JP2011156550A - ダイカストマシンおよびダイカスト鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、ビスケット成形部において、プランジャスリーブ内に給湯された溶湯を射出するまでは適切に保温し、射出を開始してから溶湯を適切に冷却して指向性凝固を図るとともに,成形サイクルを短縮化する。
【解決手段】本発明のダイカストマシンは、金型１とプランジャ２とを備え、金型１がスプールコア３とスプールブッシュ４とを有し、プランジャ２がプランジャスリーブ２１とプランジャチップ２２とを有し、スプールコア３とスプールブッシュ４内に前進したプランジャチップ２２との間にビスケット成形部Ｂが形成され、このビスケット成形部ＢとキャビティＣとを連通するランナＲにゲートＧが形成されるもので、スプールコア３は、低熱伝導性材料からなる第１領域３１と高熱伝導性材料からなる第２領域３２とを備えており、スプールコア３を切り替え変位させる切替機構５とを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、ダイカストマシンおよびダイカスト鋳造方法に関し、さらに詳しくは、金型にスプールコアとスプールブッシュを有するダイカストマシン、および、スプールコアとスプールブッシュを有する金型を用いたダイカスト鋳造方法に関するものである。

ダイカストマシンは、一般に、開閉可能に設けられた金型と、金型が閉じることにより形成されるキャビティ内に溶湯を射出するプランジャとを備えており、プランジャは、プランジャスリーブとプランジャチップとを有している。そして、金型の溶湯導入部には、プランジャスリーブと連続してスプールブッシュが設けられ、このスプールブッシュの先端と対向する位置にスプールコアが設けられている。金型の溶湯導入部は、プランジャスリーブ内に給湯された溶湯をキャビティ内へ射出すべくプランジャチップを前進させたときにスプールコアとスプールブッシュ内に前進したプランジャチップとの間に形成されるビスケット成形部と、このビスケット成形部からキャビティに連通するランナとを含んでおり、ランナのキャビティとの境界にはゲートが形成されている。

このようなダイカストマシンを用いてダイカスト鋳造を行う場合には、一般に、金型を閉じてその内部にキャビティを形成し、プランジャスリーブ内に溶湯を給湯してプランジャチップを前進させることにより、金型の溶湯導入部を介してキャビティ内に溶湯を射出する。このとき、製品となる溶湯の凝固は、キャビティ先端に相当する位置から開始してビスケットで終了するように、指向性凝固が図られている。

このようなダイカスト鋳造においては、型閉じを開始してから、溶湯が凝固して型開きし製品を金型より取り出すまでが一成形サイクルとなる。したがって、溶湯を適切な温度勾配で且つできるだけ短時間で冷却して凝固させることが生産効率などの向上につながることとなる。そのため、金型には、冷却水などの温度調整用流体を流通させるための温調回路が従来から設けられている。そして、金型のスプールコアに温調回路を設けることが知られている（たとえば、特許文献１を参照）。特許文献１には、鋳造用金型の溶湯導入部におけるスプールブッシュの先端側に配設されるスプールコアであって、当該スプールコアが一体構造をなすと共に、溶湯との接触面に沿って、温度調整用流体を流すための温調回路を備えていることなどを特徴とするスプールコアが開示されている。

そして、特許文献１には、スプールコアの冷却構造を噴流タイプではなく、温度調整用流体（例えば、冷却水）を連続的に流通させる回路方式のものとし、当該温調回路、すなわち当該スプールコア自体を冷却したり、その冷却速度をコントロールしたりするための流体回路を溶湯との接触面に沿ったものとしたことから、溶湯との接触面の全体を均一に温度調整（一般には、冷却）することができ、温度の制御効率が向上して、当該スプールコアの耐用寿命が増すと共に、鋳造サイクルタイムを短縮することができ、鋳造コストの低減にも貢献するという極めて優れた効果がもたらされるなどと記載されている（０００９）。

特開２００６−２３９７３８号公報

しかしながら、上記特許文献１にあっては、スプールコアの温調回路に冷却水などの温度調整用流体を連続的に流通させていることから、スプールコアの溶湯と接触する面が常時冷却されているために、一成形サイクルの初期において、プランジャスリーブ内に溶湯を給湯した際に、スプールコアに接触した溶湯が冷却されて、凝固層（破断チル層）を形成することとなる。そして、プランジャチップを前進させることによって溶湯を射出したときに、この凝固層がキャビティ内に入り込み、異材として製品に混入することとなり、たとえば成形する製品が気密性を必要とするものである場合にその気密性が損なわれたり、製品の強度が低下するなどの問題が生じることがある。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、ビスケット成形部において、プランジャスリーブ内に給湯された溶湯を射出するまでは適切に保温し、射出を開始してから溶湯を適切に冷却して指向性凝固を図るとともに,成形サイクルを短縮化することができるダイカストマシン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。

請求項１のダイカストマシンに係る発明は、上記目的を達成するため、製品の形状に応じたキャビティを形成する金型と、キャビティ内に溶湯を射出するプランジャとを備え、金型がスプールコアとスプールブッシュとを有しており、プランジャがプランジャスリーブとプランジャチップとを有しており、前記スプールコアとスプールブッシュ内に前進した前記プランジャチップとの間にビスケット成形部が形成され、該ビスケット成形部と前記キャビティとを連通するランナにゲートが形成されるダイカストマシンであって、スプールコアの前記ビスケット成形部を構成する面に設けられた、低熱伝導性材料からなる第１領域、および、高熱伝導性材料からなる第２領域と、プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に前記スプールコアの第１領域が接するように位置し、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してから少なくともキャビティと連通するゲート側に前記スプールコアの第１領域が位置するとともに、反ゲート側に前記スプールコアの第２領域が位置するように、前記スプールコアを切り替え変位させる切替機構とを有することを特徴とするものである。
請求項２のダイカストマシンに係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記スプールコアは、円柱状に成形され、その端面が前記ビスケット成形部を構成するよう配置されており、前記切替機構は、前記スプールコアをその中心軸線回りに回動させるよう構成されていることを特徴とするものである。
請求項３のダイカストマシンに係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記スプールコアは、断面矩形の板状に成形され、その一方端側に前記第１領域が設けられるとともに他方端側に第２領域が設けられ、前記第１領域が前記ビスケット成形部とゲートとの間で移動するとともに、前記第２領域が前記ビスケット成形部と退避位置との間で移動するようにスライド可能に配設されており、前記切替機構は、前記スプールコアを前記一方端側と他方端側にスライドさせるよう構成されていることを特徴とするものである。
請求項４のダイカストマシンに係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記プランジャによって射出を開始して溶湯が前記ゲートに達したことを検知するセンサを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項５のダイカスト鋳造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、金型内に製品の形状に応じたキャビティを形成し、プランジャスリーブ内に溶湯を給湯してプランジャチップを前進させることにより、溶湯を金型のゲートからキャビティ内に射出し、製品のキャビティ先端に相当する位置から金型のスプールコアとスプールブッシュ内に前進した前記プランジャチップとの間のビスケットに向って指向性凝固を図るダイカスト鋳造方法であって、スプールコアの前記ビスケットを成形する面に、低熱伝導性材料からなる第１領域と、高熱伝導性材料からなる第２領域とを設けておき、プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に対して前記スプールコアの第１領域が接するよう位置させ、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してから少なくともキャビティと連通するゲート側に前記スプールコアの第１領域を位置させるとともに、反ゲート側に前記スプールコアの第２領域を位置させるように、前記スプールコアを切り替え変位させることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、スプールコアのビスケット成形部を構成する面に設けられた、低熱伝導性材料からなる第１領域、および、高熱伝導性材料からなる第２領域と、このスプールコアの第１領域と第２領域を適当に切り替え変位させる切替機構とを備えたことにより、プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯は、スプールコアの第１領域が接することにより適切に保温され、また、射出を開始してから鋳造方案となる溶湯導入部の溶湯は、ビスケットのゲート側が第１領域によって保温されるとともに、反ゲート側が第２領域によって冷却されることとなる。そのため、溶湯導入部の溶湯を適切に冷却して、指向性凝固を図るとともに成形サイクルを短縮化することが可能なダイカストマシンを提供することができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、スプールコアを、円柱状に成形してその端面がビスケット成形部を構成するよう配置し、切替機構によってスプールコアをその中心軸線回りに回動させるようにしたという簡単な構成により、プランジャスリーブ内に給湯された溶湯を射出するまでは適切に保温し、射出を開始してから鋳造方案となる溶湯導入部の溶湯を適切に冷却して、指向性凝固を図るとともに成形サイクルを短縮化することが可能なダイカストマシンを具現化できる。
請求項３の発明によれば、請求項１に記載の発明において、スプールコアを、断面矩形の板状に成形し、その一方端側に第１領域を設けるとともに他方端側に第２領域を設けて、第１領域が前記ビスケット成形部とゲートとの間で移動するとともに、前記第２領域が前記ビスケット成形部と退避位置との間で移動するようにスライド可能に配設し、切替機構を、スプールコアが一方端側と他方端側にスライドするようにしたという簡単な構成により、プランジャスリーブ内に給湯された溶湯を射出するまでは適切に保温し、射出を開始してから鋳造方案となる溶湯導入部の溶湯を適切に冷却して、指向性凝固を図るとともに成形サイクルを短縮化することが可能なダイカストマシンを具現化できる。
請求項４の発明によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、プランジャによって射出を開始して溶湯が前記ゲートに達したことを検知するセンサを設けたことにより、切替機構がスプールコアの第１領域と第２領域とを適切なタイミングで切り替え変位させることが可能なダイカストマシンを具現化できる。
また、請求項５の発明によれば、スプールコアの前記ビスケットを成形する面に、低熱伝導性材料からなる第１領域と、高熱伝導性材料からなる第２領域とを設けておき、プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に対して前記スプールコアの第１領域が接するよう位置させ、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してから少なくともキャビティと連通するゲート側に前記スプールコアの第１領域を位置させるとともに、反ゲート側に前記スプールコアの第２領域を位置させるように、前記スプールコアを切り替え変位させることにより、プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯は、スプールコアの第１領域が接することにより適切に保温され、また、射出を開始してから鋳造方案となる溶湯導入部の溶湯は、ビスケットのゲート側が第１領域によって保温されるとともに、反ゲート側が第２領域によって冷却されることとなる。そのため、溶湯導入部の溶湯を適切に冷却して、指向性凝固を図るとともに成形サイクルを短縮化することが可能なダイカスト鋳造方法を提供することができる。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に相当し、（３）項が請求項３に相当し、（４）項が請求項４に相当し、（６）項が請求項５に相当する。

（１） 製品の形状に応じたキャビティを形成する金型と、キャビティ内に溶湯を射出するプランジャとを備え、金型がスプールコアとスプールブッシュとを有しており、プランジャがプランジャスリーブとプランジャチップとを有しており、前記スプールコアとスプールブッシュ内に前進した前記プランジャチップとの間にビスケット成形部が形成され、該ビスケット成形部と前記キャビティとを連通するランナにゲートが形成されるダイカストマシンであって、
スプールコアの前記ビスケット成形部を構成する面に設けられた、低熱伝導性材料からなる第１領域、および、高熱伝導性材料からなる第２領域と、
プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に前記スプールコアの第１領域が接するように位置し、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してから少なくともキャビティと連通するゲート側に前記スプールコアの第１領域が位置するとともに、反ゲート側に前記スプールコアの第２領域が位置するように、前記スプールコアを切り替え変位させる切替機構とを有することを特徴とするダイカストマシン。

（１）項の発明では、スプールコアのビスケット成形部を構成する面に設けられた、低熱伝導性材料からなる第１領域、および、高熱伝導性材料からなる第２領域と、このスプールコアの第１領域と第２領域を適当に切り替え変位させる切替機構とを備えたことにより、プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯は、スプールコアの第１領域が接することにより適切に保温され、また、射出を開始してから鋳造方案となる溶湯導入部の溶湯は、ビスケットのゲート側が第１領域によって保温されるとともに、反ゲート側が第２領域によって冷却されることとなるため、溶湯導入部の溶湯を適切に冷却して、指向性凝固を図るとともに成形サイクルを短縮化することができる。

（２） 前記スプールコアは、円柱状に成形され、その端面が前記ビスケット成形部を構成するよう配置されており、
前記切替機構は、前記スプールコアをその中心軸線回りに回動させるよう構成されていることを特徴とする（１）項に記載のダイカストマシン。

（２）項の発明では、（１）項に記載の発明において、スプールコアを、円柱状に成形してその端面がビスケット成形部を構成するよう配置し、切替機構によってスプールコアをその中心軸線回りに回動させるようにしたという簡単な構成により、プランジャスリーブ内に給湯された溶湯を射出するまでは適切に保温し、射出を開始してから鋳造方案となる溶湯導入部の溶湯を適切に冷却して、指向性凝固を図るとともに成形サイクルを短縮化することができる。

（３） 前記スプールコアは、断面矩形の板状に成形され、その一方端側に前記第１領域が設けられるとともに他方端側に第２領域が設けられ、前記第１領域が前記ビスケット成形部とゲートとの間で移動するとともに、前記第２領域が前記ビスケット成形部と退避位置との間で移動するようにスライド可能に配設されており、
前記切替機構は、前記スプールコアを前記一方端側と他方端側にスライドさせるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のダイカストマシン。

（３）項の発明では、（１）項に記載の発明において、スプールコアを、断面矩形の板状に成形し、その一方端側に第１領域を設けるとともに他方端側に第２領域を設けて、第１領域が前記ビスケット成形部とゲートとの間で移動するとともに、前記第２領域が前記ビスケット成形部と退避位置との間で移動するようにスライド可能に配設し、切替機構を、スプールコアが一方端側と他方端側にスライドするようにしたという簡単な構成により、プランジャスリーブ内に給湯された溶湯を射出するまでは適切に保温し、射出を開始してから鋳造方案となる溶湯導入部の溶湯を適切に冷却して、指向性凝固を図るとともに成形サイクルを短縮化することができる。

（４） 前記プランジャによって射出を開始して溶湯が前記ゲートに達したことを検知するセンサを設けたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のダイカストマシン。

（４）項の発明では、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の発明において、プランジャによって射出を開始して溶湯が前記ゲートに達したことを検知するセンサを設けたことにより、切替機構がスプールコアの第１領域と第２領域とを適切なタイミングで切り替え変位させることができる。

（５） 前記スプールコアの第２領域に冷却流体を流通させる流路を設けたことを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載のダイカストマシン。

（５）項の発明では、（１）〜（４）のいずれか１項に記載の発明において、スプールコアの第２領域に設けた流路に冷却流体を流通させることにより、少なくともビスケット成形部における溶湯を適切に凝固させることができる。

（６） 金型内に製品の形状に応じたキャビティを形成し、プランジャスリーブ内に溶湯を給湯してプランジャチップを前進させることにより、溶湯を金型のゲートからキャビティ内に射出し、製品のキャビティ先端に相当する位置から金型のスプールコアとスプールブッシュ内に前進した前記プランジャチップとの間のビスケットに向って指向性凝固を図るダイカスト鋳造方法であって、
スプールコアの前記ビスケットを成形する面に、低熱伝導性材料からなる第１領域と、高熱伝導性材料からなる第２領域とを設けておき、
プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に対して前記スプールコアの第１領域が接するよう位置させ、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してから少なくともキャビティと連通するゲート側に前記スプールコアの第１領域を位置させるとともに、反ゲート側に前記スプールコアの第２領域を位置させるように、前記スプールコアを切り替え変位させることを特徴とするダイカスト鋳造方法。

（６）項の発明では、スプールコアの前記ビスケットを成形する面に、低熱伝導性材料からなる第１領域と、高熱伝導性材料からなる第２領域とを設けておき、プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に対して前記スプールコアの第１領域が接するよう位置させ、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してから少なくともキャビティと連通するゲート側に前記スプールコアの第１領域を位置させるとともに、反ゲート側に前記スプールコアの第２領域を位置させるように、前記スプールコアを切り替え変位させることにより、プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯は、スプールコアの第１領域が接することにより適切に保温され、また、射出を開始してから鋳造方案となる溶湯導入部の溶湯は、ビスケットのゲート側が第１領域によって保温されるとともに、反ゲート側が第２領域によって冷却されることとなるため、溶湯導入部の溶湯を適切に冷却して、指向性凝固を図るとともに成形サイクルを短縮化することができる。

（７） 前記スプールコアを、円柱状に成形して、その端面が前記ビスケット成形部を構成するよう配置しておき、
プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に前記スプールコアの第１領域が接するように位置させ、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してからスプールコアをその中心軸線回りに回動させて、ゲート側に第１領域を位置させるとともに、反ゲート側に第２領域を位置させるように、前記スプールコアを切り替え変位させることを特徴とする（６）項に記載のダイカスト鋳造方法。

（７）項の発明では、（６）項に記載の発明において、スプールコアを、円柱状に成形して、その端面が前記ビスケット成形部を構成するよう配置しておき、プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に前記スプールコアの第１領域が接するように位置させ、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してからスプールコアをその中心軸線回りに回動させて、ゲート側に第１領域を位置させるとともに、反ゲート側に第２領域を位置させるように、前記スプールコアを切り替え変位させるという簡単な構成により、プランジャスリーブ内に給湯された溶湯を射出するまでは適切に保温し、射出を開始してから鋳造方案となる溶湯導入部の溶湯を適切に冷却して、指向性凝固を図るとともに成形サイクルを短縮化することができる。

（８） 前記スプールコアを、断面矩形の板状に成形して、その一方端側に前記第１領域を設けるとともに他方端側に第２領域を設け、前記第１領域が前記ビスケット成形部とゲートとの間で移動するとともに、前記第２領域が前記ビスケット成形部と退避位置との間で移動するようにスライド可能に配設しておき、
プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に前記スプールコアの第１領域が接するように位置させ、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してから前記ゲートとビスケット成形部のゲート側に前記スプールコアの第１領域が位置するとともに、前記ビスケット成形部の反ゲート側に前記スプールコアの第２領域が位置するように、前記スプールコアをスライドさせることを特徴とする（６）項に記載のダイカスト鋳造方法。

（８）項の発明では、（６）項に記載の発明において、スプールコアを、断面矩形の板状に成形して、その一方端側に前記第１領域を設けるとともに他方端側に第２領域を設け、前記第１領域が前記ビスケット成形部とゲートとの間で移動するとともに、前記第２領域が前記ビスケット成形部と退避位置との間で移動するようにスライド可能に配設しておき、プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に前記スプールコアの第１領域が接するように位置させ、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してから前記ゲートとビスケット成形部のゲート側に前記スプールコアの第１領域が位置するとともに、前記ビスケット成形部の反ゲート側に前記スプールコアの第２領域が位置するように、前記スプールコアをスライドさせるという簡単な構成により、プランジャスリーブ内に給湯された溶湯を射出するまでは適切に保温し、射出を開始してから鋳造方案となる溶湯導入部の溶湯を適切に冷却して、指向性凝固を図るとともに成形サイクルを短縮化することができる。

（９） 前記プランジャによって射出を開始して溶湯が前記ゲートに達したことをセンサによって検知して、このセンサからの出力信号に基づいて、前記スプールコアの切り替え変位を制御することを特徴とする（６）〜（８）のいずれか１項に記載のダイカスト鋳造方法。

（９）の発明では、（６）〜（８）のいずれか１項に記載の発明において、前記プランジャによって射出を開始して溶湯が前記ゲートに達したことをセンサによって検知して、このセンサからの出力信号を受けたときに、少なくともキャビティと連通するゲート側に前記スプールコアの第１領域を位置させるとともに、反ゲート側に前記スプールコアの第２領域を位置させるように、前記スプールコアを正確に且つ容易に切り替え変位させることができる。

本発明のダイカストマシンの第１の実施の形態を説明するために、プランジャスリーブに溶湯を給湯する状態を示した要部断面図である。 図１の状態からキャビティ内を減圧するとともにプランジャチップを前進させて低速射出する状態を示した要部断面図である。 図２の状態から溶湯がゲートに達して切替機構によってスプールコアを切り替え変位させて、ゲート側に第１領域を、反ゲート側に第２領域を位置させた状態でキャビティ内に溶湯を高速射出する状態を示した要部断面図である。 図３の状態から鋳造圧を付加し保持する状態を示した要部断面図である。 本発明のダイカストマシンの第２の実施の形態を説明するために、プランジャスリーブに溶湯を給湯する状態を示した要部拡大断面図である。 図５の状態からキャビティ内を減圧するとともにプランジャチップを前進させて低速射出する状態を示した要部拡大断面図である。 図６の状態から溶湯がゲートに達することにより切替機構によってスプールコアを上昇させるよう切り替え変位させて、ゲート側に第１領域を、反ゲート側に第２領域を位置させた状態でキャビティ内に溶湯を高速射出する状態を示した要部拡大断面図である。 図７の状態から鋳造圧を付加し保持する状態を示した要部拡大断面図である。 図５〜図８に示した第２の実施の形態におけるスプールコアのスプールブッシュに対する変位を説明するために概念的に示した説明図である。 ダイカスト鋳造における工程を説明するために示したブロック図である。

最初に、本発明のダイカストマシンの実施の一形態を、図に基づいて詳細に説明する。なお、図において同じ符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明のダイカストマシンは、概略、製品の形状に応じたキャビティＣを形成する金型１と、キャビティＣ内に溶湯を射出するプランジャ２とを備え、金型１がスプールコア３とスプールブッシュ４とを有しており、プランジャ２がプランジャスリーブ２１とプランジャチップ２２とを有しており、スプールコア３とスプールブッシュ４内に前進したプランジャチップ２２との間にビスケット成形部Ｂが形成され、このビスケット成形部ＢとキャビティＣとを連通するランナＲにゲートＧが形成されるものであって、スプールコア３のビスケット成形部Ｂを構成する面に設けられた、低熱伝導性材料からなる第１領域３１、および、高熱伝導性材料からなる第２領域３２と、プランジャスリーブ２１に給湯された射出前の時の溶湯Ｍにスプールコア３の第１領域３１が接するように位置し、且つ、射出を開始して溶湯ＭがゲートＧに達してから少なくともビスケット成形部ＢのゲートＧ側にスプールコア３の第１領域３１が位置するとともに、反ゲート側にスプールコア３の第２領域３２が位置するように、スプールコア３を切り替え変位させる切替機構５とを有している。
そして、ダイカストマシンのスプールコア３は、図１〜図４に示した第１の実施の形態の場合には円柱状に成形されたスプールコア３Ａが採用され、その端面がビスケット成形部Ｂを構成するよう配置されており、切替機構５は、スプールコア３をその中心軸線回りに回動させるよう構成されている。

金型１は、固定盤１３に取付けられた固定型１１と、型締装置によって図の左右方向に移動される可動盤１４に取付けられた可動型１２とにより構成されている。可動盤１４を固定盤１３に近接させるよう移動することによって固定型１１に対して可動型１２が衝合して型閉じし、所定の力で型締されて、製品の形状に応じたキャビティＣが金型１の内部に形成されて製品を成形することが可能となり、また、可動盤１４を固定盤１３から離間させるよう移動することによって固定型１１から可動型１２が型開きし、成形された製品を取り出すことが可能となる。なお、本発明のダイカストマシンにおける金型１は、この実施の形態に限定されることはなく、例えば、固定型１１に対する可動型１２の型開閉方向と交差する方向に進退可能に設けられたスライド型または入子を有する場合も含まれる。

固定型１１にはスプールブッシュ４が設けられており、固定盤１３にはプランジャ２のプランジャスリーブ２１がスプールブッシュ４と連通するように取付けられている。また、可動型１２のスプールブッシュ４と対向する位置にはスプールコア３（第１の実施の形態では３Ａ）が設けられており、また、成形された製品を押出すためのエジェクタ機構６が設けられている。さらに、固定型１１と可動型１２には、それぞれ必要に応じて所定の箇所に、温度調節流体を流通させるための温調回路７が設けられている。

固定型１１と可動型１２の型閉じしたときの衝合面には、製品の形状に応じたキャビティＣと、このキャビティＣとスプールブッシュ４とを連通するランナＲと、必要に応じてキャビティＣ内を減圧するための真空ポンプなどが接続される減圧通路Ｖとが形成される。ランナＲのキャビティＣに隣接する位置には、ゲートＧが形成される。また、図４に参照されるように、スプールコア３Ａ（３）とスプールブッシュ４内で前進したプランジャチップ２２との間には、ビスケット成形部Ｂが形成される。

プランジャ２は、プランジャスリーブ２１と、このプランジャスリーブ２１内に摺動可能に嵌挿されるプランジャチップ２２と、プランジャチップ２２を前進・後退駆動するシリンダなどの駆動手段とを備えている。図１に参照されるように、プランジャスリーブ２１の後方には、溶湯Ｍをラドル８などによって給湯する給湯口２３が設けられている。

スプールコア３Ａは、円柱状に成形されており、その端面が固定型１１のスプールブッシュ４に対する対向面に露出してビスケット成形部Ｂを部分的に構成するよう配置されている。スプールコア３Ａは、低熱伝導性材料として例えばセラミックなどからなる第１領域３１と、高熱伝導性材料として例えば耐熱鋼などからなる第２領域３２とを、その軸方向に沿って延在させるように全体が構成されている。第１領域３１と第２領域３２は、スプールコア３のビスケット成形部Ｂを部分的に構成する端面に、所定の比率で、且つ、形状がその中心を通る所定の角度で形成される扇形、または、第１領域３１と第２領域３２の境界線によって形成される弦を有する弓形に成形することができる。なお、本発明は、この実施の形態に限定されることなく、円柱状のスプールコア３が構成するビスケット成形部Ｂに第１領域３１と第２領域３２が露出していればよく、したがって、円筒状のスプールコア３Ａのビスケット成形部Ｂを構成する端面が第１領域３１と第２領域３２以外の他の材質を含む場合も含まれ、また、スプールコア３Ａの軸方向基端側（切替機構５のモータ５１などの回転駆動軸５２が設けられる側）を他の材質によって構成される場合も含まれる。

切替機構５は、スプールコア３Ａのビスケット成形部Ｂを部分的に構成する端面と反対側の端面に、スプールコア３Ａの中心軸方向に延在するよう設けられた回転駆動軸５２と、回転駆動軸５２に接続されたモータなどのアクチュエータ５１とを備えている。後述するように制御手段によってアクチュエータ５１に駆動信号が出力されると、スプールコア３Ａをその中心軸船回りに１８０度回転駆動させるよう構成されている。

次に、本発明のダイカストマシンの第２の実施の形態を図５〜図９に基づいて詳細に説明する。なお、この第２の実施の形態の説明においては、上述した第１の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明することとする。

上述した第１の実施の形態では、スプールコア３Ａが円柱状に成形され、その一方の端面がビスケット成形部Ｂを部分的に構成するよう配置されており、切替機構５は、スプールコア３Ａをその中心軸線回りに回動させるよう構成されていたのに対し、この第２の実施の形態においては、概略、スプールコア３が、断面矩形の板状に成形されたスプールコア３Ｂが採用されており、その一方端側（図の上方）に第１領域３１が設けられるとともに他方端側（図の下方）に第２領域３２が設けられ、第１領域３１がビスケット成形部ＢとゲートＧとの間で移動するとともに、第２領域３２がビスケット成形部Ｂとビスケット成形部Ｂから退避した下方の位置との間で移動するようにスライド可能に配設されており、切替機構５は、スプールコア３Ｂを一方端側と他方端側にスライドさせるよう構成されたもので、スプールコア３Ｂの図における下方端に接続されたロッド５４と、ロッド５４を昇降駆動するシリンダなどからなるアクチュエータとを備えている。

図９に参照されるように、スプールコア３Ｂは、スプールブッシュ４の内径よりも大きい幅と、上下方向のいずれにスライドしたときでもスプールブッシュ４と対応する高さとを有する板状に成形されている。スプールコア３Ｂは、その上方に低熱伝導性材料からなる第１領域３１が形成されており、その下方に高熱伝導性材料からなる第２領域３２が形成されている。さらに、この実施の形態においては、第１領域３１の上方には、スプールコア３Ｂが下方に退避した位置にある状態（図９の左方に示した状態を参照）でゲートＧと対応する位置に溶湯Ｍが達したか否かを検出するためのセンサ３３が設けられている。なお、このセンサ３３を設ける位置は、スプールコア３Ｂが下方に退避した位置にある状態ではゲートＧと対応する位置よりも低いが、その理由として、センサ３３が信号を出力してからロッド５４の伸長によってスプールコア３Ｂが実際に上昇限にスライドするまでのタイムラグが考慮されているからである。さらにまた、第２領域３２のビスケット成形部Ｂを構成する面とは反対側の面には、冷却水などの温度調節流体を流通させることが可能な溝部３４が形成されている。

一方、可動型１２のスプールブッシュ４と略対応する位置には、スプールコア３Ｂを図の上下方向にスライド可能に嵌合される凹部１６が形成されている。図９に参照されるように、可動型１２の凹部１６の上下方向の長さとスプールコア３Ｂの上下方向の長さとの関係は、凹部１６に対してスライドコア３Ｂが下降限に位置するとき（図９の左方）に、第１領域３１がスプールブッシュ４と対応する位置にあり、第２領域３２がスプールブッシュ３１と対応する位置から下方に退避し、また、凹部１６に対してスライドコア３Ｂが上昇限に位置するとき（図９の右方）に、第１領域３１がスプールブッシュ４の上方からゲートＧにわたって対応する位置にあり、第２領域３２がスプールブッシュ４の下方と対応する位置に移動するよう設定されている。そして、この実施の形態では、凹部１６に対してスプールコア３Ｂが上昇限に位置するときに、可動型１２の、第２領域３２の溝部３４の両端と対応する位置には、冷却水などの温度調節流体を供給および排出する管路１７，１８が開口するよう形成されている。

次に、本発明のダイカスト鋳造方法の実施の一形態を、図１０を参照しつつ説明する。
本発明のダイカスト鋳造方法は、概略、金型１内に製品の形状に応じたキャビティＣを形成し、プランジャスリーブ２１内に溶湯Ｍを給湯してプランジャチップ２２を前進させることにより、溶湯Ｍを金型１のゲートＧからキャビティＣ内に射出し、製品のキャビティＣ先端に相当する位置から金型１のスプールコア３とスプールブッシュ４内に前進したプランジャチップ２２との間のビスケットｂに向って指向性凝固を図るものであって、スプールコア３のビスケットｂを成形する面に、低熱伝導性材料からなる第１領域３１と、高熱伝導性材料からなる第２領域３２とを設けておき、プランジャスリーブ２２に給湯された射出前の溶湯Ｍに対してスプールコア３の第１領域３１が接するよう位置させ、射出を開始して溶湯ＭがゲートＧに達してから少なくともキャビティＣと連通するゲートＧ側にスプールコア３の第１領域３１を位置させるとともに、反ゲート側にスプールコア３の第２領域３２を位置させるように、スプールコア３を切り替え変位させるものである。
そして、図１〜図４に示した第１の実施の形態におけるダイカストマシンを用いる場合には、スプールコア３として、円柱状に成形されたスプールコア３Ａを採用して、その端面がビスケット成形部Ｂを構成するよう配置しておき、プランジャスリーブ２１に給湯された射出前においては、溶湯Ｍにスプールコア３Ａの第１領域３１が接するように位置させ、射出を開始して溶湯ＭがゲートＧに達した時点で、スプールコア３Ａをその中心軸線回りに回動させて、ゲートＧ側に第１領域３１を位置させるとともに、反ゲート側に第２領域３２を位置させるように、スプールコア３Ａを切り替え変位させる。

予め、ダイカストマシンのスプールコア３Ａを円柱状に成形し、この端面に第１領域３１と第２領域３２が露出するよう構成してビスケット成形部Ｂを構成するよう配置するとともに、スプールコア３Ａを中心軸線回りに回動させる切替機構５を設けておくことなどは、上述したとおりである。

製品を成形する一サイクルにおいては、最初に図１に示すように、プランジャスリーブ２１内でプランジャチップ２２を図の右方に後退させ、可動型１２を固定型１１に対して型締し、エジェクタ機構６の押出ピン６１を図の左方に後退させ、第１領域３１が下方に位置するとともに第２領域３２が上方に位置するようにスプールコア３Ａを位置決めしておく。そして、ラドル８などによってプランジャスリーブ２１の給湯口２３から所定量の溶湯Ｍを給湯する（図１０のＳ１）。

次いで、図２に示すように、減圧通路Ｖを介してキャビティＣ内を減圧しつつ、プランジャチップ２２を比較的低速で前進させる（図１０のＳ２）。このとき、溶湯Ｍは、プランジャスリーブ２１とスプールブッシュ４の下方に所定の高さ（深さ）で溜まった状態となっており、スプールコア３Ａの第１領域３１のみに接していることにより保温されている。そのため、溶湯Ｍの温度は低下することがなく、したがって、従来の技術のように凝固層（破断チル層）が形成されることがないことから、製品に凝固層が異材として混入して気密性が損なわれたり、製品の強度が低下するなどの問題が生じることを防止することができる。

さらにプランジャチップ２２を前進させて、溶湯ＭがゲートＧに達すると、図３に示すように、モータ５１などの駆動によって第１領域３１が上方に位置するとともに第２領域３２が下方に位置するようにスプールコア３Ａを回動させて、プランジャチップ２２を比較的高速で前進させ、溶湯ＭをキャビティＣ内に射出して（図１０のＳ３）、図４に示すようにプランジャチップ２２によって溶湯Ｍに鋳造圧を付加する（図１０のＳ４）。ビスケット成形部Ｂの溶湯Ｍは、ゲートＧ側（上方）の位置ではスプールコア３Ａの第１領域３１によって保温されており、また、反ゲート側（下方）では第２領域３２によって冷却されるため、従来の技術よりも適切に指向性凝固が図られ、第２領域を設けない場合と比較して短時間で凝固することとなる。

溶湯Ｍが凝固した後には、型締装置の駆動により可動盤１４を後退移動させることにより固定型１１から可動型１２を引き離して型開きし（図１０のＳ５）、エジェクタ機構６の押出ピン６１を図の右方に突き出し製品を押し出して製品を取り出し（図１０のＳ６）、その後、エジェクタ機構６の押出ピン６１を図の左方に後退させて型締装置の駆動により可動盤１４を前進移動させることにより固定型１１に対して可動型１２を衝合させて型閉じする（図１０のＳ７）。そして、製品を取り出してから、次の成形サイクルで溶湯Ｍをプランジャスリーブ２１内に給湯するまでには、モータ５１などの駆動によって第１領域３１が下方に位置するとともに第２領域３２が上方に位置するようにスプールコア３Ａを回動させる。

次に、本発明のダイカスト鋳造方法の第２の実施の形態を、図５〜図９に示した第２の実施の形態におけるダイカストマシンを用いる場合により説明する。なお、この実施の形態においては、第１の実施の形態と同様または相当する構成については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

予め、ダイカストマシンのスプールコア３Ｂを板状に成形して、その上方に第１領域３１を設けるとともに、下方に第２領域３２を設けた構成とし、可動型１２の凹部１６にスライド可能に嵌合して、スプールコア３Ｂの下端に切替機構５のシリンダなどのロッド５４を接続しておくことなどは、上述したとおりである。

製品を成形する一サイクルにおいては、最初に、プランジャスリーブ２１内でプランジャチップ２２を図の右方に後退させ、可動型１２を固定型１１に対して型締し、スプールコア３Ｂを下降限に位置させて第１領域３１がスプールブッシュ４と対向するとともに第２領域３２がスプールブッシュ４と対向する位置よりも下方に退避した位置となるようにスプールコア３Ｂを位置決めしておき（図９の左方を参照）、この状態で、プランジャスリーブ２１の給湯口２３から所定量の溶湯Ｍを給湯する（図１０のＳ１）。

次いで、図５に示すように、プランジャチップ２２を比較的低速で前進させる（図１０のＳ２）。このとき、スプールコア３Ｂの第２領域３２が下方に退避して第１領域３１のみがスプールブッシュ４と対向しているため、溶湯Ｍは、プランジャスリーブ２１とスプールブッシュ４の下方に所定の高さ（深さ）で溜まった状態となっており、第１領域３１のみに接していることにより保温されている。そのため、溶湯Ｍの温度は低下することがなく、したがって、従来の技術のように凝固層（破断チル層）が形成されることがないことから、製品に凝固層が異材として混入して気密性が損なわれたり、製品の強度が低下するなどの問題が生じることを防止することができる。

図６に示すように、さらにプランジャチップ２２を前進させて、溶湯ＭがゲートＧに達すると、センサ３３がこれを感知し、出力信号によりシリンダなどのアクチュエータがロッド５４を伸長させるよう制御され、図７に示すように、凹部１６に対してスライドコア３Ｂを上昇限にスライド移動させて、第１領域３１をスプールブッシュ４の上方からゲートＧにわたって対応するよう位置させるとともに、第２領域３２をスプールブッシュ４の下方と対応するよう位置させる（図９の右方を参照）。このとき、第２領域３２の溝部３４の両端と可動型１２に設けられた管路１７，１８の開口がそれぞれ一致して温調回路が形成されることとなる。

この状態でさらに、プランジャチップ２２を比較的高速で前進させキャビティＣ内に射出して（図１０のＳ３）、図８に示すようにプランジャチップ２２によって溶湯Ｍに鋳造圧を付加する（図１０のＳ４）。ビスケット成形部Ｂの上方からゲートＧにかけての溶湯Ｍは、スプールコア３Ｂの第１領域３１によって保温されており、また、ビスケット成形部Ｂの下方では温調回路を有する第２領域３２によって冷却されるため、従来の技術よりも適切に指向性凝固が図られ、第２領域を設けない場合と比較して短時間で凝固することとなる。

溶湯Ｍが凝固した後には、型締装置の駆動により可動盤１４を後退移動させることにより固定型１１から可動型１２を引き離して型開きし（図１０のＳ５）、エジェクタ機構６の押出ピン６１を図の右方に突き出し（第１の実施の形態を参照）製品を押し出して製品を取り出し（図１０のＳ６）、その後、エジェクタ機構６の押出ピン６１を図の左方に後退させて型締装置の駆動により可動盤１４を前進移動させることにより固定型１１に対して可動型１２を衝合させて型閉じする（図１０のＳ７）。そして、製品を取り出してから、次の成形サイクルで溶湯Ｍをプランジャスリーブ２１内に給湯するまでには、シリンダなどの駆動によってロッド５４を退縮させてスプールコア３Ｂを下降限に位置させ、第１領域３１がスプールブッシュ４と対向するとともに第２領域３２がスプールブッシュ４と対向する位置よりも下方に退避した位置となるようにスプールコア３Ｂを位置決めしておく。

なお、センサ３３と溝部３４による温調回路は、図５〜図９に示した第２の実施の形態に限定されることはなく、図１〜図４に示した第１の実施の形態に適用することもできる。また、溶湯Ｍの射出時にキャビティＣ内を減圧することは、第１の実施の形態に必須ではなく、また、第１の実施の形態に限定されることはなく必要に応じて第２の実施の形態にも適用することができる。

本発明は、金型がスプールコアとスプールブッシュとを有するダイカストマシン、および、製品のキャビティ先端に相当する位置から金型のスプールコアとスプールブッシュ内に前進したプランジャチップとの間のビスケットに向って指向性凝固を図るダイカスト鋳造方法に適用することができる。

１：金型、 ２：プランジャ、 ３：スプールコア、 ４：スプールブッシュ、５：切替機構、 ２１：プランジャスリーブ、 ２２：プランジャチップ、 ３１：第１領域、 ３２：第２領域、 ３３：センサ、 Ｃ：キャビティ、 Ｂ：ビスケット成形部、 Ｒ：ランナ、 Ｇ：ゲート、 ｂ：ビスケット、 Ｍ：溶湯

Claims (5)

1. 製品の形状に応じたキャビティを形成する金型と、キャビティ内に溶湯を射出するプランジャとを備え、金型がスプールコアとスプールブッシュとを有しており、プランジャがプランジャスリーブとプランジャチップとを有しており、前記スプールコアとスプールブッシュ内に前進した前記プランジャチップとの間にビスケット成形部が形成され、該ビスケット成形部と前記キャビティとを連通するランナにゲートが形成されるダイカストマシンであって、
   スプールコアの前記ビスケット成形部を構成する面に設けられた、低熱伝導性材料からなる第１領域、および、高熱伝導性材料からなる第２領域と、
   プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に前記スプールコアの第１領域が接するように位置し、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してから少なくともキャビティと連通するゲート側に前記スプールコアの第１領域が位置するとともに、反ゲート側に前記スプールコアの第２領域が位置するように、前記スプールコアを切り替え変位させる切替機構とを有することを特徴とするダイカストマシン。
2. 前記スプールコアは、円柱状に成形され、その端面が前記ビスケット成形部を構成するよう配置されており、
   前記切替機構は、前記スプールコアをその中心軸線回りに回動させるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のダイカストマシン。
3. 前記スプールコアは、断面矩形の板状に成形され、その一方端側に前記第１領域が設けられるとともに他方端側に第２領域が設けられ、前記第１領域が前記ビスケット成形部とゲートとの間で移動するとともに、前記第２領域が前記ビスケット成形部と退避位置との間で移動するようにスライド可能に配設されており、
   前記切替機構は、前記スプールコアを前記一方端側と他方端側にスライドさせるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のダイカストマシン。
4. 前記プランジャによって射出を開始して溶湯が前記ゲートに達したことを検知するセンサを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のダイカストマシン。
5. 金型内に製品の形状に応じたキャビティを形成し、プランジャスリーブ内に溶湯を給湯してプランジャチップを前進させることにより、溶湯を金型のゲートからキャビティ内に射出し、製品のキャビティ先端に相当する位置から金型のスプールコアとスプールブッシュ内に前進した前記プランジャチップとの間のビスケットに向って指向性凝固を図るダイカスト鋳造方法であって、
   スプールコアの前記ビスケットを成形する面に、低熱伝導性材料からなる第１領域と、高熱伝導性材料からなる第２領域とを設けておき、
   プランジャスリーブに給湯された射出前の溶湯に対して前記スプールコアの第１領域が接するよう位置させ、射出を開始して溶湯が前記ゲートに達してから少なくともキャビティと連通するゲート側に前記スプールコアの第１領域を位置させるとともに、反ゲート側に前記スプールコアの第２領域を位置させるように、前記スプールコアを切り替え変位させることを特徴とするダイカスト鋳造方法。

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