JP2015186816A - ダイカスト鋳造装置及びダイカスト鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイカスト製品全体を加圧し密度を向上することができるダイカスト鋳造装置を提供する。【解決手段】金型３０に溶湯を射出充填するダイカスト鋳造装置１００であって、金型３０を所定の設定速度（最高速度Ｖｍ）にて型締め方向に移動させて型締めする型締め装置４０と、型締め装置４０の型締めタイミングを制御するコントローラ５０を備え、コントローラ５０は、金型３０への溶湯の射出充填が完了する前に、型締め装置４０による型締め速度が前記設定速度となるように、型締め装置４０による型締めタイミングを制御するする。【選択図】図１

Description

本発明は、ダイカスト鋳造装置及びダイカスト鋳造方法の技術に関する。

ダイカストは、金型に射出装置によって溶融金属（アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等）を高圧で注入し、金型で溶解金属を急速に凝固させ、金型からダイカスト製品として取り出す金型鋳造方法である。ダイカストでは、ダイカスト製品（特に厚肉部）の密度が小さくなることによって、鋳巣（ダイカスト製品内部の空洞）が生じるダイカスト不良が課題となっている。

このようなダイカスト不良を解決すべく、ダイカスト鋳造装置では、金型に押しピン構造を設け、射出装置による射出充填後にダイカスト製品の厚肉部を加圧し、厚肉部の密度を向上して鋳巣の発生を低減している（押しピン加圧構造）。

しかし、上述した押しピン加圧構造のダイカスト鋳造装置では、ピンで押した部分の密度は向上するものの、それ以外の部分には押しピン加圧構造による加圧力が作用しないため、ダイカスト製品全体の密度を向上することができない。

このようなダイカスト不良を解決すべく、溶湯を射出充填後に金型を型締めし、ダイカスト製品への加圧力を均一化する方法（面加圧方式）が検討されている（例えば、特許文献１）。しかし、このような面加圧方式のダイカスト鋳造装置では、型締めする際に可動型を加速させる区間（加速助走区間）が溶湯の射出充填後にあるため、溶湯の充填完了後かつ溶湯の凝固前に十分な加圧力をダイカスト製品へ作用させることができない。

特開２００２−０５９２５２号公報

本発明の解決しようとする課題は、ダイカスト製品全体を加圧し、ダイカスト製品全体の密度を向上することができるダイカスト鋳造装置及びダイカスト鋳造方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、金型に溶湯を射出充填するダイカスト鋳造装置であって、前記金型を所定の設定速度にて型締め方向に移動させて型締めする型締め装置と、前記型締め装置による型締めタイミングを制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記金型への溶湯の射出充填が完了する前に、前記型締め装置による型締め速度が前記設定速度となるように、前記型締め装置による型締めタイミングを制御するものである。

請求項２においては、前記ダイカスト鋳造装置は、前記金型への溶湯の充填が開始されたことを検知する充填開始検知センサを備え、前記制御手段は、前記充填開始検知センサが前記金型への溶湯の充填が開始されたことを検知すると、前記型締め装置による型締めを開始するものである。

請求項３においては、金型に溶湯を射出充填し、前記金型を所定の設定速度にて型締めすることで前記金型に充填された溶湯を加圧するするダイカスト鋳造方法であって、前記金型への溶湯の射出充填が完了する前に、前記金型の型締め速度が前記設定速度となるように、前記金型の型締めタイミングを制御するものである。

本発明のダイカスト鋳造装置及びダイカスト鋳造方法によれば、ダイカスト製品全体を加圧し、ダイカスト製品全体の密度を向上することができる。

ダイカスト鋳造装置の構成を示した模式図。 ダイカスト鋳造方法の流れを示したフロー図。 同じくタイムチャート図。

図１を用いて、ダイカスト鋳造装置１００の構成について説明する。
なお、図１では、ダイカスト鋳造装置１００の構成を一部断面視とした側面視にて模式的に表している。また、図１の破線は、電気信号線を表している。

ダイカスト鋳造装置１００は、本発明のダイカスト鋳造装置に係る実施形態である。ダイカスト鋳造装置１００は、金型３０に射出装置２０によって溶融金属（アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等）を高圧で注入し、金型３０にて溶融金属（溶湯）を急速に凝固させ、金型３０からダイカスト製品として取り出す金型鋳造装置である。

ダイカスト鋳造装置１００は、射出装置２０と、金型３０と、型締め装置４０と、制御手段としてのコントローラ５０と、を具備している。

射出装置２０は、溶湯を金型３０に射出充填する装置である。射出装置２０は、射出プランジャ２１と、射出スリーブ２２と、を具備している。射出装置２０では、溶湯供給口２３より射出スリーブ２２内に供給される溶湯が、射出スリーブ２２内を摺動する射出プランジャ２１によって押し出され、金型３０に向けて射出される。

金型３０は、ダイカスト製品の形状であるキャビティＣが形成されるものである。金型３０は、固定型３１と、可動型３２と、プラテン３５と、を具備している。固定型３１は、プラテン３５に固定されている。可動型３２は、型締め装置４０の補助プラテン４６に固定されていて、補助プラテン４６とともに、固定型３１に近接する方向（型締め方向）および固定型３１から離間する方向（型開き方向）に移動可能に構成されている。

金型３０には、充填開始検知センサ５１と、充填完了検知センサ５２と、が設けられている。充填開始検知センサ５１は、金型３０のランナー（溶湯をキャビテイＣへ導く路）に配置されている。充填完了検知センサ５２は、金型３０のキャビティＣにおいてゲート（キャビティＣにて溶湯が注入される口）から最も離れた位置に配置されている。充填開始検知センサ５１及び充填完了検知センサ５２は、コントローラ５０に接続されている。

なお、本実施形態では、充填完了検知センサ５２を金型３０のキャビティＣにおいてゲートから最も離れた位置に配置したものの、これに限定されない。充填完了検知センサ５２は、製品形状又は湯周りに基づいて任意の位置に配置されるものとする。

型締め装置４０は、可動型３２を型締め方向に移動させて型締めを行い、キャビティＣ内に充填された溶湯を加圧する装置である。型締め装置４０は、駆動モータ５５と、ボールネジ４１と、くさびプレート４２・４２と、くさびブロック４３・４３と、プラテン４５と、補助プラテン４６と、を具備している。

駆動モータ５５は、コントローラ５０に接続され、ボールネジ４１を駆動するものである。ボールネジ４１は、くさびブロック４３・４３のそれぞれを鉛直方向（型締め方向および型開き方向に垂直な方向）に互いに近接する或いは離間するように移動させるものである。

くさびプレート４２・４２は、その一方がプラテン４５に固定されていて、型締め・型開き方向の位置が固定されている。また、その他方が補助プラテン４６に固定されていて、型締め・型開き方向に移動可能となっている。

くさびプレート４２・４２はくさびブロック４３・４３に当接し、くさびブロック４３・４３が互いに近接するように移動すれば、補助プラテン４６側のくさびブロック４３がプラテン４５側のくさびブロック４３から離間する方向に移動し、くさびブロック４３・４３が互いに離間するように移動すれば、補助プラテン４６側のくさびブロック４３がプラテン４５側のくさびブロック４３近接する方向に移動するものである。

このような構成とすることで、型締め装置４０では、駆動モータ５５によってボールネジ４１が駆動され、くさびブロック４３・４３が鉛直方向に互いに近接するように移動すると、補助プラテン４６側のくさびブロック４３がプラテン４５側のくさびブロック４３から離間する方向に移動して、補助プラテン４６及び可動型３が型締め方向に移動することとなる。

また、型締め装置４０では、ボールネジ４１によるくさびプレート４２・４２の鉛直方向への移動が、くさびプレート４２・４２およびくさびブロック４３・４３により、可動型３の型締め・型開き方向への移動に変換される。ここで、型締め装置４０では、くさびプレート４２・４２のテーパ角度をくさびブロック４３・４３のテーパ角度よりも大きく設定することで、くさびブロック４３・４３の移動速度に対する可動型３の移動速度を減速させることが可能となっている。

これにより、可動型３の型締め方向への移動量が僅かな寸法であったとしても、ボールネジ４１の移動量を大きくすることができ、ボールネジ４１の破損を防止することが可能となっている。

コントローラ５０は、充填開始検知センサ５１と、充填完了検知センサ５２と、駆動モータ５５と、に接続されている。

コントローラ５０は、充填開始検知センサ５１によって、キャビティＣへの溶湯の充填が開始されたことを検知する機能を有している。また、コントローラ５０は、充填完了検知センサ５２によって、キャビティＣへの溶湯の充填が完了されたことを検知する機能を有している。

さらに、コントローラ５０は、駆動モータ５５を制御して可動型３２の型締め方向への移動速度（型締め速度Ｖ）を適宜速度に制御する機能、および可動型３２の型締め方向への移動を開始するタイミングを適宜タイミングに制御する機能を有している。

このような構成とすることで、ダイカスト鋳造装置１００では、射出装置２０によって金型３０のキャビティＣに溶湯を射出充填し、金型３０のキャビティＣに充填された溶湯を型締め装置４０によって加圧することができる。

図２を用いて、ダイカスト鋳造工程Ｓ１００の流れについて説明する。
なお、図２では、ダイカスト鋳造工程Ｓ１００の流れをフローチャートにて表している。

ダイカスト鋳造工程Ｓ１００は、本発明のダイカスト鋳造方法に係る実施形態である。ダイカスト鋳造工程Ｓ１００は、ダイカスト鋳造装置１００を用いて、金型３０に射出装置２０によって溶融金属（アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等）を高圧で注入し、金型３０にて溶融金属を急速に凝固させ、金型３０からダイカスト製品を取り出す金型鋳造工程である。

ステップＳ１１０において、射出装置２０による金型３０への溶湯の射出充填が開始される。このとき、充填開始検知センサ５１はゲートに到達した溶湯を検知し、コントローラ５０は、充填開始検知センサ５１による溶湯の検知により、溶湯がゲートを通過したこと、すなわちキャビティＣへ溶湯の充填が開始されたことを検知する。

コントローラ５０は、ステップＳ１１０にてキャビティＣへ溶湯の充填が開始されたことを検知すると、ステップＳ１２０において、駆動モータ５５を制御し、型締め装置４０によって可動型３２の型締め方向への移動を開始させて、可動型３２による型締めが行われる。

つまり、可動型３２の型締め方向への移動の開始タイミングは、コントローラ５０によりキャビティＣへ溶湯の充填が開始されたタイミングに制御されている。駆動モータ５５による可動型３２の移動速度は、予めコントローラ５０に設定されている。

ステップＳ１２０において型締め方向への移動を開始された可動型３２は、移動を開始してからその移動速度が上昇していき、ステップＳ１３０において移動速度（型締め速度Ｖ）が最高速度Ｖｍに達する。最高速度Ｖｍは、可動型３２の移動速度として、予めコントローラ５０に設定されている速度である。なお、可動型３２の型締め速度Ｖが最高速度Ｖｍに達した時点では、キャビティＣへの溶湯の充填は未だ完了していない。

なお、コントローラ５０は、可動型３２が予め設定された所定の移動速度にて移動するように可動型３２の移動を制御するが、可動型３２の慣性等により、可動型３２が移動を開始してから設定された移動速度に達するまでには、所定の時間を要する。

つまり、可動型３２が移動を開始してから型締め速度Ｖが最高速度Ｖｍとなるまでには前記所定の時間を要し、この所定の時間を加速助走時間ｔａと呼ぶ。加速助走時間ｔａは、駆動モータ５５の駆動力の大きさや金型３０の大きさ等によって決定される。

ステップＳ１４０において、射出装置２０による金型３０への溶湯の射出充填が完了される。このとき、コントローラ５０は、充填完了検知センサ５２によって、キャビティＣ内での溶湯の充填が完了したことを検知する。このとき、可動型３２の型締め方向への移動は継続されており、型締め速度Ｖは最高速度Ｖｍを維持している。

ここで、特記すべき事項として、コントローラ５０は、少なくともステップＳ１４０におけるキャビティＣ内への溶湯の充填が完了する時点において、型締め装置４０による可動型３２の型締め速度Ｖが最高速度Ｖｍとなっているように、可動型３２の加速助走時間ｔａ等を考慮して、ステップＳ１２０における可動型３２の型締め方向への移動開始のタイミングを設定するものとする。

本実施形態においては、可動型３２の型締め方向への移動の開始タイミングを、キャビティＣへ溶湯の充填が開始されたタイミングに設定することで、キャビティＣ内への溶湯の充填が完了する前に型締め速度Ｖが最高速度Ｖｍとなるようにしている。

ステップＳ１５０において、コントローラ５０は、駆動モータ５５を制御して可動型３２の移動を停止させ、型締め装置４０による型締めを完了させる。

図３を用いて、ダイカスト鋳造工程Ｓ１００の作用について説明する。
なお、図３では、ダイカスト鋳造工程Ｓ１００の作用をタイムチャートにて表している。

図３の上段では、射出装置２０の挙動について、横軸を時間ｔ、縦軸を射出プランジャ２１の摺動する速度（射出速度ｖ）として表している。図３の下段では、可動型３２の挙動について、横軸を時間ｔ、縦軸を可動型３２の移動速度（型締め速度Ｖ）として表している。

まず、射出装置２０による溶湯の金型３０への射出充填が開始される（充填開始）。溶湯の金型３０への射出充填の開始時点では、射出速度ｖは低速に制御されている。

ステップＳ１１０及びステップＳ１２０では、充填開始検知センサ５１によってキャビティＣへの溶湯の充填が開始されたことが検知されると、駆動モータ５５が制御され、型締め装置４０によって可動型３２の型締め方向への移動が開始される（型締め開始）。
可動型３２の移動開始時点では、射出速度ｖは未だ低速に制御されている。

型締め方向への移動が開始された可動型３２は、移動を開始してからその型締め速度Ｖが上昇していき、ステップＳ１３０において型締め速度Ｖが最高速度Ｖｍに達する。

また、可動型３２の移動開始から型締め速度Ｖが最高速度Ｖｍに達するまでの区間において、コントローラ５０による射出速度ｖの制御が低速から高速に切り替えられる。射出プランジャ２１の摺動速度（射出速度ｖ）は、例えば型締め速度Ｖが最高速度Ｖｍに達するタイミングと同等のタイミングで最高速度に達する。

ステップＳ１４０では、射出装置２０による溶湯の金型３０への射出充填が完了され、充填完了検知センサ５２によって、キャビティＣ内での溶湯の充填が完了したことが検知される（充填完了）。なお、溶湯のキャビティＣへの射出充填が完了した時点では、可動型３２の型締め速度Ｖは最高速度Ｖｍを維持している。

このように、溶湯のキャビティＣへの充填が完了した時点で可動型３２の型締め速度Ｖが最高速度Ｖｍに達しているため、キャビティＣ内に充填された溶湯が凝固する前に、当該溶湯に対して十分な加圧力を作用させることができる。

キャビティＣへ充填された溶湯が十分に加圧されることにより、溶湯内に巻き込んだエアが潰されることとなって、凝固後のダイカスト製品の密度を向上することができる。

ステップＳ１５０では、駆動モータ５５が制御されて可動型３２の移動が停止され、型締め装置４０による型締めが完了する（型締め完了）。

ダイカスト鋳造装置１００及びダイカスト鋳造工程Ｓ１００の効果について説明する。
ダイカスト鋳造装置１００及びダイカスト鋳造工程Ｓ１００によれば、キャビティＣへ充填された溶湯が凝固する前に、当該溶湯を全体的に加圧することができ、前記溶湯が凝固することにより得られるダイカスト製品の密度を全体的に向上することができる。

すなわち、一般的に、溶湯を射出スリーブ２２からキャビティＣへ供給するタイミングにはばらつきがあり、溶湯のキャビティＣへの射出充填が完了するタイミングも１ショットごとに異なる。この場合、可動型３２の型締め方向への移動開始タイミングを固定しておくと、溶湯の充填完了タイミングと可動型３２による型締めタイミングとがショットごとにずれることとなり、ダイカスト製品の仕上がり品質を一定に保つことが困難である。

しかし、本実施形態におけるダイカスト鋳造装置１００及びダイカスト鋳造工程Ｓ１００では、キャビティＣへの溶湯の充填開始を検知する充填開始検知センサ５１、およびキャビティＣ内への溶湯の充填完了を検知する充填完了検知センサ５２を設けて、充填開始検知センサ５１による溶湯の検知タイミングに応じて可動型３の型締め方向への移動を開始している。

これにより、可動型３２による型締めタイミングを溶湯の充填完了タイミングとを精度よく揃えることができ、ダイカスト製品の仕上がり品質を一定に保つことが可能となる。

また、ダイカスト鋳造装置１００及びダイカスト鋳造工程Ｓ１００では、可動型３２の型締め方向への移動開始タイミングを、キャビティＣ内への溶湯の充填が完了する前に型締め速度Ｖが最高速度Ｖｍとなるように制御している。

そのため、溶湯の充填が完了してから溶湯が凝固するまでの間に、型締め速度Ｖの加速助走区間ｔａが存在することがなく、キャビティＣ内に充填された溶湯が凝固する前に、当該溶湯に対して十分な加圧力を作用させることができ、凝固後のダイカスト製品の密度を向上することが可能となっている。

２０ 射出装置
３０ 金型
３２ 可動型
４０ 型締め装置
５０ コントローラ（制御手段）
５１ 充填開始検知センサ
５２ 充填完了検知センサ
１００ ダイカスト鋳造装置

Claims (3)

1. 金型に溶湯を射出充填するダイカスト鋳造装置であって、
   前記金型を所定の設定速度にて型締め方向に移動させて型締めする型締め装置と、
   前記型締め装置による型締めタイミングを制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記金型への溶湯の射出充填が完了する前に、前記型締め装置による型締め速度が前記設定速度となるように、前記型締め装置による型締めタイミングを制御する、
   ダイカスト鋳造装置。
2. 前記ダイカスト鋳造装置は、前記金型への溶湯の充填が開始されたことを検知する充填開始検知センサを備え、
   前記制御手段は、前記充填開始検知センサが前記金型への溶湯の充填が開始されたことを検知すると、前記型締め装置による型締めを開始する、
   請求項１記載のダイカスト鋳造装置。
3. 金型に溶湯を射出充填し、前記金型を所定の設定速度にて型締めすることで前記金型に充填された溶湯を加圧するするダイカスト鋳造方法であって、
   前記金型への溶湯の射出充填が完了する前に、前記金型の型締め速度が前記設定速度となるように、前記金型の型締めタイミングを制御する、
   ダイカスト鋳造方法。

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