(57)【要約】【課題】高品質の成形部品の製造に貢献するインゴット生産管理装置、インゴット生産管理方法、インゴット加工管理装置、及びインゴット加工管理方法を提供する。【解決手段】個々のインゴット１４には、シリアル番号が関連付けられ、そのシリアル番号を記録したタグ１６が取り付けられる。インゴット生産管理装置１２のタグリーダ１２は、タグ１６から個々のインゴット１４のシリアル番号を読み取る。処理部２０は、インゴット１４のシリアル番号と、入力部１８を通じて入力されたそのインゴット１４の成分組成などの属性情報と、を関連付けて、インゴット情報データベース２２に記憶させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インゴットの生産管理装置であって、
個々に識別符号と関連付けられたインゴットの識別符号と、その識別符号と関連付けられたインゴットの属性情報と、を関連付けて記憶する個別インゴット情報記憶手段を備えることを特徴とするインゴット生産管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインゴット生産管理装置において、
前記属性情報は、前記識別符号と関連付けられたインゴットの成分組成を含むことを特徴とするインゴット生産管理装置。
【請求項３】
請求項２に記載のインゴット生産管理装置において、
前記属性情報は、前記識別符号と関連付けられたインゴットの寸法及び重量の少なくとも一方をさらに含むことを特徴とするインゴット生産管理装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のインゴット生産管理装置において、
前記属性情報は、前記識別符号と関連付けられたインゴットの製造場所及び製造日の少なくとも一方をさらに含むことを特徴とするインゴット生産管理装置。
【請求項５】
インゴットの生産管理方法であって、
個々に識別符号と関連付けられたインゴットの識別符号と、その識別符号に関連付けられたインゴットの属性情報と、を関連付けて記憶することを特徴とするインゴット生産管理方法。
【請求項６】
インゴットを加工する加工装置を管理するインゴット加工管理装置であって、
加工対象インゴットに関連付けられた識別符号を取得する識別符号取得手段と、
インゴットの属性情報と、前記加工装置の動作を決定する加工条件と、を関連付けて記憶する加工条件記憶手段と、
前記加工条件記憶手段から読み出した、前記加工対象インゴットの識別符号と関連付けられた前記加工対象インゴットの属性情報に対応する加工条件を、前記加工装置が前記加工対象インゴットを加工する際の加工条件として設定する加工条件設定手段と、
を備えることを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項７】
電力投入を受けて所定の固相率が得られるまでインゴットを加熱する加熱装置を備え、成形部品を製造する部品製造システムを管理するインゴット加工管理装置であって、
前記加熱装置で加熱される加熱対象インゴットに関連付けられた識別符号を取得する識別符号取得手段と、
前記加熱装置に投入する電力と時間との関係を決定する投入電力パターンであって、前記加熱対象インゴットの識別符号及び前記加熱対象インゴットの目標固相率に対応する投入電力パターンを決定し、この決定された投入電力パターンを、前記加熱装置が前記加熱対象インゴットを加熱する際の使用投入電力パターンとして設定する投入電力パターン設定手段と、
を備えることを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項８】
請求項７に記載のインゴット加工管理装置において、
前記投入電力パターン設定手段は、前記加熱対象インゴットの識別符号と関連付けられた前記加熱対象インゴットの属性情報を用いて決定した投入電力パターンを、前記使用投入電力パターンとして設定することを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項９】
請求項８に記載のインゴット加工管理装置において、
前記属性情報は、前記加熱対象インゴットの成分組成を含むことを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のインゴット加工管理装置において、
前記属性情報は、前記加熱対象インゴットの寸法及び重量の少なくとも一方をさらに含むことを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のインゴット加工管理装置において、前記属性情報は、前記識別符号と関連付けられたインゴットの製造場所及び製造日の少なくとも一方をさらに含むことを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項１２】
請求項７から１１のいずれか１項に記載のインゴット加工管理装置において、
前記投入電力パターン設定手段は、投入電力パターンの誤差の原因となる加熱装置の特性を表す加熱装置情報を用いて、前記使用投入電力パターンを補正することを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のインゴット加工管理装置において、
前記加熱装置情報は、その加熱装置の電力損失を含むことを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項１４】
請求項８から１３のいずれか１項に記載のインゴット加工管理装置において、
インゴットの属性情報、目標固相率、及び投入電力パターンを関連付けて記憶する投入電力パターン記憶手段をさらに備え、
前記投入電力パターン設定手段は、
前記電力パターン記憶手段に記憶された投入電力パターン中に、前記加熱対象インゴットの識別符号と関連付けられた前記加熱対象インゴットの属性情報と、前記加熱対象インゴットの目標固相率と、の組み合わせに関連付けられた投入電力パターンが存在するかどうかを確認する確認手段を有し、
前記確認手段において前記投入電力パターンが前記投入電力パターン記憶手段に記憶された投入電力パターン中に存在する場合に、前記投入電力パターンを、前記使用投入電力パターンとして設定し、
前記確認手段において前記投入電力パターンが前記投入電力パターン記憶手段に記憶された投入電力パターン中に存在しない場合に、前記加熱対象インゴットの識別符号と関連付けられた前記加熱対象インゴットの属性情報と、前記加熱対象インゴットの目標固相率と、を用いて決定した投入電力パターンを、前記使用投入電力パターンとして設定することを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のインゴット加工管理装置において、
前記投入電力パターン設定手段は、前記確認手段において前記投入電力パターンが前記投入電力パターン記憶手段に記憶された投入電力パターン中に存在しない場合に、前記加熱対象インゴットの識別符号と関連付けられた前記加熱対象インゴットの属性情報と、前記加熱対象インゴットの目標固相率と、を用いて決定した投入電力パターンを、その決定に用いた属性情報及び目標固相率と関連付けて前記投入電力パターン記憶手段に記憶させることを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のインゴット加工管理装置において、
前記インゴット加工管理装置が管理する前記部品製造システムは、前記加熱装置において加熱されたインゴットを成形する成形装置をさらに備え、
前記インゴット加工管理装置は、
前記加熱装置において前記使用投入電力パターンに従って加熱された前記加熱対象インゴットを前記成形装置が成形する際の成形情報を取得する成形情報取得手段と、
前記成形情報に基づいて、前記投入電力パターン記憶手段に記憶された、前記加熱対象インゴットの属性情報及び目標固相率と関連付けられた投入電力パターンを修正する第１の投入電力パターン修正手段と、
をさらに備えることを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のインゴット加工管理装置において、
前記成形装置は、前記成形装置に設けられたシリンダに加熱されたインゴットを注入して射出成形を行い、
前記成形情報は、前記成形装置が前記加熱対象インゴットを射出成形した際の、射出速度、射出ストローク、及び前記シリンダの圧力の少なくともいずれかを含むことを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載のインゴット加工管理装置において、
前記第１の投入電力パターン修正手段は、前記成形装置の特性に依存する補正値を用いて補正した成形情報に基づいて、前記投入電力パターン記憶手段に記憶された、前記加熱対象インゴットの属性情報及び目標固相率と関連付けられた投入電力パターンを修正することを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項１９】
請求項１５から１８のいずれか１項に記載のインゴット加工管理装置において、
前記加熱対象インゴットを原料として製造された部品の検査結果を用いて、前記投入電力パターン記憶手段に記憶された、前記加熱対象インゴットの属性情報及び目標固相率と関連付けられた投入電力パターンを修正する第２の投入電力パターン修正手段をさらに備えることを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項２０】
請求項７から１９のいずれか１項に記載のインゴット加工管理装置において、
前記加熱対象インゴットの目標固相率は、製造される部品の種類に基づいて決定されることを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項２１】
請求項７から２０のいずれか１項に記載のインゴット加工管理装置において、
製造される部品の材質と前記加熱対象インゴットの成分組成との照合及びその部品の製造に必要なインゴット重量と前記加熱対象インゴットの重量との照合の少なくとも一方を行うことで、前記加熱対象インゴットがその部品の原料として適しているかどうかを判定するインゴット適正判定手段をさらに備えることを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のインゴット加工管理装置において、
部品の種類とその種類の部品の製造に必要な部品情報とを関連付けて記憶する部品情報記憶手段をさらに備え、
前記インゴット適正判定手段は、前記部品情報記憶手段に記憶された部品情報を用いて、前記製造される部品の材質及びその部品の製造に必要なインゴット重量を取得することを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載のインゴット加工管理装置において、
前記部品情報は、部品の材質、重量、及びロス重量を含むことを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項２４】
請求項２２又は２３に記載のインゴット加工管理装置において、
前記部品情報は、部品の種類と関連付けられた目標固相率を含み、
前記投入電力パターン設定手段は、前記部品情報記憶手段に記憶された、製造される部品の種類と関連付けられた目標固相率を前記加熱対象インゴットの目標個相率として、投入電力パターンの決定を行い、
前記インゴット加工管理装置は、前記製造される部品が完成した後の検査結果を用いて、前記製造される部品の種類と関連付けられた目標固相率を更新する目標固相率更新手段をさらに備えることを特徴とするインゴット加工管理装置。
【請求項２５】
電力投入を受けて所定の固相率が得られるまでインゴットを加熱する加熱装置を備え、成形部品を製造する部品製造システムを管理するインゴット加工管理方法であって、
前記加熱装置で加熱される加熱対象インゴットに関連付けられた識別符号を取得する識別符号取得ステップと、
前記加熱装置に投入する電力と時間との関係を決定する投入電力パターンであって、前記加熱対象インゴットの識別符号及び前記加熱対象インゴットの目標固相率に対応する投入電力パターンを決定し、この決定された投入電力パターンを、前記加熱装置が前記加熱対象インゴットを加熱する際の使用投入電力パターンとして設定する投入電力パターン設定ステップと、
を備えることを特徴とするインゴット加工管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形部品の製造に関し、特に、インゴット生産管理装置、インゴット生産管理方法、インゴット加工管理装置、及びインゴット加工管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部品の半溶融鋳造では、部品の原料となる金属製インゴットを加熱装置で半溶融状態に加熱し、加熱された半溶融状態のインゴットを成形装置で成形することで部品が製造される。ここで、「インゴット」とは、部品を半溶融鋳造する際に原料として加熱される金属塊を示す。押出加工用に円柱形に半溶融鋳造、切断されたアルミニウム合金などの金属塊は、「ビレット」と呼ばれることもある。以下、「ビレット」も含めて、成形部品の原料となる金属塊の一単位を「インゴット」と呼ぶ。
【０００３】
高品質の成形部品を製造するには、インゴットを加熱する際に、適切な固相率を得ることが重要である。ここで、固相率とは、ある物質に占める固相の割合を意味する。適切な固相率を得るためには、インゴットを適切な加熱条件で加熱する必要がある。加熱条件とは、具体的には、加熱装置に投入する電力や加熱時間などの条件を指す。
【０００４】
加熱条件の設定及び調整は、熱電対などを用いて測定されたインゴットの温度に基づいて行われることが多い。例えば特許文献１に記載の技術では、放射温度計を用いて測定したインゴットの温度が目標温度に達しているかどうかに従って加熱条件を制御する。
【０００５】
また、特許文献２に記載の技術では、加熱前後のインゴットの重量を比較して固相率が適切かどうかを判断し、その判断結果に基づいて加熱条件が変更される。
【０００６】
加熱後のインゴット又は成形後の部品を作業者が目視で確認して、加熱後のインゴットの固相率が適切であるかどうかを判断し、手動で加熱条件が調整されることもある。
【０００７】
また、高品質の成形部品を製造するための生産管理技術として、インゴットの加熱条件ではなく、成形装置や鋳型に着目して生産管理を行う技術も開示されている。例えば、特許文献３に開示される技術では、ダイカストマシン毎に製造条件を制御して生産管理を行う。特許文献４には、鋳型毎に鋳造ラインの作業計画を管理する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平８−２５７７２７号公報
【特許文献２】特開平１１−４７９０７号公報
【特許文献３】特開２００１−２１９２６２号公報
【特許文献４】特開２００４−３３４６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高品質な部品の成形のために必要な、インゴットの適切な加熱条件は、そのインゴットの成分組成などの特性によって異なる。例えば、同じ温度であっても、インゴットの成分組成によって加熱後のインゴットの固相率にばらつきが生じる。例えば、図１０に、７％Ｓｉ（シリコン）‐０．５％Ｍｇ（マグネシウム）合金について、Ｓｉ含有率が異なる場合における温度と合金の固相率との関係を表すグラフを示す。図１０を参照すると、例えば、同じ温度約５９０℃において、Ｓｉ含有率が１％大きいと、固相率が約０．１小さくなる。
【０００９】
したがって、特許文献１に記載の技術のように、インゴットの温度を制御することで加熱条件を制御すると、インゴットの成分組成などの特性のばらつきが、加熱後のインゴットの固相率のばらつきとして現れてしまい、目標の固相率を得るのは困難である。また、特許文献２に記載の技術のように、温度制御を行わずにインゴットの加熱前後の重量差に基づいて加熱条件を設定したとしても、あるインゴットについて適切であるとして設定された加熱条件が、そのインゴットとは異なる特性を有する他のインゴットについても適切であるとは限らない。
【００１０】
以上より、インゴットの加熱条件は、インゴットの成分組成などの特性に従って調整されることが望ましい。しかしながら、通常、インゴットはその製造元からロット単位で部品製造工場に納品され、成分組成などの特性もロット当たり１組の代表値で記録されるため、ロット中の製造時期における正確な特性は不明であることが多い。例えば、あるロット中のインゴットのＳｉ含有率が６．０％から８．０％の範囲にあっても、そのロット中のインゴット製造中のＳｉ量の推移は、部品製造工場には不明であることが多い。
【００１１】
また、ロット単位で扱われるインゴットも、部品製造工場内においては、異なる装置や場所で処理されることがある。しかし、通常は個々のインゴットについては管理されないため、どの製造装置に属しているインゴットであるかを管理しつつ、加工を施すことができないこともある。
【００１２】
また、特許文献３及び特許文献４に開示される技術では、ダイカストマシン及び鋳型の特性に応じた製造条件の設定及び調整は行われるが、個々のインゴットの特性に着目した生産管理は行われない。
【００１３】
本発明の目的は、上述の課題の少なくとも１つを解決し、高品質の成形部品の製造に貢献するインゴット生産管理装置、インゴット生産管理方法、インゴット加工管理装置、及びインゴット加工管理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るインゴット生産管理装置は、個々に識別符号と関連付けられたインゴットの識別符号と、その識別符号と関連付けられたインゴットの属性情報と、を関連付けて記憶する個別インゴット情報記憶手段を備えることを特徴とする。前記属性情報は、前記識別符号と関連付けられたインゴットの成分組成を含むことが好ましい。前記属性情報は、前記識別符号と関連付けられたインゴットの寸法及び重量の少なくとも一方をさらに含むことが好ましい。前記属性情報は、前記識別符号と関連付けられたインゴットの製造場所及び製造日の少なくとも一方をさらに含むことが好ましい。
【００１５】
本発明に係るインゴット生産管理方法は、個々に識別符号と関連付けられたインゴットの識別符号と、その識別符号に関連付けられたインゴットの属性情報と、を関連付けて記憶することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るインゴット加工管理装置は、インゴットを加工する加工装置を管理するインゴット加工管理装置であって、加工対象インゴットに関連付けられた識別符号を取得する識別符号取得手段と、インゴットの属性情報と、前記加工装置の動作を決定する加工条件と、を関連付けて記憶する加工条件記憶手段と、前記加工条件記憶手段から読み出した、前記加工対象インゴットの識別符号と関連付けられた前記加工対象インゴットの属性情報に対応する加工条件を、前記加工装置が前記加工対象インゴットを加工する際の加工条件として設定する加工条件設定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るインゴット加工管理装置は、電力投入を受けて所定の固相率が得られるまでインゴットを加熱する加熱装置を備え、成形部品を製造する部品製造システムを管理するインゴット加工管理装置であって、前記加熱装置で加熱される加熱対象インゴットに関連付けられた識別符号を取得する識別符号取得手段と、前記加熱装置に投入する電力と時間との関係を決定する投入電力パターンであって、前記加熱対象インゴットの識別符号及び前記加熱対象インゴットの目標固相率に対応する投入電力パターンを決定し、この決定された投入電力パターンを、前記加熱装置が前記加熱対象インゴットを加熱する際の使用投入電力パターンとして設定する投入電力パターン設定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るインゴット加工管理装置において、前記投入電力パターン設定手段は、前記加熱対象インゴットの識別符号と関連付けられた前記加熱対象インゴットの属性情報を用いて決定した投入電力パターンを、前記使用投入電力パターンとして設定することが好ましい。前記属性情報は、前記加熱対象インゴットの成分組成を含むことが好ましい。前記属性情報は、前記加熱対象インゴットの寸法及び重量の少なくとも一方をさらに含むことが好ましい。前記属性情報は、前記識別符号と関連付けられたインゴットの製造場所及び製造日の少なくとも一方をさらに含むことが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係るインゴット加工管理装置において、前記投入電力パターン設定手段は、投入電力パターンの誤差の原因となる加熱装置の特性を表す加熱装置情報を用いて、前記使用投入電力パターンを補正することが好ましい。前記加熱装置情報は、その加熱装置の電力損失を含むことが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係るインゴット加工管理装置は、インゴットの属性情報、目標固相率、及び投入電力パターンを関連付けて記憶する投入電力パターン記憶手段をさらに備え、前記投入電力パターン設定手段は、前記投入電力パターン記憶手段に記憶された投入電力パターン中に、前記加熱対象インゴットの識別符号と関連付けられた前記加熱対象インゴットの属性情報と、前記加熱対象インゴットの目標固相率と、の組み合わせに関連付けられた投入電力パターンが存在するかどうかを確認する確認手段を有し、前記確認手段において前記投入電力パターンが前記投入電力パターン記憶手段に記憶された投入電力パターン中に存在する場合に、前記投入電力パターンを、前記使用投入電力パターンとして設定し、前記確認手段において前記投入電力パターンが前記投入電力パターン記憶手段に記憶された投入電力パターン中に存在しない場合に、前記加熱対象インゴットの識別符号と関連付けられた前記加熱対象インゴットの属性情報と、前記加熱対象インゴットの目標固相率と、を用いて決定した投入電力パターンを、前記使用投入電力パターンとして設定することが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係るインゴット加工管理装置において、前記投入電力パターン設定手段は、前記確認手段において前記投入電力パターンが前記投入電力パターン記憶手段に記憶された投入電力パターン中に存在しない場合に、前記加熱対象インゴットの識別符号と関連付けられた前記加熱対象インゴットの属性情報と、前記加熱対象インゴットの目標固相率と、を用いて決定した投入電力パターンを、その決定に用いた属性情報及び目標固相率と関連付けて前記投入電力パターン記憶手段に記憶させることが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係るインゴット加工管理装置において、前記インゴット加工管理装置が管理する前記部品製造システムは、前記加熱装置において加熱されたインゴットを成形する成形装置をさらに備え、前記インゴット加工管理装置は、前記加熱装置において前記使用投入電力パターンに従って加熱された前記加熱対象インゴットを前記成形装置が成形する際の成形情報を取得する成形情報取得手段と、前記成形情報に基づいて、前記投入電力パターン記憶手段に記憶された、前記加熱対象インゴットの属性情報及び目標固相率と関連付けられた投入電力パターンを修正する第１の投入電力パターン修正手段と、をさらに備えることが好ましい。前記成形装置は、前記成形装置に設けられたシリンダに加熱されたインゴットを注入して射出成形を行い、前記成形情報は、前記成形装置が前記加熱対象インゴットを射出成形した際の、射出速度、射出ストローク、及び前記シリンダの圧力の少なくともいずれかを含むことが好ましい。前記第１の投入電力パターン修正手段は、前記成形装置の特性に依存する補正値を用いて補正した成形情報に基づいて、前記投入電力パターン記憶手段に記憶された、前記加熱対象インゴットの属性情報及び目標固相率と関連付けられた投入電力パターンを修正することが好ましい。
【００２３】
また、本発明に係るインゴット加工管理装置において、前記加熱対象インゴットを原料として製造された部品の検査結果を用いて、前記投入電力パターン記憶手段に記憶された、前記加熱対象インゴットの属性情報及び目標固相率と関連付けられた投入電力パターンを修正する第２の投入電力パターン修正手段をさらに備えることが好ましい。
【００２４】
また、本発明に係るインゴット加工管理装置において、前記加熱対象インゴットの目標固相率は、製造される部品の種類に基づいて決定されることが好ましい。
【００２５】
また、本発明に係るインゴット加工管理装置において、製造される部品の材質と前記加熱対象インゴットの成分組成との照合及びその部品の製造に必要なインゴット重量と前記加熱対象インゴットの重量との照合の少なくとも一方を行うことで、前記加熱対象インゴットがその部品の原料として適しているかどうかを判定するインゴット適正判定手段をさらに備えることが好ましい。
【００２６】
また、本発明に係るインゴット加工管理装置において、部品の種類とその種類の部品の製造に必要な部品情報とを関連付けて記憶する部品情報記憶手段をさらに備え、前記インゴット適正判定手段は、前記部品情報記憶手段に記憶された部品情報を用いて、前記製造される部品の材質及びその部品の製造に必要なインゴット重量を取得することが好ましい。前記部品情報は、部品の材質、重量、及びロス重量を含むことが好ましい。
【００２７】
また、本発明に係るインゴット加工管理装置において、前記部品情報は、部品の種類と関連付けられた目標固相率を含み、前記投入電力パターン設定手段は、前記部品情報記憶手段に記憶された、製造される部品の種類と関連付けられた目標固相率を前記加熱対象インゴットの目標個相率として、投入電力パターンの決定を行い、前記インゴット加工管理装置は、前記製造される部品が完成した後の検査結果を用いて、前記製造される部品の種類と関連付けられた目標固相率を更新する目標固相率更新手段をさらに備えることが好ましい。
【００２８】
本発明に係るインゴット加工管理方法は、電力投入を受けて所定の固相率が得られるまでインゴットを加熱する加熱装置を備え、成形部品を製造する部品製造システムを管理するインゴット加工管理方法であって、前記加熱装置で加熱される加熱対象インゴットに関連付けられた識別符号を取得する識別符号取得ステップと、前記加熱装置に投入する電力と時間との関係を決定する投入電力パターンであって、前記加熱対象インゴットの識別符号及び前記加熱対象インゴットの目標固相率に対応する投入電力パターンを決定し、この決定された投入電力パターンを、前記加熱装置が前記加熱対象インゴットを加熱する際の使用投入電力パターンとして設定する投入電力パターン設定ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、高品質の成形部品の製造に貢献するインゴット生産管理装置、インゴット生産管理方法、インゴット加工管理装置、及びインゴット加工管理方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の１つの実施形態のインゴット生産管理装置を示す図である。インゴット生産管理装置１０は、インゴット製造工場などで生産されるインゴットを１本ずつ個別に管理する。インゴット生産管理装置１０は、インゴット１４に取り付けられたタグ１６に記録された情報を読み取るタグリーダ１２と、インゴットの組成、寸法、及び製造日などのインゴットの属性情報の入力を受け付ける入力部１８と、タグリーダ１２及び入力部１８から得られる情報を処理する処理部２０と、インゴット１４のシリアル番号と属性情報とを関連付けて記憶するインゴット情報データベース２２と、を備える。
【００３２】
本実施形態のインゴット生産管理装置１０の管理対象となるインゴット１４には、一本ずつ個別のシリアル番号が関連付けられる。インゴット１４には、そのシリアル番号が記録されたタグ１６が取り付けられる。タグ１６は、例えば、バーコードが印刷されたタグ又はＩＣタグなどの、電気的、電磁気的、又は光学的に読み取り可能なタグである。タグ１６は、図１に示すようにインゴット１４自体に取り付けることができる。また、例えば、インゴット生産工場において、インゴット１４が一本ずつトレイに載せられて生産ライン上を運搬されるような場合には、そのインゴット運搬用トレイにタグ１６を取り付けても良い。いずれにしても、タグ１６は、個別のインゴット１４と関連付けられたシリアル番号を識別できるようにする役割を果たす。
【００３３】
タグリーダ１２は、タグ１６に記録された、インゴット１４のシリアル番号を読み取り、処理部２０に通知する手段である。タグリーダ１２は、タグ１６の種類に適した機器を用いて実現される。タグ１６が、バーコードが印刷されたタグであるなら、タグリーダ１２はバーコードリーダで実現され、タグ１６がＩＣタグであるなら、タグリーダ１２はＩＣタグリーダで実現される。
【００３４】
入力部１８は、インゴットの属性情報の入力を受け付ける。例えば、測定されたインゴット重量、成分組成、直径及び長さなどの寸法といった、インゴットの属性情報が入力部１８を通じて入力される。
【００３５】
処理部２０は、タグリーダ１２で読み取られたインゴットのシリアル番号と、入力部１８を通じて入力されたそのインゴットの属性情報と、を関連付けてインゴット情報データベース２２に記録する。
【００３６】
図２は、インゴット情報データベース２２の一例を示す図である。インゴットのシリアル番号と、そのインゴットについての、ロット番号、成分組成、寸法、重量、及び製造元情報などのインゴット属性情報と、が関連付けられて記憶される。必要に応じて、図２に示すデータベースの項目から項目を削除しても良いし、図２に示していない項目を追加してもよい。例えば、インゴット情報データベース２２に記憶されるすべてのインゴットについて、個々のインゴット間の寸法及び重量の差が、個々のインゴットの加工条件管理において無視できる程度に小さい場合は、少なくともインゴットのシリアル番号とそのインゴットの成分組成とが関連付けられて記憶されていれば、個々のインゴットの加工条件管理に利用する上では十分である。
【００３７】
図１に示す実施形態のインゴット生産管理装置１０は、一般的なコンピュータと、バーコードリーダやＩＣタグリーダなどのタグリーダ１２の機能を果たす機器と、を接続することで実現できる。処理部２０は、コンピュータのＣＰＵ（中央演算装置：Central Processing Unit）を用いて実現できる。入力部１８はコンピュータのキーボード及びマウスなどの入力装置を用いて実現できる。コンピュータのハードディスクなどの固定記憶装置や、ＣＤ−Ｒなどの記憶装置に、インゴット情報データベース２２を構築できる。処理部２０が行う処理の手順をコンピュータの記憶装置に記憶させておき、ＣＰＵがコンピュータの記憶装置に記憶されたプログラムを呼び出して実行することで、インゴット生産管理装置１０としてコンピュータを機能させることができる。
【００３８】
図１及び図２を参照して説明したインゴット生産管理装置１０によって管理されたインゴットは、例えば部品工場などのインゴットを加工する現場へ提供される。このとき、インゴット情報データベース２２のような、個別のインゴットとそのインゴットの属性情報とが関連付けて記憶されたデータベースも提供される。インゴット情報のデータベースは、インゴットの利用者に対して、ＣＤ−Ｒなどの移動記憶媒体に記憶させて提供することもできるし、インターネットなどの通信回線を通じて提供することもできる。
【００３９】
他の１つの実施形態で、タグ１６が例えばＩＣタグなどのように情報の読み出しだけでなく書き込みも可能なタグである場合、インゴット生産管理装置１０は、インゴット情報データベース２２を備えずに、インゴット１４に取り付けられたタグ１６にそのインゴット１４の属性情報を書き込むこともできる。この場合は、個々のインゴット１４に取り付けられたタグ１６に、そのインゴット１４に関連付けられたシリアル番号と、そのインゴット１４の成分組成、重量、及び寸法などの属性情報と、が記録される。インゴット１４を加工現場に提供する際には、個々のインゴット１４にそのシリアル番号及び属性情報が記録されたタグ１６を取り付けた状態で提供する。
【００４０】
以上で説明した実施形態は、インゴットを生産する際の、個別のインゴットの管理に関する実施形態である。以下、生産されたインゴットを加工する際の、個別のインゴットの管理に関する実施形態について説明する。
【００４１】
図３は、本発明の１つの実施形態のインゴット加工管理装置を示す図である。インゴット加工管理装置２４は、例えば半溶融鋳造部品製造工場など、インゴット１４が加工される現場での、個々のインゴット１４についての加工条件を管理する。インゴット加工管理装置２４は、例えば図２に示すインゴット情報のデータベースを用いてインゴット１４の加工条件の管理を行う。以下、インゴット１４を加熱する加熱装置３６と、加熱されたインゴット１４を成形して部品を製造する成形装置４２と、を備える部品製造工場を例に、インゴット加工管理装置２４によるインゴット１４の加工条件の管理について説明する。
【００４２】
図３に示す実施形態のインゴット加工管理装置２４は、半溶融鋳造部品を製造する部品製造工場における、インゴット１４の加工条件を管理する。図３の部品製造工場には、加熱装置３６と成形装置４２とが設置され、製造ライン管理装置３４が、部品製造工場の製造ライン全体の管理を行う。図３の部品製造工場で加工されるインゴット１４には、一本ずつシリアル番号が関連付けられ、そのシリアル番号を記録したタグ１６が取り付けられる。
【００４３】
加熱装置３６及び成形装置４２は、それぞれ、タグ１６からインゴットのシリアル番号を読み取るタグリーダ３８，４４及び装置を制御する制御部４０，４６を備える。タグリーダ３８，４４は、図１に示すインゴット生産管理装置１０に備えられたタグリーダ１２と同様の機器である。加熱装置３６は、誘導加熱によってインゴット１４を加熱する装置であって、複数のコイルを備え、電力の投入を受けてインゴット１４を半溶融状態に加熱する。成形装置４２は、加熱装置３６によって半溶融状態に加熱されたインゴットを受け取り、射出成形を行うことで部品を成形する。図３には、加熱装置３６及び成形装置４２をそれぞれ１つ図示しているが、部品製造工場には、複数の加熱装置３６及び成形装置４２が設置されることもある。
【００４４】
図３に示す実施形態のインゴット加工管理装置２４は、処理部２６、投入電力パターンデータベース３０、インゴット情報データベース２８、及び入力装置３２を備える。処理部２６は、インゴットの加工条件の管理に必要な処理を行う。処理部２６は、製造ライン管理装置３４、加熱装置３６、及び成形装置４２から加工条件の管理に必要な情報を受け取ったり、これらの装置に対して指示を出したりする。また、処理部２６は、入力装置３２から、必要に応じて、処理部２６での処理に用いる設定情報などの入力を受け付ける。処理部２６は、インゴット情報データベース２８及び投入電力パターンデータベース３０から情報を読み出し、投入電力パターンデータベース３０の内容を更新する。処理部２６が行う処理の詳細については後述する。
【００４５】
インゴット情報データベース２８は、インゴットのシリアル番号とそのインゴットに関する情報とを関連付けて記憶するデータベースである。インゴット情報データベース２８は、例えば図２を参照して説明したデータベースであり、インゴット製造元から提供される。
【００４６】
投入電力パターンデータベース３０は、加熱装置３６に投入する電力と時間との関係を定義する投入電力パターン（図５参照）を記録したデータベースである。投入電力パターンデータベース３０には、部品の原料となるインゴットに関するインゴット情報、製造される部品に関する部品情報、及びインゴットの加熱を行う加熱装置に関する加熱装置情報の組み合わせと、その組み合わせに適した投入電力パターンとが関連付けられて記憶される。
【００４７】
図４に、投入電力パターンデータベース３０の一例を示す。インゴット情報は、インゴットのシリアル番号、成分組成、直径、長さ、及び重量などの、インゴットの属性情報である。部品情報は、製造される部品の種類、目標固相率、部品重量、及びロス重量などの、その部品を製造する際の加工条件の決定に必要な項目を含む。加熱装置情報は、加熱装置の装置番号、使用コイル、及び電力損失などの項目を含む。加熱装置情報は、投入電力パターンにおける加熱装置固有の誤差を補正するために用いることができる。
【００４８】
図５は、投入電力パターンの一例を示す図である。インゴットの加熱の際には、図５に例示される時間と電力との関係に従って、加熱装置３６に対する電力の投入が行われる。加熱装置３６に投入するコイル電力と時間との関係から、インゴットに加わるエンタルピーを求めることができるため、加熱装置３６に投入するコイル電力と時間との関係を制御することで、インゴットに加わるエンタルピーを制御できる。図９を参照すると、合金のエンタルピーと固相率との関係は、温度と固相率との関係（図１０参照）と比較して、合金の組成による変化が小さい。したがって、インゴットの加熱の際に、投入電力パターンを制御してインゴットに加わるエンタルピーを制御すると、インゴットの温度を制御するよりも容易に目標固相率を得ることができる。
【００４９】
投入電力パターンデータベース３０を参照すると、特定の加熱装置で特定のインゴットを加熱して特定の種類の部品を製造する場合に、どの投入電力パターンが適しているかがわかる。図４に示したデータベースの項目は一例であり、他に必要な項目があれば追加できるし、必要ない項目があれば削除できる。
【００５０】
図６は、部品製造工場で部品が製造される際に処理部２６が行う処理の流れを示すフローチャートである。部品の製造が開始されると、まずステップＳ１で、処理部２６は、加熱されるインゴットのインゴット情報を取得する。処理部２６は、加熱装置３６のタグリーダ３８で読み取られた、インゴットのシリアル番号を取得し、インゴット情報データベース２８を参照してそのインゴットの成分組成、直径、及び重量などのインゴット情報を取得する。インゴットのシリアル番号とインゴット情報との両方がタグ１６に記録されている場合は、処理部２６は、インゴット情報データベース２８を参照せずに、インゴットのシリアル番号とインゴット情報とをタグリーダ３８から取得できる。
【００５１】
次に、ステップＳ２で、加熱されるインゴットが製造される部品の原料として適しているかどうかを判定する。ステップＳ２の処理では、まず、製造される部品の種類と、その部品の製造に必要な原料インゴットの成分組成及び重量などの情報と、を取得する。製造される部品に関する情報は、例えば製造ライン管理装置３４から取得される。インゴット加工管理装置２４が、製造される部品の種類とその部品の製造に必要な情報とを関連付けて記憶する部品情報データベース（図示しない）を備えていて、処理部２６が、その部品情報データベースから部品に関する情報を取得するようにしても良い。部品に関する情報が取得されると、ステップＳ２では、その部品の製造に必要なインゴットの重量及び成分組成と加熱されるインゴットの重量及び成分組成とをそれぞれ照合して、加熱されるインゴットが製造される部品の原料として適しているかどうかを判定する。重量及び成分組成のどちらか一方のみを照合しても良い。加熱されるインゴットが部品の原料として適していると判定したらステップＳ３に進み、適していないと判定したらステップＳ４に進む。
【００５２】
ステップＳ４では、処理部２６は、製造ライン管理装置３４に対して、製造ライン停止命令を送る。製造ライン停止命令を受けた製造ライン管理装置３４は、部品製造ラインを停止する。部品製造ラインが停止されると、作業員による点検や、加熱されるインゴットの差し替えなどが行われる。ステップＳ５では、製造ラインが再開されたかどうかを判定する。この判定には、例えば、製造ライン管理装置３４からの通知又は入力装置３２を通じた作業員からの指示などが用いられる。製造ラインの再開まで、ステップＳ５の判定を繰り返し、製造ラインが再開されると、処理部２６はステップＳ１以降の処理を実行する。
【００５３】
ステップＳ３では、投入電力パターンデータベース３０中に記憶された投入電力パターンの中から、加熱されるインゴットの属性情報、製造される部品に関する部品情報、及び使用される加熱装置に関する加熱装置情報の組み合わせに関連付けられた投入電力パターンを検索する。該当する投入電力パターンが投入電力パターンデータベース３０内に記憶されていれば、ステップＳ６に進み、その投入電力パターンを、加熱装置３６で使用する投入電力パターンとして設定する。
【００５４】
ステップＳ３で、加熱されるインゴットの属性情報、製造される部品に関する部品情報、及び使用される加熱装置に関する加熱装置情報の組み合わせに関連付けられた投入電力パターンが投入電力パターンデータベース３０内に記憶されていなければ、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、加熱されるインゴットの組成、製造される部品の種類、目標固相率、及び加熱装置情報などの情報を基に、予め定められた方法に従ってシミュレーション計算を行うことで、そのインゴットと製造部品と加熱装置との組み合わせに適した投入電力パターンを求める。次に、ステップＳ８で、ステップＳ７のシミュレーション計算で求めた投入電力パターンを、そのインゴットのインゴット情報、部品情報、及び加熱装置情報と関連付けて、投入電力パターンデータベース３０に追加して記憶させる。その後、処理部２６の処理はステップＳ６に進み、ステップＳ７のシミュレーション計算で求めた投入電力パターンを、加熱装置３６で使用する投入電力パターンとして設定する。
【００５５】
ステップＳ６で、加熱装置３６で使用する投入電力パターンを設定する際には、投入電力パターンデータベース３０に記憶された、加熱装置３６についての装置番号、使用コイル、及び電力損失などの加熱装置情報を用いて、ステップＳ３又はステップＳ７で求められた投入電力パターンを補正することができる。
【００５６】
ステップＳ９では、処理部２６は、ステップＳ６で決定された投入電力パターンと共に、加熱装置３６の制御部４０に対してインゴット加熱命令を送信する。処理部２６から加熱命令を受けた加熱装置３６は、処理部２６から通知された投入電力パターンに従ってインゴットを加熱する。加熱されたインゴットは、成形装置４２に渡され、成形される。
【００５７】
ステップＳ１０で、処理部２６は、成形装置４２のタグリーダ４４から、成形されたインゴットのシリアル番号を取得し、制御部４６から、そのインゴットの成形時の成形情報を取得する。成形情報とは、インゴット成形時の成形装置４２の状態を示す情報であって、例えば、シリンダ圧力、射出ストローク、及び射出速度などである。
【００５８】
次にステップＳ１１で、処理部２６は、完成した部品の検査結果を取得する。部品検査結果は、完成部品が望ましい形状になっているかどうかなどを示す情報であり、製造ライン管理装置３４からの通知、又は入力装置３２を通じた作業員による入力などによって取得される。
【００５９】
次にステップＳ１２で、処理部２６は、データベースの更新を行う。ステップＳ１２では、成形情報及び部品検査結果の少なくとも一方を用いて、製造される部品の目標固相率を変更したり、投入電力パターンデータベース３０内の投入電力パターンを変更したりする。
【００６０】
ステップＳ１２における、成形情報を用いたデータベースの更新では、ステップＳ１０で取得された成形情報を用いて成形されたインゴットの加熱過剰又は加熱不足を判断し、その判断結果に応じて、投入電力パターンデータベース３０内の、そのインゴットの加熱に用いられた投入電力パターンを変更する。例えば、インゴットが加熱過剰と判断されたら、投入電力パターンの電力を一部下げたり、インゴットが加熱不足と判断されたら、投入電力パターンの電力を一部上げたりする。
【００６１】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、及び図８を参照して、成形情報を用いた投入電力パターンの更新の一例について説明する。図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃは、それぞれ、成形装置でのインゴット成形時における、シリンダ圧力、射出ストローク、及び射出速度と時間との関係の一例を示す図である。図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃにおいて、それぞれ、実線は予め定められた望ましい設定値を、点線は成形時の実測値を表す。成形情報の設定値と実測値との比較を行うことで、どのように投入電力パターンを変更するかが決定される。図８は、投入電力パターンの一例を示す図である。
【００６２】
図７Ａを参照すると、シリンダ圧力の実測値の立ち上がりが、その設定値の立ち上がりよりも遅くなっている。これは、想定されるよりも少ない力で成形が行われた、すなわち、加熱されたインゴットの固相が少なかったことを意味する。つまり、加熱過剰であったと判断できる。
【００６３】
図７Ｂを参照すると、射出ストロークの実測値が、その設定値よりも小さくなっている。これは、想定されるよりもインゴットが硬すぎた、すなわち、インゴットの固相が多すぎたことを意味する。つまり、加熱不足であったと判断できる。
【００６４】
図７Ｃを参照すると、射出速度の実測値が、その設定値よりも小さくなっている。これも、図７Ｂの場合と同様、インゴットの固相が多すぎたことを意味し、加熱不足であったと判断できる。
【００６５】
図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃにおいて、成形時の成形情報の実測値を求める際には、成形を行った成形装置の特性に依存する補正値を用いて、成形装置固有の誤差を補正することもできる。この補正値は、製造ライン管理装置から取得することができる。インゴット加工管理装置２４が、成形装置の番号とその成形装置における成形情報の補正値とを関連付けて記憶した成形装置情報データベース（図示しない）を備え、処理部２６が、この成形装置情報データベースから補正値を取得するようにしてもよい。
【００６６】
図８は、投入電力パターンの変更の様子の一例を示す説明図である。図７Ａから図７Ｃを参照して説明したように、成形情報からインゴットの加熱過剰及び加熱不足を判断することができる。この判断結果に応じて、図８のように、投入電力パターンを変更することができる。図８で、実線はそのインゴットの加熱に実際に使用された投入電力パターンを示し、破線Ａ及び点線Ｂは、変更後の投入電力パターンを示す。
【００６７】
図７Ｂ及び７Ｃの場合のように、インゴットが加熱不足であったと判断されると、例えば、時間ｔ1以降の投入電力がより大きくなるように変更され、変更後の投入電力パターンは破線Ａで示すものになる。また、図７Ａの場合のようにインゴットが加熱過剰であったと判断されると、例えば、時間ｔ1以降の投入電力がより小さくなるように変更され、変更後の投入電力パターンは点線Ｂで示すものになる。ここで、時間ｔ1以降の投入電力の大きさのみが変更されるのは、加熱開始ｔSから所定時間経過後の時間ｔ1以降の投入電力の大きさの方が、時間ｔ1以前の投入電力の大きさと比較して、加熱後のインゴットの固相率により大きな影響を与える場合が多いためである。一般に、インゴットを半溶融状態に加熱する際には、加熱開始から所定時間経過までの間に比較的大きな電力を投入し、所定時間経過後に投入電力を下げることでインゴットの固相率を調整することが多い。
【００６８】
ステップＳ１２における、部品検査結果を用いたデータベースの更新では、ステップＳ１１で取得した完成部品の検査結果を用いて、原料となったインゴットの加熱過剰及び加熱不足を判断し、その判断結果に応じて、投入電力パターンデータベース３０内の、そのインゴットの加熱に用いられた投入電力パターンを変更する。部品検査結果による判断に応じて、その部品を製造する際の目標固相率を変更することもある。その部品を製造する際の目標固相率が、製造ライン管理装置に記憶されている場合は、製造ライン管理装置に対して目標固相率の変更を指示する。インゴット加工管理装置２４が、部品の種類とその部品の製造に必要な情報とを関連付けて記憶する部品情報データベースを備える場合は、部品情報データベース内の、その部品の種類と関連付けられた目標固相率を変更するようにしても良い。
【００６９】
必要ない場合は、ステップＳ１２のデータベース更新処理は行わなくてもよい。
【００７０】
以上、図３から図８を用いて説明した実施形態では、インゴット加工管理装置２４は、投入電力パターンデータベース３０を用いて加熱装置３６で使用する投入電力パターンを決定する。他の１つの実施形態では、インゴット加工管理装置２４は、投入電力パターンデータベース３０を用いずにインゴットの投入電力パターンを決定することもできる。例えば、インゴットを加熱する度に、加熱されるインゴットのシリアル番号を用いてインゴット情報データベース２８から取得したインゴットの情報と、目標固相率と、に基づいて投入電力パターンをシミュレーション計算で決定してもよい。
【００７１】
図３から図８を用いて説明した実施形態及び他の実施形態のインゴット加工管理装置２４は、一般的なコンピュータで実現できる。処理部２６は、コンピュータのＣＰＵ（中央演算装置：Central Processing Unit）を用いて実現できる。コンピュータのハードディスクなどの固定記憶装置や、ＣＤ−Ｒなどの記憶装置に、インゴット情報データベース２８及び投入電力パターンデータベース３０を実現できる。処理部２６が行う処理の手順及び処理に必要な設定値などをコンピュータの記憶装置に記憶させておき、ＣＰＵがコンピュータの記憶装置に記憶されたプログラムを呼び出して実行することで、インゴット加工管理装置２４としてコンピュータを機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の１つの実施形態のインゴット生産管理装置を示す図である。
【図２】本発明の１つの実施形態で構築されるインゴット情報データベースの例を示す図である。
【図３】本発明の１つの実施形態のインゴット加工管理装置を示す図である。
【図４】本発明の１つの実施形態で構築される投入電力パターンデータベースの例を示す図である。
【図５】加熱装置に投入される電力の投入電力パターンの例を示す図である。
【図６】本発明の１つの実施形態のインゴット加工管理装置が行う処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図７Ａ】成形装置での部品成形時のシリンダ圧力と時間との関係の一例を示す図である。
【図７Ｂ】成形装置での部品成形時の射出ストロークと時間との関係の一例を示す図である。
【図７Ｃ】成形装置での部品成形時の射出速度と時間との関係の一例を示す図である。
【図８】本発明の１つの実施形態で投入電力パターンを変更する様子の例を示す説明図である。
【図９】７％Ｓｉ−０．５％Ｍｇ合金の、固相率とエンタルピーとの関係を示す図である。
【図１０】７％Ｓｉ−０．５％Ｍｇ合金の、温度と固相率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  インゴット生産管理装置、１２  タグリーダ、１４  インゴット、１６タグ、２２  インゴット情報データベース、２４  インゴット加工管理装置、３０  投入電力パターンデータベース、３４  製造ライン管理装置、３６  加熱装置、４２  成形装置。
【図１】
2008036705.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2008036705.tif 000010
【図７Ｃ】
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【図８】
2008036705.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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