(57)【要約】【課題】小型の低圧用の鋳造装置を提供する。【解決手段】上型１１と、下型１２と、くさびユニット１３と、くさびユニット１３を動作させる第１のサーボモータ１４と、くさびユニット１３の上部に当接する第１のプレート１５と、くさびユニット１３の下部に当接する第２のプレート１６と、第２のプレート１６と下型１２に当接する押し出しピン１７と、上型１１の上部に当接する第３のプレート１８と、下型１２に当接する第４のプレート１９と、第１のプレート１５と第３のプレート１８の連動状態を切り替えるハーフナット２０と、第２のプレート１６と第３のプレート１８の連動状態を切り替える型締めブロック２１と、昇降プレート２２と、昇降プレート２２と第４のプレート１９に接続された昇降ピン２３と、昇降プレート２２を上下動させる第２のサーボモータ２４と、第１のプレート１５と昇降プレート２２の連動状態を切り替える連結ピン２５と、を備える。【選択図】図１
2019155459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型と、
下型と、
水平方向に移動することで、前記上型又は前記下型に下向きの荷重を伝達させるくさびユニットと、
前記くさびユニットを水平方向に動作させる第１のサーボモータと、
下面が前記くさびユニットの上部に当接する第１のプレートと、
上面が前記くさびユニットの下部に当接する第２のプレートと、
前記第２のプレートに上端部が接続した状態で下方に延在し、下端部が前記下型の上面に当接可能である押し出しピンと、
下面が前記上型の上部に当接する第３のプレートと、
上面が前記下型の下部に当接する第４のプレートと、
前記第１のプレートと、前記第３のプレートと、に接続され、前記第１のプレートと前記第３のプレートを連動と非連動の状態で切り替えるハーフナットと、
前記第２のプレートと、前記第３のプレートと、に接続され、前記第２のプレートと前記第３のプレートを連動と非連動の状態で切り替える型締めブロックと、
前記第１のプレートに対して略水平の位置に配置された昇降プレートと、
前記昇降プレートから下方に延在し、先端が前記第４のプレートに接続された昇降ピンと、
前記昇降プレートを上下動させる第２のサーボモータと、
前記第１のプレートと、前記昇降プレートと、に接続され、前記第１のプレートと前記昇降プレートを、連動と非連動の状態で切り替える連結ピンと、を備える
鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２００４−１４８３６６号公報がある。この公報に記載された鋳造装置では、油圧シリンダーで型締め及び離型を行う。より具体的には、低圧鋳造法によりアルミ溶湯を金型に充填する工程では、型締め及び離型には、例えば２７．５ｔ程度の大きな力が必要となる。したがって、型締め及び離型に必要な大推力を発生させるために、巨大な油圧シリンダーを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４８３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前述した鋳造装置では、高さが約３０００ｍｍのシリンダーを、型の上部に設置する。そのため、例えば鋳造装置の全高は、約４６００ｍｍとなってしまい、保全時には高所作業が発生する場合がある。また、型締めを行っている際には、油圧シリンダーを駆動するポンプを常に回し続ける必要があるため、消費電力量が多く、ＣＯ２排出量が多くなるという問題がある。
本発明は、低圧鋳造を行うために必要な推力の発生が可能である小型の鋳造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる鋳造装置は、上型と、下型と、水平方向に移動することで、前記上型又は前記下型に下向きの荷重を伝達させるくさびユニットと、前記くさびユニットを水平方向に動作させる第１のサーボモータと、下面が前記くさびユニットの上部に当接する第１のプレートと、上面が前記くさびユニットの下部に当接する第２のプレートと、前記第２のプレートに上端部が接続した状態で下方に延在し、下端部が前記下型の上面に当接可能である押し出しピンと、下面が前記上型の上部に当接する第３のプレートと、上面が前記下型の下部に当接する第４のプレートと、前記第１のプレートと、前記第３のプレートと、に接続され、前記第１のプレートと前記第３のプレートを連動と非連動の状態で切り替えるハーフナットと、前記第２のプレートと、前記第３のプレートと、に接続され、前記第２のプレートと前記第３のプレートを連動と非連動の状態で切り替える型締めブロックと、前記第１のプレートに対して略水平の位置に配置された昇降プレートと、前記昇降プレートから下方に延在し、先端が前記第４のプレートに接続された昇降ピンと、前記昇降プレートを上下動させる第２のサーボモータと、前記第１のプレートと、前記昇降プレートと、に接続され、前記第１のプレートと前記昇降プレートを、連動と非連動の状態で切り替える連結ピンと、を備える。
これにより、くさびユニットを水平方向に動かすことで発生させる下方向の荷重を、型締めを行う際には上型に、離型を行う際には下型に伝達させることができる。
【発明の効果】
【０００６】
これにより、低圧鋳造を行うために必要な推力の発生が可能である小型の鋳造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】鋳造装置を示す図である。
【図２】くさびユニットの拡大図である。
【図３】ハーフナットの状態を示す拡大図である。
【図４】押し出しピンにより下型を押し出す状態を示した図である。
【図５】型締めの動作フローを示す図である。
【図６】離型の動作フローを示す図である。
【図７】従来の装置との消費電力およびＣＯ２排出量の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、鋳造装置１は、上型１１と、下型１２と、くさびユニット１３と、くさびユニット１３を水平方向に移動させる第１のサーボモータ１４と、くさびユニット１３の上部に当接する第１のプレート１５と、くさびユニット１３の下部に当接する第２のプレート１６と、第２のプレート１６から下方に延びる押し出しピン１７と、下面が上型１１の上部に当接する第３のプレート１８と、上面が下型１２の下部に当接する第４のプレート１９と、第１のプレートと第３のプレート１８の動作の連動状態を切り替え可能であるハーフナット２０と、第２のプレート１６と第３のプレート１８と連動状態を切り替え可能である型締めブロック２１と、昇降プレート２２と、昇降プレート２２から下方に延在する昇降ピン２３と、昇降ピン２３を動作させ昇降プレート２２を上下動させる第２のサーボモータ２４と、第１のプレート１５と昇降プレート２２の連動状態を切り替え可能である連結ピン２５と、炉２６と、を備える。
【０００９】
なお以下では、鋳造装置１において、上下方向をＺ方向とし、ＸＹ方向における中心側を内側、反対方向を外側とする。
【００１０】
上型１１は、下型１２と一体で用いられる型である。上型１１と下型１２の間にはワークが挿入される。型締めを行う際には、上型１１と下型１２が互いに近づく方向に力が伝達され、離型を行う際には、上型１１と下型１２が互いに離れる方向に力が伝達される。なお、上型１１及び下型１２は、後述する第３のプレート１８の下方、かつ第４のプレート１９の上方に配置される。
【００１１】
図２に示すように、くさびユニット１３は、水平方向に移動することにより上型１１又は下型１２に下向きの荷重を伝達させる。具体的には、くさびユニット１３は、が台形状であるのくさびブロック１３ａと、複数のベアリング１３ｂと、傾斜板１３ｃと、を有する。
【００１２】
くさびブロック１３ａは、内側が薄く、外側が厚くなるように形成されたブロックである。以下では、図１に示すように、鋳造装置１において、２つのくさびブロック１３ａが、Ｘ方向において、互いに内側どうしが対向するように配置されているものとして説明する。また、くさびブロック１３ａの上下には複数のベアリング１３ｂが配置されている。
【００１３】
なお例えば、くさびブロック１３ａの上面は、第１のプレート１５の下面と略平行である。また図２に示すように、くさびブロック１３ａの下面は、第２のプレート１６の上面に対して約４°の傾きを有する状態となるように、内側が薄く形成されている。くさびブロック１３ａの下面と、第２のプレート１６の上面の間には、これらの傾斜の差を埋めるための傾斜板１３ｃが配置されている。
【００１４】
ベアリング１３ｂは、くさびブロック１３ａの上下面に当接するように配置されている。例えば、複数のベアリング１３ｂは、くさびブロック１３ａの上面側ではくさびブロック１３ａの上面と第１のプレート１５の下面の間に配置され、くさびブロック１３ａが第１のプレート１５に対して水平方向に摺動可能である状態とする。また、くさびブロック１３ａの下面側では、複数のベアリング１３ｂは、くさびブロック１３ａの下面と、傾斜板１３ｃの上面の間に配置され、くさびブロック１３ａが傾斜板１３ｃに対して摺動可能である状態とする。
【００１５】
傾斜板１３ｃは、内側が外側に比べて肉厚に形成された板であり、下面が第２のプレート１６の上面に連結されている。くさびブロック１３ａが内側方向に移動した場合には、傾斜板１３ｃを介して、第２のプレート１６の上面に下向きの力が加わる。
【００１６】
第１のサーボモータ１４は、くさびブロック１３ａの外側に配置されている。すなわち、２つの第１のサーボモータ１４は、２つのくさびブロック１３ａの外側にそれぞれ配置されており、くさびブロック１３ａを水平の内側方向に押し出す力を発生させる。なお、第１のサーボモータ１４は、第２のプレート１６上に載置されている。
【００１７】
第１のプレート１５は、鋳造装置１において最頂部に配置されたプレートである。なお、第１のプレート１５は面がＸＹ方向に延びるように配置されている。なお、第１のプレート１５と、第２のプレート１６と、第３のプレート１８と、第４のプレート１９は、それぞれの面が互いに略平行の状態で、上下に連続するように配置されている。第１のプレート１５の下方には、くさびユニット１３が配置されている。より具体的には、第１のプレート１５の下面のうち内側寄りの位置に、くさびユニット１３の上面が当接されている。
【００１８】
また、第１のプレート１５のＸ方向端部近傍の下面側には、ハーフナット２０の上端が接続されている。例えば図１に示すように、２本のハーフナット２０が２つのくさびブロック１３ａの近傍に設けられている場合には、２本のハーフナット２０の夫々の上端部が第１のプレート１５の下面に連結されている。第１のプレート１５は、ハーフナット２０のロック・アンロックの動作に応じて、第３のプレート１８に対する連動状態と、非連動状態と、が切り替わる。図３（ａ）はハーフナット２０がロック状態であって、第１のプレート１５と第３のプレート１８が連動する状態であり、図３（ｂ）はハーフナット２０がアンロック状態であって、第１のプレート１５と第３のプレート１８が非連動の状態である。
【００１９】
さらに、第１のプレート１５のＸ方向端部には、連結ピン２５が配置されている。第１のプレート１５のＸ方向の外側には昇降プレート２２が配置されており、連結ピン２５がロックされた状態となることで、第１のプレート１５と昇降プレート２２が接続される。すなわち、第１のプレート１５は、連結ピン２５のロック・アンロックの動作に応じて、昇降プレート２２に対する連動状態と、非連動状態と、が切り替わる。
【００２０】
第２のプレート１６は、くさびユニット１３の下方に配置されているプレートである。言い換えると、第２のプレート１６は、第１のプレート１５との間に、くさびユニット１３及び第１のサーボモータ１４を挟んで配置するように、くさびユニット１３及び第１のサーボモータ１４を載置している。典型的には、第２のプレート１６は、第１のプレート１５及び第３のプレート１８に比べて、ＸＹ方向に小さいプレートである。
【００２１】
第２のプレート１６の下面には、型締めブロック２１の上面が接続されている。また、第２のプレート１６の下面には、押し出しピン１７の上端部が接続されている。例えば、第２のプレート１６において、押し出しピン１７が接続されている位置は、型締めブロック２１が接続されている位置より外側である。
【００２２】
図４に示すように、押し出しピン１７は、上下方向に延在するピンである。押し出しピン１７の下端部は、離型を実行する際には、下型１２の上面に当接する。押し出しピン１７は、複数本であってもよい。
【００２３】
第３のプレート１８は、第２のプレート１６の下方に配置されているプレートである。例えば、第３のプレート１８の面のＸＹ方向の長さは、第１のプレート１５と略同一である。第３のプレート１８の上面には、型締めブロック２１の下面が接続されている。第３のプレート１８は、型締めブロック２１のロック・アンロックの動作に応じて、第２のプレート１６に対する連動状態と、非連動状態と、が切り替わる。なお前述したように、第３のプレート１８は、ハーフナット２０のロック・アンロックの動作に応じて、第１のプレート１５に対する連動状態と、非連動状態と、が切り替わる。
【００２４】
また、第３のプレート１８の下面は上型１１と連結されている。したがって、第３のプレート１８に下向きの力が加われば、上型１１には型締めの力が加わることとなり、第３のプレート１８に上向きの力が加われば、上型１１には離型の力が加わることとなる。
【００２５】
第４のプレート１９は、下型１２の下方に配置されているプレートである。第４のプレート１９の上面には、下型１２の下面が当接するように、下型１２が載置されている。また第４のプレート１９の下方には、炉２６が配置されている。
【００２６】
第４のプレート１９は、第１のプレート１５に比べて、面のＸＹ方向の長さが長いプレートである。より具体的には、第４のプレート１９は、昇降プレート２２から下方に延在する昇降ピン２３の下端が、第４のプレート１９の上面に当接可能であるように、ＸＹ方向に長く形成されている。
【００２７】
昇降プレート２２は、第１のプレート１５の外側に配置されている。昇降プレート２２は、第２のサーボモータ２４により発生させた動力を、昇降ピン２３を介して受けることにより、昇降動作を行う。
【００２８】
第２のサーボモータ２４は、第４のプレート１９上において、昇降ピン２３に連結されている状態で設けられている。型締めを行う前において、第２のサーボモータ２４を駆動することにより昇降プレート２２が昇降することで、昇降プレート２２が連結された第１のプレート１５を介して第３のプレート１８を昇降させることができる。これにより、第３のプレート１８が連結された上型１１を昇降させることができる。なお、第２のサーボモータ２４は、上型１１及び下型１２に対して、略水平の位置に配置される。
【００２９】
次に、鋳造装置１による型締め、及び、離型の動作について説明する。まず型締めの動作について、図５を参照して説明する。
【００３０】
始めに、上型１１を下降端まで下ろすことにより、下型１２と合わせ、型を閉じる（ステップＳ１）。上型１１を下降端まで下ろす動作は、例えば、連結ピン２５をロック状態とし、第２のサーボモータ２４を動作させて昇降プレート２２を降下させることで、第１のプレート１５、第２のプレート１６、及び第３のプレート１８ごと、上型１１を下降させることにより行う。
【００３１】
ハーフナット２０を開き、アンロック状態にする（ステップＳ２）。これにより、第１のプレート１５と第３のプレート１８は連動せず、互いに独立して動作する状態になる。
【００３２】
型締めブロック２１をロック状態にする（ステップＳ３）。これにより、第２のプレート１６と第３のプレート１８は、連動する状態となる。
【００３３】
連結ピン２５をロック状態にする（ステップＳ４）。これにより、第１のプレート１５と昇降プレート２２は、連結された状態となる。なおステップＳ１において、連結ピン２５がロックされた状態のままである場合は、ロック状態を継続する。
【００３４】
第１のサーボモータ１４は、くさびユニット１３のくさびブロック１３ａを水平方向内側に動作させる（ステップＳ５）。
【００３５】
このとき、第１のプレート１５は昇降プレート２２と連結された状態であり、昇降プレート２２は昇降ピン２３を介して、第４のプレート１９と固定された状態であるため、第１のプレート１５は動かず、第２のプレート１６が下方に動作する。
【００３６】
ここで、第２のプレート１６は、ロックされた型締めブロック２１を介して第３のプレート１８と連結されているため、第３のプレート１８が下方に動作する。このとき、ハーフナット２０はアンロック状態であるため、第１のプレート１５に関わらず、第３のプレート１８のみが下方に動作する。
【００３７】
第３のプレートが下方に動作する力は、第３のプレートの下面に接続されている上型１１に、下方向の力として伝達される。
【００３８】
なお、くさびブロック１３ａの下面の傾斜角が４°であるとした場合、水平方向の力を垂直方向に１／ｔａｎ４＝１４．３倍にまで倍力することができる。ここで例えば、型締めの際に必要な型締め力を３４．３ｋＮとした場合、第１のサーボモータ１４は、３４．３ｋＮ／１４．３＝２．４ｋＮの力でくさびブロック１３ａを押し込むことで、型締め力を発生させることができる。
【００３９】
なお、くさびブロック１３ａの押し込みにより、３４．３ｋＮの力は上下方向に発生する。すなわち、第１のプレート１５を上方に押す力と、第２のプレート１６を下方に押す力として発生する。
【００４０】
ここで、第１のプレート１５を上方に押す力は、連結ピン２５により連結された昇降プレート２２により、昇降ピン２３を介して接続された第４のプレート１９に伝わるため、第４のプレート１９に上方向の力が発生する。したがって、第４のプレート１９が下型１２を上方に押す力とる。したがって、上型１１、下型１２の両方に、型を閉じる方向に力がかかる状態となる。
【００４１】
次に、離型の動作について、図６を参照して説明する。なお、離型前の状態において、押し出しピン１７の先端が下型１２の上面に当接しているものとする。
【００４２】
型締めブロック２１をアンロック状態にする（ステップＳ１１）。これにより、第２のプレート１６と第３のプレート１８は連動せず、それぞれが独立して動作する状態となる。
【００４３】
連結ピン２５をアンロック状態にする（ステップＳ１２）。これにより、第１のプレート１５と昇降プレート２２は連動せず、互いに独立して動作する状態となる。
【００４４】
ハーフナット２０を閉じ、ロック状態にする（ステップＳ１３）。これにより、第１のプレート１５と第３のプレート１８は、連動して動作する状態になる。
【００４５】
第１のサーボモータ１４は、くさびユニット１３のくさびブロック１３ａを水平方向内側に動作させる（ステップＳ１４）。
【００４６】
このとき、第２のプレート１６が下方に移動するため、第２のプレート１６に連結された押し出しピン１７も同時に下方に移動する。そのため、押し出しピン１７により、下型１２の上面を下方に押圧するように、離型の力が伝達される。
【００４７】
ここで例えば、必要離型力は２７５ｋＮとする。前述したように、くさびブロック１３ａを水平方向内側に動作させることにより、水平方向の力を垂直方向に１４．３倍にまで倍力することができるため、２７５／１４．３＝１９．２ｋＮの力で、くさびブロック１３ａを押し込むことで、離型力を発生させることができる。
【００４８】
なお、くさびブロック１３ａの押し込みにより、２７５ｋＮの力は上下方向に発生する。すなわち、第１のプレート１５を上方に押す力と、第２のプレート１６を下方に押す力として発生する。
【００４９】
ここで、第１のプレート１５を上方に押す力は、ハーフナット２０を経由して、第３のプレート１８を上方に移動させる力として伝達される。第３のプレート１８は、上型１１と連結されているため、第３のプレート１８にかかる上向きの力は、上型１１に上向きの力となり、上型１１に離型力を発生させることができる。したがって、上型１１及び下型１２の両方に、型を開く方向に力がかかる状態となる。
【００５０】
これにより、くさびユニット１３のくさびブロック１３ａを水平方向に動作させることにより、上下方向の力を発生させることができ、発生させた上下方向の力を型締め、離型に用いることができる。
【００５１】
くさびユニットの導入によってモータを小型化した状態で、型締め力及び離型力の発生が可能となるため、設備を小型化することができる。そのため、図７に示すように、消費電力が低減されることから、ＣＯ２排出量を低減させることができる。
【００５２】
また、型を昇降させるための第２のサーボモータは、型に対して略水平の位置に配置されるため、設備の高さを縮小することができる。例えば、くさびユニット１３の高さ方向の長さを５５０ｍｍで抑えるとともに、全高を２１５０ｍｍ程度で抑えることができ、作業者の手が届く範囲内に全ての機器が収まる状態とすることができる。これにより、作業者が架台にのって作業をするような高所での作業が無くなる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１            鋳造装置
１１            上型
１２            下型
１３            くさびユニット
１４            第１のサーボモータ
１５            第１のプレート
１６            第２のプレート
１７            押し出しピン
１８            第３のプレート
１９            第４のプレート
２０            ハーフナット
２１            型締めブロック
２２            昇降プレート
２３            昇降ピン
２４            第２のサーボモータ
２５            連結ピン
【図１】
2019155459.tif 000003
【図２】
2019155459.tif 000004
【図３】
2019155459.tif 000005
【図４】
2019155459.tif 000006
【図５】
2019155459.tif 000007
【図６】
2019155459.tif 000008
【図７】
2019155459.tif 000009