真空金型装置及びこの真空金型装置によって製造された成形品
【課題】高真空状態を維持しながらシール材の磨耗、破断及び劣化を防ぐことのできる真空金型装置を提供する。
【解決手段】可動板１にはキャビティ２を有する上金型３を取り付けるとともに固定板８には成形材料１０が入れられる下金型９を取り付け、上金型３のパーティング面６と下金型９のパーティング面１２とを嵌合させ、キャビティ２を真空状態に保ちながら上金型３を下降させることにより成形品を成形するに際し、上金型３のパーティング面６に大きさの異なる複数のシール材７ａ〜７ｃを設置し、複数のシール材７ａ〜７ｃが下金型のパーティング面１２に順番に接触するように下金型のパーティング面１２にテーパ面１３ａ〜１３ｃ及び凹部１４ａ〜１４ｃを設ける。
【解決手段】可動板１にはキャビティ２を有する上金型３を取り付けるとともに固定板８には成形材料１０が入れられる下金型９を取り付け、上金型３のパーティング面６と下金型９のパーティング面１２とを嵌合させ、キャビティ２を真空状態に保ちながら上金型３を下降させることにより成形品を成形するに際し、上金型３のパーティング面６に大きさの異なる複数のシール材７ａ〜７ｃを設置し、複数のシール材７ａ〜７ｃが下金型のパーティング面１２に順番に接触するように下金型のパーティング面１２にテーパ面１３ａ〜１３ｃ及び凹部１４ａ〜１４ｃを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金型キャビティ内の気体を成形材料の充填の前に排気し、減圧状態で成形するための真空金型装置及びこの真空金型装置を使用して製造された成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金型のキャビティ内に空気が残留するような場合、成形に際して成形材料をキャビティ内に充填することが難しくなるため、成形品の外観不良や、機械的ないし物理的特性の低下が発生することがある。そこでその改善策として、成形前にキャビティ内を排気する真空金型装置が従来から存在していた。
【０００３】
従来の真空金型装置として、固定型板には鍔部が一体に突設されるとともにこれに対応して可動型板には段部が設けられ、段部の外周面と鍔部の内周面とは円周状に形成されており、両者間の嵌合部分のシールのために段部の外周面の先端部にはシール材としてのパッキンが設置され、更に鍔部の内周面の先端にはテーパ状の案内面が形成されている真空金型装置があった（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５９−７５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヒートシンクのような薄肉の部品や、エンジン部品のような高精度、高強度、低欠陥が要求される部品は、キャビティ内を真空吸引して鋳造する真空鋳造法の他に、溶湯鍛造法が用いられている。溶湯鍛造法とは、固定金型の湯溜まりに溶湯（溶解した材料）を注湯し、キャビティを含む可動金型を湯溜まりに対してゆっくりと埋没させるように降下させ、キャビティに溶湯を充填し、更にキャビティを含む可動金型を押し込むことにより、溶湯を加圧する方法である。
【０００６】
即ちこの方法によれば、溶湯充填時溶湯をゆっくりと充填させることにより、充填時に空気が入り込むことを抑制する。さらに、キャビティに溶湯を充填させた後、溶湯を加圧することにより、材料の凝固収縮時に発生する引け巣欠陥を潰し、充填時に巻き込んだ空気や発生したガスによる気泡欠陥を縮小させるという利点がある。溶湯鍛造法に真空鋳造法を適用する場合、注湯後キャビティを含む金型を埋没させる前に、溶湯が充填された金型とキャビティを含む金型の間の隙間を密封し、キャビティ内を真空状態にし、その後キャビティを含む金型を溶湯に埋没させる必要がある。
【０００７】
上記特許文献１に示された真空金型装置は上記のように構成されているので、真空吸引後キャビティを含む金型を溶湯へ埋没させようと動かした場合、パッキン（シール材）が鍔部の内周面に接触し続けるため、パッキンが磨耗、破断し、高真空状態を維持できないという問題があった。
【０００８】
また、溶湯により金型が高温になる場合、熱によりシール材が劣化するため、シール能力が低下し真空状態を確保できないという問題があった。熱劣化の問題はシール部を高温となる溶湯部付近より遠ざけることにより解決できるが、この方法では金型や装置が大型化してしまい、また真空吸引するための領域が増えることにより、真空吸引して一定の真空度に達するまで時間がかかってしまい、その結果溶湯の温度が低下し、適切に充填ができなくなるという問題があった。
【０００９】
また真空吸引することから、金型は１つの塊から削りだすことが望ましいが、成形品が大きい場合金型も大型化するため、製作することが困難となり、さらに材料費も高くなってしまう。そこで金型を分割することになるが、金型を分割した場合、真空吸引に備えるために分割面を全て密封する必要があり、密封するには多数のシール材が必要となり、密封しにくいという問題があった。
【００１０】
また金型を分割する場合、金型の分割面が粗かったり、あるいはクリアランスが大きい場合、金型の分割面をシールすることが難しく、真空吸引しても高真空状態にできないという問題があった。また金型間の嵌め合いは、金型精度に大きく影響されるため、精密成形品の場合、金型同士の嵌め合い交差が非常に小さなものとなり、金型交換に時間がかかるという問題があった。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、高真空状態を維持しながらシール材の磨耗、破断及び劣化を防ぐことのできる真空金型装置及びこの真空金型装置を使用して成形された成形品を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る真空金型装置は、キャビティを有する上金型と、成形材料が入れられる下金型とを有し、上金型のパーティング面と下金型のパーティング面とを嵌合させ、キャビティを真空状態に保ちながら上金型及び下金型のうちの少なくともいずれか１つの金型を移動させることにより成形品を成形するものであって、上金型又は下金型のうちの一方の金型のパーティング面に大きさの異なる複数のシール材を設置するとともに、上金型又は下金型のうちの他方の金型のパーティング面には各シール材が接触する少なくとも１つのテーパ面及び各シール材が接触しない少なくとも１つの凹部を設け、移動過程において複数のシール材のうちテーパ面に接触するシール材が２個以下となるようにテーパ面及び凹部を構成したものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る真空金型装置によれば、キャビティを有する上金型と、成形材料が入れられる下金型とを有し、上金型のパーティング面と下金型のパーティング面とを嵌合させ、キャビティを真空状態に保ちながら上金型及び下金型のうちの少なくともいずれか１つの金型を移動させることにより成形品を成形するものであって、上金型又は下金型のうちの一方の金型のパーティング面に大きさの異なる複数のシール材を設置するとともに、上金型又は下金型のうちの他方の金型のパーティング面には各シール材が接触する少なくとも１つのテーパ面及び各シール材が接触しない少なくとも１つの凹部を設け、移動過程において複数のシール材のうちテーパ面に接触するシール材が２個以下となるようにテーパ面及び凹部を構成したので、シール材１つあたりの摺動距離が短くなり、シール材が磨耗、破断することによって真空度が低下することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１による真空金型装置を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による真空金型装置を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図７】真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図９】この発明の形態２によるシール材の形状を示す側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による真空金型装置を示す断面図、図２は真空吸引開始時の真空金型装置を示す断面図、図３〜図６は上金型と下金型の嵌合部分を示す断面図である。図において、可動板１にキャビティ２を含む上金型３が取り付けられている。上金型３は嵌め合いやすいように円筒形状に構成されている。上金型３には真空吸引するための孔４が設けてあり、孔４に通じる管には真空吸引装置へ溶湯材料が逆流することを防ぐため栓５が設けてあり、真空吸引後栓５を閉じる。
【００１６】
また上金型３にはパーティング面６が設けられており、パーティング面６には複数個の寸法の異なるシール材７ａ〜７ｂが設けられている。固定板８には下金型９が取り付けられており、下金型９の中には溶かした成形材料１０が入っている。また下金型９には加熱装置となるヒーター１１が取り付けられている。更に下金型９にはパーティング面１２が設けられており、パーティング面１２にはテーパ面１３ａ〜１３ｃ及び凹部１４ａ〜１４ｃが設けられている。テーパ面１３ａ〜１３ｃと凹部１４ａ〜１４ｃとの接合部は円弧状に加工されており、球面１５ａ〜１５ｃが設けられている。
【００１７】
そして径寸法の最も小さいシール材７ｃはテーパ面１３ｃ及び球面１５ｃには接触するが、球面１５ａ、１５ｂには接触せず、更に凹部１４ｃには接触しないように配置されている。又径寸法が２番目に大きなシール材７ｂはテーパ面１３ｂ及び球面１５ｂには接触するが、球面１５ａには接触せず、更に凹部１４ｂには接触しないように配置されている。又シール材７ａ、７ｂの中心間距離をｓ、シール材７ｂ、７ｃの中心間距離をｔ、凹部１４ａの幅をｘ、凹部１４ｂの幅をｙとしたとき、ｓ＝ｘ、ｔ＝ｙとなるように構成されている。
【００１８】
次に動作について説明する。可動板１が下降し、図２に示す真空吸引開始位置となると、寸法が最も大きいシール材７ａが、対応するテーパ面１３ａと接触するようになる（図３の状態から図４の状態へと変化する）。この時キャビティ２は密封され、孔４より真空吸引が開始されることにより、キャビティ２を真空状態にし、栓５を閉める。その後可動板１を更に下降させることにより、図５に示すように径寸法が２番目に大きいシール材７ｂがテーパ面１３ｂと接触する。
【００１９】
そのためキャビティ２はシール材７ｂにより密封される。この時シール材７ａはテーパ面１３ａもしくは球面１５ａと接触している。可動板１を更に下降させると、図６に示すようにシール材７ａはテーパ面１３ａから離れ、凹部１４ａに位置するようになり、パーティング面１２に接触しなくなる。この時シール材７ｂによってキャビティ２は密封されているため、高真空状態が維持される。更にシール材７ａがパーティング面１２と非接触となったことにより、摺動時の摩擦抵抗が減る。
【００２０】
更に可動板１を下降させると、径寸法の一番小さなシール材７ｃがテーパ面１３ｃと接触する。そのためキャビティ２はシール材７ｃにより密封される。この時シール材７ｂはテーパ面１３ｂもしくは球面１５ｂと接触している。可動板１を更に下降させると、シール材７ｂはテーパ面１３ｂもしくは球面１５ｂから離れ、凹部１４ｂに位置するようになり、パーティング面１２に接触しなくなる。この時シール材７ｃによってキャビティ２は密封されているため、高真空状態が維持される。
【００２１】
更にシール材７ｂがパーティング面１２と非接触となったことにより、摺動時の摩擦抵抗が減る。そして可動板１を更に下降させ、キャビティ２への材料１０の充填を完了した時点でシール材７ｃは球面１５ｃから離れ、凹部１４ｃに位置するようになる。キャビティ２への充填完了後、可動板１を更に下降させ、充填した材料１０を加圧しながら凝固させる。
【００２２】
このように、パーティング面６に複数の寸法の異なるシール材７ａ〜７ｃを上から順番に寸法の大きい順に配置し、パーティング面１２にシール材７ａ〜７ｃにそれぞれ対応するテーパ面１３ａ〜１３ｃ及び凹部１４ａ〜１４ｃを配置することにより、シール材７ａ〜７ｃそれぞれの１つあたりの摺動距離が短くなり、シール材７ａ〜７ｃが磨耗、破断することによる真空度の低下を抑制できるとともに、シール材７ａ〜７ｃを長持ちさせることにより真空金型装置としての長寿命化を図ることができる。
【００２３】
尚上記説明においては、シール材７ａから順番にテーパ面１３ａに接触するように構成したが、シール材７ｃから順番にテーパ面１３ｃに接触するように構成しても良い。又一番最初にシール材７ｂがテーパ面１３ｂに接触するように構成しても良い。即ちキャビティ２への成形材料１０の充填が完了する前に可動板１が下降する段階でシール材７ａ〜７ｃのうちの少なくとも１つのシール材がパーティング面１２に接触するように構成すればよい。
【００２４】
シール材７ａ〜７ｃの磨耗、破断及び劣化を防ぐために、シール材７ａ〜７ｃ１つあたりの摺動距離を減らすための手段として図７に示すような構造を採用することも考えられる。即ち複数のシール材７ａ〜７ｃと１つのテ−パ面を用いるものである。しかしこの構造によれば、目標位置に上金型３が到達するまで、設置したシール材７ａ〜７ｃ全てが同時に摺動することになるため、摩擦が大きくなり、従来のプレス装置より大きなプレス装置が必要となり、装置が大型化してしまう。
【００２５】
これに対して本発明によれば、パーティング面１２に接触するシール材は常に２個以下となるため、摺動時の摩擦抵抗が小さくなり、上金型３を摺動させるためのプレス装置を小型化できる。更に摺動部をテーパ状に形成したため、パーティング面６，１２を互いに平行に形成した場合と比べると、上金型３と下金型９の嵌め合い位置がずれた場合でもテーパ面１３ａ〜１３ｃにより位置ずれを調整することができ、容易に正確な嵌合が可能となり、金型を交換するための作業時間を短縮できる。
【００２６】
またヒーター１１を電気、ガスもしくは高周波エネルギーにより加熱することにより、成形材料１０の温度が下がることを抑制し、湯まわり性を向上させることができるので、ヒートシンクのような薄肉精密部品を成形することも可能になる。またヒーター１１を溶解装置として用いることで、鋳造並びに注湯する工程を削減でき、工程の簡略化を実現できるとともに、安全性を確保することができる。
【００２７】
更にヒーター１１により装置が高温になった場合においても、個々のシール材７ａ〜７ｃの摺動距離が短いため、シール材７ａ〜７ｃの劣化を抑制でき、真空度が低下することを抑制できる。更に球面１５ａ〜１５ｃを設けることにより、シール材７ａ〜７ｃがテーパ面１３ａ〜１３ｃから凹部１４ａ〜１４ｃへ移動する際の摩擦抵抗を小さくすることにより、シール材７ａ〜７ｃが亀裂によって破断することを防ぎ、真空度が低下することを抑制できる。
【００２８】
更にキャビティ２に成形材料１０を充填した後、成形材料１０を加圧することにより、引け巣欠陥が発生することを抑制するとともに、気泡欠陥を縮小させることができる。また加圧することにより、上金型３と材料１０との間の熱伝達率が向上し、成形材料１０が急冷され、成形材料１０の結晶が小さくなるので、成形品の強度が向上する。
【００２９】
またシール材７ａ〜７ｃを樹脂で形成するようにしてもよい。樹脂は弾性体であり、本発明のように変形させても元の形状に戻るため、繰り返し使用できる。また、樹脂は弾性率が高いため、変形時の反力が塑性変形する物質よりも大きく、面圧が高くなるためシール性が向上する。
【００３０】
またシール材７ａ〜７ｃを金属により形成するようにしてもよい。シール材７ａ〜７ｃを樹脂製にした場合、その耐熱温度は２００度である。それ以上の高温の場合、樹脂が熱変形、もしくは溶けてしまい使用できない。そこで高温に強い金属性のシール材７ａ〜７ｃを用いることで、高温域、特に４００度を超える場合でもシールすることができる。
【００３１】
またシール材７ａ〜７ｃの材料として、耐火材料に耐火粘土、有機糊材、リン酸ナトリウム、リン酸アルミ等を配合したものを使用しても良い。耐火材料に耐火粘土と有機糊材とを混ぜることによってシール材７ａ〜７ｃの形に形成することができ、更にリン酸ナトリウム、リン酸アルミを配合することにより、表面精度と弾性率を高めることができる。そのため２００度〜３００度程度までの場合、溶けずに真空吸引を行うことができる。更に弾性体であるため、変形後元の形に戻り、繰り返し使用することができる。
【００３２】
また、シール材７ａ〜７ｃの断面形状を図１〜図６に示すように円形にすることが好ましい。シール材７ａ〜７ｃの断面形状を円形状に構成すると、摺動する際の摩擦が小さくなり、余分な力が不要となるので、プレス装置を小型化できる。またシール材７ａ〜７ｃの断面形状が円形の場合、押し出し成形によって製造できるため、製造コストを安くすることができる。また可動板１を固定板にするとともに、固定板８を可動板にするようにして下金型９を上方向に移動させることにより加圧させるようにしても良い。
【００３３】
更には上下の板を両方とも可動板にしても良い。更に上記説明においては、パーティング面６に複数個の寸法の異なるシール材７ａ〜７ｂを設置するとともに、パーティング面１２にテーパ面１３ａ〜１３ｃ及び凹部１４ａ〜１４ｃを設置した場合を説明したが、パーティング面６にテーパ面及び凹部を設置するとともに、パーティング面１２に複数個の寸法の異なるシール材を設置するようにしても良い。このように下金型９にシール材を設置した場合にはシール材に成形材料１０の熱が伝わりにくい構造にすることが必要となる。
【００３４】
成形材料１０として樹脂、アルミ合金、又はマグネシウム合金を使用し、上記真空金型装置によって樹脂、アルミ合金鋳造品又はマグネシウム合金鋳造品の成形品を製造するようにすることもできる。樹脂、アルミ合金、又はマグネシウム合金を成形することにより、高精度、低欠陥の成形品を得ることができる。
【００３５】
本発明においは、図１、図２に示すように、上記真空金型装置を竪型鋳造装置として構成したものである。このように竪型鋳造装置を用いて鋳造を行うことにより、高精度、低欠陥の成形品を得ることができる。
【００３６】
又上記真空金型装置を用いて様々な成形品を製造することにより、高精度、低欠陥の成形品を得ることができる。
【００３７】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。尚真空金型装置の全体構成は図１と同様である。上金型３は嵌め合いやすいように円筒形状に形成されている。また上金型３は金型３ａ〜３ｄに分割されている。上金型３ａと上金型３ｂの間にはシール材２１ａが、上金型３ｂと上金型３ｃの間には、シール材２１ｂが、上金型３ｃと上金型３ｄの間にはシール材２１ｃがそれぞれ設けられている。
【００３８】
シール材２１ａ〜２１ｃは上金型３ａ〜３ｄ間に設けられたクリアランスよりも大きな寸法を有している。シール材２１ａ〜２１ｃはそれぞれ接触するテーパ面１３ａ〜１３ｃ方向に向けて細長く突出するような形状をしており、特に突出している先端部はやや上向きに曲がるように構成されている。またシール材２１ａ〜２１ｃの分割した上金型３ａ〜３ｄに挟まれた部分は扁平形状に構成されている。
【００３９】
下金型８にはシール材２１ａ〜２１ｃそれぞれに接触するテーパ面１３ａ〜１３ｃが形成されるとともに、シール材２１ａ〜２１ｃそれぞれに接触しない凹部１４ａ〜１４ｃが形成されている。テーパ面１３ａ〜１３ｃと凹部１４ａ〜１４ｃとの結合部は円弧状に加工され、それぞれ球面１５ａ〜１５ｃが設けられている。
【００４０】
分割された上金型３ａ〜３ｄを組み合わせる際、シール材２１ａ〜２１ｃを間に挟み込む。その際シール材２１ａ〜２１ｃは上金型３ａ〜３ｄ間に設けられたクリアランスよりも寸法が大きいため、シール材２１ａ〜２１ｃは上金型３ａ〜３ｄによって押し潰され、その結果、上金型３の分割面はシール材２１ａ〜２１ｃによって密封される。
【００４１】
次に動作について説明する。尚基本的動作は実施の形態１の場合と同様である。可動板１が下降し真空吸引開始位置となる。この時突出量の最も大きいシール材２１ａがそれに対応するテーパ面１３ａと接触する。この時キャビティ２は密封され、孔４より真空吸引することにより、キャビティ２を真空状態にし、栓５を閉める。
【００４２】
シール材２１ａは接触するテーパ面１３ａ方向に突出する形状をしており、特に突出している先端部はやや上向きに曲がっているため、接触する際真空圧力によりテーパ面１３ａに吸い付き、下方へ変形する。このときシール材２１ａの先端部、つまり接触部はテーパ面１３ａ方向に向かって圧縮される。その後可動板１を更に下降させる。その際、まずシール材２１ｂがテーパ面１３ｂと接触する。
【００４３】
そのためキャビティ２はシール材２１ｂにより密封される。この際シール材２１ｂは接触するテーパ面１３ｂ方向に突出する形状をしており、特に突出している先端部はやや上向きに曲がっているため、接触する際真空圧力によりテーパ面１３ｂに吸い付き、下方へ変形する。このときシール材２１ｂの先端部、つまり接触部はテーパ面１３ｂ方向に向かって圧縮される。
【００４４】
またこの時シール材２１ａは、テーパ面１３ａ、もしくは球面１５ａと接触している。可動板１を更に下降させると、シール材２１ａはテーパ面１３ａから離れ、凹部１４ａに位置するようになり、パーティング面１２に接触しなくなる。この時シール材２１ｂによってキャビティ２は密封されているため、高真空状態が維持される。更にシール材２１ａがパーティング面１２と非接触となったことにより、摺動時の摩擦抵抗が減る。
【００４５】
更に可動板１を下降させると、シール材２１ｃがテーパ面１３ｃと接触する。そのためキャビティ２はシール材２１ｃにより密封される。この際シール材２１ｃは接触するテーパ面１３ｃ方向に突出する形状をしており、特に突出している先端部はやや上向きに曲がっているため、接触する際真空圧力によりテーパ面１３ｃに吸い付き、下方へ変形する。このときシール材２１ｃの先端部、つまり接触部はテーパ面１３ｃ方向に向かって圧縮される。
【００４６】
またこの時シール材２１ｃは、テーパ面１３ｃと接触している。可動板１を更に下降させると、シール材２１ｂはテーパ面１３ｂから離れ、凹部１４ｂに位置するようになり、パーティング面１２に接触しなくなる。この時シール材２１ｃによってキャビティ２は密封されているため、高真空状態が維持される。
【００４７】
更にシール材２１ｂがパーティング面１２と非接触となったことにより、摺動時の摩擦抵抗が減る。更に可動板１を更に下降させることにより、キャビティ２への材料１０の充填を完了した時点でシール材２１ｃは球面１５ｃから離れ凹部１４ｃに位置するようになる。キャビティ２への充填完了後、可動板１を更に下降させ、充填した材料１０を加圧しながら凝固させる。
【００４８】
以上のように本実施形態によれば、シール材２１ａ〜２１ｃが接触するテーパ面１３ａ〜１３ｃ方向に突出する形状をしており、特に突出している先端部はやや上向きに曲がっているので、シール材２１ａ〜２１ｃの先端部、つまり接触部はテーパ面１３ａ〜１３ｃ方向に圧縮され、面圧が高まり、シール性を向上させることができる。
【００４９】
またシール材２１ａ〜２１ｃが、それぞれ接触するテーパ面１３ａ〜１３ｃ方向に細長く突出する形状に形成されているので、伝熱面積が小さく、伝熱量が少なくなり、シール材２１ａ〜２１ｃがあまり高温になることはなく、シール材２１ａ〜２１ｃの劣化を抑制することができる。また、シール材２１ａ〜２１ｃを図８のような形状にした時、上金型３ａ〜３ｄに挟まれた部分が上金型３ａ〜３ｄの分割面をシールするとともに、更にテーパ面１３ａ〜１３ｃ方向に突出した部分がパーティング面６、１２同士をシールするため、上金型３ａ〜３ｄの分割面とパーティング面６，１２の密封を同時にできる。
【００５０】
そのためシール材の個数を減らすことができ、工程数を削減することができる。また、シール材２１ａ〜２１ｃを図８に示したような形状にした時、分割した上金型３ａ〜３ｄ間のクリアランスが一定の場合、シール材２１ａ〜２１ｄの挟まれる部分は扁平形状をしているため、上金型３ａ〜３ｄとの接触面積が多くなり、高いシール性を発揮できる。
【００５１】
また、シール材２１ａ〜２１ｃの上金型３ａ〜３ｄに挟まれる部分に図９に示すような複数の突起２２を設けるようにしても良い。上金型３ａ〜３ｄの寸法公差が大きい時、あるいは分割面の表面が粗い時でも、複数の突起２２によって確実にシール材２１ａ〜２１ｃと金型面とが接触するようになり、金型分割面をシールできるので、高真空状態を維持できる。また分割面の表面粗さ、クリアランスに関係なく成形できるため、上金型３を組み立てるための作業時間を短縮できるとともに、又上金型３を交換する作業時間も短くすることができる。
【００５２】
尚上記説明においては、上金型３を分割して、その分割面にシール材を設置した場合について説明したが、下金型９を分割してその分割面にシール材を設置するようにしても良い。又上記実施の形態１、２の説明においては、シール材を上から順番に寸法の大きい順に配置した場合を示したが、それ以外の順番で配置し、それぞれに対応するようにテーパ面及び凹部を形成しても良い。又上記説明ではシール材を３個設ける場合について説明したが、３個以外の複数個であっても良い。要するに複数のシール材のうちの少なくとも１つのシール材が下金型９のパーティング面１２に対して順番に接触するようにテーパ面及び凹部を形成するように構成すればよい。更にはテーパ面及び凹部以外の形状を設けることにより、複数のシール材が下金型９のパーティング面１２に対して順番に接触するように構成しても良い。
【００５３】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。シール材３１ａはテーパ面１３ａ方向に細長く突出した複数の突出部３１ａ−１〜３１ａ−５を有しており、突出部３１ａ−１〜３１ａ−５は根元でつながって１個の扁平形状に構成され、この扁平形状部分が上金型３ａと下金型３ｂに挟まれている。尚図１０においては、１つのシール材３１ａのみを示しているが、他のシール材も同様に形成されている。
【００５４】
シール材３１ａに複数の突出部３１ａ−１〜３１ａ−５を形成することにより、テーパ面１３ａと接触する際、突出部３１ａ−１〜３１ａ−５が、突出部３１ａ−５、３１ａ−４、３１ａ−３、３１ａ−２、３１ａ−１の順に接触する。複数の小さい突出部３１ａ−１〜３１ａ−５が接触することによりシール性が高められ、又突出部３１ａ−１〜３１ａ−５のいずれかが破断しても、残りの突出部によってシールできるので、真空状態を維持することができる。
【００５５】
このように突出部３１ａ−１〜３１ａ−５のいずれかが破断しても、残りの突出部によってシールすることにより、シール材の磨耗、破断による真空度の低下を抑制することができる。又図９に示すように、シール材３１ａの上金型３ａ、３ｂに挟まれた部分に複数の突起を設けるようにしても良い。上金型３の寸法公差が大きい時、あるいは分割面の表面が粗い時でも、複数の突起によって確実にシール材３１ａと金型３の分割面とが接触するようになり、金型３の分割面をシールできるので、高真空状態を維持できる。また分割面の表面粗さ、クリアランスに関係なく作業できるため、上金型３を組立てるための作業時間を短縮できるとともに、又上金型３を交換する作業時間も短くすることができる。
【符号の説明】
【００５６】
２ キャビティ、３ 上金型、６ パーティング面、
７ａ〜７ｃ，２１ａ〜２１ｃ シール材、９ 下金型、１０ 成形材料、
１１ ヒーター、１２ パーティング面、１３ａ〜１３ｃ テーパ面、
１４ａ〜１４ｃ 凹部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金型キャビティ内の気体を成形材料の充填の前に排気し、減圧状態で成形するための真空金型装置及びこの真空金型装置を使用して製造された成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金型のキャビティ内に空気が残留するような場合、成形に際して成形材料をキャビティ内に充填することが難しくなるため、成形品の外観不良や、機械的ないし物理的特性の低下が発生することがある。そこでその改善策として、成形前にキャビティ内を排気する真空金型装置が従来から存在していた。
【０００３】
従来の真空金型装置として、固定型板には鍔部が一体に突設されるとともにこれに対応して可動型板には段部が設けられ、段部の外周面と鍔部の内周面とは円周状に形成されており、両者間の嵌合部分のシールのために段部の外周面の先端部にはシール材としてのパッキンが設置され、更に鍔部の内周面の先端にはテーパ状の案内面が形成されている真空金型装置があった（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５９−７５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヒートシンクのような薄肉の部品や、エンジン部品のような高精度、高強度、低欠陥が要求される部品は、キャビティ内を真空吸引して鋳造する真空鋳造法の他に、溶湯鍛造法が用いられている。溶湯鍛造法とは、固定金型の湯溜まりに溶湯（溶解した材料）を注湯し、キャビティを含む可動金型を湯溜まりに対してゆっくりと埋没させるように降下させ、キャビティに溶湯を充填し、更にキャビティを含む可動金型を押し込むことにより、溶湯を加圧する方法である。
【０００６】
即ちこの方法によれば、溶湯充填時溶湯をゆっくりと充填させることにより、充填時に空気が入り込むことを抑制する。さらに、キャビティに溶湯を充填させた後、溶湯を加圧することにより、材料の凝固収縮時に発生する引け巣欠陥を潰し、充填時に巻き込んだ空気や発生したガスによる気泡欠陥を縮小させるという利点がある。溶湯鍛造法に真空鋳造法を適用する場合、注湯後キャビティを含む金型を埋没させる前に、溶湯が充填された金型とキャビティを含む金型の間の隙間を密封し、キャビティ内を真空状態にし、その後キャビティを含む金型を溶湯に埋没させる必要がある。
【０００７】
上記特許文献１に示された真空金型装置は上記のように構成されているので、真空吸引後キャビティを含む金型を溶湯へ埋没させようと動かした場合、パッキン（シール材）が鍔部の内周面に接触し続けるため、パッキンが磨耗、破断し、高真空状態を維持できないという問題があった。
【０００８】
また、溶湯により金型が高温になる場合、熱によりシール材が劣化するため、シール能力が低下し真空状態を確保できないという問題があった。熱劣化の問題はシール部を高温となる溶湯部付近より遠ざけることにより解決できるが、この方法では金型や装置が大型化してしまい、また真空吸引するための領域が増えることにより、真空吸引して一定の真空度に達するまで時間がかかってしまい、その結果溶湯の温度が低下し、適切に充填ができなくなるという問題があった。
【０００９】
また真空吸引することから、金型は１つの塊から削りだすことが望ましいが、成形品が大きい場合金型も大型化するため、製作することが困難となり、さらに材料費も高くなってしまう。そこで金型を分割することになるが、金型を分割した場合、真空吸引に備えるために分割面を全て密封する必要があり、密封するには多数のシール材が必要となり、密封しにくいという問題があった。
【００１０】
また金型を分割する場合、金型の分割面が粗かったり、あるいはクリアランスが大きい場合、金型の分割面をシールすることが難しく、真空吸引しても高真空状態にできないという問題があった。また金型間の嵌め合いは、金型精度に大きく影響されるため、精密成形品の場合、金型同士の嵌め合い交差が非常に小さなものとなり、金型交換に時間がかかるという問題があった。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、高真空状態を維持しながらシール材の磨耗、破断及び劣化を防ぐことのできる真空金型装置及びこの真空金型装置を使用して成形された成形品を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る真空金型装置は、キャビティを有する上金型と、成形材料が入れられる下金型とを有し、上金型のパーティング面と下金型のパーティング面とを嵌合させ、キャビティを真空状態に保ちながら上金型及び下金型のうちの少なくともいずれか１つの金型を移動させることにより成形品を成形するものであって、上金型又は下金型のうちの一方の金型のパーティング面に大きさの異なる複数のシール材を設置するとともに、上金型又は下金型のうちの他方の金型のパーティング面には各シール材が接触する少なくとも１つのテーパ面及び各シール材が接触しない少なくとも１つの凹部を設け、移動過程において複数のシール材のうちテーパ面に接触するシール材が２個以下となるようにテーパ面及び凹部を構成したものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る真空金型装置によれば、キャビティを有する上金型と、成形材料が入れられる下金型とを有し、上金型のパーティング面と下金型のパーティング面とを嵌合させ、キャビティを真空状態に保ちながら上金型及び下金型のうちの少なくともいずれか１つの金型を移動させることにより成形品を成形するものであって、上金型又は下金型のうちの一方の金型のパーティング面に大きさの異なる複数のシール材を設置するとともに、上金型又は下金型のうちの他方の金型のパーティング面には各シール材が接触する少なくとも１つのテーパ面及び各シール材が接触しない少なくとも１つの凹部を設け、移動過程において複数のシール材のうちテーパ面に接触するシール材が２個以下となるようにテーパ面及び凹部を構成したので、シール材１つあたりの摺動距離が短くなり、シール材が磨耗、破断することによって真空度が低下することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１による真空金型装置を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による真空金型装置を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図７】真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【図９】この発明の形態２によるシール材の形状を示す側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による真空金型装置を示す断面図、図２は真空吸引開始時の真空金型装置を示す断面図、図３〜図６は上金型と下金型の嵌合部分を示す断面図である。図において、可動板１にキャビティ２を含む上金型３が取り付けられている。上金型３は嵌め合いやすいように円筒形状に構成されている。上金型３には真空吸引するための孔４が設けてあり、孔４に通じる管には真空吸引装置へ溶湯材料が逆流することを防ぐため栓５が設けてあり、真空吸引後栓５を閉じる。
【００１６】
また上金型３にはパーティング面６が設けられており、パーティング面６には複数個の寸法の異なるシール材７ａ〜７ｂが設けられている。固定板８には下金型９が取り付けられており、下金型９の中には溶かした成形材料１０が入っている。また下金型９には加熱装置となるヒーター１１が取り付けられている。更に下金型９にはパーティング面１２が設けられており、パーティング面１２にはテーパ面１３ａ〜１３ｃ及び凹部１４ａ〜１４ｃが設けられている。テーパ面１３ａ〜１３ｃと凹部１４ａ〜１４ｃとの接合部は円弧状に加工されており、球面１５ａ〜１５ｃが設けられている。
【００１７】
そして径寸法の最も小さいシール材７ｃはテーパ面１３ｃ及び球面１５ｃには接触するが、球面１５ａ、１５ｂには接触せず、更に凹部１４ｃには接触しないように配置されている。又径寸法が２番目に大きなシール材７ｂはテーパ面１３ｂ及び球面１５ｂには接触するが、球面１５ａには接触せず、更に凹部１４ｂには接触しないように配置されている。又シール材７ａ、７ｂの中心間距離をｓ、シール材７ｂ、７ｃの中心間距離をｔ、凹部１４ａの幅をｘ、凹部１４ｂの幅をｙとしたとき、ｓ＝ｘ、ｔ＝ｙとなるように構成されている。
【００１８】
次に動作について説明する。可動板１が下降し、図２に示す真空吸引開始位置となると、寸法が最も大きいシール材７ａが、対応するテーパ面１３ａと接触するようになる（図３の状態から図４の状態へと変化する）。この時キャビティ２は密封され、孔４より真空吸引が開始されることにより、キャビティ２を真空状態にし、栓５を閉める。その後可動板１を更に下降させることにより、図５に示すように径寸法が２番目に大きいシール材７ｂがテーパ面１３ｂと接触する。
【００１９】
そのためキャビティ２はシール材７ｂにより密封される。この時シール材７ａはテーパ面１３ａもしくは球面１５ａと接触している。可動板１を更に下降させると、図６に示すようにシール材７ａはテーパ面１３ａから離れ、凹部１４ａに位置するようになり、パーティング面１２に接触しなくなる。この時シール材７ｂによってキャビティ２は密封されているため、高真空状態が維持される。更にシール材７ａがパーティング面１２と非接触となったことにより、摺動時の摩擦抵抗が減る。
【００２０】
更に可動板１を下降させると、径寸法の一番小さなシール材７ｃがテーパ面１３ｃと接触する。そのためキャビティ２はシール材７ｃにより密封される。この時シール材７ｂはテーパ面１３ｂもしくは球面１５ｂと接触している。可動板１を更に下降させると、シール材７ｂはテーパ面１３ｂもしくは球面１５ｂから離れ、凹部１４ｂに位置するようになり、パーティング面１２に接触しなくなる。この時シール材７ｃによってキャビティ２は密封されているため、高真空状態が維持される。
【００２１】
更にシール材７ｂがパーティング面１２と非接触となったことにより、摺動時の摩擦抵抗が減る。そして可動板１を更に下降させ、キャビティ２への材料１０の充填を完了した時点でシール材７ｃは球面１５ｃから離れ、凹部１４ｃに位置するようになる。キャビティ２への充填完了後、可動板１を更に下降させ、充填した材料１０を加圧しながら凝固させる。
【００２２】
このように、パーティング面６に複数の寸法の異なるシール材７ａ〜７ｃを上から順番に寸法の大きい順に配置し、パーティング面１２にシール材７ａ〜７ｃにそれぞれ対応するテーパ面１３ａ〜１３ｃ及び凹部１４ａ〜１４ｃを配置することにより、シール材７ａ〜７ｃそれぞれの１つあたりの摺動距離が短くなり、シール材７ａ〜７ｃが磨耗、破断することによる真空度の低下を抑制できるとともに、シール材７ａ〜７ｃを長持ちさせることにより真空金型装置としての長寿命化を図ることができる。
【００２３】
尚上記説明においては、シール材７ａから順番にテーパ面１３ａに接触するように構成したが、シール材７ｃから順番にテーパ面１３ｃに接触するように構成しても良い。又一番最初にシール材７ｂがテーパ面１３ｂに接触するように構成しても良い。即ちキャビティ２への成形材料１０の充填が完了する前に可動板１が下降する段階でシール材７ａ〜７ｃのうちの少なくとも１つのシール材がパーティング面１２に接触するように構成すればよい。
【００２４】
シール材７ａ〜７ｃの磨耗、破断及び劣化を防ぐために、シール材７ａ〜７ｃ１つあたりの摺動距離を減らすための手段として図７に示すような構造を採用することも考えられる。即ち複数のシール材７ａ〜７ｃと１つのテ−パ面を用いるものである。しかしこの構造によれば、目標位置に上金型３が到達するまで、設置したシール材７ａ〜７ｃ全てが同時に摺動することになるため、摩擦が大きくなり、従来のプレス装置より大きなプレス装置が必要となり、装置が大型化してしまう。
【００２５】
これに対して本発明によれば、パーティング面１２に接触するシール材は常に２個以下となるため、摺動時の摩擦抵抗が小さくなり、上金型３を摺動させるためのプレス装置を小型化できる。更に摺動部をテーパ状に形成したため、パーティング面６，１２を互いに平行に形成した場合と比べると、上金型３と下金型９の嵌め合い位置がずれた場合でもテーパ面１３ａ〜１３ｃにより位置ずれを調整することができ、容易に正確な嵌合が可能となり、金型を交換するための作業時間を短縮できる。
【００２６】
またヒーター１１を電気、ガスもしくは高周波エネルギーにより加熱することにより、成形材料１０の温度が下がることを抑制し、湯まわり性を向上させることができるので、ヒートシンクのような薄肉精密部品を成形することも可能になる。またヒーター１１を溶解装置として用いることで、鋳造並びに注湯する工程を削減でき、工程の簡略化を実現できるとともに、安全性を確保することができる。
【００２７】
更にヒーター１１により装置が高温になった場合においても、個々のシール材７ａ〜７ｃの摺動距離が短いため、シール材７ａ〜７ｃの劣化を抑制でき、真空度が低下することを抑制できる。更に球面１５ａ〜１５ｃを設けることにより、シール材７ａ〜７ｃがテーパ面１３ａ〜１３ｃから凹部１４ａ〜１４ｃへ移動する際の摩擦抵抗を小さくすることにより、シール材７ａ〜７ｃが亀裂によって破断することを防ぎ、真空度が低下することを抑制できる。
【００２８】
更にキャビティ２に成形材料１０を充填した後、成形材料１０を加圧することにより、引け巣欠陥が発生することを抑制するとともに、気泡欠陥を縮小させることができる。また加圧することにより、上金型３と材料１０との間の熱伝達率が向上し、成形材料１０が急冷され、成形材料１０の結晶が小さくなるので、成形品の強度が向上する。
【００２９】
またシール材７ａ〜７ｃを樹脂で形成するようにしてもよい。樹脂は弾性体であり、本発明のように変形させても元の形状に戻るため、繰り返し使用できる。また、樹脂は弾性率が高いため、変形時の反力が塑性変形する物質よりも大きく、面圧が高くなるためシール性が向上する。
【００３０】
またシール材７ａ〜７ｃを金属により形成するようにしてもよい。シール材７ａ〜７ｃを樹脂製にした場合、その耐熱温度は２００度である。それ以上の高温の場合、樹脂が熱変形、もしくは溶けてしまい使用できない。そこで高温に強い金属性のシール材７ａ〜７ｃを用いることで、高温域、特に４００度を超える場合でもシールすることができる。
【００３１】
またシール材７ａ〜７ｃの材料として、耐火材料に耐火粘土、有機糊材、リン酸ナトリウム、リン酸アルミ等を配合したものを使用しても良い。耐火材料に耐火粘土と有機糊材とを混ぜることによってシール材７ａ〜７ｃの形に形成することができ、更にリン酸ナトリウム、リン酸アルミを配合することにより、表面精度と弾性率を高めることができる。そのため２００度〜３００度程度までの場合、溶けずに真空吸引を行うことができる。更に弾性体であるため、変形後元の形に戻り、繰り返し使用することができる。
【００３２】
また、シール材７ａ〜７ｃの断面形状を図１〜図６に示すように円形にすることが好ましい。シール材７ａ〜７ｃの断面形状を円形状に構成すると、摺動する際の摩擦が小さくなり、余分な力が不要となるので、プレス装置を小型化できる。またシール材７ａ〜７ｃの断面形状が円形の場合、押し出し成形によって製造できるため、製造コストを安くすることができる。また可動板１を固定板にするとともに、固定板８を可動板にするようにして下金型９を上方向に移動させることにより加圧させるようにしても良い。
【００３３】
更には上下の板を両方とも可動板にしても良い。更に上記説明においては、パーティング面６に複数個の寸法の異なるシール材７ａ〜７ｂを設置するとともに、パーティング面１２にテーパ面１３ａ〜１３ｃ及び凹部１４ａ〜１４ｃを設置した場合を説明したが、パーティング面６にテーパ面及び凹部を設置するとともに、パーティング面１２に複数個の寸法の異なるシール材を設置するようにしても良い。このように下金型９にシール材を設置した場合にはシール材に成形材料１０の熱が伝わりにくい構造にすることが必要となる。
【００３４】
成形材料１０として樹脂、アルミ合金、又はマグネシウム合金を使用し、上記真空金型装置によって樹脂、アルミ合金鋳造品又はマグネシウム合金鋳造品の成形品を製造するようにすることもできる。樹脂、アルミ合金、又はマグネシウム合金を成形することにより、高精度、低欠陥の成形品を得ることができる。
【００３５】
本発明においは、図１、図２に示すように、上記真空金型装置を竪型鋳造装置として構成したものである。このように竪型鋳造装置を用いて鋳造を行うことにより、高精度、低欠陥の成形品を得ることができる。
【００３６】
又上記真空金型装置を用いて様々な成形品を製造することにより、高精度、低欠陥の成形品を得ることができる。
【００３７】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。尚真空金型装置の全体構成は図１と同様である。上金型３は嵌め合いやすいように円筒形状に形成されている。また上金型３は金型３ａ〜３ｄに分割されている。上金型３ａと上金型３ｂの間にはシール材２１ａが、上金型３ｂと上金型３ｃの間には、シール材２１ｂが、上金型３ｃと上金型３ｄの間にはシール材２１ｃがそれぞれ設けられている。
【００３８】
シール材２１ａ〜２１ｃは上金型３ａ〜３ｄ間に設けられたクリアランスよりも大きな寸法を有している。シール材２１ａ〜２１ｃはそれぞれ接触するテーパ面１３ａ〜１３ｃ方向に向けて細長く突出するような形状をしており、特に突出している先端部はやや上向きに曲がるように構成されている。またシール材２１ａ〜２１ｃの分割した上金型３ａ〜３ｄに挟まれた部分は扁平形状に構成されている。
【００３９】
下金型８にはシール材２１ａ〜２１ｃそれぞれに接触するテーパ面１３ａ〜１３ｃが形成されるとともに、シール材２１ａ〜２１ｃそれぞれに接触しない凹部１４ａ〜１４ｃが形成されている。テーパ面１３ａ〜１３ｃと凹部１４ａ〜１４ｃとの結合部は円弧状に加工され、それぞれ球面１５ａ〜１５ｃが設けられている。
【００４０】
分割された上金型３ａ〜３ｄを組み合わせる際、シール材２１ａ〜２１ｃを間に挟み込む。その際シール材２１ａ〜２１ｃは上金型３ａ〜３ｄ間に設けられたクリアランスよりも寸法が大きいため、シール材２１ａ〜２１ｃは上金型３ａ〜３ｄによって押し潰され、その結果、上金型３の分割面はシール材２１ａ〜２１ｃによって密封される。
【００４１】
次に動作について説明する。尚基本的動作は実施の形態１の場合と同様である。可動板１が下降し真空吸引開始位置となる。この時突出量の最も大きいシール材２１ａがそれに対応するテーパ面１３ａと接触する。この時キャビティ２は密封され、孔４より真空吸引することにより、キャビティ２を真空状態にし、栓５を閉める。
【００４２】
シール材２１ａは接触するテーパ面１３ａ方向に突出する形状をしており、特に突出している先端部はやや上向きに曲がっているため、接触する際真空圧力によりテーパ面１３ａに吸い付き、下方へ変形する。このときシール材２１ａの先端部、つまり接触部はテーパ面１３ａ方向に向かって圧縮される。その後可動板１を更に下降させる。その際、まずシール材２１ｂがテーパ面１３ｂと接触する。
【００４３】
そのためキャビティ２はシール材２１ｂにより密封される。この際シール材２１ｂは接触するテーパ面１３ｂ方向に突出する形状をしており、特に突出している先端部はやや上向きに曲がっているため、接触する際真空圧力によりテーパ面１３ｂに吸い付き、下方へ変形する。このときシール材２１ｂの先端部、つまり接触部はテーパ面１３ｂ方向に向かって圧縮される。
【００４４】
またこの時シール材２１ａは、テーパ面１３ａ、もしくは球面１５ａと接触している。可動板１を更に下降させると、シール材２１ａはテーパ面１３ａから離れ、凹部１４ａに位置するようになり、パーティング面１２に接触しなくなる。この時シール材２１ｂによってキャビティ２は密封されているため、高真空状態が維持される。更にシール材２１ａがパーティング面１２と非接触となったことにより、摺動時の摩擦抵抗が減る。
【００４５】
更に可動板１を下降させると、シール材２１ｃがテーパ面１３ｃと接触する。そのためキャビティ２はシール材２１ｃにより密封される。この際シール材２１ｃは接触するテーパ面１３ｃ方向に突出する形状をしており、特に突出している先端部はやや上向きに曲がっているため、接触する際真空圧力によりテーパ面１３ｃに吸い付き、下方へ変形する。このときシール材２１ｃの先端部、つまり接触部はテーパ面１３ｃ方向に向かって圧縮される。
【００４６】
またこの時シール材２１ｃは、テーパ面１３ｃと接触している。可動板１を更に下降させると、シール材２１ｂはテーパ面１３ｂから離れ、凹部１４ｂに位置するようになり、パーティング面１２に接触しなくなる。この時シール材２１ｃによってキャビティ２は密封されているため、高真空状態が維持される。
【００４７】
更にシール材２１ｂがパーティング面１２と非接触となったことにより、摺動時の摩擦抵抗が減る。更に可動板１を更に下降させることにより、キャビティ２への材料１０の充填を完了した時点でシール材２１ｃは球面１５ｃから離れ凹部１４ｃに位置するようになる。キャビティ２への充填完了後、可動板１を更に下降させ、充填した材料１０を加圧しながら凝固させる。
【００４８】
以上のように本実施形態によれば、シール材２１ａ〜２１ｃが接触するテーパ面１３ａ〜１３ｃ方向に突出する形状をしており、特に突出している先端部はやや上向きに曲がっているので、シール材２１ａ〜２１ｃの先端部、つまり接触部はテーパ面１３ａ〜１３ｃ方向に圧縮され、面圧が高まり、シール性を向上させることができる。
【００４９】
またシール材２１ａ〜２１ｃが、それぞれ接触するテーパ面１３ａ〜１３ｃ方向に細長く突出する形状に形成されているので、伝熱面積が小さく、伝熱量が少なくなり、シール材２１ａ〜２１ｃがあまり高温になることはなく、シール材２１ａ〜２１ｃの劣化を抑制することができる。また、シール材２１ａ〜２１ｃを図８のような形状にした時、上金型３ａ〜３ｄに挟まれた部分が上金型３ａ〜３ｄの分割面をシールするとともに、更にテーパ面１３ａ〜１３ｃ方向に突出した部分がパーティング面６、１２同士をシールするため、上金型３ａ〜３ｄの分割面とパーティング面６，１２の密封を同時にできる。
【００５０】
そのためシール材の個数を減らすことができ、工程数を削減することができる。また、シール材２１ａ〜２１ｃを図８に示したような形状にした時、分割した上金型３ａ〜３ｄ間のクリアランスが一定の場合、シール材２１ａ〜２１ｄの挟まれる部分は扁平形状をしているため、上金型３ａ〜３ｄとの接触面積が多くなり、高いシール性を発揮できる。
【００５１】
また、シール材２１ａ〜２１ｃの上金型３ａ〜３ｄに挟まれる部分に図９に示すような複数の突起２２を設けるようにしても良い。上金型３ａ〜３ｄの寸法公差が大きい時、あるいは分割面の表面が粗い時でも、複数の突起２２によって確実にシール材２１ａ〜２１ｃと金型面とが接触するようになり、金型分割面をシールできるので、高真空状態を維持できる。また分割面の表面粗さ、クリアランスに関係なく成形できるため、上金型３を組み立てるための作業時間を短縮できるとともに、又上金型３を交換する作業時間も短くすることができる。
【００５２】
尚上記説明においては、上金型３を分割して、その分割面にシール材を設置した場合について説明したが、下金型９を分割してその分割面にシール材を設置するようにしても良い。又上記実施の形態１、２の説明においては、シール材を上から順番に寸法の大きい順に配置した場合を示したが、それ以外の順番で配置し、それぞれに対応するようにテーパ面及び凹部を形成しても良い。又上記説明ではシール材を３個設ける場合について説明したが、３個以外の複数個であっても良い。要するに複数のシール材のうちの少なくとも１つのシール材が下金型９のパーティング面１２に対して順番に接触するようにテーパ面及び凹部を形成するように構成すればよい。更にはテーパ面及び凹部以外の形状を設けることにより、複数のシール材が下金型９のパーティング面１２に対して順番に接触するように構成しても良い。
【００５３】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３による真空金型装置における上金型と下金型との嵌合部分を示す断面図である。シール材３１ａはテーパ面１３ａ方向に細長く突出した複数の突出部３１ａ−１〜３１ａ−５を有しており、突出部３１ａ−１〜３１ａ−５は根元でつながって１個の扁平形状に構成され、この扁平形状部分が上金型３ａと下金型３ｂに挟まれている。尚図１０においては、１つのシール材３１ａのみを示しているが、他のシール材も同様に形成されている。
【００５４】
シール材３１ａに複数の突出部３１ａ−１〜３１ａ−５を形成することにより、テーパ面１３ａと接触する際、突出部３１ａ−１〜３１ａ−５が、突出部３１ａ−５、３１ａ−４、３１ａ−３、３１ａ−２、３１ａ−１の順に接触する。複数の小さい突出部３１ａ−１〜３１ａ−５が接触することによりシール性が高められ、又突出部３１ａ−１〜３１ａ−５のいずれかが破断しても、残りの突出部によってシールできるので、真空状態を維持することができる。
【００５５】
このように突出部３１ａ−１〜３１ａ−５のいずれかが破断しても、残りの突出部によってシールすることにより、シール材の磨耗、破断による真空度の低下を抑制することができる。又図９に示すように、シール材３１ａの上金型３ａ、３ｂに挟まれた部分に複数の突起を設けるようにしても良い。上金型３の寸法公差が大きい時、あるいは分割面の表面が粗い時でも、複数の突起によって確実にシール材３１ａと金型３の分割面とが接触するようになり、金型３の分割面をシールできるので、高真空状態を維持できる。また分割面の表面粗さ、クリアランスに関係なく作業できるため、上金型３を組立てるための作業時間を短縮できるとともに、又上金型３を交換する作業時間も短くすることができる。
【符号の説明】
【００５６】
２ キャビティ、３ 上金型、６ パーティング面、
７ａ〜７ｃ，２１ａ〜２１ｃ シール材、９ 下金型、１０ 成形材料、
１１ ヒーター、１２ パーティング面、１３ａ〜１３ｃ テーパ面、
１４ａ〜１４ｃ 凹部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する上金型と、成形材料が入れられる下金型とを有し、上記上金型のパーティング面と上記下金型のパーティング面とを嵌合させ、上記キャビティを真空状態に保ちながら上記上金型及び上記下金型のうちの少なくともいずれか１つの金型を移動させることにより成形品を成形する真空金型装置において、上記上金型又は上記下金型のうちの一方の金型のパーティング面に大きさの異なる複数のシール材を設置するとともに、上記上金型又は上記下金型のうちの他方の金型のパーティング面には上記各シール材が接触する少なくとも１つのテーパ面及び上記各シール材が接触しない少なくとも１つの凹部を設け、上記移動過程において複数の上記シール材のうち上記テーパ面に接触するシール材が２個以下となるように上記テーパ面及び上記凹部を構成したことを特徴とする真空金型装置。
【請求項２】
上記テーパ面と上記凹部との接合部を円弧状に形成したことを特徴とする請求項１記載の真空金型装置。
【請求項３】
上記シール材の断面形状を円形にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空金型装置。
【請求項４】
上記シール材が設置された上記一方の金型を複数に分割するとともに、上記シール材における分割された上記一方の金型に挟まれた部分は扁平状に形成され、更に上記シール材は上記他方の金型のパーティング面に向けて細長く突出するように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空金型装置。
【請求項５】
上記シール材に上記突出部を複数個設けたことを特徴とする請求項４記載の真空金型装置。
【請求項６】
上記シール材における分割された上記一方の金型に挟まれた部分に複数の突起を設けたことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の真空金型装置。
【請求項７】
上記シール材を樹脂により形成したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の真空金型装置。
【請求項８】
上記シール材を金属により形成したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の真空金型装置。
【請求項９】
上記シール材として耐火材料に耐火粘土、有機糊材、リン酸ナトリウム、リン酸アルミを配合したものを使用したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の真空金型装置。
【請求項１０】
上記下金型に加熱装置を設けたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の真空金型装置。
【請求項１１】
上記成形材料が樹脂、アルミ合金又はマグネシウム合金のいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の真空金型装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の真空金型装置を用いて製造したことを特徴とする成型品。
【請求項１】
キャビティを有する上金型と、成形材料が入れられる下金型とを有し、上記上金型のパーティング面と上記下金型のパーティング面とを嵌合させ、上記キャビティを真空状態に保ちながら上記上金型及び上記下金型のうちの少なくともいずれか１つの金型を移動させることにより成形品を成形する真空金型装置において、上記上金型又は上記下金型のうちの一方の金型のパーティング面に大きさの異なる複数のシール材を設置するとともに、上記上金型又は上記下金型のうちの他方の金型のパーティング面には上記各シール材が接触する少なくとも１つのテーパ面及び上記各シール材が接触しない少なくとも１つの凹部を設け、上記移動過程において複数の上記シール材のうち上記テーパ面に接触するシール材が２個以下となるように上記テーパ面及び上記凹部を構成したことを特徴とする真空金型装置。
【請求項２】
上記テーパ面と上記凹部との接合部を円弧状に形成したことを特徴とする請求項１記載の真空金型装置。
【請求項３】
上記シール材の断面形状を円形にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空金型装置。
【請求項４】
上記シール材が設置された上記一方の金型を複数に分割するとともに、上記シール材における分割された上記一方の金型に挟まれた部分は扁平状に形成され、更に上記シール材は上記他方の金型のパーティング面に向けて細長く突出するように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の真空金型装置。
【請求項５】
上記シール材に上記突出部を複数個設けたことを特徴とする請求項４記載の真空金型装置。
【請求項６】
上記シール材における分割された上記一方の金型に挟まれた部分に複数の突起を設けたことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の真空金型装置。
【請求項７】
上記シール材を樹脂により形成したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の真空金型装置。
【請求項８】
上記シール材を金属により形成したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の真空金型装置。
【請求項９】
上記シール材として耐火材料に耐火粘土、有機糊材、リン酸ナトリウム、リン酸アルミを配合したものを使用したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の真空金型装置。
【請求項１０】
上記下金型に加熱装置を設けたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の真空金型装置。
【請求項１１】
上記成形材料が樹脂、アルミ合金又はマグネシウム合金のいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の真空金型装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の真空金型装置を用いて製造したことを特徴とする成型品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１７３１６４（Ｐ２０１０−１７３１６４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７１８（Ｐ２００９−１７７１８）
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]