(57)【要約】【課題】キャビティ内の溶湯が凝固した後にゲートシールピンを容易に引き上げることが可能な鋳造装置を提供する。【解決手段】鋳造装置は、下方に加圧室からの溶湯を導入する開口を有するキャビティを形成する金型と、開口に対して進退自在に構成されてキャビティの開口を開閉するゲートシールピンとを有する。開口は、第１開口部と、第１開口部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど大きい径を有するようにテーパ状に形成された第２開口部とを有する。ゲートシールピンは、第１開口部に嵌合可能な嵌合部と、嵌合部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど小さい径を有するようにテーパ状に形成されたテーパ部とを有する。ゲートシールピンが最も前進した位置において、第１開口部に嵌合された嵌合部の下端は第１開口部の下端と同じ位置又はそれよりも上に位置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下方に開口を有するキャビティを形成する金型と、
前記金型の下方に配置されて、前記開口の下方から溶湯を前記キャビティに供給する加圧室と、
前記開口に対して進退自在に構成されて前記キャビティの開口を開閉するゲートシールピンとを備え、
前記開口は、
第１開口部と、
前記第１開口部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど大きい径を有するようにテーパ状に形成された第２開口部とを備え、
前記ゲートシールピンは、
前記第１開口部に嵌合可能な嵌合部と、
前記嵌合部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど小さい径を有するようにテーパ状に形成されたテーパ部とを備え、
前記ゲートシールピンが最も前進した位置において、前記第１開口部に嵌合された前記嵌合部の下端は前記第１開口部の下端と同じ位置又はそれよりも上に位置する
ことを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
前記ゲートシールピンは、前記嵌合部の上部に前記嵌合部よりも径が大きく、前記キャビティを加圧する加圧部を有する
ことを特徴とする請求項１記載の鋳造装置。
【請求項３】
前記ゲートシールピンは、
前記キャビティの開口を塞ぎ、且つ前記キャビティを加圧する外筒と、
前記外筒内に移動自在に収容されて先端が前記外筒の下端から進退する可動ピンと、
を有し、
前記外筒と前記可動ピンの間には前記ガス通路が形成され、前記可動ピンの進退動作によって前記ガス通路が開閉される
ことを特徴とする請求項１記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低中圧鋳造に用いられる鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アルミホイール等のアルミニウム複合製品を低圧鋳造又は低中圧鋳造により製造する鋳造装置が知られている。この種の鋳造装置では、加圧室（るつぼ）内に溶湯を収容した状態で加圧室内の圧力を高め、この圧力により溶湯を加圧室からストークを介して金型のキャビティに充填する。続いて、所定の加圧状態を維持しつつ、溶湯をキャビティ内で凝固させて金属製品を鋳造する。最後に型開を行って、鋳造製品を取り出す。
【０００３】
上記のように溶湯をキャビティ内で凝固させる際、特許文献１の装置においては、キャビティの上部からゲートシールピンを押し下げてゲートを閉塞すると共にキャビティの容積を小さくし、これにより溶湯を加圧する。しかしながら、特許文献１の装置において、キャビティ内の溶湯が凝固した後、ゲートシールピンの下方と金型との間に付着した溶湯の凝固物がゲートシールピンと金型の間に噛み込むことによってゲートシールピンの引き上げが困難となるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２５４０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、キャビティ内の溶湯が凝固した後にゲートシールピンを容易に引き上げることが可能な鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る鋳造装置は、下方に開口を有するキャビティを形成する金型と、金型の下方に配置されて、開口の下方から溶湯をキャビティに供給する加圧室と、開口に対して進退自在に構成されてキャビティの開口を開閉するゲートシールピンとを有する。開口は、第１開口部と、第１開口部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど大きい径を有するようにテーパ状に形成された第２開口部とを有する。ゲートシールピンは、第１開口部に嵌合可能な嵌合部と、嵌合部の下方に設けられ且つ上端から下端にいくほど小さい径を有するようにテーパ状に形成されたテーパ部とを有する。ゲートシールピンが最も前進した位置において、第１開口部に嵌合された嵌合部の下端は第１開口部の下端と同じ位置又はそれよりも上に位置する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ゲートシールピンが最も前進した位置において、第１開口部に嵌合された嵌合部の下端は第１開口部の下端と同じ位置又はそれよりも上に位置するため、嵌合部及びテーパ部によって、ゲートシールピンの下方に溶湯の凝固物が付着しても、その凝固物はゲートシールピンと金型との間に挟まれにくい。したがって、本発明は、キャビティ内の溶湯が凝固した後にゲートシールピンを容易に引き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施の形態に係る鋳造装置を示す概略図である。
【図２】鋳造装置の動作を示す概略図である。
【図３】第２実施の形態に係る鋳造装置を示す概略図である。
【図４】図３のＡ部分拡大図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ’断面図である。
【図６】ゲートシールピン６０’の他の状態を示す図である。
【図７】鋳造装置の動作を示す概略図である。
【図８】鋳造装置の動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付の図面を参照して実施の形態に係る鋳造装置、及び鋳造方法を詳細に説明する。
【００１０】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る鋳造装置を示す概略図である。本実施の形態は、本発明を低中圧鋳造法に適用した例を示している。鋳造装置は、図１に示すように、溶湯１０を保持する保持室２０と、この保持室２０と連通路２１を介して連通されて保持室２０から供給された溶湯１０を収容する加圧室（るつぼ）３０とを有する。保持室２０及び加圧室３０には、それぞれ溶湯１０を５００℃〜７００℃程度の溶融状態を維持するのに必要な温度まで加熱するヒータ２３，２４が設置されている。
【００１１】
保持室２０には、溶湯１０の加圧室３０への供給を制御するストッパー２２が設けられている。ストッパー２２は、鋳造工程の始めの状態において、加圧室３０内に常に一定の溶湯１０が収容されるように、後述するコントローラ９０の制御に基づき、保持室２０の連通路２１への入口を開閉する。
【００１２】
加圧室３０の上端開口部は、固定板３３によって閉塞され、加圧室３０内の溶湯１０の上面空間は密閉空間となる。この密閉空間に固定板３３内に形成されたガス供給路３１が連通している。ガス供給路３１は、不活性ガスを加圧室３０内に供給する。また、固定板３３には溶湯１０の液面に向けて湯面検知棒３２が設置されている。湯面検知棒３２は、保持室２０から加圧室３０に溶湯１０が送られる際、加圧室３０内の溶湯１０の湯面レベルが所定レベルに達したか否かを検知する。
【００１３】
固定板３３の中央には、両端が開口した筒状のストーク４０の上端が固定されている。ストーク４０の下端は、加圧室３０内の溶湯１０の内部に浸っている。
【００１４】
固定板３３の上面には、固定金型５１が装着されている。また、固定金型５１に対して上方に移動可能に構成された可動板３４の下面には、可動金型５２が装着されている。固定金型５１と可動金型５２とは、型閉したときにキャビティ５０を形成する。固定金型５１の中央部には、キャビティ５０に連通するゲート部分に開口５１１が形成され、この開口５１１にストーク４０の上端部が連通している。開口５１１は、第１開口部５１１Ａと、第１開口部５１１Ａの下方に設けられた第２開口部５１１Ｂを有する。第２開口部５１１Ｂは、上端から下端にいくほど大きい径を有するテーパ状に形成される。可動金型５２には、先端がキャビティ５０に臨むピン状のゲートシールピン６０が装着されている。
【００１５】
ゲートシールピン６０は、可動金型５２の中央に形成された孔部５２２を塞ぐように孔部５２２に挿入され、可動金型５２に対して上下方向に進退自在に組み込まれている。本実施の形態では、キャビティ５０への溶湯１０の充填時に、ピストン機構１００よってゲートシールピン６０自体が可動金型５２から突出してキャビティ５０内を加圧する。
【００１６】
ゲートシールピン６０は、図１に示すように、加圧部６１、嵌合部６２、及びテーパ部６３を有する。加圧部６１は、ゲートシールピン６０を押し下げた際にキャビティ５０内を加圧する。嵌合部６２は、加圧部６１の下端に設けられる。嵌合部６２は、第１開口部５１１Ａに嵌合可能に構成され、加圧部６１よりも小さい径を有する。テーパ部６３は、嵌合部６２の下端に設けられる。テーパ部６３は下向きの円錐状に形成されている。すなわち、テーパ部６３は、上端から下端にいくほど小さい径を有するようにテーパ状に形成される。
【００１７】
また、鋳造装置は、図１に示すように、第１ガス供給部７０、及びコントローラ（制御部）９０を有する。第１ガス供給部７０は、弁７１，７２及びガス供給路３１を介して加圧室３０に不活性ガスを供給する。また、第１ガス供給部７０は、ガス供給路３１及び弁７３を介して加圧室３０を大気解放する。コントローラ９０は、これらの不活性ガスの供給をコントロールするため、弁７１〜７３の開閉を制御する。
【００１８】
次に、図２を参照して、第１の実施の形態に係る鋳造装置の動作について説明する。図２は、第１の実施の形態に係る鋳造装置の動作を示す概略図である。図２（ａ）に示すように、先ず、固定金型５１と可動金型５２を型締めする。また、ゲートシールピン６０を上昇させて開口５１１を開放した状態とする。そして、ガス供給路３１を介して加圧室３０に不活性ガスを供給する。すると、不活性ガスの圧力により加圧室３０からストーク４０を介して溶湯１０はキャビティ５０内に充填される。
【００１９】
続いて、図２（ｂ）に示すように、ゲートシールピン６０を押し下げて、その嵌合部６２により開口５１１を塞ぐ。次に、図２（ｃ）に示すように、ゲートシールピン６０を最も前進させる。すると、ゲートシールピン６０の加圧部６１によってキャビティ５０内の容積は小さくなるため、キャビティ５０内は加圧される。この図２（ｃ）に示す状態において、嵌合部６２は第１開口部５１１Ａに嵌合し、同時に第１開口部５１１Ａに接し得る嵌合部６２の下端Ｂ１は第１開口部５１１Ａの下端Ｂ２と同じ位置又はそれよりも上に位置する。また、図２（ｃ）に示す状態で、溶湯１０は凝固し、製品１０Ａとなる。続いて、図２（ｄ）に示すように、加圧室３０を次第に大気解放させ、ゲートシールピン６０及び可動金型５２を引き上げて、キャビティ５０を開放する。これにより、製品１０Ａを取り出す。
【００２０】
以上、第１の実施の形態において、ゲートシールピン６０のテーパ６３は上端から下端にいくほど小さい径を有する直線的なテーパ状に形成される（図１参照）。そして、ゲートシールピン６０を最も前進させた状態においてゲートシールピン６０の嵌合部６２は第１開口部５１１Ａに嵌合し、同時に第１開口部５１１Ａに接し得る嵌合部６２の下端Ｂ１は第１開口部５１１Ａの下端Ｂ２と同じ位置又はそれよりも上に位置する（図２（ｃ）参照）。これら構成によって、ゲートシールピン６０の下方に溶湯１０の凝固物が付着しても、その凝固物はゲートシールピン６０と固定金型５１との間に挟まれにくい。したがって、第１の実施の形態によれば、ゲートシールピン６０を容易に引き上げることができる（図２（ｄ）参照）。
【００２１】
［第２の実施の形態］
図３は、第２実施の形態に係る鋳造装置を示す概略図である。第２の実施の形態に係る鋳造装置は、図３に示すように、第１の実施の形態と異なるゲートシールピン６０’を有する。また、第２の実施の形態は、第１の実施の形態の構成に加えて、第２ガス供給部８０を有する。第２の実施の形態において、その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、第１の実施の形態と同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２２】
ゲートシールピン６０’は、第１の実施の形態と同様に、孔部５２２を塞ぐように孔部５２２に挿入されて、可動金型５２に対して上下方向に進退自在に組み込まれている。一方、第１の実施の形態と異なり、ゲートシールピン６０’は、開口５１１の上方からガス供給路５２１を介してストーク４０内に不活性ガスを供給可能に構成される。
【００２３】
第２ガス供給部８０は、計量器８３で計量された不活性ガスを、弁８１，８２、ガス供給路５２１及びゲートシールピン６０’を介してストーク４０内に供給する。なお、弁８１、８２の開閉は、コントローラ９０により制御される。
【００２４】
図４は図３に示すＡ部の拡大図であり、図５は図４のＢ−Ｂ’断面図である。図６は、ゲートシールピン６０’の他の状態を示す図である。ゲートシールピン６０’は、図３〜図４に示すように、外筒６１’と、この外筒６１’内に移動自在に収容されて先端が外筒６１’の下端から進退する可動ピン６２’とを有する二重構造となっている。
【００２５】
外筒６１’は、加圧部６１１、及び嵌合部６１２を有する。加圧部６１１は、ゲートシールピン６０’を押し下げた際に、キャビティ５０内を加圧する。嵌合部６１２は、加圧部６１１の下端に設けられる。嵌合部６１２は、第１開口部５１１Ａに嵌合可能に構成され、加圧部６１１よりも小さい径を有する（図３参照）。
【００２６】
可動ピン６２’は、外筒６１’へ収容される収容部６２１、及び収容部６２１の下方に設けられたテーパ部６２２を有する。収容部６２１の外周には、例えば周方向に均等に４つの縦溝６２１Ａが形成されている。これら縦溝６２１Ａは、それらの下端部で可動ピン６２’の周方向に延びる環状溝６２１Ｂによって相互に連結されている。そして、これら縦溝６２１Ａと環状溝６２１Ｂとで、不活性ガスのガス供給路６２１Ｃを形成している。
【００２７】
可動ピン６２’は、その上端部でピストン機構１００’に連結されて外筒６１’の内部を上下方向に駆動され、可動ピン６２’のテーパ部６２２が外筒６１’の下端から進退するようになっている。なお、ピストン機構１００’は、可動ピン６２’及び外筒６１’を含むゲートシールピン６０’全体も駆動可能である。
【００２８】
テーパ部６２２は、外筒６１’の嵌合部６１２の下方に設けられる。テーパ部６２２は下向きの円錐状に形成されている。すなわち、テーパ部６２２は、上端から下端にいくほど小さい径を有するようにテーパ状に形成されている。また、テーパ部６２２の基端外周部は、図４に示すように、可動ピン６２’の後退時に、外筒６１’の下端部開口の内面を塞ぐ弁となる機能を有している。図６に示すように、可動ピン６２’が外筒６１’の下端から更に突出した場合には、弁が開いてガス供給路６２１Ｃに導入された不活性ガスが下方に排出される。
【００２９】
次に、図７及び図８を参照して、第２の実施の形態に係る鋳造装置の動作について説明する。図７及び図８は、第２の実施の形態に係る鋳造装置の動作を示す概略図である。先ず、図７（ａ）に示すように、固定金型５１と可動金型５２を型締めする。また、ゲートシールピン６０’を上昇させて開口５１１を開放した状態とする。そして、ガス供給路３１を介して加圧室３０に不活性ガスを供給する。すると、不活性ガスの圧力により加圧室３０からストーク４０を介して溶湯１０はキャビティ５０内に充填される。
【００３０】
続いて、図７（ｂ）に示すように、ゲートシールピン６０’（外筒６１’及び可動ピン６２’）を下げて、外筒６１’の嵌合部６１２により開口５１１を塞ぐ。次に、図７（ｃ）に示すように、ゲートシールピン６０’を最も前進させる。すると、外筒６１’の加圧部６１１によってキャビティ５０内の容積は小さくなるため、キャビティ５０内は加圧される。図７（ｃ）に示す状態において、外筒６１’の嵌合部６１２は第１開口部５１１Ａに嵌合し、同時に第１開口部５１１Ａに接し得る嵌合部６１２の下端Ｂ３は第１開口部５１１Ａの下端Ｂ２と同じ位置又はそれよりも上に位置する。また、図７（ｃ）に示す状態において、ゲートシールピン６０’のガス供給路６２１Ｃはガス供給路５２１に連通する。更に、図７（ｃ）に示す状態で、ガス供給路３１を介して加圧室３０を大気解放する。
【００３１】
続いて、図８（ａ）に示すように、加圧室３０への不活性ガスの供給を開始すると共に、ストーク４０内への不活性ガスの供給を開始する。具体的に、ストーク４０内への不活性ガスの供給は、外筒６１’に対して可動ピン６２’を押し下げることにより開始される。このとき、ストーク４０内へ導入される不活性ガスは図３の計量器８３で計量された量だけ導入される。不活性ガスは、ガス供給路５２１及びゲートシールピン６０’（ガス供給路６２１Ｃ）を介してストーク４０内へ供給される。上記ストーク４０へのガス供給により、ストーク４０内の溶湯１０の湯面は押し下げられる。
【００３２】
続いて、図８（ｂ）に示すように、ストーク４０内への不活性ガスの供給を停止すると共に、加圧室３０を次第に大気解放させる。具体的に、ストーク４０内への不活性ガスの供給は、外筒６１’に対して可動ピン６２’引きを上げることにより停止する。
【００３３】
続いて、図８（ｃ）に示すように、ゲートシールピン６０’（外筒６１’及び可動ピン６２’）及び可動金型５２を引き上げて、製品１０Ａを取り出す。
【００３４】
以上、第２の実施の形態において、可動ピン６２’のテーパ部６２２は、外筒６１’の嵌合部６１２の下方に設けられ、上端から下端に行くほど小さい径となるテーパ状に形成される。（図４参照）。そして、ゲートシールピン６０’を最も前進させた状態において外筒６１’の嵌合部６１１は第１開口部５１１Ａに嵌合し、同時に第１開口部５１１Ａに接し得る嵌合部６１１の下端Ｂ３は第１開口部５１１Ａの下端Ｂ２と同じ位置又はそれよりも上に位置する。（図７（ｃ）参照）。これら構成によって、ゲートシールピン６０’の下方に溶湯１０の凝固物が付着しても、その凝固物はゲートシールピン６０’と可動金型５２との間に挟まれにくい。したがって、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様にゲートシールピン６０’を容易に引き出すことができる（図８（ｃ）参照）。
【００３５】
また、第２の実施の形態は、ゲートシールピン６０’を介してストーク４０へガスを供給してストーク４０内の溶湯１０の湯面を押し下げる（図８（ａ））。したがって、第２の実施の形態は、第１の実施の形態よりもゲートシールピン６０’の下方への凝固物の付着を抑制できる。
【００３６】
以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…溶湯、  １０Ａ…製品、  ２０…保持室、  ２１…連通路、２２…ストッパー、  ３０…加圧室、３１…ガス供給路、  ３２…湯面検知棒、４０…ストーク、５０…キャビティ、  ５１…固定金型、  ５２…可動金型、  ６０、６０’…ゲートシールピン、  ６１…加圧部、  ６２…嵌合部、  ７０…第１ガス供給部、  ８０…第２ガス供給部、  ９０…コントローラ、  １００、１００’…ピストン機構。
【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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