JP6134776B1 - ダイカスト用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】固定型、中間型、可動型からなる３枚型構造の金型で、成形品取り出し時に中間型と可動型とが離れることを防止するためのパーティングロックを備えたダイカスト用金型を提供する。【解決手段】ダイカスト用金型は、可動型５から中間型４に向けて突出して形成された突出ブロック１７と、該突出ブロック１７の側面を切欠いて形成された溝部１８と、中間型４内に配され、突出ブロック１７に向けて延びて先端が溝部１８に係合する係合片１９と、係合片１９を往復運動させる油圧シリンダ２０とを有し、溝部１８は、可動型５に対して近い側及び遠い側の二つの側面を有し、該遠い側の側面１８ａが傾斜して形成され、係合片１９の先端は遠い側の側面１８ａを摺動しながら係合される。【選択図】 図１

Description

本発明はダイカスト鋳造法に適用されるダイカスト用金型に関するものである。

ダイカスト製品を成形する金型は射出スリーブに連結している固定型とこれに対して移動可能な可動型を有している。ダイカスト製品は、この固定型と可動型との間に空間を形成し、この空間に射出スリーブから注湯された溶湯により形成される。すなわち、ダイカスト用金型としては、上述した固定型と可動型とからなる２枚型構造がほとんどである。このような金型で成形した場合には、溶湯を充填するためのランナーの形状で残っているランナー部と成形品を一体のまま金型から取出し、後に成形品とランナー部を分離する。これにより、ダイカスト製品が完成する。

これに対し、自動車用の車輪や椀方形状など、センターゲートを用いダイカスト製品を成形する金型は上記固定型と可動型との間に中間型を有する３枚型構造とすることが多い。この構造の金型では、固定型にランナーが、中間型にピンゲート（ランナーの役割として用いられる場合も含む）が設けられている。ランナーは射出シリンダの溶湯出口と連通するように設けられ、ピンゲートは中間型を貫通して設けられている。固定型と中間型とが接合した際、ランナーとピンゲートとは連通する。溶湯は中間型と可動型との間の隙間に形成された空間に注湯される。溶湯が凝固したら、まず、固定型に対して中間型及び可動型を一体として移動させる。この後露出したランナーに相当する部分であるランナー部を成形品から除去する。次に、中間型に対して可動型を移動させてピンゲート形状のまま残っているピンゲート部が付いた状態の成形品を取出す（ピンゲートの勾配が固定型で細く、製品側で太い場合がこの方法に該当し、樹脂成形品の場合はこの逆が多い）。

上記３枚型構造の金型にはランナー部を除去するまで、可動型と中間型とが離れないようにするためのロック機構（パーティングロック）によりロックされている。中間型と可動型とが離れるタイミングはパーティングロックのロック力と成形品の金型拘束力に依存し変動する。大きなロック力を必要とする金型の場合などは複数のパーティングロックを取り付けて調整する必要があった。

２枚型でも３枚型でも最終的に成形品は可動型に張付いた状態で金型から取出される。３枚型の場合、ランナー部を除去する前に中間型と可動型が僅かでも離れると成形品は可動型と共に移動しようとする。しかし成形品にはランナー部がまだ残っているので成形品の変形、割れ、ピンゲートの破断残り等が発生し、その結果、不良品の発生やマシントラブルが多発し生産性が低下する。

これまで使用しているパーティングロックは樹脂成形用金型に使用されている市販品で、バネなどの力でバーやロッドをロックする種類のものが殆どであった。このような市販品は、ダイカスト鋳造のように、５トン以上もある中間型を高温で使用する環境では耐久性、信頼性に課題がある。また、このロック機構は一定の力が掛かるまでは金型が開かない方向にロックを掛けるが、中間型と可動型を締め付ける力は作用していないので、金型への取付けによっては既にパーティング面にクリアランスが発生している場合が多い（例えとして、緩んだ状態の螺子をロックしても締結は緩んだままの状態に似ている）。これでも鋳造時は型締め力で中間型、可動型及び固定型はクリアランス無く密着しているので溶湯がパーティング面より噴出することは少ないが、型締め力を開放したとたん中間型と可動型は型開きの方向に作用し、僅かな力で開きやすくなる。

樹脂成形用金型に使用しているパーティングロックはダイカスト用の金型に使用するにはロック力が弱い。殆どのパーティングロックは型開きを抑えるためのもので、例え厳密に取り付けても中間型と可動型のパーティング面の隙間をゼロにするものではない。このようなパーティングロックを使用している限り、３枚型構造の金型で容易に不良を低減できるものではない。これら問題を解決するために固定型から中間型が型開きする際、中間型と可動型が開かないようにしたいという要望が高い。このようなパーティングロックは特許文献１のように種々の形状が提案されているが、ダイカスト鋳造品まで考慮するとそのロック力をさらに向上させる必要がある。

特開２００８−１１９９５３号公報

本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、固定型、中間型、可動型からなる３枚型構造の金型で、成形品取り出し時に中間型と可動型とが離れることを防止するためのパーティングロックを備えたダイカスト用金型を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、溶湯を提供するプランジャと接続されるべき固定型と、該固定型と接続及び離間される中間型と、該中間型と接続及び離間される可動型と、前記中間型及び前記可動型が接続された際に前記中間型及び前記可動型との間に隙間として形成されるキャビティと、前記プランジャの接続口として前記固定型に形成された鋳込口と、該鋳込口から前記キャビティに向けて前記固定型及び前記中間型内を通る溶湯経路とを備えたダイカスト用金型において、前記可動型から前記中間型、又は前記中間型から前記可動型に向けて突出して形成された突出ブロックと、該突出ブロックの側面を切欠いて形成された溝部と、前記突出ブロックが突出される前記中間型又は前記可動型内に配され、前記突出ブロックに向けて延びて先端が前記溝部に係合する係合片と、該係合片を往復運動させる油圧シリンダとを有し、前記溝部は、前記突出ブロックの基端となる前記可動型又は前記中間型に対して近い側及び遠い側の二つの側面を有し、該遠い側の側面が傾斜して形成され、前記係合片の先端は前記遠い側の側面を摺動しながら係合されることを特徴とするダイカスト用金型を提供する。

好ましくは、前記係合片は、前記油圧シリンダと連動して往復運動するピストン部と、該ピストン部の先端を範囲が規定されて摺動する先端部とからなる。

本発明によれば、溝部に形成された可動型に対して遠い側の側面が傾斜し、これに係合片の先端が摺動しながら係合するので、中間型と可動型とは互いに密着する方向に力が作用されながら接合される。したがって、固定型、中間型、可動型からなる３枚型構造の金型で、成形品取り出し時に中間型と可動型とが離れることを防止するためのパーティングロックを提供できる。

本発明に係るダイカスト用金型が有するパーティングロックの概略図である。 本発明に係るダイカスト用金型の動作を説明するための概略図である。 本発明に係るダイカスト用金型の動作を説明するための概略図である。 本発明に係るダイカスト用金型の動作を説明するための概略図である。

本発明に係るダイカスト用金型は、図１に示すようなパーティングロック２を備えている。このパーティングロック２について説明する前に、まずはダイカスト用金型１の概要について図２〜図４を参照して説明する。ダイカスト用金型１は、三枚型構造であり、固定型３と、中間型４と、可動型５とを備えている。固定型３は不動であり、溶湯を提供するためのプランジャ６が接続される。具体的には、固定型３には接続口として鋳込口７が形成されていて、この鋳込口７にプランジャ６が差し込まれる。中間型４は固定型３と接続及び離間可能であり、可動型５は中間型４と接続及び離間可能である。図２はこれら固定型３、中間型４、可動型５が互いに接続された状態を示している。

中間型４及び可動型５が接続された際に、中間型４及び可動型５との間に隙間としてキャビティ８が形成されている。このように、中間型４と可動型５とが接続された際に所望のキャビティ８が形成されるように、中間型４と可動型５は所定形状が彫り込まれている。鋳込口７からキャビティ８に向けては、固定型３及び中間型４内を通る溶湯経路９が形成されている。この溶湯経路９は、具体的には固定型３に形成されたランナー１０と、中間型４を貫通するピンゲート１１で形成されている。溶湯経路９は、鋳込口７からランナー１０を通り（必要に応じてランナー１０を分岐する分流子が形成されている場合は分流子を介する）、ランナー１０からピンゲート１１に通じている。そしてピンゲート１１はキャビティ８に通じている。なお、図示したピンゲート１１は成形品側（キャビティ８側）が太いタイプのものである。

ダイカスト鋳造を行う際、鋳造スタート信号により可動型５を固定型３の方向に移動する。この際、可動型５とともに中間型４も移動し、それぞれが接続される。それぞれの固定型３、中間型４、可動型５が完全に型締めされると、パーティングロック２によりロックされる。プランジャ６により供給されてキャビティ８に充填された溶湯が凝固したら、まずは可動型５を中間型４と共に固定型３に対して移動させる（離間させる）。そして、予めセットした位置まで移動したところで停止させる（図３の位置）。このとき、溶湯経路９の途中にあった溶湯も凝固していて、ランナー１０に相当する位置にはランナー部１２が露出することになる（厳密には分流子に相当する部分や鋳込口７に相当するビスケットも露出するが、便宜上ランナー部１２と総称して説明する）。可動型５及び中間型４の移動は、このようなランナー部１２が露出する位置まで行われ、約１００ｍｍあれば十分に露出する。なお、固定型３からはガイドレール１３が突出して設けられていて、中間型４にはこのガイドレール１３を受け入れ可能な孔（不図示）が設けられている。したがって中間型４はこのガイドレール１３に沿って固定型３に対して接続及び離間方向に移動する。

次に図示していないゲートカッターにより、ランナー部１２を切断分離する。これによりランナー部１２は落下して回収される。このランナー部１２の切断分離は、光電管によるランナー部１２の落下とカッターの下限位置の検知で判断される。次に成形品を取り出すために可動型５をさらに移動させる。このとき、パーティングロック２によるロックは解除される。ガイドレール１３はその端部に押え板１４を有している。この押え板１４により、中間型４の移動範囲は規制される。すなわち、可動型５とともに中間型４が一体化して固定型３から離間するように移動した際、中間型４が押え板１４の位置まで来ると、中間型４もこの位置で固定される。この状態で可動型５をさらに離間させると、中間型４と可動型５とが互いに離間する。可動型５が中間型４から離間すると、成形品１５が露出する。可動型５の移動は、この成形品１５を取り出し可能な間隔になるまで行われる（図４の位置）。この状態で、ピンゲート１１に相当する位置に形成されたピンゲート部１６を掴んで成形品１５を取り出す。その後、ピンゲート部１６を成形品１５から除去し、製品が完成する。

このような３枚型構造の金型は、製品内部に湯口が設置できることで、外周に湯口が設置できない製品に有効など、湯口設置の自由度が増すという利点がある。さらに、熱バランスがよくなり、歪が減少し寸法が安定するという利点もある。さらに、充填距離が短くなり（同心円状）、薄肉でも湯廻り不良が減少するという利点がある。さらに、製品内部の厚肉部に湯口を設置でき、ひけ巣発生を防止しやすいという利点もある。また、複数の湯口が設置できることで、１種多数個取りの製品品質を同じにすることができる。また、スライドコアが設置しやすくなるので、型設計の自由度が広がるという利点がある。

上述したように、パーティングロック２は金型同士の接続時、及び離間時にロック及びアンロックされる。図１に示すように、このパーティングロック２は中間型４と可動型５にまたがって形成されている。具体的には、パーティングロック２は可動型５から中間型４に向けて突出して形成された突出ブロック１７を備えている。すなわち、中間型４にはこの突出ブロック１７を受け入れ可能なスペースが設けられていて、突出ブロック１７はこのスペースに収容されている（中間型４と可動型５とが接続時）。この突出ブロック１７は柱形状でもよいし、長尺の直方体形状でもよい。この突出ブロック１７の側面は切欠かれていて、溝部１８が形成されている。一方で、中間型４はその内部を挿通可能な係合片１９を有している。この係合片１９は、中間型４の外側から中間型４の内部を通り、突出ブロック１７に向けて延びている。

中間型４と可動型５とが接続時、係合片１９の先端は溝部１８に係合している。このように係合片１９が溝部１８に係合した状態がロック状態である。アンロック状態では、係合片１９の先端は溝部１８から離間している。係合片１９の往復動作は油圧シリンダ２０により行われる。なお、ロック状態において、中間型４と可動型５との位置関係（係合片１９、より詳しくは後述するピストン部１９ａの位置）を予めコンピュータ等に記憶させておくことで、そこからずれがあった場合は油圧シリンダ２０の不具合や係合片１９又は溝部１８の摩耗等を検知できる。

そして、溝部１８は、可動型５に対して近い側及び遠い側の二つの側面を有している。特に、遠い側の側面１８ａは傾斜して形成されている。具体的には、側面１８ａは溝部１８の上方にいくにつれて側面間の間隔が広がるような勾配を有している。係合片１９の先端もこの側面１８ａの傾斜に合わせた形状になっている。係合片１９が溝部１８内に挿入される際、係合片１９の先端は溝部１８の遠い側の側面１８ａを摺動しながら係合されていく。このため、突出ブロック１７は中間型４側に引張られる。結果として、パーティングロック２をロックすると、可動型５は中間型４側に引張られ、互いの接続が強固となる。これにより、中間型４と可動型５とは互いに密着する方向に力が作用されながら接合される。したがって、固定型３、中間型４、可動型５からなる３枚型構造の金型で、成形品取り出し時に中間型４と可動型５とが離れることを防止できる。なお、突出ブロック１７と係合片１９との関係は上記のような形状に限らず、基本構造としてクランプ式、楔式、ピンブッシュ式など多くの形状、機構が適用可能である。

一方でパーティングロック２をアンロックする場合、その後の工程で可動型５を移動させて中間型４と離間するときの力がロック力を上回ったときに自動的に解除されるのではなく、成形の工程と中間型４の位置を検知し、信号や人為的に油圧力を解除することでアンロックさせることが好ましい。

なお、アンロック時、中間型４と可動型５との間の引き合い力はロック力よりも上回った力がかかっていることが多い（ロックはマシンの型締後に行ったので）。これに対応するため、係合片１９は、油圧シリンダ２０と連動して往復運動するピストン部１９ａと、このピストン部１９ａの先端を範囲が規定されて摺動する先端部１９ｂとで形成することが好ましい。先端部１９ｂは、その摺動範囲が規定されていて（図１の矢印で示すＳ部分）、限界の位置までくるとダイレクトにピストン部１９ａに力が伝わることになる。すなわち、ピストン部１９ａが範囲Ｓを摺動中は先端部１９ｂに何ら力は加わらない。このような先端部１９ｂを設けることで、油圧シリンダ２０にてピストン部１９ａを溝部１８から引き抜く方向に力を加えた際、まずピストン部１９ａは何の抵抗を受けることもなく引き抜き方向に移動する。このとき、先端部１９ｂは相対的に係合片１９の先端側に移動するような形となる。そして先端部１９ｂが限界まで先端位置まで来ると、ピストン部１９ａの引き抜き力がダイレクトに先端部１９ｂに伝わり、係合片１９は溝部１８から引き抜かれる。鋳造工程を経て中間型４と可動型５とが比較的強い力で密着している場合、先端部１９ｂと側面１８ａとの係合力も比較的強い力で密着していることになる。これを最初から油圧シリンダ２０の力で引き抜くよりは、上述したような範囲Ｓだけピストン部１９ａが移動するストロークを形成しておくことで、ピストン部１９ａに勢いをつけることができ、衝撃的に引き抜くことができる。これにより、アンロックを確実なものとすることができる。

なお、本発明の金型１は、その成形方法はダイカストに限定するものではない（ダイカスト法には普通、ＧＦ法、高真空、スクイズ、ＰＦ法も含まれる）。また、溶湯材料はアルミ、マグネシウム、亜鉛である。樹脂であってもよい。また、上記例では可動型に突出ブロック１７の基端があり、突出ブロック１７が中間型４に向けて突出し、係合片１９や油圧シリンダ２０等が中間型４に形成された例を示したが、中間型４と可動型５とを逆にした構成でも本発明は同様の効果を奏する。すなわち、中間型４に突出ブロック１７の基端があり、突出ブロック１７が可動型５に向けて突出し、係合片１９や油圧シリンダ２０等が可動型５に形成されていてもよい。

１：ダイカスト用金型、２：パーティングロック、３：固定型、４：中間型、５：可動型、６：プランジャ、７：鋳込口、８：キャビティ、９：溶湯経路、１０：ランナー、１１：ピンゲート、１２：ランナー部、１３：ガイドレール、１４：押え板、１５：成形品、１６：ピンゲート部、１７：突出ブロック、１８：溝部、１８ａ：溝部の可動型に対して遠い側の側面、１９：係合片、１９ａ：ピストン部、１９ｂ：先端部、２０：油圧シリンダ

Claims (2)

1. 溶湯を提供するプランジャと接続されるべき固定型と、
   該固定型と接続及び離間される中間型と、
   該中間型と接続及び離間される可動型と、
   前記中間型及び前記可動型が接続された際に前記中間型及び前記可動型との間に隙間として形成されるキャビティと、
   前記プランジャの接続口として前記固定型に形成された鋳込口と、
   該鋳込口から前記キャビティに向けて前記固定型及び前記中間型内を通る溶湯経路とを備えたダイカスト用金型において、
   前記可動型から前記中間型、又は前記中間型から前記可動型に向けて突出して形成された突出ブロックと、
   該突出ブロックの側面を切欠いて形成された溝部と、
   前記突出ブロックが突出される前記中間型又は前記可動型内に配され、前記突出ブロックに向けて延びて先端が前記溝部に係合する係合片と、
   該係合片を往復運動させる油圧シリンダとを有し、
   前記溝部は、前記突出ブロックの基端となる前記可動型又は前記中間型に対して近い側及び遠い側の二つの側面を有し、該遠い側の側面が傾斜して形成され、前記係合片の先端は前記遠い側の側面を摺動しながら係合されることを特徴とするダイカスト用金型。
2. 前記係合片は、前記油圧シリンダと連動して往復運動するピストン部と、該ピストン部の先端を範囲が規定されて摺動する先端部とからなることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト用金型。

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