JPH081298A - 鋳造方法及びその方法で使用される中子引き抜き装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品のトリミング工程で中子の引き抜きを行
えるようにすることにより、中子を引き抜くための特別
な工程を不要にする。 【構成】 本発明に係る鋳造方法は、溶湯がキャビティ
内に圧入されてから中子に接する部位が凝固するまでの
時間をＴ１とし、そのＴ１よりも所定時間長い時間をＴ
２としたときに、前記溶湯にＴ１時間だけ接している間
はその溶湯の高圧に抗してその変形量が前記製品に求め
られる形状精度以下である強度を維持し、かつ、前記Ｔ
１時間以上でＴ２時間以下の間は溶湯の熱により強度が
低下して前記製品のアンダーカット部を通り抜けるだけ
の塑性変形が可能であると同時に一端を引き抜くことに
より他端も引き抜くことができる相互結合力を有する樹
脂で中子を製造する工程と、溶湯の圧入後、前記Ｔ１時
間以上Ｔ２時間以下のタイミングで、かつ、前記製品を
鋳型から取り出してその製品をトリミングする際に前記
中子を引き抜く工程とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中子が挿入されている
キャビティ内に溶湯を高圧で圧入して製品を鋳造する鋳
造方法及びその方法で使用される中子引き抜き装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この鋳造方法に関連する従来の技術が、
特開昭６１−２９３６４６号公報に記載されている。こ
の鋳造方法は、ゴム等の可撓性物質によって成形された
中子を使用してアンダーカット部を有する製品の鋳造を
行うものである。この技術では可撓性の中子が用いられ
るために、鋳造後に中子を変形させながらアンダーカッ
ト部を通過させて、その製品から前記中子全体を引き抜
くことができる。この結果、従来の砂中子のように、中
子を除去する際に砂の一部が製品のアンダーカット部に
残って後処理が必要になることもなくなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の鋳造方
法によると、前記中子はゴム等の可撓性物質によって製
造されているため、キャビティ内に高圧の溶湯が圧入さ
れることにより、溶湯が衝突する部位等が変形するとい
う問題がある。このため、ゴム等の中子を使用する場合
には、中子が変形しない圧力にまで鋳造圧力を低下させ
る必要がある。しかしながら、鋳造圧力を低くすると、
製品の形状不良等が発生し易くなるという問題が生じ
る。本発明の技術的課題は、溶湯が凝固するまでは、そ
の溶湯の高圧により変形しないだけの大きな強度を有
し、かつ、溶湯が凝固した後はその溶湯の熱により可塑
化する樹脂製の中子を製作し、その中子を使用して鋳造
を行うことにより、高精度の高圧鋳造を可能にして製品
の形状不良等の問題を解決するとともに、中子の引き抜
きを容易に行えるようにするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段、作用、効果】

〔課題を解決するための請求項１に係る手段〕上記した
課題は、以下の特徴を有する鋳造方法によって解決され
る。即ち、請求項１に係る鋳造方法は、中子が挿入され
ているキャビティ内に溶湯を高圧で圧入して製品を鋳造
する鋳造方法において、溶湯がキャビティ内に圧入され
てから中子に接する部位が凝固するまでの時間をＴ１と
し、そのＴ１よりも所定時間長い時間をＴ２としたとき
に、前記溶湯にＴ１時間だけ接している間はその溶湯の
高圧に抗してその変形量が前記製品に求められる形状精
度を満足する強度を維持し、かつ、前記Ｔ１時間以上で
Ｔ２時間以下の間は溶湯の熱により強度が低下して塑性
変形が可能であると同時に一端を引き抜くことにより他
端も引き抜くことができる相互結合力を有する樹脂を選
択する工程と、前記工程で選択した前記樹脂で、前記製
品に中空部を成形する中子を製造する工程と、溶湯の圧
入後、前記Ｔ１時間以上Ｔ２時間以下のタイミングで、
かつ、前記製品を鋳型から取り出してその製品をトリミ
ングする際に前記中子を引き抜く工程とを有している。 〔請求項１に記載された発明の作用〕本発明によると、
中子は、溶湯がキャビティ内に圧入されてからその中子
に接する部位が凝固するまでの間、即ち、Ｔ１時間の
間、所定の強度を維持しており、前記中子に対して圧入
された溶湯の高圧力が加わっても中子は製品に求められ
る形状精度以下に変形することはない。また、前記中子
に接する部位の溶湯が凝固した後（Ｔ１時間経過後）、
Ｔ２時間経過するまでの間、その中子は、溶湯の熱によ
り平均的な強度が低下して、製品のアンダーカット部を
通り抜けるだけの塑性変形が可能になり、かつ、一端を
引き抜くことにより他端も引き抜くことができる相互結
合力を有している。このため、Ｔ１時間経過後Ｔ２時間
経過するまでの間の適正タイミングで中子に対して引く
抜き力を付与すれば、前記中子を製品から良好に引き抜
くことができる。さらに、前記適正タイミングが鋳型の
型開きタイミングよりも後であれば、製品のトリミング
工程において中子の引き抜きを行えるために、中子を引
き抜くための特別な工程を設ける必要がなくなる。 〔請求項１に記載された発明の効果〕本発明によると、
中子は、その中子に接する溶湯が凝固するまでは、その
溶湯の高圧に耐えるだけの大きな強度を有しているため
に、従来のように、鋳造圧力を下げる必要がなくなり、
製品の形状不良等が発生し難くなる。また、型開きの後
であっても製品のトリミング工程において中子の引き抜
きを行えるために、中子を引き抜くために特別な工程を
設ける必要がなくなり、コスト低減が図れるとともに、
製品の完成までに要する時間が短縮される。

【０００５】〔課題を解決するための請求項２に係る手
段〕上記した課題は、以下の特徴を有する中子引き抜き
装置によって解決される。即ち、請求項２に係る中子引
き抜き装置は、請求項１に記載の鋳造方法で使用される
中子を製品から引く抜く中子引き抜き装置であり、鋳造
により成形された製品のトリミングを行うプレス型に取
付けられている引き抜き機構と、前記引き抜き機構の可
動部に連結されており、前記製品が前記プレス型の所定
位置にセットされた状態で、その製品の外部に突出して
いる前記中子の一部と嵌合するフック部とを有してい
る。 〔請求項２に記載された発明の作用〕本発明によると、
鋳造された製品がプレス型の所定位置にセットされた状
態で、その製品の外部に突出している中子の一部は中子
引き抜き装置のフック部と嵌合できるようになる。ここ
で、中子の一部で製品の外部に突出している部分は溶湯
より直接加熱されることはないためにほとんど強度が低
下することはない。このため、前記引き抜き機構を作動
させても中子とフック部との嵌合が外れることはなく、
製品のトリミング工程中に中子を製品から確実に引き抜
くことができるようになる。 〔請求項２に記載された発明の効果〕本発明によると、
製品のトリミング工程において中子の引き抜きを行える
ために、中子を引き抜くために特別な工程を設ける必要
がなくなり、コスト低減が図れるとともに、製品の完成
までに要する時間が短縮される。

【０００６】

【実施例】以下、図１〜図４に基づいて本発明の一実施
例に係る鋳造方法及びその方法で使用される中子引き抜
き装置の説明を行う。本実施例においては、アンダーカ
ット部を有する製品ｘはダイカストマシン（図示されて
いない）によって鋳造され、また、その鋳造の際に使用
される中子ｎにはポリカーボネート等、ガラス転移点が
高く（160 ℃) 、また、衝撃強さ、延性ともに高い合成
樹脂製の中子が使用される。図３は、鋳造中における溶
湯（アルミニューム合金溶湯 凝固温度 550 ℃）の一
般的な温度変化の様子（以下、溶湯特性Ａという）と、
ポリカーボネートにより成形された前記中子ｎの一般的
な温度変化の様子（以下、中子特性Ｇ１という）とを、
縦軸に温度、横軸に時間を取って表したものである。な
お、溶湯特性Ａおよび中子特性Ｇ１は、製品の形状や中
子ｎの配置、サイズ等によって傾きが変動する。

【０００７】図３の時間軸におけるｔ0 は、溶湯の圧入
開始タイミングを表しており、ｔaはキャビティ１４に
溶湯の充填が完了したタイミングを表している。なお、
ｔ0〜ｔa の間では、溶湯の温度はほとんど低下せず約7
00 ℃に保持されている。前記キャビティ１４に充填さ
れた溶湯は、金型や中子ｎに冷却されて温度が低下し、
溶湯の充填が完了したタイミング (ｔa)から時間ｔb
(ｔ0 からＴ１時間経過）で中子ｎに接する部分が凝固
温度 550℃にまで到達し、その部分の溶湯が凝固する。
前記溶湯は金型内でさらに冷却され、全体が凝固して製
品ｘが成形された後に型開きされて金型から取り出され
る。

【０００８】一方、中子ｎは、溶湯からの熱を受けて温
度が上昇する。ここで、前記中子ｎの材料であるポリカ
ーボネートは熱伝導率が小さいため、溶湯が接触する表
面の温度が溶湯の温度にほぼ等しくなっても、内部の温
度は表面に近い側から徐々に上昇する。そして、温度が
215 ℃〜225 ℃に到達した部位から順番に可塑化する。
なお、図２に示す中子ｎの温度は平均温度を表してい
る。前記中子ｎの温度が常温から160 ℃までの間（高剛
性領域）では、ポリカーボネートはほとんど可塑化して
おらず中子ｎは高い強度を維持している。このため、前
記中子ｎに対して通常のダイカストマシンで使用される
鋳造圧力が加わっても、中子ｎはその変形量が製品に求
められる形状精度以下に保持され、ダイカスト用中子と
しての本来の機能を発揮する。一般的に、製品の厚みや
中子ｎのサイズ等は、前記中子ｎが高剛性領域にある間
にキャビティ１４内の溶湯が凝固するように設定され
る。ここで、図２中のｔc は、キャビティ１４内の溶湯
が凝固してからもなお中子ｎが高剛性領域にある時間を
表している。

【０００９】前記中子ｎの温度が160 ℃から約200 ℃ま
での間（中剛性領域）では、その中子ｎの表面側は可塑
化しているが芯の部分には高い剛性を有する部位が存在
している。したがって、前記中子ｎの平均的な強度は低
下し、製品ｘからの引き抜きは可能であるが、引っ張り
力が加えられても必要以上に延びたり切れることはな
い。したがって、この中剛性領域の適正タイミングで前
記中子ｎの巾木部ｎｈに対して後記する中子引き抜き機
構１８からの引き抜き力を働かせれば、前記中子ｎを製
品ｘから効率的に抜き取ることができる。さらに、前記
中子ｎの温度が210 ℃を超える領域（低剛性領域）で
は、中子ｎは芯に近い部分まで可塑化するため、前記中
子ｎの平均的な強度は急激に低下する。このため、低剛
性領域に達した中子ｎに引き抜き力が加えられると、中
子ｎがその力に耐えられず千切れたり延びすぎたりして
引き抜きが困難になる。

【００１０】本実施例においては中子ｎが中剛性領域に
ある状態で、かつ、製品ｘが金型から取り出されてトリ
ミング工程中に、その中子ｎの引き抜きを行うものであ
る。このため、図１に示されるように、トリミングプレ
ス型１０に中子引き抜き装置１８が設けられている。前
記トリミングプレス型１０は、図示されない昇降装置に
連結された上型１２と、前記製品ｘを所定位置で水平に
支持する下型１４とから構成されており、上型１２が下
型１４に係合する位置まで下降した状態で前記製品ｘか
ら鋳造方案部ｘｂ等を切断できるようになっている。さ
らに、前記上型１２の下面には、装置架台１６によって
前記中子引き抜き装置１８が水平に取付けられている。

【００１１】中子引き抜き装置１８は、製品ｘから中子
ｎを水平方向に引き抜くための装置であり、油圧シリン
ダ１８ｙとその油圧シリンダ１８ｙのピストンロッド１
８ｐの先端に固定されたフック部１８ｅとを備えてい
る。ここで、前記フック部１８ｅは、図２に示されるよ
うに、平面略Ｃ型に成形された鉤状の部材であり、一
方、製品ｘに鋳ぐるまれた中子ｎの巾木部ｎｈには前記
フック部１８ｅと上下方向から嵌合するリング状の溝ｈ
ｍが形成されている。そして、図１に示されるように、
油圧シリンダ１８ｙからピストンロッド１８ｐが所定の
寸法だけ延出した状態で、前記フック部１８ｅは製品ｘ
から外に突出した中子ｎの巾木部ｎｈの真上に位置する
ようになる。したがって、前記油圧シリンダ１８ｙによ
りフック部１８ｅを中子ｎの巾木部ｎｈの真上に保持し
た状態で、前記上型１２を所定位置まで下降させると、
前記製品ｘから鋳造方案部ｘｂ等が切断されると同時に
中子引き抜き装置１８のフック部１８ｅが中子ｎの巾木
部ｎｈに嵌合される。なお、前記油圧シリンダ１８ｙの
ストロークは、ピストンロッド１８ｐを収納した状態で
中子１６を製品ｘの外側まで水平に引き抜くことができ
る長さに設定されている。即ち、油圧シリンダ１８ｙの
ピストンロッド１８ｐが本発明の中子引き抜き装置の引
き抜き機構及びその可動部に相当する。

【００１２】次に、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）に基づい
て、製品ｘから中子ｎを引き抜く方法を説明する。前述
のように、中子ｎが中剛性領域にある状態で型開きが行
われて製品ｘが金型から取り出されると、その製品ｘは
トリミングプレス型１０まで運搬されて、図４（Ａ）に
示されるように、下型１４にセットされる。このとき、
中子引き抜き装置１８の油圧シリンダ１８ｙからはピス
トンロッド１８ｐが所定の寸法だけ延出されており、フ
ック部１８ｅは製品ｘに鋳ぐるまれた中子ｎの巾木部ｎ
ｈの真上に位置決めされる。この状態で、図４（Ｂ）に
示されるように、上型１２が下型１４に係合する位置ま
で下降することにより、前記製品ｘから鋳造方案部ｘｂ
等が切断されるとともに、前記中子ｎの巾木部ｎｈに設
けられた溝ｈｍにフック部１８ｅが嵌合される。次に、
図４（Ｃ）（Ｄ）に示されるように、中子引き抜き機構
１８の油圧シリンダ１８ｙがピストンロッド１８ｐを収
納する方向に作動されて製品ｘから中子ｎが水平に抜き
取られ、前記中子ｎは自重でフック部１８ｅから外れて
落下する。このようにして、製品ｘから中子ｎが抜き取
られると、上型１２が上昇して製品ｘがトリミングプレ
ス型１０から取り出され、さらに、中子引き抜き装置１
８のフック部１８ｅが元の状態に戻されて中子ｎの引き
抜き作業が終了する。

【００１３】このように本実施例によると、中子ｎはポ
リカーボネートで成形されており、そのポリカーボネー
トが高剛性領域にある間に中子ｎに接する溶湯が凝固す
る。このために、前記中子ｎにダイカスト法で一般的に
使用される高い鋳造圧力が加わったとしてもその変形量
は許容値以下となる。したがって、従来のように、鋳造
圧力を低くする必要もなくなり、製品ｘの形状不良等が
生じることはない。また、溶湯の熱により中子ｎが加熱
されて中剛性領域に到達し、強度が低下した状態で中子
ｎの引き抜きが行われるために、後工程で中子ｎの引き
抜きのために、その中子ｎを再加熱をする必要もなくな
る。このため、再加熱に起因した製品ｘのブリスタ不良
や熱歪み等を防止するとともに、省エネルギーを図るこ
とができる。さらに、中子を引き抜くための適正タイミ
ングが鋳型の型開きタイミングよりも後であっても、製
品ｘのトリミング工程において中子の引き抜きを行える
ため、中子ｎを引き抜くための工程を別に設ける必要が
なくなりコストの低減が図れるとともに時間が短縮され
る。ここで、前記中子ｎの巾木部ｎｈは金型に接してそ
の金型により冷却されているため、溶湯により直接加熱
されることがなく、高い強度のままで保持される。この
ため、中子引き抜き機構１８を作動させても中子ｎの巾
木部ｎｈと中子引き抜き機構１８のフック部１８ｅとの
連結が外れることはない。なお、本実施例においては、
中子引き抜き装置１８として油圧シリンダ１８ｙを使用
したがエアーシリンダや電動モータ等でも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る鋳造方法で使用される
トリミングプレス型の側面概略図である。

【図２】本発明の一実施例に係る鋳造方法で使用される
トリミングプレス型に設けられた引き抜き装置のフック
部と中子の巾木部とを表す斜視図である。

【図３】鋳造中における溶湯の温度変化特性と、中子の
温度変化特性とを表したグラフである。

【図４】本発明の第１実施例に係る鋳造方法における中
子の引き抜き手順を表す工程図である。

【符号の説明】

ｘ 製品 ｎ 中子 ｎｈ 巾木部 ｈｍ 溝 １０ トリミングプレス型 １８ 中子引き抜き装置 １８ｙ 油圧シリンダ（引き抜き機構） １８ｐ ピストンロッド（引き抜き機構の可動部） １８ｅ フック部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨高 周一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 村上 孝司 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中子が挿入されているキャビティ内に溶
   湯を高圧で圧入して製品を鋳造する鋳造方法において、 溶湯がキャビティ内に圧入されてから中子に接する部位
   が凝固するまでの時間をＴ１とし、そのＴ１よりも所定
   時間長い時間をＴ２としたときに、前記溶湯にＴ１時間
   だけ接している間はその溶湯の高圧に抗してその変形量
   が前記製品に求められる形状精度を満足する強度を維持
   し、かつ、前記Ｔ１時間以上でＴ２時間以下の間は溶湯
   の熱により強度が低下して塑性変形が可能であると同時
   に一端を引き抜くことにより他端も引き抜くことができ
   る相互結合力を有する樹脂を選択する工程と、 前記工程で選択した前記樹脂で、前記製品に中空部を成
   形する中子を製造する工程と、 溶湯の圧入後、前記Ｔ１時間以上Ｔ２時間以下のタイミ
   ングで、かつ、前記製品を鋳型から取り出してその製品
   をトリミングする際に前記中子を引き抜く工程と、を有
   することを特徴とする鋳造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の鋳造方法で使用される
   中子を製品から引く抜く中子引き抜き装置であり、 鋳造により成形された製品のトリミングを行うプレス型
   に取付けられている引き抜き機構と、 前記引き抜き機構の可動部に連結されており、前記製品
   が前記プレス型の所定位置にセットされた状態で、その
   製品の外部に突出している前記中子の一部と嵌合するフ
   ック部と、を有することを特徴とする中子引き抜き装
   置。