JP2019104041A - 鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上金型及び下金型を両方向に傾動可能とすることができる。【解決手段】鋳造装置５０は、上部フレーム５と、下部フレーム６と、開閉機構２１と、その上端部が上部フレーム５に回動可能に連結され、その下端部が下部フレーム６に回動可能に連結され、その中央部に傾動回転軸１０を備えた第１主リンク部材７ａと、その上端部が上部フレーム５に回動可能に連結され、その下端部が下部フレーム６に回動可能に連結され、その中央部に軸受４２を備えた第１副リンク部材８ａと、傾動回転軸１０を中心に第１主リンク部材７ａを回転させる回転アクチュエータ１６と、軸受４２が載置されることにより、軸受４２を介して第１副リンク部材８ａを回転可能に支持する回転軸４１を有するベースフレーム１７と、軸受４２が載置可能な位置から、回転軸４１を退避させる退避機構４０と、を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、鋳造装置に関する。

特許文献１には、重力式傾動金型鋳造装置が開示されている。この装置は、上部フレーム、下部フレーム、開閉機構、第１主リンク部材、第１副リンク部材及び駆動部を備える。上部フレームには、上金型が装着される。下部フレームには、下金型が装着される。開閉機構は、上金型及び下金型のいずれか一方を昇降することによって、上金型及び下金型の型閉め又は型開きを行う。第１主リンク部材は、その上端部が上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が下部フレームに回動可能に連結され、その中央部に回転軸を備える。第１副リンク部材は、第１主リンク部材と平行に配置され、その上端部が上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が下部フレームに回動可能に連結され、その中央部に回転軸を備える。駆動部は、第１主リンク部材の回転軸に連結され、回転軸を中心に第１主リンク部材を回転させる。上部フレーム、下部フレーム、第１主リンク部材及び第１副リンク部材が第１平行リンク機構を構成する。上金型及び下金型は、型閉された状態で第１主リンク部材が回転されることにより傾動する。

特許第５８８０７９２号公報

特許文献１記載の鋳造装置では、第１副リンク部材の回転軸がベースフレーム上に載置されている。このため、上金型及び下金型は、第１副リンク部材の回転軸がベースフレームから持ち上げられる方向には傾動することができるものの、逆方向には傾動することができない。

このため、本技術分野においては、上金型及び下金型を両方向に傾動可能とすることが望まれている。

本開示の一側面は、重力を利用して注湯され、開閉可能かつ傾動可能な上金型と下金型とを用いて鋳物を鋳造する鋳造装置である。鋳造装置は、上金型が装着された上部フレームと、下金型が装着された下部フレームと、上金型及び下金型のいずれか一方を昇降させることによって、上金型及び下金型の型閉め及び型開きを行う開閉機構と、その上端部が上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が下部フレームに回動可能に連結され、その中央部に第１回転軸を備えた第１主リンク部材と、第１主リンク部材と平行に配置され、その上端部が上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が下部フレームに回動可能に連結され、その中央部に第１軸受を備えた第１副リンク部材と、第１回転軸に連結され、第１回転軸を中心に第１主リンク部材を回転させる駆動部と、第１軸受が載置されることにより、第１軸受を介して第１副リンク部材を回転可能に支持する第２回転軸を有するベースフレームと、第１軸受が載置可能な位置から第２回転軸を退避させる退避機構と、を備え、上部フレーム、下部フレーム、第１主リンク部材及び第１副リンク部材が第１平行リンク機構を構成する。

この鋳造装置では、第１副リンク部材は、その中央部に第１軸受を備えている。ベースフレームは、第２回転軸を有し、第２回転軸は、第１軸受が載置されることにより、第１軸受を介して第１副リンク部材を回転可能に支持する。退避機構は、第１軸受が載置可能な位置から第２回転軸を退避させるので、上金型及び下金型は、第１軸受が第２回転軸から持ち上げられる方向だけでなく、逆方向にも傾動することができる。

退避機構は、ベースフレームに設けられていてもよい。この場合、ベースフレームは駆動部により回転しないので、退避機構が駆動部により回転する部分に設けられている場合に比べて、駆動部に対する負荷を抑制することができる。

退避機構は、第２回転軸をその軸方向に移動させてもよい。この場合、退避機構は、第１軸受が載置可能な位置から第２回転軸を容易に退避させることができる。

第１軸受は、第２回転軸の外周面における周方向の半分以下に当接可能な溝部を有してもよい。この場合、第１軸受は第２回転軸上に容易に載置される。

この鋳造装置は、その上端部が上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が下部フレームに回動可能に連結され、その中央部に第３回転軸を備えた第２主リンク部材と、第２主リンク部材と平行に配置され、その上端部が上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が下部フレームに回動可能に連結され、その中央部に第２軸受を備えた第２副リンク部材と、を更に備え、ベースフレームは、第２軸受が載置されることにより、第２軸受を介して第２副リンク部材を回転可能に支持する第４回転軸を更に有し、退避機構は、第２軸受を載置可能な位置から、第４回転軸を退避させ、上部フレーム、下部フレーム、第２主リンク部材及び第２副リンク部材が第２平行リンク機構を構成してもよい。この場合、第２副リンク部材は、その中央部に第２軸受を備えている。ベースフレームは、第４回転軸を有し、第４回転軸は、第２軸受が載置されることにより、第２軸受を介して第２副リンク部材を回転可能に支持する。退避機構は、第２副リンク部材を支持可能な位置から第４回転軸を退避させるので、上金型及び下金型は、第２軸受が第４回転軸から持ち上がる方向だけでなく、逆方向にも傾動することができる。

本開示によれば、上金型及び下金型を両方向に傾動可能とすることできる。

図１は、第１実施形態に係る鋳造装置の正面図である。 図２は、図１の鋳造装置の側面図である。 図３（ａ）は、第１主リンク部材、第１副リンク部材及び回転軸を示す図である。図３（ｂ）は、第１副リンク部材、回転軸及び駆動側支持フレームを示す図である。 図４は、図１において上金型及び下金型の断面を示す図である。 図５は、図１の鋳造装置による鋳造方法を示すフローチャートである。 図６は、図１におけるＡ−Ａ矢視図であり、装置起動状態を説明するための図である。 図７は、平行リンク機構の動作によって上下金型がスライドした第２離間状態を示し、製造工程の初期状態を説明するための図である。 図８（ａ）は、第２離間状態における第１主リンク部材、第１副リンク部材及び回転軸を示す図である。図８（ｂ）は、第２離間状態における第１副リンク部材、回転軸及び駆動側支持フレームを示す図である。 図９は、上金型と下金型とが型閉めされた型閉状態を説明するための図である。 図１０は、型閉めされた上金型及び下金型を右回転により傾動させた図である。 図１１（ａ）は、右回転の傾動状態における第１主リンク部材、第１副リンク部材及び回転軸を示す図である。図１１（ｂ）は、右回転の傾動状態における第１副リンク部材、回転軸及び駆動側支持フレームを示す図である。 図１２は、型閉めされた上金型及び下金型を左回転により傾動させた図である。 図１３（ａ）は、左回転の傾動状態における第１主リンク部材、第１副リンク部材及び回転軸を示す図である。図１３（ｂ）は、左回転の傾動状態における第１副リンク部材、回転軸及び駆動側支持フレームを示す図である。 図１４は、上金型を途中位置まで引き上げた図である。 図１５は、上金型及び下金型がスライドして第１離間状態となった図である。 図１６（ａ）は、第１離間状態における第１主リンク部材、第１副リンク部材及び回転軸を示す図である。図１６（ｂ）は、第１離間状態における第１副リンク部材、回転軸及び駆動側支持フレームを示す図である。 図１７は、図１５の状態から上金型を上昇端まで引き上げた図である。 図１８は、第２実施形態に係る鋳造装置の正面図である。 図１９は、図１８において上金型及び下金型の断面を示す図である。

以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。また、「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。

（第１実施形態）
図１及び図２を参照して、鋳造装置５０の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る鋳造装置の正面図である。図２は、図１の鋳造装置の側面図である。図中のＸ方向及びＹ方向が水平方向であり、Ｚ方向が垂直方向である。以下ではＸ方向を左右方向、Ｚ方向を上下方向ともいう。

鋳造装置５０は、重力を利用して溶融金属が注湯され、開閉可能かつ傾動可能な上金型１及び下金型２を用いて鋳物を鋳造する、いわゆる重力式傾動金型鋳造装置である。注湯される溶融金属の材質は問わない。溶融金属として、例えばアルミニウム合金及びマグネシウム合金等が用いられる。鋳造装置５０は、コントローラを有し、構成要素の動作を制御可能に構成されている。

図１及び図２に示されるように、鋳造装置５０は、例えば、ベースフレーム１７、上部フレーム５、下部フレーム６、開閉機構２１、左右一対の主リンク部材７（第１主リンク部材７ａ、第２主リンク部材７ｂ）、左右一対の副リンク部材８（第１副リンク部材８ａ、第２副リンク部材８ｂ）、回転アクチュエータ１６（駆動部）、退避機構４０及びラドル２５を備えている。

ベースフレーム１７は、基台１８、駆動側支持フレーム１９、従動側支持フレーム２０、及び一対の回転軸４１（第２回転軸及び第４回転軸）を有している。基台１８は、複数の部材の組み合わせにより構成された略平板状をなす部材であり、鋳造装置５０の設置面上に水平に設けられている。駆動側支持フレーム１９と従動側支持フレーム２０とは、基台１８上において、上金型１及び下金型２と、一対の主リンク部材７及び一対の副リンク部材８とを挟んで左右方向（水平方向）に互いに対向して立設（配置）されている。上金型１及び下金型２の外側には、一対の主リンク部材７及び一対の副リンク部材８が配置され、一対の主リンク部材７及び一対の副リンク部材８の外側には、駆動側支持フレーム１９及び従動側支持フレーム２０が配置されている。駆動側支持フレーム１９と従動側支持フレーム２０とは、基台１８に固定されている。

駆動側支持フレーム１９の上端部及び従動側支持フレーム２０の上端部には、一対の傾動回転軸受９が設けられている。一対の傾動回転軸受９には、後述の一対の傾動回転軸１０が連結される。一対の回転軸４１は、一対の傾動回転軸１０と同じ高さ位置で駆動側支持フレーム１９及び従動側支持フレーム２０に設けられている。一対の回転軸４１は、通常、駆動側支持フレーム１９及び従動側支持フレーム２０よりも一対の副リンク部材８側であって、後述の軸受４２が載置可能な載置位置に配置されている。一対の回転軸４１は、互いに同軸である。一対の回転軸４１は、一対の傾動回転軸１０の軸方向と平行な軸方向を有している。一対の傾動回転軸１０及び一対の回転軸４１の軸方向は、左右方向（水平方向ここではＸ方向）である。一対の回転軸４１は、例えば、円柱状の部材である。

上部フレーム５は、ベースフレーム１７の上方に配置されている。上部フレーム５には、上金型１が装着されている。具体的には、上部フレーム５の下面には、上型ダイベース３を介して上金型１が取り付けられている。上部フレーム５には、上金型１を昇降する開閉機構２１が設けられている。具体的には、上部フレーム５は、開閉機構２１を内蔵し、開閉機構２１により上金型１を昇降可能に保持している。

開閉機構２１は、第１油圧アクチュエータ２２、左右一対のガイドロッド２３、及び、左右一対の案内筒２４を有している。第１油圧アクチュエータ２２は、上金型１及び下金型２のいずれか一方を昇降させることによって、上金型１及び下金型２の型閉め又は型開きを行う。本実施形態においては、第１油圧アクチュエータ２２は上金型１を昇降させる。第１油圧アクチュエータ２２の下端部は、上型ダイベース３の上面に取り付けられている。上型ダイベース３は、上金型とともに昇降する。第１油圧アクチュエータ２２は、上下方向（垂直方向ここではＺ方向）に伸長することにより、上型ダイベース３を介して上金型１を降下させるとともに、上下方向に短縮することにより、上型ダイベース３を介して上金型１を上昇させる。第１油圧アクチュエータ２２は、一例として油圧シリンダである。ガイドロッド２３は、上部フレーム５に取り付けられた案内筒２４を通して、上型ダイベース３の上面に取り付けられている。

下部フレーム６は、ベースフレーム１７の上方であって、上部フレーム５の下方に配置されている。下部フレーム６には、下金型２が装着されている。具体的には、下部フレーム６の上面には、下型ダイベース４を介して下金型２が取り付けられている。図１及び図２に示される状態では、上部フレーム５と下部フレーム６とは、上下方向で互いに対向している。同様に、上金型１と下金型２とは、上下方向で互いに対向している。開閉機構２１は、上金型１を昇降させることによって、上金型１及び下金型２の型閉め又は型開きを行う。

図３（ａ）は、第１主リンク部材、第１副リンク部材、及び回転軸を示す図である。図３（ａ）は、これらの部材を駆動側支持フレーム１９側から見た図であり、駆動側支持フレーム１９が一点破線で示されている。図３（ｂ）は、第１副リンク部材、及び回転軸及び駆動側支持フレームを示す図である。図３（ｂ）は、これらの部材を図２の右側から見た図である。図１〜図３に示されるように、第１主リンク部材７ａは、長尺状部材である。第１主リンク部材７ａは、例えば、断面矩形状の棒状部材である。第１主リンク部材７ａは、その上端部が上部フレーム５に回動可能に連結され、その下端部が下部フレーム６に回動可能に連結され、その中央部に傾動回転軸１０（第１回転軸、第３回転軸）を備える。第１主リンク部材７ａは、その上端部に主リンク上部回転軸１１、及び、その下端部に主リンク下部回転軸１２を有している。第２主リンク部材７ｂは、第１主リンク部材７ａと同一構成である。一対の主リンク部材７は、左右方向（水平方向ここではＸ方向）に対向配置され、それぞれ、上部フレーム５と下部フレーム６とを連結している。ここでは、一対の主リンク部材７は、上金型１及び下金型２を挟んで平行に対向配置される。

一対の主リンク部材７の中央部は、一対の傾動回転軸１０を介して、一対の傾動回転軸受９に回転可能に連結されている。一対の主リンク部材７の上端部は、上部フレーム５の一対の側面５ａに一対の主リンク上部回転軸１１を介して、回転可能に連結されている。一対の主リンク部材７の下端部は、下部フレーム６の一対の側面６ａに一対の主リンク下部回転軸１２を介して、回転可能に連結されている。上金型１及び下金型２を型閉めしたときに、左右方向及び上下方向に直交する奥行き方向（Ｙ方向）において、一対の主リンク部材７が上金型１及び下金型２それぞれの中心に位置するように、一対の主リンク部材７の上部フレーム５及び下部フレーム６への取り付け位置が設定されている。

第１副リンク部材８ａは、長尺状部材である。第１副リンク部材８ａは、例えば、断面矩形状の棒状部材である。第１副リンク部材８ａは、第１主リンク部材７ａと平行に配置され、その上端部が上部フレーム５に回動可能に連結され、その下端部が下部フレーム６に回動可能に連結され、その中央部に軸受４２（第１軸受）を備える。第１副リンク部材８ａは、その上端部に副リンク上部回転軸１３、及び、その下端部に副リンク下部回転軸１４を有している。第２副リンク部材８ｂ（不図示）は、第１副リンク部材８ａと同一構成である。第２副リンク部材８ｂは、第２主リンク部材７ｂと平行に配置され、その上端部が上部フレーム５に回動可能に連結され、その下端部が下部フレーム６に回動可能に連結され、その中央部に軸受４２（第２軸受）を備える。一対の副リンク部材８は、左右方向に対向配置され、上部フレーム５と、下部フレーム６とを連結している。一対の副リンク部材８は、一対の側面５ａ及び一対の側面６ａに、一対の主リンク部材７と平行を成すように配設されている。副リンク部材８の長さは、主リンク部材７の長さと同じである。

軸受４２は、回転軸４１の外周面における周方向の半分以下に当接可能な溝部４３を有している。溝部４３は、軸受４２の副リンク下部回転軸１４側に配置されている。溝部４３は、例えば、左右方向（水平方向ここではＸ方向）に延在し、断面半円状を呈している。溝部４３は湾曲面から成る。軸受４２は、溝部４３が回転軸４１と当接するように、回転軸４１上に載置される。上述のように、回転軸４１は、通常は載置位置に配置されている。載置位置に配置された回転軸４１は、軸受４２が回転軸４１上に載置されることにより、軸受４２を介して第１副リンク部材８ａを回転可能に支持する。

退避機構４０は、回転軸４１を載置位置から退避させる。退避機構４０が回転軸４１を退避させる退避位置は、軸受４２が傾動回転軸１０を中心にして回転する際に、回転軸４１が軸受４２と干渉しない位置である。退避機構４０は、回転軸４１をその軸方向に移動させることにより、回転軸４１を退避させる。退避機構４０は、ベースフレーム１７に設けられている。退避機構４０は、例えば、駆動側支持フレーム１９及び従動側支持フレーム２０に設けられた一対の油圧アクチュエータを有している。一対の油圧アクチュエータは、先端に回転軸４１が設けられた油圧シリンダからなっている。退避機構４０は、油圧アクチュエータの左右方向（水平方向ここではＸ方向）の伸長動作により、回転軸４１を載置位置に配置すると共に、油圧アクチュエータの左右方向（水平方向ここではＸ方向）の短縮動作により、回転軸４１を退避位置に退避させる。

一対の副リンク部材８の上端部は、上部フレーム５の一対の側面５ａに一対の副リンク上部回転軸１３を介して、回転可能に連結されている。副リンク部材８の下端部は、下部フレーム６の一対の側面６ａに一対の副リンク下部回転軸１４を介して、回転可能に連結されている。副リンク部材８の取り付け位置は、主リンク部材７に対して、ラドル２５が配置されている側となっている。

このように、上部フレーム５、下部フレーム６、第１主リンク部材７ａ及び第１副リンク部材８ａで平行リンク機構（第１平行リンク機構）が構成されている。同様に、上部フレーム５、下部フレーム６、第２主リンク部材７ｂ及び第２副リンク部材８ｂで平行リンク機構（第２平行リンク機構）が構成されている。２つの平行リンク機構は、上金型１及び下金型２を挟んで互いに対向して平行に配置されている。

一対の傾動回転軸１０は、第１平行リンク機構及び第２平行リンク機構の外側に設けられた一対の傾動回転軸受９を介してベースフレーム１７に保持（支持）されている。第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０の回転中心と、型閉め又は型開きされた上金型１及び下金型２、上部フレーム５及び下部フレーム６を含む回転体の重心とが一致している。第２主リンク部材７ｂの傾動回転軸１０の回転中心と、型閉め又は型開きされた上金型１及び下金型２、上部フレーム５及び下部フレーム６を含む回転体の重心とが一致している。ここで、「一致」とは、両者が完全に一致している場合に限られず、上金型１の重量と下金型２の重量との相違により誤差を有する場合も含まれる意味である。

回転アクチュエータ１６は、駆動側支持フレーム１９上に配置されている。回転アクチュエータ１６は、一対の主リンク部材７のうちの一方の傾動回転軸１０に連結され、傾動回転軸１０を中心に一対の主リンク部材７のうちの一方を回転させる。本実施形態では、回転アクチュエータ１６は、第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０に連結され、傾動回転軸１０を中心に第１主リンク部材７ａを回転させる。回転アクチュエータ１６は、電動、油圧、空圧のいずれで動作するものであってもよい。一例として、回転アクチュエータ１６は、サーボモータである。サーボモータは、電源に接続され、電力が供給されることにより動作する。回転アクチュエータ１６は、上金型１と下金型２とを傾動又は水平方向に離間させる駆動部として機能する。

上金型１と下金型２との傾動は、開閉機構２１によって上金型１と下金型２とを型閉めした状態で、回転アクチュエータ１６によって、第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を４５°〜１３０°回転させることでなされる。上金型１と下金型２との水平方向への離間は、開閉機構２１によって上金型１と下金型２とを型開きした状態で、回転アクチュエータ１６によって、第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を所定角度回転させることでなされる。上金型１と下金型２との水平方向への離間は、回転アクチュエータ１６により第１平行リンク機構が作用することで実現する。このとき、第１平行リンク機構の動きに合わせて第２平行リンク機構も作用する。なお、第２平行リンク機構は必須ではなく、例えば、第１平行リンク機構と第２主リンク部材７ｂのみで上部フレーム５及び下部フレーム６を連結してもよいし、第１平行リンク機構と第２副リンク部材８ｂのみで上部フレーム５及び下部フレーム６を連結してもよい。

ラドル２５は、下金型２の側面の上端部に取り付けられている。ラドル２５の内部には、溶湯を貯留する貯留部が画成されている。ラドル２５の注湯口２５ａ（図６参照）は、下金型２の受湯口２ａ（図６参照）に接続されている。

図４は、図１において上金型及び下金型の断面を示す図である。ここでは、下金型２の上面に複数の中子３４を納めた状態を示す。図４に示されるように、鋳造装置５０は、押出し板２８（上押出し板）と、一対の押出しピン２６（上押出しピン）と、一対のリターンピン２７と、複数の押し棒２９（規制部材）と、を有する押出し機構３７を備えている。押出し機構３７は、上部フレーム５に設けられている。

押出し板２８は、上金型１の上端側の内部に形成された内部空間に配置される。押出し板２８は、昇降自在な状態で内部空間に収容されている。各押出しピン２６は、押出し板２８の下面に設けられている。各押出しピン２６は、上金型１の内部空間から鋳物を形成するキャビティ（上キャビティ）へ貫通する孔を昇降する。各押出しピン２６は、その先端でキャビティ内の鋳物を押し出す。各リターンピン２７は、押出し板２８の下面の押出しピン２６とは異なる位置に設けられている。各リターンピン２７は、上金型１の内部空間から上金型１の下面へ貫通する孔を昇降する。各リターンピン２７は、上金型１と下金型２とが型閉めされる過程で、その先端が下金型２の上面に突き当てられることで押出し板２８を上昇させる。

各押し棒２９は、上部フレーム５の下面に設けられている。各押し棒２９は、上部フレーム５の下面に、上型ダイベース３を貫通して配設されている。各押し棒２９は上金型１の上面から内部空間へ貫通する孔に挿入された状態で、その先端が該内部空間内の押出し板２８の上方に配置される。各押し棒２９の長さは、第１油圧アクチュエータ２２が短縮して上金型１が上昇端になったとき、押出し板２８を押し下げる長さに設定されている。なお、上昇端とは、第１油圧アクチュエータ２２が短縮することにより、上金型１の取り得る最も上方の位置である。即ち、各押し棒２９は、上金型１の上面から、上金型１の上部位置に形成された内部空間へ貫通する孔を通って該内部空間内に所定長さ進入され、押出し板２８の上昇を阻止する。

下部フレーム６には、第２油圧アクチュエータ３０が内蔵されている。第２油圧アクチュエータ３０は、一例として油圧シリンダである。第２油圧アクチュエータ３０は上端部が押出し部材３１の下面に取り付けられている。左右一対のガイドロッド３２は、下部フレーム６に取り付けられた案内筒３３を通して、押出し部材３１の下面に取り付けられている。

下金型２は、上金型１と同様に、一対の押出しピン２６（下押出しピン）と一対のリターンピン２７とが連結された押出し板２８（下押出し板）を内蔵している。下金型２では、第２油圧アクチュエータ３０の伸長動作により、押出し部材３１が上昇して、押出し板２８を押し上げることで、一対の押出しピン２６とリターンピン２７とが上昇する位置関係になっている。各押出しピン２６は、その先端でキャビティ（下キャビティ）内の鋳物を押し出す。なお、上金型１及び下金型２のリターンピン２７は、型閉め時に、リターンピン２７の先端が対向する金型の合せ面、あるいは対向するリターンピン２７の先端により押し戻される。これに伴い、押出し板２８に連結された押出しピン２６も押し戻される。また、型閉め時は、第２油圧アクチュエータ３０の短縮動作で押出し部材３１は、下降端の位置になる。なお、下降端とは、第２油圧アクチュエータ３０が短縮することにより、下金型２の取り得る最も下方の位置である。

上金型１の下部周囲（側面下端部）には、一対の位置決めキー３５が取り付けられている。下金型２の上部周囲（側面上端部）には、一対のキー溝３６が一対の位置決めキー３５と嵌合可能に設けられている。位置決めキー３５とキー溝３６とは、上金型１と下金型２とを水平方向に位置決めする位置決め部を構成している。この位置決め部によれば、上金型１と下金型２とが水平方向に位置決めされるので、上金型１と下金型２とがずれて型閉めされることを抑制することができる。

続いて、図５〜図１７を参照して、鋳造装置５０による鋳造方法の例について説明する。図５及び図６に示されるように、鋳造装置５０は、電源起動時においては、上金型１は上昇端にあり、一対の主リンク部材７と一対の副リンク部材８とが、鋳造装置５０の設置面に対して垂直をなしている（装置起動状態：ステップＳ１１）。一対の回転軸４１は、載置位置に配置された状態である。上金型１の重心は、傾動回転軸１０よりも回転軸４１側に位置するように設定されている。このため、軸受４２は下方に向かう力を受け、溝部４３が回転軸４１の外周面に押し付けられるようにして、回転軸４１上に載置される。これにより、回転軸４１は、軸受４２を介して副リンク部材８を支持した状態となっている（図３参照）。

なお、鋳造装置５０は、作業スペース（不図示）と給湯装置（不図示）との間に配置されている。鋳造装置５０は、ラドル２５がＹ方向で作業スペース（不図示）と対向するように配置されている。作業スペースは、中子納め等の作業を作業員が行うためのスペースである。給湯装置は、ラドル２５に溶湯を給湯する装置である。また、鋳造装置５０と作業スペースとの間には、例えばコンベア（不図示）が配置されている。コンベアは、鋳造装置５０により鋳造された鋳物（鋳物製品）を搬送する装置である。コンベアは、例えば後工程の装置（例えば、製品冷却装置、砂落装置、製品仕上装置等）まで延びている。

続いて、図５、図７及び図８に示されるように、鋳造装置５０は、一連の鋳造工程の初期状態とされる（ステップＳ１２）。鋳造装置５０は、図６に示される状態から図７に示される初期状態へと変更される。ステップＳ１２では、回転アクチュエータ１６が駆動し、第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０が時計回転方向に回転する。本実施形態では、時計回転方向の回転を右回転とし、反対回転を左回転とする。平行リンク機構の作用により、上金型１と下金型２とが相反する方向に弧を描いてスライドする。具体的には、互いに対向した上金型１と下金型２とが傾動回転軸１０を中心にして右回転の円運動をすることにより、上金型１と下金型２とが水平方向に離間するように移動する。このとき、上金型１が給湯装置側に移動した状態（第２離間状態）となる。この第２離間状態が一連の鋳造工程の初期状態である。本実施形態では、下金型２が給湯装置側に移動した状態を第１離間状態とし、上金型１が給湯装置側に移動した状態を第２離間状態とする。つまり、第１離間状態（図１５参照）は、回転アクチュエータ１６によって上金型１が給湯装置から遠ざかる方向へ移動するとともに下金型２が給湯装置に近づく方向へ移動して、上金型１及び下金型２が水平方向に離間した状態である。第２離間状態（図７参照）は、回転アクチュエータ１６によって上金型１が給湯装置に近づく方向へ移動するとともに下金型２が給湯装置から遠ざかる方向へ移動して、上金型１及び下金型２が水平方向に離間した状態である。

次に、中子３４（図４参照）が下金型２の所定の位置に収められる（ステップＳ１３）。中子３４を収める中子納めは、例えば、作業員により行われる。中子３４は、例えば、中子造型機（不図示）により造型される。第２離間状態では、下金型２は、上方が開放された状態であって、下金型２に取り付けられたラドル２５が上金型１に接触しない状態となっている。このように、下金型２の上方が開放されているので、下金型２に中子３４を安全に納めることができる。

続いて、鋳造装置５０は、回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を左回転して、図６の装置起動状態に一旦戻る（ステップＳ１４）。続いて、図５及び図９に示されるように、鋳造装置５０は、第１油圧アクチュエータ２２を伸長して、上金型１と下金型２とを型閉めする（ステップＳ１５）。このとき、上金型１の位置決めキー３５と、下金型２のキー溝３６とが嵌合し、上金型１と下金型２とが水平方向に固定される。また、型閉めにより、一対の主リンク部材７及び一対の副リンク部材８と、主リンク上部回転軸１１、主リンク下部回転軸１２、副リンク上部回転軸１３、及び副リンク下部回転軸１４とが回転しないようになり、上金型１、下金型２、上部フレーム５、下部フレーム６、一対の主リンク部材７及び一対の副リンク部材８が一体化する。

次に、上金型１と下金型２とが型閉めされた型閉状態となったときに、給湯装置がラドル２５に溶湯を供給する（ステップＳ１６）。続いて、図５、図１０及び図１１に示されるように、鋳造装置５０は、退避機構４０により回転軸４１を載置位置から退避位置に退避させる。その後、鋳造装置５０は、回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を概ね１０°右回転させて、上金型１と下金型２とを右回転の傾動状態とする（ステップＳ１７）。これにより、軸受４２は傾動回転軸１０を中心にして右回転し、回転軸４１が設けられた高さ位置よりも下方に移動する。なお、図１１では、溝部４３の軌跡が二点鎖線で示されている。

続いて、図５、図１２及び図１３に示されるように、鋳造装置５０は、回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を概ね１００°左回転させて、上金型１と下金型２とを左回転の傾動状態とする（ステップＳ１８）。これに伴い、型閉めされて一体化された上金型１、下金型２、上部フレーム５、下部フレーム６、一対の主リンク部材７及び一対の副リンク部材８が回転して、ラドル２５内の溶湯が上金型１と下金型２との間に形成されるキャビティに傾動注湯される（ステップＳ１９）。軸受４２は傾動回転軸１０を中心にして左回転し、回転軸４１が設けられた高さ位置よりも上方に移動する。なお、図１３では、溝部４３の軌跡が二点鎖線で示されている。

上記ステップＳ１９の工程が終了した後、図１２の状態を所定時間保持して、注湯された溶湯の凝固（冷却）を待つ（ステップＳ２０）。なお、上記のとおり、ここでは回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を概ね１００°左回転しているが、４５°〜１３０°の範囲内の所要の角度で回転させてもよいし、４５°〜９０°の範囲内の所要の角度で回転させてもよい。

続いて、鋳造装置５０は、退避機構４０により回転軸４１を載置位置に配置する。その後、鋳造装置５０は、回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を概ね９０°右回転させて、図９の状態に一旦戻る（ステップＳ２１）。続いて、下金型２からの抜型及び型開きを並行して行う（ステップＳ２２）。図５及び図１４に示されるように型開きが行われ、同時に下金型２からの抜型も行われる。型開きは、鋳造装置５０が第１油圧アクチュエータ２２を動作することで開始する。そして、第１油圧アクチュエータ２２の短縮動作と同時に、第２油圧アクチュエータ３０の伸長動作が開始される。第２油圧アクチュエータ３０が伸長することにより、下金型２に内蔵された押出しピン２６（図４参照）が押し出される。これにより、上金型１及び下金型２内で溶湯が凝固して成る鋳物（不図示）が下金型２から抜型され、上金型１に保持された状態となる。そして、鋳造装置５０は、所定の位置まで上金型１を上昇させて、型開きを完了する。所定の位置は、押し棒２９の先端と上金型１の押出し板２８の上面とが接触しない位置である。言い換えれば、所定の位置は、押し棒２９の先端と上金型１の押出し板２８の上面との間に隙間がある位置である。

次に、図５、図１５及び図１６に示されるように、鋳造装置５０は、回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を左回転させる（ステップＳ２３）。平行リンク機構の作用により、鋳造装置５０は、上金型１と下金型２とを弧を描いてスライドさせ、水平方向に離間させる。このとき、上金型１がコンベア側に移動した状態、すなわち、下金型２が給湯装置に近づく方向に移動した第１離間状態となる。このときの回転アクチュエータ１６の左回転の角度は、上金型１の下方が開放された状態となる３０°〜４５°程度とする。

次に、図５及び図１７に示されるように、鋳造装置５０は、第１油圧アクチュエータ２２を短縮することにより、上金型１を上昇端まで上昇させる。これにより、押し棒２９の先端が上金型１に内蔵されている押出し板２８を介して、押出しピン２６（図４参照）を上金型１に対して相対的に押出す。この結果、上金型１に保持されていた鋳物が上金型１から抜型される（ステップＳ２４）。上金型１から抜型された鋳物は落下し、上金型１の下方に設けられたコンベア上に受け取られる。即ち、コンベアは鋳物を受け取る受け取り部としても機能する。その後、鋳物は、コンベアにより、例えば、製品冷却装置、砂落装置、及びバリ取りを行う製品仕上装置等へと搬送される。

続いて、図５に示されるように、鋳造装置５０は、回転アクチュエータ１６を駆動させて第１主リンク部材７ａの傾動回転軸１０を右回転させる（ステップＳ２５）。これにより、鋳造装置５０は、初期状態に戻る（図７参照）。以上のようにして、一連の鋳造工程が完了し、鋳造装置５０により鋳物が鋳造される。また、連続して鋳造工程を行う場合には、ステップＳ１３の中子セット工程から処理を繰り返すことにより、鋳物を連続して鋳造することができる。

（第２実施形態）
図１８は、第２実施形態に係る鋳造装置の正面図である。図１８に示されるように、第２実施形態に係る鋳造装置５０Ａは、主に、下金型２を昇降する開閉機構２１が下部フレーム６に設けられる点で、第１実施形態に係る鋳造装置５０と相違している。開閉機構２１が下部フレーム６に設けられることにより、鋳造装置５０Ａでは、下金型２が昇降可能とされている。以下では、第２実施形態に係る鋳造装置５０Ａと第１実施形態に係る鋳造装置５０との相違点を中心に説明し、共通する説明は省略する。

図１９は、図１８において上金型及び下金型の断面を示す図である。図１９に示されるように、鋳造装置５０Ａでは、第２油圧アクチュエータ３０が上部フレーム５に設けられ、押出し機構３７が下部フレーム６に設けられている。鋳造装置５０Ａでは、押出し板２８は、下金型２の下端側の内部に形成された内部空間に配置される。各押出しピン２６は、押出し板２８の上面に設けられている。各押出しピン２６は、下金型２の内部空間から鋳物を形成するキャビティへ貫通する孔を昇降する。各押出しピン２６は、その先端でキャビティ内の鋳物を押し出す。各リターンピン２７は、押出し板２８の上面の押出しピン２６とは異なる位置に設けられている。各リターンピン２７は、下金型２の内部空間から下金型２の上面へ貫通する孔を昇降する。各リターンピン２７は、上金型１と下金型２とが型閉めされる過程で、その先端が上金型１の下面に突き当てられることで押出し板２８を下降させる。

各押し棒２９は、下部フレーム６の上面に設けられている。各押し棒２９は、下部フレーム６の上面に、下型ダイベース４を貫通して配設されている。各押し棒２９は下金型２の下面から内部空間へ貫通する孔に挿入された状態で、その先端が該内部空間内の押出し板２８の下方に配置される。各押し棒２９の長さは、第１油圧アクチュエータ２２が短縮して下金型２が下降端になったとき、押出し板２８を押し上げる長さに設定されている。即ち、各押し棒２９は、下金型２の下面から、下金型２の下部位置に形成された内部空間へ貫通する孔を通って該内部空間内に所定長さ進入され、押出し板２８の下降を阻止する。

鋳造装置５０Ａによる鋳造方法では、上記ステップＳ２２において、上金型１からの抜型及び型開きを並行して行う。具体的には、鋳造装置５０Ａは、下部フレーム６に設けられた開閉機構２１により、下金型２を下降させて、上金型１と下金型２との型開きを開始する。これと同時に、上部フレーム５に設けられた第２油圧アクチュエータ３０の伸長動作を開始する。第２油圧アクチュエータ３０の伸長により、上金型１に内蔵された押出しピン２６を押し出す。これにより、上金型１及び下金型２内で溶湯が凝固して成る鋳物（不図示）が上金型１から抜型され、下金型２に保持された状態となる。また、上記工程Ｓ２３において、下金型２からの抜型を行う。具体的には、開閉機構２１により、下金型２を下降端まで下降させる。これにより、押し棒２９の先端が下金型２に内蔵されている押出し板２８を介して、押出しピン２６を下金型２に対して相対的に押出す。この結果、下金型２に保持されていた鋳物が下金型２から抜型される。

以上説明したように、鋳造装置５０，５０Ａでは、一対の副リンク部材８はそれぞれ、その中央部に軸受４２を備えている。ベースフレーム１７は、回転軸４１を有し、回転軸４１は、軸受４２が載置されることにより、軸受４２を介して副リンク部材８を回転可能に支持する。退避機構４０は、載置位置から回転軸４１を退避させるので、上金型１及び下金型２は、軸受４２が回転軸４１から持ち上げられる方向（すなわち、左回転による傾動）だけでなく、逆方向にも傾動することができる。

退避機構４０は、ベースフレーム１７に設けられている。ベースフレーム１７は、回転アクチュエータ１６により回転しないので、退避機構４０が回転アクチュエータ１６により回転する部分に設けられている場合に比べて、回転アクチュエータ１６に対する負荷を抑制することができる。

退避機構４０は、回転軸４１をその軸方向に移動させるので、回転軸４１を載置位置から容易に退避させることができる。

軸受４２は、回転軸４１の外周面における周方向の半分以下に当接可能な溝部４３を有している。このため、載置位置に配置された回転軸４１上に軸受４２が容易に載置される。また、回転軸４１上に載置された軸受４２は、傾動回転軸１０の左回転に伴い、回転軸４１から容易に持ち上げられるので、上金型１及び下金型２は容易に傾動することができる。

以上、各実施形態について説明したが、本開示は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば鋳造装置５０，５０Ａでは、退避機構４０は回転軸４１を退避位置に退避させることができればよく、回転軸４１を軸方向以外に移動させてもよい。回転軸４１は、駆動側支持フレーム１９及び従動側支持フレーム２０に限らず、ベースフレーム１７の他の部分に設けられていてもよい。

上記ステップＳ１７は省略されてもよい。すなわち、上金型１と下金型２とは、型閉めされた型閉状態とされた後、右回転の傾動状態とされることなく、左回転の傾動状態とされてもよい。この場合、軸受４２が回転軸４１から持ち上げられると共に、上金型１と下金型２とが傾動する。

第２油圧アクチュエータ３０により、上金型１又は下金型２からの鋳物の抜型を行う代わりに、スプリングで押出し板２８を押し出してもよい。その場合、上金型１及び下金型２の型閉め時に上金型１により下金型２のリターンピン２７を押し下げて押出しピン２６を下げることになり、型閉め力がリターンピン２７の押し下げ力分相殺されることになるが、アクチュエータ数を減らすことができる。

また、鋳造装置５０，５０Ａを複数配置してもよい。このとき、給湯装置により給湯可能であれば、鋳造装置５０，５０Ａの配置に制限はない。また、中子納めは作業員によらず、例えば、多関節構造のアームを備えた中子納め用ロボットによって行われてもよい。また、開閉機構２１は、上金型１及び下金型２の両方を昇降させてもよい。

１…上金型、２…下金型、５…上部フレーム、６…下部フレーム、７…主リンク部材、７ａ…第１主リンク部材、７ｂ…第２主リンク部材、８…副リンク部材、８ａ…第１副リンク部材、８ｂ…第２副リンク部材、１０…傾動回転軸（第１回転軸、第３回転軸）、１６…回転アクチュエータ（駆動部）、１７…ベースフレーム、２１…開閉機構、４０…退避機構、４１…回転軸（第２回転軸、第４回転軸）、４２…軸受（第１軸受、第２軸受）、４３…溝部、５０，５０Ａ…鋳造装置。

Claims (5)

1. 重力を利用して注湯され、開閉可能かつ傾動可能な上金型と下金型とを用いて鋳物を鋳造する鋳造装置であって、
   前記上金型が装着された上部フレームと、
   前記下金型が装着された下部フレームと、
   前記上金型及び前記下金型のいずれか一方を昇降させることによって、前記上金型及び前記下金型の型閉め及び型開きを行う開閉機構と、
   その上端部が前記上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が前記下部フレームに回動可能に連結され、その中央部に第１回転軸を備えた第１主リンク部材と、
   前記第１主リンク部材と平行に配置され、その上端部が前記上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が前記下部フレームに回動可能に連結され、その中央部に第１軸受を備えた第１副リンク部材と、
   前記第１回転軸に連結され、前記第１回転軸を中心に前記第１主リンク部材を回転させる駆動部と、
   前記第１軸受が載置されることにより、前記第１軸受を介して前記第１副リンク部材を回転可能に支持する第２回転軸を有するベースフレームと、
   前記第１軸受が載置可能な位置から、前記第２回転軸を退避させる退避機構と、を備え、
   前記上部フレーム、前記下部フレーム、前記第１主リンク部材及び前記第１副リンク部材が第１平行リンク機構を構成する、鋳造装置。
2. 前記退避機構は、前記ベースフレームに設けられている、請求項１に記載の鋳造装置。
3. 前記退避機構は、前記第２回転軸をその軸方向に移動させる、請求項１又は２に記載の鋳造装置。
4. 前記第１軸受は、前記第２回転軸の外周面における周方向の半分以下に当接可能な溝部を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋳造装置。
5. その上端部が前記上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が前記下部フレームに回動可能に連結され、その中央部に第３回転軸を備えた第２主リンク部材と、
   前記第２主リンク部材と平行に配置され、その上端部が前記上部フレームに回動可能に連結され、その下端部が前記下部フレームに回動可能に連結され、その中央部に第２軸受を備えた第２副リンク部材と、を更に備え、
   前記ベースフレームは、前記第２軸受が載置されることにより、前記第２軸受を介して前記第２副リンク部材を回転可能に支持する第４回転軸を更に有し、
   前記退避機構は、前記第２軸受を載置可能な位置から前記第４回転軸を退避させ、
   前記上部フレーム、前記下部フレーム、前記第２主リンク部材及び前記第２副リンク部材が第２平行リンク機構を構成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の鋳造装置。
   

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