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JP6645903B2 - Uniaxial eccentric screw pump for transferring molten metal and die casting apparatus equipped therewith - Google Patents
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Description

本発明は、ダイカスト鋳造装置に関する。   The present invention relates to a die casting apparatus.

ダイカスト鋳造装置は、一対の金型を型締めして形成されたキャビティに溶融金属を圧送充填して鋳造品を得るものである。
ここで、コールドチャンバー方式のダイカスト鋳造装置は、図6に模式図を示すように、固定型71aと可動型71bとを圧接してキャビティ71cを形成する金型71と、金型71に形成された湯道71mを介してキャビティ71cと連通するスリーブ172と、スリーブ172内の加圧室172pに、スリーブ後部の充填口172kから溶融金属(溶湯)Mを供給するラドル174と、加圧室172pに供給された溶湯Mをキャビティ71cに向けて射出するプランジャ173とを備える。
In a die casting apparatus, a casting is obtained by pressure-feeding a molten metal into a cavity formed by clamping a pair of molds.
Here, the cold-chamber die-casting apparatus is formed in a mold 71 that press-contacts a fixed mold 71a and a movable mold 71b to form a cavity 71c, as shown in the schematic diagram of FIG. A sleeve 172 that communicates with the cavity 71c through the runner 71m; a ladle 174 that supplies molten metal (molten metal) M from a filling port 172k at the rear of the sleeve to a pressurizing chamber 172p in the sleeve 172; And a plunger 173 for injecting the molten metal M supplied to the cavity 71c.

この種のダイカスト鋳造装置では、注湯装置としてのラドル174により、ポットから所定量の溶湯Mを汲み上げ、その溶湯Mをラドル174により充填口172kから加圧室172pに供給し、加圧室172pに供給された溶湯Mをプランジャ173で金型71に圧送充填する。   In this type of die casting apparatus, a predetermined amount of molten metal M is pumped from a pot by a ladle 174 serving as a pouring device, and the molten metal M is supplied from a filling port 172k to a pressurizing chamber 172p by the ladle 174. The molten metal M supplied to the mold 71 is pressure-filled into the mold 71 by the plunger 173.

その他、ラドル以外を用いる注湯装置として、例えば特許文献1には、磁性体性のヨークにコイルを巻いた誘導子により筒状のダクト内部に移動磁界を発生させて、溶融金属に推力を与える溶融金属用電磁ポンプが開示されている。   In addition, as a pouring device using a device other than a ladle, for example, in Patent Document 1, a moving magnetic field is generated inside a cylindrical duct by an inductor in which a coil is wound around a magnetic yoke to apply thrust to the molten metal. An electromagnetic pump for molten metal is disclosed.

特開2006−341281号公報JP 2006-341281 A

しかし、スリーブに溶融金属を供給するに際し、ラドルを用いる注湯装置では、ラドルによる溶湯の汲み入れからスリーブ内への流し込みを行う間に、溶融金属が空気と接触することで酸化物が生成されるという問題がある。溶融金属中への酸化物の混入により鋳造品に硬質部分が内在すると、切削加工時の工具破損の原因となる。また、ラドルを用いる注湯装置では、炉(ポット)に蓋ができず、熱が逃げて作業環境が高温になるという問題や、溶融金属中への異物や気泡の混入が発生するという問題がある。   However, when supplying molten metal to the sleeve, in a pouring device using a ladle, the oxide is generated by the molten metal coming into contact with air while the molten metal is being drawn from the ladle and poured into the sleeve. Problem. If a hard part is present in the cast product due to the mixing of the oxide into the molten metal, it causes tool breakage during cutting. In addition, in a pouring device using a ladle, there is a problem that a lid cannot be formed in a furnace (pot), heat is released and a working environment becomes high temperature, and a problem that foreign matters and bubbles are mixed in molten metal occurs. is there.

一方、溶融金属用電磁ポンプを用いた注湯装置においては、磁性体性のヨークにコイルを巻いた誘導子により、筒状のダクト内部に移動磁界を発生させて溶融金属に推力を与える。そのため、溶融金属の供給を停止しても、溶融金属の粘性により惰性で余分に溶湯が供給されるという問題がある。つまり、溶融金属用電磁ポンプは、溶融金属の供給を瞬時に停止することが難しく、高精度な定量供給が困難である。   On the other hand, in a pouring device using an electromagnetic pump for molten metal, a moving magnetic field is generated inside a cylindrical duct by an inductor having a coil wound around a magnetic yoke to apply thrust to the molten metal. Therefore, even if the supply of the molten metal is stopped, there is a problem that the molten metal is excessively supplied by inertia due to the viscosity of the molten metal. That is, it is difficult for the molten metal electromagnetic pump to instantaneously stop the supply of the molten metal, and it is difficult to supply a high-precision quantitative supply.

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、溶湯供給の定量性を確保しつつ、溶融金属を閉回路で圧送し得る一軸偏心ねじポンプおよびこれを備えるダイカスト鋳造装置を提供することを課題とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of such a problem, and a single-shaft eccentric screw pump capable of pressure-feeding a molten metal in a closed circuit while securing the quantitativeness of molten metal supply, and a die casting including the same. It is an object to provide a casting device.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプは、軸線が縦置されるハウジングと、該ハウジング内に上下に離隔配置された複数の軸受を介して回転可能に支持されるとともに雌ねじ状の内面を有するアウタロータと、該アウタロータに雄ねじ状の螺旋部が内挿されるとともに自身基端側がモータの駆動軸に連結されるインナロータとを備え、前記アウタロータの軸心に対して前記インナロータが回転しつつ偏心運動を行うことによって、吸込口から吸い込まれた溶融金属を吐出口へ移送する溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプであって、前記吸込口は、前記ハウジングの下部であって、溶融金属用のポット内の溶湯に浸漬する位置に形成され、前記溶湯に浸漬する接液部のうち、摺動を伴う接液部品である前記インナロータ、前記アウタロータおよび前記アウタロータを支持する複数の軸受が耐熱性及び耐熱衝撃性を有するセラミックス材料により形成され、前記溶湯に浸漬する接液部のうち、摺動を伴わない接液部品である前記ハウジングが耐溶損性鋳物により形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a single-axis eccentric screw pump for transferring molten metal according to one embodiment of the present invention includes a housing in which an axis is vertically arranged, and a plurality of bearings vertically arranged in the housing. An outer rotor rotatably supported and having a female screw-shaped inner surface; and an inner rotor having a male screw-shaped helical portion inserted into the outer rotor and having a base end connected to a drive shaft of a motor. A molten metal transferring uniaxial eccentric screw pump for transferring molten metal sucked from a suction port to a discharge port by performing eccentric movement while rotating the inner rotor with respect to a core, wherein the suction port is provided in the housing. Of the wetted part formed in the lower part of the molten metal pot and immersed in the molten metal in the molten metal pot, The inner rotor, the outer rotor, and a plurality of bearings supporting the outer rotor are formed of a ceramic material having heat resistance and thermal shock resistance, and among the liquid contact parts immersed in the molten metal, a liquid contact part without sliding is used. A certain housing is formed of a erosion resistant casting.

本発明の一態様に係る溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプによれば、接液部品の中でも、溶融金属に対する極めて高い耐溶損性と耐摩耗性が求められる摺動部は耐熱性及び耐熱衝撃性を有するセラミックス材料(例えば窒化珪素)で構成し、摺動を伴わない接液部は比較的安価な耐溶損性鋳物で構成される。
つまり、溶湯に浸漬する接液部として、インナロータ、アウタロータおよびアウタロータを支持する複数の軸受がセラミックス材料により形成され、摺動を伴わない接液部品であるハウジングが耐溶損性鋳物により形成されているので、これにより、例えば700℃を超える高温の溶融金属に接液部がさらされても、アウタロータとインナロータの摺動部のシール性能やインナロータの軸封部のシール性能を維持できるとともに、全ての接液部品をセラミックス材料で構成した場合よりも安価に溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプを提供することができる。
According to the uniaxial eccentric screw pump for transferring molten metal according to one embodiment of the present invention, among the wetted parts, the sliding portion that requires extremely high erosion resistance and abrasion resistance to molten metal has heat resistance and thermal shock resistance. And a liquid-contacting part that does not involve sliding is made of a relatively inexpensive erosion-resistant casting.
In other words, the inner rotor, the outer rotor, and a plurality of bearings that support the outer rotor are formed of a ceramic material as a liquid contact portion that is immersed in the molten metal, and the housing that is a liquid contact component that does not involve sliding is formed of a erosion resistant casting. Therefore, even if the liquid contact portion is exposed to a high-temperature molten metal exceeding 700 ° C., for example, the sealing performance of the sliding portion between the outer rotor and the inner rotor and the sealing performance of the shaft sealing portion of the inner rotor can be maintained. A uniaxial eccentric screw pump for transferring molten metal can be provided at a lower cost than when the liquid contact part is made of a ceramic material.

そして、この溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプによれば、軸線が縦置されるハウジング構造により、吸込口がポット内の溶湯に浸漬するように縦置可能であり、アウタロータの軸心に対してインナロータが回転しつつ偏心運動を行うことによって、下部の吸込口から吸い込まれた溶融金属を吐出口に定量移送できる。そのため、吐出口からダイカスト鋳造装置のスリーブに注湯管を接続すれば、溶湯供給の定量性を確保しつつ溶融金属を閉回路で圧送できる。   According to the single-axis eccentric screw pump for transferring molten metal, the housing can be vertically arranged so that the suction port is immersed in the molten metal in the pot by the housing structure in which the axis is vertically arranged. By performing eccentric movement while the inner rotor rotates, the molten metal sucked from the lower suction port can be quantitatively transferred to the discharge port. Therefore, if a pouring pipe is connected from the discharge port to the sleeve of the die casting apparatus, the molten metal can be pressure-fed in a closed circuit while securing the quantitativeness of molten metal supply.

ここで、本発明の一態様に係る溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプにおいて、上部のモータからポット側に延長した位置で当該一軸偏心ねじポンプを支持する延長支持構造を更に備え、前記延長支持構造は、前記モータが装着されるフレームと前記ハウジングとの間に介装されて中空円筒状に形成された耐溶損性鋳物製の中間フレームと、該中間フレーム内に挿通されて前記インナロータの基端部と前記モータの駆動軸とを繋ぐ中間シャフトと、前記フレーム、前記ハウジングおよび前記中間フレーム相互を軸方向に挟圧して支持する耐溶損性鋳物製の複数の連結ロッドとを有し、前記インナロータは、前記中間フレームの下端部に、前記セラミックス材料製の軸受を介して自身途中部分が回転可能に支持されていることは好ましい。このような構成であれば、耐溶損性鋳物で構成される延長支持構造により、ポット側に延長した位置で一軸偏心ねじポンプを支持できるので、溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプとしてより好適である。   Here, the single-axis eccentric screw pump for transferring molten metal according to one aspect of the present invention further includes an extension support structure for supporting the single-axis eccentric screw pump at a position extended from the upper motor to the pot side; A hollow frame-shaped intermediate frame made of erosion-resistant casting interposed between the frame on which the motor is mounted and the housing; and a base end of the inner rotor inserted through the intermediate frame. An inner shaft that connects a portion and a drive shaft of the motor, and a plurality of connection rods made of erosion-resistant casting that support the frame, the housing, and the intermediate frame by pressing each other in the axial direction, and the inner rotor It is preferable that the intermediate frame itself is rotatably supported at the lower end of the intermediate frame via the ceramic material bearing. With this configuration, the uniaxial eccentric screw pump can be supported at the position extended toward the pot by the extended support structure made of the erosion-resistant casting, which is more suitable as a uniaxial eccentric screw pump for transferring molten metal. .

また、本発明の一態様に係る溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプにおいて、前記アウタロータを支持する複数の軸受と、前記インナロータの途中部分を支持する軸受とは、雰囲気流体を潤滑用流体とする円筒状のすべり軸受けであり、前記アウタロータを支持する複数の軸受は、円筒状の外周面に、軸方向の途中部分から下端部に亘り下方に向けて縮径するテーパ外面をそれぞれ有し、前記インナロータの途中部分を支持するすべり軸受は、円筒状の外周面に、軸方向の途中部分から上端部に亘り上方に向けて縮径するテーパ外面を有し、前記ハウジングは、吸込口を有する下部ハウジング、中間ハウジングおよび吐出口を有する上部ハウジングを下側から上側に向かってこの順に有し、前記下部ハウジングおよび前記中間ハウジングは、前記アウタロータを支持する複数の軸受に径方向で対向する内周面に、各軸受の前記外周面および前記テーパ外面に摺接する円筒内面および上方に向けて拡径するテーパ内面をそれぞれ有し、前記中間フレームは、前記インナロータの途中部分を支持するすべり軸受に径方向で対向する内周面に、当該すべり軸受の前記外周面および前記テーパ外面に摺接する円筒内面および上方に向けて縮径するテーパ内面を有することは好ましい。   Further, in the single-shaft eccentric screw pump for transferring molten metal according to one aspect of the present invention, the plurality of bearings supporting the outer rotor and the bearing supporting an intermediate portion of the inner rotor are cylinders using an atmospheric fluid as a lubricating fluid. A plurality of bearings for supporting the outer rotor, each having a cylindrical outer peripheral surface having a tapered outer surface whose diameter is reduced downward from an intermediate portion in the axial direction to a lower end portion; The sliding bearing that supports the middle part of the lower housing has a tapered outer surface on the outer peripheral surface of the cylindrical shape, the diameter of which decreases upward from the middle part in the axial direction to the upper end, and the housing has a suction port. , An upper housing having an intermediate housing and a discharge port in this order from the lower side to the upper side, and the lower housing and the intermediate housing An inner peripheral surface radially opposed to the plurality of bearings supporting the outer rotor, a cylindrical inner surface slidingly contacting the outer peripheral surface and the tapered outer surface of each bearing, and a tapered inner surface expanding upward in diameter; The frame has a cylindrical inner surface slidingly contacting the outer peripheral surface and the tapered outer surface of the slide bearing on an inner peripheral surface radially opposed to a slide bearing supporting an intermediate portion of the inner rotor, and a tapered inner surface reduced in diameter upward. It is preferred to have

このような構成であれば、接液部品の嵌め合い部に熱膨張差により隙間ができた場合でも、ハウジング内にかかる吐出圧力によって、セラミックス材料製の各軸受の各テーパ外面が、耐溶損性鋳物製のハウジングの各テーパ内面に押し付けられて、アウタロータとインナロータの回転軸線の自動調心が可能となる。よって、溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプとしてより一層好適である。   With such a configuration, even when a gap is formed due to a difference in thermal expansion between the fitting parts of the liquid contact parts, each tapered outer surface of each ceramic material bearing is made resistant to erosion by the discharge pressure applied in the housing. By being pressed against the inner surface of each taper of the cast housing, automatic alignment of the rotation axes of the outer rotor and the inner rotor becomes possible. Therefore, it is more suitable as a uniaxial eccentric screw pump for transferring molten metal.

さらに、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るダイカスト鋳造装置は、コールドチャンバー方式の鋳造装置本体と、溶融金属が貯留されるポット内の溶湯中に吸込口が浸漬するように縦置された一軸偏心ねじポンプと、前記鋳造装置本体のスリーブと前記一軸偏心ねじポンプの吐出口とを相互に繋ぐ注湯管とを備え、前記一軸偏心ねじポンプとして、本発明のいずれか一の態様に係る溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプを有することを特徴とする。 Furthermore, in order to solve the above problems, a die casting apparatus according to one embodiment of the present invention is configured such that a suction chamber is immersed in a molten metal in a pot in which a cold chamber type casting apparatus body and a molten metal are stored. A vertically disposed uniaxial eccentric screw pump, a pouring pipe interconnecting a sleeve of the casting apparatus main body and a discharge port of the uniaxial eccentric screw pump, and any one of the present invention as the uniaxial eccentric screw pump. And a uniaxial eccentric screw pump for transferring molten metal according to the above aspect.

本発明の一態様に係るダイカスト鋳造装置によれば、一軸偏心ねじポンプとして、本発明のいずれか一の態様に係る溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプを有し、一軸偏心ねじポンプは、吸込口がポット内の溶湯中に浸漬するように縦置され、注湯管は、コールドチャンバー方式の鋳造装置本体のスリーブと一軸偏心ねじポンプの吐出口とを相互に繋ぐので、ポット内の溶湯を鋳造装置本体のスリーブに注湯管を介して定量供給できる。これにより、コールドチャンバー方式のダイカスト鋳造装置を用いながらも、溶融金属が空気との接触のない閉回路を構成できる。 According to the die casting apparatus according to one aspect of the present invention, as the uniaxial eccentric screw pump, have either uniaxial eccentric screw pump for molten metal transport according to one aspect of the present invention, the uniaxial eccentric screw pump inlet Is placed vertically so as to be immersed in the molten metal in the pot, and the pouring tube connects the sleeve of the cold chamber type casting device body and the discharge port of the uniaxial eccentric screw pump to each other, so that the molten metal in the pot is cast. A fixed amount can be supplied to the sleeve of the apparatus main body via the pouring pipe . This makes it possible to configure a closed circuit in which the molten metal does not come into contact with air even though the cold chamber type die casting apparatus is used.

よって、本発明の一態様に係るダイカスト鋳造装置によれば、ラドルによる溶融金属の供給方法で生じる、炉に蓋ができず、熱が逃げて作業環境が高温になってしまうという問題や、異物や気泡の混入が発生してしまうといった問題を回避できる。また、ラドルによる溶融金属の供給方法や溶融金属用電磁ポンプによる溶融金属の供給方法で発生していた溶融金属が空気と接触することで酸化物が生成されてしまい、酸化物の混入により鋳造品に硬質部分が内在し、切削加工時の工具破損を引き起こすといった問題も回避できる。   Therefore, according to the die casting apparatus according to one embodiment of the present invention, there is a problem that a furnace cannot be covered, a problem that heat is released and a working environment becomes high temperature, which is caused by a method of supplying molten metal by a ladle, It is possible to avoid problems such as mixing of air bubbles. In addition, when the molten metal generated by the method of supplying molten metal using a ladle or the method of supplying molten metal by an electromagnetic pump for molten metal comes into contact with air, oxides are generated. In addition, the problem that a hard part is present in the steel and causes breakage of the tool during cutting can be avoided.

ここで、本発明の一態様に係るダイカスト鋳造装置において、前記一軸偏心ねじポンプは、前記インナロータを回転駆動するサーボモータと、該サーボモータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記鋳造装置本体のプランジャによる溶融金属の供給量に基づいて、前記一軸偏心ねじポンプによる溶融金属の供給量を制御することは好ましい。   Here, in the die casting apparatus according to one aspect of the present invention, the uniaxial eccentric screw pump includes a servomotor that rotationally drives the inner rotor, and a control unit that controls the servomotor, and the control unit includes: It is preferable to control the supply amount of the molten metal by the uniaxial eccentric screw pump based on the supply amount of the molten metal by the plunger of the casting device main body.

このような構成であれば、一軸偏心ねじポンプの駆動方式にサーボモータを用い、このサーボモータを制御する制御部により、鋳造装置本体のプランジャによる溶融金属の供給量に基づいて、一軸偏心ねじポンプによる溶融金属の供給量を制御することで、一軸偏心ねじポンプからの溶融金属の供給量を、鋳造装置本体側の充填量に対して高精度に追従させることができる。よって、鋳造装置本体のスリーブに低脈動で溶融金属を注入する閉回路のダイカスト鋳造装置を構築する上でより好適である。   With such a configuration, a single-axis eccentric screw pump is driven based on the supply amount of the molten metal by the plunger of the casting apparatus main body by using a servomotor as a driving method of the single-axis eccentric screw pump. By controlling the supply amount of the molten metal by the above, the supply amount of the molten metal from the uniaxial eccentric screw pump can be made to accurately follow the filling amount on the casting apparatus main body side. Therefore, it is more suitable for constructing a closed-circuit die casting apparatus for injecting molten metal into the sleeve of the casting apparatus body with low pulsation.

上述したように、本発明によれば、溶湯供給の定量性を確保しつつ溶融金属を閉回路で圧送できる。   As described above, according to the present invention, molten metal can be pressure-fed in a closed circuit while securing the quantitativeness of molten metal supply.

本発明の一態様に係るダイカスト鋳造装置の一実施形態を模式的断面にて示す説明図である。It is an explanatory view showing one embodiment of a die-casting device concerning one mode of the present invention by a typical section. 本発明の一態様に係る溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプの一実施形態を示す図であり、同図では、軸線に沿った断面を示している。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows one Embodiment of the uniaxial eccentric screw pump for molten metal transfer which concerns on one aspect of this invention, Comprising: The figure has shown the cross section along the axis. アウタロータの下部を支持するすべり軸受の構造を説明する図であり、同図(a)は正面図、(b)は軸線に沿った断面図、(c)は背面図である。It is a figure explaining the structure of the slide bearing which supports the lower part of an outer rotor, The figure (a) is a front view, (b) is sectional drawing along an axis, (c) is a rear view. アウタロータの上部を支持するすべり軸受の構造を説明する図であり、同図(a)は正面図、(b)は軸線に沿った断面図、(c)は背面図である。It is a figure explaining the structure of the slide bearing which supports the upper part of an outer rotor, FIG. 3A is a front view, FIG. 3B is a sectional view along an axis, and FIG. 3C is a rear view. インナロータの途中部分を支持するすべり軸受の構造を説明する図であり、同図(a)は正面図、(b)は軸線に沿った断面図、(c)は背面図である。It is a figure explaining the structure of the plain bearing which supports the middle part of an inner rotor, The figure (a) is a front view, (b) is sectional drawing which followed the axial line, (c) is a rear view. 従来のコールドチャンバー方式のダイカスト鋳造装置におけるラドルを用いた注湯装置の説明図である。It is explanatory drawing of the pouring device using the ladle in the conventional cold chamber type die casting casting apparatus.

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。ここで、本実施形態のダイカスト鋳造装置は、閉回路で給湯可能なコールドチャンバー方式のダイカストマシンであり、アルミニウム合金等の溶融金属である溶湯を、所定の鋳型に圧入して凝固させることで成型品を鋳造するものである。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. Here, the die casting apparatus of the present embodiment is a cold chamber type die casting machine capable of supplying hot water in a closed circuit, and is formed by press-fitting a molten metal such as an aluminum alloy into a predetermined mold and solidifying it. The product is cast.

なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。   The drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio, and the like are different from the actual ones, and the drawings include portions having different dimensional relationships and ratios. The embodiments described below exemplify an apparatus and a method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is based on the material, shape, structure, and arrangement of the component parts. Are not specified in the following embodiments.

このダイカスト鋳造装置は、図1に示すように、溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプ(以下、単に「ねじポンプ」ともいう)60、鋳造装置本体70、およびこれら相互を繋ぐ注湯管74を備えている。鋳造装置本体70は、金型71およびスリーブ72を有する。ねじポンプ60は、溶湯Mが貯溜されたポット80に対して注湯装置として装備されている。注湯管74は、ねじポンプ60から定量圧送される溶湯Mを、鋳造装置本体70のスリーブ72に供給可能に接続されている。   As shown in FIG. 1, this die casting apparatus includes a uniaxial eccentric screw pump (hereinafter, also simply referred to as “screw pump”) 60 for transferring molten metal, a casting apparatus main body 70, and a pouring pipe 74 connecting these to each other. ing. The casting apparatus main body 70 has a mold 71 and a sleeve 72. The screw pump 60 is provided as a pouring device for the pot 80 in which the molten metal M is stored. The pouring pipe 74 is connected so that the molten metal M fed from the screw pump 60 at a constant pressure can be supplied to the sleeve 72 of the casting apparatus main body 70.

金型71は、成型品を鋳造するための金属製の鋳型であり、対向配置された固定型71aおよび可動型71bを有する。金型71は、一対の固定型71aと可動型71b相互が圧接されることで、湯道71mおよびキャビティ71cが金型71内に画成される。   The mold 71 is a metal mold for casting a molded product, and has a fixed mold 71a and a movable mold 71b that are opposed to each other. In the mold 71, the runner 71m and the cavity 71c are defined in the mold 71 by pressing the pair of fixed molds 71a and the movable molds 71b with each other.

スリーブ72は、金型71の下部側面に接続されている。スリーブ72は、軸方向両端が開放された略円筒状の部材であり、内部空間が加圧室72pになっている。加圧室72pは、湯道71mを介してキャビティ71cと連通している。
スリーブ72の後部上面には、加圧室72pに溶湯Mを供給するための給湯口72kが設けられている。注湯管74の一端が給湯口72kに接続され、注湯管74の他端がねじポンプ60の吐出口5aに接続されている。スリーブ72には、ねじポンプ60から定量圧送された溶湯Mが加圧室72pに一時的に貯溜される。
The sleeve 72 is connected to a lower side surface of the mold 71. The sleeve 72 is a substantially cylindrical member whose both ends in the axial direction are open, and the internal space is a pressure chamber 72p. The pressurizing chamber 72p communicates with the cavity 71c via a runner 71m.
On a rear upper surface of the sleeve 72, a hot water supply port 72k for supplying the molten metal M to the pressurizing chamber 72p is provided. One end of the pouring pipe 74 is connected to the hot water supply port 72k, and the other end of the pouring pipe 74 is connected to the discharge port 5a of the screw pump 60. In the sleeve 72, the molten metal M fed from the screw pump 60 at a constant pressure is temporarily stored in the pressurizing chamber 72p.

スリーブ72の軸方向後方には、プランジャ73が設けられている。プランジャ73は、後部側のロッド73bを介して不図示のアクチュエータに接続されている。プランジャ73は、アクチュエータの駆動により、スリーブ72内で軸方向に摺動され、ねじポンプ60から加圧室72pに定量供給された溶湯Mをキャビティ71cに射出可能になっている。   A plunger 73 is provided axially rearward of the sleeve 72. The plunger 73 is connected to an actuator (not shown) via a rod 73b on the rear side. The plunger 73 is slid in the axial direction within the sleeve 72 by driving the actuator, and can inject the molten metal M supplied from the screw pump 60 to the pressurizing chamber 72p into the cavity 71c.

次に、上記ねじポンプ60について詳しく説明する。
ねじポンプ60は、図1に示すように、ポット80の上方に軸線を縦に配置される略円筒状のフレーム21と、フレーム21の上面に装着されるサーボモータ22と、フレーム21の下部に装着されるポンプ本体30とを備える。フレーム21は、例えばSS400(一般構造用圧延鋼材)を素材として形成されている。
サーボモータ22には、サーボモータ22の駆動に必要な電力および信号を授受可能な配線を介して制御部90が接続されている。制御部90は、マイクロコンピュータおよびサーボモータ22のドライバを含んで構成される。制御部90は、注湯量制御処理を実行し、鋳造装置本体70のプランジャ73による溶融金属Mの供給量に基づいて、鋳造装置本体70側の充填量と同量となるように、ねじポンプ60による溶融金属Mの供給量を制御する。
Next, the screw pump 60 will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the screw pump 60 includes a substantially cylindrical frame 21 having an axis vertically arranged above a pot 80, a servomotor 22 mounted on an upper surface of the frame 21, and a lower portion of the frame 21. And a pump body 30 to be mounted. The frame 21 is formed of, for example, SS400 (rolled steel material for general structure).
The control unit 90 is connected to the servomotor 22 via wiring capable of transmitting and receiving electric power and signals necessary for driving the servomotor 22. The control unit 90 includes a microcomputer and a driver for the servomotor 22. The control unit 90 executes the pouring amount control process, and based on the supply amount of the molten metal M by the plunger 73 of the casting device main body 70, the screw pump 60 is controlled so as to have the same amount as the filling amount on the casting device main body 70 side. To control the supply amount of the molten metal M.

ポンプ本体30は、ポット80内の溶湯Mに浸漬するように、延長支持用の中間フレーム7を介してフレーム21の下面に装着されている。中間フレーム7は、耐溶損性鋳物で形成された中空円筒状部材である。中間フレーム7は、自身上部に形成されたフランジが、複数のボルトによりフレーム21の下面に軸線を縦に固定されている。中間フレーム7内には、サーボモータ22の駆動軸22mの駆動力を、ポンプ本体30のインナロータ1に伝達可能に接続された長尺な中間シャフト10が軸線を縦に設けられている。中間シャフト10は、合金工具鋼鋼材(SKD61)で形成されている。   The pump body 30 is mounted on the lower surface of the frame 21 via the intermediate frame 7 for extended support so as to be immersed in the molten metal M in the pot 80. The intermediate frame 7 is a hollow cylindrical member formed of a erosion-resistant casting. The intermediate frame 7 has a flange formed on an upper part thereof, an axis of which is vertically fixed to a lower surface of the frame 21 by a plurality of bolts. In the intermediate frame 7, a long intermediate shaft 10 connected to the inner rotor 1 of the pump main body 30 so as to be able to transmit the driving force of the driving shaft 22m of the servomotor 22 is provided with its axis extending vertically. The intermediate shaft 10 is formed of an alloy tool steel material (SKD61).

ポンプ本体30と中間フレーム7の周囲には、中実円筒状をなす耐溶損性鋳物で形成された長尺な複数の連結ロッド11が、軸線を縦に周方向に離隔して配置されている。各連結ロッド11は、下端側に径大な頭部を有するとともに上端面に雌ねじが形成されている。各連結ロッド11は、ロッド下部の頭部がポンプ本体30を下方から支持するように、下部ハウジング9の挿通孔に下方から挿通されている。   Around the pump body 30 and the intermediate frame 7, a plurality of long connecting rods 11 formed of a solid cylindrical erosion-resistant casting are arranged with their axes vertically separated in the circumferential direction. . Each connecting rod 11 has a large diameter head on the lower end side and a female screw on the upper end surface. Each connecting rod 11 is inserted from below into the insertion hole of the lower housing 9 such that the head at the lower part of the rod supports the pump body 30 from below.

フレーム21の下部には、水平方向に張り出す円環状のフランジ21fが形成されている。そして、各連結ロッド11は、ロッド上部の雌ねじが、フランジ21fにロッド固定ボルト17により締結されている。ロッド固定ボルト17とフランジ21fとの間には、円環状の皿ばね座金18が介装されている。皿ばね座金18は、ニッケルベースの超耐熱合金(例えばインコネル(登録商標))製であり、この例では、複数枚が積層された状態で介装されている。   An annular flange 21f extending in the horizontal direction is formed at a lower portion of the frame 21. In each connection rod 11, the female screw at the top of the rod is fastened to the flange 21f by the rod fixing bolt 17. An annular disc spring washer 18 is interposed between the rod fixing bolt 17 and the flange 21f. The disc spring washer 18 is made of a nickel-based super heat-resistant alloy (for example, Inconel (registered trademark)), and in this example, a plurality of sheets are interposed in a stacked state.

フレーム21は、不図示の支持筐体に、ポット80内に向けてポンプ本体30が垂下されるようにポット80上方に支持されている。これにより、ポンプ本体30は、ポット80内の溶湯Mに浸漬する高さに、フレーム21から垂下された状態で保持される。ポンプ本体30よりも上部に位置するねじポンプ60の他の部材は、ポット80内の溶湯Mに浸漬しないように、溶湯Mの上面よりも高い位置に支持される。   The frame 21 is supported by a support housing (not shown) above the pot 80 so that the pump body 30 is hung down into the pot 80. Thus, the pump body 30 is held at a height at which the pump body 30 is immersed in the molten metal M in the pot 80 in a state of being suspended from the frame 21. The other members of the screw pump 60 located above the pump body 30 are supported at a position higher than the upper surface of the molten metal M so as not to be immersed in the molten metal M in the pot 80.

図2に拡大図示するように、サーボモータ22は、フレーム21の上面に、駆動軸22m側の面22aが軸線を縦に装着される。フレーム21内には、円筒状のカップリングシャフト20が設けられている。カップリングシャフト20は、例えばSS400(一般構造用圧延鋼材)を素材として形成されている。
カップリングシャフト20は、上下両端の外周面が、高温環境用軸受19を介してフレーム21の内周面に回転自在にそれぞれ支持されている。高温環境用軸受19としては、例えば、高温用フッ素系グリースと二硫化モリブデン系固体潤滑により、400℃程度までの大気中で適用可能な転がり軸受(例えば深溝玉軸受)を用いることができる。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, the servomotor 22 has a surface 22 a on the drive shaft 22 m side mounted vertically on an upper surface of the frame 21. A cylindrical coupling shaft 20 is provided in the frame 21. The coupling shaft 20 is formed of, for example, SS400 (rolled steel material for general structure).
The coupling shaft 20 is rotatably supported on the inner peripheral surface of the frame 21 via the high-temperature environment bearing 19 via upper and lower ends of the outer peripheral surface. As the high-temperature environment bearing 19, for example, a rolling bearing (for example, a deep groove ball bearing) that can be applied in the atmosphere up to about 400 ° C. by using a high-temperature fluorine-based grease and molybdenum disulfide-based solid lubrication can be used.

カップリングシャフト20の上部側には、駆動軸22m装着用の装着穴20aが設けられている。駆動軸22mは、装着穴20aに挿入された状態で、固定キー23によってカップリングシャフト20の上部に連結されている。また、カップリングシャフト20の下部側には、中間シャフト10装着用の装着穴20bが装着穴20aと同軸に設けられている。中間シャフト10の上端部10uは、装着穴20bに挿入され状態で固定キー24によって、カップリングシャフト20の下部に連結されている。   On the upper side of the coupling shaft 20, a mounting hole 20a for mounting the drive shaft 22m is provided. The drive shaft 22m is connected to an upper portion of the coupling shaft 20 by a fixed key 23 in a state where the drive shaft 22m is inserted into the mounting hole 20a. At the lower side of the coupling shaft 20, a mounting hole 20b for mounting the intermediate shaft 10 is provided coaxially with the mounting hole 20a. The upper end 10u of the intermediate shaft 10 is connected to a lower portion of the coupling shaft 20 by a fixed key 24 while being inserted into the mounting hole 20b.

ポンプ本体30は、中間フレーム7の下部に装着されるハウジング31と、ハウジング31内に回転可能に支持される雌ねじ状の内面をもつアウタロータ2と、アウタロータ2に雄ねじ状の螺旋部1aが内挿されたインナロータ1とを備える。インナロータ1およびアウタロータ2は、いずれも窒化珪素により形成されている。
アウタロータ2は、ハウジング31内に、円筒状をなす2つのすべり軸受3,4を介して配置される。2つのすべり軸受3,4は、いずれも窒化珪素により形成されている。また、インナロータ1は、中間フレーム7の下端部に、円筒状をなす窒化珪素製のすべり軸受6を介して自身途中部分が回転可能に支持されている。
The pump body 30 includes a housing 31 mounted on a lower portion of the intermediate frame 7, an outer rotor 2 having a female screw-shaped inner surface rotatably supported in the housing 31, and a male screw-shaped spiral portion 1 a inserted into the outer rotor 2. Inner rotor 1 provided. Both the inner rotor 1 and the outer rotor 2 are formed of silicon nitride.
The outer rotor 2 is disposed in the housing 31 via two cylindrical sliding bearings 3 and 4. Each of the two plain bearings 3 and 4 is formed of silicon nitride. The inner rotor 1 is rotatably supported at the lower end of the intermediate frame 7 through a cylindrical sliding bearing 6 made of silicon nitride.

ここで、本実施形態において、「窒化珪素(Si)」は、溶湯Mに接液した状態であっても、当該接液部品に要求される機能を奏する上で必要な機械的強度を維持可能な耐熱性及び耐熱衝撃性を有するセラミックス材料として選定される。例えば、耐熱性としては、800℃以上での構造安定性を有するものであり、また、耐熱衝撃性が500℃以上(水中投下)で強度低下率が所定を満たすエンジニアリングセラミックス(ファインセラミックス)である。 Here, in the present embodiment, “silicon nitride (Si 3 N 4 )” has a mechanical strength necessary to perform the function required for the liquid contact part even in a state of being in contact with the molten metal M. Is selected as a ceramic material having heat resistance and thermal shock resistance capable of maintaining the above. For example, engineering ceramics (fine ceramics) having structural stability as heat resistance of 800 ° C. or higher, and having a thermal shock resistance of 500 ° C. or higher (dropping in water) and satisfying a predetermined strength reduction rate. .

なお、耐熱衝撃性の評価方法としては、例えば、加熱した抗折試験片(JIS R1601準拠)の水中投下(JIS R1648相対法)により熱衝撃ダメージを加えた後の残存曲げ強度を測定し、熱衝撃ダメージを付与しなかった場合の初期強度に対する3点曲げ強さの強度低下率を算出して判定する。強度低下率が所定を満たすとは、強度低下率20%以内のもの、好ましくは10%以内のもの、より好ましくは5%以内のものを例示できる。   In addition, as a method for evaluating the thermal shock resistance, for example, the residual bending strength of a heated bending test piece (according to JIS R1601) after being subjected to thermal shock damage by dropping in water (JIS R1648 relative method) is measured, The strength reduction rate of the three-point bending strength with respect to the initial strength when no impact damage is given is calculated and determined. When the strength reduction rate satisfies the predetermined condition, the strength reduction rate is within 20%, preferably within 10%, more preferably within 5%.

アウタロータ2には、内周面に、雌ねじ状の長円形断面を有する螺旋部2eが形成されている。インナロータ1の螺旋部1aは、アウタロータ2の雌ねじ状の螺旋部2eに内装されている。アウタロータ2内部に形成される雌ねじ状の螺旋部2eは、その雌ねじ状のピッチがインナロータ1の螺旋部1aの2倍である。インナロータ1の回転軸線は、アウタロータ2の回転軸線に対して所定距離だけ偏心して配置される。これにより、インナロータ1が回転しつつアウタロータ2の軸心に対して偏心運動を行うことによって溶融金属を、ハウジング31の吸込口9aから吐出口5aへ定量圧送可能になっている。   On the inner peripheral surface of the outer rotor 2, a spiral portion 2e having a female screw-shaped oval cross section is formed. The spiral portion 1a of the inner rotor 1 is housed in a female screw-shaped spiral portion 2e of the outer rotor 2. The female screw-shaped helical portion 2e formed inside the outer rotor 2 has a female screw-shaped pitch twice that of the spiral portion 1a of the inner rotor 1. The rotation axis of the inner rotor 1 is eccentrically arranged by a predetermined distance with respect to the rotation axis of the outer rotor 2. Thus, the molten metal can be quantitatively fed from the suction port 9a of the housing 31 to the discharge port 5a by performing eccentric motion with respect to the axis of the outer rotor 2 while the inner rotor 1 rotates.

より詳しくは、本実施形態のインナロータ1は、先端側の雄ねじ状の螺旋部1aと、直線状の中間部1bと、テーパ状の基端部1cとを有する。インナロータ1の螺旋部1aは、自身の回転軸線に対して偏心した円形断面を有する。インナロータ1の基端部1cは、サーボモータ22の駆動軸22mに対して、中間フレーム7内に配置された上記中間シャフト10を介して直結されている。   More specifically, the inner rotor 1 of the present embodiment has a male screw-shaped spiral portion 1a on the distal end side, a linear intermediate portion 1b, and a tapered base end portion 1c. The spiral portion 1a of the inner rotor 1 has a circular cross section eccentric with respect to its own rotation axis. The base end 1c of the inner rotor 1 is directly connected to the drive shaft 22m of the servomotor 22 via the intermediate shaft 10 arranged in the intermediate frame 7.

本実施形態では、インナロータ1の基端部1cと中間シャフト10の先端部10sは、相互を囲繞する円筒状の連結ピース8によって連結されている(以下、「テーパ連結構造」ともいう)。連結ピース8は耐溶損性鋳物から形成されている。本実施形態のテーパ連結構造は、インナロータ1の基端部1cには、連結ピース8に囲繞される部分の外周面に、上方に向けて拡径するテーパ外面1mを設けている。一方、連結ピース8には、インナロータ1のテーパ外面1mに径方向で対向する内周面に、上方に向けて拡径するテーパ内面8mを設けている。   In the present embodiment, the base end portion 1c of the inner rotor 1 and the front end portion 10s of the intermediate shaft 10 are connected by a cylindrical connection piece 8 that surrounds each other (hereinafter, also referred to as a “taper connection structure”). The connection piece 8 is formed from a erosion resistant casting. In the tapered connection structure of the present embodiment, a tapered outer surface 1m whose diameter is increased upward is provided on the outer peripheral surface of a portion surrounded by the connecting piece 8 at the base end 1c of the inner rotor 1. On the other hand, the connecting piece 8 is provided with a tapered inner surface 8m that increases in diameter upward on an inner peripheral surface that radially opposes the tapered outer surface 1m of the inner rotor 1.

テーパ外面1mとテーパ内面8mとは、回転力を伝達可能に配置された窒化珪素製の固定キー25によって相互に結合されている。インナロータ1の基端部1cと中間シャフト10の先端部10sとが対向する両端面間には、両端面相互を離隔方向に付勢するばね部材16が介装されている。ばね部材16は、窒化珪素によって形成された円筒コイルばねである。   The tapered outer surface 1m and the tapered inner surface 8m are connected to each other by a fixed key 25 made of silicon nitride which is arranged so as to transmit a rotational force. A spring member 16 that urges both end surfaces in the direction away from each other is interposed between both end surfaces where the base end portion 1c of the inner rotor 1 and the front end portion 10s of the intermediate shaft 10 face each other. The spring member 16 is a cylindrical coil spring formed of silicon nitride.

中間シャフト10は、先端部10sの途中部分に、連結ピース8の外形と略同径の、円環状に張り出す鍔部10tが形成されている。中間シャフト10と連結ピース8とは、連結ピース8の上端面が鍔部10tに軸方向で当接した状態とされ、不図示のボルトによって相互が締結されるようになっている。   The intermediate shaft 10 has a flange 10t formed in an annular shape and having substantially the same diameter as the outer shape of the connecting piece 8 at an intermediate portion of the distal end 10s. The intermediate shaft 10 and the connection piece 8 are in a state where the upper end surface of the connection piece 8 is in axial contact with the flange 10t, and are fastened to each other by bolts (not shown).

インナロータ1の中間部1bは、中間フレーム7の下端部の内周面に対して、すべり軸受6を介して回転自在に支持されている。中間部1bを支持するすべり軸受6は、窒化珪素製の固定キー15によって中間フレーム7に固定されている。中間部1bの上端側1dとすべり軸受6との間(相互の軸直方向対向面間)には、円環状をなす複数のラビリンス溝63が軸方向に離隔形成されることでシール構造が形成されている。   The intermediate portion 1b of the inner rotor 1 is rotatably supported via a slide bearing 6 on an inner peripheral surface of a lower end portion of the intermediate frame 7. The slide bearing 6 supporting the intermediate portion 1b is fixed to the intermediate frame 7 by a fixed key 15 made of silicon nitride. A plurality of annular labyrinth grooves 63 are formed in the axial direction between the upper end 1d of the intermediate portion 1b and the sliding bearing 6 (between opposing surfaces in the direction perpendicular to the axis) to form a seal structure. Have been.

ハウジング31は、同図下側の吸込口9a側から上側の吐出口5a側に向かって順に、下部ハウジング9、中間ハウジング13および上部ハウジング5を有する。下部ハウジング9、中間ハウジング13および上部ハウジング5は、いずれも耐溶損性鋳物により形成されている。   The housing 31 has a lower housing 9, an intermediate housing 13, and an upper housing 5 in order from the lower suction port 9a side to the upper discharge port 5a side in FIG. The lower housing 9, the intermediate housing 13, and the upper housing 5 are all formed of a erosion resistant casting.

下部ハウジング9は、フレーム21のフランジ21fよりも大径の扁平円筒状をなしている。下部ハウジング9には、溶融金属の吸込口9aが、中心に軸方向に沿って貫通形成されている。また、下部ハウジング9には、吸込口9aの周囲の肉厚部に、上記耐溶損性鋳物製の複数の連結ロッド11を装着するための装着孔9hが、各連結ロッド11の装着位置に貫通形成されている。   The lower housing 9 has a flat cylindrical shape with a larger diameter than the flange 21 f of the frame 21. In the lower housing 9, a molten metal suction port 9a is formed so as to penetrate the center along the axial direction. In the lower housing 9, a mounting hole 9 h for mounting the plurality of connection rods 11 made of the erosion-resistant casting is formed in a thick portion around the suction port 9 a so as to penetrate the mounting position of each connection rod 11. Is formed.

上部ハウジング5は、自身周囲を囲繞する複数の連結ロッド11の内側領域に収まる外径寸法の中空円筒状をなす。上部ハウジング5の側壁面には、溶融金属の吐出口5aが開口している。吐出口5aの軸線は水平方向を向いており、吐出口5aの形状は、内側から外側に向かって拡径するテーパ状に開口している。   The upper housing 5 has a hollow cylindrical shape having an outer diameter that fits in an inner region of the plurality of connecting rods 11 surrounding the upper housing 5. On the side wall surface of the upper housing 5, a discharge port 5a for molten metal is opened. The axis of the discharge port 5a faces in the horizontal direction, and the shape of the discharge port 5a is tapered so that the diameter increases from the inside to the outside.

また、中間ハウジング13は、上部ハウジング5と略同径の外径寸法の中空円筒状をなす。中間ハウジング13の側壁面には、軸方向の略中央に、溶融金属Mを導くための導入口13hが形成されている。導入口13hの軸線は水平方向を向いており、ポンプ本体30がポット80内の溶湯Mに浸漬されると、溶湯Mが導入口13hから、アウタロータ2の外周面と中間ハウジング13の内周面との間の空間に導入される。これにより、アウタロータ2を支持する上下のすべり軸受3,4に形成された潤滑溝41に溶湯Mが行き渡り、雰囲気流体である溶融金属Mを潤滑用流体とする潤滑構造が構築されている。   The intermediate housing 13 has a hollow cylindrical shape having an outer diameter substantially the same as that of the upper housing 5. In the side wall surface of the intermediate housing 13, an inlet 13h for guiding the molten metal M is formed substantially at the center in the axial direction. The axis of the inlet 13h is oriented in the horizontal direction, and when the pump body 30 is immersed in the melt M in the pot 80, the melt M flows from the inlet 13h through the outer peripheral surface of the outer rotor 2 and the inner peripheral surface of the intermediate housing 13. Introduced into the space between. As a result, the molten metal M spreads over the lubricating grooves 41 formed in the upper and lower sliding bearings 3 and 4 that support the outer rotor 2, and a lubricating structure using the molten metal M, which is an ambient fluid, as a lubricating fluid is constructed.

ハウジング31は、下部ハウジング9、中間ハウジング13および上部ハウジング5、並びに中間フレーム7相互の軸方向の対向面に、凹の段部と凸の段部とが嵌合するインロー嵌合部が形成されている。下部、中間および上部ハウジング9、13、5相互は、上記複数の連結ロッド11により、自身を構成する下部ハウジング9とフランジ21fとが軸方向に挟圧されることによって中間フレーム7の下端に一体に固定されている。   The housing 31 has an inlay fitting portion in which the concave step portion and the convex step portion are fitted on the axially opposing surfaces of the lower housing 9, the intermediate housing 13, the upper housing 5, and the intermediate frame 7. ing. The lower, middle and upper housings 9, 13 and 5 are integrated with the lower end of the intermediate frame 7 by axially pressing the lower housing 9 and the flange 21f constituting the lower housing 9 and the flange 21f by the plurality of connecting rods 11. It is fixed to.

アウタロータ2は、その上下両端が、円筒状のすべり軸受3,4を介してハウジング31に回転自在に支承されている。そして、上下のすべり軸受3,4は、それらの内周面がアウタロータ2の外周両端に形成された摺動面2cに外嵌されている。これにより、アウタロータ2の円筒部の両端の摺動面2cは、すべり軸受3,4を介してハウジング31内に回転自在に支承される。   The upper and lower ends of the outer rotor 2 are rotatably supported by a housing 31 via cylindrical slide bearings 3 and 4. The inner peripheral surfaces of the upper and lower sliding bearings 3 and 4 are externally fitted to sliding surfaces 2 c formed at both outer peripheral ends of the outer rotor 2. Thus, the sliding surfaces 2c at both ends of the cylindrical portion of the outer rotor 2 are rotatably supported in the housing 31 via the slide bearings 3 and 4.

また、アウタロータ2の軸方向への移動も、上下のすべり軸受3,4によって拘束されている。つまり、アウタロータ2には、その中央部に、上下のすべり軸受3,4との軸方向での当接面をつくる凸部2mが円環状に形成されている。そして、凸部2mをその軸方向両側から挟持するように、上下のすべり軸受3,4が配置されている。   Further, the movement of the outer rotor 2 in the axial direction is also restricted by the upper and lower slide bearings 3 and 4. That is, the outer rotor 2 is formed in the center with a convex portion 2m that forms a contact surface in the axial direction with the upper and lower slide bearings 3 and 4 in an annular shape. The upper and lower sliding bearings 3 and 4 are arranged so as to sandwich the convex portion 2m from both sides in the axial direction.

本実施形態では、アウタロータ2の上部を支持するすべり軸受4は、窒化珪素製の固定キー14によって、中間ハウジング13の上部側の内周面に固定されている。また、アウタロータ2下部を支持するすべり軸受3は、窒化珪素製の固定キー12によって、下部ハウジング9の上部側の内周面に固定されている。アウタロータ2の上端側2dとその上部を支持するすべり軸受4との間(相互の軸直方向対向面間)には、円環状をなす複数のラビリンス溝53が軸方向に離隔形成されることでシール構造が形成されている。   In the present embodiment, the slide bearing 4 that supports the upper portion of the outer rotor 2 is fixed to the upper inner peripheral surface of the intermediate housing 13 by a fixed key 14 made of silicon nitride. The sliding bearing 3 that supports the lower portion of the outer rotor 2 is fixed to the upper inner peripheral surface of the lower housing 9 by a fixed key 12 made of silicon nitride. A plurality of annular labyrinth grooves 53 are formed in the axial direction between the upper end 2d of the outer rotor 2 and the slide bearing 4 supporting the upper part thereof (between opposing surfaces in the direction perpendicular to the axis). A seal structure is formed.

ここで、上記3つのすべり軸受3,4、6は、いずれも雰囲気流体である溶融金属Mを潤滑用流体とする軸受(例えば水中軸受)である。各軸受3,4、6の内周面には、周方向に離隔して軸方向に沿って形成された複数条の潤滑溝41、51、61がそれぞれに形成されている。   Here, each of the three slide bearings 3, 4, and 6 is a bearing (for example, an underwater bearing) using molten metal M, which is an ambient fluid, as a lubricating fluid. A plurality of lubrication grooves 41, 51, 61 are formed on the inner peripheral surface of each of the bearings 3, 4, 6 along the axial direction while being spaced apart in the circumferential direction.

特に、本実施形態のねじポンプ60では、アウタロータ2およびインナロータ1を支持する軸受3,4、6の外周面に、テーパ外面45、55、65をそれぞれ形成するとともに、これら軸受3,4、6が嵌合されるハウジング31および中間ハウジング13の内周面には、テーパ外面45、55、65それぞれに対応するテーパ角度のテーパ内面9n,13n、7nを有する凹の段部を形成してなる自動調心構造を備えている。   In particular, in the screw pump 60 of the present embodiment, tapered outer surfaces 45, 55, and 65 are formed on the outer peripheral surfaces of the bearings 3, 4, and 6 that support the outer rotor 2 and the inner rotor 1, respectively. Are formed on the inner peripheral surfaces of the housing 31 and the intermediate housing 13 in which are fitted the tapered inner surfaces 9n, 13n, 7n having taper angles corresponding to the tapered outer surfaces 45, 55, 65, respectively. It has a self-aligning structure.

詳しくは、アウタロータ2を支持する二つの軸受3,4のうち、下側のすべり軸受3には、図3に示すように、3条の潤滑溝41が周方向に等配されている。すべり軸受3は、装着時に下側となる端面の内周側に、円環状のボス部44を有する。
すべり軸受3の各潤滑溝41は、軸方向に沿って形成された縦溝41aと、この縦溝41aに連通して、ボス部44に径方向に沿って形成された横溝41bとを有する。すべり軸受3の外周面には、下部ハウジング9側のキー溝と整合した位置に、固定キー12が装着されるキー溝42が軸方向に沿って形成されている。
More specifically, among the two bearings 3 and 4 supporting the outer rotor 2, the lower sliding bearing 3 has three lubrication grooves 41 equally arranged in the circumferential direction, as shown in FIG. The slide bearing 3 has an annular boss portion 44 on the inner peripheral side of the lower end surface at the time of mounting.
Each lubrication groove 41 of the sliding bearing 3 has a longitudinal groove 41a formed along the axial direction, and a lateral groove 41b communicating with the longitudinal groove 41a and formed in the boss 44 along the radial direction. On the outer peripheral surface of the slide bearing 3, a key groove 42 in which the fixed key 12 is mounted is formed along the axial direction at a position aligned with the key groove on the lower housing 9 side.

すべり軸受3は、装着時に下側となる外周面に、軸方向の途中部分から下端部に亘り、下側に向けて縮径するテーパ外面45が、下部ハウジング9のテーパ内面9n摺接するテーパ角度に形成されている。そして、図2に示すように、下部ハウジング9の内周面の上側には、軸受3の外周面に摺接する円筒内面およびテーパ内面9nを有する凹の段部が形成され、このテーパ内面9nを有する凹の段部に、下部のすべり軸受3が嵌め込まれて、固定キー12で固定されている。   The tapered outer surface 45, whose diameter is reduced toward the lower side from the middle part in the axial direction to the lower end part, is in sliding contact with the outer peripheral surface, which is lower at the time of mounting, on the sliding bearing 3. Is formed. As shown in FIG. 2, a concave step portion having a cylindrical inner surface and a tapered inner surface 9 n slidingly contacting the outer peripheral surface of the bearing 3 is formed above the inner peripheral surface of the lower housing 9. The lower slide bearing 3 is fitted into the recessed step portion and fixed by a fixed key 12.

アウタロータ2を支持する二つの軸受3,4のうち、上側のすべり軸受4には、図4示すように、3条の潤滑溝51が周方向に等配されている。すべり軸受4は、装着時に下側となる端面の内周側に、円環状のボス部54を有する。各潤滑溝51は、軸方向に沿って形成された縦溝51aと、この縦溝51aに連通して、ボス部54に径方向に沿って形成された横溝51bとを有する。すべり軸受4の外周面には、中間ハウジング13側のキー溝と整合した位置に、固定キー14が装着されるキー溝52が軸方向に沿って形成されている。   Of the two bearings 3 and 4 supporting the outer rotor 2, the upper sliding bearing 4 has three lubrication grooves 51 equally arranged in the circumferential direction, as shown in FIG. The sliding bearing 4 has an annular boss portion 54 on the inner peripheral side of the lower end surface at the time of mounting. Each lubrication groove 51 has a vertical groove 51a formed along the axial direction, and a horizontal groove 51b formed in the boss portion 54 along the radial direction in communication with the vertical groove 51a. A key groove 52 in which the fixed key 14 is mounted is formed along the axial direction on the outer peripheral surface of the slide bearing 4 at a position aligned with the key groove on the intermediate housing 13 side.

また、すべり軸受4は、軸方向に沿って形成された3条の潤滑溝51の他、装着時に上側となる内周面に、周方向に沿って複数段(この例では3段)に、軸方向に離隔形成された円環状のラビリンス溝53を有する。3条の潤滑溝51は、ラビリンス溝53の手前までしか形成されていない。
さらに、すべり軸受4には、装着時に下側となる外周面に、軸方向の途中部分から下端部に亘り、下側に向けて縮径するテーパ外面55が形成されている。そして、図2に示すように、中間ハウジング13の内周面の上側には、軸受4の外周面に摺接する円筒内面およびテーパ内面13nを有する凹の段部が形成され、このテーパ内面13nを有する凹の段部に、上部のすべり軸受4が嵌め込まれて、固定キー14で固定されている。
In addition to the three lubrication grooves 51 formed along the axial direction, the sliding bearing 4 has a plurality of stages (three stages in this example) along the circumferential direction on the inner peripheral surface which is upper at the time of mounting. An annular labyrinth groove 53 is formed in the axial direction so as to be separated. The three lubrication grooves 51 are formed only before the labyrinth groove 53.
Further, the sliding bearing 4 is formed with a tapered outer surface 55 whose diameter is reduced downward from an intermediate portion in the axial direction to a lower end portion on an outer peripheral surface which is a lower side at the time of mounting. As shown in FIG. 2, a concave step portion having a cylindrical inner surface and a tapered inner surface 13 n slidingly contacting the outer peripheral surface of the bearing 4 is formed above the inner peripheral surface of the intermediate housing 13. The upper slide bearing 4 is fitted into the concave step portion and fixed by a fixed key 14.

インナロータ1の途中部分である中間部1bを支持するすべり軸受6は、図5示すように、3条の潤滑溝61が周方向に等配されている。すべり軸受6には、装着時に下側となる側端面の内周側に、円環状のボス部64が形成されている。各潤滑溝61は、軸方向に沿って形成された縦溝61aと、この縦溝61aに連通して、ボス部64に径方向に沿って形成された横溝61bとを有する。
また、すべり軸受6は、3条の潤滑溝61の他、装着時に上側となる内周面に、周方向に沿って複数段(この例では3段)に、軸方向に離隔形成された円環状のラビリンス溝63を有する。3条の潤滑溝61は、ラビリンス溝63の手前までしか形成されていない。
As shown in FIG. 5, the sliding bearing 6 supporting the intermediate portion 1b, which is an intermediate portion of the inner rotor 1, has three lubricating grooves 61 equally arranged in the circumferential direction. An annular boss portion 64 is formed on the slide bearing 6 on the inner peripheral side of a side end surface that is a lower side when mounted. Each lubrication groove 61 has a vertical groove 61a formed along the axial direction, and a lateral groove 61b formed in the boss portion 64 along the radial direction so as to communicate with the vertical groove 61a.
In addition to the three lubricating grooves 61, the sliding bearing 6 has a plurality of (in this example, three) circumferentially spaced circles formed on the inner peripheral surface, which is the upper side at the time of mounting, along the circumferential direction. It has an annular labyrinth groove 63. The three lubrication grooves 61 are formed only before the labyrinth groove 63.

さらに、すべり軸受6の外周面には、装着時に上側となる外周面に、軸方向の途中部分から上端部に亘り、上側に向けて縮径するテーパ外面65が形成されている。また、すべり軸受6の外周面には、中間フレーム7側のキー溝と整合した位置に、すべり軸受6の固定キー15が装着されるキー溝62が軸方向に沿って形成されている。そして、図2に示すように、中間フレーム7の下端部の内周面には、軸受6の外周面に摺接する円筒内面およびテーパ内面7nを有する凹の段部が形成され、このテーパ内面7nを有する凹の段部に、すべり軸受6が嵌め込まれて、固定キー15で固定されている。   Further, on the outer peripheral surface of the sliding bearing 6, a tapered outer surface 65 is formed on the outer peripheral surface which is upper at the time of mounting, from the middle part in the axial direction to the upper end portion, and the diameter thereof is reduced toward the upper side. A key groove 62 for mounting the fixed key 15 of the slide bearing 6 is formed on the outer peripheral surface of the slide bearing 6 at a position aligned with the key groove on the intermediate frame 7 side along the axial direction. As shown in FIG. 2, a concave step having a cylindrical inner surface and a tapered inner surface 7n that slides on the outer peripheral surface of the bearing 6 is formed on the inner peripheral surface of the lower end of the intermediate frame 7, and the tapered inner surface 7n The sliding bearing 6 is fitted into the concave step portion having

ここで、上述した、本実施形態で採用する耐溶損性鋳物は、母材金属層と、この母材金属層表面に被覆層として形成された酸化物層とを備える。母材金属層は、表層部側に結晶構造がフェライト構造であるフェライト領域を備え、フェライト領域の下(内部側)に結晶構造がパーライト構造であるパーライト領域を備える。特に、この耐溶損性鋳物は、酸化物層が、互いに組成の異なる複数の領域を含み、最も母材金属層側の領域よりも、最も表面側の領域において、複炭化物が少ないものである。この耐溶損性鋳物は、従来の鋳物に比べて耐溶損性に極めて優れる。そのため、アルミニウムやマグネシウムの金属溶湯に接触する金属溶湯接触部材として好適に用いることができる。   Here, the erosion-resistant casting employed in the present embodiment includes a base metal layer and an oxide layer formed as a coating layer on the surface of the base metal layer. The base metal layer has a ferrite region whose crystal structure is a ferrite structure on the surface layer side, and a pearlite region whose crystal structure is a pearlite structure below (inside) the ferrite region. In particular, in this erosion-resistant casting, the oxide layer includes a plurality of regions having different compositions from each other, and has a smaller amount of double carbides in the most surface region than in the region of the base metal layer. This erosion-resistant casting is much more excellent in erosion resistance than a conventional casting. Therefore, it can be suitably used as a metal melt contact member that comes into contact with a metal melt of aluminum or magnesium.

詳しくは、母材金属層は、炭素元素と2種以上の母材金属元素とを含む。本実施形態の母材金属層は、熱間金型の素材として一般的な合金工具鋼のSKD61をベースとして、タングステンとコバルトを添加した合金から構成される。具体的には、本実施形態では、母材金属層の組成(重量%)は、C0.40〜0.70%、Si 0.35〜0.50%、Mn0.50〜0.70%、P <0.03%、S<0.02%、Cr 4.50〜6.00%、Mo0.50〜0.75%、Co 0.70〜0.90%、V0.15〜0.30%、W 0.50〜0.70%、Nb<0.10%、Al <0.10%、残部がFeおよび不可避的不純物元素からなる。   Specifically, the base metal layer includes a carbon element and two or more base metal elements. The base metal layer according to the present embodiment is made of an alloy obtained by adding tungsten and cobalt based on SKD61 which is a general alloy tool steel as a material for a hot die. Specifically, in the present embodiment, the composition (% by weight) of the base metal layer is C 0.40 to 0.70%, Si 0.35 to 0.50%, Mn 0.50 to 0.70%, P <0.03%, S <0.02%, Cr 4.50 to 6.00%, Mo 0.50 to 0.75%, Co 0.70 to 0.90%, V 0.15 to 0.30 %, W 0.50 to 0.70%, Nb <0.10%, Al <0.10%, and the balance consists of Fe and inevitable impurity elements.

酸化物層は、母材金属元素の熱酸化物からなり、母材金属層側の酸化物層内には、母材金属層中の炭素元素と2種以上の母材金属元素との反応生成物である複炭化物が含まれる。そして、この耐溶損性鋳物は、酸化物層の一部が、母材金属層の結晶粒界に繊毛状に伸長して繊毛状酸化物になっている。繊毛状酸化物がフェライト結晶粒界に伸びているので、アンカー効果を発揮し、耐溶損性に優れる酸化物層は母材金属層と強固に結合しており剥離が抑制される。したがって、耐溶損性が飛躍的に向上するとともに、かかる特性の劣化が抑制される。   The oxide layer is made of a thermal oxide of the base metal element. In the oxide layer on the base metal layer side, a reaction product of the carbon element in the base metal layer and two or more base metal elements is formed. Double carbide which is a material. In this erosion-resistant casting, a part of the oxide layer extends ciliately to the crystal grain boundary of the base metal layer to form a ciliated oxide. Since the ciliated oxide extends to the ferrite crystal grain boundaries, the oxide layer that exhibits an anchor effect and has excellent erosion resistance is firmly bonded to the base metal layer, and peeling is suppressed. Therefore, the erosion resistance is remarkably improved, and the deterioration of such characteristics is suppressed.

本実施形態における耐溶損性鋳物は、以下のようにして製造できる。
まず、上記の組成を有する母材金属を所定の形状に鋳造して金属部材を得た後、酸化物層を形成する。酸化物層を形成する工程は、母材金属で構成された金属部材を通常雰囲気の炉内で所定の温度に昇温・保持し、降温速度を制御しながら炉内で徐冷する。
例えば、金属部材を2時間かけて780〜980℃まで昇温し、そのままの温度で所定の時間保持する。昇温後に保持する温度範囲は、780〜980℃であるが、より好ましくは900±30℃にすると良い。保持時間は母材金属で構成された金属部材の厚みに応じて調節する。例えば、部材の厚みが25mmに対して保持時間を1時間と規定することができる。この昇温・保持工程により、母材金属層の表層部に酸化物層が生成・成長するとともに脱炭層(フェライトトリム)が形成され、遊離した炭素元素が母材金属層の構成元素と反応して複炭化物を形成すると考えられる。
The erosion-resistant casting in the present embodiment can be manufactured as follows.
First, a base metal having the above composition is cast into a predetermined shape to obtain a metal member, and then an oxide layer is formed. In the step of forming the oxide layer, the metal member composed of the base metal is heated and maintained at a predetermined temperature in a furnace in a normal atmosphere, and gradually cooled in the furnace while controlling the temperature decreasing rate.
For example, the temperature of the metal member is raised to 780 to 980 ° C. over 2 hours, and is maintained at the temperature for a predetermined time. The temperature range maintained after the temperature rise is 780 to 980 ° C., and more preferably 900 ± 30 ° C. The holding time is adjusted according to the thickness of the metal member made of the base metal. For example, the holding time can be defined as one hour for a member thickness of 25 mm. By this heating / holding step, an oxide layer is formed and grown on the surface layer of the base metal layer, and a decarburized layer (ferrite trim) is formed. The released carbon element reacts with the constituent elements of the base metal layer. To form double carbides.

次いで、母材金属を所定の降温速度で降温するが、降温速度は毎時30±10℃の範囲を維持する。この降温工程により、母材金属層の表層側はパーライトからフェライトへと結晶構造が変化する。そして、前工程から引き続き成長を続ける酸化物がフェライト結晶粒界に繊毛状に伸長する。このような工程を経て、母材金属層の表面に耐溶損性に優れた酸化物層が形成される。   Next, the temperature of the base metal is lowered at a predetermined cooling rate, and the cooling rate is maintained within a range of 30 ± 10 ° C./hour. The crystal structure changes from pearlite to ferrite on the surface layer side of the base metal layer by this cooling step. Then, the oxide that continues to grow from the previous step extends ciliately to the ferrite crystal grain boundaries. Through these steps, an oxide layer having excellent erosion resistance is formed on the surface of the base metal layer.

なお、本実施形態で採用する耐溶損性鋳物について、母材金属層を加熱することにより生成する「熱酸化物」の特徴を、具体的な構造上の特性として記載することは極めて困難である。「熱酸化物」は、例えばCVD法等の膜材料を堆積する方法により得られる酸化物とは、そのモルホロジーの特徴が異なるものの、その特徴を要件として特定するのは困難である。つまり、このような特徴を解析するのは、実際には膨大なコストや時間を要する。例えば、測定方法としては光学顕微鏡が考えられるものの、実際には、本実施形態による酸化物とCVD法による酸化物とをそれぞれ製造し、モルホロジーの特徴を測定した上で、相互を区別する有意な指標としてその特徴を見出さねばならず、この作業は実際的ではない。   It should be noted that it is extremely difficult to describe the characteristics of the “thermal oxide” generated by heating the base metal layer as specific structural characteristics for the erosion-resistant casting employed in the present embodiment. . “Thermal oxide” has a different morphological characteristic from an oxide obtained by a method of depositing a film material such as a CVD method, but it is difficult to specify the characteristic as a requirement. In other words, analyzing such features actually requires enormous costs and time. For example, although an optical microscope can be considered as a measuring method, in actuality, an oxide according to the present embodiment and an oxide according to the CVD method are manufactured, and the morphological characteristics are measured. This has to be found as an indicator, making this work impractical.

しかし、本実施形態で採用する耐溶損性鋳物は、直接酸化により得られる酸化物の特徴として、「熱酸化物」であるという構成に加え、「酸化物層の一部が、母材金属層の結晶粒界に繊毛状に伸長しており」、および「母材金属層側の酸化物層内には、母材金属層中の炭素元素と2種以上の母材金属元素との反応生成物である複炭化物が含まれる」との構成により明確に区別できる。また、当該用語が、母材金属層を反応ガスを供給することなく加熱して、母材金属層を直接酸化することにより得られる酸化物を表し、CVD法等により得られる酸化物を含まないことは明らかである。よって、本実施形態で採用する耐溶損性鋳物は、その構成が明確に特定される。   However, the erosion-resistant casting employed in the present embodiment is characterized in that the oxide obtained by direct oxidation is characterized in that it is a “thermal oxide” and that “a part of the oxide layer is a base metal layer. And ciliary growth at the crystal grain boundaries of the matrix metal ", and" in the oxide layer on the base metal layer side, the reaction formation between the carbon element in the base metal layer and two or more base metal elements And a complex carbide. " The term refers to an oxide obtained by directly oxidizing the base metal layer by heating the base metal layer without supplying a reaction gas, and does not include an oxide obtained by a CVD method or the like. It is clear. Therefore, the structure of the erosion-resistant casting employed in the present embodiment is clearly specified.

次に、上記ねじポンプ60を有するダイカスト鋳造装置の動作およびその作用・効果について説明する。
このダイカスト鋳造装置は、固定型71aと可動型71bとが圧接されてキャビティ71cおよび湯道71mが形成され、給湯口72kよりもプランジャ73が後退側に位置したときに、ねじポンプ60が注湯装置として駆動される。
Next, the operation of the die casting apparatus having the screw pump 60 and the functions and effects thereof will be described.
In this die casting apparatus, when the fixed mold 71a and the movable mold 71b are pressed against each other to form a cavity 71c and a runner 71m, and when the plunger 73 is located on the retreat side with respect to the hot water supply port 72k, the screw pump 60 performs pouring. Driven as a device.

ここで、本実施形態のねじポンプ60は、ポンプ本体30に一軸偏心ねじポンプを採用しており、ポンプ本体30は、アウタロータ2を回転可能に支承すると共に、駆動軸22mに連結されたインナロータ1をその回転軸線がアウタロータ2の回転軸線から所定距離だけ偏心配置し、インナロータ1の回転にアウタロータ2が従属回転する構成なので、駆動軸の連結構造に、自在継手(ユニバーサルジョイント)が不要である。   Here, the screw pump 60 of the present embodiment employs a uniaxial eccentric screw pump as the pump main body 30. The pump main body 30 rotatably supports the outer rotor 2 and the inner rotor 1 connected to the drive shaft 22m. The rotation axis is eccentrically arranged from the rotation axis of the outer rotor 2 by a predetermined distance, and the outer rotor 2 rotates dependently on the rotation of the inner rotor 1. Therefore, a universal joint (universal joint) is not required in the drive shaft coupling structure.

そして、ねじポンプ60は、ポンプ本体30のハウジング31の軸線が縦置されるハウジング構造により、吸込口9aがポット80内の溶湯Mに浸漬するように縦置にされ、アウタロータ2の軸心に対してインナロータ1が回転しつつ偏心運動を行うことによって、下部の吸込口9aから吸い込まれた溶融金属を吐出口5aへ定量圧送できるので、定量性を確保しつつ溶融金属を閉回路で圧送可能である。   The screw pump 60 is vertically arranged so that the suction port 9a is immersed in the molten metal M in the pot 80 by a housing structure in which the axis of the housing 31 of the pump body 30 is vertically arranged. On the other hand, since the inner rotor 1 performs an eccentric motion while rotating, the molten metal sucked from the lower suction port 9a can be quantitatively pumped to the discharge port 5a, so that the molten metal can be pressure-fed in a closed circuit while securing quantitativeness. It is.

すなわち、サーボモータ22の駆動軸22mによってインナロータ1を回転させると、インナロータ1はその回転軸線を中心として回転し、インナロータ1の螺旋部1aの動きに伴ってアウタロータ2もその回転軸線を中心としてインナロータ1の回転と同期して従動回転することにより、溶融金属を吸込口9aから吐出口5aへと定量圧送することができる。   That is, when the inner rotor 1 is rotated by the drive shaft 22m of the servo motor 22, the inner rotor 1 rotates about its rotation axis, and the outer rotor 2 also rotates about its rotation axis with the movement of the spiral portion 1a of the inner rotor 1. The molten metal can be sent from the suction port 9a to the discharge port 5a under a constant pressure by the driven rotation in synchronization with the rotation of the first rotation.

特に、このねじポンプ60は、ポンプ本体30のインナロータ1を回転駆動するサーボモータ22と、サーボモータ22を制御する制御部90とを備え、制御部90は、鋳造装置本体70のプランジャ73による溶融金属Mの供給量に基づいて、ねじポンプ60による溶融金属Mの供給量を制御するので、鋳造装置本体70側でのプランジャ73の溶融金属の供給量に対して、ねじポンプ60からの溶融金属Mの供給量を高精度で追従させることができる。   In particular, the screw pump 60 includes a servomotor 22 that rotationally drives the inner rotor 1 of the pump body 30 and a control unit 90 that controls the servomotor 22. Since the supply amount of the molten metal M by the screw pump 60 is controlled based on the supply amount of the metal M, the supply amount of the molten metal from the screw pump 60 to the supply amount of the molten metal of the plunger 73 on the casting apparatus main body 70 side. The supply amount of M can be made to follow with high accuracy.

そして、このダイカスト鋳造装置は、鋳造装置本体70のスリーブ72とポンプ本体30の吐出口5aとを相互に繋ぐ注湯管74を備えているので、これにより、空気との接触のない閉回路を構築しつつ、溶湯Mが注湯管74を介してスリーブ72の給湯口72kから加圧室72pに定量供給することができる。   And since this die-casting casting apparatus is equipped with the pouring pipe 74 which connects the sleeve 72 of the casting apparatus main body 70 and the discharge port 5a of the pump main body 30 mutually, by this, the closed circuit which does not contact with air is provided. While being constructed, the molten metal M can be supplied quantitatively from the hot water supply port 72k of the sleeve 72 to the pressurizing chamber 72p via the pouring pipe 74.

次いで、プランジャ73の駆動により、加圧室72pに定量供給された溶湯Mが湯道71mを介してキャビティ71cに充填される。キャビティ71cに充填された溶湯Mは、キャビティ71cにて凝固されて成型品を成型することができる。   Next, by driving the plunger 73, the molten metal M supplied in a fixed amount to the pressurizing chamber 72p is filled into the cavity 71c via the runner 71m. The molten metal M filled in the cavity 71c is solidified in the cavity 71c to form a molded product.

このように、本実施形態のダイカスト鋳造装置によれば、鋳造装置本体70のスリーブ72に対し、溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプ60を注湯装置として採用し、このねじポンプ60によって、低脈動で注湯可能とする閉回路が構築されているので、ラドルによる溶融金属の供給方法で生じるような、炉に蓋ができずに、熱が逃げて作業環境が高温になってしまうという問題や、異物や気泡の混入が発生してしまうといった問題を回避できる。
さらに、ラドルによる溶融金属の供給方法や溶融金属用電磁ポンプによる溶融金属の供給方法で発生していたような、溶融金属が空気と接触することで酸化物が生成されてしまったり、酸化物の混入により鋳造品に硬質部分が内在したり、切削加工時の工具破損を引き起こしたりするといった問題も回避できる。
As described above, according to the die casting apparatus of the present embodiment, the uniaxial eccentric screw pump 60 for transferring molten metal is used as a pouring apparatus for the sleeve 72 of the casting apparatus main body 70, and the pulsation is reduced by the screw pump 60. Because a closed circuit has been constructed that allows pouring in the furnace, there is a problem that the work environment becomes hot due to the escape of heat without the lid of the furnace, as occurs in the method of supplying molten metal by ladle. In addition, it is possible to avoid the problem that foreign matter and bubbles are mixed.
In addition, oxides may be generated when the molten metal comes into contact with air, such as those generated by the method of supplying molten metal by a ladder or the method of supplying molten metal by an electromagnetic pump for molten metal, Problems such as the inclusion of a hard part in the casting and the occurrence of tool breakage during cutting can also be avoided.

特に、本実施形態のダイカスト鋳造装置に装備したねじポンプ60によれば、溶湯に浸漬する接液部のうち、少なくとも摺動を伴う接液部品を、溶融金属Mに対する耐溶損性が極めて高く、耐熱衝撃性、耐摩耗性に優れる窒化珪素で構成しているので、注湯装置用の一軸偏心ねじポンプとして優れている。   In particular, according to the screw pump 60 provided in the die casting apparatus of the present embodiment, among the liquid contact parts immersed in the molten metal, at least the liquid contact parts with sliding have extremely high erosion resistance to the molten metal M, Since it is made of silicon nitride having excellent thermal shock resistance and wear resistance, it is excellent as a uniaxial eccentric screw pump for pouring equipment.

つまり、本実施形態では、接液部のうち、インナロータ1およびアウタロータ2並びにアウタロータ2を支持する上下のすべり軸受3,4、インナロータ1を支持するすべり軸受6のいずれもが窒化珪素により形成されているので、例えば700℃以上の溶融金属に、これら接液部がさらされても、アウタロータ2とインナロータ1の摺動部のシール性能や、インナロータ1の軸封部のシール性能を維持することができる。   That is, in the present embodiment, among the liquid contacting parts, the inner rotor 1, the outer rotor 2, the upper and lower sliding bearings 3 and 4 supporting the outer rotor 2, and the sliding bearing 6 supporting the inner rotor 1 are all formed of silicon nitride. Therefore, even if these liquid contact parts are exposed to a molten metal at a temperature of 700 ° C. or more, for example, the sealing performance of the sliding part between the outer rotor 2 and the inner rotor 1 and the sealing performance of the shaft sealing part of the inner rotor 1 can be maintained. it can.

さらに、本実施形態のダイカスト鋳造装置に装備したねじポンプ60によれば、溶湯に浸漬する接液部のうち、ハウジング等の摺動を伴わない接液部品については、耐溶損性鋳物により形成されているので、全ての接液部品を窒化珪素で構成した場合よりも安価に、ねじポンプ60およびこれを備えるダイカスト鋳造装置を提供することができる。   Furthermore, according to the screw pump 60 provided in the die casting apparatus of the present embodiment, the wetted parts of the wetted part immersed in the molten metal, such as the housing, which are not slidable, are formed of the erosion resistant casting. Therefore, the screw pump 60 and the die casting apparatus including the same can be provided at a lower cost than when all the liquid contact parts are made of silicon nitride.

また、このねじポンプ60によれば、アウタロータ2を支持する二つの軸受3,4と、インナロータ1の途中部分を支持する軸受6とは、雰囲気流体である溶融金属Mを潤滑用流体とするすべり軸受であり、アウタロータ2を支持する二つのすべり軸受3,4のうち上部に設けられたすべり軸受4と、インナロータ1の途中部分を支持するすべり軸受6とは、内周面に軸方向に沿って形成された潤滑溝41と、内周面に周方向に沿って複数段に形成されたラビリンス溝43とをそれぞれ有するので、アウタロータ2とインナロータ1を回転自在に支承するだけでなく、複数段のラビリンス溝43により、シール性もより好適に確保できる。よって、脈動が極めて低く、高精度な定量供給を可能とする注湯装置とする上でより好適である。   Further, according to the screw pump 60, the two bearings 3 and 4 for supporting the outer rotor 2 and the bearing 6 for supporting an intermediate portion of the inner rotor 1 are formed by a slip using the molten metal M, which is an ambient fluid, as a lubricating fluid. Among the two sliding bearings 3 and 4 that support the outer rotor 2, a sliding bearing 4 provided at an upper portion and a sliding bearing 6 that supports a middle part of the inner rotor 1 are formed on the inner peripheral surface along the axial direction. Respectively, and a labyrinth groove 43 formed in a plurality of stages on the inner peripheral surface along the circumferential direction, so that not only the outer rotor 2 and the inner rotor 1 are rotatably supported, but also a plurality of stages. By the labyrinth groove 43, the sealing property can be more suitably secured. Therefore, the pulsation is extremely low, and it is more suitable for making a pouring device capable of supplying a high-precision quantitative supply.

また、このねじポンプ60によれば、ポット80上方のサーボモータ22からポット80側に延長した位置でポンプ本体30を支持する延長支持構造を更に備えているので、ポット側に延長した位置でポンプ本体30を支持できる。
特に、この延長支持構造は、サーボモータ22が装着されるフレーム21とハウジング31との間に介装されて中空円筒状に形成された耐溶損性鋳物製の中間フレーム7と、中間フレーム7内に挿通されてインナロータ1の基端部1cとサーボモータ22の駆動軸22mとを繋ぐ中間シャフト10と、フレーム21、ハウジング31および中間フレーム7相互を軸方向に挟圧して支持する耐溶損性鋳物製の複数の連結ロッド11とを有し、インナロータ1は、中間フレーム7の下端部に、窒化珪素製のすべり軸受6を介して自身途中部分である中間部1bが回転可能に支持されているので、耐溶損性鋳物で構成される延長支持構造により、ポット80側に延長した位置でポンプ本体30を支持できる。そのため、比較的に安価な耐溶損性鋳物で摺動を伴わない延長支持構造を構成する上で好適である。
Further, according to the screw pump 60, the pump body 30 is further provided with an extended support structure for supporting the pump body 30 at a position extended from the servo motor 22 above the pot 80 toward the pot 80, so that the pump is extended at the position extended toward the pot. The main body 30 can be supported.
In particular, the extension support structure includes an intermediate frame 7 made of a erosion-resistant casting formed in a hollow cylindrical shape and interposed between the housing 31 and the frame 21 on which the servomotor 22 is mounted. , An intermediate shaft 10 that connects the base end 1c of the inner rotor 1 to the drive shaft 22m of the servomotor 22, and the frame 21, the housing 31, and the intermediate frame 7 are axially pressed to support each other. The inner rotor 1 is rotatably supported at the lower end of the intermediate frame 7 via a sliding bearing 6 made of silicon nitride. Therefore, the pump body 30 can be supported at a position extended toward the pot 80 by the extended support structure made of the erosion resistant casting. Therefore, it is suitable for forming an extended support structure that does not involve sliding with a relatively inexpensive erosion-resistant casting.

また、インナロータ1は、中間シャフト10を介して駆動軸22mに連結され、インナロータ1の基端部1cと中間シャフト10の先端部10sは、連結ピース8を用いたテーパ連結構造によって連結されているので、例えば700℃以上の溶融金属に、ポンプ本体30を含む接液部がさらされても、インナロータ1と中間シャフト10双方の熱膨張差による芯ずれを、中間シャフト10およびインナロータ1相互のテーパ形状と、両端面相互を離隔方向に付勢する窒化珪素製のばね部材16の弾性力とによって吸収できる。よって、注湯装置として用いるねじポンプ60の駆動軸の連結構造として優れている。   The inner rotor 1 is connected to the drive shaft 22m via the intermediate shaft 10, and the base end 1c of the inner rotor 1 and the distal end 10s of the intermediate shaft 10 are connected by a tapered connection structure using a connection piece 8. Therefore, even if the wetted portion including the pump body 30 is exposed to, for example, a molten metal of 700 ° C. or more, the misalignment due to the difference in thermal expansion between both the inner rotor 1 and the intermediate shaft 10 is reduced by the taper between the intermediate shaft 10 and the inner rotor 1. It can be absorbed by the shape and the elastic force of the spring member 16 made of silicon nitride, which urges both end surfaces in the separating direction. Therefore, it is excellent as a connection structure of the drive shaft of the screw pump 60 used as a pouring device.

さらに、このねじポンプ60によれば、アウタロータ2を支持する二つの軸受3,4は、円筒状の外周面に、軸方向の途中部分から下端部に亘り下方に向けて縮径するテーパ外面45、55をそれぞれ有し、インナロータ1の中間部1bを支持するすべり軸受6は、円筒状の外周面に、軸方向の途中部分から上端部に亘り上方に向けて縮径するテーパ外面65を有し、これら軸受3,4、6が嵌合されるハウジング31および中間ハウジング13の内周面には、対応するテーパ内面9n,13n、7nが形成され凹の段部による自動調心構造が設けられているので、接液部品相互の嵌め合い部に熱膨張差により隙間ができた場合でも、ハウジング31内にかかる吐出圧力によって、窒化珪素製の各軸受3,4、6の各テーパ外面45、55、65が、耐溶損性鋳物製のハウジング31および中間フレーム7の各テーパ内面9n,13n、7nに押し付けられて、アウタロータ2とインナロータ1の回転軸線の自動調心が可能となる。よって、このねじポンプ60によれば、溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプとしてより一層好適である。   Further, according to the screw pump 60, the two bearings 3 and 4 for supporting the outer rotor 2 are provided on the cylindrical outer peripheral surface with a tapered outer surface 45 whose diameter is reduced downward from the middle part in the axial direction to the lower end part. , 55, and the sliding bearing 6 that supports the intermediate portion 1b of the inner rotor 1 has a cylindrical outer peripheral surface having a tapered outer surface 65 whose diameter decreases upward from an intermediate portion in the axial direction to an upper end portion. On the inner peripheral surfaces of the housing 31 and the intermediate housing 13 into which these bearings 3, 4, and 6 are fitted, corresponding tapered inner surfaces 9n, 13n, and 7n are formed to provide a self-aligning structure by concave steps. Therefore, even when a gap is formed due to a difference in thermal expansion between the fitting parts of the liquid contact parts, the taper outer surface 45 of each of the bearings 3, 4, and 6 made of silicon nitride is caused by the discharge pressure applied inside the housing 31. , 55, 5, each of the tapered inner surface 9n of melting loss resistance cast iron housing 31 and the intermediate frame 7, 13n, pressed against the 7n, it is possible to self-centering of the outer rotor 2 and the inner rotor 1 axis of rotation. Therefore, according to this screw pump 60, it is more suitable as a uniaxial eccentric screw pump for transferring molten metal.

以上説明したように、本実施形態の溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプ60、およびこれを備えるダイカスト鋳造装置によれば、溶湯供給の定量性を確保しつつ、溶融金属を閉回路で圧送することができる。なお、本発明に係る一軸偏心ねじポンプおよびこれを備えるダイカスト鋳造装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。   As described above, according to the uniaxial eccentric screw pump 60 for transferring molten metal and the die casting apparatus including the same according to the present embodiment, the molten metal is pressure-fed in a closed circuit while securing the quantitativeness of molten metal supply. Can be. In addition, the uniaxial eccentric screw pump according to the present invention and the die casting apparatus including the same are not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. is there.

例えば、上記実施形態では、溶湯に浸漬する接液部のうち、少なくとも摺動を伴う接液部品であるインナロータ1、アウタロータ2およびアウタロータ2を支持する複数の軸受3,4が窒化珪素により形成されている例で説明したが、これに限らず、窒化珪素製に替えて、必要な機械的強度を維持可能な耐熱性及び耐熱衝撃性を有する他のセラミックス材料により形成することができる。   For example, in the above-described embodiment, among the liquid contact parts immersed in the molten metal, at least a plurality of bearings 3 and 4 supporting the inner rotor 1, the outer rotor 2 and the outer rotor 2, which are liquid contact parts with sliding, are formed of silicon nitride. However, the present invention is not limited to this, and instead of silicon nitride, it can be formed of another ceramic material having heat resistance and thermal shock resistance capable of maintaining required mechanical strength.

1 インナロータ
2 アウタロータ
3、4 すべり軸受(軸受)
5 上部ハウジング(ハウジング)
6 すべり軸受(軸受)
7 中間フレーム
8 連結ピース
9 下部ハウジング(ハウジング)
9a 吸込口
10 中間シャフト
11 連結ロッド
12、14、15 固定キー
13 中間ハウジング(ハウジング)
16 ばね部材
17 ロッド固定ボルト
18 皿ばね座金
19 高温環境用軸受
20 カップリングシャフト
21 フレーム
22 サーボモータ(モータ)
22m 駆動軸
23、24、25 固定キー
30 ポンプ本体
31 ハウジング
41 潤滑溝
43 ラビリンス溝
60 溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプ
70 鋳造装置本体
71 金型
72 スリーブ
73 プランジャ
74 注湯管
80 ポット
90 制御部
M 溶融金属(溶湯)
1 inner rotor 2 outer rotor 3, 4 sliding bearing (bearing)
5 Upper housing (housing)
6 plain bearings (bearings)
7 Intermediate frame 8 Connecting piece 9 Lower housing (housing)
9a Suction port 10 Intermediate shaft 11 Connecting rods 12, 14, 15 Fixed key 13 Intermediate housing (housing)
Reference Signs List 16 spring member 17 rod fixing bolt 18 disk spring washer 19 bearing for high temperature environment 20 coupling shaft 21 frame 22 servo motor (motor)
22m Drive shafts 23, 24, 25 Fixed key 30 Pump body 31 Housing 41 Lubrication groove 43 Labyrinth groove 60 Uniaxial eccentric screw pump 70 for transferring molten metal Casting apparatus main body 71 Mold 72 Sleeve 73 Plunger 74 Pouring tube 80 Pot 90 Control unit M molten metal (molten metal)

Claims (6)

軸線が縦置されるハウジングと、該ハウジング内に上下に離隔配置された複数の軸受を介して回転可能に支持されるとともに雌ねじ状の内面を有するアウタロータと、該アウタロータに雄ねじ状の螺旋部が内挿されるとともに自身基端側がモータの駆動軸に連結されるインナロータとを備え、前記アウタロータの軸心に対して前記インナロータが回転しつつ偏心運動を行うことによって、吸込口から吸い込まれた溶融金属を吐出口へ移送する溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプであって、
前記吸込口は、前記ハウジングの下部であって、溶融金属用のポット内の溶湯に浸漬する位置に形成され、
前記溶湯に浸漬する接液部のうち、摺動を伴う接液部品である前記インナロータ、前記アウタロータおよび前記アウタロータを支持する複数の軸受が耐熱性及び耐熱衝撃性を有するセラミックス材料により形成され、
前記溶湯に浸漬する接液部のうち、摺動を伴わない接液部品である前記ハウジングが耐溶損性鋳物により形成されていることを特徴とする溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプ。
A housing in which an axis is vertically arranged, an outer rotor rotatably supported via a plurality of bearings vertically arranged in the housing and having a female screw-shaped inner surface, and a male screw-shaped helical portion in the outer rotor An inner rotor that is interpolated and has its base end connected to the drive shaft of the motor, and the inner rotor performs an eccentric motion while rotating with respect to the axis of the outer rotor, so that the molten metal sucked from the suction port A single-axis eccentric screw pump for transferring molten metal for transferring
The suction port is formed at a lower portion of the housing and at a position to be immersed in a molten metal in a molten metal pot,
Of the wetted parts immersed in the molten metal, the inner rotor, which is a wetted part with sliding, a plurality of bearings supporting the outer rotor and the outer rotor are formed of a ceramic material having heat resistance and thermal shock resistance,
A uniaxial eccentric screw pump for transferring molten metal, wherein the housing, which is a liquid contact part that does not involve sliding, of the liquid contact part immersed in the molten metal is formed of a erosion resistant casting.
前記セラミックス材料は、窒化珪素である請求項1に記載の溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプ。   The uniaxial eccentric screw pump for transferring molten metal according to claim 1, wherein the ceramic material is silicon nitride. 上部のモータからポット側に延長した位置で当該一軸偏心ねじポンプを支持する延長支持構造を更に備え、
前記延長支持構造は、
前記モータが装着されるフレームと前記ハウジングとの間に介装されて中空円筒状に形成された耐溶損性鋳物製の中間フレームと、
該中間フレーム内に挿通されて前記インナロータの基端部と前記モータの駆動軸とを繋ぐ中間シャフトと、
前記フレーム、前記ハウジングおよび前記中間フレーム相互を軸方向に挟圧して支持する耐溶損性鋳物製の複数の連結ロッドとを有し、
前記インナロータは、前記中間フレームの下端部に、前記セラミックス材料製の軸受を介して自身途中部分が回転可能に支持されている請求項1または2に記載の溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプ。
Further provided is an extension support structure for supporting the uniaxial eccentric screw pump at a position extended from the upper motor to the pot side,
The extension support structure includes:
An intermediate frame made of a erosion-resistant casting formed in a hollow cylindrical shape and interposed between the frame on which the motor is mounted and the housing,
An intermediate shaft that is inserted into the intermediate frame and connects a base end of the inner rotor and a drive shaft of the motor;
The frame, the housing and the intermediate frame having a plurality of connection rods made of erosion resistant casting to support and support each other in the axial direction,
The uniaxial eccentric screw pump for transferring molten metal according to claim 1 or 2, wherein the inner rotor is rotatably supported at a lower part of the intermediate frame via a bearing made of the ceramic material.
前記アウタロータを支持する複数の軸受と、前記インナロータの途中部分を支持する軸受とは、雰囲気流体を潤滑用流体とする円筒状のすべり軸受けであり、
前記アウタロータを支持する複数の軸受は、円筒状の外周面に、軸方向の途中部分から下端部に亘り下方に向けて縮径するテーパ外面をそれぞれ有し、
前記インナロータの途中部分を支持するすべり軸受は、円筒状の外周面に、軸方向の途中部分から上端部に亘り上方に向けて縮径するテーパ外面を有し、
前記ハウジングは、前記吸込口を有する下部ハウジング、中間ハウジングおよび前記吐出口を有する上部ハウジングを下側から上側に向かってこの順に有し、
前記下部ハウジングおよび前記中間ハウジングは、前記アウタロータを支持する複数の軸受に径方向で対向する内周面に、各軸受の前記外周面および前記テーパ外面に摺接する円筒内面および上方に向けて拡径するテーパ内面をそれぞれ有し、
前記中間フレームは、前記インナロータの途中部分を支持するすべり軸受に径方向で対向する内周面に、当該すべり軸受の前記外周面および前記テーパ外面に摺接する円筒内面および上方に向けて縮径するテーパ内面を有する請求項3に記載の溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプ。
The plurality of bearings that support the outer rotor and the bearing that supports an intermediate portion of the inner rotor are cylindrical slide bearings that use an atmospheric fluid as a lubricating fluid,
The plurality of bearings that support the outer rotor each have a tapered outer surface that is reduced in diameter from the middle part in the axial direction to the lower end part on the cylindrical outer peripheral surface,
The slide bearing supporting the middle portion of the inner rotor has a tapered outer surface on an outer peripheral surface of a cylindrical shape whose diameter decreases upward from the middle portion in the axial direction to the upper end portion,
The housing has a lower housing having the suction port, an intermediate housing, and an upper housing having the discharge port in this order from the lower side to the upper side,
The lower housing and the intermediate housing have an inner peripheral surface radially opposed to a plurality of bearings supporting the outer rotor, a cylindrical inner surface slidably contacting the outer peripheral surface and the tapered outer surface of each bearing, and a diameter increasing upward. Each having a tapered inner surface,
The intermediate frame is reduced in diameter toward an inner peripheral surface that radially opposes a slide bearing that supports a middle portion of the inner rotor, an inner cylindrical surface that slides on the outer peripheral surface and the tapered outer surface of the slide bearing, and upward. 4. The pump according to claim 3, wherein the pump has a tapered inner surface.
コールドチャンバー方式の鋳造装置本体と、前記吸込口がポット内の溶湯中に浸漬するように縦置された一軸偏心ねじポンプと、前記鋳造装置本体のスリーブと前記吐出口とを相互に繋ぐ注湯管とを備え、
前記一軸偏心ねじポンプとして、請求項1〜4のいずれか一項に記載の溶融金属移送用一軸偏心ねじポンプを有することを特徴とするダイカスト鋳造装置。
Cold chamber type casting apparatus main body, uniaxial eccentric screw pump vertically arranged so that the suction port is immersed in the molten metal in the pot, and pouring that connects the sleeve of the casting apparatus main body with the discharge port. With a tube ,
Examples uniaxial eccentric screw pump, die casting apparatus characterized by having a uniaxial eccentric screw pump for molten metal transport according to any one of claims 1-4.
前記一軸偏心ねじポンプは、前記インナロータを回転駆動するサーボモータと、該サーボモータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記鋳造装置本体のプランジャによる溶融金属の供給量に基づいて、前記一軸偏心ねじポンプによる溶融金属の供給量を制御する請求項5に記載のダイカスト鋳造装置。
The single-axis eccentric screw pump includes a servomotor that rotationally drives the inner rotor, and a control unit that controls the servomotor,
The die casting apparatus according to claim 5, wherein the control unit controls a supply amount of the molten metal by the uniaxial eccentric screw pump based on a supply amount of the molten metal by a plunger of the casting apparatus body.
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