JP4462133B2 - ダイカスト装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト装置に関するものである。詳しくは、金型の変形を抑制する技術に関するものである。

一対のプラテンと、金型と、スリーブと、シリンダを備えるダイカスト装置が知られている。金型は、各々のプラテンに分割されて固定されており、一対のプラテンが接近して閉じられると内部にキャビティを形成するとともに、そのキャビティと外部を連通するゲートを持っている。スリーブは、一方のプラテンに固定されており、ゲートを介してキャビティに連通している。シリンダは、スリーブ内をスライドするプランジャチップが先端に取り付けられているプランジャロッドを一方のプラテンに対して伸縮させる。
プランジャロッドが伸展すると、金型に向けてプランジャチップが前進する。プランジャチップが前進することによって、スリーブ内に入れられている溶湯が金型のゲートを通過してキャビティに射出される。射出された溶湯がキャビティで冷却されて凝固することによって、成形品が成形される。
シリンダは、金型のキャビティに溶湯を射出するときに、プランジャロッドを介してプランジャチップを勢いよく前進させる。そのため、溶湯を射出したときに、一方のプラテンとシリンダの間には、大きな反力（以下、「射出反力」と言う）が作用する。射出反力によって一方のプラテンが変形すると、それにともなって金型も変形する。金型が変形すると、成形品を精度良く成形することができない。
特許文献１には、一方のプラテンがマシンベース上に水平な状態で固定されており、マシンベースから掘り下げたピットの中にシリンダを垂直に配置する技術が開示されている。シリンダの下端は、ピットの底面に取り付けられている。一方のプラテンとシリンダを強固に拘束することによって射出反力を受け止め、一方のプラテンの変形を抑制している。一方のプラテンの変形を抑制すると、金型の変形も抑制される。

特開平４−２６２８４８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術のように、マシンベースやピットを設けて射出反力を受け止め、それによって金型の変形を抑制するためには、ダイカスト装置の強度が十分に高くなければならない。ダイカスト装置の強度が足りないと、一方のプラテンとシリンダを支持している支持部位（例えば、一方のプラテンとシリンダを固定する基台。特許文献１では、マシンベースや、ピットの周辺構造に相当する）が変形する。一方のプラテンとシリンダの支持部位が変形すると、それにともなって一方のプラテンが大きく変形する。ダイカスト装置は、強度を高くして射出反力を受け止めようとすると、大型化してしまう。
本発明は、その問題を解決するためになされたものであり、大型化することなく金型の変形を抑制可能なダイカスト装置を実現する。

本発明のダイカスト装置は、基台と、一対のプラテンと、金型と、スリーブと、シリンダと、複数本のタイロッドを備えている。一対のプラテンは、いずれか一方が基台に固定されている。金型は、各々のプラテンに分割されて固定されており、一対のプラテンが接近して閉じられると内部にキャビティを形成するとともに、そのキャビティと外部を連通するゲートを持っている。スリーブは、一対のプラテンのうちの第１のプラテンに固定されており、ゲートを介してキャビティに連通している。シリンダは、スリーブ内をスライドするプランジャチップが先端に取り付けられているプランジャロッドを第１のプラテンに対して伸縮させる。複数本のタイロッドは、プランジャロッドの伸縮方向に延びており、第１のプラテンとシリンダを接続しているとともに、プランジャロッドの周りに配置されている。基台は、シリンダをプランジャロッドの伸縮方向にスライド可能に支持している。
このダイカスト装置のタイロッドは、射出反力が作用すると伸びる。タイロッドが伸びた分だけシリンダが反プラテン側にスライドする。射出反力がタイロッドを介して第１のプラテンに作用しても、その変形は抑制される。シリンダがスライドすることにより、第１のプラテンとシリンダの支持部位が変形しないからである。よって、ダイカスト装置を大型化することなく、金型の変形を抑制することができる。

上記のダイカスト装置において、複数本のタイロッドは、プランジャロッドの軸を中心とする円の周方向に沿って、略等間隔に配置されていることが好ましい。
このように構成されていると、射出反力は、各タイロッドに均等に分配された状態で第１のプラテンに伝わる。従って、第１のプラテンが複雑に変形しない。よって、金型の変形がより抑制される。

本発明のダイカスト装置は、プランジャロッドの周りに配置されている複数本のタイロッドが一方のプラテンとシリンダを接続しているとともに、基台がシリンダをプランジャロッドの伸縮方向にスライド可能に支持している。このため、大型化することなく金型の変形を抑制可能なダイカスト装置を実現することができる。

後述する実施例の主要な特徴を記載する。
（１）ダイカスト装置は、金型部と、基台と、スリーブと、射出部と、一対のタイロッドを備えている。
（２）金型部、固定プラテン、固定金型、可動金型、可動プラテンを備えている。固定金型は、固定プラテンに取り付けられている。可動金型は、可動プラテンに取り付けられている。固定金型と可動金型によって、キャビティが形成される。スリーブは、固定プラテンを貫通している状態で、固定金型に設けられているゲートを介してキャビティと連通している。
（３）射出部は、支持部材、台部材、射出シリンダ、プランジャチップを備えている。支持部材は、基台に固定されている。支持部材は、水平方向に移動可能な状態で支持部材に装着されている。射出シリンダは、シリンダ本体とプランジャロッドとシリンダプレートを持っている。シリンダ本体は、支持部材に固定されている。シリンダプレートは、シリンダ本体の端部に固定されている。プランジャロッドは、シリンダ本体から伸縮する。プランジャチップは、プランジャロッドの先端部に取り付けられている。スリーブは、プランジャチップをスライド可能に案内する。プランジャチップは、プランジャロッドの先端部に装着された状態で、揺動中心回りに揺動することができる。プランジャチップの重心は、揺動中心よりも射出シリンダ側に位置している。
（４）タイロッドは、固定プラテンと射出シリンダのシリンダプレートを接続している。タイロッドの軸は、プランジャロッドの軸と同方向に延びているとともに、プランジャロッドの軸を中心とする円の周方向に沿って、等間隔に配置されている。

本発明のダイカスト装置に係る一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、ダイカスト装置１０は、基台１１と、金型部１２と、スリーブ３７と、射出部１４と、一対のタイロッド５２を備えている。
図２、図３に示すように、金型部１２は、固定プラテン２０、固定金型２１、可動金型２３、可動プラテン２２、４本のタイバー２４を備えている。固定プラテン２０は、基台１１に固定されている。固定金型２１は、固定プラテン２０に取り付けられている。可動金型２３は、可動プラテン２２に取り付けられている。可動プラテン２２は、開閉機構（図示省略）に支持されており、基台１１上を水平方向に移動することができる。タイバー２４は、固定プラテン２０と可動プラテンを接続しており、可動プラテン２２の水平移動を案内する。可動プラテン２２は、開閉機構に駆動されて、固定プラテン２０に接近した型締位置と離反した型開き位置との間を移動する。図２、図３は、可動プラテン２２が型締位置に配置された状態を示している。
可動プラテン２２が型締位置に配置されると、固定金型２１と可動金型２３によって、鋳造製品成形用のキャビティ２５が形成される。可動プラテン２２が型開き位置に配置されると、固定金型２１と可動金型２３が開き（離反し）、キャビティ２５で成形された鋳造製品を取り出すことができる。
スリーブ３７は、円筒状に形成されており、固定プラテン２０を貫通している。スリーブ３０内とキャビティ２５は、固定金型２１に設けられているゲート２６を介して連通している。

射出部１４は、支持部材３２、台部材３３、射出シリンダ３０、プランジャチップ４０を備えている。
支持部材３２は、基台１１に固定されている。図４に示すように、台部材３３の下端部３４は、水平方向に移動可能であるとともに、上下方向の移動が拘束された状態で、支持部材３２に装着されている。
図２、図３に示すように、射出シリンダ３０は、シリンダ本体３５とプランジャロッド３１とシリンダプレート３８を持っている。シリンダ本体３５は、台部材３３に固定されているとともに、ピストン（図示省略）を内蔵している。プランジャロッド３１は、そのピストンに固定されている。シリンダプレート３８は、シリンダ本体３５の金型部１２側の端部に固定されている。シリンダ本体３５には、油圧が供給されており、その油圧をピストンの一方側に作用させるか、他方側に作用させるかを切り替えることによって、シリンダ本体３５内でピストンが移動する。ピストンの移動にともなって、プランジャロッド３１が伸縮する。図２、図３は、プランジャロッド３１が収縮した状態を示している。プランジャチップ４０は、プランジャロッド３１の先端部４１に取り付けられた状態で、スリーブ３７内に挿入されている。

図５に示すように、プランジャロッド３１の先端部４１は、略球形状に形成されている。先端部４１とロッド本体４２には、それらを貫通する貫通孔４８が形成されている。プランジャチップ４０には、略半球状の凹部４３が形成されている。その凹部４３に、プランジャロッド３１の先端部４１が入り込んでいる。リング状部材４４が、複数のボルト４５によってプランジャチップ４０内に固定されている。リング状部材４４の内周面の一部である部位４６は、先端部４１に摺接している。プランジャチップ４０は、プランジャロッド３１の先端部４１に装着された状態で、揺動中心５０回りに揺動することができる（首を振ることができる）。
プランジャチップ４０には、プランジャロッド３１の貫通孔４８に連通する冷却孔６４が形成されている。貫通孔４８と冷却孔６４には、図示を省略する冷却往路配管と冷却復路配管が通過している。冷却源から冷却往路配管を経由してプランジャチップ４０に送り込まれた冷却液は、図示を省略する冷却流路を流れてプランジャチップ４０を冷却してから、冷却復路配管を経由して冷却源に戻る。

図５に示すように、プランジャチップ４０の重心６３は、揺動中心５０よりも射出シリンダ３０側に位置している。
図１、図３に示すように、タイロッド５２は、固定プラテン２０と射出シリンダ３０のシリンダプレート３８を接続している。タイロッド５２の軸は、スリーブ３７の軸と同方向に延びているとともに、プランジャロッド３１の軸に対して対称位置に配置されている（プランジャロッド３１の軸を中心とする円の周方向に沿って、等間隔に配置されているとみなすこともできる）。

図２、図３に示すように、ダイカスト装置１０で鋳造製品を成形するときには、スリーブ３７内に供給湯道（図示省略）を経由して溶湯５４を供給する。スリーブ３７内に溶湯５４を供給してから、射出シリンダ３０のプランジャロッド３１を急速に伸展する。プランジャロッド３１が伸展すると、それにともなってプランジャチップ４０が固定金型２１側に前進する。前進するプランジャチップ４０は、固定金型２１のゲート２６を経由してキャビティ２５に溶湯５４を充填する。図６、図７は、キャビティ２５に溶湯５４が充填された状態を図示している。キャビティ２５に充填された溶湯５４は、金型２１、２３の冷却流路（図示省略）を通過している冷却液によって冷却される。冷却された溶湯５４は、凝固する。溶湯５４が凝固してから、可動プラテン２２を型開き位置に移動し、鋳造製品をダイカスト装置１０から取り出す。

キャビティ２５に溶湯５４を充填するときに、プランジャチップ４０は、プランジャロッド３１とともに急速に前進しながら、狭いゲート２６に溶湯５４を強く押し込む。このため、金型部１２と射出シリンダ３０には、互いを離反させる大きな射出反力（例えば、８００トン）が作用する。射出反力が作用すると、タイロッド５２が伸びる。タイロッドが伸びると、台部材３３が支持部材３２に対してスライドし、それとともに射出シリンダ３０が金型部１２から離反する方向に移動する。キャビティ２５への溶湯５４の充填が終了すると、射出反力が作用しなくなり、タイロッド５２が縮むことよって、射出シリンダ３０は元の位置に復帰する。
これに対して、射出部１４が基台１１に固定されていると、射出反力によって、シリンダプレート３８、シリンダ本体３５、台部材３３、基台１１が大きく変形する。固定プラテン２０は、それ自体に作用する射出反力によっても変形するが、それ以上にシリンダプレート３８、シリンダ本体３５、台部材３３、基台１１の変形の影響を受けて大きく複雑に変形する。固定プラテン２０が変形すると、金型２１、２３も変形する。金型２１、２３が変形すると、鋳造製品が所望の形状に成形されなかったり、金型２１、２３間に隙間ができてしまったりする。金型２１、２２間に隙間ができると、溶湯５４が外部に漏れてしまう。
かといって、射出反力による変形が小さくなるように各部の剛性を大きくすると、ダイカストマシンが巨大化してしまう。

本実施例のダイカスト装置１０は、射出反力によって、タイロッド５２が伸びるとともに射出シリンダ３０が移動する。既に説明したように、タイロッド５２の軸は、プランジャロッド３１の軸と同方向に延びているとともに、プランジャロッド３１の軸に対して対称に配置されている。このため、固定プラテン２０には、タイロッド５２の軸方向であるとともに、プランジャロッド３１の軸に対して対称な力のみが作用する。プランジャロッド３１の軸に対して対称な力のみが作用することによって、固定プラテンが大きく複雑に変形することがない。すなわち、固定プラテン２０の変形が抑制される。固定プラテン２０の変形が抑制されると、金型２１、２２の変形も抑制される。よって、鋳造製品の製品精度が向上するとともに、金型２１、２３の外部に溶湯５４が漏れてしまったりするのが防止される。
タイロッド５２を３本以上設けることもできる。その場合には、各タイロッド５２をプランジャロッド３１の軸周りに略等間隔に配置する。このように構成することによって、各々のタイロッド５２の軸方向に作用する力の合力、すなわち射出反力に等しい力が、プランジャロッド３１の軸を中心として固定プラテン２０に作用する。このため、固定プラテン２０が複雑に変形するのを抑制することができる。

既に説明したように、本実施例のダイカスト装置１０では、プランジャチップ４０の重心６３が、プランジャチップ４０の揺動中心５０よりも射出シリンダ３０側に位置している。このため、プランジャロッド３１が伸展するときに、プランジャチップ４０の軸とスリーブ３７の軸をより平行にしようとするモーメントがプランジャチップ４０に作用する。すなわち、プランジャチップ４０の重心６３をプランジャチップ４０の揺動中心５０よりも射出シリンダ３０側に位置させることによって、プランジャチップ４０の軸とスリーブ３７の軸を積極的に平行な状態に近づける。このため、スリーブ３７の内面５７とプランジャチップ４０の側面５８は、面同士が安定した状態で摺動する。このため、スリーブ３７やプランジャチップ４０の摩耗が抑制され、それらの寿命が長くなる。また、スリーブ３７の内面をプランジャチップ４０がこじることが防止されるので、射出反力が小さくなる。

これに対して、図８に示すように、プランジャチップ４０の重心６３が、プランジャチップ４０の揺動中心５０よりも反射出シリンダ３０側に位置していると、プランジャロッド３１が伸展してプランジャチップ４０が前進するときに、プランジャチップ４０の軸がスリーブ３７の軸に対して傾斜するように、プランジャチップ４０を回動させようとするモーメントが作用する。従って、Ａ部に示すように、スリーブ３７の内面５７にプランジャチップ４０の角部が押し当てられ、プランジャチップ４０がスリーブ内面５７をこじってしまう。このため、プランジャチップ４０やスリーブ３７が摩耗してしまい、それらの寿命が短くなってしまう。また、プランジャチップ４０がスリーブ３７の内面５７をこじると、射出反力も大きくなってしまう。

プランジャチップ４０の揺動中心と重心を一致させようとしても、実際には、製造上の誤差や、プランジャチップ４０やプランジャロッド３１等の熱変形によって、揺動中心と重心を一致させるのは難しい。プランジャチップ４０の揺動中心と重心が一致せず、プランジャチップ４０の重心６３が揺動中心５０よりも反射出シリンダ３０側に位置していると、プランジャチップ４０が前進するときに、図８に示した事象が発生し、プランジャチップ４０とスリーブ３７が摩耗したり、射出反力が大きくなったりする。

プランジャチップ４０の揺動中心を、その軸方向の長さを２分する位置よりもゲート側に位置させることもできる。このように構成すると、プランジャチップ４０が前進するときに、プランジャチップ４０の軸とスリーブ３７の軸がより平行に配置される。よって、プランジャチップ４０やスリーブ３７の摩耗が抑制される。

プランジャチップ４０がプランジャロッド３１に対して揺動不能に取り付けられていても、プランジャチップ４０の重心６３をプランジャチップ４０の揺動中心５０よりも反射出シリンダ３０側に位置させることや、プランジャチップ４０の揺動中心をその軸方向の長さを２分する位置よりもゲート側に位置させることは、プランジャチップ４０とスリーブ３７の摩耗抑制に有効である。プランジャチップ４０やプランジャロッド３１の変形によって、プランジャチップ４０の軸とスリーブ３７の軸がより平行に配置されるからである。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

ダイカスト装置の模式的斜視図。 ダイカスト装置の縦部分断面図。 ダイカスト装置の水平部分断面図。 基台と支持部材と台部材の断面図。 プランジャロッドにプランジャチップが装着された状態の断面図。 ダイカスト装置の縦部分断面図。 ダイカスト装置の水平部分断面図。 スリーブとプランジャチップとプランジャロッドの模式的断面図。

符号の説明

１０：ダイカスト装置
１１：基台
１２：金型部
１４：射出部
２０：固定プラテン
２１：固定金型
２２：可動プラテン
２３：可動金型
２４：タイバー
２５：キャビティ
２６：ゲート
３０：射出シリンダ
３１：プランジャロッド
３２：支持部材
３３：台部材
３４：下端部
３５：シリンダ本体
３７：スリーブ
３８：シリンダプレート
４０：プランジャチップ
４２：ロッド本体
４３：凹部
４４：リング状部材
４６：部位
４８：貫通孔
５０：揺動中心
５２：タイロッド
５４：溶湯
６３：重心
６４：冷却孔

Claims (2)

1. 基台と、
   いずれか一方が基台に固定されている一対のプラテンと、
   各々のプラテンに分割されて固定されており、一対のプラテンが接近して閉じられると内部にキャビティを形成するとともに、そのキャビティと外部を連通するゲートを持っている金型と、
   一対のプラテンのうちの第１のプラテンに固定されており、ゲートを介してキャビティに連通しているスリーブと、
   そのスリーブ内をスライドするプランジャチップが先端に取り付けられているプランジャロッドを第１のプラテンに対して伸縮させるシリンダと、
   プランジャロッドの伸縮方向に延びており、第１のプラテンとシリンダを接続しているとともに、プランジャロッドの周りに配置されている複数本のタイロッドと、
   を備えており、
   基台が、プランジャロッドの伸縮方向にスライド可能にシリンダを支持していることを特徴とするダイカスト装置。
2. 複数本のタイロッドは、プランジャロッドの軸を中心とする円の周方向に沿って、略等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１のダイカスト装置。

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