(57)【要約】【課題】かじりの検出精度を向上可能なダイカスト鋳造装置を提供すること。【解決手段】本発明にかかるダイカスト鋳造装置１は、金型２のキャビティＣに射出するための溶湯Ｍが供給されるプランジャスリーブ１１と、プランジャスリーブ１１内に供給された溶湯ＭをキャビティＣに向けて射出するためのプランジャチップ１２と、プランジャチップ１２を溶湯Ｍの射出方向に進退させるプランジャロッド１３と、を備え、プランジャスリーブ１１と、プランジャチップ１２及びプランジャロッド１３の少なくとも一方と、に３軸方向の加速度を検出可能な加速度センサをさらに備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティに射出するための溶湯が供給されるプランジャスリーブと、
前記プランジャスリーブ内に供給された前記溶湯を前記キャビティに向けて射出するためのプランジャチップと、
前記プランジャチップを前記溶湯の射出方向に進退させるプランジャロッドと、を備え、
前記プランジャスリーブと、前記プランジャチップ及び前記プランジャロッドの少なくとも一方と、に３軸方向の加速度を検出可能な加速度センサをさらに備える、
ダイカスト鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイカスト鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プランジャロッドの先端に配設されたプランジャチップが、プランジャスリーブ内に供給された溶湯を金型のキャビティに押し込むことで射出するダイカスト鋳造装置が知られている。当該ダイカスト鋳造装置では、プランジャチップとプランジャスリーブとの間にかじりが生じる場合がある。ここで「かじり」とは、プランジャチップとプランジャスリーブとの間に生じる摩耗のことである。当該摩耗部に溶湯が入り込み固化すると、プランジャチップとプランジャスリーブとの間に当該固化した溶湯が挟まり、プランジャチップの前進又は後退時に、「びびり」、すなわち振動が生じるおそれがある。特許文献１には、プランジャチップの移動時の加速度を検出し、かじり状況、かじりの大きさ及びかじりの状態を判断することができる、ダイカスト鋳造装置のかじり度合い判別方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平０２−０３２０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者は、プランジャチップの移動時、すなわち射出方向のプランジャチップの加速度を検出する場合、当該射出方向と直交する鉛直方向の加速度が考慮されていないため、かじりの検出精度が十分ではないという問題を見出した。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、かじりの検出精度を向上可能なダイカスト鋳造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るダイカスト鋳造装置は、
金型のキャビティに射出するための溶湯が供給されるプランジャスリーブと、
前記プランジャスリーブ内に供給された前記溶湯を前記キャビティに向けて射出するためのプランジャチップと、
前記プランジャチップを前記溶湯の射出方向に進退させるプランジャロッドと、を備え、
前記プランジャスリーブと、前記プランジャチップ及び前記プランジャロッドの少なくとも一方と、に３軸方向の加速度を検出可能な加速度センサをさらに備える。
【０００７】
本発明に係るダイカスト鋳造装置では、プランジャスリーブと、プランジャチップ及びプランジャロッドの少なくとも一方と、に３軸方向の加速度を検出可能な加速度センサを備える。よって、かじりの検出精度を向上できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、かじりの検出精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置を示す正面断面図である。
【図２Ａ】実施例にかかるダイカスト鋳造装置のプランジャチップが溶湯を射出する様子を示す正面断面図である。
【図２Ｂ】実施例にかかるダイカスト鋳造装置のプランジャチップが成形品を押し出す様子を示す正面断面図である。
【図２Ｃ】実施例にかかるダイカスト鋳造装置のプランジャチップが後退する様子を示す正面断面図である。
【図３】実施例にかかるプランジャスリーブに配置された加速度センサが検出した、かじり発生時と正常時の鉛直方向の加速度データを示すグラフである。
【図４】実施例にかかるプランジャロッドに配置された加速度センサが検出した、かじり発生時と正常時の鉛直方向の加速度データを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、図に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。特に言及の無い限りｚ軸プラス向きが鉛直上向きである。また、ｘｙ平面が水平面である。
【００１１】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置を示す正面断面図である。
図１に示すように、実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置１は、プランジャスリーブ１１、プランジャチップ１２、プランジャロッド１３、加速度センサＳ１及びＳ２を備える。ダイカスト鋳造装置１はさらに、可動型２１及び固定型２２からなる金型２を備える。可動型２１及び固定型２２によって、中空空間であるキャビティＣが形成されている。プランジャチップ１２によって射出された溶湯Ｍが、当該キャビティＣに射出され、充填される。
【００１２】
図１に示すように、プランジャスリーブ１１には、キャビティＣに射出し、充填するための溶湯Ｍが供給される。プランジャスリーブ１１の形状は、例えば円筒状である。プランジャスリーブ１１は、金型２の固定型２２に接続され、可動型２１に連通するように配設されている。プランジャスリーブ１１は、溶湯Ｍをプランジャスリーブ１１の内部に供給するための開口部１１ａを上面に備える。溶湯Ｍは、例えばアルミの溶湯である。また、プランジャスリーブ１１は、キャビティＣに連通するように開口された射出口１１ｂを備える。
【００１３】
プランジャチップ１２は、プランジャスリーブ１１内に供給された溶湯ＭをキャビティＣに向けて射出するための部材である。プランジャチップ１２の形状は、プランジャスリーブ１１の内面形状に沿った形状であり、プランジャスリーブ１１内を摺動可能な形状とすることができる。例えば、プランジャスリーブ１１が円筒状である場合、プランジャチップ１２の形状は円柱状とすることが好ましい。プランジャチップ１２は、プランジャスリーブ１１内を摺動し、溶湯ＭをキャビティＣへと押し出すことによって、射出する。
【００１４】
プランジャロッド１３は、プランジャチップ１２を溶湯Ｍの射出方向（ｘ軸方向）に前進及び後退させる部材である。プランジャロッド１３は、プランジャチップ１２の溶湯Ｍと接する面（ｘ軸負側のｙｚ平面）と逆側の面（ｘ軸正側のｙｚ平面）に固定されている。プランジャロッド１３は、例えば円柱状や角筒状の部材である。
【００１５】
本実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置１は、３軸方向の加速度を検出可能な加速度センサＳ１及びＳ２をさらに備える。加速度センサＳ１及びＳ２は、３軸方向、すなわち、プランジャチップ１２の前進及び後退方向（ｘ軸方向）、平面方向（ｙ軸方向）及び鉛直方向（ｚ軸方向）の加速度を検出可能な加速度センサである。なお、図面では、説明のための便宜上、加速度センサＳ１とＳ２には異なる符号を付しているが、加速度センサＳ１とＳ２は同じセンサである。
【００１６】
図１に示すように、加速度センサＳ１は、プランジャスリーブ１１の外周面に配置される。図１では、プランジャスリーブ１１の上面側（ｚ軸正側）に配置されているが、これに限定されない。例えば、プランジャスリーブ１１の外周面のいずれかであればよく、加速度センサＳ１を安定して配置することができる場所であればよい。つまり、加速度センサＳ１は、かじりが生じやすい位置、すなわち振動が生じやすい位置や、溶湯の発する熱の影響を受けにくい位置など、ダイカスト鋳造装置の仕様に応じて、配置する位置を適宜選択可能である。
【００１７】
加速度センサＳ２は、プランジャチップ１２及びプランジャロッド１３の少なくとも一方に配置される。本実施の形態では、図１に示すように、プランジャロッド１３の上面側（ｚ軸正側）に配置されているが、これに限定されない。より具体的には、例えば、プランジャロッド１３の外周面のいずれかの場所に配置すればよい。
【００１８】
また、加速度センサＳ２は、プランジャチップ１２に配置してもよく、例えば、プランジャチップ１２の溶湯Ｍと接する面（ｘ軸負側のｙｚ平面）と逆側の面（ｘ軸正側のｙｚ平面）に配置してもよい。さらに、プランジャチップ１２の溶湯Ｍと接する面（ｘ軸負側のｙｚ平面）とは逆側の面（ｘ軸正側のｙｚ平面）と、プランジャロッド１３の外周面と、の両者に接するように、加速度センサＳ２を配置してもよい。また、プランジャチップ１２とプランジャロッド１３の両方に、それぞれ配置してもよい。
【００１９】
つまり、加速度センサＳ１と同様、加速度センサＳ２は、かじりが生じやすい位置、すなわち振動が生じやすい位置や、溶湯の発する熱の影響を受けにくい位置など、ダイカスト鋳造装置の仕様に応じて、配置する位置を適宜選択可能である。
【００２０】
換言すると、本実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置１は、加速度センサＳ１及びＳ２を備える。加速度センサＳ１は、固定された部材であるプランジャスリーブ１１に配置される。一方、加速度センサＳ２は、可動する部材であるプランジャチップ１２及びプランジャロッド１３の少なくとも一方に配置される。ここで、「固定された部材であるプランジャスリーブ１１」とは、溶湯Ｍの射出にあたり、プランジャスリーブ１１自体が３軸方向のいずれかに移動しない、非可動であることを意味するものであり、かじりに起因して発生するびびり、すなわち振動が生じないことを意味するものではない。
【００２１】
図１に示すように、加速度センサＳ１は、固定された部材であるプランジャスリーブ１１に配置されている。したがって、加速度センサＳ１自体は、プランジャスリーブ１１と同様に、固定された状態である。つまり、加速度センサＳ１は、水平方向（ｘｙ平面方向）への移動が生じないため、主に鉛直方向（ｚ軸方向）の加速度を検出することができる。鉛直方向の加速度は、プランジャスリーブ１１又はプランジャチップ１２の「かじり」に起因して発生する「びびり」、すなわち振動を示すものである。プランジャスリーブ１１又はプランジャチップ１２にかじりが発生した場合、加速度センサＳ１が取得する加速度の波形の最大値と、加速度の波形の発生数（頻度）に変化が生じる。つまり、加速度センサＳ１を用いて加速度を検出することによって、プランジャスリーブ１１又はプランジャチップ１２に発生したかじりに起因するびびり、すなわち振動を検出することができる。
【００２２】
図１に示すように、加速度センサＳ２は、可動する部材であるプランジャチップ１２及びプランジャロッド１３の少なくとも一方に配置されている。したがって、加速度センサＳ２は、プランジャチップ１２及びプランジャロッド１３の白抜き矢印方向（ｘ軸方向）の進退に伴い、原位置から移動する。加速度センサＳ２は、プランジャチップ１２の前進方向（ｘ軸負方向）及び後退方向（ｘ軸正方向）の加速度も検出するが、加速度センサＳ１と同様、鉛直方向（ｚ軸方向）の加速度も検出することができる。鉛直方向の加速度は、プランジャスリーブ１１又はプランジャチップ１２の「かじり」に起因して発生する「びびり」、すなわち振動を示すものである。加速度センサＳ１と同様、プランジャスリーブ１１又はプランジャチップ１２にかじりが発生した場合、加速度センサＳ２が取得する加速度の波形の最大値と、加速度の波形の発生数（頻度）に変化が生じる。つまり、加速度センサＳ２を用いて加速度を検出することによって、プランジャスリーブ１１又はプランジャチップ１２に発生したかじりに起因するびびり、すなわち振動を検出することができる。
【００２３】
加速度センサＳ１及びＳ２を用いた加速度の検出は、例えば、射出成形開始から終了まで、すなわちプランジャチップ１２がプランジャスリーブ１１内を前進し、原位置まで後退するまでの間、時間経過に伴って連続的に行うことができる。なお、任意の加速度検出位置（タイミング）を１箇所以上設定し、当該タイミングにおいて加速度を検出することも可能である。
【００２４】
加速度センサＳ１及びＳ２は、時間軸が同期するように設定することができる。加速度センサＳ１及びＳ２が取得した加速度の波形データを、パーソナルコンピュータ（不図示）に取り込む。かじりが発生しない場合、すなわち正常時の加速度の波形データと、加速度センサＳ１及びＳ２を用いて検出した波形データとを比較する。加速度センサＳ１及びＳ２を用いて検出した波形データにおいて、正常時の加速度の波形データと異なる波形を検出した場合は、振動が発生していると判断することができる。
【００２５】
したがって、加速度センサＳ１及びＳ２を用いた加速度の検出によって、振動の発生の有無を判断できるため、振動の発生の原因となるかじりの発生の有無を判断することができる。なお、正常時の加速度の波形データと、かじりが発生した時の波形データを比較してかじりが発生したと判断する閾値については、所望の成形品の加工精度などによって任意に適宜設定可能である。
【００２６】
なお、本実施の形態では、加速度センサを、固定された非可動部であるプランジャスリーブ１１と、可動部であるプランジャチップ１２及びプランジャロッド１３の少なくとも一方と、に配置しているが、当該非可動部と可動部のいずれか一方に配置してもよい。非可動部と可動部のいずれか一方に配置する場合も、両方に配置する場合と同様、かじりが生じやすい位置、すなわち振動が生じやすい位置や、溶湯の発する熱の影響を受けにくい位置など、ダイカスト鋳造装置の仕様に応じて、加速度センサを配置する位置を適宜選択可能である。また、加速度センサの代わりに、振動計を用いることも可能である。
【００２７】
発明者は、プランジャチップの移動時、すなわち射出方向のプランジャチップの加速度を検出する場合、当該射出方向と直交する方向の加速度が考慮されていないため、かじりの検出精度が十分ではないという問題を見出した。
【００２８】
これに対し、本実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置は、プランジャスリーブと、プランジャチップ及びプランジャロッドの少なくとも一方と、に３軸方向の加速度を検出可能な加速度センサを備える。３軸方向の加速度を検出可能な加速度センサを用いて加速度を検出することによって、溶湯の押し出し方向、すなわち射出方向の加速度の検出に加え、鉛直方向の加速度を検出することができる。鉛直方向の加速度は、プランジャスリーブ又はプランジャチップの「かじり」に起因して発生する「びびり」、すなわち振動を示すものである。プランジャスリーブ又はプランジャチップにかじりが発生した場合、加速度センサが取得する加速度の波形の最大値と、加速度の波形の発生数（頻度）に変化が生じる。つまり、加速度センサを用いて加速度を検出することによって、プランジャスリーブ又はプランジャチップに発生したかじりに起因するびびり、すなわち振動を検出することができる。さらに、本実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置は非可動部であるプランジャスリーブと、可動部であるプランジャチップ及びプランジャロッドの少なくとも一方と、の両者に加速度センサが配置されている。可動部に配置された加速度センサは、プランジャチップの摺動に伴って一緒に移動するため、射出方向の加速度も検出するが、非可動部に配置された加速度センサの検出結果を組み合わせることによって、すなわち、可動部と非可動部とに加速度センサを配置することによって、より精度の高い加速度の検出を行うことができる。換言すると、かじりに起因する振動をより精度高く検出することができる。したがって、本実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置は、かじりの検出精度を向上することができる。
【００２９】
プランジャスリーブやプランジャチップにかじりが生じると、成形品が不良品となる可能性がある。本実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置は、上述の通りかじりの検出精度を向上できるため、検出した加速度、すなわち振動の程度に応じて、射出の条件を変更することができる。また、検出した振動や、所望の成形品の精度に応じて、プランジャチップやプランジャスリーブの、交換や修理の時期を予想することができる。換言すると、消耗品であるプランジャチップやプランジャスリーブが使用不可の状態となる前に、交換や修理を行うことができるため、不良品の成形品の製造を抑制し、成形品の品質の低下を抑制することもできる。
【００３０】
さらに、本実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置は、かじりの検出以外に、プランジャチップ又はプランジャロッドに、初期不良などの形状不具合があった場合に、当該初期不良の検出にも応用することができる。例えば、プランジャチップ又はプランジャロッドに形状不具合があると、摺動不良となり、当該摺動不良に起因する振動が生じると考えられる。本実施の形態にかかるダイカスト鋳造装置が備える３軸方向の加速度センサを用いることによって、当該振動も検出できるため、形状不具合によっていずれかの部品にかじりや破損等が生じる前に、当該部品の交換や修理を行うことができると考えられる。
【実施例】
【００３１】
以下、図２Ａ〜２Ｃと、図３及び図４を参照し、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００３２】
以下、本実施例にかかるダイカスト鋳造装置に配置された加速度センサが、３軸方向の加速度を検出する一連の流れについて説明する。
具体的には、まず、図２Ａ〜図２Ｃを用いて、加速度センサが加速度を検出したタイミングについて説明する。当該タイミングは、本実施例では溶湯の射出時（図２Ａ）、型開きとプランジャチップによる成形品の押出し時（図２Ｂ）及び成形品の押出し後のプランジャチップの後退時（図２Ｃ）である。続いて、図３及び図４では、上記図２Ａ〜図２Ｃのタイミングで加速度センサＳ１及びＳ２が検出した加速度について、かじり発生時と正常時のグラフをそれぞれ示す。プランジャスリーブ１１又はプランジャチップ１２にかじりＫが発生している場合、かじりに起因する振動が生じるため、かじり発生時のグラフと、かじりが発生していない正常時のグラフとには、波形に違いが生じる。
【００３３】
図２Ａは、実施例にかかるダイカスト鋳造装置のプランジャチップが溶湯を射出する様子を示す正面断面図である。図２Ａに示すように、プランジャチップ１２を、プランジャスリーブ１１内を白抜き矢印方向（ｘ軸負方向）に摺動させ、プランジャスリーブ１１内に供給された溶湯Ｍを金型２のキャビティＣに押し出すことで、溶湯Ｍを射出した。射出時の３軸方向の加速度を、加速度センサＳ１及びＳ２によって検出した。キャビティＣは、溶湯Ｍによって充填される。充填された溶湯Ｍが凝固して、成形品Ｐとなる。
【００３４】
図２Ｂは、実施例にかかるダイカスト鋳造装置のプランジャチップが成形品を押し出す様子を示す正面断面図である。図２Ｂに示すように、金型２の型開きと、プランジャチップ１２の押し出しによって、成形品Ｐを金型２から離型した。具体的には、溶湯Ｍを凝固させて成形品Ｐとした後、可動型２１を黒矢印方向（ｘ軸負方向）に移動させた。可動型２１の移動に伴い、プランジャチップ１２を白抜き矢印方向（ｘ軸負方向）に前進させて成形品Ｐを押し出すことで、固定型２２から成形品Ｐを離型させた。プランジャチップ１２が成形品Ｐを押し出す際の３軸方向の加速度が、加速度センサＳ１及びＳ２によって検出された。
【００３５】
図２Ｃは、実施例にかかるダイカスト鋳造装置のプランジャチップが後退する様子を示す正面断面図である。図２Ｃに示すように、成形品Ｐを押し出した後、プランジャチップ１２を白抜き矢印方向（ｘ軸正方向）に後退させた。プランジャチップ１２が後退する際の３軸方向の加速度が、加速度センサＳ１及びＳ２によって検出された。
【００３６】
図３及び図４は、上述の図２Ａ〜図２Ｃのタイミングで検出した３軸方向の加速度のうち、鉛直方向の加速度について、かじり発生時の測定結果と、かじりが発生していない正常時の測定結果とを示すグラフである。図３及び図４の各グラフの縦軸は加速度、横軸は時間を示す。鉛直方向の加速度は、振動を示しているため、より大きな振動が生じると、より大きな加速度が発生する。当該加速度を加速度センサＳ１及びＳ２を用いて検出した。また、加速度の波形の発生数（頻度）が高いほど、多数の振動が発生していることを示している。
【００３７】
図３は、実施例にかかるプランジャスリーブに配置された加速度センサが検出した、かじり発生時と正常時の鉛直方向の加速度データを示すグラフである。
図４は、実施例にかかるプランジャロッドに配置された加速度センサが検出した、かじり発生時と正常時の鉛直方向の加速度データを示すグラフである。
すなわち、図３は非可動部に配置された加速度センサＳ１による加速度の検出結果を示すものであり、図４は可動部に配置された加速度センサＳ２による加速度の検出結果を示すものである。
【００３８】
図３のグラフ中の、（ａ）の破線で示す領域の波形は溶湯の射出時（図２Ａ）に検出した加速度、（ｂ）の破線で示す領域の波形は型開きとプランジャチップによる成形品の押出しの時（図２Ｂ）に検出した加速度、（ｃ）の破線で示す領域の波形は成形品の押出し後のプランジャチップの後退時（図２Ｃ）に検出した加速度を示す。
【００３９】
図３の「かじり発生時」と「正常時」のグラフの波形を対比させると、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の破線で示す領域において、いずれもかじり発生時のグラフの方が、加速度の最大値が大きく、加速度の波形の発生数が多い（頻度が高い）という結果を得た。
【００４０】
図４も図３と同様に、図４のグラフ中の、（ａ）の破線で示す領域の波形は溶湯の射出時（図２Ａ）に検出した加速度、（ｂ）の破線で示す領域の波形は型開きとプランジャチップによる成形品の押出しの時（図２Ｂ）に検出した加速度、（ｃ）の破線で示す領域の波形は成形品の押出し後のプランジャチップの後退時（図２Ｃ）に検出した加速度を示す。
【００４１】
図４の「かじり発生時」と「正常時」のグラフの波形を対比させると、図３と同様、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の破線で示す領域において、いずれもかじり発生時のグラフの方が、加速度の最大値が大きく、加速度の波形の発生数が多い（頻度が高い）という結果を得た。
【００４２】
以上、図３及び図４に示す結果より、「かじり発生時」の加速度の波形では、「正常時」のグラフの波形と比較して、いずれも加速度の最大値が大きく、加速度の波形の発生数が多い（頻度が高い）という結果を得ることができた。したがって、実施例にかかるダイカスト鋳造装置１を用いることによって、加速度の検出から振動の有無を判断できた。さらに、振動が生じていることから、振動の発生の原因となるかじりが発生していると判断することができた。また、可動部に配置された加速度センサの結果と、非可動部に配置された加速度センサの検出結果とを組み合わせることによって、より精度の高い加速度の検出を行うことができた。すなわち、かじりに起因する振動をより精度高く検出することができた。したがって、本実施例にかかるダイカスト鋳造装置では、かじりの検出精度を向上することができた。
【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  ダイカスト鋳造装置
２  金型
１１  プランジャスリーブ
１１ａ  開口部
１１ｂ  射出口
１２  プランジャチップ
１３  プランジャロッド
２１  可動型
２２  固定型
Ｃ  キャビティ
Ｍ  溶湯
Ｐ  成形品
Ｓ１、Ｓ２  加速度センサ
【図１】
2020138209.tif 000003
【図２Ａ】
2020138209.tif 000004
【図２Ｂ】
2020138209.tif 000005
【図２Ｃ】
2020138209.tif 000006
【図３】
2020138209.tif 000007
【図４】
2020138209.tif 000008