(57)【要約】【課題】抜き勾配の不要な鋳抜きピンを用いて鋳抜き穴を成形する技術を提供する。【解決手段】金型５のうち鋳物製品１となるべき製品形状部空間Ｒに円筒状の鋳抜きピン６を配置し、鋳抜きピン６を絶えず回転させた状態で溶湯を充填して凝固を待つ。凝固後に鋳抜きピン６を抜き取れば、その部分に円形の鋳抜き穴が成形される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造開始時から製品形状部の溶湯が凝固するまでの間、鋳抜き穴の成形を司る鋳抜きピンを動かしながら鋳造を行うことを特徴とする鋳造方法。
【請求項２】
鋳抜きピンは鋳抜き穴の成形を直接司る部分が軸心方向で均一断面形状のものとなっていて、
鋳造開始時から製品形状部の溶湯が凝固するまでの間、鋳抜きピンを絶えず回転させるか、もしくは軸心方向に絶えず往復移動させるものであることを特徴とする請求項１に記載の鋳造方法。
【請求項３】
鋳抜きピンは鋳抜き穴の成形を直接司る部分が円筒状のものであることを特徴とする請求項２に記載の鋳造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の鋳造方法に用いる鋳造用金型であって、
鋳造開始時から製品形状部の溶湯が凝固するまでの間、鋳抜きピンを動かす駆動手段を備えていることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項５】
請求項１に記載の鋳造方法に用いる鋳造用金型であって、
鋳抜きピンは鋳抜き穴の成形を直接司る部分が軸心方向で均一断面形状のものとなっていて、
鋳造開始時から製品形状部の溶湯が凝固するまでの間、鋳抜きピンを絶えず回転させる回転駆動手段、もしくは鋳抜きピンを軸心方向に絶えず往復移動させる往復駆動手段を備えていることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項６】
鋳抜きピンは、鋳造終了後には製品取り出しの際に障害とならない位置まで退避可能となっていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の鋳造用金型。
【請求項７】
鋳抜きピンのうち鋳抜き穴の成形を直接司る部分に非濡れ性付与のための表面処理が施されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の鋳造用鋳型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造方法および鋳造用金型の構造に関し、特に鋳物製品に鋳抜き穴を成形するのに好適な鋳抜き方法とその鋳抜き方法に用いる鋳造用金型（鋳型）の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋳物製品を鋳造する際には、いわゆるニアネットシェイプ化による構造上の不要部や二次加工の際の取り代（削り代）を極力減らすことが軽量化やコスト低減の上で重要な要素となる。そして、鋳物製品の一部に鋳抜き穴を成形するには一般に中子が用いられ、特にアルミダイカスト鋳造法等のように鋳型として金型を用いる鋳造法では、特許文献１，２に記載のように固定式であるか可動式であるかにかかわらずいわゆる抜き勾配を持たせた鋳抜きピン（スライドコアとも称される）が用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２９９５５４号公報  （図２）
【０００４】
【特許文献２】
特開平１０−８５９１７号公報  （図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の技術では、鋳物製品からの鋳抜きピンの抜き取る際の離型抵抗を小さくしつつ「かじり」と称される製品への傷付きや欠肉を防止するために、鋳抜きピン自体に抜き勾配と称される勾配をもたせたテーパ状のものが一般的である。そのため、例えば鋳物製品が長尺であってその長手方向に沿って鋳抜き穴が成形される場合、当然のことながら抜き勾配のために鋳抜きピンの先端部は根元部側よりも小径となり、鋳抜きピンの径が相対的に小さい部分では製品部側に本来ならば構造上もしくは強度上不必要な部分が多く残ってしまい、所期の目的を十分に達成することができなくなる。
【０００６】
例えば、軽量化を目的と鋳抜き穴を成形した場合には、鋳抜きピンの先端部側ほどその穴径が小さくなることから軽量化の効果が半減し、また鋳抜き穴をもって流体や気体の通路とする場合には、一定の通路断面積を確保するために機械加工等の二次加工が必須となり、コストアップが余儀なくされる。
【０００７】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、鋳抜きピン本来の引き抜き性を確保しつつ「かじり現象」の発生防止を大前提として、鋳抜きピンの長手方向でその断面形状やサイズが変化せず、実質的に長手方向を通して均一もしくは一定断面の鋳抜きピンをもって所期の目的を達成できるようにした鋳造方法と鋳造用金型を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、鋳造開始時から製品形状部の溶湯が凝固するまでの間、鋳抜き穴の成形を司る鋳抜きピンを動かしながら鋳造を行うことを特徴とする。
【０００９】
より具体的には、請求項２に記載のように、鋳抜きピンは鋳抜き穴の成形を直接司る部分が円筒形状に代表されるような軸心方向で均一断面形状のものとなっていて、鋳造開始時から製品形状部の溶湯が凝固するまでの間、鋳抜きピンを絶えず回転させるか、もしくは軸心方向に絶えず往復移動させるものであることを特徴とする。もちろん、必要に応じて鋳抜きピンの回転と往復移動とを併用することも可能である。
【００１０】
したがって、これらの請求項１，２に記載の発明では、鋳抜きピンを絶えず回転させたり往復移動させたりしていることから、その鋳抜きピンが臨んでいる製品形状部空間に溶湯が充填されたとしても、鋳抜きピンとの凝着や固着を未然に防止できることになる。その結果として、鋳抜きピンの抜き勾配が不要となり、その鋳抜きピンおよびその鋳抜きピンをもって成形される鋳抜き穴としては、どの位置でも形状およびサイズが一定の均一もしくは一定断面形状のものとすることができる。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、従来は必須とされた鋳抜きピンの抜き勾配を廃止して、鋳抜きピンそのものおよびその鋳抜きピンをもって成形される鋳抜き穴としてどの位置でも形状およびサイズが一定の均一もしくは一定断面形状のものとすることができるから、従来のように鋳物製品に構造上もしくは強度上不必要な部分が残ってしまうことがなくなり、軽量化を図ることができるとともに、機械加工等の二次加工も不要となってコストの低減も併せて達成できるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜３は本発明の好ましい実施の形態を示す図であり、図１は鋳造すべき鋳物製品の概略形状を、図２は鋳造方法の原理図を、図３はより具体的な鋳造方法をそれぞれ示している。
【００１３】
図１に示した鋳物製品１は、上面が開口しているととともに内部に互いに平行な複数の隔壁２，２…を有したいわゆるボックス状のものであって、左右の側壁を３，３含む各隔壁２，２…には同一位置に同一サイズの円形の鋳抜き穴４が形成されているものである。
【００１４】
このような鋳物製品１を鋳造するには、図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、製品形状部空間Ｒが形成された金型５内に鋳抜き穴４の形状に応じた円筒形状のピン本体部６ａを有する鋳抜きピン６を配置し、型締めをもってその製品形状部空間Ｒを密閉した上で鋳抜きピン６を一定方向に連続回転させ、その状態のまま製品形状部空間Ｒに公知の方法により溶湯を充填して凝固を待つものとする。その凝固が進行する過程においても鋳抜きピン６はなおも回転させたままとする。すなわち、鋳抜きピン６を絶えず動かしながら鋳造を行うものとする。
【００１５】
ここで、鋳抜きピン６の一部である大径部６ｂは図２のように金型の外部に臨ませておき、例えばこの大径部６ｂを駆動部として回転駆動させるとともに、同様に大径部６ｂを支持部として鋳造後に鋳抜きピン６全体を金型５から抜き取るものとする。
【００１６】
鋳抜きピン６を回転させた状態で凝固が進行したとしても、鋳抜き穴４となるべき部分すなわち鋳抜き穴４の成形を直接司る部分である鋳抜きピン６のピン本体部６ａの断面形状は一定であるから、その凝固の進行と並行して徐々に鋳抜き穴４が成形される。
【００１７】
図３の（Ａ），（Ｂ）は図２を基本としてより具体化した金型５の構造を示しており、鋳抜きピン６の大径部６ｂをドリブンギヤ７とする一方、そのドリブンギヤ７の中心位置にスィベル式ジョイント８を介して直動型アクチュエータである油圧シリンダ９のピストンロッド９ｂを連結して、鋳抜きピン６を金型５から容易に抜き取ることができるようにしてある。すなわち、鋳抜きピン６は図３の（Ａ）に示す退避位置Ｐ１と同図（Ｂ）に示す鋳造位置Ｐ２との間で進退移動可能となっている。
【００１８】
他方、金型５の外部にはモータ（電動モータもしくは油圧モータ）１０にて回転駆動されるドライブギヤ１１が用意されており、同図に示すように鋳造位置Ｐ２まで鋳抜きピン６を前進動作させたときには、ドライブギヤ１１とドリブンギヤ７とが相互に噛み合うように設定されている。これにより、ドライブギヤ１１とドリブンギヤ７およびモータ１０の三者により鋳抜きピン６の回転駆動手段１２が形成されている。
【００１９】
したがって、図３の（Ａ）の状態から油圧シリンダ９を伸長動作させて鋳抜きピン６を金型５内に挿入して同図（Ｂ）の鋳造位置Ｐ２に位置決めすると、その状態をもってドライブギヤ１１とドリブンギヤ７とが噛み合って鋳抜きピン６を回転駆動させることが可能となる。
【００２０】
次いで、金型５を密閉した上でモータ１０の起動により鋳抜きピン６を連続回転させ、その状態で先に述べたように製品形状部空間Ｒに溶湯を充填して凝固を待つことになる。所定の凝固時間を経たならば、図３の（Ａ）に示すように鋳抜きピン６を退避位置Ｐ１に戻した上で型開きして、図１に示すように鋳抜き穴４が成形された鋳物製品１を取り出す。こうすることにより、鋳抜きピン６が鋳造後の鋳物製品１の取り出しに際して障害となることはない。
【００２１】
図４〜６は本発明の好ましい第２の形態を示す図であり、図４は鋳造すべき鋳物製品の概略形状を、図５は鋳造方法の原理図を、図６はより具体的な鋳造方法をそれぞれ示している。
【００２２】
図４に示した鋳物製品２１は、左右の側壁３，３を含む各隔壁２，２…に成形される鋳抜き穴１４が矩形状のものである点で図１に示したものと異なっている。
【００２３】
このような鋳物製品２１を鋳造するには、図５に示すように、製品形状部空間Ｒが形成された金型５内に鋳抜き穴１４の形状に応じた角柱状のピン本体部１３ａを有する鋳抜きピン１３を配置し、型締めをもってその製品形状部空間Ｒを密閉した上で鋳抜きピン１３をその軸心方向に所定ストロークのもとで連続往復移動させ、その状態のまま製品形状部空間Ｒに公知の方法により溶湯を充填して凝固を待つものとする。その凝固が進行する過程においても鋳抜きピン１３はなおも連続往復移動させたままとする。ここで、鋳抜きピン１３の一部である大径部１３ｂは図５の（Ａ）のように金型５の外部の臨ませておき、例えばこの大径部１３ｂを駆動部として往復駆動させるとともに、同様に大径部１３ｂを支持部として鋳造後に鋳抜きピン１３全体を金型５から抜き取るものとする。
【００２４】
鋳抜きピン１３を往復移動させた状態で凝固が進行したとしても、鋳抜き穴１４となるべき部分での鋳抜きピン１３のピン本体部１３ａの断面形状は一定であるから、その凝固の進行と並行して徐々に鋳抜き穴１４が成形される。
【００２５】
図６は図５を基本としてより具体化した金型５の構造を示しており、鋳抜きピン１３を大径部１３ｂを受圧部としてボックス１４内に収容する一方、ボックス１４内にはモータ１５により回転駆動される板状もしくはドラム状のカム１６を上記受圧部１３ｂをカムフォロアとして配置してある。さらに、鋳抜きピン１３のピン本体部１３ａの根元部には皿ばねのごとき弾性体１７を配置するとともに、ボックス１４には直動型アクチュエータである油圧シリンダ１８のピストンロッド１８ａを連結して、鋳抜きピン１３を金型５から容易に抜き取ることができるようにしてある。すなわち、鋳抜きピン１３は図３の（Ａ）に示す退避位置Ｐ１と同図（Ｂ）に示す鋳造位置Ｐ２との間で進退移動可能となっていて、ハウジング１４、モータ１５，カム１６および弾性体１７等は鋳抜きピン１３を所定ストロークのもとで往復駆動させるための往復駆動手段１９を形成している。
【００２６】
したがって、図６の（Ａ）の状態から油圧シリンダ１８を伸長動作させて鋳抜きピン１３を金型５内に挿入して同図（Ｂ）の鋳造位置Ｐ２に位置決めした上で金型５を密閉し、モータ１５の起動によりカム１６を連続回転させる。このカム１６の回転に伴いカム１６のプロフィールに応じて鋳抜きピン１３がその軸心方向に往復移動することから、その状態で先に述べたように製品形状部空間Ｒに溶湯を充填して凝固を待つことになる。なお、カム１６のプロフィールに応じてボックス１４から鋳抜きピン１３が押し出される方向の動きを往動、逆に鋳抜きピン１３がボックス１４内に入り込む方向の動きを復動とすると、往動時の動きはカム１６のプロフィールによって直接付与される一方、復動時の動きは弾性体１７の力によって付与される。これにより、鋳抜きピン１３はカム１６の回転に忠実に追従することになる。
【００２７】
所定の凝固時間を経たならば、図６の（Ａ）に示すように鋳抜きピン１３を退避位置Ｐ１に戻した上で型開きして、図４に示すように鋳抜き穴１４が成形された鋳物製品２１を取り出す。こうすることにより、鋳抜きピン１３が鋳造後の鋳物製品２１の取り出しに際して障害となることはない。
【００２８】
ここで、第１，２の実施の形態において鋳抜きピン６，１３のうち鋳抜き穴４，１４の成形を直接司る部分すなわちピン本体部６ａもしくは１３ａに非濡れ性を付与する目的で例えば窒化処理もしくはチタンコーティング等の表面処理を施すことが望ましい。ここに言う非濡れ性とは濡れ性の低下を意味することから、鋳抜きピン６または１３に対して一段と溶湯が凝着もしく固着しにくくなり、鋳抜きピン６，１３ひいては金型５の耐久性が向上するほか、常に動いている鋳抜きピン６，１３と接触することになる鋳抜き穴４，１４の内周面が馴らされてその表面を滑らかにもしくは平滑化することができる。
【００２９】
ここで、図１〜３に示した第１の実施の形態では鋳抜きピン６が円筒状の場合を、図４〜６に示した第２の実施の形態では鋳抜きピン１３が角柱状の場合をそれぞれ示しているが、鋳抜きピン６が図２，３のように円筒状であることを前提に、その鋳抜きピン６と溶湯との接触面積が多い場合や鋳抜きピン６の耐久性が要求される場合には、第１の実施の形態の回転駆動方式と第２の実施の形態の往復駆動方式とを併用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋳抜き穴を有する鋳物製品の一例を示す斜視図。
【図２】図１の鋳物製品を鋳造するための基本原理を示す図で、（Ａ）は平面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の右側面説明図。
【図３】図２をより具体化した鋳造装置の概略構造を示す図で、（Ａ）は鋳抜きピンが退避位置にある状態の概略説明図、（Ｂ）は鋳抜きピンが鋳造位置にある状態の概略説明図。
【図４】鋳抜き穴を有する鋳物製品の他の例を示す斜視図。
【図５】図４の鋳物製品を鋳造するための基本原理を示す図で、（Ａ）は平面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の右側面説明図。
【図６】図５をより具体化した鋳造装置の概略構造を示す図で、（Ａ）は鋳抜きピンが退避位置にある状態の概略説明図、（Ｂ）は鋳抜きピンが鋳造位置にある状態の概略説明図。
【符号の説明】
１…鋳物製品
４…鋳抜き穴
５…金型
６…鋳抜きピン
７…ドリブンギヤ
９…油圧シリンダ
１０…モータ
１１…ドライブギヤ
１２…回転駆動手段
１３…鋳抜きピン
１４…鋳抜き穴
１５…モータ
１６…カム
１７…弾性体
１８…油圧シリンダ
１９…往復駆動手段
２１…鋳物製品
Ｒ…製品形状部空間
【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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