JPH0790345B2 - 金型用ガス抜き装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイカストマシンや射出成形機などの射出成
形装置による射出成形時に金型のキャビティからガスを
抜き取る金型用ガス抜き装置に関するものである。

〔従来の技術〕

本発明に類する従来技術としては、特開昭63−60059号
公報に記載されている技術がある。この技術は、お互い
に絶縁された２電極から成る溶湯検知センサにキャビテ
ィよりの溶湯が到達して溶湯検知センサが短絡し、これ
によりスイッチング回路が直ちに作用して、エア電磁弁
または電磁コイルが作動することによりガス抜き弁を閉
じるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術においては、キャビティからの溶湯が塊状
になってガス抜き通路内を移動してくる場合には容易に
溶湯を検知でき、ガス抜き弁を閉じることにより溶湯は
ガス抜き弁内に侵入することはない。しかしながら、実
際の鋳造時には、キャビティからの溶湯が塊状になって
ガス抜き通路内を移動してくることは希であり、一般に
はフレーク状であったり粒状であったりすることが多
い。溶湯検知センサがお互いに絶縁された２電極からな
っているため、これらのフレークや粒を検知することが
できず、したがってガス抜き弁を閉じることができず、
このガス抜き弁内に溶湯のフレークや粒が侵入し、これ
らが弁のシート面に噛み込むことにより、大量に溶湯が
ガス抜き弁内に侵入することがあった。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本発明の第１の発明
は、ガス抜き用通路の途中に配置されて溶湯の通過を溶
湯がガス抜き用通路の壁面に衝突する際に発生する弾性
波を検出する検出装置と、検出信号レベルを基準レベル
と比較し、検出信号レベルが基準レベルより大きい場合
に電気信号により弁を閉じる弁閉機構とを設け、ガス抜
き用通路と金型キャビティとの接続個所を金型キャビテ
ィ内で溶湯が最後に到達する位置に設けるようにしたも
のである。

また、本発明の第２の発明は、ガス抜き用通路の途中に
配置されて溶湯の通過を溶湯がガス抜き用通路の壁面に
衝突する際に発生する弾性波を検出する検出装置と、検
出信号レベルを基準レベルと比較し、検出信号レベルが
基準レベルより大きい場合に電気信号により弁を閉じる
弁閉機構とを設け、検出装置の周囲を制振材で取り囲む
ようにしたものである。

〔作用〕

金型キャビティを通過した後、ガス抜き弁方向に向かっ
てガス抜き通路を移動する溶湯が金型壁に衝突する際に
発生する弾性波を検出装置により検出し、検出信号レベ
ルが基準レベルより大きい場合に溶湯が音波検出装置ま
で来たという電気信号を発し、この電気信号によりガス
抜き弁を閉じる。

〔実施例〕

第１図は本発明による金型用ガス抜き装置の一実施例に
おける弁制御装置を示し、１は検出信号レベルS1の信号
を出力する弾性波検出装置、２は前置増幅器、３は帯域
フィルタ、４は種増幅器、５は基準レベルS2の信号を出
力する基準弾性波設定装置、６はS1≧S2のとき弁閉信号
を出力する比較器、７は弁閉機構である。

第２図および第３図は、本発明による金型用ガス抜き装
置の一実施例におけるガス抜き装置と金型を示す断面図
である。第２図および第３図において、固定金型または
可動金型、あるいは一方の金型の分離面部にはガス抜き
ブロック11が取り付けられていて、その上面に固定され
たブラケット11a上には、流体圧シリンダ12が固定され
ており、その流体圧で進退するピストンロッド12aの作
用端であるフランジ12bには、全体を符号13で示す金型
用ガス抜き装置の本体が、上端部のホルダ14をボルト止
めすることにより固定されている。この金型用ガス抜き
装置の本体13は、ホルダ14で上端部を挟持された有底円
筒状のスプール15を備えており、このスプール15の下端
小径段部15aは、ガス抜きブロック11のスプール穴16に
着脱自在に嵌合されている。そして、射出成形時にこの
金型用ガス抜き装置の本体13を用いて金型キャビティ22
内のガスを排出したり弁を閉じるときにはピストンロッ
ド12aが前進して小径段部15aとスプール穴16とが第２図
に示すごとく嵌合するようにしてあり、射出後、型開し
て弁頭部などを掃除するときには、ピストンロッド12a
が後退して小径段部15aとスプール穴16とのが解かれ、
小径段部15aや弁頭部はガス抜きブロック11の外に位置
するように設けられている。スプール15は上下の部材15
b,15cに分割されていて、その間には内孔15dに嵌合され
た弁ガイド17のフランジが挟持されており、上下の部材
15b,15cが一体化されている。18は弁ガイド17の上方に
位置してスプール15の部材15bの内孔15dに摺動自在に嵌
合されたピストンであって、その中心ねじ孔には、弁ガ
イド17の内孔17aに進退自在に嵌合されてスプール15の
下端小径段部15a内を貫通する弁棒19のねじ部が螺入さ
れて一体化されており、この弁棒19の下端には後程詳述
する弁頭部20が一体化されている。

一方、前記ガス抜きブロック11とこれが接合固定された
金型21とは、図の紙面を境にして手前側と紙背側とに分
割されており、金型21にはキャビティ22が形成されてい
る。ガス抜きブロック11と金型21には、キャビティ22に
連続するガス抜き溝23が形成されており、このガス抜き
溝23と、前記スプール15が嵌合されたスプール穴16との
間には、大径部の穴24aと小径部の穴24bとで段付き円筒
状に形成された弁室24が設けられている。前記弁頭部20
は、弁室24の小径部の穴24bに摺動自在に嵌合された円
柱状の大径部20aと、この大径部20aからガス抜き溝23方
向に突出するテーパ付きの小径部20bとで段状に一体形
成されており、その中心部端面側には、口径がガス抜き
溝23の幅よりも大きい円錐穴20cが設けられている。弁
頭部20の基端フランジ部20dの上端外周には、スプール1
5の下端内面部に形成された弁座15eとで弁開閉部を構成
するテーパ部20eが形成されている。そしてキャビティ2
2からの溶湯で弁頭部20を押上げることによりテーパ部2
0eが弁座15eに押圧されて弁が閉じるように構成されて
いる。なお、弁は制御装置からの指令でピストン18の上
側の室にエアまたは油が送られることにより開くが、図
示と詳しい説明を省略する。また、ピストン18は下側の
室にエアまたは油を供給することにより弁を強制的に閉
じるようにしておくこともできる。また、ピストン18の
下部のフランジがある室内にエア又は油を作用させてお
けば、ピストン18が閉動作で少しでも浮き上がれば、前
記室内のエア又は油はピストン18の下側にも作用するの
で、この力の付加によりピストン18はより一層速く上昇
し、したがって弁閉動作も速く行なわれる。

ガス抜き溝23に続くバイパスとも呼ぶことができるガス
抜き通路25は、弁頭部20のテーパ付きの小径部20bの端
面と周面とに沿うように形成されていてガス抜き溝23と
連通する通路25aと、小径部20bの側面部から発し弁座15
eの直前の弁室24に連通する一対の迂回通路25bとによっ
て形成されている。第２図に示した実施例では、迂回通
路25bは少し横方向に進んでいったん下方へ向かい、次
に外側横方向へ進んだのち上方向へ向かい、最後に内側
横方向へ向かって弁座15eの直前に至っている。ただし
これは必要充分な長さを有していれば、他の形状にして
もよい。前記スプール15の内孔15dには、排気孔15fが開
口されており、キャビティ22内のガスは、弁開状態のと
き、ガス抜き溝23,通路25a,迂回通路25b,弁室24の上側
大径部の穴24a内を経てスプール15の内孔15dに入り、排
気孔15fから外部へ排出されるように構成されている。

第２図においては、弁室24の小径部の穴24bの内面に摺
動自在に設けられた弁頭部20の大径部20aの厚みは、弁
開き寸法、すなわち弁開状態における弁座15eとテーパ
部20e間の軸線方向の距離よりも厚くし、弁が閉じると
き、溶湯が大径部20aの外周を通って弁室24の大径部の
穴24aへ直接行かないようにした。

また、弁頭部20のテーパ付きの小径部20bの軸線方向の
長さは、弁開状態のとき小径部20bの根元部から横方向
へ延びている部分の迂回通路25bの幅よりも長くした。
この小径部20bの軸線方向の長さは、できれば迂回通路2
5bの幅の２倍以上にするか、あるいは、迂回通路25bの
幅に弁開度寸法を加えた寸法よりも長くするのが好まし
い。それは、ガス抜き溝23から弁頭部20の端面横方向に
入ってきた溶湯が簡単に迂回通路25b内へ進まないよう
にするためである。

弁開状態のときの弁頭部20のテーパ付きの小径部20bの
端面と周面とに沿うように形成される通路25aは適宜狭
くした状態の通路25aとし、ガスの排気能力は充分にあ
ってしかも溶湯は少し進むにくい状態を保ち得る寸法に
した。すなわち、通路25aのうち、弁頭部20の端面に沿
っている部分は下側の面を先細りのテーパ面とし、弁頭
部20の端面の外周付近で溶湯の流れを絞り得るようにし
た。ただし、この絞り部は、弁が開いていて弁頭部20に
溶湯が衝突する瞬間は有効に作用するが、いったん弁が
閉じ始めたら、ここの空間は急激に広がり、絞り効果は
すぐ薄れてしまう。それに対して、弁頭部20のテーパ付
き小径部20bの外周に設けられた通路25aの部分は、ガス
の排出を充分に行なえる範囲で狭くしておけば、弁が閉
じ始めても絞り効果がほとんど変わることがなく、弁頭
部20が軸線方向へ動いても絞った状態を保っている。こ
れら絞り部を弁頭部20の小径部20bの端面と周面に沿っ
て設けたので、ガスは容易に通っても、溶湯は容易に行
きにくい。なお、小径部20bは必ずしもテーパ付きにせ
ずに円柱状にしてもよいが、緩やかなテーパ付きにして
おけば、絞り効果があるだけでなく、射出後に凝固金属
部から弁頭部20を抜き出す際に円滑に作用する効果もあ
る。

一方、弁頭部20の端面から内部に向かっては、円錐状の
穴20cを設け、その際、円錐穴20cの入口の直径は、ガス
抜き溝23の幅よりも大きくしたが、これは、ガス抜き溝
23から真直ぐに突進してくる溶湯の最初の部分をこの円
錐穴20cの中へ確実に侵入させ、溶湯が通路25aに行こう
とする前に弁を確実に素早く閉じさせるためである。そ
の上、弁頭部20に穴20c設けたのは、弁頭部20自体を軽
くし、弁頭部20がより軽い力で押下げられるようにした
ためである。なお、円錐穴20cにしたのは、抜き勾配を
持たせるためと、弁頭部20自体の強度を必要以上に落と
したくないためである。

金型21は、第３図に示すように、弾性波検出装置１と弾
性波センサ1aとキャビティ22とガス抜き通路23と制振材
28とを有する。キャビティ22内には溶湯10が示されてい
る。また、29はプランジャである。上記制振材28は、矢
印BRで示すように金型21を伝搬してくる弾性波をセンサ
1aで検出するのを防止するため、センサ1aの周囲を取り
巻くように形成されていて、その材質は、たとえばFe−
３％Ｃ−２％Si、Fe−12％Cr−３％Alなどである。さら
に、第２図において、26は電磁コイル、27はコアであ
り、これらは弁頭部20の上下動を制御する。

なお、第３図でガス抜き溝23とキャビティ22の接続位置
Ｐを図のような位置としたのは、キャビティ22内の溶湯
10は矢印ARのような運動をすると考えられ、このとき最
も遅く溶湯10が到達する位置がＰと考えられるからであ
る。

以上のように構成された金型用ガス抜き装置の動作を説
明する。この金型用ガス抜き装置の動作としては慣性動
作と電気的動作の２つがある。慣性動作とは、弁頭部20
を溶湯10が押し上げることを利用するものであり、電気
的動作とは、電磁コイル26への通電、非通電により弁の
開閉を制御するものである。

まず、慣性動作について説明する。第２図に示した状態
に金型用ガス抜き装置の本体13をセットし、弁開状態の
もので金型21のキャビティ22内へ溶湯10が射出される
と、キャビティ22内のガスは、ガス抜き溝23を経て通路
25aに入り、両方の迂回通路25bに別れた後、迂回して弁
座15e直前の弁開き部からスプール15内に入り、排気孔1
5fから外部へ排出される。この場合、通路25aの断面積
は、ガスの排出に充分必要な程度に設定されており、か
つ比較的に広幅の迂回通路25bがこれに連通されている
ので、ガスの通過が容易であり、排気能力が大きい。な
お、ガスは排気孔15fから大気開放することもあるが、
排気孔15fに図示しない電磁切替弁と真空装置を接続し
てガスを真空吸引することが多い。

溶湯10がキャビティ22に充満すると、この溶湯10はガス
抜き溝23内へ勢いよく上昇し、通路25aに入る前に弁頭
部20の小径部20bの端面に確実に作用するので、弁頭部2
0が上昇してテーパ部20eが弁座15eに密着し、弁は確実
に全閉される。このあと溶湯10は通路25aを経て迂回通
路25bへ進むので、迂回通路25に入った溶湯や飛沫状ま
たは小粒状の溶湯固化物が弁開閉部へ詰まったりスプー
ル15内へ侵入したりすることがない。

この場合、弁開状態では弁頭部20の小径部20bの水平な
端面に沿った通路25aは弁頭部20の外周側がある程度絞
られた状態になっており、また、弁頭部20の小径部20b
の外周面もテーパ状になっていて小径部20bの外周に沿
った通路25aもある程度絞られた状態になっているの
で、ガスは充分に排出できるが、溶湯はこれら絞り部の
作用で通路25aを通って迂回通路25bに円滑には流入しに
くい。なお、弁開状態では小径部20bの端面部と外周部
との両方で絞られる状態になるが、弁が閉じ始めたら小
径部20bの外周部のみが弁開閉始にともなって小径部20b
の端面側の絞り部の作用が急に薄れてきても、そのとき
は弁が閉じているときであるので、なんら差支えはな
い。

このように溶湯が通路25aや迂回通路25bへ行きにくくし
ている一方では、弁頭部20の端面から奥へ円錐穴20cを
設けて弁頭部20自体を少しでも軽くして押し上げられや
すくするとともに、円錐穴20cの入口の直径をガス抜き
溝23の幅よりも幾分大きくしているので、ガス抜き溝23
から勢いよく直進してきた溶湯は、最初にほとんどのも
のが円錐穴20cに入り、弁頭部20の容易に押し上げる。

このように、弁頭部20に溶湯を確実に作用させる効果
と、溶湯を通路25aや迂回通路25b側へできるだけ進ませ
ないようにした通路25aの絞り効果との相乗効果によっ
て、溶湯や溶湯の飛沫を弁座15部やそれ以降に詰まらせ
ることもなく、弁を毎回確実に素早く閉じることができ
る。そして、このような構造にしたことによって、ガス
抜き溝23から溶湯が多量に固まって直進した場合は勿論
のこと、わずかな量の溶湯が来た場合や勢いが多少弱い
溶湯が進んで来た場合のように溶湯の慣性力が幾分弱い
場合でも、素早く確実に弁を閉じることができる。

溶湯が加圧冷却されると、シリンダ12によってガス抜き
装置の本体13全体を上昇させ、ガス抜き溝23行なうガス
抜き通路25内に充満して凝固した凝固金属から弁頭部20
を離したのち、型開して製品を取り出す。

次に、電気的動作について第１図、第２図および第３図
を用いて説明する。これは、溶湯10がガス抜き溝23の壁
に衝突した時に発生する弾性波の振幅を検出することに
よって、溶湯10が来たことを弾性波検出装置１で検出す
るものである。溶湯10が到達したことを検出する弾性波
検出装置１で検出されたデータ、すなわち、溶湯10の衝
突時に発生する弾性波の振幅の大きさS1は、基準弾性波
設定装置５であらかじめ設定してある基準数値、すなわ
ち、あらかじめ経験ないしテストによって求めておいた
溶湯10が到達したことを検知できる最低限の弾性波の振
幅の大きさS2と、比較器６で比較されて、前記データが
基準数値以上の場合（S1≧S2の場合）、溶湯10が到達し
たと判断し、弁閉の指令信号を弁閉機構７を構成するソ
レノイド26に出すように形成されている。これにより、
弁頭部20は上側へ引き上げられ、弁は閉じる。このよう
に、ガス抜き溝23で発生する弾性波を検知することによ
っても弁を閉じることができる。

上記慣性動作と電気的動作のいずれを選択してもよい
が、何らかの原因で溶湯の射出速度が遅くなった場合、
弁頭部20は溶湯によって動かされず、溶湯がガス抜き通
路25を通って侵入してくる可能性がある。これを避ける
ために、射出速度を検出して、射出速度が所定値以下の
場合には電気的動作を行なうようにする。射出速度が所
定値以上の場合には、慣性動作のみを行なわせてもよ
く、また慣性動作と電気的動作を並行して行なわせても
よい。

第４図は本発明の他の実施例を示すブロック系統図であ
る。この実施例の動作について説明する。弾性波を受信
した弾性波検出装置１の出力信号（レベルSaの信号）を
前置増幅器２で増幅し、帯域フィルタ３を通し、主増幅
器４にて再度増幅してレベルSbの信号とした後、あらか
じめ基準弾性波設定装置５で設定してパルス信号発生器
31に入力してある基準信号のレベルScと比較し、Sb≧Sc
の場合にパルス信号発生器31はパルス信号を発生する。
このパルス信号をパルスカウンタ32で計数し、計数した
パルス数Sdが基準パルス数設定装置33からの設定パルス
数Seより多ければ弁閉信号を弁閉機構34のソレノイド26
へ出力する。これにより弁頭部20は上側へ引き上げら
れ、弁は閉じる。このように、ガス抜き溝23で発生する
弾性波を検知することによっても弁を閉じることができ
る。

第５図は本発明の更に他の実施例を示すブロック系統図
である。この実施例の動作について説明する。衝突時の
弾性波を弾性波検出装置１で受信し、検出装置１の出力
信号（レベルSaの信号）を前置増幅器２で増幅し、帯域
フィルタ３を通し、主増幅器４にて再度増幅してレベル
Sbの信号とした後、あらかじめ基準弾性波設定装置５で
設定してパルス信号発生器31に入力してある基準信号の
レベルScと比較し、Sb≧Scの場合にパルス信号発生器31
はパルス信号Sdを発生する。このパルス信号Sdは、検出
信号レベルSbが基準レベルScを越える毎に所定時間（第
１所定時間）だけ「Ｈ」レベルとなり、上記所定時間内
に検出信号レベルが基準レベルを越えた時には連続して
「Ｈ」レベルとなる信号である。即ち、パルス信号発生
器31は、Sb≧Scの信号によりリトリガされる回路であ
る。なお、基準弾性波設定装置５から出力される基準信
号のレベルScの大きさは、あらかじめ経験ないしテスト
によって求めておいた、溶湯９が到達したことを検知で
きる最低限の弾性波の大きさを示すレベルである。

時間比較回路32aは、信号Sdaのパルス信号と基準時間設
定装置33aからの基準時間信号Seaとを入力し、信号Sda
の溶湯検出パルスの総発生時間と基準時間信号Seaの示
す時間とを比較し、信号Sdaの溶湯検出パルス信号の総
発生時間が第１所定時間より長い基準時間（第２所定時
間）を越えると、弁閉機構34を閉とするため閉信号Sfを
ソレノイド26へ出力する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の第１の発明は、金型キャビ
ティからのガス抜き用通路内の終端部に設けたガス抜き
用の弁と、ガス抜き用通路の途中に配置されて溶湯の通
過を溶湯がガス抜き用通路の壁面に衝突する際に発生す
る弾性波を検出する検出装置と、検出信号レベルを基準
レベルと比較し、検出信号レベルが基準レベルより大き
い場合に電気信号により弁を閉じる弁閉機構とを備え、
ガス抜き用通路と金型キャビティとの接続個所を金型キ
ャビティ内で溶湯が最後に到達する位置に備えたことに
より、ガス抜きを最も効果的に行なうことができ、溶湯
がガス抜き弁内へ多量に侵入すること無しに常に安定し
て製品キャビティ内のガス抜きができる効果がある。

また、本発明の第２の発明は、金型キャビティからのガ
ス抜き用通路内の終端部に設けたガス抜き用の弁と、ガ
ス抜き用通路の途中に配置されて溶湯の通過を溶湯がガ
ス抜き用通路の壁面に衝突する際に発生する弾性波を検
出する検出装置と、検出信号レベルを基準レベルと比較
し、検出信号レベルが基準レベルより大きい場合に電気
信号により弁を閉じる弁閉機構とを備え、検出装置の周
囲を制振材で取り囲んだことにより、溶湯がガス抜き弁
内へ多量に侵入すること無しに常に安定して製品キャビ
ティ内のガス抜きができると共に、検出装置の誤動作を
防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による金型用ガス抜き装置の一実施例に
おける弁制御装置を示す系統図、第２図および第３図は
本発明による金型用ガス抜き装置の一実施例におけるガ
ス抜き装置および金型を示す断面図、第４図は本発明の
他の実施例を示す系統図、第５図は本発明の更に他の実
施例を示す系統図である。 １……弾性波検出装置、２……前置増幅器、３……帯域
フィルタ、４……主増幅器、５……基準弾性波設定装
置、６……比較器、７……弁閉機構、28……制振材、Ｐ
……接続位置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型キャビティからのガス抜き用通路内の
   終端部に設けたガス抜き用の弁と、ガス抜き用通路の途
   中に配置されて溶湯の通過を溶湯が前記ガス抜き用通路
   の壁面に衝突する際に発生する弾性波を検出する検出装
   置と、検出信号レベルを基準レベルと比較し、検出信号
   レベルが基準レベルより大きい場合に電気信号により前
   記弁を閉じる弁閉機構とを備え、前記ガス抜き用通路と
   金型キャビティとの接続個所を金型キャビティ内で溶湯
   がおおむね最後に到達する位置に備えたことを特徴とす
   る金型用ガス抜き装置。
2. 【請求項２】金型キャビティからのガス抜き用通路内の
   終端部に設けたガス抜き用の弁と、ガス抜き用通路の途
   中に配置されて溶湯の通過を溶湯が前記ガス抜き用通路
   の壁面に衝突する際に発生する弾性波を検出する検出装
   置と、検出信号レベルを基準レベルと比較し、検出信号
   レベルが基準レベルより大きい場合に電気信号により前
   記弁を閉じる弁閉機構とを備え、前記検出装置の周囲を
   制振材で取り囲んだことを特徴とする金型用ガス抜き装
   置。