(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を貯留した供給装置上にキャビティ内に回転子鉄心を収納した金型をセットし、その金型のキャビティ内に溶融金属に接触して酸化反応する活性気体を供給した後、そのキャビティ内に前記供給装置から溶融金属を供給するようにしたかご形回転子の製造方法において、
前記金型のキャビティ内に活性気体を供給するときには、遮蔽手段により前記供給装置とキャビティとの連通を遮断し、前記金型のキャビティ内に溶融金属を供給するときには、その遮蔽手段による前記遮断を解除して前記供給装置とキャビティとを連通させるようにした構成にあって、
前記遮蔽手段は、前記金型の一部であり、前記金型のキャビティ内に溶融金属を供給するときには、その金型の一部を正規位置に移動させることにより前記供給装置とキャビティとを連通させるようにしたことを特徴とするかご形回転子の製造方法。
【請求項２】
金型は、供給装置上にセットされるゲートプレートと、このゲートプレート上にセットされる金型本体とから構成され、金型の一部は、前記ゲートプレートであることを特徴とする請求項１記載のかご形回転子の製造方法。
【請求項３】
金型は、供給装置上にセットされるゲートプレートと、このゲートプレート上にセットされる金型本体とから構成され、金型の一部は、前記金型本体であることを特徴とする請求項１記載のかご形回転子の製造方法。
【請求項４】
遮蔽手段は、供給装置と金型との間に移動可能に介在された遮蔽体であることを特徴とする請求項１記載のかご形回転子の製造方法。
【請求項５】
金型のキャビティ内に活性気体を供給する気体供給路は、前記金型のキャビティ内に溶融金属を供給するときには、前記キャビティとの連通が遮断されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のかご形回転子の製造方法。
【請求項６】
金型のキャビティ内に収納される回転子鉄心は、収納前に予熱されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のかご形回転子の製造方法。
【請求項７】
貯留した溶融金属を押し出すためのプランジャを備えた供給装置と、
この供給装置上にセットされ、キャビティ内に回転子鉄心が収納されて、一部で前記供給装置とキャビティとの連通を遮断する金型と、
この金型のキャビティ内に溶融金属に接触して酸化反応する活性気体を供給する気体供給手段と、
この気体供給手段による気体供給終了後に前記金型の一部を正規位置に移動させることにより前記キャビティを前記供給装置に連通させる金型駆動手段と、
前記供給装置のプランジャを駆動して溶融金属を前記キャビティ内に供給するプランジャ駆動手段とを具備してなるかご形回転子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属でダイカスト成形するかご形回転子の製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機のかご形回転子は、通常、溶融金属例えば溶融アルミによるダイカスト成形により製造されるが、この製造方法は、製品の内部に巻き込み巣、ひけ巣などの鋳巣が発生し易い。このため、かご形回転子のアルミダイカスト成形にも無孔性ダイカスト法（ＰＦ法）を採用することが考えられている。
【０００３】
このＰＦ法は、金型のキャビティ内に活性気体たる酸素を供給して充填させた後、そのキャビティ内に溶融アルミを供給するようにした構成で、酸素が溶融アルミと酸化反応してキャビティ内が減圧状態になり、気泡の少ないダイカストが得られる（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】「ダイカストって何？−Ｄｉｅ  Ｃａｓｔｉｎｇ−」  財団法人  ダイカスト協会  平成１５年８月発行  第２７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かご形回転子をアルミダイカスト成形する場合、最近では、溶融アルミを収納した供給装置上にキャビティ内に回転子鉄心を収納した金型をセットし、その供給装置のプランジャを駆動して溶融アルミを押し出してゲートを介して前記キャビティ内に供給する立形ダイカストの製造装置を用いる。このような製造装置にＰＦ法を採用すると、金型のキャビティ内に酸素を注入すると、キャビティ内に酸素が充分な量充填される前に即酸素と溶融アルミが反応してしまうようになり、キャビティ内が目的の減圧状態にならないという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、立形ダイカストであっても金型のキャビティ内を目的の減圧状態にすることができるかご形回転子の製造方法及びその製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のかご形回転子の製造方法は、溶融金属を貯留した供給装置上にキャビティ内に回転子鉄心を収納した金型をセットし、その金型のキャビティ内に溶融金属に接触して酸化反応する活性気体を供給した後、そのキャビティ内に前記供給装置から溶融金属を供給するようにしたかご形回転子の製造方法において、前記金型のキャビティ内に活性気体を供給するときには、遮蔽手段により前記供給装置とキャビティとの連通を遮断し、前記金型のキャビティ内に溶融金属を供給するときには、その遮蔽手段による前記遮断を解除して前記供給装置とキャビティとを連通させるようにした構成にあって、前記遮蔽手段は、前記金型の一部であり、前記金型のキャビティ内に溶融金属を供給するときには、その金型の一部を正規位置に移動させることにより前記供給装置とキャビティとを連通させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明のかご形回転子の製造装置は、貯留した溶融金属を押し出すためのプランジャを備えた供給装置と、この供給装置上にセットされ、キャビティ内に回転子鉄心が収納されて、一部で前記供給装置とキャビティとの連通を遮断する金型と、この金型のキャビティ内に溶融金属に接触して酸化反応する活性気体を供給する気体供給手段と、この気体供給手段による気体供給終了後に前記金型の一部を正規位置に移動させることにより前記キャビティを前記供給装置に連通させる金型駆動手段と、前記供給装置のプランジャを駆動して溶融金属を前記キャビティ内に供給するプランジャ駆動手段とを具備するところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、金型のキャビティ内には、溶融金属を貯留する供給装置とは連通が遮断された状態で酸素などの活性気体が供給されるので、そのキャビティ内に充分な量の活性気体を充填することができ、キャビティ内を目的の減圧状態にして溶融金属を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施例）
以下、本発明の第１の実施例を図１ないし図４を参照しながら説明する。
図４には、誘導機例えば誘導電動機のかご形回転子１が示されている。かご形回転子１は、珪素鋼板からなる円環状の多数の鉄心材を積層してなる回転子鉄心２を備えている。回転子鉄心２の外周部には、軸方向に延びるスロット３が周方向に所定の間隔例えば一定の間隔を存して複数形成されており、各スロット３内には、アルミニウム製の円柱状をなす導体４が挿入されている。
【００１０】
回転子鉄心２の軸方向の両端面部には、アルミニウム製の円環状をなす短絡環５、５が設けられており、これらによって、前記複数の導体４の軸方向両端部が短絡接続されている。短絡環５、５の端面部には、軸方向外側へ突出するアルミニウム製の複数の冷却フィン６が一体に形成されている。そして、回転子鉄心２の中央部には、軸孔部７が形成されており、この軸孔部７に回転軸８が挿通固定されている。
【００１１】
このような構成のかご形回転子１において、アルミニウム製の導体４、短絡環５、５及び冷却フィン６は、アルミダイカスト成形により一体に形成されるものであり、以下そのアルミダイカスト成形を行なう製造装置９について図１ないし図３を参照して説明する。
【００１２】
供給装置１０は、ベッド１１にシリンダ部１２が垂下状態に設けられ、このシリンダ部１２にプランジャ１３が上下方向に摺動可能に嵌合されて構成されている。そして、プランジャ１３は、プランジャ駆動手段としての油圧シリンダなどのプランジャ駆動装置１４により上下に駆動されるようになっている。
【００１３】
金型１５は、金型本体１６とゲートプレート１７とから構成されている。金型本体１６は、かご形回転子１の回転子鉄心２を収納するキャビティ１８ａを有する中間型１８と、一方側の短絡環５及び冷却フィン６を成形するためのキャビティ１９ａを有する上型１９と、他方側の短絡環５及び冷却フィン６を成形するためのキャビティ２０ａを有する下型２０とからなる。これらの上型１８及び下型２０は、回転子鉄心２をキャビティ１８ａ内に収納した状態の中間型１８の上端部及び下端部に着脱可能に装着されるようになっている。この場合、回転子鉄心２は、下型２０上に載置され、上型１９のキャビティ１９ａ及び下型２０のキャビティ２０ａは、回転子鉄心２のスロット３に連通するようになっている。また、回転子鉄心２の軸孔部７には、シャフト状の嵌合部材２１が挿入されており、上型１９には、その嵌合部材２１の頭部２１ａと嵌合する凹部１９ｂが形成され、下型２０には、嵌合部材２１の下端部と嵌合する貫通孔２０ｂが形成されている。
【００１４】
遮蔽手段としてのゲートプレート１７は、金型本体１６の下部に左右方向にスライド可能且つ着脱可能に装着されるようになっており、後述するように、正規位置において、下型２０のキャビティ２０ａに連通する複数のゲート１７ａを有する。また、ゲートプレート１７は、正規位置においては、嵌合部材２１の下端を上面で受けるようになっており、その受ける部分には、上下に貫通するダミー孔１７ｂが形成されている。
【００１５】
金型１５は、供給装置１０のベッド１１上にセットされるようになっており、ゲートプレート１７が正規位置にあるときには、ゲート１７ａがシリンダ部１２の上面開口部１２ａを下型２０のキャビティ２０ａに連通させるようになっている。この金型１６の一部をなすゲートプレート１７は、金型起動手段としてのエアシリンダなどからなる金型駆動装置２２により正規位置と非正規位置との間で左右方向に駆動されるようになっている。
【００１６】
金型１５の上型１９には、キャビティ１９ａを外部側方たる外部右方に連通させる気体供給路２３が形成されており、これには、活性気体たる酸素を供給するための気体供給手段としての酸素ボンベ２４のホース２４ａが連結されるようになっている。
なお、製造装置９は、スライダ２５を備えている。このスライダ２５は、金型１５を吊持した状態で上下方向及び水平方向に移動可能に図示しない駆動装置により駆動されるようになっている。
【００１７】
次に、本実施例の作用につき説明する。
回転子鉄心２は多数の鉄心材を積層して構成されるが、その鉄心材は、帯状の珪素鋼鈑をプレスで打ち抜いて形成される。このプレス打ち抜き時の打ち抜き性をよくするために、帯状珪素鋼鈑には打ち抜き油が塗布されるのが通常であるが、この打ち抜き油は打ち抜かれた鉄心材に付着している。そこで、本実施例では、回転子鉄心２は、所定温度例えば３００℃で予熱され、打ち抜き油の燃焼が行われる（鉄心の油焼き）。
【００１８】
次に、図１に示すように、中間型１８のキャビティ１８ａ内に回転子鉄心２が収納された状態で金型１５が組み立てられ、供給装置１０のシリンダ部１２内に溶融金属たる溶融アルミ２６が供給されて貯留され、しかる後、スライダ２５により金型１５が供給装置１０のベッド１１上にセットされる。この場合、金型１５の一部たるゲートプレート１７は、図１に示すように、正規位置よりも左方の非正規位置にセットされていて、ゲート１７ａが下型２０のキャビティ２０ａに対応せず、キャビティ２０ａと供給装置１０におけるシリンダ部１２の上面開口部１２ａとの連通はゲートプレート１７自体によって遮断された状態になっている。そして、酸素ボンベ２４のホース２４ａが上型１９の気体供給路１９ｂに連結されて、酸素ボンベ２４から下型２０のキャビティ２０ａ、回転子鉄心２のスロット３及び上型１９のキャビティ１９ａ内に酸素２７が供給されて充填される。
【００１９】
金型１５内に設定量の酸素２７が充填されると、酸素ボンベ２４からの酸素供給は停止される。しかる後、金型１５のゲートプレート１７は、金型駆動装置２２により図１の非正規位置から右方向に移動されて図２に示す正規位置になるように駆動される。これにより、ゲートプレート１７のゲート１７ａが、下型２０のキャビティ２０ａに対応して、そのキャビティ２０ａを供給装置１０におけるシリンダ部１２の上面開口部１２ａと連通させる。そして、このキャビティ２０ａとシリンダ部１２の開口部１２ａとの連通によって、図１に示すように金型１５内に充填された酸素２７は、供給装置１０に貯留された溶融アルミ２６に接触して酸化反応し、キャビティ２０ａ、スロット３及びキャビティ１９ａ内が減圧状態となる。この場合、回転子鉄心２には打ち抜き油が残存しているが、酸素２７と溶融アルミ２６との酸化反応時にその残存打ち抜き油も燃焼する。なお、ゲートプレート１７が正規位置にあるときには、ダミー孔１７ｂが嵌合部材２１の下端と対応してその上端開口が嵌合部材２１の下端で閉塞される。
【００２０】
その後、図３に示すように、供給装置１０のプランジャ駆動装置１４によりプランジャ１３が上方に移動するように駆動され、プランジャ１３により溶融アルミ２６が上面開口部１２ａから押し出されてゲート１７ａを介してキャビティ２０ａ、スロット３及びキャビティ１９ａ内に順次供給され充填される。このとき、ゲートプレート１７のダミー孔１７ｂ内にも溶融アルミ２６が充填される。このようにして、金型１５内への溶融アルミ２６の充填後、金型１５の冷却が行なわれ、金型１５が供給装置１０から取り外され、しかる後、金型２０が分解されて、かご型回転子１の半製品が取り出される。この場合、ゲートプレート１７のゲート１７ａ及びダミー孔１７ｂには溶融アルミ２６が充填されて硬化するが、このダミー孔１７ｂの上部にノック棒を挿入することにより、ゲートプレート１７内に硬化したアルミニウム残存物を取り出し除去することができる。
【００２１】
ここで、かご形回転子１の半製品とは、図４に示すかご形回転子１おいて、回転軸８のない状態を示し、回転子鉄心２に導体４、短絡環５、５及び冷却フィン６が一体に形成されている。そして、回転子鉄心２の軸孔部７に回転軸８が挿通固定されることにより、かご形回転子１が完成する（完成品）。
【００２２】
このように本実施例によれば、金型１５内に酸素ボンベ２４から酸素を供給するときには、金型１５の一部たるゲートプレート１７を非正規位置にして、このゲートプレート１７により供給装置１０におけるシリンダ部１２の上面開口部１２ａと下型２０のキャビティ２０ａとの連通を遮断するようにしたので、従来とは異なり、金型１５内に注入された酸素が即溶融アルミと接触して酸化反応することはなく、金型１５内に充分な説定量だけ酸素を供給充填させることができる。
【００２３】
従って、その後、ゲートプレート１７が正規位置に移動されて、そのゲート１７ａを介して供給装置１０におけるシリンダ部１２の上面開口部１２ａと下型２０のキャビティ２０ａとを連通させて酸素２７と溶融アルミ２６とを酸化反応させれば、金型１５内を目的の減圧状態にすることができ、その後、金型１５内に溶融アルミ２６を供給することにより、無孔状の良質の立形ダイカストを得ることができる。
【００２４】
そして、本実施例によれば、金型１５の一部たるゲートプレート１７を移動させることにより、下型２０のキャビティ２０ａと供給装置１０におけるシリンダ部１２の上面開口部１２ａとの連通、遮断（開閉）を行なわせるようにしているので、特別な専用の開閉装置を設ける必要はない。
【００２５】
ところで、従来では、回転子鉄心を金型内に収納する前に、回転子鉄心を４００℃以上の高温で加熱して付着した打ち抜き油を完全に燃焼除去するようにしているが、４００℃以上の高温に加熱された回転子鉄心を金型内に収納したのでは、温度が高すぎるので、金型内に溶融アルミを供給する前に冷却を行なう必要が生じ、作業性が悪くなる。これに対して、本実施例においては、回転子鉄心２を３００℃の比較的低い温度で予熱して打ち抜き油の大部分を燃焼させ、残余の打ち抜き油を酸素２７と溶融アルミ２６との酸化反応時に燃焼させるようにしたので、特別に冷却を行なう必要はなく、しかも、打ち抜き油を完全に燃焼除去することができる。
【００２６】
（第２の実施例）
図５は、本発明の第２の実施例であり、第１の実施例と同一部分意は同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
この第２の実施例では、ゲートプレート１７の代わりに、金型１５の一部たる金型本体１６が遮蔽手段とされている。即ち、金型本体１６は、ゲートプレート１７及びスライダ２５に対して正規位置と非正規位置との間で左右方向に移動可能に設けられ、金型駆動装置２２により駆動される。金型本体１６が図５に示すように非正規位置にある場合には、下型２０のキャビティ２０ａはゲートプレート１７のゲート１７ａには対応せず、下型２０が、そのキャビティ２０ａと供給装置１０におけるシリンダ部１２の上面開口部１２ａとの連通を遮断している。
【００２７】
その後、金型駆動装置２２により金型本体１６を正規位置に移動させると、金型本体１６は図２と同じ状態になり、酸素２７と溶融アルミ２６との酸化反応が行なわれる。従って、この第２の実施例によっても、第１実施例同様の作用効果が得られる。
【００２８】
（第３の実施例）
図６及び図７は、本発明の第３の実施例であり、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
この第３の実施例では、気体供給路２３は、ゲートプレート１７に形成されていて、ゲートプレート１７が非正規位置にあるときには、図６に示すように、金型１５における下型２０のキャビティ２０ａに連通する。従って、前述したように、ゲートプレート１７が非正規位置にあるときには、ゲートプレート１７自体が下型２０のキャビティ２０ａと供給装置１０におけるシリンダ部１２の上面開口部１２ａとの連通を遮断しているので、金型１５内には充分な酸素２７が供給充填される。
【００２９】
ゲートプレート１７が金型駆動装置２２により正規位置に移動されたときには、図７に示すように、気体供給路２３は、ゲートプレート１７自体により下型２０のキャビティ２０ａとの連通が遮断されるようになっており、プランジャ１３の駆動により溶融アルミ２６が金型１５内に供給されたときに、その溶融アルミ２６が気体供給路２３に浸入することはない。
従って、この第３の実施例によっても、前記第１の実施例と同様の作用効果を得ることができ、しかも、気体供給路２３にアルミニウム硬化物を残存させないという効果をも奏する。
【００３０】
（第４の実施例）
図８及び図９は、本発明の第４の実施例であり、上記第２の実施例と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
この第４の実施例では、気体供給路２３は、スライダ２５に形成されていて、金型本体１６が非正規位置にあるときには、図８に示すように、金型１５における上型１９のキャビティ１９ａに連通する。従って、前述したように、金型本体１６が非規位置にあるときには、下型２０自体が下型２０のキャビティ２０ａと供給装置１０におけるシリンダ部１２の上面開口部１２ａとの連通を遮断しているので、金型１５内には充分な酸素２７が供給充填される。
【００３１】
金型本体１６が金型駆動装置２２により正規位置に移動されたときには、図９に示すように、気体供給路２３は、金型１６の上型１９自体によりそのキャビティ１９ａとの連通が遮断されるようになっており、プランジャ１３の駆動により溶融アルミ２６が金型１５内に供給されたときに、その溶融アルミ２６が気体供給路２３に浸入することはない。
従って、この第４の実施例によっても、前記第１の実施例及び第３の実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００３２】
（第５の実施例）
図１０は、本発明の第５の実施例であり、第１の実施例と同一部分意は同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
上記実施例では、金型１５の一部を遮蔽手段としたが、この第５の実施例では、遮蔽手段として遮蔽体２８が用いられる。この遮蔽体２８は平板状をなしていて、供給装置１０と金型１５との間に、閉塞位置と開放位置との間で左右方向に移動可能に介在されており、エアシリンダなどの遮蔽体駆動装置２９により駆動される。遮蔽体２８は、その開放位置にあるときに、ゲートプレート１７のゲート１７ａ及びダミー孔１７ｂを供給装置１０におけるシリンダ部１２の上面開口部１２ａに連通させる透孔２８ａ、２８ｂを有する。
【００３３】
而して、遮蔽体２８が閉塞位置にあるときには、図１０に示すように、遮蔽体２８の透孔２８ａは、ゲートプレート１７のゲート１７ａに対応せずに、遮蔽体２８自体が下型２０のキャビティ２０ａと供給装置１０におけるシリンダ部１２の上面開口部１２ａとの連通を遮断するようになっている。従って、金型１５内には酸素ボンベ２４から充分な酸素２７が供給充填される。
【００３４】
遮蔽体２８が遮蔽体型駆動装置２９により開放位置に移動されたときには、遮蔽体２８の透孔２８ａが下型２０のキャビティ２０ａと供給装置１０におけるシリンダ部１２の上面開口部１２ａとを連通させるようになっている。従って、キャビティ２０ａとシリンダ部１２の開口部１２ａとの連通によって、金型１５内に充填された酸素２７は、供給装置１０に貯留された溶融アルミ２６に接触して酸化反応し、キャビティ２０ａ、スロット３及びキャビティ１９ａ内が減圧状態となる。
このような第５の実施例によっても第１の実施例同様の作用効果を得ることができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記し且つ図面に示す実施例にのみ限定されるものではなく、例えば誘導機全般のかご形回転子に適用することができるなど、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施例を示す製造装置の縦断面図
【図２】作用説明用の図１相当図
【図３】異なる状態の図２相当図
【図４】かご形回転子の斜視図
【図５】本発明の第２の実施例を示す図１相当図
【図６】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図７】図３相当図
【図８】本発明の第４の実施例を示す図１相当図
【図９】図３相当図
【図１０】本発明の第５の実施例を示す図１相当図
【符号の説明】
【００３７】
図面中、１はかご形回転子、２は回転子鉄心、３はスロット、４は導体、５は短絡環、６は冷却フィン、７は軸孔部、８は回転軸、９は製造装置、１０は供給装置、１３はプランジャ、１４はプランジャ駆動装置（プランジャ駆動手段）、１５は金型、１６は金型本体（金型の一部、遮蔽手段）、１７はゲートプレート（金型の一部、遮蔽手段）、１７ａはゲート、１８は中間型、１８ａはキャビティ、１９は上型、１９ａはキャビティ、２０は下型、２０ａはキャビティ、２２は金型駆動装置（金型駆動手段）、２３は気体供給路、２４は酸素ボンベ（気体供給手段）、２６は溶融アルミ、２７は酸素（活性気体）、２８は遮蔽体（遮蔽手段）、２９は遮蔽体駆動装置を示す。
【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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