JPH1157981A - 減圧吸引鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減圧応答性の向上と減圧度の精密な調整の両
立を実現する。 【解決手段】 一端がチャンバ１に接続され他端が真空
ポンプ４に至る減圧路９１に、入力するアナログ信号６
１ａに応じて連続的に開度が変更される減圧用調節弁２
１を介設する。シーケンサ装置６のＰＩＤ制御部６１
は、減圧用調節弁２１に対して、チャンバ１内の負圧に
基づくフィーバック演算出力と、強制操作出力とをアナ
ログ信号６１ａとして選択的に出力する。短時間に減圧
度を変更する必要がある場合には、ＰＩＤ制御部６１は
減圧用調節弁２１に対して強制操作出力をアナログ信号
６１ａとして出力する。精密な減圧度調整が必要な場合
には、ＰＩＤ制御部６１は減圧調節弁２１に対してフィ
ーバック演算出力をアナログ信号６１ａとして出力す
る。

Description

【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、一端がチャンバ（１）に接続され
他端が負圧源（４）に至る減圧路（９１）に、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）を介設するとともに、減圧用調節弁
（２１）に対して、チャンバ（１）内の負圧に基づくフ
ィーバック演算出力と、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）を
設ける。

【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２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９
１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ＰＩ
Ｄ制御部６１の開度変更信号たるアナログ出力信号６１
ａ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３
１、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Ｐ
ＩＤ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２
１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。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端がチャンバに接続され他端が負圧源
   に至る減圧路に、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を介設するとともに、前記減圧
   用調節弁に対して、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、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を設けたことを特
   徴とする減圧吸引鋳造装置。
2. 【請求項２】 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に
   記載の減圧吸引鋳造装置。