(57)【要約】【課題】設定射出速度に実鋳射出速度が到達しない場合、設定射出速度が、ダイカストマシンの鋳造能力を超えているか否かを判断する、鋳造能力判断方法及びそのための表示装置を提供する【解決手段】ダイカストマシン１００の鋳造能力に基づくマシン特性線１及び、ダイカストマシン１００に取り付けられる金型の金型特性線１が描画されるＰ−Ｑ２線図に基づき、横軸をダイカストマシン１００の射出装置１０２における射出速度の２乗値とし、マシン特性線１及び金型特性線１の各特性線中の溶湯流量を、射出装置１０２のスリーブ断面積と、各特性線中の射出速度と、の積に置換させた、マシン特性線２及び金型特性線２を描画させたＰ−Ｖ２線図を作成すると共に、Ｐ−Ｖ２線図のマシン特性線２及び金型特性線２の交点に対応する射出速度の２乗値を、設定射出速度に対する実鋳射出速度の２乗値と推定する鋳造能力判断方法によって達成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸を溶湯充填圧力、横軸を溶湯流量の２乗値とし、ダイカストマシンの鋳造能力に基づくマシン特性線１及び、前記ダイカストマシンに取り付けられる金型の金型特性線１が描画されるＰ−Ｑ２線図に基づき、
縦軸を溶湯充填圧力、横軸を前記ダイカストマシンの射出装置における射出速度の２乗値とし、
前記マシン特性線１及び前記金型特性線１の各特性線中の溶湯流量を、前記射出装置のスリーブ断面積と、各特性線中の射出速度と、の積に置換させた、マシン特性線２及び金型特性線２を描画させたＰ−Ｖ２線図を作成すると共に、
前記Ｐ−Ｖ２線図の前記マシン特性線２及び前記金型特性線２の交点に対応する射出速度の２乗値を、前記設定射出速度に対する実鋳射出速度の２乗値と推定する、鋳造能力判断方法。
【請求項２】
前記マシン特性線２の横軸切片値を、所望する設定射出速度の２乗値とし、
前記マシン特性線２及び前記金型特性線２の交点に対応する射出速度の２乗値を、前記所望する設定射出速度に対する初期到達実鋳射出速度の２乗値と推定する、請求項１に記載の鋳造能力判断方法。
【請求項３】
前記マシン特性線２の横軸切片値を、前記ダイカストマシンの仕様上の最高設定射出速度の２乗値とし、
前記マシン特性線２及び前記金型特性線２の交点に対応する射出速度の２乗値を、前記最高設定射出速度に対する最高実鋳射出速度の２乗値と推定し、
所望する設定射出速度が、該最高実鋳射出速度を超えている場合に、前記所望する設定射出速度が、前記ダイカストマシンの鋳造能力を超えていると判断させる、請求項１又は請求項２に記載の鋳造能力判断方法。
【請求項４】
前記ダイカストマシンが、前記射出装置への圧湯の供給量、及び、前記射出装置からの圧湯の排出量の少なくとも一方を制御して、射出速度のリアルタイムフィードバック制御が可能な流量制御弁を備えている場合に、
前記マシン特性線２の横軸切片値を、所望する設定射出速度に、前記流量制御弁の、速度換算された最大リアルタイムフィードバック量を加えた射出速度の２乗値とし、
前記マシン特性線２及び前記金型特性線２の交点に対応する射出速度の２乗値を、所望する前記設定射出速度に対する増速制御限界実鋳射出速度の２乗値と推定し、
所望する前記設定射出速度が、該増速制御限界実鋳射出速度を超えている場合に、前記所望する設定射出速度が、前記ダイカストマシンの増速制御限界を超えていると判断させる、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の鋳造能力判断方法。
【請求項５】
ダイカストマシンの、操作盤及び制御盤の少なくとも一方の表示装置であって、
前記Ｐ−Ｖ２線図を選択的に表示可能で、
表示された前記Ｐ−Ｖ２線図上に、所望する設定射出速度及び、前記所望する設定射出速度に対する実鋳射出速度の大小関係を対比可能に表示させる、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の鋳造能力判断方法の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、従来のＰ−Ｑ２線図に基づくＰ−Ｖ２線図を活用した、ダイカストマシンの鋳造能力判断方法、及び、このようなダイカストマシンの鋳造能力判断方法を表示させる表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定のダイカストマシンに所定の金型を取り付けて、アルミニウム製品を鋳造する場合に、ダイカストマシンのユーザーやオペレータは、まず、マシン、金型及び溶湯の条件（鋳造条件／鋳造方案）を検討し設定する。従来のＰ−Ｑ２線図は、この鋳造条件のもとで、鋳造されるアルミニウム製品の品質判定（判定基準値を満たすか否か／事前推定）に用いられることが多い。そこで、図１を参照しながら、油圧式射出シリンダを備える、一般的な横型ダイカストマシンを使用するアルミニウム製品の鋳造方法を説明する。
【０００３】
横型ダイカストマシン１００は、金型装置１０１と、射出装置１０２とから構成されている。金型装置１０１には、対向する一対の固定プラテン１と可動プラテン２との間に、固定金型３と可動金型４とがそれぞれ取付けられている。固定金型３及び可動金型４は、それぞれが取り付けられた固定プラテン１及び可動プラテン２が、図示しない型開閉手段によって型閉じされることにより、その間に製品形状を含む金型キャビティ（空洞）５が形成される。また、固定プラテン１には、アルミニウム（ＡＬ）等の溶湯（高温で溶融状態）が供給（注湯）されるスリーブ６が、固定プラテン１の固定金型３側から、固定プラテン１を貫通させて突出されるように配置されている。そして、スリーブ６内は、固定金型３を貫通させて金型キャビティ５内に連通されている。
【０００４】
次に、射出装置１０２には、本体１３と、往復運動するピストン１２とを具備する油圧式の射出シリンダ１０が設けられている。ピストン１２は、図１において右端にピストンヘッドを具備し、その左端は、射出カップリング９によってプランジャロッド８と連結され、プランジャロッド８の左端にプランジャチップ７が取付けられている。プランジャチップ７は、スリーブ６の突出端側からスリーブ６内に嵌合されており、射出シリンダ１０のピストン１２を前進（図１の左側）させることにより、スリーブ６内に注湯された溶湯を金型キャビティ５内に射出充填させることができる。
【０００５】
そして、横型ダイカストマシン１００は、同ダイカストマシンを操作するための操作盤２０１と、同ダイカストマシンを制御するための、各種制御機器や電子機器が収納された制御盤２０２とを備えている。それぞれの盤には、運転状況及び警報・警告メッセージ等の表示や、タッチパネルとして、各種鋳造条件等の入力・設定が可能な表示装置２０１ａ、２０２ａが配置されている。
【０００６】
図１においては、射出シリンダ１０が油圧式であるので、図示せぬ油圧供給源（油圧ポンプ、蓄圧器等）より、圧油を射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈに供給させて、ピストン１２を前進させる。金型キャビティ５内に射出充填させた溶湯を凝固させた後、図示せぬ型開閉手段によって可動金型４を固定金型３から型開きさせて、図示しない製品取出手段等で、いずれかの金型（一般的には可動金型４側）に保持させたアルミニウム製品を金型装置１０１外へ搬送させることにより、アルミニウム製品が鋳造成形される。
【０００７】
このような鋳造方法では、スリーブ６内に供給（注湯）された溶湯を、金型キャビティ５内に満たす（射出充填工程）までの射出速度（ピストン１２の前進速度）、その後（増圧工程）の射出圧力（ピストン１２の前方への押圧力／メタル圧）、そして、射出充填工程（速度制御）から増圧工程（圧力制御）への切換タイミングを好適に設定できるか、が良品を鋳造するために極めて重要である。一般的なアルミニウム製品の鋳造方法の、射出充填工程における射出速度と、増圧工程における射出圧力の関係とを、図２を用いて説明する。射出充填工程が開始される前の注湯工程において、図示せぬ注湯装置により溶湯がスリーブ６上面の開口部からスリーブ６内に注湯され射出開始状態となる。この時のプランジャチップ７の先端位置はＡである。（図２の上の図を参照）
【０００８】
この状態から、まず低速射出工程（ＳＬ）が行われる。この工程ではプランジャチップ７を安定した低速（ＶＬ）で前進させる制御が要求される。この状態でプランジャチップ７を高速で前進させたり、速度変動を伴う不安定な状態で前進させたりすると、スリーブ６の内部において溶湯を波立たせて、溶湯内に空気が巻き込まれ、巣等の品不良の要因となるためである。溶湯がスリーブ６内を満たし、更に、溶湯の湯面がゲート（金型キャビティ５内への溶湯流入口）近傍まで上昇するＢ位置までプランジャチップ７を前進させると、図示しない射出ストロークセンサ等によりこれを検出させて、低速射出工程から高速射出工程に切り換えさせる。（図２の上から２番目の図を参照）
【０００９】
高速射出工程（Ｓｈ）では、プランジャチップ７の前進速度を一気に加速させ、高速（Ｖｈ）で金型キャビティ５内に溶湯を射出充填させる。これは、溶湯に対して温度が低い金型キャビティ５の表面に溶湯が接触すると急速に溶湯の凝固が進行するためであり、良品の鋳造のためには、できるだけ短時間で金型キャビティ５内への溶湯の射出充填を完了させることが望ましい。特に、アルミニウム製品が大型の場合、あるいは複雑な形状の場合、高速射出工程においてより高速での射出充填が求められる。
【００１０】
そして、金型キャビティ５内が溶湯で完全に満たされる直前になると、金型キャビティ５内の各部位に充填された溶湯の冷却凝固の進行に伴い、溶湯の流動性が低下し、金型キャビティ５内への溶湯の充填抵抗が急激に上昇する。そのため、射出圧力（射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈの圧力）が急激に上昇し、これに呼応するように射出速度が急速に低下する。そして、プランジャチップ７がＣ位置に達し、金型キャビティ５内が溶湯で完全に満たされる（ＶＰ切換位置等と呼称する）と、次の増圧工程に切り換えさせる（図２の上から３番目の図を参照）。
【００１１】
ここで、上記の射出充填工程（速度制御）では、高速射出工程（Ｓｈ）における射出速度が重要である。図２の上から２番目の図に示すように、高速射出工程（Ｓｈ）が開始されるのは、先に説明した、溶湯の湯面がゲート近傍まで上昇するＢ位置である。一般的に、スリーブ６の内径の断面積（以後：スリーブ断面積）に対して、ゲート通過時の溶湯の流動方向に直交するゲート断面積（以後：ゲート断面積）は小さい。従って、スリーブ６から金型キャビティ５内に充填される溶湯は、ゲート通過時に流動断面積が減少し、流動が絞り込まれるため、流動抵抗（充填抵抗）が急増する。横型ダイカストマシン１００の射出装置１０２には、スリーブ６内の溶湯を、同溶湯がゲートを通過する際の充填抵抗に打ち勝って、且つ、所望する射出速度（Ｖｈ）で金型キャビティ５内に充填させる能力（以後：鋳造能力）が要求される。
【００１２】
なお、図示はしていないが、横型ダイカストマシン１００の射出装置１０２は、射出装置１０２への圧湯の供給量、及び、射出装置１０２からの圧湯の排出量の少なくとも一方を制御して、射出速度のリアルタイムフィードバック制御が可能な流量制御弁を備えているものとする。
【００１３】
上述したような、ゲートを通過する際の溶湯の充填抵抗は、ゲート断面積に反比例し、ゲートを通過する溶湯の流量（単位時間当たりの流動容積／以後：溶湯流量）に比例する。また、このようなゲートは、ゲート断面積も含め、形状等、金型設計の要素であるため、金型（アルミニウム製品）毎に異なる。そのため、様々な金型が取り付けられる前提の横型ダイカストマシンにおいて、このような、金型のゲートに起因する充填抵抗を加味した鋳造能力を、横型ダイカストマシン単体の仕様として提示することは困難である。そこで、横型ダイカストマシンでは、溶湯の充填抵抗を考慮していない、空打ち等で再現可能な最大射出速度を、仕様上の最大射出速度として提示すると共に、ダイカストマシンの操作盤等で設定する設定射出速度を、溶湯の充填抵抗を考慮していない、空打ち等で再現可能な射出速度とすることが一般的である。
【００１４】
ここで、所定のダイカストマシンに所定の金型を取り付け、アルミニウム製品を鋳造する場合の品質判定（事前推定）に、実鋳造時の溶湯充填圧力（射出装置１０２のプランジャチップ７を介して溶湯に付与させる圧力／メタル圧）の値や溶湯流量の２乗値が必要になり、これらの値を活用したＰ−Ｑ２線図が多く使用されることが特許文献１に開示されている。
【００１５】
特許文献１を引用してＰ−Ｑ２線図を説明する。Ｐ−Ｑ２線図は、縦軸を溶湯充填圧力（Ｐ：メタル圧）とし、横軸を溶湯流量の２乗値（Ｑ２）とした２次元座標平面上に、マシン特性線と金型特性線とを描画させたものである。マシン特性線は、使用するダイカストマシンの鋳造能力を示す直線であり、Ｐ＝Ｐ０×（１−Ｑ２／Ｑ０２）で表される。ここで、Ｐ０＝ＰＡＣＣ×ＡＣ／ＡＳ、Ｑ０＝ＶＳ０×ＡＳであり、ＰＡＣＣはアキュムレータ圧力（射出用アキュムレータ）、ＶＳ０は空打ち時射出速度、ＡＣは射出シリンダ断面積（ヘッド側）、ＡＳはスリーブ断面積である。金型特性線は、金型特有の特性線であり、Ｐ＝Ｂ×Ｑ２で表される。ここで、Ｂ＝Ｄｍ／（２×Ａｇ２×Ｃｇ２）であり、Ｄｍは溶湯密度、Ａｇはゲート断面積、Ｃｇは流量係数である（特許文献１の段落［０００８］）。また、Ｑは、金型のゲートに送り込まれる溶湯流量である。
【００１６】
尚、上記のマシン特性線の説明は、圧湯を射出シリンダ１０のヘッド室１０Ｈに供給させ、同ロッド室１０Ｒから圧湯を排出させて、ピストン１２を前進させる射出シリンダを前提としている。同ロッド室１０Ｒから排出させた圧湯をそのままヘッド室１０Ｈに供給させる圧湯と合流させて、ピストン１２の前進速度を増速させる、所謂、差動回路（ランアラウンド回路）を構成させる射出シリンダを前提としたものではない。差動回路の場合、ロッド室１０Ｒにもヘッド室１０Ｈと略同じ背圧が生じるため、Ｐ０＝ＰＡＣＣ×（ＡＣ−ＡＲ）／ＡＳ（ＡＲ：射出シリンダのロッド側断面積）となる。
【００１７】
Ｐ−Ｑ２線図において、マシン特性線と金型特性線との交点は、「プロセスポイント」と呼ばれる。プロセスポイントの横軸座標値Ｑ１２は、実鋳造時の溶湯流量（推定値）の２乗値であり、縦軸座標値Ｐ１は、実鋳造時の溶湯充填圧力である（特許文献１の段落［０００９］及び図３他）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００９−１５４１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記プロセスポイントの横軸座標値Ｑ１２のＱ１は、実鋳造時の、金型のゲートに起因する充填抵抗を加味した、実際にゲートを通過する溶湯の溶湯流量であり、縦軸座標値のＰ１はＱ１に対応する溶湯充填圧力（メタル圧）の推定値である。先に、ゲートを通過する際の溶湯の充填抵抗は、ゲート断面積に反比例し、ゲートを通過する溶湯流量に比例することを説明したが、Ｐ−Ｑ２線図におけるマシン特性線は、ダイカストマシンのスリーブから押し出す溶湯の溶湯流量が多い程、溶湯充填圧力（メタル圧）が低下することを、ダイカストマシンの鋳造能力に基づいて示したもので、その溶湯流量を２乗値とすることにより、対応する溶湯充填圧力との関係を一次関数で示すことができる。
【００２０】
一方、Ｐ−Ｑ２線図における金型特性線は金型固有の特性線であり、金型のゲートに送り込まれる溶湯流量が多い程、ゲートを通過する際の溶湯の充填抵抗により、溶湯充填圧力が増加することを、金型をダイカストマシンに取り付けた状態で行う実鋳造時のデータ等に基づいて示したもので、金型のゲートに送り込まれる溶湯流量を仮にＱとすると、Ｑは、実鋳造時における射出装置１０２の実鋳射出速度（プランジャチップ７の前進速度／ＶＳ）とスリーブ断面積ＡＳとの積、すなわち、Ｑ＝ＶＳ×ＡＳで表すことができる。また、こちらも、その溶湯流量を２乗値とすることにより、対応する溶湯充填圧力との関係を一次関数で示すことができる。
【００２１】
しかしながら、特許文献１を含め、上記のようなＰ−Ｑ２線図において、マシン特性線では、ダイカストマシンのスリーブから押し出す溶湯の溶湯流量が、金型特性線においても、金型のゲートに送り込まれる溶湯の溶湯流量が採用されているものの、それぞれの溶湯流量の代わりに、上記のように、溶湯流量と単純な一次関数の関係にある、ダイカストマシンの射出速度が採用されることは無かった。
【００２２】
また、ダイカストマシンのユーザーやオペレータは、新しい金型（製品）の鋳造条件を検討する試験鋳造のための設定射出速度を設定する場合や、鋳造品の品質や良品率向上等を目的として、従来の設定射出速度を変更する場合において、その設定射出速度に実鋳射出速度が到達しない場合、その要因が、ダイカストマシン側のトラブルや不具合によるものなのか、ダイカストマシン側のトラブルや不具合ではなく、設定された設定射出速度が、金型のゲートに起因する充填抵抗を加味した実鋳造時に出力可能な実鋳射出速度を超えている、すなわち、設定射出速度が、そのダイカストマシンの鋳造能力を超えた設定値によるものかを、現場において判断するのが難しいという問題があった。
【００２３】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、ダイカストマシンにおいて、設定射出速度に実鋳射出速度が到達しない場合、設定射出速度が、同ダイカストマシンの鋳造能力を超えているか否かを判断する鋳造能力判断方法及びそのための表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の上記目的は、縦軸を溶湯充填圧力、横軸を溶湯流量の２乗値とし、ダイカストマシンの鋳造能力に基づくマシン特性線１及び、前記ダイカストマシンに取り付けられる金型の金型特性線１が描画されるＰ−Ｑ２線図に基づき、
縦軸を溶湯充填圧力、横軸を前記ダイカストマシンの射出装置における射出速度の２乗値とし、
前記マシン特性線１及び前記金型特性線１の各特性線中の溶湯流量を、前記射出装置のスリーブ断面積と、各特性線中の射出速度と、の積に置換させた、マシン特性線２及び金型特性線２を描画させたＰ−Ｖ２線図を作成すると共に、
前記Ｐ−Ｖ２線図の前記マシン特性線２及び前記金型特性線２の交点に対応する射出速度の２乗値を、前記設定射出速度に対する実鋳射出速度の２乗値と推定する鋳造能力判断方法によって達成される。
【００２５】
また、本発明に係る鋳造能力判断方法は、前記マシン特性線２の横軸切片値を、所望する設定射出速度の２乗値とし、
前記マシン特性線２及び前記金型特性線２の交点に対応する射出速度の２乗値を、前記所望する設定射出速度に対する初期到達実鋳射出速度の２乗値と推定しても良い。
【００２６】
そして、本発明に係る鋳造能力判断方法は、前記マシン特性線２の横軸切片値を、前記ダイカストマシンの仕様上の最高設定射出速度の２乗値とし、
前記マシン特性線２及び前記金型特性線２の交点に対応する射出速度の２乗値を、前記最高設定射出速度に対する最高実鋳射出速度の２乗値と推定し、
所望する設定射出速度が、該最高実鋳射出速度を超えている場合に、前記所望する設定射出速度が、前記ダイカストマシンの鋳造能力を超えていると判断させることが好ましい。
【００２７】
一方、本発明に係る鋳造能力判断方法は、前記ダイカストマシンが、前記射出装置への圧湯の供給量、及び、前記射出装置からの圧湯の排出量の少なくとも一方を制御して、射出速度のリアルタイムフィードバック制御が可能な流量制御弁を備えている場合に、
前記マシン特性線２の横軸切片値を、所望する設定射出速度に、前記流量制御弁の、速度換算された最大リアルタイムフィードバック量を加えた射出速度の２乗値とし、
前記マシン特性線２及び前記金型特性線２の交点に対応する射出速度の２乗値を、所望する前記設定射出速度に対する増速制御限界実鋳射出速度の２乗値と推定し、
所望する前記設定射出速度が、該増速制御限界実鋳射出速度を超えている場合に、前記所望する設定射出速度が、前記ダイカストマシンの増速制御限界を超えていると判断させても良い。
【００２８】
本発明の上記目的は、本発明に係る鋳造能力判断方法の表示装置であって、
ダイカストマシンの、操作盤及び制御盤の少なくとも一方の表示装置であって、
前記Ｐ−Ｖ２線図を選択的に表示可能で、
表示された前記Ｐ−Ｖ２線図上に、所望する設定射出速度及び、前記所望する設定射出速度に対する実鋳射出速度の大小関係を対比可能に表示させる表示装置によって達成される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る鋳造能力判断方法は、縦軸を溶湯充填圧力、横軸を溶湯流量の２乗値とし、ダイカストマシンの鋳造能力に基づくマシン特性線１及び、前記ダイカストマシンに取り付けられる金型の金型特性線１が描画されるＰ−Ｑ２線図に基づき、
縦軸を溶湯充填圧力、横軸を前記ダイカストマシンの射出装置における射出速度の２乗値とし、
前記マシン特性線１及び前記金型特性線１の各特性線中の溶湯流量を、前記射出装置のスリーブ断面積と、各特性線中の射出速度と、の積に置換させた、マシン特性線２及び金型特性線２を描画させたＰ−Ｖ２線図を作成すると共に、
前記Ｐ−Ｖ２線図の前記マシン特性線２及び前記金型特性線２の交点に対応する射出速度の２乗値を、前記設定射出速度に対する実鋳射出速度の２乗値と推定するため、ダイカストマシンにおいて、設定射出速度に実鋳射出速度が到達しない場合、設定射出速度が、同ダイカストマシンの鋳造能力を超えているか否かを判断することができる。
【００３０】
また、本発明に係る鋳造能力判断方法の表示装置は、
ダイカストマシンの、操作盤及び制御盤の少なくとも一方の表示装置であって、
前記Ｐ−Ｖ２線図を選択的に表示可能で、
表示された前記Ｐ−Ｖ２線図上に、所望する設定射出速度及び、前記所望する設定射出速度に対する実鋳射出速度の大小関係を対比可能に表示させるため、ダイカストマシンにおいて、設定射出速度に実鋳射出速度が到達しない場合、設定射出速度が、同ダイカストマシンの鋳造能力を超えているか否かを、現場において判断することに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一般的なダイカストマシンの射出装置及び金型装置を示す概略断面図（側面）である。
【図２】一般的なダイカストマシンの射出充填工程におけるプランジャチップの位置、溶湯の状態、射出速度、射出圧力の関係を示す図及びグラフである。
【図３】設定射出速度が、ダイカストマシンの鋳造能力を超えていないと判断するＰ−Ｖ２線図である。
【図４】設定射出速度が、ダイカストマシンの鋳造能力（増速制御限界実鋳射出速度）を超えていると判断するＰ−Ｖ２線図である。
【図５】設定射出速度が、ダイカストマシンの鋳造能力（最高実鋳射出速度）を超えていると判断するＰ−Ｖ２線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。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く、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００３３】
本発明の、後述する第１実施形態〜第３実施形態は、全て、先に説明した、横型ダイカストマシン１００を使用するアルミニウム製品の鋳造方法を前提としている。まず、本発明のＰ−Ｖ２線図、及び、マシン特性線Ｍ１〜Ｍ３（マシン特性線２）、金型特性線Ｄ（金型特性線２）に関する、第１実施形態〜第３実施形態に共通する構成について、第１実施形態のＰ−Ｖ２線図を示す図３を参照しながら説明する。
【００３４】
図３に示すＰ−Ｖ２線図は、縦軸を溶湯充填圧力（メタル圧／ＭＰａ）、横軸を横型ダイカストマシン１００の射出装置１０２における射出速度（プランジャチップ７の前進速度）の２乗値（（ｍ／ｓ）２）としたものである。従来のＰ−Ｑ２線図との相違は、横軸を溶湯流量の２乗値ではなく、射出速度の２乗値とした点である。
【００３５】
Ｐ−Ｖ２線図上に描画されたマシン特性線Ｍ１〜Ｍ３は、先に説明したＰ−Ｑ２線図のマシン特性線（マシン特性線１／Ｐ＝Ｐ０×（１−Ｑ２／Ｑ０２））中の溶湯流量Ｑ、Ｑ０を，射出装置１０２のスリーブ６のスリーブ断面積ＡＳと射出速度との積に置換させたものである。すなわち、同関係式に、Ｑ＝ＶＳ×ＡＳ及びＱ０＝ＶＳ０×ＡＳを代入すると、マシン特性線Ｍ１〜Ｍ３は、Ｐ＝Ｐ０×（１−ＶＳ２／ＶＳ０２）と、射出速度の２乗値を含む一次関数（マシン特性線２）となり、Ｐ−Ｖ２線図上に描画できる。なお、ＶＳは、実鋳造時における射出装置１０２の実鋳射出速度であることは先に説明したとおりである。また、実鋳射出速度ＶＳは、横型ダイカストマシン１００に、固定金型３と可動金型４とを取り付けた状態で、設定射出速度としてＶＳ０を設定した状態で実鋳造を行うことにより得られる数値であり、ＶＳ０は、設定射出速度としてＶＳ０を設定した状態で、溶湯を使用しない空打ちを行うことにより得られる数値である。それ以外の数値（ＰＡＣＣ、ＡＣ、ＡＳ）は、横型ダイカストマシン１００の仕様上から得られる数値（固定値）であり、Ｐ−Ｖ２線図上にマシン特性線Ｍ１〜Ｍ３（マシン特性線２）を描画することに、特別な困難性はない。
【００３６】
マシン特性線Ｍ１〜Ｍ３が相違するのは、それぞれの設定射出速度である。具体的には、溶湯の充填抵抗を考慮していない状態（溶湯充填圧力Ｐ＝０）を、上記のマシン特性線（マシン特性線２／Ｐ＝Ｐ０×（１−ＶＳ２／ＶＳ０２））に反映（入力）させた結果である、ＶＳ＝ＶＳ０、の状態、すなわち、空打ち等で再現可能な設定射出速度と実鋳射出速度とが等しい、それぞれのマシン特性線と横軸との交点（横軸切片値）が相違する。
【００３７】
それぞれのマシン特性線の横軸切片値は、マシン特性線Ｍ１が、所望する設定射出速度の２乗値（ＶＰ１）であり、マシン特性線Ｍ２が、マシン特性線Ｍ１の所望する設定射出速度に、射出速度制御用の流量制御弁の、速度換算された最大リアルタイムフィードバック量を加えた射出速度の２乗値（ＶＣ１）であり、マシン特性線Ｍ３が、横型ダイカストマシン１００の仕様上の最高設定射出速度の２乗値（ＶＭ１）である。
【００３８】
次に、Ｐ−Ｖ２線図上に描画された金型特性線Ｄは、先に説明したＰ−Ｑ２線図の金型特性線（金型特性線１）の関係式（Ｐ＝Ｂ×Ｑ２）中の溶湯流量Ｑを，射出装置１０２のスリーブ６のスリーブ断面積ＡＳと、射出速度と、の積に置換させたものである。すなわち、同関係式に、Ｑ＝ＶＳ×ＡＳを代入すると、金型特性線Ｄは、Ｐ＝Ｂ×ＶＳ２×ＡＳ２と、射出速度の２乗値を含む一次関数（金型特性線２）となり、Ｐ−Ｖ２線図上に描画できる。なお、Ｂ（Ｂ＝Ｄｍ／（２×Ａｇ２×Ｃｇ２））には、固定値ではないＤｍ（溶湯密度）、Ｃｇ（流量係数）を含む。これらＤｍ及びＣｇは、射出充填工程における溶湯の凝固進行に伴って変化するが、その変化量は小さく、金型特性線Ｄの一次関数としての傾きに大きく影響を及ぼすものではない。そのため、これらＤｍ及びＣｇについては、射出充填工程における変化量の中間値や、経験上、好適とされる値を固定値として適宜採用して金型特性線Ｄが描画されれば良く、Ｐ−Ｖ２線図上に金型特性線Ｄ（金型特性線２）を描画することに、特別な困難性はない。
【００３９】
そして、Ｐ−Ｖ２線図上における、マシン特性線Ｍ１と金型特性線Ｄとの交点（プロセスポイント）をＰＰ１とすると、ＰＰ１に対応する射出速度の２乗値を、所望する設定射出速度の２乗値（ＶＰ１）に対する初期到達実鋳射出速度の２乗値（ＶＰ１’）と推定する。この推定は、簡単に言えば、溶湯の充填抵抗を考慮していない、ダイカストマシンの仕様上の設定射出速度に対して、所定の金型を取り付けた場合に、溶湯の、金型のゲートに起因する充填抵抗により、実鋳射出速度がどの程度低下するかを推定するものである。
【００４０】
上記と同様に、マシン特性線Ｍ２と金型特性線Ｄとの交点をＰＣ１とすると、ＰＣ１に対応する射出速度の２乗値を、所望する設定射出速度の２乗値（ＶＣ１）に対する増速制御限界実鋳射出速度の２乗値（ＶＣ１’）、マシン特性線Ｍ３と金型特性線Ｄとの交点をＰＭ１とすると、ＰＭ１に対応する射出速度の２乗値を、最高設定射出速度の２乗値（ＶＭ１）に対する最高実鋳射出速度の２乗値（ＶＭ１’）と推定できる。なお、初期到達実鋳射出速度、増速制御限界実鋳射出速度、及び、最高実鋳射出速度については、後述する実施形態において改めて説明する。
【００４１】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る、ダイカストマシン鋳造能力判断方法について、図３を参照しながら説明する。図３に示す、Ｐ−Ｖ２線図、及び、マシン特性線Ｍ１〜Ｍ３、金型特性線Ｄについては、既に説明しているため、説明は割愛する。
【００４２】
第１実施形態においては、所望する設定射出速度が、横型ダイカストマシン１００の鋳造能力を超えていないと判断する形態を説明する。先に説明したように、マシン特性線Ｍ１及び金型特性線Ｄの交点であるプロセスポイントＰＰ１により、所望する設定射出速度の２乗値（ＶＰ１）に対する、初期到達実鋳射出速度の２乗値（ＶＰ１’）が推定される。２乗値であるＶＰ１及びＶＰ１’はそれぞれ１／２乗することにより、所望する設定射出速度及びこれに対応する実鋳射出速度となるため、以後、所望する設定射出速度をＶＰ１、これに対する初期到達実鋳射出速度をＶＰ１’として説明する。他のプロセスポイントについても、所望する設定射出速度及びこれに対応する実鋳射出速度に関しては同様の説明とする。
【００４３】
仮に、所望する設定射出速度ＶＰ１を５ｍ／ｓ（２乗値は２５）とする。この場合、プロセスポイントＰＰ１から、初期到達実鋳射出速度が約４．３ｍ／ｓ（２乗値は約１８．３）であることが推定される。
【００４４】
一方、射出装置１０２は、射出速度のリアルタイムフィードバック制御が可能な流量制御弁を備えている。この流量制御弁の、速度換算された最大リアルタイムフィードバック量を、仮に２ｍ／ｓとする。この流量制御弁のリアルタイムフィードバック量の上限は、圧湯の流量制御時に、設定射出速度に実鋳射出速度を到達させるために、圧湯の流量を増加させる際のフェールセーフとして設けられる。具体的には、流量制御弁の機械的不具合や制御ソフトウエアの不具合等により、圧湯の流量を過大に増加させて、射出速度を過大に増加させることがないように、流量制御弁の制御ソフトウエアに、設定射出速度に対する増速制御限界値として自動的に設定されるものである。尚、最大リアルタイムフィードバック量は、流量制御弁毎に設定可能であり、また、流量制御弁のサイズや制御流量等、仕様によっても設定範囲等が異なる。
【００４５】
次に、マシン特性線Ｍ２及び金型特性線Ｄの交点であるプロセスポイントＰＣ１により、所望する設定射出速度ＶＰ１に、上述した、流量制御弁の、速度換算された最大リアルタイムフィードバック量を加えた射出速度ＶＣ１に対する、増速制御限界実鋳射出速度ＶＣ１’が推定される。この場合、射出速度ＶＣ１は、ＶＰ１（５ｍ／ｓ）＋２ｍ／ｓ＝７ｍ／ｃ（２乗値は４９）であり、プロセスポイントＰＣ１から、増速制御限界実鋳射出速度ＶＣ１’が約５．３ｍ／ｓ（２乗値は約２８）であることが推定される。
【００４６】
これの意味するところは、流量制御弁の開度が、溶湯の充填抵抗を考慮していない設定射出速度ＶＰ１（５ｍ／ｃ）に対応する状態のままでは、実鋳造速度が約４．３ｍ／ｓまでしか到達しないが、流量制御弁の流量調整による実鋳造射出速度の増速制御限界値（増速制御限界実鋳射出速度ＶＣ１’）が約５．３ｍ／ｓであるため、設定射出速度ＶＰ１（５ｍ／ｃ）に初期到達実鋳造射出速度ＶＰ１’（約４．３ｍ／ｓ）を到達させることができるということである。
【００４７】
そして、マシン特性線Ｍ３及び金型特性線Ｄの交点であるプロセスポイントＰＭ１により、横型ダイカストマシン１００の仕様上の最高設定射出速度ＶＭ１に対する、最高実鋳射出速度ＶＭ１’が推定される。仮に、最高設定射出速度ＶＭ１を１０ｍ／ｓ（２乗値は１００）とすると、プロセスポイントＰＭ１から、最高実鋳射出速度ＶＭ１’が約６．４ｍ／ｓ（２乗値は約４０．５）であることが推定される。
【００４８】
これの意味するところは、この金型については、最大の実鋳射出速度が約６．４ｍ／ｓであり、事実上、横型ダイカストマシン１００とこの金型の組み合わせにおける、横型ダイカストマシン１００の鋳造能力の限界（最大実鋳射出速度）が約６．４ｍ／ｓであるということである。
【００４９】
上記より、所望する設定射出速度ＶＰ１は、横型ダイカストマシン１００の鋳造能力の限界である最大実鋳射出速度ＶＭ１’（約６．４ｍ／ｓ）よりも小さく（ＶＰ１＜ＶＭ１’）、且つ、所望する設定射出速度ＶＰ１に対する増速制御限界実鋳射出速度ＶＣ１’（約５．３ｍ／ｓ）よりも小さい（ＶＰ１＜ＶＣ１’）ため、横型ダイカストマシン１００の鋳造能力を超えておらず、また、流量制御弁の増速制御により、所望する設定射出速度ＶＰ１に実鋳射出速度を到達させることができる、と判断することができる。
【００５０】
このように、Ｐ−Ｖ２線図上に、マシン特性線（マシン特性線２）及び金型特性線（金型特性線２）を描画させることにより、それらの交点であるプロセスポイントから、横型ダイカストマシン１００の鋳造能力に基づく設定射出速度と、金型のゲートに起因する充填抵抗を加味した実鋳射出速度との大小関係が明確に図示できるため、所定の金型に対する設定射出速度が、所定のダイカストマシンの鋳造能力を超えているか否かを容易に判断することができる。同様に、所定の金型に対する設定射出速度が、所定のダイカストマシンの増速制御限界を超えているか否かも容易に判断することができる。
【００５１】
一方、先に説明したように、マシン特性線Ｍ１〜Ｍ３、金型特性線Ｄを、Ｐ−Ｖ２線図上に描画することに、特別の困難性はない。そこで、ダイカストマシンの制御装置の記憶部に入力された仕様や、溶湯を使用しない、あるいは使用する試験鋳造により得られたデータを活用して、ダイカストマシンの制御盤２０２内の記憶部（図示せず）に、金型（アルミニウム製品）毎のマシン特性線２及び金型特性線２をＰ−Ｖ２線図上に描画して記憶させ、ダイカストマシンの操作盤２０１や制御装置２０２の表示装置２０１ａ、２０２ａの少なくとも一方の表示装置に、このＰ−Ｖ２線図が選択的に表示可能に構成されることが好ましい。具体的には、このＰ−Ｖ２線図はできるだけ大きく表示させることが好ましい。しかしながら、表示装置の略全面に常時表示させると、他の情報が表示できなくなったり、表示できたとしても見難くなったり、専用の表示装置が必要になったりする。そのため、表示させたい時に、表示装置の画面（タッチパネル）上や、表示装置の操作スイッチの操作により、任意に表示可能に構成されることが好ましい。
【００５２】
更に、表示装置２０１ａ、２０２ａに表示させたＰ−Ｖ２線図上に、図３に示すような、プロセスポイントから横軸に降りる矢印等を表示させ、所望する設定射出速度及び、その設定射出速度に対する実鋳射出速度の大小関係を対比可能に表示させることが更に好ましい。具体的には、前出の矢印等だけでなく、所望する設定射出速度及び、その設定射出速度に対する実鋳射出速度が、画面上に数値として表示させると共に、点滅させたり、上記のような判断を、予め記憶させたメッセージとして表示させたりしても良い。
【００５３】
このＰ−Ｖ２線図上の表示装置２０１ａ、２０２ａへの表示は、現場において、設定射出速度と実鋳射出速度との大小関係を容易に且つ明確にすることができる。所望する設定射出速度ＶＰ１及び、最高実鋳射出速度ＶＭ１’を表示させれば、所望する設定射出速度が最高実鋳射出速度ＶＭ１’を超えていないかを容易に判断することができる。最高実鋳射出速度ＶＭ１’に加えて、増速制御限界実鋳射出速度ＶＣ１’をも表示させることで、所望する設定射出速度が、流量制御弁の増速制御限界を超えていないかも容易に判断することができる。
【００５４】
このように、本発明に係るダイカストマシンの鋳造能力判断方法及びこれを好適に表示させる表示装置により、ダイカストマシンのユーザーやオペレータが、上記のような判断を、現場において容易に行うことができるようになる。
【００５５】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る、ダイカストマシンの鋳造能力判断方法について、図４を参照しながら説明する。図４に示す、Ｐ−Ｖ２線図、マシン特性線Ｍ１〜Ｍ３、金型特性線Ｄ、及びプロセスポイント他については、既に説明しているため、説明は割愛する。
【００５６】
第２実施形態の、第１実施形態との相違点は、所望する設定射出速度ＶＰ１（６ｍ／ｓ、２乗値３６）が、最高実鋳射出速度ＶＭ１’（約６．３ｍ／ｓ、２乗値約４０）を超えてはいないものの、増速制御限界実鋳射出速度ＶＣ１’（約５．７ｍ／ｓ、２乗値約３２．５）を超えているため、設定射出速度ＶＰ１（６ｍ／ｓ、２乗値３６）に初期到達実鋳造射出速度ＶＰ１’（約４．８ｍ／ｓ、２乗値約２３）を到達させることができない点である。
【００５７】
このような場合は、所望する設定射出速度が最高実鋳射出速度を超えていない（ＶＰ１＜ＶＭ１’）ものの、増速制御限を超えている（ＶＰ１＞ＶＣ１’）ため、所望する設定射出速度ＶＰ１に実鋳射出速度ＶＰ１’を到達させることができないと推定され、所定の金型に対する設定射出速度が、所定のダイカストマシンの増速制御限界を超えていると、容易に判断することができる。また、本第２実施形態においても、ダイカストマシンの操作盤２０１や制御装置２０２の表示装置２０１ａ、２０２ａの少なくとも一方の表示装置に、マシン特性線２及び金型特性線２が描画されたＰ−Ｖ２線図を、金型（アルミニウム製品）毎に、選択的に表示可能に構成されることが好ましいことは言うまでもない。
【００５８】
［第３実施形態］
第３実施形態に係る、ダイカストマシンの鋳造能力判断方法について、図５を参照しながら説明する。図５に示す、Ｐ−Ｖ２線図、マシン特性線Ｍ１、Ｍ３、金型特性線Ｄ、及びプロセスポイント他については、既に説明しているため、説明は割愛する。
【００５９】
第３実施形態の、第１実施形態及び第２実施形態との相違点は、所望する設定射出速度ＶＰ１（５ｍ／ｓ、２乗値２５）が、最高実鋳射出速度ＶＭ１’（約３．９５ｍ／ｓ、２乗値約１５．７）を超えている（ＶＰ１＞ＶＭ１’）ため、所望する設定射出速度ＶＰ１及び、増速制御限界実鋳射出速度ＶＣ１’の大小関係を対比する必要もなく、設定射出速度ＶＰ１（５ｍ／ｓ、２乗値２５）に初期到達実鋳造射出速度ＶＰ１’（約４．３ｍ／ｓ、２乗値約１８．５）を到達させることができない点である。
【００６０】
このような場合は、所望する設定射出速度ＶＰ１及び、増速制御限界実鋳射出速度ＶＣ１’の大小関係を対比する必要もなく、所定の金型に対する設定射出速度が、所定のダイカストマシンの鋳造能力を超えていると、容易に判断することができる。また、本第３実施形態においても、ダイカストマシンの操作盤２０１や制御装置２０２の表示装置２０１ａ、２０２ａの少なくとも一方の表示装置に、マシン特性線２及び金型特性線２が描画されたＰ−Ｖ２線図を、金型（アルミニウム製品）毎に、選択的に表示可能に構成されることが好ましいことは言うまでもない。
【００６１】
以上のとおり、第１〜第３実施形態に係る、ダイカストマシンの鋳造能力判断方法では、所望する設定射出速度ＶＰ１及び、これに対する実鋳射出速度（増速制御限界実鋳射出速度ＶＣ１’、最高実鋳射出速度ＶＭ１’）の大小関係を対比することにより、所定の金型に対する設定射出速度が、所定のダイカストマシンの鋳造能力を超えているか否かを容易に判断することができる。同様に、所定の金型に対する設定射出速度が、所定のダイカストマシンの増速制御限界を超えているか否かも容易に判断することができる。
【００６２】
また、第１〜第３実施形態に係る、ダイカストマシンの鋳造能力判断方法の表示装置では、ダイカストマシンの操作盤２０１や制御装置２０２の表示装置２０１ａ、２０２ａの少なくとも一方の表示装置に、マシン特性線２及び金型特性線２が描画されたＰ−Ｖ２線図が表示され、所望する設定射出速度に対する実鋳射出速度の大小関係を対比可能に表示させることにより、ダイカストマシンのユーザーやオペレータが、第１〜第３実施形態に係る、ダイカストマシンの鋳造能力判断方法で示したような判断を、現場において容易に行うことができるようになる。
【００６３】
ところで、ダイカストマシンでは、所定の金型に対して使用されるスリーブは通常１種類であり、１つの金型に対して、内径の異なるスリーブを、諸条件により使い分けるようなことはほとんどない。そのため、特定の金型に対して、ダイカストマシン側もスリーブ断面積ＡＳを固定値として、マシン特性線１や金型特性線１に、Ｑ＝ＶＳ×ＡＳ及びＱ０＝ＶＳ０×ＡＳを代入して、本発明のように、Ｐ−Ｖ２線図上にマシン特性線２や金型特性線２を描画させることができる。
【００６４】
一方、本発明に対して、所定のダイカストマシンに所定の金型を取り付け、アルミニウム製品を鋳造する場合の品質判定（事前推定）に、Ｐ−Ｑ２線図を活用することを開示した特許文献１や、特許文献１において、鋳造条件の決定に、Ｐ−Ｑ２線図とＪ値のグラフを用いることが開示されているとして引用されている非特許文献３において、本発明のＰ−Ｖ２線図や、マシン特性線２や金型特性線２による、所定の金型と所定のダイカストマシンとの組み合わせに基づく、設定射出速度に対する実鋳射出速度（鋳造能力）の評価や判断に関する技術的思想は全く開示されていない。
【００６５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態には記載されない。上記各実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【００６６】
例えば、上述した実施形態では、ダイカストマシンの操作盤２０１や制御装置２０２の表示装置２０１ａ、２０２ａの少なくとも一方の表示装置に、このＰ−Ｖ２線図が選択的に表示可能に構成されるものとして説明したが、これに限定されず、現場の管理責任者等が、現場管理用に使用するノートパソコンやタブレット端末に、ダイカストマシンの制御装置２０２から、無線、あるいは、有線で、本発明のＰ−Ｖ２線図のデータを送信させて表示させても良い。同様に、複数のダイカストマシンの情報を、無線、あるいは、有線で、一カ所で集中管理するような現場においては、集中管理装置へ、本発明のＰ−Ｖ２線図のデータを送信させて表示させても良い。
【符号の説明】
【００６７】
３  固定金型、４  可動金型、１００  横型ダイカストマシン、１０１  金型装置、１０２  射出装置、２０１  操作盤、２０１ａ  表示装置、２０２  制御盤、２０２ａ  表示装置、Ｍ１〜Ｍ３  マシン特性線２、Ｄ  金型特性線２、ＶＰ１  設定射出速度（の２乗値）、ＶＰ１’  実鋳射出速度（の２乗値）、ＶＣ１  ＶＰ１に流量制御弁の速度換算された最大リアルタイムフィードバック量を加えた射出速度（の２乗値）、ＶＣ１’  増速制御限界実鋳射出速度（の２乗値）、ＶＭ１  最高設定射出速度、ＶＭ１’  最高実鋳射出速度、ＰＰ１／ＰＣ１／ＰＭ１  プロセスポイント
【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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