JP2006239710A - キャビティ湿度計測装置及びキャビティ湿度計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 湿度センサが設けられている管路内が濡れたり、湿度センサが濡れてしまってもキャビティ内のエアの湿度の計測が可能なキャビティ湿度計測装置及びキャビティ湿度計測方法の提供。
【解決手段】 第１真空排気管路１０には、第１弁２１及び第２弁２２を有する第２真空排気管路２０が連通している。第１弁２１と第２弁２２との間の第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃには、湿度センサ３０が設けられている。第１弁２１には、第１大気連通管４０を介してエジェクター４２が接続されており、第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃは、第２弁２２及び第２大気連通管５０を介して大気に連通可能である。第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃや湿度センサ３０が結露して濡れても、エジェクター４２により第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃにエアを流して乾燥させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、キャビティ湿度計測装置及びキャビティ湿度計測方法に関し、特に真空ダイカストを行う前にキャビティ内部に予め離型剤が噴霧・塗布される金型に設けられるキャビティ湿度計測装置、及び当該キャビティ湿度計測装置を用いて行うキャビティ湿度計測方法に関する。

真空ダイカストにおいては、真空ダイカストを行った後に鋳造品の金型からの取出しを容易にするために、キャビティ内部へ予め離型剤を噴霧・塗布してから型を締め、キャビティ内を真空引きした後にキャビティ内に溶湯を充填して真空ダイカストを行うことが従来より知られている。

離型剤は、水を主成分として構成されているため、真空ダイカストにおける真空引きの際に金型の分割面等に浸透した離型剤が、キャビティ内へ吸出されて溶湯と接触することにより大量の水蒸気が発生し、キャビティ内の湿度は所定値よりも高くなる。また、金型の外部冷却の際の冷却水がキャビティ内に吸出されて溶湯と接触することにより大量の水蒸気が発生し、キャビティ内の湿度が所定値よりも高くなることもある。このような大量の水蒸気が発生すると、鋳造品内部に空孔たるブローホールが生じて不良品となる。そこで、鋳造品内部にブローホールが生じたか否かの判断を行うために、キャビテイ内の湿度を測定することが行われている。

特許第２８７６９４９号公報（特許文献１）には、真空ダイカストにおけるキャビティ湿度計測方法及び真空ダイカストにおける品質管理方法が開示されている。キャビティ湿度計測方法に用いられるキャビティ湿度計測装置は、キャビティと真空タンクとを連通するバイパス回路と、バイパス回路に一端及び他端が連通する計測管路と、計測管路内の湿度を検出可能な湿度センサと、計測管路とバイパス管路との連通・遮断の切替えを行う２つの弁と、当該２つの弁を制御するためのコントローラとを備えている。湿度センサは、計測管路内であって２つの弁の間の位置に配置されている。

キャビティ湿度計測方法においては、先ず２つの弁を開くことによりキャビティからのエアを計測管路の湿度センサへと導く、次に、開弁から所定時間経過後に２つの弁を閉じて計測管内を密閉状態として、大気を計測管路内に封止する。このとき、キャビティ内のエアは、バイパス管路を介して真空タンクへ吸引され続ける。そして、封止されたエアについての湿度センサによる湿度の値が安定した値となるまで計測が続けられる。計測管路内のエアはキャビティから流入してきたエアであるため、計測により得られた湿度の値はキャビティ内のエアの湿度の値として認識される。
特許第２８７６９４９号公報（２頁〜５頁、図１）

しかし、上記公報記載のキャビティ湿度計測方法では、湿度センサが配置された計測管路内の２つの弁の間の部分において、蒸気が結露して計測管路内が濡れたり湿度センサが濡れたりすると湿度センサが乾くまで測定値が下がらなくなる。このような状態になってしまうと、湿度センサによってエアの湿度を正しく計測することが不可能になる。

そこで、本発明は、湿度センサが設けられている管路内が濡れたり、湿度センサが濡れてしまってもキャビティ内のエアの湿度の計測が可能なキャビティ湿度計測装置及びキャビティ湿度計測方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、キャビティ１０１ａと真空発生手段１５２とを連通する第１真空排気管路１０と、該第１真空排気管路１０に一端２０Ａ及び他端２０Ｂが連通する第２真空排気管路２０と、該第２真空排気管路２０内の所定領域２０Ｃ内に配設され、該所定領域２０Ｃ内の湿度を検出可能な湿度センサ３０と、該第２真空排気管路２０の該所定領域２０Ｃと該第１真空排気管路１０との連通・遮断の切替えを行う弁手段２１、２２と、該弁手段２１、２２を制御するためのコントローラとを備え、該弁手段２１、２２が該コントローラに制御されることにより該第２真空排気管路２０の該所定領域２０Ｃと該第１真空排気管路１０とが遮断された状態のときに、該湿度センサ３０は密閉状態とされた該所定領域２０Ｃ内の湿度を検出するキャビティ湿度計測装置１において、該第２真空排気管路２０の該所定領域２０Ｃ内にエアを供給可能且つ該所定領域２０Ｃからエアを排出可能な強制換気手段４０、４１、４２、５０、５１を備えるキャビティ湿度計測装置１を提供している。

また、本発明は、上記キャビティ湿度計測装置１を用いて該第２真空排気管路２０の該所定領域２０Ｃ内の湿度を検出することにより該キャビティ１０１ａの湿度を計測するキャビティ湿度計測方法を提供している。

本発明の請求項１記載のキャビティ湿度計測装置によれば、第２真空排気管路の所定領域内にエアを供給可能且つ所定領域からエアを排出可能な強制換気手段を備えているため、強制換気手段によって第２真空排気管路の所定領域内にエアを通風させて第２真空排気管路内の所定領域内及び湿度センサを乾燥させることができる。このため、結露により湿度が下がらなくなってキャビティ内のエアの湿度が計測不能になることを防止することができる。

本発明の請求項２記載のキャビティ湿度計測方法によれば、請求項１記載のキャビティ湿度計測装置を用いて第２真空排気管路の所定領域内の湿度を検出することによりキャビティの湿度を計測するため、結露により湿度が下がらなくなってキャビティ内のエアの湿度が計測不能になることを防止することができ、キャビティ内のエアの湿度を安定して計測することができる。

本発明の実施の形態によるキャビティ湿度計測装置及びキャビティ湿度計測方法について図１乃至図２を参照しながら説明する。先ず、キャビティ湿度計測装置１が設けられている真空ダイカスト用金型１０１について説明する。

図１に示されるように、真空ダイカスト用金型１０１は、可動型１１０と固定型１２０とを備えており、可動型１１０は可動ホルダ１１１と可動ダイス１１２とを備える。また、固定型１２０は固定ホルダ１２１と固定ダイス１２２とを備える。鋳造時に可動型１１０と固定型１２０とを図示せぬ鋳造機にセットして型閉めを行ったときに、可動ダイス１１２と固定ダイス１２２とによりキャビティ１０１ａが形成される。

固定型１２０にはスリーブ保持孔１２０ａが形成されており、スリーブ保持孔１２０ａは固定型１２０の外面に開口する。スリーブ保持孔１２０ａ内には略中空円筒形状をしたスリーブ１２３が設けられており、スリーブ１２３内にはプランジャチップ１２４がスリーブ１２３の内周面に対して摺動可能に設けられている。

プランジャチップ１２４には、プランジャチップ１２４から延出しプランジャチップ１２４をスリーブ１２３内において摺動させるためのシャフト１２４Ａが設けられている。プランジャチップ１２４のシャフト１２４Ａには図示せぬストライカが取り付けられており、また、スリーブ内であって図示せぬストライカが通過する位置には、図示せぬ真空スタートリミットスイッチと高速リミットスイッチとが設けられている。図示せぬストライカがシャフト１２４Ａと共に図１の左方向へ移動してゆき、図示せぬストライカが図示せぬ真空スタートリミットスイッチの位置を通過することにより真空スタートリミットスイッチがＯＮとなるように構成されている。また、図示せぬストライカがシャフト１２４Ａと共に図１の左方向へ移動してゆき、図示せぬストライカが図示せぬ高速リミットスイッチの位置を通過することにより高速リミットスイッチがＯＮとなるように構成されている。

鋳造時に可動型１１０と固定型１２０とが図示せぬ鋳造機にセットされたときに、可動型１１０と固定型１２０とが互い対向する型分割面（ＰＬ面）１０１Ａの一部であって固定型１２０の側には、凹部１２０Ａが形成されており、凹部１２０Ａには、キャビティ１０１ａ内のエアーを排気するための通路をなす真空バルブ１３０が、凹部１２０Ａを埋めるようにしてはめ込まれている。真空バルブ１３０の外形は凹部１２０Ａと略同一形状をしており、真空バルブ１３０が凹部１２０Ａにはめ込まれることにより、真空バルブ１３０の一部であって可動型１１０に対向する面１３０Ａは、型分割面１０１Ａと面一となり型分割面１０１Ａの一部をなす。

真空バルブ１３０は、バルブ部１３１と本体部１３２とピストン１３３とを備えており、ピストン１３３が駆動されることによってバルブ部１３１は、本体部１３２内に形成された流路１３２ａを開閉可能に構成されている。本体部１３２内に形成された流路１３２ａの一端は、真空ダイカスト用金型１０１に形成された排気ランナー１０１ｂを介してキャビティ１０１ａに連通し、他端が真空ダイカスト用金型１０１の外面に開口して、後述のキャビティ湿度計測装置１の第１真空排気管路１０の一端１０Ａに接続されている。排気ランナー１０１ｂ内には図示せぬ溶湯感知センサが設けられている。

真空ダイカスト用金型１０１の外部には、図１に示されるように、キャビティ湿度計測装置１、真空計測センサ１５１、真空ダイカスト用真空タンク１５２、バルブ１５４が設けられており、後述のキャビティ湿度計測装置１の第１真空排気管路１０の他端１０Ｂはバルブ１５４に接続され、バルブ１５４は真空ダイカスト用真空タンク１５２に接続されている。真空ダイカスト用真空タンク１５２は、図示せぬ真空ポンプに接続されている。後述のキャビティ湿度計測装置１の第１真空排気管路１０の一端１０Ａ寄りの部分は、図１に示されるように２つに分岐しており、一方には後述のキャビティ湿度計測装置１の第２真空排気管路２０等（図２）が接続され、他方には、真空計測センサ１５１が接続されている。

キャビティ湿度計測装置１は、図２に示されるように、第１真空排気管路１０と第２真空排気管路２０と湿度センサ３０と第１大気連通管４０と第２大気連通管５０と図示せぬコントローラとを備える。図１に示されるように第１真空排気管路１０は、前述のように、一端１０Ａが流路１３２ａの他端に接続され一端１０Ａ寄りの部分が２つに分岐し、他端１０Ｂがバルブ１５４に接続されている。第１真空排気管路１０の当該２つに分岐している部分とバルブ１５４に接続されている他端１０Ｂとの間の位置には、図２に示されるように、第２真空排気管路２０の一端２０Ａと他端２０Ｂとがそれぞれ接続されており、第１真空排気管路１０と第２真空排気管路２０とは互いに連通している。第２真空排気管路２０の一端２０Ａが第１真空排気管路１０の当該２つに分岐している部分寄りの位置に接続され、他端２０Ｂが第１真空排気管路１０の他端１０Ｂ寄りの位置に接続されている。

第２真空排気管路２０の一端２０Ａ寄りの位置には第１弁２１が設けられており、第２真空排気管路２０の他端２０Ｂ寄りの位置には第２弁２２が設けられている。第１弁２１及び第２弁２２は弁手段に相当する。湿度センサ３０は、第１弁２１と第２弁２２との間の第２真空排気管路２０の部分である所定領域２０Ｃ内に設けられており、当該所定領域２０Ｃ内の湿度を検出可能である。湿度センサ３０は図示せぬ計測装置に接続されており、図示せぬ計測装置は計測した湿度が異常な場合、例えば湿度が所定値以上の場合にはエラーを出力するように構成されている。

第１弁２１及び第２弁２２は電磁弁であり、それぞれ図示せぬコントローラに接続されている。第１弁２１、第２弁２２は、図示せぬコントローラによって制御させることにより、それぞれ真空排気管路連通位置と真空排気管路非連通位置との間で移動可能である。

第１弁２１及び第２弁２２が、図２に示されるように真空排気管路連通位置となることによって、第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃと第１真空排気管路１０とが連通するように構成されている。また、第１弁２１及び第２弁２２が真空排気管路非連通位置となることによって第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃと第１真空排気管路１０とが遮断され、後述の第１大気連通管４０及び第２大気連通管５０と第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃとが連通するように構成されている。

第１弁２１、第２弁２２には、それぞれ第１大気連通管４０の一端４０Ａ、第２大気連通管５０の一端５０Ａが接続されている。第１大気連通管４０の他端４０Ｂには第３弁４１が接続されており、第３弁４１には、第１大気連通管４０内のエアを吸引し大気中へ排出するためのエジェクター４２が接続されている。第３弁４１は、図２に示されるように第１大気連通管４０内からエジェクター４２へエアの吸引を可能とする吸引可能位置と、エアの吸引を不能とする吸引不能位置との間で移動可能である。第２大気連通管５０の他端５０Ｂには第４弁５１が接続されており、第４弁５１は、第２大気連通管５０と大気との連通を可能とする大気連通位置と大気との連通を不能とする大気連通不能位置との間で移動可能である。第３弁４１及び第４弁５１は電磁弁であり、図示せぬコントローラに接続され、コントローラによって制御される。第１大気連通管４０、第３弁４１、エジェクター４２、第２大気連通管５０、第４弁５１、及び図示せぬコントローラは、強制換気手段に相当する。

一回の真空ダイカストを行う際に行われるキャビティ湿度計測装置１を用いて行うキャビティ湿度計測方法は以下のとおりである。従って、真空ダイカストを複数行う場合には、以下の工程が複数回繰返される。先ず、可動型１１０を固定型の方向へ移動させてゆき型締めし、図１に示されるようにキャビティ１０１ａを画成する。次に、プランジャチップ１２４を前進、即ち、図１の左方向へ移動させることにより、図示せぬ給湯孔から注がれスリーブ１２３内に貯留されている溶湯をキャビティ１０１ａへ低速射出する。

プランジャチップ１２４が前進しているときに、プランジャチップ１２４の図示せぬストライカが図示せぬ真空スタートリミットスイッチを通過することにより、真空スタートリミットスイッチがＯＮになる。すると、第１真空排気管路１０に接続された弁１５４が開になり、図示せぬコントローラは第２真空排気管路２０に設けられた第１弁２１及び第２弁２２をＯＦＦの状態、即ち、真空排気管路連通位置とする。また、第３弁４１、第４弁５１をＯＮの状態、即ち、吸引不能位置、大気連通不能位置とする。この状態でキャビティ１０１ａ内のエアは、第１真空排気管路１０及び第２真空排気管路２０を介して真空タンク１５２へ吸引される。

次に、プランジャチップ１２４の図示せぬストライカが図示せぬ高速リミットスイッチを通過することにより高速リミットスイッチがＯＮになると、プランジャチップ１２４が溶湯を高速射出する。そして、プランジャチップ１２４の図示せぬストライカが図示せぬ真空スタートリミットスイッチをＯＮにしてから所定時間経過した後に、図示せぬコントローラは第１弁２１及び第２弁２２をＯＮの状態、即ち、真空排気管路非連通位置とする。このとき、第３弁４１及び第４弁５１はＯＮの状態、即ち吸引不能位置、大気連通不能位置となっているので、キャビティ１０１ａから吸引されたエアは、第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃ内に封止される。

この状態で湿度センサ３０は、封止されたエアの湿度計測を開始する。湿度センサ３０により計測された湿度の値は図示せぬ計測装置に取込まれ、計測した湿度が異常な場合にはエラーを出力する。湿度センサ３０による湿度計測を行っている間、キャビティ１０１ａ内のエアは第１真空排気管路１０を介して真空タンク１５２へ吸引され、キャビティ１０１ａ内への溶湯の射出が継続される。

次に、キャビティ１０１ａ内に溶湯が充填され、排気ランナー１０１ｂ内に配置された図示せぬ溶湯感知センサにおいて溶湯が感知されると、真空バルブ１３０のバルブ部１３１が閉じる。また、弁１５４が閉じ、真空タンク１５２によるキャビティ１０１ａ内のエアの吸引が終了する。

次に、可動型１１０を移動させて型開きし、キャビティ１０１ａから鋳造品を取出し、次の鋳造の準備を行う。そして、第３弁４１及び第４弁５１をそれぞれＯＦＦの状態、即ち吸引可能位置、大気連通可能位置とし、エジェクター４２によって第１大気連通管４０内、第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃ内、及び第２大気連通管５０内のエアを吸引し、第２大気連通管５０内に大気中のエアを吸引することにより、第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃ内及び湿度センサ３０を乾燥させる。以上が一回の真空ダイカストを行う際に行われるキャビティ湿度計測装置１を用いて行うキャビティ湿度計測方法の工程である。

このように、エジェクター４２によって第１大気連通管４０内、第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃ内、及び第２大気連通管５０内のエアを吸引し、第２大気連通管５０内に大気中のエアを吸引することにより、第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃ内及び湿度センサ３０を乾燥させるようにしたため、結露により湿度が下がらなくなってキャビティ内のエアの湿度が計測不能になることを防止することができる。

本発明によるキャビティ湿度計測装置及びキャビティ湿度計測方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、湿度センサ３０よりも上流側、即ち、第２真空排気管路２０の一端２０Ａ寄りの位置に、第１大気連通管４０を介してエジェクター４２を接続し、下流側、即ち、第２真空排気管路２０の他端２０Ｂ寄りの位置を、第２大気連通管５０を介して大気開放可能としたが、この逆の構成として上流側の位置を大気開放可能として、下流側の位置にエジェクター４２を接続するようにしてもよい。また、エジェクター４２に代えてエアを供給する送風手段を用いてもよい。

また、３つの状態、即ち、第１真空排気管路１０と第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃとを連通させる状態と、第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃが密閉された状態と、第２真空排気管路２０の所定領域２０Ｃが大気に連通した状態との切替えを行うために、それぞれ２つの位置の間を移動可能な第１弁〜第４弁２１、２２、４１、５１の４つの弁を設ける構成としたが、この構成に限定されない。例えば、第３の弁、第４の弁を設けずに、第１弁、第２弁をそれぞれ３つの位置の間で移動可能な構成として、上述の３つの状態を作り出すようにしてもよい。

また、本実施の形態では、プランジャチップ１２４の図示せぬストライカが図示せぬ真空スタートリミットスイッチをＯＮにしてから所定時間経過した後に、図示せぬコントローラが第１弁２１及び第２弁２２をＯＮの状態、即ち、真空排気管路非連通位置としたが、このようなタイマー制御に限定されない。真空バルブ１３０のバルブ部１３１が閉じる際の駆動信号により第１弁２１及び第２弁２２が真空排気管路非連通位置になるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、可動型１１０を移動させて型開きをした後に、第３弁４１及び第４弁５１をＯＦＦの状態としたが、湿度センサの応答時間に対応したタイマー制御としてもよい。

本発明のキャビティ湿度計測装置及びキャビティ湿度計測方法は、キャビティ内に離型剤が塗布される真空ダイカスト等の分野において極めて有用である。

本発明の実施の形態によるキャビティ湿度計測装置が設けられている真空ダイカスト金型を示す概略図。 本発明の実施の形態によるキャビティ湿度計測装置を示す概略図。

符号の説明

１ キャビティ湿度計測装置
１０ 第１真空排気管路
２０ 第２真空排気管路
２０Ａ 一端
２０Ｂ 他端
２０Ｃ 所定領域
２１ 第１弁
２２ 第２弁
３０ 湿度センサ
４０ 第１大気連通管
４１ 第３弁
４２ エジェクター
５０ 第２大気連通管
５１ 第４弁

Claims (2)

1. キャビティと真空発生手段とを連通する第１真空排気管路と、
   該第１真空排気管路に一端及び他端が連通する第２真空排気管路と、
   該第２真空排気管路内の所定領域内に配設され、該所定領域内の湿度を検出可能な湿度センサと、
   該第２真空排気管路の該所定領域と該第１真空排気管路との連通・遮断の切替えを行う弁手段と、
   該弁手段を制御するためのコントローラとを備え、
   該弁手段が該コントローラに制御されることにより該第２真空排気管路の該所定領域と該第１真空排気管路とが遮断された状態のときに、該湿度センサは密閉状態とされた該所定領域内の湿度を検出するキャビティ湿度計測装置において、
   該第２真空排気管路の該所定領域内にエアを供給可能且つ該所定領域からエアを排出可能な強制換気手段を備えることを特徴とするキャビティ湿度計測装置。
2. 請求項１記載のキャビティ湿度計測装置を用いて該第２真空排気管路の該所定領域内の湿度を検出することにより該キャビティの湿度を計測することを特徴とするキャビティ湿度計測方法。

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