(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯が射出されるキャビティと、
前記キャビティから接続管路を介して接続された真空タンクと、
前記真空タンクを減圧する真空ポンプと、
前記接続管路に設けられた電磁バルブと、
前記接続管路における前記電磁バルブよりも前記キャビティ側の第１圧力を計測する第１負圧センサと、
前記接続管路における前記電磁バルブよりも前記真空タンク側又は該真空タンクにおける第２圧力を計測する第２負圧センサと、
前記第１負圧センサから供給される前記第１圧力及び前記第２負圧センサから供給される前記第２圧力の少なくとも一方の信号に基づいて異常の発生した箇所や異常の種類を特定して異常判断を行う制御部と、
を有することを特徴とする減圧鋳造装置。
【請求項２】
請求項１記載の減圧鋳造装置において、
前記制御部は、溶湯の射出時で前記電磁バルブを開いたときに、前記第１圧力が第１規定圧力より低く、前記第２圧力が第２規定圧力より低いときに、前記接続管路における前記第１負圧センサより前記キャビティ側の部分の詰まり異常を報知することを特徴とする減圧鋳造装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の減圧鋳造装置において、
前記制御部は、溶湯の射出時で前記電磁バルブを開いたときに、前記第１圧力が第３規定圧力より高く、前記第２圧力が第２規定圧力より高いときに、前記接続管路における前記電磁バルブより前記キャビティ側の漏れ異常を報知することを特徴とする減圧鋳造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の減圧鋳造装置において、
前記制御部は、溶湯の射出時で前記電磁バルブを開いたときに、前記第１圧力が第３規定圧力より高く、前記第２圧力が第２規定圧力より低いときに、前記接続管路における前記第１負圧センサより前記真空タンク側の部分の詰まり異常を報知することを特徴とする減圧鋳造装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の減圧鋳造装置において、
前記制御部は、前記第２圧力が第２規定圧力より高いときに前記接続管路における前記電磁バルブよりも前記真空タンク側及び該真空タンクに係る部分の真空度低下を報知することを特徴とする減圧鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯が射出されるキャビティと、該キャビティから管路を介して接続された真空タンクとを有する減圧鋳造装置に関し、特に詰まりや漏れの異常を検知することのできる減圧鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ダイキャスト鋳造では、キャビティ内の空気を真空にして溶湯への空気の巻き込みを防止して製品に巣が発生することを防止できる。
【０００３】
キャビティを真空にするには、管路を通じて真空タンクに接続しておき、該真空タンクを真空ポンプで真空にする。真空タンクは、キャビティを瞬時に真空にすることができるように該キャビティよりも十分に大きい容量に設定されている。管路には、キャビティを真空にするタイミングを制御するために電磁バルブが設けられている。
【０００４】
真空ダイキャスト鋳造を行う場合には、管路に詰まりや漏れが生じ、又は真空ポンプの能力が低下すると十分な真空・減圧状態が得られなくなり、製品品質の低下が懸念される。
【０００５】
このような状況を防ぐため、真空タンクに負圧センサを設けて真空・減圧状態を監視する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−６６３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１記載の方法では、真空タンクに負圧センサが設けられているだけであって、異常の発生した箇所や、異常の種類については特定できない。
【０００８】
また、真空タンクは大容量であることから、多少の詰まりや漏れが発生しても真空度に大きな影響は出ないので負圧センサによる検出は困難であり、特に接続管路の微小な漏れについては検出できず、キャビティの真空度が低下する懸念がある。
【０００９】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、真空状態について異常の発生を一層正確に検出するとともに、異常の発生した箇所や異常の種類を特定することのできる減圧鋳造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る減圧鋳造装置は、溶湯が射出されるキャビティと、前記キャビティから接続管路を介して接続された真空タンクと、前記真空タンクを減圧する真空ポンプと、前記接続管路に設けられた電磁バルブと、前記接続管路における前記電磁バルブよりも前記キャビティ側の第１圧力を計測する第１負圧センサと、前記第１負圧センサから供給される前記第１圧力の信号に基づいて異常判断を行う制御部とを有することを特徴とする。
【００１１】
接続管路は、真空タンクと比較して容積が十分に小さいため、詰まりや漏れの影響が現れやすく、この部分の第１圧力を計測する第１負圧センサを設けることにより、真空・減圧状態について異常の発生を正確に検出することができる。溶湯は広義であり、半凝固スラリー等を含む。
【００１２】
前記接続管路における前記電磁バルブよりも前記真空タンク側又は該真空タンクにおける第２圧力を計測する第２負圧センサを有し、前記制御部は、前記第１負圧センサ及び前記第２負圧センサから供給される前記第１圧力及び前記第２圧力の信号に基づいて異常判断を行ってもよい。
【００１３】
このように、接続管路における電磁バルブよりも真空タンク側又は該真空タンクにおける第２圧力を計測する第２負圧センサを設け、第１負圧センサから得られる第１圧力との複合的な監視をすることにより、異常の発生した箇所や異常の種類を特定することが一層正確にできる。
【００１４】
前記制御部は、溶湯の射出時で前記電磁バルブを開いたときに、前記第１圧力が第１規定圧力より低く、前記第２圧力が第２規定圧力より低いときに、前記接続管路における前記第１負圧センサより前記キャビティ側の部分の詰まり異常を報知してもよい。本願で報知とは広義であり、人や装置に対する表示、警報、通信等を含む。
【００１５】
前記制御部は、溶湯の射出時で前記電磁バルブを開いたときに、前記第１圧力が第３規定圧力より高く、前記第２圧力が第２規定圧力より低いときに、前記接続管路における前記電磁バルブより前記キャビティ側の漏れ異常を報知してもよい。
【００１６】
前記制御部は、溶湯の射出時で前記電磁バルブを開いたときに、前記第１圧力が第３規定圧力より高く、前記第２圧力が第２規定圧力より低いときに、前記接続管路における前記第１負圧センサより前記真空タンク側の部分の詰まり異常を報知してもよい。
【００１７】
前記制御部は、前記第２圧力が第２規定圧力より高いときに前記接続管路における前記電磁バルブよりも前記真空タンク側及び該真空タンクに係る部分の真空度低下を報知してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
減圧鋳造装置における接続管路は、真空タンクと比較して容積が十分に小さいため詰まりや漏れの影響が現れやすい。本発明に係る減圧鋳造装置では、この部分の第１圧力を計測する第１負圧センサを設けることにより、真空状態について異常の発生を正確に検出することができる。
【００１９】
また、接続管路における電磁バルブよりも真空タンク側又は該真空タンクにおける第２圧力を計測する第２負圧センサを設け、第１負圧センサから得られる第１圧力との複合的な監視をすることにより、異常の発生した箇所や異常の種類を特定することが一層正確にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る減圧鋳造装置について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図７を参照しながら説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態に係る減圧鋳造装置１０は、鋳造を行う鋳造部１２と、鋳造部１２のキャビティ１４を真空にするための真空機構部１６と、鋳造部１２と真空機構部１６とを接続する接続管路１８と、全体を統括的に制御する制御部２０とを有する。
【００２２】
鋳造部１２は、キャビティ１４を形成する固定型２２及び可動型２４と、固定型２２に設けられた射出スリーブ２６と、該射出スリーブ２６内を移動するピストン２８と、キャビティ１４の上部に連通するガス抜き孔３０と、該ガス抜き孔３０内に設けられたシャットオフバルブ３２とを有する。射出スリーブ２６は、基端側に湯口３４を有し、先端側がキャビティ１４の下部にゲート３７を介して連通している。ピストン２８は、制御部２０の作用下に図示しないシリンダを介して進退駆動され、湯口３４から投入された溶湯が、ピストン２８によってキャビティ１４へ射出される。溶湯は、例えばアルミニウム溶湯であり、半凝固スラリー等を含む。ピストン２８は制御部２０によって速度制御が可能となっており、射出時にはタイミングに応じた適正速度で駆動される。
【００２３】
ガス抜き孔３０は、接続管路１８に連通している。接続管路１８には、順に第１負圧センサ３６、ストレーナ３８及び電磁バルブ４０が設けられている。便宜上、接続管路１８における電磁バルブ４０よりも上流側（キャビティ側）を一次管路１８ａ、下流側（真空タンク側）を二次管路１８ｂとも呼ぶ。第１負圧センサ３６は、接続管路１８における一次管路１８ａの第１圧力Ｐ１を計測可能である。ところで、電磁バルブ４０が開いているときには、一次管路１８ａと二次管路１８ｂ及び真空機構部１６は連通しているが、ストレーナ３８、電磁バルブ４０の通過抵抗、一次管路１８ａの管路抵抗（表面抵抗及び屈曲抵抗等）による圧損があり、接続管路１８の全ての箇所が同じ圧力になる訳ではない。特に電磁バルブ４０における圧損が比較的大きく、該電磁バルブ４０を境界とした上流側の一次管路１８ａと下流側の二次管路１８ｂの圧力特性が異なる。
【００２４】
なお、接続管路１８における電磁バルブ４０が設けられる位置は特に限定されず、例えば電磁バルブ４０が真空機構部１６と実質的に組み込まれていてもよい。
【００２５】
真空機構部１６は、キャビティ１４から接続管路１８を介して接続された真空タンク４２と、該真空タンク４２を減圧する真空ポンプ４４と、真空タンク４２の第２圧力Ｐ２を検出する第２負圧センサ４６とを有する。真空タンク４２は大容量であり、真空ポンプ４４によって常時排気されて略真空になっている。接続管路１８及びキャビティ１４は、真空タンク４２と比較して容積が十分に小さい。第２負圧センサ４６は二次管路１８ｂの圧力を検出する構成でもよい。真空ポンプ４４は常時定格運転を行っており、第２圧力Ｐ２は第１圧力Ｐ１よりも常に低くなっている。
【００２６】
制御部２０は、第１負圧センサ３６及び第２負圧センサ４６から第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２の信号を得て複合的な監視をすることにより、各部の真空状態に関する異常判断を行って警報部５０に報知するとともに、電磁バルブ４０及びピストン２８の駆動制御を行う。警報部５０は、制御部２０から得られた信号に基づいて所定の異常表示を行う。制御部２０が行う異常の報知は、人や装置に対する表示、警報、有線及び無線による通信等であってもよい。
【００２７】
図２に示すように、減圧鋳造装置１０では、先ず型締め動作を行う。つまり、可動型２４を固定型２２に当接させてキャビティ１４を形成する。
【００２８】
次に、湯口３４から給湯を行い、ピストン２８を駆動して溶湯をキャビティ１４へ射出する。この射出時の初期にシャットオフバルブ３２と電磁バルブ４０を期間Ｔ１だけ開き、キャビティ１４を減圧する。真空タンク４２は大容量であるため、キャビティ１４は大気圧の状態から吸気されて短時間で十分に減圧される。期間Ｔ１は、キャビティ１４が真空になるのに十分な時間に設定されている。
【００２９】
シャットオフバルブ３２及び電磁バルブ４０を閉じ、射出を終了し、所定の冷却時間が経過した後、型開きを行う。つまり、可動型２４を固定型２２から離間させてキャビティ１４に成型された製品を図示しない押し出しピンで取り出す。減圧鋳造装置１０は、図２に示す動作を１サイクルとして、連続的な減圧鋳造を行う。
【００３０】
次に、このように構成される減圧鋳造装置１０において、制御部２０が行う各部の真空状態の異常検出処理について説明する。
【００３１】
図３に示すように、ピストン２８の移動速度Ｖは当初は小さいＶ１であり、溶湯をゲート３７へ案内し、次に大きい速度Ｖ２で射出する。射出に合わせてシャットオフバルブ３２及び電磁バルブ４０が開くので、第１圧力Ｐ１は大気圧Ｐ０から急激に減圧、低下するが、管路抵抗等があるので、第２圧力Ｐ２よりはやや高い値となる。真空タンク４２は大容量であるが、キャビティ１４の空気が流入することにより多少の影響を受けて、第２圧力Ｐ２はやや上昇する。制御部２０では、溶湯の射出時で電磁バルブ４０を開いたときの所定のタイミング、例えば第１圧力Ｐ１が最低圧となるタイミングｔ０において真空状態についての異常判断を行う。
【００３２】
図４に示すように、第１圧力Ｐ１については、最低圧Ｘ（第１規定圧力）よりも高く、最高圧Ｚ（第３規定圧力）よりも低くければ正常であり、第２圧力Ｐ２については、最高圧Ｙ（第２規定圧力）より低ければ正常である。図４から明らかなように、第２圧力Ｐ２についての変動は小さく、下側の閾値を設けることは困難であり、上側の閾値、つまり最高圧Ｙだけを設定している。第１圧力Ｐ１についての変動は大きく、第１圧力Ｐ１の最低値と最低圧Ｘ及び最高圧Ｙとの差を大きく設定することができ、比較判断を容易且つ正確に行うことができる。
【００３３】
一方、図５に示すように、第１圧力Ｐ１が最低圧Ｘより低く、第２圧力Ｐ２が最高圧Ｙより低いときには、接続管路１８における第１負圧センサ３６より上流側の部分の詰まり異常であることが特定され、該異常を警報部５０に報知する。すなわち、第１負圧センサ３６よりも上流側に詰まりがあると、キャビティ１４からの空気の流れが阻害されるため、第１圧力Ｐ１がより低い圧力となるが、第２圧力Ｐ２の上昇程度は小さいからである。例えば、第１負圧センサ３６よりも上流側が完全に閉塞されてしまうと、真空タンク４２へ流入するのは一次管路１８ａの微量の空気だけであり、第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２とも略真空となる。
【００３４】
接続管路１８における第１負圧センサ３６より上流側の部分の詰まりの異常としては、具体的には、ガス抜き孔３０及びシャットオフバルブ３２に対する鋳バリの詰まり等が考えられる。また、第１負圧センサ３６を鋳造部１２に極めて近い箇所、例えば接続管路１８の継手５２に設けることにより、詰まりが発生した箇所を鋳造部１２の内部に特定することができる。
【００３５】
図６に示すように、第１圧力Ｐ１が最高圧Ｚより高く、第２圧力Ｐ２が最高圧Ｙより高いときには、接続管路１８における電磁バルブ４０より上流側（つまり一次管路１８ａ）の漏れ異常であることが特定され、該異常を警報部５０に報知する。
【００３６】
すなわち、接続管路１８における電磁バルブ４０より上流側に漏れ（接続管路１８内への空気の流入）が発生すると、第１圧力Ｐ１が高くなり、該漏れが二次管路１８ｂにも影響して第２圧力Ｐ２も高くなるからである。
【００３７】
接続管路１８における電磁バルブ４０より上流側の漏れとしては、具体的には、継手５２の接続不良等が考えられる。
【００３８】
図７に示すように、第１圧力Ｐ１が最高圧Ｚより高く、第２圧力Ｐ２が最高圧Ｙより低いときには、接続管路１８における第１負圧センサ３６より下流側（つまり二次管路１８ｂ）の部分の詰まり異常であることが特定され、該異常を警報部５０に報知する。
【００３９】
第１負圧センサ３６よりも下流側に詰まりがあると、キャビティ１４からの空気の流れが阻害されるため、第１圧力Ｐ１があまり低下せず、第２圧力Ｐ２の上昇程度も小さくなる。例えば、第１負圧センサ３６よりも下流側が完全に閉塞されてしまうと、真空タンク４２へ流入するのは一次管路１８ａの微量の空気だけであり、第２圧力Ｐ２は略真空に維持されてほとんど変化がなく、第１圧力Ｐ１は大気圧Ｐ０のまま変動がない。
【００４０】
接続管路１８における第１負圧センサ３６より下流側の部分の詰まりの異常としては、具体的には、ストレーナ３８及び電磁バルブ４０に対する鋳バリの詰まり等が考えられる。また、第１負圧センサ３６を鋳造部１２に極めて近い箇所、例えば接続管路１８の継手５２に設けることにより、詰まりが発生した箇所を接続管路１８に特定することができる。
【００４１】
図８に示すように、第２圧力Ｐ２が最高圧Ｙよりも高いときには、接続管路１８における電磁バルブ４０よりも下流側（つまり、二次管路１８ｂ）及び真空タンク４２に係る部分の真空度低下の異常が特定され、該異常を警報部５０に報知する。
【００４２】
二次管路１８ｂ及び真空タンク４２の真空度低下としては、第１に漏れが考えられる。これらの部分に漏れがあると、電磁バルブ４０の開閉に拘わらず恒常的に空気が流入することから真空タンク４２は大容量であってもやがて真空度が低下してしまう。また、第２として、真空ポンプ４４の不良が考えられる。真空ポンプ４４の機能が低下すると、当然に二次管路１８ｂ及び真空タンク４２の真空度は低下する。
【００４３】
二次管路１８ｂ及び真空タンク４２の真空度が低下すると、第１圧力Ｐ１も影響を受けて高い圧力となるが、異常の発生している箇所は第１圧力Ｐ１を計測している第１負圧センサ３６よりも第２負圧センサ４６に近い箇所であり、より直接的な検出となることから、第２圧力Ｐ２による判断が好適である。
【００４４】
二次管路１８ｂ及び真空タンク４２の真空度の低下については、他の異常判断とともに第１圧力Ｐ１が最低圧となるタイミングｔ０で行うと、種々の異常判断を同時一括的に行うことができて好適である。一方、第２圧力Ｐ２は電磁バルブ４０の開閉に拘わらず最高圧Ｙよりも高くなっていることから、電磁バルブ４０が閉じているときに判断を行ってもよい。これにより、一次管路１８ａの影響を受けずに正確な異常判断が可能となる。
【００４５】
上述したように、本実施の形態に係る減圧鋳造装置１０によれば、接続管路１８は、真空タンク４２と比較して容積が十分に小さいため、詰まりや漏れの影響が現れやすく、この部分の第１圧力Ｐ１を計測する第１負圧センサ３６を設けることにより、真空・減圧状態について異常の発生を正確に検出することができる。減圧鋳造装置１０では、射出の各サイクルごとに異常確認を行って、早期の異常検出が可能である。
【００４６】
また、第２負圧センサ４６を並設して、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２とを複合的に監視することにより、異常の発生した箇所や異常の種類を特定することが一層正確にできる。第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２は、独立的に監視するのでなく、差圧を監視してもよい。
【００４７】
なお、図４における正常状態の判断、図５〜図８における異常状態の判断は、第２圧力Ｐ２に関わらず、第１圧力Ｐ１にのみ基づいて行っても相当正確な判断ができる。各図４〜図８から明らかなように、第１圧力Ｐ１は正常時で変動幅が大きく、しかも異常時にもその影響が現れやすいためである。
【００４８】
本発明に係る減圧鋳造装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施の形態に係る減圧鋳造装置のブロック構成図である。
【図２】本実施の形態に係る減圧鋳造装置の動作のタイミングチャートである。
【図３】繰り返し動作における第１圧力、第２圧力及びピストンの移動速度を示す図である。
【図４】正常時の第１圧力、第２圧力及びピストンの移動速度を示す図である。
【図５】第１負圧センサより上流側の部分の詰まりが発生したときの第１圧力、第２圧力及びピストンの移動速度を示す図である。
【図６】一次管路の漏れが発生したときの第１圧力、第２圧力及びピストンの移動速度を示す図である。
【図７】接続管路における第１負圧センサより下流側の部分の詰まりが発生したときの第１圧力、第２圧力及びピストンの移動速度を示す図である。
【図８】二次管路及び真空タンクに係る部分の真空度が低下したときの第１圧力、第２圧力及びピストンの移動速度を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…減圧鋳造装置                          １２…鋳造部
１４…キャビティ                            １６…真空機構部
１８…接続管路                              １８ａ…一次管路
１８ｂ…二次管路                            ２０…制御部
３２…シャットオフバルブ                    ３４…湯口
３６…第１負圧センサ                        ４０…電磁バルブ
４２…真空タンク                            ４４…真空ポンプ
４６…第２負圧センサ                        Ｐ１…第１圧力
Ｐ２…第２圧力
【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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【図８】
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