JP3733295B2 - ダイカスト装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカストマシンに係り、特に、金型キャビティ内の気体を溶湯圧入の前に排気し、減圧の状態でダイカストする真空ダイカスト法を用いたダイカスト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカストマシンは、たとえば、一対の固定金型と移動金型、これら固定金型および移動金型をそれぞれ保持する固定ダイプレートおよび移動ダイプレート、タイバーを伸長させて固定金型と移動金型とを型締する型締装置、固定金型と移動金型との間に形成されるキャビティに金属溶湯を射出する射出装置、溶融金属を射出装置に供給する給湯装置等を備えている。このようなダイカストマシンでは、固定金型と移動金型とを型締装置によって型締した状態で、給湯装置によって溶融金属を射出装置のスリーブに供給し、射出プランジャを駆動することにより、金型キャビティ内に溶融金属を射出・充填することによってダイカスト製品を鋳造する。
ところで、ダイカスト製品の品質のばらつきによる信頼性低下の原因の一つとして、ダイカスト製品へのガスの含有がある。すなわち、高速、高圧で射出・充填された溶湯はスリーブとキャビティ内で乱流となり、空気や気化した金型に塗布された離型剤等を巻き込む。
【０００３】
上記のような問題を克服するため、真空ダイカスト法によるダイカストマシンを用いて鋳造することによって、ダイカスト製品へのガスの含有を抑制し、ダイカスト製品のガスの含有による品質のばらつきを低減する技術が知られている。真空ダイカスト法を用いたダイカストマシンにおいては、たとえば、米国特許２，７８５，４４８号に開示されているように、真空タンクで減圧された状態のキャビティ内に溶融金属を射出・充填することにより、溶融金属へのガスの含有を抑制する。
上記のような真空ダイカスト法を用いたダイカストマシンにおいては、高い強度、品質の製品を鋳造するためには、キャビティ内をより高真空化でき、減圧状態を維持できることが求められている。キャビティ内が高真空化されていないと、鋳造された製品にガスが含有し、鋳造後の焼きなまし等の熱処理を製品に施した際に、製品に歪みや変形が生じやすく、真空ダイカスト法による十分な効果を得ることが難しいからである。より高い強度、品質の製品を鋳造するためには、具体的には、数十Ｔｏｒｒ程度にまでキャビティ内を減圧することが求められている。
さらに、ダイカストマシンによる生産性を向上させる観点から、真空タンクによる排気に要する時間を可能な限り短縮化することも求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、キャビティ内を減圧するためには、真空タンクとキャビティとを連通する排気路の途中にバルブを設け、排気路をバルブによって開閉することが必要となる。
バルブの開閉は、たとえば、空圧や液圧によって作動するシリンダ装置を用いて行う方式が知られている。
バルブを閉じるタイミングは、キャビティ内の真空度の低下を防ぐ等の観点から、可能な限り金属溶湯をキャビティ内に射出・充填する直前とすることが好ましい。
しかしながら、前記シリンダ装置は応答性が低く、応答時間にばらつきが生じやすく、精密な制御が困難であるため、ある程度余裕をもってバルブを閉じる必要がある。バルブを閉じると、真空タンクによる排気が停止するため、キャビティ内への外部からの空気の侵入により、キャビティ内の真空度が低下しやすいという不利益が存在した。
【０００５】
他のバルブの開閉方法として、排気路を開くときにはシリンダ装置を用い、排気路を閉じるときにはキャビティ内に射出・充填された溶融金属の慣性力によってバルブを駆動させ、あるいは、溶融金属の慣性力を圧力に変換してバルブを駆動させる方式が知られている。
しかしながら、この方法では、バルブが溶融金属に触れるため、排気路内に溶融金属が侵入する可能性があり、侵入した場合には機器に重大な損傷を与える可能性があった。また、溶融金属の慣性力を圧力に変換するには、溶融金属の流路に絞りが必要となり、この部分の断面積が小さくなり、排気を効率良く行うことが難しいという不利益も存在した。さらに、高速でキャビティ内に射出・充填された溶融金属の慣性でバルブを駆動すると、バルブが弁座に勢いよく衝突するため、その反動によって、バルブが弁座から浮き上がる可能性があり、バルブと弁座との間から溶融金属が侵入する可能性もある。
【０００６】
一方、キャビティ内をより高真空化するためには、金型の合わせ面の間や製品を押し出すための押出ピンと金型との間等のシールを十分に行い、外部からの空気の侵入を防ぐ必要がある。これらのシールが確実に行われないと、真空タンクで排気しても高真空を得ることが難しい。
金型の合わせ面の間のシールは、樹脂製のシール部材を金型の合わせ面間に配置することにより可能であるが、排気路が金型の合わせ面間に形成されシール部材の近傍に位置する場合には、シール部材に耐熱性材料を用いたとしても、高温によってシール部材は連続使用に耐えられない。
このため、従来においては、金型の合わせ面の間にキャビティの周囲を連続的に囲むようにシール部材を配置することが難しく、特に金型合わせ面の延長上に真空バルブユニットを取り付ける方式では、金型の合わせ面間のシールを確実に行うことが困難であった。
押出ピンは、高温状態にある製品に直接接触するため、押出ピン自体も温度上昇が避けられない。したがって、押出ピンと金型との間のシールに樹脂性のＯリング等のシール部材を用いると、シール部材が高温に耐えられないという問題が存在する。このため、従来においては、押出ピンと金型との間のシールを十分に行うことも困難であった。
【０００７】
以上のように、従来においては、キャビティ内を減圧するための排気路を開閉するバルブの構造および金型の合わせ面の間や押出ピンと金型との間のシール構造に起因して、キャビティ内を数十Ｔｏｒｒ程度の高真空に減圧し、これを維持することが困難であった。
【０００８】
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであって、真空ダイカスト法を用いたダイカスト装置において、金型キャビティ内をより高真空にすることができるダイカスト装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイカスト装置は、一対の金型の間に形成されるキャビティ内を減圧し、当該キャビティ内に金属溶湯を射出・充填してダイカスト製品を成形するダイカスト装置であって、前記キャビティにおいて成形される成形品を押し出し可能に、前記金型に形成された前記キャビティに連通する挿入孔に挿入された押出ピンと、前記押出ピンと前記挿入孔の間を密封し、減圧された前記キャビティ内への空気の流入を防ぐ、前記押出ピンの外周に嵌合するシール部材と、前記成形品との接触により温度上昇する前記押出ピンのすくなくとも前記シール部材の嵌合する位置近傍の温度上昇を防ぐ温度上昇防止手段とを有し、前記温度上昇防止手段は、冷却液によって前記押出ピンの前記シール部材の嵌合する位置近傍を強制冷却すると共に、前記温度上昇防止手段は、前記金型の背面に固定され、前記シール部材を保持し、内部に冷却液が収容される収容空間を備える冷却液収容部を有し、前記押出ピンは、前記冷却液収容部に保持されたシール部材に嵌合し、前記収容空間を横断するように前記冷却液収容部を貫通している。
【００１３】
前記冷却液収容部と前記金型の背面との間には、熱の移動を防ぐための隙間が形成されている。
【００１４】
本発明では、減圧されたキャビティ内への押出ピンと挿入孔との間からの空気の流入を防ぐシール部材の高温による劣化を防ぐために、少なくとも押出ピンのシール部材が嵌合する位置近傍の温度上昇を防ぐ温度上昇防止手段を備えている。
このため、たとえば、Ｏリング等のシール部材によって簡易にかつ確実に減圧されたキャビティ内への空気の流入を防ぐことができ、キャビティ内を高真空にすることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
第１実施形態
図１は、本発明が適用されるダイカストマシンの構成の一例を示す図である。
図１において、ダイカストマシン１は、ベース１００と、ベース１００上に設置された固定ダイプレート９１と、固定ダイプレート９１に取り付けられた固定金型２と、固定ダイプレート９１の固定金型２とは反対側に設けられた射出装置９５と、固定ダイプレート９１に対向してベース１００上に設置された移動ダイプレート９２と、固定金型２に対向するように移動ダイプレート９２に取り付けられた移動金型３と、移動ダイプレート９２を間において固定ダイプレート９１とタイバー８０によって連結されたリンクハウジング７１と、リンクハウジング７１と移動ダイプレート９２とを連結する複数のリンクからなるトグル機構１１０とを備えている。
【００１６】
固定ダイプレート９１は、ベース１００に固定されており、移動ダイプレート９２はベース１００に移動可能に設けられている。
リンクハウジング７１と固定ダイプレート９１とは、移動ダイプレート９２を貫通する４本のタイバー８０によって連結されている。
【００１７】
トグル機構１１０は、複数のリンクで構成されており、リンクハウジング７１と移動ダイプレート９２とを連結している。なお、トグル機構１１０の構成は、周知の構成であり、詳細については省略する。
このトグル機構１１０は、クロスヘッド７２と連結されており、このクロスヘッド７２がねじ軸７３に沿って矢印Ａ１およびＡ２方向に移動することにより作動し、リンクハウジング７１と移動ダイプレート９２とを接近または離隔させる。
ねじ軸７３は、リンクハウジング７１に設けられた図示しないサーボモータによって駆動され、ねじ軸７３の回転によってこれに螺合するクロスヘッド７２が矢印Ａ１およびＡ２方向に移動する。
【００１８】
図１に示すように、図示しないサーボモータの駆動によってクロスヘッド７２を矢印Ａ２方向へ移動させると、トグル機構１１０が作動し、移動ダイプレート９２はリンクハウジング７１に対して離隔する向き（型閉方向）に移動し、固定金型２と移動金型３の型閉が行われる。さらに、クロスヘッド７２を矢印Ａ２方向に移動させると、タイバー８０が伸長し、タイバー８０に発生した張力によって固定金型２と移動金型３との型締が行われる。
【００１９】
射出装置９５は、型締された固定金型２および移動金型３に形成される図示しないキャビティに溶融金属を射出・充填する。キャビティに射出・充填された溶融金属が凝固することにより、ダイカスト製品が得られる。
【００２０】
一方、ダイカスト製品を鋳造したのち、ダイカスト製品を取り出す際には、図２に示すように、クロスヘッド７２を矢印Ａ１方向へ移動させると、移動ダイプレート９２はリンクハウジング７１に対して接近する向き（型開方向）に移動し、移動金型３は固定金型２に対して開く。固定金型２と移動金型３を開くと、ダイカスト製品は移動金型３に嵌まった状態で移動する。この移動金型３に嵌まった状態のダイカスト製品を後述する押出機構によって移動金型３から押し出すことによって、ダイカスト製品を取り出す。
【００２１】
図３は、本発明のダイカスト装置の第１の実施形態に係る金型周辺の構造を示す断面図である。また、図４は固定金型２の合わせ面（分割面）の構造を示す図であり、図５は移動金型３の合わせ面（分割面）の構造を示す図である。なお、図３に示す固定金型２および移動金型３は型締状態にある。
図３に示すように、固定金型２の背面側には、射出装置９５が設けられている。
【００２２】
射出装置９５は、固定金型２の背面側に設けられた円筒状のスリーブ９６と、このスリーブ９６の内周に嵌合するプランジャチップ９７と、プランジャチップ９７と一端が連結されたプランジャロッド９８と、プランジャロッド９８の他端部と連結された射出シリンダ装置９９とを備えている。
【００２３】
スリーブ９６は、供給口９６ａを備えており、この供給口９６ａからラドル１００によってスリーブ９６内に金属溶湯ＭＬが供給される。
射出シリンダ装置９９は、ピストンを内蔵しており、このピストンに連結されたピストンロッド９９ａとプランジャロッド９８とがカップリング９９ｂによって連結されている。この射出シリンダ装置９９は、油圧によって駆動され、ピストンロッド９９ａを伸縮する。
【００２４】
プランジャチップ９７は、プランジャロッド９８に連結されており、射出シリンダ装置９９の駆動により、スリーブ９６内を移動する。プランジャチップ９７が金属溶湯ＭＬが供給されたスリーブ９６内を固定金型２側に向けて移動することにより、金属溶湯ＭＬが固定金型２と移動金型３とによって形成されるランナー部Ｒｎを通じてキャビティＣに充填される。
なお、９８ａはプランジャロッド９８の外周に軸方向に対し一定ピッチで磁極Ｎ，Ｓが形成され、この磁極の通過数をパルス列として検出するセンサであって、プランジャチップ９７の射出速度を計測するものである。図示の如く、センサ出力はマシンコントローラ５２へ与えられる。マシンコントローラ５２内の５２ａは射出プランジャ現在位置カウンタであって、プランジャチップ９７の位置を示す。また、５２ｂは溶湯供給口通過位置設定レジスタ、５２ｃは高速射出開始位置設定レジスタであって、前記カウンタ５２ａの値がそれぞれレジスタ５２ｂ，５２ｃの値と一致したとき、マシンコントローラ５２は対応するバルブの開閉動作を行うようバルブコントローラ５１へ指令を与えるようになっている。
【００２５】
ランナー部Ｒｎは、図５に示す移動金型３の分割面３ａに形成された溝部Ｒｎａと固定金型２の分割面２ａによって形成される。
キャビティＣは、図４に示す固定金型２の分割面２ａにダイカスト製品の形状に合わせて形成された凹面Ｃａおよび図５に示す移動金型３の分割面３ａにダイカスト製品の形状に合わせて形成された凹面Ｃｂとによって形成される。
【００２６】
キャビティＣの上方には、図３に示すように、排気路Ｅｐが形成されている。この排気路Ｅｐは、図５に示した、移動金型３の分割面３ａに形成された凹面Ｃｂに連なる溝部Ｅｐａと、図４に示した固定金型２の分割面２ａに形成された溝部Ｅｐｂとによって形成される。なお、溝部Ｅｐｂに隣接する凹部Ｓａは、後述するバルブの当接部である。
【００２７】
図３に示すように、固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａとの間に形成された排気路Ｅｐに連通してバルブ機構部２１が設けられている。
このバルブ機構部２１の周辺の構造を図６を参照して説明する。
【００２８】
図６に示すように、バルブ機構部２１は、電磁アクチュエータ２２と、電磁アクチュエータ２２に連結されたバルブ軸２３と、バルブ軸２３の先端に一体に形成された円板状の弁体２４を備える。
バルブ軸２３および弁体２４は、たとえば、ステンレス等の金属材料で形成されている。
電磁アクチュエータ２２は、移動金型３に形成された挿入孔３ｈに嵌合挿入される有底筒状のガイド部材２９の開口端２９ｂにフランジ部材３２を介して固定されている。
ガイド部材２９と移動金型３に形成された挿入孔３ｈとの間には、樹脂製のＯリング３０が介在しており、挿入孔３ｈとガイド部材２９との間をシールしている。
【００２９】
ガイド部材２９の有底部には、ガイド孔２９ａが形成されている。このガイド孔２９ａにバルブ軸２３が移動可能に嵌合挿入されている。バルブ軸２３は、移動の際の安定化の観点から、ガイド孔２９ａに嵌合する部分が弁体２４側よりも大径化している。また、ガイド孔２９ａとバルブ軸２３とは精密に嵌合しており、ガイド孔２９ａとバルブ軸２３との間はシールされている。
バルブ軸２３は、内部が空洞部２３ａとなっている。軽量化によりバルブ軸２３の慣性を減らして、バルブ軸２３の移動を高速にするためである。
【００３０】
移動金型３には、上記した排気路Ｅｐに連通し、バルブ軸２３が挿入される排気路２６が分割面３ａに垂直な方向に沿って形成されている。なお、移動金型３の排気路２６が形成される部分は、バルブ機構部２１を移動金型３に組み込むために別の金属部材３ｄで形成されている。
【００３１】
排気路２６の先端部（分割面３ａ側）には、弁座部３９が形成されている。この弁座部３９は、弁体２４に相対しており、弁座部３９に形成された弁座面３９ａに弁体２４が当接することにより、排気路２６を閉塞する。なお、弁座面３９ａは、移動金型３の分割面３ａに沿って形成されている。
この弁座部３９は、弁体２４よりも軟らかく、弁体２４と接触した際になじみの良い材料で形成されている。具体的には、銅合金等の金属材料である。
【００３２】
移動金型３には、排気路２６に直交する向きに沿って排気路２５が形成されている。排気路２５と排気路２６とは連通している。この排気路２５の上方には、装着孔３ｇが形成されており、この装着孔３ｇに排気管５５が挿入されている。
排気管５５は、先端外周部にねじが形成されており、このねじと装着孔３ｇの内周に形成されたネジとが螺合している。
さらに、装着孔３ｇの上端側外周には、排気管５５と装着孔３ｇとの間を密封するために、樹脂性のＯリング５９ａおよび５９ｂを介してリング部材５９が固定されている。
【００３３】
電磁アクチュエータ２２は、ケースの内部にバルブ軸２３と連結される軸部材２２ａと、この軸部材２２ａに固定された図示しない永久磁石と、この永久磁石の周りに設けられた図示しない電磁石とを有する。
電磁石に外部から電力を供給することにより、永久磁石と電磁石との間に吸引力が発生し、軸部材２２ａが直動する。
電磁アクチュエータ２２は、電磁石に供給する電流の向きを適宜変更することにより、弁体２４を図６の矢印Ｃ１およびＣ２で示す排気路２６を開閉する方向に駆動する。
【００３４】
この電磁アクチュエータ２２は、図３に示したように、バルブコントローラ５１に電気的に接続されており、バルブコントローラ５１から電力供給を受ける。
バルブコントローラ５１は、電磁アクチュエータ２２の駆動制御を行い、弁体２４を開閉させる。このバルブコントローラ５１は、ダイカストマシン１を総合的に駆動制御するマシンコントローラ５２に電気的に接続されており、マシンコントローラ５２から入力される信号に応じて電磁アクチュエータ２２の駆動制御を行う。
【００３５】
上記の排気管５５は、図３に示したように、真空タンク５０に接続されている。この真空タンク５０は、排気管５５、排気路２５、排気路２６および排気路Ｅｐを通じてキャビティＣ内を排気する。真空タンク５０としては、数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ程度の高真空に排気できるものを使用する。
【００３６】
移動金型３の分割面３ａには、シール部材３５をはめ込む溝３ｂが形成されており、この溝３ｂにシール部材３５がはめ込まれ、シール部材３５の一部は分割面３ａから突出している。シール部材３５の突出した部分が移動金型３の分割面３ａと固定金型２の分割面２ａを合わせたときに、分割面２ａに接触し、分割面２ａと分割面３ａとの間をシールする。
シール部材３５は、たとえば、シリコンゴム等の比較的耐熱性の高い材料で形成されたものを用いることが好ましい。なお、シール部材３５を固定金型２の分割面２ａにはめ込む構成とすることも可能である。
【００３７】
シール部材３５は、図５に示したように、移動金型３の分割面３ａの外周部に連続して設けられており、継ぎ目が存在しない。
さらに、シール部材３５の内周側に、排気路Ｅｐ、キャビティＣおよびランナー部Ｒｎが配置されており、こららはシール部材３５から十分に離隔している。
【００３８】
次に、押出機構部４１の具体的構成について説明する。
押出機構部４１は、図３に示したように、移動金型３の背部に設置されている。
この押出機構部４１は、複数の押出ピン４２と、押出ピン４２の一端を保持する保持板４３、４４と、保持板４３、４４が固定された可動板４５と、可動板４５を移動金型３に対して移動可能に案内する案内軸４６と、シール冷却機構部６１とを備えている。
【００３９】
押出ピン４２は、たとえば、ステンレス等の金属部材で形成されており、移動金型３に形成された各挿入孔３ｋに嵌合挿入されている。なお、後述するように、挿入孔３ｋは、移動金型３の分割面３ａに近いところでのみ押出ピン４２に嵌合し、それ以外の部分は押出ピン４２が摺動しやすいように、拡径されている。
この挿入孔３ｋは、図５に示したように、移動金型３の分割面３ａに開口している。各挿入孔３ｋは、ランナー部ＲｎやキャビティＣの周辺や排気路Ｅｐに対して設けられている。これらの挿入孔３ｋから押出ピン４２の先端部を突き出すことにより、移動金型３に嵌まっているダイカスト製品を押し出すことができる。
【００４０】
保持板４３、４４は、各押出ピン４２の拡径した後端部を挟持している。この保持板４３、４４は、可動板４５に固定されている。
可動板４５は、図３に示したように、矢印Ｅ１およびＥ２の向きに移動可能に案内されている。この可動板４５は、図示しない駆動手段によって、矢印Ｅ１およびＥ２の向きに所定の範囲で移動させられる。矢印Ｅ２の向きに可動板４５を移動させることにより、押出ピン４２の先端部が移動金型３の分割面３ａから突出する。
【００４１】
押出ピン４２と挿入孔３ｋとは嵌合しており、溶湯金属ＭＬが押出ピン４２と挿入孔３ｋとの間に侵入する可能性はないが、押出ピン４２と挿入孔３ｋとの間に空気が侵入する可能性がある。押出ピン４２と挿入孔３ｋとの間に外部から空気が侵入すると、キャビティＣ内を減圧した際に、キャビティＣ内を高真空にすることができない。
また、押出ピン４２は高温のダイカスト製品に直接触れるため、押出ピン４２自体の温度も高温になる可能性がある。このため、押出ピン４２と挿入孔３ｋとの間に樹脂性のシール部材（Ｏリング）を設けて押出ピン４２と挿入孔３ｋとの間をシールすると、Ｏリングが高温に耐えられず、連続使用できない可能性がある。
【００４２】
本実施形態では、上記の問題を解決するためにシール冷却機構部６１を移動金型３の背部に設けている。
図７は、シール冷却機構部６１の具体的構造を示す図である。
図７に示すように、シール冷却機構部６１は、凹部６３ｈを有する板状の第１部材６３と、この第１部材６３の凹部６３ｈ側に固定された板状の第２部材６４と、第１部材６３および第２部材６４に固定されたシール保持部材６５とを有している。
【００４３】
第１部材６３と第２部材６４とは連結されており、第１部材６３の凹部６３ｈと第２部材６４の対向面との間に冷却液収容空間Ｓａを構成している。第１部材６３と第２部材６４との間には、樹脂製のＯリング７５が介在しており、第１部材６３と第２部材６４との間をシールしている。
【００４４】
第２部材６４は、移動金型３の背面に固定されている。第２部材６４と移動金型３の背面との間の外周部には、樹脂製のＯリング７４が介在しており、第２部材６４と移動金型３の背面との間をシールしている。
Ｏリング７４の内周側に位置し、第２部材６４の移動金型３に対向する面には、凹部６４ａが形成されており、移動金型３と第２部材６４との間には隙間Ｓが形成されている。
【００４５】
第１部材６３の周壁部には、冷却液収容空間Ｓａに冷却液Ｗを供給するための供給口６３ｂと、冷却液収容空間Ｓａに収容された冷却液Ｗを排出するための排出口６３ｃとが形成されている。
【００４６】
シール保持部材６５は、円筒状の部材からなり、移動金型３の背面側の端部に拡径部を備え、第１部材６３に形成された挿入孔６３ａおよび第２部材６４に形成された挿入孔６４ｂに外周が嵌合挿入され、第１部材６３および第２部材６４に固定されている。第１部材６３の挿入孔６３ａおよび第２部材６４の挿入孔６４ｂの内周には、樹脂製のＯリング７２および７３がそれぞれ保持されている。
これらのＯリング７２および７３は、シール保持部材６５の外周と挿入孔６３ａおよび挿入孔６４ｂとの間をシールしている。
【００４７】
シール保持部材６５は、中心部に押出ピン４２が嵌合挿入される貫通孔６５ａを備えている。この貫通孔６５ａの内周であって、第２部材６４側に樹脂製のＯリング７０を保持しており、第１部材６３側に樹脂製のＯリング７１を保持している。
Ｏリング７０，７１は、押出ピン４２と貫通孔６５ａとの間をシールしている。
また、シール保持部材６５は、内部に空洞部６５ｃと、押出ピン４２に直交する方向に形成された貫通孔６５ｂとを備えている。
【００４８】
上記構成のシール冷却機構部６１において、第１部材６３の供給口６３ｂには、冷却液供給管３０が接続されており、冷却液供給管３０を通じて冷却液Ｗが供給される。冷却液Ｗには、たとえば、水が用いられる。
【００４９】
冷却液供給管３０から供給された冷却液Ｗは、冷却液収容空間Ｓａ内に導入され、一部の冷却液Ｗは、シール保持部材６５の貫通孔６５ｂを通じて空洞部６５ｃに供給される。
空洞部６５ｃに供給された冷却液Ｗは、空洞部６５ｃ内に露出した押出ピン４２の一部を冷却する。
したがって、空洞部６５ｃ付近に存在する押出ピン４２は、部分的に冷却される。
冷却液供給管３０から冷却液Ｗが連続的に供給されることにより、空洞部６５ｃの付近には新鮮な冷却液Ｗが循環し、貫通孔６５ｂを通って排出口６３ｃに排出される。
【００５０】
一方、押出ピン４２の外周に嵌合しているＯリング７０および７１のうち、Ｏリング７０は、移動金型３に形成された挿入孔３ｋと押出ピン４２との間に外部から空気が侵入するのを防ぐ役割と、冷却液Ｗが挿入孔３ｋ内に侵入するのを防ぐ役割を果たしている。Ｏリング７１は、冷却液収容空間Ｓａから冷却液Ｗが外部に漏れるのを防ぐ役割を果たしている。
これらのＯリング７０，７１は、たとえば、シリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性の材料で形成されていても、押出ピン４２の温度が、たとえば、２００℃以上の高温に達する環境下では連続使用に耐えられない。
本実施形態では、押出ピン４２が高温のダイカスト製品に触れて温度が上昇したとしても、Ｏリング７０，７１の近傍に空洞部６５ｃが配置されているため、押出ピン４２のＯリング７０，７１に接触する部分は、たとえば、１００℃以下に抑えられている。この結果、Ｏリング７０，７１が熱によるダメージを受けることがない。
【００５１】
次に、上記構成のダイカストマシン１の動作の一例について説明する。
まず、ダイカストマシン１が図２に示した状態、すなわち、固定金型２と移動金型３とが型開状態にある状態から、マシンコントローラ５２の制御により、トグル機構１１０を作動させ、固定金型２と移動金型３とを型締する。
固定金型２と移動金型３とが型締されると、固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａの間は、シール部材３５によってシールされる。
ダイカストマシン１の起動時には、上記したシール冷却機構部６１には、冷却液Ｗが供給された状態にある。
また、ダイカストマシン１の起動時には、真空タンク５０も起動されるが、バルブ機構部２１の弁体２４は排出路２６を閉じた状態にある。したがって、キャビティＣ内は排気されない。
【００５２】
一方、射出装置９５のスリーブ９６には、所定の量の、たとえば、アルミニウム合金等の溶湯がラドル１００によって供給される。
ラドル１００による溶湯の供給が完了すると、プランジャチップ９７がマシンコントローラ５２の制御により駆動される。プランジャチップ９７の先端がスリーブ９６の供給口９６ａを通過すると、スリーブ９６がプランジャチップ９７によって密封され、スリーブ９６側からのキャビティＣへの空気の侵入が遮断される。
なお、プランジャチップ９７の移動開始時には、プランジャチップ９７は通常低速で移動される。
【００５３】
マシンコントローラ５２は、たとえば、プランジャチップ９７の検出位置からプランジャチップ９７がスリーブ９６の供給口９６ａを通過したことを判断し、バルブ機構部２１の弁体２４を開ける指令をバルブコントローラ５１に出力する。
バルブコントローラ５１は、マシンコントローラ５２からの指令を受けて、バルブ機構部２１の電磁アクチュエータ２２を駆動する電力を電磁アクチュエータ２２に供給する。
【００５４】
電磁アクチュエータ２２が駆動されると、図８に示すように、弁体２４が矢印Ｃ２の向きに移動し、固定金型２の分割面２ａに形成された当接面Ｓａに弁体２４が当接して止まる。
このとき、電磁アクチュエータ２２によって弁体２４を駆動しているため、たとえば、弁体２４は数ｍｓｅｃ〜十数ｍｓｅｃの時間でかつ略一定時間で開く。たとえば、弁体２４の駆動に油圧シリンダを用いた場合には、弁体２４が完全に開くまで２百数十ｍｓｅｃの時間を要し、かつ、時間にばらつきが発生する。
【００５５】
この弁体２４の移動により、弁体２４と弁座面３９ａとの間に隙間が形成される。この弁体２４と弁座面３９ａとの間の隙間から、キャビティＣに連通する排出路Ｅｐ、排出路２６、排出路２５および排出管５５を通じてキャビティＣの空気（ガス）が排気される。
【００５６】
固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａの間は、シール部材３５によって確実にシールされており、また、押出ピン４２と移動金型３との間は、シール冷却機構部６１に設けたＯリング７０によって確実にシールされているため、キャビティＣ内は急速に減圧される。
【００５７】
ここで、図９に示すグラフを参照して、キャビティＣ内の減圧と射出速度との関係について説明する。
図９に示すグラフ（１）は、キャビティＣ内の減圧曲線を示しており、グラフ（２）はプランジャチップ９７の射出速度波形を示している。なお、グラフ（３）は、比較例として、従来の電磁切換弁および油空圧シリンダ装置を用いてバルブを開閉する場合のキャビティＣ内の減圧曲線を示しており、グラフ（４）は排気路を閉じるときにはキャビティ内に射出・充填された溶融金属の慣性力によってバルブを駆動させる場合のキャビティＣ内の減圧曲線を示している。グラフ（３）（４）は、シール冷却機構部６１を備えておらず、かつ、固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａとの間に連続的にシール部材を介在させていない場合である。
【００５８】
グラフ（１）に示すように、減圧開始時点をＰｔ１とすると、弁体２４の応答性がよいため、減圧開始時点Ｐｔ１からキャビティＣ内は急速に減速される。さらに、押出ピンと金型の間あるいは固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａとの間から空気の漏れがほとんど存在しないため、減圧が短時間で効率よく行われるのがわかる。
【００５９】
一方、グラフ（３）やグラフ（４）では、バルブの駆動にシリンダ装置を用いるため、減圧開始時点Ｐｔ１から実際に減圧が開始されるまでのタイムラグが比較的長く、また、押出ピンと金型の間あるいは固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａとの間から空気の漏れが存在するため、効率良く減圧されないことが分かる。
【００６０】
プランジャチップ９７の移動の進行に伴って、キャビティＣとスリーブ９６を連通するランナー部Ｒｎにも金属溶湯ＭＬが充填される。この状態においては、キャビティＣ内は、たとえば、２０〜４０Ｔｏｒｒ程度の高真空状態となっている。
【００６１】
キャビティＣ内への金属溶湯ＭＬの射出・充填は、プランジャチップ９７の射出速度を高速に切り換えることによって行われる。すなわち、図９に示す高速射出開始時点Ｐｔ２において、射出速度が高速に切り換えられる。
しかしながら、高速射出に切り換える前に、バルブ機構部２１に金属溶湯ＭＬが侵入するのを防ぐために、排気路を弁体２４によって閉じる必要がある。
排気路２６を弁体２４によって閉じるタイミングは、高速射出開始時点Ｐｔ２の直前が好ましい。すなわち、弁体２４によって排気路２６を閉じたのちには、キャビティＣ内の排気が行われず、空気の漏れによってキャビティＣ内の圧力が上昇する可能性があるからである。
【００６２】
本実施形態では、弁体２４の駆動に電磁アクチュエータ２２を用い、さらに、バルブ軸２３を軽量化しているため、数ｍｓｅｃ〜十数ｍｓｅｃ程度の短時間で閉じることが可能であり、かつ、電磁アクチュエータ２２の応答にばらつきがほとんどないため、高速射出開始時点Ｐｔ２の直前に行うことができる。
【００６３】
なお、弁体２４によって排気路２６を閉じるタイミングは、プランジャチップ９７の検出位置や金型内に設けた圧力センサ等でキャビティＣ内の圧力をマシンコントローラ５２が検出することによって決定する。マシンコントローラ５２は、これらの信号の検出に応じて、バルブコントローラ５１に指令を出力する。
【００６４】
電磁アクチュエータ２２を駆動して、弁体２４によって排出路２６を閉じたとき、弁体２４は高速で弁座部３９の弁座面３９ａに衝突するため、弁体２４が弁座部３９から反発して跳ね上がる可能性がある。
しかしながら、本実施形態では、弁座部３９の形成材料として、反発を抑制する材料、すなわち、弁体２４の形成材料よりも軟らかく、かつ、なじみの良い材料を用いているため、弁体２４が弁座部３９に衝突した際の跳ね上がりを極力抑制することができる。この結果、誤って、バルブ機構部２１に金属溶湯が侵入することを防ぐことができる。
【００６５】
高速射出開始時点Ｐｔ２において、高速射出に切り換えられると、金属溶湯ＭＬは、キャビティＣ内に充填され、凝固する。これにより、所望のダイカスト製品が得られる。
【００６６】
型締状態にある固定金型２と移動金型３から成形されたダイカスト製品を取り出すには、トグル機構１１０を作動させて、固定金型２と移動金型３とを開く。固定金型２と移動金型３とを開く（この時、プランジャチップは所定圧でランナー部に続くビスケット部を押しつけている）と、成形されたダイカスト製品は固定金型２から離れる。
この状態で押出機構部４１を動作させ、押出ピン４２を移動金型３の分割面３ａから突出させることにより、ダイカスト製品を移動金型３から取り外すことができる。
【００６７】
このとき、押出ピン４２は高温状態にあるダイカスト製品に直接触れるため、押出ピン４２の温度も上昇する。
一方、シール冷却機構部６１において、押出ピン４２に嵌合しているＯリング７０および７１は、押出ピン４２が部分的に冷却されているため、高温に晒されることがなく、Ｏリング７０および７１の機能が熱によって劣化することがない。
【００６８】
さらに、シール冷却機構部６１には連続的に冷却液Ｗが供給されているため、シール冷却機構部６１の温度は移動金型３の温度よりも十分に低下する。
このため、シール冷却機構部６１が移動金型３に直接触れていると、移動金型３の温度分布に影響を及ぼし、ダイカスト製品の品質に影響を与える可能性があるが、本実施形態では、シール冷却機構部６１と移動金型３との間に隙間を形成し、シール冷却機構部６１と移動金型３とが直接触れない構成としているため、シール冷却機構部６１の移動金型３への影響を抑制することができる。
【００６９】
以上のように、本実施形態によれば、キャビティＣと真空タンク５０とを連通する排気路を開閉する弁体の駆動に電磁アクチュエータ２２を用いることにより、排気路の開閉を速やかに行うことができる。電磁アクチュエータ２２は、電力によって駆動されるため、作動油等を供給する必要がなく、バルブ機構部２１を小型化することが可能である。このため、金型に対するバルブ機構部２１の配置の自由度が増し、弁体２４およびキャビティＣと真空タンク５０とを連通する排気路の配置を最適化することが容易となる。
キャビティＣと真空タンク５０とを連通する排気路の配置を最適化できるため、固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａとの外周部に切れ目なくシール部材３５を介在させることができるとともに、キャビティＣと真空ポンプ５０とを連通する排気路とシール部材３５との距離を十分に確保することができ、シール部材３５の熱による焼損を防ぐことができる。
さらに、本実施形態によれば、高温となる押出ピン４２を部分的に強制冷却することにより、押出ピン４２と金型との間のシールにＯリング等の汎用の樹脂製シール部材を容易に用いることができる。
【００７０】
第２実施形態
図１０は、本発明のダイカストマシンの第２の実施形態に係る金型周辺の構造を示す断面図である。なお、上述した実施形態と同一の構成部分については同一の符号を付している。
図１０に示すように、本実施形態に係るダイカストマシンの移動金型３には、複数のバルブ機構部２０１，２０２が設けられている。
バルブ機構部２０１，２０２の構成は、上記したバルブ機構部２１と同一構成である。
【００７１】
バルブ機構部２０１は、移動金型３の分割面３ａと固定金型２の分割面２ａとの間に形成された排気路Ｅｐの中途にそれぞれ設けられている。排気路ＥｐはキャビティＣに連通している。
排気路Ｅｐは、移動金型３内にバルブ機構部２０１に対応して形成された排気路３０１および３０２を通じて真空タンク５０１と連通しているとともに、バルブ機構部２０２に対応して形成された排気路３０３および３０４を通じて真空タンク５０２と連通している。
真空タンク５０１および５０２は、同等な排気能力を備えている。
【００７２】
また、バルブ機構部２０１および２０２の電磁アクチュエータ２２は、共通のバルブコントローラ５１に接続されている。
このバルブコントローラ５１は、バルブ機構部２０１および２０２をそれぞれ独立に駆動可能となっている。
【００７３】
上述した第１の実施形態において説明したように、弁体２４の駆動に電磁アクチュエータ２２を用いることにより、バルブ機構部を小型化でき、金型に対する配置の自由度を増加させることが可能になる。
このため、複数のバルブ機構部２０１，２０２を金型に設置することは容易に可能である。
【００７４】
上記のように、複数のバルブ機構部２０１，２０２を金型に設置することにより、単一のバルブ機構部を設置する場合と比べて、排気のための排出路の総断面積を拡大することができるため、キャビティＣ内の効率の良い排気が可能となる。すなわち、単一のバルブ機構部を設置する場合には、真空タンクの排気能力を高めても、排出路の断面積が小さいと、短時間で急速に減圧を行うことができない。また、排出路の断面積を拡大すると、この排出路に溶湯が侵入しやすくなってしまう。
【００７５】
また、複数のバルブ機構部２０１，２０２を金型に設置し、かつ、独立に駆動できる構成とすることにより、バルブ機構部の配置に応じてバルブの開閉のタイミングをそれぞれ最適化することができる。
【００７６】
次に、複数のバルブ機構部２０１，２０２を用いた場合の、キャビティＣ内の減圧動作の一例について図１１を参照して説明する。
図１１において、グラフ（１）はキャビティＣ内の減圧曲線を示しており、グラフ（２）はプランジャチップ９７の射出速度波形を示している。
まず、バルブ機構部２０１および２０２により、排出路を閉じた状態から、プランジャチップ９７の低速移動を開始する。
次いで、射出開始時点Ｐｔ１において、一方のバルブ機構部２０１を開き、キャビティＣ内の減圧を開始する。なお、この状態では、他方のバルブ機構部２０２は閉じている。
【００７７】
バルブ機構部２０１の開放によって、キャビティＣ内は真空タンク５０１によって急速に減圧される。
次いで、キャビティＣ内がある程度の圧力まで減圧された時点Ｐｔ２に達したとき、バルブ機構部２０１を閉じ、バルブ機構部２０２を開く。これによって、キャビティＣ内は真空タンク５０２によって減圧が継続される。このバルブ機構部２０１および２０２の開閉動作は、マシンコントローラ５２からバルブコントローラ５１へ指令が出力されることにより行われる。
【００７８】
ところで、真空タンクの特性として、減圧にしたがって排気速度が次第に低下していくことが知られている。たとえば、真空タンク５０１によって減圧していくと、排気速度が次第に低下する。このため、真空タンク５０１によってある程度の減圧が進行したのち、キャビティＣ内を減圧する真空タンクを真空タンク５０２に交換することによって、排気速度の低下を極力抑えることができ、所望の圧力まで減圧するのに要する時間を短縮することができる。
【００７９】
真空タンク５０２によるキャビティＣ内の減圧により、キャビティＣ内は高真空状態に達する。
この状態において、グラフ（２）の時点Ｐｔ３に示すように、プランジャチップ９７の射出速度を高速に切り換える。
【００８０】
一方、バルブ機構部２０２を閉じるタイミングは、キャビティＣ内を高真空状態に維持する観点からは可能な限り遅くすることが好ましい。したがって、高速射出に切り換えられたのちであっても、バルブ機構部２０２に金属溶湯が達しない限り、バルブ機構部２０２を開いた状態としておくことにより、真空タンク５０２に連通する排気路を閉じた後のキャビティＣ内の圧力の上昇を確実に抑制することができる。
本実施形態では、グラフ（２）における時点Ｐｔ４のように、高速射出に切り換え後に、バルブ機構部２０２を閉じる。
【００８１】
高速射出に要する時間は、たとえば、４０〜２００ｍｓｅｃ程度と短いが、本実施形態では、バルブ機構部に電磁アクチュエータ２２を用いているため、このような限られた時間の中で、適切なタイミングでバルブ機構部２０２を閉じることができる。
また、複数のバルブ機構部２０１，２０２のうち、バルブ機構部２０２は、バルブ機構部２０１と比べてキャビティＣから離れた位置にあり、このように離れた位置にあるバルブ機構部２０２を最後に閉じることにより、キャビティＣに連通する排気路を閉じるタイミングを可能な限り遅らせつつ、バルブ機構部への溶湯の侵入を防ぐことができる。
【００８２】
なお、上述した実施形態では、２つのバルブ機構部２０１，２０２を金型に設けた場合について説明したが、さらに多数のバルブ機構部を設けることも可能である。
また、上述した実施形態では、２つのバルブ機構部２０１，２０２を共通の排出路Ｅｐに対して設置した場合について説明したが、分割面間に形成する排出路を複数のバルブ機構部に対応して形成する構成を採用することも可能である。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、押出ピンと金型の間を密封するシール部材の温度上昇による劣化を防ぐことができ、押出ピンと金型の間を確実にシールでき、金型キャビティ内をより高真空にすることができる。
また、本発明によれば、押出ピンと金型の間を確実にシールしているので、金型キャビティ内を短時間に効率良く減圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるダイカストマシンの構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示すダイカストマシンの型開状態を示す図である。
【図３】本発明のダイカスト装置の第１の実施形態に係る金型周辺の構造を示す断面図である。
【図４】固定金型２の分割面の構造を示す図である。
【図５】移動金型３の分割面の構造を示す図である。
【図６】バルブ機構部２１の周辺の構造を示す断面図である。
【図７】シール冷却機構部６１の具体的構造を示す断面図である。
【図８】バルブ機構部２１の動作状態を説明するための図である。
【図９】キャビティＣ内の減圧と射出速度との関係を説明するための図である。
【図１０】本発明のダイカストマシンの第２の実施形態に係る金型周辺の構造を示す断面図である。
【図１１】キャビティＣ内の減圧と射出速度との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１…ダイカストマシン
２…固定金型
３…移動金型
３ｋ…挿入孔
２１…バルブ機構部
２２…電磁アクチュエータ
２３…バルブ軸
２４…弁体
３９…弁座部
３９ａ…弁座面
４２…押出ピン
５０，５０１，５０２…真空タンク
６１…シール冷却機構部
６５…シール保持部材
Ｓａ…冷却液収容空間
７０…Ｏリング
Ｗ…冷却液

Claims (2)

1. 一対の金型の間に形成されるキャビティ内を減圧し、当該キャビティ内に金属溶湯を射出・充填してダイカスト製品を成形するダイカスト装置であって、
   前記キャビティにおいて成形される成形品を押し出し可能に、前記金型に形成された前記キャビティに連通する挿入孔に挿入された押出ピンと、
   前記押出ピンと前記挿入孔の間を密封し、減圧された前記キャビティ内への空気の流入を防ぐ、前記押出ピンの外周に嵌合するシール部材と、
   前記成形品との接触により温度上昇する前記押出ピンのすくなくとも前記シール部材の嵌合する位置近傍の温度上昇を防ぐ温度上昇防止手段と
   を有し、
   前記温度上昇防止手段は、冷却液によって前記押出ピンの前記シール部材の嵌合する位置近傍を強制冷却すると共に、
   前記金型の背面に固定され、前記シール部材を保持し、内部に冷却液が収容される収容空間を備える冷却液収容部を有し、
   前記押出ピンは、前記冷却液収容部に保持されたシール部材に嵌合し、前記収容空間を横断するように前記冷却液収容部を貫通している
   ダイカスト装置。
2. 前記冷却液収容部と前記金型の背面との間には、熱の移動を防ぐための隙間が形成されている
   請求項１に記載のダイカスト装置。

Images