JP6852227B2 - バックスプレーシステムおよび注入ピストン - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト装置で使用される注入ピストンに用いられるバックスプレーシステムに関する。より詳細には、本発明は、金型から注入口までの間における、ダイキャスティングスリーブの内部とプランジャーチップに潤滑剤を十分に塗布するシステムを包含する。

ダイキャスティングにおいては、アルミなどの溶融金属が射出スリーブの注入口から当該射出スリーブ内に注入される。所定量の溶融金属が、注入ピストンによって金型のキャビティに挿入して鋳物を形成するために射出スリーブに移され、上記金属は冷却され、金型から鋳物が取り出される。注入ピストンは、射出ロッドとプランジャーチップを備え、軸方向に移動するかまたは射出スリーブ内に向けて伸長することにより、上記溶融金属を金型のキャビティに「射出」する。プランジャーチップと射出ロッド上には溶融金属が存在し、またプランジャーチップと射出スリーブの間には摩擦が生じ、プランジャーチップと射出ロッドは高温となるため、潤滑剤の塗布と冷却の両方が必要である。

射出システムには多くの異なる問題が発生する傾向にある。過度の摩耗と潤滑剤塗布頻度の不足は、摩耗を最小化するために使用される潤滑剤が滴り落ちて浪費されることと同様に、拡大されたプランジャーチップと射出スリーブとの間でしばしば生じる。これらの接触面に潤滑剤を塗布することには、これまで非効率さという欠点があり、また、潤滑剤塗布用の管と穴部は、過度の摩耗と部品の疲労をもたらす。潤滑剤塗布用の穴部や排出口を清掃することは困難であり続けており、また時間を要するものであり、さらに、潤滑剤の塗布が過剰であったり、不適切であったりする場合には、ダイキャスティング操作中に煙が発生するという問題を生じさせる。

潤滑剤の塗布における問題点を克服するための試みにおいて、様々な塗布システムが開発されてきた。しかし、射出スリーブの端面と注入ピストンの端面との間の隙間から、周面の周りに潤滑剤を塗り拡げることは困難であり、このため、早期の摩耗や潤滑剤で覆われていない部分への付着物などが発生してしまう。

本発明の一態様は、射出スリーブ内の適切な位置まで潤滑剤を到達させることができるシステム等を提供することを目的としている。

本発明の一態様に係るバックスプレーシステムは、ダイカスト装置の射出スリーブに潤滑剤を塗布するバックスプレーシステムであって、射出スリーブと、プランジャーチップとそれに接続された射出ロッドとを有する注入ピストンと、上記射出ロッドを囲む溝部と、上記溝部を覆う環状部と、を備え、上記射出ロッドには、該射出ロッドの全長にわたって射出ロッド穴が形成されており、上記溝部には、上記射出ロッド穴と接続している溝部穴が形成されており、上記環状部には、上記溝部に通じる環状部穴が、該環状部の円周に沿って所定数形成されており、上記射出ロッド穴に供給された上記潤滑剤が、上記溝部穴から上記溝部に流れ込み、上記溝部から上記環状部穴を通って、上記プランジャーチップと上記射出スリーブとの間の空間に放出される。

本発明の一態様に係る注入ピストンは、射出スリーブと組み合わせて使用される注入ピストンであって、プランジャーチップと、上記プランジャーチップに接続された射出ロッドと、上記射出ロッドを囲むように形成された溝部と、上記溝部を覆う環状部と、を備え、上記射出ロッドには、該射出ロッドの全長にわたって射出ロッド穴が形成されており、上記溝部には、上記射出ロッド穴と接続している溝部穴が形成されており、上記環状部には、上記溝部に通じる環状部穴が、該環状部の円周に沿って所定数形成されており、上記射出ロッド穴に供給された潤滑剤が、上記溝部穴から上記溝部に流れ込み、上記溝部から上記環状部穴を通って、上記プランジャーチップと上記射出スリーブとの間の空間に放出される。

射出スリーブ内の適切な位置まで潤滑剤を到達させることが可能になる。

一般的なダイカスト装置を示す図である。 従来の射出スリーブの側面図であり、注入プランジャーが引き出された位置にある状態を示している。 本発明の一実施形態に係る注入ピストンの側面図であり、プランジャーチップと射出ロッドを示している。 上記注入ピストンの側面図であり、溝部を覆うように環状部が配置されている状態を示している。 図４に示す注入ピストンのＡ−Ａ線断面図である。

発明については一般的な用語で記述している。上記図面の簡単な説明では添付の図面について言及した。図面は、必ずしも実寸を示すものではない。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明についてより十分に説明する。この説明においては、本発明の好ましい実施形態を示す。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化することができるものであり、ここに記載する実施形態に限定解釈すべきでない。これらの実施形態は、本開示を一貫した完全なものとするためのものであり、当分野の技術者に本発明の範囲を十分に認識させるためのものである。本開示を通して、各構成要素は、同様の番号で参照する。

〔概要〕
本発明の少なくとも１つの実施形態は、射出スリーブ内の出来る限り前方まで潤滑剤を塗布する潤滑剤の塗布システムを提供することを総合的な目的としている。他の目的は、鋳型から注入部までの射出スリーブの内部全面を覆うように潤滑剤を十分に噴霧することにある。

プランジャーチップと射出ロッドを有する注入ピストンを備えたバックスプレーシステムが提供される。上記射出ロッドには、該射出ロッドの全長にわたって、潤滑剤の供給部とプランジャーチップの後方に位置する環状部とを結ぶ穴が、ガンドリルによって開けられている。

上記環状部の円周に沿って、所定数の穴または開口部が配置されている。この穴または開口部は、プランジャーチップと射出スリーブとの間の空間に正確かつ均一な量の潤滑剤と空気を分配できるようなサイズおよび配置となっている。穴の数は、射出ロッドの円周に応じたものとする。環状部の下部には、流路が形成されている。この流路には、射出ロッドの全長にわたって延在する射出ロッド穴に接続している２つのドリル穴が設けられている。

注入ピストンの使用時、潤滑剤と空気の混合物が射出ロッド穴から環状部に運ばれ、そこでその混合物は、射出スリーブとプランジャーチップを完全に覆うように放出または噴霧されて、射出スリーブ内のかなり前方まで潤滑剤を塗布する。

本発明の他の目的、特徴、および利点は、以下の、図面に基づく詳細な記述により、当分野の技術者にとって明らかなものとなるであろう。

〔ダイカスト装置の構成〕
ここで図１を参照する。図１は、ダイカスト装置１０の簡略化した図を示している。ダイカスト装置１０は、枠部１２を備えている。また、枠部１２は、枠部１２に搭載された固定金型１４と可動金型１６とを含む。可動金型１６は、図示しない往復機構によって固定金型１４に向けて、また固定金型１４から離れる向きに駆動される、第２の金型として機能する。そして、可動金型１６が固定金型１４に当接する状態となったときに、それらの間にキャビティ１８が形成される。射出スリーブ２０は、固定金型１２を通ってキャビティ１８に通じている。射出スリーブ２０内には、プランジャーチップ２６と射出ロッド２４とを備えた注入ピストン２３が存在する。射出ロッド２４は、射出スリーブ２０内にスライド可能に配置されており、射出スリーブ２０内で前後に動く。射出スリーブ２０は、左右対称な円形の金属スリーブであり、その中で射出ロッド２４がスライドする。射出ロッド２４は、溶融金属が注入穴（開口）２２から注入された後、当該溶融金属を金型のキャビティ１８に押し出す。注入穴２２は、射出スリーブ２０における金型から遠い側の端部に位置している。注入穴２２は、溶融金属を射出スリーブ２０内に注ぐことができるように、射出スリーブ２０の上側に位置している。溶融金属は、注入ピストン２３が引き出された位置にあるときに射出スリーブ２０内に注入される。

図２には、従来の射出スリーブ２０を示している。図２では、プランジャーチップ２６と射出ロッド２４を有する注入ピストン２３が、引き出された位置にある。図２では、注入ピストン２３は、注入穴２２を通って射出スリーブ２０内にアルミニウムなどの溶融金属が注入されるのを待ち受けている。注入ピストン２３が金型の方に押し出されるにつれて、プランジャーチップ２６の表面と射出スリーブ２０の内側との間に狭い空間２５が生じる。この空間２５は、射出スリーブ２０の内径とプランジャーチップ２６の外径とに依存して変化するが、一般的に０．０３から０．０６ｍｍ程度である。この狭い隙間が、潤滑剤が乏しいことにより、過度な摩耗をもたらす。

〔バックスプレーシステムの説明〕
潤滑剤に関する上記問題は、本発明の一実施形態に係る、図３および図４に示す注入ピストン２３を備えたバックスプレーシステムにより解決される。上記バックスプレーシステムの注入ピストン２３は、前方側端部に環状部３０を有する射出ロッド２４を備えている。なお、バックスプレーシステムにおける注入ピストン２３以外の構成は、図１および図２に示したような従来のダイカスト装置１０と同様である。

上記バックスプレーシステムは、プランジャーチップ２６が射出スリーブ２０内に押し込まれ、引き出される際に、射出スリーブ２０の内表面の全面を覆うように潤滑剤を塗布する。潤滑剤としては、従来の任意の潤滑油を使用可能である。潤滑剤を適切な場所まで到達させることができるように、射出ロッド２４には、射出ロッド２４の全長にわたり、射出ロッド２４の前方側端部の直前まで到達する射出ロッド穴３２が形成されている。射出ロッド穴３２のサイズは、射出スリーブ２０と注入ピストン２３のサイズおよび使用する潤滑剤の量に依存して変わる。典型的には、射出ロッド穴３２の直径は、約６．５ｍｍから１９．０５ｍｍ（約１／４インチから３／４インチ）の間である。潤滑剤は、当分野の技術者に知られている装置により、加圧下で射出ロッド２４の後方端部から供給される。

プランジャーチップ２６は、ネジ山３４を設けてネジ接続するなどにより、射出ロッド２４の端部に接続されている。プランジャーチップ２６の後方には、凹んだ溝部３６が設けられている。なお、図３および図４の例では、射出ロッド２４の先端部が縮径しており、この縮径部に溝部３６を設けているが、射出ロッド２４は必ずしも縮径部を有している必要はなく、溝部３６も必ずしも縮径部に設ける必要はない。溝部３６は、図３および図４に示すように、環状部３０により被覆される構成となっている。そして、溝部３６と環状部３０の内壁面とで流路が構成される。図４のＡ−Ａ線断面図である図５に示すように、溝部３６内には１８０°離れた２つの溝部穴３８があり、これらは射出ロッド穴３２に接続している。溝部穴３８は、射出ロッド２４の表面と射出ロッド穴３２とを結ぶ貫通穴である。溝部穴３８は、射出ロッド穴３２から環状部穴４０まで潤滑剤を通過させる。溝部穴３８の数を異ならせてもよいことを理解すべきである。典型的には、溝部穴３８の直径は、約６．５ｍｍから１９．０５ｍｍ（約１／４インチから３／４インチ）の間である。ただし、射出ロッド穴３２と同じサイズである必要はなく、典型的には各溝部穴３８の直径をより小さくして、射出ロッド穴３２内の潤滑剤と空気の混合物の量が、溝部穴３８内の潤滑剤と空気の混合物の量と等しくなるようにする。

図４に示す実施形態では、環状部３０が凹んだ溝部３６を覆って配置されている。環状部３０は筒状の構成であり、その外径は、プランジャーチップ２６の直径よりも小さく、溝部３６の周囲における射出ロッド２４の直径よりも大きい。潤滑剤を射出スリーブ２０の奥側まで到達させるという観点から、環状部３０は、プランジャーチップ２６のできるだけ近く（例えばプランジャーチップ２６の直近の背後）に配置することが好ましい。環状部３０は、例えば溝部３６が形成されている部分に環状部３０を挿入して嵌め込むことにより固定されていてもよい。環状部３０は、溝部３６から取り外し可能となっていてもよい。図３のように、環状部３０を溝部３６から取り外した状態とすることにより、溝部３６内や溝部穴３８の清掃が容易になる。溝部３６は、様々な方法で形成することができる。例えば、２つの環状部材を射出ロッド２４の表面に設けることにより形成してもよいし、射出ロッド２４の一部として形成（例えば射出ロッド２４の表面を削り込むことにより形成）してもよい。環状部３０には複数の穴（環状部穴）４０が、環状部３０の周囲に対称に形成されている。環状部穴４０は、環状部３０の外表面と内表面とを結ぶ貫通穴である。環状部穴４０の数は、射出ロッド２４の円周に依存する。環状部穴４０の直径は、約１．８１から６．５ｍｍ（約１／１４から１／４インチ）とすることが好ましい。典型的には、溝部穴３８内の潤滑剤と空気の混合物の量が、環状部穴４０内の潤滑剤と空気の混合物の量と等しくなるように、環状部穴４０を溝部穴３８よりも小さくする。環状部穴４０は、円錐形に拡がっていることが好ましい。これにより、射出スリーブ２０内に供給された潤滑剤が放射状に広がりやすくなる。

図４および図５から明らかなように、射出ロッド穴３２の端部（プランジャーチップ２６が接続されていない側の端部）から供給された潤滑剤は、射出ロッド穴３２を通って環状部３０の下部にある溝部穴３８に入り、次に、潤滑剤（空気と混合されている）は溝部３６内に進み、最後に環状部穴４０から出てくる。この設計により、最小量の潤滑剤により最大限の範囲をカバーすることが可能になる。また、バックスプレーシステムによれば、射出スリーブ２０内の最も遠い位置まで潤滑剤を到達させることが可能になると共に、プランジャーチップ２６のすぐ後ろまで到達させることも可能になる。プランジャーチップ２６を射出スリーブ２０内で、射出スリーブ２０の全長にわたって後方に引き出したときには、必要に応じて任意の位置で潤滑剤を追加することができる機能により、金型から射出注入位置までが均一に潤滑剤で覆われる。射出ロッド２４を引っ込める間、潤滑剤と空気の混合物は、射出ロッド２４内の射出ロッド穴３２から環状部３０に隠れている溝部穴３８に押し出される。そして、潤滑剤と空気の混合物は、環状部穴４０から霧状になって押し出されて放射状に噴霧され、これにより射出ロッド２４が完全に引込められる間に射出スリーブ２０が潤滑剤で覆われる。

〔実施例〕
本発明の一実施例では、射出ロッド２４には、射出ロッド２４の全長にわたって直径７．９４ｍｍ（５／１６インチ）の射出ロッド穴３２を形成した。射出ロッド穴３２は、潤滑剤と空気の混合物を、ガンドリルであけた直径７．９４ｍｍ（５／１６インチ）の２つの溝部穴３８を有する流路に押し出すためのものである。溝部穴３８は、潤滑剤と空気の混合物を分散させる８つの環状部穴４０を有する環状部３０で覆われている。潤滑剤と空気の混合物を、射出ロッド２４内の射出ロッド穴３２の内部で加圧し、環状部３０に隠れている溝部３６に押し出して、射出スリーブ２０の全長にわたって射出ロッド２４を引込める間に、加圧下で８つの環状部穴４０から押し出した。潤滑剤を効率よく霧化するために、射出ロッド２４を引き出す間、射出ロッド穴３２を通じて潤滑剤と空気の混合物を加圧した。噴霧により射出スリーブ２０の全長にわたって潤滑剤が行き渡り、引き出された。

従来例では、１回の射出につき２から２．５ｍｌの潤滑剤と空気の混合物が吐出口から噴霧された。上記バックスプレーシステムの導入後は、１回の射出につき０．７５から１．０ｍｌまで使用量が減少した。２カ月間で、吐出口から噴霧する従来法では１１個のプランジャーチップ２６が交換となったが、バックスプレーシステムでは交換となったプランジャーチップ２６は４個であった。また、射出スリーブ２０の寿命も向上した。このように、潤滑剤の消費が抑えられたと共に、プランジャーチップ２６と射出スリーブ２０の寿命が延びた。また、ダイカストパーツの間隙率の低下も観察された。

これらの発明が属する技術分野の技術者であれば、先の記述に表された教示の利益を有する、先に記載する発明の多くの変形例と他の実施形態に思い至るであろう。ゆえに、本発明は開示された特定の実施形態に限定されず、変形例と他の実施形態が添付の請求項の範疇に含まれることが意図されていると理解される。ここでは特定の用語を用いているが、それらは一般的かつ記述的な意味でのみ使用されており、限定のために使用されているのではない。

〔関連出願の相互参照〕
本出願は、2018年7月26日に出願された米国仮出願：62/703,564に対して優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。

２０ 射出スリーブ
２３ 注入ピストン
２４ 射出ロッド
２６ プランジャーチップ
３０ 環状部
３２ 射出ロッド穴
３６ 溝部
３８ 溝部穴
４０ 環状部穴

Claims (8)

1. ダイカスト装置の射出スリーブに潤滑剤を塗布するバックスプレーシステムであって、
   射出スリーブと、
   プランジャーチップとそれに接続された射出ロッドとを有する注入ピストンと、
   上記射出ロッドを囲むように形成された溝部と、
   上記溝部を覆う環状部と、を備え、
   上記射出ロッドには、該射出ロッドの全長にわたって射出ロッド穴が形成されており、
   上記溝部には、上記射出ロッド穴と接続している溝部穴が形成されており、
   上記環状部には、上記溝部に通じる環状部穴が、該環状部の円周に沿って所定数形成されており、
   上記射出ロッド穴に供給された上記潤滑剤が、上記溝部穴から上記溝部に流れ込み、上記溝部から上記環状部穴を通って、上記プランジャーチップと上記射出スリーブとの間の空間に放出され、
   上記溝部は、２つの環状部材を上記射出ロッドの表面に設けることにより形成されている、バックスプレーシステム。
2. 上記環状部穴が８つ形成されている、請求項１に記載のバックスプレーシステム。
3. 上記溝部穴が少なくとも２つ形成されている、請求項１に記載のバックスプレーシステム。
4. 上記環状部は、上記プランジャーチップの背後に位置している、請求項１に記載のバックスプレーシステム。
5. 上記潤滑剤は潤滑油であり、空気と共に噴霧される、請求項１に記載のバックスプレーシステム。
6. 射出スリーブと組み合わせて使用される注入ピストンであって、
   プランジャーチップと、
   上記プランジャーチップに接続された射出ロッドと、
   上記射出ロッドを囲むように形成された溝部と、
   上記溝部を覆う環状部と、を備え、
   上記射出ロッドには、該射出ロッドの全長にわたって射出ロッド穴が形成されており、
   上記溝部には、上記射出ロッド穴と接続している溝部穴が形成されており、
   上記環状部には、上記溝部に通じる環状部穴が、該環状部の円周に沿って所定数形成されており、
   上記射出ロッド穴に供給された潤滑剤が、上記溝部穴から上記溝部に流れ込み、上記溝部から上記環状部穴を通って、上記プランジャーチップと上記射出スリーブとの間の空間に放出され、
   上記溝部は、２つの環状部材を上記射出ロッドの表面に設けることにより形成されている、注入ピストン。
7. 上記環状部穴が８つ形成されている、請求項６に記載の注入ピストン。
8. 上記環状部の下側の流路は、上記射出ロッド穴に接続された少なくとも２つの穴を有している、請求項６に記載の注入ピストン。

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