JP2006102783A - ダイカストマシンとその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイカストマシンの金型装置（固定主型）に生じる歪みを精度高く測定して、型締め時に異物をかみ込んだ場合でも、金型装置に塑性変形が生じるのを完全に回避する。
【解決手段】 可動型と固定主型とからなる金型装置Ａと、可動型を固定主型に向けて移動して型締めを行う型締め装置と、型締めされた金型装置のキャビティ空間に溶融金属あるいは溶融樹脂を圧入する射出装置とを備えたダイカストマシンにおいて、固定主型１５に歪みゲージ４７を装着する。その信号を制御装置４９に送り、歪み量が弾性限界以下である設定値（Ａ）を超えたときに、制御装置４９は型締め装置の作動を停止する信号を発する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金型内に溶融金属等を圧入して製品を鋳造するダイカストマシンとその運転方法に関する。

ダイカストマシンは、可動型と固定主型とからなる金型装置と、可動型を固定主型に向けて移動して型締めを行う型締め装置と、型締めされた金型装置のキャビティ空間に溶融金属や溶融樹脂を圧入する射出装置等とを備えており、溶融した金属や樹脂が高圧で金型装置のキャビティ空間に充填され、キャビティ内で冷却、固化させることによって成形品を成形するようにしている。

図２は、従来のダイカストマシンの一例を示す概略図であり、基板１０に固定された固定盤１１とリンクハウジング１２との間にタイバー１３が架設されており、該タイバー１３にはタイバー１３に沿って進退自在に移動盤１４が取り付けてある。そして、固定盤１１と移動盤１４には、対向するようにして固定主型１５と可動型１６とからなる金型装置が取り付けられる。また、リンクハウジング１２と移動盤１４との間にはトグル機構２１が配設されており、トグル機構２１を構成するクロスヘッド２２を図示しない油圧シリンダ等のアクチュエータによって進退させることにより、リンク２３、２４、２５が作動して、移動盤１４をタイバー１３に沿って進退させる。それにより、可動型１６は固定主型１５に対して接離し、型締めおよび型開きが行われる。

図２は型を閉じた状態を示しており、この状態で射出装置３０から型締めされたキャビティ空間内に溶湯（溶融した金属あるいは樹脂）が湯道３１を介して圧入される。所定時間経過後に、冷却を行い、タイバー１３を作動して移動盤１４を移動して型を開き、製品の取り出しが行われる。型締めおよび溶湯の圧入の過程で、金型装置には応力が発生する。図４は固定主型１５に生じる応力と時間との関係の一例を示しており、正常の場合には、曲線Ａ（定常値）に示すように、型締め開始時から型締め完了までに熱歪みに伴い一定値まで応力が向上する。所定温度になった時点で溶湯の射出を行うと、圧入に伴い応力が所定値まで向上する。その状態で一定時間放置された後、冷却され、型開きされる。曲線Ａ（定常値）の応力範囲では弾性限界を超えないように固定主型１５は設計されており、繰り返し射出成形を行っても支障は生じない。

固定主型１５と可動型１６との間に異物のかみ込みが生じる場合がある。その場合に固定主型１５に発生する応力の一例を、図４に曲線Ｂ（かみ込み時）として示す。この場合には、型締めが完了した時点で、弾性限界を超える応力が固定主型に発生することが起る。その場合、溶湯の射出によりさらに応力が高くなることもあって、型には回復できない塑性変形が生じてしまい、いわゆるセットバック故障の原因となる。

図３は、固定主型１５と可動型１６の一例であり、この例で、固定主型１５は固定入子４１を備え、可動型１６は可動入子４２とスライドコアホルダー４３とを備え、スライドコアホルダー４３にスライドコア４４が挿入されて、キャビティ４５を形成するようにしている。このような精緻な金型装置は、精密な自動車部品等をダイカストマシンを用いて鋳造する際に用いられることが多いが、この金型装置を前記のように異物のかみ込みが起こった状態で型締めをすると、図４に曲線Ｂで示したように、固定主型１５に塑性変形が生じやすい。その場合、その変形分だけ、スライドコア４４が正規の位置より後退するため、キャビティ空間がその分だけ広がり、製品肉厚が厚くなる。製品肉厚が規定厚さを越えると製品不良となるので、回避することが求められる。さらに、スライドコア４４が正規の位置にないと、コア間の当たり面に隙間が発生し、溶湯射出時のバリ発生の原因ともなる。そのようなことから、精緻な射出成形品を得ようとする場合には、金型装置、特に固定主型に塑性変形を生じさせないことが、大きな課題となる。

特許文献１や特許文献２には、型間に異物をかみ込んだときに型締めを停止できるようにしたダイカストマシン（射出成形機）が記載されている。特許文献１に記載の装置は、図２に示すように、移動盤１４をトグル側部材１４ｂと金型側部材１４ａとで構成し、その間に歪み部材１７を配置してその歪み量を監視し、固定主型１５と可動型１６との間に異物が挟まれたと判断したときに、射出成形機を停止するようにしている。特許文献２に記載の装置では、型締めに伴うタイバーの変位量を測定する変位センサを取り付け、タイバーの変位量から型締め力を測定し、異常時には、型締めを停止できるようにしている。
特開２００４−９０６５４号公報 特開平７−６８６１０号公報

特許文献１や特許文献２に記載のように歪み部材や変位センサをダイカストマシンに取り付け、そこからの情報により、成形型（金型装置）に発生している応力の異常を検知し、型締めを停止することは可能である。しかし、いずれの装置も、金型装置に生じる歪み（応力）に起因して発生する他の部材の歪みや変位、すなわち移動盤の歪みやタイバーの変位を検知して、それを型締め停止のための基本情報としており、金型装置の応力あるいはそれに起因する歪み量を直接の情報源としてはいない。そのために、金型装置にわずかでも塑性変形が起こるのを回避しなければならない精緻な成形型のような場合には、得られる情報は精度の低いものとなり、金型装置に塑性変形が生じるのを看過することも起こり得る。また、幾つかの部材を経由して得られる情報であり、金型装置の歪み量と測定部位の歪み量（変位量）との相関を正確に取る必要があるが、それも容易でない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされてものであり、ダイカストマシンの金型装置（特に、固定主型）に生じる歪みを精度高く測定できるようにして、金型装置に塑性変形が生じるのを完全に回避できるようにしたダイカストマシンを提供することを目的とする。また、その運転方法を提供することを目的とする。

本発明によるダイカストマシンは、可動型と固定主型とからなる金型装置と、可動型を固定主型に向けて移動して型締めを行う型締め装置と、型締めされた金型装置のキャビティ空間に溶融金属あるいは溶融樹脂を圧入する射出装置とを備えたダイカストマシンであって、固定主型に装着された歪みゲージと、該歪みゲージから得られる歪み量に関する値が予め設定した値を越えたときに型締め装置の作動を停止させる制御手段とをさらに備えること特徴とする。

本発明は、また、上記のダイカストマシンの運転方法であって、固定主型に塑性変形が生じる応力値よりも低い応力値を基準値として設定し、歪みゲージから得られる歪み量に関する値が前記基準値となる応力値を越えたときに、型締めを停止することを特徴とするダイカストマシンの運転方法をも開示する。

上記のダイカストマシンでは、固定主型に歪みゲージが装着されており、固定主型の歪み量を直接検出することができる。鋳造時に固定主型の歪み量（応力）を連続的に監視することで、型締め時に当該固定主型が弾性範囲にあるか、弾性限界を超え塑性変形域にあるかを、直接知ることができる。設定値として弾性限界である応力値よりも所定量低い値を定めておき、制御手段により、歪みゲージから得られる歪み量に関する値（応力値）が予め設定した値を越えたときに、型締め装置の作動を停止させることにより、金型装置、特に固定主型に塑性変形が生じるのを確実に阻止することができる。そのために、金型装置が精緻な構成のものであっても、不良品やバリを出すことなく、連続的に良好な鋳造品を得ることが可能となる。

本発明において、固定主型に歪みゲージを装着する位置に制限はないが、可動型との関係で歪みが最も生じやすい位置に装着することが望ましい。そのために、移動型がスライドコアホルダーを備えたものである場合に、好ましくは、歪みケージは、固定主型の該スライドコアホルダーの当り面またはそのコーナー部近傍に装着される。また、歪みゲージは、鋳造時の熱による損傷を受けないことを条件に、従来知られた任意のものを用いることができる。繰り返しの鋳造により、歪みゲージに熱損傷が生じることも起こりうるので、歪ゲージを交換可能に固定主型に装着しておくことも有効である。

本発明によれば、ダイカストマシンの金型装置（特に、固定主型）に生じる歪みを精度高く測定することができ、それにより、型締め時に異物をかみ込んだ場合でも、金型装置に塑性変形が生じるのを完全に回避できるダイカストマシンとその運転方法が得られる。本発明のダイカストマシンを用いることにより、金型装置が精緻な構成のものであっても、不良品やバリを出すことなく、連続的に良好な鋳造品を得ることができる。

以下、本発明を図面を参照しながら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マシンでの金型装置である可動型と固定主型の一例を示す概略図である。なお、本発明によるダイカストマシンにおいて、可動型と固定主型とからなる金型装置の構成（固定主型の構成）を除き、他の構成は、例えば図２に基づき説明したような従来知られたダイカストマシンと同じである。従って、以下の説明では、金型装置を中心に説明し、ダイカストマシン全体の説明は省略する。

図１に示す金型装置Ａの基本的構成は、図３に基づき説明した金型装置と同じであり、対を成す固定主型１５と可動型１６とからなり、固定主型１５は固定入子４１を備え、可動型１６は可動入子４２とスライドコアホルダー４３とを備える。そして、スライドコアホルダー４３にスライドコア４４が挿入されて、キャビティ４５を形成するようにしている。もちろん、この金型装置の構成は一例であって、これに限られることなく、本発明の金型装置として、従来のダイカスト成型あるいは射出成型で用いられている金型装置の構成を任意に採用できることは当然である。

本発明の金型装置Ａでは、固定主型１５におけるスライドコアホルダー４３の当り面のコーナー部近傍に、固定主型１５と同じ材質からなる嵌め込み部材４６が着脱自在に取り付けてあり、その嵌め込み部材４６の裏面に歪ゲージ４７が貼り付けられている。歪ゲージ４７からの信号線４８は制御装置４９に接続している。この金型装置Ａは、前記したように、従来知られたダイカストマシンの固定盤１１と移動盤１４との間に取り付けられ、型締め装置により型締めされた金型装置Ａのキャビティ内に、射出装置３０から溶融金属あるいは溶融樹脂が圧入される。冷却後に、型締め装置が作動して型が開かれ、鋳造品が取り出される。なお、図２に示した装置では、移動盤１４をトグル側部材１４ｂと金型側部材１４ａとで構成しているが、本発明による金型装置Ａを使用する場合には、この構成は不要である。

本発明による金型装置Ａを用いて鋳造する過程で、型間に異物をかみ込んだとする。その場合、図４に基づき説明したように、金型装置Ａに急激な応力の立ち上がりが生じる。この応力の立ち上がりは、固定主型１５に生じる歪みとして歪ゲージ４７により直接的に検出され、その検出信号は制御装置４９に送られる。制御装置４９にはある設定値（Ａ）（図４参照）がしきい値として設定されており、検出される応力が該設定値（Ａ）を超えた場合に、型締め装置に対して作動を中止する信号を出す。設定値（Ａ）を固定主型１５の弾性限界以下の値に設定することにより、固定主型１５に塑性変形が生じる以前の段階で、確実に型締めを中断することかできる。

図１に示すような構造の金型装置Ａにおいて、金型装置Ａに生じる歪みは、固定主型１５におけるスライドコアホルダー４３の当り面、特にそのコーナー部に最初に生じやすいので、図１に示す位置に、歪みゲージ４７を装着することは効果的である。また、何らかの事情で歪みゲージ４７の交換が必要となったときには、固定主型１５から嵌め込み部材４６を取り外し、歪みゲージ４７を新しいものに取り替えた後、再度、固定主型１５に取り付ければよい。鋳造時の熱により損傷を受けない場合には、歪みゲージ４７を固定主型１５に直接取り付けてもよい。この場合には、従来の固定主型をそのまま用いることができる利点がある。

本発明によるダイカストマシンでの金型装置である可動型と固定主型の一例を示す概略図。 従来のダイカストマシンの一例を示す概略図。 金型装置の一例を示す概略図。 鋳造時に固定主型に生じる応力と時間との関係の一例を示しており、曲線Ａは正常の場合であり、曲線Ｂは型締め時に異物をかみ込んだ場合である。

符号の説明

Ａ…本発明による金型装置、１５…固定主型、１６…可動型、４１…固定入子、４２…可動入子、４３…スライドコアホルダー、４４…スライドコア、４５…キャビティ、４６…嵌め込み部材、４７…歪ゲージ、４８…信号線、４９…制御装置

Claims (3)

1. 可動型と固定主型とからなる金型装置と、可動型を固定主型に向けて移動して型締めを行う型締め装置と、型締めされた金型装置のキャビティ空間に溶融金属あるいは溶融樹脂を圧入する射出装置とを備えたダイカストマシンであって、固定主型に装着された歪みゲージと、該歪みゲージから得られる歪み量に関する値が予め設定した値を越えたときに型締め装置の作動を停止させる制御手段とをさらに備えること特徴とするダイカストマシン。
2. 移動型はスライドコアホルダーを備えており、歪みゲージは固定主型のスライドコアホルダーの当り面のコーナー部近傍に装着されていることを特徴とする請求項１に記載のダイカストマシン。
3. 請求項１または２に記載のダイカストマシンの運転方法であって、固定主型に塑性変形が生じる応力値よりも低い応力値を基準値として設定し、歪みゲージから得られる歪み量に関する値が前記基準値となる応力値を越えたときに、型締めを停止することを特徴とするダイカストマシンの運転方法。

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