JP4104310B2 - Upper die lifting mechanism for casting equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、低圧鋳造装置や縦型重力金型鋳造装置における上金型を昇降させる上金型昇降機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
複雑な形状の金属製品を大量生産する鋳造方法として低圧鋳造法、金型鋳造法、ダイカスト法、溶湯鍛造法などが知られている。このような鋳造方法では、ダイと呼ばれる複数の金型を合体し、その内側に形成されるキャビティに溶湯を充填して成形が行なわれる。このうち、低圧鋳造法は、溶湯槽から金型へストークと呼ばれる溶湯供給管を接続し、密閉した貯湯槽内に1kgf/mm2 以下の低圧を加えて金型へ溶湯を充填する成形法であり、高品質の鋳造品が得られ、装置の自動化が容易で量産性に富み、製品歩留りが高いなど多くの利点がある。
【0003】
金型鋳造法は、予熱された複数の金型を油圧シリンダで分離あるいは合体し、作業者又はロボットにより湯口から注湯される方式であり、溶湯を重力下で金型に注湯する自重成形法であって、加圧装置を使わないため、中子を使用する複雑な鋳物を大量生産できる。
【0004】
上記2つの鋳造法を実施する低圧鋳造装置や金型鋳造装置は、装置の固定支持台に固定される下金型と上下に昇降される上金型、あるいは左右にスライド操作される横金型と横金型を備え、合体した金型はその概ね中心部に製品形状に対応するキャビティを有し、充填した溶湯の凝固後に上金型又は横金型のような可動型を油圧シリンダによりそれぞれの方向に昇降又はスライド移動させるように構成される。なお、金型鋳造装置には縦型と横型が含まれるが縦型の場合は上金型を油圧シリンダで昇降させる点で低圧鋳造装置と同等の構成部分を有する。
【0005】
上記低圧鋳造装置や縦型金型鋳造装置で上金型を昇降させる油圧シリンダは、上金型が重量物であるため大口径のシリンダが用いられ、これに対応する油圧ポンプも大型で、装置全体が大型化する。油圧式であるため、メインテナンスも煩雑であり、大量の廃油が発生して環境上の問題も生じる。
【0006】
そこで、このような油圧式の昇降手段に代えて電動モータと減速機、ウォーム、ウォームホイール、このホイールに螺合する昇降軸、これに接続された案内ロッドで昇降手段を構成した装置が提案され、採用されている。電動式の昇降手段は、速度調整や駆動距離などを正確に制御でき、鋳造製品を大量生産する際に金型を同一状態に繰返し設定する際の精度を高く維持できるなどの利点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動式の金型昇降手段を有する鋳造装置では、鋳造技術上の理由から金型温度は200〜500℃程度に加熱して鋳造が行なわれる。このため、金型が膨張し、上金型に接続されている金型昇降手段の案内ロッドを押し上げる。この押上力は、案内ロッドから昇降軸に貫通穴のねじが螺合するウォームホイール、ウォームに伝達されるが、この押上力で移動する昇降軸の移動距離は、昇降軸のねじとウォームホイール貫通穴のねじとの間のバックラッシより大きいため、このバックラッシを越えてウォームホイールに過負荷状態を生じる。
【0008】
このため昇降軸とウォームホイール貫通穴のねじの間で噛込みが発生し、上金型を上昇させる方向にモータを回転駆動しようとすると、モータが回転しないという動作不良や、モータの焼付きなどの故障がしばしば発生するため、実際には使用することができなかった。
【0009】
この発明は、上記の問題に留意して、鋳造装置に用いられる金型の熱膨張に対して、上金型を昇降させる昇降手段のモータ駆動部が動作不良や故障を発生しないようにした上金型昇降機構を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、金型の一方の下金型を設置した固定支持台上に中間支持台を設置し、中間支持台を貫通して昇降する昇降軸と、昇降軸に歯車機構を係合させ回転駆動部から伝達される回転を昇降軸の直線移動に変換する変換機構と、中間支持台を貫通する案内ロッドで上部及び下部の台を連結し昇降軸に連結して昇降される可動台とから成る上金型昇降機構を中間支持台に対して設け、上金型昇降機構により上金型を操作して下金型に合体した金型のキャビティに溶湯を導入して鋳造する鋳造装置において、昇降軸から上部可動台、案内ロッド、下部可動台へ至る力伝達経路の複数の連結点のうち少なくとも1箇所に緩衝材を設け、金型の熱膨張による下部可動台の押上げ移動を緩衝材で吸収するようにした鋳造装置の上金型昇降機構としたのである。
【0011】
上記の構成の上金型昇降機構は、低圧鋳造装置又は縦型金型鋳造装置に適用することが前提である。固定支持台上に置かれた下金型に上金型昇降手段により上金型を合体した金型に対して、低圧鋳造装置では下方に置かれた貯湯槽から溶湯供給管を介して、縦型金型鋳造装置では作業者又はロボットにより湯口から注湯されて鋳造が行なわれる。
【0012】
鋳造作業時に金型温度は、一般に200〜500℃程度に加熱して鋳造が行なわれ、このため金型が膨張する。上金型は金型内に注湯されている溶湯が漏れ出ないようにするため、上金型昇降手段で下金型に対し合体した時の状態から上金型が持上らないよう押えられ、かつ可動台に連結されている昇降軸に係合する歯車機構により昇降軸の上昇移動がロックされている。そして、金型が熱により膨張するとこれによる下部可動台の押上げにより下部可動台は強制的に持上げられようとする。
【0013】
しかし、この発明の上金型昇降機構では、昇降手段の昇降軸から上部可動台、案内ロッド、下部可動台へ至る力伝達経路における複数の連結点の少なくとも1箇所に緩衝材が設けられているから、この緩衝材が設けられている連結点で上記下部可動台の押上げ移動は吸収され、昇降軸へは持上げ力が伝達されないため、歯車機構に過負荷状態あるいは噛込みなどが生ずることがなく、従って鋳造作業終了後に上金型を上昇させる、あるいはその後再び下降させるなどの動作時に動作不良あるいは焼付きなどの不都合が生じることがなく、スムーズに動作が行なわれる。
【0014】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図示の例は低圧鋳造装置にこの発明の上金型昇降機構を適用した場合を示す。図1は低圧鋳造装置の主要縦断面図である。低圧鋳造装置Aは、金型1を載置する固定支持台である固定プラテン2上に中間支持台であるトッププラテン3を設置し、このトッププラテン3に金型1の上金型1aを昇降させるための上金型昇降機構10を設け、固定プラテン2の下方に注湯手段4を設けたものから成る。
【0015】
固定プラテン2は脚柱2L で固定設置され、その上にトッププラテン3が4つの脚柱3L で設置され、固定プラテン2には金型1の下金型1bが取付けられている。固定プラテン2の下に設置される注湯手段4は、支持台4B 上に支持された貯湯槽4a内の溶湯Gを、これに下端が投入され一般にストークと呼ばれる供給管5を金型1に連通させ、図示しないエアーコンプレッサから送られる1kgf/mm2 以下の低圧のエアーを導入してその低圧で湯面を押し下げ、これにより金型1内のキャビティ1cへ送るようになっている。
【0016】
図2、図3に上金型昇降機構の詳細図を示している。図示のように、上金型昇降機構10は、昇降軸11と上部可動台である天井プラテン12aと、この天井プラテンに連結されトッププラテン3を貫通して下方へ延びる案内ロッド13と、ロッド下端に連結された下部可動台である可動プラテン12bとを備え、昇降軸11はこれに係合する歯車機構14へ回転駆動部の電動モータ15からの回転力が伝達されて回転されると共に上下方向に昇降する。上記昇降軸11はトッププラテン3の中央に貫通して昇降自在に設けられ、昇降軸11の外周にはねじが刻設されてこれに歯車機構14のギヤが螺合している。
【0017】
昇降軸11の下端は自由端であるが、上端は連結部材16により上部可動台である天井プラテン12aに連結されている。連結部材16には緩衝材17aが設けられている。天井プラテン12aと案内ロッド13は連結部材13cで連結され、この連結部材13cには緩衝材17bが設けられている。又、案内ロッド13は、トッププラテン3に設けられた短い案内スリーブ13aによりスライド自在に案内されて昇降自在であり、その下端は連結部材13bにより可動プラテン12bに連結されている。上記緩衝材17a、17bは、耐熱性の弾性部材が用いられ、例えば金属製のばね、あるいは耐熱性ゴムが適用される。
【0018】
歯車機構14は、詳細を図示省略しているが、電動モータ15の出力軸上に設けた歯車と噛合う歯車14aの軸上にウォーム軸14bを形成し、これに係合するウォームホイール14cの中心に設けたねじ穴に昇降軸11のねじを螺合、貫通させ、ウォーム軸を電動モータ15により回転させるとウォームホイール14cが回転されて昇降軸11が昇降するように構成され、これにより昇降軸11の直線移動に変換する変換機構が形成されている。なお、ウォームホイール14cは回転自在であるが昇降軸11の軸方向へ移動しないようにケース内に保持されている。
【0019】
上記の構成とした実施形態の低圧鋳造装置Aでは、電動モータ15の駆動により上金型昇降機構10を作動させて鋳造作業が行なわれる。作業前に上金型1aを可動プラテン12bに図1に示す位置より上方の適宜高さ位置で取付け、この準備作業の後上金型昇降機構10を駆動して下降させ、上金型1aを下金型1b上に乗せて合体する。そして、この金型1のキャビティ1c内に溶湯Gを注入することにより鋳造が行なわれる。
【0020】
この鋳造の際に、溶湯Gは200〜500℃の高温に加熱されるため金型が膨張する。この金型の膨張により上金型1aと下金型1bの隙間から溶湯Gが流出しないよう上金型1aを下金型1bに合体した際に上金型昇降機構10は可動プラテン12bを上金型1aを押えた状態で保持し、昇降軸11が上昇しないように歯車機構14と昇降軸11の螺合位置でその上昇移動をロックしている。
【0021】
しかし、金型1が膨張すればその膨張した分だけ可動プラテン12bは押し上げられるが、この実施形態の上金型昇降機構10ではその押上げ移動は、連結ロッド13と天井プラテン12aの連結部材13cによる連結部、又は昇降軸11と天井プラテン12aの連結部材16による連結部にそれぞれ設けられている緩衝材17b、又は17aにより吸収される。
【0022】
上記実施形態の案内ロッド13と可動プラテン12bとの連結部の部分変形例を図5に示す。この例では、連結フランジ13bに案内ロッド13の下端が固定され、連結フランジ13bは可動プラテン12bに一定の隙間を置き、そこに緩衝材17cを挿置して設けられている。又、図示のように、案内ロッド13の下端と可動プラテン12bとの間には連結ロッド13dが可動プラテン12bに固定して設けられている。連結ロッド13dには上部肩部と下部肩部が形成されており、上部肩部は案内ロッド13の下端の内孔に嵌合して抜止めされ、内孔上部に所定長さの隙間が設けられている。
【0023】
上金型昇降機構10を作動させて可動プラテン12bに連結された上金型1aを昇降操作する際に、上金型の重力が下向きに作用すると、可動プラテン12bと連結ロッド13dが下方へ落ちようとするが、この下向きの力は連結ロッド13dの上部肩部を介して案内ロッド13により支持されるため、落下することはない。反対に、上金型1aの熱膨張で可動プラテン12bを上向きに押上げた場合、緩衝材17cが圧縮され、その分だけ連結ロッド13dの上端は案内ロッド13の下端の内孔内の隙間を上昇し、これにより押上げ力を吸収する。
【0024】
上記各例では動力伝達経路上の上部2箇所に緩衝材17a、17bを、あるいは下部1箇所に緩衝材17cを設けた例を示したが、上記緩衝材は上記3箇所全部でなく、そのうち少なくとも1箇所に設ければよい。又、上記実施形態では低圧鋳造装置の例を示したが、縦型重力金型鋳造装置にも同様に上金型昇降機構についての構成を適用できる。
【0025】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明の鋳造装置の上金型昇降機構は上金型を連結する下部可動台へ案内ロッドを経て上部可動台に連結した昇降軸に歯車機構を介して駆動部から回転力を伝達し、直線移動に変換して昇降させ、その動力伝達経路の複数の連結点のうち少なくとも1箇所に緩衝材を設けたから、金型の熱膨張による押上げ力を緩衝材で吸収できるため歯車機構に過負荷や噛込みが生じることがなく、スムーズで安定した作動を確保できるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の低圧鋳造装置の主縦断面図
【図2】同上の上部外観斜視図
【図3】図2の矢視III からの断面図
【図4】同上の部分拡大図
【図5】図4の部分変形例の図
【符号の説明】
1 金型
1a 上金型
1b 下金型
2 固定プラテン
2L 脚柱
3 トッププラテン
3L 脚柱
4 注湯手段
4a 貯湯槽
4B 支持台
10 上金型昇降機構
11 昇降軸
12a 天井プラテン
12b 可動プラテン
13 案内ロッド
13a 案内スリーブ
13b、13c 連結部材
14 歯車機構
15 電動モータ
16 連結部材
17a〜17c 緩衝材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of an upper die lifting mechanism for raising and lowering an upper die in a low pressure casting device and a vertical gravity die casting device.
[0002]
[Prior art]
Known low-pressure casting methods, die casting methods, die casting methods, molten metal forging methods, and the like are known as casting methods for mass production of complex shaped metal products. In such a casting method, molding is performed by combining a plurality of dies called dies and filling a cavity formed inside thereof with molten metal. Among these, the low pressure casting method is a molding method in which a molten metal supply pipe called stalk is connected from the molten metal tank to the mold, and the molten metal is filled into the mold by applying a low pressure of 1 kgf / mm 2 or less into a sealed hot water tank. There are many advantages such as high quality castings, easy automation of equipment, high productivity, and high product yield.
[0003]
The die casting method is a method in which a plurality of preheated dies are separated or combined with a hydraulic cylinder and poured from a gate by an operator or robot, and the molten metal is poured into the die under gravity. Because it does not use a pressure device, it can mass-produce complex castings that use cores.
[0004]
The low pressure casting apparatus and the mold casting apparatus for carrying out the above two casting methods are a lower mold fixed to a fixed support base of the apparatus, an upper mold that is moved up and down, or a horizontal mold that is slid right and left. The combined mold has a cavity corresponding to the product shape at the center of the mold, and after the molten metal is solidified, a movable mold such as the upper mold or the horizontal mold is respectively provided by a hydraulic cylinder. It is configured to move up and down or slide in the direction. Note that the mold casting apparatus includes a vertical mold and a horizontal mold. In the vertical mold, the upper mold has the same components as the low pressure casting apparatus in that it is moved up and down by a hydraulic cylinder.
[0005]
The hydraulic cylinder for raising and lowering the upper mold in the low-pressure casting apparatus and the vertical mold casting apparatus uses a large-diameter cylinder because the upper mold is heavy, and the corresponding hydraulic pump is also large. The whole becomes larger. Since it is hydraulic, maintenance is complicated, and a large amount of waste oil is generated, causing environmental problems.
[0006]
Therefore, instead of such a hydraulic lifting means, an electric motor, a reduction gear, a worm, a worm wheel, a lifting shaft that is screwed to this wheel, and a device that constitutes the lifting means with a guide rod connected thereto are proposed. Has been adopted. The electric lifting means can accurately control speed adjustment, driving distance, and the like, and has advantages such as being able to maintain high accuracy when repeatedly setting the mold in the same state when mass-producing cast products.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a casting apparatus having an electric mold lifting / lowering means, casting is performed by heating the mold temperature to about 200 to 500 ° C. for reasons of casting technology. For this reason, the mold expands and pushes up the guide rod of the mold lifting / lowering means connected to the upper mold. This lifting force is transmitted from the guide rod to the worm wheel and worm where the screw of the through hole is screwed to the lifting shaft. The moving distance of the lifting shaft that is moved by this lifting force is the distance between the lifting shaft screw and the worm wheel. Since it is larger than the backlash between the screw in the hole, the worm wheel is overloaded beyond this backlash.
[0008]
For this reason, a biting occurs between the lifting shaft and the screw of the worm wheel through hole, and if the motor is driven to rotate in the direction of raising the upper mold, the motor does not rotate or the motor seizes. In many cases, it could not be used because of frequent failures.
[0009]
In the present invention, in consideration of the above problems, the motor drive unit of the lifting / lowering means for raising and lowering the upper mold does not cause malfunction or failure with respect to the thermal expansion of the mold used in the casting apparatus. It is an object to provide a mold lifting mechanism.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides an elevating shaft that moves up and down through an intermediate support base by installing an intermediate support base on a fixed support base on which one lower mold of the mold is installed, A gear mechanism is engaged with the shaft to convert the rotation transmitted from the rotary drive to linear movement of the lifting shaft, and the upper and lower bases are connected to the lifting shaft by a guide rod that passes through the intermediate support base. An upper mold lifting mechanism comprising a movable base that is moved up and down is provided on the intermediate support base, and the upper mold lifting mechanism operates the upper mold to melt the molten metal into the mold cavity combined with the lower mold. In the casting apparatus to be introduced and casted, a buffer material is provided at at least one of a plurality of connection points of a force transmission path from the lifting shaft to the upper movable table, the guide rod, and the lower movable table, and the lower part due to thermal expansion of the mold Absorbed the push-up movement of the movable table with cushioning material. It was the upper mold lifting mechanism of forming apparatus.
[0011]
The upper mold lifting mechanism with the above configuration is premised on being applied to a low pressure casting apparatus or a vertical mold casting apparatus. In contrast to the lower mold placed on the fixed support base and the upper mold combined with the upper mold lifting means, the low-pressure casting machine uses the hot water storage tank placed below through the molten metal supply pipe. In the mold casting apparatus, casting is performed by pouring from a gate by an operator or a robot.
[0012]
During the casting operation, the mold temperature is generally heated to about 200 to 500 ° C. for casting, and the mold expands. In order to prevent the molten metal poured into the mold from leaking out, the upper mold should be held so that the upper mold cannot be lifted from the state when it is combined with the lower mold by the upper mold lifting means. The lifting movement of the lifting shaft is locked by a gear mechanism that engages with the lifting shaft connected to the movable base. And if a metal mold | die expand | swells with a heat | fever, the lower movable stand will be forced to be lifted by the raising of the lower movable stand by this.
[0013]
However, in the upper mold lifting mechanism of the present invention, the cushioning material is provided at at least one of a plurality of connection points in the force transmission path from the lifting shaft of the lifting means to the upper movable table, the guide rod, and the lower movable table. Thus, the push-up movement of the lower movable base is absorbed at the connection point where the cushioning material is provided, and the lifting force is not transmitted to the lifting shaft, so the gear mechanism may be overloaded or bitten. Therefore, there is no inconvenience such as malfunction or seizure when the upper die is raised or lowered again after the casting operation is completed, and the operation is performed smoothly.
[0014]
Embodiment
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The illustrated example shows a case where the upper mold lifting mechanism of the present invention is applied to a low pressure casting apparatus. FIG. 1 is a main longitudinal sectional view of a low pressure casting apparatus. The low pressure casting apparatus A installs a
[0015]
The fixed
[0016]
2 and 3 are detailed views of the upper mold lifting mechanism. As shown in the figure, the upper
[0017]
The lower end of the elevating
[0018]
Although details of the
[0019]
In the low-pressure casting apparatus A of the embodiment having the above-described configuration, the casting operation is performed by operating the upper
[0020]
During the casting, since the molten metal G is heated to a high temperature of 200 to 500 ° C., the mold expands. When the
[0021]
However, when the
[0022]
FIG. 5 shows a partial modification of the connecting portion between the
[0023]
When the
[0024]
In each of the above examples, the
[0025]
【The invention's effect】
As described above in detail, the upper mold lifting mechanism of the casting apparatus of the present invention is connected to the lower movable base connecting the upper mold via the guide rod via the guide rod to the lower movable base via the gear mechanism. Rotational force is transmitted from, converted into linear movement and moved up and down, and a buffer material is provided at at least one of a plurality of connection points of the power transmission path. Since it can be absorbed, there is an advantage that the gear mechanism is not overloaded and bitten, and a smooth and stable operation can be ensured.
[Brief description of the drawings]
1 is a main longitudinal sectional view of a low-pressure casting apparatus according to an embodiment. FIG. 2 is a top external perspective view of the same. FIG. 3 is a sectional view taken from the direction of arrow III in FIG. 5] Illustration of partial modification of FIG.
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