ダイカスト機用の鋳造ユニット
本発明は、鋳造室本体１と鋳造ピストン４とを備ええる、ダイカスト機用の鋳造ユニットであって、鋳造室本体１は、鋳造材料入口８及び鋳造材料出口３を備えた、鋳造材料で充填可能な鋳造室２を有しており、鋳造ピストン４は、鋳造材料を加圧して鋳造材料出口をとおして鋳造室から放出するために鋳造室内で鋳造ピストンの長手方向に前進移動可能であるとともに、後退移動可能であり、後退移動により鋳造材料を鋳造材料入口を介して鋳造室内に供給することができる鋳造ユニットに関する。本発明によれば、鋳造ピストン４は、鋳造室本体１の貫通案内開口５を通って外部から鋳造室２内に延びており、鋳造室内に前進移動させられた鋳造ピストンの外套面４ｂと、鋳造ピストンの長手方向に対して横方向で外套面に対向する鋳造室本体の内壁面１ｃとの間に、鋳造ピストンの外断面ｄが鋳造室本体の内断面Ｄよりも相応に小さいことにより、鋳造室の自由空間領域６が形成される。例えば金属ダイカスト機のために使用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイカスト機内で使用するための鋳造ユニットに関し、鋳造ユニットは鋳造室本体と鋳造ピストンとを含んでいる。鋳造室本体は、鋳造材料入口及び鋳造材料出口を備えた、鋳造材料で充填可能な鋳造室を有している。鋳造ピストンは、鋳造材料を加圧して鋳造材料出口をとおして鋳造室から放出するために鋳造室内で鋳造ピストンの長手方向に前進移動可能であるとともに、後退移動可能であり、前記後退移動により鋳造材料を鋳造材料入口を介して鋳造室内に供給することができる。
【背景技術】
【０００２】
このような鋳造ユニットは典型的には、例えばホットチャンバー又はコールドチャンバー型の適切なダイカスト機内で、金属溶融物を鋳造ピストンの作用によって高速度及び高圧力で鋳造室から金型キャビティ内へ送出するために役立つ。金型キャビティ内では、そのとき金属溶融物の凝固により所望の金属鋳造部品が形成される。鋳造材料、例えば亜鉛、アルミニウム、又はマグネシウムから成る合金、及び製造しようとする鋳造部品に応じて、鋳造ユニットは例えば６００℃及び１０００ｂａｒを上回る金属溶融物の比較的高い温度及び圧力に耐えなければならない。このことはよく知られているように、特別な構造手段を必要とする。
【０００３】
従来型の鋳造ユニットの場合、鋳造ピストンは典型的には摺動ピストンとして形成されている。摺動ピストンは中空円筒状の鋳造室本体内で軸方向に前進移動及び後退移動を行うことができる。その外断面は、鋳造室本体の内断面に一致する。換言すれば、このような摺動ピストンは、鋳造室容積を可変に仕切る、鋳造室の軸方向移動可能な端壁を形成する。このような従来のタイプの鋳造ピストンは、その外断面が鋳造室本体の内断面に一致することによって、鋳造室容積とこのような端面との間を、場合によっては例えばピストン外周面に配置されている割り付けられたシール部材によって支援された状態で密閉している。鋳造ピストンへの力伝達は、鋳造ピストンの、鋳造室とは反対側の端面に設けられた、鋳造ピストンよりも断面が小さいピストン軸を介して行われる。鋳造ピストン軸は、例えば鋳造室本体に設けられた関連する貫通案内開口を通って鋳造室本体から引き出されており、この貫通案内開口は、ピストン軸の横断面に一致する横断面を有しており、ピストン軸の横断面は、鋳造ピストン外断面及び円筒状の鋳造室本体の内断面よりも小さい。
【０００４】
種々の従来型の鋳造ユニットが、例えば独国特許出願公開第１０２００５００９６６９号明細書、同第１９５４４７１６号明細書、及び同第４３１６９２７号明細書、並びに欧州特許第１４８３０７４号明細書に開示されている。
【０００５】
上記タイプの摺動ピストンを有する鋳造ユニットは、いくつかの具体的な技術的難題に直面する。一つの問題点はいわゆる表皮凝固作用である。鋳造室本体のシリンダ壁が比較的低温であることにより、溶融物材料はその内壁で凝固し、そして二次元的な面接触で密着した状態でこの内壁に沿って動く鋳造ピストンの移動を妨げ、もしくは困難にするおそれがある。さらに、鋳造ピストンが後退すると、鋳造材料だけでなく大抵の場合空気も鋳造室内に存在する。この空気は型充填作動時、すなわち鋳造ピストンの前進移動時に再び排出されなければならない。つまりこの空気は溶融物酸化の問題を引き起こすおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の根底を成す技術的課題は、摺動ピストンタイプの従来型の鋳造ユニットの上記難点を取り除くか或いは少なくとも軽減することのできるダイカスト機用の鋳造ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこの課題を、請求項１の特徴を有する鋳造ユニットを提供することによって解決する。この鋳造ユニットでは、鋳造ピストンが、鋳造室本体の貫通案内開口を通って外部から鋳造室内に延びており、鋳造室内に前進移動させられた鋳造ピストンの外套面と、鋳造ピストンの長手方向に対して横方向で前記外套面に対向する鋳造室本体の内壁面との間に、鋳造ピストンの外断面が鋳造室本体の内断面よりも相応に小さいことにより、鋳造室の自由空間領域が形成される。
【発明の効果】
【０００８】
換言すれば、本発明による鋳造ユニットの鋳造ピストンは、鋳造室内への前進移動によって鋳造室容積を適切に低減する押し退けタイプであって、この場合ピストンの外断面が従来型の摺動ピストンの形式に従って全面的に密着した状態で鋳造室本体の内断面に当て付けられることはない。自由空間領域を残しておくことにより、鋳造ピストンの外断面と、鋳造ピストンの長手方向に対して横方向で対向する鋳造室本体の内断面との間の、例えば表皮凝固作用に起因するいかなる摩擦問題も生じない。二次元的な面摩擦接触による摩擦問題は、貫通案内開口の領域に極めて局所的に限定され得る。これは、従来の摺動ピストンタイプにおいて摺動長さ全体に沿って鋳造ピストンの外断面領域と鋳造室本体の内断面領域との間に生じる従来の摩擦問題よりも著しく容易に抑制することができる。必要な場合には、鋳造ピストンと鋳造室仕切り壁との間の案内接触を一次元的線状にだけ、又はゼロ次元的点状にだけ維持することもできる。さらに、鋳造ユニットの本発明によるこの構成は、周囲空気が鋳造室内に不可避的に達することなしに、鋳造室が常に鋳造材料で完全に充填された状態を保つ可能性を比較的容易に提供する。
【０００９】
本発明の別の構成では、鋳造材料入口は、自由空間領域内及び／又は鋳造室の鋳造材料出口内に開口している。このことは結果として、鋳造ピストンが最大限に前進移動しても鋳造室入口が鋳造ピストンによって塞がれないので有利である。従って、鋳造材料は、鋳造ピストンの最大前進移動位置からの後退移動開始時に既に、鋳造材料入口を介して鋳造室内に供給され得る。これとは対照的に、摺動ピストンタイプの従来型の鋳造ユニットの場合には、鋳造材料入口は大抵の場合、前進移動させられた鋳造ピストンによって塞がれ、そして鋳造ピストンがある程度の経路長さだけその最大前進移動から戻されて初めて、鋳造ピストンから解放される。本発明の鋳造ユニットはしたがって、鋳造室内への鋳造材料の一様で均質な供給を可能にし、ひいては望ましくない乱流が発生すること、及び鋳造ピストンの後退移動時に鋳造材料出口をとおして周囲空気が望ましくなく吸い込まれることを回避可能にする。鋳造室はこれにより、常に完全に鋳造材料で充填された状態を容易に保つことができる。
【００１０】
別の構成では、鋳造材料入口、及び／又は鋳造材料入口に割り当てられた鋳造材料供給導管が閉鎖要素を備えており、前記閉鎖要素は、鋳造材料が鋳造材料入口を介して鋳造室から流出するのを防止する。要求及び用途に応じて、これは、それ自体は従来タイプの能動的又は受動的に作用する閉鎖要素、例えば適切な逆止弁であってよい。
【００１１】
本発明の別の構成では、鋳造室本体は中空シリンダを有しており、そして貫通案内開口は中空シリンダの端部に設けられている。このようになっていると、鋳造ピストンは例えば、中空シリンダの長手方向軸線に対して平行なピストンの長手方向軸線を有して、貫通案内開口をとおして鋳造室内で軸方向に延びることができる。別の構成では、鋳造材料出口及び／又は鋳造材料入口は、貫通案内開口に対向する中空シリンダの端部、又は中空シリンダのシリンダ外套面に設けられている。これらの位置決め処置は、鋳造室内に導入されるべき鋳造材料及び鋳造室から加圧されて金型キャビティ内に放出可能な鋳造材料のための好都合な流動特性に貢献することができる。
【００１２】
本発明の別の構成では、鋳造ピストンのための案内スリーブが設けられており、案内スリーブが、貫通案内開口の、鋳造室とは反対側の外側から外に向かって、及び／又は貫通案内開口の、鋳造室に向いた内側から鋳造室内に延びている。この案内スリーブによって、鋳造ピストンはその前進及び後退移動中に付加的に支持及び案内され得る。
【００１３】
本発明の別の構成では、鋳造ピストン貫通案内部を封止するためのシール要素が設けられている。一つの可能な実施例において、シール要素は、貫通案内開口もしくは案内スリーブの、鋳造室の方に向いた内側に配置されている。内側に配置することの利点は、この領域内で凝固作用が生じた場合、鋳造ピストンの前進移動時に、凝固された溶融材料を鋳造室内に問題なく押し込むことができ、鋳造ピストンと鋳造室本体の内壁との間に妨害的な摩擦現象が生じないことである。鋳造ピストンの後退移動時にも、場合によっては貫通案内開口もしくは案内スリーブの内側のシール要素の領域内で凝固する溶融材料が問題を招くことはない。これは、この後退移動が鋳造ピストンの前進移動と異なりほとんど無圧状態で行われ得るという理由からだけでも既に言えることである。それというのも、鋳造室内の鋳造材料は鋳造ピストンの後退移動時には、鋳造ピストンの前進移動時の型充填段階中に生成される圧力ほど高い圧力下にはなく、無圧であるか、又は高くても著しく小さな供給圧力下にあるからである。この供給圧力は鋳造室内への鋳造材料の補給のために任意選択的に使用され得る。
【００１４】
本発明の別の構成では、鋳造ピストンに少なくとも部分的に能動的な温度調節を施すための鋳造ピストン温度調節装置が設けられている。これにより、要求及び用途に応じて、鋳造ピストンの温度に能動的に影響を与えることができる。鋳造ピストンの、その都度鋳造室内に位置する部分は、その場所にある高温鋳造材料による温度の作用を受ける。この手段の構成において、鋳造ピストン温度調節装置は、鋳造ピストンの長さの少なくとも一部に沿った予め規定可能な温度プロファイルに従って、鋳造ピストンを能動的に温度調節できるように構成されている。例えばこれにより、鋳造ピストンに沿った温度勾配をもたらす、鋳造室内の高温鋳造材料の鋳造ピストンに与える温度の影響を適切に部分補償又は完全補償することができる。
【００１５】
本発明の別の構成では、鋳造室に能動的な温度調節を施すための鋳造室温度調節装置が設けられている。このことは例えば、鋳造室内の溶融物凝固作用を予防し、もしくは鋳造室内の鋳造材料の比較的一様な温度分布を達成するために活用することができる。
【００１６】
本発明の別の構成では、鋳造ユニットは環状逃げ溝と逃げ通路とを有している。環状逃げ溝は、貫通案内開口又は案内スリーブの、鋳造ピストンに向き合う内壁に位置し、及び逃げ通路は環状逃げ溝から鋳造室本体の外側へ通じている。例えば摩耗のために、何らかの溶融材料又は他の流体が鋳造ピストンと貫通案内開口もしくは案内スリーブとの間に達すると、これは環状逃げ溝と逃げ通路とを介して、制御された状態で外に向かって導出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の有利な実施例を図面に示し以下に説明する。
【図１】図１は、ダイカスト機用の鋳造ユニットを概略的に示す側面図である。
【図２】図２は、環状逃げ溝と逃げ通路とを備えた鋳造ユニットの変更形を示す、図１に対応する図である。
【図３】図３は、鋳造材料入口が鋳造室の自由空間領域内ではなく鋳造材料出口領域内に開口する鋳造ユニットの変更形を示す、図２に対応する図である。
【図４】図４は、鋳造ピストン案内スリーブが鋳造室から外に向かって延びるのではなく、主として鋳造室内に延びる鋳造ユニットの一変更形を示す、図２に対応する図である。
【図５】図５は、能動的な鋳造室温度調節が行われない鋳造ユニットの一変更形を示す、図４に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に概略的に示された鋳造ユニットは、液状及び部分液状の金属溶融物、例えば錫、亜鉛、鉛、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鋼、又は銅から成る合金、もしくはこれらの金属のうちの複数の金属、複数の金属の混合物、並びに任意選択的には粒子の混和物を含むこのような種類の材料を所属するダイカスト機内で加工するのに特に適している。鋳造ユニットは、要求に応じて、そして特にダイカスト機のタイプに応じて、例えばいわゆる縦型又は横型の鋳造ユニットとして、当該ダイカスト機内に組み込むことができる。鋳造ユニットは鋳造室本体１を有している。鋳造室本体１は図示の例では、中空シリンダ１ａを含んでいて、中空シリンダ１ａの内部は鋳造室２を形成している。図１の右側の端面には、鋳造材料出口３が設けられている。鋳造材料出口３を介して、鋳造材料を鋳造室２から、ここには十分には図示していない従来の形式で、金型キャビティ内に送出することができる。金型キャビティはダイカスト機の固定された金型半体部と可動の金型半体部とから形成され、製造しようとする鋳造部品の輪郭を形成する。
【００１９】
さらに、鋳造ユニットは鋳造ピストン４を保持している。鋳造ピストンは細長い押し退けピストンとして実現されており、鋳造室本体１の貫通案内開口５を通って外部から鋳造室２内へ延びている。図示の例では、貫通案内開口５は、中空円筒状の鋳造室本体１の、鋳造材料出口３に対向する端面に設けられており、しかも鋳造材料出口３と同様に、鋳造室の中空シリンダ１の長手方向軸線１ｂに対して同軸的に設けられている。鋳造ピストン４は、両頭の移動矢印Ｂで示されているように、中空シリンダの長手方向軸線１ｂに整列する長手方向軸線４ａを有して軸線方向に往復移動可能に保持されている。鋳造ピストンは図１において後方終端位置で示されている。
【００２０】
鋳造ピストン４の外径ｄは、少なくとも鋳造室２内に移動可能なもしくは貫通案内開口５を通って移動可能な、鋳造ピストン４の部分にわたって一定であり、貫通案内開口５の直径にほぼ一致する。任意選択的には、鋳造ピストン４のこの部分は僅かに円錐形状を有していてもよい。この場合には、適合するシール部材を調達しなければならない。これに対して、鋳造室の中空シリンダ１ａは、より大きい内径Ｄ、すなわちＤ＞ｄを有しているので、鋳造室内に前進移動させられた鋳造ピストンの部分と、半径方向に対向する鋳造室壁との間に、環状ギャップ６が鋳造室の自由空間領域として残される。この自由空間領域は依然として鋳造室容積の一部である、というのも自由空間領域は鋳造ピストンによっては閉鎖されないからである。換言すれば、図１において破線で示された、推し進められた鋳造ピストン位置４’では、鋳造ピストン４の外套面４ｂと、中空円筒状の鋳造室本体１の内壁面１ｃとは、半径方向の自由空間距離Ｄ−ｄを置いて対向している。このように形成された自由空間環状ギャップ６は運転中には鋳造室２内にある鋳造材料で永続的に充填されている。言うまでもなく、鋳造ピストン４は、鋳造室２内に移動できないその後ろ側部分では、任意の横断面形状、例えば段付き形状又は円錐形状を有することができる。
【００２１】
図示のピストン後方終端位置では、鋳造ピストン４の鋳造室側の端部４ｃは、鋳造室２の貫通案内開口５に対して僅かな距離を置いて位置している。鋳造ピストン４は、この後方終端位置から、所望量の液状又は部分液状の鋳造材料が関連する型充填作動で鋳造室２から金型キャビティ内へ放出される距離だけその都度前進移動され得る。すなわち、放出されるべき鋳造材料の体積は、鋳造ピストン４の、鋳造室２内へ移動させられた部分の体積と同じである。最大で鋳造ピストン４は、その前端部４ｃが鋳造室本体１の内壁の、鋳造材料出口３が位置する端面に達する位置にまで前進移動されることが可能であり、この例の場合のピストン直径ｄは鋳造材料出口３の直径ａよりも大きい。その代わりに、鋳造材料出口３の直径ａをピストン直径ｄよりも大であるように選択することもできる。この場合には、鋳造ピストン４の前端部４ｃは、当該の用途の目的に合っているならば、鋳造材料出口３内に前進移動され得る。鋳造ピストン４の前方終端位置は、この場合、鋳造ピストン４のための従来型の、図示されていない駆動装置の行程によって、又は対応する制限ストッパによって定められるだろう。
【００２２】
鋳造材料は、鋳造材料供給導管７及びそれに付属する鋳造材料入口８を介して鋳造室２に供給することができる。鋳造材料入口８は、中空シリンダ１ａのシリンダ外套面内に形成されている。この結果、鋳造材料入口８は鋳造室２の環状ギャップ形の自由空間領域６内に開口し、これにより、前進移動させられた鋳造ピストン４によって閉鎖されることはない。鋳造材料入口８及び／又は鋳造材料供給導管７は能動的又は受動的に作用する閉鎖要素９を備えている。この閉鎖要素によって、鋳造ピストン４が鋳造室２内に前進移動したときに、鋳造室内に位置する鋳造材料が鋳造材料入口８をとおして逃げることが阻止される。例えば、閉鎖要素９は概略的に示されているように逆止弁として実現されてよい。
【００２３】
貫通案内開口５を通る鋳造ピストン４の貫通案内に封止作用をもたらすために、シール要素１０、例えばシール性ゴムリング又は金属リングが、貫通案内開口５の、鋳造室側の内側に設けられている。シール要素１０は、鋳造室２内の鋳造材料の圧力下で、通過する鋳造ピストン４に密着するように押し付けられ、及び／又は貫通案内開口５内に嵌め込まれるかもしくは挿入されるように、例えば適切に成形されたシールリップ要素として好ましく形成されている。シール要素１０のために、要求に応じて、適切な幾何学的形状を有する弾性的又は非弾性的な構造形態を利用することができる。
【００２４】
軸方向移動可能な鋳造ピストン４を案内するために、ピストン直径ｄに一致するスリーブ内径を有する案内スリーブ１１が設けられている。この案内スリーブ１１は図示の例では、鋳造室本体１の軸方向段部もしくはフランジとして実現されている。同時に、案内スリーブ１１は図示の実施例では、案内スリーブ温度調節装置１２を収容するために役立つ。案内スリーブ温度調節装置１２は、能動的な案内スリーブ温度調節のために役立ち、そして図示のように貫通案内開口５の領域内に軸方向に延びることもできる。温度調節装置１２は案内スリーブ１１内で案内される鋳造ピストン４を温度調節することに貢献することもできる。案内スリーブは例えば、液状又は気体状の温度調節媒体を有するタイプであってよく、前記温度調節媒体は温度調節通路を通して導かれる。これらの温度調節通路は、案内スリーブ１１もしくは貫通案内開口５の対応する部分内で鋳造ピストン４を同軸的に取り囲んでいる。
【００２５】
能動的な鋳造ピストン温度調節のために、図示の実施例において実現されているように、相応の鋳造ピストン温度調節装置１４が設けられてよい。この鋳造ピストン温度調節装置１４は、例えば液状又は気体状の温度調節媒体を有するタイプであり、温度調節媒体は、鋳造ピストン４それ自身の中に延びている一つ以上の温度調節通路１４ａを通して導かれる。図示の実施例において、このことは、温度調節管１５が、この目的で中空シリンダとして実現された鋳造ピストン４の内室１６内に長手方向同軸的に、温度調節管１５と鋳造ピストンの内壁との間に環状ギャップを残しながら挿入されることによって実現されている。環状ギャップが第１の温度調節通路を具現するのに対して、温度調節管１５は第２の温度調節通路を具現する。温度調節媒体は、両温度調節通路のうちの一方を介して、前方の鋳造ピストン領域内まで案内されており、他方の温度調節通路を介して再び後方に向かって導出されることができる。
【００２６】
上記温度調節装置１２，１４は、例えば鋳造室内への鋳造ピストンの前進移動可能な長さの少なくとも一部に沿った予め規定可能な温度プロファイルに従って、鋳造ピストン４もしくは案内スリーブ１１の問題になっている部分を能動的に温度調節するために使用することができる。特にこれにより、要求及び用途に応じて、例えば、ピストン材料の膨張率が局所的に異なることに基づいて貫通案内開口５における鋳造ピストン４の封止を難しくするおそれがある鋳造ピストン４内の高い軸方向温度勾配を生じさせないことを目的として、鋳造室内へ移動可能な鋳造ピストン４の部分に及ぼされる、鋳造室２内の高温鋳造溶融物の温度の影響に抗するように作用することができる。両温度調節装置１２，１４は、鋳造ピストン４及び目的に合う場合には案内スリーブ１１の所望の温度調節を行うというこの目的において、適切に互いに調和されることができる。別の実施例では、両温度調節装置１２，１４のうちの一方だけが設けられてもよい。
【００２７】
さらに、鋳造室温度調節装置１３が設けられている。鋳造室温度調節装置１３によって、鋳造材料入口８及び隣接する鋳造材料供給導管７と、鋳造材料出口３及び隣接する鋳造材料出口導管とを含む鋳造室２を、所望の制御可能な様態で能動的に温度調節することができる。そのために、この温度調節装置１３も例えば液状又は気体状の温度調節媒体を有するタイプであってよい。前記温度調節媒体は、中空シリンダ１ａもしくは鋳造材料供給導管７及び／又は鋳造材料出口導管を同軸的に取り囲む温度調節通路を通して導かれる。従ってこの温度調節装置１３によって、鋳造材料がその都度次の鋳造作動のために供給導管７を介して鋳造室２内に導かれ、その場所で貯えられ、次いで型充填作動において鋳造材料出口３を介して放出されるときに、鋳造材料を著しい温度勾配なしに、比較的一定の温度レベルに保つことができる。必要な場合には、温度調節装置１３は別個に制御可能な複数の温度調節ゾーンもしくは温度調節ユニットに分割されてよい。
【００２８】
構造条件に関する上記説明から明らかなように、図示の鋳造ユニットの場合、鋳造ピストン４は純然たる押し退けピストンとして作用する。鋳造室２内へのこの押し退けピストンの前進が、通常のように高速度及び高圧力のもとで鋳造室２から金型キャビティ内へ放出されるべき溶融物の量を決定する。鋳造ピストン４は無支持の状態で鋳造室２内へ移動し、この場合その外套面を鋳造室本体１のシリンダ内壁に面状に沿って導くことはない。従来の摺動ピストンタイプの鋳造ユニットに内在するような、鋳造ピストンと鋳造室壁との間の対応する滑り面に生じる妨害的な摩擦作用は、押し退けピストンタイプのこの鋳造ユニットでは原理的に発生しない。
【００２９】
さらに、型充填作動終了後の鋳造ピストン４の後退移動時に、空気が鋳造室２内に達することを比較的容易に回避することができる。それというのも、前進移動させられた鋳造ピストン４が鋳造材料入口８を閉鎖しないので、鋳造ピストン４が後退移動するとすぐに鋳造材料は、供給導管７を介して、そして次いで開いた閉鎖要素９を介して鋳造室２内に補給され得るからである。鋳造材料のこの導入は、例えばほぼ無圧で又は僅かな正圧で行われ、いずれの場合にも、例えば鋳造材料入口３を介した空気の吸引を必要に応じて回避することができる。補給はさらに、その都度の鋳造サイクルの終わり近くに、鋳造材料凝固の結果として、空気の吸引を阻止する閉鎖栓を鋳造材料出口に形成することにより改善することができる。
【００３０】
ここに実現された押し退けピストン原理は、型充填を生じさせるための、高圧力の形成及び高速度による鋳造ピストン４の移動を容易にし、その時閉じられた閉鎖要素９が鋳造材料入口８を閉じたままにするので、鋳造ピストン４によって押し退けられた鋳造材料は鋳造材料出口３だけを通って鋳造室２から、金型キャビティを充填するために出て行く。さらに本発明による鋳造ピストン構造の利点は、ピストン潤滑剤が必要とならず、その結果、対応する残滓が製造済鋳造部品に発生しないことである。
【００３１】
図２〜５は、図１の鋳造ユニットの種々異なる有利な変更形を示している。理解を容易にするために、同一又は機能的に同等の要素に対しては同じ符号を用い、この点に関しては図１の鋳造ユニットの上記実施態様を参照することができる。
【００３２】
図２に示された鋳造ユニットは、図１の鋳造ユニットに加えて、環状逃げ溝１７と、それに割り当てられた逃げ通路１８とを有している。環状逃げ溝１７は、この例では案内スリーブ１１の内壁に円環状に形成され、正確に言うと鋳造室本体１の貫通案内開口５と、案内スリーブ１１の軸方向の外端との間の軸方向高さに形成されている。逃げ通路１８は環状逃げ溝１７から外方へ、すなわち鋳造室１の外側の外部空間内に通じている。このために、逃げ通路１８は、例えば案内スリーブ１１の壁を通る半径方向孔として形成されている。
【００３３】
環状逃げ溝１７は逃げ通路１８と共に漏出物導出手段を形成することにより、例えば鋳造ピストン４の外側、シール要素１０、及び／又は貫通案内開口５の内側もしくは案内スリーブ１１の内側に生じる摩耗現象に基づいて、場合によっては鋳造ピストン４と貫通案内開口５との間の間隙内に望ましくない形で侵入する何らかの材料、例えば溶融材料を制御された状態で導出することができる。
【００３４】
図３に示された鋳造ユニットが図１及び２の鋳造ユニットと異なっているのは、鋳造材料入口８が自由空間領域６内に開口するのではなく、鋳造室２の鋳造材料出口３の領域内に開口している点である。鋳造材料入口８のこの配置も、鋳造材料入口８が、前進移動する鋳造ピストン４によって閉鎖されないことを保証する。また、その他の点では、図１及び２の実施例に関して上述した特徴及び利点が、図３の鋳造ユニットにも同様に当てはまる。
【００３５】
図４に示された鋳造ユニットが図１及び２の鋳造ユニットと異なっているのは、鋳造ピストン４の支持された案内のために、案内スリーブ１１’が形成されており、案内スリーブ１１’は、この場合主として鋳造室２内に突入する、すなわち鋳造ピストン４と鋳造室内壁１ｃとの間に残された自由空間領域６内に突入する、予め規定可能な軸方向の案内スリーブ長さを有している点である。シール要素１０はこの例において、この案内スリーブ１１’の内端部の領域内に配置され、もしくはこの領域内に挿入されている。鋳造ユニットのこの変更形においても任意選択的に設けることができる逃げ溝１７及び逃げ通路１８は、本来の鋳造室の中空シリンダ１ａから外方へ向かう、鋳造ピストン４の案内スリーブ支持部の比較的短い軸方向部分の領域内に配置される。
【００３６】
実施例のこの変更形において、案内スリーブ１１’の大部分が、鋳造室２内に位置しており、従って稼働中にその場所に存在する溶融材料によって加熱されることができるので、図１〜３に示されているような案内スリーブ温度調節装置１２は任意選択的には省略することができる。
【００３７】
図５に示された鋳造ユニットは、この場合能動的な鋳造ピストン温度調節のための温度調節装置１３が設けられていないことを除けば、図４の鋳造ユニットに同じである。この鋳造ユニットは、例えば鋳造室２の能動的な加熱を必要としない用途に適している。この変更形は例えば、鋳造ユニット全体が溶融浴中に浸されていて、鋳造ユニットが高温の溶融材料を介して受動的に加熱される、すなわち高温の液状溶融材料が鋳造室２もしくは鋳造室本体１を取り囲み、これを外側から高温に保つようになっている用途のために利用することができる。加えて、図示された他の実施例の場合にも当てはまるように、鋳造材料入口８を経由して溶融浴から鋳造室２内へ導入された溶融材料は、鋳造室２を内部から高温に保つことができる。
【００３８】
言うまでもなく、図２〜５の変更形に関して述べた種々異なる改変を別の形式で組み合わせた、本発明による鋳造ユニットの更なる変更形が可能である。例えば全ての事例において、環状逃げ溝１７は逃げ通路１８とともに任意選択的には設けられていてもいなくてもよい。この場合、環状逃げ溝１７は、上述の円形形状の代わりに、例えばらせん状に巻かれた輪郭を有していてもよい。図３に示されたような、鋳造材料出口３の領域内への鋳造材料入口８の開口は、図４及び５の変更形にも設けられてよい。さらに、図５に示された、能動的には加熱されない鋳造室２を備えた変更形において、主として鋳造室２内に面している図示の案内スリーブ１１’の代わりに、図１〜３の変更形の案内スリーブ１１のように、主として外部に面している案内スリーブが設けられてよい。
【００３９】
さらに、本発明が図示の、もしくは上述の実施例に限定されないことは言うまでもない。つまり本発明の他の実施例において、更なる改変を加えることができ、例えば円形でない横断面及び適切に形成された貫通案内開口を備えた鋳造ピストンを有することができ、及び／又は、案内スリーブは、鋳造室本体とは別個の構成要素として、場合によっては、鋳造室本体に組み付けられた構成要素として実現することができる。本発明の更なる実施例において、鋳造材料入口及び鋳造材料出口は、図示の実施例におけるこれらの位置を交換することができ、或いは、任意の他の位置で鋳造室内に開口することができる。鋳造ピストンは対応する実施例において、鋳造材料出口及び／又は鋳造材料入口の長手方向に対して横方向に鋳造室内で延びることができる。上述の温度調節装置１２，１３，１４のそれぞれに関して、上述のもの以外に、この用途の当業者によく知られている他のいずれの構造タイプも使用可能であり、加熱装置の場合には、例えば電気的な加熱要素を備えた電気的な加熱装置を使用することもできる。
【００４０】
図示の例において、自由空間領域は、周方向で連続した環状ギャップとして形成されている。すなわち鋳造ピストンは鋳造室２内で支持なしに自由に移動する。別の実施例では、鋳造室内部で鋳造ピストンの点状又は線状の案内部材が設けられてもよい。すなわち、このような実施例では、鋳造ピストンの外套面は一つ以上の線接触部材に沿って、及び／又は一つ以上の点接触部材に沿って、鋳造ピストンの移動方向に対して横方向に対向する鋳造室の仕切り壁に当て付けられる。これらの場合、鋳造ピストンと鋳造室仕切り壁との間にある程度の摩擦が依然として生じはするが、一次元的線接触だけ又はゼロ次元的点接触だけしか存在しないことによって、鋳造ピストンの外套面が二次元摩擦接触面によって対向する鋳造室壁に全面的に当て付けられる摺動ピストンタイプの従来例におけるよりも摩擦は小さくなる。このように、図示された実施例は、線接触の意味において改変されて、例えば中空シリンダ内壁１ｃ又は鋳造ピストン外套面４ｂが、周面に分配されて配置された、軸方向構成要素とともに延びる案内隆条を備え、これらの案内隆条が鋳造室２内部で鋳造ピストン４をその軸方向移動に際して案内するように保持するようにすることもできる。これらの案内隆条はこの場合、環状ギャップ自由空間６を複数の適切なセグメントに分割する。
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイカスト機内で使用するための鋳造ユニットに関し、鋳造ユニットは鋳造室本体と鋳造ピストンとを含んでいる。鋳造室本体は、鋳造材料入口及び鋳造材料出口を備えた、鋳造材料で充填可能な鋳造室を有している。鋳造ピストンは、鋳造材料を加圧して鋳造材料出口をとおして鋳造室から放出するために鋳造室内で鋳造ピストンの長手方向に前進移動可能であるとともに、後退移動可能であり、前記後退移動により鋳造材料を鋳造材料入口を介して鋳造室内に供給することができる。
【背景技術】
【０００２】
このような鋳造ユニットは典型的には、例えばホットチャンバー又はコールドチャンバー型の適切なダイカスト機内で、金属溶融物を鋳造ピストンの作用によって高速度及び高圧力で鋳造室から金型キャビティ内へ送出するために役立つ。金型キャビティ内では、そのとき金属溶融物の凝固により所望の金属鋳造部品が形成される。鋳造材料、例えば亜鉛、アルミニウム、又はマグネシウムから成る合金、及び製造しようとする鋳造部品に応じて、鋳造ユニットは例えば６００℃及び１０００ｂａｒを上回る金属溶融物の比較的高い温度及び圧力に耐えなければならない。このことはよく知られているように、特別な構造手段を必要とする。
【０００３】
従来型の鋳造ユニットの場合、鋳造ピストンは典型的には摺動ピストンとして形成されている。摺動ピストンは中空円筒状の鋳造室本体内で軸方向に前進移動及び後退移動を行うことができる。その外断面は、鋳造室本体の内断面に一致する。換言すれば、このような摺動ピストンは、鋳造室容積を可変に仕切る、鋳造室の軸方向移動可能な端壁を形成する。このような従来のタイプの鋳造ピストンは、その外断面が鋳造室本体の内断面に一致することによって、鋳造室容積とこのような端面との間を、場合によっては例えばピストン外周面に配置されている割り付けられたシール部材によって支援された状態で密閉している。鋳造ピストンへの力伝達は、鋳造ピストンの、鋳造室とは反対側の端面に設けられた、鋳造ピストンよりも断面が小さいピストン軸を介して行われる。鋳造ピストン軸は、例えば鋳造室本体に設けられた関連する貫通案内開口を通って鋳造室本体から引き出されており、この貫通案内開口は、ピストン軸の横断面に一致する横断面を有しており、ピストン軸の横断面は、鋳造ピストン外断面及び円筒状の鋳造室本体の内断面よりも小さい。
【０００４】
種々の従来型の鋳造ユニットが、例えば独国特許出願公開第１０２００５００９６６９号明細書、同第１９５４４７１６号明細書、及び同第４３１６９２７号明細書、並びに欧州特許第１４８３０７４号明細書に開示されている。
【０００５】
上記タイプの摺動ピストンを有する鋳造ユニットは、いくつかの具体的な技術的難題に直面する。一つの問題点はいわゆる表皮凝固作用である。鋳造室本体のシリンダ壁が比較的低温であることにより、溶融物材料はその内壁で凝固し、そして二次元的な面接触で密着した状態でこの内壁に沿って動く鋳造ピストンの移動を妨げ、もしくは困難にするおそれがある。さらに、鋳造ピストンが後退すると、鋳造材料だけでなく大抵の場合空気も鋳造室内に存在する。この空気は型充填作動時、すなわち鋳造ピストンの前進移動時に再び排出されなければならない。つまりこの空気は溶融物酸化の問題を引き起こすおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の根底を成す技術的課題は、摺動ピストンタイプの従来型の鋳造ユニットの上記難点を取り除くか或いは少なくとも軽減することのできるダイカスト機用の鋳造ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこの課題を、請求項１の特徴を有する鋳造ユニットを提供することによって解決する。この鋳造ユニットでは、鋳造ピストンが、鋳造室本体の貫通案内開口を通って外部から鋳造室内に延びており、鋳造室内に前進移動させられた鋳造ピストンの外套面と、鋳造ピストンの長手方向に対して横方向で前記外套面に対向する鋳造室本体の内壁面との間に、鋳造ピストンの外断面が鋳造室本体の内断面よりも相応に小さいことにより、鋳造室の自由空間領域が形成される。
【発明の効果】
【０００８】
換言すれば、本発明による鋳造ユニットの鋳造ピストンは、鋳造室内への前進移動によって鋳造室容積を適切に低減する押し退けタイプであって、この場合ピストンの外断面が従来型の摺動ピストンの形式に従って全面的に密着した状態で鋳造室本体の内断面に当て付けられることはない。自由空間領域を残しておくことにより、鋳造ピストンの外断面と、鋳造ピストンの長手方向に対して横方向で対向する鋳造室本体の内断面との間の、例えば表皮凝固作用に起因するいかなる摩擦問題も生じない。二次元的な面摩擦接触による摩擦問題は、貫通案内開口の領域に極めて局所的に限定され得る。これは、従来の摺動ピストンタイプにおいて摺動長さ全体に沿って鋳造ピストンの外断面領域と鋳造室本体の内断面領域との間に生じる従来の摩擦問題よりも著しく容易に抑制することができる。必要な場合には、鋳造ピストンと鋳造室仕切り壁との間の案内接触を一次元的線状にだけ、又はゼロ次元的点状にだけ維持することもできる。さらに、鋳造ユニットの本発明によるこの構成は、周囲空気が鋳造室内に不可避的に達することなしに、鋳造室が常に鋳造材料で完全に充填された状態を保つ可能性を比較的容易に提供する。
【０００９】
本発明の別の構成では、鋳造材料入口は、自由空間領域内及び／又は鋳造室の鋳造材料出口内に開口している。このことは結果として、鋳造ピストンが最大限に前進移動しても鋳造室入口が鋳造ピストンによって塞がれないので有利である。従って、鋳造材料は、鋳造ピストンの最大前進移動位置からの後退移動開始時に既に、鋳造材料入口を介して鋳造室内に供給され得る。これとは対照的に、摺動ピストンタイプの従来型の鋳造ユニットの場合には、鋳造材料入口は大抵の場合、前進移動させられた鋳造ピストンによって塞がれ、そして鋳造ピストンがある程度の経路長さだけその最大前進移動から戻されて初めて、鋳造ピストンから解放される。本発明の鋳造ユニットはしたがって、鋳造室内への鋳造材料の一様で均質な供給を可能にし、ひいては望ましくない乱流が発生すること、及び鋳造ピストンの後退移動時に鋳造材料出口をとおして周囲空気が望ましくなく吸い込まれることを回避可能にする。鋳造室はこれにより、常に完全に鋳造材料で充填された状態を容易に保つことができる。
【００１０】
別の構成では、鋳造材料入口、及び／又は鋳造材料入口に割り当てられた鋳造材料供給導管が閉鎖要素を備えており、前記閉鎖要素は、鋳造材料が鋳造材料入口を介して鋳造室から流出するのを防止する。要求及び用途に応じて、これは、それ自体は従来タイプの能動的又は受動的に作用する閉鎖要素、例えば適切な逆止弁であってよい。
【００１１】
本発明の別の構成では、鋳造室本体は中空シリンダを有しており、そして貫通案内開口は中空シリンダの端部に設けられている。このようになっていると、鋳造ピストンは例えば、中空シリンダの長手方向軸線に対して平行なピストンの長手方向軸線を有して、貫通案内開口をとおして鋳造室内で軸方向に延びることができる。別の構成では、鋳造材料出口及び／又は鋳造材料入口は、貫通案内開口に対向する中空シリンダの端部、又は中空シリンダのシリンダ外套面に設けられている。これらの位置決め処置は、鋳造室内に導入されるべき鋳造材料及び鋳造室から加圧されて金型キャビティ内に放出可能な鋳造材料のための好都合な流動特性に貢献することができる。
【００１２】
本発明の別の構成では、鋳造ピストンのための案内スリーブが設けられており、案内スリーブが、貫通案内開口の、鋳造室とは反対側の外側から外に向かって、及び／又は貫通案内開口の、鋳造室に向いた内側から鋳造室内に延びている。この案内スリーブによって、鋳造ピストンはその前進及び後退移動中に付加的に支持及び案内され得る。
【００１３】
本発明の別の構成では、鋳造ピストン貫通案内部を封止するためのシール要素が設けられている。一つの可能な実施例において、シール要素は、貫通案内開口もしくは案内スリーブの、鋳造室の方に向いた内側に配置されている。内側に配置することの利点は、この領域内で凝固作用が生じた場合、鋳造ピストンの前進移動時に、凝固された溶融材料を鋳造室内に問題なく押し込むことができ、鋳造ピストンと鋳造室本体の内壁との間に妨害的な摩擦現象が生じないことである。鋳造ピストンの後退移動時にも、場合によっては貫通案内開口もしくは案内スリーブの内側のシール要素の領域内で凝固する溶融材料が問題を招くことはない。これは、この後退移動が鋳造ピストンの前進移動と異なりほとんど無圧状態で行われ得るという理由からだけでも既に言えることである。それというのも、鋳造室内の鋳造材料は鋳造ピストンの後退移動時には、鋳造ピストンの前進移動時の型充填段階中に生成される圧力ほど高い圧力下にはなく、無圧であるか、又は高くても著しく小さな供給圧力下にあるからである。この供給圧力は鋳造室内への鋳造材料の補給のために任意選択的に使用され得る。
【００１４】
本発明の別の構成では、鋳造ピストンに少なくとも部分的に能動的な温度調節を施すための鋳造ピストン温度調節装置が設けられている。これにより、要求及び用途に応じて、鋳造ピストンの温度に能動的に影響を与えることができる。鋳造ピストンの、その都度鋳造室内に位置する部分は、その場所にある高温鋳造材料による温度の作用を受ける。この手段の構成において、鋳造ピストン温度調節装置は、鋳造ピストンの長さの少なくとも一部に沿った予め規定可能な温度プロファイルに従って、鋳造ピストンを能動的に温度調節できるように構成されている。例えばこれにより、鋳造ピストンに沿った温度勾配をもたらす、鋳造室内の高温鋳造材料の鋳造ピストンに与える温度の影響を適切に部分補償又は完全補償することができる。
【００１５】
本発明の別の構成では、鋳造室に能動的な温度調節を施すための鋳造室温度調節装置が設けられている。このことは例えば、鋳造室内の溶融物凝固作用を予防し、もしくは鋳造室内の鋳造材料の比較的一様な温度分布を達成するために活用することができる。
【００１６】
本発明の別の構成では、鋳造ユニットは環状逃げ溝と逃げ通路とを有している。環状逃げ溝は、貫通案内開口又は案内スリーブの、鋳造ピストンに向き合う内壁に位置し、及び逃げ通路は環状逃げ溝から鋳造室本体の外側へ通じている。例えば摩耗のために、何らかの溶融材料又は他の流体が鋳造ピストンと貫通案内開口もしくは案内スリーブとの間に達すると、これは環状逃げ溝と逃げ通路とを介して、制御された状態で外に向かって導出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の有利な実施例を図面に示し以下に説明する。
【図１】図１は、ダイカスト機用の鋳造ユニットを概略的に示す側面図である。
【図２】図２は、環状逃げ溝と逃げ通路とを備えた鋳造ユニットの変更形を示す、図１に対応する図である。
【図３】図３は、鋳造材料入口が鋳造室の自由空間領域内ではなく鋳造材料出口領域内に開口する鋳造ユニットの変更形を示す、図２に対応する図である。
【図４】図４は、鋳造ピストン案内スリーブが鋳造室から外に向かって延びるのではなく、主として鋳造室内に延びる鋳造ユニットの一変更形を示す、図２に対応する図である。
【図５】図５は、能動的な鋳造室温度調節が行われない鋳造ユニットの一変更形を示す、図４に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に概略的に示された鋳造ユニットは、液状及び部分液状の金属溶融物、例えば錫、亜鉛、鉛、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鋼、又は銅から成る合金、もしくはこれらの金属のうちの複数の金属、複数の金属の混合物、並びに任意選択的には粒子の混和物を含むこのような種類の材料を所属するダイカスト機内で加工するのに特に適している。鋳造ユニットは、要求に応じて、そして特にダイカスト機のタイプに応じて、例えばいわゆる縦型又は横型の鋳造ユニットとして、当該ダイカスト機内に組み込むことができる。鋳造ユニットは鋳造室本体１を有している。鋳造室本体１は図示の例では、中空シリンダ１ａを含んでいて、中空シリンダ１ａの内部は鋳造室２を形成している。図１の右側の端面には、鋳造材料出口３が設けられている。鋳造材料出口３を介して、鋳造材料を鋳造室２から、ここには十分には図示していない従来の形式で、金型キャビティ内に送出することができる。金型キャビティはダイカスト機の固定された金型半体部と可動の金型半体部とから形成され、製造しようとする鋳造部品の輪郭を形成する。
【００１９】
さらに、鋳造ユニットは鋳造ピストン４を保持している。鋳造ピストンは細長い押し退けピストンとして実現されており、鋳造室本体１の貫通案内開口５を通って外部から鋳造室２内へ延びている。図示の例では、貫通案内開口５は、中空円筒状の鋳造室本体１の、鋳造材料出口３に対向する端面に設けられており、しかも鋳造材料出口３と同様に、鋳造室の中空シリンダ１の長手方向軸線１ｂに対して同軸的に設けられている。鋳造ピストン４は、両頭の移動矢印Ｂで示されているように、中空シリンダの長手方向軸線１ｂに整列する長手方向軸線４ａを有して軸線方向に往復移動可能に保持されている。鋳造ピストンは図１において後方終端位置で示されている。
【００２０】
鋳造ピストン４の外径ｄは、少なくとも鋳造室２内に移動可能なもしくは貫通案内開口５を通って移動可能な、鋳造ピストン４の部分にわたって一定であり、貫通案内開口５の直径にほぼ一致する。任意選択的には、鋳造ピストン４のこの部分は僅かに円錐形状を有していてもよい。この場合には、適合するシール部材を調達しなければならない。これに対して、鋳造室の中空シリンダ１ａは、より大きい内径Ｄ、すなわちＤ＞ｄを有しているので、鋳造室内に前進移動させられた鋳造ピストンの部分と、半径方向に対向する鋳造室壁との間に、環状ギャップ６が鋳造室の自由空間領域として残される。この自由空間領域は依然として鋳造室容積の一部である、というのも自由空間領域は鋳造ピストンによっては閉鎖されないからである。換言すれば、図１において破線で示された、推し進められた鋳造ピストン位置４’では、鋳造ピストン４の外套面４ｂと、中空円筒状の鋳造室本体１の内壁面１ｃとは、半径方向の自由空間距離Ｄ−ｄを置いて対向している。このように形成された自由空間環状ギャップ６は運転中には鋳造室２内にある鋳造材料で永続的に充填されている。言うまでもなく、鋳造ピストン４は、鋳造室２内に移動できないその後ろ側部分では、任意の横断面形状、例えば段付き形状又は円錐形状を有することができる。
【００２１】
図示のピストン後方終端位置では、鋳造ピストン４の鋳造室側の端部４ｃは、鋳造室２の貫通案内開口５に対して僅かな距離を置いて位置している。鋳造ピストン４は、この後方終端位置から、所望量の液状又は部分液状の鋳造材料が関連する型充填作動で鋳造室２から金型キャビティ内へ放出される距離だけその都度前進移動され得る。すなわち、放出されるべき鋳造材料の体積は、鋳造ピストン４の、鋳造室２内へ移動させられた部分の体積と同じである。最大で鋳造ピストン４は、その前端部４ｃが鋳造室本体１の内壁の、鋳造材料出口３が位置する端面に達する位置にまで前進移動されることが可能であり、この例の場合のピストン直径ｄは鋳造材料出口３の直径ａよりも大きい。その代わりに、鋳造材料出口３の直径ａをピストン直径ｄよりも大であるように選択することもできる。この場合には、鋳造ピストン４の前端部４ｃは、当該の用途の目的に合っているならば、鋳造材料出口３内に前進移動され得る。鋳造ピストン４の前方終端位置は、この場合、鋳造ピストン４のための従来型の、図示されていない駆動装置の行程によって、又は対応する制限ストッパによって定められるだろう。
【００２２】
鋳造材料は、鋳造材料供給導管７及びそれに付属する鋳造材料入口８を介して鋳造室２に供給することができる。鋳造材料入口８は、中空シリンダ１ａのシリンダ外套面内に形成されている。この結果、鋳造材料入口８は鋳造室２の環状ギャップ形の自由空間領域６内に開口し、これにより、前進移動させられた鋳造ピストン４によって閉鎖されることはない。鋳造材料入口８及び／又は鋳造材料供給導管７は能動的又は受動的に作用する閉鎖要素９を備えている。この閉鎖要素によって、鋳造ピストン４が鋳造室２内に前進移動したときに、鋳造室内に位置する鋳造材料が鋳造材料入口８をとおして逃げることが阻止される。例えば、閉鎖要素９は概略的に示されているように逆止弁として実現されてよい。
【００２３】
貫通案内開口５を通る鋳造ピストン４の貫通案内に封止作用をもたらすために、シール要素１０、例えばシール性ゴムリング又は金属リングが、貫通案内開口５の、鋳造室側の内側に設けられている。シール要素１０は、鋳造室２内の鋳造材料の圧力下で、通過する鋳造ピストン４に密着するように押し付けられ、及び／又は貫通案内開口５内に嵌め込まれるかもしくは挿入されるように、例えば適切に成形されたシールリップ要素として好ましく形成されている。シール要素１０のために、要求に応じて、適切な幾何学的形状を有する弾性的又は非弾性的な構造形態を利用することができる。
【００２４】
軸方向移動可能な鋳造ピストン４を案内するために、ピストン直径ｄに一致するスリーブ内径を有する案内スリーブ１１が設けられている。この案内スリーブ１１は図示の例では、鋳造室本体１の軸方向段部もしくはフランジとして実現されている。同時に、案内スリーブ１１は図示の実施例では、案内スリーブ温度調節装置１２を収容するために役立つ。案内スリーブ温度調節装置１２は、能動的な案内スリーブ温度調節のために役立ち、そして図示のように貫通案内開口５の領域内に軸方向に延びることもできる。温度調節装置１２は案内スリーブ１１内で案内される鋳造ピストン４を温度調節することに貢献することもできる。案内スリーブは例えば、液状又は気体状の温度調節媒体を有するタイプであってよく、前記温度調節媒体は温度調節通路を通して導かれる。これらの温度調節通路は、案内スリーブ１１もしくは貫通案内開口５の対応する部分内で鋳造ピストン４を同軸的に取り囲んでいる。
【００２５】
能動的な鋳造ピストン温度調節のために、図示の実施例において実現されているように、相応の鋳造ピストン温度調節装置１４が設けられてよい。この鋳造ピストン温度調節装置１４は、例えば液状又は気体状の温度調節媒体を有するタイプであり、温度調節媒体は、鋳造ピストン４それ自身の中に延びている一つ以上の温度調節通路１４ａを通して導かれる。図示の実施例において、このことは、温度調節管１５が、この目的で中空シリンダとして実現された鋳造ピストン４の内室１６内に長手方向同軸的に、温度調節管１５と鋳造ピストンの内壁との間に環状ギャップを残しながら挿入されることによって実現されている。環状ギャップが第１の温度調節通路を具現するのに対して、温度調節管１５は第２の温度調節通路を具現する。温度調節媒体は、両温度調節通路のうちの一方を介して、前方の鋳造ピストン領域内まで案内されており、他方の温度調節通路を介して再び後方に向かって導出されることができる。
【００２６】
上記温度調節装置１２，１４は、例えば鋳造室内への鋳造ピストンの前進移動可能な長さの少なくとも一部に沿った予め規定可能な温度プロファイルに従って、鋳造ピストン４もしくは案内スリーブ１１の問題になっている部分を能動的に温度調節するために使用することができる。特にこれにより、要求及び用途に応じて、例えば、ピストン材料の膨張率が局所的に異なることに基づいて貫通案内開口５における鋳造ピストン４の封止を難しくするおそれがある鋳造ピストン４内の高い軸方向温度勾配を生じさせないことを目的として、鋳造室内へ移動可能な鋳造ピストン４の部分に及ぼされる、鋳造室２内の高温鋳造溶融物の温度の影響に抗するように作用することができる。両温度調節装置１２，１４は、鋳造ピストン４及び目的に合う場合には案内スリーブ１１の所望の温度調節を行うというこの目的において、適切に互いに調和されることができる。別の実施例では、両温度調節装置１２，１４のうちの一方だけが設けられてもよい。
【００２７】
さらに、鋳造室温度調節装置１３が設けられている。鋳造室温度調節装置１３によって、鋳造材料入口８及び隣接する鋳造材料供給導管７と、鋳造材料出口３及び隣接する鋳造材料出口導管とを含む鋳造室２を、所望の制御可能な様態で能動的に温度調節することができる。そのために、この温度調節装置１３も例えば液状又は気体状の温度調節媒体を有するタイプであってよい。前記温度調節媒体は、中空シリンダ１ａもしくは鋳造材料供給導管７及び／又は鋳造材料出口導管を同軸的に取り囲む温度調節通路を通して導かれる。従ってこの温度調節装置１３によって、鋳造材料がその都度次の鋳造作動のために供給導管７を介して鋳造室２内に導かれ、その場所で貯えられ、次いで型充填作動において鋳造材料出口３を介して放出されるときに、鋳造材料を著しい温度勾配なしに、比較的一定の温度レベルに保つことができる。必要な場合には、温度調節装置１３は別個に制御可能な複数の温度調節ゾーンもしくは温度調節ユニットに分割されてよい。
【００２８】
構造条件に関する上記説明から明らかなように、図示の鋳造ユニットの場合、鋳造ピストン４は純然たる押し退けピストンとして作用する。鋳造室２内へのこの押し退けピストンの前進が、通常のように高速度及び高圧力のもとで鋳造室２から金型キャビティ内へ放出されるべき溶融物の量を決定する。鋳造ピストン４は無支持の状態で鋳造室２内へ移動し、この場合その外套面を鋳造室本体１のシリンダ内壁に面状に沿って導くことはない。従来の摺動ピストンタイプの鋳造ユニットに内在するような、鋳造ピストンと鋳造室壁との間の対応する滑り面に生じる妨害的な摩擦作用は、押し退けピストンタイプのこの鋳造ユニットでは原理的に発生しない。
【００２９】
さらに、型充填作動終了後の鋳造ピストン４の後退移動時に、空気が鋳造室２内に達することを比較的容易に回避することができる。それというのも、前進移動させられた鋳造ピストン４が鋳造材料入口８を閉鎖しないので、鋳造ピストン４が後退移動するとすぐに鋳造材料は、供給導管７を介して、そして次いで開いた閉鎖要素９を介して鋳造室２内に補給され得るからである。鋳造材料のこの導入は、例えばほぼ無圧で又は僅かな正圧で行われ、いずれの場合にも、例えば鋳造材料入口３を介した空気の吸引を必要に応じて回避することができる。補給はさらに、その都度の鋳造サイクルの終わり近くに、鋳造材料凝固の結果として、空気の吸引を阻止する閉鎖栓を鋳造材料出口に形成することにより改善することができる。
【００３０】
ここに実現された押し退けピストン原理は、型充填を生じさせるための、高圧力の形成及び高速度による鋳造ピストン４の移動を容易にし、その時閉じられた閉鎖要素９が鋳造材料入口８を閉じたままにするので、鋳造ピストン４によって押し退けられた鋳造材料は鋳造材料出口３だけを通って鋳造室２から、金型キャビティを充填するために出て行く。さらに本発明による鋳造ピストン構造の利点は、ピストン潤滑剤が必要とならず、その結果、対応する残滓が製造済鋳造部品に発生しないことである。
【００３１】
図２〜５は、図１の鋳造ユニットの種々異なる有利な変更形を示している。理解を容易にするために、同一又は機能的に同等の要素に対しては同じ符号を用い、この点に関しては図１の鋳造ユニットの上記実施態様を参照することができる。
【００３２】
図２に示された鋳造ユニットは、図１の鋳造ユニットに加えて、環状逃げ溝１７と、それに割り当てられた逃げ通路１８とを有している。環状逃げ溝１７は、この例では案内スリーブ１１の内壁に円環状に形成され、正確に言うと鋳造室本体１の貫通案内開口５と、案内スリーブ１１の軸方向の外端との間の軸方向高さに形成されている。逃げ通路１８は環状逃げ溝１７から外方へ、すなわち鋳造室１の外側の外部空間内に通じている。このために、逃げ通路１８は、例えば案内スリーブ１１の壁を通る半径方向孔として形成されている。
【００３３】
環状逃げ溝１７は逃げ通路１８と共に漏出物導出手段を形成することにより、例えば鋳造ピストン４の外側、シール要素１０、及び／又は貫通案内開口５の内側もしくは案内スリーブ１１の内側に生じる摩耗現象に基づいて、場合によっては鋳造ピストン４と貫通案内開口５との間の間隙内に望ましくない形で侵入する何らかの材料、例えば溶融材料を制御された状態で導出することができる。
【００３４】
図３に示された鋳造ユニットが図１及び２の鋳造ユニットと異なっているのは、鋳造材料入口８が自由空間領域６内に開口するのではなく、鋳造室２の鋳造材料出口３の領域内に開口している点である。鋳造材料入口８のこの配置も、鋳造材料入口８が、前進移動する鋳造ピストン４によって閉鎖されないことを保証する。また、その他の点では、図１及び２の実施例に関して上述した特徴及び利点が、図３の鋳造ユニットにも同様に当てはまる。
【００３５】
図４に示された鋳造ユニットが図１及び２の鋳造ユニットと異なっているのは、鋳造ピストン４の支持された案内のために、案内スリーブ１１’が形成されており、案内スリーブ１１’は、この場合主として鋳造室２内に突入する、すなわち鋳造ピストン４と鋳造室内壁１ｃとの間に残された自由空間領域６内に突入する、予め規定可能な軸方向の案内スリーブ長さを有している点である。シール要素１０はこの例において、この案内スリーブ１１’の内端部の領域内に配置され、もしくはこの領域内に挿入されている。鋳造ユニットのこの変更形においても任意選択的に設けることができる逃げ溝１７及び逃げ通路１８は、本来の鋳造室の中空シリンダ１ａから外方へ向かう、鋳造ピストン４の案内スリーブ支持部の比較的短い軸方向部分の領域内に配置される。
【００３６】
実施例のこの変更形において、案内スリーブ１１’の大部分が、鋳造室２内に位置しており、従って稼働中にその場所に存在する溶融材料によって加熱されることができるので、図１〜３に示されているような案内スリーブ温度調節装置１２は任意選択的には省略することができる。
【００３７】
図５に示された鋳造ユニットは、この場合能動的な鋳造ピストン温度調節のための温度調節装置１３が設けられていないことを除けば、図４の鋳造ユニットに同じである。この鋳造ユニットは、例えば鋳造室２の能動的な加熱を必要としない用途に適している。この変更形は例えば、鋳造ユニット全体が溶融浴中に浸されていて、鋳造ユニットが高温の溶融材料を介して受動的に加熱される、すなわち高温の液状溶融材料が鋳造室２もしくは鋳造室本体１を取り囲み、これを外側から高温に保つようになっている用途のために利用することができる。加えて、図示された他の実施例の場合にも当てはまるように、鋳造材料入口８を経由して溶融浴から鋳造室２内へ導入された溶融材料は、鋳造室２を内部から高温に保つことができる。
【００３８】
言うまでもなく、図２〜５の変更形に関して述べた種々異なる改変を別の形式で組み合わせた、本発明による鋳造ユニットの更なる変更形が可能である。例えば全ての事例において、環状逃げ溝１７は逃げ通路１８とともに任意選択的には設けられていてもいなくてもよい。この場合、環状逃げ溝１７は、上述の円形形状の代わりに、例えばらせん状に巻かれた輪郭を有していてもよい。図３に示されたような、鋳造材料出口３の領域内への鋳造材料入口８の開口は、図４及び５の変更形にも設けられてよい。さらに、図５に示された、能動的には加熱されない鋳造室２を備えた変更形において、主として鋳造室２内に面している図示の案内スリーブ１１’の代わりに、図１〜３の変更形の案内スリーブ１１のように、主として外部に面している案内スリーブが設けられてよい。
【００３９】
さらに、本発明が図示の、もしくは上述の実施例に限定されないことは言うまでもない。つまり本発明の他の実施例において、更なる改変を加えることができ、例えば円形でない横断面及び適切に形成された貫通案内開口を備えた鋳造ピストンを有することができ、及び／又は、案内スリーブは、鋳造室本体とは別個の構成要素として、場合によっては、鋳造室本体に組み付けられた構成要素として実現することができる。本発明の更なる実施例において、鋳造材料入口及び鋳造材料出口は、図示の実施例におけるこれらの位置を交換することができ、或いは、任意の他の位置で鋳造室内に開口することができる。鋳造ピストンは対応する実施例において、鋳造材料出口及び／又は鋳造材料入口の長手方向に対して横方向に鋳造室内で延びることができる。上述の温度調節装置１２，１３，１４のそれぞれに関して、上述のもの以外に、この用途の当業者によく知られている他のいずれの構造タイプも使用可能であり、加熱装置の場合には、例えば電気的な加熱要素を備えた電気的な加熱装置を使用することもできる。
【００４０】
図示の例において、自由空間領域は、周方向で連続した環状ギャップとして形成されている。すなわち鋳造ピストンは鋳造室２内で支持なしに自由に移動する。別の実施例では、鋳造室内部で鋳造ピストンの点状又は線状の案内部材が設けられてもよい。すなわち、このような実施例では、鋳造ピストンの外套面は一つ以上の線接触部材に沿って、及び／又は一つ以上の点接触部材に沿って、鋳造ピストンの移動方向に対して横方向に対向する鋳造室の仕切り壁に当て付けられる。これらの場合、鋳造ピストンと鋳造室仕切り壁との間にある程度の摩擦が依然として生じはするが、一次元的線接触だけ又はゼロ次元的点接触だけしか存在しないことによって、鋳造ピストンの外套面が二次元摩擦接触面によって対向する鋳造室壁に全面的に当て付けられる摺動ピストンタイプの従来例におけるよりも摩擦は小さくなる。このように、図示された実施例は、線接触の意味において改変されて、例えば中空シリンダ内壁１ｃ又は鋳造ピストン外套面４ｂが、周面に分配されて配置された、軸方向構成要素とともに延びる案内隆条を備え、これらの案内隆条が鋳造室２内部で鋳造ピストン４をその軸方向移動に際して案内するように保持するようにすることもできる。これらの案内隆条はこの場合、環状ギャップ自由空間６を複数の適切なセグメントに分割する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造室本体（１）と鋳造ピストン（４）とを備える、ダイカスト機用の鋳造ユニットであって、
前記鋳造室本体（１）は、鋳造材料入口（８）及び鋳造材料出口（３）を備えた、鋳造材料で充填可能な鋳造室（２）を有しており、
前記鋳造ピストン（４）は、鋳造材料を加圧して前記鋳造材料出口をとおして前記鋳造室から放出するために前記鋳造室内で鋳造ピストンの長手方向に前進移動可能であるとともに、後退移動可能であり、前記後退移動により鋳造材料を、前記鋳造材料入口を介して鋳造室内に供給することができる、鋳造ユニットにおいて、
前記鋳造ピストン（４）が、前記鋳造室本体（１）の貫通案内開口（５）を通って外部から前記鋳造室（２）内に延びており、前記鋳造室内に前進移動させられた前記鋳造ピストンの外套面（４ｂ）と、前記鋳造ピストンの長手方向に対して横方向で前記外套面に対向する、前記鋳造室本体の内壁面（１ｃ）との間に、前記鋳造ピストンの外断面（ｄ）が前記鋳造室本体の内断面（Ｄ）よりも相応に小さいことにより、前記鋳造室の自由空間領域（６）が形成されることを特徴とする、ダイカスト機用の鋳造ユニット。
【請求項２】
前記鋳造材料入口は、前記自由空間領域内及び／又は前記鋳造材料出口内に開口していることをさらに特徴とする、請求項１に記載の鋳造ユニット。
【請求項３】
前記鋳造材料入口及び／又は前記鋳造材料入口に割り当てられた鋳造材料供給導管（７）が閉鎖要素（９）を備えており、前記閉鎖要素は、鋳造材料が前記鋳造材料入口を介して前記鋳造室から逃げるのを防止することをさらに特徴とする、請求項２に記載の鋳造ユニット。
【請求項４】
前記鋳造室本体は中空シリンダ（１ａ）を有しており、前記貫通案内開口が前記中空シリンダの端部に設けられていることをさらに特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【請求項５】
前記鋳造材料出口及び／又は前記鋳造材料入口は、前記貫通案内開口に対向する前記中空シリンダの端部、又は前記中空シリンダのシリンダ外套面に設けられていることをさらに特徴とする、請求項４に記載の鋳造ユニット。
【請求項６】
前記鋳造ピストンのための案内スリーブ（１１）が設けられており、前記案内スリーブが、前記貫通案内開口の、前記鋳造室とは反対側の外側から外に向かって延びていること、及び／又は前記貫通案内開口の、前記鋳造室に向いた内側から前記鋳造室内に延びていることをさらに特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【請求項７】
前記鋳造ピストン貫通案内部を封止するためのシール要素（１０）が設けられていることをさらに特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【請求項８】
前記鋳造ピストンに少なくとも部分的に能動的な温度調節を施すための鋳造ピストン温度調節装置（１４）、及び／又は案内スリーブ温度調節装置（１２）が設けられていることをさらに特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【請求項９】
前記温度調節装置は、前記鋳造室内への前記鋳造ピストンの前進移動可能な長さの少なくとも一部に沿った予め規定可能な温度プロファイルに従って、前記鋳造ピストンを能動的に温度調節するように構成されていることをさらに特徴とする、請求項８に記載の鋳造ユニット。
【請求項１０】
前記鋳造室に能動的な温度調節を施すための鋳造室温度調節装置（１３）が設けられていることをさらに特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【請求項１１】
前記貫通案内開口又は案内スリーブの、前記鋳造ピストンに向き合う内壁に位置する環状逃げ溝（１７）と、そして前記環状逃げ溝から、前記鋳造室本体の外側へ通じる逃げ通路（１８）とが設けられていることをさらに特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【請求項１】
鋳造室本体（１）と鋳造ピストン（４）とを備える、ダイカスト機用の鋳造ユニットであって、
前記鋳造室本体（１）は、鋳造材料入口（８）及び鋳造材料出口（３）を備えた、鋳造材料で充填可能な鋳造室（２）を有しており、
前記鋳造ピストン（４）は、鋳造材料を加圧して前記鋳造材料出口をとおして前記鋳造室から放出するために前記鋳造室内で鋳造ピストンの長手方向に前進移動可能であるとともに、後退移動可能であり、前記後退移動により鋳造材料を、前記鋳造材料入口を介して鋳造室内に供給することができる、鋳造ユニットにおいて、
前記鋳造ピストン（４）が、前記鋳造室本体（１）の貫通案内開口（５）を通って外部から前記鋳造室（２）内に延びており、前記鋳造室内に前進移動させられた前記鋳造ピストンの外套面（４ｂ）と、前記鋳造ピストンの長手方向に対して横方向で前記外套面に対向する、前記鋳造室本体の内壁面（１ｃ）との間に、前記鋳造ピストンの外断面（ｄ）が前記鋳造室本体の内断面（Ｄ）よりも相応に小さいことにより、前記鋳造室の自由空間領域（６）が形成されることを特徴とする、ダイカスト機用の鋳造ユニット。
【請求項２】
前記鋳造材料入口は、前記自由空間領域内及び／又は前記鋳造材料出口内に開口していることをさらに特徴とする、請求項１に記載の鋳造ユニット。
【請求項３】
前記鋳造材料入口及び／又は前記鋳造材料入口に割り当てられた鋳造材料供給導管（７）が閉鎖要素（９）を備えており、前記閉鎖要素は、鋳造材料が前記鋳造材料入口を介して前記鋳造室から逃げるのを防止することをさらに特徴とする、請求項２に記載の鋳造ユニット。
【請求項４】
前記鋳造室本体は中空シリンダ（１ａ）を有しており、前記貫通案内開口が前記中空シリンダの端部に設けられていることをさらに特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【請求項５】
前記鋳造材料出口及び／又は前記鋳造材料入口は、前記貫通案内開口に対向する前記中空シリンダの端部、又は前記中空シリンダのシリンダ外套面に設けられていることをさらに特徴とする、請求項４に記載の鋳造ユニット。
【請求項６】
前記鋳造ピストンのための案内スリーブ（１１）が設けられており、前記案内スリーブが、前記貫通案内開口の、前記鋳造室とは反対側の外側から外に向かって延びていること、及び／又は前記貫通案内開口の、前記鋳造室に向いた内側から前記鋳造室内に延びていることをさらに特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【請求項７】
前記鋳造ピストン貫通案内部を封止するためのシール要素（１０）が設けられていることをさらに特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【請求項８】
前記鋳造ピストンに少なくとも部分的に能動的な温度調節を施すための鋳造ピストン温度調節装置（１４）、及び／又は案内スリーブ温度調節装置（１２）が設けられていることをさらに特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【請求項９】
前記温度調節装置は、前記鋳造室内への前記鋳造ピストンの前進移動可能な長さの少なくとも一部に沿った予め規定可能な温度プロファイルに従って、前記鋳造ピストンを能動的に温度調節するように構成されていることをさらに特徴とする、請求項８に記載の鋳造ユニット。
【請求項１０】
前記鋳造室に能動的な温度調節を施すための鋳造室温度調節装置（１３）が設けられていることをさらに特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【請求項１１】
前記貫通案内開口又は案内スリーブの、前記鋳造ピストンに向き合う内壁に位置する環状逃げ溝（１７）と、そして前記環状逃げ溝から、前記鋳造室本体の外側へ通じる逃げ通路（１８）とが設けられていることをさらに特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の鋳造ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１３−５１２１０６（Ｐ２０１３−５１２１０６Ａ）
【公表日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４０４１７（Ｐ２０１２−５４０４１７）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６８１２３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６４２５３
【国際公開日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（３０４０２９６２０）オスカー フレッヒ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフト (8)
【公表日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６８１２３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６４２５３
【国際公開日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（３０４０２９６２０）オスカー フレッヒ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフト (8)
[ Back to top ]