(57)【要約】【課題】高い品質の鋳造品を製造できる技術の提供を課題とする。【解決手段】このストーク１０は、第１直管部６５と、この第１直管部６５の上部に一端が繋げられる上部湾曲管部２６と、この上部湾曲管部２６の他端に繋げられる第２直管部６６と、この第２直管部６６に一端が繋げられる下部湾曲管部３１と、この下部湾曲管部３１の他端に繋げられる第３直管部６７と、上部及び下部の湾曲管部２６、３１を回動させるための回動機構２３が備えられている。【効果】鋳型５８から落下する酸化物７２は、第３直管部６７を介して炉内に落下する。落下した酸化物７２は、炉内の溶湯５６の表面を浮遊する。ストーク１０への酸化物７２の侵入を防ぐことで、酸化物７２の含有量の少ない溶湯５６をストーク１０へ流入させることができる。酸化物７２の含有量が少ない溶湯５６で低圧鋳造を行うことで、高い品質の鋳造品を製造することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧鋳造用のストークであって、
このストークは、下端が溶湯に接触しこの溶湯から鋳型に向かって所定の距離だけ延ばされる第１直管部と、この第１直管部の上部に一端が繋げられ断面視Ｕ字状を呈する上部湾曲管部と、この上部湾曲管部の他端に上端が繋げられ前記溶湯に向かって所定の距離だけ下げられる第２直管部と、この第２直管部に一端が繋げられ断面視Ｕ字状を呈する下部湾曲管部と、この下部湾曲管部の他端に下端が繋げられ上端が前記鋳型に繋げられる第３直管部とが備えられることで略Ｓ字状を呈し、
前記上部湾曲管部は回動可能に設けられることで、前記第１及び第２直管部の上端を開閉し、前記下部湾曲管部は回動可能に設けられることで、前記第２及び第３直管部の下端を開閉し、これらの上部及び下部の湾曲管部を回動させるための回動機構が備えられていることを特徴とする低圧鋳造用のストーク。
【請求項２】
請求項１記載の低圧鋳造用ストークを用いた低圧鋳造方法であって、
前記鋳型への前記溶湯の充填が終了した後に、前記下部湾曲管部を回動させ前記第２及び第３直管部の下端を開放し、前記下部湾曲管部を回動させた後に前記上部湾曲管部を回動させることで前記第１及び第２直管部の上端を開放することを特徴とする低圧鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧鋳造用のストーク及びこのストークを用いた低圧鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造方法の一つとして、低圧鋳造方法が知られている。低圧鋳造では、ストークを介して溶湯が鋳型に流し込まれる（例えば、特許文献１（図８）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図９（ａ）に示すように、低圧鋳造装置１００は、側面に加圧用のポンプ１０１が繋がれる炉１０２と、この炉１０２内に充填された溶湯（例えば、アルミニウム溶湯）１０３と、この溶湯１０３に下端が浸かるストーク１０４と、このストーク１０４の上方に中間ストーク１０５及び湯口（ゲート）１０６、１０６を介して設けられ溶湯が流し込まれる鋳型１０８とからなる。
【０００４】
低圧鋳造装置１００を用いて鋳造品を製造するには、まずポンプ１０１を作動させ、溶湯１０３の上面を加圧する。加圧されることで溶湯１０３は、ストーク１０４内を上昇する。ストーク１０４内を上昇した溶湯１０３は、中間ストーク１０５及び湯口１０６、１０６を介して鋳型１０８に流し込まれる。鋳型１０８に流し込まれた溶湯１０３を凝固させることで、シリンダヘッド等の鋳造品が完成する。
一方、ストーク１０４内に残留した溶湯１０３は、ポンプ１０１を停止させることで、重力により炉１０２内に戻る。
【０００５】
即ち、鋳型１０８は使用前にクリーニング処理がなされるが、異物の除去が不十分であると、鋳型１０８に異物が付着したままになる。異物が溶湯より軽い酸化物などであると、次に述べる不具合が生じる。
【０００６】
（ａ）のｂ部拡大図である（ｂ）に示すように、鋳型から降下した酸化物１１０の一部が溶湯１０３の表面に浮くことがある。
【０００７】
（ａ）に戻り、表面に浮いている酸化物１１０は、次回の低圧鋳造時に溶湯１０３と共に鋳型１０８に送り込まれる。即ち、酸化物１１０の含まれた溶湯１０３が鋳型１０８に送り込まれる。酸化物１１０を含有することで、鋳造品の品質が低下する。
【０００８】
高い品質の鋳造品を製造できる技術の提供が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３３３９１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、高い品質の鋳造品を製造できる技術の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係るストークは、低圧鋳造用のストークであって、
このストークは、下端が溶湯に接触しこの溶湯から鋳型に向かって所定の距離だけ延ばされる第１直管部と、この第１直管部の上部に一端が繋げられ断面視Ｕ字状を呈する上部湾曲管部と、この上部湾曲管部の他端に上端が繋げられ溶湯に向かって所定の距離だけ下げられる第２直管部と、この第２直管部に一端が繋げられ断面視Ｕ字状を呈する下部湾曲管部と、この下部湾曲管部の他端に下端が繋げられ上端が鋳型に繋げられる第３直管部とが備えられることで略Ｓ字状を呈し、
上部湾曲管部は回動可能に設けられることで、第１及び第２直管部の上端を開閉し、下部湾曲管部は回動可能に設けられることで、第２及び第３直管部の下端を開閉し、これらの上部及び下部の湾曲管部を回動させるための回動機構が備えられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る低圧鋳造方法は、請求項１記載の低圧鋳造用ストークを用いた低圧鋳造方法であって、
鋳型への溶湯の充填が終了した後に、下部湾曲管部を回動させ第２及び第３直管部の下端を開放し、下部湾曲管部を回動させた後に上部湾曲管部を回動させることで第１及び第２直管部の上端を開放することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、第２及び第３直管部の下端を開閉する下部湾曲管部が備えられる。下部湾曲管部を開放することで、第２及び第３直管部内の溶湯が落下する。第３直管部の上端は、鋳型に繋げられる。鋳型から落下する酸化物は、第３直管部を介して炉内に落下する。落下した酸化物は、炉内の溶湯の表面を浮遊する。
一方、第１直管部の下端は溶湯に浸される。即ち、第１直管部の下端は溶湯の表面よりも下方に設けられる。溶湯の表面よりも下方に設けられるため、溶湯の表面を浮遊する酸化物はストーク内に侵入しない。
ストークへの酸化物の侵入を防ぐことで、酸化物の含有量の少ない溶湯をストークへ流入させることができる。酸化物の含有量が少ない溶湯で低圧鋳造を行うことで、高い品質の鋳造品を製造することができる。
【００１４】
加えて、上部湾曲管部も回動可能に設けられる。下部湾曲管部を回動させた後に上部湾曲管部を回動させ、第１及び第２直管部の上面を開放する。開放することで、第１直管部内の溶湯を早急に降下させることができる。早急に降下させることで、次の低圧鋳造を行うまでの時間が短縮される。作業時間の短縮化を図ることができ望ましい。
【００１５】
請求項２に係る発明では、鋳型への溶湯の充填が終了した後に、下部湾曲管部を回動させ第２及び第３直管部の下端を開放する。開放することで、第２及び第３直管部内の溶湯が炉内へ落下する。第３直管部の上端は、鋳型に繋げられる。鋳型から落下する酸化物は、第３直管部を介して炉内に落下する。落下した酸化物は、炉内の溶湯の表面を浮遊する。
一方、第１直管部の下端は溶湯に浸される。即ち、第１直管部の下端は溶湯の表面よりも下方に設けられる。溶湯の表面よりも下方に設けられるため、溶湯の表面を浮遊する酸化物はストーク内に侵入しない。
ストークへの酸化物の侵入を防ぐことで、酸化物の含有量の少ない溶湯をストークへ流入させることができる。酸化物の含有量が少ない溶湯で低圧鋳造を行うことで、高い品質の鋳造品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るストークの斜視図である。
【図２】実施例１に係るストークの使用状態を説明する図である。
【図３】第１湾曲管部が回動される工程を説明する図である。
【図４】第２湾曲管部が回動される工程を説明する図である。
【図５】加圧工程から湯下げ工程までを説明する図である。
【図６】実施例１に係るストークの変更例を説明する図である。
【図７】実施例１に係るストークの更なる変更例を説明する図である。
【図８】実施例２に係るストークの断面図である。
【図９】従来の技術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】
【００１７】
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。
【実施例１】
【００１８】
先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ストーク１０は、縦穴６１、６２（図２、符号６３）が開けられたベース部材１１と、このベース部材１１の下方に繋げられる直管状の下部直管１２と、この下部直管１２の上方であってベース部材１１から水平方向に延ばされる上部支持部１３と、この上部支持部１３にピン１４を介して回動可能に支持される上蓋部材１５と、ベース部材１１の上部支持部１３とは反対側に設けられ水平に延ばされる下部支持部１６と、この下部支持部１６に通されるピン１７を介して回動可能に支持される下蓋部材２１と、この下蓋部材２１の上方でベース部材１１から鉛直方向上向きに向かって延ばされる上部直管２２と、上下の蓋部材１５、２１を回動させる回動機構２３とからなる。
【００１９】
上蓋部材１５は、ピン１４を介して上部支持部１３に支持されるアーム部２５と、このアーム部２５の一端に設けられＵ字状に湾曲された上部湾曲管部２６が内部に備えられる蓋部２７とからなる。
【００２０】
下蓋部材２１は、ピン１７を介して下部支持部１６に支持されるアーム部２９と、このアーム部２９の一端に設けられＵ字状に湾曲された下部湾曲管部３１が備えられる蓋部３２とからなる。
【００２１】
上部直管２２は、上部に設けられ一般部３３に比べ径の大きい大径部３４と、この大径部３４の上部から上端に向かって絞られるテーパ形状部３５とを備える。
【００２２】
回動機構２３は、下部直管１２の外面３７側にフランジ３８を介して取付けられるピストン３９と、このピストン３９のロッド４１の途中に取付けられた基部４２に支持されアーム部２５を押上げることで上蓋部材１５を閉じる閉鎖アーム４３と、ロッド４１の先端にピン４４を介して一端が接続される第１リンク板４５と、この第１リンク板４５の他端にピン４６を介して接続されベース部材１１から延ばされるピン４７を中心に回動可能に支持されるベース板４９と、このベース板４９のピン４７からピン４６を結んだ線の延長線上に設けられ上蓋部材１５を開ける開放アーム５１と、この開放アーム５１の基部５２近傍に設けられたピン５３に一端が繋げられる第２リンク板５４と、この第２リンク板５４の他端に下蓋部材２１を繋ぐピン５５とからなるリンク機構を用いることができる。
【００２３】
ピストン３９のロッド４１が上下に作動することで、閉鎖アーム４３及び第１リンク板４５の一端（ピン４４側）は上下に作動する。第１リンク板４５の一端が上下に作動すると、第１リンク板４５の他端（ピン４６側）は、ピン４７を中心に回動する。第１リンク板４５の他端が回動することで、開放アーム５１及び第２リンク板５４の一端（ピン５３側）はピン４７を中心に回動する。第２リンク板５４の一端が回動することで、第２リンク板５４の他端が下蓋部材２１のピン１７を中心に回動する。
【００２４】
回動機構２３をリンク機構とすることで、駆動源であるピストン３９は１つで足りる。ピストン３９の数をできるだけ少なくすることで、ストーク１０の製造コストを削減することができる。
このようなストーク１０について次図でさらに詳細に説明する。
【００２５】
図２に示すように、ストーク１０は、炉内に充填される溶湯５６に下端５７が浸され、上部に設けられた鋳型５８の取付部５９に上部直管２２の大径部３４が支持されている。即ち、ストーク１０は、鋳型５８にぶら下げられるようにして設けられる。
【００２６】
ベース部材１１は、下部直管１２が繋げられる第１の縦穴６１と、上端が上部湾曲管部２６で閉じられ下端が下部湾曲管部３１で閉じられる第２の縦穴６２と、上部直管２２が繋げられる第３の縦穴６３とが備えられる。
【００２７】
下部直管１２と、第１の縦穴６１とから第１直管部６５はなり、第２の縦穴６２から第２直管部６６はなり、上部直管２２と、第３の縦穴６３とから第３直管部６７はなる。
以上を言い換えると以下のようにいうことができる。
【００２８】
ストーク１０は、下端５７が溶湯５６に接触しこの溶湯５６から鋳型５８に向かって所定の距離だけ延ばされる第１直管部６５と、この第１直管部６５の上部に一端が繋げられ断面視Ｕ字状を呈する上部湾曲管部２６と、この上部湾曲管部２６の他端に上端が繋げられ溶湯５６に向かって所定の距離だけ下げられる第２直管部６６と、この第２直管部６６に一端が繋げられ断面視Ｕ字状を呈する下部湾曲管部３１と、この下部湾曲管部３１の他端に下端が繋げられ上端が鋳型５８に繋げられる第３直管部６７とが備えられることで略Ｓ字状を呈し、上部湾曲管部２６は回動可能に設けられることで、第１及び第２直管部６５、６６の上端を開閉し、下部湾曲管部３１は回動可能に設けられることで、第２及び第３直管部６６、６７の下端を開閉し、これらの上部及び下部の湾曲管部２６、３１を回動させるための回動機構２３が備えられている。
【００２９】
ピストン３９を作動させるためのコントローラ６９がピストン３９に繋がれる。
なお、溶湯はアルミニウムやアルミニウム合金等任意の材料を用いることができる。
また、鋳型は砂型や金型等任意の材料を用いたものを使用することができる。
回動機構の作用について、図３及び図４で詳細に説明する。
【００３０】
図３に示すように、ピストン３９のロッド４１を降下させると、ピン４４及び第１リンク板４５の一端が降下する。第１リンク板４５の一端が降下すると、第１リンク板４５の他端及びピン４６がピン４７を中心に回動する。ピン４６が回動することで、ベース板４９がピン４７を中心に回動し、ピン５３及び第２リンク板５４の一端もピン４７を中心に回動する。第２リンク板５４の一端が回動すると、第２リンク板５４の他端及びピン５５は、ピン１７を中心に回動する。
【００３１】
第２リンク板５４に繋がれるアーム部２９は、ピン１７を中心にして引っ張られるように回動し、下蓋部材２１が開かれる。
【００３２】
なお、ロッド４１を降下させることで、閉鎖アーム４３も降下する。閉鎖アーム４３が降下することで、上蓋部材１５の拘束が解かれる。
上蓋部材１５は、さらにロッド４１を降下させることで開かれる。次図で詳細を説明する。
【００３３】
図４に示すように、さらにロッド４１を降下させることで、ベース板４９もさらにピン４７を中心に回動する。ベース板４９が回動することで、開放アーム５１もピン４７を中心に回動する。
【００３４】
開放アーム５１が回動することで、アーム部２５の端部が押し下げられる。アーム部２５の端部が押し下げられることで、アーム部２５はピン１４を中心に回動し、上蓋部材１５が開かれる。上蓋部材１５は、アーム部２５がベース部材１１から延ばされるストッパ５５に接触することで、回動する量が規制される。
このようなストーク１０を用いた低圧鋳造の方法について次図で詳細に説明する。
【００３５】
図５（ａ）に示すように、ガスを炉内に送ることで、白抜き矢印で示すように加圧ガスがストーク１０外部の溶湯５６の表面を加圧する。加圧されることで溶湯５６がストーク１０内を上昇する。
【００３６】
溶湯５６が上昇を続けると、（ｂ）に示すように、溶湯５６は、鋳型５８へ注入される。鋳型５８へ注入されている間、例えば、砂等ののろ７１が鋳型５８から落下することがある。このようなのろ７１は、下部湾曲管部３１に溜められる。
【００３７】
また、溶湯５６内に膜状ののろ７３が発生しえる。溶湯５６が上昇することで、第１〜第３直管部６５、６６、６７の内面に膜状ののろ７３が付着することがある。このようなのろ７３は、溶湯５６の円滑な流れを阻害することがある。
【００３８】
鋳型５８への溶湯５６の注入が終わったら、（ｃ）に示すように下部湾曲管部３１を回動させる。下部湾曲管部３１を回動させ、開放することで、第２及び第３直管部６６、６７内の溶湯５６が落下する。この溶湯５６と共にのろ７１が落下する。
【００３９】
下部湾曲管部３１の解放後に、（ｄ）に示すように、上部湾曲管部２６も回動させる。
第３直管部６７の上端は、鋳型５８に繋げられる。鋳型５８から落下する酸化物７２は、第３直管部６７を介して炉内に落下する。落下した酸化物７２は、炉内の溶湯５６の表面を浮遊する。
【００４０】
一方、第１直管部６５の下端５７は溶湯５６に浸される。即ち、第１直管部６５の下端５７は溶湯５６の表面よりも下方に設けられる。溶湯５６の表面よりも下方に設けられるため、溶湯５６の表面を浮遊する酸化物７２はストーク１０内に侵入しない。
【００４１】
ストーク１０への酸化物７２の侵入を防ぐことで、酸化物７２の含有量の少ない溶湯５６をストーク１０へ流入させることができる。酸化物７２の含有量が少ない溶湯５６で低圧鋳造を行うことで、高い品質の鋳造品を製造することができる。
【００４２】
加えて、上部湾曲管部２６も回動可能に設けられる。下部湾曲管部３１を回動させた後に上部湾曲管部２６を回動させ、第１及び第２直管部６５、６６の上面を開放する。開放することで、第１直管部６５内の溶湯５６を早急に降下させることができる。早急に降下させることで、次の低圧鋳造を行うまでの時間が短縮される。作業時間の短縮化を図ることができ望ましい。
【００４３】
さらに、上部及び下部の湾曲管部２６、３１を開放することで、第１〜第３の直管部６５〜６７内の溶湯５６を勢いよく降下させることができる。溶湯５６を勢いよく降下させることで、第１〜第３の直管部６５〜６７内面に付着していた膜状ののろ７３を剥がすことができる。直管部６５〜６７の内面からのろ７３を剥離させることで、次回以降の作業時に、直管部６５〜６７内に円滑に溶湯５６を流すことができる。
【００４４】
第１〜第３の直管部６５〜６７内の溶湯５６を排出した後は、次の鋳造作業の準備を開始する。次の鋳造作業の準備として鋳型５８内に砂中子をセットすることがある。このような砂中子の砂７８がストーク１０内に落下することがある。下部湾曲管部３１を開放したまま次の鋳造作業の準備を行うことで、砂７８を溶湯５６内に落下させることができる。
【００４５】
砂中子のセット等次の鋳造作業の準備が終了した後に、上部及び下部の湾曲管部２６、３１を閉じる。湾曲管部２６、３１を閉じた後に（ａ）に示すように、加圧を開始する。
【００４６】
ストーク１０によれば、第１直管部６５から離れた場所にのろ７１を排出する（（ｃ）参照。）。次の低圧鋳造をすぐに開始した場合であっても、のろ７１は第１直管部６５から離れた場所に沈殿する（（ｄ）参照。）ため、加圧の勢いでのろ７１を巻き込むことを防ぐことができる。この点からも、連続的な作業を行うことに好適なストーク１０であるといえる。
このようなストーク１０の変更例について図６及び図７で説明する。
【００４７】
図６に示すように、第１直管部６５（下部直管１２）の外面３７側であって、正面視で下部湾曲管部（図２、符号３１）との間に、第１直管部６５の下端５７よりも下方まで延ばされることで、のろ７１の第１直管部６５への混入を防止する混入防止板７４が設けられる。
【００４８】
ストーク１０外の溶湯５６に加圧することで、溶湯５６内部に対流が発生する。加圧混入防止板７４が設けられることで、溶湯５６内に発生した対流でのろ７１が第１直管部６５に巻き込まれることを防ぐことができる。
【００４９】
のろ７１の巻き込みを防止するため、のろ７１が沈殿しきるまで次の加圧の開始を待つ必要がない。待機時間が減少することで、次の低圧鋳造を早急に開始することができる。作業時間の短縮化に寄与する。
【００５０】
図７に示すように、第１直管部６５（下部直管１２）の下端５７から下方に向かって延ばされ、正面視で下部湾曲管部（図２、符号３１）とは逆に向かって開口部７５が設けられる、溶湯吸込み部材７６が備えられる。
【００５１】
下部湾曲管部とは逆に向かって開口部７５が設けられる。下部湾曲管部から排出され、溶湯５６内に沈殿するのろ７１が、第１直管部６５に巻き込まれることを防ぐことができる。
【００５２】
のろ７１の巻き込みを防止するため、のろ７１が沈殿しきるまで次の加圧の開始を待つ必要がない。待機時間が減少することで、次の低圧鋳造を早急に開始することができる。作業時間の短縮化に寄与する。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
図８に示されるように、ストーク８０は、ピストン８１がピン８２、リンク板８３、ピン８４を介して上蓋部材１５に繋がれ、ピストン８５がピン８６、リンク板８７、ピン８８を介して下蓋部材２１に繋がれる。
【００５４】
即ち、回動機構９０が、ピストン８１、８５と、リンク板８３、８７と、ピン８２、８４、８６、８８とからなる。
【００５５】
このように、２つのピストン８１、８５から回動機構９０がなる場合も、本発明の効果を得ることができる。
即ち、ストーク８０への酸化物の侵入を防ぐことで、酸化物の含有量の少ない溶湯をストーク８０へ流入させることができる。酸化物の含有量が少ない溶湯で低圧鋳造を行うことで、高い品質の鋳造品を製造することができる。
【００５６】
加えて、ストーク８０は、回動機構９０にピストン８１、８５を用いた。それぞれのピストン８１、８５で下部湾曲管部３１、上部湾曲管部２６のそれぞれを作動させる。上下の湾曲管部２６、３１をそれぞれ独立して作動させることで、上下の湾曲管部２６、３１の開閉のタイミングをより厳密に制御することができる。
【００５７】
尚、本発明に係る低圧鋳造装置は、シリンダヘッドの製造を例に説明したが、その他の鋳造品にも適用可能であり、他の用途に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のストークは、車両用部品を製造する低圧鋳造装置に好適である。
【符号の説明】
【００５９】
１０、８０…ストーク、２３、９０…回動機構、２６…上部湾曲管部、３１…下部湾曲管部、５６…溶湯、５７…下端、５８…鋳型、６５…第１直管部、６６…第２直管部、６７…第３直管部。
【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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