JPH1157980A - 減圧吸引鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空ポンプの大型化等を招くことなく、減圧
処理時の十分な排気能力を確保する。 【解決手段】 減圧遮断弁３１を介して真空ポンプ４に
至る減圧路９１をチャンバ１に接続する。減圧遮断弁３
１から真空ポンプ４に至る減圧路９１の途中で減圧増速
路９２が分岐し、減圧増速路９２はサージタンク５に接
続されている。減圧増速路９２中に増速用遮断弁３３が
設けてあり、減圧増速が必要な間のみ制御装置６によっ
て増速用遮断弁３３が開放される。増速用遮断弁３３を
開放してサージタンク５によりチャンバ１内を排気する
から、排気容量の大きい大型の真空ポンプ４を使用する
ことなく、十分な排気能力を確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は減圧吸引鋳造装置に
関し、特に、その減圧排気系の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】減圧吸引鋳造装置は減圧したチャンバ内
に鋳型を設置して溶湯をキャビティ内に吸引することに
より精密鋳造を行うものである。この種の減圧吸引鋳造
装置は通常、減圧遮断弁が介設され真空ポンプに至る減
圧管を上記チャンバに接続して、チャンバ内を減圧して
いる。ところで、特に薄肉鋳物を製造する場合には、湯
回り不良を防止するために減圧処理を数秒で終える必要
があり、極めて短時間で減圧度を上げるために、真空ポ
ンプの排気能力を十分確保することが要請されている。

【０００３】ところで、真空ポンプの排気容量には限度
があり、この排気容量を過大にすることは、ポンプ体格
の大型化とコストアップを招く。そこで、例えば特開昭
６２−１１４７６１号公報には、レシーバタンク（ブー
スタタンク）を設けて予めこれを真空ポンプで減圧して
おき、操業開始時に上記ブースタタンクでチャンバ内を
急速排気する（減圧増速）ことにより、真空ポンプの排
気能力を補うようにした減圧吸引鋳造装置が示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ブースタ
タンクの容量を十分に確保することは設置スペースの制
約から困難なことが多く、上記公報に記載の装置のよう
にブースタタンクが直接真空ポンプに接続されている
と、操業初期の減圧増速を終えて減圧度が低下したブー
スタタンクが、真空ポンプによる排気が必要な負荷とな
って、本来のチャンバ内の排気が効率的に行われないと
いう問題がある。

【０００５】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るもので、必要最小容量のブースタタンクによる操業初
期の減圧増速と、その後の真空ポンプによる効率的な排
気を可能とした減圧吸引鋳造装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本第１発明では、減圧遮断弁（３１）を介して真空
ポンプ（４）に至る減圧路（９１）をチャンバ（１）に
接続した減圧吸引鋳造装置において、減圧遮断弁（３
１）から真空ポンプ（４）に至る減圧路（９１）の途中
で減圧増速路（９２）を分岐させて、当該減圧増速路
（９２）をブースタタンク（５）に接続するとともに、
減圧増速路（９２）中に増速用遮断弁（３３）を設け、
かつ、減圧増速を必要とする間のみ上記増速用遮断弁
（３３）を開放する弁制御手段（６）を設けている。

【０００７】本発明において、減圧処理を開始する前は
減圧遮断弁は閉じられており、この間、増速用遮断弁が
開いてブースタタンクが真空ポンプに連通してタンク内
が十分に排気される。この状態で減圧遮断弁が開いて減
圧処理が開始されると、チャンバとブースタタンクが連
通して、チャンバ内からブースタタンクへ排気がなされ
る。したがって、排気容量に限度のある真空ポンプが使
用されていても、ブースタタンクへの排気量は、チャン
バとの間の差圧とこれに至る流路抵抗によって決まるか
ら、真空ポンプに比して十分大きな排気量を確保するこ
とができ、短時間でチャンバ内の減圧度を上げる減圧増
速が実現される。

【０００８】操業初期の減圧増速が終了すると、限られ
た容量のブースタタンク内の負圧は低下し、遂には真空
ポンプによって排気が必要な負荷になる。そこで、これ
を避けるために、減圧増速終了後は増速用遮断弁を閉鎖
して真空ポンプとの連通を遮断する。これにより、ブー
スタタンクが真空ポンプから切り離され、その後の真空
ポンプによるチャンバ内排気が効率的に行われる。

【０００９】このように、ブースタタンクにより操業初
期の減圧増速が実現されるとともに、ブースタタンクの
容量は減圧増速を実現するための必要最小限のもので良
いから装置設置スペースの制約をクリヤすることができ
る。そして、減圧増速終了後は、負圧の低下したブース
タタンクが負荷とならないから、真空ポンプによる効率
的なチャンバ内排気が実現される。

【００１０】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
ものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１には減圧吸引鋳造装置の配管
配線系統図を示す。図中、実線は配管系統であり、破線
は配線系統である。図において、鋳型を収納するチャン
バ１には減圧管９１が接続され、この減圧管９１には途
中、減圧用調節弁２１とこれに直列に減圧遮断弁３１が
介設されて、真空ポンプ４に至っている。減圧用調整弁
２１には並列に増速用バイパス弁３２が接続されてい
る。また、減圧遮断弁３１と真空ポンプ４の間で減圧管
９１から減圧増速管９２が分岐してブースタタンク５に
至り、この減圧増速管９２には増速用遮断弁３３が設け
られている。なお、ブースタタンク５の容量は、後述す
る減圧処理において急速減圧が必要な間、十分な排気速
度を得られるようなものとする。

【００１２】減圧用調節弁２１の上流位置で、減圧管９
１からエア復圧管９３が分岐しており、このエア復圧管
９３は途中に設けたエア復圧用調節弁２２を介して大気
に開放している。また、上記位置で減圧管９１からＡｒ
復圧管９４が分岐し、これに設けたＡｒ遮断弁３４を開
放することによりＡｒガスが供給される。

【００１３】シーケンサ装置６が設けられて、そのＰＩ
Ｄ制御部６１のアナログ出力信号６１ａによって減圧用
調節弁２１の開度が連続的に変更され、また、ＰＩＤ制
御部６１の後段に設けられたレシオバイアス（ＲＢ）部
６２のアナログ出力信号６２ａによってエア復圧用調節
弁２２の開度が連続的に変更される。この結果、図２に
示すように、ＰＩＤ制御部６１の出力信号６１ａが０％
〜１００％の間で変化する間に、減圧用調節弁２１とエ
ア復圧用調節弁２２は両者が原則として同時に開放状態
とはならないように、その開度が互いに逆方向へ連続的
に変化する。

【００１４】ＰＩＤ制御部６１には、チャンバ１に設け
た圧力発信器１１からチャンバ内の減圧度に応じた検出
信号１１ａがフィードバックされている。なお、ＰＩＤ
制御部６１は、目標減圧度と、フィードバックされた上
記圧力発信器１１の検出信号１１ａとを比較演算した結
果を上記信号６１ａとして出力する以外に、フィードフ
ォワード的な強制操作出力を上記信号６１ａとして減圧
用調節弁２１に出力することができる。

【００１５】シーケンサ装置６には入力用のタッチパネ
ル７が接続されて、対象鋳物毎の減圧パターンが設定さ
れる。減圧パターンは具体的には、ＰＩＤ制御部６１に
与える目標減圧度とその持続時間、この時のＰＩＤ制御
部６１の各定数、ＰＩＤ制御を行わない場合には上記強
制操作出力の値とその持続時間、および減圧遮断弁３
１、増速用バイパス弁３２、増速用遮断弁３３、Ａｒ遮
断弁３４の開閉タイミング等である。なお、設定された
対象鋳物毎の減圧パターンはプリンタ７１でハードコピ
ーされるとともに、メモリカードレコーダ７２でＩＣカ
ードに記憶される。シーケンサ装置６には中央のプロセ
スコンピュータ（プロコン）８から対象鋳物等の情報が
与えられ、これに基づいて減圧パターンが選択されて、
一例を後述するようなチャンバ１内の減圧処理がなされ
る。

【００１６】図３には、選択された減圧パターン下にお
ける減圧処理のタイムチャートを示す。本減圧処理で
は、減圧度（図３（１））は処理開始点（図のＳ点）か
ら略Ｓ字状のカーブで高くなり、処理終了点（図のＥ
点）でＡｒ復圧されて大気圧に戻る。処理開始に先立っ
て、減圧用調節弁２１はＰＩＤ制御部６１からの強制操
作出力によって所定開度（例えば３０％）に開けられて
おり（図３（２））、一方、増速用遮断弁３３が開いて
（図３（５））ブースタタンク５が所定負圧に減圧され
ている。

【００１７】減圧処理開始時に減圧遮断弁３１が開くと
（図３（４））チャンバ１から減圧用調節弁２１を経て
ブースタタンク５へと排気される。本減圧処理では減圧
度変化のＳ字カーブを実現するために、減圧処理開始直
後は減圧用調節弁２１の開度を一旦絞り（例えば１０
％）、その後開度を大きく（例えば２５％）している。
そして、一旦絞った減圧用調節弁２１を再び開く際に
は、増速用バイパス弁３２を同時に開いて（図３
（６））減圧応答性を向上させている。この間の処理所
要時間（図３中の時間Ｔ1 ）はコンマ数秒である。

【００１８】その後、減圧用調節弁２１の開度制御はＰ
ＩＤ制御に切り換えられ、この間、増速用遮断弁３３は
引き続き開放されている。ブースタタンク５は十分な排
気能力を維持しているから、減圧用調節弁２１は全開に
なることなくフィードバック制御された状態におかれ、
この状態でチャンバ１内の減圧度は十分短い時間Ｔ2
（１．５秒程度）で目標値Ｐ1 に達する。時間Ｔ2 経過
後は減圧目標値はＰ2 に切り換えられ、減圧用調節弁２
１の開度がＰＩＤ制御の下で調整されて、チャンバ内の
減圧度が目標値Ｐ2 に到達する（図３中の時間Ｔ3 ）。

【００１９】なお、増速用遮断弁３３は時間Ｔ2 の経過
後に閉鎖される。これは、時間Ｔ2中の処理で、限られ
た容量のブースタタンク１内の負圧が低下し、もはや排
気能力の増大に寄与しなくなるためであり、また、負圧
の低下したブースタタンク１が接続されたままであると
真空ポンプ４の負担になるからである。このように、負
圧が高く、排気能力が十分にある場合にのみ増速用遮断
弁３３を開いてブースタタンク５をチャンバ１に連通さ
せているから、ブースタタンク５の容量を必要最小限に
することができ、その大型化を避けることができる。

【００２０】時間Ｔ3 が経過した後の時間Ｔ4 中はチャ
ンバ１内の減圧度は目標値Ｐ2 に保たれる。時間Ｔ4 の
初期に減圧度のオーバシュートを避けるために、ＰＩＤ
制御された減圧用調節弁２１は一旦全閉状態となり、こ
の間、エア復圧用調節弁２２が開いてチャンバ１内にエ
アが導入される。その後は、ＰＩＤ制御による減圧用調
節弁２１の開度調整により、チャンバ１内の負圧は所定
値Ｐ2 に正確に維持される。

【００２１】時間Ｔ4 が経過して減圧処理が終了する
と、減圧遮断弁３１が閉じられ、Ａｒ遮断弁３４が開い
て（図示略）チャンバ１内が復圧される。この時、増速
用バイパス弁３２も開放されて減圧遮断弁３１に至る減
圧管９１内も復圧される。一方、増速用遮断弁３３が開
放されて、真空ポンプ４によるブースタタンク５内の排
気が開始される。

【００２２】なお、ブースタタンク５の容量を十分確保
できた場合にも増速用遮断弁３３を設けることは有用で
ある。すなわち、チャンバ１内の減圧度がオーバシュー
トするおそれがある場合には増速用遮断弁３３を閉じる
ことによってオーバシュートを未然に防止することがで
きる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の減圧吸引鋳造装
置によれば、ブースタタンクの容量を操業初期の減圧増
速に必要な最小容量のものにできるから、装置設置スペ
ースの制約をクリヤすることができるとともに、減圧増
速終了後には真空ポンプによる効率的なチャンバ内排気
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】減圧吸引鋳造装置の配管・配線系統図である。

【図２】ＰＩＤ制御部の出力値と調節弁開度の関係を示
すグラフである。

【図３】減圧吸引鋳造装置によるめ減圧処理時のタイム
チャートである。

【符号の説明】

１…チャンバ、３１…減圧遮断弁、３３…増速用遮断
弁、４…真空ポンプ、６…シーケンサ装置（弁制御手
段）、９１…減圧管、９２…減圧増速管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧遮断弁を介して真空ポンプに至る減
   圧路をチャンバに接続した減圧吸引鋳造装置において、
   前記減圧遮断弁から前記真空ポンプに至る減圧路の途中
   で減圧増速路を分岐させて、当該減圧増速路をブースタ
   タンクに接続するとともに、前記減圧増速路中に増速用
   遮断弁を設け、かつ、減圧増速を必要とする間のみ前記
   増速用遮断弁を開放する弁制御手段を設けたことを特徴
   とする減圧吸引鋳造装置。