冷却ノズルがその内部を
摺動自在とされるスリーブと、このスリーブに取
りつけられたケースとを有し、このケースと冷却
ノズルのフランジ部の間には圧縮スプリングが挿
入されていることを特徴としている。

〔作用〕

本考案の強制冷却鋳造法における管部材の支持
装置によれば、まず定盤本体上に鋳型を設置した
後、鋳型、定盤本体に設けられた穴を貫通して管
部材が挿通され、定盤本体の下方に設けられた管
部材の受台に当接することにより、下端の位置決
めがなされる。続いて、上方から冷却プレート本
体を下降させる。この冷却プレート本体には、管
部材の付勢手段が取り付けられており、この冷却
プレート本体が下降することにより、冷却ノズル
の先端が管部材内に挿入され、一定距離挿入され
た状態で管部材と当接し、冷却ノズルはそれ以上
下降しなくなり、冷却プレート本体は更に若干下
降する。そして、この状態では、スプリングがよ
り圧縮された状態となり、常時冷却ノズルの先端
を管部材に向けて付勢する。この結果、冷却ノズ
ルと管部材の嵌合は強固なものとなり、冷却ノズ
ルに導かれた冷却媒体は途中で漏れることなく管
部材に供給される。管部材に供給された冷却媒体
は、途中溶湯を冷却しつつ下方に流れ、管部材の
下端から流出する。この冷却媒体は受台の側面に
衝突し、側方に飛び散る。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例を図面を参考にして説明
する。

ここで、第１図は本考案の実施例に係る強制冷
却鋳造法における管部材の支持装置を示す断面
図、第２図は本体の実施例に使用する無枠砂型の
型合わせ構造を示す断面図、第３図は第２図の
−線断面図、第４図は本考案の実施例に用いた
定盤の平面図、第５図は本考案の実施例に係る鋳
型と定盤の取付け方法を示す断面図、第６図は本
考案の実施例に係る鋳型と定盤の取付け状態を示
す断面図、第７図と第８図はそれぞれ本考案の実
施例に係る冷却プレート本体と定盤本体の嵌合工
程を示す断面図、第９図〜第１１図はそれぞれ本
考案の実施例で用いた冷却ノズルの挿入異常検知
手段を示す断面図であり、第９図は正常な場合
を、第１０図と第１１図は異常な場合を示す。

第２図において、１は矩形平板状の定盤本体で
あり、この定盤本体１上には、３本の位置決めピ
ン２，３，３が立設、固定されている。この３本
の位置決めピン２，３，３は、第４図に示すよう
に、定盤本体１上に任意に形成した仮想の２等辺
三角形の各頂点に当たる位置に設けられ、２つの
等辺が交わる頂点に当たる位置の位置決めピン
は、断面形状が円形の丸ピン２とされ、他の２つ
の位置決めピンは、断面形状が矩形の角ピン３，
３とされている。そして、各位置決めピン２，
３，３の下部には、鋳型の水辺方向の位置決めを
するための鋳型水平決め台座４が設けられてい
る。なお、丸ピン２と角ピン３は、それぞれ先端
に行くほど径が小さくなつた円錐、角錐形状とさ
れる。

また、定盤本体１の長手方向の端部近傍には、
一対のガイドピン５が取り付けられている。更
に、この定盤本体１には、溶湯を強制冷却するた
めに、冷し金と管部材を取り付けるための孔が設
けられている。本実施例では、第４図に示すよう
に、冷し金用孔６と管部材用孔７を各５個ずつ設
けた。なお、第２図では、冷し金用孔６に冷し金
８が嵌挿されている。

この定盤本体１の位置決めピン２，３，３に
は、鋳型としての砂型９が挿入され、位置決め、
型合わせが行われる。この砂型９は上型９ａと下
型９ｂからなり、この上型９ａと下型９ｂには、
それぞれ位置決めピン２，３，３に対応する位置
に位置決めピン穴１０が設けられている。この位
置決めピン穴１０の丸ピン２に対する穴は、略丸
ピンと同じ大きさとされ、角ピン３に対応する穴
は、定盤本体１の短手方向は角ピン３と同じ長さ
であり、長手方向は角ピン３より長く形成された
断面略長穴形状とされている。また、砂型９に
は、管部材を挿通するための管部材用穴１１が設
けられている。この管部材用穴１１には管部材１
２が挿通される。この管部材１２は下端を定盤本
体１に取り付けられた断面三角形の受台１３によ
りその稜線に当たる部分で支持される。

定盤本体１と対向する位置には、第１図に示す
ように、図示しない駆動手段により、この定盤本
体１に対し進退（昇降）自在に冷却プレート本体
１４が設けられている。この冷却プレート本体１
４には、定盤本体１側でガイドピン５に対応する
位置にガイドブツシユ１５が設けられている。ま
た、砂型９の管部材用穴１１に対応する位置に
は、管部材１２を通すための孔１７が設けられて
いる。この孔１７に対応する冷却プレート本体１
４の上面側には冷却ノズル用スリーブ１８が取り
付けられ、このスリーブ１８の上部にはスプリン
グのセツトと冷却ノズル本体の上部の支持ガイド
をするために保護ケース１９が取り付けられてい
る。このスリーブ１８内には、冷却ノズル１６が
摺動自在に嵌挿されている。この冷却ノズル１６
は冷却媒体を導く導管２０と接続されている。冷
却ノズル本体の中央近傍にフランジ部１６ａを有
し、冷却ノズル１６の外周でフランジ部１６ａと
保護ケース１９の間には、圧縮スプリング２１が
挿入されている。冷却ノズル１６の先端は円錐形
状とされ、冷却ノズル１６の本体１６ｂの径の大
きさは、管部材１２の径と略同じとされている。
このため、冷却ノズル１６の先端部１６ｃが管部
材１２に挿入されると、先端部１６ｃが完全に挿
入された状態で管部材１２と冷却ノズル１６が当
たることになる。

また、冷却プレート本体１４の上面で、冷却ノ
ズル付勢手段の近傍には、冷却ノズル１６の挿入
異常検知手段が設けられている。この冷却ノズル
挿入異常検知手段は、第９図に示すように、保護
ケース１９の上方の導管２０に取り付けられた被
検出物２２と、スプリング２３により保持された
アンテナ２４と、このアンテナ２４を所定位置に
支持するための冷却プレート本体１４上に取り付
けられたブラケツト２５とを有する。被検出物２
２は、軸方向の略中央に環状溝２６が形成されて
おり、アンテナ２４の先端はこの環状溝２６内に
挿入される。そして、アンテナ２４が環状溝２６
の上方または下方の壁面に触れた場合（第１０
図、第１１図参照）を異常として検知し、触れな
い場合（第９図）を正常と判断する。この判断結
果は、電気信号として図示しないブザーあるいは
ランプに伝えられ、表示等される。なお、異常を
検知した場合は自動停止機構が働くようになつて
いる。

次に、強制冷却鋳造法に使用する砂型の組みつ
け方法を説明する。

まず、第４図に示す定盤本体１を準備し、位置
決めピン２，３，３を上にして略水平に載置す
る。続いて、冷し金８をその頭部を位置決めピン
２，３，３側にして冷し金用孔６に挿通させる。
次いで、第５図に示すように、定盤本体１の位置
決めピン２，３，３と下型９ｂの位置決めピン穴
１０の位置を合わせた後、静かに下型９ｂを位置
決めピン２，３，３に挿通させる。そして、下型
９ｂが鋳型水平決め台座４に当接するまで押し込
む。続いて、同様に上型９ａを位置決めピン２，
３，３に挿通させて型合わせを行う。この結果、
第６図に示すように、上型９ａと下型９ｂは位置
決めピン２，３，３にガイドされて所定位置に納
まり、上型９ａと下型９ｂが正確に位置決めされ
る。

次いで、第２図に示すように、上方から管部材
用穴１１および管部材用孔７を貫通して管部材１
２を挿入し、管部材１２の下端を受台１３（第３
図参照）に当接させる。この結果、管部材１２の
下端の位置決めがなされる。

続いて、冷却プレート本体１４を下降させる。
すると、第７図〜第８図に示すように、まずガイ
ドブツシユ１５が定盤本体１に取り付けられたガ
イドピン５と嵌合し、冷却プレート本体１４と定
盤本体１の位置決めがなされる。そして、下降を
続けることにより冷却プレート本体１４に設けら
れた孔１７内に管部材１２が案内されて入り、管
部材１２の上端の位置決めがなされる。その後、
冷却プレート本体１４に取り付けられたスリーブ
１８内に摺動自在に保持された冷却ノズル１６の
先端が、この管部材１２内に挿入される。一定距
離押し込まれたとき、冷却ノズル１６は管部材１
２と当接し、その後下降を続けることにより、圧
縮スプリング２１が圧縮される。従つて、定盤本
体１と冷却プレート本体１４が完全に位置決めさ
れた状態では、第１図に示すように、管部材１２
と冷却ノズル１６は圧縮スプリング２１の付勢力
により強固に密着した状態となる。

なお、定盤本体１と冷却プレート本体１４が当
接した最終状態において、第９図のようにアンテ
ナ２４が被検出物２２と接触していなければ、冷
却ノズル１６と管部材１２は正確に嵌合、位置決
めされたことを示す。一方、第１０図、第１１図
に示すように、アンテナ２４が被検出物２２の環
状溝の上面に接触した場合には、管部材１２と冷
却ノズル１６が接触していないこと、あるいは管
部材１２がセツトされていないことを示し、アン
テナ２４が被検出物２２の環状溝の下面に接触し
た場合には、管部材１２と冷却ノズル１６の接触
が十分でなく、管部材１２等に詰まり等が発生し
ていることを示す。かかる場合には、図示しない
ブザーやランプにより、その異常が知らされ、な
おかつ自動停止機構が働くようになつている。

以上より、本実施例の強制冷却鋳造法における
管部材の支持装置によれば、定盤本体１と冷却プ
レート本体１４を合わせるという簡単な操作で、
管部材１２の正確な位置決めを自動的に行うこと
ができる。

また、管部材１２と冷却ノズル１６の嵌合が正
しく行われたかどうかを、容易に知ることができ
る。

以上、本考案の特定の実施例について説明した
が、本考案は、この実施例に限定されるものでは
なく、実用新案登録請求の範囲に記載の範囲内で
種々の実施態様が包含されるものである。

例えば、実施例では鋳型として砂型を用いる例
を示したが、金型を用いてもよい。

〔考案の効果〕

以上より、本考案の強制冷却鋳造法における管
部材の支持装置によれば、定盤本体と冷却プレー
ト本体を合わせるという簡単な操作で、管部材の
正確な位置決めを自動的に行うことができるとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る強制冷却鋳造法
における管部材の支持装置を示す断面図、第２図
は本体の実施例に使用する無枠砂型の型合わせ構
造を示す断面図、第３図は第２図の−線断面
図、第４図は本考案の実施例に用いた定盤の平面
図、第５図は本考案の実施例に係る鋳型と定盤の
取付け方法を示す断面図、第６図は本考案の実施
例に係る鋳型と定盤の取付け状態を示す断面図、
第７図と第８図はそれぞれ本考案の実施例に係る
冷却プレート本体と定盤本体の嵌合工程を示す断
面図、第９図〜第１１図はそれぞれ本考案の実施
例で用いた冷却ノズルの挿入異常検知手段を示す
正面図であり、第９図は正常な場合を、第１０図
と第１１図は異常な場合を示す。 １……定盤本体、２……丸ピン（位置決めピ
ン）、３……角ピン（位置決めピン）、４……鋳型
水平決め台座、５……ガイドピン、６……冷し金
用孔、７……管部材用孔、８……冷し金、９……
砂型（鋳型）、９ａ……上型、９ｂ……下型、１
０……位置決めピン穴、１１……管部材用穴、１
２……管部材、１３……受台、１４……冷却プレ
ート本体、１５……ガイドブツシユ、１６……冷
却ノズル、１７……孔、１８……スリーブ、１９
……保護ケース、２０……導管、２１……圧縮ス
プリング、２２……被検出物、２３……スプリン
グ、２４……アンテナ、２５……ブラケツト、２
６……環状溝。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 鋳型により郭定されたキヤビテイ内に管部材を
   挿通し、この管部材内に冷却媒体を流すことによ
   り溶湯を直接冷却する強制冷却鋳造法に使用する
   管部材の支持装置であつて、 この管部材の下端を受ける受台と、管部材の上
   端を押圧、支持する付勢手段とを有し、この付勢
   手段は、先端が管部材の径より細くされ、本体部
   が管部材の径と略同じで、途中にフランジ部を有
   する冷却ノズルと、この冷却ノズルがその内部を
   摺動自在とされるスリーブと、このスリーブに取
   りつけられたケースとを有し、このケースと冷却
   ノズルのフランジ部の間には圧縮スプリングが挿
   入されていることを特徴とする強制冷却鋳造法に
   おける管部材の支持装置。