JP4991755B2 - 鋳造方法、上鋳型組立体、および上鋳型に対する中子の固定方法 - Google Patents
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Description
この鋳造方法は、
上鋳型に中子を固定して、上鋳型組立体を用意する段階と、
下鋳型の前記凹所に、鋳造品を得るために必要な最小限量の溶融金属を注湯する段階と、
上鋳型組立体を予め定めた第1速度で動かし、該上鋳型組立体が前記凹所内の溶融金属の表面に接触する直前の予め定めた高さ位置まで下降させる段階と、
上鋳型組立体の下降速度を、前記第1速度から予め定めた第2速度に変えて、上鋳型組立体を前記予め定めた高さ位置から下降させる段階と、
下鋳型に対して上鋳型組立体を重ね合わせた状態または下降させた状態で、上鋳型組立体の状態情報を検出する段階と、
前記状態情報が予め定めた状態情報に達したことを検出した後、上鋳型組立体の下降を停止する段階とを含む。
本発明の鋳造方法によれば、好適には、上鋳型組立体の前記状態情報が、該上鋳型組立体が前記凹所内の溶融金属および/または下鋳型に加える加圧力、または、上鋳型組立体の全下降距離である。
本発明の上鋳型組立体によれば、好適には、前記中子が、機械的手段によって上鋳型に固定される。
本発明の上鋳型組立体によれば、好適には、前記中子が、接着剤によって上鋳型に固定される。
本発明の上鋳型組立体によれば、好適には、前記中子が、該中子に設けた嵌合突起と、上鋳型に設けた凹嵌部との摩擦嵌合関係によって上鋳型に固定される。
本発明の上鋳型組立体によれば、好適には、前記中子が、該中子に設けた係合突出子と、上鋳型の突き固められた鋳物砂との係合関係によって上鋳型に固定される。
前記上鋳型組立体のいずれの発明においても、上鋳型に複数個の中子を固定して上鋳型組立体を形成し、また、下鋳型に中子数に対応する複数の凹所を設けて、単一組の上下鋳型を用いて同時に複数個の鋳造品を製造することが可能である。
鋳型造型法によって造型された上鋳型と下鋳型を重ね合わせることにより、鋳造品を得るための製品輪郭形状を呈するキャビティを画成する鋳型を用い、前記鋳造品の製品輪郭形状の一部を成す中子を、前記上鋳型に対して摩擦力を利用して固定する中子の固定方法。
この固定方法は、
中子を固定するための鋳型側凹嵌部が形成されている前記上鋳型と、前記鋳型側凹嵌部に嵌め込まれる中子側嵌合突起を有する中子とを用意する段階と、
前記上鋳型に対する、前記中子を支持する中子支持具の相対的移動によって、前記中子側嵌合突起を、前記上鋳型に設けた前記鋳型側凹嵌部に圧入嵌合させるに当たり、予め求められた、前記上鋳型に対する前記中子の固定に関する情報値に基づき、前記圧入嵌合に伴う情報値が所定の情報値に達するまで前記中子側嵌合突起を前記鋳型側凹嵌部に圧入する段階とを含む。
本発明の中子の固定方法によれば、好適には、中子側嵌合突起が単一または複数であり、該中子側嵌合突起と嵌合する単一または複数の鋳型側凹嵌部の少なくとも奥部領域の内径が中子側嵌合突起の対応する接触部分の外径よりも小さくなされる。
本発明の中子の固定方法によれば、好適には、中子側嵌合突起を有しない中子模範を支持する中子支持具を、上鋳型に対して相対的に移動させて、中子模範が上鋳型に接することにより、中子模範が上鋳型から受ける圧力が予め定めた大きさに達した時の、中子支持具の初期位置からの移動距離が、圧入嵌合に伴う前記所定の情報値である。
また、状態情報としてプレス時の加圧力または上鋳型組立体の下降距離を検知すれば、上鋳型組立体を下鋳型に対して押圧し過ぎることがなく、寸法精度の正確な鋳造品を安定的に製造できる。
本発明の中子の固定方法によれば、以下の利点が得られる。
1.上鋳型との摩擦力を利用して中子を固定する方法では、機械的な固定具あるいは接着剤を用いて、上鋳型に中子を固定する方法に比して、固定用部品または固定用手段を省略することによる部品コストの節減が可能であり、また、上鋳型と中子とを単に嵌め合わせる作業は単純であり、生産性の向上を企図できる。
2.上鋳型に対して中子を摩擦嵌合させるには、中子支持具に支持された中子を上鋳型に対する相対移動で押しつけるだけでよい。この際、上鋳型の下位に中子支持具が位置し、中子支持具の頂面に中子を載置して、中子支持具を上昇させることによって上鋳型に対して中子を接触させる場合には、把持具あるいは真空吸引手段を用いて中子を保持する必要がないので、中子装着装置の構造単純化を図ることができる。
3.上鋳型と中子が接触する際の荷重値を測定することで、適正な中子固定位置を設定することが可能となり、製品寸法の安定化を図ることができる。
以下、添付図を見ながら本発明の具体例について説明する。
下鋳型10は、鋳造品の製品輪郭形状の一部に対応する凹所12を有する。この凹所12は、下鋳型10に対して上鋳型22が重ね合わされた時に、鋳型キャビティを画成する。上鋳型組立体20は、上鋳型22の下面に中子24を固定して組み立てられ、該中子24が上鋳型組立体20の突出部分26を形成し、該突出部分26が前記凹所12と共に製品輪郭形状を規定する。
図1、図2では、機械的結合手段としてボルト28a、ナット28bを用いている。ボルト28aは、予め中子24に植設されており、ボルト28aが上鋳型22を上下方向で貫通するように、また、中子24が完成後の上鋳型22の下面に沿うように上鋳型22が造型される。ボルト28aの先端部には、ナット28bを螺嵌させて、上鋳型22からの中子の脱落を防ぐ。代替法として、既に造型された上鋳型22に対してボルト28aを貫通させて上鋳型22の下面に沿うように中子24を固定することもできる。機械的結合手段としては、ボルト、ナットに限らず、針金、クサビ等を用いることもできる。
先ず、鋳物本体を得るために必要な最小限量の溶融金属が、下鋳型10の凹所12内に注湯される(図6)。凹所12内への溶融金属の注湯量は、必要に応じて適切に決定される。注湯される溶融金属の温度は、その液相線温度よりも100℃以上高い温度が好ましい。
第2速度が大き過ぎると、溶湯が乱れ、製品内部に空気が巻き込まれる可能性があり、逆に第2速度が小さ過ぎると、溶湯が凝固してしまい、上鋳型組立体20が最終位置まで到達できない惧れがある。このため、第2速度の適正範囲は1〜100mm/秒である。
なお、注湯工程の間、中子24は上鋳型22に固定されているため、溶融金属内で浮き上がる惧れはない。
図10を見ると、中子装着装置50の中子支持具58上に載置された中子40が、その上位に定置された上鋳型60に対向して位置づけられている。中子40は、頂面中心に棒状嵌合突起42を有し、この棒状嵌合突起42が、上鋳型60の下面中心に形成された凹嵌部62内に押し込まれて、棒状嵌合突起42と凹嵌部62との摩擦嵌合関係で、上鋳型60に対して中子40が装着、固定されるようになっている。
中子装着装置50は、基台(図示せず)に支持される機枠90と、該機枠90に摺動自在に配設されるガイドロッド52と、下部が機枠90に支持され、上部がガイドロッド52の上端に架設されたフレーム100に結合された駆動シリンダー(空気圧式、油圧式または電動式)装置54と、該駆動シリンダー装置54のピストンロッド56の先端に固定された中子支持具58とを主部材として構成されている。
駆動シリンダー装置54の軸線(したがって、ピストンロッド56の軸線)は、中子40の棒状嵌合突起42の軸線と整合し、また、それらの軸線は、上鋳型60の軸線とも整合している。したがって、図10に示す状態で、駆動シリンダー装置54を作動させて、中子40を上昇させると、中子40の棒状嵌合突起42が上鋳型60の凹嵌部62内に進入することになる。
ここで、棒状嵌合突起42と凹嵌部62の寸法関係について説明する(図12参照)。
棒状嵌合突起42および凹嵌部62は、いずれも截頭円錐形状になされている。ただし、棒状嵌合突起42は等径丸棒形状であってもよい。
棒状嵌合突起42の長さは、凹嵌部62の深さよりも小さく、凹嵌部62内に棒状嵌合突起42が進入完了した状態である程度の余裕空間が、棒状嵌合突起42の先端と凹嵌部62の底面(最深部)との間に残る程度になされる。また、棒状嵌合突起42の先端部の外径をa、棒状嵌合突起42の根元部分の外径をb、凹嵌部62の入口部分の内径をA、凹嵌部62の最深部に近く、棒状嵌合突起42の先端部が進入して到達する位置の内径をBとすると、次の関係がある。B<a<b<A
この寸法関係によって、凹嵌部62の入口に対する棒状嵌合突起42の円滑な進入が保証されるが、凹嵌部62内での棒状嵌合突起42の前進に伴なって、棒状嵌合突起42の先端部が凹嵌部62の内壁と干渉して、これをかじることになる。このかじりによって、上鋳型60が削られると、その削り屑は、棒状嵌合突起42の先端と凹嵌部62の底面(最深部)との間の空間に収容され、棒状嵌合突起42が削られると、その削り屑は、棒状嵌合突起42の根元外径bと、棒状嵌合突起42の入口内径Aとの差に相当する空所に収容される。このようにして、棒状嵌合突起42が凹嵌部62内にかじり係合して嵌合した摩擦接触関係により、上鋳型60に対して中子40が確実に固定される。
なお、中子40は単一の棒状嵌合突起42を有するが、別例として、図13に示す中子40Aのように複数の棒状嵌合突起を設けたものでもよい。図13の例では、中子40Aが2つの棒状嵌合突起42a、42bを有し、それに対応して、上鋳型60Aも、2つの凹嵌部62a、62bを有する。棒状嵌合突起42a、42bと、凹嵌部62a、62bとの寸法関係は、棒状嵌合突起42と凹嵌部62の寸法関係と同様である。
図17のグラフから、上鋳型60に対して中子模範70を密着させるために必要なピストンロッド56のストロークを確認することができ、実際の鋳造準備作業で、中子40を上鋳型60に装着、固定する際に、以上で確認されたピストンロッド56のストロークを中子40の移動距離として、駆動シリンダー装置54の制御装置に予め設定しておけば、上鋳型60に対する中子40の固定を、常に適切位置を維持しながら行なうことができ、一定品質の鋳造品を得るための鋳型量産体制に対応できる。
12 凹所
20 上鋳型組立体
22 上鋳型
22a 凹嵌部
24 中子
26 突出部分
28a ボルト
28b ナット
30 ガイドロッド
32 昇降手段
40 中子
42 棒状嵌合突起
50 中子装着装置
52 ガイドロッド
54 駆動シリンダー装置
56 ピストンロッド
58 中子支持具
60 上鋳型
62 凹嵌部
70 中子模範
80 上鋳型保持装置
90 機枠
100 フレーム
B 接着剤
Claims (8)
- 鋳物砂を用いて鋳型造型法によって造型された下鋳型と上鋳型であって、鋳造品の製品輪郭形状の一部に対応する凹所を有する下鋳型と、中子を支持し、前記下鋳型と協働して鋳型キャビティを画成する上鋳型とを用いて行なう鋳造方法において、
前記上鋳型に中子を固定して、上鋳型組立体を用意する段階と、
前記下鋳型の前記凹所に、前記鋳造品を得るために必要な最小限量の溶融金属を注湯する段階と、
前記上鋳型組立体を予め定めた第1速度で動かし、該上鋳型組立体が前記凹所内の前記溶融金属の表面に接触する直前の予め定めた高さ位置まで下降させる段階と、
前記上鋳型組立体の下降速度を、前記第1速度から予め定めた第2速度に変えて、前記上鋳型組立体を前記予め定めた高さ位置から下降させる段階と、
前記下鋳型に対して前記上鋳型組立体を加圧して重ね合わせた状態で、前記上鋳型組立体の前記凹所内の前記溶融金属および前記下鋳型に加える加圧力を検出する段階と、
前記加圧力が予め定めた大きさに達したことを検出した後、前記上鋳型組立体の下降を停止する段階とを含む鋳造方法。 - 前記中子が、機械的手段によって前記上鋳型に固定されている請求項1に記載された鋳造方法。
- 前記中子が、接着剤によって前記上鋳型に固定されている請求項1に記載された鋳造方法。
- 前記中子(24A)が、該中子に設けた嵌合突起(24a)と、前記上鋳型に設けた凹嵌部(22a)との摩擦嵌合関係によって前記上鋳型に固定されている請求項1に記載された鋳造方法。
- 前記中子(24C)が、該中子に設けた係合突出子(24c)と、前記上鋳型の突き固められた鋳物砂との係合関係によって前記上鋳型に固定されている請求項1に記載された鋳造方法。
- 前記中子が複数個である請求項4から請求項7までのいずれか1項に記載された鋳造方法。
- 鋳型造型法によって造型された上鋳型と下鋳型を重ね合わせることにより、鋳造品を鋳造するための製品輪郭形状を呈するキャビティを画成する鋳型を用い、前記鋳造品の製品輪郭形状の一部を成す中子を、前記上鋳型に対して摩擦力を利用して固定する中子の固定方法において、
前記固定方法が、
中子を固定するための鋳型側凹嵌部が形成されている前記上鋳型と、前記鋳型側凹嵌部に嵌め込まれる中子側嵌合突起を有する中子とを用意する段階と、
前記上鋳型に対する、前記中子を支持する中子支持具の相対的移動によって、前記中子側嵌合突起を、前記上鋳型に設けた前記鋳型側凹嵌部に圧入嵌合させるに当たり、予め求められた、前記上鋳型に対する前記中子の固定に関する情報値に基づき、前記圧入嵌合に伴う情報値が所定の情報値に達するまで前記中子側嵌合突起を前記鋳型側凹嵌部に圧入させる段階とを含み、
前記所定の情報値が、前記中子側嵌合突起を有しない中子模範を支持する前記中子支持具を、上鋳型に対して相対的に移動させて、前記中子模範が前記上鋳型に接することにより、前記中子模範が前記上鋳型から受ける圧力が予め定めた大きさに達した時の、前記中子支持具の初期位置からの移動距離であることを特徴とする中子の固定方法。 - 前記中子側嵌合突起が単一または複数であり、該中子側嵌合突起と嵌合する単一または複数の前記鋳型側凹嵌部の少なくとも奥部領域の内径が前記中子側嵌合突起の対応する接触部分の外径よりも小さくなされている請求項9に記載された中子の固定方法。
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