(57)【要約】  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、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で特徴づけられる。中子は、機械的手段、接着剤、中子側嵌合突起と凹嵌部との摩擦嵌合関係、または中子側係合突出子と突き固められる鋳物砂との係合関係によって上鋳型に固定される。
2008068947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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重ね合わせた状態または下降させた状態で、前記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、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。
【請求項２】
前記上鋳型組立体の前記状態情報は、該上鋳型組立体が前記凹所内の前記溶融金属および／または前記下鋳型に加える加圧力、または、前記上鋳型組立体の全下降距離である請求項１に記載された鋳造方法。
【請求項３】
上鋳型と、該上鋳型に固定された中子とを含む上鋳型組立体であり、下鋳型と協働して鋳型キャビティを画成する上鋳型組立体。
【請求項４】
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３に記載された上鋳型組立体。
【請求項５】
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３に記載された上鋳型組立体。
【請求項６】
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３に記載された上鋳型組立体。
【請求項７】
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３に記載された上鋳型組立体。
【請求項８】
前記中子が複数個である請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載された上鋳型組立体。
【請求項９】
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、
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し、
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ことを特徴とする中子の固定方法。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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が、前記圧入嵌合に伴う前記所定の情報値である請求項１０に記載された中子の固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造品の製造方法（すなわち、鋳造方法）、この方法で用いられる上鋳型組立体、および、上鋳型に対する中子の固定方法に関するものである。さらに具体的に云うと、本発明は、鋳造品を得るために必要な最小限量の溶融金属が注入される下鋳型に上鋳型を重ね合わせる砂型プレスキャスティングプロセスによる鋳造品の鋳造方法に関するものである。【０００２】
砂型による金属の鋳造では、上鋳型と下鋳型を重ね合わせて鋳型キャビティを画成し、該キャビティ内に溶融金属（溶湯）を注入して鋳物が製造される。この汎用鋳造法では、注入金属の流動を制御し、かつ、不純物およびガスの巻き込みを防止して不良品の発生を防ぎ、良品を得ることを目的にして、鋳造方案と呼ばれる、製品形状とは関係のない注入金属の流路を設けることが必要不可欠の手法として採用されている。しかしながら、鋳造方案の採用で、鋳物の歩留まりが低下し、鋳型の解枠後に、押湯部分、湯道部分等の鋳物本体以外の付加金属片を除去するための手間を要するため、鋳造の生産性を阻害し、生産経費増大要因になっていた。【０００３】
そこで、鋳物の歩留まりを向上させるために、砂型プレスキャスティングプロセスと呼ばれる鋳造法が提案された（特許文献１参照）。この方法は、（１）各種鋳型造型法によって造型された鋳型であって、鋳造方案を達成するために必要なキャビティを有さず、鋳物本体鋳造用として必要なキャビティのみを有する下鋳型と、（２）各種鋳型造型法によって造型された鋳型であって、鋳造方案を達成するために必要なキャビティを有さず、前記下鋳型のキャビティと協働して鋳物本体鋳造用のキャビティを画成可能な突出部分を有する上鋳型とを用いて鋳造を行なう方法であり、前記鋳物本体のみを鋳造するために必要な量の溶融金属を前記下鋳型のキャビティ内に注入した後、この注入された溶湯内に前記上鋳型の突出部分を進入させて、前記鋳物本体のみを鋳造するために必要なキャビティを画成するようにして、前記上鋳型を前記下鋳型に重ね合わせて実行される。
【特許文献１】特開２００５−５２８７１号公報
【特許文献２】特開平９−５７３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
砂型プレスキャスティングプロセスは、高い溶融金属歩留まりをもって、所望の鋳造品を製造できる方法であるが、この方法で中子を用いて鋳造品を鋳造しようとすると、中子の浮き上がりという問題が生じる。中子を用いて鋳造品を鋳造する場合、従来の鋳造方案では、鋳型内で正しい位置に中子を支持するために、中子の幅木を受けるように、これと同一形状の凹部になった受け部を下鋳型に設け、その場所に中子を設置して、上鋳型にて挟み込み、その後に注湯する方式が一般的であり（特許文献２参照）、幅木を有する中子が溶湯により浮き上がることはない。しかるに、砂型プレスキャスティングプロセスでは、下鋳型に注湯した後に、上鋳型を被せるという方式を採用しているため、仮に注湯前に下鋳型に中子を設置しておくと、溶湯の浮力により中子が浮上してしまい、製品形状不良が発生するという問題がある。したがって、砂型プレスキャスティングプロセスでは、従来どおりに、下鋳型に中子を置いただけでは、注湯時に中子が浮いてしまう問題があるため、鋳型内での中子の浮き上がりを防止することが必要不可欠である。【０００５】
斯かる課題の下で、中子を用いて、砂型プレスキャスティングプロセスによって鋳造を行なうにあたり、製品形状不良を発生させることなく、歩留まりよく、鋳造を行なうことのできる鋳造技術を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に照らし、本発明の第一の観点によれば、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以下の鋳造方法が提供される。
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。【０００７】
本発明の第二の観点によれば、上鋳型と、該上鋳型に固定された中子とを含み、下鋳型と協働して鋳型キャビティを画成する上鋳型組立体が提供される。
本発明の上鋳型組立体によれば、好適には、前記中子が、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。【０００８】
本発明の第三の観点によれば、摩擦力を利用して上鋳型に中子を固定する以下の中子の固定方法が提供される。
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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の鋳造方法および上鋳型組立体によれば、上鋳型に中子を固定して上鋳型組立体を形成し、下鋳型の凹所に、鋳造品を得るために必要な最小限量の溶融金属を注湯した後、下鋳型に向かって上鋳型組立体を下降させ、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し、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して、プレス工程を終えるプレス制御法を採用しているため、注湯工程からプレス工程終了までの時間を最短にすることができる。また、斯様にプレス時間を最短にすることにより、鋳型キャビティ内の溶融金属の温度低下が進行して温度分布が不均一になる前にプレス工程を終えることができ、もって、鋳造品金属組織の均一化を図ることができる。
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。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の一実施例である下鋳型１０と上鋳型組立体２０を含む鋳造装置を模式的に示す縦断面図である。
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。【００１１】
上鋳型２２と中子２４を組合わせて上鋳型組立体２０を作製するための、上鋳型２２に対する中子２４の固定は、機械的結合、接着剤結合、摩擦力を利用した結合、鋳型を形成する鋳物砂を突き固めることによる結合によって、これを行なうことができる。
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。【００１２】
図３は、上鋳型２２に対する中子２４Ａの、接着剤による結合例を示す。中子２４Ａの一面に突設された複数の突起２４ａを、上鋳型２２の下面側に設けた複数の凹嵌部２２ａ内に、それぞれ嵌入し、接着剤Ｂを介在させて凹嵌部２２ａの内面に突起２４ａを接合している。接着剤Ｂの種類は特に限定されるものではなく、無機接着剤、有機接着剤のいずれでもよい。本実施例では、酢酸ビニル樹脂を主成分とする速乾性強力接着剤を使用した。中子２４Ａの重量が大きい場合には、接着面積を増大するか、または、接着面の形状を任意に選んで接着強度を増大すればよい。【００１３】
図４は、上鋳型２２に対する中子２４Ｂの、摩擦力を利用した結合例を示す。中子２４Ｂの一面に突設された複数の突起２４ｂが、上鋳型２２の下面側に設けた複数の凹嵌部２２ｂ内に、それぞれ嵌入されている。突起２４ｂと凹嵌部２２ｂとは、ほぼ同一形状、同一寸法になされ、突起２４ｂが凹嵌部２２ｂ内に挿入される時、凹嵌部２２ｂの内壁面が削られ、削り取られた鋳物砂が両者間に詰まって摩擦が生じ、その摩擦力によって、突起２４ｂが凹嵌部２２ｂ内に確実に保持され、したがって中子２４Ｂが上鋳型２２に固定される。【００１４】
図５は、上鋳型２２に対する中子２４Ｃの、鋳物砂による結合を利用した結合例を示す。先端側が大径になされた複数の突起２４ｃを有する中子２４Ｃを上鋳型２２と一体的に造型することにより、突き固められた鋳物砂内に突起２４ｃが埋め込まれて、中子２４Ｃが上鋳型２２に確実に固定される。【００１５】
図２〜図５に示した上鋳型２２に対する中子２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの固定手段は、単独での使用に限定されることなく、それら複数種の固定手段を単一鋳型に併用することもできる。また、図２〜図５に示した例では、単一の中子２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃが上鋳型２２に取着されているが、複数個の中子を単一の上鋳型２２に取着してもよい。【００１６】
図１に示す上鋳型組立体２０は、昇降手段３２に接続され、ガイドロッド３０によって機枠に案内されながら下鋳型１０に対して昇降動せしめられる。昇降手段３２は、電動式、油圧式、空気圧式等、任意の手段を採用できるが、好ましい実施形態では、上鋳型組立体２０の高さ位置および昇降速度を高精度で制御できる電動サーボシリンダが用いられる。この電動サーボシリンダは、ねじ機構、駆動モータ、および、位置検出器としてのロータリーエンコーダ等を含む。上鋳型組立体の高さ位置および昇降速度を制御できる前記電動サーボシリンダに代えて、上鋳型組立体の速度を制御できる電動サーボシリンダと、上鋳型組立体の位置を検出して、その高さ位置を制御するリニアスケールを用いてもよい。【００１７】
以下、図６〜図９を見ながら、本発明の一実施形態としての砂型プレスキャスティングプロセスによる鋳造品の鋳造方法について説明する。
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。【００１８】
本発明では、下鋳型１０に注湯された溶融金属が凝固する前に、すばやく上鋳型組立体２０を下鋳型１０に重ね合わせ、凹所１２内の溶融金属をプレスして鋳造品形状を溶融金属に転写する必要があるため、図７に示すように、上鋳型組立体２０を予め定めた第１速度で動かし、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上鋳型組立体が高速で下降せしめられる。この下降速度は、例えば、３７５ｍｍ／秒であるが、この値に限定されるものではなく、上鋳型組立体２０の移動によって装置全体が揺れることのない速度範囲内の値に設定される。第１速度（下降速度）の適正範囲は、３００〜１０００ｍｍ／秒である。上鋳型組立体２０が、凹所内の溶融金属の表面に接触する直前の高さ位置とは、溶湯上面から、上鋳型２２または中子２４までの最小距離が１〜１００ｍｍの範囲である。【００１９】
上鋳型組立体２０が、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に達した後は、図８に示すように、上鋳型２２と中子２４を含む上鋳型組立体２０の下降速度を、予め定めた第２速度に切り替えて、低速で上鋳型組立体２０を下降させる。
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。【００２０】
このようにして上鋳型組立体２０を予め定めた第２速度で下降させ、図９に示すように上鋳型組立体２０を下鋳型１０に重ね合わせて、下鋳型１０に及ぼす上鋳型組立体２０の状態情報を検出する。この状態情報としては、上鋳型組立体２０が下鋳型１０に及ぼす加圧力、または、上鋳型組立体の全下降距離を用いることができる。本例では、昇降手段３２として、電動サーボシリンダが用いられているので、そのロッド先端に設けられるロードセルによって加圧力を検出することができる。【００２１】
前記状態情報が、所定の状態情報に達したことを検出したならば、上鋳型組立体２０の下降を停止する。本例では、加圧力が１ｋＰａに達した時に上鋳型組立体２０の下降を停止し、溶湯が完全に凝固するために必要な時間、その状態を維持して鋳造を完了する。【００２２】
以上に説明したとおり、本発明では、上鋳型２２に中子２４を固定した上鋳型組立体２０を下鋳型１０に向かって下降させて鋳造を行なうので、中子２４が浮き上がることはない。また、中子２４が溶湯中を移動する時間を最小限にすることができるので、溶湯の熱や圧力による中子２４の変形や、溶湯の温度変化による湯回り不良等が生じない。このため、本発明によれば、中子を用いて、砂型プレスキャスティングプロセスによって鋳造を行なうにあたり、製品形状不良を発生させることなく、鋳造を行なうことができる。【００２３】
なお、予め多数の上鋳型組立体を作って保管しておき、鋳造時に順次使用することもできる。また、上鋳型組立体の状態情報の検出は、上鋳型組立体を下鋳型に対して重ね合わせた状態以外の下降過程でも行なうことができる。さらには、場合により、溶融金属を注湯する作業と並行して、または、その作業の後に、上鋳型組立体を用意することも可能である。
【実施例２】
【００２４】
以下で説明する実施例は、上鋳型に対する中子の、摩擦力を利用した結合例を示す。
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。【００２５】
上昇した中子４０が上鋳型６０に密着し、凹嵌部６２内に棒状嵌合突起４２が進入した状態を図１１に示す。
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。【００２６】
図１１に示すように、中子４０が上鋳型６０に密着し、凹嵌部６２内に棒状嵌合突起４２が進入した状態で、駆動シリンダー装置５４の作動を止めなければならないが、そのためには、図１０に示す中子支持具５８上の中子４０の初期位置と、図１１に示す中子４０の嵌合完了位置との間の距離、すなわち、ピストンロッド５６のストロ−クを、駆動シリンダー装置５４の制御装置に予め設定しておく必要がある。このことについては、以下で、図１４〜図１７を用いて説明する。【００２７】
図１４は、中子装着装置５０の中子支持具５８上に、棒状嵌合突起４２がないことを除き中子４０と同一形状、同一寸法の中子模範７０を載置した状態を示している。図示された中子装着装置５０の位置は、上鋳型保持装置８０に保持されて定位置にある上鋳型６０の軸線から外れた中子装填位置である。【００２８】
中子装着装置５０は、図１４に示す位置から、定位置にある上鋳型６０の軸線と整合する位置に移動し（図１５）、中子模範７０と上鋳型６０とが共通軸線上にある状態で、駆動シリンダー装置５４を作動させてピストンロッド５６を伸張させ、中子支持具５８上の中子模範７０を上鋳型６０に対して密着させる。この間、中子模範７０が上鋳型６０に接触すると、ピストンロッド５６が上鋳型６０から受ける圧力が上昇開始し、ピストンロッド５６の更なる伸張に伴って、前記圧力が急速に上昇する。中子模範７０が上鋳型６０に接触した後の中子模範７０の上昇は、上鋳型６０に対する接触圧を高める。この接触圧が過度に高くなると、上鋳型６０および／または中子模範７０が破損することになる。したがって、上鋳型６０に対して中子模範７０を適切な係合関係で密着固定させるための接触圧に達した時点で、駆動シリンダー装置５４の作動を停止させなければならない。【００２９】
図１７は、上鋳型６０に対して中子模範７０を密着させる際の、ピストンロッド５６のストローク（横軸）と、ピストンロッド５６が上鋳型６０から受ける圧力（縦軸）との関係を示すグラフである。適切な密着圧力はＸ点近傍（０．００８〜０．００９ＭＰａ）であると想定される。
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。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
中子を用いて、砂型プレスキャスティングプロセスによって鋳造を行なうにあたり、製品形状不良を発生させることなく、歩留まりよく、鋳造を行なうことのできる鋳造技術を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例としての上鋳型組立体と下鋳型との関係を示す模式的縦断面図。
【図２】中子と上鋳型との機械的結合関係を示す、本発明の一実施例に係わる上鋳型組立体の模式的縦断面図。
【図３】中子と上鋳型との接着剤を用いた結合関係を示す、本発明の一実施例に係わる上鋳型組立体の模式的縦断面図。
【図４】中子と上鋳型との摩擦力による結合関係を示す、本発明の一実施例に係わる上鋳型組立体の模式的縦断面図。
【図５】中子と上鋳型との鋳物砂による結合関係を示す、本発明の一実施例に係わる上鋳型組立体の模式的縦断面図。
【図６】本発明の一実施例に係わる上鋳型組立体と下鋳型を用いた注湯作業工程を示す模式的縦断面図。
【図７】図６に示す注湯工程後、上鋳型組立体を第１速度で下降させる状態を示す模式的縦断面図。
【図８】図７に示す状態に続き、上鋳型組立体を第２速度で下降させる状態を示す模式的縦断面図。
【図９】図８に示す状態に続き、上鋳型組立体を下鋳型に重ね合わせて加圧力を加えた後、上鋳型組立体の下降を停止した状態を示す模式的縦断面図。
【図１０】中子装着装置の中子支持具上に載置された中子が、その上位に定置された上鋳型に対向して位置づけられた状態を示す一実施例に係わる模式図。
【図１１】中子支持具が上昇して上鋳型に対して中子が密着せしめられた状態を示す模式図。
【図１２】上鋳型に対する中子の嵌合関係を示す模式的断面図。
【図１３】別実施例に係わる中子と上鋳型を示す模式図。
【図１４】上鋳型に対して中子を固定するための中子の移動距離を予め確認するために中子模範を用いた場合の操作を説明する模式図。
【図１５】上鋳型の下位に中子模範を位置づけた状態を示す模式図。
【図１６】上鋳型に対して中子模範を密着させた状態を示す模式図。
【図１７】図１４〜図１６に関連して、ピストンロッドのストローク（横軸）と、ピストンロッドが上鋳型から受ける圧力（縦軸）との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３２】
１０  下鋳型
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
【図１】
2008068947.tif 000003
【図２】
2008068947.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008068947.tif 000012
【図１１】
2008068947.tif 000013
【図１２】
2008068947.tif 000014
【図１３】
2008068947.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2008068947.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月26日(2008.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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重ね合わせた状態または下降させた状態で、前記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、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。
【請求項２】
前記上鋳型組立体の前記状態情報は、該上鋳型組立体が前記凹所内の前記溶融金属および／または前記下鋳型に加える加圧力、または、前記上鋳型組立体の全下降距離である請求項１に記載された鋳造方法。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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、
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し、
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ことを特徴とする中子の固定方法。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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が、前記圧入嵌合に伴う前記所定の情報値である請求項１０に記載された中子の固定方法。
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月12日(2009.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【国際調査報告】
2008068947.tif 000020
2008068947.tif 000021
2008068947.tif 000022
2008068947.tif 000023