JPH0773788B2 - 加圧鋳造機の金型加圧ピン制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はダイカストマシン等の加圧鋳造機に関し、特に
金型内に充填された溶湯を再加圧する金型圧ピンの制御
方法に関する。

（従来の技術） 一般に加圧鋳造機においては、溶湯が金型に充填されて
凝固する際に体積収縮し、このとき製品内部に引け巣が
生じ、強度および気密等に悪影響を及ぼす。特にダイカ
ストマシンでは温度勾配が大きく、引け巣の発生が著し
い。

このような引け巣の発生を防止するべく、従来から第６
図に示すように、加圧ピン100によって金型101内の溶湯
102を再加圧して組織を均質化させるようになってい
る。

この加圧ピン100の制御方法としては、射出圧力検出セ
ンサ103によって射出圧力を検出し、所定の圧力に達し
た段階で、制御盤104を通じて加圧ピン100の駆動を制御
するソレノイドバルブ105を励磁して加圧ピンシリンダ1
06を駆動していた。

（発明が解決しようとする課題） このようなダイカストマシンにおいて、加圧ピン100に
特に要求される機能は、その溶湯102の凝固速度が極め
て早いことから加圧ピン100による再加圧のタイミング
を最適時間とし、再加圧効果を有効にすることである。
すなわち、再加圧をかけるタイミングが早すぎても遅す
ぎても有効な再加圧効果は得られない。また、凝固時間
が短いためにそのタイミングの許容範囲も極めて狭い。

従来技術による加圧ピン100を発進させるタイミングの
設定は、ダイカストマシンの射出圧力検出用センサ103
からの信号によってのみ行なわれているために有効なタ
イミングを得るのは難しく、鋳造した製品の再加圧部の
加圧ピン100の押込み深さを測定し、その測定値と加圧
ピン100のストロークを比較し、加圧ピン100を発進させ
るタイミングの設定を変えていた。

しかし、加圧ピン100のストロークと加圧ピン100を発進
させるタイミングの設定値との関係は複雑であり、設定
は試行錯誤によらなければならず、非常に時間がかかっ
た。特に、金型毎、鋳造条件毎にタイミングの設定を変
える必要があり、設定に非常に労力を要する。

また、前記タイミングの設定値が決まったとしても、金
型温度の変化等により溶湯102の凝固状態が変化する。
さらに、作動油の温度等によりダイカストマシンも影響
を受けるため、加圧ピン100のストロークと発進タイミ
ングの設定値の関係は設定当初とずれてしまい、その結
果、加圧ピン100の押込み深さが許容範囲から外れてし
まうといった問題があり、それらの管理には膨大な労力
を要していた。

その要因の１つは、制御信号がダイカストマシンの駆動
を制御する制御盤104内のプログラマブルコントローラ
によっているので、シーケンスを構成する各リレー等の
スキャンニングタイムが加算され、応答が遅く、ばらつ
きが大きくなるという問題があった。

本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、加圧ピンの発進
タイミングの設定を迅速、容易に行ない、かつそのタイ
ミングを安定的に維持させ得る加圧鋳造機の金型加圧ピ
ン制御方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明にあっては、金型の
キャビティ内に充填された溶湯を加圧ピンにより再加圧
する加圧鋳造機の金型加圧ピン制御方法において、マイ
クロコンピュータを内設する専用のコントローラを設
け、所定の射出圧力，所定の射出速度又は所定の射出ス
トローク等のタイマ開始基準と、前記最適ストローク
と、前記発進タイミング時間と、前記発進タイミング時
間の補正単位時間と、補正のショット回数および金型の
コード番号等を入力して鋳造を開始し、前記所定の射出
圧力，射出速度，射出ストローク等のタイマ開始基準を
検知してタイマを開始し、前記発進タイミング時間に達
した時加圧ピンを発進させて再加圧し、再加圧を完了
後、前記ストローク検出手段で検出されたストロークと
前記設定値・最適ストロークとを比較して最適ストロー
クになるように前記発進タイミング時間を前記補正単位
時間づつ加減算補正することを特徴とする。

（作 用） 上記構成の加圧鋳造機の金型加圧ピン制御方法にあって
は、再加圧が有効であるか否かの判断基準を、加圧ピン
のストローク検出により行なう。すなわち、マイクロコ
ンピュータ内設の専用のコントローラを設けて、射出圧
力（Po）と加圧ピンの最適ストローク（So）を設定し、
実際に検出されたストロークと比較を行ない、その値に
より加圧ピン発進信号を出す発進タイミング時間にフィ
ードバックをかけ、発進タイミング時間の設定値を自動
修正する。

ここで、加圧ピンのストロークが加圧ピンのストローク
設定値より小さい場合は、加圧ピンが設定ストロークに
到達する前に凝固が完了しているわけであるから、加圧
ピンを出すタイミングが早くなるよう加圧ピンの発進タ
イミング時間の設定値を再修正する。

逆に、加圧ピンのストロークが加圧ピンのストローク設
定値より大きい場合は、再加圧をかけたい部分が凝固し
ないうちに再加圧をかけているわけであるから、加圧ピ
ンを出すタイミングが遅くなるよう発進タイミング時間
の設定値を再修正する。

また、発進タイミング時間を設定する専用のコントロー
ラから直接加圧ピンの駆動制御部に送信することによ
り、プログラマブルコントローラ使用によるスキャンニ
ングタイムによる応答速度の遅れ、およびそのばらつき
の影響が除去され、より発進タイミングを安定化するこ
とができる。

また、前記データは金型のコード番号等（あるいはロッ
ト番号）とともに記憶装置に記憶し、次ロットにおいて
は金型モード番号等を入力するだけで前記最適データに
よる設定が自動設定でき設定時間の短縮化ができる。

（実施例） 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。第２
図は本発明の加圧ピン制御方法が適用されるダイカスト
マシンの主要構成が示されている。図において、１は金
型であり、この金型１のキャビティ２内に、射出スリー
ブ３から溶湯４が注湯される。

金型１は可動型５と固定型６とから成っており、可動型
５はダイカストマシンの可動盤51に取付けられ、一方固
定型６は固定盤61に取付けられ、可動盤51を移動させる
ことにより型締めおよび型開きを行なうようになってい
る。

射出スリーブ３は固定盤61に取付けられ、その先端開口
部がゲート部７を介して金型１のキャビティ２内と連通
しており、射出スリーブ３内に挿入された射出プランジ
ャ８によって内部の溶湯４が射出される。射出プランジ
ャ８は射出スリーブ３と同軸的に配置された射出シリン
ダ９によって駆動制御される。この射出シリンダ９には
射出圧力検出センサ10が設けられている。

そして、金型１には可動型５と可動盤51との間に加圧ピ
ン11と、この加圧ピン11を駆動するための加圧ピンシリ
ンダ12とが内蔵されている。

加圧ピン11は可動型５に穿設されたピン孔13内に挿入さ
れ、その先端がキャビティ２内に突出可能となってお
り、加圧ピンシリンダ12と加圧ピン11とが同軸的に配置
されている。

そして、上記加圧ピン11のストロークを検出するための
ストローク検出センサ14が設けられている。このストロ
ーク検出センサ14はアブソリュート式の変位検出器で、
この実施例では差動変圧器を使用している。このアブソ
リュート式のストローク検出センサ14は原点位置をセン
サ自体で決定するために、あるストロークにおける出力
値は常に一定となるものである。この実施例では、スト
ローク検出センサ14を加圧ピンシリンダ12内に収納して
ある。

すなわち、第３図に示すように、加圧ピンシリンダ12の
シリンダヘッド15にコイル部16が固定され、ピストン17
内部にコイル部16を覆うようにスリーブ状のコア18が内
蔵されている。そして、ピストン17が動くと内蔵された
スリーブコア18も一緒に動くため、コイル部16とスリー
ブコア18の位置関係がずれて、ピストン17の位置に応じ
た電圧を出力するようになっている。このピストン17と
加圧ピン11は一体に連結されているために、ピストン17
の位置を検出することによって加圧ピン11のストローク
を検出できる。

このように、アブソリュート式のストローク検出センサ
14を内蔵した加圧ピンシリンダ12を用いることにより、
ストローク検出センサ14専用のスペースを小さくするこ
とができ、スペース上、金型１の加圧ピンユニットによ
る制約を最小限にすることができる。すなわち、一般的
に加圧ピンシリンダ12が配置される金型１の可動型５と
可動盤51との隙間は小さなもので、スペース的な制約が
大きいが、このようにストローク検出センサ14を加圧ピ
ンシリンダ12に内蔵することにより省スペース化を図る
ことができる。

ストローク検出センサ14としてはアブソリュート式に限
るものではなく、インクリメンタル式のものを用いても
よいが、インクリメンタル式では原点位置の信号が必要
で、スペース上、環境上の問題があり、アブソリュート
式のものが好ましい。

そして、このストローク検出センサ14および上記射出圧
力検出センサ10は制御手段であるコントローラ20の入力
装置21に接続され、各出力信号が入力される。コントロ
ーラ20は、入力装置21の他に、中央処理装置（CPU）2
2、記憶装置（メモリ）23および出力装置24を備えてい
る。

出力装置24は、アンプ25を通して直接上記加圧ピンシリ
ンダ12を駆動制御するソレノイドバルブ26に接続されて
いる。

また、27はキーボードなどの入力器であり、加圧ピン11
の最適ストロークSoの設定等の各種情報を入力するため
に、コントローラ20に接続されている。

加圧ピン11の制御は、第５図に示すように、射出圧力Ｐ
が所定の設定圧力Poに達した時点、この線図では増圧切
換時点で、後記する発進タイマ201を作動させる。そし
て所定の発進タイミング時間Toが経過してタイムアップ
した時点で、発進信号を出力してソレノイドバルブ26を
切換え、加圧ピンシリンダ12を作動させて加圧ピン11を
発進させて再加圧を行なうものである。

第４図は上記コントローラ20による制御ブロック図を示
している。

すなわち、ストローク検出センサ14によって加圧ピン11
の実際のストロークSaを検出し、この検出ストロークSa
をフィードバックして、記憶装置23内に記憶されている
最適ストロークSoの許容範囲So±α内に入っているかど
うかを比較し、この比較結果に基づいて発進タイミング
時間修正手段200によって発進タイミング時間の設定値T
oに記憶装置23に記憶されている微小時間単位ΔＴを加
減算して修正し次の工程に移る。

そして、修正し発進タイミング時間を発進タイマ201の
タイムアップ時間とし、射出圧力Ｐが記憶装置23内に記
憶されている所定の射出圧力Poに達すると発進タイマ20
1をセットし、修正された発進タイミング時間To経過後
にソレノイドバルブ26に対して発進信号を送信する。さ
らに加圧ピンシリンダ12を駆動して加圧ピン11のストロ
ークを検出して検出値をフィードバックし、順次射出工
程を繰り返して加圧ピン11の射出ストロークSaが最適の
射出ストロークSoの許容範囲So±αに入るように自動制
御するものである。

以下に、この加圧ピンの制御について第１図のフローチ
ャートに基づいて詳細に説明する。

まず、所定の射出圧力Po,最適ストロークSo,最適ストロ
ークSoの許容範囲±α，金型１のコードNo,発進タイマ2
01のタイムアップ時間である発進タイミング時間T₀,発
進タイミング時間T₀の修正単位となる微小時間単位ΔT,
修正するデータとするショットの回数ｎをプリセットし
（ステップ１）、射出動作をスタートする（ステップ
２）。

そして、射出圧力センサ10によって検出された射出圧力
Ｐがコントローラ20の入力装置21から入力され、射出圧
力Ｐが記憶装置23にプリセットされた所定の射出圧力Po
に達すると発進タイマ201がセットされる（ステップ3,
4）。

次に、発進タイマ201がタイムアップしたかどうかを判
断し（ステップ４）、タイムアップすると加圧ピン11を
発進させる発進信号を出力装置24を通してソレノイドバ
ルブ26に送る。これによりソレノイドバルブ26が切換わ
って加圧ピンシリンダ12が駆動され、加圧ピン11が発進
して金型１内の溶湯４の再加圧が開始される（ステップ
５）。

再加圧される溶湯４は凝固途中の段階であり、凝固が進
むと加圧ピン11がそれ以上進まなくなって停止する。こ
の停止時の加圧ピンストロークSaがストローク検出セン
サ14によって検出され、中央処理装置22において記憶装
置23に記憶されている最適のストロークSoと比較し、検
出されたストロークSaが最適ストロークSoの許容範囲So
±α内にあるかどうかを判断する（ステップ７）。

そして、検出ストロークSaが許容範囲にあれば、最初に
設定した発進タイミング時間Toを記憶装置23に記憶し、
（ステップ10）、次の射出工程をスタートする。

検出ストロークSaが許容範囲になければ、発進タイミン
グ時間Toを修正して次の射出工程をスタートする。発進
タイミング時間の修正はToに予め設定した微小時間単位
ΔＴを加算あるいは減算することにより行なう（ステッ
プ９）。

すなわち、加圧ピン11のストロークSaが設定値Soの許容
範囲So−αより小さい場合は、加圧ピン11が設定ストロ
ークSoに到達する前に凝固が完了しているわけであるか
ら、加圧ピン11を出すタイミングが早くなるように発進
タイミング時間ToからΔＴを減算する。

一方、加圧ピン11のストロークSaが設定値の許容範囲So
＋αより大きい場合には、再加圧の発進タイミングが早
期の場合であるから、発進タイミング時間が遅くなるよ
うにToにΔＴを加算する。

このように、設定ストロークはプリセット値Soにある許
容範囲±αを与え、検出された加圧ピン11の実ストロー
クSaがその範囲に入るようにコントローラ20は常時フィ
ードバックかける。そして、表示手段202を設けること
により、デジタル表示等により検出ストロークSaを表示
することもできる。このように検出ストロークを表示す
るようにしておけば、実際の製品との比較評価を容易に
行なうことができる。

ここで、修正工程は１ショット毎に限らず、数ショット
毎に行なうようにしてもよく、この実施例では、データ
となるショット回数ｎを入力して、ステップ７のストロ
ーク判別工程とステップ９の発進タイミング時間修正工
程との間に、ショット回数を判別する判別工程を設けて
ある（ステップ８）。たとえば、ｎを１に設定しておく
と、ショット毎に発進タイマ201の発進タイミング時間T
oが修正され、ｎを複数たとえば３に設定しておくと、
３ショット毎に前２ショットのデータに基づいて発進タ
イミング時間Toが修正されることになる。

さらに、良品が安定して得られたときの前記データは金
型コード番号等（あるいはロット番号）と共に記憶装置
23に記憶し、次回鋳造時の初期値として自動設定するこ
とができるので極めて短時間に設定できる。

また、上記実施例では射出シリンダ９の所定の射出圧力
を基準として加圧ピン11の発進タイミング時間を決定し
たが、図示しない射出速度、射出ストロークセンサによ
る所定の射出速度又は所定の射出ストローク等を発進タ
イミング決定のタイマ開始基準としてもよい。なお、本
発明は射出スリーブへの給湯量が安定していることを前
提とする。

（発明の効果） 本発明は以上の構成および作用を有するもので、加圧ピ
ンのストロークを検出し、検出値が所定のストローク量
となるように、加圧ピンの発進タイミングを制御するよ
うにしたので、加圧ピンの発進タイミング時間を短時間
で設定でき、常に最適タイミングを実現できることから
最適な再加圧効果を安定して維持することができる。

また金型毎，鋳造条件毎等の任意の管理下のもとで上記
再加圧効果の再現を迅速にできる。

さらにまた、マイクロコンピュータ内設の専用のコント
ローラから直接加圧ピンを駆動制御することにより、応
答速度が速く、プログラマブルコントローラによる従来
のスキャンニングタイムのばらつきの影響を除去するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る加圧鋳造機の加圧ピン
制御方法の制御の流れを示すフローチャート、第２図は
第１図の制御がなされる装置構成を示す制御ブロック
図、第３図は第２図のストローク検出センサの構成を示
す縦断面図、第４図は第２図のコントローラによる制御
ブロック図、第５図は第１図の加圧鋳造機の射出圧力お
よび加圧ピンストロークの経時的変化を示す線図、第６
図は従来の加圧鋳造機の制御ブロック図である。 符号の説明 １……金型、２……キャビティ ３……射出スリーブ、４……溶湯 ５……可動型、６……固定型 ８……射出プランジャ、９……射出シリンダ 10……射出圧力検出センサ 11……加圧ピン 12……加圧ピンシリンダ、13……ピン孔 14……ストローク検出センサ 15……シリンダヘッド、16……コイル部 17……ピストン、18……スリーブコア 20……コントローラ、21……入力装置 22……中央処理装置、23……記憶装置 24……出力装置 200……発進タイミング時間修正手段 201……発進タイマ 202……表示手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 勝 神奈川県小田原市久野2480 三國工業株式 会社小田原工場内 (56)参考文献 特開 平２−75460（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−275263（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−275264（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−220755（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−159958（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型のキャビティ内に充填された溶湯を加
   圧ピンにより再加圧する加圧鋳造機の金型加圧ピン制御
   方法であって、 前記加圧ピンのストロークを検出するストローク検出手
   段を設け、 マイクロコンピュータを内設する専用のコントローラを
   設け、 所定の射出圧力，所定の射出速度又は所定の射出ストロ
   ーク等のタイマ開始基準と、最適ストロークと、前記発
   進タイミング時間と、前記発進タイミング時間の補正単
   位時間と、補正のショット回数および金型のコード番号
   等を入力して鋳造を開始し、 前記所定の射出圧力，所定の射出速度又は所定の射出ス
   トローク等のタイマ開始基準に達した時点を検知してタ
   イマを開始し、 前記発進タイミング時間に達した時加圧ピンを発進させ
   て再加圧し、 再加圧を完了後、前記ストローク検出手段で検出された
   ストロークと前記最適ストロークとを比較して最適スト
   ロークになるように前記発進タイミング時間を前記補正
   単位時間づつ加減算補正することを特徴とする加圧鋳造
   機の金型加圧ピン制御方法。