JPWO2018025677A1 - ダイカストマシン - Google Patents

Abstract

可動金型を保持する可動プラテンと、固定金型を保持する固定プラテンと、可動プラテンと固定プラテンに挿通孔を設けて挿通したタイバーと、タイバーに沿って固定プラテンに対し進退自在に可動プラテンを配するダイカストマシンにおいて、可動プラテンまたは固定プラテンの少なくとも一方に中空部を設けた。

Description

本発明は、ダイカストマシン（以下、単にダイカストという）で、中空構造のプラテンを備えたダイカストマシンに関するものである。

アルミニウム合金よりなる鋳物を製造する場合には、鋳型内に溶融した材料（溶湯）を加圧充填する方法であるダイカストが多用されている。ダイカストは鋳込スリーブ(射出スリーブ)内の溶湯を金型に高速で充填する為、生産性がよく、大型の薄物の製品を作ることができる。また寸法精度が高く、鋳造組織が細かく、鋳肌表面がきれいな製品を作ることができるという長所がある。一方、溶湯を高速で充填する為、空気を巻き込みやすく、また最終凝固部に引け巣ができ易いという短所があった。

近年、ダイカストでは、薄肉の大型製品を鋳造することが必要となり、射出速度を大きくする、いわゆる高速射出を行うことが多くなっている。しかし、高速射出を行うと、射出スリーブ内やキャビティでのエアーや離型剤等から発生するガスの巻き込みが発生し、製品の鋳造欠陥を引き起こすことになる。そのため、射出スリーブやキャビティのエアーや発生ガスを排気して真空にすることが必要になってきた。特許文献１のような従来技術では、ダイカストの別装置としての真空タンクをダイカストの周辺に設置して、真空バルブ等を使って射出スリーブとキャビティのエアーを引いていた。しかし、ダイカストと真空タンクが離れているため、射出スリーブ内とキャビティ内の真空度は十分上がらなかった。

図１５は、ダイカストと真空タンク間距離と、減圧曲線との関係を示すグラフである。なお、大気圧は、１０１．３ｋＰａである。ダイカストと真空タンクを接続するホース長さ（内径２インチ）を、０．５ｍ、５ｍ、１０ｍ、２０ｍと変えて、解析にて減圧曲線を求めた結果である。このグラフに示すように、真空タンクとの距離が長いとなかなか真空度が上がらないことがわかる。

特開２００８−２４６５０３公報

従来技術では、ダイカストの金型や射出スリーブの内部と、真空／高圧タンクとの距離が長かったために、金型や射出スリーブ内を所定圧に十分高速にすることができなかった。本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、ダイカストの溶湯を、エアーや発生ガスの巻き込みを抑制し高速充填を可能とするものである。

可動金型を保持する可動プラテンと、固定金型を保持する固定プラテンと、可動プラテンと固定プラテンに挿通孔を設けて挿通したタイバーと、タイバーに沿って固定プラテンに対し進退自在に可動プラテンをマシンベース上に配置するダイカストマシンにおいて、可動プラテンまたは固定プラテンの少なくとも一方に密閉された中空部を設けたことを特徴とする。

可動プラテンまたは固定プラテンの少なくとも一方は、１つまたは複数の中空部を持っていることとした。

可動プラテンまたは固定プラテンの少なくとも一方の中空部は、真空タンクとして使用するようにした。

可動プラテンまたは固定プラテンの少なくとも一方の中空部は、圧縮空気のタンクとして使用するようにした。

可動プラテンまたは固定プラテンの少なくとも一方の中空部は、離型剤のタンクとして使用するようにした。

可動プラテン、固定プラテン、マシンベース及びフロアのうちの少なくともいずれか１つに、真空ポンプを固着させた。

可動プラテン、固定プラテン、可動金型及び固定金型のうちの少なくともいずれか１つに、真空開閉弁を固着させた。

オートジョイントで真空タンクと真空開閉弁を接続するようにした。

オートジョイントはカプラーでありワンタッチで真空タンクと真空開閉弁を接続するようにした。

ダイカストの構成部品であるプラテン内の中空構造部を真空タンクや高圧タンク等として使用することで、以下の効果が期待できる。
（１）省スペース化を実現できる。
（２）コスト削減（別体の真空タンク不要、配管最短化）が可能である。
（３）鋳物で作製したプラテンのみならず、圧延材から中空部を機械加工により作製したプラテン（欧州機によくみられる）にも適用可能である。
（４）金型の最も近傍に真空タンクを設置することで、高真空到達時間が短縮できる。また、射出スリーブから真空引きすることで、先湯（preceding molten metal、キャビティ内の真空度が射出スリーブ内の真空度に比べて高くなると、射出スリーブ内の溶湯が射出に先立ちキャビティ内に引き込まれる現象）の防止が可能である。
（５）離型剤、水分、外気の流入前に、高真空、超高速射出が可能である。
（６）前記（４）（５）により、巻き込み巣や剥離といった鋳造不良を低減することが可能になる。

本発明の一実施形態の中空部を設けたプラテンを具備したダイカストの側面図である。 図１のＡ−Ａ線に関する正面断面図である。 本発明の一実施形態において、中空部を真空のメインタンクとして使用したときの説明図である。 （ａ）〜（ｅ）は、一実施形態の射出工程を説明する説明図である。 本発明の一実施形態において、真空開閉弁の設置位置を示した説明図である。 本発明の一実施形態において、真空開閉弁の他の設置位置を示した説明図である。 本発明の一実施形態において、オートジョイントを使用して真空ラインを接続できるようにした説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、オートジョイントの一例を説明する説明図である。（ａ）は、オートジョイントの接続前の状態を示し、（ｂ）は接続後の状態を示す。 本発明の一実施形態において、従来の真空装置と本発明のプラテンを併用した場合の説明図である。 本発明の一実施形態において、複数の真空系統に対応している場合の説明図である。 本発明の一実施形態において、複数の独立した真空タンクに分割して使用している場合の説明図である。 本発明の他の一実施形態において、真空タンクと圧縮空気用のエアーリザーバタンクとして使用している場合の説明図である。 本発明の他の一実施形態において、圧縮空気用のエアーリザーバタンクと離型剤用のタンクとして使用している場合の説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態において、中空部の異なる形態を例示する説明図である。 ダイカストと真空タンク間距離と、減圧曲線との関係を示すグラフである。

図１は、本発明の一実施形態の中空部を設けたプラテンを具備したダイカストの側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に関する断面図である。図３は、本発明の一実施形態において、中空部を真空のメインタンクとして使用したときの説明図である。まず、図１の側面図を参照して、本実施形態であるダイカストマシンの概要を説明する。

ダイカストマシンにおいて、可動プラテン９には可動金型７が、固定プラテン１０には固定金型８が設置されている。可動プラテン９は、トグルリンクやボールねじ機構などの倍力機構により、フロアに載置されたマシンベース４０上を固定プラテン１０側に移動する。これにより、可動金型７と固定金型８が型締め（mold clamping）されて、キャビティ１２が形成される。可動プラテン９と固定プラテン１０には、４本のタイバー２１が挿通孔を介して挿通しており、タイバー２１に沿って可動プラテン９が固定プラテン１０に対し、進退自在に移動する。固定金型８と可動金型７が図１に示すごとく係合することにより、それらの間にキャビティ（製品部）１２を形成し、キャビティ１２にアルミニウム（ＡＬ）等の溶湯１７が射出・充填されて鋳造成形品が製造される。

固定プラテン１０には射出スリーブ１６が具備されている。射出スリーブ１６は、固定金型８に設けられた孔と嵌合して、貯湯室を形成している。アルミ溶湯１７を射出するために、射出シリンダ３３（図４（ａ））が設けられている。ランナー１４、ゲート１３を介してキャビティ１２に連通している。給湯機３１（図４（ａ））で注湯口１９から溶湯１７を注湯し、その後プランジャーチップ１８で、溶湯１７を押し込みキャビティ１２の中に充填する。プランジャーチップ１８は、シリンダロッド２９で射出シリンダ３３に連結している。

図４（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態の射出工程を説明する説明図である。図４（ａ）において、給湯機３１で、射出スリーブ１６に設置された注湯口１９から溶湯１７を注湯する。図４（ｂ）〜（ｄ）にみられるように、射出シリンダ３３が作動する。シリンダロッド２９の先端のプランジャーチップ１８が、貯湯室内にある溶湯１７を、ランナー１４、ゲート１３から押出して、図４（ｄ）に示すように、溶湯１７をキャビティ１２の中に充填する。その後、溶湯１７は金型の中で冷却され、十分固化されると可動プラテン７が元の位置に戻り金型が開く。金型が開くと、押出板２５に複数取り付けられた押出ピン２３が、図示しない油圧機構により前進し、製品が取り出される。

上述したように、可動プラテン９と固定プラテン１０の内部には中空部としての空間があり、機密性のあるタンクのようになっている（真空タンク１）。図２、３等において真空タンク１をハッチングで示す。図２は、図１のＡ−Ａ線に関する正面断面図が示されている。これをみると、可動プラテン９の内部の上下左右には矩形状の空間が４つ（真空タンク１）あり、隣同士の真空タンク１がパイプ状の連結部３５で連結されている。固定プラテン１０も可動プラテン９と同様の構成になっている。これら連結されたすべての空間が真空タンクとしての機能を持っている。可動プラテン９と固定プラテン１０のそれぞれには真空ポンプ２が取り付けられており、真空ポンプ２がプラテン内部の真空タンク１の空気を引いて真空にする。

キャビティ１２内の空気を引く回路において、真空ランナー１１には、溶湯１７の流出を防止する真空バルブまたはチルベント６が取り付けられている。本実施形態のダイカストは、真空ダイカスト法によるものであるので、真空バルブまたはチルベント６（図１符号６参照）が設置されている。真空バルブは、シャットオフバルブの一種で、例えば溶湯がバルブの底に衝突してバルブを閉じるように構成されており、溶湯を金型外に飛び出さないようにするものである。チルベント６は、軽金属の成形製品を高圧ダイカスト法で作製する時に良く使われ、ガス抜きをするため使用される冷し金（chiller）のことである。キャビティ１２のガスを逃がす時に、溶湯１７の流出はチルベント６により防止される。チルベント６は、一対のブロックに形成されて、それぞれが、可動金型７と固定金型８に固定されており、金型が開くときには分離する。真空バルブまたはチルベント６から可動プラテン９に取り付けた真空開閉弁４まで第１の真空管路５で接続し、真空開閉弁４からプラテン内の空間までは第２の真空管路３で接続している。また、射出スリーブ１６内の空気を引くのは、射出スリーブ１６にスリーブ真空吸引口２０を取り付けて、スリーブ真空吸引口２０から真空開閉弁４までは第１の真空管路５で接続し、真空開閉弁４からプラテンの中空部１の空間までは第２の真空管路３で接続している。なお、配管は太い方が望ましいが、実用上は１インチ（２．５４ｃｍ）くらいである。

図３に示す一実施形態において、真空タンク１を真空のメインタンクとして使用する構成について述べる。図３では、真空タンク１が上下左右の各１個ずつ計４個で構成され、それぞれの真空タンク１は連結部３５で連結されている。キャビティ１２には真空バルブまたはチルベント６が具備されキャビティ１２内の空気を引く構成になっている。
図３に示す一実施形態において、２つの真空バルブまたはチルベント６が、実線と点線で１つの真空開閉弁４に接続されている。また、それぞれ１つの真空バルブまたはチルベント６が１つの真空開閉弁４に接続されてもよい。１つの真空バルブまたはチルベント６が、相互には連結部３５で連結されていない複数の真空タンク１や複数の真空開閉弁４に接続されてもよい。また、真空開閉弁４が、上下左右の、連結部３５で連結されていない真空タンク１と、どのように連結するかということも適宜任意に設定することができる。
真空ポンプ２、２’は、プラテンに固定する場合と、フロアに固定するかマシンベースに固定する場合（プラテンと一緒に動作させたくない場合）の、２つの方法がある。
また、１個の真空開閉弁４で、同じタイミングで、複数箇所の連結部３５で連結されていない真空タンク１を用いて真空引きすることも可能である。

図５〜７を参照して、真空開閉弁４の設置位置が異なる場合の実施形態について説明する。
図５に示す実施形態では、真空開閉弁４の設置位置は、プラテン上面や側面などや、プラテンの金型取付面である。また、図７の実施形態では、真空タンク１の内部に真空開閉弁４が取り付けられている。
図６に示す実施形態では、真空開閉弁４の設置位置は、金型の上面や側面などである。図６の場合、真空開閉弁４の設置位置は、可動金型７であるが、固定金型８であってもよい。この場合、真空開閉弁４を金型に設置することにより、金型交換毎にメンテが可能になる。真空開閉弁４の設置位置は、上記以外にも自由に選択することができる。

図７にみられるように、オートジョイント２２を使用し、金型の取付けと同時に真空ラインを接続する実施形態について説明する。オートジョイント（オートカプラーともいう）は、ダイカストマシン、射出成型機などに良くつかわれるジョイントで、可動金型を可動プラテンに取り付けるか又は固定金型を固定プラテンに取り付ける場合に、金型の取り付けと同時に、管路５を、真空タンク１及び真空開閉弁４に、接続するものである。オートジョイント２２には様々な形態が存在するが、一例として、図８（ａ）、（ｂ）により説明する。

図８（ａ）は、プラテン側ユニット５５と金型側ユニット５６が分離した状態で、相互に押圧していない状態である。図８（ａ）においては、プラテン側ユニット５５に対してバルブ５１はバネで押されて閉鎖している。同様に金型側ユニット５６に対してバルブ５２は固定されており、スリーブ５３はバネで押されて、バルブ５２とスリーブ５３との間で閉鎖している。プラテン側ユニット５５と金型側ユニット５６は、テーパピンなどの位置決め機構にガイドされて、両者は図８（ｂ）のように接近する。

図８（ｂ）は、プラテン側ユニット５５に金型側ユニット５６が取り付けられた状態で、金型側ユニット５６に対してバルブ５２は固定されているので、プラテン側ユニット５５のバルブ５１が後退する。それと同時に、プラテン側ユニット５５の突起部５７がスリーブ５３を後退させる。これにより、バルブシート５４と、バルブ５１、５２との間に隙間が発生して、流路が開通する。なお、ここでのプラテン側ユニット５５と金型側ユニット５６を、逆に金型側とプラテン側に取り付けても良い。オートジョイントは、図８の一例に限定されるものではなく、その他様々な接続が適用される。

図７の示す実施形態では、可動金型７の背面と可動プラテン面に、オートジョイント２２を設置し、金型取付と同時にワンタッチでそのまま真空ラインを接続する。オートジョイントは可動金型７でも固定金型８でも設置できる。オートジョイントはカプラーのようなワンタッチで接続できるものが好ましいが、それに類するものであってもよい。
この結果、金型段取り時間が短縮されると同時に、接続忘れなどの人為的ミスの回避が可能となる。

図９に、本発明の装置にみられるようなプラテンに設置した中空部１と、従来の真空装置とを併用をした場合の実施形態を示す。従来の真空装置は、金型から遠くに設置してもよいので、真空装置の配置の自由度が増す。また、プラテン最近傍に真空タンク１を追加することができる。これにより、真空引き初期の傾きが向上するため、より短い時間で高真空が達成できる。離型剤、水分、外気が流入前に高真空、超高速射出が可能となる。その結果巻き込み巣が減少し、外観が向上する。

図１０は、複数の真空系統にも容易に対応可能なことを示した実施形態である。図１０のように、複数の真空バルブ４またはチルベント６を取り付けて複数箇所からの真空吸引を可能にした。この結果、品質の悪い箇所から、優先的に真空吸引ができる。真空開始タイミングを各部位で変更することが可能である。すなわち、キャビティ１２内の湯回りに合わせて、真空開閉弁４をオン、オフすることができる。

図１１は複数の独立した真空タンク１を分割して使用した場合の実施形態である。
真空タンク１の分割方法は、プラテン鋳物製造時に、連結部３５をそれぞれ連結空間とするか否かを設定することにより、分割できる。また、連結部３６にプラグ４３や、連結部３７に電磁弁６３などを用いて穴を塞ぐようにしてもよい。この場合、電磁弁６３を切り替えることにより隣り合った真空タンク１を繋いだり、切り離したりすることができる。

図１２は、真空タンクとしてだけではなく、圧縮空気用のタンクとしても使用できることを示した実施形態である。例えば、エアー源７４から連結した中空部１をスプレー装置用エアーラインのリザーバタンクとして使用することができる。このときは、圧縮した空気を溜めるタンクとして使用する。一方、残りのタンクは真空タンク１として使用する。７５は、スプレーロボットであり、７６はスプレーヘッドである。

図１３は気体だけでなく、液体用のタンクとして使用できることを示した実施形態である。例えばスプレー装置用エアータンクと、離型剤供給タンクとしても使用できる。
また、図示はしていないが、可動プラテン９と固定プラテン１０の少なくとも一方で、真空タンクと圧縮空気のタンクと離型剤のタンクが１枚のプラテンに取り付くこともありうる。

図１４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態において、中空部の異なる形態を例示する説明図である。図１４（ａ）の実施形態では、中空部１は、可動プラテン９または固定プラテン１０に形成された空間に、別個の密閉した真空タンク１を収納して構成したものである。この場合の可動プラテン９または固定プラテン１０は、鋳物によるプラテンであっても良く、また、圧延材を機械加工により作製したものであっても良い。中空部１は、鋳抜き凹部そのままであっても、鋳抜き凹部をさらに機械加工しても良い。
図１４（ｂ）の実施形態では、中空部１は、可動プラテン９または固定プラテン１０に機械加工により切削形成したものである。機械加工して出来た空間を蓋６３で密閉して中空部を形成し、取り出し口６４を蓋６３に設けたものである。６１はシールである。
図１４（ｃ）の実施形態では、中空部１は、可動プラテン９または固定プラテン１０に中空空間を鋳物により形成したものである。鋳物プラテンの場合、端面を機械加工で平面加工して、空間を蓋６３で密閉して、中空部を形成し、取り出し口６４を蓋６３に設けたものである。６１はシールである。中空部１は、鋳抜き凹部そのままであっても、鋳抜き凹部をさらに機械加工して出来た空間を利用しても良い。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的構成はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

以上ダイカストについて説明してきたが、本構成は射出成型機や押出プレスのプラテンにも利用できる。

本発明は、上述した構成であるから以下の効果が得られる。
（１）省スペース化を実現できる。
（２）コスト削減（真空タンク不要、配管最短化）が可能である。
（３）鋳物で作製したプラテンのみならず、圧延材から中空部を機械加工により作製したプラテン（欧州機によくみられる）にも適用可能である。
（４）金型の最も近傍に真空タンクを設置することで、高真空到達時間が短縮できる。また、射出スリーブから真空引きすることで、先湯（preceding molten metal、キャビティ内の真空度が射出スリーブ内の真空度に比べて高くなると、射出スリーブ内の溶湯が射出に先立ちキャビティ内に引き込まれる現象）の防止が可能である。
（５）離型剤、水分、外気の流入前に高真空、超高速射出が可能である。
（６）前記（４）（５）により、巻き込み巣や剥離といった鋳造不良を低減可能になる。

１ 真空タンク
２ 真空ポンプ
３ 第２の真空管路
４ 真空開閉弁
５ 第１の真空管路
６ 真空バルブまたはチルベント
７ 可動金型
８ 固定金型
９ 可動プラテン
１０ 固定プラテン
１１ 真空ランナー
１２ 製品部（キャビティ）
１３ ゲート
１４ ランナー
１５ 金型スリーブ
１６ 射出スリーブ
１７ 溶湯
１８ プランジャーチップ
１９ 注湯口
２０ スリーブ真空吸引口
２１ タイバー
２２ オートジョイント

Claims (12)

1. 可動金型を保持する可動プラテンと、固定金型を保持する固定プラテンと、前記可動プラテンと前記固定プラテンに挿通孔を設けて挿通したタイバーと、前記タイバーに沿って前記固定プラテンに対し進退自在に前記可動プラテンをマシンベース上に配置するダイカストマシンにおいて、
   前記可動プラテンまたは前記固定プラテンの少なくとも一方に密閉された中空部を設けたことを特徴とするダイカストマシン。
2. 前記可動プラテンまたは前記固定プラテンの少なくとも一方は、１つまたは複数の前記中空部を持っていることを特徴とする請求項１に記載のダイカストマシン。
3. 前記可動プラテンまたは前記固定プラテンの少なくとも一方の前記中空部は、真空タンクとして使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダイカストマシン。
4. 前記可動プラテンまたは前記固定プラテンの少なくとも一方の前記中空部は、圧縮空気のタンクとして使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダイカストマシン。
5. 前記可動プラテンまたは前記固定プラテンの少なくとも一方の前記中空部は、離型剤のタンクとして使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダイカストマシン。
6. 前記可動プラテン、前記固定プラテン、前記マシンベース及びフロアのうちの少なくともいずれか１つに、真空ポンプを固着させたことを特徴とする請求項３に記載のダイカストマシン。
7. 前記可動プラテン、前記固定プラテン、前記可動金型及び前記固定金型のうちの少なくともいずれか１つに、真空開閉弁を固着させたことを特徴とする請求項６に記載のダイカストマシン。
8. 前記真空タンクに連絡する管路ラインと、前記可動金型及び前記固定金型によって形成されるキャビティに連絡する真空管路ラインとを、前記可動金型または前記固定金型をそれぞれ前記可動プラテンまたは前記固定プラテンに取り付けると同時に、カプラーで接続することを特徴とする請求項３に記載のダイカストマシン。
9. 前記カプラーが、ワンタッチで接続するオートジョイントであることを特徴とする請求項８に記載のダイカストマシン。
10. 前記中空部は、前記可動プラテンまたは前記固定プラテンに形成された中空空間に、別個の真空タンクを収納して構成したことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のダイカストマシン。
11. 前記中空部は、前記可動プラテンまたは前記固定プラテンに機械加工により形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のダイカストマシン。
12. 前記中空部は、前記可動プラテンまたは前記固定プラテンに鋳物により形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のダイカストマシン。

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