(57)【要約】【課題】インサート金型を鋳造品から容易に抜くことができると共に鋳造品に欠陥を生じさせることのない鋳造用金型を提供する。【解決手段】ボトムダイ１及びサイドダイ２からなる下型３と、下型３とでキャビティー４を形成する上型５と、キャビティー４内に配置されて鋳造品６に円筒形状の凹部７を形成するインサート金型８と、インサート金型８を軸方向に回転させるロータリーアクチュエータ９を有し、溶湯温度が凝固温度まで低下したときに、インサート金型８を回転させる。【選択図】図１
2008073745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型と、
前記下型とでキャビティーを形成する上型と、
前記キャビティー内に配置されて鋳造品に円筒形状の凹部を形成するインサート金型と、
前記インサート金型を軸方向に回転させる回転手段と、
を備えたことを特徴とする鋳造用金型。
【請求項２】
請求項１に記載の鋳造用金型であって、
前記インサート金型を複数設けると共に前記各インサート金型にそれぞれ前記回転手段を設けて、各インサート金型を独立して回転させる
ことを特徴とする鋳造用金型。
【請求項３】
請求項１に記載の鋳造用金型であって、
前記インサート金型を複数設け、これらインサート金型をベルトで連結し、該ベルトを駆動源にて回転させて全てのインサート金型を同期させて回転させる
ことを特徴とする鋳造用金型。
【請求項４】
請求項１に記載の鋳造用金型であって、
前記インサート金型を複数設け、ラックアンドピニオンにより全てのインサート金型を同期させて回転させる
ことを特徴とする鋳造用金型。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一つに記載の鋳造用金型であって、
前記インサート金型に、前記キャビティー内に充填される溶湯温度を検知する温度検知手段を設け、溶湯温度が凝固温度まで低下した時に前記インサート金型を回転させる制御部を備えた
ことを特徴とする鋳造用金型。
【請求項６】
下型と上型で形成されたキャビティー内に、鋳造品に円筒形状の凹部を形成するインサート金型を配置して型閉じを行った後、前記キャビティー内に溶湯を充填し、溶湯温度が凝固温度まで低下したときに、前記インサート金型を回転させる
ことを特徴とする鋳造品の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の鋳造品の製造方法であって、
前記鋳造品は、前記インサート金型で形成する部位をシリンダボアとするシリンダーブロックである
ことを特徴とする鋳造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の一部に凹部を持つ鋳造品を製造するための鋳造用金型及び鋳造品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
孔などの凹部を持つ鋳造品を製造するには、中子（インサート金型）を使用するが、溶湯が凝固する時の熱収縮の問題で中子を鋳造品から容易に引き抜くための手法がこれまでに種々提案されている。
【０００３】
その一つの手法として、例えば、溶湯金属の熱膨張率と同等以上の熱膨張率を持つ材料で中子を形成する手法が開示されている（例えば、特許文献１など参照）。この他、中子に抜きテーパ角度を付ける手法も提案されている。
【特許文献１】特開平７−６０３９９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中子に抜きテーパ角度を付ける手法では、中子を鋳造品から離型するために、抜け勾配を大きくとらなければならない。また、中子に抜け勾配があると、加工代が大きくなり、加工サイクルタイムの増加及びそれに伴う工具摩耗量の増大といった問題が発生する。
【０００５】
さらに、加工代が大きくなると、加工面が粗材表面から深くなるため、ヒケなどの鋳造欠陥が表れ易くなる。つまり、鋳造したものは表面（粗材表面）が粗く、機械加工を行って表面を滑らかにするときに、加工量が多くなることからヒケなどが生じ易い。
【０００６】
また、鋳造品は、溶湯凝固時に収縮して中子に抱きつくため、離型抵抗が大きくなり、かじりが発生する。
【０００７】
そこで、本発明は、インサート金型を鋳造品から容易に抜くことができると共に鋳造品に欠陥を生じさせることのない鋳造用金型及び鋳造品の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の鋳造用金型は、下型と、前記下型とでキャビティーを形成する上型と、前記キャビティー内に配置されて鋳造品に円筒形状の凹部を形成するインサート金型と、前記インサート金型を軸方向に回転させる回転手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の鋳造品の製造方法は、下型と上型で形成されたキャビティー内に、鋳造品に円筒形状の凹部を形成するインサート金型を配置して型閉じを行った後、前記キャビティー内に溶湯を充填し、溶湯温度が凝固温度まで低下したときに、前記インサート金型を回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の鋳造用金型によれば、インサート金型を軸方向に回転させる回転手段を備えていることから、この回転手段を回転させればインサート金型を鋳造品からスムーズに抜くことができる。つまり、インサート金型の離型は、軸方向への抵抗力で決まるため、抜け勾配を考慮しなくてもよいから、抜け勾配ゼロ化とすることができる。
【００１１】
本発明の鋳造品の製造方法によれば、溶湯温度が凝固温度まで低下したときに、インサート金型を回転させるので、その回転によりインサート金型を鋳造品からスムーズに抜くことができる。すなわち、溶湯が凝固完了直後の製品収縮が小さい段階でインサート金型を回転させることで、インサート金型と鋳造品間の離型抵抗が大幅に低減し、鋳造品にかじりなどを発生させる恐れがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
「実施の形態１」
本実施の形態では、鋳造品として４気筒エンジンの４つのシリンダボアを有したシリンダーブロックを製造する例として説明する。
【００１４】
図１は溶湯をキャビティー内に充填し所定時間経過後にインサート金型を回転させる状態を示す鋳造用金型の断面図、図２はインサート金型を軸方向に回転させる回転手段の一例を示す斜視図、図３はインサート金型にシース熱電対を設けた状態を示し、（Ａ）は上型を下面側から見たときの平面図、（Ｂ）はインサート金型の断面図、図４は型を開いて鋳造品をエジェクトする状態を示す鋳造用金型の断面図、図５は鋳造品を離型させる状態を示す鋳造用金型の断面図である。なお、図２は、回転手段の構成が判り易いように図１，図４，図５とはその大きさを異にして描いてある。
【００１５】
本実施の形態の鋳造用金型は、図１から図５に示すように、ボトムダイ１及びサイドダイ２からなる下型３と、前記下型３とでキャビティー４を形成する上型５と、キャビティー４内に配置されて鋳造品６に円筒形状の凹部７を形成するインサート金型８と、インサート金型８を軸方向（周方向）に回転させる回転手段であるロータリーアクチュエータ９と、溶湯温度が凝固温度まで低下した時にインサート金型８を回転させる制御部１０と、を備えて構成されている。
【００１６】
ボトムダイ１は、上面１ａが平坦面とされたプレートとして形成され、鋳造品６の底部を成形するために使用される。サイドダイ２は、ボトムダイ１の上にスライド自在に設けられ、鋳造品６のサイド部を成形するために使用される。
【００１７】
上型５は、下面５ａが平坦面とされたプレートとして形成され、鋳造品６の上部を成形するために使用される。かかる上型５は、下型３に接近してこの下型３とでキャビティー４を形成すると共に下型３から離間して型開きするように上下動される。
【００１８】
上型５には、インサート金型８が４つ設けられている。かかるインサート金型８は、鋳造品６であるシリンダーブロックのシリンダボアを形成するための中子として機能する。かかるインサート金型８は、円柱体として形成され、前記上型５に対して軸方向（周方向）に回転自在に設けられている。
【００１９】
ロータリーアクチュエータ９は、前記上型５の下面５ａに配置されたインサート金型８をそれぞれ独立して回転させるための回転手段である。かかるロータリーアクチュエータ９は、前記インサート金型８を配置させる前記上型５の下面５ａとは反対側の上面５ｂに設けられている。このロータリーアクチュエータ９の回転は、上型５を貫通して設けられた回転軸１１によって前記インサート金型８に伝達される。ロータリーアクチュエータ９を駆動することによって、その回転が回転軸１１を介してインサート金型８に伝達され、当該インサート金型８が軸方向に３６０度回転するようになっている。
【００２０】
上型５の上部には、型開きしたときに上型５と共に上昇する鋳造品６をエジェクトするためエジェクト手段が設けられている。エジェクト手段は、エジェクトピン１２と、このエジェクトピン１２を保持するエジェクトプレート１３と、このエジェクトピン１２を押す押圧手段（図示は省略する）とからなる。
【００２１】
エジェクトピン１２は、エジェクトプレート１３にその基端部を固定させ、エジェクト時に先端部を上型５の下面５ａから突出させて前記インサート金型８を前記鋳造品６から引き抜く機能をする。かかるエジェクトピン１２は、上型５に貫通して保持されるようになっている。なお、上型５とエジェクトプレート１３の間には、ロータリーアクチュエータ９を押し潰さないようにするためのスペーサ１４が設けられている。かかるスペーサ１４は、上型５の上面５ｂに固定されている。
【００２２】
また、本実施の形態の鋳造用金型では、キャビティー４内に充填される溶湯温度を検知する温度検知手段であるシース熱電対１５を、各インサート金型８に設けている。このシース熱電対１５で検知された温度は、制御部１０に送られる。制御部１０は、前記シース熱電対１５で検知された温度をサーチし、溶湯温度が凝固温度まで低下した時に、前記インサート金型８を回転させるように前記ロータリーアクチュエータ９に指令するようになっている。
【００２３】
このように構成された鋳造用金型を使用して鋳造品６を鋳造するには、図１に示すように、下型３と上型５を閉じてキャビティー４を形成し、そのキャビティー４内にインサート金型８を配置させる。次に、図示を省略する湯口から溶湯金属をキャビティー４内に流し込む。
【００２４】
キャビティー４内に充填された溶湯は、金型と接触することで冷却されて次第に凝固されて行く。溶湯金属が冷却されて行く過程の温度変化を前記シース熱電対１５で検知し、溶湯温度が凝固温度まで低下した時に、前記制御部１０がロータリーアクチュエータ９を駆動させて各インサート金型８をそれぞれ独立して回転させる。この時のインサート金型８の回転は、鋳造品６に対する離型が目的であるため、回転角度を１０度程度とする。もちろん、鋳造品６を離型できるまで、前記インサート金型８を１０度以上回転させてもよい。
【００２５】
溶湯金属が凝固完了直後の製品収縮が小さい段階でインサート金型８が軸方向（周方向）に回転すると、円柱体であるインサート金型８と鋳造品６との離型抵抗がその円周方向への抵抗力となることから離型抵抗が軽減され、インサート金型８を回転させずに単に鉛直方向に引き抜く場合に生じていたかじりを無くすことができる。
【００２６】
そして、インサート金型８を回転させた後、金型を加圧すると共に冷却完了までそのままの状態を保持する。冷却完了後は、図４に示すように、サイドダイ２をスライドさせた後、上型５を上昇させて金型を開く。そして、インサート金型８を回転させながら図５に示すようにエジェクトプレート１３を下降させ、エジェクトピン１２で鋳造品６を下方へ押し、当該鋳造品６をインサート金型８から引き抜く。これにより、インサート金型８から鋳造品６がかじりを生じることなくスムーズに取り出される。
【００２７】
以上のようにして構成された鋳造用金型によれば、インサート金型８を軸方向（円周方向）に回転させる回転手段であるロータリーアクチュエータ９を備えているので、従来構造のようにインサート金型８を固定して鉛直方向に引く抜くのとは異なり、離型が円周方向への抵抗力で決まることから、抜け勾配を考慮することなく、スムーズに鋳造品６を離型させることができる。したがって、本実施の形態によれば、抜け勾配をゼロ化することが可能となり、それによりシリンダボア内面の切削加工代を少なくでき、加工サイクルタイムの減少及びそれに伴う工具摩耗の減少を実現することができる。
【００２８】
また、本実施の形態の鋳造用金型によれば、複数設けたインサート金型８を独立して回転させる回転手段であるロータリーアクチュエータ９をそれぞれのインサート金型８に設けたので、全てのインサート金型８を一度に引き抜く場合に比べて、４気筒エンジンの場合、１／４の離型力で済む。
【００２９】
「実施の形態２」
図６は実施の形態２の鋳造用金型を示し、インサート金型をベルトで連結して全てのインサート金型を同期させて回転させるようにした例を示す図である。
【００３０】
実施の形態２では、ロータリーアクチュエータ９に代えて回転軸１１の基端部にプーリ１６を取り付けると共に、これらプーリ１６をベルト１７で連結し、駆動源であるモータ１８の駆動軸１９に固定させたプーリ２０にベルト１７を巻き付け、該モータ１８を回転させることで全てのインサート金型８を同期させて回転させるように構成されている。なお、プーリ１６、２０の外周を歯車化すると共にベルト１７にもこの歯車と係合する波部を形成することで、それらプーリ１６、２０とベルト１７との滑りを防止するようにしている。
【００３１】
このように構成された鋳造用金型によれば、全てのインサート金型８をベルト１７で連結してこれらを同期させて回転させれば、当該インサート金型８の回転スピードを調整し易くなる。
【００３２】
「実施の形態３」
図７は実施の形態３の鋳造用金型を示し、複数のインサート金型をラックアンドピニオンにより全てのインサート金型を同期させて回転させるようした例を示す図である。
【００３３】
実施の形態３では、ロータリーアクチュエータ９に代えて回転軸１１の基端部にピニオンギア２１を取り付けると共に、これらピニオンギア２１にラックギア２２を歯合させ、そのラックギア２２を左右方向にスライドさせることで、全てのインサート金型８を同期させて回転させるように構成されている。
【００３４】
このように構成された鋳造用金型によれば、直線運度を回転運動に変えるラックアンドピニオンによる簡単な構造で全てのインサート金型８の回転を同期化できると共に回転構造を簡略化できメンテナンス性を高めることができる。
【００３５】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００３６】
例えば、実施の形態１〜３では、何れも鋳造品としてシリンダボアを備えたシリンダーブロックとしたが、円筒形状の凹部が形成されたものであればシリンダーブロックに制限されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】溶湯をキャビティー内に充填し所定時間経過後にインサート金型を回転させる状態を示す鋳造用金型の断面図である。
【図２】インサート金型を軸方向に回転させる回転手段の一例を示す斜視図である。
【図３】インサート金型にシース熱電対を設けた状態を示し、（Ａ）は上型を下面側から見たときの平面図、（Ｂ）はインサート金型の断面図である。
【図４】型を開いて鋳造品をエジェクトする状態を示す鋳造用金型の断面図である。
【図５】鋳造品を離型させる状態を示す鋳造用金型の断面図である。
【図６】実施の形態２の鋳造用金型を示し、インサート金型をベルトで連結して全てのインサート金型を同期させて回転させるようにした例を示す図である。
【図７】実施の形態３の鋳造用金型を示し、複数のインサート金型をラックアンドピニオンにより全てのインサート金型を同期させて回転させるようした例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ボトムダイ（下型）
２…サイドダイ（下型）
３…下型
４…キャビティー
５…上型
６…鋳造品（シリンダーブロック）
８…インサート金型
９…ロータリーアクチュエータ（回転手段）
１０…制御部
１１…回転軸
１２…エジェクトピン（エジェクト手段）
１３…エジェクトプレート（エジェクト手段）
１６…プーリ
１７…ベルト
２１…ピニオンギア
２２…ラックギア
【図１】
2008073745.tif 000003
【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】
2008073745.tif 000008
【図７】
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