JP7127527B2 - ダイカストマシンの射出装置および鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スリーブの内側で進退可能なプランジャによりダイカストマシンのキャビティに向けて溶湯を射出する射出装置、およびその射出装置を用いた鋳造方法に関する。

溶湯が供給されるスリーブ内や、スリーブ内からプランジャにより溶湯が射出されるキャビティの真空度を効率よく高めてダイカスト製品における巻き込み巣の発生を抑えるため、スリーブの内側を吸引する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、真空ポンプを用いてスリーブの内側を吸引するダイカストマシンが記載されている。
かかるダイカストマシンは、スリーブの内側および金型のキャビティを吸引するために第１～第４の吸引装置を備えている。スリーブの内側の吸引には第１吸引装置および第２吸引装置が用いられる。第１吸引装置は、アルミニウム合金等の溶湯が注入される注湯口の近傍でかつ注湯口よりも前方に位置する孔を通じてスリーブ内を吸引する。第２吸引装置は、プランジャのチップとプランジャロッドのフランジとの間のくびれ部とスリーブの内周面との間に形成される閉空間を吸引することにより、チップのくびれ部とスリーブの内周面との間の隙間を介してスリーブ内を吸引する。くびれ部により形成された閉空間の吸引は、プランジャロッドのフランジに軸方向に沿って形成された貫通孔を通じて行われる。

特許文献１では、スリーブ内に溶湯を注入した後、プランジャのチップにより注湯口が閉鎖される位置までプランジャが前進すると、先ず、注湯口の近傍の孔を通じて第１吸引装置によりスリーブ内におけるチップよりも前方の空間の気体を吸引する。このときスリーブ内の前方の空間を介してキャビティの気体も吸引される。
次いで、注湯口の近傍の孔がチップにより閉鎖される位置までプランジャが前進すると、第２吸引装置による吸引に移行する。第２吸引装置は、プランジャのくびれ部とスリーブの内周面との間に区画された閉空間をプランジャロッドのフランジの軸方向の貫通孔を通じて吸引することで、スリーブ内のチップよりも前方の空間を吸引する。
第２吸引装置による吸引を開始した後、第３吸引装置によりキャビティ内の吸引を開始する。
特許文献１の記載によれば、第１吸引装置によりキャビティ内が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が抑制される。

特開２０１４－１１７７４１号公報

吸引により大気圧に対して負圧となるスリーブ内に外気が流入することでスリーブ内の溶湯が暴れると、溶湯の飛沫の付着により吸引用の孔が閉塞したり、真空ラインへの溶湯成分（溶湯カス）の堆積により吸引効率の低下を招いたりする場合がある。
「溶湯が暴れる」は、例えばスリーブの後端からプランジャとスリーブとの径方向の隙間を通じてチップよりも前方に外気が吹き込むことで、溶湯が泡立ち飛散したり、湯面が激しく揺れ動いたりすることを言う。こうした溶湯の暴れに起因して吸引用の経路が閉塞したり、吸引効率が低下したりすることなく、スリーブ内の気体を安定して吸引したい。
特許文献１に記載されたダイカストマシンについても、スリーブ内の吸引時に溶湯が暴れることで吸引用の孔や配管が閉塞するリスクがある。

以上より、本発明は、吸引されたスリーブ内への外気の流入を防いで溶湯の暴れを抑制することにより、スリーブ内の安定した吸引を実現することを目的とする。

本発明は、溶湯が内側に供給されるスリーブと、スリーブの内側で進退可能なプランジャと、を備え、プランジャによりダイカストマシンのキャビティに向けて溶湯を射出する射出装置であって、プランジャのチップには、スリーブの内周部に対して径方向の内側に退避し、周方向に連続する吸引用凹部が区画され、チップの前端よりも前方の空間と、吸引用凹部の内側とを吸引可能に構成され、プランジャの進退方向におけるスリーブの所定の第１箇所と、第１箇所から後方に離れた第２箇所とにおいて、スリーブを内側と外側とに亘りそれぞれ貫通した貫通部を通じてスリーブの内側を吸引可能であり、第１箇所における貫通部の開口面積が、第２箇所における貫通部の開口面積と比べて大きいことを特徴とする。
「吸引用凹部の内側」は、チップとスリーブとの間に区画された空間を意味するものとする。

本発明のダイカストマシンの射出装置において、第１箇所の貫通部は、前方の空間の吸引に用いられ、第２箇所の貫通部は、吸引用凹部の内側の吸引に用いられることが好ましい。

また、本発明は、溶湯が内側に供給されるスリーブの内側で進退可能なプランジャによりダイカストマシンのキャビティに向けて溶湯を射出する射出装置を用いた鋳造方法であって、プランジャのチップには、スリーブの内周部に対して径方向の内側に退避し、周方向に連続する吸引用凹部が区画され、プランジャの進退方向におけるスリーブの所定の第１箇所と、第１箇所よりも後方の第２箇所とにおいて、スリーブを内側と外側とに亘りそれぞれ貫通した貫通部を通じてスリーブの内側を吸引可能であり、第１箇所における貫通部の開口面積が、第２箇所における貫通部の開口面積と比べて大きく、チップの前端よりも前方の空間と連通する第１箇所の貫通部を通じて前方の空間を吸引により減圧させながら、吸引用凹部の内側と連通する第２箇所の貫通部を通じて吸引用凹部の内側を吸引により減圧させることを特徴とする。

本発明のダイカストマシンの射出装置およびそれを用いた鋳造方法によれば、後述するように、吸引されたスリーブ内への外気の流入を防いで溶湯の暴れを抑制することにより、スリーブ内の安定した吸引を実現することができる。

本発明の実施形態に係るダイカストマシンの一部が破断された側面図である。 図１に示すダイカストマシンに備わる射出装置のスリーブ内を吸引する系統を模式的に示す図である。 スリーブ真空工程の一例を示すフロ－チャートである。 （ａ）は、図１に示すダイカストマシンの射出装置の要部を示す一部破断側面図である。（ｂ）は、（ａ）のIVbの位置における射出装置の断面図である。 スリーブの第１箇所および第２箇所にそれぞれ形成された貫通部の一例を示す模式図である。 （ａ）～（ｃ）は、図１に示すダイカストマシンによるスリーブ真空吸引の一連のステップを示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
（ダイカストマシンの概略構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る射出装置１を備えたダイカストマシン１００の概略側面図（一部に断面図を含む）である。
ダイカストマシン１００は、可動金型２２が設置された可動盤４と、固定金型２１が設置された固定盤５と、可動盤４および固定盤５を支持するマシンベース８と、キャビティ２３に向けて溶湯１８を射出する射出装置１と、ダイカストマシン１００の各部の動作を制御する制御装置３とを備えている。

ダイカストマシン１００は、溶湯１８への気体の巻き込みに起因する鋳巣（巻き込み巣）の発生を抑えるため、キャビティ２３と、射出装置１のスリーブ１１の内側との真空引きを行う。

可動盤４と固定盤５の挿通孔には、４本のタイバー７が挿通されている。可動盤４はタイバー７に沿って固定盤５に対して進退自在に移動する。固定金型２１と可動金型２２が、図１に示す様に係合することによって、それらの間にキャビティ（製品部）２３が形成される。アルミニウムやアルミニウム合金等の溶湯１８がキャビティ２３に射出・充填されることで、鋳造成形品が製造される。
可動盤４は、押出ピン４２が取り付けられた押出板４１を備えている。

固定盤５には、射出装置１が設けられている。射出装置１は、溶湯１８が内側に供給されるスリーブ１１と、スリーブ１１の内側でスリーブ１１に対して進退可能なプランジャ１２とを備えている。射出装置１は、プランジャ１２によりキャビティ２３に向けて溶湯１８を射出する。
スリーブ１１の前端部は、固定盤５を貫通し、固定金型２１に設けられた孔１０と嵌合している。スリーブ１１の後端側は、固定盤５の外側に突出し、後方に向けて水平方向に延びている。スリーブ１１の後端側には、溶湯１８が注入される注湯口１３が設けられている。
スリーブ１１の内側と、固定金型２１の孔１０とを含んで貯湯室が形成されている。この貯湯室は、ランナー２４およびゲート２５を介してキャビティ２３に連通している。

射出装置１に関し、溶湯１８を射出する際のプランジャ１２の移動方向の前方、つまり、キャビティ２３に近い側を「前」と定義し、キャビティ２３から遠い側を「後」と定義するものとする。

プランジャ１２は、大略、プランジャロッド１９と、プランジャロッド１９の前側に設けられるプランジャチップ２０とを備えている。
溶湯１８を射出する際にプランジャ１２は前方に向けて移動し、射出後は、後方に向けて移動する。プランジャ１２が前進および後退する方向（前後方向）のことを進退方向Ｄ１と定義するものとする。

制御装置３は、進退方向Ｄ１におけるプランジャ１２の位置をセンサ等により検知しつつ、プランジャ１２を進退させる油圧シリンダの駆動を制御する。
プランジャ１２の位置の検知は、一例として、油圧シリンダのストロークに対応してピストンロッドに設けられたマークを、非接触センサで検知することで行われる。

図２に示すように、射出装置１には、スリーブ１１内を吸引する真空吸引系統２が設けられる。真空吸引系統２は、真空ポンプ３７および真空タンク３６を用いて吸引することでスリーブ１１の内側を減圧させる。
本実施形態のスリーブ１１には、真空吸引系統２によりスリーブ１１の内側の気体を吸引可能とするため、スリーブ１１の内側と外側とに亘り貫通した２つの貫通部（吸引口）１４，１５がスリーブ１１の軸方向（Ｄ１）に並んで配置されている。これらの貫通部１４，１５は、スリーブ１１の内側に供給される溶湯１８の湯面よりも上方に位置するように、スリーブ１１の上部に形成されている。

貫通部１５は、進退方向Ｄ１におけるスリーブ１１の所定の第１箇所Ｃ１でスリーブ１１の周壁を厚さ方向に貫通している。
貫通部１４は、第１箇所Ｃ１から後方に離れた第２箇所Ｃ２でスリーブ１１の周壁を厚さ方向に貫通している。

真空吸引系統２は、貫通部１４，１５を通じてスリーブ１１内の気体を抜くことで、スリーブ１１内を所定の真空度に減圧させる。真空吸引系統２によりスリーブ１１内が減圧されることによりスリーブ１１内を通じてキャビティ２３も吸引されるため、真空吸引系統２は、スリーブ１１内およびキャビティ２３を減圧させることができる。

ダイカストマシン１００は、典型的には、金型に設けられた吸引用経路を通じてキャビティ２３を直接的に減圧させる別の真空吸引系統（図示しない）を備えている。
かかる真空吸引系統は、例えば、固定金型２１と可動金型２２との境界部に備えられたチルベント２７（Chill‐Vent）に設けられている１以上の連結口２８を通じて、キャビティ２３から空気等の気体を直接的に吸引する。吸引される気体には、空気の他、溶湯や金型離型剤の蒸気等が含まれうる。

制御装置３（図１）は、真空吸引系統２を含め、ダイカストマシン１００の真空吸引系統に備わる種々のバルブを適宜なタイミングで開閉することにより、それぞれの系統によるスリーブ１１内およびキャビティ２３の吸引状態を制御することができる。

（真空吸引系統）
図２を参照し、スリーブ１１の内側を吸引可能な真空吸引系統２の構成の一例を説明する。真空吸引系統２は、真空ポンプ３７と、真空タンク３６と、合流・分配部３４と、スリーブ１１の貫通部１４，１５に個別に対応する吸引経路５１とを備えている。
各吸引経路５１は、スリーブ１１内から吸引される気体の流れの上流から下流に向けて、真空引き用の真空フィルタ３１と、吸引経路５１内の圧力を検出する圧力計、連成計、圧力センサ等である圧力検出部３２と、貫通部１４，１５を選択的に真空タンク３６に連通させる選択バルブ３３とをこの順序で備えている。

選択バルブ３３の開閉により、貫通部１４，１５のそれぞれを適時に、真空タンク３６に連通させることができる。また、スリーブ１１への溶湯の充填率等に応じて、貫通部１４，１５のいずれか一方あるいは両方を真空タンク３６に連通させることができる。

真空タンク３６の内部は、真空ポンプ３７を作動させて行う真空引きによって減圧される。真空タンク３６を使用すると、真空ポンプ３７を連続して作動させながら、真空タンク３６との圧力差によりスリーブ１１内の気体を真空タンク３６へと適時に吸引することができる。
貫通部１４，１５は、プランジャ１２の進退方向Ｄ１における位置や、貫通部１４，１５からの吸引の状態等に応じて、真空タンク３６と選択的に連通されることが好ましい。貫通部１４，１５にそれぞれ対応する選択バルブ３３は、圧力検出部３２により検出された吸引経路５１内の圧力や、進退方向Ｄ１におけるプランジャ１２の位置等に応じて開閉されるように、制御することができる。

真空吸引系統２により真空引きを行う際は、貫通部１４，１５のうち、対応する選択バルブ３３が開かれた状態にある貫通部を通じて、真空タンク３６内とスリーブ１１内との圧力差に基づき、スリーブ１１の内側の気体が吸引経路５１に流入する。吸引経路５１に流入した気体は、真空フィルタ３１、圧力検出部３２、選択バルブ３３を経て合流・分配部３４において他の吸引経路５１からの流れと合流し、さらに真空／エアブロウ切換弁３５および配管５５を経て、真空タンク３６に流入する。

真空吸引時には、圧力検出部３２により検出される吸引経路５１の圧力（真空度）を監視して、正常に真空引きが行われていることを確認することが好ましい。例えば、溶湯カスに起因して一部の貫通部や吸引経路５１が閉塞したり、閉塞しないまでも、溶湯カスの堆積により開口が狭められたり、あるいは真空フィルタ３１が目詰まりしたりするならば、圧力検出部３２により検出される圧力が正常範囲を高い側に逸脱する。この場合は、異常の起きた貫通部や吸引経路５１の清掃、真空フィルタ３１の清掃または交換等を行うとよい。

（エアブロウ）
貫通部１４，１５と、貫通部１４，１５のそれぞれの吸引経路５１を、加圧された空気をスリーブ１１の内側に噴出させるエアブロウを実施するための経路としても使用することができる。エアブロウにより、吸引経路５１や貫通部１４，１５から溶湯カスを除去することができる。
エアブロウを行う加圧空気供給系統９（図２）は、加圧空気の供給源である圧縮空気源３９と、圧縮空気源３９により空気が送り込まれることで内部に圧力を蓄える加圧タンク３８とを備えている。
本実施形態の真空吸引系統２および加圧空気供給系統９は、合流・分配部３４よりも下流（真空吸引時の下流）に設置される真空／エアブロウ切換弁３５を含んで構成されている。真空／エアブロウ切換弁３５は、合流・分配部３４の接続先を真空引きの配管５５とエアブロウの配管５６とに切り換えることで、真空吸引の実施とエアブロウの実施とを切り換える。
合流・分配部３４よりも上流（真空吸引時の上流）の吸引経路５１は、真空引き時とエアブロウ時とにおいて共通である。したがって、貫通部１４，１５への配管の付け替えにより鋳造品の生産が中断することなく、エアブロウと真空引きとを連続して行うことができる。

圧力検出部３２は、真空引き時の圧力に加え、エアブロウ時の圧力をも検出可能であることが好ましい。
一部の選択バルブ３３を閉めると、開いている選択バルブ３３に対応する貫通部や吸引経路５１におけるエアの流量が増加するので清掃効果が高まる。

貫通部１４，１５を通じたエアブロウは、エアブロウにより溶湯１８が暴れたり、給湯に支障が出たりしないように、給湯の直前を避け、スリーブ１１内に溶湯１８が貯留されていない状態において行うことができる。

図３に示すステップＳ１０４からステップＳ１１４までの回路Ａ（制御回路）によるスリーブ真空の過程は、貫通部１４，１５にそれぞれ対応する選択バルブ３３の基本的な動作を示している。

ここで、スリーブ真空の開始時は、全ての貫通部１４，１５が開いているものとする。スリーブ真空の開始後、前進したプランジャ１２のチップ２０により貫通部１４，１５が順次閉鎖される。プランジャ１２の前進により、チップ２０が貫通部を通過する。チップ２０の第２大径部２０２により貫通部が閉鎖された以降において、当該貫通部は、前方空間７５にも吸引用凹部１２０の内側にも連通しない状態となるから、前方空間７５と吸引用凹部１２０の内側とから吸引するスリーブ真空には使用できない。こうした貫通部は、前方空間７５および吸引用凹部１２０の内側に連通していない状態とは言え、真空タンク３６の圧力上昇を抑制して吸引効率を維持し、当該貫通部に溶湯カスが入ることを避けるため、使用不能後には、対応する選択バルブ３３を閉めることが好ましい。
したがって、以下に述べるように、プランジャ１２の前進に伴い、貫通部１４，１５のそれぞれについて、プランジャチップ２０の第２大径部２０２により閉鎖される位置にプランジャ１２が到達した時点で、当該貫通部に対応する選択バルブ３３を順次、閉めている。
つまり、プランジャ１２の前進に伴い、貫通部１４，１５に対応する選択バルブ３３が順次閉められる。

図３に示すステップＳ１０１では、真空タンク３６の内部が十分な真空度にまで達したことを確認して、準備完了の信号を出す。
ステップＳ１０２では、注湯後、プランジャ１２が前進して、注湯口１３を閉鎖する位置を超えた後に、真空吸引系統２によりスリーブ１１を真空に引く動作を開始する。プランジャ１２の進退方向Ｄ１における所定の位置を、真空吸引が開始される真空開始位置として定めることができる。設定された真空開始位置へのプランジャ１２の到達の検知は、プランジャ１２を駆動する油圧シリンダのストロークを、非接触センサ等で検知することにより行う。以下のステップにおける各設定位置へのプランジャ１２の到達についても、同様にして検知する。

ステップＳ１０３では、真空／エアブロウ切換弁３５を、真空吸引に切り換える。
ステップＳ１０４では、プランジャ１２が、貫通部１４（吸引口）を閉にする設定位置（図２／後方貫通部閉塞位置）に到達する。
ステップＳ１０５では、貫通部１４に対応した選択バルブ３３を閉にする。

ステップＳ１０６では、プランジャ１２が、貫通部１５を閉にする設定位置（図２／前方貫通部閉塞位置）に到達する。ここで、プランジャ１２が、貫通部１５を閉にする設定位置に到達する直前において、貫通部１５に対応する吸引経路５１の真空度を、圧力検出部３２を用いて測定する。
ステップＳ１０７では、貫通部１５に対応した選択バルブ３３を閉にする。
ステップＳ１０８では、真空／エアブロウ切換弁３５を、切（中立位置）にする。
ステップＳ１０９では、各貫通部１４，１５の選択バルブ３３を、全て開にする。
ステップＳ１１０では、真空／エアブロウ切換弁３５を、エアブロウに切り換える。
ステップＳ１１１では、真空吸引系統２と配管の一部が共通である加圧空気供給系統９により、加圧タンク３８を使用し、貫通部を通じてスリーブ１１内にエアを噴出させる処理であるエアブロウを行う。この際、各貫通部１４，１５の選択バルブ３３が、全て開の状態でも良いし、選択バルブ３３を、順に１個ずつ開にしても良い。エアブロウを終えたならば、真空／エアブロウ切換弁３５を、切（中立位置）にする（Ｓ１１４）。
ステップＳ１１２では、エアブロウを実施している間に、圧力検出部３２により貫通部１４，１５の各吸引経路５１の圧力を測定し、その圧力に基づいて配管内や真空フィルタ３１の目詰まりの有無について判定を行う。目詰まりが発生した場合は、ランプやブザーなどにより、警報を出す（ステップＳ１１３）。

選択バルブ３３は、対応する貫通部がチップ２０の第２大径部２０２により閉鎖された状態にある間に閉められることが好ましい。第２大径部２０２が当該貫通部を通過することで、当該貫通部がプランジャロッド１９の周りの図４の空間８８と連通したときに、選択バルブ３３が開いていると、外気が空間８８から当該貫通部を介して吸引経路５１を経由して真空タンク３６に流入する可能性がある。これは意図しないため、例えば、図６（ｃ）に示すステップでは、チップ２０により閉鎖されている状態の貫通部１４に対応する選択バルブ３３を閉めることが好ましい。

上述した選択バルブ３３の動作は一例に過ぎない。選択バルブ３３は、各貫通部の閉鎖に基づく使用不能だけでなく、上述したように、溶湯カスに起因する吸引経路５１等の使用不能に基づいて、適切に閉めることが好ましい。あるいは、金型や製品に応じた製造条件に基づいて、貫通部１４，１５にそれぞれ対応する選択バルブ３３を開閉することが可能である。

（プランジャチップの吸引用凹部の吸引による外気流入抑制）
真空吸引系統２（図２）により吸引されたスリーブ１１内は、大気圧に対して負圧となる。そのため、スリーブ１１の外側の大気である外気とスリーブ１１内の気体との圧力差に基づいて、スリーブ１１の後端のプランジャロッド１９の周りの空間８８の外気が、プランジャチップ２０とスリーブ１１との間の隙間を通じて、スリーブ１１内の溶湯１８が貯留された空間７５に流入したならば、溶湯１８が泡立ち飛散したり、湯面が激しく揺れ動いたりする。このように溶湯１８が暴れたならば、それに伴い、スリーブ１１内の溶湯１８に由来する溶湯カスの量が増大する。また、溶湯１８が暴れると、溶湯１８に気体が巻き込まれ易い。

本実施形態では、吸引されたスリーブ１１内の溶湯１８が貯留される空間７５への外気の流入を防いで溶湯１８の暴れを抑制することにより、溶湯カスに起因する貫通部１４，１５および吸引経路５１の詰まりや吸引効率の低下を避けてスリーブ１１内を安定して吸引する。
溶湯１８の暴れを抑えることで溶湯１８への気体の巻き込みが抑えられるため、巻き込み巣の発生が防止される。

本実施形態では、スリーブ１１内の前方の空間７５に外気が流入するのを抑えるため、貫通部１４，１５を用いて、前方空間７５と、プランジャチップ２０の吸引用凹部１２０の内側との双方を真空吸引する。

図４に示すように、プランジャチップ２０は、プランジャロッド１９の径と比べて径が大きく、プランジャ１２の前進時にスリーブ１１内に貯留されている溶湯１８を前方に向けて押し出す。
プランジャロッド１９は、チップジョイント２０Ｄによりプランジャチップ２０と締結されている。

プランジャチップ２０（図４）は、進退方向Ｄ１の前側に位置する第１大径部２０１と、進退方向Ｄ１の後側に位置し、第１大径部２０１との間に吸引用凹部１２０を区画する第２大径部２０２とを備えている。吸引用凹部１２０の位置におけるプランジャチップ２０の径は、第１大径部２０１および第２大径部２０２の径と比べて小さい。そのため、プランジャチップ２０の軸方向（Ｄ１）において第１大径部２０１と第２大径部２０２との間の区間のことを、小径部２０３と称する。小径部２０３の外周部２０３Ａには、締結作業用の工具と係合する二面幅２０３Ｂ（図４（ｂ））が形成されている。

吸引用凹部１２０は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、スリーブ１１の内周部１１Ａに対して径方向Ｄ２の内側に退避しており、周方向Ｄ３に連続している。
この吸引用凹部１２０は、プランジャチップ２０の全周に亘り連続しているため、スリーブ１１の内周部１１Ａと、吸引用凹部１２０に対応する小径部２０３の外周部２０３Ａとの間には、環状の横断面を呈する空隙が形成される。

本実施形態では、スリーブ１１に対してプランジャ１２が前進する際に、前端２０Ａよりも前方の（キャビティ２３側の）空間７５と、それよりも後方の吸引用凹部１２０の内側との双方から真空吸引系統２により吸引することにより、空間７５および吸引用凹部１２０の内側のいずれも大気圧に対して減圧させる。

前方の空間７５と、吸引用凹部１２０の内側との吸引によれば、スリーブ１１内において前方の空間７５よりも後方に、前方空間７５と圧力が同等である空間（吸引用凹部１２０の内側）を与えて、スリーブ１１の外側の外気がスリーブ１１内の前方空間７５に流入するのを抑えることができる。これは、吸引用凹部１２０の内側における圧力Ｐ１と空間７５の圧力Ｐ２との差が無いか、圧力差が有るとしても、その圧力差（Ｐ１－Ｐ２）が大気圧Ｐ０と前方空間７５の圧力Ｐ２との差（Ｐ０－Ｐ２）と比べて十分に小さいことにより、外気が吸引用凹部１２０の内側を経て前方空間７５へと流入することが抑制されるからである。

プランジャ１２が前進する際に、前方空間７５および吸引用凹部１２０の内側の双方を継続的に吸引すると、それらを吸引する間に亘り、溶湯１８を貯留する前方空間７５への外気の流入を抑制することができる。前方空間７５を吸引する間は、吸引用凹部１２０の内側を間断なく吸引することで、前方空間７５を吸引する間は常時、前方空間７５への外気の流入を抑制することが好ましい。

本実施形態では、上述した真空吸引系統２（図２）の構成に基づいて、前方空間７５および吸引用凹部１２０の内側の吸引を１つの真空吸引系統２により担うことができる。前方空間７５から吸引された気体も、吸引用凹部１２０の内側から吸引された気体も、同一の真空タンク３６を介して同一の真空ポンプ３７により吸引される。
そのため、前方空間７５および吸引用凹部１２０に個別に真空吸引系統を備える場合と比べて、真空ポンプ３７や真空タンク３６等の装置コストを低減することができる。また、真空吸引系統の数が少ないことで、気体の漏れ（リーク）の点検箇所が少ないため、点検作業効率が良い。

但し、前方空間７５と、吸引用凹部１２０の内側とが、別々の系統を通じて吸引されることも許容される。

前方空間７５への外気の流入を抑制するために、吸引用凹部１２０の内側を吸引することと併せて、プランジャチップ２０の外周部２０Ｃとスリーブ１１の内周部１１Ａとの間の隙間を適宜なシール部材やチップ潤滑剤等を用いて封止することが有効である。

（貫通部の構成および効用）
さて、本実施形態の射出装置１は、進退方向Ｄ１におけるスリーブ１１の第１箇所Ｃ１と第２箇所Ｃ２とにおいて、スリーブ１１をそれぞれ貫通した貫通部１４，１５を通じてスリーブ１１の内側を吸引可能であって、第１箇所Ｃ１における貫通部１５の開口面積が、第２箇所Ｃ２における貫通部１４の開口面積と比べて大きいことを主要な特徴とする。

図４に示すスリーブ１１のように進退方向Ｄ１の長さが短いと、進退方向Ｄ１に間隔をおいてスリーブ１１の多くの箇所に貫通部を配置することにより前方空間７５の吸引効率に関わる開口面積を十分に確保することが難しい場合がある。この場合でも、任意の一つの箇所に開口面積の大きい貫通部を設けることにより、スリーブ１１内の真空吸引のため、ひいては、スリーブ１１内と連通するキャビティ２３の真空吸引のために開口面積を十分に確保することができる。

以下、第１箇所Ｃ１の貫通部１５のことを前方貫通部１５と称し、第２箇所Ｃ２の貫通部１４のことを後方貫通部１４と称する。
前方貫通部１５は、チップ２０の前端２０Ａよりも前方の空間７５の吸引に用いられる。後方貫通部１４は、吸引用凹部１２０の内側の吸引に用いられる。

図５は、前方貫通部１５および後方貫通部１４の形態の一例を示す平面図である。図５に実線または二点鎖線で示すように、前方貫通部１５は、後方貫通部１４に対して開口面積が拡大されている限り、適宜な形態であってよい。

図５に実線で示す前方貫通部１５は、円形の開口を呈する孔である。図５に示す後方貫通部１４も同様である。この前方貫通部１５には、後方貫通部１４の開口径と比べて大きい開口径が与えられているため、前方貫通部１５の開口面積Ａ１が、後方貫通部１４の開口面積Ａ２と比べて大きい。

図５に二点鎖線で示す前方貫通部１５は、図５に示す後方貫通部１４に対して、スリーブ１１の周方向Ｄ３に長い長円の形状に構成されている。この前方貫通部１５の開口面積Ａ１も、後方貫通部１４の開口面積Ａ２と比べて大きい。
その他、前方貫通部１５は、後方貫通部１４に対してスリーブ１１の軸方向（進退方向Ｄ１）に長い長円であってもよい。

前方貫通部１５および後方貫通部１４は、円や長円の形態には限らず、吸引用配管との接続を考慮した上で、楕円や矩形等、適宜な形態であってよい。

前方貫通部１５および後方貫通部１４のそれぞれが必ずしも１つの孔のみから構成されている必要はない。前方貫通部１５および後方貫通部１４のそれぞれに所定の開口面積を与えることができる限り、前方貫通部１５および後方貫通部１４をそれぞれ、１以上の任意の数の孔から構成することができる。
例えば、１つの円形の孔からなる後方貫通部１４に対して、後方貫通部１４の孔と径が同じ２以上の円形の孔から前方貫通部１５を構成することが可能である。この場合は、２以上の孔の集合が、前方貫通部１５に相当し、前方貫通部１５に、後方貫通部１４の開口面積の２倍以上の開口面積を得ることができる。
前方貫通部１５を構成する１以上の孔の合計の開口面積が、後方貫通部１４を構成する１以上の孔の合計の開口面積よりも大きいならば、前方貫通部１５および後方貫通部１４のそれぞれに、適宜な数の孔を与えることができる。

前方貫通部１５を構成する複数の孔は、規則的であるか不規則であるかを問わず、適宜に配置することができる。例えば、前方貫通部１５を構成する複数の孔が、スリーブ１１の周方向Ｄ３に並んでいてもよい。この場合は、各孔が溶湯１８の湯面よりも上方に位置するように、スリーブ１１の上端である１２時位置の両側の所定の角度範囲に亘って複数の孔が並ぶようにするとよい。

真空吸引系統２（図２）により、前方貫通部１５を通じて前方空間７５を吸引し、後方貫通部１４を通じて吸引用凹部１２０の内側を吸引する際に、より開口面積の大きい前方貫通部１５を通じて吸引される前方空間７５を吸引用凹部１２０の内側と比べてより低い圧力まで効率よく減圧させることができる。
そうすると、後方貫通部１４を通じた吸引用凹部１２０の内側の吸引により前方空間７５への外気の流入を抑えて溶湯１８の暴れを防ぎ、それによって溶湯カスに起因する貫通部１４，１５や吸引経路５１の閉塞や吸引効率の低下を避けながら、前方空間７５の圧力を所望の真空度にまで減圧させて巻き込み巣の発生を抑えることができる。

本実施形態によれば、従来、溶湯カスに起因して吸引用の孔や経路がたちまち閉塞しがちなスリーブ真空吸引にあって、吸引用の経路の閉塞や吸引効率の低下を避けてスリーブ１１内の安定した吸引を実現することができる。そのため、経路の閉塞等を避けるためにスリーブ内における真空度や溶湯充填率を抑えて真空吸引を行う必要がないので、高真空度・高充填率のスリーブ真空吸引を実現することができる。

（スリーブ真空吸引工程）
図６を参照し、２つの貫通部１４，１５を用いて、前方空間７５と吸引用凹部１２０の内側とを吸引しつつ行われるスリーブ真空吸引の過程の一例を説明する。
本実施形態では、スリーブ１１に対してプランジャ１２が前進する際に、第１箇所Ｃ１の前方貫通部１５と第２箇所Ｃ２の後方貫通部１４とを用いて、前端２０Ａよりも前方の（キャビティ２３側の）空間７５と、それよりも後方の吸引用凹部１２０の内側とから継続的に吸引する。

吸引時間を十分に確保して、前方空間７５および吸引用凹部１２０の内側を十分な真空度に高めるため、図６（ａ）に示すように、第２大径部２０２の前端が注湯口１３を通過、閉塞し、かつ吸引用凹部１２０の内側と第２箇所Ｃ２の後方貫通部１４とが連通したとき、スリーブ真空吸引を開始することが好ましい。
但し、本実施形態において、プランジャ１２の前進を一旦停止した状態で前方空間７５および吸引用凹部１２０の内側の双方を真空吸引するようにしてもよい。

スリーブ１１の外側の外気が吸引用凹部１２０の内側を介して前方空間７５に流入するのを抑えるため、前方空間７５の真空吸引の開始に先行して、吸引用凹部１２０の内側の真空吸引を開始することが好ましい。

図６（ａ）に示す状態のとき、前方空間７５および吸引用凹部１２０の内側のいずれも、チップ２０により、注湯口１３と連通しない状態にスリーブ１１内に区画されている。また、前方空間７５には前方貫通部１５が連通し、吸引用凹部１２０の内側には後方貫通部１４が連通している。
そのため、図６（ａ）に実線の矢印で示すように、前方空間７５からは前方貫通部１５を通じて真空吸引系統２（図２）により吸引可能であり、図６（ａ）に破線の矢印で示すように、吸引用凹部１２０の内側からは後方貫通部１４を通じて真空吸引系統２により吸引可能である。

その後、前進したプランジャ１２のチップ２０の第１大径部２０１により、図６（ｂ）に示すように前方貫通部１５が閉鎖されるまでの間に亘り、前方空間７５と吸引用凹部１２０の内側との双方からの真空吸引を継続することができる。

図６（ｂ）に示すように前方貫通部１５が第１大径部２０１により閉鎖された後も、第１大径部２０１とスリーブ１１との間の隙間８９（図６（ｃ））を介して前方空間７５を前方貫通部１５から吸引しつつ、吸引用凹部１２０の内側も隙間９０を介して後方貫通部１４から吸引することができる。前方空間７５からの吸引を終えた後も、吸引用凹部１２０の内側から吸引することで、引き続き、前方空間７５への外気流入を抑えることができる。

本実施形態では、前方空間７５と吸引用凹部１２０の内側とにそれぞれ対応する吸引用の貫通部が、進退方向Ｄ１におけるスリーブ１１の第１箇所Ｃ１および第２箇所Ｃ２の２箇所に設けられている。そのため、少なくとも、前方貫通部１５が閉鎖される直前まで、図６（ｂ）に破線の矢印で示すように、吸引用凹部１２０の内側と直接的に連通する後方貫通部１４を通じて吸引用凹部１２０の内側から継続して吸引できれば良い。

図６（ｂ）に示すように、第１大径部２０１により前方貫通部１５が閉鎖されたならば、少なくとも、前方空間７５に直接的に連通した前方貫通部１５を通じて行われる真空吸引は終了する。図６（ｂ）または（ｃ）に示す状態のとき、吸引用凹部１２０の内側が、前方貫通部１５に必ずしも連通している必要はない。

以上より、本実施形態によれば、前方空間７５に連通した前方貫通部１５を通じて、前方空間７５の直接的な真空吸引を終える直前まで、吸引用凹部１２０の内側と連通した後方貫通部１４を通じて吸引用凹部１２０の内側の直接的な真空吸引を継続することができる。

但し、溶湯１８の暴れによる巻き込み巣の発生や、溶湯カスによる貫通部等の閉塞の状態に影響が出ない程度の短い時間であれば、真空吸引の中断が許容される。
つまり、外気流入を抑えてスリーブ真空吸引が安定して成立する限りにおいて、スリーブ真空吸引の開始から終了までの間の一部において、前方空間７５および吸引用凹部１２０の内側のいずれか一方あるいは両方の吸引が中断されたり、前方空間７５と吸引用凹部１２０の内側とのスリーブ真空吸引の開始や終了のタイミングが異なっていたりすることが許容される。

図示を省略するが、吸引用凹部１２０の進退方向Ｄ１の寸法（Ｌｐ０）が貫通部１４，１５の間の間隔の進退方向Ｄ１における寸法（Ｌｓ３）と比べて小さい場合は、第１大径部２０１により前方貫通部１５が閉鎖され、かつ第２大径部２０２により後方貫通部１４が閉鎖されたときに、吸引用凹部１２０の内側に連通する貫通部が存在しないことで、吸引用凹部１２０の内側の真空吸引が中断される場合があり得る。このとき溶湯１８が暴れたとしても、貫通部１４，１５の他に、開口した貫通部が存在しないので、少なくとも、溶湯１８の飛散により貫通部が閉塞する懸念はない。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

Ａ 回路
Ａ１，Ａ２ 開口面積
Ｃ１ 第１箇所
Ｃ２ 第２箇所
Ｄ１ 進退方向
Ｄ２ 径方向
Ｄ３ 周方向
Ｐ０ 大気圧
Ｐ１，Ｐ２ 圧力
１ 射出装置
２ 真空吸引系統
３ 制御装置
４ 可動盤
５ 固定盤
７ タイバー
８ マシンベース
９ 加圧空気供給系統
１０ 孔
１１ スリーブ
１１Ａ 内周部
１２ プランジャ
１３ 注湯口
１４ 後方貫通部（第２箇所の貫通部）
１５ 前方貫通部（第１箇所の貫通部）
１８ 溶湯
１９ プランジャロッド
２０ プランジャチップ
２０Ａ 前端
２０Ｃ 外周部
２０Ｄ チップジョイント
２１ 固定金型
２２ 可動金型
２３ キャビティ
２４ ランナー
２５ ゲート
２７ チルベント
２８ 連結口
３１ 真空フィルタ
３２ 圧力検出部
３３ 選択バルブ
３４ 合流・分配部
３５ 真空／エアブロウ切換弁
３６ 真空タンク
３７ 真空ポンプ
３８ 加圧タンク
３９ 圧縮空気源
４１ 押出板
４２ 押出ピン
５１ 吸引経路
５５，５６ 配管
７５ 前方空間
８８ 空間
８９，９０ 隙間
１００ ダイカストマシン
１２０ 吸引用凹部
２０１ 第１大径部
２０２ 第２大径部
２０３ 小径部
２０３Ａ 外周部
２０３Ｂ 二面幅

Claims (2)

1. 溶湯が内側に供給されるスリーブと、前記スリーブの内側で進退可能なプランジャと、を備え、前記プランジャによりダイカストマシンのキャビティに向けて前記溶湯を射出する射出装置であって、
   前記プランジャのチップには、前記スリーブの内周部に対して径方向の内側に退避し、周方向に連続する吸引用凹部が区画され、
   前記チップの前端よりも前方の空間と、前記吸引用凹部の内側とを吸引可能に構成され、
   前記プランジャの進退方向における前記スリーブの所定の第１箇所と、前記第１箇所から後方に離れた第２箇所とにおいて、前記スリーブを内側と外側とに亘りそれぞれ貫通した貫通部を通じて前記スリーブの内側を吸引可能であり、
   前記第１箇所における前記貫通部の開口面積が、前記第２箇所における前記貫通部の開口面積と比べて大きく、
   前記スリーブに前記溶湯が供給された後に、前記前方の空間と連通する前記第１箇所の前記貫通部を通じて前記前方の空間を吸引により減圧させながら、前記吸引用凹部の内側と連通する前記第２箇所の前記貫通部を通じて前記吸引用凹部の内側を吸引により減圧させつつも、前記前方の空間および前記吸引用凹部の内側のいずれか一方または両方の吸引の一時的中断と、前記前方の空間および前記吸引用凹部の内側のそれぞれの吸引の開始のタイミングの相違と、前記前方の空間および前記吸引用凹部の内側のそれぞれの吸引の終了のタイミングの相違とが許容される、
   ことを特徴とするダイカストマシンの射出装置。
2. 溶湯が内側に供給されるスリーブの内側で進退可能なプランジャによりダイカストマシンのキャビティに向けて前記溶湯を射出する射出装置を用いた鋳造方法であって、
   前記プランジャのチップには、前記スリーブの内周部に対して径方向の内側に退避し、周方向に連続する吸引用凹部が区画され、
   前記プランジャの進退方向における前記スリーブの所定の第１箇所と、前記第１箇所よりも後方の第２箇所とにおいて、前記スリーブを内側と外側とに亘りそれぞれ貫通した貫通部を通じて前記スリーブの内側を吸引可能であり、
   前記第１箇所における前記貫通部の開口面積が、前記第２箇所における前記貫通部の開口面積と比べて大きく、
   前記スリーブに前記溶湯が供給された後に、前記チップの前端よりも前方の空間と連通する前記第１箇所の前記貫通部を通じて前記前方の空間を吸引により減圧させながら、前記吸引用凹部の内側と連通する前記第２箇所の前記貫通部を通じて前記吸引用凹部の内側を吸引により減圧させつつも、前記前方の空間および前記吸引用凹部の内側のいずれか一方または両方の吸引の一時的中断と、前記前方の空間および前記吸引用凹部の内側のそれぞれの吸引の開始のタイミングの相違と、前記前方の空間および前記吸引用凹部の内側のそれぞれの吸引の終了のタイミングの相違とが許容される、
   ことを特徴とする鋳造方法。

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