JP5292352B2

JP5292352B2 - 射出装置及びダイカストマシン

Info

Publication number: JP5292352B2
Application number: JP2010080766A
Authority: JP
Inventors: 雅道杉本
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011212692A

Description

本発明は、鋳造製品の不良を防止する射出装置及ダイカストマシンに関する。

ダイカストマシンに代表される鋳造金型を用いる鋳造装置は、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属の溶湯を射出スリーブ内に供給し、プランジャが移動することによってスリーブ内の溶湯を金型内へと高圧で射出する射出装置を備えている。

射出装置は、溶湯を金型内に射出した後に溶湯の冷却を促進するために、内部に冷却水を流通させることが一般的に行われている。

このような射出装置として、鋳込みスリーブ内を摺動するプランジャチップに冷却室を形成し、冷却室の内側面近傍に冷却水供給管とこの冷却水供給管を囲繞する保持筒との先端部を望ませ、前記保持筒に冷却水環流孔を穿設することを特徴するダイカストマシン（特許文献１参照。）が知られている。

実開昭５８−１８９０６８号公報

前述の特許文献１に記載されるような従来の射出装置では、プランジャ内に冷却水供給管を通しており、冷却水が常時通水されている。このような構造では、スリーブ内に溶湯を給湯するときや、溶湯をキャビティ内へと押し出すときにもプランジャチップ内に冷却水が流通するので、湯温が低下し、鋳造不良の原因となっていた。

これに対して、冷却水の通水のタイミングをダイカストマシンの制御信号等によって制御して、プランジャが前進したときのみ冷却水を通水するよう制御することも考えられる。

しかしながら、制御信号とプランジャの動作とのタイムラグや、プランジャの移動速度のバラツキ等により、通水タイミングを安定して制御できないという問題がある。また、通水タイミングを制御するための制御系や構造に対する変更が必要となり、コストが上昇するという問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コストを上昇させることなく、プランジャチップ内の通水のタイミングを制御することによって鋳造製品の不良を防止することできる射出装置及びダイカストマシンを提供することを目的とする。

本発明の一実施態様によると、金型空間内に射出される金属の溶湯を貯留する筒状のスリーブと、スリーブ内に摺動可能に装着されるとともに、冷却水が内部に流通可能なプランジャチップと、プランジャチップをスリーブ内で摺動させるとともに、プランジャチップに冷却水を供給可能なプランジャロッドと、プランジャチップとプランジャロッドとを連結するプランジャチップジョイントと、を備え、プランジャチップジョイントは、プランジャロッドによってプランジャチップがスリーブ内を前進した後、金型空間に溶湯が充填されてプランジャチップの前進が停止したときに、プランジャロッドの内部に流通する冷却水をプランジャチップへと流通させ、プランジャロッドによってプランジャチップがスリーブ内を後退するときに、冷却水の流通を停止させることを特徴とす。

本発明によると、プランジャチップジョイントが、溶湯が金型空間内へと充填されてプランジャチップの前進が停止したときにのみ、プランジャチップの内部へと冷却水を流通させることによって、射出時の溶湯の温度を低下させることなく、射出終了時の溶湯を冷却できるので、鋳造品の不良を防止することができる。また、この機構はプランジャチップジョイントの構造によって実現されるので、設備や制御回路の変更が必要なく、コストの増加を抑制することができる。

本発明の実施形態のダイカストマシンの構成を示す説明図である。本発明の実施形態のプランジャの後退時の説明図である。本発明の実施形態のプランジャの前進時の説明図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態のダイカストマシン１０の構成を示す説明図である。

ダイカストマシン１０は、固定プラテン１１及び可動プラテン１２と、これら固定プラテン１１及び可動プラテン１２にそれぞれ固定された金型２０（固定金型２１及び可動金型２２）と、これら固定金型２１と可動金型２２との間に形成された金型空間（キャビティ）２０Ａに、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属の溶湯を射出する射出装置３０とから構成される。

可動プラテン１２は、固定プラテン１１との相対位置を移動可能に構成される。可動プラテン１２が固定プラテン１１へと最も接近したときに固定金型２１と可動金型２２とが閉塞されて、キャビティ２０Ａが形成される。また、可動プラテン１２は、金型２０から鋳造製品を取り外す押出ピン１３を備える。

射出装置３０は、スリーブ３１と、スリーブ３１の内部を摺動可能なプランジャチップ３２と、プランジャチップ３２からキャビティ２０Ａとは反対方向に延びるプランジャロッド３３と、これらプランジャチップ３２とプランジャロッド３３とを連結するプランジャチップジョイント３４とから構成される。

スリーブ３１は、内部に略円筒形の空洞部３１Ａが形成されており、この空洞部３１Ａをプランジャチップ３２が筒方向に摺動する。また、スリーブ３１は、ラドル２４から溶湯を供給する給湯口３１Ｂが上方に開口している。

プランジャロッド３３には図示しない駆動装置が接続されており、この駆動装置によってプランジャロッド３３が移動することによって、スリーブ３１内をプランジャチップ３２が摺動する。

プランジャチップ３２は、高温の溶湯に繰り返し晒され、また射出時にプランジャロッド３３の高圧を受けるため、溶損が発生する。そのため、プランジャチップ３２は、プランジャチップジョイント３４から容易に取り外して交換することができるように、例えばネジ止めによって構成されている。

このように構成されたダイカストマシン１０は、次のように動作する。

まず、可動プラテン１２を固定プラテン１１側へと移動させて固定金型２１と可動金型２２とを閉塞し、キャビティ２０Ａを形成する。

次に、ラドル２４から溶湯を給湯口３１Ｂに供給する。溶湯が供給された後、プランジャロッド３３が、プランジャチップ３２をキャビティ２０Ａ側へと前進させる。これにより、溶湯がキャビティ２０Ａ内に射出される。

キャビティ２０Ａに溶湯が充填されるとプランジャチップ３２の前進は停止する。このとき、プランジャロッド３３によってプランジャチップ３２に高圧を与えることで、鋳造製品の強度及び精度を向上する。

キャビティ２０Ａの溶湯は、金型２０の熱伝導により冷却される。また、スリーブ３１に残留する溶湯はプランジャチップ３２内部を流通する冷却水によって冷却される。これにより、凝固点以下となった溶湯が凝固する。

溶湯が十分に冷却して金型２０内及びスリーブ３１内の溶湯が凝固した後、可動プラテン１２を移動させてキャビティ２０Ａを解放し、押出しピン１３によって形成された鋳造品を取り外す。その後、次の工程に備えて、剥離剤の塗布やエアブロー等の処理を行う。

このような工程によって、ダイカストマシン１０による鋳造が行われる。

前述のように、射出装置３０のプランジャチップ３２は、溶湯の冷却を促進することを目的として冷却水を流通させている。

プランジャチップ３２は、図２で後述するように、内部に冷却室３２Ａを有している。プランジャロッド３３から供給された冷却水は、プランジャチップジョイント３４を介して冷却室３２Ａへと流通する。プランジャチップ３２は、この冷却水によってプランジャチップ３２の端部から溶湯を冷却して、溶湯の凝固を促進する。

ところで、スリーブ３１に溶湯を注湯するときや、プランジャチップ３２を前進させて溶湯をキャビティ２０Ａ内へと射出するときには、湯温が低下すると鋳造不良の原因となる。そのため、このような場合には冷却水を流通させないように制御することが望ましい。

そこで、本発明の実施形態では、以下に説明するような特徴的な構成によって、必要なとき以外には溶湯を冷却しないように冷却水の流通を制御するように構成した。

図２は、本発明の実施形態のプランジャチップジョイント３４の構成を示す説明図である。

プランジャチップ３２は、スリーブ３１の空洞部３１Ａの内周に密接するように、その外形が円筒形状を有している。また、プランジャチップジョイント３４及びプランジャロッド３３は、空洞部３１Ａの内周と干渉しないように、プランジャチップ３２の外周よりも小さい径の円筒形状に形成されている。

プランジャチップジョイント３４は、これらプランジャチップ３２とプランジャロッド３３との間に配置され、これらを連結するために双方にネジ加工されている。

なお、プランジャチップジョイント３４は、プランジャチップ３２の交換を容易とするために、工具の掛りとなる二面幅を設けたり多角形としてもよい。

プランジャチップジョイント３４は、プランジャロッド３３と螺合するロッド側ボディ５２と、プランジャチップ３２と螺合するチップ側ボディ５１とによって構成されている。チップ側ボディ５１は、ロッド側ボディ５２のプランジャチップ３２側に形成された凹部５３に嵌挿されるとともに、ロッド側ボディ５２に対してチップ側ボディ５１が摺動するように構成されている。

チップ側ボディ５１は、バネ５４によってプランジャチップ３２側に付勢されている。また、ロッド側ボディ５２には、チップ側ボディ５１のプランジャチップ３２側への移動を規制するリング状部材５５が備えられている。リング状部材５５とロッド側ボディ５２とは、複数のボルト５６によって固定されている。

なお、後述するように、プランジャチップ３２が溶湯を射出してキャビティ２０Ａの内部に溶湯が充填され、プランジャチップ３２の前進が停止したときに、プランジャロッド３３の前進による圧力によって、チップ側ボディ５１がバネ５４の付勢力に抗してロッド側ボディ５２側へと摺動する。

プランジャロッド３３は、その軸心部分に、プランジャチップ３２に冷却水を供給する冷却水供給路３３１が貫通している。また、冷却水供給路３３１の周囲には、プランジャチップ３２へと流通した冷却水を排水する冷却水排水路３３２が貫通している。冷却水供給路３３１には、冷却水供給管５７が嵌挿されている。

また、冷却水供給管５７は、その終端が、ロッド側ボディ５２の凹部５３のプランジャロッド３３側の最奥部に形成されている拡径部５８へと開放している。また、拡径部５８のプランジャチップ３２側には、拡径部５８よりも径が縮小された縮径部５９が形成されている。

縮径部５９には、チップ側ボディ５１から延設された延設部６３が摺動可能に装着されている。

プランジャロッド３３の冷却水排水路３３２は、ロッド側ボディ５２の冷却水排水路６０に連通している。

チップ側ボディ５１は、その軸心部にプランジャチップ３２の冷却室３２Ａに冷却水を供給する冷却水供給路６１が貫通している。また、冷却水供給路６１の周囲には、プランジャチップ３２の冷却室３２Ａから冷却水を排水する冷却水排水路６２が貫通している。

延設部６３の軸心部に備えられる冷却水供給路６１は、プランジャロッド３３側の端部が閉塞されている。この端部は、周方向に複数の連通孔６１Ａが開口されている。

連通孔６１Ａは、周囲がロッド側ボディ５２の縮径部５９によって囲繞されており、この縮径部５９によって冷却水が流通不可能に閉塞されている。

なお、チップ側ボディ５１がバネ５４の付勢力に抗してプランジャロッド３３側へと摺動したときは、延設部６３が摺動して、連通孔６１Ａが縮径部５９よりも拡径部５８側へと移動する。このとき、連通孔６１Ａと拡径部５８とが連通するので、冷却水供給管５７から供給される冷却水が連通孔６１Ａを介して冷却水供給路６１へと流通可能となる。

冷却水排水路６２は、チップ側ボディ５１の摺動位置にかかわらず、常にロッド側ボディ５２の冷却水排水路６０に連通する複数の連通孔６２Ａを備えている。この連通孔６２Ａによって、プランジャチップ３２の冷却室３２Ａの冷却水は、冷却水排水路６２、冷却水排水路６０及び冷却水排水路３３２を介して排水される。

なお、冷却水供給路６１のプランジャチップ３２側には、冷却水をプランジャチップ３２の端部により近い側へと流通させる目的で、パイプ６５が延設されている。

プランジャチップ３２とチップ側ボディ５１とが接合する面には、パッキン溝６６Ａが形成されており、パッキン溝６６Ａにパッキン６６が嵌合されている。また、ロッド側ボディ５２とプランジャロッド３３とが接合する面には、パッキン溝６７Ａが形成されパッキン６７が嵌合されている。また、チップ側ボディ５１の延設部６３とロッド側ボディ５２とが接合する面には、二列のパッキン溝６８Ａにパッキン６８が嵌合されている。これらパッキン６６、６７、６８は、冷却水が外部に漏出することを防止する。

バネ５４は、コイルバネによって構成されており、チップ側ボディ５１のうち、ロッド側ボディ５２の凹部５３に収容される部位の周囲に配置される。バネ５４の周囲は、ロッド側ボディ５２の凹部５３に囲まれた空間が存在し、これがバネ室５４Ａを形成する。なお、チップ側ボディ５１が摺動するときにバネ室５４Ａの体積が変化するため、空気量を調節するための空気穴６９がチップ側ボディ５１に貫通されている。

このように構成されたプランジャチップジョイント３４は、プランジャチップ３２が停止しているとき、又は、プランジャロッド３３によってプランジャチップ３２が溶湯をキャビティ２０Ａ内に射出するために前進しているときは、図２に示すように、バネ５４の付勢力がプランジャロッド３３の前進による圧力を上回って、延設部６３の周囲に存在する縮径部５９によって連通孔６１Ａが塞がれ、冷却水がプランジャチップ３２へと流通することを制限する。

一方、溶湯の射出が完了し、キャビティ２０の内部に溶湯が充填されて、プランジャチップ３２の前進が停止したときは、図３に示すように、プランジャロッド３３による前進による圧力がバネ５４の付勢力を上回って、チップ側ボディ５１がバネ５４の付勢力に抗してプランジャロッド３３側へと摺動する。チップ側ボディ５１は、ロッド側ボディ４２の凹部５３の突き当たり面に突き当たって止まる。

このとき、延設部６３の連通孔６１Ａが、縮径部５９を超えて拡径部５８に移動するので、連通孔６１Ａが拡径部５８に開口する。これにより、冷却水が、冷却水供給管５７から連通孔６１Ａを介して冷却水供給路６１へと流通する。従ってプランジャチップ３２の冷却室３２Ａに冷却水が流通する。

なお、このバネ５４の付勢力は、溶湯の射出が完了し、キャビティ２０Ａ内部に溶湯が充填されて、プランジャロッド３３によるプランジャチップ３２の前進が停止したときに、プランジャロッド３３の前進による圧力によってチップ側ボディ５１がロッド側ボディ５２へと摺動するような力に設定する。

鋳造完了後は、プランジャロッド３３によってプランジャチップ３２が後退する。このときは、再びバネ５４の付勢力によってチップ側ボディ５１がプランジャチップ３２側に摺動する。これによって連通孔６１Ａが縮径部５９によって閉塞されて、プランジャチップ３２への冷却水の流通が停止する。

以上のように構成された本発明の実施形態のダイカストマシンは、溶湯をキャビティ２０Ａ内に射出する射出装置３０において、プランジャチップ３２とプランジャロッド３３とを連結するプランジャチップジョイント３４に、溶湯をキャビティ２０Ａへと充填してプランジャチップ３２の移動が停止したときのみ、冷却水を、プランジャチップ３２の冷却室３２Ａに流通するように構成した。

このように構成することによって、溶湯の冷却の促進が必要な場合にのみ、プランジャチップ３２を冷却し、それ以外の状態（例えば、スリーブ３１内部への溶湯の供給、溶湯の射出、プランジャチップ３２の後退）にはプランジャチップ３２を冷却しないので、溶湯の油温を低下させることがなく、鋳造製品の品質を向上することができる。

また、溶湯の射出後にプランジャチップ３２に冷却水を流通させてプランジャチップ３２の端部を急冷するので、溶湯の凝固を促進することができ、金型２０の開き時間を短縮して、生産性を向上することができる。

また、本発明の実施形態のプランジャチップジョイント３４は、プランジャチップ３２の前進及び後進という機械的な動作のみによって冷却水の流通を制御するので、電気的な制御を新たに追加する必要がなない。また、プランジャチップジョイント３４は、既存のプランジャチップ３２とプランジャロッド３３との間に接続するだけでよいので、他の設備投資を必要としない。

従って、設備コストを上昇することなく、溶湯の冷却を促進のための冷却水の流通を適切なタイミングに制御することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

１０ダイカストマシン（鋳造装置）
１１固定プラテン
１２可動プラテン
２０金型
２０Ａキャビティ（金型空間）
３０射出装置
３１スリーブ
３２プランジャチップ
３３プランジャロッド
３４プランジャチップジョイント

Claims

金型空間内に射出される金属の溶湯を貯留する筒状のスリーブと、
前記スリーブ内に摺動可能に装着されるとともに、冷却水が内部に流通可能なプランジャチップと、
前記プランジャチップを前記スリーブ内で摺動させるとともに、前記プランジャチップに冷却水を供給可能なプランジャロッドと、
前記プランジャチップと前記プランジャロッドとを連結するプランジャチップジョイントと、
を備え、
前記プランジャチップジョイントは、
前記プランジャロッドによって前記プランジャチップが前記スリーブ内を前進した後、前記金型空間に前記溶湯が充填されて前記プランジャチップの前進が停止したときに、前記プランジャロッドの内部に流通する前記冷却水を前記プランジャチップへと流通させ、
前記プランジャロッドによって前記プランジャチップが前記スリーブ内を後退するときに、前記冷却水の流通を停止させることを特徴とする射出装置。
前記プランジャチップジョイントは、前記プランジャチップに結合されるチップ側ボディと、前記プランジャロッドに結合されるロッド側ボディと、前記チップ側ボディを前記プランジャチップ側へと付勢する付勢手段と、からなり、
前記ロッド側ボディは、前記プランジャロッドに備えられる冷却水の供給路に連通する拡径部と、前記拡径部よりも前記チップ側ボディ側に位置し、前記拡径部よりも内径が小さく形成された縮径部と、を備え、
前記チップ側ボディは、前記縮径部の内側に密接すると共に前記縮径部を摺動可能に配置され、前記チップジョイントの内部へと連通する連通孔を備えた延設部を備え、
前記プランジャロッドによってプランジャチップが前記スリーブ内を前進して、前記金型空間に前記溶湯が充填されて前記プランジャチップの前進が停止したときに、前記付勢手段の付勢力に抗して前記チップ側ボディが前記ロッド側ボディに摺動し、前記延設部が前記縮径部から前記拡径部へと移動して前記連通孔が前記冷却水通路と連通することによって、前記プランジャロッドから供給される冷却水が前記プランジャチップの内部へと流通することを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
固定金型を固定する固定プラテンと、可動金型を固定する可動プラテンと、前記固定金型と可動金型との間に形成される金型空間内に溶湯を射出する前記請求項１又は２に記載の射出装置と、から構成されることを特徴とするダイカストマシン。