JP4738638B2 - モータロータ用ガイカスト装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明はモータロータのダイカスト装置に係り、特に真空源を用いてキャビティ内のガスや空気を吸引してダイカストを行うモータロータ用に適した真空ダイカスト装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
回転電機の回転子内の導体は縦型或いは横型のダイカストマシンによりアルミニウム溶湯を鋳込んで形成される。
【0003】
図3は縦型ダイカストマシンを使用して回転子導体を鋳込む場合に適用した従来装置(実開平3−9254号)の要部を示す。
【0004】
同図3において、溶融したアルミニウム21を注入するスリーブ22内にはプランジャ23が設けられている。このスリーブ22上には、下面側にゲートプレート24を取付け上面側に複数分割可能な湯口側型25を取付けた型受26が載置されるようになっている。そして、ゲートプレート24には複数個の湯口24aが形成され、湯口側型25には回転子導体の一部を構成するエンドリング及び複数個の羽根を形成するための湯口兼用のキャビティ25aが形成されていると共に、上面の中央部に凹部25bが形成されている。
【0005】
一方、回転子抜板27は、下端部にフランジ28aを有した芯金28に挿入されて積層されるようになっており、この回転子抜板27の外周部には複数本の開放形のスロット27aが設けられている。そして、芯金28に積層状態に挿入保持された回転子抜板27の周側面は、例えば三分割形の筒状型29により包囲されるようになっている。そして、芯金28に挿入されて筒状型29により包囲された回転子抜板27の上部には、中央部に円形孔30aを有した反湯口側型30が載置されるようになっており、この反湯口側型30には回転子導体のエンドリング及び羽根を形成するためのキャビティ30bが形成されている。かかる反湯口側型30はその上面に重ねられるホルダ31に上下動可能に連結されている。この反湯口側型30をホルダ31に上下動可能に連結するために、反湯口側型30にガイド孔30cを形成し、反湯口側型30の厚さ寸法よりも十数ミリ長いガイドピン兼用の段付ボルト32をガイド孔30cに通してホルダ31に螺着している。
【0006】
しかして、ホルダ31は中央部に円形孔31aを有し、この円形孔31aを閉鎖するようにして取付板33がねじ34によって固定されている。そして、このホルダ31の下面の内周側には、反湯口側型30に重ねられたときに0.05〜0.15ミリのクリアランスを生ずるガス抜き溝35が形成されていると共に、このガス抜き溝35に対して外周側において連通する環状溝36が形成されている。尚、環状溝36はガス抜き溝35の内周側に形成しても良い。更に、このホルダ31には、円形孔31a及び環状溝36を外部に連通するガス抜き通路37が形成されている。そして、このガス抜き通路37の出口部分に継手38が取付けられ、この継手38に連結したホース39を吸気装置40に接続している。この吸気装置40は図示はしないが真空ポンプ、真空タンク及び電磁開閉弁から構成されている。
【0007】
次に上記構成の作用を説明する。
【0008】
まず、回転子抜板27を芯金28に所定枚数挿入して所定厚さ積層し、その上で芯金28のフランジ28aを湯口側型25の凹部25bに嵌合する。次に三分割の筒状型29により回転子抜板27の外周側面を包囲する。続いてホルダ31に連結状態とされている反湯口側型30を回転子抜板27の上端部に載置し、且つホルダ31を反湯口側型30上に重ねる。以上により回転子抜板27の周囲を湯口側型25、筒状型29、反湯口側型30及びホルダ31により包囲した鋳込準備品41が構成されている。
【0009】
そして、ダイキャスト機のスリーブ22内に所定量の溶融アルミニウム21を注入し、その上で鋳込準備品41の型受26を図示しないプレスのベースに形成された円形孔内に嵌合するようにして、ゲートプレート24をスリーブ22上に載置する。そして、取付板33の上からプレスにより加圧し、この状態で吸気装置40の電磁開閉弁を開放する。すると、型内部のガス(空気)がガス抜き溝35を介して吸引され、型内が減圧される。この減圧されたところで、プランジャ23を高圧で押し上げて溶融アルミニウム21をゲートプレート24の湯口24aから加圧注入し、これにて回転子導体が成形される。尚、吸気装置40による型内の吸気はアルミニウム21の型内への注入後、2〜3秒経過した時点で終了する。そして、回転子導体の成形後、図示しないプレスの加圧力を除去して取付板33を引上げ、ホルダ31を反湯口側型30から離す。そこで、ガス抜き溝35に付着したアルミニウムのかすや不純物を圧縮空気により吹き飛ばし、清浄状態にする。次いで筒状型29及び湯口側型25を分解して回転子抜板27(回転子鉄心)を取出す。
【0010】
このような従来の実施例によれば、溶融アルミニウム21を型内に加圧注入する前に型内のガスを吸気装置40により吸引して減圧するので、型内に加圧注入された溶融アルミニウム21が型内に充満してゆく過程でガスを巻きこむ虞がなくなり、巣の発生をより確実に防止できるものである。
【0011】
さらに、少なくとも溶融アルミニウムを型内に圧入する前に吸気装置により型内のガスを吸引するようになっており、溶融アルミニウムがガスを巻き込むことが無くなり、しかも反湯口側型とホルダとを分離することにより、ガス抜き溝を毎回掃除できるので、巣の発生をより確実に防止できるものである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3に示される構成においては、ホルダ31と、反湯口側型との接触面に形成されるガス抜き溝35の吸引路断面積は通常溶融アルミニウムが差し込まない程度にされる必要があり、本願発明者の知見によれば断面の間隙は0.05〜0.1mm程度と非常に小さい。
【0013】
一方、真空源により吸引を行う時間は前述した従来例にも記載されているように溶融アルミニウムがキャビティ内へ圧入される前には終了させねばならず、モータロータ(電機回転子)の鋳造サイクルを短くする要求と、ガス抜きすなわちキャビティ内残留空気の除去による高品質化の要求とは矛盾する側面をもっている。
【0014】
電動機に対する高速回転の要求が増々強まる中では、後者の高品質化の前提であるキャビティ内残留空気の除去による高真空化の実現は決定的に重要である。
【0015】
しかるに、図3に示されるガス抜き溝35の吸引路断面の間隙は0.05〜0.15mm程度との開示があり、このガス抜き溝35に通じるキャビティ30bのところまで溶融アルミニウムの到達することがありうる点を考慮すれば、吸引装置40による吸引動作を少なくともプランジャ23による溶融アルミニウム21がスリーブ22から上昇して湯口24aへ到る前に終了させなければならない。
【0016】
従って、吸引可能な時間は、吸引装置40内の電磁弁のON、OFFに要する時間的ばらつきもあって、安全サイドにすなわち、その遅れがあっても溶融アルミニウムが反湯口側のキャビティ30bに達しないという条件を前提にして定めねばならなかった。
【0017】
以上述べた点は要するにモータロータの鋳造サイクルに要する時間を一定とすると真空引きの時間内にキャビティ内を十分高真空状態とする上でガス抜き溝35の断面積が小さい点に問題があるということである。
【0018】
本発明は、上記不具合を解決せんとするものであって、反湯口側からの吸引通路の断面積を従来よりはるかに大きくしてこの通路断面が吸引装置の能力を阻害しないようにすると共に、モータロータの両端部に形成したピンゲートを介して溶湯が供給されるようにし溶湯がエンドリング部分に達しても直ちに吸引通路に差し込まず、従って、吸引の時間を従来より長くでき、しかも金型内からのモータロータの排出シーケンスを簡単にしたモータロータ用のダイカスト装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1記載の発明は、芯金に積層状態に保持された多数の薄鋼板からなるコア用鉄心に形成された多数のスロット部に細い棒状導体部分と前記鉄心の両端部に成形され、前記各導体部分を短絡する環状のエンドリングとを鋳造成形するためのモータロータ用ダイカスト装置において、前記コア用鉄心を内周部分に収納保持する鉄心保持金型と、前記棒状導体部分及びエンドリングとして成形される溶湯を受容する射出スリーブと、前記射出スリーブを固定保持する固定ダイプレートと、前記固定ダイプレートに取付固定されると共に前記射出スリーブの射出側端部近傍にて溶湯のランナ部を形成する固定金型と、中心部に開孔を有する移動ダイプレートであって前記開孔を介して鋳造成形後のモータロータを前記鉄心保持金型から押出排出せしめる押出ロッドを装着してなる前記移動ダイプレートと、同移動ダイプレートに取付固定されてなる移動金型と、それぞれ一端面側が前記固定金型及び移動金型に接し、他端面側が前記鉄心及び鉄心保持金型の各端面側に接するよう配置されると共に、その各内部には前記エンドリング成形用の環状溝及び前記エンドリングの頂部に続く複数のピンゲートを形成するためのコーン状溶湯通路を設けた積層鉄芯の右側面にある第1金型及び積層鉄芯の左側面にある第2の金型及び前記移動金型と前記第2の金型との接触面上に一端が前記コーン状溶湯通路と通じ他端側は真空源に連通するよう形成された吸引通路とを備えたことを特徴とするモータロータ用ダイカスト装置からなるものである。
【0020】
また、請求項2記載の発明は、固定金型及び移動金型内には溶湯の供給路として前記ピンゲートに通ずる環状溝をそれぞれ形成すると共に同環状溝に成形された環状の成形部端面を押圧して前記環状溝から排出するための押出しピンを進退可能に設けたことを特徴とする。
【0021】
さらに、請求項3記載の発明は、第1の金型の固定金型からの離隔を所定量に規制する手段を設けたことを特徴とする。
【0022】
請求項4記載の発明は、環状の成形部端面を押圧する押出しピンの先端部を先端下方に向けてアンダーカット状に形成したことを特徴とする請求項2記載のモータロータ用ダイカスト装置を特徴とする。
【0023】
【作用】
請求項1に記載の発明においては、湯口側から供給された溶湯は固定金型と接する第1の金型内に形成されたピンゲート及び環状溝並びにエンドリング用環状溝を介して積層鉄心内に到り、さらに反湯口側にある第2の金型内に形成されたピンゲート及びエンドリング用環状溝を介して移動金型内に形成された環状溝へ到るようになっており、固定金型と第2の金型の接触面に形成された吸引通路断面積すなわち接触面の間隙を大きくしても溶湯がこの吸引通路へ差し込むことがないようになっており、又、1つのピンゲート部の断面積は直径1〜数ミリ程度確保することによりこれらピンゲートを複数設けることにより各ピンゲート部での吸引に対する抵抗を少なくしかも複数のピンゲートを設けることにより全体として短時間にキャビティ内を高真空とするものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図1、図2を参照して説明する。図1は横型のゴールドチャンバーダイカストマシンにおける鋳造用金型のメカニズムを示しており、その射出機構及び型締機構の詳細は省略してある。図1において右端側にある固定ダイプレート101には射出スリーブ102が取付固定されており溶湯Mの投入口103が形成されている。射出スリーブ102の内部には図示しない射出シリンダロッドにカップリングを介して連結されたプランジャロッド104とその左端に固着されたプランジャチップ105が摺動可能に嵌挿されている。107は固定ダイプレート101上に固定された固定金型であってその下部には射出スリーブ102左端開口部と連通するランナー部120が形成されている。固定金型107にはさらに環状溝118が形成されており、この環状溝118は固定金型107に隣接する第1の金型108内にあって環状溝118と同じ径の円周上の複数ヶ所に形成されたコーン状溶湯通路117と連通している。参照番号111は前記環状溝118にて固化したアルミ部材を前記コーン状溶湯通路117に固化したアルミ部材と共に金型外へ排出するための押出ピンであって押出板112に取付固定されており、この押出板112はバネ113により図中、右方へ常時付勢されており排出時には固定ダイプレート101内に設けられたシリンダから突出しているピストンロッド106により左方へ付勢され押出ピン111を左方へ移動させるようになっている。この押出ピン111の先端部はアンダーカット部を有しておりそのZ矢視拡大詳細部分を図2に示す。このようなアンダーカット111Aは後述する押出ピン154の先端部にも形成されている。
【0025】
図2(A)には押出ピン111の先端部にアンダカット部111Aが形成され、そこへ溶湯Mが回り込んで固化した状態を示す。
【0026】
図2(B)は、押出ピン111の軸方向断面図で、ピンの先端側から見た図である。これらの図から判るようにアンダーカット111Aは押出ピン111の先端下方に向けて形成されており、この押出ピン111を左方へ押出すことによってアンダーカット部を含む固化した成形部分は重力により下方へ排出される。又、押出ピン111を動かさない限り固化した成形部分は左方に引張られてもアンダーカット部により左方への移動は阻止されるようになっている。
【0027】
再び、図1に戻り109、110は芯金115Aにより保持されたモータロータ用の積層鉄芯115を内部に収納する鉄心保持金型であって、これら109、110は単一の部材で構成されていても良い。
【0028】
積層鉄芯115の右端面には前記第1の金型108が、又、左端面には第2の金型143が接触して配置されており、第2の金型143と鉄芯保持金型110はボルト143Aによって互いに固定されている。前記第1の金型108には積層鉄芯115内に形成され導体部分を成形するためのスロット114と通じるエンドリング成形用の環状溝116が形成されておりこの環状溝116の頂部は前記コーン状溶湯通路117の先端部と接続され、その接続部分はピンゲートPGを構成している。すなわち、このピンゲートPGの断面は直径1〜数mm程度に形成されており、成形後の型開き動作に伴ってこのピンゲートPG部分が切断されるようになっている。
【0029】
第1の金型108におけるコーン状溶湯通路117、ピンゲートPG、エンドリング用の環状溝116と同様な構成が第2の金型143にも形成されており、それぞれ117A、PG、環状溝116Aとして示される。141、142は移動ダイプレート140に取付固定された移動金型であって、同金型142には環状溝118Aが形成され、同環状溝118Aと同心円周上の複数ヶ所においてコーン状溶湯通路117Aの底部と通じるようになっている。
【0030】
又、移動金型141、142には押出板151に取着した押出ピン154が設けられており、ピストンシリンダ153のロッド先端は押出板151をバネ152に抗して右方へ付勢するようになっている。
【0031】
138は、前記第2の金型143及び移動金型142の対向面に形成された吸引通路であって、同通路138の下端部は前記環状溝118Aを介してコーン状溶湯通路117Aに連通され、上端部は真空源130と管路137を介して吸引動作をON、OFFするための切換弁装置131に開口している。
【0032】
この切換弁装置131は、2つの部材132Aと132Bとからなり、部材132Aは第2の金型143上面に固定され、部材132Bは移動金型142の上面に固定されている。
【0033】
そして、部材132Bの左端部には小型のシリンダ機構133が取付けられ、その内部にてピストン134Aと連結されたロッド134にはその右方先端部に弁体135が取着されている。従って、ロッド134の移動により弁体135は吸引通路138と切換弁装置131の吸引口136との連通のON、OFFを行うように構成されている。
【0034】
図示の状態はOFFに対応している。
【0035】
尚、シリンダ機構は、油、空圧何れでもよい。又、図示しないが他の方法として、シリンダ方式の代わりにロッド134をムービングコイル等の電磁コイルにより直動させるように構成することによって弁体135の動作を一般の電磁切換弁よりも応答動作を早く正確にすることが可能であり、射出スリーブ102内のプランジャチップ105の移動ストローク位置と正確にタイミングを合わせて弁体135を閉じることができるのでそれだけ吸引時間を長くすることに役立つものである。
【0036】
第2の金型143および移動金型142の下部にはそれぞれピン144、145を取着した部材が固定されており、これらのピン144、145をその内周側に係合している長穴部材146が設けられている。尚、長さlは第2の金型143と移動金型142とが図1に示される接触している状態から隔離するときの最大離隔長に対応しており、この長さl以上の離隔を阻止するものである。さらに又、固定側に設けた第1の金型108の下端部にはピン122を取着した部材121が取付固定されており、一方固定ダイプレートに取付けられたシリンダ装置124内のピストンロッド123の先端は前記ピン122に結合している。従ってシリンダ124のロッド側又はヘッド側油室へ圧油を供給することによって、第1の金型108を固定金型107からそのストローク限まで離隔することができる。また、このシリンダ124の代わりに第2の金型143と移動金型142との離隔長さの規制用として用いた長穴部材146等を用いることも可能である。
【0037】
参照番号150は、成形後の積層鉄芯115及び芯金115Aを鉄心保持金型109、110から排出するための押出ロッドであって、移動ダイプレート140の中心部にある開孔149を介して移動ダイプレート140の中央部左端に取付固定したシリンダ機構155のピストンロッド155Aと連結されている。
【0038】
次に溶湯の充填並びに成形後の各金型の型開動作・順序について説明する。
【0039】
予め型開した状態で図1に示される鉄心保持金型109、110の内周部へ芯金115Aにより保持した積層鉄心115を挿入し、次いで図1に示す金型の配置となるようにする。そして射出充填工程を待つ。次いで射出スリーブ102内に溶湯Mが投入されるとプランジャチップ105がゆっくり左方へ移動し、プランジャチップ105の左端が投入口103を通過した時点でキャビティ内は吸引可能させることによって吸引可能状態となり、弁体135を図1で右方へ移動させることによって吸引通路138を真空源130に連通させるキャビティ内の吸引をスタートさせる。プランジャチップ105がさらに左行し所定位置に達したとき高速射出動作に移り溶湯Mはランナー部120から環状溝118、コーン状溶湯通路117、ピンゲートPGを経てエンドリング用の環状溝116に到り、さらに同溝116から各スロット114内を進み、左側の環状溝116AからピンゲートPGを通ってコーン状溶湯通路117A、環状溝118Aに到る。なお、弁体135を左行して吸引動作を終了させるタイミングは高速射出動作の開始前後の適当な時点に設定されている。次いで溶湯Mが固化した時点になると、移動ダイプレート140は図1の矢視(イ)の方への移動を開始する。このときシリンダ装置124のピストンロッド123を(圧油を供給せず)フリーにしておくと、移動ダイプレート140と共に移動金型141、142、第2の金型143、鉄心保持金型109、110及び成形されたモーターロータ並びに第1の金型108が左方へ移動する。このとき環状溝118、コーン状溶湯通路117を占める成形部分は押出ピン111先端部のアンダーカット部により固定金型107の側に固定されているので結局第1の金型108はこのコーン状の成形部分先端のピンゲートPGが切断されたのちコーン状の成形部を固定金型107に残したまま左へ移動することとなる。
【0040】
次いでシリンダ124の移動限すなわちピストンヘッドがシリンダ124の左端に当接すると、この第1の金型は以後左方への移動が阻止されるので環状溝116に形成されたエンドリングが第1の金型108から抜け出て左方へ移動ダイプレート140と共に移動する。こうして第1の金型108の左端面と環状溝116の先端頂面との間隔が排出に必要な長さになるまで移動ダイプレート140が左方へ移動して停止する。次いでシリンダ155が付勢され押出ロッド150の右端が芯金115Aを右方へ突き出すことによって押出ピン154先端のアンダーカットの作用により第2の金型143内のピンゲートPGが切断され、続いて芯金115Aに保持されエンドリング及び導体部分が鋳込成形された積層鉄心115は鉄心保持金型109、110から金型外へ排出される。その際、第2の金型143、ボルト143Aにより鉄心保持金型110に固定されているので積層鉄心115の外周面の摺動抵抗(熱膨張により一定の抵抗が生じている)により長穴部材146の長さlだけは右方へ移動し、この間にコーン状溶湯通路117Aに成形されているコーン状成形部分は第2の金型143から抜け出すこととなる。第2の金型143と移動金型142とが長さlだけ離れると長穴部材146の左端内周にピン145が当接し、それ以上の離隔は阻止される。次いでピストンロッド106、153が付勢され、それぞれ押出板112、151を介して押出ピン111、154がそれぞれ環状溝118、118Aに成形された成形部端面を押圧することにより、これらの成形部分はアンダーカット部が下方に向くよう形成されているため、その自重により下方へ排出されることとなる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、芯金により保持された積層鉄心の両端部に接する第1、第2の金型内にエンドリング成形用の環状溝に続けて複数のピンゲートを形成するようにし、そのゲート部の断面積をキャビティ内のガス、空気を吸引排出するに十分な大きさとすることにより第2の金型と固定金型との対抗面に形成される吸引通路の断面積すなわち間隙を従来より1ケタ以上大きくすることが可能となり短時間でのキャビティ内の高真空化を実現できるようになった。なお、上記の説明では、第2の金型内のピンゲートPGは押出ロッド150の右方への移動途中に切断される例を示したが、それ以前の移動台140の左方移動途中において、第1の金型内のピンゲートPGの切断と略同時に切断されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明の実施例におけるモータロータ鋳込みを行う金型構造の要部詳細断面図である。
【図2】 図1に示すZ部のアンダーカット部の詳細説明図である。
【図3】 従来のモータロータ鋳込みを行う金型構造の要部詳細断面図である。
【符号の説明】
101 固定ダイプレート
102 射出スリーブ
103 投入口
104 プランジャロッド
105 プランジャチップ
106 ピストンロッド
107 固定金型
108 第1の金型
109、110 鉄心保持金型
111、154 押出ピン
112、151 押出板
113 バネ
114 スロット
115 積層鉄心
116 環状溝
117 コーン状溶湯通路
118 環状溝
123 ピストンロッド
131 切換弁装置
134 ロッド
135 弁体
140 移動ダイプレート
141、142 移動金型
143 第2の金型
144、145 ピン
146 長穴部材
149 開孔
150 押出ロッド
PG ピンゲート
Claims (4)
- 芯金に積層状態に保持された多数の薄鋼板からなるコア用鉄心に形成された多数のスロット部に細い棒状導体部分と前記鉄心の両端部に成形され、前記各導体部分を短絡する環状のエンドリングとを鋳造成形するためのモータロータ用ダイカスト装置において、前記コア用鉄心を内周部分に収納保持する鉄心保持金型と、前記棒状導体部分及びエンドリングとして成形される溶湯を受容する射出スリーブと、前記射出スリーブを固定保持する固定ダイプレートと、前記固定ダイプレートに取付固定されると共に前記射出スリーブの射出側端部近傍にて溶湯のランナ部を形成する固定金型と、中心部に開孔を有する移動ダイプレートであって前記開孔を介して鋳造成形後のモータロータを前記鉄心保持金型から押出排出せしめる押出ロッドを装着してなる前記移動ダイプレートと、同移動ダイプレートに取付固定されてなる移動金型と、それぞれ一端面側が前記固定金型及び移動金型に接し、他端面側が前記鉄心及び鉄心保持金型の各端面側に接するよう配置されると共に、その各内部には前記エンドリング成形用の環状溝及び前記エンドリングの頂部に続く複数のピンゲートを形成するためのコーン状溶湯通路を設けた積層鉄芯の右側面にある第1金型及び積層鉄芯の左側面にある第2の金型及び前記移動金型と前記第2の金型との接触面上に一端が前記コーン状溶湯通路と通じ他端側は真空源に連通するよう形成された吸引通路とを備えたことを特徴とするモータロータ用ダイカスト装置。
- 固定金型及び移動金型内には溶湯の供給路として前記ピンゲートに通ずる環状溝をそれぞれ形成すると共に同環状溝に成形された環状の成形部端面を押圧して前記環状溝から排出するための押出しピンを進退可能に設けたことを特徴とする請求項1記載のモータロータ用ダイカスト装置。
- 第1の金型の固定金型からの離隔を所定量に規制する手段を設けたことを特徴とする請求項1又は2記載のモータロータ用ダイカスト装置。
- 環状の成形部端面を押圧する押出しピンの先端部を先端下方に向けてアンダーカット状に形成したことを特徴とする請求項2記載のモータロータ用ダイカスト装置。
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