(57)【要約】【課題】ダイカスト射出装置において、多数回のショットを繰り返して射出スリーブが高温状態になったときにも、スリーブ内での潤滑剤の塗布状態を均一に維持できるようにする。【解決手段】ダイカスト射出装置において、射出スリーブ４の温度を測定する熱電対２０を取り付け、射出スリーブ４の温度が所定温度以上になったときには、潤滑剤噴射ノズル１１の噴射方向を射出スリーブ４の天井面に向くように姿勢制御する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型と、金型内へ溶湯を射出するための射出スリーブと、射出スリーブに注湯された溶湯を金型内に圧入するプランジャーチップと、射出スリーブ内に潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布手段とを少なくとも備えたダイカスト射出装置において、
射出スリーブの温度を測定する手段と、測定された射出スリーブの温度に応じて潤滑剤塗布手段の潤滑剤塗布態様をより均一な塗布状態が得られるように変更する手段をさらに備えることことを特徴とするダイカスト射出装置。
【請求項２】
潤滑剤塗布手段は噴射ノズルを備えており、潤滑剤塗布態様を変更する手段は、測定された射出スリーブの温度が所定温度を超えたときに、噴射ノズルの噴射方向を射出スリーブの天井面に向くように姿勢変更させる手段であることを特徴とする請求項１記載のダイカスト射出装置。
【請求項３】
噴射ノズルを射出スリーブの軸方向に沿って移動させる機構をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のダイカスト射出装置。
【請求項４】
潤滑剤塗布手段は水を噴射する手段を備えており、潤滑剤塗布態様を変更する手段は、測定された射出スリーブの温度が所定温度を超えたときに、水噴射手段を作動して水を噴射し、その後に潤滑剤塗布手段から潤滑剤を噴射するように制御する手段であることを特徴とする請求項１記載のダイカスト射出装置。
【請求項５】
塗布する潤滑剤として水性潤滑剤を用いることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のダイカスト射出装置。
【請求項６】
金型と、金型内へ溶湯を射出するための射出スリーブと、射出スリーブに注湯された溶湯を金型内に圧入するプランジャーチップと、射出スリーブ内に潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布手段とを少なくとも備えたダイカスト射出装置における射出スリーブへの潤滑剤塗布方法であって、
射出スリーブ内面での潤滑剤の塗布状態の均一化を図る目的で、射出スリーブの温度に応じて潤滑剤塗布手段の潤滑剤塗布態様を変更することを特徴とする射出スリーブへの潤滑剤塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカスト射出装置およびその射出スリーブへの潤滑剤塗布方法に関し、特に、射出スリーブ内への潤滑剤の塗布状態を射出スリーブの温度に関わりなくほぼ均一にできるようにしたダイカスト射出装置およびその射出スリーブへの潤滑剤塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカスト鋳造法は知られている。そのための装置は、通常、可動型と固定型とからなる金型と、金型内に溶融アルミのような溶湯を射出供給するための射出スリーブと、射出スリーブに注湯された溶湯を金型内に圧入するプランジャーチップとを備える。鋳造に際しては、型を閉じた状態でプランジャーチップを作動させ、射出スリーブ内の溶湯を型内に射出供給し、冷却を待って型を開き、鋳造品を取り出す。そのサイクルが必要回数繰り返されるが、射出スリーブ内でのプランジャーチップの移動の円滑性を確保するために、射出スリーブ内に潤滑剤を塗布するための適宜の潤滑剤塗布手段が備えられ、サイクル毎に射出スリーブ内に潤滑剤を供給するようにしている。
特許文献１には、そのような潤滑剤塗布手段として、プランジャーチップの外径面に潤滑剤を保持できる溝を形成すると共に、射出スリーブにおけるプランジャーチップの後退位置に潤滑剤注入口を設け、プランジャーチップの後退時に該潤滑剤注入口から潤滑剤をプランジャーチップの外径面に形成した溝に向けて供給するようにしたものが記載されている。溝内に供給された潤滑剤は、溝に沿って流れると共に、プランジャーチップの移動によって射出スリーブのほぼ全内周面に供給塗布される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−６６２５４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ダイカスト鋳造における射出スリーブ内に塗布する潤滑剤として、油性のものと水性のものとが使用される。油性潤滑剤は展開性に優れているために、特開平４−６６２５４号公報に記載のように１つの潤滑剤注入口から潤滑剤を供給するという簡単な手段であっても、潤滑剤の持つ自己展開性により射出スリーブの全周および全長に容易に広がり、プランジャーチップの移動に支障を生じさせることはあまり生じない。しかし、油性潤滑剤の場合、油の一部がガスとなって溶湯に混入する場合があり、それが製品では微細な孔（欠陥）となって現れて製品品質に悪影響を及ぼすことがある。
【０００５】
水性潤滑剤の場合には、そのような潤滑剤に起因する欠陥がきわめて小さく、本発明者らのテストピースによる実験では、欠陥面積率が、油性潤滑剤を用いる場合には０．６５％程度である場合に、水性潤滑剤を用いる場合には０．０８％程度に減少することを経験している。しかし、水性潤滑剤は展開性に乏しく、前記したような１つの潤滑剤注入口から潤滑剤を供給するというやり方では、射出スリーブの全周および全長に均一に潤滑剤を塗布することはできない。そのために、噴射ノズルを射出スリーブの出口側に配置して、射出スリーブの内周全面に均一に吹き付けるような手段が取られることが多い。
【０００６】
ダイカスト射出装置の連続稼働により、射出スリーブの温度は次第に上昇していく。装置の大きさや溶湯の種類などによって左右されるが、開始当初１００℃程度である射出スリーブの温度は、数十回の射出を連続して行うことにより４００℃程度にまで上昇する。一方、水性潤滑剤の種類にもよるが、２００℃あるいは３００℃という高温下にある壁面に水性潤滑剤を塗布すると、水分がはじかれて飛散する現象を生じる。
【０００７】
多数回のショットを繰り返し、２００〜３００℃のような高温状態となった射出スリーブ内に、噴射ノズルから水性潤滑剤を吹き付けると、上記したようなはじき現象が発生するのを避けられない。図６はその現象を説明するものであり、射出スリーブａの上面（天井面）およびその近傍にノズルｂから噴射されて塗布された潤滑剤は高温によりはじかれて下方に落下する。そのために、低温時には全周面に均一に塗布されていた潤滑剤は、高温状態では、上方面では薄く、下方面では塗布が濃くなるという現象を呈する。
【０００８】
これにより、塗布量の少ない上面近傍においてプランジャーチップｃの摺動抵抗が増大し、スリーブ、プランジャーの寿命短縮、あるいはプランジャー動作の停止原因となる。これを回避するには、潤滑剤の全体塗布量を増加させることとなるが、結果的にスリープ下面に関しては必要以上に多くの潤滑剤が塗布されることとなり、潤滑剤の無駄あるいは潤滑成分の製品への混入による品質への悪影響が起こる一因となる。
【０００９】
上記のようなことから、従来のダイカスト射出装置では、比較的小型のもののみ水性潤滑剤が使用され、例えば、２５００ＴＯＮ級のような大型のものでは、油性潤滑剤が射出スリーブの潤滑剤としてもっぱら用いられている。前記のように、油性潤滑剤はダイカスト製品の欠陥面積率を高くする要因となりがちであることから、鋳造に多くの注意を払うことが求められ、また、製品チェックも厳密に行うことが必要となっている。
【００１０】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、射出スリーブ内への潤滑剤の塗布を射出スリーブの温度に関わりなくほぼ均一にできるようにしたダイカスト射出装置およびその射出スリーブへの潤滑剤塗布方法を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金型と、金型内へ溶湯を射出するための射出スリーブと、射出スリーブに注湯された溶湯を金型内に圧入するプランジャーチップと、射出スリーブ内に潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布手段とを少なくとも備えたダイカスト射出装置において、射出スリーブの温度を測定する手段と、測定された射出スリーブの温度に応じて潤滑剤塗布手段の潤滑剤塗布態様をより均一な塗布状態が得られるように変更する手段をさらに備えることことを特徴とする。
【００１２】
本発明によるダイカスト射出装置では、例えば熱電対などの測温手段を用いて射出スリーブの温度を継続的に測定し、測温した温度に応じて、その温度下でより均一な塗布状態が得られるように、潤滑剤塗布手段の潤滑剤塗布態様を変更する。そのために、例えば、潤滑剤として水性潤滑剤を用いた場合でも、また、装置が２５００ＴＯＮ級というような大型のものであっても、高温時に射出スリーブの上方領域と下方領域とで潤滑剤の膜厚に差が生じるような事態を回避することができ、最適の潤滑剤量で、連続したショットを繰り返し行うことが可能となる。
【００１３】
潤滑剤塗布態様を変更する手段としては、種々の態様を採用できる。例えば、潤滑剤塗布手段は噴射ノズルを備えており、測定された射出スリーブの温度が所定温度を超えたときに、噴射ノズルの噴射方向を射出スリーブの天井面に向くように姿勢変更させる手段であってもよい。この場合には、稼働当初、すなわち、射出スリーブの温度が例えば２５０℃程度以下であり、潤滑剤のはじき現象が無視できる程度である間は、噴射ノズルの噴射方向を射出スリーブの軸方向としておき、スリーブ内周面に均一に塗布するようにする。
【００１４】
多数回のショットを繰り返すことにより、射出スリーブの温度が２５０℃程度以上となり、潤滑剤のはじき現象が無視できなくなった時点で、適宜の制御機構を作動して、噴射ノズルの噴射方向を上向き、すなわち、射出スリーブの天井面に向くように姿勢変更する。それにより、潤滑剤は下方面近傍に比較して上方面近傍（天井面側）により多くの量が塗布されるようになる。天井面近傍では、はじき現象によりある程度の量の潤滑剤がはじかれて、塗布面に付着することなく下方面側に落下する。その結果として、内周面全面としては、噴射ノズルの噴射方向を射出スリーブの軸方向に維持する場合と比較して、同じ塗布量でありながら、より均一な塗布面が得られる。
【００１５】
噴射ノズルを射出スリーブの軸方向に沿って移動させる機構をさらに備えるようにしてもよく、必要な量の潤滑剤を射出スリーブに対する位置を変えて２回以上に分割して塗布するようにしてもよい。噴射ノズルの射出スリーブに対する位置は、射出スリーブの外側であってもよく、スリーブ内に入り込んだ位置であってもよい。２回以上に分割して塗布する場合、噴射ノズルの噴射方向を上向きにして、すなわち、射出スリーブの天井面に向くように姿勢変更して潤滑剤を噴射する態様は、そのすべての回であってもよく、その一部の回であってもよい。
【００１６】
射出スリーブの温度が何度になったときに、噴射ノズルの噴射方向の向きを変えるか、その変更量、噴射量、噴射回数などをどの程度とするか、実機に応じて実験的にあるいは計算により定めればよい。場合によっては、温度の上昇程度とノズルの変位量とを関連付けるような制御を行うこともできる。
【００１７】
さらに、噴射ノズルは１個でもよく、２個以上であってもよい。２個以上の場合に、特定の噴射ノズルのみを射出スリーブの天井面に向くように姿勢変更するような制御を行ってもよい。
【００１８】
潤滑剤塗布態様を変更する他の手段として、潤滑剤塗布手段に水を噴射する手段を備えるようにし、測定された射出スリーブの温度が所定温度を超えたときに、水噴射手段を作動して水を噴射し、その後に潤滑剤塗布手段から潤滑剤を噴射するように制御する手段を採用することもできる。この態様では、前記のように射出スリーブの温度が上昇して、潤滑剤のはじき現象が無視できなくなった時点で、水噴射手段から射出スリーブの内面に向けて水を噴射し、水の気化熱により射出スリーブの温度を、はじき現象が許容できる範囲となる温度にまで低下させる。そして、その状態下で潤滑剤の噴射を行うので、潤滑剤の無視できない量のはじき現象は確実に抑制できる。
【００１９】
この場合でも、水の噴射を開始する温度や水の噴射量は、実機に応じて実験的にあるいは計算により定めればよい。場合によっては、温度の上昇程度と水の噴射量とを関連付けるような制御を行ってもよい。水の噴射と噴射ノズルを射出スリーブの天井面に向ける姿勢変更との双方を同時に行う制御を採用することもできる。
【００２０】
本発明は、また、金型と、金型内へ溶湯を射出するための射出スリーブと、射出スリーブに注湯された溶湯を金型内に圧入するプランジャーチップと、射出スリーブ内に潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布手段とを少なくとも備えたダイカスト射出装置における射出スリーブへの潤滑剤塗布方法であって、射出スリーブ内面での潤滑剤の塗布状態の均一化を図る目的で、射出スリーブの温度に応じて潤滑剤塗布手段の潤滑剤塗布態様を変更することを特徴とする射出スリーブへの潤滑剤塗布方法も開示する。潤滑剤塗布手段の潤滑剤塗布態様を変更する具体的な態様は、上記の装置の説明で述べたと同様である。
【００２１】
本発明による装置および方法において、用いる潤滑剤は水性潤滑剤であってもよく油性潤滑剤であってもよい。既に記した理由から、塗布する潤滑剤として水性潤滑剤を用いる場合に、本発明は一層有効に機能する。水性潤滑剤の場合、主成分として黒鉛を含むものに限らず、タルク、雲母のような白色固体潤滑剤や窒化硼素を主成分とするものも有効に用いることができる。
【００２２】
以下、本発明を図面を参照した実施の形態に基づき説明する。図１は本発明によるダイカスト射出装置の一例を模式的に示している。装置１は、可動型２と固定型３とからなる金型を備え、固定型３には、例えば溶融したアルミニウムのような溶湯を金型内に射出供給するための射出スリーブ４が装着されている。射出スリーブ４の金型の反対側にはプランジャーチップ５が取り付けてあり、適宜の制御機構により射出スリーブ４内を往復移動する。射出スリーブ４のプランジャーチップ５の後退位置よりやや前方には溶湯の供給口６が形成されている。なお、上記のダイカスト射出装置の構成は従来知られたものであり、詳細な説明は省略する。
【００２３】
本発明によるダイカスト射出装置１では、図示しない潤滑剤供給装置に接続する潤滑剤塗布手段１０を備える。潤滑剤塗布手段１０は噴射ノズル１１と噴射ノズル１１のための可動機構１２を有する。噴射ノズル１１それ自体は従来知られたものであってよく、例えば、図１ｂに示すように、潤滑剤噴出口１３と周囲にエア噴出口１４を備えたようなものが用いられる。噴射ノズル１１は図示しない制御機構により潤滑剤の噴射態様と非噴射態様とを反復する。
【００２４】
可動機構１２は制御機構２０と可動アーム２１とを備え、制御機構２０に収納されたプログラムに従い、可動アーム２１を三次元的に移動させる。可動アーム２１の制御された移動により、噴射ノズル１１は三次元的に移動することができる。図示の例では、噴射ノズル１１は、射出スリーブ４の軸心線Ｌにその軸心線と噴射方向を一致させた姿勢で、軸心線Ｌに沿って任意の位置（図示される射出スリーブ４の溶湯噴出口の外側位置から射出スリーブ４内に入り込んだ位置までの任意の位置）に移動できるようにされている。さらに、噴射ノズル１１は、上記した任意の位置において、射出スリーブ４の軸心線Ｌに対するその軸心線のなす角度θ（図３）を任意の方向で変えることができるようにされている。
【００２５】
本発明のダイカスト射出装置１において、射出スリーブ４にはその温度を測温するための適宜の測温手段、図示の例では熱電対３０が備えられている。好ましくは、熱電対３０は射出スリーブ４の内周面の温度を測温できるようにして配置される。熱電対３０からの温度情報は前記制御機構２０に送られ、その温度情報に基づき、噴射ノズル１１の軸心線と射出スリーブ４の軸心線Ｌとのなす角度θの変更信号が発せられる。
【００２６】
上記ダイカスト射出装置１の作動を説明する。作業開始当初は、可動アーム２１を操作して、噴射ノズル１１を、射出スリーブ４の軸心線Ｌにその軸心線と噴射方向を一致させた姿勢とし、かつ、射出スリーブ４の溶湯噴出口外側に位置させる。その状態で所要量の潤滑剤を射出スリーブ４内に噴射する。噴射は噴射ノズル１１の射出スリーブ４に対する軸心線上の位置を変えて複数回に分けて行ってもよい。噴射後、可動アーム２１を操作して噴射ノズル１１を退避させる。
【００２７】
型を閉じ、溶湯を射出スリーブ４内に注入し、プランジャーチップ５を作動して、射出スリーブ４内の溶湯を金型内に射出する。冷却後に型を開き、製品を取り出す。再度、可動アーム２１を操作して噴射ノズル１１を当初の潤滑剤噴射位置に戻し、以下、そのサイクルを繰り返す。サイクル（ショット）の繰り返しにより射出スリーブ４の温度は上昇する。図２はショット数と射出スリーブの温度の関係を示す１つの例であり、当初１００℃程度であったものが、１５回程度の反復で２５０℃になっており、さらに継続することにより３５０℃程度にまで上昇することがわかる。
【００２８】
例えば、２５０℃程度に上昇した時点で、潤滑剤が水性である場合に、無視できない量のはじきが射出スリーブ４の内面で発生すると仮定する。熱電対３０により射出スリーブ４の温度は測定されており、２５０℃の温度を検知したときに、制御装置２０は、噴射ノズル１１の軸心線を射出スリーブ４の軸心線Ｌに対して上方に所定角度θだけ傾斜させる信号を出す。複数回に分割して潤滑剤を噴射している場合には、最初は傾斜信号を出さず、２度目以降の噴射時に傾斜信号を出すような制御であってもよい。
【００２９】
図３は、傾斜信号を受け、噴射ノズル１１が上方、すなわち射出スリーブ４の天井面に向くように角度θだけ傾斜した状態を示している。この傾斜により噴射ノズル１１の噴射方向は天井面に向いた方向となり、噴射する潤滑剤の量は、同じ塗布量でありながら、天井面近傍では多くなり、下面近傍は比較して少なくなる。しかし、天井面近傍ではじかれた潤滑剤は下方に向けて落下するので、結果として、射出スリーブ４の内周面全体としては、噴射ノズル１１の噴射方向を射出スリーブ４の軸方向に維持する場合と比較して、より均一な塗布面を得ることができる。以下、この噴射サイクルを繰り返す。
【００３０】
このように、本発明によれば、射出スリーブが高温となっても、射出スリーブ４の内周面に対して潤滑剤の均一な塗布態様を取ることができるので、最適の潤滑剤量で、連続したショットを繰り返し行うことが可能となる。
【００３１】
上記の態様のダイカスト射出装置を用いて、実際に連続鋳込みを行った一例を示す。図４に示すように、射出スリーブは長さ１１００ｍｍ、内径１５０ｍｍのものを用いた。噴射ノズルからの潤滑剤の噴射は、射出スリーブ端面より３５０ｍｍの位置Ａで水平方向（射出スリーブの軸心線方向）に１５ｍｌ噴射し、その後、噴射ノズルを射出スリーブ端面より１０ｍｍの位置Ｂに移動させて水平方向（射出スリーブの軸心線方向）に１５ｍｌ噴射するサイクル（図４での２５０°以下の欄参照）を、各溶湯の射出毎に、射出スリーブの温度が２５０℃に達するまで、繰り返し行った。
【００３２】
その後、試験１として、上記の潤滑剤噴射サイクルをそのまま継続してショットを行う態様と、試験２として、射出スリーブ端面より３５０ｍｍの位置Ａで水平方向（射出スリーブの軸心線方向）に１５ｍｌ噴射し、その後、噴射ノズルを射出スリーブ端面より１０ｍｍの位置Ｂに移動させ、かつ噴射ノズルに上向き角度θ（８°）を持たせて１５ｍｌ噴射するサイクルを繰り返す態様（図４での２５０°以上の欄参照）との２つの試験を行った。
【００３３】
その評価結果を表１に示す。評価方法は、連続鋳込み時スリーブ温度の上昇に伴う摺動抵抗の増大により発生する摺動音（かじり音）が発生するまでのショット数により行った。表１に示すように、本発明のようにスリーブ温度高温時に上向き塗布とすることで、高温時の潤滑性が向上していることがわかる。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
図５は、本発明による潤滑剤塗布態様を変更する手段の他の例を示している。この例では、潤滑剤の噴射ノズル１１に水噴射ノズル４０を併設した点で、図１に示したダイカスト射出装置と相違している。作動態様は、射出スリーブ４の温度が所定温度を超えた以降の制御においてのみ、図１に示した装置の作動態様と相違する。すなわち、図５に示す装置では、測定された射出スリーブ４の温度が所定温度（例えば２５０℃）を超えたときに、図示しない制御機構を介して水噴射ノズル４０から射出スリーブ４内に向けて水を噴射し、その後に潤滑剤噴射ノズル１１から潤滑剤を噴射する。噴射した水が気化することにより、射出スリーブの温度は潤滑剤のはじき現象が許容できる範囲となる温度にまで低下するので、後で噴射された潤滑剤が無視できない量のはじき現象を呈することは容易に回避することができる。
【００３６】
なお、この態様でも、水の噴射を開始する温度や水の噴射量は、実機に応じて実験的にあるいは計算により定めればよい。また、前記した噴射ノズル１１の上方への傾斜制御とこの水噴射とを同時に行う制御を採用してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイカスト射出装置において、射出スリーブ内への潤滑剤の塗布を射出スリーブの温度に関わりなくほぼ均一に行うことが可能となり、特に高温時の潤滑性が向上する。それにより、ダイカスト射出装置の連続した製品製造が可能となる。特に、水性潤滑剤を用いるダイカスト射出装置においてこの効果は顕著であり、２５００ＴＯＮ級のダイカスト射出装置において水性潤滑剤を用いることが可能となり、大型の鋳込み品を潤滑剤に起因する欠陥がきわめて少ない状態で鋳造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるダイカスト射出装置の一例を模式的に示す図。
【図２】ダイカスト射出装置におけるショット数と射出スリーブの温度の関係の一例を示すグラフ。
【図３】傾斜信号を受けて噴射ノズルが上方に角度θだけ傾斜した状態を示す図。
【図４】本発明のダイカスト射出装置における潤滑剤の噴射態様の一例を説明する図。
【図５】本発明による潤滑剤塗布態様を変更する手段の他の例を示す図。
【図６】多数回のショットを繰り返して射出スリーブが高温状態になったときに潤滑剤の状態を模式的に示す図。
【符号の説明】
１…ダイカスト射出装置、２…可動型、３…固定型、４…射出スリーブ、５…プランジャーチップ、１０…潤滑剤塗布手段、１１…噴射ノズル、１２…可動機構、２０…制御機構、２１…可動アーム、Ｌ…射出スリーブの軸心線、θ…射出スリーブの軸心線Ｌに対する噴射ノズルの軸心線がなす角度、３０…熱電対、４０…水噴射ノズル
【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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