JP2965179B2 - 金型鋳造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金型鋳造装置に係り，特
に，マグネシウム合金のダイカストに適したように給湯
機構が改良された金型鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，鋳込スリーブが係合される金型下
部の鋳込口および上下方向に延在する送湯通路（ランナ
部）を介して該鋳込口に連通された鋳造用キャビティを
有する金型装置と，該鋳込スリーブ内に給湯する給湯装
置と，を備えた金型鋳造装置により鋳造を行うには，鋳
込スリーブ内に溶湯を入れ，この鋳込スリーブを金型底
部の鋳込口に係合させ，次いで射出プランジャを上昇さ
せ，鋳込スリーブ内の溶湯をキャビティに送り込み，射
出するようにする。

【０００３】この鋳込スリーブ内に溶湯を入れる方法と
しては，鋳込スリーブを金型から離反させ，ラドルで注
ぎ込む。ラドルで溶湯を注ぎ込み易くするために，鋳込
スリーブを傾けたり（例えば特公昭５７−２１４１４号
公報第３図），鋳込スリーブを鉛直姿勢としたまま金型
の下方から退避させたり（同号第４図）する。なお，同
号第２図には，鋳込スリーブを下金型にくっつけたまま
下金型を下降させ，下金型の上方からその給湯通路を介
してラドルより溶湯を鋳込スリーブに注ぎ込む方法が示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】鋳込スリーブを金型か
ら離反させ，ラドルにて溶湯を注ぎ込む方法にあって
は，溶湯を鋳込スリーブに注ぎ込んでから実際にキャビ
ティへ射出するまでの時間が長くなる。また，溶湯に異
物が混入し易い。さらに，鋳込スリーブを傾ける場合に
は，鋳込スリーブの上縁一杯にまで溶湯を入れることが
できないので，その分だけ鋳込スリーブを長くする必要
がある。下金型と鋳込スリーブをくっつけたまま下金型
の上方から溶湯を注ぎ込む方法においても，上金型と下
金型とを型締めする間だけ待機せねばならず，射出まで
の時間が長くなる。また，下金型の上面にこぼれた溶湯
が掛かり易いという問題がある。

【０００５】さらに，上記いずれの方法においても，溶
湯が鋳込スリーブに移されるときや，鋳込スリーブが鋳
込口に係合されるまで，溶湯は大気に晒される。このた
め，溶湯が酸化され易く，易酸化性金属（例えばマグネ
シウム，アルミニウムやその合金）の鋳造には不向きで
あるとともに，酸化物の混入により鋳造欠陥が生じるお
それもあった。

【０００６】

【問題を解決するための手段】本発明の金型鋳造装置
は、合わせ面に鋳造用キャビティが形成される可動型と
固定型とを有し、鋳込スリーブが係合される金型下部の
鋳込口および上下方向に延在する送湯通路を介して該鋳
造用キャビティに連通された金型装置と、該鋳込スリー
ブ内に給湯する給湯装置とを備えた金型鋳造装置におい
て、前記固定型に設けられており、前記鋳込口または送
湯通路の内壁面に開口して設けられている水平状態の給
湯通路と、可動型に向かって拡開するテーパ形状になっ
ている該給湯通路の可動型側の前端部まで進退自在と
し、かつ、該キャビティ内に給湯を充填開始するまでに
キャビティ鋳込スリーブ内の空気を不活性ガスに置換可
能な不活性ガスの通路を有するロッドと、該給湯通路の
後側下面を前記給湯装置に連通する導管と、該導管に設
けられた溶湯加熱用ヒータと、前記給湯通路のうち前記
鋳込口または送湯通路の近傍に、前記可動金型に向かっ
て拡開するテーパ形状に設けられた弁座と、前記可動型
に保持されており、駆動装置により該弁座に対し着座方
向に進退される給湯通路開閉用の開閉弁の弁体と、を備
えたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明の金型鋳造装置においては，鋳込スリー
ブを型締めされた金型の鋳込口にくっつけた状態にて，
開閉弁を開弁し，給湯装置から溶湯を金型内の鋳込口ま
たは送湯通路に給湯する。この溶湯は鋳込スリーブ内に
貯まる。所要量の溶湯を給湯した後，開閉弁を閉弁し，
直ちに射出プランジャを上昇させ，溶湯をキャビティに
射出する。このように，本発明の金型鋳造装置では，鋳
込スリーブ内に溶湯を給湯したら，直ちに射出できる。
また，給湯中に溶湯がこぼれることも全くない。さら
に，鋳込スリーブを常に鉛直姿勢とすることもでき，鋳
込スリーブ内に多量の溶湯を注湯でき，鋳込スリーブの
長さも短くて済む。

【０００８】本発明の金型鋳造装置では，溶湯は給湯装
置からキャビティに射出されるまで，一切大気に晒され
ない。このため，酸化され易い金属の鋳造に好適である
とともに，酸化物による鋳造欠陥も防止される。大気に
晒されて爆発しやすいマグネシウム合金のダイカスト用
として極めて有用である。なお，導管にヒータを設けて
あるから，この導管内に残った溶湯は凝固することがな
く，次回の給湯にそのまま供し得る。したがって，注湯
時間を非常に短くすることができる。

【０００９】本発明の金型鋳造装置では，可動型に保持
された弁体が固定型に設けられた弁座に対し着座または
それから離反することにより給湯通路が開閉される。こ
の場合，固定型には弁体を摺動自在に支持する摺動保持
部材が不要であり，この摺動保持部材の摺動面が給湯通
路に臨むこともない。この結果，該給湯通路の密封性が
良好なものとなる。

【００１０】なお，本出願人は，特願平３−９９４５号
において，本発明と類似の鋳造装置を提案している。と
ころが，この先願の鋳造装置においては，溶湯通路に対
し固定型のキャビティと反対側から弁体を差込んで，該
溶湯通路からの溶湯供給の継続を行わせるようにしてい
る。かかる先願の鋳造装置にあっては，弁体と固定型と
の摺動面が溶湯通路に臨むようになるため，該摺動面か
ら溶湯がリークするおそれがあった。本発明は，このよ
うな溶湯のリークを確実に防止するよう改良されてい
る。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して実施例について説明す
る。図１は本発明の実施例に係る金型鋳造装置の縦断面
図，図２以下は給湯通路や開閉弁付近の拡大断面図であ
る。金型装置１は，固定盤２に取付けられた固定金型３
と，固定金型３に対し図の左右方向にトグル機構（図示
略）などにより進退される可動盤４に取付けられた可動
金型５により主として構成されている。この固定金型３
と可動金型５よりなる金型の底面部分には鋳込口６が設
けられ，送湯通路としてのランナ部７を介してキャビテ
ィ８に溶湯を供給可能としている。この鋳込口６には鋳
込スリーブ９の上端が係合可能である。この鋳込スリー
ブ９は射出装置１０の上端部分に設けられており，射出
プランジャ１１が鋳込スリーブ９内に摺動自在に配置さ
れている。この射出プランジャ１１はロッド１２を介し
て図示していない射出シリンダに接続され，射出シリン
ダにより上下動される。鋳込スリーブ９は図１に示す状
態から少し下げて金型２，３から離し，横方向に揺動さ
せまたは水平に移動させて，開口部が金型位置から離れ
た所まで移動させた後，射出スリーブ９内をスプレーに
より掃除したり，潤滑剤を塗布したりすることができ
る。

【００１２】ランナ部７の内周壁面の開口から鋳込口６
内に溶湯を供給するように，鋳込口６と金型外部とが，
固定金型３に設けられた水平状態の給湯通路１３を介し
て連通されている。ただし，水平状態に設けられている
給湯通路１３の内周面は可動金型５側に向けてゆるやか
に拡がっているテーパ状となっており，給湯通路１３内
の溶湯がすべて鋳込口６側へ流れ落ちるようになってい
る。この給湯通路１３のうち鋳込口６の近傍に開閉弁１
４が設けられている。この開閉弁１４は，可動金型５に
向かって拡開するテーパ状の弁座１５と，可動金型５に
進退自在に保持されており，弁座１５に対し着座可能な
弁体１６とを備えている。弁体１６には，可動金型５の
一部に固定されている開閉シリンダ（弁体駆動装置）１
７のピストンロッド１８がねじ込みにより連結されてい
る。１９は弁体摺動用のガイドブッシュである。なお，
シリンダの代わりにソレノイドなどを用いても良い。

【００１３】給湯通路１３は溶湯溜め部ともなるが，こ
の水平状態の給湯通路１３の後側下面には斜め後方に向
けて傾斜している導管２０が取付けられている。導管２
０は，溶湯と接する内面部分がセラミックや耐熱金属
（例えばＳＫＤ６１）製のインナライナ２１となってお
り，このインナライナ２１の外周側に誘導加熱コイル
（インダクションヒータ）２１ａや断熱材２１ｂが設け
られている。なお，固定金型３内の給湯通路１３の回り
にも，セラミックや耐熱金属製のインナライナや誘導加
熱コイルを用いておくこともできる。

【００１４】給湯通路１３に対し給湯し得るように傾斜
した導管２０に続いて設けられている水平な導管２２を
介して給湯装置２３が設置されている。この給湯装置２
３は，溶湯の貯槽２４と，貯槽２４内の湯を圧送するた
めのポンプ装置２５を備えている。このポンプ装置２５
は，ピストン２６が内挿されたシリンダバレル２７と，
ピストン２６を上下動させるためのシリンダ２８とを備
えており，シリンダバレル２７内は通路２９および吸込
口３０を介して貯槽２４内に連通されている。この吸込
口３０を開閉するように弁棒３１が設けられ，この弁棒
３１は弁シリンダ３２により上下動される。バレル２７
内の溶湯は，通路３３と，チェック弁３４を介して前記
導管２２に送給可能とされている。３５は前記導管２２
に設けられたヒータである。

【００１５】固定金型３内において、水平状態の給湯通
路１３の固定盤２側には、ロッド３６が摺動自在に設け
られている。３７は固定盤２の一部に固定したシリンダ
であり、シリンダ３７の作動により、ロッド３６を給湯
通路１３内に出し入れしたり、引込めたりし得るように
なっている。また、ロッド３６内には、図１に図示した
ような通路３８が設けられており、通路３８の後方は連
結具３９を介して図示していない不活性ガス供給源に連
結されており、通路３８の前方はロッド３６の先端付近
の外周面に開口されていて、ロッド３６が給湯通路１３
部まで前進したときに、通路３８の開口部から末広がり
状のテーパ状になっている給湯通路１３の内周面との間
の狭い通路を通ってキャビティ８内に不活性ガスを供給
し得るようになっている。なお、固定金型３の給湯通路
１３の後方のロッド３６摺動面には外気と通じている通
路４６が設けられており、ロッド３６が後退したとき、
給湯通路１３が通路４６を介して外気と通じるようにな
っている。

【００１６】４０は押湯用のピンであり，ピン４０は固
定金型３の一部に取付けられているシリンダ４１によっ
て前後進させられる。４２は押出ピン４３を含む製品押
出装置である。４４は公知の金型ガス抜き装置であり，
金型３，５の分離面に設けたガス抜き通路４５を介して
キャビティ８に連通されている。

【００１７】このように構成された金型鋳造装置におい
て、弁棒３１を上昇させ、この状態でピストン２６を上
昇させると、貯槽２４内の溶湯Ｍはシリンダバレル２７
内に吸込まれる。このとき、通路３３、導管２２部には
チェック弁３４があるので、導管２０、２２内の溶湯Ｍ
が逆流してシリンダバレル２７内に吸込まれることはな
い。つぎに、弁体１６と押湯用のピン４０、製品押出用
の押出ピン４３を所定の位置まで後退させておいた状態
で、図１に示すように型締し、鋳込スリーブ９を金型
３、５の下面にドッキングした状態で、シリンダ３７を
作動させて、図１においてロッド３６を前進させ、ロッ
ド３６内の通路３８の出口を給湯通路１３のテーパ内周
面に面した位置まで移動させ、図示していない開閉弁等
を作動させて、通路３８の出口から不活性ガスを導入
し、キャビティ８や鋳込スリーブ９内の空気を追出して
不活性ガスで満たす。

【００１８】つぎに、吸込口３０を弁棒３１で閉じると
ともに、図２に示すように、前記弁体１６を後退させた
ままの開閉弁１４を開弁したままの状態においてピスト
ン２６を下降させると、シリンダバレル２７内の溶湯Ｍ
は、通路３３、チェック弁３４、導管２２、２０、給湯
通路１３、ランナ部７を経て鋳込口６を経て鋳込スリー
ブ９内に注ぎ込まれる。なお、予め射出プランジャ１１
を上昇限まで上昇させておき、溶湯Ｍの注ぎ込みに伴っ
て徐々に下降させるのが、溶湯の過激な流動、飛散を極
力押さえ、エアの巻込み、溶湯の温度低下を防止するう
えで好ましい。このとき、鋳込スリーブ９内には不活性
ガスが満たされているが、鋳込スリーブ９内に溶湯が落
下して供給されるにしたがって、鋳込スリーブ９内の不
活性ガスは上方のキャビティ８方向に追いやられ、開い
ている金型ガス抜き装置４４から外へ逃げる。また、ポ
ンプ装置２５を停止させれば、内面が少しテーパ状にな
っている給湯通路１３内の溶湯Ｍはすべて鋳込スリーブ
９内に落ち、導管２０内の溶湯は導管２０の最上部まで
みたされた状態で残る。そして、次回の注湯がより短時
間で効率良く行なわれる。

【００１９】鋳込スリーブ９内に十分な量の溶湯Ｍが貯
まった後、ポンプ装置２５の作動を停止させる。なお、
給湯通路１３の内周面はランナ部７に向かって傾斜して
いるので、給湯通路１３内の溶湯はすべて鋳込スリーブ
９内に入る。導管２０内の溶湯は上端面まで入った状態
で残る。つぎに、図４に示すように、弁体１６を弁シー
ル１５に着座させることにより開閉弁１４を閉弁させ、
また、ロッド３６を図４に示す位置まで後退させ、射出
プランジャ１１を上昇させ、溶湯Ｍをキャビティ８内に
射出する。このとき、キャビティ８内には不活性ガスが
充満しているが、溶湯Ｍのキャビティ８への鋳込みによ
り、キャビティ８内の不活性ガスはガス抜き通路４５、
金型ガス抜き装置４４を介して大気へ排出される。勿
論、溶湯が金型ガス抜き装置４４部まで来たら、溶湯の
慣性力または電気的指令により金型ガス抜き装置４４の
弁は閉じ、溶湯が金型ガス抜き装置４４内に入ったり、
外へ吹出すことはない。また、キャビティ８内には空気
はなく不活性ガスがあるだけなので、鋳込時に外に排出
されなかった不活性ガスが溶湯内に少し残っていても、
その不活性ガスは高熱によって反応して無くなり、不活
性ガスが残っていた空間は高圧の溶湯によりつぶされる
ので、溶湯内ひいては鋳込製品内に巣が発生することは
ない。本実施例では、開閉弁１４が設けられているか
ら、この射出圧力によって溶湯Ｍが給湯通路１３や貯槽
２４に向かって逆流することが確実に防止される。ま
た、ロッド３６を後退させて通路４６を給湯通路１３と
連通させているので、万が一、高圧鋳込時に、完全に閉
じているはずの開閉弁１４部に小さなバリが付着してい
た場合のように、何らかの原因で開閉弁１４が完全に閉
じておらず、わずかな隙間があった場合は、溶湯の一部
が給湯通路１３内へ吹出すが、その場合でも、溶湯また
は溶湯吹出しによる気体に加わる力は通路４６を通って
外へ逃がされるので、導管２０内に残っている溶湯に悪
影響を及ぼすことはない。

【００２０】射出時に、溶湯Ｍがキャビティ８内にほぼ
充填された状態でシリンダ４１を作動させ、押湯用のピ
ン４０を前進させて、押湯作用を行なう。射出が終り、
所定時間たってキャビティ７内等の溶湯が凝固、冷却す
れば、型開きを行う。そのとき、シリンダ３７を作動さ
せてロッド３６も同時に前進させ、導管２０の上端部を
ロッド３６でおおった後、通路３８から給湯通路１３内
に不活性ガスまたはエアまたは潤滑剤をスプレーし、給
湯通路１３内をきれいにする。この状態を図５に示す。
その後は、製品取出の終了後、再度型締めし、上記と同
様の手順によって溶湯を鋳込スリーブ９内に供給し、鋳
造を行う。この場合、導管２０、２２内等に残留してい
た溶湯は誘導加熱コイル２１ａ、ヒータ３５等で所要温
度に維持されており、ポンプ圧により直ちに鋳込口６内
に供給されるから、溶湯の供給が極めて迅速である。

【００２１】また，鋳込スリーブ９内に溶湯Ｍを注ぎ込
んだ後，開閉弁１４を閉弁させ，すぐに射出工程に移る
ことができる。したがって，鋳造時間の短縮を図ること
ができるとともに，鋳込スリーブ９内の溶湯の温度が低
下したり，それによって部分的に凝固が生じたりするこ
とが確実に防止されるため，品質の良い鋳造製品を得る
ことができる。

【００２２】さらに，図から明らかなとおり，貯槽２４
内の溶湯は，大気に全く触れることなく鋳込スリーブ９
内に供給されるから，アルミニウムやマグネシウムなど
の酸化され易い金属溶湯であっても酸化を全く生じさせ
ることなく鋳造できる。したがって，酸化され易い金属
の鋳造も全く支障なく行えるとともに，酸化物による鋳
造欠陥の発生も確実に防止され，極めて高品質の鋳造品
を得ることが可能である。

【００２３】本実施例では，弁体１６に水冷などの冷却
機構を組込むことができる。これにより，弁体１６を高
熱から保護することができる。図から明らかなとおり，
本実施例では，給湯通路１３の内周面は拡開するテーパ
状となっている。このため，溶湯の流れを妨げる堰のよ
うな部分がなく，給湯通路１３内の溶湯の流通が円滑で
あり，この部分に溶湯が残ることはない。

【００２４】なお，上記実施例では，可動金型５が横方
向から固定金型３に型締めされ下方から鋳込む横型締竪
鋳込型の金型装置が示されているが，この場合，キャビ
ティ８内の溶湯が凝固した後，可動金型５を固定金型３
から離反させ，凝固品を取出す場合，開閉弁１４よりも
鋳込口６側にあるビスケット部も鋳込製品と一体に取出
すことができる。図から明らかなとおり，本実施例の鋳
込スリーブ９は鋳込時に鋳込口６に接続された鉛直姿勢
とされるため，鋳込スリーブ９内に多量の溶湯Ｍを注湯
でき，鋳込スリーブ９の長さも短くて足りるようにな
る。なお，鋳込時以外に鋳込スリーブ９を少し下降させ
て金型３，５から離し，射出装置１０の下方を中心にし
て傾転させ，鋳込スリーブ９内を清掃することもでき
る。本発明においては，金型は可動型が上下方向に進退
される縦型締型の金型であっても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の金型鋳造装置に
あっては、給湯装置内の溶湯が導管、給湯通路および金
型内の鋳込口を経て鋳込スリーブに供給されるため、給
湯中に溶湯がこぼれることが全くない。さらに、注湯に
際し溶湯が大気に接触しないため、マグネシウムなど極
めて酸化され易い溶湯であっても鋳造することができ、
酸化物による巣発生の鋳造欠陥も防止できる。なお、酸
素等の雰囲気下で鋳込む無孔性ダイカスト法を併用すれ
ば、さらに巣のない良品質の鋳込製品を確実容易に得る
ことができる。また、注湯時間が著しく短く、鋳造サイ
クルの短縮を図ることができるとともに、鋳込まれる溶
湯の温度が十分に高いものとなり、これによっても品質
の良い鋳造品を得ることができる。

【００２６】本発明では，固定金型に設けられた給湯通
路の密閉性が良好であり，この給湯通路からの溶湯のリ
ークが確実に防止される。本発明においては，鋳込スリ
ーブを常に鉛直姿勢とすることができ，鋳込スリーブ内
に多量の溶湯を注湯し，鋳込スリーブの長さを短くする
ことも可能である。なお，給湯装置の導管接続部にチェ
ック弁を設けておくと，溶湯の逆流が確実に防止され
る。なお，導管内に残留する溶湯が，該導管に設けられ
たヒータにより加熱され所要温度に維持されるため，次
回の注湯にそのまま利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る金型鋳造装置の縦断面
図である。

【図２】本発明の実施例の注湯時の状態を示す縦断面図
である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】本発明の実施例の射出時の状態を示す縦断面図
である。

【図５】本発明の実施例の型開時の状態を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１ 金型装置 ３ 固定金型 ５ 可動金型 ６ 鋳込口 ７ ランナ部 ８ キャビティ ９ 鋳込スリーブ １１ 射出プランジャ １３ 給湯通路 １４ 開閉弁 １５ 弁座 １６ 弁体 １７ 開閉シリンダ ２０，２２ 導管 ２３ 給湯装置 ２５ ポンプ装置 ２６ ピストン ３０ 吸込口 ３４ チェック弁 ３５ ヒータ ３６ ロッド ３７ シリンダ ３８ 通路 ４５ 金型ガス抜き装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合わせ面に鋳造用キャビティが形成され
   る可動型と固定型とを有し、鋳込スリーブが係合される
   金型下部の鋳込口および上下方向に延在する送湯通路を
   介して該鋳造用キャビティに連通された金型装置と、 該鋳込スリーブ内に給湯する給湯装置と、 を備えた金型鋳造装置において、 前記固定型に設けられており、前記鋳込口または送湯通
   路の内壁面に開口して設けられている水平状態の給湯通
   路と、可動型に向かって拡開するテーパ形状になっている該給
   湯通路の可動型側の前端部まで進退自在とし、かつ、該
   キャビティ内に給湯を充填開始するまでにキャビティ鋳
   込スリーブ内の空気を不活性ガスに置換可能な不活性ガ
   スの通路を有するロッドと、 該給湯通路の後側下面を前記給湯装置に連通する導管
   と、 該導管に設けられた溶湯加熱用ヒータと、 前記給湯通路のうち前記鋳込口または送湯通路の近傍
   に、前記可動金型に向かって拡開するテーパ形状に設け
   られた弁座と、 前記可動型に保持されており、駆動装置により該弁座に
   対し着座方向に進退される給湯通路開閉用の開閉弁の弁
   体と、 を備えたことを特徴とする金型鋳造装置。