(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型の一方の下金型を設置した固定支持台上に中間支持台を設置し、中間支持台を貫通して昇降する昇降軸と、昇降軸に歯車機構を係合させ回転駆動部から伝達される回転を昇降軸の直線移動に変換する変換機構と、中間支持台を貫通する案内ロッドで上部及び下部の台を連結し昇降軸に係合して昇降される可動台とから成る上金型昇降機構を中間支持台に対して設け、上金型昇降機構により上金型を操作して下金型に合体した金型のキャビティに溶湯を導入して鋳造する鋳造装置において、昇降軸から上部可動台、案内ロッド、下部可動台へ至る力伝達経路の複数の連結点のうち少なくとも１箇所に緩衝材を設け、金型の熱膨張による下部可動台の押上げ移動量を緩衝材で吸収するようにしたことを特徴とする鋳造装置の上金型昇降機構。
【請求項２】
前記緩衝材を耐熱性弾性部材としたことを特徴とする請求項１に記載の鋳造装置の上金型昇降機構。
【請求項３】
前記耐熱性弾性部材を金属製のばね又は耐熱性ゴムとしたことを特徴とする請求項２に記載の鋳造装置の上金型昇降機構。
【請求項４】
前記回転駆動部を電動モータとし、その出力軸に連結した歯車機構が昇降軸と螺合してモータの回転を昇降軸の直線移動に変換する変換機構を形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鋳造装置の上金型昇降機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、低圧鋳造装置や縦型重力金型鋳造装置における上金型を昇降させる上金型昇降機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複雑な形状の金属製品を大量生産する鋳造方法として低圧鋳造法、金型鋳造法、ダイカスト法、溶湯鍛造法などが知られている。このような鋳造方法では、ダイと呼ばれる複数の金型を合体し、その内側に形成されるキャビティに溶湯を充填して成形が行なわれる。このうち、低圧鋳造法は、溶湯槽から金型へストークと呼ばれる溶湯供給管を接続し、密閉した貯湯槽内に１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の低圧を加えて金型へ溶湯を充填する成形法であり、高品質の鋳造品が得られ、装置の自動化が容易で量産性に富み、製品歩留りが高いなど多くの利点がある。
【０００３】
金型鋳造法は、予熱された複数の金型を油圧シリンダで分離あるいは合体し、作業者又はロボットにより湯口から注湯される方式であり、溶湯を重力下で金型に注湯する自重成形法であって、加圧装置を使わないため、中子を使用する複雑な鋳物を大量生産できる。
【０００４】
上記２つの鋳造法を実施する低圧鋳造装置や金型鋳造装置は、装置の固定支持台に固定される下金型と上下に昇降される上金型、あるいは左右にスライド操作される横金型と横金型を備え、合体した金型はその概ね中心部に製品形状に対応するキャビティを有し、充填した溶湯の凝固後に上金型又は横金型のような可動型を油圧シリンダによりそれぞれの方向に昇降又はスライド移動させるように構成される。なお、金型鋳造装置には縦型と横型が含まれるが縦型の場合は上金型を油圧シリンダで昇降させる点で低圧鋳造装置と同等の構成部分を有する。
【０００５】
上記低圧鋳造装置や縦型金型鋳造装置で上金型を昇降させる油圧シリンダは、上金型が重量物であるため大口径のシリンダが用いられ、これに対応する油圧ポンプも大型で、装置全体が大型化する。油圧式であるため、メインテナンスも煩雑であり、大量の廃油が発生して環境上の問題も生じる。
【０００６】
そこで、このような油圧式の昇降手段に代えて電動モータと減速機、ウォーム、ウォームホイール、このホイールに螺合する昇降軸、これに接続された案内ロッドで昇降手段を構成した装置が提案され、採用されている。電動式の昇降手段は、速度調整や駆動距離などを正確に制御でき、鋳造製品を大量生産する際に金型を同一状態に繰返し設定する際の精度を高く維持できるなどの利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動式の金型昇降手段を有する鋳造装置では、鋳造技術上の理由から金型温度は２００〜５００℃程度に加熱して鋳造が行なわれる。このため、金型が膨張し、上金型に接続されている金型昇降手段の案内ロッドを押し上げる。この押上力は、案内ロッドから昇降軸に貫通穴のねじが螺合するウォームホイール、ウォームに伝達されるが、この押上力で移動する昇降軸の移動距離は、昇降軸のねじとウォームホイール貫通穴のねじとの間のバックラッシより大きいため、このバックラッシを越えてウォームホイールに過負荷状態を生じる。
【０００８】
このため昇降軸とウォームホイール貫通穴のねじの間で噛込みが発生し、上金型を上昇させる方向にモータを回転駆動しようとすると、モータが回転しないという動作不良や、モータの焼付きなどの故障がしばしば発生するため、実際には使用することができなかった。
【０００９】
この発明は、上記の問題に留意して、鋳造装置に用いられる金型の熱膨張に対して、上金型を昇降させる昇降手段のモータ駆動部が動作不良や故障を発生しないようにした上金型昇降機構を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、金型の一方の下金型を設置した固定支持台上に中間支持台を設置し、中間支持台を貫通して昇降する昇降軸と、昇降軸に歯車機構を係合させ回転駆動部から伝達される回転を昇降軸の直線移動に変換する変換機構と、中間支持台を貫通する案内ロッドで上部及び下部の台を連結し昇降軸に連結して昇降される可動台とから成る上金型昇降機構を中間支持台に対して設け、上金型昇降機構により上金型を操作して下金型に合体した金型のキャビティに溶湯を導入して鋳造する鋳造装置において、昇降軸から上部可動台、案内ロッド、下部可動台へ至る力伝達経路の複数の連結点のうち少なくとも１箇所に緩衝材を設け、金型の熱膨張による下部可動台の押上げ移動を緩衝材で吸収するようにした鋳造装置の上金型昇降機構としたのである。
【００１１】
上記の構成の上金型昇降機構は、低圧鋳造装置又は縦型金型鋳造装置に適用することが前提である。固定支持台上に置かれた下金型に上金型昇降手段により上金型を合体した金型に対して、低圧鋳造装置では下方に置かれた貯湯槽から溶湯供給管を介して、縦型金型鋳造装置では作業者又はロボットにより湯口から注湯されて鋳造が行なわれる。
【００１２】
鋳造作業時に金型温度は、一般に２００〜５００℃程度に加熱して鋳造が行なわれ、このため金型が膨張する。上金型は金型内に注湯されている溶湯が漏れ出ないようにするため、上金型昇降手段で下金型に対し合体した時の状態から上金型が持上らないよう押えられ、かつ可動台に連結されている昇降軸に係合する歯車機構により昇降軸の上昇移動がロックされている。そして、金型が熱により膨張するとこれによる下部可動台の押上げにより下部可動台は強制的に持上げられようとする。
【００１３】
しかし、この発明の上金型昇降機構では、昇降手段の昇降軸から上部可動台、案内ロッド、下部可動台へ至る力伝達経路における複数の連結点の少なくとも１箇所に緩衝材が設けられているから、この緩衝材が設けられている連結点で上記下部可動台の押上げ移動は吸収され、昇降軸へは持上げ力が伝達されないため、歯車機構に過負荷状態あるいは噛込みなどが生ずることがなく、従って鋳造作業終了後に上金型を上昇させる、あるいはその後再び下降させるなどの動作時に動作不良あるいは焼付きなどの不都合が生じることがなく、スムーズに動作が行なわれる。
【００１４】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図示の例は低圧鋳造装置にこの発明の上金型昇降機構を適用した場合を示す。図１は低圧鋳造装置の主要縦断面図である。低圧鋳造装置Ａは、金型１を載置する固定支持台である固定プラテン２上に中間支持台であるトッププラテン３を設置し、このトッププラテン３に金型１の上金型１ａを昇降させるための上金型昇降機構１０を設け、固定プラテン２の下方に注湯手段４を設けたものから成る。
【００１５】
固定プラテン２は脚柱２L で固定設置され、その上にトッププラテン３が４つの脚柱３L で設置され、固定プラテン２には金型１の下金型１ｂが取付けられている。固定プラテン２の下に設置される注湯手段４は、支持台４B 上に支持された貯湯槽４ａ内の溶湯Ｇを、これに下端が投入され一般にストークと呼ばれる供給管５を金型１に連通させ、図示しないエアーコンプレッサから送られる１ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の低圧のエアーを導入してその低圧で湯面を押し下げ、これにより金型１内のキャビティ１ｃへ送るようになっている。
【００１６】
図２、図３に上金型昇降機構の詳細図を示している。図示のように、上金型昇降機構１０は、昇降軸１１と上部可動台である天井プラテン１２ａと、この天井プラテンに連結されトッププラテン３を貫通して下方へ延びる案内ロッド１３と、ロッド下端に連結された下部可動台である可動プラテン１２ｂとを備え、昇降軸１１はこれに係合する歯車機構１４へ回転駆動部の電動モータ１５からの回転力が伝達されて回転されると共に上下方向に昇降する。上記昇降軸１１はトッププラテン３の中央に貫通して昇降自在に設けられ、昇降軸１１の外周にはねじが刻設されてこれに歯車機構１４のギヤが螺合している。
【００１７】
昇降軸１１の下端は自由端であるが、上端は連結部材１６により上部可動台である天井プラテン１２ａに連結されている。連結部材１６には緩衝材１７ａが設けられている。天井プラテン１２ａと案内ロッド１３は連結部材１３ｃで連結され、この連結部材１３ｃには緩衝材１７ｂが設けられている。又、案内ロッド１３は、トッププラテン３に設けられた短い案内スリーブ１３ａによりスライド自在に案内されて昇降自在であり、その下端は連結部材１３ｂにより可動プラテン１２ｂに連結されている。上記緩衝材１７ａ、１７ｂは、耐熱性の弾性部材が用いられ、例えば金属製のばね、あるいは耐熱性ゴムが適用される。
【００１８】
歯車機構１４は、詳細を図示省略しているが、電動モータ１５の出力軸上に設けた歯車と噛合う歯車１４ａの軸上にウォーム軸１４ｂを形成し、これに係合するウォームホイール１４ｃの中心に設けたねじ穴に昇降軸１１のねじを螺合、貫通させ、ウォーム軸を電動モータ１５により回転させるとウォームホイール１４ｃが回転されて昇降軸１１が昇降するように構成され、これにより昇降軸１１の直線移動に変換する変換機構が形成されている。なお、ウォームホイール１４ｃは回転自在であるが昇降軸１１の軸方向へ移動しないようにケース内に保持されている。
【００１９】
上記の構成とした実施形態の低圧鋳造装置Ａでは、電動モータ１５の駆動により上金型昇降機構１０を作動させて鋳造作業が行なわれる。作業前に上金型１ａを可動プラテン１２ｂに図１に示す位置より上方の適宜高さ位置で取付け、この準備作業の後上金型昇降機構１０を駆動して下降させ、上金型１ａを下金型１ｂ上に乗せて合体する。そして、この金型１のキャビティ１ｃ内に溶湯Ｇを注入することにより鋳造が行なわれる。
【００２０】
この鋳造の際に、溶湯Ｇは２００〜５００℃の高温に加熱されるため金型が膨張する。この金型の膨張により上金型１ａと下金型１ｂの隙間から溶湯Ｇが流出しないよう上金型１ａを下金型１ｂに合体した際に上金型昇降機構１０は可動プラテン１２ｂを上金型１ａを押えた状態で保持し、昇降軸１１が上昇しないように歯車機構１４と昇降軸１１の螺合位置でその上昇移動をロックしている。
【００２１】
しかし、金型１が膨張すればその膨張した分だけ可動プラテン１２ｂは押し上げられるが、この実施形態の上金型昇降機構１０ではその押上げ移動は、連結ロッド１３と天井プラテン１２ａの連結部材１３ｃによる連結部、又は昇降軸１１と天井プラテン１２ａの連結部材１６による連結部にそれぞれ設けられている緩衝材１７ｂ、又は１７ａにより吸収される。
【００２２】
上記実施形態の案内ロッド１３と可動プラテン１２ｂとの連結部の部分変形例を図５に示す。この例では、連結フランジ１３ｂに案内ロッド１３の下端が固定され、連結フランジ１３ｂは可動プラテン１２ｂに一定の隙間を置き、そこに緩衝材１７ｃを挿置して設けられている。又、図示のように、案内ロッド１３の下端と可動プラテン１２ｂとの間には連結ロッド１３ｄが可動プラテン１２ｂに固定して設けられている。連結ロッド１３ｄには上部肩部と下部肩部が形成されており、上部肩部は案内ロッド１３の下端の内孔に嵌合して抜止めされ、内孔上部に所定長さの隙間が設けられている。
【００２３】
上金型昇降機構１０を作動させて可動プラテン１２ｂに連結された上金型１ａを昇降操作する際に、上金型の重力が下向きに作用すると、可動プラテン１２ｂと連結ロッド１３ｄが下方へ落ちようとするが、この下向きの力は連結ロッド１３ｄの上部肩部を介して案内ロッド１３により支持されるため、落下することはない。反対に、上金型１ａの熱膨張で可動プラテン１２ｂを上向きに押上げた場合、緩衝材１７ｃが圧縮され、その分だけ連結ロッド１３ｄの上端は案内ロッド１３の下端の内孔内の隙間を上昇し、これにより押上げ力を吸収する。
【００２４】
上記各例では動力伝達経路上の上部２箇所に緩衝材１７ａ、１７ｂを、あるいは下部１箇所に緩衝材１７ｃを設けた例を示したが、上記緩衝材は上記３箇所全部でなく、そのうち少なくとも１箇所に設ければよい。又、上記実施形態では低圧鋳造装置の例を示したが、縦型重力金型鋳造装置にも同様に上金型昇降機構についての構成を適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明の鋳造装置の上金型昇降機構は上金型を連結する下部可動台へ案内ロッドを経て上部可動台に連結した昇降軸に歯車機構を介して駆動部から回転力を伝達し、直線移動に変換して昇降させ、その動力伝達経路の複数の連結点のうち少なくとも１箇所に緩衝材を設けたから、金型の熱膨張による押上げ力を緩衝材で吸収できるため歯車機構に過負荷や噛込みが生じることがなく、スムーズで安定した作動を確保できるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の低圧鋳造装置の主縦断面図
【図２】同上の上部外観斜視図
【図３】図２の矢視III からの断面図
【図４】同上の部分拡大図
【図５】図４の部分変形例の図
【符号の説明】
１  金型
１ａ  上金型
１ｂ  下金型
２  固定プラテン
２L   脚柱
３  トッププラテン
３L   脚柱
４  注湯手段
４ａ  貯湯槽
４B   支持台
１０  上金型昇降機構
１１  昇降軸
１２ａ  天井プラテン
１２ｂ  可動プラテン
１３  案内ロッド
１３ａ  案内スリーブ
１３ｂ、１３ｃ  連結部材
１４  歯車機構
１５  電動モータ
１６  連結部材
１７ａ〜１７ｃ  緩衝材
【図１】
0004104310.tif 000002
【図２】
0004104310.tif 000003
【図３】
0004104310.tif 000004
【図４】
0004104310.tif 000005
【図５】
0004104310.tif 000006