(57)【要約】【課題】高品質，高機能な鋳造品成形が可能であり、耐久性にも優れたアルミニウム鋳造用のホットチャンバー式ダイカスト装置を提供する。【解決手段】ホットチャンバー式ダイカスト装置１０は、シリンダー１４Ａと送出ブロック１４Ｂからなる主筒部１４と、溶湯供給路４４及び溶湯送出路４６がセラミックスにより形成されている。主筒部１４は、金属製のホルダー部３０内に可動ブロック３４，３６と共に収納されている。可動ブロック３４，３６は、テーパ面３４Ａ，３６Ａ，３６Ｂを備え、可動ブロック３６には、連結ロッド８６を介して油圧シリンダー８０が接続されている。高温下での鋳造工程において、主筒部１４とホルダー部３０の間に、熱膨張係数差に起因して大きなクリアランスが生じる場合であっても、可動ブロック３４，３６を介して主筒部１４を押圧することで、主筒部１４をホルダー部３０に固定できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯が貯留されるポットと、金型へ前記溶湯を導くノズルと、前記ポットから供給された溶湯を加圧して前記ノズルに送出する射出部とを備えたホットチャンバー式ダイカスト装置であって、
前記射出部が、
シリンダーと送出ブロックが底部側で接続するように形成された主筒部，
駆動手段によって前記シリンダー内を上下動し、該シリンダー内の溶湯を加圧する射出プランジャー，
前記主筒部と別体として構成されており、前記主筒部を収納する収納部を備えた金属製のホルダー部，
該ホルダー部を貫通し、前記ポット内の溶湯を前記シリンダー部へ導く溶湯供給路，
前記ホルダー部を貫通し、前記送出ブロックから前記ノズルへ溶湯を導く溶湯送出路，
を備え、前記主筒部，溶湯供給路，溶湯送出路がセラミックス製であるとともに、
前記主筒部と前記ホルダー部の熱膨張係数差により生じるクリアランスを調整するためのクリアランス調整機構，
を設けたことを特徴とするホットチャンバー式ダイカスト装置。
【請求項２】
前記クリアランス調整機構が、
前記ホルダー部の収納部内に前記主筒部とともに収納されており、前記収納部内を移動可能であって、前記主筒部の側面に対して押圧される一つ以上の可動ブロック，
該可動ブロックを前記主筒部方向に移動させる駆動手段，
を備えたことを特徴とする請求項１記載のホットチャンバー式ダイカスト装置。
【請求項３】
前記可動ブロックが、垂直方向又は水平方向の断面において、テーパ形状ないし斜面を有することを特徴とする請求項２記載のホットチャンバー式ダイカスト装置。
【請求項４】
前記駆動手段が、
前記可動ブロックと前記収納部の内側面の間に配置された耐熱性を有する弾性体，あるいは、耐熱性を有し熱膨張する緩衝材のいずれかであることを特徴とする請求項２又は３記載のホットチャンバー式ダイカスト装置。
【請求項５】
前記シリンダーから前記溶湯送出路に至るまでの溶湯経路に、該溶湯経路を開閉するための弁機構を一つ以上設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のホットチャンバー式ダイカスト装置。
【請求項６】
前記射出プランジャーが射出戻り位置にある状態で、該射出プランジャーと前記シリンダー内の溶湯表面との隙間に相当する位置から、前記射出部の上面に達する位置まで貫通形成されたエア抜き通路，
を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のホットチャンバー式ダイカスト装置。
【請求項７】
前記ホルダー部は、前記溶湯送出路と前記ノズルが接続する部位に、該ノズルを受けるサーメット製のコニカル部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のホットチャンバー式ダイカスト装置。
【請求項８】
前記射出部が、前記ポットの外部に配置されるとともに、
前記射出部を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のホットチャンバー式ダイカスト装置。
【請求項９】
前記射出部が、前記ポットの内部に配置されるとともに、
前記ホルダー部の外面に、グラファイト層あるいはセラミックス層を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のホットチャンバー式ダイカスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットチャンバー式ダイカスト装置に関し、更に具体的には、アルミニウム又はアルミニウム合金用のホットチャンバー式ダイカスト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム鋳造では、鍛造等の他の工法に比べて複雑形状の製品が得られやすく、軽量化を実現するための製品形状最適化（無駄な部分をそぎ落とすこと）が可能であるため、より高度な鋳造技術による適用部品（例えば、自動車部品等）への拡大が期待されている。現在のアルミニウムのダイカスト鋳造法として主流となっているコールドチャンバー方式では、凝固収縮巣（ひけ巣），ガスや潤滑剤の巻き込みによるブリスター，湯温低下による湯流れ不良等の品質問題，ビスケットと呼ばれる余肉部の冷却過程に起因する生産性及びエネルギー消費の問題，潤滑剤に起因する工場環境の問題等の解決が非常に困難となっているが、ホットチャンバー方式ではこれらの諸問題が大幅に軽減されることが期待できる。ホットチャンバー方式は、亜鉛合金，マグネシウム合金のダイカスト鋳造で広範囲に使用されており、コールドチャンバー方式に比べて製品品質，生産性ともに優れ、加えて、低資源・省エネルギー・低公害と多くの利点を有している。しかしながら、アルミニウム合金は、亜鉛合金やマグネシウム合金とは異なり、ほとんどの金属元素と親和力があり、反応して化合物を作る特性があり、特に、機械構造や要素部品の材料として一般的な鉄合金とは反応し、脆い化合物を出現させたり、溶かし込む等の特性がある。この材料特性により、鉄系合金を主にして機械要素を構成している現状のホットチャンバー装置にはアルミニウム合金の適用は困難である。そのため、コールドチャンバー方式が広く採用されているが、この場合は溶湯との接触時間が短く、射出スリーブにも潤滑剤を塗布し、アルミニウム合金溶湯との直接接触を防ぐ等の工夫を行っている。
【０００３】
現在、知られているアルミニウム用ホットチャンバー装置としては、例えば、下記特許文献１に示す技術がある。当該特許文献１には、セラミックスにより形成された溶湯射出主筒部と該主筒部の側面に連結した金型に注湯する注入筒部とを有する射出部体を外筒部体に支持せしめ、該外筒部体をアルミニウム溶湯を収容する溶湯槽および炉体の外に設けられた支持部体に対し金属またはサーメット製フランジを介して取り付けたことを特徴としている。また、下記特許文献２には、溶湯流路にセラミックス又は黒鉛材を鋳ぐるみしたグースネック部と、外周に耐熱鋼製の補強スリーブが嵌合されたセラミックス製の射出スリーブを有するホットチャンバー形ダイカストマシンの射出ポンプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２９６４２０号公報
【特許文献２】特許第２９６７１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、セラミックス製の消耗部品が多数必要であり、かつ、構造上セラミックス部品の破損が発生しやすく、頻繁な交換が必要となるため、このことに起因するコスト高及び装置自体の信頼性が低いために、広く市場に普及していないのが実状である。また、特許文献２に記載の技術では、セラミックス部分と金属部分に緩衝材を組み込んだ上で一体に構成されているため、セラミックス部品のみが摩耗、破損した場合でも、全ての構成部品を交換する必要があり、消耗部品のコストが膨大なものになるという不都合がある。
【０００６】
本発明は、以上のような点に着目したもので、セラミックス素材の使用量を減らしてコストの低減を図りながら、ホットチャンバー方式が有する本来の高品質，高機能な鋳造品の成形が可能であって、耐久性にも優れたアルミニウム鋳造用のホットチャンバー式ダイカスト装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金の溶湯が貯留されるポットと、金型へ前記溶湯を導くノズルと、前記ポットから供給された溶湯を加圧して前記ノズルに送出する射出部とを備えたホットチャンバー式ダイカスト装置であって、前記射出部が、シリンダーと送出ブロックが底部側で接続するように形成された主筒部，駆動手段によって前記シリンダー内を上下動し、該シリンダー内の溶湯を加圧する射出プランジャー，前記主筒部と別体として構成されており、前記主筒部を収納する収納部を備えた金属製のホルダー部，該ホルダー部を貫通し、前記ポット内の溶湯を前記シリンダー部へ導く溶湯供給路，前記ホルダー部を貫通し、前記送出ブロックから前記ノズルへ溶湯を導く溶湯送出路，を備え、前記主筒部，溶湯供給路，溶湯送出路がセラミックス製であるとともに、前記主筒部と前記ホルダー部の熱膨張係数差により生じるクリアランスを調整するためのクリアランス調整機構，を設けたことを特徴とする。
【０００８】
主要な形態の一つは、前記クリアランス調整機構が、前記ホルダー部の収納部内に前記主筒部とともに収納されており、前記収納部内を移動可能であって、前記主筒部の側面に対して押圧される一つ以上の可動ブロック，該可動ブロックを前記主筒部方向に移動させる駆動手段，を備えたことを特徴とする。他の形態は、前記可動ブロックが、垂直方向又は水平方向の断面において、テーパ形状ないし斜面を有することを特徴とする。更に他の形態は、前記駆動手段が、前記可動ブロックと前記収納部の内側面の間に配置された耐熱性を有する弾性体，あるいは、耐熱性を有し熱膨張する緩衝材のいずれかであることを特徴とする。
【０００９】
更に他の形態は、前記シリンダーから前記溶湯送出路に至るまでの溶湯経路に、該溶湯経路を開閉するための弁機構を一つ以上設けたことを特徴とする。更に他の形態は、前記射出プランジャーが射出戻り位置にある状態で、該射出プランジャーと前記シリンダー内の溶湯表面との隙間に相当する位置から、前記射出部の上面に達する位置まで貫通形成されたエア抜き通路，を備えたことを特徴とする。更に他の形態は、前記ホルダー部は、前記溶湯送出路と前記ノズルが接続する部位に、該ノズルを受けるサーメット製のコニカル部を有することを特徴とする。
【００１０】
更に他の形態は、前記射出部が、前記ポットの外部に配置されるとともに、前記射出部を加熱する加熱手段を設けたこと，あるいは、前記射出部が、前記ポットの内部に配置されるとともに、前記ホルダー部の外面に、グラファイト層あるいはセラミックス層を設けたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シリンダーと送出ブロックからなる主筒部をセラミックス製とし、該主筒部を金属製のホルダー部に収納するとともに、該ホルダー部と前記主筒部の熱膨張係数差に起因して生じるクリアランスを調整する機構を設けることとした。このため、アルミニウム溶湯が通過する部分のみをセラミックス製とし、他の部分を金属製とすることで大幅なコスト低減を図りながら、耐久性に優れ、かつ、ホットチャンバー方式が有する本来の高品質，高機能な鋳造品成形が可能になるという効果が得られる。また、射出部全体を高温雰囲気下に置くことで、溶湯ポット外に射出部を配置可能となり、あるいは、射出部のホルダー部の周囲にグラファイト層あるいはセラミックス層を設けることで、溶湯ポット内に配置することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１を示す主要断面図である。
【図２】(A)は、前記図１を矢印Ｆ１方向から見た概略の平面図，(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図３】前記実施例１のクリアランス調整機構の作用を示す図である。
【図４】前記実施例１のシャットバルブの作用を示す図である。
【図５】本発明の実施例２を示す主要断面図である。
【図６】前記図５を矢印Ｆ５方向から見た概略を示す平面図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
最初に、図１〜図４を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１は、本実施例のホットチャンバー式ダイカスト装置を示す主要断面図，図２(A)は、前記図１を矢印Ｆ１方向から見た概略を示す平面図，図２(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図３は、本実施例のクリアランス調整機構の作用を示す図，図４は、本実施例のシャットバルブの作用を示す図である。本実施例のホットチャンバー式ダイカスト装置は、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下「アルミニウム系金属」という）を鋳造するための装置である。図１及び図２に示すように、ホットチャンバー式ダイカスト装置（以下「ダイカスト装置」とする）１０は、アルミニウム系金属の溶湯９８が貯留されるポット９２と、固定プレート５５に支持された金型５６へ前記溶湯９８を導くノズル５０と、前記ポット９２から供給された溶湯９８を加圧して前記ノズル５０に送出する射出部１２により構成されている。
【００１５】
通常、アルミニウム系金属のホットチャンバー式ダイカスト装置では、溶湯との反応を避けるために、プランジャー，グースネック，ノズル等の溶湯と接触する部分には鉄ではなく、高価なセラミックス素材を使用していることが特徴である。しかしながら、プランジャーやプランジャースリーブが異形に摩耗する速度が速く、これらの部品の交換によりコスト高になるという問題がある。また、セラミックス素材では、靭性の不足に起因する耐久性の低さに問題があり、現状では数百ショットでノズルが破断する場合もあり、製品コスト低減の妨げとなっている。これに対し、本実施例は、プランジャーや送出ブロック等の主要構成部品を含む射出部１２を、前記溶湯９８の外，すなわち、ポット９２の外側に配置する構成とすることにより、射出部１２の構成部品の一部を金属で製作し、溶湯９８が通る経路部分にのみセラミックス素材を使用する構成とした。これにより、強度と耐久性を向上させ、かつ、セラミックス素材の使用量を大幅に低減して、設備消耗品費の大幅な削減とメンテナンスの容易化を図っている。
【００１６】
以下、本実施例の詳細な構成について説明する。なお、前記ポット９２は、図２(A)に示すように、上方から見た時に略コ字状ないし略Ｕ字状となるように、溶湯９８を貯留する本体部９２Ａに、２つの延長部９２Ｂ，９２Ｃが連続した形状となっている。そして、前記本体部９２Ａが射出部１２に近接し、かつ、前記２つの延長部９２Ｂ，９２Ｃの間に前記射出部１２を挟むように配置することで、溶湯９８の熱を利用して射出部１２を保温している。また、前記射出部１２とポット９２は、全体が、図１に示すカバー９０によって覆われており、所定温度（６５０〜７５０℃程度）の加熱雰囲気下に置かれている。前記射出部１２の加熱は、図示しないカートリッジヒーター等により行う。なお、射出部１２の加熱は、前記ヒータ単独で行うようにしてもよいが、本実施例では、前記ヒータ等による加熱に加えて、射出部１２の周囲をポット９２で囲むことにより、一層の保温効果を図ることとしている。
【００１７】
前記射出部１２は、シリンダー１４Ａと送出ブロック１４Ｂが連接し、溶湯経路１４Ｃによって底部側で接続するように形成された主筒部１４と、図示しない駆動手段によって前記シリンダー１４Ａ内を上下動し、該シリンダー１４Ａ内の溶湯９８を加圧する射出プランジャー１６と、前記主筒部１４と別体として構成されており、前記主筒部１４を収納する収納部３２を備えたホルダー部３０と、該ホルダー部３０を貫通し、前記ポット９２内の溶湯を前記シリンダー１４Ａ内に導く溶湯供給路４４と、前記ホルダー部３０を貫通し、前記送出ブロック１４Ｂから前記ノズル５０へ溶湯９８を導く溶湯送出路４６を備えている。以上の各部のうち、溶湯９８の経路ないし接触部分であるシリンダー１４Ａ，送出ブロック１４Ｂ，射出プランジャー１６，溶湯供給路４４，溶湯送出路４６，ノズル内面５０Ａが、セラミックス素材により形成されている。また、ホルダー部３０は金属製であって、本実施例では、一般構造用圧延鋼材製とした。このほか、射出部１２には、前記主筒部１４とホルダー部３０の間に生じるクリアランスを調整するためのクリアランス調整機構，溶湯経路の開閉を行ってシリンダー１４Ａ内への空気の進入を防止するための弁機構，シリンダー１４Ａ内のエア抜き機構，主筒部１４の変形を防止するための変形防止機構などが設けられている。
【００１８】
以上のような射出部１２は、固定台７０の上面７２に設置され、固定金具７３Ａ及び７３Ｂにより固定されている。また、前記シリンダー１４Ａの底面には、後述するシャットバルブ８４が昇降するため駆動スペース２０が、前記底面を貫通して形成されている。同様に、前記送出ブロック１４Ｂの底面には、後述するシャットバルブ８２が昇降するための駆動スペース２４が、前記底面を貫通して形成されている。更に、前記シリンダー１４Ａの側面には、前記射出プランジャー１６が射出戻り位置にある状態で、該射出プランジャー１６と前記シリンダー１４Ａ内の溶湯表面との隙間に相当する位置から、斜め上方へ向けてエア抜き通路１８が貫通形成されている。
【００１９】
前記主筒部１４は、前記ホルダー部３０の収納部３２内に、可動ブロック３４，３６とともに収納されている。該可動ブロック３４，３６は、前記収納部３２内を移動可能であって、一方の可動ブロック３４は、前記主筒部１４の側面（本実施例では、断面略方形状のシリンダー１４Ａの外面）に対して押圧される。該可動ブロック３４は、一方の側面３４Ａがシリンダー１４Ａの外面と接触し、他方の可動ブロック３６と接触する側面がテーパ面３４Ｂとなっている。また、前記側面３４Ａ側の上方には、前記シリンダー１４Ａのエア抜き通路１８の上端と通じ、シリンダー１４Ａ内の空気を射出部１２の上方へ抜くためのエア抜き通路３５が、垂直方向に形成されている。他方の可動ブロック３６は、対向する側面が双方ともテーパ面３６Ａ，３６Ｂとなっており、該テーパ面３６Ｂと接触する収納部３２の側面も、テーパ面３２Ａとなっている。なお、前記可動ブロック３６の底面と、前記収納部３２の内側底面の間には、予め所定の隙間９６（図３(A)参照）を形成しておく。これら主筒部１４，可動ブロック３４及び３６を収納した収納部３２の底面には、前記駆動スペース２４，２０に対応する位置に、前記シャットバルブ８２，８４が貫通する貫通孔３８，４０が形成されている。このほか、前記収納部３２の底面には、前記可動ブロック３６の底面に連結した連結ロッド８６が貫通する貫通孔４２が形成されている。
【００２０】
一方、以上のような射出部１２が設置された固定台７０の上面７２には、前記貫通孔３８，４０，４２に対応する位置に貫通孔７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃが形成されており、これら貫通孔の下には、それぞれ油圧シリンダー７６，７８，８０が設けられている。前記油圧シリンダー７６のロッド７６Ａは、前記貫通孔７２Ａを貫通するシャットバルブ８２に接続しており、同様に、前記油圧シリンダー７８のロッド７８Ａは、前記貫通孔７２Ｂを貫通するシャットバルブ８４に接続している。また、前記油圧シリンダー８０のロッド８０Ａは、前記貫通孔７２Ｃを貫通する連結ロッド８６に接続されている。
【００２１】
次に、図３を参照しながら、本実施例のクリアランス調整機構について説明する。上述したように、本実施例では、主筒部１４をセラミックス製とし、ホルダー部３０及び可動ブロック３４，３６を一般構造用圧延鋼材製としているため、射出部１２はポット９２の外側に配置されており、射出部１２自体は、カバー９０内で６５０〜７５０℃の雰囲気中に置かれている。該射出部１２が７００℃程度に加熱されると、主筒部１４のセラミックスとホルダー部３０の鋼との熱膨張係数の差によって、主筒部１４とホルダー部３０の間に大きなクリアランスが生じてしまう。図３(A)には、シリンダー１４Ａと可動ブロック３４の間に、隙間９４が生じた状態が示されている。そこで、本実施例では、前記油圧シリンダー８０を駆動し、連結ロッド８６を介して可動ブロック３６を、図３(A)に矢印Ｆ３ａで示すように引き下げ、該可動ブロック３６のテーパ面３６Ａと、他方の可動ブロック３４のテーパ面３４Ｂの接触によって、可動ブロック３４を図３(A)に矢印Ｆ３ｂで示す方向に移動させることにより、図３(B)に示すように、前記隙間９４をなくして、主筒部１４をホルダー部３０に固定させることとしている。また、可動ブロック３４によって一方向（矢印Ｆ３ｂ方向）に押圧することにより、部品接続箇所（すなわち、シリンダー１４Ａと送出ブロック１４Ｂの接続箇所）の溶湯経路からの湯漏れを防止することもできる。
【００２２】
次に、図４を参照しながら、前記シリンダー１４Ａから前記溶湯送出路４６に至るまでの溶湯経路に、該溶湯経路を開閉するために設けた弁機構について説明する。該弁機構は、シリンダー１４Ａ内への空気の進入を防止するためのものである。射出が終了して射出プランジャー１６が上昇限位置に戻る時、ノズル５０の出口から空気を吸い込むが、本実施例では、この空気をシリンダー１４Ａ内に進入させないように遮断するシャットバルブ８２，８４を溶湯経路中に設けている。一方のシャットバルブ８２は、前記送出ブロック１４Ｂの駆動スペース２４，ホルダー部３０の貫通孔３８，固定台７０の貫通孔７２Ａを貫通する位置に設けられ、前記ロッド７６Ａを介して油圧シリンダー７６に接続されており、該油圧シリンダー７６の駆動により、前記駆動スペース２４内を昇降して、溶湯経路の開閉を行う。前記シャットバルブ８２の上方は、径が小さく設定された縮径部８２Ａとなっており、該縮径部８２Ａの内側には、前記溶湯経路１４Ｃと前記送出ブロック１４Ｂ内の溶湯経路を連通させるための溶湯経路８３が略Ｌ字形状に形成されている。該溶湯経路８３の一方の接続口８３Ａは前記溶湯経路１４Ｃに接続可能であり、他方の接続口８３Ｂは送出ブロック１４Ｂの溶湯経路に接続可能となっている。該シャットバルブ８２は、シリンダー１４Ａが溶湯９８で充満するまでは、図４(A)に示すように下降させておくことにより、溶湯経路１４Ｃと送出ブロック１４Ｂを遮断し、シリンダー１４Ａが溶湯９８で充満したら、図４(B)に示すように上昇させて経路を開く。
【００２３】
他方のシャットバルブ８４は、前記シリンダー１４Ａの底面の駆動スペース２０，ホルダー部３０の貫通孔４０，固定台７０の貫通孔７２Ｂを貫通する位置に設けられており、前記ロッド７８Ａを介して油圧シリンダー７８に接続されている。そして、該油圧シリンダー７８の駆動により、前記駆動スペース２０内を昇降して、溶湯経路の開閉を行う。前記駆動スペース２０には、前記ポット９２から溶湯９８を供給するための溶湯供給路４４と接続する接続口２２が設けられており、前記シャットバルブ８４の昇降によって前記接続口２２を開閉することで、シリンダー１４Ａ内への溶湯９８の供給及びその停止を制御することができる。該シャットバルブ８４は、射出プランジャー１６の上昇中に下降させることで弁が開き（図４(A)の状態）、溶湯９８がシリンダー１４Ａ内に入る。そして、溶湯９８がシリンダー１４Ａ内に充満したらシャットバルブ８４を上昇させて、弁を閉じ、接続口２２を閉鎖する。
【００２４】
以上のようにシャットバルブ８２，８４を駆動させることにより、シリンダー１４Ａへの空気の進入を効果的に防ぐことが可能となるが、仮に、若干の空気がシリンダー１４Ａ内に入ったとしても、本実施例では、前記弁機構とともに、エア抜き通路１８及び３５からなるエア抜き機構を設けているため、溶湯９８をシリンダー１４Ａへ供給する時に、前記エア抜き経路１８，３５へ向けて溶湯９８が空気を追い出す。更に、射出開始時の１０ｍｍ区間は、射出プランジャー１６の速度を遅くストロークさせるため、空気がシリンダー１４Ａ内に残っていたとしても、前記エア抜き通路１８，３５から、空気を外部に追い出すことが可能となる。
【００２５】
次に、前記主筒部１４Ａの変形を防止するための変形防止機構について、図１を参照しながら説明する。本実施例では、セラミックス製の主筒部１４Ａを用いているため、その寿命を向上させるためには、主筒部１４Ａに横方向の荷重をかけないようにして、シリンダー１４Ａの内面の偏った摩耗を防ぐ必要がある。そこで、本実施例では、前記ホルダー部３０の側面上方であって、前記ノズル５０と溶湯送出路４６が接続する部位に、前記ノズル５０を受けるためのサーメット製のコニカル部４８を設けている。また、前記ノズル５０を介して溶湯９８が射出される金型５６（図１に固定型のみを記載）は、前記固定プレート５５に設けられたノズル押さえ６０を、射出部１２側の適宜位置に設けられたマシンサドル部５８のノズル出口側６６に対して、ノズル押さえ固定ブロック６２及びボルト６４を介して接続することで、所定の向きで固定される。すなわち、図示しない可動型によって固定型が加圧されたときに、ノズル５０に係る荷重を、前記サーメット製のコニカル部４８で受けることができる。サーメットは、セラミックスの耐摩耗性・耐熱性と、金属の靭性とを併せもっており、該サーメット製のコニカル部４８でノズル５０を受けることにより、金属製のホルダー部３０で荷重を受けてセラミックス製の主筒部１４に荷重が掛かるのを防止することができる。これにより、シリンダー１４Ａの内面と射出プランジャー１６とのクリアランスが均一に保たれ、射出中、溶湯９８がシリンダー１４Ａの内面の射出プランジャー１６の間を高速で走ることがなくなり、シリンダー１４Ａの内面が摩耗しにくくなる。なお、前記ノズル５０は、前記カバー９０の内側においてはヒーター５２により加熱され、カバー９０の外側においてはヒーター５４により加熱される。
【００２６】
このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)セラミックス製の主筒部１４が、別体構造の金属製のホルダー部３０に収納された射出部１２を、溶湯９８のポット９２の外側に配置し、前記射出部１２を所定温度下に置くとともに、前記主筒部１４とホルダー部３０の間に熱膨張係数差により生じるクリアランスを調整する機構を設けて、主筒部１４をホルダー部３０に固定することとした。このため、アルミニウム系金属の溶湯９８が通過する部分のみをセラミックス製とし、他の部分を金属製とすることで大幅なコスト低減を図りながら、耐久性に優れ、かつ、ホットチャンバー式が有する本来の高品質，高機能な鋳造品成形が可能になる。
(2)前記シリンダー１４Ａからノズル５０へ至る溶湯経路に、該溶湯経路の開閉を行うためのシャットバルブ８２，８４を設けることとしたので、シリンダー１４Ａ内へ空気の進入を防止し、次回鋳込み時の空気の巻き込みを防止できる。
(3)前記シリンダー１４Ａの内面から、射出部１２の上面に向けてエア抜き通路１８，３５を設けることとしたので、前記シャットバルブ８２，８４の動作によって進入を防止しきれなかった空気があっても、前記エア抜き通路から１８，３５から外部に排出できる。
(4)主筒部１４の横方向に荷重をかけないようにノズル５０を配置・固定し、該ノズル５０を受ける部分として、サーメット製のコニカル部４８をホルダー部３０の適宜位置に設けることとした。これにより、セラミックス製の主筒部１４の変形が防止され、射出プランジャー１６との間にクリアランスが生じることなく、シリンダー１４Ａの内面の摩耗を抑制できる。
【実施例２】
【００２７】
次に、図５及び図６を参照しながら本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする。図５は、実施例２を示す主要断面図であり、図６は、前記図５を矢印Ｆ５方向から見た概略の平面図である。上述した実施例１では、主筒部をセラミックス製とし、その外側のホルダー部３０を金属製としたので、射出部１２の全体を溶湯のポット９２内に配置することができなかったが、本実施例は、前記ホルダー部の外面に所定の厚みのグラファイト層を設けることで、射出部をポット内に配置した構成となっている。
【００２８】
図５及び図６に示すように、本実施例のホットチャンバー式ダイカスト装置１００は、溶湯９８のポット１３０内に、射出部１０２が配置されている。前記射出部１０２は、シリンダー１０４Ａと送出ブロック１０４Ｂが溶湯経路１０４Ｃで連通した主筒部１０４をセラミックス素材により形成し、該主筒部１０４が、金属製のホルダー部１１０の収納部１１２内に収納されている。また、前記シリンダー１０４Ａには、射出部１０２の上面に向けてエア抜き通路１０６が設けられている。本実施例では、前記射出部１０２をポット１３０内に浸漬し、溶湯供給路４４及び接続口２２を介してシリンダー１０４Ａ内に溶湯を供給するが、ポット１３０の内側への設置にあたり、金属製のホルダー部１１０が溶湯９８で浸食されないように、ホルダー部１１０の外側を所定の厚さのグラファイト層１２６で覆っている。また、本実施例では、前記ホルダー部１１０は、外側のみでなく、前記溶湯供給路４４や後述する押圧ロッド１３６，１４２が貫通する部分の周囲にも、浸食を防止するためにグラファイトが所定の厚さで設けられている。なお、必要に応じて、ポット１３０の内側や、前記押圧ロッド１３６，１４２が前記ポット１３０を貫通する部分の周囲にも、グラファイト層１２８を設けるようにしてもよい（図５参照）。
【００２９】
また、本実施例では、図６に示すように、ホルダー部１１０の収納部１１２には、前記主筒部１０４とともに、可動ブロック１１４，１１６，１１８が収納されている。前記可動ブロック１１４は、断面略長方形であって、前記主筒部１０４の長辺側に配置されており、該主筒部１０４との間に、熱膨張係数差に起因して隙間１２０が生じる。前記ポット１３０の外側には、固定ブロック１３４によって締め付けナット１３２Ａが支持された押しボルト１３２が設けられており、該押しボルト１３２の締め付けナット１３２Ａに接続された押圧ロッド１３６の先端が、前記可動ブロック１１４の一方の側面１１４Ａに固定されている。また、前記可動ブロック１１６は、断面略台形であって、前記主筒部１０４の一方の短辺側に配置されており、該主筒部１０４と一方の側面１１６Ｂとの間には、熱膨張差係数差に起因する隙間１２２が生じる。前記可動ブロック１１６は、前記側面１１６Ｂと対向する側の側面１１６Ａが傾斜しており、該側面１１６Ａと接する収納部１１２の側面１１２Ａも同一勾配の傾斜を有している。
【００３０】
更に、前記可動ブロック１１６の一方の短辺側の側面１１６Ｄは、収納スペース１１２との間に、該可動ブロック１１６を矢印Ｆ６ｃ側へ移動させるための隙間１２４を有している。また、前記可動ブロック１１８は、断面略正方形であって、一方の側面１１８Ｂが前記可動ブロック１１６の側面１１６Ｃに接触可能となっている。また、前記ポット１３０の外側には、固定ブロック１４０によって締め付けナット１３８Ａが支持された押しボルト１３８が設けられており、該押しボルト１３８の締め付けナット１３８Ａに接続された押圧ロッド１４２の先端が、前記可動ブロック１１８の他方の側面１１８Ａに固定されている。なお、前記押圧ロッド１３６，１４２は、ポット１３０内の溶湯９８によって浸食されないように、セラミックス製となっている。
【００３１】
以上のような構成とすることにより、高温の鋳造工程において、主筒部１０４とホルダー部１１０の間に、クリアランスが生じたとしても、隙間１２０については、可動ブロック１１４を押しボルト１３２のネジの締め付けによって押圧ロッド１３６を介して移動させることにより主筒部１０４を矢印Ｆ６ａ方向に押し付けて固定することができる。また、隙間１２２については、押しボルト１３８の締め付けによって押圧ロッド１４２を介して可動ブロック１１８を矢印Ｆ６ｂ方向に移動させることにより、該可動ブロック１１８に押された可動ブロック１１６が傾斜した側面１１２Ａに沿って移動することで、結果的に、可動ブロック１１６が矢印Ｆ６ｃ方向に移動し、前記隙間１２２をなくして主筒部１０４をホルダー部１１０に固定することができる。
【００３２】
本実施例によれば、射出部１０２の外側部分を構成する金属製のホルダー部１１０の外側を、所定の厚みのグラファイト層１２６で被覆することにより、射出部１０２をポット１３０内に配置することができる。その他の基本的な作用及び効果は、上述した実施例１と同様である。
【００３３】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)前記実施例１で示した可動ブロック３４，３６や、実施例２で示した可動ブロック１１４，１１６，１１８も一例であり、同様の効果を奏するものであれば、その配置，形状，数量は必要に応じて適宜変更してよい。
(3)前記実施例２では、グラファイトコーティングした射出部１０２をポット１３０の内側に配置することとしたが、射出部１０２の交換やメンテナンスの作業性を考慮して、ポット１３０の外側に配置することを妨げるものではない。
(4)実施例１で示した弁機構やエア抜き通路も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更してよい。
(5)前記実施例２では、ホルダー部１１０の外側や、押しボルト１３２，１３８がホルダー部１１０を貫通する部分などにグラファイト層１２６を設けることとしたが、これも一例であり、例えば、セラミックス材料の溶射によりセラミックスの被膜（セラミックス層）を形成して、同様の効果を得るようにしてもよい。
【００３４】
(6)実施例１で示した油圧シリンダー８０や、実施例２で示した押しボルト１３２，１３８による可動ブロックの移動も一例であり、同様の効果を奏するものであれば、駆動手段は適宜変更してよい。例えば、実施例１の可動ブロック３６であれば、油圧シリンダー８０に代えて、又は油圧シリンダー８０とともにバネを利用してもよいし、おもりやバネを利用して可動ブロック３６を常時下方に向けて付勢するような構成としてもよい。あるいは、図７(A)に示す例のように、前記実施例２で示した押しボルト１３２，１３８に代え、耐熱性（例えばセラミックス製）のバネを利用する構成としてもよい。バネは、コイルバネ，板バネなど、各種のタイプとしてよい。同図７(A)に示す例では、可動ブロック１１４の側面１１４Ａと、ホルダー部１１０の収納部１１２の間に、セラミックス製のバネ１５０Ａ，１５０Ｂを配置することで、前記隙間１２０が生じないように常時可動ブロック１１４を主筒部１０４へ向けて付勢する。また、前記実施例２の可動ブロック１１６，１１８に代え、断面略長方形の１つの可動ブロック１５４を用意し、該可動ブロック１５４の側面１５４Ａと収納部側面１１２Ａとの間に、セラミックス製のバネ１５２Ａ，１５２Ｂを設けることで、前記隙間１２２が生じないように、可動ブロック１５４を主筒部１０４へ向けて常に付勢する構成としてもよい。
【００３５】
あるいは、図７(B)に示す例のように、前記可動ブロック１１６，１１８の駆動手段として、可動ブロック１１８の側面１１８Ａと収納部１１２の間に配置したセラミックス製のバネ１５６を用いてもよい。テーパ面を有する可動ブロック１１６の側面１１６Ｂの全面で主筒部１０４を押圧することで、均一な力で主筒部１０４を押圧することができる。むろん、前記セラミックス製のバネ１５０Ａ，１５０Ｂ，１５２Ａ，１５２Ｂ，１５６も一例であり、図７(A)及び(B)に示したスプリング状のバネのほか、皿バネや板バネを利用してもよいし、高温に耐える金属の緩衝材を使用し、温度上昇による体積膨張を利用して、主筒部１０４へ向けて可動ブロック１１４，１１６，１１８，１５４等を付勢する構成としてもよい。前記実施例１の可動ブロック３４，３６の付勢についても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、シリンダーと送出ブロックからなる主筒部をセラミックス製とし、該主筒部を金属製のホルダー部に収納するとともに、該ホルダー部と前記主筒部の熱膨張係数差に起因して生じるクリアランスを調整する機構を設けることとした。このため、溶湯が通過する部分のみをセラミックス製とし、他の部分を金属製とすることで大幅なコスト低減を図りながら、耐久性に優れ、かつ、ホットチャンバー方式が有する本来の高品質，高機能な鋳造品成形が可能になるという効果が得られるため、アルミニウム又はアルミニウム合金を鋳造するためのホットチャンバー式ダイカスト装置の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１０：ホットチャンバー式ダイカスト装置
１２：射出部
１４：主筒部
１４Ａ：シリンダー
１４Ｂ：送出ブロック
１４Ｃ：溶湯経路
１６：射出プランジャー
１８：エア抜き通路
２０，２４：駆動スペース
２２：接続口
３０：ホルダー部
３２：収納部
３４，３６：可動ブロック
３２Ａ，３４Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ：テーパ面
３４Ａ：側面
３５：エア抜き通路
３８，４０，４２：貫通孔
４４：溶湯供給路
４６：溶湯送出路
４８：コニカル部
５０：ノズル
５０Ａ：内面
５２，５４：ヒーター
５５：固定プレート
５６：金型
５８：マシンサドル部
６０：ノズル押さえ
６２：ノズル押さえ固定ブロック
６４：ネジ
６６：ノズル出口側
７０：固定台
７２：上面
７２Ａ〜７２Ｃ：貫通孔
７３Ａ，７３Ｂ：固定金具
７４：内側
７６，７８，８０：油圧シリンダー
７６Ａ，７８Ａ，８０Ａ：ロッド
８２，８４：シャットバルブ
８２Ａ：縮径部
８３：溶湯経路
８３Ａ，８３Ｂ：接続口
８６：連結ロッド
９０：カバー
９２：ポット
９２Ａ：本体部
９２Ｂ，９２Ｃ：延長部
９４，９６：隙間
９８：溶湯
１００：ホットチャンバー式ダイカスト装置
１０２：射出部
１０４：主筒部
１０４Ａ：シリンダー
１０４Ｂ：送出ブロック
１０４Ｃ：溶湯経路
１０６：エア抜き通路
１０８：固定部
１１０：ホルダー部
１１２：収納部
１１２Ａ：側面
１１４，１１６，１１８：可動ブロック
１１４Ａ，１１４Ｂ，１１６Ａ〜１１６Ｄ，１１８Ａ，１１８Ｂ：側面
１２０，１２２，１２４：隙間
１２６，１２８：グラファイト層
１３０：ポット
１３２，１３８：押しボルト
１３２Ａ，１３８Ａ：締め付けナット
１３４，１４０：固定ブロック
１３６，１４２：押圧ロッド
１５０Ａ，１５０Ｂ，１５２Ａ，１５２Ｂ，１５６：バネ
１５４：可動ブロック
１５４Ａ：側面
【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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