JP2876949B2 - 真空ダイカストにおけるキャビティ湿度計測方法及び真空ダイカストにおける品質管理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空鋳造法、特に真空
ダイカストにおけるキャビティの湿度計測方法及び計測
した湿度に基づくワークの品質管理方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】複雑な形状の鋳造物を薄肉かつ高精度に
鋳造する方法として、溶湯をキャビティへ射出する直前
にキャビティ内の大気を真空ポンプ等の真空発生手段に
よって吸引して円滑な湯流れにより緻密なワークを形成
する真空ダイカストが従来から知られており、この真空
ダイカストでは、所定の圧力に減圧したキャビティ内へ
溶湯を射出するため、鋳造されたワークに大気や離型剤
のガスによるブローホール（空孔）が発生するのを抑制
している。

【０００３】真空ダイカストにおいては、ワークの取り
出しを容易にするためにキャビティ内部へ予め離型剤を
噴霧・塗布してから型を締め、真空発生手段による真空
引きの後に溶湯の射出を行っている。この離型剤は、水
を主成分として構成され、噴霧・塗布によってキャビテ
ィ内部だけでなく、型の分割面、型に設けられたイジェ
クタピンなどにも浸透してしまう。このため、真空発生
手段による真空引きの際に型の分割面などに浸透した離
型剤がキャビティ内部へ吸い出され、この吸い出された
離型剤と射出された溶湯が接触すると大量の水蒸気が発
生してワーク内部にブローホール（空孔）を形成する場
合があった。

【０００４】この離型剤からの水蒸気によるブローホー
ルの発生を検知するものとして、特開昭６２−２０７５
６１号公報に開示されるようなキャビティ湿度計測方法
が知られている。

【０００５】この方法に用いる装置は図５に示すよう
に、真空ダイカスト装置１を構成する金型１０の内部に
画成されたキャビティ１１は、真空バルブ１４、電磁弁
６を介して真空タンク７に接続され、電磁弁６と真空バ
ルブ１４との間の管路にはコントローラ５に接続された
湿度センサ４が介装される。そして、電磁弁６及び真空
バルブ１４を開弁して所定の真空に設定された真空タン
ク７によってキャビティ１１内の真空引きを行うととも
に、キャビティ１１へ溶湯を射出する。この吸引によっ
て、キャビティ１１内の大気は電磁弁６を介して真空タ
ンク７へ吸引され、このとき湿度センサ４が接触した大
気の湿度を計測し、湿度の計測値に応じてワークの良否
を判定するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の真空ダイカストにおけるキャビティ湿度計測方法に
あっては、真空引きに要する時間が数秒間と短いため、
湿度センサ４の反応時間が短時間でなければ正確な測定
結果が得られず、例えば、反応時間が２０〜３０秒の湿
度センサ（一般市販品）を使用した場合には、キャビテ
ィ内の大気は数秒間で湿度センサ４を通過してしまい、
反応時間を経過した後の湿度センサ４からの計測値はキ
ャビティ１１内のものではなく、管路の湿度を計測して
しまう場合があり、計測されたデータの精度が低下する
という問題があった。

【０００７】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、反応時間の遅い湿度センサを使用しても高
精度で計測可能な真空ダイカストにおけるキャビティ湿
度計測方法及び真空ダイカストにおける品質管理方法を
提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、真空
発生手段によるキャビティの吸引開始とともにキャビテ
ィへの溶湯の供給を開始し、前記キャビティと真空発生
手段との間に介装した湿度測定手段の上流及び下流にそ
れぞれ設けた弁を開弁させてキャビティの大気を湿度測
定手段へ導いた後、前記弁の開弁から所定時間後に前記
弁を閉弁させて大気を封止する一方、前記湿度測定手段
と並行して前記キャビティと真空発生手段とを連通する
バイパスを介してキャビティの吸引を継続させるととも
に、前記湿度測定手段に封止された大気を所定の時間保
持してから湿度の計測を行う。

【０００９】また、請求項２の発明は、真空発生手段に
よるキャビティの吸引開始とともにキャビティへの溶湯
の供給を開始し、前記キャビティと真空発生手段との間
に介装した湿度測定手段の上流及び下流にそれぞれ設け
た弁を開弁させてキャビティの大気を湿度測定手段へ導
いた後、前記弁の開弁から所定時間後に前記弁を閉弁さ
せて大気を封止する一方、前記湿度測定手段と並行して
前記キャビティと真空発生手段とを連通するバイパスを
介してキャビティの吸引を継続させるとともに、前記湿
度測定手段に封止された大気を所定の時間保持してから
計測した湿度と予め設定した湿度とを制御手段で比較
し、前記計測値が所定値未満のときにワークを良品と判
定する一方、前記計測値が所定値以上のときに不良と判
定する。

【００１０】

【作用】請求項１の発明は、真空発生手段によるキャビ
ティ内部の吸引及びキャビティへの溶湯の供給を開始す
るとともに、前記キャビティと真空発生手段との間に介
装した湿度測定手段の上流及び下流に設けた弁を開弁さ
せてキャビティ内部の大気を湿度測定手段へ導いた後、
前記弁を所定時間開弁させた後に閉弁することでキャビ
ティ内の大気を前記キャビティ及び真空発生手段から遮
断して湿度計測手段に封止する一方、前記湿度測定手段
と並行したバイパス回路を介してキャビティの吸引を継
続させてキャビティ内への溶湯の充填を円滑に行う。湿
度測定手段に封止された大気を所定の時間保持した後に
湿度の計測を行うことで、鋳造工程を阻害することなく
湿度計測手段は反応時間が経過するまで大気と接触して
から正確にキャビティ内の湿度の計測を行うことがで
き、計測した湿度に基づいてキャビティ内へ残存または
吸引された水蒸気の量を感知することができる。

【００１１】また、請求項２の発明は、前記請求項１の
発明によって計測したキャビティ内の湿度と予め設定し
た所定の湿度とを比較し、計測値が所定値未満であれば
キャビティ内に鋳造されたワークを良品と、計測値が所
定値以上であればワークを不良品とそれぞれ判定し、計
測した湿度に基づいてワークの良否を鋳造直後に判定す
ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１３】図１〜３に示すように、真空ダイカスト装
置１は、図示しないダイプレートで開閉自在に支持され
た金型１０の内部に立て型のキャビティ１１を画成す
る。キャビティ１１の下端は、水平方向に配設されたス
リーブ１２と連通し、スリーブ１２の内周にはシリンダ
１３で駆動されるプランジャ１３Ａが摺動自由に支持さ
れて、シリンダ１３の伸長によって湯口１６から注入さ
れた溶湯がキャビティ１１内へ射出される。

【００１４】一方、キャビティ１１の上端には油圧シリ
ンダ１５によって開閉駆動される真空バルブ１４が設け
られ、この真空バルブ１４にはキャビティ１１内を所定
の圧力に減圧する真空回路が接続される。

【００１５】この真空バルブ１４の下流に接続される真
空回路には電磁弁２、３が配設されるとともに、電磁弁
２、３を連通する計測管路４０には湿度計測手段として
の湿度センサ４が配設され、湿度センサ４は電磁弁２、
３の閉弁時に計測管路４０内に封止された大気またはガ
ス（以下大気とする）の湿度を計測してコントローラ５
へ出力する。

【００１６】電磁弁３の下流には切換弁６を介して真空
発生手段としての真空タンク７が接続される。切換弁６
は電磁弁３の下流を真空タンク７又は大気解放の一方に
接続するものである。

【００１７】真空タンク７は、モータ７２に駆動される
真空ポンプ７１と連通して、真空タンク７の内部は常時
所定の圧力に減圧される。

【００１８】上記真空回路に加えて、電磁弁２の上流
（電磁弁２と真空バルブ１４の間）と切換弁６の上流
（電磁弁３と切換弁６の間）とを連通するバイパス回路
８が湿度センサ４を備えた計測管路４０と並行して設け
られる。

【００１９】なお、電磁弁２、３、切換弁６、シリンダ
１３及び油圧シリンダ１５はコントローラ５の指令に基
づいて駆動される。

【００２０】以上のように構成された真空ダイカスト装
置１における鋳造工程の概略を図２に示すサイクル線図
を参照しながら説明した後、キャビティ１１内部の湿度
計測方法について詳述する。

【００２１】真空ダイカスト装置１における鋳造工程
は、図示しないダイプレートを駆動することにより予め
離型剤が塗布された金型１０を締めてキャビティ１１を
閉鎖し、真空バルブ１４を開弁するとともに、シリンダ
１３を所定の低速で伸長させることによりプランジャ１
３Ａが湯口１６から注がれたスリーブ１２内の溶湯をキ
ャビティ１１へ低速で射出する（図２の工程ａ〜ｃ）。

【００２２】そして、工程ｃの低速射出が開始された所
定時間後には切換弁６が作動して電磁弁３の下流が真空
タンク７に接続され（工程ｄ）、この切換弁６が作動し
てから電磁弁２、３が開弁し、キャビティ１１内の大気
は電磁弁２、３を介して真空タンク７へ吸引される（工
程ｅ）。

【００２３】工程ｅの開始から所定時間後にシリンダ１
３が所定の高速で伸長する高速射出が行われる（工程
ｆ）。この工程ｆの開始直後に工程ｅで開弁した電磁弁
２、３は開弁から予め設定された時間Ｔａが経過するた
め閉弁し、キャビティ１１から吸引された大気は電磁弁
２、３の間の計測管路４０に封止され、湿度センサ４は
キャビティ１１内部の大気の湿度計測を開始する一方、
キャビティ１１内の大気はバイパス回路８を介して真空
タンク７へ吸引され、キャビティ１１内への溶湯の射出
が円滑に継続される。

【００２４】工程ｆの高速射出が終了した直後には工程
ｄで作動した切換弁６が作動して電磁弁３の下流、すな
わち、バイパス回路８の下流を大気解放に切り換えて真
空タンク７によるキャビティ１１の吸引が終了する。

【００２５】高速射出が終了してから所定時間後には、
金型１０が開かれるとともに、図示しないイエジェクタ
が作動してキャビティ１１内に形成されたワークが取り
出される（工程ｇ）。

【００２６】こうして、ワークが取り出された後は、次
の鋳造の準備として、真空バルブ１４の付着物を除去す
るエアブロー（工程ｈ）が行われた後に真空バルブ１４
は油圧シリンダ１５に駆動されて閉弁し（工程ｉ）、金
型１０に離型剤を噴射するとともにエアブローが行わ
れ、されにシリンダ１３を収縮駆動してプランジャ１３
Ａは所定の収縮位置へ復帰して次の鋳造サイクルに備え
る（工程ｊ、ｋ）。

【００２７】上記のようなサイクルで作動する真空ダイ
カスト装置１におけるキャビティ１１内の湿度の測定
は、図２の工程ｅに示す電磁弁２、３の開弁後に行われ
る。

【００２８】コントローラ５で実行される湿度の計測制
御を図３のフローチャートに示し、以下このフローチャ
ートを参照しながら湿度の計測方法を詳述する。

【００２９】上記図２の工程ｃで低速射出が開始される
とともに工程ｄで切換弁６が作動してキャビティ１１の
吸引が開始された後に図３に示す計測ルーチンが実行さ
れ、真空バルブ１４の下流に接続された電磁弁２、３が
開弁駆動する（ステップＳ１）。電磁弁２、３の開弁に
より真空バルブ１４の下流は電磁弁２、３、計測管路４
０及び切換弁６を介して真空タンク７に連通する。

【００３０】このとき、キャビティ１１内部には所定の
低速度で伸長するプランジャ１３Ａによって射出された
スリーブ１２内の溶湯が低速で射出され、この溶湯の射
出に応じてキャビティ１１内部の大気は真空バルブ１４
から電磁弁２、３及び計測管路４０を通過して真空タン
ク７へ吸引される。

【００３１】そして、電磁弁２、３は所定の時間Ｔａを
経過した後に閉弁して計測管路４０を通過中のキャビテ
ィ１１内の大気を電磁弁２、３の間の計測管路４０の内
部に封止する（ステップＳ２、３）。電磁弁２、３の閉
弁後も真空タンク７によりキャビティ１１の吸引は継続
されるが（工程ｄ）、キャビティ１１内の大気はバイパ
ス回路８を介して真空タンク７へ流入するため溶湯の射
出は円滑に行われるのである。

【００３２】時間Ｔａは電磁弁２、３の開弁時間を示
し、例えば、電磁弁２、３の開弁から上記工程ｆで高速
射出が開始された直後までの所定の値に設定され、開弁
直後には計測管路４０内に封止されていた大気を真空タ
ンク７へ排出する一方、溶湯が射出されている間のキャ
ビティ１１内の大気で電磁弁２、３の間の計測管路４０
が満たされるよう、図２に示した真空ダイカスト装置１
の鋳造サイクルに応じて予め設定されたものである。

【００３３】こうして、電磁弁２、３の間の計測管路４
０に封止された溶湯と接触したキャビティ１１内の大気
は、予め設定された時間Ｔｂを経過するまで計測管路４
０内に封止されて湿度センサ４と接触し、コントローラ
５は時間Ｔｂが経過した後に湿度センサ４の計測値を読
み込む（ステップＳ４、５）。

【００３４】この時間Ｔｂは湿度センサ４の反応時間に
応じて予め設定されたものであり、開弁時間Ｔａで計測
管路４０に取り込んだ溶湯の射出中のキャビティ１１内
の大気に計測値が安定する所定の時間Ｔｂが経過するま
で湿度センサ４は接触することができ、反応時間の遅い
湿度センサ４を使用しても計測管路４０に封止した大気
を湿度センサ４が安定する時間Ｔｂまで保持するため、
キャビティ１１内で溶湯と接触した大気の湿度を正確に
計測することが可能となる一方、電磁弁２、３を閉弁し
た後はバイパス回路８を介してキャビティ１１の吸引が
継続されるため円滑に射出、鋳造が継続されて鋳造サイ
クルを遅延又は阻害することがない。

【００３５】ステップＳ５で読み込まれた湿度センサ４
の計測値は、コントローラ５に予め設定された所定の湿
度と比較される（ステップＳ６）。この比較において、
湿度の計測値が所定値未満であればキャビティ１１内に
残存または吸引された離型剤と溶湯との接触による水蒸
気が基準値未満であると判定することができ、したがっ
て、鋳造されたワークのブローホールも基準値未満と判
定してコントローラ５は良品を示す判定信号を出力する
（ステップＳ７）。

【００３６】一方、ステップＳ６の判定で湿度の計測値
が所定値以上であれば、キャビティ１１内の水蒸気は基
準値以上であると判定することができ、したがって、ワ
ークの内部にブローホールが発生した可能性が高いと判
定し、コントローラ５は不良を示す判定信号を出力す
る。

【００３７】コントローラ５からの判定信号を図示しな
い表示装置へ出力すれば鋳造の良否を作業者に知らせる
ことができ、あるいは、図４に示すように、真空ダイカ
スト装置１に近接して配置されたワークを搬送するロボ
ット９へコントローラ５の判定信号を出力すれば、コン
トローラ５の判定結果に応じて鋳造直後のワークを良品
ライン９１又は捨打箱９２へ自動的に選別・搬送するこ
とが可能となり、ブローホールを生じている可能性の高
いワークを高精度で摘出することができ、真空ダイカス
トによる鋳造品の品質管理の精度を向上させることが可
能となる。

【００３８】上記ステップＳ１〜８を鋳造サイクルに呼
応して実行することにより、キャビティ１１内の湿度を
正確に測定するとともに、形成されたワークのブローホ
ールの有無を予め設定した湿度と比較することにより迅
速に行うことが可能となり、鋳造サイクルの影響を受け
ることなく任意の反応時間の湿度センサ４を採用するこ
とができるのである。

【００３９】さらに、電磁弁２、３はキャビティ１１内
の大気を取り込むとき以外は閉弁しているため、例え
ば、上記図２の工程ｈで行われるエアブローなどにおい
て、圧縮空気で真空回路内を洗浄する場合にも計測管路
４０へ高圧の大気が流入するのを防ぐことができ、湿度
センサ４は高圧の圧縮空気と接触しないために耐久性を
向上させることができる。

【００４０】なお、上記実施例において、電磁弁２、３
の開弁時期は溶湯の射出が開始された後であれば適宜変
更することができ、また、開弁時間Ｔａも射出が完了す
る以前に電磁弁２、３が閉弁可能であれば適宜変更する
ことができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明は、
真空発生手段によるキャビティ内部の吸引及びキャビテ
ィへの溶湯の供給を開始するとともに、キャビティと真
空発生手段との間に介装した湿度測定手段の上流及び下
流に設けた弁を開弁させてキャビティ内部の大気を湿度
測定手段へ導いた後、前記弁を所定時間開弁させた後に
閉弁することでキャビティ内の大気を湿度計測手段に封
止する一方、前記湿度測定手段と並行したバイパス回路
を介してキャビティの吸引を継続させてキャビティ内へ
溶湯を充填するようにしたため、湿度測定手段に封止さ
れた大気を所定の時間保持した後に湿度の計測を行うこ
とで、反応時間の遅い湿度計測手段を採用しても鋳造サ
イクルに影響を与えることなく正確にキャビティ内の湿
度の計測を行うことが可能となる。

【００４２】また、請求項２の発明は、前記請求項１の
発明によって計測したキャビティ内の湿度と予め設定し
た所定の湿度とを比較し、計測値が所定値未満であれば
キャビティ内に鋳造されたワークを良品と、計測値が所
定値以上であればワークを不良品とそれぞれ判定するよ
うにしたため、特別な検査工程を必要とすることなく鋳
造工直後のワークの欠陥を迅速に判定することが可能と
なり、製造ラインを複雑化することなく正確な品質管理
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す真空ダイカスト装置のブ
ロック図である。

【図２】鋳造工程を示すサイクル線図である。

【図３】湿度計測の内容を示すフローチャートである。

【図４】ワーク取り出しロボットを示す概略平面図であ
る。

【図５】従来例を示す真空ダイカスト装置の概略図であ
る。

【符号の説明】

２、３ 電磁弁 ４ 湿度センサ ５ コントローラ ７ 真空タンク ８ バイパス回路 １１ キャビティ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｃ 45/76 Ｂ２９Ｃ 45/76 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 17/14 B22D 17/22 B22D 17/32 B22D 18/06 509

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空発生手段によるキャビティの吸引開
   始とともにキャビティへの溶湯の供給を開始し、前記キ
   ャビティと真空発生手段との間に介装した湿度測定手段
   の上流及び下流にそれぞれ設けた弁を開弁させてキャビ
   ティの大気を湿度測定手段へ導いた後、前記弁の開弁か
   ら所定時間後に前記弁を閉弁させて大気を封止する一
   方、前記湿度測定手段と並行して前記キャビティと真空
   発生手段とを連通するバイパスを介してキャビティの吸
   引を継続させるとともに、前記湿度測定手段に封止され
   た大気を所定の時間保持してから湿度の計測を行うこと
   を特徴とする真空ダイカストにおけるキャビティ湿度計
   測方法。
2. 【請求項２】 真空発生手段によるキャビティの吸引開
   始とともにキャビティへの溶湯の供給を開始し、前記キ
   ャビティと真空発生手段との間に介装した湿度測定手段
   の上流及び下流にそれぞれ設けた弁を開弁させてキャビ
   ティの大気を湿度測定手段へ導いた後、前記弁の開弁か
   ら所定時間後に前記弁を閉弁させて大気を封止する一
   方、前記湿度測定手段と並行して前記キャビティと真空
   発生手段とを連通するバイパスを介してキャビティの吸
   引を継続させるとともに、前記湿度測定手段に封止され
   た大気を所定の時間保持してから計測した湿度と予め設
   定した湿度とを制御手段で比較し、前記計測値が所定値
   未満のときにワークを良品と判定する一方、前記計測値
   が所定値以上のときに不良と判定することを特徴とする
   真空ダイカストにおける品質管理方法。