KR20210109440A

KR20210109440A - 다이캐스트 주조 방법 및 다이캐스트 주조 장치

Info

Publication number: KR20210109440A
Application number: KR1020210000104A
Authority: KR
Inventors: 요시키 마츠우라; 준지 아사노
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2021-01-04
Publication date: 2021-09-06
Also published as: RU2758895C1; JP7234975B2; EP3871806A1; US11413681B2; MX2021000253A; US20210268577A1; CN113305281A; BR102021000016A2; CN113305281B; EP3871806B1; JP2021133392A

Abstract

플런저 슬리브(30)에 용탕(M)을 공급하는 스텝과, 플런저 슬리브(30) 내에 있어서 플런저(40)를 전진시켜 용탕(M)을 금형(10, 20)에 사출하는 스텝을 구비한 다이캐스트 주조 방법. 용탕(M)을 금형(10, 20)에 사출하는 스텝에 있어서, 플런저(40)를 전진시키기 전에 일단 후퇴시키고, 후퇴시킨 플런저(40)를 전진시킬 때, 목표 최대 속도에 도달할 때까지 플런저(40)를 계속 가속한다.

Description

다이캐스트 주조 방법 및 다이캐스트 주조 장치 {DIE CASTING METHOD AND DIE CASTING DEVICE}

본 발명은, 다이캐스트 주조 방법 및 다이캐스트 주조 장치에 관한 것이다.

일본 특허 공개 제2018-176192호에 개시되어 있는 바와 같이, 다이캐스트 주조에서는, 원통상의 플런저 슬리브에 용탕을 공급한 후, 플런저 칩이 플런저 슬리브 내를 고속으로 전진함으로써, 당해 용탕을 금형의 캐비티 내에 사출한다.

일본 특허 공개 제2018-176192호

발명자는, 다이캐스트 주조 방법 및 다이캐스트 주조 장치에 관하여, 이하의 과제를 발견하였다. 일본 특허 공개 제2018-176192호에 개시되어 있는 바와 같이, 다이캐스트 주조에서는, 사출 시에 용탕이 난류가 되어 에어를 말려들게 하지 않도록, 플런저 슬리브에 용탕을 주입한 후, 탕면의 물결이 침정화하도록, 저속으로 플런저 칩을 전진시킬 필요가 있었다.

그 때문에, 플런저 칩이 전진하고 있는 동안에 플런저 슬리브 내에 있어서 용탕의 온도가 저하되어, 제조된 주물 내에 파단 칠층이 발생하는 등의 문제가 있었다. 또한, 파단 칠층은, 플런저 슬리브의 내면에 형성된 용탕의 초기 응고편이, 플런저 칩의 전진에 수반하여 파단, 박리되어, 주물 내에 혼입되는 주조 결함이다.

본 발명은, 플런저 슬리브 내에 있어서의 용탕의 온도 저하를 억제 가능한 다이캐스트 주조 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따른 다이캐스트 주조 방법은, 플런저 슬리브에 용탕을 공급하는 것과, 상기 플런저 슬리브 내에 있어서 플런저를 전진시켜 상기 용탕을 금형에 사출하는 것을 구비하고, 상기 용탕을 금형에 사출할 때, 상기 플런저를 전진시키기 전에 일단 후퇴시키고, 후퇴시킨 상기 플런저를 전진시킬 때, 목표 최대 속도에 도달할 때까지 상기 플런저를 계속 가속하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따른 다이캐스트 주조 방법에서는, 사출 시에 용탕이 난류가 되어 에어를 말려들게 하지 않도록, 저속 구간을 마련하는 대신에, 플런저를 전진시키기 전에 일단 후퇴시킨다. 이에 의해, 주탕에 수반하는 탕면의 물결이 침정화되기 때문에, 후퇴시킨 상기 플런저를 전진시킬 때, 목표 최대 속도에 도달할 때까지 상기 플런저를 계속 가속할 수 있다. 그 결과, 에어의 말려듬을 억제하면서, 사출 공정에 소요되는 시간을 짧게 할 수 있어, 플런저 슬리브 내에 있어서의 용탕의 온도 저하를 억제할 수 있다.

상기 제1 양태에 있어서, 상기 플런저 슬리브에 마련된 급탕구로부터 상기 용탕을 공급한 후, 상기 플런저를 전진시키기 전에, 상기 급탕구를 막아도 된다. 이와 같은 구성에 의해, 플런저가 전진할 때, 플런저 슬리브의 급탕구로부터 용탕이 넘치는 것을 억제할 수 있다.

상기 제1 양태에 있어서, 상기 플런저를 전진시킬 때, 다이캐스트 주조 장치가 발휘 가능한 최대 가속도로, 상기 목표 최대 속도에 도달할 때까지 상기 플런저를 계속 가속해도 된다. 이와 같은 구성에 의해, 용탕 온도의 저하를 보다 억제할 수 있다.

상기 제1 양태에 있어서, 상기 플런저를 일단 후퇴시킬 때, 상기 플런저를 서보 펌프에 의해 유압 구동 해도 된다. 이와 같은 구성에 의해, 플런저의 동작을 고정밀도로 제어할 수 있음과 함께, 소비 전력을 억제할 수 있다.

본 발명의 제2 양태에 따른 다이캐스트 주조 장치는, 급탕구를 통해 용탕이 공급되도록 구성되는 플런저 슬리브와, 상기 플런저 슬리브에 연통된 금형과, 상기 플런저 슬리브에 공급된 상기 용탕을, 상기 금형에 사출하도록 구성되는 플런저와, 상기 플런저의 동작을 제어하도록 구성되는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 플런저를 전진시켜 상기 용탕을 상기 금형에 사출할 때, 상기 플런저를 전진시키기 전에 일단 후퇴시키고, 후퇴시킨 상기 플런저를 전진시킬 때, 목표 최대 속도에 도달할 때까지 상기 플런저를 계속 가속하는 것이다.

본 발명의 제2 양태에 따른 다이캐스트 주조 장치에서는, 사출 시에 용탕이 난류가 되어 에어를 말려들게 하지 않도록, 저속 구간을 마련하는 대신에, 플런저를 전진시키기 전에 일단 후퇴시킨다. 그리고, 후퇴시킨 상기 플런저를 전진시킬 때, 목표 최대 속도에 도달할 때까지 상기 플런저를 계속 가속한다. 그 때문에, 사출 공정에 소요되는 시간이 짧아, 플런저 슬리브 내에 있어서의 용탕의 온도 저하를 억제할 수 있다.

상기 제2 양태에 있어서, 상기 급탕구를 개폐하도록 구성되는 덮개부를 더 구비해도 된다. 이와 같은 구성에 의해, 플런저가 전진할 때, 플런저 슬리브의 급탕구를 덮개부에 의해 막아, 급탕구로부터 용탕이 흘러넘치는 것을 억제할 수 있다.

상기 제2 양태에 있어서, 상기 제어부는, 상기 플런저를 전진시킬 때, 당해 다이캐스트 주조 장치가 발휘 가능한 최대 가속도로, 상기 목표 최대 속도에 도달할 때까지 상기 플런저를 계속 가속하도록 구성되어도 된다. 이와 같은 구성에 의해, 용탕 온도의 저하를 보다 억제할 수 있다.

상기 제2 양태에 있어서, 상기 플런저를 일단 후퇴시킬 때, 상기 플런저를 유압 구동하도록 구성되는 서보 펌프를 더 구비해도 된다. 이와 같은 구성에 의해, 플런저의 동작을 고정밀도로 제어할 수 있음과 함께, 소비 전력을 억제할 수 있다.

본 발명에 의해, 플런저 슬리브 내에 있어서의 용탕의 온도 저하를 억제 가능한 다이캐스트 주조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점, 및 기술적 및 산업적 의의는 첨부 된 도면을 참조하여 이하에서 설명되며, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타낸다. 그리고 여기서:
도 1은 다이캐스트 주조 장치의 모식적 단면도이다.
도 2는 다이캐스트 주조 장치의 모식적 단면도이다.
도 3은 다이캐스트 주조 장치의 모식적 단면도이다.
도 4는 제1 실시 형태 및 비교예에 따른 다이캐스트 주조 방법의 사출 공정에서의 사출 속도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제1 실시 형태에 따른 사출 공정에서의 플런저 슬리브 내의 사시 단면도이다.
도 6은 플런저 구동원의 구성 및 동작의 일례의 상세를 나타내는 유압 회로도이다.
도 7은 플런저 구동원의 구성 및 동작의 일례의 상세를 나타내는 유압 회로도이다.
도 8은 플런저 구동원의 구성 및 동작의 일례의 상세를 나타내는 유압 회로도이다.
도 9는 플런저 구동원의 구성 및 동작의 일례의 상세를 나타내는 유압 회로도이다.

이하, 본 발명을 적용한 구체적인 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명이 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 설명을 명확하게 하기 위해서, 이하의 기재 및 도면은 적절히 간략화되어 있다.

제1 실시 형태

다이캐스트 주조 장치의 전체 구성

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 다이캐스트 주조 장치의 전체 구성에 대하여 설명한다. 도 1 내지 도 3은 다이캐스트 주조 장치의 모식적 단면도이다. 또한, 당연하지만, 도 1 및 기타 도면에 나타낸 오른손 좌표계 xyz 직교 좌표는, 구성 요소의 위치 관계를 설명하기 위한 편의적인 것이다. 통상, z축 정방향이 연직 상방향, xy 평면이 수평면이며, 도면간에서 공통이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 다이캐스트 주조 장치는, 가동형(10), 고정형(20), 플런저 슬리브(30), 플런저(40), 플런저 구동원(50), 제어부(60)를 구비하고 있다. 여기서, 도 1 내지 도 3은 다이캐스트 주조 장치의 동작을 나타내고 있다. 또한, 플런저 구동원(50), 제어부(60)는 도 2, 도 3에서는 생략되어 있다.

도 1은 다이캐스트 주조 장치에 있어서, 플런저 슬리브(30)에 용탕(M)이 공급된 모습을 나타내고 있다. 도 2는 다이캐스트 주조 장치에 있어서, 캐비티(C)에의 용탕(M)의 사출이 완료된 모습을 나타내고 있다. 도 3은 다이캐스트 주조 장치에 있어서, 금형(가동형(10), 고정형(20))으로부터 주물(A)을 취출한 모습을 나타내고 있다.

가동형(10)은 도시하지 않은 구동원에 의해 구동되고, x축 방향으로 슬라이드 이동 가능한 다이스이다. 한편, 고정형(20)은 다이캐스트 주조 장치에 고정된 다이스이다. 가동형(10)이 x축 정방향으로 이동하여, 고정형(20)에 접촉함으로써, 도 1에 도시한 바와 같이, 가동형(10)과 고정형(20) 사이에 주조되는 제품 형상에 따른 캐비티(C)가 형성된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 이 캐비티(C)에 용탕(M)이 충전됨으로써, 도 3에 도시한 주물(A)이 주조된다. 그리고, 가동형(10)이 x축 부방향으로 이동하여, 고정형(20)으로부터 이형함으로써, 도 3에 도시한 바와 같이, 주물(A)을 취출할 수 있다. 가동형(10), 고정형(20)은 예를 들어 열간 금형용의 합금 공구강 등으로 된다. 또한, 가동형(10) 및 고정형(20)은 각각 입자(入子) 구조(nested structure)여도 된다.

예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 고정형(20)에는 x축에 평행한 중심축을 갖는 단면 원 형상의 관통 구멍이 형성되어 있다. 이 관통 구멍에 원통상의 플런저 슬리브(30)가 감합되어 있다. 플런저 슬리브(30)의 내부를 플런저(40)가 x축 방향으로 미끄럼 이동한다. 플런저 슬리브(30)의 가동형(10)측(x축 부방향측)의 단부 상측에는, 고정형(20)과 가동형(10) 사이에, 플런저 슬리브(30)와 캐비티(C)를 연통하고, 용탕(M)을 캐비티(C)에 유도하는 러너(탕도)(R)가 형성되어 있다.

플런저 슬리브(30)는 x축에 평행한 중심축을 갖는 원통상의 부재이다. 상술한 바와 같이, 플런저 슬리브(30)는 고정형(20)의 관통 구멍에 감합되어 있다. 플런저 슬리브(30)에 용탕(M)이 주입된다. 플런저 슬리브(30)는 예를 들어 열간 금형용의 합금 공구강 등으로 된다.

플런저 슬리브(30)의 후방(x축 정방향측)의 단부 근방의 상면에는, 플런저 슬리브(30)에 용탕(M)을 주입하기 위한 급탕구(31)가 형성되어 있다. 예를 들어 레이들(도시하지 않음) 등을 사용하여, 급탕구(31)로부터 플런저 슬리브(30) 내에 용탕(M)이 주입된다. 또한, 급탕 방법은 전혀 한정되지 않고, 레이들 급탕 대신에, 전자 급탕이나 공기 압력 급탕 등을 채용해도 된다.

또한, 플런저 슬리브(30)에는, 급탕구(31)를 개폐 가능한 덮개부(32)가 마련되어 있다. 플런저(40)가 용탕(M)을 사출할 때, 급탕구(31)로부터 용탕(M)이 넘치는 것을 억제할 수 있다. 덮개부(32)의 개폐 동작은 전혀 한정되지 않지만, 본 실시 형태에서는, 도시하지 않은 구동원에 의해, 덮개부(32)가 z축 방향으로 이동함으로써, 급탕구(31)를 개폐할 수 있다. 덮개부(32)의 개폐 동작은, 예를 들어 제어부(60)에 의해 제어된다. 도 2, 도 3에 도시한 예에서는, 덮개부(32)는 급탕구(31)에 감합된다. 감합된 상태에 있어서, 덮개부(32)의 저면과 플런저 슬리브(30)의 내주면이 평평한 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 따른 다이캐스트 주조 장치에서는, 상세하게는 후술하는 바와 같이, 플런저(40)에 의해 용탕(M)을 사출할 때, 플런저(40)를 일단 후퇴시키고 나서 전진시킨다. 그 때문에, 덮개부(32)가 마련되어 있지 않으면, 급탕구(31)로부터 용탕(M)이 넘치기 쉽다. 즉, 덮개부(32)에 의해, 급탕구(31)로부터 용탕(M)이 넘치는 것을 억제할 수 있다. 또한, 덮개부(32)는 필수적이지는 않다. 예를 들어, 급탕구(31)가 플런저 슬리브(30)의 저부에 마련된 밀폐식의 전자 급탕 등을 채용하면, 덮개부(32)는 불필요해진다.

플런저(40)는 플런저 칩(41), 플런저 로드(42)를 구비하고 있다. 플런저 칩(41)은 플런저 슬리브(30) 내의 용탕(M)에 직접 접촉하는 원주상의 부재이다. 플런저 칩(41)은 x축에 평행한 중심축을 갖는 막대 형상 부재인 플런저 로드(42)에 의해, 플런저 구동원(50)에 연결되어 있고, 플런저 슬리브(30) 내를 x축 방향으로 미끄럼 이동할 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플런저 칩(41)이 플런저 슬리브(30)의 후단부로부터 x축 부방향으로 미끄럼 이동함으로써, 플런저 슬리브(30) 내에 주입된 용탕(M)이 캐비티(C)에 사출된다.

플런저 구동원(50)은 플런저(40)를 x축 방향으로 구동한다. 플런저 구동원(50)은 예를 들어 서보 모터에 의해 구동하는 유압 펌프(소위 서보 펌프)를 포함한다. 또한, 플런저 구동원(50)의 구체적인 구성 및 동작의 상세에 대하여는, 후술한다. 또한, 플런저 구동원(50)은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 유압 펌프를 사용하지 않고, 서보 모터만에 의해 플런저(40)를 구동해도 된다.

제어부(60)는 플런저(40)의 동작을 제어한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 제어부(60)는 플런저(40)를 x축 방향으로 구동하는 플런저 구동원(50)을 제어한다. 또한, 제어부(60)는 예를 들어 가동형(10)의 동작, 덮개부(32)의 개폐 동작 등, 본 실시 형태에 따른 다이캐스트 주조 장치에 있어서의 모든 동작을 제어해도 된다. 그 경우, 제어부(60)는 복수로 분할하여 마련되어 있어도 된다.

도시하고 있지 않지만, 제어부(60)는 컴퓨터로서의 기능을 갖고, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit) 등의 연산부와, 각종 제어 프로그램이나 데이터 등이 저장된 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 등의 기억부를 구비하고 있다.

다이캐스트 주조 방법의 개요

이어서, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 다이캐스트 주조 장치의 동작, 즉 다이캐스트 주조 방법의 개요에 대하여 설명한다. 먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 플런저 슬리브(30) 내에서 플런저 칩(41)(즉, 플런저(40))을 x축 정방향으로 후퇴시킨 상태에서, 가동형(10)을 고정형(20)에 맞닿게 하여, 캐비티(C)를 형성한다. 그리고, 플런저 슬리브(30)의 급탕구(31)로부터, 예를 들어 레이들(도시하지 않음) 등을 사용하여, 플런저 슬리브(30) 내에 용탕(M)을 공급한다.

이어서, 도 2에 도시한 바와 같이, 덮개부(32)에 의해 급탕구(31)를 막은 후, 플런저 슬리브(30)에 있어서 플런저 칩(41)을 전진시켜, 러너(R)을 통해 용탕(M)을 캐비티(C) 내에 사출한다. 여기서, 플런저 칩(41)을 전진시킴으로써, 용탕(M)을 누르면서 캐비티(C) 내에 충전시킬 수 있다. 도 1로부터 도 2로 이행하는 사출 공정의 상세에 대하여는 후술한다.

이어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 캐비티(C) 내에 있어서 용탕(M)이 응고된 후, 가동형(10)을 고정형(20)으로부터 이형시켜, 주조된 주물(A)을 취출한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 주물(A)은 제품부(A1)에 더하여, 러너부(A2) 및 비스킷부(A3)를 갖고 있다. 도 3에 있어서의 주물(A) 내에 나타낸 일점 쇄선은, 제품부(A1)와, 러너부(A2) 및 비스킷부(A3)의 편의적인 경계선이다.

러너부(A2)는, 러너(R)에 있어서 용탕(M)이 응고된 부위이다. 비스킷부(A3)는, 플런저 칩(41)의 전방 단부면과 금형(가동형(10), 고정형(20))에 의해 둘러싸인 용탕(M)이 응고된 부위이다. 또한, 러너부(A2) 및 비스킷부(A3)은 최종적으로 제거되어, 제품부(A1)가 제품으로서 이용된다.

사출 공정의 상세

이어서, 도 4를 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 다이캐스트 주조 방법의 사출 공정의 상세에 대하여 설명한다. 도 4는 제1 실시 형태 및 비교예에 따른 다이캐스트 주조 방법의 사출 공정에서의 사출 속도의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 도 4에 있어서, 횡축은 시간, 종축은 사출 속도, 즉 플런저 칩(41)의 속도(m/s)를 나타내고 있다. 본 실시 형태는 실선으로 나타내고, 비교예는 파선으로 나타내어져 있다.

먼저, 도 4에 있어서 파선으로 나타내어진 비교예에 따른 다이캐스트 주조 방법의 사출 공정에 대하여 설명한다. 비교예에 따른 사출 공정에서는, 사출 시에 용탕(M)이 난류가 되어 에어를 말려들게 하지 않도록, 플런저 슬리브(30)에 용탕(M)을 주입한 후, 용탕(M)의 표면(탕면)의 물결이 침정화되도록, 사출 개시부터 일정한 저속으로 플런저 칩(41)을 전진시킨다(도 4의 저속 구간). 이 저속 구간의 속도는, 예를 들어 0.1 내지 0.5m/s 정도이다.

그 후, 소정의 가속도로 목표 최대 속도에 도달할 때까지 플런저 칩(41)을 계속 가속한다. 가속도는, 제품(예를 들어 도 3의 주물(A))에 따라서 적절히 결정되지만, 가능한 한 큰 것이 바람직하고, 예를 들어 다이캐스트 주조 장치가 발휘 가능한 최대 가속도이다. 그리고, 목표 최대 속도에 있어서 플런저 칩(41)이 계속 전진하면, 캐비티(C) 내가 용탕(M)에 의해 충전되기 때문에, 플런저 칩(41)이 그 이상 전진하지 않게 되고, 정지한다. 목표 최대 속도는 제품에 따라서 적절히 설정되지만, 예를 들어 수 m/s 정도이다.

비교예에서는, 저속 구간이 마련되어 있기 때문에, 플런저 칩(41)이 전진하고 있는 시간, 즉 주탕으로부터 사출 완료까지의 시간이 길다. 그 때문에, 주탕 후에 플런저 슬리브(30) 내에 있어서 용탕(M)의 온도가 저하되어, 파단 칠층이 발생할 우려가 있었다.

이어서, 도 4에 있어서 실선으로 나타내어진 본 실시 형태에 따른 다이캐스트 주조 방법의 사출 공정에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 사출 공정에서는, 플런저 슬리브(30)에 용탕(M)을 주입한 후, 플런저 칩(41)을 전진시키기 전에 일단 후퇴시킨다. 후퇴 후, 즉시 전진으로 전환되고, 소정의 가속도로, 목표 최대 속도에 도달할 때까지 플런저 칩(41)을 계속 가속한다. 가속도는 제품에 따라서 적절히 결정되지만, 가능한 한 큰 것이 바람직하고, 예를 들어 다이캐스트 주조 장치가 발휘 가능한 최대 가속도이다.

그리고, 비교예와 마찬가지로, 목표 최대 속도에 있어서 플런저 칩(41)이 계속 전진하면, 캐비티(C) 내가 용탕(M)에 의해 충전되기 때문에, 플런저 칩(41)이 그 이상 전진하지 않게 되고, 정지한다. 물론, 소정의 위치에서 플런저 칩(41)이 정지하도록, 플런저 칩(41)을 강제적으로 감속시켜도 된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 비교예에 따른 사출 공정에서는, 사출 시에 용탕(M)이 난류가 되어 에어를 말려들게 하지 않도록, 플런저 칩(41)이 가속하기 전에 저속 구간이 마련되어 있다. 이에 비해, 본 실시 형태에 따른 사출 공정에서는, 저속 구간을 마련하는 대신에, 플런저 칩(41)을 전진시키기 전에 일단 후퇴시킨다.

이것에 의해, 주탕에 수반하는 탕면의 물결이 침정화되기 때문에, 후퇴시킨 플런저 칩(41)을 전진시킬 때, 목표 최대 속도에 도달할 때까지 플런저 칩(41)을 계속 가속할 수 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에 따른 사출 공정에서는, 에어의 말려듬을 억제하면서, 비교예에 비해 사출 공정에 소요되는 시간을 짧게 할 수 있다. 그 결과, 플런저 슬리브(30) 내에 있어서의 용탕(M)의 온도 저하를 억제할 수 있어, 주물(A)에 있어서의 파단 칠층의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 사출 공정에서는, 사출 공정에 소요되는 시간이 짧기 때문에, 다이캐스트 주조의 사이클 타임도 짧아져, 비교예에 비해, 주물(A)의 생산 효율이 향상된다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 비교예보다도 플런저 칩(41)의 가속도를 작게 할 수 있다. 그 때문에, 플런저 구동원(50)을 저출력화, 소형화, 저소비 전력화할 수 있다.

여기서, 도 1, 도 5을 참조하여, 플런저 칩(41)을 전진시키기 전에 일단 후퇴시킴으로써 에어의 말려듬이 억제되는 메커니즘에 대하여 설명한다. 도 5는 제1 실시 형태에 따른 사출 공정에서의 플런저 슬리브(30) 내의 사시 단면도이다. 먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 플런저 슬리브(30)에 용탕(M)을 주입하면, 탕면에 물결이 발생한다.

그래서, 도 5의 상측에 나타내는 바와 같이, 플런저 칩(41)을 x축 정방향으로 일단 후퇴시키면, 용탕(M) 전체가 후방(x축 정방향)으로 이동하도록 큰 물결이 발생한다. 이에 따라서, 주탕에 의해 탕면에 발생하고 있던 물결이 침정화된다. 이러한 현상이 발생하는 한, 플런저 칩(41)을 후퇴시키는 시간, 거리는, 용탕(M)의 양에 의해 적절히 결정되지만, 가능한 한 짧은 것이 바람직하다.

이어서, 도 5의 하측에 나타내는 바와 같이, 플런저 칩(41)을 x축 부방향으로 전진시키면, 탕면의 물결이 침정화된 상태 그대로, 후방(x축 정방향)으로 이동하는 용탕(M)에 의해, 플런저 칩(41)의 전방 단부면측에 있어서 용탕(M)의 충전율이 높아진다. 여기서, 용탕(M)의 충전율이란, 플런저 슬리브(30)의 내부 공간에서 차지하는 용탕(M)의 비율이다.

그리고, 탕면의 물결이 침정화된 상태, 또한 플런저 칩(41)의 전방 단부면측에 있어서의 용탕(M)의 충전율이 높은 상태를 유지하면서, 플런저 칩(41)에 의해 용탕(M)이 전방(x축 부방향)으로 이동해간다. 그 때문에, 에어를 말려들게 하지 않고, 캐비티(C)측으로 에어를 배출하면서, 용탕(M)을 사출할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 사출 공정에서는, 사출 시에 용탕(M)이 난류가 되어 에어를 말려들게 하지 않도록, 저속 구간을 마련하는 대신에, 플런저 칩(41)을 전진시키기 전에 일단 후퇴시킨다. 이에 의해, 주탕에 수반하는 탕면의 물결이 침정화되기 때문에, 후퇴시킨 플런저 칩(41)을 전진시킬 때, 목표 최대 속도에 도달할 때까지 플런저 칩(41)을 계속 가속할 수 있다.

그 때문에, 에어의 말려듬을 억제하면서, 사출 공정에 소요되는 시간을 짧게 할 수 있어, 플런저 슬리브(30) 내에 있어서의 용탕(M)의 온도 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 주물(A)에 있어서의 파단 칠층의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 사출 공정에 소요되는 시간이 짧기 때문에, 다이캐스트 주조의 사이클 타임도 짧아져, 주물(A)의 생산 효율이 향상된다.

플런저 구동원(50)의 상세

이어서, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 플런저 구동원(50)의 구성 및 동작의 일례에 대하여 상세하게 설명한다. 도 6 내지 도 9는 플런저 구동원(50)의 구성 및 동작의 일례의 상세를 나타내는 유압 회로도이다.

도 6 내지 도 9에 나타내는 바와 같이, 플런저 구동원(50)은 사출 실린더(51), 사출 피스톤(52), 어큐뮬레이터 ACC, 유압 펌프 P, 서보 모터 MT, 오일 탱크 OT, 밸브 V1 내지 V5를 구비하고 있다. 도 6 내지 도 9에 있어서, 굵은 화살표 선은 작동유의 흐름을 나타내고 있다. 또한, 밸브 V1 내지 V5와 함께 나타난 「C」는 밸브가 닫혀 있음을 나타내고, 「O」는 밸브가 개방되어 있음을 나타내고 있다. 서보 모터 MT의 동작, 밸브 V1 내지 V5의 개폐는, 예를 들어 도 1에 도시한 제어부(60)에 의해 제어된다.

먼저, 도 6을 참조하여, 플런저 구동원(50)의 구성에 대하여 설명한다. 사출 실린더(51) 내에는, 작동유가 채워져 있고, 사출 피스톤(52)이 전후 방향으로 슬라이드된다. 작동유가 사출 실린더(51)의 후단부로부터 도입되고, 전단부로부터 배출되면, 사출 피스톤(52)이 전진한다. 한편, 작동유가 사출 실린더(51)의 전단부로부터 도입되고, 후단부로부터 배출되면, 사출 피스톤(52)이 후퇴한다. 사출 피스톤(52)은 플런저 로드(42)의 후단부에 연결되어 있다. 또한, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 플런저 로드(42)의 전단부에는, 플런저 칩(41)이 연결되어 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 어큐뮬레이터 ACC는 밸브 V1을 개재하여 사출 실린더(51)의 후단부에 접속되어 있다. 어큐뮬레이터 ACC에 축적된 작동유가, 소정의 압력에서 사출 실린더(51)의 후단부에 도입됨으로써, 사출 피스톤(52)이 전진한다.

유압 펌프 P는 서보 모터 MT에 의해 구동하는 쌍방향형 서보 펌프이다. 유압 펌프 P의 일단부는, 밸브 V2를 개재하여 사출 실린더(51)의 후단부에 접속되어 있다. 유압 펌프 P의 타단부는, 사출 실린더(51)의 전단부에 접속됨과 함께, 밸브 V3을 개재하여 오일 탱크 OT에 접속되어 있다. 사출 실린더(51)의 후단부는, 밸브 V4를 개재하여 사출 실린더(51)의 전단부에 접속됨과 함께, 밸브 V5를 개재하여 오일 탱크 OT에 접속되어 있다.

이어서, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 플런저 구동원(50)의 동작에 대하여 설명한다. 도 6은 주탕 후에 플런저 칩(41)을 일단 후퇴시킬 때의 플런저 구동원(50)의 동작을 나타내고 있다. 도 4에 실선으로 나타낸 그래프에 있어서, 「후퇴」라고 나타낸 구간에서의 동작에 해당한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 밸브 V2가 개방되고, 그 이외의 밸브 V1, V3 내지 V5는 폐쇄되어 있다. 유압 펌프 P에 의해, 사출 실린더(51)의 전단부로부터 후단부로 작동유를 송출함으로써, 사출 피스톤(52)(즉, 플런저 칩(41))이 후퇴한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 플런저 칩(41)을 일단 후퇴시킬 때, 서보 펌프에 의해 플런저 칩(41)을 구동하고 있다. 그 때문에, 플런저 칩(41)의 동작을 고정밀도로 제어할 수 있음과 함께, 소비 전력을 억제할 수 있다.

이어서, 도 7은 플런저 칩(41)을 전진시킬 때의 플런저 구동원(50)의 동작을 나타내고 있다. 도 4에 실선으로 나타낸 그래프에 있어서, 「가속」 및 「목표 최대 속도」라고 나타낸 구간에서의 동작에 해당한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 도 6의 상태로부터 밸브 V2를 폐쇄함과 함께, 밸브 V1, V4를 개방한다. 어큐뮬레이터 ACC에 축적된 작동유가, 밸브 V1을 통해 사출 실린더(51)의 후단부에 도입됨으로써, 사출 피스톤(52)이 전진한다. 동시에, 작동유가 밸브 V4를 통해 사출 실린더(51)의 전단부로부터 후단부로 송출된다. 이 작동유의 차동 흐름에 의해, 어큐뮬레이터 ACC만에 의해 사출 피스톤(52)을 전진시키는 경우보다도 고속으로 사출 피스톤(52)을 전진시킨다.

또한, 일단 후퇴시킨 플런저 칩(41)을 전진시킬 때, 도 6에 있어서 유압 펌프 P를 역회전시킴으로써 플런저 칩(41)을 전진시킨 후, 도 7에 나타낸 동작으로 이행해도 된다. 유압 펌프 P가 서보 모터 MT에 의해 구동되고 있기 때문에, 「후퇴」로부터 「전진」으로 빠르게 전환된다.

이어서, 도 8은 플런저 칩(41)이 정지한 후, 도 2에 도시한 상태에 있어서 용탕(M)을 더욱 가압할 때의 플런저 구동원(50)의 동작을 나타내고 있다. 도 4에 실선으로 나타낸 그래프에 있어서, 플런저 칩(41)이 감속되어 정지한 후의 구간에서의 동작에 해당한다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 도 7의 상태로부터 밸브 V4를 폐쇄하고, 밸브 V5를 개방한다. 즉, 작동유의 차동 흐름을 차단하고, 어큐뮬레이터 ACC만에 의해 사출 피스톤(52)을 압박한다. 사출 실린더(51)의 전단부로부터 압출된 작동유는, 밸브 V5를 통해 오일 탱크 OT에 배출되고, 축적된다.

상술한 바와 같이, 작동유의 차동 흐름에 의해, 사출 피스톤(52)을 고속으로 전진시킬 수 있다. 한편, 작동유의 차동 흐름에 의해, 압력은 손실된다. 그 때문에, 작동유의 차동 흐름을 차단함으로써, 사출 피스톤(52)(즉, 플런저 칩(41))을 압박하는 압력을 높일 수 있다.

여기서, 도 9는 도 8에 나타낸 상태로부터 더욱 증압하고자 하는 경우의 플런저 구동원(50)의 동작을 나타내고 있다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 도 8의 상태로부터 밸브 V1을 폐쇄하고, 밸브 V2, V3을 개방한다. 즉, 어큐뮬레이터 ACC 대신에, 유압 펌프 P에 의해 사출 피스톤(52)을 압박한다.

상세하게는, 유압 펌프 P에 의해, 밸브 V3을 통해 오일 탱크 OT로부터 작동유를 빨아 올리고, 밸브 V2를 통해 사출 실린더(51)의 후단부로 송출한다. 사출 실린더(51)의 전단부로부터 압출된 작동유는, 밸브 V5를 통해 오일 탱크 OT에 배출되고, 축적된다. 유압 펌프 P의 출력이 어큐뮬레이터 ACC의 출력보다도 크면, 도 8의 상태보다도 사출 피스톤(52)(즉, 플런저 칩(41))을 압박하는 압력을 더 높일 수 있다.

또한, 본 발명이 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경하는 것이 가능하다.

Claims

플런저 슬리브(30)에 용탕(M)을 공급하는 것; 및,
상기 플런저 슬리브(30) 내에 있어서 플런저(40)를 전진시켜 상기 용탕(M)을 금형(10, 20)에 사출하는 것
을 포함하고,
상기 용탕(M)을 금형(10, 20)에 사출할 때, 상기 플런저(40)를 전진시키기 전에 일단 후퇴시키고, 후퇴시킨 상기 플런저(40)를 전진시킬 때, 목표 최대 속도에 도달할 때까지 상기 플런저(40)를 계속 가속하는,
다이캐스트 주조 방법.
제1항에 있어서, 상기 플런저 슬리브(30)에 마련된 급탕구로부터 상기 용탕(M)을 공급한 후, 상기 플런저(40)를 전진시키기 전에, 상기 급탕구를 막는,
다이캐스트 주조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플런저(40)를 전진시킬 때, 다이캐스트 주조 장치가 발휘 가능한 최대 가속도로, 상기 목표 최대 속도에 도달할 때까지 상기 플런저(40)를 계속 가속하는,
다이캐스트 주조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플런저(40)를 일단 후퇴시킬 때, 상기 플런저(40)를 서보 펌프에 의해 유압 구동하는,
다이캐스트 주조 방법.
급탕구를 통해 용탕(M)이 공급되도록 구성되는 플런저 슬리브(30);
상기 플런저 슬리브(30)에 연통된 금형(10, 20);
상기 플런저 슬리브(30)에 공급된 상기 용탕(M)을 상기 금형(10, 20)에 사출하도록 구성되는 플런저(40); 및
상기 플런저(40)의 동작을 제어하도록 구성되는 제어부(60)
를 포함하고,
상기 제어부(60)는, 상기 플런저(40)를 전진시켜 상기 용탕(M)을 상기 금형(10, 20)에 사출할 때, 상기 플런저(40)를 전진시키기 전에 일단 후퇴시킴과 함께, 후퇴시킨 상기 플런저(40)를 전진시킬 때, 목표 최대 속도에 도달할 때까지 상기 플런저(40)를 계속 가속하는,
다이캐스트 주조 장치.
제5항에 있어서, 상기 급탕구를 개폐하도록 구성되는 덮개부를 더 포함하는,
다이캐스트 주조 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제어부(60)는, 상기 플런저(40)를 전진시킬 때, 당해 다이캐스트 주조 장치가 발휘 가능한 최대 가속도로, 상기 목표 최대 속도에 도달할 때까지 상기 플런저(40)를 계속 가속하도록 구성되는,
다이캐스트 주조 장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플런저(40)를 일단 후퇴시킬 때, 상기 플런저(40)를 유압 구동하도록 구성되는 서보 펌프를 더 포함하는,
다이캐스트 주조 장치.