特許 5993294 ダイカストスリーブ溶融金属供給装置とその供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5993294

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】ダイカストスリーブ溶融金属供給装置とその供給方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 17/30 20060101AFI20160901BHJP

   B22D 35/00 20060101ALI20160901BHJP

【ＦＩ】

   B22D17/30 D

   B22D35/00 C

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-274262(P2012-274262)

(22)【出願日】2012年12月17日

(65)【公開番号】特開2014-117727(P2014-117727A)

(43)【公開日】2014年6月30日

【審査請求日】2015年7月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183945

【氏名又は名称】助川電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081927

【弁理士】

【氏名又は名称】北條 和由

(72)【発明者】

【氏名】三浦 邦明

(72)【発明者】

【氏名】浅葉 信

【審査官】 荒木 英則

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５３−０２２１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０７２４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０００６８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １７／００−１７／３０

Ｂ２２Ｄ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダクト（１）、（１’）内の溶融金属（１２）をスリーブ（２７）に吸引する減圧手段と、ダクト（１）、（１’）内の溶融金属（１２）に推力を与える誘導子（１４）とを備えた溶融金属供給装置において、ダクト（１）、（１’）内の溶融金属（１２）のレベルを検知するレベルセンサ（１９）と、このレベルセンサ（１９）により検知されるレベルにダクト（１）、（１‘）内の溶融金属（１２）を保持し、さらに前記減圧手段によりダクト（１）、（１‘）内の溶融金属（１２）が吸引されるのと反対方向に同溶融金属（１２）に推力を与えて制動するよう前記誘導子（１４）を駆動する駆動電源（３１）を備えることを特徴とするダイカストスリーブ溶融金属供給装置。

【請求項2】

誘導子（１４）の駆動により溶融金属（１２）がレベルセンサ（１９）により検知されるレベルまでダクト（１）、（１’）内に供給された後、スリーブ（２７）への溶融金属（１２）の供給が制動されるよう誘導子（１４）を駆動する駆動電源（３１）と制御盤とを備えることを特徴とする請求項１に記載のダイキャストスリーブ溶融金属供給装置。

【請求項3】

スリーブ（２７）のプランジャ（２８）の背面側に不活性ガスを供給する供給系を取り付けたことを特徴とする前記請求項１又は２に記載のダイカストスリーブ溶融金属供給装置。

【請求項4】

ダクト（１）、（１’）内の溶融金属（１２）をスリーブ（２７）に吸引する減圧手段と、ダクト（１）、（１’）内の溶融金属（１２）に推力を与える誘導子（１４）とを備えた溶融金属供給装置により溶融金属を供給する方法において、ダクト（１）、（１’）内の溶融金属（１２）のレベルを検知するレベルセンサ（１９）を備え、駆動電源（３１）により前記誘導子（１４）を駆動することにより、前記レベルセンサ（１９）により検知されるレベルにダクト（１）、（１‘）内の溶融金属（１２）を保持し、さらに前記減圧手段によりダクト（１）、（１‘）内の溶融金属（１２）が吸引されるのと反対方向に同溶融金属（１２）に推力を与えて制動することを特徴とするダイカストスリーブ溶融金属供給方法。

【請求項5】

誘導子（１４）の駆動により溶融金属（１２）がダクト（１）、（１’）内のレベルセンサ（１９）により検知されるレベルまで供給された後、スリーブ（２７）への溶融金属（１２）の供給が制動されるよう駆動電源（３１）で誘導子（１４）を所定のパターンで駆動することを特徴とする請求項４に記載のダイキャストスリーブ溶融金属供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイカストマシーンにおいてスリーブより金型に溶融アルミニウム等の溶融金属を供給する溶融金属供給装置とその供給方法に関し、特にダイカストスリーブを減圧して溶融金属を汲み上げて給湯する方式の真空ダイカストスリーブに溶融金属を供給する溶融金属供給装置とその供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばアルミニウムダイカスト装置によりアルミニウム鋳造物を製造する場合、アルミニウムのインゴットを溶融炉である溶融金属槽に入れて溶融した後、機械的給湯手段、空圧利用の給湯手段、電磁誘導による給湯手段等によりダイカスト装置の型内キャビティに溶融金属を充填し、アルミニウム鋳造物を鋳造する。

【0003】

ダイカストマシーンにおいては、金型に溶融金属を充填する前段階として、一旦シリンダー状のスリーブに所定量の溶融金属を充填し、これをプランジャで金型に押し込むことにより、金型内に予め定められた一定量の溶融金属を供給するスリーブによる供給方式が使用されている。この場合にスリーブへの溶融金属の供給手段としては、例えば特開平０５−１７７３２９号公報、特開２００１−１８０５３公報、特開２００４−１５４８２５号公報に記載されたように、誘導電磁ポンプが多く使用されている。電磁ポンプに加え、前記特開平０５−１７７３２９号公報では、溶融金属槽側に設けた空圧装置が溶融金属供給手段として併用されている。ここに先行文献を挙げてはいないが、溶融金属槽側に設けた前記加圧装置に替えて又は併用して金型側に減圧装置を接続して減圧吸引することもある。

【0004】

このようなダイカストマシーンでは、シリンダー状のスリーブに所定量の溶融金属を一旦充填し、これをプランジャで金型に押し込むことにより、金型に定量の溶融金属を充填し、その金型で一定重量、容積の鋳造物を鋳造する。従って、スリーブへは給湯動作毎に予め定められた一定量の溶融金属を送り込むことが必要となる。

【0005】

前述の通り、従来のダイカストスリーブへの溶融金属供給装置では、スリーブへの溶融金属供給手段として電磁ポンプが使用され、これに加圧装置や減圧装置が併用されている。これらの溶融金属供給手段では、誘導電磁ポンプの駆動やその停止により溶融金属の供給−停止の制御がなされ、これにより定量の溶融金属をスリーブへ供給するよう図られている。

【0006】

一般に、電磁ポンプは、ダクトの軸方向に移動磁界を発生させて、その移動磁界がダクト内の溶融金属を通過することによって溶融金属内に誘導電流が誘起され、この誘導電流と移動磁界との相互作用に拠って移動磁界方向に推力が誘発され、この推力によって溶融金属を駆動したり制動したりするものである。従って、ダクト内に溶融金属が存在して初めて推力が発生する事になるから、予め電磁ポンプに溶融金属を供給する方向と反対方向に移動磁界を発生させていたとしても、減圧装置が動作してダクトに溶融金属が吸い上げられて行く途中で制動力が働いてゆくので、ダクト内の流動慣性によって、動いている溶融金属をすぐに制動することは出来ない。

【0007】

前述の通り、減圧装置を併用しダクト内に溶融金属が無い状態で誘導電磁ポンプに移動磁界を発生させておいて溶融金属がダクト内を上昇している途中で駆動力が発生して溶融金属を制動したとしても流動慣性により、溶融金属の推進を瞬時に停止することは困難である。そのため、スリーブへの溶融金属の定量供給は必ずしも正確に行われていないのが実情である。現状ではスリーブへの溶融金属の供給量のバラツキについては、プランジャの押出量の調節によりこれを調整している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平０５−１７７３２９号公報

【特許文献2】特開２００１−１８０５３公報

【特許文献3】特開２００４−１５４８２５号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、前述した従来の溶融金属供給装置における課題に鑑み、真空ポンプ、真空タンク等の減圧手段と環状リニア誘導電磁ポンプ等の溶融金属電磁ポンプを併用したダイカストスリーブへの溶融金属供給装置において、正確且つ迅速な溶融金属の供給制御を実現し、精度の高い鋳造工程を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明では、前記の目的を達成するため、減圧手段と溶融金属電磁ポンプとを併用してダイカスト装置のスリーブ２７に溶融金属１２を供給するに当たり、予め定められた所定量の溶融金属１２がスリーブ２７に供給される前から溶融金属電磁ポンプで推力が発生する様に常にダクト内に溶融金属を満たしておき、減圧手段により減圧が開始されると同時に、溶融金属１２がスリーブ２７内に供給されるのと反対方向にダクト１、１’内の溶融金属１２に溶融金属電磁ポンプの誘導子１４で制動力を与え、溶融金属１２を制動する。ダクト１、１’内に制動された溶融金属１２への制動力を給湯量に見合うだけの時間減少させることによってスリーブ２７へ溶融金属１２が必要量供給される。

【0011】

すなわち、本発明によるダイカストスリーブ溶融金属供給装置は、ダクト１、１’内の溶融金属１２をスリーブ２７に吸引する減圧手段と、ダクト１、１’内の溶融金属１２に推力を与える誘導子１４とを備え、さらにダクト１、１’内の溶融金属１２のレベルを検知するレベルセンサ１９と、このレベルセンサ１９により検知されるレベルにダクト１、１‘内の溶融金属１２を保持し、さらに前記減圧手段によりダクト１、１‘内の溶融金属１２が吸引されるのと反対方向に同溶融金属１２に推力を与えて制動するよう前記誘導子１４を駆動する駆動電源３１とを備える。
また、この溶融金属供給装置を用いた溶融金属供給方法は、駆動電源３１により前記誘導子１４を駆動することにより、前記レベルセンサ１９により検知されるレベルにダクト１、１‘内の溶融金属１２を保持し、さらに前記減圧手段によりダクト１、１‘内の溶融金属１２が吸引されるのと反対方向に同溶融金属１２に推力を与えて制動する。
本発明によるダイカストスリーブ溶融金属供給装置は、ダクト１、１’内の溶融金属１２をスリーブ２７に吸引する減圧手段と、ダクト１、１’内の溶融金属１２を減圧時に直ちにスリーブ２７に送り出せない様に制動するための制動力と時には給湯方向の推力を与える誘導子１４、２４とを備えており、これらにより予め定められた所定の溶融金属１２がスリーブ２７に供給される場合、減圧手段により溶融金属１２がスリーブ２７内に吸引される前に、ダクト１、１’内に溶融金属１２を満たし更にその溶融金属１２の湯面を維持しておき、ダクト１、１’内の溶融金属１２に減圧吸引力に見合うだけの給湯する方向と反対方向に逆推力を与えてダクト１、１’内の溶融金属１２をダクト１、１’内に制動保持するよう誘導子１４に給湯方向と逆向きの移動磁界が発生する電力を与える。この時、誘導子１４によりダクト１、１’内の溶融金属１２に与えられる制動力は、減圧手段による溶融金属１２の吸引方向と逆になる。これにより溶融金属１２のスリーブ２７への供給が制動される。ダクト１、１’内に制動された溶融金属１２への制動力を給湯量に見合うだけの時間減少させることに拠ってスリーブ２７へ溶融金属１２が必要量供給される。

【0012】

このような本発明によるダイカストスリーブ溶融金属供給装置では、予め定められた所定の溶融金属１２がスリーブ２７に供給される前に、レベルセンサ１９により検知される高さにダクト１、１‘内の溶融金属１２のレベルを保持した状態で、減圧手段により溶融金属１２がスリーブ２７内に吸引されるのと反対方向にダクト１、１’内の溶融金属１２に誘導子１４で制動力を与えるため、この逆方向の制動力が溶融金属１２の流動慣性に対するブレーキとして働く。さらに減圧手段による吸引力と見合った逆方向の制動力を与えればダクト１，１’内の溶融金属１２を停止することが出来る。その際ダクト１’内に停止位置が設定され、その停止位置をダクト１’に設置されたレベルセンサ１９の信号に従って保持制御がなされ、停止位置からダクト１’の出口との高低差と給湯に必要な高さに相当する推力だけ必要な時間だけ増減させることに拠って、スリーブ２７へ脈動無く給湯されることになる。即ち減圧手段による吸引力に見合った逆方向推力をパターン通りに僅かに弱めたり強めたりする事に拠って、スリーブ２７へ脈動無く給湯されることになる。よって溶融金属１２のスリーブ２７への過剰な供給が防止されると共に、減圧手段と電磁ポンプを同時に運転した時の溶融金属１２の不安定な脈動流等も防止される。これにより、溶融金属１２のスリーブ２７への供給サイクルの短縮化と共に、正確な量の供給が安定して実現出来る。

【発明の効果】

【0013】

以上説明した通り、本発明によるダイカストスリーブ溶融金属供給装置とその供給方法では、溶融金属１２のスリーブ２７への供給サイクルの短縮化と共に、正確な量の供給が安定して実現出来るので、効率的な鋳造工程の実現と共に、均一な品質の鋳造品を鋳造することが出来るようになる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】ダイカストスリーブ溶融金属供給装置の一実施例を示す断面図である。

【図2】ダイカストスリーブ溶融金属供給装置におけるスリーブへの溶融金属の給湯量と誘導子の駆動出力との関係の例を模式的に示すグラフである。

【図3】ダイカストスリーブ溶融金属供給装置の他の実施例を示す断面図である。

【図4】ダイカストスリーブ溶融金属供給装置の更に他の実施例を示す断面図である。

【図5】図１に示したダクト１’の途中のスリーブ２７側に緩衝継手３９と誘導式等のレベルセンサー４０を設置した場合の継手部分の詳細図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0015】

本発明では、予め定められた所定の溶融金属１２がスリーブ２７に供給される前に、減圧手段により溶融金属１２がスリーブ２７内に吸引されるのと反対方向にダクト１、１’内の溶融金属１２に溶融金属電磁ポンプで推力を与えることによりダクト１、１’内に一旦溶融金属１２を保持し、その保持推力を給湯に見合った時間弱めることに拠って、スリーブ２７への正確且つ迅速な溶融金属の供給制御を安定して実現するものである。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。

【0016】

図１は、本発明による溶融金属供給装置の一実施例である。この溶融金属供給装置は、スリーブ２７の上側から溶融金属を給湯する例である。この溶融金属供給装置は、上側の給湯誘導子１４と下側の立上誘導子２４との２段の誘導子を有する。
ポンプ側ダクト１が斜めに配置され、溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２の液面に前記ポンプ側ダクト１の下端が差し込まれている。ポンプ側ダクト１の溶融金属１２の液面より上にある部分の周囲には、磁性体製のヨーク１５にコイル１６を巻回した給湯誘導子１４が配置されている。ヨーク１５は、ポンプ側ダクト１の溶融金属１２の液面より上にある部分を囲むようにその外周側に嵌め込まれており、このヨーク１５に三相コイルを構成するコイル１６が巻回されている。この給湯誘導子１４には、冷却器１０が設けられ、駆動時に冷却される。

【0017】

さらに前記ポンプ側ダクト１には、前記給湯誘導子１４より下側の部分の周囲に立上誘導子２４が配置されている。この立上誘導子２４は、前記の給湯誘導子１４と同様に、前記ポンプ側ダクト１の誘導子１４より下側の部分の外周に嵌め込まれた磁性体製のヨーク２５にコイル２６を巻回したものである。この立上誘導子２４のコイル２６は耐熱性を有する無機絶縁ケーブルにより巻回されている。無機絶縁ケーブルは、ステンレスチューブ等からなるシースの中に導電線を収納し、この導電線とシースとを、それらの間にマグネシア粉末等の無機絶縁粉末を充填して絶縁した構造を有する。いわゆるシースケーブルと呼ばれるものである。このような無機絶縁ケーブルは、耐熱性が高く、８００℃の温度にも耐えることが出来る。このため立上用誘導子２４は、冷却手段を有しない無冷却としながら、大きな電流を通電するのに適しており、その分だけ給湯誘導子１４のコイル１６に比べて立上誘導子２４のコイル２６の巻数は少なくすることが出来る。

【0018】

この立上誘導子２４は、耐熱性を有するセラミック等からなる筒状の保護ケース１７で囲まれている。この保護ケース１７の上端開口部は、上側の給湯誘導子１４の下端面に固定されている。また、この保護ケース１７の下端の開口部は、前記ポンプ側ダクト１の下端と図示していないパッキンを介して密に接合されており、この接合部に囲まれた内側は、ポンプ側ダクト１の下端の溶融金属１２の導入口１８となっている。

【0019】

給湯誘導子１４と立上誘導子２４とは、それぞれインバータを含む駆動電源３１、３２により駆動される。これら駆動電源３１、３２からはそれぞれ給湯誘導子１４と立上誘導子２４にインバータで変換された三相交流が通電され、これら誘導子１４、２４に移動磁界を発生させ、この移動する磁界による電磁誘導により、導電体であるポンプ側ダクト１内の溶融金属１２に推力を与える。

【0020】

前記ポンプ側ダクト１の上端には、Ｌ字形のエルボ管からなる給湯側ダクト１’がフランジ継手等の継手５、５’を介して密に接続されている。保護管３の給湯側ダクト１’に近い一端部の周囲にフランジ６が延設され、このフランジ６の外周に近い部分が前記ポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’とを接続する前記の継手５、５’の間に挟持されている。これにより、保護管３の中のコア２、２２がポンプ側ダクト１の中心に位置するよう保持されている。フランジ６には、溶融金属１２の通路となる複数の円弧状の通過孔７が設けられている。給湯側ダクト１’は、図示してないバネ等により手前のポンプ側ダクト１に弾力的に押しつけられている。この状態で継手５、５’の間に挿入された耐熱性のガスケットにより継手５、５’の部分のシール性が確保されている。

【0021】

これらポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’は、セラミック等の耐熱性、耐蝕性のある材料で作られており、その外周に設けた保温用のマイクロヒータ等からなるヒータ９、９’により溶融金属１２の融点以上の温度に加熱され、溶融金属１２の凝固を防ぐ。
溶融金属槽１１の中の溶融金属１２に液面センサ１３が設けられ、これにより溶融金属槽１１の中の溶融金属１２の液位が検知される。前記立上誘導子２４は、このセンサ１３で検知される溶融金属１２の液面より下に挿入される。

【0022】

他方、給湯側ダクト１’に電磁誘導により溶融金属１２の存在を検知する形式の誘導式液面センサ等のセンサ１９が設けられ、これにより給湯側ダクト１’の中の液位が検知される。
給湯側ダクト１’の先端はスリーブ２７の上部に接続され、給湯側ダクト１’から溶融金属１２をスリーブ２７に供給することが出来る。スリーブ２７は、シリンダー状の円筒部材で、この中にはプランジャ２８が配置されている。このプランジャ２８は、スリーブ２７の中を図１において左右に移動し、スリーブ２７内に供給された溶融金属１２を押し出す。このプランジャ２８には熱電対列埋め込み式や誘導式等の溶融金属センサ３６が内蔵され、スリーブ２７内に供給された溶融金属１２を検知する。

【0023】

さらにスリーブ２７の先には、金型２９が接続され、前記プランジャ２８の動作により、スリーブ２７に給湯された溶融金属１２がその先端からこの金型２９に充填される。この金型２９は図示してない金型駆動機構により駆動され、組み立てと脱型が行われる。
この金型２９には、電磁バルブ３３を介して真空タンク３４と減圧ポンプ３５が順次接続されている。減圧ポンプ３５により真空タンク３４内が負圧に減圧され、この状態で電磁バルブ３３が開くことにより、金型２９内が減圧される。これにより、金型２９内とスリーブ２７の空気が排除された状態で、前記プランジャ２８の動作により、スリーブ２７から金型２９に溶融金属が円滑に且つ隅々にまで充填することが出来る。

【0024】

しかしながら、溶融金属１２がアルミニウムの場合その比重が約２．５ｇ/ｃｍ^３であるから、金型２９を真空近く（約−１．０ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ）まで減圧すると、大気圧が掛かった溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２は約４ｍ汲み上げられる事になるので、プランジャ２８の動作が無くても溶融金属１２をスリーブ２７から金型２９内まで全ての空間に充填されてしまう。金型２９の減圧が大気圧の約半分の気圧（約−０．５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ）であっても、溶融金属１２を大気圧で約２ｍ汲み上げることが出来るので、やはり溶融金属１２をスリーブ２７から金型２９内まで全ての空間に充填されてしまう。従って、電磁ポンプによる給湯方向と逆の推力によって、溶融金属１２をダクト１、１’に制動保持して、減圧による空圧力の調整より制御しやすい電気的な力である電磁力を弱くしたり強めたりの調整を行い、制動保持された溶融金属１２をスリーブ２７に定量給湯が必要となる。

【0025】

ところが、単に金型２９を真空にする時に電磁ポンプに給湯と反対方向に推力が発生する様に移動磁界を発生させておくだけでは、大気圧が掛かった溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２は、ダクト１を駆け上がり、駆け上がっている溶融金属１２に給湯方向と逆方向に逆推力が掛っても流体慣性により、スリーブ２７への定量給湯は望めない。従って、最も簡単な方法としては、給湯誘導子１４に減圧手段による吸引力に見合った給湯方向と逆方向に逆推力が発生できる状態に電力を加えておき、徐々に金型２９とスリーブ２７を真空にするとダクト１内をゆっくり上昇する溶融金属１２に逆磁力が発生し、ダクト１、１’内に一旦溶融金属１２を保持し、その後スリーブ２７への正確且つ迅速な溶融金属の供給制御を安定して実現するため、減圧手段による吸引力に見合った逆方向推力をパターン通りに僅かに弱めたり強めたりする事に拠って、スリーブ２７へ脈動無く給湯する方式がある。これは制御が非常に簡単で良いが、サイクル時間が掛かってしまう。更にダクト１、１’内を溶融金属１２が上下し、この上下した内面には溶融金属１２が付着しているので、金型２９が開いているときにダクト１、１’内面に付着した溶融金属１２は空気に触れて酸化してしまう。これでは内面に付着した溶融金属１２の酸化膜が次の給湯時に給湯されてしまうので、出来るだけ酸化物を含まない溶融金属１２を金型２９に充填して、品質の良い鋳造品を作る真空ダイカスト法の目的と合致しなくなる。

【0026】

次に、最良の本案の運転方法を以下に示す。この溶融金属供給装置を運転するときは、まず立上誘導子２４への通電によりポンプ側ダクト１の中の溶融金属１２を給湯誘導子１４の電磁力が作用する高さまで汲み上げた後、給湯誘導子１４に三相交流を通電調整し、ダクト１、１’の中の溶融金属１２を適当なレベル、例えば図１に実線で示すレベル３０に誘導式等のレベルセンサー１９の信号を基に維持する。このレベル３０で溶融金属１２の供給の待機状態とする。その後、金型２９を直線的に減圧してゆき、それと同時に給湯誘導子１４の給湯方向の電磁力を下げて行き、電磁力が零になっても減圧圧力がレベル３０の位置に相当する液圧力、例えば溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２の湯面とダクト１、１’内の溶融金属１２のレベル３０との高さが１ｍだとするとその液圧は約０．２５ｋｇ/ｃｍ^２Ｇに相当するので、減圧圧力を約−０．２５ｋｇ/ｃｍ^２Ｇになった時点でもレベル３０は維持され、その時に給湯誘導子１４への電力の位相反転を行い給湯方向と反対方向の逆推力を与えながら金型２９の減圧を継続して行く。金型２９の減圧圧力が真空状態（約−１．０ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ）になった時点での給湯誘導子１４の逆圧力は、溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２の湯面とダクト１、１’内の溶融金属１２のレベル３０との高さが１ｍに相当する液圧は約０．２５ｋｇ/ｃｍ^２Ｇが加わるので約０．７５ｋｇ/ｃｍ^２Ｇで図１に実線で示すレベル３０の位置が十分に維持される。給湯誘導子１４に通電する三相交流の逆推力を図１の二点鎖線で示すようにエルボ状の給湯側ダクト１’の最上部を越流するに必要な高さに相当する逆推力を弱めると、溶融金属１２が図１の二点鎖線で示すようにエルボ状の給湯側ダクト１’の最上部を越流して溶融金属１２の供給先であるスリーブ２７に供給される。

【0027】

この様に減圧手段による吸引力に見合った逆方向推力をパターン通りに僅かに弱めたり強めたりする事に拠って、スリーブ２７へ脈動無く給湯することが出来る。この給湯時と給湯待機時との溶融金属１２のレベル差は、エルボ状の給湯側ダクト１’の最上部を越流するに必要な高さであり、図１においてΔｈで示す。このΔｈは、堰流量計の原理による流量計算式にエルボ状の給湯側ダクト１’の形状を当てはめることで計算できる。Δｈに相当する電磁ポンプの逆推力の弱める電力は、電磁ポンプの出力特性から計算できる。これに拠って給湯誘導子１４に通電する三相交流の逆電力の差と給湯時間から給湯量が分かり、スリーブ２７に鋳造に必要な供給量が供給される。さらに前述したΔｈを誘導式等のレベルセンサー１９で測定できるので、必要なΔｈに成るように給湯誘導子１４を制御して、給湯時間とΔｈから堰流量計の計算式を用いて供給量が分かるので、更に精度良く給湯量が把握できる。

【0028】

以上の説明で明らかなようにスリーブ２７には、予め定められた一定量の溶融金属１２、すなわち金型２９に充填すべき１回量分の溶融金属１２が供給される。その量は、図１において二点鎖線Ｌで示すように、通常スリーブ２７の最大容積（プランジャ２８が最も後退した時の容積）の半分程である。このスリーブ２７への溶融金属１２の供給量は、前記プランジャ２８に内蔵した溶融金属センサ３６でも検知することが出来る。

【0029】

このように、スリーブ２７に予め定められた一定量の溶融金属１２が供給されると同時に、給湯誘導子１４の出力調整により溶融金属１２のレベルを図１に実線で示すレベル３０に戻す。前述した通り、この給湯時と給湯待機時との溶融金属１２のレベル差は図１にΔｈで示された高さである。スリーブ２７への給湯を完了した時点で、プランジャ２８がゆっくり動き出し、図示していないプランジャ２８の移動位置検知器の信号によってプランジャ２８がスリーブ２７につながる供給側ダクト１’の開口部を塞いだ時点で給湯誘導子１４の給湯方向と反対方向の逆推力を瞬時に零にして位相を反転しておく。その後もプランジャ２８がゆっくり動いて行くので、供給側ダクト１’のスリーブ２７内の開口部はプランジャ２８の移動方向に対してプランジャ２８の背面側になってしまう。一般のダイカストマシーンのプランジャ２８の背面は、大気開放であるから急激に大気が流入して、ダクト１、１’内の溶融金属１２が溶融金属槽１１に戻ってしまう。大気が入るとダクト１、１’内のレベル３０が維持できなくなるばかりか、溶融金属１２が酸化してしまうので、ダクト１、１’内のレベル３０が下がらず、溶融金属１２が酸化しないように、図１の様に、プランジャ２８の背面をダクト１、１’内のレベル３０を維持する圧力、例えば溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２の湯面とダクト１、１’内の溶融金属１２のレベル３０との高さが１ｍだとすると、約−０．２５ｋｇ/ｃｍ^２Ｇに維持する。出来ればこの背圧ガスは不活性ガスが望ましく、不活性ガスタンク３８からバルブ３７を介して供給される。更にその後もプランジャ２８がゆっくり動いて行き、スリーブ２７が溶融金属１２で満たされた時点でプランジャ２８は通常のダイカストマシーンと同様に高速で動き、金型２９に溶融金属１２が充填され、充填完了後更にゆっくりプランジャ２８を押し込んで溶融金属１２の凝固収縮分を補って鋳造が完了する。

【0030】

鋳造が完了後、プランジャ２８がスリーブ２７内部を戻ってくるが、プランジャ２８がスリーブ２７のダクト１’の開口部を過ぎると急激に金型２９側から空気が流入してしまうので、スリーブ２７のダクト１’の開口部の前でプランジャ２８の速度をゆっくり戻し、更にプランジャ２８を止めて金型２９側からの空気流入が一挙に起こらないようにしながら、ダクト１’に取り付けたレベルセンサー１９の指示値に基づいて、給湯方向に給湯誘導子１４の電磁力を上昇させレベル３０を維持するように駆動電源３１を調節する。

【0031】

この溶融金属１２の給湯と制動の動作を図２に模式的に示す。溶融金属槽１１に収納された溶融金属１２をダクト１、１’内の所定のレベル３０に達するまでの給湯誘導子１４の出力は、重力と逆らう方向への給湯出力を正（＋）として記載し、金型２９を減圧し真空に至るまでの間に正（+）から重力方向の負（−）に切り替わり、溶融金属１２をスリーブ２７に送り出すようダクト１、１’内の溶融金属１２への推力を弱めてダクト１’内を越流しスリーブ２７へ給湯する。スリーブ２７内の溶融金属１２が所定のレベルＬに達すると、誘導子１４の出力は、ダクト１、１’内のレベル３０に戻す様に負（−）の出力を強め溶融金属１２に給湯と反対方向に逆方向の推力を与え、制動する。こうすることにより、前記減圧ポンプ３５や真空タンク３４等の減圧手段によりダクト１、１’内の溶融金属１２に加えられる大気圧と拮抗するような制動力が働き、同溶融金属１２の流動慣性が抑えられる。これにより、スリーブ２７への過剰な溶融金属１２の供給や、急激な溶融金属１２の停止によるダクト１、１’内での溶融金属１２の脈動等が抑えられる。図１に示すようにプランジャ２８の幅をｗとすると、図２に示すようにこの幅ｗ分だけノズル開口が一時的に塞がれる。

【0032】

スリーブ２７に供給された予め定められた一定量の溶融金属１２は、その後プランジャ２８のストローク動作によりスリーブ２７から金型２９に押し出され、充填され、鋳造が行われる。このとき、予め前記減圧ポンプ３５や真空タンク３４等の減圧手段により金型２９内の空気は排除されているので、ガスを巻き込む事なく一定量の溶融金属１２が金型２９に完全に充填される。これに拠ってダイカスト鋳造品は、ガスや鬆のない良質な製品となる。

【0033】

図３は、本発明による溶融金属供給装置の他の実施例である。この溶融金属供給装置は、ダイカスト鋳造装置のスリーブ２７の横側から溶融金属を給湯する例である。この溶融金属供給装置もまた、前述した実施例と同様に、上側の給湯誘導子１４と下側の立上誘導子２４との２段の誘導子を有する。上側の給湯誘導子１４の先の給湯側ダクト１’を通してスリーブ２７の横に設けた給湯口から溶融金属１２を給湯し、このスリーブ２７に給湯された溶融金属１２をプランジャ２８により金型２９に注入する。

【0034】

図４で示した溶融金属供給装置の実施例もまた、ダイカスト鋳造装置のスリーブ２７に溶融金属を下側から給湯する例である。この溶融金属供給装置もやはり、前述した実施例と同様に、上側の給湯誘導子１４と下側の立上誘導子２４との２段の誘導子を有する。この溶融金属供給装置では、上側の給湯誘導子１４の先の給湯ダクト側１’を通してスリーブ２７の下に設けた給湯口から溶融金属１２を給湯し、このスリーブ２７に給湯された溶融金属１２をプランジャ２８により金型２９に注入する。

【0035】

こられ図３と図４の実施例において、その他の構成は、図１により前述した実施例と何れも同様である。電磁バルブ３３を介して真空タンク３４と減圧ポンプ３５が順次接続され、金型２９内が負圧に減圧されることや、スリーブ２７に予め定められた一定量の溶融金属１２が供給される前に、給湯誘導子１４に逆出力を与え、ダクト１、１’内の溶融金属１２に前述した供給方向とは逆方向の推力を与えるのも前述の通りである。同じ部分は同じ符合で示しており、それらの説明は重複するので省略する。

【0036】

ただし、図３に示したスリーブ２７の横から溶融金属１２を注入する注入量の制御方法が図１と違う。図３の場合は、レベルセンサー１９の測定範囲内に給湯ダクト側１’のスリーブ２７の開口部があり、給湯量であるスリーブ２７の中心位置の湯面が測定できる。従って、給湯ダクト側１’の所定レベル３０から給湯量であるスリーブ２７の中心位置までの高さに見合うだけ電磁ポンプの逆推力を弱めてゆき、給湯量であるスリーブ２７の中心位置に湯面が来て、その湯面が検知できた時点で給湯制御が完了し、プランジャ２８が動き出す。その後の制御は、同じなので省略する。緩衝継手を入れる場合は、レベルセンサー４０がスリーブ２７側に設置して、レベルセンサー４０の測定範囲内に給湯ダクト側１’のスリーブ２７の開口部を持ってくれば良い。その後の制御は、同じなので省略する。

【0037】

図４の場合もスリーブ２７への溶融金属１２の注入量の制御方法が図１と違うが、基本的には図３と同じでレベルセンサー１９の測定範囲内にスリーブ２７の中心位置がくる様にする。従って、給湯ダクト側１’の所定レベル３０から給湯量であるスリーブ２７の中心位置までの高さに見合うだけ電磁ポンプの逆推力を弱めてゆき、給湯量であるスリーブ２７の中心位置に湯面が来て、その湯面が検知できた時点で給湯制御が完了し、プランジャ２８が動き出す。その後の制御は、同じなので省略する。緩衝継手を入れる場合は、レベルセンサー４０がスリーブ２７側に設置して、レベルセンサー４０の測定範囲内にスリーブ２７の中心部が測定出来る様にすれば良い。その後の制御は、同じなので省略する。

【0038】

図５は、図１に示したダクト１’の途中のスリーブ２７側に緩衝継手３９と誘導式等のレベルセンサー４０を設置した場合の継手部分の詳細図である。
緩衝継手３９は、耐熱性セラミックスリーブ４２と伸縮自在なベローズ４１を有し、２分割された給湯側ダクト１’のフランジ４４、４４を連結している。フランジ４４、４４はフランジ押さえ金具４３、４３で固定されている。この緩衝継手３９は、プランジャ２８が高速で移動したり停止したり、溶融金属１２を充填後にプランジャ２８を戻したりする時に、スリーブ２７が振動し、その振動が前記ポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’とを接続する前記の継手５、５’のシール部に影響を与えない様にするためのものである。

【0039】

また、誘導式等のレベルセンサー４０は、ダクト１’を越流して行く開始時間と終わりの時間を計測し、給湯量の精度を維持管理する為に使うためのセンサである。特に、ダクト１’に取り付けられた誘導式等のレベルセンサー１９に拠ってΔｈを測定すると、堰流量計の原理からも供給量が分かるが、秒間隔での給湯の補正には間に合わず、給湯サイクルの趨勢的変化の給湯量の補正に適している。更に、越流後の誘導式等のレベルセンサー４０は、確実に越流した時間と給湯時間を確認することができるので、給湯一回毎の変化について補正するのにも適している。

【0040】

緩衝継手３９は、アルミニウム等の溶融金属１２に耐える屈曲性セラミックスリーブなどを減圧に耐えるステンレスベローズ配管内に組み込んだものであり、ベローズ配管の外側には、マイクロヒータが取り付けられ予熱できる構造になっている。

【0041】

緩衝継手３９と誘導式等のレベルセンサー４０を組み立てて図５に示した構造物は、給湯側ダクト１’の途中に入れられるので、図３，図４にも適用可能である。ただし、図３と図４の実施例の場合との違いは、図１の場合の様に越流ではないので、２つの誘導式等のレベルセンサー１９、４０間の間を通過する時間と流路断面積から、演算されて給湯量が分かる。この演算された給湯量は、秒間隔での給湯の補正には間に合わず、給湯サイクルの趨勢的変化の給湯量の補正に適している。更に、越流後の誘導式等のレベルセンサー４０は、確実に越流した時間と給湯時間を確認することもできるので、給湯一回毎の変化について補正するのに適している。

【産業上の利用可能性】

【0042】

本発明による溶融金属供給装置は、減圧手段と誘導子１４、２４の出力調整により正確な量の溶融金属１２をスリーブ２７に迅速に供給することが出来るので、スリーブ２７により溶融金属１２の充填が行われるダイカスト鋳造の分野で利用することが出来る。

【符号の説明】

【0043】

１ ダクト
１’ ダクト
１２ 溶融金属
１４ 誘導子
１９ レベルセンサ
２４ 誘導子
２７ スリーブ
２９ 金型
３４ 真空タンク
３５ 減圧ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】