专利名称：压铸机的真空控制装置及真空压铸方法
技术领域：
本发明涉及一种在将金属模的模腔内预先抽为真空之后向该金属模模腔内注入金属溶液的真空压铸(模铸)方法，特别地，本发明涉及一种在利用相对压力真空压力计测定金属模模腔内真空度的同时实际进行绝对压力真空度的测定并进行铸造的真空压铸方法。
背景技术：
到目前为止，制作大型部件的公知方法是在制作汽车部件等的铝制大型部件时通过焊接的方式来结合小型的铝铸造件。为此，需要铸造高品质的小型铝铸造件。作为制造高品质铸件的技术，真空压铸法已为人们所知。
在真空压铸法中，通过使金属模模腔内保持较高的真空度而使金属溶液中的气体含量较少，从而不会产生气体所致的产品品质的偏差，可铸造高品质的精密部件。通常情况下，对于为了成为高品质铸造件的产品中的气体含量，须保持为每100克重量的产品所含的气泡体积应在1cc以下。
目前利用真空泵将模腔内减压的方式来使金属模模腔中具有较高的真空度。本申请人已提出了一种为使产品中的气体含量较小，要进一步提高模腔中的真空度，且在排气管路中设置将真空泵和模腔相连通的真空管，同时设有通过电磁力而使排气管路中的真空管阀体在开闭方向上进行直线运动的电磁驱动装置的技术方案(参见专利文件1)，根据该以往技术，因阀体具有良好的响应特性，从而可在短时间内有效地减压，这样，模腔内就能达到较高的真空状态。
现有真空压铸法通过使用上述模腔减压技术实际进行的铝铸造件的铸造结果，为可将金属模模腔中的真空度保持在5hPa以下，且可将作为铸造良好产品条件的、每100克重量产品中的气体含量保持在1cc之下。
专利文件1日本特开2002-239705号发明所要解决的技术问题如下但是，在同样的运行条件下，由于日期或时间的经过，金属模模腔内的真空度常常有能达到5hPa以下的情况，也有不能达到5hPa以下的情况。
为解决金属模模腔内的真空度在同样的运行条件下由于日期或时间的经过而不能恒定地保持在确定值(5hPa)以下的问题，本发明人通过多种试验，发现以下重要研究成果首先，测定金属模模腔内真空度所用的真空计已有绝对压力真空计和相对压力真空计。绝对压力真空计照字面意思为可测定真空度的绝对值，但其价格较高，存在着不耐铸造时模腔中产生的正压力、且易受到损坏的重大缺陷。为此原因，在现有技术中采用价格便宜且能承受铸造时产生的正压力作用的相对压力真空计来测定以成对加压为基准的相对真空度。
但是，在使用这种相对压力真空计的情况下，由于天气形势的不同会受到大气压变化的影响，由于这种原因，可判断真空度产生了偏差。例如，如图3所示，使用相对压力真空计进行检测，与A状态的1013hPa时相比，在大气压较高的B状态的1063hPa时，金属模模腔中的压力也较高，如果从这种状态开始减压，绝对压力尽管不能达到规定值(5hPa)，但由于与大气压的差值P是相同的，因而可视为能达到规定值(5hPa)。
发明内容因此，本发明的目的是为解决现有技术中存在的上述问题而提供一种压铸机的真空控制装置，这种压铸机的真空控制装置利用价格便宜且对正压力具有耐久性的相对压力真空计来测定金属模模腔内的压力，就像实际使用绝对压力真空计那样，通过如真空泵和真空箱而使模腔内的真空度设定值不受大气压的影响。
此外，本发明的另一个目的是提供一种真空压铸方法，即预先测定压铸机周围的大气压，使用该结果来修整大气压的变动情况，在测定模腔内绝对压力真空度的同时实现如规定值时的真空状态，且在该真空状态下注入金属溶液。
为实现上述目的，本发明的使由固定金属模和可动金属模所形成的模腔减压以成形的压铸机的真空控制装置，具有下述特征，即包括在中，包含有使前述模腔减压所用的真空管在内的真空回路；检测出压铸机外部大气压所用的装置；以所述大气压为基准而测定前述模腔内相对真空压力所用的相对压力真空计；获取前述相对压力真空计的测定数据并将大气压值作为补偿值而将前述相对压力真空计所测定的真空压力值转换为绝对压力真空度所用的换算装置；将前述绝对压力真空度在显示器上显示出来所用的真空度显示装置。
此外，本发明的使由固定金属模和可动金属模所形成的模腔减压以成形的压铸机的真空控制装置，具有下述特征，即包括检测出压铸机外部大气压所用的检测装置；以所述大气压为基准而测定前述模腔内相对真空压力所用的相对压力真空计；具备真空箱，真空泵，测定前述真空箱内的真空度所用的箱内真空计，将连通前述真空箱和模腔的排气管道开闭所用的真空管的真空回路；获取前述相对压力真空计的测定数据并将大气压值作为补偿值且将前述相对压力真空计所测定的真空压力值转换为绝对压力真空度所用的换算装置；将前述绝对压力真空度在显示器上显示出来所用的真空度显示装置；控制真空泵运动以将前述真空箱内的真空度保持在规定的真空度所用的泵控制装置；成形中打开所述真空管而使前述模腔与真空箱相连通的真空管控制装置；本发明配置有上述装置，在利用前述相对压力真空计测定模腔内真空度的同时通过所述真空箱来减压至所确定的绝对真空度。
另外，本发明的真空压铸方法为，在铸造开始时、对金属模模腔内预先减压之后、在同一金属模模腔内注入金属溶液的真空压铸方法，具有如下特征，即包括中，预先测定压铸机外部大气压的工序；在前述金属模闭合时将金属溶液注入到模腔内的工序；在向金属模模腔内注入金属溶液时所用的真空度测定装置中对大气压的测定结果进行反馈、并将大气压作为补偿值而利用前述相对压力真空计来测定金属模模腔中的绝对压力真空度的同时减小金属模模腔内压力的工序；停止减压后将模腔向大气开放而打开金属模的工序。
发明的效果说明如下根据本发明，使用价格便宜且对正压力具有耐久性的相对压力真空计对金属模内的模腔压力进行测定，实际上可与使用绝对压力真空计一样来显示精确的真空压力值，根据该真空压力值对真空泵进行控制，从而使模腔内的真空度规定值保持恒定而不受大气压的影响。
此外，本发明将真空箱与关闭真空管等相结合且使用相对压力真空计来测定金属模模腔内的压力，而达到与使用绝对压力真空计实质相同的效果，在不受大气压影响的情况下可非常有效地使金属模模腔减压。
另外，根据本发明而预先测定压铸机周围的大气压力，使用该结果来修正相对压力真空计所受到的大气压力的变动情况，在测定模腔内绝对压力真空度的同时实现真空状态，因此，可不受由于气候变化而造成的大气压变化的影响，从而可将金属模模腔内真空度可靠地提高到实现铸造良好产品所必需的数值，并将气体含量抑制在一定量以下，这样则可稳定地制造高品质的铸造件。
图1所示为根据本发明的压铸机的结构图，图中显示了压铸机真空控制装置的一个实施例；图2所示为根据本发明的压铸机的结构图，图中显示了压铸机真空控制装置的另一个实施例；图3所示为说明相对压力真空计根据大气压力的差别所显示的金属模模腔内的压力状态图。
符号说明1——金属模装置 2——固定金属模 3——可动金属模 4——金属模模腔 5——关闭真空管 6——主真空箱 7——副真空箱 8——主真空泵9——副真空泵 10——电磁致动器 11——射出装置 12a——柱塞顶端部13——喷射套筒 15——推压杆 16——相对压真空计 17——绝对压力真空计 18——控制装置 22——换算装置具体实施方式
下面将参照附图对根据本发明的压铸机真空控制装置及其压铸方法的一个图1中显示了本实施例的真空控制装置及其压铸机的主要部件。参考符号1指示的是金属模装置。该金属模装置1由固定金属模2和可动金属模3构成，在固定金属模2内安装有内部固定金属模2a，而在可动金属模3内安装有内部可动金属模3a。这样，可动金属模3可相对于固定金属模2在图1所示的左右方向中移动，当可动金属模3在金属模结合面C处与固定金属模2相接触时，内部固定金属模2a和内部可动金属模3a就形成金属模模腔4。
主真空泵8通过作为止回阀的关闭真空管5而与金属模模腔4相连通。关闭真空管5、主真空泵8形成主真空回路。关闭真空管5上安装有使开闭排气管路的阀体5a在开闭方向中进行直线运动的电磁致动器10。通过电磁致动器10，排气管路打开时，依赖主真空泵8的负压而使金属模模腔4减压，而在排气管路关闭时停止减压。电磁致动器10与控制模块20相连。由于电磁致动器10具有很高的响应特性而可使关闭真空管5在非常短的时间内关闭排气管路，从而可得到非常高的真空度控制精度。
与此相对应，辅助真空泵9形成副真空回路。该副真空回路使固定金属模2与内部固定金属模2a的结合面处的间隙及可动金属模3与内部可动金属模3a的结合面处的间隙等保持真空。通过该副真空回路的结合使用可在减压过程中防止空气进入金属模模腔4内。
参考符号11指示的是射出装置。在从图中未示的液压缸延伸出的活塞杆12的前端布置有柱塞顶端部12a。该柱塞顶端部12a可进退地嵌合在喷射套筒13中。在进行铸造时，柱塞顶端部12a在图中向左的方向中行进，从供给口14喷射出供给至金属模腔4的金属溶液。参考符号15为推压杆，在制品取出之际、固定金属模2与可动金属模3分开时，会将残留在金属模模腔4中的制品从金属模模腔4内突出。
参考符号16指示的是测定金属模模腔4内的真空度所用的相对压真空计。该相对压力真空计16是以大气压为基准来测定其相对的真空度所用的真空计。参考符号17为测定压铸机外大气压力所用的气压计。这些相对压力真空计16、气压计17与控制装置18相连接。
下面将对控制装置18进行说明。该控制装置18包括用于输入相对压力真空计16和气压计17的测定数据并构成输入接口的压力输入模块19，控制主真空泵8和辅助真空泵9的运动，此外，还控制电磁致动器10的动作所用的泵控制模块20以及换算装置22、机器接口23、显示和操作面板24。这些部件通过总线21相互连接。换算装置22包括比较换算装置25；可存储数据的存储部26；与总线22之间输出数据所用的输出装置27；控制显示和操作面板24的有监控器等的显示部、显示以金属模模腔4内的真空度为首的运动状况数据等多种数据所用的显示装置28。从显示、操作面板24输入金属模模腔4内的作为目标的真空度例如，绝对压力5hPa，则可在存储部26中将该数据存储下来。
下面将对根据本实施例的压铸机真空控制装置的作用效果进行说明。
在开始铸造工序时，首先利用气压计17来测定大气压Pa。然后，将来自气压计17的大气压测定信号通过压力输入模块19进行A/D转换，通过总线21并作为大气压Pa存储在存储部26中。此外，启动主真空泵8和辅助真空泵9。
接下来，相对于固定金属模2关闭可动金属模3，在两个金属模处于合模的状态下开始进行金属溶液喷射工序。即如图1所示，从供给口14向喷射套筒13内供给金属溶液，图中未显示的液压缸与柱塞顶端部12a一起前进而将喷射套筒13内的金属溶液射入金属模模腔4中。
柱塞顶端部12a前进而堵塞供给口14时，通过控制模块20发出的指令使关闭真空管5的电磁致动器10启动，从而使阀体5a向前运动而打开排气管路。通过上述步骤，主真空泵8的负压使金属模模腔4开始减压。
因此，随着开始减压，即利用相对压力真空计16来测定金属模模腔4的真空度。将此时测定的真空度的测定信号通过压力输入模块19进行A/D转换，进入控制装置18中，并作为相对真空度Pr通过总线21存储在存储部26中。
比较换算装置25从存储部26中读取大气压Pa及相对压力真空度VPr的数据，进行将大气压Pa作为补偿值而将相对压力真空度Pr的值换算为绝对压力真空度Vpa的计算。例如，如果大气压Pa为1063hPa，利用相对压力真空计16测定的值，将该1063hPa作为基准，成为-600hPa的相对压力真空度。因此，如果将大气压Pa值作为补偿值，则可将相对压力真空度转换为463hPa的绝对压力真空度。这种被转换为绝对压力真空度的数据被存储在存储部26中的同时向显示装置28输送并由显示、操作面板24的监控器实时表示出来。因此，如果发现这种显示状况，则可用绝对真空度把握减压情况。这样，相对压力真空计16尽管会受到各个时候气候等引起的大气压变化的影响，但可由气压计17获取大气压值，并在使用相对压力真空计16的同时也可显示出对大气压的变动进行修正的、正确的大气压值。
随后，金属模模腔4内的真空度提高且稳定变化，如果测定真空度达到目标真空度，控制模块20则向主真空泵8和辅助真空泵9发出停止指令而停止减压。然后，关闭真空管5的阀体5a后退而关闭排气管路。
这样，将受到由天气等决定的大气压变动影响的相对压力真空度修正为绝对压力真空度，则可将金属模模腔内的真空度减压至设定值。然后，在制品凝固之后将图中未显示的排放阀打开，将金属模模腔4开放至大气后打开固定金属模2和可动金属模3。然后，推压杆15动作，将残留在金属模模腔4中的制品从金属模模腔4内突伸出，取出产品，从而完成一个制造循环。
如上所述，由于不再受由天气决定的大气压变动的影响，因此，可恒定地将铸造良好产品所需的金属模模腔内的真空度可靠地提高到例如为5hPa且将气体含量可靠地抑制在一定含量之下，从而能可靠地制造出高品质的铸造产品。
但是，在往复进行上述铸造循环时，有关上次之前的铸造周期中的金属模模腔4内真空度的测定数据被存储在存储部26中。这样，可使用基于该真空度数据而采用比较换算装置25来计算的金属模模腔4内的真空度目标值。
例如，从存储部26中读取上次铸造循环中金属模模腔4中稳定时的真空度值及再前一次真空度值，将这些真空度值进行平均换算，而将该平均值设定为目前周期的真空度目标值。
在测定金属模模腔4内的真空度的情况下，在开始减压时压力变化较大，在接近减压阶段终了时，金属模模腔4内的压力比较稳定，因此，只需很短的时间就可正确测定金属模模腔4内的真空度。所以，如上所述，使用上次、再前一次···减压终了阶段的真空度数据，则可进行换算出平均值等处理而排除误差，通过将该平均值作为目标值，则可随之往复进行铸造循环，真空度接近一定值，从而可提高真空度控制的精度。
下面，图2示出根据本发明第二实施例的真空控制装置。
根据该第二实施例，主真空箱6与主真空泵8相连，主真空箱6具有相对金属模模腔4的容量的充分必要的容量。该主真空箱6通过设计在主真空回路中的真空管V1及关闭真空管5而与金属模模腔4相连通。关闭真空管5用于开闭金属模模腔4内的主真空回路的排气口。
设有副真空箱7的副真空回路中也设有真空管2，该副真空箱7既与副真空泵9相连，又通过真空管2与固定金属模2和内部固定金属模2a结合面处的间隙及可动金属模3和内部可动金属模3a结合面处的间隙相连通。
这样，在主真空箱6和副真空箱7内分别预先安装测定相应箱内的相对真空度所用的真空计S1、S2，将这些真空计S1、S2与控制装置18的压力输入模块19相连。将真空管V1、V2与控制模块20相连而通过该控制模块20来控制开闭动作。
下面将对该实施例的作用进行说明。
在铸造工序开始时，首先利用气压计17来测定大气压力Pa。将来自气压计17的大气压测定信号通过压力输入模块19进行A/D转换之后，通过总线21而将大气压Pa存储在存储部26中。此外，通过主真空泵8和副真空泵9的运转而将相应的主真空箱6和副真空箱7减压至所确定的真空度。
接下来相对于固定金属模2来闭合可动金属模3，在两个金属模闭合时，通过从控制模块20发出的指令而使真空管V1打开。此时，关闭真空管5的阀体5a保持关闭。在此阶段，将从真空箱6至关闭真空管5的排气管路减压至规定的真空度。
在该状态下，开始进行金属溶液喷射工序。即在图2中，从供给口14向喷射套筒13中供给金属溶液，图中未显示的液压缸和柱塞顶端部12a向前运行，从而将喷射套筒13内的金属溶液喷射到金属模模腔4中。
在柱塞顶端部12a前进而阻塞住供给口14时，从控制模块20发出指令而使关闭真空管5的电磁致动器10启动，从而使阀体5a前进以打开排气管路。这样，通过主真空箱6的负压而开始使金属模模腔4减压。在主真空箱6进行减压时，由于主真空箱6具有充分的容量并已减压至关闭真空管5处，关闭真空管5通过应答性高的电磁致动器10而动作，从而，通过关闭真空管5的打开而可使金属模模腔4迅速减压。
随着减压的开始，与实施例1同样，执行由相对压力真空计16来测定金属模模腔4的真空度。
然后，金属模模腔4内的真空度变高且真空度平稳变化直至真空度测定值与目标真空度值相一致。在到达该目标真空度的情况下，通过控制模块20发出指令，则随着关闭真空管5的阀体5a的打开而关闭真空管V1，从而停止减压。然后，将图中未显示的排放阀打开而将金属模模腔4开放至大气。
在产品凝固之后，将金属模打开。在将金属模模腔4开放至大气的情况下，将固定金属模2和可动金属模顺畅地打开且使推压杆15动作，将金属模模腔4中残留的产品取出而完成铸造循环。
在上述铸造循环反复进行的过程中，上次之前铸造循环的金属模模腔4内的真空度测定数据均存储在存储部26中。这样，与第一实施例相同的，就可将基于这些真空度数据，通过比较换算装置25计算的值成所用的金属模模腔4内的真空度目标值。作为该目标值最好是，例如，从存储部26中读取上次铸造循环中金属模模腔4内稳定时的真空度值及再前一次真空度值等，将这些真空度值进行平均换算，而将该平均值设定为目前真空度目标值。
进一步讲，在将金属模模腔4减压的同时通过副真空箱7打开真空管V2，从而使固定金属模与内部固定金属模2a结合面处的间隙及可动金属模3与内部固定金属模3a结合面处的间隙减压，通过该工序则可防止空气从结合面处进入到金属模模腔4中。该结合面处的真空度目标值与主真空箱6的真空度相同，或根据试验的需要而设置为适当的值。此外，真空管2的开闭时间可与真空管V1同时进行，也可根据试验的结果进行适当的变更。
权利要求
1.一种使由固定金属模和可动金属模形成的模腔内减压而进行成形的压铸机真空控制装置，其特征在于，包括真空回路，该真空回路含有使前述模腔内部减压所用的真空泵；检测压铸机外部大气压所用的装置；以上述大气压为基准而测定上述模腔内的相对真空压力所用的相对压力真空计；读取上述相对压力真空计的测定数据并将大气压值作为补偿值而将由上述相对压力真空计所测定的真空压力值转换为绝对真空度所用的换算装置；在显示器上显示所述绝对压力真空度所用的真空度显示装置。
2.根据权利要求1所述的压铸机真空控制装置，其特征在于该装置还布置有为使所成形中的模腔内的真空度成为任意的绝对压力真空度而控制所述真空泵的运动所用的泵控制装置。
3.根据权利要求1所述的压铸机真空控制装置，其特征在于该装置还布置有控制前述真空泵的运动所用的泵控制装置，以使目前成形中的模腔内的真空度与基于上次铸造循环之前的成形中所测定的上述模腔内的绝对压力真空度数据而算出的真空度目标值相一致。
4.一种使由固定金属模和可动金属模形成的模腔内减压以进行成形的压铸机真空控制装置，其特征在于包括检测压铸机外部大气压所用的装置；以上述大气压为基准而测定上述模腔内的相对真空压力所用的相对压力真空计；真空回路，该真空回路中布置有真空箱、真空泵、测定前述真空箱内的真空度所用的箱内真空计、使与前述真空箱和前述模腔相连通的排气管路开闭所用的真空管；读取上述相对压力真空计的测定数据并将大气压值作为补偿值而将由上述相对压力真空计所测定的真空压力值转换为绝对真空度所用的换算装置；在显示器上显示所述绝对压力真空度所用的真空度显示装置；控制真空泵的运动以将前述真空箱内的真空度保持为规定的真空度所用的泵控制装置；在成形过程中打开前述真空管而使前述模腔与所述真空箱相连通所用的真空管控制装置；将模腔内的真空度利用前述相对压力真空计来测定的同时通过前述真空箱将其减压至所规定的绝对压力真空度。
5.根据权利要求4所述的压铸机真空控制装置，其特征在于前述所规定的绝对压力真空度为基于上次铸造周期之前的成形中所测定的前述模腔内绝对压力真空度数据而算出的真空度目标值。
6.根据权利要求4所述的压铸机真空控制装置，其特征在于前述真空回路还具有在上述模腔内开闭排气管路的排气口所用的关闭真空管。
7.根据权利要求5所述的压铸机真空控制装置，其特征在于上述关闭真空管布置有使排气管路开闭所用的阀体及使所述阀体在开闭方向中作直线运动所用的电磁致动器。
8.根据权利要求4或5所述的压铸机真空控制装置，其特征在于所述真空回路布置有副真空回路，该副真空回路中具有使固定金属模中内部金属模的结合面处及可动金属模中内部金属模的结合面处减压所用的真空箱及真空泵。
9.一种开始铸造时，在预先使金属模腔内部减压之后向同一金属模腔内注入金属溶液的真空压铸方法，其特征在于，包括如下工序预先测定压铸机周围大气压的工序；在前述金属模闭合时向模腔内注入金属溶液的工序；在向金属模模腔内注入金属溶液时所用的真空度测定装置中对大气压的测定结果进行反馈、并将大气压作为补偿值并利用前述相对压力真空计来测定金属模模腔中的绝对压力真空度的同时减小金属模模腔内压力的工序；停止减压后将模腔向大气开放且打开金属模的工序。
全文摘要
本发明提供一种压铸机的真空控制装置及真空压铸方法。使用价格便宜且对正压力具有耐久性的相对压力真空计来测定金属模模腔内的压力，从而得到与使用绝对压力真空计实质相同的同样准确的真空压力值且将其显示出来，以此为基准来控制真空泵而使模腔内的真空度达到如设定值那样高的真空度。预先测定压铸机周围的大气压，利用向金属模模腔内注入金属溶液时所用的真空度测定装置对测定结果进行反馈，将大气压作为补偿值而利用前述相对压力真空计测定金属模模腔内的绝对压力真空度的同时来降低金属模模腔内的压力。
文档编号B22D18/06GK1709613SQ20051008376
公开日2005年12月21日 申请日期2005年6月17日 优先权日2004年6月17日
发明者加藤高明 申请人:东芝机械株式会社