JPH0798251B2 - 加圧鋳造機における加圧プランジャのかじり検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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ガイキャストマシ
ン、インジェクションモールドマシン等の加圧鋳造機に
おける改良に関し、特に、コンピューター制御により上
記加圧装置の加圧プランジャによる加圧作業をフィード
バック制御する場合に、自動的に加圧プランジャのかじ
りを検出して、マシン本体または加圧プランジャの異常
を警報し得るようにした加圧鋳造機における加圧プラン
ジャのかじり検出方法に関する。

〔従来技術〕

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既に本出願人により特願昭63−
244552号として提案されている。

一方、ガイキャストマシンにおいて、溶湯を供給された
射出装置の射出スリーブから射出プランジャにより該溶
湯を金型装置のキャビティ内の射出する工程で、射出プ
ランジャの先端チップのかじりを検出することにより、
溶湯射出工程における射出プランジャチップの波打ち動
作に伴うガスの巻き込み、溶湯温度の低下を防止するよ
うに方法は、例えば、本出願人による特公昭60−26626
号公報等に開示されている。この公知のプランジャチッ
プのかじり検出方法では射出プランジャの圧力変化を圧
力検出器で常時、検出し、その検出された圧力変化の微
分値を微分器により求め、比較回路で設定値と比較して
プランジャチップのかじり度合いを検出し、必要に応じ
て警報を発するようにした検出方法が開示されている。

〔発明が解決しょうとする課題〕

然しながら、上述した溶湯射出をおこなう射出装置のプ
ランジャチップにおけるかじり検出を行うためには圧力
検出器、微分器、比較器等の個々のハード回路手段を新
規に加圧鋳造機に設ける必要があり、複雑化する問題が
ある。また、上述のように、金型装置のキャビティ内に
射出された溶湯に対して押湯効果を与える加圧プランジ
ャは、その動作速度が、射出プランジャの動作速度２〜
３（m/sec）よりもかなり遅い速度で、0.5〜１（m/se
c）程度であるから、公知ではないが、最近、パーソナ
ルコンピューター等を用いて、その動作をフィードバッ
ク制御する方式が採られるように成って来ている。従っ
て、コンピューター手段を有効に利用して加圧装置の加
圧プランジャにおけるかじりを検出方法の開発が要望さ
れている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、加圧鋳造機における加圧プランジャの動作量
ないしストローク量を予め作動開始時間からの経時的目
標軌跡としてパーソナルコンピューター又はマイクロコ
ンピューターによって構成した加圧プランジャの制御手
段に設定し、この目標軌跡を倣うように加圧プランジャ
の実際のストローク量をフィードバック制御すると共
に、該目標軌跡の遂行に要する経過時間と実際のストロ
ーク量の軌跡の遂行に要した経過時間との大小比較によ
り実際のストローク軌跡の遂行に要した時間が目標軌跡
のそれに対して大きいときは、加圧プランジャの加圧押
湯動作と戻り動作とにかじりを原因として円滑なストロ
ーク動作が達成できなかったものと判断し得ることを加
圧鋳造機に就き、実験的に確認し、かじり検出を行うよ
うにしたものである。

すなわち、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突出ストロークさせて金型内
の溶湯を加圧する加圧鋳造機における加圧プランジャの
かじり検出方法において、上記加圧プランジャの金型キ
ャビティ内への突出及び戻りのストローク量を同加圧プ
ランジャの作動開始時点からの目標経時軌跡としてを予
め設定し、上記目標経時軌跡に倣って加圧プランジャが
加圧動作する実際のストローク量を前記加圧装置の駆動
回路を介してフィードバック制御し、加圧プランジャの
上記目標経時軌跡と実際のストローク量の経時軌跡とを
対比し、前者の目標経時軌跡の所要時間と後者の実際の
経時軌跡の所要時間との大小判別から加圧プランジャの
突出、又は後退動作におけるかじりの有無を検出するよ
うにした加圧鋳造機における加圧プランジャのかじり検
出方法を提供するものである。

なお、実質的には、上記加圧プランジャの実際の経時軌
跡の時間が、上記目標軌跡の所要時間より大きいときに
かじり検出の警報信号を発するようにする。

また、上記加圧プランジャの実際の経時軌跡の時間が、
上記目標軌跡の所要時間より大きい回数が所定回数、連
続したとき、かじり検出の警報信号を発するようにした
も良い。

或いは、上記加圧プランジャの実際の経時軌跡の時間
が、目標軌跡の所要時間より大きい場合にその時間差が
所定値以上のときに、かじり検出の警報信号を発するよ
うにしても良い。

〔作用〕

上述のように、加圧鋳造過程に加圧プランジャの作動開
始時間からのストローク量に就いて、目標経時軌跡の遂
行における所要時間と後者の実際の経時軌跡の所要時間
との大小判別を行い、後者が前者に対して所定時間以上
大きかったり、或いは何度も繰り返して後者が大きくな
る現象が発生しているときは、加圧プランジャが金型装
置を貫通して同型内のキャビティに充填された溶湯中に
突出し、後退する過程でかじりを生じているとしてコン
ピューターから成る加圧プランジャ制御手段により検出
するもので、この検出に応じて警報発信を行うことがで
きるのである。なお、本発明は、加圧プランジャに就
き、コンピューターから成る加圧プランジャ制御手段に
より、同プランジャの経時ストローク量をフィードバッ
ク制御する場合に並行してかじり検出を行うが、溶湯を
金型キャビティ内に射出する射出プランジャの低速域と
高速域における突出動作及び後退動作を同じくコンピュ
ーターから成る制御手段で予め目標軌跡を設定して該目
標軌跡に倣うように追従させる制御を行うときは、上記
同様に射出プランジャ又はその先端チップの動作におけ
るかじり検出を行うように構成することも可能であるこ
とは言うまでもない。以下、本発明を添付図面に示す実
施例に基づいて更に詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は、本発明による加圧プランジャのかじり検出方
法の原理を説明するグラフ図、第２図は、本発明に係る
かじり検出方法が適用される加圧鋳造機の要部の構成を
示したブロック図、第３図は加圧プランジャ制御手段の
カウンター機能を利用して警報発信を行う場合のフロー
チャートである。

先ず、第２図を参照すると、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、第２図は
図示されていない型締め機構により金型装置10が型締め
されている状態を示している。これらの上型12、下型1
4、中子16により、鋳造空間であるキャビティ18が形成
され、同キャビティ18には、射出装置20の射出プランジ
ャ22及びプランジャチップ22aの上昇により、射出スリ
ーブ22a内に予め供給された溶湯26が射出され、同キャ
ビティ18を充填する。射出装置20に対する上記溶湯の供
給は、同射出装置20が下方に後退した位置にあるとき、
その後退位置で更に側方に傾け、射出スリーブ22a内に
溶湯供給器により供給する構成等が一般に設けられてい
る。上記射出プランジャ22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の中央孔口に侵入
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28a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。すなわち、方向切換弁36のソレノイドSOL-A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2
8b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30の先端部は図示
の如く、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36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28のピストン28cが上昇
し、加圧プランジャ30の先端部はキャビティ18内から上
型12内に収納されるように戻り動作する。油圧源34の圧
力は、電磁比例自動圧力弁から成る電磁リリーフ弁40に
より、制御し得るように構成されている。つまり、電磁
リリーフ弁40への入力電気信号の大きさに応じて油圧源
34からの圧力リリーフを制御し、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28c、つまり、加圧プランジャ30がキャビ
ティ18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
る位置形成器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成っている。

他方、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ
等のコンピュータ手段から成る加圧プランジャ制御手段
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T₀とし
て設定できる指令信号設定部52、位置検出器32の検出信
号である入力信号と指令信号設定部52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行
い、上記偏差出力信号に応じた所定の出力信号を出すゲ
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入力手段62
及びメモリー（例えば、ROM及びRAM）によって形成さ
れ、他方、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。従って、ゲイン設定部56の出力は、図示されていな
い所のI/O手段を経て圧力調整弁を成す電磁リリーフ弁4
0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36によりフィードバック制御さ
れて、加圧プランジャ30のストローク量を、目標軌跡S₀
に追従するように制御する。

いま、第２図に示すように、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SOL-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は、予め、プランジャ作動開
始時点からの時間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S₀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S₀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ΔSt（＝St−St′）を演
算し、これをゲイン設定部56に入力する。ゲイン設定部
56は、偏差ΔSt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ΔStに対し、制御量で
ある圧力指令値Pc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Pr
f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S₀と、実際のストローク量S_a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30により常
に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S₀は、加圧
プランジャ制御手段50に接続されたCRT等のディスプレ
イ装置60上にメニュー表示し、マウス等の入力手段62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S₀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
御する過程で、加圧プランジャ30が実行するストローク
量の実際の経時軌跡S_aは目標軌跡S₀に一致するようにフ
ィードバック制御されるが、不一致の場合が多々有る。
たとえば、加圧プランジャ30を長期間に渡って使用して
いる過程で、同プランジャ30の表面磨耗や潤滑不良、或
いは固化した溶湯粒がプランジャ表面や同プランジャ30
の摺動する金型装置10の孔表面等に付着している等によ
り、又は外部からの振動伝達等に起因して加圧プランジ
ャ30のストローク行程でかじりを発生する場合がある。
このようなかじりは加圧プランジャによる溶湯押湯作用
に変動を来たし、又は、溶湯の波打ちによりガスの巻き
込み等を来して加圧鋳造品に品質劣化をもたらす原因に
なる。

依って、本発明は、斯かるかじりが発生した場合には、
第１図に示すように、上述の加圧プランジャ30の目標軌
跡S₀を遂行する総時間T_Aと実際の経時軌跡S_aの遂行に要
する総時間T_Bとの対比を行ったとき、後者の実際の経時
軌跡S_aの遂行に要する総時間T_Bは、かじりによるプラン
ジャの速度低下により、前者のT_Aより大きく成ってしま
うことに着目したものである。

即ち、加圧プランジャ30が金型装置10の溶湯を加圧した
後に戻り動作し、作動開始位置まで後退するまでの総時
間T_Bを計時積算し、予め分かっている目標軌跡S₀の総時
間T_Aとの下記の対比演算を行うのである。

T_B＞T_A …… （１） T_B≦T_A …… （２） そして、（１）式が成立している場合には、加圧プラン
ジャ30はかじりを起こしていると検出してかじり発生信
号を送出するのである。

また、（２）式が成立しているときは、かじりの発生は
未だ無いと検出し、かじり発生信号を送出することはな
いのである。

なお、実勢の経時軌跡S_aにおける総時間T_Bの計測は、第
２図に示した加圧プランジャ制御手段50内の偏差演算部
54を形成するマイクロプロセッサCPUまたはMPUによるタ
イマー機能を利用して実際の加圧プランジャ30のストロ
ーク開始時間から戻り動作して始点位置に戻るまでの時
間計測を行えば良い。

更に、上記（１）式又は（２）式の演算は、上記偏差演
算部54を形成するマイクロプロセッサMPUやCPU等の演算
手段によって簡単に実行することができる。

ここで、上述した実施例は（１）式又は（２）式の演算
を行うだけで加圧プランジャ30のかじり検出を行うよう
にしているが、上述したかじり検出の結果を、第２図の
加圧プランジャ制御手段50の指令信号設定部52を形成す
るメモリー（RAM）に格納し、加圧鋳造行程を複数回繰
り返し行う過程で、連続して所定の複数回に渡り、かじ
り検出が行われたことが、上記MPUやCPU等の演算手段の
カウンター機能でメモリー内に格納されたかじり検出の
回数を計数することにより、判別されたときに、始めて
警報信号を同演算手段の出力部から警報信号を発し、適
宜のI/O手段を介して例えば、警報ランプの点灯等を促
す出力信号として送出するようにしても良い。

第３図は、このような複数回のかじり検出が発生したと
きに警報を発するようにした場合の処理をフローチャー
トで示したものであり、始めに設定値T_Aと実ストローク
量の値T_Bとの読込みを行い、両者の大小比較をし、後者
の実ストローク量を大きいときは、カウンターをカウン
トアップし、そのカウント数が所定回数以上になると、
警報発信を行う。また、T_BがT_Aより小なら、かじり無し
と判断し、その前にカウントが行われていれば、カウン
ターをクリアーする。

更に、目標経時軌跡S₀の総時間T_Aに就き、それより所定
時間分だけ大きな総時間を示す時間T_A′も予め設定値と
して記憶し、実際のストローク量の経時軌跡S_aにおける
総時間T_Bと上記T_Aとの対比を先ず行い、次々の加圧鋳造
行程における総時間T_Bが徐々に目標軌跡S₀の総時間T_Aよ
り増大して遂に、上記T_Aより大きな時間T_A′よりも大き
く成った事態が発生したとき、始めて、警報を発するよ
うにしても良い。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、加圧
プランジャの加圧、押湯行程におけるストローク量を予
め目標軌跡として設定し、実際の加圧プランジャのスト
ロークは、この目標軌跡に倣うようにフィードバック制
御させると共に目標軌跡と実際のストローク量の経時軌
跡との総時間対比を行い、実際のストローク量の経時軌
跡の総所要時間が目標軌跡の所要総時間より大きいとき
に警報を発するようにしたから、かじり検出が自動化さ
れ、且つ、コンピューター手段の内部で演算処理によ
り、かじり発生を検出し得るようにしたから、かじりに
基づく加圧鋳造機の加圧工程における押湯不良、冷却不
足等に起因して鋳造品内に生ずる巣や割れ等の無い高品
質の鋳造加工品を得ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による加圧プランジャのかじり検出方
法の原理を説明するグラフ図、第２図は、本発明に係る
かじり検出方法が適用される加圧鋳造機の要部の構成を
示したブロック図、第３図は加圧プランジャ制御手段の
カウンター機能を利用して警報発信を行う場合のフロー
チャート。 10…金型装置、18…キャビティ、26…溶湯、20…射出装
置、22…射出シリンダ、28…加圧装置、30…加圧プラン
ジャ、32…位置検出器、50…加圧プランジャ制御手段。

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
   ランジャを突出ストロークさせて金型内の溶湯を加圧す
   る加圧鋳造機における加圧プランジャのかじり検出方法
   において、 前記加圧プランジャの金型キャビティ内への突出及び戻
   りのストローク量を同加圧プランジャの作動開始時点か
   らの目標経時軌跡としてを予め設定し、 前記目標経時軌跡に倣って前記加圧プランジャが加圧動
   作する実際のストローク量を前記加圧装置の駆動回路を
   介してフィードバック制御し、 前記加圧プランジャの前記目標軌跡と実際のストローク
   量の経時軌跡とを対比し、 前者の目標経時軌跡の所要時間と後者の実際の経時軌跡
   の所要時間との大小判別から加圧プランジャの突出、又
   は後退動作におけるかじりの有無を検出するようにした
   ことを特徴とした加圧鋳造機における加圧プランジャの
   かじり検出方法。