(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも方案部に対応する第１の分割金型と製品部に対応する第２の分割金型とを有し、前記第１及び第２の分割金型と金型取付板との接合面に相互に嵌合し合う複数のキー部材とキー溝とを備え、且つ、前記第２の分割金型に少なくとも一箇所の鉛直方向及び水平方向に密着嵌合されたキー部材とキー溝とからなる基準キー部を有する金型の位置決め機構において、
前記第１及び第２の分割金型には、鉛直方向に隙間をもって嵌合する前記キー溝とキー部材とからなるキー部が設けられると共に、前記第１の分割金型には、弾性部材を介して該第１の分割金型を前記第２の分割金型に向かって鉛直方向に押圧する押圧手段が設けられることを特徴とする金型の位置決め機構。
【請求項２】
請求項１記載の位置決め機構において、
前記押圧手段は、前記第１及び第２の分割金型を保持する金型取付板に設けられることを特徴とする金型の位置決め機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型の位置決め機構に関し、一層詳細には、例えば、金型取付板に分割金型を取り付けて鋳造品を得る際、分割面等に生じる隙間をなくし、鋳バリ等の発生を阻止することを可能とした金型の位置決め機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金型取付板に金型を取り付ける場合、実開平１−１１４１３６号公報に示されるように、金型取付板の接合面に突設した丸ピンまたは角ピンを、金型の接合面に形成した丸穴または角穴に密着嵌合させて該金型を金型取付板に位置決めするようにしている。
【０００３】
しかしながら、例えば、該金型の補修や交換作業の効率化を図るために、金型を損耗の激しい部分と耐久性のある部分とに分割構成したような場合、特に、金型と金型取付板とが異なる材質で構成されている場合には、金型取付板と金型の熱膨張差によってピン部分に剪断力が作用して局部的にピンやピン嵌合用の穴が変形することがあり、この結果、各金型の偏位量が変化して分割面に隙間が発生し、この隙間に溶湯が浸入すると鋳バリが発生する原因となる不都合がある。
【０００４】
この不都合を克服するために、本出願人は、特願平６−３１０９０５号において、発明「金型の位置決め機構」を提案している。この発明では、金型取付板と金型との接合面に複数のキー部材とキー溝とを設け、前記キー部材をキー溝に対して一方向に隙間を画成して嵌合するように構成し、一方、基準キー部のキー部材とキー溝は隙間なく嵌合させる構成を採用している。従って、金型の熱膨張による伸びの方向を、基準キー部を中心にして一方向に規制することができる。この際、伸びを許容する方向として、例えば、溶湯通路を分断する分割面に隙間が生じない方向とすることで分割面の鋳バリの発生を防止できる。また、基準キー部以外は一方向に隙間を有しているため、ピン等に無理な力が作用せず、変形等が生じない。さらに、基準キー部を製品部側の分割金型に設けることで、固定金型と可動金型の製品部同士に位置ずれが起きにくくなり、製品に鋳バリ等が発生することを抑止できるという効果が得られる。
【０００５】
ところで、上記の従来技術において、複数の分割金型を特定の部位で接合しようとするとき、極めて長尺なボルトが使用されることがある。これを、図６に示す。この図６において、参照符号２は金型取付板を示し、金型取付板２に第１の分割金型４と第２の分割金型６とが固定されている。この図６から容易に諒解される通り、第１の分割金型４には金型取付板２から２本のボルト８ａ、８ｂが螺入され、この第１の分割金型４が金型取付板２に固定される。一方、第２の分割金型６と金型取付板２との間にはキー溝１０が形成され、このキー溝１０にキー部材１２が嵌合され且つこのキー部材１２を貫通してボルト１４が金型取付板２に螺入することにより、該金型取付板２と第２の分割金型６とが一体化される。なお、第１の分割金型４には貫通孔１６ａ、１６ｂが平行に穿設され、この貫通孔１６ａ、１６ｂに長尺なボルト１８ａ、１８ｂが挿通されてその先端部が第２の分割金型６の螺孔１９ａ、１９ｂにそれぞれ螺入する。従って、第１の分割金型４と第２の分割金型６とはこの長尺なボルト１８ａ、１８ｂによって一体化される。
【０００６】
ところで、この種の分割金型の一体構造では、溶湯の注湯、冷却、製品取り出しというサイクルが繰り返されるため、分割金型自体の膨張、収縮が惹起され、その結果、第１の分割金型４と第２の分割金型６との間に隙間を生じ、これを放置すると鋳バリ発生の原因となる。従って、前記長尺なボルト１８ａ、１８ｂを頻繁に増締めしなければならないという難点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、金型の膨張を一方向に規制する金型の位置決め機構において、該膨張方向の分割金型の分割面における隙間の発生を好適に解消することができ、しかも長尺なボルトの増締めを行う必要のない金型の位置決め機構を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、少なくとも方案部に対応する第１の分割金型と製品部に対応する第２の分割金型とを有し、前記第１及び第２の分割金型と金型取付板との接合面に相互に嵌合し合う複数のキー部材とキー溝とを備え、且つ、前記第２の分割金型に少なくとも一箇所の鉛直方向及び水平方向に密着嵌合されたキー部材とキー溝とからなる基準キー部を有する金型の位置決め機構において、
前記第１及び第２の分割金型には、鉛直方向に隙間をもって嵌合する前記キー溝とキー部材とからなるキー部が設けられると共に、前記第１の分割金型には、弾性部材を介して該第１の分割金型を前記第２の分割金型に向かって鉛直方向に押圧する押圧手段が設けられることを特徴とする。
【０００９】
これにより、基準キー部及びキー部によって第１及び第２の分割金型の水平方向への膨張変位を規制すると共に、弾性部材を介して前記第１の分割金型を前記第２の分割金型へと押圧する押圧手段によって、鉛直方向に形成された前記第１の分割金型と第２の分割金型との間の隙間に鋳バリが生じることを好適に防止し、前記第１及び第２の分割金型の位置決めを高精度にすることができる。
【００１０】
また、製品部となる第２の分割金型に基準キー部を設けることにより、第１の分割金型と第２の分割金型との間に位置ずれが生じにくく、鋳バリ等の発生が抑制される。
【００１１】
さらに、前記押圧手段を、前記第１及び第２の分割金型を保持する金型取付板に設けると好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１３】
本発明に係る金型の位置決め機構は、例えば、図１に示すようなエンジンの構成部品であるクランクシャフトを全自動で鋳造するシステムの鋳造用金型に適用される。
【００１４】
前記鋳造システムは、その略中央に鋳造装置２０が配置され、この鋳造装置２０は固定金型２２と可動金型２４とから構成され、また鋳造装置２０の上流側には固定金型２２と可動金型２４とを閉じた際に形成される製品キャビティ内に溶湯を注湯するための注湯ステーション２６を設けている。
【００１５】
この注湯ステーション２６は加圧注湯炉２８、ロードセル３０、および前記加圧注湯炉２８から出湯された溶湯を受け取って鋳造装置２０に該溶湯を注湯する取り鍋３２を備え、ロードセル３０によって取り鍋３２内の溶湯量を一定量にセットした後、該取り鍋３２を鋳造装置２０上に移動させ、湯口から製品キャビティ内に注湯するようにしている。
【００１６】
また、前記加圧注湯炉２８には、さらに上流側に配置した溶解炉３４で生成された溶湯を搬送取り鍋３６を介して供給するようにしている。さらに、鋳造装置２０の上方には、黒鉛を球状化させるマグネシウム等の添加材を溶湯に添加するための添加剤計量装置３８が設けられ、また、この添加剤計量装置３８に隣接して、キャビティ面に離型材を塗布するブロースモーク装置４０が上下移動自在に設けられている。
【００１７】
また、鋳造装置２０の下流側上方には、型開きした金型から鋳造品を取り出すワーク取出ロボット４２が水平方向に移動自在に設けられ、取り出した鋳造品を矯正・切断装置４４に移送する。
【００１８】
そして、この矯正・切断装置４４でトリミング等を行った後、移載ロボット４６で熱処理炉４８に向けて移送する。
【００１９】
鋳造装置２０の固定金型２２と可動金型２４は、固定金型取付板５０、可動金型取付板５２にそれぞれのクランプ機構５４、５６を介してクランプ保持された金型５８、金型６０を備え、可動金型取付板５２には、固定枠体６２に取り付けられた型締めシリンダユニット６４が連結されている。本実施の形態では、固定金型取付板５０、可動金型取付板５２は鋳鉄製または鋼製で構成され、金型５８、６０は熱伝導性のよい銅合金製で構成されている。そして、固定金型２２と可動金型２４が型締めされると、各金型２２、２４の型合わせ面にキャビティを形成するようにしている。
【００２０】
このキャビティを可動金型２４の金型６０を例にとって説明する。図２に示すように、金型６０は、中央に設けられた方案部６６と、両サイドに設けられた一対の製品部６８、６８からなり、前記方案部６６は湯口７０に連なる縦湯道７２と、この縦湯道７２の底部から左右に分離する横湯道７４、７４とからなる。なお、図３において、参照符号７５、７７は押出ピンを示している。
【００２１】
本実施の形態にかかる固定金型２２、可動金型２４の各金型５８、６０は、方案部６６に対応する部分と製品部６８、６８に対応する部分とに分割されているが、その細部について、図２に示す可動金型２４を例に説明する。
【００２２】
図２に示すように、可動金型２４の金型６０は、中央および下方の方案部６６が形成される第１の分割金型６０ａと、左右の製品部６８、６８が形成される第２と第３の分割金型６０ｂ、６０ｃが分割面ｑ、ｒによって３分割されており、前記第１〜第３の分割金型６０ａ〜６０ｃは、共に同じ材質の銅合金製からなる。このように各分割金型６０ａ〜６０ｃに３分割されているため、補修あるいは交換時において、製品部６８、６８に比べ、熱的損耗が激しく溶湯温度の高い方案部６６のみを補修、交換すればよく、経済的である。
【００２３】
この場合、可動金型取付板５２と金型６０の接合面ｐには複数の角状のキー部材７６とキー溝７８が設けられ、相互に嵌合している（図３参照）。そして、可動金型取付板５２側に、例えば、鋼製のキー部材７６をボルト８０を介して固定して突出させ、金型６０側にはこれに対応するキー溝７８を設けているが、勿論、これらの位置を逆に設けてもよい。
【００２４】
また、前記分割面ｑ、ｒによって溶湯の通路が分割される連通湯道８２、８２近傍のキー部材７６ｓ、７６ｓとキー溝７８ｓ、７８ｓは基準キー部Ｓとして構成されており、上下左右共に密着状に嵌合し、図４中、左方向のみ隙間が設定されている。そして、これらの基準キー部Ｓは、製品部６８側の第２と第３の分割金型６０ｂ、６０ｃに設けられている（図２参照）。また、その他のキー部材７６とキー溝７８は、すべて上下方向および奥行方向に隙間が形成され、図４中、紙面に直交する奥行方向のみが密着状に嵌合している。
【００２５】
ところで、本実施の形態において、第２と第３の分割金型６０ｂ、６０ｃと第１の分割金型６０ａとを一体化する際には、以下の如き構成を採用している。
【００２６】
すなわち、図５に示すように、可動金型取付板５２に対し、ブラケット８４を固着する。このブラケット８４には、予め、後述するボルト８６のヘッド側が貫通する程の孔部８８を形成しておく。前記ブラケット８４の上面には着座部材９０を配設し、この着座部材９０から前記第１の分割金型６０ａに対し、孔部８８を利用してボルト８６を螺入する。この場合、前記第１の分割金型６０ａには凹部９２を形成し、この凹部９２の一面９２ａと前記着座部材９０の一面との間に極めて弾性力の高いコイルスプリング９４を前記ボルト８６が囲繞されるように介装する。従って、第１の分割金型６０ａは、前記コイルスプリング９４の弾発力によって、図５中、上方へと付勢され、第３の分割金型６０ｃを、常時、上方へと押圧する。
【００２７】
第２の分割金型６０ｂも、上記と同様の構造によって、第１の分割金型６０ａを介して、図３中、上方へと押圧される。
【００２８】
次に、以上のように構成される鋳造用金型の作用について説明する。型締めシリンダユニット６４によって固定金型２２と可動金型２４を型締めし、湯口７０から溶湯を注湯して製品部６８と方案部６６に溶湯を充填する。これにより、固定金型２２、可動金型２４と、固定金型取付板５０、可動金型取付板５２とは溶湯熱で膨張するが、通常、鉄系材料に比べて銅系材料のほうが熱膨張率が大きいため、固定金型取付板５０、可動金型取付板５２に比べて固定金型２２、可動金型２４側の伸びが大きい。この場合、基準キー部Ｓのキー部材７６ｓとキー溝７８ｓは、上下左右共密着状に嵌合しているため、基準キー部Ｓ付近の位置偏位は殆ど起こらず、この基準キー部Ｓの位置を中心にして伸びが発生する。
【００２９】
すなわち、その他のキー部材７６とキー溝７８は左右方向に対して密着し、上下方向だけに隙間ができるため、固定金型２２、可動金型２４の伸び方向は殆ど上下方向だけに限定され、基準キー部Ｓを中心にして、それより上方の部分は上方にだけ伸び、基準キー部Ｓより下方の部分は下方にだけ伸びる。従って、溶湯の通路を分断する連通湯道８２、８２の近傍では位置ずれは殆どなく、しかも伸びの方向は連通湯道８２の方向と平行であるため溶湯通路の横ずれを生じることがなく、連通湯道８２、８２付近の分割面ｑ、ｒの鋳バリの発生が抑制される。
【００３０】
また、基準キー部Ｓを製品部６８側の第２、第３の分割金型６０ｂ、６０ｃに設けているため、固定金型２２と可動金型２４の製品部６８、６８間に位置ずれが起きにくく、固定金型２２、可動金型２４間に鋳バリ等が発生することを抑止できる。そして、キャビティ内の溶湯の表層が殻状に凝固した時点で型開きし、押出ピン７５、７７によって製品を押し出す。
【００３１】
ところで、本実施の形態においては、ブラケット８４に保持された着座部材９０を介して、コイルスプリング９４の弾発力が第１の分割金型６０ａに与えられる。このため、常時、該第１の分割金型６０ａが第２の分割金型６０ｂ、第３の分割金型６０ｃを、図２中、上方へと押圧する。従って、第１の分割金型６０ａと第２、第３の分割金型６０ｂ、６０ｃの間に隙間を生じることがないために、鋳バリの発生を抑止することができる。
【００３２】
すなわち、本実施の形態では、図６に示す従来技術とは異なり、第１の分割金型４と第２の分割金型６とを一体化するための長尺なボルト１８ａ、１８ｂを用いていない。これに代えて、第１の分割金型６０ａを、常時、コイルスプリング９４の弾発力で押圧して第２と第３の分割金型６０ｂ、６０ｃに強制的に密着させている。従って、溶湯の注湯、冷却による第１〜第３の分割金型６０ａ〜６０ｃに膨張・収縮が惹起しても、第１の分割金型６０ａと、第２と第３の分割金型６０ｂ、６０ｃとの間に隙間を生ずることがないために、鋳バリが発生することがなく、また、ボルトの増締め等の煩瑣な作業からも開放されるという利点がある。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る金型の位置決め機構は、金型取付板に固着された分割金型同士を強力な弾性部材、好ましくは、コイルスプリングを介して強制的に密着一体化するように構成している。従って、分割金型相互間に隙間を生じることなく、しかも位置ずれも生じないため、鋳バリの発生を阻止でき、品質の良好な、且つ鋳バリ除去等の作業を不要とした鋳造品が得られる。さらに、分割金型相互を一体化するためのボルトを用いることがないために、該ボルトの増締め等の作業も必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金型の位置決め機構を適用した鋳造システム全体を示す構成図である。
【図２】図１に示す鋳造装置を構成する可動金型の正面図である。
【図３】図２に示す可動金型のＩＩＩ−ＩＩＩ線概略側面縦断面図である。
【図４】図２に示すキー部材とキー溝の拡大図である。
【図５】図３に示すブラケットとコイルスプリングと第１と第２の分割金型の一部省略縦断面図である。
【図６】従来技術に係る金型取付板と分割金型相互の一体化構造を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
２０…鋳造金型                  ２２…固定金型
２４…可動金型                  ５０…固定金型取付板
５２…可動金型取付板            ５８、６０…金型
６０ａ〜６０ｃ…分割金型          ６６…方案部
６８…製品部                    ７０…湯口
７２…縦湯道                    ７４…横湯道
７５、７７…押出ピン            ７６、７６ｓ…キー部材
７８、７８ｓ…キー溝            ８０、８６…ボルト
８２…連通湯道                  ８４…ブラケット
９０…着座部材                  ９４…コイルスプリング
【図１】
0003571904.tif 000002
【図２】
0003571904.tif 000003
【図３】
0003571904.tif 000004
【図４】
0003571904.tif 000005
【図５】
0003571904.tif 000006
【図６】
0003571904.tif 000007