JP4520448B2 - 鋳造部品の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＤＣブラシレスモータのブラケットなどの鋳造部品の製造装置及び製造方法に関する。

例えば、ＤＣブラシレスモータのブラケット（固定子ハウジング）は、アルミ製若しくはアルミ合金製の筒状部品が用いられる。このブラケットは、高速射出成形機を用いて溶融した金属溶湯（アルミ溶湯若しくはアルミ合金溶湯）を型閉じした成形型に圧送りするアルミダイカスト法により鋳造される。成形された鋳造品は製品部と不要部分に分離され、仕上げ処理、切削加工されて部品としてモータに組み付けられる。

成形型は、固定型と可動型を有し、可動型が固定型に対して水平方向に移動して型開閉が行なわれる。固定型及び可動型にはインサートブロックが各々設けられ、インサートブロックには金属溶湯が充填されるキャビティやこれに連絡するランナや湯口（ゲート）が形成されている。金属溶湯が成形型へ射出する際に金型に彫り込まれたランナゲートやキャビティに存在する空気や溶湯と離型剤との反応で生ずるガスを巻き込んで成形され袋小路になる末端部分に閉じ込められてしまう。このため、金属溶湯に混入した空気やガスを金型パーティング面や金型分割面の隙間などから外部に逃がす技術が提案されている（特許文献１、２参照）。

また、金属溶湯がキャビティ内の末端まで充填される間に冷却されて流動性が低下するため、袋小路になる末端成形部分への充填性が低下する。このため、金型パーティング面にエアーベントや油溜まりポケット（冷えた金属溶湯をためる部分）を設けて金属溶湯をキャビティより溢れ（オーバーフロー）させて成形される。
特開平０４−２１５７０５５号公報 特開２００２−１７８１２５号公報

しかしながら、金型パーティング面に湯口、エアーベント、湯溜まりポケットが形成されているため、軸状や筒状など複雑な形状をした鋳造品の場合、金属溶湯は湯溜まりポケットに先に充填されて上流側が閉塞されると、エアーやガスはキャビティ内の末端側に閉じ込められて逃げ場がなくなる。よって、鋳造品の末端成形部分に鋳巣が発生し易くなる。
また、冷却された金属溶湯が製品形状に入ると流動性が低下して未充填部分が発生し易くなる。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、成形品に鋳巣や未充填部がなく成形品質を向上させた鋳造部品の製造装置及び製造方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、次の構成を備える。
金属溶湯を成形型に圧送りして鋳造部品を製造する鋳造部品の製造装置であって、第１のインサートブロックの金属溶湯が流入する湯口より離れた下流側のキャビティ底部中心に第１のセンターピンが突設された固定型と、第２のインサートブロックの金属溶湯が流入する湯口に近い上流側のキャビティ底部中心に第２のセンターピンが突設された可動型を備え、第１，第２のセンターピンのうち少なくとも一方側端面に、環状の突条部と該突条部に形成されたスリットと突条部に囲まれた凹部が各々形成されており、成形型をクランプして第１，第２のセンターピンの端面どうしが突き当てられてピン内外にスリットを通じて連通するキャビティ空間部が形成され、湯口から第１，第２のセンターピンの外部に形成されたキャビティ空間部に充填された金属溶湯を、スリットを通じてピン内部のキャビティ空間部へオーバーフローさせることを特徴とする。
また、第１，第２のセンターピンの端面の双方に、環状の第１，第２の突条部と該第１，第２の突条部に各々放射状に形成されたスリットと、第１，第２の突条部に囲まれた第１，第２の凹部が各々形成されており、成形型をクランプして第１，第２の凹部が対向するよう第１，第２のセンターピンの端面どうしが突き当てられてピン内外にスリットを通じて連通するキャビティ空間部が形成されることを特徴とする。

また、鋳造部品の製造方法においては、成形型をクランプし、金属溶湯が流入する湯口より離れた下流側のキャビティ底部中心に突設された第１のセンターピンと金属溶湯が流入する湯口に近い上流側のキャビティ底部中心に突設された第２のセンターピンとで端面どうしを突き当ててピン内外に形成されるキャビティ空間部を連通させる工程と、成形型に形成された湯路を通じて金属溶湯を湯口からキャビティへ圧送りし第１，第２のセンターピンの外部に形成されたキャビティ空間部に充填してからスリットを通じてピン内部のキャビティ空間部へオーバーフローさせる工程と、型開きした成形型より取り出した成形品の内外に形成された不要な金属部分を除去するトリミング工程を含むことを特徴とする。
また、金属溶湯が充填されるキャビティ内の末端側に混入したエアーやガスを第１、第２のセンターピンとインサートブロックの隙間を通じて金型分割面へ導いて排出すると共に金属溶湯をピン内部のキャビティ空間部へオーバーフローさせてキャビティへ金属溶湯が充填されることを特徴とする。

上述した鋳造部品の製造装置及び製造方法を用いれば、第１、第２のセンターピンのうち少なくとも一方側端面に、環状の突条部と該突条部に囲まれた部位に凹部が形成されており、成形型がクランプして端面どうしが突き当てられた第１、第２のセンターピンは突条部に形成されたスリットを通じてピン内外に形成されるキャビティ空間部が連通するようになっている。よって、クランプした成形型に金属溶湯が射出されてキャビティ内へ圧送りされると、第１、第２のセンターピンの周囲から金属溶湯が充填されてキャビティ端部まで充填されてから最後にスリットを通じてオーバーフローしてピン内の空間部へ充填される。また、金属溶湯が充填されるキャビティ内の末端側に巻き込まれたガスを第１、第２のセンターピンとインサートブロックの隙間を通じて金型分割面へ導いて排出される。第１、第２のセンターピンどうしの端面間に形成される湯溜まり部は製品にならない部分であるため、成形品質に影響を与えない。したがって、金属溶湯に混入したエアーやガスが製品に残らず、鋳巣や未充填部のない高品質の精密鋳造部品を提供することができる。

また、第１、第２のセンターピンの端面の双方に、環状の第１、第２の突条部が各々形成され、各突条部に囲まれた部位に第１、第２の凹部が各々形成されており、成形型がクランプして第１、第２の凹部が対向するよう端面どうしが突き当てられた第１、第２のセンターピンは、第１、第２の突条部に各々形成されたスリットを通じてピン内外の空間部が連通するようになっている。これにより、キャビティからオーバーフローした金属溶湯はピン内の第１、第２の凹部が対向して形成される空間部へ充填される。この場合、第１、第２の凹部により形成される湯溜まり部の容積を大きくとれるので、金属溶湯を確実にオーバーフローさせて鋳造品の成形品質を安定させることができる

以下、本発明に係る鋳造部品の製造装置及び製造方法の最良の実施形態について添付図面とともに詳細に説明する。本実施形態は、鋳造部品の一例としてＤＣブラシレスモータのブラケットを例示して説明するものとする。

先ず、図１を参照して鋳造部品の製造装置の概略構成について説明する。
鋳造部品の製造装置はアルミニウム若しくはアルミニウム合金などを溶解して金属溶湯を図示しないスクリューなどを備えた射出装置により成形型１に圧送りするダイカスト法を用いて鋳造部品を製造する。

図１Ａ及び図１Ｂにおいて、固定型２は固定ベースブロック３に第１のインサートブロック６が入子状に設けられている。固定ベースブロック３には、図示しない射出装置から金属溶湯が射出される射出口４及び金属湯路５が形成されている。また、第１のインサートブロック６には、鋳造部品の外形を規定するキャビティ（金型凹部）７が設けられている。また、キャビティ７の底部中心には第１のセンターピン８が突設されている。第１のセンターピン８は固定ベースブロック３に固定されている。

図１Ａ及び図１Ｃにおいて、可動型９は可動ベースブロック１０に第２のインサートブロック１１が入子状に設けられている。可動ベースブロック１０には、金属湯路５に連続するランナ１２及び湯口（ゲート）１３、キャビティ（金型凹部）１４が形成されている。
また、第２のインサートブロック１１のキャビティ中心に第２のセンターピン１５が突設されている。第２のセンターピン１５は、型閉じした際に先端が対向するキャビティ７へ進入して第１のセンターピン８と端面どうしが突き当てられる。第２のセンターピン１５は可動ベースブロック１０に固定されている。尚、キャビティ７、１４は成形品の形状に応じて形成され、第１、第２のインサートブロック６、１１のいずれか一方に形成されていても良い。

また、図１Ｃにおいて、キャビティ１４の周囲、ランナ１２の一部には湯溜まりポケット（冷えた金属溶湯をためる部分）１６が設けられている。湯溜まりポケット１６にはエアーベント１７が連絡しており、エアーベント１７は第２のインサートブロック１１とベースブロック１０との金型分割面まで形成されている。金属溶湯に混入したエアーやガスはエアーベント１７より金型分割面に形成される隙間を通じて外部へ逃すようになっている。

ここで、第１、第２のセンターピン８、１５の形状について図４及び図５を参照して説明する。第１、第２のセンターピン８、１５のうち少なくとも一方側端面に、環状の突条部と該突条部に囲まれた部位に凹部が形成されている。また、成形型１がクランプして端面どうしが突き当てられた第１、第２のセンターピン８、１５は突条部に形成されたスリットを通じてピン内外に形成される空間部が連通するようになっている。

図４Ａ及び図５Ａにおいて、第１、第２のセンターピン８、１５の端面の双方に、環状の第１、第２の突条部１８、１９が各々形成されている。また、図４Ｂ及び図５Ｂにおいて、第１、第２の突条部１８、１９に囲まれた部位に第１、第２の凹部２０、２１が各々形成されている。また、図４Ａ及び図５Ａにおいて第１、第２の突条部１８、１９には放射状に複数箇所でスリット（へこみ部分）２２、２３が形成されている。

図２ＡＢＣにおいて、成形型１がクランプすると第１、第２の凹部２０，２１が対向するよう端面どうし（第１、第２の突条部１８、１９）が突き当てられる。第１、第２のセンターピン８、１５は、第１、第２の突条部１８、１９に各々形成されたスリット２２、２３を通じてピン内外の空間部が連通するようになっている。
尚、上記実施の形態では第１、第２のセンターピン８、１５の端面の双方に第１、第２の凹部２０、２１を設けたが、いずれか一方、好ましくは第１のセンターピン８側に凹部が設けられていれば良い。突条とスリットはいずれの端面に設けられていても良い。

次に、鋳造部品の製造工程について図１乃至図３を参照して説明する。
先ず、図１Ａにおいて、成形型１をクランプして第１のインサートブロック６のキャビティ中心に突設された第１のセンターピン８と第２のインサートブロック１１のキャビティ中心に突設された第２のセンターピン１５を対向するキャビティ７内へ進入させてピン内外に形成される空間部（キャビティ７と第１、第２の凹部２０、２１）をスリット２２，２３を通じて連通して端面どうしを突き当てる。

次に、成形型１に形成されたランナ１２、湯口１３を通じて金属溶湯をキャビティ７，１４へ圧送りして第１、第２のセンターピン８、１５の内外に形成される空間部へ金属溶湯を充填する。このとき、図２Ａにおいて、第１、第２のセンターピン８、１５の周囲から金属溶湯が充填されてキャビティ端部まで充填されてから最後にスリット２２，２３を通じてオーバーフローしてピン内のキャビティ空間部へ充填される。第１、第２のセンターピン８，１５どうしの端面間に形成されるキャビティ空間部（湯溜まり部）は製品にならない部分であるため、成形品質に影響を与えない。

また、キャビティ７、１４からオーバーフローした金属溶湯は湯溜まりポケット１６へ収容され、エアーベント１７を通じてエアーやガス抜きが行なわれる。第１、第２の凹部２０、２１に進入したエアーやガスは第１、第２のセンターピン８，１５と第１、第２のインサートブロック６、１１の隙間や金型分割面の隙間を通じて排出される。

図３Ａ、Ｂに成形後の成形品２４を示す。成形後の成形品２４には、製品（ブラケット）のほかに不要な金属部分が一体成形されている。この成形品２４は図示しないエジェクタピンをキャビティ内に突き出すことにより離型して成形型１から取り出され、成形品２４の内外に形成された不要な金属部分２６ａ、２６ｂが除去される（トリミング工程）。

鋳造部品２５の外部に接続する金属部分２６ａを除去した状態を図３Ｃに示す。鋳造部品２５の筒体内にはスリット２２、２３や対向する第１、第２の凹部２０、２１に相当する部位にオーバーフローした金属部分２６ｂが形成される。金属部分２６ｂは、キャビティ７内で金属溶湯が充填される末端部分に相当する。この金属部分２６に鋳巣が発生しても、除去される部分であるため製品への影響はない。

上述した実施形態は、ＤＣブラシレスモータのブラケットについて例示したが、鋳造部品はこれに限定されるものではなく、他の複雑な形状をした部品についても適用することができる。

成形型の正面図、固定型及び可動型のクランプ面の説明図である。 第１、第２のセンターピンの突き当て前後の状態説明図である。 成形品の正面図、左側面図、個片化した製品の説明図である。 第１のセンターピンの端面図及び部分断面図である。 第２のセンターピンの端面図及び部分断面図である。

符号の説明

１ 成形型
２ 固定型
３ 固定ベースブロック
４ 射出口
５ 金属湯路
６ 第１のインサートブロック
７、１４ キャビティ
８ 第１のセンターピン
９ 可動型
１０ 可動ベースブロック
１１ 第２のインサートブロック
１２ ランナ
１３ 湯口
１５ 第２のセンターピン
１６ 湯溜まりポケット
１７ エアーベント
１８ 第１の突条部
１９ 第２の突条部
２０ 第１の凹部
２１ 第２の凹部
２２、２３ スリット
２４ 成形品
２５ 鋳造部品
２６ 金属部分

Claims (4)

1. 金属溶湯を成形型に圧送りして鋳造部品を製造する鋳造部品の製造装置であって、
   第１のインサートブロックの金属溶湯が流入する湯口より離れた下流側のキャビティ底部中心に第１のセンターピンが突設された固定型と、
   第２のインサートブロックの金属溶湯が流入する湯口に近い上流側のキャビティ底部中心に第２のセンターピンが突設された可動型を備え、
   第１，第２のセンターピンのうち少なくとも一方側端面に、環状の突条部と該突条部に形成されたスリットと突条部に囲まれた凹部が各々形成されており、成形型をクランプして第１，第２のセンターピンの端面どうしが突き当てられてピン内外にスリットを通じて連通するキャビティ空間部が形成され、湯口から第１，第２のセンターピンの外部に形成されたキャビティ空間部に充填された金属溶湯を、スリットを通じてピン内部のキャビティ空間部へオーバーフローさせる鋳造部品の製造装置。
2. 第１，第２のセンターピンの端面の双方に、環状の第１，第２の突条部と該第１，第２の突条部に各々放射状に形成されたスリットと、第１，第２の突条部に囲まれた第１，第２の凹部が各々形成されており、成形型をクランプして第１，第２の凹部が対向するよう第１，第２のセンターピンの端面どうしが突き当てられてピン内外にスリットを通じて連通するキャビティ空間部が形成される請求項１記載の鋳造部品の製造装置。
3. 成形型をクランプし、金属溶湯が流入する湯口より離れた下流側のキャビティ底部中心に突設された第１のセンターピンと金属溶湯が流入する湯口に近い上流側のキャビティ底部中心に突設された第２のセンターピンとで端面どうしを突き当ててピン内外に形成されるキャビティ空間部を連通させる工程と、
   成形型に形成された湯路を通じて金属溶湯を湯口からキャビティへ圧送りし第１，第２のセンターピンの外部に形成されたキャビティ空間部に充填してからスリットを通じてピン内部のキャビティ空間部へオーバーフローさせる工程と、
   型開きした成形型より取り出した成形品の内外に形成された不要な金属部分を除去するトリミング工程を含む鋳造部品の製造方法。
4. 金属溶湯が充填されるキャビティ内の末端側に混入したエアーやガスを第１，第２のセンターピンとインサートブロックの隙間を通じて金型分割面へ導いて排出すると共に金属溶湯をピン内部のキャビティ空間部へオーバーフローさせてキャビティへ金属溶湯が充填される請求項３記載の鋳造部品の製造方法。

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