(57)【要約】【課題】鋳物の生産条件として、上鋳型を下鋳型に重ね合わせたのち、加圧するプレス工程のプレス速度を制御して高い品質の鋳物製品を得ることができる鋳物製品の鋳造方法及び鋳造用プレス装置を提供する。【解決手段】製品輪郭形状の凹部を有する下鋳型と、該下鋳型に重ね合わせることにより、前記鋳物製品を鋳造するためのキャビティを画成する製品輪郭形状の膨出部を有する上鋳型とを備える鋳型を用いて鋳物製品を鋳造する鋳造方法及び鋳造用プレス装置。前記鋳造方法は前記下鋳型の凹部に鋳物製品を鋳造するのに必要な所定の量の溶融金属を注湯する工程と、前記上鋳型を所定の第１速度により該上鋳型が該溶融金属の表面に接触を開始する直前の所定の位置まで下降する工程と、該直前の所定の位置以降は該上鋳型を所定の第２速度に切り替えて下降する工程と、重ね合わせる該上鋳型の状態情報を検出する工程と、該状態情報が所定の状態情報に達したことを検出したのち、該上鋳型の下降を停止する工程とを含んでいる。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型造型法によって造型された上鋳型と下鋳型を重ね合わせることにより、鋳物製品を鋳造するための製品輪郭形状を呈するキャビティを画成する鋳型を用いて鋳物製品を鋳造する鋳造方法であって、
前記下鋳型に鋳物製品を鋳造するのに必要な所定の量の溶融金属を注湯する工程と、
前記上鋳型を所定の第１速度により該上鋳型が該溶融金属の表面に接触を開始する直前の所定の位置まで下降する工程と、
該直前の所定の位置以降は該上鋳型を所定の第２速度に切り替えて下降する工程と、
該上鋳型を前記下鋳型に重ね合わせる該上鋳型の状態情報を検出する工程と、
該状態情報が所定の状態情報に達したことを検出したのち、該上鋳型の下降を停止する工程
とを含む鋳物製品の鋳造方法。
【請求項２】
前記第２速度が、あらかじめ求められた鋳物製品の重量との関係式に基づいて、前記鋳物製品の重量に応じた適正な速度に設定される工程を含む請求項１記載の鋳物製品の鋳造方法。
【請求項３】
前記関係式が、前記第２速度の増加に伴い鋳物製品の重量が減少する二次曲線の関係式である請求項２記載の鋳物製品の鋳造方法。
【請求項４】
前記第２速度が、前記鋳物製品の重量と第２速度との関係式から±８５〜８８％の範囲内の速度である請求項２または３記載の鋳物製品の鋳造方法。
【請求項５】
前記上鋳型の状態情報が、該上鋳型が前記溶融金属および前記下鋳型から受ける加圧力、または該上鋳型が下降した距離である請求項1、２または３記載の鋳物製品の鋳造方法。
【請求項６】
請求項１記載の鋳物製品の鋳造方法に用いられるプレス装置であって、
可動フレームと、
該可動フレームに設けられる昇降手段と、
該昇降手段のロッドの先端部に連結される鋳型加圧板と、
該加圧板に立設されるガイドロッドと、
前記鋳型加圧板に設けられ、前記上鋳型を支持する固定手段と、
前記昇降手段を作動させて前記下鋳型に重ね合わされる該上鋳型の状態情報を検出する検出手段と、
前記可動フレーム、昇降手段および固定手段の動作を制御するとともに、該検出手段の検出に基づいて前記昇降手段の動作を制御する制御手段とを備えており、
該制御手段における前記昇降手段の動作としての下降の速度が、前記上鋳型を該上鋳型が該溶融金属の表面に接触を開始する直前の所定の位置まで下降させる所定の第１速度と、該直前の所定の位置以降は該第１速度を切り替えて該上鋳型を下降させる所定の第２速度に設定されてなる鋳造用プレス装置。
【請求項７】
前記制御手段が、あらかじめ求められた鋳物製品の重量と第２速度との関係式を記憶するメモリ回路と、前記鋳物製品の重量に応じた適正な第２速度に設定する設定回路を具備してなる請求項６記載の鋳造用プレス装置。
【請求項８】
前記関係式が、前記第２速度の増加に伴い鋳物製品の重量が減少する二次曲線の関係式である請求項７記載の鋳造用プレス装置。
【請求項９】
前記第２速度が、前記鋳物製品の重量と第２速度との関係式から±８５〜８８％の範囲内の速度である請求項７または８記載の鋳造用プレス装置。
【請求項１０】
前記上鋳型の状態情報が、該上鋳型が前記溶融金属および前記下鋳型から受ける加圧力、または該上鋳型が下降した距離である請求項６、７または８記載の鋳造用プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋳物製品の鋳造方法および該鋳造方法に用いられるプレス装置に関する。さらに詳しくは、鋳物製品を鋳造するのに必要な所定の量の溶融金属が注入される下鋳型に上鋳型を重ね合わせることにより、鋳物製品を鋳造する鋳物製品の鋳造方法および該鋳造方法に用いられるプレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上鋳型と下鋳型を重ね合わせた鋳型に画成されるキャビティに溶融金属を注入して鋳物を鋳造する生産においては、溶融金属の流動を制御し、かつ、不純物並びにガスの巻き込みを防止することで不良発生を防止し良品を得ることを目的に、鋳造方案と呼ばれる製品形状とは関係のない溶融金属の流路を設けることが慣習的に必要不可欠とされてきた（たとえば非特許文献１参照）。しかしながら、鋳造方案を設けることで鋳物の歩留まりが低下したり、鋳型の解枠後鋳造方案を除去したりする必要があるなど、鋳物の生産性並びにコストを阻害する要因となっていた。
【０００３】
そこで、鋳物の歩留まりを上げる方法として、各種の鋳型造型法によって造型された主型でありかつ鋳造方案を達成するのに必要なキャビティを有せず鋳物製品鋳造用として必要なキャビティだけを有する下鋳型と、各種の鋳型造型法によって造型された主型でありかつ鋳造方案を達成するのに必要なキャビティを有せず前記下鋳型のキャビティとで鋳物製品鋳造用のキャビティを画成可能な突起部分を有する上鋳型とを用いて鋳造を行う方法であって、前記鋳物製品だけを鋳造するのに必要な量の溶融金属を前記下鋳型のキャビティ内に注入した後、前記上鋳型の突起部分を溶湯注入の前記キャビティ内に進入させて前記鋳物製品だけを鋳造するのに必要なキャビティを画成するようにして前記上鋳型を前記下鋳型に重ね合わせる鋳造方法（砂型プレスキャスティングプロセス）が提案されている（特許文献１参照）。この鋳造方法では、所望の鋳物製品を溶融金属の歩留まりが高い状況で容易、かつ確実に鋳造することができる。
【０００４】
【非特許文献１】（社）日本鋳造工学会  図解 鋳造用語辞典  初版  日本国発行      日刊工業新聞社発行  １９９５年１１月３０日  ２１２頁の湯口系
【特許文献１】特開２００５−５２８７１号公報
【発明の開示】
【０００５】
しかしながら、前記鋳造方法では、下鋳型へ溶湯を供給した後、上鋳型を重ね合わせることで製品形状を成形する方法であるため、良好な鋳物製品を得るためには、従来の鋳造方案とは異なる、たとえば鋳物製品の重量や、形状、注湯量、プレス速度、プレス荷重などの種々の製造要因を考慮した鋳物の生産条件が明確化された量産プロセスの確立が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、鋳物の生産条件として、上鋳型を下鋳型に重ね合わせる際に、加圧するプレス工程のプレス速度を制御して高い品質の鋳物製品を得ることができる鋳物製品の鋳造方法および該鋳造方法に用いられるプレス装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の鋳物製品の鋳造方法は、鋳型造型法によって造型された上鋳型と下鋳型を重ね合わせることにより、鋳物製品を鋳造するための製品輪郭形状を呈するキャビティを画成する鋳型を用いて鋳物製品を鋳造する鋳造方法であって、前記下鋳型に鋳物製品を鋳造するのに必要な所定の量の溶融金属を注湯する工程と、前記上鋳型を所定の第１速度により該上鋳型が該溶融金属の表面に接触を開始する直前の所定の位置まで下降する工程と、該直前の所定の位置以降は該上鋳型を所定の第２速度に切り替えて下降する工程と、該上鋳型を前記下鋳型に重ね合わせる該上鋳型の状態情報を検出する工程と、該状態情報が所定の状態情報に達したことを検出したのち、該上鋳型の下降を停止する工程とを含むことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の鋳造用プレス装置は、前記鋳物製品の鋳造方法に用いられるプレス装置であって、可動フレームと、該可動フレームに設けられる昇降手段と、該昇降手段のロッドの先端部に連結される鋳型加圧板と、該加圧板に立設されるガイドロッドと、前記鋳型加圧板に設けられ、前記上鋳型を支持する固定手段と、前記昇降手段を作動させて前記下鋳型に重ね合わされた該上鋳型の状態情報を検出する検出手段と、前記可動フレーム、昇降手段および固定手段の動作を制御するとともに、該検出手段の検出に基づいて前記昇降手段の動作を制御する制御手段とを備えており、該制御手段における前記昇降手段の動作としての下降の速度が、前記上鋳型を該上鋳型が該溶融金属の表面に接触を開始する直前の所定の位置まで下降させる所定の第１速度と、該直前の所定の位置以降は該第１速度を切り替えて該上鋳型を下降させる所定の第２速度に設定されてなることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、上鋳型の下降速度を第１速度から第２速度に切り替えるとともに、該上鋳型の状態情報が所定の状態情報になると、上鋳型の下降を停止し、プレスを完了させるプレス制御をしているため、注湯からプレス完了までの時間を最短とするようにでき、キャビティ内の溶融金属の温度分布を均一化することにより、金属組織の均一化を図ることができる。また、プレス時の加圧力を検知することにより上鋳型を下鋳型に押し込み過ぎることがないので、寸法精度の面でも常に良質な鋳造製品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の鋳物製品の鋳造方法は、鋳物製品を鋳造するのに必要な所定の量の溶融金属が注入される、たとえば製品輪郭形状の一部を呈する凹部を有する下鋳型と、該下鋳型に重ね合わせることにより、前記鋳物製品を鋳造するためのキャビティを画成する、たとえば製品輪郭形状の一部を呈する膨出部を有する上鋳型とからなる鋳型を用いることができる。前記下鋳型および上鋳型は、生型、シェル型、コールドボックス法鋳型または自硬性鋳型などの各種の鋳型造型法を用いて適宜造型することができる。また、本発明は上鋳型または下鋳型に中子を配置することがある。また、本発明の鋳型には多孔性金型も含まれる。さらに、鋳型造型法は、スクイズ、ブロースクイズ、流気加圧造型法またはこれらの複合に限らず、切削、流し込み方法などの造型方法とすることができる。なお、前記鋳物製品とは、たとえば解枠後の鋳型から取り出された一般の鋳物素材から、湯口、湯道および堰などの湯口系、押湯、揚りおよびガス抜きなどの鋳造方案を取り除いたものであって、機械に最終部品として取り付けられたり、単独で販売される状態のものをいい、たとえば円形のブレーキドラムや四角いケースなどである。また、前記溶融金属とは、鉄や非鉄金属が溶解していて下鋳型に注入可能なものをいう。
【００１１】
以下、添付図面に基づいて本発明の鋳物製品の鋳造方法および該鋳造方法に用いられるプレス装置を説明する。図１および図６に示されるように、本発明の一実施の形態に用いられる鋳造用プレス装置Ａは、造型ラインに沿って取鍋傾動方式の注湯機Ｐに対向して配置されている。このプレス装置Ａは、横方向（図１の紙面左右方向）Ｓに往復移動する走行台車（図示せず）に連結される可動フレーム１と、該可動フレーム１に設けられる昇降手段Ｂと、該昇降手段Ｂのロッド２の先端部２ａに連結される鋳型加圧板３と、該鋳型加圧板３の四隅に立設されるガイドロッド４と、上鋳型Ｆ１を前記鋳型加圧板３の４辺のうち対向する２辺から支持する、たとえば４個の固定手段Ｃと、下鋳型Ｆ２に重ね合わされた該上鋳型Ｆ１が注湯後の溶融金属１２および該下鋳型Ｆ２から受ける加圧力（溶融金属１２および上下鋳型の見切り面から受ける圧力）を検出する検出手段Ｄと、制御手段Ｅとを備えている。なお、前記ガイドロッド４は、本実施の形態では、鋳型加圧板３の四隅に立設されているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば鋳型加圧板３の対角位置に立設することもできる。
【００１２】
前記昇降手段Ｂは、電動式、油圧式または空気圧式によりロッド２が昇降可能であれば、本発明において、とくに限定されるものではなく、実施の形態では、位置および速度を高精度に制御できる電動サーボシリンダが用いられている。この電動サーボシリンダには、ねじ機構、駆動モータおよび位置検出器としてのロータリーエンコ−ダなどが内蔵されている。なお、この位置および速度を制御できる電動サーボシリンダに代えて、速度を制御できる電動サーボシリンダと位置を検出して位置決めを制御するために、リニアスケールを用いることもできる。
また、前記固定手段Ｃは、前記上鋳型Ｆ１を鋳型加圧板３に支持することができる構成であれば、とくに限定されるものではないが、たとえばエアシリンダなどの駆動機構と該駆動機構の作動により回動または伸縮するクランプ部材とから構成することができる。または、電磁力を用いた支持構造や、吸引力を用いた支持構造とすることもできる。
また、前記検出手段Ｄは、上鋳型Ｆ１が溶融金属１２および下鋳型Ｆ２から受ける加圧力を検出する機能を有していれば、とくに限定されるものではなく、前記昇降手段Ｂの種類により適宜選定することができる。本実施の形態では、昇降手段Ｂとして電動サーボシリンダが用いられているので、前記昇降手段Ｂのロッド先端部２ａに設けられるロードセルが選定されている。
また、前記制御装置Ｅは、前記走行台車の往復移動の動作回路、昇降手段Ｂの昇降動作である上昇速度や下降速度、停止を制御する動作回路、固定手段Ｃの動作回路およびこれらの動作回路を連動して制御する回路ならびに予め入力される情報である上鋳型の状態情報などを記憶させるメモリなどから構成されている。
【００１３】
本発明においては、前記下鋳型Ｆ２へ注湯された溶融金属１２が凝固する前に、すばやく上鋳型Ｆ１を重ね合わせ、プレスして鋳造品形状を転写する必要があるため、前記昇降手段Ｂのロッド２の動作である下降速度が、前記上鋳型Ｆ１を該上鋳型Ｆ１が前記下鋳型Ｆ２の凹部１１に注湯された溶融金属１２の表面に接触を開始する直前の所定の位置（溶融金属１２の表面から上鋳型Ｆ１の膨出部１３までの距離）まで下降させる所定の第１速度と、該直前の所定の位置以降は該第１速度を切り替えて上鋳型Ｆ１を下降させる所定の第２速度に設定されている。
また、前記制御手段Ｅは、上鋳型の状態情報として、前記下鋳型Ｆ２に重ね合わされた該上鋳型Ｆ１が前記溶融金属１２および該下鋳型Ｆ２から受ける加圧力を前記検出手段Ｄにより検出し、所定の情報値として所定の加圧力に達したという検出信号に基づいて、該上鋳型Ｆ１の下降を停止するように前記昇降手段Ｂの動作を制御している。
【００１４】
前記上鋳型Ｆ１の所定の位置は、鋳造品の形態としての上鋳型Ｆ１の膨出部１３の形状や前記昇降手段Ｂの下降速度である前記所定の第１速度と関係がある。たとえば膨出部１３の表面が平坦であり、第１速度が速い場合には、上鋳型Ｆ１よる風圧が大きくなり溶融金属１２の表面が乱れ、上下鋳型Ｆ１、Ｆ２を重ね合わせるときに空気が残り鋳造製品内に巻き込まれる可能性があるため、所定の位置は大きくしなければならない。すなわち上鋳型Ｆ１と溶融金属１２の表面との間隔を広げる必要がある。これに対し、第１速度が遅い場合には、溶融金属１２が凝固し上鋳型Ｆ１がプレス完了位置まで到達しないこともあるため、所定の位置は小さくしなければならない。したがって、前記所定の位置と所定の第１速度は、あらかじめ鋳造品の形態や、溶融金属の注湯温度、溶融金属の材質を考慮して実験により適宜設定することができる。本実施の形態では、前記鋳造品の形態としての膨出部１３がピラミッド形状であり、溶融金属の注湯温度が液相線温度より１００〜２００℃以上の高い温度であることから、第１速度を前記電動サーボシリンダの仕様上最高速度、たとえば約３７５ｍｍ／ｓに設定するとともに、所定の位置を１〜１００ｍｍに設定している。
【００１５】
本実施の形態における鋳造方法では、下鋳型へ供給された溶湯が凝固する前に、すばやく上鋳型を重ね合わせ鋳型形状を転写する必要がある。このため、前記所定の第２速度については、速い場合には溶融金属１２に過剰な圧力が掛かり、たとえば製品表面に差し込みが生じる可能性があり、遅い場合には溶融金属１２がプレス途中に凝固し、上鋳型Ｆ１がプレス完了位置まで到達しないこともあるため、種々の製造要因、たとえば鋳物製品の重量や、形状、注湯量、注湯温度などを考慮した実験により適宜選定しなければならない。
そこで、本実施の形態では、溶融金属の温度（溶湯温度）が約１３６０℃と約１４００℃の場合について、表1に示される鋳物製品の重量に対する第２速度（プレス速度）の適正な範囲を求める実験を行った。その結果を図２に示す。
【００１６】
【表１】
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なお、図２において、○印は、溶湯温度が約１３６０℃と約１４００℃で差し込みが発生しなかった実験値である。また、△印は、溶湯温度が約１４００℃では差し込みが発生しないが、溶湯温度が約１３６０℃では、差し込みがわずかに見かけられた実験値である。また、×印は、溶湯温度に関係なく差し込みが発生した実験値である。なお、差し込みが発生した箇所は、図３に示される符号Ｒの領域であり、上鋳型Ｆ１と下鋳型Ｆ２とのあいだの鋳物製品Ｗの肉厚Ｈ１、Ｈ２の違いの箇所であった。これは、製品肉厚の大きい箇所から小さい箇所へ溶湯が流れるときに過剰な溶湯圧が発生したためと思われる。図２から、製品の重量と第２速度との関係には、第２速度の増加に伴い鋳物製品の重量が減少する二次曲線の関係式で表されることがわかる。そして、溶湯温度により第２速度の上限値のラインＵＬと下限値のラインＤＬは中心点のラインＭＬから±８５〜８８％の範囲に定めることができる。たとえば、溶湯温度が通常使用される約１４００℃である場合、範囲を±８５％として、製品の重量が５ｋｇのときは、第２速度の中心は４０ｍｍ／ｓであるため、上限値は４０×（１＋０．８５）＝７４ｍｍ／ｓであり、下限値は４０×（１−０．８５）＝６ｍｍ／ｓとなる。
【００１７】
したがって、前記制御手段Ｅは、あらかじめ求められた鋳物製品の重量と第２速度との関係式を記憶するメモリ回路と、前記鋳物製品の重量に応じた適正な第２速度に設定する設定回路とを具備するのが好ましい。これにより、前記関係式に基づいて、鋳物製品の重量に応じた適正な第２速度の範囲を設定して良好な鋳物製品を得ることが可能となる。また、この鋳物製品の重量に対する適正な第２速度を把握することで、対象製品の変更に対する第２速度の設定が容易となり、条件設定に要す時間を短縮することができる。
【００１８】
さらに、前記所定の加圧力は、上下鋳型Ｆ１、Ｆ２が接触を開始し、かつ上鋳型Ｆ１を押し込み過ぎない位置でプレスを停止させるために、上鋳型の見切り面の面積や、上下鋳型の形態、プレス速度に基づいて、あらかじめ実験により設定することができる。
【００１９】
本実施の形態では、溶融金属の温度（注湯温度）を変えて実験を行った。まず、図４に示されるように、注湯温度が約１４０６℃の場合の加圧力曲線Ｌ１は、上鋳型を第２速度で下降させて該上鋳型が下鋳型に接触を開始した位置Ｐ１から加圧力が緩やかに上昇したのち、上鋳型が所定の距離まで下降した位置Ｐ２からほぼ直線状態で加圧力が上昇し始めている。この実験の加圧力曲線Ｌ１では、接触を開始した位置Ｐ１から押し込み過ぎない限界の位置Ｐ２までの加圧力Ｗが０．０１０ＭＰａであった。なお、実験条件は、上鋳型の見切り面の面積が８８８４２ｍｍ２であり、昇降手段Ｂの下降速度として第２速度が３０ｍｍ／ｓである。
【００２０】
つぎに、実験条件を同じにして注湯温度が約１３６３℃の場合の実験を行った。図５に示されるように、この実験の加圧力曲線Ｌ２は、前記加圧力曲線Ｌ１と同様に上鋳型を第２速度で下降させて該上鋳型が下鋳型に接触を開始した位置Ｐ１から加圧力が緩やかに上昇したのち、上鋳型が所定の距離まで下降した位置Ｐ２からほぼ直線状態で加圧力が上昇し始めている。この実験の加圧力曲線Ｌ２では、接触を開始した位置Ｐ１から押し込み過ぎない限界の位置Ｐ２までの加圧力Ｗが０．０１１ＭＰａであった。したがって、注湯温度が変わっても加圧力曲線はほぼ同様の形状、すなわち図４および図５に示されるように、上鋳型が下鋳型に接触を開始するまでの加圧力の範囲Ｌは上鋳型の膨出部が下鋳型内の溶湯に侵入したときの溶湯の粘性などで影響を受けて、多少上下鋳型の接触を開始する位置Ｐ１までの立ち上がりが異なるが、この位置Ｐ１からその後の押し込み過ぎない限界の位置Ｐ２までの加圧力曲線Ｌ１、Ｌ２はほぼ同様の加圧特性をしていることがわかる。
このため、本発明においては、下鋳型に重ね合わせる上鋳型が下鋳型に接触を開始した位置Ｐ１から押し込み過ぎない限界の位置Ｐ２までの範囲Ｒ内の、該上鋳型が前記溶融金属および前記下鋳型から受ける加圧力の情報のうち、該加圧力が所定の加圧力に達したという情報に基づきその時点で上鋳型の下降を停止することにする。
【００２１】
また、本発明においては、前記注湯温度が変わっても加圧力曲線は同様の加圧特性をしていることから、下鋳型に重ね合わせる上鋳型の状態情報として、前記上鋳型が下鋳型に接触を開始した位置Ｐ１から押し込み過ぎない限界の位置Ｐ２までの範囲Ｒ内の、上鋳型が下降した距離の情報のうち、該距離が所定の距離（プレス完了位置に相当する上鋳型の下降距離）に達したという情報に基づきその時点で上鋳型の下降を停止することもできる。この場合、検出手段として、前記ロータリーエンコーダやリニアスケールなどの位置検出器を用いることができる。
【００２２】
以下、本実施の形態におけるプレス工程を説明する。まず、鋳型として、生砂２１を用いて鋳枠２２内に生型造型法によって造型された主型であり、鋳物製品を鋳造するのに必要な所定の量の溶融金属１２が注入される製品輪郭形状の凹部１１を有する下鋳型Ｆ２と、生砂３１を用いて鋳枠３２内に生型造型法によって造型された主型であり、前記鋳物製品を鋳造するためのキャビティを画成する製品輪郭形状の膨出部１３を有する上鋳型Ｆ１とからなる鋳型を用いる。
【００２３】
ついで、図１に示されるように、造型後、搬送コンベヤ、たとえばローラコンベヤ５１により搬送されて来た反転状態の上鋳型Ｆ１を、造型ライン上で待機しているプレス装置Ａの鋳型加圧板３を下降させて固定手段Ｃにより鋳型加圧板３に支持したのち、造型ライン上から後退位置に移動して待機させる。そして、続いて搬送されて来た下鋳型Ｆ２が、たとえば該下鋳型Ｆ２および該下鋳型Ｆ２を載置する定盤５２の四隅に形成される開口部を通して位置決めシリンダ５３のロッドを差し込み、注湯される位置に固定される。
【００２４】
ついで、図６に示されるように、造型ラインから離れた位置に待機していた注湯機Ｐを前記下鋳型Ｆ２側に移動させて、トリベ５４を傾動し該下鋳型Ｆ２の凹部１１にキャビティ容積の１２０％の範囲の溶融金属１２を注湯する。そして、注湯が完了したのち、注湯機Ｐを後退させてプレス装置Ａを、図７に示されるように、上鋳型Ｆ１が下鋳型Ｆ２の上方の位置まで来るように移動させる。
【００２５】
ついで、図８に示されるように、前記上鋳型Ｆ１を、下鋳型Ｆ２に注湯された溶融金属１２に接触する直前位置の１５ｍｍまで、３７５ｍｍ／ｓの第１速度（矢印Ｖ）で下降させる。
【００２６】
ついで、その直前位置以降は、図９〜１０に示されるように、該上鋳型Ｆ１を１５ｍｍ／ｓの第２速度（矢印ｖ）に切り替えたのち、溶融金属の乱れを小さくさせながら下降させて、該上鋳型Ｆ１の膨出部１３を溶融金属１２内に侵入させる。そして、該上鋳型Ｆ１が前記下鋳型Ｆ２に重なり、接触を開始し始め、検出手段Ｄとしてのロードセルで検出した加圧力が０．００４ＭＰａに達する、鋳型を押し込み過ぎない位置で上鋳型Ｆ１の下降を停止する。ついで、所定の時間経過後クランプを解除し、プレス作業を完了する。
【００２７】
なお、本実施の形態では、注湯温度が変わっても加圧力曲線は同様の加圧特性をしていることから、下鋳型に重ね合わせる上鋳型の状態情報として、上鋳型の下降距離（プレス完了位置）を設定することができると述べた。すなわち、上鋳型の下降距離は下鋳型に溶融金属（溶湯）が注湯されている状態で設定されている。しかし、この溶湯有りの状態における下降距離は、上鋳型へ溶湯の反力が掛かっているときの下降距離である。このため、実際の下降距離を正確に反映していないおそれがある。また、砂型は造型圧力や、砂性状、模型形状などの変化に伴い鋳型寸法、とくに鋳型の高さ（以下、これらを単に造型条件という）に違いが生じる。
そこで、さらに高精度の下降距離を設定するために、本発明の他の実施の形態では、図１１に示されるように、下鋳型に溶融金属がない状態で、上鋳型を下鋳型に重ね合わせる工程の上鋳型へ掛かる圧力（加圧力）を測定し、所定の加圧力が掛かったときに上鋳型の下降を停止するプレス完了位置としての上鋳型の下降距離を設定する。図１１において、点Ｐ３で上下鋳型が接触し始め、ついで上鋳型と下鋳型の重ね合わせ面（見切り面）での所定の加圧力が約０．０１ＭＰａあれば、点Ｐ４で上下鋳型が密着していると考えられるため、この場合は、上鋳型の下降距離（プレス完了位置）を約２８０．４ｍｍに設定する。
本実施の形態における鋳物製品の鋳造方法は、前述の造型条件が変わる場合や一定期間毎にプレス完了位置としての上鋳型の下降距離を測定し、改めて該測定した下降距離を鋳物製品を鋳造するときの上鋳型の下降距離に設定するために、上鋳型を下鋳型に向けて下降する工程と、該上鋳型を前記下鋳型に重ね合わせたときの該上鋳型の下降移動距離と該上鋳型が前記下鋳型から受ける加圧力との関係を検出する工程と、該関係から所定の加圧力における上鋳型の下降距離を設定する工程とを行う。これにより、適正なプレス完了位置を決定できるため、寸法精度の高い鋳物製品を生産することができる。
【００２８】
前記では、鋳枠付鋳型を説明したが、鋳物砂使用量の低減などを目的とした図12に示す上鋳型Ｆ３、下鋳型Ｆ４のような金型２３ａ表面に鋳型砂を吹込み口２３ｂより吹込み、成形された砂層２３ｃの形状部分を持つバックメタル方式の鋳型を利用しても、鋳枠付鋳型と同じ、寸法精度の高い鋳物製品を生産することができる。なお、プレス装置Ａの構成、制御は、前記の鋳枠付鋳型と同じ条件で生産でき、さらに、バックアップ方法は、金型に限らず、金属球、セメント、モルタル等で成形したバックアップ型とすることもでき、形状部分を形成する砂層は、生型、シェル型、コールドボックス法鋳型、自硬性鋳型等公知の各種の鋳型造型法を用いて適宜造型することができる。
【００２９】
また、造型後もしくは鋳型合わせ後に、鋳枠から砂型を抜き出す抜枠鋳型を用いても、この工法での生産が可能である。
図１３−図１５に、鋳型合わせ後に鋳枠から砂型を抜き出す場合のプレス装置の概略構成図を示す。プレス装置Ａ２は、造型後の上鋳型Ｆ５と下鋳型Ｆ６と支持するガイドロッド４２と、上鋳型Ｆ５を昇降させる昇降手段Ｂ２と、上鋳型Ｆ５と下鋳型Ｆ６を合わせた後、鋳枠２５と砂型６を分離する抜枠手段Ｇと、砂型６を載置する定盤５２bを備えている。プレス工程は、下鋳型Ｆ６に溶湯金属１２を注湯した後、昇降手段Ｂ２により上鋳型Ｆ５と下鋳型Ｆ６を合わせ、溶融金属を成型する（図１４参照）。次に抜枠手段Ｇに設置された先端の抜枠板８が下降して、砂型６が定盤５２ｂに載置される（図１５参照）。
【００３０】
次に、図１６に造型後に鋳枠から砂型を抜き出した場合のプレス装置の概略構成図を示す。造型後鋳枠から分離された上砂型F７と下砂型F８をプレス装置Ａに設置し、前記の鋳枠付鋳型と同じ条件でプレスを行うことができる。このとき、上砂型F７と鋳型加圧板３との固定手段Ｃ２は、上砂型F７を鋳型加圧板３に支持することができる構成であれば、特に限定されるものではないが、たとえば上砂型F７の対向側面に設置されたエアシリンダ等によって挟み込むことで支持することができる。また、抜枠鋳型は、生型、シェル型、コールドボックス法鋳型、自硬性鋳型等公知の各種の鋳型造型法を用いて適宜造型することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる鋳造用プレス装置の概略構成図である。
【図２】鋳物製品の重量と第２速度との関係を示す図である。
【図３】鋳物製品に差し込み発生した箇所を示す図である。
【図４】加圧力曲線を示す図である。
【図５】溶融温度を変えた加圧力曲線を示す図である。
【図６】注湯作業工程を示す図である。
【図７】注湯後上鋳型を下鋳型の上方位置に移動させた状態を示す図である。
【図８】上鋳型を第１速度で下降させている状態を示す図である。
【図９】上鋳型を第２速度で下降させている状態を示す図である。
【図１０】上鋳型を下鋳型に重ね合わせ加圧力を与えたのち、上鋳型の下降を停止した状態を示す図である。
【図１１】下鋳型に溶融金属がない状態の加圧力曲線を示す図である。
【図１２】バックメタル方式での鋳造プレス装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図１３】鋳型合わせ後に鋳枠から砂型を抜き出す場合の鋳造用プレス装置の実施形態を示す概略構成図であって、第一工程を示す図である。
【図１４】鋳型合わせ後に鋳枠から砂型を抜き出す場合の鋳造用プレス装置の実施形態を示す概略構成図であって、第二工程を示す図である。
【図１５】鋳型合わせ後に鋳枠から砂型を抜き出す場合の鋳造用プレス装置の実施形態を示す概略構成図であって、第三工程を示す図である。
【図１６】造型後に鋳枠から砂型を抜き出した場合の鋳造用プレス装置の実施形態を示す概略構成図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月25日(2009.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型造型法によって造型された上鋳型と下鋳型を重ね合わせることにより、鋳物製品を鋳造するための製品輪郭形状を呈するキャビティを画成する鋳型を用いて鋳物製品を鋳造する鋳造方法であって、
前記下鋳型に鋳物製品を鋳造するのに必要な所定の量の溶融金属を注湯する工程と、
前記上鋳型を所定の第１速度により該上鋳型が該溶融金属の表面に接触を開始する直前の所定の位置まで下降する工程と、
あらかじめ溶融温度により求められた鋳物製品の重量に対する第２速度の関係値に基づいて、前記鋳物製品の重量に対する第２速度に設定する工程と、
該直前の所定の位置以降は該上鋳型を所定の第２速度に切り替えて下降する工程と、
該上鋳型を前記下鋳型に重ね合わせる該上鋳型の状態情報を検出する工程と、
該状態情報が所定の状態情報に達したことを検出したのち、該上鋳型の下降を停止する工程
とを含んでおり、前記上鋳型の状態情報が該上鋳型が下降した距離である鋳物製品の鋳造方法。
【請求項２】
前記第２速度が、前記鋳物製品の重量に対する第２速度の関係値の中心点から±８５〜８８％の範囲内の速度である請求項１記載の鋳物製品の鋳造方法。
【請求項３】
可動フレームと、
該可動フレームに設けられる昇降手段と、
該昇降手段のロッドの先端部に連結される鋳型加圧板と、
該加圧板に立設されるガイドロッドと、
前記鋳型加圧板に設けられ、前記上鋳型を支持する固定手段と、
前記昇降手段を作動させて前記下鋳型に重ね合わされる該上鋳型の状態情報を検出する検出手段と、
前記可動フレーム、昇降手段および固定手段の動作を制御するとともに、該検出手段の検出に基づいて前記昇降手段の動作を制御する制御手段とを備える鋳造用プレス装置であって、
該制御手段が、前記上鋳型を該上鋳型が該溶融金属の表面に接触を開始する直前の所定の位置まで下降させる所定の第１速度を、該直前の所定の位置以降は切り替えて該上鋳型を下降させる所定の第２速度に設定する設定回路と、前記上鋳型の状態情報として、該上鋳型が下降した距離を記憶するメモリとを具備してなる鋳造用プレス装置。
【請求項４】
前記制御手段が、あらかじめ溶融温度により求められた鋳物製品の重量に対する第２速度の関係値を記憶するメモリ回路と、前記鋳物製品の重量に対する第２速度に設定する設定回路を具備してなる請求項３記載の鋳造用プレス装置。
【請求項５】
前記第２速度が、前記鋳物製品の重量に対する第２速度の関係値の中心点から±８５〜８８％の範囲内の速度である請求項４記載の鋳造用プレス装置。
【国際調査報告】
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