(57)【要約】【課題】複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融金属を充填して成形体を成形することに先立って、金型キャビティに対応した形状の仮想空間に溶融金属に対応した仮想金属を仮想的に充填する仮想モデルを想定し、溶融金属の金型キャビティへの充填傾向を定量的に解析することができる射出成形法における湯流れの定量的解析方法を提供する。【解決手段】仮想モデルを構成する仮想金属の仮想充填圧力の上限値及び／又は下限値を仮想的に設定し、仮想空間への仮想金属の充填が完了する前に、仮想空間の入り口における仮想金属の仮想充填圧力が上限値を超えた場合、又は下限値未満になった場合に、仮想金属の仮想空間への充填を停止し、溶融金属の金型キャビティへの充填傾向の解析を中止又は中断させることを特徴とする射出成形法における湯流れの定量的解析方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填して成形体を成形することに先立って、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填傾向（湯流れ）を予め把握するために、前記金型キャビティに対応した形状の仮想空間に前記溶融又は半溶融金属に対応した仮想金属を仮想的に充填する仮想モデルを想定し、前記仮想モデルを構成する前記仮想空間を複数の微小空間に仮想的に分割し、前記仮想空間に仮想的に充填した前記仮想金属の、各前記微小空間を仮想的に通過する先頭部分の流速が一定になるように、微小時間毎に、前記仮想空間に前記仮想金属を仮想的に充填する入り口における前記仮想金属の仮想充填圧力を仮想的に設定することによって、前記仮想金属の各前記微小空間における位相及び速度ベクトルを算出して、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填傾向を定量的に解析する射出成形法における湯流れの定量的解析方法であって、
前記仮想モデルを構成する前記仮想金属の前記仮想充填圧力の上限値及び／又は下限値を仮想的に設定し、前記仮想空間への前記仮想金属の充填が完了する前に、前記仮想空間の前記入り口における前記仮想金属の前記仮想充填圧力が前記上限値を超えた場合、又は前記下限値未満になった場合に、前記仮想金属の前記仮想空間への充填を停止し、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填傾向の解析を中止又は中断させることを特徴とする射出成形法における湯流れの定量的解析方法。
【請求項２】
前記上限値が、ゲージ圧力で２０〜１５０ＭＰａである請求項１に記載の射出成形法における湯流れの定量的解析方法。
【請求項３】
前記下限値が、ゲージ圧力で０〜２０ＭＰａである請求項１又は２に記載の射出成形法における湯流れの定量的解析方法。
【請求項４】
複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填して成形体を成形するに際し、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填を制御する充填制御方法であって、
前記金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填するに先立って、請求項１〜３のいずれかに記載の湯流れの定量的解析方法を用い、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填傾向（湯流れ）の定量的解析を、前記成形体を成形するための初期条件を前記仮想モデルに入力することによって開始させるとともに、前記湯流れの定量的解析中に、前記仮想モデルを構成する前記仮想空間の前記入り口における前記仮想金属の前記仮想充填圧力が前記上限値を超えた場合、又は前記下限値未満になった場合に、前記金型キャビティに前記溶融又は半溶融金属を充填することを停止させる信号及び／又は警告を発する信号を前記仮想モデルに出力させることを特徴とする充填制御方法。
【請求項５】
複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填して成形体を成形する射出成形機に用いられる、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填を制御する充填制御装置であって、
請求項１〜３のいずれかに記載の湯流れの定量的解析方法を用い、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填傾向（湯流れ）の定量的解析を、前記成形体を成形するための初期条件を前記仮想モデルに入力することによって開始させて実行する解析部と、前記解析部による前記湯流れの定量的解析中に、前記仮想モデルを構成する前記仮想空間の前記入り口における前記仮想金属の前記仮想充填圧力が前記上限値を超えた場合、又は前記下限値未満になった場合に、前記金型キャビティに前記溶融又は半溶融金属を充填することを停止させる信号及び／又は警告を発する信号を前記仮想モデルに出力させる出力部とを有することを特徴とする充填制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の充填制御装置を備えることを特徴とする射出成形機。
【請求項７】
請求項５に記載の充填制御装置を備えることを特徴とする射出成形機の周辺装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイカスト法等の射出成形法における湯流れの定量的解析方法、それを用いた充填制御方法及び充填制御装置、並びに射出成形機及びその周辺装置に関する。さらに詳しくは、複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融又は半溶融金属（以下、溶融金属という）を充填して成形体を成形することに先立って、金型キャビティに対応した形状の仮想空間に溶融金属に対応した仮想金属を仮想的に充填する仮想モデルを想定し、溶融金属の金型キャビティへの充填傾向を定量的に解析することができる射出成形法における湯流れの定量的解析方法、それを用いた充填制御方法及び充填制御装置、並びに射出成形機及びその周辺装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、金型等の鋳型によって形成される鋳型キャビティに溶融金属を充填して成形体を成形する場合において、成形に必要とされる各種データをコンピュータ等で解析し、溶融金属の鋳型キャビティへの充填傾向を把握する解析手段がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】例えば、ダイカスト法における湯流れの定量的解析方法としては、複数の金型によって形成される金型キャビティに対応した形状の仮想空間に溶融金属に対応した仮想金属を仮想的に充填する仮想モデルを想定し、この仮想モデルを構成する仮想空間を複数の微小空間に仮想的に分割し、微小時間毎に、仮想空間に仮想金属を仮想的に充填する入り口における仮想金属の仮想充填圧力を仮想的に設定することによって、仮想金属の各微小空間における位相及び速度ベクトルを算出して、溶融金属の金型キャビティへの充填傾向を定量的に解析するものがある。
【０００４】具体的には、図４に示すようにコンピュータシステム等を用いて、金型キャビティに対応した仮想空間に溶融金属に対応した仮想金属を仮想的に充填する仮想モデルを想定することによって行われている。具体的には、まず、仮想モデルを構成する仮想空間を複数の微小空間（要素）に仮想的に分割する。次に、この仮想空間に充填する溶融金属に対応した仮想金属の基本条件及び初期充填条件を設定する。次に、微小時間ｄｔの設定をする。通常、微小時間ｄｔは１×１０−１０〜１×１０−３の間で設定し、時刻ｔから微小時間経過後をｔ’＝ｔ＋ｄｔと定義する。次に、これらのデータを元に、仮想金属の位相、速度ベクトル、温度、及び仮想充填圧力を算出し、このようにして算出した仮想充填圧力で微小時間ｄｔの間、仮想金属を充填する。次に、データより算出した位相から、仮想金属の仮想空間への充填状況の判別をし、仮想金属の仮想空間への充填が完了したと判断された場合は、仮想金属の充填を停止して解析を中止する。また、仮想金属の充填が完了していないと判断された場合は、温度による判別を行う。ここでは、各微小空間（要素）において、一定温度以下に溶融金属の温度が低下した場合は、充填が完了していなくとも解析を中止し、一定温度以上に保持されている場合は、再び、前述した微小時間ｄｔの設定からこれまでの工程を、仮想モデルによる仮想空間への仮想金属の充填が完了と確認されるまで繰り返し、実際の溶融金属の金型キャビティへの充填傾向を定量的に解析する。
【０００５】このようなダイカスト法における湯流れの定量的解析方法においては、実際の成形時には、溶融金属を金型キャビティに充填する最中に、金型キャビティを移動中の溶融金属の温度が低下し、その粘度が増加して流速が低下するために、通常、金型キャビティに充填した溶融金属の先頭部分の流速が一定になるように充填するためには、溶融金属の充填圧力を徐々に増加しなければならない。また、金型キャビティの各末端部分の形状が、微細で複雑な形状になるにつれて溶融金属の流速が低下するために、このような場合においても溶融金属の充填圧力を徐々に増加しなければならない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１３７９２６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このようなダイカスト法における湯流れの定量的解析方法は、コンピュータ等により算出された解析結果を元に、仮想モデルによって、微小時間毎の仮想金属の流動挙動をシミュレーションする解析方法であるため、実際の溶融金属の流動挙動と異なる場合ある。特に、仮想空間に仮想金属を充填する途中で、仮想金属の流動性が著しく低下したり、仮想金属が凝固するという結果がでた場合に、従来の解析方法においては、さらに仮想金属を充填するために仮想金属の充填圧力を上昇させるような解析結果が算出される。そして、このとき算出された充填圧力では、仮想金属が充填できない場合には、さらに充填圧力を上昇させるような解析結果が算出され、位相及び温度による製造終了の命令が出されない限り、際限無く充填圧力を上昇させ、解析を続行する。この場合、解析時間が非常に長くかかるとともに、得られた解析結果における充填圧力が実際の成形では実現不可能な圧力であると、解析自体が無駄となってしまうという問題があった。また、このように際限無く充填圧力を上昇させて解析を終えた解析結果を用いて実際の射出成形を行った場合、射出成形機に配設された金型に損傷を与える充填圧力及び射出成形機の型締力よりも大きい射出力を発生させる充填圧力で成形することとなり、金型又は射出成形機が破損するという問題があった。また、実際に成形体を成形するにあたっては、溶融金属の充填圧力が低すぎると健全な成形体を得ることができないために、従来の解析方法では、得られた解析結果の全てが好ましい成形条件になるとは限らず、例えば、得られた解析結果による充填圧力が低すぎる場合等は、解析が無駄となり余分な時間を費やしてしまうという問題があった。
【０００８】さらに、このような解析方法によって算出された解析結果を元に実際に成形体を成形する場合において、健全な成形体が得られる成形条件を見つけ出すのに長い時間を要するという問題があった。
【０００９】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填して成形体を成形することに先立って、金型キャビティに対応した形状の仮想空間に溶融金属に対応した仮想金属を仮想的に充填する仮想モデルを想定し、溶融金属の金型キャビティへの充填傾向を定量的に解析することができる射出成形法における湯流れの定量的解析方法、それを用いた湯流れの制御方法及び制御装置、並びに射出成形機及びその周辺装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するために、本発明の射出成形法における湯流れの定量的解析方法は、複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填して成形体を成形することに先立って、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填傾向（湯流れ）を予め把握するために、前記金型キャビティに対応した形状の仮想空間に前記溶融又は半溶融金属に対応した仮想金属を仮想的に充填する仮想モデルを想定し、前記仮想モデルを構成する前記仮想空間を複数の微小空間に仮想的に分割し、前記仮想空間に仮想的に充填した前記仮想金属の、各前記微小空間を仮想的に通過する先頭部分の流速が一定になるように、微小時間毎に、前記仮想空間に前記仮想金属を仮想的に充填する入り口における前記仮想金属の仮想充填圧力を仮想的に設定することによって、前記仮想金属の各前記微小空間における位相及び速度ベクトルを算出して、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填傾向を定量的に解析する射出成形法における湯流れの定量的解析方法であって、前記仮想モデルを構成する前記仮想金属の前記仮想充填圧力の上限値及び／又は下限値を仮想的に設定し、前記仮想空間への前記仮想金属の充填が完了する前に、前記仮想空間の前記入り口における前記仮想金属の前記仮想充填圧力が前記上限値を超えた場合、又は前記下限値未満になった場合に、前記仮想金属の前記仮想空間への充填を停止し、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填傾向の解析を中止又は中断させることを特徴とする（以下、「第一の発明」ということがある）。
【００１１】このように構成することによって、溶融又は半溶融金属の金型キャビティへの充填傾向の定量的な解析にかかる解析時間を短縮することができる。
【００１２】また、本発明の射出成形法における湯流れの定量的解析方法においては、仮想充填圧力の上限値が、２０〜１５０ＭＰａであることが好ましく、また、下限値が、０〜２０ＭＰａであることが好ましい。
【００１３】このように成形体に求められる特性、金型の耐久性及び射出成形機の型締力を考慮して上限値及び／又は下限値を設定するすることによって、溶融金属に対応した仮想金属の充填圧力によって、仮想金属の流動性の異常を適切に判別し、より解析時間を短縮することができる。
【００１４】本発明の充填制御方法は、複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填して成形体を成形するに際し、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填を制御する充填制御方法であって、前記金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填するに先立って、上述した本発明の湯流れの定量的解析方法を用い、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填傾向（湯流れ）の定量的解析を、前記成形体を成形するための初期条件を前記仮想モデルに入力することによって開始させるとともに、前記湯流れの定量的解析中に、前記仮想モデルを構成する前記仮想空間の前記入り口における前記仮想金属の前記仮想充填圧力が前記上限値を超えた場合、又は前記下限値未満になった場合に、前記金型キャビティに前記溶融又は半溶融金属を充填することを停止させる信号及び／又は警告を発する信号を前記仮想モデルに出力させることを特徴とする（以下、「第二の発明」ということがある）。
【００１５】また、本発明の充填制御装置は、複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填して成形体を成形する射出成形機に用いられる、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填を制御する充填制御装置であって、上述した本発明の湯流れの定量的解析方法を用い、前記溶融又は半溶融金属の前記金型キャビティへの充填傾向（湯流れ）の定量的解析を、前記成形体を成形するための初期条件を前記仮想モデルに入力することによって開始させて実行する解析部と、前記解析部による前記湯流れの定量的解析中に、前記仮想モデルを構成する前記仮想空間の前記入り口における前記仮想金属の前記仮想充填圧力が前記上限値を超えた場合、又は前記下限値未満になった場合に、前記金型キャビティに前記溶融又は半溶融金属を充填することを停止させる信号及び／又は警告を発する信号を前記仮想モデルに出力させる出力部とを有することを特徴とする（以下、「第三の発明」ということがある）。
【００１６】本発明の充填制御方法及び充填制御装置によれば、射出成形時に、射出成形機に配設された金型に損傷を与える充填圧力及び射出成形機の型締力よりも大きい射出力を発生させる充填圧力で成形することを未然に防ぐことによって金型及び射出成形機の破損を有効に防止することができる。また、成形不良が発生し易い低い充填圧力での成形を防止することで、高品質の成形体を高歩留りで生産することができる。
【００１７】また、本発明の射出成形機は、上述した本発明の充填制御装置を備えることを特徴とする（以下、「第四の発明」ということがある）。さらに、本発明の射出成形機の周辺装置は、上述した本発明の充填制御装置を備えることを特徴とする（以下、「第五の発明」ということがある）。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の射出成形法における湯流れの定量的解析方法、それを用いた充填制御方法及び充填制御装置、並びに射出成形機及びその周辺装置の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものでない。
【００１９】まず、本発明（第一の発明）の射出成形法における湯流れの定量的解析方法（以下、単に「湯流れの定量的解析方法」ということがある）の実施の形態について説明する。本実施の形態の湯流れの定量的解析方法は、複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填して成形体を成形することに先立って、溶融又は半溶融金属（以下、単に溶融金属と言うことがある）の金型キャビティへの充填傾向（湯流れ）を予め把握するために、金型キャビティに対応した形状の仮想空間に溶融金属に対応した仮想金属を仮想的に充填する仮想モデルを想定し、仮想モデルを構成する仮想空間を複数の微小空間に仮想的に分割し、仮想空間に仮想的に充填した仮想金属の、各微小空間を仮想的に通過する先頭部分の流速が一定になるように、微小時間毎に、仮想空間に仮想金属を仮想的に充填する入り口における仮想金属の仮想充填圧力を仮想的に設定することによって、仮想金属の各微小空間における位相及び速度ベクトルを算出して、溶融金属の金型キャビティへの充填傾向を定量的に解析する湯流れの定量的解析方法であって、仮想モデルを構成する仮想金属の仮想充填圧力の上限値及び／又は下限値を仮想的に設定し、仮想空間への仮想金属の充填が完了する前に、仮想空間の入り口における仮想金属の仮想充填圧力が上限値を超えた場合、又は下限値未満になった場合に、仮想金属の仮想空間への充填を停止し、溶融金属の金型キャビティへの充填傾向の解析を中止又は中断させることを特徴とする。
【００２０】図１に示すように、本実施の形態の射出成形法における湯流れの定量的解析方法は、コンピュータシステムを用いて実施される。ここで用いられるコンピュータは、各種の演算を実行する中央処理装置１（ＣＰＵ：ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）と、初期条件等を記憶する初期値記憶領域７及び射出成形法における湯流れの定量的解析を行った結果を記憶する解析結果記憶領域８の形成されたランダムアクセスメモリ２（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）と、この射出成形法における湯流れの定量的解析を行うプログラムの記憶されたリードオンリーメモリ３（ＲＯＭ：ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）と、各種データを入力するためのキーボード５と、結果を表示するディスプレイ４（ＣＲＴ）とで構成されている。また、解析結果は、解析結果記憶領域８から解析後に出力し、別途用意したプリンタ６で印刷することもできる。
【００２１】図２は本実施の形態の射出成形法における湯流れの定量的解析方法の工程を表すフローチャートである。まず、ステップＡにて金型キャビティに対応した仮想空間を複数の微小空間（要素）に仮想的に分割する。次に、ステップＢにて、初期条件として、実際に金型キャビティに充填する溶融金属に対応した仮想金属の基本条件及び初期充填条件を設定する。本実施の形態においては、基本条件として、成形に用いられる溶融金属の種類及び粘性条件等を設定する。金型キャビティに充填する溶融金属は、溶融金属の材質によって、温度変化に伴う粘性の変化が異なるために、実際に成形体を成形する際に用いられる溶融金属の材質に合わせて粘性を定義する。初期充填条件としては、溶融金属の初期充填速度、初期充填圧力及び初期温度と、金型キャビティの形状及び温度と、前述した微小空間（要素）の構成と、仮想金属の仮想充填圧力の上限値及び下限値とを設定する。実際に成形体を成形する際に用いられる金型及び射出成形機に不要な負荷を与えず、かつ高品質の成形体を高歩留りで生産できる条件を見出すためには、仮想金属の仮想充填圧力の上限値は、ゲージ圧力で２０〜１５０ＭＰａであることが好ましく、４０〜１００ＭＰａであることがさらに好ましい。同様に、仮想金属の仮想充填圧力の下限値は、ゲージ圧力で０〜２０ＭＰａであることが好ましく、０〜１０ＭＰａであることがさらに好ましい。
【００２２】次に、ステップＣにて微小時間ｄｔの設定をする。通常、微小時間ｄｔは１×１０−１０〜１×１０−３の間で設定され、時刻ｔから微小時間経過後をｔ’＝ｔ＋ｄｔと定義する。
【００２３】次に、ステップＤにてこれらのデータを元に、ステップＡで定義した、各微小空間（要素）における仮想金属の位相、速度ベクトル、温度及び圧力を算出し、このようにして算出した圧力で微小時間ｄｔの間、仮想金属を仮想空間に充填する。
【００２４】この後、ステップＥにてデータより算出した位相から、仮想金属の仮想空間への充填状況の判別を行う。仮想空間を構成する各微小空間（要素）のすべてに仮想金属が行き渡り、仮想空間への充填が完了したと判断した場合は、Ｙ１方向に進みステップＨにて解析を中止して終了する。また、仮想金属の充填が完了していないと判断した場合は、Ｎ１方向に進みステップＦにて温度による判別をする。ここでは、各微小空間（要素）において、一定温度以下に仮想金属の温度が低下した場合は、Ｙ２方向に進み充填が完了していなくともステップＨにて解析を中止し、一定温度以上に保持されている場合は、Ｎ２方向に進みステップＧにて仮想金属の仮想充填圧力による判別を行う。
【００２５】ステップＧにおいては、ステップＢで設定した仮想金属の仮想充填圧力の上限値及び下限値と、ステップＤで算出した仮想充填圧力とを比較して、ステップＤで算出した仮想充填圧力が、設定した仮想充填圧力の上限値を超えた場合、又は下限値未満になった場合は、Ｙ３方向に進み仮想金属の充填が完了していなくともステップＨにて解析を中止し、ステップＤで算出した仮想充填圧力が、設定した仮想充填圧力の上限値から下限値の間にある場合は、Ｎ３方向に進みステップＣに戻り、ステップＣから再び解析を実行する。このように繰り返し解析を実行し、ステップＨ（解析中止）に達したときに解析を中止して終了とする。
【００２６】本実施の形態においては、仮想金属の仮想充填圧力による判別を行うステップＧが、ステップＦの後に実行されるような構成となっているが、ステップＤからステップＦの間であれば変更可能である。
【００２７】また、本実施の形態においては、図３に示すように、ステップＨ（解析中断）に達したときに解析を中断し、ステップＨにて仮想空間への充填状況の判別を行ってもよい。ここで仮想空間への充填が完了したと判断した場合は、ステップＨで解析を終了し、また、仮想空間への充填が完了していないと判断した場合は、Ｎ４方向に進み、ステップＢにて仮想金属の仮想充填圧力の上限値及び下限値等の初期充填条件の設定を変更して、解析を続行するような構成としてもよい。また、図２及び３に示したフローチャートにおいては、仮想金属の仮想充填圧力の上限値及び下限値を両方とも設定して解析する構成となっているが、本実施の形態の湯流れの定量的解析方法においては、実際に成形を行う条件等により、上限値と下限値との少なくとも一方が設定してあってもよい。
【００２８】また、本実施の形態の湯流れの定量的解析方法を実施する手段としては、図１に示したコンピュータシステムに限定させることはなく、例えば、図２に示したフローチャートに従って湯流れの定量的解析方法を実施することができるものであれば他の手段を用いてもよい。
【００２９】また、本実施の形態の湯流れの定量的解析方法による解析を、実際の成形体の成形と平行して実行することによって、高品質の成形体を高歩留りで生産できる成形条件を短時間で見いだすことができるとともに、金型に損傷を与える充填圧力及び射出成形機の型締力よりも大きい射出力を発生させる充填圧力で成形することを未然に防ぐことによって金型及び射出成形機の破損を有効に防止することができる。
【００３０】次に、本発明（第二の発明）の充填制御方法の実施の形態について具体的に説明する。
【００３１】本実施の形態の充填制御方法は、複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填して成形体を成形するに際し、溶融又は半溶融金属の金型キャビティへの充填を制御する充填制御方法であって、金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填するに先立って、上述した第一の発明の湯流れの定量的解析方法を用い、溶融又は半溶融金属の金型キャビティへの充填傾向（湯流れ）の定量的解析を、成形体を成形するための初期条件を仮想モデルに入力することによって開始させるとともに、湯流れの定量的解析中に、仮想モデルを構成する仮想空間の入り口における仮想金属の仮想充填圧力が上限値を超えた場合、又は下限値未満になった場合に、金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填することを停止させる信号及び／又は警告を発する信号を仮想モデルに出力させることを特徴とする。
【００３２】本実施の形態の充填制御方法は、図１に示したコンピュータシステムによって実行することができる。具体的には、リードオンリーメモリ３（ＲＯＭ）に、上述した湯流れの定量的解析を行うプログラムに加えて、この湯流れの定量的解析中に、仮想モデルを構成する仮想空間の入り口における仮想金属の仮想充填圧力が上限値を超えた場合、又は下限値未満になった場合に、金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填することを停止させる信号及び／又は警告を発する信号を仮想モデルに出力させるプログラムを記憶させたコンピュータシステムを用いることで実現することができる。
【００３３】このように充填制御方法を用いることによって、射出成形機に配設された金型に損傷を与える充填圧力及び射出成形機の型締力よりも大きい射出力を発生させる充填圧力で成形することを未然に防ぐことができ、金型及び射出成形機自体の破損を有効に防止することができる。
【００３４】次に、本発明（第三の発明）の充填制御装置の実施の形態について具体的に説明する。
【００３５】本実施の形態の充填制御装置は、複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填して成形体を成形する射出成形機に用いられる、溶融又は半溶融金属の金型キャビティへの充填を制御する充填制御装置であって、上述した第一の発明の湯流れの定量的解析方法を用い、溶融又は半溶融金属の金型キャビティへの充填傾向（湯流れ）の定量的解析を、成形体を成形するための初期条件を仮想モデルに入力することによって開始させて実行する解析部と、解析部による湯流れの定量的解析中に、仮想モデルを構成する仮想空間の入り口における仮想金属の仮想充填圧力が上限値を超えた場合、又は下限値未満になった場合に、金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填することを停止させる信号及び／又は警告を発する信号を仮想モデルに出力させる出力部とを有することを特徴とする。
【００３６】具体的には、本実施の形態の充填制御装置は、上述した充填制御方法において説明した、図１に示すコンピュータシステムを構成するコンピュータを備えた充填制御装置であり、このコンピュータを構成する中央処理装置１が解析部及び出力部となっている。ここで本実施の形態の充填制御装置による金型キャビティへの充填を制御する動作について説明する
【００３７】まず、コンピュータを構成する中央処理装置１がリードオンリーメモリ３（ＲＯＭ）から湯流れの定量的解析に必要となるプログラムを読み出して解析可能な状態となる。成形する成形体の形状や材質に合わせて決定された初期条件がキーボード５から入力されると、ランダムアクセスメモリ２（ＲＡＭ）にてこの初期条件を記憶するとともに、中央処理装置１が湯流れの定量的解析を開始する。湯流れの定量的解析の具体的な方法としては、上述した第一の発明の実施の形態で説明した方法と同様であるために説明を省略する。また、本実施の形態の充填制御装置においては、中央処理装置１が実行するプログラムとして、湯流れの定量的解析中に、仮想モデルを構成する仮想空間の入り口における仮想金属の仮想充填圧力が上限値を超えた場合、又は下限値未満になった場合に、金型キャビティに溶融又は半溶融金属を充填することを停止させる信号及び／又は警告を発する信号を仮想モデルに出力させるようなプログラムが含まれおり、中央処理装置１（解析部）による湯流れの定量的解析中に、仮想充填圧力が上限値を超えた場合、又は下限値未満になった場合には、中央処理装置１（出力部）から上述した信号を出力する。本実施の形態においては、コンピュータに付帯された外部出力部等を経由し、この出力した信号の種類に応じて、射出成形機及びその周辺装置や、実際に警告を発するスピーカー及びパイロットランプ等に入力することができるように構成されており、射出成形機に配設された金型に損傷を与える充填圧力及び射出成形機の型締力よりも大きい射出力を発生させる充填圧力で成形することを未然に防ぐことによって金型及び射出成形機自体の破損を有効に防止することができる。
【００３８】また、本実施の形態の充填制御装置は、上述したスピーカーやパイロットランプ等の、警告を視覚化又は音声化する認識部をさらに備えた構成としてもよい。
【００３９】次に、本発明（第四及び第五の発明）の射出成形機及びその周辺装置の実施の形態について具体的に説明する。本実施の形態の射出成形機は、第三の発明の充填制御装置を備えることを特徴とする。また、本実施の形態の射出成形機の周辺装置は、第三の発明の充填制御装置を備えることを特徴とする。このように構成することによって、上述した作用効果を得ることができるとともに、充填制御装置による制御と射出成形機やその周辺装置の制御とを同時に行うことで、成形作業の短縮化を実現することができる。
【００４０】なお、本実施の形態の射出成形機の成形を行う部分は、従来用いられている射出成形機と同様に構成されているものを用いることができ、例えば、プラテンに配設された複数の金型（固定型と可動型）を開閉するための型締機構と、溶融金属を射出するための射出プランジャーを有する射出機構と、その溶融金属を充填するために金型キャビティと連通した射出スリーブとを備えたダイカストマシンを好適例として挙げることができる。
【００４１】また、本実施の形態の射出成形機の周辺装置としては、例えば、溶融金属を溶解又は保持する溶融炉や保持炉、溶融金属を射出成形機に供給する給湯装置や材料供給装置、金型に離型剤を塗布する離型剤スプレー装置、及び成形された成形体を取り出す取出装置等を挙げることができる。
【００４２】
【実施例】
（実施例１）
図１に示すようなコンピュータシステムを用いて、本発明（第一の発明）の射出成形法における湯流れの定量的解析方法を実行し、溶融金属の金型キャビティへの充填傾向を定量的に解析した。本実施例においては、３００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍの板状の成形体を成形することを想定し、まず、この成形体を成形するための金型キャビティに対応する仮想空間を、一辺が０．５ｍｍの立方体（微小空間）に仮想的に分割し、この仮想空間に、成形に用いる溶融金属に対応した仮想金属を仮想的に充填する仮想モデルを想定した。
【００４３】次に、仮想金属を充填するための初期条件を設定した。本実施の形態においては、溶融金属としてアルミニウム合金（ＪＩＳ  ＡＤＣ１２）を用いることとし、対応する仮想金属の特性を設定した。具体的には、仮想金属の初期充填温度を９５３Ｋ、初期充填速度を１０ｍ／ｓｅｃ、初期充填圧力を２０ＭＰａ、微小時間（ｄｔ）を１×１０−６に設定した。また、金型キャビティを形成する金型の温度が４７３Ｋに加熱されているものとして、金型キャビティに対応する仮想空間の温度を設定した。
【００４４】この初期条件に従い、微小時間後の仮想金属の各微小空間における位相及び速度ベクトルを随時算出し、溶融金属の金型キャビティへの充填傾向を解析した。本実施例においては、仮想充填圧力の上限値を６０ＭＰａ、及び仮想充填圧力の下限値を１０ＭＰａに設定し、解析の途中で上述した上限値を超えた場合、又は下限値より下がった場合には、解析を中止又は中断させることとした。
【００４５】初期条件をコンピュータシステムに入力して湯流れの定量的解析を実行したところ、解析時間が８時間を経過した時点で仮想金属の仮想充填圧力が６０ＭＰａを超えて解析が中止された。
【００４６】
（比較例１）
仮想金属の仮想充填圧力の上限値と下限値とが設定さていないこと以外は、実施例１と同様に構成された射出成形法における湯流れの定量的解析方法を実行するコンピュータシステムを用い、実施例１と同一の初期充填条件にて湯流れの定量的解析を実行した。
【００４７】解析時間が８時間を経過した時点で仮想金属の仮想充填圧力が６０ＭＰａを超えても解析を続行し、１６時間後に仮想空間への充填が完了し解析が中止された。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、複数の金型によって形成される金型キャビティに溶融金属を充填して成形体を成形することに先立って、金型キャビティに対応した形状の仮想空間に溶融金属に対応した仮想金属を仮想的に充填する仮想モデルを想定し、仮想充填圧力が上限値を超えた場合、又は下限値未満になった場合に解析を中止又は中断させて解析時間を短縮することが可能な射出成形法における湯流れの定量的解析方法、それを用いた充填制御方法及び充填制御装置、並びに射出成形機及びその周辺装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出成形法における湯流れの定量的解析方法の実施の形態における解析装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の射出成形法における湯流れの定量的解析方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【図３】本発明の射出成形法における湯流れの定量的解析方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【図４】従来の射出成形法における湯流れの定量的解析方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…中央処理装置、２…ランダムアクセスメモリ、３…リードオンリーメモリ、４…ディスプレイ、５…キーボード、６…プリンタ、７…初期値記憶領域、８…解析結果記憶領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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