JP2007268550A - 真空ダイカスト装置及び真空ダイカスト方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排気速度を制御するタイミングを高精度且つ再現性よく決めることができ、低コストの真空ダイカスト装置及び方法を提供することを課題とする。
【解決手段】可動型１２と固定型１１とからなり、キャビティ１３が形成される金型１と、キャビティ１３に充填される溶湯が供給されるスリーブ６と、金型１に設けられ、スリーブ６とキャビティ１３の入口側とを連通するゲート部１４と、ゲート部１４に設けられた入口側溶湯検知センサ２aと、キャビティ１３を真空吸引する真空手段Ｐと、キャビティ１３と真空手段Ｐとを連通させる連通経路３と、連通経路３の連通を開閉する真空弁装置４と、入口側溶湯センサ２aによる溶湯の検知に基づいて、真空弁装置４の開度が増大するように制御する制御装置９と、を備えることを特徴とする真空ダイカスト装置。
【選択図】図１

Description

本発明は真空ダイカスト装置及び真空ダイカスト方法に関する。

真空ダイカスト方法は、キャビティ内を減圧して溶湯を射出することで、キャビティ内に射出された溶湯にキャビティ内の空気が巻き込まれることを防止する方法である。しかし、キャビティ内の減圧度の制御が不十分であると、溶湯に空気が巻き込まれたり、溶湯の先走りが発生したりしてダイカスト製品の品質が低下する。キャビティ内の減圧度を制御する方法としては、プランジャヘッドが注湯口を塞ぐ位置（第１位置）に達したときに低真空減圧手段とキャビティを連通させ、プランジャチップが第２位置に達したとき高真空減圧手段とキャビティを連通させる方法がある（例えば、特許文献１参照。）。第２位置としては、プランジャヘッドが溶湯を押し出し溶湯がプランジャヘッドとスリーブの摺動面の隙間を満たす位置、或いは、溶湯がスリーブ空間を満たす位置とするものである。
特開２００３−６２６５２号公報

しかしながら、上記従来の真空ダイカスト方法は、高真空減圧手段とキャビティを連通させるタイミングを決める第２位置が、溶湯がプランジャヘッドとスリーブの摺動面の隙間を満たす位置、或いは、溶湯がスリーブ空間を満たす位置であり、プランジャヘッドの位置とは精度よく対応しない。すなわち第２位置の測定誤差が大きく、再現性のよいダイカストができない。また、低真空減圧手段と高真空減圧手段を必要とし、装置コスト、運転コストが高くなる。

本発明は、上記従来の真空ダイカスト方法の問題に鑑みてなされたもので、減圧度或いは排気速度を制御するタイミングを高精度且つ再現性よく決めることができ、低コストの真空ダイカスト装置及び方法を提供することを課題とする。

課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、可動型と固定型とからなり、キャビティが形成される金型と、前記キャビティに充填される溶湯が供給されるスリーブと、前記金型に設けられ、前記スリーブと前記キャビティの入口側とを連通するゲート部と、前記ゲート部に設けられた入口側溶湯検知センサと、前記キャビティを真空吸引する真空手段と、前記キャビティと前記真空手段とを連通させる連通経路と、前記連通経路の連通を開閉する真空弁装置と、前記入口側溶湯センサによる溶湯の検知に基づいて、前記真空弁装置の開度が増大するように制御する制御装置と、を備えることを特徴とする真空ダイカスト装置である。

ゲート部に設けられた溶湯検知センサで溶湯を検出し、そのタイミングを、真空弁装置の開度を制御して低排気速度から高排気速度へ切り換えるタイミングとするので、排気速度を制御するタイミングを高精度且つ再現性よく決めることができる。その結果、溶湯吸い上げによる外観不良のない製品を再現性よくダイカストすることができる。また、真空弁装置の開度を制御するだけで、低排気速度による低減圧度化、高排気速度による高減圧度化が行われるので、低真空減圧手段と高真空減圧手段を必要せず、低コスト化が図れる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の真空ダイカスト装置であって、前記金型において、前記キャビティの出口側端部と前記連通経路とを連通する排気ランナー部を備え、前記真空弁装置は前記排気ランナー部に配設されていることを特徴としている。

排気ランナー部に設けられた真空弁装置と真空手段とを繋ぐ連通経路内を予め高減圧度にしておくことで、真空弁装置を開いてキャビティ内を減圧するとき、連通経路内の減圧損失を除去することができる。その結果、キャビティ内の減圧度を高速で高くすることができる。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の真空ダイカスト装置であって、前記真空弁装置は、シリンダと、該シリンダに滑合され該シリンダに供給される圧油により移動するピストンと、該ピストンに固定されたロッドと、該ロッドの一端部に固定された弁体と、該ピストンの一方の側又は他方の側に選択的に油圧を供給する電磁バルブと、を備えることを特徴としている。

本発明の真空弁装置は、電磁バルブで弁体を電気−油圧式に制御するので、弁体の制御を高精細且つ高速に行うことができる。その結果、キャビティからの排気速度を弁体の開度で自由に制御でき、キャビティ内を大気圧から所定の低減圧度に、所定の低減圧度から所定の高減圧度に、精度よく高速に行うことができる。

また、前記排気ランナー部に出口側溶湯検知センサを備えるようにしてもよい。

排気ランナー部に設けられた出口側溶湯検知センサで溶湯を検出し、そのタイミングで真空弁装置を全閉とすることができる。その結果、排気ランナー部より先に溶湯が流れ込むことがない。

また、前記真空弁装置は、前記ロッドのストロークを検出するロッド位置検出センサを備えるようにしてもよい。

ロッド位置検出センサの出力で電磁バルブをフィードバック制御することで、弁体の開度をより一層高精細に制御することができる。その結果、キャビティ内からの排気速度を微調整でき、溶湯吸い上げによる製品の外観不良を大幅に低減することができる。

課題を解決するためになされた請求項４に係る発明は、スリーブ内に摺動自在に嵌合されたプランジャヘッドにより該スリーブ内の溶湯を押し出し金型のキャビティ内に該溶湯を射出する射出工程と、真空手段と該キャビティとの連通を開閉する真空弁装置の該開閉を該溶湯の先端位置により制御することで該キャビティ内からの排気速度を制御する排気速度制御工程と、を有し、前記排気速度制御工程は、前記溶湯先端が前記キャビティの入口部と連通するゲート部に達する前は前記排気速度を低排気速度とし、該溶湯先端が該ゲート部に達したとき該排気速度を高排気速度とする工程であることを特徴とする真空ダイカスト方法である。

溶湯先端の検出は容易であり、排気速度を制御するタイミングを高精度且つ再現性よく決めることができる。その結果、再現性よいダイカストを行うことができる。

また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載の真空ダイカスト方法であって、前記溶湯先端が前記キャビティの出口部と連通する排気ランナー部に達したとき前記真空弁装置を全閉する全閉工程を有することを特徴としている。

溶湯先端がキャビティの排気ランナー部に達したとき真空弁装置を閉じるので、排気ランナー部より先に溶湯が流れ込むことがない。

また、請求項６に係る発明は、請求項４或いは５記載の真空ダイカスト方法であって、前記真空弁装置は前記排気ランナー部に設けられ、前記排気速度制御工程の前に前記真空手段と該真空弁装置との間の前記連通経路を高減圧度にする連通経路減圧工程を有することを特徴としている。

排気ランナー部に設けられた真空弁装置と真空手段とを繋ぐ配管内を予め高減圧度にしておくことで、真空弁装置を開いてキャビティ内を排気するとき、配管内の減圧損失を除去することができる。その結果、キャビティ内の減圧度を高速で高くすることができる。

ゲート部に設けられた入口側溶湯検知センサで溶湯を検出し、そのタイミングを、真空弁装置の開度を制御して低排気速度から高排気速度へ切り換えるタイミングとするので、排気速度を制御するタイミングを高精度且つ再現性よく決めることができる。その結果、溶湯吸い上げによる外観不良のない製品を再現性よくダイカストすることができる。また、真空弁装置の開度を制御するだけで、低排気速度による低減圧度化、高排気速度による高減圧度化が行われるので、低真空減圧手段と高真空減圧手段を必要せず、低コスト化が図れる。

以下に図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は、本発明を実施するための最良の形態の真空ダイカスト装置の模式図、図２は、溶湯検知センサの断面図、図３は、真空弁装置の模式図である。

本発明の真空ダイカスト装置は、図１に示すように、可動型１２と固定型１１とからなり、キャビティ１３が設けられた金型１と、キャビティ１３の入口部に連通するゲート部１４と、キャビティ１３の出口部に連通する排気ランナー部１５と、ゲート部１４に設けられた入口側溶湯検知センサ２aと、排気ランナー部１５に設けられた出口側溶湯検出センサ２bと、キャビティ１３を真空手段Ｐに連通させる連通経路３と、排気ランナー部１５の出口部１６に配設された真空弁装置４と、制御装置９と、を備えている。

ゲート部１４には、スリーブ６が連通し、スリーブ６内に射出プランジャ５のプランジャヘッド５２が摺動自在に嵌合されている。スリーブ６のゲート部１４と連通する側の反対側には、外部から溶湯を図示しないラドルによりスリーブ６内に供給できる注湯口６１が開口している。

射出プランジャ５は、プランジャ軸５１と射出駆動装置５３を備え、射出駆動装置５３は、プランジャヘッド５２の位置を検出するリミットスイッチ（図示せず。）を備えている。

可動型１２には製品押出機構８が、連通経路には３方バルブＶが、取り付けられ、真空弁装置４とバルブＶとの間に圧力センサ７が取り付けられている。

入口側溶湯検知センサ２a、出口側溶湯検知センサ２bは、例えば図２に示すようなセンサである。図２に示す溶湯検知センサは、電気絶縁体（例えば、セラミックス）２２の中に電気伝導性の金属（例えば、銅）線２１を埋め込んだものである。金型１と接する金属製ケース２３をアースとすることで、溶湯が金属線２１に接触すると、金属線２１がアース電位となり、溶湯の接触（溶湯が溶湯検知センサに達したこと）を検出することができる。

真空弁装置４は、図３に示すように、シリンダ４１と、シリンダ４１に滑合されシリンダ４１に供給される圧油により移動するピストン４２と、ピストン４２に固定されたロッド４３と、ロッド４３の一端部に固定された弁体４４と、ピストンの一方の側又は他方の側に選択的に油圧を供給する電気−油圧式電磁バルブ４５と、を備えている。その油圧の供給は、シリンダ４１と電磁バルブ４５とを連通する穴４７a、４７bを通して行われる。また、ロッド４３の後端部は、差動トランス式ロッド位置検出センサ４６の差動トランスに挿入されている。電磁バルブ４５は、フィードバック制御が可能なサーボバルブが好ましい。ロッド位置検出センサ４６の信号に基づいてフィードバック制御することで、弁体４４の移動を０．１ｍｍ単位で自由に制御可能になる。その結果、キャビティ１３からの排気速度（排気抵抗）を自由に制御することができる。

９は制御装置で、可動型１２の前進後退、プランジャ５１の前進後退、真空手段（真空ポンプ）Ｐの運転／停止、及びバルブＶの切り換えを制御すると共に、射出駆動装置５３のリミットスイッチ、入口側溶湯検出センサ２a、出口側溶湯検出センサ２b、圧力センサ７、及びロッド位置検出センサ４６からの信号を入力してサーボバルブ４５に制御信号を出力する。

以下に、図４〜図６を参照して本発明の真空ダイカスト装置の動作について説明する。図４は図１に示す真空ダイカスト装置の動作流れ図であり、図５、６は真空ダイカストのプロセスを模式的に示す図である。

先ず、Ｓ１で真空ダイカスト装置を起動する。すると、バルブＶが排気側に切り換られ、真空手段Ｐが運転を開始し、真空手段Ｐと排気ランナー部１５の出口部１６との間の連通経路３内が排気され高減圧度になる。次にＳ２で真空弁装置４の全閉を確認する。この状態が図５（a）であり、全閉の確認は、ロッド位置検出センサ４６からの信号を制御装置９が入力して行われる。Ｓ２でＹの場合はＳ３に進み、圧力センサ７の正常が確認される。Ｓ３でＹの場合は、Ｓ４の型締めに進む。この状態が図５（b）である。Ｓ４の型締めが完了する（図５（c）参照。）とＳ５に進み射出を開始する。Ｓ５の射出開始は、図５（d）に示すように、注湯口６１から注湯し、その後制御装置９が注湯監視センサ（図示せず）から注湯完了信号を受けて、射出駆動装置５３を制御してプランジャ５を前進させて（図５（e）参照。）行われる。次にＳ６でリミットスイッチのオンが確認される。射出駆動装置５３のリミットスイッチは、プランジャヘッド５２が注湯口６１を塞ぐ位置まで前進するとオンするように設定されているので、Ｓ６でＹの場合は、Ｓ７に進み真空弁装置４を１／３開にする（図５（f）参照）。なお、この１／３開は、予め、１／３開いたときの排気速度で排気すると、キャビティ１３内の減圧度が溶湯吸い上げの起こらない所定の低減圧度、例えば、７００００Ｐaに到達することを確認しておいたことによる。このとき、弁体４４から延びるロッド４３の位置をロッド位置検出センサ４６で検出してサーボバルブ４５をフィードバック制御するので、弁体を精度よく１／３開くことができる。Ｓ７で真空弁装置４を１／３開にすることでキャビティ１３内が排気されると、射出が進み、溶湯がゲート部１４に達するようになる。するとＳ８に進み検出センサ２aのオンが確認される。Ｓ８でＹの場合、Ｓ９に進み、真空弁装置４を全開にする（図６（g）参照。）。すると、キャビティ１３内が高排気速度で排気され、真空手段Ｐの排気能力で決まる高真空度、例えば、１００００Ｐaになる。すると、射出が進行して溶湯が排気ランナー部１５に達するようになる。次に、Ｓ１０に進み検出センサ２bのオンが確認される（図６（h）参照。）。Ｓ１０でＹの場合、Ｓ１１に進み、真空弁装置４が全閉される。このとき、真空弁装置４が全閉されているので、溶湯がそれ以上進むことがなく、Ｓ１２で射出が完了する（図６（i）参照。）。次にＳ１３に進み、型が開かれ（図６（j）参照。）、Ｓ１４で製品押出機構８により製品が押し出される。同時に、プランジャ５１を後退させ、真空弁装置４を全開し、且つ３方バルブＶを吸気側に切り換える。これにより、圧縮エアーが注入され、真空弁装置４が洗浄される（図６（k）参照。）。

なお、Ｓ２及びＳ３でＮの場合は、型締めが禁止され、原因究明がなされる。同様に、Ｓ６、Ｓ８及びＳ１０でＮの場合は、吸引不良であり、原因究明がなされる。

上記の動作では、プランジャヘッド５２が注湯口６１を塞ぐタイミングで真空弁装置４の開度を１／３開（低排気速度）にし、溶湯が入口側溶湯検出センサ２aで検出されるタイミングで全開（高排気速度）にしたが、このように開度を１／３に固定制御すると、キャビティ１３内の減圧度が変化し、場合によっては、キャビティ１３内が所定の低減圧度より高くなる恐れがある。そこで、次のようにしてもよい。すなわち、プランジャヘッド５２が注湯口６１を塞ぐタイミングで真空弁装置４の開度を１／３開にして低排気速度で排気し、圧力センサ７でキャビティ１３内の圧力を検出してその信号で真空弁装置４の開度をフィードバック制御してキャビティ１３内が所定の低減圧度になるようにする。こうすることで、キャビティ１３内を所定の減圧度に保持することができ、溶湯の先走りをより一層抑制することができる。

本発明は、自動車産業や工作機械産業などにおける金属部品製造に広く利用される可能性が極めて高い。

本発明を実施するための最良の形態の真空ダイカスト装置の模式図である。 溶湯検知センサの断面図である。 真空弁装置の模式図である。 図１に示す真空ダイカスト装置の動作流れ図である。 真空ダイカストのプロセスを模式的に示す図である。 図５に続くプロセスを模式的に示す図である。

符号の説明

１・・・・ 金型
２a・・・・入口側溶湯検出センサ
２b・・・・出口側溶湯検出センサ
３・・・・ 連通経路
４・・・・ 真空弁装置
６・・・・ スリーブ
９・・・・ 制御装置
１１・・・ 固定型
１２・・・ 可動型
１３・・・ キャビティ
１４・・・ ゲート部
１５・・・ 排気ランナー部
１６・・・ 排気ランナー部の出口部
４１・・・ シリンダ
４２・・・ ピストン
４３・・・ ロッド
４４・・・ 弁体
４５・・・ 電磁バルブ
４６・・・ ロッド位置検出センサ
５２・・・ プランジャヘッド
Ｐ・・・・ 真空手段

Claims (6)

1. 可動型と固定型とからなり、キャビティが形成される金型と、
   前記キャビティに充填される溶湯が供給されるスリーブと、
   前記金型に設けられ、前記スリーブと前記キャビティの入口側とを連通するゲート部と、
   前記ゲート部に設けられた入口側溶湯検知センサと、
   前記キャビティを真空吸引する真空手段と、
   前記キャビティと前記真空手段とを連通させる連通経路と、
   前記連通経路の連通を開閉する真空弁装置と、
   前記入口側溶湯センサによる溶湯の検知に基づいて、前記真空弁装置の開度が増大するように制御する制御装置と、を備えることを特徴とする真空ダイカスト装置。
2. 前記金型において、前記キャビティの出口側端部と前記連通経路とを連通する排気ランナー部を備え、前記真空弁装置は前記排気ランナー部に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ダイカスト装置。
3. 前記真空弁装置は、シリンダと、該シリンダに滑合され該シリンダに供給される圧油により移動するピストンと、該ピストンに固定されたロッドと、該ロッドの一端部に固定された弁体と、該ピストンの一方の側又は他方の側に選択的に油圧を供給する電磁バルブと、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ダイカスト装置。
4. スリーブ内に摺動自在に嵌合されたプランジャヘッドにより該スリーブ内の溶湯を押し出し金型のキャビティ内に該溶湯を射出する射出工程と、真空手段と該キャビティとの連通を開閉する真空弁装置の該開閉を該溶湯の先端位置により制御することで該キャビティ内からの排気速度を制御する排気速度制御工程と、を有し、
   前記排気速度制御工程は、前記溶湯先端が前記キャビティの入口部と連通するゲート部に達する前は前記排気速度を低排気速度とし、該溶湯先端が該ゲート部に達したとき該排気速度を高排気速度とする工程であることを特徴とする真空ダイカスト方法。
5. 前記溶湯先端が前記キャビティの出口部と連通する排気ランナー部に達したとき前記真空弁装置を全閉する全閉工程を有することを特徴とする請求項４に記載の真空ダイカスト方法。
6. 前記真空弁装置は前記排気ランナー部に設けられ、前記排気速度制御工程の前に前記真空手段と該真空弁装置との間の前記連通経路を高減圧度にする連通経路減圧工程を有することを特徴とする請求項４或いは５に記載の真空ダイカスト方法。

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