(57)【要約】【課題】ダイカスト鋳造時の内径寸法が長手方向に沿って均一性が高いダイカスト用プランジャースリーブの提供を目的とする。【解決手段】可動型と固定型とからなるダイカスト金型の固定型に一方の端部を嵌装し、他方の端部付近に上方が開口した給湯口部を備えた筒状のプランジャースリーブであって、プランジャースリーブの内側は先端部にチップを有するプランジャーが金属の溶湯を金型内に加圧射出するために配設されていて、プランジャースリーブの製作時の内径寸法は、高温時の内径寸法変化量をＣＡＥにより予測し、且つその変化量を相殺した寸法に、金型嵌装部と一般部と給湯口部にわたって徐変してあることを特徴とする。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動型と固定型とからなるダイカスト金型の固定型に一方の端部を嵌装し、他方の端部付近に上方が開口した給湯口部を備えた筒状のプランジャースリーブであって、
プランジャースリーブの内側は先端部にチップを有するプランジャーが金属の溶湯を金型内に加圧射出するために配設されていて、
プランジャースリーブの製作時の内径寸法は、高温時の内径寸法変化量をＣＡＥにより予測し、且つその変化量を相殺した寸法に、金型嵌装部と一般部と給湯口部にわたって徐変してあることを特徴とするダイカスト用プランジャースリーブ
【請求項２】
プランジャースリーブの製作時の内径寸法は、高温時に膨張する金型嵌装部と給湯口部の内径寸法が、高温時に収縮する一般部の内径寸法よりも小さくなるように設定してあることを特徴とする請求項１記載のダイカスト用プランジャースリーブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアルミダイカスト鋳造、亜鉛ダイカスト鋳造等のダイカスト装置に備えるプランジャースリーブの内壁形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト鋳造装置はアルミ，亜鉛及びマグネ等の高温溶湯を高速で金型内に射出充填することで鋳造品が生産されるようになっている。
ここで、金型内に溶湯を射出する機構として、鋼製の筒状体からなるプランジャースリーブとこのプランジャースリーブ内に摺動可能にプランジャーが配設されたものが一般的に採用されている。
プランジャースリーブは筒状体の一方の端部をダイカスト金型の固定型に嵌装支持し、他方の端部に上方が開口した湯口部を有し、この嵌装部と湯口部との間が筒状の一般部となっている。
プランジャースリーブの一般部はプラテンにて拘束支持されている。
アルミニウム合金等のインゴットを加熱溶解した高温の溶湯をプランジャースリーブの給湯口部に投入し、先端部にチップを設けたプランジャーが高速前進し、金型のキャビティー内にランナー部を介して高速且つ高圧にて射出される。
従って、プランジャーの先端部に取り付けたチップがプランジャースリーブの内周面（内壁）に摺接しながら前進及び後退運動を繰り返すことで、ダイカスト鋳造が行われることになる。
ダイカスト鋳造はショットサイクルが短く、生産性に優れる特徴を有するが、量産現場ではプランジャースリーブ内周面とプランジャーチップ外周面との間の摩耗が問題になり、一般的に潤滑剤が使用されている。
しかし、潤滑剤は鋳造時に一部がガス化し、ダイカスト製品に巻き込まれる恐れがあり、使用量が少ない方が好ましい。
その一方で、射出時のプランジャーチップの摺動抵抗が大きいと、射出速度や鋳造圧力がバラツク原因の１つになり、製品品質の安定性が問題になる。
また、プランジャースリーブの温度が鋳造初め時には常温に近い低温であり、ショット数が増すにつれて溶湯によって高温になり、それによる内径寸法変化も考慮する必要がある。
特許文献１にプランジャースリーブを本体部分と給湯筒に二分して形成し、給湯筒の軸芯を本体部分の軸芯に対して僅かに下向きに湾曲するようにした技術を開示する。
しかし、同公報に開示するスリーブは給湯口部近傍の熱変化のみを対策したものであり、スリーブ全体の熱変形を考慮したものではない。
特許文献２は常温時にプランジャースリーブの内壁が金型方向に向かって広がるテーパとした技術を開示するが、スリーブを支持するプラテン拘束の影響が考慮されていなくて熱変形対策が不充分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３００８２５８号公報
【特許文献２】実開昭６０−１７６８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はダイカスト鋳造時の内径寸法が長手方向に沿って均一性が高いダイカスト用プランジャースリーブの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るダイカスト用プランジャースリーブは、可動型と固定型とからなるダイカスト金型の固定型に一方の端部を嵌装し、他方の端部付近に上方が開口した給湯口部を備えた筒状のプランジャースリーブであって、プランジャースリーブの内側は先端部にチップを有するプランジャーが金属の溶湯を金型内に加圧射出するために配設されていて、プランジャースリーブの製作時の内径寸法は、高温時の内径寸法変化量をＣＡＥにより予測し、且つその変化量を相殺した寸法に、金型嵌装部と一般部と給湯口部にわたって徐変してあることを特徴とする。
【０００６】
ダイカスト装置は縦型ダイカスト装置と横型ダイカスト装置があるが、本発明に係るプランジャースリーブは横型ダイカスト装置に用いるのに適している。
プランジャースリーブ内を略水平方向に前進及び後退するプランジャーは、先端部に、プランジャースリープ内径に概ね合致した外形からなるプランジャーチップを着脱自在に取り付けてあり、プランジャー（プランジャーロッド）の後端側はシリンダー装置等の駆動装置に連結してある。
【０００７】
本発明でプランジャースリーブの製作時の内径寸法とは、プランジャースリーブが常温又はそれに近い低温時の内径寸法をいい、鋳造ショットを繰り返し高温になる前の状態をいう。
ＣＡＥとは、Computer Aided Engineeringの略であり、解析ソフトを用いてプランジャースリーブの内径寸法のダイカスト鋳造のショット数により高温になった場合のその変化量を解析及び予測したものである。
解析ソフトウェアとしては、株式会社ＥＫＫＪＡＰＡＮのＣＡＰＣＡＳＴ（登録商標）を用いたが、本発明はこのソフトウェアに限定されない。
【０００８】
プランジャースリーブは鋼製からなる筒状体の先端部がダイカスト金型の固定型に嵌装連結されていて、給湯口部側の後端部からプランジャーが内設されている。
また、プランジャースリーブの上記嵌装部と給湯口部との間を本明細書では一般部と表現し、この一般部はプラテンに拘束支持されている。
また、近年プランジャースリーブが高温になるのを防止すべく、冷却水路を壁内に設けた冷却式のものやオイル循環路を設けた温調方式のものも存在する。
従って、上記の各種要因の影響を受け、プランジャースリーブは長手方向に沿って均一に温度上昇するものではなく、製作時にプランジャースリーブの内径寸法を長手方向に沿って仮に均一に仕上げると、鋳造高温時にはプランジャースリーブの各部位によって、温度上昇が異なるために、長手方向に沿って不均一になってしまう。
そこで本発明は、ダイカスト鋳造のショットを繰り返すことによる温度分布の変化により、プランジャースリーブ内径の各部位によって、どのように変化するかを解析し、内径が膨張する部位は予め製作時の寸法が所定量だけ小さくなるように相殺し、逆に相対的に収縮する部位は予め所定量だけ大きい寸法に製作仕上げしたものである。
【０００９】
本発明者らが解析した実施例では、給湯口部が溶湯の繰り返し給湯により相対的に内径寸法が膨張し、固定型に連結した嵌装部の内径寸法も相対的に膨張したが、一般部がプラテン拘束の影響を受け、内径寸法が相対的に収縮した。
そこで、このような場合には、プランジャースリーブの製作時の内径寸法は、高温時に膨張する金型嵌装部と給湯口部の内径寸法が、高温時に収縮する一般部の内径寸法よりも小さくなるように設定することになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るプランジャースリーブによれば、鋳造サイクルが繰り返し行われる高温時にプランジャースリーブの内径寸法が長手方向に沿って均一に近づくので、ショット時のプランジャーチップの摺動抵抗が低減し、プランジャースリーブの内周面及びプランジャーチップの外周面の摩耗量が低減する。
また、内径寸法が長手方向に沿って均一になるので、射出速度や鋳造圧力のバラツキが小さくなり、製品の鋳造品質が安定する。
また、プランジャー潤滑剤の使用量を低減することも可能であり、さらに潤滑剤に起因するガスの巻き込み等の製品品質低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ダイカスト装置の構造例を示す。
【図２】（ａ）は温調式プランジャースリーブの構造例を示し、（ｂ）はＣＡＥ解析による温度分布図を示す。
【図３】（ａ）はプランジャースリーブの変形分布図を示し、（ｂ）は内径変形イメージ図を示す。
【図４】（ａ）は冷却式プランジャースリーブの構造例を示し、（ｂ）はＣＡＥ解析による温度分布図を示す。
【図５】（ａ）は変形分布図を示し、（ｂ）は内径変形イメージ図を示す。
【図６】プランジャースリーブの内径寸法を徐変させた製作寸法図を示す。
【図７】（ａ）は温調式プランジャースリーブの高温時の寸法イメージ図、（ｂ）は冷却式プランジャースリーブの高温度寸法イメージ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１にダイカスト装置の模式図を示す。
ダイカスト金型は可動型１と固定型２とが対向配置され、その間にキャビティ３が形成される。
プランジャースリーブ１０の先端部は固定型２に嵌装された嵌装部１３となり、上方が開口した給湯口部１１を有する側の端部からプランジャー２０のプランジャーチップ２１が摺接内設されている。
プランジャー２０は、図示を省略したシリンダ装置にて前進及び後退制御されている。
プランジャースリーブ１０の給湯口部１１と先端の嵌装部１３との間は一般部１２としてプラテン４にブッシュ４ａを介して拘束支持されている。
【実施例１】
【００１３】
図２に示した温調回路（オイル流路）にて約１５０℃に温調したタイプのプランジャースリーブを用いて繰り返しショットによる温度分布をＣＡＥ解析した結果を図２（ｂ）に示し、変形状態の解析結果を図３（ａ）に示す。
この解析結果から仮にプランジャースリーブの内径を長手方向に均一に製作した場合の内径寸法変化のイメージ図を図３（ｂ）の実線で示す。
プランジャースリーブの先端の金型への嵌装部と給湯口部付近が膨張するのに対して一般部が逆に収縮する傾向にあることが判明した。
【実施例２】
【００１４】
次に図４（ａ）に示すような冷却回路（冷却水路）を有するタイプのプランジャースリーブ（冷却水２０℃）を用いて、ＣＡＥ解析した結果を説明する。
温度分布解析結果を図４（ｂ）に示し、変形解析結果を図５（ａ）に示す。
これに基づいてプランジャースリーブの内径寸法のイメージ変形図を図５（ｂ）に示す。
内径寸法の変形の傾向は実施例１と概ね同様であったが、実施例１と比較し実施例２は給湯口部の底部に冷却機構が無いために端部がやや上方に湾曲する現象が認められた。
従って、給湯口部は冷却機構の影響を考慮する必要があることも判明した。
【００１５】
実施例１，２にて得られた変形量を相殺すべく、製作時の内径寸法の徐変寸法を図６に示す。
固定型嵌装部は製作時寸法を高温度ねらい寸法よりも−０．３〜０．０ｍｍに設計し、一般部を０．０〜＋０．３ｍｍに設計し、給湯口部を−０．３〜＋０．３ｍｍになるように徐変設計するのがよいことが明らかになった。
この製作時の徐変寸法による高温時の寸法をＣＡＥ予測したのが、図７である。
図７（ａ）は温調タイプ，（ｂ）は冷却タイプに対応するが、いずれも長手方向に均一に近づいた。
よって、プランジャースリーブの底部に温調回路等を備え、給湯口部付近にも冷却機構がある場合には、一般部の内径製作寸法を固定型嵌装部及び給湯口部よりも大きく設計するのが好ましく、実施例２のように給湯口部に冷却機構が無い場合には、熱膨張による湾曲変形を相殺した製作寸法にするのが好ましい。
【符号の説明】
【００１６】
１        可変型
２        固定型
３        キャビティー
４        プラテン
４ａ      ブッシュ
１０      プランジャースリーブ
１１      給湯口部
１２      一般部
１３      嵌装部
２０      プランジャー
２１      プランジャーチップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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