JP5120429B2

JP5120429B2 - 真空ダイカスト装置

Info

Publication number: JP5120429B2
Application number: JP2010187246A
Authority: JP
Inventors: 恭平稲葉; 憲司山崎; 実山本; 晶仁水野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2030-08-24
Also published as: JP2012045556A; US8387679B2; US20120048498A1

Description

本発明は、真空ダイカスト装置に関し、詳細には、金型のキャビティ内に粉体離型剤を塗布した後キャビティ内を真空状態にして溶融金属（例えばアルミニウム合金）の射出成形を行なう真空ダイカスト装置に関する。

従来の真空ダイカスト装置として、特許文献１に記載のものがある（図３参照）。
この真空ダイカスト装置９００は、ダイカスト鋳造金型を型締めし、型締め後に開閉弁２４が開いた状態で図示しない減圧装置（真空ポンプ）を作動させる。これにより、金型キャビティＣの一方に連通する排気口２２から排気して金型キャビティＣの内部を減圧し、金型キャビティの他方に連通する給湯道１１から金型キャビティ内へ粉体離型剤を供給する。粉体離型剤は、粉体貯留源Ｔから粉体吐出路２０、切換弁１９、切換流路１３、給湯道１１を介して供給される。粉体離型剤がキャビティ内へ供給されると、切換弁１９が流路を切り換えて、粉体吐出路２０と切換流路１３とは遮断されて、真空ポンプＰと切換流路１３が連通してキャビティ内の空気が吸引されてキャビティ内を真空状態に保持する。その後、円筒弁１４が左方へ移動して、スリーブ８内の溶融金属収容室８ＢとキャビティＣが連通する。そして、プランジャ９が左方に移動して溶融金属収容室８Ｂに充填されている溶融金属（アルミニウム合金）をキャビティＣへ押出し、キャビティＣ内を溶融金属で充満させる。

そして、スプールブッシュ１０及びガイドブッシュ１２内に形成される粉体制御弁ガイド孔Ｇ内には、粉体制御弁Ｖが移動自在に配置される。粉体制御弁Ｖは、その右端に粉体制御弁ガイド孔Ｇに密接する円筒弁部１４が形成され、円筒弁部１４から左方に向かって縮小筒部１５が形成され、更に縮小筒部１５から左方に向かってガイド筒部１６が形成され、更にガイド筒部１６から左方に向かって操作ロッド部１７が形成される。この縮小筒部１５とガイド孔Ｇとの間には、間隙容積１５Ａが存在する。

しかし、このような従来の真空ダイカスト装置は、間隙容積１５Ａにおいて粉体離型剤の堆積が起こり、このことが原因となって金型キャビティ内への粉体離型剤の毎回供給量が不安定になる不具合が生じる。さらには、間隙容積１５Ａにおいて粉体離型剤を吸引するための空気流れの速度損失が生じる。さらには、真空ポンプが２台必要となり、装置が大型化して設備費用が増大する。

特開平９−２７７００７号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、金型キャビティ内への粉体離型剤の毎回供給量が安定しており、粉体離型剤を吸引するための空気流れの速度損失が生じにくく小型化した真空ダイカスト装置を提供することである。

本発明の第１形態の真空ダイカスト装置は、
いずれか一方又は両方にキャビティ（Ｃ）を有する可動金型（４、７）及び固定金型（１、３）と、
前記キャビティ（Ｃ）の表面に塗布する粉体離型剤を貯留する粉体貯留源（Ｔ）と、
前記キャビティ（Ｃ）と開閉弁（２４）を介して連通する真空ポンプ（Ｐ）と、
前記可動金型（４、７）及び固定金型（１、３）を貫通して延在し、溶融金属を流入させるための溶融金属流入孔（８Ａ）と、溶融金属を収容する溶融金属収容室（８Ｂ）と、溶融金属又は粉体離型剤を前記キャビティ（Ｃ）内へ送出するための送出孔（１０Ａ）と、を持つスリーブ（８、１０、１２）と、
前記スリーブ（８、１０、１２）内を摺動して前記溶融金属収容室（８Ｂ）の溶融金属を前記送出孔（１０Ａ）から前記キャビティ（Ｃ）に向けて射出する溶融金属射出プランジャ（９）と、
粉体離型剤が通過する粉体離型剤通路（３３）を有し、前記スリーブ（８、１０、１２）内を往復動することにより、前記送出孔（１０Ａ）を前記溶融金属収容室（８Ｂ）と連通させる状態と、前記送出孔（１０Ａ）を前記粉体離型剤通路（３３）と連通させる状態とに切換える粉体制御弁（３０）と、
を備え、
前記粉体制御弁（３０）の前記粉体離型剤通路（３３）は、前記粉体制御弁（３０）の内部に形成され、前記粉体離型剤通路（３３）の入口（３３Ａ）と出口（３３Ｂ）は、前記粉体制御弁（３０）の外面に形成されていることを特徴とする。

このような構造により、本発明の真空ダイカスト装置は、真空ポンプを１台のみで構成することができ、真空ダイカスト装置を小型化することが可能となる。そして、本発明の粉体制御弁（３０）は、特許文献１の縮小筒部のような構造を有さないため、縮小筒部とガイド孔との間の間隙容積は存在しない。このため、粉体離型剤の堆積が起こったり、空気流れの速度損失が生じたりすることは無い。

そして、本発明の第１形態の真空ダイカスト装置は、
前記粉体制御弁（３０）は、更に、前記送出孔（１０Ａ）を前記溶融金属収容室（８Ｂ）に連通させず、かつ前記送出孔（１０Ａ）を前記粉体離型剤通路（３３）にも連通させない状態に切換えることができることを特徴とする。
この状態により、キャビティＣを真空状態に移行する真空引き工程が可能となる。

本発明の第２形態の真空ダイカスト装置は、
前記粉体制御弁（３０）は、円筒弁部（３１）と操作ロッド部（３２）を備え、
前記粉体離型剤通路（３３）の前記入口（３３Ａ）は、操作ロッド部（３２）の外面に形成されており、前記粉体離型剤通路（３３）の出口（３３Ｂ）は円筒弁部（３１）の外周面に形成されていることを特徴とする。
粉体制御弁（３０）の具体的構造を記載したものである。

本発明に係る真空ダイカスト装置のキャビティ内へ粉体離型剤を供給している状態の断面図である。本発明に係る真空ダイカスト装置の溶融金属をキャビティへ押出している状態の断面図である。従来例の真空ダイカスト装置の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に本発明の真空ダイカスト装置１００を表す。１は一方の製品面に相当する金型面１Ａが凹設された固定型入子であり、この固定型入子１は鋳造機の固定盤２に固定された固定母型３内に固定して配置される。４は、他方の製品面に相当する金型面４Ａが凹設された可動型入子であり、この可動型入子４は、ダイベース５を介して可動盤６に固定された可動母型７内に固定して配置される。

この固定型入子１と可動型入子４との対向面が当接することにより、固定型入子１の金型面１Ａと可動型入子４の金型面４Ａとによって、製品形状に相当するキャビティＣが形成される。８は、固定盤２を通過して固定母型３に固定されたスリーブであり、スリーブ８内にはプランジャ９が移動自在に配置されるとともにスリーブ８の右端近傍には溶融金属流入孔としての給湯孔８Ａが穿設されてスリーブ８内の溶融金属収容室８Ｂと連通する。

１０は、固定母型３に固定配置されたスプールブッシュであり、スプールブッシュ１０の右端はスリーブ８の左端に当接する。又、スプールブッシュ１０の左端は固定母型３の左端面上にあり、スプールブッシュ１０の左端から右端に向けて粉体制御弁ガイド孔Ｇ１が貫通して穿設され、この粉体制御弁ガイド孔Ｇ１の右端はスリーブ８内に臨んで連設される。更に、スプールブッシュ１０の左端近傍には粉体制御弁ガイド孔Ｇ１内に開口する送出孔１０Ａが貫通して穿設され、この送出孔１０Ａは、キャビティＣに接続する給湯道１１に連絡される。

可動母型７には、その右端から左端に向けてガイドブッシュ１２が固定配置され、このガイドブッシュ１２には、スプールブッシュ１０の粉体制御弁ガイド孔Ｇ１と同径で且つ同芯をなす粉体制御弁ガイド孔Ｇ２が貫通して穿設される。そして、可動母型７と固定母型３とが型締めされて、その対向面が当接された状態で、ガイドブッシュ１２の右端と、スプールブッシュ１０の左端とが当接し、ガイドブッシュ１２の粉体制御弁ガイド孔Ｇ２と、スプールブッシュ１０の粉体制御弁ガイド孔Ｇ１によって単一の粉体制御弁ガイド孔Ｇが同芯に形成される。
以上のように、スリーブ８とスプールブッシュ１０とガイドブッシュ１２により、可動金型組４、７及び固定金型組１、３を貫通して延在する１つのスリーブ体が構成される。

そして、スプールブッシュ１０及びガイドブッシュ１２内に形成される粉体制御弁ガイド孔Ｇ内には、粉体制御弁３０が移動自在に配置される。粉体制御弁３０は、その右端に粉体制御弁ガイド孔Ｇに密接する円筒弁部３１が形成され、円筒弁部３１から左方に向かって操作ロッド部３２が形成されている。

そして、粉体制御弁３０の内部には粉体離型剤通路（以下「粉体通路」と言う）３３が形成されている。粉体通路３３の入口３３Ａと出口３３Ｂはいずれも、粉体制御弁３０の外面に形成されている。粉体通路入口３３Ａは操作ロッド部３２の外面に形成されており、粉体通路出口３３Ｂは円筒弁部３１の外周面に形成されている。粉体通路３３は、入口３３Ａから粉体制御弁３０の軸中心に向かって径方向に延びる入口通路３３Ｄと、入口通路３３Ｄに対して直角に交差して粉体制御弁３０の軸方向に延びる主通路３３Ｃと、主通路３３Ｃに対して直角に交差して円筒弁部３１の外周面に向かって径方向に延びる出口通路３３Ｅと、で構成されている。

粉体通路出口３３Ｂは流路３４を介して粉体貯留源Ｔと接続され、粉体通路入口３３Ａは、粉体離型剤の塗布工程において送出孔１０Ａと対面してキャビティＣへの接続通路を形成する。

１８は、粉体制御弁３０に対向して配置されたエアーシリンダ、油圧シリンダ、スプリング等よりなる駆動装置であり、粉体制御弁３０の左右方向に対する位置制御を行なう。駆動装置１８の出力ロッド１８Ａの右端は粉体制御弁３０の操作ロッド部３２の左端に当接する。

２２は、一端がキャビティＣ内に開口し、他端が減圧装置としての真空ポンプＰに連絡された粉体又は空気吸引通路であり、該吸引通路は、駆動装置２３によって作動される開閉弁２４によって開閉制御される。

そして、粉体制御弁３０が粉体制御弁ガイド孔Ｇ内においてもっとも右方へ移動した状態において、粉体制御弁３０の円筒弁部３１は、スリーブ８と給湯道１１に連なる送出孔１０Ａを遮断し、送出孔１０Ａと粉体離型剤通路（以下、「粉体通路」と言う）３３とを連通する。又、粉体制御弁３０が粉体制御弁ガイド孔Ｇ内においてもっとも左方へ移動した状態において、円筒弁部３１は、スリーブ８と送出孔１０Ａを連通し、送出孔１０Ａと粉体通路３３とを遮断する。

次に本発明の真空ダイカスト装置１００を使用してダイカスト製品を製造するための各工程について説明する。真空ダイカスト鋳造における鋳造の１サイクルは、離型剤塗布工程、真空引き工程、注湯工程、射出工程、凝固工程、製品取出し工程、に大別される。離型剤塗布工程は、キャビティ内の金型面に離型剤を塗布する工程であり、真空引き工程は、キャビティ内を真空引きして真空状態に保持する工程であり、注湯工程はスリーブ内に注湯孔より溶湯を注ぐ工程であり、射出工程はスリーブ内に注湯された溶湯を、プランジャを移動させることによって給湯道を介してキャビティ内へ溶湯を射出する工程であり、凝固工程はキャビティ内へ射出された溶湯をキャビティ内にて固化させる工程であり、製品取出し工程はキャビティ内で固化した製品をキャビティより取出す工程である。

ここで各工程について詳述する。
まず離型剤の塗布工程について説明する。可動母型７を固定母型３に当接して型締めし、固定型入子１と可動型入子４とを当接してキャビティＣを形成する。このとき、プランジャ９はスリーブ８の右端にあって給湯孔８Ａは開放されている。そして駆動装置１８は、出力ロッド１８Ａを右方に伸ばし、粉体制御弁３０の操作ロッド部３２を右方へ押圧移動させることにより、粉体制御弁３０を図１において右方へ進めて保持する。この粉体制御弁３０の位置を第１位置と言う。この状態において、粉体制御弁３０の円筒弁部３１の右端３１Ａは、スリーブ８内に臨んで配置されるとともに円筒弁部３１はスリーブ８に臨むスプールブッシュ１０の粉体制御弁ガイド孔Ｇ１に密接して配置され、これによってスリーブ８と給湯道１１に連通する送出孔１０Ａが遮断される。一方、粉体制御弁３０内に形成された粉体通路３３と給湯道１１に連通する送出孔１０Ａとは粉体通路出口３３Ｂを介して連通される。

又、駆動装置２３を駆動することにより開閉弁２４を図において左方に移動させ吸引通路２２を開放し、吸引通路２２を介してキャビティＣと真空ポンプＰとを連通する。

そしてかかる状態において、真空ポンプＰを駆動することにより、吸引通路２２を介してキャビティＣ内の空気を吸引し、キャビティＣ内を減圧する。そして、このキャビティＣ内において低下した圧力は、給湯道１１、送出孔１０Ａ、粉体通路出口３３Ｂ、粉体通路３３、粉体通路入口３３Ａ、流路３４を介して粉体貯溜源Ｔに作用する。これにより、粉体貯溜源Ｔ内において、浮遊流動状態にある超微粒子固体よりなるワックス、タルク、黒鉛、等の粉体離型剤は、粉体通路３３を介して送出孔１０Ａ内へ吸出され、更に送出孔１０Ａより給湯道１１を介してキャビティＣ内へ吸出されてキャビティＣ内が粉体離型剤によって充満される。そしてキャビティＣ内にある粉体離型剤は、キャビティＣを形成する金型面１Ａ、４Ａに衝突して金型面に塗布される。一方、キャビティＣ内に残存する粉体離型剤は、吸引通路２２を介して真空ポンプＰ側に吸引されて排出される。

そして、真空ポンプＰによってキャビティＣ内を減圧する時間、いいかえると、キャビティＣ内に粉体離型剤を供給し、金型面に粉体離型剤を塗布する時間は、キャビティＣの金型面構造やキャビティＣの容量等によって適宜最適な時間に設定されるもので、この定められた時間の経過後において、次に記すように粉体通路出口３３Ｂを閉鎖する。この粉体通路出口３３Ｂが閉塞されると、粉体貯留源Ｔから粉体通路３３を経由してキャビティＣ内へ粉体離型剤が供給されることが停止される。

真空引き工程について説明する。
吸引通路２２は開閉弁２４により開状態のまま保持される。粉体制御弁３０は、前記塗布工程時の右方位置から少し左方へ移動して粉体通路出口３３Ｂを閉鎖して、粉体通路３３がキャビティＣと遮断される。この粉体制御弁３０の位置を第２位置と言う。この粉体通路出口３３Ｂが閉塞されると、粉体貯留源Ｔから粉体通路３３を経由してキャビティＣ内へ粉体離型剤が供給されることが停止される。そして、真空ポンプＰは引続いてキャビティＣ内の空気を吸引通路２２を介して吸引する。従ってキャビティＣは真空状態へ移行する。このキャビティＣ内の真空引き状態は、次に記すように、開閉弁２４が吸引通路２２を閉鎖するまで継続して行なわれる。真空引き工程により、粉体離型剤の塗布厚さを均一にすることができる。

注湯工程について説明する。
注湯工程において、粉体制御弁３０及びプランジャ９、開閉弁２４は離型剤塗布工程又は真空引き工程と同一状態にある。すなわち、粉体制御弁３０についてみると、粉体制御弁３０は第１位置又は第２位置にあって、円筒弁部３１がスプールブッシュ１０の粉体制御弁ガイド孔Ｇ１に密接して配置され、スリーブ８と送出孔１０Ａとを遮断している。又、プランジャ９についてみると、プランジャ９はスリーブ８の右端にあって給湯孔８Ａを開口している。そして、注湯孔８Ａからスリーブ８内にむけて金属溶湯を所望の量注入する。以上がスリーブ８内への金属溶湯の注湯工程であるが、かかる注湯工程は前記離型剤の塗布工程あるいは真空引き工程と同時に行なうことができる。これは、粉体制御弁３０が第１又は第２位置にあり、円筒弁部１４が、スリーブ８と送出孔１０Ａを遮断しているからである。

次に射出工程について説明する。
スリーブ８の右端にあるプランジャ９は、給湯孔８Ａを閉塞しつつ左方へ低速移動し、スリーブ８内の容積を徐々に減少させる。そしてプランジャ９は低速移動から高速移動に入る。このとき、駆動装置２３により開閉弁２４を右方へ移動させ吸引通路２２を閉鎖し、キャビティＣと真空ポンプＰとを遮断する。プランジャ９の低速移動から高速移動により、スリーブ８内の溶湯の圧力は上昇し、この溶湯圧力を粉体制御弁３０の右端３１Ａが受けて、粉体制御弁３０は駆動装置１８の右方向押圧力に抗して左方へ移動する。この粉体制御弁３０の位置を第３位置と言う。この粉体制御弁３０の左方向移動により、円筒弁部１４は、送出孔１０Ａとスリーブ８とを連通する。これにより、スリーブ８内にある昇圧された溶湯は、送出孔１０Ａ、給湯道１１を介して真空状態にあるキャビティＣ内に向けて一気に射出される。この状態は、図２に示される。

この粉体制御弁３０の左方移動の開始時期は、少なくともプランジャ９が高速移動後において行なわれるのが好ましい。又、粉体制御弁３０を左方へ移動する駆動力は、溶湯圧力を利用するものに代え、プランジャ９の位置を感知して電磁装置を動作して移動させてもよい。

そして、この射出工程終了後、型締め状態にて一定時間を経過することによってキャビティＣ内に射出された溶湯が冷却されて凝固する。これが凝固工程である。

次に製品取出し工程について説明する。可動母型７は固定母型３より離れて型開き状態となり、キャビティＣにおいて凝固して成形された製品は、例えば可動型入子４のキャビティＣの金型面４Ａに取り付いた状態で可動型入子４とともに移動し、しかる後に図示せぬ押し出しピンによって可動型入子４の金型面４Ａより押し出され、製品が取り外される。これが製品取出し工程である。

以上のように、金型キャビティ内への粉体離型剤の毎回供給量が安定しており、粉体離型剤を吸引するための空気流れの速度損失が生じにくく小型化した真空ダイカスト装置を提供することが可能となる。

９プランジャ
３０粉体制御弁
３３粉体離型剤通路
Ｐ真空ポンプ
Ｔ粉体貯留源

Claims

いずれか一方又は両方にキャビティ（Ｃ）を有する可動金型（４、７）及び固定金型（１、３）と、
前記キャビティ（Ｃ）の表面に塗布する粉体離型剤を貯留する粉体貯留源（Ｔ）と、
前記キャビティ（Ｃ）と開閉弁（２４）を介して連通する真空ポンプ（Ｐ）と、
前記可動金型（４、７）及び固定金型（１、３）を貫通して延在し、溶融金属を流入させるための溶融金属流入孔（８Ａ）と、溶融金属を収容する溶融金属収容室（８Ｂ）と、溶融金属又は粉体離型剤を前記キャビティ（Ｃ）内へ送出するための送出孔（１０Ａ）と、を持つスリーブ（８、１０、１２）と、
前記スリーブ（８、１０、１２）内を摺動して前記溶融金属収容室（８Ｂ）の溶融金属を前記送出孔（１０Ａ）から前記キャビティ（Ｃ）に向けて射出する溶融金属射出プランジャ（９）と、
粉体離型剤が通過する粉体離型剤通路（３３）を有し、前記スリーブ（８、１０、１２）内を往復動することにより、前記送出孔（１０Ａ）を前記溶融金属収容室（８Ｂ）と連通させる状態と、前記送出孔（１０Ａ）を前記粉体離型剤通路（３３）と連通させる状態とに切換える粉体制御弁（３０）と、
を備え、
前記粉体制御弁（３０）の前記粉体離型剤通路（３３）は、前記粉体制御弁（３０）の内部に形成され、前記粉体離型剤通路（３３）の入口（３３Ａ）と出口（３３Ｂ）は、前記粉体制御弁（３０）の外面に形成されており、
前記粉体制御弁（３０）は、更に、前記送出孔（１０Ａ）を前記溶融金属収容室（８Ｂ）に連通させず、かつ前記送出孔（１０Ａ）を前記粉体離型剤通路（３３）にも連通させない状態に切換えることができることを特徴とする真空ダイカスト装置（１００）。
前記粉体制御弁（３０）は、円筒弁部（３１）と操作ロッド部（３２）を備え、
前記粉体離型剤通路（３３）の前記入口（３３Ａ）は、操作ロッド部（３２）の外面に形成されており、前記粉体離型剤通路（３３）の出口（３３Ｂ）は円筒弁部（３１）の外周面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ダイカスト装置。