(57)【要約】【課題】  円筒状金型と駆動ローラとの接触面での滑りを防止した遠心鋳造装置を提供する。【解決手段】  円筒状金型１０は前後を対をなす支持ローラ上に支持されている。前後対をなす支持ローラのうち少なくとも１つが駆動ローラ１３とされ、残りは被動ローラ１４とされ、またケース１１内には円筒状金型１０の軸線（回転中心）と平行な軸１９が架設され、この軸１９にアーム２０が垂直面内で回転可能に支持され、更にアーム２０の先端には押えローラ２１が取り付けられ、アーム２０の基端部はシリンダユニット２２に連結されている。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平状態とした円筒状金型を下から複数の支持ローラで支え、これら複数の支持ローラの少なくとも１つを駆動ローラとすることで円筒状金型を回転せしめるようにした遠心鋳造装置において、前記円筒状金型は上方から押えローラによって前記駆動ローラに押付けられていることを特徴とする遠心鋳造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心鋳造装置において、前記押えローラはアームを介して圧力調整可能な流体圧シリンダなどの推力源に接続されていることを特徴とする遠心鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心力を利用して金型内面に溶湯を押付けて鋳造する遠心鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのボア内に配設されるシリンダスリーブなどの鋳造法として、遠心鋳造法が知られている。この遠心鋳造法は高速で回転する円筒状金型内に注湯管を介して溶湯を注入し、遠心力によって溶湯を円筒状金型内面に押付けて成形する鋳造法である。
【０００３】
円筒状金型を高速で回転せしめる手段としては、従来から特許文献１〜３に開示されるようにモータによって駆動するローラを円筒状金型に押し当てて摩擦力によって円筒状金型を回転せしめるようにしている。
【０００４】
特許文献１には、回転する円筒状金型をラジアルローラユニットで下から支持する構造が開示されている。この先行文献では、対をなすローラを前後に設け、これら対をなすローラの１つ以上をモータにて回転せしめるようにしている。
【０００５】
特許文献２に開示される遠心鋳造装置にあっては、前記同様に回転する円筒状金型を下からローラで支持するとともに、円筒状鋳型の外周面にローラが嵌り込む溝部を設け、軸方向へのずれを防止した構造が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、駆動ローラを円筒状金型の外周面に押し当てて円筒状金型を回転せしめるとともに、揺動装置によって揺動するレバーの先端に外殻層形成ローラを取り付け、この外殻層形成ローラを溶湯が凝固した層に押し当てて溶湯鍛造することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３１７０９１９号公報
【特許文献２】特開２００８−２２３６９９号公報
【特許文献３】特開平５−２８５６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
シリンダスリーブなどを遠心鋳造で得る場合、金型を高速回転させると遠心力によって比重の小さな不純物や溶湯中の溶存ガスなどが製品表面（内側面）に浮上する。回転速度を上げれば作用する遠心力も大きくなるので、不純物の除去効率が高まり品質が向上する。
【０００９】
しかしながら、回転速度を上げてゆくと空滑りが生じてしまう。具体的には、直径２００ｍｍ、重量１００ｋｇ程度の金型を２０Ｎ・ｍのトルクで、駆動表面が滑らかなスラストローラで回転させると、金型とスラストローラとの間の摩擦係数にもよるが、およそ３０００ｒｐｍで空滑りが発生し、回転速度がそれ以上上がらなくなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決すべく本発明は、水平状態とした円筒状金型を下から複数の支持ローラで支え、これら複数の支持ローラの少なくとも１つを駆動ローラとすることで円筒状金型を回転せしめるようにした遠心鋳造装置において、前記円筒状金型を上方から押えローラによって前記駆動ローラに押付ける構成とした。
【００１１】
前記押えローラは、例えばアームを介して圧力調整可能な流体圧シリンダなどの推力源に接続されていることが好ましい。
斯かる構成とすることで、円筒状金型の回転速度に比例して、押えローラによる押付け力を徐々に大きくすることができ、必要以上の力で押付けて回転速度が落ちたり停止したりすることを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る遠心鋳造装置によれば、押えローラによって円筒状金型を駆動ローラに押付けることで、駆動ローラと金型外周面との間に十分な摩擦力が得られ、滑りを抑え、円筒状金型を高速回転させることができる。その結果、不純物などの除去が容易となり、高品質の鋳造品を得られる。
【００１３】
特に、溶湯として過共晶成分のＡｌ-Ｓｉ系を使用して鋳造する場合には、溶解温度が共晶成分のそれよりも高いことで、ガス成分の含有量が多くなりガス欠陥が生じやすくなるが、高速回転によりそのガス欠陥の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る遠心鋳造装置の全体斜視図
【図２】本発明に係る遠心鋳造装置の正面図
【図３】本発明に係る遠心鋳造装置の側面図
【図４】押えローラによる押え力と駆動ローラと金型外周面間の摩擦力との関係を説明した図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１〜３に示すように遠心鋳造装置は、円筒状金型１０とこの円筒状金型１０内に溶湯を供給する注湯管３０を備え、注湯管３０はクランク３１を介してロボットの多関節アーム３２に支持され、任意の姿勢をとることができる。
【００１６】
円筒状金型１０はボックス状ケース１１内に水平に配置されている。ケース１１の上面には蓋体１２が開閉可能に取り付けられている。また、円筒状金型１０は前後を対をなす支持ローラ上に支持されている。前後対をなす支持ローラのうち少なくとも１つが駆動ローラ１３とされ、残りは被動ローラ１４とされ、駆動ローラ１３にはギヤまたはベルト１５を介してモータ１６の駆動力が伝達される。
【００１７】
前記駆動ローラ１３及び被動ローラ１４は円筒状金型１０の外周面に形成した溝部１７，１８に嵌り込むことで、回転中に円筒状金型１０が軸方向に沿ってずれるのを防止している。
【００１８】
また、駆動ローラ１３と被動ローラ１４及び一対の被動ローラ１４，１４の軸（回転中心）と円筒状金型１０の軸（回転中心）を結ぶ線と垂直線とは４５°をなしている。
【００１９】
前記ケース１１内には円筒状金型１０の軸線（回転中心）と平行な軸１９が架設され、この軸１９にアーム２０が垂直面内で回転可能に支持され、更にアーム２０の先端には押えローラ２１が取り付けられ、アーム２０の基端部はシリンダユニット２２に連結されている。
【００２０】
一方、注湯管３０は長さ方向に沿って溶湯の流入・流出が可能なスリット３３を形成している。このように、長さ方向に沿ってスリット３３を形成することで、遠心鋳造の円筒状金型内の全長方向に同時に溶湯を供給することができるので、鋳造品の全長に亘って凝固条件を同じにすることができる。
【００２１】
以上において、遠心鋳造を行うには、シリンダユニット２２を伸長させ図３においてアーム２０を軸１９を中心として時計方向に回動させ、アーム２０先端の押えローラ２１を円筒状金型１０の外周面に所定の押え力で押付ける。
【００２２】
この状態で駆動ローラ１３によって円筒状金型１０を高速回転させ、一方、注湯管３０を図示しない溶湯保持炉内に浸漬して注湯管３０内に所定量の溶湯を保持し、更に溶湯保持炉からスリット３３を上に向けた状態で注湯管３０を取り出し、円筒状金型１０の近傍まで移動し、注湯管３０の挿入方向を円筒状金型１０の軸線（回転中心）に一致させ、回転している円筒状金型１０内に進入させる。
【００２３】
円筒状金型１０内に注湯管３０が入った状態でスリット３３は、上方を向いているため、溶湯は注湯管３０内に保持されている。次いで、注湯管３０の円筒状金型１０内での位置を変えないように回転させてスリット３３を上下反転させ、保持されている溶湯を円筒状金型１０内に供給する。
【００２４】
スリット３３の長さは鋳造する製品の長さと略等しく設定しているため、製品の全長分の溶湯が一気に円筒状金型１０内に供給され、供給された溶湯は遠心力によって金型１０の内周面に押し付けられ、凝固してシリンダスリーブなどの製品となる。
【００２５】
上記において、押えローラ２１による押付け力は円筒状金型１０の回転速度などに応じて決定する。
具体的には、図４に示すように、製品を鋳込んだ状態の円筒状金型の重量をＭ、円筒状金型と駆動ローラのそれぞれの回転軸を結ぶ線が鉛直方向となす角をθ、円筒状金型と駆動ローラの接触面に作用する垂直抗力をＮ、駆動ローラの半径をｒ、駆動トルクをＴａ、円筒状金型と駆動ローラの摩擦係数をμ、押え力をＦ、重力加速度をｇとすると、以下の（式１）から、円筒状金型と駆動ローラの接触面に作用する垂直抗力Ｎが求められる。
【００２６】
（式１）
2010227990.tif 000003
【００２７】
ところで、駆動ローラが円筒状金型との接触面の摩擦係数を上回って駆動ローラが滑って空転して円筒状金型に駆動ローラの駆動力が伝わらない状態は、以下の（式２）で表される。
【００２８】
（式２）
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【００２９】
駆動ローラと円筒状金型との接触面で発生する摩擦係数が、駆動力を上回れば駆動ローラは空転しない。即ち、以下の（式３）で示される押え力Ｆを与えれば、摩擦力が駆動力を上回り、滑りが生じないことになる。
【００３０】
（式３）
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【００３１】
尚、押え力Ｆは円筒状金型を抑える推力の合力であり、押えローラを２組以上設置する場合にはそれぞれの推力の合計が押え力Ｆとなる。
【００３２】
また、実施例では押えローラ２１を円筒状金型１０に押し付ける機構として、アーム２０とシリンダユニット２２を組み合わせた機構を示したがこれに限るものではなく、更に押えローラ２１の配置も前後に１つづつとしているが、これに限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る押えローラを備えた遠心鋳造装置は、シリンダスリーブをはじめ、その他高い鋳造品質の要求される円筒形状部材の鋳造などに適用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０…円筒状金型、１１…ボックス状ケース、１２…蓋体、１３…駆動ローラ、１４…被動ローラ、１５…ベルト、１６…モータ、１７，１８…溝部、１９…軸、２０…アーム、２１…押えローラ、２２…シリンダユニット、３０…注湯管、３１…クランク、３２…多関節アーム、３３…スリット。
【図１】
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【図２】
2010227990.tif 000007
【図３】
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【図４】
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