JPH03275263A - 加圧鋳造法の加圧ストローク制御方法 - Google Patents

加圧鋳造法の加圧ストローク制御方法

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JPH03275263A
JPH03275263A JP6980790A JP6980790A JPH03275263A JP H03275263 A JPH03275263 A JP H03275263A JP 6980790 A JP6980790 A JP 6980790A JP 6980790 A JP6980790 A JP 6980790A JP H03275263 A JPH03275263 A JP H03275263A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔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法に関し、
特に、コンピューター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、コンピューターで行うようにした加圧鋳造法の
加圧ストローク制御方法に関する。
〔従来技術〕
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、しかも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鋳造加工品を
得る加圧鋳造法を実現した加圧鋳造機は周知である。ま
た、複数台の金型を回転テーブル等の回転手段に搭載し
て一定の回転経路に沿って移動させ、経路に適所に射出
加圧ステーション、製品取出しステーション、金型清掃
ステーション等を設け、夫々の金型が順次にこれらの各
ステーションを経ることにより、高能率の加圧鋳造を実
現し得るようにした鋳造装置も例えば、本出願人に係る
特開昭61−195766号公報に開示されている。
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
ンピューター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提案されてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕 然しなから、加圧装置の加圧プランジャにおける移動ス
トロークに就いて目標軌跡を設定し、実際の移動ストロ
ークと当該目標軌跡との差異に応じて実際の移動ストロ
ークの軌跡を目標軌跡に近づける制御を行っても、加圧
鋳造工程の間に加圧鋳造機における諸作動条件、例えば
、金型の温度条件や加圧装置、射出装置等の使用に伴う
経時的寸法変化、その他の加工条件変化等で、実際の加
圧プランジャのストローク量が、結果的に目標軌跡に一
致しない場合がある。
このような場合には、加圧プランジャのストロークが金
型キャビティ内の溶湯に対する押湯効果や冷却作用等に
微妙な変化を与え、鋳造品の品質(3) (4) に微妙な違いを与えるにしても鋳造加工品の品質上から
加圧プランジャのストローク量に対して一定の範囲の許
容幅を与え、加圧プランジャのストローク量が、この許
容幅内にあるときは、正常な鋳造加工が遂行されている
と判断しても鋳造加工品の品質上で何ら支障がないこと
が確認されている。最終的には所定の収縮量分だけ加圧
プランジャが動作することが、品質管理上で重要なポイ
ントとなっている。すなわち、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。
依って、本発明の目的は、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。
〔課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制御するに当たり、予め横
軸を時間軸とし、ストローク量を縦軸に取って設定した
目標軌跡に倣って制御する際に、目標軌跡と実際のスト
ローク量の軌跡における最大値に着目し、目標軌跡の最
大値を挟んだ上限値、下限値を設定し、これらの上限、
下限値の間に規定される許容幅から、加圧プランジャの
実際のストローク動作が適正であるか否かの判別を行い
、加圧鋳造における加工製品の良否判定や或いは加圧鋳
造機の運転の継続、停止の判別を行うようにしたもので
ある。
即ち、本発明によれば、射出装置の作用によって金型内
に溶湯を充填すると共に前記射出装置と対向した加圧装
置の加圧プランジャをストロークさせて金型内の溶湯を
加圧する加圧鋳造法において、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示す目標軌跡と
、該目標軌跡における最大ストローク値の上限値、下限
値とを予め設定し、前記目標軌跡に倣って前記加圧プラ
ンジャがストロークするように前記加圧装置の駆動回路
を制御し、前記加圧プランジャの実際のストローク軌跡
における最大ストローク値と、前記上限値及び下限値と
を比較し、該上限値及び下限値から定まる一定帯域内に
対する存否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法の加圧ストローク制御方法が提供
される。
〔実施例〕
第■図は、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。同第1図において、金型装置10は、上型↓2
、下型14、中子16を具備して構成されている。これ
らの」二型12、下型14、中子16で鋳造空間である
キャビティ■8が形成されている。この金型装置10の
キャビティ18には、射出装置20の射出プランジャ2
2及びプランジャチップ22aの上昇により、射出スリ
ーブ22a内に供給された溶湯26が射出され、同ギヤ
ビティ13を充填する。射出プランジャ22に対向して
、上型12の軸心部には加圧装置の加圧プランジャ30
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。
この加圧プランジャ30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28のピストン28cに
連結されている。加圧プランジャ30の先端部は、金型
キャビティ18のゲートシール位置、つまり、下型14
の中央孔内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28の作動は、油圧源34から供
給される圧力油を方向切換弁36を介してシリンダ室2
8a又は28b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38内に戻る。
即ち、方向切換弁36のソレノイド5QL−八を励磁し
て、油圧源34の圧油を油路42aを経由して加圧シリ
ンダ28の一方のヘッド室28aに導き、同時に、ロッ
ド室28bの作動油を油路28bを経てタンク38へ解
放すれば、ピストン28cは前進し、加圧プランジャ3
0の先端部は図示の如く、金型装置10のキャビティ1
8内に突出する。
また、逆に方向切換弁36のソレノイド5QL−Bを励
磁すれば、上記と反対に加圧シリンダ28の(7) (8) ピストン28cが上昇し、加圧プランジャ30の先端部
はキャビティ18内から」−型12内に収納されるよう
に戻る。油圧源34の圧力は電磁比例自動圧力弁から成
る電磁IJ IJ−フ弁40により、制御し得るように
構成されている。つまり、電磁IJ IJ−フ弁40へ
の入力電気信号の大きさに応じて油圧源34からの圧力
IJ IJ−フを制御し、以て加圧プランジャ30の突
出圧力を制御できるのである。さて、加圧シリンダ28
のピストン28C1つまり、加圧プランジャ30がキャ
ビティ■8に対して突出又は後退する際のストローク位
置、又はストローク量は、例えば、ポテンショメータか
ら成る位置検出器32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或っている。
他方、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ
等のコンピュータから成る加圧プランジャ制御平段50
が設けられ、この加圧プランジャ制御手段50は、時間
に対する加圧プランジャ30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
。とじて設定できる指令信号設定部52、位置検出器3
2の検出信号である人力信号と指令信号設定部52から
の指令人力信号を比較、演算し、これらの両方の人力信
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54、偏差演算部54の偏差出力信号を受けて適宜の
利得演算処理をおこない、上記偏差出力信号に応じた所
定の出力信号に出すゲイン設定部56とを具備してなり
、指令信号設定部52はコンピュータのキーボードやマ
ウスからなる人力手段とメモリー(例えば、ROM及び
RAM)によって形成され、上記偏差演算部54と上記
ゲイン設定部56は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52、偏差演算部54、ゲ
イン設定部56は加圧プランジャ30を起動する加圧シ
リンダ28に対するフィードバック制御器を構成してい
るのである。従って、ゲイン設定部56の出力は、図示
されていない110手段を経て圧力調整弁を或す電磁I
J IJ−フ弁40のドライバ58に送出される。即ち
、ドライバ58はゲイン設定部56からの出力信号の大
きさに対応した弁駆動用電気信号を作成し、電磁リリー
フ弁40へ送出する。故に、加圧シリンダ28は、フィ
ードバック制御器と電磁リリーフ弁40、方向切換弁3
6によりフィードバック制御されて、加圧プランジャ3
0のストローク量を、目標軌跡Toに追従するように制
御する。
いま、第1図に図示するように、射出プランジャ20に
よる溶湯の充填が完了すると、所定の時間間隔をおいて
図示しないホストコントローラが加圧プランジャ30の
作動指令を加圧プランジャ制御手段50に与えると共に
方向切換弁36のソレノイド5QL−Aを励磁する。加
圧プランジャ制御手段50の指令信号設定部52には、
予め、時間tに対する加圧プランジャ30のストローク
量Stの所望の軌跡が上述の目標軌跡T。としてプログ
ラム設定されており、上述した作動指令を受けると目標
軌跡T。のストローク量Stを例えば数ミリ秒毎に時分
割処理して、偏差演算部54に入力する。同偏差演算部
54では、位置検出器32で検出される加圧プランジャ
30の実際のストローク位置St”との偏差量である△
5t(=StSt’)を演算し、これをゲイン設定部5
6に人力する。 ゲイン設定部56は、偏差△Stの結
果に基づき、所定の利得(ゲイン)、例えば、P(比例
)I(積分)D(微分)ゲインを乗算し、ストローク量
の偏差量△Stに対し、制御量である圧力指令値P’c
に変換する。上記PIDゲインは経験値として設定され
る。ドライバ58は、圧力指令値Pcが入力されると、
実際に電磁リリーフ弁40を駆動する信号Prfに変換
し、油圧源34の圧力を制御し、方向切換弁36を介し
て加圧シリンダ28に対する油圧力を制御している。
このように、加圧プランジャ30のストローク量におけ
る目標軌跡T。と、実際のストローク量T7との偏差を
基準に、加圧シリンダ28を作動させる圧力を制御する
ことにより、加圧プランジャ30の実際のストローク量
をフィードバック制御し、その結果、加圧プランジャ3
0により常に(11) (12) 所要レベルの安定した押湯効果を溶湯26に与えて緻密
、かつ内部にひけ巣等の無い品質良好な鋳造製品を得る
ようにしている。なお、上述した加圧プランジャ30の
フィードバック制御の更に詳細な説明は、本出願人によ
る特願昭63−244552号に既に開示されている。
実際には、指令信号設定部52に設定される目標軌跡T
。は、加圧プランジャ制御手段50に接続されたCRT
等のデイスプレィ装置60上にメニュー表示し、マウス
によって縦軸ストロークSt及び横軸時間tのグラフ図
を描くだけで設定可能に構成されている。
さて、上述のように目標軌跡T。を設定して、フィード
バック制御法により加圧プランジャ30のストローク量
を制御しても、既述のように鋳造工程における金型装置
10の温度条件等の種々の加工条件の変動により、実際
の加圧プランジャ30が実行するストローク量の軌跡T
aが目標軌跡Toに常に一致することは無い。然しなか
ら、鋳造製品の品質上からは、両者の軌跡に不一致があ
っても充分に製品として採用に耐え得る場合がある。従
って、本発明は、上述した加圧プランジャ30の作動を
フィードバック制御すると共に、更に加圧鋳造製品の良
否を加圧プランジャ30のストローク量を用いて判定す
るようにするものである。
本発明に依ると、第2図に示すように、加圧プランジャ
制御平段50に、予め上記目標軌跡T。
の最大ストローク値Tpsつまり、加圧プランジャ30
が金型装置10のキャビティ18内の溶湯に対して最も
突出する位置に就き、その値Cを挟んだ上限値A1下限
値Bとを設定しておくのである。上限値A、下限値Bは
試行錯誤的に加圧鋳造品の鋳造品質から決定できる値で
ある。
ここで、下限値Bを下回るときは、加圧プランジャ30
の加圧ストローク量がキャビティ18内の溶湯26に所
要の押湯効果与えることができないか、或いはプランジ
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30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、その結果、緻
密性に欠けたり、巣の発生した鋳造製品が生ずるに到る
限界値である。また、上限値Aを上回るときは、加圧プ
ランジャ30が金型装置10のキャビティ18内の溶湯
26に対する突出量が大きくなり、金型装置10の下型
14内に生ずるビスケット部が鋳造品部から切断、分離
して製品取り出し工程に支障を生ずるに到る限界値であ
る。
上述の」二限値A、下限値Bの設定は、加圧プランジャ
制御手段50のメモリ手段、例えば、書き替え変更可能
なRAM手段を備えた指令信号設定部52に予め、人力
手段62から設定することができる。
そして、本発明は、金型鋳造工程で、加圧プランジャ3
0が加圧シリンダ28の作動で金型装置10のキャビテ
ィ18内の溶湯26に対して目標軌跡T。に基づき、フ
ィードバック制御されながら突出ストロークを実行した
後に、実際のストローク量の軌跡TAにおける最大スト
ローク値りの値が、上限値A1下限値Bの間に有るか否
かを判定するのである。この判定は、加圧プランジャ制
御手段50において、CPU又はMPU等の演算手段か
ら成る偏差演算部54に依って、実行することができる
。判定過程は、第3図のフローチャートに示すように、
加圧プランジャ30の実際のストローク量Taの軌跡に
おける最大値Cと設定下限値Bとの大小判断を行い、下
限値Bを下回るときは、加圧プランジャ30のストロー
ク量が所要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平段50の表示手段60
又は図示してない警報ランプ等を点灯させる等して警報
信号又は修正信号を発するように構成すればよい。
また、下限値Bを上回っているときは、同最大値Cと上
限値Aとの大小を判断し、上限値Aより小のときは、目
標軌跡T。に対して略実際のストローク量の軌跡Taが
」二限値Aと下限値Bの間にあるから、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のである。
(l 5) (16) また、」二限値Aを超過したときは、加圧プランジャ3
0の実ストローク@Taが異常に大きな突出動作を示し
たものとして不良表示をする。
なお、加圧プランジャ30の実際のストローク量T8の
最大値Cが下限値Bを下回った場合には上述のように1
回の下回りで警報指令や修正指令を発することに代えて
、例えば、2回ないし3回連続して下限値Bを下回る事
態が発生したときに、始めて警報や修正を指令するよう
にしたり、または、下限値Bを目標軌跡の最大値TPか
ら比較的小さな下回り値B1ど大きな下回り値B2との
2値段階の下限値を設定し、実際のストローク量の最大
ストローク値Cが小さな下回り値B1を下回ったと判断
された後で、大きな下回り値B2との比較をしてこれよ
り、下回ったとき、始めて警報指令又は修正指令を発す
るようにプログラムをしておいても良い。
ここで、加圧プランジャ30の実際のストローク量の軌
跡Taにおける最大ストローク値Cが上限値Aを超過し
た場合を、再度、詳細に検討する。
まず、第4A図は、既述の説明から明らかなように、射
出、加圧段階では、射出・加圧ステーションにおいて、
溶湯の射出終了後に加圧プランジャ30が動作し、加圧
を行う。次いで、第4B図に示すように、射出スリーブ
24と射出プランジャ22の下降が行われる。その後、
更に第4C図に図示のように、射出スリーブ24と射出
プランジャ22は次工程用の溶湯供給のために、傾転位
置に移行され、同時に、製品の取出工程に先んじて第4
D図に図示のように、加圧プランジャ30が下降してビ
スケットの切断が行われる。
然るに、射出・加圧ステーションで、加圧プランジャ3
0が、加圧シリンダ28の作動により、金型装置10の
キャビティ18内に突出するとき、そのストローク量の
最大ストローク量Cが上限値Aを超過すると、第4E図
に図示のように金型装置10の下型14のキャビティ内
に充填されている溶湯部まで加圧プランジャ30が突出
するから、下型14の下方部に本来、ビスケラ)26b
として上方の加圧鋳造品26aを形成する部分と僅かに
接続された状態で加圧押湯工程が終了することが望まし
いにもかかわらず、上限値Aを超過した位置まで突出ス
トロークした加圧プランジャ3゜により、同ビスケッ)
26bが下型14のゲート部14aの位置で切断される
。すなわち、加圧鋳造品の形成部分26aとの間が分断
されてしまい、次工程への移行に備えて、射出シリンダ
2oを下方へ後退させたとき、ビスケラ)26bが下型
14のキャビティ部から落下して射出シリンダ2゜のス
リーブ24の上端に引っ掛かって残存する等の事態が生
ずる(第4E図参照)。
このように、ビスケラ)26bの落下が生ずることは、
第4F図に示すように、射出シリンダ2゜が傾転すると
き、ビスケットが下型14に引っ掛かる状態を引起し、
次の工程のための溶湯供給が不可能になる等の支障を生
ずることになる。
特に、本発明が第5 (A)図に示すように、複数ステ
ーション、つまり、上述した溶湯射出と加圧を行う射出
ステーション(■)、ビスケットの切断と成形製品の取
出しを行う製品取り出しステーション(■)、金型装置
の清掃ステーション(I)が、円軌跡に沿って設けられ
、複数の金型装置10をターンテーブルで順次に回転さ
せて高能率で加圧鋳造する、例えば、特開昭61−↓9
5766号公報に開示のロータリー型加圧鋳造装置、又
は第5B図に図示のごとく、射出ステーションと製品取
出ステーションとの2つのステーションを隣接して設け
、−台の金型装置10で射出工程を実施しているときに
、製品取出ステーションでは他の金型装置10に就き、
製品取り出しや清掃及び離型剤塗布等の段取り作業を遂
行するようにした周知のシャトル型加圧鋳造装置等に適
用されたときは、射出シリンダ20のスリーブ24上端
にビスケットが付着していると、射出シリンダ20を下
方へ後退させても、金型装置を射出・加圧ステーション
(I)から次の製品取出ステジョン(I[)へ横移動さ
せるときに、ビスケットが該横移動の障害になり、或い
は、金型装置に損傷を与える等の不測の事態が発生する
危惧が生ずる。従って、射出・加圧ステーション(I)
にお(19) (20) いて、加圧プランジャ30による加圧、押湯工程が終了
したときに、上述した加圧プランジャ30の実際のスト
ローク量の最大値Cが予め設定された上限値Aを超過し
たと、判断されたときは、加圧鋳造装置の作動を停止す
る指令信号を発して、装置を停止させ、作業者による修
正作業を督促することが望ましいのである。
〔発明の効果〕
以上の実施例の説明を介して明らかにしたように、本発
明は、射出装置の作用によって金型内に溶湯を充填する
と共に同射出装置と対向した加圧装置の加圧プランジャ
をストロークさせて金型内の溶湯を加圧する加圧鋳造法
において、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と、その目標軌跡における
最大ストローク値の上限値、下限値とを予め設定してお
き、目標軌跡に倣って加圧プランジャがストロークする
ように加圧装置の駆動回路を制御し、前記加圧プランジ
ャの実際のストローク量の軌跡における最大ストローク
値と、上記上限値及び下限値とを比較し、それら上限値
及び下限値から定まる一定帯域内に、実際のストローク
量の軌跡における最大ストローク値が入っている否かに
従って加圧鋳造品の良否判定を行うようにしたものであ
り、従って、加圧鋳造品の品質を加圧プランジャによる
押湯効果や冷却効果の作用面から管理し、或いは、金型
装置の横移動に支障を来すビスケット切り離しの発生防
止し、以て、一定の許容品質基準に合格する鋳造製品を
高歩止まりの下に製造できる効果を奏するのである。ま
た、金型装置等の加圧鋳造機の構造要素の損傷を防止し
、早めに修正処置等を促すことにより、加圧鋳造機の性
能維持を図り得る効果も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、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
、第2図は、加圧プランジャのストローク量の最大スト
ローク値に就き、本発明による上限値と下限値とを設定
する場合の設定値の取り方に就いて一例を示したグラフ
図、第3図は加圧プランジャの実際のストローク量の軌
跡における最大ストローク値を設定された上限値と下限
値に対して比較、判定するときのフローチャート図、第
4A図から第4F図は、加圧プランジャの実際のストロ
ーク量の軌跡における最大ストローク値が、上限値を超
過した場合に発生するビスケットの切断による支障状態
を工程順を追って説明する金型装置を断面して示す断面
図、第5A図と第5B図とは複数ステーション(I)〜
(III)又は(1)〜(II)を有した加圧鋳造装置
の構成を示す略示機構図。 10・・・金型装置、18・・キャビティ、26・・・
溶湯、26a・・・鋳造品部分、26b・・・ビスケッ
ト、20・・・射出シリンダ、28・・・加圧シリンダ
、30・・・加圧プランジャ、50・・・加圧プランジ
ャ制御手段、52・・・指令信号設定部、62・・・人
力手段。 (23) 第4F図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、射出装置の作用によって金型内に溶湯を充填すると
    共に前記射出装置と対向した加圧装置の加圧プランジャ
    をストロークさせて金型内の溶湯を加圧する加圧鋳造法
    において、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示す目標軌跡と、該目標軌跡におけ
    る最大ストローク値の上限値、下限値とを予め設定し、
    前記目標軌跡に倣って前記加圧プランジャがストローク
    するように前記加圧装置の駆動回路を制御し、前記加圧
    プランジャの実際のストローク軌跡における最大ストロ
    ーク値と、前記上限値及び下限値とを比較し、該上限値
    及び下限値から定まる一定帯域内に対する存否に従って
    加圧鋳造品の良否判定をおこなうことを特徴とした加圧
    鋳造法の加圧ストローク制御方法。 2、前記加圧プランジャの実際のストローク軌跡におけ
    る最大ストローク値が前記上限値を越えたとき、加圧鋳
    造機の停止信号を発するようにした請求の範囲1に記載
    の加圧鋳造法の加圧ストローク制御方法。
JP6980790A 1990-03-22 1990-03-22 加圧鋳造法の加圧ストローク制御方法 Expired - Fee Related JP2705838B2 (ja)

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