JPH0966352A - 加圧鋳造機の金型ウォームアップ完了判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便容易に、かつ、自動的に金型のウォーム
アップ完了状態を把握できる加圧鋳造機の金型ウォーム
アップ完了判定方法を提供するものである。 【解決手段】 加圧鋳造機において、あらかじめ加圧プ
ランジャの金型キャビティ内への経時ストローク量を設
定しておき、該経時ストローク量の目標軌跡に追従する
ように該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い、ショット毎に実測ストロークと
設定ストロークとの差異を観測し、該差異Ｓａがあらか
じめ設定したストローク偏差設定値Ｓｄ以内に収まった
とき、金型のウォームアップが完了したと判定するもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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充填し、加圧装置の加圧
プランジャを介して金型キャビティ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などの加圧鋳造機の
金型ウォームアップ完了判定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金型装置のキャビティ内に溶湯を射出装
置により射出充填し、加圧プランジャを備えた加圧装置
により金型キャビティ内に射出充填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。

【０００３】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の加圧装置（加圧プラ
ンジャ）を備えた鋳造機において、加圧装置の加圧プラ
ンジャの移動ストロークを加圧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
法も本出願人により、特願昭６３−２４４５５２号とし
て提案されている。

【０００４】上記の加圧鋳造機においては、例えば、図
６に示すように、目標軌跡Ｔｏとして最大ストローク値
Ｔｐ（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）に至る最も理想的な道程を
あらかじめ設定しておき、この目標軌跡Ｔｏに倣って加
圧プランジャを制御するが、実際には、実測ストローク
軌跡Ｔａは種々の要因により目標軌跡と僅かに異なった
軌跡となり、その偏差がある一定値を越えるとその値に
応じて成形品品質が悪くなり、特に、実測ストローク軌
跡Ｔａの最大ストローク値Ｃと目標軌跡Ｔｏの最大スト
ローク値Ｔｐとの差異が成形品品質に多大の影響を与え
ることから、目標軌跡Ｔｏの最大ストローク値Ｔｐを中
央に挟んだ上限値Ａ、下限値Ｂをあらかじめ設定して、
点線で示すように、実測ストローク軌跡Ｔａの最大スト
ローク値Ｃと目標軌跡Ｔｏの最大ストローク値Ｔｐとを
比べることによって加圧鋳造品の良否判定を行なってお
り、所望の成形品品質を確保できるように加圧プランジ
ャを目標軌跡に沿うようにフィードバック制御して運転
を行なっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなコンピュータ制御による加圧プランジャのフィード
バック制御が適用できるためには、加圧プランジャを目
標軌跡に沿うよう操作できる定常状態に限られ、運転開
始してから一定時間経過した、いわゆる、ウォームアッ
プ完了状態となることが必要であり、金型その他が十分
にウォームアップされていない運転開始当初の状態で
は、加圧プランジャを突出動作させる箇所の溶湯の冷却
速度が大きいため、溶湯が必要以上に早く冷却固化して
流動抵抗が増大し、このため、加圧プランジャの駆動手
段である油圧系統を最大仕様の動力状態としても、加圧
プランジャの移動速度を目標軌跡で設定された移動速度
よりもはるかに低い値でしか動かすことしか出来ず、例
えば、図２に示す１ショット目の状態や図３に示す２シ
ョット目以降の状態となり、図４に示す定常状態（ウォ
ームアップ完了状態）に到達するまでに数回ないし十数
回のショットが必要であると同時に、溶湯の種類や金型
キャビティ形状（製品形状）が異なることにより、ウォ
ームアップ完了状態に達するショット回数が異なり、こ
れを素早く察知する簡便容易な方法が見つからなかっ
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
して、簡便容易に加圧鋳造機の金型ウォームアップ完了
判定の方法を提供するために、本発明では、射出装置の
作用によって溶湯を射出充填するとともに、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前進させて
金型内に充填された溶湯を加圧する加圧鋳造機におい
て、あらかじめ前記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設定しておき、該経時ストロー
ク量の目標軌跡に追従するように該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い、ショ
ット毎に実測ストロークと設定ストロークとの差異を観
測し、該差異があらかじめ設定した許容値以内に収まっ
たとき、金型のウォームアップが完了したと判定するこ
ととした。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明においては、あらかじめ加
圧プランジャの経時ストローク量を設定し、実際の加圧
プランジャの動作ストロークの軌跡をモニタリングして
メモリするよう準備した後、あらかじめ設定した区間に
おける加圧ストロークの目標軌跡と実際の動作ストロー
ク軌跡との差異の平均値を演算する。この差異平均値と
金型ウォームアップ完了判定用のストローク偏差設定値
とを比較することにより、差異平均値がストローク偏差
設定値以内に収まる時点で金型ウォームアップ完了状態
と判断し、実運転を開始する。

【０００８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例の詳細
について説明する。図１〜図５は本発明の実施例に係
り、図１は加圧鋳造機の全体構成図、図２は加圧プラン
ジャストローク量の１ショット目の経時変化を示す説明
図、図３は加圧プランジャストローク量の２ショット目
以降の経時変化を示す説明図、図４は定常状態における
加圧プランジャストローク量の経時変化を示す説明図、
図５は金型ウォームアップ完了判定方法の処理手順を示
すフローチャートである。

【０００９】図１において、金型装置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１
２、下型１４と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。そし
て、図１は図示されていない型締機構により金型装置１
０が型締されている状態を示している。これらの上型１
２、下型１４、中子１６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１
３の射出プランジャ１１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内にあらかじめ供給さ
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に対する溶湯２０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などが一般に設けられる。

【００１０】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
してシリンダヘッド室８ａまたはシリンダロッド室８ｂ
に供給することにより起動される。このとき、戻り油は
油タンク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２
１ａを経由して加圧シリンダ８の一方のシリンダヘッド
室８ａに導き、同時に、シリンダロッド室８ｂの作動油
を油路２１ｂを経て油タンク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ＳＯＬ−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８
ｃが上昇し、加圧プランジャ１７の先端部２５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。

【００１１】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なる位置検出器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
ようになっている。

【００１２】他方、マイクロコンピュータやパーソナル
コンピュータなどのコンピュータ手段からなる加圧プラ
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Ｔｏ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ない、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なる入力手段２３、例え
ばＲＯＭおよびＲＡＭなどのメモリ、ＣＲＴからなるデ
ィスプレイ手段２４、マイクロプロセッサＭＰＵやＣＰ
Ｕなど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なす電
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Ｓｔを、目標軌跡Ｔｏに追従するように
制御する。

【００１３】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Ｍｐ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のシリンダヘッド室８ａ
側の圧力ＰH とシリンダロッド室８ｂ側の圧力ＰR を圧
力検出器２６ａ、２６ｂにて計測し、メタル圧Ｍｐ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。

【００１４】以上のように構成された加圧鋳造機におけ
る本発明の加圧鋳造機の金型ウォームアップ完了判定方
法について説明する。図５は、金型ウォームアップ完了
判定方法の処理手順を示すフローチャートであり、これ
に基づいて説明すると、まず、上述したように加圧プラ
ンジャ１７のストローク量Ｓｔを目標軌跡Ｔｏに倣うよ
う加圧プランジャ制御手段２２を介してフィードバック
制御を行ない、実際の加圧プランジャ１７の動作ストロ
ークの軌跡（実測ストローク軌跡Ｔａ）をモニタし偏差
演算部２で加圧ストローク目標軌跡Ｔｏと実測ストロー
ク軌跡Ｔａの差異を演算し、メモリする。１ショットの
加圧プランジャの制御が終了後、あらかじめ任意に設定
された区間の加圧ストローク目標軌跡Ｔｏとストローク
センサ９で計測された実測ストローク軌跡Ｔａの差異の
平均値Ｓａを偏差演算部２で演算させたうえ、あらかじ
め読み込まれた金型ウォームアップ完了判定用のストロ
ーク偏差設定値Ｓｄと大小比較させ、差異の平均値Ｓａ
がストローク偏差設定値Ｓｄ以内に収まったとき、ウォ
ームアップ完了信号を出力するように構成した。

【００１５】このようにして、冬期など完全に冷えてい
る金型のまま運転を開始する場合や長時間マシン停止後
の運転再開時の場合などのように、金型が十分に昇温し
溶湯の流動に支障のない定常状態に達するまでにかなり
のショット回数と時間を要する場合に、本発明の金型ウ
ォームアップ完了判定方法を採用することにより、自動
的に、かつ、簡便容易にウォームアップ完了状態を把握
することができる。すなわち、このような場合、図２の
１ショット目や図３に示す２ショット目以降の数少ない
ショット４では、加圧シリンダに負荷されたメタル圧Ｍ
ｐがマシンの有する仕様の最大状態に達していても、溶
湯２０のキャビティ１８内流動抵抗の故に実測ストロー
クＴａは目標軌跡Ｔｏに比べてはるかに小さく、満足な
品質をもつ成形品が得られない。これに対して、図４の
定常状態では、メタル圧Ｍｐが最大仕様値以下であって
も、実測ストロークＳｔａは設定ストロークＳｔｏとほ
ぼ等しく、金型が十分昇温されて溶湯２０の流動抵抗が
運転初期に比べて小さくなり、ウォームアップが完了し
たことを示している。

【００１６】なお、ストローク偏差設定値Ｓｄおよび差
異を平均する区間の設定は、溶湯２０の種類、温度条
件、キャビティ形状（成形品形状）などを総合的に判断
し、過去の運転実績を参考にして慎重に決定する。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
金型のウォームアップ完了状態を、簡便容易に、かつ、
自動的に判定できるから、運転操作性が向上し、製品歩
留りがアップして生産性の向上を図ることができる。

【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全体構成図
である。

【図２】本発明の実施例に係る加圧プランジャストロー
ク量の１ショット目の経時変化を示す説明図である。

【図３】本発明の実施例に係る加圧プランジャストロー
ク量の２ショット目以降の経時変化を示す説明図であ
る。

【図４】本発明の実施例に係る定常状態における加圧プ
ランジャストローク量の経時変化を示す説明図である。

【図５】本発明の実施例に係る金型ウォームアップ完了
判定方法の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 ４ ドライバ ５ 電磁リリーフ弁 ６ 油圧源 ７ 方向切換弁 ８ 加圧装置（加圧シリンダ） ８ａ シリンダヘッド室 ８ｂ シリンダロッド室 ８ｃ ピストン ９ 位置検出器（ストロークセンサ） １０ 金型装置 １１ 射出プランジャ １２ 上型 １３ 射出装置 １４ 下型 １５ 射出スリーブ １６ 中子 １７ 加圧プランジャ １８ キャビティ １９ 油タンク ２０ 溶湯 ２２ 加圧プランジャ制御手段 ２３ 入力手段 ２４ ディスプレイ手段 ２５ 先端部 ２６ａ、２６ｂ 圧力検出器 ７０ 圧力検出器 ７０ａ 端子 Ｃ 実測最大ストローク値 Ｍｐ メタル圧 Ｔａ 実ストローク量の軌跡（実測ストローク軌跡） Ｔｏ 目標軌跡 Ｔｐ 目標最大ストローク値 Ｓａ 加圧ストロークの目標軌跡と実測ストローク軌跡
の差の平均値 Ｓｄ ストローク偏差設定値 Ｓｔ ストローク量 Ｓｔａ 実測ストローク Ｓｔｏ 設定ストローク ＰH シリンダヘッド室圧力 ＰR シリンダロッド室圧力 ｔ 時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出装置の作用によって溶湯を射出充填
   するとともに、該射出装置内に備えられた加圧装置の加
   圧プランジャを前進させて金型内に充填された溶湯を加
   圧する加圧鋳造機において、 あらかじめ前記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設定しておき、該経時ストローク量
   の目標軌跡に追従するように該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い、ショット
   毎に実測ストロークと設定ストロークとの差異を観測
   し、該差異があらかじめ設定した許容値以内に収まった
   とき、金型のウォームアップが完了したと判定する加圧
   鋳造機の金型ウォームアップ完了判定方法。