JP2011206837A

JP2011206837A - 金型のガス抜き装置

Info

Publication number: JP2011206837A
Application number: JP2010078700A
Authority: JP
Inventors: Iwao Morikawa; 巌森川
Original assignee: DIE ENGINEERING KK
Current assignee: DIE ENGINEERING KK
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-20
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP5406100B2

Abstract

【課題】鋳造欠陥が少なく、薄肉化を図るのに有効な金型のガス抜き装置の提供。
【解決手段】固定型と可動型からなる金型に取り付けるガス抜き装置であって、ガス抜き路を開閉するバルブ装置３０と、当該バルブ装置よりもキャビティ側のガス抜き路途中に当該ガス抜き路に流れ込んできた溶湯を電気的に検知する検知装置４０とを有し、バルブ装置に設けた弁体３７はピストン部３７ａを有し、このピストン部の前進方向及び後端方向の両側にシリンダー部３４ａ、３５ａを有し、一方のシリンダー部を正圧に制御し、他方のシリンダー部を負圧に制御することで、前記検知装置にて検出された溶湯情報に基づいて、前記弁体が開閉制御されることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ダイカスト鋳造等に適した金型のガス抜き装置に関する。

アルミダイカスト鋳造技術はＪＩＳＡＤＣ１２アルミニウム合金等の鋳造用合金の溶湯を金型内に高圧、高速に射出する技術である。
ダイカスト鋳造は、アルミ合金の溶湯をダイカストマシンのスリーブ内に注湯し、プランジャー等により高圧、高速に溶湯を金型に射出することから、生産性に優れるものの、溶湯中あるいは金型キャビティ内のエアー巻き込みが発生しやすい。
そこで、金型キャビティ内を減圧吸引しつつ、溶湯を射出するいわゆる真空ダイカスト法が採用されている。
この場合に、ガス抜き装置側に溶湯が流れ込むのを防止するために、ガス抜き路を途中で閉鎖するバルブ装置が必要となる。
本発明者はこれまでに図８に示すようなバルブ装置（特許文献１）を開発し、採用した。
図８（ａ）に示すように吸引部１３３を介して真空ポンプ等にてキャビティ内を吸引減圧する。
キャビティ内の減圧が確認されると溶湯をキャビティ内に射出することになるが、従来は溶湯が最終部に流れ込み、バルブ装置の受圧ピストン１４０に到達すると、この圧により受圧ピストン１４０が押され、この力が作動杆１４１を介して弁体（弁棒）１３７が移動し、ガス抜き路途中を弁体１３７が閉鎖する。
しかし、受圧ピストン１４０による作動杆１４１の動きで弁体１３７を開閉するため、金型毎にタイミングを調整する必要があった。

特開２００３−１２６９５２号公報

本発明は、鋳造欠陥が少なく、薄肉化を図るのに有効な金型のガス抜き装置の提供を目的とする。

本発明に係る金型のガス抜き装置は、固定型と可動型からなる金型に取り付けるガス抜き装置であって、ガス抜き路を開閉するバルブ装置と、当該バルブ装置よりもキャビティ側のガス抜き路途中に当該ガス抜き路に流れ込んできた溶湯を電気的に検知する検知装置とを有し、バルブ装置に設けた弁体はピストン部を有し、このピストン部の前進方向及び後退方向の両側にシリンダー部を有し、一方のシリンダー部を正圧に制御し、他方のシリンダー部を負圧に制御することで、前記検知装置にて検出された溶湯情報に基づいて、前記弁体が開閉制御されることを特徴とする。
本発明において、バルブ装置は弁体のスライド移動によりガス抜き路を開口状態と閉鎖状態に切り替えることができるものであれば、構造に制限がない。

ここで、固定型に取り付ける固定ブロックと、可動型に取り付ける可動ブロックとでガス抜き路を形成し、固定ブロックにバルブ装置と溶湯の検知装置とを一体的に備えると、金型本体に固定ブロックと可動ブロックを組み込むだけで各種ダイカスト金型に適用できる。
これにより、金型の大きさ等にあわせてガス抜き装置を製品としてシリーズ化することも容易になる。
本発明にて電気的に溶湯の到達を検知する検知装置は、各種仕様のものを採用することができ、例えば、検知ピンを金型と絶縁しておいて溶湯により電気的につながるＡ接点タイプでもよい。

また、バルブ装置と、溶湯の検知装置とを分離して金型にそれぞれ配置することも可能であり、このような分離タイプにすると、溶湯の検知装置をガス抜き路の他にキャビティに向けて等、金型の他の部位にも配置することも可能で、バルブ装置をガス抜き路の他に金型の他の部位に配置することも可能になる。

本発明にあっては、溶湯の流れを電気的に検知し、この電気信号により弁体がガス抜き路を閉鎖する際に弁体が閉じる方向に正圧と負圧の両方が同時に働くので、弁体の動きが早く、また溶湯の到達を電気的に検知するので従来の受圧ピストンに比較して開閉のタイミングの調整が容易である。
また、電気的な検知装置は金型の任意の場所に配置できるので、キャビティの重要な部分にも配置することで湯流れの変化にも対応できる。
また、本発明に係るバルブ装置は小型しやすく、製品部位からのガス抜きにも有効である。

バルブ装置に検知装置を一体的に形成した例を示す。バルブ装置とは分離して検知装置を取り付けた例を示す。キャビティからもガス抜きをする例を示す。検知装置一体型バルブ装置の拡大図を示す。検知装置とバルブ装置を分離させた拡大図を示す。ダイカスト金型の構造例を示し、固定型と可動型のキャビティ面を示す。本発明に係るガス抜き装置を適用した金型を用いてダイカスト鋳造した製品の例を示す。従来のガス抜きバルブ装置の例を示す。

図６はダイカスト金型を開いたキャビティ面を示し、固定型１０と、開閉可能に備えた可動型２０とからなる。
縦方向の金型断面図を図１〜３に示す。
図１は、検知装置４０をバルブ装置３０と一体的に形成した例を示し、その拡大図を図４に示す。
図２は、検知装置５０をバルブ装置３０と分離して、金型に配置した例であり、拡大図を図５に示す。
また、図３には、バルブ装置１３０を製品の中央部付近に設けた例を示す。
図３に示すように図示を省略した湯口からスリーブ１０４内にアルミの溶湯Ｍ_０を注湯し、先端部にプランジャーチップを取り付けたプランジャー１０１を高速、高圧にて前進させ溶湯をキャビティ内Ｃに射出する。
この際にエアーの巻き込みや溶湯内のガスによるガス巣の発生を防止すべく、溶湯の射出前にキャビティＣ内を真空（減圧）にしながら射出する。

図４（ａ）はバルブ装置の固定ブロック３１を示し、（ｂ）は可動ブロック３２を示す。
固定ブロック３１は固定型１０に取付部３６ａ、３６ｂを介して取り付けるものであり、可動ブロック３２は可動型に取付部３６ｃを介して取り付けるものである。
図４（ｃ），（ｄ）は型閉めした状態の固定ブロック３１と可動ブロック３２との縦断面図を示す。
図４（ｃ）は弁体３７が開き、キャビティ内を減圧する状態を示し、図４（ｄ）は溶湯Ｍの流れを検知し、バルブ装置３０の弁体３７が閉じた状態を示す。
図４に示したバルブ装置の例は、湯流れの検知装置４０とバルブ装置３０を一体的に形成した例である。
固定ブロック３１と可動ブロック３２とでガス抜き路３８を形成する。
固定ブロック３１は真空ポンプに連結する吸引部３３を有し、弁体３７を開閉制御するための作動流体配管３４，３５を有する。
弁体３７は棒状の弁本体部３７ｂと、この弁本体部より外径が大きい円板状のピストン部３７ａを有した例になっている。
弁本体部３７ｂの外周部には弁本体の頭部３７ｄよりピストン部３７ａ側に凹部溝３７ｃを形成してある。
可動ブロック３２には弁体の頭部３７ｄが入り込む凹部形状の頭部受け部３８ｃを有し、弁体３７が前進した状態では頭部３７ｄの先端がこの頭部受け部３８ｃの底部に当接し、弁体の前進移動を制限している。
頭部受け部３８ｃの内径は頭部３７ｄの外径よりも大きく、弁体３７が前進した状態では、この頭部受け部３８ｃと弁体頭部３７ｄとの隙間が弁本体部の外周部の凹部溝３７ｃと連通し、吸引部３３とも連通している。
ガス抜き路３８はこの頭部受け部３８ｃと連通しているので、真空ポンプ等を作動させてキャビティ内を吸引減圧することができる。
弁体３７の作動スピードを高速化するためにピストン部３７ａの両側にシリンダー部３４ａ，３５ａを設け、本実施例ではピストン部より弁本体側に設けたシリンダー部３４ａを正圧にし、ピストン部の先端側に設けたシリンダー部３５ａを負圧にし、それらの協働にて弁体３７が後述する検知装置の電気信号を受けて高速に閉じる。
ピストン部３７ａの先端がシリンダー部３５ａの底部に突き当たるとそれ以上の移動が制限され、この状態では弁本体部の頭部３７ｄの外周がスライド孔３９の内周面に摺接しガス抜き路を閉鎖する。
湯流れ最終部付近に湯の到達を電気的に検知する検知装置４０が固定ブロック３１に内蔵されている。
検知装置４０は、電気的に湯流れを検知する検知ピン４１と、電気信号として出力する出力部４２を有する。
検知ピン４１は通常金型と絶縁状態にあり、溶湯が到達すると金型と電気的につながるＡ接点になっている。
検知ピン４１が溶湯の到達を検知すると、シリンダー部３４ａには作動流体が流れ込み、加圧されると同時にシリンダー部３５ａは負圧になるように作動流体が吸引される。
従って、弁体３７は加圧と負圧との組み合せにて速やかに閉じる。
これにより溶湯が吸引装置側に流れ込むのを防止する。
ガス抜き路３８に流れ込んだ溶湯は円周部の流路３８ａ及び左右の分岐路３８ｂ（１），３８ｂ（２）に流れ込み、弁体３７の先端部の頭部受け部３８ｃに到達し凝固する。
凝固した溶湯は型開き時に除去する。
図１にて説明すると、可動型を開き、押しピン１０３を突出し、製品を突き出すとそれに伴いガス抜き部に存在する凝固アルミも型から離型する。
なお、製品を排出し、型締めが終了すると、シリンダー部３４ａ、３５ａの正圧、負圧が逆になり、速やかにバルブが開く。

図５に示した実施例はバルブ装置３０「（ａ）〜（ｄ）」と検知装置５０「図５（ｅ）」とを分離させた例である。
バルブ装置の構造及び検知装置の構造は図４の説明と同じであるので省略する。
このようにバルブ装置３０と検知装置５０を分離すると図２，図３に示すように金型の必要な部位にて湯流れを検知し、それに基づいてガス抜きのバルブ操作が可能になる。

また、バルブ装置１３０を図３に示すように製品の重要となる部位に配置することもできる。
このように本発明に係るバルブ装置をキャビティの主要部に配置すると、従来と比較してガス抜き効果が向上し、内部鋳がほとんどないダイカスト品が得られる。

本発明に係るガス抜き装置を適用した金型を用いて制作した製品例を以下、説明する。
図７に示した例はフライパンである。
フライパンは調理する加熱部１と把持する取手部２とがダイガスト鋳造にて一体的に制作されている。
なお、取手部２は必要に応じて塗装やコーティング等の外観仕上げをするとよい。
加熱部１の熱で取手部２が所定温度以上に熱くならないように加熱部１と取手部２との間に遮熱部３を備える。
この遮熱部３は加熱部１及び取手部２とともに一体的にダイカスト鋳造してある。
本実施例では加熱部１の肉厚が約３ｍｍの均一になっていて、遮熱部３の断面は図７（ｃ）に示すように幅方向略コ字形状の断面形状になっていて、肉厚が２〜３ｍｍ，断面積２．４ｃｍ^２以下に設定してある。
本実施例では、高さＨ＝２０ｍｍ，幅Ｗ＝４０ｍｍである。
遮熱部３の加熱部１と取手部３との連結方向の符号３ａで示す遮熱長さをＬ＝２０ｍｍ以上に設定してある。
また、遮熱部３の取手部２側には幅方向に延在し、下方向に突出した遮熱リブ３ｂを有する。
この遮熱リブ３ｂは肉厚が遮熱部の最大肉厚３ｍｍよりも厚くなっていて、取手側に熱伝導するのを抑えている。
また、取手部２も放熱性と強度の両立を図るべく、幅方向断面が略コ字形状になっていて、必要に応じて吊り下げ穴２ａを有する。
このようなフライパンを製作したところ、加熱してもブリスターの発生がなく、内部品質に優れていた。

１０固定型
２０可動型
３０バルブ装置
３１固定ブロック
３２可動ブロック
３７弁体
４０検知装置（バルブ一体型）
５０検知装置
１０１プランジャー
１０２プランジャーチップ
１０３押しピン
Ｃキャビティ

Claims

固定型と可動型からなる金型に取り付けるガス抜き装置であって、
ガス抜き路を開閉するバルブ装置と、当該バルブ装置よりもキャビティ側のガス抜き路途中に当該ガス抜き路に流れ込んできた溶湯を電気的に検知する検知装置とを有し、
バルブ装置に設けた弁体はピストン部を有し、このピストン部の前進方向及び後退方向の両側にシリンダー部を有し、一方のシリンダー部を正圧に制御し、他方のシリンダー部を負圧に制御することで、前記検知装置にて検出された溶湯情報に基づいて、前記弁体が開閉制御されることを特徴とする金型のガス抜き装置。
前記固定型に取り付ける固定ブロックと、前記可動型に取り付ける可動ブロックとでガス抜き路を形成し、
固定ブロックにバルブ装置と溶湯の検知装置とを一体的に備えたことを特徴とする請求項１記載の金型のガス抜き装置。
バルブ装置と溶湯の検知装置とを分離して金型にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１記載の金型のガス抜き装置。
溶湯の検知装置を前記ガス抜き路の他に金型の他の部位にも配置したことを特徴とする請求項３記載の金型のガス抜き装置。
バルブ装置を前記ガス抜き路の他に金型の他の部位にも配置したことを特徴とする請求項３記載の金型のガス抜き装置。