ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置
【課題】電磁ポンプによる溶融金属の供給開始と供給停止の動作に合わせて溶融金属の供給と停止がより正確に行えると共に、併せて溶融金属の酸化防止も図ることが出来る溶融金属給湯装置を提供する。
【解決手段】溶融金属電磁ポンプ１０をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０の下に接続して同射出スリーブの下から溶融金属を充填する。射出スリーブに給湯された溶融金属の液位を検知するレベル計１９及び／又は射出スリーブに給湯される溶融金属の給湯源の液位を検知するレベル計１３による液位の検知により、射出スリーブに充填される溶融金属の充填量を制御する。射出スリーブの上に溶融金属レベル計を配置し、射出スリーブの上から、同射出スリーブに給湯された溶融金属の液位を計測する。また、溶融金属の供給源である溶融金属槽１１の中に、その中の溶融金属のレベルを計測するレベル計を設ける。
【解決手段】溶融金属電磁ポンプ１０をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０の下に接続して同射出スリーブの下から溶融金属を充填する。射出スリーブに給湯された溶融金属の液位を検知するレベル計１９及び／又は射出スリーブに給湯される溶融金属の給湯源の液位を検知するレベル計１３による液位の検知により、射出スリーブに充填される溶融金属の充填量を制御する。射出スリーブの上に溶融金属レベル計を配置し、射出スリーブの上から、同射出スリーブに給湯された溶融金属の液位を計測する。また、溶融金属の供給源である溶融金属槽１１の中に、その中の溶融金属のレベルを計測するレベル計を設ける。
【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給湯した溶融金属を金型のキャビティ内に充填する。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充填することが行われている。
【０００３】
図６は、このような溶融金属給湯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６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６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。
出される。
【０００６】
このダイキャスト鋳造装置では、図６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７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７（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２０〜３０cm/sの低速で押し出される。続いて、キャビティ５８の中で溶融金属が固まらないように、プランジャチップ６２の押し出し速度を一挙に桁上げして４〜５m/sと速くし、図７（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。キャビティ５８に溶融金属が完全充?する一歩手前で、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の成形品の中に非常に小さい空洞として残る。この空洞は巣と呼ばれている。ダイカスト鋳造の欠点は、鋳造サイクルタイムは、１分程度と非常に早いが、キャビティ５８の中の流速が非常に早くて中子を破損するので中子を使う複雑な鋳造には向かず、更に巣が残るので靭性が必要な部品の製造には向かない。この巣だけを低減する為にキャビティ５８の中を真空にして鋳造する技術も開発されている。
【０００８】
こうしてキャビティ５８へ溶融金属が充填完了した後、溶融金属は可動金型５４と可動金型５３によって冷却され、キャビティ５８の中で溶融金属が凝固してダイカスト鋳物が成型される。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６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、順次ダイカスト鋳物が鋳造される。
【０００９】
しかし、このような従来の溶融金属給湯装置では、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から射出スリーブ６０内の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、その分解水素が溶融金属に入り、溶融金属が凝固して成形品になった鋳物に空洞、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に溶融金属を給湯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、アルゴンガスが射出スリーブに供給されて酸化物が減っても、溶融金属は粘性があるため、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るとき、電磁ポンプを精密に制御しても、溶融金属の給湯時にノズルでの湯切りが一定せず、毎回正確な量の溶融金属を射出スリーブ６０に充填することは困難である。特に、電磁ポンプで射出スリーブ６０に投入する溶融金属を停止する時、溶融金属の慣性や粘性によって溶融金属の流れが直ぐ止まらない。これが溶融金属供給量を定量制御するための大きな問題となる。
【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給湯装置における前述の課題に鑑み、電磁ポンプによる溶融金属の供給開始と供給停止の動作に合わせて溶融金属の供給と停止がより正確に行えると共に、併せて溶融金属の酸化防止も同時に図ることが出来るダイキャストスリーブへの溶融金属給湯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の下から溶融金属を給湯するに当たり、溶融金属槽１１の蓋に取り付けられた溶融金属１２の液面センサー１３による液位と給湯側ダクト１’にある溶融金属検知器２９までの保持湯面高さから溶融金属電磁ポンプ１０の出力特性が常に把握出来、その出力特性から射出スリーブ２０内の所定の給湯位置に必要な出力で給湯制御する制御機構を備えつつ、更に溶融金属電磁ポンプ１０により射出スリーブ２０の下からその中に溶融金属を給湯し、この射出スリーブ２０の上からその中への溶融金属の給湯量を検知しならが制御するようにした。
【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をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０の下に接続し、同射出スリーブ２０の下から溶融金属を充填する。そして、射出スリーブ２０に給湯された溶融金属の液位を検知するレベル計１９及び／又は溶融金属の給湯源の液位を検知するレベル計１３での溶融金属液位の検知により、射出スリーブ２０に充填される溶融金属の充填量を制御する。射出スリーブ２０の上に溶融金属レベル計１９を配置し、射出スリーブ２０の上から同射出スリーブ２０に給湯された溶融金属の液位を計測する。具体的には、溶融金属レベル計１９を射出スリーブ２０の上であって、前記溶融金属電磁ポンプ１０の射出スリーブ２０が接続された溶融金属給湯口と対向して設ける。また、溶融金属の供給源である溶融金属槽１１の中に、その中の溶融金属のレベルを計測するレベル計１３を設ける。
【００１６】
射出スリーブ２０の上に溶融金属が給湯される射出スリーブ２０内に不活性ガスを吹き込むガス配管２７を設けている。
さらに、溶融金属電磁ポンプ１０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を介して接続している。
【００１７】
このような構成を有するダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置では、溶融金属電磁ポンプ１０により射出スリーブ２０の下から溶融金属を給湯するため、溶融金属の給湯に伴う射出スリーブ２０内の溶融金属の液面の乱れが起こらない。そして、射出スリーブ２０の上に配置した溶融金属レベル計１９により、射出スリーブ２０に給湯された溶融金属の上からその液位を検知するため、射出スリーブ２０内の溶融金属の給湯量を正確に検知することが出来る。これにより、射出スリーブ２０内の溶融金属の給湯量を正確に制御することが出来る。
【００１８】
溶融金属レベル計１９を溶融金属電磁ポンプ１０の射出スリーブ２０が接続された溶融金属給湯口と対向して設けると、溶融金属電磁ポンプ１０により射出スリーブ２０に既に充填された溶融金属の液面だけでなく、その給湯過程の段階において、溶融金属給湯口に向けて給湯側ダクト１’や緩衝継手２８の中を押し上げられて来る給湯途中の溶融金属の液面をも検知することが出来るので、溶融金属の液面を早い段階から広い範囲で検知することが出来る。
【００１９】
射出スリーブ２０の上にガス配管２７を設け、このガス配管２７から溶融金属が給湯される射出スリーブ２０内に不活性ガスを吹き込むため、射出スリーブ２０の中に充填された溶融金属の液面上が不活性ガス雰囲気に維持される。よって、射出スリーブ２０の中に給湯された溶融金属の液面が酸化せず、酸化膜を含まない溶融金属を金型のキャビティ３１に充填することが出来る。
【００２０】
さらに、溶融金属電磁ポンプ１０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を介して接続しているため、射出スリーブ２０に溶融金属電磁ポンプ１０側の振動が伝わり難く、射出スリーブ２０内に給湯した溶融金属の液面の乱れが起こり難い。この点でも前記溶融金属レベル計１９により射出スリーブ２０内に充填した溶融金属の給湯量の検知を正確に行うことが出来るので、溶融金属の給湯量の正確な制御が可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
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、射出スリーブ２０内に給湯した溶融金属の給湯量の正確な検知が可能なので、射出スリーブ２０内に溶融金属を正確に給湯することが出来、正確な量の溶融金属を金型のキャビティ３１に充填することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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断面図である。
【図３】ダイキャストスリーブへの溶融金属装置給湯の一実施例を示すプランジャチップが図２の位置から移動した状態の断面図である。
【図４】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置に使用される緩衝継手の例を示す正面図である。
【図５】図４のＡ方向の半断面図である。
【図６】ダイキャストマシンの従来例を示す断面図である。
【図７】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。
【図８】ダイキャストスリーブへの溶融金属の給湯量制御の時間−流量の関係例を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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の下からその中に溶融金属を給湯すると共に、溶融金属レベル計で射出スリーブ２０の上からその中に給湯された溶融金属の給湯量を検知しながら、その給湯量を制御することにより、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。
【００２４】
図１〜図３は、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に溶融金属を給湯する。図２と図３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と図３に示されたように、可動型３８が固定型３７に接触したとき、それら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。
【００２５】
射出スリーブ２０は、水平な円筒シリンダ状の部材である。図２と図３に示されたように、この射出スリーブ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る。プランジャ３３によりプランジャチップ３４が図２から図３に示すように図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。
【００２６】
図１〜図３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〜図３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。
【００２７】
ポンプ側ダクト１がほぼ垂直に配置され、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
前記ポンプ側ダクト１の上端には、ほぼ垂直な給湯側ダクト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。
【００３１】
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レベル計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の液位が計測される。前記立上誘導子２４は、このレベル計１３で計測される溶融金属１２の液面より下に挿入される。図１に示したレベル計１３は、溶融金属槽１１の中の溶融金属１２に浸漬してそのレベルを計測する浸漬型レベル計であるが、溶融金属１２に非接触でそのレベルを計測する、例えばレーザ方式の光電型レベル計を使用することも出来る。
【００３２】
前記射出スリーブ２０の下部に溶融金属給湯口が開設されており、給湯側ダクト１’の先端は緩衝継手２８を介してこの射出スリーブ２０の下部の溶融金属給湯口に連結されている。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。溶融金属ポンプ１０は、溶融金属槽１１の蓋に立設された支柱４０で支持されて吊り下げられている。そしてこの支柱４０に装着されたバネ４１の弾力が上方に向けて付勢され、この弾力により、前記給湯側ダクト１’の上端が緩衝継手２８と緩衝シールパッキン３５を介して射出スリーブ２０の下部の溶融金属充填口に押し当てられている。
【００３３】
給湯側ダクト１’の緩衝継手２８に接続される上端部分には、同給湯側ダクト１’内の溶融金属の存在を検知するための溶融金属検知器２９が設けられている。溶融金属検知器２９は給湯側ダクト１’内の湯面を検知するので、誘導型のもので良い。他方、射出スリーブ２０の上には、溶融金属レベル計１９が設けられ、これにより射出スリーブ２０の中の溶融金属の液面の高さが検知される。この溶融金属レベル計１９は、射出スリーブ２０の上であって、前記溶融金属電磁ポンプ１０が接続された溶融金属給湯口と対向して立設したパイプの上端に設けられている。溶融金属レベル計１９は、測定距離が長く取れるレーザー式が良いが、射出スリーブ２０内の湯面のさざ波に対応する為、ファイバー数が多く光の授受の多い物が良い。またパイプにはアルゴン等の不活性ガスを噴出するガス配管２７も接続されている。このガス配管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インジェクタを介して接続されている。このガス配管２７からは、射出スリーブ２０内のプランジャチップ３４のスライドに協働して射出スリーブ２０内に不活性ガスが吹き込まれる。
【００３４】
図４と図５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。
【００３５】
例えば、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。
【００３６】
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」）の線材で高温でもバネ性を失わない物が好適である。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。
【００３７】
図５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。
【００３８】
前記パッキン材３７の外側に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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、図２に示すように、プランジャチップ３４が溶融金属電磁ポンプ１０と射出スリーブ２０との接続部分である溶融金属給湯口より右にあるとき、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しながら、立上誘導子２４の出力の出力を一定量ずつ減少させ零まで下げて、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のレベルを前述の溶融金属検知器２９の所で維持するようにする。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。
【００４１】
この給湯待機状態から給湯誘導子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、射出スリーブ２０の中に給湯される。この溶融金属電磁ポンプ１０から射出スリーブ２０の中に給湯される溶融金属の上昇は、前記給湯側ダクト１’の端部分に対向して設けられた射出スリーブ２０の上の溶融金属レベル計１９により検知される。射出スリーブ２０の中へ給湯湯面レベルは、ダイカスト鋳造品によっても違うが、一般的なダイカストスリーブへの給湯量同じように、溶融金属レベル計１９により検知しながら射出スリーブ２０の径の半分程度にする。
【００４２】
このとき、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液面は、溶融金属の流動により波立っているため、その凹凸が大きい場合があり、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液位を正確に計測しにくいことがある。このようにときは、例えば図８に示すように、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の流量を最初は大とするが、射出スリーブ２０内に溶融金属を或る程度充填した後は、溶融金属の充填流量を小さくする。ダイカストスリーブへの給湯量は、溶融金属レベル計１９により検知しながら射出スリーブ２０の径の半分程度にする事から、この最大流量時の流速は、射出スリーブ２０の内径の半分の高さ以上に噴き上がらない流速が制御上望ましい。一般に、スリーブの内径はφ２００以下であり、１００ｍｍ吹き上がる流速は、１．４ｍ／ｓなので、最大流量時の流速は、１．４ｍ／ｓ以下にすべきである。こうすることにより、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液面の波立ちを抑え、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液位を正確に計測出来るようにする操作も必要である。
【００４３】
またこのとき、ガス配管２７から射出スリーブ２０の中に不活性ガスを吹き込み、同射出スリーブ２０の中を不活性ガス雰囲気とする。同時に、溶融金属レベル計１９により射出スリーブ２０の中に給湯された溶融金属の液面の高さが検知される。この検知された射出スリーブ２０の中に給湯された溶融金属の液面の高さにより射出スリーブ２０内に給湯される溶融金属の量を把握し、溶融金属電磁ポンプ１０の出力を制御する。これにより、射出スリーブ２０内に正確に所定量の溶融金属が給湯される。
【００４４】
次に、前記溶融金属レベル計１９により検知される射出スリーブ２０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により溶融金属の押し上げを停止する。その後、プランジャチップ３４が図２の位置から同図において左方向に移動を開始し、プランジャチップ３４が溶融金属電磁ポンプ１０と射出スリーブ２０との接続部分である溶融金属給湯口を通過する直前に給湯誘導子１４の電磁力を瞬時に下げて、給湯側ダクト１’内の湯面を溶融金属検知器２９の所で維持させながら、射出スリーブ２０内に給湯された溶融金属をキャビティ３１への充填を開始する。そして、プランジャチップ３４が図３に示すように溶融金属給湯口の上の位置を通過し、ゲート３２が溶融金属で塞がれた時点で、一挙にプランジャチップ３４の速度を一挙に上げる。すでに給湯誘導子１４の電磁力を瞬時に下げて、給湯側ダクト１’内の保持湯面出力にしているので、プランジャチップ３４が溶融金属給湯口通過中にガスノズル２７から不活性ガスが給湯されて、給湯側ダクト１’内に湯面が保持されている。よってプランジャチップ３４が溶融金属給湯口通過後も射出スリーブ２０から湯が溢れ出すことはない。
【００４５】
続いて図３に示すプランジャチップ３４が同図においてさらに左方向へ移動し、射出スリーブ２０に供給された溶融金属を、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、プランジャチップ３４が図２の位置に復帰する。
以下、これを繰り返しながら、溶融金属のキャビティ３１への充填による鋳造が行われる。
【００４６】
前述した実施形態では、溶融金属電磁ポンプ１０が接続された溶融金属給湯口と対向して射出スリーブ２０の上に設けられた溶融金属レベル計１９により射出スリーブ２０内に充填された溶融金属のレベルを計測することで、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の流量制御を行っている。しかし、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液面は、溶融金属の流動により波立っているため、その凹凸が大きい場合がある。このような場合は、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液位を正確に計測出来ない場合がある。
【００４７】
そこで、前述した溶融金属槽１１の溶融金属１２の液面を計測する溶融金属レベル計１３を使用して射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の流量制御を行うことも出来る。例えば、溶融金属電磁ポンプ１０の浸漬面積等を除いて溶融金属槽１１の溶融金属１２の実質液面平面積Ａとした場合に、射出スリーブ２０内へ溶融金属を充填したことによる溶融金属槽１１の溶融金属１２の液面低下ｘとすると、溶融金属槽１１の中の溶融金属１２はＡｘだけ容積が減少したことになる。従って、この液面低下ｘを計測することにより、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の流量を把握することが出来る。この結果から射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の流量制御が可能である。
この溶融金属槽１１側の溶融金属レベル計１３を使用した流量制御は、前述した射出スリーブ２０の上に設けられた溶融金属レベル計１９による流量制御と併用することも出来る。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によるは、ダイキャストスリーブへの溶融金属充填装置は、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】
【００４９】
１０ 溶融金属電磁ポンプ
１１ 溶融金属槽
１２ 溶融金属槽の中の溶融金属
１３ 溶融金属レベル計
１９ 溶融金属レベル計
２０ 射出スリーブ
２１ ダイキャストマシン
２７ ガス配管
２８ 緩衝継手
２９ 溶融金属検知器
３１ キャビティ
【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給湯した溶融金属を金型のキャビティ内に充填する。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充填することが行われている。
【０００３】
図６は、このような溶融金属給湯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６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６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。
出される。
【０００６】
このダイキャスト鋳造装置では、図６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７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７（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２０〜３０cm/sの低速で押し出される。続いて、キャビティ５８の中で溶融金属が固まらないように、プランジャチップ６２の押し出し速度を一挙に桁上げして４〜５m/sと速くし、図７（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。キャビティ５８に溶融金属が完全充?する一歩手前で、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の成形品の中に非常に小さい空洞として残る。この空洞は巣と呼ばれている。ダイカスト鋳造の欠点は、鋳造サイクルタイムは、１分程度と非常に早いが、キャビティ５８の中の流速が非常に早くて中子を破損するので中子を使う複雑な鋳造には向かず、更に巣が残るので靭性が必要な部品の製造には向かない。この巣だけを低減する為にキャビティ５８の中を真空にして鋳造する技術も開発されている。
【０００８】
こうしてキャビティ５８へ溶融金属が充填完了した後、溶融金属は可動金型５４と可動金型５３によって冷却され、キャビティ５８の中で溶融金属が凝固してダイカスト鋳物が成型される。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６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、順次ダイカスト鋳物が鋳造される。
【０００９】
しかし、このような従来の溶融金属給湯装置では、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から射出スリーブ６０内の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、その分解水素が溶融金属に入り、溶融金属が凝固して成形品になった鋳物に空洞、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に溶融金属を給湯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、アルゴンガスが射出スリーブに供給されて酸化物が減っても、溶融金属は粘性があるため、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るとき、電磁ポンプを精密に制御しても、溶融金属の給湯時にノズルでの湯切りが一定せず、毎回正確な量の溶融金属を射出スリーブ６０に充填することは困難である。特に、電磁ポンプで射出スリーブ６０に投入する溶融金属を停止する時、溶融金属の慣性や粘性によって溶融金属の流れが直ぐ止まらない。これが溶融金属供給量を定量制御するための大きな問題となる。
【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給湯装置における前述の課題に鑑み、電磁ポンプによる溶融金属の供給開始と供給停止の動作に合わせて溶融金属の供給と停止がより正確に行えると共に、併せて溶融金属の酸化防止も同時に図ることが出来るダイキャストスリーブへの溶融金属給湯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の下から溶融金属を給湯するに当たり、溶融金属槽１１の蓋に取り付けられた溶融金属１２の液面センサー１３による液位と給湯側ダクト１’にある溶融金属検知器２９までの保持湯面高さから溶融金属電磁ポンプ１０の出力特性が常に把握出来、その出力特性から射出スリーブ２０内の所定の給湯位置に必要な出力で給湯制御する制御機構を備えつつ、更に溶融金属電磁ポンプ１０により射出スリーブ２０の下からその中に溶融金属を給湯し、この射出スリーブ２０の上からその中への溶融金属の給湯量を検知しならが制御するようにした。
【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をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０の下に接続し、同射出スリーブ２０の下から溶融金属を充填する。そして、射出スリーブ２０に給湯された溶融金属の液位を検知するレベル計１９及び／又は溶融金属の給湯源の液位を検知するレベル計１３での溶融金属液位の検知により、射出スリーブ２０に充填される溶融金属の充填量を制御する。射出スリーブ２０の上に溶融金属レベル計１９を配置し、射出スリーブ２０の上から同射出スリーブ２０に給湯された溶融金属の液位を計測する。具体的には、溶融金属レベル計１９を射出スリーブ２０の上であって、前記溶融金属電磁ポンプ１０の射出スリーブ２０が接続された溶融金属給湯口と対向して設ける。また、溶融金属の供給源である溶融金属槽１１の中に、その中の溶融金属のレベルを計測するレベル計１３を設ける。
【００１６】
射出スリーブ２０の上に溶融金属が給湯される射出スリーブ２０内に不活性ガスを吹き込むガス配管２７を設けている。
さらに、溶融金属電磁ポンプ１０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を介して接続している。
【００１７】
このような構成を有するダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置では、溶融金属電磁ポンプ１０により射出スリーブ２０の下から溶融金属を給湯するため、溶融金属の給湯に伴う射出スリーブ２０内の溶融金属の液面の乱れが起こらない。そして、射出スリーブ２０の上に配置した溶融金属レベル計１９により、射出スリーブ２０に給湯された溶融金属の上からその液位を検知するため、射出スリーブ２０内の溶融金属の給湯量を正確に検知することが出来る。これにより、射出スリーブ２０内の溶融金属の給湯量を正確に制御することが出来る。
【００１８】
溶融金属レベル計１９を溶融金属電磁ポンプ１０の射出スリーブ２０が接続された溶融金属給湯口と対向して設けると、溶融金属電磁ポンプ１０により射出スリーブ２０に既に充填された溶融金属の液面だけでなく、その給湯過程の段階において、溶融金属給湯口に向けて給湯側ダクト１’や緩衝継手２８の中を押し上げられて来る給湯途中の溶融金属の液面をも検知することが出来るので、溶融金属の液面を早い段階から広い範囲で検知することが出来る。
【００１９】
射出スリーブ２０の上にガス配管２７を設け、このガス配管２７から溶融金属が給湯される射出スリーブ２０内に不活性ガスを吹き込むため、射出スリーブ２０の中に充填された溶融金属の液面上が不活性ガス雰囲気に維持される。よって、射出スリーブ２０の中に給湯された溶融金属の液面が酸化せず、酸化膜を含まない溶融金属を金型のキャビティ３１に充填することが出来る。
【００２０】
さらに、溶融金属電磁ポンプ１０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を介して接続しているため、射出スリーブ２０に溶融金属電磁ポンプ１０側の振動が伝わり難く、射出スリーブ２０内に給湯した溶融金属の液面の乱れが起こり難い。この点でも前記溶融金属レベル計１９により射出スリーブ２０内に充填した溶融金属の給湯量の検知を正確に行うことが出来るので、溶融金属の給湯量の正確な制御が可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
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、射出スリーブ２０内に給湯した溶融金属の給湯量の正確な検知が可能なので、射出スリーブ２０内に溶融金属を正確に給湯することが出来、正確な量の溶融金属を金型のキャビティ３１に充填することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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断面図である。
【図３】ダイキャストスリーブへの溶融金属装置給湯の一実施例を示すプランジャチップが図２の位置から移動した状態の断面図である。
【図４】ダイキャストスリーブへの溶融金属給湯装置に使用される緩衝継手の例を示す正面図である。
【図５】図４のＡ方向の半断面図である。
【図６】ダイキャストマシンの従来例を示す断面図である。
【図７】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。
【図８】ダイキャストスリーブへの溶融金属の給湯量制御の時間−流量の関係例を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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の下からその中に溶融金属を給湯すると共に、溶融金属レベル計で射出スリーブ２０の上からその中に給湯された溶融金属の給湯量を検知しながら、その給湯量を制御することにより、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。
【００２４】
図１〜図３は、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に溶融金属を給湯する。図２と図３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と図３に示されたように、可動型３８が固定型３７に接触したとき、それら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。
【００２５】
射出スリーブ２０は、水平な円筒シリンダ状の部材である。図２と図３に示されたように、この射出スリーブ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る。プランジャ３３によりプランジャチップ３４が図２から図３に示すように図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。
【００２６】
図１〜図３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〜図３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。
【００２７】
ポンプ側ダクト１がほぼ垂直に配置され、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
前記ポンプ側ダクト１の上端には、ほぼ垂直な給湯側ダクト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。
【００３１】
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レベル計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の液位が計測される。前記立上誘導子２４は、このレベル計１３で計測される溶融金属１２の液面より下に挿入される。図１に示したレベル計１３は、溶融金属槽１１の中の溶融金属１２に浸漬してそのレベルを計測する浸漬型レベル計であるが、溶融金属１２に非接触でそのレベルを計測する、例えばレーザ方式の光電型レベル計を使用することも出来る。
【００３２】
前記射出スリーブ２０の下部に溶融金属給湯口が開設されており、給湯側ダクト１’の先端は緩衝継手２８を介してこの射出スリーブ２０の下部の溶融金属給湯口に連結されている。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。溶融金属ポンプ１０は、溶融金属槽１１の蓋に立設された支柱４０で支持されて吊り下げられている。そしてこの支柱４０に装着されたバネ４１の弾力が上方に向けて付勢され、この弾力により、前記給湯側ダクト１’の上端が緩衝継手２８と緩衝シールパッキン３５を介して射出スリーブ２０の下部の溶融金属充填口に押し当てられている。
【００３３】
給湯側ダクト１’の緩衝継手２８に接続される上端部分には、同給湯側ダクト１’内の溶融金属の存在を検知するための溶融金属検知器２９が設けられている。溶融金属検知器２９は給湯側ダクト１’内の湯面を検知するので、誘導型のもので良い。他方、射出スリーブ２０の上には、溶融金属レベル計１９が設けられ、これにより射出スリーブ２０の中の溶融金属の液面の高さが検知される。この溶融金属レベル計１９は、射出スリーブ２０の上であって、前記溶融金属電磁ポンプ１０が接続された溶融金属給湯口と対向して立設したパイプの上端に設けられている。溶融金属レベル計１９は、測定距離が長く取れるレーザー式が良いが、射出スリーブ２０内の湯面のさざ波に対応する為、ファイバー数が多く光の授受の多い物が良い。またパイプにはアルゴン等の不活性ガスを噴出するガス配管２７も接続されている。このガス配管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インジェクタを介して接続されている。このガス配管２７からは、射出スリーブ２０内のプランジャチップ３４のスライドに協働して射出スリーブ２０内に不活性ガスが吹き込まれる。
【００３４】
図４と図５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。
【００３５】
例えば、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。
【００３６】
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」）の線材で高温でもバネ性を失わない物が好適である。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。
【００３７】
図５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。
【００３８】
前記パッキン材３７の外側に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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、図２に示すように、プランジャチップ３４が溶融金属電磁ポンプ１０と射出スリーブ２０との接続部分である溶融金属給湯口より右にあるとき、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しながら、立上誘導子２４の出力の出力を一定量ずつ減少させ零まで下げて、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のレベルを前述の溶融金属検知器２９の所で維持するようにする。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。
【００４１】
この給湯待機状態から給湯誘導子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、射出スリーブ２０の中に給湯される。この溶融金属電磁ポンプ１０から射出スリーブ２０の中に給湯される溶融金属の上昇は、前記給湯側ダクト１’の端部分に対向して設けられた射出スリーブ２０の上の溶融金属レベル計１９により検知される。射出スリーブ２０の中へ給湯湯面レベルは、ダイカスト鋳造品によっても違うが、一般的なダイカストスリーブへの給湯量同じように、溶融金属レベル計１９により検知しながら射出スリーブ２０の径の半分程度にする。
【００４２】
このとき、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液面は、溶融金属の流動により波立っているため、その凹凸が大きい場合があり、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液位を正確に計測しにくいことがある。このようにときは、例えば図８に示すように、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の流量を最初は大とするが、射出スリーブ２０内に溶融金属を或る程度充填した後は、溶融金属の充填流量を小さくする。ダイカストスリーブへの給湯量は、溶融金属レベル計１９により検知しながら射出スリーブ２０の径の半分程度にする事から、この最大流量時の流速は、射出スリーブ２０の内径の半分の高さ以上に噴き上がらない流速が制御上望ましい。一般に、スリーブの内径はφ２００以下であり、１００ｍｍ吹き上がる流速は、１．４ｍ／ｓなので、最大流量時の流速は、１．４ｍ／ｓ以下にすべきである。こうすることにより、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液面の波立ちを抑え、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液位を正確に計測出来るようにする操作も必要である。
【００４３】
またこのとき、ガス配管２７から射出スリーブ２０の中に不活性ガスを吹き込み、同射出スリーブ２０の中を不活性ガス雰囲気とする。同時に、溶融金属レベル計１９により射出スリーブ２０の中に給湯された溶融金属の液面の高さが検知される。この検知された射出スリーブ２０の中に給湯された溶融金属の液面の高さにより射出スリーブ２０内に給湯される溶融金属の量を把握し、溶融金属電磁ポンプ１０の出力を制御する。これにより、射出スリーブ２０内に正確に所定量の溶融金属が給湯される。
【００４４】
次に、前記溶融金属レベル計１９により検知される射出スリーブ２０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により溶融金属の押し上げを停止する。その後、プランジャチップ３４が図２の位置から同図において左方向に移動を開始し、プランジャチップ３４が溶融金属電磁ポンプ１０と射出スリーブ２０との接続部分である溶融金属給湯口を通過する直前に給湯誘導子１４の電磁力を瞬時に下げて、給湯側ダクト１’内の湯面を溶融金属検知器２９の所で維持させながら、射出スリーブ２０内に給湯された溶融金属をキャビティ３１への充填を開始する。そして、プランジャチップ３４が図３に示すように溶融金属給湯口の上の位置を通過し、ゲート３２が溶融金属で塞がれた時点で、一挙にプランジャチップ３４の速度を一挙に上げる。すでに給湯誘導子１４の電磁力を瞬時に下げて、給湯側ダクト１’内の保持湯面出力にしているので、プランジャチップ３４が溶融金属給湯口通過中にガスノズル２７から不活性ガスが給湯されて、給湯側ダクト１’内に湯面が保持されている。よってプランジャチップ３４が溶融金属給湯口通過後も射出スリーブ２０から湯が溢れ出すことはない。
【００４５】
続いて図３に示すプランジャチップ３４が同図においてさらに左方向へ移動し、射出スリーブ２０に供給された溶融金属を、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、プランジャチップ３４が図２の位置に復帰する。
以下、これを繰り返しながら、溶融金属のキャビティ３１への充填による鋳造が行われる。
【００４６】
前述した実施形態では、溶融金属電磁ポンプ１０が接続された溶融金属給湯口と対向して射出スリーブ２０の上に設けられた溶融金属レベル計１９により射出スリーブ２０内に充填された溶融金属のレベルを計測することで、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の流量制御を行っている。しかし、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液面は、溶融金属の流動により波立っているため、その凹凸が大きい場合がある。このような場合は、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の液位を正確に計測出来ない場合がある。
【００４７】
そこで、前述した溶融金属槽１１の溶融金属１２の液面を計測する溶融金属レベル計１３を使用して射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の流量制御を行うことも出来る。例えば、溶融金属電磁ポンプ１０の浸漬面積等を除いて溶融金属槽１１の溶融金属１２の実質液面平面積Ａとした場合に、射出スリーブ２０内へ溶融金属を充填したことによる溶融金属槽１１の溶融金属１２の液面低下ｘとすると、溶融金属槽１１の中の溶融金属１２はＡｘだけ容積が減少したことになる。従って、この液面低下ｘを計測することにより、射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の流量を把握することが出来る。この結果から射出スリーブ２０内に充填される溶融金属の流量制御が可能である。
この溶融金属槽１１側の溶融金属レベル計１３を使用した流量制御は、前述した射出スリーブ２０の上に設けられた溶融金属レベル計１９による流量制御と併用することも出来る。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によるは、ダイキャストスリーブへの溶融金属充填装置は、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】
【００４９】
１０ 溶融金属電磁ポンプ
１１ 溶融金属槽
１２ 溶融金属槽の中の溶融金属
１３ 溶融金属レベル計
１９ 溶融金属レベル計
２０ 射出スリーブ
２１ ダイキャストマシン
２７ ガス配管
２８ 緩衝継手
２９ 溶融金属検知器
３１ キャビティ
【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をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０の下に接続して同射出スリーブ２０の下から溶融金属を給湯すると共に、射出スリーブ２０に給湯された溶融金属の液位を検知するレベル計１９及び／又は溶融金属の給湯源の液位を検知するレベル計１３で計測される溶融金属液位により、射出スリーブ２０に充填される溶融金属の充填量を制御す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】
射出スリーブ２０の上に溶融金属レベル計１９を配置し、射出スリーブ２０の上から同射出スリーブ２０に給湯された溶融金属の液位を検知す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】
溶融金属レベル計１９は、射出スリーブ２０の上であって、前記溶融金属電磁ポンプ１０の射出スリーブ２０が接続された溶融金属充填口と対向して設けてい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】
溶融金属電磁ポンプ１０の射出スリーブ２０に接続された部分にその中の溶融金属を検知する溶融金属検知器２９を設け、この溶融金属検知器２９による溶融金属の検知と溶融金属槽１１のレベル計１３による湯面差により溶融金属電磁ポンプ１０自身の出力特性が常に把握しつつ、射出スリーブ２０内への溶融金属を給湯側ダクト１’内で給湯待機状態制御を行って射出スリーブ２０内への溶融金属給湯と給湯出力を予め予想する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】
射出スリーブ２０の上に溶融金属が給湯される射出スリーブ２０内に不活性ガスを吹き込むガス配管２７を設けていることを特徴とする請求項１〜４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６】
溶融金属電磁ポンプ１０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を介して接続していることを特徴とする請求項１〜５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をダイキャストマシン２１の射出スリーブ２０の下に接続して同射出スリーブ２０の下から溶融金属を給湯すると共に、射出スリーブ２０に給湯された溶融金属の液位を検知するレベル計１９及び／又は溶融金属の給湯源の液位を検知するレベル計１３で計測される溶融金属液位により、射出スリーブ２０に充填される溶融金属の充填量を制御す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】
射出スリーブ２０の上に溶融金属レベル計１９を配置し、射出スリーブ２０の上から同射出スリーブ２０に給湯された溶融金属の液位を検知す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】
溶融金属レベル計１９は、射出スリーブ２０の上であって、前記溶融金属電磁ポンプ１０の射出スリーブ２０が接続された溶融金属充填口と対向して設けてい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】
溶融金属電磁ポンプ１０の射出スリーブ２０に接続された部分にその中の溶融金属を検知する溶融金属検知器２９を設け、この溶融金属検知器２９による溶融金属の検知と溶融金属槽１１のレベル計１３による湯面差により溶融金属電磁ポンプ１０自身の出力特性が常に把握しつつ、射出スリーブ２０内への溶融金属を給湯側ダクト１’内で給湯待機状態制御を行って射出スリーブ２０内への溶融金属給湯と給湯出力を予め予想する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】
射出スリーブ２０の上に溶融金属が給湯される射出スリーブ２０内に不活性ガスを吹き込むガス配管２７を設けていることを特徴とする請求項１〜４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６】
溶融金属電磁ポンプ１０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を介して接続していることを特徴とする請求項１〜５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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３２３３８（Ｐ２０１２−２３２３３８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５７８２（Ｐ２０１１−１０５７８２）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００１８３９４５）助川電気工業株式会社 (79)
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００１８３９４５）助川電気工業株式会社 (79)
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