特開 2024-32169 鋳造金型

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024032169

(43)【公開日】2024-03-12

(54)【発明の名称】鋳造金型

(51)【国際特許分類】

   B22D 29/04 20060101AFI20240305BHJP

【ＦＩ】

B22D29/04 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022135678

(22)【出願日】2022-08-29

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】真弓 俊郎

(72)【発明者】

【氏名】福嶋 隆徳

(57)【要約】

【課題】メンテナンス性を従来よりも向上させることが可能な鋳造金型を提供する。
【解決手段】キャビティ内に形成された鋳造体を型開きした状態で押しピンによって押圧することにより固定金型又は可動金型から分離させる鋳造金型であって、キャビティに連通するとともに補助成形体を形成する補助キャビティと、押しピンと同一方向から補助成形体を押圧する補助押しピンとを備え、補助押しピンは、押しピンよりも先に鋳造体と接触する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

キャビティ内に形成された鋳造体を型開きした状態で押しピンによって押圧することにより固定金型又は可動金型から分離させる鋳造金型であって、
前記キャビティに連通するとともに前記可動金型の可動方向へ延びる補助成形体を形成する補助キャビティと、
前記押しピンと同一方向から前記補助成形体を押圧する補助押しピンとを備えた鋳造金型。

【請求項2】

前記補助押しピンと前記補助成形体との接触位置は、前記押しピン及び前記補助押しピンの移動方向において、前記鋳造体と前記押しピンの接触位置が少なくとも同一である請求項１に記載の鋳造金型。

【請求項3】

前記補助キャビティは、前記キャビティ内のガスを排出するガス抜き部キャビティに設けられる請求項１又は２に記載の鋳造金型。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋳造金型に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、鋳造品を製造するに際してオーバーフロー量を容易に調整可能な金型が開示されている。この金型は、固定型部材と、当該固定型部材との間に製品形状に対応した空間部を形成する可動型部材と、第１のブロックと当該第１のブロックとの間にガス抜き路を形成する第２のブロックとを備えたチルベントと、先端部が上記ガス抜き路に露出するとともに当該ガス抜き路に進退自在に設けられており、先端部で鋳造品を押圧することにより可動型部材から鋳造品を分離させる第１の押出ピン等を具備する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２６９３１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

先行技術では、第１の押出ピンの先端に突き出し機構を介して配置された補助押出ピンがガス抜き路に形成された鋳造品の部位を直接押す複雑な構造なので、補助延長押出ピンの先端部が摩耗や変形した後、補助延長押出ピンの交換する工程（メンテナンス）が困難となる。すなわち、押しピンのメンテナンス性が悪い分、生産性が低下するという問題がある。

【0005】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス性を従来よりも向上させることが可能な鋳造金型の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明では、鋳造金型に係る解決手段として、キャビティ内に形成された鋳造体を型開きした状態で押しピンによって押圧することにより固定金型又は可動金型から分離させる鋳造金型であって、前記キャビティに連通するとともに前記可動金型の可動方向へ延びる補助成形体を形成する補助キャビティと、前記押しピンと同一方向から前記補助成形体を押圧する補助押しピンとを備えた、という手段を採用する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、メンテナンス性を従来よりも向上させることが可能な鋳造金型を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る鋳造金型Ａの概要を示す上面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。

【図2】本発明の一実施形態に係る半製品鋳造体Ｂの構造を示す斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る鋳造金型Ａの作用効果を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る鋳造金型Ａは、複数の製品鋳造体が一体に接続された半製品鋳造体の製造装置である。上記製品鋳造体は、例えばスロットルボディの筐体である。スロットルボディは、周知のようにエンジンに取り込む空気の流量（給気量）を調節するバタフライ弁であり、所定の金属（例えばアルミ）を素材とする筐体（スロットルボディ筐体）を備えている。本実施形態に係る鋳造金型Ａは、このような半製品鋳造体の製造に使用される。

【0010】

この鋳造金型Ａは、図１に示すように、固定金型Ａ１、可動金型Ａ２、複数の第１押しピンＦ１及び複数の第２Ｆ２を少なくとも備えている。鋳造金型Ａは、固定金型Ａ１と可動金型Ａ２とを型締めすることにより、内部に半製品鋳造体の形状に相当するキャビティＣ（成形空間）を形成する。

【0011】

このキャビティＣは、図示するようにゲート部キャビティｃ１、ランナ部キャビティｃ２、一対の連結部キャビティｃ３ａ、ｃ３ｂ、一対の本体部キャビティｃ４ａ、ｃ４ｂ、一対のガス抜き部キャビティｃ５ａ、ｃ５ｂ及び５つの柱状成形体キャビティｃ６ａ～ｃ６ｅを備えている。

【0012】

これらゲート部キャビティｃ１、ランナ部キャビティｃ２、一対の連結部キャビティｃ３ａ、ｃ３ｂ、一対の本体部キャビティｃ４ａ、ｃ４ｂ、一対のガス抜き部キャビティｃ５ａ、ｃ５ｂ及び５つの柱状成形体キャビティｃ６ａ～ｃ６ｅは、全体として連通している。

【0013】

このような鋳造金型Ｂには、一端部に金属の溶湯が流入するとともにキャビティＣに臨む射出口Ｄが設けられている。金属の溶湯は、射出口ＤからキャビティＣに供給され、当該キャビティＣに充満し、その後冷却されることにより半製品鋳造体Ｂとなる。

【0014】

また、この鋳造金型Ａには、一対のガス抜き口Ｅａ、Ｅｂが設けられている。これらガス抜き口Ｅａ、Ｅｂは、溶湯がキャビティＣに注入された際にキャビティＣ内の空気等のガスを外部に排出する排気口である。

【0015】

鋳造金型Ａでは、固定金型Ａ１と可動金型Ａ２とが接触することによりキャビティＣが形成され、キャビティＣ内に溶湯が注入されて冷却されることにより半製品鋳造体Ｂが成形される。そして、この鋳造金型Ａでは、固定金型Ａ１と可動金型Ａ２が離間させることにより半製品鋳造体Ｂを取り出す。

【0016】

ここで、図２に示すように、鋳造金型Ａで製造される半製品鋳造体Ｂは、柱状ゲート部１、ランナ部２、一対の連結部３ａ、３ｂ、一対の本体部４ａ、４ｂ、一対のガス抜き部５ａ、５ｂ及び一対の柱状成形体６ａ～６ｅを備えている。これら各部位の一体物である半製品鋳造体Ｂは、鋳造金型ＡにおけるキャビティＣの形状に基づくものであり、キャビティＣの形状と略同一形状である。

【0017】

すなわち、鋳造金型ＡのキャビティＣのうち、ゲート部キャビティｃ１は柱状ゲート部１を成形する内部空間であり、ランナ部キャビティｃ２はランナ部２を成形する内部空間である。また、一対の連結部キャビティｃ３ａ、ｃ３ｂのうち、一方の連結部キャビティｃ３ａは一方の連結部３ａを成形する内部空間であり、他方の連結部キャビティｃ３ｂは、他方の連結部３ｂを成形する内部空間である。

【0018】

また、一対の本体部キャビティｃ４ａ、ｃ４ｂのうち、一方の本体部キャビティｃ４ａは一方の連結部３ａを成形する内部空間であり、他方の本体部キャビティｃ４ｂは、他方の連結部３ｂを成形する内部空間である。また、一対のガス抜き部キャビティｃ５ａ、ｃ５ｂのうち、一方のガス抜き部キャビティｃ５ａは一方のガス抜き部５ａを成形する内部空間であり、他方のガス抜き部キャビティｃ５ｂは他方のガス抜き部５ｂを成形する内部空間である。

【0019】

さらに、５つの柱状成形体キャビティｃ６ａ～６ｅのうち、第１の柱状成形体キャビティｃ６ａは、第１の柱状成形体６ａを成形する内部空間であり、第２の柱状成形体キャビティｃ６ｂは、第２の柱状成形体６ｂを成形する内部空間である。また、第３の柱状成形体キャビティｃ６ｃは、第３の柱状成形体６ｃを成形する内部空間であり、第４の柱状成形体キャビティｃ６ｄは、第４の柱状成形体６ｄを成形する内部空間であり、第５の柱状成形体キャビティｃ６ｅは、第５の柱状成形体６ｅを成形する内部空間である。

【0020】

複数の第１押しピンＦ１及び第２押しピンＦ２は、鋳造金型Ａが型開きした状態で可動金型Ａ２側から半製品鋳造体Ｂを押圧する可動ピンであり、同一長さを有する。すなわち、複数の第１押しピンＦ１及び第２押しピンＦ２は、半製品鋳造体Ｂに向かって前進することにより半製品鋳造体Ｂを側方から押圧することにより、半製品鋳造体Ｂを可動金型Ａ２から分離させる。

【0021】

このような複数の第１押しピンＦ１及び第２押しピンＦ２は、図示するようにキャビティＣに対して進退自在に設けられている。すなわち、複数の第１押しピンＦ１及び第２押しピンＦ２は、キャビティＣに対して正対するように可動金型Ａ２に埋め込まれた棒状部材であり、中心軸方向がキャビティＣに正対する方向に設定されている。

【0022】

複数（７つ）の第１押しピンＦ１及び第２押しピンＦ２のうち、２つの第１押しピンＦ１は、一対の本体部キャビティｃ４ａ、ｃ４ｂに正対するように可動金型Ａ２に設けられた通常押しピンである。５つの第２押しピンＦ２は、６つの柱状成形体キャビティｃ６ａ～ｃ６ｅに正対するように可動金型Ａ２に設けられた補助押しピンである。図１（ａ）に補助線Ｌで示すように、第２押しピンＦ２の接触位置は、第１押しピンＦ１の接触位置と少なくとも同一である。

【0023】

本実施形態の半製品鋳造体Ｂにおいて、柱状ゲート部１は、略円柱状の形状を有する部位である。この柱状ゲート部１は、中心軸方向の一端側（図２の奥側）の射出口Ｄから金属の溶湯が射出されることによって形成された部位である。このような柱状ゲート部１の中心軸方向の他端側にはランナ部２の一端が接続されている。すなわち、射出口Ｄからゲート部キャビティｃ１の一端側に射出された溶湯は、ゲート部キャビティｃ１の他端側からランナ部キャビティｃ２の一端部に流入する。

【0024】

ランナ部２は、柱状ゲート部１の中心軸線に直交する方向に延在する略平板状の形状を有する部位である。すなわち、このランナ部２は、柱状ゲート部１の中心軸に直交する一対の主面を有する。このようなランナ部２は、一端部（図２の下端部）が柱状ゲート部１の他端に接続し、他端部（図２の上端部）が一対の連結部３ａ、３ｂにおける各一端部に接続している。

【0025】

一対の連結部３ａ、３ｂは、一対の本体部４ａ、４ｂをランナ部２に接続させる部位である。一対の連結部３ａ、３ｂは、一対の本体部４ａ、４ｂを直線状に接続するとともに中間部位がランナ部２の他端部（図２の上端部）に接続する部位である。

【0026】

ここで、ランナ部２及び一対の連結部３ａ、３ｂは、柱状ゲート部１の中心軸線方向に直交する面に平行に延在する。すなわち、一対の本体部４ａ、４ｂは、このような延在方向を有するランナ部２及び一対の連結部３ａ、３ｂによって相互に接続されている。

【0027】

一対の本体部４ａ、４ｂは、スロットルバルブの筐体を形成する部位である。より正確には、一対の本体部４ａ、４ｂは、スロットルバルブの筐体の全部ではなく、主要部（一部）を形成する部位である。

【0028】

一対の本体部４ａ、４ｂのうち、一方の本体部４ａは、車両の給気管（円筒管）に接続する円筒部を備えている。この円筒部は、中心軸線の方向が柱状ゲート部１の中心軸線に対して同一方向又は略同一方向に設定されている。すなわち、一方の本体部４ａにおける円筒部は、上述したランナ部２及び一対の連結部３ａ、３ｂの延在方向に直交する方向を中心軸線方向とする。

【0029】

他方の本体部４ｂは、車両の給気管（円筒管）に接続する円筒部を備えている。この円筒部は、中心軸線の方向が柱状ゲート部１の中心軸線に対して同一方向又は略同一方向に設定されている。すなわち、他方の本体部４ｂにおける円筒部は、一方の本体部４ａにおける円筒部と同様にランナ部２及び一対の連結部３ａ、３ｂの延在方向に直交する方向を中心軸線方向とする。

【0030】

一対のガス抜き部５ａ、５ｂは、一対の本体部４ａ、４ｂと一対のガス抜き口Ｅａ、Ｅｂとの間に形成される薄肉部位である。すなわち、一対のガス抜き部５ａ、５ｂのうち、一方のガス抜き部５ａは、一方の本体部４ａと一方のガス抜き口Ｅａとの間に形成される薄肉部位である。他方のガス抜き部５ｂは、他方の本体部４ｂと他方のガス抜き口Ｅｂとの間に形成される薄肉部位である。

【0031】

５つの柱状成形体６ａ～６ｅは、一対のガス抜き部５ａ、５ｂの途中、一対の連結部３ａ、３ｂの途中及びランナ部２の途中に設けられた柱状部位である。すなわち、５つの柱状成形体６ａ～６ｅのうち、第１の柱状成形体６ａは、一方のガス抜き部５ａの途中に設けられた柱状部位であり、第２の柱状成形体６ｂは、他方のガス抜き部５ｂの途中に設けられた柱状部位である。

【0032】

また、第３の柱状成形体６ｃは、一方の連結部３ａの途中に設けられた柱状部位であり、第４の柱状成形体６ｄは、他方の連結部３ａの途中に設けられた柱状部位である。さらに、第５の柱状成形体６ｅは、ランナ部２の途中に設けられた柱状部位である。このような５つの柱状成形体６ａ～６ｅは、中心軸方向が固定金型Ａ１と可動金型Ａ２との対向方向つまり複数の押しピンＦ１、Ｆ２の進退方向と平行に設定されている。

【0033】

次に、本実施形態に係る鋳造金型Ａを用いた半製品鋳造体Ｂの製造方法について図３をも参照して説明する。

【0034】

鋳造金型Ａを用いた半製品鋳造体Ｂの製造方法では、最初に固定金型Ａ１と可動金型Ａ２とを型合わせすることにより、内部に半製品鋳造体Ｂの形状に相当するキャビティＣ（成形空間）を形成する。そして、この製造方法では、金属の溶湯を鋳造金型Ａの射出口ＤからキャビティＣに射出することにより、当該キャビティＣ内を金属の溶湯で充満させる。

【0035】

そして、この製造方法では、鋳造金型Ａを冷却してキャビティＣ内の溶湯を冷却することにより、溶湯を凝固させて半製品鋳造体Ｂを形成させる。そして、この製造方法では、鋳造金型Ａを型開きし、さらに複数の第１押しピンＦ１及び第２押しピンＦ２によって半製品鋳造体Ｂを押圧することにより半製品鋳造体Ｂを可動金型Ａ２（鋳造金型Ａ）から分離させる。このように鋳造された半製品鋳造体Ｂは、形状や傷等が検査されて製造が完了する。

【0036】

従来の鋳造体を金型から分離させる場合、押しピンで鋳造体を押圧するが、押しピンと接触し加圧される部位がゲート部、半製品鋳造体によって長さが異なり、ゲート部を加圧する押しピンの長さが長くなることで加圧持の曲げ応力の影響から変形し易い。したがって、ゲート部を加圧する押しピンの長さが長くなる従来の鋳造体は、押出ピンの寿命が短く、押しピンのメンテナンス性が悪い分だけ生産性が低下するという問題があった。

【0037】

これに対して、本実施形態に係る鋳造金型Ａは、可動金型Ａ２から半製品鋳造体Ｂを分離させる際に、図３の矢印で示すように半製品鋳造体を押す第１押しピンＦ１（通常押しピン）及びゲート部に設けた補助成形体を押す第２押しピンＦ２（補助押しピン）によって半製品鋳造体Ｂに押圧力を作用させる。

【0038】

この際、第２押しピンＦ２（補助押しピン）は、第１押しピンＦ１（通常押しピン）が製品鋳造体Ｂと同じタイミングで製品鋳造体Ｂに接触して押圧力を作用させる。したがって、第１押しピンＦ１（通常押しピン）と第２押しピンＦ２（補助押しピン）は長さを調節することが容易となり、第２押しピンＦ２（補助押しピン）を短縮することで第１押しピンＦ１（押しピン）との曲げ応力の差が縮小され、第１押しピンＦ１（通常押しピン）と第２押しピンＦ２（補助押しピン）の寿命の差が無くなり、第２押しピンＦ２（補助押しピン）の寿命が延びることでメンテナンスの頻度が下がり生産性が向上する。

【0039】

また、２つの第２押しピンＦ２は、３つの第１押しピンＦ１よりも摩耗が激しくなるが、第１押しピンＦ１及び第２押しピンＦ２が同一長さに設定されており、また複数の第１押しピンＦ１及び第２押しピンＦ２の進退方向における第２露出面の位置が第１露出面よりも後退側に位置設定されているので、摩耗に対する余裕度が３つの第１押しピンＦ１よりも大きい。

【0040】

すなわち、本実施形態によれば、半製品鋳造体Ｂ（鋳造品）を鋳造金型Ａ（金型）から分離させる第１押しピンＦ１の寿命を従来よりも長くすることが可能である。また、本実施形態によれば、２つの第２押しピンＦ２が第１押しピンＦ１よりも摩耗するものの摩耗に対する余裕度が十分に確保することができる。したがって、本実施形態によれば、メンテナンス性を従来よりも向上させることが可能な鋳造金型Ａ及び半製品鋳造体Ｂの製造方法を提供することが可能である。

【0041】

また、本実施形態によれば、キャビティＣ内のガスを外部に排出するガス抜き部キャビティｃ５ａ、ｃ５ｂに柱状成形体キャビティｃ６ａ、ｃ６ｂ（補助キャビティ）を設け、柱状成形体キャビティｃ６ａ、ｃ６ｂで形成される柱状成形体６ａ、６ｂ（補助成形体）を第２押しピンＦ２（補助押しピン）で押すので、鋳造金型Ａから半製品鋳造体Ｂを取り出す際、傾かずに且つ円滑に取り出すことが可能となる。

【0042】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、スロットルボディに関する半製品鋳造体Ａに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、上記実施形態における一対の本体部４ａ、４ｂは、スロットルバルブの筐体に限定されず、様々な部品の全体又は一部であってもよい。

【0043】

（２）上記実施形態では、一対の本体部４ａ、４ｂを備えて半製品鋳造体Ａについて説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本体部の個数は２つ（一対）に限定されず、１つ又は３つ以上であってもよい。

【0044】

（３）上記実施形態では、３つの第１押しピンＦ１と２つの第２押しピンＦ２とを設けたが、本発明はこれに限定されない。第１押しピンＦ１（通常押しピン）と第２押しピンＦ２（補助押しピン）の個数及び位置は、鋳造品の大きさや形状等に応じて適宜設定されるべきものである。

【0045】

（４）上記実施形態では、第１押しピンＦ１（通常押しピン）と第２押しピンＦ２（補助押しピン）とを同一長さに設定したが、本発明はこれに限定されない。摩耗し易い第２押しピンＦ２（補助押しピン）を第１押しピンＦ１（通常押しピン）よりも長くすることにより、メンテナンス性をさらに向上させてもよい。

【0046】

（付記１）
キャビティ内に形成された鋳造体を型開きした状態で押しピンによって押圧することにより固定金型又は可動金型から分離させる鋳造金型であって、前記キャビティに連通するとともに前記可動金型の可動方向へ延びる補助成形体を形成する補助キャビティと、前記押しピンと同一方向から前記補助成形体を押圧する補助押しピンとを備えた鋳造金型。

【0047】

（付記２）
前記補助押しピンと前記補助成形体との接触位置は、前記押しピン及び前記補助押しピンの移動方向において、前記鋳造体と前記押しピンの接触位置が少なくとも同一である付記１に記載の鋳造金型。

【0048】

（付記３）
前記補助キャビティは、前記キャビティ内のガスを排出するガス抜き部キャビティに設けられる付記１又は２に記載の鋳造金型。

【符号の説明】

【0049】

Ａ 鋳造金型
Ａ１ 固定金型
Ａ２ 可動金型
Ｂ 半製品鋳造体
Ｃ キャビティＣ
ｃ１ ゲート部キャビティ
ｃ２ ランナ部キャビティ
ｃ３ａ、ｃ３ｂ 連結部キャビティ
ｃ４ａ、ｃ４ｂ 本体部キャビティ
ｃ５ａ、ｃ５ｂ ガス抜き部キャビティ
ｃ６ａ～ｃ６ｅ 柱状成形体キャビティ（補助キャビティ）
Ｄ 射出口
Ｅａ、Ｅｂ ガス抜き口
１ 柱状ゲート部
２ ランナ部
３ａ、３ｂ 連結部
４ａ、４ｂ１ 本体部
５ａ、５ｂ ガス抜き部
６ａ～６ｅ 柱状成形体（補助成形体）

【図1】

【図2】

【図3】