(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティに、ガス排出通路を介して真空装置を接続し、前記キャビティ内のガスを外部に排出するとともに溶融金属を前記キャビティ内に供給して成形する真空ダイカスト鋳造装置において、前記ガス排出通路を複数設け、この複数のガス排出通路のうちの一つに、キャビティ内と真空装置とを連通遮断可能なシャットオフ弁を設け、他のガス排出通路に、ガスの排出後に流出する溶融金属の凝固によってガス排出通路を遮断する屈曲形成されたエアベントを設け、前記シャットオフ弁は電気的駆動手段の作動に基づき油圧によって開閉する構成とし、前記エアベントの真空装置側のガス排出通路にこの通路を開放遮断する電磁弁を設け、射出スリーブ内の溶融金属をキャビティに射出する射出プランジャの射出位置を検出する位置検出器を設け、この位置検出器が検出する射出プランジャの射出位置によって前記電気的駆動手段および電磁弁がバラバラのタイミングで作動してガス排出動作を行わせることを特徴とする真空ダイカスト鋳造装置。
【請求項２】
金型のキャビティに、複数のガス排出通路を介して真空装置を接続し、前記複数のガス排出通路のうちの一つに、キャビティ内と真空装置とを連通遮断可能で電気的駆動手段の作動に基づき油圧によって開閉するシャットオフ弁を設け、他のガス排出通路に、ガスの排出後に流出する溶融金属の凝固によってガス排出通路を遮断する屈曲形成されたエアベントを設け、このエアベントの真空装置側のガス排出通路にこの通路を開放遮断する電磁弁を設け、射出スリーブ内の溶融金属をキャビティに射出する射出プランジャの射出位置を位置検出器で検出し、この位置検出器で検出した射出プランジャの射出位置によって前記電気的駆動手段および電磁弁をバラバラのタイミングで作動させてガス排出動作を行わせることを特徴とする真空ダイカスト鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金型のキャビティ内のガスを排出しつつ溶融金属をキャビティ内に供給して成形を行う真空ダイカスト鋳造装置および鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属をキャビティ内に供給する際に、キャビティ内のガスを真空装置によって排出することで、ダイカスト鋳造時に、ガスの巻き込みによる鋳巣の発生が回避され、高品質な鋳造品が得られる。このような真空ダイカスト鋳造装置としては、例えば特公平２−３８０６６号公報や特公平２−３８０６７号公報に記載されたものがある。図７は、これら公報に記載された可動金型１の正面図で、キャビティ３には二つのオーバフロー５を介してエアベント７がそれぞれ接続され、エアベント７には連通溝９を介して真空ホール１１が連通している。真空ホール１１は、吸引口１３を介して図示しない真空ポンプなどの真空装置に連通されている。
【０００３】
エアベント７は、図示しない固定金型との相互の接合面にそれぞれ形成した凹凸部によって通路が階段状に屈曲形成されたチルベントであり、この階段状通路を、真空装置によるガス排出後に溶融金属が通過する際に、抵抗を受けて慣性力が次第に低下し、ここで溶融金属が凝固してキャビティと真空装置との連通が遮断され、これにより溶融金属のキャビティへの充填が終了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したようなエアベントを設けた真空ダイカスト鋳造装置においては、キャビティ内のガスを排出した後に溶融金属がエアベントを通過する際に凝固してキャビティと真空装置とを遮断するので、溶融金属をキャビティに充填完了するまで真空吸引でき、したがってより高品質な鋳造品を得ることができる。しかしながら、エアベントは、階段状に形成された通路であることから、通気抵抗が大きく、このためキャビティ内のガスの排出速度が遅く、鋳造時間が長いものとなる。
【０００５】
これに対し、キャビティと真空装置とを連通するいわゆるガス排出通路に、上記エアベントに代えてシャットオフ弁を設け、これによりガス排出通路を開放遮断する方法がある。シャットオフ弁は、ガス排出通路を単に開放遮断するものであるので、エアベントのように大きな通気抵抗は発生せず、このためガス排出が極めて速く行える利点があるものの、溶融金属のキャビティへの充填完了まで開放して、真空引きを継続すると、溶融金属がガス排出通路を経て真空装置まで流出してしまい、真空装置を破損させたり、配管の詰まり引き起こすことになる。このためシャットオフ弁を使用した場合には、ガス排出動作を溶融金属の充填完了まで行うことができず、高品質な鋳造品が得られないという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、キャビティ内のガスの排出を短時間で行うとともに、このガスの排出動作を溶融金属の充填完了まで行えて高品質な鋳造品を得るようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、金型のキャビティに、ガス排出通路を介して真空装置を接続し、前記キャビティ内のガスを外部に排出するとともに溶融金属を前記キャビティ内に供給して成形する真空ダイカスト鋳造装置において、前記ガス排出通路を複数設け、この複数のガス排出通路のうちの一つに、キャビティ内と真空装置とを連通遮断可能なシャットオフ弁を設け、他のガス排出通路に、ガスの排出後に流出する溶融金属の凝固によってガス排出通路を遮断する屈曲形成されたエアベントを設け、前記シャットオフ弁は電気的駆動手段の作動に基づき油圧によって開閉する構成とし、前記エアベントの真空装置側のガス排出通路にこの通路を開放遮断する電磁弁を設け、射出スリーブ内の溶融金属をキャビティに射出する射出プランジャの射出位置を検出する位置検出器を設け、この位置検出器が検出する射出プランジャの射出位置によって前記電気的駆動手段および電磁弁がバラバラのタイミングで作動してガス排出動作を行わせる構成としてある。
【０００８】
このような構成の真空ダイカスト鋳造装置によれば、エアベントおよびシャットオフ弁によるガス排出動作は、いずれも溶融金属のキャビティへの射出開始後に行い、ガス排出動作の停止は、エアベントについてはキャビティへの溶融金属の充填完了まで行い、シャットオフ弁については上記充填完了以前に停止させるようにする。これにより、ガス排出動作は溶融金属の充填完了まで行えると同時に、シャットオフ弁を同時に使うことでガス排出動作が短時間に行え、多量のガスを吸収することができる。
【００１０】
また、射出プランジャの射出位置を位置検出器が検出し、この検出した射出位置によって、電気的駆動手段が作動してシャットオフ弁が開閉するとともに、電磁弁が開閉動作し、これによりシャットオフ弁およびエアベントによるガス排出動作がなされる。
【００１１】
請求項２の発明は、金型のキャビティに、複数のガス排出通路を介して真空装置を接続し、前記複数のガス排出通路のうちの一つに、キャビティ内と真空装置とを連通遮断可能で電気的駆動手段の作動に基づき油圧によって開閉するシャットオフ弁を設け、他のガス排出通路に、ガスの排出後に流出する溶融金属の凝固によってガス排出通路を遮断する屈曲形成されたエアベントを設け、このエアベントの真空装置側のガス排出通路にこの通路を開放遮断する電磁弁を設け、射出スリーブ内の溶融金属をキャビティに射出する射出プランジャの射出位置を位置検出器で検出し、この位置検出器で検出した射出プランジャの射出位置によって前記電気的駆動手段および電磁弁をバラバラのタイミングで作動させてガス排出動作を行わせる鋳造方法としてある。
【００１２】
上記した真空ダイカスト鋳造方法によれば、エアベントおよびシャットオフ弁によるガス排出動作は、いずれも溶融金属のキャビティへの射出開始後に行い、ガス排出動作の停止は、エアベントについてはキャビティへの溶融金属の充填完了まで行い、シャットオフ弁については上記充填完了以前に停止させるようにする。これにより、ガス排出動作は溶融金属の充填完了まで行えると同時に、シャットオフ弁を同時に使うことでガス排出動作が短時間に行え、多量のガスを吸収することができる。
また、射出プランジャの射出位置を位置検出器が検出し、この検出した射出位置によって、電気的駆動手段が作動してシャットオフ弁が開閉するとともに、電磁弁が開閉動作し、これによりシャットオフ弁およびエアベントによるガス排出動作がなされる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は、この発明の実施の一形態を示す真空ダイカスト鋳造装置の全体構成図で、ここでの可動金型１５は、前記図７におけるものと同様に正面図として示してある。この可動金型１５の、図２に示されている固定金型１７との接合面１９には、キャビティ２１が形成されるとともに、キャビティ２１に連通する部分に分流子２３が設けられている。分流子２３は、可動金型１５を固定金型１７に接合したときに、固定金型１７に連結された射出スリーブ２５に対向配置されるもので、この射出スリーブ２５内には、射出シリンダ２７により駆動されて溶融金属をキャビティ２１内に射出する射出プランジャ２９が収容されている。射出スリーブ２５の図中で左側端部の上部には、溶融金属注入口２５ａが開口している。射出プランジャ２９の射出位置（図２中で左右方向位置）は、プランジャロッド３１に形成された溝を検知する位置検出器３３によって検出される。
【００１５】
図１に示すように、キャビティ２１の上部には、キャビティ２１内のガスを排出するための２本のガス排出通路３５，３７が形成されている。一方のガス排出通路３５には、前記図７に示したものと同様なエアベント３９が形成されている。すなわち、このエアベント３９は、図２に示すように、固定金型１７との相互の接合面にそれぞれ形成した凹凸部によって通路が階段状に屈曲形成されたチルベントである。
【００１６】
ガス排出通路３５の可動金型１５における外部への開口部は、配管４１を介してサージタンク４３に接続され、サージタンク４３は配管４５を介して真空装置としての真空ポンプ４７に接続されている。配管４１には、可動金型１５側からフィルタ４９および電磁弁５１が設けられている。
【００１７】
他方のガス排出通路３７の可動金型１５における外部への開口部には、キャビティ２１内と真空ポンプ４７側とを連通遮断可能なシャットオフ弁５３が配置されている。シャットオフ弁５３は、上記した開口部に下端が装着される筒体５５と、筒体５５の下端開口を開閉可能な弁体５７と、弁体５７を上下方向に移動させるシリンダ５９とから構成されている。
【００１８】
筒体５５は、配管６１を介してサージタンク４３に接続され、配管６１にはフィルタ６３が設けられている。シリンダ５９には配管６５，６７を介して電気的駆動手段としての電磁弁６９が接続され、電磁弁６９の切替動作によりシリンダ５９が動作し、これに伴い弁体５７が上下動して筒体５５の下端開口を開閉する。弁体５７が図１に示す上方に位置しているときには、筒体５５の下端開口が閉塞され、これによりキャビティ２１と真空ポンプ４７側との連通が遮断された状態となり、弁体５７が図１の状態から下方に移動して筒体５５の下端開口を開放したときには、キャビティ２１と真空ポンプ４７側とが連通した状態となる。
【００１９】
上記した電磁弁５１および６９は、前記図２に示した位置検出器３３の検出信号の入力を受ける図示しない制御部により作動するものである。
【００２０】
次に、上記したような真空ダイカスト鋳造装置の動作を説明する。
【００２１】
可動金型１５が図示しない駆動装置により固定金型１７に向けて移動し、図２に示すように両金型１５，１７相互が接合された状態で、射出スリーブ２５内の溶融金属をキャビティ２１内に射出する準備がなされる。このとき、電磁弁５１は閉、シャットオフ弁５３の弁体５７は筒体５５の下端開口を閉じた状態で、電磁弁６９も閉とし、この状態で配管４１，６１内は、真空ポンプ４７を作動させて所定の真空度を保持しておく。
【００２２】
溶融金属注入口２５ａから溶融金属が射出スリーブ２５内に注入された状態で、射出シリンダ２７の動作により射出プランジャ２９が、溶融金属注入口２５ａより前方に移動し、位置Ｓ１に達すると、これを位置検出器３３が検出して、電磁弁５１が開となる。これにより、キャビティ２１は、エアベント３９および電磁弁５１を介して真空ポンプ４７側に連通した状態となり、キャビティ２１内のガスが排出されて圧力が徐々に低下し真空度が高まっていく。
【００２３】
図２中で、射出スリーブ２５の上方にあるグラフ中の実線および破線（破線は後述する他の例に対応している）は、射出プランジャ２９の射出位置Ｓ（横軸）に対するキャビティ２１内の圧力Ｐ（縦軸）を示したもので、同グラフ中の一点鎖線は、射出プランジャ２９の射出位置（横軸）に対する射出プランジャ２９の移動速度である。キャビティ２１内の圧力は、射出プランジャ２９が射出開始前の図２に示す位置にあるときにはＰ１であり、その後射出プランジャ２９が溶融金属注入口２５ａを超えると僅かに上昇し、位置Ｓ１に達した時点でエアベント３９側の電磁弁５１を開とする。これにより、キャビティ２１内は、配管４１，４５を介して真空ポンプ４７側に連通し、キャビティ２１内のガスが排出されて圧力が徐々に低下し真空度が増大する。
【００２４】
射出プランジャ２９が、射出スリーブ２５のほぼ中央付近の位置Ｓ２に達すると、圧力はＰ２まで低下しており、このときシャットオフ弁５３側の電磁弁６９を作動させ、シリンダ５９を弁体７が筒体５５の下端開口を開放するよう動作させる。すなわち、このとき弁体５７は下方に移動し、キャビティ２１と真空ポンプ４７側とが配管６１，４５を介して連通状態となる。
【００２５】
シャットオフ弁５３は、通路が階段状に屈曲形成されたエアベント３９に対し通気抵抗は小さく、このため開弁によるキャビティ２１内のガスの排出動作は速いものとなっている。シャットオフ弁５３を通してのガスの排出時には、エアベント３９によるガスの排出も同時に行っており、この状態でキャビティ２１内の圧力がＰ３となる位置に対応する位置Ｓ３に射出プランジャ２９が達すると、電磁弁６９を作動させ、シリンダ５９を弁体５７が筒体５５の下端開口を閉塞するよう動作させ、シャットオフ弁５３を介してのガスの排出動作を停止する。
【００２６】
シャットオフ弁５３の閉弁後も、電磁弁５１は開状態を保持してエアベント３９によるガス排出動作は継続して行っており、この過程で射出プランジャ２９が位置Ｓ４に達して溶融金属のキャビティ２１への充填が完了すると、溶融金属はエアベント３９にも達し、このエアベント３９の階段状通路を溶融金属が抵抗を受けて通過する際に、溶融金属が凝固し、ガス排出通路３５が遮断される。これにより、エアベント３９を介してのガスの排出動作も停止し、キャビティ２１と真空ポンプ４７側との連通が遮断されることになる。
【００２７】
図３は、上記したエアベント３９によるガス排出動作と、シャットオフ弁５３を通してのガス排出動作とを、射出プランジャ２９の移動動作に対応して示したもので、前者については射出開始後の位置Ｓ１から充填終了（Ｓ４）まで行い、後者については位置Ｓ２から充填完了以前の位置Ｓ３まで行っている。
【００２８】
エアベント３９によるガス排出動作については、溶融金属が階段状の通路にて凝固することで停止するので、溶融金属のキャビティ２１への充填完了まで行っても、溶融金属が電磁弁５１や真空ポンプ４７まで流出せず、配管の詰まりや真空ポンプ４７の破損などの問題が発生することはない。一方、シャットオフ弁５３を通してのガス排出動作は、上記充填完了以前に停止しているので、溶融金属がシャットオフ弁５３側に流出せず、シャットオフ弁５３の作動不良などの不具合の発生が防止される。
【００２９】
シャットオフ弁５３を通してのガス排出動作は、前述したように素速く行われる利点を有しており、このようなシャットオフ弁５３によるガス排出動作を、充填完了まで排出動作を行える利点を有したエアベント３９と組み合わせて使用することで、溶融金属をキャビティ２１に充填完了するまで真空吸引してより高品質な鋳造品が得られると同時に、ガス排出動作を短時間で行え、鋳造作業性の向上に寄与することができる。
【００３０】
図４は、エアベント３９およびシャットオフ弁５３によるガス排出動作の他の例を示しており、この例でのガス排出動作によるキャビティ２１内の圧力変化は図２の破線に対応している。この例では、射出プランジャ２９が位置Ｓ１と位置Ｓ２との間の位置Ｓ０でシャットオフ弁５３を開いて、シャットオフ弁５３によるガス排出動作をまず行い、その後位置Ｓ２で電磁弁５１を開いてエアベント３９によるガス排出動作を開始する。
【００３１】
シャットオフ弁５３のガス排出動作の終了は、図３の例と同様に、充填完了以前の位置Ｓ３とし、エアベント３９のガス排出動作は充填完了まで行う。この例においても、ガス排出動作についてエアベント３９およびシャットオフ弁５３の双方の利点を利用しているので、図３の例と同様の作用効果が得られる。
【００３２】
なお、エアベント３９によるガス排出動作を充填完了まで行うとともに、シャットオフ弁５３によるガス排出動作を充填完了以前に終了させることを実行すれば、エアベント３９およびシャットオフ弁５３によるガス排出動作の開始時期は、前述した図３および図４の例に限ることはない。
【００３３】
図５は、図１におけるエアベント３９を備えたガス排出通路３５を四つ設けた場合の、エアベント３９およびシャットオフ弁５３によるガス排出動作例を示すものである。四つのガス排出通路３５には、それぞれ個別の配管４１にフィルタ４９および電磁弁５１が設けられてサージタンク４３に接続されている。シャットオフ弁５７は図１の例同様一つである。
【００３４】
この場合、四つのエアベント３９によるガス排出動作を、射出開始後、射出プランジャ２９の位置Ｓ１、Ｓ０、Ｓ２、Ｓ３でそれぞれ開始し、一方シャットオフ弁５３によるガス排出動作は四つ目のエアベント３９の動作開始時である位置Ｓ３で開始する。ガス排出動作の終了は、四つのエアベント３９のいずれについても充填完了までとし、シャットオフ弁５３については、充填完了以前の位置Ｓ５とする。これにより、キャビティ２１内の圧力変化は、図６のグラフにおける実線のようになり、この例においても、エアベント３９によりガス排出動作を充填完了まで行え、かつシャットオフ弁５３により短時間のガス排出も行えるものとなる。
【００３５】
なお、上記図５の例では、前記図３および図４の例でも言えることであるが、シャットオフ弁５３によるガス排出動作は、射出開始後、充填完了以前であればどの位置であってもよい。但し、このシャットオフ弁５３を射出開始直後に開放すると、溶融金属が、勢いよく排出されるガスとともに吸引されてシャットオフ弁５３側に流出し、その弁体５７に溶融金属が付着して凝固し、作動不良を起こすなどの不具合が発生する恐れがあるので、シャットオフ弁５３の開放によるガス排出動作は、なるべく充填完了付近が好ましい。
【００３６】
上記図５の例では、エアベント３９を四つ設けているが、これに限ることはなく、エアベント３９を二つあるいは三つもしくは五つ以上設けても構わない。すなわち、この場合、複数のエアベント３９によるガス排出動作を順次開始し、そのうち少なくとも一つを充填完了まで行い、一方シャットオフ弁５３については、充填完了以前にガス排出動作を停止させるようにする。
【００３７】
また、上記実施の形態では、エアベント３９およびシャットオフ弁５３によるガス排出動作の開始時期は、すべて射出プランジャ２９の射出位置によって決定しているが、図３の例でのシャットオフ弁５３、図４の例でのエアベント３９、図５の例での二つ目以降のエアベント３９およびシャットオフ弁５３のそれぞれのガス排出動作の開始時期を、キャビティ２１内の圧力を、固定金型１７側に設けた図示しない真空圧センサで検知し、この検知した圧力が所定の圧力（真空度）に達した時点としてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１の発明または請求項２の発明によれば、屈曲形成された通路を備えたエアベントと、キャビティ内と真空装置とを連通遮断可能なシャットオフ弁とを組み合わせて、キャビティ内のガスの排出を行うようにしたので、溶融金属をキャビティに充填完了するまで真空吸引してより高品質な鋳造品が得られると同時に、ガス排出動作を短時間で行え、鋳造作業性の向上に寄与することができる。
【００３９】
また、射出プランジャの射出位置を位置検出器が検出し、この検出した射出位置に応じて電気的駆動手段および電磁弁がそれぞれ作動し、これによりシャットオフ弁およびエアベントによるガス排出動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示す真空ダイカスト鋳造装置の全体構成図である。
【図２】図１の真空ダイカスト鋳造装置における射出プランジャの射出位置とキャビティ内の圧力との関係を示す説明図である。
【図３】図１の真空ダイカスト鋳造装置におけるエアベントおよびシャットオフ弁によるガス排出動作例を示す説明図である。
【図４】他の例を示す図３に相当する説明図である。
【図５】さらに他の例を示す図３に相当する説明図である。
【図６】図５の例における射出プランジャの射出位置とキャビティ内の圧力との相関図である。
【図７】従来例を示す可動金型の正面図である。
【符号の説明】
１５  可動金型
２１  キャビティ
３３  位置検出器
３５，３７  ガス排出通路
３９  エアベント
５１  電磁弁
５３  シャットオフ弁
６９  電磁弁（電気的駆動手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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