JPH10225757A - 低融点合金鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 エア巻き込みのない良好な低融点合金鋳造品
を生産する、金型周辺の省スペースに配慮した低融点合
金鋳造装置。 【解決手段】 金型装置１００は、垂直な分割面を接離
し、その下部中央に金型キャビティ１１０ａに連通する
溶湯Ｍのランナ部を有する横型締竪鋳込型の左右一対の
固定金型および可動金型からなる金型１１０を備えると
ともに、該ランナ部の下端に、射出装置より溶湯管路４
０を経由して供給される溶湯Ｍの該ランナ部への連通・
遮断を行なうゲートバルブ５０と、その開閉制御を司る
制御装置とを備え、バルブ５０は、前記固定金型の下面
に着脱自在に接合されたベースブロック１２０に固設さ
れた油圧シリンダを介して、上下方向進退動自在に配設
した、型締装置とそれによって開閉自在な金型装置１０
０とその金型に設けられた金型キャビティ１１０ａへ低
融点合金を射出し加圧する射出装置とそれへ供給する溶
湯Ｍを貯蔵し加熱、保温する保持炉１０とを備えた、鋳
造装置２００。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂の射出成形に
用いられる低融点金属中子等を成形する低融点合金鋳造
装置に係り、特に、エア巻き込きのない良好な低融点合
金鋳造品を生産し、かつ、金型周辺の省スペースに配慮
した低融点合金鋳造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば、自動車用エンジンへガ
ソリンを噴射するインテークマニホールド等を樹脂材料
で射出成形する際には、インテークマニホールド用中子
が必要であり、インテークマニホールドを樹脂で射出成
形した後に中子を溶解するため、融点の低い、たとえ
ば、Ｓｎ−Ｂｉ合金等の低融点合金で製作する必要があ
った。この場合、これらの低融点合金の溶湯を、たとえ
ば、溶解炉や保持炉等に保持された溶湯を溶湯管路を経
由して移送し、ダイカストマシンなどの成形装置の金型
キャビティへ射出して鋳造し、成形品として製作してい
た。そして、このときの鋳造装置（ダイカストマシン）
の金型装置は、横型締竪鋳込型とし、金型装置の金型に
設けた金型キャビティへ保持炉に貯蔵した低融点合金の
溶湯を射出する場合は、金型キャビティへ連なるランナ
部へ保持炉と接続された溶湯通路の末端に連結されたノ
ズルを当接して溶湯を射出していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、ランナ部へ当接するノズルには、溶湯を通した
り止めたりする、いわゆる、連通・遮断の機能がないた
め、製品取出等の型開状態でランナ部よりノズルを離脱
している場合には、ノズルの先端からの溶湯の漏出を阻
止することは出来ず、そのため、一般に、ノズル高さが
保持炉液面よりも高くして、この水位差を保持すること
により、ノズル先端部より溶湯が漏出しないようにして
いた。このため、ノズルの高さ位置は、必ず保持炉内の
溶湯液面よりも高くしておく必要があり、製品の都合で
小さな金型を大きな金型に取替える場合に、この制約に
邪魔されて金型変更できない等、保持炉と金型装置の配
置に制約があり、不便であった。したがって、ノズルの
高さ位置が溶湯液面よりも低くなる場合にも、前述した
ように溶湯液面〜ノズル間の水位差によりノズル先端部
からの溶湯の漏出が無い何らかの対策が望まれていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明における低融点合金鋳造装置は、型締装置
と該型締装置によって開閉自在な金型装置と該金型装置
の金型に設けられた金型キャビティへ低融点合金を射出
し加圧する射出装置と該射出装置へ供給する溶湯を貯蔵
し加熱・保温する保持炉とを備えた低融点合金鋳造装置
であって、該金型装置は、垂直な分割面を接離し該分割
面の下部に前記金型キャビティに連通する溶湯のランナ
部を有する横型締竪鋳込型の固定金型および可動金型か
らなる金型を備えるとともに、該ランナ部の下端に、該
射出装置より溶湯管路を経由して供給される溶湯の該ラ
ンナ部への連通・遮断を行なうゲートバルブと該ゲート
バルブの開閉制御を司る制御装置とを備え、該ゲートバ
ルブは、前記固定金型の下面に着脱自在に接合されたベ
ースブロックに固設された油圧シリンダを介して、上下
方向進退動自在に配設された構成とした。

【０００５】また、第２の発明では、ノズルに代わるゲ
ートバルブの構造を、竪型円筒形状のバルブ本体内に軸
方向直角に溶湯通路を形成し、かつ、該溶湯通路を横切
って円柱形状の加圧プランジャを軸方向進退動自在に配
設し、該加圧プランジャの前進時に該溶湯通路を遮断し
該加圧プランジャの後退時に該溶湯通路を連通するよう
形成した。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の低融点合金鋳造装置は、
型締装置と金型装置と射出装置と保持炉とを備えた低融
点合金鋳造装置であって、該金型装置は、垂直な分割面
を有する横型締竪鋳込型の固定金型および可動金型から
なる金型を備えるとともに、ランナ部の下端に、該射出
装置より溶湯管路を経由して供給される溶湯の該ランナ
部への連通・遮断を行なうゲートバルブと該ゲートバル
ブの開閉制御を司る制御装置とを備え、該ゲートバルブ
は、前記固定金型の下面に着脱自在に接合されたベース
ブロックに固設された油圧シリンダを介して、上下方向
進退動自在に配設されているので、溶湯を金型キャビテ
ィへ射出するに先立って、ゲートバルブを油圧シリンダ
（ドッキングシリンダと言う）ランナ部方向に前進（上
昇）させ、ゲートバルブ先端部をランナ部へ当接しドッ
キングさせ、ゲートバルブ内部の加圧プランジャを後退
（下降）させてから、保持炉内の射出装置を作動させて
保持炉内の溶湯を溶湯管路を通じて金型キャビティ内へ
供給し射出する。

【０００７】射出完了後は、一定時間、溶湯に加圧力を
加える。このようにして、金型キャビティ内の溶湯が冷
却固化した後、加圧プランジャを後退（下降）位置から
前進（上昇）位置に戻して溶湯通路を遮断し、ドッキン
グシリンダを作動してゲートバルブを後退（下降）さ
せ、ドッキング状態から離脱状態にし、金型を開いて固
化凝固した成形品（鋳造品）を製品として取り出す。以
上のようにして金型の開閉動作時にゲートバルブを下降
し、型締後の射出の前にゲートバルブを上昇して金型ラ
ンナ部にドッキングさせることとし、ゲートバルブがラ
ンナ部より下降した離脱状態では、加圧プランジャを上
昇させて溶湯管路からの溶湯を遮断状態とするため、た
とえゲートバルブの高さ位置が保持炉溶湯液面より低く
ても、ゲートバルブ先端部より漏出することはない。

【０００８】そして、第２の発明では、ゲートバルブの
具体的な構造を、ノズルに代わるゲートバルブの構造
を、竪型円筒形状のバルブ本体内に軸方向直角に溶湯通
路を形成し、かつ、該溶湯通路を横切って円柱形状の加
圧プランジャを軸方向進退動自在に配設し、該加圧プラ
ンジャの前進時に該溶湯通路を遮断し該加圧プランジャ
の後退時に該溶湯通路を連通するよう形成したため、加
圧プランジャを前進後退させることにより溶湯通路を必
要に応じて簡便容易に連通・遮断できるとともに、戻り
管路も合わせ備えることにより、遮断中にも溶湯を保温
の為に循環することが出来る。

【０００９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図５はいずれも本発明の実施例
に係り、図１は低融点合金鋳造装置の全体構成図、図２
はゲートバルブの縦断面図、図３は図２のＡ−Ａ視の縦
断面図、図４はゲートバルブの油圧回路図、図５はゲー
トバルブの動作説明図である。

【００１０】図１に示すように、低融点合金鋳造装置２
００は、溶融金属Ｍを貯溜し保持する保持炉１０と保持
炉１０内に浸漬された射出装置（射出ポンプ２０Ａおよ
びポンプ切替弁３０、連通遮断便７０等）２０と保持炉
１０内の溶融金属Ｍの供給ラインとなる溶湯管路４０と
溶融金属Ｍの連通・遮断を制御するゲートバルブ５０と
ゲートバルブ５０から保持炉１０へ溶融金属Ｍを戻す戻
り管路６０と金型装置１００と金型装置の開閉および型
締を行なう図示しない型締装置とで構成され、付属装置
として、溶湯管路４０および戻り管路６０を保温する温
度調節装置８０と保持炉１０や上述の管路４０、６０を
保温する温調ユニット８０Ａならびに射出装置２０やゲ
ートバルブ５０を操作制御する図示しない制御装置とで
構成される。

【００１１】保持炉１０は、金属容器に溶融金属Ｍの溶
湯を貯溜し、上部の開口部を被覆したうえ熱媒体で周囲
を加熱保温するようになっており、射出装置２０の射出
ポンプ（給湯ポンプ）２０Ａは、この保持炉１０内の溶
融金属Ｍに浸漬されて配置され、上方が開口され下端面
が密閉された筒状のシリンダ２０ａ内にピストン２０ｂ
がサーボモータ２１とボールねじ２２ａを介して上下方
向摺動自在に配設され、シリンダ２０ａの下端面の穿設
された透孔２０ｃはポンプ切替弁３０に接続される。ポ
ンプ切替弁３０は、保持炉１０に連通するポートと前記
透孔２０ｃに接続するポートと溶湯管路４０へ連通する
ポートを有するボデイ３０ａの内部に、流体圧シリンダ
３２の作動により上下方向に昇降する弁棒３４の下端の
弁体３６を昇降してこれらの各ポートを連通遮断するよ
う構成されたものである。

【００１２】ポンプ切替弁３０のボデイ３０ａのポート
のひとつに接続された溶湯管路４０は、固定配管とこれ
に接続されるフレキシブル管を経由してゲートバルブ５
０に連絡される。

【００１３】ゲートバルブ５０は、図２〜図４に示すよ
うに、円筒状のバルブ本体５１の内部の透孔に、加圧シ
リンダ５０ｂのピストンロッドの連結された加圧プラン
ジャ５０ａが嵌装され軸方向に摺動自在に形成され、一
方、バルブ本体５１に連結されたドッキングシリンダ５
２の作動によってゲートバルブ５０全体が前進（上昇方
向）あるいは後退（下降方向）できるように構成されて
いる。そして、図４に示すように、バルブ本体５１上部
の側面に２つの開口部が設けられ、それぞれ溶湯管路４
０と戻り管路６０に接続されている。

【００１４】ゲートバルブ５０は、図２〜図３に示すよ
うに、固定金型１１０Ａの下端面に植え込みボルトで着
脱自在にベースブロック１２０を固設し、ベースブロッ
ク１２０の下端部より水平に張り出したブラケット１２
０ａとブラケット１２０ａの４隅のうち対角線上の２つ
の隅角部に接合され下方に垂下された２本の案内ロッド
１２０ｂによって支持された平板上のブラケット１２０
ｃの上面に載置固定されたドッキングシリンダ５２のピ
ストンロッドの先端に連結され、２本の案内ロッド１２
０ｂを貫通し昇降自在な可動板１３０を介して、ドッキ
ングシリンダ５２のピストンロッドの上下進退動に応じ
てバルブ本体５１全体が昇降自在に配設される。

【００１５】そして、可動板１３０の上面には、加圧プ
ランジャ（プランジャともいう）５０ａをバルブ本体５
１に対して上下昇降させる加圧シリンダ５０ｂが載置固
定され、そのピストンロッドはブラケット１２０ａに穿
設された透孔を貫通して加圧プランジャ５０ａの下端部
と接合される。このようにして、ゲートバルブ５０は、
金型１１０のランナ部のドッキングや離脱が可能で、か
つ、加圧プランジャ５０ａを昇降自在でバルブ本体５１
内に軸線方向と直角に設けられた溶湯通路の連通・遮断
が可能となる。

【００１６】溶湯管路４０の最上部付近と最下部には、
それぞれ、大気と連通・遮断自在なストップバルブかま
たはプラグを設けておくことが望ましい。その理由は、
長期休転の際に、溶湯管路４０内の溶湯を外部に排出す
るためである。

【００１７】一方、ゲートバルブ５０のもうひとつの開
口部には、フレキシブル管とこれに接続された固定配管
からなる溶融金属Ｍの戻り管路６０が接続され、保持炉
１０内に浸漬された連通遮断弁７０を経由して保持炉１
０内の溶融金属に連通している。ゲートバルブ５０には
温調ユニット８０Ａによって供給される熱媒体が通過す
る温度調節配管８０ａが備えられる。ゲートバルブ５０
は、図４に示す油圧回路によって制御される。

【００１８】連通遮断弁７０は、上述したポンプ切替弁
３０と同様に、ボデイ３０ａに固設されたボデイ７０ａ
内に戻り管路６０に接続されるポートと保持炉内の溶融
金属に連通するポートを穿設し、その途中に流体圧シリ
ンダ７２の作動により上下方向に昇降する弁棒７４の下
端の弁体７６を昇降してこのポートを連通遮断するよう
構成されている。また、溶湯管路４０や戻り管路６０
は、固定配管は内部に溶融金属を通し外側を熱媒体を通
過させる二重管とし、二重管とするには困難なフレキシ
ブル管は単管としたままその外側をフレキシブルヒータ
８０ｂで加熱保温する。なお、流体圧シリンダ３２と流
体圧シリンダ７２は、通常は油圧シリンダよりも空気圧
シリンダを使用する。

【００１９】一方、制御装置は、パーソナルコンピュー
タで形成されたコントローラと、コントローラとサーボ
モータ２１との中間に接続されたコンバータ、カウンタ
ボード、ＰＩＯボードおよびサーボアンプと、コントロ
ーラ〜ゲートバルブ５０間ならびにコントローラ〜温度
調節装置８０間に配設されたＡＤコンバータ、複数個の
トランスミッタ、熱電対とで構成され、サーボモータ２
１やゲートバルブ５０に操作指令を発振して制御すると
ともに、溶融金属Ｍの温度管理を司る。

【００２０】図４は、ゲートバルブ５０を駆動操作する
油圧系統図で、加圧プランジャ５０ａの動作用の加圧シ
リンダ５０ｂとゲートバルブ５０の全体を昇降させるド
ッキングシリンダ５２の両方に、それぞれ流量調整弁５
４ａ、５４ｂ、電磁弁５６ａ、５６ｂ、減圧弁５８ａ、
５８ｂを介して油圧源５９および油タンク５９ａが油圧
配管で接続される。

【００２１】このように構成された本発明の低融点合金
鋳造装置２００の作動について、図１〜図５を参照しな
がら、以下に順を追って説明する。 まず、ポンプ切替弁３０内の弁体３６を下降限まで下
げ、供給管路４０のポートを閉じ保持炉内と透孔２０ｃ
を繋ぐポートを開いてから、サーボモータ２１を駆動し
てボールネジ機構２２を介して射出ポンプ（給湯ポン
プ）２０Ａのピストン２０ｂを上昇させてシリンダ２０
ａ内に規定量の溶融金属Ｍを吸引し取り込む。このと
き、連通遮断弁７０も弁体７６を下降限まで下げ、戻り
管路６０と保持炉１０内の連通を遮断しておく。

【００２２】次に、ゲートバルブ５０を金型方向に前
進させ、ゲートバルブ５０の先端（上端）を金型キャビ
ティ１１０ａのランナ部へ押圧し、金型１１０にゲート
バルブ５０を密着させる（この工程が、図５のドッキン
グ工程である）。 ゲートバルブ５０の加圧プランジャ５０ａを後退させ
る。 ポンプ切替弁３０の弁体３６を上昇限まで上げ、給湯
ポンプ２０Ａのピストン２０ｂを下げてシリンダ２０ａ
内の溶融金属Ｍを供給管路４０ならびにゲートバルブ５
０を経由して金型キャビティ内へ充填する（図５の射出
工程）。 充填完了後は一定時間サーボモータ２１のトルク制御
を行ない溶融金属の加圧力を制御する（図５の保圧工
程）。

【００２３】金型キャビティのランナ部の未凝固金属
を回収する方法は、連通遮断弁７０を閉じ、ポンプ切替
弁３０の弁体３６を上昇させて供給管路４０と給湯ポン
プ２０を連通し、加圧プランジャ５０ａを下げてピスト
ン２０ｂを上昇して溶湯管路４０に吸引力を働かせて溶
湯管路４０を通じて保持炉１０内へ戻す（図５の未凝固
金属回収工程）。

【００２４】未凝固金属回収工程がタイマアウトした
後は、ゲートバルブ５０の加圧プランジャ５０ａを前進
限まで上昇させ、溶湯管路４０や戻り管路６０にある溶
融金属Ｍがゲートバルブ５０より漏れ出さないようにす
る（図５のゲート遮断工程）。

【００２５】１回のショットが完了し、金型を開いて
製品を取り出したり、次ショットのための離型剤塗布な
どの待時間にも、溶融金属きＭを循環させたいときに
は、ゲートバルブ５０を金型から後退退避させてから、
加圧プランジャ５０ａを前進位置に保持して、溶融金属
Ｍを溶湯管路４０→ゲートバルブ５０→戻り管路６０の
順に保持炉１０内へ流す。なお、において、ピストン
２０ｂが下降限に達して輸送能力がなくなったときに
は、溶融金属Ｍの循環を一時ストップしてと同様な手
順により、ピストン２０ｂを上昇させてシリンダ２０ａ
内に溶融金属Ｍを取り込む。

【００２６】以上説明したように、本発明の低融点合金
鋳造装置２００は、ゲートバルブ５０を使用して、金型
１１０のランナ部にゲートバルブ５０をドッキングさせ
て溶湯を射出したり加圧したり、充填完了後に溶湯通路
を遮断することができる。したがって、従来技術のよう
に、保持炉１０の溶湯液面よりランナ部の高さ位置を高
くしなくとも、ゲートバルブ５０の離脱の際にゲートバ
ルブ先端部から溶湯が漏出することがない。したがっ
て、高さ位置の制約がなく、高さの異なる金型を自由に
変更できる。また、ゲートバルブ５０を固定金型１１０
Ａの下端面に昇降自在の取り付ける構造としたので、ゲ
ートバルブ周辺の省スペース化を図ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の低融点合金
鋳造装置においては、ゲートバルブにより溶湯管路の連
通・遮断が自由自在の実施でき、金型の高さ位置を保持
炉溶湯液面高さに関係なく自由に設定でき、かつ、ゲー
トバルブ周辺の省スペース化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る低融点合金鋳造装置の全
体構成図である。

【図２】本発明の実施例に係るゲートバルブの縦断面図
である。

【図３】図２のＡ−Ａ視の縦断面図である。

【図４】本発明の実施例に係るゲートバルブの油圧回路
図である。

【図５】本発明の実施例に係る射出装置のゲートバルブ
の動作説明図である。

【符号の説明】

１０ 保持炉 １０ａ るつぼ ２０ 給湯ポンプ ２０ａ シリンダ ２０ｂ ピストン ２０ｃ 透孔 ２１ サーボモータ ２２ ボールネジ機構 ２２ａ ボールねじ ２２ｂ ボールナット ３０ ポンプ切替弁 ３０ａ ボデイ ３２ 流体圧シリンダ ３４ 弁棒 ３６ 弁体 ４０ 溶湯管路 ５０ ゲートバルブ ５０ａ 加圧プランジャ（プランジャ） ５０ｂ 加圧シリンダ ５１ バルブ本体 ５２ ドッキングシリンダ ５４ａ、５４ｂ 流量調整弁 ５６ａ、５６ｂ 電磁弁 ５８ａ、５８ｂ 減圧弁 ５９ 油圧源 ５９ａ 油タンク ６０ 戻り管路 ７０ 連通遮断弁 ７２ 流体圧シリンダ ７４ 弁棒 ７６ 弁体 ８０ 温度調節装置 ８０Ａ 温調ユニット ８０ａ 温度調節配管 ８０ｂ フレキシブルヒータ １００ 金型装置 １１０ 金型 １１０ａ 金型キャビティ １２０ ベースブロック １２０ａ ブラケット １２０ｂ 案内ロッド １２０ｃ ブラケット １３０ 可動板 ２００ 低融点合金鋳造装置 Ｍ 溶融金属（溶湯）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 檀浦 貞行 山口県宇部市大字小串字沖の山1980番地 宇部興産株式会社機械・エンジニアリング 事業本部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型締装置と該型締装置によって開閉自在
   な金型装置と該金型装置の金型に設けられた金型キャビ
   ティへ低融点合金を射出し加圧する射出装置と該射出装
   置へ供給する溶湯を貯蔵し加熱・保温する保持炉とを備
   えた低融点合金鋳造装置であって、 該金型装置は、垂直な分割面を接離し該分割面の下部に
   前記金型キャビティに連通する溶湯のランナ部を有する
   横型締竪鋳込型の固定金型および可動金型からなる金型
   を備えるとともに、 該ランナ部の下端に、該射出装置より溶湯管路を経由し
   て供給される溶湯の該ランナ部への連通・遮断を行なう
   ゲートバルブと該ゲートバルブの開閉制御を司る制御装
   置とを備え、 該ゲートバルブは、前記固定金型の下面に着脱自在に接
   合されたベースブロックに固設された油圧シリンダを介
   して、上下方向進退動自在に配設されたことを特徴とす
   る低融点合金鋳造装置。
2. 【請求項２】 ゲートバルブを、竪型円筒形状のバルブ
   本体内に軸方向直角に溶湯通路を形成し、かつ、該溶湯
   通路を横切って円柱形状の加圧プランジャを軸方向進退
   動自在に配設し、該加圧プランジャの前進時に該溶湯通
   路を遮断し該加圧プランジャの後退時に該溶湯通路を連
   通するよう形成してなる請求項１記載の低融点合金鋳造
   装置。