JP2004344976A - 重力送給を用いた垂直射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体金属を射出するための垂直射出装置において、計量チャンバから射出チャンバへ所定量の液体金属を供給する手段を提供する。
【解決手段】計量チャンバと、垂直射出チャンバと、該計量チャンバを射出チャンバに接続する第１の導管、および計量チャンバ内の液体金属高さを調整する液体金属調整装置を備えている。計量チャンバ内の液体金属の高さが射出チャンバ内の液体金属の体積を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属部品の製造方法及び装置に係り、特に、ダイキャスティング法などの、成形型内への液体金属の射出を含む工程により金属部品を製造する方法及び装置に関する。

従来のダイキャスティング装置は、コールドチャンバとホットチャンバとに分類される。コールドチャンバ式ダイキャスティング装置においては、金型板に固定され、金型キャビティ内への入口開口に連結されたスリーブに溶融金属が流し込まれる。溶融金属は、プランジャーにより金型内に射出される。スリーブ内の溶融金属は、プランジャーが空気又はガスを排出するためにゆっくりと前進するのに伴ってスリーブの下端で広がったときに、容易に冷めてしまう。スリーブ内の冷めた溶融金属は、チルドフラクションや半固体又は固体粒子を形成する。チルドフラクションや粒子が成形金型内に射出されると、成形部品の物性が悪化する。

冷めた溶融金属は、溶融金属の粘度を増大させ、金型キャビティ内への充填を困難にする。また、成形部品の表面に欠陥を生じさせる。このことは、特に、凝固における潜熱が小さい（アルミニウムや鉛、亜鉛よりも小さい）マグネシウム合金にとっては深刻な問題である。マグネシウムは、凝固における潜熱が小さいために、より低い温度の物質に接触した場合、急速に凝固する。

ホットスリーブも用いられているが、加熱されたスリーブは、金属の液相線温度ほど熱くはない。なぜなら、スリーブは、金属の固相線温度よりも低い温度となっていなくてはならない成形金型に連結されているからである。成形金型の温度は、十分な凝固速度をもたらすために、溶融金属の固相線温度よりも十分に低くなくてはならない。この凝固速度とは即ち運転サイクルに要する時間を反映するものである。スリーブに注がれる溶融金属は、スリーブ内における冷却に対抗するために、金属の液相線温度よりもかなり高い温度を有している。このことは、加熱にかかるエネルギーコストの点で不利である。

コールドチャンバ装置は、スリーブ内において、プランジャーのヘッドと金型の入口との間に、しばしばビスケットと称される、厚く円い板を鋳物の一部として形成する。金型が開かれ、鋳物が成形金型から取り出された後、ビスケットが鋳物から切り取られ、リサイクルされる。しかしながら、ビスケットは製品よりも大きなものとなることもある。これは、かなりのリサイクルコストがかかる金属の非有益な使用である。

ホットチャンバ式ダイキャスティング装置においては、射出機構が炉の中の溶融金属に浸されている。射出される溶融金属の温度は、その液相線温度よりも高く保たれる。この射出機構は、プランジャーを有する射出シリンダと、グースネックチャンバと、その端部に配置されたノズルとを備えている。溶融金属は、グースネック型の流路を通り、さらにノズルを介して、ビスケットを形成することなく、金型キャビティ内に射出される。これはホットチャンバ式ダイキャスティング装置の利点である。

コールドチャンバ式ダイキャスティング装置よりも優れたホットチャンバ式ダイキャスティング装置の別の利点は、運転サイクルに要する時間である。上述の通り、コールドチャンバ装置では、鋳物は、閉じられた金型同士の間の金型キャビティ内に溶融金属を射出し、鋳物が固化するまで冷却することにより成形される。金型を分離させて成形部品を取り出し、開いた金型に離型剤をスプレーし、再度金型を閉じる。これにより、金型の次の運転サイクル開始の準備が整う。成形金型を閉じたとき、即ち、金型の次の運転サイクル開始の準備が整ったときに、溶融金属が射出スリーブに注ぎ込まれる。この射出スリーブは金型に対し直接に連結されているので、溶融金属が金型の入口開口からこぼれ出すことがない。

一方、ホットチャンバ式ダイキャスティング装置では、射出プランジャーを充填位置まで復帰させることにより、溶融金属をグースネック及び射出シリンダシステム内に充填する。溶融金属は、射出シリンダの開口又は充填ポートを介して供給される。金型内に射出された溶融金属を冷却する間、グースネックチャンバを傾けてノズルを配置する。ノズルグースネックシステム内の溶融金属は、金型を開けたとき、射出スリーブの充填ポートを介して炉内に逆流し、静水レベルに達する傾向がある。溶融金属をグースネック内及び射出シリンダ内に充填するのと、閉じられた金型内に射出された金属を冷却するのとを同時に行うことにより、ホットチャンバ装置の運転サイクルに要する時間は、コールドチャンバ式ダイキャスティング装置に比べて短縮される。

しかしながら、グースネックのノズル部内の溶融金属の凝固と、ノズル及び鋳型の湯口からの溶融金属のしたたり落ちとが、ホットチャンバ式ダイキャスティング装置にとっての問題である。ホットチャンバ式ダイキャスティング装置では、プランジャーを後退させたとき射出機構の内部が真空になることが知られている。しかしながら、炉は大気圧となっているので、炉から溶融金属を供給する射出シリンダの開口又は充填ポートをプランジャーが通過すると、瞬時に真空状態が消失する。それゆえ、鋳物が凝固し、金型同士を分離させたときには、溶融金属が射出シリンダ内に吸い込まれ、グースネックとノズルとが完全に満たされる。

鋳物を冷却する時間のほとんどの間、ノズル内に溶融金属が存在している。ノズル先端部の冷却が適切にコントロールされれば、ノズル先端部内の金属は半固体の状態となることが工業的に知られている。形成された半固体の金属は、金型同士を分離させたときにノズルから溶融金属がしたたり落ちることを防止する栓として機能する。仮に冷却が不十分であると、ノズル先端部内及び鋳型の湯口内の金属は、金型同士を分離させたときにまだ液体であり、したたり落ちが起こる。一方、過度に冷却を施すと、ノズル先端部内の金属が凝固し、鋳型の湯口と一緒に固まって抜けなくなる。鋳物は、金型同士を分離させた後、定置金型内にくっついているだろう。

米国特許３，１２３，８７５号、３，１７２，１７４号、３，２７０，３７８号、３，４７４，８７５号及び３，４９１，８２７号は、プランジャーを後退又はバックストロークさせてグースネック内に真空を作り出し、溶融金属をノズル及び湯口の最先端部から引き戻すことを提案している。これらの特許は、金型同士を分離させ、凝固した鋳物を定置金型の湯口開口部から引き抜いた後まで、作り出された真空が損なわれずに保たれるような機構を、射出シリンダやプランジャーシステムに取り付けることを開示している。

ホットチャンバ式ダイキャスティング装置の問題は、炉内の溶融金属に重い射出機構を浸すことにより起こる。グースネックチャンバや射出シリンダシステムを備えた射出機構を掃除するのは困難である。また、摩耗したプランジャーリングやスリーブを取り替えるのも困難である。摩耗したプランジャーリングやスリーブは、漏洩により射出圧を低下させると共に、金型キャビティに充填する際の射出量にバラつきを生じさせる。射出量のバラつきは、成形部品のバラつきを生じさせる。

ダイキャスティング装置は、射出システムの配置、即ち水平型か垂直型かによっても分類される。水平型ダイキャスティング装置では、成形金型内に水平に溶融金属を射出するために、射出装置は水平に配置されている。垂直型ダイキャスティング装置は、溶融金属を垂直に射出するために、垂直に配置された射出システムを備えている。

従来の垂直型ダイキャスティング装置は、典型的には、垂直に配置されたコールドチャンバ装置であり、前述のコールドチャンバ装置と同様の利点及び不利点を有している。しかしながら、垂直型ダイキャスティング装置の特徴は、溶融金属の入口開口部を垂直射出チャンバの頂部に設けることができるということである。このような配置は、水平に配置された装置には適用しえない。米国特許４，０８８，１７８号及び４，２８７，９３５号において、宇部は、垂直注湯スリーブが基台に回動可能に取り付けられ、かつ溶融金属を受け入れるために直立位置から傾斜する装置を開示している。注湯スリーブに溶融金属を供給する代りに、日産自動車は、米国特許４，３４７，８８９号において、垂直注湯スリーブが下方へ移動し、固体の金属ブロックが挿入される垂直ダイキャスティング装置を開示している。挿入された金属ブロックは、スリーブ内において、高周波誘導コイルにより溶かされる。これらの装置の問題点は、各々の構造の複雑さにある。

本発明の一形態は、計量チャンバ；垂直射出チャンバ；及び該計量チャンバを該射出チャンバに接続する第１の導管からなる、液体金属を射出するための垂直射出装置を含み、計量チャンバ内の液体金属の高さは、射出チャンバ内の金属の体積を決定する。

本発明の別の一形態は、金属を計量チャンバ内で液体状に溶かすこと；垂直射出チャンバ内に開口を露出させるために、垂直射出チャンバ内に射出ロッドを後退させること；液体金属の一部が導管を介して計量チャンバから垂直射出チャンバ内に流れ込むことを許容し、射出チャンバ内における液体金属の前記一部の体積が計量チャンバ内の液体金属の高さにより決定されるようにすること；前記開口を閉鎖すると共に、射出チャンバ内の空気を追い出すために、射出ロッドを前進させること；射出チャンバを定置金型に向かって上昇させること；及びノズルを介して射出チャンバから型内に液体金属の前記一部を射出するために、射出ロッドを前進させることからなる射出成形方法を含む。

本発明のさらに別の一形態は、溶融液供給装置内で金属を液体状に溶融させること；液体金属の第１の部分を、第１の導管を介して計量チャンバへ送ること；垂直射出チャンバ内に開口を露出させるために、垂直チャンバ内に射出ロッドを後退させること；液体金属の第２の部分が第２の導管を介して計量チャンバから垂直射出チャンバ内に流れ込むことを許容し、射出チャンバ内における液体金属の第２の部分の体積が計量チャンバ内の液体金属の高さにより決定されるようにすること；前記開口を閉鎖するために射出ロッドを前進させること；射出チャンバを定置金型に向かって上昇させること；及びノズルを介して射出チャンバから型内に液体金属の第２の部分を射出するために、射出ロッドを前進させることからなる射出成形方法を含む。

本発明の前記及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、添付の請求項、及び以下に簡単に説明する図面に示された実施の形態により明らかとなるであろう。特に説明のない限り、同様の構成要素は同一の符号を有している。

本発明者らは、金属を正確に計量することができる、改良された成形金属部品製造装置を発見した。この装置は計量チャンバを含み、該チャンバ内の溶融金属の高さが射出チャンバ内に入る溶融金属の量を決定する。計量チャンバ内の溶融金属の高さは正確に決定することができるので、計量チャンバ内の溶融金属の量も正確に決定することができる。この結果、従来の射出成形装置よりも優れた計量能力を有する射出装置が得られる。

図１及び図２は本発明の一実施の形態を示している。この実施の形態の射出装置１００は、固体金属供給源１０７から固体金属が供給される計量チャンバ１２０を含んでいる。この固体金属は、インゴット、粒体、粉体、その他いかなる適当な金属源であってもよい。固体金属供給源１０７は、ホッパーや、ワイヤーで吊られたインゴット、コンベアベルト、専門技術者の手作業による固体金属供給、あるいは固体金属を供給するための他のいかなる適当な方法を含んでもよい。好ましくは、計量チャンバ１２０に隣接して、金属を液化させるのに十分な熱を与える少なくとも１個の加熱源１０５が設けられる。

また、本発明の好ましい形態では、計量チャンバ１２０は、センサー１２２と、液体金属調整装置１２１とを含んでいる。本発明のこの一形態では、センサー１２２は、計量チャンバ１２０内の液体金属の高さを検出する。このセンサー１２２は、コンピュータプロセッサやコントロールパネルを扱うオペレータなどのコントロールユニット（図示略）に接続されている。この実施の形態では、計量チャンバ１２０の長さ及び幅は正確に知られている。それゆえ、計量チャンバ１２０内において与えられた高さに相当する金属の体積は簡単に決定される。仮に、計量チャンバ１２０内の液体金属の高さが特定の部品の射出成形に必要な高さを超えている場合には、余分な液体金属を計量チャンバ１２０から流出させるために、液体金属調整装置１２１がコントロールユニットにより、又は手動にて開けられる。

図３ａに示される本発明の一形態においては、液体金属調整装置１２１は、計量チャンバ１２０の側面に所定高さにて設けられたリサイクルポート１６０である。この高さは、計量チャンバ１２０内に鋳造に適した量の金属が残るように決められている。この実施の形態では、センサー１２２を設けることは不要である。好ましくは、リサイクルポート１６０に対し、余分な液体金属をリサイクル容器１６２内に戻すリサイクル導管１６１が取り付けられている。

図３ｂは、本発明の別の態様を示している。この態様では、液体金属調整装置１２１は、計量チャンバ１２０の側面に沿って複数の所定高さに連続して配列された複数のリサイクルポート１６０からなる。この実施の形態では、鋳造に適当な体積の金属が計量チャンバ１２０内に残るのに相当する１個のリサイクルポート１６０を除き、他のすべてのリサイクルポート１６０がキャップやバルブ又は同種の装置１６３で栓をされている。好ましくは、前述の実施の形態の如く、余分な液体金属をリサイクル容器１６２に戻すためにリサイクル導管１６１がリサイクルポート１６０に取り付けられる。

図３ｃは、本発明の別の態様を示している。この態様では、液体金属調整装置１２１は、計量チャンバ１２０の内部に配置されている。この装置１２１は、摺動部材１６４の内部の流路１６６に接続されたリサイクルポート１６０を含んでいる。この摺動部材１６４は、計量チャンバ１２０の側壁に取り付けられた静止部材１６５内に配置されている。計量チャンバ１２０内における所望の液体金属の高さは、摺動部材１６４を上下動させることにより容易に設定でき、これにより、リサイクルポート１６０を上下動させてオーバーフロー即ち余分な液体金属を収集する。好ましくは、前述の実施の形態の如く、余分な液体金属をリサイクル容器１６２に戻すために、調整装置１２１にリサイクル導管１６１が取り付けられる。摺動部材１６４及び静止部材１６５は、いかなる適当な形状であってもよい。例えば、摺動部材は、図３ｃのように、円筒形の静止部材の内面に沿って摺動する円筒であってもよい。或いは、摺動部材１６４は静止部材１６５よりも大径であってもよく、摺動部材１６４が静止部材の外面に沿って摺動してもよい。摺動部材及び静止部材は、円筒形以外の形状、例えば多角形その他の形状であってもよい。さらに、リサイクルポート１６０は、摺動部材１６４の側面よりも上方の部分に配置されてもよい。

計量チャンバ１２０は、導管１２５を介して射出チャンバ１３０に接続されており、該射出チャンバ及び導管は、金属を液状に保つのに十分な熱を与える加熱源及び断熱材（図示略）を備えている。具体的には、導管１２５は、射出チャンバ１３０の側壁の開口１３９に接続されており、射出チャンバは、垂直方向を指向している。射出チャンバ１３０の上端に射出ノズル１４０がある。射出チャンバ１３０の下端には射出ロッド１３７がある。好ましくは、この射出ロッド１３７の前面１３１は実質的に平面である。しかしながら、この射出ロッド１３７の前面１３１の縁部は傾斜していてもよい。

本発明の好ましい形態では、射出装置１００は昇降基台１５９上に設置されている。この昇降基台１５９は、成形キャビティ１５５を有した定置金型１５０に向って射出装置１００全体を上昇させるよう構成されている。または、射出装置１００が静止状態とされ、型１５０が射出装置１００に向って移動するよう構成してもよい。

第１の好ましい方法により射出装置１００を運転する場合、固体金属が計量チャンバ１２０内に供給される。固体金属は、液体になるまで計量チャンバ１２０内に保持される。本発明の実施の形態では、計量チャンバ１２０内の液体金属の高さは、射出チャンバ１３０に流れ込む金属の量を決定する。仮に、計量チャンバ１２０内の液体金属の量が不十分であることをセンサー１２２が検出した場合には、さらに固体金属が加えられる。しかしながら、仮に、計量チャンバ１２０が余分な液体金属が収容していることをセンサー１２２が検出した場合には、液体金属調整装置１２１が手動又はコントロールユニットにより自動的に開かれ、余分な液体金属を計量チャンバ１２０から流出させる。

計量チャンバ１２０内に適正量の液体金属が存在していると決定された場合、射出チャンバ１３０内に開口１３９を露出させるために、射出チャンバ１３０内の射出ロッド１３７を上方位置から下方位置へ後退させる。これにより、導管１２５内の金属の射出チャンバ１３０への流入が許容される。液体金属は、重力のみの作用により射出チャンバ１３０内に流入する。これは、計量チャンバ１２０内における金属の高さが射出チャンバ１３０内の開口１３９よりも高い位置にあるためである（図１におけるΔＹ）。それゆえ、計量チャンバ１２０は、２つのチャンバ１２０，１３０が導管１２５及び開口１３９を介して接続された後、計量チャンバ１２０内における所望の金属充填レベルが射出チャンバ１３０内における充填レベルと同一高さとなるような高さにて、射出チャンバ１３０の側方に配置される。

射出チャンバ１３０が満たされている場合、即ち、射出チャンバ１３０内に、射出に際し所望される量の液体金属が存在している場合、射出チャンバ１３０内の開口１３９を閉鎖すると共に、射出チャンバ１３０内のすべての気体を追い出すために、射出ロッド１３７をゆっくりと前進させる。そして、本発明の好ましい形態では、射出装置１００全体を、射出ノズル１４０が型１５０に接するまで、型１５０に向って上昇させる。

射出ロッド１３７は、型１５０内に液体金属を押し込みながら、上記第１の速度よりも速い第２の速度にて上方へ進む。本発明の好ましい形態では、型１５０は、射出ノズル１４０に対面する大きな開口１５２と、ゲート１５８に連なる小さな開口１５６とを有した略漏斗形の逆さ湯口１５４を備えている（図２）。射出装置１００は、鋳物とゲート１５８とが凝固するまで上方位置にとどまる。その後、射出ロッド１３７がある距離だけすばやく引き下げられる。湯口１５４及びノズル先端部１４０に残っていたすべての溶融ないし半固体金属は射出チャンバ１３０内に吸い戻される。この運転方法においては、射出ノズル１４０内に固体の栓は形成されず、サイクル全体を通じて、ノズル内の金属は液体状のままである。

最後に、射出装置１００が下げられる。これと同時に、型１５０が開けられ、鋳物が取り出される。さらに、型１５０を構成するダイ同士には、次の鋳造のために、離型剤が塗付される。

図４及び図５は本発明の別の実施の形態を示す。この実施の形態の射出装置２００は、固体金属供給源２０７から固体金属が供給される溶融炉２１０を含んでいる。この固体金属は、インゴット、粒体、粉体、その他いかなる適当な金属源であってもよい。固体金属供給源２０７は、ホッパーや、ワイヤーで吊られたインゴット、コンベアベルト、専門技術者の手作業による固体金属供給、あるいは固体金属を供給するための他のいかなる適当な方法を含んでもよい。溶融炉２１０は、金属を液化させるのに十分な熱を与える加熱源２０５を含んでいる。さらに、ポンプ２０８が溶融炉２１０内に設置されている。このポンプ２０８は、導管を介して金属を圧送することが可能なプランジャーポンプや他のいかなる適当なタイプのポンプであってもよい。

計量チャンバ２２０が溶融炉２１０とは別体に、好ましくは、しかし必ずしもそうでなくてもよいが、該溶融炉２１０の上方に設置されている。金属を液体に保つのに十分な熱を与えるための加熱源が設けられた第１の導管２１５が、溶融炉２１０と計量チャンバ２２０とを接続している。具体的には、第１の導管２１５の一端が溶融炉２１０内のポンプ２０８に接続されている。他端は、計量チャンバ２２０の上部に接続されている。少なくとも１個の加熱源２３５が計量チャンバ２２０に隣接して設置されており、金属を液体状に保っている。

また、本発明の好ましい形態では、計量チャンバ２２０は、センサー２２２と、液体金属調整装置２２１とを含んでいる。本発明のこの一形態では、センサー２２２は、計量チャンバ２２０内の液体金属の高さを検出する。このセンサー２２２は、コンピュータプロセッサやコントロールパネルを扱うオペレータなどのコントロールユニット（図示略）に接続されている。この実施の形態では、計量チャンバ２２０の長さ及び幅は正確に知られている。それゆえ、計量チャンバ２２０内において与えられた高さに相当する金属の体積は簡単に決定される。仮に、計量チャンバ２２０内の液体金属の高さが特定の部品の射出成形に必要な高さを超えている場合には、余分な液体金属を計量チャンバ２２０から流出させるために、液体金属調整装置２２１がコントロールユニットにより、又は手動にて開けられる。液体金属の高さを計測する以外に、本発明の別の一形態は、溶融炉２１０から計量チャンバ２２０への金属の流量を計測するセンサー２２２を用いている。

前述の実施の形態のように、調整装置２２１は、１個のリサイクルポート１６０、連続して配列された複数個のリサイクルポート１６０又は摺動部材１６４に設けられたリサイクルポートを含んでもよい（図３ａ〜図３ｃ参照）。好ましくは、リサイクルポート１６０は、計量チャンバ２２０から排出された余分な液体金属のリサイクルを容易にするために、リサイクル導管１６１でリサイクル容器１６２又は溶融炉２１０に接続される。

第２の導管２２５は、射出チャンバ２３０の側壁に設けられた開口２３９に連なっており、該射出チャンバは垂直方向を指向している。第２の導管２２５と射出チャンバ２２０とは、金属を液状に保つのに十分な熱を与える加熱源（図示略）を備えている。射出チャンバ２３０の上端に射出ノズル２４０がある。射出チャンバ２３０の下端には射出ロッド２３７がある。好ましくは、この射出ロッド２３７の前面２３１は実質的に平面である。しかしながら、この射出ロッド２３７の前面２３１の縁部は傾斜していてもよい。

本発明の好ましい形態では、射出装置２００は昇降基台２５９上に設置されている。この昇降基台２５９は、成形キャビティ２５５を有した定置金型２５０に向って射出装置２００全体を上昇させるよう構成されている。或いは、射出装置２００が静止状態とされ、型２５０が射出装置２００に向って移動するよう構成してもよい。

第２の好ましい方法により射出装置２００を運転する場合、固体金属が固体金属供給源２０７から溶融炉２１０内に供給される。固体金属は、液体になるまで加熱源２０５により加熱される。その後、液体金属の第１の部分が、ポンプ２０８により、第１の導管２１５を介して溶融チャンバ２１０から計量チャンバ２２０に圧送される。

本発明のこの実施の形態では、計量チャンバ２２０内における液体金属の高さが射出チャンバ２３０に流入する金属の量を決定する。仮に、計量チャンバ２２０内の液体金属の量が不十分であることをセンサー２２２が検出した場合には、計量チャンバ２２０にさらに液体金属が圧送される。しかしながら、仮に、計量チャンバ２２０が余分な液体金属を収容していることをセンサー２２２が検出した場合には、液体金属調整装置２２１が開かれ、余分な液体金属を計量チャンバ２２０から流出させる。好ましくは、計量チャンバ２２０内に所望量の液体金属を与えるために、ポンプ２０８とセンサー２２２とが、ポンプの運転を制御する共通のコントローラに接続される。このポンプの運転は、コンピュータにより自動的に、及び／又はオペレータがコントロールパネルを使って制御してもよい。

異なる実施の形態では、センサー２２２が計量チャンバ２２０に設けられていない。むしろ、ポンプ２０８が計量チャンバ２２０に正確な量の液体金属を与えるよう運転される。

計量チャンバ２２０内に適正量の液体金属が存在していると決定された場合（一般的には第１の部分と同じであるが、第１の部分が調整を要する場合には変更してもよい第２の部分）、射出チャンバ２３０内に開口２３９を露出させるために、射出チャンバ２３０内の射出ロッド２３７を上方位置から下方位置へ退動させる。これにより、第２の導管２２５内の金属の射出チャンバ２３０への流入が許容される。液体金属は、重力のみの作用により射出チャンバ２３０内に流入する。これは、計量チャンバ２２０内における金属の高さが射出チャンバ２３０内の開口２３９よりも高い位置にあるためである（図４におけるΔＹ）。それゆえ、計量チャンバ２２０は、２つのチャンバ２２０，２３０が導管２２５及び開口２３９を介して接続された後、計量チャンバ２２０内における所望の金属充填レベルが射出チャンバ２３０内における充填レベルと同一高さとなるような高さにて、射出チャンバ２３０の側方に配置される。

射出チャンバ２３０が満たされている場合、即ち、射出チャンバ２３０内に、射出に際し所望される量の液体金属が存在している場合、射出チャンバ２３０内の開口２３９を閉鎖すると共に、射出チャンバ２３０内のすべての気体を追い出すために、射出ロッド２３７をゆっくりと前進させる。そして、本発明の好ましい形態では、射出装置２００全体を、射出ノズル２４０が型２５０に接するまで、型２５０に向って上昇させる。

射出ロッド２３７は、型２５０内に液体金属を押し込みながら前進する。本発明の好ましい形態では、型２５０は、射出ノズル２４０に対面する大きな開口２５２と、ゲート２５８に連なる小さな開口２５６とを有した略漏斗形の逆さ湯口２５４を備えている（図５）。射出装置２００は、鋳物とゲート２５８とが凝固するまで上方位置にとどまる。その後、射出ロッド２３７が引き下げられる。湯口２５４及びノズル先端部２４０に残っていたすべての溶融ないし半固体金属は射出チャンバ２３０内に吸い戻される。この運転方法においては、射出ノズル２４０内に固体の栓は形成されず、サイクル全体を通じて、ノズル内の金属は液体状のままである。

最後に、射出装置２００が下げられる。これと同時に、型２５０が開けられ、鋳物が取り出される。さらに、型２５０を構成するダイ同士には、次の鋳造のために、離型剤が塗付される。射出装置１００，２００は、好ましくは、マグネシウム又はマグネシウム合金を射出する。しかしながら、この装置１００，２００は、その他の金属、例えばアルミニウム、亜鉛、鉛合金など、或いはセラミック等の強化材料を含む非鉄材料等の射出に用いられてもよい。

本発明に関する上記の記述は、例示及び説明のために開示されたものである。これは、本発明を余すことなく示すもの、又は開示された精密な形状に本発明を限定するものではなく、さらに、上記の教示に照らして修正・変更は可能であり、本発明の実施に基づいて修正・変更がなされてもよい。図及び説明は、本発明の原理及びその実際の適用を説明するために選ばれたものである。本発明の範囲は添付の請求項及びそれに相当するものにより定められることを意図する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るマルチチャンバ型垂直射出装置の概略図である。 図２は、図１のマルチチャンバ型垂直射出装置の一部の詳細図である。 図３ａ〜ｃは、本発明の実施の形態に係る液体金属調整装置を示す図であり、（ａ）１個のリサイクルポート、（ｂ）連続的に配列されたリサイクルポート及び（ｃ）往復調整装置をそれぞれ示している。 図４は本発明の別の実施の形態に係るマルチチャンバ垂直射出装置の概略図である。 図５は、図４のマルチチャンバ垂直射出装置の一部の詳細図である。

Claims (32)

1. 計量チャンバと、
   垂直射出チャンバと、
   該計量チャンバを該射出チャンバに接続する第１の導管と
   からなり、
   該計量チャンバ内の液体金属の高さが該射出チャンバ内の金属の体積を決定することを特徴とする、液体金属を射出するための垂直射出装置。
2. 請求項１において、さらに、計量チャンバに固体金属を供給する固体金属供給源を備えたことを特徴とする垂直射出装置。
3. 請求項２において、該固体金属供給源は、ホッパー、ワイヤーで吊られたインゴット、コンベアベルト、又は手作業により供給される固体金属を含んでいることを特徴とする垂直射出装置。
4. 請求項１において、さらに、計量チャンバに隣接する少なくとも１個の加熱装置を備えたことを特徴とする垂直射出装置。
5. 請求項１において、さらに、計量チャンバ内に液体金属調整装置を備えたことを特徴とする垂直射出装置。
6. 請求項５において、該調整装置は少なくとも１個のリサイクルポートを備えたことを特徴とする垂直射出装置。
7. 請求項６において、さらに、少なくとも１個の前記リサイクルポートを有する摺動部材を備えたことを特徴とする垂直射出装置。
8. 請求項５において、さらに、一端が少なくとも１個の前記リサイクルポートに対し流体流通可能に接続され、他端がリサイクル容器に流体流通可能に接続されたリサイクル導管を備えたことを特徴とする垂直射出装置。
9. 請求項５において、さらに、計量チャンバ内の金属の量を決定するために、該計量チャンバ内に設置されたレベルセンサを備えたことを特徴とする垂直射出装置。
10. 請求項２において、さらに、射出チャンバ内に射出ロッドを備え、該射出ロッドは、該射出ロッドが上方位置にあるときには前記第１の導管から射出チャンバ内への供給孔を覆い、下方位置にあるときには該供給孔を露出させるよう構成されており、これにより、該供給孔が露出したときに、計量チャンバ内の液体金属の高さが射出チャンバ内の金属の体積を決定するようになることを特徴とする垂直射出装置。
11. 請求項１０において、さらに、射出チャンバと計量チャンバとを定置金型に向って上昇させるよう構成された基台を備えたことを特徴とする垂直射出装置。
12. 請求項１１において、さらに、射出チャンバの上部に射出ノズルを備えたことを特徴とする垂直射出装置。
13. 請求項１において、さらに、溶融液供給装置と、第２の導管とを備え、該第２の導管は、該溶融液供給装置を計量チャンバに接続していることを特徴とする垂直射出装置。
14. 請求項１３において、さらに、該溶融液供給装置に隣接する少なくとも１個の加熱装置を備えたことを特徴とする垂直射出装置。
15. 請求項１３において、該溶融液供給装置は、計量チャンバよりも低い高さに設置されていることを特徴とする垂直射出装置。
16. 請求項１３において、さらに、前記第２の導管に取り付けられており、溶融液供給装置から計量チャンバへ液体金属を圧送するよう構成されたポンプを備えたことを特徴とする垂直射出装置。
17. 金属を計量チャンバ内で液体状に溶かすこと；
    垂直射出チャンバ内に開口を露出させるために、垂直射出チャンバ内に射出ロッドを後退させること；
    液体金属の一部が計量チャンバから導管を経由し前記開口を介して垂直射出チャンバ内に流れ込むことを許容し、射出チャンバ内における液体金属の前記一部の体積が計量チャンバ内の液体金属の高さにより決定されるようにすること；
    前記開口を閉鎖するために、射出ロッドを前進させること；
    射出チャンバを定置金型に向かって上昇させること；及び
    ノズルを介して射出チャンバから型内に液体金属の前記一部を射出するために、射出ロッドを前進させること
    からなる射出成形方法。
18. 請求項１７において、計量チャンバ内の液体金属と、射出チャンバ内の前記開口との間の初期高さの差により、金属の前記一部が計量チャンバから射出チャンバ内へ重力の作用のみによって流れ込むことを特徴とする射出成形方法。
19. 請求項１７において、さらに、計量チャンバ内における液体金属の高さを検知することを含む射出成形方法。
20. 請求項１９において、さらに、センサーが計量チャンバ内に余分な液体金属を検知した場合には調整装置を開くことを含む射出成形方法。
21. 請求項２０において、さらに、該余分な液体金属をリサイクル容器に収集することを含む射出成形方法。
22. 請求項１７において、液体金属の一部が計量チャンバから導管を経由し前記開口を介して垂直射出チャンバ内に流れ込むことを許容する工程の後、射出チャンバ内の液体金属の高さが計量チャンバ内の液体金属の高さと同じになることを特徴とする射出成形方法。
23. 請求項１７において、さらに、射出チャンバ内の空気を追い出すために、射出ロッドを、金属を射出するときよりもゆっくりと前進させることを含む射出成形方法。
24. 請求項１７において、射出ロッドを後退させる工程は、金型の湯口又は射出ノズルから射出チャンバ内へ溶融又は半固体金属を吸い戻し；射出チャンバを上昇させる工程は、射出チャンバを計量チャンバと一緒に上昇させることを含む射出成形方法。
25. 請求項１７において、金属はＭｇを含むことを特徴とする射出成形方法。
26. 溶融液供給装置内で金属を液体状に溶融させること；
    液体金属の第１の部分を、第１の導管を介して計量チャンバへ送ること；
    垂直射出チャンバ内に開口を露出させるために、垂直射出チャンバ内に射出ロッドを後退させること；
    液体金属の第２の部分が計量チャンバから第２の導管を経由し前記開口を介して垂直射出チャンバ内に流れ込むことを許容し、射出チャンバ内における液体金属の第２の部分の体積が計量チャンバ内の液体金属の高さにより決定されるようにすること；
    前記開口を閉鎖するために射出ロッドを前進させること；
    射出チャンバを定置金型に向かって上昇させること；及び
    ノズルを介して射出チャンバから型内に液体金属の第２の部分を射出するために、射出ロッドを前進させること
    からなる射出成形方法。
27. 請求項２６において、計量チャンバ内の液体金属と、射出チャンバ内の前記開口との間の初期高さの差により、金属の前記一部が計量チャンバから射出チャンバ内へ重力の作用のみによって流れ込むことを特徴とする射出成形方法。
28. 請求項２６において、溶融液供給装置は計量チャンバの下方に設置されており、液体金属は、該溶融液供給装置から計量チャンバへポンプによって圧送されることを特徴とする射出成形方法。
29. 請求項２８において、該ポンプはギヤポンプであることを特徴とする射出成形方法。
30. 請求項２８において、さらに、計量チャンバ内における液体金属の高さを検知すること、及び、センサーが計量チャンバ内に余分な液体金属を検知した場合には調整装置を開くことを含む射出成形方法。
31. 請求項２６において、液体金属の前記第２の部分は、液体金属の前記第１の部分と同じであることを特徴とする射出成形方法。
32. 請求項２６において、前記開口が露出したとき、射出チャンバ内の液体金属の高さが計量チャンバ内の液体金属の高さと同じになることを特徴とする射出成形方法。

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