(57)【要約】【課題】  既存の設備に適用が容易でありながら、金型内の気密性を向上させることができる減圧鋳造装置を提供する。【解決手段】  主型１０，２０とスライドコア３０からなる金型を有する減圧鋳造装置である。スライドコア３０は、減圧手段に連結されている減圧配管３６が接続されている中空部３３と、中空部３３に連通している開口部３４とを有する。開口部３４は、型閉じされた際に主型１０，２０と接する摺動面に、形成されている。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主型とスライドコアからなる金型を有する減圧鋳造装置であって、
前記スライドコアは、減圧手段に連結されている配管が接続されている中空部と、前記中空部に連通している開口部とを有し、
前記開口部は、型閉じされた際に前記主型と接する摺動面に、形成されている
ことを特徴とする減圧鋳造装置。
【請求項２】
前記主型は、可動型と固定型とを有しており、
前記開口部は、前記可動型と前記固定型との合わせ面の境界に面していることを特徴とする請求項１に記載の減圧鋳造装置。
【請求項３】
前記開口部は、前記合わせ面の境界に沿って形成される矩形形状の溝孔からなることを特徴とする請求項２に記載の減圧鋳造装置。
【請求項４】
前記開口部は、前記合わせ面の境界に沿って直列に形成される複数の孔部からなることを特徴とする請求項２に記載の減圧鋳造装置。
【請求項５】
前記開口部の面積は、前記摺動面に面する前記合わせ面の境界の長さと、前記摺動面のクリアランスとの積によって定義されるシール不完全面積の４倍以上であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の減圧鋳造装置。
【請求項６】
前記スライドコアの中空部に接続されている配管が連結されている前記減圧手段は、キャビティを減圧するための減圧手段と同一であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の減圧鋳造装置。
【請求項７】
前記スライドコアの中空部に接続されている配管が連結されている前記減圧手段は、キャビティを減圧するための減圧手段から独立していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の減圧鋳造装置。
【請求項８】
前記スライドコアの中空部に接続されている配管が連結されている前記減圧手段は、運動量輸送式ポンプからなることを特徴とする請求項７に記載の減圧鋳造装置。
【請求項９】
前記運動量輸送式ポンプは、水流ポンプであることを特徴とする請求項８に記載の減圧鋳造装置。
【請求項１０】
前記中空部は、加圧ガス供給手段に連結されている配管が接続されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の減圧鋳造装置。
【請求項１１】
前記加圧ガス供給手段に連結されている配管の圧力を、測定するための圧力測定手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の減圧鋳造装置。
【請求項１２】
前記スライドコアの中空部の減圧は、注湯が完了した後に停止されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の減圧鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の減圧鋳造装置は、金型合わせ面にシール材を配置することで、金型内の気密性を確保している。
【０００３】
また、金型に設けられた凸部に形成されるトンネル部に、スライドコアを配置し、凸部の合わせ面とスライドコアにシール材を設けているものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−５７６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、金型合わせ面にシール材を配置する金型構造は、スライドコアが適用される場合、気密性を確保することが困難であり、また、信頼性に乏しい問題を有している。
【０００５】
一方、特許文献１に記載の金型構造は、スライドコアが適用される金型の気密性を向上させることができるが、金型の大型化を引き起こす。また、金型の合わせ面が増加し、金型の整備時の精度合わせが難しくなる問題を有している。したがって、既存の設備に適用することが困難である。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、既存の設備に適用が容易でありながら、金型内の気密性を向上させることができる減圧鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、
主型とスライドコアからなる金型を有する減圧鋳造装置であって、
前記スライドコアは、減圧手段に連結されている減圧配管が接続されている中空部と、前記中空部に連通している開口部とを有し、
前記開口部は、型閉じされた際に前記主型と接する摺動面に、形成されている
ことを特徴とする減圧鋳造装置である。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した本発明によれば、キャビティを減圧する際に、スライドコアの中空部を減圧することで、主型とスライドコアの摺動面との間のシール不完全部からキャビティに流入しようとする外気を、スライドコアの摺動面に形成されている開口部によって吸引することができる。したがって、外気がキャビティに進入することが抑制されるため、金型内の気密性を向上させることができる。
【０００９】
また、シール材を配置するための部位が不要であり、シール材の交換などのための作業工数の増加や、金型の大型化が防がれる。さらに、合わせ面が増加しないため、金型の整備時の精度は変わらない。つまり、スライドコアの構造のみが変更されているため、既存の設備に容易に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、第１実施の形態に係る減圧鋳造装置の金型の正面図、図２は、図１の金型の可動型を開いた状態における側面図である。
【００１１】
第１実施の形態に係る減圧鋳造装置の金型は、可動型１０と固定型２０とからなる主型と、スライドコア３０とを有する。可動型１０は、固定型２０に対して進退動可能である。スライドコア３０は、可動型１０の進退動方向と交差する方向に移動可能である。
【００１２】
主型１０，２０およびスライドコア３０は、型閉じ時にキャビティ４０を形成する。キャビティ４０は、アルミニウム等の金属溶湯を減圧下で注湯して、製品を鋳造するために使用される。
【００１３】
スライドコア３０は、形状部３１と摺動部３２と支持部３５とを有する。形状部３１は、凸状であり、鋳造製品の中空部を形成するために使用される。摺動部３２は、スライドコア３０を主型１０，２０に挿入する際に、主型１０，２０と接する部位（摺動面）を有する。支持部３５は、フランジ状であり、スライドコア３０が主型１０，２０に挿入された場合に、主型１０，２０の端面と接触する。
【００１４】
主型１０，２０およびスライドコア３０の間には、シール材５０，５１が設けられている。シール材５０は、キャビティ４０の外縁を覆うように、キャビティ４０の外側に配置され、キャビティ４０が減圧された際に、可動型１０と固定型２０との合わせ面６０を経由して、外気がキャビティ４０に流入すること防ぐ。シール材５０は、スライドコア３０の摺動部３２を除いた（一部破断した）略矩形のリング状を呈している。
【００１５】
シール材５１は、支持部３５のつば部に沿って配置され、キャビティ４０が減圧される際に、主型１０，２０の端面と支持部３５のつば部との合わせ面を経由して、外気がキャビティ４０に流入すること防ぐ。シール材５１は、略矩形のリング状を呈している。
【００１６】
また、摺動部３２と主型１０，２０との間に形成される、気密性を確保することが困難であるシール不完全部には、シール材が設けられていない。しかし、摺動部３２は、減圧手段７０に連結されている減圧配管３６が接続されている中空部３３と、中空部３３に連通している開口部３４とを有する。つまり、型閉じされた際に主型１０，２０と接する摺動面に、開口部３４が形成されている。
【００１７】
したがって、キャビティ４０を減圧する際に、スライドコア３０の中空部３３を減圧することで、主型１０，２０とスライドコア３０の摺動面との間のシール不完全部からキャビティ４０に流入しようとする外気を、スライドコア３０の摺動部３２に形成されている開口部３４によって吸引することができる。そのため、外気がキャビティ４０に進入することが抑制されるため、金型内の気密性を向上させることができる。
【００１８】
シール材を使用しないため、シール材を配置するための部位が不要であり、シール材の交換などのための作業工数の増加や、金型の大型化が防がれる。さらに、合わせ面が増加しないため、金型の整備時の精度は変わらない。つまり、スライドコア３０の構造のみが変更されているため、既存の設備に容易に適用することができる。
【００１９】
キャビティ４０に進入しようとする外気の大部分は、可動型１０と固定型２０との合わせ面６０の境界６１に面しているスライドコア３０の摺動面の近傍を通過する。したがって、開口部３４は、可動型１０と固定型２０との合わせ面６０の境界６１に面していることが好ましい。
【００２０】
この場合、開口部３４は、主たるシール不完全部に隣接しているため、外気を効率的に吸引し、外気がキャビティ４０に進入することを抑制する。したがって、金型内の気密性を効率的に向上させることができる。
【００２１】
スライドコア３０の中空部３３の減圧は、注湯が完了した後に停止されることが好ましい。この場合、キャビティ４０の減圧が停止された後の注湯の際における減圧度の低下を抑制することができるため、例えば、流入した空気が鋳物に閉じ込められ、熱処理により鋳物の表面に凹凸が発生することはない。したがって、鋳物品質を向上させることができる。
【００２２】
なお、減圧手段７０は、キャビティ４０を減圧するための減圧手段と同一であり、共有されている。したがって、設備コストを低減することが可能である。減圧手段７０は、キャビティ４０を減圧するためにも利用されるため、良好な排気量および到達真空度を有し、制御性に優れた真空ポンプ、例えば、往復動式ポンプや回転式ポンプ等の容積移送式真空ポンプが好ましい。
【００２３】
次に、スライドコア３０の構成を詳細に説明する。図３は、図１および図２に示されるスライドコアの平面図、図４は、図３のスライドコアの側面図である。
【００２４】
スライドコア３０の摺動部３２に形成される開口部３４は、矩形形状の溝孔からなり、可動型１０と固定型２０との合わせ面６０の境界６１に沿って配置される。矩形形状の溝孔は、加工が容易である点で好ましい。なお、開口部３４は、略平行に複数設けることも可能である。
【００２５】
開口部３４の面積は、摺動面に面する合わせ面６０の境界６１の長さと、摺動面のクリアランスとの積によって定義されるシール不完全面積の４倍以上であることが好ましい。この場合、金型内の気密性を顕著に向上させることができる。しかし、開口部３４の面積の増加に伴って、減圧するために必要とされるエネルギは、上昇するが、気密性の向上に対する効果が薄れる。したがって、例えば、８倍以下とすることが好ましい。
【００２６】
また、スライドコア３０の中空部３３は、加圧ガス供給手段に連結されている加圧配管３７が接続されている。そのため、進入した溶湯が凝固することで形成された異物が、開口部３４に付着して目詰まりを引き起こしても、加圧ガスを開口部３４から噴出させることで、目詰まりを取り除く（クリーニングする）ことができる。
【００２７】
加圧ガス配管は、独立に設けることに限定されず、配管の一部を減圧配管と共有することも可能である。例えば、中空部３３に接続されている配管に３方弁を設けて、加圧配管および減圧配管を接続することで、切り替え式の構造とすることができる。また、減圧鋳造装置の動作シーケンスに、加圧ガス供給手段の作動タイミングを組み込む場合、鋳造のサイクル毎に、開口部３４のクリーニングを自動的に実行させることが可能である。
【００２８】
加圧配管３７には、配管の圧力を測定するための圧力測定手段３８が設けられている。したがって、開口部３４の目詰まりが除去できない場合、圧力の上昇が測定されるため、開口部３４の異常を自動的に検出することができる。そのため、例えば、圧力上昇が測定された際に、警報信号を出力させることで、アラームを鳴らしたり、ストップ信号を出力させることで、減圧鋳造装置を停止させることができる。
【００２９】
次に、鋳造方法を説明する。図５は、第１実施の形態に係る減圧鋳造装置における型閉じ前の状態を説明するための側面図、図６は、図５に続く、型閉じ工程および鋳造工程を説明するための概略図、図８は、図６に続く、型開き工程を説明するための概略図である。なお、固定型２０および減圧手段７０は、図を簡略化するため省略されている。
【００３０】
また、図７は、キャビティの減圧度と経過時間との関係を説明するためのグラフである。実線は、開口部３４の面積がシール不完全面積の４倍である場合を示している実施例１である。破線は、開口部３４の面積がシール不完全面積の８倍である場合を示している実施例２である。一点鎖線は、スライドコアに開口部が設けられていない場合を示している比較例である。
【００３１】
まず、可動型１０を固定型２０に型閉めする。そして、スライドコア３０の摺動部３２を挿入し、スライドコア３０の支持部３５を、主型１０，２０の端面と接触させる。
【００３２】
スライドコア３０が型閉めされると、可動型１０と固定型２０との合わせ面６０に配置されているシール材５０によって、スライドコア３０の摺動面を除いて、キャビティ４０は密閉される。また、スライドコア３０の支持部３５と主型１０，２０の端面とは、支持部３５のつば部に配置されるとシール材５１によって、密閉される。
【００３３】
その後、キャビティ４０の減圧開始と共に、スライドコア３０の中空部３３に接続された減圧配管３６が開かれ、スライドコア３０の開口部３４による吸引が開始される。真空配管の圧力は、例えば、−９３〜−９７ＭＰａである。
【００３４】
スライドコア３０の摺動部３２に形成されている開口部３４は、可動型１０と固定型２０との合わせ面６０の境界６１に面しているスライドコア３０の摺動面の近傍を通過する外気を効率的に吸引し、外気がキャビティ４０に進入することを抑制する。そのため、金型内の気密性を効率的に向上させる。つまり、図７に示されるように、実施例１，２は、比較例１に比べて、キャビティ４０の減圧度が上昇する。
【００３５】
次に、キャビティ４０の減圧を停止し、注湯を開始する。注湯時間は、例えば、０．６秒である。注湯完了後、スライドコア３０の中空部３３の減圧つまり開口部３４の吸引が停止される。この結果、図７に示されるように、キャビティ４０の減圧が停止された後の注湯の際における減圧度の低下が抑制される。したがって、実施例１，２は、比較例に比べ、鋳物品質を向上させることができる。
【００３６】
なお、スライドコア３０の摺動部３２のクリアランスは、加熱による膨張によって減少する。また、アルミニウムなどの溶湯は、粘度が大きく、注湯時間も短い。したがって、注湯の際に開口部３４において吸引していても、溶湯は流れ込まない。
【００３７】
溶湯凝固後、スライドコア３０を後退させ、型開きして製品を取り出す（図８参照）。この際、スライドコア３０の中空部３３に接続された加圧配管３７が開かれ、スライドコア３０の開口部３４を経由して、加圧ガスが噴出される。これによって、開口部３４のクリーニングが、自動的に実行される。
【００３８】
なお、開口部３４の目詰まりが除去できない場合、圧力測定手段３８によって圧力の上昇が測定されるため、開口部３４の異常が自動的に検出される。そして、開口部３４の異常が検出された場合、例えば、アラームが鳴らされ、減圧鋳造装置が停止する。
【００３９】
以上のように第１実施の形態は、既存の設備に適用が容易でありながら、金型内の気密性を向上させることができる減圧鋳造装置を、提供することが可能である。
【００４０】
なお、スライドコア３０の開口部３４の形状は、矩形形状の溝孔に限定されず、図９に示されるように、可動型１０と固定型２０との合わせ面６０の境界６１に沿って直列に形成される複数の孔部から構成することも可能である。この場合、開口部３４の形成によるスライドコアの強度に対する影響を抑制することができる。
【００４１】
また、図１０に示されるように、直列に形成される複数の孔部のセットを略平行に複数設けることも可能である。
【００４２】
図１１は、本発明の第２実施の形態に係る減圧鋳造装置を説明するための側面図である。なお、第１実施の形態と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００４３】
第２実施の形態は、減圧手段に関し、第１実施の形態と概して異なっている。詳述すると、スライドコア１３０の中空部１３３を減圧するための減圧手段１７０は、キャビティ１４０を減圧するための減圧手段（不図示）から独立している水流ポンプ（アスピレータ）であり、給水口１７１、吸気口１７２、排出口１７３を有する。なお、キャビティ１４０を減圧するための減圧手段は、例えば、往復動式ポンプや回転式ポンプ等の容積移送式真空ポンプである。
【００４４】
給水口１７１は、例えば、工場の循環水配管系１８０から延長している給水配管１８１が連結され、減圧のために利用される媒体である水が導入される。給水配管１８１の途中には、電磁バルブ１８２が配置されており、水の導入が制御自在とされている。水は、到達真空度の観点から、低温の冷却水を適用することが好ましい。
【００４５】
吸気口１７２は、スライドコア１３０の中空部１３３に接続されている減圧配管１３６が連結されている。したがって、給水口１７１に水が導入されると、中空部１３３内部の気体が、減圧配管１３６および吸気口１７２を介して、減圧手段１７０に引き込まれ（吸気され）、中空部１３３が減圧される。
【００４６】
排出口１７３は、減圧のために利用された水および吸気口１７２に引き込まれた気体を排出するために使用される。排出口１７３の下方には、循環水配管系１８０から延長している排水配管１８４が連結された受器１８３が、配置されており、排水が、回収される。
【００４７】
以上のように、減圧手段１７０は、可動部を有しない比較的構造が単純である水流ポンプからなり、かつ、既存の設備つまり工場の循環水配管系１８０を利用することができるため、安価かつ省スペースを実現することが可能である。
【００４８】
なお、減圧手段１７０は、水流ポンプに限定されず、たとえば、空気エジェクタなどの他の運動量輸送式ポンプを適用することも可能である。また、減圧手段１７０に、逆止弁を設けることも好ましい。
【００４９】
次に、第２実施の形態に係る鋳造方法を説明する。
【００５０】
まず、可動型を固定型１２０に型閉めする（図６参照）。そして、スライドコア１３０の摺動部１３２を挿入し、スライドコア１３０の支持部１３５を主型の端面と接触させる。
【００５１】
スライドコア１３０が型閉めされると、可動型と固定型１２０との合わせ面に配置されているシール材１５０によって、スライドコア１３０の摺動面を除いて、キャビティ１４０は密閉される。また、スライドコア１３０の支持部１３５と主型の端面とは、支持部３５のつば部に配置されるとシール材１５１によって、密閉される。
【００５２】
その後、キャビティ１４０の減圧開始と共に、電磁バルブ１８２が開かれ、減圧手段１７０の給水口１７１に水が導入される。その結果、減圧手段１７０の吸気口１７２による気体の引き込みが開始され、スライドコア１３０の中空部１３３を減圧する。
【００５３】
スライドコア１３０の摺動部１３２に形成されている開口部１３４は、可動型と固定型１２０との合わせ面の境界に面しているスライドコア１３０の摺動面の近傍を通過する外気を効率的に吸引し、外気がキャビティ１４０に進入することを抑制する。そのため、金型内の気密性を効率的に向上させる。この際、減圧手段１７０は、キャビティ１４０を減圧するための減圧手段から独立しているため、キャビティ側の減圧能力および到達真空度の低下が抑制される。
【００５４】
次に、キャビティ１４０の減圧を停止し、注湯を開始する。注湯完了後、電磁バルブ１８２を閉じ、減圧手段１７０の給水口１７１に対する水の導入を停止することで、スライドコア１３０の中空部１３３の減圧つまり開口部１３４の吸引が停止される。つまり、キャビティ１４０の減圧が停止された後の注湯の際において、減圧手段１７０は稼動しているため、減圧度の低下が抑制される。
【００５５】
溶湯凝固後、スライドコア１３０を後退させ、型開きして製品を取り出す（図８参照）。この際、スライドコア１３０の中空部１３３に接続された加圧配管１３７が開かれ、スライドコア１３０の開口部１３４を経由して、加圧ガスが噴出される。これによって、開口部１３４のクリーニングが、自動的に実行される。
【００５６】
以上のように第２実施の形態は、キャビティ側の減圧能力および到達真空度の低下の抑制を、安価かつ省スペースで実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る減圧鋳造装置の金型の正面図である。
【図２】図１の金型の可動型を開いた状態における側面図である。
【図３】図１および図２に示されるスライドコアの平面図である。
【図４】図３のスライドコアの側面図である。
【図５】第１実施の形態に係る減圧鋳造装置における型閉じ前の状態を説明するための側面図である。
【図６】図５に続く、型閉じ工程および鋳造工程を説明するための側面図である。
【図７】キャビティの減圧度と経過時間との関係を説明するためのグラフである。
【図８】図６に続く、型開き工程を説明するための側面図である。
【図９】スライドコアの開口部の変形例を説明するための平面図である。
【図１０】スライドコアの開口部の別の変形例を説明するための平面図である。
【図１１】本発明の第２実施の形態に係る減圧鋳造装置を説明するための側面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０・・可動型（主型）、
２０・・固定型（主型）、
３０・・スライドコア、
３１・・形状部、
３２・・摺動部、
３３・・中空部、
３４・・開口部、
３５・・支持部、
３６・・減圧配管、
３７・・加圧配管、
３８・・圧力測定手段、
４０・・キャビティ、
５０，５１・・シール材、
６０・・合わせ面、
６１・・境界、
７０・・減圧手段、
１２０・・固定型、
１３０・・スライドコア、
１３２・・摺動部、
１３３・・中空部、
１３４・・開口部、
１３５・・支持部、
１３６・・減圧配管、
１３７・・加圧配管、
１４０・・キャビティ、
１５０，１５１・・シール材、
１７０・・減圧手段、
１７１・・給水口、
１７２・・吸気口、
１７３・・排出口、
１８０・・循環水配管系、
１８１・・給水配管、
１８２・・電磁バルブ、
１８３・・受器、
１８４・・排水配管。
【図１】
2004243411.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】
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【図７】
2004243411.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004243411.tif 000011
【図１０】
2004243411.tif 000012
【図１１】
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