JP2009208131A - 金型鋳造装置の鋳物製品取出し方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型鋳造装置の小型化を図るとともに、金型鋳造装置の上金型内から鋳物製品を取り出すときに該鋳物製品への変形や破損の発生を抑え、鋳物製品の品質を安定して確保することができる金型鋳造装置の鋳物製品取出し方法を提供する。
【解決手段】上金型１１内から鋳物製品Ｗを製品取出し部材４１に取り出す際に、鋳物製品Ｗを製品取出し部材４１の上に配置させてのち、上型昇降用の電動サーボシリンダ６の収縮動作による上部フレーム７の位置決めと金型開閉機構１０の電動サーボシリンダ２４の収縮動作による上金型１１の位置決めとを制御し、前記鋳物製品Ｗと製品取出し部材４１との相対位置を変えずに該上金型１１内から鋳物製品Ｗを抜型する。
【選択図】図１１

Description

本発明は金型鋳造装置の鋳物製品取出し方法に関する。さらに詳しくは、上下金型により形成されるキャビティ部に保持炉内の溶融金属をストークを介して注入して鋳物製品を製造する金型鋳造装置において、上金型内から鋳物製品を取り出すときに該鋳物製品への変形や破損の発生を抑える金型鋳造装置の鋳物製品取出し方法に関する。

従来より、上金型と下金型とからなる水平割金型に画成される製品キャビティに保持炉内の溶融金属をストークを介して注入し、鋳物製品を製造する金型鋳造装置がある（たとえば特許文献１参照）。この金型鋳造装置においては、上金型は基台に載置される保持炉の回りに立設された４本のフレーム支柱に昇降可能に架設された上ダイベースの下面に取り付けられており、該フレーム支柱に固定される下ダイベース上の下金型とで製品キャビティを画成すべく上金型の下金型への当接と、上下金型間に中子セットと製品取出し用の空間を形成すべく上金型の上昇との両方の動作が、前記上ダイベースの昇降だけによって行われている。

金型鋳造装置の上金型内から鋳物製品を取り出す方法として、鋳物製品の外郭に合致した製品取出し部材をアーム旋回方式により鋳物製品の直下に移動させたのち、その上に鋳物製品を押し出し落下させる方法や、製品取出し部材を取り付けた台車を鋳物製品の直下に移動させたのち、所定の高さまで製品取出し部材を上昇させ、その上に鋳物製品を押し出し落下させる方法がある。
これらの方法では、鋳物製品を押し出して製品取出し部材に自由落下させることから、変形や破損が発生しやすい。
かかる鋳物製品に変形や破損が発生しない取出し方法として、鋳物製品の外郭に合致した製品取出し部材としての受け皿を上金型に保持される鋳物製品に密着する位置まで移動させたのち、受け皿を金型内の鋳物製品を外部に排出する押し出しピンの押し出し動作と同期するように動作させ、鋳物製品を受け皿に密着させながら取出す方法がある（特許文献２参照）。この方法は、押し出しピンを押出しシリンダの伸長動作により前進させる移動速度と受け皿を受け皿移動シリンダの収縮動作により後退させる移動速度とを同一になるように制御している。

特開昭６３−２７３５６１号公報 特開平５−２５３６５９号公報

しかしながら、前記特許文献２記載の方法では、受け皿を上下に移動させる昇降シリンダを設置するスペースを確保しなければならない。このため、このシリンダの設置スペースの分だけ装置が高くなり、金型鋳造装置の小型化を図るのが難しい。
また、前記押し出しピンの移動速度と受け皿の移動速度とを同一にする速度制御により押し出しピンと受け皿を同一方向に移動させると、速度制御の誤作動により押し出しピンの移動速度が速く、受け皿の移動速度が遅いと鋳物製品に負荷が生じることがある。また、押し出しピンの移動速度が遅く、受け皿の移動速度が速いと、押し出しピンと受け皿とのあいだに隙間が生じて鋳物製品が上金型から押し出されたときに受け皿に落下して損傷するおそれがあるという問題を残している。すなわち、特許文献２記載の方法では、押出しピンの移動速度と受け皿の移動速度を同調させるため鋳物製品の相対位置が変化し、複雑な制御となってしまう。

そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、金型鋳造装置の小型化を図るとともに、金型鋳造装置の上金型内から鋳物製品を取り出すときに該鋳物製品への変形や破損の発生を抑え、鋳物製品の品質を安定して確保することができる金型鋳造装置の鋳物製品取出し方法を提供することを目的とする。

本発明の金型鋳造装置の鋳物製品取出し方法は、基台の上面に設置される保持炉と、前記基台の上面の四隅に立設される４個の支柱の上端間に架設される下ダイベースと、該下ダイベースに取り付けられている下金型と、前記支柱に装着される上型昇降用の電動サーボシリンダとガイドロッドと、該電動サーボシリンダにより昇降される上部フレームと、該上部フレームに装着されるとともに該上部フレームの下部に配置された上ダイベースを昇降させる電動サーボシリンダを有する金型開閉機構と、上ダイベースに取り付けられている上金型と、前記上部フレームの下方に装着されているとともに前記上金型から鋳物製品を押し出す鋳物製品押出し機構と、前記上金型に付着される鋳物製品の下方に進退自在にされる製品取出し部材を有する取出し装置と、前記上部フレームと上金型の昇降位置を検知する位置検出手段と、型開閉動作と前記上金型内から鋳物製品を製品取出し部材に取り出す動作を制御する制御装置とを備え、上下金型により形成されるキャビティ部に保持炉内の溶融金属をストークを介して注入して鋳物製品を製造する金型鋳造装置の鋳物製品取出し方法であって、前記上金型内から鋳物製品を製品取出し部材に取り出す際に、鋳物製品を製品取出し部材の上に配置させてのち、前記上型昇降用の電動サーボシリンダの収縮動作による上部フレームの位置決めと前記金型開閉機構の電動サーボシリンダの収縮動作による上金型の位置決めとを制御し、前記鋳物製品と製品取出し部材との相対位置を変えずに該上金型内から鋳物製品を抜型することを特徴としている。

本発明によれば、鋳物製品の取り出しに対して、装置内に製品取出し部材を昇降させるシリンダがないので、金型鋳造装置の小型化を図ることができる。
また、鋳物製品と製品取出し部材との相対位置は一切変わらずに上金型より抜型されるため、上金型内から鋳物製品を取り出すときに該鋳物製品への変形や破損の発生が抑えられる。これにより、鋳物製品の品質を安定して確保することができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明の金型鋳造装置の鋳物製品取出し方法を説明する。図１に示されるように、本発明の一実施の形態を適用した金型鋳造装置は、定盤状の基台１と、該基台１の上面に設置される保持炉２と、前記基台１の上面の四隅に立設される４個の支柱３と、この４個の支柱３の上端間に架設される下ダイベース４と、該下ダイベース４に取り付けられている下金型５と、前記４個の支柱３のうち対角線上に位置する２個の支柱３のそれぞれに装着される上型昇降用の電動サーボシリンダ６と、該電動サーボシリンダ６を構成するボールねじの先端に固着されるロッド６ａの上端間に架設された上部フレーム７と、前記４個の支柱３のうち残り２個の支柱３（前記対角線と交差する対角線上に位置する２個の支柱３）のそれぞれにホルダー８を介して上下摺動自在に設けられる２本のガイドロッド９と、前記上部フレーム７に装着されるとともに後述する上ダイベース２１を昇降させる電動サーボシリンダ２４を有する金型開閉機構１０と、該上ダイベース２１に取り付けられている上金型１１と、前記上部フレーム７の下方に装着されているとともに前記上金型１１から鋳物製品を押し出す鋳物製品押出し機構１２と、前記上金型１１に付着される鋳物製品の下方に進退自在にされる製品取出し部材４１（図９参照）を有する取出し装置（図示せず）と、前記上部フレーム７と上金型１１との昇降位置を検知する位置検出手段と、型開閉動作と前記上金型１１内から鋳物製品を製品取出し部材４１に取り出す動作を制御する制御装置Ａとを備えている。また、前記下金型５は、前記保持炉２にストーク（図示せず）を介して連通されている。これにより、前記金型鋳造装置は、上金型１１と下金型５により形成されるキャビティ部に保持炉２内の溶融金属をストークを介して注入して鋳物製品を製造する。

また、前記電動サーボシリンダ６としては、たとえばサーボモータ１３の回転をボールねじ（図示せず）の直線運動に変換する連結機構を備える構成にされている。また、このサーボモータ１３は、位置検出手段としてのエンコーダ１３ａを付設している。前記２本の電動サーボシリンダ６は、２軸直線補間制御により高精度な同調運転を行うことで、前記上部フレーム７をスムーズに昇降動作する。

前記金型開閉機構１０は、下金型５に対して上金型１１を当接と分離させる機能を有する機構であって、前記上部フレーム７の下部に配置されるとともに前記上金型１１が取り付けられた長方形板状の上ダイベース２１と、上ダイベース２１の上面に前記上部フレーム７を上下に貫通して立設された一対の連結杆２２と、先端が該連結杆２２に連結される一対のガイドロッド２３と、前記上部フレーム７に装着され該上ダイベース２１を昇降させる電動サーボシリンダ２４とすることができる。
また、この電動サーボシリンダ２４は、本実施の形態では、ボールねじ（図示せず）と、該ボールねじを駆動するサーボモータ２５と、該サーボモータ２５から前記ボールねじを連動して動作させるたにタイミングベルト機構２６とから構成されている。
また、前記サーボモータ２５は、位置検出手段としてのエンコーダ２５ａを付設している。

また、前記鋳物製品押出し機構１２は、上金型１１に貫装された複数の押出しピン２７と、複数の押出しピン２７を支持する支持板２８と、前記押出しピン２７および支持板２８を下金型５を介して押し上げる４本のリターピン（図示せず）と、前記上部フレーム７の下面に突設されかつ前記上ダイベース２１に挿通されているとともに前記上ダイベース２１および上金型１１の上昇により支持板２８を押し下げる複数の押出しバー２９とから構成されている。なお、符号３０は上型の押し出し動作スペースを確保した形状の上型取り付けベースである。

前記制御装置Ａは、本発明においては、とくに限定されるものではないが、本実施の形態では、型開閉動作の制御回路のほかに、図２に示されるように、サーボモータ１３、サーボモータ２５のサーボドライバ５１、５２およびサーボコントローラ５３を搭載するとともに、シーケンス演算を実行する上位の、たとえばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）の指令に従ってサーボドライバ５１、５２を介してサーボモータ１３、２５に入力し、その値をエンコーダ１３ａ、２５ａによってフィードバックすることで前記上型昇降用の電動サーボシリンダ６の昇降動作による上部フレーム７と金型開閉機構１０の電動サーボシリンダ２３の昇降動作による上金型１１の位置決めを正確に制御させる構成とすることができる。
サーボコントローラ５３には、位置制御とともに、速度制御とトルク制御を行うように構成されている。
本実施の形態では、前記制御装置Ａの制御により、前記鋳物製品と製品取出し部材４１との相対位置を変えずに該上金型１１内から鋳物製品を変形や破損させずに抜型することができる。
すなわち、本実施の形態では、上型昇降用の電動サーボシリンダ６と金型開閉機構１０の電動サーボシリンダ２３とを同調制御させて鋳物製品を取り出すため、従来の速度制御より鋳物製品自体の相対位置を変化せずにより効果的に鋳物製品を取り出すことができる。

前記位置検出手段として、本実施の形態では、サーボモータ１３、２５に付設されたエンコーダ１３ａ、２５ａが用いられているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、ガイドロッド９に内蔵したマグネットとホルダ８内に設けられる、たとえば磁気抵抗素子などの検出器とからなるマグネットスケールを用いることができる。これにより、上部フレーム７と上金型１１の位置決めを正確に制御することができる。
また、前記位置検出手段として、上ダイベース２１に位置検出センサとしての超音波センサまたは光学式センサを設置し、製品取出し部材４１との距離を検出しフィードバックすることでも、上部フレーム７と上金型１１の位置決めを正確に制御することができる。なお、前記位置検出センサの設置場所については、適宜選定することができる。

つぎに、本実施の形態の鋳物製品取出し方法を説明する。
図１は金型鋳造装置の原位置の状態であって、前記サーボモータ２５で駆動される電動サーボシリンダ２４の収縮動作により上ダイベース２１とともに上金型１１が上昇されるとともに、２個の電動サーボシリンダ６の伸長動作により上部フレーム７、金型開閉機構１０および上金型１１が上昇されている。この上金型１１と下金型５とのあいだに中子セットと製品取出し用の空間が形成された原位置の状態のときに、下金型５に所定の中子（図示せず）がセットされる。
ついで、図３に示されるように、矢印Ｙ１方向に２個の電動サーボシリンダ６を収縮動作してガイドロッド９上の上部フレーム７、金型開閉機構１０および上金型１１を下降させる。

ついで、図４に示されるように、矢印Ｙ２方向に金型開閉機構１０における電動サーボシリンダ２４の伸長動作により上金型１１を下降させて該上金型１１を下金型５に当接し型合わせする。

ついで、図５に示されるように、密閉式の保持炉２内を加圧して溶融金属ＭをストークＳを介して上金型１１と下金型５とにより画成される製品キャビティ部に注入する。そして、キャビティ部内の溶融金属が凝固するまで加圧を維持する。凝固した後に図６に示されるように、保持炉２内を排気してさらに鋳物製品を冷却する。

取り出せる温度まで鋳物製品が冷却された後、図７に示されるように、電動サーボシリンダ２４を収縮動作によりＹ３方向に所定長さ短縮して上金型１１に鋳物製品Ｗを付着させた状態で上金型１１を下金型５から分離させる。

ついで、図８に示されるように、矢印Ｙ４方向に２個の電動サーボシリンダ６を伸長動作して上部フレーム７、金型開閉機構１０および上金型１１を上昇させ、上金型１１と下金型５とのあいだに中子セットおよび製品取出し用空間を形成する。

ついで、図９に示されるように、上金型１１に付着される鋳物製品Ｗの下方に取出し装置の製品取出し部材４１を進入させる。

ついで、図１０に示されるように、２個の電動サーボシリンダ６を収縮動作して上部フレーム７をＹ１方向に下降させ、鋳物製品Ｗを製品取出し部材４１の上に配置させる。

ついで、図１１に示されるように、２個の電動サーボシリンダ6の収縮動作により上部フレーム７をＹ１方向に移動させるのと同時に、金型開閉機構１０の電動サーボシリンダ２４の収縮動作により上金型１１をＹ３方向に移動させる。すなわち、電動サーボシリンダ６の収縮動作と電動サーボシリンダ２４の収縮動作を同調させることにより、上部フレーム７と上金型１１との位置決めを制御し、前記鋳物製品Ｗと製品取出し部材４１との相対位置を変えずに上部フレーム７に固定された押出しピン２７により上金型１１から鋳物製品Ｗを製品取出し部材４１の上に押し出す。

ついで、図１２に示されるように２個の電動サーボシリンダ６をＹ４方向に伸長動作して上部フレーム7と金型開閉機構１０および上金型１１を上昇させ、上金型１１と下金型５との間に中子セットおよび製品取出し用空間を形成し、一サイクルを完了する。

ついで、図１３に示されるように、製品取出し部材４１の上に取り出された鋳物製品Ｗは装置本体外へと排出される。

なお、本実施の形態において、図１４に示されるように、前記電動サーボシリンダ６が収縮動作して上金型１１を下降させ、上金型１１を下金型５に近づける下降端位置で前記ガイドロッド９の固定部９ａに係合して前記上部フレーム７とともに該上部フレーム７に装着される金型開閉機構１０の電動サーボシリンダ２４を移動できないように固定する機能を有する固定機構を用いることができる。
たとえば、固定機構として、前記ガイドロッド９の下面に対向する基台１の上に該環状固定部９ａと対称形状の環状溝を有する座１ａを形成し、油圧シリンダ５１などの直動手段により開閉して環状固定部９ａの環状溝に着脱できるハーフナット５２を用いることができる。

本発明の一実施の形態にかかわる金型鋳造装置の一部切り欠いた正面図である。 本実施の形態における制御装置を説明するブロック図である。 図１の上金型の下降状態を説明する図である。 図３の上金型を下金型に閉じる状態を説明する図である。 図４の上下金型の製品キャビティ部への注湯を説明する図である。 図５の保持炉の冷却状態を説明する図である。 図６の下金型から上金型を分離する型開きを説明する図である。 図７の上金型の上昇状態を説明する図である。 図８の上金型の下方に製品受取り部材を進入させる状態を説明する図である。 図９の鋳物製品を製品受取り部材に配置する状態を説明する図である。 図１０の上金型に付着している鋳物製品を製品受取り部材に押し出す状態を説明する図である。 図１１の上金型を上昇させる状態を説明する図である。 図１２の製品取出し部材上に取り出された鋳物製品を装置本体外へと排出する状態を説明する図である。 本実施の形態における固定機構を説明する図である。

符号の説明

Ａ 制御装置
５ 下金型
６、２４ 電動サーボシリンダ
７ 上部フレーム
１０ 金型開閉機構
１１ 上金型
１２ 鋳物製品押出し機構
１３、２５ サーボモータ
１３ａ、２５ａ エンコーダ
２１ 上ダイベース
２７ 押出しピン
４１ 製品取出し部材

Claims (1)

1. 基台の上面に設置される保持炉と、
   前記基台の上面の四隅に立設される４個の支柱の上端間に架設される下ダイベースと、
   該下ダイベースに取り付けられている下金型と、
   前記支柱に装着される上型昇降用の電動サーボシリンダとガイドロッドと、
   該電動サーボシリンダにより昇降される上部フレームと、
   該上部フレームに装着されるとともに該上部フレームの下部に配置された上ダイベースを昇降させる電動サーボシリンダを有する金型開閉機構と、
   上ダイベースに取り付けられている上金型と、
   前記上部フレームの下方に装着されているとともに前記上金型から鋳物製品を押し出す鋳物製品押出し機構と、
   前記上金型に付着される鋳物製品の下方に進退自在にされる製品取出し部材を有する取出し装置と、
   前記上部フレームと上金型の昇降位置を検知する位置検出手段と、
   型開閉動作と前記上金型内から鋳物製品を製品取出し部材に取り出す動作を制御する制御装置
   とを備え、上下金型により形成されるキャビティ部に保持炉内の溶融金属をストークを介して注入して鋳物製品を製造する金型鋳造装置の鋳物製品取出し方法であって、
   前記上金型内から鋳物製品を製品取出し部材に取り出す際に、鋳物製品を製品取出し部材の上に配置させてのち、前記上型昇降用の電動サーボシリンダの収縮動作による上部フレームの位置決めと前記金型開閉機構の電動サーボシリンダの収縮動作による上金型の位置決めとを制御し、前記鋳物製品と製品取出し部材との相対位置を変えずに該上金型内から鋳物製品を抜型する
   金型鋳造装置の鋳物製品取出し方法。