(57)【要約】【課題】例えば純アルミ等の凝固点が高い金属材料にも対応可能な鋳造装置を提供すること。【解決手段】ホットチャンバ鋳造装置１０は、溶湯を加熱保持するポッド６０と、湯路部２１を有し、一端部が鋳型に接続して溶湯を射出するノズル管２０と、ノズル管の他端部に接続してポッドに固定されるチャンバシリンダ３０と、チャンバシリンダ内で往復移動するよう収容されるピストン５０とを備えている。チャンバシリンダの全体が、溶湯内に浸漬した状態で、ポッドに水平に固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型に溶湯を射出して鋳造品を製造するためのホットチャンバ鋳造装置であって、
溶湯を加熱保持するポッドと、
一端部が前記鋳型に接続して前記ポッドに固定され、前記鋳型に溶湯を射出する湯路部が形成されたノズル管と、
前記ノズル管の他端部に接続して前記ポッドに固定されるチャンバシリンダと、
前記チャンバシリンダ内で往復移動するよう収容されるピストンとを備え、
前記チャンバシリンダの全体が、前記溶湯内に浸漬した状態で前記ポッドに固定されている、ホットチャンバ鋳造装置。
【請求項２】
前記チャンバシリンダが、溶湯の射出方向が水平となるように前記ポッドに固定されている、請求項１に記載のホットチャンバ鋳造装置。
【請求項３】
前記チャンバシリンダが、溶湯の射出方向が斜め上向きとなるように傾斜して前記ポッドに固定されている、請求項１に記載のホットチャンバ鋳造装置。
【請求項４】
前記ノズル管が前記鋳型側を上に傾斜して前記ポッドに固定され、該ノズル管と前記チャンバシリンダとが接続する射出湯路部に折れ曲がり部が形成されている、請求項１〜３の何れか１項に記載のホットチャンバ鋳造装置。
【請求項５】
前記ピストンが前記チャンバシリンダ内で往復移動する方向の移動線と、前記ピストンに印可される押圧力の作用線とが一致している、請求項１〜４の何れか１項に記載のホットチャンバ鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ等のダイキャスト製品を製造するためのホットチャンバ鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミ合金を材料として製造されるダイキャスト製品の鋳造法としては、比較的高温の溶湯（溶融金属材料）内で射出を行うホットチャンバ方式と、スリーブ内に溶湯を供給しながら射出を行うコールドチャンバ方式に大別される。これらのうちホットチャンバ方式においては、比較的融点が高い例えば純アルミの鋳造が可能であり鋳造金属材料の選択範囲が広いなどのメリットがある。
【０００３】
従来のホットチャンバ方式のアルミダイキャスト装置としては、例えば図８に示されるように縦型の射出チャンバが一般的である（例えば特許文献１、２参照）。この種の縦型チャンバは、主筒９１内をプランジャ９２が上下に摺動することにより、ポッド９３に貯留する金属材料を、枝筒９４を経由して鋳型９５に加圧供給する構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０５８１３１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１０５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の縦型チャンバは、プランジャ９２を垂直に押圧して金属材料を射出する構造であること、また主筒と枝筒との間にグースネックと称される湯路が鋭角に曲がる部分（例えば図８に示す湯路部９６）が存在することなどから、比較的高い射出圧力を必要とする。そのため、構造上、チャンバへの機械的負荷が大きく、耐久性や装置寿命において課題があった。また、主筒およびプランジャの摺動部分にアルミ溶湯表面に浮かぶ酸化物が付着する虞もあり、それが射出金属材への不純物の混入やチャンバ装置の破損等の要因にもなっている。また、例えば純アルミ等の金属材料は、凝固点温度が高く、急速に固化するという性質がある。そのため、従来の縦型チャンバでは、鋳造後に湯路に残留した金属が固化するなど、その扱いが困難であった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、例えば純アルミ等の凝固点が高い金属材料にも対応可能である等の鋳造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明は、鋳型に溶湯を射出して鋳造品を製造するためのホットチャンバ鋳造装置であって、溶湯を加熱保持するポッドと、一端部が前記鋳型に接続して前記ポッドに固定され、前記鋳型に溶湯を射出する湯路部が形成されたノズル管と、前記ノズル管の他端部に接続して前記ポッドに固定されるチャンバシリンダと、前記チャンバシリンダ内で往復移動するよう収容されるピストンとを備え、前記チャンバシリンダの全体が、前記溶湯内に浸漬した状態で前記ポッドに固定されていることを特徴とする。
【０００８】
ホットチャンバ鋳造装置は、前記チャンバシリンダが、溶湯の射出方向が水平となるように前記ポッドに固定されていることが好ましい。また、前記チャンバシリンダが、溶湯の射出方向が斜め上向きとなるように傾斜して前記ポッドに固定されているものでもよい。
【０００９】
また、ホットチャンバ鋳造装置は、前記ノズル管が前記鋳型側を上に傾斜して前記ポッドに固定され、該ノズル管と前記チャンバシリンダとが接続する射出湯路部に折れ曲がり部が形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、ホットチャンバ鋳造装置は、前記ピストンが前記チャンバシリンダ内で往復移動する方向の移動線と、前記ピストンに印可される押圧力の作用線とが一致していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のホットチャンバ鋳造装置によれば、高速鋳造が可能であり、例えば純アルミ等の凝固点が高い金属材料にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態によるホットチャンバ鋳造装置の側面図である。
【図２】図１のホットチャンバ鋳造装置におけるノズル管の一端部と鋳型との接続構造を例示する図である。
【図３】図１のホットチャンバ鋳造装置におけるノズル管の他端部とチャンバシリンダとの接続構造を例示する図である。
【図４】図１のホットチャンバ鋳造装置における油圧シリンダのロッドとピストンとの連結構造を例示する図である。
【図５】図１のホットチャンバ鋳造装置の動作を説明するための図である。
【図６】図１のホットチャンバ鋳造装置の動作を更に説明するための図である。
【図７】図１のホットチャンバ鋳造装置の動作を更に説明するための図である。
【図８】従来技術による縦型チャンバの構造を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係るホットチャンバ鋳造装置の好適な実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態によるホットチャンバ鋳造装置１０の構成を示す側面図である。
【００１４】
ホットチャンバ鋳造装置１０は、ポッド６０内に加熱保持した純アルミ等の溶融金属材料（以下、「溶湯」という。）Ｗを、鋳型内の空間であるキャビティ７３に高速で加圧射出することにより、所望形状の鋳造品を製造するための装置である。ポッド６０は、例えば７００℃以上の温度に溶湯Ｗを加熱保持することが可能な槽である。例えば、トケナイト（登録商標）等の耐溶損性に優れた耐熱性素材を用いて、ポッド６０を製造することが好ましい。また、ポッド６０には、固形金属材料（インゴッド）が適宜に補給され、溶湯レベルが一定に保持されている。
【００１５】
ホットチャンバ鋳造装置１０により製造される鋳造品の金属材料としては、アルミ、アルミ合金（例えば、Ａｌ‐Ｓｉ系、Ａｌ‐Ｓｉ‐Ｃｕ系）、銅合金、マグネシウム合金、亜鉛合金などがある。特に、本実施形態によるホットチャンバ鋳造装置１０は、チャンバ全体が溶湯内に浸漬されているので、金属材料への不純物の混入を防ぐことができる。また、高温、高速での射出成型が可能である点において、例えば熱伝導率が高い純アルミを材料とする精密部品の鋳造に適している。
【００１６】
本実施形態によるホットチャンバ鋳造装置１０は、溶湯を加熱保持する上述のポッド６０と、鋳型（固定金型７１、可動金型７２）に溶湯Ｗを射出するよう構成されたノズル管２０と、内部にチャンバ３１を有する円筒状のチャンバシリンダ３０と、チャンバシリンダ３０内で往復移動するよう収容されるピストン５０とを備えている。なお、本実施形態において、鋳型は、固定金型７１と、目的の鋳造品形状に凹設されたキャビティ７３を有する可動金型７２とが突き合わされて形成される。
【００１７】
ノズル管２０は、耐熱性のあるセラミックにより形成され、ストレートに伸びる略円柱状を有している。ノズル管２０には、その本体を長手方向に貫通する湯路部２１が形成されている。図２に示すように、ノズル管２０の一端部２３は、鋳型を構成する例えば固定金型７１に接続している。ノズル管２０の一端部２３は球面状であり、固定金型７１内部の凹面部７１ａに圧接している。
【００１８】
また、ノズル管２０の他端部２４は、チャンバシリンダ３０の射出側を塞ぐキャッププレート３６に接続している。図３に示すように、ノズル管２０の他端部２４は球面状であり、キャッププレート３６の凹面部３６ａに圧接している。キャッププレート３６には湯孔部３６ｂが形成されている。すなわち、チャンバシリンダ３０からピストン５０により吐出された溶湯Ｗは、キャッププレート３６の湯孔部３６ｂおよびノズル管２０の湯路部２１を流れ、固定金型７１の注入路７１ｂを介してキャビティ７３に射出される。
【００１９】
ノズル管２０は、鋳型（７１、７２）側を上に傾斜した姿勢でポッド６０を貫通し、それに固定されている。そして、特に図３に示すように、ノズル管２０の他端部２４とチャンバシリンダ３０のキャッププレート３６とが接続する射出湯路部に、折れ曲がり部が形成されている。
【００２０】
ノズル管２０がポッド６０を貫通する部分は溶湯Ｗ内にある。そこで、ポッド６０のその貫通部から溶湯Ｗが外部に漏れないようにするために、例えばガラス繊維またはセラミック等の耐溶損性に優れた耐熱シール６２を用いて、ノズル管２０の貫通部を封止することが好ましい。
【００２１】
また、ポッド６０と鋳型（７１、７２）との間のノズル管２０の表面部を巻くようにして、ノズル管２０を高温に保持するためのヒータ２７を設けることが好ましい。ヒータ２７により、金属材料の溶融状態を維持し、鋳造後に湯路部２１内に残留しがちな金属材料の湯抜きを良好にすることができる。また、ヒータ２７は、ポッド６０に密着するとともに、固定金型７１の少なくとも一部を加熱するものであることが好ましい。
【００２２】
チャンバシリンダ３０およびピストン５０は、どちらも耐熱性のあるセラミックにより形成される。チャンバシリンダ３０は、中空円筒状の本体を有し、本体に導入孔部３２が貫通形成されている。チャンバシリンダ３０の全体が、溶湯Ｗ内に浸漬した状態で、ポッド６０に固定されている。これにより、鋳造動作中に溶湯Ｗの表面に浮かぶ金属酸化物等がチャンバ３１に導入されず、金属材料への不純物の混入を防止することができる。したがって、鋳造品の純度を確保することができる。
【００２３】
ピストン５０は、ポッド６０に固定されたチャンバシリンダ３０内に外部から挿入され、チャンバ３１の容積を可変とするよう往復移動可能に設けられている。
【００２４】
射出駆動装置４０は、ピストン５０をチャンバシリンダ３０内で往復移動するように適合されている。射出駆動装置４０は、油圧シリンダ４１を備える。油圧シリンダ４１のロッド４２の先端部は、カプラ５５を介してピストン５０の基端部に連結している。例えば図４に示すように、ピストン５０がチャンバシリンダ３０内で往復移動する方向の移動軸線Ａｘと、ピストン５０に印可される押圧力Ｆｉの作用線とが一致していることが好ましい。それにより、油圧シリンダ４１で生じる押圧力を、ピストン５０に効率よく伝達することができる。
【００２５】
また、図４に示すように、油圧シリンダ４１のロッド４２の先端に、ピストン５０の基端部に当接する半球状の芯部４２ａが設けられることが好ましい。ロッド４２を伝わる押圧力Ｆｉが、芯部４２ａの頂点でピストン５０に作用することで、ロッド４２とピストン５０との連結部における望まない曲げモーメントや応力等の発生を防止することができ、耐久性の向上や長寿命化を図ることができる。なお、カップラ５５は、不要な曲げモーメントや応力を抑える等の目的において、ユニバーサルジョイントであってもよい。
【００２６】
なお、図１の実施形態では、溶湯Ｗの射出方向が水平となるように、チャンバシリンダ３０が水平姿勢でポッド６０に固定されている。また、溶湯Ｗの射出方向が斜め上向きとなるように、チャンバシリンダ３０を若干傾斜した姿勢でポッド６０に固定してもよい。このように、チャンバシリンダ３０を横ストレート型とすることにより、チャンバから鋳型に至るまでの射出湯路部の圧力損失を可及的に小さくでき、それにより高速鋳造を可能にしている。
【００２７】
かかる構成のホットチャンバ鋳造装置１０による鋳造動作は次のとおりである。まず、チャンバ３１内に溶湯Ｗを導入するため、図５に示すように、油圧シリンダ４１のロッド４２を縮退させ、ピストン５０をチャンバシリンダ３０の外方向に移動させる。このときチャンバ３１の容積が増し減圧されることにより、溶湯Ｗがチャンバシリンダ３０の導入孔部３２を介してチャンバ３１に導入される。
【００２８】
次に、図６に示すように、油圧シリンダ４１のロッド４２を伸長させ、ピストン５０をチャンバシリンダ３０の内方向に移動させる。これにより、チャンバ３１内が加圧され、溶湯Ｗがノズル管２０の湯路部２１を介して鋳型内のキャビティ７３に射出される。そして、キャビティ７３内の溶湯が冷却固化した後、図７に示すように、油圧シリンダ７５を縮退させ、可動金型７２を固定金型７１から分離することで、所定形状の鋳造品Ｍが得られる。
【００２９】
本実施形態のホットチャンバ鋳造装置１０によれば、主要なチャンバ構造を簡素化したことで、耐久性の向上や長寿命化を図ることができる。特に、チャンバシリンダ３０を横ストレート型とすることにより、チャンバから鋳型に至るまでの射出湯路部の圧力損失を可及的に小さくでき、それにより高速鋳造を可能にしている。
【００３０】
また、従来よりも射出圧力損失を抑制し、高速鋳造が可能であるため、例えば純アルミ等の凝固点が高い金属材料にも対応可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ホットチャンバ鋳造装置
２０  ノズル管
２１  湯路
２７  ヒータ
３０  チャンバシリンダ
３１  シリンダ
３２  導入孔部
３６  キャッププレート
４０  射出駆動装置
４１  油圧シリンダ
４２  ロッド
５０  ピストン
５５  カプラ
５７  ヒータ
６０  ポッド（溶湯槽）
７１  固定金型
７２  可動金型
７３  キャビティ
Ｗ  溶湯
Ｍ  鋳造品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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