(57)【要約】      （修正有）【課題】石膏型の「オーバーヒート現象」を防止し、また溶湯を金型内部に充填する際にエアーの巻き込みを防止し、鋳物製品の鋳造不良を改善した重力鋳造方法及びその重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ用金型を提供する。【解決手段】湯道５の押湯部９の近傍に製品部８のキャビティに連通する枝湯道部５ａを形成し、溶融金属Ｗの充填初期には湯道５から湯道部７を通って石膏型１の表面１ａ側及び製品部８のキャビティ内に充填し、溶融金属Ｗの充填の中盤には、湯道部７から枝湯道部５ａに溶融金属Ｗの給湯経路を変更して製品部８に充填するように構成されている。湯道部７には、製品部８のキャビティ内に充填される溶湯の充填量に対応して製品部８の近傍の湯道部７を遮断し、溶湯の湯経路を押湯部７側の枝湯道部５ａに変更させる遮断手段１０が設けてある。【選択図】図１
2008093729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造用鋳型の製品部のキャビティ内に、複数の湯道部を介して製品部のキャビティから押湯部分に順次溶湯の充填を行う重力鋳造方法において、
前記製品部のキャビティ内に、所定量の溶湯が充填された時、製品部近傍の湯道部を遮断して押湯部側の枝湯道部に溶湯の湯経路を変更することを特徴とする重力鋳造方法。
【請求項２】
前記製品部のキャビティ内に充填される溶湯量を、湯量検出手段により検出し、この湯量検出手段の検出値に基づき、制御装置を介して遮断手段により製品部の近傍の湯道部を遮断する請求項１に記載の重力鋳造方法。
【請求項３】
前記遮断手段が、冷却手段または湯道部を物理的に遮断する遮断部材である請求項１または２に記載の重力鋳造方法。
【請求項４】
鋳造用鋳型に、キャビティ内の製品部分から押湯部分側に向けて複数の湯道部を形成した重力鋳造用金型において、
前記キャビティ内に充填される溶湯の充填量に対応して製品部近傍の湯道部を遮断し、溶湯の湯経路を押湯部側の枝湯道部に変更させる遮断手段を設けたことを特徴とする重力鋳造用金型。
【請求項５】
前記キャビティ内に溶湯充填量の検出手段を設置し、この検出手段からの検出値に基づき、制御装置を介して製品部近傍の湯道部を遮断する遮断手段を設けた請求項１に記載の重力鋳造用金型。
【請求項６】
前記充填量の検出手段が、接触または非接触の溶湯レベルゲージ，温度センサー，ラドル角度計，給湯タイマーの内からから選ばれたものを使用する請求項４または５に記載の重力鋳造用金型。
【請求項７】
前記遮断手段が、製品部近傍の湯道部を冷却する冷却手段である請求項４，５または６に記載の重力鋳造用金型。
【請求項８】
前記遮断手段が、製品部近傍の湯道部を閉鎖する閉鎖手段である請求項４，５または６に記載の重力鋳造用金型。
【請求項９】
前記請求項４の重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ製造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、重力鋳造方法及びその重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ用金型に係わり、更に詳しくは溶湯を金型内部に充填する際にエアーの巻き込みを防止し、鋳物製品の鋳造不良を防止した重力鋳造方法及びその重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、石膏型重力鋳造法の一つとして、例えば、図５に示すように石膏型１を設置する下型２（下金型）と、この下型２上に水平方向に開閉可能に配設された分割された上型３ａ，３ｂ（上金型）とで構成し、可傾式給湯炉４（または給湯ラドル）から給湯した溶融金属Ｗを前記分割された上型３ａ，３ｂに設けた湯道５の給湯口部６ａ，６ｂから湯道部７、石膏型１と下型２，上型３ａ，３ｂの製品部８のキャビティ内及び押湯部９に順次充填させて鋳造を行う重力鋳造法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また給湯された当初の溶融金属Ｗは、湯道５→湯道部７を通って石膏型１の表面１ａ上を流れるため、溶融金属Ｗの温度で加熱され、所謂「オーバーヒート現象」と呼称されている現象が発生する。鋳造作業の原則としては、給湯された溶融金属Ｗを石膏型１と下型２，上型３ａ，３ｂの製品部８のキャビティ内にゆっくりと充填し、更に押湯部９に向かって順次充填されるのが望ましく、そして充填された溶融金属Ｗは、石膏型１の表面１ａ側から押湯部９に向かって順次硬化するのが好ましいとされている。
【０００４】
然しながら、溶融金属Ｗが充填された石膏型１は、上記のように「オーバーヒート現象」により加熱された状態で保温状態も長いため、溶融金属Ｗは石膏型１の表面１ａ側から押湯部９に向かって順次硬化するとは限らず、石膏型１の表面１ａ側が硬化しない状態で押湯部９が硬化を開始する。このため溶融金属Ｗの「ひけ不具合」から鋳物の製品面の鋳出し不良（製品面に凹部等が生ずる）が発生し、製品不良を起こすと言う問題があった。
【０００５】
そこで、図６（ａ），（ｂ）に示すように、湯道５の押湯部９の近傍に製品部８のキャビティ内に連通する枝湯道５ａを形成し（例えば、特許文献１参照）、溶融金属Ｗの充填初期には湯道５から湯道部７を通って石膏型１の表面１ａ側のキャビティ内及び製品部８に充填し、溶融金属Ｗの充填中盤には、湯道部７から枝湯道部５ａに溶融金属Ｗの給湯経路を変更して製品部８に充填することで、石膏型１の「オーバーヒート現象」を防止するようにしたものも考えられる。
【０００６】
然しながら、溶融金属Ｗの流速、溶湯量、溶湯及び金型温度、更には湯道の断面積の比率等で、溶融金属Ｗの給湯経路は簡単に変更できず、エアーの巻き込み等により内部巣（製品部分の凹部）が発生して製品不良を起こすと言う問題があった。
【特許文献１】特開平７−２９０２２７号公報
【特許文献２】特開平１０−２９０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明はかかる従来の問題点に着目し、溶融金属を充填する際に、給湯経路を簡単にしかも確実に行い、石膏型の「オーバーヒート現象」を防止し、また溶湯を金型内部に充填する際にエアーの巻き込みを防止し、鋳物製品の鋳造不良を改善した重力鋳造方法及びその重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ用金型を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は上記目的を達成するため、この発明の重力鋳造方法は、製品部のキャビティ内に、所定量の溶湯が充填された時、製品部近傍の湯道部を遮断して押湯部側の枝湯道部に溶湯の湯経路を変更することを要旨とするものである。
【０００９】
ここで、前記製品部のキャビティ内に充填される溶湯量を、湯量検出手段により検出し、この湯量検出手段の検出値に基づき、制御装置を介して遮断手段により製品部近傍の湯道部を遮断し、また前記遮断手段が、冷却手段または湯道部を物理的に遮断する遮断部材である。
【００１０】
また、この発明の重力鋳造用金型は、キャビティ内に充填される溶湯の充填量に対応して製品部近傍の湯道部を遮断し、溶湯の湯経路を押湯部側の枝湯道部に変更させる遮断手段を設けたことを要旨とするものである。
【００１１】
ここで、前記キャビティ内に溶湯充填量の検出手段を設置し、この検出手段からの検出値に基づき、制御装置を介して製品部近傍の湯道部を遮断する遮断手段を設け、また前記充填量の検出手段が、接触または非接触の溶湯レベルゲージ，温度センサー，ラドル角度計，給湯タイマーの内からから選ばれたものを使用するものである。
【００１２】
更に、前記遮断手段が、製品部近傍の湯道部を冷却する冷却手段であり、また前記遮断手段が、製品部近傍の湯道部を閉鎖する閉鎖手段である。
【００１３】
また、この発明の重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ用金型は、キャビティ内に充填される溶湯の充填量に対応して製品部近傍の湯道部を遮断し、溶湯の湯経路を押湯部側の枝湯道部に変更させる遮断手段を設けたことを要旨とするものである。
【００１４】
この発明は上記のように構成したので、溶融金属を充填する際に、給湯経路を簡単にしかも確実に行い、石膏型の「オーバーヒート現象」を防止し、また溶湯を金型内部に充填する際にエアーの巻き込みを防止し、鋳物製品の鋳造不良を改善することが出来る。
【発明の効果】
【００１５】
この発明は上記のように構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。(a).溶融金属を充填する際に、給湯経路を簡単にしかも確実に行うことが出来る。
(b).石膏型の「オーバーヒート現象」を防止し、製品不良を防止して品質の安定化を図ることが出来る。
(c).溶湯を金型内部に充填する際にエアーの巻き込みを防止し、鋳物製品の鋳造不良を防止することが出来る。
(d).作業能率が良く、生産性の向上を図ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
なお、従来例と同一構成要素は、同一符号を付して説明は省略する。
【００１７】
図１はこの発明の第１実施形態を示す重力鋳造方法を実施するための重力鋳造用金型の概略構成図を示し、１は石膏型、２は石膏型１を設置する下型（下金型）、３ａ，３ｂは水平方向に開閉可能に配設された分割された上型（上金型）、４は角度計４ａを備えた可傾式給湯炉（または給湯ラドル）を示し、前記上型３ａ，３ｂには、湯道５の給湯口部６ａ，６ｂと、湯道部７と、湯道部７を介して連通する製品部８のキャビティ及び押湯部９とがそれぞれ形成されている。
【００１８】
また、前記湯道５の押湯部９の近傍に製品部８のキャビティに連通する枝湯道部５ａを形成し、溶融金属Ｗの充填初期には湯道５から湯道部７を通って石膏型１の表面１ａ側及び製品部８のキャビティ内に充填し、溶融金属Ｗの充填の中盤には、湯道部７から枝湯道部５ａに溶融金属Ｗの給湯経路を変更して製品部８に充填するように構成されている。
【００１９】
前記湯道部７には、製品部８のキャビティ内に充填される溶湯の充填量に対応して製品部８の近傍の湯道部７を遮断し、溶湯の湯経路を押湯部７側の枝湯道部５ａに変更させる遮断手段１０が設けてある。即ち、前記製品部８のキャビティ内に充填される溶湯量を、湯量検出手段１１により検出し、この湯量検出手段１１の検出値に基づき、制御装置１２を介して前記遮断手段１０により製品部分近傍の湯道部７を遮断するように構成したものである。
【００２０】
前記遮断手段１０としては、例えば、図４に示すこの発明の第２実施形態のように、冷水または圧縮エアー等の冷却媒体を湯道部７近傍の金型内に埋設した配管内や金型に形成した冷却穴１３内を流通させて湯道部７内の溶融金属Ｗを冷却硬化させる冷却手段や、また図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ），（ｂ）に示す上記第１実施形態のように、湯道部７をシャットピン１４や遮蔽板１５等により遮断する制御弁等で構成された物理的な遮断手段とが考えられる。
【００２１】
前記冷却手段は、図４に示すように冷却媒体を流通させる配管や冷却穴１３の一部にハンドバルブや電動バルブ等の制御弁１６を設け、必要時に制御弁１６を開閉して配管や冷却穴１３内に冷却媒体を流通させるように構成してある。また１７は、前記制御装置１２に接続する湯道部７の溶湯凝固検知装置を示し、この溶湯凝固検知装置１７としては、温度センサー、タイマー等が使用される。
【００２２】
また前記物理的な遮断手段としてのシャットピン１４や遮蔽板１５は、図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ），（ｂ）に示すように、制御装置１２に接続するシリンダー等の駆動手段１８を介してシャットピン１４や遮蔽板１５を操作することで湯道部７を開閉操作するものである。また、前記製品部８のキャビティ内には溶湯の充填量を検出する湯量検出手段１１を設置し、この湯量検出手段１１からの検出値に基づき、制御装置１２を介して製品部８の近傍の湯道部７を遮断するものである。前記湯量検出手段１１としては、接触または非接触の溶湯レベルゲージ，温度センサー，ラドル角度計，給湯タイマーの内からから選ばれたものを使用し、制御装置１２は、湯量検出手段１１からの検出値に基づき、シーケンス制御等を行うことが出来るものを使用する。
【００２３】
次に、上記のような重力鋳造用金型を使用してこの発明の重力鋳造方法について説明する。
【００２４】
先ず、図１〜図３に示す物理的な遮断手段１０を備えた重力鋳造用金型の場合には、下型２（下金型）上に石膏型１を設置し、水平方向に開閉可能に配設された上型（上金型）３ａ，３ｂを閉じた状態で湯道５の給湯口部６ａ，６ｂに角度計４ａを備えた可傾式給湯炉（または給湯ラドル）から溶融金属Ｗを給湯する。
【００２５】
そして、給湯された溶融金属Ｗは、湯道５から湯道部７を通り製品部８のキャビティ内に徐々に充填され、製品部分８のキャビティ内に、所定量の溶湯が充填された時、その充填された溶湯量を湯量検出手段１１により検出し、この湯量検出手段１１の検出値に基づき、制御装置１２を介して前記遮断手段１０により製品部分近傍の湯道部７を遮断し、湯道部７から枝湯道部５ａに溶融金属Ｗの給湯経路を変更して製品部８のキャビティ内及び押湯部９に充填する。
【００２６】
具体的には、予め設定された溶湯量を湯量検出手段１１により検出すると、その検出値の信号を制御装置１２に出力し、そして制御装置１２からの制御信号によりシリンダー等の駆動手段１８を操作して、シャットピン１４や遮蔽板１５を閉鎖する方向、例えば、シャットピン１４の場合には図２において（ａ）→（ｂ）のように操作することで製品部分近傍の湯道部７を遮断し、また遮蔽板１５の場合には図３において（ａ）→（ｂ）のように操作することで製品部分近傍の湯道部７を遮断し、これにより溶融金属Ｗは湯道部７からの給湯を絶たれ、枝湯道部５ａから製品部８のキャビティ内に流れ込むことになる。
【００２７】
そして、充填された溶湯は製品部８のキャビティから押湯部９に徐々に充填されることになり、石膏型１の「オーバーヒート現象」も防止され、製品不良を防止して品質の安定化を図ることが出来るものである。
【００２８】
なお、製品部分８のキャビティ内に所定量の溶湯が充填された時、湯量検出手段１１を介して制御装置１２によりシャットピン１４や遮蔽板１５を閉鎖する操作タイミグは、金型の大きさにより画一的に設定することは出来ないが、製品部８のキャビティ内に充填される溶湯が枝湯道部５ａの近傍に位置した時に湯道部７を遮断することが好ましい。
【００２９】
即ち、製品部分８のキャビティ内の湯量が少ない状態で湯道部７を遮断すると、溶融金属Ｗのエアーの巻込み不具合を起こす場合があり、また押湯部９の近傍まで溶湯が充填された後、湯道部７を遮断した場合には、石膏型１の「オーバーヒート現象」を防止することが難しい。  従って、溶湯金属Ｗの充填量が最適な量においてシャットピン１４や遮蔽板１５を閉鎖するように制御することが好ましいのである。
【００３０】
次に、図４に示す遮断手段１０としての冷却手段を備えた重力鋳造用金型の場合における第２実施形態の重力鋳造方法としては、先ず、下型２（下金型）上に石膏型１を設置し、水平方向に開閉可能に配設された上型（上金型）３ａ，３ｂを閉じた状態で湯道５の給湯口部６ａ，６ｂに角度計４ａを備えた可傾式給湯炉（または給湯ラドル）から溶融金属Ｗを給湯する。
【００３１】
そして、給湯された溶融金属Ｗは、湯道５から湯道部７を通り製品部８のキャビティ内に徐々に充填され、製品部分８のキャビティ内に、所定量の溶湯が充填された時、その充填された溶湯量を湯量検出手段１１により検出し、この湯量検出手段１１の検出値に基づき、制御装置１２を介して前記冷却手段の冷却穴１３内に冷水（または圧縮エアー）等の冷却媒体を流通させて湯道部７内の溶融金属Ｗを冷却硬化させ、この硬化した溶融金属Ｗにより湯道部７の通路を遮断し、これにより溶融金属Ｗは湯道部７からの給湯を絶たれ、枝湯道部５ａから製品部８のキャビティ内に流れ込むことになる。
【００３２】
前記冷却手段は、上述したように冷却媒体を流通させる配管や冷却穴１３の一部にハンドバルブや電動バルブ等の制御弁１６を設け、制御装置１２からの信号指令等に基づき、制御弁１６を開閉して配管や冷却穴１３内に冷却媒体を流通させたり、遮断するものである。なお、より正確な制御を行うために、前記制御装置１２に接続する湯道部７の溶湯凝固検知装置１７（温度センサー、タイマー等）を接続して、湯道部７内の溶融金属Ｗの凝固状態を検出している。
【００３３】
そして、冷却手段により湯道部７内の溶融金属Ｗの凝固状態が確認されたら、金型の冷却等を防止するため、制御弁１６により冷却媒体の流通を停止させる。このようにして、製品部分近傍の湯道部７を遮断すると、湯道部７から枝湯道部５ａに溶融金属Ｗの給湯経路が変更され製品部８のキャビティ内及び押湯部９に充填されることになる。なお、その他の作用は上記第１実施形態と同様なので詳細な説明は省略する。
【００３４】
このようにして、充填された溶湯は製品部８のキャビティから押湯部９に徐々に充填されることになり、石膏型１の「オーバーヒート現象」も防止され、また異物の混入等を有効に防止でき、製品不良を防止して品質の安定化を図ることが出来るものである。
【００３５】
また、製品部分８のキャビティ内に所定量の溶湯が充填された時、湯量検出手段１１や溶湯凝固検知装置１７を介して制御装置１２により冷却媒体を流通させる操作タイミグは、金型の大きさにより画一的に設定することは出来ないが、製品部８のキャビティ内に充填される溶湯が枝湯道部５ａの近傍に位置した時や、凝固状態を判断して制御することが好ましい。
【００３６】
以上のような方法により、溶融金属を充填する際に、給湯経路を簡単にしかも確実に行うことが出来、また石膏型１の「オーバーヒート現象」を防止し、異物の混入等を有効に防止し、製品不良を防止して品質の安定化を図ることが出来るものである。
【００３７】
また、上記のような重力鋳造用金型により、空気入りタイヤ製造用金型を製作することで、品質の安定し、外観の良好なタイヤを製造することが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の第１実施形態を示す重力鋳造方法を実施するための重力鋳造用金型の概略構成図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、第１実施形態における物理的な遮断手段としてのシャットピンの作動状態の説明図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、第１実施形態における物理的な遮断手段としての遮蔽板の作動状態の説明図である。
【図４】この発明の第２実施形態を示す重力鋳造方法を実施するための重力鋳造用金型の概略構成図である。
【図５】従来の重力鋳造用鋳型の縦断正面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、従来の他の重力鋳造用鋳型の縦断面説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  石膏型                      ２  下型（下金型）
１ａ  表面
３ａ，３ｂ  上型（上金型）      ４  可傾式給湯炉
４ａ  角度計
５  湯道                ６ａ，６ｂ  給湯口部
７  湯道部                      ８  製品部
７ａ  枝湯道部                    ９  押湯部
Ｗ  溶融金属
１０  遮断手段                  １１  湯量検出手段
１２  制御装置                  １３  冷却穴
１４  シャットピン              １５  遮蔽板
１６  制御弁                    １７  溶湯凝固検知装置
１８  駆動手段
【図１】
2008093729.tif 000003
【図２】
2008093729.tif 000004
【図３】
2008093729.tif 000005
【図４】
2008093729.tif 000006
【図５】
2008093729.tif 000007
【図６】
2008093729.tif 000008