JPH0646608Y2 - 吸引鋳造装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は金型キャビティ内を減圧することによって溶湯
を金型キャビティ内に吸引する吸引鋳造装置に関する。

（従来の技術） 金型のキャビティ内には種々の手段により、ストークを
介して溶湯が注入されるが、そのひとつとして吸引鋳造
法がある。これは、たとえば特公昭59−14306号公報に
示されているようにキャビティ内を真空ポンプ等の真空
源により減圧し、大気との圧力差により保持炉内の溶湯
をストークを通じてキャビティ内に供給しようとするも
のである。尚、吸引鋳造法と類似の名称を有するものと
して、所謂減圧鋳造法なるものがあるが、これはキャビ
ティ内における溶湯のフイルアップ性を良好ならしめる
ためにキャビティ内の減圧を行うもので、キャビティ内
部のみを問題とするものである。したがって、本願の吸
引鋳造法とは技術的に異なる意義を有するものとして称
呼されている。

従来このような吸引鋳造法は、キャビティに真空ポンプ
を単に連通させてキャビティ内の減圧を行うものであ
り、減圧が行なわれる過程における減圧度の調整は格別
に行なわれていなかった。

ところで、キャビティ内における溶湯の充填速度はキャ
ビティ内の減圧速度に左右されることとなるが、従来の
吸引鋳造法における単純な減圧では、真空ポンプの能力
が直に充填速度を左右することとなる。

一方、本願の発明者らの実験、研究により、製品の高品
質化、作業の容易化等の種々の観点からは、溶湯の充填
速度は必ずしも一定でなく、条件に応じて適宜変化させ
た方が好ましく、また、充填完了後においてもキャビテ
ィ内の減圧速度即ち減圧特性を種々変化させた方が好ま
しい場合があることが判明している。

そこで、このような所望する減圧特性を得るための手段
として、例えば、第２図に示すように、金型20内のキャ
ビティと真空ポンプ21とをつなぐ連通管22に開度調整が
可能な手動バルブ24を設け、この手動バルブ24の開度調
整により減圧を調整することが第一に考えられるところ
である。

しかし、この方法によると、第３図に示すように、開度
調整を全く行なわないときの特性曲線Ａを折線状の特性
曲線Ｂに変化させようとする場合に、各折点a,b,cにお
いて、その都度手作業により手動バルブ24の開度調整を
行なわなければならない。このような手作業による開度
調整は作業の合理化の上ではネックとなるものであり、
また、開度の誤差も生じやすいものである。そして、こ
の開度調整を自動化しようとした場合、バルブ機構、制
御機構が複雑なものとなり、コスト的な面あるいはメイ
ンテナンスの面で著しく不利となる。

上記不都合を解消すべく、先に本発明者らは、所望する
減圧特性曲線を容易に得ることができる方法及びその装
置を提案した（特開昭62−3861号）。即ち、キャビティ
と真空源とをつなぐ連通路（吸引流路）の途中に複数の
分岐流路を設け、この複数の分岐流路の開閉を種々の選
択で組み合わせて分岐流路のエア吸引速度を変化させる
ことにより減圧調整を行う方法及び装置である。

しかしながら、この方法及び装置によると確かに良好な
減圧特性は得られるものの、下記のような問題のある事
が判った。

吸引鋳造中には分岐流路内をキャビティで発生してガス
や不純物が必然的に通ることとなり、特に中子等の使用
を必要とする鋳造品の製造においては、例えばシェル中
子のバインダーである樹脂の燃焼によって、発生するガ
スや粘着性物質等が多くなり、それらが通路壁面にヤニ
状に付着するとともに、分岐流路の開閉を担うバルブ等
にも付着し、その作動を不良にするという問題がある。
この作動不良は頻繁に発生し、そのためのメインテナン
スも非常に面倒である。

また分岐流路が減圧系であるため配管の口径を大きくす
る必要があり、そのため連通路の途中に設けた複数の分
岐流路に多大のスペースを必要とするとともに、開閉に
使用するバルブも大きくしなければならず、その製作コ
ストも高くなるという問題がある。

さらに前記のごとく通路壁面にヤニ状に付着物が付着す
ることによる管径の変化、あるいは金型キャビティに生
じがちな少量のリークにより、初期に設定したバルブの
開度に基づく減圧特性が変化し、製品に不良が発生す
る。このため減圧特性を頻繁にチェックしなければなら
ないという問題とともに一定の減圧状態を維持しにくい
という問題があった 本考案は上記事実に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、減圧特性に優れ且つメインテナンス措置を
できるだけ不要とした吸引鋳造装置を提供することであ
る。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本考案は、金型キャビテイと
真空源とを接続する吸引通路の途中に送気通路を接続
し、該送気通路にコンプレッサから圧送される空気の流
量を変化させるバルブ手段を設け、さらに該バルブ手段
をプログラム制御するプログラム制御部と前記金型キャ
ビテイ内の圧力に応じて前記バルブ手段のプログラム操
作量を制御するPID部とを含む電子制御部を設け、かつ
前記金型キャビテイに電磁バルブを備えた緊急排気管を
接続したことを特徴とする。

（作用） 鋳造にさきだち、金型キャビティに溶湯を供給するに
は、まず真空源を作動させて金型キャビティ内の空気を
吸引するが、同時にコンプレッサから圧縮空気を送るた
め、金型キャビティからの空気の吸引量は圧縮空気の量
に依存する。この圧縮空気の量はバルブ手段とプログラ
ム制御部によって制御する。

このように圧縮空気の流量はプログラム制御によって設
定するので、金型キャビティからの空気の吸引量、ひい
ては金型キャビティ内の減圧特性を任意のプログラムパ
ターンに、制御遅れを来すことなく設定できる。

また金型キャビティにリークが生じ、設定圧に変動が生
じた場合には、PID部がバルブ手段の操作量を制御する
ので、変動分を補うように空気の流量が変化し、所望の
減圧特性を維持する。しかも、減圧系が簡単となるの
で、ヤニ等の付着でバルブ手段が作動不良を起こすこと
がなくなるばかりか、省スペース化を達成でき、さらに
は、金型キャビティ内が正圧になるような場合には緊急
排気管を開いて安全を確保することができる。

（実施例） 以下本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。第
１図において、１は金型で、この金型１のキャビティと
真空ポンプ２とは吸引管３で接続され、吸引管３の途中
には、コンプレッサ４から吐出される圧縮空気を同吸引
管３に供給する送気管５が接続されている。この送気管
５には、コンプレッサ４からの圧縮空気の圧力を一定に
する圧力レギュレータ６と、圧力レギュレータ６の下流
に位置する可変バルブ７とが介装されている。

可変バルブ７は吸引管３への圧縮空気の供給量を任意に
変化させるもので、同バルブ７の開度は電子制御部８か
ら出力される信号によって任意に変えられる。

すなわち電子制御部８はプログラム制御部とPID部とを
有し、可変バルブ７の開度はプログラム制御部によりあ
らかじめ定められたプログラムパターンにしたがって制
御される。PID部は金型キャビティにおける設定圧と実
測値とに誤差が生じ、この誤差があらかじめ設定した範
囲を超えた場合に機能してコントロール信号を可変バル
ブに出力し、可変バルブ６の開度を微小調整することに
より誤差を補正するものである。

金型キャビティの圧力は、同キャビティ内に設けられた
圧力発信器９によって常時モニタリングされ、このモニ
タリング信号は電子制御部８に入力される。同信号は可
変バルブ７の開度をPID制御するために使用される。

10は緊急排気管で、その一端は金型キャビティに接続さ
れ、他端は外気に開放されている。同排気管10には電磁
バルブ11が介装されている。同バルブ11は圧力発信器９
からの出力信号によって開閉する。すなわち金型キャビ
ティ内の圧力が正圧になると電磁バルブ11は開き、金型
キャビティ内の空気が緊急排気管10から排気される。

つぎに上記構成に係る装置の作用について述べる。鋳造
にさきだち金型１に溶湯を供給するには、真空ポンプ２
を作動させるとともにコンプレッサ４から吸引管３に圧
縮空気を供給する。このとき金型キャビティ内の圧力が
減圧状態にも加圧状態にもならないように可変バルブ７
の開度を電子制御部８に設定しておく。

この状態で電子制御部８を作動させると、可変バルブ７
の開度は同制御部にあらかじめ設定したプログラムパタ
ーンに基いて変化し、金型キャビティ内の減圧が開始さ
れる。

金型キャビティ内がある程度に減圧されると、溶湯が図
示しないストーク内を上昇して金型キャビティ内に注入
される。

前記のごとくこのときの金型キャビティ内の圧力は圧力
発信器９によってモニタリングされている。したがって
溶湯注入から凝固完了後まであらかじめ設定した減圧パ
ターンに維持される。

この溶湯注入から凝固完了までの間にもし金型キャビテ
ィ内の圧力が正圧になると、圧力しだいでは危険がとも
なうため、圧力発信器９から正圧の信号が出力された場
合には、いかなる場合も電磁バルブ11が動作して開き、
金型キャビティ内の空気が排気される。したがって金型
キャビティ内が正圧になることはない。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案では圧縮空気を供給するこ
とによって所望の減圧特性を得るので、中子等の使用に
より鋳造中にヤニが多く発生する場合でも、バルブ手段
の作動に不具合をきたすことがなく、吸引鋳造装置のメ
ンテナンスが非常に簡素化されると同時に装置への信頼
性も高まる。

また上記のごとく所望の減圧特性は圧縮空気の供給によ
って行うので、管路、バルブ等を小さくすることがで
き、したがって製造コストの低減が可能になる。

負圧通路に圧縮空気を供給しプログラム制御によって金
型キャビテイ内の圧力調整を行うので、制御遅れを来す
ことなく速やかに所望の減圧特性が得られることにな
り、したがって高品質の鋳造品を提供できる。

さらにPID制御を行うので、金型キャビティ、配管に多
少のリークがあっても所望の減圧特性が維持でき、また
定圧保持も精度よく行える。

さらにバルブ手段により空気の流量を変えるので、真空
源の負荷は一定でよく、このため真空源に無理がかから
ず、使用寿命を長くすることができる。また金型キャビ
テイ内が正圧になるような場合には緊急排気管を開いて
安全を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る吸引鋳造装置の概念図、 第２図は従来の吸引鋳造装置の一部を示す略示図、 第３図は減圧特性を示すグラフである。 １…金型 ２…真空ポンプ（真空源） ３…吸引管 ４…コンプレッサ ５…送気管 ７…可変バルブ（バルブ手段） ８…電子制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 池田 裕昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 浴野 芳夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−99553（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】金型キャビテイと真空源とを接続する吸引
   通路の途中に送気通路を接続し、該送気通路にコンプレ
   ッサから圧送される空気の流量を変化させるバルブ手段
   を設け、さらに該バルブ手段をプログラム制御するプロ
   グラム制御部と前記金型キャビテイ内の圧力に応じて前
   記バルブ手段のプログラム操作量を制御するPID部とを
   含む電子制御部を設け、かつ前記金型キャビテイに電磁
   バルブを備えた緊急排気管を接続したことを特徴とする
   吸引鋳造装置。