JP4450236B2 - ダイカスト鋳造方法及びダイカスト鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト鋳造方法及びダイカスト鋳造装置の改良に関するもので、特に、ダイカストの生産性を高める技術に関する。

ダイカストは、溶融金属を金型のキャビティに圧入することにより、高い品質の製品を効率的に製造することができる鋳造法の一である。ここで、図５に基づき、従来のダイカストの工程サイクルを説明する。まず、製品が金型から取り出されると（ステップ１）、固定型と可動型との相互間にスプレー装置が進入し（ステップ２）、該スプレー装置によって双方の型の成形面に離型剤が塗布される（ステップ３）。離型剤塗布完了後、スプレー装置に設けられたエアノズルによるエアブローによって金型が清掃される（ステップ４）。清掃完了後、スプレー装置を固定型と可動型との相互間から退出させる（ステップ５）。スプレー装置退出後、中子が挿入され（ステップ６）、固定型と可動型との型締めが行われる（ステップ７）。

型締めが完了すると、ラドルによって保持炉から汲み上げられた溶融金属が、射出スリーブの注湯口に注湯される（ステップ８）。そして、射出遅延により射出スリーブ内の溶融金属を鎮静させ（ステップ９）、その鎮静後、射出動作が行われ（ステップ１０）、キャビティに溶融金属が圧入される。射出動作完了後、キャビティに充填された溶融金属を凝固させ（ステップ１１）、所定時間経過（凝固完了）後、型開きが行われる（ステップ１２）。そして、型開き完了後、中子が戻され（ステップ１３）、押出し機構によって製品が金型から取り出される（ステップ１に戻る）。

ところで、従来、ダイカストの製造工程の合理化に係る発明が数多くなされている。例えば、特許文献１に記載のダイカスト機の給湯方法は、ラドルの姿勢を制御することにより注湯に要する時間を短縮させるものである。また、特許文献２に記載のダイカスト法における冷却方法は、溶融金属の冷却効率を高めることにより溶融金属の凝固に要する時間を短縮させるものである。
特開平６−１１４５２６号公報 特開平９−１９２８１３号公報

しかしながら、これら従来技術は、ダイカストの製造工程のうち、特定の工程を合理化するものであるため、サイクルタイムの短縮に限界があり、生産性向上の要望への対応が困難である。そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、製造工程を大幅に合理化することが可能なダイカスト鋳造方法及びダイカスト鋳造装置を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明のダイカスト鋳造方法は、製品が金型から取り出されてから型締めが完了するまでの一連の型系動作に並行し、スプルコアをスプルブッシュの開口部に結合させ、射出スリーブ内のスプルコアとプランジャチップとの相互間に注湯する注湯系動作が行われることを特徴とする。
本発明のダイカスト鋳造方法によれば、スプルコアをスプルブッシュの開口部に結合させることにより、型締めが完了する以前に、射出スリーブへの注湯が可能になる。これにより、型締め完了後、直ちに射出動作を開始することが可能になり、製造工程を大幅に合理化することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明のダイカスト鋳造装置は、円筒状に形成され固定型に設けられるスプルブッシュと、可動型と別個に設けられるスプルコアと、該スプルコアを駆動してスプルブッシュに結合／分離させるスプルコア駆動手段と、スプルコアがスプルブッシュに結合されることで射出スリーブ内に形成される溶融金属収容部と、を具備することを特徴とする。
本発明のダイカスト鋳造装置によれば、スプルコア駆動手段によってスプルコアを駆動してスプルブッシュに結合させ、射出スリーブ内に形成された溶融金属収容部に溶融金属を収容することにより、型締めに並行して射出スリーブへの注湯を行うことが可能になり、製造工程を大幅に合理化することができる。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、請求可能発明と称する）の態様を例示し、例示された各態様について説明する。ここでは、各態様を、特許請求の範囲と同様に、項に区分すると共に各項に番号を付し、必要に応じて他の項の記載を引用する形式で記載する。これは、請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得る。
なお、以下の各項において、（１）〜（５）項の各々が、請求項１〜５の各々に相当する。

（１）製品が金型から取り出されてから型締めが完了するまでの一連の型系動作に並行し、スプルコアをスプルブッシュの開口部に結合させ、射出スリーブ内のスプルコアとプランジャチップとの相互間に注湯する注湯系動作が行われることを特徴とするダイカスト鋳造方法。
本項に記載のダイカスト鋳造方法は、製品が金型から取り出された後、所定のタイミングでスプルコアをスプルブッシュの開口部に結合させることにより、型系動作に並行して注湯系動作を行うことが可能になる。これにより、型締め完了後、直ちに射出動作を開始することが可能になり、製造工程を大幅に合理化することができる。従来、型締めが完了しないと、射出スリーブ内に注湯された溶融金属がスプルブッシュの開口部から流出してしまうことから、注湯を開始することができなかったが、スプルコアをスプルブッシュに結合し、射出スリーブの内部に溶融金属を収容可能な空間を形成することで、型締め完了以前に、射出スリーブへの注湯を開始することができるのである。
本項の態様において、スプルコアをスプルブッシュに結合させるタイミングは、例えば、スプレー装置（離型剤塗布用ノズル及びエアブロー用ノズルを備える装置）を、製品が取り出された後の固定型と可動型との相互間に進入させるタイミングであってもよいし、スプレー装置による金型の成形面への離型剤の塗布が完了したタイミングであってもよいし、或いは、スプレー装置によるエアブローが完了し、スプレー装置が固定型と可動型との相互間から退出するタイミングであってもよい。

（２）型系動作に並行し、注湯系動作の注湯完了後、射出遅延が行われる（１）項に記載のダイカスト鋳造方法。
本項に記載の態様では、注湯動作が完了し、時間的にまだ余裕がある場合、注湯に引き続き、型系動作に並行して射出遅延を行うことにより、型締め完了後、直ちに射出動作を開始することが可能になり、射出遅延に要していた時間だけサイクルタイムが短縮され、製造工程を合理化することができる。

（３）型系動作に並行し、射出遅延後、プランジャチップが微前進される（２）項に記載のダイカスト鋳造方法。
本項に記載の態様では、射出遅延が完了し、時間的にまだ余裕がある場合、注湯及び射出遅延に引き続き、型系動作に並行してプランジャチップを微前進させておくことにより、射出動作に要していた時間だけサイクルタイムが短縮され、製造工程を合理化することができる。また、スプルコア上部からキャビティへ連通する通路より溶融金属が流出しない範囲でプランジャチップの前進が可能であるため、射出動作開始時の溶融金属収容部における溶融金属充填率（スプルブッシュ及び射出スリーブに占める溶融金属の割合）が高まり、その結果、溶融金属をキャビティ内へ圧入する際の空気の巻き込みを低減することが可能になり、内部品質が良好な鋳物製品を得ることができる。

（４）スプルコアをスプルブッシュから分離させる動作を、金型の型開き動作に同期させる（１）〜（３）項のいずれかに記載のダイカスト鋳造方法。
溶融金属凝固後、金型の型開きが完了してからスプルコアをスプルブッシュから分離させると、スプルコアをスプルブッシュから分離させるのに要した時間だけサイクルタイムが延びてしまう。本項に記載の態様では、スプルコアとスプルブッシュとの分離動作を型開き動作に同期させることにより、これを回避する。

（５）射出スリーブに注湯された溶融金属が金型のキャビティに圧入されるダイカスト鋳造装置であって、円筒状に形成され固定型に設けられるスプルブッシュと、可動型と別個に設けられるスプルコアと、該スプルコアを駆動してスプルブッシュに結合／分離させるスプルコア駆動手段と、スプルコアがスプルブッシュに結合されることで射出スリーブ内に形成される溶融金属収容部と、を具備することを特徴とするダイカスト鋳造装置。
本項に記載のダイカスト鋳造装置は、スプルコア駆動手段によってスプルコアをスプルブッシュに結合させ、射出スリーブ内に溶融金属収容部を形成することにより、型締めが完了する以前に、射出スリーブへの注湯動作を開始することが可能になり、製造工程を大幅に合理化することができる。
本態様において、スプルコア駆動手段は、例えば、油圧シリンダからなる駆動部と、スプルコアを所定方向へ案内する案内部とによって構成される。ここで、スプルコア駆動手段は、必要に応じて、固定型、可動型、ダイカスト鋳造装置本体のいずれかに設けられる。また、駆動部は、油圧シリンダに限らず、例えば、電動モータとボールねじ軸との組み合わせであってもよい。特に、電動モータとしてサーボモータを用いた場合、スプルコアをスプルブッシュに対して高い精度で位置決めすることができる。また、案内部によるスプルコアの案内方向（結合／分離時にスプルコアが移動する方向）は、型開閉方向であってもよいし、或いは、スプルコアと固定型とが干渉（衝突）しない条件を満たせば、スプルコアを金型の型分割面に対して平行に移動させてもよい。さらに、型開閉方向と型開閉方向に直交する方向とを組み合わせてスプルコアを移動させてもよい。

製造工程を大幅に合理化することが可能なダイカスト鋳造方法及びダイカスト鋳造装置を提供することができる。

本発明の一実施形態を図１〜図４に基づき説明する。図１及び図２に示されるように、本ダイカスト鋳造装置は、可動型７に、スプルコア１を型開閉方向（図１及び図２における左右方向）に駆動させるスプルコア駆動部２（スプルコア駆動手段）が設けられる。本ダイカスト鋳造装置は、スプルコア駆動部２によってスプルコア１が駆動されることにより、スプルコア１がスプルブッシュ３に結合(図１参照)／分離(図２参照)される。そして、本ダイカスト鋳造装置は、スプルコア１がスプルブッシュ３の開口部３ａに結合されることにより、射出スリーブ４内に溶融金属収容部５が形成される。これにより、本ダイカスト鋳造装置は、金型６，７の型締め完了以前に、型締め動作（型系動作）に並行し、射出スリーブ４（溶融金属収容部５）への注湯を開始することが可能になり、サイクルタイムが短縮され、製造工程が大幅に合理化される構造になっている。

スプルブッシュ３は、円筒状に形成され、一端（開口部３ａ）が固定型６の型分割面６ａに開口すると共に、他端に射出スリーブ４の一端が同軸で接続される。射出スリーブ４は、内径寸法がスプルブッシュ３と同一の円筒形状をなし、内円筒面にはプランジャチップ８が嵌装される。なお、プランジャチップ８は、射出部の駆動により、射出スリーブ４及びスプルブッシュ３の内部を型開閉方向へ往復される。また、射出スリーブ４の他側（図１及び図２における右側）には注湯口９が設けられ、プランジャチップ８が後退端に位置する状態（図１及び図２参照）で、ラドルによって保持炉から汲み上げられた溶融金属が、注湯口９から射出スリーブ４内に注湯される。

スプルコア１は、可動型７の型分割面７ａに形成されたスプルコア収容部１０に収容可能なベース部１１と、該ベース部１１の上部に形成されスプルブッシュ３の開口部３ａに係合可能な係合部１２と、からなる。スプルコア１は、型開き状態において、後退端に位置する状態（ベース部１１がスプルコア収容部１０に収容された状態、図２参照）から、スプルコア駆動部２の駆動によって前進（図１及び図２における右方向へ移動）されることにより、係合部１２がスプルブッシュ３の開口部３ａに係合される。これにより、射出スリーブ４内のプランジャチップ８と係合部１２との相互間に、注湯口９から注湯された溶融金属を収容可能な溶融金属収容部５が形成される構造になっている。なお、スプルブッシュ３は、開口部３ａ内周面における係合部１２が係合される部分が、軸心に対してテーパ状に傾斜して形成され、スプルコア１は、係合部１２外周面の相対部（開口部３ａ内周面のテーパ状に形成された部分に相対する部分）が、スプルブッシュ３の開口部３ａ内周面に密着するように形成される。

スプルコア駆動部２は、油圧シリンダ１３と一対のガイドレール１４とによって構成される。該油圧シリンダ１３は、シリンダ部１３ａが可動型７のスプルコア収容部１０に埋設され、ピストンロッド１３ｂの端部にボルト１５によってスプルコア１が固定される。また、一対のガイドレール１４は、スプルコア収容部１０に水平方向（図１及び図２における視線方向）へ間隔をあけて配設されると共に型開閉方向（図１及び図２における左右方向）へ相互に平行に延び、各々がスプルコア１のベース部１１に嵌め込まれた各ガイドブッシュに挿通される。これにより、スプルコア１は、油圧シリンダ１３の駆動により、一対のガイドレール１４に案内されて型開閉方向へ前進（図１及び図２における右方向へ移動）／後退（図１及び図２における左方向へ移動）される構造になっている。なお、各ガイドレール１４は、端部にストッパ１６が設けられる。

次に、本ダイカスト鋳造方法を図４に示されるフローに基づき説明する。まず、製品が金型から取り出されると（ステップ１）、固定型６と可動型７との相互間に、ロボットアームに取り付けられたスプレー装置が進入し（ステップ２）、該スプレー装置によって双方の型６，７の成形面に離型剤が塗布される（ステップ３）。離型剤塗布完了後、スプレー装置に設けられたエアノズルによるエアブローによって双方の型６，７が清掃される（ステップ４）。そして、エアブロー停止後、スプレー装置が固定型６と可動型７との相互間から退出される（ステップ５）。スプレー装置退出後、中子が挿入され（ステップ６）、固定型と可動型との型締めが行われる（ステップ７）。

そして、本ダイカスト鋳造方法では、（ステップ４）のエアブローが完了するタイミングで、スプルコア１が前進される（ステップ８）。これにより、図１に示されるように、スプルコア１の係合部１２がスプルブッシュ３の開口部３ａに係合され、射出スリーブ４内におけるプランジャチップ８とスプルコア１の係合部１２との相互間に溶融金属収容部５が形成される。次に、ラドルによって保持炉から汲み上げられた溶融金属が射出スリーブ４の注湯口９から注湯され（ステップ９）、該溶融金属が溶融金属収容部５に収容される。そして、射出遅延により射出スリーブ内の溶融金属を鎮静させると共にプランジャチップ８が所定ストロークだけ微前進される（ステップ１０）。ここで、（ステップ８）〜（ステップ１０）の注湯系動作は、製品が金型６，７から取り出されてから型締めが完了するまでの一連の型系動作（ステップ２）〜（ステップ７）におけるエアブロー完了から型締め完了までの動作（ステップ４）〜（ステップ７）に並行して行われる。

そして、図３に示されるように、型系動作の型締め（ステップ７）と、注湯系動作の射出遅延及びプランジャチップ８の微前進（ステップ１０）との双方が完了すると、プランジャチップ８が前進され（ステップ１１）、射出スリーブ４内の溶融金属（溶融金属収容部５に収容された溶融金属）がキャビティに圧入（充填）される。この射出動作完了後、キャビティに充填された溶融金属を凝固させ（ステップ１２）、所定時間経過（凝固完了）後、金型６，７の型開きが行われる（ステップ１３）。ここで、型開き時に、可動型７の型開き動作に同期させ、スプルコア１を後退させることにより（ステップ１３´）、スプルコア１は、可動型７のスプルコア収容部１０に収容された状態を維持しつつ後退し、可動型７の型開き動作完了と同時に後退を完了する。そして、型開き動作とスプルコア１の後退動作との完了後、中子が戻され（ステップ１４）、押出し機構によって製品が金型６，７から取り出される（ステップ１に戻る）。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本ダイカスト鋳造装置は、スプルコア１と可動型７とが別個に切離されて構成される。また、スプルコア１は、スプルコア駆動部２（スプルコア駆動手段）の駆動によって駆動され、係合部１２がスプルブッシュ３の開口部３ａに結合／分離される。そして、スプルコア１の係合部１２がスプルブッシュ３の開口部３ａに結合されることにより、射出スリーブ４内におけるプランジャチップ８と係合部１２との相互間に溶融金属収容部５が形成される。
したがって、従来のダイカスト鋳造装置では、溶融金属がスプルブッシュ３の開口部３ａから流出してしまうため、型締めが完了する以前に射出スリーブ４への注湯を開始することができなかったが、本ダイカスト鋳造装置では、スプルブッシュ３の係合部１２をスプルブッシュ３の開口部３ａに係合させることにより、型締めが完了する以前に、製品が金型から取り出されてから型締めが完了するまでの一連の型系動作に並行し、射出スリーブ４内への注湯を行うことが可能になり、型締め完了後、直ちに射出動作（プランジャチップ８前進）を開始することにより、注湯に要する時間が短縮され、ダイカストの製造工程を大幅に合理化することができる。

また、本ダイカスト鋳造装置は、製品が金型６，７から取り出されてから型締めが完了するまでの一連の型系動作に並行し、注湯完了後に引き続き射出遅延が行われるので、サイクルタイムが短縮され、ダイカストの製造工程を合理化することができる。
また、本ダイカスト鋳造装置は、製品が金型６，７から取り出されてから型締めが完了するまでの一連の型系動作に並行し、注湯及び射出遅延に引き続きプランジャチップ８が微前進されるので、射出動作に要する時間が短縮され、ダイカストの製造工程を合理化することができる。
また、本ダイカスト鋳造装置は、スプルコア１上部からキャビティへ連通する通路より溶融金属が流出しない範囲でプランジャチップ８の前進が可能であるため、射出動作開始時の溶融金属収容部５における溶融金属充填率（スプルブッシュ３及び射出スリーブ４に占める溶融金属の割合）が高まり、その結果、溶融金属をキャビティ内へ圧入する際の空気の巻き込みを低減することが可能になり、内部品質が良好な鋳物製品を得ることができる。
また、本ダイカスト鋳造装置は、可動型７の型開き動作に同期させてスプルコア１をスプルブッシュ３から分離させるので、スプルコア１をスプルブッシュ３から分離させる動作（スプルコア１の後退動作）が可動型７の型開き動作中に行われ、サイクルタイムが増加するのを回避することができる。

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本実施形態では、スプルコア１をスプルブッシュ３に結合させるタイミング（プランジャチップ８を前進させるタイミング）を、スプレー装置のエアブローが完了するタイミングとしたが、例えば、スプレー装置が固定型６と可動型７との相互間から退出するタイミングであってもよし、不具合がなければ、スプレー装置を製品が取り出された後の固定型６と可動型７との相互間に進入させるタイミングであってもよい。
本実施形態では、スプルコア駆動部２の駆動源に油圧シリンダ１３を用いたが、油圧シリンダ１３の代わりに、例えば、電動モータとボールねじ軸とを組み合わせて用いてスプルコア駆動部２を構成してもよい。この場合、スプルコア１をスプルブッシュ３に対して高い精度で位置決めすることができる。
本実施形態では、スプルコア駆動部２を可動型７に設けたが、スプルコア駆動部２を固定型６、或いはダイカスト鋳造装置本体に設けてダイカスト鋳造装置を構成してもよい。さらに、本実施形態では、スプルコア駆動部２を可動型７の型分割面７ａのスプルコア収容部１０に配設したが、可能であれば、必要に応じて、可動型７の側面、或いは底面等であってもよい。
本実施形態では、スプルコア駆動部２によってスプルコア１が型開閉方向へ駆動されるが、例えば、スプルコア１がベース部１１だけの平坦な形状である場合、スプルコア１を型分割面６ａ，７ａに対して平行に駆動させてもよい。この場合、スプルコア１の係合部１２（ベース部１１に対して突出される部分）を廃止する。

本ダイカスト鋳造装置の主要部の説明図であって、特に、型開き状態でスプルコアの係合部がスプルブッシュの開口部に係合された状態を、一部断面で示した図である。 本ダイカスト鋳造装置の主要部の説明図であって、特に、型開き状態でスプルコアが可動型のスプルコア収容部に収容された状態を、一部断面で示した図である。 本ダイカスト鋳造装置の主要部の説明図であって、特に、型閉じされた状態を一部断面で示した図である。 本ダイカスト鋳造方法のフロー図である。 従来のダイカスト鋳造方法のフロー図である。

符号の説明

１ スプルコア、２ スプルコア駆動部（スプルコア駆動手段）、３ スプルブッシュ、３ａ 開口部、４ 射出スリーブ、５ 溶融金属収容部、６ 固定型、７ 可動型

Claims (5)

1. 製品が金型から取り出されてから型締めが完了するまでの一連の型系動作に並行し、
   スプルコアをスプルブッシュの開口部に結合させ、射出スリーブ内の前記スプルコアとプランジャチップとの相互間に注湯する注湯系動作が行われることを特徴とするダイカスト鋳造方法。
2. 前記型系動作に並行し、前記注湯系動作の注湯完了後、射出遅延が行われることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト鋳造方法。
3. 前記型系動作に並行し、前記射出遅延後、プランジャチップが微前進されることを特徴とする請求項２に記載のダイカスト鋳造方法。
4. スプルコアをスプルブッシュから分離させる動作を、金型の型開き動作に同期させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のダイカスト鋳造方法。
5. 射出スリーブに注湯された溶融金属が金型のキャビティに圧入されるダイカスト鋳造装置であって、
   円筒状に形成され固定型に設けられるスプルブッシュと、可動型と別個に設けられるスプルコアと、該スプルコアを駆動して前記スプルブッシュに結合／分離させるスプルコア駆動手段と、前記スプルコアが前記スプルブッシュに結合されることで射出スリーブ内に形成される溶融金属収容部と、を具備することを特徴とするダイカスト鋳造装置。

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