JP4592868B2 - ダイカストマシンの射出制御装置および射出制御方法 - Google Patents
ダイカストマシンの射出制御装置および射出制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカストマシン射出制御装置および射出制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカスト製品の品質は、金属溶湯を金型内に充填する際の射出速度や射出圧力に影響されることが知られているが、ダイカストマシンにおける金型に金属溶湯を充填する射出工程では、たとえば、以下のような射出制御を行なっている。
まず、プランジャスリーブに金属溶湯を供給し、金属溶湯の空気の巻き込み等を避けるためにプランジャを低速の射出速度で駆動して金型のキャビティへの金属溶湯の充填を開始する。
次いで、金属溶湯の先端が金型の湯口に達する位置までプランジャが移動したら、プランジャを高速の射出速度に切り換えて駆動し、金属溶湯を金型のキャビティに急速に充填する。
次いで、金型のキャビティに金属溶湯が充填されたらプランジャの圧力を上昇させて、金属溶湯を加圧する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のプランジャの低速の射出速度から高速の射出速度への切り換えは、上記したように、プランジャスリーブに供給した金属溶湯の先端が金型の湯口に達する時点で行うのが好ましい。すなわち、プランジャスリーブおよび金型のキャビティに金属溶湯を導く流路に金属溶湯が充填された時点で、プランジャを高速の射出速度に切り換えることが好ましい。
従来、プランジャを低速の射出速度から高速の射出速度へ切り換える切り換え位置は、たとえば、鋳造品の重量を当該鋳造品を形成する材料の比重で除算して鋳造品の体積を算出し、この体積に基づいてプランジャの移動すべきストロークを求め、このストロークから予め決定していた。
しかしながら、金属溶湯の比重は、温度によって異なる。また、低速から高速に変わるまでにプランジャを駆動する油圧シリンダおよび制御バルブにタイムラグが存在する。さらに、プランジャスリーブへの金属溶湯の供給量は一定とは限らず、ばらつくことがあり、また、供給量を積極的に増減することもある。
このため、切り換え位置にプランジャが到達しても、プランジャスリーブおよび金型のキャビティへの流路に金属溶湯が不足していたり、あるいは、湯口を通じてキャビティ内へ金属溶湯が既に導入されていたりする場合がある。
【０００４】
たとえば、切り換え位置にプランジャが到達した時点で、プランジャスリーブおよび金型のキャビティへの流路に金属溶湯が不足している状態では、プランジャは高速に切り換わると、スリーブ内のガスがプランジャの高速動作により撹拌され金属溶湯に巻き込まれる。このとき、金属溶湯が湯口に到達するまでは、プランジャには殆ど抵抗が作用しないため、プランジャは大きく加速されたのち、湯口に金属溶湯の先端が到達すると、プランジャは湯口の抵抗の影響で減速される。
この結果、金属溶湯の先端のみがキャビティ内に入り、その後の溶湯が続いて導入されない状態となり、金属溶湯の先端が切れた状態となりやすい。金属溶湯の先端のみがキャビティ内に導入されると、鋳造後の製品の表面にいわゆる湯ジワが発生しやすいという不利益が存在する。
一方、低速で移動するプランジャが切り換え位置に到達した時点で、すでに金属溶湯の先端がキャビティ内に導入されていると、金属溶湯の先端の凝固が進み、鋳造された鋳造品にいわゆる湯境が発生しやすいという不利益が存在する。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであって、ダイカストマシンにおいて、プランジャの射出速度の切り換えのタイミングを最適化でき、安定した品質の鋳造品を鋳造可能なダイカストマシンの射出制御装置および射出制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点に係るダイカストマシンの射出制御装置は、プランジャスリーブに供給された金属溶湯を金型のキャビティへ射出するプランジャと、当該プランジャを駆動する射出シリンダを備える駆動手段と、を具備するダイカストマシンの射出制御装置であって、前記プランジャを第１の射出速度で駆動し、当該第１の射出速度よりも高い第２の射出速度に切り換える速度切換位置を設定する速度切換位置設定手段と、前記プランジャの実際の速度切換位置を検出する切換位置検出手段と、前記プランジャスリーブおよび前記キャビティに通じる流路に金属溶湯が充填され、前記キャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったときの前記プランジャの充填開始位置を検出する充填開始位置検出手段と、検出した前記プランジャの充填開始位置および速度切換位置に基づいて、設定された前記速度切換位置を補正する切換位置補正手段と、補正された前記速度切換位置にしたがって、前記プランジャを第１の射出速度で駆動した後、前記第２の射出速度に切り換える制御指令を前記駆動手段に対して出力する射出制御手段とを有する。
【０００７】
前記切換位置補正手段は、実際の速度切換位置と充填開始位置とが一致するように前記設定された速度切換位置を補正する。
【０００８】
また、本発明の射出制御装置は、前記プランジャの前記金属溶湯に対する充填圧力を検出する圧力検出手段と、前記プランジャの変位を検出する変位検出手段と、前記プランジャの速度を検出する速度検出手段と、を有し、前記充填開始位置検出手段は、前記プランジャの変位、速度および充填圧力の変化に基づいて前記プランジャの充填開始位置を決定する。
【０００９】
また、本発明の射出制御装置は、前記圧力検出手段の検出した充填圧力を時系列データとして記憶保持する圧力データ保持部と、前記変位検出手段の検出した前記プランジャの変位を時系列データとして記憶保持する変位データ保持部と、前記速度検出手段の検出した前記プランジャの速度を時系列データとして記憶保持する速度データ保持部と、前記充填圧力の時系列データに基づいて、前記プランジャによる前記キャビティへの金属溶湯の充填開始後の充填圧力の平均値を算出し、前記充填圧力および変位の時系列データから、前記プランジャの充填圧力が前記平均値に対して所定の割合に達する当該プランジャの位置を検出し、当該位置を前記充填開始位置とする充填開始位置算出部とを有する。
【００１０】
前記充填開始位置算出部は、前記充填圧力、変位および速度の時系列データから、前記キャビティへ金属溶湯が充填した時点の前記プランジャの位置を検出し、当該充満時のプランジャの位置からプランジャの進行方向に遡った所定の距離の範囲での充填圧力の平均値を算出する。
【００１１】
また、本発明の射出制御装置は、前記変位検出手段によって検出された前記プランジャの変位から当該プランジャの射出速度を算出する速度算出部と、前記速度検出手段の検出した射出速度の時系列データを記憶保持する速度データ保持部と、前記速度および変位の時系列データから前記プランジャの実際の速度切換位置を検出する切換位置検出部とを有する。
【００１２】
前記切換位置検出部は、前記変位および前記速度の時系列データから、前記プランジャの第１の射出速度を検出し、かつ、当該第１の射出速度に対して所定の割合の速度に上昇する当該プランジャの位置を検出し、当該プランジャの位置を実際の速度切換位置とする。
【００１３】
また、本発明の射出制御装置は、前記切換位置補正手段によって補正された速度切換位置に応じて、前記第２の射出速度を最適化する高速速度最適化手段をさらに有する。
【００１４】
好適には、前記高速速度最適化手段は、前記補正された速度切換位置と補正前の速度切換位置との差に応じて前記第２の射出速度を調整する。
【００１５】
さらに好適には、前記切換位置補正手段は、複数回の射出動作によって得られる複数の前記プランジャの充填開始位置データおよび速度切換位置データの平均値に基づいて前記速度切換位置を補正する。
【００１６】
また、本発明の射出制御装置は、前記検出された充填開始位置および実際の切換位置の情報を画面上に表示する表示手段をさらに有する
【００１７】
本発明の第２の観点に係るダイカストマシンの射出制御装置は、プランジャスリーブに供給された金属溶湯を金型のキャビティへ射出するプランジャと、当該プランジャを駆動する射出シリンダを備える駆動手段と、を具備するダイカストマシンの射出制御装置であって、前記プランジャスリーブおよび前記キャビティに通じる流路に金属溶湯が充填され、前記キャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったときの前記プランジャの充填開始位置を前記プランジャの充填圧力に基づいて検出する充填開始位置検出手段と、前記充填開始位置検出手段の検出した前記プランジャの充填開始位置に基づいて、当該プランジャの射出速度の射出切換位置を決定する切換位置決定手段と、前記プランジャを第１の射出速度で駆動し、前記決定された速度切換位置にしたがって当該第１の射出速度よりも高い第２の射出速度に切り換える制御指令を前記駆動手段に対して出力する射出制御手段とを有する。
【００１８】
本発明の第１の観点に係るダイカストマシンの射出制御方法は、プランジャスリーブに供給された金属溶湯に対してプランジャを第１の射出速度で駆動したのち、当該第１の射出速度より高い第２の射出速度に切り換えて金型のキャビティへ金属溶湯を射出するダイカストマシンの射出制御方法であって、金属溶湯が供給された前記プランジャスリーブに対してプランジャを第１の射出速度で駆動し、予め設定された設定切換位置で前記プランジャを第２の射出速度に切り換えて駆動し、キャビティへ金属溶湯を充填する充填ステップと、前記充填ステップにおいて検出された前記プランジャの金属溶湯に対する充填圧力および前記プランジャの変位および速度の時系列データから、前記プランジャスリーブおよび前記キャビティに通じる流路に金属溶湯が充填され、前記キャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったときの前記プランジャの充填開始位置を検出する充填開始位置検出ステップと、前記充填ステップにおいて検出された前記プランジャの変位および速度の時系列データから、前記プランジャの射出速度の実際の切換位置を検出する切換位置検出ステップと、前記検出された実際の切換位置と充填開始位置に基づいて、前記プランジャの充填開始位置と切換位置とが一致するように前記設定切換位置を補正する切換位置補正ステップとを有する。
【００１９】
前記切換位置変更ステップは、変更した切換位置に応じて、前記第２の射出速度を最適化する最適化ステップをさらに有する。
【００２０】
本発明の第２の観点に係るダイカストマシンの射出制御方法は、プランジャスリーブに供給された金属溶湯に対してプランジャを第１の射出速度で駆動したのち、当該第１の射出速度よりも高い第２の射出速度に切り換えて金型のキャビティへ金属溶湯を射出するダイカストマシンの射出制御方法であって、プランジャスリーブ内に所定量の金属溶湯を供給する供給ステップと、金属溶湯が供給された前記プランジャスリーブに対してプランジャを第１の射出速度で駆動する低速駆動ステップと、駆動される前記プランジャの金属溶湯に対する充填圧力の変化から、前記プランジャスリーブおよびキャビティに通じる流路に金属溶湯が充填され、前記キャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったことを前記プランジャの充填圧力に基づいて検出する充填開始状態検出ステップと、前記充填開始状態の検出に応じて前記プランジャを第２の射出速度に切り換えて駆動する高速駆動ステップとを有する。
【００２１】
本発明の第１の観点に係る射出制御装置および射出制御方法では、予め設定された射出条件にしたがって、金型に金属溶湯を充填してダイカスト製品の鋳造を行う。
このとき、プランジャの変位、速度および金属溶湯に対する充填圧力を計測し、これらの時系列データを記憶保持する。
次いで、上記の変位、速度および充填圧力の時系列データの変化からキャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったときのプランジャの充填開始位置を検出する。さらに、プランジャの変位および速度からプランジャの実際の速度切換位置を検出する。
次いで、検出したプランジャの充填開始位置とプランジャの実際の速度切換位置とが一致していることが、ダイカストマシンで鋳造される鋳造品の品質の観点からは望ましいことから、プランジャの充填開始位置と速度切換位置とが一致するように、設定された速度切換位置を補正する。
補正された速度切換位置にしたがって、再度、射出動作を行うことにより、プランジャの実際の速度切換位置が最適化され、鋳造された鋳造品の品質が安定化する。
【００２２】
さらに、上記のように設定された速度切換位置を補正すると、これに応じて、高速である第２の射出速度でプランジャが駆動される距離も変化する。
このため、本発明では、検出された充填開始位置および実際の速度切換位置に応じて、第２の射出速度である高速射出速度を最適化する。たとえば、検出された実際の速度切換位置が充填開始位置の手前である場合には、この検出された実際の速度切換位置に基づいて補正された速度切換位置で速度切換を行うと、プランジャの高速射出速度による駆動距離が以前より短くなる。このため、プランジャの高速射出速度による駆動距離が短くなった分高速射出速度を高める。
【００２３】
また、本発明の第２の観点に係る射出制御装置および射出制御方法では、金属溶湯が供給されたプランジャスリーブに対して、まず、プランジャを低速の第１の射出速度で駆動する。このとき、金属溶湯に対するプランジャの充填圧力を同時に計測する。
プランジャスリーブおよび金型のキャビティに通じる流路に金属溶湯が充填されると、金属溶湯の先端部はキャビティに通じる湯口に到達する。湯口は流路に対して開口が絞られているため、金属溶湯の先端部が湯口に到達すると、プランジャに作用する抵抗が増加し、充填圧力が上昇する。
この充填圧力の上昇の検出に応じて、プランジャを高速射出速度である第２の射出速度に切り換えて駆動する。
これにより、プランジャの実際の速度切換位置と充填開始位置とが略一致し、鋳造品の品質が安定化される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
第１実施形態
図１は、本発明が適用されるダイカストマシンの一例を示す構成図である。
図１において、ダイカストマシン１は、ベースＢＳ上に設けられた固定ダイプレート５４と、この固定ダイプレート５４に固定された固定金型５２と、固定ダイプレート５４に対向してベースＢＳ上に移動可能設けられた可動ダイプレート５５と、この可動ダイプレート５５に固定金型５２に対向するように設けられた可動金型５３と、固定金型５２と可動金型５３との間に形成されたキャビティＣに流路Ｌａを通じて連通しているプランジャスリーブ５６と、プランジャスリーブ５６に移動自在に嵌合しているプランジャチップ５７ａおよびこのプランジャチップ５７ａが先端に設けられたプランジャロッド５７ｂからなるプランジャ５７とを備えている。
上記の固定ダイプレート５４の背後には、図示しないトグル機構を備えた型締装置が設けられており、この型締装置によって固定金型５２と可動金型５３は所定の型締力で型締される。
【００２５】
また、ダイカストマシン１は、プランジャ５７を駆動する駆動手段としての射出シリンダ部７０を備えている。
この射出シリンダ部７０は、連結部材５７ｃによってプランジャロッド５７ｂと連結されプランジャ５７を駆動する射出用ピストンロッド５８のピストン５８ａを内蔵する射出用シリンダ７０ａと、射出用ピストンロッド５８の背部に設けられた昇圧用ピストン５９を内蔵する昇圧用シリンダ７０ｂとを備える。
射出シリンダ部７０には、アキュミュレータ７１が接続されており、アキュミュレータ７１に蓄えられた油圧が射出用シリンダ７０ａまたは昇圧用７０ｂに供給され、これにより、射出用ピストンロッド５８および昇圧用ピストン５９が駆動される。
射出シリンダ部７０は、アキュミュレータ７１からシリンダ７０ａ，７０ｂへ供給される圧油の圧力および流量を制御する制御弁７２、７３および７４を備えており、これらの制御弁７２、７３および７４によって、プランジャ５７の駆動および昇圧が行われる。
【００２６】
射出シリンダ部７０の射出用シリンダ７０ａには、アキュミュレータ７１から作動油が供給される側の油圧を検出する圧力センサＳ２と、作動油を排出する側の油圧を検出する圧力センサＳ３とが設けられている。
これら、圧力センサＳ２，Ｓ３は、ダイカストマシン１に対して設けられた制御装置１０に接続されており、圧力センサＳ２，Ｓ３の検出した各圧力Ｐ１およびＰ２は制御装置１０に入力される。
【００２７】
また、ピストンロッド５８に対し変位センサＳ１が設けられている。この変位センサＳ１は、たとえば、ピストンロッド５８の軸方向に沿って等間隔に形成された溝に埋め込まれた図示しないメッキ部の変位を、たとえば、光学的あるいは磁気的に読み取り、ピストンロッド５８の移動量に応じたパルス信号を発生する変位センサである。変位センサＳ１は、制御装置１０に接続されており、プランジャ５７の移動量に応じたパルス信号が制御装置１０に入力される。
【００２８】
制御装置１０は、基本的には、ラドル９０によってプランジャスリーブ５６の注湯口５６ａを通じて所定量の金属溶湯がプランジャスリーブ５６内に供給された状態で、まず、射出用ピストンロッド５８を動作させる。このとき、金属溶湯の空気の巻き込み等を避けるためにプランジャ５７を低い速度で駆動し、金属溶湯の先端が流路Ｌａを通って金型の湯口Ｌｂに達する位置までプランジャ５７のプランジャチップ５７ａが移動したら、プランジャ５７の射出速度を高速にし、金属溶湯を金型のキャビティＣに急速に充填する。さらに、金型のキャビティＣに金属溶湯が充填されたら、昇圧用ピストン５９を動作させる。これにより、プランジャ５７の圧力を上昇させて、キャビティＣに充填された金属溶湯を加圧する。なお、この昇圧動作は、鋳造品にひけや巣が発生するのを防ぐため等の理由で行う。
【００２９】
図２は、本発明の射出制御装置の一実施形態に係る制御装置１０の構成を示す構成図である。
制御装置１０は、入力部１１，１２および１３と、速度算出部１５と、変位データ保持部１６と、速度データ保持部１７と、充填圧力算出部１８と、圧力データ保持部１９と、充填開始位置算出部２０と、切換位置検出部２１と、射出条件設定部２２と、切換位置補正部２３と、高速速度最適化部２４と、射出制御部２５と、表示部２６と、表示装置２７とを備えている。
【００３０】
ここで、射出条件設定部２２は本発明の速度切換位置設定手段、切換位置補正部２３は本発明の切換位置補正手段、高速速度最適化部２４は本発明の高速速度最適化手段、射出制御部２５は本発明の射出制御手段、表示部２６および表示装置２７は本発明の表示手段をそれぞれ構成している。
また、変位データ保持部１６、速度データ保持部１７および切換位置検出部２１は本発明の切換位置検出手段を構成している。
さらに、圧力センサＳ２，Ｓ３、充填圧力算出部１８、圧力データ保持部１９、変位センサＳ１、変位データ保持部１６、速度データ保持部１７および充填開始位置算出部２０は本発明の充填開始位置検出手段を構成している。
【００３１】
入力部１１は、プランジャ５７の変位量ＣＭを検出する変位センサＳ１の検出信号が入力される。変位センサＳ１の検出信号は、たとえば、パルス信号として入力されるため、入力部１１はこのパルス信号をカウントしてディジタル値に変換し、変位データ保持部１６に逐次出力する。
【００３２】
入力部１２は、射出用シリンダ７０ａの作動油供給側の油圧Ｐ１を検出する圧力センサＳ２の検出信号が入力される。圧力センサＳ２の検出信号は、たとえば、アナログ信号として入力されるため、入力部１２は、このアナログ信号をディジタル信号に変換して充填圧力算出部１８に逐次出力する。
入力部１３は、射出用シリンダ７０ａの作動油排出側の油圧Ｐ２を検出する圧力センサＳ３の検出信号が入力される。この入力部１３は、入力部１２と同様に、圧力センサＳ３の検出信号をディジタル信号に変換して充填圧力算出部１８に逐次出力する。
【００３３】
速度算出部１５は、プランジャ５７の変位量を検出する変位センサＳ１の検出信号が入力され、この検出信号からプランジャ５７の射出速度ＣＶを算出して、速度データ保持部１７に逐次出力する。この速度算出部１５は、たとえば、パルス信号の周波数を電圧に変換するＦ／Ｖ変換器と、この電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とで構成することができる。
【００３４】
変位データ保持部１６は、入力部１２を通じて入力されたプランジャ５７の変位データを時系列データとして記憶保持する。この変位データ保持部１６はメモリから構成される。
【００３５】
速度データ保持部１７は、速度算出部１５から入力されたプランジャ５７の射出速度データを時系列データとして記憶保持する。この速度データ保持部１７はメモリから構成される。
【００３６】
充填圧力算出部１８は、入力部１３，１４からそれぞれ入力された射出用シリンダ７０ａの作動油供給側の油圧Ｐ１および作動油排出側の油圧Ｐ２から、プランジャ５７のプランジャチップ５７ａの金属溶湯に対する充填圧力ＣＰを算出する。
充填圧力算出部１８は、充填圧力ＣＰを次式（１）によって算出する。
【００３７】
ＣＰ＝Ｐ１−｛（ｄ１2 −ｄ２2 ）／ｄ１2 ｝・Ｐ２ …（１）
なお、ｄ１はピストン部５８ａの直径であり、ｄ２はピストンロッド５８の直径である。
【００３８】
圧力データ保持部１９は、充填圧力算出部１８から逐次入力される充填圧力ＣＰの時系列データを記憶保持する。この圧力データ保持部１９は、メモリから構成される。
【００３９】
射出条件設定部２２は、鋳造品に応じた各種の射出条件データを保持している。
具体的には、プランジャ５７を駆動するときの低速射出速度および高速射出速度、低速射出速度から高速射出速度への切換位置、昇圧の際の圧力等の各種データである。
【００４０】
ここで、図３はダイカストマシン１において金型のキャビティＣに金属溶湯を充填する直前の状態を示す断面図である。
図３は、所定量の金属溶湯ＭＬをプランジャスリーブ５６内に供給した状態からプランジャ５７を低速で駆動している状態を示している。
図３に示す状態では、プランジャチップ５７ａの前方には金属溶湯ＭＬとともにガスＧが存在しており、プランジャスリーブ５６内の金属溶湯ＭＬをキャビティＣに導く流路ＬｂにもガスＧが存在している。
また、図３に示す位置ＦＰは、プランジャチップ５７ａがこの位置ＦＰまで到達すると、プランジャスリーブ５６内および流路Ｌａに金属溶湯ＭＬが充填され、金属溶湯ＭＬの先端部が湯口Ｌｂに達する位置、すなわち、キャビティＣへの金属溶湯ＭＬの充填が開始される充填開始位置である。
上述したように、この充填開始位置ＦＰでプランジャチップ５７ａが低速の射出速度から高速の射出速度に切り換わることが好ましい。
【００４１】
たとえば、図３に示す充填開始位置ＦＰの手前にある位置ＥＰA でプランジャチップ５７ａが低速の射出速度から高速の射出速度に切り換わると、プランジャチップ５７ａは金属溶湯ＭＬからの抵抗をほとんど受けないため、急激に加速され、ガスＧが金属溶湯ＭＬに撹拌される。プランジャチップ５７ａが前進して金属溶湯ＭＬの先端部が湯口Ｌｂに到達すると、湯口Ｌｂの断面積は流路Ｌａの断面積よりも絞ってあるので、その抵抗によりプランジャチップ５７ａは急激に減速され、その結果、金属溶湯ＭＬの先端部のみが湯口Ｌｂを通じてキャビティＣ内に導入してしまうことが発生しやすい。このため、鋳造品の表面に湯ジワが発生しやすい。
【００４２】
一方、図３に示す充填開始位置ＦＰの後方にある位置ＥＰC でプランジャチップ５７ａが低速の射出速度から高速の射出速度に切り換わると、高速充填が行われる以前に、キャビティＣ内に金属溶湯ＭＬの先端部が低速で射出されるため、この先端部の凝固が進行しすぎて湯境が発生しやすい。
【００４３】
切換位置検出部２１は、速度データ保持部１７に保持された射出速度ＣＶの時系列データおよび変位データ保持部１６に保持された変位ＣＭの時系列データからプランジャ５７の実際の速度切換位置ＥＰを検出し、この速度切換位置ＥＰのデータを切換位置補正部２３および表示部２６に出力する。
すなわち、切換位置検出部２１は、図３に示した、実際の切換位置ＥＰA 〜ＥＰC を検出する。なお、具体的な検出方法については後述する。
【００４４】
充填開始位置算出部２０は、圧力データ保持部１９に保持された充填圧力ＣＰの時系列データ、変位データ保持部１６に保持されたプランジャ５７の変位ＣＭの時系列データおよび速度データ保持部１７に保持されたプランジャ５７の射出速度ＣＶの時系列データに基づいて、プランジャスリーブ５６およびキャビティＣに通じる流路Ｌａに金属溶湯ＭＬが充填され、キャビティＣへの金属溶湯ＭＬの充填開始状態となったときのプランジャ５７の充填開始位置を算出する。
すなわち、充填開始位置算出部２０は、図３に示した充填開始位置ＦＰを算出し、切換位置補正部２３に出力する。
なお、具体的な算出方法については後述する。
【００４５】
切換位置補正部２３は、充填開始位置算出部２０および切換位置検出部２１で検出した充填開始位置ＦＰおよび切換位置ＥＰのデータに基づいて、射出条件設定２２に設定された、プランジャチップ５７ａを低速の射出速度から高速の射出速度に切り換える設定切換位置ＳＥＰを補正し、補正された設定切換位置ＭＥＰを射出条件設定部２２および高速速度最適化部２４に出力する。
【００４６】
具体的には、切換位置補正部２３は、実際の切換位置ＥＰと検出した充填開始位置ＦＰとが一致するように設定切換位置ＳＥＰを補正する。
たとえば、設定切換位置ＳＥＰと充填開始位置ＦＰとを同じであると、低速で駆動されるプランジャチップ５７ａが設定切換位置ＳＥＰに到達してから高速速度に切り換わるまでにタイムラグが存在するため、実際の切換位置ＥＰと充填開始位置ＦＰとが一致しないため、このタイムラグ等を考慮して設定切換位置ＳＥＰを補正する。
【００４７】
高速速度最適化部２４は、切換位置補正部２３で得られた補正された設定切換位置ＭＥＰに応じて、射出条件設定部２２で設定されている高速射出速度ＨＣＶを最適化し、最適化された高速射出速度ＯＣＶを射出条件設定部２２に出力する。
具体的には、高速速度最適化部２４は、補正された切換位置ＭＥＰと補正前の切換位置ＳＥＰとの差に応じて高速射出速度ＨＣＶを最適化する。
すなわち、たとえば、検出された実際の切換位置が充填開始位置ＦＰの手前ＥＰA である場合には、この実際の切換位置ＥＰA に基づいて切換位置補正部２３で補正された補正後の切換位置で設定切換位置ＭＥＰで速度切換を行うと、プランジャチップ５７の高速射出速度による駆動距離が補正前より短くなってしまい、鋳造品の品質に影響を与える。このため、プランジャ５７の高速射出速度ＨＣＶを駆動距離の短縮に応じて高める。
【００４８】
射出制御部２５は、射出条件設定部２２において設定された各種の射出条件データとともに、補正された設定切換位置ＭＥＰおよび最適化された高速射出速度ＯＣＶにしたがって、ダイカストマシン１の制御バルブ７２、７３および７４の駆動制御を行う。
制御バルブ７２、７３および７４にはそれぞれ駆動モータ７２ａ、７３ａおよび７４ａと、これらの駆動モータ７２ａ、７３ａおよび７４ａの回転位置を検出するエンコーダ７２ｂ、７３ｂおよび７４ｂとが備わっており、射出制御部２５は、駆動モータ７２ａ、７３ａおよび７４ａからのフィードバック情報に基づいて駆動モータ７２ａ、７３ａおよび７４ａを駆動制御する。
【００４９】
表示部２６は、圧力データ保持部１９、変位データ保持部１６、速度データ保持部１７、充填開始位置算出部２０、切換位置検出部２１等から得られる情報を、たとえば、グラフ化して表示装置２７の画面に表示する。
表示装置２７の画面に、たとえば、図３に示したように、充填開始位置ＦＰを基準として、実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより手前にある場合には画面上に「＋」と表示し、実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより後方にある場合には「−」と表示するなど、充填開始位置ＦＰおよび実際の切換位置ＥＰを視覚的に把握できるように表示することが好ましい。
なお、表示装置２７には、液晶表示装置、ＣＲＴ等が使用される。
【００５０】
次に、上記構成の制御装置１０を用いたダイカストマシン１による射出制御方法について図４に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、プランジャスリーブ５６の注湯口５６ａを通じて所定量の金属溶湯ＭＬをラドル９０を使用して供給する（ステップＳ１）。
【００５１】
次いで、金型のキャビティＣに金属溶湯を射出動作により充填する（ステップＳ２）。
すなわち、制御装置１０の射出制御部２５は、射出条件設定部２２に設定された射出条件にしたがって、プランジャ５７を低速の射出速度ＬＣＶで駆動し、プランジャ５７が設定切換位置ＳＥＰに到達したら、高速の射出速度ＨＣＶに切り換えて駆動し、キャビティＣに金属溶湯ＭＬが充填されることによってプランジャ５７の速度が減速したら、昇圧用ピストン５９を動作させて昇圧する。その後、金型を開いて鋳造品を取り出す。
この鋳造の際には、変位センサＳ１、圧力センサＳ２およびＳ３は、プランジャ５７の変位ＣＭ、射出速度ＣＶおよび充填圧力ＣＰを計測されており、鋳造が間隙した時点で変位データ保持部１６、速度データ保持部１７および圧力データ保持部１９にそれぞれ時系列データが保持されている。
【００５２】
ここで、図５〜図７に上記の鋳造によって得られるプランジャ５７の速度データおよび充填圧力データの一例を示す。なお、図５は実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより手前に位置する場合であり、図６は実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰと一致する場合であり、図７は実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰよりも後方に位置する場合のグラフである。
【００５３】
図５に示すように、実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより手前に位置した状態で、プランジャ５７の速度切り換えが行われると、射出速度ＣＶが大きく増加し、ピーク速度ＣＶmax に到達した後、高速の射出速度に安定する。このとき、充填圧力ＣＰは、プランジャ５７が急激に加速されるため、図５のＣＰａで示すように、若干上昇した後、降下し、充填開始位置ＦＰから再度上昇し、プランジャ５７が高速の射出速度で移動している間は、略一定の値をとる。その後、充填圧力ＣＰは昇圧によって急上昇する。
一方、プランジャ５７の速度は、プランジャ５７が高速の射出速度で移動している間は、略一定の値をとり、キャビティＣの金属溶湯ＭＬが充満すると、プランジャ５７は減速する。
【００５４】
図６に示すように、実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰと一致する場合では、プランジャ５７の速度切り換えが行われても、射出速度ＣＶは略一定の値に上昇し、その後下降する。
また、充填圧力ＣＰもプランジャ５７の速度切り換えに応じて上昇し、略一定の値をとったのち、昇圧によって急上昇する。
【００５５】
図７に示すように、実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰよりも後方に位置する場合には、プランジャ５７が充填開始位置ＦＰを通過すると、速度切り換えが行われる前に充填圧力ＣＰはある程度上昇し、プランジャ５７の速度切り換えに応じてさらに上昇し、略一定の値をとったのち、昇圧によって急上昇する。
【００５６】
ダイカストマシン１による鋳造完了後には、制御装置１０の速度データ保持部１７および圧力データ保持部１９には、上記の図５〜図７のようなデータのうちいずれかが保持されている。
【００５７】
次に、充填開始位置算出部２０において充填開始位置ＦＰを検出する。
まず、充填開始位置算出部２０では、速度データ保持部１７の速度ＣＶの時系列データからピーク速度ＣＶmax の有無を判断する（ステップＳ３）。
たとえば、速度データ保持部１７および圧力データ保持部１９に図５に示したようなデータが保持されているとすると、ピーク速度ＣＶmax が存在する。
【００５８】
この場合には、速度データ保持部１７に保持された時系列データからピーク速度ＣＶmax および高速射出速度ＣＶｈを検出する（ステップＳ４）。
【００５９】
次いで、充填開始位置算出部２０は、まず、高速の射出速度で駆動されるプランジャ５７が減速するポイントＰA を検出する。この減速ポイントＰA は、たとえば、高速射出速度ＣＶｈから５％速度が低下した位置とする（ステップＳ５）。
【００６０】
次いで、プランジャ５７によるキャビティＣへの金属溶湯ＭＬの充填開始後の充填圧力の平均値ＣＰｍを算出する（ステップＳ６）。
この充填圧力の平均値ＣＰｍは、減速ポイントＰA から、予定の距離、たとえば、２０ｍｍ手前に遡った位置までの範囲の充填圧力ＣＶの平均から求める。こにようにして高速で駆動されるプランジャ５７の平均充填圧力ＣＰｍを求めることで、その後の算出値の精度のばらつきを抑制することができる。
【００６１】
次いで、充填圧力ＣＶデータを射出が完了した時点Ｐｆから遡ってサーチし、充填圧力ＣＶの値が平均充填圧力ＣＰｍに対して、所定の割合、たとえば、９０％となる時点ＰB を特定し、この時点ＰB に対応するプランジャ５７の位置を充填開始位置ＦＰとする（ステップＳ７）。
このような処理によって、充填開始位置算出部２０で充填開始位置ＦＰが特定される。
【００６２】
一方、図６および図７に示したように、充填開始位置ＦＰと実際の切換位置ＥＰが一致あるいは切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより前方に位置する場合には、ピーク速度ＣＶmax が存在しない。
この場合には、圧力データ保持部１９に保持された充填圧力ＣＰの時系列データをサーチし、圧力の上昇点を検出する（ステップＳ８）。
すなわち、図６において説明したように、充填開始位置ＦＰと実際の切換位置ＥＰが一致している場合には、昇圧による充填圧力ＣＰの上昇を除くと、充填開始による圧力上昇点Ｐｊのみであるが、図７に示した切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより前方に位置する場合には、圧力上昇点ＰｇおよびＰｈの２つが存在する。
【００６３】
したがって、圧力上昇点Ｐｊのみの場合には、この圧力上昇点Ｐｇに対応するプランジャ５７の位置を充填開始位置ＦＰとし、圧力上昇点ＰｇおよびＰｈの２つが存在する場合には、手前の圧力上昇点Ｐｇに対応するプランジャ５７の位置を充填開始位置ＦＰとする（ステップＳ９）。
【００６４】
次いで、切換位置検出部２１において、図５〜図７に示す実際の切換位置ＥＰA ，ＥＰB ，ＥＰC を検出する（ステップＳ１０）。
切換位置検出部２１は、低速の射出速度ＣＶＬに対して、速度ＣＶが所定の割合の増加、たとえば、５％増加する時点Ｐｃに対応するプランジャ５７の位置を実際の切換位置ＥＰとする。
【００６５】
次いで、切換位置補正部２３において、設定切換位置ＳＥＰを補正し、補正した設定切換位置ＭＥＰを射出条件設定部２２に設定する（ステップＳ１１）。
具体的には、切換位置補正部２３は、次回の射出動作において実際の切換位置ＥＰと検出した充填開始位置ＦＰとが一致するように設定切換位置ＳＥＰを補正し、たとえば、設定切換位置ＳＥＰと充填開始位置ＦＰとを同じであると、低速で駆動されるプランジャ５７が設定切換位置ＳＥＰに到達してから高速速度に切り換わるまでにタイムラグが存在するため、実際の切換位置ＥＰと充填開始位置ＦＰとが一致ないため、このタイムラグ等を考慮して設定切換位置ＳＥＰを補正する。
【００６６】
次いで、高速速度最適化部２４において、切換位置補正部２３で得られた補正された設定切換位置ＭＥＰに応じて、射出条件設定部２２で設定されている高速射出速度ＨＣＶを最適化し、最適化された高速射出速度ＯＣＶを射出条件設定部２２に設定する（ステップＳ１２）。
【００６７】
次いで、金属溶湯ＭＬをプランジャスリーブ５６に供給した後、射出条件設定部２２に設定した射出条件、すなわち、補正した設定切換位置ＭＥＰ、最適化された高速射出速度ＯＣＶにしたがって、再度、金型のキャビティＣに金属溶湯を射出動作により充填する（ステップＳ１３）。
【００６８】
一方、上記の各処理に加えて、制御装置１０の表示部２６は、たとえば、図５〜図７に示したようなグラフを表示装置２７の画面に表示する。
鋳造技術者は、表示装置２７の画面から、低速から高速への切換が、充填開始位置ＦＰの手前で行われたか、あるいは、充填開始位置ＦＰの後方で行われたかを視覚的に把握することができる。
【００６９】
以上のように、本実施形態によれば、プランジャ５７の射出速度切換を予め設定された切換位置において行うのではなく、プランジャスリーブ５６および金型のキャビティＣに金属溶湯ＭＬを導く流路Ｌａに金属溶湯ＭＬが充填された状態を、プランジャ５７の変位、速度および充填圧力から間接的に検出し、この充填開始位置ＦＰと実際のプランジャ５７の切換位置ＥＰとが一致するように設定切換位置ＭＥＰを補正する。
この結果、プランジャ５７の充填開始位置ＦＰと実際の切換位置ＥＰとが一致し、理想的な状態でキャビティＣへの金属溶湯ＭＬの充填が行われ、品質の安定した鋳造品が得られる。
また、補正された設定切換位置ＭＥＰに応じて高速射出速度を最適化することで、プランジャ５７が高速で駆動される距離が変化しても鋳造品の品質を一定に保つことができる。
【００７０】
なお、上述した実施形態では、一回の射出動作によって得られるプランジャ５７の変位、速度および充填圧力のデータに基づいて、実際の切換位置ＥＰおよび充填開始位置ＦＰを検出し、これらに基づいて、設定切換位置を補正し、高速射出速度を最適化する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
たとえば、複数回の射出動作によって得られる複数のプランジャ５７の充填開始位置データおよび速度切換位置データの平均値に基づいて設定切換位置を補正し、この補正された設定切換位置に応じて高速射出速度を最適化する構成とすることも可能である。
【００７１】
第２実施形態
図８は、本発明の第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す構成図である。
図８に示す制御装置１０１は、入力部１０２，１０３と、圧力算出部１０４と、射出条件設定部１０５と、充填開始位置検出部１０６と、切換位置決定部１０７と、射出制御部１０８とを備えている。
ここで、充填開始位置検出部１０６は本発明の充填開始位置検出手段、切換位置決定部１０７は本発明の切換位置決定手段、射出条件設定部１０５および射出制御部１０８は本発明の射出制御手段２３を構成している。
【００７２】
第１の実施形態に係る制御装置１０は、射出動作を行うことで得られるプランジャ５７の変位、速度および充填圧力の時系列データに基づいて、プランジャ５７の射出速度の切換位置を最適化する構成としたが、本実施形態では、射出動作中にリアルタイムにプランジャ５７の射出速度の切換位置を最適化する点で構成が異なっている。
【００７３】
入力部１０２および入力部１０３は、第１の実施形態に係る入力部１３および１４と同様の構成であり、射出用シリンダ７０ａの作動油供給側の油圧Ｐ１を検出する圧力センサＳ２の検出信号および作動油排出側の油圧Ｐ２を検出する圧力センサＳ３の検出信号がそれぞれ入力され、これらを充填圧力算出部１０４に逐次出力する。
【００７４】
充填圧力算出部１０４は、上記の充填圧力算出部１８と同様の構成であり、入力部１０２，１０３からそれぞれ入力された射出用シリンダ７０ａの作動油供給側の油圧Ｐ１および作動油排出側の油圧Ｐ２から、プランジャ５７のプランジャチップ５７ａの金属溶湯に対する充填圧力ＣＰを算出する。
【００７５】
射出条件設定部１０５は、射出条件設定部２２と同様の構成であり、鋳造品に応じた各種の射出条件データを保持している。
【００７６】
充填開始位置検出部１０６は、充填圧力算出部１０４から入力されるプランジャ５７の充填圧力データに基づいて、プランジャ５７が充填開始位置ＦＰに到達したことを検出し、検出信号１０６ｓを切換位置決定部１０７に出力する。
【００７７】
切換位置決定部１０７は、検出信号１０６ｓが入力された時点でのプランジャ５７の位置を射出速度切換位置として、切換信号１０７ｓを射出制御部１０８に出力する。
【００７８】
射出制御部１０８は、射出条件設定部１０５に設定された射出条件にしたがって、ダイカストマシン１のプランジャ５７を、まず、低速の射出速度で駆動し、切換位置決定部１０７からの切換信号１０７ｓの入力に応じてプランジャ５７を高速の射出速度に切り換えて駆動する。
【００７９】
次に、上記構成の制御装置１０１を用いた本発明の射出制御方法について説明する。
まず、プランジャスリーブ５６内に所定量の金属溶湯ＭＬを供給する。
【００８０】
金属溶湯ＭＬが供給されたプランジャスリーブ５６に対してプランジャ５７を射出条件設定部１０５に設定された低速の射出速度で駆動する。
【００８１】
プランジャ５７のプランジャチップ５７ａが上記の充填開始位置ＦＰに到達すると、金属溶湯ＭＬには湯口Ｌｂの抵抗が作用してプランジャチップ５７ａの充填圧力は上昇する。
制御装置１０１の充填開始位置検出部１０６は、この湯口Ｌｂの抵抗によるプランジャチップ５７ａの充填圧力の上昇を検出し、検出信号１０７ｓを切換位置決定部１０７に出力する。
【００８２】
射出制御部１０８は、上記の充填開始位置ＦＰへのプランジャチップ５７ａの到達の検出に応じてプランジャチップ５７ａを高速の射出速度に切り換えて駆動する。
【００８３】
これにより、常に安定して充填開始位置ＦＰでプランジャチップ５７ａを低速の射出速度から高速の射出速度に切り換えることができる。
なお、本実施形態では、切換位置の検出を射出動作中にリアルタイムに行うため、ダイカストマシン１の射出シリンダ部７０の動作に低速から高速に切り換わるまでにタイムラグが存在すると、充填開始位置ＦＰと実際の切換位置ＥＰを一致させることは難しいが、この場合にも、充填開始位置ＦＰに対する実際の切換位置ＥＰの相対関係が常に一定するため、品質を安定化することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイカストマシンにおいてプランジャの射出速度の切り換えのタイミングを最適化でき、安定した品質の鋳造品を鋳造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるダイカストマシンの一例を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る制御装置１０の構成を示す図である。
【図３】ダイカストマシン１において金型のキャビティＣに金属溶湯を充填する直前の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る射出制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより手前に位置するときの、プランジャの速度および圧力の波形データの一例を示すグラフである。
【図６】実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰと一致するときの、プランジャの速度および圧力の波形データの一例を示すグラフである。
【図７】実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰよりも後方に位置するときの、プランジャの速度および圧力の波形データの一例を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ダイカストマシン
１０，１０１…制御装置
１１，１２，１３…入力部
１５…速度算出部
１６…変位データ保持部
１７…速度データ保持部
１８…充填圧力算出部
１９…圧力データ保持部
２０…充填開始位置算出部
２１…切換位置検出部
２２…射出条件設定部
２３…切換位置補正部
２４…高速速度最適化部
２５…射出制御部
２６…表示部
２７…表示装置
５６…プランジャスリーブ
５７…プランジャ
５７ａ…プランジャチップ
５７ｂ…プランジャロッド
７０…射出シリンダ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカストマシン射出制御装置および射出制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカスト製品の品質は、金属溶湯を金型内に充填する際の射出速度や射出圧力に影響されることが知られているが、ダイカストマシンにおける金型に金属溶湯を充填する射出工程では、たとえば、以下のような射出制御を行なっている。
まず、プランジャスリーブに金属溶湯を供給し、金属溶湯の空気の巻き込み等を避けるためにプランジャを低速の射出速度で駆動して金型のキャビティへの金属溶湯の充填を開始する。
次いで、金属溶湯の先端が金型の湯口に達する位置までプランジャが移動したら、プランジャを高速の射出速度に切り換えて駆動し、金属溶湯を金型のキャビティに急速に充填する。
次いで、金型のキャビティに金属溶湯が充填されたらプランジャの圧力を上昇させて、金属溶湯を加圧する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のプランジャの低速の射出速度から高速の射出速度への切り換えは、上記したように、プランジャスリーブに供給した金属溶湯の先端が金型の湯口に達する時点で行うのが好ましい。すなわち、プランジャスリーブおよび金型のキャビティに金属溶湯を導く流路に金属溶湯が充填された時点で、プランジャを高速の射出速度に切り換えることが好ましい。
従来、プランジャを低速の射出速度から高速の射出速度へ切り換える切り換え位置は、たとえば、鋳造品の重量を当該鋳造品を形成する材料の比重で除算して鋳造品の体積を算出し、この体積に基づいてプランジャの移動すべきストロークを求め、このストロークから予め決定していた。
しかしながら、金属溶湯の比重は、温度によって異なる。また、低速から高速に変わるまでにプランジャを駆動する油圧シリンダおよび制御バルブにタイムラグが存在する。さらに、プランジャスリーブへの金属溶湯の供給量は一定とは限らず、ばらつくことがあり、また、供給量を積極的に増減することもある。
このため、切り換え位置にプランジャが到達しても、プランジャスリーブおよび金型のキャビティへの流路に金属溶湯が不足していたり、あるいは、湯口を通じてキャビティ内へ金属溶湯が既に導入されていたりする場合がある。
【０００４】
たとえば、切り換え位置にプランジャが到達した時点で、プランジャスリーブおよび金型のキャビティへの流路に金属溶湯が不足している状態では、プランジャは高速に切り換わると、スリーブ内のガスがプランジャの高速動作により撹拌され金属溶湯に巻き込まれる。このとき、金属溶湯が湯口に到達するまでは、プランジャには殆ど抵抗が作用しないため、プランジャは大きく加速されたのち、湯口に金属溶湯の先端が到達すると、プランジャは湯口の抵抗の影響で減速される。
この結果、金属溶湯の先端のみがキャビティ内に入り、その後の溶湯が続いて導入されない状態となり、金属溶湯の先端が切れた状態となりやすい。金属溶湯の先端のみがキャビティ内に導入されると、鋳造後の製品の表面にいわゆる湯ジワが発生しやすいという不利益が存在する。
一方、低速で移動するプランジャが切り換え位置に到達した時点で、すでに金属溶湯の先端がキャビティ内に導入されていると、金属溶湯の先端の凝固が進み、鋳造された鋳造品にいわゆる湯境が発生しやすいという不利益が存在する。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであって、ダイカストマシンにおいて、プランジャの射出速度の切り換えのタイミングを最適化でき、安定した品質の鋳造品を鋳造可能なダイカストマシンの射出制御装置および射出制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点に係るダイカストマシンの射出制御装置は、プランジャスリーブに供給された金属溶湯を金型のキャビティへ射出するプランジャと、当該プランジャを駆動する射出シリンダを備える駆動手段と、を具備するダイカストマシンの射出制御装置であって、前記プランジャを第１の射出速度で駆動し、当該第１の射出速度よりも高い第２の射出速度に切り換える速度切換位置を設定する速度切換位置設定手段と、前記プランジャの実際の速度切換位置を検出する切換位置検出手段と、前記プランジャスリーブおよび前記キャビティに通じる流路に金属溶湯が充填され、前記キャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったときの前記プランジャの充填開始位置を検出する充填開始位置検出手段と、検出した前記プランジャの充填開始位置および速度切換位置に基づいて、設定された前記速度切換位置を補正する切換位置補正手段と、補正された前記速度切換位置にしたがって、前記プランジャを第１の射出速度で駆動した後、前記第２の射出速度に切り換える制御指令を前記駆動手段に対して出力する射出制御手段とを有する。
【０００７】
前記切換位置補正手段は、実際の速度切換位置と充填開始位置とが一致するように前記設定された速度切換位置を補正する。
【０００８】
また、本発明の射出制御装置は、前記プランジャの前記金属溶湯に対する充填圧力を検出する圧力検出手段と、前記プランジャの変位を検出する変位検出手段と、前記プランジャの速度を検出する速度検出手段と、を有し、前記充填開始位置検出手段は、前記プランジャの変位、速度および充填圧力の変化に基づいて前記プランジャの充填開始位置を決定する。
【０００９】
また、本発明の射出制御装置は、前記圧力検出手段の検出した充填圧力を時系列データとして記憶保持する圧力データ保持部と、前記変位検出手段の検出した前記プランジャの変位を時系列データとして記憶保持する変位データ保持部と、前記速度検出手段の検出した前記プランジャの速度を時系列データとして記憶保持する速度データ保持部と、前記充填圧力の時系列データに基づいて、前記プランジャによる前記キャビティへの金属溶湯の充填開始後の充填圧力の平均値を算出し、前記充填圧力および変位の時系列データから、前記プランジャの充填圧力が前記平均値に対して所定の割合に達する当該プランジャの位置を検出し、当該位置を前記充填開始位置とする充填開始位置算出部とを有する。
【００１０】
前記充填開始位置算出部は、前記充填圧力、変位および速度の時系列データから、前記キャビティへ金属溶湯が充填した時点の前記プランジャの位置を検出し、当該充満時のプランジャの位置からプランジャの進行方向に遡った所定の距離の範囲での充填圧力の平均値を算出する。
【００１１】
また、本発明の射出制御装置は、前記変位検出手段によって検出された前記プランジャの変位から当該プランジャの射出速度を算出する速度算出部と、前記速度検出手段の検出した射出速度の時系列データを記憶保持する速度データ保持部と、前記速度および変位の時系列データから前記プランジャの実際の速度切換位置を検出する切換位置検出部とを有する。
【００１２】
前記切換位置検出部は、前記変位および前記速度の時系列データから、前記プランジャの第１の射出速度を検出し、かつ、当該第１の射出速度に対して所定の割合の速度に上昇する当該プランジャの位置を検出し、当該プランジャの位置を実際の速度切換位置とする。
【００１３】
また、本発明の射出制御装置は、前記切換位置補正手段によって補正された速度切換位置に応じて、前記第２の射出速度を最適化する高速速度最適化手段をさらに有する。
【００１４】
好適には、前記高速速度最適化手段は、前記補正された速度切換位置と補正前の速度切換位置との差に応じて前記第２の射出速度を調整する。
【００１５】
さらに好適には、前記切換位置補正手段は、複数回の射出動作によって得られる複数の前記プランジャの充填開始位置データおよび速度切換位置データの平均値に基づいて前記速度切換位置を補正する。
【００１６】
また、本発明の射出制御装置は、前記検出された充填開始位置および実際の切換位置の情報を画面上に表示する表示手段をさらに有する
【００１７】
本発明の第２の観点に係るダイカストマシンの射出制御装置は、プランジャスリーブに供給された金属溶湯を金型のキャビティへ射出するプランジャと、当該プランジャを駆動する射出シリンダを備える駆動手段と、を具備するダイカストマシンの射出制御装置であって、前記プランジャスリーブおよび前記キャビティに通じる流路に金属溶湯が充填され、前記キャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったときの前記プランジャの充填開始位置を前記プランジャの充填圧力に基づいて検出する充填開始位置検出手段と、前記充填開始位置検出手段の検出した前記プランジャの充填開始位置に基づいて、当該プランジャの射出速度の射出切換位置を決定する切換位置決定手段と、前記プランジャを第１の射出速度で駆動し、前記決定された速度切換位置にしたがって当該第１の射出速度よりも高い第２の射出速度に切り換える制御指令を前記駆動手段に対して出力する射出制御手段とを有する。
【００１８】
本発明の第１の観点に係るダイカストマシンの射出制御方法は、プランジャスリーブに供給された金属溶湯に対してプランジャを第１の射出速度で駆動したのち、当該第１の射出速度より高い第２の射出速度に切り換えて金型のキャビティへ金属溶湯を射出するダイカストマシンの射出制御方法であって、金属溶湯が供給された前記プランジャスリーブに対してプランジャを第１の射出速度で駆動し、予め設定された設定切換位置で前記プランジャを第２の射出速度に切り換えて駆動し、キャビティへ金属溶湯を充填する充填ステップと、前記充填ステップにおいて検出された前記プランジャの金属溶湯に対する充填圧力および前記プランジャの変位および速度の時系列データから、前記プランジャスリーブおよび前記キャビティに通じる流路に金属溶湯が充填され、前記キャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったときの前記プランジャの充填開始位置を検出する充填開始位置検出ステップと、前記充填ステップにおいて検出された前記プランジャの変位および速度の時系列データから、前記プランジャの射出速度の実際の切換位置を検出する切換位置検出ステップと、前記検出された実際の切換位置と充填開始位置に基づいて、前記プランジャの充填開始位置と切換位置とが一致するように前記設定切換位置を補正する切換位置補正ステップとを有する。
【００１９】
前記切換位置変更ステップは、変更した切換位置に応じて、前記第２の射出速度を最適化する最適化ステップをさらに有する。
【００２０】
本発明の第２の観点に係るダイカストマシンの射出制御方法は、プランジャスリーブに供給された金属溶湯に対してプランジャを第１の射出速度で駆動したのち、当該第１の射出速度よりも高い第２の射出速度に切り換えて金型のキャビティへ金属溶湯を射出するダイカストマシンの射出制御方法であって、プランジャスリーブ内に所定量の金属溶湯を供給する供給ステップと、金属溶湯が供給された前記プランジャスリーブに対してプランジャを第１の射出速度で駆動する低速駆動ステップと、駆動される前記プランジャの金属溶湯に対する充填圧力の変化から、前記プランジャスリーブおよびキャビティに通じる流路に金属溶湯が充填され、前記キャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったことを前記プランジャの充填圧力に基づいて検出する充填開始状態検出ステップと、前記充填開始状態の検出に応じて前記プランジャを第２の射出速度に切り換えて駆動する高速駆動ステップとを有する。
【００２１】
本発明の第１の観点に係る射出制御装置および射出制御方法では、予め設定された射出条件にしたがって、金型に金属溶湯を充填してダイカスト製品の鋳造を行う。
このとき、プランジャの変位、速度および金属溶湯に対する充填圧力を計測し、これらの時系列データを記憶保持する。
次いで、上記の変位、速度および充填圧力の時系列データの変化からキャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったときのプランジャの充填開始位置を検出する。さらに、プランジャの変位および速度からプランジャの実際の速度切換位置を検出する。
次いで、検出したプランジャの充填開始位置とプランジャの実際の速度切換位置とが一致していることが、ダイカストマシンで鋳造される鋳造品の品質の観点からは望ましいことから、プランジャの充填開始位置と速度切換位置とが一致するように、設定された速度切換位置を補正する。
補正された速度切換位置にしたがって、再度、射出動作を行うことにより、プランジャの実際の速度切換位置が最適化され、鋳造された鋳造品の品質が安定化する。
【００２２】
さらに、上記のように設定された速度切換位置を補正すると、これに応じて、高速である第２の射出速度でプランジャが駆動される距離も変化する。
このため、本発明では、検出された充填開始位置および実際の速度切換位置に応じて、第２の射出速度である高速射出速度を最適化する。たとえば、検出された実際の速度切換位置が充填開始位置の手前である場合には、この検出された実際の速度切換位置に基づいて補正された速度切換位置で速度切換を行うと、プランジャの高速射出速度による駆動距離が以前より短くなる。このため、プランジャの高速射出速度による駆動距離が短くなった分高速射出速度を高める。
【００２３】
また、本発明の第２の観点に係る射出制御装置および射出制御方法では、金属溶湯が供給されたプランジャスリーブに対して、まず、プランジャを低速の第１の射出速度で駆動する。このとき、金属溶湯に対するプランジャの充填圧力を同時に計測する。
プランジャスリーブおよび金型のキャビティに通じる流路に金属溶湯が充填されると、金属溶湯の先端部はキャビティに通じる湯口に到達する。湯口は流路に対して開口が絞られているため、金属溶湯の先端部が湯口に到達すると、プランジャに作用する抵抗が増加し、充填圧力が上昇する。
この充填圧力の上昇の検出に応じて、プランジャを高速射出速度である第２の射出速度に切り換えて駆動する。
これにより、プランジャの実際の速度切換位置と充填開始位置とが略一致し、鋳造品の品質が安定化される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
第１実施形態
図１は、本発明が適用されるダイカストマシンの一例を示す構成図である。
図１において、ダイカストマシン１は、ベースＢＳ上に設けられた固定ダイプレート５４と、この固定ダイプレート５４に固定された固定金型５２と、固定ダイプレート５４に対向してベースＢＳ上に移動可能設けられた可動ダイプレート５５と、この可動ダイプレート５５に固定金型５２に対向するように設けられた可動金型５３と、固定金型５２と可動金型５３との間に形成されたキャビティＣに流路Ｌａを通じて連通しているプランジャスリーブ５６と、プランジャスリーブ５６に移動自在に嵌合しているプランジャチップ５７ａおよびこのプランジャチップ５７ａが先端に設けられたプランジャロッド５７ｂからなるプランジャ５７とを備えている。
上記の固定ダイプレート５４の背後には、図示しないトグル機構を備えた型締装置が設けられており、この型締装置によって固定金型５２と可動金型５３は所定の型締力で型締される。
【００２５】
また、ダイカストマシン１は、プランジャ５７を駆動する駆動手段としての射出シリンダ部７０を備えている。
この射出シリンダ部７０は、連結部材５７ｃによってプランジャロッド５７ｂと連結されプランジャ５７を駆動する射出用ピストンロッド５８のピストン５８ａを内蔵する射出用シリンダ７０ａと、射出用ピストンロッド５８の背部に設けられた昇圧用ピストン５９を内蔵する昇圧用シリンダ７０ｂとを備える。
射出シリンダ部７０には、アキュミュレータ７１が接続されており、アキュミュレータ７１に蓄えられた油圧が射出用シリンダ７０ａまたは昇圧用７０ｂに供給され、これにより、射出用ピストンロッド５８および昇圧用ピストン５９が駆動される。
射出シリンダ部７０は、アキュミュレータ７１からシリンダ７０ａ，７０ｂへ供給される圧油の圧力および流量を制御する制御弁７２、７３および７４を備えており、これらの制御弁７２、７３および７４によって、プランジャ５７の駆動および昇圧が行われる。
【００２６】
射出シリンダ部７０の射出用シリンダ７０ａには、アキュミュレータ７１から作動油が供給される側の油圧を検出する圧力センサＳ２と、作動油を排出する側の油圧を検出する圧力センサＳ３とが設けられている。
これら、圧力センサＳ２，Ｓ３は、ダイカストマシン１に対して設けられた制御装置１０に接続されており、圧力センサＳ２，Ｓ３の検出した各圧力Ｐ１およびＰ２は制御装置１０に入力される。
【００２７】
また、ピストンロッド５８に対し変位センサＳ１が設けられている。この変位センサＳ１は、たとえば、ピストンロッド５８の軸方向に沿って等間隔に形成された溝に埋め込まれた図示しないメッキ部の変位を、たとえば、光学的あるいは磁気的に読み取り、ピストンロッド５８の移動量に応じたパルス信号を発生する変位センサである。変位センサＳ１は、制御装置１０に接続されており、プランジャ５７の移動量に応じたパルス信号が制御装置１０に入力される。
【００２８】
制御装置１０は、基本的には、ラドル９０によってプランジャスリーブ５６の注湯口５６ａを通じて所定量の金属溶湯がプランジャスリーブ５６内に供給された状態で、まず、射出用ピストンロッド５８を動作させる。このとき、金属溶湯の空気の巻き込み等を避けるためにプランジャ５７を低い速度で駆動し、金属溶湯の先端が流路Ｌａを通って金型の湯口Ｌｂに達する位置までプランジャ５７のプランジャチップ５７ａが移動したら、プランジャ５７の射出速度を高速にし、金属溶湯を金型のキャビティＣに急速に充填する。さらに、金型のキャビティＣに金属溶湯が充填されたら、昇圧用ピストン５９を動作させる。これにより、プランジャ５７の圧力を上昇させて、キャビティＣに充填された金属溶湯を加圧する。なお、この昇圧動作は、鋳造品にひけや巣が発生するのを防ぐため等の理由で行う。
【００２９】
図２は、本発明の射出制御装置の一実施形態に係る制御装置１０の構成を示す構成図である。
制御装置１０は、入力部１１，１２および１３と、速度算出部１５と、変位データ保持部１６と、速度データ保持部１７と、充填圧力算出部１８と、圧力データ保持部１９と、充填開始位置算出部２０と、切換位置検出部２１と、射出条件設定部２２と、切換位置補正部２３と、高速速度最適化部２４と、射出制御部２５と、表示部２６と、表示装置２７とを備えている。
【００３０】
ここで、射出条件設定部２２は本発明の速度切換位置設定手段、切換位置補正部２３は本発明の切換位置補正手段、高速速度最適化部２４は本発明の高速速度最適化手段、射出制御部２５は本発明の射出制御手段、表示部２６および表示装置２７は本発明の表示手段をそれぞれ構成している。
また、変位データ保持部１６、速度データ保持部１７および切換位置検出部２１は本発明の切換位置検出手段を構成している。
さらに、圧力センサＳ２，Ｓ３、充填圧力算出部１８、圧力データ保持部１９、変位センサＳ１、変位データ保持部１６、速度データ保持部１７および充填開始位置算出部２０は本発明の充填開始位置検出手段を構成している。
【００３１】
入力部１１は、プランジャ５７の変位量ＣＭを検出する変位センサＳ１の検出信号が入力される。変位センサＳ１の検出信号は、たとえば、パルス信号として入力されるため、入力部１１はこのパルス信号をカウントしてディジタル値に変換し、変位データ保持部１６に逐次出力する。
【００３２】
入力部１２は、射出用シリンダ７０ａの作動油供給側の油圧Ｐ１を検出する圧力センサＳ２の検出信号が入力される。圧力センサＳ２の検出信号は、たとえば、アナログ信号として入力されるため、入力部１２は、このアナログ信号をディジタル信号に変換して充填圧力算出部１８に逐次出力する。
入力部１３は、射出用シリンダ７０ａの作動油排出側の油圧Ｐ２を検出する圧力センサＳ３の検出信号が入力される。この入力部１３は、入力部１２と同様に、圧力センサＳ３の検出信号をディジタル信号に変換して充填圧力算出部１８に逐次出力する。
【００３３】
速度算出部１５は、プランジャ５７の変位量を検出する変位センサＳ１の検出信号が入力され、この検出信号からプランジャ５７の射出速度ＣＶを算出して、速度データ保持部１７に逐次出力する。この速度算出部１５は、たとえば、パルス信号の周波数を電圧に変換するＦ／Ｖ変換器と、この電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とで構成することができる。
【００３４】
変位データ保持部１６は、入力部１２を通じて入力されたプランジャ５７の変位データを時系列データとして記憶保持する。この変位データ保持部１６はメモリから構成される。
【００３５】
速度データ保持部１７は、速度算出部１５から入力されたプランジャ５７の射出速度データを時系列データとして記憶保持する。この速度データ保持部１７はメモリから構成される。
【００３６】
充填圧力算出部１８は、入力部１３，１４からそれぞれ入力された射出用シリンダ７０ａの作動油供給側の油圧Ｐ１および作動油排出側の油圧Ｐ２から、プランジャ５７のプランジャチップ５７ａの金属溶湯に対する充填圧力ＣＰを算出する。
充填圧力算出部１８は、充填圧力ＣＰを次式（１）によって算出する。
【００３７】
ＣＰ＝Ｐ１−｛（ｄ１2 −ｄ２2 ）／ｄ１2 ｝・Ｐ２ …（１）
なお、ｄ１はピストン部５８ａの直径であり、ｄ２はピストンロッド５８の直径である。
【００３８】
圧力データ保持部１９は、充填圧力算出部１８から逐次入力される充填圧力ＣＰの時系列データを記憶保持する。この圧力データ保持部１９は、メモリから構成される。
【００３９】
射出条件設定部２２は、鋳造品に応じた各種の射出条件データを保持している。
具体的には、プランジャ５７を駆動するときの低速射出速度および高速射出速度、低速射出速度から高速射出速度への切換位置、昇圧の際の圧力等の各種データである。
【００４０】
ここで、図３はダイカストマシン１において金型のキャビティＣに金属溶湯を充填する直前の状態を示す断面図である。
図３は、所定量の金属溶湯ＭＬをプランジャスリーブ５６内に供給した状態からプランジャ５７を低速で駆動している状態を示している。
図３に示す状態では、プランジャチップ５７ａの前方には金属溶湯ＭＬとともにガスＧが存在しており、プランジャスリーブ５６内の金属溶湯ＭＬをキャビティＣに導く流路ＬｂにもガスＧが存在している。
また、図３に示す位置ＦＰは、プランジャチップ５７ａがこの位置ＦＰまで到達すると、プランジャスリーブ５６内および流路Ｌａに金属溶湯ＭＬが充填され、金属溶湯ＭＬの先端部が湯口Ｌｂに達する位置、すなわち、キャビティＣへの金属溶湯ＭＬの充填が開始される充填開始位置である。
上述したように、この充填開始位置ＦＰでプランジャチップ５７ａが低速の射出速度から高速の射出速度に切り換わることが好ましい。
【００４１】
たとえば、図３に示す充填開始位置ＦＰの手前にある位置ＥＰA でプランジャチップ５７ａが低速の射出速度から高速の射出速度に切り換わると、プランジャチップ５７ａは金属溶湯ＭＬからの抵抗をほとんど受けないため、急激に加速され、ガスＧが金属溶湯ＭＬに撹拌される。プランジャチップ５７ａが前進して金属溶湯ＭＬの先端部が湯口Ｌｂに到達すると、湯口Ｌｂの断面積は流路Ｌａの断面積よりも絞ってあるので、その抵抗によりプランジャチップ５７ａは急激に減速され、その結果、金属溶湯ＭＬの先端部のみが湯口Ｌｂを通じてキャビティＣ内に導入してしまうことが発生しやすい。このため、鋳造品の表面に湯ジワが発生しやすい。
【００４２】
一方、図３に示す充填開始位置ＦＰの後方にある位置ＥＰC でプランジャチップ５７ａが低速の射出速度から高速の射出速度に切り換わると、高速充填が行われる以前に、キャビティＣ内に金属溶湯ＭＬの先端部が低速で射出されるため、この先端部の凝固が進行しすぎて湯境が発生しやすい。
【００４３】
切換位置検出部２１は、速度データ保持部１７に保持された射出速度ＣＶの時系列データおよび変位データ保持部１６に保持された変位ＣＭの時系列データからプランジャ５７の実際の速度切換位置ＥＰを検出し、この速度切換位置ＥＰのデータを切換位置補正部２３および表示部２６に出力する。
すなわち、切換位置検出部２１は、図３に示した、実際の切換位置ＥＰA 〜ＥＰC を検出する。なお、具体的な検出方法については後述する。
【００４４】
充填開始位置算出部２０は、圧力データ保持部１９に保持された充填圧力ＣＰの時系列データ、変位データ保持部１６に保持されたプランジャ５７の変位ＣＭの時系列データおよび速度データ保持部１７に保持されたプランジャ５７の射出速度ＣＶの時系列データに基づいて、プランジャスリーブ５６およびキャビティＣに通じる流路Ｌａに金属溶湯ＭＬが充填され、キャビティＣへの金属溶湯ＭＬの充填開始状態となったときのプランジャ５７の充填開始位置を算出する。
すなわち、充填開始位置算出部２０は、図３に示した充填開始位置ＦＰを算出し、切換位置補正部２３に出力する。
なお、具体的な算出方法については後述する。
【００４５】
切換位置補正部２３は、充填開始位置算出部２０および切換位置検出部２１で検出した充填開始位置ＦＰおよび切換位置ＥＰのデータに基づいて、射出条件設定２２に設定された、プランジャチップ５７ａを低速の射出速度から高速の射出速度に切り換える設定切換位置ＳＥＰを補正し、補正された設定切換位置ＭＥＰを射出条件設定部２２および高速速度最適化部２４に出力する。
【００４６】
具体的には、切換位置補正部２３は、実際の切換位置ＥＰと検出した充填開始位置ＦＰとが一致するように設定切換位置ＳＥＰを補正する。
たとえば、設定切換位置ＳＥＰと充填開始位置ＦＰとを同じであると、低速で駆動されるプランジャチップ５７ａが設定切換位置ＳＥＰに到達してから高速速度に切り換わるまでにタイムラグが存在するため、実際の切換位置ＥＰと充填開始位置ＦＰとが一致しないため、このタイムラグ等を考慮して設定切換位置ＳＥＰを補正する。
【００４７】
高速速度最適化部２４は、切換位置補正部２３で得られた補正された設定切換位置ＭＥＰに応じて、射出条件設定部２２で設定されている高速射出速度ＨＣＶを最適化し、最適化された高速射出速度ＯＣＶを射出条件設定部２２に出力する。
具体的には、高速速度最適化部２４は、補正された切換位置ＭＥＰと補正前の切換位置ＳＥＰとの差に応じて高速射出速度ＨＣＶを最適化する。
すなわち、たとえば、検出された実際の切換位置が充填開始位置ＦＰの手前ＥＰA である場合には、この実際の切換位置ＥＰA に基づいて切換位置補正部２３で補正された補正後の切換位置で設定切換位置ＭＥＰで速度切換を行うと、プランジャチップ５７の高速射出速度による駆動距離が補正前より短くなってしまい、鋳造品の品質に影響を与える。このため、プランジャ５７の高速射出速度ＨＣＶを駆動距離の短縮に応じて高める。
【００４８】
射出制御部２５は、射出条件設定部２２において設定された各種の射出条件データとともに、補正された設定切換位置ＭＥＰおよび最適化された高速射出速度ＯＣＶにしたがって、ダイカストマシン１の制御バルブ７２、７３および７４の駆動制御を行う。
制御バルブ７２、７３および７４にはそれぞれ駆動モータ７２ａ、７３ａおよび７４ａと、これらの駆動モータ７２ａ、７３ａおよび７４ａの回転位置を検出するエンコーダ７２ｂ、７３ｂおよび７４ｂとが備わっており、射出制御部２５は、駆動モータ７２ａ、７３ａおよび７４ａからのフィードバック情報に基づいて駆動モータ７２ａ、７３ａおよび７４ａを駆動制御する。
【００４９】
表示部２６は、圧力データ保持部１９、変位データ保持部１６、速度データ保持部１７、充填開始位置算出部２０、切換位置検出部２１等から得られる情報を、たとえば、グラフ化して表示装置２７の画面に表示する。
表示装置２７の画面に、たとえば、図３に示したように、充填開始位置ＦＰを基準として、実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより手前にある場合には画面上に「＋」と表示し、実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより後方にある場合には「−」と表示するなど、充填開始位置ＦＰおよび実際の切換位置ＥＰを視覚的に把握できるように表示することが好ましい。
なお、表示装置２７には、液晶表示装置、ＣＲＴ等が使用される。
【００５０】
次に、上記構成の制御装置１０を用いたダイカストマシン１による射出制御方法について図４に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、プランジャスリーブ５６の注湯口５６ａを通じて所定量の金属溶湯ＭＬをラドル９０を使用して供給する（ステップＳ１）。
【００５１】
次いで、金型のキャビティＣに金属溶湯を射出動作により充填する（ステップＳ２）。
すなわち、制御装置１０の射出制御部２５は、射出条件設定部２２に設定された射出条件にしたがって、プランジャ５７を低速の射出速度ＬＣＶで駆動し、プランジャ５７が設定切換位置ＳＥＰに到達したら、高速の射出速度ＨＣＶに切り換えて駆動し、キャビティＣに金属溶湯ＭＬが充填されることによってプランジャ５７の速度が減速したら、昇圧用ピストン５９を動作させて昇圧する。その後、金型を開いて鋳造品を取り出す。
この鋳造の際には、変位センサＳ１、圧力センサＳ２およびＳ３は、プランジャ５７の変位ＣＭ、射出速度ＣＶおよび充填圧力ＣＰを計測されており、鋳造が間隙した時点で変位データ保持部１６、速度データ保持部１７および圧力データ保持部１９にそれぞれ時系列データが保持されている。
【００５２】
ここで、図５〜図７に上記の鋳造によって得られるプランジャ５７の速度データおよび充填圧力データの一例を示す。なお、図５は実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより手前に位置する場合であり、図６は実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰと一致する場合であり、図７は実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰよりも後方に位置する場合のグラフである。
【００５３】
図５に示すように、実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより手前に位置した状態で、プランジャ５７の速度切り換えが行われると、射出速度ＣＶが大きく増加し、ピーク速度ＣＶmax に到達した後、高速の射出速度に安定する。このとき、充填圧力ＣＰは、プランジャ５７が急激に加速されるため、図５のＣＰａで示すように、若干上昇した後、降下し、充填開始位置ＦＰから再度上昇し、プランジャ５７が高速の射出速度で移動している間は、略一定の値をとる。その後、充填圧力ＣＰは昇圧によって急上昇する。
一方、プランジャ５７の速度は、プランジャ５７が高速の射出速度で移動している間は、略一定の値をとり、キャビティＣの金属溶湯ＭＬが充満すると、プランジャ５７は減速する。
【００５４】
図６に示すように、実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰと一致する場合では、プランジャ５７の速度切り換えが行われても、射出速度ＣＶは略一定の値に上昇し、その後下降する。
また、充填圧力ＣＰもプランジャ５７の速度切り換えに応じて上昇し、略一定の値をとったのち、昇圧によって急上昇する。
【００５５】
図７に示すように、実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰよりも後方に位置する場合には、プランジャ５７が充填開始位置ＦＰを通過すると、速度切り換えが行われる前に充填圧力ＣＰはある程度上昇し、プランジャ５７の速度切り換えに応じてさらに上昇し、略一定の値をとったのち、昇圧によって急上昇する。
【００５６】
ダイカストマシン１による鋳造完了後には、制御装置１０の速度データ保持部１７および圧力データ保持部１９には、上記の図５〜図７のようなデータのうちいずれかが保持されている。
【００５７】
次に、充填開始位置算出部２０において充填開始位置ＦＰを検出する。
まず、充填開始位置算出部２０では、速度データ保持部１７の速度ＣＶの時系列データからピーク速度ＣＶmax の有無を判断する（ステップＳ３）。
たとえば、速度データ保持部１７および圧力データ保持部１９に図５に示したようなデータが保持されているとすると、ピーク速度ＣＶmax が存在する。
【００５８】
この場合には、速度データ保持部１７に保持された時系列データからピーク速度ＣＶmax および高速射出速度ＣＶｈを検出する（ステップＳ４）。
【００５９】
次いで、充填開始位置算出部２０は、まず、高速の射出速度で駆動されるプランジャ５７が減速するポイントＰA を検出する。この減速ポイントＰA は、たとえば、高速射出速度ＣＶｈから５％速度が低下した位置とする（ステップＳ５）。
【００６０】
次いで、プランジャ５７によるキャビティＣへの金属溶湯ＭＬの充填開始後の充填圧力の平均値ＣＰｍを算出する（ステップＳ６）。
この充填圧力の平均値ＣＰｍは、減速ポイントＰA から、予定の距離、たとえば、２０ｍｍ手前に遡った位置までの範囲の充填圧力ＣＶの平均から求める。こにようにして高速で駆動されるプランジャ５７の平均充填圧力ＣＰｍを求めることで、その後の算出値の精度のばらつきを抑制することができる。
【００６１】
次いで、充填圧力ＣＶデータを射出が完了した時点Ｐｆから遡ってサーチし、充填圧力ＣＶの値が平均充填圧力ＣＰｍに対して、所定の割合、たとえば、９０％となる時点ＰB を特定し、この時点ＰB に対応するプランジャ５７の位置を充填開始位置ＦＰとする（ステップＳ７）。
このような処理によって、充填開始位置算出部２０で充填開始位置ＦＰが特定される。
【００６２】
一方、図６および図７に示したように、充填開始位置ＦＰと実際の切換位置ＥＰが一致あるいは切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより前方に位置する場合には、ピーク速度ＣＶmax が存在しない。
この場合には、圧力データ保持部１９に保持された充填圧力ＣＰの時系列データをサーチし、圧力の上昇点を検出する（ステップＳ８）。
すなわち、図６において説明したように、充填開始位置ＦＰと実際の切換位置ＥＰが一致している場合には、昇圧による充填圧力ＣＰの上昇を除くと、充填開始による圧力上昇点Ｐｊのみであるが、図７に示した切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより前方に位置する場合には、圧力上昇点ＰｇおよびＰｈの２つが存在する。
【００６３】
したがって、圧力上昇点Ｐｊのみの場合には、この圧力上昇点Ｐｇに対応するプランジャ５７の位置を充填開始位置ＦＰとし、圧力上昇点ＰｇおよびＰｈの２つが存在する場合には、手前の圧力上昇点Ｐｇに対応するプランジャ５７の位置を充填開始位置ＦＰとする（ステップＳ９）。
【００６４】
次いで、切換位置検出部２１において、図５〜図７に示す実際の切換位置ＥＰA ，ＥＰB ，ＥＰC を検出する（ステップＳ１０）。
切換位置検出部２１は、低速の射出速度ＣＶＬに対して、速度ＣＶが所定の割合の増加、たとえば、５％増加する時点Ｐｃに対応するプランジャ５７の位置を実際の切換位置ＥＰとする。
【００６５】
次いで、切換位置補正部２３において、設定切換位置ＳＥＰを補正し、補正した設定切換位置ＭＥＰを射出条件設定部２２に設定する（ステップＳ１１）。
具体的には、切換位置補正部２３は、次回の射出動作において実際の切換位置ＥＰと検出した充填開始位置ＦＰとが一致するように設定切換位置ＳＥＰを補正し、たとえば、設定切換位置ＳＥＰと充填開始位置ＦＰとを同じであると、低速で駆動されるプランジャ５７が設定切換位置ＳＥＰに到達してから高速速度に切り換わるまでにタイムラグが存在するため、実際の切換位置ＥＰと充填開始位置ＦＰとが一致ないため、このタイムラグ等を考慮して設定切換位置ＳＥＰを補正する。
【００６６】
次いで、高速速度最適化部２４において、切換位置補正部２３で得られた補正された設定切換位置ＭＥＰに応じて、射出条件設定部２２で設定されている高速射出速度ＨＣＶを最適化し、最適化された高速射出速度ＯＣＶを射出条件設定部２２に設定する（ステップＳ１２）。
【００６７】
次いで、金属溶湯ＭＬをプランジャスリーブ５６に供給した後、射出条件設定部２２に設定した射出条件、すなわち、補正した設定切換位置ＭＥＰ、最適化された高速射出速度ＯＣＶにしたがって、再度、金型のキャビティＣに金属溶湯を射出動作により充填する（ステップＳ１３）。
【００６８】
一方、上記の各処理に加えて、制御装置１０の表示部２６は、たとえば、図５〜図７に示したようなグラフを表示装置２７の画面に表示する。
鋳造技術者は、表示装置２７の画面から、低速から高速への切換が、充填開始位置ＦＰの手前で行われたか、あるいは、充填開始位置ＦＰの後方で行われたかを視覚的に把握することができる。
【００６９】
以上のように、本実施形態によれば、プランジャ５７の射出速度切換を予め設定された切換位置において行うのではなく、プランジャスリーブ５６および金型のキャビティＣに金属溶湯ＭＬを導く流路Ｌａに金属溶湯ＭＬが充填された状態を、プランジャ５７の変位、速度および充填圧力から間接的に検出し、この充填開始位置ＦＰと実際のプランジャ５７の切換位置ＥＰとが一致するように設定切換位置ＭＥＰを補正する。
この結果、プランジャ５７の充填開始位置ＦＰと実際の切換位置ＥＰとが一致し、理想的な状態でキャビティＣへの金属溶湯ＭＬの充填が行われ、品質の安定した鋳造品が得られる。
また、補正された設定切換位置ＭＥＰに応じて高速射出速度を最適化することで、プランジャ５７が高速で駆動される距離が変化しても鋳造品の品質を一定に保つことができる。
【００７０】
なお、上述した実施形態では、一回の射出動作によって得られるプランジャ５７の変位、速度および充填圧力のデータに基づいて、実際の切換位置ＥＰおよび充填開始位置ＦＰを検出し、これらに基づいて、設定切換位置を補正し、高速射出速度を最適化する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
たとえば、複数回の射出動作によって得られる複数のプランジャ５７の充填開始位置データおよび速度切換位置データの平均値に基づいて設定切換位置を補正し、この補正された設定切換位置に応じて高速射出速度を最適化する構成とすることも可能である。
【００７１】
第２実施形態
図８は、本発明の第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す構成図である。
図８に示す制御装置１０１は、入力部１０２，１０３と、圧力算出部１０４と、射出条件設定部１０５と、充填開始位置検出部１０６と、切換位置決定部１０７と、射出制御部１０８とを備えている。
ここで、充填開始位置検出部１０６は本発明の充填開始位置検出手段、切換位置決定部１０７は本発明の切換位置決定手段、射出条件設定部１０５および射出制御部１０８は本発明の射出制御手段２３を構成している。
【００７２】
第１の実施形態に係る制御装置１０は、射出動作を行うことで得られるプランジャ５７の変位、速度および充填圧力の時系列データに基づいて、プランジャ５７の射出速度の切換位置を最適化する構成としたが、本実施形態では、射出動作中にリアルタイムにプランジャ５７の射出速度の切換位置を最適化する点で構成が異なっている。
【００７３】
入力部１０２および入力部１０３は、第１の実施形態に係る入力部１３および１４と同様の構成であり、射出用シリンダ７０ａの作動油供給側の油圧Ｐ１を検出する圧力センサＳ２の検出信号および作動油排出側の油圧Ｐ２を検出する圧力センサＳ３の検出信号がそれぞれ入力され、これらを充填圧力算出部１０４に逐次出力する。
【００７４】
充填圧力算出部１０４は、上記の充填圧力算出部１８と同様の構成であり、入力部１０２，１０３からそれぞれ入力された射出用シリンダ７０ａの作動油供給側の油圧Ｐ１および作動油排出側の油圧Ｐ２から、プランジャ５７のプランジャチップ５７ａの金属溶湯に対する充填圧力ＣＰを算出する。
【００７５】
射出条件設定部１０５は、射出条件設定部２２と同様の構成であり、鋳造品に応じた各種の射出条件データを保持している。
【００７６】
充填開始位置検出部１０６は、充填圧力算出部１０４から入力されるプランジャ５７の充填圧力データに基づいて、プランジャ５７が充填開始位置ＦＰに到達したことを検出し、検出信号１０６ｓを切換位置決定部１０７に出力する。
【００７７】
切換位置決定部１０７は、検出信号１０６ｓが入力された時点でのプランジャ５７の位置を射出速度切換位置として、切換信号１０７ｓを射出制御部１０８に出力する。
【００７８】
射出制御部１０８は、射出条件設定部１０５に設定された射出条件にしたがって、ダイカストマシン１のプランジャ５７を、まず、低速の射出速度で駆動し、切換位置決定部１０７からの切換信号１０７ｓの入力に応じてプランジャ５７を高速の射出速度に切り換えて駆動する。
【００７９】
次に、上記構成の制御装置１０１を用いた本発明の射出制御方法について説明する。
まず、プランジャスリーブ５６内に所定量の金属溶湯ＭＬを供給する。
【００８０】
金属溶湯ＭＬが供給されたプランジャスリーブ５６に対してプランジャ５７を射出条件設定部１０５に設定された低速の射出速度で駆動する。
【００８１】
プランジャ５７のプランジャチップ５７ａが上記の充填開始位置ＦＰに到達すると、金属溶湯ＭＬには湯口Ｌｂの抵抗が作用してプランジャチップ５７ａの充填圧力は上昇する。
制御装置１０１の充填開始位置検出部１０６は、この湯口Ｌｂの抵抗によるプランジャチップ５７ａの充填圧力の上昇を検出し、検出信号１０７ｓを切換位置決定部１０７に出力する。
【００８２】
射出制御部１０８は、上記の充填開始位置ＦＰへのプランジャチップ５７ａの到達の検出に応じてプランジャチップ５７ａを高速の射出速度に切り換えて駆動する。
【００８３】
これにより、常に安定して充填開始位置ＦＰでプランジャチップ５７ａを低速の射出速度から高速の射出速度に切り換えることができる。
なお、本実施形態では、切換位置の検出を射出動作中にリアルタイムに行うため、ダイカストマシン１の射出シリンダ部７０の動作に低速から高速に切り換わるまでにタイムラグが存在すると、充填開始位置ＦＰと実際の切換位置ＥＰを一致させることは難しいが、この場合にも、充填開始位置ＦＰに対する実際の切換位置ＥＰの相対関係が常に一定するため、品質を安定化することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイカストマシンにおいてプランジャの射出速度の切り換えのタイミングを最適化でき、安定した品質の鋳造品を鋳造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるダイカストマシンの一例を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る制御装置１０の構成を示す図である。
【図３】ダイカストマシン１において金型のキャビティＣに金属溶湯を充填する直前の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る射出制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰより手前に位置するときの、プランジャの速度および圧力の波形データの一例を示すグラフである。
【図６】実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰと一致するときの、プランジャの速度および圧力の波形データの一例を示すグラフである。
【図７】実際の切換位置ＥＰが充填開始位置ＦＰよりも後方に位置するときの、プランジャの速度および圧力の波形データの一例を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ダイカストマシン
１０，１０１…制御装置
１１，１２，１３…入力部
１５…速度算出部
１６…変位データ保持部
１７…速度データ保持部
１８…充填圧力算出部
１９…圧力データ保持部
２０…充填開始位置算出部
２１…切換位置検出部
２２…射出条件設定部
２３…切換位置補正部
２４…高速速度最適化部
２５…射出制御部
２６…表示部
２７…表示装置
５６…プランジャスリーブ
５７…プランジャ
５７ａ…プランジャチップ
５７ｂ…プランジャロッド
７０…射出シリンダ部
Claims (12)
- プランジャスリーブに供給された金属溶湯を金型のキャビティへ射出するプランジャと、当該プランジャを駆動する射出シリンダを備える駆動手段と、を具備するダイカストマシンの射出制御装置であって、
前記プランジャを第１の射出速度で駆動し、当該第１の射出速度よりも高い第２の射出速度に切り換える速度切換位置を設定する速度切換位置設定手段と、
前記プランジャの前記金属溶湯に対する充填圧力を検出する圧力検出手段と、
前記プランジャの変位を検出する変位検出手段と、
前記プランジャの速度を検出する速度検出手段と、
前記圧力検出手段の検出した充填圧力を時系列データとして記憶保持する圧力データ保持部と、
前記変位検出手段の検出した前記プランジャの変位を時系列データとして記憶保持する変位データ保持部と、
前記速度検出手段の検出した前記プランジャの速度を時系列データとして記憶保持する速度データ保持部と、
前記速度および変位の時系列データから前記プランジャの実際の速度切換位置を検出する切換位置検出手段と、
前記充填圧力、変位および速度の時系列データから、前記プランジャスリーブおよび前記キャビティに通じる流路に金属溶湯が充填され、前記キャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったときの前記プランジャの充填開始位置を検出する充填開始位置検出手段と、
検出した前記充填開始位置および速度切換位置に基づいて、設定された前記速度切換位置を補正する切換位置補正手段と、
前記プランジャを前記第１の射出速度で駆動し、前記プランジャが、補正された前記速度切換位置に到達したら、前記第２の射出速度に切り換えて前記プランジャを駆動するように前記駆動手段を制御する射出制御手段と
を有し、
前記充填開始位置検出手段は、前記速度の時系列データから、前記第２の射出速度の前に当該第２の射出速度よりも大きいピーク速度が生じているか否かを判断し、生じていると判断した場合は、前記充填圧力、変位および速度の時系列データから、前記第２の射出速度で駆動される前記プランジャが減速する減速ポイントを検出し、検出した減速ポイントから前記プランジャの進行方向に対して遡った所定の距離の範囲での充填圧力の平均値を算出し、前記プランジャの充填圧力が前記平均値に対して所定の割合に達する当該プランジャの位置を、前記充填開始位置として検出する
ダイカストマシンの射出制御装置。 - 前記切換位置補正手段は、実際の速度切換位置と充填開始位置とが一致するように前記設定された速度切換位置を補正する
請求項１に記載のダイカストマシンの射出制御装置。 - 前記充填開始位置検出手段は、前記第２の射出速度から５％速度が低下した位置を前記減速ポイントとして検出し、前記プランジャの充填圧力が前記平均値に対して９０％となる位置を前記充填開始位置として検出する
請求項１又は２に記載のダイカストマシンの射出制御装置。 - 前記充填開始位置検出手段は、前記第２の射出速度の前に当該第２の射出速度よりも大きいピーク速度が生じていないと判断した場合は、前記充填圧力の時系列データをサーチし、圧力の上昇点を検出し、上昇点が一つのみであるときは、当該上昇点に対応するプランジャの位置を前記充填開始位置として検出し、上昇点が二つのときは、先に生じた上昇点に対応するプランジャの位置を前記充填開始位置として検出する
請求項１〜３のいずれかに記載のダイカストマシンの射出制御装置。 - 前記速度検出手段は、前記変位検出手段によって検出された前記プランジャの変位から当該プランジャの射出速度を算出する
請求項１〜４のいずれかに記載のダイカストマシンの射出制御装置。 - 前記切換位置検出手段は、前記変位および前記速度の時系列データから、前記第１の射出速度を検出し、かつ、当該第１の射出速度に対して所定の割合の速度に上昇する当該プランジャの位置を検出し、当該プランジャの位置を実際の速度切換位置とする
請求項１〜５のいずれかに記載のダイカストマシンの射出制御装置。 - 前記切換位置補正手段によって補正された速度切換位置に応じて、前記第２の射出速度を最適化する高速速度最適化手段をさらに有する
請求項１〜６のいずれかに記載のダイカストマシンの射出制御装置。 - 前記高速速度最適化手段は、前記補正された速度切換位置と補正前の速度切換位置との差に応じて前記第２の射出速度を調整する
請求項７に記載のダイカストマシンの射出制御装置。 - 前記切換位置補正手段は、複数回の射出動作によって得られる複数の前記プランジャの充填開始位置データおよび速度切換位置データの平均値に基づいて前記速度切換位置を補正する
請求項１〜８のいずれかに記載のダイカストマシンの射出制御装置。 - 前記検出された充填開始位置および実際の切換位置の情報を画面上に表示する表示手段をさらに有する
請求項１〜９のいずれかに記載のダイカストマシンの射出制御装置。 - プランジャスリーブに供給された金属溶湯に対してプランジャを第１の射出速度で駆動したのち、当該第１の射出速度より高い第２の射出速度に切り換えて金型のキャビティへ金属溶湯を射出するダイカストマシンの射出制御方法であって、
金属溶湯が供給された前記プランジャスリーブに対して前記プランジャを前記第１の射出速度で駆動し、予め設定された設定切換位置で前記プランジャを前記第２の射出速度に切り換えて駆動し、前記キャビティへ金属溶湯を充填する充填ステップと、
前記充填ステップにおいて検出された前記プランジャの金属溶湯に対する充填圧力および前記プランジャの変位および速度の時系列データから、前記プランジャスリーブおよび前記キャビティに通じる流路に金属溶湯が充填され、前記キャビティへの金属溶湯の充填開始状態となったときの前記プランジャの充填開始位置を検出する充填開始位置検出ステップと、
前記充填ステップにおいて検出された前記プランジャの変位および速度の時系列データから、前記プランジャの射出速度の実際の切換位置を検出する切換位置検出ステップと、
前記検出された実際の切換位置と充填開始位置に基づいて、前記プランジャの充填開始位置と切換位置とが一致するように前記設定切換位置を補正する切換位置補正ステップと
を有し、
前記充填開始位置検出ステップでは、前記速度の時系列データから、前記第２の射出速度の前に当該第２の射出速度よりも大きいピーク速度が生じているか否かを判断し、生じていると判断した場合は、前記充填圧力、変位および速度の時系列データから、前記第２の射出速度で駆動される前記プランジャが減速する減速ポイントを検出し、検出した減速ポイントから前記プランジャの進行方向に対して遡った所定の距離の範囲での充填圧力の平均値を算出し、前記プランジャの充填圧力が前記平均値に対して所定の割合に達する当該プランジャの位置を、前記充填開始位置として検出する
ダイカストマシンの射出制御方法。 - 前記切換位置補正ステップにより補正した切換位置に応じて、前記第２の射出速度を最適化する最適化ステップをさらに有する
請求項１１に記載のダイカストマシンの射出制御方法。
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