专利名称：压铸设备及铸造方法
技术领域：
本发明涉及压铸设备，特别涉及喷射充填金属熔液前排出模具的模腔内气体，在减压条件下用真空压铸法进行铸造的压铸设备。
背景技术：
压铸产品品质因偏差所造成可靠性下降的原因之一是压铸产品中含有气体。即，高速、高压喷射充填的熔液在喷射管和模具的模腔内混流，混入熔液内的空气和涂布在模具上的气化脱模剂。
为了克服上述问题，例如，美国专利2,785,448号公开的技术，用真空压铸法使用压铸机进行铸造，能防止压铸产品中含有气体，降低因压铸产品中含有气体所致的品质偏差。
为铸造高强度高品质的铸造产品，要求使用这种真空压铸法的压铸机中的模具内能更高真空化且维持减压状态。若模具内不是高真空化，所铸造的产品含有气体，铸造后对产品实施退火等热处理时，产品容易产生歪斜和变形，难以获得真空压铸法应达到的充分效果。
因此，为了对模具的模腔内减压，必须在连通真空泵和模腔的排气路中设置开关阀，由开关阀开关排气路。
考虑到要防止模腔内真空度的下降等，关闭开关阀的时间最好尽可限在把金属熔液喷射充填在模腔内之前。若关闭开关阀的时间延迟，金属熔液会浸入阀内，有可能损坏阀。因此，为了获得适当的减压并且防止金属熔液侵入开关阀内，必须使关闭开关阀的时间最优化。但是，关闭开关阀的时间因存在有开关阀响应偏差等种种原因而易于变动，即使能在具有某种程度充裕的时间内关闭开关阀，金属熔液也有可能侵入开关阀内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压铸设备，其在使模腔内减压后喷射充填金属熔液时，能获得适当减压，并且能完全防止金属熔液侵入开关阀。
根据本发明第一种观点所提供的压铸设备，在一对模具间形成的模腔排气减压后，向减压的前述模腔内喷射充填金属熔液，形成铸造品。该压铸设备具有开关阀、开关检测机构、喷射装置、柱塞位置检测机构、控制机构。其中，开关阀开关排出前述模腔内气体的排气路；开关检测机构对由前述开关阀形成的前述排气路的开关状态进行检测；喷射装置具有连通到前述模腔内的喷射管、把提供给前述喷射管的金属熔液进行喷射的喷射柱塞、驱动前述喷射柱塞的驱动机构；柱塞位置检测机构检测前述喷射柱塞的位置；控制机构在供给前述喷射管金属熔液后按低的喷射速度驱动前述喷射柱塞，并在到达所规定的速度切换位置后切换成高的喷射速度，把金属熔液喷射充填进减压的前述模腔内。前述控制机构在被检测的前述喷射柱塞位置在刚到达前述速度切换位置前所设定的阀关闭位置后，向前述开关阀输出关闭前述排气路的控制指令，在前述喷射柱塞刚到达前述速度切换位置后，若没有检测到前述排气路完成关闭，则停止驱动前述喷射柱塞。
本发明的压铸设备最好还具有根据铸造条件决定前述阀关闭位置的关闭位置决定机构。
根据本发明第二种观点所提供的压铸方法，在一对模具间形成的模腔排气减压后，向减压的前述模腔内喷射充填金属熔液，形成铸造品。在该方法中，给连通到前述模腔内的喷射管提供金属熔液，在给前述喷射管提供金属熔液后按低的喷射速度驱动用于喷射金属熔液的前述喷射柱塞，前述模腔内开始减压，前述喷射阀位置在刚到达所设定的阀关闭位置时，向开关排出前述模腔内气体的排气路的开关阀输出关闭排气路的控制指令，在前述喷射柱塞的位置到达前述阀关闭位置的前方所设定的前述速度切换位置前，若检测到前述排气路完成关闭的话，切换到高的喷射速度，使金属熔液喷射充填进减压的前述模腔内；在没有检测到前述排气路完成关闭时，停止驱动前述喷射柱塞。
本发明中，在前述喷射柱塞到达速度切换位置前，若没有检测到前述排气路完成关闭，使前述喷射柱塞停止驱动。即，若没有检测到前述排气路完成关闭，不会向高的喷射速度切换。在排气路没有完成关闭的状态，由于不会以高的喷射速度向模腔内喷射充填金属熔液，所以能完全防止金属熔液侵入到开关阀中。
通过由喷射柱塞的位置决定关闭开关阀的时间，根据铸造条件决定该阀关闭位置，可以例如根据预先设定的速度切换位置及喷射速度等铸造条件决定能获得适当减压的阀关闭位置。
上述本发明的目的及特征、其他的目的及特征，结合附图及下述相关文字描述会更加清楚。
图1是表示本发明一实施方式的压铸设备模具周边结构的剖面图；图2是说明图1中控制装置功能的框图；图3是表示说明图1中压铸设备铸造中控制装置内处理顺序的一例的流程图；图4是表示说明图1压铸设备中柱塞位置、喷射速度、铸造压力以及模具内压力的一例曲线图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的压铸设备以及铸造方法的实施方式进行说明。
图1是表示本发明一实施方式的压铸设备模具周边结构的剖面图。
压铸设备1具有固定模具2、移动模具3、喷射装置10、控制装置30、液压回路40、真空泵50以及开关阀60。
另外，固定模具2和移动模具3是本发明的一对模具的一实施方式。喷射装置10及液压回路40是本发明的喷射装置，控制装置30是本发明控制装置的一实施方式。
模具是由固定模具2和移动模具3一体构成的，固定模具2和移动模具3一体化时，可确定充填熔液的模腔。
固定模具2包括多个部件2a、2b。该固定模具2固定在未图示的合模装置的固定模具垫板上。固定模具2固定有后述的喷射装置10的喷射管16。
移动模具3包括多个部件3a、3b。该移动模具3与开关阀60设为一体。在移动模具3上，为了挤出完成的产品设置有可移动的多个挤压销65。
图1所示的固定模具2和移动模具3处于合模状态。固定模具2固定在未图示的合模装置的固定模具垫板上，移动模具3固定在未图示的合模装置的移动模具垫板上。例如，利用扭矩机构等按规定的力向固定模具垫板按压移动模具垫板，就能使固定模具2和移动模具3合模。
在固定模具2的分型面2f和移动模具3的分型面3f间，形成用以制造铸件的模腔C。固定模具2的分型面2f和移动模具3的分型面3f间设置有密封分型面2f和分型面3f间的密封部件SL。该密封部件SL例如用硅橡胶制作。
在移动模具3上设置有开关阀60。开关阀60是本发明的开关阀的一实施方式。开关阀60具有电磁传动器61、阀体62、阀杆63、阀座64。
阀座64是具有贯通孔64a的圆筒状部件，埋入在移动模具3中。在阀座64和移动模具3的部件3b间设置有密封部件SL。阀座64的阀座面64f与移动模具3的分型面3f配置在一致的位置。阀杆63插进阀座64的贯通孔64a中，由电磁传动器61沿图1所示直线方向驱动阀杆63。
在移动模具3和阀座64上，形成有连通阀座64贯通孔64a的排气路52。该排气路52与排气管51相连，该排气管51与真空泵50相连。
固定模具2和移动模具3间形成设置于阀杆63前端部上的阀体62能移动的空间Sp，该空间Sp与模腔C连通。因此，模腔C连通空间Sp、阀座64贯通孔64a以及排气路52，并与排气管51连通。
设置在阀杆63前端部的阀体62依靠驱动阀座64侧与阀座64的阀座面64f触接。通过这种方式，把连接模腔C和排气管51的排气路关闭。阀体62通过驱动到固定模具2侧开放连通模腔C和排气管51的排气路。
电磁传动器61接受控制装置30的控制指令60s而驱动。
在电磁传动器61的一端部设置有用于检测阀体62(阀杆63)轴向位置的位置检测器70。该位置检测器70的位置检测信号70s输入给后述的控制装置30。
阀体62的位置利用位置检测器70的位置检测信号70s反馈给控制装置30，由控制装置30伺服控制。
通过由位置检测器70检测阀体62的位置，能检测阀体62开放排气路52或者关闭排气路52的开关状态。
另外，利用位置检测器70和后述的控制装置30的处理，可构成本发明的开关检测机构。
喷射装置10具有喷射管16、由柱塞杆14和柱塞头15构成的喷射柱塞17、液压缸11。另外，液压缸11和液压回路40构成本发明的驱动机构。
喷射管16是由圆筒状部件构成的，固定在固定模具2上，与上述模腔C连通。在喷射管16的后端部形成有供给金属熔液的供给口16h。
柱塞头15固定在柱塞杆14的一端，与喷射管16的内周嵌合。通过柱塞头15移动到供给口16h前方就能闭塞喷射管16外部。
柱塞杆14的另一端通过联轴器13与液压缸11的活塞杆12连接。
液压缸11由规定压力的作动油驱动而伸缩活塞杆12。
为检测柱塞杆14位置，设置有位置检测传感器35。位置检测传感器35是本发明柱塞位置检测机构的一实施方式。
在柱塞杆14的外周相对轴向按一定间隔形成有磁极。例如，位置检测传感器35检测移动着的柱塞杆14的磁极变化，把这种磁极变化变换成脉冲信号输出。位置检测传感器35把检测信号35s输出给控制装置30。
控制装置30根据脉冲信号组成的检测信号35s，计算喷射柱塞17的位置和速度。
液压回路40与储液器等油压源相连，接受控制装置30的控制信号40s，并把高压作动油供应给液压缸11。液压回路40给液压缸11供给高压作动油，从而由喷射装置10进行喷射动作。
真空泵50接通排气管51，在移动模具3和固定模具2间形成的模腔C内进行排气。
图2是控制装置30的功能框图。
如图2所示，控制装置30具有喷射控制部31、阀控制部32、铸造条件保持部33、阀关闭位置决定部34。
另外，阀关闭位置决定部34是本发明关闭位置决定机构的一实施方式。
控制装置30综合控制压铸设备1，控制喷射装置10、开关阀60、真空装置、合模装置、供熔液装置，还具有上述功能以外的功能，这里省略其详细说明。
阀控制部32接受喷射控制部31的指令Vr，并且通过反馈位置检测器70的位置检测信号70s生成用于驱动开关阀60的驱动信号61s，输出给电磁传动器61。因此，开关阀60的阀体62随着响应指令Vr的目标位置进行伺服控制。另外，阀控制部32根据反馈的位置检测器70的位置检测信号70s，把表示开关阀60开放完成和关闭完成的开关完成信号Voc输出给喷射控制部31。
喷射控制部31生成用于驱动喷射装置10的控制信号40s，并输出给液压回路40。
作为压铸设备1的基本作动，给喷射管16供给金属熔液时，以低喷速驱动喷射柱塞17，在刚达到所设定的速度切换位置后切换成高的喷射速度向减压的模腔C内喷射充填金属熔液。另外，向模腔C内充填金属熔液的喷射柱塞17刚到达设定的增压开始位置后，提高喷射柱塞17的压力及铸造压力。另外，喷射控制部31的具体处理在以下叙述。
铸造条件保持部33保持用以铸造的各种条件。喷射控制部31使用铸造条件保持部33中所保持的铸造条件控制喷射。
作为铸造条件，例如，规定有喷射速度、速度切换位置、增压值等参数。并且，在该铸造条件中还包含有开关阀60的响应性、真空泵50性能等铸造必要的机构条件。
阀关闭位置决定部34根据在铸造条件保持部33中保持的开关阀60的响应性以及各种铸造条件，确定输出关闭开关阀60指令的喷射柱塞17位置P3。
例如，阀关闭位置决定部34考虑到开关阀60的响应性和真空泵50性能等，开始减压，计算要求减压到必要压力的喷射柱塞17的移动量，从而确定阀关闭位置P3。阀关闭位置P3在把喷射速度在从低速向高速切换的速度切换位置P4之前决定。
下面，参照图3所示的流程图对上述构成的压铸设备1铸造中的控制装置30处理的一实例进行说明。
步骤1如图1所示，控制装置30在移动模具3与固定模具2合模后给未图示的供液装置发出指令，向喷射管16提供规定量的金属熔液。
另外，这时喷射柱塞17(柱塞头15)定位在开放供给口16h的初期位置P1。在这种状态下，如图1所示，模腔C内的压力P等于大气压。并且，启动真空泵50，呈可排气状态。而开关阀60呈关闭状态。
步骤2控制装置30按喷射速度V中的低喷速VL驱动喷射柱塞17。
步骤3如图4所示，控制装置30在喷射柱塞17按低喷速VL从初期位置P1移动后，判断柱塞头15是否到达闭塞供给口16h的闭塞位置P2。
柱塞头15到达闭塞供给口16h的闭塞位置P2，喷射管16内就被密闭。
步骤4控制装置30判断柱塞头15到达闭塞供给口16h的闭塞位置P2时，向电磁传动器61发出开放开关阀60的指令。
接受到该指令，排气路开放后，如图4所示，模具内压力Pr(模腔C内的压力)就急速从大气压力下降。
步骤5控制装置30判断喷射柱塞17是否到达阀关闭位置P3。
阀关闭位置P3在上述的阀关闭位置决定部34中预先决定。喷射柱塞17到达阀关闭位置P3时，如果有异常，模具内压力Pr会降到所希望的压力。
步骤6控制装置30判断喷射柱塞17到达阀关闭位置P3，就给电磁传动器61输出由开关阀60关闭排气路的阀关闭指令。
在控制装置30输出阀关闭指令后，实际上在由开关阀60关闭排气路前存在有一段时间，该时间因开关阀60的响应性等种种原因而变动。
步骤7控制装置30输出阀关闭指令后，判断喷射柱塞17是否到达速度切换位置P4。
速度切换位置P4是喷射管16内金属熔液前端部分快到达模腔C的门口时的喷射柱塞17的位置。
步骤8控制装置30判断喷射柱塞17已到达速度切换位置P4时，判断开关阀60是否完成关闭排气路。
该判断根据设置在开关阀60上的位置检测器70检测的阀体62位置来判断。即，如果阀体62确实移动到关闭排气路的位置，判断为完成了关闭。
步骤9、10控制装置30判断开关阀60没有完成关闭排气路时，则向液压回路40输送紧急停止驱动喷射柱塞17的控制信号。这时，停止驱动喷射柱塞17，喷射管16内的金属熔液不再向模腔C内喷射充填(步骤9)。这时，残留在喷射管16内的金属熔液排放到已打开的金属模具的外部(步骤10)。
步骤11此外，若判断开关阀60完成关闭排气路时，如图4所示，控制装置30把喷射速度V切换为高的喷射速度VH。
通过这种方式，把喷射管16内的金属熔液喷射、充填进模腔C内。这时因开关阀60确实关闭，就完全能防止金属熔液侵入开关阀60内。
步骤12控制装置30判断喷射柱塞17是否到达增压开始位置P5。
增压开始位置P5是指把喷射管16内的金属熔液喷射、充填进模腔C内且模腔C内的金属熔液快满时的喷射柱塞17的位置。如图4所示，当喷射柱塞17向增压开始位置P5移动时，喷射速度急速下降，此时，铸造压力Pc上升。
步骤13若判断喷射柱塞17已到达增压开始位置P5时，控制装置30从液压缸11的速度控制切换成压力控制，使铸造压力Pc上升。
如图4所示，当开始增压时，铸造压力Pc急速上升。
步骤14、15控制装置30判断铸造是否完成(步骤14)，若已完成，操作者等进行开模、压出铸造品、清洁模具等后处理工艺(步骤15)。步骤16控制装置30判断是否还进行铸造，若还进行铸造，则返回步骤S1的处理。
如上所述，如根据本实施方式，控制装置30实际检测开关阀60的开关状态，模腔C内开始减压后，喷射柱塞17通过阀关闭位置P3刚向速度切换位置P4移动时，检测开关阀60是否完成关闭排气路，若没有完成，强制中止向高喷速的切换。这样，能可靠地防止金属熔液侵入到开放着的开关阀60内，从而能可靠地防止开关阀60的损坏。
另外，根据本实施例，在阀关闭位置决定部34中，考虑种种铸造条件，通过决定关闭开关阀60时的喷射柱塞17位置即阀关闭位置P3，从而获得每种铸造条件下适当的阀关闭位置P3，当喷射柱塞17向速度切换位置P4移动时，模腔C内就减压到适当压力。
根据本发明，在模腔内减压后喷射充填金属熔液的铸造中，能获得适当的减压，并且能完全防止金属熔液侵入开关阀。
权利要求
1.一种压铸设备，其在一对模具间形成的模腔排气减压后，向减压的前述模腔内喷射充填金属熔液，形成铸造品，其具有开关阀，其开关排出前述模腔内气体的排气路；开关检测机构，其对由前述开关阀形成的前述排气路的开关状态进行检测；喷射装置，其具有连通到前述模腔内的喷射管、把提供给前述喷射管的金属熔液进行喷射的喷射柱塞、驱动前述喷射柱塞的驱动机构；柱塞位置检测机构，其检测前述喷射柱塞的位置；控制机构，其在供给前述喷射管金属熔液后按低的喷射速度驱动前述喷射柱塞，并在到达所规定的速度切换位置后切换成高的喷射速度，把金属熔液喷射充填进减压的前述模腔内；前述控制机构在被检测的前述喷射柱塞位置在刚到达前述速度切换位置前所设定的阀关闭位置后，向前述开关阀输出关闭前述排气路的控制指令，在前述喷射柱塞刚到达前述速度切换位置后，在没有检测到前述排气路完成关闭时，停止驱动前述喷射柱塞。
2.如权利要求1所述的压铸设备，还具有根据铸造条件决定前述阀关闭位置的关闭位置决定机构。
3.一种压铸方法，其在一对模具间形成的模腔排气减压后，向减压的前述模腔内喷射充填金属熔液，形成铸造品，在该方法中，给连通到前述模腔内的喷射管提供金属熔液；在给前述喷射管提供金属熔液后按低的喷射速度驱动用于喷射金属熔液的前述喷射柱塞；前述模腔内开始减压，前述喷射阀位置在刚到达所设定的阀关闭位置时，向开关排出前述模腔内气体的排气路的开关阀输出关闭排气路的控制指令；在前述喷射柱塞的位置到达前述阀关闭位置的前方所设定的前述速度切换位置前，若检测到前述排气路完成关闭的话，切换到高的喷射速度，使金属熔液喷射充填进减压的前述模腔内；若没有检测到前述排气路完成关闭，停止驱动前述喷射柱塞。
4.如权利要求3所述的铸造方法，根据铸造条件在铸造前决定前述阀关闭位置。
全文摘要
本发明提供一种铸造设备。其在对模腔内减压后喷射充填金属熔液时，能获得适当减压，并且能可靠地防止金属熔液侵入开关阀。其具有开关排气路的开关阀(60)、对由开关阀(60)形成的排气路的开关状态进行检测的位置检测器(70)、喷射装置(10)、检测喷射柱塞(17)位置的位置检测传感器(35)和进行喷射控制的控制装置(30)。控制装置(30)在被检测的喷射柱塞(17)位置在刚到达速度切换位置前所设定的阀关闭位置后，向开关阀(60)输出关闭排气路的控制指令，在喷射柱塞(17)刚到达速度切换位置后，在没有检测到排气路关闭完成的情况下，停止驱动喷射柱塞(17)。
文档编号B22D17/32GK1572393SQ20041006313
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月17日 优先权日2003年5月16日
发明者久保田正光 申请人:东芝机械株式会社