ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置
【課題】ダイキャストマシンの射出スリーブに溶融金属電磁ポンプを使用して溶融金属の充填を行うに当たり、射出スリーブと溶融金属電磁ポンプとの接続部分の早期の劣化を防止し、安定した運転を可能とする。
【解決手段】溶融金属電磁ポンプ１０のダクト１’をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に緩衝継手２８を介して接続した。この緩衝継手２８は、パッキン材３７を円筒状に積み重ねて溶融金属の通路を囲む搬送路としてのパッキン部を形成し、このパッキン材３７により形成される筒状のパッキン部を耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ３６、３６で挟持した継手である。例えば、パッキン材３７は金属製のワイヤを芯材５２とし、この芯材５２に黒鉛５１を被覆してなる。
【解決手段】溶融金属電磁ポンプ１０のダクト１’をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に緩衝継手２８を介して接続した。この緩衝継手２８は、パッキン材３７を円筒状に積み重ねて溶融金属の通路を囲む搬送路としてのパッキン部を形成し、このパッキン材３７により形成される筒状のパッキン部を耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ３６、３６で挟持した継手である。例えば、パッキン材３７は金属製のワイヤを芯材５２とし、この芯材５２に黒鉛５１を被覆してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイキャスト金型に溶融アルミニウム等の溶融金属を充填するために使用されるダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置に関し、特にダイキャスト金型に溶融金属を送り出す射出スリーブに溶融金属電磁ポンプを使用して溶融金属を供給するダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイキャスト鋳造においては、固定金型に設けた射出スリーブに定量の溶融金属を給湯し、その後油圧により駆動されるプランジャの先端に設けたプランジャチップで射出スリーブ内に充填した溶融金属を金型のキャビティ内に送り込む。この動作を繰り返すことにより、鋳造サイクル毎にダイキャスト金型のキャビティに溶融金属を給湯することが行われている。
【０００３】
図１０は、このような溶融金属充填装置を備えたダイキャスト鋳造装置の概略を示す。
台座５１の上には、同台座５１上に固定された固定盤５２と、台座５１の上を図１０において左右にスライドする可動盤５５とが設けられている。固定盤５２には固定金型５３が取り付けられ、可動盤５５にはダイバー５７を介して可動金型５４が取り付けられている。図示してない油圧機構により前記可動盤５５がスライドするのに伴い、前記可動金型５４が図１０の左右方向に往復し、固定金型５３に接触−離間する。可動金型５４が固定金型５３に接触した時に、可動金型５４と固定金型５３との間にキャビティ５８が形成される。
【０００４】
固定金型５３に射出スリーブ６０が設けられている。この射出スリーブ６０は、水平に配置され、その一端側は固定金型５３の可動金型５４側に開口し、可動金型５４が固定金型５３に接触したとき形成される前記キャビティ５８にゲート６５を介して通じている。他方、射出スリーブ６０の他端側は固定盤５２からその外側に突出し、その上部に溶融金属を投入し、充填するための溶融金属投入口６４が開口している。この射出スリーブ６０の中には、プランジャチップ６２がスライド自在に配置され、このプランジャチップ６２は、図示してない油圧シリンダにより駆動されるプランジャロッド６３の先端に設けられている。
【０００５】
可動金型５４は、図示してない油圧機構により可動盤５５が台座５１の上をスライドするのに伴い移動するが、この可動金型には、油圧シリンダ５６により駆動される押し出しピン５９が取り付けられている。後述する脱型時に、油圧シリンダ５６により押し出しピン５９の先端が可動金型５４と固定金型５３との間に形成されるキャビティ５８内に押し込まれ、キャビティ５８内の成形品が押し出される。
【０００６】
このダイキャスト鋳造装置では、図１０に示すように、可動金型５４が固定金型５３に接触し、可動金型５４と固定金型５３との間にキャビティ５８が形成される。またラドル６１により溶融金属投入口６４から射出スリーブ６０の中に溶融金属が投入される。その後、図１１に示すように、図示してない油圧機構により、プランジャロッド６３が延伸し、その先端のプランジャチップ６２が図において左方向にスライドし、射出スリーブ６０の中の溶融金属をゲート６５を通してキャビティ５８の中に押し出す。
【０００７】
この溶融金属の押し出しに際しては、まずプランジャチップ６２が射出スリーブ６０の溶融金属投入口６４を通過し、なお且つ溶融金属が射出スリーブ６０の中をキャビティ５８側に押し出され、図１１（Ａ）に示すように、ゲート６５を塞ぐまでの間、プランジャチップ６２は低速で押し出される。続いて、プランジャチップ６２の押し出し速度を一挙に速くし、図１１（Ｂ）に示すように、射出スリーブ６０の中の溶融金属をゲート６５からキャビティ５８の中に充填する。その後、プランジャチップ６２が減速し、キャビティ５８の中の溶融金属を加圧することで、キャビティ５８の中に充填された溶融金属に含まれる気泡が潰され、この気泡がキャビティ５８の成形品内で非常に小さな空洞として残る。
【０００８】
こうして溶融金属が、キャビティ５８に充填完了した後、可動金型５４と可動金型５３によって冷却され、キャビティ５８の中で凝固してダイカスト鋳物となる。その後、図示してない油圧機構により可動金型５４が移動して固定金型５３から離れると共に、油圧シリンダ５６により押し出しピン５９の先端が可動金型５４から固定金型５３側に押し出され、ダイカスト鋳物が可動金型５４から押し出されて脱型される。この間前記プランジャチップ６２は、図１０に示す原位置に復帰する。以下、これを繰り返すことにより、順次鋳物が鋳造される。
【０００９】
しかし、このような従来の溶融金属充填装置では、次のような問題があった。第一に、図示してない坩堝から溶融金属をラドル６１で汲み上げ、これを溶融金属投入口６４から射出スリーブ６０の中に充填するので、ラドル６１で坩堝の表面から酸化物を汲み上げてしまう。またラドル６１で溶融金属を搬送し、溶融金属投入口６４に投入する間に溶融金属の表面が大気に触れて酸化する。更に、射出スリーブ６０の溶融金属投入口６４が開口しているため、この溶融金属投入口６４からラドルによる給湯時の空気巻き込みと射出スリーブ６０内でも溶融金属に空気が入り込みやすく、鋳物に酸化物が混じりやすい。第二に、ラドル６１で坩堝から溶融金属を汲み上げ、これを搬送して射出スリーブ６０の溶融金属投入口６４に投入する間に溶融金属の温度が低下しやすい。この温度低下を避けるため、坩堝の溶融金属の温度を高くすると、大気の水分が溶融金属に接触して分解し、その分解時水素が溶融金属に入り、溶融金属が固まって鋳物になるときに空洞、いわゆる巣が生じやすい。
【００１０】
このような問題に対し、例えば下記特許文献１のように、溶融金属を送り出す電磁ポンプを使用して射出スリーブ６０に溶融金属を充填することも提案されている。この特許文献１ではまた、射出スリーブに溶融金属を投入する部分にアルゴン等の不活性ガスを注入し、溶融金属が大気中の酸素と接触し、反応して酸化することを防止する手段が提案されている。このように、電磁ポンプを使用して射出スリーブ６０に溶融金属を供給すれば、前述のような問題の多くを解決することが出来る。
【００１１】
しかし、溶融金属電磁ポンプを使用して射出スリーブ６０に溶融金属を給湯するには、溶融金属電磁ポンプのダクトを射出スリーブ６０に接続する必要がある。ところが、ダイキャストマシンでは、前述したように、鋳物を鋳造する１サイクル毎に可動盤５５が可動金型５４を伴って台座５１の上をスライドして往復動し、可動金型５４が固定金型５３に接触−離間を繰り返す。また射出スリーブ６０でも油圧シリンダの動作により、プランジャチップ６２が往復動し、キャビティ５８への溶融金属の充填を繰り返す。この繰り返し動作により、溶融金属電磁ポンプと射出スリーブとの接続部分が耐えず振動を受け、その接続状態が早期に劣化するという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−１３７０５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１２６８６１号公報
【特許文献３】特開平０６−１０６３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前述した従来のダイキャストスリーブへの溶融金属充填装置における前述の課題に鑑み、ダイキャストマシンの射出スリーブに溶融金属電磁ポンプを使用して溶融金属の充填を行うに当たり、射出スリーブと溶融金属電磁ポンプとの接続部分の早期の劣化を防止し、安定した運転が可能なダイキャストスリーブへの溶融金属充填装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明では、前記の目的を達成するため、溶融金属電磁ポンプ１０からダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に溶融金属を充填するに当たり、溶融金属電磁ポンプ１０と射出スリーブ２０とを、特殊な耐熱性、耐震性を有する緩衝継手２８を使用して接続することにより、射出スリーブ２０と溶融金属電磁ポンプ１０との接続部の振動を前記緩衝継手２８により吸収し、緩衝するようにした。
【００１５】
すなわち、本発明によるダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置は、溶融金属電磁ポンプ１０のダクト１’をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に緩衝継手２８を介して接続した。この緩衝継手２８は、パッキン材３７を円筒状に積み重ねて溶融金属の通路を囲む搬送路としてのパッキン部を形成し、このパッキン材３７により形成される筒状のパッキン部を耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ３６、３６で挟持した継手である。
【００１６】
例えば、パッキン材３７は金属製のワイヤを芯材５２とし、この芯材５２に黒鉛５１を被覆してなる。芯材５２としては、例えば耐熱性、耐蝕性、耐酸化性、耐クリープ性などの高温特性に優れたニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等の合金（商品名「インコネル」）の線材を用いるのがよい。この芯材５２に黒鉛５１を被覆してリング状としたパッキン材３７を複数個積み重ねて筒状のパッキン部とする。或いは長尺なパッキン材３７をらせん状に密巻きして筒状筒状のパッキン部とする。このパッキン部を両側から耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ３６、３６で挟持し、このフランジ３６、３６に溶融金属電磁ポンプ１０のダクト１’やノズル３０、或いは射出スリーブ２０を接続する。
【００１７】
前記パッキン材３７の積み重ねからなるパッキン部の外側はステンレス製等のベローズ４０で覆い、このベローズ４０の両端を前記フランジ３６、３６に固定する。このベローズ４０にマイクロヒータ等を組み込み、ベローズ４０の内側を保温し、パッキン部の内側を通る溶融金属の凝固を防止する。
【００１８】
このような緩衝継手２８は、金属製のワイヤを芯材５２とし、この芯材５２に黒鉛５１を被覆したパッキン材３７が溶融金属の流路の長手方向に幾重にも重ね合わせられるため、その部分が撓んときに、パッキン材３７が少しずつずれて、その撓みを吸収する。また溶融金属の流路の長手方向への伸びや縮みに対しても、パッキン材３７がこれを吸収する。これにより、振動や変位を吸収しやすい継手となり得る。しかも、金属製のワイヤからなる芯材５２を黒鉛５１で被覆したパッキン材３７は、高い耐熱性と耐腐蝕性とを有する。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明した通り、本発明によるダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置では、前述のような緩衝継手２８を介してダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０と溶融金属電磁ポンプ１０とを接続しているので、ダイキャストマシン２１が鋳造サイクルを繰り返しても、前記緩衝継手２８が接続部分の振動や変位を吸収し、当該接続部分を安定して保持する。しかも、溶融金属の温度や腐蝕に対して高い耐性を有する緩衝継手２８でもあるので、信頼性の高いダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の一実施例を示す別方向からの要部断面図である。
【図３】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の緩衝継手を示す正面図である。
【図４】図３のＡ方向の半断面図である。
【図５】図３と図４で示した緩衝継手に使用されるパッキン材の例を示す断面図である。
【図６】図３と図４で示した緩衝継手に使用されるベローズの例を示す断面図である。
【図７】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の他の実施例を示す断面図である。
【図８】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の他の実施例を示す断面図である。
【図９】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の他の実施例を示す別方向からの要部断面図である。
【図１０】ダイキャストマシンの従来例を示す断面図である。
【図１１】ダイキャストマシンの従来例の動作を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明では、溶融金属電磁ポンプ１０を使用してダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に溶融金属を充填し、溶融金属電磁ポンプ１０と射出スリーブ２０とを、特殊な耐震性を有する緩衝継手２８を使用して接続することにより、その目的を達成する。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。
【００２２】
図１と図２は、本発明によるダイキャストスリーブへの溶融金属充填装置の一実施例である。
このダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置は、溶融金属電磁ポンプを使用してダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に溶融金属を充填する。図２に示されたように、ダイキャストマシン２１は、固定盤３６に取り付けられた固定型３７と、図示してない可動盤に取り付けられ、前記固定型３７に接触−離間する可動型３８とからなる金型を有する。図２に示されたように、可動型３８が固定型３７に接触したとき、そられの間に鋳物を成型する空間となるキャビティ３１が形成される。
【００２３】
図２に示されたように、射出スリーブ２０には、図示してない油圧シリンダにより駆動されるプランジャ３３の先端に設けられたプランジャチップ３４がスライド自在に挿入されている。またこの射出スリーブ２０には、上方に開口した溶融金属の投入口が設けられている。プランジャ３３によりプランジャチップ３４が図２において左方向に押し出されることにより、前記投入口から射出スリーブ２０に給湯された溶融金属がゲート３２を通って前記キャビティ３２に充填される。
【００２４】
図１に示すように、前記射出スリーブ２０に溶融金属を供給するための溶融金属電磁ポンプ１０は、誘導子を有し、この電磁作用により溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２を前記射出スリーブ２０に供給する。図１に示した例では、溶融金属電磁ポンプは、上側の給湯誘導子１４と、下側の立上誘導子２４との２段の誘導子を有する。
【００２５】
ポンプ側ダクト１が斜めに配置され、溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２に前記ポンプ側ダクト１の下端が差し込まれている。ポンプ側ダクト１の溶融金属１２の液面より上にある部分の周囲には、磁性体製のヨーク１５にコイル１６を巻回した上側の給湯誘導子１４が配置されている。ヨーク１５は、ポンプ側ダクト１の溶融金属１２の液面より上にある部分を囲むようにその外周側に嵌め込まれており、このヨーク１５に三相コイルを構成するコイル１６が巻回されている。この給湯誘導子１４には、冷却器２３が設けられ、駆動時に冷却される。
【００２６】
さらに前記ポンプ側ダクト１には、前記給湯誘導子１４より下側の部分の周囲に立上誘導子２４が配置されている。この立上誘導子２４は、前記の給湯誘導子１４と同様に、前記ポンプ側ダクト１の誘導子１４より下側の部分の外周に嵌め込まれた磁性体製のヨーク２５にコイル２６を巻回したものである。この立上誘導子２４のコイル２６は耐熱性を有する無機絶縁ケーブルにより巻回されている。無機絶縁ケーブルは、ステンレスチューブ等からなるシースの中に導電線を収納し、この導電線とシースとの間にマグネシア粉末等の無機絶縁粉末を充填して絶縁した構造を有する。いわゆるシースケーブルと呼ばれる。このような無機絶縁ケーブルは、耐熱性が高く、８００℃の温度にも耐えることが出来る。このため立上用誘導子２４は、冷却手段を有しない無冷却としながら、大きな電流を通電するのに適しており、その分だけ給湯誘導子１４のコイル１６に比べて立上誘導子２４のコイル２６の巻数は少なくすることが出来る。
【００２７】
この立上誘導子２４は、耐熱性を有するセラミック等からなる筒状の保護ケース１７で囲まれている。この保護ケース１７の上端開口部は、上側の給湯誘導子１４の下端面に固定されている。また、この保護ケース１７の下端の開口部は、前記ポンプ側ダクト１の下端と密に接合されており、この接合部に囲まれた内側は、ポンプ側ダクト１の下端の溶融金属１２の導入口１８となっている。
【００２８】
前記ポンプ側ダクト１の上端には、く字形のエルボ管からなる給湯側ダクト１’がフランジ継手等の継手５、５’を介して密に接続されている。前記保護管３の給湯側ダクト１’に近い一端部の周囲にフランジ６が延設され、このフランジ６の外周に近い部分が前記ポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’とを接続する前記の継手５、５’の間に挟持されている。これにより、保護管３の中のコア２、２２がポンプ側ダクト１の中心に位置するよう保持されている。フランジ６には、溶融金属１２の通路となる複数の円弧状の通過孔７が設けられている。給湯側ダクト１’は、図示してないバネ等により手前のポンプ側ダクト１に弾力的に押しつけられている。この状態で継手５、５’の間に挿入された耐熱性のガスケットにより継手５、５’の部分のシール性が確保されている。
【００２９】
これらポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’は、セラミック等の耐熱性、耐蝕性のある材料で作られており、その外周に設けた保温用のマイクロヒータ等からなるヒータ９、９’により溶融金属１２の融点以上の温度に加熱され、溶融金属１２の凝固を防ぐ。
溶融金属槽１１の中の溶融金属１２に液面センサー等のセンサー１３が設けられ、これにより溶融金属槽１１の中の溶融金属１２の液位が検知される。前記立上誘導子２４は、このセンサー１３で検知される溶融金属１２の液面より下に挿入される。
【００３０】
給湯側ダクト１’の先端に溶融金属ノズル３０が接続されている。この溶融金属ノズル３０の下方を向いた先端は、前記射出スリーブ２０の溶融金属投入口に差し込まれている。またこの溶融金属ノズル３０は緩衝継手２８を介して射出スリーブ２０に連結されている。射出スリーブ２０と緩衝継手２８との間には、緩衝シールパッキン３５が挿入され、射出スリーブ２０と緩衝継手２８との緩衝性及び気密性が保持されている。
【００３１】
溶融金属ノズル３０の上端には、溶融金属液面計１９が設けられ、これにより溶融金属ノズル３０の先端部分、すなわち溶融金属投入口から射出スリーブ２０の中の溶融金属の液面が検知される。またこの部分には、アルゴン等の不活性ガスを噴出するガスノズル２７とリークバルブ４５とが設けられている。ガスノズル２７には、アルゴン等の不活性ガスを貯えた図示してないガスボンベがやはり図示してないバルブ又はインジェクタを介して接続されている。このガスノズル２７からは、前述した溶融金属電磁ポンプ１０の給湯を停止する時に協働して堰２９を越流する流れを切断する為、適時溶融金属ノズル３０の先端に向けてガスが噴射される。リークバルブ４５は、溶融金属ノズル３０内のガスを適時外部に放出するのに使用される。
【００３２】
前記給湯側ダクト１’と溶融金属ノズル３０との接続部分であって、給湯側ダクト１’の終端部分に堰２９が設けられている。この堰２９は、給湯側ダクト１’の流路底面が手前の部分より一段高くなるよう隆起した形状を有している。給湯側ダクト１’からはこの堰２９を越えて溶融金属ノズル３０側に溶融金属が流れ出る。
【００３３】
図３と図４は、前記の緩衝継手２８を示している。この緩衝継手２８は、同一内外径のリング状のパッキン材３７を円筒形となるように複数個積み重ね、さらにその外側により大きな内外径のパッキン材３７を円筒形となるように複数個積み重ね、溶融金属の流路となる筒状のパッキン部を形成している。或いは長尺なパッキン材３７をらせん状に密巻きコイル状とし、溶融金属の流路となる筒状のパッキン部を形成しても良い。何れの場合も隣接するパッキン材３７は相互に密に積み重ねて筒状のパッキン部を形成し、これを溶融金属の流路とする。
【００３４】
例えば図５（Ａ）に示すように、同一内外径のリング状のパッキン材３７を円筒形となるように複数個積み重ね、さらにその外側により大きな内外径のパッキン材３７を円筒形となるように複数個積み重ね、溶融金属の流路となる筒状のパッキン部を形成する。或いは図５（Ｂ）に示すように金属線を芯材５２として用い、この芯材５２に黒鉛５１を被覆したパッキン材３７をらせん状に密巻きコイル状とし、溶融金属の流路となる筒状のパッキン部を形成しても良い。何れの場合も隣接するパッキン材３７は相互に密に積み重ねて筒状のパッキン部を形成し、これを溶融金属の流路とする。
【００３５】
芯材５２としては、例えば耐熱性、耐蝕性、耐酸化性、耐クリープ性などの高温特性に優れたニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等の合金（商品名「インコネル」）の線材のうち高温バネ性がある物が好適である。これに黒鉛５１を被覆し、前述のリング状或いは密巻きコイル状のパッキン材３７とする。
【００３６】
図４に示されたように、このパッキン材３７からなるパッキン部を両側から耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ３６、３６で挟持する。このフランジ３６、３６は、窒化珪素等の耐熱性及び溶融アルミニウムに対して耐蝕性のあるセラミックで作られている。
【００３７】
前記パッキン材３７の外側に図６に示すようなステンレス等の薄い金属板からなるベローズ４０を被せ、このベローズ４０の両端をフランジ押え金具３９、３９と共に前記フランジ３６、３６を挟むベローズ押え金具３８、３８でフランジ３６、３６に固定している。このベローズ４０にマイクロヒータ等を組み込み、ベローズ４０の内部のパッキン材３７を保温することにより、パッキン部の内側を通る溶融金属の凝固を防止する。
【００３８】
射出スリーブ２０では、図２に示したプランジャチップ３４の摺動に伴い、溶融金属をダイキャストマシン２１のキャビティ３１に毎回定量ずつ射出する度に振動又は変位し、この振動や変位が給湯側ダクト１’や溶融金属ノズル３０に及ぶ。このとき、前記緩衝継手２８では、パッキン材３７が積み重ねられているため、パッキン材３７が相互に摺動して振動や変位を吸収し、その前後の給湯側ダクト１’や溶融金属ノズル３０に及ぼす振動や変位を小さくする。これにより、前記射出スリーブ２０内でプランジャチップ３４が摺動しても、継手部分における溶融金属の漏れ等を未然に防止することが出来る。
【００３９】
このようなダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置では、まず立上誘導子２４を駆動し、溶融金属槽１１の溶融金属１２をポンプ側ダクト１に汲み上げ、ポンプ側ダクト１の中の溶融金属を給湯誘導子１４の電磁力が作用するレベルまで汲み上げる。その後給湯誘導子１４の出力をさらに大きくするとポンプ側ダクト１の中の溶融金属が押し上げられ、溶融金属１２が給湯側ダクト１’の中を上昇し、そのレベルが堰２９の高さに達する。このレベルは、給湯側ダクト１’を通して溶融金属を射出スリーブ２０に充填する直前の状態、すなわち給湯待機状態である。この給湯待機状態で給湯誘導子１４の出力を徐々に増大すると共に、立上誘導子２４の出力を一定量ずつ減少させ零まで持ってゆき、給湯誘導子１４の出力だけでポンプ側ダクト１の溶融金属１２のレベルを前述の堰２９の高さに維持する。
【００４０】
次にこの給湯待機状態のレベルから溶融金属電磁ポンプ１０の給湯誘導子１４の出力をさらに増大させ、溶融金属のレベルを給湯待機状態の高さ以上に立上げることにより、溶融金属が堰２９を越流し、ノズル３０を通って溶融金属が射出スリーブ２０に流れ込み、充填される。このとき、ガスノズル２７から溶融金属ノズル３０の中に不活性ガスを注入し、溶融金属ノズル３０の中を不活性ガス雰囲気とする。同時に、溶融金属液面計１９により堰２９を越流する湯面高さを検知して流量が測定され、所定の給湯量を溶融金属ノズル３０の先端部分、すなわち溶融金属投入口から射出スリーブ２０の中に溶融金属を給湯する。
【００４１】
次に、堰２９を越流する湯面の高さを前記溶融金属液面計１９により検知して所定の流量になったところで、溶融金属電磁ポンプ１０の給湯誘導子１４の出力を下げ、給湯側ダクト１’の中の溶融金属のレベルを堰２９の高さに戻す。これにより、給湯側ダクト１’から溶融金属ノズル３０側への溶融金属の越流が停止される。同時にガスノズル２７から溶融金属ノズル３０の中に注入される不活性ガスにより、溶融金属ノズル３０の中に残った溶融金属を射出スリーブ２０へ送り出され、充填を終了する。
【００４２】
その後、図２に示すプランジャチップ３４が同図において左方向へ移動し、射出スリーブ２０に充填された溶融金属をゲート３２を通してダイキャストマシン２１の金型のキャビティ３１に充填する。この時のプランジャチップ３４の動作は、前述した従来のものと同じである。その後、鋳物の成型が行われると共に、図２に示すプランジャチップ３４が同図において右に復帰する。
以下、これを繰り返しながら、キャビティ３１への溶融金属の充填による鋳造が行われる。
【００４３】
なお、溶融金属ノズル３０から溶融金属を射出スリーブ２０に給湯する際に、溶融金属ノズル３０から噴出する溶融金属の流速が速すぎる時は、その反動で射出スリーブ２０の壁から溶融金属が溶融金属ノズル３０側に跳ね返ってくることがある。そのようなときは、図２に二点鎖線で示すように、溶融金属ノズル３０を若干傾斜させ、その先端がゲート３２側またはその反対側に向くようにするとよい。
【００４４】
次に、図７に示したダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の他の実施例について説明する。
図１に示した実施例では、溶融金属ノズル３０を垂直に立て、その先端を真下に向けて射出スリーブ２０に接続した。これに対し、図７に示した実施例では、溶融金属ノズル３０を斜めにしている。また、図１に示した実施例では、溶融金属ノズル３０に接続される給湯側ダクト１’を水平にして溶融金属ノズル３０に接続したが、この図７の実施例では、斜めに設置されたポンプ側ダクト１の延長上に給湯側ダクト１’を接続し、この斜めの湯側ダクト１’に溶融金属ノズル３０を直接接続している。湯側ダクト１’と溶融金属ノズル３０の底面はそれらの接続部分で最も高くなり、その部分が堰２９となる。
【００４５】
図７に示した実施例におけるその他の構成は図１〜図３により前述した前記ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の実施例と基本的に同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。動作も基本的に同じである。使用している緩衝継手２８も、図３〜図６により前述したものと同じである。それらの詳細については、重複するので説明を省略する。
【００４６】
次に、図８と図９に示したダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の他の実施例について説明する。
溶融金属電磁ポンプ１０のポンプ側ダクト１の上端には、く字形のエルボ管からなる給湯側ダクト１’がフランジ継手等の継手５、５’を介して密に接続されている。この給湯側ダクト１’の中間部分の上部には、フランジ筒３０が設けられている。このフランジ筒３０の中には、溶融金属液面計１９が設けられ、これにより給湯側ダクト１’の溶融金属の液面の高さが検知される。またこのフランジ筒３０には、アルゴン等の不活性ガスを噴出するガスノズル２７の吹き出し口が配設されている。このガスノズル２７には、アルゴン等の不活性ガスを貯えた図示してないガスボンベがやはり図示してないバルブ又はインジェクタを介して接続されている。このガスノズル２７からは、供給側ダクト１’の中にガスが噴射される。さらにフランジ筒３０には、潤滑剤を噴射する潤滑剤ノズル４１の吹き出し口が射出スリーブ２０の前記溶融金属供給口４２に向けて配設されている。この潤滑剤ノズル４１からは、溶融金属供給口４２から射出スリーブ２０内に向けて潤滑剤が噴射される。
【００４７】
給湯側ダクト１’の先端は緩衝継手２８を介して射出スリーブ２０の側面に設けた溶融金属供給口４２に接続されている。給湯側ダクト１’の背後には、バネ受け部材４３と反力壁との間にバネ４４が挿入され、このバネ４４の弾力で給湯側ダクト１’の先端が緩衝継手２８を介して射出スリーブ２０に押し当てられている。さらに射出スリーブ２０と緩衝継手２８との間には、緩衝シールパッキン３５が挿入され、射出スリーブ２０と緩衝継手２８との緩衝性及び気密性が保持されている。緩衝継手２８の構成は、図３〜図６により前述したものと同じである。
【００４８】
前記給湯側ダクト１’が接続された溶融金属供給口４２は、図示の例では円形の開口部であるが、その下半分は堰２９で遮られている。具体的にはこの堰２９は、溶融金属供給口４２の下半分が隆起した形状を有している。給湯側ダクト１’からはこの堰２９を越えて射出スリーブ２０側に溶融金属が流れ込む。
射出スリーブ２０の溶融金属供給口４２より先端側の上部、すなわちプランジャチップ３４の待機位置の上部には、プランジャチップ３４に潤滑剤を注入するための潤滑剤注入口４３が設けられている。
【００４９】
このようなダイキャストスリーブへの溶融金属充填装置では、まず立上誘導子２４を駆動し、溶融金属槽１１の溶融金属１２をポンプ側ダクト１に汲み上げ、ポンプ側ダクト１の中の溶融金属を給湯誘導子１４の電磁力が作用するレベルまで汲み上げる。その後給湯誘導子１４の出力をさらに大きくするとポンプ側ダクト１の中の溶融金属が押し上げられ、溶融金属１２が給湯側ダクト１’の中を上昇し、そのレベルが堰２９の高さに達する。このレベルは、給湯側ダクト１’を通して溶融金属を射出スリーブ２０に充填する直前の状態、すなわち給湯待機状態である。この給湯待機状態で給湯誘導子１４の出力を徐々に増大すると共に、立上誘導子２４の出力を一定量ずつ減少させ、給湯誘導子１４の出力だけでポンプ側ダクト１の溶融金属１２のレベルを前述の堰２９の高さに維持する。
【００５０】
この給湯側ダクト１’の溶融金属のレベルは、フランジ筒３０の中に設けられた溶融金属液面計１９により検知され、堰２９から越流する流量が測定され、この情報をもとに溶融金属電磁ポンプ１０の前述した出力制御が行われる。またフランジ筒３０の中に配管されたガスノズル２７から給湯側ダクト１’内にアルゴン等の不活性ガスが噴出される。これにより、給湯側ダクト１’内が不活性ガス雰囲気に維持され、その中の溶融金属の酸化が防止される。
【００５１】
次にこの給湯待機状態のレベルから溶融金属電磁ポンプ１０の給湯誘導子１４の出力をさらに増大させ、溶融金属のレベルを給湯待機状態の高さ以上に立上げることにより、溶融金属が堰２９を越流し、射出スリーブ２０に流れ込み、給湯される。図８の方式が他の図１，図７と大きく違う所は、射出スリーブ２０に直接堰２９が付いているため、湯面検知だけでも所定の給湯量が制御出来る事であり、従って前記溶融金属液面計１９により検知される給湯側ダクト１’内の溶融金属の液面の高さが所定の高さになったところで、溶融金属電磁ポンプ１０の給湯誘導子１４の出力を下げ、給湯側ダクト１’の中の溶融金属のレベルを堰２９の高さに戻す。これにより、給湯側ダクト１’から溶融金属ノズル３０側への溶融金属の越流が停止され、射出スリーブ２０に残った余分の溶融金属は堰２９を越流して給湯側ダクト１’側へ戻る。これにより射出スリーブ２０への溶融金属の給湯が終了する。
【００５２】
こうして射出スリーブ２０に充填される溶融金属のレベルは、丁度堰２９の高さまでとなる。射出スリーブ２０へ充填する溶融金属の必要量は、一般的には射出スリーブ２０の内容積の１／２程度である。堰２９の高さは、この射出スリーブ２０への溶融金属の必要充填量に対応するよう設計して設けておく。ただし、堰２９を大幅に越流すると射出スリーブから戻る湯が多くなって、その戻り湯の温度は低下していることから、次の給湯に影響するので、戻り湯が少ない適正な給湯が望ましい事は言うまでもない。
【００５３】
その後、図９に示すプランジャチップ３４が同図において左方向へ移動し、射出スリーブ２０に充填された溶融金属をゲート３２を通してダイキャストマシン２１の金型のキャビティ３１に充填する。この時のプランジャチップ３４の動作は、前述した従来のものと同じである。その後、鋳物の成型が行われると共に、図９に示すプランジャチップ３４が同図において右に復帰する。
【００５４】
このようなプランジャチップ３４の動作において、そのプランジャチップ３４の動きに合わせて、前記フランジ筒３０に設けた潤滑剤ノズル４１から射出スリーブ２０の前記溶融金属供給口４２を通過するプランジャチップ３４に向けて潤滑剤を噴射することが出来る。プランジャチップ３４の射出スリーブ２０内での往復移動を円滑にすることが出来る。
【００５５】
図８と図９に示した実施例におけるその他の構成は図１〜図３により前述した前記ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の実施例と基本的に同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。使用している緩衝継手２８も、図３〜図６により前述したものと同じである。それらの詳細については、重複するので説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によるは、ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置は、ダイキャストマシンの射出スリーブに溶融アルミニウム等の溶融金属を充填するのに使用出来るので、比較的小形の鋳物を多量に生産出来るアルミダイキャスト鋳造等の分野で利用することが出来る。
【符号の説明】
【００５７】
１’ 溶融金属電磁ポンプのダクト
１０ 溶融金属電磁ポンプ
２０ 射出スリーブ
２１ ダイキャストマシン
２８ 緩衝継手
３１ キャビティ
３６ フランジ
３７ パッキン材
５１ 黒鉛
５２ 芯材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイキャスト金型に溶融アルミニウム等の溶融金属を充填するために使用されるダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置に関し、特にダイキャスト金型に溶融金属を送り出す射出スリーブに溶融金属電磁ポンプを使用して溶融金属を供給するダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイキャスト鋳造においては、固定金型に設けた射出スリーブに定量の溶融金属を給湯し、その後油圧により駆動されるプランジャの先端に設けたプランジャチップで射出スリーブ内に充填した溶融金属を金型のキャビティ内に送り込む。この動作を繰り返すことにより、鋳造サイクル毎にダイキャスト金型のキャビティに溶融金属を給湯することが行われている。
【０００３】
図１０は、このような溶融金属充填装置を備えたダイキャスト鋳造装置の概略を示す。
台座５１の上には、同台座５１上に固定された固定盤５２と、台座５１の上を図１０において左右にスライドする可動盤５５とが設けられている。固定盤５２には固定金型５３が取り付けられ、可動盤５５にはダイバー５７を介して可動金型５４が取り付けられている。図示してない油圧機構により前記可動盤５５がスライドするのに伴い、前記可動金型５４が図１０の左右方向に往復し、固定金型５３に接触−離間する。可動金型５４が固定金型５３に接触した時に、可動金型５４と固定金型５３との間にキャビティ５８が形成される。
【０００４】
固定金型５３に射出スリーブ６０が設けられている。この射出スリーブ６０は、水平に配置され、その一端側は固定金型５３の可動金型５４側に開口し、可動金型５４が固定金型５３に接触したとき形成される前記キャビティ５８にゲート６５を介して通じている。他方、射出スリーブ６０の他端側は固定盤５２からその外側に突出し、その上部に溶融金属を投入し、充填するための溶融金属投入口６４が開口している。この射出スリーブ６０の中には、プランジャチップ６２がスライド自在に配置され、このプランジャチップ６２は、図示してない油圧シリンダにより駆動されるプランジャロッド６３の先端に設けられている。
【０００５】
可動金型５４は、図示してない油圧機構により可動盤５５が台座５１の上をスライドするのに伴い移動するが、この可動金型には、油圧シリンダ５６により駆動される押し出しピン５９が取り付けられている。後述する脱型時に、油圧シリンダ５６により押し出しピン５９の先端が可動金型５４と固定金型５３との間に形成されるキャビティ５８内に押し込まれ、キャビティ５８内の成形品が押し出される。
【０００６】
このダイキャスト鋳造装置では、図１０に示すように、可動金型５４が固定金型５３に接触し、可動金型５４と固定金型５３との間にキャビティ５８が形成される。またラドル６１により溶融金属投入口６４から射出スリーブ６０の中に溶融金属が投入される。その後、図１１に示すように、図示してない油圧機構により、プランジャロッド６３が延伸し、その先端のプランジャチップ６２が図において左方向にスライドし、射出スリーブ６０の中の溶融金属をゲート６５を通してキャビティ５８の中に押し出す。
【０００７】
この溶融金属の押し出しに際しては、まずプランジャチップ６２が射出スリーブ６０の溶融金属投入口６４を通過し、なお且つ溶融金属が射出スリーブ６０の中をキャビティ５８側に押し出され、図１１（Ａ）に示すように、ゲート６５を塞ぐまでの間、プランジャチップ６２は低速で押し出される。続いて、プランジャチップ６２の押し出し速度を一挙に速くし、図１１（Ｂ）に示すように、射出スリーブ６０の中の溶融金属をゲート６５からキャビティ５８の中に充填する。その後、プランジャチップ６２が減速し、キャビティ５８の中の溶融金属を加圧することで、キャビティ５８の中に充填された溶融金属に含まれる気泡が潰され、この気泡がキャビティ５８の成形品内で非常に小さな空洞として残る。
【０００８】
こうして溶融金属が、キャビティ５８に充填完了した後、可動金型５４と可動金型５３によって冷却され、キャビティ５８の中で凝固してダイカスト鋳物となる。その後、図示してない油圧機構により可動金型５４が移動して固定金型５３から離れると共に、油圧シリンダ５６により押し出しピン５９の先端が可動金型５４から固定金型５３側に押し出され、ダイカスト鋳物が可動金型５４から押し出されて脱型される。この間前記プランジャチップ６２は、図１０に示す原位置に復帰する。以下、これを繰り返すことにより、順次鋳物が鋳造される。
【０００９】
しかし、このような従来の溶融金属充填装置では、次のような問題があった。第一に、図示してない坩堝から溶融金属をラドル６１で汲み上げ、これを溶融金属投入口６４から射出スリーブ６０の中に充填するので、ラドル６１で坩堝の表面から酸化物を汲み上げてしまう。またラドル６１で溶融金属を搬送し、溶融金属投入口６４に投入する間に溶融金属の表面が大気に触れて酸化する。更に、射出スリーブ６０の溶融金属投入口６４が開口しているため、この溶融金属投入口６４からラドルによる給湯時の空気巻き込みと射出スリーブ６０内でも溶融金属に空気が入り込みやすく、鋳物に酸化物が混じりやすい。第二に、ラドル６１で坩堝から溶融金属を汲み上げ、これを搬送して射出スリーブ６０の溶融金属投入口６４に投入する間に溶融金属の温度が低下しやすい。この温度低下を避けるため、坩堝の溶融金属の温度を高くすると、大気の水分が溶融金属に接触して分解し、その分解時水素が溶融金属に入り、溶融金属が固まって鋳物になるときに空洞、いわゆる巣が生じやすい。
【００１０】
このような問題に対し、例えば下記特許文献１のように、溶融金属を送り出す電磁ポンプを使用して射出スリーブ６０に溶融金属を充填することも提案されている。この特許文献１ではまた、射出スリーブに溶融金属を投入する部分にアルゴン等の不活性ガスを注入し、溶融金属が大気中の酸素と接触し、反応して酸化することを防止する手段が提案されている。このように、電磁ポンプを使用して射出スリーブ６０に溶融金属を供給すれば、前述のような問題の多くを解決することが出来る。
【００１１】
しかし、溶融金属電磁ポンプを使用して射出スリーブ６０に溶融金属を給湯するには、溶融金属電磁ポンプのダクトを射出スリーブ６０に接続する必要がある。ところが、ダイキャストマシンでは、前述したように、鋳物を鋳造する１サイクル毎に可動盤５５が可動金型５４を伴って台座５１の上をスライドして往復動し、可動金型５４が固定金型５３に接触−離間を繰り返す。また射出スリーブ６０でも油圧シリンダの動作により、プランジャチップ６２が往復動し、キャビティ５８への溶融金属の充填を繰り返す。この繰り返し動作により、溶融金属電磁ポンプと射出スリーブとの接続部分が耐えず振動を受け、その接続状態が早期に劣化するという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−１３７０５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１２６８６１号公報
【特許文献３】特開平０６−１０６３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前述した従来のダイキャストスリーブへの溶融金属充填装置における前述の課題に鑑み、ダイキャストマシンの射出スリーブに溶融金属電磁ポンプを使用して溶融金属の充填を行うに当たり、射出スリーブと溶融金属電磁ポンプとの接続部分の早期の劣化を防止し、安定した運転が可能なダイキャストスリーブへの溶融金属充填装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明では、前記の目的を達成するため、溶融金属電磁ポンプ１０からダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に溶融金属を充填するに当たり、溶融金属電磁ポンプ１０と射出スリーブ２０とを、特殊な耐熱性、耐震性を有する緩衝継手２８を使用して接続することにより、射出スリーブ２０と溶融金属電磁ポンプ１０との接続部の振動を前記緩衝継手２８により吸収し、緩衝するようにした。
【００１５】
すなわち、本発明によるダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置は、溶融金属電磁ポンプ１０のダクト１’をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に緩衝継手２８を介して接続した。この緩衝継手２８は、パッキン材３７を円筒状に積み重ねて溶融金属の通路を囲む搬送路としてのパッキン部を形成し、このパッキン材３７により形成される筒状のパッキン部を耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ３６、３６で挟持した継手である。
【００１６】
例えば、パッキン材３７は金属製のワイヤを芯材５２とし、この芯材５２に黒鉛５１を被覆してなる。芯材５２としては、例えば耐熱性、耐蝕性、耐酸化性、耐クリープ性などの高温特性に優れたニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等の合金（商品名「インコネル」）の線材を用いるのがよい。この芯材５２に黒鉛５１を被覆してリング状としたパッキン材３７を複数個積み重ねて筒状のパッキン部とする。或いは長尺なパッキン材３７をらせん状に密巻きして筒状筒状のパッキン部とする。このパッキン部を両側から耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ３６、３６で挟持し、このフランジ３６、３６に溶融金属電磁ポンプ１０のダクト１’やノズル３０、或いは射出スリーブ２０を接続する。
【００１７】
前記パッキン材３７の積み重ねからなるパッキン部の外側はステンレス製等のベローズ４０で覆い、このベローズ４０の両端を前記フランジ３６、３６に固定する。このベローズ４０にマイクロヒータ等を組み込み、ベローズ４０の内側を保温し、パッキン部の内側を通る溶融金属の凝固を防止する。
【００１８】
このような緩衝継手２８は、金属製のワイヤを芯材５２とし、この芯材５２に黒鉛５１を被覆したパッキン材３７が溶融金属の流路の長手方向に幾重にも重ね合わせられるため、その部分が撓んときに、パッキン材３７が少しずつずれて、その撓みを吸収する。また溶融金属の流路の長手方向への伸びや縮みに対しても、パッキン材３７がこれを吸収する。これにより、振動や変位を吸収しやすい継手となり得る。しかも、金属製のワイヤからなる芯材５２を黒鉛５１で被覆したパッキン材３７は、高い耐熱性と耐腐蝕性とを有する。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明した通り、本発明によるダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置では、前述のような緩衝継手２８を介してダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０と溶融金属電磁ポンプ１０とを接続しているので、ダイキャストマシン２１が鋳造サイクルを繰り返しても、前記緩衝継手２８が接続部分の振動や変位を吸収し、当該接続部分を安定して保持する。しかも、溶融金属の温度や腐蝕に対して高い耐性を有する緩衝継手２８でもあるので、信頼性の高いダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の一実施例を示す別方向からの要部断面図である。
【図３】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の緩衝継手を示す正面図である。
【図４】図３のＡ方向の半断面図である。
【図５】図３と図４で示した緩衝継手に使用されるパッキン材の例を示す断面図である。
【図６】図３と図４で示した緩衝継手に使用されるベローズの例を示す断面図である。
【図７】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の他の実施例を示す断面図である。
【図８】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の他の実施例を示す断面図である。
【図９】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の他の実施例を示す別方向からの要部断面図である。
【図１０】ダイキャストマシンの従来例を示す断面図である。
【図１１】ダイキャストマシンの従来例の動作を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明では、溶融金属電磁ポンプ１０を使用してダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に溶融金属を充填し、溶融金属電磁ポンプ１０と射出スリーブ２０とを、特殊な耐震性を有する緩衝継手２８を使用して接続することにより、その目的を達成する。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。
【００２２】
図１と図２は、本発明によるダイキャストスリーブへの溶融金属充填装置の一実施例である。
このダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置は、溶融金属電磁ポンプを使用してダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に溶融金属を充填する。図２に示されたように、ダイキャストマシン２１は、固定盤３６に取り付けられた固定型３７と、図示してない可動盤に取り付けられ、前記固定型３７に接触−離間する可動型３８とからなる金型を有する。図２に示されたように、可動型３８が固定型３７に接触したとき、そられの間に鋳物を成型する空間となるキャビティ３１が形成される。
【００２３】
図２に示されたように、射出スリーブ２０には、図示してない油圧シリンダにより駆動されるプランジャ３３の先端に設けられたプランジャチップ３４がスライド自在に挿入されている。またこの射出スリーブ２０には、上方に開口した溶融金属の投入口が設けられている。プランジャ３３によりプランジャチップ３４が図２において左方向に押し出されることにより、前記投入口から射出スリーブ２０に給湯された溶融金属がゲート３２を通って前記キャビティ３２に充填される。
【００２４】
図１に示すように、前記射出スリーブ２０に溶融金属を供給するための溶融金属電磁ポンプ１０は、誘導子を有し、この電磁作用により溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２を前記射出スリーブ２０に供給する。図１に示した例では、溶融金属電磁ポンプは、上側の給湯誘導子１４と、下側の立上誘導子２４との２段の誘導子を有する。
【００２５】
ポンプ側ダクト１が斜めに配置され、溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２に前記ポンプ側ダクト１の下端が差し込まれている。ポンプ側ダクト１の溶融金属１２の液面より上にある部分の周囲には、磁性体製のヨーク１５にコイル１６を巻回した上側の給湯誘導子１４が配置されている。ヨーク１５は、ポンプ側ダクト１の溶融金属１２の液面より上にある部分を囲むようにその外周側に嵌め込まれており、このヨーク１５に三相コイルを構成するコイル１６が巻回されている。この給湯誘導子１４には、冷却器２３が設けられ、駆動時に冷却される。
【００２６】
さらに前記ポンプ側ダクト１には、前記給湯誘導子１４より下側の部分の周囲に立上誘導子２４が配置されている。この立上誘導子２４は、前記の給湯誘導子１４と同様に、前記ポンプ側ダクト１の誘導子１４より下側の部分の外周に嵌め込まれた磁性体製のヨーク２５にコイル２６を巻回したものである。この立上誘導子２４のコイル２６は耐熱性を有する無機絶縁ケーブルにより巻回されている。無機絶縁ケーブルは、ステンレスチューブ等からなるシースの中に導電線を収納し、この導電線とシースとの間にマグネシア粉末等の無機絶縁粉末を充填して絶縁した構造を有する。いわゆるシースケーブルと呼ばれる。このような無機絶縁ケーブルは、耐熱性が高く、８００℃の温度にも耐えることが出来る。このため立上用誘導子２４は、冷却手段を有しない無冷却としながら、大きな電流を通電するのに適しており、その分だけ給湯誘導子１４のコイル１６に比べて立上誘導子２４のコイル２６の巻数は少なくすることが出来る。
【００２７】
この立上誘導子２４は、耐熱性を有するセラミック等からなる筒状の保護ケース１７で囲まれている。この保護ケース１７の上端開口部は、上側の給湯誘導子１４の下端面に固定されている。また、この保護ケース１７の下端の開口部は、前記ポンプ側ダクト１の下端と密に接合されており、この接合部に囲まれた内側は、ポンプ側ダクト１の下端の溶融金属１２の導入口１８となっている。
【００２８】
前記ポンプ側ダクト１の上端には、く字形のエルボ管からなる給湯側ダクト１’がフランジ継手等の継手５、５’を介して密に接続されている。前記保護管３の給湯側ダクト１’に近い一端部の周囲にフランジ６が延設され、このフランジ６の外周に近い部分が前記ポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’とを接続する前記の継手５、５’の間に挟持されている。これにより、保護管３の中のコア２、２２がポンプ側ダクト１の中心に位置するよう保持されている。フランジ６には、溶融金属１２の通路となる複数の円弧状の通過孔７が設けられている。給湯側ダクト１’は、図示してないバネ等により手前のポンプ側ダクト１に弾力的に押しつけられている。この状態で継手５、５’の間に挿入された耐熱性のガスケットにより継手５、５’の部分のシール性が確保されている。
【００２９】
これらポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’は、セラミック等の耐熱性、耐蝕性のある材料で作られており、その外周に設けた保温用のマイクロヒータ等からなるヒータ９、９’により溶融金属１２の融点以上の温度に加熱され、溶融金属１２の凝固を防ぐ。
溶融金属槽１１の中の溶融金属１２に液面センサー等のセンサー１３が設けられ、これにより溶融金属槽１１の中の溶融金属１２の液位が検知される。前記立上誘導子２４は、このセンサー１３で検知される溶融金属１２の液面より下に挿入される。
【００３０】
給湯側ダクト１’の先端に溶融金属ノズル３０が接続されている。この溶融金属ノズル３０の下方を向いた先端は、前記射出スリーブ２０の溶融金属投入口に差し込まれている。またこの溶融金属ノズル３０は緩衝継手２８を介して射出スリーブ２０に連結されている。射出スリーブ２０と緩衝継手２８との間には、緩衝シールパッキン３５が挿入され、射出スリーブ２０と緩衝継手２８との緩衝性及び気密性が保持されている。
【００３１】
溶融金属ノズル３０の上端には、溶融金属液面計１９が設けられ、これにより溶融金属ノズル３０の先端部分、すなわち溶融金属投入口から射出スリーブ２０の中の溶融金属の液面が検知される。またこの部分には、アルゴン等の不活性ガスを噴出するガスノズル２７とリークバルブ４５とが設けられている。ガスノズル２７には、アルゴン等の不活性ガスを貯えた図示してないガスボンベがやはり図示してないバルブ又はインジェクタを介して接続されている。このガスノズル２７からは、前述した溶融金属電磁ポンプ１０の給湯を停止する時に協働して堰２９を越流する流れを切断する為、適時溶融金属ノズル３０の先端に向けてガスが噴射される。リークバルブ４５は、溶融金属ノズル３０内のガスを適時外部に放出するのに使用される。
【００３２】
前記給湯側ダクト１’と溶融金属ノズル３０との接続部分であって、給湯側ダクト１’の終端部分に堰２９が設けられている。この堰２９は、給湯側ダクト１’の流路底面が手前の部分より一段高くなるよう隆起した形状を有している。給湯側ダクト１’からはこの堰２９を越えて溶融金属ノズル３０側に溶融金属が流れ出る。
【００３３】
図３と図４は、前記の緩衝継手２８を示している。この緩衝継手２８は、同一内外径のリング状のパッキン材３７を円筒形となるように複数個積み重ね、さらにその外側により大きな内外径のパッキン材３７を円筒形となるように複数個積み重ね、溶融金属の流路となる筒状のパッキン部を形成している。或いは長尺なパッキン材３７をらせん状に密巻きコイル状とし、溶融金属の流路となる筒状のパッキン部を形成しても良い。何れの場合も隣接するパッキン材３７は相互に密に積み重ねて筒状のパッキン部を形成し、これを溶融金属の流路とする。
【００３４】
例えば図５（Ａ）に示すように、同一内外径のリング状のパッキン材３７を円筒形となるように複数個積み重ね、さらにその外側により大きな内外径のパッキン材３７を円筒形となるように複数個積み重ね、溶融金属の流路となる筒状のパッキン部を形成する。或いは図５（Ｂ）に示すように金属線を芯材５２として用い、この芯材５２に黒鉛５１を被覆したパッキン材３７をらせん状に密巻きコイル状とし、溶融金属の流路となる筒状のパッキン部を形成しても良い。何れの場合も隣接するパッキン材３７は相互に密に積み重ねて筒状のパッキン部を形成し、これを溶融金属の流路とする。
【００３５】
芯材５２としては、例えば耐熱性、耐蝕性、耐酸化性、耐クリープ性などの高温特性に優れたニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等の合金（商品名「インコネル」）の線材のうち高温バネ性がある物が好適である。これに黒鉛５１を被覆し、前述のリング状或いは密巻きコイル状のパッキン材３７とする。
【００３６】
図４に示されたように、このパッキン材３７からなるパッキン部を両側から耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ３６、３６で挟持する。このフランジ３６、３６は、窒化珪素等の耐熱性及び溶融アルミニウムに対して耐蝕性のあるセラミックで作られている。
【００３７】
前記パッキン材３７の外側に図６に示すようなステンレス等の薄い金属板からなるベローズ４０を被せ、このベローズ４０の両端をフランジ押え金具３９、３９と共に前記フランジ３６、３６を挟むベローズ押え金具３８、３８でフランジ３６、３６に固定している。このベローズ４０にマイクロヒータ等を組み込み、ベローズ４０の内部のパッキン材３７を保温することにより、パッキン部の内側を通る溶融金属の凝固を防止する。
【００３８】
射出スリーブ２０では、図２に示したプランジャチップ３４の摺動に伴い、溶融金属をダイキャストマシン２１のキャビティ３１に毎回定量ずつ射出する度に振動又は変位し、この振動や変位が給湯側ダクト１’や溶融金属ノズル３０に及ぶ。このとき、前記緩衝継手２８では、パッキン材３７が積み重ねられているため、パッキン材３７が相互に摺動して振動や変位を吸収し、その前後の給湯側ダクト１’や溶融金属ノズル３０に及ぼす振動や変位を小さくする。これにより、前記射出スリーブ２０内でプランジャチップ３４が摺動しても、継手部分における溶融金属の漏れ等を未然に防止することが出来る。
【００３９】
このようなダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置では、まず立上誘導子２４を駆動し、溶融金属槽１１の溶融金属１２をポンプ側ダクト１に汲み上げ、ポンプ側ダクト１の中の溶融金属を給湯誘導子１４の電磁力が作用するレベルまで汲み上げる。その後給湯誘導子１４の出力をさらに大きくするとポンプ側ダクト１の中の溶融金属が押し上げられ、溶融金属１２が給湯側ダクト１’の中を上昇し、そのレベルが堰２９の高さに達する。このレベルは、給湯側ダクト１’を通して溶融金属を射出スリーブ２０に充填する直前の状態、すなわち給湯待機状態である。この給湯待機状態で給湯誘導子１４の出力を徐々に増大すると共に、立上誘導子２４の出力を一定量ずつ減少させ零まで持ってゆき、給湯誘導子１４の出力だけでポンプ側ダクト１の溶融金属１２のレベルを前述の堰２９の高さに維持する。
【００４０】
次にこの給湯待機状態のレベルから溶融金属電磁ポンプ１０の給湯誘導子１４の出力をさらに増大させ、溶融金属のレベルを給湯待機状態の高さ以上に立上げることにより、溶融金属が堰２９を越流し、ノズル３０を通って溶融金属が射出スリーブ２０に流れ込み、充填される。このとき、ガスノズル２７から溶融金属ノズル３０の中に不活性ガスを注入し、溶融金属ノズル３０の中を不活性ガス雰囲気とする。同時に、溶融金属液面計１９により堰２９を越流する湯面高さを検知して流量が測定され、所定の給湯量を溶融金属ノズル３０の先端部分、すなわち溶融金属投入口から射出スリーブ２０の中に溶融金属を給湯する。
【００４１】
次に、堰２９を越流する湯面の高さを前記溶融金属液面計１９により検知して所定の流量になったところで、溶融金属電磁ポンプ１０の給湯誘導子１４の出力を下げ、給湯側ダクト１’の中の溶融金属のレベルを堰２９の高さに戻す。これにより、給湯側ダクト１’から溶融金属ノズル３０側への溶融金属の越流が停止される。同時にガスノズル２７から溶融金属ノズル３０の中に注入される不活性ガスにより、溶融金属ノズル３０の中に残った溶融金属を射出スリーブ２０へ送り出され、充填を終了する。
【００４２】
その後、図２に示すプランジャチップ３４が同図において左方向へ移動し、射出スリーブ２０に充填された溶融金属をゲート３２を通してダイキャストマシン２１の金型のキャビティ３１に充填する。この時のプランジャチップ３４の動作は、前述した従来のものと同じである。その後、鋳物の成型が行われると共に、図２に示すプランジャチップ３４が同図において右に復帰する。
以下、これを繰り返しながら、キャビティ３１への溶融金属の充填による鋳造が行われる。
【００４３】
なお、溶融金属ノズル３０から溶融金属を射出スリーブ２０に給湯する際に、溶融金属ノズル３０から噴出する溶融金属の流速が速すぎる時は、その反動で射出スリーブ２０の壁から溶融金属が溶融金属ノズル３０側に跳ね返ってくることがある。そのようなときは、図２に二点鎖線で示すように、溶融金属ノズル３０を若干傾斜させ、その先端がゲート３２側またはその反対側に向くようにするとよい。
【００４４】
次に、図７に示したダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の他の実施例について説明する。
図１に示した実施例では、溶融金属ノズル３０を垂直に立て、その先端を真下に向けて射出スリーブ２０に接続した。これに対し、図７に示した実施例では、溶融金属ノズル３０を斜めにしている。また、図１に示した実施例では、溶融金属ノズル３０に接続される給湯側ダクト１’を水平にして溶融金属ノズル３０に接続したが、この図７の実施例では、斜めに設置されたポンプ側ダクト１の延長上に給湯側ダクト１’を接続し、この斜めの湯側ダクト１’に溶融金属ノズル３０を直接接続している。湯側ダクト１’と溶融金属ノズル３０の底面はそれらの接続部分で最も高くなり、その部分が堰２９となる。
【００４５】
図７に示した実施例におけるその他の構成は図１〜図３により前述した前記ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の実施例と基本的に同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。動作も基本的に同じである。使用している緩衝継手２８も、図３〜図６により前述したものと同じである。それらの詳細については、重複するので説明を省略する。
【００４６】
次に、図８と図９に示したダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の他の実施例について説明する。
溶融金属電磁ポンプ１０のポンプ側ダクト１の上端には、く字形のエルボ管からなる給湯側ダクト１’がフランジ継手等の継手５、５’を介して密に接続されている。この給湯側ダクト１’の中間部分の上部には、フランジ筒３０が設けられている。このフランジ筒３０の中には、溶融金属液面計１９が設けられ、これにより給湯側ダクト１’の溶融金属の液面の高さが検知される。またこのフランジ筒３０には、アルゴン等の不活性ガスを噴出するガスノズル２７の吹き出し口が配設されている。このガスノズル２７には、アルゴン等の不活性ガスを貯えた図示してないガスボンベがやはり図示してないバルブ又はインジェクタを介して接続されている。このガスノズル２７からは、供給側ダクト１’の中にガスが噴射される。さらにフランジ筒３０には、潤滑剤を噴射する潤滑剤ノズル４１の吹き出し口が射出スリーブ２０の前記溶融金属供給口４２に向けて配設されている。この潤滑剤ノズル４１からは、溶融金属供給口４２から射出スリーブ２０内に向けて潤滑剤が噴射される。
【００４７】
給湯側ダクト１’の先端は緩衝継手２８を介して射出スリーブ２０の側面に設けた溶融金属供給口４２に接続されている。給湯側ダクト１’の背後には、バネ受け部材４３と反力壁との間にバネ４４が挿入され、このバネ４４の弾力で給湯側ダクト１’の先端が緩衝継手２８を介して射出スリーブ２０に押し当てられている。さらに射出スリーブ２０と緩衝継手２８との間には、緩衝シールパッキン３５が挿入され、射出スリーブ２０と緩衝継手２８との緩衝性及び気密性が保持されている。緩衝継手２８の構成は、図３〜図６により前述したものと同じである。
【００４８】
前記給湯側ダクト１’が接続された溶融金属供給口４２は、図示の例では円形の開口部であるが、その下半分は堰２９で遮られている。具体的にはこの堰２９は、溶融金属供給口４２の下半分が隆起した形状を有している。給湯側ダクト１’からはこの堰２９を越えて射出スリーブ２０側に溶融金属が流れ込む。
射出スリーブ２０の溶融金属供給口４２より先端側の上部、すなわちプランジャチップ３４の待機位置の上部には、プランジャチップ３４に潤滑剤を注入するための潤滑剤注入口４３が設けられている。
【００４９】
このようなダイキャストスリーブへの溶融金属充填装置では、まず立上誘導子２４を駆動し、溶融金属槽１１の溶融金属１２をポンプ側ダクト１に汲み上げ、ポンプ側ダクト１の中の溶融金属を給湯誘導子１４の電磁力が作用するレベルまで汲み上げる。その後給湯誘導子１４の出力をさらに大きくするとポンプ側ダクト１の中の溶融金属が押し上げられ、溶融金属１２が給湯側ダクト１’の中を上昇し、そのレベルが堰２９の高さに達する。このレベルは、給湯側ダクト１’を通して溶融金属を射出スリーブ２０に充填する直前の状態、すなわち給湯待機状態である。この給湯待機状態で給湯誘導子１４の出力を徐々に増大すると共に、立上誘導子２４の出力を一定量ずつ減少させ、給湯誘導子１４の出力だけでポンプ側ダクト１の溶融金属１２のレベルを前述の堰２９の高さに維持する。
【００５０】
この給湯側ダクト１’の溶融金属のレベルは、フランジ筒３０の中に設けられた溶融金属液面計１９により検知され、堰２９から越流する流量が測定され、この情報をもとに溶融金属電磁ポンプ１０の前述した出力制御が行われる。またフランジ筒３０の中に配管されたガスノズル２７から給湯側ダクト１’内にアルゴン等の不活性ガスが噴出される。これにより、給湯側ダクト１’内が不活性ガス雰囲気に維持され、その中の溶融金属の酸化が防止される。
【００５１】
次にこの給湯待機状態のレベルから溶融金属電磁ポンプ１０の給湯誘導子１４の出力をさらに増大させ、溶融金属のレベルを給湯待機状態の高さ以上に立上げることにより、溶融金属が堰２９を越流し、射出スリーブ２０に流れ込み、給湯される。図８の方式が他の図１，図７と大きく違う所は、射出スリーブ２０に直接堰２９が付いているため、湯面検知だけでも所定の給湯量が制御出来る事であり、従って前記溶融金属液面計１９により検知される給湯側ダクト１’内の溶融金属の液面の高さが所定の高さになったところで、溶融金属電磁ポンプ１０の給湯誘導子１４の出力を下げ、給湯側ダクト１’の中の溶融金属のレベルを堰２９の高さに戻す。これにより、給湯側ダクト１’から溶融金属ノズル３０側への溶融金属の越流が停止され、射出スリーブ２０に残った余分の溶融金属は堰２９を越流して給湯側ダクト１’側へ戻る。これにより射出スリーブ２０への溶融金属の給湯が終了する。
【００５２】
こうして射出スリーブ２０に充填される溶融金属のレベルは、丁度堰２９の高さまでとなる。射出スリーブ２０へ充填する溶融金属の必要量は、一般的には射出スリーブ２０の内容積の１／２程度である。堰２９の高さは、この射出スリーブ２０への溶融金属の必要充填量に対応するよう設計して設けておく。ただし、堰２９を大幅に越流すると射出スリーブから戻る湯が多くなって、その戻り湯の温度は低下していることから、次の給湯に影響するので、戻り湯が少ない適正な給湯が望ましい事は言うまでもない。
【００５３】
その後、図９に示すプランジャチップ３４が同図において左方向へ移動し、射出スリーブ２０に充填された溶融金属をゲート３２を通してダイキャストマシン２１の金型のキャビティ３１に充填する。この時のプランジャチップ３４の動作は、前述した従来のものと同じである。その後、鋳物の成型が行われると共に、図９に示すプランジャチップ３４が同図において右に復帰する。
【００５４】
このようなプランジャチップ３４の動作において、そのプランジャチップ３４の動きに合わせて、前記フランジ筒３０に設けた潤滑剤ノズル４１から射出スリーブ２０の前記溶融金属供給口４２を通過するプランジャチップ３４に向けて潤滑剤を噴射することが出来る。プランジャチップ３４の射出スリーブ２０内での往復移動を円滑にすることが出来る。
【００５５】
図８と図９に示した実施例におけるその他の構成は図１〜図３により前述した前記ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置の実施例と基本的に同じであり、同じ部分は同じ符合で示している。使用している緩衝継手２８も、図３〜図６により前述したものと同じである。それらの詳細については、重複するので説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によるは、ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置は、ダイキャストマシンの射出スリーブに溶融アルミニウム等の溶融金属を充填するのに使用出来るので、比較的小形の鋳物を多量に生産出来るアルミダイキャスト鋳造等の分野で利用することが出来る。
【符号の説明】
【００５７】
１’ 溶融金属電磁ポンプのダクト
１０ 溶融金属電磁ポンプ
２０ 射出スリーブ
２１ ダイキャストマシン
２８ 緩衝継手
３１ キャビティ
３６ フランジ
３７ パッキン材
５１ 黒鉛
５２ 芯材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイキャストマシン２１のキャビティ３１内に鋳造用の溶融金属を充填するための射出スリーブ２０に溶融金属を充填するダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置において、溶融金属電磁ポンプ１０のダクト１’をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に緩衝継手２８を介して接続し、この緩衝継手２８がパッキン材３７を円筒状に積み重ねて溶融金属の通路を囲む搬送路としてのパッキン部を形成し、このパッキン材３７により形成される筒状のパッキン部を耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ３６、３６で挟持した継手であることを特徴とするダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置。
【請求項２】
パッキン材３７が金属製のワイヤを芯材５２とし、この芯材５２に黒鉛５１を被覆してなることを特徴とする請求項１に記載のダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置。
【請求項３】
芯材５２がニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等の合金の線材からなることを特徴とする請求項２に記載のダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置。
【請求項４】
リング状のパッキン材３７を複数個積み重ねて筒状のパッキン部としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置。
【請求項５】
長尺なパッキン材３７をらせん状に密巻きして筒状筒状のパッキン部としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置。
【請求項１】
ダイキャストマシン２１のキャビティ３１内に鋳造用の溶融金属を充填するための射出スリーブ２０に溶融金属を充填するダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置において、溶融金属電磁ポンプ１０のダクト１’をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０に緩衝継手２８を介して接続し、この緩衝継手２８がパッキン材３７を円筒状に積み重ねて溶融金属の通路を囲む搬送路としてのパッキン部を形成し、このパッキン材３７により形成される筒状のパッキン部を耐熱性を有するセラミックからなる一対の配管接続用のフランジ３６、３６で挟持した継手であることを特徴とするダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置。
【請求項２】
パッキン材３７が金属製のワイヤを芯材５２とし、この芯材５２に黒鉛５１を被覆してなることを特徴とする請求項１に記載のダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置。
【請求項３】
芯材５２がニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等の合金の線材からなることを特徴とする請求項２に記載のダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置。
【請求項４】
リング状のパッキン材３７を複数個積み重ねて筒状のパッキン部としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置。
【請求項５】
長尺なパッキン材３７をらせん状に密巻きして筒状筒状のパッキン部としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２２３７７９（Ｐ２０１２−２２３７７９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１６９９（Ｐ２０１１−９１６９９）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００１８３９４５）助川電気工業株式会社 (79)
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００１８３９４５）助川電気工業株式会社 (79)
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