減圧鋳造装置、及び、減圧鋳造方法
【課題】減圧鋳造の際に閉塞部材と射出チップの支持軸との接触部における、軸シールユニットの耐久性及び保全性の低下を防止することができる、減圧鋳造装置、及び、減圧鋳造方法を提案する。
【解決手段】減圧鋳造装置３０は、射出スリーブ２の給湯口６、及び、射出スリーブ２の金型１と反対側の開放端部２ａ、の双方を取り囲む減圧室１１を内部に形成する閉塞部材１０を具備し、この閉塞部材１０は、底部から開口部に向かって段階的に内径が大きくなるように変化する複数の筒状部材である、第一筒状部材１０ａ、第二筒状部材１０ｂ、第三筒状部材１０ｃを組み合わせて形成され、底部と開口部との間で、射出チップ３の射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成されている。
【解決手段】減圧鋳造装置３０は、射出スリーブ２の給湯口６、及び、射出スリーブ２の金型１と反対側の開放端部２ａ、の双方を取り囲む減圧室１１を内部に形成する閉塞部材１０を具備し、この閉塞部材１０は、底部から開口部に向かって段階的に内径が大きくなるように変化する複数の筒状部材である、第一筒状部材１０ａ、第二筒状部材１０ｂ、第三筒状部材１０ｃを組み合わせて形成され、底部と開口部との間で、射出チップ３の射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧鋳造装置、及び、減圧鋳造方法に関し、具体的には、金型のキャビティ内を減圧して鋳造を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の減圧鋳造においては、高強度・高品質の製品を鋳造するため、キャビティ内において短時間で高い減圧度を達成する技術が用いられている。このような減圧鋳造において使用される減圧鋳造装置においては、射出チップと射出スリーブとの間に生じる隙間から溶湯が漏出したり、キャビティや射出スリーブにおける減圧度が不安定になったりすることを防ぐための技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記特許文献１で開示される減圧鋳造装置においては、射出チップの背後（キャブティに対して反対側）にカップ形状の閉塞部材を配設し、この閉塞部材で射出スリーブの開放端部の周囲を塞ぐことで減圧室を形成するように構成されている。これにより、キャビティや射出スリーブにおける減圧度を安定させることができるとともに、射出チップと射出スリーブとの間に生じる隙間から溶湯が漏出することを防止しているのである。
【０００４】
しかし、特許文献１に開示される従来の減圧鋳造装置においては、減圧鋳造のショットごとに閉塞部材による開閉を行う。つまり、ショットごとにおける、閉塞部材によって減圧室を形成する際と、射出チップによる射出動作の際と、の二つの場合に、閉塞部材と射出チップとが摺動するのである。このため、閉塞部材と射出チップの支持軸との接触部における軸シールユニットの耐久性及び保全性が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９３７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題を鑑み、減圧鋳造の際に閉塞部材と射出チップの支持軸との接触部における、軸シールユニットの耐久性及び保全性の低下を防止することができる、減圧鋳造装置、及び、減圧鋳造方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、金型のキャビティと、給湯口及びその外壁に形成されたフランジ部を備え、前記キャビティに連通された、射出スリーブと、支持軸の先端部に配設されて、該支持軸を前記射出スリーブに挿通することにより、前記射出スリーブの内部を軸心方向に摺動可能に構成された、射出チップと、前記射出スリーブの給湯口、及び、前記射出スリーブにおける前記キャビティと反対側の開放端部、の双方を取り囲む減圧室を内部に形成する、閉塞部材と、前記キャビティ内及び前記減圧室に連通された、減圧手段と、を具備し、前記減圧手段により、前記キャビティ及び前記減圧室の内部を減圧した状態で、前記射出スリーブ内に供給した溶湯を前記射出チップにより押し出して前記キャビティ内へ射出する射出動作を行うことにより、鋳造を行う減圧鋳造装置であって、前記閉塞部材は、前記キャビティと反対の側に形成された底部と、前記キャビティの側にその内寸が前記射出スリーブの外寸よりも大きくなるように形成された開口部と、を備える有底筒状の部材であり、前記底部と前記開口部との間で、前記射出チップの射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成され、前記閉塞部材における前記底部の貫通孔に、前記射出チップの支持軸が挿通され、前記閉塞部材の前記開口部が、前記射出チップの射出動作時における移動方向へ移動されて、前記閉塞部材が伸張されることにより、前記閉塞部材の内部の空間に前記射出スリーブの開放端部が挿入され、前記開口部が前記フランジ部に圧接されて、前記減圧室が形成されるものである。
【０００９】
また、請求項２においては、前記閉塞部材は、前記底部から前記開口部に向かって段階的に内径が変化する複数の筒状部材を組み合わせて形成され、該複数の筒状部材を、前記射出チップの射出動作時における移動方向に相互に摺動させることにより、伸縮可能に構成されるものである。
【００１０】
また、請求項３においては、前記底部は、前記射出チップの支持軸に、該支持軸に対して相対的に摺動不能に固定されるものである。
【００１１】
また、請求項４においては、前記閉塞部材は、収縮した状態で固定可能に構成されるものである。
【００１２】
また、請求項５においては、金型のキャビティと、給湯口及びその外壁に形成されたフランジ部を備え、前記キャビティに連通された、射出スリーブと、支持軸の先端部に配設されて、該支持軸を前記射出スリーブに挿通することにより、前記射出スリーブの内部を軸心方向に摺動可能に構成された、射出チップと、前記射出スリーブの給湯口、及び、前記射出スリーブにおける前記キャビティと反対側の開放端部、の双方を取り囲む減圧室を内部に形成する、閉塞部材と、前記キャビティ内及び前記減圧室に連通された、減圧手段と、を具備する減圧鋳造装置を用いて行う減圧鋳造方法であって、前記閉塞部材を、前記キャビティと反対の側に形成された底部と、前記キャビティの側にその内寸が前記射出スリーブの外寸よりも大きくなるように形成された開口部と、を備える有底筒状の部材とし、前記底部と前記開口部との間で、前記射出チップの射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成し、前記閉塞部材における前記底部の貫通孔に、前記射出チップの支持軸を挿通し、前記閉塞部材の前記開口部を、前記射出チップの射出動作時における移動方向へ移動して、前記閉塞部材を伸張することにより、前記閉塞部材の内部の空間に前記射出スリーブの開放端部を挿入し、前記開口部を前記フランジ部に圧接して、前記減圧室を形成した状態で、前記減圧手段により、前記キャビティ及び前記減圧室の内部を減圧した状態で、射出スリーブ内に供給した溶湯を前記射出チップにより押し出して前記キャビティ内へ射出する射出動作を行うことにより、鋳造を行うものである。
【００１３】
また、請求項６においては、前記閉塞部材を、前記底部から前記開口部に向かって段階的に内径が変化する複数の筒状部材を組み合わせて形成し、該複数の筒状部材を、前記射出チップの射出動作時における移動方向に相互に摺動させることにより、前記閉塞部材を伸縮可能に構成するものである。
【００１４】
また、請求項７においては、前記底部を、前記射出チップの支持軸に、該支持軸に対して相対的に摺動不能に固定するものである。
【００１５】
また、請求項８においては、前記閉塞部材を、収縮した状態で固定可能に構成するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
本発明により、減圧鋳造の際に閉塞部材と射出チップの支持軸との接触部における、軸シールユニットの耐久性及び保全性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一実施形態に係る減圧鋳造装置について給湯時の状態を示す概略断面図。
【図２】同じく減圧時の状態を示す概略断面図。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における第一実施形態に係る閉塞部材の周辺を示す断面図。
【図４】第一実施形態に係る減圧鋳造装置における減圧鋳造の一連のプロセスについて示す図。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における第二実施形態に係る閉塞部材の周辺を示す断面図。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における第三実施形態に係る閉塞部材の周辺を示す断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における第四実施形態に係る閉塞部材の周辺を示す断面図。
【図８】第五実施形態に係る減圧鋳造装置について給湯時の状態を示す概略断面図。
【図９】第五実施形態に係る減圧鋳造装置における減圧鋳造の一連のプロセスについて示す図。
【図１０】第六実施形態に係る減圧鋳造装置について給湯時の状態を示す概略断面図。
【図１１】第六実施形態に係る減圧鋳造装置における減圧鋳造の一連のプロセスについて示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００２０】
［減圧鋳造装置３０の構成］
まず、本発明の第一実施形態に係る減圧鋳造装置３０、及び、減圧鋳造方法について、図１から図３を用いて説明する。本明細書では便宜上、図１における右側を減圧鋳造装置３０の右側方、左側を減圧鋳造装置３０の左側方として説明する。
図１に示すごとく、減圧鋳造装置３０における金型１には、略円筒形状の射出スリーブ２が左側方に突出して付設されている。そして、該射出スリーブ２内にて短円柱状の射出チップ３を右側方に摺動させ、射出スリーブ２内に供給された溶湯５を押し出して、金型１に設けたキャビティ４内に射出する構造としている。
【００２１】
前記射出スリーブ２には、給湯口６が設けられており、この給湯口６を介して、溶湯５がラドル７から射出スリーブ２内に供給されるようになっている。
さらに、前記射出スリーブ２には、該射出スリーブ２の外周壁から半径方向外側に突出するフランジ部８が設けられている。このフランジ部８は、射出チップ３によって射出スリーブ２内の溶湯５を押し出し、キャビティ４内に射出する射出動作時における、該射出チップ３の進行方向（図１における右側方）と、略直交する平面と略並行となる壁面を形成するように構成される。
また、このフランジ部８は、前記給湯口６が配置される位置よりも右側方、即ち射出チップ３が溶湯５を射出する際に移動する方向の側に配設されている。
【００２２】
前記射出チップ３の支持軸９と同軸上には、射出スリーブ２の給湯口６、及び、射出スリーブ２におけるキャビティ４と反対側の開放端部２ａ、の双方を取り囲む減圧室１１（チャンバ）を内部に形成するための閉塞部材１０が設けられる。閉塞部材１０は、キャビティ４と反対の側に形成された底部と、キャビティ４の側にその内寸が射出スリーブ２の外寸よりも大きくなるように形成された開口部と、を備える有底筒状の部材である。
【００２３】
そして、閉塞部材１０は、底部と開口部との間で、射出チップ３の射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成されている。具体的には、図３（ａ）に示す如く、底部から開口部に向かって段階的に内径が大きくなるように変化する複数の筒状部材である、第一筒状部材１０ａ、第二筒状部材１０ｂ、第三筒状部材１０ｃを組み合わせて形成されている。つまり、閉塞部材１０の底部である第一筒状部材１０ａ、中間部である第二筒状部材１０ｂ、開口部である第三筒状部材１０ｃの順に、その内径が大きくなっていくように構成されているのである。
【００２４】
図３（ａ）に示す如く、前記の筒状部材１０ａ・１０ｂ・１０ｃのうち、第一筒状部材１０ａだけが有底筒状に形成され、第二筒状部材１０ｂ及び第三筒状部材１０ｃは両端部が開口した筒状に形成されている。つまり、閉塞部材１０は、第一筒状部材１０ａ、第二筒状部材１０ｂ、第三筒状部材１０ｃを組み合わせた状態で有底筒状になるように構成されているのである。
【００２５】
そして、これらの複数の筒状部材１０ａ・１０ｂ・１０ｃを、射出チップ３の射出動作時における移動方向である左右方向に相互に摺動させることにより、伸縮可能に構成されているのである。詳しくは、図３（ｂ）に示す如く、第三筒状部材１０ｃをアクチュエータ１３によって左右方向に移動させることにより、閉塞部材１０が伸縮するように構成されているのである。
【００２６】
また、第一筒状部材１０ａと第二筒状部材１０ｂとの間、及び、第二筒状部材１０ｂと第三筒状部材１０ｃとの間には、それぞれシール部材１０ｅ及び１０ｆが介挿されている。さらに、第一筒状部材１０ａの右端面は固定ガイド２６を介してフランジ部８と連結されている。つまり、第一筒状部材１０ａは固定ガイド２６によって左右方向への移動が規制されているのである。
【００２７】
上記の如く、閉塞部材１０は射出チップ３の射出動作時における移動方向側（右側）の端部である第三筒状部材１０ｃの側が開放される略円筒状の部材であり、もう一方の、即ち射出チップ３の射出動作時における移動方向とは反対側（左側）の、閉じた端部である第一筒状部材１０ａの貫通孔１０ｄには、支持軸９が摺動自在に挿通される。
また、筒状に構成される閉塞部材１０（第一筒状部材１０ａ、第二筒状部材１０ｂ、第三筒状部材１０ｃ）の内径寸は、射出スリーブ２の外径寸よりも大きく構成され、第三筒状部材１０ｃを、前記射出チップ３の射出時における移動方向と同じ方向へ移動させることで、前記閉塞部材１０の内部の空間に前記射出スリーブ２の開放端部２ａが挿入されるようになっている。
【００２８】
前記閉塞部材１０（第一筒状部材１０ａ）、前記射出スリーブ２、前記射出チップ３、及び、前記射出チップ３の支持軸９は、同軸上に配置される構成とすることにより、減圧鋳造装置３０の小型化が図れるようになっている。
【００２９】
前記支持軸９は、エアシリンダや油圧シリンダ等からなる図示せぬアクチュエータによって進退するように制御されており、これにより、先端に設けられた射出チップ３が射出スリーブ２内にて進退する構造となっている。
【００３０】
第一筒状部材１０ａに設けた貫通孔１０ｄに対しては、前記支持軸９が摺動自在に貫装され、また、前記貫通孔１０ｄには、支持軸９との間の隙間をシールするため、Ｏリング等から構成されるシール部材１２が設けられている。
【００３１】
図２に示すごとく、閉塞部材１０は、エアシリンダや油圧シリンダ等からなるアクチュエータ１３によって、第三筒状部材１０ｃを左右方向に移動させることにより伸縮するように構成されている。そして、第三筒状部材１０ｃが右方向に移動して閉塞部材１０が伸張した際には、第三筒状部材１０ｃの右側端部が前記射出スリーブ２のフランジ部８に圧接し、前記射出スリーブ２の開放端部２ａの周囲を取り囲む減圧室１１が形成されるようになっている。
なお、閉塞部材１０が伸長する際には、第三筒状部材１０ｃが、図３（ａ）に示す収縮状態からアクチュエータ１３により右方向へ移動されると、まず第三筒状部材１０ｃが第二筒状部材１０ｂに対して右方へ摺動して、第三筒状部材１０ｃの左端部と第二筒状部材１０ｂの右端部とが係合する。第三筒状部材１０ｃと第二筒状部材１０ｂとが係合した後は、第三筒状部材１０ｃの移動に伴い、第二筒状部材１０ｂが第一筒状部材１０ａに対して右方へ摺動して、図３（ｂ）に示すように閉塞部材１０が伸長した状態となる。
このアクチュエータ１３は、後述するように、射出チップ３（支持軸９）とは独立して駆動されるようになっており、これにより、閉塞部材１０（第三筒状部材１０ｃ）と射出チップ３が独立して動作するようになっている。
【００３２】
このように、閉塞部材１０の開口部である第三筒状部材１０ｃが、アクチュエータ１３によって、射出チップ３の射出動作時における移動方向である右側方へ移動されて、閉塞部材１０が伸張される。これにより、閉塞部材１０の内部の空間に射出スリーブ２の開放端部２ａが挿入され、第三筒状部材１０ｃがフランジ部８に圧接されて、減圧室１１が形成されるのである。
【００３３】
さらに、前記射出スリーブ２に立設されるフランジ部８において、第三筒状部材１０ｃの右側端部と対向する側には、Ｏリング等から構成されるシール部材１４が設けられている。図２に示すごとく、このシール部材１４によって、第三筒状部材１０ｃがフランジ部８に圧接される状態において、両者間がシールされるようにしている。
なお、第三筒状部材１０ｃにシール部材１４を設ける構成としてもよい。
【００３４】
そして、このようなフランジ部８の構成により、第三筒状部材１０ｃの射出動作時における移動方向のストッパー、及び、減圧室１１のシール、といった二つの機能が実現可能となる。
また、閉塞部材１０（第二筒状部材１０ｂ及び第三筒状部材１０ｃ）は射出スリーブ２の外側を移動することから、閉塞部材１０が射出スリーブ２に摺接することはなく、射出スリーブ２と閉塞部材１０の間においては潤滑油が必要とされることはない。
【００３５】
前記フランジ部８で構成されるシール部（本実施例ではシール部材１４）は、射出スリーブ２の外側に配置されることから、溶湯５の熱によってフランジ部８が変形することなく、確実なシール性能を確保できることとなる。
即ち、射出スリーブ２の金型と反対側の開放端部２ａを閉塞部材１０で取り囲み、減圧室１１を内部に形成する構成としているため、射出スリーブ２の熱による変形、膨張が発生し、射出チップ３と射出スリーブ２と間の隙間が変化しても、シール性能を保持することが可能となるのである。
【００３６】
また、前記閉塞部材１０は、給湯口６に触れることなく、減圧室１１を形成することができる。これにより、給湯口６に付着し得るこぼれ湯等で減圧室１１のシール性能が損なわれるといった不具合が発生しない。また、目標とされる減圧度を確実に確保することが可能となり、さらに、シール性能に関連するメンテナンスフリーを実現することが可能となる。
【００３７】
そして、図１及び図２に示すごとく、前記閉塞部材１０には、その内部の空間で形成されることになる減圧室１１内の空気を吸引するための吸引口１５が設けられている。
なお、この吸引口１５は、前記射出スリーブ２のフランジ部８に設けることとし、前記閉塞部材１０を図２の状態とした際に、フランジ部８に設けた吸引口より吸引を行うこととしてもよく、この構成によれば、後述する第１の減圧手段に繋がる吸気配管を固定できることになる。
【００３８】
前記吸引口１５は、第１の減圧手段（本実施例では第１減圧タンク１８及び第１真空ポンプ１９）に接続される。前記第１減圧タンク１８と前記吸引口１５との接続経路上には該接続経路を開閉する第１開閉バルブ２０が設けられている。
そして、その接続経路上の前記第１開閉バルブ２０を開くことによって、前記減圧室１１、及び、キャビティ４の減圧が開始されるようになっている。
【００３９】
また、前記金型１には、前記キャビティ４内に通じ、キャビティ４内の空気を吸引するための吸引口１６が設けられている。また、キャビティ４と前記吸引口１６を結ぶ経路には、シャットバルブ１７が設けられている。
【００４０】
前記吸引口１６は、第２の減圧手段（本実施例では第２減圧タンク２１及び第２真空ポンプ２２）に接続される。前記第２減圧タンク２１と前記吸引口１６との接続経路上には該接続経路を開閉する第２開閉バルブ２３が設けられている。
そして、その接続経路上の前記第２開閉バルブ２３を開くことよって、前記キャビティ４の減圧が開始されるようになっている。
【００４１】
このように、本実施形態に係る減圧鋳造装置３０は、第１及び第２の減圧手段により、キャビティ４及び減圧室１１の内部を減圧した状態で、射出スリーブ２の内部に供給した溶湯５を射出チップ３により押し出してキャビティ４内へ射出する射出動作を行うことにより、鋳造を行うのである。
なお、前記第１減圧タンク１８、及び第２減圧タンク２１はバッファとして機能させるものである。
【００４２】
図１及び図２に示す構成においては、ラドル７、射出チップ３、閉塞部材１０（アクチュエータ１３）、シャットバルブ１７、第１開閉バルブ２０、第２開閉バルブ２３、第１真空ポンプ１９、第２真空ポンプ２２は、連動するように制御される構成とすることが望ましい。
例えば、前記アクチュエータ１３については、給湯完了後のラドル７の後退とともに閉塞部材１０を伸張して、第三筒状部材１０ｃを前進させフランジ部８に圧接させて減圧室１１を形成させ、射出完了後は、射出チップ３の後退前に、又は、同時に、後退する動作を行うこととする、といった動作制御が考えられる。
なお、各装置を動作させる具体的な機構については、特に限定されるものではない。
【００４３】
［減圧鋳造装置３０による減圧鋳造方法］
次に、図４を用いて、上記の減圧鋳造装置３０による減圧鋳造プロセスについて説明する。
まず給湯時Ｓ１では、ラドル７にて、給湯口６から射出スリーブ２内に溶湯５が供給される。
この際、前記閉塞部材１０は、アクチュエータ１３によって収縮した状態にある。
また、射出チップ３の射出方向側先端部は、給湯口６よりも手前の位置に配置されるようにして、前記給湯口６が完全に開放された状態とする。また、前記第１開閉バルブ２０及び第２開閉バルブ２３は閉じた状態とし、減圧は行われない状態とする。
【００４４】
前記ラドル７による溶湯５の供給が終了すると、前記アクチュエータ１３によって、第三筒状部材１０ｃの図４中矢印Ａ方向への移動により、閉塞部材１０の伸張が開始され、減圧室構成工程となる。
減圧室構成工程では、第三筒状部材１０ｃが図４中矢印Ａ方向へ移動し、その後、射出スリーブ２に設けたフランジ部８に圧接される。これにより、給湯口６と、射出スリーブ２における前記金型１と反対側の開放端部２ａと、を取り囲む減圧室１１が構成されるのである。
このようにして、射出スリーブ２の開放端部２ａ、及び、給湯口６が、閉塞部材１０の減圧室１１内に配置される。この状態では、射出チップ３の背面側（溶湯５と接しない側の端面側）の空間と、射出スリーブ２内の空間とが、前記給湯口６を介して連通されることになる。
【００４５】
次に、第１減圧工程時Ｓ２となる。
第１減圧工程時Ｓ２においては、前記射出チップ３は、前記給湯口６よりも前記射出スリーブ２の開放端部２ａの側に配置され、前記給湯口６を介して前記減圧室１１と前記射出スリーブ２内とが連通される構成となっている。
【００４６】
そして、溶湯５の沈静後、前記第１開閉バルブ２０を開くことにより、図４中矢印ａの方向に、減圧室１１、及び、キャビティ４内の空気の吸引が開始され、第１の減圧が開始される。なお、第１の減圧の開始前においては、前記ラドル７による給湯によって揺れている溶湯５を沈静させるため、しばらく時間が置かれる（例えば、数秒程度）。
【００４７】
また、この第１減圧工程は、射出チップ３による溶湯５の射出動作が行われる前に開始されるものである。即ち、射出チップ３が給湯口６を塞ぐ前に第１減圧工程が開始されるようになっている。そして、この減圧においては、前記減圧室１１は開口の大きな給湯口６で射出スリーブ２に連通されるため、射出スリーブ２内の空気は、前記給湯口６を介して迅速に吸引されるのである。
この第１減圧工程は、射出チップ３が図示せぬアクチュエータによって射出動作を開始した後、該射出チップ３が図４中矢印Ｂの方向（射出チップ３により溶湯５を射出する方向）に移動して前記給湯口６を塞ぐまでの間、継続する。
【００４８】
次に、前記射出チップ３の射出動作によって前記給湯口６を塞いだ後においては、第２減圧工程時Ｓ３となる。
このときには、前記射出チップ３の射出動作により、溶湯５が所定の減圧度が確保されたキャビティ４内へと射出される。この射出が行われる間は、前記第１開閉バルブ２０を閉じ、前記第２開閉バルブ２３を開くことにより、図３中矢印ｂの方向にキャビティ４の空気の吸引が開始され、第２減圧工程が行われる。
つまり、第２減圧工程時Ｓ３においては、前記第２の減圧手段によりキャビティ４内の空気を吸引した状態で、溶湯５がキャビティ４内へ射出されることとなるのである。
【００４９】
このように本実施例に係る減圧鋳造装置３０は、減圧室１１に連通された第１の減圧手段と、キャビティ４内に連通された第２の減圧手段との複数の減圧手段を備えるため、第１の減圧手段による減圧の後に、第２の減圧手段で減圧を進行させることが可能となる。即ち、減圧速度を向上させることができ、金型１内を所定の圧力に減圧するための時間を短縮することが可能となるのである。
【００５０】
さらに、第１の減圧手段から第２の減圧手段への切替は、射出チップ３が給湯口６を塞いだ後に行われるよう制御されるため、第２の減圧手段による減圧が行われる空間は、射出スリーブ２内の射出チップ３進行方向側の空間、及びキャビティ４内の空間に限られ、第２の減圧手段による減圧の効果をより高めることが可能となるのである。
【００５１】
また、ここで、射出チップ３が給湯口６を通過した時点では、射出スリーブ２内が射出チップ３によって、キャビティ４側の空間と、射出チップ３の背面側の空間と、の二つの空間に分かれることになる。
しかし、前記吸引口１６からの吸引により、射出チップ３の背面側の空間に比べてキャビティ４側の空間の減圧が進行しているため、射出スリーブ２と射出チップ３の間の隙間への溶湯５が浸入を防ぐことができる。
【００５２】
次に、射出完了時Ｓ４となる。
この状態では、溶湯５を高速射出するため、シャットバルブ１７が閉じられる。
そして、射出チップ３が射出側に移動しきった後に、前記第２開閉バルブ２３が閉じられて、減圧が終了した状態となるのである。
その後、キャビティ４内の製品が凝固したら、型開きをして製品の取り出しが行われる。
【００５３】
また、射出完了後は、前記射出チップ３は引き戻されるが、この際に、射出スリーブ２内にゴミや溶湯５の欠片等が存在する場合には、これらが射出チップ３の背面によって押し戻されるようにして除去され、射出スリーブ２の開放端部２ａから掻き出される。
このように、射出チップ３の後退動作によって、射出スリーブ２内の内周面を清浄な状態とすることができる。
そして、前記ゴミ等の除去により、次回の射出時においては不純物の混在を抑制することが可能となり、ひいては品質の向上を図ることができることとなる。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る減圧鋳造装置３０においては、減圧鋳造のショットごとに閉塞部材１０による開閉を行う際に、第三筒状部材１０ｃを左右方向に移動させて閉塞部材１０を伸縮させる構成としている。このため、射出チップ３による溶湯５の射出動作が行われる時以外で閉塞部材１０と射出チップ３の支持軸９とが摺動することがない。つまり、閉塞部材１０と射出チップ３の支持軸９とは、閉塞部材１０によって減圧室１１を形成する際には摺動することがなく、射出チップ３による溶湯５の射出動作においてのみ摺動するのである。これにより、閉塞部材１０と支持軸９との接触部における摺動回数を低減させることが可能となるため、シール部材１２（軸シールユニット）の耐久性及び保全性が低下することを防止できるのである。
【００５５】
また、本実施形態においては、底部から開口部に向かって段階的に内径が変化する筒状部材である、第一筒状部材１０ａ、第二筒状部材１０ｂ、第三筒状部材１０ｃを組み合わせることにより、閉塞部材１０を伸縮可能に構成している。これにより、閉塞部材１０についてシール性を確保しつつ簡易な構成とすることができるのである。
【００５６】
［第二〜第四実施形態］
次に、別の実施形態に係る減圧鋳造装置における閉塞部材の構成について、図５から図７を用いて説明する。
なお、本実施形態以下において説明する減圧鋳造装置においては、上述した第一実施形態に係る減圧鋳造装置３０と共通する部分についてはその説明を省略する。
【００５７】
第二実施形態に係る減圧鋳造装置については、第一実施形態と構成が異なる閉塞部材１１０を中心に説明する。図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における本実施形態に係る減圧鋳造装置における閉塞部材１１０の周辺を示す断面図である。
【００５８】
本実施形態における閉塞部材１１０についても、前記第一実施形態における閉塞部材１０と同様に、底部と開口部との間で、射出チップ３の射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成されている。具体的には、図５（ａ）に示す如く、底部から開口部に向かって段階的に内径が大きくなるように変化する複数の筒状部材である、第一筒状部材１１０ａ、第二筒状部材１１０ｂ、第三筒状部材１１０ｃを組み合わせて形成されている。つまり、閉塞部材１１０の底部である第一筒状部材１１０ａ、中間部である第二筒状部材１１０ｂ、開口部である第三筒状部材１１０ｃの順に、その内径が大きくなっていくように構成されているのである。
【００５９】
図５（ａ）に示す如く、前記の筒状部材１１０ａ・１１０ｂ・１１０ｃのうち、第一筒状部材１１０ａだけが有底筒状に形成され、第二筒状部材１１０ｂ及び第三筒状部材１１０ｃは両端部が開口した筒状に形成されている。つまり、閉塞部材１１０は、第一筒状部材１１０ａ、第二筒状部材１１０ｂ、第三筒状部材１１０ｃを組み合わせた状態で有底筒状になるように構成されているのである。
【００６０】
そして、これらの複数の筒状部材１１０ａ・１１０ｂ・１１０ｃを、射出チップ３の射出動作時における移動方向である左右方向に相互に摺動させることにより、伸縮可能に構成されているのである。詳しくは、図５（ｂ）に示す如く、第三筒状部材１１０ｃを左右方向に移動させることにより、閉塞部材１１０が伸縮するように構成されているのである。
【００６１】
また、第一筒状部材１１０ａと第二筒状部材１１０ｂとの接触部分（第一筒状部材１１０ａの外周面全体と第二筒状部材１１０ｂの左端部内周面）、及び、第二筒状部材１１０ｂと第三筒状部材１１０ｃとの接触部分（第二筒状部材１１０ｂの外周面全体と第三筒状部材１１０ｃの左端部内周面）には、それぞれを螺合可能にねじ切り部１１０ｅ・１１０ｆが形成されている。また、第一筒状部材１１０ａと第二筒状部材１１０ｂとの接触部分、及び、第二筒状部材１１０ｂと第三筒状部材１１０ｃとの接触部分において、それぞれのねじ切り部１１０ｅ・１１０ｆで螺合させることにより、図５（ａ）、（ｂ）に示す如く閉塞部材１１０が構成されるのである。そして、それぞれのねじ切り部１１０ｅ・１１０ｆにグリス等の潤滑剤が塗布されることにより、ねじ切り部１１０ｅ・１１０ｆにおけるシール性が確保されるとともに、各筒状部材１１０ａ・１１０ｂ・１１０ｃにおける相互の摺動が円滑となる。
【００６２】
上記の如く、閉塞部材１１０は射出チップ３の射出動作時における移動方向側（右側）の端部である第三筒状部材１１０ｃの側が開放される略円筒状の部材であり、もう一方の、即ち射出チップ３の射出動作時における移動方向とは反対側（左側）の、閉じた端部である第一筒状部材１１０ａの貫通孔１１０ｄには、支持軸９が摺動自在に挿通される。
また、筒状に構成される閉塞部材１１０（第一筒状部材１１０ａ、第二筒状部材１１０ｂ、第三筒状部材１１０ｃ）の内径寸は、射出スリーブ２の外径寸よりも大きく構成され、第三筒状部材１１０ｃを、前記射出チップ３の射出時における移動方向と同じ方向へ移動させることで、前記閉塞部材１１０の内部の空間に前記射出スリーブ２の開放端部２ａが挿入されるようになっている。
【００６３】
本実施形態においては、第一筒状部材１１０ａの左側外周面から固定治具２７が下方に延出され、固定治具２７の先端にはモータ２８が配設されている。そして、モータ２８からは右側方に出力軸２９が延出され、出力軸２９の中途部から先端部にかけては軸心方向と平行にギヤ部２９ａが形成されている。また、第三筒状部材１１０ｃの外周面右端部にもギヤ部が形成され、出力軸２９におけるギヤ部２９ａと歯合している。
【００６４】
図５（ｂ）に示すごとく、閉塞部材１１０は第三筒状部材１１０ｃを左右方向に移動させることにより伸縮するように構成されている。具体的には、モータ２８が出力軸２９を図５（ａ）中の矢印αの如く回転させることにより、第三筒状部材１１０ｃが図５（ａ）中の矢印βの如く回転し、ねじ切り部１１０ｆにおける摺動により右側方に移動するのである。また、第三筒状部材１１０ｃの回動に伴って第二筒状部材１１０ｂも回動し、ねじ切り部１１０ｅにおける摺動により右側方に移動するのである。そして、第三筒状部材１１０ｃ及び第二筒状部材１１０ｂが右方向に移動して閉塞部材１１０が伸張した際には、第三筒状部材１１０ｃの右側端部が前記射出スリーブ２のフランジ部８に圧接し、前記射出スリーブ２の開放端部２ａの周囲を取り囲む減圧室１１が形成されるようになっている。
【００６５】
なお、本実施形態においては、出力軸２９のギヤ部２９ａと第三筒状部材１１０ｃとを歯合させることにより、モータ２８で第三筒状部材１１０ｃを回動させる構成としたが、他の構成とすることも可能である。例えば、ベルトやチェーンを介して第三筒状部材１１０ｃとモータとを連結し、第三筒状部材１１０ｃを回動させる構成とすることもできる。
【００６６】
以上のように、本実施形態に係る減圧鋳造装置においても、減圧鋳造のショットごとに閉塞部材１１０による開閉を行う際に、第三筒状部材１１０ｃを左右方向に移動させて閉塞部材１１０を伸縮させる構成としている。このため、射出チップ３による溶湯５の射出動作が行われる時以外で閉塞部材１１０と射出チップ３の支持軸９とが摺動することがない。つまり、閉塞部材１１０と射出チップ３の支持軸９とは、閉塞部材１１０によって減圧室１１を形成する際には摺動することがなく、射出チップ３による溶湯５の射出動作においてのみ摺動するのである。これにより、閉塞部材１１０と支持軸９との接触部における摺動回数を低減させることが可能となるため、シール部材１２（軸シールユニット）の耐久性及び保全性が低下することを防止できるのである。
【００６７】
第三実施形態に係る減圧鋳造装置についても、第一実施形態と構成が異なる閉塞部材２１０を中心に説明する。図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における本実施形態に係る減圧鋳造装置における閉塞部材２１０の周辺を示す断面図である。
【００６８】
本実施形態における閉塞部材２１０についても、前記第一実施形態における閉塞部材１０と同様に、底部と開口部との間で、射出チップ３の射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成されている。具体的には、図６（ａ）に示す如く、閉塞部材２１０の底部である第一筒状部材２１０ａと、開口部である第二筒状部材２１０ｃとを、蛇腹状に形成された筒状の伸縮部材２１０ｂで連結して形成されているのである。つまり、閉塞部材２１０は、第一筒状部材２１０ａ、伸縮部材２１０ｂ、第二筒状部材２１０ｃを組み合わせた状態で有底筒状になるように構成されているのである。
【００６９】
そして、図６（ｂ）に示す如く、第二筒状部材２１０ｃをアクチュエータ１３によって左右方向に移動させることにより、閉塞部材２１０が伸縮するように構成されているのである。さらに、第一筒状部材２１０ａの右端面は固定ガイド２６を介してフランジ部８と連結されている。つまり、第一筒状部材２１０ａは固定ガイド２６によって左右方向への移動が規制されているのである。
【００７０】
上記の如く、閉塞部材２１０は射出チップ３の射出動作時における移動方向側（右側）の端部である第二筒状部材２１０ｃの側が開放される略円筒状の部材であり、もう一方の、即ち射出チップ３の射出動作時における移動方向とは反対側（左側）の、閉じた端部である第一筒状部材２１０ａの貫通孔には、支持軸９が摺動自在に挿通される。
また、筒状に構成される閉塞部材２１０の内径寸は、射出スリーブ２の外径寸よりも大きく構成され、第二筒状部材２１０ｃを、前記射出チップ３の射出時における移動方向と同じ方向へ移動させることで、閉塞部材２１０の内部の空間に前記射出スリーブ２の開放端部２ａが挿入されるようになっている。
【００７１】
図６（ｂ）に示すごとく、閉塞部材２１０はアクチュエータ１３によって、第二筒状部材２１０ｃを左右方向に移動させることにより伸縮するように構成されている。そして、第二筒状部材２１０ｃが右方向に移動して閉塞部材２１０が伸張した際には、第二筒状部材２１０ｃの右側端部が前記射出スリーブ２のフランジ部８に圧接し、前記射出スリーブ２の開放端部２ａの周囲を取り囲む減圧室１１が形成されるようになっている。
【００７２】
以上のように、本実施形態に係る減圧鋳造装置においても、減圧鋳造のショットごとに閉塞部材２１０による開閉を行う際に、閉塞部材２１０を伸縮させる構成としている。このため、射出チップ３による溶湯５の射出動作が行われる時以外で閉塞部材２１０と射出チップ３の支持軸９とが摺動することがない。つまり、閉塞部材２１０と射出チップ３の支持軸９とは、閉塞部材２１０によって減圧室１１を形成する際には摺動することがなく、射出チップ３による溶湯５の射出動作においてのみ摺動するのである。これにより、閉塞部材２１０と支持軸９との接触部における摺動回数を低減させることが可能となるため、シール部材１２（軸シールユニット）の耐久性及び保全性が低下することを防止できるのである。
【００７３】
第四実施形態に係る減圧鋳造装置についても、第一実施形態と構成が異なる閉塞部材３１０を中心に説明する。図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における本実施形態に係る減圧鋳造装置における閉塞部材３１０の周辺を示す断面図である。
【００７４】
本実施形態における閉塞部材３１０についても、前記第一実施形態における閉塞部材１０と同様に、底部と開口部との間で、射出チップ３の射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成されている。具体的には、図７（ａ）に示す如く、閉塞部材３１０の底部である第一筒状部材３１０ａと、開口部である第二筒状部材３１０ｃとを、弾性素材で変形可能に形成された筒状の伸縮部材３１０ｂで連結して形成されているのである。つまり、閉塞部材３１０は、第一筒状部材３１０ａ、伸縮部材３１０ｂ、第二筒状部材３１０ｃを組み合わせた状態で有底筒状になるように構成されているのである。その他の構成は、前記第三実施形態と同様であるため、省略する。
【００７５】
以上のように、本実施形態に係る減圧鋳造装置においても、減圧鋳造のショットごとに閉塞部材３１０による開閉を行う際に、閉塞部材３１０を伸縮させる構成としている。このため、射出チップ３による溶湯５の射出動作が行われる時以外で閉塞部材３１０と射出チップ３の支持軸９とが摺動することがない。つまり、閉塞部材３１０と射出チップ３の支持軸９とは、閉塞部材３１０によって減圧室１１を形成する際には摺動することがなく、射出チップ３による溶湯５の射出動作においてのみ摺動するのである。これにより、閉塞部材３１０と支持軸９との接触部における摺動回数を低減させることが可能となるため、シール部材１２（軸シールユニット）の耐久性及び保全性が低下することを防止できるのである。
【００７６】
［第五実施形態］
次に、第五実施形態に係る減圧鋳造装置４３０の構成について、図８及び図９を用いて説明する。
本実施形態に係る減圧鋳造装置４３０においては、図８に示す如く、第一実施形態に係る減圧鋳造装置３０の構成に対して、閉塞部材４１０の構造が相違する。具体的には、閉塞部材４１０の底部である第一筒状部材４１０ａは、射出チップ３の支持軸９に、支持軸９に対して相対的に摺動不能に固定されているのである。より詳細には、支持軸９における射出チップ３の射出動作方向と反対側である左側端部にカップリング９ａが配設され、第一筒状部材４１０ａがカップリング９ａに締結されることにより、第一筒状部材４１０ａが支持軸９に固定されるのである。
【００７７】
なお、本実施形態においては、第一筒状部材４１０ａを支持軸９に固定する部材としてカップリング９ａを用いたが、他の構成とすることも可能である。例えば、第一筒状部材４１０ａを支持軸９に嵌合させたり、溶接したりすることで直接取り付ける構成とすることもできる。また、第一筒状部材４１０ａを支持軸９に固定するために他の治具を用いる構成とすることも可能である。
【００７８】
本実施形態に係る減圧鋳造装置４３０においては図９に示す如く、第２減圧工程時Ｓ３において射出チップ３が射出動作する際に、第一筒状部材４１０ａが支持軸９と一体的に右側方（射出チップ３の射出動作方向）へ移動する。つまり、射出チップ３の射出動作に伴って第一筒状部材４１０ａも移動し、それと同時に伸長状態にある閉塞部材４１０が収縮するのである。
【００７９】
本実施形態に係る減圧鋳造装置４３０においては、上記の如く構成することにより、閉塞部材４１０と射出チップ３の支持軸９との摺動をなくしている。つまり、閉塞部材４１０と射出チップ３の支持軸９とは、閉塞部材４１０によって減圧室１１を形成する際にも、射出チップ３による溶湯５の射出動作においても、摺動することがないのである。これにより、閉塞部材４１０と支持軸９との接触部において摺動しないため閉塞部材４１０の耐久性及び保全性をより向上させることができるのである。
【００８０】
［第六実施形態］
次に、第六実施形態に係る減圧鋳造装置５３０の構成について、図１０及び図１１を用いて説明する。
本実施形態に係る減圧鋳造装置５３０においては、図１０に示す如く、第五実施形態に係る減圧鋳造装置４３０の構成に対して、閉塞部材４１０が収縮した状態で固定可能に構成されている。具体的には、第一筒状部材４１０ａと第三筒状部材４１０ｃとを連結する固定治具５１により、閉塞部材４１０が伸張しないように固定されるのである。固定治具５１は、図１０に示すように第一筒状部材４１０ａと第三筒状部材４１０ｃとのそれぞれに対してピンのように挿入して固定する構成でも、第一筒状部材４１０ａと第三筒状部材４１０ｃとの摺動方向を規制するように周囲に被せる構成でもよい。
【００８１】
本実施形態に係る減圧鋳造装置５３０においては図１１に示す如く、減圧工程時Ｓ２において射出チップ３が射出動作する際に、閉塞部材４１０が支持軸９と一体的に右側方（射出チップ３の射出動作方向）へ移動する。つまり、射出チップ３の射出動作に伴って閉塞部材４１０も移動するのである。なお、本実施形態においては、閉塞部材４１０によって減圧室が形成されないため、第１の減圧手段による減圧は行われない。
【００８２】
本実施形態に係る減圧鋳造装置５３０においては、上記の如く構成することにより、閉塞部材４１０を使用しない場合においても鋳造をすることが可能となる。つまり、減圧室からの減圧を行わない場合についても、閉塞部材４１０を取り外すことなく鋳造を行うことができるため、作業工数を低減して生産性を向上させることが可能となるのである。
【符号の説明】
【００８３】
１ 金型
２ 射出スリーブ
３ 射出チップ
４ キャビティ
６ 給湯口
１０ 閉塞部材
１１ 減圧室
３０ 減圧鋳造装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧鋳造装置、及び、減圧鋳造方法に関し、具体的には、金型のキャビティ内を減圧して鋳造を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の減圧鋳造においては、高強度・高品質の製品を鋳造するため、キャビティ内において短時間で高い減圧度を達成する技術が用いられている。このような減圧鋳造において使用される減圧鋳造装置においては、射出チップと射出スリーブとの間に生じる隙間から溶湯が漏出したり、キャビティや射出スリーブにおける減圧度が不安定になったりすることを防ぐための技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記特許文献１で開示される減圧鋳造装置においては、射出チップの背後（キャブティに対して反対側）にカップ形状の閉塞部材を配設し、この閉塞部材で射出スリーブの開放端部の周囲を塞ぐことで減圧室を形成するように構成されている。これにより、キャビティや射出スリーブにおける減圧度を安定させることができるとともに、射出チップと射出スリーブとの間に生じる隙間から溶湯が漏出することを防止しているのである。
【０００４】
しかし、特許文献１に開示される従来の減圧鋳造装置においては、減圧鋳造のショットごとに閉塞部材による開閉を行う。つまり、ショットごとにおける、閉塞部材によって減圧室を形成する際と、射出チップによる射出動作の際と、の二つの場合に、閉塞部材と射出チップとが摺動するのである。このため、閉塞部材と射出チップの支持軸との接触部における軸シールユニットの耐久性及び保全性が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９３７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題を鑑み、減圧鋳造の際に閉塞部材と射出チップの支持軸との接触部における、軸シールユニットの耐久性及び保全性の低下を防止することができる、減圧鋳造装置、及び、減圧鋳造方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、金型のキャビティと、給湯口及びその外壁に形成されたフランジ部を備え、前記キャビティに連通された、射出スリーブと、支持軸の先端部に配設されて、該支持軸を前記射出スリーブに挿通することにより、前記射出スリーブの内部を軸心方向に摺動可能に構成された、射出チップと、前記射出スリーブの給湯口、及び、前記射出スリーブにおける前記キャビティと反対側の開放端部、の双方を取り囲む減圧室を内部に形成する、閉塞部材と、前記キャビティ内及び前記減圧室に連通された、減圧手段と、を具備し、前記減圧手段により、前記キャビティ及び前記減圧室の内部を減圧した状態で、前記射出スリーブ内に供給した溶湯を前記射出チップにより押し出して前記キャビティ内へ射出する射出動作を行うことにより、鋳造を行う減圧鋳造装置であって、前記閉塞部材は、前記キャビティと反対の側に形成された底部と、前記キャビティの側にその内寸が前記射出スリーブの外寸よりも大きくなるように形成された開口部と、を備える有底筒状の部材であり、前記底部と前記開口部との間で、前記射出チップの射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成され、前記閉塞部材における前記底部の貫通孔に、前記射出チップの支持軸が挿通され、前記閉塞部材の前記開口部が、前記射出チップの射出動作時における移動方向へ移動されて、前記閉塞部材が伸張されることにより、前記閉塞部材の内部の空間に前記射出スリーブの開放端部が挿入され、前記開口部が前記フランジ部に圧接されて、前記減圧室が形成されるものである。
【０００９】
また、請求項２においては、前記閉塞部材は、前記底部から前記開口部に向かって段階的に内径が変化する複数の筒状部材を組み合わせて形成され、該複数の筒状部材を、前記射出チップの射出動作時における移動方向に相互に摺動させることにより、伸縮可能に構成されるものである。
【００１０】
また、請求項３においては、前記底部は、前記射出チップの支持軸に、該支持軸に対して相対的に摺動不能に固定されるものである。
【００１１】
また、請求項４においては、前記閉塞部材は、収縮した状態で固定可能に構成されるものである。
【００１２】
また、請求項５においては、金型のキャビティと、給湯口及びその外壁に形成されたフランジ部を備え、前記キャビティに連通された、射出スリーブと、支持軸の先端部に配設されて、該支持軸を前記射出スリーブに挿通することにより、前記射出スリーブの内部を軸心方向に摺動可能に構成された、射出チップと、前記射出スリーブの給湯口、及び、前記射出スリーブにおける前記キャビティと反対側の開放端部、の双方を取り囲む減圧室を内部に形成する、閉塞部材と、前記キャビティ内及び前記減圧室に連通された、減圧手段と、を具備する減圧鋳造装置を用いて行う減圧鋳造方法であって、前記閉塞部材を、前記キャビティと反対の側に形成された底部と、前記キャビティの側にその内寸が前記射出スリーブの外寸よりも大きくなるように形成された開口部と、を備える有底筒状の部材とし、前記底部と前記開口部との間で、前記射出チップの射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成し、前記閉塞部材における前記底部の貫通孔に、前記射出チップの支持軸を挿通し、前記閉塞部材の前記開口部を、前記射出チップの射出動作時における移動方向へ移動して、前記閉塞部材を伸張することにより、前記閉塞部材の内部の空間に前記射出スリーブの開放端部を挿入し、前記開口部を前記フランジ部に圧接して、前記減圧室を形成した状態で、前記減圧手段により、前記キャビティ及び前記減圧室の内部を減圧した状態で、射出スリーブ内に供給した溶湯を前記射出チップにより押し出して前記キャビティ内へ射出する射出動作を行うことにより、鋳造を行うものである。
【００１３】
また、請求項６においては、前記閉塞部材を、前記底部から前記開口部に向かって段階的に内径が変化する複数の筒状部材を組み合わせて形成し、該複数の筒状部材を、前記射出チップの射出動作時における移動方向に相互に摺動させることにより、前記閉塞部材を伸縮可能に構成するものである。
【００１４】
また、請求項７においては、前記底部を、前記射出チップの支持軸に、該支持軸に対して相対的に摺動不能に固定するものである。
【００１５】
また、請求項８においては、前記閉塞部材を、収縮した状態で固定可能に構成するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
本発明により、減圧鋳造の際に閉塞部材と射出チップの支持軸との接触部における、軸シールユニットの耐久性及び保全性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一実施形態に係る減圧鋳造装置について給湯時の状態を示す概略断面図。
【図２】同じく減圧時の状態を示す概略断面図。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における第一実施形態に係る閉塞部材の周辺を示す断面図。
【図４】第一実施形態に係る減圧鋳造装置における減圧鋳造の一連のプロセスについて示す図。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における第二実施形態に係る閉塞部材の周辺を示す断面図。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における第三実施形態に係る閉塞部材の周辺を示す断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における第四実施形態に係る閉塞部材の周辺を示す断面図。
【図８】第五実施形態に係る減圧鋳造装置について給湯時の状態を示す概略断面図。
【図９】第五実施形態に係る減圧鋳造装置における減圧鋳造の一連のプロセスについて示す図。
【図１０】第六実施形態に係る減圧鋳造装置について給湯時の状態を示す概略断面図。
【図１１】第六実施形態に係る減圧鋳造装置における減圧鋳造の一連のプロセスについて示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００２０】
［減圧鋳造装置３０の構成］
まず、本発明の第一実施形態に係る減圧鋳造装置３０、及び、減圧鋳造方法について、図１から図３を用いて説明する。本明細書では便宜上、図１における右側を減圧鋳造装置３０の右側方、左側を減圧鋳造装置３０の左側方として説明する。
図１に示すごとく、減圧鋳造装置３０における金型１には、略円筒形状の射出スリーブ２が左側方に突出して付設されている。そして、該射出スリーブ２内にて短円柱状の射出チップ３を右側方に摺動させ、射出スリーブ２内に供給された溶湯５を押し出して、金型１に設けたキャビティ４内に射出する構造としている。
【００２１】
前記射出スリーブ２には、給湯口６が設けられており、この給湯口６を介して、溶湯５がラドル７から射出スリーブ２内に供給されるようになっている。
さらに、前記射出スリーブ２には、該射出スリーブ２の外周壁から半径方向外側に突出するフランジ部８が設けられている。このフランジ部８は、射出チップ３によって射出スリーブ２内の溶湯５を押し出し、キャビティ４内に射出する射出動作時における、該射出チップ３の進行方向（図１における右側方）と、略直交する平面と略並行となる壁面を形成するように構成される。
また、このフランジ部８は、前記給湯口６が配置される位置よりも右側方、即ち射出チップ３が溶湯５を射出する際に移動する方向の側に配設されている。
【００２２】
前記射出チップ３の支持軸９と同軸上には、射出スリーブ２の給湯口６、及び、射出スリーブ２におけるキャビティ４と反対側の開放端部２ａ、の双方を取り囲む減圧室１１（チャンバ）を内部に形成するための閉塞部材１０が設けられる。閉塞部材１０は、キャビティ４と反対の側に形成された底部と、キャビティ４の側にその内寸が射出スリーブ２の外寸よりも大きくなるように形成された開口部と、を備える有底筒状の部材である。
【００２３】
そして、閉塞部材１０は、底部と開口部との間で、射出チップ３の射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成されている。具体的には、図３（ａ）に示す如く、底部から開口部に向かって段階的に内径が大きくなるように変化する複数の筒状部材である、第一筒状部材１０ａ、第二筒状部材１０ｂ、第三筒状部材１０ｃを組み合わせて形成されている。つまり、閉塞部材１０の底部である第一筒状部材１０ａ、中間部である第二筒状部材１０ｂ、開口部である第三筒状部材１０ｃの順に、その内径が大きくなっていくように構成されているのである。
【００２４】
図３（ａ）に示す如く、前記の筒状部材１０ａ・１０ｂ・１０ｃのうち、第一筒状部材１０ａだけが有底筒状に形成され、第二筒状部材１０ｂ及び第三筒状部材１０ｃは両端部が開口した筒状に形成されている。つまり、閉塞部材１０は、第一筒状部材１０ａ、第二筒状部材１０ｂ、第三筒状部材１０ｃを組み合わせた状態で有底筒状になるように構成されているのである。
【００２５】
そして、これらの複数の筒状部材１０ａ・１０ｂ・１０ｃを、射出チップ３の射出動作時における移動方向である左右方向に相互に摺動させることにより、伸縮可能に構成されているのである。詳しくは、図３（ｂ）に示す如く、第三筒状部材１０ｃをアクチュエータ１３によって左右方向に移動させることにより、閉塞部材１０が伸縮するように構成されているのである。
【００２６】
また、第一筒状部材１０ａと第二筒状部材１０ｂとの間、及び、第二筒状部材１０ｂと第三筒状部材１０ｃとの間には、それぞれシール部材１０ｅ及び１０ｆが介挿されている。さらに、第一筒状部材１０ａの右端面は固定ガイド２６を介してフランジ部８と連結されている。つまり、第一筒状部材１０ａは固定ガイド２６によって左右方向への移動が規制されているのである。
【００２７】
上記の如く、閉塞部材１０は射出チップ３の射出動作時における移動方向側（右側）の端部である第三筒状部材１０ｃの側が開放される略円筒状の部材であり、もう一方の、即ち射出チップ３の射出動作時における移動方向とは反対側（左側）の、閉じた端部である第一筒状部材１０ａの貫通孔１０ｄには、支持軸９が摺動自在に挿通される。
また、筒状に構成される閉塞部材１０（第一筒状部材１０ａ、第二筒状部材１０ｂ、第三筒状部材１０ｃ）の内径寸は、射出スリーブ２の外径寸よりも大きく構成され、第三筒状部材１０ｃを、前記射出チップ３の射出時における移動方向と同じ方向へ移動させることで、前記閉塞部材１０の内部の空間に前記射出スリーブ２の開放端部２ａが挿入されるようになっている。
【００２８】
前記閉塞部材１０（第一筒状部材１０ａ）、前記射出スリーブ２、前記射出チップ３、及び、前記射出チップ３の支持軸９は、同軸上に配置される構成とすることにより、減圧鋳造装置３０の小型化が図れるようになっている。
【００２９】
前記支持軸９は、エアシリンダや油圧シリンダ等からなる図示せぬアクチュエータによって進退するように制御されており、これにより、先端に設けられた射出チップ３が射出スリーブ２内にて進退する構造となっている。
【００３０】
第一筒状部材１０ａに設けた貫通孔１０ｄに対しては、前記支持軸９が摺動自在に貫装され、また、前記貫通孔１０ｄには、支持軸９との間の隙間をシールするため、Ｏリング等から構成されるシール部材１２が設けられている。
【００３１】
図２に示すごとく、閉塞部材１０は、エアシリンダや油圧シリンダ等からなるアクチュエータ１３によって、第三筒状部材１０ｃを左右方向に移動させることにより伸縮するように構成されている。そして、第三筒状部材１０ｃが右方向に移動して閉塞部材１０が伸張した際には、第三筒状部材１０ｃの右側端部が前記射出スリーブ２のフランジ部８に圧接し、前記射出スリーブ２の開放端部２ａの周囲を取り囲む減圧室１１が形成されるようになっている。
なお、閉塞部材１０が伸長する際には、第三筒状部材１０ｃが、図３（ａ）に示す収縮状態からアクチュエータ１３により右方向へ移動されると、まず第三筒状部材１０ｃが第二筒状部材１０ｂに対して右方へ摺動して、第三筒状部材１０ｃの左端部と第二筒状部材１０ｂの右端部とが係合する。第三筒状部材１０ｃと第二筒状部材１０ｂとが係合した後は、第三筒状部材１０ｃの移動に伴い、第二筒状部材１０ｂが第一筒状部材１０ａに対して右方へ摺動して、図３（ｂ）に示すように閉塞部材１０が伸長した状態となる。
このアクチュエータ１３は、後述するように、射出チップ３（支持軸９）とは独立して駆動されるようになっており、これにより、閉塞部材１０（第三筒状部材１０ｃ）と射出チップ３が独立して動作するようになっている。
【００３２】
このように、閉塞部材１０の開口部である第三筒状部材１０ｃが、アクチュエータ１３によって、射出チップ３の射出動作時における移動方向である右側方へ移動されて、閉塞部材１０が伸張される。これにより、閉塞部材１０の内部の空間に射出スリーブ２の開放端部２ａが挿入され、第三筒状部材１０ｃがフランジ部８に圧接されて、減圧室１１が形成されるのである。
【００３３】
さらに、前記射出スリーブ２に立設されるフランジ部８において、第三筒状部材１０ｃの右側端部と対向する側には、Ｏリング等から構成されるシール部材１４が設けられている。図２に示すごとく、このシール部材１４によって、第三筒状部材１０ｃがフランジ部８に圧接される状態において、両者間がシールされるようにしている。
なお、第三筒状部材１０ｃにシール部材１４を設ける構成としてもよい。
【００３４】
そして、このようなフランジ部８の構成により、第三筒状部材１０ｃの射出動作時における移動方向のストッパー、及び、減圧室１１のシール、といった二つの機能が実現可能となる。
また、閉塞部材１０（第二筒状部材１０ｂ及び第三筒状部材１０ｃ）は射出スリーブ２の外側を移動することから、閉塞部材１０が射出スリーブ２に摺接することはなく、射出スリーブ２と閉塞部材１０の間においては潤滑油が必要とされることはない。
【００３５】
前記フランジ部８で構成されるシール部（本実施例ではシール部材１４）は、射出スリーブ２の外側に配置されることから、溶湯５の熱によってフランジ部８が変形することなく、確実なシール性能を確保できることとなる。
即ち、射出スリーブ２の金型と反対側の開放端部２ａを閉塞部材１０で取り囲み、減圧室１１を内部に形成する構成としているため、射出スリーブ２の熱による変形、膨張が発生し、射出チップ３と射出スリーブ２と間の隙間が変化しても、シール性能を保持することが可能となるのである。
【００３６】
また、前記閉塞部材１０は、給湯口６に触れることなく、減圧室１１を形成することができる。これにより、給湯口６に付着し得るこぼれ湯等で減圧室１１のシール性能が損なわれるといった不具合が発生しない。また、目標とされる減圧度を確実に確保することが可能となり、さらに、シール性能に関連するメンテナンスフリーを実現することが可能となる。
【００３７】
そして、図１及び図２に示すごとく、前記閉塞部材１０には、その内部の空間で形成されることになる減圧室１１内の空気を吸引するための吸引口１５が設けられている。
なお、この吸引口１５は、前記射出スリーブ２のフランジ部８に設けることとし、前記閉塞部材１０を図２の状態とした際に、フランジ部８に設けた吸引口より吸引を行うこととしてもよく、この構成によれば、後述する第１の減圧手段に繋がる吸気配管を固定できることになる。
【００３８】
前記吸引口１５は、第１の減圧手段（本実施例では第１減圧タンク１８及び第１真空ポンプ１９）に接続される。前記第１減圧タンク１８と前記吸引口１５との接続経路上には該接続経路を開閉する第１開閉バルブ２０が設けられている。
そして、その接続経路上の前記第１開閉バルブ２０を開くことによって、前記減圧室１１、及び、キャビティ４の減圧が開始されるようになっている。
【００３９】
また、前記金型１には、前記キャビティ４内に通じ、キャビティ４内の空気を吸引するための吸引口１６が設けられている。また、キャビティ４と前記吸引口１６を結ぶ経路には、シャットバルブ１７が設けられている。
【００４０】
前記吸引口１６は、第２の減圧手段（本実施例では第２減圧タンク２１及び第２真空ポンプ２２）に接続される。前記第２減圧タンク２１と前記吸引口１６との接続経路上には該接続経路を開閉する第２開閉バルブ２３が設けられている。
そして、その接続経路上の前記第２開閉バルブ２３を開くことよって、前記キャビティ４の減圧が開始されるようになっている。
【００４１】
このように、本実施形態に係る減圧鋳造装置３０は、第１及び第２の減圧手段により、キャビティ４及び減圧室１１の内部を減圧した状態で、射出スリーブ２の内部に供給した溶湯５を射出チップ３により押し出してキャビティ４内へ射出する射出動作を行うことにより、鋳造を行うのである。
なお、前記第１減圧タンク１８、及び第２減圧タンク２１はバッファとして機能させるものである。
【００４２】
図１及び図２に示す構成においては、ラドル７、射出チップ３、閉塞部材１０（アクチュエータ１３）、シャットバルブ１７、第１開閉バルブ２０、第２開閉バルブ２３、第１真空ポンプ１９、第２真空ポンプ２２は、連動するように制御される構成とすることが望ましい。
例えば、前記アクチュエータ１３については、給湯完了後のラドル７の後退とともに閉塞部材１０を伸張して、第三筒状部材１０ｃを前進させフランジ部８に圧接させて減圧室１１を形成させ、射出完了後は、射出チップ３の後退前に、又は、同時に、後退する動作を行うこととする、といった動作制御が考えられる。
なお、各装置を動作させる具体的な機構については、特に限定されるものではない。
【００４３】
［減圧鋳造装置３０による減圧鋳造方法］
次に、図４を用いて、上記の減圧鋳造装置３０による減圧鋳造プロセスについて説明する。
まず給湯時Ｓ１では、ラドル７にて、給湯口６から射出スリーブ２内に溶湯５が供給される。
この際、前記閉塞部材１０は、アクチュエータ１３によって収縮した状態にある。
また、射出チップ３の射出方向側先端部は、給湯口６よりも手前の位置に配置されるようにして、前記給湯口６が完全に開放された状態とする。また、前記第１開閉バルブ２０及び第２開閉バルブ２３は閉じた状態とし、減圧は行われない状態とする。
【００４４】
前記ラドル７による溶湯５の供給が終了すると、前記アクチュエータ１３によって、第三筒状部材１０ｃの図４中矢印Ａ方向への移動により、閉塞部材１０の伸張が開始され、減圧室構成工程となる。
減圧室構成工程では、第三筒状部材１０ｃが図４中矢印Ａ方向へ移動し、その後、射出スリーブ２に設けたフランジ部８に圧接される。これにより、給湯口６と、射出スリーブ２における前記金型１と反対側の開放端部２ａと、を取り囲む減圧室１１が構成されるのである。
このようにして、射出スリーブ２の開放端部２ａ、及び、給湯口６が、閉塞部材１０の減圧室１１内に配置される。この状態では、射出チップ３の背面側（溶湯５と接しない側の端面側）の空間と、射出スリーブ２内の空間とが、前記給湯口６を介して連通されることになる。
【００４５】
次に、第１減圧工程時Ｓ２となる。
第１減圧工程時Ｓ２においては、前記射出チップ３は、前記給湯口６よりも前記射出スリーブ２の開放端部２ａの側に配置され、前記給湯口６を介して前記減圧室１１と前記射出スリーブ２内とが連通される構成となっている。
【００４６】
そして、溶湯５の沈静後、前記第１開閉バルブ２０を開くことにより、図４中矢印ａの方向に、減圧室１１、及び、キャビティ４内の空気の吸引が開始され、第１の減圧が開始される。なお、第１の減圧の開始前においては、前記ラドル７による給湯によって揺れている溶湯５を沈静させるため、しばらく時間が置かれる（例えば、数秒程度）。
【００４７】
また、この第１減圧工程は、射出チップ３による溶湯５の射出動作が行われる前に開始されるものである。即ち、射出チップ３が給湯口６を塞ぐ前に第１減圧工程が開始されるようになっている。そして、この減圧においては、前記減圧室１１は開口の大きな給湯口６で射出スリーブ２に連通されるため、射出スリーブ２内の空気は、前記給湯口６を介して迅速に吸引されるのである。
この第１減圧工程は、射出チップ３が図示せぬアクチュエータによって射出動作を開始した後、該射出チップ３が図４中矢印Ｂの方向（射出チップ３により溶湯５を射出する方向）に移動して前記給湯口６を塞ぐまでの間、継続する。
【００４８】
次に、前記射出チップ３の射出動作によって前記給湯口６を塞いだ後においては、第２減圧工程時Ｓ３となる。
このときには、前記射出チップ３の射出動作により、溶湯５が所定の減圧度が確保されたキャビティ４内へと射出される。この射出が行われる間は、前記第１開閉バルブ２０を閉じ、前記第２開閉バルブ２３を開くことにより、図３中矢印ｂの方向にキャビティ４の空気の吸引が開始され、第２減圧工程が行われる。
つまり、第２減圧工程時Ｓ３においては、前記第２の減圧手段によりキャビティ４内の空気を吸引した状態で、溶湯５がキャビティ４内へ射出されることとなるのである。
【００４９】
このように本実施例に係る減圧鋳造装置３０は、減圧室１１に連通された第１の減圧手段と、キャビティ４内に連通された第２の減圧手段との複数の減圧手段を備えるため、第１の減圧手段による減圧の後に、第２の減圧手段で減圧を進行させることが可能となる。即ち、減圧速度を向上させることができ、金型１内を所定の圧力に減圧するための時間を短縮することが可能となるのである。
【００５０】
さらに、第１の減圧手段から第２の減圧手段への切替は、射出チップ３が給湯口６を塞いだ後に行われるよう制御されるため、第２の減圧手段による減圧が行われる空間は、射出スリーブ２内の射出チップ３進行方向側の空間、及びキャビティ４内の空間に限られ、第２の減圧手段による減圧の効果をより高めることが可能となるのである。
【００５１】
また、ここで、射出チップ３が給湯口６を通過した時点では、射出スリーブ２内が射出チップ３によって、キャビティ４側の空間と、射出チップ３の背面側の空間と、の二つの空間に分かれることになる。
しかし、前記吸引口１６からの吸引により、射出チップ３の背面側の空間に比べてキャビティ４側の空間の減圧が進行しているため、射出スリーブ２と射出チップ３の間の隙間への溶湯５が浸入を防ぐことができる。
【００５２】
次に、射出完了時Ｓ４となる。
この状態では、溶湯５を高速射出するため、シャットバルブ１７が閉じられる。
そして、射出チップ３が射出側に移動しきった後に、前記第２開閉バルブ２３が閉じられて、減圧が終了した状態となるのである。
その後、キャビティ４内の製品が凝固したら、型開きをして製品の取り出しが行われる。
【００５３】
また、射出完了後は、前記射出チップ３は引き戻されるが、この際に、射出スリーブ２内にゴミや溶湯５の欠片等が存在する場合には、これらが射出チップ３の背面によって押し戻されるようにして除去され、射出スリーブ２の開放端部２ａから掻き出される。
このように、射出チップ３の後退動作によって、射出スリーブ２内の内周面を清浄な状態とすることができる。
そして、前記ゴミ等の除去により、次回の射出時においては不純物の混在を抑制することが可能となり、ひいては品質の向上を図ることができることとなる。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る減圧鋳造装置３０においては、減圧鋳造のショットごとに閉塞部材１０による開閉を行う際に、第三筒状部材１０ｃを左右方向に移動させて閉塞部材１０を伸縮させる構成としている。このため、射出チップ３による溶湯５の射出動作が行われる時以外で閉塞部材１０と射出チップ３の支持軸９とが摺動することがない。つまり、閉塞部材１０と射出チップ３の支持軸９とは、閉塞部材１０によって減圧室１１を形成する際には摺動することがなく、射出チップ３による溶湯５の射出動作においてのみ摺動するのである。これにより、閉塞部材１０と支持軸９との接触部における摺動回数を低減させることが可能となるため、シール部材１２（軸シールユニット）の耐久性及び保全性が低下することを防止できるのである。
【００５５】
また、本実施形態においては、底部から開口部に向かって段階的に内径が変化する筒状部材である、第一筒状部材１０ａ、第二筒状部材１０ｂ、第三筒状部材１０ｃを組み合わせることにより、閉塞部材１０を伸縮可能に構成している。これにより、閉塞部材１０についてシール性を確保しつつ簡易な構成とすることができるのである。
【００５６】
［第二〜第四実施形態］
次に、別の実施形態に係る減圧鋳造装置における閉塞部材の構成について、図５から図７を用いて説明する。
なお、本実施形態以下において説明する減圧鋳造装置においては、上述した第一実施形態に係る減圧鋳造装置３０と共通する部分についてはその説明を省略する。
【００５７】
第二実施形態に係る減圧鋳造装置については、第一実施形態と構成が異なる閉塞部材１１０を中心に説明する。図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における本実施形態に係る減圧鋳造装置における閉塞部材１１０の周辺を示す断面図である。
【００５８】
本実施形態における閉塞部材１１０についても、前記第一実施形態における閉塞部材１０と同様に、底部と開口部との間で、射出チップ３の射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成されている。具体的には、図５（ａ）に示す如く、底部から開口部に向かって段階的に内径が大きくなるように変化する複数の筒状部材である、第一筒状部材１１０ａ、第二筒状部材１１０ｂ、第三筒状部材１１０ｃを組み合わせて形成されている。つまり、閉塞部材１１０の底部である第一筒状部材１１０ａ、中間部である第二筒状部材１１０ｂ、開口部である第三筒状部材１１０ｃの順に、その内径が大きくなっていくように構成されているのである。
【００５９】
図５（ａ）に示す如く、前記の筒状部材１１０ａ・１１０ｂ・１１０ｃのうち、第一筒状部材１１０ａだけが有底筒状に形成され、第二筒状部材１１０ｂ及び第三筒状部材１１０ｃは両端部が開口した筒状に形成されている。つまり、閉塞部材１１０は、第一筒状部材１１０ａ、第二筒状部材１１０ｂ、第三筒状部材１１０ｃを組み合わせた状態で有底筒状になるように構成されているのである。
【００６０】
そして、これらの複数の筒状部材１１０ａ・１１０ｂ・１１０ｃを、射出チップ３の射出動作時における移動方向である左右方向に相互に摺動させることにより、伸縮可能に構成されているのである。詳しくは、図５（ｂ）に示す如く、第三筒状部材１１０ｃを左右方向に移動させることにより、閉塞部材１１０が伸縮するように構成されているのである。
【００６１】
また、第一筒状部材１１０ａと第二筒状部材１１０ｂとの接触部分（第一筒状部材１１０ａの外周面全体と第二筒状部材１１０ｂの左端部内周面）、及び、第二筒状部材１１０ｂと第三筒状部材１１０ｃとの接触部分（第二筒状部材１１０ｂの外周面全体と第三筒状部材１１０ｃの左端部内周面）には、それぞれを螺合可能にねじ切り部１１０ｅ・１１０ｆが形成されている。また、第一筒状部材１１０ａと第二筒状部材１１０ｂとの接触部分、及び、第二筒状部材１１０ｂと第三筒状部材１１０ｃとの接触部分において、それぞれのねじ切り部１１０ｅ・１１０ｆで螺合させることにより、図５（ａ）、（ｂ）に示す如く閉塞部材１１０が構成されるのである。そして、それぞれのねじ切り部１１０ｅ・１１０ｆにグリス等の潤滑剤が塗布されることにより、ねじ切り部１１０ｅ・１１０ｆにおけるシール性が確保されるとともに、各筒状部材１１０ａ・１１０ｂ・１１０ｃにおける相互の摺動が円滑となる。
【００６２】
上記の如く、閉塞部材１１０は射出チップ３の射出動作時における移動方向側（右側）の端部である第三筒状部材１１０ｃの側が開放される略円筒状の部材であり、もう一方の、即ち射出チップ３の射出動作時における移動方向とは反対側（左側）の、閉じた端部である第一筒状部材１１０ａの貫通孔１１０ｄには、支持軸９が摺動自在に挿通される。
また、筒状に構成される閉塞部材１１０（第一筒状部材１１０ａ、第二筒状部材１１０ｂ、第三筒状部材１１０ｃ）の内径寸は、射出スリーブ２の外径寸よりも大きく構成され、第三筒状部材１１０ｃを、前記射出チップ３の射出時における移動方向と同じ方向へ移動させることで、前記閉塞部材１１０の内部の空間に前記射出スリーブ２の開放端部２ａが挿入されるようになっている。
【００６３】
本実施形態においては、第一筒状部材１１０ａの左側外周面から固定治具２７が下方に延出され、固定治具２７の先端にはモータ２８が配設されている。そして、モータ２８からは右側方に出力軸２９が延出され、出力軸２９の中途部から先端部にかけては軸心方向と平行にギヤ部２９ａが形成されている。また、第三筒状部材１１０ｃの外周面右端部にもギヤ部が形成され、出力軸２９におけるギヤ部２９ａと歯合している。
【００６４】
図５（ｂ）に示すごとく、閉塞部材１１０は第三筒状部材１１０ｃを左右方向に移動させることにより伸縮するように構成されている。具体的には、モータ２８が出力軸２９を図５（ａ）中の矢印αの如く回転させることにより、第三筒状部材１１０ｃが図５（ａ）中の矢印βの如く回転し、ねじ切り部１１０ｆにおける摺動により右側方に移動するのである。また、第三筒状部材１１０ｃの回動に伴って第二筒状部材１１０ｂも回動し、ねじ切り部１１０ｅにおける摺動により右側方に移動するのである。そして、第三筒状部材１１０ｃ及び第二筒状部材１１０ｂが右方向に移動して閉塞部材１１０が伸張した際には、第三筒状部材１１０ｃの右側端部が前記射出スリーブ２のフランジ部８に圧接し、前記射出スリーブ２の開放端部２ａの周囲を取り囲む減圧室１１が形成されるようになっている。
【００６５】
なお、本実施形態においては、出力軸２９のギヤ部２９ａと第三筒状部材１１０ｃとを歯合させることにより、モータ２８で第三筒状部材１１０ｃを回動させる構成としたが、他の構成とすることも可能である。例えば、ベルトやチェーンを介して第三筒状部材１１０ｃとモータとを連結し、第三筒状部材１１０ｃを回動させる構成とすることもできる。
【００６６】
以上のように、本実施形態に係る減圧鋳造装置においても、減圧鋳造のショットごとに閉塞部材１１０による開閉を行う際に、第三筒状部材１１０ｃを左右方向に移動させて閉塞部材１１０を伸縮させる構成としている。このため、射出チップ３による溶湯５の射出動作が行われる時以外で閉塞部材１１０と射出チップ３の支持軸９とが摺動することがない。つまり、閉塞部材１１０と射出チップ３の支持軸９とは、閉塞部材１１０によって減圧室１１を形成する際には摺動することがなく、射出チップ３による溶湯５の射出動作においてのみ摺動するのである。これにより、閉塞部材１１０と支持軸９との接触部における摺動回数を低減させることが可能となるため、シール部材１２（軸シールユニット）の耐久性及び保全性が低下することを防止できるのである。
【００６７】
第三実施形態に係る減圧鋳造装置についても、第一実施形態と構成が異なる閉塞部材２１０を中心に説明する。図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における本実施形態に係る減圧鋳造装置における閉塞部材２１０の周辺を示す断面図である。
【００６８】
本実施形態における閉塞部材２１０についても、前記第一実施形態における閉塞部材１０と同様に、底部と開口部との間で、射出チップ３の射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成されている。具体的には、図６（ａ）に示す如く、閉塞部材２１０の底部である第一筒状部材２１０ａと、開口部である第二筒状部材２１０ｃとを、蛇腹状に形成された筒状の伸縮部材２１０ｂで連結して形成されているのである。つまり、閉塞部材２１０は、第一筒状部材２１０ａ、伸縮部材２１０ｂ、第二筒状部材２１０ｃを組み合わせた状態で有底筒状になるように構成されているのである。
【００６９】
そして、図６（ｂ）に示す如く、第二筒状部材２１０ｃをアクチュエータ１３によって左右方向に移動させることにより、閉塞部材２１０が伸縮するように構成されているのである。さらに、第一筒状部材２１０ａの右端面は固定ガイド２６を介してフランジ部８と連結されている。つまり、第一筒状部材２１０ａは固定ガイド２６によって左右方向への移動が規制されているのである。
【００７０】
上記の如く、閉塞部材２１０は射出チップ３の射出動作時における移動方向側（右側）の端部である第二筒状部材２１０ｃの側が開放される略円筒状の部材であり、もう一方の、即ち射出チップ３の射出動作時における移動方向とは反対側（左側）の、閉じた端部である第一筒状部材２１０ａの貫通孔には、支持軸９が摺動自在に挿通される。
また、筒状に構成される閉塞部材２１０の内径寸は、射出スリーブ２の外径寸よりも大きく構成され、第二筒状部材２１０ｃを、前記射出チップ３の射出時における移動方向と同じ方向へ移動させることで、閉塞部材２１０の内部の空間に前記射出スリーブ２の開放端部２ａが挿入されるようになっている。
【００７１】
図６（ｂ）に示すごとく、閉塞部材２１０はアクチュエータ１３によって、第二筒状部材２１０ｃを左右方向に移動させることにより伸縮するように構成されている。そして、第二筒状部材２１０ｃが右方向に移動して閉塞部材２１０が伸張した際には、第二筒状部材２１０ｃの右側端部が前記射出スリーブ２のフランジ部８に圧接し、前記射出スリーブ２の開放端部２ａの周囲を取り囲む減圧室１１が形成されるようになっている。
【００７２】
以上のように、本実施形態に係る減圧鋳造装置においても、減圧鋳造のショットごとに閉塞部材２１０による開閉を行う際に、閉塞部材２１０を伸縮させる構成としている。このため、射出チップ３による溶湯５の射出動作が行われる時以外で閉塞部材２１０と射出チップ３の支持軸９とが摺動することがない。つまり、閉塞部材２１０と射出チップ３の支持軸９とは、閉塞部材２１０によって減圧室１１を形成する際には摺動することがなく、射出チップ３による溶湯５の射出動作においてのみ摺動するのである。これにより、閉塞部材２１０と支持軸９との接触部における摺動回数を低減させることが可能となるため、シール部材１２（軸シールユニット）の耐久性及び保全性が低下することを防止できるのである。
【００７３】
第四実施形態に係る減圧鋳造装置についても、第一実施形態と構成が異なる閉塞部材３１０を中心に説明する。図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ給湯時、減圧時における本実施形態に係る減圧鋳造装置における閉塞部材３１０の周辺を示す断面図である。
【００７４】
本実施形態における閉塞部材３１０についても、前記第一実施形態における閉塞部材１０と同様に、底部と開口部との間で、射出チップ３の射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成されている。具体的には、図７（ａ）に示す如く、閉塞部材３１０の底部である第一筒状部材３１０ａと、開口部である第二筒状部材３１０ｃとを、弾性素材で変形可能に形成された筒状の伸縮部材３１０ｂで連結して形成されているのである。つまり、閉塞部材３１０は、第一筒状部材３１０ａ、伸縮部材３１０ｂ、第二筒状部材３１０ｃを組み合わせた状態で有底筒状になるように構成されているのである。その他の構成は、前記第三実施形態と同様であるため、省略する。
【００７５】
以上のように、本実施形態に係る減圧鋳造装置においても、減圧鋳造のショットごとに閉塞部材３１０による開閉を行う際に、閉塞部材３１０を伸縮させる構成としている。このため、射出チップ３による溶湯５の射出動作が行われる時以外で閉塞部材３１０と射出チップ３の支持軸９とが摺動することがない。つまり、閉塞部材３１０と射出チップ３の支持軸９とは、閉塞部材３１０によって減圧室１１を形成する際には摺動することがなく、射出チップ３による溶湯５の射出動作においてのみ摺動するのである。これにより、閉塞部材３１０と支持軸９との接触部における摺動回数を低減させることが可能となるため、シール部材１２（軸シールユニット）の耐久性及び保全性が低下することを防止できるのである。
【００７６】
［第五実施形態］
次に、第五実施形態に係る減圧鋳造装置４３０の構成について、図８及び図９を用いて説明する。
本実施形態に係る減圧鋳造装置４３０においては、図８に示す如く、第一実施形態に係る減圧鋳造装置３０の構成に対して、閉塞部材４１０の構造が相違する。具体的には、閉塞部材４１０の底部である第一筒状部材４１０ａは、射出チップ３の支持軸９に、支持軸９に対して相対的に摺動不能に固定されているのである。より詳細には、支持軸９における射出チップ３の射出動作方向と反対側である左側端部にカップリング９ａが配設され、第一筒状部材４１０ａがカップリング９ａに締結されることにより、第一筒状部材４１０ａが支持軸９に固定されるのである。
【００７７】
なお、本実施形態においては、第一筒状部材４１０ａを支持軸９に固定する部材としてカップリング９ａを用いたが、他の構成とすることも可能である。例えば、第一筒状部材４１０ａを支持軸９に嵌合させたり、溶接したりすることで直接取り付ける構成とすることもできる。また、第一筒状部材４１０ａを支持軸９に固定するために他の治具を用いる構成とすることも可能である。
【００７８】
本実施形態に係る減圧鋳造装置４３０においては図９に示す如く、第２減圧工程時Ｓ３において射出チップ３が射出動作する際に、第一筒状部材４１０ａが支持軸９と一体的に右側方（射出チップ３の射出動作方向）へ移動する。つまり、射出チップ３の射出動作に伴って第一筒状部材４１０ａも移動し、それと同時に伸長状態にある閉塞部材４１０が収縮するのである。
【００７９】
本実施形態に係る減圧鋳造装置４３０においては、上記の如く構成することにより、閉塞部材４１０と射出チップ３の支持軸９との摺動をなくしている。つまり、閉塞部材４１０と射出チップ３の支持軸９とは、閉塞部材４１０によって減圧室１１を形成する際にも、射出チップ３による溶湯５の射出動作においても、摺動することがないのである。これにより、閉塞部材４１０と支持軸９との接触部において摺動しないため閉塞部材４１０の耐久性及び保全性をより向上させることができるのである。
【００８０】
［第六実施形態］
次に、第六実施形態に係る減圧鋳造装置５３０の構成について、図１０及び図１１を用いて説明する。
本実施形態に係る減圧鋳造装置５３０においては、図１０に示す如く、第五実施形態に係る減圧鋳造装置４３０の構成に対して、閉塞部材４１０が収縮した状態で固定可能に構成されている。具体的には、第一筒状部材４１０ａと第三筒状部材４１０ｃとを連結する固定治具５１により、閉塞部材４１０が伸張しないように固定されるのである。固定治具５１は、図１０に示すように第一筒状部材４１０ａと第三筒状部材４１０ｃとのそれぞれに対してピンのように挿入して固定する構成でも、第一筒状部材４１０ａと第三筒状部材４１０ｃとの摺動方向を規制するように周囲に被せる構成でもよい。
【００８１】
本実施形態に係る減圧鋳造装置５３０においては図１１に示す如く、減圧工程時Ｓ２において射出チップ３が射出動作する際に、閉塞部材４１０が支持軸９と一体的に右側方（射出チップ３の射出動作方向）へ移動する。つまり、射出チップ３の射出動作に伴って閉塞部材４１０も移動するのである。なお、本実施形態においては、閉塞部材４１０によって減圧室が形成されないため、第１の減圧手段による減圧は行われない。
【００８２】
本実施形態に係る減圧鋳造装置５３０においては、上記の如く構成することにより、閉塞部材４１０を使用しない場合においても鋳造をすることが可能となる。つまり、減圧室からの減圧を行わない場合についても、閉塞部材４１０を取り外すことなく鋳造を行うことができるため、作業工数を低減して生産性を向上させることが可能となるのである。
【符号の説明】
【００８３】
１ 金型
２ 射出スリーブ
３ 射出チップ
４ キャビティ
６ 給湯口
１０ 閉塞部材
１１ 減圧室
３０ 減圧鋳造装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティと、
給湯口及びその外壁に形成されたフランジ部を備え、前記キャビティに連通された、射出スリーブと、
支持軸の先端部に配設されて、該支持軸を前記射出スリーブに挿通することにより、前記射出スリーブの内部を軸心方向に摺動可能に構成された、射出チップと、
前記射出スリーブの給湯口、及び、前記射出スリーブにおける前記キャビティと反対側の開放端部、の双方を取り囲む減圧室を内部に形成する、閉塞部材と、
前記キャビティ内及び前記減圧室に連通された、減圧手段と、を具備し、
前記減圧手段により、前記キャビティ及び前記減圧室の内部を減圧した状態で、前記射出スリーブ内に供給した溶湯を前記射出チップにより押し出して前記キャビティ内へ射出する射出動作を行うことにより、鋳造を行う減圧鋳造装置であって、
前記閉塞部材は、前記キャビティと反対の側に形成された底部と、前記キャビティの側にその内寸が前記射出スリーブの外寸よりも大きくなるように形成された開口部と、を備える有底筒状の部材であり、前記底部と前記開口部との間で、前記射出チップの射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成され、
前記閉塞部材における前記底部の貫通孔に、前記射出チップの支持軸が挿通され、
前記閉塞部材の前記開口部が、前記射出チップの射出動作時における移動方向へ移動されて、前記閉塞部材が伸張されることにより、前記閉塞部材の内部の空間に前記射出スリーブの開放端部が挿入され、前記開口部が前記フランジ部に圧接されて、前記減圧室が形成される、
ことを特徴とする、減圧鋳造装置。
【請求項２】
前記閉塞部材は、前記底部から前記開口部に向かって段階的に内径が変化する複数の筒状部材を組み合わせて形成され、該複数の筒状部材を、前記射出チップの射出動作時における移動方向に相互に摺動させることにより、伸縮可能に構成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の減圧鋳造装置。
【請求項３】
前記底部は、前記射出チップの支持軸に、該支持軸に対して相対的に摺動不能に固定される、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の減圧鋳造装置。
【請求項４】
前記閉塞部材は、収縮した状態で固定可能に構成される、
ことを特徴とする、請求項３に記載の減圧鋳造装置。
【請求項５】
金型のキャビティと、給湯口及びその外壁に形成されたフランジ部を備え、前記キャビティに連通された、射出スリーブと、支持軸の先端部に配設されて、該支持軸を前記射出スリーブに挿通することにより、前記射出スリーブの内部を軸心方向に摺動可能に構成された、射出チップと、前記射出スリーブの給湯口、及び、前記射出スリーブにおける前記キャビティと反対側の開放端部、の双方を取り囲む減圧室を内部に形成する、閉塞部材と、前記キャビティ内及び前記減圧室に連通された、減圧手段と、を具備する減圧鋳造装置を用いて行う減圧鋳造方法であって、
前記閉塞部材を、前記キャビティと反対の側に形成された底部と、前記キャビティの側にその内寸が前記射出スリーブの外寸よりも大きくなるように形成された開口部と、を備える有底筒状の部材とし、前記底部と前記開口部との間で、前記射出チップの射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成し、
前記閉塞部材における前記底部の貫通孔に、前記射出チップの支持軸を挿通し、
前記閉塞部材の前記開口部を、前記射出チップの射出動作時における移動方向へ移動して、前記閉塞部材を伸張することにより、前記閉塞部材の内部の空間に前記射出スリーブの開放端部を挿入し、前記開口部を前記フランジ部に圧接して、前記減圧室を形成した状態で、
前記減圧手段により、前記キャビティ及び前記減圧室の内部を減圧した状態で、射出スリーブ内に供給した溶湯を前記射出チップにより押し出して前記キャビティ内へ射出する射出動作を行うことにより、鋳造を行う、
ことを特徴とする、減圧鋳造方法。
【請求項６】
前記閉塞部材を、前記底部から前記開口部に向かって段階的に内径が変化する複数の筒状部材を組み合わせて形成し、該複数の筒状部材を、前記射出チップの射出動作時における移動方向に相互に摺動させることにより、前記閉塞部材を伸縮可能に構成する、
ことを特徴とする、請求項５に記載の減圧鋳造方法。
【請求項７】
前記底部を、前記射出チップの支持軸に、該支持軸に対して相対的に摺動不能に固定する、
ことを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の減圧鋳造方法。
【請求項８】
前記閉塞部材を、収縮した状態で固定可能に構成する、
ことを特徴とする、請求項７に記載の減圧鋳造方法。
【請求項１】
金型のキャビティと、
給湯口及びその外壁に形成されたフランジ部を備え、前記キャビティに連通された、射出スリーブと、
支持軸の先端部に配設されて、該支持軸を前記射出スリーブに挿通することにより、前記射出スリーブの内部を軸心方向に摺動可能に構成された、射出チップと、
前記射出スリーブの給湯口、及び、前記射出スリーブにおける前記キャビティと反対側の開放端部、の双方を取り囲む減圧室を内部に形成する、閉塞部材と、
前記キャビティ内及び前記減圧室に連通された、減圧手段と、を具備し、
前記減圧手段により、前記キャビティ及び前記減圧室の内部を減圧した状態で、前記射出スリーブ内に供給した溶湯を前記射出チップにより押し出して前記キャビティ内へ射出する射出動作を行うことにより、鋳造を行う減圧鋳造装置であって、
前記閉塞部材は、前記キャビティと反対の側に形成された底部と、前記キャビティの側にその内寸が前記射出スリーブの外寸よりも大きくなるように形成された開口部と、を備える有底筒状の部材であり、前記底部と前記開口部との間で、前記射出チップの射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成され、
前記閉塞部材における前記底部の貫通孔に、前記射出チップの支持軸が挿通され、
前記閉塞部材の前記開口部が、前記射出チップの射出動作時における移動方向へ移動されて、前記閉塞部材が伸張されることにより、前記閉塞部材の内部の空間に前記射出スリーブの開放端部が挿入され、前記開口部が前記フランジ部に圧接されて、前記減圧室が形成される、
ことを特徴とする、減圧鋳造装置。
【請求項２】
前記閉塞部材は、前記底部から前記開口部に向かって段階的に内径が変化する複数の筒状部材を組み合わせて形成され、該複数の筒状部材を、前記射出チップの射出動作時における移動方向に相互に摺動させることにより、伸縮可能に構成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の減圧鋳造装置。
【請求項３】
前記底部は、前記射出チップの支持軸に、該支持軸に対して相対的に摺動不能に固定される、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の減圧鋳造装置。
【請求項４】
前記閉塞部材は、収縮した状態で固定可能に構成される、
ことを特徴とする、請求項３に記載の減圧鋳造装置。
【請求項５】
金型のキャビティと、給湯口及びその外壁に形成されたフランジ部を備え、前記キャビティに連通された、射出スリーブと、支持軸の先端部に配設されて、該支持軸を前記射出スリーブに挿通することにより、前記射出スリーブの内部を軸心方向に摺動可能に構成された、射出チップと、前記射出スリーブの給湯口、及び、前記射出スリーブにおける前記キャビティと反対側の開放端部、の双方を取り囲む減圧室を内部に形成する、閉塞部材と、前記キャビティ内及び前記減圧室に連通された、減圧手段と、を具備する減圧鋳造装置を用いて行う減圧鋳造方法であって、
前記閉塞部材を、前記キャビティと反対の側に形成された底部と、前記キャビティの側にその内寸が前記射出スリーブの外寸よりも大きくなるように形成された開口部と、を備える有底筒状の部材とし、前記底部と前記開口部との間で、前記射出チップの射出動作時における移動方向に伸縮可能に構成し、
前記閉塞部材における前記底部の貫通孔に、前記射出チップの支持軸を挿通し、
前記閉塞部材の前記開口部を、前記射出チップの射出動作時における移動方向へ移動して、前記閉塞部材を伸張することにより、前記閉塞部材の内部の空間に前記射出スリーブの開放端部を挿入し、前記開口部を前記フランジ部に圧接して、前記減圧室を形成した状態で、
前記減圧手段により、前記キャビティ及び前記減圧室の内部を減圧した状態で、射出スリーブ内に供給した溶湯を前記射出チップにより押し出して前記キャビティ内へ射出する射出動作を行うことにより、鋳造を行う、
ことを特徴とする、減圧鋳造方法。
【請求項６】
前記閉塞部材を、前記底部から前記開口部に向かって段階的に内径が変化する複数の筒状部材を組み合わせて形成し、該複数の筒状部材を、前記射出チップの射出動作時における移動方向に相互に摺動させることにより、前記閉塞部材を伸縮可能に構成する、
ことを特徴とする、請求項５に記載の減圧鋳造方法。
【請求項７】
前記底部を、前記射出チップの支持軸に、該支持軸に対して相対的に摺動不能に固定する、
ことを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の減圧鋳造方法。
【請求項８】
前記閉塞部材を、収縮した状態で固定可能に構成する、
ことを特徴とする、請求項７に記載の減圧鋳造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−５１０１７（Ｐ２０１２−５１０１７Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９７１０１（Ｐ２０１０−１９７１０１）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
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