(57)【要約】      （修正有）【課題】ダイカスト装置を用いた鋳造成形において、ダイカスト装置の型内の状況が、成形物の物性に大きな影響を与えることが知られている。特に、型内の湿度は成形物の伸び特性などに影響を与えるものである。そこで、ダイカスト装置の溶湯射出前後においてキャビティ内湿度を測定し、成形物の品質管理を行う。【解決手段】ダイカスト装置の型内に構成したキャビティ内の空気を真空ポンプにより排出する構成において、キャビティから排出バルブにつながる経路を構成し、排出バルブ経路に湿度センサにつながる湿度センサ経路を接続し、排出バルブ経路と湿度センサ経路とが並列に配設され、該湿度センサ経路において冷却手段であるチルトベントの下流側に湿度センサを配置した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型内に構成したキャビティと、排出バルブとを、排出バルブ経路により接続し、キャビティ内の空気を、排出バルブ経路を介して排出バルブにより行うダイカスト装置の湿度測定機構であって、キャビティと、湿度センサとを湿度センサ経路により接続し、キャビティに対して、排出バルブ経路と湿度センサ経路とを並列に設けたことを特徴とする鋳造工程における湿度測定機構。
【請求項２】
型内に構成したキャビティに接続し、キャビティ内の気体の排出を排出バルブ経路および排出バルブにより行うダイカスト装置の湿度測定機構であって、排出バルブ経路に、排出バルブとは並列に接続する湿度センサ経路を設け、該湿度センサ経路において湿度センサの気体流入上流側に冷却手段を配置したことを特徴とする鋳造工程における湿度測定機構。
【請求項３】
型内に構成したキャビティに接続し、キャビティ内の気体の排出を排出バルブ経路および排出バルブにより行うダイカスト装置において、キャビティ内の気体を排出する経路において、排出バルブおよび湿度センサを並列に配設して、該湿度センサによりキャビティ内の湿度を測定することを特徴とする鋳造工程における湿度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカストなどの鋳造成形による成形物の品質管理に関するものである。より詳しくは、ダイカスト装置の金型内湿度を測定することにより成形品の品質管理を行う技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、肉薄かつ高精度に鋳造物を成形する方法として、ダイカストによる鋳造方法が知られている。特に、複雑な形状の鋳造物を成形する場合には、キャビティ内を真空吸引してガス巻込みを防止する真空ダイカスト方法が知られている。
そして、ダイカスト工程において、ダイカストプロセスの生産性を高めるために、金型温度を必要最低限まで低下させることが望まれている。このため、鋳造型を冷却すべく型に冷却水の噴霧が行われる。そして、成形物の取出しを容易にするために離型剤が使用されており、この離型剤には水分が含まれているものである。
このように、溶湯が充填されるキャビティ内には水分が供給される場合が多くある。しかし、キャビティ内の水分は製品中のガス量と大きく係わっている。連続鋳造において金型内の水分量を認識することは、鋳造成形における規格不合格品の発生を予見する上で重要であるとされている。このため、規格不適合品の低減および部品の製造コスト低減において、型内の湿度管理が必要と考えられている。
【０００３】
そして、キャビティ内の湿度を測定すべく様々な技術が知られている。例えば、ダイカストの鋳型と真空タンクとを連結する排気管路に２つのバルブを設けて、バルブの間に湿度センサを配設し、排気管路の２つのバルブを閉じた後にバルブ間における排気管の湿度を測定することにより鋳型内の湿度を推測するものが知られている（特許文献１および２を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１８７５２号
【特許文献２】特開平７−６８３６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および２に示される技術は、二つの真空弁の間で水分や湿度を測定するものである。しかし、この方法では溶湯がキャビティ内に充填された後の湿度測定ができない。キャビティ内に溶湯が充填されると、キャビティ内に付着した離型剤などに含まれる水分が気化して湿度が大きく変化する。このため、成形に大きく影響を与える水分量を十分な精度で計測することができない。さらに、従来の技術においては計測に時間がかかるとともに、安定した計測を行うことが困難である。
【０００６】
溶湯が充填されるキャビティの湿度を測定する上において、湿度センサ付近の環境も重要である。特許文献などに示される従来構成において、溶湯充填時のキャビティ内の湿度変化を計測するためには、鋳型と真空タンクとを連結する排気管路に湿度センサを配置して溶湯充填時の湿度を計測することとなる。しかし、この排気管路は溶湯充填にともない、急激に気体が流れ込む構成となっている。これにより、センサ部分が乾き、正確な湿度計測ができない場合がある。
【０００７】
このため、キャビティと真空ポンプとの間にバイパス配管を行い、センサ前後の真空弁を遮蔽して空気の流れを止めて水分計測を行う必要がある。しかし、この方法では湿度計の測定値が安定するまでに時間がかかり、ダイカストの射出時間内での計測には時間的に無理がある。
また、二つの真空弁の間でキャビティ内の水分を計測する方法では、溶湯の侵入防止を一つ目の真空弁が行う。このような場合、計測精度を得るためには、真空弁の配設位置が溶湯の最終充填位置であることが望ましい。湿度センサにより、最終充填前におけるキャビティ内の状態を認識し易くするためである。しかし、一般的なダイカストにおいて、最終充填位置は変動するものである。特に高真空ダイカストの場合、溶湯の先走りなどがあり溶湯充填が安定しない。このようなことから、二つの真空弁の間でキャビティ内の水分を計測する方法では、湿度の測定自体が困難となるとともに、湿度測定の十分な精度を得ることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ダイカスト鋳造において、型内の湿度と鋳造物の機械特性には相関関係があることが知られている。
図１は型内の湿度と鋳造物の伸び特性との関係を示す図である。図１に示すごとく、型内の湿度の上昇にともない、鋳造物の伸び特性が減少するものである。ダイカストにより成形される鋳造物において一定の伸び特性が要求される場合には、型内の湿度により規格に不適合となるものが発生する。型内の湿度を認識することにより不良品発生を認識可能となるものであり、型内の湿度の測定精度により不良品の予測精度を向上できるものである。
【０００９】
また、ダイカスト鋳造において、型の温度と型内の湿度とは相関関係があることが知られている。図２は型の温度と型内の湿度との関係を示す図である。図２に示すごとく、型の温度である型温の上昇にともない、型内の湿度は減少するものである。型の温度は溶湯の充填に伴い変化するものであり、溶湯充填時の型内における湿度を認識することは困難である。
【００１０】
そこで、本発明はキャビティに最も近い位置から湿度を測定することにより、真のキャビティの状態を計測するものである。ダイカストにおいて、金型にはキャビティ内の真空度を保持する真空弁が配設されている。そこで、型内の真空弁および真空回路とは別の位置から専用回路を設けることにより、安定した空気の流れを作り、湿度を計測するものである。
【００１１】
そして、金型のキャビティからセンサまでの経路は、溶湯の侵入を防止するため、専用冷却板（チルトベント）を設け溶湯の侵入を防止すると同時に、このチルトベントにより、空気の流れが安定し、一般的な湿度センサでも計測が可能となる。すなわち、湿度センサの選択範囲を拡大してコストの低減を実施できるものである。
【００１２】
また、チルトベント部を冷却することにより、溶湯を凝固させてセンサ配置部位への溶湯侵入を防止することができる。これにより、溶湯射出前後の湿度を容易に測定可能となるとともに、センサ保護のための制御装置を必要としない。さらに、この冷却回路によりセンサ部分を覆うことでセンサの温度を一定に保ち、安定した信号を出力することが可能となる。
【００１３】
キャビティとセンサとを接続するセンサへの専用回路は、金型キャビティ面から可動型入子へと回し、金型入子背面の吸引回路に接続するものである。可動型入子背面の吸引回路は押し出しピンなどの隙間から離型剤が染み出るのを防止するものである。また、センサ部分に直接流気があることにより、センサでの測定精度を高くするとともに、入子背面への吸引は、メイン真空回路とは異なり、金型のわずかな隙間を介して真空引きするものであり、気体の流れはやさしい流れであるため、センサが乾くなどの問題は発生しない。
本発明は、真空バルブの開閉に関係なく湿度を計測できるため、ショット内の時間的な問題や充填完了から凝固完了までの間に発生するガスなど、すべて計測が可能である。
【００１４】
すなわち本発明は、請求項１に記載のごとく、型内に構成したキャビティと、排出バルブとを、排出バルブ経路により接続し、キャビティ内の空気を、排出バルブ経路を介して排出バルブにより行うダイカスト装置の湿度測定機構であって、キャビティと、湿度センサとを湿度センサ経路により接続し、キャビティに対して、排出バルブ経路と湿度センサ経路とを並列に設ける。
【００１５】
請求項２に記載のごとく、型内に構成したキャビティに接続し、キャビティ内の気体の排出を排出バルブ経路および排出バルブにより行うダイカスト装置の湿度測定機構であって、排出バルブ経路に、排出バルブとは並列に接続する湿度センサ経路を設け、該湿度センサ経路において湿度センサの気体流入上流側に冷却手段を配置する。
【００１６】
請求項３に記載のごとく、型内に構成したキャビティに接続し、キャビティ内の気体の排出を排出バルブ経路および排出バルブにより行うダイカスト装置において、キャビティ内の気体を排出する経路において、排出バルブおよび湿度センサを並列に配設して、該湿度センサによりキャビティ内の湿度を認識する。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載のごとく、請求項１に記載のごとく、型内に構成したキャビティと、排出バルブとを、排出バルブ経路により接続し、キャビティ内の空気を、排出バルブ経路を介して排出バルブにより行うダイカスト装置の湿度測定機構であって、キャビティと、湿度センサとを湿度センサ経路により接続し、キャビティに対して、排出バルブ経路と湿度センサ経路とを並列に設けるので、湿度センサに流入する気体流量を容易に調節できるとともに、湿度センサの乾燥を抑制できる。
【００１８】
請求項２に記載のごとく、型内に構成したキャビティに接続し、キャビティ内の気体の排出を排出バルブ経路および排出バルブにより行うダイカスト装置の湿度測定機構であって、排出バルブ経路に、排出バルブとは並列に接続する湿度センサ経路を設け、該湿度センサ経路において湿度センンサの気体流入上流側に冷却手段を配置するので、湿度センサの保護を行うとともに、湿度センサに流入する温度の調節を行い湿度の測定精度を向上できる。
【００１９】
請求項３に記載のごとく、型内に構成したキャビティに接続し、キャビティ内の気体の排出を排出バルブ経路および排出バルブにより行うダイカスト装置において、キャビティ内の気体を排出する経路において、排出バルブおよび湿度センサを並列に配設して、該湿度センサによりキャビティ内の湿度を認識するので、容易な構成によりキャビティ内の湿度測定を行うことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ダイカストによる鋳造成形において、湿度の測定による成形品の品質管理という目的を精度の高いキャビティ内の湿度測定により実現した。
【実施例１】
【００２１】
次に本発明の実施例について図を用いて説明する。
まず、ダイカストマシンの構成について説明する。図３はダイカストマシンの構成を示す側面断面図である。
ダイカストマシン１は、キャビティ４に溶融した金属もしくは合金を充填して、成形物を得るものである。ダイカストマシン１は主に、スリーブ２、プランジャチップ３、可動盤９、固定盤８、固定型５、可動型６、押出ピン７とにより構成されている。
【００２２】
スリーブ２は固定盤８より突出しており、スリーブ２内はキャビティ４に接続している。スリーブ２にはプランジャチップ３が挿嵌され、プランジャチップ３がスリーブ２内を摺動可能に構成されている。ダイカストマシン１において成形を行う場合には、スリーブ２の上開口部よりスリーブ２内に溶湯が注入され、このスリーブ２内の溶湯をプランジャチップ３によりキャビティ４内に射出するものである。
【００２３】
スリーブ２は固定盤８に固定されており、固定盤８には固定型５が取付けられている。固定型５の対向位置には可動盤９に保持された可動型６が配置される。溶湯が充填されるキャビティ４は固定型５と可動型６とを組み合わせることにより構成される。
スリーブ２内に注がれた溶湯の射出により、キャビティ４内に溶湯が満たされる。そして、これを冷却することにより粗材が得られる。この後に、固定型５に対して可動型６を開き、押出ピン７を可動型６より固定型５側に突出させる。押出ピン７は粗材に当接しながら可動型６より突出し、粗材が可動型６より取り外されるものである。
【００２４】
次に、型の構成について説明する。
図４は型の構成を示す側面断面図であり、図５は可動型の構成を示す正面図であり、図６は側面断面における気体の流れを示す図であり、図７は可動型正面における気体の流れを示す図である。
固定型５および可動型６にはそれぞれ固定入子１２および可動入子１１が取付けられている。固定型５と可動型６とを閉じ合わせることにより、固定入子１２と可動入子１１とが閉じ合わせられて固定入子１２と可動入子１１との間にキャビティ４が形成される。
【００２５】
キャビティ４内は図示しない真空ポンプに接続されており、キャビティ４内の空気が吸引される。この吸引経路に湿度センサ２０を配設してキャビティ４内の湿度を測定する。
キャビティ４は、ランナ１３、チルトベント１４、エアベント１５、吸引通路１６・１７を介して背面吸引口１８が接続される。そして、この経路により、キャビティ４内の空気が背面吸引口１８へと排出される。
ランナ１３は固定入子１２と可動入子１１の合わせ面に構成されており、チルトベント１４およびエアベント１５は固定型５と可動型６の合わせ面に構成されている。通路１６・１７は可動型６に構成されており、通路１６と通路１７との接続部に湿度センサ２０が配設されている。
背面吸引口１８は可動型６の可動入子１１保持部に構成されており、背面吸引口１８は側面視において可動入子１１の背面に重なる位置に設けられている。
【００２６】
ランナ１３には、チルトベント１４およびエア排出バルブ２１・２１が接続されている。溶湯充填時には、チルトベント１４などを介して背面吸引口１８より、そしてエア排出バルブ２１・２１より、キャビティ４内の空気が吸引排出される。これにより、キャビティ４内の空気を円滑に吸引するとともに、湿度センサ２０の配置位置における空気の流量を減少させ、空気の流速を低減して安定した湿度測定を行うことができる。
【００２７】
背面吸引口１８は、可動入子１１と可動型６との境界部に接続しており、押出ピン７と可動入子１１との間隙を介して、キャビティ４内の空気が背面吸引口１８へと排出される。押出ピン７と可動入子１１との間には、冷却水や離型剤が残存する可能性がある。押出ピン７と可動入子１１との隙間を介して空気を吸引することにより、水分のキャビティ４内への流入を防止できるものである。
背面吸引口１８が湿度センサ２０用のエア排出経路および押出ピン７付近の水分排出経路を兼ねることにより、湿度センサ２０の配設構成を容易に設けることができる。
【００２８】
次に、キャビティ４よりの空気の流れについて説明する。キャビティ４からの空気の排出経路は、型内において排出バルブ経路、湿度センサ経路、押出ピン孔経路がある。これらの経路はキャビティ４と真空ポンプとを接続するものである。排出バルブ経路は排出バルブ２１より空気を排出するための経路であり、キャビティ４よりランナ１３、そして排出バルブ２１に至る。湿度センサ経路は湿度センサ２０を経由して空気を排出するものであり、キャビティ４、ランナ１３、チルトベント１４、エアベント１５、経路１６・１７、そして背面吸引口１８に至るものである。押出ピン孔経路は押出ピン７と型との隙間より離型剤などの水分がキャビティ内に染み出すことを防止するためのものであり、キャビティ４、押出ピン７と可動入子１１との隙間、可動入子１１と可動型６との隙間、そして背面吸引口１８に至るものである。
【００２９】
型内において、排出バルブ経路、湿度センサ経路、押出ピン孔経路は並列の経路となっている。すなわち、排出バルブ２１・２１および湿度センサ２０は、キャビティ４と真空ポンプとの間の経路において並列に接続されている。排出バルブ経路における空気の排出量を増大させることにより、湿度センサ経路に流入する空気の量が減少する。排出バルブの構成により湿度センサ２０を経由する空気の量を調節可能となるものである。
【００３０】
図７に示すごとく、排出バルブ２１はキャビティ４の一部を構成するランナ１３に接続しており、キャビティ４内の気体がキャビティ４の周部に構成されたランナ１３に流入し屈曲したランナ１３に沿って排出バルブ２１へと排出される。屈曲したランナ１３を通過することにより、気体の突発的な流速の変化を抑制できるものである。チルトベント１４は排出バルブ２１・２１間を接続するランナ１３に接続しており、このランナ１３より気体がチルトベント１４に流入する。
図６に示すごとく、チルトベント１４内においても経路が屈曲しており、エアベント１５を介して湿度センサ２０に流入するので湿度センサ２０付近において急激な空気の流れが発生しにくく、塵などの湿度センサ２０への到達も防止できる。
ランナ１３およびチルトベント１４を介した気体は、十分に整流化された後に湿度センサ２０へと向かうものである。
【００３１】
チルトベント１４を介した気体は、可動型内部を通り湿度センサ２０を介して背面吸引口１８へと向かうものである。また、押出ピン７の配置位置における間隙よりも気体が背面吸引口１８に向かい、離型剤などがキャビティ４内に染み出すのを防止するものである。
湿度センサ２０は、チルトベント１４より下流側に配置できれば、湿度センサ２０の気体流入上流側にチルトベント１４を配置すれば、湿度センサ２０に供給される空気の流れを安定させることができるものである。そして、チルトベント１４の下流側に配設することにより、溶湯流入が湿度センサ２０に至ることが無く、湿度測定機構の耐久性を向上できるものである。
このような、湿度測定構成を用いることにより、型内の湿度を精度よく測定することができ、成形品の品質管理をよびダイカスト装置の運転管理を効率的に行うことができるものである。
【００３２】
次に、上記実施例を用いた測定結果について説明する。
図８はダイカストプロセスにおける測定結果を示す図である。
上記実施例の構成において、ダイカストプロセスの湿度変動を測定した。また、湿度とともに、射出速度、鋳造圧力、真空バルブ出口の減圧度の時間変化を測定した。なお、図８において、溶湯の射出開始時を０とした。
【００３３】
図８において左より、溶湯の射出速度の時間変化１、鋳造圧力の時間変化２、真空バルブ出口減圧度の時間変化３、型内湿度の時間変化４を示すものである。
溶湯の射出速度の時間変化１は、溶湯をスリーブ内において充填すべくプランジャチップを一定の低速で移動させて、スリーブ内の気体を排出したのちにプランジャチップの摺動速度を急激に増大させて溶湯の射出を行うものである。
鋳造圧力の時間変化２は溶湯の射出に伴い急速に上昇した後に低下するものである。
真空バルブ出口減圧度の時間変化３はプランジャチップの摺動に伴い急速に低下するものである。
型内湿度の時間変化４はプランジャチップの摺動に伴い増大しはじめ、溶湯射出後に増大したのちに徐々に低下するものである。
【００３４】
上記測定結果において、型内の湿度が溶湯射出の前後において大きく変化していることがわかった。このため、溶湯射出の前後において型内の湿度を測定することにより、成形品の良否の判定を高い精度で行うことができるものである。
さらに、本発明の湿度測定機構により、溶湯の射出前後の湿度を測定可能であったとともに、これらの測定値により鋳造物の品質管理および鋳造工程の運転管理を安定的に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】型内の湿度と鋳造物の伸び特性との関係を示す図。
【図２】型の温度と型内の湿度との関係を示す図。
【図３】ダイカストマシンの構成を示す側面断面図。
【図４】型の構成を示す側面断面図。
【図５】可動型の構成を示す正面図。
【図６】側面断面における気体の流れを示す図。
【図７】可動型正面における気体の流れを示す図。
【図８】ダイカストプロセスにおける測定結果を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１  ダイカストマシン
２  スリーブ
３  プランジャチップ
４  キャビティ
５  固定型
６  可動型
７  押出ピン
８  固定盤
９  可動盤
１１  可動入子
１２  固定入子
１３  ランナ
１４  チルトベント
１５  エアベント
１６・１７  吸引通路
１８  背面吸引口
２０  温度センサ
【図１】
2005111478.tif 000003
【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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【図８】
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