JP3509657B2 - 加圧鋳造方法および装置 - Google Patents
加圧鋳造方法および装置Info
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- JP3509657B2 JP3509657B2 JP27158499A JP27158499A JP3509657B2 JP 3509657 B2 JP3509657 B2 JP 3509657B2 JP 27158499 A JP27158499 A JP 27158499A JP 27158499 A JP27158499 A JP 27158499A JP 3509657 B2 JP3509657 B2 JP 3509657B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金型キャビティ内
に溶湯を充填したのち、金型の型開量が目標軌跡に倣う
ように加圧プランジャを金型キャビティ内に前進して溶
湯を加圧する加圧鋳造方法および装置に関するものであ
る。
に溶湯を充填したのち、金型の型開量が目標軌跡に倣う
ように加圧プランジャを金型キャビティ内に前進して溶
湯を加圧する加圧鋳造方法および装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の加圧鋳造方法として、例えば特公
平６−７３７３７号公報に開示されるものがある。この
加圧鋳造方法は、金型キャビティ内に溶湯を充填したの
ち加圧プランジャの押圧作用によって金型キャビティ内
の溶湯を加圧するに際して、時間経過とともに変化する
加圧プランジャの金型キャビティ内への移動ストローク
量を予め目標軌跡として定めておき、該目標軌跡の移動
ストローク量と加圧プランジャの実移動ストローク量と
の偏差量に応じて、加圧プランジャを駆動する作用圧力
を変化させることにより、時間に対する加圧プランジャ
の実移動ストローク量が前記目標軌跡に倣うように、加
圧プランジャの作動を制御するものである。
平６−７３７３７号公報に開示されるものがある。この
加圧鋳造方法は、金型キャビティ内に溶湯を充填したの
ち加圧プランジャの押圧作用によって金型キャビティ内
の溶湯を加圧するに際して、時間経過とともに変化する
加圧プランジャの金型キャビティ内への移動ストローク
量を予め目標軌跡として定めておき、該目標軌跡の移動
ストローク量と加圧プランジャの実移動ストローク量と
の偏差量に応じて、加圧プランジャを駆動する作用圧力
を変化させることにより、時間に対する加圧プランジャ
の実移動ストローク量が前記目標軌跡に倣うように、加
圧プランジャの作動を制御するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の発明は、時間に
対する加圧プランジャの前進パターンを予め設定するも
のであるが、加圧プランジャの前進パターンを設定する
際の指標がないために、それぞれの金型に適した加圧プ
ランジャの前進パターンを試行錯誤により条件設定しな
ければならなかった。このため、加圧プランジャの前進
速度が遅すぎて、凝固収縮による空洞が残ったり、逆に
加圧プランジャの前進速度が速すぎて、加圧プランジャ
の前進で生じた圧力により射出プランジャが後退した
り、型開力が型締力を越えてバリが発生したりして、適
正条件をみつけるのに多大な労力を要するという欠点が
あった。また、鋳造開始直後の金型温度は定常温度には
達しておらず、金型温度が上昇し続ける過渡状態にある
ため、金型キャビティ内の金属の冷却・凝固速度も定常
状態のそれとは異なっている。従って、定常生産状態で
最適となるように設定された加圧プランジャの前進パタ
ーンは、鋳造開始直後の過渡状態においては不適切とな
り、成形品に空洞が残ったり、冷却速度が遅いことに起
因して金属組織が粗くなり機械的性質が劣る場合があっ
た。
対する加圧プランジャの前進パターンを予め設定するも
のであるが、加圧プランジャの前進パターンを設定する
際の指標がないために、それぞれの金型に適した加圧プ
ランジャの前進パターンを試行錯誤により条件設定しな
ければならなかった。このため、加圧プランジャの前進
速度が遅すぎて、凝固収縮による空洞が残ったり、逆に
加圧プランジャの前進速度が速すぎて、加圧プランジャ
の前進で生じた圧力により射出プランジャが後退した
り、型開力が型締力を越えてバリが発生したりして、適
正条件をみつけるのに多大な労力を要するという欠点が
あった。また、鋳造開始直後の金型温度は定常温度には
達しておらず、金型温度が上昇し続ける過渡状態にある
ため、金型キャビティ内の金属の冷却・凝固速度も定常
状態のそれとは異なっている。従って、定常生産状態で
最適となるように設定された加圧プランジャの前進パタ
ーンは、鋳造開始直後の過渡状態においては不適切とな
り、成形品に空洞が残ったり、冷却速度が遅いことに起
因して金属組織が粗くなり機械的性質が劣る場合があっ
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明の第１の発明においては、金型キャビ
ティ内に溶湯を充填した後、加圧プランジャの押圧作用
によって金型キャビティ内の溶湯を加圧する加圧鋳造方
法において、加圧プランジャの作動開始時点を時間の基
準として、時間経過とともに変化する金型の型開量を予
め目標軌跡として定めておき、金型の型開量が該目標軌
跡に倣うように加圧プランジャの作動を制御するように
した。また、本発明の第１の発明を主体とする第２の発
明においては、加圧プランジャの作動開始時点を時間の
基準として、時間経過とともに変化する加圧プランジャ
の金型キャビティ内への移動ストローク量を予め目標軌
跡として定めておき、加圧プランジャの突出力が予め設
定された所定値に達したのちは、前記移動ストローク量
の目標軌跡に倣うように加圧プランジャの作動を制御す
るようにした。
るために、本発明の第１の発明においては、金型キャビ
ティ内に溶湯を充填した後、加圧プランジャの押圧作用
によって金型キャビティ内の溶湯を加圧する加圧鋳造方
法において、加圧プランジャの作動開始時点を時間の基
準として、時間経過とともに変化する金型の型開量を予
め目標軌跡として定めておき、金型の型開量が該目標軌
跡に倣うように加圧プランジャの作動を制御するように
した。また、本発明の第１の発明を主体とする第２の発
明においては、加圧プランジャの作動開始時点を時間の
基準として、時間経過とともに変化する加圧プランジャ
の金型キャビティ内への移動ストローク量を予め目標軌
跡として定めておき、加圧プランジャの突出力が予め設
定された所定値に達したのちは、前記移動ストローク量
の目標軌跡に倣うように加圧プランジャの作動を制御す
るようにした。
【０００５】本発明の第３の発明においては、金型キャ
ビティ内に溶湯を充填した後、加圧プランジャの押圧作
用によって金型キャビティ内の溶湯を加圧する加圧鋳造
方法において、加圧プランジャの作動開始時点を時間の
基準として、時間経過とともに変化する金型の型開量を
予め目標軌跡として定めておき、金型の型開量が該目標
軌跡に倣うように加圧プランジャの作動を制御する工程
から、加圧プランジャの作動開始時点を時間の基準とし
て、時間経過とともに変化する加圧プランジャの金型キ
ャビティ内への移動ストローク量を予め目標軌跡として
定めておき、該目標軌跡に倣うように加圧プランジャの
作動を制御する工程へ、一つの鋳造サイクル中に適宜切
り換えるようにした。
ビティ内に溶湯を充填した後、加圧プランジャの押圧作
用によって金型キャビティ内の溶湯を加圧する加圧鋳造
方法において、加圧プランジャの作動開始時点を時間の
基準として、時間経過とともに変化する金型の型開量を
予め目標軌跡として定めておき、金型の型開量が該目標
軌跡に倣うように加圧プランジャの作動を制御する工程
から、加圧プランジャの作動開始時点を時間の基準とし
て、時間経過とともに変化する加圧プランジャの金型キ
ャビティ内への移動ストローク量を予め目標軌跡として
定めておき、該目標軌跡に倣うように加圧プランジャの
作動を制御する工程へ、一つの鋳造サイクル中に適宜切
り換えるようにした。
【０００６】本発明の第４の発明においては、金型キャ
ビティ内に溶湯を鋳込む射出装置（１００）と、金型の
一部に摺動自在に設けて金型キャビティ内まで先端部を
突出可能に設けた加圧プランジャ（６３）と、金型の型
開量を検出して、型開量に応じた電気的な信号を出力す
る第一の位置検出器（２０）と、加圧プランジャの金型
キャビティ内への移動ストローク量を検出して、移動ス
トローク量に応じた電気的な信号を出力する第二の位置
検出器（２）と、入力信号の大きさに応じて加圧プラン
ジャの突出圧力を調整し得る圧力調整弁（４）と、時間
に対する金型の型開量を目標軌跡として設定する指令信
号設定部を有し、該指令信号設定部からの出力信号と前
記第一の位置検出器からの出力信号との偏差量に応じた
出力信号を、ドライバを介して前記圧力調整弁に送る第
一のフィードバック制御器（７０）と、時間に対する加
圧プランジャの金型キャビティ内への突出による移動ス
トローク量を目標軌跡として設定する指令信号設定部を
有し、該指令信号設定部からの出力信号と前記第二の位
置検出器からの出力信号との偏差量に応じた出力信号
を、ドライバを介して前記圧力調整弁に送る第二のフィ
ードバック制御器（７）を備える構成とした。また、本
発明の第４の発明を主体とする第５の発明においては、
加圧プランジャの突出力を直接的あるいは間接的に検出
する検出手段を設ける構成とした。
ビティ内に溶湯を鋳込む射出装置（１００）と、金型の
一部に摺動自在に設けて金型キャビティ内まで先端部を
突出可能に設けた加圧プランジャ（６３）と、金型の型
開量を検出して、型開量に応じた電気的な信号を出力す
る第一の位置検出器（２０）と、加圧プランジャの金型
キャビティ内への移動ストローク量を検出して、移動ス
トローク量に応じた電気的な信号を出力する第二の位置
検出器（２）と、入力信号の大きさに応じて加圧プラン
ジャの突出圧力を調整し得る圧力調整弁（４）と、時間
に対する金型の型開量を目標軌跡として設定する指令信
号設定部を有し、該指令信号設定部からの出力信号と前
記第一の位置検出器からの出力信号との偏差量に応じた
出力信号を、ドライバを介して前記圧力調整弁に送る第
一のフィードバック制御器（７０）と、時間に対する加
圧プランジャの金型キャビティ内への突出による移動ス
トローク量を目標軌跡として設定する指令信号設定部を
有し、該指令信号設定部からの出力信号と前記第二の位
置検出器からの出力信号との偏差量に応じた出力信号
を、ドライバを介して前記圧力調整弁に送る第二のフィ
ードバック制御器（７）を備える構成とした。また、本
発明の第４の発明を主体とする第５の発明においては、
加圧プランジャの突出力を直接的あるいは間接的に検出
する検出手段を設ける構成とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
例を詳細に説明する。図１〜図４はいずれも本実施例に
係り、図１は部分加圧とゲートカットを同一の加圧プラ
ンジャで行なう実施例に係る金型装置の縦断面図および
油圧、電気の制御回路図、図２は各種制御信号の実態を
示す説明図、図３は部分加圧のみを行なう実施例に係る
金型装置の縦断面図および油圧、電気の制御回路図、図
４は部分加圧とゲートカットを個別の加圧プランジャで
行なう実施例に係る金型装置の縦断面図および油圧、電
気の制御回路図である。
例を詳細に説明する。図１〜図４はいずれも本実施例に
係り、図１は部分加圧とゲートカットを同一の加圧プラ
ンジャで行なう実施例に係る金型装置の縦断面図および
油圧、電気の制御回路図、図２は各種制御信号の実態を
示す説明図、図３は部分加圧のみを行なう実施例に係る
金型装置の縦断面図および油圧、電気の制御回路図、図
４は部分加圧とゲートカットを個別の加圧プランジャで
行なう実施例に係る金型装置の縦断面図および油圧、電
気の制御回路図である。
【０００８】（実施例１）部分加圧とゲートカット（ゲ
ート切断）を同一の加圧プランジャで行なう実施例につ
いて、図１に従って以下に説明する。図１中に示す金型
装置８０は、上金型４１と下金型３２とで形成された金
型キャビティ８内に、射出プランジャ４８およびプラン
ジャチップ４８ａの上昇により、射出スリーブ４７内の
溶湯を充填した状態である。上金型４１の射出プランジ
ャ４８と対向する位置には、加圧プランジャ６３が上下
に摺動自在、且つ、金型キャビティ８内に突出可能に配
設されており、加圧プランジャ６３は図示しない可動盤
に配設される加圧シリンダ１のピストン１ｃに連結され
ている。加圧シリンダ１の作動は油圧源５および方向切
換弁３で行なう。すなわち、方向切換弁３のソレノイド
ＳＯＬ−ａを励磁して、油圧源５から供給される作動油
を加圧シリンダ１のヘッド室１ａに導き、同時に、ロッ
ド室１ｂ内の作動油をタンク６に解放すれば、ピストン
１ｃは下降し、加圧プランジャ６３の先端部は金型キャ
ビティ８内に突出する。
ート切断）を同一の加圧プランジャで行なう実施例につ
いて、図１に従って以下に説明する。図１中に示す金型
装置８０は、上金型４１と下金型３２とで形成された金
型キャビティ８内に、射出プランジャ４８およびプラン
ジャチップ４８ａの上昇により、射出スリーブ４７内の
溶湯を充填した状態である。上金型４１の射出プランジ
ャ４８と対向する位置には、加圧プランジャ６３が上下
に摺動自在、且つ、金型キャビティ８内に突出可能に配
設されており、加圧プランジャ６３は図示しない可動盤
に配設される加圧シリンダ１のピストン１ｃに連結され
ている。加圧シリンダ１の作動は油圧源５および方向切
換弁３で行なう。すなわち、方向切換弁３のソレノイド
ＳＯＬ−ａを励磁して、油圧源５から供給される作動油
を加圧シリンダ１のヘッド室１ａに導き、同時に、ロッ
ド室１ｂ内の作動油をタンク６に解放すれば、ピストン
１ｃは下降し、加圧プランジャ６３の先端部は金型キャ
ビティ８内に突出する。
【０００９】また、逆に、方向切換弁３のソレノイドＳ
ＯＬ−ｂを励磁すれば、前記と反対の作動になり、加圧
プランジャ６３の先端部は金型キャビティ８内から上金
型４１内に戻って収納された状態となる。なお、加圧シ
リンダ１に導かれる作動油の圧力は、圧力調整弁である
電磁比例圧力調整弁４により随意に調整可能であると共
に、圧力検出器１１により検出される構成とし、両金型
４１、３２の型開量は（第一の）位置検出器２０により
検出され、加圧プランジャ６３の移動ストローク量は
（第二の）位置検出器２により検出される構成としてい
る。なお、本実施例に示すように金型キャビティの図心
と型締めの中心が偏っており、加圧プランジャ６３の突
出により金型が不均等に開く場合には、型開量が大きい
側に位置検出装置２０を取り付ける。
ＯＬ−ｂを励磁すれば、前記と反対の作動になり、加圧
プランジャ６３の先端部は金型キャビティ８内から上金
型４１内に戻って収納された状態となる。なお、加圧シ
リンダ１に導かれる作動油の圧力は、圧力調整弁である
電磁比例圧力調整弁４により随意に調整可能であると共
に、圧力検出器１１により検出される構成とし、両金型
４１、３２の型開量は（第一の）位置検出器２０により
検出され、加圧プランジャ６３の移動ストローク量は
（第二の）位置検出器２により検出される構成としてい
る。なお、本実施例に示すように金型キャビティの図心
と型締めの中心が偏っており、加圧プランジャ６３の突
出により金型が不均等に開く場合には、型開量が大きい
側に位置検出装置２０を取り付ける。
【００１０】図１中の７０ａは時間に対する両金型４
１、３２の型開量を目標軌跡として設定する指令信号設
定部であり、７０ｂは位置検出器２０からの入力信号と
指令信号設定部７０ａからの入力信号とを比較しこれら
両方の入力信号の偏差値に応じた出力信号を出す偏差検
出部、７０ｃは偏差検出部７０ｂからの入力信号を受け
てこれを適宜処理し入力信号に応じた所定の出力信号を
出すゲイン設定部であり、これら指令信号設定部７０
ａ、偏差検出部７０ｂおよびゲイン設定部７０ｃは全体
としてフィードバック制御器７０を構成している。
１、３２の型開量を目標軌跡として設定する指令信号設
定部であり、７０ｂは位置検出器２０からの入力信号と
指令信号設定部７０ａからの入力信号とを比較しこれら
両方の入力信号の偏差値に応じた出力信号を出す偏差検
出部、７０ｃは偏差検出部７０ｂからの入力信号を受け
てこれを適宜処理し入力信号に応じた所定の出力信号を
出すゲイン設定部であり、これら指令信号設定部７０
ａ、偏差検出部７０ｂおよびゲイン設定部７０ｃは全体
としてフィードバック制御器７０を構成している。
【００１１】一方、図１中の７ａは時間に対する加圧プ
ランジャ６３の金型キャビティ８内への突出による移動
ストローク量を目標軌跡として設定する指令信号設定部
であり、７ｂは位置検出器２からの入力信号と指令信号
設定部７ａからの入力信号とを比較しこれら両方の入力
信号の偏差値に応じた出力信号を出す偏差検出部、７ｃ
は偏差検出部７ｂからの入力信号を受けてこれを適宜処
理し入力信号に応じた所定の出力信号を出すゲイン設定
部であり、これら指令信号設定部７ａ、偏差検出部７ｂ
およびゲイン設定部７ｃは全体としてフィードバック制
御器７を構成している。前記ゲイン設定部７０ｃの出力
信号Ｐｃ’およびゲイン設定部７ｃの出力信号Ｐｃはド
ライバ９に送られる。該ドライバ９では、図示しないコ
ントローラにより前記両出力信号Ｐｃ’、Ｐｃから選択
されたいずれか一方の出力信号に応じた駆動信号Ｐｒに
変換し、これを前記電磁比例圧力調整弁４に出力する。
ランジャ６３の金型キャビティ８内への突出による移動
ストローク量を目標軌跡として設定する指令信号設定部
であり、７ｂは位置検出器２からの入力信号と指令信号
設定部７ａからの入力信号とを比較しこれら両方の入力
信号の偏差値に応じた出力信号を出す偏差検出部、７ｃ
は偏差検出部７ｂからの入力信号を受けてこれを適宜処
理し入力信号に応じた所定の出力信号を出すゲイン設定
部であり、これら指令信号設定部７ａ、偏差検出部７ｂ
およびゲイン設定部７ｃは全体としてフィードバック制
御器７を構成している。前記ゲイン設定部７０ｃの出力
信号Ｐｃ’およびゲイン設定部７ｃの出力信号Ｐｃはド
ライバ９に送られる。該ドライバ９では、図示しないコ
ントローラにより前記両出力信号Ｐｃ’、Ｐｃから選択
されたいずれか一方の出力信号に応じた駆動信号Ｐｒに
変換し、これを前記電磁比例圧力調整弁４に出力する。
【００１２】今、図１に示すように、射出プランジャ４
８による溶湯の充填が完了し、所定の加圧タイムラグが
経過した時点で、図示しないコントローラが加圧プラン
ジャ６３の作動指令をフィードバック制御器７０に与え
ると共に、方向切換弁３のソレノイドＳＯＬ−ａを励磁
する。ここで、フィードバック制御器７０の指令信号設
定部７０ａには、時間ｔに対する両金型４１、３２の目
標型開量Ｄの所望の軌跡が予めプログラムされており、
前記の作動指令を受けて目標型開量Ｄを例えば数ミリ秒
ごとに時分割処理して、偏差検出部７０ｂに入力する。
８による溶湯の充填が完了し、所定の加圧タイムラグが
経過した時点で、図示しないコントローラが加圧プラン
ジャ６３の作動指令をフィードバック制御器７０に与え
ると共に、方向切換弁３のソレノイドＳＯＬ−ａを励磁
する。ここで、フィードバック制御器７０の指令信号設
定部７０ａには、時間ｔに対する両金型４１、３２の目
標型開量Ｄの所望の軌跡が予めプログラムされており、
前記の作動指令を受けて目標型開量Ｄを例えば数ミリ秒
ごとに時分割処理して、偏差検出部７０ｂに入力する。
【００１３】偏差検出部７０ｂでは、位置検出器２０に
より検出される両金型４１、３２の実型開量Ｄ’と目標
型開量Ｄから型開量偏差ΔＤ（＝Ｄ−Ｄ’）を演算し、
これをゲイン設定部７０ｃに入力する。ゲイン設定部７
０ｃでは、型開量偏差ΔＤを基に、所定のＰ（比例）、
Ｉ（積分）およびＤ（微分）の各ゲインを乗じて、制御
量である圧力指令値Ｐｃ’に変換する。ここでＰ、Ｉ、
Ｄの各ゲインは、実際に加圧プランジャ６３を作動させ
ながら、最も追従性が上がるように経験を生かして決定
する。ドライバ９では、圧力指令値Ｐｃ’を得て駆動信
号Ｐｒに変換し、電磁比例圧力調整弁４に出力する。こ
のようにして、目標型開量Ｄと実型開量Ｄ’との偏差で
ある型開量偏差ΔＤを基準に、加圧シリンダ１に導かれ
る作動油の圧力をフィードバック制御する。
より検出される両金型４１、３２の実型開量Ｄ’と目標
型開量Ｄから型開量偏差ΔＤ（＝Ｄ−Ｄ’）を演算し、
これをゲイン設定部７０ｃに入力する。ゲイン設定部７
０ｃでは、型開量偏差ΔＤを基に、所定のＰ（比例）、
Ｉ（積分）およびＤ（微分）の各ゲインを乗じて、制御
量である圧力指令値Ｐｃ’に変換する。ここでＰ、Ｉ、
Ｄの各ゲインは、実際に加圧プランジャ６３を作動させ
ながら、最も追従性が上がるように経験を生かして決定
する。ドライバ９では、圧力指令値Ｐｃ’を得て駆動信
号Ｐｒに変換し、電磁比例圧力調整弁４に出力する。こ
のようにして、目標型開量Ｄと実型開量Ｄ’との偏差で
ある型開量偏差ΔＤを基準に、加圧シリンダ１に導かれ
る作動油の圧力をフィードバック制御する。
【００１４】上記のようにして、金型キャビティ８内に
充填された溶湯の冷却収縮代に相当する容積分だけ、加
圧プランジャ６３を金型キャビティ８内の金属に突出さ
せる部分加圧を行ない、その押湯作用によりヒケ、巣等
の鋳造欠陥の発生を防止する。本発明によれば、押湯作
用をもたらす部分加圧の条件として目標型開量Ｄの軌跡
を設定するが、その軌跡パターンは、加圧プランジャ６
３の前進開始から直線的な変化で漸増して最大型開量に
達し、その後は最大型開量を保持するパターンとして一
意的に設定することができる。つまり、金型に応じた最
大型開量の値とそのタイミングを設定するだけで適正な
部分加圧が行なわれる。また、部分加圧の条件を目標型
開量Ｄの軌跡として設定することにより、金型温度が定
常温度に達しておらず金型キャビティ８内の金属の冷却
・凝固速度が変化し続ける鋳造開始直後の過渡状態にお
いても、定常状態に達した後でも、常に有害なバリが発
生しない範囲内で最大の圧力を金型キャビティ８内の金
属に作用させることができるので、高品質の成形品を有
害なバリ無しに安定して生産することができる。また、
ショット毎の押湯作用が安定して、製品の寸法精度が向
上する。
充填された溶湯の冷却収縮代に相当する容積分だけ、加
圧プランジャ６３を金型キャビティ８内の金属に突出さ
せる部分加圧を行ない、その押湯作用によりヒケ、巣等
の鋳造欠陥の発生を防止する。本発明によれば、押湯作
用をもたらす部分加圧の条件として目標型開量Ｄの軌跡
を設定するが、その軌跡パターンは、加圧プランジャ６
３の前進開始から直線的な変化で漸増して最大型開量に
達し、その後は最大型開量を保持するパターンとして一
意的に設定することができる。つまり、金型に応じた最
大型開量の値とそのタイミングを設定するだけで適正な
部分加圧が行なわれる。また、部分加圧の条件を目標型
開量Ｄの軌跡として設定することにより、金型温度が定
常温度に達しておらず金型キャビティ８内の金属の冷却
・凝固速度が変化し続ける鋳造開始直後の過渡状態にお
いても、定常状態に達した後でも、常に有害なバリが発
生しない範囲内で最大の圧力を金型キャビティ８内の金
属に作用させることができるので、高品質の成形品を有
害なバリ無しに安定して生産することができる。また、
ショット毎の押湯作用が安定して、製品の寸法精度が向
上する。
【００１５】図２は加圧プランジャ６３の制御に係る各
種制御信号の実態を示すものである。図２中のａで示す
加圧プランジャ前進開始タイミングの直前において、リ
セット信号Ｒの指令によるデータリセット、すなわち、
実型開量Ｄ’および実移動ストローク量Ｓｔ’の現在値
をゼロにする操作が行なわれたのち、加圧プランジャ前
進開始タイミングａで、上述した目標型開量Ｄを倣う型
開量制御が開始される。そして、図２中のｂで示す加圧
プランジャ制御切替タイミングにおいては、制御切替信
号Ｃの指令による型開量制御から移動ストローク量制御
への制御切替が行なわれ、詳細を後述する目標移動スト
ローク量Ｓｔに倣う移動ストローク量制御が開始され
る。移動ストローク量制御中の射出プランジャ圧抜きタ
イミングｃにおいて射出プランジャ４８の加圧力をゼロ
にしたのち、急峻に設定された目標移動ストローク量Ｓ
ｔに倣うように加圧プランジャ６３を金型キャビティ８
内の金属の所定位置まで突出させてゲートカットを行な
い、射出装置後退タイミングｄでは射出装置１００を後
退作動させるようになっている。なお、加圧プランジャ
６３の制御に係るリセット信号Ｒ、制御切替信号Ｃ、目
標型開量Ｄ、目標移動ストローク量Ｓｔは、図示しない
コントローラにより総括的に管理・指令されるようにな
っている。
種制御信号の実態を示すものである。図２中のａで示す
加圧プランジャ前進開始タイミングの直前において、リ
セット信号Ｒの指令によるデータリセット、すなわち、
実型開量Ｄ’および実移動ストローク量Ｓｔ’の現在値
をゼロにする操作が行なわれたのち、加圧プランジャ前
進開始タイミングａで、上述した目標型開量Ｄを倣う型
開量制御が開始される。そして、図２中のｂで示す加圧
プランジャ制御切替タイミングにおいては、制御切替信
号Ｃの指令による型開量制御から移動ストローク量制御
への制御切替が行なわれ、詳細を後述する目標移動スト
ローク量Ｓｔに倣う移動ストローク量制御が開始され
る。移動ストローク量制御中の射出プランジャ圧抜きタ
イミングｃにおいて射出プランジャ４８の加圧力をゼロ
にしたのち、急峻に設定された目標移動ストローク量Ｓ
ｔに倣うように加圧プランジャ６３を金型キャビティ８
内の金属の所定位置まで突出させてゲートカットを行な
い、射出装置後退タイミングｄでは射出装置１００を後
退作動させるようになっている。なお、加圧プランジャ
６３の制御に係るリセット信号Ｒ、制御切替信号Ｃ、目
標型開量Ｄ、目標移動ストローク量Ｓｔは、図示しない
コントローラにより総括的に管理・指令されるようにな
っている。
【００１６】上述の制御切替信号Ｃによる型開量制御か
ら移動ストローク量制御への制御切替は、加圧プランジ
ャ６３の突出力が予め設定された所定値に達したタイミ
ングで行なわれる。加圧プランジャ６３の突出力の検出
方法としては、前記圧力検出器１１により加圧シリンダ
１のヘッド室１ａの圧力を計測（必要に応じてロッド室
１ｂの圧力も計測）する間接的な検出方法、加圧プラン
ジャ６３に設けられた図示しない歪みゲージにより歪み
量を計測する直接的な検出方法等がある。上記の他に、
突出圧力一定の条件での鋳造において、実型開量が最大
となるタイミングを予め確認しておき、このタイミング
で制御切替信号Ｃを与えるようにして、型開量制御から
移動ストローク量制御への制御切替を行なうことができ
る。
ら移動ストローク量制御への制御切替は、加圧プランジ
ャ６３の突出力が予め設定された所定値に達したタイミ
ングで行なわれる。加圧プランジャ６３の突出力の検出
方法としては、前記圧力検出器１１により加圧シリンダ
１のヘッド室１ａの圧力を計測（必要に応じてロッド室
１ｂの圧力も計測）する間接的な検出方法、加圧プラン
ジャ６３に設けられた図示しない歪みゲージにより歪み
量を計測する直接的な検出方法等がある。上記の他に、
突出圧力一定の条件での鋳造において、実型開量が最大
となるタイミングを予め確認しておき、このタイミング
で制御切替信号Ｃを与えるようにして、型開量制御から
移動ストローク量制御への制御切替を行なうことができ
る。
【００１７】次に、図２中のｂで示す時点以降に行なわ
れる移動ストローク量のフィードバック制御の実態を、
図１に従って以下に説明する。フィードバック制御器７
の指令信号設定部７ａには、時間ｔに対する加圧プラン
ジャ６３の目標移動ストローク量Ｓｔの所望の軌跡が予
めプログラムされており、目標移動ストローク量Ｓｔを
例えば数ミリ秒ごとに時分割処理して、偏差検出部７ｂ
に入力する。
れる移動ストローク量のフィードバック制御の実態を、
図１に従って以下に説明する。フィードバック制御器７
の指令信号設定部７ａには、時間ｔに対する加圧プラン
ジャ６３の目標移動ストローク量Ｓｔの所望の軌跡が予
めプログラムされており、目標移動ストローク量Ｓｔを
例えば数ミリ秒ごとに時分割処理して、偏差検出部７ｂ
に入力する。
【００１８】偏差検出部７ｂでは、位置検出器２により
検出される加圧プランジャ６３の実移動ストローク量Ｓ
ｔ’と目標移動ストローク量Ｓｔからストローク量偏差
ΔＳｔ（＝Ｓｔ−Ｓｔ’）を演算し、これをゲイン設定
部７ｃに入力する。ゲイン設定部７ｃでは、ストローク
量偏差ΔＳｔを基に、所定のＰ（比例）、Ｉ（積分）お
よびＤ（微分）の各ゲインを乗じて、制御量である圧力
指令値Ｐｃに変換する。ここでＰ、Ｉ、Ｄの各ゲイン
は、実際に加圧プランジャ６３を作動させながら、最も
追従性が上がるように経験を生かして決定する。ドライ
バ９では、圧力指令値Ｐｃを得て駆動信号Ｐｒに変換
し、電磁比例圧力調整弁４に出力する。このようにし
て、目標移動ストローク量Ｓｔと実移動ストローク量Ｓ
ｔ’との偏差であるストローク量偏差ΔＳｔを基準に、
加圧シリンダ１に導かれる作動油の圧力をフィードバッ
ク制御しながら、加圧プランジャ６３を金型キャビティ
８内の金属の所定位置まで突出させてゲートカットを行
なう。
検出される加圧プランジャ６３の実移動ストローク量Ｓ
ｔ’と目標移動ストローク量Ｓｔからストローク量偏差
ΔＳｔ（＝Ｓｔ−Ｓｔ’）を演算し、これをゲイン設定
部７ｃに入力する。ゲイン設定部７ｃでは、ストローク
量偏差ΔＳｔを基に、所定のＰ（比例）、Ｉ（積分）お
よびＤ（微分）の各ゲインを乗じて、制御量である圧力
指令値Ｐｃに変換する。ここでＰ、Ｉ、Ｄの各ゲイン
は、実際に加圧プランジャ６３を作動させながら、最も
追従性が上がるように経験を生かして決定する。ドライ
バ９では、圧力指令値Ｐｃを得て駆動信号Ｐｒに変換
し、電磁比例圧力調整弁４に出力する。このようにし
て、目標移動ストローク量Ｓｔと実移動ストローク量Ｓ
ｔ’との偏差であるストローク量偏差ΔＳｔを基準に、
加圧シリンダ１に導かれる作動油の圧力をフィードバッ
ク制御しながら、加圧プランジャ６３を金型キャビティ
８内の金属の所定位置まで突出させてゲートカットを行
なう。
【００１９】（実施例２）部分加圧のみを行なう実施例
について、前述の実施例１と異なるところを主体に、図
３に従って以下に説明する。図３に示すように、上金型
４１には加圧プランジャ６３が上下に摺動自在、且つ、
金型キャビティ８内の製品部に突出可能に配設されてい
る。図１に示す位置検出器２およびフィードバック制御
器７は不要であり、ドライバ９はゲイン設定部７０ｃか
らの圧力指令値Ｐｃ’を得て電磁比例圧力調整弁４を駆
動する駆動信号Ｐｒに変換し出力する。このようにし
て、両金型４１、３２の目標型開量Ｄと実型開量Ｄ’と
の偏差である型開量偏差ΔＤを基準に、加圧シリンダ１
に導かれる作動油の圧力をフィードバック制御しなが
ら、加圧プランジャ６３を金型キャビティ８内の金属に
突出させて部分加圧を行なう。
について、前述の実施例１と異なるところを主体に、図
３に従って以下に説明する。図３に示すように、上金型
４１には加圧プランジャ６３が上下に摺動自在、且つ、
金型キャビティ８内の製品部に突出可能に配設されてい
る。図１に示す位置検出器２およびフィードバック制御
器７は不要であり、ドライバ９はゲイン設定部７０ｃか
らの圧力指令値Ｐｃ’を得て電磁比例圧力調整弁４を駆
動する駆動信号Ｐｒに変換し出力する。このようにし
て、両金型４１、３２の目標型開量Ｄと実型開量Ｄ’と
の偏差である型開量偏差ΔＤを基準に、加圧シリンダ１
に導かれる作動油の圧力をフィードバック制御しなが
ら、加圧プランジャ６３を金型キャビティ８内の金属に
突出させて部分加圧を行なう。
【００２０】（実施例３）部分加圧とゲートカットを個
別の加圧プランジャで行なう実施例について、前述の実
施例１と異なるところを主体に、図４に従って以下に説
明する。図４に示すように、上金型４１の射出プランジ
ャ４８と対向する位置にはゲートカット用の加圧プラン
ジャ６３が、製品部に相当する位置には部分加圧用の加
圧プランジャ６３Ａが、それぞれ上下に摺動自在、且
つ、金型キャビティ８内に突出可能に配設されており、
部分加圧用の加圧プランジャ６３Ａとゲートカット用の
加圧プランジャ６３とは、異なる系統の制御回路・油圧
回路によりその作動を制御させる構成である。
別の加圧プランジャで行なう実施例について、前述の実
施例１と異なるところを主体に、図４に従って以下に説
明する。図４に示すように、上金型４１の射出プランジ
ャ４８と対向する位置にはゲートカット用の加圧プラン
ジャ６３が、製品部に相当する位置には部分加圧用の加
圧プランジャ６３Ａが、それぞれ上下に摺動自在、且
つ、金型キャビティ８内に突出可能に配設されており、
部分加圧用の加圧プランジャ６３Ａとゲートカット用の
加圧プランジャ６３とは、異なる系統の制御回路・油圧
回路によりその作動を制御させる構成である。
【００２１】部分加圧用の加圧プランジャ６３Ａは図示
しない可動盤に配設される加圧シリンダ１０のピストン
１０ｃに連結されており、加圧シリンダ１０の作動は油
圧源５０および方向切換弁３０で行なわれる。ドライバ
９０では、ゲイン設定部７０ｃからの圧力指令値Ｐｃ’
を得て駆動信号Ｐｒ’に変換し電磁比例圧力調整弁４０
に出力する。従って、加圧シリンダ１０に導かれる作動
油の圧力は、ドライバ９０からの駆動信号Ｐｒ’を受け
た電磁比例圧力調整弁４０により調整される。このよう
にして、両金型４１、３２の目標型開量Ｄと実型開量
Ｄ’との偏差である型開量偏差ΔＤを基準に、加圧シリ
ンダ１０に導かれる作動油の圧力をフィードバック制御
しながら、加圧プランジャ６３Ａを金型キャビティ８内
の金属に突出させて部分加圧を行なう。
しない可動盤に配設される加圧シリンダ１０のピストン
１０ｃに連結されており、加圧シリンダ１０の作動は油
圧源５０および方向切換弁３０で行なわれる。ドライバ
９０では、ゲイン設定部７０ｃからの圧力指令値Ｐｃ’
を得て駆動信号Ｐｒ’に変換し電磁比例圧力調整弁４０
に出力する。従って、加圧シリンダ１０に導かれる作動
油の圧力は、ドライバ９０からの駆動信号Ｐｒ’を受け
た電磁比例圧力調整弁４０により調整される。このよう
にして、両金型４１、３２の目標型開量Ｄと実型開量
Ｄ’との偏差である型開量偏差ΔＤを基準に、加圧シリ
ンダ１０に導かれる作動油の圧力をフィードバック制御
しながら、加圧プランジャ６３Ａを金型キャビティ８内
の金属に突出させて部分加圧を行なう。
【００２２】一方、ドライバ９では、ゲイン設定部７ｃ
からの圧力指令値Ｐｃを得て駆動信号Ｐｒに変換し、電
磁比例圧力弁４に出力する。加圧シリンダ１に導かれる
作動油の圧力は、ドライバ９からの駆動信号Ｐｒを受け
た電磁比例圧力調整弁４により調整される。このように
して、目標移動ストローク量Ｓｔと実移動ストローク量
Ｓｔ’との偏差であるストローク量偏差ΔＳｔを基準
に、加圧シリンダ１に導かれる作動油の圧力をフィード
バック制御しながら、加圧プランジャ６３を金型キャビ
ティ８内の金属の所定位置まで突出させてゲートカット
を行なう。以上の実施例においては、圧力調整弁４また
は４０として電磁比例圧力調整弁を用いたが、ディジタ
ル弁等の圧力調整弁を用いることもできる。さらには、
電磁比例圧力調整弁（４、４０）及び方向切替弁（３、
３０）の代わりにサーボ弁等の方向・流量制御弁を用い
ることもできる。
からの圧力指令値Ｐｃを得て駆動信号Ｐｒに変換し、電
磁比例圧力弁４に出力する。加圧シリンダ１に導かれる
作動油の圧力は、ドライバ９からの駆動信号Ｐｒを受け
た電磁比例圧力調整弁４により調整される。このように
して、目標移動ストローク量Ｓｔと実移動ストローク量
Ｓｔ’との偏差であるストローク量偏差ΔＳｔを基準
に、加圧シリンダ１に導かれる作動油の圧力をフィード
バック制御しながら、加圧プランジャ６３を金型キャビ
ティ８内の金属の所定位置まで突出させてゲートカット
を行なう。以上の実施例においては、圧力調整弁４また
は４０として電磁比例圧力調整弁を用いたが、ディジタ
ル弁等の圧力調整弁を用いることもできる。さらには、
電磁比例圧力調整弁（４、４０）及び方向切替弁（３、
３０）の代わりにサーボ弁等の方向・流量制御弁を用い
ることもできる。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、下
記のような優れた効果が得られる。 （１）煩雑な試行錯誤を行なうことなく、広範囲の金型
に対する部分加圧の条件を一意的に設定することができ
る。 （２）金型温度が定常温度に達しておらず金型キャビテ
ィ内の金属の冷却・凝固速度が変化し続ける鋳造開始直
後の過渡状態においても、定常状態に達した後でも、常
に有害なバリが発生しない範囲内で最大の圧力を金型キ
ャビティ内の金属に作用させることができるので、高品
質の成形品を有害なバリ無しに安定して生産することが
できる。 （３）ショット毎の押湯作用が安定して、製品の寸法精
度が向上する。
記のような優れた効果が得られる。 （１）煩雑な試行錯誤を行なうことなく、広範囲の金型
に対する部分加圧の条件を一意的に設定することができ
る。 （２）金型温度が定常温度に達しておらず金型キャビテ
ィ内の金属の冷却・凝固速度が変化し続ける鋳造開始直
後の過渡状態においても、定常状態に達した後でも、常
に有害なバリが発生しない範囲内で最大の圧力を金型キ
ャビティ内の金属に作用させることができるので、高品
質の成形品を有害なバリ無しに安定して生産することが
できる。 （３）ショット毎の押湯作用が安定して、製品の寸法精
度が向上する。
【図１】部分加圧とゲートカットを同一の加圧プランジ
ャで行なう実施例に係る金型装置の縦断面図および油
圧、電気の制御回路図である。
ャで行なう実施例に係る金型装置の縦断面図および油
圧、電気の制御回路図である。
【図２】本発明の実施例に係る各種制御信号の実態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図３】部分加圧のみを行なう実施例に係る金型装置の
縦断面図および油圧、電気の制御回路図である。
縦断面図および油圧、電気の制御回路図である。
【図４】部分加圧とゲートカットを個別の加圧プランジ
ャで行なう実施例に係る金型装置の縦断面図および油
圧、電気の制御回路図である。
ャで行なう実施例に係る金型装置の縦断面図および油
圧、電気の制御回路図である。
１ 加圧シリンダ
１ａ ヘッド室
１ｂ ロッド室
１ｃ ピストン
２ 位置検出器（第二の位置検出器）
３ 方向切換弁
４ 電磁比例圧力調整弁（圧力調整弁）
５ 油圧源
６ タンク
７ フィードバック制御器
７ａ 指令信号設定部
７ｂ 偏差検出部
７ｃ ゲイン設定部
８ 金型キャビティ
９ ドライバ
１０加圧シリンダ
１０ａ ヘッド室
１０ｂ ロッド室
１０ｃ ピストン
１１ 圧力検出器
２０ 位置検出器（第一の位置検出器）
３０ 方向切換弁
３２ 下金型
４０ 電磁比例圧力調整弁（圧力調整弁）
４１ 上金型
４７ 射出スリーブ
４８ 射出プランジャ
４８ａ プランジャチップ
５０ 油圧源
６０ タンク
６３、６３Ａ 加圧プランジャ
７０ フィードバック制御器
７０ａ 指令信号設定部
７０ｂ 偏差検出部
７０ｃ ゲイン設定部
８０ 金型装置
９０ ドライバ
１００ 射出装置
ａ 加圧プランジャ前進開始タイミング
ｂ 加圧プランジャ制御切替タイミング
Ｃ 制御切替信号
Ｄ 目標型開量
Ｄ’ 実型開量
ΔＤ 型開量偏差
Ｐｃ、Ｐｃ’ 圧力指令値
Ｐｒ、Ｐｒ’ 駆動信号
Ｒ リセット信号
Ｓｔ 目標移動ストローク量
Ｓｔ’ 実移動ストローク量
ΔＳｔ ストローク量偏差
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 17/22,17/26,17/32
Claims (5)
- 【請求項１】 金型キャビティ内に溶湯を充填した後、
加圧プランジャの押圧作用によって金型キャビティ内の
溶湯を加圧する加圧鋳造方法において、 加圧プランジャの作動開始時点を時間の基準として、時
間経過とともに変化する金型の型開量を予め目標軌跡と
して定めておき、金型の型開量が該目標軌跡に倣うよう
に加圧プランジャの作動を制御するようにしたことを特
徴とする加圧鋳造方法。 - 【請求項２】 加圧プランジャの作動開始時点を時間の
基準として、時間経過とともに変化する加圧プランジャ
の金型キャビティ内への移動ストローク量を予め目標軌
跡として定めておき、加圧プランジャの突出力が予め設
定された所定値に達したのちは、前記移動ストローク量
の目標軌跡に倣うように加圧プランジャの作動を制御す
るようにしたことを特徴とする請求項１記載の加圧鋳造
方法。 - 【請求項３】 金型キャビティ内に溶湯を充填した
後、加圧プランジャの押圧作用によって金型キャビティ
内の溶湯を加圧する加圧鋳造方法において、加圧プラン
ジャの作動開始時点を時間の基準として、時間経過とと
もに変化する金型の型開量を予め目標軌跡として定めて
おき、金型の型開量が該目標軌跡に倣うように加圧プラ
ンジャの作動を制御する工程から、加圧プランジャの作
動開始時点を時間の基準として、時間経過とともに変化
する加圧プランジャの金型キャビティ内への移動ストロ
ーク量を予め目標軌跡として定めておき、該目標軌跡に
倣うように加圧プランジャの作動を制御する工程へ、一
つの鋳造サイクル中に適宜切り換えるようにしたことを
特徴とする加圧鋳造方法。 - 【請求項４】 金型キャビティ内に溶湯を鋳込む射出装
置（１００）と、 金型の一部に摺動自在に設けて金型キャビティ内まで先
端部を突出可能に設けた加圧プランジャ（６３）と、 金型の型開量を検出して、型開量に応じた電気的な信号
を出力する第一の位置検出器（２０）と、 加圧プランジャの金型キャビティ内への移動ストローク
量を検出して、移動ストローク量に応じた電気的な信号
を出力する第二の位置検出器（２）と、 入力信号の大きさに応じて加圧プランジャの突出圧力を
調整し得る圧力調整弁（４）と、 時間に対する金型の型開量を目標軌跡として設定する指
令信号設定部を有し、該指令信号設定部からの出力信号
と前記第一の位置検出器からの出力信号との偏差量に応
じた出力信号を、ドライバを介して前記圧力調整弁に送
る第一のフィードバック制御器（７０）と、 時間に対する加圧プランジャの金型キャビティ内への突
出による移動ストローク量を目標軌跡として設定する指
令信号設定部を有し、該指令信号設定部からの出力信号
と前記第二の位置検出器からの出力信号との偏差量に応
じた出力信号を、ドライバを介して前記圧力調整弁に送
る第二のフィードバック制御器（７）を備えたことを特
徴とする加圧鋳造装置。 - 【請求項５】 加圧プランジャの突出力を直接的あるい
は間接的に検出する検出手段を設けたことを特徴とする
請求項４記載の加圧鋳造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27158499A JP3509657B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 加圧鋳造方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27158499A JP3509657B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 加圧鋳造方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001096353A JP2001096353A (ja) | 2001-04-10 |
| JP3509657B2 true JP3509657B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=17502127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27158499A Expired - Lifetime JP3509657B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 加圧鋳造方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3509657B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103464724A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-12-25 | 广州驭风旭铝铸件有限公司 | 一种车轮或车轮中心盘的铸造方法 |
-
1999
- 1999-09-27 JP JP27158499A patent/JP3509657B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001096353A (ja) | 2001-04-10 |
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