JP2008213011A - 射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スリーブ内のチップ位置に対応してチップ内を流れる冷却水量及び通水位置を変化させることにより、鋳造品の品質を向上させ、鋳造機の生産性を向上させる射出装置を提供することである。
【解決手段】 鋳造に用いる溶融金属が充填される金型８５と、金型８５に連通し、溶融金属を内部に蓄える筒状のスリーブ９と、スリーブ９内で溶融金属を金型８５に充填させ、金型８５に充填後の溶融金属を冷却する冷却部５３（５０,５４）とを有するチップ３と、スリーブ９内でチップ３を移動させるロッド１４と、チップ３とロッド１４を結合するチップジョイント２と、ロッド１４内からチップジョイント２の内部を通って、チップ３内に延在され、チップ３内の冷却部５３（５０,５４）と連通することによりチップ３を冷却する冷却管８（７,６）とを備える射出装置１において、スリーブ９内におけるチップ３の位置によりチップ３と冷却管８（７,６）の相対位置が変化する射出装置１としたことである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、鋳造機の射出装置に関するものであり、特に、チップに流れる冷却水を制御することによりチップを均一に冷却する射出装置に関するものである。

従来、文献１に示されるようにスリーブ内に供給された溶湯をチップを用いてキャビティに向けて充填する装置において、チップを冷却するための技術が知られている。このチップ冷却装置は、外周がスリーブの内周に摺接しており内部に冷却室が形成されたチップ、後述するロッドに係合されて冷却室に冷却水を通水する給水管、チップの内部で冷却室と連通し、内部に給水管を格納する空間が設けられた中空形状のロッドを有している。そして、チップとロッドが結合しており、チップの一側にロッドが連結している。更に、チップ内とロッド内に各々形成されている内部空間が連通するように係合される。このとき、ロッドの内周壁と給水管の外周壁の間にはクリアランスが形成される構成となる。そして、給水管から通水される冷却水が、チップとロッドの内部を連通している空間を経てチップ内部の冷却室に流れる。このとき冷却室に通水された冷却水は、チップ内部に接触し、チップに加えられた熱を吸収する。その後、熱を吸収した冷却水は、上記クリアランスを通りチップ冷却装置の外部に排出される構成を有する。
実開平３−１８９５３号公報（図１）

このようにスリーブに供給された溶湯を金型のキャビティ及び湯道部に向けて射出するチップは、溶湯の熱により加熱されることから冷却を行っている。このとき、チップ全体から見て冷却されている位置や冷却水量が不均一だった場合には、チップが不均一に膨張しスリーブとチップの摺動抵抗が上昇し、チップ等の寿命低下により生産性が低下するおそれがある。また、摺動抵抗の上昇によりチップの移動速度（以下射出速度という。）が低下する可能性がある。この射出速度が低下すると、溶湯をキャビティに充填する時間が長くなるおそれがある。このように溶湯を充填する速度が低下すると金型に充填中の溶湯温度が所望の温度以下に低下し、キャビティ全体に溶湯が廻らなくなるおそれがある。その他、チップの冷却が不足すると、例えば、チップ本体の温度が高くなりすぎ、キャビティに溶湯を充填後に圧力を加える厚肉の湯道部等（以下ビスケット等という。）の凝固が遅れる。このように凝固が遅れると鋳造サイクルの延長につながり、鋳造品の生産性が低下するおそれがある。しかし、冷却能力が大きすぎると、チップ表面と接触する溶湯の凝固が進み凝固片（以下破断チル層という。）が生成される。この破断チル層は、キャビティに向けて凝固していない溶湯と共に金型内に充填され、充填完了後は、キャビティ及び湯道に点在する。すると、充填後に保圧を加えた場合に、破断チル層が保圧による圧力伝播を阻害し、キャビティ等の所定の部位まで圧力が伝播せず所定の保圧効果を得ることができない。この場合、金型に溶湯を充填中に溶湯がキャビティ中の空気等を巻き込むことにより発生する所謂ガス巣を保圧により潰すことができないおそれがある。また、溶湯の凝固速度の違いから生ずる巣である所謂ヒケ巣への溶湯補充を行うことができずヒケ巣を潰せないおそれがある。このように巣を潰せないと、巣部分を基点とする破壊や洩れ等の発生につながり鋳造品の品質が低下するおそれがある。このことからチップの冷却は、鋳造における重要な要因である。

しかし、文献１に記載のチップ冷却装置では、冷却室の容積が広く、冷却室と上記クリアランスには段差があることから全ての冷却水を効率よく排水できないおそれがある。そして、チップの冷却室内で部分的に冷却水の対流が弱くなり冷却水の入れ替わりが行われない部分が発生するおそれがある。これにより、チップ内の一部において冷却効率が低下し、チップの膨張が不均一となるおそれがある。

この他、文献１に記載のチップ冷却装置は、チップと給水管の相対位置が変わらない為にスリーブ内におけるチップの位置の如何を問わずにチップ内の冷却室にほぼ一定量の冷却水を供給してしまう問題が生じる。例えば、冷却能力を小さく設定したい工程である溶湯をスリーブに供給している工程と、冷却能力を大きく設定したい保圧をビスケット等に加えている工程では、必要な冷却能力が異なる。しかし、文献１記載のチップ冷却装置では、鋳造機の動作工程が異なる場合の冷却水量の制御ができない。つまり、冷却能力を強くする側に調整するのか、冷却能力を弱い側に調整するのか、これらの中間の冷却能力に調整するのか、いずれかに決める必要がある。この場合、調整が不十分であると、例えば、チップの冷却能力過剰により破断チル層が増加したり、逆に、チップの冷却能力不足による保圧時のチップ温度上昇によるビスケット等の凝固時間が延びる等の品質低下及び生産性低下のおそれがある。

そこで、本発明は、スリーブ内のチップ位置に対応してチップ内を流れる冷却水量及び通水位置を変化させることにより、鋳造品の品質を向上させ、鋳造機の生産性を向上させる射出装置を提供することである。

上記課題を解決する為に講じた技術的手段は、請求項１に示すように鋳造に用いる溶融金属が充填される金型と、金型に連通し、溶融金属を内部に蓄える筒状のスリーブと、スリーブ内で溶融金属を金型に充填させ、金型に充填後の溶融金属を冷却する冷却部とを有するチップと、スリーブ内でチップを移動させるロッドと、チップとロッドを結合するチップジョイントと、ロッド内からチップジョイントの内部を通って、チップ内に延在され、チップ内の冷却部と連通することによりチップを冷却する冷却管とを備える射出装置において、スリーブ内におけるチップの位置によりチップと冷却管の相対位置が変化する射出装置としたことである。

このとき、請求項２に示すように、冷却管は、スリーブとチップの摺動抵抗により相対位置が変化するとよい。そして、請求項３に示すように相対位置は、ロッドに係合された冷却管に形成された穴とチップ内の冷却水通路が連通する位置であると良い。

また、請求項４に示すようにチップは、スリーブの内周に摺接する一端が閉じられた筒状のアウターチップと、このアウターチップの内周に当接する筒状のインナーチップとを有し、冷却部は、アウターチップの先端を冷却する先端冷却部と、アウターチップの周面を冷却する周面冷却部との少なくとも一方を備えていると良い。そして、請求項５に示すように先端冷却部はアウターチップの閉じられた端部とインナーチップの先端面とにより形成され、周面冷却部はアウターチップの内周面と前記インナーチップの外周面とにより形成されると良い。更に、請求項７に示すように、インナーチップは、延在方向に冷却水供給管、冷却水排水管および加圧気体管をその延在方向に格納する配管孔と、配管孔と先端冷却部及び周面冷却部の少なくとも一方とに連通する内部通路とを有すると良い。ここで、請求項８に示すように内部通路は、先端冷却部と配管孔を連通する先端通路及び周面冷却部と配管孔を連通する周面通路の少なくとも一方を備えると良い。この他、請求項９に示すように冷却水供給管、冷却水排水管および加圧気体管は、ロッドの内部に配設され、チップジョイントを貫通し、インナーチップの配管孔に延在すると良い。

この他、請求項６に示すように、冷却管は、チップ内に冷却水を供給する冷却水供給管と、冷却水供給管からチップ内に供給された冷却水をチップの外に排出する冷却水排水管と、チップ内に供給された冷却水がチップ内から排水管へと流れることを補助するために、チップ内に加圧気体を噴射する加圧気体管とを有し、冷却水供給管、冷却水排水管および加圧気体管の各々はその延在方向における一側の外周面に冷却管の内部と連通する少なくとも1つの連通穴を有すると良い。そして、請求項１０に示すように、チップジョイントは、ロッド内にロッドの軸方向に移動自在に配設されて、チップ内の冷却部と冷却管の連通穴との相対位置が変化することにより冷却水を通水すると良い。

請求項１に記載の発明によれば、スリーブ内におけるチップと冷却管の相対位置が変化することで、スリーブ内におけるチップの動作位置に対応してチップの冷却水量、冷却位置を制御することができ、品質及び生産性を向上させることができる。このとき、請求項２に記載の発明のように、スリーブとチップの摺動抵抗によりチップの冷却位置を変化させるので、個別の動力源を用いて作動をさせる必要が無く、スリーブ内のチップの通常動作中で冷却位置を変化させることができる。よって、冷却位置を変化させる機構を簡素化でき、装置の故障等の可能性が低減され生産性を向上させることができる。また、簡素な構造なので、低コストで最適なチップの冷却を行うことができる。更に、請求項３に記載のように、チップの冷却位置は、ロッドに係合された冷却管に形成された穴とチップ内の冷却水通路の相対位置により決定することで、射出装置に冷却水通路毎の冷却水供給管やバルブ等の装置が不要となりチップを冷却する為の装置を小型化することができる。よって、チップの冷却装置に起因する故障が発生する可能性を低減させることができる。また、チップを冷却する装置のコストを低減でき、設置スペースも低減することができる。

また、請求項４に記載のように先端冷却部と周面冷却部を設けることにより、溶湯から伝わる熱に対する先端部の冷却と、スリーブから伝わる熱に対する周面部の冷却が可能となる。これによりチップを均一に冷却でき、品質及び生産性を向上させることができる。そして、請求項５に記載のようにアウターチップの内周とインナーチップの外周により冷却水通路を形成することにより冷却水通路を配設できる範囲が広がり、チップの冷却範囲を均一にすることができる。更に、チップ内の冷却水通路を形成する為の製作が一体加工で内部に冷却水通路を製作することに比べ簡易となるので、一体加工に比べチップの製作コストを下げることができる。更に、チップを別体にすることで分解と点検が一体加工品に比べ容易にでき、例えば、冷却水内の不純物が冷却水通路内に堆積したときの点検及び保守が容易となるので早期の故障発見と早期の修理ができる。また、請求項７に記載のように配管孔と先端冷却部及び周面冷却部の少なくとも一方とに連通する内部通路を設けることにより、チップの先端及び周面の少なくとも一方に冷却水を行き渡らせることができ、チップの加熱分布に併せた均一な冷却を行うことができる。この構成とすることにより鋳造品の品質及び生産性を向上することができる。このとき、請求項８に記載のように、内部通路は先端通路及び周面通路の少なくとも一方を備えることにより各配管と冷却通路の相対位置を変化させてチップ内に通水することができ、品質及び生産性を向上させることができる。この他、請求項９に記載のように冷却水供給管、冷却水排水管および加圧気体管を、ロッドの内部からインナーチップ内に格納することにより、チップがスリーブ内にあっても配管がスリーブ等に干渉することなくチップ内の冷却部に冷却水を給排水できる。更に、スリーブ等に干渉することなく加圧気体管も配設でき、加圧気体の補助により効率良くチップ内から冷却水の排出を行うことができる。

この他、請求項６に記載のように、冷却水供給管、冷却水排水管および加圧気体管を備え、各管が少なくとも1個の管の内部と連通する連通穴を外周面に設けることで、各配管の側面方向に冷却水等を通水させることができ、チップ全体を均一に冷却することができる。また、請求項７に記載の内部通路と組合せることによりチップ内の隅部や角部の蓄熱量が多くなる部分にも冷却水を通水させることができ、チップを均一に冷却させることができる。そして、請求項１０のようにチップジョイントがロッド内で所定の距離だけ移動により、チップ内の冷却部と冷却管の連通穴との相対位置が変化するようにしたことで、簡易な機構で冷却水の制御ができる。これにより、チップ冷却に起因する射出装置の故障発生を抑制し、更に均一なチップ冷却を行う射出装置の製作コストを低減できる。

以下に、本発明の実施形態の射出装置について図８を参照して説明する。

図８は、金型８５と本発明の射出装置１を備える鋳造機の部分概略図である。金型８５は、可動型８５ｂと固定型８５ａから構成される。可動型８５ｂは、図８におけるＸ１及びＸ２方向に開閉し、固定型８５ａと当接する。そして、可動型８５ｂと固定型８５ａが当接することにより、金型８５の内部にキャビティ８１とキャビティ８１に連通する湯道８４を形成する構成を有する。そして、この湯道８４にスリーブ９が軸方向に当接し、スリーブ９の内部空間９２が湯道８４に連通する構成を有する。ここで、スリーブ９は図示しない給湯機がスリーブ９の内部９２に溶融金属を供給するための給湯口９１を有している。

そして、射出装置１は、主に、図示しない射出シリンダ、この射出シリンダに一方が格納され他方が射出シリンダから露出している移動自在のロッド１４、このロッド１４と一端が係合するチップ３を備えている。更に、図示しない射出シリンダ内の流体の圧力変動によりロッド１４が図８におけるＸ１及びＸ２方向に移動自在となる構成を有する。そして、チップ３は、スリーブ９の内部に配設され、ロッド１４に連動する構成を有する。ここで、チップ３とロッド１４は略同軸に配設される構成を有する。また、チップ３及びロッド１４とスリーブ９も略同軸に配設される。

このように金型８５と射出装置１は係合しており、図示しない給湯機により給湯口９１から溶融金属をスリーブ９の内部に供給し、チップ３により金型８５に向けて溶融金属を充填する構成を有する。そして、充填された溶融金属により、キャビティ８１で形成される製品部８１ａと湯道８４で形成されるランナー８４ａとスリーブ９の内部で形成される筒状のビスケット８２を有する構成となる。そして、本実施形態では、一回の鋳造において、製品部８１ａ、ランナー８４ａ、ビスケット８２が一体で形成される構成を有する。

図１を参照して本発明の実施形態に係る射出装置１について説明する。本発明の射出装置１は、主に、チップ３を構成する筒状のインナーチップ３ａとアウターチップ３ｂ、チップジョイント２、ロッド１４を構成する第１ロッド１１と第２ロッド１０、加圧気体管６等を有する。

チップ３は、一端が閉じられた先端面３ｃを有する端部と他端が開放された筒状のアウターチップ３ｂとアウターチップ３ｂの内周に係合される筒状のインナーチップ３ａを有する。アウターチップ３ｂは、外周面５とスリーブ９の内周面が略摺接する構成を有する。そして、アウターチップ３ｂの先端面３ｃと軸方向で反対側側の端部から軸方向にインナーチップ３ａが内嵌される構成を有する。

次にインナーチップ３ａについて、図３を参照して説明する。インナーチップ３ａは、外周面３１の軸方向に螺旋状に形成される外周通路５１を有する。この外周通路５１は、インナーチップ３ａがアウターチップ３ｂと軸方向に係合することにより、アウターチップ３ｂの内周と当接して周面冷却部５０を形成する。この外周通路５１は螺旋状の一端がインナーチップ３ａの内部から延在する周面冷却水通路４０と連通する構成を有する。そして、周面冷却水通路４０は、インナーチップ３ａの内部を貫通する冷却水供給管用孔３９と連通している。更に、この外周通路５１の螺旋状の他端は、周面排水通路４３と連通する構成を有する。この周面排水通路４３は、インナーチップ３ａの内部に配設される盲孔状の冷却水排水管用孔３８と連通する構成を有する。この構成とすることにより、冷却水供給管用孔３９と冷却水排水管用孔３８は、外周通路５１を介して連通する構成を有する。ここで、本実施形態では、外周通路５１は、溝数は６溝であるが、溝数は本実施形態に限定されるものではなく、チップ３の大きさ、冷却水量等によって任意に定めるものである。また、外周通路５１の断面形状は、本実施形態では矩形であるが、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、断面形状が半円形等であっても良い。

更に、インナーチップ３ａの先端部の略中央に中冷却通路５３が形成されており、図３の上面視に記したように、中冷却通路５３を挟んで左右対称に半円筒形状の段部５２が形成されている。この他、段部５２の円周方向には、所定の幅で環状の周冷却通路５４が形成されている。ここで、アウターチップ３ｂの内周にインナーチップ３ａを係合させると、この段部５２の端面がアウターチップ３ｂの閉じている端部の内面に当接し、先端冷却部５３（５４）を形成する。そして、チップ３の先端面６の全体が冷却されないので、チップ３の先端が過冷却となることを抑制できる。この構成とすることで、例えば、溶融金属の給湯時や金型８５への充填時にチップ３の表面と接触する溶湯により発生する破断チルの発生を抑制することができる。

また、中冷却通路５３には、ほぼ中央に後述する冷却水供給管８を格納する為の冷却水供給用孔３９が配設されている。そして、中冷却通路５３と周冷却通路５４の交差する位置に後述する気体供給通路３６が配設されている。これにより冷却水供給用孔３９と気体用供給通路３６は中冷却通路５３を介して連通する構成を有する。更に、周冷却通路５４の中心軸上であり、中冷却通路５３と直行する位置には、先端排水通路４１（４２）が配設されている。この先端排水通路４１（４２）は、インナーチップ３ａの内部で冷却水排水管用孔３８と連通する構成を有する。よって、中冷却通路５３に配設された冷却水供給用孔３９と気体供給通路３６は、周冷却通路５４を経て先端排水通路４１（４２）と連通する構成を有する。

この構成とすることで、先端冷却部５３（５４）に通水された冷却水を冷却水排水管用孔３８に向けて排水できる。そして、早期に冷却を止めたい場合に、先端冷却部５３（５４）は、気体供給通路３６と連通しているので、加圧気体の噴射により、冷却水自体の流水だけで排水するよりも効率良く冷却水排水管用孔３８に排水させることができる。そして、チップ３の過冷却による破断チルの発生やスリーブ９内における溶融金属の温度低下等を抑制することができる。ここで、本実施形態では、先端排水通路４１（４２）及び周面排水通路４３は、相対角度が１８０度に配設される構成を有している。また、周面冷却水通路４０及び気体供給通路３６も相対角度が１８０度となるように配設する構成を有する。そして、先端排水通路４１（４２）及び周面排水通路４３と周面冷却水通路４０及び気体供給通路３６も、相対角度が１８０度と成るように配設する構成を有する。更に、スリーブ９と周面冷却水通路４０及び気体供給通路の関係は、スリーブ９の重力方向に周面冷却水通路４０が延在するように配設する。また、スリーブ９の反重力方向に気体供給通路が延在するように配設する構成を有する。

但し、周面冷却水通路４０及び気体供給通路３６の相対角度、先端排水通路４１（４２）及び周面排水通路４３、先端排水通路４１（４２）及び周面排水通路４３と周面冷却水通路４０及び気体供給通路３６が成す各相対角度は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、チップ３の温度分布を考慮して相対角度を変更しても良い。

この他、中冷却通路５３又は周冷却通路５４と軸方向で反対側の端部には、チップジョイント２を内嵌する為の空間４６が配設されている。この空間４６と加圧気体供給孔３７と冷却水排水管用孔３８及び冷却水供給用孔３９は連通している。そして、空間４６にチップジョイント２の一方を内嵌すると後述するチップジョイント２の内部空間５５と加圧気体供給孔３７と冷却水排水管用孔３８及び冷却水供給用孔３９が連通する構成を有する。本実施例では、図示していないがチップジョイント２とインナーチップ３ａは螺子結合されている。しかし、結合方法は本実施形態に限定されるものではなく、例えばボルト結合等であっても良く、チップジョイント２とインナーチップ３ａが結合されていれば良い。

次に、チップジョイント２について図２を参照して説明する。チップジョイント２は、円筒形の小径部２４を有しており、略中央部に小径部２４よりも一段大きい径の大径部２３を有している。そして、小径部２４の一方は、軸方向でインナーチップ３ａの空間４６に内嵌され、大径部２３は、軸方向に後述する第１ロッド１１の内部に配設される構成を有する。このとき、小径部２４のインナーチップ３ａ側の一部外周と大径部２３の外周は、第１ロッド１１の内周と略摺接する構成を有する。そして、チップジョイント２の小径部２４の他方は、第２ロッド１０の段部１０ａに挿入される構成を有する。この構成により、チップジョイント２は、第１ロッド１１の内周面１１ａと第２ロッドの段部１０ａに支持される構成を有する。更に、インナーチップ３ａと第１ロッド１１の間には、空間１５が形成されるようにチップジョイント２を配設する構成を有する。

ここで、アウターチップ３ｂの外周面５にスリーブ９の内周との摺動抵抗が発生するとチップジョイント２は、第１ロッド１１の内部の空間１３、第２ロッド１０の段部１０ａにより形成される空間１３ａを図２におけるＸ１及びＸ２方向に移動する。このときチップジョイント２と内嵌されているチップ３は空間１５をチップジョイント２と連動して移動する構成を有する。

また、チップジョイント２の内部には、加圧気体供給孔３７と冷却水排水管用孔３８及び冷却水供給用孔３９を格納する空間５５を有している。この構成により、加圧気体供給管６と冷却水排水管７及び冷却水供給管８をインナーチップ３ａの内部まで延在させることができる。これにより、チップ３の内部に流れる冷却水量と冷却位置を変化させることができ、鋳造品の品質及び鋳造機の生産性を向上させることができる。

次に、ロッド１４について図１を参照して説明する。ロッド１４は、第１ロッド１１と第１ロッドの開放された一端と軸方向に結合される第２ロッド１０及び第１ロッドの内部に配設される皿バネ１２を有する。本実施形態では、皿バネ１２の設定は、皿バネ１２の反発力がアウターチップ３ｂの外周面５の全周とスリーブ９の内周面が略摺接するときに発生する摺動抵抗より大きく設定している。しかし、皿バネ１２の反発力の設定は本実施形態に限定されるものではなく、例えば、外周面５の半分の面積とスリーブ９の内周面が略摺接することによる摺動抵抗よりも大きい反発力の設定を選んでも良い。また、本実施形態では、６枚の皿バネ１２を使用しているが、皿バネ１２の枚数はこれに限定されるものではなく、使用されるチップ種類、寸法、皿バネ１２の規格等を考慮し定めたものであれば良い。

この他、第１ロッド１１は、端部１６にチップジョイントの小径部２４が移動する図示しない穴部を有している。そして、他端には後述する第２ロッド１０と結合する為の図示しない開口された一端を有している。

ここで、第１ロッド１１の内部には、チップジョイント２が軸方向に移動自在に格納される。このとき、端部１６の図示しない穴部からチップジョイント２の一方の小径部２４が移動自在に配設される構成を有する。また、第１ロッド１１の内周面１１ａは、チップジョイント２の大径部２３の図示しない外周面と略摺接する構成を有する。そして、アウターチップ３ｂの外周面５にスリーブ９との摺動抵抗が発生すると、チップジョイント２の大径部２３が第１ロッド１１の内部の空間１３を図１におけるＸ１及びＸ２方向に自在に移動する構成を有する。

ここで、チップジョイント２の大径部２３の外周面が摺接する第１ロッド１１の内周面１１ａの材質は、本実施形態では、第１ロッドと同種の材料を使用している。しかし、内周面１１ａの材質は、本実施形態に限定されるものではなく、摺動抵抗の小さい別種の部材を配設する構成としても良い。

次に第１ロッド１１は、端部１６の内周面とチップジョイント２の大径部２３の金型８５側に有する端面が当接することによりチップジョイント２の金型８５方向の移動が規制される構成を有する。そして、チップジョイント２の第２ロッド１０の方向への移動規制は、大径部２３の第２ロッド側の端面が皿バネ１２に当接する構成及び第２ロッド１０の空間１３ａとチップジョイント２ａの先端部２ａが当接する構成の少なくとも一方により規制する。このとき、皿バネ１２の大径部２３の第２ロッド側の端面との当接による変形量は、皿バネ１２の変形量が最大のときにチップジョイント２の移動が規制されても良いし、皿バネ１２の変形量が最大となる前にチップジョイント２の移動を規制しても良い。

この構成により、鋳造後に、ビスケット８２をチップ３を用いてスリーブ９から押し出すと、アウターチップ３ｂの外周面５の一部がスリーブ９から露出する。そして、アウターチップ３ｂに加わる摺動抵抗が減少し皿バネ１２の反発力がチップ３に発生する摺動抵抗より大きくなり、チップ３を金型８５の方向に押し出す。すると、チップ３の先端冷却部５３に位置していた冷却水供給管８の外周に配設された連通穴８６がインナーチップ３ａの内部に格納され、先端冷却部５３への冷却水の供給が抑制される。この構成によって、チップ３の先端面３ｃの過冷却を抑制することができる。

また、第２ロッド１０は、第１ロッド１１との結合部に円筒状の段部１０ａを有している。そして、段部１０ａの内部にチップジョイント２の小径部２４の一方が配設される空間１３ａを有している。この空間１３ａにチップジョイント２の小径部２４が配設されることにより、大径部２３の外周面と小径部２４により第１ロッド１１及び第２ロッド１０の内部でチップジョイント２が移動自在に支持される構成を有する。本実施形態では、摺動している面は第２ロッドと同種の材質を用いている。しかし、これに限定されるものではなく、空間１３ａのチップジョイント２が当接する面は、第２ロッド１０と同種の材質でも良いし、摩擦抵抗の小さい摺動部材を配設する構成としても良い。

そして、第２ロッド１０の第１ロッド１１と結合していない側の図示しない端部は、図示しない射出シリンダの内部に格納されており、射出シリンダ内部の流体の移動により、第２ロッドが図１におけるＸ１方向及びＸ２方向に移動自在とする構成を有する。

この他、ロッド１４には冷却水供給管８、冷却水排水管７、加圧気体管６が配設されている。そして、冷却水供給管８、冷却水排水管７、加圧気体管６は、アウターチップ３ａ、チップジョイント２の内部空間５５を経て、インナーチップ３ａの内部に配設された冷却水供給用孔３９、冷却水排水管用孔３８、加圧気体供給孔３７に向けて延在する構成を有する。

ここで、冷却水供給管８、冷却水排水管７、加圧気体管６は、チップ３が接続されているロッド１４と軸方向に反対側の端部にある図示しない接続口によりロッド１４の外部と接続をされる。これにより、本実施形態の射出装置１は、ロッド１４の図示しない接続口から冷却水供給管８、加圧気体管６に対して冷却水、加圧気体が供給され、供給された冷却水及び加圧気体はチップ３の内部を冷却する。そして、チップ３の内部を冷却した冷却水及び加圧気体は、冷却水排水管７を経て、ロッド１４の図示しない接続口からロッド１４の外部に排出される構成を有する。

また、冷却水供給管８、冷却水排水管７、加圧気体管６は、チップ３が図１におけるＸ１及びＸ２方向に移動可能なように冷却水供給用孔３９、冷却水排水管用孔３８、加圧気体管用供給孔３７に所定のクリアランスを持って配設される。冷却水供給管８の外周面の連通穴８６、冷却水排水管７の外周面の連通穴７１（７２，７３）、加圧気体管６の外周面の連通穴６１は、インナーチップ３ａの移動により周面冷却水通路４０、周面排水通路４３、気体用供給通路３６と各々が連通することにより水や気体を通し、連通しないときは水や気体の通過を抑制する構成を有する。この構成によりチップ３の内部の先端冷却部５３（５４）や周面冷却部５０に流れる冷却水量を制御する。これによりチップ３の動作状況に適した冷却水の通水制御が可能となり、チップ３の過冷却や、チップ３の冷却不足を抑制することができる。ここで、冷却水供給管８の外周面の連通穴８６は、冷却水供給管８の中心軸と直交方向に冷却水供給管８を貫通するように配設されている。また、冷却水排水管７の外周面の連通穴７１（７２，７３）も、各々の穴が冷却水排水管７の中心軸と直交方向に冷却水排水管７を貫通するように配設されている。

次に、本実施形態のチップ３等にスリーブ９を配設したときの構成を説明する。図４から図７の上段は、図１におけるチップ３、ロッド１４、チップジョイント２等のスリーブ９内の配置を示す構成図である。図４から図７の下段は、図２におけるチップ３、ロッド１４、チップジョイント２等のスリーブ９内の配置を示す構成図である。

射出装置１が射出待機位置のときの構成について図４を参照して説明する。ここで、射出装置１が射出待機位置のときは、アウターチップ３ｂの外周面５の一部分がスリーブ９に略摺接する構成を有する。ここで、スリーブ９の内周面とアウターチップ３ｂの外周面５は本実施形態に限られず、溶融金属が進入してこないクリアランスを有していても良い。このとき、チップジョイント２は、大径部２３の図示しない一方の端面が、第１ロッド１１のチップ３側にある端部の内面と当接する構成を有する。ここで、チップ３における冷却水の通水は、ロッド１４の図示しない接続口から冷却水が供給される。そして、供給された冷却水は、ロッド１４の内部に配設された冷却水供給管８から冷却水供給管８の外周面の連通穴８６を経て周面冷却水通路４０に流される。更に、冷却水は、チップ３の周面冷却部５０に通水されて冷却水排水通路４３に流される。このとき、冷却水排水管用孔３８に配設された冷却水排水管７の外周面に配設された連通穴のうちロッド１４側に配設された連通穴７３と冷却水排水通路４３が連通する構成を有する。そして、周面冷却部５０を流れた冷却水が冷却水排水管７に流され、ロッド１４の図示しない接続口を経て射出装置１の外部に排出される。この構成とすることによりアウターチップ３ｂの周面が冷却されて、アウターチップ３ｂの先端面３ｃの冷却が抑制される。そして、溶湯をスリーブ９の内部に供給するときに、先端面３ｃの過冷却を抑える事ができ破断チルの発生が抑制されて鋳造品の品質を向上させることができる。

次に、射出装置１が図５における左方向に動作すると、スリーブ９の内周面とアウターチップ３ｂの外周面５の間で発生する摺動抵抗により、チップ３とチップジョイント２がロッド１４側に移動する構成を有する。この摺動抵抗により、チップ３と第１ロッド１１間の空間１５が狭くなる。また、第１ロッド１１の内部では、チップジョイント２の大径部２３が空間１３をチップ３と軸方向で反対側に移動する構成を有する。そして、チップジョイント２の端部２ａは、第２ロッド１０の段部１０ａに形成される空間１３ａに向けて移動する構成を有する。このとき、冷却水供給管８の連通穴８６と周面冷却水通路４０、冷却水排水管７の連通穴７１（７２、７３）と周面排水通路４３、加圧気体管６の連通穴６１と気体用供給通路３６は連通しない。この作動により周面冷却部５０に流れる冷却水量は各穴が連通している場合と比較して少なくなる。そして、冷却水供給管８と冷却水供給管用孔３９のクリアランスを流れる冷却水が先端冷却部５３（５４）に流れ、先端排水通路４１（４２）を経て冷却水排水管７からチップ３の外に排水される。この構成とすることでチップ３の移動時にチップ３の先端面３ｃに所望の冷却を行いつつ、チップ３全体の過冷却を防止することができる。そして、破断チル層の発生や、溶湯温度低下による湯廻り不良等を抑制できる。ここで、本実施形態のように射出装置１の動作中に冷却水を流す作動としても良いし、冷却水を流さない作動としても良く、チップの大きさ、溶融金属の量等によって定めれば良い。

そして、射出装置１は、図６のように溶融金属を金型８５に充填完了させ、溶融金属により製品部８１ａ、ランナー８４ａ、ビスケット８２を形成した後に保圧を加える構成を有する。ここでチップ３は、先端面３ｃをビスケット８２の押圧面８３に当接させ、射出装置１が発生させる力を押圧面８３を通じて、ランナー８４ａ及び製品部８１ａに伝達する構成を有する。このときチップ３のロッド側の端面３０は第１ロッド１１と当接するまで移動し、第１ロッド内の皿バネ１２は、最も圧縮される構成となる。そして、冷却水供給管８の外周面の連通穴８６は、先端冷却部５３（５４）に入る。これにより先端冷却部５３（５４）に冷却水が図６（ａ）における重力方向及び反重力方向に向けて供給される。この先端冷却部５３（５４）に供給された冷却水は、中冷却通路５３から周冷却通路５４へと流れてチップ３の先端面３ｃを冷却する構成となる。そして、周冷却通路５４を流れる冷却水は、先端排水通路４１（４２）を経て冷却水排水管７に流れる。このとき先端排水通路４１（４２）は冷却水排水管７の外周面の連通穴７２と連通する構成とする。本実施形態では、溶融金属の充填完了時には周面冷却部５０への冷却水の通水はしないが、本実施形態に限定するものではなく、チップ３の大きさ、溶融金属の温度等によっては周面冷却部５０に通水する構成としても良い。

ここで、所定の凝固時間を経ると鋳造機は、可動型８５ｂを図８における左方向に移動させる。このとき、溶融金属により形成された製品部８１ａ、ランナー８４ａ、ビスケット８２は可動型８５ｂに付いて固定型８５ａより離型する。また、可動型８５ｂの移動に連動して、チップ３は充填完了位置から更に可動型８５ｂの方向にビスケット８２を所定距離だけ押し出す構成を有する。このとき、チップ３の外周面５とスリーブ９の内周面に発生する摺動抵抗よりも皿バネ１２の反発力を大きくなるように設定することでチップ３は金型８５に向かって前進する構成となる。ここで、チップ３の前進距離は、ビスケット８２の厚さにより定める。そして、チップ３の前進距離に合わせて冷却水排水管７の連通穴７１と周面排水通路４１（４２）、加圧気体管６の連通穴６１と気体用供給通路３６が連通する構成とする。

この構成とすることにより、加圧気体管６から出た加圧気体は、連通穴６１から噴出され、気体用供給通路３６を通り、先端冷却部５３（５４）へ流れる。この加圧気体が、先端冷却部５３（５４）に残存する冷却水を先端排水通路４１（４２）に向けての流れを補助する。そして、先端冷却部５３（５４）の内部で冷却水が滞留することを抑制することができる。これによりチップ３の冷却を均一に行うことができる。また、チップの過冷却を抑制し、次サイクルにおける射出待機位置で発生する破断チルを抑制できる。

そして、チップ３が射出待機位置に戻るときは、前述の図５（ａ）及び図５（ｂ）
におけるチップ３の位置で戻る構成とする。この構成により、チップ３が後退中の過冷却を抑制することができる。但し、チップ３の後退時の位置は、チップ３の大きさや、供給される溶融金属量等々により定めれば良く、本実施形態に限定されるものではない。例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）におけるチップ３の位置又は前述の図６（ａ）及び図６（ｂ）におけるチップ３の位置若しくは図４と図６間の任意の位置でチップ３が戻る構成としても良い。

次に、本実施形態の射出装置１の作動について説明を図９のフローチャートを参照して行う。ここで、本実施形態の射出装置１の作動は図９のフローチャートに限定されるものではない。

射出装置１は、図９のように射出待機工程→射出動作工程→保圧工程→製品取出工程→射出後退工程を１サイクルとする作動をさせる。

図４は、射出待機工程におけるチップ等の作動を記した構成図である。（ステップ１）
図５は、射出動作工程におけるチップ等の作動を記した構成図である。（ステップ２）
図６は保圧工程におけるチップ等の作動を記した構成図である。（ステップ３）
図７は製品取出工程におけるチップ等の動作を記した構成図である（ステップ４）
図４から図７の上段は、図１におけるチップ３、ロッド１４、チップジョイント２等のスリーブ９内の配置を示す構成図である。図４から図７の下段は、Ｃ−Ｃ断面におけるチップ３、ロッド１４、チップジョイント２等のスリーブ９内の配置を示す構成図である。

射出装置１が射出待機位置のときの作動について図４を参照して説明する。射出装置１が射出待機位置のときは、アウターチップ３ｂの外周面５の先端から略半分がスリーブ９の内周に摺接する。このとき、チップジョイント２は、大径部２３のチップ３に対向する図示しない端面が、第１ロッド１１のチップ３側の端部の内面と当接している。また、チップ３における冷却水の通水は、ロッド１４の図示しない接続口からロッド１４の内部に配設された冷却水供給管８から冷却水供給管８の外周面の連通穴８６を経て周面冷却水通路４０に流される作動とする。そして、冷却水は、チップ３の周面冷却部５０に流されて図４（ｂ）のように冷却水排水通路４３に通水される作動とする。このとき、冷却水排水管用孔３８に配設された冷却水排水管７の外周面における連通穴のうちロッド１４方向に配設された連通穴７３と冷却水排水通路４３が連通する作動とする。そして、周面冷却部５０を流れた冷却水が冷却水排水管７に流され、ロッド１４の図示しない接続口を経て射出装置１の外部に排出される作動となる。この作動とすることによりアウターチップ３ｂの周面が冷却されて、アウターチップ３ｂの先端面３ｃの冷却が抑制される。そして、先端面３ｃの過冷却を抑える事ができ破断チルの発生が抑制されて鋳造品の品質を向上させることができる。（ステップ１）
次に、図５のように射出装置１が図５における左方向に動くと、スリーブ９の内周面とアウターチップ３ｂの外周面５の間で発生する摺動抵抗により、チップ３とチップジョイント２がロッド１４側に移動する。すると、第１ロッド１１の内部では、チップジョイント２の大径部２３が空間１３をチップ３と軸方向で反対方向に移動する。そして、チップジョイント２の端部２ａは、第２ロッド１０の段部１０ａに形成される空間１３ａをチップ３と軸方向で反対方向に移動する。

このとき、冷却水供給管８の連通穴８６と周面冷却水通路４０、冷却水排水管７の連通穴７１（７２、７３）と周面排水通路４３、加圧気体管６の連通穴６１と気体用供給通路３６は連通していない。この作動により周面冷却部５０に流れる冷却水量は各穴が連通している場合と比較して少なくなる。そして、冷却水供給管８と冷却水供給管用孔３９のクリアランスから冷却水が先端冷却部５３（５４）に流れ、先端排水通路４１（４２）を経て冷却水排水管７に流れる作動となる。この作動とすることでチップ３の移動時にチップ３の先端面３ｃに所望の冷却を行ないながら、チップ３全体の過冷却を防止することができる。そして、破断チル層の発生や、溶湯温度低下による湯廻り不良等を抑制できる。ここで、射出動作工程においては、本実施形態のように先端冷却部５３（５４）へ冷却水供給管用孔３９のクリアランスを経て通水させることに限定はされない。チップ寸法、溶融金属の量等によって、通水をさせなくとも良い。また、チップ寸法、溶融金属の量等によっては冷却水供給管８の連通穴８６と周面冷却水通路４０、冷却水排水管７の連通穴７１（７２、７３）と周面排水通路４３、加圧気体管６の連通穴６１と気体用供給通路３６は連通させる構成としても良い。（ステップ２）
そして、射出装置１は、図６のように溶融金属を金型８５に充填完了させ、溶融金属により製品部８１ａ、ランナー８４ａ、ビスケット８２を形成した後に保圧を加える作動を行う。ここでチップ３は、先端面３ｃをビスケット８２の押圧面８３に当接させ、射出装置１が発生する力をビスケット８２の押圧面８３を通してランナー８４ａ、製品部８１ａに伝える作動を行う。このときチップ３の端面３０は第１ロッド１１と当接し、第１ロッド内の皿バネ１２は、圧縮される作動となる。そして、冷却水供給管８の外周面の連通穴８６は、先端冷却部５３（５４）に入る。これにより連通穴８６から先端冷却部５３（５４）に冷却水が図６（ａ）における重力方向及び反重力方向に向けて供給される。この先端冷却部５３（５４）に供給された冷却水は、中冷却通路５３から周冷却通路５４へと流れてチップ３の先端面３ｃを冷却する作動となる。そして、周冷却通路５４を流れる冷却水は、先端排水通路４１（４２）を経て冷却水排水管７に流れる。このとき先端排水通路４１（４２）は冷却水排水管７の外周面の連通穴７２と連通する作動とする。また、先端冷却部５３（５４）に供給された冷却水量と排水される冷却水量の関係は、供給された冷却水量は排水される冷却水量よりも多くなる作動を行う。但し、供給される冷却水量と排水される冷却水量の関係は、本実施形態に限定されるものではなく、チップの大きさ、溶融金属の量等との関係で定めれば良い。例えば供給される冷却水量と排水される冷却水量は等しくても良く、供給される冷却水量よりも排水される冷却水量が多い設定でも良い。また、本実施形態では、溶融金属の充填完了時には周面冷却部５０への冷却水の通水はしていないが、本実施形態に限定されるものではなく、チップ３の大きさ、溶融金属の温度等によって周面冷却部５０に通水する作動としても良い。（ステップ３）
ここで、鋳造機は、溶融金属の充填完了後に所定の凝固時間を経ると、可動型８５ｂを図８におけるｘ２方向に移動させる作動を行う。このとき、溶融金属により形成された製品部８１ａ、ランナー８４ａ、ビスケット８２は可動型８５ｂに付いて固定型８５ａから離型する作動をさせる。このとき、可動型８５ｂの移動に連動して、図７のようにチップ３は充填完了位置から更に可動型８５ｂの移動方向にビスケット８２を押し出す作動をさせる。そして、チップ３の外周面５とスリーブ９の内周面に発生する摺動抵抗よりも皿バネ１２の反発力を大きくし、ビスケット８２がスリーブ９から抜けた時に、チップ３は金型８５に向かって前進する作動をさせる。ここで、チップ３の前進距離は、後述する冷却水排水管７の連通穴７１と先端排水通路４１（４２）、加圧気体管６の連通穴６１と気体用供給通路３６の相対位置関係により定める。そして、チップ３が前進することにより冷却水排水管７の連通穴７１と周面排水通路４１（４２）、加圧気体管６の連通穴６１と気体用供給通路３６が連通する作動を行う。この作動により、加圧気体管６から出た加圧気体は、連通穴６１から噴出され、気体用供給通路３６を通り、先端冷却部５３（５４）へ供給される。供給された加圧気体は、先端冷却部５３（５４）に残存する冷却水を先端排水通路４１（４２）に向けて流す。この作動をさせることにより、先端冷却部５３（５４）内部での冷却水の滞留を抑制することができチップ３の冷却を均一に行うことができる。また、チップの過冷却を抑制し、次サイクルにおける射出待機位置で発生する破断チルを抑制できる。（ステップ４）
そして、チップ３が射出後退位置に戻る際には、前述の図５（ａ）及び図５（ｂ）
におけるチップ３、チップジョイント２、ロッド１４、冷却管７（８，９）の位置で戻る作動とする。この作動とすることにより、チップ３の後退途中での過冷却を抑制することができる。但し、チップ３等の後退時の位置は、チップ３等の大きさや、供給される溶融金属量等々が関係する為、本実施形態に限定されるものではない。例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）におけるチップ３、チップジョイント２、ロッド１４、冷却管７（８，９）の位置又は前述の図６（ａ）及び図６（ｂ）におけるチップ３、チップジョイント２、ロッド１４、冷却管７（８，９）の位置若しくは図４と図６間の任意の位置でチップ３、チップジョイント２、ロッド１４、冷却管７（８，９）が戻る作動としても良い。（ステップ５）
以下、射出装置１により溶融金属を金型８５に充填させるごとに、ステップ１からステップ５を繰り返す作動をさせる。

ここで、冷却水及び加圧気体は、各ステップにおいて必要な時に加圧気体管６
冷却水供給管８に流れる作動としても良いし、常時各配管内に流れる作動としても良い。

本発明の実施形態における射出装置の断面組図である。 本発明の実施形態における射出装置を図１のＣ−Ｃ断面方向の断面組図である。 本発明の実施形態における射出装置のインナーチップの部品図である。 本発明の射出装置における射出待機工程における構成図である。 本発明の射出装置における射出動作工程における構成図である。 本発明の射出装置における保圧工程における構成図である。 本発明の射出装置における製品取出工程における構成図である。 本発明の射出装置を備える鋳造機の部分配置図である。 本発明の射出装置のフローチャートである。

符号の説明

１ 射出装置
２ チップジョイント
３ チップ
３ａ インナーチップ（チップ）
３ｂ アウターチップ（チップ）
６ 加圧気体管
７ 冷却水排水管
８ 冷却水供給管
１４ ロッド
３６ 気体供給通路（先端通路）
３７ 加圧気体管用供給孔（配管孔）
３８ 冷却水排水管用孔（配管孔）
３９ 冷却水供給管用孔（配管孔）
４０ 周面冷却水通路（周面通路）
４１ 先端排水通路（先端通路）
４２ 先端排水通路（先端通路）
４３ 冷却水排水通路（周面通路）
６１ 連通穴
７１ 連通穴
７２ 連通穴
７３ 連通穴
５０ 周面冷却部
５３ 中冷却通路（先端冷却部）
５４ 周冷却通路（先端冷却部）
８５ 金型
８５ａ 固定型（金型）
８５ｂ 可動型（金型）

Claims (10)

1. 鋳造に用いる溶融金属が充填される金型と、
   前記金型に連通し、前記溶融金属を内部に蓄える筒状のスリーブと、
   該スリーブ内で前記溶融金属を前記金型に充填させ、前記金型に充填後の前記溶融金属の冷却を行う冷却部を有するチップと、
   前記スリーブ内で前記チップを移動させるロッドと、
   前記チップと前記ロッドを結合するチップジョイントと、
   前記ロッド内から前記チップジョイントの内部を通って、前記チップ内に延在し、前記チップ内の前記冷却部と連通することにより前記チップを冷却する冷却管とを備える射出装置において、
   前記チップの位置に応じて前記チップと前記冷却管の相対位置が変化することを特徴とする射出装置。
2. 前記冷却管は、前記スリーブと前記チップの摺動抵抗により前記相対位置が変化することを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
3. 前記相対位置は、前記冷却管に形成された穴と前記チップ内の冷却水通路が連通する位置であることを特徴とする請求項２に記載の射出装置。
4. 前記チップは、前記スリーブの内周に摺接する一端が閉じられた筒状のアウターチップと、該アウターチップの内周に当接する筒状のインナーチップとを有し、
   前記冷却部は、前記アウターチップの先端を冷却する先端冷却部と、前記アウターチップの周面を冷却する周面冷却部との少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
5. 前記先端冷却部は前記アウターチップの前記閉じられた端部と前記インナーチップの先端面とにより形成され、
   前記周面冷却部は前記アウターチップの内周面と前記インナーチップの外周面とにより形成されることを特徴とする請求項４記載の射出装置。
6. 前記冷却管は、前記チップ内に前記冷却水を供給する冷却水供給管と、
   該冷却水供給管から前記チップ内に供給された前記冷却水を前記チップの外に排出する冷却水排水管と、
   前記チップ内に供給された前記冷却水が前記チップ内から前記冷却水排水管へと流れることを補助するために、前記チップ内に加圧気体を噴射する加圧気体管とを有し、
   前記冷却水供給管、前記冷却水排水管および前記加圧気体管の各々はその延在方向における一側の外周面に前記冷却管の内部と連通する少なくとも1つの連通穴を有することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の射出装置。
7. 前記インナーチップは、延在方向に前記冷却水供給管、前記冷却水排水管および前記加圧気体管をその延在方向に格納する配管孔と、
   該配管孔と前記先端冷却部及び前記周面冷却部の少なくとも一方とに連通する内部通路とを有することを特徴とする請求項５に記載の射出装置。
8. 前記内部通路は、前記先端冷却部と前記配管孔を連通する先端通路及び前記周面冷却部と前記配管孔を連通する周面通路の少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項７に記載の射出装置。
9. 前記前記冷却水供給管、前記冷却水排水管および前記加圧気体管は、前記ロッドの内部に配設され、前記チップジョイントを貫通し、前記インナーチップの前記配管孔に延在することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の射出装置。
10. 前記チップジョイントは、前記ロッド内にロッドの軸方向に移動自在に配設されて、前記チップ内の前記冷却部と前記冷却管の連通穴との相対位置が変化することにより冷却水を通水することを特徴とする請求項６に記載の射出装置。

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