JPH08108261A - 加圧鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶湯の凝固状態に応じて加圧の際の加圧ピン
の前進速度を変化させることによって溶湯全体に十分な
加圧効果が得られる加圧鋳造方法を提供する。 【構成】 加圧鋳造装置２を用いた加圧鋳造では、充填
された溶湯が凝固する段階で加圧ピン１０がキャビティ
方向へ前進して溶湯が加圧されるが、この際に加圧ピン
１０が溶湯から受ける反発力が圧力センサ４６で測定さ
れ、この反発力に応じて加圧ピン１０の前進速度が流量
調整弁４０の開度制御によって変化させられる。反発力
が大きく溶湯の凝固が進行している部分では、加圧ピン
１０の前進速度が大きくなるように流量調整弁４０が開
けられて大きな加圧力が加えられ、反発力が小さく溶湯
の凝固が遅れている部分では前進速度が小さく調節され
て、溶湯が凝固するまで加圧力が加わらないように制御
される。このように速度調節されながら加圧ピン１０が
前進して、全ストロークの加圧が完了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、キャビティ内に充填
された溶湯が凝固する段階において加圧ピンを前進させ
て溶湯を加圧する加圧鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイカスト法等の鋳造技術においては、
溶湯の凝固収縮に伴って発生する引け，巣等の欠陥の発
生を防止するために、キャビティ内に充填された溶湯が
凝固する段階において溶湯を加圧する加圧鋳造が行われ
る。かかる加圧鋳造において効果的な加圧を行うために
は、加圧ピン等の加圧手段を作動させるタイミングを適
切に設定することが極めて重要である。そこで、加圧ピ
ンによる加圧のタイミングを適切に設定するための方法
が開発されており、その一例が特開平４−１８２０５３
号公報に開示されている。この公報に記載された技術に
おいては、溶湯の充填後に加圧ピン駆動用油圧シリンダ
によって、まず加圧ピンを微速度で前進させる。そし
て、加圧ピンの受ける反発力が所定の圧力に達したとき
に溶湯が所定の凝固状態になったものと判定して、予め
設定された高速度で加圧ピンを前進させて溶湯の加圧を
行う。このように、微速前進する加圧ピンの受ける反発
力によって加圧のタイミングを検知して、加圧鋳造が行
われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術においては、微速前進する加圧ピンの先端近傍にある
溶湯の凝固状態のみを検出して加圧のタイミングを決定
しており、加圧ピンが高速度で前進する時点で所定の凝
固状態になっているのは加圧ピンの先端近傍の溶湯のみ
である。このため、加圧ピンの先端に近い部分は適切な
凝固状態のときに加圧されて十分な加圧効果が得られる
が、それより前方のキャビティの中心部分においては加
圧ピンが到達した時点では適切な凝固状態になっていな
いという事態が生ずる。すなわち、加圧ピンの前進速度
に対して溶湯の冷却速度（凝固速度）が遅い場合には、
加圧時点における凝固が不十分となって加圧効果が得ら
れない。逆に加圧ピンの前進速度に対して溶湯の凝固速
度が速い場合には、凝固が進行し過ぎて加圧ピンの加圧
力が伝達されなくなる。このように、従来の加圧鋳造装
置においては、溶湯の一部分についての凝固状態検出結
果に基づいて、予め決められた速度で加圧ピンの全スト
ロークを一度に加圧してしまうため、加圧しようとする
溶湯の全体にわたって十分な加圧効果を得ることができ
ないという問題点があった。

【０００４】そこで、本出願の請求項１，請求項２及び
請求項３に係る発明においては、溶湯の凝固状態に応じ
て加圧の際の加圧ピンの前進速度を変化させることによ
って、加圧しようとする溶湯全体にわたって十分な加圧
効果を得ることができる加圧鋳造方法を提供することを
目的とする。また、請求項２に係る発明においては、加
圧ピン状態量に応じて加圧ピンの前進速度を補正するこ
とによって、加圧しようとする溶湯全体にわたってより
適切な加圧を行うことができる加圧鋳造方法を提供する
ことを目的とする。また、請求項３に係る発明において
は、微速前進による凝固状態の測定に要した時間から加
圧の際の加圧ピンの前進速度を決定することによって、
容易かつ確実に溶湯全体にわたって十分な加圧効果が得
られる加圧鋳造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで上記の課題を解決
するために、請求項１に係る発明においては、キャビテ
ィ内に充填された溶湯が凝固する段階で加圧ピンを前記
キャビティ方向へ前進させて前記溶湯を加圧する加圧鋳
造方法において、前記加圧ピンが前進する際に前記溶湯
から受ける反発力を測定して該測定された反発力に応じ
て前記加圧ピンの前進速度を変化させることを特徴とす
る加圧鋳造方法を創出した。ここで、加圧ピンを前進さ
せる手段としては、エアシリンダ，油圧シリンダ等の流
体シリンダ機構や油圧モータ等、あるいは電動モータ等
の電気的な駆動機構等が含まれる。また、加圧ピンの受
ける反発力を測定する手段としては、上記のエアシリン
ダ，油圧シリンダやその配管系に取り付けられた圧力セ
ンサ，温度センサ，超音波センサ等や、上記の油圧モー
タ，電動モータ等の回転駆動機構に設けられたトルク計
等、さらに電気回路に取り付けられた電力計，電流計等
が含まれる。さらに、加圧鋳造において溶湯をキャビテ
ィ内に充填する方式としては、重力鋳造，減圧鋳造，差
圧鋳造，ダイカスト鋳造等の種々の鋳造法が含まれる。

【０００６】また、請求項２に係る発明においては、キ
ャビティ内に充填された溶湯が凝固する段階で加圧ピン
を前記キャビティ方向へ前進させて前記溶湯を加圧する
加圧鋳造方法において、前記加圧ピンが前進する際に前
記溶湯から受ける反発力を測定して該測定された反発力
を加圧ピン状態量で補正した値に応じて前記加圧ピンの
前進速度を変化させることを特徴とする加圧鋳造方法を
創出した。ここで、加圧ピン状態量とは、加圧ピンの前
進に伴ってあるいは時間とともに変化する種々の物理量
をいう。

【０００７】また、請求項３に係る発明においては、キ
ャビティ内に充填された溶湯が凝固する段階で加圧ピン
を前記キャビティ方向へ微速で前進させて該微速前進に
伴って前記加圧ピンの受ける反発力を測定する微速前進
工程と、前記反発力が所定の値に達した時点で前記加圧
ピンを前記キャビティ方向へ高速で前進させて前記溶湯
の加圧を行う加圧工程とを有する加圧鋳造方法におい
て、前記加圧ピンの微速前進開始から前記反発力が前記
所定の値に達するまでの時間に応じて前記加圧工程にお
ける前記加圧ピンの前進速度を決定することを特徴とす
る加圧鋳造方法を創出した。

【０００８】

【作用】さて、請求項１の発明に係る加圧鋳造方法は、
キャビティ内に充填された溶湯が凝固する段階で加圧ピ
ンをキャビティ方向へ前進させて溶湯を加圧する加圧鋳
造方法である。ここで、加圧ピンが溶湯の各部分を前進
する際に受ける反発力を測定して、その反発力に応じて
各部分における加圧ピンの前進速度が変化させられる。
すなわち、反発力が大きい部分においては溶湯の凝固が
進行していることから、加圧ピンの前進速度が大きく調
節されて大きな加圧力が加えられる。また、反発力が小
さい部分においては溶湯の凝固が遅れていることから、
加圧ピンの前進速度が小さく調節されて、溶湯が凝固す
るまで加圧力が加わらないように制御される。このよう
にして、速度が調節されながら加圧ピンが前進して、全
ストロークの加圧が完了する。これによって、溶湯の各
部分の凝固状態に応じた前進速度で溶湯の各部分が加圧
されるため、加圧ピンの加圧ストロークの各部分につい
て確実に加圧効果が得られる。かかる制御が加圧ピンの
全ストロークにわたって行われるため、加圧しようとす
る溶湯全体について十分な加圧効果を得ることができ
る。

【０００９】また、請求項２の発明に係る加圧鋳造方法
においては、溶湯が凝固する段階で加圧ピンをキャビテ
ィ方向へ前進させて溶湯を加圧するに際して、加圧ピン
が受ける反発力だけでなく、これを加圧ピン状態量で補
正した値に応じて各部分における加圧ピンの前進速度が
変化させられる。ここで、加圧ピン状態量とは、加圧ピ
ンの前進に伴ってあるいは時間とともに変化する物理量
であり、加圧ピンによる溶湯の加圧に影響を及ぼす種々
の物理量が含まれる。かかる加圧ピン状態量で反発力を
補正して加圧ピンの前進速度を決定することによって、
より精密に前進速度が制御される。そして、溶湯の各部
分の凝固状態により精密に応じた前進速度で溶湯の各部
分が加圧されるため、加圧ピンの加圧ストロークの各部
分についてより確実かつ適切な加圧効果が得られる。か
かる制御が加圧ピンの全ストロークにわたって行われる
ため、加圧しようとする溶湯全体についてより適切な加
圧を行うことができる。

【００１０】また、請求項３の発明に係る加圧鋳造方法
は、微速前進工程と加圧工程とを有する加圧鋳造方法で
ある。微速前進工程においては、キャビティ内に充填さ
れた溶湯が凝固する段階で加圧ピンがキャビティ方向へ
微速で前進させられて、この微速前進に伴って加圧ピン
の受ける反発力が測定される。これによって、加圧ピン
の前方にある溶湯の凝固状態が検出される。また、加圧
工程においては、測定された反発力が所定の値に達した
時点で加圧ピンがキャビティ方向へ高速で前進させられ
て、溶湯の加圧が行われる。ここで、加圧時の加圧ピン
の前進速度は予め設定されておらず、微速前進工程にお
ける加圧ピンの微速前進開始から反発力が所定の値に達
するまでの時間に応じて、加圧工程における加圧ピンの
前進速度が決定される。すなわち、当該時間が長い場合
には溶湯の凝固速度が遅いのであるから、加圧ピンの前
進速度を小さく設定して加圧ピンから離れた溶湯の領域
が加圧効果のない状態のうちに加圧されないようにす
る。また、当該時間が短い場合には溶湯の凝固速度が速
いのであるから、加圧ピンの前進速度を大きく設定して
加圧ピンから離れた溶湯の領域が凝固してしまう前に加
圧できるようにする。これによって、加圧工程における
加圧ピンの前進速度が溶湯の凝固速度に応じて適切に設
定され、加圧しようとする溶湯全体について十分な加圧
効果を得ることができる。また、本発明の方法において
は加圧速度を決定する工程と加圧工程とを分けて、一様
な速度で加圧を行う方式としているため、処理速度がそ
れほど速くなくても良く、簡単な制御系の構成によって
実施することができる。このようにして、容易かつ確実
に溶湯全体にわたって十分な加圧効果が得られる加圧鋳
造方法となる。

【００１１】

【実施例】

実施例１ 次に、本発明を具現化した実施例１について図１及び図
２を参照して説明する。本実施例は、主として請求項１
の発明に対応するものである。まず、本実施例の加圧鋳
造方法に用いられる加圧鋳造装置の全体構成を、図１を
参照して説明する。図１に示されるように、本実施例に
おける加圧鋳造装置２は加圧ピン１０を有し、加圧ピン
１０の先端は図示しないキャビティに臨んでいる。この
加圧ピン１０の後端は加圧用油圧シリンダ４の油圧ピス
トン８に固定されており、油圧系の作動によって油圧ピ
ストン８と一体に前後進する。加圧鋳造装置２の油圧系
は、油圧発生源２０，電磁方向弁３０，流量調整弁４０
及びこれらを接続する油圧配管等から構成されている。
油圧発生源２０の圧力油は、油圧配管２２Ａ，電磁方向
弁３０，油圧配管２２Ｂ，流量調整弁４０，油圧配管２
２Ｄを介して、加圧用油圧シリンダ４の後室６Ａに導か
れる。

【００１２】流量調整弁４０に接続された油圧配管２２
Ｂからは油圧配管２２Ｃが分岐しており、油圧配管２２
Ｃの途中には逆流防止弁４４が設けられている。この油
圧配管２２Ｃは、流量調整弁４０と油圧シリンダ４の後
室６Ａとを結ぶ油圧配管２２Ｄに合流している。一方、
加圧用油圧シリンダ４の前室６Ｂには油圧配管２４が接
続されており、前記電磁方向弁３０，油圧配管２６を介
して、油タンク２８に戻る油圧経路が構成されている。
流量調整弁４０の開度と電磁方向弁３０の弁室位置は、
それぞれ制御信号線５６及び制御信号線５８を通じて制
御コンピュータ５０から送られる制御信号によって制御
される。

【００１３】電磁方向弁３０は三つの弁室３４Ａ，３４
Ｂ，３４Ｃを有しており、電磁ソレノイド３２の非作動
時には、スプリング３６の付勢力によって弁室３４Ｃが
各配管に接続される。すなわち配管２２Ａと配管２４、
配管２２Ｂと配管２６が連通した状態となり、配管２２
Ａ，２４を経て加圧用油圧シリンダ４の前室６Ｂに油圧
が供給される。この結果、油圧ピストン８が後退し、後
室６Ａ内の油は配管２２Ｄ，逆流防止弁４４，配管２２
Ｃ，２２Ｂ，２６を経て油タンク２８に戻される。一
方、制御コンピュータ５０によって電磁ソレノイド３２
が低い励磁力の状態に制御されると、各弁室がスプリン
グ３６の付勢力に抗して移動し、中央の弁室３４Ｂが各
配管に接続された図１の状態となる。すなわち、各配管
２２Ａ，２２Ｂ，２４，２６はいずれも閉状態のポート
に接続され、加圧用油圧シリンダ４が油圧発生源２０か
ら遮断されるため、油圧ピストン８は停止する。さら
に、電磁ソレノイド３２が高い励磁力の状態に制御され
ると、弁室３４Ａが各配管に接続され、油圧配管２２
Ａ，２２Ｂから流量調整弁４０を経て加圧用油圧シリン
ダ４の後室６Ａに油圧が供給される。これによって、油
圧ピストン８が前進し、前室６Ｂ内の油は配管２４，２
６を経て油タンク２８に戻される。

【００１４】この際の油圧ピストン８（すなわち加圧ピ
ン１０）の前進速度は、加圧用油圧シリンダ４の後室６
Ａに供給される圧力油の流量によって決まる。圧力油の
流量は、流量調整弁４０の開度によって調節される。前
述の如く、流量調整弁４０の開度は、制御信号線５６を
通じて制御コンピュータ５０から電磁ソレノイド４２に
送られる制御信号によって制御される。さらに、油圧配
管２２Ｄには圧力センサ４６が取り付けられており、こ
の圧力センサ４６によって加圧用油圧シリンダ４の後室
６Ａに加わる油圧の大きさ、すなわち加圧ピン１０の受
ける圧力が測定される。圧力センサ４６による測定デー
タは、測定信号線５４によって制御コンピュータ５０に
入力される。また、加圧用油圧シリンダ４には位置セン
サとしての差動トランス１２が設けられており、この差
動トランス１２によって、油圧ピストン８の移動量すな
わち加圧ピン１０の移動量が正確に測定される。この移
動量の測定データも、測定信号線５２によって制御コン
ピュータ５０に入力される。

【００１５】さて、以上のような構造を有する加圧鋳造
装置２を用いた加圧鋳造の手順について、図１を参照し
つつ図２のフローチャートに従って説明する。図２は、
本実施例の加圧鋳造装置２における加圧鋳造の手順を示
すフローチャートである。加圧鋳造の開始時点において
は、加圧用油圧シリンダ４の油圧ピストン８は後退位置
にある。また、電磁方向弁３０は弁室３４Ｂが各配管に
接続された全閉状態になっており（図１に示される状
態）、流量調整弁４０の開度は、圧力油の流量が油圧ピ
ストン８を微速度で前進させる流量になるように調節さ
れている。ステップＳ１０で制御が開始されると、加圧
鋳造装置２の図示しない射出プランジャが前進して、鋳
造金型の湯口，ランナ，ゲートを通じてキャビティ内に
溶湯が充填される。（ステップＳ１２）。溶湯の充填完
了から設定時間が経過した後に、溶湯の凝固状態の検出
動作が開始される（ステップＳ１４）。すなわち、電磁
方向弁３０が開かれ、流量調整弁４０を経て微少量の圧
力油が加圧用油圧シリンダ４の後室６Ａに供給されて、
加圧ピン１０が微速前進を開始する。

【００１６】同時に、測定信号線５４を通じて入力され
る圧力センサ４６の測定値から、加圧ピン１０が溶湯か
ら受ける反発力が制御コンピュータ５０において演算さ
れる。そして、この反発力に応じた加圧ピン１０の前進
速度が制御コンピュータ５０の演算によって決定され、
この前進速度になるように流量調整弁４０の開度が調節
される。このようにして、溶湯の反発力に応じた速度で
加圧ピン１０が前進する（ステップＳ１６）。続いて、
差動トランス１２で測定される加圧ピン１０の移動量が
設定されたストロークＬ１に達したか否かが判定される
（ステップＳ１８）。この設定ストロークＬ１は加圧ピ
ンによる加圧ストロークの大きさであり、予め制御コン
ピュータ５０のメモリ装置に記憶されている。ステップ
Ｓ１８の判定がＮＯであれば、ステップＳ１６に戻り、
同様の制御に従ってさらに加圧ピン１０が前進する。ス
テップＳ１８の判定がＹＥＳになったら、電磁方向弁３
０の弁室３４Ｂが各配管に接続されて加圧ピン１０が停
止する。さらに一定時間経過後に弁室３４Ｃが各配管に
接続された状態に切り替えられ、加圧ピン１０が後退し
て原位置に戻され（ステップＳ２０）、加圧制御が終了
する（ステップＳ２２）。溶湯が十分に冷却凝固した後
に鋳造金型が開かれ、キャビティ内の鋳造品が取り出さ
れて、一回の鋳造工程が完了する。

【００１７】このように、本実施例の加圧鋳造装置２に
おいては、加圧ピン１０が前進する際に溶湯から受ける
反発力を測定して、測定された反発力に応じて加圧ピン
１０の前進速度が変化させられる。こうして速度が適宜
変化させられながら加圧ピン１０が前進して、全ストロ
ークＬ１の加圧が完了する。これによって、溶湯の各部
分の凝固状態に応じた前進速度で加圧されるため、加圧
ピン１０の加圧ストロークＬ１の各部分について常に十
分な加圧効果が得られる。かかる操作が加圧ピン１０の
全ストロークＬ１にわたって行われるため、加圧しよう
とする溶湯全体について十分な加圧効果を得ることがで
きる。このように、溶湯の凝固状態に応じて加圧の際の
加圧ピン１０の前進速度を決定することによって、加圧
しようとする溶湯全体にわたって十分な加圧効果を得る
ことができる加圧鋳造方法となる。

【００１８】本実施例においては、加圧ピン１０の移動
量を測定するための位置センサとして差動トランス１２
を用いているが、加圧ピンの移動量を測定する手段とし
ては、ポテンショメータ，リニアエンコーダ，レーザ計
測機等の他の測定手段を用いることもできる。また、加
圧ピン１０の前進速度の制御は、予め求められた圧力油
の流量と油圧ピストンの前進速度との関係を用いて行っ
ているが、実際の加圧ピン１０の前進速度を測定して、
この測定値に対してフィードバック制御を行う構成とす
ることもできる。これによって、加圧ピンの速度制御を
さらに精密に行うことが可能になる。この際の速度測定
方法としては、差動トランス１２による移動量と時間か
ら制御コンピュータ５０によって前進速度を算出する方
法を採ることもでき、また回転速度計等の直接速度を計
る手段を付加しても良い。

【００１９】実施例２ 次に、本発明を具現化した実施例２について図３及び図
４を参照して説明する。本実施例は、主として請求項２
の発明に対応するものである。本実施例の加圧鋳造方法
に用いられる加圧鋳造装置の全体構成は、実施例１と同
様であるため、必要に応じて図１を参照することとして
説明を省略する。まず、本実施例の加圧鋳造方法におけ
る加圧鋳造の手順について、図３を参照して説明する。
図３は、本実施例の加圧鋳造方法における加圧鋳造の手
順を示すフローチャートである。図３に示されるよう
に、本実施例における加圧鋳造の手順は、実施例１とほ
ぼ同様である。図２の実施例１と異なるのは、ステップ
Ｓ１４の加圧ピン１０の微速前進による加圧タイミング
の測定を行う代わりに、溶湯の射出充填（ステップＳ５
２）後、予め設定された時間Ｔ０が経過した後に直ちに
加圧ピン１０を前進させて加圧を開始する（ステップＳ
５４）点である。

【００２０】また、実施例１と同様に、加圧ピン１０が
前進する際の溶湯の反発力に応じて加圧ピン１０の前進
速度を制御する（ステップＳ５６）が、この際に加圧ピ
ン状態量に応じて加圧ピンの前進速度を補正する点でも
異なっている。ここで、加圧ピン状態量とは、加圧ピン
の前進に伴ってあるいは時間とともに変化する種々の物
理量をいう。具体的な加圧ピン状態量としては、加圧ピ
ンの加速度，加圧ピンの前進速度，加圧ピンと金型との
摺動抵抗，加圧ピンの先端の温度，さらには金型温度，
油圧系の圧力油の温度，溶湯の射出温度，金型の冷却水
の温度等が挙げられる。

【００２１】すなわち、実施例１においては、溶湯の反
発力をｘとすると、加圧ピン１０の前進速度を決定する
ための油圧系のバルブ（流量調整弁４０）の開度ｖは、
次式（１）によって決定される。 ｖ＝ｆ（ｘ） …（１） ここで、ｆ（ｘ）は反発力ｘの関数であり、ｘについて
の一次関数，二次関数を始めとして、鋳造加圧系の特性
に応じて種々の関数が用いられる。これに対して、本実
施例のステップＳ５６においては、上述した種々の加圧
ピン状態量を用いて、バルブの開度ｖを補正する点に特
徴がある。一例としては、加圧ピン１０の加速度をｕ，
加圧ピン１０の前進速度をｗ，加圧ピン１０と金型との
摺動抵抗をｙ，加圧ピン１０の先端の温度をｚとする
と、バルブ開度ｖは次式（２）によって決定される。 ｖ＝｛ｆ（ｘ），ｆ（ｕ），ｆ（ｗ），ｆ（ｙ），ｆ（ｚ）｝ …（２） ｆ（ｕ），ｆ（ｗ），ｆ（ｙ），ｆ（ｚ）もそれぞれ
ｕ，ｗ，ｙ，ｚの関数であり、ｕ，ｗ，ｙ，ｚについて
の一次関数，二次関数を始めとして、鋳造加圧系の特性
に応じて種々の関数が用いられる。ここに例示した式
（２）の他にも、加圧鋳造系の特性に応じて、必要な加
圧ピン状態量を組み合わせて補正を行い、最適なバルブ
開度ｖを求められるようにする。これによって、加圧ピ
ン１０の前進速度を最も適切な値に制御できる。

【００２２】具体的には、溶湯が射出充填されて（ステ
ップＳ５２）、設定時間Ｔ０が経過した後に加圧ピン１
０が前進を開始するが（ステップＳ５４）、この時の前
進速度はこの時点で加圧ピン１０が溶湯から受けている
圧力（射出圧力）に応じて、ステップＳ５６と同様にし
て求められる。続いて、式（２）等の式に基づいて求め
られたバルブ開度ｖに流量調整弁４０が調整されて、適
切な速度で加圧ピン１０が前進して加圧が実行される
（ステップＳ５６）。この際、後で図４について説明す
るように、加圧ピン１０が前進を開始すると同時に溶湯
から大きな反発力を受けるため、加圧ピン１０の前進速
度は急激に上昇する。従って、実際には、加圧ピン１０
は前進を開始すると同時に高速で前進して加圧が実行さ
れる。このようなステップＳ５６の制御に続いて、加圧
ピン１０の移動量が設定されたストロークＬ１に達した
か否かが判定される（ステップＳ５８）。この判定がＮ
Ｏの場合にば、ステップＳ５６に戻って、同様の制御に
従ってさらに加圧ピン１０が前進する。ステップＳ５８
の判定がＹＥＳになったら油圧系の作動によって加圧ピ
ン１０が停止し、さらに一定時間経過後に加圧ピン１０
が後退して原位置に戻され（ステップＳ６０）、加圧制
御が終了する（ステップＳ６２）。

【００２３】かかる加圧鋳造方法によって得られる結果
について、図４を参照して説明する。図４（Ａ）は、本
実施例の加圧鋳造方法における加圧の様子を示す断面図
である。また、図４（Ｂ）は本実施例の加圧鋳造方法に
おける加圧ピンのストロークの経時変化を示す図であ
り、図４（Ｃ）は加圧ピンが受ける圧力の経時変化を示
す図である。図４（Ａ）に示されるように、加圧ピン１
０が実線で示される後退位置（原位置）に停止した状態
でキャビティ１４内に溶湯が射出されると、キャビティ
１４の壁面に接した部分から順次冷却固化していく。従
って、図３のステップＳ５４で設定時間Ｔ０が経過した
時点では、キャビティ１４及び加圧ピン１０の近傍の溶
湯１６は凝固が進んだ状態にあり、一方キャビティ１４
の内部の溶湯１８は未凝固状態となっている。すなわ
ち、加圧ピン１０のストロークのうちＡ１の範囲では溶
湯の凝固が進んでおり、Ａ２の範囲では未凝固状態であ
る。

【００２４】従って、図４（Ｂ），（Ｃ）に示されるよ
うに、溶湯が射出されてから設定時間Ｔ０の経過後に加
圧ピン１０が前進を開始すると、凝固が進んだ溶湯１６
から大きな反発力を受けるため、加圧ピン１０は直ちに
高速で前進してＡ１の範囲が加圧される。加圧ピン１０
がさらに前進してＡ２の範囲に入ると、溶湯１８は未凝
固状態であるため加圧ピン１０の受ける反発力は小さく
なり、前進速度も小さく制御される。低速度で加圧ピン
１０がＡ３の範囲を前進する間に、内部の溶湯１８の凝
固が進み、加圧ピン１０の受ける反発力も次第に大きく
なっていく。これによって、加圧ピン１０は次第に速度
を上げながらＡ４の範囲を前進して、想像線で示される
ようにストローク端に達する。このようにして、加圧ピ
ン１０の受ける反発力を前述した加圧ピン状態量で補正
した値に応じた速度で加圧ピン１０が前進して、全スト
ロークの加圧が完了する。このように、溶湯の凝固状態
及び加圧ピン状態量に応じて加圧の際の加圧ピン１０の
前進速度を決定することによって、加圧しようとする溶
湯全体にわたってより適切な加圧を行うことができる。

【００２５】実施例３ 次に、本発明を具現化した実施例３について図５〜図７
を参照して説明する。本実施例は、主として請求項３の
発明に対応するものである。まず、本実施例の加圧鋳造
方法に用いられる加圧鋳造装置の全体構成を、図５を参
照して説明する。図５に示されるように、本実施例にお
ける加圧鋳造装置７２の構成は、実施例１とほぼ同様で
ある。すなわち、加圧鋳造装置７２の加圧ピン８０は、
加圧用油圧シリンダ７４に供給される油圧によって油圧
ピストン７８と一体に前後進し、油圧系は、油圧発生源
９０，電磁方向弁１００，流量調整弁１１０及びこれら
を接続する油圧配管等から構成されている。また流量調
整弁１１０の開度と電磁方向弁１００の弁室位置は、そ
れぞれ制御信号線１２６及び制御信号線１２８を通じて
制御コンピュータ１２０から送られる制御信号によって
制御される。実施例１と異なるのは、制御コンピュータ
１２０のメモリ装置１２２に設定圧力Ｐａ，設定時間Ｔ
１，検知時間Ｔ２，設定速度Ｖ１，加圧速度Ｖ２の各デ
ータの記憶領域が設けられており、これらのデータに基
づいて加圧ピン８０の前進速度（すなわち流量調整弁１
１０の開度）が制御されることである。また、本実施例
の加圧用油圧シリンダ７４には、加圧ピンの移動量を測
定するための差動トランスが設けられていない。

【００２６】設定圧力Ｐａは、充填された溶湯の凝固状
態が加圧開始に適した状態のときに加圧ピン８０の受け
る反発力に相当する圧力である。この設定圧力Ｐａのデ
ータと、信号線１２４から入力される圧力センサ１１６
による測定圧力とが制御コンピュータ１２０で比較され
て、設定圧力Ｐａに達したか否かが判定される。設定時
間Ｔ１は、溶湯の充填が完了してから加圧ピン８０が微
速前進して凝固状態の検出を開始するまでの待機時間で
あり、この値Ｔ１は予め定められている。設定時間Ｔ１
が経過したことの判定は、制御コンピュータ１２０内の
カウンタによって行われる。また、検知時間Ｔ２は、加
圧ピン８０の微速前進による凝固状態検出（すなわち微
速前進工程）を開始してから加圧ピン８０の受ける反発
力が設定圧力Ｐａに達するまでの時間である。検知時間
Ｔ２は加圧鋳造を実施する際に測定される値であり、こ
の測定にも制御コンピュータ１２０内のカウンタが用い
られる。

【００２７】設定速度Ｖ１は溶湯の凝固状態を検出する
ための微速前進工程における加圧ピン８０の微速前進速
度であり、この値Ｖ１は予め定められている。さらに、
加圧速度Ｖ２は加圧工程における加圧ピン８０の前進速
度である。本発明においては、この加圧速度Ｖ２を従来
技術のように予め定められた値とせず、加圧鋳造を実施
する度に溶湯の凝固状態を考慮して毎回決定する点に特
徴がある。具体的には加圧速度Ｖ２の値は、以下に述べ
るように、検知時間Ｔ２の大きさに応じて制御コンピュ
ータ１２０における演算によって決定される。

【００２８】さて、以上のような構造を有する加圧鋳造
装置７２を用いた鋳造工程について、図５を参照しつつ
図６のフローチャートに従って説明する。図６は、本実
施例の加圧鋳造方法の手順を示すフローチャートであ
る。ステップＳ３０で制御が開始されると、加圧鋳造装
置７２の射出プランジャが前進して、鋳造金型の湯口，
ランナ，ゲートを通じてキャビティ内に溶湯が充填され
る。（ステップＳ３２）。溶湯の充填完了から設定時間
Ｔ１が経過した後（ステップＳ３４）に、溶湯の凝固状
態の検出動作が行われる（ステップＳ３６）。すなわ
ち、加圧ピン８０が設定速度Ｖ１で微速前進を開始す
る。これと同時に、制御コンピュータ１２０内のカウン
タが作動して、検知時間Ｔ２の測定が開始される（ステ
ップＳ３８）。続いて、加圧ピン８０の受ける圧力（圧
力センサ１１６による測定値）が設定圧力Ｐａに達した
か否かの判定が行われる（ステップＳ４０）。この判定
がＹＥＳになるまで加圧ピン８０は微速前進を続け、設
定圧力Ｐａに達した時点で溶湯の加圧が開始される（ス
テップＳ４２）。すなわち、加圧用油圧シリンダ４の後
室６Ａに多量の圧力油が供給され、加圧ピン８０が設定
速度Ｖ２で高速前進して溶湯の加圧が行われる。

【００２９】ここで、加圧ピン８０の受ける圧力が設定
圧力Ｐａに達した時点で検知時間Ｔ２の測定（ステップ
Ｓ３８）が終了し、測定された検知時間Ｔ２の値が制御
コンピュータ１２０のメモリ装置１２２に格納される。
制御コンピュータ１２０においては、この検知時間Ｔ２
の値から、適切な加圧速度Ｖ２の値が演算によって決定
される。具体的には、検知時間Ｔ２が長い場合には、キ
ャビティ形状，溶湯温度等の鋳造条件によって、キャビ
ティ内部の溶湯の凝固速度が遅くなっていると考えられ
る。そこで、加圧ピン８０の前進速度Ｖ２を小さく設定
して、加圧ピン８０から離れた溶湯の領域が加圧効果の
ない状態のうちに加圧されないようにする。また、検知
時間Ｔ２が短い場合には溶湯の凝固速度が速くなってい
ると考えられるから、加圧ピン８０の前進速度Ｖ２を大
きく設定して、加圧ピン８０から離れた溶湯の領域が凝
固してしまう前に加圧できるようにする。

【００３０】このようにして設定された前進速度Ｖ２と
なるように制御コンピュータ１２０によって流量調整弁
１１０の開度が制御されて、加圧ピン８０が高速で前進
して加圧が開始される（ステップＳ４２）。そして、一
定時間が経過した後に、電磁方向弁１００の弁室１０４
Ｂが各配管に接続されて加圧ピン８０が停止する。さら
に一定時間経過後に、弁室１０４Ｃが各配管に接続され
た状態に切り替えられ、油圧ピストン７８とともに加圧
ピン８０が後退して原位置に戻され（ステップＳ４
４）、加圧制御が終了する（ステップＳ４６）。溶湯が
十分に冷却凝固した後に鋳造金型が開かれ、キャビティ
内の鋳造品が取り出されて、一回の鋳造工程が完了す
る。このように本実施例の加圧鋳造方法においては、微
速前進による凝固状態測定に要した時間Ｔ２から加圧工
程における加圧ピン８０の前進速度Ｖ２を決定すること
によって、加圧速度が溶湯の凝固速度に応じて適切に設
定される。これによって、容易かつ確実に加圧しようと
する溶湯全体にわたって十分な加圧効果を得ることがで
きる加圧鋳造方法となる。

【００３１】かかる加圧鋳造方法によって得られる結果
について、図７を参照して説明する。図７（Ａ）は本実
施例の加圧鋳造方法における加圧ピン８０のストローク
の経時変化を示す図であり、図７（Ｂ）は加圧ピン８０
が受ける圧力の経時変化を示す図である。図７（Ａ），
（Ｂ）においては、鋳造条件が異なるために溶湯の凝固
速度が異なる三種類のケースａ，ｂ，ｃ，について示し
ている。さて、溶湯の射出充填が完了してから設定時間
Ｔ１が経過した後に、加圧ピン８０が微速Ｖ１で前進し
て、凝固状態の検知がスタートする。図７（Ａ）におい
て、直線の傾斜は加圧ピン８０の前進速度に対応する。
ケースａ，ｂ，ｃのいずれについても、図７（Ａ）にお
けるこの段階の直線の傾斜はＶ１である。これに対し
て、図７（Ｂ）に示されるように、加圧ピン８０が受け
る圧力の経時変化は、各ケースａ，ｂ，ｃによって異な
った曲線となる。すなわち、溶湯の凝固速度が速いケー
スａの場合には、加圧ピン８０が受ける圧力が最も早く
設定圧力Ｐａに到達する（検知時間Ｔ２＝Ｔａ）。一
方、溶湯の凝固速度が遅いケースｃの場合には、加圧ピ
ン８０が受ける圧力が設定圧力Ｐａに到達するのが最も
遅く（検知時間Ｔ２＝Ｔｃ）、中間の凝固速度のケース
ｂの場合には、これらの中間の曲線を描く（検知時間Ｔ
２＝Ｔｂ）。

【００３２】設定圧力Ｐａに達したときに溶湯が所定の
凝固状態になったものと判定して、加圧ピン８０が微速
前進状態から高速前進状態に切り替えられ、加圧が行わ
れる。上述の如く、制御コンピュータ１２０において
は、それぞれの検知時間Ｔ２の値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃに応
じて、加圧速度Ｖ２が設定される。すなわち、図７
（Ａ）に示されるように、短い検知時間Ｔａの場合には
大きい加圧速度Ｖ２＝Ｖａに設定され、中間の検知時間
Ｔｂの場合には中間の加圧速度Ｖｂに、また長い検知時
間Ｔｃの場合には小さい加圧速度Ｖｃに設定される。

【００３３】先に述べた実施例１及び実施例２では、溶
湯の各部分において反発力（凝固状態）の測定を行って
これに応じて加圧ピンの前進速度を各部分ごとに変化さ
せていた。これによって、加圧ピンのストロークの各部
分についてきめ細かい速度制御が行われ、より優れた加
圧効果をストローク全体にわたって得ることができると
いう長所がある。しかし、その一方、かかる制御は極め
て迅速な処理が要求されるため、制御コンピュータの処
理速度も高速でなければならず、また複雑な処理ソフト
ウェアが必要となるという短所をも有する。これに対し
て、本実施例の加圧鋳造方法においては、従来の加圧鋳
造方法と同様に、反発力を測定する微速前進工程と、加
圧ピンを高速で前進させて溶湯の加圧を行う加圧工程と
に分けて、微速前進工程の測定時間に応じて加圧工程に
おける前進速度を決定する方式としている。従って、制
御コンピュータの処理速度もそれほど高速でなくとも良
く、従来技術とほぼ同様な構成で簡単かつ確実に、溶湯
全体にわたって十分な加圧効果を得ることができるとい
う利点がある。

【００３４】上記の各実施例においては、加圧ピンの油
圧駆動手段として加圧用油圧シリンダ及び油圧ピストン
を使用しているが、エアシリンダ，油圧モータ，電動モ
ータ等の他の油圧駆動手段を用いることも可能である。
また、加圧ピンの受ける圧力を測定する方法として油圧
配管に圧力センサを取り付けているが、その他の圧力測
定手段を用いたり、加圧用油圧シリンダに直接圧力測定
手段を取り付ける等の方式を用いても構わない。加圧鋳
造方法のその他の工程の内容や、加圧鋳造装置のその他
の部分の構成，形状，大きさ，材料，数，接続関係等に
ついても、上記の各実施例に限定されるものではない。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に係る発明においては、溶湯の
凝固状態に応じて加圧の際の加圧ピンの前進速度を決定
する加圧鋳造方法を創出したため、溶湯の各部分の凝固
状態に応じた前進速度で加圧されることによって、加圧
ピンの加圧ストロークの各部分について常に十分な加圧
効果が得られる。これによって、加圧しようとする溶湯
全体について十分な加圧効果を得ることができ、溶湯の
凝固収縮に伴う引け，巣等の欠陥のない高品質の鋳造品
が安定して得られる実用的な加圧鋳造方法となる。さら
に本発明の波及的な効果として、鋳造条件の変化に応じ
て加圧速度を設定しており、金型温度や溶湯温度等の鋳
造条件の変動を吸収できるため、鋳造品の不良率が低減
され、捨て打ち数も少なくできる。また、温度管理が不
要になるため、周辺設備を低コスト化できるという優れ
た利点を有する。さらに、従来の予め加圧速度を設定す
る方式においては、キャビティ形状等を考慮して適切な
加圧速度としなければならないためにかなりの工数を必
要としたが、本発明においては加圧ピンのストロークの
各部分において最適な加圧速度を設定しつつ前進させる
ため、かかる工数を全く必要としない。

【００３６】また、請求項２に係る発明においては、加
圧ピンが溶湯から受ける反発力を加圧ピン状態量で補正
した値に応じて加圧の際の加圧ピンの前進速度を決定す
る加圧鋳造方法を創出したため、溶湯の各部分の凝固状
態にさらに精密に応じたより適切な前進速度で加圧さ
れ、加圧ピンの加圧ストロークの各部分についてより適
切な加圧を行うことができる。これによって、加圧しよ
うとする溶湯全体についてさらに適切な加圧を行うこと
ができ、溶湯の凝固収縮に伴う引け，巣等の欠陥のない
高品質の鋳造品がより安定して得られる実用的な加圧鋳
造方法となる。

【００３７】また、請求項３に係る発明においては、微
速前進による凝固状態測定に要した時間から加圧の際の
加圧ピンの前進速度を決定する加圧鋳造方法を創出した
ために、加圧時の加圧ピンの前進速度が溶湯の凝固状態
に応じて適切に設定され、加圧しようとする溶湯全体に
ついて十分な加圧効果を得ることができる。これによっ
て、簡単な構成で確実に溶湯全体を十分に加圧でき、引
け，巣等の欠陥のない高品質の鋳造品が安定してしかも
効率よく得られる。さらに本発明の波及的な効果とし
て、請求項１に係る発明と同様に、金型温度や溶湯温度
等の鋳造条件の変動を吸収できるため鋳造品の不良率が
低減されて捨て打ち数も少なくなり、温度管理が不要に
なるため周辺設備を低コスト化できるという優れた利点
を有し、極めて実用的な加圧鋳造方法となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加圧鋳造方法の実施例１で用いら
れる加圧鋳造装置の全体構成を示す図である。

【図２】加圧鋳造方法の実施例１における加圧鋳造の手
順を示すフローチャートである。

【図３】加圧鋳造方法の実施例２における加圧鋳造の手
順を示すフローチャートである。

【図４】加圧鋳造方法の実施例２における加圧の様子を
示す断面図及び加圧鋳造の結果を示す図である。

【図５】本発明に係る加圧鋳造方法の実施例３で用いら
れる加圧鋳造装置の全体構成を示す図である。

【図６】加圧鋳造方法の実施例３における加圧鋳造の手
順を示すフローチャートである。

【図７】加圧鋳造方法の実施例３による加圧鋳造の結果
を示す説明図である。

【符号の説明】

２，７２ 加圧鋳造装置 １０，８０ 加圧ピン Ｐａ 所定の値 Ｓ３６，Ｓ４０ 微速前進工程 Ｓ４２，Ｓ４４ 加圧工程 Ｖ１ 微速 Ｖ２ 加圧ピンの前進速度

フロントページの続き (72)発明者 乾 満 岐阜県岐阜市六条南１−９−６ 岐阜精機 工業株式会社第１事業部内 (72)発明者 二村 健人 岐阜県岐阜市六条南１−９−６ 岐阜精機 工業株式会社第１事業部内 (72)発明者 斎藤 明 岐阜県岐阜市六条南１−９−６ 岐阜精機 工業株式会社第１事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビティ内に充填された溶湯が凝固す
   る段階で加圧ピンを前記キャビティ方向へ前進させて前
   記溶湯を加圧する加圧鋳造方法において、 前記加圧ピンが前進する際に前記溶湯から受ける反発力
   を測定して該測定された反発力に応じて前記加圧ピンの
   前進速度を変化させることを特徴とする加圧鋳造方法。
2. 【請求項２】 キャビティ内に充填された溶湯が凝固す
   る段階で加圧ピンを前記キャビティ方向へ前進させて前
   記溶湯を加圧する加圧鋳造方法において、 前記加圧ピンが前進する際に前記溶湯から受ける反発力
   を測定して該測定された反発力を加圧ピン状態量で補正
   した値に応じて前記加圧ピンの前進速度を変化させるこ
   とを特徴とする加圧鋳造方法。
3. 【請求項３】 キャビティ内に充填された溶湯が凝固す
   る段階で加圧ピンを前記キャビティ方向へ微速で前進さ
   せて該微速前進に伴って前記加圧ピンの受ける反発力を
   測定する微速前進工程と、前記反発力が所定の値に達し
   た時点で前記加圧ピンを前記キャビティ方向へ高速で前
   進させて前記溶湯の加圧を行う加圧工程とを有する加圧
   鋳造方法において、 前記加圧ピンの微速前進開始から前記反発力が前記所定
   の値に達するまでの時間に応じて前記加圧工程における
   前記加圧ピンの前進速度を決定することを特徴とする加
   圧鋳造方法。