JP6115504B2 - Die casting apparatus and die casting method - Google Patents
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本発明は、ダイカスト鋳造装置及びダイカスト鋳造方法の技術に関する。 The present invention relates to a technique of a die casting apparatus and a die casting method.
ダイカストは、金型に射出装置によって溶融金属(アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等)を高圧で注入し、金型で溶解金属を急速に凝固させ、金型からダイカスト製品として取り出す金型鋳造方法である。ダイカストでは、ダイカスト製品(特に厚肉部)の密度が小さくなることによって、鋳巣(ダイカスト製品内部の空洞)が生じるダイカスト不良が課題となっている。 Die casting is a mold casting method in which molten metal (aluminum, zinc, magnesium, etc.) is injected into a mold by an injection device at a high pressure, the molten metal is rapidly solidified in the mold, and is taken out from the mold as a die cast product. In die casting, there is a problem of die casting failure in which a cast hole (cavity inside the die cast product) is generated due to a decrease in the density of the die cast product (particularly a thick portion).
このようなダイカスト不良を解決すべく、ダイカスト鋳造装置では、金型に押しピン構造を設け、射出装置による射出充填後にダイカスト製品の厚肉部を加圧し、厚肉部の密度を向上して鋳巣の発生を低減している(押しピン加圧構造)。 In order to solve such a die casting defect, in a die casting apparatus, a die is provided with a push pin structure, and after injection filling by the injection device, the thick part of the die cast product is pressed to improve the density of the thick part. Nest generation is reduced (push pin pressing structure).
しかし、上述した押しピン加圧構造のダイカスト鋳造装置では、ピンで押した部分の密度は向上するものの、それ以外の部分には押しピン加圧構造による加圧力が作用しないため、ダイカスト製品全体の密度を向上することができない。 However, in the above-described die casting apparatus with a pressing pin pressurization structure, although the density of the portion pressed with the pin is improved, the pressurizing force due to the presspin pressurizing structure does not act on the other portions. The density cannot be improved.
このようなダイカスト不良を解決すべく、溶湯を射出充填後に金型を型締めし、ダイカスト製品への加圧力を均一化する方法(面加圧方式)が検討されている(例えば、特許文献1)。しかし、このような面加圧方式のダイカスト鋳造装置では、型締めする際に可動型を加速させる区間(加速助走区間)が溶湯の射出充填後にあるため、溶湯の充填完了後かつ溶湯の凝固前に十分な加圧力をダイカスト製品へ作用させることができない。 In order to solve such a die casting defect, a method (surface pressurization method) in which a die is clamped after injection filling with molten metal and the pressure applied to the die casting product is uniformed (for example, Patent Document 1) has been studied. ). However, in such a surface pressure type die casting apparatus, since the section for accelerating the movable mold (acceleration running section) is after injection injection filling of the molten metal when the mold is clamped, after completion of the molten metal filling and before solidification of the molten metal Insufficient pressure can be applied to the die-cast product.
本発明の解決しようとする課題は、ダイカスト製品全体を加圧し、ダイカスト製品全体の密度を向上することができるダイカスト鋳造装置及びダイカスト鋳造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a die-casting apparatus and a die-casting method that can pressurize the entire die-cast product and improve the density of the entire die-cast product.
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。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1においては、金型に溶湯を射出充填するダイカスト鋳造装置であって、前記金型を所定の設定速度にて型締め方向に移動させて型締めする型締め装置と、前記型締め装置による型締めタイミングを制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記金型への溶湯の射出充填が完了する前に、前記型締め装置による型締め速度が前記設定速度となるように、前記型締め装置による型締めタイミングを制御するものである。 That is, in claim 1, a die casting apparatus for injecting and filling molten metal into a mold, the mold clamping apparatus moving the mold in a mold clamping direction at a predetermined set speed, and the mold Control means for controlling the mold clamping timing by the clamping device is provided so that the mold clamping speed by the mold clamping device becomes the set speed before the injection filling of the molten metal into the mold is completed. The mold clamping timing by the mold clamping device is controlled.
請求項2においては、前記ダイカスト鋳造装置は、前記金型への溶湯の充填が開始されたことを検知する充填開始検知センサを備え、前記制御手段は、前記充填開始検知センサが前記金型への溶湯の充填が開始されたことを検知すると、前記型締め装置による型締めを開始するものである。 According to a second aspect of the present invention, the die casting apparatus includes a filling start detection sensor that detects that the filling of the molten metal into the mold is started, and the control means includes the filling start detection sensor disposed on the mold. When it is detected that the filling of the molten metal is started, the mold clamping by the mold clamping device is started.
請求項3においては、金型に溶湯を射出充填し、前記金型を所定の設定速度にて型締めすることで前記金型に充填された溶湯を加圧するするダイカスト鋳造方法であって、前記金型への溶湯の射出充填が完了する前に、前記金型の型締め速度が前記設定速度となるように、前記金型の型締めタイミングを制御するものである。 The die casting method according to claim 3, wherein the molten metal is injected and filled into a mold, and the molten metal filled in the mold is pressurized by clamping the mold at a predetermined set speed, Before the injection filling of the molten metal into the mold is completed, the mold clamping timing of the mold is controlled so that the mold clamping speed of the mold becomes the set speed.
本発明のダイカスト鋳造装置及びダイカスト鋳造方法によれば、ダイカスト製品全体を加圧し、ダイカスト製品全体の密度を向上することができる。 According to the die-casting apparatus and the die-casting method of the present invention, the entire die-cast product can be pressurized and the density of the entire die-cast product can be improved.
図1を用いて、ダイカスト鋳造装置100の構成について説明する。
なお、図1では、ダイカスト鋳造装置100の構成を一部断面視とした側面視にて模式的に表している。また、図1の破線は、電気信号線を表している。
The configuration of the die casting apparatus 100 will be described with reference to FIG.
In addition, in FIG. 1, the structure of the die-casting apparatus 100 is typically represented by the side view which made the partial cross section view. Moreover, the broken line of FIG. 1 represents the electric signal line.
ダイカスト鋳造装置100は、本発明のダイカスト鋳造装置に係る実施形態である。ダイカスト鋳造装置100は、金型30に射出装置20によって溶融金属(アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等)を高圧で注入し、金型30にて溶融金属(溶湯)を急速に凝固させ、金型30からダイカスト製品として取り出す金型鋳造装置である。
The die casting apparatus 100 is an embodiment according to the die casting apparatus of the present invention. The die casting apparatus 100 injects molten metal (aluminum, zinc, magnesium, etc.) into the
ダイカスト鋳造装置100は、射出装置20と、金型30と、型締め装置40と、制御手段としてのコントローラ50と、を具備している。
The die casting apparatus 100 includes an
射出装置20は、溶湯を金型30に射出充填する装置である。射出装置20は、射出プランジャ21と、射出スリーブ22と、を具備している。射出装置20では、溶湯供給口23より射出スリーブ22内に供給される溶湯が、射出スリーブ22内を摺動する射出プランジャ21によって押し出され、金型30に向けて射出される。
The
金型30は、ダイカスト製品の形状であるキャビティCが形成されるものである。金型30は、固定型31と、可動型32と、プラテン35と、を具備している。固定型31は、プラテン35に固定されている。可動型32は、型締め装置40の補助プラテン46に固定されていて、補助プラテン46とともに、固定型31に近接する方向(型締め方向)および固定型31から離間する方向(型開き方向)に移動可能に構成されている。
The
金型30には、充填開始検知センサ51と、充填完了検知センサ52と、が設けられている。充填開始検知センサ51は、金型30のランナー(溶湯をキャビテイCへ導く路)に配置されている。充填完了検知センサ52は、金型30のキャビティCにおいてゲート(キャビティCにて溶湯が注入される口)から最も離れた位置に配置されている。充填開始検知センサ51及び充填完了検知センサ52は、コントローラ50に接続されている。
The
なお、本実施形態では、充填完了検知センサ52を金型30のキャビティCにおいてゲートから最も離れた位置に配置したものの、これに限定されない。充填完了検知センサ52は、製品形状又は湯周りに基づいて任意の位置に配置されるものとする。
In the present embodiment, the filling
型締め装置40は、可動型32を型締め方向に移動させて型締めを行い、キャビティC内に充填された溶湯を加圧する装置である。型締め装置40は、駆動モータ55と、ボールネジ41と、くさびプレート42・42と、くさびブロック43・43と、プラテン45と、補助プラテン46と、を具備している。
The mold clamping device 40 is a device that performs mold clamping by moving the
駆動モータ55は、コントローラ50に接続され、ボールネジ41を駆動するものである。ボールネジ41は、くさびブロック43・43のそれぞれを鉛直方向(型締め方向および型開き方向に垂直な方向)に互いに近接する或いは離間するように移動させるものである。
The drive motor 55 is connected to the
くさびプレート42・42は、その一方がプラテン45に固定されていて、型締め・型開き方向の位置が固定されている。また、その他方が補助プラテン46に固定されていて、型締め・型開き方向に移動可能となっている。
One of the wedge plates 42 and 42 is fixed to the platen 45, and the position in the mold clamping and mold opening direction is fixed. The other side is fixed to the
くさびプレート42・42はくさびブロック43・43に当接し、くさびブロック43・43が互いに近接するように移動すれば、補助プラテン46側のくさびブロック43がプラテン45側のくさびブロック43から離間する方向に移動し、くさびブロック43・43が互いに離間するように移動すれば、補助プラテン46側のくさびブロック43がプラテン45側のくさびブロック43近接する方向に移動するものである。
The wedge plates 42 and 42 abut against the wedge blocks 43 and 43, and the wedge block 43 on the
このような構成とすることで、型締め装置40では、駆動モータ55によってボールネジ41が駆動され、くさびブロック43・43が鉛直方向に互いに近接するように移動すると、補助プラテン46側のくさびブロック43がプラテン45側のくさびブロック43から離間する方向に移動して、補助プラテン46及び可動型3が型締め方向に移動することとなる。
With such a configuration, in the mold clamping device 40, when the
また、型締め装置40では、ボールネジ41によるくさびプレート42・42の鉛直方向への移動が、くさびプレート42・42およびくさびブロック43・43により、可動型3の型締め・型開き方向への移動に変換される。ここで、型締め装置40では、くさびプレート42・42のテーパ角度をくさびブロック43・43のテーパ角度よりも大きく設定することで、くさびブロック43・43の移動速度に対する可動型3の移動速度を減速させることが可能となっている。
Further, in the mold clamping device 40, the movement of the wedge plates 42 and 42 in the vertical direction by the
これにより、可動型3の型締め方向への移動量が僅かな寸法であったとしても、ボールネジ41の移動量を大きくすることができ、ボールネジ41の破損を防止することが可能となっている。
Thereby, even if the moving amount of the movable die 3 in the mold clamping direction is a small size, the moving amount of the
コントローラ50は、充填開始検知センサ51と、充填完了検知センサ52と、駆動モータ55と、に接続されている。
The
コントローラ50は、充填開始検知センサ51によって、キャビティCへの溶湯の充填が開始されたことを検知する機能を有している。また、コントローラ50は、充填完了検知センサ52によって、キャビティCへの溶湯の充填が完了されたことを検知する機能を有している。
The
さらに、コントローラ50は、駆動モータ55を制御して可動型32の型締め方向への移動速度(型締め速度V)を適宜速度に制御する機能、および可動型32の型締め方向への移動を開始するタイミングを適宜タイミングに制御する機能を有している。
Further, the
このような構成とすることで、ダイカスト鋳造装置100では、射出装置20によって金型30のキャビティCに溶湯を射出充填し、金型30のキャビティCに充填された溶湯を型締め装置40によって加圧することができる。
With such a configuration, in the die casting apparatus 100, the
図2を用いて、ダイカスト鋳造工程S100の流れについて説明する。
なお、図2では、ダイカスト鋳造工程S100の流れをフローチャートにて表している。
The flow of the die casting process S100 will be described with reference to FIG.
In addition, in FIG. 2, the flow of die-casting process S100 is represented with the flowchart.
ダイカスト鋳造工程S100は、本発明のダイカスト鋳造方法に係る実施形態である。ダイカスト鋳造工程S100は、ダイカスト鋳造装置100を用いて、金型30に射出装置20によって溶融金属(アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等)を高圧で注入し、金型30にて溶融金属を急速に凝固させ、金型30からダイカスト製品を取り出す金型鋳造工程である。
The die casting process S100 is an embodiment according to the die casting method of the present invention. In the die casting process S100, the die casting apparatus 100 is used to inject molten metal (aluminum, zinc, magnesium, etc.) into the
ステップS110において、射出装置20による金型30への溶湯の射出充填が開始される。このとき、充填開始検知センサ51はゲートに到達した溶湯を検知し、コントローラ50は、充填開始検知センサ51による溶湯の検知により、溶湯がゲートを通過したこと、すなわちキャビティCへ溶湯の充填が開始されたことを検知する。
In step S110, injection and filling of the molten metal into the
コントローラ50は、ステップS110にてキャビティCへ溶湯の充填が開始されたことを検知すると、ステップS120において、駆動モータ55を制御し、型締め装置40によって可動型32の型締め方向への移動を開始させて、可動型32による型締めが行われる。
When the
つまり、可動型32の型締め方向への移動の開始タイミングは、コントローラ50によりキャビティCへ溶湯の充填が開始されたタイミングに制御されている。駆動モータ55による可動型32の移動速度は、予めコントローラ50に設定されている。
That is, the start timing of the movement of the
ステップS120において型締め方向への移動を開始された可動型32は、移動を開始してからその移動速度が上昇していき、ステップS130において移動速度(型締め速度V)が最高速度Vmに達する。最高速度Vmは、可動型32の移動速度として、予めコントローラ50に設定されている速度である。なお、可動型32の型締め速度Vが最高速度Vmに達した時点では、キャビティCへの溶湯の充填は未だ完了していない。
The
なお、コントローラ50は、可動型32が予め設定された所定の移動速度にて移動するように可動型32の移動を制御するが、可動型32の慣性等により、可動型32が移動を開始してから設定された移動速度に達するまでには、所定の時間を要する。
The
つまり、可動型32が移動を開始してから型締め速度Vが最高速度Vmとなるまでには前記所定の時間を要し、この所定の時間を加速助走時間taと呼ぶ。加速助走時間taは、駆動モータ55の駆動力の大きさや金型30の大きさ等によって決定される。
That is, the predetermined time is required until the mold clamping speed V reaches the maximum speed Vm after the
ステップS140において、射出装置20による金型30への溶湯の射出充填が完了される。このとき、コントローラ50は、充填完了検知センサ52によって、キャビティC内での溶湯の充填が完了したことを検知する。このとき、可動型32の型締め方向への移動は継続されており、型締め速度Vは最高速度Vmを維持している。
In step S140, the injection filling of the molten metal into the
ここで、特記すべき事項として、コントローラ50は、少なくともステップS140におけるキャビティC内への溶湯の充填が完了する時点において、型締め装置40による可動型32の型締め速度Vが最高速度Vmとなっているように、可動型32の加速助走時間ta等を考慮して、ステップS120における可動型32の型締め方向への移動開始のタイミングを設定するものとする。
Here, as a matter of special note, the
本実施形態においては、可動型32の型締め方向への移動の開始タイミングを、キャビティCへ溶湯の充填が開始されたタイミングに設定することで、キャビティC内への溶湯の充填が完了する前に型締め速度Vが最高速度Vmとなるようにしている。
In the present embodiment, by setting the start timing of the movement of the
ステップS150において、コントローラ50は、駆動モータ55を制御して可動型32の移動を停止させ、型締め装置40による型締めを完了させる。
In step S150, the
図3を用いて、ダイカスト鋳造工程S100の作用について説明する。
なお、図3では、ダイカスト鋳造工程S100の作用をタイムチャートにて表している。
The effect | action of die-casting process S100 is demonstrated using FIG.
In addition, in FIG. 3, the effect | action of die-casting process S100 is represented with the time chart.
図3の上段では、射出装置20の挙動について、横軸を時間t、縦軸を射出プランジャ21の摺動する速度(射出速度v)として表している。図3の下段では、可動型32の挙動について、横軸を時間t、縦軸を可動型32の移動速度(型締め速度V)として表している。
In the upper part of FIG. 3, regarding the behavior of the
まず、射出装置20による溶湯の金型30への射出充填が開始される(充填開始)。溶湯の金型30への射出充填の開始時点では、射出速度vは低速に制御されている。
First, injection filling of the molten metal into the
ステップS110及びステップS120では、充填開始検知センサ51によってキャビティCへの溶湯の充填が開始されたことが検知されると、駆動モータ55が制御され、型締め装置40によって可動型32の型締め方向への移動が開始される(型締め開始)。
可動型32の移動開始時点では、射出速度vは未だ低速に制御されている。
In step S110 and step S120, when the filling start detection sensor 51 detects that the filling of the molten metal into the cavity C is started, the drive motor 55 is controlled, and the mold clamping device 40 controls the mold clamping direction of the
At the start of movement of the
型締め方向への移動が開始された可動型32は、移動を開始してからその型締め速度Vが上昇していき、ステップS130において型締め速度Vが最高速度Vmに達する。
The
また、可動型32の移動開始から型締め速度Vが最高速度Vmに達するまでの区間において、コントローラ50による射出速度vの制御が低速から高速に切り替えられる。射出プランジャ21の摺動速度(射出速度v)は、例えば型締め速度Vが最高速度Vmに達するタイミングと同等のタイミングで最高速度に達する。
Further, the control of the injection speed v by the
ステップS140では、射出装置20による溶湯の金型30への射出充填が完了され、充填完了検知センサ52によって、キャビティC内での溶湯の充填が完了したことが検知される(充填完了)。なお、溶湯のキャビティCへの射出充填が完了した時点では、可動型32の型締め速度Vは最高速度Vmを維持している。
In step S140, the injection filling of the molten metal into the
このように、溶湯のキャビティCへの充填が完了した時点で可動型32の型締め速度Vが最高速度Vmに達しているため、キャビティC内に充填された溶湯が凝固する前に、当該溶湯に対して十分な加圧力を作用させることができる。
As described above, when the filling of the molten metal into the cavity C is completed, the mold clamping speed V of the
キャビティCへ充填された溶湯が十分に加圧されることにより、溶湯内に巻き込んだエアが潰されることとなって、凝固後のダイカスト製品の密度を向上することができる。 When the molten metal filled in the cavity C is sufficiently pressurized, the air entrained in the molten metal is crushed, and the density of the die-cast product after solidification can be improved.
ステップS150では、駆動モータ55が制御されて可動型32の移動が停止され、型締め装置40による型締めが完了する(型締め完了)。
In step S150, the drive motor 55 is controlled to stop the movement of the
ダイカスト鋳造装置100及びダイカスト鋳造工程S100の効果について説明する。
ダイカスト鋳造装置100及びダイカスト鋳造工程S100によれば、キャビティCへ充填された溶湯が凝固する前に、当該溶湯を全体的に加圧することができ、前記溶湯が凝固することにより得られるダイカスト製品の密度を全体的に向上することができる。
The effects of the die casting apparatus 100 and the die casting process S100 will be described.
According to the die casting apparatus 100 and the die casting process S100, before the molten metal filled in the cavity C is solidified, the molten metal can be pressurized as a whole, and the die cast product obtained by solidifying the molten metal can be obtained. The density can be improved overall.
すなわち、一般的に、溶湯を射出スリーブ22からキャビティCへ供給するタイミングにはばらつきがあり、溶湯のキャビティCへの射出充填が完了するタイミングも1ショットごとに異なる。この場合、可動型32の型締め方向への移動開始タイミングを固定しておくと、溶湯の充填完了タイミングと可動型32による型締めタイミングとがショットごとにずれることとなり、ダイカスト製品の仕上がり品質を一定に保つことが困難である。
That is, generally, there is a variation in the timing at which the molten metal is supplied from the
しかし、本実施形態におけるダイカスト鋳造装置100及びダイカスト鋳造工程S100では、キャビティCへの溶湯の充填開始を検知する充填開始検知センサ51、およびキャビティC内への溶湯の充填完了を検知する充填完了検知センサ52を設けて、充填開始検知センサ51による溶湯の検知タイミングに応じて可動型3の型締め方向への移動を開始している。
However, in the die casting apparatus 100 and the die casting process S100 in the present embodiment, a filling start detection sensor 51 that detects the start of filling of the molten metal into the cavity C and a filling completion detection that detects the completion of filling of the molten metal into the cavity C. The
これにより、可動型32による型締めタイミングを溶湯の充填完了タイミングとを精度よく揃えることができ、ダイカスト製品の仕上がり品質を一定に保つことが可能となる。
Thereby, the mold clamping timing by the
また、ダイカスト鋳造装置100及びダイカスト鋳造工程S100では、可動型32の型締め方向への移動開始タイミングを、キャビティC内への溶湯の充填が完了する前に型締め速度Vが最高速度Vmとなるように制御している。
In the die casting apparatus 100 and the die casting process S100, the movement start timing of the
そのため、溶湯の充填が完了してから溶湯が凝固するまでの間に、型締め速度Vの加速助走区間taが存在することがなく、キャビティC内に充填された溶湯が凝固する前に、当該溶湯に対して十分な加圧力を作用させることができ、凝固後のダイカスト製品の密度を向上することが可能となっている。 Therefore, there is no acceleration run-up section ta of the mold clamping speed V from the completion of the filling of the molten metal to the solidification of the molten metal, and before the molten metal filled in the cavity C solidifies. A sufficient pressing force can be applied to the molten metal, and the density of the die-cast product after solidification can be improved.
20 射出装置
30 金型
32 可動型
40 型締め装置
50 コントローラ(制御手段)
51 充填開始検知センサ
52 充填完了検知センサ
100 ダイカスト鋳造装置
20
51 Filling
Claims (2)
前記金型を所定の設定速度にて型締め方向に移動させて型締めする型締め装置と、
前記型締め装置による型締めタイミングを制御する制御手段と、
前記金型への溶湯の充填が開始されたことを検知する充填開始検知センサと、
を備え、
前記制御手段は、
前記充填開始検知センサが前記金型への溶湯の充填が開始されたことを検知したら前記型締め装置による型締めを開始すると共に、前記金型への溶湯の射出充填が完了する前に、前記型締め装置による型締め速度が前記設定速度となるように、前記型締め装置による型締めタイミングを制御する、
ダイカスト鋳造装置。 A die casting apparatus for injecting and filling molten metal into a mold,
A mold clamping device for moving the mold in a mold clamping direction at a predetermined set speed and clamping the mold;
Control means for controlling mold clamping timing by the mold clamping device;
A filling start detection sensor for detecting that filling of the molten metal into the mold is started;
With
The control means includes
When the filling start detection sensor detects that the filling of the molten metal into the mold is started, the mold clamping by the mold clamping device is started , and before the injection filling of the molten metal into the mold is completed, Controlling the mold clamping timing by the mold clamping device so that the mold clamping speed by the mold clamping device becomes the set speed,
Die casting equipment.
前記金型への溶湯の充填が開始されたことを検知したら型締めを開始すると共に、前記金型への溶湯の射出充填が完了する前に、前記金型の型締め速度が前記設定速度となるように、前記金型の型締めタイミングを制御する、
ダイカスト鋳造方法。 The molten metal was injected and filled into a mold, a has been the melt chaos holder Ikast casting method filling the mold on the mold by the mold clamping at a predetermined set speed,
When it is detected that filling of the molten metal into the mold is started, mold clamping is started , and before the injection filling of the molten metal into the mold is completed, the mold clamping speed is set to the set speed. To control the mold clamping timing of the mold,
Die casting method.
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