JP2014217880A - ダイカストマシンの射出ヘッド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイカストマシンの射出ヘッド構造の提供。
【解決手段】射出ヘッド１１は、材料射出グーズネックと、プランジャロッド２０とから構成され、前記材料射出グーズネックの中央に貫通する収容孔を有し、前記プランジャロッドは、前記収容孔内に固定され、その中央に材料受け空間２１を有する。前記材料射出グーズネックの収容孔の内周壁に、内錐面が形成され、前記プランジャロッドの外周壁に、外錐面が形成され、前記プランジャロッドを所定外力で前記材料射出グーズネックの収容孔内に嵌め込んで配置する場合、前記プランジャロッドと材料射出グーズネックとを互いに前記外錐面と内錐面により完全かつ緊密に面接触させて両者が互いに強固に貼り合わされる。それにより、プランジャロッドを取り外し可能にすることで、保守作業や交換作業が容易に行えて、組立作業の安全性が確保できると共に、組立後の研磨処理を省略し、作業時間の大幅な短縮化が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイカストマシンの射出ヘッド構造に関するものである。

従来のダイカスト原理は、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅などのように溶融性がより優れる金属の溶融合金を高速高圧法で耐高熱の金属金型内に注入すると共に、例えば鋼製金型のような比較的低温の金属金型を用いて注入された溶融合金を急速凝固して成形させる。

従来のホットチャンバーダイカストマシンは、上記のダイカスト原理を応用し、台座と、台座の上に設置され、かつ片側に材料射出口が設置される金型と、溶解炉の上方に設けられる油圧シリンダと、金型の材料射出口に接続されると共に、油圧シリンダにより溶融合金を高速高圧に耐高熱の金属金型内に押して注入する射出ヘッドと、を備える。注意すべき点は、上記の射出ヘッドは合金溶液による腐食を抑制しなければならないことから、その材質として、耐磨耗と耐高温材質が採用されている。

図７〜図９に示すように、従来の射出ヘッド構造は、側縁に第３材料注入孔４０１を有する材料射出グーズネック４０と、プランジャロッド５０と、ノズルチューブ（未図示）とから構成される。

前記材料射出グーズネック４０は、その中央に貫通する収容孔４０２を有し、片側にヘッド部４１を有し、前記ヘッド部４１上に材料射出孔４１１が設けられ、前記ヘッド部４１と材料射出グーズネック４０との間にネック部４２が一体的に連設されて一体構造をなし、ネック部４２内に収容孔４０２と材料射出孔４１１とをそれぞれ連通する材料案内孔４２１が設けられ、かつダイカストマシン（未図示）の所定位置に固定されるように材料射出グーズネック４０の頂部縁に対向する２つの固定板４３がそれぞれ設けられる。

前記プランジャロッド５０は、材料射出グーズネック４０の収容孔４０２内に装着され、その中央に材料受け空間５１を有し、かつ材料射出グーズネック４０の第３材料注入孔４０１と相対する位置箇所に第４材料注入孔５２が設けられ、その底部の外周縁に材料案内孔４２１と相対する箇所に材料供給孔５３が設けられ、材料案内孔４２１と連通するようになっている。

前記ノズルチューブ（未図示）は、材料射出グーズネック４０の材料射出孔４１１箇所に取り付けられる。

特に説明すべき点は、プランジャロッド５０を材料射出グーズネック４０の収容孔４０２内に緊密に結合させるために、プランジャロッド５０の外径と材料射出グーズネック４０の収容孔４０２内の内径に対し、両者を高精密度で互いに結合することを確保するために、極めて高い寸法精度が要求され、特に垂直度と真円度は、高い寸法精度が要求される。

従来のプランジャロッド５０と材料射出グーズネック４０との結合方式は、主にまず材料射出グーズネック４０の収容孔４０２内に精密ボーリングの加工作業を行い、次いで８５０℃の高温を用いて加熱拡孔作業を行った後、プランジャロッド５０を材料射出グーズネック４０の収容孔４０２内に放置して、最後に２４時間以上の常温冷却を行う。この熱膨張・冷却収縮の原理に基づいて、プランジャロッド５０を材料射出グーズネック４０に緊密に結合させることが可能となる。

しかし、上記のプランジャロッド５０と材料射出グーズネック４０との結合方式は、以下のような様々な欠点が存在している。

１、高温の熱処理を行う必要があることから、その加工コストが極めて高い。
上記のように、高温の拡孔作業を行わなければ、プランジャロッド５０を材料射出グーズネック４０の収容孔４０２内に強固に固着させることができない。そのため、作製の作業時間がかかるのみならず、かつ莫大な人力を必要とする吊掛け作業、熱処理作業が必要で、全体の加工コストが極めて高くなり、高温の熱処理作業中には安全性の問題も発生し易くなる。

２、プランジャロッド５０を材料射出グーズネック４０中から取り外して保守作業、交換作業を行うことができないので、射出ヘッドの新品交換のコストが極めて高い。
従来の材料射出グーズネック４０の収容孔４０２は、プランジャロッド５０と結合する前に、予め内部に精密ボーリングの加工を行うが、その後の加熱拡孔と常温冷却の縮孔工程は、収容孔４０２の変形を引き起こし易くなる。そのため、プランジャロッド５０を収容孔４０２内に強固に拘束させることができるが、外径と収容孔４０２の内径との間に隙間Ｂが形成し易くなる。それゆえ、図８に示すように、射出ヘッドを高温の金属溶湯槽６０内に浸漬させて油圧シリンダ７０により材料受け空間５１内の金属溶湯を押圧することで、その金属溶湯は、材料供給５３から材料案内孔４２１に沿って材料射出孔４１１に流れ込んで射出される場合、金属溶湯が隙間Ｂ内に流れ逃げることが容易になることや、これらを通過して冷却後に残渣Ｃ（図９、図１０参照）が硬化形成されることにより、プランジャロッド５０と材料射出グーズネック４０とを互いに強固に接着させることで、プランジャロッド５０を外力で収容孔４０２内から離脱して取り外すことができないことなどのため、熱処理の手段を採用しても両者を互いに分離することが困難である。従って、通常、従来の射出ヘッドを一年使用した後、処分して新品に交換する必要があり、その交換作業に要するコストが非常に高い。

３、プランジャロッド５０と材料射出グーズネック４０とを結合した後、後続の加工処理を行う必要がある。
プランジャロッド５０は、通常ＳＫＤ６１（全名称が特殊熱間ダイス金型用鋼）の工具鋼材質を採用するので、それを高温の材料射出グーズネック４０の収容孔４０２内に置かれる場合、脱炭現象を生じ易くなり、材料受け空間５１の内壁面も変形し易いので、射出ヘッドを工場から出荷する前に、内孔壁の真円度を確保するために、プランジャロッド５０の材料受け空間５１の内壁面に対して研磨処理を行う必要がある一方、作業時間も大幅に増加し、作業コストの増大を招くことになる。

本発明は、ダイカストマシンの射出ヘッド構造を提供することを目的とし、主に材料射出グーズネックの収容孔とプランジャロッドとの内、外錐面により接触して緊密に貼り合わされ、両者の間に密着状態を呈するので、金属溶湯材料が上に流れるのを確実に阻止することができる。このため、両部品の固化を杜絶させ、上記の従来技術の問題点を解決することができる。

本発明に係るダイカストマシンの射出ヘッド構造は、第１材料注入孔を有する材料射出グーズネックと、プランジャロッドとから構成される。

前記材料射出グーズネックは、その中央に貫通する収容孔を有し、片側にヘッド部を有し、前記ヘッド部上に材料射出孔が設けられ、かつ前記ヘッド部と材料射出グーズネックとの間にネック部が一体的に連設されて一体構造をなし、前記収容孔と材料射出孔とをそれぞれ連通する材料案内孔が前記ネック部内に設けられる。

前記プランジャロッドは、前記材料射出グーズネックの収容孔内に固設され、その中央に材料受け空間を有し、前記材料射出グーズネックの第１材料注入孔と相対する箇所に第２材料注入孔が設けられ、その底部に前記材料案内孔と相対する箇所に材料供給孔が設けられる。

前記材料射出グーズネックの収容孔の内周壁に、内錐面が形成され、前記プランジャロッドの外周壁に、外錐面が形成され、前記プランジャロッドを所定外力で前記材料射出グーズネックの収容孔内に嵌め込んで配置する場合、前記プランジャロッドと材料射出グーズネックとを互いに前記外錐面と内錐面により完全かつ緊密に面接触させて両者が互いに強固に貼り合わされることを特徴としている。

前記内錐面と外錐面に合致する半錐角の角度が、０．５〜２度の間であればよく、好ましい角度が、１〜１．５度の間であることがより望ましい。

前記収容孔の上半部分に第１フラットフェイスを有し、前記プランジャロッドに前記第１フラットフェイスの外周壁に相対して前記第１フラットフェイスに緊密に貼り合わされる第２フラットフェイスを有する。

前記プランジャロッドの外周壁に複数の径方向環状溝がそれぞれ設けられ、それらの深さが、３〜５ｍｍである。

前記プランジャロッドの所定位置に複数の軸方向の不透通性の空槽が設けられる。

本発明は、プランジャロッドと材料射出グーズネックの収容孔との間の錐面を呈している組立結合設計を用いることにより、両者の間に完全な面接触が形成され、どんな隙間も生じることがないので、金属溶湯が両者の間に上・下方向に流れ逃げることが防止され、かつ射出ヘッドを転置することにより、プランジャロッドの端部に対して力を施して叩き打ちすることで、簡易かつ迅速にプランジャロッドを取り外して、保守作業や交換作業を行う。また、プランジャロッドにのみ交換作業を行えば、射出ヘッドの全セットを交換する必要がなくなり、全体の保守・メンテナンス作業や交換作業のコストを十分に低減できる。

本発明は、高温の熱処理を行わなくても、プランジャロッドと材料射出グーズネックとを強固に固着させることで、全体の加工コストの低減と作業時間の短縮が可能になり、組立作業の安全性の懸念をなくすことができる。

本発明は、高温の熱処理を行うことがないので、プランジャロッドは、脱炭現象を全く生じることなく、材料受け空間の内壁面に変形を生じることもない。そのため、後続の組立作業においてプランジャロッドの材料受け空間内に真円度の研磨処理を不要とすることができ、全体作業時間の大幅な短縮化とコストの大幅な低減化を図ることができる。

本発明の好適な実施例に係る射出ヘッドの分解斜視図。 本発明の好適な実施例に係る射出ヘッドの組立て断面図。 本発明の好適な実施例に係る射出ヘッドを転置した後、プランジャロッドの端部に対して外力を施すことにより、プランジャロッドを収容孔から離脱して取り外すことを示す組立て断面図。 本発明の他の実施例に係る射出ヘッドの分解斜視図。 本発明の他の実施例に係る射出ヘッドの組立て断面図。 本発明の好適な実施例に係るプランジャロッドの錐体を示す模式図。 従来の射出ヘッドの分解斜視図。 ダイカストを行う従来の射出ヘッドの使用状態を示す組立て断面図。 従来の射出ヘッドを所定時間使用した後の組立て断面図。 図９の円部分の局所拡大図。

図１〜図５に示すように、本発明のダイカストマシンの射出ヘッド構造の好適な実施例は、側縁の所定位置に第１材料注入孔１０１を有する材料射出グーズネック１０と、プランジャロッド２０と、ノズルチューブ（未図示）とから構成される。

前記材料射出グーズネック１０は、その中央に貫通する収容孔１０２を有し、片側にヘッド部１１を有し、前記ヘッド部１１上に材料射出孔１１１が設けられ、かつ前記ヘッド部１１と材料射出グーズネック１０との間にネック部１２が一体的に連設されて一体構造をなし、前記ネック部１２内に前記収容孔１０２と材料射出孔１１１とをそれぞれ連通する材料案内孔１２１が設けられ、図２に示すように、同時にダイカストマシン（未図示）の所定位置に固設されるように前記材料射出グーズネック１０の頂部縁に対向する２つの固定板１３がそれぞれ設けられる。

前記プランジャロッド２０は、前記材料射出グーズネック１０の収容孔１０２内に固設され、その中央に材料受け空間２１を有し、かつ前記材料射出グーズネック１０の第１材料注入孔１０１と相対する箇所に第２材料注入孔２２が設けられ、その底部の外周壁に前記材料案内孔１２１と相対する箇所に材料供給孔２３が設けられ、前記材料案内孔１２１と連通するようになっている（図２参照）。

前記ノズルチューブ（未図示）は、前記材料射出グーズネック１０のヘッド部１１の材料射出孔１１１箇所に固定される。

本発明の主要特徴点は、前記材料射出グーズネック１０の収容孔１０２の内周壁に、内錐面１０３が形成され、前記プランジャロッド２０の外周壁に、外錐面２４が形成され、前記プランジャロッド２０を所定外力で前記材料射出グーズネック１０の収容孔１０２内に嵌め込んで配置する場合、前記プランジャロッド２０と前記材料射出グーズネック１０とを互いに前記外錐面２４と内錐面１０３により完全かつ緊密に面接触させて両者が互いに強固に貼り合わされることになる（図２参照）。

本実施例の内錐面１０３と外錐面２４に合致する半錐角の角度が、０．５〜２度の間であればよく、好ましい角度が、１〜１．５度の間であることがより望ましい。

本実施例の収容孔１０２は、上半部分に第１フラットフェイス１０４が設けられ、前記プランジャロッド２０に前記第１フラットフェイス１０４の外周壁に相対して第２フラットフェイス２５が設けられ、これにより、前記第１フラットフェイス１０４に緊密に貼り合わされる（図４、図５参照）。

本実施例のプランジャロッド２０の外周壁にさらに複数の径方向環状溝２６がそれぞれ設けられ、これにより、プランジャロッド２０と収容孔１０２との間の嵌込結合と離脱取出を容易に行える（図１参照）。なお、当該径方向環状溝２６の深さが、３〜５ｍｍであることが望ましい。

本実施例のプランジャロッド２０の所定位置にさらに複数の軸方向の不透通性の空槽（未図示）が設けられる。

図１〜図５に示すように、本発明のダイカストマシンの射出ヘッド構造は、同様にダイカストマシン上に装着され、射出ヘッドを高温の金属溶湯槽中に浸漬させてダイカスト作業を行う時は、図８に示すように、油圧シリンダによりプランジャロッド２０の材料受け空間２１内に押圧することで、第１、第２材料注入孔１０１、２２からの金属溶湯は、材料供給孔２３に沿って材料案内孔１２１に押し流入させて材料射出孔１１１から射出される。

本発明は、材料射出グーズネック１０の収容孔１０２の内周壁に、内錐面１０３が形成されると共に、プランジャロッド２０の外周壁に、外錐面２４が形成されることによって、プランジャロッド２０の端部に油圧で力を施す場合、プランジャロッド２０を材料射出グーズネック１０の収容孔１０２に嵌め込んで配置した後、プランジャロッド２０と収容孔１０２両者の間に最適な密着効果を達成することが確保可能となる。両者を組立て位置決めした後、外錐面２４と内錐面１０３とを互いに面と面との完全な接触を呈している。このように緊密に貼り合わされる状態において、図２に示すように、完全密着の接合効果が得られ、両者の間に生じる隙間の発生を防止し、さらに金属溶湯が両者の間に上・下方向に流れ逃げるのを完全に杜絶することができる。このため、両者の間に生じる硬化残渣のような従来周知の問題点を有効に解消することができる。

本発明の射出ヘッドを所定時間使用した後、使用者がプランジャロッド２０に対してメンテナンス作業・交換作業を簡易かつ迅速に行うことができる。操作の際に、射出ヘッドを回転して転置すると共に、プランジャロッド２０や材料射出グーズネック１０のメンテナンス・保守作業や、プランジャロッド２０の直接交換などを行うために、プランジャロッド２０の端部に対して油圧や、叩き打ちなどの外力を直接施すことだけで、錐面に合致するプランジャロッド２０を材料射出グーズネック１０の収容孔１０２内から容易に取り外せる（図３参照）。それにより、本発明は、材料射出グーズネック１０とプランジャロッド２０とを含む全セットの射出ヘッドを廃棄処分せずに済むため、メンテナンスと交換作業のコストを大幅に低減することができ、組立分解の操作が非常に簡易、簡便かつ迅速に行えることになり、実に経済的かつ実用的な利益を奏し得る。

好適な錐度の合致を求めると共に、１５０トンの高圧の射出圧力を耐え得るように、本発明は、下記の複数の群となる現存プランジャロッドの標準品に対して半錐角試験を行う。図６のプランジャロッドの錐体の模式図に示すように、その頂端外径をＤ、底端外径をｄ、テーパ長さをＬとし、かつ上記のＤ、ｄ、Ｌの単位はいずれもｍｍであり、その半錐角をＡとする。

各試験群の爆轟圧力と叩き試験は、以下の表１に示される。

表１、爆轟圧力と叩き試験

表１の試験データから明らかに分かるように、試験群#１〜#４はいずれも爆轟圧力試験が不合格になったので、後続の叩き試験を行う必要がなく、すなわち、半錐角Ａが大きすぎる場合では、爆轟圧力試験を合格することができない。

また、試験群#１４〜試験群#１５は爆轟圧力試験が合格したが、叩き試験を行う時にて半錐角Ａが小さすぎるので、プランジャロッド２０を叩き出しができない。

注意すべき点は、試験群#５〜試験群#１３は、爆轟圧力試験が合格になるのみならず、かつ叩き試験を行う時でもプランジャロッド２０を容易に叩き出すことができるため、本発明の前述した作用効果と目的を達成し得る。

表１の測定データに示すとおり、プランジャロッド２０の外錐面２４と材料射出グーズネック１０の収容孔１０２の内錐面１０３に合致する半錐角Ａの角度が、０．５〜２度の間である場合、１５０トンの高圧の爆轟圧力試験を合格できることだけでなく、プランジャロッド２０も容易に叩き出すことができ、より好ましいのは、半錐角Ａの角度が、１．０〜１．５度の間である場合、例えば試験群#８〜試験群#１１のように、プランジャロッド２０をより容易に叩き出すことができることが分かる。

図４、図５に示すように、本発明は、さらに収容孔１０２の上半部分に第１フラットフェイス１０４を設けると共に、プランジャロッド２０に第１フラットフェイス１０４の外周壁に相対して第１フラットフェイス１０４に緊密に貼り合わされる第２フラットフェイス２５を設けることができる。つまり、本発明は、全長の範囲内でなくても、収容孔１０２とプランジャロッド２０の下半部分の局所に内錐面１０３と外錐面２４を設けることを選択すれば、本発明の前述した作用効果と目的を達成し得る。

上述したように、本発明は以下のような様々な効果を奏することができる。

１、本発明は、高温の熱処理を行わなくても、プランジャロッド２０と材料射出グーズネック１０とを強固に固着させることで、全体の加工コストの低減と作業時間の短縮が可能になり、組立作業の安全性の懸念をなくすことができる。

２、本発明は、プランジャロッド２０と材料射出グーズネック１０とを互いに完全に面接触させて、それらの間に隙間を生じることがないため、金属溶湯が両者の間に上・下方向に流れ逃げることが防止されると共に、射出ヘッドを転置してプランジャロッド２０の端部に対して油圧を施すことや、叩き打ちしたりすることで、簡易かつ迅速にプランジャロッド２０を収容孔１０２内から取り外すことにより、後続の保守作業や交換作業が容易に行える。また、プランジャロッド２０にのみ交換作業を行えば、射出ヘッドの全セットを交換する必要がなくなり、全体の保守・メンテナンス作業や交換作業のコストを十分に低減できる。

３、本発明は、高温の熱処理を行うことがないので、プランジャロッド２０は、脱炭現象を生じることなく、材料受け空間２１の内壁面に変形を生じることもない。そのため、後続の組立作業においてプランジャロッド２０の材料受け空間２１に真円度の研磨処理を不要とすることができ、全体組立の作業時間とコストを大幅に低減できる。

本発明
１０ 材料射出グーズネック
１０１
第１材料注入孔
１０２
収容孔
１０３
内錐面
１０４
第１フラットフェイス
１１ ヘッド部
１１１ 材料射出孔
１２ ネック部
１２１
材料案内孔
１３ 固定板
２０ プランジャロッド
２１ 材料受け空間
２２ 第２材料注入孔
２３ 材料供給孔
２４ 外錐面
２５ 第２フラットフェイス
２６ 径方向環状溝
Ｄ
頂端外径
ｄ
底端外径
Ｌ
テーパ長さ
Ａ
半錐角
従来技術
４０ 材料射出グーズネック
４０１
第３材料注入孔
４０２
収容孔
４１ ヘッド部
４１１
材料射出孔
４２ ネック部
４２１
材料案内孔
４３ 固定板
５０ プランジャロッド
５１ 材料受け空間
５２ 第４材料注入孔
５３ 材料供給孔
６０ 金属溶湯槽
７０ 油圧シリンダ
Ｂ
隙間
Ｃ
硬化残渣

Claims (9)

1. 第１材料注入孔を有する材料射出グーズネックと、プランジャロッドとから構成されるダイカストマシンの射出ヘッド構造であって、
   前記材料射出グーズネックは、中央に貫通する収容孔を有し、片側にヘッド部を有し、前記ヘッド部上に材料射出孔が設けられ、かつ前記ヘッド部と前記材料射出グーズネックとの間にネック部が一体的に連設されて一体構造をなし、前記収容孔と前記材料射出孔とをそれぞれ連通する材料案内孔が前記ネック部内に設けられ、
   前記プランジャロッドは、前記材料射出グーズネックの前記収容孔内に固設され、その中央に材料受け空間を有し、前記材料射出グーズネックの前記第１材料注入孔と相対する箇所に第２材料注入孔が設けられ、その底部に前記材料案内孔と相対する箇所に材料供給孔が設けられ、
   前記材料射出グーズネックの前記収容孔の内周壁に、内錐面が形成され、前記プランジャロッドの外周壁に、外錐面が形成され、前記プランジャロッドを所定外力で前記材料射出グーズネックの前記収容孔内に嵌め込んで配置する場合、前記プランジャロッドと前記材料射出グーズネックとを互いに前記外錐面と前記内錐面により完全かつ緊密に面接触させて両者が互いに強固に貼り合わされることを特徴とする、ダイカストマシンの射出ヘッド構造。
2. 前記内錐面と前記外錐面に合致する半錐角の角度が、０．５〜２度の間であ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の射出ヘッド構造。
3. 前記内錐面と前記外錐面に合致する半錐角の好ましい角度が、１〜１．５度の間であることを特徴とする、請求項２に記載のダイカストマシンの射出ヘッド構造。
4. 前記収容孔の上半部分に第１フラットフェイスを有し、前記プランジャロッドに前記第１フラットフェイスの外周壁に相対して前記第１フラットフェイスに緊密に貼り合わされる第２フラットフェイスを有す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の射出ヘッド構造。
5. 前記プランジャロッドの外周壁に複数の径方向環状溝がそれぞれ設けられ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の射出ヘッド構造。
6. 前記径方向環状溝の深さが、３〜５ｍｍであることを特徴とする、請求項５に記載のダイカストマシンの射出ヘッド構造。
7. 前記プランジャロッドの所定位置に複数の軸方向の不透通性の空槽が設けられ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の射出ヘッド構造。
8. 前記材料射出グーズネックの前記ヘッド部の前記材料射出孔箇所に取り付けられるノズルチューブをさらに備え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の射出ヘッド構造。
9. 前記ダイカストマシン上に固定されるように前記材料射出グーズネックの頂部縁に対向する２つの固定板がそれぞれ設けられ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の射出ヘッド構造。

Images