(57)【要約】【課題】小型の装置にて、速やかにキャビティ内を所望の真空度に真空引きすることのできる真空装置及び真空引き方法について提案する。【解決手段】キャビティ１２に連通・遮断可能な複数の真空タンク１８・１８・・・と、キャビティ１２と連通させる真空タンク１８を順次切り換える切換装置１６と、真空タンク１８・１８・・・に連通・遮断可能な真空ポンプ２１とを備えて真空装置１０を構成した。キャビティ１２と連通されている真空タンク１８との連通を解除するとともに、別の真空タンク１８とキャビティ１２とを連通し、順次キャビティ１２と連通させる真空タンク１８・１８・・・を切り換えて、キャビティ１２内の圧力を段階的に低下させるようにした。【選択図】図１
2006075850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティに連通・遮断可能な複数の真空タンクと、
キャビティと連通させる真空タンクを順次切り換える切換装置と、
真空タンクに連通・遮断可能な真空ポンプとを備える
ことを特徴とする真空装置。
【請求項２】
前記真空タンクとキャビティのそれぞれに圧力センサを設け、キャビティに連通されている真空タンクとキャビティとの圧力が略同一になれば、キャビティに連通させる真空タンクを切り換える、
請求項１に記載の真空装置。
【請求項３】
前記キャビティと真空タンクとが連通されて予め設定された時間が経過すれば、キャビティに連通させる真空タンクを切り換える、
請求項１に記載の真空装置。
【請求項４】
前記キャビティとの連通が解除された真空タンクを、順次真空ポンプに連通させる、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空装置。
【請求項５】
キャビティに、複数の真空タンクを連通・遮断可能に接続し、
真空状態の真空タンクを順次切り換えながらキャビティに連通させて、キャビティの圧力を段階的に低下させる
ことを特徴とする真空引き方法。
【請求項６】
前記真空タンクとキャビティのそれぞれに圧力センサを設け、キャビティに連通されている真空タンクとキャビティとの圧力が略同一になれば、キャビティに連通させる真空タンクを切り換える、
請求項５に記載の真空引き方法。
【請求項７】
前記キャビティと真空タンクとが連通されて予め設定された時間が経過すれば、キャビティに連通させる真空タンクを切り換える、
請求項５に記載の真空引き方法。
【請求項８】
前記キャビティとの連通が解除された真空タンクを、順次真空ポンプに連通させる、
請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の真空引き方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空状態を形成する真空装置及び真空引き方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカストは、精密な金型に溶融金属を高圧で圧入し、寸法精度の高い鋳肌のきれいな鋳物を作る方法である。
ダイカストの原理は、溶湯（溶融金属や溶融樹脂等）を射出シリンダスリーブ内に導き、これを高速でキャビティ（鋳型）内に圧入して凝固させ、型を開いて製品を取り出す、という手順で示すことができる。このプロセスはダイカストマシンにより行われる。ダイカストマシンは、鋳型を固く密閉し、またこれを開く装置と、溶湯を鋳型内に高速で圧入する装置とで構成される。
ダイカストは、溶湯の鋳型への充てん時間は極めて短いが、高圧で圧入するために、製品である鋳物に空気が巻き込まれ易い。このための空気抜き対策として、鋳型内を真空に保って鋳込む真空ダイカスト法がある。
【０００３】
真空ダイカスト法を採用するダイカストマシンには、キャビティ内を真空状態に減圧するために真空装置が備えられる。
通常、真空装置は、真空タンクと真空ポンプとによって構成される。これは、真空ポンプによって直接減圧しようとすると、非常に高い能力の真空ポンプを使用しなければならず、装置のコストが増大するためである。このため、真空ポンプと真空タンクとを組み合わせ、真空ポンプによって真空タンクを徐々に減圧していく。そして、真空タンクの真空度が所望の真空度となった状態で、キャビティと連通させ、キャビティ内を真空引きする。
【０００４】
真空タンクは、一旦キャビティと連通されると真空タンク内の真空度が大きく低下してしまう。このため、真空ポンプで所望の真空度に達するまで時間がかかる。この結果、ダイカスト製品成型の鋳造サイクルが長くなり、生産性の低下を招く。
一方、真空タンクを大型なものとし、真空ポンプをより強力なものとして、真空装置の能力を上げると、真空装置にかかるコストが増大してしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載の技術では、第一の真空度まで真空引きする第一の真空引き手段と、第二の真空度まで真空引きする第二の真空引き手段とを、別個独立に設けている。そして、第一の真空引き手段にて第一の真空度までキャビティ内を真空引きして、粉体離型剤をキャビティ内に供給・塗布し、続いて、第二の真空引き手段にて第二の真空度までキャビティ内を真空引きして、真空ダイカストに適した真空度とする。これにより、粉体離型剤の真空引き手段への吸引を抑制するとともに、キャビティ内の真空引きにかかる時間を短縮して、鋳造サイクルの短縮が図られている。
【特許文献１】特開２００１−４７２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
チャンバー内の空気を吸引・排出する際に、単系統の真空ポンプ若しくは補助チャンバーを利用したのみでは、効率的に高真空を発生させることは困難である。
例えば、金型キャビティ容積の１０倍の容積を有する真空タンクを利用したとしても、キャビティの真空度は大気圧の１／１１（約９％）程度にしかならない。従って、真空タンクのために大きな空間が必要となる。
本発明では、従来と比較して小型の装置にて、速やかにキャビティ内を所望の真空度に真空引きすることのできる真空装置及び真空引き方法について提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、キャビティに連通・遮断可能な複数の真空タンクと、キャビティと連通させる真空タンクを順次切り換える切換装置と、真空タンクに連通・遮断可能な真空ポンプとを備える真空装置である。
【０００９】
請求項２においては、前記真空タンクとキャビティのそれぞれに圧力センサを設け、キャビティに連通されている真空タンクとキャビティとの圧力が略同一になれば、キャビティに連通させる真空タンクを切り換えるものである。
【００１０】
請求項３においては、前記キャビティと真空タンクとが連通されて予め設定された時間が経過すれば、キャビティに連通させる真空タンクを切り換えるものである。
【００１１】
請求項４においては、前記キャビティとの連通が解除された真空タンクを、順次真空ポンプに連通させるものである。
【００１２】
請求項５においては、キャビティに、複数の真空タンクを連通・遮断可能に接続し、真空状態の真空タンクを順次切り換えながらキャビティに連通させて、キャビティの圧力を段階的に低下させる、真空引き方法である。
【００１３】
請求項６においては、前記真空タンクとキャビティのそれぞれに圧力センサを設け、キャビティに連通されている真空タンクとキャビティとの圧力が略同一になれば、キャビティに連通させる真空タンクを切り換えるものである。
【００１４】
請求項７においては、前記キャビティと真空タンクとが連通されて予め設定された時間が経過すれば、キャビティに連通させる真空タンクを切り換えるものである。
【００１５】
請求項８においては、前記キャビティとの連通が解除された真空タンクを、順次真空ポンプに連通させるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、従来と比較して真空タンクの総容量を低減することができ、装置を小型とすることができる。これにより、設置スペースの低減及びコストダウンに寄与することができる。また、真空ポンプにて真空引きするよりも、真空の真空タンクに気体が拡散する方が速く、速やかにキャビティ内を所望の真空度に真空引きすることができる。
【００１８】
請求項２においては、真空引き処理を自動化することができる。
【００１９】
請求項３においては、真空引き処理を自動化することができる。
【００２０】
請求項４においては、真空引きに多くの時間を要する真空タンクから先に真空引きを行うことができるので、真空引き処理を効率良く行うことができ、真空引き処理のサイクルの短縮に寄与することができる。
【００２１】
請求項５においては、従来と比較して真空タンクの総容量を低減することができ、装置を小型とすることができる。これにより、設置スペースの低減及びコストダウンに寄与することができる。また、真空ポンプにて真空引きするよりも、真空の真空タンクに気体が拡散する方が速く、速やかにキャビティ内を所望の真空度に真空引きすることができる。
【００２２】
請求項６においては、真空引き処理を自動化することができる。
【００２３】
請求項７においては、真空引き処理を自動化することができる。
【００２４】
請求項８においては、真空引きに多くの時間を要する真空タンクから先に真空引きを行うことができるので、真空引き処理を効率良く行うことができ、真空引き処理のサイクルの短縮に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係る真空装置の全体的な構成を示す図、図２は真空装置の制御構成を示すブロック図、図３は真空引き処理に係る制御装置の制御の流れ図、図４は真空引き処理に係る制御装置の別形態の制御の流れ図である。
【００２６】
本発明に係る真空引き方法は、金型１１に形成されたキャビティ１２と連通させて、キャビティ１２内の空気を吸引・排出する真空タンク１８・１８・・・を複数備えた真空装置１０を用いて、真空タンク１８・１８・・・とキャビティ１２との連通を制御することにより、容易にキャビティ１２内を高真空にすることを可能とするものである。
【００２７】
図１に示す如く、真空装置１０は、真空バルブ１４と、切換装置１６と、複数の真空タンク１８・１８・・・と、真空ポンプ２１と、これらを接続する配管とで構成される。
なお、本実施例の構成を示す図２では、真空装置１０には真空タンク１８を５つ備えているが、これに限定されるものではなく、真空タンク１８の数は、キャビティ１２と真空タンク１８との容積の関係や、目的とする真空度によって適宜変更可能である。
【００２８】
キャビティ１２と真空バルブ１４とは、キャビティ１２に形成された排気通路１３を介して接続される。真空バルブ１４が閉じられているときにはキャビティ１２は閉塞され、また、真空バルブ１４が開かれているときにはキャビティ１２が真空装置１０に接続されて、真空引き処理が可能な状態となる。
【００２９】
真空バルブ１４は配管１５を介して切換装置１６に接続され、該切換装置１６は、真空装置１０に備えられた各真空タンク１８・１８・・・にそれぞれ独立した別の配管１７・１７・・・を介して接続される。
切換装置１６は、キャビティ１２と連通される真空タンク１８・１８・・・を切り換えるための装置であって、切換装置１６に具備されるバルブを切り換えることにより、真空装置１０に備えられる真空タンク１８・１８・・・のうちいずれか一つをキャビティ１２と連通する。但し、真空タンクの容積が小さい場合等、真空タンクの容積に応じて、複数の真空タンクを同時にキャビティ１２と連通させるように構成することも可能である。
【００３０】
前記切換装置１６は手動又は自動で作動し、本実施例では、図２に示す如く、切換装置１６は自動で作動する電磁弁としており、制御装置２２にて制御される。
各真空タンク１８・１８・・・と、キャビティ１２と連通する排気通路１３とには、圧力センサ２５・２４・２４・・・が備えられており、これらの圧力センサ２５・２４・２４・・・は制御装置２２に電気的に接続される。そして、圧力センサ２５・２４・２４・・・により得られた圧力値に基づいて切換装置１６が作動制御される。すなわち、キャビティ１２の圧力と、キャビティ１２と連通されている真空タンク１８の圧力とが略同一となれば、切換装置１６のバルブを切り換えるように切換装置１６が制御される。
但し、切換装置１６はタイマ式として、バルブが切り換えられた時点から時間計測を開始し、所定時間経過後に、順次、切換装置１６のバルブを切り換えるように制御することもできる。この場合、所定時間は、キャビティ１２と連通されている真空タンク１８とキャビティ１２との圧力が略同一となるために十分な時間であって、真空タンク１８とキャビティ１２との容積等に基づいて定められる。
【００３１】
そして、各真空タンク１８・１８・・・は、配管２０・２０・・・を介して真空ポンプ２１と接続される。真空タンク１８・１８・・・と真空ポンプ２１とを接続する配管２０・２０・・・にはストップバルブ１９・１９・・・が設けられ、真空タンク１８・１８・・・と真空ポンプ２１との連通・遮断が切り換えられる。
なお、図２に示す如く、ストップバルブ１９・１９・・・は、自動で作動する電磁弁としており、制御装置２２にて制御される。
【００３２】
上述の如く構成された真空装置１０におけるキャビティ１２の真空引き処理について、制御装置２２の制御を示す流れ図（図３）を用いて説明する。
キャビティ１２の真空引き処理を開始する際に、真空タンク１８・１８・・・は予め真空ポンプ２１により真空引きされて真空状態とされ、ストップバルブ１９・１９・・・は閉じられて真空タンク１８・１８・・・内は真空に保持される。
また、真空バルブ１４は閉じられ、キャビティ１２と真空装置１０とが遮断された状態とされる。
【００３３】
なお、最後の真空タンク（第Ｎｘの真空タンク）は、予め設定されている。Ｎｘは、真空装置１０に備えられた真空タンク１８の数とすることができる。また、Ｎｘは、キャビティ１２に所望の真空度を得るために必要な真空タンクの数とすることもできる。
【００３４】
初期状態においてＮ＝１である（Ｓ１１１）。
従って、初期ループでは、第Ｎの真空タンクは第一の真空タンク１８ａであり、第Ｎ＋１の真空タンクは第二の真空タンク１８ｂである。そして、初期段階において、切換装置１６では、第一の真空タンク１８ａが開放されるようにバルブが切り換えられる。
【００３５】
まず、真空バルブ１４が開放される（Ｓ１１２）。これにより、キャビティ１２と第Ｎの真空タンク１８ａとが連通される。これにより、キャビティ１２内の気体は第Ｎの真空タンク１８ａにも拡散してキャビティ１２内の圧力が下がる。
【００３６】
キャビティ１２と第Ｎの真空タンク１８ａとの圧力が略同一となれば（Ｓ１１３）、Ｎ＝Ｎｘが成立しなければ（Ｓ１１４）、切換装置１６にて第Ｎ＋１の真空タンク１８ｂが開放されるようにバルブが切り換えられる（Ｓ１１５）。
これにより、第Ｎ＋１の真空タンク１８ｂとキャビティ１２とが連通されて、キャビティ１２内の気体は第Ｎ＋１の真空タンク１８ｂにも拡散する。
なお、第Ｎ＋１の真空タンク１８ｂとキャビティ１２とが連通されると同時に、または両者が連通される少し前に、第Ｎの真空タンク１８ａとキャビティ１２とは遮断される（Ｓ１１５）。そして第Ｎの真空タンク１８ａに備えられた第Ｎのストップバルブ１９ａが開放されて（Ｓ１１６）、第Ｎの真空タンク１８ａと真空ポンプ２１とが連通され、第Ｎの真空タンク１８ａの真空引きが開始される。
【００３７】
続いて、Ｎ＝Ｎ＋１とされて（Ｓ１１７）、初期ループが終了し、第二ループが開始される。
第二ループでは、Ｎ＝２であり、第Ｎの真空タンクは第二の真空タンク１８ｂであり、第Ｎ＋１の真空タンクは第三の真空タンク１８ｃである。
初期ループと同様に、第二ループの処理が為され、順次、第三ループ、第四ループ・・・と、Ｎ＝Ｎｘとなるまでループ処理が繰り返される。
そして、Ｎ＝Ｎｘが成立し（Ｓ１１４）、第Ｎの真空タンクが最後の真空タンク（第Ｎｘの真空タンク）であれば、真空バルブ１４が閉じられ、真空引き処理が終了する。
【００３８】
なお、図４の制御装置２２の制御を示す流れ図に示す如く、キャビティ１２と真空タンクとの圧力を検出するかわりに、真空バルブが開かれた時点、または、切換装置１６のバルブが切り換えられて真空タンク１８とキャビティが連通された時点で時間計測を開始し（Ｓ１１３ａ）、所定の時間が経過したことを判断して（Ｓ１１３ｂ）、切換装置１６のバルブを切り換えるように制御することもできる。
この場合、所定の時間とは、キャビティ１２と連通されている真空タンク１８とキャビティ１２との圧力が略同一となるために十分な時間であって、真空タンク１８とキャビティ１２との容積等に基づいて定められる。
【００３９】
上述の真空引き処理では、真空ポンプ２１で真空引きする処理よりも、真空タンク１８・１８・・・とキャビティ１２との連通された空間に気体が拡散する時間は大幅に短く、キャビティ１２の真空引き処理に係る時間を大幅に短縮することができる。
【００４０】
また、真空引きに要する時間の長い第一の真空タンク１８ａから、真空ポンプ２１に連通され真空引きが行われるので、全ての真空タンク１８・１８・・・の真空引き処理を効率良く行うことができ、真空引き処理のサイクルの短縮に寄与することができる。
【００４１】
なお、真空装置１０に備える真空タンクの数を増加することにより、キャビティ１２内の圧力をゼロに近い状態にすることができる。
【００４２】
また、本発明に係る真空引き方法を採用することにより、真空タンクの総容量を低減させることができ、真空装置１０の設置空間を低減させることができ、イニシャルコストの低減に寄与することができる。
仮に、真空装置１０に具備される真空タンク１８・１８・・・の容積をキャビティ１２の容積と同一とし、真空バルブ１４、タンク切替装置、配管の容積を無視する。この条件で、キャビティ１２と第一の真空タンク１８ａとを連通させると、キャビティ１２内の圧力は大気圧の１／２まで低下する。続いて、第二の真空タンク１８ｂとキャビティ１２とを連通させると、キャビティ１２内の圧力は大気圧の１／４まで低下する。同様にして、第三の真空タンク１８ｃ、第四の真空タンク１８ｄ、第五の真空タンク１８ｅ、と順にキャビティ１２と連通させればキャビティ１２内の圧力は大気圧の１／３２となる。このように、キャビティ１２内の圧力は段階的に低下する。
なお、一つの真空タンクでキャビティ１２内の圧力を大気圧の１／３２とするためには、キャビティ１２の容積の約３１倍の容積の真空タンクが必要となり、本発明に係る真空引き方法を採用を採用すれば、大幅に真空タンクの総容量の低減を実現できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る真空装置の全体的な構成を示す図。
【図２】真空装置の制御構成を示すブロック図。
【図３】真空引き処理に係る制御装置の制御の流れ図。
【図４】真空引き処理に係る制御装置の別形態の制御の流れ図。
【符号の説明】
【００４４】
１０  真空装置
１１  金型
１２  キャビティ
１３  排気通路
１４  真空バルブ
１５  配管
１６  切換装置
１７  配管
１８  真空タンク
１９  ストップバルブ
２０  配管
２１  真空ポンプ
２２  制御装置
【図１】
2006075850.tif 000003
【図２】
2006075850.tif 000004
【図３】
2006075850.tif 000005
【図４】
2006075850.tif 000006