JP5770012B2 - 品質管理装置及びダイカストマシン - Google Patents

Description

本発明は、無孔性（ＰＦ）ダイカスト法により鋳造されたダイカスト製品の品質を検査可能なダイカストマシンに関する。

ＰＦダイカスト法と呼ばれるダイカスト法が知られている。このダイカスト法では、溶湯（溶融状態の金属）を射出する前にキャビティ、ランナ、射出スリーブ内の雰囲気を活性ガス（一般には酸素）に置換する。その結果、酸素と溶湯との酸化反応によりキャビティが減圧状態となり、気孔（鋳巣）の少ないダイカスト製品が得られる（特許文献１参照）。

また、ダイカスト製品の鋳巣量を測定する方法として、Ｘ線ＣＴ解析を用いる方法が知られている（特許文献２参照）。

特公昭和４５−１０４８１号公報 特開２００９−１８３９５８号公報

Ｘ線ＣＴ解析による鋳巣量の測定は、設備が高価である、オンラインで使用するためにはそのための設置スペースが必要である、検査時間が鋳造サイクルタイムより長くなる等の不都合がある。

本発明の目的は、ＰＦダイカスト法により鋳造されたダイカスト製品の鋳巣量に係る品質を好適に検査可能な品質管理装置及びダイカストマシンを提供することである。

本発明の品質管理装置は、キャビティ及び当該キャビティに連通される射出スリーブに活性ガスを供給した状態で前記射出スリーブ内の溶湯を前記キャビティに押し出す無孔性ダイカスト法により形成されたダイカスト製品の品質管理装置であって、前記キャビティ内の気圧を検出する真空センサと、射出中において前記真空センサが検出した気圧に基づいて前記ダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の良否判定を行う制御装置と、を有する。

好適には、前記制御装置は、射出中に前記真空センサが検出した最も低い気圧が所定の閾値よりも高いときに不良と判定する。

好適には、前記制御装置は、射出中における、前記真空センサの検出した気圧が大気圧以下の所定の基準圧よりも低かった時間が、所定の設定時間よりも短いときに、不良と判定する。

好適には、前記真空センサは、前記キャビティを排気するエアーベントに接続されている。

好適には、前記品質管理装置は、前記エアーベントから大気圧下の外部への流れを許容するとともに、前記外部から前記エアーベントへの流れを禁止するチェック弁を更に有する。

好適には、前記品質管理装置は、前記制御装置の判定結果を次サイクルの開始前までに報知する報知部を更に有する。

好適には、前記制御装置の判定結果に応じて前記ダイカスト製品を仕分ける仕分け装置を更に有する。

本発明の一態様に係るダイカストマシンは、キャビティを構成する金型を保持する型締装置と、前記キャビティに連通される射出スリーブ内の溶湯を前記キャビティに押し出し可能な射出装置と、前記射出スリーブに活性ガスを供給可能な活性ガス供給装置と、前記キャビティの気圧を検出可能な真空センサと、射出中の前記真空センサの検出した気圧に基づいて前記ダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の良否判定を行う制御装置と、を有する。

本発明の一態様に係るダイカストマシンは、キャビティを構成する金型を保持する型締装置と、前記キャビティに連通される射出スリーブ内の溶湯を前記キャビティに押し出し可能な射出装置と、前記射出スリーブに活性ガスを供給可能な活性ガス供給装置と、前記キャビティの気圧を検出可能な真空センサと、前記真空センサの検出した気圧に基づいて前記活性ガス供給装置を制御可能な制御装置と、を有する。

好適には、前記制御装置は、射出中に前記真空センサが検出した最も低い気圧が所定の閾値よりも高いときに、次サイクルにおける前記活性ガス供給装置の供給する活性ガスを増加させる。

好適には、前記制御装置は、射出中の前記真空センサの検出した気圧が所定の閾値よりも高く、且つ、所定のサイクル継続条件が満たされないときに、サイクルの継続を停止し、前記サイクル継続条件は、今回のサイクルまでに既に供給する活性ガスの増加を行っており、その増加の程度が所定のレベルを超えていないこと、及び、今回のサイクルにおいて前回のサイクルに対して活性ガスの供給量の増加を行っており、前回のサイクルに比較して今回のサイクルにおける射出中の前記真空センサの検出した気圧が低くなっていることの少なくとも一方を含む。

本発明によれば、ＰＦダイカスト法により鋳造されたダイカスト製品を好適に検査できる。

本発明の第１の実施形態に係るダイカストマシンの構成を示す断面図。 図１のダイカストマシンの注湯状態を示す断面図。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は図１のダイカストマシンの真空度センサ部詳細を示す図。 図１のダイカストマシンの品質管理装置の構成を示すブロック図。 図１のダイカストマシンの成形サイクルを示すフローチャート。 図１のダイカストマシンにおける射出速度、射出圧力及び型内真空度の経時変化を示す図。 図１のダイカストマシンにおける酸素供給量と型内真空度及びダイカスト製品のガス量の関係を示す図。 図１のダイカストマシンにおける品質管理のフローチャート。 変形例における酸素供給量調整のフローチャート。 第２の実施形態の原理を説明する図。 第２の実施形態の原理を説明する他の図。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るダイカストマシン１の構成を示す断面図である。図２は、ダイカストマシン１の注湯状態を示す断面図である。

ダイカストマシン１は、固定金型１０３及び移動金型１０５（以下、両者を合わせて「金型１０１」ということがある。）の型開閉及び型締めを行う型締装置５と、型締装置５により型締された金型１０１に形成されたキャビティＣａに溶湯ＭＬ（図２）を射出するための射出装置７と、溶湯ＭＬが凝固して成形されたダイカスト製品を押し出す押出装置９と、キャビティＣａ内に活性ガス（本実施形態では酸素）を供給する酸素供給装置１１と、キャビティＣａ内の真空度（型内真空度）を計測する型内真空度計測部５０と、制御装置７０とを有している。

また、ダイカストマシン１は、ダイカスト製品の品質管理を行うための品質管理装置３を有している。型内真空度計測部５０及び制御装置７０は、品質管理装置３の構成要素としても機能する。

型締装置５は、固定金型１０３を保持する固定ダイプレート１５と、移動金型１０５を保持する移動ダイプレート１７と、移動ダイプレート１７を型開閉方向に駆動可能な不図示の駆動装置とを有している。駆動装置は、例えば、液圧シリンダ若しくは電動機又はそれらの複合化により構成されている。

射出装置７は、ランナＲｎを介してキャビティＣａに連通されるスリーブ２７と、スリーブ２７内を摺動可能な射出プランジャ２９と、射出プランジャ２９を駆動する不図示の射出シリンダ装置とを有している。

スリーブ２７には、ラドル３３（図２）より溶湯が供給される給湯口２７ａと、給湯口２７ａより固定ダイプレート１５側に設けられ、酸素が供給される酸素供給口２７ｂとが開口している。

押出装置９は、溶湯ＭＬが凝固して成形された成形品に当接する複数の押出ピン３５と、複数の押出ピン３５が固定された押出板３７と、押出板３７に固定された押出ロッド３９と、押出ロッド３９を駆動する押出シリンダ装置４０とを有している。

酸素供給装置１１は、酸素供給口２７ｂに接続された配管４１と、配管４１に接続されたバルブ４３と、バルブ４３に接続された配管４２と、配管４２に接続された酸素ボンベ４４（活性ガスの供給源）とを有している。

バルブ４３が開かれることにより、酸素ボンベ４４の酸素がスリーブ２７に供給され、バルブ４３が閉じられることにより、酸素の供給が停止される。バルブ４３は、例えば、火花の発生を防止するために、エア駆動式のバルブにより構成されている。

なお、スリーブ２７に供給される酸素量は、例えば、バルブ４３の開度、開く時間、開閉のデューティー比等により制御される。酸素量の制御は、フィードバックのないオープンループ制御によりなされてもよいし、不図示の流量計に基づくフィードバック制御によりなされてもよい。

酸素ボンベ４４は、圧力が一定に保たれるものであってもよいし、酸素の供給に伴って圧力が低下するものであってもよい。なお、酸素ボンベ４４の圧力が低下した場合であっても、バルブ４３の開度等の調整により酸素の供給量は一定に保たれる。

図３（ａ）は、型内真空度計測部５０の詳細を示す断面図であり、図１の一部拡大図に相当する。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す範囲において、固定金型１０３を移動金型１０５側から見た図である。

金型１０１には、キャビティＣａ内の排気を行うためのエアーベント６０が構成されている。エアーベント６０は、例えば、固定金型１０３と移動金型１０５との間に形成されたギザギザの隙間（チルベント６０ｃ）と、チルベント６０ｃに接続され、固定金型１０３に形成された排気流路６０ａとにより構成されている。

型内真空度計測部５０は、エアーベント６０に接続された真空センサ５１及びチェック弁５２を有している。

より具体的には、エアーベント６０の排出口６０ｂには、配管５３が接続されており、配管５３は、配管５３ａと配管５３ｂとに分岐している。真空センサ５１は、配管５３ｂに接続され、チェック弁５２は、配管５３ａに接続されている。

真空センサ５１は、例えば、静電容量式若しくは振動式の圧力センサであり、キャビティＣａ内（厳密にはエアーベント６０、より厳密には配管５３ｂ）の圧力に応じた信号レベルの電気信号を、配線７１を介して制御装置７０へ出力する。

チェック弁５２は、配管５３ａと配管５４との間に配置されている。配管５４の末端５４ａは大気に開放されている。そして、チェック弁５２は、キャビティＣａ（厳密にはエアーベント６０、更に厳密には配管５３ａ）からその外部（厳密には配管５４）への流れを許容するとともに、その反対方向の流れを禁止する。

従って、キャビティＣａ内が負圧のときは、キャビティＣａ内は大気開放されていない状態となり真空度が保たれる。一方、キャビティＣａ内が大気圧以上になると、キャビティＣａ内の気体は配管５４を介して排気される。

図４は、品質管理装置３の構成を示すブロック図である。

品質管理装置３は、上述した真空センサ５１及び制御装置７０の他、ユーザへの報知を行う報知部７２及びダイカスト製品の仕分けを行う仕分け装置７４を有している。

制御装置７０は、例えば、特に図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含んで構成される。ＣＰＵは、ＲＯＭ及び外部記憶装置に記憶されたプログラムを実行し、これにより、品質判定部７０ａ及び管理制御部７０ｂが構成される。

品質判定部７０ａは、真空センサ５１の検出した圧力に基づいて、ダイカスト製品の品質の良否を判定する。管理制御部７０ｂは、その判定結果に応じた動作を報知部７２及び仕分け装置７４に実行させるための処理を行う。

制御装置７０は、特に図示しないが、型締装置５、射出装置７、押出装置９、酸素供給装置１１等の制御も行う。すなわち、制御装置７０は、ダイカストマシンの型開閉、型締め、射出、押し出し、酸素供給に係る制御も行う。

報知部７２は、例えば、液晶ディスプレイ等の画像を表示する、若しくは、ＬＥＤ等の点灯、点滅若しくは消灯により報知を行う表示装置、又は、スピーカ等の報知音を出力する放音装置である。報知部７２は、例えば、不良と判定されるダイカスト製品が成形されたときに、その旨を報知する。

仕分け装置７４は、例えば、ダイカスト製品を把持する把持部及び当該把持部を移動させるアームを含む製品搬出装置により構成されている。ただし、仕分け装置７４は、金型１０１から取り出したダイカスト製品を、良品と不良品とで別個の搬送先に搬送し、これにより、仕分けを行う。

図５は、ダイカストマシン１が実行する成形サイクルの手順を示すフローチャートである。当該処理は、所定の周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１０では、制御装置７０は、型閉じ及び型締めを行うように型締装置５を制御し、また、給湯口２７ａを塞ぐ位置まで射出プランジャ２９を前進させるように射出装置７を制御する（図１参照）。

ステップＳ１１では、制御装置７０は、バルブ４３を開き、酸素ボンベ４４の酸素を酸素供給口２７ｂに供給するように酸素供給装置１１を制御する。これにより、スリーブ２７、ランナＲｎ及びキャビティＣａ内の気体は酸素に置換される。

なお、供給される酸素量は、後述するように、鋳巣量に関して一定の品質のダイカスト製品が得られるように、金型１０１毎に予め定められた一定量である。一定量の酸素が供給されると、バルブ４３は閉じられる。バルブ４３が閉じられるタイミングは、ステップＳ１４の前までの適宜な時期とされてよい。

ステップＳ１２では、制御装置７０は、給湯口２７ａを塞がない位置まで射出プランジャ２９を後退させるように射出装置７を制御する。

ステップＳ１３では、制御装置７０は、ラドル３３により溶湯を給湯口２７ａに注ぐように不図示の給湯装置を制御する（図２参照）。

ステップＳ１４では、制御装置７０は、射出プランジャ２９を前進させて、スリーブ２７内の溶湯をキャビティＣａに押し出すように射出装置７を制御する。すなわち、射出が行われる。

より具体的には、例えば、制御装置７０は、最初は、溶湯による気体の巻き込みを抑制するために、比較的低速で射出プランジャ２９を前進させる低速射出が行われるように射出装置７を制御する。そして、射出プランジャ２９が所定の速度切換位置に到達するなど、所定の速度切換条件が満たされると、制御装置７０は、迅速に溶湯をキャビティＣａに充填するために、比較的高速で射出プランジャ２９を前進させる高速射出が行われるように射出装置７を制御する。

また、ステップＳ１４では、高速射出に引き続いて、射出プランジャ２９により溶湯に圧力を付与してキャビティＣａ内の溶湯を増圧する増圧工程が行われる。例えば、制御装置７０は、射出プランジャ２９が所定の位置に到達したり、若しくは、射出圧力が所定の値に到達したりするなど、所定の増圧開始条件が満たされると、射出装置７の制御を速度制御から圧力制御に切り換える。

さらに、溶湯の圧力が所定の鋳造圧力に到達すると、射出プランジャ２９による溶湯への圧力の付与を継続して、溶湯の圧力を鋳造圧力に維持する保圧工程が行われる。保圧が行われている間に、溶湯は冷えて凝固していく。

また、ステップＳ１４では、制御装置７０は、真空センサ５１の検出信号に基づいて、射出中のキャビティＣａ内の圧力のデータを取得する。これにより、図８を参照して後述するように、成形されるダイカスト製品の品質管理が可能となる。

ステップＳ１５では、制御装置７０は、型開きを行うように型締装置５を制御し、また、押出ピン３５によりダイカスト製品を移動金型１０５から押し出すように押出装置９を制御する。

図６は、ダイカストマシン１の射出・充填時（ステップＳ１４）における射出速度（図６（ｃ））、射出圧力（図６（ｂ））及び型内真空度（図６（ａ））の経時変化を示す図である。

図６（ｃ）に示すように、射出速度Ｖは、射出開始から一定期間は低速であり、高速開始点Ｄにおいて高速に切り換えられる。その後、溶湯がキャビティＣａに概ね充填されて射出プランジャ２９が溶湯から反力を受けることにより、若しくは、減速制御が行われることにより、射出速度Ｖは低下し、射出プランジャ２９は停止に至る。

また、図６（ｂ）に示すように、射出圧力Ｐは、低速射出においては比較的低圧の圧力Ｐ_Ｌであり、高速射出においては圧力Ｐ_Ｌよりも高い圧力Ｐ_Ｈである。そして、キャビティＣａに概ね溶湯が充填されると、射出圧力Ｐは上昇して鋳造圧力Ｐｍａｘに至り、保圧される。

また、図６（ａ）に示すように、型内真空度ＶＡ（型内の気圧、真空センサ５１の検出値）は、低速射出の間は、概ね、大気圧と同等であり、一定の値に保たれる。そして、高速射出中においては、溶湯と酸素との反応が進行することにより、キャビティＣａ内は減圧され、気圧は低下する。その後、キャビティＣａに概ね溶湯が充填されると、キャビティＣａ内の気圧は、再び概ね大気圧と同等となる。

以上のように、型内の気圧は、高速射出中において低くなる。なお、以下では、気圧が最も低くなるときの型内真空度ＶＡを最低圧真空度ＶＡＭＩＮというものとする。

図７は、酸素供給量（ステップＳ１１）と、最低圧真空度ＶＡＭＩＮ及びダイカスト製品に含まれるガス量との関係を示している。

図７は、任意の金型における実測値に基づいている。ガス量は、ダイカスト製品から試料を採取し、ガス量測定装置により測定して求めたものである。なお、ガス量は、鋳巣量との相関が強いパラメータであり、また、ガス量が多いことは鋳巣量に係る品質が悪いことを意味する。

図７より、酸素供給量が増加すると、ガス量が低下し、より高品質のダイカスト製品が形成されていることが分かる。ただし、酸素供給量が所定量を超えると、酸素供給量の増加に対してガス量の低下は頭打ちとなっている。従って、必要以上の酸素供給は、コスト増大等を招くのみであり、品質向上には役立たないことが分かる。すなわち、最適酸素供給量が存在していることが分かる。

また、図７より、酸素供給量が増加すると、最低圧真空度ＶＡＭＩＮ（気圧）が低下していることが分かる。一方、上述したように、酸素供給量が増加すると、ガス量も低下するから、図７からは、最低圧真空度ＶＡＭＩＮとガス量との間に相関があることも分かる。従って、最低圧真空度ＶＡＭＩＮに基づいて、ダイカスト製品の品質の良否判定を行うことができるということになる。

最低圧真空度ＶＡＭＩＮ（気圧）の低下も、ガス量の低下と同様に、酸素供給量が所定量を超えると、酸素供給量の増加に対して頭打ちとなっている。ただし、図７では、最低圧真空度ＶＡＭＩＮの低下が頭打ちとなる酸素供給量は、ガス量の低下が頭打ちとなる酸素供給量よりも多い。従って、最低圧真空度ＶＡＭＩＮの低下が頭打ちとなる酸素供給量は、最適酸素供給量に所定の余裕量を加えた酸素供給量ということになる。

なお、図７においては、鋳巣量に係る品質を示すパラメータとして、ガス量測定装置で測定したガス量を用いたが、ガス量に代えて、ダイカスト製品をＸ線ＣＴ解析することなどにより得られる鋳巣量自体を鋳巣量に係る品質を示すパラメータとして用い、図７に示すようなデータが取得されてもよい。

以上の図７において得られる知見に基づき、品質管理装置３は、以下のようにダイカスト製品の品質管理を行う。

ダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の良否判定は、最低圧真空度ＶＡＭＩＮ（気圧）が所定の閾値ＶＡＬＴよりも高いときに、不良品と判定し、そうでないときは良品と判定するものとする。

閾値ＶＡＬＴは、金型ごとに設定されることが好ましい。図７に示すようなデータは、金型により異なることからである。なお、閾値ＶＡＬＴは、実験等により、対象とする金型について図７に示すようなデータを取得し、そのデータに基づいて決定されてもよいし、そのようなデータをデータベース化したものから、最も類似する金型に関するデータが抽出され、そのデータに基づいて決定されてもよいし、金型形状に係る情報をパラメータとする、理論式若しくは回帰分析により得られた式により、算出されてもよい。

閾値ＶＡＬＴは、例えば、ダイカスト製品に要求される鋳巣量に係る品質のレベル（鋳巣量若しくはガス量のレベル）に対応する型内真空度ＶＡの値若しくはこれよりも所定量小さい値とされてよい。なお、ダイカスト製品に要求される品質のレベルは、ダイカスト製品の種類等によって相違する。

また、例えば、閾値ＶＡＬＴは、鋳巣量に係る品質の向上（鋳巣量若しくはガス量の低下）が酸素供給量の増加に対して頭打ちになるときの品質のレベルに対応する型内真空度ＶＡの値とされてもよい。換言すれば、閾値ＶＡＬＴは、最適酸素供給量に対応する型内真空度ＶＡの値とされてよい。

また、例えば、閾値ＶＡＬＴは、型内真空度ＶＡが酸素供給量の増加に対して頭打ちになるときの型内真空度ＶＡの値とされてもよい。換言すれば、閾値ＶＡＬＴは、最適酸素供給量に所定の余裕量を加えた酸素供給量に対応する型内真空度ＶＡの値とされてよい。

また、ステップＳ１１における酸素供給量は、型内真空度ＶＡが閾値ＶＡＬＴ以下となるように、金型ごとに設定するものとする。

例えば、酸素供給量は、型内真空度ＶＡの値が閾値ＶＡＬＴとなるときの酸素供給量、若しくは、これよりも所定の余裕量だけ多い量とされる。余裕量は、経験的に適宜に設定されてよい。

若しくは、酸素供給量は、鋳巣量に係る品質の向上（鋳巣量若しくはガス量の低下）が酸素供給量の増加に対して頭打ちになるときの酸素供給量（最適酸素供給量）とされる。なお、このとき、閾値ＶＡＬＴは、当該酸素供給量に対応する型内真空度ＶＡの値であってもよいし、そうでなくてもよい。

若しくは、酸素供給量は、型内真空度ＶＡが酸素供給量の増加に対して頭打ちになるときの酸素供給量（最適酸素供給量に余裕量を加えた値）とされる。このとき、閾値ＶＡＬＴは、当該酸素供給量に対応する型内真空度ＶＡの値であってもよいし、そうでなくてもよい。

酸素供給量は、閾値ＶＡＬＴと同様に、実験等により、対象とする金型について図７に示すようなデータを取得し、そのデータに基づいて決定されてもよいし、そのようなデータをデータベース化したものから、最も類似する金型に関するデータが抽出され、そのデータに基づいて決定されてもよいし、金型形状に係る情報及び閾値ＶＡＬＴをパラメータとする、理論式若しくは回帰分析により得られた式により、算出されてもよい。

なお、酸素供給量を十分に多い量とすることにより、複数種の金型に対して共通に酸素供給量を設定することも可能である。

図８は、品質管理装置３が実行する品質管理の手順を示すフローチャートである。当該処理は、図５に示した成形サイクルに同期して繰り返し実行される。

ステップＳ２１では、制御装置７０は、高速射出が開始されるまで待機し、高速射出が開始されると、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、制御装置７０は、真空センサ５１からの検出信号に基づいて型内真空度ＶＡのデータを取得する。このデータ取得は、ステップＳ２３において、増圧制御が開始されたと判定されるまで継続される。また、増圧制御が開始されたと判定されると、制御装置７０は、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、制御装置７０は、ステップＳ２２において取得した型内真空度ＶＡの時系列データから、最も圧力が低いデータ、すなわち、最低圧真空度ＶＡＭＩＮをサーチして抽出する。

なお、ステップＳ２４における時系列データからのサーチに代えて、ステップＳ２２とＳ２３との間において、最初に取得した型内真空度ＶＡを一時的な最低圧真空度ＶＡＭＩＮとし、その後、一時的な最低圧真空度ＶＡＭＩＮよりも圧力が低い型内真空度ＶＡが得られたときに、その圧力が低い型内真空度ＶＡを新たな一時的な最低圧真空度ＶＡＭＩＮとするステップを挿入してもよい。

ステップＳ２５では、最低圧真空度ＶＡＭＩＮが閾値ＶＡＬＴよりも高いか否かを判定する。そして、高くないと判定したときは、良品と判定し（ステップＳ２６）、高いと判定したときは、不良品と判定する（ステップＳ２７）。なお、ステップＳ２６及びＳ２７においては、例えば、制御装置７０において良否を示すフラグが立てられる。

ステップＳ２８においては、判定結果に応じた処理が実行される。例えば、良品と判定された場合においては、その旨が報知部７２において報知され、また、仕分け装置７４は、ダイカスト製品を良品の搬送先に搬送する。一方、不良品と判定された場合においては、その旨が報知部７２において報知され、また、仕分け装置７４は、ダイカスト製品を不良品の搬送先に搬送する。

なお、不良品と判定される回数及び／若しくはその割合が所定の基準を超える場合、又は、最低圧真空度ＶＡＭＩＮと閾値ＶＡＬＴとの乖離が大きい場合には、成形サイクルが停止される処理が行われてもよい。

以上の実施形態によれば、品質管理装置３は、キャビティＣａ及び当該キャビティＣａに連通される射出スリーブ２７に酸素を供給した状態で射出スリーブ２７内の溶湯をキャビティＣａに押し出す無孔性ダイカスト法により形成されたダイカスト製品の品質管理を行うものである。そして、品質管理装置３は、キャビティＣａ内の気圧を検出する真空センサ５１と、射出中において真空センサ５１が検出した気圧に基づいてダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の良否判定を行う制御装置７０とを有している。

従って、短時間で鋳巣量に係る品質の良否判定を行うことができる。例えば、成形サイクル中においてダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の良否判定を行うことも可能である。その結果、報知部７２により鋳巣量が多いことを成形サイクル中に作業者に報知して、酸素供給量を増加させたり、成形サイクルを中断したりするなど、即座に対応することが可能となり、また、金型１０１から取り出された直後のダイカスト製品を、鋳巣量の多い製品と少ない製品とに仕分けすることが可能となる。さらに、真空センサ５１を設けるだけであるので構成が簡素且つ小型である。

制御装置７０は、射出中に真空センサ５１が検出した最も低い気圧（最低圧真空度ＶＡＭＩＮ）が所定の閾値ＶＡＬＴよりも高いときに不良と判定する。従って、処理が簡便である。

真空センサ５１は、キャビティＣａを排気するエアーベント６０に接続されている。従って、射出された溶湯が真空センサ５１に衝突することが抑制され、真空センサ５１の保護が図られる。

品質管理装置３は、エアーベント６０から大気圧下の外部への流れを許容するとともに、外部からエアーベント６０への流れを禁止するチェック弁５２を更に有する。従って、キャビティＣａ内の圧力が大気圧よりも高いときには、その圧力が真空センサ５１に加えられることが抑制されて真空センサ５１の保護が図られ、キャビティＣａ内の圧力が大気圧よりも低いときには、真空センサ５１によりキャビティＣａ内の真空度が測定される。

ダイカストマシン１は、キャビティＣａを構成する金型１０１を保持する型締装置５と、キャビティＣａに連通される射出スリーブ２７内の溶湯をキャビティＣａに押し出し可能な射出装置７と、射出スリーブ２７に活性ガス（酸素）を供給可能な酸素供給装置１１と、キャビティＣａの気圧を検出可能な真空センサ５１と、射出中の真空センサ５１の検出した気圧に基づいてダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の良否判定を行う制御装置７０とを有する。

上述のように、真空センサ５１及びその検出値に基づいて良否判定を行う制御装置７０（品質管理装置３）により、成形サイクル中における品質判定が可能であり、このような構成がダイカストマシン１に設けられていることにより、ダイカストマシン１の好適な運用が可能となる。

（変形例）
第１の実施形態においては、図７に示すようなデータ等に基づいて、ステップＳ１１において供給される酸素供給量が予め設定された。ただし、以下に説明する変形例のように、ダイカスト製品の品質検査に基づいて、酸素供給量が調整されてもよい。

図９は、第１の実施形態と同様の構成を有するダイカストマシン１において実行される、変形例に係る酸素供給量調整の手順を示すフローチャートである。当該処理は、図８の処理と同様に、図５に示した成形サイクルに同期して繰り返し実行される。なお、当該処理は、ダイカストマシンの試運転若しくは稼働開始時などの、特定の時期においてのみ行われ、酸素供給量を予め決定することに利用されてもよい。

ステップＳ２１〜Ｓ２５は、図８のステップＳ２１〜Ｓ２５と同様である。

ステップＳ２５において、真空センサ５１により検出された最低圧真空度ＶＡＭＩＮが閾値ＶＡＬＴよりも大きいと判定された場合（不良品と判定される場合）においては、制御装置７０は、酸素供給量の設定値が増加され（ステップＳ３２。ステップＳ３１については後述する）、そうでないと判定された場合においては、酸素供給量の設定値はそのままとされる。そして、次サイクルへ進む。

そして、次サイクルにおける図５に示すステップＳ１１では、図９の処理で決定された、そのままの、若しくは、増加された設定値で酸素がスリーブ２７に供給される。酸素供給量が増加された場合においては、前回のサイクルよりも最低圧真空度ＶＡＭＩＮが低くなることが期待される。そして、成形サイクルを繰り返すことにより、酸素供給量の設定値は収束していく。

なお、ステップＳ３２における酸素供給量の増加量は、予め定められた一定量であってもよいし、最低圧真空度ＶＡＭＩＮと閾値ＶＡＬＴとの差に応じた量であってもよい。

ここで、図７を参照して説明したように、酸素供給量を所定量以上に増加させても、最低圧真空度ＶＡＭＩＮは向上しない。従って、酸素供給量が既に最低圧真空度ＶＡＭＩＮの低下が頭打ちになるレベルを超えているにも関わらず、ステップＳ２５において良品判定がなされない場合には、何らかの異常が生じたこと、若しくは、閾値ＶＡＬＴの設定が適切でなかったことが予想される。

そこで、制御装置７０は、ステップＳ３１では、今回のサイクルまでに既に供給する酸素の増加を行っており、その増加の程度が所定のレベル（適宜に設定されてよい。）を超えていないという条件（継続条件の一例）が満たされるか否か、及び／又は、今回のサイクルにおいて前回のサイクルに対して酸素供給量の増加を行っており、前回のサイクルに比較して今回のサイクルにおける射出中の最低圧真空度ＶＡＭＩＮが低くなっているという条件（継続条件の一例）が満たされるか否かを判定する。

そして、制御装置７０は、継続条件が満たされた場合のみ、ステップＳ３２を実行し、満たされない場合においては、その旨を報知部７２により報知したり、若しくは、サイクルを停止したりするための処理を実行する。

なお、ステップＳ２５は、実質的にダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の良否判定をしていることに相当するから、図９に示す処理を実行しているダイカストマシン１は、第１の実施形態と同様に、ダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の検査を好適に行っていることになる。また、変形例においても、図８のステップＳ２６〜Ｓ２８が実行されてもよい。

（第２の実施形態）
第１の実施形態及び変形例においては、最低圧真空度ＶＡＭＩＮに基づいて良否判定等が行われた。これに対して、第２の実施形態においては、型内において真空度が得られている時間（型内真空時間ＶＡＴ、図６参照）に基づいて良否判定が行われる。具体的には、以下のとおりである。

型内真空時間ＶＡＴは、射出中における、型内の気圧が大気圧未満となっている時間である。なお、型内真空時間ＶＡＴは、概ね高速射出がなされる時間に含まれ、また、酸素供給量が十分でない場合等においては短くなる。

図１０は、型内真空時間ＶＡＴとダイカスト製品に含まれるガス量との関係を示している。

図１０より、型内真空時間ＶＡＴが増加すると、ガス量が低下し、より高品質のダイカスト製品が形成されていることが分かる。ただし、型内真空時間ＶＡＴが所定長さを超えると、型内真空時間ＶＡＴの増加に対してガス量の低下は頭打ちとなっている。

従って、最低圧真空度ＶＡＭＩＮを用いた場合と同様に、型内真空時間ＶＡＴが設定時間ＶＡＳＴ（閾値ＶＡＬＴに相当）よりも短いときに不良と判定することにより、良否判定を好適に行うことができる。

設定時間ＶＡＳＴ及び酸素供給量は第１の実施形態と同様に設定されてよい。すなわち、設定時間ＶＡＳＴ及び酸素供給量は、金型ごとに設定されることが好ましく、データや式等に基づいて設定されてよい。また、設定時間ＶＡＳＴは、ダイカスト製品に要求される品質レベルに対応する長さ以上、品質の向上が酸素供給量の増加に対して頭打ちになる長さ、又は、型内真空時間ＶＡＴが酸素供給量の増加に対して頭打ちになる長さとされてよい。また、酸素供給量は、型内真空時間ＶＡＴが設定時間ＶＡＳＴとなる量以上、品質の向上が酸素供給量の増加に対して頭打ちになるときの量、又は、型内真空時間ＶＡＴが酸素供給量の増加に対して頭打ちになるときの量とされてよい。

なお、図１１に、図１０と同一の実験結果について、横軸を型内真空時間ＶＡＴに代えて最低圧真空度ＶＡＭＩＮとしたものを示す。この図から、型内真空時間ＶＡＴ及び最低圧真空度ＶＡＭＩＮのいずれを採用しても、好適に良否判定を行うことができることが確認できる。なお、この実験結果においては、最低圧真空度ＶＡＭＩＮよりも型内真空時間ＶＡＴの方が、ガス量との相関が強くなっている。

第２の実施形態のダイカストマシンの構成及び動作概要は、図１〜図６を参照して説明した第１の実施形態のダイカストマシン１と同様である。また、第２の実施形態のダイカストマシン１においても、図８を参照して説明した処理と概ね同様の処理が行われる。

ただし、第２の実施形態では、図８のステップＳ２４において、最低圧真空度ＶＡMＩＮの抽出に代えて、型内真空時間ＶＡＴの抽出が行われる。また、図８のステップＳ２５において、最低圧真空度ＶＡMＩＮが閾値ＶＡＬＴよりも大きいか否かの判定に代えて、型内真空時間ＶＡＴが設定時間ＶＡＳＴよりも短いか否かの判定が行われる。

そして、型内真空時間ＶＡＴが設定時間ＶＡＳＴよりも短いと判定された場合は、不良品と判定され（ステップＳ２７）、そうでない場合は、良品と判定される（ステップＳ２６）。

また、第２の実施形態のダイカストマシン１は、図９に示した変形例と同様に、型内真空時間ＶＡＴに基づいて酸素供給量を制御してもよい。すなわち、図８においてステップＳ２４及びＳ２５の最低圧真空度ＶＡＭＩＮを型内真空時間ＶＡＴに置換したように、図９のステップＳ２４及びＳ２５の最低圧真空度ＶＡＭＩＮを型内真空時間ＶＡＴに置換してよい。

本発明は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

ダイカストマシンは、横型締横射出のものに限定されず、縦型締めのものであってもよいし、縦射出のものであってもよい。射出スリーブへの溶湯の供給方法もラドルによるものに限定されず、例えば、電磁ポンプによるものであってもよい。

射出は、低速射出と高速射出とが行われるものに限定されない。例えば、射出は、概ねキャビティに溶湯が充填されるまで一定の速度で行われるものであってもよいし、多段変速が行われるものであってもよい。

真空センサによる圧力の検出は、高速射出中だけ、若しくは、射出中だけでなく、他の工程においても行われてよく、また、真空センサにより検出された圧力に基づく良否判定も、射出工程を含む、より長い工程において検出された圧力に基づいて行われてよい。ただし、図７において示したように、型内の気圧が低下するのは、比較的高速に射出が行われるときであり、真空センサにより検出された圧力に基づく良否判定は、実質的に、射出中に真空センサにより検出された圧力に基づく良否判定となる。

良否判定は、良品又は不良品であるかの二者択一の判定に限定されず、段階的に設定された品質レベルのいずれに属するかを判定するものであってもよい。報知部により表示される情報も複数段階の品質レベルに応じて変化してよいし、仕分け装置による仕分けも、複数段階の品質レベルに応じて行われてよい。

良否判定の指標は、最低圧真空度ＶＡＭＩＮ若しくは型内真空時間ＶＡＴに限定されない。例えば、指標は、射出中における平均真空度とされてもよいし、型内の圧力が所定の基準圧未満となる時間（ただし、基準圧を大気圧とした場合は型内真空時間ＶＡＴである）とされてもよい。また、例えば、予め、回帰分析により、検出した気圧から鋳巣量を算出する式を求めておき、検出した圧力に基づいて鋳巣量を算出し、その鋳巣量を指標としてもよい。すなわち、真空センサの検出した気圧等に所定の演算を施した値を指標としてもよい。

チルベントはエアーベントに必須の要件ではない。また、真空センサはエアーベントではなく、キャビティ内に設けられてもよい。報知部及び仕分け装置は、本発明の必須の要件ではなく、これらは省略されてもよい。

１…ダイカストマシン、５…品質管理装置、２３…射出スリーブ、５１…真空センサ、７０…制御装置、Ｃａ…キャビティ。

Claims (10)

1. キャビティ及び当該キャビティに連通される射出スリーブに活性ガスを供給した状態で前記射出スリーブ内の溶湯を前記キャビティに押し出す無孔性ダイカスト法により形成されたダイカスト製品の品質管理装置であって、
   前記キャビティ内の気圧を検出する真空センサと、
   射出中の前記真空センサからの検出信号に基づいて前記ダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の良否判定を行う制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、射出中に前記真空センサが検出した最も低い気圧、若しくは、射出中に前記真空センサが検出した気圧の平均値が、所定の閾値よりも高いときに、不良と判定する
   品質管理装置。
2. キャビティ及び当該キャビティに連通される射出スリーブに活性ガスを供給した状態で前記射出スリーブ内の溶湯を前記キャビティに押し出す無孔性ダイカスト法により形成されたダイカスト製品の品質管理装置であって、
   前記キャビティ内の気圧を検出する真空センサと、
   射出中の前記真空センサからの検出信号に基づいて前記ダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の良否判定を行う制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、射出中における、前記真空センサの検出した気圧が大気圧以下の所定の基準圧よりも低かった時間が、所定の設定時間よりも短いときに、不良と判定する
   品質管理装置。
3. 前記真空センサは、前記キャビティを排気するエアーベントに接続され、
   前記エアーベントから大気圧下の外部への流れを許容するとともに、前記外部から前記エアーベントへの流れを禁止するチェック弁を更に有する
   請求項１又は２に記載の品質管理装置。
4. 前記制御装置の判定結果を次サイクルの開始前までに報知する報知部を更に有する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の品質管理装置。
5. 前記制御装置の判定結果に応じて前記ダイカスト製品を仕分ける仕分け装置を更に有する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の品質管理装置。
6. キャビティを構成する金型を保持する型締装置と、
   前記キャビティに連通される射出スリーブ内の溶湯を前記キャビティに押し出し可能な射出装置と、
   前記射出スリーブに活性ガスを供給可能な活性ガス供給装置と、
   前記キャビティの気圧を検出可能な真空センサと、
   射出中の前記真空センサからの検出信号に基づいて前記ダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の良否判定を行う制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、射出中に前記真空センサが検出した最も低い気圧、若しくは、射出中に前記真空センサが検出した気圧の平均値が、所定の閾値よりも高いときに、不良と判定する
   ダイカストマシン。
7. キャビティを構成する金型を保持する型締装置と、
   前記キャビティに連通される射出スリーブ内の溶湯を前記キャビティに押し出し可能な射出装置と、
   前記射出スリーブに活性ガスを供給可能な活性ガス供給装置と、
   前記キャビティの気圧を検出可能な真空センサと、
   射出中の前記真空センサからの検出信号に基づいて前記ダイカスト製品の鋳巣量に係る品質の良否判定を行う制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、射出中における、前記真空センサの検出した気圧が大気圧以下の所定の基準圧よりも低かった時間が、所定の設定時間よりも短いときに、不良と判定する
   ダイカストマシン。
8. キャビティを構成する金型を保持する型締装置と、
   前記キャビティに連通される射出スリーブ内の溶湯を前記キャビティに押し出し可能な射出装置と、
   前記射出スリーブに活性ガスを供給可能な活性ガス供給装置と、
   前記キャビティの気圧を検出可能な真空センサと、
   射出中の前記真空センサからの検出信号に基づいて前記活性ガス供給装置を制御可能な制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、射出中に前記真空センサが検出した最も低い気圧、若しくは、射出中に前記真空センサが検出した気圧の平均値が、所定の閾値よりも高いときに、次サイクルにおいて前記活性ガス供給装置が前記射出スリーブに供給する活性ガスを増加させるように、前記活性ガス供給装置を制御する
   ダイカストマシン。
9. 前記制御装置は、射出中に前記真空センサが検出した最も低い気圧が前記閾値よりも高く、且つ、所定のサイクル継続条件が満たされないときに、サイクルの継続を停止し、
   前記サイクル継続条件は、今回のサイクルまでに既に供給する活性ガスの増加を行っており、その増加の程度が所定のレベルを超えていないこと、及び、今回のサイクルにおいて前回のサイクルに対して活性ガスの供給量の増加を行っており、前回のサイクルに比較して今回のサイクルにおける射出中に前記真空センサの検出した最も低い気圧が低くなっていることの少なくとも一方を含む
   請求項８に記載のダイカストマシン。
10. キャビティを構成する金型を保持する型締装置と、
    前記キャビティに連通される射出スリーブ内の溶湯を前記キャビティに押し出し可能な射出装置と、
    前記射出スリーブに活性ガスを供給可能な活性ガス供給装置と、
    前記キャビティの気圧を検出可能な真空センサと、
    射出中の前記真空センサからの検出信号に基づいて前記活性ガス供給装置を制御可能な制御装置と、
    を有し、
    前記制御装置は、射出中における、前記真空センサの検出した気圧が大気圧以下の所定の基準圧よりも低かった時間が、所定の設定時間よりも短いときに、次サイクルにおいて前記活性ガス供給装置が前記射出スリーブに供給する活性ガスを増加させるように、前記活性ガス供給装置を制御する
    ダイカストマシン。

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