JP6820185B2 - 金属材料の溶解供給装置およびそれを用いた減圧鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属材料の溶解供給装置およびそれを用いた減圧鋳造装置の技術に関し、より詳細には、射出スリーブに開口される給湯口に配設され、金属材料を溶解させた溶湯を射出スリーブ内に供給する金属材料の溶解供給装置およびそれを用いた減圧鋳造装置。

従来、溶解炉に保持した溶湯を射出スリーブ内に供給し、射出スリーブ内に挿通されたプランジャを作動させることで、金型のキャビティに溶湯を射出充填する鋳造法（ダイカスト法）が公知である。また、近年では、通常のダイカスト法では空気や酸化物等のガスを巻き込みやすいという問題があることから、湯廻り不良の改善やガスの巻き込みによる鋳巣を低減するための技術として、キャビティ内を減圧してダイカストする鋳造法（真空ダイカスト法）も提案されているところである。

従来の鋳造装置としては、例えば、特許文献１に開示されるように、金型と、金型のキャビティに溶湯を射出充填する射出スリーブと、溶解炉に保持した溶湯を射出スリーブの給湯口を介して射出スリーブ内に供給する溶解供給装置等とを具備してなり、溶湯管を介して金型及び射出スリーブ等からなるダイカストマシンが溶解炉と一体接続され、溶解炉から電磁ポンプにて溶湯が汲み上げられて、溶湯管を介して射出スリーブ内に溶湯を供給する構成が提案されている。かかる構成では、溶解供給装置においてダイカストマシンと溶解炉とを溶湯管にて一体接続させることで、溶湯が大気に触れることにより溶湯温度が低下したり、また酸化皮膜や溶解ガス等が発生したりするのを防止するものである。

しかしながら、上述した溶解供給装置の構成では、大型の溶解炉内に保持する溶湯の表面積が広く熱拡散量が多いことから熱効率が悪く、その結果、電気やガスエネルギーの使用量が多くなってランニングコストが増大するといった問題があった。特に、休日や夜間等の装置停止時においても溶湯を保持していることが多く、そのため溶解炉の破損等に起因する湯漏れを防止する必要があり、溶解供給装置の装置構成が複雑化し、設備コストが増大するといった問題があった。また、溶解炉からの溶湯の汲み上げ時に一回の鋳造に必要な量を電磁ポンプの時間制御で計量するため、射出スリーブへの給湯精度に劣るという問題もあった。

他方、従来の溶解供給装置として、例えば、特許文献２に開示されるように、鋳造ごとに一回の鋳造に必要な量の金属材料を溶解して、一回の鋳造に必要な量の溶湯のみを供給するようにした構成も提案されている。確かに、かかる構成によれば、溶解炉内に保持する溶湯の量が少なくて済み、大型の溶解炉を用いた溶解供給装置に比べて熱効率を改善し、また装置を簡易に構成できるものであるが、給湯の際に溶解炉を傾動させて溶湯を射出スリーブに供給するものであったため、上述したように温度低下や酸化膜・溶解ガスの発生による溶湯品質の低下を十分に防ぐことはできない。

特開２０１３−２０８６４６号公報 特開２０１１−１４３４４４号公報

そこで、本発明では、金属材料の溶解供給装置およびそれを用いた減圧鋳造装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、簡易な構成で高品質の溶湯を精度よく供給できる金属材料の溶解供給装置およびそれを用いた減圧鋳造装置を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、射出スリーブに開口される給湯口に配設され、金属材料を溶解させた溶湯を射出スリーブ内に供給する金属材料の溶解供給装置において、前記射出スリーブの側面に固設されるハウジングと、前記ハウジングに収容され、下端部に開口された注湯口が前記給湯口と連結され、高耐熱性の絶縁性素材よりなる内側坩堝部材と、高耐熱性の導電性素材よりなり前記内側坩堝部材の周面を覆うようにして配置される外側坩堝部材とが設けられる金属溶解用坩堝と、前記金属溶解用坩堝に金属材料を供給する金属材料供給部と、前記金属材料供給部にて前記金属溶解用坩堝に供給された金属材料を誘導加熱により溶解する加熱溶解部と、前記ハウジングに上下動可能に配設され、一端にて前記金属溶解用坩堝の注湯口を閉止する開閉ロッドが設けられる注湯口開閉部と、を有してなり、前記注湯口開閉部の開閉ロッドを上動させて前記金属溶解用坩堝の注湯口を開口することで、ダイカストマシンにて一回の鋳造に必要な量の溶湯を供給するものである。

請求項２においては、前記金属溶解用坩堝は、前記注湯口に前記開閉ロッドの一端と嵌合可能な筒状受部材が配設されるものである。

請求項３においては、前記注湯口開閉部は、前記ハウジングの上方位置にシリンダロッドを下方に向けて配設される開閉シリンダが設けられ、前記開閉ロッドが前記開閉シリンダと接続されて前記金属溶解用坩堝の中心線上に配設されるものである。

請求項４においては、前記金属材料供給部は、前記ハウジングに配設され前記ハウジングの内部空間と連通される供給ダクトと、前記供給ダクトに連設され金属材料を収容して計量排出する計量装置とが設けられ、前記ハウジング内の高温ガスが前記供給ダクト及び計量装置の内部に移送可能とされるものである。

請求項５においては、前記請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の溶解供給装置を用いてなるものである。

本発明の効果として、簡易な構成で高品質の溶湯を精度よく供給することができる。

本発明の一実施例に係る減圧鋳造装置の全体的な構成を示した概略断面図である。 金属材料の溶解供給装置の概略断面図である。 金属溶解用坩堝の注湯口の拡大断面図である。 供給動作後の金属材料の溶解供給装置の概略断面図である。 金属材料の溶解供給装置の動作を示した図である。 金属材料の溶解供給方法を示したフローチャートである。 別実施例の金属材料の溶解供給装置の概略断面図である。 別実施例の金属材料の溶解供給装置の概略断面図である。

次に、発明を実施するための形態を説明する。

まず、本実施例の減圧鋳造装置１の全体構成について、以下に概説する。
図１に示すように、本実施例の減圧鋳造装置１は、ダイカストマシン２の金型２０のキャビティ２１内を減圧するとともに、溶解供給装置３にて溶解した金属材料１０（溶湯１１）をダイカストマシン２に供給し、減圧下のキャビティ２１内に溶湯１１を射出して製品を鋳造する真空ダイカスト用の鋳造装置として構成されている。

金属材料１０としては、アルミニウム合金又は亜鉛合金の他に、マグネシウム合金、銅又はそれらの合金、鉄系合金など任意の金属が選択される。金属材料１０の形状は特に限定されず、主に粒状、ペレット状若しくはインゴット状に成形されたもの、又は形状や大きさの異なる異形片や鉄屑等を用いることができる。

ダイカストマシン２は、金型２０と、金型２０のキャビティ２１に溶湯を射出充填する射出スリーブ２２と、金型２０のキャビティ２１内を減圧する減圧装置２３等とが設けられている。金型２０は、固定型２０ａと可動型２０ｂと有してなり、これら両型２０ａ・２０ｂによってダイカスト製品を成形するためのキャビティ２１が区画形成されている。

射出スリーブ２２は、一端開口がキャビティ２１に連絡され、外周上面側に後述する溶解供給装置３より溶湯１１が供給される給湯口２４が開口されている。また、射出スリーブ２２の内部にはプランジャ２５が摺動自在に挿通されており、プランジャ２５が油圧シリンダ装置等の図示せぬ駆動装置に連結されている。溶湯１１は、射出スリーブ２２内にて金型２０とプランジャ２５に挟まれた部分に一時的に蓄えられる（図４等参照）。

減圧装置２３は、金型２０のキャビティ２１内の空気を排出して減圧するための装置であり、キャビティ２１に減圧バルブ２６が連通され、減圧バルブ２６が真空タンク２７を介して真空ポンプ２８に接続されている。減圧装置２３では、減圧バルブ２６を開けて真空ポンプ２８を作動させることで、キャビティ２１内の空気が減圧バルブ２６及び真空タンク２７を介して機外に排出される。

次に、溶解供給装置３の構成について、以下に詳述する。
図２乃至図４に示すように、本実施例の溶解供給装置３は、射出スリーブ２２に開口される給湯口２４に配設され、金属材料１０を溶解させた溶湯１１を射出スリーブ２２内に供給する装置であり、具体的には、射出スリーブ２２の側面に固設されるハウジング４と、ハウジング４に収容され、下端部に開口された注湯口５２が給湯口２４と連設される金属溶解用坩堝５と、金属溶解用坩堝５に金属材料１０を供給する金属材料供給装置６と、金属材料供給装置６にて金属溶解用坩堝５に供給された金属材料１０を誘導加熱により溶解する加熱溶解装置７と、ハウジング４に上下動可能に配設され、一端にて金属溶解用坩堝５の注湯口５２を閉止する開閉ロッド８０が設けられる注湯口開閉装置８等と、を有してなり、注湯口開閉装置８の開閉ロッド８０を上動させて金属溶解用坩堝５の注湯口５２を開口することで、ダイカストマシンにて一回の鋳造に必要な量の溶湯１１を供給するように構成されている。

ハウジング４は、壁部材４０及び蓋部材４１によって内部に外部空間と遮断された閉空間４２が形成されるように構成されており、壁部材４０及び閉空間４２内に金属溶解用坩堝５及び加熱溶解装置７が配設されるとともに、蓋部材４１及び閉空間４２内に金属材料供給装置６及び注湯口開閉装置８が配設されている。なお、壁部材４０及び蓋部材４１は、金属材料１０よりも高融点の高耐熱性の材料より成形され、本実施例では、後述するように壁部材４０に加熱溶解装置７の誘導加熱コイル７０が内設されることから、セメント材より成形されている。

壁部材４０は、後述する金属溶解用坩堝５の形状に合わせて断面すり鉢状に形成され、下端部には金属溶解用坩堝５の注湯口５２及び射出スリーブ２２の給湯口２４と連結される連通口４３が開口されている。ハウジング４は、壁部材４０が固定枠型４４にて射出スリーブ２２の上側面に気密状に固設され、連通口４３を介して上述した金属溶解用坩堝５の注湯口５２及び射出スリーブ２２の給湯口２４が鉛直上に位置するように配置される。

ハウジング４には、金属溶解用坩堝５に保持した溶湯１１にアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置３０が配設されている。ガス供給装置３０は、ガス供給源としてのボンベ３１と、図示せぬバルブ等を介してタンク３１に接続されるパージ用ノズル３２等とが設けられている。パージ用ノズル３２は、蓋部材４１を介して閉空間４２内に延出され、金属溶解用坩堝５が保持した溶湯１１に浸漬されることで、溶湯１１内に不活性ガスをパージ可能とされている。このように不活性ガス供給装置３０にて溶湯１１中に不活性ガスをパージ可能とすることで、溶湯１１中に沈殿した水素ガスを取り除いて溶湯１１を健全な状態に保つことができるとともに、溶湯１１の表面に新たに酸化皮膜が発生するのを防止することができる

その他、本実施例のハウジング４には、湯面検出手段としての湯面検出センサ３３が配設されている。湯面検出センサ３３は、先端に電極や熱電対等が設けられ、図示せぬ制御装置にて電気信号として溶湯１１の湯面の高さを検出できるものとして構成されており、蓋部材４１を介して閉空間４２内に延出されている。

金属溶解用坩堝５は、高耐熱性の素材よりなる断面すり鉢状の内側坩堝部材５０と、同じく高耐熱性の素材よりなり内側坩堝部材５０の周面を覆うようにして配置される断面すり鉢状の外側坩堝部材５１とが設けられた二重坩堝構造として形成され、金属材料供給装置６にて供給された金属材料１０が内側坩堝部材５０に収容されるとともに、後述する加熱溶解装置７にて溶解された溶湯１１が内側坩堝部材５０に保持される。金属溶解用坩堝５は、セラミックスなどの絶縁性素材や銅又は黒鉛などの導電性素材などにより成形することができ、本実施例では、内側坩堝部材５０は、主にアルミナやシリカなどを主成分とした絶縁性素材として、耐熱性及高融点金属に対する耐食性に優れた素材より好ましく形成され、他方、外側坩堝部材５１は、主に黒鉛やカーボンなどの導電性素材として、導電性を有しかつ熱伝導率が高い素材より好ましく成形される。

金属溶解用坩堝５（内側坩堝部材５０及び外側坩堝部材５１）の下端部には、開口断面が円形の注湯口５２が開口されており、上述したハウジング４（の壁部材４０）の連通口４３を介して射出スリーブ２２の給湯口２４に連結されている。本実施例の金属溶解用坩堝５は、注湯口５２に後述する開閉ロッド８０の一端（閉止部８０ａ）と嵌合可能な筒状受部材５３が配設されおり、筒状受部材５３が金属溶解用坩堝５の注湯口５２からハウジング４（の壁部材４０）の連通口４３に至るようにして嵌設されている。

筒状受部材５３は、セラミックスなどの絶縁性素材や銅又は黒鉛などの導電性素材などにより断面略円形の筒状体として成形され、内周面に螺旋状（雌螺子状）の凹溝５３ａが刻設されている（図３参照）。このように凹溝５３ａが刻設されることで、金属溶解用坩堝５（の内側坩堝部材５０）に保持された溶湯１１が筒状受部材５３内を通って注湯口５２から連通口４３を介して落下供給される際に（図４等参照）、筒状受部材５３に刻設された凹溝５３ａに沿って溶湯１１が旋回されて、求心的な渦流により筒状受部材５３からの供給速度を加速させることができる。

金属溶解用坩堝５は、外側坩堝部材５１の外周が断熱材４５にて囲繞されており、ハウジング４の閉空間４２内に収容された状態で、断熱材４５にてハウジング４の壁部材４０と外側坩堝部材５１との間隙が充填されている。このように断熱材４５が配設されることで、金属溶解用坩堝５と壁部材４０との間の熱伝導を遮断し、金属溶解用坩堝５の熱による後述する誘導加熱コイル７０の過熱を防止することができる。

金属溶解用坩堝５は、少なくともダイカストマシン２にて一回の鋳造に必要な量の溶湯１１よりも多い溶湯１１を保持可能な容量に形成され、具体的には、予め保持される所定量の溶湯１１と、ダイカストマシン２にて一回の鋳造に必要な量の溶湯１１とを合わせて保持可能な容量に形成されている。本実施例の金属溶解用坩堝５では、予め所定量の溶湯１１が保持されるとともに、溶湯１１を保持した状態で金属材料供給装置６より金属材料１０が供給される（図５等参照）。なお、溶湯１１の保持量は、用いられる金属材料１０の種類や量、又はダイカストマシン２に供給される溶湯１１の量などによって変更される。

金属材料供給装置６は、金属溶解用坩堝５に金属材料１０を供給するための装置であって、具体的には、ハウジング４の蓋部材４１に配設された供給ダクト６０と、供給ダクト６０に連設され、金属材料１０を収容して計量排出する計量装置６１等とが設けられており、金属溶解用坩堝５へ供給する金属材料１０の供給量を任意に調整することができるように構成されている。

供給ダクト６０は、断面矩形の管状に形成されており、ハウジング４の蓋部材４１を貫通して閉空間４２内へと延出され、開口端には計量装置６１より排出された金属材料１０を金属溶解用坩堝５へと供給する開口端部６０ａが形成されている。供給ダクト６０は、開口端部６０ａが金属溶解用坩堝５の上方に位置するように配設されている。

計量装置６１は、収容保持した金属材料１０から、所定量の金属材料１０を計量排出可能な計量機として構成されている。計量装置６１より計量排出される金属材料１０の供給量は、ダイカストマシン２にて一回の鋳造に必要な量の溶湯１１に相当する量の金属材料１０が金属溶解用坩堝５に供給されるように設定される。ただし、金属材料１０の供給量は、金属材料１０の種類やダイカストマシン２に供給される溶湯１１の量などによって変更して調整可能である。

金属材料供給装置６は、供給ダクト６０の内部空間とハウジング４の閉空間４２とが連通されており、ハウジング４内の高温ガス（不活性ガス供給装置３０にて供給される不活性ガスを含む）が供給ダクト６０の開口端部６０ａを介して供給ダクト６０及び計量装置６１の内部に移送可能に構成されている。このように金属材料供給装置６の供給ダクト６０とハウジング４の閉空間４２とを連通させることで、溶湯１１を介して高温となった不活性ガスの排熱を利用して計量装置６１に保持される金属材料１０を溶解しない程度の温度に予備加熱しておくことができる。

加熱溶解装置７は、誘導加熱コイル７０と、誘導加熱コイル７０に接続された高周波電源７１等とが設けられている。誘導加熱コイル７０は、ハウジング４の壁部材４０内に埋設され、金属溶解用坩堝５（内側坩堝部材５０及び外側坩堝部材５１）の外周に沿うように螺旋状に延設されている。誘導加熱コイル７０は、内部中空の管材より形成され、内部中空に冷却水が供給されるとともに、外周面にはセラミックス等の絶縁性素材が被覆されている。

加熱溶解装置７にて金属溶解用坩堝５に保持された金属材料１０を溶解させる際には、高周波電源７１から交流の高周波電流を誘導加熱コイル７０に供給して、誘導加熱コイル７０に交番磁束を発生させる。この交番磁束は金属材料１０及び外側坩堝部材５１にうず電流を誘起させるため、発生したうず電流による抵抗発熱と誘導加熱コイル７０からの交番磁束によるヒステリシス損から生じる発熱によって、金属材料１０が加熱されとともに、外側坩堝部材５１が加熱される。このようにして金属材料１０及び外側坩堝部材５１が加熱されることで、金属材料１０が直接及び間接に溶解される。

加熱溶解装置７は、金属溶解用坩堝５に保持された金属材料１０を溶解させるだけでなく、金属溶解用坩堝５に保持された溶湯１１の温度制御が可能なように構成されている。加熱溶解装置７による加熱制御方法としては、例えば、ハウジング４内に設けられた図示せぬ温度センサにて検出される金属溶解用坩堝５内の溶湯１１の温度が所定温度となるように高周波電源７１から出力される電流周波数が制御されることで、誘導加熱コイル７０による加熱状態が制御される。特に、本実施例では、金属溶解用坩堝５に溶湯１１が常時保持されるため、加熱溶解装置７にて溶湯１１が所望の設定温度となるように温度制御される。

注湯口開閉装置８は、一端にて金属溶解用坩堝５の注湯口５２を閉止する開閉ロッド８０と、開閉ロッド８０を上下動させる開閉シリンダ８１等とが設けられており、開閉シリンダ８１にて開閉ロッド８０を上動させることで金属溶解用坩堝５の注湯口５２を開口して、ダイカストマシン２にて一回の鋳造に必要な量の溶湯１１を供給するように構成されている（図３参照）。

開閉ロッド８０は、金属溶解用坩堝５の中心線上に配設され、一端に注油口５２の閉止部８０ａが形成されるとともに、他端がハウジング４の蓋部材４１を貫通して開閉シリンダ８１に接続されている。閉止部８０ａは、注油口５２に配設された筒状受部材５３の口径と略同一に形成され、筒状受部材５３に閉止部８０ａが挿入・嵌合されることで、注油口５２が閉止される。開閉シリンダ８１は、接続部材８２を介してハウジング４の上方位置にシリンダロッド８３を下方に向けて配設されており、上下方向に伸縮自在のシリンダロッド８３に開閉ロッド８０の他端が接続されている。

注湯口開閉装置８の動作について説明すると、まず、開閉シリンダ８１が作動され、シリンダロッド８１ａが下方に伸張されて開閉ロッド８０が下動されることで、筒状受部材５３（注湯口５２）に閉止部８０ａが嵌合されて注油口５２が閉止される。かかる状態で、金属材料供給装置６にて金属溶解用坩堝５に金属材料１０が供給され、加熱溶解装置７にて金属材料１０が誘導加熱により溶解されて、金属溶解用坩堝５に溶湯１１が保持される（図２及び図５参照）。

一方、シリンダロッド８１ａが上方に伸縮されて開閉ロッド８０が上動されることで、筒状受部材５３（注湯口５２）から閉止部８０ａが係脱されて注油口５２が開口される。かかる状態で、金属溶解用坩堝５に保持された溶湯１１が注湯口５２から給湯口２４を介して射出シリンダ２２内へと供給される（図４及び図５参照）。このとき注湯口開閉装置８では、金属溶解用坩堝５に溶湯１１を残存させつつ、ダイカストマシン２にて一回の鋳造に必要な量の溶湯１１が供給される。

注湯口開閉装置８における溶湯１１の供給量（残存量）は、図示せぬアクチュエータ等により開閉シリンダ８１におけるシリンダロッド８１ａの往復作動を駆動制御することで注油口５２から排出される溶湯１１の量（又は金属溶解用坩堝５に残存される溶湯１１の量）が調整される。なお、溶湯１１の残存量は、用いられる金属材料１０の種類や量、又はダイカストマシン２に供給される溶湯１１の量などによって変更される。

次に、図５及び図６を参照しながら、本実施例の溶解供給装置３を用いた金属材料１０の溶解供給方法について、以下に説明する。なお、本実施例では、金属材料１０を溶解して射出スリーブ２２に溶湯１１を供給するまでのサイクル（以下、溶解供給サイクルという）について説明する。

ここで、金属溶解用坩堝５に予め保持される溶湯を保持用溶湯１１ａといい、ダイカストマシン２にて一回の鋳造に必要な量の溶湯を供給用溶湯１１ｂといい、保持用溶湯１１ａと供給用溶湯１１ｂとを合わせた溶湯を全溶湯１１ｃという（図５参照）。

まず、金属材料供給工程Ｓ１００では、金属材料供給装置６にて金属材料１１が金属溶解用坩堝５に供給される。このとき、注湯口開閉装置８では、開閉シリンダ８１が作動されて開閉ロッド８０が下動されることで、注湯口５２（筒状受部材５３）が閉止され、金属溶解用坩堝５には予め保持用溶湯１１ａが保持されている（図５（ａ）参照）。なお、金属溶解用坩堝５に保持された保持用溶湯１１ａは、加熱溶解装置７にて加熱されて所定温度に調整され（予備加熱）、不活性ガス供給装置３０にてパージ用ノズル３２から保持用溶湯１１ａ内に不活性ガスがパージされている。

そして、金属材料供給装置６にて、ハウジング４内の高温ガスにて予備加熱されて計量装置６１に保持された金属材料１０の内、ダイカストマシン２にて一回の鋳造に必要な量の溶湯１１に相当する量の金属材料１０が計量排出され、供給ダクト６０の開口端部６０ａより排出されて、金属溶解用坩堝５の内側坩堝部材５０に収容される（図５（ｂ）参照）。

溶解工程Ｓ１１０では、加熱溶解装置７にて、高周波電源７１が制御されることで誘導加熱コイル７０により加熱状態が変更されて、金属材料１０の溶解温度にまで加熱さて金属溶解用坩堝５に供給された金属材料１０が溶解される。このようにして、金属溶解用坩堝５には、保持用溶湯１１ａとダイカストマシン２にて一回の鋳造に必要な量の供給用溶湯１１ｂとを合わせた全溶湯１１ｃが保持される（図５（ｃ）参照）。

溶湯供給工程Ｓ１２０では、注湯口開閉装置８にて開閉シリンダ８１が作動されて開閉ロッド８０が上動されることで、注湯口５２（筒状受部材５３）が開口され、金属溶解用坩堝５に保持された全溶湯１１ｃの中から、保持用溶湯１１ａと同じ量の溶湯を残存させつつ、ダイカストマシン２にて一回の鋳造に必要な量の溶湯すなわち供給用溶湯１１ｂが注湯口５２から給湯口２４を介して射出スリーブ２２へと供給される（図５（ｄ）参照）。射出スリーブ２２への注湯が完了すると、注湯口開閉装置８の開閉ロッド８０が再び下動されて、注湯口５２（筒状受部材５３）が閉止される。

本実施例の溶解供給装置３では、上述した溶解供給サイクルが連続して繰り返し行われることで、ダイカストマシン２にて一回の鋳造に必要な量の溶湯１１が射出スリーブ２２に連続して供給される。なお、ダイカストマシン２では、減圧装置２３にて金型２０のキャビティ２１内が減圧された状態で、溶解供給装置３にて溶湯１１が供給され、射出スリーブ２２への注湯が完了した後に、プランジャ２５が作動されてキャビティ２１に溶湯１１が射出充填される。

以上のように、本実施例の金属材料１０の溶解供給装置３は、射出スリーブ２２に開口される給湯口２４に配設され、金属材料１０を溶解させた溶湯１１を射出スリーブ２２内に供給する金属材料１０の溶解供給装置３において、射出スリーブ２２の側面に固設されるハウジング４と、ハウジング４に収容され、下端部に開口された注湯口５２が給湯口２４と連結される金属溶解用坩堝５と、金属溶解用坩堝５に金属材料１０を供給する金属材料供給装置６と、金属材料供給装置６にて金属溶解用坩堝５に供給された金属材料１０を誘導加熱により溶解する加熱溶解装置７と、ハウジング４に上下動可能に配設され、一端にて金属溶解用坩堝５の注湯口５２を閉止する開閉ロッド８０が設けられる注湯口開閉装置８と、を有してなり、注湯口開閉装置８の開閉ロッド８０を上動させて金属溶解用坩堝５の注湯口５２を開口することで、ダイカストマシン２にて一回の鋳造に必要な量の溶湯１１を供給するため、簡易な構成で高品質の溶湯１１を精度よく供給することができるのである。

すなわち、本実施例の溶解供給装置３は、ダイカストマシン２の射出スリーブ２２に固定された状態で溶解供給サイクルを行うものであるため、金属溶解用坩堝５内に保持する溶湯１１の量が少なくて済み、大型の溶解炉を用いた従来の構成に比べて熱効率を改善し、装置を簡易に構成できることができる。また、金属溶解用坩堝５の注湯口５２が射出スリーブ２２の給湯口２４と連結されるため、給湯の際に溶湯１１が大気に触れることにより溶湯温度が低下したり、酸化皮膜や溶解ガス等が発生したりすることによる品質の低下を防いで高品質の溶湯１１を供給できるとともに、開閉ロッド８０を上動させて注湯口５２を開口するだけで溶湯１１を供給できるため、例えば、電磁ポンプを用いた汲み上げ式の給湯方法と比べても高精度で給湯することができる。

特に、本実施例の金属溶解用坩堝５は、注湯口５２に開閉ロッド８０の一端と嵌合可能な筒状受部材５３が配設されるため、筒状受部材５３と開閉ロッド８０の一端とが嵌合することで注湯口５２からの溶湯１１の漏出を効果的に防止できるとともに、注湯口５２を保護して装置寿命を改善することができる。

また、本実施例の金属溶解用坩堝５は、高耐熱性の絶縁性素材よりなる内側坩堝部材５０と、高耐熱性の導電性素材よりなり内側坩堝部材５０の周面を覆うようにして配置される外側坩堝部材５１とが設けられるため、金属材料１０の内側坩堝部材５０に収容された金属材料１０を、加熱溶解装置７にて直接溶解するとともに、外側坩堝部材５１の発熱に伴って高温となった内側坩堝部材５０を介して間接溶解することができるため、金属材料１０を効率よく溶解させることができる

また、本実施例の注湯口開閉装置８は、ハウジング４の上方位置にシリンダロッド８３を下方に向けて配設される開閉シリンダ８１が設けられ、開閉ロッド８０の他端が開閉シリンダ８１と接続されて金属溶解用坩堝５の中心線上に配設されるため、簡易な構成で開閉ロッド８０を精度よく上下動させることができる。

また、本実施例の金属材料供給装置６０は、ハウジング４に配設されハウジング４の閉空間４２と連通される供給ダクト６０と、供給ダクト６０に連設され金属材料１０を収容して計量排出する計量装置６１とが設けられ、ハウジング４内の高温ガスが供給ダクト６０及び計量装置６１の内部に移送可能とされるため、溶湯１１を介して高温となった不活性ガスの排熱を利用して計量装置６１に保持される金属材料１０を予備加熱することで、金属溶解用坩堝５での金属材料１０の溶解時間を短縮でき、溶解供給サイクルの短縮化を図ることができる。

以上、本実施例の鋳造装置１及び溶解供給装置３の構成としては、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

すなわち、上述した実施例の溶解供給装置３は、金属溶解用坩堝５が内側坩堝部材５０及び外側坩堝部材５１からなる二重坩堝構造として構成されるが（図２参照）、かかる金属溶解用坩堝５の形状や構成はこれに限定されず、例えば、図７に示すように、金属溶解用坩堝５が一つの坩堝部材５４により構成されてもよい。かかる場合には、坩堝部材５４は、主に黒鉛やカーボンなどの導電性素材として、導電性を有しかつ熱伝導率が高い素材より好ましく成形される。

また、上述した実施例の溶解供給装置３は、金属溶解用坩堝５の注湯口５２に開閉ロッド８０の一端（閉止部８０ａ）と嵌合可能な筒状受部材５３が別体として配設されるが（図２、図７参照）、かかる筒状受部材５３の配置構成はこれに限定されず、例えば、図８に示すように坩堝部材５４と同一素材により一体に形成されてもよく、または上述した内側坩堝部材５０や外側坩堝部材５１のいずれかと同一素材により一体に形成されてもよい。さらに、筒状受部材５３としては、内周面に螺旋状（雌螺子状）の凹溝５３ａが刻設されているが（図３参照）、かかる筒状受部材の形状はこれに限定されず、凹溝５３ａを設けないか、若しくは筒状受部材５３からの溶湯１１の供給速度が加速されるために好適な形状に形成されてもよい。

また、上述した実施例の溶解供給装置３は、ハウジング４に金属溶解用坩堝５に保持した溶湯１１に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置３０を構成するパージ用ノズル３２が別途設けられているが（図２参照）、かかる不活性ガス供給装置３０の構成としてはこれに限定されず、例えば、パージ用ノズル３２を設ける代わりに開閉ロッド８０がボンベ３１に接続されて、開閉ロッド８０から溶湯１１内に不活性ガスがパージ可能となるように構成されてもよい。

また、上述した実施例の溶解供給装置３は、注湯口開閉装置８の開閉ロッド８０が開閉シリンダ８１にて上下動可能に配設されるが、かかる開閉ロッド８０の動作についてはこれに限定されず、例えば、開閉ロッド８０が上動される際にさらに軸周りに回転されるように構成されてもよい。かかる構成とすることで、金属溶解用坩堝５に保持された溶湯１１が筒状受部材５３内を通って落下供給される際に旋回されて、求心的な渦流により供給速度を加速させることができる。

１ 減圧鋳造装置
２ ダイカストマシン
３ 溶解供給装置
４ ハウジング
５ 金属溶解用坩堝
６ 金属材料供給装置（金属材料供供給部）
７ 加熱溶解装置（加熱溶解部）
８ 注湯口開閉装置（注湯口開閉部）
１０ 金属材料
１１ 溶湯
２２ 射出スリーブ
２４ 給湯口
４０ 壁部材
４１ 蓋部材
４２ 閉空間
４３ 連通口
４４ 固定枠型
４５ 断熱材
５０ 内側坩堝部材
５１ 外側坩堝部材
５２ 注湯口
５３ 筒状受部材
６０ 供給ダクト
６０ａ 開口端部
６１ 計量装置
７０ 誘導加熱コイル
７１ 高周波電源
８０ 開閉ロッド
８０ａ 閉止部
８１ 開閉シリンダ
８２ 接続部材

Claims (5)

1. 射出スリーブに開口される給湯口に配設され、金属材料を溶解させた溶湯を射出スリーブ内に供給する金属材料の溶解供給装置において、
   前記射出スリーブの側面に固設されるハウジングと、
   前記ハウジングに収容され、下端部に開口された注湯口が前記給湯口と連結され、高耐熱性の絶縁性素材よりなる内側坩堝部材と、高耐熱性の導電性素材よりなり前記内側坩堝部材の周面を覆うようにして配置される外側坩堝部材とが設けられる金属溶解用坩堝と、
   前記金属溶解用坩堝に金属材料を供給する金属材料供給部と、
   前記金属材料供給部にて前記金属溶解用坩堝に供給された金属材料を誘導加熱により溶解する加熱溶解部と、
   前記ハウジングに上下動可能に配設され、一端にて前記金属溶解用坩堝の注湯口を閉止する開閉ロッドが設けられる注湯口開閉部と、を有してなり、
   前記注湯口開閉部の開閉ロッドを上動させて前記金属溶解用坩堝の注湯口を開口することで、ダイカストマシンにて一回の鋳造に必要な量の溶湯を供給することを特徴とする金属材料の溶解供給装置。
2. 前記金属溶解用坩堝は、前記注湯口に前記開閉ロッドの一端と嵌合可能な筒状受部材が配設される請求項１に記載の金属材料の溶解供給装置。
3. 前記注湯口開閉部は、前記ハウジングの上方位置にシリンダロッドを下方に向けて配設される開閉シリンダが設けられ、前記開閉ロッドが前記開閉シリンダと接続されて前記金属溶解用坩堝の中心線上に配設される請求項１又は請求項２に記載の金属材料の溶解供給装置。
4. 前記金属材料供給部は、前記ハウジングに配設され前記ハウジングの内部空間と連通される供給ダクトと、前記供給ダクトに連設され金属材料を収容して計量排出する計量装置とが設けられ、前記ハウジング内の高温ガスが前記供給ダクト及び計量装置の内部に移送可能とされる請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の金属材料の溶解供給装置。
5. 前記請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の溶解供給装置を用いてなる減圧鋳造装置。

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