JP7409148B2 - Vacuum equipment and vacuum suction method - Google Patents
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Description
本発明は、ダイカストマシン又は射出成形機の真空吸引に用いる真空装置及び真空吸引方法に関する。 The present invention relates to a vacuum device and a vacuum suction method used for vacuum suction in a die-casting machine or an injection molding machine.
従来、金型のキャビティ内に溶湯を圧入する際にガス(空気)が製品に巻き込まれることを防止するため、真空装置の真空吸引によって鋳込む真空ダイカストマシンがある(例えば特許文献1に開示)。
図5は従来の真空装置の説明図である。真空装置1は、金型2の排気通路と真空ポンプ14を接続する配管16上に金型2側から順に真空吸引バルブ11、フィルター3、真空タンク12を取り付けている。まず真空吸引バルブ11を閉塞し、真空ポンプ14で真空タンク12を最高真空度の状態にする。そして射出工程でキャビティ内に溶湯を圧入する際に真空吸引バルブ11を開放して真空吸引と同時に高圧で圧入している。
Conventionally, there is a vacuum die casting machine that uses vacuum suction from a vacuum device to prevent gas (air) from getting caught up in the product when molten metal is pressurized into the mold cavity (for example, disclosed in Patent Document 1). .
FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional vacuum device. In the
しかしながら、真空吸引の際に金型2から吸引したガスは、真空タンク12内で拡散されてしまい、真空ポンプ14は本来の排気能力のみで真空タンク12内のガスを大気へ排出している。真空タンク12は真空吸引する動作を開始するまでには、最高真空度に到達した状態で維持されていることが望ましい。そのため短時間で真空タンク12を最高真空度に到達させることが必要となるが、従来、短時間で到達させるためにはポンプの能力・スペック(仕様)を上げることにより対応していた。このため装置全体がコストアップとなってしまい低廉化が望まれていた。
However, the gas sucked from the
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑み、真空タンクを短時間で最高真空度に到達させることができ、サイクルタイムの短縮や真空ポンプの小型化によるコスト低減に寄与することが可能な真空装置及び真空吸引方法を提供することにある。 In view of the above-mentioned problems of the conventional technology, the problem to be solved by the present invention is to be able to bring the vacuum tank to the maximum degree of vacuum in a short period of time, and contribute to cost reduction by shortening the cycle time and downsizing the vacuum pump. An object of the present invention is to provide a vacuum device and a vacuum suction method that can perform the following steps.
本発明は、上記課題を解決するための第1の手段として、真空タンクを有しキャビティ内のガスを吸引し排出する真空ポンプと、
前記キャビティの排気通路と前記真空ポンプを接続する配管を備え、
前記配管は、前記排気通路側に吸引したガスを整流するためのストレート管と、前記真空ポンプ側に整流したガスを収集するホッパーを備え、管内が真空状態で前記ガスを吸引したときに、前記ガスが前記真空タンクへ流れて拡散する前に吸引した前記ガスから先に排出することを特徴とする真空装置を提供することにある。
上記第1の手段によれば、吸引した前記ガスから先に排出するため、真空タンク内で前記ガス全てを吸引して拡散された場合に比較して、真空タンク内の真空度悪化が少なく、短時間で最高真空度に到達させることができる。
As a first means for solving the above problems, the present invention provides a vacuum pump that has a vacuum tank and sucks and discharges gas in a cavity;
comprising piping connecting the exhaust passage of the cavity and the vacuum pump,
The piping includes a straight pipe for rectifying the gas sucked into the exhaust passage side, and a hopper for collecting the rectified gas toward the vacuum pump side. It is an object of the present invention to provide a vacuum device characterized in that the sucked gas is first discharged before the gas flows into the vacuum tank and is diffused .
According to the first means, since the sucked gas is discharged first, the degree of vacuum in the vacuum tank is less deteriorated than when all the gas is sucked and diffused in the vacuum tank. The highest degree of vacuum can be reached in a short time.
本発明は、上記課題を解決するための第2の手段として、第1の手段において、前記配管の前記ストレート管及び前記ホッパーは、前記真空タンクの内部に設けたことを特徴とする真空装置を提供することにある。
上記第2の手段によれば、第1の手段による効果に加えて、装置全体を小型化できる。
As a second means for solving the above problem, the present invention provides a vacuum device characterized in that, in the first means, the straight pipe of the piping and the hopper are provided inside the vacuum tank. It is about providing.
According to the second means, in addition to the effects of the first means, the entire device can be made smaller.
本発明は、上記課題を解決するための第3の手段として、第1又は2の手段において、前記ホッパーと前記真空ポンプの間にバッファタンクと、前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたときに閉塞するバッファ逆止弁を設けたことを特徴とする真空装置を提供することにある。
上記第3の手段によれば、真空吸引時に前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたとき真空タンクへ吸引ガスが流入して真空度が低下することを防止して、真空吸引のサイクルタイムを短縮できる。
As a third means for solving the above problems, the present invention provides a buffer tank between the hopper and the vacuum pump, and a gas pressure in the buffer tank that is controlled by the vacuum pump. It is an object of the present invention to provide a vacuum device characterized in that it is provided with a buffer check valve that closes when the exhaust capacity is exceeded.
According to the third means, when the gas pressure in the buffer tank exceeds the evacuation capacity of the vacuum pump during vacuum suction, suction gas is prevented from flowing into the vacuum tank and the degree of vacuum is prevented from decreasing, Vacuum suction cycle time can be shortened.
本発明は、上記課題を解決するための第4の手段として、真空タンクを備えた真空ポンプでキャビティ内のガスを吸引して排出し前記キャビティ内を真空状態に減圧する真空吸引方法において、
前記キャビティの排気通路と前記真空ポンプを接続し、前記排気通路側に吸引したガスを整流するためのストレート管と、前記真空ポンプ側に整流したガスを収集するホッパーを備える配管内で、管内が真空状態で前記ガスを吸引したときに、前記ガスが前記真空タンクへ流れて拡散する前に吸引した前記ガスから先に排出することを特徴とする真空吸引方法を提供することにある。
上記第4の手段によれば、吸引した前記ガスから先に排出するため、真空タンク内で前記ガス全てを吸引して拡散された場合に比較して、真空タンク内の真空度悪化が少なく、短時間で最高真空度に到達させることができる。
As a fourth means for solving the above problems, the present invention provides a vacuum suction method in which gas in a cavity is sucked and discharged using a vacuum pump equipped with a vacuum tank to reduce the pressure in the cavity to a vacuum state.
In a pipe that connects the exhaust passage of the cavity and the vacuum pump and includes a straight pipe for rectifying the gas sucked into the exhaust passage side and a hopper for collecting the rectified gas on the vacuum pump side , To provide a vacuum suction method characterized in that when the gas is sucked in a vacuum state, the sucked gas is first discharged before the gas flows into the vacuum tank and diffuses .
According to the fourth means, since the sucked gas is discharged first, the degree of vacuum in the vacuum tank is less deteriorated than when all the gas is sucked and diffused in the vacuum tank. The highest degree of vacuum can be reached in a short time.
本発明は、上記課題を解決するための第5の手段として、第4の手段において、前記配管の前記真空ポンプの前段にバッファタンクとバッファ逆止弁を設けて、真空吸引時に前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたときに前記バッファ逆止弁で閉塞することを特徴とする真空吸引方法を提供することにある。
上記第5の手段によれば、真空吸引時に前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたとき真空タンクへ吸引ガスが流入して真空度が低下することを防止して、真空吸引のサイクルタイムを短縮できる。
As a fifth means for solving the above problem, the present invention provides a fourth means in which a buffer tank and a buffer check valve are provided at a stage upstream of the vacuum pump in the piping, so that the inside of the buffer tank during vacuum suction is provided. An object of the present invention is to provide a vacuum suction method characterized in that the buffer check valve is closed when the gas pressure exceeds the evacuation capacity of the vacuum pump.
According to the fifth means, when the gas pressure in the buffer tank exceeds the evacuation capacity of the vacuum pump during vacuum suction, suction gas is prevented from flowing into the vacuum tank and the degree of vacuum is prevented from decreasing, Vacuum suction cycle time can be shortened.
本発明によれば、吸引したガスから先に排出するため、真空タンク内でガス全てを吸引して拡散された場合に比較して、真空タンク内の真空度悪化が少なく、短時間で最高真空度に到達させることができる。
また、真空タンクを真空吸引して最高真空度へ到達するまでに要する時間を短時間で行うことができ、ダイカストマシン等の1サイクルに要する時間(サイクルタイム)の短縮化や、同じサイクル内であれば、より高い真空度の維持が図れる。このため、従来に比して、真空ポンプの小型化が可能となり、コスト低減に寄与できる。
According to the present invention, since the sucked gas is discharged first, the deterioration of the vacuum degree in the vacuum tank is less than when all the gas is sucked and diffused in the vacuum tank, and the vacuum level is reached in a short time. degree can be reached.
In addition, the time required to vacuum the vacuum tank and reach the maximum vacuum level can be shortened, reducing the time required for one cycle (cycle time) of die-casting machines, etc. If so, a higher degree of vacuum can be maintained. Therefore, the vacuum pump can be made smaller than before, which can contribute to cost reduction.
本発明の真空装置及び真空吸引方法の実施形態について、図面を参照しながら、以下詳細に説明する。 Embodiments of the vacuum device and vacuum suction method of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
[真空装置10]
図1は、本発明の真空装置の説明図である。図1(1)に示すように本発明の真空装置10は、真空タンク12を有しキャビティ内のガスを吸引し排出する真空ポンプ14と、キャビティの排気通路と真空ポンプ14を接続する配管16を備えている。
配管16は、一部途中の断面積が大きい形状にした吸引部18を備え(図1に示す吸引部18は円筒状)、吸引部18内に排気通路側に吸引したガスを整流(本実施形態で整流とは、吸引したガスの流れが直線状に勢い良く流れるようにする状態をいう)するためのストレート管20の一端と、真空ポンプ14側に整流したガスを収集するホッパー22を備えている。
吸引部18は一方の排気通路側の端面にストレート管20が貫通し、他方の真空ポンプ14側にホッパー22を取り付けている。
ストレート管20は、所定長さの直管であり、先端を吸引部18内で延出させている。ストレート管20の長さ(図1中のa)はキャビティから吸引したガスが拡散しないように直線状に整流できるように設定している。
[Vacuum device 10]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a vacuum apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1 (1), the
The
A
The
ホッパー22は、ストレート管20の延長方向に配置している。図1に示すホッパー22はロート状の形状であり、ストレート管20と同軸上に配置しているが、これに限らず偏芯している位置関係であっても良い(図1(5)参照)。ホッパー22は断面積の大きい側をストレート管20の先端付近に配置し、断面積の小さい側が真空ポンプ14側の配管16に接続している。このようなホッパー22は、ストレート管20を通過して整流となったガスを拡散させることなく吸引部18内で収束させて真空ポンプ14側の配管16内へと導くことができる。
なおホッパー22は、ストレート管20で整流されたガスを真空ポンプ14へ導く機能を有していれば良く、ロート状の形状に限らない。その他の形態として、ホッパー22を階段状のロート形状に形成しても良い。図4は変形例の吸引部の説明図である。図4に示すように、ホッパーを吸引部18Aと同様に断面積を大きくした一体構造とし、真空ポンプ14側を段差の形状(1)又は寸胴の形状(断面積の大きい状態で真空ポンプ14と接続する構造)(2)に形成しても良い。
The
Note that the
真空タンク12は、吸引部18に分岐接続している。真空タンク12の分岐接続箇所は、吸引部18内のストレート管20の先端よりも排気通路側の側面箇所に設定している。図1のbに示すように吸引部18の側面視でストレート管20の先端と、真空タンク12の分岐箇所の開口が重ならないように設定している。このような構成により吸引部18内でキャビティから吸引したガスが真空タンク12側へ流れて拡散しないようにしている。
吸引部18の側面視でストレート管20の先端と、真空タンク12の分岐箇所の開口が重ならない図1のbの位置における断面図A-Aを図1(2)に示す。図示のように吸引部18の断面積Xとストレート管20の断面積Yは、真空ポンプ14による真空タンク12の真空吸引の際に吸引部18の断面積Xが狭すぎて絞りとなり、真空吸引に要する時間がかかり過ぎないように、また真空吸引時に真空ポンプ14がその能力を超えた場合、排出できない吸引ガスを速やかに真空タンク12へ流入させるために十分な面積差となるように設定している。
The
FIG. 1(2) shows a cross-sectional view AA at the position b in FIG. 1, where the tip of the
ここで吸引部18の断面積をX(図1(2)参照)、ストレート管20の断面積をY(図1(2)参照)、真空ポンプ14の吸引口の断面積をZ(図1(1)参照)、真空タンク12と吸引部18の接続部分の断面積をW(図1(1)参照)とした場合、以下の関係を満たす必要がある。
ストレート管20の断面積は、真空装置10が真空吸引する際に十分な排気能力を発揮できる程度の断面積が必要である。
吸引部18の断面積Xとストレート管20の断面積Yの関係は、(X-Y)≧Y、すなわちX≧2Yを満たす必要がある。このように吸引部18はストレート管20の2倍以上の面積が必要である。
真空ポンプ14の吸引口の断面積Zと、ストレート管20の断面積Yの関係(真空ポンプ14への流路に対して)は、Z≧Yを満たす必要がある。
吸引部18の断面積X、ストレート管20の断面積Y、真空タンク12と吸引部18の接続部分の断面積Wの関係(真空タンク12への流路に対して)は、(X-Y)≦Wを満たす必要がある。なお、(X-Y)が大きいほど、真空吸引時に真空ポンプ14の排気能力を超えた吸引ガスを真空タンク12側へ短時間に流入させることができる。
この他、ストレート管20の断面形状は円形に限らず、楕円形、多角形の中空形状であっても良い(図1(3)、(4)はストレート管20の断面形状が四角形の場合を示す)。
なお吸引部18の断面形状は円筒形に限らず、この他にも楕円形、多角形の中空形状であっても良い。吸引部18の形状に倣ってホッパー22の形状も同様となり、ストレート管20の先端付近に断面積が大きい箇所側を配置し、断面積が小さい箇所側が真空ポンプ14側の配管に接続している構成であっても良い(図1(4)、(5)は吸引部18の断面形状が四角形の場合を示す)。
Here, the cross-sectional area of the
The cross-sectional area of the
The relationship between the cross-sectional area X of the
The relationship between the cross-sectional area Z of the suction port of the
The relationship among the cross-sectional area X of the
In addition, the cross-sectional shape of the
Note that the cross-sectional shape of the
[真空吸引方法]
配管16の真空吸引バルブ11を閉塞し、真空ポンプ14で真空タンク12を最高真空度の状態にする。射出工程でキャビティ内に溶湯を圧入する際に真空吸引バルブ11を開放して真空吸引と同時に高圧で圧入している。キャビティの排気通路から吸引したガスはストレート管20で直線状に整流されて、吸引部18内で拡散することを抑えて、ホッパー22で収集し真空ポンプ14によって大気へ排出される。このように吸引部18内でキャビティ内のガスを吸引して一時的に真空度の低い領域を発生させて、吸引部18に分岐接続する真空タンク12側への拡散を最小化し、この領域から真空ポンプ14で積極的に大気へ排出している。このため従来と比較して真空吸引動作を完了した後の真空タンク12内は真空度が高い状態を維持することができ真空タンク12を短時間で最高真空度に到達させることができ、サイクルタイムの短縮に寄与することが可能となる。
[Vacuum suction method]
The
[実施例]
一例として真空タンク12のタンク容量が1000リットルに対して吸引する空気を26リットルとして、真空タンク12が最高真空度に達するまでの時間を計測した。その結果、(図4の)従来構成と比べて本発明の真空装置10では25%の短縮化が実現できた。
このような本発明によれば、吸引したガスから先に排出するため、真空タンク12内でガス全てを吸引して拡散された場合に比較して、真空タンク12内の真空度悪化が少なく、短時間で最高真空度に到達させることができる。
[Example]
As an example, when the tank capacity of the
According to the present invention, since the sucked gas is discharged first, the degree of vacuum in the
[変形例1]
図2は変形例1の真空装置の説明図である。図示のように変形例1の真空装置10Aは真空タンク12Aの内部に吸引部、換言するとストレート管20とホッパー22を備えた構成を採用している。ストレート管20の先端は、ホッパー22の断面積の大きい側の端面よりも内側に配置し、吸引したガスがホッパー22の内部から真空タンク12Aへ拡散しないように配置している。
このような変形例1の真空装置によれば、装置全体を小型化できる。
[Modification 1]
FIG. 2 is an explanatory diagram of a vacuum device according to
According to the vacuum device of
[変形例2]
図3は変形例2の真空装置の説明図である。図示のように変形例2の真空装置10Bは吸引部18と真空ポンプ14の間にバッファタンク30とバッファ逆止弁32を取り付けている。
バッファタンク30は、真空タンク12よりも小さい所定容量の内部空間を有し、吸引部18側の端部にバッファ逆止弁32を設けている。バッファ逆止弁32は、キャビティの排気通路側からの吸引ガスを通過可能とし、真空ポンプ14側からガスの逆流を防止するボール方式の弁である。なおバッファ逆止弁32の構成はこれに限らず、真空ポンプ14側からガスの逆流を防止できる構造であれば良く、この他にもスイング方式、ウエハー方式、リフト方式、弁体が円錐形状なども適用することができる。
真空タンク12は図1の構成と同様に吸引部18と分岐接続し、さらにバッファタンク30とバイパス管34を介して接続している。バイパス管34上にはバルブ36を設け、バッファタンク30及び真空タンク12には圧力計38,40を設けている。
[Modification 2]
FIG. 3 is an explanatory diagram of a vacuum device according to
The
The
このような構成の変形例2の真空装置10Bは、まず真空吸引バルブ11を閉じて真空ポンプ14で真空吸引する。このときバッファタンク30の圧力計38が規定圧以下のとき、バイパス管34のバルブ36を開放して真空タンク12が最高真空度に達するまで真空吸引する。真空タンク12の圧力計40で真空タンク12が最高真空度に達したことを確認した後、バイパス管34のバルブ36を閉じる。
次に真空吸引バルブ11を開放してキャビティ内のガスを真空吸引する。キャビティから吸引したガスは吸引部18内のストレート管20で整流されて吸引部18内のホッパー22で収集されてバッファ逆止弁32を開いて(ボールを押し上げて)バッファタンク30内へ侵入し、真空ポンプ14によって大気へ排出される。真空吸引時に吸引したガス量が真空ポンプ14の排気能力を超えて、バッファタンク30内の内圧が上がるとボールが吸引部18側へ押し戻されてバッファ逆止弁32が閉まる。これにより真空吸引時にバッファタンク30内のガス圧が真空ポンプ14の排気能力を超えたとき真空タンク12へ吸引ガスが流入して真空度が低下することを防止して、真空吸引のサイクルタイムを短縮できる。
なお配管16の排気通路側と真空ポンプ14側にはフィルターを取り付けていると良い。これにより真空吸引時にキャビティからの異物が混入することを防止できる。
In the
Next, the
Note that filters are preferably attached to the exhaust passage side of the piping 16 and the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
Moreover, the present invention is not limited to the combinations shown in the embodiments, but can be implemented by various combinations.
2 金型
3 フィルター
1,10,10A,10B 真空装置
11 真空吸引バルブ
12,12A 真空タンク
14 真空ポンプ
16 配管
18,18A 吸引部
20 ストレート管
22 ホッパー
30 バッファタンク
32 バッファ逆止弁
34 バイパス管
36 バルブ
38 圧力計
40 圧力計
2
Claims (5)
前記キャビティの排気通路と前記真空ポンプを接続する配管を備え、
前記配管は、前記排気通路側に吸引したガスを整流するためのストレート管と、前記真空ポンプ側に整流したガスを収集するホッパーを備え、管内が真空状態で前記ガスを吸引したときに、前記ガスが前記真空タンクへ流れて拡散する前に吸引した前記ガスから先に排出することを特徴とする真空装置。 A vacuum pump that has a vacuum tank and sucks and discharges gas in the cavity;
comprising piping connecting the exhaust passage of the cavity and the vacuum pump,
The piping includes a straight pipe for rectifying the gas sucked into the exhaust passage side, and a hopper for collecting the rectified gas toward the vacuum pump side. A vacuum device characterized in that the sucked gas is first discharged before the gas flows into the vacuum tank and diffuses .
前記配管の前記ストレート管及び前記ホッパーは、前記真空タンクの内部に設けたことを特徴とする真空装置。 The vacuum device according to claim 1,
A vacuum device characterized in that the straight pipe of the piping and the hopper are provided inside the vacuum tank.
前記ホッパーと前記真空ポンプの間にバッファタンクと、前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたときに閉塞するバッファ逆止弁を設けたことを特徴とする真空装置。 The vacuum device according to claim 1 or 2 ,
A vacuum device comprising a buffer tank provided between the hopper and the vacuum pump, and a buffer check valve that closes when the gas pressure in the buffer tank exceeds the exhaust capacity of the vacuum pump.
前記キャビティの排気通路と前記真空ポンプを接続し、前記排気通路側に吸引したガスを整流するためのストレート管と、前記真空ポンプ側に整流したガスを収集するホッパーを備える配管内で、管内が真空状態で前記ガスを吸引したときに、前記ガスが前記真空タンクへ流れて拡散する前に吸引した前記ガスから先に排出することを特徴とする真空吸引方法。 In a vacuum suction method, the gas inside the cavity is suctioned and discharged using a vacuum pump equipped with a vacuum tank to reduce the pressure inside the cavity to a vacuum state,
In a pipe that connects the exhaust passage of the cavity and the vacuum pump and includes a straight pipe for rectifying the gas sucked into the exhaust passage side and a hopper for collecting the rectified gas on the vacuum pump side , A vacuum suction method characterized in that when the gas is sucked in a vacuum state, the sucked gas is discharged first before the gas flows into the vacuum tank and diffuses .
前記配管の前記真空ポンプの前段にバッファタンクとバッファ逆止弁を設けて、真空吸引時に前記バッファタンク内のガス圧が前記真空ポンプの排気能力を超えたときに前記バッファ逆止弁で閉塞することを特徴とする真空吸引方法。 The vacuum suction method according to claim 4 ,
A buffer tank and a buffer check valve are provided in the piping upstream of the vacuum pump, and when the gas pressure in the buffer tank exceeds the exhaust capacity of the vacuum pump during vacuum suction, the buffer check valve closes the pipe. A vacuum suction method characterized by:
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