JP2013128947A - 金型付き成形機、成形機及び金型ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】真空引きを行いつつ射出を行うときに好適に成形材料を検出できる成形機を提供する。
【解決手段】金型付きダイカストマシン２は、キャビティ１０５を含む型内空間１０７を構成する固定金型１０１及び移動金型１０３と、キャビティ１０５と連通された真空タンク２１と、キャビティ１０５と真空タンク２１との連通路２８を開閉するバルブ２９と、型内空間１０７の外部に設けられ、型内空間１０７側へ超音波を繰り返し送信し、反射した超音波（エコーＷｒ）を受信するセンサ素子３５と、バルブ２９を開いた状態でキャビティ１０５へ成形材料（溶湯）を射出しているときに、センサ素子３５が受信したエコーＷｒに基づいて、溶湯が型内空間１０７内の所定の検査位置１０３ａａに到達したか否かを判定し（ステップＳ８）、到達したと判定したときにバルブ２９を閉じる（ステップＳ９）制御装置７とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型付き成形機、成形機及び金型ユニットに関する。成形機は、例えば、ダイカストマシン若しくは射出成形機である。金型ユニットは、金型に加えて金型に固定されたセンサ素子等を備えている。

金型内を真空引きしつつ金型内に成形材料（例えば溶湯：溶融状態の金属）を射出する成形機が知られている（例えば特許文献１）。このような成形機に使用される金型には、製品を形成するためのキャビティと、当該キャビティと金型外部とを連通するための真空ランナとが形成されている。真空ランナには、真空タンク及び真空タンクを減圧する真空ポンプ等が接続され、キャビティは真空ランナを介して真空引きされる。

また、上記のような金型には、真空ランナを開閉するバルブと、当該バルブよりもキャビティ側の所定位置への溶湯の到達を検出するセンサ素子とが設けられている。バルブは、キャビティへ溶湯を射出するときに開かれ、これにより真空引きが行われる。また、バルブは、センサ素子によって溶湯が所定位置に到達したことが検出されると閉じられ、これにより、溶湯が真空タンクへ流れることが防止される。センサ素子としては、真空ランナ内に露出し、溶湯が接することによって通電される１対の電極が用いられている。

なお、真空引きに係る技術ではないが、特許文献２では、超音波を金型に照射してから超音波が反射して戻ってくるまでの時間に基づいて金型の温度を求め、その温度に基づいて溶湯の流れ状態を判定する技術が開示されている。

特開２００２−９６１４９号公報 特開２００６−１０２７７２号公報

上述の技術では、センサ素子として溶湯によって通電される電極を用いていることから、種々の不都合が生じる。例えば、成形材料は導電材料に限定され、樹脂等の絶縁材料を成形材料とすることができない。また、例えば、センサ素子が溶湯に当接することから、センサ素子が老朽化しやすい。また、例えば、センサ素子が溶湯と当接し、その形状が凝固した溶湯に反映されることから、センサ素子は製品から離れた位置に配置されなければならない。

本発明の目的は、真空引きを行いつつ射出を行うときに好適に成形材料を検出できる金型付き成形機、成形機及び金型ユニットを提供することにある。

本発明の一態様に係る金型付き成形機は、キャビティを含む型内空間を構成する金型と、前記キャビティと連通された真空タンクと、前記キャビティと前記真空タンクとの連通路を開閉するバルブと、前記型内空間の外部に設けられ、前記型内空間側へ超音波を繰り返し送信し、反射した超音波を受信する第１センサ素子と、前記バルブを開いた状態で前記キャビティへ成形材料を射出しているときに、前記第１センサ素子が受信した超音波に基づいて、前記成形材料が前記型内空間内の第１位置に到達したか否かを判定し、到達したと判定したときに前記バルブを閉じる制御装置と、を有する。

好適には、前記第１位置は、前記金型の内面の、前記型内空間を構成する領域内に位置し、前記制御装置は、前記第１位置にて反射した超音波の強度が所定の第１範囲内となったときに前記第１位置に前記成形材料が到達したと判定する。

好適には、前記制御装置は、成形品の押し出し後、前記金型の内面の、前記型内空間を構成する領域内に位置する第２位置にて反射した超音波の強度が所定の第２範囲内にあるときに成形品が前記金型に残っていると判定する。

好適には、前記制御装置は、離型剤の塗布後、前記金型の内面の、前記型内空間を構成する領域内に位置する第３位置にて反射した超音波の強度が所定の第３範囲内にないときに離型剤の塗布に異常が生じたと判定する。

好適には、前記第１位置は、前記金型の内面の、前記キャビティを構成する領域内に位置している。

好適には、前記金型付き成形機は、前記型内空間の外部に設けられ、前記型内空間側へ超音波を繰り返し送信し、反射した超音波を受信する第２センサ素子を更に備え、前記制御装置は、成形品の押し出し後、所定の第４位置にて反射した超音波の強度が所定の第２範囲内にあるときに成形品が前記金型に残っていると判定し、前記第４位置は、前記金型の内面の、成形品の突起を形成するための凹部を構成する領域内に位置している。

好適には、前記金型付き成形機は、前記型内空間の外部に設けられ、前記型内空間側へ超音波を繰り返し送信し、反射した超音波を受信する第２センサ素子を更に備え、前記制御装置は、成形品の押し出し後、所定の第４位置にて反射した超音波の強度が所定の第２範囲内にあるときに成形品が前記金型に残っていると判定し、前記第４位置は、前記金型の内面の、オバーフローを構成する領域内に位置している。

本発明の一態様に係る成形機は、金型によって構成された型内空間に含まれるキャビティと連通された真空タンクと、前記キャビティと前記真空タンクとの連通路を開閉するバルブと、前記型内空間の外部から前記型内空間側へ超音波を繰り返し送信し、反射した超音波を受信する第１センサ素子が受信した超音波に基づいて、前記バルブを開いた状態で前記キャビティへ成形材料を射出しているときに、前記成形材料が前記型内空間内の第１位置に到達したか否かを判定し、到達したと判定したときに前記バルブを閉じる制御装置と、を有する。

本発明の一態様に係る金型ユニットは、キャビティを含む型内空間を構成する金型と、前記型内空間の外部に設けられ、前記型内空間側へ超音波を繰り返し送信し、反射した超音波を受信するセンサ素子と、を有し、前記センサ素子は、前記金型の内面の、成形品の突起を形成するための凹部若しくはオーバーフローを構成する領域に超音波を送信可能に設けられている。

本発明によれば、真空引きを行いつつ射出を行うときに好適に成形材料を検出できる。

本発明の実施形態に係るダイカストマシンの要部の構成を示す模式図。 図１のダイカストマシンの金型ユニットの断面図。 図２の金型ユニットのセンサ素子が送受信する超音波を模式的に示す図。 エコーの強度と媒質との関係を示す図。 成形サイクルにおいて制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る金型ユニットを示す断面図。 第３の実施形態に係る金型ユニットの移動金型を固定金型側から見た図。

＜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（金型付きダイカストマシン２）の要部の構成を示す模式図である。図２は、図１のダイカストマシン１の金型周辺の断面図である。なお、図１は射出前の状態を示し、図２は、射出中の状態を示している。

ダイカストマシン１は、例えば、固定金型１０１及び移動金型１０３の型締めを行う不図示の型締装置と、型締された固定金型１０１及び移動金型１０３により形成された型内空間１０７に溶湯を射出する射出装置３と、その射出中に型内空間１０７の真空引きを行うための真空装置５と、型内空間１０７内の溶湯が凝固して形成されたダイカスト品（成形品）を移動金型１０３若しくは固定金型１０１から押し出す不図示の押出装置とを有している。

また、ダイカストマシン１は、上記の各装置を制御するための制御装置７と、制御装置７に対して情報を入力するための入力装置９と、制御装置７からの情報を表示するための表示装置１１とを有している。

さらに、ダイカストマシン１は、種々の用途に利用される、超音波センサを構成するセンサ素子３５を有している。なお、固定金型１０１、移動金型１０３及びセンサ素子３５は金型ユニット１０４を構成している。

固定金型１０１及び移動金型１０３は、直彫り式であってもよいし、入れ子式であってもよい。固定金型１０１及び移動金型１０３は、型閉じされることによって、型内空間１０７を構成している。

型内空間１０７は、キャビティ１０５と、溶湯をキャビティ１０５に導くための湯道１０９と、キャビティ１０５を真空引きするための真空ランナ１１１とを含んでいる。なお、本願では、型内空間１０７全体において凝固した溶湯をダイカスト品（成形品）といい、キャビティ１０５において凝固した溶湯を製品というものとする。ダイカスト品のうち製品以外の部分は、成形後においては不要とされ、除去される部分である。真空ランナ１１１は、移動金型１０３に形成された排気路１１３を介して金型外部に通じている。

射出装置３は、湯道１０９に接続されたスリーブ１３と、スリーブ１３内に挿入されたプランジャ１５と、プランジャ１５を駆動可能な不図示の駆動装置（例えば油圧シリンダ）とを有している。プランジャ１５は、スリーブ１３を摺動するプランジャチップ１５ａと、プランジャチップ１５ａに固定されたプランジャロッド１５ｂとを有している。

スリーブ１３に形成された給湯口１３ａからスリーブ１３内に溶湯が注がれた後、プランジャ１５がスリーブ１３内をキャビティ１０５へ向かって前進することにより、スリーブ１３内の溶湯が湯道１０９を介してキャビティ１０５に射出される。

真空装置５は、真空タンク２１と、真空タンク２１の空気を排気するためのポンプ２３と、ポンプ２３を駆動するモータ２５と、真空タンク２１と排気路１１３とを連通する外部流路２７とを有している。なお、真空ランナ１１１、排気路１１３及び外部流路２７は、キャビティ１０５と真空タンク２１とを連通する連通路２８を構成している。また、真空装置５は、連通路２８を開閉するバルブ２９を有している。

バルブ２９を閉じた状態で、モータ２５によってポンプ２３を駆動して真空タンク２１の真空度を高くしておき、その後、バルブ２９を開いてキャビティ１０５の排気を行うことにより、ポンプ２３によって直接にキャビティ１０５を排気する場合に比較して、迅速にキャビティ１０５の排気を行うことができる。

バルブ２９は、例えば、真空ランナ１１１と排気路１１３とを接続する開口を塞ぐ位置（図１参照）と開放する位置（図２参照）との間で移動可能な弁体３１と、弁体３１を駆動するアクチュエータ３３とを有している。弁体３１は、例えば、金属により構成されている。アクチュエータ３３は、空圧式、油圧式等の適宜なものにより構成されてよいが、応答性が高いソレノイド式のものにより構成されていることが好ましい。

制御装置７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含むコンピュータにより構成されている。入力装置９は、例えば、複数の押し釦を含むパネルによって構成されている。表示装置１１は、例えば、液晶ディスプレイ若しくは有機ＥＬディスプレイ等の画像表示装置により構成されている。なお、制御装置７、入力装置９及び表示装置１１は、タッチパネル式のユーザインターフェースを有する装置として一体化されて構成されていてもよい。

センサ素子３５は、入力された電気信号の周波数及び強度に応じた周波数及び強度の超音波を送信するとともに、反射した超音波を受信し、その受信した超音波の周波数及び強度に応じた周波数及び強度の電気信号を出力するものである。

センサ素子３５の基本構成及び原理は、他の技術分野（例えば超音波診断装置）のものと同様でよい。例えば、センサ素子３５は、特に図示しないが、圧電体からなり、電気信号と超音波との相互変換を行うための振動子と、超音波の透過性を向上させるために振動子の前面に設けられる整合層と、振動子の自由振動を抑制するために振動子の背面に設けられるダンパーとを有している。

センサ素子３５は、例えば、移動金型１０３の背後に設けられている。そして、センサ素子３５は、図２において矢印ｙ１及びｙ２で示すように、型内空間１０７（より具体的にはキャビティ１０５）に向けて超音波を送信し、移動金型１０３の内面１０３ａ等の界面において反射した超音波を受信する。なお、内面１０３ａのうち、超音波が照射される位置を検査位置１０３ａａということがある。

図３は、センサ素子３５の送受信する超音波を模式的に示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は超音波の強さ（媒質の変位）を示している。

制御装置７は、不図示のドライバを介してセンサ素子３５に電圧を印加し、センサ素子３５に所定の繰り返し周期Ｔｒで送信波Ｗｔ（超音波）を送信させる。また、センサ素子３５は、送信波Ｗｔが反射して形成されたエコーＷｒ（超音波）を受信し、その受信したエコーＷｒに応じた電気信号を制御装置７に出力する。

送信波Ｗｔを送信してからエコーＷｒを受信するまでの時間ｔ_ｅは、センサ素子３５と送信波Ｗｔを反射してエコーＷｒを生成した界面との距離Ｌに比例する。すなわち、音速（伝搬速度）をｃとすると、Ｌ＝ｃｔ_ｅ／２である。従って、制御装置７は、時間ｔ_ｅに基づいて任意の界面からのエコーＷｒを特定することができる。

具体的には、本実施形態では、図２に例示したように、制御装置７は、センサ素子３５が取り付けられた金型（移動金型１０３）の内面１０３ａのエコーＷｒを特定する。例えば、センサ素子３５と内面１０３ａとの距離Ｌに応じて予め設定された判定範囲内に時間ｔ_ｅがあるか否かにより、受信したエコーＷｒが内面１０３ａからのエコーＷｒであるか否かを判定する。

なお、参考に、時間ｔ_ｅの大きさを試算してみる。移動金型１０３における音速を３０００〜６０００ｍ／ｓ、移動金型１０３の厚みを０．１〜１．０ｍと仮定すると、時間ｔ_ｅは０．０３×１０^−３〜０．７×１０^−３ｓである。このように、センサ素子３５は、非常に短い時間で内面１０３ａからのエコーＷｒを受信することができる。

パルス幅Ｔｐ（送信波Ｗｔの時間長さ）及び繰り返し周期Ｔｒは、金型の大きさ、距離分解能、超音波の透過力等を考慮して適宜に設定してよい。例えば、パルス幅Ｔｐは、移動金型１０３の内面１０３ａで反射したエコーＷｒと、固定金型１０１の内面で反射したエコーＷｒとが重ならない大きさとされる。また、例えば、繰り返し周期Ｔｒは、移動金型１０３の内面１０３ａに係る時間ｔ_ｅよりも長く設定され、好ましくは、固定金型１０１の内面若しくは外面にて反射したエコーＷｒが次の繰り返し周期Ｔｒ内において受信されないよう十分な長さとされる。

なお、参考に、繰り返し周期Ｔｒの好ましい長さを試算してみる。固定金型１０１における音速及び固定金型１０１の厚みを上記の移動金型１０３と同様に仮定し、キャビティ１０５の厚みを無視すると、繰り返し周期Ｔｒは、上記の移動金型に係る時間ｔ_ｅの長さの２倍以上が好ましく、０．０６×１０^−３〜１．４×１０^−３ｓ以上である。このように、センサ素子３５は、非常に短い周期で超音波の送受信を行うことができる。

図４は、移動金型１０３の内面１０３ａで反射したエコーＷｒの強度と、内面１０３ａに接している媒質（空気、水、溶湯）との関係を示す図である。

媒質Ｉを伝搬していた音が媒質Ｉと媒質ＩＩとの界面において反射する場合、その音圧の反射率Ｒｐは、下記式により表わされる。
Ｒｐ＝（Ｚ_２−Ｚ_１）／（Ｚ_１＋Ｚ_２）
ここで、Ｚ_１は媒質Ｉの音響インピーダンスであり、Ｚ_２は媒質ＩＩの音響インピーダンスである。音響インピーダンスＺは、媒質の密度をρ、媒質における音速をｃとすると、Ｚ＝ρｃである。

すなわち、移動金型１０３を媒質Ｉ、移動金型１０３の内面１０３ａに接している媒質を媒質ＩＩとすると、エコーＷｒの強度Ｓｒ（図３）は、内面１０３ａに接している媒質ＩＩの種類によって変化する。具体的には、媒質ＩＩの種類間における、エコーＷｒの強度Ｓｒの大小関係は、空気＞水（離型剤）＞溶湯＞ダイカスト品となる。

従って、制御装置７は、エコーＷｒの強度Ｓｒが、各媒質ＩＩに対応して設けられた判定範囲Ｒ０〜Ｒ３内にあるか否かによって、移動金型１０３の内面１０３ａに接している媒質ＩＩの材料を特定することができる。そして、制御装置７は、媒質ＩＩの材料特定を真空装置５等の制御に利用する。

例えば、制御装置７は、射出中において、繰り返し受信しているエコーＷｒの強度Ｓｒが、溶湯に対応する判定範囲Ｒ１内になったか否かを判定することにより、溶湯が検査位置１０３ａａに到達したことを検出できる。そして、制御装置７は、その検出したことをトリガとして、バルブ２９を閉じる。

なお、繰り返し周期Ｔｒは、既に述べたように、ｍｓオーダー若しくはそれよりも短い期間とすることができる。従って、例えば、溶湯の速度が２〜１００ｍ／ｓであり、繰り返し周期Ｔｒが１ｍｓであると仮定すると、繰り返し周期Ｔｒにおいて溶湯の進む距離は２ｍｍ〜１００ｍｍ以下である。すなわち、制御装置７は、溶湯が高速に射出されていても、溶湯の検査位置１０３ａａへの到達を検出可能である。

また、例えば、制御装置７は、ダイカスト品を押し出した後、エコーＷｒの強度Ｓｒがダイカスト品に対応する判定範囲Ｒ２の範囲内にあるか否かを判定することにより、ダイカスト品が型内に残っているか否かを判定することができる。なお、この判定においては、送信波Ｗｔは、繰り返し送信される必要は無い。

また、例えば、制御装置７は、型閉じ前において、エコーＷｒの強度Ｓｒが離型剤に対応する判定範囲Ｒ３の範囲内にあるか否かを判定することにより、離型剤が移動金型１０３の内面１０３ａに塗布されているか否か判定することができる。なお、この判定においては、送信波Ｗｔは、繰り返し送信される必要は無い。

なお、これらの利用例においては、空気に対応する判定範囲Ｒ０は、必ずしも必要ではない。また、各利用例の判定は、互いに異なる工程においてなされるから、判定範囲Ｒ０〜Ｒ３は、必ずしも排他的に設定されている必要はなく、一部において重なっていてもよい。

図５は、成形サイクルにおいてダイカストマシン１（制御装置７）が実行する処理の手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１においては、固定金型１０１及び移動金型１０３は、不図示の型締装置により型開きされた状態となっている。そして、制御装置７は、固定金型１０１及び移動金型１０３の内面に離型剤を塗布するように不図示のスプレー装置を制御する。

ステップＳ２では、制御装置７は、送信波Ｗｔを送信するようにセンサ素子３５を制御する。そして、制御装置７は、上述したように、エコーＷｒの強度Ｓｒが離型剤に対応する判定範囲Ｒ３内にあるか否か判定する。換言すれば、制御装置７は、離型剤が検査位置１０３ａａに塗布されているか否か（正常か異常か）判定する。

制御装置７は、範囲内にある（異常無し）と判定したときは、ステップＳ４に進む。また、制御装置７は、範囲内にない（異常有り）と判定したときは、アラーム処理を行い（ステップＳ３）、その後、ステップＳ４に進む。アラーム処理は、例えば、不図示のスピーカによる警告音の出力及び／又は表示装置１１における警告画像の表示である。

ステップＳ４及びＳ５では、制御装置７は、移動金型１０３を移動させて移動金型１０３及び固定金型１０１の型閉じを行い、続いて、型締めを行うように、不図示の型締装置を制御する。

ステップＳ６では、制御装置７は、プランジャ１５の前進を開始して射出を開始するように射出装置３を制御する。なお、射出は、例えば、空気の巻き込みを抑制するために比較的低速で射出する低速射出と、溶湯が凝固する前に迅速に溶湯を充填するために比較的高速で射出する高速射出とを含む。

ステップＳ７では、制御装置７は、バルブ２９を開き、予め減圧されている真空タンク２１によって型内空間１０７の真空引きを開始する。より具体的には、例えば、制御装置７は、プランジャチップ１５ａが給湯口１３ａを塞いだときにバルブ２９を全開とする。

ステップＳ８では、制御装置７は、送信波Ｗｔを送信するようにセンサ素子３５を制御する。そして、既に述べたように、エコーＷｒの強度Ｓｒが溶湯に対応する判定範囲Ｒ１内になったか否かにより、溶湯が検査位置１０３ａａに到達したか否かを判定する。そして、制御装置７は、範囲内になったと判定するまで、繰り返し周期Ｔｒで送信及び判定を繰り返し、範囲内になったと判定したときはステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、制御装置７は、バルブ２９を閉じ、型内空間１０７の真空引きを終了する。なお、バルブ２９を閉じる動作は、エコーＷｒの強度Ｓｒが溶湯に対応する判定範囲Ｒ１内になったと判定された後、直ちに行われる。すなわち、溶湯が検出されてからバルブ２９が閉じられるまでの間には、必然的に生じ得る制御遅れはあっても、意図的に時間遅れを設けることはなされない。

ステップＳ１０では、射出が完了する。すなわち、溶湯は真空ランナ１１１を含む型内空間１０７に充填される。そして、増圧・保圧を経た後、溶湯が凝固することによりダイカスト品が形成される。

ステップＳ１１では、制御装置７は、移動金型１０３を移動させて型開きを行うように不図示の型締装置を制御する。また、ステップＳ１２では、制御装置７は、移動金型１０３若しくは固定金型１０１からダイカスト品を押し出すように不図示の押出装置を制御する。

ステップＳ１３では、制御装置７は、送信波Ｗｔを送信するようにセンサ素子３５を制御する。そして、上述したように、エコーＷｒの強度Ｓｒがダイカスト品に対応する判定範囲Ｒ２内にあるか否か判定する。換言すれば、制御装置７は、ダイカスト品が移動金型１０３に残っているか否か判定する。

制御装置７は、残っていないと判定したときは、ステップＳ１に戻る。残っていると判定したときは、ステップＳ３と同様にアラーム処理を行い（ステップＳ１４）、また、成形サイクルを停止する（ステップＳ１５）。

以上のとおり、本実施形態では、金型付きダイカストマシン２は、キャビティ１０５を含む型内空間１０７を構成する固定金型１０１及び移動金型１０３と、キャビティ１０５と連通された真空タンク２１と、キャビティ１０５と真空タンク２１との連通路２８を開閉するバルブ２９とを有する。さらに、金型付きダイカストマシン２は、型内空間１０７の外部に設けられ、型内空間１０７側へ超音波（送信波Ｗｔ）を繰り返し送信し、反射した超音波（エコーＷｒ）を受信するセンサ素子３５と、バルブ２９を開いた状態でキャビティ１０５へ成形材料（溶湯）を射出しているときに、センサ素子３５が受信したエコーＷｒに基づいて、溶湯が型内空間１０７内の所定の検査位置１０３ａａに到達したか否かを判定し（ステップＳ８）、到達したと判定したときにバルブ２９を閉じる（ステップＳ９）制御装置７とを有する。

従って、好適に成形材料（溶湯）の検出を行うことができる。例えば、成形材料は、導電材料に限定されず、樹脂等の絶縁材料とすることができる。換言すれば、ダイカストマシン以外の射出成形機等においても、成形材料の検出を行うことができる。また、例えば、センサ素子３５は、成形材料に当接しないことから、老朽が抑制される。

また、例えば、センサ素子３５は、成形材料に当接せず、その形状が凝固した成形材料に反映されないことから、型内空間１０７のうち、製品に対応するキャビティ１０５において成形材料の到達を検出することができる。すなわち、検査位置１０３ａａをキャビティ１０５内の位置とすることが可能である。

検査位置１０３ａａがキャビティ１０５内の位置とされると、真空ランナ１１１を短くすることができる。具体的には以下のとおりである。センサ素子による検出位置に溶湯が到達してからバルブが閉じられるまでにはタイムラグがあるから、そのタイムラグの間に溶湯がバルブの位置を超えてしまわないように、検出位置とバルブとの間には、ある程度の距離（溶湯を受け入れる空間）を確保することが必要である。従来は、センサ素子の形状が溶湯に反映されないように、センサ素子は、真空ランナに設けられていたことから、真空ランナは、センサ素子の配置領域と、前述のタイムラグの間の溶湯を受け入れるための空間全体とを含んでいた。一方、本実施形態においては、真空ランナは、センサの配置領域が不要であるとともに、タイムラグの間の溶湯を受け入れるための空間の一部をキャビティ１０５内に確保することが可能である。その結果、真空ランナ１１１を小型化可能である。

真空ランナ１１１が小型化されると、例えば、金型の小型化が容易化される。また、例えば、増圧工程における圧力の伝搬の遅れ（二次充填）が抑制され、ひいては、製品不良が抑制される。また、例えば、真空ランナ１１１が小型化された分だけ成形材料が節約され、材料費の抑制及び消費電力の抑制が図られる。

検査位置１０３ａａは、移動金型１０３の内面１０３ａのうち、型内空間１０７を構成する領域内に位置し、制御装置７は、検査位置１０３ａａにて反射した超音波（エコーＷｒ）の強度Ｓｒが所定の判定範囲Ｒ１内となったときに検査位置１０３ａａに成形材料が到達したと判定する。

従って、特許文献１に記載されているような、時間ｔ_ｅの変化によって金型温度の変化を検出し、これにより溶湯の到達を検出する場合（この場合も本願発明に含まれる）に比較して、直接的に溶湯を検出するから、正確に溶湯の到達が検出されることが期待される。また、例えば、溶湯の先端の、内面１０３ａに接していない表面からのエコーＷｒに係る時間ｔ_ｅに基づいて溶湯の位置を特定するような場合（この場合も本願発明に含まれる）に比較して、安定且つ短い周期で溶湯の到達を検出できる。

制御装置７は、成形品の押し出し後、検査位置１０３ａａにて反射した超音波（エコーＷｒ）の強度Ｓｒが判定範囲Ｒ２内にあるときに成形品（ダイカスト品）が移動金型１０３に残っていると判定する（ステップＳ１３）。

従って、センサ素子３５は、バルブ２９（真空装置５）のトリガとしてだけでなく、ダイカスト品が残る異常の検出にも利用されることになる。その結果、コスト増加を抑制しつつダイカストマシンの高機能化を図ることができる。

制御装置７は、離型剤の塗布後、検査位置１０３ａａにて反射した超音波（エコーＷｒ）の強度が判定範囲Ｒ３内にないときに離型剤の塗布に異常が生じたと判定する（ステップＳ２）。

従って、センサ素子３５によって成形品の残りが検出される特徴と同様に、コスト増加を抑制しつつダイカストマシンの高機能化を図ることができる。

なお、以上の実施形態において、ダイカストマシン１は本発明の成形機の一例であり、センサ素子３５は本発明の第１センサ素子の一例であり、検査位置１０３ａａは本発明の第１〜第３位置の一例であり、判定範囲Ｒ１〜Ｒ３は本発明の第１〜第３範囲の一例である。

＜第２の実施形態＞
図６は、第２の実施形態に係る金型ユニット２０４を示す、図２に相当する断面図である。

金型ユニット２０４は、センサ素子３５に加えて、センサ素子３７を有する点のみが第１の実施形態の金型ユニット１０４と相違する。なお、第２の実施形態において、移動金型１０３及び固定金型１０１の具体的な形状は、第１の実施形態と相違し得るが、第１の実施形態と同様の符号を用いるものとする。後述する第３の実施形態においても同様である。

センサ素子３７は、センサ素子３５と同様の構成でよい。第２の実施形態においては、センサ素子３５は、溶湯の検出（ステップＳ８）に用いられ、センサ素子３７は、離型剤の塗布の異常検出（ステップＳ２）及びダイカスト品が残る異常検出（ステップＳ１３）に用いられる。なお、センサ素子３５は、第１の実施形態と同様に、離型剤の塗布の異常検出及びダイカスト品が残る異常検出にも用いられてよい。

センサ素子３５は、その検査位置１０３ａａが、第１の実施形態と同様に、バルブ２９を閉じるタイミングの決定に関して好適な位置とされている。一方、センサ素子３７は、その検査位置１０３ａｂが、離型剤が塗布されにくい位置及び／又は成形品が残り易い位置とされている。

具体的には、検査位置１０３ａｂは、移動金型１０３の内面１０３ａのうち、成形品の突部を形成するための凹部を構成する領域内（例えば凹部底面）に位置している。このような凹部においては、離型剤が塗布されにくく、また、成形品の凹部内に位置する部分（突部）が折れて凹部内に残りやすい。

以上の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が奏される。また、第１の実施形態に比較して、より確実に離型剤の塗布の異常及び成形品が残る異常が検出される。

なお、第２の実施形態において、センサ素子３７は第２センサ素子の一例であり、検査位置１０３ａｂは、第４位置の一例である。

＜第３の実施形態＞
図７は、第３の実施形態に係る金型ユニット３０４の移動金型１０３を固定金型１０１側から見た図である。同図においては、移動金型１０３を透視してセンサ素子３５及び３７を点線で示している。

金型ユニット３０４は、センサ素子３７の配置位置（センサ素子３７による検査位置）のみが第２の実施形態と相違する。具体的には、本実施形態では、検査位置は、移動金型１０３の内面１０３ａのうち、キャビティ１０５の外周に設けられたオーバーフロー（湯だまり）１１５を構成する領域内とされている。なお、真空ランナ１１１もオーバーフローの１種である。

オーバーフローは、離型剤が塗布されにくく、また、凝固した溶湯が折れて残りやすい部分である。従って、検査位置をオーバーフロー内とすることによって、第２の実施形態と同様に、効果的に離型剤の塗布異常及び成形品が残る異常を検出することができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

排気路、バルブ及びセンサ素子は、移動金型ではなく固定金型に設けられてもよい。また、バルブ及びセンサ素子は同一の金型に設けられている必要は無い。

バルブは、金型内の流路を開閉するものに限定されず、外部流路（２７）を開閉するものであってもよい。また、バルブは、無段階で開度を調整可能なサーボバルブとされ、射出の進行に伴って開度が調整されるものであってもよい。

なお、射出の進行は、例えば、プランジャの位置を検出する位置センサの検出値によって判定されてもよい。また、例えば、射出の進行は、複数の（超音波）センサ素子を溶湯の流れる方向に配列し、そのセンサ素子の検出値によって判定されてもよい。

一のセンサ素子が、２以上の用途に利用される場合（例えば、第１の実施形態では、センサ素子３５は、溶湯の検出、離型剤の検出及び成形品の残りの検出に利用された）において、各用途における検査位置（第１〜第３位置）は同一位置でなくてもよい。例えば、第１の実施形態において、離型剤の検出及び／又は成形品の残りの検出は、移動金型１０３の内面に代えて若しくは加えて、固定金型１０１の内面において行われてもよい（この場合、距離Ｌには型開きの距離等を考慮する。）。すなわち、複数の検査位置は、超音波が送信される方向（同一直線上）に位置する異なる界面であってもよい。

センサ素子は、超音波を送信及び受信する方向を変化させる走査型のものであってもよい。このような走査型のセンサ素子は、特に、離型剤の塗布異常若しくは成形品の残りを検出するのに有効である。なお、走査方式は、電気式であってもよいし、機械式であってもよい。また、走査形状は、リニア、セクタ、コンベックス、アーク等の適宜なものであってよい。また、センサ素子は、金型に固定されるものに限定されず、金型に対して位置調整可能なものであってもよい。

センサ素子は、金型の背面に設けられるものに限定されない。例えば、センサ素子は、金型の上面若しくは下面に設けられ、キャビティ若しくは凹部（図６）を構成する水平面若しくは傾斜面に超音波を照射してもよい。また、例えば、センサ素子は、おも型と入れ子との間に位置するなど、金型に内蔵されてもよい。

離型剤の塗布は、型締めをした状態で粉体離型剤を噴出することにより行われるものであってもよい。

１…ダイカストマシン（成形機）、７…制御装置、２１…真空タンク、２８…連通路、２９…バルブ、３５…センサ素子（第１センサ素子）、１０１…固定金型、１０３…移動金型、１０３ａａ…検査位置（第１位置）、１０５…キャビティ、１０７…型内空間。

Claims (9)

1. キャビティを含む型内空間を構成する金型と、
   前記キャビティと連通された真空タンクと、
   前記キャビティと前記真空タンクとの連通路を開閉するバルブと、
   前記型内空間の外部に設けられ、前記型内空間側へ超音波を繰り返し送信し、反射した超音波を受信する第１センサ素子と、
   前記バルブを開いた状態で前記キャビティへ成形材料を射出しているときに、前記第１センサ素子が受信した超音波に基づいて、前記成形材料が前記型内空間内の第１位置に到達したか否かを判定し、到達したと判定したときに前記バルブを閉じる制御装置と、
   を有する金型付き成形機。
2. 前記第１位置は、前記金型の内面の、前記型内空間を構成する領域内に位置し、
   前記制御装置は、前記第１位置にて反射した超音波の強度が所定の第１範囲内となったときに前記第１位置に前記成形材料が到達したと判定する
   請求項１に記載の金型付き成形機。
3. 前記制御装置は、成形品の押し出し後、前記金型の内面の、前記型内空間を構成する領域内に位置する第２位置にて反射した超音波の強度が所定の第２範囲内にあるときに成形品が前記金型に残っていると判定する
   請求項１又は２に記載の金型付き成形機。
4. 前記制御装置は、離型剤の塗布後、前記金型の内面の、前記型内空間を構成する領域内に位置する第３位置にて反射した超音波の強度が所定の第３範囲内にないときに離型剤の塗布に異常が生じたと判定する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の金型付き成形機。
5. 前記第１位置は、前記金型の内面の、前記キャビティを構成する領域内に位置している
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の金型付き成形機。
6. 前記型内空間の外部に設けられ、前記型内空間側へ超音波を繰り返し送信し、反射した超音波を受信する第２センサ素子を更に備え、
   前記制御装置は、成形品の押し出し後、所定の第４位置にて反射した超音波の強度が所定の第２範囲内にあるときに成形品が前記金型に残っていると判定し、
   前記第４位置は、前記金型の内面の、成形品の突起を形成するための凹部を構成する領域内に位置している
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の金型付き成形機。
7. 前記型内空間の外部に設けられ、前記型内空間側へ超音波を繰り返し送信し、反射した超音波を受信する第２センサ素子を更に備え、
   前記制御装置は、成形品の押し出し後、所定の第４位置にて反射した超音波の強度が所定の第２範囲内にあるときに成形品が前記金型に残っていると判定し、
   前記第４位置は、前記金型の内面の、オバーフローを構成する領域内に位置している
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の金型付き成形機。
8. 金型によって構成された型内空間に含まれるキャビティと連通された真空タンクと、
   前記キャビティと前記真空タンクとの連通路を開閉するバルブと、
   前記型内空間の外部から前記型内空間側へ超音波を繰り返し送信し、反射した超音波を受信する第１センサ素子が受信した超音波に基づいて、前記バルブを開いた状態で前記キャビティへ成形材料を射出しているときに、前記成形材料が前記型内空間内の第１位置に到達したか否かを判定し、到達したと判定したときに前記バルブを閉じる制御装置と、
   を有する成形機。
9. キャビティを含む型内空間を構成する金型と、
   前記型内空間の外部に設けられ、前記型内空間側へ超音波を繰り返し送信し、反射した超音波を受信するセンサ素子と、
   を有し、
   前記センサ素子は、前記金型の内面の、成形品の突起を形成するための凹部若しくはオーバーフローを構成する領域に超音波を送信可能に設けられている
   金型ユニット。

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