(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型を収納するチャンバに一端が接続され他端が負圧源に至る減圧路に介設されて、開度変更信号に応じて連続的に開度が変更される減圧用調節弁と、
対象鋳物毎の減圧パターンに応じて、フィードバック制御における目標減圧度とその持続時間、並びに強制操作出力の値とその持続時間が手動で設定される入力手段と、
前記減圧用調節弁に対して、前記入力手段から与えられた目標減圧度とその持続時間に従い、前記チャンバ内の精密な減圧度調整を行うための前記チャンバ内の負圧に基づくフィーバック演算出力と、前記入力手段から与えられた強制操作出力の値とその持続時間に従い、短時間に前記チャンバ内の減圧度を変更するための強制操作出力とを、前記開度変更信号として選択的に出力する弁制御手段とを設け、
かつ前記弁制御手段は、減圧処理開始から所定時間、前記強制操作出力を前記開度変更信号として出力するとともに、前記所定時間の経過後に、前記強制操作出力に代えて前記フィードバック演算出力を前記開度変更信号として出力するように設定されている
ことを特徴とする減圧吸引鋳造装置。
【請求項２】
前記入力手段は入力用のタッチパネルである請求項１に記載の減圧吸引鋳造装置。
【請求項３】
前記減圧用調節弁に並列に増速用バイパス弁を設けるとともに、前記弁制御手段を、前記減圧用調節弁に対して強制操作出力を前記開度変更信号として出力する間の適宜時間、前記増速用バイパス弁を開く信号を発するように設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の減圧吸引鋳造装置。
【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のうち、それぞれ調節弁を介設した負圧源に至る減圧路と正圧源に至る復圧路とを上記チャンバに接続して、両調節弁の開度を適当に調節することによってチャンバ内の減圧度を所定パターンに正確に追従させるものがある。
【０００３】
ところで、対象鋳物に応じて減圧パターンは変更する必要があるが、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、この数秒内で減圧パターンに従ってチャンバ内の減圧度を速やかに変更する必要がある。短時間で減圧度を変更するには、調節弁の応答性が必要とされ、従来は例えば特開昭６２−３８６１号公報や特開平８−３００１３６号公報に示されているように、減圧路や復圧路の途中に複数の電磁弁を並列に設けて、これらを適宜選択開放することによって流路面積を応答性良く変更することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載された、電磁弁によって流路面積を変更するものは、応答性には優れるものの、その流路面積の変更がステップ的で不連続であるため、目標減圧度に達した後に往々にしてオーバシュートを生じる等、減圧度の調整が精密にできないという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するもので、減圧応答性の向上と減圧度の精密な調整の両立を実現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、鋳型を収納するチャンバ（１）に一端が接続され他端が負圧源（４）に至る減圧路（９１）に介設されて、開度変更信号（６１ａ）に応じて連続的に開度が変更される減圧用調節弁（２１）と、対象鋳物毎の減圧パターンに応じて、フィードバック制御における目標減圧度とその持続時間、並びに強制操作出力の値とその持続時間が手動で設定される入力手段（７）と、減圧用調節弁（２１）に対して、入力手段から与えられた目標減圧度とその持続時間に従い、チャンバ（１）内の精密な減圧度調整を行うためのチャンバ（１）内の負圧に基づくフィーバック演算出力と、入力手段（７）から与えられた強制操作出力の値とその持続時間に従い、短時間にチャンバ（１）内の減圧度を変更するための強制操作出力とを、開度変更信号（６１ａ）として選択的に出力する弁制御手段（６）とを設け、かつ弁制御手段（６）は、減圧処理開始から所定時間、上記強制操作出力を上記開度変更信号（６１ａ）として出力するとともに、上記所定時間の経過後に、上記強制操作出力に代えて上記フィードバック演算出力を上記開度変更信号（６１ａ）として出力するように設定されている。本第２発明では、上記入力手段は入力用のタッチパネルである。
【０００７】
本第１発明において、短時間に減圧度を変更する必要がある場合には、弁制御手段は減圧用調節弁に対して強制操作出力を開度変更信号として出力する。強制操作出力はフィードバックループによる遅れがないから、減圧調節弁は迅速に所望の開度になり、チャンバ内の減圧度が速やかに変更される。一方、精密な減圧度調整が必要な場合には、弁制御手段は減圧調節弁に対してフィーバック演算出力を開度変更信号として出力する。これにより、チャンバ内の負圧に基づいてこれを目標減圧度に正確に一致させるように減圧調節弁の開度が変更される。
【０００８】
本第３発明では、減圧用調節弁（２１）に並列に増速用バイパス弁（３２）を設けるとともに、弁制御手段（６）を、減圧用調節弁（２１）に対して強制操作出力を開度変更信号（６１ａ）として出力する間の適宜時間、増速用バイパス弁（３２）を開く信号を発するように設定する。
【０００９】
本第２発明において、強制操作出力を開度変更信号として出力することにより減圧用調節弁は速やかに所望の開度に変更される。この時必要に応じて増速用バイパス弁が開かれると、チャンバ内の排気がさらに進んでその減圧度がより高い方向へ急速に変更され、減圧応答性がさらに向上する。
【００１０】
なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後述する実施例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、負圧源としての真空ポンプ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、十分な排気速度が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９１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ＰＩＤ制御部６１の開度変更信号たるアナログ出力信号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３１、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が同時に開いて（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ＰＩＤ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２１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】
【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、減圧応答性の向上と減圧度の精密な調整の両立が実現される。
【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、２１…減圧用調節弁、３２…増速用バイパス弁、３３…増速用遮断弁、４…真空ポンプ（負圧源）、６…シーケンサ装置（弁制御手段）、６１ａ…アナログ出力信号（開度変更信号）、９１…減圧管。
【図１】
0004085447.tif 000002
【図２】
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【図３】
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