JP2006026725A - Apparatus for supplying molten metal into vacuum die-casting - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To develop an apparatus which realizes a high vacuum die-casting method becoming ≤few kPa vacuum degree at the injecting time of molten metal, at a low cost. <P>SOLUTION: In the vacuum die-casting method, by which one shot quantity of the molten metal is once held in a ladle in a chamber and after performing the vacuum-evacuation, the molten metal is poured into a sleeve, this apparatus has a constitution, in which a cover and a flange for vacuum-sealing with a packing, are arranged at the upper part of the chamber and at the opening/closing time, the cover floated up with a spring is shifted on the flange, and at the vacuum-evacuating time, the cover is sucked to make the vacuum-sealing. In this way, such problem as sliding of the vacuum sealing part as the weak point in this method, is dissolved. Further, this apparatus has the constitution, in which the ladle is ascended under state of opening the cover so as to receive molten metal from the existing carrying robot and is returned back into the chamber and automatically positioned, and after vacuum-evacuating, the ladle is tilted without performing the connection with a shaft, etc., to pour the molten metal into the sleeve. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はコールドチャンバーダイカスト法に係り、特にラドル内に満たした溶湯を減圧下でスリーブ内、さらにはキャビティ内へ導くことのできる真空ダイカストの給湯装置に関するものである。   The present invention relates to a cold chamber die casting method, and more particularly to a vacuum die casting hot water supply apparatus capable of guiding a molten metal filled in a ladle into a sleeve and further into a cavity under reduced pressure.

特に自動車の軽量化と資源リサイクルの要請によって、高強度のアルミニウムおよびマグネシウムの大型、薄肉部品を安価に大量生産することが求められ、その方法として、高真空ダイカスト法が採用されるようになった。この方法では、溶湯の金型への注入時に、スリーブや金型のキャビティ内の真空度を数kＰａ以下の高真空にする事が求められる。     In particular, due to demands for lighter automobiles and resource recycling, high-strength aluminum and magnesium large and thin parts are required to be mass-produced at low cost, and the high vacuum die casting method has been adopted as the method. . In this method, it is required that the degree of vacuum in the sleeve or the mold cavity is set to a high vacuum of several kPa or less when the molten metal is injected into the mold.

コールドチャンバー方式では、スリーブ内での溶湯の凝固を極力少なくするため、溶湯のスリーブ内での滞留時間をできるだけ少なくしなければならない。したがって、1ショット分の溶湯をスリーブに入れると、直ちに射出を開始するので、上記の高真空を達成するための排気を、何時、どのように行うかが、重要となる。 In the cold chamber method, in order to minimize the solidification of the molten metal in the sleeve, it is necessary to reduce the residence time of the molten metal in the sleeve as much as possible. Therefore, since the injection is started immediately after the molten metal for one shot is put into the sleeve, it is important when and how to perform the exhaust for achieving the high vacuum.

現在実用化されている主な方法は２つあり、その一つは、射出開始後、射出プランジャーの先端部（プランジャーチップ）がスリーブの給湯口を塞いだときから、大規模な真空排気をして、射出が完了するまでの短時間で高真空を達成する方法（MFT法など）である。そしてもう一つは、あらかじめスリーブの給湯口に溶湯管を接続しておいて、真空による溶湯の吸引作用を利用して、給湯と真空排気を同時に開始し、給湯時間だけ真空排気時間を延ばす方法（Vacural法）である［特許文献１］。 There are two main methods that are currently in practical use. One of them is the large-scale evacuation since the tip of the injection plunger (plunger tip) closed the hot water inlet of the sleeve after the start of injection. This is a method (such as MFT method) that achieves a high vacuum in a short time until injection is completed. The other is to connect a molten metal pipe to the hot water inlet of the sleeve in advance and use the suction of the molten metal by vacuum to start hot water supply and vacuum exhaust at the same time, extending the vacuum exhaust time by the hot water supply time. (Patent Document 1).

しかし、上記の方法では、排気の時間は制約され、十分な高真空を得るには操業上の困難が大きい。そこで、出願人は、スリーブに接続した新しいチャンバーを設け、溶湯を一旦このチャンバー内のラドル（溶湯保持ラドル）に保持し、ここで十分な時間真空排気を行った後に、スリーブ内に入れる方法を発明し、２つの実施例を示した。第１の実施例は、ラドルを収めるチャンバーをスリーブ周りに円環状に設けるものであり、第２の例ではチャンバーをスリーブの上に置くものであった［特許文献１］。 However, in the above method, the exhaust time is limited, and operational difficulty is great to obtain a sufficiently high vacuum. Therefore, the applicant has provided a method in which a new chamber connected to the sleeve is provided, the molten metal is once held in a ladle (molten holding ladle), and after being evacuated for a sufficient time, the molten metal is put in the sleeve. Invented and presented two examples. In the first embodiment, a chamber for storing a ladle is provided in an annular shape around the sleeve, and in the second example, the chamber is placed on the sleeve [Patent Document 1].

前記の二つの実施例では、溶湯保持ラドルはチャンバー内に固定されているので、真空排気後、ラドルを傾転して溶湯をスリーブに入れるには、チャンバー自体を傾転する必要があった。つまり、チャンバーには固定部と可動部が設けられ、ラドルを保持する部分はチャンバーの可動部となり、固定部との接合部には長い真空シールのパッキンが必要となった。しかも、このパッキンは、チャンバーの傾転に際して摺動するから、真空排気によって発生する圧力に対抗し、その締め付け圧力を一定の範囲に保つ装置が必要となった。この装置は複雑でかなりの大きさとなるため、高価となるだけでなく、空間的制約から、既存のマシンに導入できない場合も生じ、前期の方法による真空給湯装置の普及の障害となった。   In the two embodiments described above, since the molten metal holding ladle is fixed in the chamber, it is necessary to tilt the chamber itself in order to tilt the ladle and put the molten metal into the sleeve after evacuation. That is, the chamber is provided with a fixed portion and a movable portion, the portion holding the ladle is the movable portion of the chamber, and a long vacuum seal packing is required at the joint portion with the fixed portion. In addition, since the packing slides when the chamber is tilted, a device is required that resists the pressure generated by evacuation and keeps the tightening pressure within a certain range. Since this apparatus is complicated and considerably large, not only is it expensive, but there are cases where it cannot be introduced into an existing machine due to space constraints, and this has hindered the widespread use of vacuum water heaters by the previous method.

また、前記の実施例の装置を、既存のダイカストマシンに付設しようとした場合、溶解炉から溶湯を搬送するロボットの注湯位置が、スリーブの給湯口から、溶湯保持ラドルの口に代わるため、搬送ロボットには、この二つの口に対応する二つの搬送軌跡を持たせる必要があった。このため、前記の実施例の装置の導入に際して、1段階上の新しい搬送ロボットの導入が必要となり、設備上の大きな経済負担となった。そこで、既存の搬送ロボットの搬送軌跡上から、新給湯装置の溶湯保持ラドルに給湯できる装置の開発が求められた。

特願２００２−２３３４１２号公報 In addition, when trying to attach the apparatus of the above embodiment to an existing die casting machine, the pouring position of the robot that conveys the molten metal from the melting furnace is replaced with the molten metal holding ladle from the hot water inlet of the sleeve, The transfer robot had to have two transfer loci corresponding to these two mouths. For this reason, when the apparatus of the above-described embodiment was introduced, it was necessary to introduce a new transfer robot in one stage, which caused a large economic burden on the equipment. Therefore, development of an apparatus capable of supplying hot water to the molten metal holding ladle of the new hot water supply apparatus has been demanded from the transfer locus of the existing transfer robot.

Japanese Patent Application No. 2002-233412

解決しようとする問題点は、1ショット分の溶湯を一旦チャンバー内のラドルに保持し、真空排気を行ってからスリーブ内に注湯する真空ダイカスト法の装置において、チャンバーの摺動と真空シールを同時に行うことの困難を回避すること、および、新しい給湯装置を、溶湯の搬送ロボットを含む、既存のダイカストマシンに適応し易くすることである。   The problem to be solved is that in a vacuum die casting apparatus in which the molten metal for one shot is once held in the ladle in the chamber and evacuated and then poured into the sleeve, the sliding of the chamber and the vacuum seal are performed. It is to avoid the difficulty of carrying out at the same time, and to make the new hot water supply apparatus easily adaptable to existing die casting machines including a molten metal transfer robot.

本発明は、図１に示すごとく、ダイカストマシンの射出スリーブの給湯口に密着したチャンバー本体１を設け、チャンバー蓋２を開けて、ロボットアーム等で運ばれてきた溶湯をチャンバー内に保持された溶湯保持ラドル３に受け、直ちに蓋を閉めて真空排気し、所定真空度に達したら、溶湯保持ラドル３を真空中で傾転して、１ショット分の溶湯をスリーブ内に供給する装置である。   As shown in FIG. 1, the present invention is provided with a chamber body 1 that is in close contact with a hot water supply port of an injection sleeve of a die casting machine, the chamber lid 2 is opened, and the molten metal carried by a robot arm or the like is held in the chamber. This is a device that receives the molten metal holding ladle 3 and immediately closes the lid and evacuates it. When a predetermined degree of vacuum is reached, the molten metal holding ladle 3 is tilted in vacuum to supply the molten metal for one shot into the sleeve. .

チャンバー本体１とチャンバー蓋２は、それぞれ、本体フランジ１１と蓋フランジ２１を有し、蓋フランジ２１の左先端にはキャスター支持箱２２が設けられ、その中には、図2に示すように、キャスター２３がバネを介して支持箱２２を支えている。そして、バネの高さは調整ナットで調節され、フランジ１１とフランジ２１の間の真空封じのために設けられたパッキンとフランジとの間の隙間を、蓋を閉じた状態で真空排気したとき、蓋を吸引できる寸法に維持する。また、バネの剛性は、蓋の開閉にあたって、フランジとパッキンの接触が起こらない、大きさとした。なお、蓋の大きさや開閉速度が大きくなって、フランジとパッキンの接触を防ぐために、両者を大きく離し、バネにも強い剛性を与える必要があるときは、排気による蓋の確実な吸引が期待できないので、支持箱２２の上に油空圧シリンダーまたは電磁石を設置し、蓋を閉じた後、フランジとパッキンの密着を強制的に行う構造にすることもできる。 Each of the chamber body 1 and the chamber lid 2 has a body flange 11 and a lid flange 21, and a caster support box 22 is provided at the left end of the lid flange 21, as shown in FIG. The caster 23 supports the support box 22 via a spring. The height of the spring is adjusted with an adjustment nut, and when the gap between the packing and the flange provided for vacuum sealing between the flange 11 and the flange 21 is evacuated with the lid closed, Keep the lid at a dimension that allows it to be aspirated. In addition, the rigidity of the spring was such that the contact between the flange and the packing did not occur when the lid was opened or closed. In addition, when the size and opening / closing speed of the lid is increased, and it is necessary to provide a strong rigidity to the spring to prevent the flange and packing from contacting each other, reliable suction of the lid by exhaust cannot be expected. Therefore, an oil / pneumatic cylinder or an electromagnet is installed on the support box 22 and the lid is closed, and then the flange and the packing are forcibly adhered.

蓋２を、図１の実線で示した閉の状態から、２点鎖線で示した開の状態に移動するには、蓋移動アーム２６が、蓋に溶接された蓋移動軸２５を持ち上げ、アーム駆動シリンダー２８によって、アーム回転支持２７の回りに、回転することよって行われる。この場合、蓋移動軸２５の溶接位置は、蓋の重心より右に置かれるので、蓋を持ち上げると、前記のキャスターが蓋の左端を支えながら、本体フランジ１１またはそこに設けられた軌道上を移動する。 In order to move the lid 2 from the closed state shown by the solid line in FIG. 1 to the open state shown by the two-dot chain line, the lid moving arm 26 lifts the lid moving shaft 25 welded to the lid, This is done by rotating around the arm rotation support 27 by means of a drive cylinder 28. In this case, the welding position of the lid moving shaft 25 is placed to the right of the center of gravity of the lid. Therefore, when the lid is lifted, the caster supports the left end of the lid and moves on the main body flange 11 or on the track provided there. Moving.

前記の蓋の移動に際して、蓋が図１の紙面に対して前後方向に振れを生じる恐れがあるので、キャスター支持箱２２の手前側には、フランジ１１の縁に沿うように、図２に２点鎖線で示したようなガイドを設けている。なお、別な方法として、本体フランジ１１の上に軌道を設け、キャスターの車輪がこの軌道上を移動する構造にすることもできる。 When the lid is moved, the lid may be shaken in the front-rear direction with respect to the paper surface of FIG. 1, so that the front side of the caster support box 22 is along the edge of the flange 11 in FIG. A guide as shown by the dotted line is provided. As another method, a track may be provided on the main body flange 11 so that the wheels of the casters move on the track.

蓋閉の状態で、真空排気により、所定の真空度に達したら、図１に点線で示した溶湯保持ラドル３を、ラドル傾転装置４によって、上方に、図1に2点鎖線で示した位置まで傾転させ、溶湯を射出スリーブに注ぐ。このラドル傾転装置４は、図3に示す如く、ラドル傾転軸４２を、チャンバー本体１に固定されたラドル傾転軸受け４３で受け、ウォームホイール４４とウォーム軸４５および減速機４６を介して、モーター４７で駆動する構造となっている。 When a predetermined degree of vacuum is reached by evacuation with the lid closed, the molten metal holding ladle 3 indicated by the dotted line in FIG. 1 is indicated upward by the ladle tilting device 4 and indicated by the two-dot chain line in FIG. Tilt to position and pour molten metal into injection sleeve. As shown in FIG. 3, the ladle tilting device 4 receives a ladle tilting shaft 42 by a ladle tilting bearing 43 fixed to the chamber body 1, and via a worm wheel 44, a worm shaft 45 and a speed reducer 46. The structure is driven by a motor 47.

本発明の給湯装置を既存のダイカストマシンに付設しようとした場合、溶解炉から溶湯を搬送するロボットの注湯位置は、本装置を設置しないときの位置（図１における射出スリーブの給湯口）から、溶湯保持ラドル（図１で点線で示した）の口の位置に代わる。このため、搬送ロボットには、新しい給湯口に対応する新しい搬送軌跡を持たせる必要が生じ、このことが、設備費の増大を齎し、本装置導入の一つの障害となった。そこで、図４に示す如く、溶湯保持ラドル３をシリンダー５で押し上げて、既存のロボットの搬送軌跡（図４で１点鎖線の曲線で示した）の上で溶湯を受ける装置を考案した。 When the hot water supply apparatus of the present invention is to be attached to an existing die casting machine, the pouring position of the robot that conveys the molten metal from the melting furnace is from the position when the apparatus is not installed (the hot water inlet of the injection sleeve in FIG. 1). Instead of the position of the mouth of the molten metal holding ladle (shown in dotted lines in FIG. 1). For this reason, it is necessary for the transfer robot to have a new transfer locus corresponding to the new hot water supply port, which increases the equipment cost and becomes an obstacle to the introduction of this apparatus. Therefore, as shown in FIG. 4, a device for receiving the molten metal on the conveyance path of the existing robot (shown by a dashed line curve in FIG. 4) is devised by pushing up the molten metal holding ladle 3 with the cylinder 5.

前記の考案において、保持ラドル３を持ち上げるとき、ラドル３は傾転装置４から分離される必要がある。これを自動的に行うため、ラドルの傾転部には、図４および図５に示すように、下に開いたU字形の保持ラドル軸受３２を採用した。また、給湯後保持ラドル３を下降するとき、保持ラドル軸受３２が自動的にラドル傾転軸４２に嵌め合うように、ラドル押上げ台５２には、押上げ位置決め棒５３をたて、ラドル腹部に設けた位置決め突起３３の穴に、自動的に嵌め合うようにした。 In the above idea, when the holding ladle 3 is lifted, the ladle 3 needs to be separated from the tilting device 4. In order to perform this automatically, as shown in FIGS. 4 and 5, a U-shaped holding ladle bearing 32 opened downward is adopted for the tilting portion of the ladle. Further, when the holding ladle 3 is lowered after the hot water supply, the ladle push-up stand 52 is provided with a push-up positioning rod 53 so that the holding ladle bearing 32 is automatically fitted to the ladle tilting shaft 42. It was made to automatically fit into the hole of the positioning projection 33 provided on the.

一般にラドルを傾転するためには、ラドル傾転軸をラドルに固定する必要があるが、本発明の装置ではこれを行わず、図５に示したラドル傾転腕４１でラドル３の腹を押し上げてラドルを傾転する。ラドルが上方に傾転（９０度以下）したとき、U字形のラドル軸受け３２は下方に滑るので、これを止めるため、ラドルの腹には突起３１を設ける。なお、押し上げ腕４１は、保持ラドルが上昇下降するときは、傾転装置のモーター４７の回転角を制御して、図５に２点鎖線で示した位置に置き、突起３１に接触しない状態にする。 In general, in order to tilt the ladle, it is necessary to fix the ladle tilting axis to the ladle. However, the apparatus of the present invention does not do this, and the ladle tilting arm 41 shown in FIG. Push up and tilt the ladle. When the ladle is tilted upward (90 degrees or less), the U-shaped ladle bearing 32 slides downward. To stop this, a protrusion 31 is provided on the abdomen of the ladle. When the holding ladle moves up and down, the push-up arm 41 controls the rotation angle of the motor 47 of the tilting device and is placed at the position indicated by the two-dot chain line in FIG. To do.

本発明の真空給湯装置は、現在実用化されている装置に較べて、極めて安価に高真空ダイカストを実現できること、および既存のダイカストマシンにほとんど手を加えずに付設できるという利点を有する。   The vacuum hot water supply apparatus of the present invention has an advantage that a high vacuum die casting can be realized at a very low cost and can be attached to an existing die casting machine with almost no modification, compared with an apparatus that is currently in practical use.

大形薄物自動車部品等の生産で、射出時に数ｋPa以下の高真空を必要とするダイカストを、通常のダイカスト用につくられた既存のダイカストマシンを用いて、従来に較べ極めて低いコストで、実現できるようにした。   Realizes die casting that requires a high vacuum of several kPa or less at the time of injection at an extremely low cost compared to the conventional die casting machine for the production of large thin automotive parts. I was able to do it.

図１は、本発明装置の１実施例の側面図であって、ラドル容量はアルミニウムで２０kg、スリーブ内径 ｍｍの３０００ｔダイカストマシン用に作られたものである。この装置の場合、給湯ロボットの溶湯搬送方向は、スリーブ軸に対して４５度傾いているので、給湯装置もこれに平行に設置され、図の左右方向となっている。この装置の高さは ｍｍ、左右方向の長さは、蓋を開いた状態で、ｍｍとなっている。   FIG. 1 is a side view of an embodiment of the apparatus of the present invention, which is made for a 3000 t die casting machine having a ladle capacity of 20 kg of aluminum and a sleeve inner diameter of mm. In the case of this apparatus, the molten metal conveyance direction of the hot water supply robot is inclined 45 degrees with respect to the sleeve axis, so the hot water supply apparatus is also installed in parallel to this and is in the horizontal direction in the figure. The height of this device is mm, and the length in the left-right direction is mm with the lid open.

実施例１の構造は、図１から図５で示した通りであり、その内容は上の9段落から１６段落で説明した通りである。   The structure of the first embodiment is as shown in FIGS. 1 to 5, and the contents are as described in the above 9th to 16th paragraphs.

自動車の軽量化にともなって必要となってきた大形薄物ダイカスト部品の生産において、必須と見られる高真空ダイカスト法を、既存のダイカストマシンに本発明の装置を付設するだけで実現できる。したがって、その設備コストは、他の実用化されている高真空ダイカスト法と較べて、極めて低い。   The high vacuum die casting method, which is considered essential in the production of large thin die casting parts that have become necessary with the weight reduction of automobiles, can be realized simply by attaching the apparatus of the present invention to an existing die casting machine. Therefore, the equipment cost is extremely low compared with other high vacuum die casting methods that have been put into practical use.

本発明による真空給湯装置の蓋を閉じた側面図である。（実施例１）It is the side view which closed the lid of the vacuum hot-water supply apparatus by this invention. (Example 1) 蓋の移動と隙間の調整をするキャスタ-部分の図である。It is a figure of the caster part which adjusts the movement of a lid | cover, and a clearance gap. 本発明による真空給湯装置を上から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the vacuum hot-water supply apparatus by this invention from the top. 装置の蓋を開いて溶湯保持ラドルを持ち上げ、溶湯を受ける状態の図である。It is a figure of the state which opens the cover of an apparatus, lifts a molten metal holding | maintenance ladle, and receives a molten metal. 押上げ腕による溶湯保持ラドルの傾転と位置決めを行う機構の説明図である。It is explanatory drawing of the mechanism which inclines and positions the molten metal holding | maintenance ladle with a raising arm.

符号の説明Explanation of symbols

１ 給湯器真空チャンバー本体
２ 給湯器真空チャンバー蓋
３ 溶湯保持ラドル
４ 傾転装置
５ 押上げシリンダー
６ 搬送用ラドル
１１ 本体フランジ
２１ 蓋フランジ
２２ キャスター支持箱
２３ キャスター
２４ キャスター調整ボルト
２５ 蓋移動軸
２６ 蓋移動アーム
２７ アーム回転支持具
２８ アーム駆動シリンダー
２９ シリンダー回転支持具
３１ 保持ラドル突起
３２ 保持ラドル軸受
３３ 保持ラドル位置決め突起
４１ ラドル傾転腕
４２ ラドル傾転軸
４３ ラドル傾転軸受
４４ ウォームホイール
４５ ウォーム軸
４６ 減速機
４７ モーター
４８ 冷却管
５１ ラドル押上げ軸受け
５２ ラドル押上げ台
５３ 押上げ位置決め棒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water heater vacuum chamber main body 2 Water heater vacuum chamber lid 3 Molten metal holding ladle 4 Tilt device 5 Push-up cylinder 6 Transport ladle 11 Main body flange 21 Lid flange 22 Caster support box 23 Caster 24 Caster adjustment bolt 25 Lid moving shaft 26 Lid Moving arm 27 Arm rotation support 28 Arm drive cylinder 29 Cylinder rotation support 31 Holding ladle projection 32 Holding ladle bearing 33 Holding ladle positioning projection 41 Ladle tilting arm 42 Ladle tilting shaft 43 Ladle tilting bearing 44 Worm wheel 45 Worm shaft 46 Reduction gear 47 Motor 48 Cooling pipe 51 Ladle push-up bearing 52 Ladle push-up stand 53 Push-up positioning rod

Claims (2)

1ショット分の溶湯を一旦チャンバー内のラドルに保持し、真空排気を行ってから スリーブ内に注湯する真空ダイカスト法において、チャンバー上方にパッキンで真空シールされる蓋と蓋の移動を導くフランジまた軌道を設け、そのフランジまた軌道上を移動するキャスターによって蓋を移動し、キャスターに付設された、ばね、電磁石、または油空圧シリンダーによって、蓋とパッキンとの隙間を調節することを特徴とする真空開閉装置。   In a vacuum die casting method in which the molten metal for one shot is once held in a ladle in the chamber and evacuated and then poured into the sleeve, a lid that is vacuum-sealed with packing above the chamber and a flange that guides the movement of the lid A track is provided, the lid is moved by a flange or a caster moving on the track, and the gap between the lid and the packing is adjusted by a spring, an electromagnet, or a hydraulic / pneumatic cylinder attached to the caster. Vacuum switchgear. 請求項１の装置において、ラドルを支持台に載せて上方から降下するのみで、ボルトなどによる締結操作無しで、ラドルを傾転する準備が完了するよう、チャンバー内のラドルの傾転の軸受をU字形に開く構造とすること、そして、チャンバー外から行う軸の回転操作のみで、上記のラドルの傾転ができるよう、軸に固定した腕を設け、この腕でラドルを押し上げるとともに、押し上げられた状態でラドルと腕が自動的に固定されるよう、ラドルの正面腹部に突起を設け、腕の先端にこれを受ける手を設けること。 The apparatus according to claim 1, wherein the bearing for tilting the ladle in the chamber is completed so that the preparation for tilting the ladle can be completed without the fastening operation using a bolt or the like only by placing the ladle on the support base and lowering from above. A structure that opens in a U-shape, and an arm fixed to the shaft is provided so that the above-mentioned ladle can be tilted only by rotating the shaft from outside the chamber. Providing a protrusion on the front abdomen of the ladle and a hand to receive it at the tip of the arm so that the ladle and arm are automatically fixed in the state where

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