JP7790069B2 - Low-pressure casting method - Google Patents
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Description
本発明は、予め設定された加圧制御パターンに基づいて、サーボバルブのスプール位置を操作して、密閉された溶湯保持炉内の加圧ガスの圧力を調整し、金型キャビティ内に溶湯を射出充填する低圧鋳造方法に関する。 This invention relates to a low-pressure casting method in which the spool position of a servo valve is manipulated based on a preset pressure control pattern to adjust the pressure of pressurized gas in a sealed molten metal holding furnace, thereby injecting and filling molten metal into a mold cavity.
アルミニウム合金等の溶湯を用いた低圧鋳造成形は、密閉された溶湯保持炉内に加圧ガスを供給し、溶湯保持炉内を加圧して溶湯を押圧し(加圧制御という)、溶湯保持炉と金型キャビティを接続する給湯管を経由して、金型キャビティ内へ溶湯を射出充填する(射出工程という)。射出充填工程に引き続いて、溶湯の充填密度を高める増圧工程と、溶湯の凝固収縮を補う保圧工程の加圧制御が行われる。その後、溶湯の冷却工程を経て、金型キャビティ内から鋳造品を取り出す。同時に、溶湯保持炉内の加圧ガスの圧力を減圧して、給湯管内に残った溶湯を溶湯保持炉に戻す。なお、金型に設けた加圧手段を用いて増圧工程と保圧工程を行うこともある。この場合は、加圧手段の駆動後に加圧制御を停止し、増圧工程あるいは保圧工程と並行して給湯管内の溶湯処理を行う。 Low-pressure casting using molten metal such as aluminum alloy involves supplying pressurized gas into a sealed molten metal holding furnace, pressurizing the furnace and compressing the molten metal (this is called pressurization control), and then injecting the molten metal into the mold cavity via the feed pipe connecting the molten metal holding furnace to the mold cavity (this is called the injection process). Following the injection process, a pressure increase process is carried out to increase the filling density of the molten metal, and a pressure hold process is carried out to compensate for the solidification shrinkage of the molten metal. The molten metal then undergoes a cooling process before being removed from the mold cavity. At the same time, the pressure of the pressurized gas in the molten metal holding furnace is reduced, and the molten metal remaining in the feed pipe is returned to the molten metal holding furnace. The pressure increase and hold processes may also be carried out using a pressurization device installed in the mold. In this case, the pressure control is stopped after the pressurization device is activated, and the molten metal in the feed pipe is treated in parallel with the pressure increase or hold process.
ここで、加圧制御は、密閉された溶湯保持炉内に供給する加圧ガスの供給量と加圧ガス圧力と加圧時間を操作して、金型キャビティ内の溶湯の充填速度や充填量および充填密度調整する。これらの調整は、鋳造品質に大きく影響する。例えば、加圧ガスの供給量や加圧ガス圧力および加圧時間が目標値に未達の場合は、溶湯の充填量が過小となり、湯廻り不良、未充填または欠損、鋳巣、転写不良等の鋳造不良となる。逆に、加圧ガスの供給量や加圧ガス圧力が目標値よりも過剰な場合は、溶湯の充填量が過大となり、鋳バリ、製品変形、砂中子等のインサート材の損傷等の鋳造不良となる。また、加圧ガス圧力の上昇速度が速過ぎる場合は、溶湯の流動が大きく乱れて、ガス巻き込み、湯ジワ、ボイド混在、鋳バリ、金型キャビティ周囲の金型合わせ面(金型PL面という)からの溶湯噴出(フラッシュ)等の鋳造不良を誘発する。加圧ガス圧力の上昇速度が遅過ぎる場合は、湯廻り不良、鋳肌荒れ、溶湯の凝固による異物混入、凝固組織の乱れ等の鋳造不良となる。 Here, pressurization control adjusts the filling rate, volume, and density of molten metal in the mold cavity by manipulating the amount of pressurized gas supplied into the sealed molten metal holding furnace, its pressure, and pressurization time. These adjustments significantly affect casting quality. For example, if the pressurized gas supply rate, pressure, and time do not reach their target values, the molten metal filling volume will be too low, resulting in casting defects such as poor molten metal flow, incomplete filling, missing parts, blowholes, and poor transfer. Conversely, if the pressurized gas supply rate or pressure exceeds the target value, the molten metal filling volume will be too high, resulting in casting defects such as burrs, product deformation, and damage to insert materials such as sand cores. Furthermore, if the pressurized gas pressure rises too quickly, the flow of molten metal will be significantly disrupted, leading to casting defects such as gas entrapment, molten metal wrinkles, voids, burrs, and molten metal flashing from the mold mating surface (called the mold PL surface) around the mold cavity. If the rate at which the pressurized gas pressure rises is too slow, it can result in casting defects such as poor molten metal flow, rough casting surfaces, foreign matter being mixed in as the molten metal solidifies, and disturbances in the solidification structure.
そのため、例えば、高応答かつ高精度な加圧制御を可能とする、比例制御弁やサーボ弁を備えた制御装置が提案されている。さらに、例えば、溶湯保持炉内の実際の加圧ガス圧力と目標値との圧力差を補正して、より高精度な加圧制御を行うことができる制御方法が提案されている。例えば、特許文献1に示すような、時間-圧力曲線の目標パターンに基づいて比例制御弁を操作する加圧制御において、保持炉内の圧力と目標パターンの目標圧力の圧力偏差を算出し、この圧力偏差にゲイン値(制御パラメータ値ともいう)を乗じて補正値を求め、目標パターンに補正値を加算して比例制御弁を操作するとしている。 For this reason, control devices equipped with proportional control valves and servo valves have been proposed that enable highly responsive and highly accurate pressurization control. Furthermore, control methods have been proposed that enable more accurate pressurization control by correcting the pressure difference between the actual pressurized gas pressure in a molten metal holding furnace and the target value. For example, in pressurization control that operates a proportional control valve based on a target pattern of a time-pressure curve, as shown in Patent Document 1, the pressure deviation between the pressure in the holding furnace and the target pressure of the target pattern is calculated, this pressure deviation is multiplied by a gain value (also called a control parameter value) to obtain a correction value, and the correction value is added to the target pattern to operate the proportional control valve.
また、特許文献2に示すような、大容量の比例流量制御弁を備えた第1気体供給回路と、小容量の比例圧力制御弁を備えた第2気体供給回路を用いて、時間-圧力曲線の目標パターンに基づいて行う加圧制御において、圧力上昇速度の調整は比例流量制御弁を操作し、圧力の調整は比例圧力制御弁を操作して行うとしている。また、保持炉内の圧力と目標パターンの目標圧力の圧力偏差を算出し、この圧力偏差にゲイン値を乗じて補正値を求め、目標パターンに補正値を加算して比例圧力制御弁を操作するとしている。 Furthermore, as shown in Patent Document 2, a first gas supply circuit equipped with a large-capacity proportional flow control valve and a second gas supply circuit equipped with a small-capacity proportional pressure control valve are used to perform pressurization control based on a target pattern of a time-pressure curve. The rate of pressure rise is adjusted by operating the proportional flow control valve, and pressure is adjusted by operating the proportional pressure control valve. Furthermore, the pressure deviation between the pressure inside the holding furnace and the target pressure of the target pattern is calculated, this pressure deviation is multiplied by a gain value to obtain a correction value, and the correction value is added to the target pattern to operate the proportional pressure control valve.
また、特許文献3に示すような、予め設定した最適加圧パターンに基づいて行う加圧制御において、圧力勾配に応じてゲイン値を設定し、設定したゲイン値から補正値を算出し、定常値に補正値を加算した指令値で比例制御弁を操作するとしている。具体的には、圧力上昇区間では圧力勾配が急になるほど大きい値にゲインを設定し、圧力上昇区間が終了する変曲点の前後では段階的にゲイン値を小さくするとしており、また、各変曲点の圧力勾配の差が増大するほど大きな値に設定されたオーバーシュート補正値を差し引いて指令値を算出するとしている。 Furthermore, as shown in Patent Document 3, in pressurization control performed based on a preset optimal pressurization pattern, a gain value is set according to the pressure gradient, a correction value is calculated from the set gain value, and the proportional control valve is operated with a command value obtained by adding the correction value to the steady-state value. Specifically, the gain is set to a larger value as the pressure gradient becomes steeper in the pressure rise section, and the gain value is gradually reduced before and after the inflection point where the pressure rise section ends. Furthermore, the command value is calculated by subtracting an overshoot correction value that is set to a larger value as the difference in pressure gradient at each inflection point increases.
ここで、特許文献1および特許文献2に示す手段は、補正値を求めるゲイン値は固定値である。一般に、ゲイン値が小さい場合は、比例制御弁の制御軸の動きは緩慢となり、圧力上昇の立ち上がりが遅れたり、設定圧力への到達時間が長くなったり、設定圧力に到達できなかったりする。その結果、溶湯の充填速度および充填量が低下し、これに起因する鋳造不良が生じやすくなる。また、ゲイン値が高い場合は、比例制御弁の制御軸の動きが過敏となり、制御軸が激しく振動する現象(ハンチングという)が現れる。その結果、溶湯の流動が乱れ、これに起因する鋳造不良が生じる。また、比例制御弁の寿命が短くなり、制御軸の折損や焼付き等の故障の危険性も高まる。 Here, the means shown in Patent Documents 1 and 2 use a fixed gain value to calculate the correction value. Generally, when the gain value is small, the movement of the control shaft of the proportional control valve becomes slow, resulting in a delayed pressure rise, a longer time to reach the set pressure, or the set pressure not being reached at all. As a result, the filling speed and amount of molten metal decrease, making casting defects more likely to occur. Furthermore, when the gain value is high, the movement of the control shaft of the proportional control valve becomes too sensitive, resulting in a phenomenon known as hunting, in which the control shaft vibrates violently. This results in turbulence in the flow of molten metal, resulting in casting defects. Furthermore, the lifespan of the proportional control valve is shortened, and the risk of failure such as control shaft breakage or seizure increases.
これに対して、特許文献3に示す手段は、圧力勾配や圧力差によってゲイン値を設定するとしており、特許文献1または特許文献2で想定される不具合は解消されると思われる。しかしながら、比例制御弁に対して、設定したゲイン値が適切な数値であるか確認する手段がない。そのため、比例制御弁の制御軸の動きが緩慢になったり、過敏になったりすることが十分に考えられる。 In contrast, the means shown in Patent Document 3 sets the gain value based on the pressure gradient or pressure difference, which is thought to eliminate the problems anticipated in Patent Documents 1 and 2. However, there is no means for confirming whether the set gain value is appropriate for the proportional control valve. As a result, it is quite possible that the movement of the control shaft of the proportional control valve will become sluggish or overly sensitive.
そこで本発明は、圧力差に基づいて設定した制御パラメータ値の最適化により、密閉された溶湯保持炉内に加圧ガスを供給する加圧制御装置の安全運転と、高応答かつ高精度な加圧制御を行う低圧鋳造方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a low-pressure casting method that enables safe operation of a pressure control device that supplies pressurized gas into a sealed molten metal holding furnace, and provides highly responsive and highly accurate pressure control, by optimizing control parameter values set based on the pressure difference.
本発明の低圧鋳造方法は、
予め設定された加圧制御パターンに基づいて、サーボバルブのスプール位置を操作して、密閉された溶湯保持炉内の加圧ガス圧力を調整し、金型キャビティ内に溶湯を射出充填する低圧鋳造方法において、前記溶湯保持炉内の加圧ガス圧力を計測する圧力計測部を備え、前記圧力計測部の計測圧力と前記加圧制御パターンの目標圧力との圧力差を演算し、前記圧力差が予め設定された許容値を超えると、前記圧力差に基づいて、前記加圧制御パターンの制御パラメータ値を補正し、補正した制御パラメータ補正値を用いて前記サーボバルブのスプール位置を操作することを特徴とする。
The low-pressure casting method of the present invention comprises:
A low-pressure casting method in which the spool position of a servo valve is operated based on a preset pressurization control pattern to adjust the pressurized gas pressure in a sealed molten metal holding furnace and inject and fill the molten metal into a mold cavity, is characterized in that it includes a pressure measurement unit that measures the pressurized gas pressure in the molten metal holding furnace, calculates a pressure difference between the pressure measured by the pressure measurement unit and a target pressure of the pressurization control pattern, and when the pressure difference exceeds a preset allowable value, corrects a control parameter value of the pressurization control pattern based on the pressure difference, and operates the spool position of the servo valve using the corrected control parameter correction value.
本発明の鋳造方法において、
前記サーボバルブのスプール位置を計測するスプール位置計測手段を備え、前記スプール位置計測手段の計測結果をスプール位置波形として表示し、前記スプール位置波形と予め設定した許容範囲を有した基準波形とを比較判定し、前記比較判定結果に基づいて、前記制御パラメータ補正値を調整して、調整した制御パラメータ調整値を用いて前記サーボバルブのスプール位置を操作することを特徴とする。
In the casting method of the present invention,
The present invention is characterized in that it comprises a spool position measurement means for measuring a spool position of the servo valve, the measurement result of the spool position measurement means is displayed as a spool position waveform, the spool position waveform is compared with a reference waveform having a preset tolerance range, the control parameter correction value is adjusted based on the comparison result, and the adjusted control parameter adjustment value is used to operate the spool position of the servo valve.
本発明によれば、圧力差に基づいて設定した制御パラメータ値の最適化により、密閉された溶湯保持炉内に加圧ガスを供給する加圧制御装置の安全運転と、高応答かつ高精度な加圧制御を行う低圧鋳造方法を提供することができる。 The present invention provides a low-pressure casting method that optimizes control parameter values set based on the pressure difference, enabling safe operation of a pressure control device that supplies pressurized gas into a sealed molten metal holding furnace, and highly responsive and highly accurate pressure control.
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが、各請求項に係る発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、本実施形態においては、各構成要素の尺度や寸法が誇張されて示されている場合や、一部の構成要素が省略されている場合がある。 Preferred embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the following embodiments do not limit the inventions according to the claims. Furthermore, not all combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the solutions of the inventions according to the claims. Furthermore, in the present embodiments, the scales and dimensions of each component may be exaggerated, and some components may be omitted.
[低圧鋳造装置]
先ず、本発明の実施形態に係る低圧鋳造装置について、図1を用いて説明する。図1に示す低圧鋳造装置100は、鋳造金型10と、溶湯保持炉20と、加圧制御装置30と、を備える。溶湯保持炉20の上方に鋳造金型10が配置される。
[Low-pressure casting equipment]
First, a low-pressure casting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1. The low-pressure casting apparatus 100 shown in Fig. 1 includes a casting mold 10, a molten metal holding furnace 20, and a pressure control device 30. The casting mold 10 is disposed above the molten metal holding furnace 20.
鋳造金型10は、可動盤11に支持される可動金型12と、固定盤13に支持される固定金型14と、を備える。固定盤13と可動盤11は鉛直方向に配置され、図示しない型締装置により、可動盤11と可動金型12は、固定金型14に対して鉛直方向に進退移動する。また、固定金型14と可動金型12を型閉して金型キャビティ15が形成される。ここで、可動盤11および可動金型12の動作に関して、固定金型14から離れる動作を型開動作、固定金型14に近づく動作を型閉動作と定義する。また、固定金型14と可動金型12が接触した状態を金型タッチ点と定義し、金型タッチ点から可動金型12を固定金型14に押圧して型締力を作用させる動作を昇圧動作、最大型締力の発生位置を昇圧完了位置、昇圧完了位置から金型タッチ点までの動作を降圧動作と定義する。なお、金型タッチ点では型締力は発生していない。また、可動金型12には、ゲート16の開閉を行うセンターピン17を備える。このセンターピン17は、金型キャビティ15内に射出充填された溶湯Mを加圧する役割も兼用する。 The casting mold 10 comprises a movable mold 12 supported by a movable platen 11 and a fixed mold 14 supported by a fixed platen 13. The fixed platen 13 and movable platen 11 are arranged vertically, and a clamping device (not shown) moves the movable platen 11 and movable mold 12 vertically toward and away from the fixed mold 14. The fixed mold 14 and movable mold 12 are closed together to form a mold cavity 15. Regarding the movements of the movable platen 11 and movable mold 12, their movement away from the fixed mold 14 is defined as a mold opening operation, and their movement toward the fixed mold 14 is defined as a mold closing operation. The state in which the fixed mold 14 and movable mold 12 come into contact is defined as a mold touch point. The operation of pressing the movable mold 12 against the fixed mold 14 from the mold touch point to apply a clamping force is defined as a pressure increase operation. The position where maximum clamping force is generated is defined as a pressure increase completion position. The operation from the pressure increase completion position to the mold touch point is defined as a pressure decrease operation. Note that no clamping force is generated at the mold touch point. The movable mold 12 also has a center pin 17 that opens and closes the gate 16. This center pin 17 also serves to pressurize the molten metal M that has been injected and filled into the mold cavity 15.
溶湯保持炉20は、溶湯Mを貯蔵する溶湯炉22と、溶湯炉22を収納する密閉室21と、給湯管23と、を備える。給湯管23は中空形状であり、一方を溶湯炉22内の溶湯Mに浸漬しており、他端は鋳造金型10のゲート16と接続するように配置される。溶湯保持炉20の密閉室21内を加圧ガス等で加圧することで、溶湯炉22内の溶湯Mは押圧され、給湯管23内を流動して、ゲート16を経由して金型キャビティ15内に射出充填される。溶湯炉22は、図示しない温度調整手段を備え、溶湯Mを所定温度に保持する。また、アルミニウム合金等の成形材料を溶解し溶湯を生成する図示しない溶解炉が併設されており、溶解炉から溶湯炉22へ溶湯Mが定期的に補充され、溶湯炉22内の溶湯Mの湯面高さは一定状態に管理されている。なお、図1において、密閉室21内を加圧する構成としたが、これに限定されることなく、例えば、溶湯炉22を密閉構造とし、溶湯炉22内を加圧する構成としても良い。また、溶湯炉22と接続する加圧室を別に設け、加圧室の加圧調整により給湯管23を経由して、金型キャビティ15内へ溶湯Mを射出充填する構成としても良い。いずれにおいても、溶湯Mは密閉状態に保持される。 The molten metal holding furnace 20 comprises a molten metal furnace 22 for storing molten metal M, a sealed chamber 21 for housing the molten metal furnace 22, and a molten metal supply pipe 23. The molten metal supply pipe 23 is hollow, with one end immersed in the molten metal M in the molten metal furnace 22 and the other end connected to the gate 16 of the casting mold 10. By pressurizing the sealed chamber 21 of the molten metal holding furnace 20 with pressurized gas or the like, the molten metal M in the molten metal furnace 22 is compressed, flows through the molten metal supply pipe 23, and is injected and filled into the mold cavity 15 via the gate 16. The molten metal furnace 22 is equipped with a temperature control means (not shown) to maintain the molten metal M at a predetermined temperature. A melting furnace (not shown) is also installed adjacent to the molten metal furnace 20 to melt molding materials such as aluminum alloys and produce molten metal. Molten metal M is periodically replenished from the melting furnace to the molten metal furnace 22, and the surface height of the molten metal M in the molten metal furnace 22 is maintained at a constant level. In Figure 1, the sealed chamber 21 is pressurized, but this is not limited to this. For example, the molten metal furnace 22 may be sealed and the interior of the molten metal furnace 22 may be pressurized. Alternatively, a separate pressurized chamber connected to the molten metal furnace 22 may be provided, and the molten metal M may be injected and filled into the mold cavity 15 via the molten metal supply pipe 23 by adjusting the pressure in the pressurized chamber. In either case, the molten metal M is maintained in a sealed state.
加圧制御装置30は、加圧ガス供給源31と、密閉室21への加圧ガスの供給量を調整する加圧ガス調整部33と、加圧ガス調整部33を操作する加圧制御部34と、密閉室21内の加圧ガス圧力を計測する圧力計測部35と、を備える。加圧ガス供給源31から供給される加圧ガスは、圧力調整部32で所定の圧力に調整して加圧ガス調整部33に送られる。加圧制御部34は、予め設定された加圧制御パターンと、圧力計測部35で計測した密閉室21内の加圧ガス圧力が一致するように、加圧ガス調整部33を操作して、密閉室21への加圧ガスの供給量を調整する。その結果、密閉室21内の加圧ガス圧力は上昇し、溶湯炉22内の溶湯Mを押圧して、給湯管23内を溶湯Mが流動し、ゲート16から金型キャビティ15へ溶湯が射出充填される。つまり、密閉室21内の加圧ガス圧力の上昇に応じて、金型キャビティ15内の溶湯Mの射出充填量が決まる。 The pressurization control device 30 includes a pressurized gas supply source 31, a pressurized gas adjustment unit 33 that adjusts the amount of pressurized gas supplied to the sealed chamber 21, a pressurization control unit 34 that operates the pressurized gas adjustment unit 33, and a pressure measurement unit 35 that measures the pressurized gas pressure within the sealed chamber 21. The pressurized gas supplied from the pressurized gas supply source 31 is adjusted to a predetermined pressure by the pressure adjustment unit 32 and sent to the pressurized gas adjustment unit 33. The pressurization control unit 34 operates the pressurized gas adjustment unit 33 to adjust the amount of pressurized gas supplied to the sealed chamber 21 so that the pressurized gas pressure within the sealed chamber 21 measured by the pressure measurement unit 35 matches a preset pressurization control pattern. As a result, the pressurized gas pressure within the sealed chamber 21 increases, pressing against the molten metal M in the molten metal furnace 22, causing the molten metal M to flow within the feed pipe 23 and be injected and filled into the mold cavity 15 through the gate 16. In other words, the injection filling amount of molten metal M in the mold cavity 15 is determined according to the increase in pressurized gas pressure in the sealed chamber 21.
ここで、加圧ガスとして圧縮空気を用いても良いが、溶湯炉22内の溶湯Mの酸化防止のために、アルゴンや窒素等の不活性ガスを用いることが好ましい。そこで、加圧ガス供給源31として、不活性ガスを貯蔵した圧力ボンベを用いることが好ましい。また、分離膜や吸着膜等を用いて、空気中から窒素ガスのみを分離し貯蔵する窒素ガス発生装置を、加圧ガス供給源31として用いても良い。 Here, compressed air may be used as the pressurized gas, but to prevent oxidation of the molten metal M in the molten metal furnace 22, it is preferable to use an inert gas such as argon or nitrogen. Therefore, it is preferable to use a pressure cylinder storing an inert gas as the pressurized gas supply source 31. Alternatively, a nitrogen gas generator that separates and stores only nitrogen gas from air using a separation membrane, adsorption membrane, etc. may be used as the pressurized gas supply source 31.
加圧ガス調整部33について、図2を用いて詳しく説明する。加圧ガス調整部33は、サーボモータ333の回転制御で加圧ガス流量を調整するサーボバルブであり、サーボモータ333と、バルブ本体331と、ボールネジ機構332と、を備える。また、バルブ本体331には3つの接続口を備え、1つの接続口338は、圧力調整部32を経由して加圧ガス供給源31に接続される。接続口338と反対側の接続口337には、溶湯保持炉20の密閉室21が接続される。バルブ本体331の内部には、摺動可能なスプール336が組み込まれており、このスプール336には調整孔336Pを備える。スプール336の位置を操作することにより、接続口338と調整孔336Pと接続口337が連通し、加圧ガス供給源31から加圧ガスが密閉室21内に供給される。スプール336の位置によって、密閉室21への加圧ガス流量を調整することができる。また、接続口337と調整孔336Pと接続口339が連通するように、スプール336の位置を操作することで、密閉室21内の加圧ガスが排出され、密閉室21内の加圧ガス圧力を下げることができる。つまり、スプール336の位置の操作により、密閉室21内の加圧ガス圧力を任意に調整することができる。 The pressurized gas adjustment unit 33 will be described in detail using Figure 2. The pressurized gas adjustment unit 33 is a servo valve that adjusts the pressurized gas flow rate by controlling the rotation of the servo motor 333. It includes the servo motor 333, a valve body 331, and a ball screw mechanism 332. The valve body 331 also has three connection ports, one of which, connection port 338, is connected to the pressurized gas supply source 31 via the pressure adjustment unit 32. Connection port 337, located opposite connection port 338, is connected to the sealed chamber 21 of the molten metal storage furnace 20. A slidable spool 336 is incorporated within the valve body 331, and this spool 336 has an adjustment hole 336P. By manipulating the position of the spool 336, the connection port 338, the adjustment hole 336P, and the connection port 337 are connected, allowing pressurized gas to be supplied from the pressurized gas supply source 31 into the sealed chamber 21. The flow rate of pressurized gas to the sealed chamber 21 can be adjusted by changing the position of the spool 336. Furthermore, by manipulating the position of spool 336 so that connection port 337, adjustment hole 336P, and connection port 339 are in communication, the pressurized gas in sealed chamber 21 is discharged, lowering the pressurized gas pressure in sealed chamber 21. In other words, by manipulating the position of spool 336, the pressurized gas pressure in sealed chamber 21 can be adjusted as desired.
ここで、スプール336の動作について、密閉室21内の加圧ガス圧力が上昇する方向(+方向)の動きを前進動作、加圧ガス圧力が低下する方向(-方向)の動きを後退動作と定義する。スプール336の前後進動作の位置を計測するスプール位置計測手段は、図2に示すように、サーボモータ333の回転方向と回転数を検出するエンコーダ334の検出信号を用いて行う。予め、サーボモータ333の1回転のスプール336の移動量を求めておく。なお、スプール計測手段はこれに限定されることなく、例えば、バルブ本体331から連結ロッド335を突き出して、この連結ロッド335の移動量を位置センサ等で直接計測するとしても良く、超音波センサや電磁センサ等の非接触型位置センサを用いて、バルブ本体331の外側からスプール336の位置を計測するとしても良い。 Here, the movement of the spool 336 is defined as forward movement in the direction in which the pressurized gas pressure in the sealed chamber 21 increases (+ direction), and as backward movement in the direction in which the pressurized gas pressure decreases (- direction). As shown in FIG. 2, the spool position measurement means that measures the position of the spool 336 as it moves forward or backward uses the detection signal of the encoder 334, which detects the rotation direction and rotation speed of the servo motor 333. The amount of movement of the spool 336 per one rotation of the servo motor 333 is determined in advance. Note that the spool measurement means is not limited to this. For example, the connecting rod 335 may be extended from the valve body 331, and the amount of movement of this connecting rod 335 may be directly measured using a position sensor or the like. Alternatively, the position of the spool 336 may be measured from outside the valve body 331 using a non-contact position sensor such as an ultrasonic sensor or electromagnetic sensor.
スプール位置計測手段(エンコーダ334)で計測したスプール336の位置データは、加圧制御部34に送られる。加圧制御部34は、エンコーダ334の検出信号を受けて、予め設定された加圧制御パターンと誤差がないように、サーボモータ333の回転動作のフィードバック制御を行う。フィードバック制御されたサーボモータ333の回転動作は、ボールネジ機構332で直線動作に変換され、連結ロッド335を介してスプール336の前後進動作が調整される。また、密閉室21内の加圧ガス圧力は、圧力計測部35で計測され加圧制御部34に送られる。加圧制御部34は、加圧制御パターンの時間毎の目標圧力と計測圧力に誤差が生じないように、スプール336の前後進動作をフィードバック制御する。これにより、時間毎の密閉室21内の加圧ガス圧力は、加圧制御パターンを正確に再現することができ、高応答かつ高精度な加圧制御を行うことができる。また、サーボモータ333の回転制御と、ボールネジ機構332の伝達精度は、高応答かつ高精度であることは周知である。 The position data of the spool 336 measured by the spool position measurement means (encoder 334) is sent to the pressurization control unit 34. In response to the detection signal from the encoder 334, the pressurization control unit 34 performs feedback control of the rotational movement of the servo motor 333 to ensure no error with the preset pressurization control pattern. The feedback-controlled rotational movement of the servo motor 333 is converted into linear movement by the ball screw mechanism 332, and the forward and backward movement of the spool 336 is adjusted via the connecting rod 335. The pressurized gas pressure within the sealed chamber 21 is measured by the pressure measurement unit 35 and sent to the pressurization control unit 34. The pressurization control unit 34 feedback-controls the forward and backward movement of the spool 336 to ensure no error occurs between the target pressure and the measured pressure for each time period of the pressurization control pattern. This allows the pressurized gas pressure within the sealed chamber 21 for each time period to accurately reproduce the pressurization control pattern, enabling highly responsive and highly accurate pressurization control. The rotational control of the servo motor 333 and the transmission accuracy of the ball screw mechanism 332 are well known to be highly responsive and highly accurate.
[サーボモータの制御パラメータ補正値]
次に、図2に示すサーボモータ333の制御パラメータ値について、図3を用いて説明する。図3(a)は、低圧鋳造成形の加圧制御パターンの一例の波形を示す。横軸は金型キャビティ15への溶湯Mの充填開始から充填完了までの経過時間とし、縦軸は加圧ガス圧力とする。また、実線は加圧制御パターンの目標圧力MPの波形を示し、破線は圧力計測部35で計測した密閉室21内の加圧ガス圧力の計測圧力KPの波形を示す。図3(b)は、加圧制御部34に設定される加圧ガス調整部33のサーボモータ333の回転制御を行う制御パラメータ値を示す。横軸は目標圧力MPと計測圧力KPとの圧力差とし、縦軸は圧力差に基づく制御パラメータ補正値PHとする。
[Servo motor control parameter correction value]
Next, the control parameter values of the servo motor 333 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. 3. FIG. 3(a) shows the waveform of an example of a pressurization control pattern for low-pressure casting. The horizontal axis represents the elapsed time from the start of filling the mold cavity 15 with the molten metal M to the completion of filling, and the vertical axis represents the pressurized gas pressure. The solid line represents the waveform of the target pressure MP of the pressurization control pattern, and the dashed line represents the waveform of the measured pressure KP of the pressurized gas pressure in the sealed chamber 21 measured by the pressure measurement unit 35. FIG. 3(b) shows the control parameter values for controlling the rotation of the servo motor 333 of the pressurized gas adjustment unit 33, which are set in the pressurization control unit 34. The horizontal axis represents the pressure difference between the target pressure MP and the measured pressure KP, and the vertical axis represents the control parameter correction value PH based on the pressure difference.
先ず、図3(a)に示すように、充填開始からポイントAまでは緩やかに圧力上昇させる。溶湯保持炉20内の溶湯Mは、給湯管23内を上昇して、ゲート16に溶湯Mの湯面が到達する。その後、ポイントBまで緩やかに圧力上昇させ、金型キャビティ15内に溶湯Mが充填される(射出工程)。この時、溶湯Mの流動が乱れないように、加圧ガス圧力の上昇速度を正確に調整させる。その後、ポイントCまで急速加圧して高圧状態とする。金型キャビティ15内の未充填部分への溶湯Mの充満と、充満させた溶湯Mの密度を高める増圧工程を行う。その後、保圧工程と冷却工程に進み、冷却工程の開始で加圧制御を終える。なお、図示しない加圧装置等で増圧工程および保圧工程を行う場合は、その時点で加圧制御を終える。 First, as shown in Figure 3(a), the pressure is gradually increased from the start of filling to point A. The molten metal M in the molten metal holding furnace 20 rises through the feed pipe 23 until its surface reaches the gate 16. The pressure is then gradually increased to point B, and the molten metal M is filled into the mold cavity 15 (injection process). At this time, the rate at which the pressurized gas pressure increases is precisely adjusted to prevent disruption of the flow of the molten metal M. The pressure is then rapidly increased to point C, creating a high-pressure state. A pressure-increasing process is performed to fill the unfilled portion of the mold cavity 15 with molten metal M and increase the density of the filled molten metal M. This is followed by a pressure-holding process and a cooling process, with pressure control ending at the start of the cooling process. Note that if the pressure-increasing and pressure-holding processes are performed using a pressure device (not shown), pressure control ends at that point.
射出工程および増圧工程において、例えば、圧力上昇速度が緩くて目標圧力MPが低い射出工程の加圧制御パターンで、サーボモータ333の制御パラメータ値の設定を行ったと仮定する。この場合、射出工程では、目標圧力MPと計測圧力KPの圧力差P1は小さく、精度の高い加圧制御が行われる。しかしながら、圧力上昇速度が速くて目標圧力MPが高い増圧工程では、制御パラメータ値が合わずに、圧力差P2が大きくなることがある。つまり、サーボモータ333の回転制御は、制御パラメータ値に大きく依存し、制御パラメータ値の適正化が求められる。 For example, assume that the control parameter values for servo motor 333 are set for the injection process and pressure increase process using a pressure control pattern for the injection process, where the pressure increase rate is slow and the target pressure MP is low. In this case, during the injection process, the pressure difference P1 between the target pressure MP and the measured pressure KP is small, and highly accurate pressure control is performed. However, during the pressure increase process, where the pressure increase rate is fast and the target pressure MP is high, the control parameter values may not match, resulting in a large pressure difference P2. In other words, rotation control of servo motor 333 is heavily dependent on the control parameter values, and optimization of the control parameter values is required.
そこで、図3(b)に示すように、目標圧力MPと計測圧力KPとの圧力差に基づいて、制御パラメータ値を設定するとした。例えば、圧力差が下限値PL以下の場合は、制御パラメータ補正値PHLをサーボモータ333の制御パラメータ値として加圧制御部34で設定する。圧力差が上限値PHを超過する場合は、制御パラメータ補正値PHHを採用する。また、圧力差が下限値PLと上限値PHの間にある場合は、圧力差に応じて、制御パラメータ補正値PHを選択し設定できるようにする。つまり、本発明において、目標圧力MPと計測圧力KPとの圧力差に基づいて、制御パラメータ補正値PHを選択し設定し、設定した制御パラメータ補正値PHを用いてサーボモータ333の回転制御を行い、スプール336の位置を調整して加圧制御を行うことを特徴とする。これにより、制御パラメータ値の適正化を図ることができ、高応答かつ高精度な加圧制御が実現できる。 Therefore, as shown in Figure 3(b), the control parameter value is set based on the pressure difference between the target pressure MP and the measured pressure KP. For example, if the pressure difference is equal to or less than the lower limit PL, the pressure controller 34 sets the control parameter value for the servo motor 333 as the control parameter value for the servo motor 333. If the pressure difference exceeds the upper limit PH, the control parameter correction value PHH is used. Furthermore, if the pressure difference is between the lower limit PL and the upper limit PH, the control parameter correction value PH is selected and set according to the pressure difference. In other words, this invention is characterized by selecting and setting the control parameter correction value PH based on the pressure difference between the target pressure MP and the measured pressure KP, controlling the rotation of the servo motor 333 using the set control parameter correction value PH, and adjusting the position of the spool 336 to control pressure increase. This allows for optimization of the control parameter value, enabling highly responsive and highly accurate pressure increase control.
[制御パラメータ補正値の最適化検証]
次に、図3に示す、圧力差に基づいて設定した制御パラメータ補正値PHと、加圧ガス調整部33のサーボモータ333の適合性について検証を行う(最適化検証という)。この最適化検証について、図4を用いて説明する。図4は、横軸を経過時間とし、縦軸を加圧ガス圧力とサーボモータ333のスプール336の位置とした、低圧鋳造成形の加圧制御パターンの一部分の波形を示す。図4(a)は最適化検証の前のスプール位置波形(計測波形という)を示し、図4(b)は最適化検証後のスプール位置波形(基準波形という)を示す。ここで、スプール336の位置は、スプール計測手段を用いて計測する。具体的には、サーボモータ333の回転状態を検知する、エンコーダ334の出力信号に係数を乗じて位置データに変換したスプールモニタ値SMを用いて、スプール位置波形とする。また、計測圧力KPと目標圧力MPは完全に一致している状態の波形を用いた。
[Optimization verification of control parameter correction values]
Next, the compatibility of the control parameter correction value PH set based on the pressure difference shown in FIG. 3 with the servo motor 333 of the pressurized gas adjusting unit 33 is verified (referred to as optimization verification). This optimization verification will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 shows a waveform of a portion of the pressurization control pattern for low-pressure casting, with the horizontal axis representing elapsed time and the vertical axis representing the pressurized gas pressure and the position of the spool 336 of the servo motor 333. FIG. 4(a) shows the spool position waveform (referred to as measured waveform) before optimization verification, and FIG. 4(b) shows the spool position waveform (referred to as reference waveform) after optimization verification. Here, the position of the spool 336 is measured using a spool measurement means. Specifically, the spool position waveform is generated using a spool monitor value SM, which is obtained by multiplying the output signal of the encoder 334, which detects the rotation state of the servo motor 333, by a coefficient and converting it into position data. Furthermore, a waveform in which the measured pressure KP and the target pressure MP are completely identical is used.
先ず、図4(a)に示すように、計測圧力KPと目標圧力MPが一致しているにも関わらず、スプールモニタ値SMが異常な振幅SSで上下に激しく振動(ハンチング)している。これは、圧力差に基づいて設定した制御パラメータ補正値PHと、サーボモータ333の特性とが適正でないことを示している。この状態で低圧鋳造成形を継続すれば、加圧制御パターンは精度良く追従でき、鋳造品質の安定化を得ることができるが、激しく振動するサーボモータ333やボールネジ機構332およびスプール336等が損傷する危険性を示しており、好ましい状態ではない。 First, as shown in Figure 4(a), even though the measured pressure KP and target pressure MP match, the spool monitor value SM is oscillating (hunting) violently up and down with an abnormal amplitude SS. This indicates that the control parameter correction value PH, which was set based on the pressure difference, and the characteristics of the servo motor 333 are not appropriate. If low-pressure casting were to continue in this state, the pressure control pattern could be accurately followed and stable casting quality could be achieved, but this is not a desirable state, as there is a risk of damage to the servo motor 333, ball screw mechanism 332, spool 336, etc., which are vibrating violently.
そこで、本発明において、計測波形と基準波形のスプール位置波形を比較して、その比較判定の結果に基づいて、制御パラメータ補正値PHを調整して、調整した制御パラメータ調整値を用いて、サーボモータ333の回転制御を行うとする。これを繰り返して、最終的には、スプールモニタ値SMの振動を適正な振幅KSの範囲内に収まるように、制御パラメータ補正値PHの最適化処理を行うことを特徴とする。これにより、加圧制御パターンの追従性度を確保でき、サーボモータ333やボールネジ機構332およびスプール336等の損傷の危険性が全くない低圧鋳造成形の安定生産を実現することができる。 In this invention, the spool position waveforms of the measured waveform and the reference waveform are compared, and the control parameter correction value PH is adjusted based on the results of this comparison. The adjusted control parameter adjustment value is then used to control the rotation of the servo motor 333. This process is repeated, and ultimately, the control parameter correction value PH is optimized so that the vibration of the spool monitor value SM falls within the appropriate amplitude KS range. This ensures the tracking ability of the pressure control pattern, enabling stable production of low-pressure casting with absolutely no risk of damage to the servo motor 333, ball screw mechanism 332, spool 336, etc.
なお、図4においては、計測圧力KPと目標圧力MPが完全に一致していることを前提として、スプール位置波形を比較判定するとしたが、これに限定することなく、例えば、計測圧力KPと目標圧力MPが乖離しているケースに適用しても良い。また、計測波形と基準波形のスプール位置波形が類似であって、計測圧力KPと目標圧力MPが乖離しているケースも想定される。この場合は、計測圧力KPを補正するように、制御パラメータ補正値PHの調整による最適化処理を行っても良く、発生するケースに応じて最適化処理にアレンジを加えても良い。要は、圧力差に基づいて設定した制御パラメータ補正値PHをそのまま用いるのではなく、サーボモータ333との適合性を検証し、必要に応じて制御パラメータ補正値PHを調整する最適化処理が重要である。 In Figure 4, the spool position waveform is compared and determined on the assumption that the measured pressure KP and the target pressure MP are completely consistent. However, this is not limited to this, and the method may also be applied to cases where the measured pressure KP and the target pressure MP differ, for example. It is also possible for the spool position waveforms of the measured waveform and the reference waveform to be similar, but the measured pressure KP and the target pressure MP differ. In this case, optimization processing may be performed by adjusting the control parameter correction value PH to correct the measured pressure KP, or the optimization processing may be adjusted depending on the specific case. The key is not to simply use the control parameter correction value PH set based on the pressure difference, but to verify its compatibility with the servo motor 333 and adjust the control parameter correction value PH as necessary.
また、図4(b)において、ポイントDから右側の経過時間の範囲は、金型キャビティ15内の未充填部分への溶湯Mの充満と、充満させた溶湯Mの密度を高める増圧工程を示している。この範囲で、スプールモニタ値SMが上下に動いているのは、未充填部分への充満と密度を高めるための溶湯Mの流動と、溶湯Mの凝固収縮に伴う補充填流動を、的確に制御していることを示している。 In addition, in Figure 4(b), the range of elapsed time to the right of point D represents the process of filling the unfilled portion of the mold cavity 15 with molten metal M and increasing the density of the filled molten metal M. The fact that the spool monitor value SM fluctuates up and down within this range indicates that the flow of molten metal M to fill the unfilled portion and increase the density, as well as the supplementary filling flow associated with the solidification and shrinkage of molten metal M, are being precisely controlled.
[低圧鋳造方法]
次に、図1に示す低圧鋳造装置100を用いた低圧鋳造方法について、図5を用いて説明する。なお、図5は、計測波形と基準波形のスプールモニタ値SMの振幅(SS、KS)の比較判定から、制御パラメータ補正値PHを調整する最適化処理について説明するものである。その他の最適化処理については説明を割愛する。
[Low pressure casting method]
Next, a low-pressure casting method using the low-pressure casting apparatus 100 shown in Fig. 1 will be described with reference to Fig. 5. Fig. 5 explains an optimization process for adjusting the control parameter correction value PH based on a comparison of the amplitudes (SS, KS) of the spool monitor value SM of the measured waveform and the reference waveform. Other aspects of the optimization process will not be described here.
先ず、溶湯Mの種類や充填量、金型キャビティ15の形状やゲート16の配置、期待される鋳造品質と想定される鋳造不良等の情報から、最適と思われる加圧制御パターンを選択し、加圧制御部34に設定する。次に、設定した加圧制御パターンに基づいて、加圧ガス調整部33のサーボモータ333の回転制御を行う制御パラメータ値を加圧制御部34に設定し、低圧鋳造成形の加圧制御を開始する。加圧制御部34は、設定した加圧制御パターンに基づいて、圧力調整部32を操作して、加圧ガス供給源31から加圧ガスの圧力を調整し、加圧ガス調整部33を操作して、溶湯保持炉20の密閉室21内への加圧ガス供給量を調整する。密閉室21内は、加圧ガス供給量に応じて加圧ガス圧力が上昇し、溶湯炉22内の溶湯Mを押圧する。押圧された溶湯Mは、給湯管23内を上昇し、ゲート16を経由して金型キャビティ15内に射出充填される(射出工程)。 First, the most appropriate pressurization control pattern is selected based on information such as the type and fill amount of molten metal M, the shape of the mold cavity 15, the arrangement of the gates 16, the expected casting quality, and potential casting defects, and set in the pressurization control unit 34. Next, based on the selected pressurization control pattern, control parameter values for controlling the rotation of the servo motor 333 of the pressurization gas adjustment unit 33 are set in the pressurization control unit 34, thereby initiating pressurization control for low-pressure casting. Based on the selected pressurization control pattern, the pressurization control unit 34 operates the pressure adjustment unit 32 to adjust the pressure of the pressurized gas from the pressurized gas supply source 31 and the pressurization gas adjustment unit 33 to adjust the amount of pressurized gas supplied into the sealed chamber 21 of the molten metal holding furnace 20. The pressurized gas pressure within the sealed chamber 21 increases in accordance with the amount of pressurized gas supplied, compressing the molten metal M in the molten metal furnace 22. The compressed molten metal M rises within the melt supply pipe 23 and is injected and filled into the mold cavity 15 via the gate 16 (injection process).
加圧制御の開始と同時に、スプール336の位置測定の計測と、密閉室21内の加圧ガス圧力の計測を行う。スプール336の位置計測は、サーボモータ333の回転状態を検知するエンコーダ334を用いて行い、スプールモニタ値SMとしてスプール位置波形表示させる。また、加圧ガス圧力計測は、圧力計測部35を用いて行い、スプール位置波形と重ね合わせて圧力波形表示させる。この2つの波形表示は、計測波形として加圧制御部34に保存させる。 At the same time as pressurization control begins, the position of the spool 336 and the pressure of the pressurized gas within the sealed chamber 21 are measured. The position of the spool 336 is measured using an encoder 334 that detects the rotational state of the servo motor 333, and the spool position waveform is displayed as the spool monitor value SM. In addition, the pressure of the pressurized gas is measured using the pressure measurement unit 35, and the pressure waveform is displayed superimposed on the spool position waveform. These two waveform displays are saved as measurement waveforms in the pressurization control unit 34.
次に、加圧制御部34において、計測波形と基準波形の圧力波形の圧力差を演算し比較判定を行う。圧力差が、予め設定された許容値KYの範囲を超過した場合は、圧力差に基づいて、制御パラメータ値を補正し、補正した制御パラメータ補正値PHを加圧制御部34に再設定する。その後、再設定した制御パラメータ補正値PHを用いて、次ショットの低圧鋳造成形を行い、同様に、計測波形と基準波形の比較判定を行う。 Next, the pressure control unit 34 calculates the pressure difference between the measured and reference pressure waveforms and performs a comparison. If the pressure difference exceeds the range of a preset tolerance value KY, the control parameter value is corrected based on the pressure difference, and the corrected control parameter correction value PH is reset in the pressure control unit 34. The reset control parameter correction value PH is then used to perform low-pressure casting of the next shot, and the measured waveform is similarly compared with the reference waveform.
ここで、仮に、低圧鋳造成形の工程中に、基準波形と計測波形の比較判定と制御パラメータ値の補正と制御パラメータ補正値PHへの置換とを同時に行うと、次に示す不具合が生じる。例えば、圧力差が、計測波形>基準波形の場合では、加圧ガスの供給を停止し、密閉室21内の加圧ガスを排気して、圧力差を解消しようとする。そうなると、金型キャビティ15内の溶湯Mの流動は一時停止し、湯ジワ不良や湯廻り不良等の鋳造不良となる。逆に、計測波形<基準波形の場合では、加圧ガスの供給量を急激に増大させて、圧力差の解消を行うとする。その結果、溶湯Mの流動は乱れて、空気巻込みや鋳バリ等の鋳造不良となる。そのために、本発明においては、低圧鋳造工程中での同時補正は行わずに、補正後は次ショットの低圧鋳造成形で最適化処理を行うものとする。 If the reference waveform and measured waveform were compared, the control parameter values were corrected, and the control parameter correction value PH were replaced simultaneously during the low-pressure casting process, the following problems would occur. For example, if the pressure difference is such that the measured waveform is greater than the reference waveform, the supply of pressurized gas would be stopped and the pressurized gas in the sealed chamber 21 would be vented to eliminate the pressure difference. This would temporarily halt the flow of molten metal M within the mold cavity 15, resulting in casting defects such as poor molten metal wrinkles and poor molten metal flow. Conversely, if the measured waveform is less than the reference waveform, the supply of pressurized gas would be suddenly increased to eliminate the pressure difference. This would disrupt the flow of molten metal M, resulting in casting defects such as air entrapment and burrs. For this reason, in this invention, simultaneous correction is not performed during the low-pressure casting process, and optimization processing is performed in the next low-pressure casting shot after correction.
説明を戻す。圧力差が許容値KYの範囲内にある場合、再設定した制御パラメータ補正値PHの最適化処理に進む。低圧鋳造成形のスプール位置波形の振幅が、計測波形SS>基準波形KSの比較判定結果の場合は、再設定した制御パラメータ補正値PHとサーボモータ333との適合性が好ましくないと判定し、比較判定結果に基づいて、再設定した制御パラメータ補正値PHを調整して制御パラメータ調整値PGを求め、加圧ガス調整部33に再々設定する。その後、再々設定した制御パラメータ調整値PGを用いて、次ショットの低圧鋳造成形を行い、同様に、計測波形と基準波形の比較判定を行う。ここでも、前述した理由により、低圧鋳造成形と制御パラメータ調整値PGの同時調整と同時成形は行わないとする。 Returning to the explanation. If the pressure difference is within the allowable value KY, the optimization process for the reset control parameter correction value PH proceeds. If the comparison result for the amplitude of the spool position waveform during low-pressure casting is that the measured waveform SS is greater than the reference waveform KS, it is determined that the compatibility between the reset control parameter correction value PH and the servo motor 333 is unsatisfactory, and based on the comparison result, the reset control parameter correction value PH is adjusted to determine the control parameter adjustment value PG, which is then reset in the pressurized gas adjustment unit 33. The next shot of low-pressure casting is then performed using the reset control parameter adjustment value PG, and the measured waveform is similarly compared with the reference waveform. Again, for the reasons described above, simultaneous adjustment and molding of the control parameter adjustment value PG during low-pressure casting is not performed.
計測波形と基準波形の比較判定の結果、圧力差≦許容値KY、かつ、振幅SS≦KSの場合は、最初に設定した制御パラメータ値、あるいは再設定した制御パラメータ補正値PH、または再々設定した制御パラメータ調整値PGを最適化と判定し、その低圧鋳造成形の制御パラメータ値として正しく設定する。 If the comparison of the measured waveform with the reference waveform shows that the pressure difference is less than or equal to the allowable value KY and the amplitude SS is less than or equal to KS, the initially set control parameter value, or the reset control parameter correction value PH, or the third reset control parameter adjustment value PG is determined to be optimized and is set correctly as the control parameter value for the low-pressure casting molding.
[効果]
このように、加圧制御パターンに基づいて、サーボバルブを操作して溶湯保持炉内の加圧ガス圧力を調整して、金型キャビティ内に溶湯を射出充填する低圧鋳造方法において、基準波形と計測波形との圧力差に基づいて、サーボバルブの回転制御を行う制御パラメータ値を補正して、補正した制御パラメータ補正値を用いて低圧鋳造を行うものとする。これにより、高応答かつ高精度な加圧制御を可能とする。その結果、加圧ガス圧力の供給量不足に起因する、湯廻り不良、未充填または欠損、鋳巣、転写不良、鋳バリ、製品変形、砂中子等のインサート材の損傷等の鋳造不良を確実に防止できる。また、加圧ガス圧力の供給速度に起因する、ガス巻き込み、湯ジワ、ボイド混在、鋳バリ、金型PL面からの溶湯噴出(フラッシュ)、湯廻り不良、鋳肌荒れ、溶湯の凝固による異物混入、凝固組織の乱れ等の鋳造不良も確実に防止でき、高品質な鋳造品の安定供給を実現する。
[effect]
In this low-pressure casting method, the pressurized gas pressure in the molten metal holding furnace is adjusted by operating a servo valve based on a pressurization control pattern to inject and fill the molten metal into the mold cavity. The control parameter value for controlling the rotation of the servo valve is corrected based on the pressure difference between the reference waveform and the measured waveform, and low-pressure casting is performed using the corrected control parameter value. This enables highly responsive and highly accurate pressurization control. As a result, casting defects caused by insufficient pressurized gas pressure supply, such as poor molten metal flow, incomplete filling or defects, blowholes, poor transfer, casting burrs, product deformation, and damage to insert materials such as sand cores, can be reliably prevented. Furthermore, casting defects caused by the supply rate of pressurized gas pressure, such as gas entrapment, molten metal wrinkles, voids, casting burrs, molten metal ejection (flash) from the mold PL surface, poor molten metal flow, rough casting surface, foreign matter contamination due to solidification of the molten metal, and disturbed solidification structure, can be reliably prevented, thereby ensuring a stable supply of high-quality castings.
また、さらに、圧力差に基づいて補正した制御パラメータ補正値の最適化処理を行うものとする。具体的には、基準波形と計測波形のサーボバルブのスプール位置を比較して、必要に応じて、制御パラメータ補正値を調整して、調整した制御パラメータ調整値を用いて低圧鋳造を行う。これにより、加圧制御の応答性および制御精度はさらに高まり、また、サーボモータの適正運転を行うことができる。その結果、低圧鋳造装置の安全運転と寿命アップを可能とし、高品質な鋳造品の長期間の安定供給を可能とする。 Furthermore, the system performs optimization processing on the control parameter correction values corrected based on the pressure difference. Specifically, it compares the servo valve spool positions of the reference waveform and the measured waveform, adjusts the control parameter correction values as necessary, and performs low-pressure casting using the adjusted control parameter adjustment values. This further improves the responsiveness and control accuracy of pressure control, and also enables proper operation of the servo motor. As a result, it enables safe operation and extended lifespan of low-pressure casting equipment, enabling a stable supply of high-quality castings over a long period of time.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に記載された範囲には限定されない。上記の実施形態には多様な変更または改良を加えることが可能である。 The above describes a preferred embodiment of the present invention, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. Various modifications and improvements can be made to the above embodiment.
100 低圧鋳造装置
10 鋳造金型
11 可動盤
12 可動金型
13 固定盤
14 固定金型
15 金型キャビティ
16 ゲート
17 センターピン
20 溶湯保持炉
21 密閉室
22 溶湯炉
23 給湯管
M 溶湯
30 加圧制御装置
31 加圧ガス供給源
32 圧力調整部
33 加圧ガス調整部
331 バルブ本体
332 ボールネジ機構
333 サーボモータ
334 エンコーダ
335 連結ロッド
336 スプール
336P 調整孔
337、338、339 接続口
34 加圧制御部
35 圧力計測部
MP 目標圧力
KP 計測圧力
P1、P2 圧力差
A、B、C、D ポイント
PL 下限値
PH 上限値
PH、PHL、PHH 制御パラメータ補正値
PG 制御パラメータ調整値
SM スプールモニタ値
SS、KS 振幅
KY 許容値
100 Low-pressure casting apparatus 10 Casting mold 11 Movable platen 12 Movable mold 13 Fixed platen 14 Fixed mold 15 Mold cavity 16 Gate 17 Center pin 20 Molten metal holding furnace 21 Sealed chamber 22 Molten metal furnace 23 Melt supply pipe M Molten metal 30 Pressurization control device 31 Pressurized gas supply source 32 Pressure adjustment unit 33 Pressurized gas adjustment unit 331 Valve body 332 Ball screw mechanism 333 Servo motor 334 Encoder 335 Connecting rod 336 Spool 336P Adjustment hole 337, 338, 339 Connection port 34 Pressurization control unit 35 Pressure measurement unit MP Target pressure KP Measured pressure P1, P2 Pressure difference A, B, C, D Points PL Lower limit value PH Upper limit value PH, PHL, PHH Control parameter correction value PG Control parameter adjustment value SM Spool monitor value SS, KS Amplitude KY Allowable value
Claims (1)
前記溶湯保持炉内の加圧ガス圧力を計測する圧力計測部を備え、
前記圧力計測部の計測圧力と前記加圧制御パターンの目標圧力との圧力差を演算し、前記圧力差が予め設定された許容値を超えると、前記圧力差に基づいて、前記加圧制御パターンの制御パラメータ値を補正し、補正した制御パラメータ補正値を用いて前記サーボバルブのスプール位置を操作し、
前記サーボバルブのスプール位置を計測するスプール位置計測手段を備え、
前記スプール位置計測手段の計測結果をスプール位置波形として表示し、前記スプール位置波形と予め設定した許容範囲を有した基準波形とを比較判定し、前記比較判定結果において前記スプール位置波形の振幅が、前記基準波形の振幅よりも大きい場合に、当該比較判定結果に基づいて前記制御パラメータ補正値を調整して、調整した制御パラメータ調整値を用いて前記サーボバルブのスプール位置を操作する、ことを特徴とする低圧鋳造方法。
A low-pressure casting method in which a spool position of a servo valve is operated based on a preset pressurization control pattern to adjust the pressurized gas pressure in a sealed molten metal holding furnace, thereby injecting and filling molten metal into a mold cavity,
a pressure measuring unit that measures the pressure of the pressurized gas in the molten metal holding furnace;
a pressure difference between the pressure measured by the pressure measuring unit and the target pressure of the pressurization control pattern is calculated, and when the pressure difference exceeds a preset allowable value, a control parameter value of the pressurization control pattern is corrected based on the pressure difference, and a spool position of the servo valve is operated using the corrected control parameter correction value ;
a spool position measuring means for measuring a spool position of the servo valve;
a measurement result of the spool position measuring means being displayed as a spool position waveform, the spool position waveform being compared with a reference waveform having a preset tolerance range, and if the comparison result shows that the amplitude of the spool position waveform is greater than the amplitude of the reference waveform, the control parameter correction value is adjusted based on the comparison result, and the adjusted control parameter adjustment value is used to operate the spool position of the servo valve .
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