(57)【要約】【課題】鋳造装置において、最も早く傷む給湯口付近の内筒部分を、金型、固定盤を分解することなく短時間に交換可能な鋳造装置を提供する。【解決手段】溶融した金属材料である溶湯ｍが供給される給湯口９を有する筒状のスリーブ１と、前記スリーブ１内を摺動して前記溶湯ｍを金型３７、３８に圧入するプランジャチップ３１を備えた鋳造装置３０において、前記スリーブ１が前部Ａと給湯口９を有する後部Ｂに分割され、このスリーブ前部Ａが鋳造装置３０の固定盤３９、金型固定側に装着され、このスリーブ後部Ｂが前記スリーブ前部Ａと着脱可能に連結嵌合されてプランジャチップ３１側に位置すると共に、このスリーブ後部Ｂが外筒３と該外筒３に抜き取り可能に装着された内筒６、７とから分割されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した金属材料である溶湯が供給される給湯口を有する筒状のスリーブと、前記スリーブ内を摺動して前記溶湯を金型に圧入するプランジャチップを備えた鋳造装置において、
前記スリーブが前部と給湯口を有する後部に分割され、このスリーブ前部が鋳造装置の固定盤、金型固定側に装着され、このスリーブ後部が前記スリーブ前部と着脱可能に連結嵌合されてプランジャチップ側に位置すると共に、このスリーブ後部が外筒と該外筒に抜き取り可能に装着された内筒とから分割されてなることを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
前記スリーブ前部が、外筒と該外筒に対してプランジャチップ側に向けて抜き取り可能に装着された内筒とから分割されてなることを特徴とする請求項１記載の鋳造装置。
【請求項３】
前記スリーブ後部が、給湯口を持つ上部と溶湯を受ける下部に分割されてなることを特徴とする請求項１または２記載の鋳造装置。
【請求項４】
前記スリーブの前部と後部とが、その一方の端部に外向きの複数の羽部を有し、その他方の端部に該羽部に対応する複数の孔部を有していることを特徴とする請求項１、２または３記載の鋳造装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載されていることを特徴とする鋳造装置のスリーブ。
【請求項６】
請求項１〜４に記載の鋳造装置の、前記プランジャチップを前進させて前記スリーブ内部に挿入するステップと、前記スリーブ後部を前記スリーブ前部に対して嵌合を外して連結を解除するステップと、前記プランジャチップを前記スリーブ後部と共に後退させるステップと、前記スリーブ後部もしくはその任意の部材を交換するステップとを有することを特徴とする鋳造装置のスリーブの交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム、マグネシウム等の非鉄金属、及びその合金等を材料とするダイカスト鋳造装置における、スリーブの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製の部品等を生産する方法の１つとして、鋳造が知られており、特に鋳造により鋳造品を効率的に生産する鋳造装置が知られている。
【０００３】
図７に従来の鋳造装置３０の概略図を示し、この鋳造装置３０は、固定盤３９と可動盤４０の内側に、固定型３７と可動型３８からなる金型を設置し、この２つの金型を密接させて内側に形成される空間（キャビティ）に、融解した金属材料である溶湯ｍを流し込んで、鋳造品を生産するように構成されている。
【０００４】
次に、金型への溶湯ｍの供給は、溶湯ｍをラドル（ひしゃく）３５等の給湯装置により、スリーブ１Ｘの給湯口に供給し、スリーブ１Ｘに供給された溶湯ｍを、シリンダ装置３４に設置されたプランジャチップ３１で金型内に圧入する構成となっている。
【０００５】
鋳造装置３０は、例えばアルミ合金の鋳造品を生産する際、０℃〜４０℃程度の大気温度に対して、溶湯ｍは約６５０℃〜７５０℃となり、給湯口９を有するスリーブ１Ｘは、この大きな落差のある温度にさらされ、変形や溶損により耐久性が著しく低下する問題を有しているため、耐溶損性に優れた部材で構成される必要がある。また、プランジャチップ３１は、金型に溶湯ｍを高い圧力で圧入するため、スリーブ１Ｘの内側とほとんど隙間がない状態で、スリーブ内を摺動する構成とする必要がある。
【０００６】
このため、スリーブ１Ｘは高い耐溶損性、耐摩耗性が要求される部材である必要があり、例えばＳＫＤ６１（熱間成形用型鋼鋼材）を熱処理とチッ化処理を行ったもの等の高価な材料から構成され、これによりスリーブのコストが高くなる。しかも、スリーブは定期的に交換する必要のある消耗品である。
【０００７】
このスリーブのコストを下げるために、スリーブの給湯口９部分を、特に耐溶損性の高い部材で形成し、他の部分の部材の材料コストを抑えた構成が提案されている（特許文献１参照）。この構成により、耐熱性、耐摩耗性、耐溶損性に優れる高価な材料の使用量が給湯口部分のみを形成する分量でよくなるため、コストを低減することができ、スリーブのコストを低下させることが可能となっている。
【０００８】
しかしながら、スリーブ自体のコストを低下することはできるが、スリーブの交換作業に時間がかかる問題を有している。即ち、従来のスリーブ１Ｘは、図７に示すように、固定盤３９に金型側から貫通して、固定盤３９と固定型３７でツバ２０Ｘを挟持して固定しており、スリーブ交換作業を行う際には、可動盤４０及び可動型３８を後退（図７左方に移動）させ、固定型３７を外して、スリーブ１Ｘにプランジャチップ３１側から衝撃を与え、固定盤３９から取り出す作業が必要となり、この作業には約２〜３時間程度必要となる。
【０００９】
特に、鋳造装置３０が１２５０ｔ〜４０００ｔ級の大型である場合には、スリーブの重量は１００ｋｇ〜５００ｋｇとなり、６５０ｔ級の鋳造装置であっても６０ｋｇ〜７０ｋｇ程度となり、金型は１〜３ｔとなるため、スリーブ交換作業では天井走行クレーン等を使用する作業となり、多くの交換時間が必要となる。また、金型及びスリーブの着脱作業
が鋳造装置上で行なわれるため、足場が悪く十分な作業領域を確保することが困難となっている。なお、スリーブ１Ｘの交換サイクルは、例えば１０〜３０万ショットごとの交換が必要となると、約１〜３ヶ月ごとに交換が必要となる。
【００１０】
また、スリーブの内筒に要求される耐熱性、耐摩耗性は、その箇所によっても異なる。例えば、高温の溶湯ｍが供給され最初に接触する給湯口９の真下は、熱による衝撃を受けるので特に高い耐熱性が要求され、逆に内筒の上面は溶湯ｍが接触する機会が少ないため、それほど激しく損傷することはない。つまり、スリーブの内筒においても、高い耐熱性、耐摩耗性を有した高価な材料で構成する必要がある箇所と、必要のない箇所が存在しており、スリーブのコスト削減の余地が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２７２３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、鋳造装置において、最も早く傷む給湯口付近の内筒部分を、金型、固定盤を分解することなく短時間に交換可能な鋳造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明に係る鋳造装置は、溶融した金属材料である溶湯が供給される給湯口を有する筒状のスリーブと、前記スリーブ内を摺動して前記溶湯を金型に圧入するプランジャチップを備えた鋳造装置において、前記スリーブが前部と給湯口を有する後部に分割され、このスリーブ前部が鋳造装置の固定盤、金型固定側に装着され、このスリーブ後部が前記スリーブ前部と着脱可能に連結嵌合されてプランジャチップ側に位置すると共に、このスリーブ後部が外筒と該外筒に抜き取り可能に装着された内筒とから分割されてなることを特徴とする。
【００１４】
上記の鋳造装置において、前記スリーブ前部が、外筒と該外筒に対してプランジャチップ側に向けて抜き取り可能に装着された内筒とから分割されてなることを特徴とする請求項１記載の鋳造装置。
【００１５】
上記の鋳造装置において、前記スリーブ後部が、給湯口を持つ上部と溶湯を受ける下部に分割されてなることを特徴とする。
【００１６】
上記の鋳造装置において、前記スリーブの前部と後部とが、その一方の端部に外向きの複数の羽部を有し、その他方の端部に該羽部に対応する複数の孔部を有していることを特徴とする。
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明に係る鋳造装置のスリーブは、上記に記載されていることを特徴とする。
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明に係る鋳造装置のスリーブの交換方法は、上記の鋳造装置において、前記プランジャチップを前進させて前記スリーブ内部に挿入するステップと、前記スリーブ後部を前記スリーブ前部に対して嵌合を外して連結を解除するステップと、前記プランジャチップを前記スリーブ後部と共に後退させるステップと、前記スリーブ後部もしくはその任意の部材を交換するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る鋳造装置によれば、スリーブを前部と後部に分割し、金型側に固定したスリーブ前部から、スリーブ後部をプランジャチップ側に着脱可能とし、さらに、スリーブ後部を外筒と、この外筒から抜き取り可能な内筒に分割した構成により、傷みの早いスリーブ後部の内筒を、金型等を分解することなく短時間に交換することができる。
【００２０】
また、スリーブ前部が、外筒と、この外筒に対してプランジャチップ側に向けて抜き取り可能に装着した内筒に分割した構成により、金型等を分解することなく、スリーブ前部の内筒を短時間に交換することができる。
【００２１】
更に、スリーブ後部を、給湯口を持つ上部と、溶湯を受ける下部に分割する構成により、特に劣化の激しいスリーブ後部の下部のみを短いサイクルで交換することができる。そのため、傷みの少ない上部を繰り返し使用することができ、スリーブ自体のコストを抑制することができる。
【００２２】
更に、スリーブ前部と後部の連結を、一方の端部設置した外向きの複数の羽部と、他方の端部に設置した羽部に対応する複数の孔部からなる回転着脱型カップリングにより実現する構成により、スリーブ後部の回転により、スリーブ前部と後部の連結を解除することができる。このため、スリーブの内筒の交換作業を容易に行うことが可能となり、その上、連結及び解除のために加える力の方向は、外筒後部を回転する方向であるため、鋳造装置運転時にスリーブにかかる力の方向である、プランジャチップの摺動方向と異なるため、不意に外筒の連結が解除される危険を防止することができる。
【００２３】
また、連結用の部材とボルト等で外筒を連結する場合は、スリーブの振動によりボルトが緩む等の問題が発生するが、本発明のように、外筒後部自体を回転させて固定している場合は、外筒後部の部材自体が一定量の重量を持っているため、振動により連結が解除される危険性を低減することができる。
【００２４】
ここで、鋳造装置では、スリーブが溶湯の熱等により下に凸となるバナナ状に変形して、このバナナ状に変形したスリーブ内にプランジャチップがはまり込み抜けなくなる「かじりつき」が発生することがあり、このときに、外筒の連結面の回転着脱型カップリングには大きな力がかかる。特に６気筒エンジンのシリンダブロックを鋳造する２５００ｔ級の鋳造装置等の大型鋳造装置の場合に、この回転着脱型カップリングに大きな力が作用する。
【００２５】
更に、スリーブ前部とスリーブ後部の連結を解除し、スリーブ後部をプランジャチップと共に後退させるスリーブの交換方法により、プランジャチップにスリーブの後部をぶら下げた状態で交換作業を行うことが可能なため、従来の天井走行クレーン等によりスリーブを吊る必要がなくなり、交換作業が迅速かつ安全に行えるようになる。
【００２６】
つまり、従来行っていた固定盤から固定型を取外し、固定型を設置していた側から天井走行クレーン等でスリーブを吊って取り出す作業に対して、本発明の鋳造装置では、スリーブ前部を固定盤に固定したまま、スリーブ後部との連結を解除し、スリーブ後部を分離し、スリーブの内筒を取り出すことができるため、スリーブの交換作業が容易となり、短時間で交換作業を完了することができる。これは金型を分解する作業が不要となったことが大きく、従来は２〜３時間程度必要であったスリーブの交換作業が、５〜１０分程度で行うことが可能となる。
【００２７】
更に、前記外筒前部の嵌合面に位置決めストッパーピンを設置し、前記ストッパーピンが、前記外筒前部と前記外筒後部を嵌入させた際には、前記外筒前部内に押し込まれてお
り、前記外筒後部を回転させて連結した際には、前記外筒前部から飛び出し、前記外筒後部に設けられたピン孔に嵌入する構成としてもよい。
【００２８】
この構成により、外筒前部及び後部の連結時には、ストッパーピンにより外筒後部が回転することを防止することができる。これは、鋳造装置の運転時に、スリーブに与えられる振動により外筒後部が回転してしまうことを防止するためのものであり、前述のスリーブの交換作業の確実性を向上することができる。
【００２９】
更に、前記外筒後部の背面にバック止めプレートを設置し、前記バック止めプレートから前記外筒後部を貫通して前記内筒後部に複数の固定ボルトを連結し、前記固定ボルトを回転させることで、前記内筒後部の位置を決定する構成としてもよい。
【００３０】
この構成により、内筒後部を押し込み、内筒前部との隙間が発生しないように調整することができる。これは、スリーブの内筒が熱により変形し、内筒前部と内筒後部の接合面に隙間を生じることを防止するためのものであり、前述のスリーブの交換作業の確実性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る実施の形態のスリーブの構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態のスリーブの分解した状態を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態のスリーブの断面図である。
【図４】本発明に係る実施の形態のスリーブの外筒の嵌合面を示す概略図である。
【図５】位置決めスットッパーピンの構成を示す図である。
【図６】鋳込み口ブッシュの構成を示す図である。
【図７】従来の鋳造装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明にかかる実施の鋳造装置のスリーブの構造について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明に係る実施の形態の鋳造装置のスリーブ１を示す。
【００３３】
このスリーブ１は、外筒２、３の内部に、内筒４、５を備えた２重管構造を有しており、さらに、外筒及び内筒を前部２、４と後部３、５に分割し、それぞれ前部Ａと後部Ｂとしている。図１の例ではツバ付きブッシュ２（外筒前部）から、Ａインナースリーブ４（内筒前部）が突出しており、これは金型内に挿入される。
【００３４】
また、スリーブ外筒３（外筒後部）は給湯口９を有しており、背面にはスリーブ外筒３の内部のＢインナースリーブ５（内筒後部）を固定する固定ボルトを設置するためのバック止めプレート８を設置している。
【００３５】
図２は、このスリーブ１の分解図を示しており、スリーブ外筒３を回転させて、回転着脱型カップリング１０の連結を解除して、前部Ａと後部Ｂに分離することができる。この分離により、前部Ａのツバ付きブッシュ２からはＡインナースリーブ４を（図２の右方へ）引き抜くことができ、後部Ｂのスリーブ外筒３からはＢインナースリーブ５を（図２の左方へ）引き抜くことができる。ここで、Ｂインナースリーブ５は、Ｂ上インナースリーブ６（上面部）とＢ下インナースリーブ７（下面部）に分割されており、Ｂ上インナースリーブ６に給湯口９を有している。
【００３６】
ここで、プランジャスリーブ１は５分割されており、特に溶損摩耗が大きい部分（Ａインナースリーブ４、及びＢ下インナースリーブ７）のみを交換し、他の部分は再度使用可能な省資源リサイクル構造の製品である。このＡインナースリーブ４は、固定型３７（図
７）に嵌入されている鋳込み口を有しており、従来、鋳込み口の溶損摩耗に対しては、金型を外してからスリーブごと交換するしかなかったが、本発明により、鋳込み口の部分を短時間に容易に交換することが可能となっている。
【００３７】
なお、スリーブ１が複数に分割されているため、それぞれの箇所に最適な材料を選択して使用することができる。例えば、高い耐溶損性が要求されるＡインナースリーブ４及びＢ下インナースリーブ７は、ＳＫＤ６１（熱間成形用型鋼鋼材）を熱処理とチッ化処理を行ったものや、タングステンカーバイトにジルコニアチタン等の合金を肉盛り溶射したものや、チッ化チタン、又はセラミック、又はサーメット等を焼結したものなど、高価な製品で形成する。
【００３８】
また、冷却水路や加熱ヒータを有するスリーブ外筒３は、ベリリウム銅又はアルミ青銅、望ましくは鉄の５倍程度の熱伝導率を有するクロム銅などの熱伝導率の高い材料で形成し、ヒータと冷却水路を設け、温度センサーでスリーブを温調し、溶湯の温度を例えばアルミ等の製品にあった適温に設定することによって、高品質でムラのない製品を作ることができる。
【００３９】
また、ツバ付きブッシュ２は、高い強度が要求されるため、クロムモリブデン鋼に焼入れをしたものを使用することが望ましい。このクロムモリブデン鋼は、強度は高いが安価である。
【００４０】
以上のように、スリーブ１の各所で最適の材料を選択して使用することで、スリーブ全体の性能を向上させながら、コストを抑えることができる。つまり、内筒４、５の各所において、要求される耐熱性、耐摩耗性に応じて異なる材料を選択し、要求される交換の頻度に応じて、それぞれ交換を行うため、無駄がなく、鋳造装置において要求されるスリーブの性能を維持、向上するためのコストを抑制することができる。
【００４１】
更に、スリーブ１を複数の部材に分割したことで、部材１つ１つの大きさが小さくなり、溶湯ｍにより加熱された場合、部材内での温度差が小さくなるため、スリーブ１がバナナ状に変形する減少を抑制する効果も得ることができる。
【００４２】
図３は、スリーブ１の断面図を示しており、スリーブ１のツバ付きブッシュ２が、図７に示す鋳造装置３０の固定盤３９及び固定型３７に固定されている様子を示している。ツバ付きブッシュ２は固定盤３９に固定されており、固定盤３９から固定型３７側（図３左方）から固定されている。Ａインナースリーブ４が、プランジャチップ３１側（図３右方）からツバ付きブッシュ２の内部に挿入されており、段差部２３により固定されている。なお、Ａインナースリーブ４の先端側（図３左方）は、テーパ部２２を形成している。
【００４３】
Ｂインナースリーブ５が、金型側（図３左方）からスリーブ外筒３に嵌入され、固定ボルト穴２６を利用して、プランジャチップ３１側から固定ボルトにより固定されている。Ｂインナースリーブ５とスリーブ外筒３には対応する位置に給湯口９が設けられている。また、スリーブ外筒３には、スリーブ１を冷却するための冷却水路３６が設けられており、同様の箇所にスリーブを加熱するためのヒータを設置してもよい。
【００４４】
次に、スリーブ１の交換作業について説明する。先ず、プランジャチップ３１を前進させてスリーブ１の内部に挿入して、スリーブ外筒３を回転させて回転着脱型カップリング１０の連結を解除する。次に、前部Ａから後部Ｂを分離し、この時、後部Ｂは、プランジャチップ３１又はプランジャロッド３２にぶら下がった状態となっているため、プランジャチップ３１を後退させると、Ｂインナースリーブ５を取り出し、交換する作業が容易に行える。従来のように、重量のあるスリーブを支えるための設備や道具が不要となるため、スリーブの交換作業が迅速かつ安全に行える。
【００４５】
なお、スリーブ重量が大きく、プランジャロッド３２のみで支えられない場合は、天井走行クレーン等を併用することができ、この場合であっても、従来よりも安全な足場、十分な作業領域を確保することができる。
【００４６】
また、このＢインナースリーブ５とスリーブ外筒３からなる後部Ｂを、前部Ａに連結する際に、前述の固定ボルトを調整して、Ａインナースリーブ４とＢインナースリーブ５の接合面から溶湯ｍが漏れることを防止することができ、特に、鋳造装置３０の運転時に高温となり変形したスリーブに対する調整が有効となる。
【００４７】
図４にツバ付きブッシュ２とスリーブ外筒３の連結部である回転着脱型カップリング１０の１例を示す。スリーブ外筒３側に設けられた雄部は４枚の羽部２５を有しており、ツバ付きブッシュ２側に設けられた雌部は、この羽部２５と対応する４つの孔部２１を有している。このスリーブ外筒３を図４の手前側に４５度回転させて、雄部と雌部を嵌合し、奥側に４５度回転させて戻すことで連結が完了する。回転させるスリーブ外筒３は給湯口９を有しているため、この方向により、スリーブ外筒３の回転開始位置と、回転完了位置は決定される。
【００４８】
ここで、羽部２５及び孔部２１の接触する部分にテーパを設け、回転させることで噛み込むように構成することが望ましい。なお、図４では羽部２５を４枚設置しているが、この枚数は任意に決定することができる。枚数が多いほど連結及び連結解除時に、スリーブ外筒３を回転させる角度が小さくなるため、交換作業が迅速に行えるようになる。また、雄部と雌部は逆にしてもよい。
【００４９】
さらに、羽部２５にはスリーブ外筒３が、鋳造装置３０の振動等により回転し、連結が解除される事故を防止する位置決めストッパーピンを嵌入するためのピン孔２８を設けることが望ましい。
【００５０】
また、回転着脱型カップリング１０は、雄部を環状体の外周に複数の溝部を有した構造として、雌部を環状体の内周にこの溝部に対応する複数の突起部を有した構造として、雄部を雌部に嵌入して回転させて連結する構造としてもよく、即ち、雄部を雌部に嵌入の後に回転させることで連結される構造であればよい。
【００５１】
図５に、前述の位置決めストッパーピン２７の詳細を示す。位置決めストッパーピン２７は、バネ等の弾性体によりツバ付きブッシュ２から突出し、ピン孔２８に嵌入して、スリーブ外筒３の回転を拘束するように構成されている。連結解除時には、連結解除キー２９を給湯口９からピン孔２８に嵌入して、ストッパーピン２７を押し戻しながら、スリーブ外筒３を回転させることで、カップリング１０の連結を解除することができる。この構成により、回転着脱型カップリング１０の連結の安定性を高めることができる。
【００５２】
図６に、ツバ付きブッシュ２と固定型鋳込み口ブッシュ１１が連結している様子を示しめす。固定型鋳込み口ブッシュ１１は、ブッシュ外筒１２と環状の冷却層１３により構成している。ブッシュ外筒１２は、例えばＳＣＭ４４０（クロムモリブデン鋼）で形成し、固定型３７の内部に設置する。また、冷却層１３は、冷却水を循環する冷却水路１４を有している。この冷却層１３は、非鉄金属で、かつ、熱伝導率の高い材料で形成することが望ましい。具体的には、例えば、鉄の約５倍の熱伝導率を有しているクロム銅や、ベリリウム銅等の利用が適している。
【００５３】
この構成により、冷却層１３の冷却効率が向上するため、Ａインナースリーブ４を十分
に冷却することができる。このため、鋳造品の製造により昇温したＡインナースリーブ４が、熱膨張等により固定型鋳込み口ブッシュ１１と固着し、交換作業が困難となるという問題の発生を防止することができる。特に、Ａインナースリーブ４をＳＫＤ６１（熱間成形用型鋼鋼材）等の鉄製材料で形成し、冷却層１３を鉄製材料で形成した場合は、昇温により２つの部材が強固に固着する可能性があるため、水冷層１３は非鉄金属とすることが望ましい。
【符号の説明】
【００５４】
１  スリーブ
２  ツバ付きブッシュ（外筒前部）
３  スリーブ外筒（外筒後部）
４  Ａインナースリーブ（内筒前部）
５  Ｂインナースリーブ（内筒後部）
６  Ｂ上インナースリーブ（上面部）
７  Ｂ下インナースリーブ（下面部）
９  給湯口
１０  回転着脱型カップリング
２１  孔部
２５  羽部
３１  プランジャチップ
Ａ  前部
Ｂ  後部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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