JP2792580B2 - 加圧鋳造における加圧ストローク制御方法 - Google Patents

加圧鋳造における加圧ストローク制御方法

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JP2792580B2
JP2792580B2 JP3355388A JP35538891A JP2792580B2 JP 2792580 B2 JP2792580 B2 JP 2792580B2 JP 3355388 A JP3355388 A JP 3355388A JP 35538891 A JP35538891 A JP 35538891A JP 2792580 B2 JP2792580 B2 JP 2792580B2
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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した
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
る加圧鋳造に関し,特に,コンピュータ制御により加圧
装置の加圧作業を制御する場合に,鋳造加工品の良否判
定や鋳造工程の異常判定を,コンピュータで行うように
した加圧鋳造における加圧ストローク制御方法に関する
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備えている加圧鋳造機にお
いては,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,その目標軌跡にそうよう,フィードバック制御を行
っている。
【0003】上記の加圧鋳造機においては,例えば,図
4に示すように,上記目標軌跡Tの最大ストローク値
,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
を挟んだ上限値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
て製品取出工程に支障が生じると判断する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし,上記従来の加
圧ストローク制御方法においては,例えば,給湯量が少
なかった場合等により,金型キャビティ内の溶湯に対す
る押湯効果が十分に行われなかった場合であっても,加
圧プランジャストローク制御が一定の許容幅内に行われ
ていれば,一定品質を保っており,良品と判断してい
る。品質管理上重要なポイントは,所定の収縮量分だ
け,加圧プランジャが動作することである。加圧鋳造加
工における製品歩留りの向上の観点からは,加圧鋳造に
おける加圧プランジャのストローク量制御を鋳造品の品
質と対応させて制御するように改善することが要望され
ている。よって本発明は,上述の要望を満たすことので
きる加圧プランジャのストローク制御方法を提供せんと
するものである。
【0005】
【問題を解決するための手段】本発明は,加圧鋳造機に
よる加圧鋳造法において,加圧プランジャのストローク
量を目標軌跡に追従するようにフィードバック制御を行
うとともに,予め設定された判定区間内において,加圧
プランジャのメタル圧の予め設定されたサンプリング回
数の移動平均値と予め設定された下限値とを比較し,下
限値に対する上下に従って加圧鋳造品の良否判定を行う
ようにした。
【0006】
【作用】上述のように,本発明においては,加圧プラン
ジャのストローク量の制御を行うに当たり,予め設定さ
れた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加圧プランジャス
トロークのフィードバック制御を行うとともに,予め設
定された判定区間内において,加圧プランジャのメタル
圧の予め設定された移動平均回数の移動平均値と,予め
設定された下限値とを比較し,下限値に対する上下に従
って加圧鋳造品の良否判定を行う。下限値を上回った場
合は良品と判定し,下限値を下回った場合は不良品と判
定し,警報表示または警報ランプ等を点灯させる等し
て,警報信号または修正信号を発する。
【0007】
【実施例】以下,本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図1は本発明による加圧鋳造法の加圧ストロー
ク制御方法を実施する金型装置と加圧鋳造システムの機
構図である。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
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1
4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
21aまたは21b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8b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。
【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
ローク量を,目標軌跡Tに追従するように制御する。
【0011】上記のような加圧プランジャストローク制
御において,図1の加圧シリンダ8のピストン8cのヘ
ッド側8aの油圧圧力Pとロッド側8bの油圧圧力P
を圧力検出器26a,26bにて計測する。加圧プラ
ンジャ17の先端部25におけるメタル圧Mは,加圧
シリンダ8のシリンダ内径をD,シリンダロッド外径
をD,加圧プランジャ17の先端部25のチップ径を
とすると,[式1]で計算できる。
【0012】
【式1】
【0013】図2は上記により計算した本発明の説明を
するための時間−メタル圧曲線である。図2において,
サンプリング間隔T,判定開始時間T,判定終了時
間Tは予め設定される値である。予め設定された時間
,Tから求まる判定区間内において,ある時間t
のメタル圧の移動平均値MAtiは予め設定された移
動平均回数をHとすると,[式2]で計算できる。
【0014】
【式2】
【0015】図3は上記により計算した本発明の説明を
するための時間−メタル圧移動平均値曲線である。図3
において,メタル圧下限値Mを予め設定しておき,予
め設定された判定開始時間Tから判定終了時間T
間の判定区間において,メタル圧移動平均値MAti
メタル圧下限値Mとを比較し,メタル圧下限値M
対する上下に従って加圧鋳造品の良否判定を行う。メタ
ル圧移動平均値MAtnがメタル圧下限値Mを下回る
ときは,加圧プランジャ17が所定の押湯効果を与え得
なかったものと判断して,例えば,加圧プランジャ制御
手段22の表示手段24または図示していない警報ラン
プ等を点灯させる等して警報信号または修正信号を発す
るように構成すれば良い。また,下限値を上回っている
ときは,所定の押湯効果を与え得たとし,鋳造加工工程
は正常な鋳造品を加工し得たものと判断して良好の表示
信号を発するようにする。
【0016】なお本実施例においては,メタル圧移動平
均値MAtnがメタル圧下限値Mを1回下回ったと
き,警報指令や修正指令を発するようにしているが,こ
れは,予め設定された回数を下回ったときまたは予め設
定された回数を連続して下回ったとき,始めて警報指令
や修正指令を発するようにしても良い。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば,加
圧プランジャストローク量のフィードバック制御を行う
とともに,予め設定された判定区間内において,加圧プ
ランジャのメタル圧の予め設定された移動平均回数の移
動平均値と予め設定された下限値とを比較し,下限値に
対する上下に従って加圧鋳造品の良否判定を行うことに
より,加圧鋳造品の品質を押湯効果の作用面から管理で
きるので,一定の許容品質基準に合格する鋳造製品を高
歩留りの下に製造できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施する金型装置と加圧装置シ
ステムの1実施例を示す機構図である。
【図2】本発明による加圧ストローク制御方法を説明す
るための時間−メタル圧曲線である。
【図3】本発明による加圧ストローク制御方法を説明す
るための時間−メタル圧移動平均値曲線である。
【図4】従来の技術の1例を示す線図である。
【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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 17/22 B22D 17/32 B29C 45/57 B29C 45/76

Claims (1)

    (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
    充填するとともに射出装置と対向した加圧装置の加圧プ
    ランジャを前進させて金型内の溶湯を加圧する加圧鋳造
    において,予め設定された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
    バック制御を行うとともに,予め設定された判定区間内
    において加圧プランジャのメタル圧の予め設定された移
    動平均回数の移動平均値と予め設定された下限値とを比
    較し,下限値に対する上下に従って加圧鋳造品の良否判
    定を行うことを特徴とした加圧鋳造における加圧ストロ
    ーク制御方法。
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