JP7234975B2 - ダイカスト鋳造方法及びダイカスト鋳造装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に開示されているように、ダイカスト鋳造では、射出時に溶湯が乱流となってエアを巻き込まないように、プランジャスリーブに溶湯を注ぎ込んだ後、湯面の波が沈静化するように、低速でプランジャチップを前進させる必要があった。
プランジャスリーブに溶湯を供給するステップと、
前記プランジャスリーブ内においてプランジャを前進させて前記溶湯を金型に射出するステップと、を備え、
前記溶湯を金型に射出するステップにおいて、
前記プランジャを前進させる前に一旦後退させると共に、後退させた前記プランジャを前進させる際、目標最大速度に到達するまで前記プランジャを加速し続けるものである。
給湯口を介して溶湯が供給されるプランジャスリーブと、
前記プランジャスリーブに連通された金型と、
前記プランジャスリーブに供給された前記溶湯を、前記金型に射出するプランジャと、
前記プランジャの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記プランジャを前進させて前記溶湯を前記金型に射出する際、
前記プランジャを前進させる前に一旦後退させると共に、後退させた前記プランジャを前進させる際、目標最大速度に到達するまで前記プランジャを加速し続けるものである。
<ダイカスト鋳造装置の全体構成>
まず、図1~図3を参照して、第1の実施形態に係るダイカスト鋳造装置の全体構成について説明する。図1~図3は、ダイカスト鋳造装置の模式的断面図である。
なお、当然のことながら、図1及びその他の図面に示した右手系xyz直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、z軸正向きが鉛直上向き、xy平面が水平面であり、図面間で共通である。
なお、プランジャ駆動源50、制御部60は、図2、図3では省略されている。
図2は、ダイカスト鋳造装置において、キャビティCへの溶湯Mの射出が完了した様子を示している。
図3は、ダイカスト鋳造装置において、金型(可動型10、固定型20)から鋳物Aを取り出した様子を示す模式的断面図である。
可動型10、固定型20は、例えば熱間金型用の合金工具鋼などからなる。なお、可動型10及び固定型20は、それぞれ入子構造であってもよい。
プランジャスリーブ30の可動型10側(x軸負方向側)の端部上側には、固定型20と可動型10との間に、プランジャスリーブ30とキャビティCとを連通し、溶湯MをキャビティCに導くランナー(湯道)Rが形成されている。
プランジャスリーブ30は、例えば熱間金型用の合金工具鋼などからなる。
なお、給湯方法は何ら限定されず、ラドル給湯に代えて、電磁給湯や空圧給湯等を採用してもよい。
なお、蓋部32は必須ではない。例えば、給湯口31がプランジャスリーブ30の底部に設けられた密閉式の電磁給湯等を採用すれば、蓋部32は不要となる。
プランジャチップ41は、プランジャスリーブ30内の溶湯Mに直接接触する円柱状の部材である。プランジャチップ41は、x軸に平行な中心軸を有する棒状部材であるプランジャロッド42によって、プランジャ駆動源50に連結されており、プランジャスリーブ30内をx軸方向に摺動することができる。図2に示すように、プランジャチップ41が、プランジャスリーブ30の後端部からx軸負方向に摺動することにより、プランジャスリーブ30内に注入された溶湯MがキャビティCに射出される。
なお、プランジャ駆動源50の具体的な構成及び動作の詳細については、後述する。また、プランジャ駆動源50は、特に限定されず、例えば油圧ポンプを用いずに、サーボモータのみによってプランジャ40を駆動してもよい。
次に、図1~図3を参照して、第1の実施形態に係るダイカスト鋳造装置の動作すなわちダイカスト鋳造方法の概要について説明する。
まず、図1に示すように、プランジャスリーブ30内でプランジャチップ41(すなわちプランジャ40)をx軸正方向に後退させた状態で、可動型10を固定型20に当接させ、キャビティCを形成する。そして、プランジャスリーブ30の給湯口31から、例えばラドル(不図示)などを用いて、プランジャスリーブ30内に溶湯Mを供給する。
次に、図4を参照して、第1の実施形態に係るダイカスト鋳造方法の射出工程の詳細について説明する。図4は、第1の実施形態及び比較例に係るダイカスト鋳造方法の射出工程における射出速度の変化を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は射出速度すなわちプランジャチップ41の速度(m/s)を示している。本実施形態は実線で示され、比較例は破線で示されている。
比較例に係る射出工程では、射出時に溶湯Mが乱流となってエアを巻き込まないように、プランジャスリーブ30に溶湯Mを注ぎ込んだ後、溶湯Mの表面(湯面)の波が沈静化するように、射出開始から一定の低速でプランジャチップ41を前進させる(図4の低速区間)。この低速区間の速度は、例えば0.1~0.5m/s程度である。
本実施形態に係る射出工程では、プランジャスリーブ30に溶湯Mを注ぎ込んだ後、プランジャチップ41を前進させる前に一旦後退させる。後退後、直ちに前進に切り換え、所定の加速度で、目標最大速度に到達するまでプランジャチップ41を加速し続ける。加速度は、製品に応じて適宜決定されるが、できる限り大きい方が好ましく、例えばダイカスト鋳造装置が発揮可能な最大加速度である。
さらに、図4に示すように、本実施形態では、比較例よりもプランジャチップ41の加速度を小さくできる。そのため、プランジャ駆動源50を低出力化、小型化、低消費電力化できる。
まず、図1に示すように、プランジャスリーブ30に溶湯Mを注ぎ込むと、湯面に波が生じる。
さらに、射出工程に要する時間が短いため、ダイカスト鋳造のサイクルタイムも短くなり、鋳物Aの生産効率が向上する。
次に、図6~図9を参照して、プランジャ駆動源50の構成及び動作の一例について詳細に説明する。図6~図9は、プランジャ駆動源50の構成及び動作の一例の詳細を示す油圧回路図である。
射出シリンダ51内には、作動油が満たされており、射出ピストン52が前後方向にスライドする。作動油が、射出シリンダ51の後端部から導入され、前端部から排出されると、射出ピストン52が前進する。一方、作動油が、射出シリンダ51の前端部から導入され、後端部から排出されると、射出ピストン52が後退する。射出ピストン52は、プランジャロッド42の後端に連結されている。なお、図1~図3に示すように、プランジャロッド42の前端には、プランジャチップ41が連結されている。
射出シリンダ51の後端部は、バルブV4を介してオイルタンクOTに接続されると共に、バルブV5を介して射出シリンダ51の前端部に接続されている。
図6は、注湯後にプランジャチップ41を一旦後退させる際のプランジャ駆動源50の動作を示している。図4に実線で示したグラフにおいて、「後退」と示した区間での動作に該当する。
このように、本実施形態では、プランジャチップ41を一旦後退させる際、サーボポンプよってプランジャチップ41を駆動している。そのため、プランジャチップ41の動作を精度良く制御できると共に、消費電力を抑制できる。
図9に示すように、図8の状態からバルブV1を閉じ、バルブV2、V3を開く。すなわち、アキュムレータACCに代えて、油圧ポンプPによって射出ピストン52を押圧する。
20 固定型
30 プランジャスリーブ
31 給湯口
32 蓋部
40 プランジャ
41 プランジャチップ
42 プランジャロッド
50 プランジャ駆動源
51 射出シリンダ
52 射出ピストン
60 制御部
A 鋳物
A1 製品部
A2 ランナー部
A3 ビスケット部
ACC アキュムレータ
C キャビティ
M 溶湯
MT サーボモータ
OT オイルタンク
R ランナー(湯道)
V1~V5 バルブ
Claims (8)
- プランジャを後退させた状態で、プランジャスリーブに溶湯を供給するステップと、
前記プランジャスリーブ内において前記プランジャを前進させて前記溶湯を金型に射出するステップと、を備え、
前記溶湯を金型に射出するステップにおいて、
前記プランジャを前進させる際、前記溶湯を供給するステップにおける位置から前記プランジャを一旦さらに後退させた後、直ちに前進に切り換え、目標最大速度に到達するまで前記プランジャを加速し続ける、
ダイカスト鋳造方法。 - 前記プランジャスリーブに設けられた給湯口から前記溶湯を供給した後、前記プランジャを前進させる前に、前記給湯口を塞ぐ、
請求項1に記載のダイカスト鋳造方法。 - 前記プランジャを前進させる際、ダイカスト鋳造装置が発揮可能な最大加速度で、前記目標最大速度に到達するまで前記プランジャを加速し続ける、
請求項1又は2に記載のダイカスト鋳造方法。 - 前記プランジャを一旦後退させる際、前記プランジャをサーボポンプによって油圧駆動する、
請求項1~3のいずれか一項に記載のダイカスト鋳造方法。 - 給湯口を介して溶湯が供給されるプランジャスリーブと、
前記プランジャスリーブに連通された金型と、
前記プランジャスリーブに供給された前記溶湯を、前記金型に射出するプランジャと、
前記プランジャの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記プランジャスリーブに前記溶湯を供給する際、前記プランジャを後退させておき、
前記プランジャを前進させて前記溶湯を前記金型に射出する際、
前記プランジャを前進させる際、前記溶湯を供給する際の位置から前記プランジャを一旦さらに後退させた後、直ちに前進に切り換え、目標最大速度に到達するまで前記プランジャを加速し続ける、
ダイカスト鋳造装置。 - 前記給湯口を開閉する蓋部をさらに備える、
請求項5に記載のダイカスト鋳造装置。 - 前記制御部は、
前記プランジャを前進させる際、当該ダイカスト鋳造装置が発揮可能な最大加速度で、前記目標最大速度に到達するまで前記プランジャを加速し続ける、
請求項5又は6に記載のダイカスト鋳造装置。 - 前記プランジャを一旦後退させる際、前記プランジャを油圧駆動するサーボポンプをさらに備える、
請求項5~7のいずれか一項に記載のダイカスト鋳造装置。
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