JP2014136252A - 鋳造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】キャビティ内の溶湯が凝固した後にゲートシールピンを容易に引き上げることが可能な鋳造装置を提供する。
【解決手段】鋳造装置は、下方に加圧室からの溶湯を導入する開口を有するキャビティを形成する金型と、開口に対して進退自在に構成されてキャビティの開口を開閉するゲートシールピンとを有する。開口は、第1開口部と、第1開口部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど大きい径を有するようにテーパ状に形成された第2開口部とを有する。ゲートシールピンは、第1開口部に嵌合可能な嵌合部と、嵌合部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど小さい径を有するようにテーパ状に形成されたテーパ部とを有する。ゲートシールピンが最も前進した位置において、第1開口部に嵌合された嵌合部の下端は第1開口部の下端と同じ位置又はそれよりも上に位置する。
【選択図】図2
【解決手段】鋳造装置は、下方に加圧室からの溶湯を導入する開口を有するキャビティを形成する金型と、開口に対して進退自在に構成されてキャビティの開口を開閉するゲートシールピンとを有する。開口は、第1開口部と、第1開口部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど大きい径を有するようにテーパ状に形成された第2開口部とを有する。ゲートシールピンは、第1開口部に嵌合可能な嵌合部と、嵌合部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど小さい径を有するようにテーパ状に形成されたテーパ部とを有する。ゲートシールピンが最も前進した位置において、第1開口部に嵌合された嵌合部の下端は第1開口部の下端と同じ位置又はそれよりも上に位置する。
【選択図】図2
Description
本発明は、低中圧鋳造に用いられる鋳造装置に関する。
従来から、アルミホイール等のアルミニウム複合製品を低圧鋳造又は低中圧鋳造により製造する鋳造装置が知られている。この種の鋳造装置では、加圧室(るつぼ)内に溶湯を収容した状態で加圧室内の圧力を高め、この圧力により溶湯を加圧室からストークを介して金型のキャビティに充填する。続いて、所定の加圧状態を維持しつつ、溶湯をキャビティ内で凝固させて金属製品を鋳造する。最後に型開を行って、鋳造製品を取り出す。
上記のように溶湯をキャビティ内で凝固させる際、特許文献1の装置においては、キャビティの上部からゲートシールピンを押し下げてゲートを閉塞すると共にキャビティの容積を小さくし、これにより溶湯を加圧する。しかしながら、特許文献1の装置において、キャビティ内の溶湯が凝固した後、ゲートシールピンの下方と金型との間に付着した溶湯の凝固物がゲートシールピンと金型の間に噛み込むことによってゲートシールピンの引き上げが困難となるおそれがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、キャビティ内の溶湯が凝固した後にゲートシールピンを容易に引き上げることが可能な鋳造装置を提供することを目的とする。
本発明に係る鋳造装置は、下方に開口を有するキャビティを形成する金型と、金型の下方に配置されて、開口の下方から溶湯をキャビティに供給する加圧室と、開口に対して進退自在に構成されてキャビティの開口を開閉するゲートシールピンとを有する。開口は、第1開口部と、第1開口部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど大きい径を有するようにテーパ状に形成された第2開口部とを有する。ゲートシールピンは、第1開口部に嵌合可能な嵌合部と、嵌合部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど小さい径を有するようにテーパ状に形成されたテーパ部とを有する。ゲートシールピンが最も前進した位置において、第1開口部に嵌合された嵌合部の下端は第1開口部の下端と同じ位置又はそれよりも上に位置する。
本発明によれば、ゲートシールピンが最も前進した位置において、第1開口部に嵌合された嵌合部の下端は第1開口部の下端と同じ位置又はそれよりも上に位置するため、嵌合部及びテーパ部によって、ゲートシールピンの下方に溶湯の凝固物が付着しても、その凝固物はゲートシールピンと金型との間に挟まれにくい。したがって、本発明は、キャビティ内の溶湯が凝固した後にゲートシールピンを容易に引き上げることができる。
以下、添付の図面を参照して実施の形態に係る鋳造装置、及び鋳造方法を詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る鋳造装置を示す概略図である。本実施の形態は、本発明を低中圧鋳造法に適用した例を示している。鋳造装置は、図1に示すように、溶湯10を保持する保持室20と、この保持室20と連通路21を介して連通されて保持室20から供給された溶湯10を収容する加圧室(るつぼ)30とを有する。保持室20及び加圧室30には、それぞれ溶湯10を500℃〜700℃程度の溶融状態を維持するのに必要な温度まで加熱するヒータ23,24が設置されている。
図1は、第1の実施の形態に係る鋳造装置を示す概略図である。本実施の形態は、本発明を低中圧鋳造法に適用した例を示している。鋳造装置は、図1に示すように、溶湯10を保持する保持室20と、この保持室20と連通路21を介して連通されて保持室20から供給された溶湯10を収容する加圧室(るつぼ)30とを有する。保持室20及び加圧室30には、それぞれ溶湯10を500℃〜700℃程度の溶融状態を維持するのに必要な温度まで加熱するヒータ23,24が設置されている。
保持室20には、溶湯10の加圧室30への供給を制御するストッパー22が設けられている。ストッパー22は、鋳造工程の始めの状態において、加圧室30内に常に一定の溶湯10が収容されるように、後述するコントローラ90の制御に基づき、保持室20の連通路21への入口を開閉する。
加圧室30の上端開口部は、固定板33によって閉塞され、加圧室30内の溶湯10の上面空間は密閉空間となる。この密閉空間に固定板33内に形成されたガス供給路31が連通している。ガス供給路31は、不活性ガスを加圧室30内に供給する。また、固定板33には溶湯10の液面に向けて湯面検知棒32が設置されている。湯面検知棒32は、保持室20から加圧室30に溶湯10が送られる際、加圧室30内の溶湯10の湯面レベルが所定レベルに達したか否かを検知する。
固定板33の中央には、両端が開口した筒状のストーク40の上端が固定されている。ストーク40の下端は、加圧室30内の溶湯10の内部に浸っている。
固定板33の上面には、固定金型51が装着されている。また、固定金型51に対して上方に移動可能に構成された可動板34の下面には、可動金型52が装着されている。固定金型51と可動金型52とは、型閉したときにキャビティ50を形成する。固定金型51の中央部には、キャビティ50に連通するゲート部分に開口511が形成され、この開口511にストーク40の上端部が連通している。開口511は、第1開口部511Aと、第1開口部511Aの下方に設けられた第2開口部511Bを有する。第2開口部511Bは、上端から下端にいくほど大きい径を有するテーパ状に形成される。可動金型52には、先端がキャビティ50に臨むピン状のゲートシールピン60が装着されている。
ゲートシールピン60は、可動金型52の中央に形成された孔部522を塞ぐように孔部522に挿入され、可動金型52に対して上下方向に進退自在に組み込まれている。本実施の形態では、キャビティ50への溶湯10の充填時に、ピストン機構100よってゲートシールピン60自体が可動金型52から突出してキャビティ50内を加圧する。
ゲートシールピン60は、図1に示すように、加圧部61、嵌合部62、及びテーパ部63を有する。加圧部61は、ゲートシールピン60を押し下げた際にキャビティ50内を加圧する。嵌合部62は、加圧部61の下端に設けられる。嵌合部62は、第1開口部511Aに嵌合可能に構成され、加圧部61よりも小さい径を有する。テーパ部63は、嵌合部62の下端に設けられる。テーパ部63は下向きの円錐状に形成されている。すなわち、テーパ部63は、上端から下端にいくほど小さい径を有するようにテーパ状に形成される。
また、鋳造装置は、図1に示すように、第1ガス供給部70、及びコントローラ(制御部)90を有する。第1ガス供給部70は、弁71,72及びガス供給路31を介して加圧室30に不活性ガスを供給する。また、第1ガス供給部70は、ガス供給路31及び弁73を介して加圧室30を大気解放する。コントローラ90は、これらの不活性ガスの供給をコントロールするため、弁71〜73の開閉を制御する。
次に、図2を参照して、第1の実施の形態に係る鋳造装置の動作について説明する。図2は、第1の実施の形態に係る鋳造装置の動作を示す概略図である。図2(a)に示すように、先ず、固定金型51と可動金型52を型締めする。また、ゲートシールピン60を上昇させて開口511を開放した状態とする。そして、ガス供給路31を介して加圧室30に不活性ガスを供給する。すると、不活性ガスの圧力により加圧室30からストーク40を介して溶湯10はキャビティ50内に充填される。
続いて、図2(b)に示すように、ゲートシールピン60を押し下げて、その嵌合部62により開口511を塞ぐ。次に、図2(c)に示すように、ゲートシールピン60を最も前進させる。すると、ゲートシールピン60の加圧部61によってキャビティ50内の容積は小さくなるため、キャビティ50内は加圧される。この図2(c)に示す状態において、嵌合部62は第1開口部511Aに嵌合し、同時に第1開口部511Aに接し得る嵌合部62の下端B1は第1開口部511Aの下端B2と同じ位置又はそれよりも上に位置する。また、図2(c)に示す状態で、溶湯10は凝固し、製品10Aとなる。続いて、図2(d)に示すように、加圧室30を次第に大気解放させ、ゲートシールピン60及び可動金型52を引き上げて、キャビティ50を開放する。これにより、製品10Aを取り出す。
以上、第1の実施の形態において、ゲートシールピン60のテーパ63は上端から下端にいくほど小さい径を有する直線的なテーパ状に形成される(図1参照)。そして、ゲートシールピン60を最も前進させた状態においてゲートシールピン60の嵌合部62は第1開口部511Aに嵌合し、同時に第1開口部511Aに接し得る嵌合部62の下端B1は第1開口部511Aの下端B2と同じ位置又はそれよりも上に位置する(図2(c)参照)。これら構成によって、ゲートシールピン60の下方に溶湯10の凝固物が付着しても、その凝固物はゲートシールピン60と固定金型51との間に挟まれにくい。したがって、第1の実施の形態によれば、ゲートシールピン60を容易に引き上げることができる(図2(d)参照)。
[第2の実施の形態]
図3は、第2実施の形態に係る鋳造装置を示す概略図である。第2の実施の形態に係る鋳造装置は、図3に示すように、第1の実施の形態と異なるゲートシールピン60’を有する。また、第2の実施の形態は、第1の実施の形態の構成に加えて、第2ガス供給部80を有する。第2の実施の形態において、その他の構成は、第1の実施の形態と同様であるため、第1の実施の形態と同一の符号を付し、説明を省略する。
図3は、第2実施の形態に係る鋳造装置を示す概略図である。第2の実施の形態に係る鋳造装置は、図3に示すように、第1の実施の形態と異なるゲートシールピン60’を有する。また、第2の実施の形態は、第1の実施の形態の構成に加えて、第2ガス供給部80を有する。第2の実施の形態において、その他の構成は、第1の実施の形態と同様であるため、第1の実施の形態と同一の符号を付し、説明を省略する。
ゲートシールピン60’は、第1の実施の形態と同様に、孔部522を塞ぐように孔部522に挿入されて、可動金型52に対して上下方向に進退自在に組み込まれている。一方、第1の実施の形態と異なり、ゲートシールピン60’は、開口511の上方からガス供給路521を介してストーク40内に不活性ガスを供給可能に構成される。
第2ガス供給部80は、計量器83で計量された不活性ガスを、弁81,82、ガス供給路521及びゲートシールピン60’を介してストーク40内に供給する。なお、弁81、82の開閉は、コントローラ90により制御される。
図4は図3に示すA部の拡大図であり、図5は図4のB−B’断面図である。図6は、ゲートシールピン60’の他の状態を示す図である。ゲートシールピン60’は、図3〜図4に示すように、外筒61’と、この外筒61’内に移動自在に収容されて先端が外筒61’の下端から進退する可動ピン62’とを有する二重構造となっている。
外筒61’は、加圧部611、及び嵌合部612を有する。加圧部611は、ゲートシールピン60’を押し下げた際に、キャビティ50内を加圧する。嵌合部612は、加圧部611の下端に設けられる。嵌合部612は、第1開口部511Aに嵌合可能に構成され、加圧部611よりも小さい径を有する(図3参照)。
可動ピン62’は、外筒61’へ収容される収容部621、及び収容部621の下方に設けられたテーパ部622を有する。収容部621の外周には、例えば周方向に均等に4つの縦溝621Aが形成されている。これら縦溝621Aは、それらの下端部で可動ピン62’の周方向に延びる環状溝621Bによって相互に連結されている。そして、これら縦溝621Aと環状溝621Bとで、不活性ガスのガス供給路621Cを形成している。
可動ピン62’は、その上端部でピストン機構100’に連結されて外筒61’の内部を上下方向に駆動され、可動ピン62’のテーパ部622が外筒61’の下端から進退するようになっている。なお、ピストン機構100’は、可動ピン62’及び外筒61’を含むゲートシールピン60’全体も駆動可能である。
テーパ部622は、外筒61’の嵌合部612の下方に設けられる。テーパ部622は下向きの円錐状に形成されている。すなわち、テーパ部622は、上端から下端にいくほど小さい径を有するようにテーパ状に形成されている。また、テーパ部622の基端外周部は、図4に示すように、可動ピン62’の後退時に、外筒61’の下端部開口の内面を塞ぐ弁となる機能を有している。図6に示すように、可動ピン62’が外筒61’の下端から更に突出した場合には、弁が開いてガス供給路621Cに導入された不活性ガスが下方に排出される。
次に、図7及び図8を参照して、第2の実施の形態に係る鋳造装置の動作について説明する。図7及び図8は、第2の実施の形態に係る鋳造装置の動作を示す概略図である。先ず、図7(a)に示すように、固定金型51と可動金型52を型締めする。また、ゲートシールピン60’を上昇させて開口511を開放した状態とする。そして、ガス供給路31を介して加圧室30に不活性ガスを供給する。すると、不活性ガスの圧力により加圧室30からストーク40を介して溶湯10はキャビティ50内に充填される。
続いて、図7(b)に示すように、ゲートシールピン60’(外筒61’及び可動ピン62’)を下げて、外筒61’の嵌合部612により開口511を塞ぐ。次に、図7(c)に示すように、ゲートシールピン60’を最も前進させる。すると、外筒61’の加圧部611によってキャビティ50内の容積は小さくなるため、キャビティ50内は加圧される。図7(c)に示す状態において、外筒61’の嵌合部612は第1開口部511Aに嵌合し、同時に第1開口部511Aに接し得る嵌合部612の下端B3は第1開口部511Aの下端B2と同じ位置又はそれよりも上に位置する。また、図7(c)に示す状態において、ゲートシールピン60’のガス供給路621Cはガス供給路521に連通する。更に、図7(c)に示す状態で、ガス供給路31を介して加圧室30を大気解放する。
続いて、図8(a)に示すように、加圧室30への不活性ガスの供給を開始すると共に、ストーク40内への不活性ガスの供給を開始する。具体的に、ストーク40内への不活性ガスの供給は、外筒61’に対して可動ピン62’を押し下げることにより開始される。このとき、ストーク40内へ導入される不活性ガスは図3の計量器83で計量された量だけ導入される。不活性ガスは、ガス供給路521及びゲートシールピン60’(ガス供給路621C)を介してストーク40内へ供給される。上記ストーク40へのガス供給により、ストーク40内の溶湯10の湯面は押し下げられる。
続いて、図8(b)に示すように、ストーク40内への不活性ガスの供給を停止すると共に、加圧室30を次第に大気解放させる。具体的に、ストーク40内への不活性ガスの供給は、外筒61’に対して可動ピン62’引きを上げることにより停止する。
続いて、図8(c)に示すように、ゲートシールピン60’(外筒61’及び可動ピン62’)及び可動金型52を引き上げて、製品10Aを取り出す。
以上、第2の実施の形態において、可動ピン62’のテーパ部622は、外筒61’の嵌合部612の下方に設けられ、上端から下端に行くほど小さい径となるテーパ状に形成される。(図4参照)。そして、ゲートシールピン60’を最も前進させた状態において外筒61’の嵌合部611は第1開口部511Aに嵌合し、同時に第1開口部511Aに接し得る嵌合部611の下端B3は第1開口部511Aの下端B2と同じ位置又はそれよりも上に位置する。(図7(c)参照)。これら構成によって、ゲートシールピン60’の下方に溶湯10の凝固物が付着しても、その凝固物はゲートシールピン60’と可動金型52との間に挟まれにくい。したがって、第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様にゲートシールピン60’を容易に引き出すことができる(図8(c)参照)。
また、第2の実施の形態は、ゲートシールピン60’を介してストーク40へガスを供給してストーク40内の溶湯10の湯面を押し下げる(図8(a))。したがって、第2の実施の形態は、第1の実施の形態よりもゲートシールピン60’の下方への凝固物の付着を抑制できる。
以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。
10…溶湯、 10A…製品、 20…保持室、 21…連通路、22…ストッパー、 30…加圧室、31…ガス供給路、 32…湯面検知棒、40…ストーク、50…キャビティ、 51…固定金型、 52…可動金型、 60、60’…ゲートシールピン、 61…加圧部、 62…嵌合部、 70…第1ガス供給部、 80…第2ガス供給部、 90…コントローラ、 100、100’…ピストン機構。
Claims (3)
- 下方に開口を有するキャビティを形成する金型と、
前記金型の下方に配置されて、前記開口の下方から溶湯を前記キャビティに供給する加圧室と、
前記開口に対して進退自在に構成されて前記キャビティの開口を開閉するゲートシールピンとを備え、
前記開口は、
第1開口部と、
前記第1開口部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど大きい径を有するようにテーパ状に形成された第2開口部とを備え、
前記ゲートシールピンは、
前記第1開口部に嵌合可能な嵌合部と、
前記嵌合部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど小さい径を有するようにテーパ状に形成されたテーパ部とを備え、
前記ゲートシールピンが最も前進した位置において、前記第1開口部に嵌合された前記嵌合部の下端は前記第1開口部の下端と同じ位置又はそれよりも上に位置する
ことを特徴とする鋳造装置。 - 前記ゲートシールピンは、前記嵌合部の上部に前記嵌合部よりも径が大きく、前記キャビティを加圧する加圧部を有する
ことを特徴とする請求項1記載の鋳造装置。 - 前記ゲートシールピンは、
前記キャビティの開口を塞ぎ、且つ前記キャビティを加圧する外筒と、
前記外筒内に移動自在に収容されて先端が前記外筒の下端から進退する可動ピンと、
を有し、
前記外筒と前記可動ピンの間には前記ガス通路が形成され、前記可動ピンの進退動作によって前記ガス通路が開閉される
ことを特徴とする請求項1記載の鋳造装置。
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