(57)【要約】【課題】鋳造品の品質を良好に保つとともに、入子交換のメンテナンス性の向上を図ることができる鋳造用金型を提供すること。【解決手段】第１の入子７０は、キャビティの面５３を形成する第１のブロック７３と、この第１のブロック７３を支持する第２のブロック７４とからなる。第２のブロック７４は、第１のブロック７３を嵌合する第１の凹部７５を備える。また、第２のブロック７４は、第１の凹部７５の入口を囲いつつキャビティの面５３の一部を形成する縁部７６と、第１の凹部７５の下方に設けられ第１のブロック７３及び第２のブロック７４自身を冷却する冷却媒体を流す第１の冷却媒体通路５４とを備える。【効果】入子の交換は、冷却媒体通路を外すことがなく、第２のブロックから第１のブロックを外すだけであるので、入子交換が容易であり、メンテナンス性の向上を図ることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型と、この下型に対応する上型と、前記下型に設けられ鋳造品の一部分の形状を成形するための入子と、からなる鋳造用金型において、
前記下型に、キャビティに溶湯を導入するゲートが設けられ、
前記入子は、前記キャビティの面を形成する第１のブロックと、この第１のブロックを支持する第２のブロックとからなり、
この第２のブロックは、前記第１のブロックを嵌合する凹部と、この凹部の入口を囲いつつ前記キャビティの面の一部を形成する縁部と、前記凹部の下方に設けられ前記第１のブロックを冷却する冷却媒体を流す冷却媒体通路と、を備えることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項２】
前記ゲートは、複数設けられ、
隣り合う前記ゲートと前記ゲートの間に、前記第２のブロックの一部を介在させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の鋳造用金型。
【請求項３】
前記鋳造品は、エンジンのシリンダヘッドであり、
前記第１のブロックは、前記エンジンの燃焼室を成形する部分であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鋳造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造品の一部分を成形するための入子を備える鋳造用金型の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造用金型には、入子を冷却する冷却媒体を流す冷却媒体通路を備えたものが知られている（例えば、特許文献１（図５）参照。）。
【０００３】
図９に示すように、鋳造用金型１００は、下型１０１に鋳造品の一部分を成形するための入子１０２が設けられている。鋳造品は、例えばエンジンのシリンダヘッドである。このシリンダヘッドの燃焼室にあたる部分の形状は、鋳造肌の表面となるため、鋳造精度が求められる。そのため、燃焼室にあたる部分の入子１０２は頻繁に交換する必要がある。
【０００４】
一方、近年、エンジンの小型化のニーズに伴い、シリンダヘッドも小型化している。小型のシリンダヘッドを鋳造する場合、ガスケット面側である下型１０１において、溶湯を導入するゲート間の距離も短くなる。ゲート間の距離が短いと、溶湯の熱が放熱され難くなり、鋳造品の品質が不安定になる虞が生じる。そこで、鋳造用金型１００では、入子１０２に冷却媒体を流す冷却媒体通路１０３を設け、冷却性を向上させることで、シリンダヘッドの品質を良好にする対策がとられている。
【０００５】
鋳造用金型１００は、下型１０１の内部に冷却媒体を通す冷却媒体供給パイプ１０４が設けられている。この冷却媒体供給パイプ１０４は、入子１０２の直下において、入子１０２の冷却媒体通路１０３に、管継手１０５によって接続されている。
【０００６】
しかし、入子１０２を交換する際、下型１０１の内部において、入子１０２から冷却媒体通路１０３を切り離す必要があり、メンテナンスの工数が嵩んでしまう。また、管継手１０５から冷却媒体が漏れた場合、直ぐには分からず、鋳造品の品質が悪化する虞もある。そこで、鋳造品の品質向上の安定化を図ると共に、入子交換のメンテナンス性の向上を図ることができる鋳造用金型が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２５０４５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、鋳造品の品質を良好に保つとともに、入子交換のメンテナンス性の向上を図ることができる鋳造用金型を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、下型と、この下型に対応する上型と、前記下型に設けられ鋳造品の一部分の形状を成形するための入子と、からなる鋳造用金型において、前記下型に、キャビティに溶湯を導入するゲートが設けられ、前記入子は、前記キャビティの面を形成する第１のブロックと、この第１のブロックを支持する第２のブロックとからなり、この第２のブロックは、前記第１のブロックを嵌合する凹部と、この凹部の入口を囲いつつ前記キャビティの面の一部を形成する縁部と、前記凹部の下方に設けられ前記第１のブロックを冷却する冷却媒体を流す冷却媒体通路と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、ゲートは、複数設けられ、隣り合うゲートとゲートの間に、第２のブロックの一部を介在させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、鋳造品は、エンジンのシリンダヘッドであり、第１のブロックは、エンジンの燃焼室を成形する部分であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、入子は、キャビティの面を形成する第１のブロックと、この第１のブロックを支持する第２のブロックとからなる。入子の交換は、冷却媒体通路を外すことがなく、第２のブロックから第１のブロックを外すだけであるので、入子交換が容易であり、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００１３】
加えて、第２のブロックは、第１のブロックを嵌合する凹部と、この凹部の入口を囲いつつキャビティの面の一部を形成する縁部と、凹部の下方に第１のブロックを冷却する冷却媒体を流す冷却媒体通路とを備える。第１のブロックは凹部に嵌合されているので、熱を効率よく伝えることができ、第１のブロックは第２のブロックへの伝熱で冷却することができる。第２のブロックに冷却媒体通路が設けられているので、縁部を効率よく冷却することができる。結果、キャビティ面を効率よく冷却することができ、鋳造品の品質を向上させることができる。
【００１４】
さらに、第２のブロックは、下型とは別部品であるため、凹部近傍に冷却媒体通路を容易に加工することができる。結果、第１のブロックの表面に近い位置に冷却媒体通路を設けることができると共に、冷却媒体通路に継手を設ける必要がないので冷却媒体が漏れる心配がない。
【００１５】
請求項２に係る発明では、ゲートは、複数設けられ、隣り合うゲートとゲートの間に、第２のブロックの一部を介在させるようにした。鋳造品の中央付近であり、特に冷却を必要とするゲートとゲートの間に第２のブロックの一部を介在させたので、ゲート間を効率よく冷却させることができ、鋳造品の品質をより向上させることができる。
【００１６】
請求項３に係る発明では、鋳造品は、エンジンのシリンダヘッドであり、第１のブロックは、エンジンの燃焼室を成形する部分である。本発明によれば、鋳造精度が求められるシリンダヘッドの燃焼室及びガスケット面を効率よく冷却でき、シリンダヘッドの品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る鋳造品の平面図である。
【図２】本発明に係る鋳造用金型が使用される鋳造装置の側面図である。
【図３】本発明に係る下型の平面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】本発明に係る下型の分解斜視図である。
【図６】本発明に係る下型の底面図である。
【図７】本発明に係る入子の平面図である。
【図８】本発明に係る鋳造用金型の作用図である。
【図９】従来技術に係る鋳造用金型の基本原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【００１９】
先ず、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、鋳造品１０は、例えば、３気筒エンジンのシリンダヘッド１０である。シリンダヘッド１０は、エンジンの燃焼室の一部を形成するものである。シリンダヘッド１０の表面に、３つの燃焼室１１の一部が形成されている。これらの燃焼室１１は、エンジンの性能に影響するため、高い鋳造精度が求められる。
【００２０】
シリンダヘッド１０に、３つの燃焼室１１を囲うようにして、冷却媒体を通す冷却通路１２が複数設けられている。シリンダヘッド１０の表面に、３つの燃焼室１１及び複数の冷却通路１２を囲うようにして、平坦なガスケット面１３が設けられている。このガスケット面１３には、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッド１０との間を密封するガスケットが配置される。
【００２１】
エンジンを使用する際、燃焼室１１と冷却通路１２との間に、冷却媒体の圧力による冷却媒体の漏れが発生しないようにするために、ガスケット面１３にも、高い鋳造精度が求められる。
【００２２】
シリンダヘッド１０の鋳造時、想像線で示すゲート４９の位置から溶湯が供給される。近年のエンジンの小型化の要求から、シリンダヘッド１０は小さくなり、ゲート４９とゲート４９との距離も短い。このため、矢印Ａで示す位置では、鋳造時に放熱されにくい。しかし、矢印Ａで示す位置は、ガスケット面１３であり燃焼室１１にも近いため、十分に冷却して鋳造精度を高める必要がある。
【００２３】
次に鋳造装置について説明する。
図２に示すように、鋳造装置２０は、プレス機構２１と、給湯機構４０と、鋳造用金型５０とからなる。プレス機構２１は、例えば、基礎２２に固定されている下部フレーム２３と、この下部フレームの両端から立ち上げた支柱２４，２４と、これらの支柱２４，２４の途中に固定されているプラテン２５と、このプラテン２５の上面に設けられている固定ダイベース２６と、この固定ダイベース２６の上方で支柱２４，２４に移動可能に設けられている移動ダイベース２７と、支柱２４，２４の上端に設けられているトップフレーム２８と、このトップフレーム２８に設けられ、移動ダイベース２７を昇降させるセンターシリンダ２９とで構成される。
【００２４】
給湯機構４０は、下部フレーム２３に設けられた保存炉４１と、この保存炉４１の開口部分を塞ぐ蓋体４２と、保存炉４１の中に設けられ溶湯４３を貯留する坩堝炉４４と、坩堝炉４４の周囲に配置され溶湯４３を熱するヒータ４５と、蓋体４２に設けられ密閉された保存炉４１内部に圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給路４６と、坩堝炉４４の内側からプラテン２５内部の空間部３１まで延びる湯口４７と、この湯口４７に接続され溶湯４３の通路となる湯道４８と、この湯道４８に接続され溶湯４３を鋳造用金型５０内へ供給するゲート４９，４９とからなる。圧縮ガスを圧縮ガス供給路４６から保存炉４１内に供給することで、坩堝炉４４内の溶湯４３が湯口４７から湯道４８に押し上げられ、複数のゲート４９からキャビティ６４に注湯される。
【００２５】
鋳造用金型５０は、固定ダイベース２６に固定されゲート４９が開けられた下型５１と、移動ダイベース２７の下部に設けられ下型５１に対応する上型６１と、下型５１にスライド可能に設けられサイドシリンダ３２，３２によって移動するスライド６２，６２と、下型５１に接続され下型５１内に冷却媒体を導く冷却媒体導入管６３とからなる。なお、下型５１、上型６１及びスライド６２，６２に囲われる空間がキャビティ６４になる。
【００２６】
次に下型を平面図に基づいて説明する。
図３に示すように、鋳造用金型５０の下型５１は、エンジンのシリンダヘッド１０（図１参照）を鋳造するためのものである。下型５１は、図２に示したスライド６２又は上型６１と接する平坦な合わせ面５２と、キャビティ６４を形成するキャビティの面５３とを有する。
【００２７】
下型５１は、キャビティの面５３の燃焼室１１（図１参照）を形成する部分に、第１の入子７０、第２の入子７１及び第３の入子７２を有する。入子７０，７１，７２は、下型５１に一列に配置され、交換可能に設けられている。下型５１には、中央の第１の入子７０を囲うようにして複数のゲート４９が設けられる。
【００２８】
第１の入子７０を冷却するための冷却媒体を流す第１の冷却媒体通路５４は、平面視、下型５１の図左下から入って図上方へ延び、第２の入子７１の左側で屈曲して図横方向へ延び、第１の入子７０の下方を通る。さらに、第１の冷却媒体通路５４は、平面視、第３の入子７２の右側で屈曲して図下方へ延び、下型５１の図右下から外部へ抜ける。
【００２９】
第２の入子７１を冷却するための冷却媒体を流す第２の冷却媒体通路５５は、平面視、下型５１の図左下から入って図上方へ延び、第２の入子７１の下方を通って、そのまま図上方へ延び、下型５１の図左上から外部へ抜ける。
【００３０】
第３の入子７２を冷却するための冷却媒体を流す第３の冷却媒体通路５６は、平面視、下型５１の図右下から入って図上方へ延び、第３の入子７２の下方を通って、そのまま図上方へ延び、下型５１の図右上から外部へ抜ける。
【００３１】
次に下型を断面図に基づいて説明する。
図４に示すように、第１の入子７０は、キャビティの面５３を形成する第１のブロック７３と、この第１のブロック７３を支持する第２のブロック７４とからなる。第２のブロック７４は、第１のブロック７３を嵌合する第１の凹部７５を備える。第１のブロック７３には冷却媒体通路５４が通っていないので、第１のブロック７３のみを第１の凹部７５から取り外すだけで交換ができるので、メンテナンス性が良い。
【００３２】
また、第２のブロック７４は、第１の凹部７５の入口を囲いつつキャビティの面５３の一部を形成する縁部７６と、第１の凹部７５の下方に設けられ第１のブロック７３及び第２のブロック７４自身を冷却する冷却媒体を流す第１の冷却媒体通路５４とを備える。第１の冷却媒体通路５４は、第１のブロック７３の近傍に配置されている上に、第１のブロック７３は第１の凹部７５に嵌合されているので、熱を効率よく伝えることができ、第１のブロック７３は第２のブロック７４への伝熱で冷却することができる。さらに、第２のブロック７４に、第１の冷却媒体通路５４が設けられているので、縁部７６を効率よく冷却することができる。結果、キャビティの面５３を効率よく冷却することができ、図１に示したシリンダヘッド１０の品質を向上させることができる。
【００３３】
また、下型５１は、キャビティの面５３に、第２の入子７１を嵌合する第２の凹部７７と、第３の入子７２を嵌合する第３の凹部７８とを備える。第２の凹部７７の直下に、第２の冷却媒体通路５５が設けられ、第３の凹部７８の直下に、第３の冷却媒体通路５６が設けられている。
【００３４】
下型５１は、第２のブロック７４を係合する係合孔５７を有する。第２のブロック７４は、下型５１の下方から係合孔５７に係合される。
【００３５】
第１の冷却媒体通路５４は、第２のブロック７４に接続される導入管８１と、第２のブロック７４の内部に設けられ導入管８１の接続部から上方に延びる導入側縦通路８２と、第２のブロック７４の上方に且つ第１の凹部７５の直下に設けられ横方向に延びる横通路８３と、第２のブロック７４の内部に設けられ横通路８３の一端部から下方に延びる排出側縦通路８４と、第２のブロック７４に接続され排出側縦通路８４に繋がる排出管８５とからなる。
【００３６】
横通路８３の両端部は、鋼球８６や、六角穴付き止めねじ（いわゆるイモネジ）を溶接することにより塞がれる。導入側縦通路８２及び排出側縦通路８４の下端部は蓋体８７により塞がれている。下型５１の下部に、溝部８８，８８が設けられ、この溝部８８，８８に導入側縦通路８２及び排出側縦通路８４が収納される。
【００３７】
第２のブロック７４は、下型５１とは別部品であるため、第１の凹部７５近傍に第１の冷却媒体通路５４を容易に加工することができる。結果、第１のブロック７３の表面に近い位置に冷却媒体通路５４を設けることができ、冷却性を向上することができる。
【００３８】
次に第１の入子の組み付けについて説明する。
図５に示すように、第１の入子７０は、第１のブロック７３と、第２のブロック７４とからなる。第１のブロック７３を第１の凹部７５に勘合し、第１のブロック７３をボルト９１により第２のブロック７４に締結する。
【００３９】
第２のブロック７４を下型５１の係合孔５７に係合する。導入管８１及び排出管８５を溝部８８，８８に嵌める。さらに導入管８１の固定部９２及び排出管８５の固定部９３を、ボルト９４，９５により、下型５１に締結する。
【００４０】
第２のブロック７４に、導入管８１及び排出管８５が一体的に設けられているので、第１の冷却媒体通路５４に継手を設ける必要がない。このため、第１の入子７０の交換時に冷却媒体が漏れる心配がない。
【００４１】
次に下型を底面図に基づいて説明する。
図６に示されるように、下型５１の係合孔５７に溝部８８，８８は繋がっている。このため、図５に示した第２のブロック７４、導入管８１及び排出管８５を同時に、係合孔５７及び溝部８８，８８に嵌め込むことができ、作業性が向上する。
【００４２】
また、隣り合うゲート４９，４９間に、係合孔５７の一部が介在している。図３に戻って、隣り合うゲート４９とゲート４９の間に、第２のブロック７４の一部が介在している。特に冷却を必要とするゲート４９とゲート４９の間に第２のブロック７４の一部を介在させたので、ゲート４９，４９間を効率よく冷却させることができ、シリンダブロック１０（図１参照）の品質をより向上させることができる。
【００４３】
次に第２のブロックについて説明する。
図７に示すように、第２のブロック７４の内部を横切るようにして、第１の冷却媒体通路５４が配置される。ただし、第２のブロック７４の内部では、導入側縦通路８２、横通路８３及び排出側縦通路８４から、第１の冷却媒体通路５４が形成されており、実際の通路の長さは、平面視における通路の長さよりも長い。結果、冷却媒体により、第２のブロック７４を効率良く冷却することができる。
【００４４】
また、第２のブロック７４に、導入管８１及び排出管８５が一体的に設けられているので、第２のブロック７４の交換作業が容易にできる。
【００４５】
以上の述べた鋳造用金型の作用を次に述べる。
図８（ａ）に示すように、第１の入子７０を冷却する冷却媒体は、矢印（１）のように第１の冷却媒体通路５４に流れ、第１の入子７０を冷却し、矢印（２）のように外部へ排出される。第２の冷却媒体通路５５に供給された冷却媒体は、矢印（３）のように流れ、第２の入子７１を冷却し、外部へ排出される。第３の冷却媒体通路５６に供給された冷却媒体は、矢印（４）のように流れ、第３の入子７２を冷却し、外部へ排出される。
【００４６】
図８（ｂ）に示すように、第１の冷却媒体通路５４に供給された冷却媒体は、矢印（５）のように上昇し、第１のブロック７３の近傍を矢印（６）のように流れ、さらに矢印（７）のように下降して外部に排出される。冷却媒体は、矢印（６）のように第１のブロック７３の近傍を通るので、第１のブロック７３を効率良く冷却することができる。
【００４７】
尚、本発明の鋳造用金型は、実施の形態では３気筒のエンジンのシリンダヘッドの鋳造に適用したが、４気筒の他、複数気筒のエンジンのシリンダヘッドの鋳造にも適用可能であり、さらに一般の機械部品の鋳造に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の鋳造用金型は、エンジンのシリンダヘッドの鋳造に好適である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…鋳造品（シリンダヘッド）、１１…燃焼室、２０…鋳造装置、４３…溶湯、４９…ゲート、５０…鋳造用金型、５１…下型、５３…キャビティの面、５４…冷却媒体通路、５７…係合孔、６１…上型、６４…キャビティ、７０…入子、７３…第１のブロック、７４…第２のブロック、７５…凹部、７６…縁部。
【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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【図８】
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【図９】
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