JPH0437463A - 金型用ガス抜き装置 - 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、ダイカストマシンや射出成形機などの射出成
形装置による射出成形時に金型のキャビティからガスを
抜き取る金型用ガス抜き装置に関するものである。

〔従来の技術〕

本発明に類する従来技術としては、特開昭６３−６００
５９号公報に記載されている技術がある。

この技術は、お互いに絶縁された２電極から成る溶湯検
知センサにキャビティよりの溶湯が到達して溶湯検知セ
ンサが短絡し、これによりスイッチング回路が直ちに作
用して、エア電磁弁または電磁コイルが作動することに
よりガス抜き弁を閉じるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術においては、キャビティからの溶湯が塊状
になってガス抜き通路内を移動してくる場合には容易に
溶湯を検知でき、ガス抜き弁を閉じることにより溶湯は
ガス抜き弁内に侵入することはない。しかしながら、実
際の鋳造時には、キャビティからの溶湯が塊状になって
ガス抜き通路内を移動してくることは希であり、一般に
はフレーク状であったり粒状であったりすることが多い
。

溶湯検知センサがお互いに絶縁された２電極からなって
いるため、これらのフレークや粒を検知することができ
ず、したがってガス抜き弁を閉じることができず、この
ガス抜き弁内に溶湯のフレークや粒が侵入し、これらが
弁のシート面に噛み込むことにより、大量に溶湯がガス
抜き弁内に侵入することがあった。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本発明の第１の発明は
、ガス抜き用通路の途中に配置されて溶湯の通過を溶湯
がガス抜き用通路の壁面に衝突する際に発生する弾性波
を検出する検出装置と、検出信号レベルを基準レベルと
比較し、検出信号レベルが基準レベルより大きい場合に
電気信号により弁を閉じる弁閉機構とを設け、ガス抜き
用通路と金型キャビティとの接続個所を金型キャビティ
内で溶湯が最後に到達する位置に設けるようにしたもの
である。

また、本発明の第２の発明は、ガス抜き用通路の途中に
配置されて溶湯の通過を溶湯がガス抜き用通路の壁面に
衝突する際に発生する弾性波を検出する検出装置と、検
出信号レベルを基準レベルと比較し、検出信号レベルが
基準レベルより大きい場合に電気信号により弁を閉じる
弁閉機構とを設け、検出装置の周囲を制振材で取り囲む
ようにしたものである。

〔作用〕

金型キャビティを通過した後、ガス抜き昇方向に向かっ
てガス抜き通路を移動する溶湯が金型壁に衝突する際に
発生する弾性波を検出装置により検出し、検出信号レベ
ルが基準レベルより大きい場合に溶湯が音波検出装置部
まで来たという電気信号を発し、この電気信号によりガ
ス抜き弁を閉じる。

〔実施例〕

第１図は本発明による金型用ガス抜き装置の一実施例に
おける弁制御装置を示し、１は検出信号レベルＳ１の信
号を出力する弾性波検出装置、２は前置増幅器、３は帯
域フィルタ、４は主増幅器、５は基準レベルＳ２の信号
を出力する基準弾性波設定装置、６はＳ１≧８２のとき
弁閉信号を出力する比較器、７は弁閉機構である。

第２図および第３図は、本発明による金型用ガス抜き装
置の一実施例におけるガス抜き装置と金型を示す断面図
である。第２図および第３図において、固定金型または
可動金型、あるいは一方の金型の分離面部にはガス抜き
ブロック１）が取り付けられていて、その上面に固定さ
れたブラケット１）ａ上には、流体圧シリンダ１２が固
定されており、その流体圧で進退するピストンロッド１
２ａの作用端であるフランジ１２ｂには、全体を符号１
３で示す金型用ガス抜き装置の本体が、上端部のホルダ
１４をボルト止めすることにより固定されている。この
金型用ガス抜き装置の本体１３は、ホルダ１４で上端部
を挟持された有底円筒状のスプール１５を備えており、
このスプール１５の下端小径段部１５ａは、ガス抜きブ
ロック１）のスプール穴１６に着脱自在に嵌合されてい
る。

そして、射出成形時にこの金型用ガス抜き装置の本体１
３を用いて金型キャビティ２２内のガスを排出したり弁
を閉じるときにはピストンロッド１２ａが前進して小径
段部１５ａとスプール穴１６とが第２図に示すごとく嵌
合するようにしてあり、射出後、型開して弁頭部などを
掃除するときには、ピストンロフト１２ａが後退して小
径段部１５ａとスプール穴１６とのが解かれ、小径段部
１５ａや弁頭部はガス抜きブロック１）の外に位置する
ように設けられている。スプール１５は上下の部材１５
’ｂ、　　１５　ｃに分割されていて、その間には内孔
１５ｄに嵌合された弁ガイド１７のフランジが挟持され
ており、上下の部材１５ｂ、１５ｃが一体化されている
。１８は弁ガイド１７の上方に位置してスプール１５の
部材１５ｂの内孔１５ｄに摺動自在に嵌合されたピスト
ンであって、その中心ねし孔には、弁ガイド１７の内孔
１７ａに進退自在に嵌合されてスプール１５の下端小径
段部１５ａ内を貫通する弁棒１９のねじ部が螺入されて
一体化されており、この弁棒１９の下端には後程詳述す
る弁頭部２０が一体化されている。

一方、前記ガス抜きブロック１）とこれが接合固定され
た金型２１とは、図の紙面を境にして手前側と紙背側と
に分割されており、金型２１にはキャビティ２２が形成
されている。ガス抜きブロック１）と金型２１には、キ
ャビティ２２に連続するガス抜き溝２３が形成されてお
り、このガス抜き溝２３と、前記スプール１５が嵌合さ
れたスプール穴１６との間には、大径部の穴２４ａと小
径部の穴２４ｂとで段付き円筒状に形成された弁室２４
が設けられている。前記弁頭部２０は、弁室２４の小径
部の穴２４ｂに摺動自在に嵌合された円柱状の大径部２
０ａと、この大径部２０ａからガス抜き溝２３方向に突
出するテーパ付きの小径部２０ｂとで段状に一体形成さ
れており、その中心部端面倒には、口径がガス抜き溝２
３の幅よりも大きい円錐穴２０ｃが設けられている。弁
頭部２０の基端フランジ部２０ｄの上端外周には、スプ
ール１５の下端内面部に形成された弁座１５ｅとで弁開
閉部を構成するテーパ部２０ｅが形成されている。そし
てキャビティ２２からの溶湯で弁頭部２０を押上げるこ
とによりテーパ部２０ｅが弁座１５ｅに押圧されて弁が
閉じるように構成されている。なお、弁は制御装置から
の指令でピストン１８の上側の室にエアまたは油が送ら
れることにより開くが、図示と詳しい説明を省略する。

また、ピストン１８は下側の室にエアまたは油を供給す
ることにより弁を強制的に閉じるようにしておくことも
できる。また、ピストン１８の下部のフランジがある室
内にエア又は油を作用させておけば、ピストン１８が閉
動作で少しでも浮き上がれば、前記室内のエア又は油は
ピストン１８の下側にも作用するので、この力の付加に
よりピストン１８はより一層速く上昇し、したがって弁
閉動作も速く行なわれる。

ガス抜き溝２３に続くバイパスとも呼ぶことができるガ
ス抜きｉｌｌ路２５は、弁頭部２０のテーパ付きの小径
部２０ｂの端面と周面とに沿うように形成されていてガ
ス抜き溝２３と連通する通路２５ａと、小径部２０ｂの
側面部から発し弁座Ｉ５ｅの直前の弁室２４に連通ずる
一対の迂回通路２５ｂとによって形成されている。第２
図に示した実施例では、迂回通路２５ｂは少し横方向に
進んでいったん下方へ向かい、次に外側横方向へ進んだ
のち上方向へ向かい、最後に内側横方向へ向かって弁座
１５ｅの直前に至っている。ただしこれは必要充分な長
さを有していれば、他の形状にしてもよい。前記スプー
ル１５の内孔１５ｄには、排気孔１５ｆが開口されてお
り、キャビティ２２内のガスは、弁開状態のとき、ガス
抜き溝２３゜通路２５ａ、迂回通路２５ｂ、弁室２４の
上側大径部の穴２４ａ内を経てスプール１５の内孔１５
ｄに入り、排気孔１５ｆから外部へ排出されるように構
成されている。

第２図においては、弁室２４の小径部の穴２４ｂの内面
に摺動自在に設けられた弁頭部２ｏの大径部２０ａの厚
みは、弁開き寸法、すなわち弁開状態における弁座１５
ｅとテーパ部２０ｅ間の軸線方向の距離よりも厚くし、
弁が閉じるとき、溶湯が大径部２０ａの外周を通って弁
室２４の大径部の穴２４ａへ直接行かないようにした。

また、弁頭部２０のテーパ付きの小径部２０ｂの軸線方
向の長さは、弁開状態のとき小径部２゜ｂの根元部から
横方向へ延びている部分の迂回通路２５ｂの幅よりも長
くした。この小径部２０ｂの軸線方向の長さは、できれ
ば迂回通路２５ｂの幅の２倍以上にするが、あるいは、
迂回通路２５ｂの幅に弁開度寸法を加えた寸法よりも長
くするのが好ましい。それは、ガス抜き溝２３がら弁頭
部２０の端面横方向に入ってきた溶湯が簡単に迂回通路
２５ｂ内へ進まないようにするためである。

弁開状態のときの弁頭部２ｏのテーパ付きの小径部２０
ｂの端面と周面とに沿うように形成される通路２５ａは
適宜狭くした状態の通路２５ａとし、ガスの排気能力は
充分にあってしかも溶湯は少し進むにくい状態を保ち得
る寸法にした。すなわち、通路２５ａのうち、弁頭部２
０の端面に沿っている部分は下側の面を先細りのテーパ
面とし、弁頭部２０の端面の外周付近で溶湯の流れを絞
り得るようにした。ただし、この絞り部は、弁が開いて
いて弁頭部２０に溶湯が衝突する瞬間は有効に作用す゛
るが、いったん弁が閉じ始めたら、ここの空間は急激に
広がり、絞り効果はすぐ薄れてしまう。それに対して、
弁頭部２０のテーパ付き小径部２０ｂの外周に設けられ
た通路２５ａの部分は、ガスの排出を充分に行なえる範
囲で狭くしておけば、弁が閉じ始めても絞り効果がほと
んど変わることがなく、弁頭部２０が軸線方向へ動いて
も絞った状態を保っている。これら絞り部を弁頭部２０
の小径部２０ｂの端面と周面に沿って設けたので、ガス
は容易に通っても、溶湯は容易に行きにくい。なお、小
径部２０ｂは必ずしもテーパ付きにせずに円柱状にして
もよいが、緩やかなテーパ付きにしておけば、絞り効果
があるだけでなく、射出後に凝固金属部から弁頭部２ｏ
を抜き出す際に円滑に作用する効果もある。

一方、弁頭部２０の端面から内部に向かっては、円錐状
の穴２０ｃを設け、その際、円錐穴２０ｃの入口の直径
は、ガス抜き溝２３の幅よりも大きくしたが、これは、
ガス抜き溝２３から真直くに突進してくる溶湯の最初の
部分をこの円錐穴２゜ＣＯ中へ確実に侵入させ、溶湯が
通路２５ａに行こうとする前に弁を確実に素早く閉しさ
せるためである。その上、弁頭部２０に穴２０ｃを設け
たのは、弁頭部２０自体を軽くし、弁頭部２ｏがより軽
い力で押下げられるようにしたためである。

なお、円錐穴２０ｃにしたのは、抜き勾配を持たせるた
めと、弁頭部２０自体の強度を必要以上に落としたくな
いためである。

金型２Ｉは、第３図に示すように、弾性波検出装置１と
弾性波センサ１ａとキャビティ２２とガス抜き通路２３
と制振材２８とを有する。キャビティ２２内には溶湯１
０が示されている。また、２９はプランジャである。上
記制振材２８は、矢印ＢＲで示すように金型２１を伝搬
してくる弾性波をセンサｌａで検出するのを防止するた
め、センサ１ａの周囲を取り巻くように形成されていて
、その材質は、たとえばＦｅ−３％Ｃ−２％Ｓｉ、Ｆｅ
−１２％Ｃｒ−３％Ａｌなどである。サラニ、第２図に
おいて、２６は電磁コイル、２７はコアであり、これら
は弁頭部２０の上下動を制御する。

なお、第３図でガス抜き溝２３とキャビティ２２の接続
位置Ｐを図のような位置としたのは、キャビティ２２内
の溶湯１０は矢印ＡＲのような運動をすると考えられ、
このとき最も遅く溶湯１０が到達する位置がＰと考えら
れるからである。

以上のように構成された金型用ガス抜き装置の動作を説
明する。この金型用ガス抜き装置の動作としては慣性動
作と電気的動作の２つがある。慣性動作とは、弁頭部２
０を溶湯１０が押し上げることを利用するものであり、
電気的動作とは、電磁コイル２６への通電、非通電によ
り弁の開閉を制御するものである。

まず、慣性動作について説明する。第２図に示した状態
に金型用ガス抜き装置の本体１３をセ。

トし、弁開状態のもので金型２１のキャビティ２２内へ
溶湯１０が射出されると、キャビティ２２内のガスは、
ガス抜きａ２３を経て通路２５ａに入り、両方の迂回通
路２５ｂに別れた後、迂回して弁座１５ｅ直前の弁開き
部からスプール１５内に入り、排気孔１５ｆから外部へ
排出される。この場合、通路２５ａの断面積は、ガスの
排出に充分必要な程度に設定されており、かつ比較的に
広幅の迂回通路２５ｂがこれに連通されているので、ガ
スの通過が容易であり、排気能力が大きい。なお、ガス
は排気孔１５ｆから大気開放することもあるが、排気孔
１５ｆに図示しない電磁切替弁と真空装置を接続してガ
スを真空吸引することが多い。

溶湯１０がキャビティ２２に充満すると、この溶湯１０
はガス抜き溝２３内へ勢いよく上昇し、通路２５ａに入
る前に弁頭部２０の小径部２０ｂの端面に確実に作用す
るので、弁頭部２０が上昇してテーパ部２０ｅが弁座１
５ｅに密着し、弁は確実に全閉される。このあと溶湯１
０は通路２５ａを経て迂回通路２５ｂへ進むので、迂回
通路２５に入った溶湯や飛沫状または小粒状の溶湯固化
物が弁開閉部へ詰まったりスプール１５内へ侵入したり
することがない。

この場合、弁開状態では弁頭部２０の小径部２０ｂの水
平な端面に沿った通路２５ａは弁頭部２０の外周側があ
る程度絞られた状態になっており、また、弁頭部２０の
小径部２０ｂの外周面もテーバ状になっていて小径部２
０ｂの外周に沿った通路２５ａもある程度絞られた状態
になっているので、ガスは充分に排出できるが、溶湯は
これら絞り部の作用で通路２５ａを通って迂回通路２５
ｂに円滑には流入しにくい。なお、弁開状態では小径部
２０ｂの端面部と外周部との両方で絞られる状態になる
が、弁が閉じ始めたら小径部２０ｂの外周部のみが弁開
開始にともなって小径部２０ｂの端面部の絞り部の作用
が急に薄れてきても、そのときは弁が閉じているときで
あるので、なんら差支えはない。

このように溶湯が通路２５ａや迂回通路２５ｂへ行きに
＜＜シている一方では、弁頭部２ｏの端面から奥へ円錐
穴２０ｃを設けて弁頭部２０自体を少しでも軽くして押
し上げられやすくするとともに、円錐穴２０ｃの入口の
直径をガス抜き溝２３の幅よりも幾分大きくしているの
で、ガス抜き溝２３から勢いよく直進してきた溶湯は、
最初にほとんどのものが円錐穴２０ｃに入り、弁頭部２
０を容易に押し上げる。

このように、弁頭部２０に溶湯を確実に作用させる効果
と、溶湯を通路２５ａや迂回通路２５ｂ側へできるだけ
進ませないようにした通路２５ａの絞り効果との相乗効
果によって、溶湯や溶湯の飛沫を弁座１５部やそれ以陣
に詰まらせることもなく、弁を毎回確実に素早く閉じる
ことができる。

そして、このような構造にしたことによって、ガス抜き
溝２３から溶湯が多量に固まって直進した場合は勿論の
こと、わずかな量の溶湯が来た場合や勢いが多少弱い溶
湯が進んで来た場合のように溶湯の慣性力が幾分弱い場
合でも、素早く確実に弁を閉じることができる。

溶湯が加圧冷却されると、シリンダ１２によってガス抜
き装置の本体１３全体を上昇させ、ガス抜き溝２３行な
うガス抜き通路２５内に充満して凝固した凝固金属から
弁頭部２０を離したのち・型開して製品を取り出す。

次に、電気的動作について第１図、第２図および第３図
を用いて説明する。これは、溶湯１０がガス抜き溝２３
の壁に衝突した時に発生する弾性波の振幅を検出するこ
とによって、溶湯ｌＯが来たことを弾性波検出装置１で
検出するものである。

溶湯１０が到達したことを検出する弾性波検出装置１で
検出されたデータ、すなわち、溶湯１０の衝突時に発生
する弾性波の振幅の大きさＳｌは、基準弾性波設定装置
５であらかじめ設定しである基準数値、すなわち、あら
かじめ経験ないしテストによって求めておいた溶湯１０
が到達したことを検知できる最低限の弾性波の振幅の大
きさＳ２と、比較器６で比較されて、前記データが基準
数値以上の場合（Ｓｌ≧８２の場合）、溶湯１０が到達
したと判断し、弁閉の指令信号を弁閉機構７を構成する
ソレノイド２６に出すように形成されている。これによ
り、弁頭部２０は上側へ引き上げられ、弁は閉じる。こ
のように、ガス抜き溝２３で発生する弾性波を検知する
ことによっても弁を閉しることができる。

上記慣性動作と電気的動作のいずれを選択してもよいが
、何らかの原因で溶湯の射出速度が遅くなった場合、弁
頭部２０は溶湯によって動かされず、溶湯がガス抜き通
路２５を通って侵入してくる可能性がある。これを避け
るために、射出速度を検出して、射出速度が所定値以下
の場合には電気的動作を行なうようにする。射出速度が
所定値以上の場合には、慣性動作のみを行なわせてもよ
（、また慣性動作と電気的動作を並行して行なわせても
よい。

第４図は本発明の他の実施例を示すブロック系統図であ
る。この実施例の動作について説明する。

弾性波を受信した弾性波検出装置１の出力信号（レヘル
Ｓａの信号）を前置増幅器２で増幅し、帯域フィルタ３
を通し、主増幅器４にて再度増幅してレベルｓｂの信号
とした後、あらかじめ基準弾性波設定装置５で設定して
パルス信号発生器３１に入力しである基準信号のレベル
Ｓｃと比較し、ｓｂ≧Ｓｃの場合にパルス信号発生器３
１はパルス信号を発生する。このパルス信号をパルスカ
ウンタ３２で計数し、計数したパルス数Ｓｄが基準パル
ス数設定装置３３からの設定パルス数Ｓｅより多ければ
弁閉信号を弁閉機構３４のソレノイド２６へ出力する。

これにより弁頭部２０は上側へ引き上げられ、弁は閉じ
る。このように、ガス抜き溝２３で発生する弾性波を検
知することによっても弁を閉じることができる。

第５図は本発明の更に他の実施例を示すブロック系統図
である。この実施例の動作について説明する。衝突時の
弾性波を弾性波検出装置１で受信し、検出装置１の出力
信号（レベルＳａの信号）を前置増幅器２で増幅し、帯
域フィルタ３を通し、主増幅器４にて再度増幅してレベ
ルｓｂの信号とした後、あらかじめ基準弾性波設定装置
５で設定してパルス信号発生器３１に入力しである基準
信号のレベルＳｃと比較し、ｓｂ≧Ｓｃの場合にパルス
信号発生器３１はパルス信号Ｓｄを発生する。

このパルス信号Ｓｄは、検出信号レベルｓｂが基準レベ
ルＳＣを越える毎に所定時間（第１所定時間）だけｒＨ
Ｊレベルとなり、上記所定時間内に検出信号レベルが基
準レベルを越えた時には連続してｒＨＪレベルとなる信
号である。即ち、パルス信号発生器３１は、ｓｂ≧Ｓｃ
の信号によりリトリガされる回路である。なお、基準弾
性波設定装置５から出力される基準信号のレベルＳｃの
大きさは、あらかじめ経験ないしテストによって求めて
おいた、溶湯９が到達したことを検知できる最低限の弾
性波の大きさを示すレベルである。

時間比較回路３２ａは、信号Ｓｄａのパルス信号と基準
時間設定装置３３ａからの基準時間信号Ｓｅａとを入力
し、信号Ｓｄａの溶湯検出パルスの総発生時間と基準時
間信号Ｓｅａの示す時間とを比較し、信号Ｓｄａの溶湯
検出パルス信号の総発生時間が第１所定時間より長い基
準時間（第２所定時間）を越えると、弁閉機構３４を閉
とするため閉信号Ｓ［をソレノイド２６へ出力する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の第１の発明は、金型キャビ
ティからのガス抜き用通路内の終端部に設けたガス抜き
用の弁と、ガス抜き用通路の途中に配置されて溶湯の通
過を溶湯がガス抜き用通路の壁面に衝突する際に発生す
る弾性波を検出する検出装置と、検出信号レベルを基準
レベルと比較し、検出信号レベルが基準レベルより大き
い場合に電気信号により弁を閉じる弁閉機構とを備え、
ガス抜き用通路と金型キャビティとの接続個所を金型キ
ャビティ内で溶湯が最後に到達する位置に備えたことに
より、ガス抜きを最も効果的に行なうことができ、溶湯
がガス抜き弁内へ多量に侵入すること無しに常に安定し
て製品キャビティ内のガス抜きができる効果がある。

また、本発明の第２の発明は、金型キャビティからのガ
ス抜き用通路内の終端部に設けたガス抜き用の弁と、ガ
ス抜き用通路の途中に配置されて溶湯の通過を溶湯がガ
ス抜き用通路の壁面に衝突する際に発生する弾性波を検
出する検出装置と、検出信号レベルを基準レベルと比較
し、検出信号レベルが基準レベルより大きい場合に電気
信号により弁を閉じる弁閉機構とを備え、検出装置の周
囲を制振材で取り囲んだことにより、溶湯がガス抜き弁
内へ多量に侵入すること無しに常に安定して製品キャビ
ティ内のガス抜きができると共に、検出装置の誤動作を
防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による金型用ガス抜き装置の一実施例に
おける弁制御装置を示す系統図、第２図および第３図は
本発明による金型用ガス抜き装置の一実施例におけるガ
ス抜き装置および金型を示す断面図、第４図は本発明の
他の実施例を示す系統図、第５図は本発明の更に他の実
施例を示す系統図である。 １・・・弾性波検出装置、２・・・前置増幅器、３・・
・帯域フィルタ、４・・・主増幅器、５・・・基準弾性
波設定装置、６・・・比較器、７・・・弁閉機構、２８
・・・制振材、Ｐ・・・接続位置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型キャビティからのガス抜き用通路内の終端部
   に設けたガス抜き用の弁と、ガス抜き用通路の途中に配
   置されて溶湯の通過を溶湯が前記ガス抜き用通路の壁面
   に衝突する際に発生する弾性波を検出する検出装置と、
   検出信号レベルを基準レベルと比較し、検出信号レベル
   が基準レベルより大きい場合に電気信号により前記弁を
   閉じる弁閉機構とを備え、前記ガス抜き用通路と金型キ
   ャビティとの接続個所を金型キャビティ内で溶湯がおお
   むね最後に到達する位置に備えたことを特徴とする金型
   用ガス抜き装置。
2. （２）金型キャビティからのガス抜き用通路内の終端部
   に設けたガス抜き用の弁と、ガス抜き用通路の途中に配
   置されて溶湯の通過を溶湯が前記ガス抜き用通路の壁面
   に衝突する際に発生する弾性波を検出する検出装置と、
   検出信号レベルを基準レベルと比較し、検出信号レベル
   が基準レベルより大きい場合に電気信号により前記弁を
   閉じる弁閉機構とを備え、前記検出装置の周囲を制振材
   で取り囲んだことを特徴とする金型用ガス抜き装置。