(57)【要約】      （修正有）【課題】  熱膨張してもかじりや異常摩耗を誘発することがなく、円滑な往復動を長期間維持できるプランジャチップを提供する。【解決手段】  溶湯物を金型に向けて押し出す射出プランジャーにおいて、該プランジャーを構成するヘッド２のインロー部２１に、熱膨張を見越した切り欠部５を予め備えるもので、切り欠部の切込み位置が、プランジャヘッド内に設けた冷却室６の形成位置まで達しており、切り欠部の切込み深さｔが、ヘッド径Ｒの１／１０００〜７／１０００であることを特徴とする。また、切り欠部が切込み位置から前方に向けてヘッド外周面と平行に切り欠している段状切り欠部、切込み位置から前方に向けて直線状に下降傾斜している直線傾斜切り欠部、切込み位置から前方に向けて湾曲状に下降傾斜している湾曲傾斜切り欠部であることを特徴とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯物を金型に向けて押し出す射出プランジャー（１０）において、射出プランジャー（１０）を構成するプランジャーヘッド（２）のインロー部（２１）に、熱膨張を見越した切り欠部（５）を予め備え、熱膨張してもインロー部（２）が射出スリーブ（４）と接触しないようにしたことを特徴とするプランジャーチップ。
【請求項２】
切り欠部（５）の切込み位置が、プランジャーヘッド（２）内に設けた冷却室（６）の形成位置まで達していることを特徴とする請求項１記載のプランジャーチップ。
【請求項３】
切り欠部（５）の切込み深さ（ｔ）が、ヘッド径（Ｒ）の１／１０００〜７／１０００であることを特徴とする請求項１または２記載のプランジャーチップ。
【請求項４】
切り欠部（５）が切込み位置から押出し側に向けてヘッド外周面（２ａ）と平行に切り欠している段状切り欠部（５１）であることを特徴とする請求項１，２または３記載のプランジャーチップ。
【請求項５】
切り欠部（５）が切込み位置から押出し側に向けて直線状に下降傾斜している直線傾斜切り欠部（５２）であることを特徴とする請求項１，２または３記載のプランジャーチップ。
【請求項６】
切り欠部（５）が切込み位置から押出し側に向けて湾曲状に下降傾斜している湾曲傾斜切り欠部（５３）であることを特徴とする請求項１，２または３記載のプランジャーチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯物を金型に向けて押出す射出プランジャーのプランジャーチップに関するもので、例えば横射出式コールドチャンバー型鋳造機、特にコールドチャンバー形ダイカストマシンにおけるプランジャーチップに関し、特に熱膨張を考慮したプランジャーチップに関するものである。
【０００２】
従来のダイカストマシンは、図１の如く溶湯物を射出スリーブ４に給湯し、これを射出プランジャー１０により金型キャビティＣ内へ射出するのが一般的であり、射出プランジャーは、プランジャーロッド３の先にプランジャーヘッド１を螺着結合し、これを射出スリーブ４内に摺動自在に挿入し、シリンダ装置によって往復動するものである。
プランジャーヘッドは、溶湯側端面に高温の溶湯物が直接触れ、その熱が溶湯側端面から内部に伝わり熱膨張するため、ヘッド内部を常時冷却し、熱膨張を防ぐ必要がある。そのため、種々の冷却手段が提案されている。例えば、特開平０９−９４６４８号公報、特開２００６−３５３０８号公報、実用新案登録第２５９７１６５号公報、実用新案登録第２５９７２４８号公報にあっては、プランジャーヘッドの内部に冷却室を備え、プランジャーロッドに冷却室と連通する通水路を設け、この通水路から冷却室に冷却水を循環することでプランジャーヘッドを冷却している。
【０００３】
また、図８の如くプランジャーヘッド１を、アウターチップ１１とインナーチップ１２に分割し、アウターチップ１１としてＳＫＤ６１等の熱間工具鋼を使用して肉厚を薄くし、インナーチップ１２として銅または銅合金或はＣｒの含有量が１．５重量％以下のクロム鋼を使用する等し、給水口８より供給する冷却水を、プランジャーロッド３に設けた水管９を通ってインナーチップ１２の溶湯側端面１２ａに切られた冷却水溝１４を内側から外側へ流し、更にインナーチップ１２の外周面に切られた溝を廻ってインナーチップ内側の凹部に戻し、水管９の外周の空部１６を通り排水口１８より排水し、熱膨張を防ぐことも試みられている。
【０００４】
更に、特開２００４−２９８９０８号公報の如く、ランジャーヘッドのインロー部（プランジャーヘッドの外周面と溶湯側端面とが交差する隅角部、即ち、前側外周部）にリングを嵌合するものも提案されている。
【特許文献１】特開平０９−９４６４８号公報
【特許文献２】特開２００６−３５３０８号公報
【特許文献３】特許３３７８２０６号公報
【特許文献４】実用新案登録第２５９７１６５号公報
【特許文献５】実用新案登録第２５９７２４８号公報
【特許文献６】特開２００４−２９８９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プランジャーヘッドは冷却水によって冷却されているとは言え、均一に冷却することは不可能に近く、特に図８の如くプランジャーヘッドにあっては、冷却水による冷却効果は、図６に示す非加熱状態における冷却効果を示す温度分布図の如く、冷却室の形成範囲に位置する外周側部と前部側部に及ぶも、ヘッド外周部と前部との間のインナー部（前外周部）の冷却は格段に劣る。反対に、高温の溶湯物（アルミ合金の溶湯にあっては、鋳造時に６４０℃〜７５０℃まで昇温する）を押出す場合、ヘッドの溶湯側端面が直接溶湯物触れ、その熱が図７に示す非冷却状態における熱伝導分布図の如く、溶湯側端面からヘッド内部に熱伝導するので、冷却効果の劣るインナー部の熱膨張量が大きくなる。その結果、全体として不均一に歪んでしまい、こじれや片当りが発生し、かじりや異常な摩耗を誘発することになり、熱膨張したプランジャーヘッドインナー部と射出スリーブ内面との間に焼付きが発生する場合もあった。
また、片減りしたプランジャーヘッドの隙間に溶湯物が侵入して固まり、プランジャーが動かなくなったりする問題点もある。その上、高価なプランジャーヘッドの交換頻度が増大し、頻繁なメンテナンスが必要とする等の問題がある。
【０００６】
プランジャーヘッドをアウターヘッドとインナーヘッドに分割し、アウターヘッドの冷却を向上しても、アウターヘッドは高圧で溶湯物をキャビティー内に充填する為、アウターヘッドのインロー部は溶湯物の熱で加熱され、急速に温度上昇し、依然として熱膨張を生ずるため、カジリや焼き付き及び磨耗が発生する問題点があった。
そこで本発明は、従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶湯物により急激にプランジャーヘッドが溶湯側端面から加熱され、熱膨張しても、インロー部が射出スリーブと接触せず、カジリや異常摩耗を誘発することがなく、円滑な往復動を長期間維持できるプランジャーチップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的による本発明のプランジャーチップは、請求項１として、溶湯物を金型に向けて押し出す射出プランジャーにおいて、射出プランジャーを構成するプランジャーヘッドのインロー部に、熱膨張を見越した切り欠部を予め備え、熱膨張をしてもインロー部が射出スリーブと接触しないようにしたことを特徴とする。
請求項２として、請求項１記載のプランジャーチップにおいて、切り欠部の切込み位置が、プランジャーヘッド内に設けた冷却室の形成位置まで達していることを特徴とする。
請求項３として、請求項１，２記載のプランジャーチップにおいて、切り欠部の切込み深さが、ヘッド径の１／１０００〜７／１０００であることを特徴とする。
【０００８】
ここで射出プランジャーとは、射出スリーブ内に供給された溶湯物を金型キャビティに向けて押し出すもので、プランジャーロッドの先にプランジャーヘッドを螺着結合し、これをシリンダ装置によって射出スリーブ内において往復動するものであり、プランジャーチップとは、プランジャーヘッドのインロー部に切り欠部を備えるものを言う。
インロー部とは、プランジャーヘッドの外周面と溶湯側端面とが交差する隅角部、即ち、前側外周部に相当し、切り欠部とは、プランジャーヘッド外周面より中心方向に切欠した部分で、プランジャーヘッドが高温の溶湯物に触れ、熱膨張しても、ヘッド径以上に膨張しないものを言う。このことにより、インロー部は溶湯物の熱で膨張しても、熱膨張を見込んで予め小径に形成され、射出スリーブと接触しないので、カジリや焼き付き、或は磨耗の発生を防止し得る。
切込み深さとは、ヘッド外周面から中心方向の寸法を言い、ヘッド径の１／１０００〜７／１０００ｍｍ、或は０．０１〜０．０８ｍｍ、望ましくは０．０１〜０．０７ｍｍ小径にすることを言う。
ここで冷却室とは、プランジャーヘッドの内部に設けた空部で、プランジャーロッドから冷却水が循環され、プランジャーヘッドを冷却する。
ここで溶湯物とは、加熱により溶湯した金属性溶湯物、特にアルミ性溶湯物、及び合成樹脂性溶湯物を言う。
【０００９】
請求項４として、請求項１，２，３記載のプランジャーチップにおいて、切り欠部が切込み位置から押出し側に向けてヘッド外周面と平行に切り欠している段状切り欠部であることを特徴とする。
請求項５として、請求項１，２，３記載のプランジャーチップにおいて、切り欠部が切込み位置から押出し側に向けて直線状に下降傾斜している直線傾斜切り欠部であることを特徴とする。
請求項６として、請求項１，２，３記載のプランジャーチップにおいて、切り欠部が切込み位置から押出し側に向けて湾曲状に下降傾斜している湾曲傾斜切り欠３であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のプランジャーチップは上記の通りであるから、次に記載する効果を奏する。
請求項１のプランジャーチップは、インロー部に切り欠部を設け、予め熱膨張を見込んで小径に形成してある為、射出スリーブに注湯された溶湯物をキャビティに充填する際、プランジャーチップのインロー部が溶湯物の熱で加熱され膨張しても、カジリや焼き付きを生じない。その結果、寿命が長いプランジャーチップを提供できる。
また、本発明のプランジャーチップは、一般に使用されているプランジャーヘッドのインロー部に切る欠部を形成するだけであるから、改良が容易で、安価に提供できるばかりか、プランジャーチップと射出スリーブの気密性が高くなり、二次空気の流入が少なくなり、高品質ダイカスト製品の生産が可能となる。
【００１１】
請求項２のプランジャーチップは、請求項１の特徴に加えて、切り欠部の切込み位置が冷却室まで達しているので、少なくとも冷却室溶湯側面から切込み位置までの切り欠部は、冷却水の冷却効果は受ける。
請求項３のプランジャーチップは、請求項１，２の特徴に加えて、切り欠部の切込み深さが熱膨張を見込んだ分だけであるから、射出スリーブとの隙間に溶湯物が侵入し、個化することが少ない。
請求項４のプランジャーチップは、請求項１，２，３の特徴に加えて、切り欠部が段状切り欠部であるから、
請求項５，６のプランジャーチップは、請求項１，２，３の特徴に加えて、切り欠部が直線傾斜切り欠部、又は切り欠部が湾曲傾斜切り欠部であるから、切込み深さが最も熱膨張が大きいと思われるヘッド溶湯側端面で最大となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
先ず横形ダイカス鋳造装置（コールドチャンバーダイカスト装置）の構造を図１に基づき説明すると、射出プランジャー１０は、プランジャーロッド３の先端にプランジャーヘッド２を螺着結合し、これを射出スリーブ４内に摺動自在に挿入し、シリンダ装置（図示せず）によって往復動するものであり、プランジャーヘッド２は冷却水により冷却され、射出スリーブ４に給湯した溶湯物を、金型キャビティＣ内へ射出するものである。
【００１３】
次に本発明によるプランジャーチップの最良形態を図２に基づき説明すれば、溶湯物を金型に向けて押し出す射出プランジャー１０において、射出プランジャー１０を構成するプランジャーヘッド２のインロー部２１に、熱膨張を見越した切り欠部５を予め備え、インロー部２１はヘッド外周面２ａと溶湯側端面２ｂとが交差する隅角部、即ち、前側外周部に相当し、切り欠部５は図３の如く切込み位置から押出し側に向けてヘッド外周面２ａと平行に切り欠している段状切り欠部５１であり、段状切り欠部５１の切込み長さＨが５〜２０ｍｍで、切込み位置がプランジャーヘッド２内に設けた冷却室６の形成位置まで達しており、且つ切込み深さｔが、ヘッド径Ｒの１／１０００〜７／１０００であり、ヘッド外周面２ａから０．０１〜 ０．０７ｍｍであり、熱膨張をしてもインロー部が射出スリーブ４と接触しないようにしたことを特徴とする。
【００１４】
最良形態のプランジャーチップは上記構造であるから、インロー部２１に予め段状切り欠部５１を形成しておく。その際、段状切り欠部５１の切込み位置が冷却室６の形成範囲まで達していて、冷却室溶湯側面６ａから切込み位置までの間に食い込み長さｈを有することが重要であり、且つ切込み深さｔが熱膨張分を見越した寸法で、溶湯物が侵入し得ない寸法に形成する。
本発明のプランジャーチップ１をプランジャーロッド３の先端に螺着結合し、これを射出スリーブ４内に挿入し、シリンダ装置によって往復動し、溶湯物をキャビティーに充填する。その際、プランジャーヘッド２のインロー部２１が溶湯物の熱で急激に加熱され膨張するも、インロー部２１は熱膨張を見込んで予め切り欠部５によって小径と成るので、インロー部２１が射出スリーブ４と接触せず、カジリ及び磨耗も生じない。
【実施例１】
【００１５】
本発明によるプランジャーチップの第一実施形態を、最良形態と相違する点について説明すれば、第一実施形態のプランジャーチップは図４の如く、切り欠部５が切込み位置から押出し側に向けて直線状に下降傾斜している直線傾斜切り欠部５２である。この直線傾斜切り欠部５２の切込み位置が冷却室６の形成範囲まで達していて、冷却室溶湯側面６ａから切込み位置まで間に食い込み長さｈを有する。
【実施例２】
【００１６】
本発明によるプランジャーチップの第二実施形態を、最良形態及び第一実施形態と相違する点について説明すれば、第二実施形態のプランジャーチップは図５の如く、切り欠部５が切込み位置から押出し側に向けて湾曲状に下降傾斜している湾曲傾斜切り欠部５３である。この湾曲傾斜切り欠部５３の切込み位置が冷却室６の形成範囲まで達していて、冷却室溶湯側面６ａから切込み位置まで間に食い込み長さｈを有する。
【実施例３】
【００１７】
本発明によるプランジャーチップの第三実施形態を、前記実施形態と相違する点について説明すれば、第三実施形態のプランジャーチップは、ヘッド径Ｒが６０ｍｍのプランジャーヘッド２において、溶湯側端面２ｂの中央部に、押出し側に向けて突出する凸部２２を形状し、インロー部２１に切込み長さＨが５ｍｍ、切込み深さｔがヘッド外周面２ａから０．０１ｍｍの切り欠部５を形成するものである。
凸部２２の形成によって、インロー部２１に与える熱影響が更に少なくなる。
【００１８】
本発明のプランジャーチップを用いて、ダイカスト品を鋳造し、各種の熱処理、強度試験等を実施したが、全製品とも表面の膨れは皆無であり、内部に有害な気孔巣は見当たらなかった。
本発明プランジャーチップの耐久試験を行った所、従来プランジャーチップに比較して、長期の使用が可能であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
切込み長さＨと切込み深さｔは、実施例に限定されるものではなく、プランジャーヘッド２のヘッド径Ｒに合わせて形成するものであり、例えば切込み深さｔをプランジャーヘッド外周面から０．０１〜０．０８ｍｍに、切込み長さＨを切込み位置から５〜１５ｍｍに形成することも可能である。
食い込み長さｈとして採用し得る範囲は０．０１〜１０ｍｍ、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、最良の範囲は１〜５ｍｍである。
切込み長さＨと切込み深さｔの関係は表１の通りである。
【００２０】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るプランジャーチップを用いた鋳造装置の概略断面図である。
【図２】本発明に係るプランジャーチップの最良形態を示す断面図である。
【図３】本発明プランジャーチップにおけるインロー部の第１実施例を示す拡大図である。
【図４】インロー部の第２実施例を示す拡大図である。
【図５】インロー部の第３実施例を示す拡大図である。
【図６】インロー部における冷却効果を示す温度分布図である。
【図７】インロー部における溶湯熱の伝導を示す温度分布図である。
【図８】従来のプランジャーの要部断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  射出プランジャー
１  プランジャーチップ
２  プランジャーヘッド、２ａ  ヘッド外周面、２ｂ，１２ａ  溶湯側端面
２１  インロー部（前側外周部）、２２  凸部
３  プランジャーロッド
４  射出スリーブ
５  切り欠部
５１  段状切り欠部、５２  直線傾斜切り欠部、５３  湾曲傾斜切り欠部
６  冷却室、６ａ  溶湯側面
７  ビスケット
８  給水口、１８  排水口
９  水管
１１  アウターチップ
１２  インナーチップ
１３  チップジョイント
１４  冷却水溝
１６  空部
Ｃ  キャビティー
ｈ  冷却室溶湯側面から切込み位置までの食い込み長さ
Ｈ  切込み長さ
ｔ  切込み深さ
Ｒ  ヘッド径
【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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