JP5987674B2

JP5987674B2 - 鋳造装置および鋳造方法

Info

Publication number: JP5987674B2
Application number: JP2012276519A
Authority: JP
Inventors: 幸児古谷; 伸一柿本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: WO2014097565A1; US9630245B2; MX361276B; DE112013006075B4; DE112013006075T5; CN104884191A; CN104884191B; JP2014117741A; MX2015006030A; US20150273574A1

Description

本発明は、鋳造装置および鋳造方法に関し、特に、アルミニウム合金等のダイカスト製品の製造に適した鋳造装置および鋳造方法に関するものである。

従来から、筒状スリーブに注入された溶湯をプランジャにより押圧して高速で射出し、狭いゲートを通って固定型と可動型で構成された金型内（キャビティ）に圧入することによりダイカスト製品を鋳造する鋳造装置が公知である。最近では、この鋳造装置を用いて、エンジンのシリンダブロック等の自動車部品をアルミニウム合金で鋳造することが行われている。

上記の鋳造装置では、筒状スリーブ内に空気が滞留していると、この空気が溶湯に巻き込まれながら金型内に圧入される結果、巻き込み巣（鋳巣）と呼ばれる製品不良を招く原因となる。同様に、金型内の空気も、圧入される溶湯に巻き込まれることで巻き込み巣の原因となる。そのため、従来のこの種の鋳造装置では、筒状スリーブとプランジャとの隙間から筒状スリーブ内を吸引するとともに、これとは別に金型内を吸引することで、上記のような巻き込み巣の発生を抑制することが行われている（例えば特許文献１）。

特開２００６−８９１号公報

特許文献１に記載されるような従来の鋳造装置は、巻き込み巣などの製品不良を抑制する上で有効である。しかし、キャビティ内の真空度が筒状スリーブ内の真空度に比べて高くなると、筒状スリーブ内の溶湯が射出に先立ちキャビティ内に引き込まれる、いわゆる先湯と呼ばれる、製品不良（湯境欠陥）に繋がる現象が発生するおそれがある。

先湯を抑制するための方法として、従来は、キャビティ内の真空度が筒状スリーブ内の真空度に比べて低くなるように、当該筒状スリーブ内およびキャビティ内を吸引することが行われている。しかし、この場合でも、筒状スリーブやプランジャの摩耗が進行すると、筒状スリーブとプランジャとの隙間が拡大して負圧がリークし、これにより筒状スリーブ内の真空度の上昇が妨げられる結果、先湯が生じるおそれが生じる。そこで、実際には、筒状スリーブ等の摩耗の進行を想定し、キャビティ内の真空度が筒状スリーブ内の真空度に比べて十分に低くなるように当該キャビティ内を吸引することで、先湯の発生を抑制することが行われている。

つまり、筒状スリーブ内やキャビティ内を吸引することは、本来、巻き込み巣の発生を抑制することが目的であり、かかる目的を達成する観点からは、筒状スリーブ内やキャビティ内の真空度を高めることが望ましが、この場合には、先湯を招き易くなるという不都合がある。その一方、筒状スリーブ内やキャビティ内の真空度（特に、キャビティ内の真空度）を低くすると、先湯の発生は抑制されるものの、巻き込み巣の発生を抑制する上で不十分になる、という二律背反する課題がある。従って、歩留まりを向上させて鋳造製品の生産性を高めるためには、このような二律背反する課題を解決することが望ましい。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、鋳造装置および鋳造方法に関し、「巻き込み巣」および「先湯による湯境欠陥」双方の発生を高度に抑制することで、鋳造製品の生産性を向上させることを目的する。

上記の課題を解決するために、本発明の鋳造装置は、金型と、略水平方向に延びて前記金型のキャビティに連通する筒状スリーブ、及びこの筒状スリーブ内に注入される溶湯を前記キャビティに射出するプランジャを含む射出装置と、前記筒状スリーブ内の空気を各々吸引する第１吸引装置および第２吸引装置と、前記各吸引装置を制御する制御装置と、を有し、前記筒状スリーブは、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部の側で前記キャビティに連通し、かつ前記溶湯が注入されることが可能な注入口と、この注入口の近傍であって前記第１端部側に位置する空気抜き用の開口部とを備え、前記プランジャは、その先端が前記注入口よりも前記第２端部側に位置する待機位置と所定の作動位置とに亘って前記筒状スリーブ内を移動可能とされ、前記待機位置から前記作動位置に移動することで前記筒状スリーブ内の溶湯を前記キャビティに射出し、前記第１吸引装置は、前記開口部を通じて当該筒状スリーブ内を吸引し、前記第２吸引装置は、前記筒状スリーブ内のうち、前記プランジャの先端よりも前記第１端部側の領域を、当該筒状スリーブの内周面と前記プランジャの外周面との隙間から吸引し、前記制御装置は、前記待機位置から前記作動位置に前記プランジャが移動するのに伴い、前記プランジャの先端が前記注入口を通過した時点で前記第１吸引装置による前記筒状スリーブ内の吸引が開始され、前記プランジャの先端が前記開口部を通過した後に前記第２吸引装置による前記筒状スリーブ内の吸引が開始されるように、前記各吸引装置を制御するものである。

そして、本発明の鋳造方法は、金型と、略水平方向に延びて前記金型のキャビティに連通する筒状スリーブ、及びこの筒状スリーブ内に注入される溶湯を前記キャビティに射出するプランジャを含む射出装置と、前記筒状スリーブ内の空気を各々吸引する第１吸引装置および第２吸引装置と、を有し、前記筒状スリーブは、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部の側で前記キャビティに連通し、かつ前記溶湯が注入されることが可能な注入口とこの注入口の近傍であって前記第１端部側に位置する空気抜き用の開口部とを備え、前記プランジャは、その先端が前記注入口よりも前記第２端部側に位置する待機位置と所定の作動位置とに亘って前記筒状スリーブ内を移動可能とされ、前記待機位置から前記作動位置に移動することで前記筒状スリーブ内の溶湯を前記キャビティに射出し、前記第１吸引装置は、前記開口部を通じて当該筒状スリーブ内を吸引し、前記第２吸引装置は、前記筒状スリーブ内のうち、前記プランジャの先端よりも前記第１端部側の領域を、当該筒状スリーブの内周面と前記プランジャの外周面との隙間から吸引する、鋳造装置を用いた鋳造方法であって、前記プランジャの先端が前記開口部と前記第１端部との間の所定位置に達するまで当該プランジャを前記待機位置から前記作動位置に向かって第１速度で移動させる第１工程と、前記プランジャの移動速度を前記第１速度よりも速い第２速度に切り替えて当該プランジャを前記作動位置まで移動させる第２工程と、を含み、前記第１工程では、前記プランジャの先端が前記注入口を通過した時点で前記第１吸引装置による前記筒状スリーブ内の吸引を開始し、前記プランジャの先端が前記開口部を通過した後に前記第２吸引装置による前記筒状スリーブ内の吸引を開始するものである。

この鋳造方法（鋳造装置）では、第１工程において、まず、筒状スリーブ内の空気が、空気抜き用の開口部を通じて第１吸引装置により吸引されるとともに、これに伴いキャビティ内の空気が筒状スリーブを介して吸引される。そして、プランジャの移動に伴い、その先端部が前記開口部を通過した後は、第２吸引装置による筒状スリーブ内の吸引が併用される。この鋳造方法によれば、前記開口部を介して筒状スリーブ内が直接吸引されるため、筒状スリーブ内の真空度が効果的に高められる。また、筒状スリーブ内の吸引に伴ってキャビティ内も吸引されるため、これによりキャビティ内の真空度も高められる。そのため、筒状スリーブ内およびキャビティ内の真空度が効果的に高められて巻き込み巣の発生が抑制される。しかも、キャビティ内は筒状スリーブを介して吸引されるため、キャビティ内の真空度が筒状スリーブ内の真空度よりも高くなることが防止され、これにより先湯の発生も抑制される。

なお、上記の鋳造装置においては、前記キャビティ内の空気を吸引するための第３吸引装置を備えているのが好適である。

この場合には、前記第１工程において、前記第２吸引装置による前記筒状スリーブ内の吸引を開始した後に、前記第３吸引装置による前記キャビティ内の吸引を開始するようにすればよい。

この鋳造方法によれば、キャビティ内の真空度を筒状スリーブ内の真空度により近い値まで高めることが可能となる。そのため、巻き込み巣の発生をより高度に抑制することが可能となる。この場合、上記のように、第１及び第２吸引装置による筒状スリーブ内の空気の吸引が開始された後に、第３吸引装置によるキャビティ内の吸引が開始されることで、キャビティ内の真空度が早い段階で上昇して筒状スリーブ内の真空度を超えてしまうといった不都合が生じ難くなり、これにより先湯の発生が抑制される。

上記の鋳造装置において、前記第２吸引装置は、前記プランジャに一体的に設けられる空気吸引用の通路部を含み、この通路部は、前記プランジャの移動方向と略平行に伸びて前記プランジャの先端近傍の位置に開口するものであるのが好適である。

この構成によれば、プランジャの先端に近い位置で、当該プランジャの外周面と前記筒状スリーブとの隙間を介して筒状スリーブ内の空気を吸引することができる。これにより筒状スリーブ内をより効果的に吸引することが可能となる。

この場合、前記プランジャは、その先端近傍にくびれ部を有しており、当該プランジャの前記移動方向における前記先端から前記くびれ部の後端までの長さ寸法が前記筒状スリーブの前記開口部と前記注入口との間隔よりも大きく設定されており、前記第２吸引装置の通路部が、前記くびれ部の内側に開口しているのが好適である。

この構成では、前記待機位置から前記作動位置に向かって前記プランジャが移動するのに伴い、前記くびれ部の後端が前記注入口を通過すると、前記くびれ部が筒状スリーブにより外側から覆われて当該くびれ部による閉空間が形成される。そして、このような閉空間が前記第２吸引装置により吸引されることにより、プランジャの外周面と筒状スリーブとの隙間を介して筒状スリーブ内が吸引される。この構成によれば、前記隙間を通じて筒状スリーブ内を良好に吸引することが可能となる。

なお、前記制御装置は、前記待機位置からの前記プランジャの移動量に基づいて前記各吸引装置による吸引開始のタイミングを制御するのが好適である。

この構成によれば、プランジャの移動速度の誤差による影響を受けることがなく、より正確なタイミングで上記各吸引装置による吸引動作を開始させることが可能となる。

以上説明したように、本発明の鋳造装置および鋳造方法によれば、「巻き込み巣」および「先湯による湯境欠陥」双方の発生を効果的に抑制することができ、これにより鋳造製品の生産性を向上させることができる。

本発明にかかる鋳造装置の全体を示す概略図である。射出装置を示す要部断面図である。プランジャの断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図）である。本発明にかかる鋳造装置及び従来の鋳造装置の鋳造動作における、待機位置からのプランジャの移動量と、キャビティ及び筒状スリーブ内の圧力との関係を示す図（タイミングチャート）である。（ａ）〜（ｃ）は、溶湯の射出動作を示す射出装置の要部断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

図１は、本発明にかかる鋳造装置の全体を示す概略図である。同図に示す鋳造装置は、アルミニウム合金等のダイカスト製品を成型する、いわゆるコールドチャンバー型の鋳造装置である。この鋳造装置は、同図に示すように、型締め装置１、押出し装置８、射出装置１５、およびこれらの各装置１，８，１５を統括的に制御する制御装置６０等を備える。

なお、方向関係を明確にするために、当実施形態では、同図中に示す通り、左側を鋳造装置の「前側」、右側を鋳造装置の「後側」として以下の説明を行うことにする。

前記型締め装置１は、ダイカスト製品を実質的に成型する装置であり、成型金型２と、この成型金型２を保持する固定ベース４および移動ベース６とを備えている。

前記成型金型２は、位置が固定される固定型２ａと、この固定型２ａに対して移動する可動型２ｂとから構成されている。前記固定型２ａは、前記固定ベース４に支持され、可動型２ｂは、前記固定ベース４に対して前後方向に移動可能な前記移動ベース６に支持されている。つまり、成型金型２は、前記移動ベース６の移動に伴い型閉じ及び型開きが行われ、前記固定型２ａと前記可動型２ｂとが互いに重ね合わされた型閉じ状態で、同図に示すように、両型２ａ、２ｂが協働してキャビティＣａを形成する。そして、後に詳述する通り、このキャビティＣａ内に、前記射出装置１５によりアルミニウム合金の溶湯が射出されることにより、ダイカスト製品が成型される。

なお、図示を省略しているが、型締め装置１は、駆動源である油圧シリンダと、トグルリンク機構等の倍力機構とを含む可動型駆動機構を備えており、この可動型駆動機構により前記移動ベース６を前後方向に進退移動させるとともに、油圧シリンダの押圧力を前記倍力機構により増幅して可動型２ｂに与え、これにより成型金型２の型閉じ状態を強固に維持する。

前記移動ベース６は、前記可動型２ｂを支持する後側ベース６ａと、その前側に気密状態で密接する前側ベース６ｂとを含む。前側ベース６ｂは、前後方向に貫通する箱形であり、前記押出し装置８のヘッド１０が、この前側ベース６ｂの内側に配備されている。

前記押出し装置８は、成型されたダイカスト製品を成型金型２から離型するものである。この押出し装置８は、前記前側ベース６ｂに搭載される図外の油圧シリンダと、この油圧シリンダの駆動により前記可動型２ｂに対して前後方向に移動する前記ヘッド１０と、このヘッド１０に固定されて前後方向に延びる複数の離型ピン１２とを有する。各離型ピン１２は、前記可動型２ｂを前後方向に貫通する貫通孔３に各々挿入されており、前記ヘッド１０の移動に伴い可動型２ｂの後側に出没可能となっている。つまり、押出し装置８は、成型金型２が型開きされた状態で、前記離型ピン１２を可動型２ｂの後側に突出させることで、当該可動型２ｂに保持されているダイカスト製品を前記離型ピン１２により押圧して離型するように構成されている。

なお、後側ベース６ａの前端部分には、内側に向かって延びるフランジ部が形成されており、ヘッド１０が後退した状態では、当該ヘッド１０が前記フランジ部に密接し（同図に示す状態）、前側ベース６ｂの内部空間Ｓａを外部から気密状態に隔離する。

前記射出装置１５は、アルミニウム合金の溶湯を前記成型金型２のキャビティＣａ内に射出するものである。図１及び図２に示すように、射出装置１５は、溶湯を一時的に貯溜する筒状スリーブ２０と、筒状スリーブ２０内の溶湯を射出するためのプランジャ２４と、このプランジャ２４を駆動するプランジャ駆動機構と、前記筒状スリーブ２０内の空気を各々吸引するための第１吸引装置３５および第２吸引装置４０とを備えている。

前記筒状スリーブ２０は、前後方向に略水平に延びる円筒状である。筒状スリーブ２０は、その前端部（本発明の第１端部に相当する）が前記固定ベース４に保持された状態で前記固定型２ａに連結されている。この筒状スリーブ２０のうち、後端部（本発明の第２端部に相当する）近傍の上部には、溶湯の注入口２１と、空気吸引用の開口部２２とが形成されている。空気吸引用の開口部２２は、注入口２１によりも十分に小径で、当該注入口２１よりも前側の位置に形成されている。

前記プランジャ２４は、前後方向に延びる軸状部材であり、前記筒状スリーブ２０の内部を前後方向に移動するものである。このプランジャ２４は、円柱状のロッド２５と、溶湯を押圧するための円柱状の射出チップ２８と、この射出チップ２８をロッド２５の先端に連結するジョイント２７とを有する。前記射出チップ２８は、その外周面が筒状スリーブ２０の内周面に摺動可能となるようにその外径寸法が設定されている。前記ロッド２５は、その先端に、前記射出チップ２８より大きい外径寸法を有しかつ前後方向に肉厚なフランジ部２６を有しており、前記ジョイント２７は、これら射出チップ２８及びフランジ部２６よりも外径寸法が小さく設定されている。これにより、プランジャ２４には、その先端部分に、前記ジョイント２７によるくびれ部Ｓｂが形成されている。

なお、プランジャ２４および筒状スリーブ２０は、プランジャ２４が図２に示す位置（後述する待機位置）から前方に向かって移動すると、この移動に伴い前記開口部２２が前記射出チップ２８により閉じられ、この状態で、その後、前記注入口２１と開口部２２との間の位置に前記くびれ部Ｓｂによる閉空間が形成されるように構成されている。具体的には、前後方向における、プランジャ２４の先端（射出チップ２８の先端）からくびれ部Ｓｂの後端までの寸法Ｌ１が、前記開口部２２と注入口２１との間の寸法Ｌ３（開口部２２と注入口２１との間隔）よりも大きく、かつ、くびれ部Ｓｂの前後方向の寸法Ｌ２が前記寸法Ｌ３よりも小さく設定されている。

前記プランジャ駆動機構は、図１に示すように、前記プランジャ２４を駆動するための油圧シリンダ３０と、この油圧シリンダ３０に対する作動油の給排等を行う油圧回路３２とを含み、この油圧回路３２のバルブ類が前記制御装置６０による切り替え制御を受けることにより、前記プランジャ２４を、その先端（射出チップ２８の先端）が前記注入口２１よりも後側に位置する待機位置（図２に示す位置）と、当該先端が前記固定型２ａの溶湯注入用のゲート近傍に達する作動位置（図１の一点鎖線に示す位置）との間で進退駆動する。特に、溶湯の射出時には、プランジャ駆動機構は、まずプランジャ２４を低速の射出速度で駆動し、プランジャ２４が所定の速度切換位置に達すると射出速度を高速に切り換え、これによりキャビティＣａ内に一気に溶湯を射出、充填する。

なお、油圧シリンダ３０の出力軸の近傍にはストロークセンサ５４が配備されている。ストロークセンサ５４は、前記プランジャ２４の移動量を検知するために、前記出力軸に形成される目盛りを光学的に読み取って前記制御装置６０に出力するものである。つまり、前記制御装置６０は、このストロークセンサ５４からの検出信号に基づき前記速度切換位置を検知し、当該検知により前記プランジャ２４の射出速度を切り替え制御する。

前記第１吸引装置３５は、前記筒状スリーブ２０に形成された前記開口部２２を通じて当該筒状スリーブ２０内の空気を吸引するものである。この第１吸引装置３５は、前記開口部２２を通じて筒状スリーブ２０内に連通する第１真空通路３６と、この第１真空通路３６に上流側から順に設置される、第１真空ポンプ３７、第１真空タンク３８および第１制御弁３９とを含む。

一方、前記第２吸引装置４０は、前記筒状スリーブ２０内の空気を、前記プランジャ２４の外周面、具体的には射出チップ２８の外周面と前記筒状スリーブ２０の内周面との隙間を通じて前記射出チップ２８の後側から吸引するものである。この第２吸引装置４０は、第２真空通路４１と、この第２真空通路４１に上流側から順に設置される、第２真空ポンプ４２、第２真空タンク４３および第２制御弁４４とを含む。

前記第２真空通路４１のうち、その先端部分の一定の領域は、前記プランジャ２４に沿って固定される金属製の吸引管４１ａ（本発明の通路部に相当する）により構成されている。この吸引管４１ａは、その先端部が、図２及び図３に示すように、ロッド２５の前記フランジ部２６に形成された前後方向の貫通孔２６ａに嵌入され、当該嵌入部分よりも後側の部分が、ロッド２５の外周面に形成された前後方向の溝２５ａ内に介在する状態で当該ロッド２５に固定されている。つまり、第２吸引装置４０は、後述するように、前記くびれ部Ｓｂにより形成される閉空間内を、前記貫通孔２６ａを通じて吸引することにより、前記筒状スリーブ２０の内周面と射出チップ２８の外周面との隙間を通じて当該射出チップ２８の後側から筒状スリーブ２０内を吸引する。

なお、図３中の符号２５ｂは、ロッド２５内に形成された冷却水通路である。この冷却水通路２５ｂは、射出チップ２８及びジョイント２７の内部に形成される図外の冷却水通路と連通している。つまり、この射出装置１５では、冷却水通路２５ｂを通じて射出チップ２８に冷却水が供給されることで、当該射出チップ２８の熱変形等が抑制されるようになっている。

この鋳造装置は、前記第１吸引装置３５および第２吸引装置４０に加え、さらに型締め装置１の内部空間の空気を吸引するための第３吸引装置４５および第４吸引装置５０を備えている。第３吸引装置４５は、キャビティＣａ内を吸引するものであり、第４吸引装置５０は、前側ベース６ｂの内部空間Ｓａを吸引するものである。

前記第３吸引装置４５は、前記成型金型２の上部で前記キャビティＣａに連通する第３真空通路４６と、この第３真空通路４６に上流側から順に設置される、第３真空ポンプ４７、第３真空タンク４８および第３制御弁４９とを含む。

一方、第４吸引装置５０は、前記後側ベース６ａの内部空間Ｓａに連通する第４真空通路５１と、この第４真空通路５１に上流側から順に設置される、第４真空ポンプ５２、第４真空タンク５３および第４制御弁５４とを含む。

前記制御装置６０は、ＣＰＵ、このＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを記憶するＲＯＭ、作業中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭおよびＨＤＤ等から構成されている。この制御装置６０は、上述の通り、型締め装置１、押出し装置８及び射出装置１５の駆動を統括的に制御するものである。特に本発明に関連する制御として、制御装置６０は、筒状スリーブ２０内の溶湯をキャビティＣａ内に射出するために前記プランジャ２４の駆動を制御するとともに、このプランジャ２４の駆動に伴う前記ストロークセンサ５４からの出力信号に基づき、予め定められたタイミングで筒状スリーブ２０内およびキャビティＣａ内の空気を吸引すべく第１〜第３の各吸引装置３５、４０、４５を制御する。なお、各吸引装置３５、４０、４５による吸引タイミング等は、上記ＲＯＭ、又はその他の記憶装置に記憶されている。

次に、上記制御装置６０の制御に基づく溶湯の射出動作について、図４および図５を参照しつつその作用について説明する。なお、図４においては、従来技術（特許文献１：特開２００６−８９１号公報）のキャビティ内真空度（破線）とスリーブ内真空度（二点鎖線）も示している。

まず、前記固定型２ａと前記可動型２ｂとが互いに重ね合わされ、これにより、図１に示すように、成型金型２内にキャビティＣａが形成される。この際、押出し装置８の前記ヘッド１０は後退位置にセットされ、これにより前側ベース６ｂの内部空間Ｓａが外部から気密状態に隔離される。また、射出装置１５の前記プランジャ２４は待機位置にセットされる。

この状態で、アルミニウム合金の溶湯が前記注入口２１を介して筒状スリーブ２０内に注入される。溶湯の注入が完了すると、プランジャ２４の低速射出（本発明の第１工程に相当する）が開始される。すなわち、油圧シリンダ３０によりプランジャ２４が駆動され、これにより当該プランジャ２４が予め定められた低速度で前記待機位置から作動位置に向かって移動を開始する。

プランジャ２４の先端（射出チップ２８の先端）が前記注入口２１を通過し、射出チップ２８により注入口２１が閉じられる位置に当該プランジャ２４が達すると（図５（ａ）／図４中のＰ_１の位置）、前記第１吸引装置３５による筒状スリーブ２０内の空気の吸引が開始される。

このように、筒状スリーブ２０内が吸引されると、筒状スリーブ２０が一気に高度な真空状態になる。また、図４に示すように、当該筒状スリーブ２０および前記ゲートを通じて前記キャビティＣａ内が吸引されることで、当該キャビティＣａも真空状態となる。この際、キャビティＣａは筒状スリーブ２０内の空間（溶湯の占有部分を除く空間）に比べて十分に大きく、従ってキャビティＣａ内の圧力は、筒状スリーブ２０内の圧力変化に遅れてやや緩慢に変化する。

前記射出チップ２８の先端が前記開口部２２を通過することにより当該射出チップ２８により開口部２２が閉じられ、さらにロッド２５（フランジ部２６）の先端が注入口２１を通過することにより、注入口２１がフランジ部２６により閉じられる位置にプランジャ２４が達すると（図５（ｂ）／図４中のＰ_２の位置）、すなわち、プランジャ２４の前記くびれ部Ｓｂが筒状スリーブ２０により外側から覆われることにより、当該くびれ部Ｓｂによる閉空間が形成されると、前記第２吸引装置４０による筒状スリーブ２０内の吸引が開始される。詳しくは、前記フランジ部２６の貫通孔２６ａ及び吸引管４１ａを介して前記くびれ部Ｓｂによる空間内が吸引されることにより、前記射出チップ２８の外周面と筒状スリーブ２０の内周面との隙間を介して筒状スリーブ２０内（当該筒状スリーブ２０内のうちプランジャ２４の先端よりも前側の領域）の吸引が開始される。

このように第１、第２の吸引装置３５、４０が併用されて筒状スリーブ２０内が吸引されることで、筒状スリーブ２０内の真空状態が促進される。

さらに、前記ロッド２５（フランジ部２６）の先端が前記開口部２２を通過し、当該フランジ部２６により開口部２２が閉じられる位置にプランジャ２４が達すると（図５（ｃ）／図４中のＰ_３の位置）、前記第３吸引装置４５によるキャビティＣａ内の吸引が開始される。これにより、図４中に示すように、当該キャビティＣａ内の真空度が高められる。当実施形態では、筒状スリーブ２０内の真空度よりもやや低い真空度までキャビティＣａ内の真空度が高められる。

そして、プランジャ２４が所定の速度切換位置に達すると（図４中のＰ_４の位置）、プランジャ２４の高速射出（本発明の第２工程に相当する）が開始される。すなわち、油圧シリンダ３０によるプランジャ２４の駆動速度が、予め定められた速度であって前記低速射出時よりも速い速度に切り換えらえる。これにより筒状スリーブ２０内の溶湯が前記ゲートを通じて一気にキャビティＣａ内に射出、充填されることとなる。なお、上記第１、第２の各吸引装置３５、４０による筒状スリーブ２０内の吸引は、プランジャ２４の位置制御にて所定のタイミングで停止される。また、第３吸引装置４５によるキャビティＣａ内の吸引は、当該キャビティＣａへの溶湯の充填完了後、所定のタイミングで停止される。

以上のように、上記の鋳造装置（鋳造方法）では、溶湯の射出動作において、まず、筒状スリーブ２０に形成された開口部２２を介して当該筒状スリーブ２０内を第１吸引装置３５により吸引するとともに、この吸引によりキャビティＣａ内も併せて吸引する。そして、開口部２２がプランジャ２４（射出チップ２８）により閉じられた後は、第１吸引装置３５と第２吸引装置４０とを併用して筒状スリーブ２０内を吸引する。このような鋳造装置（鋳造方法）によれば、前記開口部２２を介して筒状スリーブ２０内を直接的に吸引するため、図４に示す通り、筒状スリーブ２０内の真空度を効果的に高めることができることともに、当該筒状スリーブ２０を介してキャビティＣａ内の真空度も高めることができる。そのため、筒状スリーブ２０内およびキャビティＣａ内の真空度を効果的に高めることが可能であり、これにより「巻き込み巣」の発生が効果的に抑制される。しかも、キャビティＣａ内は筒状スリーブ２０を介して吸引されるため、筒状スリーブ２０内の真空度が筒状スリーブ２０内の真空度よりも高くなることが防止され、これにより「先湯」の発生も効果的に抑制される。

また、上記の鋳造装置（鋳造方法）では、第１、第２吸引装置３５、４０により筒状スリーブ２０の吸引を開始した後、所定のタイミングで、第３吸引装置４５によるキャビティＣａ内の吸引を開始する。このような鋳造装置（鋳造方法）によれば、上記の通り、キャビティＣａ内の真空度を筒状スリーブ２０内の真空度に近い値まで高めることが可能であり、これにより「巻き込み巣」の発生をより高度に抑制することが可能となる。この場合、プランジャ２４が低速射出の速い段階から、第１吸引装置３５により筒状スリーブ２０内の吸引が可能となるため、キャビティＣａの真空度が筒状スリーブ２０側の真空度より高くなり過ぎることが回避され、これにより「先湯」が発生することも抑制される。

一方、図４に、背景技術で説明した従来の鋳造装置（特許文献１）における、筒状スリーブ内およびキャビティ内の吸引開始タイミングと真空度との関係の一例も示している。

この従来の鋳造装置は、プランジャの低速射出が開始された後、フランジ（フランジ２６に相当）先端が溶湯の注入口を通過する（Ｐ_２の位置）と筒状スリーブ内の吸引を開始し、その後（Ｐ_３の位置）にキャビティ内の吸引を開始するものである。このような従来の鋳造装置（鋳造方法）では、プランジャの低速射出の開始後、早い段階からキャビティ内を直接吸引すると、背景技術の欄で説明した通り、高速射出への切り換え（Ｐ_４の位置）前にキャビティ内の真空度が筒状スリーブ内の真空度を超えることによる「先湯」が発生するため、これを回避するためには、同図に示すように、筒状スリーブ内の真空度に比べてキャビティ内の真空度を低く設定しておく必要がある。そのため、キャビティ内の真空度を高めることが難しい。これに対して、上記実施形態の鋳造装置（鋳造方法）では、上述の通り（図４参照）、開口部２２を通じて筒状スリーブ２０内を直接吸引することで、筒状スリーブ２０内の真空度を超えない範囲でキャビティＣａ内の真空度を事前に高めることができ、その上で、低速射出から高速射出へ切り換え前に、キャビティＣａ内を吸引してその真空度を高めるようにしているので、キャビティＣａ内の真空度が早い段階で上昇して筒状スリーブ２０内の真空度を超えてしまうことが抑制される。従って、「先湯」の発生を抑制しつつ筒状スリーブ２０及びキャビティＣａの真空度を効果的に高めることができる。

従って、この上記の鋳造装置（鋳造方法）によれば、「巻き込み巣」および「先湯による湯境欠陥」双方の発生を高度に抑制することが可能であり、これにより鋳造製品の生産性を向上させることができる。

なお、以上説明した鋳造装置、およびこの鋳造装置による上記の鋳造方法は、本発明にかかる鋳造装置および鋳造方法の好ましい実施の形態の例示であって、鋳造装置の具体的な構成や具体的な鋳造方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、型締め装置１の可動型駆動機構は、油圧シリンダを駆動源として移動ベース６（可動型２ｂ）を駆動し、また、射出装置１５のプランジャ駆動機構は、油圧シリンダ３０を駆動源としてプランジャ２４を駆動するが、これらの各駆動機構は、油圧モータ等の他の駆動源を用いて移動ベース６（可動型２ｂ）等を駆動するものであってもよい。

また、上記実施形態では、制御装置６０は、待機位置からのプランジャ２４の移動量に基づき各吸引装置３５、４０、４５の吸引開始タイミングを制御するが、具体的にはストロークセンサ５４からの出力信号に基づき吸引開始タイミングを制御するが、例えば、プランジャ２４の移動開始時点からの経過時間に基づき各吸引装置３５、４０、４５の吸引開始タイミングを制御するようにしてもよい。但し、プランジャ２４の移動量に基づき吸引開始タイミングを制御する場合には、プランジャ２４の移動速度の誤差による影響を受けることがなく、従って、各吸引装置３５、４０、４５の吸引開始タイミングを制御する上では、上記実施形態のように、プランジャ２４の移動量に基づき吸引開始タイミングを制御するのが好適である。

また、上記実施形態では、第２吸引装置４０は、前記吸引管４１ａを通じて前記くびれ部Ｓｂの内側の空間（当該くびれ部Ｓｂにより形成される閉空間内）を吸引するように構成されているが、例えばプランジャ２４のロッド２５の内部に、その長手方向に延びて前記くびれ部Ｓｂの内側に開口する吸引通路（通路部）を形成しておき、この吸引通路を通じて当該くびれ部Ｓｂの内側の空間を吸引するように構成してもよい。

１型締め装置
２成型金型
２ａ固定型
２ｂ可動型
８押出し装置
１２離型ピン
１５射出装置
２０筒状スリーブ
２１注入口
２２開口部
２４プランジャ
２８射出チップ
３０油圧シリンダ
３５第１吸引装置
４０第２吸引装置
４５第３吸引装置
５０第４吸引装置
Ｃａキャビティ

Claims

鋳造装置であって、
金型と、
略水平方向に延びて前記金型のキャビティに連通する筒状スリーブ、及びこの筒状スリーブ内に注入される溶湯を前記キャビティに射出するプランジャを含む射出装置と、
前記筒状スリーブ内の空気を各々吸引する第１吸引装置および第２吸引装置と、
前記各吸引装置を制御する制御装置と、を有し、
前記筒状スリーブは、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部の側で前記キャビティに連通し、かつ前記溶湯が注入されることが可能な注入口と、この注入口の近傍であって前記第１端部側に位置する空気抜き用の開口部とを備え、
前記プランジャは、その先端が前記注入口よりも前記第２端部側に位置する待機位置と所定の作動位置とに亘って前記筒状スリーブ内を移動可能とされ、前記待機位置から前記作動位置に移動することで前記筒状スリーブ内の溶湯を前記キャビティに射出し、
前記第１吸引装置は、前記開口部を通じて当該筒状スリーブ内を吸引し、
前記第２吸引装置は、前記筒状スリーブ内のうち、前記プランジャの先端よりも前記第１端部側の領域を、当該筒状スリーブの内周面と前記プランジャの外周面との隙間から吸引し、
前記制御装置は、前記待機位置から前記作動位置に前記プランジャが移動するのに伴い、前記プランジャの先端が前記注入口を通過した時点で前記第１吸引装置による前記筒状スリーブ内の吸引が開始され、前記プランジャの先端が前記開口部を通過した後に前記第２吸引装置による前記筒状スリーブ内の吸引が開始されるように、前記各吸引装置を制御することを特徴とする鋳造装置。
請求項１に記載の鋳造装置において、
前記キャビティ内の空気を吸引するための第３吸引装置を備えていることを特徴とする鋳造装置。
請求項１又は２に記載の鋳造装置において、
前記第２吸引装置は、前記プランジャに一体的に設けられる空気吸引用の通路部を含み、この通路部は、前記プランジャの移動方向と略平行に伸びて前記プランジャの先端近傍の位置に開口することを特徴とする鋳造装置。
請求項３に記載の鋳造装置において、
前記プランジャは、その先端近傍にくびれ部を有しており、当該プランジャの前記移動方向における前記先端から前記くびれ部の後端までの長さ寸法が前記筒状スリーブの前記開口部と前記注入口との間隔よりも大きくに設定されており、
前記第２吸引装置の通路部は、前記くびれ部の内側に開口していることを特徴とする鋳造装置。
請求項１に記載の鋳造装置において、
前記制御装置は、前記待機位置からの前記プランジャの移動量に基づいて前記各吸引装置による吸引開始のタイミングを制御することを特徴とする鋳造装置。
金型と、
略水平方向に延びて前記金型のキャビティに連通する筒状スリーブ、及びこの筒状スリーブ内に注入される溶湯を前記キャビティに射出するプランジャを含む射出装置と、
前記筒状スリーブ内の空気を各々吸引する第１吸引装置および第２吸引装置と、を有し、
前記筒状スリーブは、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部の側で前記キャビティに連通し、かつ前記溶湯が注入されることが可能な注入口とこの注入口の近傍であって前記第１端部側に位置する空気抜き用の開口部とを備え、
前記プランジャは、その先端が前記注入口よりも前記第２端部側に位置する待機位置と所定の作動位置とに亘って前記筒状スリーブ内を移動可能とされ、前記待機位置から前記作動位置に移動することで前記筒状スリーブ内の溶湯を前記キャビティに射出し、
前記第１吸引装置は、前記開口部を通じて当該筒状スリーブ内を吸引し、
前記第２吸引装置は、前記筒状スリーブ内のうち、前記プランジャの先端よりも前記第１端部側の領域を、当該筒状スリーブの内周面と前記プランジャの外周面との隙間から吸引する、鋳造装置を用いた鋳造方法であって、
前記プランジャの先端が前記開口部と前記第１端部との間の所定位置に達するまで当該プランジャを前記待機位置から前記作動位置に向かって第１速度で移動させる第１工程と、
前記プランジャの移動速度を前記第１速度よりも速い第２速度に切り替えて当該プランジャを前記作動位置まで移動させる第２工程と、を含み、
前記第１工程では、前記プランジャの先端が前記注入口を通過した時点で前記第１吸引装置による前記筒状スリーブ内の吸引を開始し、前記プランジャの先端が前記開口部を通過した後に前記第２吸引装置による前記筒状スリーブ内の吸引を開始することを特徴とする鋳造方法。
金型と、
略水平方向に延びて前記金型のキャビティに連通する筒状スリーブ、及びこの筒状スリーブ内に注入される溶湯を前記キャビティに射出するプランジャを含む射出装置と、
前記筒状スリーブ内の空気を各々吸引する第１吸引装置および第２吸引装置と、
前記キャビティ内の空気を吸引するための第３吸引装置と、を有し、
前記筒状スリーブは、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部の側で前記キャビティに連通し、かつ前記溶湯が注入されることが可能な注入口とこの注入口の近傍であって前記第１端部側に位置する空気抜き用の開口部とを備え、
前記プランジャは、その先端が前記注入口よりも前記第２端部側に位置する待機位置と所定の作動位置とに亘って前記筒状スリーブ内を移動可能とされ、前記待機位置から前記作動位置に移動することで前記筒状スリーブ内の溶湯を前記キャビティに射出し、
前記第１吸引装置は、前記開口部を通じて当該筒状スリーブ内を吸引し、
前記第２吸引装置は、前記筒状スリーブ内のうち、前記プランジャの先端よりも前記第１端部側の領域を、当該筒状スリーブの内周面と前記プランジャの外周面との隙間から吸引する、鋳造装置を用いた鋳造方法であって、
前記プランジャの先端が前記開口部と前記第１端部との間の所定位置に達するまで当該プランジャを前記待機位置から前記作動位置に向かって第１速度で移動させる第１工程と、
前記プランジャの移動速度を前記第１速度よりも速い第２速度に切り替えて当該プランジャを前記作動位置まで移動させる第２工程と、を含み、
前記第１工程では、前記プランジャの先端が前記注入口を通過した時点で前記第１吸引装置による前記筒状スリーブ内の吸引を開始し、前記プランジャの先端が前記開口部を通過した後に前記第２吸引装置による前記筒状スリーブ内の吸引を開始し、さらにその後、前記第３吸引装置による前記キャビティ内の吸引を開始することを特徴とする鋳造方法。