JP2000024767A - 鋳造装置の給湯システム - Google Patents
鋳造装置の給湯システムInfo
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Abstract
くすと共に、低温、低圧、低速での鋳造を可能にする。 【解決手段】 スリーブ22内を摺動可能な射出チップ
24と、可動型21内に形成され、スリーブ22と整合
するシリンダ25及びスリーブ22にわたって摺動可能
な補助チップ27と、射出チップ及び補助チップを駆動
制御する制御手段とを備え、射出チップ24及び補助チ
ップ27を密着させた位置から両者を引き離して両チッ
プ間に真空空間を形成し、その負圧力によりストーク3
2を通して炉30内の溶湯金属31を両チップ間に吸引
し、吸引した溶湯金属をキャビティ28内に注湯するよ
うにしたものである。
Description
機械式鋳造機の注湯システムに関わり、特に、注湯時に
発生するエア巻き込みを防止できるようにした新しい注
湯システムに関するものである。
における注湯システムについて、図5〜図7により説明
する。図5は手くみ及び一般的自動給湯機による注湯シ
ステムを説明する図である。鋳造装置本体は、固定ダイ
プレート1に取付けられた固定型3と、可動ダイプレー
ト2に取付けられた可動型4とからなっている。固定型
3、可動型4の対向面に形成されるキャビティ7に溶湯
金属を供給するため、固定ダイプレート1、固定型3を
通してスリーブ5、型スリーブ6が形成され、型スリー
ブ6先端の分流子6a、ランナ6bを通ってキャビティ
7に連通している。スリーブ5への給湯は、自動給湯機
と呼ばれる装置のひしゃく部分であるラドル9によっ
て、図示しない溶解炉から溶湯金属をくみ出し、スリー
ブ5に形成された給湯口5aから行われる。ラドル9は
ロボットアームの先端にひしゃくを設けたもので、図示
しない制御装置により制御されて、スリーブ内への給湯
動作を行う。チップ8はスリーブ内に給湯された溶湯金
属10をキャビティ7に押し込むためのピストンであ
る。
ブ5内に溶湯金属10を30%程度満たし、次いで、チ
ップ8を押すことにより、分流子6aで整流してランナ
6bからキャビティ7内に溶湯金属を押し込み、可動ダ
イプレート2側より可動型4を固定型3に対して押しつ
けて型締めし、キャビティ内の金属が固化した時点で可
動型を後退させて、鋳造製品がとりだされる。
明する図であり、図5と同一参照数字は同一内容を示し
ている。この例は電磁誘導ポンプ11を用いてスリーブ
5内へ給湯するものであり、そのためにストーク(パイ
プ)13をスリーブから溶湯金属を収納した保持炉12
まで延ばし、電磁誘導ポンプ11のポンプ動作で溶湯金
属をスリーブ内に供給する。そしてチップ8によりスリ
ーブ内の溶湯金属が押し出されてキャビティに注湯され
る過程で、ストーク13のスリーブへの開口部分が閉鎖
された時に、電磁誘導ポンプをOFFにしてストーク1
3内の溶湯金属を保持炉12内へ落とすようにしてい
る。その他の構成は図5の場合と同じである。
図で、基本的構成は図6の場合と同じである。この例に
おいては、加圧ガスタンク14より炉12内を加圧し、
この圧力でストーク13を通して溶湯金属をスリーブ内
へ供給している。そしてチップ8によりスリーブ内の溶
湯金属を押し出す過程で、ストークの先端開口部が閉鎖
された時に加圧を停止し、ストーク内の溶湯金属を保持
炉12内へ落とすようにしている。
システムでは、注湯するスリーブ内にはすでにエアが充
満している状態であり、そこに溶湯金属を充填するた
め、溶湯金属と共に、エアを巻き込んでキャビティ内に
進入してしまうという現象を防止することができず、こ
れが成形品(鋳造品)の不良の発生原因となっている。
エアを巻き込まないために、スリーブ内を溶湯金属で満
杯にすると、チップで溶湯金属を押し込む時の抵抗が大
きくなり過ぎて注湯に時間がかかり、金属が固まり始め
てしまい、また溶湯金属が溢れ出るという問題もあるた
め、現在ではスリーブ内の充填率はせいぜい30%程度
である。さらに従来の注湯システムでは、スリーブ内へ
の溶湯金属供給のために高圧が必要であり、またスリー
ブ全長にわたってチップを押し込んでいくため時間がか
かり、冷却して溶湯金属が固まらないような高温、高速
動作が必要であった。
で、スリーブ内にエアもしくはその他のガスが全くない
状態を作りだし、鋳造品の不良原因であるガスの巻き込
みをなくすと共に、低温、低圧、低速での鋳造を可能に
することを目的とする。
システムは、溶湯金属が収納された炉から延びるストー
クを通して固定ダイプレート及び固定型に形成されたス
リーブ内に溶湯金属を導き、固定ダイプレートと可動ダ
イプレート間に取付けられた固定型と可動型間に形成さ
れ、前記スリーブに連通するキャビティ内に前記溶湯金
属を注湯するシステムにおいて、前記スリーブ内を摺動
可能な射出チップと、前記可動型内に形成され、前記ス
リーブと整合するシリンダ及びスリーブにわたって摺動
可能な補助チップと、前記射出チップ及び補助チップを
駆動制御する制御手段とを備え、前記射出チップ及び補
助チップを密着させた位置から両者を引き離して両チッ
プ間に真空空間を形成し、その負圧力により前記ストー
クを通して炉内の溶湯金属を両チップ間に吸引し、吸引
した溶湯金属をキャビティ内に注湯することを特徴とす
る。
て説明する。図1は本発明の注湯システムを説明する
図、図2は装置全体図、図3はチップ潤滑装置の概略
図、図4は本発明の注湯システムの動作を説明するため
の図である。図1において、固定型20にはスリーブ2
2が貫通して形成され、スリーブ内はプランジャーロッ
ド23で駆動される射出チップ24が摺動できるように
なっている。可動型21内にはスリーブ22と整合し、
型内補助チップ27がスリーブ22と跨がって摺動でき
るシリンダ25が設けられ、その奥に型内補助チップ駆
動シリンダ26が設けられてチップ27を駆動できるよ
うになっている。固定型20と可動型21間に形成され
るキャビティ28はランナ29を通してスリーブ22と
シリンダ25に連通している。
ネシウム、亜鉛合金、真ちゅう等の溶湯金属31が収納
される炉30からはストーク32が固定型20まで伸
び、ストーク32とスリーブ22は伸縮可能なベローズ
からなるストーク昇降装置34によってジョイントされ
ている。このベローズは金型交換時、ストーク交換およ
び点検時に下降させ、機械装置外に炉を出す場合に使用
し、注湯時においては、スリーブとのシール保持として
作用するものである。なお、ストーク交換等を行う必要
上、固定型20は二重構造で分割可能にして交換作業が
やり易いようにしている。ストーク32内を通る溶湯金
属は一定の溶解温度を必要とするため、炉30内の熱気
が先端まで伝わるように空間を形成し、炉内熱を利用し
て凝固しないようにしている。もちろんストーク32の
外周に電気ヒータを巻いて保温することも可能である。
ストーク32とスリーブ22とのジョイント部は、スペ
ーサ33によってシールされ、スペーサは窒化珪素もし
くはチタン合金材からなり、ストークを球面で受けてシ
ールする構造にしている。
2に示すように、制御盤および動力盤40により動力が
伝えられ、射出機構41により、射出チップ及び型内補
助チップが駆動されて、炉30内の溶湯金属をチップ間
に吸引する。この状態で両チップをスリーブ内で移動さ
せ、チップ間の空間がランナ29に連通すると、キャビ
ティ内の真空と、射出チップ24の押し出し動作によ
り、チップ間に吸引された溶湯金属がキャビティ内に吸
引される。キャビティに注湯された溶湯金属は,型締機
構42により、固定ダイプレート18、可動ダイプレー
ト19を型締めして金型20,21間で鋳造し、その後
型締機構42で金型20,21を分離した後、押し出し
機構43により押し出しピン(図示せず)を動作させて
製品をキャビティから取り外す構成となっている。ま
た、本発明では、真空装置及びタンク44が設けられ、
注湯にあたってキャビティ28、スリーブ22、シリン
ダ25内を真空引きし、さらに射出チップ24と型内補
助チップ28間に吸引した溶湯金属が、チップ移動時、
あるいは他の要因で炉30内に落下しないように炉内に
微圧をかけるようにしている。また、必要に応じて射出
チップに高い駆動力を付与するための増圧発生装置45
が設けられている。なお、上記射出機構41、型締機構
42、押し出し機構43等は、サーボ制御により駆動す
るように構成すしてもよい。
装置については、図3に示すように、チップ24の取付
けてあるプランジャーロッド23内に潤滑オイル孔23
aを形成し、チップ後端部に取付けた潤滑補助リング2
4aに形成した孔から、チップが後退する動作前にスリ
ーブ内に潤滑オイルを吹き出す構造にしている。また、
型内補助チップ27の側にも同様にシリンダロッドに潤
滑オイル孔26aを形成し、チップ後端部から潤滑オイ
ルが吹き出すようになっている。またチップの潤滑は、
型を開いた時にチップおよび補助チップを型の外まで前
進させてチップの後端部を型表面の位置にし、潤滑オイ
ルを吹きつけてチップを後退させるようにしても良い。
また、チップ24,27は、それぞれロッドを通して形
成された冷却路23b,26bを通して冷却水が導入さ
れて、その先端部分が冷却されるようになっている。
動作について説明する。開いた固定型と可動型とを合わ
せるとき、型内補助チップ27、射出チップ24の先端
は、それぞれ型表面より外部に突き出た状態にしてお
き、型締めするとき両チップの面を突き合わせ、図4
(a)に示すように、型内補助チップ駆動シリンダ25
の先端にある補助チップ27をスリーブ22内へ前進さ
せ、この同調動作として射出チップは後退し、ランナ口
を閉鎖する所定位置で両チップを停止させる。この停止
位置が給湯開始位置となる。
リーブ22内、シリンダ25内、キャビティ28内は真
空装置44により真空引きする。なお、必要に応じてア
ルミ金属の酸化を防ぐため、不活性ガス等を入れる場合
もある。次いで、射出チップ24をゆっくりと後退させ
ると、型内補助チップと射出チップ間に形成されるスリ
ーブ内空間は真空となり、さらに射出チップ24が後退
してストーク32のジョイント口を開いたときに、負圧
力により炉内の溶湯金属はストークを通して両チップ間
空間に吸い込まれて給湯動作が瞬時に行われる。射出チ
ップ24の後退ストロークは、給湯量に応じて設定され
る。補助チップ27と射出チップ24との間に充填され
た溶湯金属を保持しながら、射出チップ24は前進動作
となり、これの同調動作として補助チップ27の後退動
作が行われる。これらの同調動作は射出機構41により
駆動制御される。この時、両チップ間の空間に保持され
る溶湯金属が炉30内に逆流しないように射出チップ2
4がストーク32のジョイント口を閉じるまで、炉内は
タンク44に微加圧制御され、このとき両チップが可動
型21方向に移動するとき、キャビティ、スリーブ、シ
リンダ内の真空引きは停止する。
助チップ27がランナ端部まで来た時に停止させ、射出
チップ24を駆動することによりキャビティ28内の真
空により、両チップ間に保持されていた溶湯金属はキャ
ビティ内に吸引される。この時、キャビティへの注湯を
速めるため射出チップ24の動きを加速するようにして
もよい。注湯が完了し、成形、冷却した後、金型20,
21は開かれる。この時、射出チップ24を動かしてス
リーブ内に凝固した金属を押し出した後、停止させる。
なお、補助チップ、射出チップの駆動は電動サーボ、あ
るいは油圧サーボ制御により、同調動作をさせることが
好ましいが、一般的な油圧制御も可能である。
い、チップ間に形成される真空空間に炉内の溶湯金属を
吸引するので、エアを全く巻き込まずに注湯動作を完了
することができる。また、従来のように長いスリーブを
通して注湯しないため、溶湯金属が温度低下を起こすこ
とがなく、今までの鋳造機で必要とされていた高速高圧
の動作が不要となるため、低圧、低速による鋳造が可能
となり、従来不可能とされた特殊機械でしか製作できな
かった部品の鋳造も可能である。例えば、アルミ等の場
合には、従来700℃程度に加熱して行っており、この
温度では酸化しやすくなると共に、金型の損傷が起きる
のに対して、本発明によれば、格段に低い温度、例えば
アルミが液相を呈する580℃程度での鋳造が可能とな
り、鉄との反応がなく、金型を傷めないため、金型寿命
を延ばすことも可能となる。また本発明のチップ動作
は、低速が可能で0.01m/s〜1.0m/s程度を
基本動作とするが、これ以外にも一般に行われている
0.3m/s〜2m/s程度でも可能である。すなわ
ち、本発明では、低速、低圧も可能であると共に、高
速、高圧にも対応可能である。
が補助チップの後退位置を可変とすることにより、その
断面積を変化させることが可能となり、ゲート速度を自
由に変化させることができる。従って、型が変わり、キ
ャビティの容積が変わっても型内補助チップの位置を変
えることにより、自由に対応することができる。また、
従来、製品まで必要とされたランナをなくしたり、あっ
ても従来より十分短くレイアウトすることが可能であ
る。
従来問題とされた鋳造品の不良原因であるガスの巻き込
み等、スリーブ内のエアもしくはガスによる要因を完全
に取り除くことができ、不良率の低下を実現することが
できる。従来、いかなる方法であってもスリーブ内のガ
スを除去できないため、真空注湯や、局部加圧GF法、
その他注湯方法もいろいろ検討されたが、本発明のよう
に無ガス空間を作りだしての注湯システムは皆無であ
る。また、低速で注湯、鋳造が基本的動作であるが、従
来の低速鋳造方法よりはるかに品質の良いものが成形で
き、また従来必須であった増圧装置も不要とすることが
でき、電動/油圧サーボ制御により、より確実な給湯量
と成形制御が可能となる。また、今まで、給湯に対して
難しいとされていたマグネシウム等の合金の注湯も可能
になる。また、今までのダイカスト鋳造工場の作業環境
も改善され、クリーンな鋳造工場にすることができ、溶
湯金属によって不可能であった給湯も可能となり、製品
の範囲は現市場より大幅にアップとなる。また、高圧で
の成形が不要となるため、型締機構も大幅に小さくな
り、現在のマシンサイズの鋳造品から倍の大きさ(可鋳
面積で)のものが可能となる。これにより、金型でのト
ラブルの原因の1つであった焼きつきが減少し、金型寿
命を延ばすことも可能となる。
ある。
0…固定型、21…可動型、22…スリーブ、23…プ
ランジャーロッド、24…射出チップ、25…シリン
ダ、26…型内補助チップ駆動シリンダ、27…型内補
助チップ、28…キャビティ、29…ランナ、30…
炉、32…ストーク、33…スペーサ、34…ストーク
昇降装置、40…制御盤及び動力盤、41…射出機構、
42…型締機構、43…押し出し機構、44…真空装置
及びタンク、45…増圧発生装置。
4)
Claims (8)
- 【請求項1】 溶湯金属が収納された炉から延びるスト
ークを通して固定ダイプレート及び固定型に形成された
スリーブ内に溶湯金属を導き、固定ダイプレートと可動
ダイプレート間に取付けられた固定型と可動型間に形成
され、前記スリーブに連通するキャビティ内に前記溶湯
金属を注湯するシステムにおいて、 前記スリーブ内を摺動可能な射出チップと、 前記可動型内に形成され、前記スリーブと整合するシリ
ンダ及びスリーブにわたって摺動可能な補助チップと、 前記射出チップ及び補助チップを駆動制御する制御手段
とを備え、 前記射出チップ及び補助チップを密着させた位置から両
者を引き離して両チップ間に真空空間を形成し、その負
圧力により前記ストークを通して炉内の溶湯金属を両チ
ップ間に吸引し、吸引した溶湯金属をキャビティ内に注
湯することを特徴とする鋳造装置の給湯システム。 - 【請求項2】 キャビティ、シリンダ、スリーブ内を真
空引きする真空装置を備えたことを特徴とする請求項1
記載の鋳造装置の給湯システム。 - 【請求項3】 前記ストークの周囲に、炉内の熱気を伝
える炉と連通する空間を設けたことを特徴とする請求項
1記載の鋳造装置の給湯システム。 - 【請求項4】 前記炉内に微加圧する加圧手段を設けた
ことを特徴とする請求項1記載の鋳造装置の給湯システ
ム。 - 【請求項5】 前記制御手段は、電動サーボ機構、油圧
サーボ機構等からなることを特徴とする鋳造装置の給湯
システム。 - 【請求項6】 前記制御手段は、前記射出チップと補助
チップを、それぞれスリーブへのストークジョイント
口、スリーブとキャビティの連通口を閉鎖する位置に停
止させた後、前記射出チップを後退させ、射出チップが
前記ストーク開口を開いた時に両チップ間の負圧力で溶
湯金属を吸引することを特徴とする請求項1記載の鋳造
装置の給湯システム。 - 【請求項7】 前記制御手段は、溶湯金属を吸引した状
態を保持したまま補助チップ及び射出チップを可動型側
へ移動させ、前記補助チップが前記連通口を開いた時
に、負圧力と射出チップの押し出し動作により両チップ
間の溶湯金属をキャビティ内へ注湯することを特徴とす
る請求項6記載の鋳造装置の給湯システム。 - 【請求項8】 前記補助チップの停止位置は、給湯量に
応じて設定されることを特徴とする請求項6記載の鋳造
装置の給湯システム。
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