(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)  移動金型及び固定金型を有するダイカスト金型と、前記移動金型が取り付けられる移動ダイプレートと、掘り込み部分を有し、前記固定金型が取り付けられる固定ダイプレートと、前記掘り込み部分に収納され、前記掘り込み部分内に受湯口が設けられた金型スリーブとを有するダイカストマシン、(b)  原料金属を溶解し、所定の湯温にて保持する溶解炉と、溶解炉内に設置され、溶解炉内の溶湯を送り出す給湯ポンプと、給湯ポンプと金型スリーブとの間に配置された湯道管とで成るダイカスト給湯装置、(c)  インゴットで供給されたダイカスト金属をストックし、該ダイカスト金属を搬送コンベアにて逐次、前記溶解炉に自動供給する原料金属供給装置、及び(d)  前記ダイカストマシンに連動し、型開時に前記ダイカスト金型からダイカスト製品を取り出す製品取出機とを備え、溶解炉内の溶湯を給湯ポンプから湯道管及び金型スリーブを介してダイカスト金型に供給するダイカスト装置であって、
前記原料金属供給装置からのダイカスト金属の投入は、製品ショット数によって管理されており、製品ショット数が設定ショット数に達するとダイカスト金属の投入が行われ、同時に湯面高さも湯面高さ検出装置にて検出されており、湯面高さが設定高さ以下になるとダイカスト金属の投入が指令されることを特徴とするダイカスト装置。
【請求項２】
原料金属供給装置及び製品取出機等の前記ダイカストマシンの附属の一連の装置の制御を集約し、該ダイカストマシンの全体を統一的に制御するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のダイカスト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超小型・超薄肉ダイカスト製品製造に最適なダイカスト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカスト製品は複雑な形状の金属製品を大量生産出来るため、種々の機械部品に多用されてきた。近年、その成形性の優秀性から「携帯電話フレーム」や「デジタルカメラボディ」のような小型薄肉ダイカスト製品への応用が盛んに行われるようになり、従来のダイカスト装置では対応できなくなって来ており、最近では小型薄肉ダイカスト製品対応が可能なダイカスト装置が要求されるようになってきた。
【０００３】
また、製品の高性能化だけでなく、近時のグローバライゼイションに起因する製品の低価格化の進行は、人件費の削減圧力となって企業にのしかかっており、ダイカスト装置の自動化と熟練工の枯渇或いは非熟練外国労働者の増加に伴う装置の使いやすさや管理しやすさに対する要求も強く打ち出され、ダイカスト装置全体に対するコストパフォーマンスがより重視されて来ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況に対処できるような画期的なダイカスト装置の開発が本発明の解決課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
「請求項１」のダイカスト装置(A)は、「(a)  移動金型(1b)及び固定金型(1a)を有するダイカスト金型(1)と、前記移動金型(1b)が取り付けられる移動ダイプレート(22)と、掘り込み部分(19)を有し、前記固定金型(1a)が取り付けられる固定ダイプレート(20)と、前記掘り込み部分(19)に収納され、前記掘り込み部分(19)内に受湯口(28)が設けられた金型スリーブ(26)とを有するダイカストマシン(B)、(b)  原料金属を溶解し、所定の湯温にて保持する溶解炉(2)と、溶解炉(2)内に設置され、溶解炉(2)内の溶湯(5)を送り出す給湯ポンプ(17)と、給湯ポンプ(17)と金型スリーブ(26)との間に配置された湯道管(3)とで成るダイカスト給湯装置(C)、(c)  インゴットで供給されたダイカスト金属(18)をストックし、該ダイカスト金属(18)を搬送コンベア(85)にて逐次、前記溶解炉(2)に自動供給する原料金属供給装置(F)、及び(d)  前記ダイカストマシン(B)に連動し、型開時に前記ダイカスト金型(1)からダイカスト製品(D)を取り出す製品取出機(T)とを備え、溶解炉(2)内の溶湯を給湯ポンプ(17)から湯道管(3)及び金型スリーブ(26)を介してダイカスト金型(1)に供給するダイカスト装置であって、前記原料金属供給装置(F)からのダイカスト金属(18)の投入は、製品ショット数によって管理されており、製品ショット数が設定ショット数に達するとダイカスト金属(18)の投入が行われ、同時に湯面高さも湯面高さ検出装置にて検出されており、湯面高さが設定高さ以下になるとダイカスト金属(18)の投入が指令されること」を特徴とする。
【０００７】
「請求項２」はこれらを更に１歩進めたもので、「原料金属供給装置(F)及び製品取出機(T)等の前記ダイカストマシン(B)の附属の一連の装置の制御を集約し、該ダイカストマシン(B)の全体を統一的に制御するようにしたこと」を特徴とする。
【０００９】
これによれば、金型スリーブ(26)が固定ダイプレート(20)に形成された掘り込み部分(19)に収納され、前記掘り込み部分(19)内に受湯口(28)が設けられているので、従来のダイカストマシン(B')の金型スリーブ(26')に比べてスリーブ長(L)を大幅に短くする事が出来、後述するように高スリーブ充填率、高速射出が可能となり、キャビティ内での溶湯(5)の流れが高速になって超薄肉製品(D)でも湯回り不足が解消される。
【００１０】
なお、従来のダイカストマシン(B')の金型スリーブ(26')は、図６に示すように、溶湯(5')を供給するためのノズル部(6')が固定ダイプレート(20')中に挿入する事が出来なかったために、金型スリーブ(26')が固定ダイプレート(20')の後端(20a')から後方に(L1')だけ突出しており、この突出部分(L1')に形成された受湯口(28')から溶湯(5')を供給していた。従って、必然的に従来のダイカストマシン(B')の金型スリーブ(26')のスリーブ長(L')は本発明のスリーブ長(L)より長くなり、溶湯深さ(p')は、本発明の溶湯深さ(P)より浅くなる。従って、従来例の方がスリーブ充填率が低くなり、高速射出が不可能になる。それ故、超薄肉・小型ダイカスト製品の製造不可能になる。
【００１１】
また、溶解炉(2)及び炉内に配設された給湯ポンプ(17)、給湯ポンプ(17)とダイカスト金型(1)とを接続する湯道管(3)、必要に応じて溶解炉(2)に附属する原料金属供給装置(F)やダイカストマシン(B)に附属する製品取出機(T)などダイカストマシン(B)の附属設備がダイカストマシン(B)の全体制御部(S)にて統一的に制御されるようになっているので、非熟練者であっても容易に本装置(A)の管理が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示実施例に従って説明する。本発明のダイカスト装置(A)は大略、ダイカストマシン(B)、原料金属を溶解し、所定の湯温にて保持する溶解炉(2)及び溶解炉(2)内に設置され、溶湯(5)を送り出す給湯ポンプ(17)と、溶解炉(2)から溶湯(5)をダイカスト金型(1)に供給する湯道管(3)とで成るダイカスト給湯装置(C)、溶解炉(2)にインゴット状で供給されるダイカスト金属冷塊(18)を投入する搬送装置(F)、ダイカストマシン(B)からダイカスト製品(D)を取り出すための製品取出機(T)及び取り出されたダイカスト製品(D)を移送するコンベア(H)とで構成されている。
【００１３】
まず、ダイカストマシン(B)の概略を説明する。固定ダイプレート(20)とテイルストック(図示せず)との間に架設されたタイバー(21)に移動ダイプレート(22)が往復可能に配設されており、固定ダイプレート(20)と移動ダイプレート(22)の金型取付面に固定金型(1a)、移動金型(1b)が型開・型締可能に取り付けられている。そして前記固定金型(1a)、移動金型(1b)には温度センサ(23)(24)及び金型ヒータ(25)が配設されており、ダイカスト金型(1)の温度調節を行っている。
【００１４】
固定ダイプレート(20)から固定金型(1a)及び移動金型(1b)にかけて金型スリーブ(26)が配設されており、射出用ピストン(27)が往復可能に挿入されている。前記金型スリーブ(26)の上面には受湯口(28)が開設されている。更に金型スリーブ(26)には金型スリーブ用ヒータ(29)及び温度センサ(図示せず)が配設されていて金型スリーブ(26)の温度調節を行っている。前記金型スリーブ(26)には冷却配管(30)も設置されている。
【００１５】
前記金型スリーブ(26)は固定ダイプレート(20)に形成された掘り込み部分(19)内に収納されており、受湯口(28)は掘り込み部分(19)内に位置する。従って、前述のように、金型スリーブ(26)の全長(L)は従来の金型スリーブ(26')に比べた大幅に短くなる。そのため金型スリーブ(26)の底部から充填された溶湯(5)の湯面の高さ(P)は本発明に係る金型スリーブ(26)の方が大幅に大きくなり、スリーブ充填率が高くなる。それ故、金型スリーブ(26)内の充填溶湯(5)の単位面積当たりの露出表面積は、従来例に比べて大幅に小さくなり、金型スリーブ(26)内の充填溶湯(5)の酸化が軽減される。しかも、金型スリーブ(26)の長さ(L)が短くなるので、射出用ピストン(26)の前進速度が同じであれば、より短時間で射出が完了するので、射出速度がそれだけ大きくなり、キャビティ内での湯流れ速度を大きくすることが出来る。
【００１６】
なお、金型スリーブ(26)の全長(L)とは、金型スリーブ(26)の奥端から後退限に位置する射出用ピストン(27)の先端までの長さをいい、勿論これに限られる事はないが、本実施例では後退限に位置する射出用ピストン(27)の先端が掘り込み部分(19)の端部より内側になるように設定されている。
【００１７】
また、固定金型(1a)と固定ダイプレート(20)との間に断熱材からなる断熱層(36)が配設されており、固定金型(1a)からの固定ダイプレート(20)への熱伝導を抑制しており、これによりキャビティ内に射出充填された溶湯(5)が急速に固定金型(1a)に熱を奪われて凝固するのを防止している。このようにする事で、超薄肉部分を形成するキャビティの極く狭い間隙にも十分湯を回す事が出来、ダイカスト製品(D)の薄肉化に金型側から対応出来るようにした。
【００１８】
固定ダイプレート(20)の掘り込み部分(19)は金型スリーブ(26)のみならず、後述する湯道管(3)の先端部に設けられているノズル部(6)も固定ダイプレート(20)内に入り込めるような大きさと形状に形成されている。
【００１９】
溶解炉(2)は、車輪(35)にてレール(31)上に往復移動可能に配設されている。溶解炉(2)の往復移動は、溶解炉(2)に設置されている移動ハンドル(32)を回転させる事でレール(31)と平行に配設されているレール状ギア(33)に噛合する回転歯車(34)を回転及び停止させることで行う。なお、停止はブレーキ装置(図示せず)で行う。
【００２０】
溶解炉(2)内には溶湯(5)を保持する坩堝(40)が形成されており、坩堝(40)の天井部(41)上には取付台(42)が立設されており、取付台(42)には給湯用ピストン(57)を駆動するための給湯用シリンダ(43)と、切替バルブ(44)を駆動するためのロータリアクチュエータ(45)とが取り付けられている。給湯用シリンダ(43)はカップリング(46)を介して給湯用ピストン(57)のピストンロッド(57a)に接続されている。坩堝(40)内には、給湯用の給湯ポンプ(17)が設置されており、前記給湯用ピストン(57)は、給湯ポンプ(17)の天井部(41)に設置されたポンプシリンダ部(48)に挿入されている。
【００２１】
給湯ポンプ(17)のポンプボディ(47)の端部に設けられたポンプ吐出口(49a)には後述する湯道管(3)の接続端(60)が接続されており、ポンプシリンダ部(48)と連通している。湯道管(3)の接続端(60)とポンプシリンダ部(48)との連通孔(49)には、連通孔(49)の開閉を行う切替バルブ(44)が配設されており、前記ロータリアクチュエータ(45)に接続されている。なお、ポンプシリンダ部(48)への溶湯(5)の供給は給湯用ピストン(57)が下死点(最下部位置)から上死点(最上部位置)に移動するときに、切替バルブ(44)の溶湯吸入口(44a)から溶湯(5)を吸引する事で行う。溶湯吸入口(44a)は連通孔(49)の閉塞時にポンプシリンダ(48)側の連通孔(49a)と坩堝(40)とが連通して坩堝(40)内の溶湯(5)のポンプシリンダ(48)内への吸引を可能にする。
【００２２】
また、例えばインゴットのような原料金属冷塊(18)は、天井部(41)に設けた材料投入部(52)の投入扉(53)を介して行われる。また、材料投入部(52)の天井部(41)には、坩堝(40)を略全幅にわたって仕切る仕切板(54)が垂設・跳ね上げ可能に配設されており、坩堝(40)を材料投入部(52)直下の部分と給湯側とに分割し、材料投入部(52)直下の部分で発生したスカム(図示せず)が給湯側に流れ込まないようにしている。なお、坩堝(40)内の湯温は、坩堝用温度計(55)で常時監視されている。また、溶解炉(2)にはバーナ(図示せず)が設置されていて投入原料金属冷塊(18)の溶解及び湯温の維持等が行われる。溶解炉(2)内は酸化防止用ガス(例えば６フッ化混合ガス)で満たされており、天井部(41)に設けられたガス供給管(56)から供給されるようになっている。
【００２３】
湯道管(3)はダイカスト金型(1)と溶解炉(2)とを接続して溶解炉(2)の溶湯(5)をダイカスト金型(1)に供給するためのもので、中心に例えばステンレスの溶湯導管(61)が挿通され、その周囲にヒータ(4)が巻着され、更にその周囲に断熱部材(62)が巻設されている。溶湯導管(61)の溶湯浸漬側端部は凸半球状の接続端(60)となっており、ポンプボディ(47)のポンプ吐出口(49b)に設けられた凹半球状のピボット座(63)に押圧されて嵌め込まれている。溶湯導管(61)の他端は湯道管(3)の先端のノズル部(6)に挿通されている給湯ノズル(64)に接続されている。
【００２４】
湯道管(3)はダイカスト金型(1)と溶解炉(2)とを接続して溶解炉(2)の溶湯(5)をダイカスト金型(1)に供給するためのものであるから、その形状は特に限定されるものではないが、溶解炉(2)の天井部(41)を貫通してピボット座(63)に至る垂直部(65)、垂直部(65)の上端から水平に伸びる水平部(66)、水平部(66)の先端から斜め上に伸びた斜行部(67)、斜行部(67)から若干下り傾斜に伸び、給湯ノズル(64)に接続する接続部(68)とで構成されている。
【００２５】
湯道管(3)のヒータ(4)は３ゾーンに分割されている。第１ゾーンとして、斜行部(67)とこれに続く水平部(66)の一部、即ち、図９の(7)で示される範囲(この部分を貯湯部(7)とする)と、それに続く水平部(66)の大部分及び垂直部(65)の内、溶解炉(2)に至る範囲(この部分を中間部(13)とする)と、溶解炉(2)の天井部(41)から下の部分(この部分を吸湯部(12)とする)に分割され、それぞれのゾーン(7)(12)(13)には貯湯部用ヒータ部(8)、中間部用ヒータ部(15)及び吸湯部用ヒータ部(14)並びに温度センサ(69)(70)(71)が装備されており、それぞれ独立して温度制御されるようになっている。貯湯部(7)の大きさはダイカスト製品(1)の鋳込み重量の１〜２倍(例えば、ダイカスト製品(D)の重量が100〜150ｇの場合、貯湯部(7)の湯量は180〜200ｇ程度の範囲)である。
【００２６】
ノズル部(6)は湯道管(3)の先端部分で、溶湯導管(61)の接続部(68)に接続されている給湯ノズル(64)が斜めに貫通しており、その上端には窒素ガスのような不活性ガスを供給するガス配管(72)が接続されている。また、ノズル部(6)には単独でノズル部用ヒータ(11)と温度センサ(73)とが設置されている。
【００２７】
溶湯導管(61)の垂直部(65)は単に天井部(41)から溶解炉(2)の内部に挿入され、ピボット座(63)に自重にて押圧され且つここを中心に接続端(60)が回転するようになっているだけであるから、溶湯導管(61)を支持するための支持アーム(16)が前記天井部(41)に設置されている。支持アーム(16)は天井部(41)に立設された支持軸(80)と、その一端が支持軸(80)に回転可能に枢着され、他端が支持アーム(16)を支持する回転アーム部(81)とで構成されている。
【００２８】
前記溶解炉(2)には、溶解炉(2)に附属している原料供給装置(F)はインゴットで供給されたダイカスト金属(18)をストックし、ダイカストマシン(B)に搭載されている全体制御部(S)からの指令(後述するショット数及び/又は湯面高さ)でダイカスト金属(18)を搬送コンベア(85)にて逐次、溶解炉(2)に自動供給するようになっている。
【００２９】
又、前記ダイカストマシン(B)には、必要に応じて製品取出機(T)が付設されており、型開したダイカストマシン(B)からダイカスト製品(D)を取り出すようになっている。取り出し方法は、冷却・凝固したダイカスト製品(D)のビスケットを挟持してキャビティから取り出す方式が一般的である。更に、製品取出機(T)の横に搬送装置(H)が設置されており、取り出されたダイカスト製品(D)が送り出されるようになっている。搬送装置(H)には、例えばダイカスト製品(D)の検知装置が設置されていて、搬送装置(H)にダイカスト製品(D)が送り込まれるとこれを検知して作動するようになっている。これに対して製品取出機(T)はダイカストマシン(B)からの指令に基づいて作動するようになっている。
【００３０】
ダイカスト装置(A)の制御は、前述のように本発明ではダイカストマシン(B)のローカル制御部(S11)に前記附属の一連の装置の制御を集約し、全体制御部(S)として全体を統一的に制御するようにしている。即ち、必要に応じて設置された原料供給装置(F)からのダイカスト金属(18)の坩堝(40)内への投入は、製品ショット数によって管理されており、設定ショット数に達するとダイカスト金属(18)の投入が行われる。同時に湯面高さも湯面高さ検出装置(図示せず)にて検出されており、湯面高さが設定高さ以下になると、ダイカスト金属(18)の投入が指令される事になるが、ショット数と湯面高さの不一致の乖離が大きいと湯漏れなどの警報(後述する「溶解炉異常」)が出される事になる。
【００３１】
また、溶解炉(2)には給湯ポンプ(17)とこれに接続した湯道管(3)が設置されているが、これら給湯ポンプ(17)の給湯用ピストン(57)を作動させる給湯用シリンダ(43)や連通孔(49)の開閉を行う切替バルブ(44)ロータリアクチュエータ(45)の給湯・吸引作動も全体制御部(S)からの指令により行われる。
【００３２】
前記吸引作動を簡単に説明すると、切替バルブ(44)を回転させて連通孔(49)を閉止状態にした時、坩堝(40)内とポンプシリンダ(48)側の連通孔(49a)とが連通するようになっており、この状態で給湯用シリンダ(43)を作動させ、給湯用ピストン(57)を下死点(最下部位置)から上死点(最上部位置)に移動させた時に、坩堝(40)内の溶湯(5)をポンプシリンダ(48)内に吸引する。
【００３３】
給湯作動はその逆で、切替バルブ(44)を逆転させ、連通孔(49)が開通している状態で給湯用シリンダ(43)を作動させ、給湯用ピストン(57)を上死点(最上部位置)から下死点(最下部位置)に移動させるとポンプシリンダ(48)内の溶湯(5)は連通孔(49)へと押し出され、湯道管(3)を通ってダイカスト金型(1)に供給される。また、湯道管(3)の３ゾーンに分割されたヒータ(4)、ノズル部(6)のヒータ(11)等も独立して全体制御部(S)で温度制御されるようになっている。
【００３４】
その他、ダイカストマシン(B)の全体制御部(S)は、ダイカスト金型(1)の移動ダイプレート(22)の往復動作や往復速度、固定金型(1a)や移動金型(1b)の温度センサ(23)(24)の入力データの分析、該データに基づく金型ヒータ(25)(29)の温度調節、射出用ピストン(27)の射出速度や動作タイミング、前述のように取り出し装置(T)や搬送装置(H)の動作タイミングの制御その他全てのダイカストマシン(B)及びその附属設備に関する制御を行っている。
【００３５】
また、ダイカストマシン(B)に搭載されている全体制御部(S)は、表示装置(G)及びテンキーを有する入力装置(N)を有しており、全体制御部(S)への設定値の入力や訂正、各種作業状態の表示などはこれらを通じて統一的に行われる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、溶解炉及び炉内に配設された給湯ポンプ、湯道管、必要に応じて溶解炉に附属する原料金属供給装置や製品取出機などダイカストマシンの附属設備がダイカストマシンの全体制御部にて統一的に制御されるようになっているので、非熟練者であっても容易に本装置の管理が可能となる。更に、本装置の金型スリーブのスリーブ長が従来に比べて大幅に短くなっているので、高スリーブ充填率、高速射出が可能となり、超薄肉製品の製造が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の概略正面図
【図２】図１の平面図
【図３】本発明装置の金型スリーブへの給湯完了状態を示す断面図
【図４】本発明装置の湯道管の回動状態を示す平面図
【図５】本発明装置の湯道管部分の拡大断面図
【図６】従来の金型スリーブ部分の拡大断面図
【符号の説明】
(1)ダイカスト金型
(2)溶解炉
(3)湯道管
(4)ヒータ
(5)溶湯
(6)ノズル部
(7)貯湯部
(8)貯湯部用ヒータ部
(13)中間部
(14)吸湯部用ヒータ部
(15)中間部用ヒータ部
【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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