JP6742170B2 - ダイカスト装置のプランジャ - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト装置に使用されるプランジャに関する。

ダイカスト成形では、金型のキャビティに接続される円筒状の射出スリーブに溶湯を流入させ、射出スリーブ内を摺動可能なプランジャによって、溶湯を射出スリーブから金型へと射出する。特許文献１に開示されるように、ダイカスト装置に使用されるプランジャは、プランジャロッドと、プランジャチップと有している。プランジャチップは、その射出動作によって摩耗した場合に交換できるように、ジョイントを介してプランジャロッドに連結されている。

ジョイントは、射出スリーブの内面に潤滑剤を塗布する複数の吐出口（ノズル）を有する（特許文献１の図１等参照）。吐出口は、射出スリーブの半径方向に沿って放射状に形成されており、噴霧によって、射出スリーブの内面及びプランジャチップの外面に潤滑剤を塗布するように構成される。

特開２００９−２７９６４５号公報

上記のように、従来のプランジャでは、ジョイントに設けた吐出口により、潤滑剤を射出スリーブの半径方向に噴射させていたため、潤滑剤が射出スリーブの内面全周及びプランジャチップの外面全周に行き渡らず、射出スリーブの内面及びプランジャの外面に潤滑剤が塗布されない部分が残存してしまっていた。このため、プランジャチップに「かじり」と呼ばれる動作不良が生じやすくなり、あるいは射出スリーブ及びプランジャチップの摩耗が激しくなり、頻繁に交換を行う必要があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、射出スリーブの内面の全周及びプランジャチップの外面の全周に亘って潤滑剤を塗布することが可能なプランジャを提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためのものであり、射出スリーブ内を往復移動可能なプランジャであって、プランジャチップと、プランジャロッドとを備え、前記プランジャチップは、チップ部と、前記チップ部を前記プランジャロッドに連結するジョイント部とを備え、前記ジョイント部は、その中途部の外面に環状の凹部を有しており、前記凹部は、潤滑剤を吐出する吐出口を有しており、前記吐出口の軸線が、前記軸線と前記凹部との交点に引かれた接線に対して９０°未満の角度で交差することを特徴とする。

かかる構成によれば、吐出口から吐出される潤滑剤は、環状の凹部に沿ってプランジャの周方向に流れるように供給される。これにより、潤滑剤は、環状の凹部に全体的に供給され、この凹部から射出スリーブの内面、及びプランジャの外面の全周へと塗布されることになる。これにより、プランジャ及び射出スリーブの寿命を可及的に長期化できる。

本発明によれば、射出スリーブの内面の全周及びプランジャチップの外面の全周に亘って潤滑剤を塗布することが可能になる。

ダイカスト装置の一部を示す断面図である。 図１のＩＩ―ＩＩ線断面図である。 プランジャの動作を説明するためのダイカスト装置の部分断面図である。 試験に用いた比較例に係るプランジャの要部を示す断面図である。 試験に用いた比較例の測定結果を示すグラフである。 試験に用いた実施例の測定結果を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図３は、本発明に係るプランジャを含むダイカスト装置の一部を示す。

図１乃至図３に示すように、ダイカスト装置１は、プランジャ２と、プランジャ２の先端部を収容する射出スリーブ３とを主に備える。図１に示すように、プランジャ２は、プランジャチップ４と、プランジャロッド５とを有する。

プランジャチップ４は、チップ部６と、このチップ部６をプランジャロッド５に連結するためのジョイント部７とを有する。図１に示すように、チップ部６は、円筒状に構成されており、一端部が閉塞され、他端部が開口されてなる。また、チップ部６はその内面に雌ねじ部６ａを有する。

ジョイント部７は、基部８と、この基部８の一方の面から突出するとともにチップ部６を支持する支持部９と、基部８の他方の面から突出するとともにプランジャロッド５に固定される固定部１０とを有する。また、ジョイント部７は、基部８、支持部９、及び固定部１０を貫通する孔７ａを有する。この孔７ａは、冷却剤の通路として使用される。

基部８は、支持部９及び固定部１０よりも大径の円柱状に構成される。基部８は、その外周面に形成される凹部１１を有する。凹部１１は、図２に示すように基部８の外面の全周に亘って円環状に形成されている。

基部８は、この凹部１１の一部に形成される潤滑剤吐出用の第１吐出口１２ａ及び第２吐出口２ｂを有する。各吐出口１２ａ，１２ｂは、所定の方向に向けて潤滑剤を吐出するように構成される。すなわち、各吐出口１２ａ，１２ｂは、その軸線Ｘ１，Ｘ２が、これらの軸線Ｘ１，Ｘ２と凹部１１の縁部との交点Ｃ１，Ｃ２に引かれた接線Ｔ１，Ｔ２に対して９０°未満の角度θ１，θ２で交差するように設定される（図２参照）。軸線Ｘ１，Ｘ２と接線Ｔ１，Ｔ２とが為す角度（吐出口１２ａ，１２ｂの傾斜角度）θ１，θ２は、より好ましくは、６０°以下に設定される。

第１吐出口１２ａ及び第２吐出口１２ｂは、その潤滑剤の吐出方向が逆になるように形成されている。すなわち、図２に示すように、第１吐出口１２ａに係る潤滑剤の吐出方向Ｆ１は、第２吐出口１２ｂに係る潤滑剤の吐出方向Ｆ２に対して逆向きに設定されている。

基部８の内部には、潤滑剤の流路１３が吐出口１２ａ，１２ｂに接続するように形成されている。この流路１３は、基部８の軸心方向と平行に形成される第１の部分１３ａと、この第１の部分１３ａに接続されるとともに、各吐出口１２ａ，１２ｂに接続される第２の部分１３ｂとを有する。第１の部分１３ａと第２の部分１３ｂは、いずれも直線状で断面視円形の孔により構成される。第１の部分１３ａと第２の部分１３ｂとは、約９０°の角度を為して接続されている。

図２に示すように、流路１３における第２の部分１３ｂの軸線Ｘ１は、第１の部分１３ａとこのジョイント部７の中心Ｏとを結ぶ中心線Ｙに対して９０°の角度で交差している。この交差角度は、９０°に限らず、適宜設定可能である。なお、図２では、第２の部分１３ｂの軸線と各吐出口１２ａ，１２ｂの軸線とが一致しており、これらを共通符号Ｘ１で示している。

支持部９は、その外周面に雄ねじ部９ａを有する。この雄ねじ部９ａにはチップ部６の雌ねじ部６ａが螺合する。また、支持部９はその外周面に、チップ部６との気密性を確保するための環状のシール部材９ｂを有する。

固定部１０は、その外面に雄ねじ部１０ａを有する。この雄ねじ部１０ａは、プランジャロッド５に係合する。また、固定部１０は、その外面にプランジャロッド５との気密性を確保するための環状のシール部材１０ｂを有する。

プランジャロッド５は、円筒状に構成されており、その内面にプランジャチップ４における固定部１０の雄ねじ部１０ａに螺合する雌ねじ部５ａを有する。また、プランジャロッド５は、プランジャチップ４の流路１３に接続される流路５ｂを有する。この流路５ｂは、プランジャロッド５の軸心方向に沿って貫通する孔である。また、プランジャロッド５は、ジョイント部７の孔７ａと連通しており、この孔７ａを通じてチップ部６に冷却剤を供給する。

射出スリーブ３は、金属製の円筒により構成される。射出スリーブ３は、図示しない金型に接続されており、その内部にプランジャ２を収容している。射出スリーブ３は、溶湯Ｍを金型に供給するための供給口３ａを有する。この射出スリーブ３の内面と、プランジャチップ４のチップ部６の外面との間には、潤滑剤が進入することができる程度の隙間が形成されている。

以下、上記構成に係るプランジャ２の動作及びダイカスト成形方法について図３を参照しながら説明する。

図３（ａ）に示すように、プランジャ２を後退させた位置で待機させ、射出スリーブ３の供給口３ａから溶湯Ｍを射出スリーブ３内に供給する。次に、図３（ｂ）に示すように、プランジャ２を前進させ、プランジャチップ４によって射出スリーブ３内の溶湯Ｍを図示しない金型に向けて移動させる。プランジャ２を所定距離移動させることにより、射出スリーブ３内の溶湯Ｍは、全て金型のキャビティに射出される。その後、図３（ｃ）に示すように、プランジャ２を後退させ、その際に、各吐出口１２ａ，１２ｂから潤滑剤を噴出させる。なお、潤滑剤としては、潤滑油が使用されるが、これに限定されるものではない。

潤滑剤は、プランジャロッド５の流路５ｂ、プランジャチップ４の流路１３を通じて吐出口１２ａ，１２ｂから噴射される。吐出口１２ａ，１２ｂから噴射された潤滑剤は、ミスト状となって凹部１１内を一方向（図２において矢印Ｆ３で示す方向）に流れる。これのように、潤滑剤が環状の凹部１１を周回することにより、射出スリーブ３の内面及びチップ部６の外面には、その全周に亘って潤滑剤が塗布されることになる。

以上説明した本実施形態に係るプランジャ２によれば、その中途部の外面に設けられた吐出口１２ａ，１２ｂから吐出される潤滑剤は、環状の凹部１１に沿って一方向に流れるように供給される。これにより、潤滑剤は、吐出口１２ａ，１２ｂから吐出される潤滑剤は、環状の凹部１１に全体的に供給されることになり、射出スリーブ３の内面の全周に亘って潤滑剤を均一に塗布することが可能になる。したがって、射出スリーブ３の内面及びチップ部６の外面において、潤滑剤の未塗布部分がなくなり、射出スリーブ３及びチップ部６のかじりによる損耗を防止できる。これにより、プランジャ２及び射出スリーブ３の寿命を可及的に長期化できる。

また、本実施形態に係るプランジャ２によれば、潤滑剤が環状の凹部１１を介して流通するように構成されるため、従来よりも吐出口１２ａ，１２ｂの数を低減できる。これにより、プランジャ２の構造を簡素化し、その強度を向上させるとともに、製造コストを可及的に低減することも可能になる。さらに、潤滑剤の噴出圧力を高く設定することができ、チップ部６の外面と射出スリーブ３の内面との間に介在する異物を潤滑剤の噴射によって除去することも可能になる。また、射出スリーブ３の内面とチップ部６との間の隙間を可及的に小さくすることが可能になり、溶湯Ｍに対する潤滑剤の混入を防止して、製品不良の発生を防止できる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態では、プランジャチップ４のジョイント部７に円柱状の基部８を形成した例を示したが、これに代えて基部８を多角柱状に構成してもよい。また、凹部１１をこの基部８の形状に対応するように多角形の環状構造としてもよい。また、上記の実施形態では、ジョイント部７に環状の凹部１１及び吐出口１２ａ，１２ｂを設けた例を示したが、これに限定されず、これらをプランジャロッド５又はチップ部６に設けてもよい。

本発明者は、本発明の効果を確認するための試験を行った。この試験では、比較例として、図４に示すように、吐出口１２及び流路１３の第２の部分１３ｂを、基部８の半径方向に沿って放射状に形成したプランジャチップを使用した。なお、この比較例における吐出口１２の数は６である。

また、実施例として上記の実施形態にて例示したプランジャチップ４を使用した。試験では、各プランジャチップを装着したプランジャによって、実際にダイカスト成形を実施し、プランジャを移動させるときの時間及び距離と、プランジャに作用する圧力及び速度とを測定してその関係を確認した。なお、この試験は、金型のキャビティを真空状態にして成形（真空成形）を行った。

図５は、比較例の測定結果を示し、図６は実施例の測定結果を示す。図５に示すように、比較例の場合には、時間・距離の経過に伴って、圧力・速度が小刻みに変化する現象（びびり）が確認された（図５において二点鎖線で囲まれた領域Ａを参照）。また、比較例のプランジャチップの外面にかじりの痕跡を確認した。これは、比較例に係るプランジャチップから潤滑剤が噴射されるものの、射出スリーブ３の内面の全周にわたって塗布されず、未塗布の部分が存在することが原因であると推察される。

これに対し、実施例によるプランジャを使用して成形を行う場合では、びびり及びかじりは発生しなかった（図６参照）。これは、吐出口から噴射された潤滑剤が射出スリーブにおける内面の全周にわたって塗布されることにより、びびり及びかじりの発生が防止されたためと考えられる。また、実施例は、比較例よりもの吐出口の数（６個）よりも少ない数の吐出口（２個）を有するプランジャにより好適に成形を行うことが可能であることも確認した。なお、本発明者は、比較例と実施例とを使用して実際に製品を成形した結果、比較例よりも実施例の方が耐久性に優れていることを確認している

２ プランジャ
１１ 凹部
１２ａ 吐出口（第１吐出口）
１２ｂ 吐出口（第２吐出口）
Ｘ１ 軸線
Ｘ２ 軸線
Ｔ１ 接線
Ｔ２ 接線

Claims (1)

1. 射出スリーブ内を往復移動可能なプランジャであって、
   プランジャチップと、プランジャロッドとを備え、
   前記プランジャチップは、チップ部と、前記チップ部を前記プランジャロッドに連結するジョイント部とを備え、
   前記ジョイント部は、その中途部の外面に環状の凹部を有しており、
   前記凹部は、潤滑剤を吐出する吐出口を有しており、
   前記吐出口の軸線が、前記軸線と前記凹部との交点に引かれた接線に対して９０°未満の角度で交差することを特徴とするプランジャ。

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