JP3033876B2 - 加圧鋳造機における加圧プランジャのかじり検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，金型のキャビティ内に
溶湯を射出装置により射出し，加圧プランジャを有する
加圧装置により金型内の溶湯を加圧して鋳造加工品を得
るダイカストマシン等の加圧鋳造機における改良に係
り，特にコンピュータ制御により前記加圧装置の加圧プ
ランジャによる加圧作業をフィードバック制御する場合
に，自動的に加圧プランジャのかじりを検出して，マシ
ン本体または加圧プランジャの異常状態を警報し得るよ
うにした加圧鋳造機における加圧プランジャのかじり検
出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金型装置のキャビティ内に溶湯を射出装
置の射出プランジャにより射出し，他方，加圧プランジ
ャを有した加圧装置により金型内に射出された溶湯に加
圧による押湯効果を与えながら，加圧プランジャ内に冷
却水を流入，通過させて溶湯を中心部側から冷却効果を
与えて加工品内部に湯ひけによる巣の発生を防止した加
圧鋳造法を実現する加圧鋳造機は既に周知である。ま
た，金型内への溶湯射出用の射出装置と金型内に射出さ
れた溶湯の加圧用加圧装置を有した鋳造機において，加
圧装置の加圧プランジャの移動ストロークを同プランジ
ャの作動開始時点からの時間を基準にして経時的にコン
ピュータを用いて目標軌跡として設定し，その目標軌跡
に倣うように制御し，以て加圧プランジャの移動ストロ
ークの最適化を図り，鋳造精度の向上を図った加圧鋳造
機とその制御方法も既に本出願人により特願昭６３−２
４４５５２号として提案されている。上記の加圧鋳造機
においては，例えば，図６に示すように，上記目標軌跡
Ｔ_Oの最大ストローク値Ｔ_P ，つまり，加圧プランジャ
が金型装置のキャビティ内の溶湯に対して最も突出する
位置であり，その値Ｔ_P を挾んだ上限値Ａ，下限値Ｂと
を予め設定しておき，点線で示すように，実ストローク
量の軌跡Ｔａの最大ストローク値Ｃを検知し，それを
上，下限値Ａ，Ｂと比べることによって加圧鋳造品の良
否判定を行っていた。すなわち，下限値Ｂを下回るとき
は，加圧プランジャの加圧ストローク量がキャビティ内
の溶湯に所要の押湯効果を与えることができないか，あ
るいは，プランジャの内部に冷却液を導入して金型表面
から離れた溶湯部に加圧プランジャを介して所要の冷却
効果を与えようとしても，プランジャの突っ込み量不足
のために充分な冷却効果を与えることができない場合
で，緻密性に欠けたり，巣の発生した鋳造製品が生じる
と判断する。また，上限値Ａを上回るときは，加圧プラ
ンジャが金型装置のキャビティ内の溶湯に対する突出量
が大きくなり，金型装置の下型内に生じるビスケット部
が鋳造品部から切断，分離して製品取出行程に支障が生
じると判断する。一方，ダイカストマシンにおいて，溶
湯を供給された射出装置の射出スリーブから射出プラン
ジャにより該溶湯を金型装置のキャビティ内に射出する
工程で，射出プランジャの先端チップのかじりを検出す
ることにより，溶湯射出工程における射出プランジャチ
ップの波打ち動作に伴うガスの巻き込み，溶湯温度の低
下を防止するような方法は，例えば，本出願人による特
公昭６０−２６６２６号公報等に開示されている。この
公知のプランジャチップのかじり検出方法では射出プラ
ンジャの圧力変化を圧力検出器で常時，検出し，その検
出された圧力変化の微分値を微分器により求め，比較回
路で設定値と比較してプランジャチップのかじり度合い
を検出し，必要に応じて警報を発するようにした検出方
法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上述し
た加圧プランジャのかじり検出方法は，射出プランジャ
の圧力変化を圧力検出器で常時測定検出し，その検出さ
れた圧力変化の微分値を微分器を介して比較回路の中で
設定値と比較してプランジャチップのかじり度合を検出
するようにしているが，微分器や比較器等の個々のハー
ド回路手段を新規に加圧鋳造機に設ける必要があり，機
器が複雑化するとともにコスト上昇を招く等の問題が有
る。また，射出プランジャと加圧プランジャではかじり
を生じた場合の挙動が異なるため，上述したかじり検出
方法では加圧プランジャのかじりが正確に検出されない
場合も生じる。また，公知ではないが，最近コンピュー
タを用いて加圧プランジャの動作をフィードバック制御
する方法が採られるようになってきており，このフィー
ドバック制御を行なっている加圧プランジャにおけるコ
ンピュータ手段を有効に利用して加圧装置の加圧プラン
ジャにおけるかじりを検出する方法の開発が要望されて
いる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために，本発明においては，射出装置の作用によっ
て金型内に溶湯を充填するとともに射出装置内に備えら
れた加圧装置の加圧プランジャを突出ストロークさせて
金型内の溶湯を加圧する加圧鋳造機における加圧プラン
ジャのかじり検出方法において，予め設定された該加圧
プランジャの金型キャビティ内への経時ストローク量を
示す目標軌跡に追従するように加圧プランジャの前進移
動ストロークのフィードバック制御を行なうとともに，
予め設定された判定区間内における該加圧プランジャの
メタル圧の平均値と予め設定されたメタル圧の上限値と
を比較し，該上限値を越える頻度の大小に従って，該加
圧プランジャのかじりの有無を検出するようにした。ま
た，第２の発明では，第１の発明のメタル圧の代りに，
加圧プランジャのヘッド圧とロッド圧との差圧を採用し
た。

【０００５】

【作用】本発明においては，加圧プランジャの加圧，押
湯工程におけるストローク量を予め横軸を時間軸，縦軸
を位置（ストローク量）とした目標軌跡として設定した
うえで，実際の運転中の加圧プランジャのストローク
を，この目標軌跡に倣うようにコンピュータ手段によっ
てフィードバック制御するとともに，圧力検出器により
測定したメタル圧より予め設定した時間間隔を有する判
定区間のメタル圧の平均値を取り出して，予め設定した
かじり検出用メタル圧設定値と比較し，実際のメタル圧
平均値が設定メタル圧よりも大きいときその程度に応じ
て警報を発信するようにした。したがって，かじり検出
が自動的に処理され，かつ，コンピュータ手段の内部で
演算処理が行なわれ，異常と認識されるかじり検出が警
報により通報される。また，第２の発明では実際のメタ
ル圧を測定せず加圧プランジャを作動する加圧シリンダ
のヘッド圧，ロッド圧から推算してメタル圧の代用とす
るのでメタル圧の測定用の圧力検出器が省略し得る。

【０００６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
詳細に説明する。図１〜図５は本発明の実施例に係り，
図１は加圧鋳造機の要部の構成を示すブロック線図，図
２は正常時の時間−メタル圧曲線図，図３は異常時（か
じりを生じた時）の時間−メタル圧曲線図，図４は本発
明のかじり検出方法を説明するための時間−メタル圧曲
線図，図５は加圧プランジャのかじりを検出する操作手
順を示すフローチャートである。

【０００７】金型１０は上下に相対的に開閉可能な上型
１２および下型１４と，上記上型１２，下型１４の上下
方向の開閉軸線に対して側方から開閉動作する中子１６
とを具備して構成されている。勿論，図１は図示されて
いない型締機構により金型装置１０が型締されている状
態を示している。これらの上型１２，下型１４，中子１
６により，鋳造空間であるキャビティ１８が形成され，
キャビティ１８には，射出装置１３の射出プランジャ１
１およびプランジャチップ１１ａの上昇により，射出ス
リーブ１５内に予め供給されていた溶湯２０が射出さ
れ，キャビティ１８を充填する。射出装置１３に対する
上記溶湯の供給には，射出装置１３が下方に後退した位
置にあるとき，その後退位置でさらに側方に傾け，射出
スリーブ１５内に溶湯供給機により供給する構成等が一
般に設けられている。

【０００８】射出プランジャ１１に対向して，上型１２
の上方部には加圧装置の加圧プランジャ１７が摺動自在
に，しかも，キャビティ１８内に突出可能に配置されて
いる。加圧プランジャ１７は，図示されていない可動盤
が金型装置１０に取付けられている加圧シリンダ８のピ
ストン８ｃに連結されている。加圧プランジャ１７の先
端部２５は，金型キャビティ１８のゲートシール位置，
つまり，下型１４の中央孔口１８ａに侵入開始する位置
まで突出可能に設けられている。加圧シリンダ８の作動
は，油圧源６から供給される圧力油を方向切換弁７を介
してシリンダ室８ａまたは８ｂに供給することにより起
動される。このとき，戻り油はタンク１９内に戻る。す
なわち，方向切換弁７のソレノイドＳＯＬ−ａを励磁し
て，油圧源６の圧油を油路２１ａを経由して加圧シリン
ダ８の一方のヘッド室８ａに導き，同時に，ロッド室８
ｂの作動油を油路２１ｂを経てタンク１９へ解放すれ
ば，ピストン８ｃは前進し，加圧プランジャ１７の先端
部２５は図示のごとく，金型装置１０のキャビティ１８
内に突出する。また逆に，方向切換弁７のソレノイドＳ
ＯＬ−ｂを励磁すれば，上記と反対に加圧シリンダ８の
ピストン８ｃが上昇し，加圧プランジャ１７の先端部２
５はキャビティ１８内から上型１２に収納されるように
戻り動作する。下型１４にはキャビティ１８へ対向する
圧力検出器７０が配設され，端子７０ａを経由して圧力
信号が刻々後述する加圧プランジャ制御手段へ伝送され
る。

【０００９】油圧源６の圧力は，電磁比例自動圧力弁か
ら成る電磁リリーフ弁５により，制御し得るように構成
されている。つまり，電磁リリーフ弁５への入力電気信
号の大きさに応じて油圧源６からの圧力リリーフを制御
し，以て加圧プランジャ１７の突出圧力を制御できるの
である。加圧シリンダ８のピストン８ｃ，つまり，加圧
プランジャ１７がキャビティ１８に対して突出または後
退する際のストローク位置，またはストローク量は，例
えば，ポテンショメータから成る位置検出器９で検出可
能に構成され，その位置に応じて電気信号を出力し得る
ように成っている。

【００１０】他方，マイクロコンピュータやパーソナル
コンピュータ等のコンピュータ手段から成る加圧プラン
ジャ制御手段２２が設けられ，この加圧プランジャ制御
手段２２は，時間に対する加圧プランジャ１７の金型キ
ャビティ１８内への突出によるストローク量の変化を経
時的に目標軌跡Ｔ_O として設定できる指令信号設定部
１，位置検出器９の検出信号である入力信号と指令信号
設定部１からの指令入力信号を比較，演算し，これらの
両方の入力信号の偏差値に対応した偏差出力信号を送出
する偏差演算部２，偏差演算部２の偏差出力信号を受け
て適宜の利得演算処理を行い，上記偏差出力信号に応じ
た所定の出力信号を出すＰＩＤ制御演算設定部３とを具
備しており，加圧プランジャ制御手段２２はコンピュー
タのキーボードやマウスから成る入力手段２３，例えば
ＲＯＭおよびＲＡＭ等のメモリ，ＣＲＴから成るディス
プレイ手段２４，マイクロプロセッサＭＰＵやＣＰＵ等
の演算手段によって形成されている。そして，上記指令
信号設定部１，偏差演算部２，ＰＩＤ制御演算設定部３
は加圧プランジャ１７を起動する加圧シリンダ８に対す
るフィードバック制御器を構成している。したがって，
ＰＩＤ制御演算設定部３の出力は，ドライバ４と図示さ
れていないＩ／Ｏ手段を経て圧力調整弁を成す電磁リリ
ーフ弁５へ送出する。故に，加圧シリンダ８はフィード
バック制御器と電磁リリーフ弁５，方向切換弁７により
フィードバック制御されて，加圧プランジャ１７のスト
ローク量Ｓ_t を，目標軌跡Ｔ_O に追従するように制御す
る。

【００１１】加圧プランジャストローク制御において，
加圧プランジャ１７の先端部におけるメタル圧Ｍ_P は前
述した圧力検出器７０によって計測されるが，下型１４
に圧力検出器７０を設ける煩雑さを軽減するために，次
のような計測値によって代用することもできる。図１の
加圧シリンダ８のピストン８ｃのヘッド側８ａの圧力Ｐ
_H とロッド側８ｂの圧力Ｐ_R を圧力検出器２６ａ，２６
ｂにて計測し，メタル圧Ｍ_P はヘッド側圧力による推進
力よりロッド側背圧による逆推進力を差引いたものを加
圧プランジャ１７の断面積で除算して得られる。

【００１２】以上のように構成された加圧鋳造機におけ
る加圧プランジャ１７のかじり検出方法について説明す
る。上述したように，コンピュータ手段を用いて加圧プ
ランジャ１７のストロークを目標軌跡に倣うように加圧
シリンダ８のヘッド圧Ｐ_H を変化させて制御した場合，
かじりを生じていない場合には図２に示すようなメタル
圧Ｍの変化が測定された。図２に示す加圧プランジャ１
７の前進スタート直後に生じる一時的なメタル圧Ｍの急
上昇（ピーク圧）は，金型キャビティ１８内の溶湯の外
周部が冷えて薄膜状に固化した状態を押し破る過程や加
圧プランジャ１７と金型内の接触部との間に生じる摩擦
が静止摩擦から動摩擦に変化することに起因し，異常で
はない。初期のピーク圧の後は，目標軌跡に倣うように
制御するための必要十分のメタル圧が測定される。一
方，加圧プランジャ１７にかじり現象を生じている場合
には，図３に示すように，加圧プランジャ１７に対して
前進スタ−ト直後のピーク圧とほぼ同様のメタル圧Ｍを
それ以後も生じるように加圧シリンダ８のヘッド側にヘ
ッド圧Ｐ_H を与えなければ前進し難いので，メタル圧は
必然的にほぼ一定の高い値となる。また，目標軌跡と実
際のストロークとの偏差も大きくなる。このように，コ
ンピュータによるフィードバック制御を行なった場合に
はかじりを生じる場合とそうでない場合でメタル圧に明
白な測定波形の差異があることを実験的に確認した。そ
こで，本発明では，図４に示すように，スタートした後
のピーク圧が消失すると思われる任意の２時刻ｔ_1,ｔ₂
の間の判定区間△Ｔの平均のメタル圧Ｍ_A が，予め設定
したほぼピーク圧程度の高い設定メタル圧Ｍ_H とを比較
し，図５に示すフローチャートに従って，加圧プランジ
ャ１７のストローク量のフィードバック制御とメタル圧
の測定を行なった後，前述した判定区間ｔ₁ 〜ｔ₂ 間の
メタル圧の平均値Ｍ_A を演算し，設定メタル圧（メタル
圧上限設定値）Ｍ_H との大小関係を比較し，所定のカウ
ント回数までメタル圧平均値Ｍ_A が設定メタル圧Ｍ_H よ
り大きい状態が接続された場合には，かじり現象が発生
していると見做して異常の警報信号を発信するようにし
た。メタル圧Ｍは，前述したように，圧力検出器７０に
よる実測値でもよいし，加圧シリンダ８のヘッド圧Ｐ
_H ，ロッド圧Ｐ_R による換算値を採用してもよい。特に
後者の場合には，下型１４への圧力検出器７０取付用の
穿孔や圧力検出器７０のメインテナンスが省略され，製
造コストも低減される。以上説明したように，本発明に
よれば，加圧プランジャの加圧，押湯工程におけるスト
ローク量を予め目標軌跡として設定し，実際の加圧プラ
ンジャのストロークをこの目標軌跡に倣うようにフィー
ドバック制御するとともに，メタル圧を測定または推算
してストローク中の予め設定した判定区間のメタル圧の
平均値を求め，予め異常状態を想定されるメタル圧設定
値と比較を行ない，前者が後者を越えるときまたはその
状態が持続するときに警報を発信するようにしたから，
かじり検出が自動的に，かつ，コンピュータ手段の内部
での演算処理で実施され，かじりに基づく加圧鋳造機の
加圧工程における押湯不良や冷却不足等に起因する鋳造
品内部欠陥のない高品質の製品が得られる。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように，本発明の加圧鋳造機
における加圧プランジャのかじり検出方法により，加圧
鋳造品の鋳造欠陥を管理できるので，高品質の加圧鋳造
品が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る加圧鋳造機の要部の構成
を示すブロック線図である。

【図２】本発明の係る加圧鋳造機の正常時の時間−メタ
ル圧曲線図である。

【図３】本発明の係る加圧鋳造機の異常時の時間−メタ
ル圧曲線図である。

【図４】本発明のかじり検出方法を説明するための時間
−メタル圧曲線図である。

【図５】本発明のかじり検出方法の検出処理手順を示す
フローチャートである。

【図６】従来の加圧プランジャのストローク量制御方法
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 指令信号設定部 ２ 偏差演算部 ３ ＰＩＤ制御演算設定部 ８ 加圧装置 ９ 位置検出器 １０ 金型装置 １１ 射出プランジャ １３ 射出装置 １７ 加圧プランジャ １８ キャビティ ２０ 溶湯 ２２ 加圧プランジャ制御手段 ２６ａ，２６ｂ 圧力検出器 ７０ 圧力検出器 ７０ａ 端子 Ｍ メタル圧 Ｍ_H 設定メタル圧（上限値） Ｍ_A 平均メタル圧 Ｐ_H ヘッド圧 Ｐ_R ロッド圧 Ｔ_a 実ストローク量の軌跡 Ｔ_O 目標軌跡 Ｓ_t ストローク量 ｔ 時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 17/32 B22D 17/22 B29C 45/57 B29C 45/76

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出装置の作用によって金型内に溶湯を
   充填するとともに該射出装置内に備えられた加圧装置の
   加圧プランジャを突出ストロークさせて金型内の溶湯を
   加圧する加圧鋳造機における加圧プランジャのかじり検
   出方法において，予め設定された該加圧プランジャの金
   型キャビティ内への経時ストローク量を示す目標軌跡に
   追従するように加圧プランジャの前進移動ストロークの
   フィードバック制御を行なうとともに，予め設定された
   判定区間内における該加圧プランジャのメタル圧の平均
   値と予め設定されたメタル圧の上限値とを比較し，該上
   限値を越える頻度の大小に従って，該加圧プランジャの
   かじりの有無を検出するようにした加圧鋳造機における
   加圧プランジャのかじり検出方法。
2. 【請求項２】 加圧プランジャのメタル圧を加圧シリン
   ダのヘッド圧とロッド圧との差圧とする請求項１記載の
   加圧鋳造機における加圧プランジャのかじり検出方法。