JP4130903B2 - ダイカスト装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる真空ダイカスト法を用いたダイカスト装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
ダイカストマシンは、たとえば、一対の固定金型と移動金型、これら固定金型および移動金型をそれぞれ保持する固定ダイプレートおよび移動ダイプレート、タイバーを伸長させて固定金型と移動金型とを型締する型締装置、固定金型と移動金型との間に形成されるキャビティに金属溶湯を射出する射出装置、溶融金属を射出装置に供給する給湯装置等を備えている。このようなダイカストマシンでは、固定金型と移動金型とを型締装置によって型締した状態で、給湯装置によって溶融金属を射出装置のスリーブに供給し、射出プランジャを駆動することにより、金型キャビティ内に溶融金属を射出・充填することによってダイカスト製品を鋳造する。
【０００３】
ところで、ダイカスト製品の品質のばらつきによる信頼性低下の原因の一つとして、ダイカスト製品へのガスの含有がある。すなわち、高速、高圧で射出・充填された溶湯はスリーブとキャビティ内で乱流となり、空気や気化した金型に塗布された離型剤等を巻き込む。
【０００４】
上記のような問題を克服するため、真空ダイカスト法によるダイカストマシンを用いて鋳造することによって、ダイカスト製品へのガスの含有を抑制し、ダイカスト製品のガスの含有による品質のばらつきを低減する技術が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許２，７８５，４４８号
【０００６】
真空ダイカスト法を用いたダイカストマシンにおいては、たとえば、米国特許２，７８５，４４８号に開示されているように、真空ポンプで減圧された状態のキャビティ内に溶融金属を射出・充填することにより、溶融金属へのガスの含有を抑制する。
上記のような真空ダイカスト法を用いたダイカストマシンにおいては、高強度、高品質の製品を鋳造するためには、キャビティ内をより高真空化でき、減圧状態を維持できることが求められている。キャビティ内が高真空化されていないと、鋳造された製品にガスが含有し、鋳造後の焼なまし等の熱処理を製品に施した際に、製品に歪みや変形が生じやすく、真空ダイカスト法による十分な効果を得ることが難しいからである。
ところで、キャビティ内を減圧するためには、真空ポンプとキャビティとを連通する排気路の途中にバルブを設け、排気路をバルブによって開閉することが必要となる。
【０００７】
バルブの開閉は、たとえば、空圧や液圧によって作動するシリンダ装置を用いて行う方式が知られている。
バルブを閉じるタイミングは、キャビティ内の真空度の低下を防ぐ等の観点から、可能な限り金属溶湯をキャビティ内に射出・充填する直前とすることが好ましい。
【０００８】
しかしながら、前記シリンダ装置は応答性が低く、応答時間にばらつきが生じやすく、精密な制御が困難であるため、ある程度余裕をもってバルブを閉じる必要がある。バルブを閉じると、真空ポンプによる排気が停止するため、キャビティ内への外部からの空気の侵入により、キャビティ内の真空度が低下しやすい。他のバルブの開閉方法として、排気路を開くときにはシリンダ装置を用い、排気路を閉じるときにはキャビティ内に射出・充填された溶融金属の慣性力によってバルブを駆動させ、あるいは、溶融金属の慣性力を圧力に変換してバルブを駆動させる方式が知られている。
【０００９】
しかしながら、この方法では、バルブが溶融金属に触れるため、排気路内に溶融金属が侵入する可能性があり、侵入した場合には機器に重大な損傷を与える可能性があった。また、溶融金属の慣性力を圧力に変換するには、溶融金属の流路に絞りが必要となり、この部分の断面積が小さくなり、排気を効率良く行うことが難しいという不利益も存在した。さらに、高速でキャビティ内に射出・充填された溶融金属の慣性でバルブを駆動すると、バルブが弁座に勢いよく衝突するため、その反動によって、バルブが弁座から浮き上がる可能性があり、バルブと弁座との間から溶融金属が侵入する可能性もある。
【００１０】
一方、キャビティ内をより高真空化するためには、金型合わせ面の間や製品を押出すための押出ピンと金型との間等のシールを十分に行い、外部からの空気の侵入を防ぐ必要がある。これらのシールが確実に行われないと、真空ポンプで排気しても高真空を得ることが難しい。
金型の合わせ面の間のシールは、樹脂製のシール部材を金型の合わせ面間に配置することにより可能であるが、排気路が金型の合わせ面間に形成されシール部材の近傍に位置する場合には、シール部材に耐熱性材料を用いたとしても、高温によってシール部材は連続使用に耐えられない。
このため、金型の合わせ面の間にキャビティの周囲を連続的に囲むようにシール部材を配置することが難しく、特に金型合わせ面の延長上に真空バルブユニットを取り付ける方式では、金型の合わせ面間のシールを確実に行うことが困難であった。
【００１１】
押出ピンは、高温状態にある製品に直接接触するため、押出ピン自体も温度上昇が避けられない。したがって、押出ピンと金型との間のシールに樹脂性のＯリング等のシール部材を用いると、シール部材が高温に耐えられないという問題が存在する。このため、押出ピンと金型との間のシールを十分に行うことも困難であった。
【００１２】
以上のように、キャビティ内を減圧するための排気路を開閉するバルブの構造および金型の合わせ面の間や押出ピンと金型との間のシール構造に起因して、キャビティ内を数十Ｔｏｒｒ程度の高真空に減圧し、これを維持することが困難であった。
本願の発明者は、上述した諸問題を解決すべくダイカスト装置を提案している。
【００１３】
【特許文献２】
特開２００２−２３９７０６号公報
【００１４】
本発明は、特許文献２に直接関係する真空バルブの弁体に関すること及び本発明の解決課題の所在を明確にするため、少し説明が長くなるが、ダイカスト装置について前記弁体の構成に関係する部分を中心に図３乃至図８を参照して以下に説明する。
図３において、ダイカストマシン１は、ベース１００と、ベース１００上に設置された固定ダイプレート９１と、固定ダイプレート９１に取り付けられた固定金型２と、固定ダイプレート９１の固定金型２とは反対側に設けられた射出装置９５と、固定ダイプレート９１に対向してベース１００上に設置された移動ダイプレート９２と、固定金型２に対向するように移動ダイプレート９２に取り付けられた移動金型３と、移動ダイプレート９２を間において固定ダイプレート９１とタイバー８０によって連結されたリンクハウジング７１と、リンクハウジング７１と移動ダイプレート９２とを連結する複数のリンクからなるトグル機構１１０とを備えている。
【００１５】
固定ダイプレート９１は、ベース１００に固定されており、移動ダイプレート９２はベース１００に移動可能に設けられている。
リンクハウジング７１と固定ダイプレート９１とは、移動ダイプレート９２を貫通する４本のタイバー８０によって連結されている。
【００１６】
トグル機構１１０は、複数のリンクで構成されており、リンクハウジング７１と移動ダイプレート９２とを連結している。なお、トグル機構１１０の構成は、周知の構成であり、詳細については省略する。
このトグル機構１１０は、クロスヘッド７２と連結されており、このクロスヘッド７２がねじ軸７３に沿って矢印Ａ１およびＡ２方向に移動することにより作動し、リンクハウジング７１と移動ダイプレート９２とを接近または離隔させる。
ねじ軸７３は、リンクハウジング７１に設けられた図示しないサーボモータによって駆動され、ねじ軸７３の回転によってこれに螺合するクロスヘッド７２が矢印Ａ１およびＡ２方向に移動する。
【００１７】
図３に示すように、図示しないサーボモータの駆動によってクロスヘッド７２を矢印Ａ１方向へ移動させると、トグル機構１１０が作動し、移動ダイプレート９２はリンクハウジング７１に対して離隔する向き（型閉方向）に移動し、固定金型２と移動金型３の型閉が行われる。さらに、クロスヘッド７２を矢印Ａ２方向に移動させると、タイバー８０が伸長し、タイバー８０に発生した張力によって固定金型２と移動金型３との型締が行われる。
【００１８】
射出装置９５は、型締された固定金型２および移動金型３に形成される図示しないキャビティに溶融金属を射出・充填する。キャビティに射出・充填された溶融金属が凝固することにより、ダイカスト製品が得られる。
【００１９】
一方、ダイカスト製品を鋳造したのち、ダイカスト製品を取り出す際には、クロスヘッド７２を矢印Ａ１方向へ移動させると、移動ダイプレート９２はリンクハウジング７１に対して接近する向き（型開方向）に移動し、移動金型３は固定金型２に対して開く。固定金型２と移動金型３を開くと、ダイカスト製品は移動金型３に嵌まった状態で移動する。この移動金型３に嵌まった状態のダイカスト製品を後述する押出機構によって移動金型３から押し出すことによって、ダイカスト製品を取り出す。
【００２０】
図４は、金型周辺の構造を示す断面図である。また、図５は移動金型３の合わせ面（分割面）の構造を示す図である。なお、図４に示す固定金型２および移動金型３は型締状態にある。図４に示すように、固定金型２の背面側には、射出装置９５が設けられている。
【００２１】
射出装置９５は、固定金型２の背面側に設けられた円筒状のスリーブ９６と、このスリーブ９６の内周に嵌合するプランジャチップ９７と、プランジャチップ９７と一端が連結されたプランジャロッド９８と、プランジャロッド９８の他端部と連結された射出シリンダ装置９９とを備えている。
【００２２】
スリーブ９６は、供給口９６ａを備えており、この供給口９６ａからラドル１００によってスリーブ９６内に金属溶湯ＭＬが供給される。
射出シリンダ装置９９は、ピストンを内蔵しており、このピストンに連結されたピストンロッド９９ａとプランジャロッド９８とがカップリング９９ｂによって連結されている。この射出シリンダ装置９９は、油圧によって駆動され、ピストンロッド９９ａを伸縮する。
【００２３】
プランジャチップ９７は、プランジャロッド９８に連結されており、射出シリンダ装置９９の駆動により、スリーブ９６内を移動する。プランジャチップ９７が金属溶湯ＭＬが供給されたスリーブ９６内を固定金型２側に向けて移動することにより、金属溶湯ＭＬが固定金型２と移動金型３とによって形成されるランナー部Ｒｎを通じてキャビティＣに充填される。
なお、９８ａはプランジャロッド９８の外周に軸方向に対し一定ピッチで磁極Ｎ，Ｓが形成され、この磁極の通過数をパルス列として検出するセンサであって、プランジャチップ９７の射出速度を計測するものである。図示の如く、センサ出力はマシンコントローラ５２へ与えられる。マシンコントローラ５２内の５２ａは射出プランジャ現在位置カウンタであって、プランジャチップ９７の位置を示す。また、５２ｂは溶湯供給口通過位置設定レジスタ、５２ｃは高速射出開始位置設定レジスタであって、前記カウンタ５２ａの値がそれぞれレジスタ５２ｂ，５２ｃの値と一致したとき、マシンコントローラ５２は対応するバルブの開閉動作を行うようバルブコントローラ５１へ指令を与えるようになっている。
【００２４】
ランナー部Ｒｎは、図５に示す移動金型３の分割面３ａに形成された溝部Ｒｎａと固定金型２の分割面２ａによって形成される。
キャビティＣは、固定金型２の分割面２ａにダイカスト製品の形状に合わせて形成された凹面Ｃａおよび図５に示す移動金型３の分割面３ａにダイカスト製品の形状に合わせて形成された凹面Ｃｂによって形成される。
【００２５】
キャビティＣの上方には、図４に示すように、排気路Ｅｐが形成されている。この排気路Ｅｐは、移動金型３の分割面３ａに形成された凹面Ｃｂに連なる溝部Ｅｐａと、固定金型２の分割面２ａに形成された溝部Ｅｐｂとによって形成される。なお、溝部Ｅｐｂに隣接する凹部Ｓａは、後述するバルブの当接部である。
【００２６】
図４に示すように、固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａとの間に形成された排気路Ｅｐに連通してバルブ機構部２１が設けられている。
このバルブ機構部２１の周辺の構造を図６を参照して説明する。
【００２７】
図６に示すように、バルブ機構部２１は、電磁アクチュエータ２２と、電磁アクチュエータ２２に連結されたバルブ軸２３と、バルブ軸２３の先端に一体に形成された円板状の弁体２４を備える。
バルブ軸２３および弁体２４は、たとえば、ステンレス等の金属材料で形成されている。電磁アクチュエータ２２は、移動金型３に形成された挿入孔３ｈに嵌合挿入される有底筒状のガイド部材２９の開口端２９ｂにフランジ部材３２を介して固定されている。
ガイド部材２９と移動金型３に形成された挿入孔３ｈとの間には、樹脂製のＯリング３０が介在しており、挿入孔３ｈとガイド部材２９との間をシールしている。
【００２８】
ガイド部材２９の有底部には、ガイド孔２９ａが形成されている。このガイド孔２９ａにバルブ軸２３が移動可能に嵌合挿入されている。バルブ軸２３は、移動の際の安定化の観点から、ガイド孔２９ａに嵌合する部分が弁体２４側よりも大径化している。また、ガイド孔２９ａとバルブ軸２３とは精密に嵌合しており、ガイド孔２９ａとバルブ軸２３との間はシールされている。
バルブ軸２３は、内部が空洞部２３ａとなっている。軽量化によりバルブ軸２３の慣性を減らして、バルブ軸２３の移動を高速にするためである。
【００２９】
移動金型３には、上記した排気路Ｅｐに連通し、バルブ軸２３が挿入される排気路２６が分割面３ａに垂直な方向に沿って形成されている。なお、移動金型３の排気路２６が形成される部分は、バルブ機構部２１を移動金型３に組み込むために別の金属部材３ｄで形成されている。
【００３０】
排気路２６の先端部（分割面３ａ側）には、弁座部３９が形成されている。この弁座部３９は、弁体２４に相対しており、弁座部３９に形成された弁座面３９ａに弁体２４が当接することにより、排気路２６を閉塞する。なお、弁座面３９ａは、移動金型３の分割面３ａに沿って形成されている。
この弁座部３９は、弁体２４よりも軟らかく、弁体２４と接触した際になじみの良い材料で形成されている。具体的には、銅合金等の金属材料である。
【００３１】
移動金型３には、排気路２６に直交する向きに沿って排気路２５が形成されている。排気路２５と排気路２６とは連通している。この排気路２５の上方には、装着孔３ｇが形成されており、この装着孔３ｇに排気管５５が挿入されている。排気管５５は、先端外周部にねじが形成されており、このねじと装着孔３ｇの内周に形成されたネジとが螺合している。
さらに、装着孔３ｇの上端側外周には、排気管５５と装着孔３ｇとの間を密封するために、樹脂性のＯリング５９ａおよび５９ｂを介してリング部材５９が固定されている。
【００３２】
電磁アクチュエータ２２は、ケースの内部にバルブ軸２３と連結される軸部材２２ａと、この軸部材２２ａに固定された図示しない永久磁石と、この永久磁石の周りに設けられた図示しない電磁石とを有する。
電磁石に外部から電力を供給することにより、永久磁石と電磁石との間に吸引力が発生し、軸部材２２ａが直動する。
電磁アクチュエータ２２は、電磁石に供給する電流の向きを適宜変更することにより、弁体２４を図６の矢印Ｃ１およびＣ２で示す排気路２６を開閉する方向に駆動する。
【００３３】
この電磁アクチュエータ２２は、図３に示したように、バルブコントローラ５１に電気的に接続されており、バルブコントローラ５１から電力供給を受ける。バルブコントローラ５１は、電磁アクチュエータ２２の駆動制御を行い、弁体２４を開閉させる。このバルブコントローラ５１は、ダイカストマシン１を総合的に駆動制御するマシンコントローラ５２に電気的に接続されており、マシンコントローラ５２から入力される信号に応じて電磁アクチュエータ２２の駆動制御を行う。
【００３４】
上記の排気管５５は、図４に示したように、真空ポンプ５０に接続されている。この真空ポンプ５０は、排気管５５、排気路２５、排気路２６および排気路Ｅｐを通じてキャビティＣ内を排気する。真空ポンプ５０としては、数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ程度の高真空に排気できるものを使用する。
【００３５】
移動金型３の分割面３ａには、シール部材３５をはめ込む溝３ｂが形成されており、この溝３ｂにシール部材３５がはめ込まれ、シール部材３５の一部は分割面３ａから突出している。シール部材３５の突出した部分が移動金型３の分割面３ａと固定金型２の分割面２ａを合わせたときに、分割面２ａに接触し、分割面２ａと分割面３ａとの間をシールする。
シール部材３５は、たとえば、シリコンゴム等の比較的耐熱性の高い材料で形成されたものを用いることが好ましい。なお、シール部材３５を固定金型２の分割面２ａにはめ込む構成とすることも可能である。
【００３６】
シール部材３５は、図５に示したように、移動金型３の分割面３ａの外周部に連続して設けられており、継ぎ目が存在しない。
さらに、シール部材３５の内周側に、排気路Ｅｐ、キャビティＣおよびランナー部Ｒｎが配置されており、これらはシール部材３５から十分に離隔している。
【００３７】
押出機構部４１は、図３に示したように、移動金型３の背部に設置されている。
この押出機構部４１は、複数の押出ピン４２と、押出ピン４２の一端を保持する保持板４３、４４と、保持板４３、４４が固定された可動板４５と、可動板４５を移動金型３に対して移動可能に案内する案内軸４６と、シール冷却機構部６１とを備えている。
【００３８】
押出ピン４２は、たとえば、ステンレス等の金属部材で形成されており、移動金型３に形成された各挿入孔３ｋに嵌合挿入されている。なお、後述するように、挿入孔３ｋは、移動金型３の分割面３ａに近いところでのみ押出ピン４２に嵌合し、それ以外の部分は押出ピン４２が摺動しやすいように、拡径されている。この挿入孔３ｋは、図５に示したように、移動金型３の分割面３ａに開口している。各挿入孔３ｋは、ランナー部ＲｎやキャビティＣの周辺や排気路Ｅｐに対して設けられている。これらの挿入孔３ｋから押出ピン４２の先端部を突き出すことにより、移動金型３に嵌まっているダイカスト製品を押し出すことができる。
【００３９】
保持板４３、４４は、各押出ピン４２の拡径した後端部を挟持している。この保持板４３、４４は、可動板４５に固定されている。
可動板４５は、図４に示したように、矢印Ｅ１およびＥ２の向きに移動可能に案内されている。この可動板４５は、図示しない駆動手段によって、矢印Ｅ１およびＥ２の向きに所定の範囲で移動させられる。矢印Ｅ２の向きに可動板４５を移動させることにより、押出ピン４２の先端部が移動金型３の分割面３ａから突出する。
【００４０】
押出ピン４２と挿入孔３ｋとは嵌合しており、溶湯金属ＭＬが押出ピン４２と挿入孔３ｋとの間に侵入する可能性はないが、押出ピン４２と挿入孔３ｋとの間に空気が侵入する可能性がある。押出ピン４２と挿入孔３ｋとの間に外部から空気が侵入すると、キャビティＣ内を減圧した際に、キャビティＣ内を高真空にすることができない。
【００４１】
また、押出ピン４２は高温のダイカスト製品に直接触れるため、押出ピン４２自体の温度も高温になる可能性がある。このため、押出ピン４２と挿入孔３ｋとの間に樹脂性のシール部材（Ｏリング）を設けて押出ピン４２と挿入孔３ｋとの間をシールすると、Ｏリングが高温に耐えられず、連続使用できない可能性があるのでシール冷却機構部６１を移動金型３の背部に設けている。
【００４２】
上記構成のシール冷却機構部６１には、冷却液供給管３０が接続されており、冷却液供給管３０を通じて冷却液Ｗが供給される。冷却液Ｗには、たとえば、水が用いられる。
【００４３】
上記構成になるダイカストマシン１の動作について説明すると、
まず、ダイカストマシン１が図３に示した状態、すなわち、固定金型２と移動金型３とが型開状態にある状態から、マシンコントローラ５２の制御により、トグル機構１１０を作動させ、固定金型２と移動金型３とを型締する。
固定金型２と移動金型３とが型締されると、固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａの間は、シール部材３５によってシールされる。
ダイカストマシン１の起動時には、上記したシール冷却機構部６１には、冷却液Ｗが供給された状態にある。
また、ダイカストマシン１の起動時には、真空ポンプ５０も起動されるが、バルブ機構部２１の弁体２４は排出路２６を閉じた状態にある。したがって、キャビティＣ内は排気されない。
【００４４】
一方、射出装置９５のスリーブ９６には、所定の量の、たとえば、アルミニウム合金等の溶湯がラドル１００によって供給される。
ラドル１００による溶湯の供給が完了すると、プランジャチップ９７がマシンコントローラ５２の制御により駆動される。プランジャチップ９７の先端がスリーブ９６の供給口９６ａを通過すると、スリーブ９６がプランジャチップ９７によって密封され、スリーブ９６側からのキャビティＣへの空気の侵入が遮断される。
なお、プランジャチップ９７の移動開始時には、プランジャチップ９７は通常低速で移動される。
【００４５】
マシンコントローラ５２は、たとえば、プランジャチップ９７の検出位置からプランジャチップ９７がスリーブ９６の供給口９６ａを通過したことを判断し、バルブ機構部２１の弁体２４を開ける指令をバルブコントローラ５１に出力する。
バルブコントローラ５１は、マシンコントローラ５２からの指令を受けて、バルブ機構部２１の電磁アクチュエータ２２を駆動する電力を電磁アクチュエータ２２に供給する。
【００４６】
電磁アクチュエータ２２が駆動されると、図７に示すように、弁体２４が矢印Ｃ２の向きに移動し、固定金型２の分割面２ａに形成された当接面Ｓａに弁体２４が当接して止まる。このとき、電磁アクチュエータ２２によって弁体２４を駆動しているため、たとえば、弁体２４は数ｍｓｅｃ〜十数ｍｓｅｃの時間でかつ略一定時間で開く。たとえば、弁体２４の駆動に油圧シリンダを用いた場合には、弁体２４が完全に開くまで２百数十ｍｓｅｃの時間を要し、かつ、時間にばらつきが発生する。
【００４７】
この弁体２４の移動により、弁体２４と弁座面３９ａとの間に隙間が形成される。この弁体２４と弁座面３９ａとの間の隙間から、キャビティＣに連通する排出路Ｅｐ、排出路２６、排出路２５および排出管５５を通じてキャビティＣの空気（ガス）が排気される。
【００４８】
固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａの間は、シール部材３５によって確実にシールされており、また、押出ピン４２と移動金型３との間は、シール冷却機構部６１に設けたＯリングによって確実にシールされているため、キャビティＣ内は急速に減圧される。
【００４９】
ここで、図８に示すグラフを参照して、キャビティＣ内の減圧と射出速度との関係について説明する。
同図のグラフ（１）は、キャビティＣ内の減圧曲線を示しており、グラフ（２）はプランジャチップ９７の射出速度波形を示している。なお、グラフ（３）は、比較例として、従来の電磁切換弁および油空圧シリンダ装置を用いてバルブを開閉する場合のキャビティＣ内の減圧曲線を示しており、グラフ（４）は排気路を閉じるときにはキャビティ内に射出・充填された溶融金属の慣性力によってバルブを駆動させる場合のキャビティＣ内の減圧曲線を示している。グラフ（３），（４）は、シール冷却機構部６１を備えておらず、かつ、固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａとの間に連続的にシール部材を介在させていない場合である。
【００５０】
グラフ（１）に示すように、減圧開始時点をＰｔ１とすると、弁体２４の応答性がよいため、減圧開始時点Ｐｔ１からキャビティＣ内は急速に減速される。さらに、押出ピンと金型の間あるいは固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａとの間から空気の漏れがほとんど存在しないため、減圧が短時間で効率よく行われるのがわかる。
【００５１】
一方、グラフ（３）やグラフ（４）では、バルブの駆動にシリンダ装置を用いるため、減圧開始時点Ｐｔ１から実際に減圧が開始されるまでのタイムラグが比較的長く、また、押出ピンと金型の間あるいは固定金型２の分割面２ａと移動金型３の分割面３ａとの間から空気の漏れが存在するため、効率良く減圧されないことが分かる。
【００５２】
プランジャチップ９７の移動の進行に伴って、キャビティＣとスリーブ９６を連通するランナー部Ｒｎにも金属溶湯ＭＬが充填される。この状態においては、キャビティＣ内は、たとえば、２０〜４０Ｔｏｒｒ程度の高真空状態となっている。
【００５３】
キャビティＣ内への金属溶湯ＭＬの射出・充填は、プランジャチップ９７の射出速度を高速に切り換えることによって行われる。すなわち、図８に示す高速射出開始時点Ｐｔ２において、射出速度が高速に切り換えられる。
しかしながら、高速射出に切り換える前に、バルブ機構部２１に金属溶湯ＭＬが侵入するのを防ぐために、排気路を弁体２４によって閉じる必要がある。
排気路２６を弁体２４によって閉じるタイミングは、高速射出開始時点Ｐｔ２の直前が好ましい。すなわち、弁体２４によって排気路２６を閉じたのちには、キャビティＣ内の排気が行われず、空気の漏れによってキャビティＣ内の圧力が上昇する可能性があるからである。
【００５４】
また、弁体２４の駆動に電磁アクチュエータ２２を用い、さらに、バルブ軸２３を軽量化しているため、数ｍｓｅｃ〜十数ｍｓｅｃ程度の短時間で閉じることが可能であり、かつ、電磁アクチュエータ２２の応答にばらつきがほとんどないため、高速射出開始時点Ｐｔ２の直前に行うことができる。
【００５５】
なお、弁体２４によって排気路２６を閉じるタイミングは、プランジャチップ９７の検出位置や金型内に設けた圧力センサ等でキャビティＣ内の圧力をマシンコントローラ５２が検出することによって決定する。マシンコントローラ５２は、これらの信号の検出に応じて、バルブコントローラ５１に指令を出力する。
【００５６】
電磁アクチュエータ２２を駆動して、弁体２４によって排出路２６を閉じたとき、弁体２４は高速で弁座部３９の弁座面３９ａに衝突するため、弁体２４が弁座部３９から反発して跳ね上がる可能性があるが、弁座部３９の形成材料として、反発を抑制する材料、すなわち、弁体２４の形成材料よりも軟らかく、かつ、なじみの良い材料を用いているため、弁体２４が弁座部３９に衝突した際の跳ね上がりを極力抑制することができる。この結果、誤って、バルブ機構部２１に金属溶湯が侵入することを防ぐことができる。
【００５７】
高速射出開始時点Ｐｔ２において、高速射出に切り換えられると、金属溶湯ＭＬは、キャビティＣ内に充填され、凝固する。これにより、所望のダイカスト製品が得られる。
【００５８】
型締状態にある固定金型２と移動金型３から成形されたダイカスト製品を取り出すには、トグル機構１１０を作動させて、固定金型２と移動金型３とを開く。固定金型２と移動金型３とを開く（この時、プランジャチップは所定圧でランナー部に続くビスケット部を押しつけている）と、成形されたダイカスト製品は固定金型２から離れる。
この状態で押出機構部４１を動作させ、押出ピン４２を移動金型３の分割面３ａから突出させることにより、ダイカスト製品を移動金型３から取り外すことができる。
さらに、シール冷却機構部６１には連続的に冷却液Ｗが供給されているため、シール冷却機構部６１の温度は移動金型３の温度よりも十分に低下する。
以上のように、キャビティＣと真空ポンプ５０とを連通する排気路を開閉する弁体の駆動に電磁アクチュエータ２２を用いることにより、排気路の開閉を速やかに行うことができる。電磁アクチュエータ２２は、電力によって駆動されるため、作動油等を供給する必要がなく、バルブ機構部２１を小型化することが可能である。このため、金型に対するバルブ機構部２１の配置の自由度が増し、弁体２４およびキャビティＣと真空ポンプ５０とを連通する排気路の配置を最適化することが容易となる。
【００５９】
以上説明した電磁アクチュエータ２２により駆動される弁体２４の外周部は図６に示すように、アルミ合金等の溶湯が固化して覆われており、製品取り出しのため移動金型３が左方へ移動すると、前記固化部分は、前記キャビティＣ及び排気路Ｅｐの固化部分とともに固定金型２から離脱する。その後、前述したように、押出しピン４２の動作によりこれら固化部分は成形品即ち、製品とともに移動金型３から離脱されるようになっている。
【００６０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４、図６に示すように弁体２４はキャビティＣから上方へ排気路Ｅｐを介しかなり離れて配置されており、また、排気路Ｅｐの部分の断面はランナー部Ｒｎに比べ狭くなっている。さらに、図５から判るように、押出しピン４２が挿入される挿入孔３ｋはキャビティＣの両側及びランナー部Ｒｎ近傍に配置されており、従って、型開終了後、押出しピン４２を駆動するとキャビティＣ部分の凝固した成形品は左右及び上下にバランスよく押出し力が作用してランナー部とともに正常に押出されるが、排気路Ｅｐ及び、特に弁体２４部分で凝固した凝固部分には前記押出しピン４２の押出し力の一部はモーメントとして作用する。その場合、この凝固部分の移動金型３との附着性が強いと前記モーメントにより排気路Ｅｐの途中で破断することがあり、その場合弁体２４に附着している凝固部分があると、次の成形サイクルにおける真空引きができない。これを避けるために、前記排気路Ｅｐ近傍に別途押出しピンを設けることが一応考えられるが、図６から分かるように、弁体２４及び排気路Ｅｐ付近は移動金型３に組み込まれた金属部材３及びバルブ機構部２１が配置されているため新たに押出しピン用の挿入孔を設けるスペースを確保することが困難であり、また仮にできたとしても、その押出しピン用の挿入孔の存在が図８に示す２０〜４０Ｔｏｒｒという高真空に保持するための真空引きを阻害することとなる。
【００６１】
本願発明者は、上述した問題点を解決すべく鋭意努力検討し、試行した結果、前記弁体の形状を図６に示されるフラット状でなく、全体を曲面で且つ山形状とすることにより前記問題点が解決できることを突き止めた。
従って、本発明の目的は、図３乃至８に示した高真空を可能にするタイプのダイカスト装置において、近傍に押出しピンを配置することなく弁体表面に付着している凝固部材が容易に当該弁体から離脱でき、従って、キャビティと当該弁体との間の排気路部分で破断を起こさないようにした弁体表面形状を有するダイカスト装置を提供することにある。
【００６２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明のダイカスト装置は、一対の移動金型と固定金型との間に形成されるキャビティ内を減圧して高真空状態で当該キャビティ内に溶湯を射出・充填してダイカスト製品を成形するダイカスト装置であって、前記キャビティ内の気体を吸引排気する真空ポンプ手段と、前記真空ポンプ手段とキャビティとの間に形成された排気路と、前記排気路を遮断及び連通せしめる真空弁手段と、前記キャビティ近傍に設けた複数の押出しピン手段を備え、前記真空弁手段は、前記排気路内にあって直接排気路を遮断及び連通する部材としての弁体と、一端部に前記弁体を設けたバルブ軸と、同バルブ軸の他端に結合し前記遮断及び連通方向に駆動するリニアアクチュエータ手段とからなり、さらに、前記排気路を介して前記弁体に達する前記溶湯の接する前記弁体表面の形状は山形の曲面で形成されていることを構成上の特徴とする。
【００６３】
その場合、前記弁体表面の形状は球面の一部で形成されることができる。
さらに、その場合好適には、前記弁体表面の形状は山形の曲面で形成され且つその頂部は前記バルブ軸の軸心よりも前記キャビティから離れた位置に形成されることができる。
また、前記バルブ軸の軸心は、前記リニアアクチュエータ手段の駆動軸の軸心から偏心するよう配置されることができる。
その場合、偏心はキャビティ側と反対の方向とすることができる。
【００６４】
本発明では、弁体の溶湯と接する面の形状を山形状の曲面とし、且つその頂部がバルブ軸の軸心に対しキャビティと反対の方向に位置するように形成されている。型開後、ランナー部等キャビティ近傍に配置された押出しピンを駆動してキャビティ部分の成形品が押出されるとき弁体表面に付着している凝固部分には、前記押出しピンの押出し力に基づく若干のモーメントが作用する。しかし、山形状曲面の頂部がバルブ軸心よりもキャビティから離れた位置に形成されているので、キャビティと弁体の間の排気路部分で破断が生じる前に前記弁体表面に付着している凝固部分が弁体から離脱する。
【００６５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用されるダイカスト装置の構成の一例を示す図であり、同図（ａ）は本発明における真空バルブ手段ＶＬＶの実施例の軸方向断面図、同図（ｂ）は図（ａ）のＹ矢視図、同図（ｃ）は弁体の拡大断面図である。
図１（ａ）において、参照符号２００は電磁アクチュエータである。電磁アクチュエータ２００の右端側に中空状のガイド２０２が配設されている。
ガイド２０２内には、バルブ軸２０４が摺動可能に挿入されている。バルブ軸２０４の左端部は電磁アクチュエータ２００の駆動軸２０８と係合している。
なお、参照符号２１２はシール部である。バルブ軸２０４の右端部には弁体２０４Ａが形成されている。
【００６６】
弁体２０４Ａの右端面は山形状の曲面、好適には、球面状に形成され排気路２１６の端部空間に面している。
また、弁体２０４Ａの鍔部内側面はガイド２０２右端部に装着した弁座部２０６とで面シールを構成している。
参照符号２１０は移動金型ＭＶＤと固定金型ＦＭＤとの合わせ面を示す。参照符号２１４は図示しない真空ポンプ側に接続される排気路であって、弁体２０４Ａが弁座部２０６とのシール状態から離れたとき排気路２１６と連通するようになっている。
【００６７】
前記バルブ軸２０４の軸心は電磁アクチュエータ２００の駆動軸２０８の軸心から量ｅだけ上方へ偏心して構成されている。従って、前記弁体２０４Ａの最右端部即ち、球面の頂部は量ｅだけ偏心している。
図１（ｂ）は同図（ａ）のＹ矢視図である。また、同図（ｃ）は弁体２０４Ａ近傍の拡大図であって、アルミ合金等の溶湯ＭＬＴが排気路２１６の上端部に達して弁体２０４Ａの球状表面を覆っている状態を示す。
【００６８】
なお、前記電磁アクチュエータ２００は、図６の説明において電磁石の吸引力を利用するものとして説明したがボイスコイル式のものであってもよく、本発明におけるリニアアクチュエータ手段を構成している。
また、弁体２０４Ａはバルブ軸２０４と一体に形成されているものとしたが弁体部分をバルブ軸に取付けるようにして構成することもできる。
【００６９】
図２は、型開後に押出しピン２３０を矢視Ｐの方向に押出してキャビティ部分の成形品２２０を移動金型ＭＶＤから離脱させるときの状況を説明する図である。
図２において、キャビティに続く排気路２２２、排気路端部２２４には凝固した溶湯、すなわち、凝固部材ＭＬＴが達しており、バルブ軸２２６上端の弁体２２８の山形状曲面を覆っている。
弁体２２８の頂部ＴＰＬはバルブ軸２２６の軸心に関し、キャビティ側と反対方向、すなわち、左方に離れて形成されている。
【００７０】
一方、一点鎖線で示す弁体の場合はその頂部ＴＰＲはキャビティ側即ち、押出しピン２３０に近い位置にある。
これら２つの場合を比較すると、頂部ＴＰＲの弁体の場合は、押出しピン２３０の押出し力Ｆに対し頂部ＴＰＲから右側の急斜面部分が抵抗し、そのため排気路２２２部分での凝固部材ＭＬＴの破断が起きやすい。これに対し、頂部ＴＰＬの弁体２２８の場合は頂部ＴＰＬの右方側斜面はなだらかであって、前記抵抗が少なく、従って、凝固部材ＭＬＴはある程度の曲げモーメントを受けるものの破断する前に弁体表面から離脱する。なお、この場合弁体２２８は必ずしも球面状でなくてもよい。
以上本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく当業者であれば種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、弁体の溶湯と接する面の形状を山形状の曲面とし、且つその頂部が先端部に前記弁体を固定したバルブ軸の軸心に対しキャビティと反対の方向に位置するように形成されているので、押出しピンの押出し力に基づくモーメントがあるものの、キャビティと弁体の間の排気路部分で破断が生じる前に前記弁体表面に付着している凝固部分を弁体から離脱させることが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるダイカスト装置の構成の一例を示す図であり、（ａ）は真空バルブの軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）のＹ矢視図、（ｃ）は弁体の拡大断面図である。
【図２】本発明が適用される真空バルブ弁体の山形状頂部の位置を示す図である。
【図３】横型締、横射出方式のダイカストマシンの構成を示す一例であって、同ダイカストマシンの型開状態を示す図である。
【図４】ダイカスト装置の金型周辺部の構造を示す断面図である。
【図５】図４中の移動金型の分割面の構造を示す図である。
【図６】図４中のバルブ機構部周辺の構造を示す断面図である。
【図７】図４中のバルブ機構部の動作状態を説明するための図である。
【図８】キャビティＣ内の減圧と射出速度との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１…ダイカストマシン、２…固定金型、３…移動金型、３ｋ…挿入孔、２１…バルブ機構部、２２…電磁アクチュエータ、２３…バルブ軸、２４…弁体、３９…弁座部、３９ａ…弁座面、４２…押出ピン、５０…真空ポンプ、２００…電磁アクチュエータ、２０２…ガイド、２０４…バルブ軸、２０４Ａ…弁体、２０６…弁座部、２０８…駆動軸、２１６…排気路、２２０…成形品、ＭＬＴ…凝固部材、ＴＰＬ…頂部、Ｗ…冷却液。

Claims (2)

1. 移動金型と固定金型との間に形成されるキャビティ内を減圧して高真空状態で当該キャビティ内に溶湯を射出・充填してダイカスト製品を成形するダイカスト装置であって、
   前記キャビティ内の気体を吸引排気する真空ポンプ手段と、
   前記真空ポンプ手段と前記キャビティとの間に形成された排気路と、
   前記排気路を遮断及び連通せしめる真空弁手段と、
   前記キャビティ近傍に設けた複数の押出しピン手段とを備え、
   前記真空弁手段は、前記排気路内にあって直接排気路を遮断及び連通する部材としての弁体と、一端部に前記弁体を設けたバルブ軸と、同バルブ軸の他端に結合し前記遮断及び連通方向に駆動するリニアアクチュエータ手段とを有し、さらに、前記排気路を介して前記弁体に達する前記溶湯の接する前記弁体表面の形状は山形の曲面で形成され且つその頂部は前記バルブ軸の軸心よりも前記キャビティから離れた位置に形成されている
   ダイカスト装置。
2. 前記弁体表面の形状は球面の一部で形成されていることを特徴とする
   請求項１に記載のダイカスト装置。

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