JP4663970B2

JP4663970B2 - 真空ダイカスト装置および真空ダイカスト方法

Info

Publication number: JP4663970B2
Application number: JP2003317195A
Authority: JP
Inventors: 信貴甲斐; 政巳田代
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2023-09-09
Also published as: JP2005081395A

Description

この発明は、金型キャビティおよび、この金型キャビティに連通する射出スリーブ内を真空状態として、溶湯保持炉内の溶湯を射出スリーブ内に吸引し、この吸引した溶湯を射出ピストンを前進させて金型キャビティに充填する真空ダイカスト装置および真空ダイカスト方法に関する。

真空ダイカスト装置としては、従来例えば下記特許文献１に記載されたものがある。
特開２００３−１３９１号公報このような真空ダイカスト装置は、金型キャビティに連通する射出スリーブ内に、射出ピストンを移動可能に収容し、射出ピストンが最後退位置にある状態で、真空ポンプなどの真空源により射出スリーブおよび金型キャビティに対して真空吸引を行い、給湯ストークを介して連通している溶湯保持炉内の溶湯を規定量射出スリーブ内に吸引する。

その後、射出ピストンを前進させて上記吸引した射出スリーブ内の溶湯を金型キャビティに充填する。

ところで、上記した従来の真空ダイカスト装置おいて、射出スリーブおよび金型キャビティに対する真空吸引動作のそれぞれの停止時期について、射出スリーブ側に合わせるべく溶湯を射出スリーブ内に吸引した直後に行うと、その後の射出動作中には、金型キャビティ内の真空度が低下し、成形品質の悪化を招くことになる。

逆に、金型キャビティ側に合わせるべく溶湯を金型キャビティに充填完了する直前に真空吸引動作を停止させると、金型キャビティの真空度低下は防止できるものの、射出スリーブ側で無駄な真空吸引を行うこととなる。

そして、上記した金型キャビティの真空度低下および射出スリーブ側での無駄な真空吸引動作をいずれも回避するために、射出スリーブおよび金型キャビティに対する真空吸引動作を個別の真空源を用いて行うと、設備が大がかりとなって装置全体の複雑化を招き、設備費が増大するものとなる。

そこで、この発明は、設備費の増大を招くことなく、射出スリーブおよび金型キャビティに対する真空吸引動作のそれぞれの停止時期を最適なものとすることを目的としている。

前記目的を達成するために、この発明は、金型キャビティに連通する射出スリーブを設けるとともに、この射出スリーブ内に移動可能に射出ピストンを収容し、前記金型キャビティおよび射出スリーブ内を真空状態として、溶湯保持炉内の溶湯を前記射出スリーブ内に吸引し、この吸引した溶湯を前記射出ピストンを前進させて前記金型キャビティに充填する真空ダイカスト装置において、前記射出スリーブの前記金型キャビティと反対側の端部に真空チャンバを設けるとともに、この真空チャンバ内と前記射出スリーブ内とを、該射出スリーブの内周面と前記射出ピストンの外周面との間に設けた微小隙間を通して連通させ、前記金型キャビティに接続するキャビティ側真空配管と、前記射出スリーブに前記微小隙間及び前記真空チャンバを通して連通するスリーブ側真空配管とを、同一の真空源に接続するとともに、前記各真空配管に、これら各真空配管を開閉可能なキャビティ側開閉手段およびスリーブ側開閉手段をそれぞれ設け、前記真空源による真空吸引動作の際に開放状態となっている前記各開閉手段の閉じ動作を、前記キャビティ側開閉手段に対して前記スリーブ側開閉手段を先行させるよう制御する制御部を設け、この制御部は、前記スリーブ側開閉手段の閉じ動作を、前記射出スリーブ内に規定量の溶湯を吸引した直後とするよう制御する構成としてある。

この発明によれば、同一の真空源による真空吸引動作の際に開放状態となっている各開閉手段の閉じ動作を、キャビティ側開閉手段に対してスリーブ側開閉手段を先行させるようにしたので、射出スリーブ側での無駄な吸引動作を回避すべく射出スリーブ側に合わせてスリーブ側開閉手段を閉じ状態とした後も、キャビティ側開閉手段が開放状態のままであることから金型キャビティに対する吸引動作が継続し、射出動作中の金型キャビティ内の真空度低下を防止することができる。この際、真空源を射出スリーブ側とキャビティ側とで同一としているので、設備費の増大を防止することができる。
また、スリーブ側開閉手段の閉じ動作を、射出スリーブ内に規定量の溶湯を吸引した直後としたので、真空チャンバに対する無駄な吸引作業を防止できる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、この発明の実施の一形態を示す真空ダイカスト装置の全体構成図である。真空ダイカスト機１は、固定金型３を備えた固定ダイプレート５に対し、可動金型７を備えた可動ダイプレート９を、駆動機構１１によって接近離反移動可能に配置してあり、固定金型３と可動金型７との間に、製品形状となる金型キャビティを形成してある。

上記した固定ダイプレート５の固定金型３と反対側には、金型キャビティと連通する円筒状の射出スリーブ１３を接続し、射出スリーブ１３内には、射出ピストン１５を移動可能に収容する。射出ピストン１５の後端には、図示しない射出シリンダに連結するピストンロッド１７を接続する。

また、射出スリーブ１３の後端には、真空チャンバ１９を設け、真空チャンバ１９内と、射出ピストン１５の前方（固定ダイプレート５側）の射出スリーブ１３内とは、射出スリーブ１３の内周面と射出ピストン１５の外周面との間の微小隙間２１を通して連通している。

射出スリーブ１３の下方には、図示していないが、溶湯を保持する溶湯保持炉を配置し、この溶湯保持炉と射出スリーブ１３とを溶湯ストークを介して連通する。

前記した真空チャンバ１９は、射出スリーブ１３の端部に固定するチャンバ基底部２３と、チャンバ基底部２３に固定するチャンバカバー２５とからなる。図２（ａ）は、チャンバカバー２５の図１中でピストンロッド１７側から見た拡大した正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

チャンバカバー２５は、外周部に円周方向等間隔に三つの固定用フランジ２７を備え、この固定用フランジ２７とチャンバ基底部２３に設けた固定用フランジとをフランジ結合することで、真空チャンバ１９を構成する。

チャンバカバー２５のチャンバ基底部２３側には、真空チャンバ１９内の真空空間２９を形成する凹所３１を形成してある。凹所３１の底部側の中心部には、貫通孔３３を形成し、貫通孔３３の凹所３１と反対側にはシール材収容部３５を形成してある。

シール材収容部３５には、チャンバカバー２５と射出ピストン１５との間をシールするシール材となるメタルシール３７を収容している。メタルシール３７は、図３に斜視図として示すようにリング状を呈しており、その外周面３７ａとシール材収容部３５の内周面３５ａとの間に、全周にわたって隙間３９を有するよう、メタルシール３７の外径をシール材収容部３５の内径より小さくしている。また、メタルシール３７の厚さｔは、シール材収容部３５の深さとほぼ同等としている。

上記したシール材収容部３５に対し、前記した凹所３１と反対側には、シール材保持用凹部４１を設けてある。このシール材保持用凹部４１に、図示しないシール材保持リングを嵌め込み、図２（ａ）に示してある６箇所のねじ孔４１ａを利用してシール材保持リングをシール材保持用凹部４１に固定する。

また、シール材収容部３５およびシール材保持用凹部４１のそれぞれの底部には、ゴムなどの弾性シール４３，４５をそれぞれ設けている。

図４は、射出ピストン１５の拡大した側面断面図で、この射出ピストン１５は、射出スリーブ１３に対して摺動する先端主部１５ａを有し、この先端主部１５ａと射出スリーブ１３との間には、前記した微小隙間２１を形成してある。

射出ピストン１５は、先端主部１５ａの後方（図４中で右側）に、先端主部１５ａより小径の後端シール部１５ｂを備えている。この後端シール部１５ｂは、射出ピストン１５が図１に示す最後退位置にあるときに、前記したメタルシール３７に対応する位置となるもので、この状態でメタルシール３７が真空チャンバ１９と射出ピストン１５との間のシールを行う。

上記した後端シール部１５ｂの外径は、メタルシール３７の内径と同等か僅かに大きく形成する。また、射出ピストン１５が上記した最後退位置にあるときに、先端主部１５ａは、その先端側の一部が射出スリーブ１３内に挿入され、この挿入部より後端側の一部が真空チャンバ１９内に露出している。

また射出ピストン１５は、内部に冷却孔１５ｃを設けて中空としてあり、この射出ピストン１５に接続するピストンロッド１７も内部に冷却水流路を設けて中空とし、この冷却水流路から冷却孔１５ｃに冷却水を流すことで、射出ピストン１５を冷却する。

ここでメタルシール３７の硬度と射出ピストン１５の硬度は、互いに異ならせている。例えば、メタルシール３７は、ＳＫＤ６１を使用して硬度をＨRＣ５０とし、射出ピストン１５は、ＢｅＣｕ合金を使用して硬度をＨRＣ２０とする。これにより硬度の低い射出ピストン１５を塑性変形させて硬度の高いメタルシール３７になじませ、互いの密着性を高めている。なお、上記とは逆に、メタルシール３７の硬度を射出ピストン１５の硬度より低くしてもよい。

そして、図１に示すように、金型キャビティにはキャビティ側真空配管４７の一端を接続する一方、キャビティ側真空配管４７の他端を真空源としての真空タンク４９に接続し、キャビティ側真空配管４７には、キャビティ側真空配管４７を開閉するキャビティ側開閉手段としてのキャビティ側ソレノイドバルブ５１を設ける。

また、真空チャンバ１９の真空空間２９にはチャンバ側真空配管５３の一端を接続する一方、チャンバ側真空配管５３の他端を、キャビティ側ソレノイドバルブ５１と金型キャビティとの間のキャビティ側真空配管４７に接続し、チャンバ側真空配管５３には、チャンバ側真空配管５３を開閉するチャンバ側開閉手段としてのチャンバ側ソレノイドバルブ５５を設ける。

次に、上記した真空ダイカスト装置の動作を、図５に示すフローチャートおよび、図６に示す装置動作図を用いて説明する。なお、この真空ダイカスト装置は、マイクロコンピュータなどで構成する図示しない制御部によって、駆動機構１１やキャビティ側ソレノイドバルブ５１およびチャンバ側ソレノイドバルブ５５をそれぞれ駆動制御する。

まず、固定金型３と固定金型７とが互いに離反している型開き状態を示す図６（ａ）の状態から、駆動機構１１によって可動ダイプレート９を固定ダイプレート５に向けて接近移動させ、図６（ｂ）のように固定金型３と可動金型７とを互いに密着させて型締めを行う（ステップＳ１）。このとき射出ピストン１５は、最後退位置にあって射出ピストン１５の後端シール部１５ｂがメタルシール３７に対応する位置にあり、またキャビティ側ソレノイドバルブ５１およびチャンバ側ソレノイドバルブ５５は、いずれも閉じた状態である。

そして、型締限に達したら（ステップＳ２）、キャビティ側ソレノイドバルブ５１およびチャンバ側ソレノイドバルブ５５を開き、これにより金型キャビティ内および真空チャンバ１９内が真空タンク４９に連通し、真空吸引を開始する（ステップＳ３）。

真空チャンバ１９内を真空吸引する際には、射出ピストン１５の先端主部１５ａと射出スリーブ１３との間に形成してある微小隙間２１を通して射出スリーブ１３内を真空吸引し、これにより、図示しない溶湯保持炉内の溶湯を溶湯ストークを介して射出スリーブ１３内に吸引する。

このとき、射出ピストン１５の後端シール部１５ｂと真空チャンバ１９のチャンバカバー２５との間は、メタルシール３７によってシールしている。ここでのメタルシール３７は、その硬度を射出ピストン１５の硬度より高く設定してあり、これにより硬度の低い射出ピストン１５を塑性変形させて硬度の高いメタルシール３７になじませ、互いの密着性を高め、シール性を向上させている。また、シール材としてメタルシール３７を使用することで、高温・常温と温度変化が激しいシール部の耐久性を向上させることができる。

また、図２（ｂ）に示すように、メタルシール３７の外周面３７ａと、チャンバカバー２５におけるシール材収容部３５の内周面３５ａとの間に隙間３９を設けてあるので、後述する射出動作時での射出ピストン１５と射出スリーブ１３との間の芯ずれを吸収することができる。

そして、この隙間３９を有するメタルシール３７とチャンバカバー２５との間のシール材収容部３５および、シール材保持用凹部４１のそれぞれの底部に、ゴムなどの弾性シール４３，４５をそれぞれ設けているので、上記隙間３９からの真空漏れを防止することができる。

上記した真空吸引時間が所定時間経過して溶湯吸引量が規定量に達したら（ステップＳ４）、図６（ｃ）のように射出ピストン１５を前進させて射出動作を開始すると同時に、チャンバ側ソレノイドバルブ５５を閉じる（ステップＳ５）。このように、チャンバ側ソレノイドバルブ５５を、射出動作を開始すると同時に閉じることで、真空チャンバ１９に対する無駄な真空吸引作業を防止することができる。

また、上記した射出動作を行っている間は、キャビティ側ソレノイドバルブ５１が開放したままなので、金型キャビティに対して真空吸引動作を継続して行っており、金型キャビティ内の真空度が維持され、金型キャビティへの溶湯の充填作業が効率よく行え、成形品質も向上する。

そして、射出動作が完了する直前、すなわち射出スリーブ１３内の溶湯を金型キャビティに充填完了する直前（射出ストローク任意位置：ステップＳ６）となった時点で、キャビティ側ソレノイドバルブ５１を閉じ（ステップＳ７）、その後図６（ｄ）のように射出ピストン１５が最前進位置に達して射出動作が完了する（ステップＳ８）。

射出動作完了後、所定の凝固時間が経過したら（ステップＳ９）、図６（ｅ）のように可動ダイプレート９を可動金型７とともに後退させて型開き動作を行い（ステップＳ１０）、その後成形品を取り出す。

このように、スリーブ側開閉手段の閉じ動作を、射出スリーブ内に規定量の溶湯を吸引した直後とし、キャビティ側開閉手段の閉じ動作を、射出ピストンが射出スリーブ内の溶湯を金型キャビティに充填完了する直前としたので、真空チャンバに対する無駄な吸引作業を防止できるとともに、金型キャビティ内の真空度を維持して溶湯の充填作業を効率よく行え、成形品質も向上する。

また、真空チャンバ内周面と射出ピストン外周面との間に設けるシール材をメタルシールとし、このメタルシールの硬度と射出ピストンの硬度とを互いに異ならせ、硬度の低い方を塑性変形させて硬度の高い方になじませるようにしたので、メタルシールと射出ピストンとの密着性が高まり、シール性を向上させることができる。シール材をメタルシールとすることで、高温・常温と温度変化が激しいシール部の耐久性を向上させることもできる。

さらに、メタルシールの外周面と射出スリーブの後端に設けた真空チャンバ内周面との間に隙間を設けたので、射出動作時での射出ピストンと射出スリーブとの間の芯ずれを吸収することができる。

また、上記した真空チャンバに設けたシール材収容部の底部とメタルシールとの隙間に弾性シールを設けたので、隙間からの真空漏れを防止することができる。

また、射出スリーブの金型キャビティと反対側の端部に、真空源に連通する真空チャンバを設け、この真空チャンバと射出ピストン前方の射出スリーブ内とを、射出スリーブと射出ピストンとの間の微小隙間を介して連通させたので、真空チャンバ内を真空吸引することで、微小隙間を通して射出スリーブに対して真空吸引でき、これにより射出スリーブ内に溶湯を吸引することができる。

この発明の実施の一形態を示す真空ダイカスト装置の全体構成図である。（ａ）はチャンバカバーの図１中でピストンロッド側から見た拡大した正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。メタルシールの斜視図である。射出ピストンの側面断面図である。真空ダイカスト装置の動作を示すフローチャートである。真空ダイカスト装置の動作図である。

符号の説明

１３射出スリーブ
１５射出ピストン
１９真空チャンバ
２１射出スリーブと射出ピストンとの微小隙間
３７メタルシール（シール材）
３９メタルシールと真空チャンバとの隙間
４３弾性シール
４７キャビティ側真空配管
４９真空タンク（真空源）
５１キャビティ側ソレノイドバルブ（キャビティ側開閉手段）
５３スリーブ側真空配管
５５スリーブ側ソレノイドバルブ（スリーブ側開閉手段）

Claims

金型キャビティに連通する射出スリーブを設けるとともに、この射出スリーブ内に移動可能に射出ピストンを収容し、前記金型キャビティおよび射出スリーブ内を真空状態として、溶湯保持炉内の溶湯を前記射出スリーブ内に吸引し、この吸引した溶湯を前記射出ピストンを前進させて前記金型キャビティに充填する真空ダイカスト装置において、前記射出スリーブの前記金型キャビティと反対側の端部に真空チャンバを設けるとともに、この真空チャンバ内と前記射出スリーブ内とを、該射出スリーブの内周面と前記射出ピストンの外周面との間に設けた微小隙間を通して連通させ、前記金型キャビティに接続するキャビティ側真空配管と、前記射出スリーブに前記微小隙間及び前記真空チャンバを通して連通するスリーブ側真空配管とを、同一の真空源に接続するとともに、前記各真空配管に、これら各真空配管を開閉可能なキャビティ側開閉手段およびスリーブ側開閉手段をそれぞれ設け、前記真空源による真空吸引動作の際に開放状態となっている前記各開閉手段の閉じ動作を、前記キャビティ側開閉手段に対して前記スリーブ側開閉手段を先行させるよう制御する制御部を設け、この制御部は、前記スリーブ側開閉手段の閉じ動作を、前記射出スリーブ内に規定量の溶湯を吸引した直後とするよう制御することを特徴とする真空ダイカスト装置。
前記制御部は、前記キャビティ側開閉手段の閉じ動作を、前記射出ピストンが射出スリーブ内の溶湯を金型キャビティに充填完了する直前とするよう制御することを特徴とする請求項１記載の真空ダイカスト装置。
前記真空チャンバの前記金型キャビティと反対側の端部内周面と前記射出ピストンの外周面との間に設けるシール材をメタルシールとし、このメタルシールの硬度と前記射出ピストンの硬度とを互いに異ならせることを特徴とする請求項１または２記載の真空ダイカスト装置。
前記メタルシールの外周面と前記真空チャンバの内周面との間に隙間を設けたことを特徴とする請求項３記載の真空ダイカスト装置。
前記メタルシールを前記真空チャンバに設けたシール材収容部に収容し、このシール材収容部の底部に弾性シールを設けたことを特徴とする請求項４記載の真空ダイカスト装置。
金型キャビティおよび、この金型キャビティに連通する射出スリーブ内を真空状態として、溶湯保持炉内の溶湯を前記射出スリーブ内に吸引し、この吸引した溶湯を前記射出ピストンを前進させて前記金型キャビティに充填する真空ダイカスト方法において、前記射出スリーブの前記金型キャビティと反対側の端部に設けた真空チャンバ内と前記射出スリーブ内とを、該射出スリーブの内周面と前記射出ピストンの外周面との間に設けた微小隙間を通して連通させ、前記金型キャビティに接続するキャビティ側真空配管と、前記射出スリーブに前記微小隙間及び前記真空チャンバを通して連通するスリーブ側真空配管とを、同一の真空源に接続するとともに、前記各真空配管に、これら各真空配管を開閉可能なキャビティ側開閉手段およびスリーブ側開閉手段をそれぞれ設け、前記各開閉手段を開放状態として前記真空源による真空吸引動作を行い、前記溶湯保持炉内の溶湯を規定量前記射出スリーブに吸引した直後に、前記スリーブ側開閉手段を閉じ、その後前記射出ピストンを前進させて射出スリーブ内の溶湯を金型キャビティに充填し、この溶湯充填完了直前に、前記キャビティ側開閉手段を閉じることを特徴とする真空ダイカスト方法。