JP3804201B2

JP3804201B2 - 鋳造用金型

Info

Publication number: JP3804201B2
Application number: JP20613797A
Authority: JP
Inventors: 田明久山; 田勝弘上; 秀雄棚
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2017-07-31
Also published as: JPH1147904A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鋳造用金型に関するものであり、特に、外周部にヘリカル状の溝を有する円筒部材を鋳造するための鋳造用金型に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリカルギヤ、ヘリカルスプライン等、外周部にヘリカル状の溝を有する円筒部材を鋳造成形する場合、固定型と可動型のみで成形しようとすると、外周部のヘリカル状の溝がアンダーカットとなって型に干渉するために成形できない。このため、この種の製品を成形するには、通常は型内に中子機構を設け、中子によりアンダーカット部であるヘリカル状の溝を成形する手段が行われている。
【０００３】
例えば図３（正面図）及び図４（平面図）に示すような一端面５０ａ、他端面５０ｂ、外周面５０ｃを備えるヘリカルギヤ５０を鋳造成形する場合、その外周面５０ｃに形成されたヘリカル状の溝が製品の押出方向（図１において矢印Ａ方向）に対して斜めに形成されているので、この部分がアンダーカットとなり、固定型と可動型のみでは成形できない。
【０００４】
このような成形品を鋳造成形するための従来の技術について、図５〜図８に基づいて説明する。ここで、図５及び図６は型閉じ時における金型の平面断面図及び正面部分断面図、図７及び図８は型開き時における平面断面図及び正面部分断面図である。図５、図６において、一端面５０ａ、他端面５０ｂ及びヘリカル状の溝が斜めに形成された外周面５０ｃを備えるヘリカルギヤ５０は、その外周面５０ｃを４分割された中子５１、５２、５３、５４により取り囲まれ、これらの中子により外周面５０ｃを形成するキャビティー面を構成している。また図６より明らかなように、ヘリカルギヤ５０の一端面５０ａは固定型５５に当接し、この固定型５５により一端面５０ａを形成するキャビティー面を構成しており、他端面５０ｂは可動型５６に当接し、この可動型５６により他端面５０ｂを形成するキャビティー面を構成している。型開き時では、図７及び図８に示すように各中子５１、５２、５３、５４がヘリカルギヤ５０から遠ざかる方向に移動して外周面５０ｃから離型し、可動型５６が移動してヘリカルギヤ５０が取り出されるものである。尚、図５及び図７においては中子３は４分割されたものを示したが、中子の分割数は成形品のヘリカル状の溝の傾きや、刃形状のテーパの大きさにより種々選択されるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記説明した従来技術では、ヘリカル状の溝部を成形するのに複数に分割された中子を使用しているので、図７に示すように、各中子の当接面において成形品にバリ５７が発生し、このバリを取り除くのに加工したり、手作業で取り除いたりしなければならず、生産性が悪化するという問題がある。
【０００６】
故に、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、アンダーカット部を有する成形品を鋳造成形する際に、バリが発生せず、バリを除去する工程を省略して生産性を向上させることを技術的課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するために成された請求項１の発明は、
外周面にヘリカル状の溝が形成された円筒部材を鋳造するための鋳造用金型であって、
前記円筒部材の一端面を成形するキャビティー面を有する固定型と、前記固定型に対面し前記円筒部材の他端面を成形するキャビティー面を有する可動型と、環状体で構成され内周面にて前記円筒部材の外周面を成形するキャビティー面が形成された中子と、型開き時に一端が前記円筒部材に当接して該円筒部材を押し出す押出ピンと、前記押出ピンに押出力を付与する押出力付与手段と、前記押出ピンに連結され前記押出力付与手段による押出力を該押出力が作用する方向に対して回転する方向の回転力に変換するとともに変換された回転力を前記中子に伝達する伝達手段とを備えた鋳造用金型である。
【０００８】
上記発明によれば、外周面にヘリカル状の溝が形成された円筒部材を鋳造する場合、型開き時に押出ピンにより成形品である円筒部材に押出力が付与されるとともに、伝達手段によって押出力が該押出力の作用する方向に対して回転する方向の回転力に変換され、この変換された回転力が中子に伝達される。このとき円筒部材の外周面に形成されたヘリカル状の溝には、押出ピンから加えられる押出力と伝達手段から加えられる回転力とが作用する。回転力の作用方向は押出力の作用方向とは異なるので、これらの力の合力は、押出方向から傾斜した方向となる。合力の方向を円筒部材の外周面に形成されたヘリカル状の溝の形成された方向と合致させることにより、円筒部材が中子から抜け出せる状態となり、円筒部材が押出方向に前進するとともにそれと連動して中子が回転し、円筒部材が取り出せるものである。
【０００９】
また、上記技術的課題を解決するにあたり、請求項２において講じた発明のように、前記伝達手段は、前記押出力付与手段による押出力の付与方向に対して傾斜したカム溝が形成されたカム部材と、一端が前記中子に連結され他端が前記カム溝に係合しているピン部材であることが好ましい。
【００１０】
これによれば、カム溝が形成されたカム部材と該カム溝に係合するピン部材という簡単な構成で押出力を回転力へ変換すること及び回転力を中子に伝達することが実現でき、型製作費を節約できるものである。
【００１１】
この場合、請求項３のように、前記押出ピンの他端及び前記カム部材は押出プレートにそれぞれ連結され、前記押出プレートは前記押出力付与手段に連結されていることがさらに好ましい。
【００１２】
より好ましくは、請求項４のように、前記ピン部材の外周には軸受け部材が配設されていることが好ましい。
【００１３】
これによれば、押出力を回転力に変換して中子が回転する際に、ピン部材の外周に配置された軸受け部材により中子の回転に合わせてピン部材が回転する。このためピン部材の磨耗が防止され、寿命が向上し、回転の同期精度が維持され、良質な製品を長時間に渡って生み出すものである。
【００１６】
このように、分割した中子を使用しなくても鋳造成形可能となり、バリ等の発生がなくなるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（第１実施形態例）
図１、図２は、本発明の第１実施形態例である鋳造用金型の断面図であり、図１は型閉じ時の、図２は型開き時のものを示す。尚、本例で説明する成形品は、従来技術で説明したものと同形のヘリカルギヤ５０とする。このヘリカルギヤ５０は、前述の図３、図４で説明したように、一端面５０ａと、他端面５０ｂと、外周面５０ｃを備え、外周面５０ｃにはヘリカル状の溝が複数形成されているものである。
【００１９】
図１において、鋳造用金型１００は、固定型１を備える。固定型１にはヘリカルギヤ５０の一端面５０ａを成形するキャビティー面１ａが形成されている。また固定型１の型開き面側には可動型２が対面配置している。可動型２は、第１の可動型２１、第２の可動型２２、第３の可動型２３に３分割されている。第１の可動型２１は、型締め時に固定型１と直接当接してパーティングラインＰＬを形成するものであり、その型開き面には円筒状凹部２１ａが形成されているものである。第２の可動型２２は、第１の可動型２１に形成された円筒状凹部２１ａの内部に配置されており、該円筒状凹部２１ａの底面にてボルト３で第１の可動型２１と連結されている。そして、固定型１と対向する面には、ヘリカルギヤ５０の他端面５０ｂを成形するキャビティー面２２ａが形成されているものである。第３の可動型２３は一般にダイベースと呼ばれるものであり、第１の可動型２１に対して固定型１とは反対側の面に配置され、ボルト１９によって第１の可動型２１と連結されている。
【００２０】
円筒状凹部２１ａの周壁と第２の可動型２２の外周壁とで囲まれた空間には中子５が装着されている。中子５は、第１内周面５ａ、第２内周面５ｂ、第３内周面５ｃを備えた３段の環状に形成されており、第２内周面５ｂに第２の可動型２２が嵌め合わされている。第１の内周面５ａは、ヘリカルギヤ５０の外周面５０ｃを成形するキャビティー面とされ、ヘリカルギヤ５０に形成されるべきヘリカル状の溝と同じ傾きで且つ凹凸を逆にした複数の溝が形成されている。尚、中子５はその外周に段差５ｄが形成されており、この段差５ｄにはボルト６で第１の可動型２１に連結したリング部材７が嵌め合わされている。
【００２１】
第３の可動型２３には、型開き面側に開口した凹部２３ａが形成されている。この凹部２３ａの底側には駆動ロッド１８に連結された押出プレート８が配置している。この押出プレート８はさらにボルト１４によりリターンピン９と連結している。リターンピン９は、第１の可動型２１内に形成された貫通穴２１ｂを経て固定型１に当接している。また、駆動ロッドは油圧シリンダ、モータ等の駆動手段１６に連結されているものである。
【００２２】
押出プレート８の型開き側にはボルト１５により押出前板１０が連結固定され、この押出前板１０にはさらに押出ピン１１の一端が連結固定されている。押出ピン１１は、第１の可動型２１内に形成された貫通穴２１ｃ及び第２の可動型２２に形成された貫通穴２２ｂを経て第２の可動型２２のキャビティー面２２ａに通じるものである。
【００２３】
押出プレート８の型開き面にはさらに連動カム１２が配置されている。連動カム１２は、押出プレート８に当接したリング状の基部１２ａと、基部１２ａから第１の可動型２１側へ突出した複数の腕部１２ｂとよりなる。各腕部１２ｂの先端部は、中子５の第３内周面５ｃと第２の可動型２２の外周壁との間の隙間にまで突出し、この先端部にはカム溝１２ｃが形成されている。カム溝１２ｃは、図１に示すように型開き方向に対して傾斜して形成されており、このカム溝１２ｃ内には中子５の第３内周面５ｃから垂直に尖設されたピン１３が係合されているものである。
【００２４】
ピン１３の外周にはベアリング１７が配設されている。このベアリング１７によりピン部材１３は軸受け支持されるとともに、自転方向への回転が自在であるようにされているものである。
【００２５】
また、中子５の固定型１に対面する面には凹部５ｅが形成されている。一方、固定型１にはピン１ｂが一体又は別体で形成されており、型閉時にこのピン１ｂの先端部分が凹部５ｅに嵌合するようになっている。
【００２６】
上記構成の鋳造用金型１００において、型閉じ後に注湯されてヘリカルギヤ５０が鋳造される。一定時間の冷却後、型開きを行う。型が開くと、ヘリカルギヤ５０の外周面５０ｃは中子５の第１内周面５ａと噛み合っているので、ヘリカルギヤ５０は可動型２側に取り残される。このときヘリカルギヤ５０が固定型１についていこうとする力を受け、この力がヘリカルギヤ５０の外周面５０ｃで中子５を回転させる力となるが、ピン１ｂと凹部５ｅとが嵌合している間はこの嵌合により中子５の回転が規制される。型開き後、駆動ロッド１８が駆動手段１６により駆動され、図示矢印Ａ方向で示される押出方向への駆動力を付与される。このため駆動ロッド１８に連結されたリターンピン９、押出前板１０、押出ピン１１、連動カム１２も押出方向へと移動しようとする力を受ける。押出ピン１１は貫通穴２１ｃ、２２ｂを経てキャビティー面２２ａに通じているので、この部分でヘリカルギヤ５０を押出方向に押し出そうとする力が付与され、この押出力はヘリカルギヤ５０の外周面５０ｃに伝達される。これとともに、連動カム１２も押出プレート８を介して押出方向に移動しようとする力を受けるが、腕部１２ｂの先端に形成されたカム溝１２ｃは押出方向に対して傾斜した方向に形成されているので、カム溝１２ｃに係合したピン１３には、傾斜したカム溝１２ｃにより押出方向への力が押出方向に対して回転しようとする方向の回転力に変換される。この回転力は、ピン１３に連結した中子５に伝達され、さらに中子５の第１内周面５ａよりその部分で嵌合しているヘリカルギヤ５０の外周面５０ｃに伝達される。ヘリカルギヤ５０の外周面５０ｃにおいて、押出ピン１１による押出方向への押出力と連動カム１２による型開き方向に対する回転力との合力が、外周面５０ｃに形成されたヘリカル状の溝の方向と合致した場合、ヘリカル状の溝はこの合力の方向に沿って移動しようとする力となるので、ヘリカルギヤ５０は中子５の第１内周面５ａから抜け出すことが可能となる。この状態の場合、ヘリカルギヤ５０は、押出ピン１１により型開き方向に前進するとともに、ピン１３がカム溝１２ｃに案内されて中子５が回転し、外周面５０ｃのヘリカル状の溝部分と中子５の第１内周面５ａとの嵌合が解けて、取り出されるものである。また、中子５が回転する際に、ピン１３の外周にはベアリング１７が装着されているので、このピン１３も中子５の回転に合わせて自転する。
【００２７】
ヘリカルギヤ５０が取り出された後は、図示せぬ駆動手段により駆動ロッド１８が図示矢印Ｂ方向に駆動される。これにより、駆動ロッド１８に連結されたリターンピン９、押出前板１０、押出ピン１１、連動カム１２も同方向へ移動する。このため連動カム１２の腕部１２ｂの先端のカム溝１２ｃに係合されたピン１３は、カム溝１２ｃに案内されて中子５とともに回転し、鋳造前の状態に戻る。次に、型が閉められるが、このときリターンピン９の先端が固定型１に押されるので、この押圧力がリターンピン９を解して押出プレート８に伝達される。これにより、連動カム１２、ピン１３、中子５は確実に元の原位置に復帰することができるものである。
【００２８】
以上説明したように、本例においては、ヘリカルギヤ５０の一端面５０ａを成形するキャビティー面１ａを有する固定型１と、固定型１に対面しヘリカルギヤ５０の他端面５０ｂを成形するキャビティー面２２ａを有する可動型２１、２２、２３と、３段の環状体で構成されヘリカルギヤ５０の外周面５０ｃを成形するキャビティー面５ｃ（第１内周面）が形成された中子５と、型開き時に一端がヘリカルギヤ５０に当接してヘリカルギヤ５０を押し出す押出ピン１１と、押出ピン１１に押出力を付与する駆動手段１６と、押出ピン１１に押出プレート８を介して連結され駆動手段１６による押出力をそれが作用する方向に対して回転する方向の回転力に変換してこの回転力を中子５に伝達する連動カム１２及びピン１３とを備えた鋳造用金型の構造であるので、ヘリカルギヤ５０の外周５０ｃに形成されたヘリカル状の溝には押出力と回転力の合力が作用し、この合力により中子５から抜け出すことが可能となるものである。従って、従来のように複数に分割された中子を使用せずともヘリカルギヤ５０を鋳造成形して取り出すことができ、分割中子を使用することにより生じるバリの発生を防止し、バリ取りに要する工程を省略して生産性を向上させることができるものである。
【００２９】
また、押出力を回転力に変換して該回転力を中子５に伝達する伝達手段として、駆動手段１６による押出力の付与方向に対して傾斜したカム溝１２ｃが形成された連動カム１２と、一端が中子５の第３内周面５ｃに連結され他端がカム溝１２ｃに係合したピン１３により構成したので、非常に簡単な構成で伝達手段を実現でき、型製作上のコストを低減することができるものである。
【００３０】
また、ピン１３の外周には軸受け部材であるベアリング１７が配設されているので、押出力が回転力に変換されて中子５が回転する際に、ベアリング１７によりピン１３が中子５の回転に合わせて自転する。このためピン１３の磨耗が防止され、寿命を延ばすことができる。また、回転の同期精度の寿命も向上し、ヘリカルギヤ５０の外周面にカジリ等の不具合を発生させることなく、製品を取り出すことができるものである。
【００３１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるべきものではない。上記実施形態例においては、伝達手段としての連動カム１２を押出プレート８を介して押出ピン１１に連結させることで、押出ピン１１によるヘリカルギヤへの押出力と連動カム１２及びピン１３による中子への回転力とを連動させた例を示したが、その他にも、連動カム１２を直接押出ピン１３に連結させたり、押出ピン１１の押出ストロークをセンサ等で計測してその計測情報から連動カム１２を回転するようにしても、本発明を実現できることは明らかである。また、上記実施形態例においては、駆動手段１６の押出力を伝達手段である連動カム１２及びピン１３により回転力に変換する例を示したが、その他にも、中子を回転させる回転力付与手段を駆動手段１６とは別に設け、この回転力付与手段と駆動手段１６の動作をマイコン等により連動するように制御してもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明による鋳造用金型では、バリを発生させることなくヘリカル状の溝を有する円筒部材を鋳造成形することができるので、このバリを除去する工程が不必要であり、この種の製品の生産性を向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例における鋳造用金型の型閉じ時の断面図である。
【図２】本発明の実施形態例における鋳造用金型の型開き時の断面図である。
【図３】鋳造製品であるヘリカルギヤの正面図である。
【図４】鋳造製品であるヘリカルギヤの平面図である。
【図５】従来技術における鋳造用金型の型閉じ時の平面断面図である。
【図６】従来技術における鋳造用金型の型閉じ時の正面部分断面図である。
【図７】従来技術における鋳造用金型の型開き時の平面断面図である。
【図８】従来技術における鋳造用金型の型開き時の正面部分断面図である。
【符号の説明】
１・・・固定型、１ａ・・・キャビティー面
２・・・可動型、２１・・・第１の可動型、２２・・・第２の可動型、２２ａ・・・キャビティー面、２３・・・第３の可動型
５・・・中子、５ａ・・・第１内周面（キャビティー面）、５ｂ・・・第２内周面、５ｃ・・・第３内周面
８・・・押出プレート
９・・・リターンピン
１１・・・押出ピン
１２・・・連動カム（伝達手段）、１２ａ・・・基部、１２ｂ・・・腕部、１２ｃ・・・カム溝
１３・・・ピン（伝達手段）
１６・・・駆動手段（押出力付与手段）
１７・・・ベアリング（軸受け部材）
１８・・・駆動ロッド

Claims

外周面にヘリカル状の溝が形成された円筒部材を鋳造するための鋳造用金型であって、前記円筒部材の一端面を成形するキャビティー面を有する固定型と、前記固定型に対面し前記円筒部材の他端面を成形するキャビティー面を有する可動型と、環状体で構成され内周面にて前記円筒部材の外周面を成形するキャビティー面が形成された中子と、型開き時に一端が前記円筒部材に当接して該円筒部材を押し出す押出ピンと、前記押出ピンに押出力を付与する押出力付与手段と、前記押出ピンに連結され前記押出力付与手段による押出力を該押出力が作用する方向に対して回転する方向の回転力に変換するとともに変換された回転力を前記中子に伝達する伝達手段とを備えた鋳造用金型。
請求項１において、前記伝達手段は、前記押出力付与手段による押出力の付与方向に対して傾斜したカム溝が形成されたカム部材と、一端が前記中子に連結され他端が前記カム溝に係合しているピン部材であることを特徴とする鋳造用金型。
請求項２において、前記押出ピンの他端及び前記カム部材は押出プレートにそれぞれ連結され、前記押出プレートは前記押出力付与手段に連結されていることを特徴とする鋳造用金型。
請求項２または３のいずれか１項において、前記ピン部材の外周には軸受け部材が配設されていることを特徴とする鋳造用金型。