JPH04300061A - マグネシウム合金製車輪の鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用車輪、特に、
マダネシウム合金製車輪の鋳造装置に関するものである
。

【０００２】

【従来技術及び課題】最近は、自動車用車輪の軽量化の
要求が強く、従来のアルミニウム製の自動車用車輪から
、軽量で強度の高いマグネシウム合金製の車輪へと移行
する趨勢にある。一般に、マグネシウム合金の塑性加工
性能が不十分であることから、この合金を用いた車輪は
鋳造と切削加工によって製作することとなる。ところが
、マグネシウム合金は、溶融状態にあるとき空気中の酸
素と結合しやすく、鋳造の際の危険がある。このような
理由から、マグネシウム合金製の車輪の量産化が困難で
あると言われてきた。

【０００３】そこで、かかる課題を解決するものとして
、平成３年２月１８日付けで、上記危険を回避する鋳造
方法について提案した。この方法は、図５に示すように
、車輪鋳造用の金型（１）を、相互に対向し且車輪のデ
ィスク部からリム内周部までの範囲に対応する下型（１
ａ）及び上型（１ｂ）と、車輪のリム外周面に対応し且
一対の型半体（１１）（１２）からなる割型（１ｃ）と
から構成し、マグネシウム合金を小型加熱炉（３）で溶
融し、製品形成空間（２）及び前記小型加熱炉（３）を
マグネシウム合金に対して不活性なガスを充填した状態
として、前記小型加熱炉（３）の湯出口（３１）からマ
グネシウム合金の溶湯を製品形成空間（２）内に充填す
るようにしたものである。この方法による場合には、溶
融状態のマグネシウム合金と空気とが非接触状態とした
条件下で鋳造できることから、上記危険が回避できる。 本発明は、『車輪鋳造用の金型（１）を、相互に対向し
且車輪のディスク部からリム内周部までの範囲に対応す
る下型（１ａ）及び上型（１ｂ）と、車輪のリム外周面
に対応する割型（１ｃ）とから構成し、マグネシウム合
金に対して不活性なガスを充満させた条件下でマグネシ
ウムを含有する鋳造用素材（Ｍ）を小型加熱炉（３）内
で加熱溶融し且この小型加熱炉（３）内の溶湯を金型（
１）内の製品形成空間（２）内に注入するようにしたマ
グネシウム合金製車輪の鋳造装置』において、かかる方
法を合理的に実施でき且生産性を向上させられるように
することを課題とする。

【０００４】

【技術的手段】上記課題を解決するための本発明の技術
的手段は、『マグネシウム合金に対して不活性なガスを
大気圧よりも高い圧力に充満させたガス室（６）と、こ
のガス室（６）の上面に固定された下型（１ａ）に配設
され且前記ガス室（６）に連通するゲート（Ｇ）と、ガ
ス室（６）内で移動可能に設けられ且上方に開放する小
型加熱炉（３）と、前記小型加熱炉（３）を素材投入位
置から下型（１ａ）のゲート（Ｇ）の下方の溶湯注入位
置に達した後前記素材投入位置に帰還するように間欠的
に移動させる加熱炉移動装置と、前記溶湯注入位置で小
型加熱炉（３）の湯出口（３１）をゲート（Ｇ）と一致
するようにこの小型加熱炉（３）を持ち上げると共に溶
湯注入後にはこの小型加熱炉（３）を初期位置に降下さ
せる加熱炉昇降装置とを具備するようにした』ことであ
る。

【０００５】

【作用】上記技術的手段は次のように作用する。小型加
熱炉（３）は、ガス室（６）内において、その素材投入
位置と溶湯注入位置との間で移動する。そして、このガ
ス室（６）内の不活性ガスの圧力は大気圧以上に設定さ
れているから、常時ガス室（６）内が前記不活性ガスに
よって充満された状態となる。従って、ガス室（６）内
において、小型加熱炉（３）内での鋳造用素材（Ｍ）の
溶融時の危険が回避される。ガス室（６）内において小
型加熱炉（３）では鋳造用素材（Ｍ）が溶湯となり、加
熱炉移動装置によって小型加熱炉（３）が溶湯注入位置
に移動されると、小型加熱炉（３）がこの位置で停止し
て加熱炉昇降装置によって小型加熱炉（３）が持ち上げ
られて湯出口（３１）とゲート（Ｇ）とが連通する。そ
して、この状態で小型加熱炉（３）内の溶湯が製品形成
空間（２）内に注入される。尚、金型（１）の製品形成
空間（２）内とガス室（６）内とはゲート（Ｇ）を介し
て連通しているから、又、ガス室（６）内のガス圧力は
大気圧以上に設定されているから、製品形成空間（２）
内は、金型（１）を閉じる前の段階において、不活性ガ
スが充満した状態にある。従って、溶湯を製品形成空間
（２）内に注入する時点でも、製品形成空間（２）内の
全体が不活性ガスによって充満された状態となり、この
ときの危険も回避される。溶湯の注入が完了すると、小
型加熱炉（３）が加熱炉昇降装置によって降下駆動され
、爾後、加熱炉移動装置によって初期位置（素材投入位
置）に復帰移動される。このように、鋳造用素材（Ｍ）
を小型加熱炉（３）内に投入した後は、金型（１）の製
品形成空間（２）内への溶湯の注入が自動的に進行し且
、これら一連の動作を連続的に行えることとなる。又、
これらの各動作が不活性ガスが充満する条件下で進行す
る。

【０００６】

【効果】不活性ガスが充満する条件下で鋳造用素材（Ｍ
）の溶融及び溶湯の注入動作が連続的に行えるから、鋳
造途中において前記マグネシウム成分が反応することに
よる危険を回避したうえでの作業性が向上し、マグネシ
ウム合金製の車輪の生産性が向上する。ガス室（６）内
のガス圧を大気圧以上に維持するだけで、鋳造用素材溶
融部及び溶湯注入時の金型（１）内が不活性ガスによっ
て充満されるから、不活性ガスの取り扱いが簡阜で、且
、前記危険回避が確実となる。

【０００７】

【実施例】次に、上記した本発明の実施例を図面に従っ
て詳述する。 ［実施例１について］図１及び図２に示す実施例は、金
型（１）の下型（１ａ）をガス室（６）の上面壁の一方
に固定し、この下型の中心にゲート（Ｇ）を貫通させて
下方のガス室（６）に連通させたものであり、ガス室（
６）の上面の他方には、鋳造用素材（Ｍ）の投入口（６
２）が開口する。そして、このガス室（６）内には、小
型加熱炉（３）が投入口（６２）の下方の素材投入位置
から前記ゲート（Ｇ）の下方の溶湯注入位置までの範囲
で水平移動可能に配設され、且、前記溶湯注入位置では
昇降可能となっている。

【０００８】前記金型（１）は、固定の下型（１ａ）に
対して上型（１ｂ）が割型（１ｃ）から完全に離反する
位置にまで油圧シリンダからなる第１昇降装置（７１）
によって昇降駆動されるようになっている。また、割型
（１ｃ）は、半円形の一対の型半体（１１）及び型半体
（１２）からなり、これらは後述の補助空室（６０）の
胴部に固定された一対の油圧シリンダ（７２）（７２）
によって半径方向に開閉される。そして、前記割型（１
ｃ）の型半体（１１）及び型半体（１２）は、ガス室（
６）の上面から突出し且上方に開放する補助空室（６０
）内に完全に収容され、この補助空室（６０）内におい
て各半体が開閉する。割型（１ｃ）の外周には、環状の
蓋板（６１）が相対移動可能に遊嵌し、この蓋板（６１
）は、一対の油圧シリンダからなる第２昇降装置（７３
）によって昇降駆動される。なお、この蓋板（６１）は
、割型（１ｃ）が閉じ且上型（１ｂ）が降下した金型（
１）のセツ卜状態において、上型（１ｂ）の外周と補助
空室（６０）の上端開放部との間の間隔を閉基する。

【０００９】次に、前記小型加熱炉（３）は、上端開放
の円筒体で、一つの自動車用車輪が鋳造できる量の溶湯
を収容できる程度の大きさに設定されており、前記上端
開放部がそのまま湯出口（３１）となっている。そして
、この小型加熱炉（３）の周壁にはヒーター（４１）が
内蔵されており、これにより小型加熱炉（３）内がマグ
ネシウム合金の溶融温度に加熱される。又、円柱状の空
室の底壁がブランジャ（３３）となっている。このブラ
ンジャ（３３）は油圧シリンダ（３４）の出力によって
同図の初期位置（最降下位置）から一定ストローク上昇
駆動される。前記小型加熱炉（３）は、ガス室（６）内
においてその長手方向に配設された送りネジ（６３）に
よって水平方向に駆動されるブラケッ卜（Ｆ）に対して
昇降可能に装備されている。このため、前記ブラケット
（Ｆ）に対して昇降自在に対偶させた支持台（６５）の
上面に小型加熱炉（３）が取付けられる。そして、前記
ブラケット（Ｆ）は、前記送りネジ（６３）と平行に配
設したガイド軸（６４）とも嵌合し、これにより、パル
スモータ（７４）によって駆動される前記送りネジ（６
３）の回転に応じて、水平方向に往復移動されることと
なる。又、支持台（６５）を一定ストローク昇降させる
ため、ブラケツト（Ｆ）に取付けた油圧シリンダ（７５
）の出力軸が支持台（６５）に連結されている。

【００１０】蓋板（６１）の近傍には不活性ガス源（５
）に接続されたガス回路（５１）の下流端が臨ませてあ
り、前記ガス回路（５１）に挿入した開閉弁（５２）に
よってガス室（６）内への不活性ガスの供給が制御され
る。そして、この不活性ガスの供給制御によりガス室（
６）内の圧力は大気圧よりも僅かに高圧に維持される。 このため、金型（１）の下方部にガス室（６）の内圧を
検知するための圧力センサ（５３）を設け、この圧力セ
ンサ（５３）による検知圧力が設定圧力よりも降下した
とき、前記開閉弁（５２）を開放する構成としてある。 また、このガス室（６）内の不活性ガスが逃げるのを防
止するために、投入口（６２）の上方には、鋳造用素材
（Ｍ）の投入後において閉基される蓋体（８）が装備さ
れ、この蓋体（８）は、油圧シリンダ（８１）によって
開閉駆動される。

【００１１】上記構成の装置を用いてマグネシウム合金
製の自動車用車輪を製造するには、つぎの工程による。 先ず、蓋板（６１）が補助空室（６０）の上端に対接し
且上型（１ｂ）だけが僅かに開いた状態（中間停止位置
）として、ガス室（６）内を不活性ガス源（５）から供
給される不活性ガスによって充満させ、この内圧を設定
圧に維持する。このとき、金型（１）は僅かに開放して
いるから、この状態を一定時間維持すると、不活性ガス
がゲート（Ｇ）を介してガス室（６）内から金型（１）
内に充満する。そのあと、上型（１ｂ）を閉じて蓋体（
８）を開いて、投入口（６２）から素材投入位置にある
小型加熱炉（３）内に、一個の自動車用車輪の鋳造に要
する量のマグネシウム合金インゴット又はビレツト等の
鋳造用素材（Ｍ）を収容し、その後において、蓋体（８
）を閉じる。ついで、各金型を閉じ、金型（１）内に製
品形成空間（２）を形成する。同時にヒーター（４１）
を「オン」にして発熱させ小型加熱炉（３）内のマグネ
シウム合金からなる鋳造用素材（Ｍ）を加熱する。

【００１２】マグネシウム合金が所定の溶融状態になる
と、パルスモータ（７４）を駆動させて、ブラケット（
Ｆ）を金型（１）の下方域に移動させ、このブラケット
（Ｆ）の具備させた小型加熱炉（３）の湯出口（３１）
がゲート（Ｇ）に一致した時点で前記パルスモータ（７
４）の駆動を停止する。尚、この停止位置は溶湯注入位
置に一致するが、この停止位置の精度を高めるためにブ
ラケツト（Ｆ）の下端一側を検知するためのセンサ（７
６）が所定の位置に配設されており、このセンサ（７６
）がブラケット（Ｆ）を検知した時点で、小型加熱炉（
３）の湯出口（３１）とゲート（Ｇ）とが正確に対向し
て前記センサ（７６）が出力状態となる。そして、この
出力によってパルスモータ（７４）の駆動が停止される
。又、既述の素材投入位置における小型加熱炉（３）の
位置決め機構も同様であり、このため、パルスモータ（
７４）の駆動を制御するためのセンサ（７７）が素材投
入位置にある小型加熱炉（３）の油圧シリンダ（３４）
と対向するように配設されている。その後、油圧シリン
ダ（７５）が動作してその出力軸を一定ストローク進出
させ、これにより小型加熱炉（３）の上面が下型（１ａ
）の下面に対接してゲート（Ｇ）と湯出口（３１）とが
連通する。次に、図２に示すように、油圧シリンダ（３
４）の出力軸を進出駆動させてプランジャ（３３）を押
出し、小型加熱炉（３）内の溶湯を湯出口（３１）から
ゲート（Ｇ）を介して製品形成空間（２）内に抽出する
。なお、このとき、製品形成空間（２）内には不活性ガ
スが充満された状態にある。その後、プランジャ（３３
）を初期位置に復帰させ、製品形成空間（２）内に充填
された溶湯が冷却硬化すると鋳造が完了する。 この後、図１に示すように、金型（１）を開いて、蓋板
（６１）及び上型（１ｂ）を初期位置に上昇復帰させ、
製品車輪を取出すとともに、ブラケツト（Ｆ）を図１の
実線で示す初期位置に復帰移動させると、鋳造の位置工
程が完了する。その後、上記一連の動作を繰り返すと、
マグネシウム合金製車輪が連続的に鋳造できることとな
る。尚、以上において、金型（１）を閉じた状態に維持
する力及び小型加熱炉（３）を下型（１ａ）に対接した
状態に維持する力は、それぞれ対応する油圧シリンダの
正駆動力によって付与されるものである。

【００１３】これら一連の動作をコンピュータによって
制御できるが、このためには、図３に示すような制御プ
ログラムを実行させればよい。これにより、上記一連の
動作が自動的に進行することとなる。ここで、図１には
示していないが、蓋板（８）の開閉を検知する手段、小
型加熱炉（３）が下型（１ａ）に対接したか否かの検知
手段、小型加熱炉（３）からの溶湯の注入が完了したか
否かの検知手段、上型（１ｂ）が中間停止位置に達した
ことを検知する手段等の種々の検知手段が装備されてお
り、これらの検知手段からの信号入力によってこの制御
プログラムが実行されることは言うまでもない。

【００１４】［実施例２について］上記実施例のもので
は、一つの小型加熱炉（３）を用いて鋳造用素材（Ｍ）
を溶融させ且これから製品形成空間（２）内に溶湯を注
入するようにしたが、図４に示すように、複数の小型加
熱炉（３）（３）を配設した回転テーブル（Ｔ）をガス
室（６）内に間欠回転するように配設し、この回転テー
ブル（Ｔ）に設けた各小型加熱炉（３）の回動軌跡が投
入口（６２）の下方及びゲート（Ｇ）の下方を通過する
ように、前記回転テーブル（Ｔ）の大きさ及びその回転
中心を設定すれば、高速度で連続鋳造が可能となる。こ
こで、小型加熱炉（３）の上端を下型（１ａ）に対接さ
せるため、前記小型加熱炉を保持させた支持台（６５）
が回転テーブル（Ｔ）に取付けたガイドポストと摺動可
能に対偶すると共に、この回転テーブル（Ｔ）に取付け
た油圧シリンダ（７５）の出力軸が前記支持台（６５）
に連結されている。従って、前記油圧シリンダ（７５）
の動作に応じて小型加熱炉（３）が昇降して溶湯注入位
置で下型（１ａ）に対して接離する。この場合には、回
転テーブル（Ｔ）の停止中において投入口（６２）から
鋳造用素材（Ｍ）が小型加熱炉（３）内に投入されると
ともに、小型加熱炉（３）内の溶湯が湯出口（３１）及
びゲート（Ｇ）を介して製品形成空間（２）内に注入さ
れる。そして、これらの間においても、小型加熱炉（３
）では鋳造用素材（Ｍ）の加熱溶融動作が進行すること
となる。

【００１５】上記各実施例では、ヒーター（４１）によ
って小型加熱炉（３）内のマグネシウム合金を加熱溶融
させるようにしたが、これを電磁誘導加熱方式の加熱装
置とすることも可能である。又、図１に示すように、小
型加熱炉（３）の上端と下型（１ａ）の下面との対接面
との間の気密を確保するため、パッキン等の気密手段（
Ｐ）を下型（１ａ）側下面に配設することが有効である
。又、前記不活性ガスとしては、ヘリウム等のように完
全な不活性ガスを使用できることは勿諭であるが、マグ
ネシウム合金と反応しないガスであれば他の不活性ガス
も使用できる。小型加熱炉（３）の容量は、車輪複数個
分の鋳造用素材を一度に溶融できる容量としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構造図

【図２】この実施例の溶湯充填時の作動説明図

【図３】
コンピュータによって各部を制御する場合のフローチャ
ート図

【図４】実施例２の説明図

【図５】先行技術の説明図

【符合の説明】

（１）・・・金型 （１ａ）・・・下型 （１ｂ）・・・上型 （１ｃ）・・・割型 （３）・・・小型加熱炉 （３１）・・・湯出口 （２）・・・製品形成空間 （６）・・・ガス室 （Ｇ）・・・ゲート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪鋳造用の金型（１）を、相互に対向し
   且車輪のディスク部からリム内周部までの範囲に対応す
   る下型（１ａ）及び上型（１ｂ）と、車輪のリム外周面
   に対応する割型（１ｃ）とから構成し、マグネシウム合
   金に対して不活性なガスを充満させた条件下でマグネシ
   ウムを含有する鋳造用素材（Ｍ）を小型加熱炉（３）内
   で加熱溶融し且この小型加熱炉（３）内の溶湯を金型（
   １）内の製品形成空間（２）内に注入するようにしたマ
   グネシウム合金製車輪の鋳造装置において、マグネシウ
   ム合金に対して不活性なガスを大気圧よりも高い圧力に
   充満させたガス室（６）と、このガス室（６）の上面に
   固定された下型（１ａ）に配設され且前記ガス室（６）
   に連通するゲート（Ｇ）と、ガス室（６）内で移動可能
   に設けられ且上方に開放する小型加熱炉（３）と、前記
   小型加熱炉（３）を素材投入位置から下型（１ａ）のゲ
   ート（Ｇ）の下方の溶湯注入位置に達した後前記素材投
   入位置に帰還するように間欠的に移動させる加熱炉移動
   装置と、前記溶湯注入位置で小型加熱炉（３）の湯出口
   （３１）をゲート（Ｇ）と一致するようにこの小型加熱
   炉（３）を持ち上げると共に溶湯注入後にはこの小型加
   熱炉（３）を初期位置に降下させる加熱炉昇降装置とを
   具備するようにしたマグネシウム合金製車輪の鋳造装置
   。