JP6532680B2 - パイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンおよびこれを用いた鋳造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、パイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンおよびこれを用いた鋳造装置に関し、より詳細には、ボールタイプのコアピンを用いてパイプ内の溶湯混入を防止するコアピンおよびこれを用いた鋳造装置に関する。
ダイキャスト装置は、金型に溶湯を注入し、これを固めて所望の形状の製品を鋳造する設備である。
ダイキャスト鋳造方式を用いるためには、所望の形状の製品に対応する金型が必要となるが、パイプが内蔵された鋳造品を得るためには金型にパイプを挿入、固定しなければならず、パイプ内に溶湯が浸入しないようにパイプにコアピンを挿入し、これを固定しなければならない。
以下、コアピンをパイプの内部に挿入して鋳造する過程について、添付の図面を参照して説明する。
図１に示すように、鋳造前のパイプＰの一端でコアピンＣの一端をパイプＰの内部に挿入するが、鋳造の際に金型の温度が上昇するにつれてパイプＰの内径が拡張して、パイプＰの内周面とコアピンＣの外周面との間に間隔Ｇが生じる。
間隔Ｇが生じると溶湯がパイプＰの内部に混入するため、溶湯を冷却する際にパイプＰの内部でバリ（ｂｕｒｒ）が発生し、これにより製品不良が生じる。
一方、図２に示すように、パイプＰの内部に溶湯が混入することを防止するためにパイプＰの先端を溶接ビードＢで塞ぐこともあるが、溶接ビードＢを用いる場合には、溶接工程および鋳造を行った後に溶接部位を切断しなければならないという不都合があり、図３に示すように、圧接した状態の先端をプレス加工する場合には、プレス加工後に圧接した先端を削除加工しなければならないという欠点がある。
一方、日本特開１９９７-２５３８２２号（１９９７年０９月３０日）、日本特開１９９２-１２３５８４号（１９９２年０４月２３日）には、パイプが内蔵された金型を用いて鋳造する方式が開示されているものの、このような先行技術によっても、上述の問題点を解決することはできなかった。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、パイプが内蔵された金型を用いて鋳造作業を進める場合、パイプを固定するとともにパイプの内部に溶湯が流入することを防止することは言うまでもなく、鋳造完了の際に別の後続工程が必要ないことを見出し、本発明を完成するに至った。
上述の背景技術として説明した事項は、本発明の背景に関する理解を高めるためのものであって、本技術分野における通常の知識を有する者に周知の従来技術に該当することを認めるものと受け入れられてはならない。
本発明は、このような従来の問題点を解決するために、ボールタイプのコアピンを用いてパイプ内の溶湯混入を防止するとともに、鋳造製品の生産後に別のバリ除去工程、取出後に先端削除加工工程を必要としないパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンおよびこれを用いた鋳造装置を提供することを目的とする。
このような目的を達成するための本発明によるパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンは、金型に挿入されたパイプの一端に接触して前記パイプの一端を密閉することを特徴とする。
また、本発明によるパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンは、金型に挿入されたパイプの一端に接触して前記パイプの一端を密閉することを特徴とする、パイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンであって、
前記パイプの一端に接触するボールと、
該ボールに着脱自在に結合する固定ピンと、を含み、
前記金型には、アルミニウム溶湯またはマグネシウム溶湯から選択されるいずれか一つが注入され、
前記ボールの直径と前記パイプの内径との関係が下記の数式を満たすようにしてもよい。
ｄ×（５／３）≦Ｄ≦３ｄ（ｄ：パイプの内径、Ｄ：ボールの直径）
また、本発明によるパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンは、金型に挿入されたパイプの一端に接触して前記パイプの一端を密閉することを特徴とする、パイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンであって、
前記パイプの一端に接触するボールと、
該ボールに着脱自在に結合する固定ピンと、を含み、
前記金型には、アルミニウム溶湯またはマグネシウム溶湯から選択されるいずれか一つが注入され、
前記ボールの直径と前記パイプの内径との関係が下記の数式を満たすようにしてもよい。
ｄ×（５／３）≦Ｄ≦３ｄ（ｄ：パイプの内径、Ｄ：ボールの直径）
前記パイプの一端に接触するボールと、該ボールに着脱自在に結合する固定ピンと、を含む。
前記ボールと前記固定ピンの一端とがねじ結合していることを特徴とする。
前記ボールの直径が、前記パイプの内径より大きいことを特徴とする。
前記金型には、アルミニウム溶湯またはマグネシウム溶湯から選択されるいずれか一つが注入され、前記ボールの材質が、炭素鋼またはステンレス鋼から選択されるいずれか一つであることを特徴とする。
前記ボールの直径と前記パイプの内径との関係が下記の数式を満たすことを特徴とする。
ｄ×（５／３）≦Ｄ≦３ｄ（ｄ：パイプの内径、Ｄ：ボールの直径）
ｄ×（５／３）≦Ｄ≦３ｄ（ｄ：パイプの内径、Ｄ：ボールの直径）
このような目的を達成するための本発明によるパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンを用いた鋳造装置は、金型と、前記金型に挿入されるパイプと、前記金型に挿入された前記パイプの一端に接触して前記パイプの一端を密閉するコアピンと、を含む。
また、本発明によるパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンを用いた鋳造装置は、
金型と、
前記金型に挿入されるパイプと、
前記金型に挿入された前記パイプの一端に接触して前記パイプの一端を密閉するコアピンと、を含む、パイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンを用いた鋳造装置であって、
前記コアピンは、
前記パイプの一端に接触するボールと、
該ボールに着脱自在に結合する固定ピンと、を含み、
前記金型には、アルミニウム溶湯またはマグネシウム溶湯から選択されるいずれか一つが注入され、
前記ボールの直径と前記パイプの内径との関係が下記の数式を満たすようにしてもよい。
ｄ×（５／３）≦Ｄ≦３ｄ（ｄ：パイプの内径、Ｄ：ボールの直径）
また、本発明によるパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンを用いた鋳造装置は、
金型と、
前記金型に挿入されるパイプと、
前記金型に挿入された前記パイプの一端に接触して前記パイプの一端を密閉するコアピンと、を含む、パイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンを用いた鋳造装置であって、
前記コアピンは、
前記パイプの一端に接触するボールと、
該ボールに着脱自在に結合する固定ピンと、を含み、
前記金型には、アルミニウム溶湯またはマグネシウム溶湯から選択されるいずれか一つが注入され、
前記ボールの直径と前記パイプの内径との関係が下記の数式を満たすようにしてもよい。
ｄ×（５／３）≦Ｄ≦３ｄ（ｄ：パイプの内径、Ｄ：ボールの直径）
一端が固定された油圧シリンダをさらに含み、前記コアピンは、前記パイプの外径の一端部に選択的に接触して前記パイプを固定するように、前記油圧シリンダの他端に結合していることを特徴とする。
前記コアピンは、前記パイプの一端に接触するボールと、該ボールに着脱自在に結合する固定ピンと、を含む。
前記ボールと前記固定ピンの一端とがねじ結合していることを特徴とする。
前記ボールの直径が、前記パイプの内径より大きいことを特徴とする。
本発明は、上述の技術的構成により、以下のような様々な効果を奏することができるという利点がある。
第一に、パイプが熱膨張によって拡張しても溶湯混入が防止されることで、製品の収率が向上し、鋳造製品の品質が向上するという利点がある。
第二に、パイプの内径に応じて様々な大きさのボールを有するコアピンを使用できるという利点がある。
第三に、一つの金型に対して様々な大きさの内径を有するパイプインサートダイキャスト製品を成形できるという利点がある。
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例によるパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンおよびこれを用いた鋳造装置について説明する。
図４に示すように、本発明のパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンは、金型に挿入されたパイプＰの一端に接触して前記パイプＰの一端を密閉することを特徴とする。
このようなパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンは、ボール１２と、該ボール１２に着脱自在に結合する固定ピン１４と、を含む。
ボール１２は、パイプＰの一端に密着することでパイプＰの内径に溶湯が混入されることを防止する。
また、ボール１２と固定ピン１４は、互いに着脱自在に結合することから、ボール１２が摩耗されるなどの取り替えの必要があるときにいつでも取り替えられることは言うまでもなく、パイプＰの内径に応じて直径が異なるボールを取り替えて使用できることから、コアピンの大きさに応じて金型が修正されることを防止することができる。
ボール１２と固定ピン１４の着脱自在な構成は、設計者の選択に応じて多様に変形設計されることができ、一例として、ボール１２にホールを形成し、ホールが形成された内周面にねじ溝を形成し、固定ピン１４の外周面には前記ねじ溝に対応するねじ山を形成することで、ボール１２と固定ピン１４をねじ結合する方式が適用されてもよい。
一方、金型には、アルミニウム溶湯またはマグネシウム溶湯が注入されることができ、ボール１２の材質は、機械構造用炭素鋼またはステンレス鋼が適用されることができる。
機械構造用炭素鋼は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｆｅなどの組成物を含むことが好ましく、ステンレス鋼は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅなどの組成物を含むことが好ましいことから、炭素鋼はＳＴＫＭ １１〜１８、ステンレス鋼はＳＵＳ ３０４、３１６、４１６、４４０の材質を満たすように、上述の組成物の範囲を調節し、できるだけ耐久性を確保することが好ましい。
ボール１２の直径は、パイプＰの内径および設計者の意図に応じて多様に変形して適用されることができるが、本発明者らは、約２〜３０ｍｍ範囲のボールを適用した。
本発明者らは、本発明の目的を達成するためのボール１２の直径とパイプＰの内径との関係を最適化するために様々な実験を行っているが、このような実験から導き出した最適化したボール１２の直径とパイプＰの内径との関係は、下記のとおりである。
ｄ×（５／３）≦Ｄ≦３ｄ（ｄ：パイプの内径、Ｄ：ボールの直径）
ボール１２の直径がパイプＰの内径の５／３に及ばない場合、熱膨張によって拡張するパイプＰの内径を完全に密閉することができず、パイプＰの内部に溶湯が混入することを防止することができないため、パイプＰの内側に依然としてバリが生じることを確認し、ボール１２の直径がパイプＰの内径の３倍を超える場合には、ボール１２を製造する際にかかる費用に比べ、それ以上の効果があまりないことを確認することができた。
したがって、ボール１２の直径とパイプＰの内径との関係は、上述の範囲で調節されることが好ましい。
一方、図５に示すように、本発明のパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンを用いた鋳造装置は、金型３０と、金型３０に挿入されるパイプＰと、金型３０に挿入されたパイプＰの一端に接触してパイプＰの一端を密閉するコアピン１０と、を含む。
コアピン１０は、上述の「溶湯混入の防止機能を有するコアピン」とほぼ同様であるため、これに関する詳細な説明は上述したもので代替する。
金型３０は、最終の鋳造製品の形状に応じて多様に設計され、このような金型３０の内部にはパイプＰが内蔵される。
パイプＰは、金型３０に内蔵されて固定された状態を維持しなければならないが、パイプＰを固定するために、本発明は、油圧シリンダ２０と、コアピン１０と、を含むことが好ましい。
油圧シリンダ２０の一端は金型３０に固定される。
油圧シリンダ２０を固定するために、別の構造物を金型３０の周辺に設置してもよい。
油圧シリンダ２０の他端にはコアピン１０の固定ピン１４が結合する。
油圧シリンダ２０の長さが伸張、縮小するに伴い、固定ピン１４の先端に結合したボール１２が、パイプＰを選択的に塞ぐとともにパイプＰを固定、固定解除することになる。
一方、コアピン１０を油圧シリンダ２０に結合することなく、別のクランピング部材（図示せず）を油圧シリンダ２０に結合した後、クランピング部材を用いてコアピン１０の先端を選択的にクランピングすることもできるため、これは、設計者の意図に応じて多様に変形して適用されることができる。
パイプＰをより堅固に固定するために、パイプＰにはガイドピン４０が溶接されてもよく、このようなガイドピン４０は、パイプＰを金型３０内に移動させる作業を行う際、移送ロボットがパイプＰを容易にクランピングできるようにパイプＰの外周面に突出して形成されるため、金型３０を組み合わせる際には、固定側または移動側の金型３０に固定されることでパイプＰをより堅固に固定する機能を果たす。
本発明は、特定の実施例に関して図示して説明しているが、以下の特許請求の範囲により提供される本発明の技術的思想から逸脱しない限度内で、本発明が多様に改良および変化されることができるということは、当業界における通常の知識を有する者にとって自明であろう。
Ｐ パイプ
１０ コアピン
１２ ボール
１４ 固定ピン
２０ 油圧シリンダ
３０ 金型
４０ ガイドピン
１０ コアピン
１２ ボール
１４ 固定ピン
２０ 油圧シリンダ
３０ 金型
４０ ガイドピン
Claims (6)
- 金型に挿入されたパイプの一端に接触して前記パイプの一端を密閉することを特徴とする、パイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンであって、
前記パイプの一端に接触するボールと、
該ボールに着脱自在に結合する固定ピンと、を含み、
前記金型には、アルミニウム溶湯またはマグネシウム溶湯から選択されるいずれか一つが注入され、
前記ボールの直径と前記パイプの内径との関係が下記の数式を満たす、パイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピン。
ｄ×（５／３）≦Ｄ≦３ｄ（ｄ：パイプの内径、Ｄ：ボールの直径） - 前記ボールと前記固定ピンの一端とがねじ結合していることを特徴とする、請求項１に記載のパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピン。
- 前記ボールの材質が、炭素鋼またはステンレス鋼から選択されるいずれか一つであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピン。
- 金型と、
前記金型に挿入されるパイプと、
前記金型に挿入された前記パイプの一端に接触して前記パイプの一端を密閉するコアピンと、を含む、パイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンを用いた鋳造装置であって、
前記コアピンは、
前記パイプの一端に接触するボールと、
該ボールに着脱自在に結合する固定ピンと、を含み、
前記金型には、アルミニウム溶湯またはマグネシウム溶湯から選択されるいずれか一つが注入され、
前記ボールの直径と前記パイプの内径との関係が下記の数式を満たす、パイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンを用いた鋳造装置。
ｄ×（５／３）≦Ｄ≦３ｄ（ｄ：パイプの内径、Ｄ：ボールの直径） - 一端が固定された油圧シリンダをさらに含み、
前記コアピンは、前記パイプの外径の一端部に選択的に接触して前記パイプを固定するように、前記油圧シリンダの他端に結合していることを特徴とする、請求項４に記載のパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンを用いた鋳造装置。 - 前記ボールと前記固定ピンの一端とがねじ結合していることを特徴とする、請求項４又は５に記載のパイプ内の溶湯混入の防止機能を有するコアピンを用いた鋳造装置。
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