JP2004202520A

JP2004202520A - 鋳造方法及び鋳造装置

Info

Publication number: JP2004202520A
Application number: JP2002372410A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Igawa; 弘尊井川
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】キャビティに充填された溶湯を、最適なタイミングで安定して局部的に加圧して、製品に形成される引け巣を安定し抑制することができる鋳造方法及び鋳造装置を提供する。
【解決手段】キャビティ４内に溶湯充填装置２４によりランナー９を介して溶湯７を射出する。キャビティ４の後端には真空ランナー１３が形成されており、該真空ランナー１３に溶湯検知センサー５が配置されている。この溶湯検知センサー５に溶湯７が接触したときに、溶湯検知センサー５から溶湯検知信号が制御装置６に送信される。制御装置６は、溶湯検知信号を受信してから、設定時間経過後に加圧指令信号を局部加圧装置２３に送信するものである。加圧指令信号を受信した局部加圧装置２３は、加圧シリンダ２により局部加圧ピン３をキャビティ４内に突出させる。これにより、キャビティ４内に充填されている溶湯７が最適なタイミングで局部的に加圧され、製品への引け巣の発生が抑制される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造方法及び鋳造装置に関し、特に鋳造品の引け巣を安定して抑制できるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にダイカスト鋳造法は、全体にわたって肉厚変動があり、局部的に厚肉部や薄肉部が形成されている製品を、安定して高精度に生産するのに適している。これは、キャビティ内に溶湯を高速度・高圧力で射出するようにしているからである。しかしながら、同一製品内で薄肉部と厚肉部が存在する場合、溶湯の凝固現象という観点からみると、体積の大きい厚肉部は体積の小さい薄肉部に対して凝固完了が遅く、特に厚肉部の中央部は最終凝固部となるため、溶湯の凝固収縮により厚肉部に空隙が形成されやすい。この空隙を一般に「引け巣」と呼んでおり、製品の漏れ不良につながる最たるものである。この引け巣はダイカスト鋳造法のみではなく、重力鋳造法等の他の鋳造方法でも発生するものであり、この引け巣対策として数多の技術が開発・適用されている。
【０００３】
その中で、下記の特許文献や非特許文献に示されているような局部加圧技術は最も有効な手段の一つである。これは、溶湯の引け巣が生じやすい部分（厚肉部）に、キャビティ内に出入可能なピン（局部加圧ピンと呼ぶ）を設置しておき、射出充填後、厚肉部の中央部分が凝固収縮を起こす前に局部加圧ピンをキャビティ内に突出させることにより、ピンの押込み体積と同量の溶湯を厚肉部へ強制的に補給し、その結果として引け巣の発生を抑制する方法である。このような局部加圧技術を用いた方法においては、局部加圧ピンを作動させるのが遅くても早くても引け巣を十分に抑制することができないので、局部加圧ピンを作動させるタイミングが非常に重要となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２４３７１４号公報
【０００５】
【非特許文献１】
「１９８６年度日本ダイカスト会議論文集」、社団法人日本ダイカスト協会、昭和６１年１０月２７日、ｐ１８３−１８９
【０００６】
【非特許文献２】
「日本鋳造工学会研究報告７４―ダイカストの鋳造欠陥と対策―」、社団法人日本鋳造工学会、平成８年１２月２０日、ｐ１５９−１６０
【０００７】
【非特許文献３】
「日本鋳造工学会研究報告８３―ダイカストの不良対策技術―」、社団法人日本鋳造工学会、平成１２年５月１９日、ｐ１０２−１０６
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来このような局部加圧技術としては、非特許文献１や非特許文献２に示されているように、溶湯の射出開始を検知してから設定時間（予めタイマーにセットされている）が経過した後に局部加圧ピンをキャビティに突出させる方式が主流となっている。しかしながら、溶湯がキャビティに到達するまでには、ランナーと呼ばれる溶湯導入路を経由する必要があるので、射出開始からキャビティへの充填までには若干のタイムラグがあり、溶湯の射出開始を検知してからタイマーを作動させる方法では、溶湯の給湯量や射出速度、射出の高速区間等にバラツキがあると、上記タイムラグ間にこのバラツキが増幅されて、局部加圧ピンを作動させる最適なタイミングにズレが生じてしまう。
【０００９】
また、特許文献１に示されているように、キャビティに充填された溶湯の温度を検出し、この温度に基づいて温度勾配を求めて、この温度勾配に基づいて局部加圧ピンを作動させる最適なタイミングを決定する方法も開示されている。しかしながら、溶湯の温度を検出するにしても、キャビティ内の溶湯の温度を精度良く測定するのは困難であって、得られる測定温度の誤差も大きくなってしまう。この方法では、得られる測定温度をもとに溶湯を局部的に加圧するタイミングを決定しているので、測定温度の誤差が大きいと、溶湯を局部的に加圧する際の最適なタイミングにもズレが生じてしまう。
【００１０】
このように、溶湯を局部的に加圧する際の最適なタイミングにズレが生じると、各製品毎に常時最適なタイミングで溶湯を局部的に加圧することが困難となり、ひいては引け巣の形成が抑制された製品を安定して製造することができないという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記のような問題を鑑みてなされたものであり、キャビティに充填された溶湯を局部的に加圧して、製品の引け巣を抑制する鋳造方法及び鋳造装置において、溶湯を局部的に加圧する際に、最適なタイミングで安定して行うことができ、ひいては引け巣の形成が抑制された製品を安定して製造できる鋳造方法及び鋳造装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（方法）
上記課題を解決するために、本発明の鋳造方法は、金型に形成されたキャビティに溶湯を充填し、該溶湯が凝固する前に、キャビティ内に充填された溶湯を加圧手段により局部的に加圧する鋳造方法において、キャビティ内、あるいは溶湯がキャビティ内に充填される際に該溶湯が進入する溶湯進入領域内に、溶湯が存在するか否かを溶湯検知手段により直接検知し、該溶湯検知手段の検知結果に基づいて、加圧手段を作動させ、キャビティ内に充填された溶湯を局部的に加圧することを特徴とする。
【００１３】
上記のような方法においては、溶湯が少なくともキャビティ内あるいは溶湯進入領域内に到達した時点で、その溶湯が該溶湯進入領域に存在することを溶湯検知手段により検知するようにしている。さらに、その溶湯検知手段の検知結果に基づいて、加圧手段を作動させて、キャビティに充填されている溶湯を局部的に加圧（局部加圧）するようにしている。そのため、溶湯を局部的に加圧するタイミングは、溶湯が充填開始した時点ではなく、溶湯検知手段により溶湯の存在が検知された時点で決定されるため、溶湯が充填開始してから溶湯進入領域内あるいはキャビティ内に溶湯が到達するまでの間に、溶湯の給湯量や射出速度等の鋳造条件にバラツキがあっても、このバラツキにより溶湯を局部的に加圧するタイミングが影響されることはない。さらに、溶湯がキャビティ内あるいは溶湯進入領域内に存在するか否かを、溶湯検知手段により直接検知しているので、充填される溶湯の温度を測定するなど、測定結果（測定温度）にバラツキが生じやすい手段を採用せずに、溶湯を局部的に加圧する際の最適なタイミングを決定することができる。したがって、溶湯を局部的に加圧する際の最適なタイミングに各製品間でズレが生じにくく、最適なタイミングでの溶湯への局部的な加圧を、各製品間で安定して行うことができ、ひいては、引け巣が抑制された製品を安定して製造することが可能となるのである。
【００１４】
また、本発明の鋳造方法においては、加圧手段は、局部加圧ピンを有するとともに、溶湯検知手段の検知結果に基づいて、局部加圧ピンをキャビティ内の溶湯に対して押し込み、キャビティ内に充填されている溶湯を局部的に加圧するものとすることができる。局部加圧ピンをキャビティ内の溶湯に対して押し込むことにより、この局部加圧ピンの押し込められる体積と同体積の溶湯が塑性流動し、キャビティ内の溶湯に局部的な圧力が加わることになる。
【００１５】
さらに、溶湯検知手段は、キャビティ内あるいは溶湯進入領域内に配置され、溶湯が接触したときに、溶湯の存在を検知する溶湯検知センサーであるとすることができる。このような溶湯検知センサーによれば、溶湯が接触したときに、該溶湯が存在することが検知されるので、キャビティ内あるいは溶湯進入領域内に溶湯が存在することを直接検知することができる。
【００１６】
また、本発明の鋳造方法においては、溶湯検知手段により溶湯の存在が検知されたときにタイマーを作動させ、設定時間経過後に加圧手段を作動させて、キャビティ内に充填された溶湯を局部的に加圧するのがよい。このような方法によれば、製品に形成される引け巣が十分に抑制されるような、予め最適な設定時間（溶湯が検知されてから加圧手段が作動するまでの時間）を決定しておけば、あとはこの設定時間をタイマーに設定するだけで、常時最適なタイミングで安定した局部的な加圧を溶湯に対して行うことができる。
【００１７】
特に、本発明の鋳造方法は、金型に形成されたキャビティに溶湯を充填し、該溶湯が凝固する前に、キャビティ内の溶湯に対して局部加圧ピンを押し込み、該キャビティ内に充填された溶湯を局部的に加圧する鋳造方法において、キャビティ内あるいは溶湯がキャビティ内に充填される際に該溶湯が進入する溶湯進入領域内に、溶湯が接触したときに該溶湯の存在を検知する溶湯検知センサーを配置しておき、該溶湯検知センサーに溶湯が接触したときにタイマーを作動させ、設定時間経過後に、局部加圧ピンをキャビティ内の溶湯に対して押し込み、該溶湯を局部的に加圧することを特徴とする。
【００１８】
（装置）
また、上記本発明の課題を解決するために、本発明の鋳造装置は、キャビティに溶湯を充填するための溶湯充填装置と、キャビティに溶湯を充填する際に該溶湯が進入する溶湯進入領域がキャビティとともに形成されている金型と、キャビティ内あるいは溶湯進入領域内に溶湯が存在するか否かを直接検知する溶湯検知手段と、溶湯検知手段が溶湯の存在を検知したときに、該溶湯検知手段から発信される溶湯検知信号に基づいて、キャビティに充填された溶湯を該溶湯が凝固する前に局部的に加圧する加圧手段と、を有することを特徴とする。
【００１９】
このような鋳造装置によれば、溶湯検知手段により溶湯が溶湯進入領域に存在することが直接検知され、溶湯検知手段から発信される溶湯検知信号に基づいて、加圧手段がキャビティに充填された溶湯を局部的に加圧するので、溶湯が充填開始されてから少なくとも溶湯進入領域内あるいはキャビティ内に到達するまでの間に鋳造条件のバラつきがあっても、溶湯を加圧する最適なタイミングに、各製品間でズレが生じにくくなる。さらに、溶湯検知手段は、溶湯進入領域に溶湯が存在することを直接検知するものであるので、例えば温度センサーで温度を測定する場合のように、測定結果（測定温度）等にバラツキが生じやすい手段を採用しなくてもよい。したがって、最適なタイミングで安定して溶湯を局部的に加圧することができ、ひいては、引け巣が十分に抑制された製品を安定して製造することができる。
【００２０】
なお、本発明の鋳造装置においては、加圧手段は、局部加圧ピンを有するとともに、溶湯検知信号に基づいて、局部加圧ピンをキャビティ内の溶湯に対して押し込み、キャビティ内に充填されている溶湯を局部的に加圧するものとすることができる。このような加圧手段によれば、局部加圧ピンの溶湯進入領域に押し込まれる体積と、同体積の溶湯が塑性流動し、キャビティ内に充填されている溶湯に局部的な圧力が加わることになる。
【００２１】
さらに、溶湯検知手段は、キャビティ内あるいは溶湯進入領域内に配置され、溶湯が接触したときに、溶湯の存在を検知する溶湯検知センサーとするのがよい。このような溶湯検知センサーにより溶湯進入領域に溶湯が存在することを直接検知することができる。
【００２２】
また、本発明の鋳造装置においては、溶湯検知手段から発信される溶湯検知信号を受信し、該溶湯検知信号を受信したときから設定時間経過後に、キャビティ内に充填されている溶湯への局部加圧を指令する加圧指令信号を、加圧手段に送信する制御装置を有してもよい。このような鋳造装置によれば、予め最適な設定時間を決定しておき、この設定時間を制御装置に予め設定しておけば、溶湯への局部的な加圧を最適なタイミングで常に安定して行うことができる。
【００２３】
また本発明の鋳造装置は、特に、キャビティに溶湯を充填するための溶湯充填装置と、キャビティに溶湯を充填する際に該溶湯が進入する溶湯進入領域がキャビティとともに形成されている金型と、キャビティ内あるいは溶湯進入領域内に配置され、溶湯が接触したときに、キャビティ内あるいは溶湯進入領域内に溶湯が存在することを直接検知する溶湯検知センサーと、溶湯を検知したときに溶湯検知センサーから発信される溶湯検知信号を受信し、該溶湯検知信号を受信したときから設定時間経過後に、キャビティに充填された溶湯への局部加圧を指令する加圧指令信号を送信する制御装置と、局部加圧ピンを有するとともに、加圧指令信号を受信し、該加圧指令信号を受信したときに、局部加圧ピンをキャビティ内の溶湯に対して押し込み、キャビティ内に充填されている溶湯を局部的に加圧する加圧手段と、を有することを特徴とする。
【００２４】
上記のような鋳造装置においては、溶湯充填装置によりキャビティに充填される溶湯が、少なくとも溶湯進入領域あるいはキャビティ内に到達したときに、溶湯検知センサーによりその存在が検知される。そして、該溶湯が溶湯進入領域内あるいはキャビティ内に到達したことを検知したうえで、その検知結果に基づいて、キャビティに充填されている溶湯を局部的に加圧するようにしている。そのため、キャビティに充填されている溶湯を局部的に加圧するタイミングは、溶湯が溶湯進入領域内あるいはキャビティ内に到達した時点で決定されるので、溶湯の給湯量や給湯速度等の鋳造条件により、加圧する最適なタイミングにズレが生じにくくなり、最適なタイミングにて安定して溶湯を局部的に加圧することが可能となる。さらに、溶湯検知センサーは、キャビティ内に充填されている溶湯の温度を測定するような例えば温度センサーのように、測定結果（測定温度）にバラツキが生じるものではなく、溶湯進入領域内あるいはキャビティ内に溶湯が存在するか存在しないかを直接検知するものであるので、溶湯を局部的に加圧する最適なタイミングにより一層ズレが生じにくくなる。そのため、最適なタイミングにてより一層安定して溶湯を局部的に加圧することができ、ひいては、引け巣の形成が抑制された製品をより安定して製造することが可能となるのである。
【００２５】
なお、本発明の鋳造方法及び鋳造装置において溶湯進入領域とは、溶湯がキャビティに充填される前後あるいはキャビティに充填される途中に、該溶湯が進入する領域とすることができる。例えば、溶湯をキャビティに導くためのランナーや、加圧手段の例えば局部加圧ピン等がキャビティに対して出入するための中空部や、キャビティ内のガスを吸引するために、該キャビティと真空装置とを連通させる真空ランナー等を、溶湯進入領域として例示することができる。
【００２６】
さらに本明細書中において、「溶湯検知手段の検知結果に基づいて」あるいは「溶湯検知信号に基づいて」とは、前述したように、溶湯検知手段が溶湯の存在を検知してから、あるいは溶湯検知信号が発信されてから、設定時間経過後に加圧手段を作動させるような形態を当然含むものであるが、溶湯検知手段により溶湯進入領域内に溶湯が存在することが検知された直後に、加圧手段を作動させるような形態をもその概念として含むものである。
【００２７】
さらに本明細書中において、「局部加圧ピンをキャビティ内の溶湯に対して押し込む」とは、必ずしもキャビティ内に局部加圧ピンを突出させることのみを指すのではない。つまり、キャビティ内の溶湯が結果として塑性流動するように、キャビティに連通する溶湯進入領域内に局部加圧ピンを突出させ、この溶湯進入領域内に存在する溶湯を介してキャビティ内の溶湯に局部的な圧力を加えるような形態をもその概念として含むものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本実施形態の鋳造方法及び鋳造装置について添付の図面を使用して説明する。
【００２９】
（第一の実施形態）
本発明の鋳造方法にかかる第一の実施形態は、金型に形成されたキャビティに溶湯を充填する工程と、キャビティ内に溶湯が充填あるいは略充填されたことを直接検知する工程と、溶湯がキャビティ内に充填あるいは略充填されたことに基づいて、キャビティ内に充填された溶湯を局部的に加圧する工程とを、有する。
【００３０】
また、図１は第一の実施形態にかかる鋳造装置を示すもので、特にダイカスト鋳造装置の場合を示したものである。図１の鋳造装置は、溶湯充填装置２４と、金型１と、溶湯検知手段としての溶湯検知センサー５と、制御装置６と、加圧手段としての局部加圧装置２３とを有する。
【００３１】
以下、図１を用いて本実施形態について詳細に説明する。溶湯充填装置２４は、金型１に形成されているキャビティ４に溶湯７を充填するもので、射出シリンダ１０とプランジャー８とを有しており、金型１に取りつけられている射出スリーブ１１内に注入された溶湯７をプランジャー８によりキャビティ４内に射出するようになっている。また、プランジャー８は、射出シリンダ１０の圧力室１０ａにかかる油圧により、前進（図１では右側に移動）・後退（図１では左側に移動）することができるようになっており、圧力室１０ａにかかる油圧を調整することにより、溶湯７の射出速度を制御できるようになっている。なお、射出シリンダ１０には圧力室１０ａにかかる油圧を調整するための調整弁２０が取りつけられており、射出制御装置２２により当該調整弁２０が制御される。
【００３２】
また金型１には、キャビティ４と該キャビティ４に溶湯７を導入するランナー９が形成されており、溶湯７が注入される射出スリーブ１１が取り付けられている。さらに、金型１には、キャビティ４の後端側（ランナー９とは反対側）に連通する形で後端側ランナー１３が形成されている。この後端側ランナー１３は、キャビティ４に溶湯７を充填する際に溶湯７が進入するもので、本実施形態において溶湯進入領域とすることができる。この後端側ランナー１３（溶湯進入領域）に溶湯７が進入した（存在する）時点で、キャビティ４は溶湯７により充填あるいは略充填されているといえる。そして、この後端側ランナー１３内には、溶湯検知センサー５が配置されており、この溶湯検知センサー５により、後端側ランナー１３に溶湯７が進入した（存在する）こと、つまり、キャビティ４内に溶湯７が充填あるいは略充填したことが検知される。
【００３３】
また、制御装置６は、局部加圧装置２３と溶湯検知センサー５とに電気的に接続されており、溶湯検知センサー５からの溶湯検知信号を受信して、予め設定されている設定時間経過後に、加圧指令信号を局部加圧装置２３に送信するものである。また、局部加圧装置２３は、キャビティ４内に出入可能な形態で配置される局部加圧ピン３と、この局部加圧ピン３をキャビティ４に対して出入させるための加圧シリンダ２とを有する。なお、本実施形態においては、局部加圧ピン３はキャビティ内に突出する形態としているが、局部加圧ピンの形態はこのようなものに限定されるものではなく、その先端がキャビティ内に到達することなく、キャビティ内の溶湯を局部的に加圧するようなものでもよい。
【００３４】
以下、上記鋳造装置の作用を示しつつ本実施形態にかかる鋳造方法について詳しく説明する。まず、溶湯充填装置２４により溶湯７を射出スリーブ１１内に注入した後、射出シリンダ１０の圧力室１０ａにかかる油圧を増加させて、プランジャー８を射出スリーブ１１内に押し出す。これにより溶湯７は、金型１に形成されたランナー９を通ってキャビティ４内に進入する。ここで、ランナー９の径はキャビティ４の径と比較してかなり狭く形成されている。これは、溶湯７がゲート１２（ランナー９とキャビティ４との境界）から勢い良くキャビティ４内に射出されるようにするためである。キャビティ４内に溶湯７が進入した後も、さらに溶湯７を射出することで、キャビティ４内に溶湯７が充填される。そして、キャビティ４内に溶湯７が充填あるいは略充填され、さらに後端側ランナー１３に溶湯７が進入すると、後端側ランナー１３に配置されている溶湯検知センサー５により溶湯７の存在が検知される。
【００３５】
溶湯検知センサー５により溶湯７が検知されると、該溶湯検知センサー５から溶湯検知信号が制御装置６に送信され、制御装置６に内蔵されているタイマーが作動する。このタイマーには予め決定されている設定時間が設定されており、溶湯検知信号を受信後、上記の設定時間経過後に、制御装置６から局部加圧装置２３に加圧指令信号が送信される。なお、予め設定される設定時間は、溶湯の種類や量、あるいは溶湯の射出速度等の諸条件により異なる値が適宜設定されるものであり、引け巣の発生が抑制されるように上記条件に応じて最適な値が選択される。この加圧指令信号を受けて局部加圧装置２３の加圧シリンダ２が作動し、局部加圧ピン３をキャビティ４内に突出させて溶湯７を加圧するようになっている。これにより、キャビティ４内に充填されている溶湯７が塑性流動し、特にキャビティ４内の厚肉部（最も引け巣の発生しやすい箇所である）に移動して、引け巣の発生を抑制することが可能となる。
【００３６】
なお、局部加圧ピン３は、特にキャビティ４の厚肉部に突出する形態で配置しておくのがよい。局部加圧ピン３により押された溶湯７は、その周辺に優先して塑性流動するので、引け巣の発生しやすい領域に局部加圧ピン３を配置すれば、引け巣の発生しやすい領域に優先して溶湯７が塑性流動し、より効率良く引け巣の発生を抑制することができるからである。
【００３７】
また上記においては、溶湯検知信号が制御装置６に送信されてから、設定時間経過後に、加圧指令信号を局部加圧装置２３に送信するようにしているが、本実施形態においては、制御装置６を省くことも可能である。つまり、溶湯検知センサー５と局部加圧装置２３とを、制御装置６を介さずに電気的に接続し、溶湯検知信号を溶湯検知センサー５から局部加圧装置２３に直接送信させ、局部加圧装置２３を作動させることもできる。このような形態においては、溶湯検知センサー５が溶湯７を検知した直後に局部加圧装置２３が作動して、キャビティ４内の溶湯７が局部的に加圧されることになるが、本実施形態においては、キャビティ４内に溶湯７が充填あるいは略充填されてから、溶湯検知センサー５が溶湯７を検知するようになっているので、溶湯７に形成される引け巣を抑制することが可能となるのである。なお、このような形態を採用する場合には、引け巣の形成を十分に抑制するために、後端側ランナー１３に配置される溶湯検知センサー５の位置を微調整して、溶湯検知センサー５が溶湯７を検知した直後に、キャビティ４内に充填される溶湯７を局部的に加圧する最適なタイミングとなるようにする必要がある。
【００３８】
以下、本実施形態の鋳造装置に使用される溶湯検知センサー５について簡単に説明する。図４は、溶湯検知センサー５の詳細を示す図である。図４のとおり、溶湯検知センサー５は、ケース（金属）５３／絶縁体５１／芯（金属）５２の三重構造となっており、通常の状態ではケース５３と芯５２とが絶縁された状態となっている。さらに具体的に説明すると、筒状のケース５３の中空内部に、ケース５３の内周面に接触しない形態で棒状の芯５２が挿入されており、これらの一端側（先端側）において、ケース５３内部に絶縁体５１が充填され、棒状の芯５２が位置決めされている。そして、溶湯検知センサー５の先端面においては、筒状のケース５３内部に絶縁体とともに棒状の芯５２の一端が露出する形態となっている。このような溶湯検知センサー５に、この先端面を覆う形態で溶湯７が接触すると、ケース５３と芯５２とが短絡し、溶湯７を介して電流が導通し溶湯７の存在が検知されることになる。なお、後述する溶湯検知センサー５’や溶湯検知センサー５’’も同様の構成を有する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、キャビティ４内に溶湯７が充填あるいは略充填したときに、溶湯７の存在を検知することができるので、溶湯７が射出開始されてからランナー９を通過し、キャビティ４内に充填あるいは略充填されるまでの鋳造条件のバラツキにより、溶湯７を局部的に加圧する際の最適なタイミングにズレが生じにくくなる。さらに、キャビティ４内に溶湯が充填あるいは略充填したことを直接検知するようにしたので、溶湯７の温度を測定するような測定条件によりバラツキが生じやすい手段を採用せずに、溶湯７を局部的に加圧する最適なタイミングを決定することができる。そのため、溶湯の局部加圧を最適なタイミングで安定して行うことができ、ひいては、引け巣の形成が抑制された製品を安定して製造することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態の鋳造装置においては、後端側ランナー１３は、真空ランナーとして用いることができる。この真空ランナー１３（後端側ランナー１３）の一端には、真空装置１５が取りつけられており、当該真空装置１５により後端側ランナー１３を介してキャビティ４内のガスを吸引することで、製品への巻き込み巣の形成を抑制することができる。この真空装置１５は、プランジャー８に取り付けられている位置センサー２１により、溶湯７の射出開始が検知されたときに、該位置センサー２１からのガス抜き開始信号に基づいて、キャビティ４内のガス吸引を行うものである。そして、真空ランナー１３には遮断弁１４が取り付けられており、真空ランナー１３に溶湯７が侵入する前に、弁制御装置１６により油圧バルブ１７を作動し、遮断弁１４と連結されたピストン１８を後退（図１においては、右方向に移動）させ、遮断弁１４を閉弁位置に移動させるようになっている。これにより、真空装置１５によるキャビティ４内の吸引が終了するとともに、真空装置１５やシリンダ１９に溶湯７が侵入するのを防止することができ、真空装置１５や他の機器の故障を防止することができる。
【００４１】
さらに本実施形態の鋳造装置においては、真空ランナー１３（後端側ランナー１３）に配置されている溶湯検知センサー５と、弁制御装置１６とが電気的に接続されており、溶湯検知センサー５によりキャビティ４内に溶湯７が充填あるいは略充填されたことが検知されると、弁制御装置１６が作動して、遮断弁１４が閉弁位置に移動するようになっている。具体的には、溶湯検知センサー５からの溶湯検知信号が弁制御装置１６に送信され、弁制御装置１６から油圧バルブ１７に、遮断弁１４の移動を指令する遮断指令信号が送信されることで、上記形態が実現される。
【００４２】
このように溶湯検知センサー５にて溶湯７がキャビティ４内に充填されたことを検知してから弁制御装置１６を作動させることにより、真空装置１５等への溶湯７の侵入を安定して防止することができる。また本実施形態においては、真空装置１５等の故障を防止するための溶湯検知センサーと、局部加圧装置２３を作動させるための溶湯検知信号を送信する溶湯検知センサーとは同一のものを使用できるので、複数の溶湯検知センサーを用意する必要がなく、装置を簡便に構成することができる。
【００４３】
さらに本実施の形態においては、真空ランナー１３（後端側ランナー１３）に配置されている溶湯検知センサー５と、溶湯７の射出速度を制御する射出制御装置２２とが電気的に接続されており、溶湯検知センサー５によりキャビティ４内に溶湯７が充填されたことが検知されると、射出制御装置２２が作動して溶湯７の射出速度が減少するようになっている。具体的には、溶湯検知センサー５からの溶湯検知信号が射出制御装置２２に送信され、射出制御装置２２から調整弁２０に、圧力室１０ａにかかる油圧を減少させる旨の減圧指令信号が送信されることで、調整弁２０の開度が小さくなり、射出シリンダ１０からドレンに排出される油の流れが絞られて、プランジャー８の射出速度が減少する。
【００４４】
このように、キャビティ４内に溶湯７が充填されたことを検知して、これに基づいてプランジャー８の射出速度を減少させることにより、溶湯７のキャビティ４への充填と同時に、真空ランナー９への溶湯７の進入速度を減少させることが可能となる。そのため、溶湯７がキャビティ４に充填してから真空ランナー９を通って遮断弁１４に到達するまでに、時間的な余裕が生じ、溶湯７が遮断弁１４や真空装置１５に到達する前に、より確実に遮断弁１４を閉弁位置に移動させることが可能となる。
【００４５】
（第二の実施形態）
以下、本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の鋳造方法にかかる第二の実施形態は、金型に形成されたキャビティに、該キャビティと連通して金型に形成された溶湯導入路（図１に示したランナー９と対応する）を介して溶湯を充填する工程と、溶湯導入路内に溶湯が存在することを検知して、キャビティ内に溶湯が進入しようとすることを直接検知する工程と、キャビティ内に溶湯が進入することが検知されたことに基づき、キャビティ内に充填された溶湯を局部加圧する工程とを、有する。
【００４６】
また、図２は第二の実施形態にかかる鋳造装置を示すもので、図１と同様にダイカスト鋳造装置の場合を示したものである。図１と同様の構成を有するものは同じ符号を使用して図示している。図２の鋳造装置は、溶湯充填装置２４と、金型１と、溶湯検知手段としての溶湯検知センサー５’と、制御装置６と、加圧手段としての局部加圧装置２３と、を有する。
【００４７】
以下、図２の鋳造装置について詳細に説明する。なお、図１の鋳造装置と同様の構成及び機能を有するものは、図１と同様の符号を使用するとともに、その詳細な説明を省略する。金型１には、キャビティ４と連通する形態にて、キャビティ４に溶湯７を導くためのランナー９が形成されている。本実施形態においては、このランナー９が溶湯進入領域の概念に含まれるものである。そして、このランナー９に溶湯検知センサー５’が配置されており、溶湯検知センサー５’はランナー９に溶湯が存在すること、つまり、溶湯７がキャビティ４内に進入しようとすることを検知するものとされている。溶湯検知センサー５’により溶湯７の存在が検知される、つまり溶湯７がキャビティ４内に進入しようとすることが検知されると、溶湯検知センサー５’から溶湯検知信号が制御装置６に送信され、設定時間経過後に局部加圧装置２３に加圧指令信号が送信されて、局部加圧装置２３が作動することになる。この設定時間は、溶湯７がランナー９に配置されている溶湯検知センサー５’に接触してからキャビティ４内に充填されるまでの時間を考慮して、かつ引け巣の発生を抑制できるように予め決定されるものである。溶湯充填装置２４、制御装置６、局部加圧装置２３の基本的な構成及び機能は図１に示すものと同様であるので、その説明を省略する。
【００４８】
このような第二の実施形態においては、溶湯７が射出開始してからキャビティに至るまでの溶湯進入領域としてのランナー（溶湯導入路）９内において溶湯の存在を直接検知することで、溶湯７が射出開始してからランナー９のある地点に到達するまでの鋳造条件のバラツキによって、溶湯７を局部的に加圧する際の最適なタイミングにズレが生じにくくなる。さらに、ランナー９内に溶湯７が存在することを直接検知するようにしたので、溶湯７の温度を測定するような測定条件によりバラツキが生じやすい手段を採用せずに、溶湯７を局部的に加圧する最適なタイミングを決定することができる。そのため、局部加圧を最適なタイミングで安定して行うことができる。
【００４９】
なお、本実施形態においては、溶湯検知センサー５’は、キャビティ４とランナー９との境界（ゲート１２）周辺に配置されているのが好ましい。これにより、キャビティ４に溶湯７がまさに進入しようとする直前に溶湯７の存在を検知することができる。そのため、溶湯７が射出開始されてからキャビティ４内に充填されるまでの間の、鋳造条件のバラツキにより、溶湯７を局部加圧する最適なタイミングに、さらにズレが生じにくくなる。したがって、引け巣の形成が抑制された製品をより一層安定して製造することができる。
【００５０】
（第三の実施形態）
次に、本発明にかかる第三の実施形態について説明する。第三の実施形態にかかる方法は、金型に形成されたキャビティに溶湯を充填する工程と、キャビティ内に溶湯が存在することを検知して、キャビティ内に溶湯が進入したことを検知する工程と、キャビティ内に溶湯が進入したことが検知されたことに基づき、キャビティ内に充填された溶湯を局部加圧する工程とを、有する。
【００５１】
図３は第三の実施形態にかかる鋳造装置を示すもので、図１と同様にダイカスト鋳造装置の場合を示したものである。図１と同様の構成を有するものは同じ符号を使用して図示している。図３の鋳造装置は、溶湯充填装置２４と、金型１と、溶湯検知手段としての溶湯検知センサー５’’と、制御装置６と、加圧手段としての局部加圧装置２３と、を有する。
【００５２】
以下、図３の鋳造装置について詳細に説明する。なお、図１の鋳造装置と同様の構成及び機能を有するものは、図１と同様の符号を使用するとともに、その詳細な説明を省略する。本実施形態においては、溶湯検知センサー５’’は、キャビティ４内に配置されており、溶湯７がキャビティ４内に存在すること、つまり溶湯７がキャビティ４内に進入したことを検知するものである。溶湯充填装置２４、制御装置６、局部加圧装置２３の基本的な構成及び機能は図１に示すものと同様であるので、その説明を省略する。
【００５３】
このような本実施形態の鋳造装置においては、キャビティ４内に溶湯７が進入したときに溶湯７の存在を検知することができるので、溶湯７が射出されてからキャビティ４内に進入したときまでの鋳造条件のバラツキにより、溶湯７を局部的に加圧する際の最適なタイミングに各製品間でズレが生じにくくなる。そのため、キャビティ４内に充填される溶湯７を、最適なタイミングで安定して局部的に加圧することができ、ひいては、引け巣の発生が抑制された製品を安定して製造することが可能となる。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限られるものではない。例えば、制御装置６、弁制御装置１６、射出制御装置２２は一体のものとして構成することが可能である。さらに、本実施形態においては、ダイカスト鋳造方法及びダイカスト鋳造装置の場合について説明したが、例えば重力鋳造方法及び重力鋳造装置等の他の鋳造方法及び鋳造装置においても、局部加圧装置２３を有するものを使用する場合であれば本発明を採用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の鋳造方法及び鋳造装置によれば、キャビティ内に充填されている溶湯を、該溶湯が凝固する前に、引け巣の形成が抑制される最適のタイミングで安定して局部的に加圧することができる。そのため、引け巣の少ない製品を安定して製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋳造装置の第一形態を示す概略図。
【図２】本発明の鋳造装置の第二形態を示す概略図。
【図３】本発明の鋳造装置の第三形態を示す概略図。
【図４】本発明に使用される溶湯検知センサーの概略図。
【符号の説明】
１金型
３局部加圧ピン
４キャビティ
５、５’、５’’ 溶湯検知センサー
６制御装置
７溶湯
９ランナー（溶湯導入路）
２３局部加圧装置
２４溶湯充填装置(溶湯充填装置)

Claims

金型に形成されたキャビティに溶湯を充填し、該溶湯が凝固する前に、前記キャビティ内に充填された溶湯を加圧手段により局部的に加圧する鋳造方法において、
前記キャビティ内、あるいは溶湯が前記キャビティ内に充填される際に該溶湯が進入する溶湯進入領域内に、溶湯が存在するか否かを溶湯検知手段により直接検知し、該溶湯検知手段の検知結果に基づいて、前記加圧手段を作動させ、前記キャビティ内に充填された溶湯を局部的に加圧することを特徴とする鋳造方法。
前記加圧手段は、局部加圧ピンを有するとともに、前記溶湯検知手段の検知結果に基づいて、前記局部加圧ピンを前記キャビティ内の溶湯に対して押し込み、前記キャビティ内に充填されている溶湯を局部的に加圧するものであることを特徴とする請求項１に記載の鋳造方法。
前記溶湯検知手段は、前記キャビティ内あるいは前記溶湯進入領域内に配置され、溶湯が接触したときに、溶湯の存在を検知する溶湯検知センサーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造方法。
前記溶湯検知手段により溶湯の存在が検知されたときにタイマーを作動させ、設定時間経過後に前記加圧手段を作動させて、前記キャビティ内に充填された溶湯を局部的に加圧することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の鋳造方法。
金型に形成されたキャビティに溶湯を充填し、該溶湯が凝固する前に、前記キャビティ内の溶湯に対して局部加圧ピンを押し込み、該キャビティ内に充填された溶湯を局部的に加圧する鋳造方法において、
前記キャビティ内あるいは溶湯が前記キャビティ内に充填される際に該溶湯が進入する溶湯進入領域内に、溶湯が接触したときに該溶湯の存在を検知する溶湯検知センサーを配置しておき、該溶湯検知センサーに溶湯が接触したときにタイマーを作動させ、設定時間経過後に、前記局部加圧ピンを前記キャビティ内の溶湯に対して押し込み、該溶湯を局部的に加圧することを特徴とする鋳造方法。
キャビティに溶湯を充填するための溶湯充填装置と、
前記キャビティに溶湯を充填する際に該溶湯が進入する溶湯進入領域が前記キャビティとともに形成されている金型と、
前記キャビティ内あるいは前記溶湯進入領域内に溶湯が存在するか否かを直接検知する溶湯検知手段と、
前記溶湯検知手段が溶湯の存在を検知したときに、該溶湯検知手段から発信される溶湯検知信号に基づいて、前記キャビティに充填された溶湯を該溶湯が凝固する前に局部的に加圧する加圧手段と、を有することを特徴とする鋳造装置。
前記加圧手段は、局部加圧ピンを有するとともに、前記溶湯検知信号に基づいて、前記局部加圧ピンを前記キャビティ内の溶湯に対して押し込み、前記キャビティ内に充填されている溶湯を局部的に加圧するものであることを特徴とする請求項６に記載の鋳造方法。
前記溶湯検知手段は、前記キャビティ内あるいは前記溶湯進入領域内に配置され、溶湯が接触したときに、溶湯の存在を検知する溶湯検知センサーであることを特徴とする請求項６又は７に記載の鋳造方法。
前記溶湯検知手段から発信される溶湯検知信号を受信し、該溶湯検知信号を受信したときから設定時間経過後に、前記キャビティ内に充填されている溶湯への局部加圧を指令する加圧指令信号を、前記加圧手段に送信する制御装置を有することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の鋳造装置。
キャビティに溶湯を充填するための溶湯充填装置と、
前記キャビティに溶湯を充填する際に該溶湯が進入する溶湯進入領域が前記キャビティとともに形成されている金型と、
前記キャビティ内あるいは前記溶湯進入領域内に配置され、溶湯が接触したときに、前記キャビティ内あるいは前記溶湯進入領域内に溶湯が存在することを直接検知する溶湯検知センサーと、
溶湯を検知したときに前記溶湯検知センサーから発信される溶湯検知信号を受信し、該溶湯検知信号を受信したときから設定時間経過後に、前記キャビティに充填された溶湯への局部加圧を指令する加圧指令信号を送信する制御装置と、
局部加圧ピンを有するとともに、前記加圧指令信号を受信し、該加圧指令信号を受信したときに、前記局部加圧ピンを前記キャビティ内の溶湯に対して押し込み、前記キャビティ内に充填されている溶湯を局部的に加圧する加圧手段と、を有することを特徴とする鋳造装置。