(57)【要約】【課題】溶湯充填時間を求め、これによりガス抜き通路断面積を大きくしてガスの巻き込みを有効に防止することができるダイカスト装置およびダイカスト製造方法を提供する。【解決手段】キャビティを有する金型と、前記金型に配置され、前記キャビティに溶湯を射出する入口となるゲートと、前記金型に配置され、前記キャビティのガス抜きを行なう排気側通路と、を有するダイカスト装置とこれを用いたダイカスト製造方法である。前記ゲートには溶湯の到達を検出する入口センサーが配置され、前記排気側通路には同じく出口センサーが配置され、前記入口センサーから出力される入口側検出信号と、前記出口センサーから出力される排気側検出信号との時間差により、前記キャビティに対する溶湯充填時間を算出するコントローラーが配置されたことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する金型と、
前記金型に配置され前記キャビティに溶湯を射出する入口となるゲート側通路と、
前記金型に配置され前記キャビティのガス抜きを行なう排気側通路と、
を有するダイカスト装置であって、
前記ゲート側通路のキャビティ入口部に溶湯が達したことを検出する入口センサーを配置し、
前記排気側通路のキャビティ出口部に溶湯が達したことを検出する出口センサーを配置し、
前記入口センサーによる検出信号と前記出口センサーによる検出信号との時間差を、前記キャビティに対する溶湯充填時間として出力する演算部を有するコントローラーが配置されたことを特徴とするダイカスト装置。
【請求項２】
前記出口センサーに併設して前記排気側通路にガス抜きバルブを配置し、前記ガス抜きバルブは前記入口側検出信号を起点として前記溶湯充填時間の満了とともに前記排気側通路を遮断するように前記コントローラーにより駆動可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト装置。
【請求項３】
前記ガス抜きバルブによる排気側通路遮断を検知する遮断検知器を設け、
前記コントローラーは、前記入口側検出信号を起点とした前記溶湯充填時間の経過時点と前記遮断検知器による遮断時点との偏差を求め、前記ガス抜きバルブの駆動開始タイミングを制御するフィードバック制御手段を設けていることを特徴とする請求項２に記載のダイカスト装置。
【請求項４】
前記ガス抜きバルブによる通路遮断を検知する遮断検知器を設け、
前記コントローラーは、前記出口センサーによる溶湯検出信号の検出時点と前記遮断検知器による遮断時点との偏差を求め、前記ガス抜きバルブの駆動開始タイミングを制御するフィードバック制御手段を設けていることを特徴とする請求項２に記載のダイカスト装置。
【請求項５】
前記出口センサー、ガス抜きバルブはユニットブロックに組み込まれ、金型に対して着脱可能とされていることを特徴とする請求項２に記載のダイカスト装置。
【請求項６】
前記排気側通路は大気開放されていることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト装置。
【請求項７】
金型により形成されるキャビティに通じるゲート側通路と排気側通路におけるキャビティ入口部と出口部において射出された溶湯の到達をそれぞれ検出することにより予め前記キャビティへの溶湯充填時間を直接求めることを特徴とするダイカスト製造方法。
【請求項８】
金型により形成されるキャビティに通じるゲート側通路と排気側通路におけるキャビティ入口部と出口部において射出された溶湯の到達をそれぞれ検出することにより予め前記キャビティへの溶湯充填時間を直接求めておき、
ダイカスト製造の際に前記ゲート側通路のキャビティ入口部において溶湯到達を検出した後、前記溶湯充填時間が経過した時点に合せてキャビティの排気側通路を遮断してダイカスト成形をなすようにしていることを特徴とするダイカスト製造方法。
【請求項９】
前記排気側通路の遮断タイミングと溶湯充填時間の経過時点との偏差を求め、この偏差を解消するようにフィードバック制御を行って排気側通路の遮断タイミングを調整することを特徴とする請求項８に記載のダイカスト製造方法。
【請求項１０】
前記排気側通路の遮断タイミングと出口センサーによる溶湯検出信号の検出時点との偏差を求め、この偏差を解消するようにフィードバック制御を行って排気側通路の遮断タイミングを調整することを特徴とする請求項８に記載のダイカスト製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイカスト装置およびダイカスト製造方法に係り、特に、アルミ製品等の金属を射出成形するのに好適なダイカスト装置とダイカスト製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にダイカスト装置は、固定型と移動型とを型合わせした後に、内部に形成されたキャビティ内に溶湯を射出し、キャビティ形状に倣った製品に成形するものである。射出装置から押出された溶湯は、ゲートからキャビティに充填されるが、キャビティ内部にガス（空気）が充満しているので、予めキャビティにはガス抜き通路を開口させており、キャビティへの溶湯充填により内部ガスをガス抜き通路に押出し、ガス抜き通路から大気に開放させている。通常、溶湯は、ガス抜き通路の途中に設けられたオーバーフローと称する湯溜への充填量を含んでいるために、キャビティ体積よりは容量を多く供給され、キャビティ内からガスを追い出すようにしている。
【０００３】
しかし、湯溜（オーバーフロー）が存在すると、ここに二次充填現象を起こし、加圧時間の遅れから製品の品質低下を引き起こす問題があり、歩留まり低下や製造現場環境の悪化を招いてしまう。
【０００４】
一方、溶湯の充填とガスの排出に関して、通常、充填時間は凝固時間の半分以下であることが理想とされている。溶湯金属は時間とともに溶融状態から半溶融に変態し、さらには固体へと変態する。このため、溶融状態に近い状態で金型に打込まれることが良品製造につながると考えられている。充填時間が短いと鋳込まれた溶湯は、溶融状態であるために、金型の先端部のエアベント（ガス抜き通路）や金型の隙間に入り込み、バリやフラッシュを発生させてしまう。溶湯がエアーベントや隙間から出ない原理は、先端の溶湯が金型で冷されて凝固することで、後から押出されてくる溶湯をシールする指向性凝固に起因する。このようなバリやフラッシュはダイカストの生産に支障をきたすので、金型の隙間やエアーベントをできるだけ狭くするのが現状の考え方である。
【０００５】
これに対し、品質面では、金型の中に存在したガスが溶湯の充填に伴って短時間で置換されるべきところ、隙間が狭いために、排気できなくなる可能性が生じる。排気できなかったガスは製品に巻き込まれ、巻き込み巣となって製品不良の原因となってしまう。
【０００６】
このようなことから、従来のダイカスト装置では、ガス抜き通路の開口部分の厚さは、指向性凝固を利用して閉塞するようにしているため、０．０８〜０．１ｍｍ程度の狭窄部とされている。ガスの巻き込みを防止するためにガス抜き作用を高くしようとして開口厚さを大きくとると、溶湯が飛散するフラッシングを起こしてしまうので、それ以上大きくできない。また、複雑な製品は中子が多く、通路の数が制限され、結果的にガス抜き断面積を大きくすることが困難となっている。いずれにしても、充填時間の短縮化と、ガス抜き断面積を拡大して溶湯充填時の排気効率を良くしてガス巻き込みを防止するという二律背反の問題を解決することは困難となっている。
【０００７】
短時間充填とガス巻き込み防止という問題に着目すれば、ガス抜き通路の開口厚さを広げて高速充填を行い、充填完了と同時にガス抜き通路を遮断することができれば解決できる。射出装置による低速移動工程は約２秒前後であることに比較し、これに続いてキャビティへの充填を行なうための高速移動工程は０．０５秒前後と短く、この短時間内に溶湯が急冷され、溶融状態から半溶融状態、さらには固体となって一気に固まるので、この時間管理が重要となっている。しかし、キャビティへ充填される時間の管理が重要であるとされているものの、従来では直接に充填時間を計る手段がなく、射出の速度波形から間接的にチェックすることが一般的となっている。間接的な測定による管理は射出装置側のプランジャーストロークや速度情報に頼らざるを得ず、低速から高速に移行する切替え位置や速度情報、給湯量に依存して行なわれるが、これらはショット毎にバラついたり、充填抵抗の変動によって誤差を生じるため、これらを製造管理に反映させても根本的な解決には至らない。
【０００８】
一方、キャビティ内部ガスを完全に追い出す方法として、真空ダイカスト法が知られている（特許文献１、２）。この方法は、前述したガス抜き通路に真空ポンプを接続し、キャビティへの溶湯充填開始に際してキャビティ内ガスを強制排気しつつ溶湯を充填させるようにして、キャビティ内へのガス巻き込みを防止しようとするものである。
【０００９】
しかし、真空ダイカスト法では、溶湯が真空装置に入り込まない対策が複雑で、動作不良の原因となるばかりか、オーバーフローと同様の二次充填現象を引き起こし、製品の品質を低下させる問題がある。このため、大気開放型の一般的なダイカスト法に比べ、真空ダイカスト法は少数派に過ぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２６８５５０号公報
【特許文献２】特開２００４−３４４９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、特に、従来のダイカスト法では、キャビティ内部情報としてキャビティへの充填時間を、射出装置のストロークや射出装置が受ける圧力など、マシン側からの間接的な情報からしか求めることができないため、正しくダイカスト製品の製造情報を把握することができず、ダイカスト品の製造に際して、溶湯がキャビティ内に完全に充填される時間を求めていないことに起因しているとの知見を得てなされたものである。
【００１２】
すなわち、溶湯がキャビティへの充填完了時間が解れば、その完了時間後にキャビティへの充填供給を停止し、ガス抜きバルブを閉める制御をすることができるので、それまではガス抜き通路断面積を大きく採ることができる。キャビティ出口のガス抜き通路断面積を大きくして排気性能を上げることができ、これにより、ガスの巻き込みを抑制することができるのである。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、第１に、キャビティへの溶湯充填時間を簡単に直接求めることができ、これをモニタリングして目的の充填時間から外れた場合にはアラームを出すことにより、品質の向上を図ることができるダイカスト装置およびダイカスト製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
第２に、キャビティ出口に溶湯が到達したと同時的に、排気側通路を遮断することで、キャビティへの充填中に排気抵抗が殆ど発生せずに内部ガスを大気放出することができ、ガスの巻き込みのない製品の鋳造ができるダイカスト装置およびダイカスト製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
第３に、キャビティに開口されているガス抜き通路断面積を必要十分に大きくすることができ、これにより排気性能を高くして、キャビティへの短時間充填を実現できるダイカスト装置およびダイカスト製造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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本願発明に係るダイカスト装置は、キャビティを有する金型と、前記金型に配置され前記キャビティに溶湯を射出する入口となるゲート側通路と、前記金型に配置され前記キャビティのガス抜きを行なう排気側通路と、を有するダイカスト装置であって、前記ゲート側通路のキャビティ入口部に溶湯が達したことを検出する入口センサーを配置し、前記排気側通路のキャビティ出口部に溶湯が達したことを検出する出口センサーを配置し、前記入口センサーによる検出信号と前記出口センサーによる検出信号との時間差を、前記キャビティに対する溶湯充填時間として出力する演算部を有するコントローラーが配置されたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成により、キャビティに対する溶湯充填時間を直接測定することができるので、ゲートからキャビティに射出される溶湯の射出速度の調整等を容易に行うことができる。
【００１８】
また、前記出口センサーに併設して前記排気側通路にガス抜きバルブを配置し、前記ガス抜きバルブは前記入口側検出信号を起点として前記溶湯充填時間の満了とともに前記排気側通路を遮断するように前記コントローラーにより駆動可能とされていることを特徴する。
上記構成により、入口側検出信号を起点としているので、ガス抜きバルブの作動遅れ時間（作動開始信号から実際の遮断が行なわれるまでの時間）に余裕ができ、ガス抜き通路断面積を大きくすることができるとともにフラッシングの防止を図りつつ、排気側通路に溶湯が充填される二次充填現象を回避することができる。
【００１９】
そして、前記ガス抜きバルブによる排気側通路遮断を検知する遮断検知器を設け、前記コントローラーは、前記入口側検出信号を起点とした前記溶湯充填時間の経過時点と前記遮断検知器による遮断時点との偏差を求め、前記ガス抜きバルブの駆動開始タイミングを制御するフィードバック制御手段を設けていることを特徴とする。
【００２０】
上記構成において、射出成形を繰り返し行う場合、溶湯充填時間に変動があってもキャビティに溶湯が充填されたとほぼ同時にガス抜きバルブを閉じることができる。
【００２１】
前記ガス抜きバルブによる通路遮断を検知する遮断検知器を設け、前記コントローラーは、前記出口センサーによる溶湯検出信号の検出時点と前記遮断検知器による遮断時点との偏差を求め、前記ガス抜きバルブの駆動開始タイミングを制御するフィードバック制御手段を設けていることを特徴とする構成としてよい。
【００２２】
この場合も、射出成形を繰り返し行う場合、ガス抜きバルブの制御時間に変動があってもキャビティに溶湯が充填されたとほぼ同時にガス抜きバルブを閉じることができる。
【００２３】
前記出口センサー、ガス抜きバルブはユニットブロックに組み込まれ、金型に対して着脱可能とした構成とすることも可能である。このように構成することで汎用性のあるセンサー・バルブの組み込みユニットができる。
【００２４】
さらに、前記排気側通路は大気開放すればよい。これにより、排気側通路の断面積を大きく設計することができるので、キャビティ内のガス抜きを効率的に行い、ダイカスト中の巣の発生を抑制することができる。
【００２５】
一方、本発明に係るダイカスト製造方法は、金型により形成されるキャビティに通じるゲート側通路と排気側通路におけるキャビティ入口部と出口部において射出された溶湯の到達をそれぞれ検出することにより予め前記キャビティへの溶湯充填時間を直接求めることを特徴としている。
【００２６】
上記構成により、キャビティに対する溶湯充填時間を直接測定することができるので、ゲートからキャビティに射出される溶湯の射出速度の調整等を容易に行うことができる。
【００２７】
金型により形成されるキャビティに通じるゲート側通路と排気側通路におけるキャビティ入口部と出口部において射出された溶湯の到達をそれぞれ検出することにより予め前記キャビティへの溶湯充填時間を直接求めておき、ダイカスト製造の際に前記ゲート側通路のキャビティ入口部において溶湯到達を検出した後、前記溶湯充填時間が経過した時点に合せてキャビティの排気側通路を遮断してダイカスト成形をなすようにしていることを特徴とする。
上記方法により、排気側通路に溶湯が充填される二次充填現象を回避することができる。
【００２８】
また、上記方法において、前記排気側通路の遮断タイミングと溶湯充填時間の経過時点との偏差を求め、この偏差を解消するようにフィードバック制御を行って排気側通路の遮断タイミングを調整することを特徴とすることができる。
【００２９】
この方法によれば、射出成形を繰り返し行う場合、溶湯充填時間に変動があってもキャビティに溶湯が充填されたとほぼ同時にガス抜きバルブを閉じることができる。
【００３０】
前記排気側通路の遮断タイミングと出口センサーによる溶湯検出信号の検出時点との偏差を求め、この偏差を解消するようにフィードバック制御を行って排気側通路の遮断タイミングを調整するようにしてもよい。
【００３１】
このようにすることで、射出成形を繰り返し行う場合、ガス抜きバルブの制御時間に変動があってもキャビティに溶湯が充填されたとほぼ同時にガス抜きバルブを閉じることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、正確な溶湯充填時間をキャビティ側から直接求めることができる。そして、これをキャビティ入口部分に設けた入口側溶湯検知センサーによる検知時点から、充填時間が経過する際にガス抜きバルブを作用することができる。これにより、排気側通路の出口側溶湯検知センサーによる検知時間を起点とする場合に比較して、コントロール時間を稼ぎつつガス抜きバルブを適正に作動させることができる。このようなことから、従来、ガス抜き通路の途中に設けているオーバーフロー用の湯溜をなくすることができる。この結果、射出溶湯量を少なくできる。また、二次充填現象を起こす湯溜りを無くする事ができるので、加圧時間遅れによる品質低下を抑制できる。さらには、ガス抜き通路の断面積を、指向性凝固により形成されている硬化溶湯より大きくできるので、ガスを抵抗無く排気でき、ガスの巻き込みを防ぐことができる。また、大気開放型のダイカスト方式と、真空ダイカスト方式へも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態のダイカスト装置の断面図である。
【図２】本実施形態の溶湯検出センサーの断面図である。
【図３】本実施形態のコントローラーの制御フロー図である。
【図４】射出鋳造時の特性線図と各種信号のタイムチャートとを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
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。
【００３５】
図１に本実施形態のダイカスト装置の構成図を示す。ダイカスト装置は、基本的に、キャビティを有する金型と、前記金型に配置され前記キャビティに溶湯を射出する入口となるゲート側通路と、前記金型に配置され前記キャビティのガス抜きを行なう排気側通路を備えている。すなわち、図１に示すように、ダイカスト装置１０は、固定型１２ａと可動型１２ｂとからなる金型１２を有している。そして、固定型１２ａと可動型１２ｂの合せ面に鋳型となるキャビティ１４が形成されている。このキャビティ１４には、溶湯射出装置２０から押出された溶湯２８をキャビティ１４に導入するゲート１６が接続開口されている。また、排気側通路１８が、キャビティ１４内の湯流れ方向に沿った下流側に開口形成されている。この排気側通路１８は、射出に伴ってキャビティ１４に充填された溶湯２８の出口となってガス抜きを行なう。
【００３６】
前記溶湯射出装置２０は、金型１２のランナーに接続されており、中空のスリーブ２２と、スリーブ２２内に配置されたプランジャー２４により構成されている。スリーブ２２内には図示しない溶湯供給装置から溶湯２８が供給され、プランジャー２４の押し出しにより溶湯２８がゲート１６を通じてキャビティ１４に射出される。またプランジャー２４は図示しない射出駆動手段により作動される。
【００３７】
このような基本構成において、本実施形態では、前記ゲート側通路の特にキャビティ入口部に溶湯が達したことを検出する入口センサー２６Ａを配置し、また、前記排気側通路１８のキャビティ出口部に溶湯が達したことを検出する出口センサー２６Ｂを配置している。これら溶湯検出センサー２６（入口センサー２６Ａ、出口センサー２６Ｂ）としては、溶湯２８の電気導電性を利用し、溶湯２８が溶湯検出センサー２６の先端面に付着したことによって電気的な短絡状態となるように構成されたもので、例えば図２に示すような構造のセンサーが用いられる。
【００３８】
図２に示す溶湯検出センサー２６は、セラミックスのような電気絶縁体２６ｂの中に、電気伝導性の金属線２６ａ（例えば、銅線）を埋め込み、電気絶縁体２６ｂを金属製のケース２６ｃに収容したものである。センサー先端面は中心部から外周に向けて、金属線２６ａ、電気絶縁体２６ｂ、及び金属ケース２６ｃが同心円状に配置された形態となるように構成する。このような溶湯検出センサー２６は、センサー先端面がゲート１６近傍におけるキャビティ入口部、及び排気側通路１８のキャビティ出口部に露出するように取り付けられる。そして、金属線２６ａに電圧を印加し、ケース２６ｃは電気的に接地するように回路構成する。これにより、射出された溶湯２８がセンサー先端面に接触すると、金属線２６ａとケース２６ｃとが溶湯２８を介して短絡することにより金属線２６ａが接地電位となり、これにより溶湯２８の接触（溶湯２８が溶湯検出センサー２６に達したこと）を検出することができる。
【００３９】
溶湯検出センサー２６は、上述したように、ゲート側通路のキャビティ入口部に配置された入口センサー２６Ａと、排気側通路１８のキャビティ出口部に配置された出口センサー２６Ｂによって構成されているので、両センサー２６Ａ、２６Ｂの検出時間差は、溶湯２８がキャビティ１４に完全に充填されるまでの充填時間となる。すなわち、キャビティ１４への溶湯充填時間を直接実測値として求めることができるようになるのである。
【００４０】
このような溶湯充填時間を求めるために、前記両センサー２６Ａ、２６Ｂはコントローラー４０に電気的に接続されており、コントローラー４０は入口センサー２６Ａによる溶湯検出信号と、出口センサー２６Ｂによる溶湯検出信号とを入力し、それらの時間差を内蔵する演算部４０Ａにて演算処理して出力できるようにしている。内蔵するタイマー（図示せず）によって、入口センサー２６Ａによる検出時間と出口センサー２６Ｂによる検出時間との差を演算することにより容易に溶湯充填時間が算出される。
【００４１】
ここで、上述したように、演算部４０Ａにより実測値として求めたキャビティ１４への溶湯充填時間を利用して、この実施形態では、キャビティ１４へ溶湯２８が完全に充填されると同時に前記排気側通路１８を遮断するようにしている。このため、前記出口センサー２６Ｂに併設して前記排気側通路１８の下流側にて通路を開放・遮断可能とするガス抜きバルブ３０が配置されている。そして、上記コントローラー４０は、前記ガス抜きバルブ３０を、前記入口センサー２６Ａによる検出信号を起点として前記溶湯充填時間の満了とともに前記排気側通路１８を遮断するように、駆動させるものとしている。
【００４２】
ガス抜きバルブ３０は、駆動形式を問わないが、実施形態では、電磁作動バルブ機構によって構成されており、作動コイルへの通電により弁体によって通路を遮断するようにしている。具体的には、シリンダ３０ａ内を往復移動可能に装着されたスプール３０ｂを有し、スプール３０ｂを電磁コイル３０ｃへの通電・遮断により往復駆動させるようにしている。スプールロッド３０ｄの先端部には、ポペット型弁体３０ｅが形成され、これを排気側通路１８に臨ませ、排気側通路１８の壁面に形成された弁座３０ｆに着座することで、排気側通路１８を遮断し、キャビティ１４側と大気との間の通気をカットすることができるようにしている。弁座３０ｆの中央部には大気側に通じる通路が形成されている。ガス抜きバルブ３０は通常は大気通路を開放している常開バルブとして構成されており、溶湯２８が出口センサー２６Ｂに到達する時間で閉弁するように駆動される。駆動信号をこのガス抜きバルブ３０の電磁コイル３０ｃに出力するバルブドライバー３２が設けられ、これはコントローラー４０からの駆動信号により作動される。
【００４３】
また、ガス抜きバルブ３０にはポペット型弁体３０ｅによる排気側通路１８を大気開放する開弁位置と、当該通路１８を遮断する閉弁位置を検出するリミットスイッチ３４Ａ、３４Ｂが配置されている。リミットスイッチ３４Ａ、３４Ｂは、スプール３０ｂの移動前進限と後退限を検出し、その検出信号をコントローラー４０に出力する。閉弁位置を検出するリミットスイッチ３４Ｂは、ガス抜きバルブ３０による排気側通路遮断を検知する遮断検知器となる。
【００４４】
ここで、コントローラー４０は、前述した入口センサー２６Ａと出口センサー２６Ｂとにより検出される時間差が溶湯充填時間であることから、前記入口センサー２６Ａで溶湯２８を検出してから、予め求めた前記溶湯充填時間の経過後、すなわち、溶湯２８がキャビティ１４に完全に充填されたとほぼ同時にガス抜きバルブ３０を閉じるように制御するものである。このような制御を行なうことにより、特に入口センサー２６Ａによる溶湯検知を起点として、ガス抜きバルブ３０が閉じられるので、時間的余裕ができ、キャビティ１４の出口近傍でメタルシャットすることができる。この結果、大気開放されている排気側通路１８の断面積を大きくしても適正なタイミングで通路遮断することができるので、オーバーフローを省略して、溶湯２８のキャビティ１４からの流れ出し量を低減することができる。排気側通路１８の断面積（通路厚さ）を大きくすることが可能となるので、キャビティ１４内のガスの排気を容易にし、溶湯２８が凝固して得られるダイカスト中の巣（気泡）の発生を抑制することができる。
【００４５】
コントローラー４０は、入口センサー２６Ａ、出口センサー２６Ｂ、バルブドライバー３２、リミットスイッチ３４Ａ、３４Ｂに電気的に接続されている。また、コントローラー４０にはタイマー（不図示）が内蔵され、入口センサー２６Ａから溶湯検出信号が入力されるとタイマーがカウントアップするようになっている。
【００４６】
一方、コントローラー４０には、入口側検知信号のバルブドライバー３２に出力する駆動信号の待ち時間を取るための駆動カウント値が付属のメモリ（不図示）に記憶されている。すなわち、ガス抜きバルブ３０は閉弁信号を出力しても実際に排気側通路１８を遮断するまでの作動遅れ時間がある。この作動遅れ時間の分だけ、キャビティ充填時間が満了する前に閉弁駆動信号を出力させる必要がある。したがって、予め、試行ショットを行い、最初に溶湯検出センサー２６から溶湯充填時間を求め、作動遅れ時間（閉弁信号を受けてから実際にシャットするまでの作動時間）はバルブの仕様書から求め、実際のバルブシャットの駆動信号の待ち時間を定めておくのである。そして、コントローラー４０は入口センサー２６Ａによる溶湯検知信号が入力された場合、待ち時間に対応するタイマーのカウント値をモニターし、カウント値が駆動カウント値と一致したときに駆動信号を出力できるようになっている。
【００４７】
ところで、前記コントローラー４０は、前記入口センサー２６Ａによる検出信号を起点とした前記溶湯充填時間の経過時点と、遮断検知器である閉弁検出リミットスイッチ３４Ｂによる遮断時点との偏差を求め、前記ガス抜きバルブの駆動開始タイミングを制御するフィードバック制御部（制御手段）３６を設けている。コントローラー４０において、溶湯２８がキャビティ１４に完全に充填されたとほぼ同時にガス抜きバルブ３０を閉じるように制御するためには、上述したように、予め求めた溶湯充填時間からバルブ作動遅れ時間を差し引いた時間がカウントされたときにバルブを作動させればよい。しかし、実際にはいろいろな要因でショット毎に時間的なズレが生じる場合がある。このため、この実施形態では、溶湯２８を出口センサー２６Ｂが検知するタイミングと、ガス抜きバルブ３０に付帯している閉弁限を検出するリミットスイッチ３４Ｂによる検知タイミングとが一致しているかどうかを検出するようにしている。そして、検出タイミングが一致しなかった場合に、ガス抜きバルブ３０への駆動信号の送信タイミング、すなわち待ち時間のカウントアップ時間を不一致時間分だけ前後に調整し、メタルシャットされるタイミングと出口センサー２６Ｂによる溶湯検出タイミングが一致するようにフィードバック制御される。
【００４８】
本実施形態では、キャビティ１４への溶湯充填時間を簡単に直接求めることができ、これをモニタリングして目的の充填時間から外れた場合にはアラームを出すようにすればよい。このため、モニター７０にてコントローラー４０からの出力信号を表示させ、充填時間のしきい値の範囲から外れた場合にアラーム画像表示もしくはアラーム音声出力により手段を作動させる。
【００４９】
なお、この実施形態では、出口センサー２６Ｂ、ガス抜きバルブ３０は、共に排気側通路１８に配置されるため、これを一つのユニットブロック５０として構成し（図１の破線で囲まれたクロスハッチング部分）、固定型１２ｂにまとめて着脱可能な状態で装着できるようにしている。もちろん、これらにコントローラー４０やバルブドライバー３２を電子回路ユニット６０として組み込み、一体的に金型１２に着脱可能とすることができる。このようにすることで、金型１２の変更や新設時にも汎用的に利用することができる。
【００５０】
本実施形態のダイカスト装置１０においては、以下に説明するように、１回目の射出成形において溶湯充填時間、作動遅れ時間、待ち時間の初期値を求め、２回目以降の射出成形においてこれらの時間を毎回更新できるようにしている。
【００５１】
図３に本実施形態のコントローラーの制御フロー図を示す。図３においては制御ステップ０乃至制御ステップ６が定義され、制御ステップの引数（０〜６）を各制御ステップの処理終了段階で更新し、最新の引数と一致する制御ステップで枝分かれしてその制御ステップを処理しつつ時計回りのループを繰り返している。そして図３では、制御ステップ０乃至６の順で制御ステップを処理し、制御ステップ６から制御ステップ２に戻り、制御ステップ２乃至６の処理を繰り返す制御フローとなっている。
【００５２】
上記制御フローのもと、１回目の射出成形においては、キャビティ１４に対する溶湯充填時間を充填カウント値、ガス抜きバルブ３０の作動遅れ時間を遅延カウント値として算出し、これらを用いて待ち時間を駆動カウント値として算出する。まず、１回目の射出成形に先立って、付属のメモリ内の情報をクリアするとともに、駆動信号を出力してガス抜きバルブ３０を閉じた状態にする。そして、入口センサー２６Ａ及び出口センサー２６Ｂを起動する。
【００５３】
次に、１回目の射出成形により、溶湯充填時間を充填カウント値として算出する（制御ステップ０）。まず溶湯射出装置２０を駆動させて、溶湯２８をキャビティ１４内に充填する。このとき溶湯２８が入口センサー２６Ａに接触すると、コントローラー４０には入力側検出信号が入力されてタイマーがカウントアップし、その後、溶湯２８が出口センサー２６Ｂに接触すると、コントローラー４０には排気側検出信号が入力され、これまでカウントしてきたカウント値を充填カウント値としてメモリに記憶する。
【００５４】
次にガス抜きバルブ３０の作動遅れ時間を遅延カウント値として算出する（制御ステップ１）。キャビティ１４で成形されたダイカスト品を取り出して、入口側検出信号及び排気側検出信号の出力を停止させる。またコントローラー４０はバルブドライバー３２に解除信号を出力してガス抜きバルブ３０を開放しリミットスイッチ３４（３４Ａ、３４Ｂ）の検知信号の出力を停止させる。
【００５５】
そして、所定時間（スプール３０ｂの移動が終了するまでの時間）経過後にコントローラー４０は、バルブドライバー３２に駆動信号を出力するとともにタイマーのカウントアップを開始し、リミットスイッチ３４Ｂから閉鎖検知信号が入力されるまでにカウントしたカウント値を遅延カウント値としてメモリに記憶する（制御ステップ２）。そしてコントローラー４０は、充填カウント値と遅延カウント値を読み出し、充填カウント値から遅延カウント値を差し引いたカウント値を駆動カウント値（初期値）としてメモリに記憶する。
次に２回目の射出成形を行なう。まず、コントローラー４０は、解除信号を出力して排気側通路１８を開放後、溶湯射出装置２０を駆動させるとともにメモリから駆動カウント値を読み出し、入口センサー２６Ａからの入口側検出信号入力待ち状態とする（制御ステップ３）。
【００５６】
そして、コントローラー４０は、入口側検出信号が入力されるとタイマーをカウントアップさせるとともにタイマーのカウント値と駆動カウント値とを照合し、タイマーのカウント値と駆動カウント値とが一致したときに駆動信号を出力する（制御ステップ４）。さらにコントローラー４０は、出口センサー２６Ｂから排気側での溶湯検出信号が入力されると、入力時のタイマーのカウント値を新たな充填カウント値としてメモリに上書き更新する。
【００５７】
次に、上述の制御ステップ１と同様に、キャビティ１４で成形されたダイカストを取り出して、入口側検出信号及び排気側検出信号の出力を停止させる。また、コントローラー４０はタイマーのカウントアップを停止してリセットするとともに解除信号を出力してリミットスイッチの閉鎖検知信号の出力を停止させる（制御ステップ５）。
【００５８】
最後にスプール３０ｂの移動が完了する時間（２０ｍｓ）まで待機させ（制御ステップ６）、制御ステップ３に戻り３回目の射出成形を行なう。よって３回目以降において、コントローラー４０は、上述の制御ステップ２から制御ステップ６までの制御を繰り返すことになる。このとき充填カウント値、遅延カウント値、駆動カウント値はメモリにおいて毎回上書き更新され、更新された新たな駆動カウント値は、次の回の射出成形の際にコントローラー４０の駆動信号の待ち時間として用いられる。
【００５９】
上述のように射出成形を繰り返し行う場合、溶湯充填時間及び作動遅れ時間に変動があっても、上記制御を行なうことにより、キャビティ１４に溶湯２８が充填されたとほぼ同時にガス抜きバルブ３０を閉じることができる。
【００６０】
なお、制御ステップ３において、充填カウント値のみならず、コントローラー４０に入力側検知信号の入力された後、閉鎖検知信号が入力されるまでにカウントされたカウント数を閉鎖カウント値としてメモリに記憶し、充填カウント値と閉鎖カウント値との差分となる差分カウント値を駆動カウント値に足し合わせる形で駆動カウント値を更新し、３回目の射出成形において制御ステップ３から制御ステップ６までの制御を繰り返す構成としてもよい。
【００６１】
このとき、充填カウント値より閉鎖カウント値が大きいときは、更新された駆動カウント値はもとの更新カウント値よりも差分カウント値の絶対値分だけ小さくなり、逆に充填カウント値より閉鎖カウント値が小さいときは、更新された駆動カウント値はもとの更新カウント値よりも差分カウント値の絶対値分だけ大きくなる。もちろん充填カウント値と閉鎖カウント値が一致する場合には更新前後の駆動カウント値の変動はない。
【００６２】
上記制御を行なうことにより、各々の射出成形時における溶湯充填時間とガス抜きバルブ３０の閉鎖時間との時間差に基づいて待ち時間を更新することができる。したがって、次回の射出成形時においてガス抜きバルブ３０の閉鎖を溶湯２８の充填時間とほぼ同時に行うことができる。
【００６３】
図４に、射出鋳造時の溶湯射出装置の射出速度、射出圧力、そして入口側検出信号、排気側検出信号、駆動信号の出力の有無を時間軸に沿って時系列的に表示した図を示す。図４において時刻ｔ１は、溶湯２８がキャビティ１４に入り始める時刻、時刻ｔ２は、溶湯２８がキャビティ１４に完全に充填される時刻、時刻ｔ３はゲート１６内の溶湯２８が凝固し始める時刻である。
【００６４】
図４において、キャビティ１４に溶湯２８が射出される間は、溶湯射出装置２０（プランジャー２４）の射出速度は高速に保たれ、ガス抜きバルブ３０が閉じると射出速度は急速にゼロに収束する。またプランジャー２４が高速の射出速度で移動している間は、射出圧力（溶湯射出装置２０内の溶湯圧力）はほぼ一定の値をとり、ガス抜きバルブ３０が閉じると上昇していく。
【００６５】
本実施形態では、ゲート１６（キャビティ１４の入口側）に配置された入口センサー２６Ａが時刻ｔ１で溶湯２８を検出して入口側検出信号を出力し、排気側通路１８（キャビティ１４の出口側）に配置された出口センサー２６Ｂが時刻ｔ２で溶湯２８を検出して排気側検出信号を出力し、２つの信号の時間差をとることにより溶湯充填時間を算出している。さらにコントローラー４０が駆動信号を出力してからリミットスイッチから閉鎖検知信号が入力されるまでの作動遅れ時間を算出している。そしてコントローラー４０は、入口側検出信号が入力された時刻ｔ１の後、溶湯充填時間から作動遅れ時間分だけ早くなる待ち時間経過後に駆動信号を出力している。これにより、出口センサー２６Ｂが溶湯２８を検知する時刻ｔ２とガス抜きバルブ３０が閉じる時刻をほぼ一致させることができる。一般的に、溶湯充填時間は５０〜１００ｍｓとされており、ガス抜きバルブ３０として５〜７ｍｓの作動時間のものを利用することにより、キャビティガスの排気時間を長くとることができるものとなる。
【００６６】
また、本実施形態では、溶湯充填時間、作動遅れ時間を毎回測定して、溶湯充填時間、作動遅れ時間、待ち時間を更新し、次回の射出成形において更新された待ち時間を用いて上述同様に駆動信号を出力する構成を採用している。これにより、出口センサー２６Ｂが溶湯２８を検知する時刻ｔ２とガス抜きバルブ３０が閉じる時刻との差を最小限に抑制することができる。
【００６７】
ところで、溶湯射出装置２０（プランジャー２４）は、キャビティ１４に溶湯２８を射出する間はその射出速度を高める必要がある。しかし、本実施形態では、上述の時刻ｔ１と時刻ｔ２を、それぞれ溶湯検出センサー２６（２６Ａ、２６Ｂ）により直接測定することができるので、溶湯射出手段２０の射出速度の時間方向の制御を容易に行なうことができる。よって、溶湯射出手段２０の制御を容易にし、キャビティ１４に対する射出速度や射出時間の最適化を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０………ダイカスト装置、１２………金型、１２ａ………固定型、１２ｂ………可動型、１４………キャビティ、１６………ゲート、１８………排気側通路、２０………溶湯射出装置、２２………スリーブ、２４………プランジャー、２６………溶湯検出センサー、２６Ａ………入口センサー、２６Ｂ………出口センサー、２６ａ………金属線、２６ｂ………電気絶縁体、２６ｃ………ケース、２８………溶湯、３０………ガス抜きバルブ、３０ａ………シリンダ、３０ｂ………スプール、３０ｃ………電磁コイル、３０ｄ………スプールロッド、３０ｅ………ポペット型弁体、３０ｆ………弁座、３２………バルブドライバー、３４Ａ、３４Ｂ………リミットスイッチ、３６………フィードバック制御部（制御手段）、４０………コントローラー、５０………ユニットブロック、６０………電子回路ユニット、７０………モニター。
【図１】
2013099756.tif 000003
【図２】
2013099756.tif 000004
【図３】
2013099756.tif 000005
【図４】
2013099756.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月13日(2012.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する金型と、
前記金型に配置され前記キャビティに溶湯を射出する入口となるゲート側通路と、
前記金型に配置され前記キャビティのガス抜きを行なう排気側通路と、
を有するダイカスト装置であって、
前記ゲート側通路のキャビティ入口部に溶湯が達したことを検出する入口センサーを配置し、
前記排気側通路のキャビティ出口部に溶湯が達したことを検出する出口センサーを配置し、
前記入口センサーによる検出信号と前記出口センサーによる検出信号との時間差を、前記キャビティに対する溶湯充填時間として出力する演算部を有するコントローラーが配置され、
前記出口センサーに併設して前記排気側通路にガス抜きバルブを配置し、前記ガス抜きバルブは前記入口側検出信号を起点として前記溶湯充填時間の満了とともに前記排気側通路を遮断するように前記コントローラーにより駆動可能とされていることを特徴とする記載のダイカスト装置。
【請求項２】
前記ガス抜きバルブによる排気側通路遮断を検知する遮断検知器を設け、
前記コントローラーは、前記入口側検出信号を起点とした前記溶湯充填時間の経過時点と前記遮断検知器による遮断時点との偏差を求め、前記ガス抜きバルブの駆動開始タイミングを制御するフィードバック制御手段を設けていることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト装置。
【請求項３】
前記ガス抜きバルブによる通路遮断を検知する遮断検知器を設け、
前記コントローラーは、前記出口センサーによる溶湯検出信号の検出時点と前記遮断検知器による遮断時点との偏差を求め、前記ガス抜きバルブの駆動開始タイミングを制御するフィードバック制御手段を設けていることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト装置。
【請求項４】
前記出口センサー、ガス抜きバルブはユニットブロックに組み込まれ、金型に対して着脱可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト装置。
【請求項５】
前記排気側通路は大気開放されていることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト装置。
【請求項６】
金型により形成されるキャビティに通じるゲート側通路と排気側通路におけるキャビティ入口部と出口部において射出された溶湯の到達をそれぞれ検出することにより予め前記キャビティへの溶湯充填時間を直接求めておき、
ダイカスト製造の際に前記ゲート側通路のキャビティ入口部において溶湯到達を検出した後、前記溶湯充填時間が経過した時点に合せてキャビティの排気側通路を遮断してダイカスト成形をなすようにしていることを特徴とするダイカスト製造方法。
【請求項７】
前記排気側通路の遮断タイミングと溶湯充填時間の経過時点との偏差を求め、この偏差を解消するようにフィードバック制御を行って排気側通路の遮断タイミングを調整することを特徴とする請求項６に記載のダイカスト製造方法。
【請求項８】
前記排気側通路の遮断タイミングと出口センサーによる溶湯検出信号の検出時点との偏差を求め、この偏差を解消するようにフィードバック制御を行って排気側通路の遮断タイミングを調整することを特徴とする請求項６に記載のダイカスト製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記目的を達成するために、本願発明に係るダイカスト装置は、キャビティを有する金型と、前記金型に配置され前記キャビティに溶湯を射出する入口となるゲート側通路と、前記金型に配置され前記キャビティのガス抜きを行なう排気側通路と、を有するダイカスト装置であって、前記ゲート側通路のキャビティ入口部に溶湯が達したことを検出する入口センサーを配置し、前記排気側通路のキャビティ出口部に溶湯が達したことを検出する出口センサーを配置し、前記入口センサーによる検出信号と前記出口センサーによる検出信号との時間差を、前記キャビティに対する溶湯充填時間として出力する演算部を有するコントローラーが配置され、前記出口センサーに併設して前記排気側通路にガス抜きバルブを配置し、前記ガス抜きバルブは前記入口側検出信号を起点として前記溶湯充填時間の満了とともに前記排気側通路を遮断するように前記コントローラーにより駆動可能とされていることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、上記構成により、入口側検出信号を起点としているので、ガス抜きバルブの作動遅れ時間（作動開始信号から実際の遮断が行なわれるまでの時間）に余裕ができ、ガス抜き通路断面積を大きくすることができるとともにフラッシングの防止を図りつつ、排気側通路に溶湯が充填される二次充填現象を回避することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】