(57)【要約】【課題】簡単な構成で、鋳造型として金型を用いて、鋳包まれた中子を鋳造品とともに容易に取り出すことができる鋳造装置と鋳造方法を提供する。【解決手段】中子１を保持して鋳包む鋳造装置であって、開閉可能に設けられ型閉じすることにより所定形状のキャビティを形成する複数の金型２、３と、金型２、３に設けられて、型閉じすることにより中子１の端部を保持するとともにキャビティ面を構成し、型開きすることにより中子１の端部を解放する中子保持手段５とを備えている。中子保持手段５は、金型２、３に形成された収容部５０と、複数の保持部材５１と、型閉じすることによって保持部材５１を収容部５０内に収容させるとともに、型開きすることによって保持部材５１を収容部５０から突出させるよう駆動する駆動手段５２とを備えてなり、収容部５０の内周面と各保持部材５１の外周面は、テーパ状に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中子を保持して鋳包む鋳造装置であって、
開閉可能に設けられ型閉じすることにより所定形状のキャビティを形成する複数の金型と、
該金型に設けられて、型閉じすることにより前記中子の端部を保持するとともにキャビティ面を構成し、型開きすることにより前記中子の端部を解放する中子保持手段とを備えていることを特徴とする鋳造装置。
【請求項２】
前記中子の内部には通路が形成されており、
前記中子保持手段により保持された中子の通路に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置。
【請求項３】
鋳造型内で中子を保持して鋳包む鋳造方法であって、
前記鋳造型を、開閉可能に設けられ型閉じすることにより所定形状のキャビティを形成する複数の金型により構成し、型閉じすることにより前記中子の端部を保持するとともにキャビティ面を構成し、型開きすることにより前記中子の端部を解放する中子保持手段を前記金型に設けておき、
前記金型を型閉じして前記中子保持手段により前記中子の端部を保持し、
キャビティ内に溶融金属を注湯して前記中子を鋳包むことを特徴とする鋳造方法。
【請求項４】
さらに、前記中子の内部に通路を形成しておくとともに、前記中子保持手段により保持された中子の通路に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通手段を設けておき、
キャビティ内に溶融金属を注湯した以後に、前記冷却媒体流通手段により前記中子の通路に冷却媒体を流通させることを特徴とする請求項３に記載の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造装置、および鋳造方法に関し、特に、中子を保持して鋳包む鋳造装置、および鋳造型内で中子を保持して鋳包む鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば孔が形成された製品を鋳造により成形する場合、この孔を形成するための中子を鋳造型内に保持し、溶融金属をキャビティ内に注湯して中子を鋳包み、後工程で中子を鋳造品から抜き取ることが従来から一般に行われている。また、鋳造品のなかには、たとえば通路を形成するために中空パイプ状など所定形状の部品を組み込む場合や、部分的に異なる材質の部材で構成するために溶融金属とは異なる材質の部品を組み込む場合に、これらの部品を中子として鋳包むことが従来から一般に行われている。
【０００３】
このように孔を形成したり鋳造品に所定の形状や材質の部品を組み込むための中子は、その端部が鋳造型に保持される。そして、注湯された溶融金属が中子の端部と鋳造型の保持部との間に入り込んでバリが発生するのを防ぐため、一般に、中子の端部と鋳造型の保持部との間にはできるだけ隙間が生じないように設定されている。
【０００４】
このような鋳造型で成形された鋳造品は、その表面から中子の鋳造型に保持されていた端部が突出した状態となっている。
【０００５】
ところで、鋳造型としては、砂型や金型などがある。鋳造型として砂型を採用した場合には、上述したように中子の端部が突出している状態で成形された鋳造品であっても、この鋳造品の成形後に砂型を崩壊させることにより容易に取り出すことができる。これに対して、鋳造型として金型を採用した場合には、上述したように中子の端部が突出している状態で成形された鋳造品を取り出すために、金型を充分に型開きさせる必要があり、したがって、この充分な型開きのストロークを保障するために鋳造装置全体が大型化することとなる。
【０００６】
一方、鋳造型として砂型を採用した場合には、鋳造品を鋳造する毎に崩壊させることから、各鋳造品を鋳造する毎に製作する必要があり、そのため、砂型を製作するための設備や工程が増大することとなる。また、砂型の場合には、金型と比較して、キャビティ内に注湯した溶融金属の凝固する速度が遅いため、鋳造工程に要する時間が長くなることから生産数を増大させることが困難となり、また、温度制御による鋳造品の品質管理が困難である。
【０００７】
鋳造型として金型を採用した場合には、上述した砂型の場合と比較して、耐久性があるために繰り返し使用することができ、また、キャビティ内に注湯した溶融金属を比較的速く凝固させることが可能であるため、鋳造工程に要する時間を短縮して生産数を増大させ、また、温度制御によって品質の良好な鋳造品を成形することが容易となる。
【０００８】
これらのことを考慮して、鋳造型の一部を砂型で構成し、他を金型で構成することが知られている（たとえば特許文献１）。
【０００９】
特許文献１には、中央部を中抜きした定盤と、その定盤の上に設置された上型及び下金型と、その上型及び下金型並びにそれらで形成されるキャビティを貫通して設けた複数の管部材と、前記上型の上部に位置して前記定盤に案内部材を介して連結され、前記複数の管部材の上端に嵌合する複数の冷却ノズル、冷媒供給手段に連結される１つの冷媒カプラ及び前記冷媒カプラから前記複数の冷却ノズル冷媒を分配する冷媒管を備えてなる冷却プレートと、前記定盤の中抜きの範囲の下金型を冷却する冷媒噴射装置とからなることなどを特徴とする強制冷却鋳造装置が記載されている。
【００１０】
すなわち、特許文献１では、上型を砂型で構成し、下型を金型とした構成としている。そして、特許文献１には、管部材を上型と下金型の孔に挿通しておき、この管部材を鋳造時に鋳包み、管部材に冷媒を通して溶湯の強制冷却を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公平３−７８１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１にあっては、上型として砂型を採用しているために、この上型を製作するための設備や工程が依然として必要であることからコストを低減させることが困難であり、さらに、キャビティ内に注湯した溶融金属の凝固する速度が金型と比較して遅いため、一成形サイクルに要する時間が長くなるために生産性をさらに向上させることが困難であり、また、温度制御による鋳造品の品質管理を向上させることが困難であった。
【００１３】
また、上記特許文献１にあっては、上型と下金型にそれぞれ形成した孔に対して管部材を挿通するだけであるため、この管部材と、この管部材の上端に嵌合する複数の冷却ノズルとの間などに位置ズレが生じる可能性があり、そのために設置異常を検知するための異常検出装置を設ける必要があるため、構造が複雑でコストがかかるなどの問題があった。そして、上型と下金型の孔と管部材との間の隙間に溶融金属が侵入してバリが発生する場合があるなどの問題もあった。
【００１４】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、鋳造型として金型を用いて、鋳包まれた中子を鋳造品とともに容易に取り出すことができる鋳造装置と鋳造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、中子の内部に通路が形成されている場合に、簡単な構成で、この通路を有する中子を容易にかつ確実に鋳包むとともに、通路に冷却媒体を容易にかつ確実に流通させて溶融金属の凝固を任意に制御することができる鋳造装置と鋳造方法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】
【００１５】
請求項１の鋳造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、中子を保持して鋳包む鋳造装置であって、開閉可能に設けられ型閉じすることにより所定形状のキャビティを形成する複数の金型と、該金型に設けられて、型閉じすることにより前記中子の端部を保持するとともにキャビティ面を構成し、型開きすることにより前記中子の端部を解放する中子保持手段とを備えていることを特徴とするものである。
請求項２の鋳造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明にいて、前記中子の内部には通路が形成されており、前記中子保持手段により保持された中子の通路に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通手段が設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項３の鋳造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、鋳造型内で中子を保持して鋳包む鋳造方法であって、
前記鋳造型を、開閉可能に設けられ型閉じすることにより所定形状のキャビティを形成する複数の金型により構成し、型閉じすることにより前記中子の端部を保持するとともにキャビティ面を構成し、型開きすることにより前記中子の端部を解放する中子保持手段を前記金型に設けておき、前記金型を型閉じして前記中子保持手段により前記中子の端部を保持し、キャビティ内に溶融金属を注湯して前記中子を鋳包むことを特徴とするものである。
請求項４の鋳造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明にいて、さらに、前記中子の内部に通路を形成しておくとともに、前記中子保持手段により保持された中子の通路に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通手段を設けておき、キャビティ内に溶融金属を注湯した以後に、前記冷却媒体流通手段により前記中子の通路に冷却媒体を流通させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の鋳造装置に係る発明によれば、開閉可能に設けられ型閉じすることにより所定形状のキャビティを形成する複数の金型と、該金型に設けられて、型閉じすることにより前記中子の端部を保持するとともにキャビティ面を構成し、型開きすることにより前記中子の端部を解放する中子保持手段とを備えているという簡単な構成で、鋳造型として金型を用いて鋳包まれた中子を鋳造品とともに容易に取り出すことが可能な鋳造装置を提供することができる。
請求項２の鋳造装置に係る発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記中子の内部には通路が形成されており、前記中子保持手段により保持された中子の通路に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通手段が設けられているという簡単な構成で、内部に通路が形成された中子の端部を中子保持手段により容易にかつ確実に保持して鋳包むことができ、さらに、冷却媒体流通手段によって中子の通路に冷却媒体を容易にかつ確実に流通させて溶融金属の凝固を任意に制御することが可能な鋳造装置を提供することができる。
請求項３の鋳造方法に係る発明によれば、前記鋳造型を、開閉可能に設けられ型閉じすることにより所定形状のキャビティを形成する複数の金型により構成し、型閉じすることにより前記中子の端部を保持するとともにキャビティ面を構成し、型開きすることにより前記中子の端部を解放する中子保持手段を前記金型に設けておき、前記金型を型閉じして前記中子保持手段により前記中子の端部を保持し、キャビティ内に溶融金属を注湯して前記中子を鋳包むという簡単な構成で、鋳造型として金型を用いて鋳包まれた中子を鋳造品とともに容易に取り出すことが可能な鋳造方法を提供することができる。
請求項４の鋳造装置に係る発明によれば、請求項３に記載の発明において、さらに、前記中子の内部に通路を形成しておくとともに、前記中子保持手段により保持された中子の通路に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通手段を設けておき、キャビティ内に溶融金属を注湯した以後に任意のタイミングで、前記冷却媒体流通手段により前記中子の通路に冷却媒体を流通させるという簡単な構成で、内部に通路が形成された中子の端部を中子保持手段により容易にかつ確実に保持して鋳包むことができ、さらに、冷却媒体流通手段によって中子の通路に冷却媒体を容易にかつ確実に流通させて溶融金属の凝固を任意に制御することが可能な鋳造方法を提供することができる。
【００１７】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（４）項が請求項２に相当し、（５）項が請求項３に相当し、（８）項が請求項４に相当する。
【００１８】
（１）  中子を保持して鋳包む鋳造装置であって、
開閉可能に設けられ型閉じすることにより所定形状のキャビティを形成する複数の金型と、
該金型に設けられて、型閉じすることにより前記中子の端部を保持するとともにキャビティ面を構成し、型開きすることにより前記中子の端部を解放する中子保持手段とを備えていることを特徴とする鋳造装置。
【００１９】
（１）項の発明では、金型を開いた状態で中子保持手段に中子をセットし、金型を閉じると、中子保持手段が中子の端部に密着するように接して保持する。このとき、中子保持手段は、金型を閉じることにより、この金型とともにキャビティ面を構成する。そして、金型内に形成されたキャビティに溶融金属を注湯すると中子が鋳包まれ、溶融金属が凝固すると表面から中子の端部が突出した鋳造品が成形されることとなる。金型を開くことにより、中子保持手段が鋳造品の表面から突出している中子の端部から離れて解放する。そのため、金型を大きく開くことなく、中子の端部が表面から突出した鋳造品を金型内から容易にかつ確実に取り出すことができる。
【００２０】
（２）  前記中子保持手段は、金型に形成された収容部と、複数の保持部材と、型閉じすることによって前記保持部材を前記収容部内に収容させるとともに、型開きすることによって前記保持部材を前記収容部から突出させるよう駆動する駆動手段とを備えてなり、
前記収容部と各保持部材の側面は、前記保持部材が前記収容部内に収容されたときに互いに集合し、前記保持部材が前記収容部から突出されたときに互いに離間させる、テーパ状に形成されていることを特徴とする（１）項に記載の鋳造装置。
【００２１】
（２）項の発明では、（１）項に記載の発明において、型閉じすることによって駆動手段が保持部材を金型の収容部内に収容させる。収容部と各保持部材の側面がテーパ状に形成されているため、各保持部材が収容部内に収容されることによって互いに集合して中子の端部を保持する。このとき、各保持部材の表面は、金型とともにキャビティ面を構成する。また、型開きすることによって駆動手段が保持部材を金型の収容部から突出させる。収容部と各保持部材の側面がテーパ状に形成されているため、各保持部材が収容部から突出することによって互いに離間するのを許容され、中子の端部を解放する。なお、中子保持手段の駆動手段は、金型に備わっている鋳造品押し出し装置などのリターンピンを含むことができる。この場合、金型の開閉によってリターンピンが作動することにより、各保持部材が中子の端部を保持し、また、解放するよう移動される。
【００２２】
（３）  前記中子保持手段は、前記中子を位置決めする位置決め機構を有していることを特徴とする（１）または（２）項のいずれかに記載の鋳造装置。
【００２３】
（３）項の発明では、（１）または（２）項のいずれかに記載の発明において、中子は、その端部を中子保持手段によって保持されるときに、位置決め機構によって位置決めされる。
【００２４】
（４）  前記中子の内部には通路が形成されており、
前記中子保持手段により保持された中子の通路に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通手段が設けられていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の鋳造装置。
【００２５】
（４）項の発明では、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の発明において、型閉じすることにより、中子保持手段に保持された中子の通路に対して冷却媒体流通手段が接続される。そして、任意のタイミングで冷却媒体流通手段により中子の通路に冷却媒体を供給し、キャビティ内に注湯された溶融金属を所定の温度に冷却する。
【００２６】
（５）  鋳造型内で中子を保持して鋳包む鋳造方法であって、
前記鋳造型を、開閉可能に設けられ型閉じすることにより所定形状のキャビティを形成する複数の金型により構成し、型閉じすることにより前記中子の端部を保持するとともにキャビティ面を構成し、型開きすることにより前記中子の端部を解放する中子保持手段を前記金型に設けておき、
前記金型を型閉じして前記中子保持手段により前記中子の端部を保持し、
キャビティ内に溶融金属を注湯して前記中子を鋳包むことを特徴とする鋳造方法。
【００２７】
（５）項の発明では、金型を開いた状態で中子保持手段に中子をセットし、金型を閉じて中子の端部に中子保持手段を密着させて保持する。このとき、中子保持手段は、金型を閉じることにより、この金型とともにキャビティ面を構成する。そして、金型内に形成されたキャビティに溶融金属を注湯して中子を鋳包み、溶融金属を凝固させる。成形された鋳造品は、その表面から中子の端部が突出している。金型を開くことにより、中子保持手段が鋳造品の表面から突出している中子の端部から離れて解放する。そのため、金型を大きく開くことなく、中子の端部が表面から突出した鋳造品を金型内から容易にかつ確実に取り出すことができる。
【００２８】
（６）  前記中子保持手段を、金型に形成された収容部と、複数の保持部材と、型閉じすることによって前記保持部材を前記収容部内に収容させるとともに、型開きすることによって前記保持部材を前記収容部から突出させるよう駆動する駆動手段とを備えなる構成とし、前記収容部と各保持部材の側面を、前記保持部材が前記収容部内に収容されたときに互いに集合し、前記保持部材が前記収容部から突出されたときに互いに離間させる、テーパ状に形成しておくことを特徴とする（５）項に記載の鋳造方法。
【００２９】
（６）項の発明では、（５）項に記載の発明において、型閉じすることによって駆動手段が保持部材を金型の収容部内に収容させる。収容部と各保持部材の側面がテーパ状に形成されているため、各保持部材を収容部内に収容させることによって互いに集合して中子の端部が保持される。このとき、各保持部材の表面が金型とともにキャビティ面を構成する。また、型開きすることによって駆動手段が保持部材を金型の収容部から突出させる。収容部と各保持部材の側面がテーパ状に形成されているため、各保持部材を収容部から突出させることによって互いに離間するのが許容され、中子の端部を解放する。なお、中子保持手段の駆動手段に、金型に備わっている鋳造品押し出し装置などのリターンピンを含めることができる。この場合、金型の開閉によってリターンピンが作動することにより、各保持部材が中子の端部を保持し、また、解放するよう移動される。
【００３０】
（７）  前記中子保持手段に、前記中子を位置決めする位置決め機構を設けておき、
前記金型の中子保持手段で前記中子の端部を保持するときに、前記位置決め機構によって前記中子保持手段に対して前記中子を位置決めすることを特徴とする（５）または（６）項のいずれかに記載の鋳造方法。
【００３１】
（７）項の発明では、（５）または（６）項のいずれかに記載の発明において、中子の端部を中子保持手段が保持するときに、位置決め機構によって中子の中子保持手段に対する位置を位置決めする。
【００３２】
（８）  さらに、前記中子の内部に通路を形成しておくとともに、前記中子保持手段により保持された中子の通路に冷却媒体を流通させる冷却媒体流通手段を設けておき、
キャビティ内に溶融金属を注湯した以後に、前記冷却媒体流通手段により前記中子の通路に冷却媒体を流通させることを特徴とする（５）〜（７）のいずれか１項に記載の鋳造方法。
【００３３】
（８）項の発明では、（５）〜（７）のいずれか１項に記載の発明において、型閉じすることにより、中子保持手段に保持された中子の通路に対して冷却媒体流通手段を接続する。そして、任意のタイミングで冷却媒体流通手段により中子の通路に冷却媒体を供給し、キャビティ内に注湯された溶融金属を所定の温度に冷却する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の鋳造装置の第１の実施の形態を説明するために型開きした状態で示した要部の断面図である。
【図２】図１の状態から型閉じした状態を説明するために示した断面図である。
【図３】中子保持手段の中子を保持する状態を説明するために示した平面図である。
【図４】図３の状態から中子を解放した状態、または、中子をセットして保持する前の状態を説明するために示した平面図である。
【図５】本発明の鋳造装置の第２の実施の形態を説明するために型開きした状態で示した要部の断面図である。
【図６】図５の状態から型閉じした状態を説明するために示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
最初に、本発明の鋳造装置の第１の実施の形態を、図１〜図４に基づいて説明する。
本発明の鋳造装置は、概略、中子１を保持して鋳包むものであって、開閉可能に設けられ型閉じすることにより所定形状のキャビティを形成する複数の金型２、３と、この金型２、３に設けられて、型閉じすることにより中子１の端部を保持するとともにキャビティ面を構成し、型開きすることにより中子１の端部を解放する中子保持手段５とを備えている。
さらに、本発明の鋳造装置は、この実施の形態の場合、中子保持手段５が、金型２、３に形成された収容部５０と、複数の保持部材５１と、型閉じすることによって保持部材５１を収容部５０内に収容させるとともに、型開きすることによって保持部材５１を収容部５０から突出させるよう駆動する駆動手段５２とを備えてなり、収容部５０の内周面と各保持部材５１の外周面は、保持部材５１が収容部５０内に収容されたときに互いに集合し、保持部材５１が収容部５０から突出されたときに互いに離間させ得るように、テーパ状に形成されている。
【００３６】
この実施の形態における金型は、上型２と下型３とにより構成されている。上型２と下型３の少なくとも一方は、他方に対して開閉するよう型締装置に支持されている。上型２と下型３の互いに対向する面には、成形する鋳造品の形状に応じたキャビティを形成するためのキャビティ面が形成されている。中子１は、この実施の形態の場合、中実のものでも、後述する第２の実施の形態と同様に中空のものでも、必要に応じて選択することができる。
【００３７】
上型２と下型３の対応する位置には、中子保持手段５の収容部５０が形成されている。収容部５０の内周面は、底部から開口部に向かって拡がるようにテーパ状に形成されている。すなわち、この実施の形態における収容部５０は、裁頭円錐台形状をなす凹部により構成されている。中子保持手段５の保持部材５１は、集合した状態（後述する）の外形形状全体が収容部５０と対応するようテーパ状の裁頭円錐台形状に形成されており、中心に中子１の端部と対応する孔が形成される。そして、各保持部材５１は、集合した状態で裁頭円錐台状の外径形状を周方向に均等に分割した形状、たとえば図３および図４に示すように３分割されて、平面視における端面が扇状となる形状に成形されている。各保持部材５１は、収容部５０に収容されることにより、互いに集合して中心に中子１の端部と密着してこれを保持する孔を形成し、大径側端面が金型２、３のキャビティ面を構成する。また、各保持部材５１は、収容部５０から突出されることにより、全体が拡がるように互いに離間することが許容され、したがって、中子１の端部から離れてこれを解放することが可能となる。なお、保持部材５１は、集合した状態での裁頭円錐台状の外形形状を３分割した形状に限定されることはなく、半割状または４分割以上に分割した形状とすることもできる。
【００３８】
中子保持手段５の駆動手段５２は、各保持部材５１の底側端面（小径側端面ともいうことができる）にそれぞれ接続された作動ロッド５３と、各作動ロッド５３を連結する作動プレート５４とを備えている。そして、この実施の形態においては、図１および図２に示したように、鋳造品押し出し装置などのリターンピン６０が作動プレート５４に接続されている。鋳造品押し出し装置などの押し出しプレートを作動プレート５４としても用い、この押し出しプレート５４に作動ロッド５３を取付けてもよい。
【００３９】
作動ロッド５３は、上型２と下型３の収容部５０から背面に貫通するよう形成された孔２０、３０に摺動可能に挿通されており、後端が作動プレート５４に接続されている。作動プレート５４は、上型２および下型３の背面に近付くように付勢されている。そのため、型開きした状態では、図１に示すように、リターンピン６０の先端部が上型２と下型３の衝合面から突出している。
【００４０】
各保持部材５１の底側端面は、収容部５０に収容されたときに互いに集合し、収容部から突出されたときに拡がって互いに離れることが可能となるように、作動ロッド５３に対して径方向に移動可能に接続されている。この実施の形態では、各保持部材５１の底側端面に形成された段付き溝５１ａと、作動ロッド５３の先端に形成された係合部５３ａとが摺動可能に係合されている。本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、各保持部材５１の底側端面に作動ロッド５３の先端を固定し、上型２と下型３に形成する孔２０、３０を各保持部材５１の径方向の移動方向と対応する長孔とし、作動ロッド５３の後端を作動プレート５４に対して径方向に移動可能に接続するなど、他の構成とすることもできる。
【００４１】
下型３に設けられた保持手段５の各保持部材５１の中子１を保持する内側面には、中子１の下端面を支持して位置決めする突起５５が設けられている。この実施の形態では、金型を上型２と下型３により構成したため、中子１は、その下端面が突起５５に支持されることにより適切な位置に位置決めされる。そして、この突起５５が設けられていることにより、型開きした状態であっても、中子１が落下するのを防止することができる。なお、金型２、３を横方向に開閉するよう配置する場合には、両金型２、３の保持手段５の各保持部材５１に突起などの位置決め手段５５がそれぞれ設けられる。
【００４２】
なお、図１および図２では、上型２と下型３にそれぞれ中子保持手段５を単一で設けた場合を示したが、本発明は、鋳包む中子１の数や配置に応じて、複数の中子保持手段５を各所に設けることができる。
【００４３】
次に、本発明の鋳造方法の第１の実施の形態を、上述したように構成された鋳造装置を用いる場合により、その作動とともに説明する。
【００４４】
本発明の鋳造方法は、概略、鋳造型２、３内で中子１を保持して鋳包むものであって、鋳造型を、開閉可能に設けられ型閉じすることにより所定形状のキャビティを形成する複数の金型２，３により構成し、型閉じすることにより中子１の端部を保持するとともにキャビティ面を構成し、型開きすることにより中子１の端部を解放する中子保持手段５を金型２、３に設けておき、金型２、３を型閉じして中子保持手段５により中子１の端部を保持し、キャビティ内に溶融金属を注湯して中子１を鋳包むものである。
さらに、本発明の鋳造装置は、この実施の形態の場合、中子保持手段５を、金型２、３に形成された収容部５０と、複数の保持部材５１と、型閉じすることによって保持部材５１を収容部５０内に収容させるとともに、型開きすることによって保持部材５１を収容部５０から突出させるよう駆動する駆動手段５２とを備えてなる構成とし、収容部５０の内周面と各保持部材５１の外周面を、保持部材５１が収容部５０内に収容されたときに互いに集合し、保持部材５１が収容部５０から突出されたときに互いに離間させ得るようにテーパ状に形成しておくものである。
【００４５】
鋳造装置の構成は、上述したとおりであるので、ここでは説明を省略する。中子１が鋳包まれた鋳造品を成形するに際しては、最初に、図１に示したように、上型２と下型３を離間させた型開きの状態とする。このとき、作動プレート５４が上型２と下型３の背面にそれぞれ近付くように付勢されているため、リターンピン６０が上型２と下型３の衝合面から突出し、また、作動ロッド５３に接続された保持部材５１がそれぞれ収容部５０から突出して拡がるように互いに離間した状態となっている。この状態で、位置決め手段を構成する下型３の突起５５上に中子１をセットする。
【００４６】
続いて、図２に示したように、上型２と下型３を衝合させた型閉じの状態とする。これにより、リターンピン６０，６０が互いに当接し、作動プレート５４が付勢に抗して上型２と下型３の背面からそれぞれ離れるように移動する。そのため、作動ロッド５３に接続された保持部材５１がそれぞれ、収容部５０に収容されることとなる。収容部５０の内周面と保持部材５１の外周面がテーパ状に成形されていることにより、図３に示したように、保持部材５１は、収容部５０内で互いに集合するように径方向内側に向かってに移動される。したがって、各保持部材５１の内側面が中子１の端部の外周面と密着してこれを保持することとなる。また、各保持部材５１の大径側端面は、上型２および下型３のキャビティ面と連続するキャビティ面を構成する。
【００４７】
この状態で、所定の温度に加熱された溶融金属を注湯してキャビティ内に充填する。各保持部材５１が集合するように移動して互いに隣接する保持部材５１の接合面が密着しており、かつ、中子１の端部に対して保持部材５１の内側面が密着しているため、溶融金属が互いに隣接する保持部材５１の接合面の間や中子１の端部と各保持部材５１との間などに入り込むことがなく、したがって、鋳造品にバリが発生するのを防止することができる。キャビティ内で溶融金属が凝固すると、中子１が鋳包まれた所定形状の鋳造品が成形されることとなる。鋳造品は、保持部材５１に保持された中子１の端部が突出した状態となっている。
【００４８】
その後、上型２と下型３を離間させて型開きの状態とすると、リターンピン６０、６０が互いに離間して、作動プレート５４が付勢力により上型２と下型３の背面にそれぞれ近付くよう移動する。そのため、図１に示したようにリターンピン６０が上型２と下型３の衝合面から突出する。また、作動ロッド５３に接続された保持部材５１がそれぞれ収容部５０から突出されて互いに離間するよう径方向に移動するのを許容されて、図４に示したように、中子１の端部から各保持部材５１が離れるように拡がり、中子１の端部を解放する。そのため、上型２と下型３を大きく型開きしなくても、鋳包まれた中子１の端部が上型２や下型３に干渉することが無く、したがって鋳造品の姿勢を斜めにするなどして容易に取り出すことができる。鋳造品に鋳包まれた中子１は、必要に応じて、鋳造品から取り外し、または、そのまま鋳造品に残した状態で、後工程を行うことができる。
【００４９】
次に、本発明の鋳造装置の第２の実施の形態を、図５および図６に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態においては、上述した第１の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。
【００５０】
この実施の形態における鋳造装置は、中子１が内部に通路１ａを形成されたパイプ状のものであり、中子保持手段５により保持された中子１の通路１ａに冷却媒体を流通させる冷却媒体流通手段７がさらに設けられている。
【００５１】
冷却媒体流通手段７は、型閉じして保持手段５により保持されたパイプ状の中子１の一端（この実施の形態では上端）から冷却媒体を供給するノズル７０と、中子１の他端（この実施の形態では下端）から冷却媒体を排出するパイプ７１とを備えている。ノズル７０には、所定温度に調整された冷却媒体を送り出すポンプが接続される。
【００５２】
上型２と下型３の、保持手段５に保持された中子１の軸方向に延長した位置と対応する部分は、収容部５０から背面に貫通する孔２１、３１が形成されている。ノズル７０は、上型２の孔２１に摺動可能に配置され、下方に向かって付勢されている。ノズル７０の先端は、先細のテーパ状に成形されており、型閉じしたときに中子１の先端に進入して、その中間部で中子１の先端開口を塞ぐことができる径に設定されている。パイプ７１は、下型３の孔３１と連続するよう下型３の背面に接続されている。
【００５３】
次に、本発明の鋳造方法の第２の実施の形態を、上述したように構成された第２の実施の形態における鋳造装置を用いる場合により、その作動とともに説明する。なお、この実施の形態においては、上述した第１の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。
【００５４】
本発明の鋳造方法は、第１の実施の形態に加えて、中子１の内部に通路１ａを形成しておくとともに、中子保持手段５により保持された中子１の通路１ａに冷却媒体を流通させる冷却媒体流通手段７を設けておき、キャビティ内に溶融金属を注湯した以後に、冷却媒体流通手段７により中子１の通路１ａに冷却媒体を流通させるものである。
【００５５】
鋳造装置の構成は、上述したとおりであるので、ここでは説明を省略する。鋳造品の成形に先立って、内部に通路１ａが形成されたパイプ状の中子１を用意する。そして、中子１が鋳包まれた鋳造品を成形するに際しては、最初に、図５に示したように、上型２と下型３を離間させた型開きの状態として、下型３の突起５５上にパイプ状の中子１をセットする。このとき、リターンピン６０が上型２と下型３の衝合面からそれぞれ突出し、保持部材５１がそれぞれ収容部５０から突出して拡がるように互いに離間した状態となっていることは、上述した実施の形態と同様である。また、このとき、上型２の孔２１に挿通されたノズル７０は、下方に向かって付勢されており、型閉じしたときにテーパ状の先端がパイプ状の中子１に進入し得るように位置している。
【００５６】
続いて、図６に示したように、上型２と下型３を衝合させた型閉じの状態とする。これにより、リターンピン６０が互いに当接し、作動プレート５４が付勢に抗して上型２と下型３の背面からそれぞれ離れるように移動し、作動ロッド５３に接続された保持部材５１がそれぞれ収容部５０に収容されて、互いに集合するように径方向内側に向かって移動されて、各保持部材５１の内側面が中子１の端部の外周面と密着してこれを保持し、各保持部材５１の大径側端面がキャビティ面を構成することは、上述した実施の形態と同様である。また、このとき、上型２のノズル７０の先端がパイプ状の中子１の上端から進入し、テーパ状の部分の中間部が中子１の上端開口に弾性的に当接して、下方への付勢に抗して上型２の孔２１に対して相対的に上昇するように摺動する。そのため、中子１の上端開口がノズル７０のテーパ状の部分の中間部により塞がれ、その結果、ノズル７０から冷却媒体を中子１内の通路１ａに供給するときに、冷却媒体がノズル７０と中子１の間から漏出するのを確実に防止することができる。
【００５７】
この状態で、所定の温度に加熱された溶融金属を注湯してキャビティ内に充填する。このとき、各保持部材５１が収容部５０に収容されて集合して互いに隣接する保持部材５１の接合面が密着し、また、各保持部材５１の内周面が中子１の端部の外周面に対して密着しているため、これらの間に溶融金属が入り込んでバリを発生させることがないことは、上述した実施の形態と同様である。
【００５８】
キャビティ内に充填された溶融金属が凝固するのと前後して、所定温度に調整された冷却媒体が任意の所定のタイミングでポンプからノズル７０に供給される。冷却媒体は、ノズル７０から中子１内の通路１ａを流通する間に溶融金属を所定の温度に冷却し、下型３の孔３１を介してパイプ７１に排出される。そのため、溶融金属の凝固を制御して品質が良好な鋳造品を成形することができる。この成形された鋳造品は、その表面から中子１の端部が突出した状態となっている。
【００５９】
その後、上型２と下型３を離間させて型開きの状態とすると、リターンピン６０
が互いに離間して、作動プレート５４が付勢力により上型２と下型３の背面にそれぞれ近付くよう移動する。そのため、図５に示したようにリターンピン６０が上型２と下型３の衝合面から突出し、作動ロッド５３に接続された保持部材５１がそれぞれ収容部５０から突出されて互いに離間するよう径方向に移動するのを許容されて、中子１の端部から各保持部材５１が離れるように拡がり、中子１の端部を解放することは上述した実施の形態と同様である。したがって、この実施の形態でも、上型２と下型３を大きく型開きしなくても、鋳包まれた中子１の端部が上型２や下型３に干渉することが無く、したがって鋳造品の姿勢を斜めにするなどして容易に取り出すことができる。鋳造品に鋳包まれたパイプ状の中子１は、必要に応じて、鋳造品から取り外し、または、そのまま鋳造品に残した状態で、後工程を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、重力鋳造や低圧鋳造など、比較的低い圧力でキャビティ内に溶融金属を充填する鋳造に適用することができる。本発明では鋳造型に砂型ではなく金型を用いているが、単に砂型から金型に転用しただけでは、鋳造品を取り出す際にその表面から突出している中子の端部が金型に干渉することに起因して各種問題が生じることとなる。しかしながら、本発明では、保持した中子の端部を解放できるように保持手段が構成されているため、中子の端部が金型に干渉することがなく、したがって、金型を大きく型開きすることなく、表面から中子の端部が突出している鋳造品を容易にかつ確実に取り出すことができる。そのため、鋳造装置を小型化し設備や工程数を低減させて、コストを削減することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１：中子、  １ａ：通路、  ２：上型（金型）、  ３：下型（金型）、  ５：中子保持手段、  ７：冷却媒体流通手段、  ５０：収容部、  ５１：保持部材、  ５２：駆動手段
【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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