JPH0745099B2 - 加圧鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ダイカストマシンの金型のキャビティ内に溶
湯を射出して成形品を成形する鋳造方法に係り、特に、
射出工程の後半に金型内の溶湯を加圧する工程を改良
し、コンピュータコントロール化した加圧鋳造方法に関
するものである。

［従来の技術］ 第２図および第３図は、ディスクホイール成形用のダイ
カスト機の主要部を示す縦断面図であり、第２図（ａ）
〜（ｅ）は成形の過程を示した図、第２図（ｆ）は第２
図（ｄ）のＡ部拡大図、第３図は全体の構成を示したブ
ロック図である。図に示すように、上下方向に開閉可能
な上型33,下型35および水平方向に移動可能な４個の中
子34を合わせ、図示していない型締機構により図中の上
下方向からクランプし、それにより形成されたキャビテ
ィ38内に、射出スリーブ39内の溶湯37を、図示していな
い射出シリンダの作用により射出プランジャ36および射
出プランジャ36と一体的に作動するプランジャチップ36
aの上昇作用で充填する。

第２図（ａ）は溶湯37が入っている射出スリーブ39を下
型35に当接させ、射出スリーブ39とキャビティ38との湯
道を連結させた状態、また、第２図（ｂ）は射出プラン
ジャ36を上昇させて溶湯37がキャビティ38のゲート部38
aに達した状態を示し、一般的には、例えば、特開昭63
−40659号公報に示すように、これ以後、射出プランジ
ャ36の上昇速度を小さくして、溶湯37が飛散することな
く静かにキャビティ38に射出されるようにする。通常、
このタイミングは射出プランジャ36の位置を図示してい
ないリミットスイッチなどで検出してとられ、同時に冷
却タイマを計時開始する。第２図（ｃ）は、キャビティ
38内に溶湯37を充填完了した状態であり、図示していな
い射出シリンダの作用圧力が所定の圧力値以上になった
ことを検知するなどして得た溶湯37の充填完了時点か
ら、所定の時間（加圧タイムラグ）経過後、第３図に示
す方向切替弁23のソレノイド23aを励磁することによ
り、加圧シリンダ31のシリンダピストン32に取付けられ
た加圧プランジャ40を、第２図（ｄ）に示すように、キ
ャビティ38内に突出させ、キャビティ38内の溶湯37を加
圧し、溶湯37の冷却に伴う収縮代（凝固収縮）に見合う
ような押湯作用を行なわせる。なお、第３図において、
５はポンプ、４はポンプ５を駆動するモータ、７はタン
クで、加圧シリンダ31駆動のための圧力源を構成してい
る。第２図（ｄ），（ｆ），に示すように、加圧の最終
段階においては、加圧プランジャ40をキャビティ38のゲ
ート部38aの位置（ゲートシール位置）まで下降させ
る。すなわち、ゲート部38aよりも若干径が小さく、ゲ
ート部38aの内周面との間に狭い隙間ｄを有する加圧プ
ランジャ40をゲートシール位置まで下降することで、薄
肉の溶湯固化物41を形成して貫通させるようにし、その
後、前述の冷却タイマが計時完了すれば型締機構による
クランプや、射出プランジャ36による加圧を解放した
り、また、第２図（ｅ）に示すように、上型33および中
子34と、下型35間の型開き操作をして、成形品42とビス
ケット43の間に形成された薄肉部41から容易に切断され
るようにしている。

［本発明が解決しようとする課題］ このとき、加圧プランジャ40の作動は、例えば、本出願
人らが先に特願昭63−244552号（特開平２−92446号公
報）で提示したように、作動開始時点からの時間の経過
とともに、そのキャビティ38内への突出ストローク量の
履歴が、所定の目標軌跡に倣うように制御する方式が最
善である。何故ならば、溶湯37からの熱量によって加圧
プランジャ40,上型33は寸法変化を生じるが、両者の熱
膨張係数や冷却状態の違いによってその状態は一様では
ないので、単に加圧プランジャ40の作動圧力すなわち押
湯力を制御するだけでは、摩擦抵抗の変化や、溶湯の差
込みなどによる外部要因により、加圧プランジャ40のス
トロークの出方が一様にならないため、上記の押湯作用
が安定しないからである。

加圧プランジャ40の突出ストローク量を所定の目標軌跡
に倣わせるように制御する場合は、まず、加圧プランジ
ャ40の作動開始時点（ｔ＝０）からの時間ｔを基準とし
て、加圧プランジャ40のキャビティ38内への移動ストロ
ーク量stを目標軌跡としてモデル部９に予め定めてお
く。この目標軌跡としたストローク量stと、位置検出器
３で検知されたシリンダピストン32、すなわち、加圧プ
ランジャ40の実移動ストローク量stbとの偏差量ｅ（ｅ
＝st−stb）が偏差検出部10で求められ、この偏差量ｅ
を受けてゲイン設定部８において適宜処理し、それに応
じた所定の出力信号ｖをドライバ12に出力する。ドライ
バ12はゲイン設定部８からの出力信号ｖの大きさに応じ
て出力信号ｐを出力して圧力調整弁６を調節し、圧力源
の圧力Ｐを制御している。なお、モデル部9,偏差検出部
10およびゲイン設定部８でフィードバック制御器11を構
成している。

このように、目標軌跡stと加圧プランジャ40の実移動ス
トローク量stbとの偏差量ｅに応じて加圧プランジャ40
を駆動する作用圧力を変化させることによって、時間に
対する加圧プランジャ40の移動ストローク量が、目標軌
跡に倣うように追従制御するように構成したことで、前
述の加圧プランジャ40の摺動抵抗などの変動といった不
安定作動の要因を排除可能としている。

このような技術的背景の中で、加圧の最終段階において
第２図（ｄ），（ｆ）に示したゲートシール位置まで加
圧プランジャ40を下降させることも同時に達成可能とし
たが、 １）金型の構造上、ゲートシール位置に達するまでの加
圧プランジャ40の移動ストロークが長くて、ゲートシー
ル位置に達するまでに加圧プランジャ40が排除する溶湯
37の容積が、溶湯37の冷却に伴う収縮代（凝固収縮）分
の容積に比して相当大きい場合や、２）連続して成形が
行なわれるに連れて、金型の温度状態が安定してくる
と、射出プランジャ36による溶湯37の充填段階で、溶湯
37がキャビティ38に充分に回り易くなり、射出プランジ
ャ36による充填力が効果的に作用して充填密度が相対的
に上がってくると、 加圧シリンダ31が最大出力を出してもゲートシール位置
まで加圧プランジャ40が達しないことがある。特に、ゲ
ートシール段階では、比較的冷却され易いビスケット部
43（溶湯37のゲート38aより射出スリーブ39寄り）が既
に固化しているため加圧プランジャ40による作用圧力が
圧力伝播として射出プランジャ36に作用しないので、た
とえ加圧プランジャ40の発生し得る作用圧力が、射出プ
ランジャ36より大きくとも射出プランジャ36を押し戻す
ことはない。

最終的にゲートシール位置まで加圧プランジャ40が達し
ないと、ゲート部38aの溶湯固化物の断面積はゲート面
積に等しくなることから、正常時に比較してきわめて大
きくなる。したがって、第２図（ｅ）に示したゲート切
断の操作では、その切断に要する力は非常に大きくな
る。図示のように、このゲート切断は、中子34を入れた
まま所定の型開き力で型開きすることによって行なって
いるため、切断力が大きいと言うことは、成形品である
ディスクホイールのハブ面（第２図（ｅ）で示すＨ部）
を図示の状態で下方に引張る力が大きいことにほかなら
ない。そのため、ディスクホイールに歪を与え、不良品
になっていた。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては、このような課題を解決するために、
射出プランジャを有する射出装置の作用によってゲート
を通して金型内に溶湯を充填すると共に、先端部が前記
ゲート部まで前進してゲートシールし得る加圧プランジ
ャを有する加圧装置の作用によって、金型内の充填後の
溶湯を加圧する加圧鋳造方法において、射出プランジャ
と加圧プランジャの両方の作用により溶湯の加圧を行っ
ている途中で、加圧プランジャの作用により溶湯の加圧
を開始し始めてから所定時間経過した時ないしは加圧プ
ランジャが所定移動ストローク量前進した時に、射出装
置の作用による射出プランジャへの作用圧力を抜きなが
ら加圧プランジャによる溶湯の加圧のみを続けて行う工
程に変え、加圧プランジャの先端部を前記ゲート部まで
前進させてゲートシールさせるようにした。

［作用］ 射出装置の作用による射出プランジャへの作用圧力を抜
きながら加圧プランジャによる溶湯の加圧を行なうこと
で、最終的にゲートシール位置まで加圧プランジャ40を
確実に達しせしめ、薄肉の溶湯固化物を形成して貫通さ
せる。その結果、成形品とビスケット部は、型開き操作
により、形成された薄肉部から容易に切断される。

［実施例］ 第１図にしたがって説明する。なお、前述の第2,3図の
説明と機能が同じ要素については、その番号を同じく
し、ここでは詳細な説明を省略する。

モデル部9,偏差検出部10およびゲイン設定部８を経て処
理，出力された信号ｖはドライバ12に出力される。減圧
指令器14は、例えば、第４図に示すようにプログラムさ
れており、モデル部９からの時間ｔ、または、移動スト
ロークstを受け、これが予め設定されている所定時間
t₁、または、所定移動ストロークst₁になった時点で射
出圧コントロール16に対して減圧指令dcを出力する。

なお、本実施例では、射出プランジャ36の作用により溶
湯37を金型33、35のキャビティ38内に充填完了して、射
出プランジャ36による加圧作用がそのまま続行されてい
る状態で、わずかな所定時間（加圧タイミング）経過後
に、加圧プランジャ40の前進により加圧作動を開始させ
るが、この加圧プランジャ40による加圧作動開始点の時
間ｔまたは移動ストロークstを０としている。そして、
この時点からは、射出プランジャ36による加圧作用に加
えて、加圧プランジャ40による加圧作用が行われる。こ
の加圧プランジャ40の前進は、予め設定しておいた所定
の時間−移動ストローク曲線に沿って行われる。

そして、加圧プランジャ40による加圧作動開始時点から
の所定時間t₁、または、加圧プランジャ40による加圧作
動開始位置からの所定移動ストロークst₁に達したら、
射出プランジャ36への作用圧力を抜きながら加圧プラン
ジャ40による溶湯の加圧のみを続ける。そして、加圧プ
ランジャ40の先端部をゲート部38a内まで確実に装入さ
せる。その後、加圧プランジャ40による加圧を止める。

射出圧コントロール16は圧力制御弁17を調節して、圧力
源18の発生圧力すなわち射出シリンダ19の作用圧力を制
御することで、溶湯37の射出プランジャ36によるキャビ
ティ38への充填圧力を制御している。なお、モデル部9,
偏差検出部10,ゲイン設定部８および型開指令器14でフ
ィードバック制御器15を構成している。

いま、第2,3図と同様に、上下方向に開閉可能な上型33,
下型35および水平方向に移動可能な４個の中子34を合わ
せ、図示していない型締機構により図中の上下方向から
クランプし、それにより形成されたキャビティ38内に、
射出スリーブ39内の溶湯37を、射出シリンダ19のピスト
ン20の作用によって、射出プランジャ36および射出プラ
ンジャ36と一体的に作動するプランジャチップ36aを上
昇させて充填する（図示は、キャビティ38内に溶湯37を
充填完了した状態）。

溶湯37の充填完了時点から、所定の時間（加圧タイムラ
グ）経過後、方向切替弁23のソレノイド23aを励磁する
ことにより加圧シリンダ31のシリンダピストン32に取付
けられた加圧プランジャ40を、キャビティ38内に突出さ
せ、キャビティ38内の溶湯37を加圧し、溶湯37の冷却に
伴う収縮代（凝固収縮）に見合うような押湯作用を行な
わせる。加圧プランジャ40の作動は、前述したようにフ
ィードバック制御器15で目標軌跡stに対して追従制御す
るように構成している。すなわち、加圧プランジャ40の
作動は、加圧プランジャ40の金型キャビティ38内への移
動ストローク量を目標軌跡stとして予め定めておき、こ
の目標軌跡stとした加圧プランジャ40の移動ストローク
量と、実移動ストローク量の偏差量に応じて、加圧プラ
ンジャ40を駆動する作用圧力を変化させることにより、
加圧プランジャ40の移動ストローク量を追従制御するよ
うにしている。この時、フィードバック制御器15内で
は、合わせてモデル部９からの時間ｔ、または、移動ス
トロークstを減圧指令器14に出力し、ここで第４図に示
すように予め設定されている所定時間t₁、または、所定
移動ストロークst₁になったか否か判定する。なお、モ
デル部９に図示しているように所定時間t₁、または、所
定移動ストロークst₁は、主として押湯効果を付与する
領域r₁と、主としてゲートシール射出stgまで加圧プラ
ンジャ40を達せしめるゲート切断領域であるr₂との境界
点を設定している。

減圧指令器14による判定条件が成立すれば射出圧コント
ロール16に対して減圧指令dcを出力する。射出圧コント
ロール16は、減圧指令dcを受けて第５図の時間ｔ−圧力
Ｐ線図に示すように溶湯37の射出プランジャ36によるキ
ャビティ38への充填圧力pmを漸次減少せしめ、tc時間で
零に落ちるように圧力制御弁17を制御している。ここで
tc時間は、加圧プランジャ40が最終的にゲートシール位
置まで達するに要する時間を勘案して決定するが、通
常、数秒以上の比較的長時間を費やして、射出装置にお
ける作動油の圧力を減圧させ、射出プランジャ36による
充填力を減圧する。したがって、加圧の最終段階で、加
圧プランジャ40がゲートシール位置まで移動する際に
は、射出プランジャ36による充填力は同時に減圧されて
行くので作動し易くなり、前述の問題点を示した１）,
2）に左右されることなく、確実に、ゲートシール位置
まで達しせしめることが可能となる。しかも、押湯効果
を損なうことはないので、溶湯37の冷却に伴う凝固収縮
に対しても効果的に押湯を付与することが可能である。

［発明の効果］ 本発明においては、以上のようにしたので、溶湯の凝固
収縮時に発生し易い、いわゆる引巣を効果的に防止する
だけでなく、確実なゲート切断を両立可能としたので不
用な歪を与えることが無くなり、成形の良品率，歩留ま
り共に向上する。

すなわち、本発明においては、射出プランジャと加圧プ
ランジャの両方の作用により溶湯の加圧を行っている途
中で、加圧プランジャの作用により溶湯の加圧を開始し
始めてから所定時間経過した時ないしは加圧プランジャ
が所定移動ストローク量前進した時に、射出装置の作用
による射出プランジャへの作用圧力を抜きながら加圧プ
ランジャによる溶湯の加圧のみを続けて行う工程に変
え、加圧プランジャの先端部を前記ゲート部まで前進さ
せてゲートシールさせるようにしたので、射出プランジ
ャによる作用圧力に阻止されることなく、加圧プランジ
ャを充分に前進させることができ、その結果、充分な押
湯作用を行うことができ、湯回りや表面性状も良く、引
巣の無い緻密な成形品を得ることができる。

また、加圧プランジャの先端部を前記ゲート部まで前進
させてゲートシールさせることができるので、押湯動作
終了時点においては成形品とビスケット部は既にほぼ分
離された状態にあり、成形品とビスケット部は型開き操
作により非常に小さい力で確実容易に切断される。その
結果、型開き時にゲート切断力は殆ど必要はなく、成形
品のゲート部に近い部分を下方に引張る力は殆ど作用し
ないし、成形品に歪みを発生させることがない。

したがって、湯回りも良く、巣のない緻密な機械的性質
の良い成形品を容易に得ることができる。

また、以上のような結果として、成形不良や鋳造欠陥を
有する成形品が殆ど生じないので、成形品の良品率と歩
留まり率が共に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方向を実施するための装置の１実施例
を示すブロック図、第２図（ａ）〜（ｅ）は本発明に類
した従来の装置の１例において作動順序を示す縦断面
図、第２図（ｆ）は第２図（ｄ）の１部拡大図、第３図
は第２図（ａ）〜（ｅ）と同じ従来の装置の１例を示す
ブロック図、第４図は本発明における制御状態の１部を
示すフロー線図、第５図は本発明における制御状態を示
す時間−圧力線図である。 ３……位置検出器、６……圧力調整弁、８……ゲイン設
定部、９……モデル部、10……偏差検出部、12……ドラ
イバ、14……減圧指令器、15……フィードバック制御
器、16……射出圧コントロール、17……圧力制御弁、19
……射出シリンダ、31……加圧シリンダ、33……上型、
34……中子、35……下型、36……射出プランジャ、37…
…溶湯、38……キャビティ、39……射出スリーブ、40…
…加圧プランジャ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】射出プランジャを有する射出装置の作用に
   よってゲートを通して金型内に溶湯を充填すると共に、
   先端部が前記ゲート部まで前進してゲートシールし得る
   加圧プランジャを有する加圧装置の作用によって、金型
   内の充填後の溶湯を加圧する加圧鋳造方法において、射
   出プランジャと加圧プランジャの両方の作用により溶湯
   の加圧を行っている途中で、加圧プランジャの作用によ
   り溶湯の加圧を開始し始めてから所定時間経過した時な
   いしは加圧プランジャが所定移動ストローク量前進した
   時に、射出装置の作用による射出プランジャへの作用圧
   力を抜きながら加圧プランジャによる溶湯の加圧のみを
   続けて行う工程に変え、加圧プランジャの先端部を前記
   ゲート部まで前進させてゲートシールさせるようにした
   ことを特徴とする加圧鋳造方法。