JP7706583B2 - ダイカスト用装置の制御方法およびダイカスト法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト用装置の制御方法およびダイカスト法に係り、特に、ダイカスト金型のランナーを加圧する為の加圧手段を備えたダイカスト用装置の制御方法および当該ダイカスト用装置の制御方法を実行可能なダイカスト用装置を用いて行うダイカスト法に関するものである。

スリーブ内の溶湯をダイカスト金型の内部に画成されたキャビティに向けて充填する第１のプランジャと、ランナーの溶湯を加圧する第２のプランジャを設けるようにしたダイカスト用装置は、下記特許文献１により公知である。下記特許文献１は、第２のプランジャによるランナーの溶湯への加圧を第１のプランジャによる溶湯のキャビティ内への充填完了よりも前、好ましくは完了直前に行うことを示唆している。

しかし、溶湯のキャビティ内への充填完了よりも前のタイミングにおいてはランナーの溶湯の流動性が良い状態にあるので、下記特許文献１に開示されるダイカスト装置を用い、このタイミングでランナーの溶湯を加圧したとしても、第２のプランジャとランナーを画成する面との隙間から溶湯が逆流してしまい、圧力を保持することができないという課題があった。

そこで、本出願人は、キャビティ内への溶湯の充填完了前にランナーを加圧する場合の押湯効果に優れたダイカスト用装置を提供すべく、下記特許文献２に示すダイカスト用装置を創案した。このダイカスト用装置は、キャビティと該キャビティに連通するランナーを画成するダイカスト金型と、該キャビティ内に向けて溶湯を充填する第１加圧手段と、該ランナーの溶湯を加圧する第２加圧手段とを備え、該第２加圧手段が該ダイカスト金型の型開き方向に略直交する方向に向けて進退する加圧ロッドを備えた装置である。かかるダイカスト用装置によれば、キャビティ内への溶湯の充填完了前にランナーを加圧した場合でも十分な押湯効果が得られるので、キャビティ内で成形されるダイカスト品の品質を向上させることが可能となっている。

特開２０００－１１７４１１号公報 特開２０１１－２２４６５０号公報

しかしながら、産業界において製品の品質向上は常に求められるものであり、ダイカスト品の品質向上についても、さらに有意な効果を奏するダイカスト用装置や当該ダイカスト用装置を用いるダイカスト法を提供することが求められている。本発明者らは、上掲した特許文献２に開示されたダイカスト用装置について、第２加圧手段によるランナー加圧に着目し、押湯効果の更なる向上に向けた改良技術を創案した。すなわち、本発明は、特許文献２に開示されたダイカスト用装置の改良技術を提供するためになされたものであって、キャビティ内への溶湯の充填完了前にランナーを加圧した場合において、従来技術に比べて更なる押湯効果が得られ、キャビティ内で成形されるダイカスト品の品質を向上させることが可能なダイカスト用装置の制御方法と、当該ダイカスト用装置の制御方法を実行可能なダイカスト用装置を用いるダイカスト法を提供することを目的とするものである。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明に係るダイカスト用装置（１）の制御方法は、キャビティ（５３）と該キャビティ（５３）に連通するランナー（５０）を画成するダイカスト金型（１０）と、前記キャビティ（５３）内に向けて溶湯を充填する第１加圧手段（２４，２５）と、前記ランナー（５０）の溶湯を加圧する第２加圧手段（４０，４１，４３）と、を備え、前記第２加圧手段（４０，４１，４３）が前記ダイカスト金型（１０）の型開き方向に対して略直交する方向に向けて進退する加圧ロッド（４３）を備えるダイカスト用装置（１）の制御方法であって、前記加圧ロッド（４３）による前記ランナー（５０）の溶湯の加圧速度が、前記加圧ロッド（４３）が加圧を開始してから、流路を塞いで前記キャビティ（５３）に高圧圧力が発生するまでの間で高速加圧される第１段階（ｉｉ）と、前記加圧ロッド（４３）が流路を塞いで前記キャビティ（５３）に高圧圧力が発生した後に低速加圧される第２段階（ｉｖ）と、を含むように前記加圧ロッド（４３）を動作させることを特徴とするものである。

また、本発明に係るダイカスト用装置（１）の制御方法において、前記第２段階（ｉｖ）の低速加圧からなる加圧速度は、凝固解析に基づく溶湯の凝固収縮量に基づき決定されていることが好適である。

上記した本発明に係るダイカスト用装置（１）の制御方法では、前記第１加圧手段（２４，２５）による前記キャビティ（５３）内への溶湯の射出が終了してから、前記第２加圧手段（４０，４１，４３）による前記ランナー（５０）の溶湯の加圧の前記第１段階（ｉｉ）が終了するまでの時間をＴとしたときに、０ｓ＜Ｔ≦０．２ｓなる不等式が成立するように前記第２加圧手段（４０，４１，４３）を動作させることができる。

本発明に係るダイカスト法は、上記したいずれかのダイカスト用装置（１）の制御方法を実行可能なダイカスト用装置（１）によりダイカストを行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、キャビティ内への溶湯の充填完了前にランナーを加圧した場合において、従来技術に比べて更なる押湯効果が得られ、キャビティ内で成形されるダイカスト品の品質を向上させることが可能なダイカスト用装置の制御方法と、当該ダイカスト用装置の制御方法を実行可能なダイカスト用装置を用いるダイカスト法を提供することができる。

本実施形態に係るダイカスト用装置において、加圧ロッドが後退位置にある状態を示す断面図である。 本実施形態に係るダイカスト用装置において、加圧ロッドが前進位置にある状態を示す断面図である。 本実施形態に係るダイカスト用装置が実行可能なダイカスト法を説明するためのグラフ図であって、射出速度と加圧ロッドストロークを示している。 図３中の符号（ｉ）を付した箇所でのダイカスト用装置の状態を示す図である。 図３中の符号（ｉｉ）を付した箇所でのダイカスト用装置の状態を示す図である。 図３中の符号（ｉｉｉ）を付した箇所でのダイカスト用装置の状態を示す図である。 図３中の符号（ｉｖ）を付した箇所でのダイカスト用装置の状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本発明の一実施形態に係るダイカスト用装置１について、図１および図２を用いて説明する。ここで、図１は、本実施形態に係るダイカスト用装置において、加圧ロッドが後退位置にある状態を示す断面図である。また、図２は、本実施形態に係るダイカスト用装置において、加圧ロッドが前進位置にある状態を示す断面図である。

図１に示されるように、ダイカスト金型１０は、固定型２０と可動型３０とを備えている。固定型２０は固定ホルダー２１および固定ダイス２２からなり、固定ホルダー２１には射出スリーブ２３（スリーブ）が配設されている。射出スリーブ２３内にはプランジャロッド２４の先端に連結されたプランジャチップ２５が配設されている。図示せぬ射出シリンダを作動させて該プランジャチップ２５を射出スリーブ２３内で摺動させることで射出スリーブ２３の図示せぬ給湯孔から供給されたアルミニウム合金等の溶湯を、後述のキャビティ５３内に充填可能である。プランジャチップ２５、プランジャロッド２４および図示せぬ射出シリンダが、本発明に係る第１加圧手段を構成する。

可動型３０は、可動ホルダー３１、可動ダイス３２および分流子３３からなり、矢印Ａ←→Ａ´で示される可動型３０の移動方向（ダイカスト金型１０の型開き方向）に移動可能である。図１および図２に示す型締め状態においては、ダイカスト金型１０の内部にはランナー５０、ゲート５２およびキャビティ５３が画成され、スリーブ２３内の空間はランナー５０およびゲート５２を介してキャビティ５３と連通する。ランナー５０は、射出スリーブ２３の軸線方向（ダイカスト金型１０の型開き方向）に略一致する方向に延びる第１ランナー５０Ａと、射出スリーブ２３の軸線方向に略直交する方向に延びる第２ランナー５０Ｂとを備えている。第１ランナー５０Ａは、固定型２０に配設された射出スリーブ２３と可動型３０の分流子３３とにより画成されている。第２ランナー５０Ｂは、射出スリーブ２３と分流子３３とにより画成される部分と、固定ダイス２２と可動ダイス３２とにより画成される部分とを有している。ゲート５２およびキャビティ５３は、固定ダイス２２と可動ダイス３２とにより画成されている。

分流子３３には、図示せぬブラケットを介して油圧シリンダ４０が固定されている。油圧シリンダ４０のピストンロッド４１には、カップリング４２を介して加圧ロッド４３が連結されている。加圧ロッド４３は、分流子３３に形成された貫通孔３４に挿入され、加圧ロッド４３の先端部４３Ａが貫通孔３４の上側開口３４Ａを塞いでいる。加圧ロッド４３は、油圧シリンダ４０の作動によりダイカスト金型１０の型開き方向に略直交する方向に向けて進退可能とされ、油圧シリンダ４０を作動させた場合には、図１に示す後退位置から第２ランナー５０Ｂ内に進入し、図２に示す前進位置まで進出可能である。したがって、本実施形態に係るダイカスト用装置１では、加圧ロッド４３を第２ランナー５０Ｂ内に進出させることにより、第２ランナー５０Ｂの溶湯を介してキャビティ５３内の溶湯を加圧することが可能である。油圧シリンダ４０、ピストンロッド４１および加圧ロッド４３は、本発明に係る第２加圧手段を構成する。

なお、加圧ロッド４３の先端部４３Ａは、円柱形状とされている。そして、第２ランナー５０Ｂは加圧ロッド４３の先端部４３Ａの横断面形状と対応するように円形状に形成された対応形状部５１を備え、この対応形状部５１を画成する面５１Ａと加圧ロッド４３の先端部４３Ａとの周方向の隙間が、例えば、０．５～３．０ｍｍの範囲に設定されている。隙間が０．５ｍｍ未満の場合には、隙間で凝固した薄肉部分がダイカスト品の取り出し時に切断されてしまう。また、隙間が３．０ｍｍを超える場合には、加圧ロッド４３で第２ランナー５０Ｂ内の溶湯を加圧した際に溶湯が隙間から逆流することを充分に防ぐことができず、キャビティ５３内の溶湯に充分な押湯効果を与えることができない。第２ランナー５０Ｂ内の溶湯の流動性が良い場合には、隙間から逆流が生じやすいので、キャビティ５３内への溶湯の充填完了前に加圧ロッド４３で第２ランナー５０Ｂ内の溶湯を加圧する場合には、第２ランナー５０Ｂの対応形状部５１を画成する面５１Ａと加圧ロッド４３の先端部４３Ａとの隙間を３．０ｍｍ以下とすることが好適である。

以上、本実施形態に係るダイカスト用装置１の基本構成を説明した。次に、図３～図７を用いて、本実施形態に係るダイカスト用装置１が実行可能なダイカスト法についての説明を行う。ここで、図３は、本実施形態に係るダイカスト用装置が実行可能なダイカスト法を説明するためのグラフ図であって、射出速度と加圧ロッドストロークを示している。また、図４は、図３中の符号（ｉ）を付した箇所でのダイカスト用装置の状態を示す図であり、図５は、図３中の符号（ｉｉ）を付した箇所でのダイカスト用装置の状態を示す図であり、図６は、図３中の符号（ｉｉｉ）を付した箇所でのダイカスト用装置の状態を示す図であり、図７は、図３中の符号（ｉｖ）を付した箇所でのダイカスト用装置の状態を示す図である。

なお、図３において、横軸は時間［ｓ］を示しており、左側の縦軸は実線で示した射出速度の数値を示す射出速度［ｍ／ｓ］を示しており、右側の縦軸は破線で示した加圧ロッドストロークの数値を示す加圧ロッドストローク［ｍｍ］を示している。

本実施形態に係るダイカスト法では、まず、可動型３０を図４等にＡ←→Ａ´で示される可動型３０の移動方向に移動させることによりダイカスト金型１０の型締めを行い、ダイカスト金型１０の内部にランナー５０、ゲート５２およびキャビティ５３を画成する（図４の状態）。

次に、射出スリーブ２３内に溶湯を供給し、プランジャチップ２５を射出スリーブ２３内で摺動させることにより、射出スリーブ２３内の溶湯をランナー５０とゲート５２を介してキャビティ５３内に充填する。さらに、図３中の符号（ｉｉ）で示すように、第１加圧手段（プランジャチップ２５、プランジャロッド２４および図示せぬ射出シリンダ）によるキャビティ５３内への溶湯の射出が開始された後、当該溶湯の射出速度が下がりきる前に、第２加圧手段（油圧シリンダ４０、ピストンロッド４１および加圧ロッド４３）によるランナー５０の溶湯の加圧を開始するように、ダイカスト用装置１を動作させる（図５の状態）。つまり、本実施形態では、図３で示すグラフ図において示されるように、射出速度が低下する際のマイナスの傾きを持ったラインと、加圧ロッドストロークが増加する際のプラスの傾きを持ったラインとが、クロス交差するように第１加圧手段と第２加圧手段を動作させている。なお、かかる動作の実行においては、キャビティ５３内での凝固が発生しない短時間での両加圧手段の動作が重要であり、図４中の第２ランナー５０Ｂから第１ランナー５０Ａに向かう矢印で示すような、キャビティ５３側から射出スリーブ２３側への溶湯の逆流を防止することで、キャビティ５３に高圧圧力が発生しないなどの不具合を好適に防止することが可能となる。

さらに、図３中の符号（ｉｉ）～（ｉｖ）で示すように、加圧ロッド４３によるランナー５０の溶湯の加圧速度については、加圧ロッド４３が加圧を開始してから、流路を塞いでキャビティ５３に高圧圧力が発生するまでの間で高速加圧される第１段階（図３中の符号（ｉｉ）で示す箇所から符号（ｉｉｉ）で示す箇所まで）と、加圧ロッド４３が流路を塞いでキャビティ５３に高圧圧力が発生した後に低速加圧される第２段階（図３中の符号（ｉｉｉ）で示す箇所から符号（ｉｖ）で示す箇所まで）と、を含むように設定されている。つまり、本実施形態では、図３で示すグラフ図において示されるように、加圧ロッドストロークが高速加圧となるラインの傾きが大きい第１段階と、加圧ロッドストロークが低速加圧となるラインの傾きが緩やかな第２段階とで構成されるように、第２加圧手段を動作させている。

なお、図３中の符号（ｉｉｉ）で示す箇所の状態が図６に示されているが、加圧ロッドストロークが高速加圧となる第１段階と、加圧ロッドストロークが低速加圧となる第２段階との切り替え時における加圧ロッド４３の先端部４３Ａの位置は、第１ランナー５０Ａと第２ランナー５０Ｂとの境界部分となる符号５０Ｃで示す境界位置となっており、加圧ロッド４３の先端部４３Ａが境界位置５０Ｃに移動した際に、キャビティ５３に対して高圧圧力が発生する状態となる（図６の状態）。なお、この状態では、加圧ロッド４３により流路が防がれているので、プランジャロッド２４の射出シリンダの作動をオフしてもよい。

さらに、図３中の符号（ｉｖ）で示す箇所である第２段階の低速加圧からなる加圧速度については、凝固解析に基づくキャビティ５３内での溶湯の凝固収縮量に基づき決定されている。第２段階の低速加圧からなる加圧速度に基づき加圧ロッド４３を溶湯の凝固収縮量に応じてゆっくりキャビティ５３側に向けて前進させることによって、最適条件でのダイカスト法を実行することが可能となる（図７の状態）。

またさらに、本実施形態では、図３で示すように、第１加圧手段によるキャビティ５３内への溶湯の射出が終了してから、第２加圧手段によるランナー５０の溶湯の加圧の第１段階が終了するまでの時間をＴとしたときに、
０ｓ＜Ｔ≦０．２ｓ
なる不等式が成立するように第２加圧手段が動作するよう構成されている。なお、本実施形態に係るダイカスト用装置１では、プランジャチップ２５による溶湯の充填完了から加圧ロッド４３による加圧発生までの加圧圧力の立ち上がり時間が０．１ｓとなるように設定されており、時間Ｔ＝０．１ｓを目標値として第２加圧手段が動作するよう構成されている。このような第２加圧手段の動作については、油圧シリンダ４０等の性能に応じて動作制御すればよい。ちなみに、本実施形態では、圧力性能が８０ＭＰａである油圧シリンダ４０を使用し、油圧シリンダ４０への動作スタート信号の入力から加圧ロッド４３が実際に動作するまでの作動遅れ時間が０．１５ｓであることを考慮して、図３中の符号（ｉｉ）で示す加圧ロッドストロークが高速加圧となる第１段階の開始目標から約０．１５ｓ前に油圧シリンダ４０への動作スタート信号を入力するように設定されている。

そして、キャビティ５３内の溶湯が凝固したら可動型３０を移動させて型開きを行い、加圧ロッド４３を後退させた後に可動型３０からダイカスト品を取り出す。以上説明した一連の動作を実行することで、好適な押湯効果が得られるので、キャビティ５３内で成形されるダイカスト品の品質を向上させることが可能なダイカスト用装置１と、当該ダイカスト用装置１を用いるダイカスト法を提供することができる。特に、図３で示すダイカスト法を実行することで、従来のダイカスト法における溶湯圧による型開き現象を防止するための大きな型締め力が不要となる。よって、型締め力の小さな鋳造機で大きな製品（キャビティ）を鋳造することができる。さらに、従来技術のように、キャビティ５３内への溶湯の充填後にプランジャチップ２５等の第１加圧手段によって溶湯を更に加圧する必要がないので、ダイカスト品に不可避的に残存するビスケットと呼ばれる不要箇所を極力薄くすることが可能となる。したがって、本実施形態に係るダイカスト用装置１によれば、従来技術に比べて歩留まり向上効果を得ることが可能となり、コスト面での優位性を獲得することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ ダイカスト用装置、１０ ダイカスト金型、２０ 固定型、２１ 固定ホルダー、２２ 固定ダイス、２３ 射出スリーブ（スリーブ）、２４ プランジャロッド（第１加圧手段）、２５ プランジャチップ（第１加圧手段）、３０ 可動型、３１ 可動ホルダー、３２ 可動ダイス、３３ 分流子、３４ 貫通孔、３４Ａ 上側開口、４０ 油圧シリンダ（第２加圧手段）、４１ ピストンロッド（第２加圧手段）、４２ カップリング、４３ 加圧ロッド（第２加圧手段）、４３Ａ 先端部、５０ ランナー、５０Ａ 第１ランナー、５０Ｂ 第２ランナー、５０Ｃ 境界位置、５１ 対応形状部、５１Ａ 面、５２ ゲート、５３ キャビティ、Ｔ 時間、（ｉｉ） 第１段階、（ｉｖ） 第２段階。

Claims (4)

1. キャビティと該キャビティに連通するランナーを画成するダイカスト金型と、
   前記キャビティ内に向けて溶湯を充填する第１加圧手段と、
   前記ランナーの溶湯を加圧する第２加圧手段と、
   を備え、前記第２加圧手段が前記ダイカスト金型の型開き方向に対して略直交する方向に向けて進退する加圧ロッドを備えるダイカスト用装置の制御方法であって、
   前記加圧ロッドによる前記ランナーの溶湯の加圧速度が、
   前記加圧ロッドが加圧を開始してから、流路を塞いで前記キャビティに高圧圧力が発生するまでの間で高速加圧される第１段階と、
   前記加圧ロッドが流路を塞いで前記キャビティに高圧圧力が発生した後に低速加圧される第２段階と、
   を含むように前記加圧ロッドを動作させることを特徴とするダイカスト用装置の制御方法。
2. 請求項１に記載のダイカスト用装置の制御方法において、
   前記第２段階の低速加圧からなる加圧速度は、凝固解析に基づく溶湯の凝固収縮量に基づき決定されていることを特徴とするダイカスト用装置の制御方法。
3. 請求項１に記載のダイカスト用装置の制御方法において、
   前記第１加圧手段による前記キャビティ内への溶湯の射出が終了してから、前記第２加圧手段による前記ランナーの溶湯の加圧の前記第１段階が終了するまでの時間をＴとしたときに、
   ０ｓ＜Ｔ≦０．２ｓ
   なる不等式が成立するように前記第２加圧手段を動作させることを特徴とするダイカスト用装置の制御方法。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のダイカスト用装置の制御方法を実行可能なダイカスト用装置によりダイカストを行うことを特徴とするダイカスト法。

Images