JP5768616B2 - ダイカスト装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト装置に関し、具体的には、金型のキャビティ内を減圧して行うダイカスト鋳造技術に関する。

従来のダイカスト鋳造においては、給湯口を有する射出スリーブ内に、給湯口を通して溶湯を定量給湯し、この給湯終了後、所定のタイミングで駆動手段により射出チップを前進させ、射出スリーブから金型のキャビティへ溶湯を高圧で射出する技術が用いられている（例えば、特許文献１から特許文献４を参照）。

特開２００３−２４５７６８号公報 特開平４−２５８３５７号公報 特開２００２−２３９７０８号公報 特開２００４−１６７４９９号公報

前記特許文献１で開示されるダイカスト装置においては、溶湯保持炉からラドルで溶湯を汲み上げ、このラドルによって射出スリーブの給湯口に給湯するように構成されている。

しかし、特許文献１に開示される構成では、ラドルで汲み上げる溶湯の量を調節することが困難であるため、給湯精度を高めることが難しかった。また、ラドルから射出スリーブに給湯する際に溶湯が大気に触れるため、溶湯の温度が低下したり、溶湯に発生する酸化膜や溶解水素などのガスによって製品の品質が低下したりするという問題があった。

一方、前記特許文献２及び特許文献３で開示されるダイカスト装置においては、溶湯管と射出スリーブの給湯口とを直接接合し、この給湯管を介して給湯することにより、溶湯が大気に触れないように構成されている。

しかし、射出スリーブは高温の溶湯が給湯されるため、使用によって熱による変形が生じ、この変形により射出時に振動が発生しやすくなる。特許文献２及び特許文献３に開示される構成では、射出スリーブに直接接合されている給湯管やその接合部が、射出時の摩耗や振動によって破損するという問題があった。

また、前記特許文献４で開示されるダイカスト装置においては、溶湯管と射出スリーブの給湯口との間にカバーを設け、給湯する際に溶湯が大気に触れないように構成されている。

しかし、特許文献４に開示される技術によれば、給湯管は射出スリーブに対して直接連結されていないため、給湯管を別途支持する構成が必要となる。また、給湯時における溶湯の熱や、キャビティの減圧時における圧力に対して、カバーの強度が不足し、破損する可能性があった。

本発明は上記の問題を鑑み、簡易な構成で、製品の品質、射出スリーブへの給湯精度、及び、耐久性を維持するとともに、射出時の摩耗や振動の影響を低減させることができる、ダイカスト装置を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、キャビティが形成された金型と、給湯口が形成され、前記キャビティに連通された射出スリーブと、支持軸の先端部に配設されて、該支持軸を前記射出スリーブに挿通することにより、前記射出スリーブの内部を軸心方向に摺動可能に構成された、射出チップと、前記キャビティ内に連通された、減圧手段と、溶湯を内部に貯溜する溶湯保持炉と、前記溶湯保持炉から溶湯を汲み上げるポンプと、その下端部が前記給湯口の周縁部と連結されることにより前記射出スリーブの内部と連通する、振動吸収部を備えた中継管と、その一端が前記ポンプに接続され、その中途部が前記中継管の上端部と連結され、その他端が前記中継管の内側に挿通されることにより前記振動吸収部よりも前記射出スリーブにおける前記射出チップの摺動部分に近接して配置される、給湯管と、を具備し、前記ポンプにより前記溶湯保持炉から前記給湯管を介して前記射出スリーブ内に供給した溶湯を前記射出チップにより押し出して、前記減圧手段で減圧した前記キャビティ内へ射出する射出動作を行うことにより鋳造を行うものである。

また、請求項２においては、前記給湯管の前記他端は、溶湯の射出方向に向かって屈曲するものである。

また、請求項３においては、前記中継管は、断熱部材を介して前記射出スリーブに連結されるものである。

また、請求項４においては、前記溶湯保持炉は、溶湯を大気から遮断した状態で溶湯を貯溜するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明により、ダイカスト装置において、簡易な構成で、製品の品質、射出スリーブへの給湯精度、及び、耐久性を維持するとともに、射出時の摩耗や振動の影響を低減させることができる。

一実施形態に係るダイカスト装置を示す概略断面図。 同じくダイカスト装置の給湯口部分を示す拡大断面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ給湯時、減圧時、射出時におけるダイカスト装置を示す概略断面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

［ダイカスト装置３０の構成］
本発明の一実施形態に係るダイカスト装置３０について、図１を用いて説明する。本明細書では便宜上、図１における右側をダイカスト装置３０の右側方、左側をダイカスト装置３０の左側方として説明する。

図１に示すごとく、ダイカスト装置３０における金型１にはキャビティ４が形成され、該キャビティ４に連通された略円筒形状の射出スリーブ２が左側方に突出して付設されている。そして、該射出スリーブ２内にて短円柱状の射出チップ３を右側方に摺動させ、射出スリーブ２内に供給されたアルミニウムなどの溶湯５を押し出してキャビティ４内に射出する構造としている。

射出スリーブ２には、給湯口６が形成されており、この給湯口６から溶湯５が後述する給湯管４１・４２を介して射出スリーブ２内に供給される。
支持軸９は射出スリーブ２に挿通され、エアシリンダや油圧シリンダ等からなる図示せぬアクチュエータによって進退するように制御されている。そして、支持軸９の先端部に配設された射出チップ３が射出スリーブ２の内部を軸心方向に摺動する構造となっている。

金型１には、キャビティ４内に通じ、キャビティ４内の空気を吸引するための吸引口１６が設けられている。また、キャビティ４と吸引口１６を結ぶ経路には、シャットバルブ１７が設けられている。吸引口１６が減圧手段（本実施例では減圧タンク２１及び真空ポンプ２２）に接続されることにより、減圧手段はキャビティ４内と連通される。減圧タンク２１と吸引口１６との接続経路上には該接続経路を開閉する開閉バルブ２３が設けられている。そして、その接続経路上の開閉バルブ２３を射出制御と連動して開くことよって、キャビティ４の減圧が開始されるようになっている。

ダイカスト装置３０は、溶湯５を内部に貯溜する溶湯保持炉５０と、この溶湯保持炉５０内の溶湯５に約４５度の角度でその一端が挿入されて、溶湯保持炉５０から溶湯５を汲み上げる電磁ポンプ４０と、を備える。電磁ポンプ４０は内周部がセラミックで形成され、射出制御と連動して内蔵するコイルに電圧を加えることにより電磁力で溶湯５を汲み上げる。なお、本実施形態においてはポンプとして電磁ポンプ４０を用いるが、回転子を使うターボ形ポンプや容積ポンプなどの他のポンプを用いる構成とすることも可能である。また、本実施形態において溶湯保持炉５０は、溶湯５を大気から遮断した状態で溶湯を貯溜している。

また、ダイカスト装置３０は、その一端である上端が電磁ポンプ４０に接続されて、他端である下端が給湯口６に対向する箇所に位置する、セラミック製の給湯管４１・４２を備える。詳細には、給湯管４１・４２は上側給湯管４１及び下側給湯管４２が連結されることにより構成されている（以下、上側給湯管４１と下側給湯管４２とを総称して給湯管４１・４２と記載する）。そして、上側給湯管４１はその上端部が電磁ポンプ４０の上端部に接続され、射出スリーブ２の側に向かって傾斜するように配置される。さらに、下側給湯管４２の上端部が上側給湯管４１の下端部に接続され、給湯口６に対して直交するように配置される。

そして、給湯管４１・４２は、振動吸収部である蛇腹構造のベローズ６１ｃを備えた中継管６１を介して、射出スリーブ２に連結される。具体的には、射出スリーブ２の給湯口６に連通する管状に形成された、金属製又はセラミック製の断熱部材７１を、射出スリーブ２に配設する。つまり、中継管６１は、断熱部材７１を介して射出スリーブ２に配設される。

さらに、断熱部材７１の上側に中継管６１を配設し、この中継管６１で上側給湯管４１と下側給湯管４２の接続部分を支持する。即ち、中継管６１における給湯管４１・４２の側である上端部は、給湯管４１・４２の中途部である、上側給湯管４１と下側給湯管４２の接続部分に連結され、給湯管４１・４２の他端部である下側給湯管４２の下端部は、給湯口６の近傍に位置するのである。

中継管６１による給湯管４１・４２の支持構造について、図２を用いてより詳細に説明する。
断熱部材７１は、本体部分である管状部７１ｂよりも下側が、管状部７１ｂに対して直交する筒状部分である固定筒７１ｃとして形成されており、この固定筒７１ｃの内周部に射出スリーブ２の開放端部２ａ（図２における左側端部）を挿入可能に構成されている。また、固定筒７１ｃの一端である左端部には、固定突起部７１ｄが内側に突出して形成されている。そして、この固定突起部７１ｄが開放端部２ａの左端面に当接するまで、射出スリーブ２の左端部を固定筒７１ｃの内部に挿入することにより、断熱部材７１の位置が固定され、断熱部材７１の管状部７１ｂの位置が給湯口６と一致するのである。また、管状部７１ｂの上端には、外側に向かってフランジ部７１ａが形成されている。

中継管６１は、管状の蛇腹構造であるベローズ６１ｃと、その上端で外側に向かって形成された上側フランジ部６１ａと、その下端で外側に向かって形成された下側フランジ部６１ｂと、を備える。ベローズ６１ｃは伸縮可能及び屈曲可能に形成されており、中継管６１における上端部又は下端部における変形や振動を吸収するように形成されている。

そして、下側フランジ部６１ｂが断熱部材７１のフランジ部７１ａと接続されることにより、中継管６１と断熱部材７１とが連結される。本実施形態においては、下側フランジ部６１ｂと断熱部材７１のフランジ部７１ａとをボルトとナットによって締結する構成としている。ただし、これらの接続方法については限定されるものではなく、他の接続治具を用いて接続する構成としても差し支えない。また、中継管６１の下端部を断熱性の高い素材で形成することにより、断熱部材７１を配置しない構成とすることも可能である。

一方、上側給湯管４１の下端部には外側に突出する接続フランジ部４１ａが形成され、下側給湯管４２の上端部には外側に突出する接続フランジ部４２ａが形成されている。そして、接続フランジ部４１ａ及び接続フランジ部４２ａが対向して当接した状態で、中継管６１の上側フランジ部６１ａにボルト・ナット等の接続治具で接続されることにより、中継管６１で上側給湯管４１と下側給湯管４２の接続部分が支持されるのである。なお、本実施形態においては、給湯管４１・４２の他端部である下側給湯管４２の下端部４２ｂは、溶湯５の射出方向である右側方に向かって屈曲して形成されている。

また、本実施形態においては各部位におけるシール性を確保するために、接続フランジ部４１ａと接続フランジ部４２ａとの間、接続フランジ部４２ａと上側フランジ部６１ａとの間、下側フランジ部６１ｂとフランジ部７１ａとの間、管状部７１ｂの内周面と射出スリーブ２の外周面との間、のそれぞれに、黒鉛系素材で形成されたパッキン８１、８２、８３、８４ａ・８４ｂが介挿されている。

本実施形態に係るダイカスト装置３０は上記の如く構成されて、減圧手段により、キャビティ４の内部を減圧した状態で、電磁ポンプ４０により溶湯保持炉５０から給湯管４１・４２を介して射出スリーブ２の内部に供給した溶湯５を、射出チップ３により右側方に押し出してキャビティ４内へ射出する射出動作を行うことにより、鋳造を行うのである。

［ダイカスト装置３０による減圧鋳造方法］
次に、図３を用いて、上記のダイカスト装置３０による減圧鋳造プロセスについて説明する。
まず図３（ａ）に示す如く、ダイカスト装置３０における溶湯の給湯時では、電磁ポンプ４０の電磁力により溶湯５が汲み上げられ、給湯管４１・４２を介して給湯口６から射出スリーブ２内に溶湯５が供給される。
また、射出チップ３の射出方向側先端部は、給湯口６よりも手前の位置に配置されるようにして、給湯口６が完全に開放された状態とする。また、開閉バルブ２３は閉じた状態とし、減圧は行われない状態とする。

次に図３（ｂ）に示す如く、ダイカスト装置３０における減圧時では、開閉バルブ２３が開かれ、キャビティ４の減圧が開始される。

そして、図３（ｃ）に示す如く、ダイカスト装置３０における射出時には、射出チップ３の射出動作により、溶湯５が所定の減圧度が確保されたキャビティ４内へと射出される。この射出が行われる間も、開閉バルブ２３が開かれることにより、キャビティ４の空気の吸引が継続される。

このように、減圧工程において減圧手段によりキャビティ４内の空気を吸引した状態で、射出工程として溶湯５がキャビティ４内へ射出される。その後、射出チップ３が射出側に移動しきった後に、開閉バルブ２３が閉じられて、減圧が終了した状態となる。さらに、キャビティ４内の製品が凝固したら、型開きをして製品の取り出しが行われる。

また、射出完了後は、射出チップ３は図１に示す状態に引き戻されるが、この際に、射出スリーブ２内にゴミや溶湯５の欠片等が存在する場合には、これらが射出チップ３の背面によって押し戻されるようにして除去され、射出スリーブ２の開放端部２ａから掻き出される。

このように、射出チップ３の後退動作によって、射出スリーブ２内の内周面を清浄な状態とすることができる。そして、ゴミ等の除去により、次回の射出時においては不純物の混在を抑制することが可能となり、ひいては品質の向上を図ることができることとなる。

本実施形態に係るダイカスト装置３０においては、溶湯５の給湯量を電磁ポンプ４０で制御するため、給湯精度を高めることが可能となる。具体的には、ラドルで汲み上げる溶湯の量を調節する構成と比較して、給湯誤差率を２％程度向上させることができたのである。

また、本実施形態に係るダイカスト装置３０においては、溶湯５が溶湯保持炉５０から電磁ポンプ４０及び給湯管４１・４２を介して射出スリーブ２内に給湯され、給湯時に溶湯５が大気に触れないように構成されている。このため、溶湯５の温度が低下することや、溶湯５に発生する酸化膜や溶解水素などのガスによって製品の品質が低下することを防止できる。具体的には、溶湯保持炉５０における溶湯５の温度と給湯口６における溶湯５の温度との差を数度少なくすることができた。また、鋳造後の製品内におけるガス（水素系ガス及び窒素系ガス）の量を数分の一に低減させることができたのである。

さらに、本実施形態に係るダイカスト装置３０においては、給湯管４１・４２が、伸縮可能及び屈曲可能に形成された振動吸収部であるベローズ６１ｃを備えた中継管６１を介して、射出スリーブ２に連結される。これにより、ベローズ６１ｃで射出スリーブ２における変形や振動を吸収するように構成されている。

上記の如く、射出スリーブ２が使用によって熱による変形が生じたり、この変形により射出時に振動が発生したりしても、射出スリーブ２における変形や振動をベローズ６１ｃで吸収する構成としているのである。即ち、給湯管４１・４２やその接合部が、射出時の摩耗や振動によって破損することを防止できるのである。

さらに、本実施形態に係るダイカスト装置３０においては、給湯管４１・４２は射出スリーブ２に対して直接連結されているため、給湯管４１・４２を別途支持する構成が不要となる。また、ベローズ６１ｃを備えた中継管６１は、給湯時における溶湯５の熱や、キャビティ４の減圧時における圧力に対して、充分な強度を有しており、それらによって破損することがないのである。

即ち、本実施形態に係るダイカスト装置３０によれば、簡易な構成で、製品の品質、射出スリーブ２への給湯精度、及び、耐久性を維持するとともに、射出時の摩耗や振動の影響を低減させることができるのである。

また、本実施形態においては、中継管６１における給湯管４１・４２の側である上端部は、給湯管４１・４２の中途部である、上側給湯管４１と下側給湯管４２の接続部分に連結され、給湯管４１・４２の他端部である下側給湯管４２の下端部４２ｂは、給湯口６の近傍に位置している。

このように、給湯管４１・４２の下端部が射出スリーブ２の給湯口６の近傍にまで延びているため、射出スリーブ２内に給湯された際の溶湯５の飛散を防止することができる。また、中継管６１は直接溶湯５に触れることがないため、中継管６１を溶湯５の高熱から保護することができる。

また、本実施形態においては、給湯管４１・４２の他端部である下側給湯管４２の下端部４２ｂは、溶湯５の射出方向である右側方に向かって屈曲して形成されている。これにより、溶湯５を射出スリーブ２の内部において射出方向と同じ方向（図１中の右側）に給湯することができ、溶湯５の飛散を防止できる。

また、本実施形態においては、中継管６１は、断熱部材７１を介して射出スリーブ２に配設される。これにより、中継管６１が射出スリーブ２の高熱にさらされることを防止することができ、中継管６１の耐久性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態においては、溶湯保持炉５０は、溶湯５を大気から遮断した状態で溶湯を貯溜している。これにより、ダイカスト装置３０の全体で溶湯５が大気にさらされることを防止し、鋳造製品の品質低下を防止できる。

１ 金型
２ 射出スリーブ
３ 射出チップ
４ キャビティ
６ 給湯口
３０ ダイカスト装置
４０ 電磁ポンプ
４１ 第一給湯管
４２ 第二給湯管
６１ 中継管

Claims (4)

1. キャビティが形成された金型と、
   給湯口が形成され、前記キャビティに連通された射出スリーブと、
   支持軸の先端部に配設されて、該支持軸を前記射出スリーブに挿通することにより、前記射出スリーブの内部を軸心方向に摺動可能に構成された、射出チップと、
   前記キャビティ内に連通された、減圧手段と、
   溶湯を内部に貯溜する溶湯保持炉と、
   前記溶湯保持炉から溶湯を汲み上げるポンプと、
   その下端部が前記給湯口の周縁部と連結されることにより前記射出スリーブの内部と連通する、振動吸収部を備えた中継管と、
   その一端が前記ポンプに接続され、その中途部が前記中継管の上端部と連結され、その他端が前記中継管の内側に挿通されることにより前記振動吸収部よりも前記射出スリーブにおける前記射出チップの摺動部分に近接して配置される、給湯管と、を具備し、
   前記ポンプにより前記溶湯保持炉から前記給湯管を介して前記射出スリーブ内に供給した溶湯を前記射出チップにより押し出して、前記減圧手段で減圧した前記キャビティ内へ射出する射出動作を行うことにより鋳造を行う、
   ことを特徴とする、ダイカスト装置。
2. 前記給湯管の前記他端は、溶湯の射出方向に向かって屈曲する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のダイカスト装置。
3. 前記中継管は、断熱部材を介して前記射出スリーブに連結される、
   ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のダイカスト装置。
4. 前記溶湯保持炉は、溶湯を大気から遮断した状態で溶湯を貯溜する、
   ことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか１項に記載のダイカスト装置。

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