JPH10216916A - 低融点合金の射出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期休転時の配管中の溶湯の排出が簡便容易
であり、煩雑な制御をすることなく比較的簡単な制御
で、広範囲の金型において、安価に高品質の金属あるい
は合金の成形品を得ることができる射出制御方法および
射出制御装置を提供する。 【解決手段】 ダイカストマシンなどの成形装置の金型
キャビティへ低融点合金の溶湯を射出する低融点合金の
射出装置であって、溶湯の保持炉と、溶湯を該保持炉か
ら前記成形装置へ供給する射出ポンプと、該射出ポンプ
から排出された溶湯の金型キャビティ内への連通・遮断
を制御するゲートバルブと、該射出ポンプと該ゲートバ
ルブを連結する溶湯管路と、該ゲートバルブと該サーボ
モータの制御を司る制御装置とを備え、該溶湯管路の最
上部付近と最下部にそれぞれ大気と連通・遮断自在なス
トップバルブもしくは大気と連通・遮断自在なプラグを
配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂の射出成形に
用いられる低融点金属中子等を成形する低融点合金の射
出装置に係り、特に長期休転に配慮した低融点合金の射
出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウム合金やマグネシウム
合金等の溶融金属を、ダイカストマシンなどの成形装置
の金型キャビティへ射出するには、密閉された系で溶湯
の保持炉から成形装置の金型キャビティ内に供給される
場合がある。このとき、保持炉から金型キャビティへ至
る溶湯管路は一系統であり、固定配管となっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、固定配管の溶湯管路においては、長期休転を行
なう場合、安全上、溶湯管路内の溶湯を抜いておくこと
が望ましい。しかしながら、これまでの装置では、長期
休転に備えて溶湯管路内の溶湯を抜いておくための特別
な配慮がなされていなかったため、マシンを長期間、休
転する場合には、たとえば、 溶湯管路の高い箇所と低い箇所における管継手を緩
めて、内部の溶湯を抜く。 配管内に溶湯を残したまま、溶湯管路の周囲に設け
た保温用ヒータを止め、溶湯を凝固させる。 などの方策を採り、長期休止の安全対策としていた。し
かし、の方法は、配管解体作業および復旧作業に時間
と労力を必要とし、煩雑であり生産性の阻害要因とな
り、の方法は、溶湯管路内の溶湯の凝固収縮は配管寿
命の低下を招き、配管がフレキシブルホースである場合
はその傾向が顕著であるなどの難点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明において、第１の発明における低融点合金
の射出装置は、ダイカストマシンなどと同構造の型締装
置に組み付けられた金型のキャビティへ低融点合金の溶
湯を射出する低融点合金の射出装置であって、溶湯の保
持炉と、溶湯を該保持炉から前記金型キャビティへ供給
する射出ポンプと、該射出ポンプから排出された溶湯の
金型キャビティ内への連通・遮断を制御するゲートバル
ブと、該射出ポンプと該ゲートバルブを連結する溶湯管
路と、該ゲートバルブと該サーボモータの制御を司る制
御装置とを備え、該溶湯管路の最上部付近と最下部にそ
れぞれ大気と連通・遮断自在なストップバルブもしくは
大気と連通・遮断自在なプラグを配設した。また、第２
の発明では、第１の発明における低融点合金の射出装置
において、射出ポンプはボールネジを介してサーボモー
タで駆動され、ゲートバルブと該サーボモータの制御を
司り、かつ、保持炉内の溶湯の温度管理を行なう制御装
置を備えた構成とした。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の低融点合金の射出装置
は、保持炉の射出ポンプと金型キャビティ内への溶湯の
連通・遮断を制御するゲートバルブを連結する溶湯管路
において、該溶湯管路の最上部付近と最下部にそれぞれ
大気と連通・遮断自在なストップバルブもしくは大気と
連通・遮断自在なプラグを配設したため、長期休転に入
るときに、上下両方のストップバルブまたはプラグを開
いて大気と連通し、重力により内部の溶湯を外部へ自由
落下させ、溶湯管路内を空状態に保って長期休転を迎え
ることが出来る。また、第２の発明では、油圧シリンダ
に代えて、制御性のよい電動サーボモータで射出ポンプ
を駆動するようにしたから、金型キャビティ形状に応じ
て射出速度を任意に変更することが容易で、空気の巻き
込みが少ない金型キャビティ内の湯面上昇を再現性よく
制御することが可能となる。また、金型キャビティへの
溶湯の充填完了をサーボモータへ作用する負荷トルクに
て検知するが可能となる。そして、充填完了検知後は、
サーボモータを速度制御からトルク制御に切替え、射出
圧力を所望の圧力に任意に設定可能で、かつ、再現性も
非常によいから、均質な安定した良好な成形品を生産で
きる。

【０００６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図４はいずれも本発明の実施例
に係り、図１は射出装置（給湯装置）の全体構成図、図
２は射出装置に制御系統図、図３はゲートバルブの油圧
回路図、図４はゲートバルブの動作説明図である。

【０００７】図１、図２に示すように、射出装置（給湯
装置）１００は、溶融金属Ｍを貯溜し保持する保持炉１
０と保持炉１０内に浸漬された射出ポンプ（給湯ポン
プ）２０およびポンプ切替弁３０と溶融金属Ｍの供給ラ
インとなる溶湯管路４０と溶融金属Ｍの連通・遮断を制
御するゲートバルブ５０とゲートバルブ５０から保持炉
１０へ溶融金属Ｍを戻す戻り管路６０と保持炉１０内に
浸漬された戻り管路用の連通遮断弁７０と溶湯管路４０
および戻り管路６０を保温する温度調節装置８０と保持
炉１０や上述の管路４０、６０を保温する温調ユニット
８０Ａならびに制御装置２００とで構成される。

【０００８】保持炉１０は、金属容器に溶融金属Ｍの溶
湯を貯溜し、上部の開口部を被覆したうえ熱媒体で周囲
を加熱保温するようになっており、給湯ポンプ２０は、
この保持炉１０内の溶融金属Ｍに浸漬されて配置され、
上方が開口され下端面が密閉された筒状のシリンダ２０
ａ内にピストン２０ｂがサーボモータ２１とボールねじ
２２ａを介して上下方向摺動自在に配設され、シリンダ
２０ａの下端面の穿設された透孔２０ｃはポンプ切替弁
３０に接続される。ポンプ切替弁３０は、保持炉１０に
連通するポートと前記透孔２０ｃに接続するポートと溶
湯管路４０へ連通するポートを有するボデイ３０ａの内
部に、流体圧シリンダ３２の作動により上下方向に昇降
する弁棒３４の下端の弁体３６を昇降してこれらの各ポ
ートを連通遮断するよう構成されたものである。

【０００９】ポンプ切替弁３０のボデイ３０ａのポート
のひとつに接続された溶湯管路４０は、固定配管とこれ
に接続されるフレキシブル管を経由してゲートバルブ５
０に連絡される。ゲートバルブ５０は、図３に示すよう
に、円柱状のバルブ本体５１の内部の透孔に、加圧シリ
ンダ５０ｂのピストンロッドの連結された加圧プランジ
ャ５０ａが嵌装され軸方向に摺動自在に形成され、一
方、バルブ本体５１に連結されたドッキングシリンダ５
２の作動によってゲートバルブ５０全体が前進（上昇方
向）あるいは後退（下降方向）できるように構成されて
いる。そして、バルブ本体５１上部の側面に左右一対の
開口部が設けられ、それぞれ溶湯管路４０と戻り管路６
０に接続されている。

【００１０】溶湯管路４０の最上部付近と最下部には、
それぞれ、大気と連通・遮断自在なストップバルブ９０
かまたはプラグ９２が設けられる。その理由は、長期休
転の際に、溶湯管路４０内の溶湯を外部に排出するため
である。

【００１１】一方、ゲートバルブ５０のもうひとつの開
口部には、フレキシブル管とこれに接続された固定配管
からなる溶融金属Ｍの戻り管路６０が接続され、保持炉
１０内に浸漬された連通遮断弁７０を経由して保持炉１
０内の溶融金属に連通している。ゲートバルブ５０には
温調ユニット８０Ａによって供給される熱媒体が通過す
る温度調節配管８０ａが備えられる。ゲートバルブ５０
は、図３に示す油圧回路によって制御される。

【００１２】連通遮断弁７０は、上述したポンプ切替弁
３０と同様に、ボデイ３０ａに固設されたボデイ７０ａ
内に戻り管路６０に接続されるポートと保持炉内の溶融
金属に連通するポートを穿設し、その途中に流体圧シリ
ンダ７２の作動により上下方向に昇降する弁棒７４の下
端の弁体７６を昇降してこのポートを連通遮断するよう
構成されている。また、溶湯管路４０や戻り管路６０
は、固定配管は内部に溶融金属を通し外側を熱媒体を通
過させる二重管とし、二重管とするには困難なフレキシ
ブル管は単管としたままその外側をフレキシブルヒータ
８０ｂで加熱保温する。なお、流体圧シリンダ３２と流
体圧シリンダ７２は、通常は油圧シリンダよりも空気圧
シリンダを使用する。

【００１３】一方、制御装置２００は、パーソナルコン
ピュータで形成されたコントローラ２１０と、コントロ
ーラ２１０とサーボモータ２１との中間に接続されたコ
ンバータ２２０ａ、カウンタボード２２０ｂ、ＰＩＯボ
ード２２０ｃおよびサーボアンプ２２０と、コントロー
ラ２１０〜ゲートバルブ５０間ならびにコントローラ２
１０〜温度調節装置８０間に配設されたＡＤコンバータ
２３０、複数個のトランスミッタ２３０ａ、熱電対２４
０とで構成され、サーボモータ２１やゲートバルブ５０
に操作指令を発振して制御するとともに、溶融金属Ｍの
温度管理を司る。

【００１４】図３は、ゲートバルブ５０を駆動操作する
油圧系統図で、加圧プランジャ５０ａの動作用の加圧シ
リンダ５０ｂとゲートバルブ５０の全体を昇降させるド
ッキングシリンダ５２の両方に、それぞれ流量調整弁５
４ａ、５４ｂ、電磁弁５６ａ、５６ｂ、減圧弁５８ａ、
５８ｂを介して油圧源５９および油タンク５９ａが油圧
配管で接続される。

【００１５】このように構成された本発明の射出装置１
００の作動について、図１〜図４を参照しながら、以下
に順を追って説明する。 まず、ポンプ切替弁３０内の弁体３６を下降限まで下
げ、供給管路４０のポートを閉じ保持炉内と透孔２０ｃ
を繋ぐポートを開いてから、サーボモータ２１を駆動し
てボールネジ機構２２を介して射出ポンプ（給湯ポン
プ）２０のピストン２０ｂを上昇させてシリンダ２０ａ
内に規定量の溶融金属Ｍを吸引し取り込む。このとき、
連通遮断弁７０も弁体７６を下降限まで下げ、戻り管路
６０と保持炉１０内の連通を遮断しておく。

【００１６】次に、ゲートバルブ５０を金型方向に前
進させ、ゲートバルブ５０の先端（上端）を金型キャビ
ティ３００ａのランナ部へ押圧し、金型１にゲートバル
ブ５０を密着させる（この工程が、図４のドッキング工
程である）。 ゲートバルブ５０の加圧プランジャ５０ａを後退させ
る。 ポンプ切替弁３０の弁体３６を上昇限まで上げ、給湯
ポンプ２０のピストン２０ｂを下げてシリンダ２０ａ内
の溶融金属Ｍを供給管路４０ならびにゲートバルブ５０
を経由して金型キャビティ内へ充填する（図４の射出工
程）。 充填完了後は一定時間サーボモータ２１のトルク制御
を行ない溶融金属の加圧力を制御する（図４の保圧工
程）。

【００１７】金型キャビティのランナ部の未凝固金属
を回収する方法は、ゲートバルブ５０が保持炉湯面より
高い場合（図１の場合）には、ポンプ切替弁３０を閉状
態（弁体３６下降）にし連通遮断弁７０を連通状態（弁
体７６上昇）にしたまま、加圧プランジャ５０ａを下
げ、ランナ部の未凝固金属を戻り管路６０で自重による
自然落下させて保持炉１０内へ戻す（図４の未凝固金属
回収工程）。

【００１８】ゲートバルブ５０が保持炉湯面より低い
場合における金型キャビティのランナ部の未凝固金属を
回収する方法は、連通遮断弁７０を閉じ、ポンプ切替弁
３０の弁体３６を上昇させて供給管路４０と給湯ポンプ
２０を連通し、加圧プランジャ５０ａを下げてピストン
２０ｂを上昇して溶湯管路４０に吸引力を働かせて溶湯
管路４０を通じて保持炉１０内へ戻す（図４の未凝固金
属回収工程）。

【００１９】１回のショットが完了し、金型を開いて
製品を取り出したり、次ショットのための離型剤塗布な
どの待時間にも、溶融金属きＭを循環させたいときに
は、ゲートバルブ５０を金型から後退退避させてから、
加圧プランジャ５０ａを前進位置に保持して、溶融金属
Ｍを溶湯管路４０→ゲートバルブ５０→戻り管路６０の
順に保持炉１０内へ流す。 未凝固金属回収工程がタイマアウトした後は、ゲート
バルブ５０の加圧プランジャ５０ａを前進限まで上昇さ
せ、溶湯管路４０や戻り管路６０にある溶融金属Ｍがゲ
ートバルブ５０より漏れ出さないようにする（図４のゲ
ート遮断工程）。なお、において、ピストン２０ｂが
下降限に達して輸送能力がなくなったときには、溶融金
属Ｍの循環を一時ストップしてと同様な手順により、
ピストン２０ｂを上昇させてシリンダ２０ａ内に溶融金
属Ｍを取り込む。

【００２０】以上が通常の運転操作であるが、年末年始
や夏期休暇等や何らかの都合により、長期休転をしなけ
ればならないとき、本発明においては、溶湯管路４０内
に溶湯を残存させたまま休転に入るのは望ましくないの
で、この場合には、溶湯管路４０の最上部付近および最
下部に設けたストップバルブ９０あるいはプラグ９２を
開いて大気と連通させ、溶湯管路４０内の溶湯を自重に
より外部に排出させる。一方、運転再開時には、溶湯管
路４０内に入り込んだ空気を、２〜３回の捨て打ちショ
ットを実施することにより駆逐した後、実用運転を再開
する。

【００２１】以上説明したように、本発明では、長期休
転時に、溶湯管路４０内の溶湯を完全に排除して置くの
で、従来方法のように煩雑な解体、復旧作業がなく、か
つ、配管寿命の低下を防止することができる。また、従
来、油圧シリンダで行なっていた、射出ポンプ（給湯ポ
ンプ）２０のピストン２０ｂの昇降を、油圧シリンダに
代えて、制御性のよい電動サーボモータ２１で行なうよ
うにしたから、金型キャビティ３００ａの形状に応じて
射出速度を任意に変更することが容易で、空気の巻き込
みが少ない金型キャビティ内の湯面上昇を再現性よく制
御することが可能となる。また、金型キャビティ３００
ａへの溶融金属Ｍの充填完了をサーボモータ２１へ作用
する負荷トルクを監視し検知することが可能となる。さ
らに、充填完了検知後は、サーボモータ２１を速度制御
からトルク制御に切替え、射出圧力を所望の圧力に任意
に可変可能で、かつ、再現性も非常によいから、均質な
安定した良好な成形品を生産できる。

【００２２】このように、本発明では、射出速度および
射出圧力に関して、油圧駆動や空気圧駆動方式に比べて
非常に再現性よく鋳造が可能となり、品質差が少なくバ
ラツキの無い高品質の鋳造品を得ることができる。ま
た、ゲートバルブ５０によって給湯ポンプ２０から供給
された溶融金属Ｍの金型キャビティ３００ａ内への連通
・遮断を制御するため、金型キャビティ３００ａ内へ溶
融金属Ｍを充填しない場合にはゲートバルブ５０を閉じ
ることができるので、溶融金属Ｍは大気に晒されること
が無い。また、管路内圧は配管抵抗により大気圧よりも
高く保持することができ、ゲートバルブ５０のシール部
分から空気が流入することもない。したがって、溶融金
属Ｍが酸化されることはなく、金属の酸化による損耗、
酸化物による摺動部分の損傷および中子の品質劣化等を
最小に抑えることができる。

【００２３】また、金型内に溶融金属Ｍを充填しないと
きに、溶融金属Ｍを保持炉１０→ゲートバルブ５０→保
持炉１０の順路で循環させるため、ゲートバルブ５０へ
の溶湯管路４０、戻り管路６０の保温設備は従来に比べ
て大幅に簡略化される。したがって、ゲートバルブ５０
の金型への取付位置等の制約は大幅に緩和される。溶融
金属Ｍを循環させていることにより、ヒータによる金属
の過熱劣化も防止することができることになる。

【００２４】さらに、金型キャビティ内に溶融金属Ｍを
充填しない場合には、ゲートバルブ５０を閉じることが
でき、溶融金属Ｍは大気に晒されることが無いため、ゲ
ートバルブ５０と保持炉湯面との位置関係の制約が無
く、従来行なっていた湯面変動を制御する必要も無くな
る。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の射出装置に
おいては、長期休転時の配管中の溶湯に排出が容易で、
解体復旧作業がなく運転操作性とメインテナンス性が高
い。また、第２の発明では、さらに、金型キャビティの
形状に応じて射出速度を任意に変更することが容易で、
空気の巻き込みが少ない金型キャビティ内の湯面上昇を
再現性よく制御することが可能となる。また、金型キャ
ビティへの溶融金属の充填完了をサーボモータへ作用す
る負荷トルクを監視し検知することができる。さらに、
充填完了検知後は、サーボモータを速度制御からトルク
制御に切替え、射出圧力を所望の圧力に任意に可変可能
で、かつ、再現性も非常によいから、均質な安定した良
好な成形品を生産できる。したがって、本発明では、射
出速度および射出圧力に関して、油圧駆動や空気圧駆動
方式に比べて非常に再現性よく鋳造が可能となり、品質
差が少なくバラツキの無い高品質の鋳造品を得ることが
できる。よって、煩雑な制御をすることなく比較的簡単
な制御で、広範囲の金型において、安価に高品質の低融
点合金の成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る射出装置（給湯装置）の
全体構成図である。

【図２】本発明の実施例に係る射出装置の制御系統図で
ある。

【図３】本発明の実施例に係る射出装置のゲートバルブ
の油圧回路図である。

【図４】本発明の実施例に係る射出装置のゲートバルブ
の動作説明図である。

【符号の説明】

１ 金型 ２ 金型キャビティ １０ 保持炉 １０ａ るつぼ ２０ 給湯ポンプ ２０ａ シリンダ ２０ｂ ピストン ２０ｃ 透孔 ２１ サーボモータ ２２ ボールネジ機構 ２２ａ ボールねじ ２２ｂ ボールナット ３０ ポンプ切替弁 ３０ａ ボデイ ３２ 流体圧シリンダ ３４ 弁棒 ３６ 弁体 ４０ 溶湯管路 ５０ ゲートバルブ ５０ａ 加圧プランジャ ５０ｂ 加圧シリンダ ５１ バルブ本体 ５２ ドッキングシリンダ ５４ａ、５４ｂ 流量調整弁 ５６ａ、５６ｂ 電磁弁 ５８ａ、５８ｂ 減圧弁 ５９ 油圧源 ５９ａ 油タンク ６０ 戻り管路 ７０ 連通遮断弁 ７２ 流体圧シリンダ ７４ 弁棒 ７６ 弁体 ８０ 温度調節装置 ８０Ａ 温調ユニット ８０ａ 温度調節配管 ８０ｂ フレキシブルヒータ ９０ ストップバルブ ９２ プラグ １００ 射出装置（給湯装置） ２００ 制御装置 ３００ 型締装置 ３００Ａ 金型 ３００ａ 金型キャビティ Ｍ 溶融金属（溶湯）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイカストマシンなどと同構造の型締装
   置に組み付けられた金型のキャビティへ低融点合金の溶
   湯を射出する低融点合金の射出装置であって、 溶湯の保持炉と、溶湯を該保持炉から前記金型キャビテ
   ィへ供給する射出ポンプと、該射出ポンプから排出され
   た溶湯の金型キャビティ内への連通・遮断を制御するゲ
   ートバルブと、該射出ポンプと該ゲートバルブを連結す
   る溶湯管路と、該ゲートバルブと該サーボモータの制御
   を司る制御装置とを備え、 該溶湯管路の最上部付近と最下部にそれぞれ大気と連通
   ・遮断自在なストップバルブもしくは大気と連通・遮断
   自在なプラグを配設したことを特徴とする低融点合金の
   射出装置。
2. 【請求項２】 射出ポンプはボールネジを介してサーボ
   モータで駆動され、ゲートバルブと該サーボモータの制
   御を司り、かつ、保持炉内の溶湯の温度管理を行なう制
   御装置を備えた請求項１記載の低融点合金の射出装置。