(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と移動金型からなる金型と、
金型の移動ダイプレートに連結され、金型の開閉および低圧型締と最終型締の２段階の型締を行う型締機構と、
溶融金属を貯え、溶融金属を金型内のキャビティに圧送する圧送手段を備えた保持炉と、
前記固定金型の底部に設けられたノズル部と、
前記ノズル部と前記保持炉とを接続する給湯管と、
前記金型のキャビティの周囲を取り囲むように前記固定金型と移動金型の間の金型分割面に配置され、移動金型の最終型締開始位置を規制するシールドブロックと、
前記固定金型側の金型分割面からの前記シールドブロックの突出量であって、前記最終型締開始から最終型締までの製品の圧縮率に対応する製品圧縮規制量δを規定し、前記シールドブロックの下面に先端が螺合する複数本の位置決めボルトと、
低圧型締時に所定の製品圧縮規制量δだけ前記シールドブロックが固定金型側の金型分割面から突出して移動金型側の金型分割面に密着するように、前記型締機構から作用する低圧型締時の型締力よりも大きな反発力で当該シールドブロックを上方に付勢する付勢手段と、
を具備することを特徴とする金属成形機。
【請求項２】
前記付勢手段は、低圧型締時に前記型締機構から作用する型締力よりも大きな反発力を発生する弾性体からなることを特徴とする請求項１に記載の金属成形機。
【請求項３】
前記製品圧縮規制量δは、前記位置決めボルトの長さを変えることにより前記シールドブロックの突出量を調整して調整可能にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の金属成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保持炉から気体圧力や電磁ポンプなどを用いて溶融金属を直接金型キャビティ内に充填し、さらに、金型を型締して鋳造品を圧縮成形する金属成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来技術としては、特開平４−７５７５７号公報に開示されている縦型機の場合の成形法を挙げることができる。
【０００３】
寸法精度が高く、また、強度の高い優れた品質の製品を成形するためには、最終型締時の製品圧縮の仕方が重要となる。つまり、製品の圧縮率にばらつきが生じないように、金型の最終型締動作をコントロールしなければならない。
【０００４】
従来、製品の圧縮率にばらつきが生じないように最終型締をするために、移動ダイプレートの最終型締時の位置を規制することが行われている。型締装置が油圧式のものや、電動式のものでは、その規制を、移動ダイプレートの位置を磁気スケール等で読み取り、型締機構のサーボ弁や、サーボモータを制御し、移動ダイプレートの位置制御により行っている。また、トグル式の型締装置の場合では、金型の型厚調整装置を利用して最終的な型締位置を規制している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の油圧駆動の成形機では、移動ダイプレートの正確な位置決めが困難なため、製品の圧縮率にばらつきが生じる上に、型締により製品を圧縮したときに金型の分割面のすき間から溶湯が外に飛び出さないようにする溶湯飛散防止装置が別途必要になるという問題があった。
【０００６】
また、電動式の型締装置や、トグル式の型締装置をもった金属成形機では、製品圧縮率にばらつきが生じないように最終型締めをすることは容易であるが、溶湯飛散防止は別途必要としていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、製品の圧縮率にばらつきが生じないような正確な最終圧縮を可能とすると同時に、溶湯の飛散防止をできるようにした金属成形機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、固定金型と移動金型からなる金型と、金型の移動ダイプレートに連結され、金型の開閉および低圧型締と最終型締の２段階の型締を行う型締機構と、溶融金属を貯え、溶融金属を金型内のキャビティに圧送する圧送手段を備えた保持炉と、前記固定金型の底部に設けられたノズル部と、前記ノズル部と前記保持炉とを接続する給湯管と、前記金型のキャビティの周囲を取り囲むように前記固定金型と移動金型の間の金型分割面に配置され、移動金型の最終型締開始位置を規制するシールドブロックと、前記固定金型側の金型分割面からの前記シールドブロックの突出量であって、前記最終型締開始から最終型締までの製品の圧縮率に対応する製品圧縮規制量δを規定し、前記シールドブロックの下面に先端が螺合する複数本の位置決めボルトと、低圧型締時に所定の製品圧縮規制量δだけ前記シールドブロックが固定金型側の金型分割面から突出して移動金型側の金型分割面に密着するように、前記型締機構から作用する低圧型締時の型締力よりも大きな反発力で当該シールドブロックを上方に付勢する付勢手段と、を具備することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記付勢手段は、低圧型締時に前記型締機構から作用する型締力よりも大きな反発力を発生するスプリングなどの弾性体が用いられる。
【００１０】
また、本発明による金属成形機では、前記製品圧縮規制量δを調整するために、前記位置決めボルトの長さを変え、このボルトを締切ることにより前記シールドブロックの突出量が調整可能にされている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
図１は、本発明を縦型機に適用した実施の形態による金属成形機を示す。１０はベースで、１２は本機のフレームを示す。このフレーム１２の上には、固定ダイプレート１３が設けられ、この固定ダイプレート１３に固定金型１４が取り付けられている。
【００１２】
移動ダイプレート１５は、固定ダイプレート１３から鉛直に立設されたタイバー１６を案内に上下に移動可能なように取り付けられている。固定ダイプレート１３の下面には、固定金型１４と対向するようにして移動金型１７が取り付けられている。製品のキャビティ１８は、固定金型１４と移動金型１７の対向面により形成されている。
【００１３】
金型内のキャビティ１８へは、溶湯保持炉２０に貯留されている溶湯Ｍが直接給湯管２１およびノズル部２６を通って供給される。溶湯保持炉２０は、蓋２２によって密封されて、溶湯保持炉２０内に貯留されている溶湯Ｍの湯面を加圧して金型に圧送する手段として加圧室２３が形成されている。この加圧室２３へは、送気管２４によって所定の圧力の不活性ガスが供給されるようになっている。なお、２５は、溶湯保持炉２０を移動させ、かつノズル部２６と給湯管２１の接続を液密にするためのシリンダを示している。この実施の形態では、圧力気体により湯面を加圧して溶湯Ｍを圧送するようにしているが、電磁ポンプやメカニカルポンプによってもよい。
【００１４】
給湯管２１の先端部は、溶湯Ｍをキャビティ１８に射出するためのノズル部２６に接続されている。このノズル部２６の先端部は、固定ダイプレート１３を貫通しており、ノズル部２６の端面は、断熱リング２７を介して固定金型１４に当接するようになっている。この給湯管２１の外周部には、溶湯Ｍが冷えるのを防止するためにヒータ２８が巻装されている。
【００１５】
固定金型１４には、キャビティ１８の外側を囲むようにして、リング状のシールドブロック３０が設けられている。このシールドブロック３０は、固定金型１４の内部に複数箇所埋設された弾性体であるコイルスプリング３２より支持され、このコイルスプリング３２がシールドブロック３０を上方に付勢し、シールドブロック３０の先端が所定の製品圧縮規制量δだけ突出するようにする付勢手段を構成するようになっている。
【００１６】
このようなシールドブロック３０は、下面に位置決めボルト３３の先端部が螺合することにより、固定金型１４において位置決めされる。この位置決めボルト３３は、固定金型１４の底面からねじ込まれるようになっていて、位置決めボルト３３の長さＬを変え、この位置決めボルト３３を締切ることによりシールドブロック３０の突出量が調整可能になっている。
【００１７】
次に、型締機構４０について説明する。この型締機構４０は、移動ダイプレート１５とトッププラテン３５の間に組み込まれている型締シリンダ４２と押込シリンダ４３からなる多段シリンダを用いた油圧式である。押込シリンダ４３と型締シリンダ４２とは直列に連設されている。型締シリンダ４２のピストンロッド４６は、移動ダイプレートに連結され、ピストン４４の前進・後退により金型が開閉される。また、押込シリンダ４３のピストン４５が前進すると、型締シリンダ４２のピストン４４にかかる圧力が増圧され、金型に最終型締力が作用するようになっている。
【００１８】
次に、型締機構４０を作動させる油圧ラインについて説明する。５０が油圧ポンプで、５１が油圧ポンプ５０を駆動するモータである。型締シリンダ４２へは、油圧ポンプ５０から吐出される圧油が方向切換制御弁５２を介して供給され、この方向切換制御弁５２を切り換えることにより、型締シリンダ４２の動作を制御する。すなわち、ソレノイド５２ａが励磁されると、圧油は、低圧型締設定用の減圧弁５３により所定の低圧型締設定圧に減圧されてヘッド側のシリンダ室に導入される。この圧油によりピストン４４が前進して移動ダイプレート１５とともに移動金型１７が下降して低圧型締が行われる。他方、ソレノイド５２ｂが励磁されると、圧油は型締シリンダ４２のロッド側のシリンダ室に供給され、ピストン４４が後退して型開きが行われる。
【００１９】
押込シリンダ４３は、型締後にキャビティ１８内に充填された溶湯をさらに加圧するためのもので、その動作は電磁切換弁５４により制御される。すなわち、油圧ポンプ５０から送られる圧油は、アキュームレータ５５に一旦蓄圧され、電磁切換弁５４のソレノイド５４ａが励磁されると、アキュームレータ５５から圧油が押込シリンダ４３のヘッド側のシリンダ室に供給されてピストン４５を前進させると共に、パイロットチェック弁５７が開き低圧型締回路が解除される。これにより、型締シリンダ４２のヘッド側の圧力が押込シリンダ４３と型締シリンダ４２の面積比で増圧され、押込が行われる。このときの押込圧力は、リリーフ弁５６により設定される。
【００２０】
なお、図１において、５８は圧力センサを示している。６０は溶湯の温度を検出するためにキャビティ１８の近傍に設けた温度センサを示し、６２は、検出した溶湯温度に応じて、ガス抜き弁６２を開閉したり、また、溶湯押込を開始するため電磁切換弁５４の開閉を制御する制御装置６４を示す。
【００２１】
次に、以上のように構成される金属成形機の作用について説明する。
図２は、低圧型締時の動作を示す図である。型締シリンダ４２のビストン４４が圧油により前進し、移動金型１７を所定の低圧型締力Ｆで固定金型１４に対して押圧させる。このとき、位置決めボルト３３の長さＬになるように締め込まれている。また、複数のコイルスプリング３２がシールドブロック３０を押し上げる合計の反発力ｆの方が大きいような型締力Ｆ、すなわち、ｆ  ＞  Ｆ  で型締が行われる。このため、固定金型１４と移動金型１７の金型分割面１４ａ、１７ａは、密着せずに型締めされ、製品圧縮規制量δだけすき間が保たれる。
【００２２】
次に、図３は、キャビティ内に溶湯Ｍを充填した状態を示す。この溶湯Ｍの充填は、図１において、保持炉２０の加圧室２３へ圧力気体を送気管２４から供給することにより溶湯Ｍの湯面を加圧することにより行われる。このとき、製品圧縮規制量δだけ金型分割面１４ａ、１７ａにすき間があるが、シールドブロック３０の端面と移動金型１７の金型分割面１７ａが密着しているため、キャビティ１８内に充填された溶湯Ｍは飛散しないようになっているので、特に、溶湯飛散防止の手段を必要とない。また、溶湯Ｍの充填に際しては、キャビティ１８内のガスは、ガス抜き弁６２から金型外に排出される。
【００２３】
図４は、押込シリンダ４３により増圧して溶湯Ｍを押込んでいる状態を示す。
この押込は、溶湯温度が所定の温度まで低下したのを温度センサ６０によって検出してから行われる。溶湯温度が所定温度まで低下すると、ガス抜き弁６２が閉められ、押込シリンダ４３のヘッド側のシリンダ室に圧油が供給されて押込が開始される。
【００２４】
このときの押込力をＦ1 とすると、複数のコイルスプリング３２を合計した反発力ｆ、製品の圧縮抵抗ｐとの関係では、
ｐ  ＋  ｆ  ＜  Ｆ1
となるような大きな押込力がシールドブロック３０に作用するようになっている。シールドブロック３０と位置決めボルト３３が押し下げられる結果、金型分割面１４ａ、１７ａは密着するので製品は圧縮される。この圧縮により、溶融金属はフラッシュ部６３、ガッタ部６４まで押し出されて最終圧縮される。
【００２５】
製品の圧縮の規制は、シールドブロック３０によって移動金型１７の最終型締開始位置を規制することにより行われる。この場合、圧縮率は、シールドブロック３０の金型分割面１４ａからの突出量である製品圧縮規制量δと１対１に対応し、製品圧縮規制量δは、上記のようにコイルスプリング３２の反発力により一定とすることができるので、鋳造サイクルを連続して行っても、製品圧縮率にばらつきがなく、繰り返し精度の高い製品圧縮率が得られる。したがって、製品の寸法精度、強度とも品質の良い製品を成形することができる。
【００２６】
この製品圧縮規制量δは、位置決めボルト３３の長さＬを変えることにより適宜調整できるので、製品圧縮率も変えることができる。
【００２７】
溶湯Ｍがアルミニウム合金である場合、溶湯押込開始の溶湯温度が４００〜５００℃で、製品の圧縮率は３０〜４０％が得られる。このときのキャビティ内圧力としては６００〜１０００ｋｇｆ／ｃｍ2 が得られている。そして、同じ材料からなる同じ形状の普通ダイカスト製品に較べて、押込開始の溶湯温度が４５０℃、圧縮率が３５％で引っ張り強さが４０％向上する結果が得られた。
【００２８】
以上、本発明の金属成形機の実施形態について説明したが、シールドブロック３０を付勢する手段としては、コイルスプリング、板ばねなどの弾性体の他、液圧シリンダのようなアクチュエータを用いるようにしてもよい。また、本発明は、縦型機だけでなく、横型機や傾斜型締機等でも実施することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、シールドブロックの金型分割面からの突出量により移動金型の最終型締開始位置を規制するようにしたので、簡単な構成により製品の圧縮率にばらつきが生じないような正確な最終圧縮が可能となると同時に、溶湯の飛散防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による金属成形機の一実施形態を示す断面図。
【図２】同実施形態による金属成形機の低圧型締時の動作を示す断面図。
【図３】同実施形態による金属成形機の溶湯充填時の動作を示す断面図。
【図４】同実施形態による金属成形機の溶湯押込時の動作を示す断面図。
【符号の説明】
１３  固定ダイプレート
１４  固定金型
１５  移動ダイプレート
１６  タイバー
１７  移動金型
１８  キャビティ
２０  溶湯保持炉
２１  給湯管
２３  加圧室
２４  送気管
２６  ノズル部
３０  シールドブロック
３３  位置決めボルト
４０  型締機構
４２  型締シリンダ
４３  押込シリンダ
６２  ガス抜き弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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