JPS6029581B2 - 金型用ガス抜き装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ダィカストマシンや射出成形機等の成形機
において、成形時の金型のキャビティから大量のガスを
抜き取るための金型用ガス抜き装置に関するものである
。

従来より、ダィカストは精密な製品を多量に製造する成
形法として広く普及しているが、製品内部に巣のない健
全性を重要視される品物には通さない場合があった。

それは、高速、高圧で溶融金属をキャビティ内に充填す
るため、キャビティ内のガスが充分抜け切らずに、溶融
金属と混合して、製品中に残存することがあるためであ
る。

その対策として、従来より、キャビティ内を活性ガスで
置換して、溶融金属と化合させ、固定化する無孔性ダィ
カスト法や、減圧する方法などが考えられているが、こ
れらは金型や装置が複雑となり、一般的ではなかった。

この発明の発明者は、ダィカストモデルでェャベントの
面積と銭込製品の比重値との関係を調べたところ、ェャ
ベントの面積が増すに従って、銭込製品の比重値も上る
ことを見し、出した。しかしながら、ェヤベントの数は
製品の大きさで制限されるし、また、ェャベントの厚み
は、溶融金属を通過させないために約０．１肋以上には
とれない。この発明は、そのような製品や金型構造に制
約されずに、大量のガスを抜き、ガスの巻込みを、なく
して、健全なダィカスト製品を得るための弁装置を提供
するものである。すなわち、この発明は、金型のキャビ
ティから、金型外に通じるガス排出路を、弁の作用で開
いておいた状態で射出を行い、キャビテイ内の質量の小
さいガスをガス排出路を通してほぼ排出し終った時点で
、キャビティ内から進んで来た質量の大きい被射出溶融
物を前記弁の移動方向と同一方向から前記弁へ直接作用
させることにより前記弁を確実にかつすばやく移動させ
て前記ガス排出路を遮断し、このガス排出路からの被射
出溶融物の流出を防せぎうるようにして、射出時に金型
内のガス抜きを確実容易に行いうるようにしたものであ
る。

つぎに、図面に示した実施例によって、この発明を説明
する。

第１，２図に示した実施例において、１は固定盤、２は
可動盤、３は固定金型、４は可動金型、５は押出板、６
は押出ピン、７は可動金型４のキャビティ、８は被射出
熔融物である溶融金属の銭込用の射出スリ−プ、８ａは
給湯口、８ｂは射出プランジャである。

可動金型４において、キャビティ７の回りの固定金型３
に面する部分には、充分な面積を有する薄いガス抜き道
９を設け、ガス抜き道９の上端部に連結して上方に伸び
たガス抜き溝１０を、可動金型４の分割面または２個の
金型３，４の分割面に設けた。そして、金型４のキャビ
ティ７から導かれたガス抜き溝１０部に、キャピティ７
から進んで釆る溶融金属の作用によって、溶融金属の作
用方向に直接動かされる弁１４を設けた。弁１４として
は、弁１４の移動方向と同一方向からの溶融金属の作用
によって直接動かされることにより、後記するバイパス
１５などからなるガス排出路を同一の弁１４で直接遮断
するようにしたものを１個だけ設けた。すなわち、第３
，４図に拡大して示すように、ガス抜き溝１川こ続いて
、２個の金型３，４の両分割面部に、半割にできる弁室
１１を上方に向って配置し、弁室１１中には、上下方向
に向って摺動可能な弁１４を内蔵した。

弁１４は軸線方向に摺動可能な有底円筒状の弁とした。
弁１４の側面には内外に通じるガス排出用の穴１２を設
けた。弁１４の上端部にはフランジ部１４ａを設け、フ
ランジ部１４ａと金型３，４の作用で弁１４の下降限を
規制しうるようにした。弁１４の上部において、固定金
型３または可動金型４の一方に、キャップ１３をボルト
１７等で固定し、キャップｌ３の内面で弁１４のフラン
ジ部１４ａを鞠線方向に摺動自在に保持した。図示した
ように、キャップ１３を固定金型３に固定した場合は、
型縦を行っても、キャップ１３が可動金型４に当らない
ように間隔を設けておく。１８はキャップ１３の内面に
固定したすべりキーであり、このキー１８の作動により
、弁１４の回動を防ぎ、穴１２とバイパス１５の位置が
くるわないようにした。

キャップ１３にはガス排出用の穴１９を設けた。また、
キャップ１３の底面であるストッパ部１３ａと弁１４と
の間には、圧縮ばね２０を設け、弁１４を下方に押し付
ける方向に常に力を作用させた。なお、弁１４が上昇し
たときは、弁１４のフランジ部１４ａの上端面が、キャ
ップ１３のストッパ部１３ａに当たり、弁１４は上昇眼
を規制される。弁１４の穴１２と内部は穴１９を通じて
常に金型３外の外気に通じているようにし、弁１４の穴
１２は、弁１４の上下方向の位置によって、後記するバ
イパス１５と通じたり、遮断されるようにした。バイパ
ス１５の出口の遮断は、穴１２の下方にある弁１４の側
面の作用で行う。弁１４の被射出溶融物が作用する側の
端面は、射出した後の型開きが容易に行えるように、テ
ーパ面１４ｂにした。

このテーパ面１４ｂは、第３図においては右下に懐いた
テーパ面としたが、キャップ１３が可動金型４に固定さ
れておれば、このテーパ面１４ｂは逆に左下に額いたテ
ーパ面にしておく必要がある。このテーパ面１４ｂを設
けたことにより、弁１４を特上げることなく、型開を行
うことができる。弁室１１の直前のガス抜き溝１０より
、弁１４の移動路の側面である弁室１１の側面下部との
間には、弁１４部を迂廻したガス排出用の通路であるバ
イパス１５を設け、弁１４の作動により、バイパス１５
と金型外部間のガス排出路の蓮通、遮断を直接規制しう
るようにした。

バイパス１５は可動金型４の固定金型３側の面に溝状に
設けた。ガス抜き溝１０とバイパス１５の入口部とのな
す交差角０は鋭角か直角にした。弁室１１に面したガス
抜き溝１０の口部１６はノズル状に狭くした。なお、第
５図に示した１実施例において、左右に設けたバイパス
１５は、それぞれ２箇所の屈折部を有するコ字形および
逆コ字形に形成した溝にしたが、それぞれの溝の屈折部
の１箇所または２箇所には、バイパス１５部における湯
まわりのタイミングを遅らせるために、屈折部に至る前
側の直線部を屈折点よりもさらに奥の方まで伸ばして湯
だまり部を設けた。

この湯だまり部は、図示したように、直線部と同じ幅に
してもよいし、奥に直線部とりも幅の広い部分を設けて
も良い。このようにしておくと、このバイパス１５内を
溶融金属が進む時、最初に進んで来る熔融金属は屈折部
ですぐ曲らずに、一度この通路の延長部である湯だまり
部内に入り、この湯だまり部が溶融金属でいっぱいに満
たされた後、溶融金属ははじめて屈折部を曲つて次の通
路中に進んでい〈。したがって、このバイパス１５中に
おける溶融金属の湯まわりは、その分だけおくれ、弁１
４が確実に綿つた後に、溶融金属は締つた弁１４の側面
部に到達するので、溶融金属がガス排出用の穴１２内や
金型の外まで進行することはなく、安全であり、かつ、
弁作動がより確実となる。つぎに、主に第５図によって
、この発明の前記実施例の作動順序を説明する。まず、
固定金型３側の弁室１１内に弁１４が保持されている状
態で型締を行う。

このとき、弁１４は、第１〜４図に示したように、圧縮
はね２０の作用により下向に押付けられた状態にあり、
バイパス１６は、弁１４の穴１２に通じている。この状
態で、射出スリーブ８部より溶融金属をキャピティ７内
に鋳込めば、キャビティ７内への溶湯充填中に、キャビ
ティ７内のガスはガス抜き道９、ガス抜き溝１０、バイ
パス１５、穴１２を通って、金型３，４外に排出される
。この間、第５図ａに示すように、弁１４は弁室１１の
下方に押付けられたままの状態を保っており、大量のガ
スは矢印で示すように、バイパス１５を通って抜ける。
キャビティ７内への溶融金属の充填がほぼ完了すると、
溶融金属２２がガス抜き溝１０内を上昇して来て、弁１
４の下面に衝突し、その結果、弁１４は圧縮ばね２０に
抗して押上げられ始める。

そして、溶融金属２２は弁１４を押上げるとともに、一
部がバイパス１５へ進入し始める。この時の状態を第５
図ｂに示す。やがて、溶融金属２２の押上作業によって
、弁１４の上昇はキャップ１３のストッパ部１３ａによ
って止められ、バイパス１５と穴１２との間は弁１４の
下部側面によって閉じられ、溶融金属２２はせき止めら
れる。

この時、バイパス１５を通って抜けていったガスは、ほ
とんど抜けていて、バイパス１５の終端部近くに若干残
っているだけの状態になるが、これは銭込製品には何ら
悪影響は及ぼさない。この時の状態を第５図ｃに示す。
なお、バイパス１５中に入った溶融金属２２は弁１４の
側面部まで進むが、この時、溶融金属２２は、バイパス
１５自体の迂回通路およびバイパス１５中に設けた湯だ
まり部の作用で弁１４が締まるまでの時間よりも充分に
長い時間を要して弁１４の側面部に到達するので、溶融
金属２２が、弁１４に設けた穴１２中や金型の外部まで
進行することはない。鏡込作業が終れば、金属熔湯２２
の凝固後、型関を行う。

この場合、弁１４の下端面はテーパ面１４ｂになってい
るので、弁室１１の下部にある凝固金属２２ａは弁１４
から容易に離れる。凝固金属２２ａが弁１４から離れた
ら、圧縮ばね２０の作用で、弁１４は下降限位置まで下
がる。この時の状態を第５図ｄに示す。続いて、押出ピ
ン６の作動により、可動金型４より銭込製品を取出すと
同時に、ガス抜き溝１０、弁室１１下部およびバイパス
１５中の凝固金属２２ａをいつしよに取出す。この発明
は、ガスと熔融金属との比重差、例えば、空気と溶融ア
ルミニウムとの比重が約１：２０００であるという比重
差、および、この比重差に基づく慣性力の差を利用した
ものである。

そして、金型４のキヤビティ７から導びかれたガス抜き
溝１０部に、ガス抜き溝１０の軸線方向に摺動する１個
の弁１４を設け、かつ、ガス抜き溝１０から弁１４部の
側面に迂廻して通じたガス排出用の通路であるバイパス
１５を設けた金型４を用い、キャビティ７から金型３，
４の外へ通じるガス排出路を弁１４の作用で開いた状態
で射出を行い、まず、キャビティ７から進んで来た質量
の小さいガスが弁１４のガス抜き溝１０側の端面に作用
しているときは、弁１４が質量の小さいガスによって押
されることなく、ガス抜き溝１０側の端部にあり、バイ
パス１５と弁１４部などからなる迂廻したガス排出路を
通してガスを排出し、その途中で、質量の小さいガスに
続いてキャビティ７から進んで来た質量の大きい被射出
溶融物である溶融金属が、弁１４の移動方向と同一方向
から弁１４のガス抜き溝１０側の端面に直接作用するこ
とにより、弁１４を移動させて、弁１４でガス排出路を
直接遮断し、溶融金属が弁１４部から外部へ排出されな
いようにして、金型３，４内のガス抜きを行いながら射
出しうるようにしたものである。

なお、ガス抜き溝１０内を上昇してきた溶融金属２２が
直接バイパス１５内に飛込まないようにするために、そ
して弁１４が閉じる前に、その溶融金属２２がガス抜き
用の穴１２内に入らないように、ノズル部１６のすぐ下
のガス抜き溝１０とバイパス１５の入口部とのなす角８
は、鋭角または直角にした。

勿論、これは鋭角にする方が、より効果的である。なお
、圧縮ばね２川ま必ずしも設ける必要はなく、弁１４を
単に自然落下させた後、型締を行うようにしても良い。

この実施例においては、この発明の金型用ガス抜き装置
を、固定金型３と可動金型４の分割面部に設けたが、こ
れは、固定金型３と中子用金型とのように、その他の金
型の分離面部や接触面部に設けるようにしても良い。

以上の実施例においては、弁１４の回り止め用のキー１
８を設けたが、これは、弁１４と弁室１１とキャップ１
３を角筒状にするか、弁１４のフランジ部１４ａとキャ
ップ１３のみを角筒状にして省略することもできるし、
また、弁１４が下降限位置にあるときの穴１２の位置の
回りの弁室１１の内周面に水平なりング溝を設けても良
い。

さらに、第６図に示すように、穴１２と同一高さの位置
の弁１４の外周に水平なりング溝２３を設けておいても
良い。ここで、弁１４とキャップ１３との間に設けたキ
ー１８や、弁１４と弁室１１とキャップ１３との間の角
筒状の面部や、弁１４のフランジ部１４ａとキャップ１
３との間の角筒状の面部などは、弁１４と弁１４の外周
面部との間に設けた弁１４の回り止め部材を形成してい
る。

また、キャップ１３や、弁室１１の周囲の金型部などは
、弁１４の外周部村である。さらに、第７図に示すよう
に、弁１４に穴１２を設けずに、弁１４の外周に上下方
向に幅の広いリング溝２４を設け、可動金型４に水平な
ガス排出用の穴２５を設けても良い。

この場合は、キャップ１３にガス排出用の穴１９は設け
る必要はないが、弁１４の作動を円滑にするために、弁
１４内の空気排出用の小さい穴２６を設けておくと良い
。なお、第７図に示すように、圧縮ばね２０を用いる代
りに、穴２６に減圧弁２７を介して圧縮空気源２８を連
結して、弁１４を常に下方へ押えておくようにしても良
い。さらに、第８図に示すように、有底円筒状の弁１４
の代りに、円板状の弁頭２９の上面中央部にロッド３０
を有し、ロッド３０の上端部にストッパ用のナット３１
を取付けた弁１４を用いることもできる。

この場合、バイパス１５の出口は、下端限にある弁１４
の弁頭２９よりも若干上に設け、弁１４の上昇によって
弁頭２９の側面で閉鎖されるようにした。３２は弁座、
３３はストッパフロツク、１３はキャップ、２川ま圧縮
ばねである。

なお、第６〜８図に示した実施例では、キーなどの弁の
回り止め部材を図示するのを省略したが、弁１４のフラ
ンジ部１４ａとキャップ１３との間などには、キー１８
などの弁１４の回り止め都村を設けておき、弁１４のテ
ーパ一面１４ｂ部が回らないようにしている。

前記実施例では、ガス排出路１２の出口を外気に開放し
て、ガスの排出を自然に行うようにしたが、これは、外
部のガス吸引装置を用いて、積極的に行っても良い。

その場合は、ガス排出路１２からのガスの吸引を射出シ
リンダの射出動作と同調させて行っても良いし、真空装
置を用いて行っても良い。さらに、前記実施例において
は、弁１４を垂直方向に上下動させるようにして、ダィ
カストマシンに使用したものを示したが、これは弁１４
を斜め上方向や水平方向に移動させるようにしても良い
し、また射出成形機用として使用しても良い。

このように、．この発明においては特許請求の範囲に記
載したような構造にしたので、従釆の減圧法のように真
空ポンプや減圧タンクなどを用いる必要もなく、構造が
極めてシンプルである。さらに、各回の鏡込動作に完全
に同調して、自動的にガス抜きが行われるので、減圧開
始のタイミングが狂うことがなく、ガス抜き作動が安定
している。したがって、ガス抜きが完全に、かつ、正確
、容易に行われる。また、この他に、つぎのような効果
がある。

【１１ ガス抜き溝を直進して来る被射出溶融物の進行
方向に、被射出溶融物で直接押される弁によって、ガス
の排出路を遮断するようにしたので、弁の作動が早く、
かつ、確実であり、ガス抜きと、弁部からの被射出熔融
物の排出防止を確実容易に行える。■ 射出時にガス抜
きを充分に行えるので、射出製品中の残存ガスが大幅に
減少し、射出製品の湯まわり、耐圧、気密性が著しく向
上する。

‘３｝ キャビティ外周のェャベント部におけるバリの
発生が減少するので、バリをのけなくても良く、金型に
傷をつけることがない。その結果、自動化が容易になり
、金型の寿命も延びる。‘４１ガス抜きが充分に行われ
るので、低い射出圧力で良い射出製品が得られる。勿論
、このために、自動化も容易になり、金型の寿命も延び
る。‘５）ガス抜きが充分に行われるので、射出条件の
幅が拡大するとともに、試打時間の短縮と射出製品の品
質の安定化がはかられる。

従来より、射出圧力、射出速度、高速射出スタート位置
の良い条件をさがし、ガス抜きの良好なところにセット
していたが、この条件を見つけるのに時間がかかり、か
つ、この条件も射出時に次第に変わっていたが、この発
明を用いれば、ガス抜きが充分に行われるので、射出条
件を選択する幅がかなり拡大する。‘６｝ 従来より、
真空装置により金型間の薄い溝を通してキャビティ内の
空気を外に抜くことも考えられていたが、この場合、キ
ャビティ内の空気。

抜き量が少ないと、固定金型と可動金型の合わせ面から
外の空気が入り、キャビティが真空にならないが、この
発明では、多量の空気を抜くので、金型の合わせ面の精
度はそれ程問題にならず、キャビティの空気を充分に抜
くことができる。したがって、減圧法と併用すれば、効
果はさらに増大する。‘７’キャビティ内を酸素などの
活性ガスの雰囲気にして射出する無孔性ダィカスト法と
併用すれば、効果が大きい。

この場合、この発明のガス抜き装置の開いた弁部から、
活性ガスをキャビティ内に入れた後、射出する。射出中
にも活性ガスをキャビティ内に入れることもできる。■
マグネシウムのダイカストに用いれば、効果が大きい
。すなわち、アルミニウムのダィカストでは、ゆっくり
射出して、キャビティ内のガスをペン卜部から抜くよう
に試みることもできたが、マグネシウム合金は凝固速度
が早いので、低速射出することができず、射出開始後、
すぐ高速射出に移る必要があった。もともと「射出時に
は、キャビティの容積の約２倍の容積を有するキャビテ
ィ内と射出スリーブ内の多量のガスを金型外へ逃す必要
があるが、マグネシウムのダイカストの場合は、アルミ
ニウムのダィカストに比べて、高速射出する必要がある
ので、どうしても射出製品へのガスのまき込みが大きか
った。しかし、この発明を用いれば、ガス抜きが充分に
行われるので、マグネシウムのダイカストでも、気泡の
ない良質の射出製品を確実容易に得ることができる。【
９｝ ホットチャンパー式ダィカストにも用いることが
できる。

００ 従来より、型関後、金型に冷却水や水溶性の雛型
剤をスプレーしていたが、型縦を行ったとき、金型に水
滴が残っていると水蒸気の逃げ場がなく、そのまま射出
すると、射出製品の表面が黒くなったり、湯まわりが悪
くなり、良質の射出製品を得ることができない。

したがって、金型表面の水滴が充分に乾燥してなくなっ
た後、型締を行う必要があった。しかし、この発明を用
いれば、型緒時にガス抜き装置の開いている弁を通して
、金型内に熱風を送り込み、金型内の水蒸気を射出スリ
ーブ内を通して外へ逃がすこともできる。この熱風の送
り込みは型縦後や給湯時にも行える。したがって、型綿
時にガス抜き装置を通してキャビティ内に熱風を送り込
むようにすれば、スプレー後、す早く型縦をすることが
でき、サイクルが短くなる。（１１）勿論、恒久的な弁
装置として使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例を示す縦断面図、第２図は
第１図のＤ−Ｄ線断面図、第３図は第１図の瓜部拡大断
面図、第４図は第３図のＷ−Ｗ線断面図、第５図ａ〜ｄ
は第１〜４図に示した弁部の作動説明図、第６〜８図は
それぞれこの発明の他の実施例を示す縦断面図である。 １・・・・・・固定盤、２…・・・可動盤、３……固定
金型、４・・・・・・可動金型、７・・・・・・キャビ
ティ、９…・・・ガス抜き道、１０……ガス抜き溝、１
１……弁室、１２，１９，２５，２６……穴、１３・・
・・・・キャップ、１４……弁、１５……バイパス、１
８……キー、２０……圧縮ばね、２２・…・・溶融金属
、２３，２４・・…・リング溝「 ２８…・・・圧縮空
気源、３２・・・…弁座。第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第５図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金型の分離面部に、キヤビテイから導かれたガス抜
   き溝、ガス抜き溝の端部で、キヤビテイから進んで来る
   被射出溶融物の直接作用により軸線方向に摺動する弁、
   および、ガス抜き溝の途中から前記弁部の側面に通じた
   ガス排出用の通路を設け、前記弁の軸線方向への移動に
   よつて前記通路と外部との連通、遮断を直接行いうる通
   路を弁部に設け、弁を摺動自在に支持し、弁用のストツ
   パ部を有するキヤツプを一方の金型に固定して取付け、
   弁の被射出溶融物が作用する側の端面を、型開き容易な
   テーパ面にし、弁と弁の外周部材との間に弁の回り止め
   部材を設けた金型用ガス抜き装置。