JPH01313174A - 真空ダイカスト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はキャビテー内を比較的高い真空のもとでダイカ
スト鋳造を行なう真空ダイカスト装置に関するものであ
り、アルミニウム合金の精密な鋳物を多量に生産する、
例えば自動車、二輪車等の構成部品の生産に良く使用さ
れる。

〔従来の技術〕

従来、−膜内に使用される真空ダイカスト装置について
第１図により説明する。

ｌはキャビテーであって固定金型２Ａと可動金型２Ｂと
によって構成される。３は円筒状の射出シリンダースリ
ーブであって、その一端部（図において左側）はキャビ
テーｌにランナー７を介して連絡され、他端部の外周近
傍には注湯孔４が穿設される。

また、射出シリンダースリーブ３内にはプランジャーチ
ップ５が摺動自在に配置されるもので、このプランジャ
ーチップ５は図示せぬ射出シリンダーにピストン６にて
一体的に連結される。

尚、説明を容易とする為に、プランジャーチップ５の先
端５Ａよりランナー７側（図において左側）の射出シリ
ンダースリーブ３内をスリーブ室３Ａと呼ぶ。

また、キャビテーｌには真空引きベント８が開口し、こ
の真空引きベント８は図示せぬ例えば真空ポンプ等の真
空源に接続される。

そして、プランジャーチップ５が注湯孔４を開口した状
態において、溶湯を注湯孔４を介して射出シリンダース
リーブ３内のスリーブ室３Ａに注湯し２次いで、射出シ
リンダーにて押圧されるピストン６によって、プランジ
ャーチップ５により射出シリンダースリーブ３のスリー
ブ室３Ａ内の溶湯をキャビテー１内へ低速射出し、次い
で、高速射出するとともにかかる射出時には真空引きベ
ント８よりキャビテーｌ内へ導入される真空圧力にてキ
ャビテーｌ内を真空に保持して鋳込み、キャビテー１内
での溶湯の凝固を待って型開きして、製品を取り出すも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる従来の真空ダイカスト装置によると次の問題点を
有する。射出シリンダースリーブ３のスリーブ室３Ａ内
の溶湯は、プランジャーチップ５による低速射出時にお
いて、キャビテー１内へ未だ射出されるものでなく、射
出シリンダースリーブ３のスリーブ室３Ａを含むランナ
ー７内を充填するものであるが、かかるキャビテーｌへ
の射出開始以前に射出シリンダースリーブ３のスリーブ
室３Ａ内の溶湯がキャビテーｌ内に噴流出する現象が発
生する。（この噴流は第１図にＡとして示される。）こ
れによると、製品に湯境いを作って外観品質を損うとと
もに製品中に無数に大小のブローホールが点在し、気密
性を劣化させるものであった。この噴流出現象は、真空
ダイカストを用いない通常のダイカストにおいて、給湯
量が多過ぎたり、プランジャーチップの低速、高速切換
え位置設定が遅かったりするなどの原因により高速射出
以前に溶湯がランナーを通過してキャビテー内にゆっく
り入り込み、一部が固化して湯境いなどを作る、いわゆ
る「タレ込み現象」とは全く異なり、真空ダイカストに
おける特異な現象であって、キャビテー中に激しい噴流
あるいは噴滴状にてキャビテーの最上部にまで達する程
の勢いで入り込むのが特徴である。

この噴流出現象は、キャビテー及び射出シリンダースリ
ーブのスリーブ室中の減圧度を高める程発生し易くなり
、これを防止する為に減圧度を下げたり、あるいは、ラ
ンナーゲート部の射出抵抗を大きくして鋳造されること
がある。

黙しながら、これらの対応はキャビテー内への噴流出防
出対策の為に止むを得ず行なう手段であり、本来の真空
ダイカストの効果を減じさせるものであった。

〔課題を解決する為の手段〕　〔作用〕本発明になる真
空ダイカスト装置は、キャビテー及び射出シリンダース
リーブのスリーブ室中の減圧度を下げたり、あるいはラ
ンナーゲート部の射出抵抗を大きくしたりすることなく
、キャビテー内への噴流出現象を防止した真空ダイカス
ト装置を提供することにあり、前記目的達成の為に射出
シリンダースリーブ内を摺動するプランジャーチップの
外周に背圧調節室を設け、一方、°　プランジャーチッ
プを含むピストンの内部には、ピストンの長子軸心方向
に伸びる大径の第１室を設けるとともに該第１室内には
、第１室のピストン側の他端部よりプランジャーチップ
側に伸びる第１室より小径の第２筒体を突起して設け、
第１室内のプランジャーチップ側の端部に真空圧力生成
室を形成するとともに、第１室の内周と第２筒体の外周
との間隙にて瑚状室を形成し、前記第２筒体の真空圧力
生成室の反対側の開口端部を液体貯溜源に連絡し、環状
室を液体ポンプの吸入側開口部に連絡し、さらに真空圧
力生成室を背圧調節室に連絡し、プランジャーチップに
よる射出成形時に前記背圧調節室内に真空圧力生成室内
の真空圧力を導入したものである。

これによると、プランジャーチップと射出シリンダース
リーブとの間隙より空気がスリーブ室内に流入すること
がなく射出シリンダースリーブのスリーブ室中の減圧下
で体積膨張を伴なってキャビテー内へと移動する力によ
って射出シリンダースリーブのスリーブ室中の溶湯をラ
ンナーより一気にキャビテー内へ吹き上げる噴流出現象
を防止でさたものである。

〔実施例〕

まず１発明者は、真空ダイカスト装置において、好まし
くない高速射出以前のキャビテー内への噴流出現象の発
生メカニズムを実験により解明した。

実験は、まずキャビテー及び射出シリンダースリーブ中
を真空引きし、その圧力を大気圧より５０Ｔａｒｔ迄変
化させて行なった。その結果、キャビテー及び射出シリ
ンダースリーブのスリーブ室中の圧力が一定以下に低下
すると、突然キャビテー内への噴流出が始まることが判
明し、噴流限界圧力が存在した。この限界圧力以下の圧
力条件下では必ずキャビテー内への噴流出現象が発生し
、それ以上の圧力条件下では噴流出現象は見られず、溶
湯液面は静かであった。この限界圧力は湯量。

湯温、プランジャーチップと射出シリンダースリーブと
のチップクリヤランス、射出シリンダースリーブ径、ラ
ンナー形状、等の条件で変わるが本実験では４００〜５
５０　Ｔｏｒｒであった。

次いで、プランジャーチップの外周と射出シリンダース
リーブとの間隙に環状の気密シール部材を配置して実験
を行なった。この結果、キャビテー及び射出シリンダー
スリーブのスリーブ室中の圧力を大気圧より５０Ｔｏｒ
ｒ迄変化させてもスリーブ室中の溶湯がキャビテー内へ
噴流出することは無かった。

すなわち、プランジャーチップと射出シリンダースリー
ブとの間の間隙を無くすことにより噴流出現象が発生し
なくなることが判った。

以上のことから、射出シリンダースリーブのスリーブ室
中の溶湯のキャビテー内への噴流出の原因は、射出シリ
ンダースリーブ内に配置されたプランジャーチップによ
って区分されるランナー側のスリーブ室と注湯孔側の射
出シリンダースリーブとの間の差圧の為に、射出シリン
ダースリーブとプランジャーチップとの間隙（−膜内に
プランジャーチップと射出シリンダースリーブとの間隙
は５０μ程有る）を通して、スリーブ室内に注湯孔側の
射出シリンダースリーブ内の空気が流入し、この流入し
た空気がスリーブ室内の減圧下で体積膨張を伴ない真空
引きベントのあるキャビテー中へと急速に移動する。

かかる移動時に発生する力により射出シリンダースリー
ブのスリーブ室中に充たされている溶湯を一気にキャビ
テー内へ吹きあげる事にその原因があることが判明した
。

このことは、射出シリンダースリーブのスリーブ室外部
よりスリーブ室内へ空気の流入を阻止することによって
キャビテー内への溶湯の噴流出現象を防止できることを
示すものである。

以下１本発明になる真空ダイカスト装置の一実施例を第
２図により説明する。尚、第１図と同一構造のも゛のに
ついては、同一符号を使用して説明を省略する。

１０は射出シリンダースリーブ３内に摺動自在に配置さ
れるとともに射出シリンダー（図示せず）にピストン１
１を介して連結されたプランジャーチップであり、この
連結は例えばネジにて螺着される。またプランジャーチ
ップ１０の先端１０Ａよりランナー７側（図において左
側）の射出シリンダースリーブ３内をスリーブ室３Ｂと
呼ぶ。

プランジャーチップ１０の外円周には、環状の溝が穿設
され、これが背圧調節室Ｐとなる。

プランジャーチップ１０を含むピストン１１の内部には
、ピストン１１の長手軸心方向ｘ−ｘに伸びる環状の第
１室１２が穿設されるもので、第１室１２の一端部１２
Ａ（図において左側）はプランジャーチップ！Ｏの先端
１０Ａの近傍内部に伸び、第１室１２の他端部１２Ｂ　
（図において右側）はピストン１１の比較的に深い内部
にまで達する。

また、第１室１２の他端部１２Ｂよりプランジャチップ
１０側に伸びる第２筒体１３が第１室１２内に突起して
設けられるものであり、この第２筒体１３の直径は第１
室１２の直径より小径とされる。尚、この第２筒体１３
のプランジャーチップｌＯ側の一端部１３Ａは第１室１
２の一端部＋２Ａに当接しない。

従って、第１室１３の内周と第２筒体１３の外周との間
隙によって環状室１４が形成され、さらに第１室１２の
一端部１２Ａ側に第２筒体１３が侵入して配置されない
真空圧力生成室１５が形成される。そして、第２筒体１
３の真空圧力生成室１５の反対側の他端部１３Ｂの開口
端部は内部に液体を貯溜せる液体貯溜槽１６に連絡され
、環状室１４は液体ポンプ１７の吸入側開口部１７Ａに
連絡され、さらに真空圧力生成室１５は背圧調節室Ｐに
連絡される。

次にその作用について説明する。

まず、射出に先立ってプランジャーチップ１０をピスト
ンｌｌにて図において右方向に移動させ、注湯孔４と射
出シリンダースリーブ３とを連通状態とする。これによ
ると、注湯孔４より溶湯が射出シリンダースリーブ３内
に貯溜される。この貯溜される溶湯の量は、適宜設定さ
れなければならない。

次に、プランジャーチップｌＯをピストン１１にて図に
おいて左方向に移動するものであり、これによってプラ
ンジャーチップ１０が注湯孔４を閉塞した位置が低速射
出の開始点となる。

かかる低速射出の開始点において、キャビテーｌ内には
真空引きベント８より真空圧力が導入されて大気圧より
低い真空圧力にキャビテー１内及びスリーブ室３Ｂ内は
保持されているものである。

一方、かかる状態にて、液体ポンプ１７は駆動されるも
のであり、これによると、液体貯溜槽１８内の液体、例
えば水は第２筒体１３の他端部１３Ｂより一端部１３を
介して真空圧力生成室１５内に吸出され、さらに環状室
１４を通って液体ポンプ１７に吸入され、以後この循環
がくり返される。

ここで注目すべきことは、第２筒体１３の一端部１３Ａ
より真空圧力生成室１５内に吸出された水は即座に環状
室１４内に巻き込まれながら吸入されるものであり、こ
の環状室１４内への水の巻き込みによると、真空圧力生
成室１５内の圧力は低下するものであり、この真空圧力
生成室１５内に生起した真空圧力は背圧調節室Ｐ内に導
入される。

そして、スリーブ室３Ｂ内に作用するスリーブ室圧力Ｐ
１に比較して背圧調節室Ｐ内に作用する背圧調節室圧力
Ｐ２は大とするものであり、これによると、スリーブ室
３Ｂ内に作用するスリーブ室圧力Ｐ１にて、プランジャ
ーチップｌＯと射出シリンダースリーブ３との間隙より
スリーブ室３Ｂ内に外部間隙より空気を吸引せんとする
も、背圧調節室Ｐにスリーブ室圧力Ｐ１より大なる背圧
調節室圧力Ｐ２が作用しているので前記間隙よりスリー
ブ室３Ｂ内に吸引されようとする空気を外部へ吸出して
引戻す作用をなし、もってスリーブ室３Ｂ内への空気の
流入を阻止するものである。

本発明者による実験結果によれば、スリーブ室３Ｂより
キャビテー１に対する噴流出現象が抑止できるスリーブ
室３Ｂと背圧調節室Ｐとの臨界圧力差ΔＰは次式で表わ
される。

ｌ）スリーブ室３Ｂ内の圧力が２００　Ｔｏｒｒ以上で
は、Δｐ＝ｐ２−ｐ、≦７０　Ｔｏｒｒ ΔＰ：噴流出現象を抑止で きる臨界圧力差 Ｐ２　：背圧調節室内圧力 Ｐｌ　ニスリーブ室圧力 ２）スリーブ室３Ｂ内の圧力が２００　Ｔｏｒｒ以下で
は、ΔＰ　＝　Ｐ２−　Ｐ　、り１５０　Ｔａｒｔ而し
て、本発明になる真空ダイカスト装置によると、少なく
とも射出シリンダースリーブ３内をプランジャーチップ
ｌＯが低速射出の為に移動する際、背圧調節室Ｐ内に付
与した真空圧力によって５プランジヤーチツプ１０と射
出シリンダースリーブ３との間隙よりスリーブ室３Ｂ内
に流入する空気流れを阻止したので、前記間隙を通して
スリーブ室３Ｂ内へ外部の空気が流入することがない。

従って、前記実験結果よりも明らかな如く、射出シリン
ダースリーブ３のスリーブ室３Ｂ中の減圧下で空気の体
積膨張を伴なってキャビテーｌ内へ移動する力によって
射出シリンダースリーブ３のスリーブ室３Ｂ中の溶湯を
ランナー７よりキャビテー１内へ吹き上げる噴流出現象
を完全に防止できたものである。

尚、背圧調節室Ｐへ加えられる真空圧力の大きさは、液
体ポンプ１７の吸引、吐出能力、真空圧力生成室の室容
積、第１室１２の室容積、第２筒体１３の断面積、環状
室１４の室容積１等の設定にて自由に最適に選定できる
。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明になる真空ダイカスト装置によると
、■真空ダイカストにおけるキャビテー内への溶湯の噴
流出現象は、射出シリンダースリーブのスリーブ室内へ
外部から空気が流入することによって発生するメカニズ
ムを解明し得て、はじめてなされたものであり、キャビ
テー内の減圧度を下げたり、あるいはランナーの射出抵
抗を大きくしたりすることなく本来のブローホールが無
く気密性が秀れ、且つ鋳肌品質の良好な真空ダイカスト
を可能にしたもので真空を用いない通常のダイカストで
は全く不要なもので真空ダイカストにおいてのみ有用な
ものであってその産業上の効果は絶大なものである。

■プランジャーチップと射出シリンダースリーブとの間
隙にメカ式シールを用いていないので摺動に於ける摩耗
がなく、長期間安定した鋳造が可能となったものである
。

■プランジャーチップは溶湯にて加熱されて膨張するこ
とから冷却することが要求されるが、プランジャーチッ
プ、ピストンに設けられた、第２筒体、真空圧力生成室
、環状室内を水等の液体が流れるのでプランジャーチッ
プの冷却効果を増すことができたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空ダイカスト装置を示す要部断面図、
第２図は本発明になる真空ダイカスト装置を示す要部断
面図である。 ｌ。１０．キャビテー ３　、、、、射出シリンダースリーブ ３Ｂ、、、、スリーブ室　　　４　、、、、注湯孔７　
、、、、ランナー ８　、、、、真空引きベント １０・・・・プランジャーチップ １１、、、、ピストン １２、、、、第１室　　　　　１３．、、、第２筒体１
４、、、、環状室　　　　　１５．、、、真空圧力生成
室ｉｅ、、、、液体貯溜槽　　　１？、、、、液体ポン
プＰ　、、、、背圧調節室 Ａ せ１０ 手続補正書 昭和６３年８月　１日 昭和６３年　特許願　第１４４４９９号２　発明の名称 真空ダイカスト装置 ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　東京都新宿区新宿四丁目３番１７号名　称
　　　株式会社　京浜精機製作所代表者　岩井　武夫 ４代理人〒２２０ 住　所　　　横浜市西区高島２丁目１１番２号５　補正
命令の日付　　自　発 ６　補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」の欄及び「発明の詳細な説
明」の欄 ７　補正の内容 ■、明細書の特許請求の範囲の欄を次の通り補正する。 「（１）キャビテー内を真空に保持して射出シリンダー
スリーブ内の溶湯をピストンの端部に配置したプランジ
ャーチップにてキャビテー内へ射出成形する真空ダイカ
スト装置において、射出シリンダースリーブ内を摺動す
るプランジャーチップの外周に背圧調節室を設け、一方
、プランジャーチップを含むピストンの内部には、ピス
トンの長手軸心方向に伸びる大径の第１室を設けるとと
もに該第１室内には、第１室のピストン側の他端部より
プランジャーチップ側に伸びる第１室より小径の第２筒
体を突起して設け、第１室内のプランジャーチップ側の
一端部に真空圧力生成室を形成するとともに、第１室の
内周と第２筒体の外周との間隙にて環状室を形成し、前
記第２筒体の真空圧力生成室の反対側の開口端部を液体
貯溜源に連絡し、環状室を液体ポンプの吸入側開口部に
連絡し、さらに真空圧力生成室を背圧調節室に連絡し、
プランジャーチップによる射出成形時に前記背圧調節室
内に真空圧力生成室内の真空圧力を導入してなる真空ダ
イカスト装置。 ■背圧調節室内に加えられる真空圧力とスリーブ室内に
加えられる真空圧力との差をスリーブ室よりキャビテー
に対する噴流出を抑止できるスリーブ室と背圧調節室と
の臨界圧力差以下としてなる請求項第１項記載の真空ダ
イカスト装置。 ■前記、第２筒体、環状室内にプランジャーチップを冷
却する冷却水を通してなる請求項第１項記載の真空ダイ
カスト装置。 ■前記、背圧調節室をプランジャーチップの外周に環状
に設けてなる請求項第１項記載の真空ダイカスト装置、
」 ２、明細書第５頁第２０行目の「グースリーブの・・・
・・高める程」を「ダースリーブのスリーブ室中の真空
度を高める程」と補正する。 ３、明細書第６頁第１行目の「発生し・・嗜・・侭減圧
度を下」を「発生し易くなり、これを防正する為に真空
度を下」と補正する。 ４、明細書第６頁第１１行目の「の減圧度・・・・φゲ
ート部」を「の真空度を下げたり、あるいはランナーゲ
ート部」と補正する。 ５、明細書第７頁第１４行目の「スリーブ室・・Φ・伴
なってキャ」を「スリーブ室中の真空下で体ｖＬ膨張と
集合を伴なってキャ」と補正する。 ６、明細書第８頁第５行目の「リーブ中を・・・・大気
圧より５０４を「リーブ中を真空引きし。 その真空圧力を５０」と補正する。 ７、明細書第８頁第８行目の「の圧力が・・φ・・・キ
ャビテー」を「の真空圧力が一定以下に低下すると、突
然キャビテー」と補正する。 ８、明細書第９頁第１８行目〜１８行目の［この流入し
た・・番・キャビテー中」を「この流入した空気がスリ
ーブ室内の真空下で体積膨張と集合を伴ないスリーブ室
中の溶湯に造波現象を与え、真空引きベントのあるキャ
ビテー中」と補正す。 ９、明細書第１３頁第１３行目〜１６行目の「そして、
スリーブ・・・・スリーブ室圧」を「そして、スリーブ
室３Ｂ内に作用するスリーブ室内真空圧力Ｐ１と背圧調
節室Ｐ内に作用する背圧調節室内真空圧力Ｐ２の差は後
述する臨界圧力差を超えない圧力であり、これによると
、スリーブ室３Ｂ内に作用するスリーブ室内真空圧」と
補正する。 １０、明細書第１３頁第２０行目〜第１４頁第４行目の
「Ｐにスリーブ室φ・・・・阻止するものである。」を
「Ｐに作用する真空圧力Ｐ２により外気より流入した空
気は環状室１４を介して外気へほとんど排出されるので
スリーブ室３Ｂ内への空気の流入が阻止され、キャビテ
ー１への溶湯の噴流出を阻止できるものである。」と補
正する。 １１、明細書第１４頁第１３行目の「Ｐ２：背圧調節室
内圧力」を「Ｐ２　：背圧調節室内真空圧力（Ｔｏｒｒ
）Ｊと補正する。 １２、明細書第１４頁第１３目の「Ｐｌ　ニスリーブ室
圧力」を「Ｐｌ　ニスリーブ室内真空圧力（Ｔｏｒｒ）
Ｊと補正する。 １３、明細書第１４頁第１６行目の、 ｒΔｐ＝Ｐ２−Ｐ＋≦１５０　ＴｏｒｒＪの後に下記を
追加する。 「尚、この臨界圧力差は湯量、湯温、プランジャーチー
２プと射出シリンダースリーブとのチップクリヤランス
、射出シリンダースリーブ径、ランナー形状、射出シリ
ンダースリーブ温度、等の条件によって変わるもので適
正にこの臨界圧力差は設定されなければならない、」 １４、明細書第１５頁第３行目〜５行目の「空気流れ舎
・・・い、」を「空気流れをほとんど阻止したので、キ
ャビテー１内への溶湯の噴流出を生じさせることがない
、」と補正する。 １５、明細書第１５頁第８行目の「下で空気・・・・拳
キャビテーｌ内へ」を「下で空気の体積膨張と集合を伴
ない、スリーブ室３Ｂ中に溶湯の造波現象を与えること
がなく従ってキャビテーｌ内へ」と補正する。 １Ｂ、明細書第１８頁第５行目の「の減圧度・・命・φ
の射出機」を「の真空度を下げたり、あるいはランナー
の射出機」と補正する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャビテー内を真空に保持して射出シリンダース
   リーブ内の溶湯をピストンの端部に配置したプランジャ
   ーチップにてキャビテー内へ射出成形する真空ダイカス
   ト装置において、射出シリンダースリーブ内を摺動する
   プランジャーチップの外周に背圧調節室を設け、一方、
   プランジャーチップを含むピストンの内部には、ピスト
   ンの長手軸心方向に伸びる大径の第１室を設けるととも
   に該第１室内には、第１室のピストン側の他端部よりプ
   ランジャーチップ側に伸びる第１室より小径の第２筒体
   を突起して設け、第１室内のプランジャーチップ側の一
   端部に真空圧力生成室を形成するとともに、第１室の内
   周と第２筒体の外周との間隙にて環状室を形成し、前記
   第２筒体の真空圧力生成室の反対側の開口端部を液体貯
   溜源に連絡し、環状室を液体ポンプの吸入側開口部に連
   絡し、さらに真空圧力生成室を背圧調節室に連絡し、プ
   ランジャーチップによる射出成形時に前記背圧調節室内
   に真空圧力生成室内の真空圧力を導入してなる真空ダイ
   カスト装置。
2. （２）前記背圧調節室内に加えられる真空圧力をスリー
   ブ室内に加えられる真空圧力より大なる真空圧力とした
   請求項第１項記載の真空ダイカスト装置。
3. （３）前記、第２筒体、環状室内にプランジャーチップ
   を冷却する冷却水を通してなる請求項第１項記載の真空
   ダイカスト装置。
4. （４）前記、背圧調節室をプランジャーチップの外周に
   環状に設けてなる請求項第１項記載の真空ダイカスト装
   置。