(57)【要約】【課題】中子を造形する際に、押出ピンの先端部を適切な位置に配置すること。【解決手段】中子造形装置１は、キャビティ３とピン孔５ａ、５ｂとを有する金型２と、金型２を予熱する加熱手段６と、根元側に鍔部１１ｂ、２１ｂを有し先端がピン孔５ａ、５ｂにおけるキャビティ３側に配置される押出ピン１１、２１と、鍔部１１ｂ、２１ｂを取り付ける第１の押出板１３、２３および第２の押出板１４、２４と、を備える。中子造形装置１は、鍔部１１ｂ、２１ｂと第２の押出板１４、２４との間に配置され、加熱されることにより膨張する膨張部材１２、２２を備え、押出ピン１１、２１は、加熱手段６が金型２を予熱する際の熱を膨張部材１２、２２に伝え、膨張部材１２、２２は、熱によって、鍔部１１ｂ、２１ｂが第１の押出板１３、２３に押し当てられるまで押出ピン１１、２１をキャビティ３方向に移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティと、押出ピンが配置されるピン孔と、を有する金型と、
前記金型を予熱する加熱手段と、
根元側に鍔部を有し、先端が前記ピン孔における前記キャビティ側に配置される押出ピンと、
前記鍔部を取り付ける第１の押出板および第２の押出板と、を備え、
前記第１の押出板は、前記ピン孔の前記キャビティ側開口部から、前記押出ピンの先端から鍔部までの距離を離間して配置され、
前記鍔部が前記第１の押出板と前記第２の押出板との間において移動可能に構成される中子造形装置であって、
前記鍔部と前記第２の押出板との間に配置され、加熱されることにより膨張する膨張部材をさらに備え、
前記押出ピンは、前記加熱手段が前記金型を予熱する際の熱を前記膨張部材に伝え、
前記膨張部材は、前記熱によって、前記鍔部が前記第１の押出板に押し当てられるまで前記押出ピンを前記キャビティ方向に移動させる、中子造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中子造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型を用いて造形した鋳物や中子を金型から離型するために押出ピンが用いられる（例えば、特許文献１）。押出ピンは、金型のキャビティ方向に貫通したピン孔に配置され、造形した鋳物や中子を、キャビティ方向に押出すことにより離型する。
【０００３】
押出ピンは、根元側に鍔部を有しており、先端がピン孔のキャビティ側に配置される。押出ピンの鍔部は、金型から離間して配置される押出板後板と、押出板後板と対向して配置される押出板前板と、の間に配置されるように取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２１０２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、通常、押出ピンの鍔部の厚みは、押出板前板と押出板後板との間の長さよりも小さい。その理由は、押出板前板と押出板後板との間の長さを、鍔部の厚みよりも大きくしておかないと、製造時、保全時に、押出ピンの鍔部が押出板前板と押出板後板との間に組み付けられないからである。そのため、押出ピンの鍔部は、押出板前板と押出板後板とによって完全に固定されている訳ではない。つまり、押出板前板と押出板後板との間において、押出ピンの鍔部が移動可能に構成されている。したがって、押出ピンの先端部も完全に固定されている訳ではなく、移動可能に構成されており、鋳物や中子を造形する際に、押出ピンの先端部を常に適切な位置に配置することが難しい場合がある。
【０００６】
押出ピンの先端部を適切な位置に配置出来ない場合、良好ではない製品が造形されてしまう。換言すると、押出ピンの先端部が適切な位置に配置出来ない場合、造形される製品にばらつきが出てしまう。
【０００７】
ここで、図２および図３を参照して、押出ピンの先端部が適切な位置に配置されていない場合の課題事項を説明する。図２および図３は、本発明が解決しようとする課題を説明するための図であって、ピン孔のキャビティ側開口部の拡大断面図である。図２および図３は、一例として、中子造形装置を示しており、金型２が形成するキャビティ３によって、中子Ｓが造形された後の様子を示している。
【０００８】
図２における一点鎖線で囲まれた部分は、押出ピン１１の先端部１１ａが、点線で示す、ピン孔５ａのキャビティ側開口部から突き出た状態を示している。押出ピン１１の先端部１１ａが、ピン孔５ａのキャビティ側開口部から突き出た状態で中子Ｓを造形すると、造形される中子Ｓの表面には凹部が出来てしまう。表面に凹部を有する中子Ｓは凹部が欠けやすく、表面に凹部を有する中子Ｓを用いて鋳造を行う場合、中子Ｓの表面に出来た凹部が欠けてしまい、鋳造品は粗材、駄肉不良になってしまう。
【０００９】
また、図３における一点鎖線で囲まれた部分は、押出ピン１１の先端部１１ａが、点線で示す、ピン孔５ａのキャビティ側開口部から突き出ておらず、ピン孔５ａの内部に引っ込んでいる様子を示している。押出ピン１１の先端部１１ａが、ピン孔５ａの内部に引っ込んでいる場合、造形される中子Ｓの表面には凸部が出来てしまう。表面に凸部を有する中子Ｓを用いて鋳造を行うと、例えば、巾木部の場合、金型と当たり、中子Ｓが折れてしまい、鋳造品は中子折れによる欠陥が生じてしまう。
【００１０】
ところで、押出ピンの鍔部の厚みを、押出板前板と押出板後板との間の長さとほぼ等しくすることにより、押出ピンの先端部をより適切な位置に配置することが可能となる。しかしながら、この場合であっても、押出ピンの鍔部は、完全に固定される訳ではなく、移動可能に構成される。つまり、この場合であっても、押出ピンの先端部は常に適切な位置に配置される訳ではない。さらに、押出ピンの鍔部の厚みを、通常よりも大きくする場合、製造コストが増加してしまうため好ましくない。
【００１１】
本発明の目的は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、中子を造形する際に、押出ピンの先端部を適切な位置に配置することが可能な中子造形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１態様は、キャビティと、押出ピンが配置されるピン孔と、を有する金型と、前記金型を予熱する加熱手段と、根元側に鍔部を有し、先端が前記ピン孔における前記キャビティ側に配置される押出ピンと、前記鍔部を取り付ける第１の押出板および第２の押出板と、を備え、前記第１の押出板は、前記ピン孔の前記キャビティ側開口部から、前記押出ピンの先端から鍔部までの距離を離間して配置され、前記鍔部が前記第１の押出板と前記第２の押出板との間において移動可能に構成される中子造形装置であって、前記鍔部と前記第２の押出板との間に配置され、加熱されることにより膨張する膨張部材をさらに備え、前記押出ピンは、前記加熱手段が前記金型を予熱する際の熱を前記膨張部材に伝え、前記膨張部材は、前記熱によって、前記鍔部が前記第１の押出板に押し当てられるまで前記押出ピンを前記キャビティ方向に移動させる、中子造形装置である。
【００１３】
このような構成にすれば、金型を予熱するときの熱を用いて、膨張部材を膨張させ、押出ピンの鍔部が第１の押出板に押し当てられる状態を維持させることが可能となる。すなわち、中子を造形する際に、押出ピンの先端部を適切な位置に配置することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にすれば、中子を造形する際に、押出ピンの先端部を適切な位置に配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態にかかる中子造形装置の構成例を示す概略断面図である。
【図２】本発明が解決しようとする課題を説明するための図であって、金型のキャビティ側開口部の拡大断面図である。
【図３】本発明が解決しようとする課題を説明するための図であって、金型のキャビティ側開口部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。なお、当然のことながら、図１およびその他の図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
【００１７】
図１を参照して、実施の形態にかかる中子造形装置について説明する。図１は、実施の形態にかかる中子造形装置の構成例を示す概略断面図である。中子造形装置１は、例えば、中子砂などの中子の原料を、金型が形成するキャビティに充填し、加熱することにより中子を造形する装置である。中子造形装置１は、金型２と、ヒーター６と、押出機構１０および押出機構２０と、を備える。
【００１８】
金型２は、例えば、垂直方向（ｚ軸方向）に分割することが可能な金型である。金型２は、対向する固定型２ａおよび可動型２ｂにより構成され、可動型２ｂを固定型２ａに近接する方向に移動させて型締めすることにより構成される。金型２は、可動型２ｂと固定型２ａとを型締めすることにより、キャビティ３および方案４を形成する。中子を造形する際、中子の原料を方案４から吹き込み、キャビティ３に中子の原料を充填する。そして、キャビティ３に充填された中子の原料を加熱することにより中子を造形する。なお、図１において、キャビティ３の形状は、断面が円形となっているが、当然ながら造形する中子の形状に合わせた形状となる。
【００１９】
固定型２ａは、ピン孔５ａを有している。可動型２ｂは、ピン孔５ｂを有している。ピン孔の構成は、固定型２ａと可動型２ｂとにおいて同様であるため、固定型２ａを用いて説明し、可動型２ｂについては説明を割愛する。
【００２０】
ピン孔５ａは、造形された中子を固定型２ａから押し出して離型するための押出ピン１１が配置される孔である。ピン孔５ａは、固定型２ａを貫通すると共に、押出ピン１１の先端部１１ａおよび本体部１１ｃの径と略同一の径を有しており、押出ピン１１が挿入可能に構成される。実施の形態にかかる金型２のように、垂直方向に分割することが可能な金型においては、ピン孔５ａは、金型が接地された面と平行な面（ｘｙ平面）上に設けられる。換言すると、ピン孔５ａは、金型の水平方向（ｘ軸方向）に設けられている。
【００２１】
ヒーター６は、金型２に熱を加えるために設けられている。そのため、ヒーター６は、加熱手段とも言える。ヒーター６は、中子の原料をキャビティ３に充填する前に、金型２を予熱すると共に、中子の原料をキャビティ３に充填した後に金型２を加熱する。
【００２２】
次に、押出機構について説明する。押出機構１０は、中子を造形する前に配置され、金型２を型開きした状態で、押出板前板１４をキャビティ方向に押出すことにより、固定型２ａから造形した中子を離型する。押出機構２０は、押出機構１０と同様に、中子を造形する前に配置され、金型２を型開きした状態で、押出板前板２４をキャビティ方向に押出すことにより、可動型２ｂから造形した中子を離型する。
【００２３】
押出機構１０は、押出ピン１１と、膨張部材１２と、押出板後板１３と、押出板前板１４と、を備える。押出機構２０は、押出ピン２１と、膨張部材２２と、押出板後板２３と押出板前板２４とを備える。
【００２４】
押出機構１０は、地上面と平行な面に膨張部材１２を配置し、膨張部材１２の上面に押出ピン１１を載せ、押出板後板１３と押出板前板１４とにより挟み込むようにして組み立てた後、中子造形装置１に配置される。押出機構２０についても同様に組み立てた後、中子造形装置１に配置される。押出機構１０および押出機構２０の各構成は、同様の構成であることから、押出機構１０を用いて説明し、押出機構２０の構成は説明を割愛する。
【００２５】
押出ピン１１は、キャビティ３において造形された中子を固定型２ａから押し出すためのピン部材である。押出ピン１１の材質は、例えば、鉄、銅、アルミニウムなどの各種金属などである。押出ピン１１は、熱が加わると、加えられた熱を、熱が加えられた部分以外の他の部分を介して膨張部材１２に伝達する。なお、押出ピン１１の材質は、熱が加わると、加えられた熱を、熱が加えられた部分以外の他の部分を介して膨張部材１２に伝達すればよいため、上記の材質には限られない。
【００２６】
押出ピン１１は、先端部１１ａおよび本体部１１ｃの一部がピン孔５ａに配置され、先端部１１ａがピン孔５ａにおけるキャビティ３側に配置される。この状態で、中子を造形した後、押出板前板１４をキャビティ３の方向（ｘ軸方向）に移動させることにより、押出ピン１１の先端部１１ａがピン孔５ａのキャビティ３側の開口部から突出して、固定型２ａから造形された中子を押出して離型する。
【００２７】
押出ピン１１は、根元側（後端部または基端部）に鍔部１１ｂを有している。鍔部１１ｂは、押出板後板１３と押出板前板１４との間に配置される。押出板後板１３と押出板前板１４との間には、図示しないワッシャーが配置される。鍔部１１ｂの径は、図示しないワッシャーの孔の径と比較すると小さくなっており、鍔部１１ｂは、ワッシャーの内部に収容されるように配置される。
【００２８】
ここで、上述したように、鍔部１１ｂの厚みは、押出板後板１３と押出板前板１４との間の長さ（ワッシャーの厚み）と比較すると小さい。そのため、鍔部１１ｂは、押出板後板１３と押出板前板１４との間において、完全に固定されている訳ではなく、軸方向（ｘ軸方向）に移動可能に構成されている。このように、鍔部１１ｂは、押出板後板１３と押出板前板１４との間において移動可能になっていることから、押出ピン１１の先端部１１ａの位置についても移動可能となっている。そのため、中子を造形する際、押出ピン１１の先端部１１ａを常に一定の位置に配置することは難しい。そこで、本実施の形態では、膨張部材１２を用いることによって、中子を造形する際、押出ピン１１の先端部１１ａを常に適切な位置に配置する。
【００２９】
膨張部材１２は、熱が加わることによって膨張する部材である。膨張部材１２は、押出ピン１１の鍔部１１ｂと押出板前板１４との間に配置される。具体的には、押出板前板１４は、図１の点線で囲まれた部分のように、膨張部材１２を支持するザグリ１４ａを有しており、膨張部材１２は、ザグリ１４ａに配置される。ザグリ１４ａの径は、図示しないワッシャーの孔の径よりも小さく、膨張部材１２が、図示しないワッシャーの内部に収容されるように配置される。
【００３０】
膨張部材１２は、押出ピン１１から伝達された熱によって膨張し、例えば、１５０度から２００度の温度である熱が加わることによって、１ｍｍ前後膨張する。膨張部材１２は、押出ピン１１から伝達された熱によって、キャビティ側方向（ｘ軸方向）に膨張し、鍔部１１ｂが押出板後板１３に押し当てられるまで鍔部１１ｂを移動させる。そのため、本実施の形態にかかる中子造形装置１は、膨張部材１２を設けることによって、ヒーター６が金型２を予熱および加熱する際の熱を利用して、中子を造形する際、押出ピン１１の先端部１１ａを常に一定の位置に配置することが可能となる。具体的には、押出ピン１１の先端部１１ａは、ピン孔５ａのキャビティ３側開口部から突出した状態でもなく、ピン孔５ａの内部に引っ込んだ状態でもない位置に配置される。換言すると、押出ピン１１の先端部１１ａが、造形される中子に当接する位置に配置される。したがって、膨張部材１２を用いることによって、造形される中子の表面には、凹部も凸部も生じなくなる。
【００３１】
なお、上述した膨張部材１２の膨張率は、一例であり、以下の関係式（１）を満たすような膨張率であればよい。具体的には、ザグリ１４ａの深さをＤとし、膨張部材１２の膨張率をＥとし、押出板後板１３と押出板前板１４との間の距離（つまり、ワッシャーの厚み）をＨ１とし、鍔部１１ｂの厚みをＨ２とした場合、以下の関係式（１）を満たすような膨張率であればよい。
Ｅ＞Ｄ＋Ｈ１−Ｈ２              ・・・（１）
【００３２】
押出板後板１３は、押出板前板１４と共に、鍔部１１ｂを取り付けるために配置される。押出板後板１３は、キャビティ３から遠い面が、ピン孔５ａのキャビティ３側開口部から、押出ピン１１の本体部１１ｃ（先端部１１ａから鍔部１１ｂまで）の長さとなるように離間して配置される。つまり、押出板後板１３は、押出ピン１１の鍔部１１ｂが押出板後板１３に押し当てられたときに、押出ピン１１の先端部１１ａが、ピン孔５ａのキャビティ３側開口部から突出した状態およびピン孔５ａの内部に引っ込んだ状態とならない位置に配置される。
【００３３】
押出板後板１３は、貫通孔を有しており、押出ピン１１の先端部１１ａおよび本体部１１ｃが、当該貫通孔に挿通される。貫通孔の径は、押出ピン１１の先端部１１ａおよび本体部１１ｃの径と略同一であるが、鍔部１１ｂの径よりも小さい。つまり、押出板後板１３は、鍔部１１ｂが押出板後板１３の貫通孔を通過せず、押出板後板１３に押し当てられて止まるように構成されている。
【００３４】
押出板前板１４は、押出板後板１３との間に鍔部１１ｂが配置されるように、押出板後板１３と対向して配置される。押出板前板１４と押出板後板１３との間には、上述したように図示しないワッシャーが配置されており、押出板前板１４は、ワッシャーの厚みだけ押出板後板１３と離間して配置される。押出板前板１４は、ザグリ１４ａを有しており、ザグリ１４ａを用いて、膨張部材１２を支持する。
【００３５】
続いて、押出ピン１１の先端部１１ａの位置が決まる動作について説明する。図１に示すように、固定型２ａと可動型２ｂとを型締めして、押出機構１０および押出機構２０を配置した状態で、ヒーター６を用いて、金型２を予熱する（昇温する）。そうすると、金型２の温度は高くなり、金型２の熱が押出ピン１１および押出ピン２１に伝達され、押出ピン１１および押出ピン２１の温度も上昇する。
【００３６】
次に、押出ピン１１および押出ピン２１の熱が膨張部材１２および膨張部材２２に伝達される。膨張部材１２は、押出ピン１１から伝達された熱により膨張し、膨張部材２２も、押出ピン２１から伝達された熱により膨張する。
【００３７】
次に、膨張部材１２は、膨張することによって、押出ピン１１の鍔部１１ｂを押出板後板１３に押し当てるまでキャビティ方向に移動させる。同様に、膨張部材２２は、膨張することによって、押出ピン２１の鍔部２１ｂを押出板後板２３に押し当てるまでキャビティ方向に移動させる。
【００３８】
押出ピン１１の鍔部１１ｂは、押出板後板１３に押し当てられた状態を維持し、押出ピン１１の先端部１１ａの位置が決まる。同様に、押出ピン２１の鍔部２１ｂは、押出板後板２３に押し当てられた状態を維持し、押出ピン２１の先端部２１ａの位置が決まる。すなわち、押出ピン１１の先端部１１ａは、ピン孔５ａのキャビティ３側開口部から突出した状態でもなく、ピン孔５ａの内部に引っ込んだ状態でもない位置となる。換言すると、中子を造形する際、押出ピン１１の先端部１１ａは、造形される中子に当接する位置に常に配置される。押出ピン２１の先端部２１ａについても、同様に、中子を造形する際、造形される中子に当接する位置に常に配置される。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態にかかる中子造形装置１では、膨張部材１２を押出ピン１１の鍔部１１ｂと押出板前板１４との間に配置し、膨張部材２２を押出ピン２１の鍔部２１ｂと押出板前板２４との間に配置している。押出ピン１１および押出ピン２１は、ヒーター６が金型２を予熱および加熱する際の熱を、膨張部材１２および膨張部材２２に伝達する。膨張部材１２は、押出ピン１１から伝達された熱によって膨張し、鍔部１１ｂを押出板後板１３に押し当てるように移動させる。同様に、膨張部材２２は、押出ピン２１から伝達された熱によって膨張し、鍔部２１ｂを押出板後板２３に押し当てるように移動させる。その後、鍔部１１ｂは、押出板後板１３に押し当てられる状態を維持し、鍔部２１ｂは、押出板後板２３に押し当てられる状態を維持する。
【００４０】
そのため、本実施の形態にかかる中子造形装置１によれば、中子を造形する際、押出ピン１１の先端部１１ａおよび押出ピン２１の先端部２１ａを、常に適切な位置に配置することが可能となる。すなわち、本実施の形態にかかる中子造形装置１によれば、中子を造形する際、押出ピン１１の先端部１１ａおよび押出ピン２１の先端部２１ａが、造形される中子と当接する位置に常に配置される。したがって、本実施の形態にかかる中子造形装置１を用いることによって、造形される中子の表面に凹凸が生じてしまうことを抑制することが可能となる。すなわち、本実施の形態にかかる中子造形装置１によれば、造形された中子のばらつきを抑制することが可能となる。さらに、本実施の形態にかかる中子造形装置１によって造形された中子の表面に凹凸が生じにくくなることから、造形された中子を用いて鋳造する場合であっても、鋳造品に欠陥が生じることを抑制することが可能となる。
【００４１】
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。例えば、上述した実施の形態では、垂直方向（ｚ軸方向）に分割される金型２を用いて説明を行ったが、ピン孔５ａおよびピン孔５ｂが垂直方向（ｚ軸方向）に設けられ、水平方向（ｘｙ平面）に分割することが可能な金型２であってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  中子造形装置
２  金型
２ａ  固定型
２ｂ  可動型
３  キャビティ
４  方案
５ａ、５ｂ  ピン孔
６  ヒーター
１０、２０  押出機構
１１、２１  押出ピン
１２、２２  膨張部材
１３、２３  押出板後板
１４、２４  押出板前板
【図１】
2019084580.tif 000003
【図２】
2019084580.tif 000004
【図３】
2019084580.tif 000005