JP6030748B2 - コールドチャンバダイキャストマシンのためのピストン - Google Patents

Description

本発明は、ダイキャストマシンに関し、特に、コールドチャンバダイキャストのためのプレスのピストンに関する。

コールドチャンバダイキャストマシンでは、スチール若しくは銅のボディと、ピストンヘッドの隣でシール内でフィットする少なくとも一つの外側シーリングとを伴うインジェクションピストンが、周知である。

そのピストンの例は、ＵＳ５２３３９１２（特許文献１）に記載されている。

同一出願人の名義である、ＷＯ２００９１２５４３７（特許文献２）では、コールドチャンバダイキャストマシンのためのピストンが記載され、前面が溶融金属に圧力を掛け、少なくとも一つのシールリングがボディ周りに形成された個々の環状シート内に搭載される、フロントにて終端するボディを含む。シートの底面の少なくとも一部は、主として長手方向に延在しリング下の溶融金属の流入のためにピストンの上記前面内のフロントにて外に出る、少なくとも二つのチャネルによって、クロスされる。

上記チャネルは、ピストンの前面から、リングシートの中央ラインにまで延在し、これにより、溶融金属を主としてシールリング１６の重心に向かわせるのが好ましい。

このように、シートに流れる金属は固まり、リングを外側の輻射方向に押しやる連続厚み部を形成し、よって、漸進的に摩耗を回復させ、それをピストンコンテナの変形に適応させ後者を保護する。

しかしながら、以下のようなことが観察されている。上述のピストンにより、チャネルを突き抜ける溶融金属は、リングシートの中央ゾーンにまで到達し、即ち、主としてリングの重心下で沈殿するが、利用条件によっては、リングの底面全体周りに均等にうまく分配されるというものでもない。言い換えれば、場合によっては、チャネルから出てくる、リングの下で浸透する金属は、近接のチャネルに向かって流れ続ける十分な推力は無いが、金属が出てきたチャネルの端部においてのみ固まる傾向がある、ということもある。結果として、リング下で流れた金属により生じる、輻射状の推力は、主としてリングの不均等な歪みを生じるゾーン内に発生する。結果として、摩耗の回復は、リングの周りで不均等であり、ピストンが内部にスライドするコンテナの内部表面へのリング自身の完全な適用は、達成されない。

更に、リングのそのような歪みは次に、リングより下の固化した金属への、カウンタ推力若しくは反応を生じてしまい、既に固化した金属の下の新しい溶解金属の流れを妨げる。

そのため、次のことにも注意すべきである。ホットチャンバマシンでは、ピストンは常時、液相状態の金属槽に浸されるが、コールドチャンバの利用例では、ピストンが後方位置に戻りダイが開く毎に、冷却システムはピストンの前面の前部での金属ライザの形成に至り、上述のピストンの場合には、チャネルの中へ及びリングの下へたどり着く金属の固化に至る。前述のようなコールドチャンバダイキャストに対して摩耗を回復するピストンを作成することの困難性は、摩耗を漸化的に回復させダイを開く際にはキャストを除去する、個々の作業サイクルにて、新しい金属をリングの下で流すことを望むならば、チャネル内で固化された金属はピースに添付する金属ライザに添付し続けなければならない、という事実から成る。シールリングの下で、従って、ピストンの外周に沿ってできるだけ均一に、ピストンの前面の後方位置で、金属を捕捉する目的は、ライザを除去して個々のサイクルにてリング下で金属の流入チャネルを解放するニーズと、対照を為すことは明白である。

例えば、上述のピストンに関して、チャネル内で固化された金属は金属ライザと共には完全には除去されず、それらチャネル内部に残存して後続のサイクルでリングの下の金属の正確な流入を妨げてしまう、ということが見受けられることもあった。

繰り返すが、ピストン内に意図的に形成され若しくは存在する隙間や経路の中に入り込んだ金属は固化しない、ということから、ホットチャンバダイキャストマシン内には、これらの問題点が全て在るわけではない。

ＵＳ５２３３９１２ ＷＯ２００９１２５４３７

従って、本発明の目的は、従来技術に係るピストンに関する、前述の問題を克服することを可能にする、コールドチャンバダイキャストマシンのためのピストンを示すことである。

前述の目的は、請求項１に係るピストンにより達成される。

本発明に係るピストンの更なる特徴及び利点は、表示の且つ非限定的な例によって、添付の図面を参照して記載した以下の明細書から明白となるであろう。
図１は、本発明に係るピストンの拡大図である。 図１ａは、図１のボックスＣのピストン部分の拡大図である。 図１ｂは、ピストンの斜視図である。 図２は、図１のラインＡ−Ａに沿うピストンの軸方向断面図である。 図２ａは、図２のボックスＢのピストン部分の拡大図である。 図３は、シールリングがピストンヘッドの隣に搭載されたピストンの軸方向断面図である。 図４は、ステム上に搭載されたピストンを示す。 図５は、図４のラインＡ−Ａに沿うピストンステムアセンブリの軸方向断面図である。 図６は、作業サイクルの終わりのピストンを示し、軸方向断面図では、金属がシールリング下で固化されている。 図６ａは、図６の詳細Ｂ内のピストン部分の拡大図である。 後続のサイクルの間における、図６ａと同じ拡大図を示す。 図８は、一つの実施形態のバリエーションにおけるシールリングを伴う本発明に係るピストンを拡大斜視図で示す。 図９は、一つの実施形態のバリエーションにおけるシールリングを伴う本発明に係るピストンを軸方向断面図で示す。 更なる実施形態のバリエーションにおける本発明に係るピストンの拡大図を示す。 更なる実施形態のバリエーションにおける本発明に係るピストンの斜視図を示す。 シールリングが嵌められた、図１０及び図１１のピストンの拡大図である。 図１０のラインＡ−Ａに沿う、前図のピストンの軸方向断面図である。

図面を参照して、参照番号１０は、スチールであることが好ましい、円筒ボディ１０を有するピストンを示す。ボディ１１は、ヘッド１２においてフロントで終端し、該フロントは溶融金属をその側面で圧している。ヘッド１２は、溶融金属を圧する前面１３により輪郭を示される。前記前面１３は、金属ライザの取り外しを促進するように、例えば、図８及び９に示すように、平坦であればよく、若しくは凸状であればよい。

好適な実施形態では、前記ボディ１１は、ステム１２０に、例えばねじ留めされて、組み立てられる。ステム１２０は、例えば、ねじ留めにより、ペグ１２１がボディ１１に連結されて、フロントで終端する。前記ペグ１２１は、前記ボディ１１の内部により、冷却チャンバ１４０を画定する。ステム１２０は、チャネル１２２と軸方向にクロスし、これにより、冷却液体をチャンバ１４０内部に運べる。

ピストン１０のヘッド１２が軸方向アパチャ１２‘を有し、その中には前記ヘッド１２の冷却を増大する助けとなる銅パッド１５０が挿入されるのが、好ましい。該ヘッド１２は使用中に最もオーバヒートするピストン部分である。

ヘッド１２近傍の、ピストンのボディ１１の前面では、少なくとも一つのシールリング１６が、好ましくは銅合金で搭載される。

シールリング１６は、個々のリングシート１８内に収容され、ボディ１１に形成されて環状に延在する。シート１８は、円筒底表面１９を含む。

好適な実施形態では、リングシート１８は、後方で、ピストンのボディ１１上に形成された後方環状隣接ショルダ２０により画定される。更により好ましくは、リングシート１８は、ピストンのボディ１１の前面１３の後方位置に形成され、前記ボディ１１に作成されたリアショルダ２２及びフロントショルダ２０によって画定される。言い換えれば、リングシート１８の底表面１９は、ピストン１０の外側の円筒表面に関して、低くなっている。この好適な実施形態では、ピストン１２のヘッドは、前面１３とフロントショルダ２２の間で延在するピストンのフロント部である。

しかしながら、以下で説明するように、ピストンの前面１３によるレベルに来るまでリングシート１８が前方に延在することを、防ぐものは無い。この場合、ピストンヘッド１２は、実際には前記前面１３と一致する。

好適な実施形態では、シールリング１６は、長手方向のスプリット１７を伴うタイプのものであり、段形状であることが好ましく、これにより、ボディ１１にフィットする際、及び、利用の際その下を流れた溶融金属により輻射状に圧されるとき、柔軟に拡がる。長手方向のスプリット１７の段形状により、そのスプリットを介して溶融金属が移動することも防がれ、最適な圧力シールが可能になる。

配分チャネル２４が、リングシート１８の底表面１９の中間環状部１９ａで形成される。前記配分チャネル２４は環状に延在するものであり、即ち、ピストン軸Ｘと同軸で延在する。言い換えれば、前記配分チャネルは、リングシート１８の底表面１９よりも更に低くされたチャネルの底表面２４‘を特定する。

結果として、リングシート１８の底表面１９は、シールリング１６の対応する後方部をサポートする後方環状部１９ｂ、配分チャネル２４が中に形成されている前記中間環状部１９ａ、及び、シールリング１６の対応する前方部をサポートする前方環状部１９ｃを含む。

後方環状部１９ｂは、軸方向の延在が、前方環状部１９よりも大きいことが望ましい。更に、配分チャネル２４は、軸方向の幅が、リングシート１８の底表面１９の後方環状部１９ｂ及び前方環状部１９ｃよりも小さいことが好ましい。

更に、好適な実施形態では、配分チャネル２４は、即ち、ピストンの外側円筒表面に関する後方環状部１９ｂ及び前方環状部１９ｃの深さに関して、リングシート１８と等しく深い、若しくは、深さが浅い。

更に、好適な実施形態では、配分チャネル２４は、例えば、約３０度の傾きを有する円錐接続表面２６によって、リングシート１８の底表面１９の後方環状部１９ｂと接続する。以下に説明するように、前記円錐接続表面２６は、実質的にはリングシート１８の軸方向の途中で、即ち、シールリング１６の中央線より実質的に下方で、終端することが好ましい。

配分チャネル２４は、ピストンボディ１１内に作成された少なくとも二つの連絡ホール３０を介して、ピストンの前面１３と連絡する。図１〜７に示す一つの実施形態では、相互に等角度を取られた、三つの前記連絡ホール３０が存在する。それら連絡ホール３０により、溶融金属は配分チャネル２４内に流れ、更にはリング１６の下に流れることができ、このことにより、リングの下で固化する金属の連続環状層の形成を経てリングの摩耗を回復させる効果を達成し得る。固化した金属のこれらの層はリングを輻射状且つ外側に押しやり、薄化を回復させる（図７参照）。

放射状外側に開かれている、先行技術を参照して記載されたピストンチャネルとは異なり、前記連絡ホール３０は、ピストンの前面１３内に形成された溶融金属のインレットアパチャ３２と、配分チャネル２４内若しくは配分チャネル２４に面して形成された溶融金属のアウトレットアパチャ３４との間にて、全体にピストンボディ１１内部で形成される。

連絡ホール３０は、ピストン軸Ｘに関して傾いている。言い換えれば、インレットアパチャ３２は、ピストン軸Ｘと同軸上に外周に沿って配分されるが、前記外周は、前記通信ホールのアウトレットアパチャ３４が周りに形成される外周よりも、小さい直径を有するものである。例えば、連絡ホール３０は、ピストン軸Ｘと約３０度の角度を形成する。例えば、インレットアパチャ３２は、軸方向アパチャ１３‘を囲む前面１３の円形クラウン部に形成される。

更に、前記連絡ホール３０は、配分チャネル２４に向かって増加するスルーセクションを有し、該スルーセクションは円錐形状である。例えば、連絡ホール３０により特定される立体角は約１０度である。

好適な実施形態に従い、連絡ホール３０のアウトレットアパチャ３４は、底表面１９の前方環状部１９ｃ内に形成され、環状配分チャネル２４に向かって開いている。前記前方環状部１９ｃは、従って、連絡ホール３０のアウトレットアパチャ３４により遮断される。

より詳細には、個々のアウトレットアパチャ３４は、配分チャネル２４に向かって発散するアーチ状接続壁３５により、配分チャネル２４に接続される。好適な実施形態では、前記接続壁３５は、リングシート１８の底表面１９の前方環状部１９ｃに関して、前方にて配分チャネル２４を画定する同じ前方側方壁３４“の一部である。言い換えれば、配分チャネル２４の前方側方壁２４”は、個々のアウトレットアパチャ３４にて、リングシート１８の底表面１９のより低い環状部１９ｃ内の凹部を形成する。このように、個々のアウトレットアパチャ３４は、配分チャネル２４の底表面２４‘と同一面にあるアウトレット表面上に、登場するが、リングシート１８の底表面１９の前方環状部１９ｃ内に形成される。

特に真空プレスに適切である、図８及び図９に示すピストンの一つの実施形態のバリエーションでは、例えば、リングシート１１８の後方部１９ｂにて、シールリング１１６下で潤滑サーキット１１２‘が出現する、ピストンのボディ１１１が、示される。好適な実施形態では、シールリング１１６は、リングシート１１８内に形成された、対応する環状溝１１９と幾何学的に結合する内部環状トゥース１１７と合致する。好ましくは、前記環状溝１１９は、シールリング１１６下で出現する潤滑サーキット１１２の出口ホール１１２’に対して遠位で作成される。例えば、前記環状溝１１９は、リングシートの中間位置にて、前記出口ホール１１２‘とアウトレットアパチャ３４との間で同軸上に形成される。リングのトゥース１１７と環状溝１１９との間の結合は、リングと、ピストンの外側表面との間のシールを向上させ、両者の間でのエアの通路を遮るものである。

好ましくは、更に、この実施形態に係るシールリング１１６では、スプリット１７の横断セクション１７‘は、前記スプリット１７内でステップを特定するものであるが、リングのトゥースの一部に沿って、即ち、リングの厚さがより大きいところで形成されている。このことにより、スプリット１７の対向する横断表面間の可能な限り最も大きい厚さを利用することが可能となり、リングのシールを向上させられるという利点を得られる。

図１０〜図１３に示すピストンに関する一つの実施形態のバリエーションでは、リングシート１８は、後方位置で作成された上でピストンに組み込まれる、というのではなく、ピストンの前面１３の隣のフロントで終端し若しくはピストンの前面１３と同一面にある。従って、前記リングシート１８は、後方ショルダ２０によってのみ画定される。更に、リングシート１８の前端近傍では、環状溝４０は、リングシート１８内に形成される。言い換えれば、前記環状溝４０は、リングシート１８の底壁１９の前方部１９ｃとクロスする。特に、前記環状溝４０は、アウトレットアパチャ３４の前端への正接となっている。シールリング１６には、形状付けされたカップリングによって前記環状溝内に挿入するのに適切である内部環状突起部１６１が設けられる。

シールリングの軸方向の遮断要素として作用することに加えて、前記内部環状突起部１６１は、連絡ホール３０を貫通する液体金属への障壁となり、主としてアウトレットアパチャ３４の後方ゾーンに向かって、従って配分チャネル２４に向かって前記液体金属を仕向けるように強いる。

図８〜図１１に示す実施形態では、ピストン及びシールリングは、ピストン上でシールリング１６が回転するのを防ぐのに適する回転防止手段も備わる。例えば、前記回転防止手段は、リングシート１８の底壁１９から立ち上がりリング内に形成された対応アパチャ１６２と係合する輻射状突起部７０の形態である。前記回転防止手段が既述の第１の実施形態におけるピストン上にも設けられ得ることは、明白である。

結果として、ピストンの前面１３により押される溶融状態の金属は、連絡ホール３０を貫通して、直線経路により配分チャネル２４に到達する。それらチャネルはシールリング１６と係合するのでは無く、むしろリングシート１８の底表面１９の後方環状部１９ｂ及び前方環状部１９ｃ上で係止するのであり、未だ液体状態にある金属は配分チャネル２４内で円周方向に自由に拡張し、即ち、前記チャネル２４における全体的な環状の拡張を自由に均等に占めるものとなる。

配分チャネル２４におけるそのような金属の均等な配分は、連絡ホール３０のアウトレットアパチャ３４を囲む輻射且つ発散の接続壁３５に託される。

ピストン内で形成される、傾斜のある円錐形状の連絡ホール３０は、インレットアパチャ３２における金属ライザの破損を生じるのに適している。チャネル内で固化する金属をライザにより完全に抽出することが目的であった、先行技術を参照する前述の長手方向チャネルピストンとは異なり、本発明に係るピストンにより、金属は連絡ホール３０内部に残されある種のプラグを形成する。実際の連絡チャネルの円錐形状のために、液体金属がピストンの前面により押されると、前記プラグは加熱されてピストンの前面上で動作する液体金属と合金化し、更に配分チャネル内に押し込まれる。言い換えれば、連絡ホール３０は以下のように形成される。インレットアパチャ３２に入る液体状態の金属ＭＭ（図７）が、以前に固化された金属ＳＭを連絡ホール３０内に押し込み、これにより前記連絡ホール３０を画定する壁からそれを剥がして配分チャネル２４にそれを入れ、冷却して固化する（図７）、一種の押し出し加工を用いる。言い換えれば、個々のキャストサイクルにて、液体状態の新しい金属が連絡ホール３０を貫通すると、前記ホールの円錐形状並びに輻射状の発散壁３５のおかげで、シールリングの下の金属の堆積に関するある種のリモデリングが発生し、その結果として、シールリングより下の隙間が固化された金属で占められてシールリングが一様に、輻射状に且つ外方向に押しやられる。連絡ホール３０の円錐形状は、リング下での金属の合金化及びリモデリングなどの現象中に、連絡ホール３０を介して金属がピストンヘッドに戻ることを防いでいる、ということにも留意すべきである。

固化した金属ＳＭが前記チャネル２４を充填すると、これによりシールリング１６下でリングが形成され、連絡ホールからの新しい金属ＭＭは、前記金属リングを輻射方向（図７の矢印Ｆ１）だけで無く、軸方向（図７の矢印Ｆ２）にも押しやる傾向がある。配分チャネル２４の底表面２４‘と、リングシート１８の底表面１９の後方環状部１９ｂとの間の、円錐接続表面２６の存在のおかげにより、配分チャネル２４内内の金属リングは後方にある種のウエッジを形成し、該ウエッジは、連絡ホールからの新しい金属の前記軸方向の推進の結果として、所望のポイントで、言い換えればその重心にて、シールリング１６を立ち上がらせる。

結果として、本発明に係るピストンは、安全な、信頼性の高い、且つ実効性のあるやり方でシールリングの摩耗を回復することを、可能にする。

本発明に係るピストンに対して、当業者は、付随の且つ特定の要件を満たしつつ更なる修正及び変更を行い、添付の請求項に規定される発明の保護範囲内に維持し得ることは、明白である。

１０・・・ピストン、１１・・・ボディ、１２・・・ヘッド、１３・・・前面、１６・・・シールリング、１８・・・リングシート、１９・・・底表面、２４・・・配分チャネル、３２・・・インレットアパチャ、３４・・・アウトレットアパチャ。

Claims (16)

1. コールドチャンバダイキャストマシンのためのピストンであって、
   溶融金属を押しやる前面を伴うフロントにて終端するピストンボディと、個々のシールリングを収容するのに適する、前記ボディ周りに形成された少なくとも一つのリングシートとを含み、
   前記リングシートは底表面を含む、ピストンにおいて、
   環状配分チャネルは、前記底表面の中間環状部内で形成され、
   前記環状配分部は、リング下での、配分チャネル内への溶融金属の流れのためにピストンボディ内に形成された少なくとも二つの連絡ホールを介して、ピストンの前記前面と連絡し、前記連絡ホールはピストンの軸に関して傾いており、配分チャネルに向かって増大するスルーセクションを有する
   ことにより、特徴付けられる、ピストン。
2. 前記底表面は、シールリングの対応する後方部をサポートする後方環状サポート部、中間環状部、及び、シールリングの対応する前方部をサポートする前方環状サポート部を含む、請求項１に記載のピストン。
3. 底表面の前記前方環状サポート部は、連絡ホールのアウトレットアパチャにより遮断され、前記アウトレットアパチャは、環状配分チャネルに向かって開いている、請求項２に記載のピストン。
4. 個々のアウトレットアパチャは、前記チャネルに向かって発散するアーチ状接続壁により配分チャネルに接続する、請求項１から３のうちのいずれか一に記載のピストン。
5. 配分チャネルは、円錐接続表面により、リングシートの底表面の後方環状サポート部に接続する、請求項１から４のうちのいずれか一に記載のピストン。
6. 配分チャネル部は、シールリングのリングシートの深さと、深さにおいて等しい若しくは浅い、請求項１から５のうちのいずれか一に記載のピストン。
7. 連絡ホールは、ピストンの前面上に出現し、インレットアパチャはピストン軸と同軸である外周に沿って配分され、前記外周は、前記連絡ホールのアウトレットアパチャが形成される外周よりも小さい直径を有する、請求項１から６のうちのいずれか一に記載のピストン。
8. 環状のリングシートは、後方で、ピストンのボディ上に形成された環状隣接ショルダにより画定される、請求項１から７のうちのいずれか一に記載のピストン。
9. リングシートは、ピストンのボディの前面の後方での位置に形成され、前記ボディ内にて、リアショルダにより及びフロントショルダにより画定される、請求項１から８のうちのいずれか一に記載のピストン。
10. ピストンボディには、シールリング下で出現する潤滑サーキットが設けられている、請求項１から９のうちのいずれか一に記載のピストン。
11. シールリングは、リングシート内に形成された対応する環状溝と幾何学的に結合する内部円形トゥースと合致する、請求項１から１０のうちのいずれか一に記載のピストン。
12. リングシートは、ピストンの前面の隣のフロントで終端し、ピストン及びリングは、ピストンに関してシールリングの軸方向の移動を防ぐのに適した軸方向遮断手段が設けられた、請求項１から８のうちのいずれか一に記載のピストン。
13. 形状付けされたカップリングにより、シールリング内に形成された対応する内部環状突起部を受けるのに適切な環状溝が、リングシート内に形成された、請求項１から１２のうちのいずれか一に記載のピストン。
14. 前記環状溝は、内部的に、連絡ホールのアウトレットアパチャの前端に接する、請求項１３に記載のピストン。
15. 更に、シールリング上に形成された対応する回転防止手段と協働して、ピストン上でシールリングの回転を防止するのに適した、回転防止手段を含む、請求項１から１４のうちのいずれか一に記載のピストン。
16. 前記回転防止手段は、リングシートの底壁から立ち上がりシールリング内に形成された対応アパチャと係合する輻射状突起部の形態である、請求項１５に記載のピストン。

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