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【発明の名称】 重力鋳造方法及びその重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ用金型。
【発明者】 【氏名】榎戸 健治

【要約】 【課題】石膏型の「オーバーヒート現象」を防止し、また溶湯を金型内部に充填する際にエアーの巻き込みを防止し、鋳物製品の鋳造不良を改善した重力鋳造方法及びその重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ用金型を提供する。

【解決手段】湯道5の押湯部9の近傍に製品部8のキャビティに連通する枝湯道部5aを形成し、溶融金属Wの充填初期には湯道5から湯道部7を通って石膏型1の表面1a側及び製品部8のキャビティ内に充填し、溶融金属Wの充填の中盤には、湯道部7から枝湯道部5aに溶融金属Wの給湯経路を変更して製品部8に充填するように構成されている。湯道部7には、製品部8のキャビティ内に充填される溶湯の充填量に対応して製品部8の近傍の湯道部7を遮断し、溶湯の湯経路を押湯部7側の枝湯道部5aに変更させる遮断手段10が設けてある。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋳造用鋳型の製品部のキャビティ内に、複数の湯道部を介して製品部のキャビティから押湯部分に順次溶湯の充填を行う重力鋳造方法において、
前記製品部のキャビティ内に、所定量の溶湯が充填された時、製品部近傍の湯道部を遮断して押湯部側の枝湯道部に溶湯の湯経路を変更することを特徴とする重力鋳造方法。
【請求項2】
前記製品部のキャビティ内に充填される溶湯量を、湯量検出手段により検出し、この湯量検出手段の検出値に基づき、制御装置を介して遮断手段により製品部の近傍の湯道部を遮断する請求項1に記載の重力鋳造方法。
【請求項3】
前記遮断手段が、冷却手段または湯道部を物理的に遮断する遮断部材である請求項1または2に記載の重力鋳造方法。
【請求項4】
鋳造用鋳型に、キャビティ内の製品部分から押湯部分側に向けて複数の湯道部を形成した重力鋳造用金型において、
前記キャビティ内に充填される溶湯の充填量に対応して製品部近傍の湯道部を遮断し、溶湯の湯経路を押湯部側の枝湯道部に変更させる遮断手段を設けたことを特徴とする重力鋳造用金型。
【請求項5】
前記キャビティ内に溶湯充填量の検出手段を設置し、この検出手段からの検出値に基づき、制御装置を介して製品部近傍の湯道部を遮断する遮断手段を設けた請求項1に記載の重力鋳造用金型。
【請求項6】
前記充填量の検出手段が、接触または非接触の溶湯レベルゲージ,温度センサー,ラドル角度計,給湯タイマーの内からから選ばれたものを使用する請求項4または5に記載の重力鋳造用金型。
【請求項7】
前記遮断手段が、製品部近傍の湯道部を冷却する冷却手段である請求項4,5または6に記載の重力鋳造用金型。
【請求項8】
前記遮断手段が、製品部近傍の湯道部を閉鎖する閉鎖手段である請求項4,5または6に記載の重力鋳造用金型。
【請求項9】
前記請求項4の重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ製造用金型。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
この発明は、重力鋳造方法及びその重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ用金型に係わり、更に詳しくは溶湯を金型内部に充填する際にエアーの巻き込みを防止し、鋳物製品の鋳造不良を防止した重力鋳造方法及びその重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ用金型に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、石膏型重力鋳造法の一つとして、例えば、図5に示すように石膏型1を設置する下型2(下金型)と、この下型2上に水平方向に開閉可能に配設された分割された上型3a,3b(上金型)とで構成し、可傾式給湯炉4(または給湯ラドル)から給湯した溶融金属Wを前記分割された上型3a,3bに設けた湯道5の給湯口部6a,6bから湯道部7、石膏型1と下型2,上型3a,3bの製品部8のキャビティ内及び押湯部9に順次充填させて鋳造を行う重力鋳造法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また給湯された当初の溶融金属Wは、湯道5→湯道部7を通って石膏型1の表面1a上を流れるため、溶融金属Wの温度で加熱され、所謂「オーバーヒート現象」と呼称されている現象が発生する。鋳造作業の原則としては、給湯された溶融金属Wを石膏型1と下型2,上型3a,3bの製品部8のキャビティ内にゆっくりと充填し、更に押湯部9に向かって順次充填されるのが望ましく、そして充填された溶融金属Wは、石膏型1の表面1a側から押湯部9に向かって順次硬化するのが好ましいとされている。
【0004】
然しながら、溶融金属Wが充填された石膏型1は、上記のように「オーバーヒート現象」により加熱された状態で保温状態も長いため、溶融金属Wは石膏型1の表面1a側から押湯部9に向かって順次硬化するとは限らず、石膏型1の表面1a側が硬化しない状態で押湯部9が硬化を開始する。このため溶融金属Wの「ひけ不具合」から鋳物の製品面の鋳出し不良(製品面に凹部等が生ずる)が発生し、製品不良を起こすと言う問題があった。
【0005】
そこで、図6(a),(b)に示すように、湯道5の押湯部9の近傍に製品部8のキャビティ内に連通する枝湯道5aを形成し(例えば、特許文献1参照)、溶融金属Wの充填初期には湯道5から湯道部7を通って石膏型1の表面1a側のキャビティ内及び製品部8に充填し、溶融金属Wの充填中盤には、湯道部7から枝湯道部5aに溶融金属Wの給湯経路を変更して製品部8に充填することで、石膏型1の「オーバーヒート現象」を防止するようにしたものも考えられる。
【0006】
然しながら、溶融金属Wの流速、溶湯量、溶湯及び金型温度、更には湯道の断面積の比率等で、溶融金属Wの給湯経路は簡単に変更できず、エアーの巻き込み等により内部巣(製品部分の凹部)が発生して製品不良を起こすと言う問題があった。
【特許文献1】特開平7−290227号公報
【特許文献2】特開平10−29054号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
この発明はかかる従来の問題点に着目し、溶融金属を充填する際に、給湯経路を簡単にしかも確実に行い、石膏型の「オーバーヒート現象」を防止し、また溶湯を金型内部に充填する際にエアーの巻き込みを防止し、鋳物製品の鋳造不良を改善した重力鋳造方法及びその重力鋳造用金型、重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ用金型を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この発明は上記目的を達成するため、この発明の重力鋳造方法は、製品部のキャビティ内に、所定量の溶湯が充填された時、製品部近傍の湯道部を遮断して押湯部側の枝湯道部に溶湯の湯経路を変更することを要旨とするものである。
【0009】
ここで、前記製品部のキャビティ内に充填される溶湯量を、湯量検出手段により検出し、この湯量検出手段の検出値に基づき、制御装置を介して遮断手段により製品部近傍の湯道部を遮断し、また前記遮断手段が、冷却手段または湯道部を物理的に遮断する遮断部材である。
【0010】
また、この発明の重力鋳造用金型は、キャビティ内に充填される溶湯の充填量に対応して製品部近傍の湯道部を遮断し、溶湯の湯経路を押湯部側の枝湯道部に変更させる遮断手段を設けたことを要旨とするものである。
【0011】
ここで、前記キャビティ内に溶湯充填量の検出手段を設置し、この検出手段からの検出値に基づき、制御装置を介して製品部近傍の湯道部を遮断する遮断手段を設け、また前記充填量の検出手段が、接触または非接触の溶湯レベルゲージ,温度センサー,ラドル角度計,給湯タイマーの内からから選ばれたものを使用するものである。
【0012】
更に、前記遮断手段が、製品部近傍の湯道部を冷却する冷却手段であり、また前記遮断手段が、製品部近傍の湯道部を閉鎖する閉鎖手段である。
【0013】
また、この発明の重力鋳造用金型により製造された空気入りタイヤ用金型は、キャビティ内に充填される溶湯の充填量に対応して製品部近傍の湯道部を遮断し、溶湯の湯経路を押湯部側の枝湯道部に変更させる遮断手段を設けたことを要旨とするものである。
【0014】
この発明は上記のように構成したので、溶融金属を充填する際に、給湯経路を簡単にしかも確実に行い、石膏型の「オーバーヒート現象」を防止し、また溶湯を金型内部に充填する際にエアーの巻き込みを防止し、鋳物製品の鋳造不良を改善することが出来る。
【発明の効果】
【0015】
この発明は上記のように構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。(a).溶融金属を充填する際に、給湯経路を簡単にしかも確実に行うことが出来る。
(b).石膏型の「オーバーヒート現象」を防止し、製品不良を防止して品質の安定化を図ることが出来る。
(c).溶湯を金型内部に充填する際にエアーの巻き込みを防止し、鋳物製品の鋳造不良を防止することが出来る。
(d).作業能率が良く、生産性の向上を図ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
なお、従来例と同一構成要素は、同一符号を付して説明は省略する。
【0017】
図1はこの発明の第1実施形態を示す重力鋳造方法を実施するための重力鋳造用金型の概略構成図を示し、1は石膏型、2は石膏型1を設置する下型(下金型)、3a,3bは水平方向に開閉可能に配設された分割された上型(上金型)、4は角度計4aを備えた可傾式給湯炉(または給湯ラドル)を示し、前記上型3a,3bには、湯道5の給湯口部6a,6bと、湯道部7と、湯道部7を介して連通する製品部8のキャビティ及び押湯部9とがそれぞれ形成されている。
【0018】
また、前記湯道5の押湯部9の近傍に製品部8のキャビティに連通する枝湯道部5aを形成し、溶融金属Wの充填初期には湯道5から湯道部7を通って石膏型1の表面1a側及び製品部8のキャビティ内に充填し、溶融金属Wの充填の中盤には、湯道部7から枝湯道部5aに溶融金属Wの給湯経路を変更して製品部8に充填するように構成されている。
【0019】
前記湯道部7には、製品部8のキャビティ内に充填される溶湯の充填量に対応して製品部8の近傍の湯道部7を遮断し、溶湯の湯経路を押湯部7側の枝湯道部5aに変更させる遮断手段10が設けてある。即ち、前記製品部8のキャビティ内に充填される溶湯量を、湯量検出手段11により検出し、この湯量検出手段11の検出値に基づき、制御装置12を介して前記遮断手段10により製品部分近傍の湯道部7を遮断するように構成したものである。
【0020】
前記遮断手段10としては、例えば、図4に示すこの発明の第2実施形態のように、冷水または圧縮エアー等の冷却媒体を湯道部7近傍の金型内に埋設した配管内や金型に形成した冷却穴13内を流通させて湯道部7内の溶融金属Wを冷却硬化させる冷却手段や、また図2(a),(b)及び図3(a),(b)に示す上記第1実施形態のように、湯道部7をシャットピン14や遮蔽板15等により遮断する制御弁等で構成された物理的な遮断手段とが考えられる。
【0021】
前記冷却手段は、図4に示すように冷却媒体を流通させる配管や冷却穴13の一部にハンドバルブや電動バルブ等の制御弁16を設け、必要時に制御弁16を開閉して配管や冷却穴13内に冷却媒体を流通させるように構成してある。また17は、前記制御装置12に接続する湯道部7の溶湯凝固検知装置を示し、この溶湯凝固検知装置17としては、温度センサー、タイマー等が使用される。
【0022】
また前記物理的な遮断手段としてのシャットピン14や遮蔽板15は、図2(a),(b)及び図3(a),(b)に示すように、制御装置12に接続するシリンダー等の駆動手段18を介してシャットピン14や遮蔽板15を操作することで湯道部7を開閉操作するものである。また、前記製品部8のキャビティ内には溶湯の充填量を検出する湯量検出手段11を設置し、この湯量検出手段11からの検出値に基づき、制御装置12を介して製品部8の近傍の湯道部7を遮断するものである。前記湯量検出手段11としては、接触または非接触の溶湯レベルゲージ,温度センサー,ラドル角度計,給湯タイマーの内からから選ばれたものを使用し、制御装置12は、湯量検出手段11からの検出値に基づき、シーケンス制御等を行うことが出来るものを使用する。
【0023】
次に、上記のような重力鋳造用金型を使用してこの発明の重力鋳造方法について説明する。
【0024】
先ず、図1〜図3に示す物理的な遮断手段10を備えた重力鋳造用金型の場合には、下型2(下金型)上に石膏型1を設置し、水平方向に開閉可能に配設された上型(上金型)3a,3bを閉じた状態で湯道5の給湯口部6a,6bに角度計4aを備えた可傾式給湯炉(または給湯ラドル)から溶融金属Wを給湯する。
【0025】
そして、給湯された溶融金属Wは、湯道5から湯道部7を通り製品部8のキャビティ内に徐々に充填され、製品部分8のキャビティ内に、所定量の溶湯が充填された時、その充填された溶湯量を湯量検出手段11により検出し、この湯量検出手段11の検出値に基づき、制御装置12を介して前記遮断手段10により製品部分近傍の湯道部7を遮断し、湯道部7から枝湯道部5aに溶融金属Wの給湯経路を変更して製品部8のキャビティ内及び押湯部9に充填する。
【0026】
具体的には、予め設定された溶湯量を湯量検出手段11により検出すると、その検出値の信号を制御装置12に出力し、そして制御装置12からの制御信号によりシリンダー等の駆動手段18を操作して、シャットピン14や遮蔽板15を閉鎖する方向、例えば、シャットピン14の場合には図2において(a)→(b)のように操作することで製品部分近傍の湯道部7を遮断し、また遮蔽板15の場合には図3において(a)→(b)のように操作することで製品部分近傍の湯道部7を遮断し、これにより溶融金属Wは湯道部7からの給湯を絶たれ、枝湯道部5aから製品部8のキャビティ内に流れ込むことになる。
【0027】
そして、充填された溶湯は製品部8のキャビティから押湯部9に徐々に充填されることになり、石膏型1の「オーバーヒート現象」も防止され、製品不良を防止して品質の安定化を図ることが出来るものである。
【0028】
なお、製品部分8のキャビティ内に所定量の溶湯が充填された時、湯量検出手段11を介して制御装置12によりシャットピン14や遮蔽板15を閉鎖する操作タイミグは、金型の大きさにより画一的に設定することは出来ないが、製品部8のキャビティ内に充填される溶湯が枝湯道部5aの近傍に位置した時に湯道部7を遮断することが好ましい。
【0029】
即ち、製品部分8のキャビティ内の湯量が少ない状態で湯道部7を遮断すると、溶融金属Wのエアーの巻込み不具合を起こす場合があり、また押湯部9の近傍まで溶湯が充填された後、湯道部7を遮断した場合には、石膏型1の「オーバーヒート現象」を防止することが難しい。 従って、溶湯金属Wの充填量が最適な量においてシャットピン14や遮蔽板15を閉鎖するように制御することが好ましいのである。
【0030】
次に、図4に示す遮断手段10としての冷却手段を備えた重力鋳造用金型の場合における第2実施形態の重力鋳造方法としては、先ず、下型2(下金型)上に石膏型1を設置し、水平方向に開閉可能に配設された上型(上金型)3a,3bを閉じた状態で湯道5の給湯口部6a,6bに角度計4aを備えた可傾式給湯炉(または給湯ラドル)から溶融金属Wを給湯する。
【0031】
そして、給湯された溶融金属Wは、湯道5から湯道部7を通り製品部8のキャビティ内に徐々に充填され、製品部分8のキャビティ内に、所定量の溶湯が充填された時、その充填された溶湯量を湯量検出手段11により検出し、この湯量検出手段11の検出値に基づき、制御装置12を介して前記冷却手段の冷却穴13内に冷水(または圧縮エアー)等の冷却媒体を流通させて湯道部7内の溶融金属Wを冷却硬化させ、この硬化した溶融金属Wにより湯道部7の通路を遮断し、これにより溶融金属Wは湯道部7からの給湯を絶たれ、枝湯道部5aから製品部8のキャビティ内に流れ込むことになる。
【0032】
前記冷却手段は、上述したように冷却媒体を流通させる配管や冷却穴13の一部にハンドバルブや電動バルブ等の制御弁16を設け、制御装置12からの信号指令等に基づき、制御弁16を開閉して配管や冷却穴13内に冷却媒体を流通させたり、遮断するものである。なお、より正確な制御を行うために、前記制御装置12に接続する湯道部7の溶湯凝固検知装置17(温度センサー、タイマー等)を接続して、湯道部7内の溶融金属Wの凝固状態を検出している。
【0033】
そして、冷却手段により湯道部7内の溶融金属Wの凝固状態が確認されたら、金型の冷却等を防止するため、制御弁16により冷却媒体の流通を停止させる。このようにして、製品部分近傍の湯道部7を遮断すると、湯道部7から枝湯道部5aに溶融金属Wの給湯経路が変更され製品部8のキャビティ内及び押湯部9に充填されることになる。なお、その他の作用は上記第1実施形態と同様なので詳細な説明は省略する。
【0034】
このようにして、充填された溶湯は製品部8のキャビティから押湯部9に徐々に充填されることになり、石膏型1の「オーバーヒート現象」も防止され、また異物の混入等を有効に防止でき、製品不良を防止して品質の安定化を図ることが出来るものである。
【0035】
また、製品部分8のキャビティ内に所定量の溶湯が充填された時、湯量検出手段11や溶湯凝固検知装置17を介して制御装置12により冷却媒体を流通させる操作タイミグは、金型の大きさにより画一的に設定することは出来ないが、製品部8のキャビティ内に充填される溶湯が枝湯道部5aの近傍に位置した時や、凝固状態を判断して制御することが好ましい。
【0036】
以上のような方法により、溶融金属を充填する際に、給湯経路を簡単にしかも確実に行うことが出来、また石膏型1の「オーバーヒート現象」を防止し、異物の混入等を有効に防止し、製品不良を防止して品質の安定化を図ることが出来るものである。
【0037】
また、上記のような重力鋳造用金型により、空気入りタイヤ製造用金型を製作することで、品質の安定し、外観の良好なタイヤを製造することが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】この発明の第1実施形態を示す重力鋳造方法を実施するための重力鋳造用金型の概略構成図である。
【図2】(a),(b)は、第1実施形態における物理的な遮断手段としてのシャットピンの作動状態の説明図である。
【図3】(a),(b)は、第1実施形態における物理的な遮断手段としての遮蔽板の作動状態の説明図である。
【図4】この発明の第2実施形態を示す重力鋳造方法を実施するための重力鋳造用金型の概略構成図である。
【図5】従来の重力鋳造用鋳型の縦断正面図である。
【図6】(a),(b)は、従来の他の重力鋳造用鋳型の縦断面説明図である。
【符号の説明】
【0039】
1 石膏型 2 下型(下金型)
1a 表面
3a,3b 上型(上金型) 4 可傾式給湯炉
4a 角度計
5 湯道 6a,6b 給湯口部
7 湯道部 8 製品部
7a 枝湯道部 9 押湯部
W 溶融金属
10 遮断手段 11 湯量検出手段
12 制御装置 13 冷却穴
14 シャットピン 15 遮蔽板
16 制御弁 17 溶湯凝固検知装置
18 駆動手段
【出願人】 【識別番号】000006714
【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社
【出願日】 平成18年10月16日(2006.10.16)
【代理人】 【識別番号】100066865
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 信一

【識別番号】100066854
【弁理士】
【氏名又は名称】野口 賢照

【識別番号】100068685
【弁理士】
【氏名又は名称】斎下 和彦


【公開番号】 特開2008−93729(P2008−93729A)
【公開日】 平成20年4月24日(2008.4.24)
【出願番号】 特願2006−281636(P2006−281636)