JP4660660B2 - 金属供給量の制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力低減法により金属供給が行われるダイカスト機における金属供給量の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
EP 0,051,310 B1は、いわゆる真空ダイカスト法を用いて作動するダイカスト機を開示している。この方法では、溶解金属が、保持炉から吸引され、吸引管を通して、圧力低減法により鋳造室に送り込まれる。圧力低減は、鋳造型の型分割面に設けられた抽出ダクトにより行われる。鋳造型に適用される圧力低減は、基本的に二つの機能を果たしている。第一は、鋳造室と鋳造型の脱ガスであり、第二は、製品製造に必要な金属量を保持炉から吸引し、鋳造室に送り込むことである。金属供給量の精度は、鋳造品の品質にとって極めて重要な要素となる。優れた金属供給量の精度にはまた、所要の製造の信頼性を得るための、機械要素の適切な制御が必要である。
【０００３】
良好な金属供給量の精度を得る確証された方法は、DE 41 12 753 A1で開示されている。鋳造室における供給レベルは、センサを用いた計測装置で測定される。しかし、この方法は、コールドチャンバ・ダイカスト機にのみ適しており、そこでは例えば、金属供給用柄杓を鋳造室の開口部に挿入し、金属供給が行われる。レベル測定のためのセンサの機能と測定精度については、EP 0,014,301に詳しく記述されている。真空法によって作動するダイカスト機の操作は、クローズド方式で、外部での金属供給量測定が行われない。DE 41 12 753で述べられているように、鋳造室に通常上向きの金属供給量測定用の開口部が設けられてなく、その結果、鋳造室における供給レベルの測定方法には、常に問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、真空ダイカスト機における溶解金属の優れた金属供給量の精度を得る方法を提供することである。
【０００５】
上記目的を達成するため、真空ダイカスト機において、金属供給量を、各鋳造工程の間、閉ループ制御する方法であって、真空排気装置の制御及び／あるいは真空弁の制御による真空圧の調整により金属供給が行われ、鋳造室への溶解金属の供給を精度良く行うために、保持炉の中の溶解金属量が温度センサを含む複数のセンサによる測定対象とされ、各センサの測定値である実測値が取得され、実測値と目標値とが計算機で比較され、計算機（１４）により、各鋳造工程の間、実測値と目標値との比較結果に応じて真空排気装置及び／あるいは真空弁が可変制御される方法が用いられる。
【０００６】
本発明の基本部分は、同じ発明者によるDE 41 12 753 A1の方法を更に発展させたもので、その方法を真空ダイカスト機に用いることができるようになっている。鋳造室でのレベル測定は、容易に行えないのでそれに相当する測定が保持炉で行われる。この目的のため、探触子（センサ）が保持炉に取付けられ、金属供給段階における保持炉の溶解金属の注入レベルとそのレベル変化が決定される。センサとして、レベルセンサ、温度センサ、あるいは重量計を用いることができる。
【０００７】
本発明は、レベル変化の測定に限定するものではなく、むしろ全体の制御回路を提案するもので、探触子（センサ）の信号から実測値を得て、これを目標値と比較する。目標値は、製品の最適生産に必要なパラメータから決定され、許容範囲内の公差が与えられる。目標値と実測値の比較結果は、計算機で処理され、例えば圧力低減、金属量供給時間といった金属量供給パラメータを、鋳造生産に最適となるようにセットできる。計算機には、アルゴリズムつまりこの制御方法に関する数学と物理学の公式と規則が入っており、これらの公式と規則は鋳造専門家の知識で補足されている。このようにして、計算機はいかなる時でも最適生産パラメータを決定することができ、その値を機械の制御装置に伝えて生産を管理することができる。レベル測定は、さらに測定パラメータにより補足される。
【０００８】
例えば、保持炉の注入レベルは、保持炉の重量を用いて決定できる。また、溶解金属の温度依存粘度は、測定温度を適切に評価して決定できる。吸引時間のモニタも、真空弁の所で得られる。もし、望ましい値が目標値を越えていれば、その期間の製造に必要な金属供給量がレベルセンサによって確認されない限り、それは操作ミスまたは製品の間違った生産を意味している。これら全ての測定は、品質向上即ち不良品の生産を最小限にとどめるのに役立つ。全鋳造工程は、多数の要素により影響を受けるので、個々のパラメータを信頼できるよう制御することが大切である。例えば、鋳物の幾何学上及びミクロ組織上の品質が金属供給量精度に左右されるだけでなく、目標品質の達成は、ダイカスト機のいくつかの調節可能なパラメータ設定にも左右されるのである。例えば、これは個々の鋳造段階における圧力・変位関係の転換点にも当てはまり、鋳造速度と特定の鋳造圧を管理するには、溶解金属の温度や粘度情報も必要になる。
【０００９】
ダイカスト部門の専門家の知識を計算機の使用と組み合わせると、実測データの非常に複雑な解析とその適切な利用が可能となる。
例えば、溶解金属温度が低すぎると思われる場合でも、圧力低減を増加し、したがって金属量供給時間を短縮することにより、なお良品を製造できる。ダイカスト部門の専門家の知識にはまた、溶解金属の流体力学の知識も含まれる。
【００１０】
それ故に、吸引及び金属供給段階では、例えば５０ミリバールの高真空が望ましく、その結果吸引管の流入部に配置された絞り弁付近では、約４〜１０Ｍ／Ｓの好ましい吸引速度が得られる。本発明にて提案した金属供給量制御方法を用いれば、僅かな費用で高レベルの製造の信頼性が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の典型的な実施例を、図面に示し、図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は、真空ダイカスト機の部分的な説明図である。固定鋳造型２は、固定プレート１に取付けられている。可動鋳造型３は、可動プレート４に取付けられている。鋳造型２、３は、密着して閉じ合わされた位置で示されている。脱ガスと金属量供給を制御する真空弁５は、可動鋳造型３に取付けられている。真空弁５は、詳細には示されていない、真空排気装置１５に、それを作動するように連結している。溶解金属６は、保持炉７に入っている。
【００１２】
溶解金属６は、調整可能な真空レベルで、吸引管８を通って鋳造室９に吸引される。吸引管８は、流入側に絞り点あるいは断面縮小部を設けるよう設計されている。
断面が縮小される程度は、目標金属吸引量即ち製品重量によって決まる。特に、最適吸引条件即ち約４〜１０Ｍ／Ｓの吸引速度を得る断面が選択される。
【００１３】
鋳造室９に入っている溶解金属を鋳造型２、３の空洞部へ実際に導くには、鋳造プランジャ１０が用いられる。鋳造プランジャの速度は、調整可能で次の製造段階に依る。
１． 吸引管の開口部を低速で通過する。
２． 溶解金属を鋳造型に高速で注入する。
３． 溶解金属を鋳造型の空洞部へ高圧で充填するため、減速、停止する。
【００１４】
真空レベルは、鋳造室９への溶解金属６の金属量供給に、決定的な判定基準であり、吸引時間は真空弁５で制御される。例えば、以下のような種々のパラメータが、粘度指標として、ある程度金属量供給に影響する。即ち、圧力低減レベル、真空弁５の制御関数としての金属供給時間、保持炉７における溶解金属６のレベル、鋳造室９への注入レベルに関係する溶解金属６の吸引レベル、溶解金属６の温度である。
【００１５】
重要なパラメータを決めるためには、例えば、実測値センサ１１、１２、１３が保持炉７に取り付けられている。かくして、レベルセンサ１１は、特定の注入レベルと金属供給中のレベル変化を決定できる。溶解金属の温度は、計測センサ１２で測定され、溶解金属の溜め池（保持炉）の重量は、重量計１３で測定される。これらの計測センサは、計算機１４に接続され、実測値の分析と処理が行われる。目標値と実測値の比較に加えて、数学的、物理学的、鋳造技術的情報及び機械固有の情報が計算機１４で使われ、最適制御パラメータを決定する。これらのパラメータは、真空装置の制御、したがって優れた金属供給量精度を達成するために用いられる。計算機１４からの出力パラメータにより、例えば、真空弁５の開放時間あるいは圧力低減レベルの制御が可能である。
【００１６】
本発明は、これまでに述べた方法の典型的な実施例にとどまらず、この発明の概念内で技術の熟練者によってなされる全ての改善と形態を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の部分的説明図である。
【符号の説明】
１…固定プレート ２…固定鋳造型
３…可動鋳造型 ４…可動プレート
５…真空弁 ６…溶解金属
７…保持炉 ８…吸引管
９…鋳造室 １０…鋳造プランジャ
１１…レベルセンサ １２…温度センサ
１３…重量計 １４…計算機
１５…真空排気装置

Claims (11)

1. 真空ダイカスト機において、金属供給量を、各鋳造工程の間、閉ループ制御する方法であって、真空排気装置（１５）の制御及び／あるいは真空弁（５）の制御による真空圧の調整により金属供給が行われ、鋳造室（９）への溶解金属（６）の供給を精度良く行うために、保持炉（７）の中の溶解金属（６）が温度センサ（１２）を含む複数のセンサ（１１、１２、１３）による測定対象とされ、各センサの測定値である実測値が取得され、実測値と目標値とが計算機（１４）で比較され、計算機（１４）により、各鋳造工程の間、実測値と目標値との比較結果に応じて真空排気装置（１５）及び／あるいは真空弁（５）が可変制御されることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、真空弁（５）の可変制御によって、鋳造室（９）への溶解金属（６）の供給時間及び／あるいは供給量を制御することを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法であって、実測値に公差範囲を越える誤差が生じた場合、計算機（１４）が、真空排気装置（１５）及び／あるいは真空弁（５）の最適制御のための制御パラメータとして作用する制御値を決定することを特徴とする方法。
4. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の方法であって、保持炉（７）における溶解金属（６）の注入レベルが、溶解金属の吸引中、計算機（１４）に接続されているレベルセンサ（１１）で測定されることを特徴とする方法。
5. 請求項１ないし４の何れか１項に記載の方法であって、保持炉（７）における溶解金属（６）の重量が、計算機（１４）に接続されている重量計（１３）で測定されることを特徴とする方法。
6. 請求項１ないし５の何れか１項に記載の方法であって、複数のセンサ（１１、１２、１３）からの計測値が計算機（１４）で評価され、真空排気装置（１５）及び／あるいは真空弁（５）の可変制御のための制御パラメータが、予め計算機（１４）に記憶されたアルゴリズムを用いて生成されることを特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、制御パラメータに基づき、真空弁（５）の開閉機能及び／あるいは鋳造プランジャ（１０）の運動及び／あるいは真空圧が制御されることを特徴とする方法。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法であって、真空弁（５）によって制御される鋳造室（９）への溶解金属（６）の供給量が、鋳造室（９）へ吸引される溶解金属（６）の量に関して予め定められる目標値より大きい場合、誤操作が生じたと判定されるとともに製品が不良品であると判断されることを特徴とする方法。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法であって、
   真空弁（５）によって制御される鋳造室（９）への溶解金属（６）の供給時間が、鋳造室（９）へ吸引される溶解金属（６）の量に関して予め定められる目標値よりも大きい場合、誤操作が生じたと判定されることを特徴とする方法。
10. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法であって、
    真空弁（５）によって制御される鋳造室（９）への溶解金属（６）の供給時間が、鋳造室（９）へ吸引される溶解金属（６）の量に関して予め定められる目標値よりも大きい場合、製品が不良品であると判断されることを特徴とする方法。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法であって、溶解金属（６）の吸引管（８）への吸引速度が４〜１０Ｍ／Ｓとなるように真空圧が制御されることを特徴とする方法。

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