JP2016168609A - ダイカスト鋳造用射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳物への初期凝固片の混入を抑制しつつ湯じわの発生を抑制すること。【解決手段】ダイカスト鋳造用射出装置１は、溶湯Ｍ１が供給されるスリーブ３０と、溶湯Ｍ１接触するスリーブ３０の内面との間にギャップを有する第１のプランジャチップ４１ａと、第１のプランジャチップ４１ａとともに摺動し、かつ、第１のプランジャチップ４１ａよりも溶湯Ｍ１の押出方向後方に設けられた第２のプランジャチップ４１ｂとを備える。スリーブ３０は、第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂとの間に捕捉された凝固片Ｍ２ａを、外部に排出する排出口３２を備える。第２のプランジャチップ４２ｂが排出口３２まで摺動することにより、排出口３２を介して凝固片Ｍ２ａをスリーブ３０の外部に排出する。【選択図】図１

Description

本発明は、ダイカスト鋳造用射出装置に関する。

ダイカスト鋳造用射出装置では、円筒状のプランジャスリーブに溶湯を供給した後、プランジャチップがプランジャスリーブ内を前進することにより、当該溶湯を金型のキャビティ内に射出する。プランジャスリーブに溶湯を供給した際、プランジャスリーブに接触した溶湯は、冷却され、凝固する。そのため、溶湯と接触したプランジャスリーブの内面には、初期凝固片が形成される。プランジャスチップがプランジャスリーブ内を前進する際、この初期凝固片がプランジャスリーブから剥離し、溶湯と共に金型のキャビティ内に射出されると、鋳造欠陥となり得る。

特許文献１には、インナチップとアウタチップとからなる二重構造を有するプランジャスチップが開示されている。初期凝固片を含まない溶湯をインナチップにより射出した後、初期凝固片を含む溶湯をアウタチップにより退避ポケットに射出する。このような構成により、鋳物への初期凝固片の混入を抑制している。

特開２０００−２６３２０９号公報

発明者は、ダイカスト鋳造用射出装置に関し、以下の課題を見出した。
上述のように、特許文献１に開示されたダイカスト鋳造用射出装置では、１つの鋳物を製造する毎に、プランジャスリーブに保持された溶湯をインナチップとアウタチップとによって２回に分けて射出する。
そのため、インナチップによって射出された溶湯とアウタチップによって射出された溶湯との界面にいわゆる湯じわが発生する問題があった。

本発明は、上記に鑑みなされたものであって、鋳物への初期凝固片の混入を抑制しつつ湯じわの発生を抑制可能なダイカスト鋳造用射出装置を提供するものである。

本発明の一態様に係るダイカスト鋳造用射出装置は、
溶湯が供給されるスリーブと、
前記溶湯に接触する前記スリーブの内面との間にギャップを有する第１のプランジャチップと、
前記第１のプランジャチップとともに摺動し、かつ、前記第１のプランジャチップよりも前記溶湯の押出方向後方に設けられた第２のプランジャチップと、を備え、
前記スリーブは、前記第１のプランジャチップと前記第２のプランジャチップとの間に捕捉された凝固片を、外部に排出する排出口を備え、
前記第２のプランジャチップが前記排出口まで摺動することにより、前記排出口を介して前記凝固片を前記スリーブの外部に排出するものである。

本発明の一態様に係るダイカスト鋳造用射出装置では、ギャップを有する第１のプランジャチップとともに後方の第２のプランジャチップが前進することにより、両者の間に凝固片を捕捉した上で、捕捉した凝固片を排出口からスリーブの外部に排出する。そのため、鋳物への初期凝固片の混入を抑制することができる。また、１つの鋳物を製造する毎に、１回しか溶湯を射出しないため、湯じわの発生を抑制することができる。すなわち、鋳物への初期凝固片の混入を抑制しつつ湯じわの発生を抑制することができる。

前記排出口が、前記スリーブにおける押出方向後方の開口端部であって、前記第２のプランジャチップが、前記開口端部を通過して前記スリーブの外部まで後退することにより、前記凝固片を前記スリーブの外部に排出することが好ましい。簡易な構成で、捕捉された凝固片を効率よく回収することができる。

また、前記第１及び第２のプランジャチップが固定されたプランジャロッドをさらに備えることが好ましい。簡易な構成で、第１のプランジャチップとともに第２のプランジャチップを前進させることができる。

前記第１のプランジャチップと前記第２のプランジャチップとの間に、前記ギャップを通過した溶湯から前記プランジャロッドを保護する保護板をさらに備えることが好ましい。このような構成により、ギャップを通過した溶湯の熱によるプランジャロッドの変形を抑制することができる。

本発明により、鋳物への初期凝固片の混入を抑制しつつ湯じわの発生を抑制可能なダイカスト鋳造用射出装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る射出装置を用いたダイカスト鋳造装置の模式的断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る射出装置を用いたダイカスト鋳造方法を説明するための模式的断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る射出装置を用いたダイカスト鋳造方法を説明するための模式的断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る射出装置を用いたダイカスト鋳造方法を説明するための模式的断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る射出装置を用いたダイカスト鋳造方法を説明するための模式的断面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（第１の実施の形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る射出装置を用いたダイカスト鋳造装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る射出装置を用いたダイカスト鋳造装置の模式的断面図である。図１に示すように、ダイカスト鋳造装置は、可動型１０、固定型２０、射出装置１を備えている。ここで、本発明の第１の実施の形態に係る射出装置１は、ダイカスト鋳造用の射出装置であって、プランジャスリーブ３０、プランジャチップ４１、プランジャロッド４２、保護板４３、駆動源５０を備えている。

なお、当然のことながら、図１に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。図１におけるｘｙ平面は水平面を構成し、ｚ軸方向が鉛直方向である。より具体的には、ｚ軸のプラス方向が鉛直上向きとなる。

可動型１０は、ｘ軸方向にスライド移動可能なダイスである。一方、固定型２０はダイカスト鋳造装置に固定されたダイスである。可動型１０がｘ軸方向プラス向きに移動し、固定型２０に当接することにより、可動型１０と固定型２０との間に鋳造される製品形状に応じたキャビティ１１が形成される。

このキャビティ１１に溶湯Ｍ１が充填されることにより製品が鋳造される。そして、可動型１０がｘ軸方向マイナス向きに移動し、固定型２０から離間することにより、鋳造された製品を取り出すことができる。
可動型１０、固定型２０は、例えば熱間金型用の合金工具鋼材などからなることが好ましい。

図１に示すように、固定型２０にはｘ軸に平行な中心軸を有する円筒状の貫通孔が形成されている。この貫通孔にプランジャスリーブ３０が嵌合されている。プランジャスリーブ３０の可動型１０側（ｘ軸方向マイナス側）の端部上面には、溶湯Ｍ１をキャビティ１１に流し込むための開口部が設けられている。そして、固定型２０とプランジャスリーブ３０との間隙が、上記開口部からキャビティ１１に至る湯道２１となっている。

プランジャスリーブ３０は、ｘ軸に平行な中心軸を有する円筒状の部材である。上述のように、プランジャスリーブ３０は、固定型２０の貫通孔に嵌合されている。プランジャスリーブ３０に溶湯Ｍ１が供給される。プランジャスリーブ３０の後方（ｘ軸方向プラス側）の上面には、プランジャスリーブ３０に溶湯Ｍ１を注ぎ込むための給湯口３１が形成されている。例えばラドル（不図示）などを用いて、給湯口３１からプランジャスリーブ３０内に溶湯Ｍ１が注ぎ込まれる。
プランジャスリーブ３０は、例えば熱間金型用の合金工具鋼材などからなることが好ましい。

プランジャチップ４１は、駆動源５０によりプランジャスリーブ３０内をｘ軸方向に摺動することができる。プランジャチップ４１が、プランジャスリーブ３０の後端部からｘ軸方向マイナス向きに摺動することにより、プランジャスリーブ３０内に注入された溶湯Ｍ１がキャビティ１１に射出される。

プランジャロッド４２は、ｘ軸に平行な中心軸を有する棒状部材である。プランジャロッド４２は、プランジャチップ４１を駆動源５０に連結している。

本実施の形態に係るプランジャチップ４１は、第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂとを備える。第１のプランジャチップ４１ａは、プランジャスリーブ３０内の溶湯Ｍ１に対して直接接触する円柱状の部材である。第２のプランジャチップ４１ｂは、第１のプランジャチップ４１ａよりも溶湯Ｍ１の押出方向（ｘ軸マイナス方向）の後方に設けられた円盤状の部材である。

第１のプランジャチップ４１ａはプランジャロッド４２の先端に固定されており、第２のプランジャチップ４１ｂもプランジャロッド４２に固定されている。そのため、第１のプランジャチップ４１ａ及び第２のプランジャチップ４１ｂは、簡易な構成で駆動源５０によりプランジャスリーブ３０内をｘ軸方向に同時に摺動することができる。

なお、第１のプランジャチップ４１ａ及び第２のプランジャチップ４１ｂは、プランジャスリーブ３０内をｘ軸方向に同時に摺動できる構成であればよい。例えば、第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂとが、別々のプランジャロッドを介して別々の駆動源に連結され、同時に摺動するように制御される構成でもよい。

ここで、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図であって、第１のプランジャチップ４１ａの横断面図である。図１、図２に示すように、第１のプランジャチップ４１ａは、溶湯Ｍ１に接触するプランジャスリーブ３０の内面との間にギャップＧを有する。

図１、図２に示した例では、第１のプランジャチップ４１ａの下側半分において、プランジャスリーブ３０の内径よりも第１のプランジャチップ４１ａの外径が小さくなっている。そのため、第１のプランジャチップ４１ａとプランジャスリーブ３０との間に、ギャップＧが形成されている。

一方、第１のプランジャチップ４１ａの上側半分では、第１のプランジャチップ４１ａの外径がプランジャスリーブ３０の内径と一致している。すなわち、第１のプランジャチップ４１ａとプランジャスリーブ３０とが、接触している。

第１のプランジャチップ４１ａとともに第２のプランジャチップ４１ｂが前進することにより、溶湯Ｍ１を押し出しつつ、プランジャスリーブ３０の内面に形成された初期凝固片Ｍ２ａについては、第１のプランジャチップ４１ａのギャップＧを通過させる。そして、ギャップＧを通過した初期凝固片Ｍ２ａを第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂとの間で捕捉する。

具体的には、第１のプランジャチップ４１ａが前進することにより、溶湯Ｍ１がｘ軸マイナス方向に押される。この際、プランジャスリーブ３０の内面に形成された初期凝固片Ｍ２ａは、第１のプランジャチップ４１ａにより剥離されずに、第１のプランジャチップ４１ａのギャップＧを通過する。このように、第１のプランジャチップ４１ａにギャップＧを設けることにより、第１のプランジャチップ４１ａの摺動によって初期凝固片Ｍ２ａが剥離することを抑制することができる。

さらに、第１のプランジャチップ４１ａとともに第２のプランジャチップ４１ｂが前進することにより、第１のプランジャチップ４１ａのギャップＧを通過した初期凝固片Ｍ２ａが、第２のプランジャチップ４１ｂにより剥離される。そして、剥離された初期凝固片Ｍ２ａが、第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂとの間に捕捉される。さらに、捕捉された初期凝固片Ｍ２ａは、第１のプランジャチップ４１ａ及び第２のプランジャチップ４１ｂが後退した際、プランジャスリーブ３０の開口端部３２から排出される。従って、鋳物への初期凝固片Ｍ２ａの混入を抑制することができる。また、第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂとの間に捕捉された初期凝固片Ｍ２ａが蓄積し、回収不能になることもない。しかも、本実施の形態では、捕捉された初期凝固片Ｍ２ａの排出口を開口端部３２が兼ねている。そのため、新たに排出口を設ける必要がなく、簡易な構成で初期凝固片Ｍ２ａを排出することができる。

ギャップＧの寸法は、０．５〜０．７ｍｍ程度であることが好ましい。ギャップＧが狭過ぎると、プランジャスリーブ３０の内面に形成された初期凝固片Ｍ２ａが、第１のプランジャチップ４１ａの摺動により剥離し、鋳物に混入するおそれがある。一方、ギャップＧが広過ぎると、ギャップＧを通過する溶湯Ｍ１の量が増え、歩留まりが低下する。

保護板４３は、第１のプランジャチップ４１ａのギャップＧを通過した溶湯Ｍ１からプランジャロッド４２を保護する板状部材である。保護板４３は、第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂとの間に設けられている。

ここで、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であって、保護板４３及びプランジャロッド４２の断面図である。また、図２においても保護板４３及びプランジャロッド４２を破線で示している。図２、図３に示すように、保護板４３は、プランジャロッド４２よりも下側かつギャップＧよりも上側に設けられている。そのため、第１のプランジャチップ４１ａのギャップＧを通過した溶湯Ｍ１からプランジャロッド４２を保護することができる。すなわち、ギャップＧを通過した溶湯Ｍ１の熱によるプランジャロッド４２の変形を抑制することができる。

換言すると、第１のプランジャチップ４１ａ、第２のプランジャチップ４１ｂ、及びプランジャスリーブ３０によって囲まれた空間が、保護板４３によって上下２つの空間に仕切られている。保護板４３によって仕切られた上側の空間は、第１のプランジャチップ４１ａ、第２のプランジャチップ４１ｂ、プランジャスリーブ３０、及び保護板４３によって仕切られた密閉空間であって、内部にプランジャロッド４２が収容されている。保護板４３によって仕切られた下側の空間は、ギャップＧを介して、第１のプランジャチップ４１ａの外部と連通している。
なお、保護板４３は、設けた方が好ましいが、設けなくてもよい。

上述の通り、第１の実施の形態に係るダイカスト鋳造用射出装置では、プランジャチップ４１が、溶湯Ｍ１に接触するプランジャスリーブ３０の内面との間にギャップＧを有する第１のプランジャチップ４１ａと、第１のプランジャチップ４１ａよりも溶湯Ｍ１の押出方向の後方に設けられた第２のプランジャチップ４１ｂと、を備えている。

第１のプランジャチップ４１ａとともに第２のプランジャチップ４１ｂが前進することにより、溶湯Ｍ１を押し出しつつ、プランジャスリーブ３０の内面に形成された初期凝固片Ｍ２ａについては、第１のプランジャチップ４１ａのギャップＧを通過させる。そして、ギャップＧを通過した初期凝固片Ｍ２ａを第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂとの間で捕捉する。さらに、捕捉された初期凝固片Ｍ２ａは、プランジャスリーブ３０の開口端部３２から排出される。そのため、鋳物への初期凝固片Ｍ２ａの混入を抑制することができる。

また、第１の実施の形態に係るダイカスト鋳造用射出装置では、第１のプランジャチップとともに第２のプランジャチップが前進し、１つの鋳物を製造する毎に、１回しか溶湯Ｍ１を射出しない。そのため、湯じわの発生を抑制することができる。
すなわち、第１の実施の形態に係るダイカスト鋳造用射出装置では、鋳物への初期凝固片の混入を抑制しつつ湯じわの発生を抑制することができる。

次に、図４〜図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る射出装置を用いたダイカスト鋳造方法について説明する。図４〜図７は、本発明の第１の実施の形態に係る射出装置を用いたダイカスト鋳造方法を説明するための模式的断面図である。

まず、図４に示すように、プランジャスリーブ３０内でプランジャチップ４１を後退させた状態で、図１に示した可動型１０を固定型２０に当接させ、キャビティ１１を形成する。そして、ラドル（不図示）などにより、給湯口３１から所定量の溶湯Ｍ１をプランジャスリーブ３０内に注ぎ込む。この際、溶湯Ｍ１に接触するプランジャスリーブ３０の内面に初期凝固片Ｍ２ａが形成される。

次に、図５、図６に示すように、プランジャスリーブ３０においてプランジャチップ４１を前進させ、溶湯Ｍ１をキャビティ１１内に射出する。図５は、射出途中の様子を示している。図６は、射出完了時の様子を示している。プランジャチップ４１を高速で前進させることにより、溶湯Ｍ１を加圧しながらキャビティ１１内に充填させることができる。キャビティ１１内において溶湯Ｍ１が凝固した後、可動型１０を固定型２０から離間させ、鋳造された製品を取り出す。

ここで、プランジャチップ４１が、溶湯Ｍ１に接触するプランジャスリーブ３０の内面との間にギャップＧを有する第１のプランジャチップ４１ａと、第１のプランジャチップ４１ａよりも溶湯Ｍ１の押出方向の後方に設けられた第２のプランジャチップ４１ｂと、を備えている。

図５、図６に示すように、第１のプランジャチップ４１ａが前進することにより、溶湯Ｍ１がｘ軸マイナス方向に押されるとともに、プランジャスリーブ３０の内面に形成された初期凝固片Ｍ２ａがギャップＧを通過する。このように、第１のプランジャチップ４１ａにギャップＧを設けることにより、第１のプランジャチップ４１ａの摺動によって初期凝固片Ｍ２ａが剥離することを抑制することができる。

さらに、図５、図６に示すように、第１のプランジャチップ４１ａのギャップＧを通過した初期凝固片Ｍ２ａは、第１のプランジャチップ４１ａとともに前進する第２のプランジャチップ４１ｂによって、プランジャスリーブ３０の内面から剥離される。そして、剥離した初期凝固片Ｍ２ａである剥離凝固片Ｍ２ｂが、第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂとの間に捕捉される。

最後に、図７に示すように、プランジャスリーブ３０の開口端部３２を通過させ、第２のプランジャチップ４１ｂをプランジャスリーブ３０の外部まで後退させる。この際、第１のプランジャチップ４１ａは、プランジャスリーブ３０の開口端部３２から一部が露出することが好ましい。これにより、第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂとの間に捕捉された略全ての剥離凝固片Ｍ２ｂが、プランジャスリーブ３０の開口端部３２を介して外部へ排出される。従って、鋳物への初期凝固片Ｍ２ａの混入を抑制することができる。また、第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂとの間に捕捉された剥離凝固片Ｍ２ｂが蓄積し、回収不能になることもない。
剥離凝固片Ｍ２ｂを排出した後、第１のプランジャチップ４１ａと第２のプランジャチップ４１ｂを前進させ、プランジャスリーブ３０内に収容する。
図４〜図７を用いて説明した以上の動作を、１つの鋳物を製造する毎に繰り返す。

このように、第１の実施の形態に係る射出装置を用いたダイカスト鋳造方法では、プランジャスリーブ３０の内面との間にギャップＧを有する第１のプランジャチップ４１ａにより溶湯Ｍ１を押し出す。その際、プランジャスリーブ３０の内面に形成された初期凝固片Ｍ２ａは第１のプランジャチップ４１ａのギャップＧを通過する。そして、第１のプランジャチップ４１ａよりも溶湯Ｍ１の押出方向の後方に設けられた第２のプランジャチップ４１ｂによって、ギャップＧを通過した初期凝固片Ｍ２ａを捕捉する。さらに、捕捉された初期凝固片Ｍ２ａをプランジャスリーブ３０の開口端部３２から外部に排出する。そのため、鋳物への初期凝固片Ｍ２ａの混入を抑制することができる。また、１つの鋳物を製造する毎に、１回しか溶湯Ｍ１を射出しないため、湯じわの発生を抑制することができる。すなわち、鋳物への初期凝固片の混入を抑制しつつ湯じわの発生を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、排出口は、スリーブの開口端部近傍の下側等に設けられていてもよい。
また、捕捉された初期凝固片（剥離凝固片）の排出動作は、必ずしも毎回の鋳造で行う必要はなく、例えば２回の鋳造で１回排出するような構成でもよい。

１ 射出装置
１０ 可動型
１１ キャビティ
２０ 固定型
２１ 湯道
３０ プランジャスリーブ
３１ 給湯口
３２ 開口端部
４１ プランジャチップ
４１ａ 第１のプランジャチップ
４１ｂ 第２のプランジャチップ
４２ プランジャロッド
４３ 保護板
５０ 駆動源
Ｇ ギャップ
Ｍ１ 溶湯
Ｍ２ａ 初期凝固片
Ｍ２ｂ 剥離凝固片

Claims (4)

1. 溶湯が供給されるスリーブと、
   前記溶湯に接触する前記スリーブの内面との間にギャップを有する第１のプランジャチップと、
   前記第１のプランジャチップとともに摺動し、かつ、前記第１のプランジャチップよりも前記溶湯の押出方向後方に設けられた第２のプランジャチップと、を備え、
   前記スリーブは、前記第１のプランジャチップと前記第２のプランジャチップとの間に捕捉された凝固片を、外部に排出する排出口を備え、
   前記第２のプランジャチップが前記排出口まで摺動することにより、前記排出口を介して前記凝固片を前記スリーブの外部に排出する、
   ダイカスト鋳造用射出装置。
2. 前記排出口が、前記スリーブにおける押出方向後方の開口端部であって、
   前記第２のプランジャチップが、前記開口端部を通過して前記スリーブの外部まで後退することにより、前記凝固片を前記スリーブの外部に排出する、
   請求項１に記載のダイカスト鋳造用射出装置。
3. 前記第１及び第２のプランジャチップが固定されたプランジャロッドをさらに備える、
   請求項１又は２に記載のダイカスト鋳造用射出装置。
4. 前記第１のプランジャチップと前記第２のプランジャチップとの間に、前記ギャップを通過した溶湯から前記プランジャロッドを保護する保護板をさらに備える、
   請求項３に記載のダイカスト鋳造用射出装置。

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