特許 6814598 溶融金属移送ポンプおよびこれを備えるダイカスト鋳造装置

(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】6814598

(24)【登録日】2020年12月23日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】溶融金属移送ポンプおよびこれを備えるダイカスト鋳造装置

(51)【国際特許分類】

   B22D 17/02 20060101AFI20210107BHJP

   B22D 35/00 20060101ALI20210107BHJP

【ＦＩ】

   B22D17/02 B

   B22D17/02 C

   B22D17/02 D

   B22D35/00 B

【請求項の数】12

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-209725(P2016-209725)

(22)【出願日】2016年10月26日

(65)【公開番号】特開2018-69267(P2018-69267A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2019年9月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000165974

【氏名又は名称】古河機械金属株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】505292030

【氏名又は名称】古河キャステック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(72)【発明者】

【氏名】林元 和智

(72)【発明者】

【氏名】武田 秀明

【審査官】 國方 康伸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３３６９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９１０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２９６５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １７／００−１７／３２

Ｂ２２Ｄ ３３／００−４７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶融金属が貯留されるポット内の溶湯中に吸入口が浸漬するように縦置されて前記吸入口から溶湯を吸い込むとともに吐出口へ移送する溶融金属移送ポンプであって、
軸線が縦置されて前記ポット内の溶湯に浸漬されるシリンダと、該シリンダ内に摺嵌されてアクチュエータにより上下に駆動可能なピストンと、前記シリンダ内に前記ピストンよりも下部の位置に互いに併設されるとともに該ピストンの上下動に応じて前記吸入口を開閉する吸入用チェック弁および前記吐出口を開閉する吐出用チェック弁とを備え、
前記ピストンが上方に移動するときは、前記吐出用チェック弁のスプールが上方に移動して前記吐出口を閉止するとともに、前記吸入用チェック弁のスプールが上方に移動して前記ポット内から前記ピストンの移動量に応じた溶湯を前記吸入口から前記シリンダ内に導入し、
前記ピストンが下方に移動するときは、前記吸入用チェック弁のスプールが下方に移動して前記吸入口を閉止するとともに、前記吐出用チェック弁のスプールが下方に移動して前記シリンダ内の溶湯を前記吐出口から吐出するように構成され、
当該溶融金属移送ポンプと前記アクチュエータとを相互に繋ぐとともに、当該溶融金属移送ポンプから前記ポット上方に離隔した位置に前記アクチュエータを支持する延長支持構造を更に備え、
前記延長支持構造は、
自身上部に前記アクチュエータが装着される中空円筒状の連結フレームと、
該連結フレームの下部に装着される中空円筒状の中間フレームと、
前記連結フレーム内に挿通されて前記アクチュエータの駆動部と前記中間フレーム内に位置する前記ピストンのロッドの基端部とを相互に繋ぐ連結ロッドと、
前記シリンダの下面に対向配置されるとともに前記吸入口に連通する吸入路と前記吐出口に連通する吐出路とが内部に形成された下部管路ピースと、
前記中間フレームに対して前記シリンダおよび前記下部管路ピース相互を軸方向にこの順に挟圧して前記中間フレームの下部の位置で支持する挟圧支持構造と、を有し、
前記シリンダと前記中間フレームとの接続部は、当接面の一方が凹のテーパ面を有するとともに他方が凸のテーパ面を有し、これらテーパ面相互が同軸に嵌合可能に構成されていることを特徴とする溶融金属移送ポンプ。

【請求項2】

溶融金属が貯留されるポット内の溶湯中に吸入口が浸漬するように縦置されて前記吸入口から溶湯を吸い込むとともに吐出口へ移送する溶融金属移送ポンプであって、
軸線が縦置されて前記ポット内の溶湯に浸漬されるシリンダと、該シリンダ内に摺嵌されてアクチュエータにより上下に駆動可能なピストンと、前記シリンダ内に前記ピストンよりも下部の位置に互いに併設されるとともに該ピストンの上下動に応じて前記吸入口を開閉する吸入用チェック弁および前記吐出口を開閉する吐出用チェック弁とを備え、
前記ピストンが上方に移動するときは、前記吐出用チェック弁のスプールが上方に移動して前記吐出口を閉止するとともに、前記吸入用チェック弁のスプールが上方に移動して前記ポット内から前記ピストンの移動量に応じた溶湯を前記吸入口から前記シリンダ内に導入し、
前記ピストンが下方に移動するときは、前記吸入用チェック弁のスプールが下方に移動して前記吸入口を閉止するとともに、前記吐出用チェック弁のスプールが下方に移動して前記シリンダ内の溶湯を前記吐出口から吐出するように構成され、
当該溶融金属移送ポンプと前記アクチュエータとを相互に繋ぐとともに、当該溶融金属移送ポンプから前記ポット上方に離隔した位置に前記アクチュエータを支持する延長支持構造を更に備え、
前記延長支持構造は、
自身上部に前記アクチュエータが装着される中空円筒状の連結フレームと、
該連結フレームの下部に装着される中空円筒状の中間フレームと、
前記連結フレーム内に挿通されて前記アクチュエータの駆動部と前記中間フレーム内に位置する前記ピストンのロッドの基端部とを相互に繋ぐ連結ロッドと、
前記シリンダの下面に対向配置されるとともに前記吸入口に連通する吸入路と前記吐出口に連通する吐出路とが内部に形成された下部管路ピースと、
前記中間フレームに対して前記シリンダおよび前記下部管路ピース相互を軸方向にこの順に挟圧して前記中間フレームの下部の位置で支持する挟圧支持構造と、を有し、
前記ピストンのロッドの基端部と前記連結ロッドとの接続部は、当接面の一方が凹のテーパ面を有するとともに他方が凸のテーパ面を有し、これらテーパ面相互が同軸に嵌合可能に構成され、さらに、前記ピストンのロッドの基端部と前記連結ロッドとが固定ピンにて接続されていることを特徴とする溶融金属移送ポンプ。

【請求項3】

前記ピストンのロッドの基端部と前記連結ロッドとの接続部は、当接面の一方が凹のテーパ面を有するとともに他方が凸のテーパ面を有し、これらテーパ面相互が同軸に嵌合可能に構成され、
さらに、前記ピストンのロッドの基端部と前記連結ロッドとが固定ピンにて接続されている請求項１に記載の溶融金属移送ポンプ。

【請求項4】

前記溶湯に浸漬する接液部のうち、摺動を伴う接液部品である前記シリンダ、前記ピストン、並びに、前記吸入用チェック弁のスプールおよび前記吐出用チェック弁のスプールは、窒化珪素により形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶融金属移送ポンプ。

【請求項5】

溶融金属が貯留されるポット内の溶湯中に吸入口が浸漬するように縦置されて前記吸入口から溶湯を吸い込むとともに吐出口へ移送する溶融金属移送ポンプであって、
軸線が縦置されて前記ポット内の溶湯に浸漬されるシリンダと、該シリンダ内に摺嵌されてアクチュエータにより上下に駆動可能なピストンと、前記シリンダ内に前記ピストンよりも下部の位置に互いに併設されるとともに該ピストンの上下動に応じて前記吸入口を開閉する吸入用チェック弁および前記吐出口を開閉する吐出用チェック弁とを備え、
前記ピストンが上方に移動するときは、前記吐出用チェック弁のスプールが上方に移動して前記吐出口を閉止するとともに、前記吸入用チェック弁のスプールが上方に移動して前記ポット内から前記ピストンの移動量に応じた溶湯を前記吸入口から前記シリンダ内に導入し、
前記ピストンが下方に移動するときは、前記吸入用チェック弁のスプールが下方に移動して前記吸入口を閉止するとともに、前記吐出用チェック弁のスプールが下方に移動して前記シリンダ内の溶湯を前記吐出口から吐出するように構成され、
当該溶融金属移送ポンプと前記アクチュエータとを相互に繋ぐとともに、当該溶融金属移送ポンプから前記ポット上方に離隔した位置に前記アクチュエータを支持する延長支持構造を更に備え、
前記延長支持構造は、
自身上部に前記アクチュエータが装着される中空円筒状の連結フレームと、
該連結フレームの下部に装着される中空円筒状の中間フレームと、
前記連結フレーム内に挿通されて前記アクチュエータの駆動部と前記中間フレーム内に位置する前記ピストンのロッドの基端部とを相互に繋ぐ連結ロッドと、
前記シリンダの下面に対向配置されるとともに前記吸入口に連通する吸入路と前記吐出口に連通する吐出路とが内部に形成された下部管路ピースと、
前記中間フレームに対して前記シリンダおよび前記下部管路ピース相互を軸方向にこの順に挟圧して前記中間フレームの下部の位置で支持する挟圧支持構造と、
を有し、
前記挟圧支持構造は、
複数のボルトと、前記中間フレームの上部に設けられて前記複数のボルトの装着穴が形成されたフランジと、自身ロッド部の一端面に前記ボルトを締結可能な雌ねじが形成され且つ他端に頭部が形成された複数の挟持用ロッドと、前記下部管路ピースの下面に対向配
置されて前記ロッド部を挿通可能な複数の挿通穴が前記複数の装着穴とそれぞれ同軸に形成された下部固定ピースとを有し、
前記下部固定ピースの前記挿通穴に下方から前記挟持用ロッドの前記ロッド部が挿通され、前記フランジの前記装着穴に上方から前記ボルトが挿通されるとともに前記挟持用ロッドの雌ねじに締結されることにより、前記中間フレームに対して前記シリンダおよび前記下部管路ピース相互が軸方向に圧縮荷重が掛かるように挟圧されることを特徴とする溶融金属移送ポンプ。

【請求項6】

前記挟圧支持構造は、
複数のボルトと、前記中間フレームの上部に設けられて前記複数のボルトの装着穴が形成されたフランジと、自身ロッド部の一端面に前記ボルトを締結可能な雌ねじが形成され且つ他端に頭部が形成された複数の挟持用ロッドと、前記下部管路ピースの下面に対向配
置されて前記ロッド部を挿通可能な複数の挿通穴が前記複数の装着穴とそれぞれ同軸に形成された下部固定ピースとを有し、
前記下部固定ピースの前記挿通穴に下方から前記挟持用ロッドの前記ロッド部が挿通され、前記フランジの前記装着穴に上方から前記ボルトが挿通されるとともに前記挟持用ロッドの雌ねじに締結されることにより、前記中間フレームに対して前記シリンダおよび前記下部管路ピース相互が軸方向に圧縮荷重が掛かるように挟圧される請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶融金属移送ポンプ。

【請求項7】

溶融金属が貯留されるポット内の溶湯中に吸入口が浸漬するように縦置されて前記吸入口から溶湯を吸い込むとともに吐出口へ移送する溶融金属移送ポンプであって、
軸線が縦置されて前記ポット内の溶湯に浸漬されるシリンダと、該シリンダ内に摺嵌されてアクチュエータにより上下に駆動可能なピストンと、前記シリンダ内に前記ピストンよりも下部の位置に互いに併設されるとともに該ピストンの上下動に応じて前記吸入口を開閉する吸入用チェック弁および前記吐出口を開閉する吐出用チェック弁とを備え、
前記ピストンが上方に移動するときは、前記吐出用チェック弁のスプールが上方に移動して前記吐出口を閉止するとともに、前記吸入用チェック弁のスプールが上方に移動して前記ポット内から前記ピストンの移動量に応じた溶湯を前記吸入口から前記シリンダ内に導入し、
前記ピストンが下方に移動するときは、前記吸入用チェック弁のスプールが下方に移動して前記吸入口を閉止するとともに、前記吐出用チェック弁のスプールが下方に移動して前記シリンダ内の溶湯を前記吐出口から吐出するように構成され、
当該溶融金属移送ポンプと前記アクチュエータとを相互に繋ぐとともに、当該溶融金属移送ポンプから前記ポット上方に離隔した位置に前記アクチュエータを支持する延長支持構造を更に備え、
前記延長支持構造は、
自身上部に前記アクチュエータが装着される中空円筒状の連結フレームと、
該連結フレームの下部に装着される中空円筒状の中間フレームと、
前記連結フレーム内に挿通されて前記アクチュエータの駆動部と前記中間フレーム内に位置する前記ピストンのロッドの基端部とを相互に繋ぐ連結ロッドと、
前記シリンダの下面に対向配置されるとともに前記吸入口に連通する吸入路と前記吐出口に連通する吐出路とが内部に形成された下部管路ピースと、
前記中間フレームに対して前記シリンダおよび前記下部管路ピース相互を軸方向にこの順に挟圧して前記中間フレームの下部の位置で支持する挟圧支持構造と、
を有し、
前記溶湯に浸漬する接液部のうち、摺動を伴う接液部品である前記シリンダ、前記ピストン、並びに、前記吸入用チェック弁のスプールおよび前記吐出用チェック弁のスプールは、窒化珪素により形成されており、
前記挟圧支持構造は、
複数のボルトと、前記中間フレームの上部に設けられて前記複数のボルトの装着穴が形成されたフランジと、自身ロッド部の一端面に前記ボルトを締結可能な雌ねじが形成され且つ他端に頭部が形成された複数の挟持用ロッドと、前記下部管路ピースの下面に対向配
置されて前記ロッド部を挿通可能な複数の挿通穴が前記複数の装着穴とそれぞれ同軸に形成された下部固定ピースとを有し、
前記下部固定ピースの前記挿通穴に下方から前記挟持用ロッドの前記ロッド部が挿通され、前記フランジの前記装着穴に上方から前記ボルトが挿通されるとともに前記挟持用ロッドの雌ねじに締結されることにより、前記中間フレームに対して前記シリンダおよび前記下部管路ピース相互が軸方向に圧縮荷重が掛かるように挟圧されることを特徴とする溶融金属移送ポンプ。

【請求項8】

前記挟圧支持構造は、前記複数のボルトの座面に介装される耐熱性スプリングまたは耐熱性スプリングワッシャーを更に有する請求項５〜７のいずれか一項に記載の溶融金属移送ポンプ。

【請求項9】

ダイカスト鋳造装置の導入管に接続されるグースネック構造を更に備え、
前記グースネック構造は、
複数のグースネック挟持用ボルトと、
自身ロッド部の一端面に前記グースネック挟持用ボルトを締結可能な雌ねじが形成され且つ他端に頭部が形成された複数のグースネック挟持用ロッドと、
前記導入管に接続される吐出部を有するエルボ管と、
前記エルボ管を上部から覆うように装着されて前記複数のグースネック挟持用ボルトの装着穴が形成された上部固定ピースと、
前記下部管路ピース自体が前記吐出路を側方に導くように側方に張り出されて形成されるとともにその張り出された部分の上面に前記側方に導かれた吐出路に連通する開口部が設けられた張り出し部と、
自身上端が前記エルボ管に下方から連通するとともに自身下端が前記張り出し部上面の前記開口部に連通するように前記シリンダに並設される連結管と、
前記下部固定ピース自体が前記下部管路ピースの前記張り出し部を下方から覆うように側方に張り出されるとともに前記グースネック挟持用ロッドのロッド部を挿通可能な複数の挿通穴が前記上部固定ピースの複数の装着穴とそれぞれ同軸に形成された下部固定部と、を有し、
前記下部固定部の前記挿通穴に下方から前記グースネック挟持用ロッドの前記ロッド部が挿通され、前記上部固定ピースの前記装着穴に上方から前記グースネック挟持用ボルトが挿通されるとともに前記グースネック挟持用ロッドの雌ねじに締結されることにより、前記張り出し部に対して前記連結管および前記エルボ管相互が軸方向に圧縮荷重が掛かるように挟圧される請求項５〜８のいずれか一項に記載の溶融金属移送ポンプ。

【請求項10】

前記溶湯に浸漬する接液部のうち、摺動を伴わない接液部品である前記中間フレーム、前記下部固定ピース、前記上部固定ピースおよび前記グースネック挟持用ロッドが、耐溶損性鋳物により形成されている請求項９に記載の溶融金属移送ポンプ。

【請求項11】

前記連結管と前記エルボ管との接続部および前記連結管と前記張り出し部との接続部のうち少なくとも一方の接続部は、当接面の一方が凹のテーパ面を有するとともに他方が凸のテーパ面を有し、これらテーパ面相互が同軸に嵌合可能に構成されている請求項９または１０に記載の溶融金属移送ポンプ。

【請求項12】

コールドチャンバー方式の鋳造装置本体と、溶融金属が貯留されるポット内の溶湯中に吸入口が浸漬するように縦置された溶融金属移送ポンプと、前記鋳造装置本体のスリーブと前記溶融金属移送ポンプの吐出部とを相互に繋ぐ導入管とを備え、
前記溶融金属移送ポンプとして、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の溶融金属移送ポンプを有することを特徴とするダイカスト鋳造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶融金属の移送に用いる溶融金属移送ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

ダイカスト鋳造装置は、一対の金型を型締めして形成されたキャビティに溶融金属を圧送充填して鋳造品を得るものである。
ここで、コールドチャンバー方式のダイカスト鋳造装置は、図７に模式図を示すように、固定型７１ａと可動型７１ｂとを圧接してキャビティ７１ｃを形成する金型７１と、金型７１に形成された湯道７１ｍを介してキャビティ７１ｃと連通するスリーブ１７２と、スリーブ１７２内の加圧室１７２ｐに、スリーブ後部の充填口１７２ｋから溶融金属（溶湯）Ｍを供給するラドル１７４と、加圧室１７２ｐに供給された溶湯Ｍをキャビティ７１ｃに向けて射出するプランジャ１７３とを備える。

【0003】

この種のダイカスト鋳造装置では、注湯装置としてのラドル１７４により、ポットから所定量の溶湯Ｍを汲み上げ、その溶湯Ｍをラドル１７４により充填口１７２ｋから加圧室１７２ｐに供給し、加圧室１７２ｐに供給された溶湯Ｍをプランジャ１７３で金型７１に圧送充填する。
その他、ラドル以外を用いる注湯装置として、例えば特許文献１には、磁性体性のヨークにコイルを巻いた誘導子により筒状のダクト内部に移動磁界を発生させて、溶融金属に推力を与える溶融金属用電磁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２００６−３４１２８１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、スリーブに溶融金属を供給するに際し、ラドルを用いる注湯装置では、ラドルによる溶湯の汲み入れからスリーブ内への流し込みを行う間に、溶融金属が空気と接触することで酸化物が生成されるという問題がある。溶融金属中への酸化物の混入により鋳造品に硬質部分が内在すると、切削加工時の工具破損の原因となる。また、ラドルを用いる注湯装置では、炉（ポット）に蓋ができず、熱が逃げて作業環境が高温になるという問題や、溶融金属中への異物や気泡の混入が発生するという問題がある。

【0006】

一方、溶融金属用電磁ポンプを用いた注湯装置においては、磁性体性のヨークにコイルを巻いた誘導子により、筒状のダクト内部に移動磁界を発生させて溶融金属に推力を与える。そのため、溶融金属の供給を停止しても、溶融金属の粘性により惰性で余分に溶湯が供給されるという問題がある。つまり、溶融金属用電磁ポンプは、溶融金属の供給を瞬時に停止することが難しく、高精度な定量供給が困難である。

【0007】

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、溶湯供給の定量性を確保しつつ、溶融金属を閉回路で圧送し得る溶融金属移送ポンプおよびこれを備えるダイカスト鋳造装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る溶融金属移送ポンプは、溶融金属が貯留されるポット内の溶湯中に吸入口が浸漬するように縦置されて前記吸入口から溶湯を吸い込むとともに吐出口へ移送する溶融金属移送ポンプであって、軸線が縦置されて前記ポット内の溶湯に浸漬されるシリンダと、該シリンダ内に摺嵌されてアクチュエータにより上下に駆動可能なピストンと、前記シリンダ内に前記ピストンよりも下部の位置に互いに併設されるとともに該ピストンの上下動に応じて前記吸入口を開閉する吸入用チェック弁および前記吐出口を開閉する吐出用チェック弁とを備え、前記ピストンが上方に移動するときは、前記吐出用チェック弁のスプールが上方に移動して前記吐出口を閉止するとともに、前記吸入用チェック弁のスプールが上方に移動して前記ポット内から前記ピストンの移動量に応じた溶湯を前記吸入口から前記シリンダ内に導入し、前記ピストンが下方に移動するときは、前記吸入用チェック弁のスプールが下方に移動して前記吸入口を閉止するとともに、前記吐出用チェック弁のスプールが下方に移動して前記シリンダ内の溶湯を前記吐出口から吐出することを特徴とする。

【0009】

本発明の一態様に係る溶融金属移送ポンプによれば、軸線が縦置されるシリンダ構造により、吸入口がポット内の溶湯に浸漬するように縦置可能であり、ピストンの下部に併設された吸入・吐出用チェック弁がピストンの上下動に連動することによって、下部の吸入口から吸い込まれた溶融金属を吐出口に定量移送できる。そのため、吐出口からダイカスト鋳造装置のスリーブに注湯管路を接続すれば、溶湯供給の定量性を確保しつつ溶融金属を閉回路で圧送できる。

【0010】

ここで、本発明の一態様に係る溶融金属移送ポンプにおいて、当該溶融金属移送ポンプと前記アクチュエータとを相互に繋ぐとともに、当該溶融金属移送ポンプから前記ポット上方に離隔した位置に前記アクチュエータを支持する延長支持構造を更に備えることは好ましい。
また、前記延長支持構造は、自身上部に前記アクチュエータが装着される中空円筒状の連結フレームと、該連結フレームの下部に装着される中空円筒状の中間フレームと、前記連結フレーム内に挿通されて前記アクチュエータの駆動部と前記中間フレーム内に位置する前記ピストンのロッドの基端部とを相互に繋ぐ連結ロッドと、前記シリンダの下面に対向配置されるとともに前記吸入口に連通する吸入路と前記吐出口に連通する吐出路とが内部に形成された下部管路ピースと、前記中間フレームに対して前記シリンダおよび前記下部管路ピース相互を軸方向にこの順に挟圧して前記中間フレームの下部の位置で支持する挟圧支持構造とを有することは好ましい。このような構成であれば、延長支持構造により、ポット上方に離隔した位置にアクチュエータを配置し、ポット側に延長した位置で溶融金属移送ポンプを支持できるので、溶融金属移送用のポンプとしてより好適である。

【0011】

また、本発明の一態様に係る溶融金属移送ポンプにおいて、前記シリンダと前記中間フレームとの接続部は、当接面の一方が凹のテーパ面を有するとともに他方が凸のテーパ面を有し、これらテーパ面相互が同軸に嵌合可能に構成されていることは好ましい。また、前記ピストンのロッドの基端部と前記連結ロッドとの接続部は、当接面の一方が凹のテーパ面を有するとともに他方が凸のテーパ面を有し、これらテーパ面相互が同軸に嵌合可能に構成され、さらに、前記ピストンのロッドの基端部と前記連結ロッドとが固定ピンにて接続されていることは好ましい。このような構成であれば、接液部品の嵌め合い部に熱膨張差により隙間ができた場合でも、テーパ面相互が同軸に嵌合し、相互の部材の軸線の自動調心が可能となるため、溶融金属移送ポンプとしてより一層好適である。

【0012】

また、本発明の一態様に係る溶融金属移送ポンプにおいて、前記溶湯に浸漬する接液部のうち、摺動を伴う接液部品である前記シリンダ、前記ピストン、並びに、前記吸入用チェック弁のスプールおよび前記吐出用チェック弁のスプールは、窒化珪素により形成されていることは好ましい。このような構成であれば、接液部品の中でも、溶融金属に対する極めて高い耐溶損性と耐摩耗性が求められる摺動部が窒化珪素で構成されるので、例えば７００℃を超える高温の溶融金属に接液部がさらされても、溶融金属移送ポンプとして摺動部に必要な機械的性能を維持する上で好適である。

【0013】

また、本発明の一態様に係る溶融金属移送ポンプにおいて、前記挟圧支持構造は、複数のボルトと、前記中間フレームの上部に設けられて前記複数のボルトの装着穴が形成されたフランジと、自身ロッド部の一端面に前記ボルトを締結可能な雌ねじが形成され且つ他端に頭部が形成された複数の挟持用ロッドと、前記下部管路ピースの下面に対向配置されて前記ロッド部を挿通可能な複数の挿通穴が前記複数の装着穴とそれぞれ同軸に形成された下部固定ピースとを有し、前記下部固定ピースの前記挿通穴に下方から前記挟持用ロッドの前記ロッド部が挿通され、前記フランジの前記装着穴に上方から前記ボルトが挿通されるとともに前記挟持用ロッドの雌ねじに締結されることにより、前記中間フレームに対して前記シリンダおよび前記下部管路ピース相互が軸方向に圧縮荷重が掛かるように挟圧されることは好ましい。また、前記挟圧支持構造は、前記複数のボルトの座面に介装される耐熱性スプリングまたは耐熱性スプリングワッシャーを更に有することはより好ましい。

【0014】

このような構成であれば、中間フレームに対してシリンダおよび下部管路ピース相互の接液部品の嵌め合い部に熱膨張差により隙間ができた場合でも、挟圧支持構造によって、中間フレームに対してシリンダおよび下部管路ピース相互が軸方向に圧縮荷重が掛かるように挟圧されているので、高温の溶融金属に接液部がさらされても、溶融金属移送ポンプに必要な機械的性能を維持する構造として好適である。

【0015】

また、本発明の一態様に係る溶融金属移送ポンプにおいて、ダイカスト鋳造装置の導入管に接続されるグースネック構造を更に備え、前記グースネック構造は、複数のグースネック挟持用ボルトと、自身ロッド部の一端面に前記グースネック挟持用ボルトを締結可能な雌ねじが形成され且つ他端に頭部が形成された複数のグースネック挟持用ロッドと、前記導入管に接続される吐出部を有するエルボ管と、前記エルボ管を上部から覆うように装着されて前記複数のグースネック挟持用ボルトの装着穴が形成された上部固定ピースと、前記下部管路ピース自体が前記吐出路を側方に導くように側方に張り出されて形成されるとともにその張り出された部分の上面に前記側方に導かれた吐出路に連通する開口部が設けられた張り出し部と、自身上端が前記エルボ管に下方から連通するとともに自身下端が前記張り出し部上面の前記開口部に連通するように前記シリンダに並設される連結管と、前記下部固定ピース自体が前記下部管路ピースの前記張り出し部を下方から覆うように側方に張り出されるとともに前記グースネック挟持用ロッドのロッド部を挿通可能な複数の挿通穴が前記上部固定ピースの複数の装着穴とそれぞれ同軸に形成された下部固定部とを有し、前記下部固定部の前記挿通穴に下方から前記グースネック挟持用ロッドの前記ロッド部が挿通され、前記上部固定ピースの前記装着穴に上方から前記グースネック挟持用ボルトが挿通されるとともに前記グースネック挟持用ロッドの雌ねじに締結されることにより、前記張り出し部に対して前記連結管および前記エルボ管相互が軸方向に圧縮荷重が掛かるように挟圧されることは好ましい。

【0016】

このような構成であれば、吐出口からダイカスト鋳造装置のスリーブに注湯管路を接続する上で好適であり、特に、グースネック構造が高温の溶融金属に接液部がさらされても、溶融金属移送ポンプの注湯管路に必要な機械的性能を維持する構造として好適である。

【0017】

また、本発明の一態様に係る溶融金属移送ポンプにおいて、前記溶湯に浸漬する接液部のうち、摺動を伴わない接液部品である前記中間フレーム、前記下部固定ピース、前記上部固定ピースおよび前記グースネック挟持用ロッドが、耐溶損性鋳物により形成されていることは好ましい。
このような構成であれば、接液部品の中でも、摺動を伴わない接液部は比較的安価な耐溶損性鋳物で構成されるので、例えば７００℃を超える高温の溶融金属に接液部がさらされても、溶融金属移送ポンプに必要な機械的性能を維持しつつ、全ての接液部品を窒化珪素で構成した場合よりも安価に溶融金属移送ポンプを提供する上で好適である。

【0018】

また、本発明の一態様に係る溶融金属移送ポンプにおいて、前記連結管と前記エルボ管との接続部および前記連結管と前記張り出し部との接続部のうち少なくとも一方の接続部は、当接面の一方が凹のテーパ面を有するとともに他方が凸のテーパ面を有し、これらテーパ面相互が同軸に嵌合可能に構成されていることは好ましい。
このような構成であれば、接液部品の嵌め合い部に熱膨張差により隙間ができた場合でも、テーパ面相互が同軸に嵌合し、相互の部材の軸線の自動調心が可能となるため、溶融金属移送ポンプとしてより一層好適である。

【0019】

さらに、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るダイカスト鋳造装置は、コールドチャンバー方式の鋳造装置本体と、溶融金属が貯留されるポット内の溶湯中に吸入口が浸漬するように縦置された溶融金属移送ポンプと、前記鋳造装置本体のスリーブと前記溶融金属移送ポンプの吐出口とを相互に繋ぐ導入管とを備え、前記溶融金属移送ポンプとして、本発明のいずれか一の態様に係る溶融金属移送ポンプを有することを特徴とする。

【0020】

本発明の一態様に係るダイカスト鋳造装置によれば、溶融金属移送ポンプとして、本発明のいずれか一の態様に係る溶融金属移送ポンプを有し、溶融金属移送ポンプは、吸入口がポット内の溶湯中に浸漬するように縦置され、導入管は、コールドチャンバー方式の鋳造装置本体のスリーブと溶融金属移送ポンプの吸入口とを相互に繋ぐので、ポット内の溶湯を鋳造装置本体のスリーブに導入管を介して定量供給できる。これにより、コールドチャンバー方式のダイカスト鋳造装置を用いながらも、溶融金属が空気との接触のない閉回路を構成できる。

【0021】

よって、本発明の一態様に係るダイカスト鋳造装置によれば、ラドルによる溶融金属の供給方法で生じる、炉に蓋ができず、熱が逃げて作業環境が高温になってしまうという問題や、異物や気泡の混入が発生してしまうといった問題を回避できる。また、ラドルによる溶融金属の供給方法や溶融金属用電磁ポンプによる溶融金属の供給方法で発生していた溶融金属が空気と接触することで酸化物が生成されてしまい、酸化物の混入により鋳造品に硬質部分が内在し、切削加工時の工具破損を引き起こすといった問題も回避できる。

【発明の効果】

【0022】

上述のように、本発明によれば、溶湯供給の定量性を確保しつつ、溶融金属を閉回路で圧送できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一態様に係る溶融金属移送ポンプを備える閉回路給湯方式のダイカスト鋳造装置の一実施形態を示す説明図であり、同図では、要部を軸線に沿った断面にて示している。

【図2】図１に示す溶融金属移送ポンプの模式的説明図であり、同図（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）でのＢ矢視図、（ｃ）は（ａ）でのＣ矢視図、（ｄ）は（ａ）でのＤ矢視図である。

【図3】図２に示す溶融金属移送ポンプの吸入用チェック弁と吐出用チェック弁のＡ部拡大図である。

【図4】吸入用チェック弁と吐出用チェック弁のスプールを説明する斜視断面図である。

【図5】図３に示す吸入用チェック弁と吐出用チェック弁の動作（溶湯吸い込み時の作用機序）を説明する図（（ａ）〜（ｃ））である。

【図6】図３に示す吸入用チェック弁と吐出用チェック弁の動作を説明する図（（ａ）、（ｂ））である。

【図7】従来のコールドチャンバー方式のダイカスト鋳造装置におけるラドルを用いた注湯装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。ここで、本実施形態のダイカスト鋳造装置は、溶湯を閉回路で給湯可能なコールドチャンバー方式のダイカストマシンであり、アルミニウム合金等の溶融金属である溶湯を、所定の鋳型に圧入して凝固させることで成型品を鋳造するものである。

【0025】

なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

【0026】

このダイカスト鋳造装置は、図１に示すように、溶融金属移送ポンプ（以下、単に「ポンプ」ともいう）６０、鋳造装置本体７０、およびこれら相互を繋ぐ導入管７４を備えている。鋳造装置本体７０は、金型７１およびスリーブ７２を有する。ポンプ６０は、溶湯Ｍが貯溜されたポット８０に対して注湯装置として装備されている。導入管７４は、ポンプ６０から定量圧送される溶湯Ｍを、鋳造装置本体７０のスリーブ７２に供給可能に接続されている。

【0027】

金型７１は、成型品を鋳造するための金属製の鋳型であり、対向配置された固定型７１ａおよび可動型７１ｂを有する。金型７１は、一対の固定型７１ａと可動型７１ｂ相互が圧接されることで、湯道７１ｍおよびキャビティ７１ｃが金型７１内に画成される。

【0028】

スリーブ７２は、金型７１の下部側面に接続されている。スリーブ７２は、軸方向両端が開放された略円筒状の部材であり、内部空間が加圧室７２ｐになっている。加圧室７２ｐは、湯道７１ｍを介してキャビティ７１ｃと連通している。

【0029】

スリーブ７２の後部上面には、加圧室７２ｐに溶湯Ｍを供給するための給湯口７２ｋが設けられている。導入管７４の一端が給湯口７２ｋに接続され、導入管７４の他端がポンプ６０の吐出部７ａに接続されている。スリーブ７２には、ポンプ６０から定量圧送された溶湯Ｍが加圧室７２ｐに一時的に貯溜される。

【0030】

スリーブ７２の軸方向後方には、プランジャ７３が設けられている。プランジャ７３は、後部側のロッド７３ｂを介して不図示のアクチュエータに接続されている。プランジャ７３は、アクチュエータの駆動により、スリーブ７２内で軸方向に摺動され、ポンプ６０から加圧室７２ｐに定量供給された溶湯Ｍをキャビティ７１ｃに射出可能になっている。

【0031】

次に、上記ポンプ６０について詳しく説明する。
ポンプ６０は、図１に示すように、ポット８０の上方に軸線を縦に配置される中空円筒状の連結フレーム２１と、連結フレーム２１の上面に軸線を縦に装着されるサーボ駆動の電動アクチュエータ２２と、連結フレーム２１の下部に中間フレーム２を介して装着されるシリンダ３とを備える。連結フレーム２１の上下両端にはフランジ２１ｕ、２１ｆがそれぞれ設けられ、電動アクチュエータ２２は、自身のフランジ部２２ｆが、連結フレーム２１の上端のフランジ２１ｕに装着されている。なお、アクチュエータは電動に限定されず、例えば油圧駆動のアクチュエータを用いても良い。但し、より高精度な制御をする上では、電動アクチュエータを用いることが好ましい。

【0032】

連結フレーム２１は、不図示の支持筐体に、ポット８０内に向けてシリンダ３が垂下されるようにポット８０上方に支持されている。これにより、シリンダ３は、ポット８０内の溶湯Ｍに浸漬する高さに、連結フレーム２１から垂下された状態で保持される。シリンダ３よりも上部に位置するポンプ６０の他の部材は、ポット８０内の溶湯Ｍに浸漬しないように、溶湯Ｍの上面よりも高い位置に支持される。

【0033】

電動アクチュエータ２２には、電動アクチュエータ２２のサーボ駆動に必要な電力および信号を授受可能な配線を介して制御部９０が接続されている。制御部９０は、マイクロコンピュータおよび電動アクチュエータ２２のドライバを含んで構成される。制御部９０は、注湯量制御処理を実行し、鋳造装置本体７０のプランジャ７３による溶融金属Ｍの供給量に基づいて、鋳造装置本体７０側の充填量と同量となるように、ポンプ６０による溶融金属Ｍの供給量を制御する。

【0034】

シリンダ３は、ポット８０内の溶湯Ｍに浸漬するように、連結フレーム２１の下面に装着される延長支持用の中間フレーム２の下部に装着される。シリンダ３は、窒化珪素で形成された中空円筒状部材である。中間フレーム２は、後述する耐溶損性鋳物で形成された中空円筒状部材である。

【0035】

図２に示すように、中間フレーム２は、自身の上端部に、平面視が矩形状のフランジ２ｆが形成されている。矩形状のフランジ２ｆは、周方向に４５°だけ斜めに装着され、複数（この例では３本）のボルト２ｖにより、連結フレーム２１下端のフランジ２１ｆに軸線を縦に固定されている。

【0036】

連結フレーム２１内には、長尺な連結ロッド１０が軸線を縦に設けられている。連結ロッド１０は、合金工具鋼鋼材（ＳＫＤ６１）で形成されている。連結ロッド１０の基端部は、電動アクチュエータ２２の駆動部（不図示）に接続されている。また、連結ロッド１０の先端部は、ピストン１の基端部に接続され、電動アクチュエータ２２の駆動力をピストン１に伝達可能になっている。連結ロッド１０の下端部には、ピストン装着用の凹のテーパ穴１０ｂが下方に向けて拡径するように設けられている。

【0037】

ピストン１は、先端側に設けられた円筒状のピストンヘッド１ａと、直線状のロッド部１ｂと、基端側に設けられた凸のテーパ部１ｃとをこの順に有する。ピストン１は、窒化珪素により形成されている。ピストン１は、中間フレーム２およびシリンダ３内で上下に進退可能に内挿される。ピストンヘッド１ａの外周面は、シリンダ３の内周面３ｎに摺接している。

【0038】

ピストン１上端のテーパ部１ｃは、下方に向けて拡径するように、連結ロッド１０のテーパ穴１０ｂと同軸に設けられている。テーパ部１ｃは、連結ロッド１０のテーパ穴１０ｂに挿入され、その状態で、ピストン１は、連結ロッド１０の下部に、進退方向の力を伝達可能に配置されたＳＫＤ６１製の固定ピン２５によって相互に結合されている（以下、「第一のテーパ連結構造」ともいう）。

【0039】

中間フレーム２は、上部にフランジ２ｆが設けられた窒化珪素製の中空円筒状部材である。中間フレーム２の側壁面には連通穴２ｈが形成されている。中間フレーム２の下端部の内周面には凹のテーパ面２ｔが形成されている。凹のテーパ面２ｔは、シリンダ３上部のテーパ面３ｔと嵌合可能に下方に向けて拡径している。

【0040】

シリンダ３は、中間フレーム２よりも僅かに大径の略中空円筒状の窒化珪素製部材である。シリンダ３の上端部の外周面には、中間フレーム２の上部と嵌合される凸のテーパ面３ｔが下方に向けて拡径するように形成されている。中間フレーム２下部のテーパ面７ｔとシリンダ３上部のテーパ面３ｔとが相互に嵌め合わされている（以下、「第二のテーパ連結構造」ともいう）。

【0041】

図２に示すように、中間フレーム２とシリンダ３の周囲には、中実円筒状をなす耐溶損性鋳物で形成された長尺な複数の挟持用ロッド１１が、軸線を縦に周方向に離隔して配置されている。各挟持用ロッド１１は、下端側にロッド部よりも径大な頭部を有するとともにロッド部の上端面に雌ねじが形成されている。各挟持用ロッド１１は、下部の頭部が、シリンダ３および下部管路ピース４を下方から支持するように、下部固定ピース５の挿通孔にロッド部が下方から挿通される。

【0042】

各挟持用ロッド１１は、ロッド部上端の雌ねじが、中間フレーム２のフランジ２ｆにロッド固定ボルト１７により締結される。ロッド固定ボルト１７とフランジ２ｆとの間には、円環状の皿ばね座金１８が耐熱性スプリングワッシャーとして介装されている。皿ばね座金１８は、ニッケルベースの超耐熱合金（例えばインコネル（登録商標））製であり、この例では、複数枚が積層された状態で介装されている。なお、ロッド固定ボルト１７の座面に介装される部品としては、スプリングワッシャーに限定されず、これに替えて、例えば耐熱性スプリングを介装してもよい。

【0043】

シリンダ３の下側には、下部管路ピース４と下部固定ピース５とが設けられている。下部管路ピース４は窒化珪素から形成されている。下部固定ピース５は耐溶損性鋳物から形成されている。下部管路ピース４は、その上面がシリンダ３の下面に当接するように配置されている。下部管路ピース４の下面は、下部固定ピース５に覆われており、下部固定ピース５の上面が下部管路ピース４の下面に当接するように配置されている。

【0044】

下部管路ピース４は、水平方向に張り出す張り出し部４ｈを有し、張り出し部４ｈの上面４ｕに、シリンダ３に並設して窒化珪素製の連結管９が軸線を縦に配置される。連結管９とエルボ管７との接続部および連結管７と張り出し部４ｈとの接続部は、当接面の一方が凹のテーパ面を有するとともに他方が凸のテーパ面を有し、これらテーパ面相互が同軸に嵌合可能に構成されている。連結管９の上端には、吐出部７ａを有する窒化珪素製のエルボ管７が装着される。エルボ管７の上部には、耐溶損性鋳物製の上部固定ピース８が装着される。連結管９の両側には、耐溶損性鋳物で形成された中実円筒状をなす２本の挟持用ロッド１２が、軸線を縦に配置される。

【0045】

各挟持用ロッド１２は、下端側に径大な頭部を有するとともに上端面に雌ねじが形成されている。各挟持用ロッド１２は、ロッド下部の頭部が、下部固定ピース５の張り出し部５ｈに位置する挿通孔に下方から挿通される。
各挟持用ロッド１２は、ロッド部上端の雌ねじが、上部固定ピース８の上部からロッド固定ボルト１６により締結される。ロッド固定ボルト１６と上部固定ピース８との間には、円環状の皿ばね座金１９が介装されている。
皿ばね座金１９は、ニッケルベースの超耐熱合金（例えばインコネル（登録商標））製であり、この例では、複数枚が積層された状態で介装されている。そして、エルボ管７、連結管９および下部管路ピース４相互は、左右二本のロッド固定ボルト１６と挟持用ロッド１２とにより、上部固定ピース８と下部固定ピース５とが軸方向に挟圧されることによって一体に固定される。

【0046】

さらに、シリンダ３の下部には、溶湯を給排するための弁機構が形成されている。以下、この弁機構について詳しく説明する。
図３に拡大図示するように、シリンダ３の下部には、ピストン１の下部に対向する位置に併設されて吸入口４０ａを開閉する吸入用チェック弁４０および吐出口５０ａを開閉する吐出用チェック弁５０とが設けられている。

【0047】

吸入用チェック弁４０は、円筒状の弁座４１と、円筒状のスリーブ４２と、スプール４３とを有する。吐出用チェック弁５０は、円筒状の弁座５１と、円筒状のスリーブ５２と、スプール５３とを有する。２つの弁座４１、５１、２つのスプール４３、５３および２つのスリーブ４２、５２は、吸入用および吐出用ともに同一形状であり、いずれも窒化珪素により形成されている。

【0048】

詳しくは、図３に示すように、シリンダ３内には、ピストン１が上下に摺動される有底穴からなる大径のピストン室３ｎと、ピストン室３ｎの底面に連通する小径の二つの溶湯流路４０ｃ、５０ｃと、一方の溶湯流路４０ｃに接続されるようにシリンダ３の下面側から形成された中径の吸入側弁室４０ｂと、他方の溶湯流路５０ｃに接続されるようにシリンダ３の下面側から形成された中径の吐出側弁室５０ｂとを有する。

【0049】

シリンダ３の下面に対向配置された下部管路ピース４の吸入路４ａは、吸入口４０ａに連通しており、吐出路４ｂは、吐出口５０ａに連通している。なお、下部固定ピース５には、下部管路ピース４の吸入路４ａに対向する位置に、大径の吸い込み口５ａが設けられ、ポット８０内の溶湯Ｍに浸漬された状態で、吸い込み口５ａおよび吸入路４ａの内部に溶湯Ｍが常に満たされる。

【0050】

各チェック弁４０、５０のスプール４３、５３は、シリンダ３の下部の各弁室４０ｂ、５０ｂ内には、円筒状をなすスリーブ４２、５２を介してそれぞれ配置される。２つのスプール４３、５３は、同一形状を有するので、スプール４３を例に図４を参照して説明する（なお、スプール５３の対応する符号を括弧書きにて付記する）。

【0051】

スプール４３は、図４に斜視断面図を示すように、円筒状の摺動部４３ｓと、摺動部４３ｓの一端に段部４３ｄが設けられてなる円筒状の小径部４３ｕと、小径部４３ｕの先端に設けられて上面４３ｊは平面とされるとともに周面が凸のテーパ状をなす尖頭部４３ｔとを同軸に有する。尖頭部４３ｔのテーパ面が弁座４１の座面４１ｔとの摺接面になっている。

【0052】

摺動部４３ｓの基端側の端面４３ｆには、端面４３ｆから小径部４３ｕの途中部分まで形成された円筒状の有底竪穴４３ｈが摺動部４３ｓと同軸に形成されている。また、小径部４３ｕには、有底竪穴４３ｈに連通するとともに、小径部４３ｕの径方向に沿って貫通する貫通横穴４３ｙが形成されている。この構成において、尖頭部４３ｔの上面４３ｊが弁座側受圧面になっており、摺動部４３ｓの円環状の端面４３ｆおよび有底竪穴４３ｈの底面４３ｎが弁座側とは反対側の反対側受圧面になっている。

【0053】

そして、図３に示すように、吸入側弁室４０ｂには、吸入用チェック弁４０のスリーブ４２、スプール４３および弁座４１が吸入側開口からこの順に装着され、これにより、スリーブ４２は、吸入側弁室４０ｂの底面に当接しており、弁座４１は、下部管路ピース４の上面と対向する位置に装着されている。弁座４１は、内周部が吸入口４０ａとされ、吸入側とは反対側を向く面に凹のテーパ状の座面４１ｔが形成されている。そして、スプール４３は、尖頭部が弁座４１の座面４１ｔに対向するように、スリーブ４２内に収嵌されている。

【0054】

また、吐出側弁室５０ｂには、吐出用チェック弁５０の弁座５１、スリーブ５２およびスプール５３が吐出側開口からこの順に装着され、これにより、スリーブ５２は、下部管路ピース４の上面と対向する位置に装着され、弁座５１は、吐出側弁室５０ｂの底面に当接している。弁座５１は、内周部が吐出口５０ａとされ、吐出側を向く面に凹のテーパ状の座面５１ｔが形成されている。そして、スプール５３は、尖頭部が弁座５１の座面５１ｔに対向するように、スリーブ５２内に収嵌されている。

【0055】

次に、上記弁機構の動作および作用機序について説明する。
電動アクチュエータ２２の駆動によってピストン１が上方への移動を開始すると、図５（ａ）に示すように、シリンダ３内の圧力が低下するため、吐出口５０ａおよび吸入口４０ａが相対的に高圧となる。これにより、吸入口４０ａ側のスプール４３は、上下の受圧面に受ける高圧側の溶湯Ｍと低圧側の溶湯Ｍとの圧力差によって、同図に示す下方の閉じ位置から上方に押し上げられる。一方、吐出口５０ａ側のスプール５３は、ピストン１の吸引動作による溶湯Ｍの流れによって受圧面が受ける押圧力により、同図に示す下方の開き位置から上方に押し上げられる。

【0056】

更にピストン１が上方に移動すると、シリンダ３内の圧力は引き続き低下となるが、この過程では、図５（ｂ）に示すように、吸入口４０ａ側のスプール４３および吐出口５０ａ側のスプール５３ともに、ピストン１の吸引動作による溶湯Ｍの流れによって受圧面が溶湯Ｍの流れ方向に向かう押圧力を受け、この押圧力によって両スプール４３，５３共に上方に押し上げられていく。

【0057】

更にピストン１が上方に移動するとき、吸入口４０ａ側のスプール４３は、図５（ｃ）に示すように、吸入側弁室４０ｂの上端面に当接した開き位置となり、ピストン１の吸引動作による溶湯Ｍの流れによって受圧面が受ける押圧力によって開き位置が保持される。一方、吐出口５０ａ側のスプール５３は、吐出側弁室５０ｂの上端部に設けられた弁座５１の座面５１ｔに当接した閉止位置となる。このとき、吐出口５０ａ側のスプール５３は、吐出口５０ａを閉止するとともに、スプール５３上下の受圧面に受ける高圧側の溶湯Ｍと低圧側の溶湯Ｍとの圧力差によって閉止位置が保持される。

【0058】

このように、ピストン１が上方に移動するときは、吐出用チェック弁５０のスプール５３が上方に移動して弁座５１に当接することにより、吐出口５０ａが閉止される。さらに、吸入用チェック弁４０のスプール４３が上方に移動して弁座４１から離隔することにより、吸入口４０ａが開口する。これにより、図６（ａ）に示すように、ポット８０内からピストン１の移動量に応じた溶湯Ｍが吸入口４０ａからシリンダ３内に導入される。

【0059】

これに対し、ピストン１が下方に移動するときは、上方への移動と同様の作用機序のもと、高圧側と低圧側とが逆になるため、逆方向へのスプール４３、５３の動作により、吸入用チェック弁４０のスプール４３が下方に移動して弁座４１に当接することにより、吸入口４０ａが閉止される。さらに、吐出用チェック弁５０のスプール５３が下方に移動して弁座５１から離隔することにより、吐出口５０ａが開口する。これにより、図６（ｂ）に示すように、シリンダ３内の溶湯Ｍが吐出口５０ａから吐出されるようになっている。

【0060】

ここで、上述した、本実施形態の各部品に採用する耐溶損性鋳物は、母材金属層と、この母材金属層表面に被覆層として形成された酸化物層とを備える。母材金属層は、表層部側に結晶構造がフェライト構造であるフェライト領域を備え、フェライト領域の下（内部側）に結晶構造がパーライト構造であるパーライト領域を備える。特に、この耐溶損性鋳物は、酸化物層が、互いに組成の異なる複数の領域を含み、最も母材金属層側の領域よりも、最も表面側の領域において、複炭化物が少ないものである。この耐溶損性鋳物は、従来の鋳物に比べて耐溶損性に極めて優れる。そのため、アルミニウムやマグネシウムの金属溶湯に接触する金属溶湯接触部材として好適に用いることができる。

【0061】

詳しくは、母材金属層は、炭素元素と２種以上の母材金属元素とを含む。本実施形態の母材金属層は、熱間金型の素材として一般的な合金工具鋼のＳＫＤ６１をベースとして、タングステンとコバルトを添加した合金から構成される。具体的には、本実施形態では、母材金属層の組成（重量％）は、Ｃ ０．４０〜０．７０％、Ｓｉ ０．３５〜０．５０％、Ｍｎ ０．５０〜０．７０％、Ｐ ＜０．０３％、Ｓ ＜０．０２％、Ｃｒ ４．５０〜６．００％、Ｍｏ ０．５０〜０．７５％、Ｃｏ ０．７０〜０．９０％、Ｖ ０．１５〜０．３０％、Ｗ ０．５０〜０．７０％、Ｎｂ ＜０．１０％、Ａｌ ＜０．１０％、残部がＦｅおよび不可避的不純物元素からなる。

【0062】

酸化物層は、母材金属元素の熱酸化物からなり、母材金属層側の酸化物層内には、母材金属層中の炭素元素と２種以上の母材金属元素との反応生成物である複炭化物が含まれる。そして、この耐溶損性鋳物は、酸化物層の一部が、母材金属層の結晶粒界に繊毛状に伸長して繊毛状酸化物になっている。繊毛状酸化物がフェライト結晶粒界に伸びているので、アンカー効果を発揮し、耐溶損性に優れる酸化物層は母材金属層と強固に結合しており剥離が抑制される。したがって、耐溶損性が飛躍的に向上するとともに、かかる特性の劣化が抑制される。

【0063】

本実施形態における耐溶損性鋳物は、以下のようにして製造できる。
まず、上記の組成を有する母材金属を所定の形状に鋳造して金属部材を得た後、酸化物層を形成する。酸化物層を形成する工程は、母材金属で構成された金属部材を通常雰囲気の炉内で所定の温度に昇温・保持し、降温速度を制御しながら炉内で徐冷する。

【0064】

例えば、金属部材を２時間かけて７８０〜９８０℃まで昇温し、そのままの温度で所定の時間保持する。昇温後に保持する温度範囲は、７８０〜９８０℃であるが、より好ましくは９００±３０℃にすると良い。保持時間は母材金属で構成された金属部材の厚みに応じて調節する。例えば、部材の厚みが２５ｍｍに対して保持時間を１時間と規定することができる。この昇温・保持工程により、母材金属層の表層部に酸化物層が生成・成長するとともに脱炭層（フェライトトリム）が形成され、遊離した炭素元素が母材金属層の構成元素と反応して複炭化物を形成すると考えられる。

【0065】

次いで、母材金属を所定の降温速度で降温するが、降温速度は毎時３０±１０℃の範囲を維持する。この降温工程により、母材金属層の表層側はパーライトからフェライトへと結晶構造が変化する。そして、前工程から引き続き成長を続ける酸化物がフェライト結晶粒界に繊毛状に伸長する。このような工程を経て、母材金属層の表面に耐溶損性に優れた酸化物層が形成される。

【0066】

なお、本実施形態で採用する耐溶損性鋳物について、母材金属層を加熱することにより生成する「熱酸化物」の特徴を、具体的な構造上の特性として記載することは極めて困難である。「熱酸化物」は、例えばＣＶＤ法等の膜材料を堆積する方法により得られる酸化物とは、そのモルホロジーの特徴が異なるものの、その特徴を要件として特定するのは困難である。
つまり、このような特徴を解析するのは、実際には膨大なコストや時間を要する。例えば、測定方法としては光学顕微鏡が考えられるものの、実際には、本実施形態による酸化物とＣＶＤ法による酸化物とをそれぞれ製造し、モルホロジーの特徴を測定した上で、相互を区別する有意な指標としてその特徴を見出さねばならず、この作業は実際的ではない。

【0067】

しかし、本実施形態で採用する耐溶損性鋳物は、直接酸化により得られる酸化物の特徴として、「熱酸化物」であるという構成に加え、「酸化物層の一部が、母材金属層の結晶粒界に繊毛状に伸長しており」、および「母材金属層側の酸化物層内には、母材金属層中の炭素元素と２種以上の母材金属元素との反応生成物である複炭化物が含まれる」との構成により明確に区別できる。また、当該用語が、母材金属層を反応ガスを供給することなく加熱して、母材金属層を直接酸化することにより得られる酸化物を表し、ＣＶＤ法等により得られる酸化物を含まないことは明らかである。よって、本実施形態で採用する耐溶損性鋳物は、その構成が明確に特定される。

【0068】

次に、上記ポンプ６０を有するダイカスト鋳造装置の動作およびその作用・効果について説明する。
このダイカスト鋳造装置は、固定型７１ａと可動型７１ｂとが圧接されてキャビティ７１ｃおよび湯道７１ｍが形成され、給湯口７２ｋよりもプランジャ７３が後退側に位置したときに、ポンプ６０が注湯装置として駆動される。次いで、プランジャ７３の駆動により、加圧室７２ｐに定量供給された溶湯Ｍが、湯道７１ｍを介してキャビティ７１ｃに充填される。キャビティ７１ｃに充填された溶湯Ｍは、キャビティ７１ｃにて凝固されて成型品を成型することができる。

【0069】

ここで、本実施形態のポンプ６０は、中間フレーム２およびシリンダ３の軸線が縦置されるシリンダ構造により、吸入口４０ａがポット８０内の溶湯Ｍに浸漬するように縦置可能である。そして、サーボ駆動の電動アクチュエータ２２によってピストン１を軸方向に進退させると、図５および図６に示したように、ピストン１の動きに伴って、ピストン１の下部に併設された吸入・吐出用チェック弁４０、５０がピストン１の上下動に連動して、下部の吸入口４０ａから吸い込まれた溶湯Ｍを吐出口５０ａに定量移送できる。
そして、本実施形態のポンプ６０は、注湯管路として、シリンダ３の吐出口５０ａが上述したグースネック構造を介してダイカスト鋳造装置の導入管７４に接続されているので、溶湯供給の定量性を確保しつつ、溶湯Ｍをダイカスト鋳造装置に閉回路で圧送することができる。

【0070】

換言すれば、このダイカスト鋳造装置は、鋳造装置本体７０のスリーブ７２とポンプ６０の吐出部７ａとを相互に繋ぐ導入管７４を備えるので、これにより、空気との接触のない閉回路を構築しつつ、導入管７４を介してスリーブ７２の給湯口７２ｋから加圧室７２ｐに溶湯Ｍを定量供給できる。

【0071】

このように、本実施形態のダイカスト鋳造装置によれば、鋳造装置本体７０のスリーブ７２に対し、溶融金属移送ポンプ６０を注湯装置とする閉回路が構築されているので、ラドルによる溶湯の供給方法で生じるような、炉に蓋ができずに、熱が逃げて作業環境が高温になってしまうという問題や、異物や気泡の混入が発生してしまうといった問題を回避できる。

【0072】

さらに、本実施形態のダイカスト鋳造装置によれば、ラドルによる溶融金属の供給方法や溶融金属用電磁ポンプによる溶融金属の供給方法で発生していたような、溶融金属が空気と接触することで酸化物が生成されてしまったり、酸化物の混入により鋳造品に硬質部分が内在したり、切削加工時の工具破損を引き起こしたりするといった問題も回避できる。

【0073】

特に、本実施形態の溶融金属移送ポンプ６０では、二つのチェック弁４０、５０が、シリンダ３と一体で、ピストンヘッド１ａよりも下部の位置に、同じ高さで互いに併設されているので、溶湯を給排するための弁機構をポンプ６０のポンプ本体部３０（図２参照）にコンパクトに構成できる。よって、この溶融金属移送ポンプ６０によれば、生産性・メンテナンス性に優れ、セラミックスの内面研削加工が容易となり、安価に製造できるとともに動作の信頼性が向上する。

【0074】

さらに、本実施形態の溶融金属移送ポンプ６０では、吐出用チェック弁５０のスプール５３は、ピストン１が上方に移動するときは上方に移動して吐出口５０ａを閉止し、ピストン１が下方に移動するときは下方に移動してシリンダ３内の溶湯Ｍを吐出口５０ａから吐出するので、作動方向がピストン１の作動方向と同じになっている。これにより、この溶融金属移送ポンプ６０によれば、稼働時には、シリンダ３内の溶湯Ｍを吐出口５０ａから直接吐出できるため、湯温を所期の温度に管理する上で好適である。また、非稼働時には、吐出側がノーマルオープンとなることから、圧力管理を行う上で管路内圧を安全側にて管理できる。

【0075】

また、本実施形態の溶融金属移送ポンプ６０は、ピストン１を進退駆動する電動アクチュエータ２２と、電動アクチュエータ２２を制御する制御部９０とを備え、制御部９０は、鋳造装置本体７０のプランジャ７３による溶融金属Ｍの供給量に基づいて、ポンプ６０による溶湯Ｍの供給量を制御するので、鋳造装置本体７０側でのプランジャ７３の溶湯Ｍの供給量に対して、ポンプ６０からの溶融金属Ｍの供給量を高精度で追従させることができる。

【0076】

特に、サーボ駆動の電動アクチュエータ２２でピストン１の作動を制御することで、ダイカスト鋳造装置のスリーブ７２に溶湯Ｍを正確に定量供給し、ラドルによる溶湯の供給方法で生じる、「炉に蓋ができず、熱が逃げて作業環境が高温になってしまう」という問題や、「異物や気泡の混入が発生してしまう」といった問題を回避する上で優れている。

【0077】

さらに、ラドルによる溶湯の供給方法や溶融金属用電磁ポンプによる溶融金属の供給方法で発生していた、「溶融金属が空気と接触することで酸化物が生成されてしまい、酸化物の混入により鋳造品に硬質部分が内在し、切削加工時の工具破損を引き起こす」といった問題を回避する上で優れている。

【0078】

また、この溶融金属移送ポンプ６０は、上部に設けられた電動アクチュエータ２２からポット８０側に延長した位置でポンプ６０を支持する延長支持構造を備えるので、ポット側に延長した位置でポンプ６０を支持できる。
特に、この延長支持構造は、自身上部に電動アクチュエータ２２が装着される中空円筒状の連結フレーム２１と、連結フレーム２１の下部に装着される中空円筒状の中間フレーム２と、連結フレーム２１内に挿通されて電動アクチュエータ２２の駆動部と中間フレーム２内に位置するピストン１のロッド部１ｂの基端部とを相互に繋ぐ連結ロッド１０と、シリンダ３の下面に対向配置されるとともに、吸入口４０ａに連通する吸入路４ａと吐出口５０ａに連通する吐出路４ｂとが内部に形成された下部管路ピース４と、中間フレーム２に対してシリンダ３および下部管路ピース４相互を軸方向にこの順に挟圧して中間フレーム２の下部の位置で支持する挟圧支持構造とを有するので、ポット８０側に延長した位置でポンプ６０を支持する延長支持構造として好適である。

【0079】

また、その挟圧支持構造は、複数のロッド固定ボルト１７と、中間フレーム２の上部に設けられて複数のロッド固定ボルト１７の装着穴が形成されたフランジ２ｆと、自身ロッド部の一端面にロッド固定ボルト１７を締結可能な雌ねじが形成され且つ他端に頭部が形成された複数の挟持用ロッド１１と、下部管路ピース４の下面に対向配置されて挟持用ロッド１１のロッド部を挿通可能な複数の挿通穴が、フランジ２ｆの複数の装着穴とそれぞれ同軸に形成された下部固定ピース５とを有し、下部固定ピース５の挿通穴に下方から挟持用ロッド１１のロッド部が挿通され、フランジ２ｆの装着穴に上方からロッド固定ボルト１７が挿通されるとともに挟持用ロッド１１の雌ねじに締結される。

【0080】

この挟圧支持構造により、中間フレーム２に対してシリンダ３および下部管路ピース４相互が軸方向に圧縮荷重が掛かるように挟圧されるので、中間フレーム２に対してシリンダ３および下部管路ピース４相互を軸方向に圧縮荷重が掛かるように挟圧できる。そのため、高温の溶融金属Ｍに接液部がさらされても、溶融金属移送ポンプに必要な機械的性能を維持する支持構造として好適である。また、本実施形態の挟圧支持構造は、複数のロッド固定ボルト１７の座面に介装される耐熱性の皿ばね座金１８を有するので、溶融金属移送ポンプに必要な機械的性能を維持する支持構造としてより好適である。

【0081】

さらに、本実施形態の延長支持構造は、合金工具鋼鋼材（ＳＫＤ６１）製の連結フレーム２１と、耐溶損性鋳物製の中間フレーム２と、合金工具鋼鋼材（ＳＫＤ６１）製の連結ロッド１０と、耐溶損性鋳物製の複数の挟持用ロッド１１とを有して構成されているので、これら合金工具鋼鋼材（ＳＫＤ６１）と耐溶損性鋳物とで構成される延長支持構造により、摺動を伴わない部品については、比較的に安価な合金工具鋼鋼材（ＳＫＤ６１）および耐溶損性鋳物を用いたので、延長支持構造を比較的に安価に構成することができる。

【0082】

また、ピストン１は、連結ロッド１０を介して電動アクチュエータ２２に連結され、ピストン１のテーパ部１ｃと連結ロッド１０の先端部１０ｓは、上記第一のテーパ連結構造によって連結されているので、例えば７００℃以上の溶融金属に、ピストン１の接液部がさらされても、ピストン１と連結ロッド１０双方の熱膨張差による芯ずれを、ピストン１および連結ロッド１０相互のテーパ形状によって吸収できる。よって、注湯装置として用いるポンプ６０の駆動軸の連結構造として優れている。

【0083】

つまり、本実施形態では、ピストン１のテーパ部１ｃと連結ロッド１０との接続部は、ピストン１のテーパ部１ｃに凸のテーパ面１ｔを有するとともに連結ロッド１０が凹のテーパ面１０ｔを有し、これらテーパ面１ｔ、１０ｔ相互が同軸に嵌合可能に構成され、さらに、ピストン１のテーパ部１ｃと連結ロッド１０とが固定ピン２５にて接続されているので、相互の嵌め合い部に熱膨張差により隙間ができた場合でも、テーパ面１ｔ、１０ｔ相互が同軸に嵌合し、相互の部材の軸線の自動調心が可能となる。

【0084】

同様に、この溶融金属移送ポンプ６０は、中間フレーム２とシリンダ３との接続部が、中間フレーム２が凹のテーパ面２ｔを有するとともに、シリンダ３が凸のテーパ面３ｔを有し、これらテーパ面２ｔ、３ｔ相互が同軸に嵌合された、上記第二のテーパ連結構造を有するので、相互の嵌め合い部に熱膨張差により隙間ができた場合でも、テーパ面２ｔ、３ｔ相互が同軸に嵌合し、相互の部材の軸線の自動調心が可能となる。よって、注湯装置として用いるポンプ６０の延長支持構造として優れている。

【0085】

また、この溶融金属移送ポンプ６０は、溶湯に浸漬する接液部のうち、摺動を伴う接液部品である、ピストン１、シリンダ３、並びに、吸入用チェック弁４０のスプール４３および吐出用チェック弁５０のスプール５３が、いずれも窒化珪素により形成されているので、接液部品の中でも、溶融金属に対する極めて高い耐溶損性と耐摩耗性が求められる摺動部が窒化珪素で構成されている。そのため、例えば７００℃を超える高温の溶融金属に接液部がさらされても、溶融金属移送ポンプの摺動部に必要な機械的性能を維持する上で好適である。

【0086】

また、この溶融金属移送ポンプ６０は、ダイカスト鋳造装置の導入管７４に接続されるグースネック構造を備えているので、シリンダ３の吐出口５０ａからダイカスト鋳造装置のスリーブ７２に注湯管路を接続する上で好適である。
特に、本実施形態のグースネック構造は、複数のロッド固定ボルト１６と、自身ロッド部の一端面にロッド固定ボルト１６を締結可能な雌ねじが形成され且つ他端に頭部が形成された複数の挟持用ロッド１２と、導入管７４に接続される吐出部７ａを有するエルボ管７と、エルボ管７を上部から覆うように装着されて複数のロッド固定ボルト１６の装着穴が形成された上部固定ピース８と、下部管路ピース４自体が吐出路４ｂを側方に導くように側方に張り出されて形成されるとともにその張り出された部分の上面４ｕに側方に導かれた吐出路４ｂに連通する開口部が設けられた張り出し部４ｈと、自身上端がエルボ管７に下方から連通するとともに自身下端が張り出し部４ｈ上面４ｕの開口部に連通するようにシリンダ３に並設される連結管９と、下部固定ピース５自体が下部管路ピース４の張り出し部４ｈを下方から覆うように側方に張り出されるとともに挟持用ロッド１２のロッド部を挿通可能な複数の挿通穴が上部固定ピース８の複数の装着穴とそれぞれ同軸に形成された下部固定部５ｈとを有し、下部固定部５ｈの挿通穴に下方から挟持用ロッド１２のロッド部が挿通され、上部固定ピース８の装着穴に上方からロッド固定ボルト１６が挿通されるとともに挟持用ロッド１２の雌ねじに締結されることにより、張り出し部４ｈに対して連結管９およびエルボ管７相互が軸方向に圧縮荷重が掛かるように挟圧されるので、グースネック構造が高温の溶融金属に接液部がさらされても、溶融金属移送ポンプ６０の注湯管路に必要な機械的性能を維持する構造として優れている。

【0087】

また、この溶融金属移送ポンプ６０は、連結管９とエルボ管７との接続部および連結管７と張り出し部４ｈとの接続部が、当接面の一方が凹のテーパ面を有するとともに他方が凸のテーパ面を有し、これらテーパ面相互が同軸に嵌合可能に構成された第三のテーパ連結構造を有するので、グースネック構造の接液部品の嵌め合い部に熱膨張差により隙間ができた場合でも、テーパ面相互が同軸に嵌合し、相互の部材の軸線の自動調心が可能となるため、溶融金属移送ポンプとして好適である。

【0088】

さらに、この溶融金属移送ポンプ６０は、接液部のうち、摺動部分または溶湯Ｍの流速が早い部分を有する、下部管路ピース４、エルボ管７および連結管９、並びに、弁座４１、１５およびスリーブ４２、５２は、窒化珪素で構成したので、溶融金属に対する耐溶損性が極めて高く、また、耐熱衝撃性および耐摩耗性に優れる。そして、接液部のうち、非摺動部分または流れのほとんどない部分や流速の遅い部分である、下部固定ピース５、上部固定ピース８および挟持用ロッド１１、１２は、耐溶損性鋳物で構成したので、耐久性、定量性およびメンテナンス性に優れる。そのため、例えば７００℃を超える高温の溶融金属に接液部がさらされても、溶融金属移送ポンプに必要な機械的性能を維持しつつ、全ての接液部品を窒化珪素で構成した場合よりも安価に溶融金属移送ポンプを提供する上でより一層好適である。

【0089】

以上説明したように、本実施形態の溶融金属移送ポンプ６０、およびこれを備えるダイカスト鋳造装置によれば、溶湯供給の定量性を確保しつつ、溶融金属を閉回路で圧送することができる。なお、本発明に係る溶融金属移送ポンプおよびこれを備えるダイカスト鋳造装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0090】

１ ピストン
１ａ ピストンヘッド
１ｂ ロッド部
１ｃ テーパ部
１ｔ テーパ面
２ 中間フレーム
２ｆ フランジ
２ｈ 連通穴
２ｔ テーパ面
２ｖ ボルト
３ シリンダ
３ｎ 内周面
３ｔ テーパ面
４ 下部管路ピース
４ａ 吸入路
４ｂ 吐出路
４ｈ 張り出し部
４ｕ 上面
５ 下部固定ピース
５ｈ 張り出し部
７ エルボ管
７ａ 吐出部
７ｔ テーパ面
８ 上部固定ピース
９ 連結管
１０ 連結ロッド
１０ｂ テーパ穴
１０ｓ 先端部
１０ｔ テーパ面
１１ 挟持用ロッド
１２ 挟持用ロッド
１６ ロッド固定ボルト
１７ ロッド固定ボルト
１８ 皿ばね座金
１９ 皿ばね座金
２１ 連結フレーム
２１ｆ フランジ
２１ｕ フランジ
２２ 電動アクチュエータ
２２ｆ フランジ部
２５ 固定ピン（平行ピン）
３０ ポンプ本体部
４０ 吸入用チェック弁
４０ａ 吸入口
４１ 弁座
４２ スリーブ
４３ スプール
５０ 吐出用チェック弁
５０ａ 吐出口
５１ 弁座
５２ スリーブ
５３ スプール
６０ 溶融金属移送ポンプ
７０ 鋳造装置本体
７１ 金型
７２ スリーブ
７３ プランジャ
７３ｂ ロッド
７４ 導入管
８０ ポット
９０ 制御部
Ｍ 溶湯（溶融金属）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】