(57)【要約】【課題】  溶湯の充填不足による欠陥発生の抑制とエアー巻き込みによる欠陥発生の抑制とを両立して実現できるようにする。【解決手段】  溶湯を金型キャビティＣ内へ注入ゲートＧを介して加圧状態で注湯するに際して、金型キャビティの溶湯の充填が他の部分より遅い部分またはその近傍での溶湯圧力を第１圧力センサＳ５で検出するとともに、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分またはその近傍のキャビティ背圧を背圧背センサ１２で検出し、両圧力の変化状態に基づいて、溶湯の注入速度を制御することを特徴とする。【選択図】図１
2005313231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯を金型キャビティ内へ注入通路を介して加圧状態で注湯する鋳造方法であって、
減圧通路を介して金型キャビティ内圧を減圧する減圧ステップと、
注湯中の上記金型キャビティにおいて、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分及びその近傍のうちの少なくとも１箇所にて、溶湯圧力を検出する溶湯圧力検出ステップと、
上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分及びその近傍のうちの少なくとも１箇所にて、キャビティ背圧を検出する背圧検出ステップと、
上記両検出ステップで検出されたそれぞれの圧力の変化状態に基づいて、上記溶湯の注入速度を制御する制御ステップと、
を備えたことを特徴とする鋳造方法。
【請求項２】
上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分が、キャビティ末端に位置することを特徴とする請求項１記載の鋳造方法。
【請求項３】
上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分は、溶湯の充填が最も遅い部分であることを特徴とする請求項１記載の鋳造方法。
【請求項４】
上記金型キャビティの注入通路側での溶湯圧力を検出する第２の溶湯圧力検出ステップを更に備え、
上記制御ステップでは、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分における溶湯圧力の最大値と、上記注入通路側の溶湯圧力の最大値とが略等しく、且つ、略同時に最大値に達するように、上記溶湯の注入速度を制御する、
ことを特徴とする請求項２記載の鋳造方法。
【請求項５】
前回ショットまでの上記溶湯の制御内容を記憶する制御内容記憶ステップを更に備え、
上記制御ステップでは、この記憶した制御内容に基づいて、次回ショットの制御条件を設定する、
ことを特徴とする請求項２又は４に記載の鋳造方法。
【請求項６】
上記減圧通路は、上記溶湯圧力が検出される上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分またはその近傍に接続されており、
上記背圧検出ステップでは、上記減圧通路内の圧力を検出する、
ことを特徴とする請求項２，４及び５の何れか一に記載の鋳造方法。
【請求項７】
上記溶湯が液相状態または半溶融状態で、上記金型キャビティ内への充填が完了することを特徴とする請求項２及び４〜６の何れか一に記載の鋳造方法。
【請求項８】
溶湯を金型キャビティ内へ注入通路を介して加圧状態で注湯する鋳造装置であって、
減圧通路を介して金型キャビティ内圧を減圧する減圧手段と、
注湯中の上記金型キャビティにおいて、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分及びその近傍のうちの少なくとも１箇所にて、溶湯圧力を検出する溶湯圧力検出手段と、
上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分及びその近傍のうちの少なくとも１箇所にて、キャビティ背圧を検出する背圧検出手段と、
上記両検出手段で検出されたそれぞれの圧力の変化状態に基づいて、上記溶湯の注入速度を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする鋳造装置。
【請求項９】
上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分が、キャビティ末端に位置することを特徴とする請求項８記載の鋳造装置。
【請求項１０】
上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分は、溶湯の充填が最も遅い部分であることを特徴とする請求項８記載の鋳造装置。
【請求項１１】
上記金型キャビティの注入通路側での溶湯圧力を検出する第２の溶湯圧力検出手段を更に備え、
上記制御手段は、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分における溶湯圧力の最大値と、上記注入通路側の溶湯圧力の最大値とが略等しく、且つ、略同時に最大値に達するように、上記溶湯の注入速度を制御する、
ことを特徴とする請求項９記載の鋳造装置。
【請求項１２】
前回ショットまでの上記溶湯の制御内容を記憶する記憶手段を更に備え、
上記制御手段は、上記記憶手段に記憶された前回ショットまでの上記溶湯の制御内容に基づいて、次回ショットの制御条件を設定する、
ことを特徴とする請求項９又は１１に記載の鋳造装置。
【請求項１３】
上記減圧通路は、上記溶湯圧力が検出される上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分またはその近傍に接続されており、
上記背圧検出手段は、上記減圧通路内の圧力を検出する、
ことを特徴とする請求項９，１１及び１２の何れか一に記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加圧鋳造法による鋳造方法、及びかかる鋳造方法に用いる鋳造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えば、アルミニウム若しくはその合金やマグネシウム若しくはその合金などの軽金属を材料に用いた鋳造では、例えばダイカスト鋳造法など、溶湯を加圧状態で金型キャビティ（以下、適宜、単に「キャビティ」と称する）内に注湯するようにした、所謂、加圧鋳造法が多用されている。
このような加圧鋳造法を適用した場合でも、金型キャビティ内の溶湯の注入ゲートから比較的離れた部分（典型的には、例えば、注入ゲートから見れば溶湯の最下流側の部分）などでは、厚肉部であれば、所謂「引け巣」が発生したり、或いは薄肉部であれば、所謂「湯廻り」の不良による欠陥が生じるなどの問題がある。このような問題は、一般に、注入ゲートからある程度以上離間した箇所では、溶湯の圧力が有効に伝達されないことや、或いは溶湯中に金型キャビティ内のエアーが巻き込まれることにより生じるものである。
【０００３】
注入ゲートからある程度以上離間した領域での溶湯圧力の伝達不足は、一般に、金型の劣化、環境温度や金型の冷却条件（冷却水量や冷却水温度など）の変動による金型表面温度のばらつき、或いは溶湯の温度や成分のばらつきなどによるものである。また、溶湯中へのエアーの巻き込みは、一般に、溶湯の温度や成分およびガス含有量のばらつき、金型シールの劣化による減圧度の低下などに起因する。また、金型キャビティ内での溶湯速度が過度に速すぎる場合にも、エアーを巻き込み易くなることも知られている。
以上のような各種の要因を厳密に検知し制御することができれば、加圧不足（つまり充填不足）やエアー巻き込みに起因する鋳造欠陥の発生を飛躍的に低減できるのであるが、そのためには極めて多大の費用を要することもあり、実用化には至っていない。
【０００４】
以上のような加圧鋳造における問題に関して、例えば特許文献１では、金型キャビティよりも下流側の溶湯流路内の溶湯圧力を検出し、この溶湯流路内の圧力変化に基づいて、キャビティ内への溶湯の注入速度（射出速度）を設定するようにした金属射出成形方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１０３０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
充填不足に起因する鋳造欠陥の発生を防止するには、溶湯が凝固完了するまでに、つまり、溶湯が完全溶融状態（液相状態）又は少なくとも半溶融状態（液相と固相との混相状態）で、充填を完了することで湯廻り性を確保し、鋳造品の隅々まで溶湯圧力が伝達されるようにすることが最も好ましい。このためには、金型キャビティ内にできるだけ高速で溶湯を充填することが求められる。一方、エアー巻き込みに起因する鋳造欠陥の発生を防止するには、金型キャビティ内での溶湯速度が過度に上昇しないようにする必要がある。
【０００６】
すなわち、充填不足やエアー巻き込みに起因する鋳造欠陥の無い良好な鋳造品を得るには、金型キャビティ内への溶湯の充填条件に関して相反する条件を両立して満たすように条件設定する必要がある。
しかしながら、上記従来技術では、検出された溶湯圧力のみに基づいて射出速度が設定されるので、充填不足による欠陥発生の抑制は図ることができるものの、エアー巻き込みに起因する欠陥発生を安定して防止することは難しい。
【０００７】
この発明は、以上のような技術課題に鑑みてなされたもので、溶湯の充填不足による欠陥発生の抑制とエアー巻き込みによる欠陥発生の抑制とを両立して実現できる鋳造方法および鋳造装置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】
【０００８】
このため、本願第１の発明に係る鋳造方法は、溶湯を金型キャビティ内へ注入通路を介して加圧状態で注湯する鋳造方法であって、減圧通路を介して金型キャビティ内圧を減圧する減圧ステップと、注湯中の上記金型キャビティにおいて、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分及びその近傍のうちの少なくとも１箇所にて、溶湯圧力を検出する溶湯圧力検出ステップと、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分及びその近傍のうちの少なくとも１箇所にて、キャビティ背圧を検出する背圧検出ステップと、上記両検出ステップで検出されたそれぞれの圧力の変化状態に基づいて、上記溶湯の注入速度を制御する制御ステップと、を備えたことを特徴としたものである。
【０００９】
また、本願第２の発明に係る鋳造方法は、上記第１の発明において、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分がキャビティ末端に位置することを特徴としたものである。
【００１０】
更に、本願第３の発明に係る鋳造方法は、上記第１の発明において、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分は溶湯の充填が最も遅い部分であることを特徴としたものである。
【００１１】
また更に、本願第４の発明に係る鋳造方法は、上記第２の発明において、上記金型キャビティの注入通路側での溶湯圧力を検出する第２の溶湯圧力検出ステップを更に備え、上記制御ステップでは、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分における溶湯圧力の最大値と、上記注入通路側の溶湯圧力の最大値とが略等しく、且つ、略同時に最大値に達するように、上記溶湯の注入速度を制御する、ことを特徴としたものである。
【００１２】
また更に、本願第５の発明に係る鋳造方法は、上記第２又は第４の発明において、前回ショットまでの上記溶湯の制御内容を記憶する制御内容記憶ステップを更に備え、上記制御ステップでは、この記憶した制御内容に基づいて、次回ショットの制御条件を設定する、ことを特徴としたものである。
【００１３】
また更に、本願第６の発明に係る鋳造方法は、上記第２，第４及び第５の発明の何れか一において、上記減圧通路は上記溶湯圧力が検出される上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分またはその近傍に接続されており、上記背圧検出ステップでは上記減圧通路内の圧力を検出する、ことを特徴としたものである。
【００１４】
また更に、本願第７の発明に係る鋳造方法は、上記第２及び第４〜第６の発明の何れか一において、上記溶湯が液相状態または半溶融状態で、上記金型キャビティ内への充填が完了することを特徴としたものである。
【００１５】
また、本願第８の発明に係る鋳造装置は、溶湯を金型キャビティ内へ注入通路を介して加圧状態で注湯する鋳造装置であって、減圧通路を介して金型キャビティ内圧を減圧する減圧手段と、注湯中の上記金型キャビティにおいて、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分及びその近傍のうちの少なくとも１箇所にて、溶湯圧力を検出する溶湯圧力検出手段と、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分及びその近傍のうちの少なくとも１箇所にて、キャビティ背圧を検出する背圧検出手段と、上記両検出手段で検出されたそれぞれの圧力の変化状態に基づいて、上記溶湯の注入速度を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としたものである。
【００１６】
また更に、本願第９の発明に係る鋳造装置は、上記第８の発明において、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分がキャビティ末端に位置することを特徴としたものである。
【００１７】
また更に、本願第１０の発明に係る鋳造装置は、上記第８の発明において、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分は溶湯の充填が最も遅い部分であることを特徴としたものである。
【００１８】
また更に、本願第１１の発明に係る鋳造装置は、上記第９の発明において、上記金型キャビティの注入通路側での溶湯圧力を検出する第２の溶湯圧力検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分における溶湯圧力の最大値と、上記注入通路側の溶湯圧力の最大値とが略等しく、且つ、略同時に最大値に達するように、上記溶湯の注入速度を制御する、ことを特徴としたものである。
【００１９】
また更に、本願第１２の発明に係る鋳造装置は、上記第９又は第１１の発明において、前回ショットまでの上記溶湯の制御内容を記憶する記憶手段を更に備え、上記制御手段は、上記記憶手段に記憶された前回ショットまでの上記溶湯の制御内容に基づいて、次回ショットの制御条件を設定する、ことを特徴としたものである。
【００２０】
また更に、本願第１３の発明に係る鋳造装置は、上記第９，第１１及び第１２の発明の何れか一において、上記減圧通路は上記溶湯圧力が検出される上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分またはその近傍に接続されており、上記背圧検出手段は上記減圧通路内の圧力を検出する、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本願第１の発明に係る鋳造方法によれば、溶湯の充填が他の部分より遅い部分及びその近傍での湯廻りおよびエアーの巻き込み状態を検出することができ、この検出結果に基づいた溶湯の注入速度制御を行えるので、溶湯の充填不足による欠陥発生を抑制し、且つ、エアー巻き込みによる欠陥発生をも抑制することが可能になる。特に、溶湯の充填不足による欠陥発生を有効に抑制する鋳造法案としての、溶湯が凝固完了するまでに充填を完了させる鋳造法案が、エアー巻き込みによる鋳造欠陥の発生を伴うことなく、有効に適用することが可能になる。尚、鋳造品の形状が複雑であれば、溶湯の充填が他の部分より遅い部分がキャビティ内に複数存在することになるが、そのような場合には、溶湯の充填が他の部分より遅い複数部分のうち、当該鋳造品として鋳造欠陥の抑制がより強く求められる部分について、溶湯圧力とキャビティ背圧を検出すれば良い。
【００２２】
本願第２の発明によれば、上記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。しかも、その上、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分がキャビティ末端に位置することにより、このキャビティ末端に対応する鋳造品端部での湯廻り不良を防止することができる。
【００２３】
本願第３の発明によれば、上記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。しかも、その上、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分は、溶湯の充填が最も遅い部分であるので、キャビティ全体に溶湯が充填され、ショートショットやバリ発生等の不具合のない鋳造品を得ることができる。
【００２４】
本願第４の発明によれば、上記第２の発明と同様の作用効果を奏することができる。しかも、その上、金型キャビティの溶湯の充填が他の部分より遅い部分に加えて、注入通路側でも溶湯圧力を検出することで、金型キャビティ内の溶湯の圧力状態をより正確に検出することができ、より有効に鋳造欠陥の発生を抑制できる。特に、溶湯の充填が他の部分より遅い部分と注入通路側の各溶湯圧力について、両者の最大値が略等しく、且つ、略同時に最大値に達するように、溶湯の注入速度を制御することで、検出された溶湯圧力最大値での金型キャビティ内の溶湯の圧力状態をより均一にし、より一層効果的な鋳造欠陥の発生抑制を図ることができる。
【００２５】
本願第５の発明によれば、上記第２又は第４の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、前回ショットまでの溶湯の制御内容に基づいて次回ショットの制御条件を設定することにより、金型装置や溶湯注入装置の経時変化にも対応した制御を行うことができる。
【００２６】
本願第６の発明によれば、上記第２，第４及び第５の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。特に、金型キャビティ内における溶湯の充填が他の部分より遅い部分またはその近傍から減圧することで、最もエアー巻き込みが発生し易い部分で鋳造欠陥の発生をより効果的に抑制することができる。また、減圧通路内の圧力を検出することで、キャビティ背圧をより容易かつ確実に検出することができる。
【００２７】
本願第７の発明によれば、上記第２及び第４〜第６の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。特に、溶湯が液相状態または半溶融状態で、上記溶湯の金型キャビティ内への充填を完了することで、充填不足に起因する鋳造欠陥の発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００２８】
本願第８の発明に係る鋳造装置によれば、溶湯の充填が他の部分より遅い部分及びその近傍での湯廻りおよびエアーの巻き込み状態を検出することができ、この検出結果に基づいた溶湯の注入速度制御を行えるので、溶湯の充填不足による欠陥発生を抑制し、且つ、エアー巻き込みによる欠陥発生をも抑制することが可能になる。特に、溶湯の充填不足による欠陥発生を有効に抑制する鋳造法案としての、溶湯が凝固完了するまでに充填を完了させる鋳造法案が、エアー巻き込みによる鋳造欠陥の発生を伴うことなく、有効に適用することが可能になる。
【００２９】
本願第９の発明によれば、上記第８の発明と同様の作用効果を奏することができる。しかも、その上、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分がキャビティ末端に位置することにより、このキャビティ末端に対応する鋳造品端部での湯廻り不良を防止することができる。
【００３０】
本願第１０の発明によれば、上記第８の発明と同様の作用効果を奏することができる。しかも、その上、上記溶湯の充填が他の部分より遅い部分は、溶湯の充填が最も遅い部分であるので、キャビティ全体に溶湯が充填され、ショートショットやバリ発生等の不具合のない鋳造品を得ることができる。
【００３１】
本願第１１の発明によれば、上記第９の発明と同様の作用効果を奏することができる。しかも、その上、金型キャビティにおける溶湯の充填が他の部分より遅い部分に加えて、注入通路側でも溶湯圧力を検出することで、金型キャビティ内の溶湯の圧力状態をより正確に検出することができ、より有効に鋳造欠陥の発生を抑制できる。特に、溶湯の充填が他の部分より遅い部分と注入通路側の各溶湯圧力について、両者の最大値が略等しく、且つ、略同時に最大値に達するように、溶湯の注入速度を制御することで、検出された溶湯圧力が最大値に達した時点での金型キャビティ内の溶湯の圧力状態をより均一にし、より一層効果的な鋳造欠陥の発生抑制を図り、また、金型装置に過度な負担が掛かることを防止できる。
【００３２】
本願第１２の発明によれば、上記第９又は第１１の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、前回ショットまでの溶湯の制御内容に基づいて次回ショットの制御条件を設定することにより、金型装置や溶湯注入装置の経時変化にも対応した制御を行うことができる。
【００３３】
本願第１３の発明によれば、上記第９，第１１及び第１２の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。特に、金型キャビティ内における溶湯の充填が他の部分より遅い部分またはその近傍から減圧することで、エアー巻き込みが発生し易い部分における鋳造欠陥の発生をより効果的に抑制することができる。また、減圧通路内の圧力を検出することで、キャビティ背圧をより容易かつ確実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る鋳造装置の全体構成を概略的に示す説明図である。この図に示すように、上記鋳造装置は、固定型２と該固定型２に対して接離可能に設けられた可動型３とで構成された金型１と、可動型３に取り付けられたエジェクタピン５，６を駆動するエジェクタ駆動板４と、固定型２と可動型３とで形成された金型キャビティＣ内に金属溶湯を加圧充填するためのプランジャ７とを備えている。
【００３５】
上記鋳造装置は、例えば高速射出のダイカスト鋳造用のもので、鋳造に用いる金属溶湯としては、例えばアルミニウム若しくはその合金やマグネシウム若しくはその合金などの軽金属の溶湯が用いられる。具体的には、例えば、ＪＩＳ Ｈ５３０２に規定されるＡＤＣ１０やＡＤＣ１２等のアルミニウム合金、或いはＪＩＳ Ｈ５３０３２に規定されるＭＤＣ２ＢやＭＤＣ３Ｂ等のマグネシウム合金などの溶湯が用いられる。
尚、図１の例では、固定型２にプランジャ７が設けられ、可動型３にエジェクタピン５，６が設けられているが、かかる構成に限定されるものではなく、可動型にプランジャを設け、固定型にエジェクタピンを設けるようにしても良い。また、固定型と可動型とを上下に配置した縦型としても良い。
【００３６】
上記金型１が型締めされた状態で、溶湯（溶融状態の材料金属）が注入ゲートＧからプランジャ７によって加圧状態で金型キャビティＣ内に注湯される。このプランジャ７の駆動速度を制御することで、キャビティＣ内への溶湯の射出速度（注湯速度）を制御することができる。そして、キャビティＣ内の溶湯が保圧され十分に凝固冷却した後、可動型３が駆動されて金型１が開かれる。その後、上記エジェクタピン５，６がキャビティＣ側に突き出されて鋳造品（不図示）が取り出されて、鋳造サイクルが終了する。
上記エジェクタピン６はキャビティＣの溶湯流路の上流側（図１では、キャビティＣの注入ゲートＧ側）に位置し、一方、エジェクタピン５は溶湯流路の下流側（図１では、キャビティＣの注入ゲートＧから最も離間した末端部の近傍）に位置している。
【００３７】
本実施形態では、上記エジェクタ駆動板４内に、エジェクタピン５，６の頭部５ｈ，６ｈが当接する圧力センサＳ５，Ｓ６が設けられている。これら圧力センサＳ５，Ｓ６により、エジェクタピン５，６を介してキャビティＣ内の溶湯圧力が検出される。圧力センサＳ５，Ｓ６で検出された溶湯圧力は、圧力検出信号として、当該鋳造システムの制御ユニットＵに入力されるようになっている。この制御ユニットＵは、より好ましくは、マイクロコンピュータを主要部として構成されたもので、鋳造装置の制御信号が入力されるとともに、射出速度制御信号や射出圧力制御信号がプランジャ７の駆動装置（不図示）に対して出力される。
【００３８】
また、金型キャビティＣの末端部には、この末端部からキャビティＣ内の圧力（金型キャビティ内圧）を減圧する減圧通路Ｋが設けられており、この減圧通路Ｋの金型出口側には、当該通路Ｋを開閉する開閉弁９が配設されている。この開閉弁９には減圧機構１０の真空配管系１１が接続されている。この真空配管系１１には、上流側から順に、背圧センサ１２，大気開放弁１３及び減圧制御弁１４，真空タンク１５，真空ポンプ１６が配置されている。
【００３９】
上記背圧センサ１２は、金型キャビティＣ内の圧力を検出するもので、その検出信号は背圧信号として制御ユニットＵに入力される。尚、本明細書においては、上記センサ１２で検出されるキャビティＣ内の末端部の圧力を背圧（キャビティ背圧）と称する。キャビティ背圧は、一般に、キャビティ内に残存する雰囲気ガス（通常はエアー）と溶湯から放出されるガスによる圧力である。また、上記大気開放弁１３は、開弁動作することにより、真空配管系内の減圧された圧力を大気に開放させるもので、通常時は閉じられている。
【００４０】
上記真空ポンプ１６は、真空配管系１１内を真空引きして減圧するもので、常時運転され、これにより生じる真空（負圧）は、所定容積を有する真空タンク１５に蓄えられる。また、上記減圧制御弁１４は、開動作することにより、それよりも上流側の真空配管系１１に負圧を導き減圧するもので、設定に応じてその減圧度（金型キャビティ内圧と大気圧との差）を制御することができるものである。
【００４１】
以上のような鋳造装置による鋳造プロセスについて説明する。
図２は上記鋳造装置を用いて行われる鋳造プロセスの１サイクルでの工程を示す工程説明図である。また、図３は、この鋳造プロセスの１サイクルの保圧工程までを説明するための金型キャビティＣの末端部におけるタイムチャートであり、図４は、その間の溶湯圧力変化を説明するためのタイムチャートである。尚、図３及び図４の鋳造プロセスでは、軽金属の溶湯材料として、例えばＪＩＳ Ｈ５３０２に規定されるアルミニウム合金ＡＤＣ１０を用いた。
【００４２】
これらの図に示すように、上記鋳造プロセスでは、まず、ステップ＃１で金型１の型閉じ及びこれに続く型締めが行われ、次いで、ステップ＃２で、金型キャビティＣ内への溶融金属（溶湯）の射出が開始される。また、この射出開始と略同時に若しくはその直後から、背圧センサ１２で検出されている背圧の検出値に基づいて射出速度の制御が行われる。つまり、背圧センサ１２の検出値に基づいてプランジャ７の駆動速度が制御される。
【００４３】
このステップ＃３での射出速度制御工程は、図３のタイムチャートにおけるＭ１領域から始まることになる。このタイムチャートにも示されるように、ステップ＃１の型締めが終了した時点では、金型キャビティＣ内の圧力状態（金型キャビティ内圧）は正圧である。この型締めと同時もしくは型締め終了直後に減圧制御弁１４が開かれて、減圧通路Ｋを介して金型キャビティＣ内が減圧され始める。この減圧度に応じて射出速度が制御されるのである。
【００４４】
本実施形態では、背圧センサ１２の検出値が設定値よりも高い場合には、金型キャビティＣ内のエアー量が設定量よりも多いので、エアー巻き込みによる欠陥発生を抑制する観点から、射出速度を低下させるように制御する。一方、背圧センサ１２の検出値が設定値よりも低い場合には、金型キャビティＣ内のエアー量が設定量よりも少ないので、溶湯の速度を高めても、エアー巻き込みによる欠陥発生の惧れは比較的少ない。従って、この場合には、溶湯が凝固完了するまでに（つまり、溶湯が液相状態または半溶融状態で）充填を完了させることを企図する観点から、射出速度を高めるように制御する。
【００４５】
その後、射出完了の直前近くになると、金型キャビティＣ内のほぼ隅々まで溶湯が充填され、エジェクタピン５，６は充填された溶湯から圧力を受ける。この溶湯圧力が、エジェクタピン５，６を介して、その頭部５ｈ，６ｈに当接し押圧される圧力センサＳ５，Ｓ６によって検出される。
特に、エジェクタピン５は、キャビティＣ内では注入ゲートＧから最も離間しており湯廻り条件の最も悪い部分の近傍に位置している。すなわち、エジェクタピン５は、溶湯の充填が他の部分と比べて最も遅い部分の近傍に位置している。そのため、このエジェクタピン５に対応する圧力センサＳ５（第１圧力センサ）の検出圧力により、金型キャビティＣの全体について、溶湯の充填性の良否を判定することができる。
【００４６】
尚、溶湯がキャビティＣの末端部（本実施形態では、この末端部は溶湯の充填が最も遅い部分でもある）の近傍にまで流れてくると、開閉弁９が閉じられる。これにより、その下流側に位置する背圧センサ１２が高温の溶湯に曝されて損傷することが確実に防止される。また、同時に減圧制御弁１４が閉じられ、減圧機構による減圧作用が停止される。
以上のステップ＃３での制御は、図３のタイムチャートにおけるＭ２領域の手前で完了する。
【００４７】
次に、より好ましくは、ステップ＃４で、射出完了の直前近くに、圧力センサＳ５，Ｓ６の検出値に基づいて射出速度および射出圧力の制御が行われる。つまり、圧力センサＳ５，Ｓ６の検出値に基づいてプランジャ７の駆動速度および押圧力が制御される。
この制御は、基本的には、充填条件が最も悪い箇所での溶湯圧力を検出する第１圧力センサＳ５の検出値に基づいて行われる。すなわち、第１圧力センサＳ５の検出値が設定値よりも高い場合には、溶湯圧力が設定圧力に比して過大であり、金型１の部品等に過大な力を及ぼして、早期寿命や破損を招く惧れがある。従って、この場合には、基本的には射出圧力を（或いは射出速度も）低下させるように制御される。一方、第１圧力センサＳ５の検出値が設定値よりも低い場合には、溶湯圧力が設定圧力に比して不足しているので、充填不良を招く惧れがある。従って、この場合には、基本的には射出圧力を（或いは射出速度も）高めるように制御される。
【００４８】
また、溶湯圧力は、溶湯が充填されるまでは急速に上昇し、充填が完了した時点でほぼピークとなり、その後、緩やかに低下するので、本実施形態では、より好ましくは、図４に示すように、キャビティＣ内で溶湯の充填が最も遅い部分の溶湯圧力を検出する上記第１圧力センサＳ５の検出値と、キャビティＣの注入ゲート側の溶湯圧力を検出する第２圧力センサＳ６の検出値について、両検出値が比較され、両者の最大値が略等しく、且つ、略同時に最大値に達するように、射出速度および射出圧力が制御される。
このように制御することで、検出された溶湯圧力が最大値に達した時点での金型キャビティＣ内の溶湯の圧力状態をより均一にし、より一層効果的な鋳造欠陥の発生抑制を図り、また、金型装置に過度な負担が掛かることを防止できるのである。
以上のステップ＃４での制御は、図３のタイムチャートにおけるＭ２領域で行われる。
【００４９】
その後、ステップ＃５で射出が完了し、それに伴って保圧工程（ステップ＃６）が始まる。この保圧工程では、ステップ＃４に引き続いて、第１，第２の圧力センサ５，６による溶湯圧力の検出が行われる。この検出データは、制御ユニットＵに送信された後、次回ショット（サイクル）での圧力制御に対する補正データとしてフィードバックされる。特に、射出完了直後（つまり、保圧開始時およびその直後）のデータは、ステップ＃４での制御の補正に有効である。尚、より好ましくは、各回ショットにおけるステップ＃６の保圧工程での検出データのみならず、ステップ＃４の制御工程での検出データも、制御ユニットＵに送信された後、次回ショットでの制御に対する補正データとしてフィードバックされるようになっている。以上のような検出データは、制御ユニットＵ内の記憶部、或いは当該制御ユニットＵに付設されたメモリ装置に、読み出し可能に記憶される。
【００５０】
上記ステップ＃６の保圧工程で、キャビティＣ内の溶湯が保圧され十分に凝固冷却した後、可動型３が駆動されて金型１が開かれる（ステップ＃７）。そして、上記エジェクタピン５，６がキャビティＣ側に突き出されて鋳造品（不図示）が取り出されて、鋳造サイクルが終了する。
【００５１】
以上、説明したように、本実施形態によれば、この金型キャビティＣの末端部の近傍について、第１圧力センサＳ５で溶湯圧力を検出するとともに、背圧センサ１２でキャビティＣの背圧を検出するようにしたことにより、注入ゲートＧから最も離間し、且つ、湯廻り条件の最も悪い部分の近傍について、溶湯の湯廻りおよびエアー残存状態を検出することができる。そして、この検出結果に基づき溶湯の注入速度制御を行うので、溶湯の充填不足とエアー巻き込みを同時に抑制することが可能になる。特に、射出速度を高めた制御により、溶湯が凝固完了するまでに充填が完了するので、エアー巻き込みによる鋳造欠陥の発生を伴うことがなくなる。
【００５２】
また、金型キャビティＣの末端部に加えて注入ゲート側でも、第２圧力センサＳ６で溶湯圧力を検出することにより、すなわち、溶湯の流れ方向における下流側と上流側とで検出することにより、金型キャビティＣ内の溶湯全体の圧力状態をより正確に検出することができ、より有効に鋳造欠陥の発生を抑制できる。特に、末端側と注入ゲート側の各溶湯圧力について、両者の最大値が略等しく、且つ、略同時に最大値に達するように、溶湯の注入速度を制御することで、検出された溶湯圧力最大値での金型キャビティ内の溶湯の圧力状態をより均一にし、より一層効果的な鋳造欠陥の発生抑制を図ることができる。
【００５３】
また、特に、前回ショットまでの溶湯の制御内容を記憶するとともに、この記憶した制御内容に基づいて次回ショットの制御条件を設定することで、金型装置や溶湯注入装置の経時変化にも対応した制御を行うことができる。そのため、連続して高速射出しても、各ショット毎の鋳造欠陥の発生を抑制できる。
更に、金型キャビティＣの末端部から減圧することで、末端部でのエアー巻き込みをより効果的に抑制することができる。また、背圧センサ１２は、減圧通路Ｋ内の圧力を検出することで、キャビティ背圧をより容易かつ確実に検出することができる。
また更に、溶湯が液相状態または半溶融状態で、溶湯の金型キャビティＣ内への充填を完了できるようにすることで、充填不足に起因する鋳造欠陥の発生をより一層効果的に抑制することができる。
【００５４】
尚、本発明は、以上の実施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更や改良を加え得るものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、加圧鋳造法による鋳造方法及びかかる鋳造方法に用いる鋳造装置に関するもので、溶湯の充填不足による欠陥発生の抑制とエアー巻き込みによる欠陥発生の抑制とを両立して実現することができ、例えばアルミニウム若しくはその合金やマグネシウム若しくはその合金などの軽金属を材料に用いた、例えばダイカスト鋳造法などの加圧鋳造法において、有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態に係る鋳造装置の全体構成を概略的に示す説明図である。
【図２】上記鋳造装置を用いて行われる鋳造プロセスの１サイクルでの工程を示す工程説明図である。
【図３】上記鋳造プロセスの１サイクルの保圧工程までを説明するためのタイムチャートである。
【図４】上記鋳造プロセスの１サイクルの保圧工程までの溶湯圧力を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１  金型
２  固定型
３  可動型
５，６  エジェクタピン
７  プランジャ
１０  減圧機構
１２  背圧センサ
１４  減圧制御弁
Ｃ  金型キャビティ
Ｇ  注入ゲート
Ｋ  減圧通路
Ｓ５  第１圧力センサ
Ｓ６  第２圧力センサ
Ｕ  制御ユニット
【図１】
2005313231.tif 000003
【図２】
2005313231.tif 000004
【図３】
2005313231.tif 000005
【図４】
2005313231.tif 000006