ホットチャンバーダイカストマシン
【課題】ホットチャンバーダイカストマシンでダイカスト鋳造部品を鋳造する際に、シリンダに空気が入ることがないようにする。
【解決手段】溶融金属材料である溶湯が入れられる溶湯槽１０と、溶湯槽から溶湯供給路１２を介して溶湯が供給可能に配置されたシリンダ３１と、シリンダ内に摺動自在に配置され交換用リングを有しない形状のプランジャ４０と、プランジャの摺動によりシリンダ内の溶湯をノズルに導く溶湯供給路（グーズネック）３２とを備えて、ノズル５０を鋳造用金型６１，６２に接続して、プランジャ４０の摺動によりノズルから流動した溶湯を鋳造用金型内に充填させるホットチャンバーダイカストマシンである。そして本発明においては、プランジャ４０が下死点のときにシリンダの内壁と接する範囲のプランジャ４０が、上死点の位置となったときに溶湯槽１０の溶湯１１に浸かる構成とした。
【解決手段】溶融金属材料である溶湯が入れられる溶湯槽１０と、溶湯槽から溶湯供給路１２を介して溶湯が供給可能に配置されたシリンダ３１と、シリンダ内に摺動自在に配置され交換用リングを有しない形状のプランジャ４０と、プランジャの摺動によりシリンダ内の溶湯をノズルに導く溶湯供給路（グーズネック）３２とを備えて、ノズル５０を鋳造用金型６１，６２に接続して、プランジャ４０の摺動によりノズルから流動した溶湯を鋳造用金型内に充填させるホットチャンバーダイカストマシンである。そして本発明においては、プランジャ４０が下死点のときにシリンダの内壁と接する範囲のプランジャ４０が、上死点の位置となったときに溶湯槽１０の溶湯１１に浸かる構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金などの金属を鋳造するホットチャンバーダイカストマシンに関し、特にダイカストマシン内での溶融金属材料の酸化を防止させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金などの金属を使ってダイカスト鋳造する技術のひとつとして、ホットチャンバーダイカストマシンが知られている。
このホットチャンバーダイカストマシンは、従来、例えば図３に示した構成とされる。
図３は、ホットチャンバーダイカストマシンの断面を示した図である。図３において、１０は溶湯槽を示し、溶湯槽１０内には、例えば７００℃程度に加熱された溶融金属材料が満たされている。加熱する機構については省略してある。溶融金属材料としては、アルミニウムやアルミニウム合金などが使用される。以下の説明では、溶湯槽１０内に満たされた溶融金属材料は、溶湯１０と称する。
【０００３】
溶湯槽１０内には、シリンダブロック３０が配置してある。このシリンダブロック３０は、シリンダ保持部材２３で周囲を保持させてあり、シリンダ保持部材２３が、接続部材２２を介してマシン側支柱２１と接続させてある。
シリンダブロック３０内には、円筒形状の空間であるシリンダ３１が形成させてあり、そのシリンダ３１内に挿入されたプランジャ４０が上下に摺動する構成としてある。プランジャ４０は、上端４２が図示しないマシン側に接続してあり、マシン側の駆動機構による駆動で、シリンダ３１内を上下に往復移動する。図４に示した状態は、プランジャ４０の下端４１が、最も上側の上死点である状態を示している。
【０００４】
シリンダ３１の内部は、溶湯供給孔１２を介して溶湯槽１０と道通状態としてある。従って、シリンダ３１の内部にも溶湯１３が充填された状態となっている。
シリンダ３１の内部の下端には、比較的細い管状のグーズネック３２の一端が接続してあり、そのグーズネック３２の他端に、ノズル５０が接続してある。溶湯槽１０の外部のノズル５０には、ヒータ５１が取り付けてあり、ノズル５０の内部の溶湯が高温に保たれる構成としてある。
【０００５】
ノズル５０は、先端５２を溶湯槽１０の外部に引き出す構成としてあり、そのノズル５０の先端５２は、溶湯槽１０内の溶湯上面１１ａよりも上側となる配置としてある。
ノズル５０の先端５２には、鋳造用金型を構成する固定型６１及び可動型６２を接続する。
【０００６】
このように固定型６１と可動型６２を接続した状態で、図４に示すように、プランジャ４０をシリンダ３１内で下死点まで移動させることで、シリンダ３１内の溶湯１３が、グーズネック３２及びノズル５０を介して固定型６１と可動型６２の間の空間に押し出され、固定型６１と可動型６２の間に溶融金属材料が圧入される。即ち、図４の例では、固定型６１側の空間６１ａと、可動型６２側の空間６２ａとに、金属材料１５が圧入された状態を示してある。
なお、本明細書でプランジャの下死点と述べた場合には、溶湯を金型側に押し出す際にプランジャが最も下側になる位置を意味し、プランジャが機構的に移動できる最も下側の位置よりも上側である場合がある。即ち、プランジャ４０を下降させて溶湯を金型側に押し出して、金型内に金属材料１５が完全に圧入されて、それ以上プランジャが降りることができなくなった位置を、本明細書では下死点と称する。
【０００７】
溶融金属材料の充填後は、固定型６１と可動型６２を装置から外し、溶融金属の温度を低下させて固化させて、その固化した鋳造物を固定型６１と可動型６２とから外し、ダイカスト鋳造部品を得る。
【０００８】
その後、図３に示すようにプランジャ４０を上死点まで移動させることで、次の型への充填の準備が行われる。このようにプランジャ４０の上下の移動で、金型への溶融金属材料の充填が行える。
【０００９】
特許文献１及び２には、ホットチャンバーダイカストマシンの例についての記載がある。
【特許文献１】特開平１０−１２８５１７号公報
【特許文献２】特開平１０−２９６４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、このような構成のホットチャンバーダイカストマシンで、ダイカスト鋳造を行う際には、シリンダ３１内を上下するプランジャ４０の周囲に、金属材料が付着してしまうという問題がある。
即ち、溶湯を金型に圧入する作業時には、高温に保たれた溶湯槽１０内でプランジャ４０が上下するが、プランジャ４０が上死点に上昇した状態では、図３に示すように、溶湯上面１１ａから露出したプランジャ４０の表面に、溶湯１１が付着して皮膜１１ｂが形成された状態となっている。皮膜１１ｂは、プランジャ４０が下死点に到達したとき、溶湯１１内に沈む。
【００１１】
この図３に示した皮膜１１ｂがあると、プランジャ４０を上下に摺動させる際に、皮膜１１ｂがシリンダ３１の内壁と接触して、金型側へ溶湯１１を圧入する際のプランジャ４０の摺動抵抗となってしまい、プランジャ４０のスムーズな動きを阻む要因になってしまう。皮膜１１ｂが付着した状態で無理にプランジャ４０を押し下げようとすると、プランジャ４０の表面やシリンダ３１の内壁を磨耗させてしまう。高温の溶湯槽内に配置されるプランジャやシリンダは、例えば溶湯がアルミニウム金属材料の場合では、セラミック部品などの高価な部品であり、短期間の使用で磨耗してしまうのは好ましくない。
また、プランジャ４０の表面の皮膜１１ｂは、プランジャ４０が上死点に位置するときには、溶湯１１から外に出て空気に触れた状態であり、金属材料が酸化した皮膜である。この皮膜１１ｂの金属材料が酸化すると、プランジャ４０が下降する際に、シリンダ３１の内壁とプランジャ４０の表面との接触時に、プランジャ４０から酸化金属材料が剥がれる可能性があり、溶湯１１に酸化金属材料が混入してしまう可能性がある。
【００１２】
この酸化金属材料が溶湯１１に混入すると、溶湯１１を使って鋳造されるダイカスト部品の品質を低下させてしまう。即ち、酸化金属材料が混入すると、強度などの劣化を招くおそれがあり、好ましくない。
【００１３】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ダイカスト鋳造部品をホットチャンバーダイカストマシンで鋳造する際に、プランジャに付着した金属材料の悪影響を排除することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、溶融金属材料である溶湯が入れられる溶湯槽と、溶湯槽から溶湯供給路を介して溶湯が供給可能に配置されたシリンダと、シリンダ内に摺動自在に配置された交換用リングを有しない形状のプランジャと、プランジャの摺動によりシリンダ内の溶湯をノズルに導く溶湯供給路とを備えて、ノズルを鋳造用金型に接続して、プランジャの上死点と下死点との間の摺動によりノズルから溶湯を鋳造用金型内に充填させるホットチャンバーダイカストマシンに適用される。
そして本発明においては、プランジャが下死点のときにシリンダの内壁と接する範囲のプランジャが、上死点の位置となったときに溶湯槽の溶湯に浸かる構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、プランジャが下死点のときにシリンダの内壁と接する範囲のプランジャが、上死点の位置となったときに溶湯槽の溶湯に浸かる構成としたことで、シリンダの内壁と接する範囲のプランジャは常時溶湯槽内の溶湯に浸かっている。従って、プランジャの周囲に付着して固まった金属材料が、シリンダの内壁と接することがなくなり、プランジャが摺動する際に、プランジャやシリンダを磨耗させる可能性が低くなり、プランジャやシリンダの長寿命化に貢献する。
また、プランジャの周囲に付着して固まった金属材料が、シリンダの内壁と接して剥がれることがなくために、プランジャの周囲に付着して酸化した金属材料が、溶湯槽内に溶け出すことを最低限に抑制でき、金型側に圧入される金属材料に酸化した金属材料が混入するのを効果的に抑制でき、品質の高いダイカスト鋳造部品が得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１を参照して説明する。この図１において、背景技術として説明した図３及び図４に対応する部分には同一符号を付す。
図１は、本実施の形態のホットチャンバーダイカストマシンの構成を断面で示した図であり、図１（ａ）はプランジャが下死点の状態であり、図１（ｂ）はプランジャが上死点の状態である。
本実施の形態のホットチャンバーダイカストマシンでダイカスト鋳造する際に適用される金属材料しては、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金など、従来からダイカスト鋳造に使用されている各種金属材料が適用可能である。
【００１７】
図１に示したホットチャンバーダイカストマシンの基本的な構成は、図３及び図４に示したものと同一である。図４などの説明と重複するが、再度構成について説明すると、例えば７００℃程度に加熱された溶融金属材料（溶湯１１）が満たされた溶湯槽１０内には、シリンダブロック３０が配置してある。シリンダブロック３０は、シリンダ保持部材２３で周囲を保持させてあり、シリンダ保持部材２３が、接続部材２２を介してマシン側支柱２１と接続させてある。
シリンダブロック３０内には、円筒形状の空間であるシリンダ３１が形成させてあり、そのシリンダ３１内に挿入されたプランジャ４０が上下に摺動する構成としてある。シリンダブロック３０とプランジャ４０は、例えばセラミックで形成させる。プランジャ４０は、上端４２が図示しないマシン側に接続してあり、マシン側の駆動機構による駆動で、シリンダ３１内を図１（ａ）に示した下死点の状態と図１（ｂ）に示した上死点の状態との間で上下に往復移動する。なお、先に説明したように、プランジャ４０を下降させて溶湯を金型側に押し出して、金型内に金属材料１５が完全に圧入されて、それ以上プランジャが降りることができなくなった位置であり、機構的にプランジャ４０が最も下に移動できる位置ではない。
【００１８】
シリンダ３１の内部は、溶湯供給孔１２を介して溶湯槽１０と道通状態としてあり、シリンダ３１の内部にも溶湯１３が充填された状態となっている。
シリンダ３１の内部の下端には、溶湯供給路であるグーズネック３２の一端が接続してあり、そのグーズネック３２の他端に、ノズル５０が接続してある。溶湯槽１０の外部のノズル５０には、ヒータ５１が取り付けてあり、ノズル５０の内部の溶湯が高温に保たれる構成としてある。ノズル５０は、先端５２を溶湯槽１０の外部に引き出す構成としてあり、そのノズル５０の先端５２は、溶湯槽１０内の溶湯上面１１ａよりも上側に配置してある。
ここまでは、図３及び図４で説明した構成と同じである。
【００１９】
なお、本実施の形態のホットチャンバーダイカストマシンは、溶湯１１としてアルミニウム金属材料を使用可能とするため、シリンダブロック３０及びプランジャ４０として、非鉄系材料であるセラミックを使用してあり、またプランジャ４０には、シリンダ内壁とのシール性を確保するための金属リングについても設けていない。即ち、ホットチャンバーダイカストマシンにおいて、鉄を浸食しない材料を溶湯１１として使う場合には、プランジャとして鉄系材料を含む構成とすることが可能であるが、溶湯１１としてアルミニウム金属材料を使用する場合には、プランジャとして全てセラミックで構成するのが好ましい。
シール性を確保するための金属リングを使わない本例のプランジャ４０の場合には、プランジャ４０の側面とシリンダ３１の内壁とが直接接して、プランジャ４０の側面そのものがシリンダ３１内の溶湯１１の噴出を防ぐシール面となる。このシール面でのシール性を確保するために、プランジャ４０の側面とシリンダ３１の内壁とが接する面積は多い程よく、プランジャ４０の長手方向（上下方向）である程度の長さで、プランジャ４０の側面とシリンダ３１の内壁とが接する構成とする必要がある。
【００２０】
そして本実施の形態においては、溶湯槽１０として、比較的多く溶湯１１を溜めることができる構成として、溶湯１１の上面１１ａを、シリンダ３１の上面から所定距離以上離れた位置とする。
この溶湯上面１１ａを設定する条件について説明すると、図１（ａ）に示すように、プランジャ４０が下死点で金型側にそれ以上溶湯１１を圧入できない位置のとき、シリンダブロックの上面３３と接する、プランジャ４０の位置４３を破線で図中に示す。
そして、図１（ｂ）に示すように、プランジャ４０を上死点に移動させたとき、そのプランジャ４０の位置４３が、溶湯１１の上面１１ａより下になるようにする。
【００２１】
このようにすることは、シリンダ３１の内壁と接する範囲のプランジャ４０が、常に溶湯１１に浸っていることであり、この条件を満たすように、上述した溶湯１１の上面１１ａを、シリンダ３１の上面３３から離す所定距離を設定する。
図１に、プランジャ４０を摺動させた際の上死点から下死点までの移動長さＬ１を示すと、シリンダ３１の上面３３から溶湯上面１１ａまでの距離は、そのプランジャの移動長さＬ１以上とする必要がある。
なお、鋳造作業の進行で、金型側に溶湯１１が充填されていくが、このように溶湯上面１１ａの位置が長さＬ１以上となるように監視して、溶湯１１の補充を適宜行うのが好ましい。この溶湯上面１１ａの位置の監視と溶湯１１の補充を自動的に行う構成としてもよい。
【００２２】
この図１に示す構成のホットチャンバーダイカストマシンでの鋳造動作について説明する。
まず、図１（ｂ）に示すように、プランジャ４０を上死点として、シリンダ３１内に溶湯を溜めた状態とし、固定型６１と可動型６２をノズル５０の先端５２に接続して、図１（ａ）に示すように、プランジャ４０を下死点まで摺動させる。この摺動により、シリンダ３１内の溶湯が、固定型６１側の空間６１ａと可動型６２側の空間６２ａとに圧入される。
この状態で、固定型６１と可動型６２をノズル５０から離し、プランジャ４０を上死点まで戻させ、固定型６１と可動型６２の間の鋳造部品を外した後、固定型６１と可動型６２をノズル５０の先端５２に接続して、図１（ｂ）の状態に戻す。
【００２３】
このような動作でダイカスト鋳造が行われるが、本例の場合には、シリンダ３１の上面３３と溶湯上面１１ａとの距離を、プランジャ４０の移動距離Ｌ以上としたことで、シリンダ３１の内壁と接する範囲のプランジャ４０は、常時溶湯槽内の溶湯に浸かった状態となる。従って、プランジャ４０の周囲に付着して固まった金属材料が、シリンダ３１の内壁と接することがなくなる。即ち、従来例として図３に示したような皮膜１１ｂが生じたとしても、その皮膜１１ｂはシリンダ３１と接する位置までは下がることがなく、プランジャ４０の周囲に付着して固まった金属材料が、シリンダ３１の内壁と接することがなくなる。このため、プランジャ４０が摺動する際に、余計な摺動抵抗が生じず、溶湯１１を金型側に良好に圧入できると共に、付着金属の影響でプランジャ４０やシリンダ３１を磨耗させる可能性が低くなり、プランジャ４０やシリンダブロック３０の長寿命化に貢献する。特に本実施の形態の場合には、アルミニウム金属材料を溶湯１１として使えるようにしたために、プランジャ４０やシリンダブロック３０をセラミックで構成させたため、プランジャ４０やシリンダブロック３０が高価であり、長寿命化によるメリットは大きい。
【００２４】
また本例の構成としたことで、プランジャ４０の周囲に付着して固まった金属材料が、プランジャ４０の摺動時に、シリンダ３１の内壁と接して剥がれることがなくために、プランジャ４０の周囲に付着して酸化した金属材料が、溶湯槽１０内に溶け出すことを最低限に抑制でき、金型側に圧入される金属材料に酸化した金属材料が混入するのを効果的に抑制でき、品質の高いダイカスト鋳造部品が得られるようになる。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施の形態を、図２を参照して説明する。この図２においても、第１の実施の形態で説明した図１、及び背景技術として説明した図３及び図４に対応する部分には同一符号を付す。
図２は、本実施の形態のホットチャンバーダイカストマシンの構成を断面で示した図であり、図２（ａ）はプランジャが下死点の状態であり、図２（ｂ）はプランジャが上死点の状態である。図２に示したホットチャンバーダイカストマシンの基本的な構成についても、図１、図４及び図５に示したものと同一であり、図１と同一構成の説明は省略する。
本実施の形態の場合には、プランジャの形状を図１の例とは異なる形状としたものである。
【００２６】
即ち、図２に示すように、シリンダブロック３０内の中央にシリンダ３１を配置し、そのシリンダ３１に上側から挿入されるプランジャ７０として、下端部７１から段差部７４までの所定長Ｌ２だけ太径部７２とし、その太径部７２でシリンダ３１の内壁と接する構成とする。そして、プランジャ７０の段差部７４からマシン接続部７３までについては、太径部７２よりも直径が細くして、シリンダ３１の内壁とは接しない細径部とする。
プランジャ７０の下端部７１から段差部７４までの太径部７２の長さ（高さ）Ｌ２は、プランジャが上死点から下死点まで移動する長さと同じか、それよりも短くする。この太径部７２の長さＬ２は、少なくとも下端部７１よりシール性確保に必要な範囲の長さとする。
【００２７】
そして、溶湯槽１０内の溶湯１１の上面１１ａを、シリンダ３１の上面３３から長さＬ２以上離れた位置とする。このように設定することで、図２（ｂ）に示すように、プランジャ７０を上死点に移動させたとき、そのプランジャ４０の段差部７４が、溶湯１１の上面１１ａより常に下になる。
【００２８】
従って、ダイカスト鋳造する際に、プランジャ７０の周囲の皮膜がシリンダ３１の内壁と接することがなく、プランジャ７０に摺動抵抗が発生することがなく、溶湯１１を金型側に良好に圧入できると共に、プランジャ７０やシリンダ３１を磨耗させることがなく、プランジャ７０やシリンダブロック３０の長寿命化に貢献する。
また、酸化皮膜による鋳造部品の劣化も防止でき、ダイカスト鋳造される製品の高品質化が図れる。
そして本実施の形態の場合には、図２に示すように、シリンダ３１の上面３３から溶湯上面１１ａまでの距離を、プランジャ４０の太径部７２の長さ（高さ）Ｌ２以上とすればよく、この長さＬ２は、プランジャ７０に摺動距離よりも短くできるため、溶湯槽１０内の溶湯上面１１ａをそれほど上にする必要がなく、効率のよい構成とすることができる。
【００２９】
なお、上述した各実施の形態で図示した構成は、好適な一例を示したものであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、図１の例や図２の例とは異なる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による装置構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態による装置構成例を示す断面図である。
【図３】従来のホットチャンバーダイカストマシンの例（プランジャ上昇時）を示す断面図である。
【図４】従来のホットチャンバーダイカストマシンの例（プランジャ下降時）を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…溶湯槽、１１…溶湯、１１ａ…溶湯上面、１１ｂ…皮膜、１２…溶湯供給孔、１３…シリンダ内溶湯、１５…金属材料、２１…マシン側支柱、２２…接続部材、２３…シリンダ保持部材、３０…シリンダブロック、３１…シリンダ、３２…グーズネック、３３…シリンダブロックの上面、４０…プランジャ、４１…下端部、４２…マシン接続部、４３…下死点でシリンダ上端と接する位置、５０…ノズル、５１…ヒータ、５２…先端部、６１…固定型、６２…可動型、７０…プランジャ、７１…下端部、７２…太径部、７３…マシン接続部、７４…段差部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金などの金属を鋳造するホットチャンバーダイカストマシンに関し、特にダイカストマシン内での溶融金属材料の酸化を防止させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金などの金属を使ってダイカスト鋳造する技術のひとつとして、ホットチャンバーダイカストマシンが知られている。
このホットチャンバーダイカストマシンは、従来、例えば図３に示した構成とされる。
図３は、ホットチャンバーダイカストマシンの断面を示した図である。図３において、１０は溶湯槽を示し、溶湯槽１０内には、例えば７００℃程度に加熱された溶融金属材料が満たされている。加熱する機構については省略してある。溶融金属材料としては、アルミニウムやアルミニウム合金などが使用される。以下の説明では、溶湯槽１０内に満たされた溶融金属材料は、溶湯１０と称する。
【０００３】
溶湯槽１０内には、シリンダブロック３０が配置してある。このシリンダブロック３０は、シリンダ保持部材２３で周囲を保持させてあり、シリンダ保持部材２３が、接続部材２２を介してマシン側支柱２１と接続させてある。
シリンダブロック３０内には、円筒形状の空間であるシリンダ３１が形成させてあり、そのシリンダ３１内に挿入されたプランジャ４０が上下に摺動する構成としてある。プランジャ４０は、上端４２が図示しないマシン側に接続してあり、マシン側の駆動機構による駆動で、シリンダ３１内を上下に往復移動する。図４に示した状態は、プランジャ４０の下端４１が、最も上側の上死点である状態を示している。
【０００４】
シリンダ３１の内部は、溶湯供給孔１２を介して溶湯槽１０と道通状態としてある。従って、シリンダ３１の内部にも溶湯１３が充填された状態となっている。
シリンダ３１の内部の下端には、比較的細い管状のグーズネック３２の一端が接続してあり、そのグーズネック３２の他端に、ノズル５０が接続してある。溶湯槽１０の外部のノズル５０には、ヒータ５１が取り付けてあり、ノズル５０の内部の溶湯が高温に保たれる構成としてある。
【０００５】
ノズル５０は、先端５２を溶湯槽１０の外部に引き出す構成としてあり、そのノズル５０の先端５２は、溶湯槽１０内の溶湯上面１１ａよりも上側となる配置としてある。
ノズル５０の先端５２には、鋳造用金型を構成する固定型６１及び可動型６２を接続する。
【０００６】
このように固定型６１と可動型６２を接続した状態で、図４に示すように、プランジャ４０をシリンダ３１内で下死点まで移動させることで、シリンダ３１内の溶湯１３が、グーズネック３２及びノズル５０を介して固定型６１と可動型６２の間の空間に押し出され、固定型６１と可動型６２の間に溶融金属材料が圧入される。即ち、図４の例では、固定型６１側の空間６１ａと、可動型６２側の空間６２ａとに、金属材料１５が圧入された状態を示してある。
なお、本明細書でプランジャの下死点と述べた場合には、溶湯を金型側に押し出す際にプランジャが最も下側になる位置を意味し、プランジャが機構的に移動できる最も下側の位置よりも上側である場合がある。即ち、プランジャ４０を下降させて溶湯を金型側に押し出して、金型内に金属材料１５が完全に圧入されて、それ以上プランジャが降りることができなくなった位置を、本明細書では下死点と称する。
【０００７】
溶融金属材料の充填後は、固定型６１と可動型６２を装置から外し、溶融金属の温度を低下させて固化させて、その固化した鋳造物を固定型６１と可動型６２とから外し、ダイカスト鋳造部品を得る。
【０００８】
その後、図３に示すようにプランジャ４０を上死点まで移動させることで、次の型への充填の準備が行われる。このようにプランジャ４０の上下の移動で、金型への溶融金属材料の充填が行える。
【０００９】
特許文献１及び２には、ホットチャンバーダイカストマシンの例についての記載がある。
【特許文献１】特開平１０−１２８５１７号公報
【特許文献２】特開平１０−２９６４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、このような構成のホットチャンバーダイカストマシンで、ダイカスト鋳造を行う際には、シリンダ３１内を上下するプランジャ４０の周囲に、金属材料が付着してしまうという問題がある。
即ち、溶湯を金型に圧入する作業時には、高温に保たれた溶湯槽１０内でプランジャ４０が上下するが、プランジャ４０が上死点に上昇した状態では、図３に示すように、溶湯上面１１ａから露出したプランジャ４０の表面に、溶湯１１が付着して皮膜１１ｂが形成された状態となっている。皮膜１１ｂは、プランジャ４０が下死点に到達したとき、溶湯１１内に沈む。
【００１１】
この図３に示した皮膜１１ｂがあると、プランジャ４０を上下に摺動させる際に、皮膜１１ｂがシリンダ３１の内壁と接触して、金型側へ溶湯１１を圧入する際のプランジャ４０の摺動抵抗となってしまい、プランジャ４０のスムーズな動きを阻む要因になってしまう。皮膜１１ｂが付着した状態で無理にプランジャ４０を押し下げようとすると、プランジャ４０の表面やシリンダ３１の内壁を磨耗させてしまう。高温の溶湯槽内に配置されるプランジャやシリンダは、例えば溶湯がアルミニウム金属材料の場合では、セラミック部品などの高価な部品であり、短期間の使用で磨耗してしまうのは好ましくない。
また、プランジャ４０の表面の皮膜１１ｂは、プランジャ４０が上死点に位置するときには、溶湯１１から外に出て空気に触れた状態であり、金属材料が酸化した皮膜である。この皮膜１１ｂの金属材料が酸化すると、プランジャ４０が下降する際に、シリンダ３１の内壁とプランジャ４０の表面との接触時に、プランジャ４０から酸化金属材料が剥がれる可能性があり、溶湯１１に酸化金属材料が混入してしまう可能性がある。
【００１２】
この酸化金属材料が溶湯１１に混入すると、溶湯１１を使って鋳造されるダイカスト部品の品質を低下させてしまう。即ち、酸化金属材料が混入すると、強度などの劣化を招くおそれがあり、好ましくない。
【００１３】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ダイカスト鋳造部品をホットチャンバーダイカストマシンで鋳造する際に、プランジャに付着した金属材料の悪影響を排除することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、溶融金属材料である溶湯が入れられる溶湯槽と、溶湯槽から溶湯供給路を介して溶湯が供給可能に配置されたシリンダと、シリンダ内に摺動自在に配置された交換用リングを有しない形状のプランジャと、プランジャの摺動によりシリンダ内の溶湯をノズルに導く溶湯供給路とを備えて、ノズルを鋳造用金型に接続して、プランジャの上死点と下死点との間の摺動によりノズルから溶湯を鋳造用金型内に充填させるホットチャンバーダイカストマシンに適用される。
そして本発明においては、プランジャが下死点のときにシリンダの内壁と接する範囲のプランジャが、上死点の位置となったときに溶湯槽の溶湯に浸かる構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、プランジャが下死点のときにシリンダの内壁と接する範囲のプランジャが、上死点の位置となったときに溶湯槽の溶湯に浸かる構成としたことで、シリンダの内壁と接する範囲のプランジャは常時溶湯槽内の溶湯に浸かっている。従って、プランジャの周囲に付着して固まった金属材料が、シリンダの内壁と接することがなくなり、プランジャが摺動する際に、プランジャやシリンダを磨耗させる可能性が低くなり、プランジャやシリンダの長寿命化に貢献する。
また、プランジャの周囲に付着して固まった金属材料が、シリンダの内壁と接して剥がれることがなくために、プランジャの周囲に付着して酸化した金属材料が、溶湯槽内に溶け出すことを最低限に抑制でき、金型側に圧入される金属材料に酸化した金属材料が混入するのを効果的に抑制でき、品質の高いダイカスト鋳造部品が得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１を参照して説明する。この図１において、背景技術として説明した図３及び図４に対応する部分には同一符号を付す。
図１は、本実施の形態のホットチャンバーダイカストマシンの構成を断面で示した図であり、図１（ａ）はプランジャが下死点の状態であり、図１（ｂ）はプランジャが上死点の状態である。
本実施の形態のホットチャンバーダイカストマシンでダイカスト鋳造する際に適用される金属材料しては、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金など、従来からダイカスト鋳造に使用されている各種金属材料が適用可能である。
【００１７】
図１に示したホットチャンバーダイカストマシンの基本的な構成は、図３及び図４に示したものと同一である。図４などの説明と重複するが、再度構成について説明すると、例えば７００℃程度に加熱された溶融金属材料（溶湯１１）が満たされた溶湯槽１０内には、シリンダブロック３０が配置してある。シリンダブロック３０は、シリンダ保持部材２３で周囲を保持させてあり、シリンダ保持部材２３が、接続部材２２を介してマシン側支柱２１と接続させてある。
シリンダブロック３０内には、円筒形状の空間であるシリンダ３１が形成させてあり、そのシリンダ３１内に挿入されたプランジャ４０が上下に摺動する構成としてある。シリンダブロック３０とプランジャ４０は、例えばセラミックで形成させる。プランジャ４０は、上端４２が図示しないマシン側に接続してあり、マシン側の駆動機構による駆動で、シリンダ３１内を図１（ａ）に示した下死点の状態と図１（ｂ）に示した上死点の状態との間で上下に往復移動する。なお、先に説明したように、プランジャ４０を下降させて溶湯を金型側に押し出して、金型内に金属材料１５が完全に圧入されて、それ以上プランジャが降りることができなくなった位置であり、機構的にプランジャ４０が最も下に移動できる位置ではない。
【００１８】
シリンダ３１の内部は、溶湯供給孔１２を介して溶湯槽１０と道通状態としてあり、シリンダ３１の内部にも溶湯１３が充填された状態となっている。
シリンダ３１の内部の下端には、溶湯供給路であるグーズネック３２の一端が接続してあり、そのグーズネック３２の他端に、ノズル５０が接続してある。溶湯槽１０の外部のノズル５０には、ヒータ５１が取り付けてあり、ノズル５０の内部の溶湯が高温に保たれる構成としてある。ノズル５０は、先端５２を溶湯槽１０の外部に引き出す構成としてあり、そのノズル５０の先端５２は、溶湯槽１０内の溶湯上面１１ａよりも上側に配置してある。
ここまでは、図３及び図４で説明した構成と同じである。
【００１９】
なお、本実施の形態のホットチャンバーダイカストマシンは、溶湯１１としてアルミニウム金属材料を使用可能とするため、シリンダブロック３０及びプランジャ４０として、非鉄系材料であるセラミックを使用してあり、またプランジャ４０には、シリンダ内壁とのシール性を確保するための金属リングについても設けていない。即ち、ホットチャンバーダイカストマシンにおいて、鉄を浸食しない材料を溶湯１１として使う場合には、プランジャとして鉄系材料を含む構成とすることが可能であるが、溶湯１１としてアルミニウム金属材料を使用する場合には、プランジャとして全てセラミックで構成するのが好ましい。
シール性を確保するための金属リングを使わない本例のプランジャ４０の場合には、プランジャ４０の側面とシリンダ３１の内壁とが直接接して、プランジャ４０の側面そのものがシリンダ３１内の溶湯１１の噴出を防ぐシール面となる。このシール面でのシール性を確保するために、プランジャ４０の側面とシリンダ３１の内壁とが接する面積は多い程よく、プランジャ４０の長手方向（上下方向）である程度の長さで、プランジャ４０の側面とシリンダ３１の内壁とが接する構成とする必要がある。
【００２０】
そして本実施の形態においては、溶湯槽１０として、比較的多く溶湯１１を溜めることができる構成として、溶湯１１の上面１１ａを、シリンダ３１の上面から所定距離以上離れた位置とする。
この溶湯上面１１ａを設定する条件について説明すると、図１（ａ）に示すように、プランジャ４０が下死点で金型側にそれ以上溶湯１１を圧入できない位置のとき、シリンダブロックの上面３３と接する、プランジャ４０の位置４３を破線で図中に示す。
そして、図１（ｂ）に示すように、プランジャ４０を上死点に移動させたとき、そのプランジャ４０の位置４３が、溶湯１１の上面１１ａより下になるようにする。
【００２１】
このようにすることは、シリンダ３１の内壁と接する範囲のプランジャ４０が、常に溶湯１１に浸っていることであり、この条件を満たすように、上述した溶湯１１の上面１１ａを、シリンダ３１の上面３３から離す所定距離を設定する。
図１に、プランジャ４０を摺動させた際の上死点から下死点までの移動長さＬ１を示すと、シリンダ３１の上面３３から溶湯上面１１ａまでの距離は、そのプランジャの移動長さＬ１以上とする必要がある。
なお、鋳造作業の進行で、金型側に溶湯１１が充填されていくが、このように溶湯上面１１ａの位置が長さＬ１以上となるように監視して、溶湯１１の補充を適宜行うのが好ましい。この溶湯上面１１ａの位置の監視と溶湯１１の補充を自動的に行う構成としてもよい。
【００２２】
この図１に示す構成のホットチャンバーダイカストマシンでの鋳造動作について説明する。
まず、図１（ｂ）に示すように、プランジャ４０を上死点として、シリンダ３１内に溶湯を溜めた状態とし、固定型６１と可動型６２をノズル５０の先端５２に接続して、図１（ａ）に示すように、プランジャ４０を下死点まで摺動させる。この摺動により、シリンダ３１内の溶湯が、固定型６１側の空間６１ａと可動型６２側の空間６２ａとに圧入される。
この状態で、固定型６１と可動型６２をノズル５０から離し、プランジャ４０を上死点まで戻させ、固定型６１と可動型６２の間の鋳造部品を外した後、固定型６１と可動型６２をノズル５０の先端５２に接続して、図１（ｂ）の状態に戻す。
【００２３】
このような動作でダイカスト鋳造が行われるが、本例の場合には、シリンダ３１の上面３３と溶湯上面１１ａとの距離を、プランジャ４０の移動距離Ｌ以上としたことで、シリンダ３１の内壁と接する範囲のプランジャ４０は、常時溶湯槽内の溶湯に浸かった状態となる。従って、プランジャ４０の周囲に付着して固まった金属材料が、シリンダ３１の内壁と接することがなくなる。即ち、従来例として図３に示したような皮膜１１ｂが生じたとしても、その皮膜１１ｂはシリンダ３１と接する位置までは下がることがなく、プランジャ４０の周囲に付着して固まった金属材料が、シリンダ３１の内壁と接することがなくなる。このため、プランジャ４０が摺動する際に、余計な摺動抵抗が生じず、溶湯１１を金型側に良好に圧入できると共に、付着金属の影響でプランジャ４０やシリンダ３１を磨耗させる可能性が低くなり、プランジャ４０やシリンダブロック３０の長寿命化に貢献する。特に本実施の形態の場合には、アルミニウム金属材料を溶湯１１として使えるようにしたために、プランジャ４０やシリンダブロック３０をセラミックで構成させたため、プランジャ４０やシリンダブロック３０が高価であり、長寿命化によるメリットは大きい。
【００２４】
また本例の構成としたことで、プランジャ４０の周囲に付着して固まった金属材料が、プランジャ４０の摺動時に、シリンダ３１の内壁と接して剥がれることがなくために、プランジャ４０の周囲に付着して酸化した金属材料が、溶湯槽１０内に溶け出すことを最低限に抑制でき、金型側に圧入される金属材料に酸化した金属材料が混入するのを効果的に抑制でき、品質の高いダイカスト鋳造部品が得られるようになる。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施の形態を、図２を参照して説明する。この図２においても、第１の実施の形態で説明した図１、及び背景技術として説明した図３及び図４に対応する部分には同一符号を付す。
図２は、本実施の形態のホットチャンバーダイカストマシンの構成を断面で示した図であり、図２（ａ）はプランジャが下死点の状態であり、図２（ｂ）はプランジャが上死点の状態である。図２に示したホットチャンバーダイカストマシンの基本的な構成についても、図１、図４及び図５に示したものと同一であり、図１と同一構成の説明は省略する。
本実施の形態の場合には、プランジャの形状を図１の例とは異なる形状としたものである。
【００２６】
即ち、図２に示すように、シリンダブロック３０内の中央にシリンダ３１を配置し、そのシリンダ３１に上側から挿入されるプランジャ７０として、下端部７１から段差部７４までの所定長Ｌ２だけ太径部７２とし、その太径部７２でシリンダ３１の内壁と接する構成とする。そして、プランジャ７０の段差部７４からマシン接続部７３までについては、太径部７２よりも直径が細くして、シリンダ３１の内壁とは接しない細径部とする。
プランジャ７０の下端部７１から段差部７４までの太径部７２の長さ（高さ）Ｌ２は、プランジャが上死点から下死点まで移動する長さと同じか、それよりも短くする。この太径部７２の長さＬ２は、少なくとも下端部７１よりシール性確保に必要な範囲の長さとする。
【００２７】
そして、溶湯槽１０内の溶湯１１の上面１１ａを、シリンダ３１の上面３３から長さＬ２以上離れた位置とする。このように設定することで、図２（ｂ）に示すように、プランジャ７０を上死点に移動させたとき、そのプランジャ４０の段差部７４が、溶湯１１の上面１１ａより常に下になる。
【００２８】
従って、ダイカスト鋳造する際に、プランジャ７０の周囲の皮膜がシリンダ３１の内壁と接することがなく、プランジャ７０に摺動抵抗が発生することがなく、溶湯１１を金型側に良好に圧入できると共に、プランジャ７０やシリンダ３１を磨耗させることがなく、プランジャ７０やシリンダブロック３０の長寿命化に貢献する。
また、酸化皮膜による鋳造部品の劣化も防止でき、ダイカスト鋳造される製品の高品質化が図れる。
そして本実施の形態の場合には、図２に示すように、シリンダ３１の上面３３から溶湯上面１１ａまでの距離を、プランジャ４０の太径部７２の長さ（高さ）Ｌ２以上とすればよく、この長さＬ２は、プランジャ７０に摺動距離よりも短くできるため、溶湯槽１０内の溶湯上面１１ａをそれほど上にする必要がなく、効率のよい構成とすることができる。
【００２９】
なお、上述した各実施の形態で図示した構成は、好適な一例を示したものであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、図１の例や図２の例とは異なる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による装置構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態による装置構成例を示す断面図である。
【図３】従来のホットチャンバーダイカストマシンの例（プランジャ上昇時）を示す断面図である。
【図４】従来のホットチャンバーダイカストマシンの例（プランジャ下降時）を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…溶湯槽、１１…溶湯、１１ａ…溶湯上面、１１ｂ…皮膜、１２…溶湯供給孔、１３…シリンダ内溶湯、１５…金属材料、２１…マシン側支柱、２２…接続部材、２３…シリンダ保持部材、３０…シリンダブロック、３１…シリンダ、３２…グーズネック、３３…シリンダブロックの上面、４０…プランジャ、４１…下端部、４２…マシン接続部、４３…下死点でシリンダ上端と接する位置、５０…ノズル、５１…ヒータ、５２…先端部、６１…固定型、６２…可動型、７０…プランジャ、７１…下端部、７２…太径部、７３…マシン接続部、７４…段差部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属材料である溶湯が入れられる溶湯槽と、
前記溶湯槽内に配置してあると共に、前記溶湯槽から溶湯が供給可能に配置されたシリンダと、
前記シリンダ内に摺動自在に配置された、交換用リングを有しない形状のプランジャと、
前記プランジャの摺動により前記シリンダ内の溶湯をノズルに導く溶湯供給路とを備えて、
前記ノズルを鋳造用金型に接続して、前記プランジャの上死点と下死点との間の摺動によりノズルから溶湯を前記鋳造用金型内に充填させるホットチャンバーダイカストマシンであって、
前記プランジャが下死点のときに前記シリンダの内壁と接する範囲の前記プランジャが、前記上死点の位置となったときに前記溶湯槽の溶湯に浸かる構成としたことを特徴とする
ホットチャンバーダイカストマシン。
【請求項２】
前記プランジャとして、下端先端側よりシール性確保に必要な範囲までを前記シリンダの内壁と接する太径部とし、それより上側を、前記シリンダの内壁とは接しない細径部とし、
前記プランジャを上死点としたとき、前記太径部が前記溶湯槽の溶湯に浸かる構成としたことを特徴とする
請求項１記載のホットチャンバーダイカストマシン。
【請求項１】
溶融金属材料である溶湯が入れられる溶湯槽と、
前記溶湯槽内に配置してあると共に、前記溶湯槽から溶湯が供給可能に配置されたシリンダと、
前記シリンダ内に摺動自在に配置された、交換用リングを有しない形状のプランジャと、
前記プランジャの摺動により前記シリンダ内の溶湯をノズルに導く溶湯供給路とを備えて、
前記ノズルを鋳造用金型に接続して、前記プランジャの上死点と下死点との間の摺動によりノズルから溶湯を前記鋳造用金型内に充填させるホットチャンバーダイカストマシンであって、
前記プランジャが下死点のときに前記シリンダの内壁と接する範囲の前記プランジャが、前記上死点の位置となったときに前記溶湯槽の溶湯に浸かる構成としたことを特徴とする
ホットチャンバーダイカストマシン。
【請求項２】
前記プランジャとして、下端先端側よりシール性確保に必要な範囲までを前記シリンダの内壁と接する太径部とし、それより上側を、前記シリンダの内壁とは接しない細径部とし、
前記プランジャを上死点としたとき、前記太径部が前記溶湯槽の溶湯に浸かる構成としたことを特徴とする
請求項１記載のホットチャンバーダイカストマシン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−５８１３１（Ｐ２０１０−５８１３１Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２４０６０（Ｐ２００８−２２４０６０）
【出願日】平成２０年９月１日（２００８．９．１）
【出願人】（３０４０１６８０４）グンダイ株式会社 (5)
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１日（２００８．９．１）
【出願人】（３０４０１６８０４）グンダイ株式会社 (5)
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