JP2008207235A - ダイカスト鋳造装置およびダイカスト鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブ充填率の誤差を抑えてスリーブ内に溶湯を充填するダイカスト鋳造装置およびダイカスト鋳造方法を提供すること。
【解決手段】ラドル２２によってスリーブ１８内に充填された溶湯をプランジャチップ１９でキャビティ内へ射出するものであって、スリーブ１８内の溶湯の湯面高さを検出する湯面高さセンサ２６と、スリーブ１８内に溶湯を供給するラドル２２を駆動させるラドル駆動手段３１と、プランジャチップ１９に接続されたアクチュエータ２０を駆動させるチップ駆動手段３２と、湯面高さセンサ２６からの検出信号を受けてスリーブ１８に供給する溶湯が所定のスリーブ充填率に対応した最終湯面高さになるようにラドル駆動手段３１を制御し、そのスリーブ充填率に基づいた設定速度でプランジャチップ１９を移動させるようにチップ駆動手段３２を制御するコントローラ２５とを有するダイカスト鋳造装置１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属等の溶湯を金型内に射出して鋳造成形品を製造するダイカスト鋳造装置およびダイカスト鋳造方法に関し、特に、スリーブ充填率の誤差を抑えてスリーブ内に溶湯を充填するダイカスト鋳造装置およびダイカスト鋳造方法に関する。

ダイカスト鋳造では、図５に示すように、給湯口１０２を有するスリーブ１０１内に不図示のラドルから溶湯を定量給湯した後、所定のタイミングでプランジャチップ１０３を移動させ、鋳造方案を通して金型１０５のキャビティ１０６内へ溶湯を射出するようにしている。その際、ラドルからの給湯によりスリーブ１０１内には波が発生し、チップ１０３の前進に応じて増幅し、溶湯内部に空気を巻き込んでしまい鋳造製品の品質を低下させることが考えられる。そこで、下記特許文献１では、スリーブ１０１内における溶湯の波立ち現象を抑えて鋳造品質の向上させるダイカスト鋳造方法がとられている。具体的には、ラドルからスリーブ１０１内に溶湯を供給した直後にプランジャチップ１０３前面の湯面高さをセンサ１０７によって検出し、その湯面高さが予め実験により求めた湯面高さの変化から把握される湯面上昇のピークの前段階に設定した基準値を超えた時点で、プランジャチップ１０３を前進させる。
特許第３８１７６５２号公報

ところで、鋳造製品の品質を低下させる空気の巻き込みの問題は、前記特許文献１が示すスリーブ１０１内に供給される溶湯の波立ちによるものだけではない。
例えば、スリーブ１０１内の溶湯をプランジャチップ１０３によってキャビティ１０６内へ射出する場合、スリーブ１０１内における溶湯のスリーブ充填率に基づいたプランジャチップ１０３の移動速度を制御することが行われている。スリーブ充填率とプランジャチップ１０３の移動速度との関係によって、キャビティ１０６内へ射出する溶湯に空気を巻き込まないようにすることができるからである。従って、スリーブ充填率に誤差があるまま、設定速度でプランジャチップ１０３を移動させてしまうと、キャビティ１０６内へ射出された溶湯に空気が巻き込まれてしまう問題が生じてしまうことになる。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、スリーブ充填率の誤差を抑えてスリーブ内に溶湯を充填するダイカスト鋳造装置およびダイカスト鋳造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るダイカスト鋳造装置は、ラドルによってスリーブ内に充填された溶湯をプランジャチップで押し出し、金型のキャビティ内へ射出するようにしたものであって、前記スリーブ内の溶湯の湯面高さを検出する湯面高さセンサと、前記スリーブ内に溶湯を供給する前記ラドルを駆動させるラドル駆動手段と、前記プランジャチップに接続されたアクチュエータを駆動させるチップ駆動手段と、前記湯面高さセンサからの検出信号を受けて前記スリーブに供給する溶湯が所定のスリーブ充填率に対応した最終湯面高さになるように前記ラドル駆動手段を制御し、そのスリーブ充填率に基づいた設定速度で前記プランジャチップを移動させるように前記チップ駆動手段を制御するコントローラとを有するものであることを特徴とする。
また、本発明に係るダイカスト鋳造装置は、前記コントローラが、前記スリーブ内で波打つ湯面ピーク間で得られた変化する湯面高さについて平均値をとり、その値を当該ピーク検出時の湯面高さとするようにしたものであることが好ましい。

本発明に係るダイカスト鋳造方法は、ラドルの供給によってスリーブ内に所定の充填率で充填された溶湯を、その充填率に基づいた設定速度でプランジャチップを移動させることによって金型のキャビティ内へ射出するようにしたものであって、所定のスリーブ充填率に対応した最終湯面高さを設定し、前記スリーブ内に供給される溶湯の湯面高さを計測しながら当該最終湯面高さになるようにラドルの動作を制御するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、スリーブ内の湯面高さを検出し、湯面を直接計測することによって溶湯を供給するようにしたので、溶湯成分や溶湯温度などの条件が変化しても、スリーブ充填率の誤差を抑えてスリーブ内に溶湯を充填することができる。そのため、スリーブ充填率に基づいた設定速度でプランジャチップを移動させれば、キャビティへ射出する溶湯への空気の巻き込みを極めて少なくし、鋳造製品の品質を向上させることができる。

次に、本発明に係るダイカスト鋳造装置及びダイカスト鋳造方法について、一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態のダイカスト鋳造装置を示した概略図である。
ダイカスト鋳造装置１は、ダイカスト金型が固定型１１と可動型１２とから構成され、両者の合せ部にキャビティ１３が形成されている。更に、固定型１１と可動型１２の合せ部には、湯口部（ビストケット形成部）１５、湯道部１６およびゲート１７の鋳造方案が形成され、複数のゲート１７からキャビティ１３に連結されている。

固定型１１には前記湯口部１５に合うようにスリーブ１８が嵌め合わされ、このスリーブ１８から溶湯がキャビティ１３へと押し出されるようになっている。スリーブ１８は、その中にプランジャチップ１９が摺動可能に挿入され、プランジャチップ１９が、油圧又は電動で伸縮作動する射出シリンダ２０によってスリーブ１８内を移動するよう構成されている。そのスリーブ１８には上方に開口した給湯口２１が形成され、そこからスリーブ１８内に溶湯がラドル２２によって流し込まれるようになっている。従って、そのスリーブ１８内に充填された溶湯は、射出シリンダ２０によるプランジャチップ１９の移動に伴って鋳造方案へと押し出され、キャビティ１３内へ射出される。

また、本実施形態のダイカスト鋳造装置１には、射出シリンダ２０やラドル２２の駆動を制御するコントローラ２５が設けられている。このコントローラ２５は、湯面高さセンサ２６やストロークセンサ２８からの検出信号を受け、予め設定したスリーブ充填率で溶湯をスリーブ１８内に供給し、そのスリーブ充填率に基づいた設定速度でプランジャチップ１９を移動制御するよう構成されている。

その湯面高さセンサ２６は、待機状態のプランジャチップ１９の手前を検出するようにスリーブ１８の上方に配置され、そのスリーブ１８に形成された開口２７を通して溶湯の湯面高さを検出するようにしている。この湯面高さセンサ２６には、例えばレーザセンサや超音波センサによってスリーブ１８内の湯面高さを検出する非接触形センサが使用される。また、ストロークセンサ２８は、プランジャチップ１９の移動位置を検出するものであって、例えばスリーブ１８の必要な部位に設置されたリミットスイッチの組み合わせや、磁気スケール、リニアインダクトシン等の公知の位置測定手段の使用が可能である。

ラドル２２は、不図示の溶解炉から溶湯をすくい取った後、スリーブ１８上方まで移動し、角度を傾けて徐々に溶湯をスリーブ１８内に注ぎ込むように構成されている。本実施形態では、こうした動作を実行させる駆動機構を備えたラドル２２のラドル駆動部３１を、コントローラ２５によって制御するようにしている。また、射出シリンダ２０は例えば油圧シリンダであって、作動油の供給及び排出によって伸縮することによりプランジャチップ１９を移動させるものである。そして、こうした射出シリンダ２０の伸縮作動を実行させる油圧回路をもったチップ駆動部３２についても、コントローラ２５によって制御するよう構成されている。

すなわち、このコントローラ２５は、油面高さセンサ２６やストロークセンサ２８からの検出信号に基づいて、ラドル駆動部３１やチップ駆動部３２に制御信号を送り、後述するラドル２２や射出シリンダ２０の駆動を制御するものである。ここで、図２は、コントローラの構成概略図である。コントローラ２５は、図示するように、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、入力処理回路４４、出力処理回路４５、操作盤４６などによって構成されている。そして、ＲＯＭ４２には、正しいスリーブ充填率で溶湯をスリーブ１８内に充填させるようにラドル２２を駆動させ、そのスリーブ充填率に基づいた設定速度でプランジャチップ１９を移動させる制御プログラムが格納されている。

続いて、この制御プログラムによって実行されるダイカスト鋳造装置１によるダイカスト鋳造方法について説明する。
先ず、ラドル２２が溶解炉から溶湯をすくい取り、給湯口２１を通してスリーブ１８内に供給するが、この場合、予め設定されたスリーブ充填率になるように所定量の溶湯が供給される。この点に関して従来は、例えば溶解炉からラドル２２ですくい取った溶湯の重量を計測し、一定重量の場合にそれが設定されたスリーブ充填率であるとして溶湯をスリーブ１８内に供給する方法がとられていた。しかし、この方法ではスリーブ１８内に溶湯を入れる前に、溶湯がラドルと接触して冷やされた一皮分がラドル内で固まってしまい、供給量に誤差が生じてしまうことがある。また、一定重量の溶湯をスリーブ１８内に供給したとしても、溶湯成分や溶湯温度といった条件によって溶湯密度が変化してしまい、結果としてスリーブ充填率に誤差が生じることもあった。

そこで、本実施形態のダイカスト鋳造方法では、スリーブ１８内の溶湯を直接計測することにより、設定したスリーブ充填率で射出を行うことができるようにした。ここで、図３は、溶湯の充填からプランジャチップ１９の移動についてコントローラ２５の制御を示したフローチャート図である。
先ず、スリーブ充填率に対応したスリーブ１８内の最終湯面高さが、溶湯成分や溶湯温度などの条件を基にオペレータによって算出され、その値がコントローラ２５の操作盤４２から入力される。そして、スタートボタンの開始信号を受けたコントローラ２５が、次に示すようにスリーブ１８への溶湯の充填と、充填された溶湯のキャビティ１３への射出を制御する。

そこで、制御開始によって、ＣＰＵ４１の指令信号により出力処理回路４５からラドル駆動部３１に制御信号が発信され、そのラドル駆動部３１によってラドル２２の注入動作が制御される（Ｓ１０１）。これにより溶湯を保持しているラドル２２が傾けられ、その先から流れ出した溶湯がスリーブ１８内へと供給される。すなわち、コントローラ２５によってラドル２２の回転角度が制御され、その傾きに応じた溶湯がスリーブ１８内に供給されることになる。

スリーブ１８内に供給された溶湯は、その湯面高さが湯面高さセンサ２６によって検出される。その検出信号は入力処理回路４４へと送信され、コントローラ２５ではその検出に基づいて湯面高さが算出される（Ｓ１０２）。ところが、溶湯は上方のラドル２２から注ぎ込まれるようにして供給されるため、スリーブ１８内では波打ってしまい湯面高さが安定していない。つまり、湯面高さセンサ２６が検出する位置の湯面高さは、図４に示すように上下に変化しながら上昇することになる。そこで、本実施形態では、例えばｔ１，ｔ２時の前後するピーク間で得られた変化する湯面高さについて平均値をとり、その値をｔ２時の湯面高とするようにしている。

次に、こうして算出された湯面高さと、オペレータによって入力された最終湯面高さとの比較が行われる（Ｓ１０３）。算出した湯面高さが低い場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、ラドル２２の駆動制御によってスリーブ１８への溶湯供給が継続され（Ｓ１０１）、最終湯面高さに達するまではＳ１０１〜Ｓ１０３が繰り返される。その間、算出した湯面高さに応じてコントローラ２５からラドル駆動部３１に制御信号が送信され、ラドル２２の傾き調整によってスリーブ１８へ供給される溶湯の供給量が調整される。従って、当初は単位時間当たりの供給量が多くても、湯面高さが上がるに従って徐々に少なくなるように変化し、最終湯面高さに達した時点で溶湯の供給が止められるようにしている。

そこで、算出した溶湯高さが最終湯面高さに達すれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ラドル２２の傾きが戻されて溶湯の供給が止められることになる。その後、ＣＰＵ４１の指令信号により出力処理回路４５からチップ駆動部３２へ制御信号が発信され、そのラドル駆動部３２によって射出シリンダ２０の伸張作動が制御される（Ｓ１０５）。よって、プランジャチップ１９が湯口部１５に向けてスリーブ１８内を移動するが、プランジャチップ１９は、スリーブ充填率に基づいた設定速度で移動するように制御される。そして、プランジャチップ１９は、キャビティ１３の最終充填部にまで溶湯を射出し、移動を停止した後再び待機位置まで戻されて射出動作を終了する。

よって、本実施形態のダイカスト鋳造装置１及び当装置によるダイカスト鋳造方法によれば、スリーブ１８内の湯面高さを検出し、湯面を直接計測することによって溶湯を供給するようにしたので、溶湯成分や溶湯温度などの条件が変化しても、スリーブ充填率の誤差を抑えてスリーブ１８内に溶湯を充填することができる。例えば、従来では５パーセント程度の誤差が生じていたものを、本実施形態では２〜３パーセント以内に抑えることが可能になった。従って、スリーブ充填率に基づいた設定速度でプランジャチップ１９を移動させても、スリーブ充填率の誤差が押さえられているため、キャビティ１３へ射出する溶湯への空気の巻き込みが極めて少なく、鋳造製品の品質を向上させることができた。

以上、本発明に係るダイカスト鋳造装置及びダイカスト鋳造方法の一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

ダイカスト鋳造装置の一実施形態を示した概略図である。 コントローラの構成概略図である。 溶湯の充填からプランジャチップの移動についてコントローラの制御を示したフローチャートである。 スリーブ内の湯面計測を概念的に示した図である。 従来のダイカスト鋳造装置を示した概略図である。

符号の説明

１ ダイカスト鋳造装置
１１ 固定型
１２ 可動型
１３ キャビティ
１８ スリーブ
１９ プランジャチップ
２０ 射出シリンダ
２２ ラドル
２５ コントローラ
２６ 湯面高さセンサ
２８ ストロークセンサ
３１ ラドル駆動部
３２ チップ駆動部

Claims (3)

1. ラドルによってスリーブ内に充填された溶湯をプランジャチップで押し出し、金型のキャビティ内へ射出するようにしたダイカスト鋳造装置において、
   前記スリーブ内の溶湯の湯面高さを検出する湯面高さセンサと、
   前記スリーブ内に溶湯を供給する前記ラドルを駆動させるラドル駆動手段と、
   前記プランジャチップに接続されたアクチュエータを駆動させるチップ駆動手段と、
   前記湯面高さセンサからの検出信号を受けて前記スリーブに供給する溶湯が所定のスリーブ充填率に対応した最終湯面高さになるように前記ラドル駆動手段を制御し、そのスリーブ充填率に基づいた設定速度で前記プランジャチップを移動させるように前記チップ駆動手段を制御するコントローラとを有するものであることを特徴とするダイカスト鋳造装置。
2. 請求項１に記載するダイカスト鋳造装置において、
   前記コントローラは、前記スリーブ内で波打つ湯面ピーク間で得られた変化する湯面高さについて平均値をとり、その値を当該ピーク検出時の湯面高さとするようにしたものであることを特徴とするダイカスト鋳造装置。
3. ラドルの供給によってスリーブ内に所定の充填率で充填された溶湯を、その充填率に基づいた設定速度でプランジャチップを移動させることによって金型のキャビティ内へ射出するようにしたダイカスト鋳造方法であって、
   所定のスリーブ充填率に対応した最終湯面高さを設定し、前記スリーブ内に供給される溶湯の湯面高さを計測しながら当該最終湯面高さになるようにラドルの動作を制御するようにしたことを特徴とするダイカスト鋳造方法。

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