特許 6886215 真空度測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6886215

(24)【登録日】2021年5月18日

(45)【発行日】2021年6月16日

(54)【発明の名称】真空度測定装置

(51)【国際特許分類】

   B22D 17/14 20060101AFI20210603BHJP

   B22D 17/22 20060101ALI20210603BHJP

   G01L 21/00 20060101ALI20210603BHJP

【ＦＩ】

   B22D17/14

   B22D17/22 G

   G01L21/00 A

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2020-530865(P2020-530865)

(86)(22)【出願日】2018年7月20日

(86)【国際出願番号】JP2018027392

(87)【国際公開番号】WO2020017053

(87)【国際公開日】20200123

【審査請求日】2020年6月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】500442674

【氏名又は名称】株式会社ダイエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100090206

【弁理士】

【氏名又は名称】宮田 信道

(72)【発明者】

【氏名】森川 巌

【審査官】 中西 哲也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２９８９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２８９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０８８０６４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １７／００−１７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可動中子に、キャビティの真空度を測定するための真空度測定孔を有し、前記真空度測定孔の周囲に、固定中子に備えた突き当てピンを押し当てる付勢部材を介して、前記突き当てピンと前記可動中子との隙間を０．０６ｍｍ以上０．０７ｍｍ以下に保ったガス流出溝を形成し、前記ガス流出溝の下流側には、溶湯の流入圧を低下させる分流子を備え、前記ガス流出溝の下方には、前記突き当てピンの回動を防ぎ、前記ガス流出溝の向きを固定するための突き当てピン回転止めを備えることを特徴とする真空度測定装置。

【請求項2】

可動中子に、キャビティの真空度を測定するための真空度測定孔を有し、前記真空度測定孔の周囲に、固定中子に備えた突き当てピンを押し当てる付勢部材を介して、前記突き当てピンと前記可動中子との隙間を０．０６ｍｍ以上０．０７ｍｍ以下に保ったガス流出溝を形成し、前記ガス流出溝の下流側には、溶湯の流入圧を低下させる分流子を備え、前記ガス流出溝の下方には、前記突き当てピンの回動を防ぎ、前記ガス流出溝の向きを固定するための突き当てピン回転止めを備え、前記突き当てピンの周囲には、前記突き当てピンの周囲を囲む環状の第四測定溝と、前記分流子が間に配置される、略Ｖ字状に分岐した第三測定溝と、前記第三測定溝が外形の、略Ｖ字状の第二測定溝と、前記第二測定溝と略直角に連結する第一測定溝とを備えることを特徴とする真空度測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空ダイカストにおけるキャビティの真空度測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ダイカスト金型を用いた鋳造において、金型のキャビティ内に空気やガスが残留していると、完成品にガスホールなどの欠陥が生じて製品の品質が低下する。そこで、金型内部を真空状態に減圧して鋳造する方法を真空ダイカストという。真空ダイカストを用いることでガスホールなどの欠陥が低減されるが、従来キャビティの真空度を測定するには、ダイカスト金型に真空吸引用の真空バルブと真空吸引口に加えて、真空度測定用の真空バルブ及び真空吸引口を設けてキャビティの真空度を測定していた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、従来の真空度測定方法では、真空バルブ及び真空吸引口を二対設けていることから部品点数が多く、さらに真空バルブが汎用品でないことから多大な費用が掛かっていた。また、真空度を測定する真空吸引口に金属溶湯が入り込んで破損しないよう真空バルブを制御することは非常に複雑で困難であった。加えて、小型の金型に対応するため、真空度測定装置をより小型化したいといった要望もあった。

【0004】

本発明は上記事情に鑑みて、安価に製造可能であって、複雑な制御が不要で簡便な小型の真空度測定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】

【0005】

本発明の真空度測定装置は、可動中子に、キャビティの真空度を測定するための真空度測定孔を有し、固定中子に備えた突き当てピンを前記真空度測定孔の周囲に押し当てる付勢部材を介して前記突き当てピンと前記可動中子との隙間を０．０６ｍｍ以上０．０７ｍｍ以下に保ったガス流出溝を形成し、前記ガス流出溝には、キャビティの減圧時に前記真空度測定孔から前記ガス流出溝を介してガスが移動する際におけるガスの流れの下流側において、溶湯の流入圧を低下させる分流子を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、キャビティの真空度を測定するための真空バルブ及び真空吸引口を設ける必要が無くなるため、部品点数を少なくしてより安価な製品を製造することができ、且つ、小型化することが可能となる。また、突き当てピンに設けたガス流出溝が、可動中子と０．０６ｍｍ以上０．０７ｍｍ以下の隙間を作ることで、冷えて凝固が開始し固体となった金属はガス流出溝の隙間を通過できないため、金属溶湯が真空度測定用の孔に流入するのを防ぐことができるので複雑な制御を要せず、真空度測定の操作を簡易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明における、固定中子の平面図である。

【図2】図１におけるＡの拡大図である

【図3】型締め時における、図２のIII―III縦断面図である。

【図4】図３におけるＢの拡大図である。

【図5】型開き時における、図２のIII―III縦断面図である。

【図6】時間経過によるキャビティ内圧の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、各図面に基づいて本実施形態例による真空度測定装置の構成について説明する。なお、上下方向とは図３における上下方向であり、前後方向とはそれぞれ図１における下方向及び上方向、左右方向は図１の左右方向とする。
図１、図２及び図３に示すように、本実施形態例の真空度測定装置は下部より、固定中子１０、可動中子２０、可動本体３０及び圧力計４０を有している。固定中子１０は金型本体である基部１０ａと、内部の中央後方に上端面まで貫通する略円筒状の空洞１０ｂを有しており、空洞１０ｂ上部は内壁に設けられた張出部１０ｃによって、空洞下部に比べて幅が狭くなっている。また、前記空洞１０ｂの側方には、前記張出部１０ｃの下面と同様の高さとなるように上下方向に伸びた略直方体状の空洞として隙間１０ｄが設けられている。固定中子１０の上端面は、前記可動中子２０の下端と当接する当接面１０ｅによって型締め時に可動中子２０と隙間なく接している。
空洞１０ｂ内には、略円柱状の突き当てピン１１と、突き当てピン１１を上方へと付勢するコイルスプリング（付勢部材）１２及び略円柱状の突き当てピン回転止め１３が設けられている。前記突き当てピン１１は外周部に張り出した鍔状部１１ｄを有していて、鍔状部１１ｄの下方に位置する前記コイルスプリング１２が前記鍔状部１１ｄを押し上げると、突き当てピン１１は空洞１０ｂ内を上方へと移動することできる。前記突き当てピン１１が上方へ移動すると、前記突き当てピン１１の上端部は固定中子１０の上端面から突出する。可動中子２０は、前記突き当てピン１１の直上に略円筒状の真空度測定孔２１を有しており、前記真空度測定孔２１は可動中子２０の上端面と下端面を貫通していて、その直径は前記突き当てピン１１よりも小さい。可動本体３０は、前記真空度測定孔２１と連結する圧力計４０を備える。

【0009】

次に、固定中子１０の上端面に関する構成を図１及び図２に基づいて説明する。図１に示すように、固定中子１０は平面視略正方形状で、中央前方にキャビティＣと、前記キャビティＣの後方に設けられた真空度測定部１４と、前記キャビティＣの左右端部から伸びるガス抜き溝１８と、前記キャビティＣに金属溶湯を射出充填するための湯口ランナー１７及びビスケット１６とを有している。固定中子１０の外周部の後方には、キャビティＣの内圧を減圧するための、前記ガス抜き溝１８と連結する真空バルブ１９ａ及び図示せぬ真空ポンプに接続された真空吸引口１９ｂが設けられている。
本実施形態例において、キャビティＣの形状は左右方向に長い平面視略長方形状であり、左右の短辺からは４本のガス抜き溝１８ａ〜１８ａが固定中子１０の外周側に向かって伸びている。ガス抜き溝１８ａ〜１８ａは、キャビティＣの近傍において後方に向かって略直角に屈曲し、キャビティＣの両側を２本のガス抜き溝１８ｂ、１８ｂとなって後方に延伸している。ガス抜き溝１８ｂ、１８ｂは真空度測定部１４の後方まで延伸した後、略直角に屈曲し、固定中子１０の左右方向略中央部において１本のガス抜き溝１８ｃへと収束し、後方に向かって伸びた後、真空バルブ１９ａ及び真空吸引口１９ｂへと連結している。前記湯口ランナー１７及び前記ビスケット１６は、キャビティＣの前方に位置しており、金属溶湯は固定中子１０の外周部へ突出したビスケット１６から流入し、前記ビスケット１６に連結する湯口ランナー１７を通じてキャビティＣへと到達する。

【0010】

図２に示すように、キャビティＣの後方に位置する真空度測定部１４は、キャビティＣから後方に伸びる第一測定溝１４ａ、１４ａと、前記第一測定溝１４ａに略直角に連結する第二測定溝１４ｂ、１４ｂと、前記第二測定溝１４ｂから略Ｖ字状の二股に伸び、外形が平面視略菱形状の４本の第三測定溝１４ｃ〜１４ｃと、突き当てピン１１の周囲を囲む環状の溝で、４本の前記第三測定溝１４ｃと連結した第四測定溝１４ｄと、略Ｖ字状に分岐した前記第三測定溝１４ｃ、１４ｃの間に位置する平面視略三角形状の分流子１５とを有している。
第一測定溝１４ａは、キャビティＣから後方に向かって２本形成されており、突き当てピン１１よりやや後方まで延伸する。第二測定溝１４ｂは、深さが第一測定溝１４ａよりもやや浅く、突き当てピン１１に向かって伸びている。第三測定溝１４ｃの深さは、第二測定溝１４ｂよりも浅い。第四測定溝１４ｄの深さは、第三測定溝１４ｃと略同じである。
分流子１５は、平面視略三角形状の略平板状部材であり、固定中子１０とは一体的に形成され、三角形の頂点の一つを固定中子１０の左右の外周部に向けるように設けられている。第三測定溝１４ｃは分流子１５によって略Ｖ字状に分岐させられている。
一方、突き当てピン１１の上端部には前記真空度測定孔２１の直径よりも大きい平面視略円形の凹部１１ａが形成されているため、突き当てピン１１の上端面は略環状となっている。略環状である突き当てピン１１の上端面は、左右に対向して位置する一対のガス流出溝１１ｂ、１１ｂによって二分されており、二分された上端面は弧状を呈した当接部１１ｃ、１１ｃから構成されている。前記ガス流出溝１１ｂは、型締め時において可動中子２０と前記ガス流出溝１１ｂの底面との隙間が０．０６ｍｍ〜０．０７ｍｍとなるように形成されている（図４参照）。当接部１１ｃは、型締め時において可動中子２０と隙間なく当接する。

【0011】

次に、型締め時における真空度測定部１４、突き当てピン１１及び真空度測定孔２１の構成を図２、図３及び図４に基づいて説明する。
図３に示すように型締め時は、固定中子１０の可動中子２０への当接面１０ｅと突き当てピン１１の上端面は略面一となっており、また、真空度測定部１４の分流子１５の上端面も当接面１０ｅと略面一である。この時、突き当てピン１１が有するガス流出溝１１ｂは、平面視略三角形状の分流子１５の一辺と対向するように位置しており（図２）、この位置を維持するため以下のような構成を固定中子１０と突き当てピン１１に有している。
突き当てピン１１の鍔状部１１ｄの側面には、略円柱状の突き当てピン回転止め１３を挿入するための横向きの孔１１ｅを１箇所設けてある。孔１１ｅの大きさは前記突き当てピン回転止め１３の直径と略同じで、ガス流出溝１１ｂの下方に位置している。前記孔１１ｅに挿入された突き当てピン回転止め１３は、鍔状部１１ｄの側面より突出しており、その突出した部分は略直方体状の隙間１０ｄ内に位置している。隙間１０ｄの高さは、固定中子１０の下端面から張出部１０ｃまでの高さと略同じで、奥行きは略円柱状である突き当てピン回転止め１３の直径と同程度である。
このような構成であれば、突き当てピン１１の側方に飛び出すように取り付けられた突き当てピン回転止め１３が、自身の直径と略同じ奥行きを持つ隙間１０ｄに嵌め込まれていることで、突き当てピン回転止め１３の上下方向以外の動作が規制されるため突き当てピン１１が回動せず、ガス流出溝１１ｂの向きを固定できる。
真空度測定孔２１は可動中子２０を貫通しており、突き当てピン１１の直上に位置するよう設けられている。型締めの際、真空度測定孔２１と突き当てピン１１は上下に一直線になるよう配置するが、真空度測定孔２１の直径は突き当てピン１１の直径よりもやや小さいため、突き当てピン１１は真空度測定孔２１の下端部を覆うように当接する。この時、突き当てピン１１の当接部１１ｃはコイルスプリング１２によって上方向に付勢されて可動中子２０の下端面に当接するが、突き当てピン１１の上端面は可動中子２０との間に０．０６ｍｍ〜０．０７ｍｍの隙間を設けるガス流出溝１１ｂを有しているため、真空度測定孔２１は完全に密閉されることなく、図４のようにガス流出溝１１ｂを介して第四測定溝１４ｄと連通している。

【0012】

次に、キャビティＣにおける内圧の時間変化を図６に基づいて説明する。図６は、縦軸がキャビティＣの内圧、横軸が時間を示す。
型締め後、金属溶湯の射出を開始する（ａ）と、金属溶湯がキャビティＣに流れ込むことで、キャビティＣの内圧は正圧方向に緩やかに上昇していく（ａ〜ｂ）。その後真空吸引を開始すると、キャビティＣ内のガスはガス抜き溝１８を経て真空吸引口１９ｂから排出されるため、キャビティＣの内圧は負圧方向に急下降する（ｂ〜ｃ）。この時、真空度測定孔２１及び真空度測定部１４内部のガスもキャビティＣ及びガス抜き溝１８を経て排出される。さらにその後、金属溶湯がキャビティＣを充填するとキャビティＣ内の真空度が安定する（ｃ〜ｄ）。
なお、キャビティＣ内の真空度の測定は、金属溶湯の射出開始から、真空吸引を開始後約１．２秒〜１．５秒が経過するまでの間継続される。この間、キャビティＣ内の内圧は、真空度測定部１４を介してキャビティＣと接続している真空度測定孔２１に接続された圧力計４０を用いて計測される。

【0013】

このような構成とすることで、従来計二対設けていた真空バルブ１９ａ及び真空吸引口１９ｂを一対に減少することができるので、真空度測定装置の簡便化及び小型化を図れる。また、汎用品でない真空バルブ１９ａの必要数を減らすことにより、安価に金属製品を鋳造することができる。

【0014】

また、上記の構成において、キャビティＣから第四測定溝１４ｄへと金属溶湯が流出した場合、第一測定溝１４ａ〜第三測定溝１４ｃの深さは段階的に浅くなるため、真空度測定孔２１付近まで到達する金属溶湯の量を抑えることができる。また、第三測定溝１４ｃまで到達した金属溶湯は、分流子１５によってその流入圧が低下し、真空度測定孔２１を避けるように流れるため、従来懸念されていた真空度測定用の孔、つまり、本発明における真空度測定孔２１への金属溶湯の侵入の虞が格段に低減される。さらに、突き当てピン１１が有するガス流出溝１１ｂは、その深さが０．０６ｍｍ〜０．０７ｍｍと非常に狭い。そのため、キャビティＣより流出してきた金属溶湯がガス流出溝１１ｂまで到達した場合、すでに金属溶湯の凝固が開始しているため、ガス流出溝１１ｂを通ることができない固体となり、真空度測定孔２１への金属溶湯の侵入は生じない。一方で、金型内部を減圧する際、真空度測定孔２１内部のガスはガス流出溝１１ｂを通ることができるので、ガス流出溝１１ｂを介して金型の外へと排出される。
したがって、従来の課題の一つであった真空バルブの複雑な制御についても、真空度測定部１４を備えることにより、真空バルブ自体が不要となるため操作も不要となり、キャビティの真空度が容易に測定できる。

【0015】

次に、型開き時における真空度測定部１４及び突き当てピン１１の構成を図５に基づいて説明する。
可動中子２０と可動本体３０が上昇して固定中子１０から離れると、図５に示すように突き当てピン１１はコイルスプリング１２によって上方向に付勢されて固定中子１０の上端面から突出する。このとき、突き当てピン１１を備える固定中子１０の空洞１０ｂは、上部の幅が狭まるよう内壁が張り出した張出部１０ｃを有しているため、突き当てピン１１の外周部の鍔状部１１ｄが張出部１０ｃに引っ掛かり、突き当てピン１１の上昇が止まる。本実施形態例において、突き当てピン１１が固定中子１０の上端面から突出する高さＨは約５ｍｍ〜７ｍｍである。

【0016】

このような構成とすることで、高さＨ分だけ露出した突き当てピン１１の外周部に付着した金属の燃えカスや離型剤等のゴミを容易に取り除くことができるので、突き当てピン１１が固定中子１０の空洞内部を滑らかに移動できる。

【0017】

以上に示したように、本構成によって、金属溶湯が真空度測定部１４の内部に到達しても、分流子１５が金属溶湯の流入圧を低下させて、ガス流出溝１１ｂと可動中子２０との間の高さ０．０６ｍｍ以上０．０７ｍｍ以下の隙間が金属溶湯の真空度測定孔２１への侵入を防ぐことで、従来真空ポンプへの金属溶湯の侵入による故障を防いでいた真空バルブの複雑な制御が不要となり、キャビティＣの真空度測定が簡便となる。加えて、真空度測定用の真空バルブ及び真空吸引口も不要となったため、金型には真空吸引用の真空バルブ及び真空吸引口を設けるだけで良くなり、鋳造時に掛かる費用の低減及び真空度測定装置の小型化も行うことができる。

【符号の説明】

【0018】

１０ 固定中子
１０ａ 基部
１０ｂ 空洞
１０ｃ 張出部
１０ｄ 隙間
１０ｅ 当接面
１１ 突き当てピン
１１ａ 凹部
１１ｂ ガス流出溝
１１ｃ 当接部
１１ｄ 鍔状部
１１ｅ 孔
１２ コイルスプリング（付勢部材）
１３ 突き当てピン回転止め
１４ 真空度測定部
１４ａ 第一測定溝
１４ｂ 第二測定溝
１４ｃ 第三測定溝
１４ｄ 第四測定溝
１５ 分流子
１６ ビスケット
１７ 湯口ランナー
１８ ガス抜き溝
１８ａ ガス抜き溝
１８ｂ ガス抜き溝
１８ｃ ガス抜き溝
１９ａ 真空バルブ
１９ｂ 真空吸引口
２０ 可動中子
２１ 真空度測定孔
３０ 可動本体
４０ 圧力計
Ｃ キャビティ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】