JP6753188B2 - ダイカストマシンのプランジャチップ構造 - Google Patents

Description

本発明はダイカストマシンのプランジャチップ構造に関する。

ダイカスト鋳造において、キャビティ内に溶湯を押し込むプランジャチップが一般的に用いられる。プランジャチップの内部には、冷却水や冷却オイル等の冷媒が流通される。冷媒は、プランジャチップを介して溶湯と熱交換する。熱交換により冷却された溶湯は固化される。

特開平９−１０３８６４号公報 実開平６−４１９５３号公報 特開２００６−２１２６９６号公報 実開平６−２９７５７号公報

プランジャチップの前面に隣接した前方箇所では、比較的厚肉のビスケットと称される円盤状の鋳造部材が形成される。このビスケットの冷却および固化をできるだけ早く行うことがサイクルタイムの短縮に重要である。

そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、プランジャチップの前面に隣接する溶湯を効果的に冷却することができるダイカストマシンのプランジャチップ構造を提供することにある。

本発明の一の態様によれば、
ダイカストマシンのプランジャ前端に設けられた中空円柱状のプランジャチップ本体と、
前記プランジャチップ本体の内部に形成され、冷媒が流れる流路を画成する冷却穴と、
前記冷却穴に挿入される冷媒吐出管と、
前記プランジャチップ本体の前端に設けられる凸部と、
前記凸部の内部に前記冷却穴を拡大して形成される冷却穴拡大部とを備え、
前記冷却穴は、前記プランジャチップ本体の軸方向に直線状に延びて設けられると共に、複数並列に設けられ、
前記冷却穴拡大部は、前記冷却穴を前端方向に延長して形成された
ことを特徴とするダイカストマシンのプランジャチップ構造が提供される。

本発明によれば、プランジャチップの前面に隣接する溶湯を効果的に冷却することができる。

ダイカストマシンを示す概略縦断側面図である。 プランジャチップの縦断側面図である。 図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。 変形例に係るプランジャチップの縦断側面図である。 図４のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態に係るプランジャチップが適用されたダイカストマシンを示す概略縦断側面図である。本実施形態のダイカストマシンＭは横射出式であり、その前後左右上下の各方向を図示する通りとする。プランジャチップ１の水平な中心軸Ｃの一端側（図中右側）が前側、他端側（図中左側）が後側である。なおこれら各方向があくまで説明の便宜上定められたものに過ぎない点に留意されたい。本実施形態のダイカストマシンＭは、例えばクラッチハウジングやミッションケース等といった車両部品である製品をダイカスト鋳造するために使用される。しかしながら製品の種類は任意である。本発明は縦射出式のダイカストマシンに適用することも可能である。

図中、符号２は固定型を示し、符号３は、固定型２に対し前後移動可能もしくは近接離反移動可能な可動型を示す。固定型２はダイカストマシンＭの固定プラテン４に固定され、可動型３はダイカストマシンＭの図示しない可動プラテンに固定される。また、可動型３には、分流子８が固定される。

固定型２には、これに可動型３が合わされた際に分流子８が嵌合挿入される円筒状の分流子ブッシュ５と、分流子ブッシュ５の前方に隣接配置された円筒状の湯口スリーブ６とが固定される。固定プラテン４には、湯口スリーブ６の前方に隣接配置された円筒状のマシンスリーブ７が固定される。マシンスリーブ７内にはプランジャチップ１が前後にスライド可能に配置される。分流子ブッシュ５、湯口スリーブ６及びマシンスリーブ７は、プランジャチップ１の中心軸Ｃに同軸に配置される。

また、ダイカストマシンＭは、プランジャチップ１を前後に移動させるためのプランジャＰと、プランジャＰを前後に駆動するプランジャ駆動部（図示せず）とを備える。プランジャＰは、断面円形のロッド状に形成されると共に前後方向に延びている。プランジャ駆動部は、プランジャＰを前後方向に移動可能に挿入させる油圧室を有する。プランジャＰは、油圧室内の油圧が上昇したとき前方に移動し、油圧室内の油圧が下降したとき後方に移動する。プランジャチップ１は、プランジャＰの前端に設けられる。

鋳造時、油圧室内の油圧が上昇することでプランジャＰは前方に移動し、プランジャＰの前端に設けられたプランジャチップ１がマシンスリーブ７内の溶湯Ｈを分流子８に向かって押し出す。この押し出された溶湯Ｈは、先ず分流子８によって受けられると共に、固定型２と可動型３の間に形成された細長いランナー通路９に案内される。次に、溶湯Ｈは、ランナー通路９を経て、やはり固定型２と可動型３の間に形成された製品鋳造室としてのキャビティ１０内に加圧状態で充満される。キャビティ１０内の溶湯Ｈが冷却および固化されることで製品が鋳造成形される。

溶湯押し出し時に最前方まで移動されたプランジャチップ１の前面１１と、分流子８との間には、図中仮想線で示すような、比較的厚い円盤状のビスケットＢが形成される。このビスケットＢをできるだけ早く冷却および固化させることがサイクルタイムの短縮に重要である。

次に、プランジャチップ１について図２及び図３を参照して説明する。

図２及び図３に示すように、プランジャチップ１は、ダイカストマシンＭのプランジャＰに設けられた中空円柱状のプランジャチップ本体１２と、プランジャチップ本体１２の内部に形成され、冷媒が流れる流路を画成する冷却穴１３と、プランジャチップ本体１２の前端に設けられる凸部１４と、凸部１４の内部に冷却穴１３を拡大して形成される冷却穴拡大部１５とを備える。

プランジャチップ本体１２は、耐摩耗性、耐熱性、伝熱性が高い金属、例えば、ダイス鋼、クロムモリブデン鋼、ニッケル合金等からなる。また、プランジャチップ本体１２の後端には、プランジャＰを嵌入するための嵌入穴１６が形成されている。嵌入穴１６内には、プランジャＰの前端部（前端部）が嵌入され、これにより、プランジャチップ本体１２がプランジャＰの前端部に固定して設けられる。

冷却穴１３は、プランジャチップ本体１２の軸方向に直線状に延びて設けられると共に、複数並列に設けられている。全ての冷却穴１３は、嵌入穴１６内で軸方向に開口されている。それぞれの冷却穴１３は、プランジャＰが嵌入穴１６内に嵌入されたとき、後述するプランジャＰの冷媒通路２０と接続される。

凸部１４は、プランジャチップ本体１２より小径の半球状に形成されると共に前方に突出されている。凸部１４の基端（後端）はプランジャチップ本体１２より小径の断面円形に形成されている。凸部１４の中心Ｏは、プランジャチップ１の中心軸Ｃ上に配置されている。また、凸部１４より径方向外方には、プランジャチップ本体１２の外周部前端面１７が露出されている。外周部前端面１７は、リング状に形成されると共に、プランジャチップ本体１２の外周面１８に対して直角に形成されている。これにより、ビスケットＢが略円盤状に形成されると共にビスケットＢの外周部端面が平坦に形成される。ビスケットＢを図示しないロボットアーム等で軸方向に挟んで把持するとき、容易かつ安定して把持できる。また、凸部１４は、プランジャチップ本体１２と一体に形成されると共に、プランジャチップ本体１２と同じ材料で形成されている。

冷却穴拡大部１５は、それぞれの冷却穴１３を前方に延長して形成されている。冷却穴拡大部１５は、その位置に応じて前方への延長長さが異なる。具体的には、凸部１４の前方への突出量が大きな位置に形成された冷却穴拡大部１５は、凸部１４の前方への突出量が小さな位置に形成された冷却穴拡大部１５より前方に長く延長されている。これにより、凸部１４が大きく前方に突出された位置においても溶湯Ｈと冷媒との熱交換が良好に行われる。

また、冷却穴拡大部１５は、前方に向かうにつれて細くなるように形成されている。これにより、冷却穴拡大部１５と凸部１４外面との間の必要な肉の厚さを確保しながら冷却穴拡大部１５をさらに前方に延長することができる。

冷却穴拡大部１５と凸部１４外面との間の最小肉厚は、前方の溶湯Ｈの圧力に耐える範囲で最も薄い寸法に設定されている。これにより、溶湯Ｈと冷媒との熱交換が良好に行われる。

また、冷却穴拡大部１５の前端は、曲面状に形成されている。これにより、後述する冷媒吐出管２３から前方に吐出された冷媒を円滑に放射状に拡げながら後方に折り返させることができる。

プランジャＰは、嵌入穴１６に液密に嵌って固定されている。また、プランジャＰ内には、冷却穴１３に冷媒を循環させるための冷媒通路２０が設けられている。

冷媒通路２０は、プランジャＰ内に軸方向に延びて形成された通路穴２４内に形成されている。また、冷媒通路２０は、プランジャチップ本体１２の各冷却穴１３に対応して複数設けられている。通路穴２４は、冷却穴１３と同軸に接続される。

冷媒通路２０は、図示しないポンプの吐出側に接続され冷却穴１３の前端側に冷媒を送る往路２１と、冷却穴１３の後端側から冷媒を取り込んで前記ポンプの吸込側に戻す復路２２とを備える。

往路２１は、各通路穴２４内に配置された冷媒吐出管２３内に形成されている。冷媒吐出管２３は、通路穴２４の中心に配置されている。冷媒吐出管２３の前端は、プランジャＰから前方に突出されている。冷媒吐出管２３の前端は、冷却穴拡大部１５内に位置されると共に、冷却穴拡大部１５の前端から後方に離間されている。

復路２２は、各通路穴２４の内面と冷媒吐出管２３の外周面との間に形成される。

次に本実施の形態の作用を述べる。

各冷媒吐出管２３内の冷媒は、冷却穴拡大部１５内にて前方に吐出される。各冷媒吐出管２３から吐出された冷媒は、冷却穴拡大部１５の前端に当たったのち、冷却穴拡大部１５の内面に沿って放射状に拡がりながら後方に折り返される。このとき、凸部１４と分流子８との間には溶湯Ｈがあり、溶湯Ｈと冷媒との熱交換が凸部１４を介して行われる。凸部１４を有する前面１１は、従来のプランジャチップの前面（平坦）より広い面積で溶湯Ｈと接触する。このため、溶湯Ｈと冷媒との熱交換は、効率よく行われる。そしてさらに、凸部１４が溶湯Ｈ内に突出されることでプランジャチップ１及び分流子８間の溶湯Ｈの量が従来より減っている。このため、従来より溶湯Ｈが迅速に固化され、ビスケットＢが迅速に形成される。

冷却穴拡大部１５の前端から後方に折り返された冷媒は、冷媒吐出管２３外の冷却穴１３を通って後方に流れ、プランジャＰの復路２２に流れる。このとき、冷媒はプランジャチップ本体１２と熱交換をしながら後方に流れ、プランジャチップ本体１２が冷却されると共に、その外周部前端面１７と触れる溶湯Ｈが冷却される。これにより、ビスケットＢの外周部も迅速に形成される。

このように、プランジャチップ１が、プランジャチップ本体１２の前端に設けられる凸部１４と、凸部１４の内部に冷却穴１３を拡大して形成される冷却穴拡大部１５とを備え、冷却穴１３は、プランジャチップ本体１２の軸方向に直線状に延びて設けられると共に、複数並列に設けられ、冷却穴拡大部１５は、冷却穴１３を前方に延長して形成されるため、プランジャチップ１の前面１１に隣接する溶湯を効果的に迅速に冷却することができる。具体的には、従来のようにプランジャチップ内に大きな冷却穴を１つ形成した場合よりも冷却水とプランジャチップ本体１２との接触面積を増やすことができ、溶湯Ｈの冷却効果（放熱効果）を向上できる。また、溶湯Ｈ内に凸部１４が突出する分だけ溶湯Ｈと凸部１４の接触面積を増やすことができると共に、ビスケットＢとなる溶湯Ｈの量を減らすことができ、溶湯Ｈの冷却効果（放熱効果）を向上できる。そして、溶湯Ｈを早く冷却および固化でき、サイクルタイムを短縮できる。

また、隣り合う冷却穴１３の間にプランジャチップ本体１２の肉が存在し、この肉が支柱として機能するため、従来のように大きな冷却穴を１つ形成するよりもプランジャチップ本体１２の強度が向上する。

また、凸部１４は、半球状に形成され、凸部１４の前方への突出量が大きな位置に形成された冷却穴拡大部１５は、凸部１４の前方への突出量が小さな位置に形成された冷却穴拡大部１５より前方に長く延長されるため、冷却穴拡大部１５から溶湯Ｈまでの凸部１４の最小肉厚を近似させることができ、溶湯Ｈと冷媒との熱交換を効率よく、かつ、できるだけ均等に行うことができる。

また、凸部１４の基端はプランジャチップ本体１２より小径の断面円形に形成されると共に、基端の中心はプランジャチップ本体１２の中心軸上に配置され、凸部１４より径方向外方のプランジャチップ本体１２の外周部前端面１７はプランジャチップ本体１２の外周面１８に対して直角に形成されるため、ビスケットＢの外周部端面が平坦に形成され、ビスケットＢを図示しないロボットアーム等で軸方向に挟んで把持するとき、容易かつ安定して把持できる。

次に、プランジャチップ１に変更を加えた変形例について説明する。なお、上述と同様の構成については同符号を付し説明を省略する。

（変形例）
図４及び図５に示すように、凸部２８の外面２９は、複数の曲面３１、３２、３３を組み合わせて形成されてもよい。具体的には、凸部２８は、前方に向かうにつれて縮径する円錐台状又は截頭円錐状に形成されるとよい。このとき、第１曲面３１は、凸部２８の前端面２９ａと凸部２８の外周面２９ｂとの間の稜線を丸めるように形成されるとよい。また、第２曲面３２は、凸部２８の外周面２９ｂとプランジャチップ本体１２ａの外周部前端面３７との間の稜線を丸めるように形成されるとよい。またさらに、第３曲面３３は、プランジャチップ本体１２ｂの外周部前端面３７とプランジャチップ本体１２ｂの外周面３９との間の稜線を丸めるように形成されるとよい。なお、凸部２８の形状、大きさは自由に設定できる。例えば、凸部２８の前方への突出量を変えることなく前端面２９ａを図示例の如く平坦に形成した場合、ビスケットＢとなる溶湯Ｈの量をさらに減らすことができ、溶湯Ｈを迅速に固化させることができる。

１２ プランジャチップ本体
１３ 冷却穴
１４ 凸部
１５ 冷却穴拡大部
２３ 冷媒吐出管
Ｍ ダイカストマシン

Claims (4)

1. ダイカストマシンのプランジャ前端に設けられた中空円柱状のプランジャチップ本体と、
   前記プランジャチップ本体の内部に形成され、冷媒が流れる流路を画成する冷却穴と、
   前記冷却穴に挿入される冷媒吐出管と、
   前記プランジャチップ本体の前端に設けられる凸部と、
   前記凸部の内部に前記冷却穴を拡大して形成される冷却穴拡大部とを備え、
   前記冷却穴は、前記プランジャチップ本体の軸方向に直線状に延びて設けられると共に、複数並列に設けられ、
   前記冷却穴拡大部は、前記冷却穴を前方に延長して形成され、
   前記凸部は、半球状に形成され、
   前記凸部の前方への突出量が大きな位置に形成された前記冷却穴拡大部は、前記凸部の前方への突出量が小さな位置に形成された前記冷却穴拡大部より前方に長く延長された
   ことを特徴とするダイカストマシンのプランジャチップ構造。
2. 前記冷却穴拡大部は、前方に向かうにつれて細くなるように形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載のダイカストマシンのプランジャチップ構造。
3. 前記冷却穴拡大部の前端は、曲面状に形成された請求項１又は２に記載のダイカストマシンのプランジャチップ構造。
4. 前記凸部の基端は前記プランジャチップ本体より小径の断面円形に形成されると共に、前記基端の中心は前記プランジャチップ本体の中心軸上に配置され、
   前記凸部より径方向外方のプランジャチップ本体には、前記プランジャチップ本体の外周面に対して直角な外周部前端面が形成される
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のダイカストマシンのプランジャチップ構造。

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