JP2521393B2

JP2521393B2 - ダイカストマシンの空圧装置

Info

Publication number: JP2521393B2
Application number: JP4178463A
Authority: JP
Inventors: 裕明河内; 孝史池田; 孝夫中村
Original assignee: Small Business Corp
Current assignee: Small Business Corp
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JPH06114524A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はダイカストマシンの空圧
装置に係り、特に、加圧室内の溶湯を圧縮気体圧力で加
圧して金型内へ充填するメカニズムをもつダイカストマ
シンにおける空圧装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】密閉容器内の溶湯の湯面を圧縮気体（圧
縮エアもしくは圧縮不活性ガス等）で加圧し、型締され
た金型内へ溶湯を上昇・供給するようにしたダイカスト
マシンは、立型低圧ダイカストマシンとして公知であ
る。この低圧ダイカストマシンは、コールドチャンバ式
のダイカストマシンのように、射出スリーブ内を前後進
するプランジャチップよる加圧機構をもっていないの
で、射出スリーブとプランジャチップとの摩耗に伴う部
品交換を必要としない。しかしながら、該種立型低圧ダ
イカストマシンは、公知のように、比較的低速で充填を
行い且つゆっくりと冷却を行って、例えば耐圧強度部品
等を鋳造するのに用いられており、通常１ショットサイ
クルに３〜８分を要するものであった。すなわち、溶湯
を満たした保持炉を収納した電気炉内を加圧するため、
加圧対象容器の容量が大きくなって、急速加圧を行うこ
とが困難で、ハイサイクルの鋳造ができないという問題
があり、また、加圧対象容器の空気容量が大きいため、
加圧力及び加圧速度の切替え応答性がすこぶる悪く、加
圧力や加圧速度の精密な切替え制御が要求される製品の
鋳造が行えないという問題もあった。さらには、構造上
の理由から５０〜３５０ｋｇ／ｃｍ² の高圧で使用する
ことも不能なものであった。

【０００３】この点に鑑み本願出願人は、溶湯を圧縮気
体圧力で加圧して金型内へ充填するメカニズムをもつダ
イカストマシンにおいて、高圧鋳造と鋳造サイクルの可
及的なアップとが可能なマシン構造を、特願平３−５３
２６６号において提案した。図２はこの先願で提案され
たダイカストマシンの構造を示す図で、同図において、
５１は固定ダイプレート５２に取り付けられた固定金
型、５３は可動ダイプレート５４に取り付けられた可動
金型、５５は図示した型締め状態において両金型５１，
５３で形成されるキャビティ（製品鋳造用空間）、５６
はキャビティ５５と連なった金型の溶湯注入口、５７は
その先端が溶湯注入口５６に密着したノズル部、５８は
ノズル部５７の下部とホットランナ部５９で連通した加
圧室、６０は加圧室５８の下部と溶湯（金属溶湯）を蓄
えた保持炉（溶解炉）とを連通させる湯道部、６１は加
圧室５８と湯道部６０との間を開閉可能なチェック弁、
６２は図示せぬ空圧制御ユニットから高圧気体を加圧室
５８に供給するための供給配管、６３は加圧室５８から
気体を排出するための排出配管である。

【０００４】上記ノズル部５７は、その先端部近傍部位
の高さが図示せぬ保持炉内の湯面と略同一高さとなるよ
うに配設されており、射出・充填前の状態ではチェック
弁６１は開放状態にある。従って、この射出・充填前の
状態では、湯道部６０により保持炉と連結された加圧室
５８、並びにホットランナ部５９により加圧室５８と連
結されたノズル部５７内には、湯面レベルが一定に調整
されている保持炉の湯面と同一高さまで溶湯が満たされ
ている（ノズル部内の先端位置に近い部分までは溶湯が
満たされている）。この状態でチェック弁６１を閉じて
湯道部６０側（保持炉側）への溶湯の逆流を阻止した
後、加圧室５８内に高圧の気体を急速注入して加圧室５
８内を急速且つ高圧に加圧して、加圧室５８内の溶湯の
湯面に大きな押下げ力を加えることにより、溶湯はノズ
ル部５７から型締された金型のキャビティ５５内に直ち
に圧入・充填される。

【０００５】斯様にすることにより、保持炉とは遮断さ
れた状態の比較的小容量の加圧室５８を気体で加圧する
ので、加圧制御に対する応答性が高まり、急速・高圧鋳
造が可能となる。また、射出前にはノズル部５７内の先
端位置に近い部分まで溶湯が満たされているので、溶湯
の流動距離は可及的に短くなり、鋳造圧力の圧力ロスが
僅少なものとなって鋳造効率を高めことが可能となり、
さらに、金型への溶湯圧入時に空気が製品（溶湯）に巻
き込まれる虞が殆どなくなり、良品（無孔性で欠陥のな
い）鋳造に大いに寄与する。また、加圧の応答性がよい
こと、金型の略直下まで溶湯が満たされていて溶湯充填
のための溶湯圧入流路が短く応答性がよいこと、空気の
巻き込みの虞が殆どなく圧入行程当初から高速充填を行
えること等が相俟って、高速充填によるハイサイクル鋳
造が容易に達成可能となるという利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記した先願
においては、加圧室に供給するための気体をコンプレッ
サで加圧してアキュームレータに一旦蓄え、このアキュ
ームレータから低速加圧制御用電磁制御弁もしくは高速
加圧制御用電磁制御弁を介して加圧室に圧縮気体を供給
するようにしているが、コンプレッサの能力やアキュー
ムレータの耐圧構造等の性能上やコスト面からの制約に
よって、アキュームレータに蓄える気体圧力の最大値は
自ずと制限を受けるものであった。従って、加圧室に供
給するための気体圧力をより一層高圧化し、より一層の
高速・高圧での鋳造を可能にするための工夫が求められ
ていた。

【０００７】また、上記した先願の空圧システムにおい
ては、電磁制御弁の制御や絞り弁の絞り値設定により加
圧室内の圧力の立上り条件をコントロールするようにし
ているが、弁開度のみの制御では加圧室内の圧力の立上
り条件、すなわち射出・充填条件を微妙にコントロール
するのが困難であるという問題もあった。

【０００８】従って、本発明の解決すべき技術的課題は
上記した従来技術のもつ問題点を解消することにあり、
その目的とするところは、より一層の高圧鋳造が可能で
あると共に、加圧室内の圧力の立上り条件、すなわち射
出・充填条件が微細且つ正確にコントロール可能なダイ
カストマシンの空圧装置を実現することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、溶湯を満たした加圧室内を気体圧力で加
圧し、加圧室と連通したノズルから溶湯を金型内に射出
・充填するようにしたダイカストマシンの空圧装置にお
いて、前記加圧室内に供給する気体を増圧するコンプレ
ッサと、該コンプレッサで増圧された気体を蓄えるアキ
ュームレータと、該アキュームレータからの気体を第１
の切替弁を介して供給されるエアシリンダと、該エアシ
リンダのピストン体と共通のピストンロッドでそのピス
トン体が連結された油圧シリンダと、該油圧シリンダの
ための油圧制御系統と、前記エアシリンダと前記加圧室
との間に設けられた第２の切替弁とを具備し、前記エア
シリンダのピストン体の面積よりも前記油圧シリンダの
ピストン体の面積を大きく設定して、前記エアシリンダ
内に供給された高圧気体を、前記油圧シリンダによる圧
力で増圧させて前記加圧室内に供給するように、構成さ
れる。

【００１０】また、前記ピストンロッドの位置を計測す
るシリンダストロークセンサが設けられ、システムコン
トローラがシリンダストロークセンサの計測情報に基づ
き、前記ピストンロッドのストロークと速度とを制御す
ることにより前記加圧室内の圧力の立上り条件をコント
ロールするように、構成される。

【００１１】

【作用】コンプレッサによってポンプアップされて高圧
に加圧された気体は、アキュームレータに一旦蓄えられ
る。そして、射出・充填開始前の所定タイミングに至る
と、システムコントローラの指令に基づき再生圧力切替
弁（第１の切替弁）が開放されて、アキュームレータに
蓄えられた高圧気体が逆止弁を介してエアシリンダに流
入される。このエアシリンダへの高圧気体の流入時に
は、油圧シリンダの圧力はほぼ０（零）にされている。
このエアシリンダへの高圧気体の流入完了後に、油圧系
制御弁がシステムコントローラの指令に基づき駆動制御
されて油圧シリンダに圧油が流し込まれ、これにより先
ずエアシリンダと油圧シリンダの圧力とを等しくバラン
スさせるように制御される。この状態でエア系の射出切
替弁（第２の切替弁）が開放され、続いて、システムコ
ントローラの制御のもとに油圧系制御弁が駆動制御され
て、油圧シリンダが所定の圧力で増圧されピストンロッ
ドが移動する。この際、システムコントローラはシリン
ダストロークセンサの計測情報に基づき、ピストンロッ
ドのストロークと速度とを制御し、これによってピスト
ンロッドの移動に伴いエアシリンダ１４内の高圧気体
は、ピストンロッドの面積比に応じて増圧されて前記加
圧室に供給され、溶湯を蓄えた加圧室と連通したノズル
から溶湯が金型のキャビティ内に射出・充填される。

【００１２】斯様にすることにより、エアシリンダと油
圧シリンダとを組み合わせた複合シリンダ構造によるガ
ス圧の増圧メカニズムを利用するので、アキュームレー
タに蓄える不活性ガスの圧力をさらに増圧して用いるこ
とができる。また、複合シリンダ構造によるガス圧の増
圧メカニズムを用いることと、アキュームレータに高圧
の不活性ガスを蓄えてこれを利用することが相俟って、
非常に大きな鋳造圧力が簡単に得られるので、急速・高
圧鋳造が可能となる。さらには、システムコントローラ
の制御のもとにピストンロッドのストロークと速度とを
コントロールすることによって、加圧室内の圧力の立上
り特性を任意に設定可能となり、各製品（鋳造品）形状
に適合した最適の加圧条件、すなわち最適の射出・充填
条件を容易・確実に満たせることとなる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図１に示した１実施例によっ
て説明する。図１は本実施例に係るダイカストマシンの
空圧装置の説明図で、本実施例の空圧装置が適用される
ダイカストマシンの射出・充填メカニズムは、前記図２
と構造と同様のものである。なお、本実施例においては
加圧室に供給する気体として不活性ガスを用いている
が、これ以外に空気等を用いることも可能である。

【００１４】図１において、１は加圧室で、前記した図
２の加圧室５８に対応し、この加圧室１と下部同志が連
通したノズル部から溶湯が金型のキャビティ内に射出・
充填される。また、２は加圧室１に気体（不活性ガス）
を供給するための供給配管、３は加圧室１から気体を排
出するための排出配管である。

【００１５】本実施例の空圧装置は、空圧回路に図１で
１点鎖線で囲んだ油圧回路を付加した構成となってい
る。図１において、４は窒素やアルゴン等の不活性ガス
が充填された市販の不活性ガスボンベ、５は減圧弁、６
は大容量の（実施例では容量１５０リットル）サージタ
ンク、７はモータ８で駆動される高圧コンプレッサ、９
は逆止弁、１０は再生高圧リリーフ弁、１１は小容量の
（実施例では容量３リットル）アキュームレータ（蓄圧
器）、１２は再生圧力切替弁、１３は逆止弁、１４はエ
アシリンダ、１５は射出切替弁、１６は流量調整弁（絞
り弁）、１７は排気絞り弁、１８は排気切替弁、１９は
クーラ、２０は大気放出用排気切替弁、２１はサイレン
サ、２２は非常排気用手動弁（止め弁）である。また、
２３は油圧源、２４は減圧弁、２５は射出制御用切替
弁、２６は背圧制御用の絞り弁、２７は圧油排出用切替
弁、２８は油圧シリンダ、２９はシリンダストロークセ
ンサである。

【００１６】前記エアシリンダ１４と油圧シリンダ２８
とは、互いのピストン体１４ａ，２８ａ同志を共通のピ
ストンロッド３０で連結してなる複合シリンダ構造をと
るものとなっており、本実施例ではピストン体１４ａと
ピストン体２８ａとの面積比を１：２に設定してある。
また、前記シリンダストロークセンサ２９は、ピストン
ロッド３０の移動量（位置）を計測して、この計測情報
を図示せぬシステムコントローラ（マイクロコンピュー
タ）に送出し、これによってシステムコントローラがピ
ストンロッド３０のストロークと速度とを制御するよう
になっている。

【００１７】上記した構成において、不活性ガスボンベ
４内の１５０ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の高圧の不活性ガス
は、減圧弁５によって約０．８ｋｇｆ／ｃｍ² に減圧さ
れて１５０リットルのサージタンク６に流入されて蓄え
られる。このサージタンク６内の不活性ガスは、数１０
〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ² まで可変制御可能な高圧コンプ
レッサ７によって最高１５０ｋｇｆ／ｃｍ² まで加圧さ
れ、逆止弁９，再生高圧リリーフ弁１０を介して、３リ
ットルのアキュームレータ１１に一旦蓄えられる。

【００１８】射出・充填開始前の所定タイミングに至る
と、システムコントローラの指令に基づき再生圧力切替
弁１２が開放されて、アキュームレータ１１に蓄えられ
た高圧の不活性ガスが逆止弁１３を介してエアシリンダ
１４に流入される。このエアシリンダ１４への高圧不活
性ガス流入時には、油圧シリンダ２８の圧力はほぼ０
（零）にされている。そして、エアシリンダ１４への不
活性ガスの流入完了後に、油圧系の射出制御用切替弁２
５がシステムコントローラの指令に基づき駆動制御され
て油圧シリンダ２８に圧油が流し込まれ、これにより先
ずエアシリンダ１４と油圧シリンダ２８の圧力とを等し
くバランスさせるように制御される。この状態でエア系
の射出切替弁１５が開放され、続いて、システムコント
ローラの制御のもとに油圧系の射出制御用切替弁２５が
駆動制御されて、油圧シリンダ２８が所定の圧力で増圧
されてピストンロッド３０が図示で左方に移動する。従
って、エアシリンダ１４内の高圧不活性ガスは、射出切
替弁１５，流量調整弁１６を通って前記加圧室１に供給
され、溶湯を蓄えた加圧室１と連通した図示せぬノズル
部から溶湯が金型のキャビティ内に射出・充填される。

【００１９】ここで、前記したようにエアシリンダ１４
のピストン体１４ａと油圧シリンダ２８のピストン体２
８ａとはその面積比が１：２に設定してあるので、エア
シリンダ１４に流入した不活性ガスの圧力の１／２で油
圧シリンダ２８の油圧はバランスするため、油圧シリン
ダ２８によってエアシリンダ１４を駆動することによっ
て、エアシリンダ１４から加圧室１に供給される不活性
ガスの圧力は上記面積比により２倍に増圧されることと
なる。よって、斯様なエアシリンダ１４と油圧シリンダ
２８とを組み合わせた複合シリンダ構造によるガス圧の
増圧メカニズムを設けると、アキュームレータ１１に蓄
える不活性ガスの圧力をさらに増圧して用いることがで
き、高能力の高価な高圧コンプレッサ７を用いる必要も
なく、かつ、アキュームレータ１１等の耐圧構造を必要
以上に高める必要もなくなる。また、ダイカストマシン
においては、型締機構等に元々油圧系が用いられている
ので、油圧シリンダ２８およびこの制御用の油圧回路部
品を付加するだけで、簡単にシステムが構築できる。

【００２０】また、複合シリンダ構造によるガス圧の増
圧メカニズムを設けると、アキュームレータ１１に高圧
の不活性ガスを蓄えてこれを利用することと相俟って、
非常に大きな鋳造圧力が簡単に得られるので、急速・高
圧鋳造が可能となり、ひけ等のない高品位の鋳造品を得
ることができる。さらには、システムコントローラの制
御のもとにピストンロッド３０のストロークと速度とを
コントロールすることによって、加圧室１内の圧力の立
上り特性を任意に設定可能となり、各製品（鋳造品）形
状に適合した最適の加圧条件、すなわち最適の射出・充
填条件を容易・確実に満たせることとなる。よって、従
来困難であった微妙な加圧条件制御が、シリンダストロ
ークセンサ２９からの計測情報を受けるシステムコント
ローラのマイコン制御によるピストンロッド３０のスト
ローク／速度管理によって、簡単・確実に達成できる。

【００２１】加圧室１に供給された高圧の不活性ガスに
より、溶湯が金型のキャビティ内に射出・充填された
後、溶湯が固化する所定の冷却期間が経過するまでは、
加圧室１内に高圧不活性ガスは保持される。そして、冷
却が完了すると加圧室１内の圧力を大気圧まで下げるこ
とが、前記図２のダイカストマシンの型開き前提条件と
なるため、冷却完了後、システムコントローラの指令に
基づき排気切替弁１８と大気放出用排気切替弁２０とが
開放される。これによって、加圧室１とサージタンク６
とは連通して加圧室１内の不活性ガスは、排気絞り弁１
７，排気切替弁１８，クーラ１９を経由してサージタン
ク６に戻される。この際、加圧室１内のガス収納容積と
サージタンク６の容積との容積比の設定並びに排気絞り
弁１７の絞り値設定によって、サージタンク６へ戻され
る不活性ガスの圧力を圧力降下効果により０．８ｋｇｆ
／ｃｍ² 以下となるようにし、サージタンク６との残圧
分だけのわずかの量だけの不活性ガスを大気放出用排気
切替弁２０を開くことにより、大気中に排出する。そし
て、大気に排出した分に相当するわずかの量だけの不活
性ガスが、不活性ガスボンベ４から減圧弁５を介してサ
ージタンク６に補充される。

【００２２】斯様にすることにより、加圧室１を加圧す
るために用いた不活性ガスの大部分が回収されて再利用
可能となり、従来に比して不活性ガスの使用量が大幅に
低減し、ランニングコストをダウンさせることができ
る。また、不活性ガスボンベ４の取替え頻度が大幅に低
減でき、無人化自動運転を長時間継続可能となる。

【００２３】なお、上述した構成において、流量調整弁
１６および排気絞り弁１７の絞り設定条件は、鋳造品を
変更するときこれに応じた最適値に可変設定される。

【００２４】以上、本発明を図示した実施例によって説
明したが、当業者には本発明の精神を逸脱しない範囲で
種々の変形が可能であることは言うまでもなく、不活性
ガス以外に空気を用いることも可能で、この場合は図１
の構成において、不活性ガスボンベ４と減圧弁５とを省
き、これを工場の空気配管等からのエア取り入れ口に代
替すれば良いこと明らかである。また、エアシリンダ１
４のピストン体１４ａと油圧シリンダ２８のピストン体
２８ａとの面積比は、１：２以外の任意のものに設定可
能で、求める増圧比に応じて任意の面積比に設定し得る
ことも言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】叙上のように本発明によれば、溶湯を満
たした加圧室内を気体圧力で加圧し、加圧室と連通した
ノズルから溶湯を金型内に射出・充填するようにしたダ
イカストマシンの空圧装置において、より一層の高圧鋳
造が可能となり、また、加圧室内の圧力の立上り条件、
すなわち射出・充填条件を微細且つ正確にコントロール
可能となり、該種ダイカストマシンにあってその価値は
多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係るダイカストマシンの空
圧装置の説明図である。

【図２】従来のダイカストマシンの構造を示す要部断面
図である。

【符号の説明】

１加圧室２加圧室への供給配管３加圧室からの排出配管４不活性ガスボンベ５減圧弁６サージタンク７高圧コンプレッサ８モータ９逆止弁１０再生高圧リリーフ弁１１アキュームレータ１２再生圧力切替弁１３逆止弁１４エアシリンダ１４ａピストン体１５射出切替弁１６流量調整弁（絞り弁）１７排気絞り弁１８排気切替弁１９クーラ２０大気放出用排気切替弁２１サイレンサ２２非常排気用手動弁（止め弁）２３油圧源２４減圧弁２５射出制御用切替弁２６絞り弁２７圧油排出用切替弁２８油圧シリンダ２８ａピストン体２９シリンダストロークセンサ３０ピストンロッド

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶湯を満たした加圧室内を気体圧力で加
圧し、加圧室と連通したノズルから溶湯を金型内に射出
・充填するようにしたダイカストマシンにおいて、前記加圧室内に供給する気体を増圧するコンプレッサ
と、該コンプレッサで増圧された気体を蓄えるアキュー
ムレータと、該アキュームレータからの気体を第１の切
替弁を介して供給されるエアシリンダと、該エアシリン
ダのピストン体と共通のピストンロッドでそのピストン
体が連結された油圧シリンダと、該油圧シリンダのため
の油圧制御系統と、前記エアシリンダと前記加圧室との
間に設けられた第２の切替弁とを具備し、前記エアシリ
ンダのピストン体の面積よりも前記油圧シリンダのピス
トン体の面積を大きく設定して、前記エアシリンダ内に
供給された高圧気体を、前記油圧シリンダによる圧力で
増圧させて前記加圧室内に供給するようにしたことを特
徴とするダイカストマシンの空圧装置。
【請求項２】請求項１記載において、前記ピストンロ
ッドの位置を計測するシリンダストロークセンサが設け
られ、システムコントローラがシリンダストロークセン
サの計測情報に基づき、前記ピストンロッドのストロー
クと速度とを制御することにより前記加圧室内の圧力の
立上り条件をコントロールするようにしたことを特徴と
するダイカストマシンの空圧装置。