(57)【要約】      （修正有）【課題】従前の成形装置においても溶湯の充填時間が容易に測定可能な成形装置の溶湯充填時間測定方法を提供する。【解決手段】金型５２のキャビティ６２に溶湯８４を射出するプランジャ７０の速度を、前記プランジャ７０の低速射出動作から高速射出動作を経由して昇圧動作に至るまで計測して速度データを生成し前記速度データを計測開始側から順に読み出して、前記速度データに係る速度が前記低速射出動作時の速度から立ち上がるときの時間を前記キャビティへの溶湯の充填開始時間として算出し前記速度データを計測終了側から逆に読み出して、前記速度データに係る速度が前記プランジャの前記昇圧動作時の停止状態から立ち上がるときの時間を前記キャビティへの溶湯の充填終了時間として算出し、（充填時間算出部２０により）前記充填終了時間と前記充填開始時間の差分から溶湯８４の充填時間を算出する。【選択図】図１
2014208356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティに溶湯を射出するプランジャの速度を、前記プランジャの低速射出動作から高速射出動作を経由して昇圧動作に至るまで計測して速度データを生成し、
前記速度データを計測開始側から順に読み出して、前記速度データに係る速度が前記低速射出動作時の速度から立ち上がるときの時間を前記キャビティへの溶湯の充填開始時間として算出し、
前記速度データを計測終了側から逆に読み出して、前記速度データに係る速度が前記プランジャの前記昇圧動作時の停止状態から立ち上がるときの時間を前記キャビティへの溶湯の充填終了時間として算出し、
前記充填終了時間と前記充填開始時間の差分から溶湯の充填時間を算出することを特徴とする成形装置の溶湯充填時間算出方法。
【請求項２】
前記プランジャが前記低速射出動作から前記高速射出動作に切り替わって前記速度データに係る速度が前記溶湯を前記キャビティに充填するときの高速射出速度に収束する前に、前記高速射出速度よりも高い極大値を経て前記高速射出速度よりも低い極小値を経るオーバーシュートを形成する場合に、前記速度データに係る速度が立ち上がる時間に代わって前記速度データに係る速度が前記極小値となる時間を前記充填開始時間として算出することを特徴とする請求項１に記載の成形装置の溶湯充填時間算出方法。
【請求項３】
前記プランジャが溶湯に印加する圧力を、少なくとも前記プランジャの前記低速射出動作から前記高速射出動作に切り替わる時間を含む時間領域において測定して圧力データを生成し、
前記圧力データに係る圧力が前記溶湯を前記キャビティに充填する前の前記溶湯に印加する圧力から立ち上がるときの時間が前記速度データに係る速度が前記低速射出動作時の速度から立ち上がるときの時間よりも前となる場合に、
前記速度が立ち上がるときの時間に代わって前記圧力が立ち上がるときの時間を前記充填開始時間として算出することを特徴とする請求項１に記載の成形装置の溶湯充填時間算出方法。
【請求項４】
前記速度データに基づいて前記プランジャの変位を表す変位データを生成し、
前記速度データに係る速度が前記昇圧動作時の速度から立ち上がるときの時間に代わって、前記変位データを計測終了側から逆に読み出して、前記変位データに係る変位が前記昇圧動作時の変位から変化し始めるときの時間を前記充填終了時間とすることを特徴とする請求項１乃至３に記載の成形装置の充填時間算出方法。
【請求項５】
前記速度データを時間方向の座標を用いてモニターに表示するとともに、
前記充填開始時間の情報を、前記時間方向の座標に直交する座標に沿って延び、且つ前記速度データに係る速度を表す前記モニター上の曲線に交差する第１の仕切り線を用いて前記時間方向の座標に対応して表示し、
前記充填終了時間の情報を、前記時間座標に直交する座標に沿って延び、且つ前記曲線に交差する第２の仕切り線を用いて前記時間方向の座標に対応して表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成形装置の溶湯充填時間算出方法。
【請求項６】
前記モニター上の前記第１の仕切り線と前記第２の仕切り線に挟まれた領域の背景色と、前記モニター上のそれ以外の領域の背景色と、を互いに異ならせて表示することを特徴とする請求項５に記載の成形装置の溶湯充填時間算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイカスト装置等の成形装置の溶湯充填時間測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト装置等の成形装置には、溶湯を射出する溶湯射出装置が取り付けられている。溶湯射出装置は、成型装置を構成する金型のキャビティに連通するスリーブ内にプランジャを挿通させ、プランジャを前進させてスリーブ内に予め供給した溶湯をキャビティに供給するものである。溶湯射出装置は、スリーブ内の溶湯が空気を巻き込むことを防止するために、初めはプランジャの前進速度が低速に制御される（低速射出動作）。次に溶湯がキャビティのゲートに到達する付近において、前進速度が高速に切り替えられ（高速射出動作）、溶湯が高速でキャビティに充填される。そして、充填が完了すると、プランジャの駆動機構が射出機構から昇圧機構に切り替えられ（昇圧動作）、昇圧機構によりプランジャを介してキャビティ内の溶湯が昇圧される。
【０００３】
このような溶湯射出装置では、一定の品質の成形品が得られるように、溶湯をキャビティに充填する充填動作において、プランジャの前進速度を低速から高速に切り替える高速切替位置と、切り替え後のプランジャの前進速度（高速速度）とをモニターしている。同様に、キャビティ内の溶湯を昇圧する昇圧動作において、鋳造圧力と、昇圧力が鋳造圧力に到達するまでの昇圧時間をモニターしている（特許文献１参照）。
【０００４】
上述のモニターを行なうことにより、溶湯の充填時間を算出することも可能であり、この場合、プランジャが溶湯に印加する圧力の時間変化の波形から充填時間を導くことになる。溶湯の充填時間をモニターすることは、成形品において一定の品質を得るためにも極めて重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４５２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この圧力の時間変化の波形は、ショットごとに異なった波形を有することがあり、この場合、溶湯の充填時間を正確に把握することが困難である。また、例えば、キャビティの入口（ゲート）とキャビティの出口に溶湯を検知するメタルセンサーをそれぞれ配置し、出口側のメタルセンサーが溶湯を検知した時間と入口側のメタルセンサーが溶湯を検知した時間との差分を取ることにより溶湯の充填時間を測定する、という方法も考えられるが、メタルセンサーを金型に取り付けなければならないのでコストがかかるといった問題がある。
そこで、本発明は、上記問題点に着目し、従前の成形装置においても溶湯の充填時間が容易に測定可能な成形装置の溶湯充填時間測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の成形装置の溶湯充填時間算出方法は、金型のキャビティに溶湯を射出するプランジャの速度を、前記プランジャの低速射出動作から高速射出動作を経由して昇圧動作に至るまで計測して速度データを生成し、前記速度データを計測開始側から順に読み出して、前記速度データに係る速度が前記低速射出動作時の速度から立ち上がるときの時間を前記キャビティへの溶湯の充填開始時間として算出し、前記速度データを計測終了側から逆に読み出して、前記速度データに係る速度が前記プランジャの前記昇圧動作時の停止状態から立ち上がるときの時間を前記キャビティへの溶湯の充填終了時間として算出し、前記充填終了時間と前記充填開始時間の差分から溶湯の充填時間を算出することを特徴とする。
【０００８】
上記方法において、プランジャの速度は、低速射出動作時ではほぼ一定であり、昇圧動作時ではほぼゼロ（一定）である。よって、計測開始側(低速射出動作側)から速度データを読み出し、速度が立ち上がるとき（単調に増加し始めるとき）の時間を溶湯の充填開始時間として容易に算出が可能であり、逆に計測終了側（昇圧動作側）から速度データを読み出し、速度が立ち上がるとき（単調に増加し始めるとき）の時間を溶湯の充填終了時間として容易に算出することができる。
【０００９】
本発明において、前前記プランジャが前記低速射出動作から前記高速射出動作に切り替わって前記速度データに係る速度が前記溶湯を前記キャビティに充填するときの高速射出速度に収束する前に、前記高速射出速度よりも高い極大値を経て前記高速射出速度よりも低い極小値を経るオーバーシュートを形成する場合に、前記速度データに係る速度が立ち上がる時間に代わって前記速度データに係る速度が前記極小値となる時間を前記充填開始時間として算出することを特徴とする。
【００１０】
速度データが示す曲線が上述のオーバーシュートを形成する場合、溶湯がゲートに到達する前にプランジャが高速射出動作に切り替わったことを示す。そして、極小値を示すときに、キャビティへの溶湯の充填が開始する。したがって、上記方法により、溶湯の充填開始時間を極小値を用いて容易に算出することができる。
【００１１】
本発明において、前記プランジャが溶湯に印加する圧力を、少なくとも前記プランジャの前記低速射出動作から前記高速射出動作に切り替わる時間を含む時間領域において測定して圧力データを生成し、前記圧力データに係る圧力が前記溶湯を前記キャビティに充填する前の前記溶湯に印加する圧力から立ち上がるときの時間が前記速度データに係る速度が前記低速射出動作時の速度から立ち上がるときの時間よりも前となる場合に、前記速度が立ち上がるときの時間に代わって前記圧力が立ち上がるときの時間を前記充填開始時間として算出することを特徴とする。
【００１２】
速度データにおいて速度の値が立ち上がるときの時間よりも、圧力データにおいて圧力の値が立ち上がるときの時間が早い場合、溶湯が既にキャビティに充填され始めたのちにプランジャが高速射出動作に切り替わったことを示す。また低速射出動作状態においては、圧力データほぼ一定の値（ゼロ）となっているが、溶湯がゲートに到達して溶湯がゲート抵抗を受けることによりその値が上昇する。よって、上記方法により、圧力の値が立ち上がった時間を溶湯の充填開始時間として容易に算出することができる。
【００１３】
本発明において、前記速度データに基づいて前記プランジャの変位を表す変位データを生成し、前記速度データに係る速度が前記昇圧動作時の速度から立ち上がるときの時間に代わって、前記変位データを計測終了側から逆に読み出して、前記変位データに係る変位が前記昇圧動作時の変位から変化し始めるときの時間を前記充填終了時間とすることを特徴とする。
上記方法により、変位データによっても充填終了時間の算出を行なうことができる。
【００１４】
本発明において、前記速度データを時間方向の座標を用いてモニターに表示するとともに、前記充填開始時間の情報を、前記時間方向の座標に直交する座標に沿って延び、且つ前記速度データに係る速度を表す前記モニター上の曲線に交差する第１の仕切り線を用いて前記時間方向の座標に対応して表示し、前記充填終了時間の情報を、前記時間座標に直交する座標に沿って延び、且つ前記曲線に交差する第２の仕切り線を用いて前記時間方向の座標に対応して表示することを特徴とする。
上記方法により、速度データと溶湯充填時間との関係を視覚的に把握することができる。
【００１５】
本発明において、前記モニター上の前記第１の仕切り線と前記第２の仕切り線に挟まれた領域の背景色と、前記モニター上のそれ以外の領域の背景色と、を互いに異ならせて表示することを特徴とする。
上記方法により、速度データと溶湯充填時間との関係をより明確に視覚的に把握することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る溶湯の充填時間算出方法によれば、計測開始側から速度データを読み出し、速度が立ち上がるときの時間を溶湯の充填開始時間として容易に算出が可能であり、逆に計測終了側から速度データを読み出し、速度が立ち上がるときの時間を溶湯の充填終了時間として容易に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の溶湯の充填時間算出手段と、その適用対象であるダイカス装置の模式図である。
【図２】プランジャの速度と、プランジャ（溶湯）に印加される圧力の関係であって、溶湯がゲートに達する直前にプランジャが高速射出動作を行なう場合を示す図である。
【図３】プランジャの速度と、プランジャ（溶湯）に印加される圧力の関係であって、溶湯がゲートに達すると同時にプランジャが高速射出動作を行なう場合を示す図である。
【図４】プランジャの速度と、プランジャ（溶湯）に印加される圧力の関係であって、溶湯がキャビティに充填され始めた直後にプランジャが高速射出動作を行なう場合を示す図である。
【図５】ダイカスト装置の金型にオーバーフローを形成した場合の模式図である。
【図６】ダイカスト装置の金型にオーバーフローを形成した場合のプランジャの速度と、プランジャ（溶湯）に印加される圧力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１９】
図１に、本実施形態の溶湯の充填時間算出手段と、その適用対象であるダイカス装置の模式図を示す。図１に示すように、本実施形態の溶湯充填時間算出手段１０の適用対象となるダイカスト装置５０は、金型５２と溶湯射出装置６８により構成されている。なお、本実施形態の溶湯充填時間算出手段１０は、ダイカスト装置５０のみならず、樹脂を用いた射出成形装置にも適用できる。
【００２０】
金型５２は、固定金型５４と可動金型５８により構成されている。金型５２においては、固定金型５４の合わせ面５６、可動金型５８の合わせ面６０に、キャビティ６２、ゲート６４、ランナー６６等を形成する凹凸が施されている。そして、合わせ面５６及び合わせ面６０を互いに押圧する態様で、金型５２が型締め装置（不図示）により型締めされている。
【００２１】
溶湯射出装置６８は、溶湯８４を射出するプランジャ７０と、プランジャ７０に取り付けられたフランジ７０ａを収容するとともにフランジ７０ａにより前室７４ａと後室７４ｂに仕切られるシリンダ７４と、前室７４ａ及び後室７４ｂに作動油を供給するアクチュエータ７６（制御部）を有している。一方、固定金型５４（可動金型５８でもよい）には、ランナー６６に連通するとともに、溶湯８４が外部から供給されるプランジャスリーブ７２が取り付けられており、プランジャ７０の先端のプランジャチップ７０ｂがプランジャスリーブ７２に挿通されて溶湯８４をゲート６４側に射出できるようになっている。
【００２２】
溶湯射出装置６８は、作動油の圧力を用いてプランジャ７０を前進させ、溶湯８４をキャビティ６２に充填するものである。ここで、溶湯射出装置６８は、溶湯８４の先端がゲート６４に達する前はプランジャ７０を低速で前進させ（低速射出動作）、溶湯８４の先端がゲート６４に達するころを見計らってプランジャ７０を高速で前進させて溶湯８４を急速にキャビティ６２に充填させ（高速射出動作）、充填後はプランジャ７０が溶湯８４に対して昇圧する動作（プランジャ７０の圧力と溶湯８４から圧力が釣り合ってプランジャ７０は停止状態となる）を行なう（昇圧動作）。
【００２３】
本実施形態の溶湯充填時間算出手段が包含する溶湯時間算出方法は、（速度データ生成部１２により）金型５２のキャビティ６２に溶湯８４を射出するプランジャ７０の速度を、前記プランジャ７０の低速射出動作から高速射出動作を経由して昇圧動作に至るまで計測して速度データを生成する。（充填開始時間算出部１６により）前記速度データを計測開始側から順に読み出して、前記速度データに係る速度が前記低速射出動作時の速度から立ち上がるときの時間を前記キャビティへの溶湯の充填開始時間として算出する。（充填終了時間算出部１８により）前記速度データを計測終了側から逆に読み出して、前記速度データに係る速度が前記プランジャ７０の前記昇圧動作時の停止状態から立ち上がるときの時間を前記キャビティへの溶湯の充填終了時間として算出する。そして、（充填時間算出部２０により）前記充填終了時間と前記充填開始時間の差分から溶湯８４の充填時間を算出することが特徴となっている。
【００２４】
上記方法において、プランジャ７０の速度は、低速射出動作時ではほぼ一定であり、昇圧動作時ではほぼゼロ（一定）である。よって、計測開始側(低速射出動作側)から速度データを読み出し、速度が立ち上がるとき（単調に増加し始めるとき）の時間を溶湯８４の充填開始時間として容易に算出が可能であり、逆に計測終了側（昇圧動作側）から速度データを読み出し、速度が立ち上がるとき（単調に増加し始めるとき）の時間を溶湯８４の充填終了時間として容易に算出することができる。
【００２５】
溶湯射出装置６８には、プランジャ７０に関する速度データや変位データを検出するためのパルス発生器７８が取り付けられている。パルス発生器７８は、プランジャ７０のロッド部分に対向する位置に配置されている。また、後述の速度データ生成部１２がプランジャ７０の速度データや変位データを生成するため、プランジャ７０のロッド部分の外周面には、ロッド部分の軸線方向に沿って一定のピッチで磁性、非磁性をストライプ状に交互に繰り返すスパイラルのパターン（不図示）が形成されている。そして、パルス発生器７８は、プランジャ７０の移動により、パルス発生器７８が磁性、非磁性の部分に交互に隣接・対向することにより磁気的変動を検知し、この磁気的変動にともなうパルス信号を出力する。
【００２６】
また、溶湯射出装置６８には、前室７４ａ内の作動油の圧力を測定する圧力計８０と、後室７４ｂ内の作動油の圧力を測定する圧力計８２が取り付けられている。圧力計８０は、一定の圧力分解能、かつ一定の時間間隔で前室７４ａの圧力データを出力し、同様に圧力計８２も後室７４ｂの圧力データを出力する。
【００２７】
溶湯充填時間算出手段１０は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）にインストールされたアプリケーションであり、インターフェース（不図示）を介してパルス発生器７８、圧力計８０、圧力計８２に接続されている。また溶湯充填時間算出手段１０を構成する記憶部２６は、ＰＣに付属するハードディスク等の記憶媒体であり、モニター２８はＰＣに付属するディスプレイ等である。
【００２８】
速度データ生成部１２は、パルス発生器７８に接続され、パルス発生器７８から入力されたパルス信号の周波数を算出するとともに、その周波数と、予め記憶されたプランジャ７０のロッド部分の磁性、非磁性のパターンのピッチの情報との積により速度データを生成し，制御部２４に出力する。
【００２９】
また速度データ生成部１２は、速度データを積分演算して変位データを生成し、制御部２４に出力する。ここで、パルス発生器７８は、例えば、プランジャ７０が低速射出動作を開始する前の位置（変位）において、変位データの初期値をゼロにするための初期値の情報を速度データ生成部１２に出力することができる。また変位データは、プランジャ７０が射出動作する方向に移動するにしたがってその値が増加するものとする。なお、速度データ及び変位データは、プランジャ７０が低速射出動作を開始して高速射出動作を経由し、昇圧動作が終了するまで生成する。すなわち、プランジャ７０の速度と変位（及び後述のプランジャ７０の圧力）は、プランジャ７０が動作し始めて全ての動作が終了するまで計測される。
【００３０】
圧力データ生成部１４は、圧力計８０及び圧力計８２に接続され、後室７４ｂの圧力データと前室７４ａの圧力データの差分からプランジャ７０（溶湯８４）の圧力を示す圧力データを制御部２４に出力する。なお、圧力データも、プランジャ７０が低速射出動作、高速射出動作、及び昇圧動作をしているときの全ての状態に亘って生成するが、少なくともプランジャ７０が低速射出動作から高速射出動作に切り替わって一定の値（後述のＰＨ）に収束するまでの時間範囲で生成すればよい。
【００３１】
充填開始時間算出部１６は、制御部２４から速度データ及び圧力データが入力されると、溶湯８４の充填開始時間（Ｔ１、図２等参照）の情報を生成して制御部２４に出力する。充填開始時間の情報の算出手順については後述する。
【００３２】
充填終了時間算出部１８は、制御部２４から速度データが入力されると、溶湯８４の充填終了時間（Ｔ２、図２等参照）の情報を生成して制御部２４に出力する。充填終了時間演算部１８は、速度データを計測終了側から逆に読み出し、すなわち時間の遅い順から読み出し、プランジャ７０の速度が、プランジャ７０が停止状態（速度がほぼゼロ）から立ち上がるときの時間を算出するものである（図２参照）。
【００３３】
充填終了時間算出部１８において、速度の立ち上がりの時間は、速度データを計測終了側から逆に読み出し、例えば読み出した速度の値が単調に増加して予め用意された閾値（例えば０．０５［ｍ／ｓ］）を超えたときの速度データ中の時間として算出することができる。また、速度データを計測終了側から逆に読み出して速度データ（速度データが示す速度曲線）の２次の微分係数が単調に増加して最大（速度曲線の曲率が最小となる）となるときの時間（二次の微分係数が単調に増加して一定の値を超えたときの時間でもよい）を立ち上がりの時間とすることもできる。
【００３４】
また、充填終了時間算出部１８は、プランジャ７０の変位データにより充填終了時間を算出することができる。すなわち、変位データを計測終了側から逆に読み出して、変位データに係る変位が昇圧動作時のプランジャ７０の変位から変化し始めるとき（立ち下がるとき）の時間を充填終了時間とすることができる。このとき、充填終了時間算出部１８は、昇圧動作時の変位データの変位の平均値を算出し、変位データを計測終了側から逆から読み出して変位の値が、前述の平均値から一定量減少したときの時間を充填終了時間とすることができる。
【００３５】
充填時間算出部２０は、制御部２４から充填開始時間の情報と充填終了時間の情報が入力されると、充填終了時間の情報と充填開始時間の情報との差分（Ｔ２−Ｔ１）から充填時間の情報を生成して制御部２４に出力する。
【００３６】
画像処理部２２は、制御部２４から充填開始時間の情報及び充填終了時間の情報が入力されると画像情報を生成して制御部２４に出力する。画像情報には、充填開始時間をモニター２８に仕切り線（後述の時間の座標に直交する線）として描画する第１の仕切り線３０（図２）の情報、充填終了時間をモニター２８に仕切り線として描画する第２の仕切り線３２（図２）の情報、モニター２８において第１の仕切り線３０と第２の仕切り線３２との間の領域の背景色と他の領域の背景色とを互いに異ならせるための色情報が包含されている。
【００３７】
制御部２４は、プログラムに従って、または溶湯充填時間算出手段１０がインストールされたＰＣに付属するキーボードやマウス等の外部入力手段を介して様々な制御を行なうものである。制御部２４は、速度データ生成部１２から速度データが入力されると、速度データを記憶部２６に記憶するとともに、速度データを充填開始時間算出部１６及び充填終了時間算出部１８に出力する。また、制御部２４は、速度データ生成部１２から変位データが入力されると、変位データを記憶部２６に記憶するとともに変位データを充填終了時間算出部１８に出力する。そして、制御部２４は、圧力データ生成部１４から圧力データが入力されると、圧力データを記憶部２６に記憶するとともに充填開始時間算出部１６に出力する。
【００３８】
また、制御部２４は、充填開始時間算出部１６から充填開始時間の情報が入力されると、これを記憶部２６に記憶するとともに充填時間算出部２０に出力する。同様に、制御部２４は、充填終了時間算出部１８から充填終了時間の情報が入力されると、これを記憶部２６に記憶するとともに充填時間算出部２０に出力する。さらに制御部２４は、充填時間算出部２０から充填時間の情報が入力されるとこれを記憶部２６に記憶する。そして、制御部２４は、画像処理部２２から画像情報が入力されるとこれを記憶部２６に記憶する。
【００３９】
そして、制御部２４は、記憶部２６から速度データ、変位データ（図２等では不図示）、圧力データ、充填開始時間の情報、充填終了時間の情報、充填時間の情報、そして画像情報を読み出してモニター２８に出力することができる。
【００４０】
モニター２８では、後述の図２等に示すように、横軸を時間の座標とし、縦軸をプランジャ速度Ｖ及びプランジャ圧力Ｐの値を示す座標とし、速度データ及び圧力データのグラフ（曲線）、充填開始時間（Ｔ１）の情報、充填終了時間（Ｔ２）の情報、充填時間［ｓ］の情報が表示されるとともに、画像情報が時間の座標に対応して表示される。
【００４１】
図２乃至４に、プランジャの速度と、プランジャ（溶湯）に印加される圧力の関係を示す。図２乃至４（変位データは不図示）に示す内容はモニター２８に表示される。溶湯射出装置６８では、溶湯８４の先端がゲート６４に達したときに低速射出動作から高速射出動作に切り替わるように設計されているが、溶湯８４のプランジャスリーブ７２への充填量のばらつき等によりそのタイミングが前後する場合がある。これにより、プランジャ７０の速度データ及び圧力データ、そして両者の関係が変化する。いずれの場合でも、プランジャ速度Ｖ及びプランジャ圧力Ｐは、プランジャ７０が低速射出動作中においては、それぞれＶＬ、ＰＬ（ほぼゼロ）であり、プランジャ７０が高速射出動作中においては、それぞれＶＨ（高速射出速度）、ＰＨに収束しているものとする。
【００４２】
図２では、溶湯８４がゲート６４に到達する前にプランジャ７０が低速射出動作から高速射出動作に切り替わる場合の速度データと圧力データを示しており、速度データにおいて高速射出動作に切り替わったのちに、速度データの曲線がオーバーシュートを形成している。
【００４３】
図２に示すように、プランジャ７０が低速射出動作から高速射出動作に切り替わると、プランジャ７０の速度Ｖが上昇するが、この段階では溶湯８４はゲート６４には達しておらず溶湯８４がゲート抵抗を受けることはないので、一度ＶＨよりも高い値となり、溶湯８４がゲート６４に到達する瞬間に極大値ＶＨＭＡＸとなる。この間、プランジャ圧力Ｐはランナー６６内部の空気のゲート抵抗を受けて一度上昇するが、ランナー６６内部の空気が減少することにより頭打ちとなりその後減少し、溶湯８４がゲート６４に達するとほぼ同時にゼロになる。
【００４４】
そして、溶湯８４がゲート６４に到達すると、溶湯８４がゲート抵抗を受け始めることになるので、プランジャ速度Ｖは一度ＶＨよりも低い値に減少する。この減速した部分の極小値ＶＨＭＩＮとなる時間から溶湯８４がキャビティ６２内に充填され始め、その後プランジャ速度ＶはＶＨに収束する。この間、プランジャ圧力Ｐは、溶湯８４がゲート抵抗を受けることにより上昇し、その後ＰＨに収束する。
【００４５】
プランジャ速度ＶをＶＨに切り替えたのち、溶湯８４がキャビティ６２にある程度満たされると、溶湯８４の温度低下に伴う流動性の低下等により、プランジャ速度Ｖは急激に減少し、プランジャ圧力Ｐは急激に上昇する。その後溶湯８４がキャビティ６２に充填されるとプランジャ速度Ｖはほぼゼロに収束するが、プランジャ７０の慣性力によりプランジャ圧力Ｐにサージ圧ＰＳが出現する場合がある。その後、プランジャ７０を高速射出動作から昇圧動作に切り替えることにより、プランジャ圧力Ｐは上昇し続け、最終的に鋳造圧力ＰＭＡＸになる。
【００４６】
図３では、溶湯８４がゲート６４に到達すると同時にプランジャ７０が低速射出動作から高速射出動作に切り替わる場合の速度データと圧力データを示しており、図４では、既に溶湯８４がゲート６４に到達し、キャビティ６２に充填され始めた後にプランジャ７０が低速射出動作から高速射出動作に切り替わる場合の速度データと圧力データを示している。図３、図４に示すプランジャ速度Ｖ及びプランジャ圧力Ｐについて、それぞれＶＨ、ＰＨに収束したのちの振る舞いは、図２に示す場合と同様である。
【００４７】
プランジャ速度Ｖ及びプランジャ圧力Ｐが図３に示すように変化する場合、低速射出動作から高速射出動作に切り替わると、プランジャ速度Ｖが上昇し、プランジャ圧力Ｐも溶湯８４のゲート抵抗の増加により上昇する。その後プランジャ速度Ｖは一度ＶＨよりも高い値を示すがその後ＶＨに収束する。この間、プランジャ速度Ｐは単調に増加してＰＨに収束する。
【００４８】
プランジャ速度Ｖ及びプランジャ圧力Ｐが図４に示すように変化する場合、低速射出動作中においては、プランジャ速度Ｖは、ほぼ一定である。一方、プランジャ圧力Ｐは、溶湯８４がゲート６４に到達すると、低速で押し出される溶湯８４がキャビティ６２に供給されるとともに、ある程度のゲート抵抗を受けるので、ＰＨよりも低い一定の圧力ＰＨＬまで上昇し、プランジャ７０が高速射出動作に切り替わるまでその状態を維持する。そして、プランジャ７０が高速射出動作に切り替わると、プランジャ速度Ｖは上昇し、プランジャ圧力Ｐも溶湯８４のゲート抵抗の増加により上昇し、図３の場合と同様に、それぞれＶＨ、ＰＨに収束する。よって、充填開始時間算出部１６は、プランジャ速度Ｖ及びプランジャ圧力Ｐが図２乃至図４に示すようにそれぞれ変化する場合を考慮して充填開始時間を算出する。
【００４９】
充填開始時間算出部１６は、まず、速度データ及び圧力データを計測開始側（時間の早い順）から読み始め、速度データが示す速度が低速射出動作時の速度（ＶＬ）から立ち上がる時間、及び圧力データが示す圧力が低速射出動作時の圧力（ＰＬ≒０）から立ち上がる時間を算出する。このとき、速度データ及び圧力データを時間の早い順からそれぞれ読み出す。
【００５０】
速度データの速度の立ち上がりの時間を算出する際には、低速射出動作時のプランジャの速度ＶＬ（平均値）を算出するとともに、プランジャ速度ＶがＶＬから単調に一定の割合（例えば５％）まで増加したときを立ち上がりの時間とすることができる。または、速度データ（速度データが示す速度曲線）の２次の微分係数が単調に増加して最大となる時間（二次の微分係数が単調に増加して一定の超えたときの時間でもよい）を立ち上がりの時間とすることもできる。
【００５１】
圧力データの圧力の立ち上がりの時間を算出する際には、圧力の値が、単調に増加して予め用意した閾値を超えたときの時間を立ち上がりの時間としてもよく、圧力データ（圧力データが示す圧力曲線）の２次の微分係数が単調に増加して最大となる時間（二次の微分係数が単調に増加して一定の値を超えたときの時間でもよい）を立ち上がりの時間とすることもできる。
【００５２】
そして、圧力データの立ち上がりの時間が、速度データの立ち上がりの時間よりも早い場合には（図４参照）、溶湯８４がキャビティ６２に充填され始めたのちにプランジャ７０が高速射出動作に切り替わったものとして、圧力データの立ち上がりの時間の情報を溶湯８４の充填開始時間（Ｔ１）の情報として出力する。逆に、速度データの立ち上がりの時間が、圧力データの立ち上がりの時間以前となる場合には、溶湯８４がゲート６４に到達したと同時、または溶湯８４がゲート６４に到達する前にプランジャ７０が高速射出動作に切り替わったものとして、速度データの立ち上がりの時間の情報を溶湯８４の充填開始時間の情報として一時的に保持する。
【００５３】
次に、充填開始時間算出部１６は、引き続き速度データを読み出して速度の極大値ＶＨＭＡＸとその時間、極小値ＶＨＭＩＮとその時間、ＶＨを算出する（図２参照）。例えば速度データ（速度曲線）の１回の微分係数がゼロであり、且つ２回の微分係数が負となる時間を算出し、この時間に対応する速度を極大値として算出することができる。同様に、速度データ（速度曲線）の１回の微分係数がゼロであり、且つ２回の微分係数が正となる時間を算出し、この時間に対応する速度を極小値として算出することができる。ＶＨは、例えば、極小値よりも後の時間であって一定時間、一定の範囲の値を維持している部分の値を読み出し、その平均値を算出することにより得られる。
【００５４】
また、充填開始時間算出部１６には、極大値ＶＨＭＡＸの閾値の情報、ＶＨＭＩＮの閾値の情報が予め記憶されている。これらの閾値は、例えば、算出したＶＨに対して最低限必要とする差分を割合（例えば５％）で示したものである。よって、充填開始時間算出部１６は、極大値とＶＨとの差の割合、極小値とＶＨとの差の割合を算出してそれぞれ閾値を比較し、双方の値が閾値よりも大きい場合には、溶湯８４がゲート６４に到達する前にプランジャ７０が高速射出動作に切り替わったものと判断し（図２）、一時的に保持している時間の情報に代わって、速度が極小値となるときの時間の情報を溶湯８４の充填開始時間（Ｔ１）の情報として制御部２４に出力する。もちろん、上述の閾値の情報は必ずしも必要ではなく、充填時間算出部１６が、速度データからＶＨ、ＶＨＭＡＸ、ＶＨＭＩＮを識別できれば、溶湯８４がゲート６４に到達する前にプランジャ７０が高速射出動作に切り替わったものと判断するようにしてもよい。
【００５５】
なお、充填開始時間算出部１６は、一時的に保持した時間の情報の以後において、圧力データの圧力の値が立ち上がる時間（２番目に立ち上がる時間）の情報を上述同様に算出することができる。この時間の情報は、速度が上述の極小値となるときの時間とほぼ一致するため、圧力データ由来の時間の情報と速度データ由来の時間の情報との平均の情報を生成して、溶湯８４が充填し始める時間の情報の信頼性を高めるようにしてもよい。
【００５６】
充填開始時間算出部１６は、前述同様に、極大値とＶＨとの差の割合、極小値とＶＨとの差の割合を算出してそれぞれ閾値を比較し、いずれか一方の値が閾値よりも小さい場合（極小値ＶＨＭＩＮが識別できない場合も含む）には、溶湯８４がゲート６４に到達するとほぼ同時にプランジャ７０が高速射出動作に切り替わったものと判断し（図３）、一時的に保持している時間の情報を溶湯８４の充填開始時間（Ｔ１）の情報として出力することができる。
【００５７】
画像処理部２２は、前述のように、充填開始時間算出部１６が生成した充填開始時間の情報と、充填終了時間算出部１８が生成した充填終了時間の情報に基づいて画像情報を生成する。画像情報は、図２乃至４に示すように、モニター２８において、時間方向に座標に直交し、時間方向の座標の充填開始時間（Ｔ１）において交差する第１の仕切り線３０（図中の一点鎖線）を描画し、また、時間方向に座標に直交し、時間方向の座標の充填開始時間（Ｔ２）において交差する第２の仕切り線３２（図中の一点鎖線）を描画する。さらに画像情報には、充填開始時間（Ｔ１）と充填終了時間（Ｔ２）とに挟まれたモニター２８上の背景色と、モニター２８上の他の領域の背景色とを互いに異ならせる色情報が包含され、溶湯８４のキャビティ６２への充填中を示す時間領域を他の領域と色分けして視覚的に容易に把握できるようにしている。もちろん上述の色情報を省略して色分けせず、第１の仕切り線３０と第２の仕切り線３２のみを描画するようにしてもよい。
【００５８】
なお、図２乃至４に示すように、圧力データにおいてサージ圧ＰＳが検出される場合、充填終了時間算出部１８は、圧力データを時間の遅い順から読み出して圧力が最初に急激に変化したときの時間を溶湯８４の充填終了時間として算出することは可能である。しかし、サージ圧ＰＳが発生しない場合、またはサージ圧ＰＳを示す曲線が複雑な形状を有する場合にはこの手法は適用できない。
【００５９】
また、本実施形態において、溶湯８４がキャビティ６２に充填され始めたのちにプランジャ７０が高速射出動作に切り替わることがないのであれば、圧力データを生成する必要はなく、速度データのみで溶湯８４の充填開始時間の情報、及び充填終了時間の情報を生成することができる。
【００６０】
図５に、ダイカスト装置の金型にオーバーフローを形成した場合の模式図を示す。また、図６に、ダイカスト装置の金型にオーバーフローを形成した場合のプランジャの速度と、プランジャ（溶湯）に印加される圧力の関係を示す。なお、図６の破線による曲線は、金型５２にオーバーフロー８６を形成しない場合のプランジャ圧力Ｐを示している。
【００６１】
図５に示すように、金型５２には、キャビティ６２の出口に連通するオーバーフロー８６が設けられることが多い。オーバーフロー８６は、酸化物、離型剤の残渣、チルメタル（温度が低下した溶湯）及び空気の溜り場としての役割、または、キャビティ６２のコーナーや中子（不図示）のまわりなどに停滞した溶湯を導入する役割等を有するとされる。しかし、このとき溶湯８４は、キャビティ６２及びオーバーフロー８６に同時に満たされるのではなく、溶湯８４がキャビティ６２に充填され、キャビティ６２内の溶湯８４の圧力がキャビティ６２とオーバーフロー８６とを連通するゲート８８の抵抗を超える程度になって初めてゲート８８を通じてオーバーフロー８６に溶湯８４が供給される。そして、キャビティ６２及びオーバーフロー８６に溶湯８４が充填されて始めてキャビティ６２内の溶湯８４に対して昇圧可能となるのである。
【００６２】
図６に従って説明しなおすと、溶湯８４がキャビティ６２に充填され、プランジャ速度ＶがＶＨから急速に減速してゼロになる一方、プランジャ圧力ＰはＰＨから上昇し始める。しかし、プランジャ圧力Ｐが一定の値を超えると、キャビティ６２とオーバーフロー８６とを連通するゲート８８に溶湯８４が流れ出す。これにより、プランジャ速度Ｖが再び上昇をし始めるとともに、プランジャ圧力Ｐが上昇せず、一定の値を維持することになる。そして、溶湯８４がオーバーフロー８６に充填されるとプランジャ速度Ｖがゼロになるとともに、プランジャ圧力Ｐが上昇し始めることになる。よって、図６の破線の曲線（オーバーフロー８６がない場合のプランジャ圧力Ｐの曲線）と比較して、金型５２にオーバーフロー８６を形成すると、オーバーフロー８６に溶湯８４を充填する時間分だけ、キャビティ６２内の溶湯８４に対する昇圧が遅れてしまうという問題が発生する。
【００６３】
一般に、キャビティによって形成されるダイカスト製品の厚みをｔ［ｍｍ］とすると、溶湯の凝固時間Ｔ［ｓ］は、ベネットの式より、
【数１】
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であることが知られている。上の式は、溶湯が初期状態で液状となっていることを条件としているので、初期状態で溶湯がシャーベット状（液状よりも低温な状態）になっている場合には、上の式で導かれる凝固時間よりもさらに短い時間で凝固する。また完全に凝固しない場合でも溶湯の流動性が著しく低下すれば、溶湯に対する昇圧が困難となる。したがって、キャビティに溶湯を充填する際は、プランジャ（溶湯）の圧力を管理するよりも、溶湯の充填時間が短くなるように充填時間を優先的に管理する必要がある。
【００６４】
図５、図６に示す場合において、溶湯を一定の流動性を保つ時間の範囲で溶湯をキャビティに充填しても、その後オーバーフローに溶湯が充填されるまでキャビティ内の溶湯に大きな圧力を印加することはできず、その間も溶湯の温度は低下する。よって、溶湯をオーバーフローに充填したときには、溶湯がすでに凝固し始めており、キャビティ内の溶湯に大きな圧力を印加することができず、ダイカスト製品内に巣を発生させる虞がある。本実施形態の充填時間算出手段１０では、図６に従えば、速度データを昇圧動作側から読み出し、速度データが最初に立ち上がるとき、すなわち、オーバーフロー８６に溶湯８４を未だ充填しているときの速度に向けて立ち上がるときの時間が見かけ上の充填終了時間（Ｔ２）として算出される。
【００６５】
いずれにしても、高品質なダイカスト製品を製造するためには、キャビティに溶湯を短時間で充填するとともに、キャビティに溶湯が充填された直後から、タイムラグなしにキャビティ内の溶湯に大きな圧力を印加可能なダイカスト装置を構築する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
従前の成形装置においても溶湯の充填時間が容易に測定可能な溶湯の充填時間測定方法として利用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１０………溶湯充填時間算出手段、１２………速度データ生成部、１４………圧力データ生成部、１６………充填開始時間算出部、１８………充填終了時間算出部、２０………充填時間算出部、２２………画像処理部、２４………制御部、２６………記憶部、２８………モニター、３０………第１の仕切り線、３２………第２の仕切り線、５０………ダイカスト装置、５２………金型、５４………固定金型、５６………合わせ面、５８………可動金型、６０………合わせ面、６２………キャビティ、６４………ゲート、６６………ランナー、６８………溶湯射出装置、７０………プランジャ、７０ａ………フランジ、７０ｂ………プランジャチップ、７２………プランジャスリーブ、７４………シリンダ、７４ａ………前室、７４ｂ………後室、７６………アクチュエータ、７８………パルス発生器、８０………圧力計、８２………圧力計、８４………溶湯、８６………オーバーフロー、８８………ゲート。
【図１】
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【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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