JP4307806B2 - ホットチャンバー加圧鋳造機械の駆動方法とホットチャンバー加圧鋳造機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属溶湯が各射出ごとに、往復移動可能な鋳造ピストンによって、金属溶湯内へ潜入している鋳造容器から、ノズルボディとノズル尖端へ通じる登り通路を通して型内まで移送されて、そこで圧力を加えられるホットチャンバー加圧鋳造機械の駆動方法に関する。
本発明は、また、この種の方法を実施するためのホットチャンバー加圧鋳造機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属加圧鋳造部品は、技術のすべての分野において使用される範囲が常に広がっており、その場合にそれぞれできる限り高い製品品質が重要となる。そのために、圧入プロセスを制御するために距離に依存する信号、あるいは圧入圧力に依存する信号を使用することが知られており（ＤＥ−ＰＳ２９２２９１４）、その信号から鋳造ピストンのそれぞれの位置とそれに伴って型の充填度を推定することができる。
【０００３】
ＷＯ９５／３３５８８からは、さらに、ノズルの終端領域内、従ってノズル尖端の直前に、上方からノズル内へ突出する金属センサを設けて、それよって鋳込む場合の金属溶湯の先端の位置に関する正確な実際の値を得て、それに基づいて、その後、型充填と圧入圧力推移についてのそれに応じた制御信号を導き出すことも、知られている。この手段は、極めてわずかな切換え時間を有する高ダイナミックな連続弁の使用と共に、肉薄の鋳物におけるより良い製品を得るために用いられる。
【０００４】
しかし、すべての場合に、金属溶湯を鋳込む前に、型内に存在している空気と、登り通路とノズルボディ内に存在する空気をできる限り完全に逃がして、それによって加圧鋳造片の内部の鋳巣の発生をできる限り防止するようにしなければならない。
【０００５】
既知のように、すべてのホットチャンバー加圧鋳造機械は、各射出後に鋳造ピストンは再びその初期位置へ戻されるように作動し、その初期位置において炉内で温度調節された金属溶湯と鋳造シリンダとの間の接続開口部が解放されて、それによって鋳造プロセスの際に、一旦空にされたシリンダが再び充填される。
【０００６】
鋳造ピストンがこのように復帰移動する場合に、登り通路とノズルボディ内に、ある程度の負圧が発生する。一方、ノズルボディは、ノズル尖端と型の方向へやや上昇しているので、加圧鋳造プロセス後にそこに残存している金属溶湯が、再び鋳造容器内の金属溶湯の液面によって規定される高さまで流れ戻る。
【０００７】
従って、登り通路とノズルボディには、各鋳造前に空気が充填され、型充填プロセスの際に金属溶湯の先端から前へ押し出される、この空気も型を通して逃げられるようにしなければならない。その結果、型充填プロセスは、型の金属溶湯充填のためにそれ自体可能な高い速度で行うことは、もはやできなくなる。
【０００８】
さらに、金属溶湯の移送プロセスと、従って鋳造ピストンの送り運動は、先行する鋳造後にまず工作物を取り出すために開放された型が再び閉鎖された場合に初めて行うことができる。その結果、各射出間のサイクル時間は、特に最初の充填相において極めて微小な速度で移動される鋳造ピストンによって、延長される。さらに、それにもかかわらず、全部の空気を型に向いた側の換気通路を通して逃がすことはできないので、鋳物部品内に鋳造巣が発生する可能性がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、より確実に、型と鋳造システムから、空気を排出可能な、ホットチャンバー加圧鋳造機械の駆動方法とそれに従って形成された加圧鋳造機械を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、冒頭で挙げた種類の本発明に基づく方法においては、各射出後に型が開放される時に鋳造ピストンは、金属溶湯の鋳造容器の鋳造シリンダ内への供給部を解放する後退位置から、登り通路とノズルボディが金属溶湯で充填される前進位置へ移動され、その後型が閉鎖されて、その後に初めて金属溶湯が型内へ圧入される。
【００１１】
この方法により、元来工作物を取り出すために型が開放される期間を、新しい射出のための金属溶湯の移送プロセスの一部のために利用することができる。その際、同時に、登り通路内とノズルボディ内にある空気が鋳造システムから押し出されるように配慮されており、空気はまだ型が開放されているので、逃げるのに困難がない。
【００１２】
従って、その後の型の閉鎖後に、本来の加圧鋳造プロセスを導入することができ、その場合には、単に型内にまだ残っている空気を、金属溶湯への圧力が増大されて、圧入プロセスが完全に実施される前に、適当な排気通路を通して型から押し出せば済む。
【００１３】
いずれにしても、従来技術においては登り通路とノズルボディから、従って鋳造システム自体から、各射出時に押し出さなければならない空気量を、簡単に、特にもともと鋳造部品を取り出すために各射出の間に設けなければならない期間内に、逃がすことができる。
【００１４】
本発明の一態様においては、金属溶湯のノズルボディへの到着が検出され、型閉鎖プロセスが導入されて、型が閉鎖されてしまうまで、鋳造ピストンは固定保持される。この実施形態によって、従来技術と比較して、鋳造システムの予充填により本来の型充填および圧入プロセスを著しく高速かつまた正確に実施することができるので、鋳造巣のない高い品質の製品を高い効率で形成することが可能である。
【００１５】
新しい方法を実施するために、登り通路からノズル尖端へ上昇する、ノズルボディ内の通路と、該通路のノズル尖端の近傍に配置された金属センサとを有するホットチャンバー加圧鋳造機械が適しており、その場合にもちろん、金属センサはＷＯ９５／３３５８８に基づく提案とは異なり、ノズルボディの下側に取り付けられている。
【００１６】
すなわちこの構成によって、金属センサの上を予充填相において鋳造システムをゆっくりと充填する金属溶湯が流れ、細かい制御を行うことができる。既知のように、普及しているホットチャンバー加圧鋳造機械のノズルボディは、約５°の傾斜を有しており、その傾斜を、金属溶湯がこの傾斜したノズルボディ通路内で鋳造ピストンの前進運動によってゆっくりと金属センサまで上昇するのに、利用することができる。
【００１７】
適当な制御装置を設けることができ、その制御装置はそれぞれ金属センサから出力される、鋳造システムが予充填されているという信号の時点から、金属溶湯の型への圧入プロセスの制御を引き継ぐ。
【００１８】
−それ自体知られている−炉内の金属溶湯の液面が、たとえばマルチチャンバー炉を介して、常に同じ高さに維持されるように配慮される場合には、機械固有で、かつ型とは関係のない、鋳造システム予充填カーブを設定することも可能である。それによれば、鋳造ピストン前進−および圧力供給システムは型に従って作動し、既知のように駆動されることが可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明を、実施例を用いて図面に示し、以下で説明する。
図１からまず明らかなように、全体を参照符号１で示される鋳造システムは、温度調節される取出しチャンバー３を有する、詳しくは図示されていない炉２からなり、その取出しチャンバー３内には高さ４まで金属溶湯５が入っている。
この金属溶湯５の中に、鋳造容器６が潜入し、鋳造容器６は円筒状の鋳造チャンバ７と、その中で上下移動する鋳造ピストン８および鋳造チャンバ７と接続されている登り通路９を有している。
【００２０】
登り通路９は、ノズルボディ１０内に連通しており、そのノズルボディ１０は鋳造容器６の、登り通路９の端部に設けられている接続部１１内に挿入されており、かつ、この鋳造容器６と同様に加熱されるが、それについては詳しく図示されていない。
【００２１】
鋳造チャンバ７には、さらに、金属溶湯５への接続開口部１２が設けられており、その接続開口部１２は、図示されている、鋳造ピストン６の後退位置においては解放されている。鋳造ピストン８は、また、ピストンロッド１３を介して制御されて駆動されるが、そのための鋳造ピストン駆動装置は図示されていない。
【００２２】
ノズルボディ１０には、その中に挿入されているノズル尖端１４が、図２に示すように設けられている。図２には、ノズルボディ１０の周りに配置されているヒーター１５も示されている。図２から明らかなように、下側からノズルボディ１０内へ挿入され、接続ケーブル１７を介して制御装置１８と接続されている金属センサ１６も設けられており、その制御装置１８は詳しくは図示されない方法で鋳造ピストン８の駆動装置と接続されている。
【００２３】
さらに、図１から明らかなように、ノズル尖端１４を有するノズルボディ１０は、型２０のための供給システム１９に取り付けられており、型２０は、それ以上、図示されていない加圧鋳造機械の固定された型締めプレート２１に締め付け固定されている型半体２２と、加圧鋳造機械の図示されていない可動の型締めプレートに固定されている可動の型半体２３とから構成されている。この型２０には、既知のように、排気通路が設けられており、また、型２０は図１においては閉鎖された状態で示されている。
【００２４】
図１に示すように閉鎖されている型は、新しい方法に従って、まだ型の中にある工作物を取り出すために開放される。この型の開放は、図３によれば、左から右へ延びる時間軸ｔ上の時刻ゼロで行われる。新しい方法によれば、型が開放された時に、鋳造ピストン８は駆動装置によって、図１に示す位置から下方へ移動される。
【００２５】
その場合に鋳造ピストンは、金属溶湯５へ至る接続開口部１２を閉鎖し、鋳造チャンバー７内と隣接する登り通路９内に高さ４まで存在している液状の溶融材料を、登り通路を通して上方の、型２０へ向かってやや上昇する、ノズルボディ１０の通路２４内へ圧入する。
【００２６】
その場合に、金属溶湯５は、図２に示されるように、下からノズルボディ１０の通路２４内へ挿入されている金属センサ１６に到達し、水平に延びる高さ２５においてこの金属センサ１６の上を通過するので、金属溶湯５が金属センサ１６に、ないしは−経験的に求めるべき他の短い期間の後に−ノズル尖端１４に水平に延びる最大の高さ２５ａまで達した場合に、信号を出力することができる。
【００２７】
この時点、すなわち、金属溶融物５が金属センサ１６に達する時点は、「型閉鎖」と共に、急速な型充填のための開始信号として利用される。図３に示す実施例においては、これは時間軸ｔでゼロから２秒後である。型自体は、時刻ｔ_Ｆで閉鎖され、その後−３秒が経過した時点で−型充填プロセスをこれまでも知られていた方法で高速で開始することができる。
【００２８】
容易に明らかなように、図３で説明されたプロセスの開始時に、鋳造ピストン８の前方の金属溶湯５によって、金属の先端の前方へ押しやられた、まだ登り通路９の高さ４の上方と、ノズルボディ１０の通路２４内にある空気は、まだ開放している型から問題なく逃げることができる。
その場合に金属溶湯は、極めてゆっくりと、微小速度で（実施例においては秒当たり約０．１メートル）鋳造システム内へ充填され、その鋳造システムは、実施例においては、このようにして２秒後には予充填される。
【００２９】
図２に高さ２５で示されている、この予充填されている鋳造システムから、時刻ｔ_Ｆにおける型の閉鎖後に、型自体が極めて急速かつ効果的に、型によって与えられる条件のみに従って充填される。型内にある空気とノズル尖端内のわずかな割合の空気（図２）は、このわずかな空気量の逃げを阻止することはない。
【００３０】
従ってこのようにして、形成される加圧鋳造部品はほぼ空気を封入することなく形成することができる。また、より短い時間サイクルを維持することも可能である。というのは、図３においてゼロの時点から２秒までに行われる、鋳造システムの予充填プロセスは、もともと工作物を取り出すために型を開放しなければならない期間内に行われるからである。
【００３１】
【発明の効果】
新しい方法によれば、より少ない重量を有する加圧鋳造部品も、確かなプロセスで形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋳造システムとホットチャンバー加圧鋳造機械を概略的に示す断面図である。
【図２】鋳造システムのノズルボディの、ノズル尖端を有する端部を拡大して示している。
【図３】図１に示す鋳造システム内の鋳造ピストンとそれによって移送される金属溶湯の移動速度の時間的な推移を示している。
【符号の説明】
５…金属溶湯
６…鋳造容器
７…鋳造チャンバー
８…ピストン
９…登り通路
１０…ノズルボディ
１２…供給部
１４…ノズル尖端
１６…金属センサ
１８…制御装置
２０…型
２４…通路

Claims (6)

1. ホットチャンバー加圧鋳造機械の駆動方法であって、
   金属溶湯が各射出ごとに、往復移動可能な鋳造ピストン（８）によって、金属溶湯（５）内へ潜入している鋳造容器（６）から、ノズルボディ（１０）とノズル尖端（１４）へ通じる登り通路（９）を通して型（２０）内へ移送されて、そこで圧力を加えられる、ものにおいて、
   射出後、型の開放時、鋳造ピストン（８）は、金属溶湯（５）の鋳造容器（６）の鋳造チャンバー（７）への供給部（１２）を解放する、後退位置から、登り通路（９）とノズルボディ（１０）が金属溶湯で充填される、前進位置へ移動され、その後、型（２０）が閉鎖されて、それから、初めて金属溶湯が型内へ圧入されることを特徴とするホットチャンバー加圧鋳造機械の駆動方法。
2. 金属溶湯のノズル尖端への到着が検出され、型閉鎖プロセスが導入されて、型が閉鎖されるまで鋳造ピストン（８）が固定保持されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 登り通路（９）からノズル尖端（１４）へ向かって上昇する、ノズルボディ（１０）内の通路（２４）と、該通路（２４）のノズル尖端（１４）の近傍に配置された金属センサ（１６）とを有する、請求項１に記載の方法を実施するためのホットチャンバー加圧鋳造機械において、
   金属センサ（１６）は、ノズルボディ（１０）の通路（２４）の下側に配置されていることを特徴とする加圧鋳造機械。
4. 金属センサ（１６）から出力された信号を検出して評価する制御装置（１８）が設けられており、前記信号は、型内への圧入プロセスを開始するためのスタート信号として利用可能であることを特徴とする請求項３に記載のホットチャンバー加圧鋳造機械。
5. 制御装置（１８）を介して鋳造システム予充填カーブが予め定められ、前記鋳造システム予充填カーブは機械固有に、予充填時間および鋳造ピストンの制動プロセスを含めた鋳造ピストン速度を定めることを特徴とする請求項４に記載のホットチャンバー加圧鋳造機械。
6. 取出しチャンバー内で同一の金属溶湯高さを保証する、マルチチャンバー炉の使用を特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のホットチャンバー加圧鋳造機械。

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