(57)【要約】【課題】低コストで高い耐久性を有し、断熱性にも優れたダイカスト用射出スリーブを構成する。【解決手段】内筒１１の外周に形成した凹部１１Ａにセラミック製のスペーサ１３を嵌め込み、このスペーサ１３の外端に接触する外筒１２を配置し、この内筒１１と外筒１２とにフランジ部材１４と、封止部材１５とを溶接固定する。内筒１１の厚さＴ１を外筒１２の厚さＴ２より薄くし、内筒１１と外筒１２との間の空間を高真空状態にした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャが挿通する金属製の内筒と、この内筒を覆う金属製の外筒との間に空間が形成されると共に、前記内筒の外面と前記外筒の内面との間に複数のスペーサが配置され、内筒と外筒との端部を溶接によって連結することで前記空間が密封されているダイカスト用射出スリーブ。
【請求項２】
前記スペーサが、前記内筒と前記外筒との何れに対しても非固着状態で配置されている請求項１記載のダイカスト用射出スリーブ。
【請求項３】
前記スペーサが断熱材で成ると共に、このスペーサが内筒の外周面に形成された凹部に嵌め込まれている請求項１又は２記載のダイカスト用射出スリーブ。
【請求項４】
前記内筒の厚みが、前記外筒の厚みより薄く設定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のダイカスト用射出スリーブ。
【請求項５】
前記空間が減圧されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のダイカスト用射出スリーブ。
【請求項６】
プランジャが挿通する内筒を覆う位置に外筒を配置し、前記内筒と前記外筒との間に複数のスペーサを配置し、これらを低圧環境下に配置して前記内筒の端部とフランジ部材とを電子ビームによって溶接するダイカスト用射出スリーブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカスト用射出スリーブ及びその製造方法に関し、詳しくは、アルミニウムや亜鉛等の鋳造時にプランジャの作動によって溶湯を金型に送り出す射出スリーブの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように構成されたダイカスト用射出スリーブとして特許文献１〜３に示されるものが存在する。特許文献１では、鋼製の外筒１と、この外筒１に嵌入された鋼製の中間筒２と、この中間筒２に嵌入されチタン又はチタン合金とセラミックスとの複合材料からなる内筒３とを有したスリーブが示されている。中間筒２と外筒１との間には空隙が形成され、熱変形を抑制すると共に、空隙に空気等の冷却媒体を流通させることで冷却が可能である点が記載されている。
【０００３】
特許文献２では、ダイカストマシン用プランジャースリーブとして、３つの金属円筒１を有すると共に、金属円筒１同士の重合面の接触を遮断する２つのセラミックス層２とからなる積層構造を有したものが示されている。このようにセラミック層を形成することにより断熱保温効果を得る点が記載されている。
【０００４】
特許文献３では、ダイカスト用スリーブとして、セラミックス製の内筒１と、鋼材料製の外筒２との間にギャップ３を形成し、このギャップ３の空間を真空状態にすると共に、外筒２の内面に蒸着や溶射によって熱反射膜層４を形成し、内筒の外面に突起を形成する点等が示されている。このようにギャップ３を形成し、ギャップ３を真空状態にすることで伝導と輻射とによる熱の移動を遮断する点が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６‐９１３５８号公報  （段落番号〔００１０〜００１２〕、図１）
【特許文献２】特開２００５‐２０５６６６号公報  （段落番号〔００１５〜００１６〕、図１〜図３）
【特許文献３】実開平６‐４８９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ダイカスト用射出スリーブでは、高温の溶湯が内部に供給された際にスリーブを構成する材料の熱膨張による歪みを抑制する点が、プランジャを適正に作動させるために重要である。このような理由から特許文献１〜３には、スリーブに対する熱の影響を抑制する技術が示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示されるように、チタン合金とセラミックスとで成る複合材料を用いるものでは、加工が困難であるばかりか材料が高価であるため加工面とコスト面とに課題がある。この特許文献１のように空隙を形成したものでは空隙の部位で空気の対流によって熱伝導が生ずることも考えられる。
【０００８】
セラミックスは一般的に気孔率が高く、低強度であるため、特許文献２のようにセラミックスを用いるものでは、製作当初は高い断熱性を有していても、使用後には断熱層が破壊され、局部的な断熱劣化が考えられる。この特許文献２のようにセラミックスを使用するものでは、セラミックスの機械的強度のバラツキから強度を高く維持することが困難であり、射出時の衝撃によって破壊されることも想像される。
【０００９】
特許文献３に示されるものでは、気密のための構成が示されず、減圧状態を維持することが困難であることが考えられる。この特許文献３のように内筒をセラミックスで製作したものでは、射出時の衝撃によって破壊されることも想像される。
【００１０】
このように特許文献１〜３に示されるものは、コストの面、耐久性の面、断熱性能の面に改善の余地がある。
【００１１】
本発明の目的は、低コストで高い耐久性を有し、断熱性にも優れたダイカスト用射出スリーブを合理的に構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の特徴は、プランジャが挿通する金属製の内筒と、この内筒を覆う金属製の外筒との間に空間が形成されると共に、前記内筒の外面と前記外筒の内面との間に複数のスペーサが配置され、内筒と外筒との端部を溶接によって連結することで前記空間が密封されている点にある。
【００１３】
この構成により、内筒に溶湯が供給された場合には、この溶湯の熱が直接的に外筒に伝導することがなく、内筒を均一の温度に維持して熱膨張による歪みを抑制できる。特に内筒と外筒とが溶接によって連結されているので、内筒の歪みを一層良好に抑制する。また、内筒も外筒も金属製であるので、セラミックスと比較して靱性が高く射出時の衝撃にも充分に耐え得るものとなり、材料コストを低減できる。その結果、低コストで高い耐久性を有し、断熱性にも優れたダイカスト用射出スリーブが構成された。
【００１４】
本発明は、前記スペーサが、前記内筒と前記外筒との何れに対しても非固着状態で配置されても良い。この構成によると、内筒が熱膨張することによって外筒との間に多少の寸法の差を生じても、スペーサに作用する外力を低減し、スペーサの破損を防止できる。
【００１５】
本発明は、前記スペーサが断熱材で成ると共に、このスペーサが内筒の外周面に形成された凹部に嵌め込まれても良い。この構成によると、スペーサを介して外筒に熱が伝わる現象を抑制し、スリーブの組み立て時にスペーサの位置を固定するための工程を省くことも可能となる。
【００１６】
本発明は、前記内筒の厚みが、前記外筒の厚みより薄く設定されても良い。この構成によると、内筒の熱容量が小さくできるので、溶湯が供給された場合に、この内筒全体の温度を短時間のうちに均一にでき、外筒が厚く設定されることによりスリーブ全体の強度を確保することができる。
【００１７】
本発明は、前記空間が減圧されても良い。この構成によると、内筒と外筒との間の空間において空気の対流による熱伝導を抑制できる。
【００１８】
本発明の特徴は、プランジャが挿通する内筒を覆う位置に外筒を配置し、前記内筒と前記外筒との間に複数のスペーサを配置し、これらを低圧環境下に配置して前記内筒の端部とフランジ部材とを電子ビームによって溶接する点にある。
【００１９】
この構成により、フランジ部材の溶接を行った場合には、内筒と外筒との間の空間を低圧状態に維持でき、内筒と外筒との間に複数のスペーサが配置されたスリーブを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔ダイカストマシン〕
図１に示すように、筒状のスリーブＡと、このスリーブＡの内部で往復自在に配置されたプランジャＢと、プランジャＢを往復作動させるプランジャ駆動機構Ｃと、スリーブＡから射出された溶湯が充填される金型Ｄとを備えてダイカストマシンが構成されている。
【００２１】
スリーブＡは、先端側（射出側）にフランジＡｆが形成され、後端側の上面に溶湯供給口Ａｐが形成されている。金型Ｄは内部にキャビティＤｃが形成されると共に、スリーブＡに連結された固定型１と、この固定型１から分離可能な可動型２とで構成されている。
【００２２】
プランジャＢは、スリーブＡに内嵌されるプランジャチップ３にロッド４が連結した構造を有しており、プランジャ駆動機構Ｃは油圧シリンダや、電動モータ等のアクチュエータを備えると共に、アクチュエータの駆動力によってプランジャＢのロッド４を直線的に往復作動させる機構を備えている。
【００２３】
図面には示していないが、このダイカストマシンでは、可動型２を移動させる型駆動機構と、固定型１から可動型２を分離した後に、成形物（鋳造物）を取り出す多関節ロボットハンド等の取出機構と、これらを制御する制御装置とを備えている。
【００２４】
このような構成から、ダイカストマシンは、スリーブＡに形成された溶湯供給口ＡｐからスリーブＡの内部にラドル５から溶湯を供給した直後に、プランジャ駆動機構ＣがプランジャＢのプランジャチップ３を射出方向に作動させて、スリーブ内の溶湯を金型ＤのキャビティＤｃに加圧充填する。この後、型駆動機構が固定型１から可動型２を分離し、取出機構が可動型２から取出機構が成形物を取り出すように制御装置による成形のシーケンスが設定されている。
【００２５】
〔スリーブ〕
本発明のダイカストマシンは、スリーブＡの構成に特徴を有している。つまり、図１〜図３に示すように、スリーブＡは、鋼材で成る筒状の内筒１１の外部に、鋼材で成る筒状の外筒１２を配置し、内筒１１の外周面と外筒１２の内周面との間の空間Ｓに複数のスペーサ１３を配置し、先端側（射出側の端部）にフランジ部材１４を溶接固定し、後端側にリング状の封止部材１５を溶接固定し、後端側の上面部に形成された溶湯供給口Ａｐの開口部位に開口壁部材１６を溶接固定した構造を有している。
【００２６】
尚、本発明では、内筒１１として先端側にフランジが一体形成された素材を用い、このフランジに対して外筒１２の先端側を溶接固定する構成を採用しても良い。これと同様に、内筒１１の後端に、その外形が外筒１２の外周と略一致するフランジが形成された素材を用い、このフランジに対して外筒１２の後端側を溶接固定する構成を採用しても良い。
【００２７】
内筒１１の厚さＴ１は、外筒１２の厚さＴ２より小さく設定され、スペーサ１３としてジルコニアセラミックス等の超低熱伝導物質が用いられている。このスペーサ１３は、内筒１１の外周面に形成された凹部１１Ａに嵌め込む形態で配置され、このスペーサ１３の外端（スリーブの半径方向の外端）が外筒１２の内周面に接触するように夫々の寸法関係が設定されている。
【００２８】
このスリーブＡでは、スペーサ１３の熱伝導率が１０Ｗ／ｍｋ以下のものが使用され、内筒１１と外筒１２との間の空間Ｓの空気圧が１０〜４Toorの超高真空に設定されている。また、スリーブＡに溶湯が供給された場合には、内筒１１が長手方向に伸長するものであり、この伸長時には封止部材１５が弾性変形することで伸長を許すように封止部材１５に比較的薄い材料が用いられている。
【００２９】
〔スリーブの製造〕
このスリーブＡを製造する場合には、図４（ａ）に示すように、内筒１１の外周面の夫々の凹部１１Ａにスペーサ１３を嵌め込み、この内筒１１を外筒１２の内部に挿入する。
【００３０】
次に、図４（ｂ）に示すように、この内筒１１に外嵌する状態で先端側にフランジ部材１４を接触状態で配置すると共に、このフランジ部材１４と外筒１２とを溶接固定する。更に、内筒１１と外筒１２との後端側に封止部材１５を溶接固定し、開口部に開口壁部材１６を溶接固定する。このよう溶接固定する場合には、一般的なガス溶接やアーク溶接の技術が用いられる。
【００３１】
この溶接が行われた後に、図４（ｃ）に示すように、これらをチャンバー２１の内部に配置し、チャンバー２１の内部の空気を排出して高真空状態を作り出す。この超高真空環境においては内筒１１と外筒１２との間の空間Ｓも超高真空状態となる。この環境において、電子銃から内筒１１とフランジ部材１４との間の溶接すべき箇所に電子ビームを照射することにより、この内筒１１とフランジ部材１４との溶接が行われる。
【００３２】
このように溶接が行われることにより、フランジ部材１４、封止部材１５、開口壁部材１６が固定され、空間Ｓが密封状態となり、この空間が超高真空状態に維持される。
【００３３】
〔実施形態の効果〕
このように製作されたスリーブＡは、内筒１１の厚さＴ１が比較的薄く設定されているため熱容量が低く、この内筒１１から外筒１２への熱伝導がスペーサ１３に遮断される。このような理由から、内筒１１に溶湯が供給された場合には、この内筒１１の下側部分に溶湯が貯留される形態になるものの、内筒１１の全体の温度が短時間のうちに上昇する結果、偏った熱膨張に起因する曲がりや歪みを抑制できる。これと同様に、内筒１１に溶湯が供給された場合には、溶湯の温度を低下させ難いため溶湯中に凝固片を生成する不都合を回避できる。
【００３４】
これにより、プランジャＢの作動時にはコジリを招くことなく適正な作動を実現し、金型ＤのキャビティＤｃには凝固片が存在しない溶湯を充填できることになり高品質の鋳造を実現する。
【００３５】
内筒１１の厚さＴ１と比較して外筒１２の厚さＴ２が大きいので、内筒１１の厚さＴ１を小さく設定しても強度低下を招くことがない。また、内筒１１と外筒１２とに比較的安価で靱性が高い鋼材を用い、溶接技術を用いてスリーブＡを製造することにより、スリーブＡを安価で高強度で製作できるものにしている。
【００３６】
また、封止部材１５として比較的薄い材料が用いられているので、スリーブＡに溶湯が供給され、内筒１１が長手方向に伸長する場合でも、封止部材１５が弾性変形することにより、この伸長時を許し、スリーブＡの各部に熱膨張に起因する力を作用させないようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ダイカストマシンの構成を示す図
【図２】スリーブの長手方向でのスペーサの配置を示す断面図
【図３】図２におけるIII−III線断面図
【図４】スリーブの製造工程を順次示す図
【符号の説明】
【００３８】
１１          内筒
１１Ａ        凹部
１２          外筒
１３          スペーサ
１４          フランジ部材
Ｂ            プランジャ
Ｔ１          内筒の厚み
Ｔ２          外筒の厚み
Ｓ            空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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