JP2024035979A - 圧力測定方法及び圧力測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶湯射出後のダイカスト装置の状態を検出できる圧力測定方法及び圧力測定装置、圧力測定方法を用いた欠陥予測方法、並びに欠陥予測方法を用いたダイカスト成形品の検査方法を提供する。【解決手段】ダイカスト装置において溶湯を射出するプランジャが、溶湯の射出後、後退を開始してから所定位置に停止するまでの間、プランジャに加えられるプランジャ圧力を測定する。【選択図】図４Ｂ

Description

本発明は、圧力測定方法及び圧力測定装置、圧力測定方法を用いた欠陥予測方法、並びに欠陥予測方法を用いたダイカスト成形品の検査方法に関するものである。

成形型のキャビティに溶湯を加圧注入する場合に、キャビティを複数の体積要素に分割し、溶湯の温度変化に基づいて体積要素毎に溶湯の流動が停止する凝固時間を算出し、凝固時間に基づいて体積要素毎に加圧注入の圧力が作用する押湯作用時間を算出し、凝固時間と押湯作用時間を対比して体積要素毎に出力値を算出し、出力値に基づいて引け巣が発生する範囲を判定する鋳造解析方法が知られている（特許文献１）。

特開２０２０－１６８６３６号公報

しかしながら、上記従来技術では、溶湯射出後のダイカスト装置の状態と成形品の欠陥との関係については何ら記載がなく、改善の余地がある。

本発明が解決しようとする課題は、溶湯射出後のダイカスト装置の状態を検出できる圧力測定方法及び圧力測定装置、圧力測定方法を用いた欠陥予測方法、並びに欠陥予測方法を用いたダイカスト成形品の検査方法を提供することである。

本発明は、ダイカスト装置において溶湯を射出するプランジャが、溶湯の射出後、後退を開始してから所定位置に停止するまでの間、プランジャに加えられるプランジャ圧力を測定することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、溶湯射出後のダイカスト装置の状態を検出できる。

本発明に係る成形システムの実施形態の一例を示すブロック図である。 表示装置に表示される射出圧力波形の一例を示す図である。 図１に示すダイカスト装置のスリーブとプランジャの溶湯射出中の縦断面図の一例である。 図１に示すダイカスト装置のスリーブとプランジャの溶湯射出後の縦断面図の一例である。 表示装置に表示されるプランジャ圧力波形の一例を示す図である。 表示装置に表示されるプランジャ圧力波形の他の例を示す図である。 図４Ｂのプランジャ圧力波形の一部を拡大して示す拡大図である。 図５Ａに示すプランジャ圧力波形を用いた所定移動量とプランジャ圧力との積の算出方法の一例を示す図である。 複数の成形品について図５に示す方法で求めた積の総和の一例を示す図である。 図１に示す成形システムにおける処理手順の一例を示すフローチャートである。 図７のステップＳ２のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［成形システムの構成］
図１は、本発明に係る成形システム１０を示すブロック図である。成形システム１０はダイカストにより成形品を成形する装置群であり、図１に示すように、ダイカスト装置１と、表示装置２と、制御装置３とを備える。また、制御装置３は、制御装置３における処理に必要な情報が格納されたサーバＳと接続している。成形システム１０を構成する各装置は、有線ＬＡＮ規格、無線ＬＡＮ規格などの各種通信規格に対応する通信インターフェースにより接続され、互いに情報を授受できる。

ダイカスト装置１は、溶融した金属（以下、「溶湯」とも言う。）を高速且つ高圧で成形型に射出して金属成形品を鋳造する装置である。本実施形態では、ダイカスト装置１を用いて成形された金属成形品をダイカスト成形品と言うこととする。ダイカスト装置１は、たとえば、ダイカスト成形品の材料となる金属を溶融させて溶湯にする加熱炉と、溶湯を成形型に射出する筒状のスリーブと、スリーブから成形型に溶湯を射出するプランジャと、成形型の型締め機構及びプランジャに圧力を加える油圧装置と、成形型などを冷却する冷却装置と、成形型の可動側を移動させるトグル装置とを備える。なお、プランジャの一部（たとえば先端部分）の、スリーブの内面と摺動する摺動部分をチップとも言う。またこれに加え、ダイカスト装置１は、メディアを用いてダイカスト成形品のバリを除去する装置、ダイカスト成形品を次の工程に搬出する装置（たとえばロボットアーム及び無人搬送車）などを備えていてもよい。

ダイカスト成形品に用いる金属は、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、銅などの非鉄金属及びそれらの合金であり、たとえば、Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ系のＡＤＣ１２、Ｍｇ－Ａｌ－Ｚｎ系のＭＤＣ１Ｄ、Ｚｎ－Ａｌ－Ｃｕ系のＺＤＣ１などが挙げられる。また、成形型は、ＳＫＤ６１のような工具用鋼からなる金型であり、たとえば鋼材を切削して製作する。

表示装置２は、成形システム１０の稼働に従事するオペレータに対して情報を提供する装置であり、ダイカスト装置１に設けられた液晶ディスプレイ、オペレータが装着するウェアラブル端末のディスプレイなどが挙げられる。表示装置２は、オペレータが制御装置３に指示を入力するための入力装置を備えてもよい。入力装置としては、ユーザの指触又はスタイラスペンによって入力されるタッチパネル、ユーザの音声による指示を取得するマイクロフォンなどが挙げられる。また、表示装置２は、出力装置としてのスピーカーを備えてもよい。

制御装置３は、ダイカスト装置１及び表示装置２の動作を制御して協働させ、ダイカスト成形品を成形させる装置である。制御装置３は、たとえばコンピュータであり、プロセッサとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、プログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）３２と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）３３とを備える。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納されたプログラムを実行し、制御装置３が有する機能を実現するための動作回路である。

制御装置３は、ダイカスト装置１の動作を制御するため、ダイカスト装置１に備え付けられたセンサから、装置の状態を示す情報を取得する。たとえば、制御装置３は、プランジャに設けられた圧力センサから、溶湯を成形型に射出する射出圧力の情報を取得する。また、制御装置３は、プランジャを移動させる油圧装置に設けられたセンサから、プランジャを移動させるときにプランジャに加えるプランジャ圧力を取得する。これに加え、制御装置３は、ロッドを移動させる油圧装置に設けられたセンサから、溶湯を成形型に射出する射出速度の情報を取得してもよい。またこれに加え、制御装置３は、プランジャ（特にチップ）の位置を示す射出位置の情報と、成形型のキャビティの真空度の情報とを取得してもよい。なお、射出位置は、溶湯を射出する前のプランジャの先端部分（つまりチップ）の初期位置を０ｍｍとし、成形型に近づく方向を正の方向とする。

制御装置３は、オペレータにダイカスト装置１の状態を通知するため、ダイカスト装置１から取得した情報を表示装置２に表示させる。この場合に、制御装置３は、オペレータがダイカスト装置１の状態を確認しやすいように、ダイカスト装置１のセンサから取得した値をグラフに変換して表示装置に出力し、表示させてもよい。たとえば、制御装置３は、図２に示すような射出圧力の波形を表示装置２に表示させる。

図２は、表示装置２に表示される射出圧力の波形の一例を示す図である。ダイカストの成形プロセスは、図２に示すように、低速且つ低圧で成形型に溶湯を射出する低速射出工程と、低速射出工程より高速且つ高圧で溶湯を射出する高速射出工程と、溶湯を射出した後に鋳巣の発生を抑制する増圧工程とを含む。低速射出工程では、スリーブ内の空気を巻き込まないように０．１～０．７ｍ／ｓ程度の射出速度で溶湯を射出し、高速射出工程では、成形型のキャビティの大部分（おおよそ９０～９５％）に溶湯が充填された後、キャビティの限られた未充填空間に溶湯を充填させるため、２～３ｍ／ｓ程度の射出速度で溶湯を押し込む。低速射出工程の射出圧力は、おおよそ５ＭＰａ以下であり、高速射出工程の射出圧力は、１０ＭＰａ程度である。

増圧工程では、プランジャはほとんど移動せず（すなわち、射出速度はほぼ０ｍ／ｓ）、高速射出工程の射出圧力より高い射出圧力（具体的には３０～７０ＭＰａ程度）の圧力を溶湯に加え続ける。これにより、溶融した金属がキャビティで固化して収縮する際に生じる成形品の変形を抑制し、成形品の内部に鋳巣（特に引け巣）が発生することを抑制できる。このように、成形型のキャビティに溶湯を充填した後に追加の溶湯を射出することを押湯とも言う。

図３Ａは、図２に示す低速射出工程及び高速射出工程におけるスリーブとプランジャの縦断面図の一例である。図３Ａでは、図面右側においてスリーブが成形型のゲート（図示しない）と連通しており、油圧装置を用いてプランジャに図面右方向に移動する圧力を加え、図３Ａに示す溶湯を、ゲートを通じて成形型に射出する。このように、高速且つ高圧で成形型に溶湯を射出すると、スリーブの内面とプランジャの摺動部分との間に強い摩擦が生じ、プランジャの移動（つまりスリーブの内面と摺動部分との摺動）に大きな抵抗（摩擦力）が生じることがある。このような抵抗の発生をカジリ現象とも言う。

カジリ現象が発生する原因としては、スリーブの内面と摺動部分との潤滑不足、プランジャの移動の制御不良、高速射出工程及び増圧工程において発生する、スリーブと摺動部分との隙間のバリなどが挙げられる。カジリ現象によりスリーブの内面とプランジャの摺動部分との間に強い摩擦力（具体的には、ＳＫＤ－６１のような高温工具鋼からなるスリーブの内面に傷が付く摩擦力）が発生すると、溶湯の射出圧力が上下に変化し、図２に示す射出圧力波形が乱れる。これにより、射出中に溶湯が空気を巻き込みやすくなり、ブローホールの欠陥が発生しやすくなる。また、射出圧力が上下に変化することで適切な押湯ができず、引け巣が発生しやすくなる。

カジリ現象は、溶湯を射出するときだけでなく、溶湯を射出した後、プランジャが所定位置（たとえば、射出位置が０ｍｍとなる初期位置）まで後退する間にも発生し得る。たとえば図３Ｂに示すように、成形型に溶湯の射出を射出した後、図３Ａに示すプランジャが図面左方向の所定位置（図示しない）まで後退する間に、スリーブの内面と摺動部分との間に強い摩擦力が発生する。

これまでは、オペレータが、カジリ現象が発生したときの異音を感知することで、カジリ現象の発生を確認していた。つまり、カジリ現象の発生を自動的に検出する装置はなかった。上述のとおり、カジリ現象が発生すると、ダイカスト装置を用いて成形したダイカスト成形品に欠陥（引け巣及びブローホール）が発生するため、オペレータがカジリ現象の発生に気が付かないと、不良品となるダイカスト成形品を大量に成形することになる。特に、カジリ現象が発生する初期の段階では、オペレータが聞きとれるような大きな異音は発生しないため、カジリ現象が発生していても、オペレータがダイカスト装置１を稼働し続けることがあった。

そこで、本実施形態の制御装置３は、カジリ現象の発生を自動的に検出し、ダイカスト成形品における欠陥の発生を予測するため、図１に示すように欠陥予測装置４及び検査装置５を備えることとした。欠陥予測装置４は、その一部として圧力測定装置を含むものであり、プランジャを移動させるためにプランジャに加えられるプランジャ圧力からカジリ現象の発生を検出し、ダイカスト成形品における欠陥の発生を予測するための装置である。検査装置５は、欠陥予測装置４を用い、ダイカスト成形品が検査基準（特に内部欠陥の検査基準）を満たすか否かを判定するための装置である。

欠陥予測装置４及び検査装置５は、たとえば、制御装置３と同様のコンピュータである。本実施形態では、欠陥予測装置４及び検査装置５は制御装置３に含まれ、欠陥予測装置４及び検査装置５における処理は、制御装置３のＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２及びＲＡＭ３３を用いて行われるものとする。ＲＯＭ３２に格納されたプログラムは、欠陥予測装置４及び検査装置５がそれらの機能を実現するためのプログラムを備え、ＣＰＵ３１がＲＯＭ３２に格納されたプログラムを実行することで、当該機能が実現される。

図１には、欠陥予測装置４の機能を実現する機能ブロックとして、測定部４１、判定部４２、算出部４３及び予測部４４を便宜的に抽出して示し、検査装置５の機能を実現する機能ブロックとして、取得部５１、記録部５２、出力部５３及び稼働部５４を便宜的に抽出して示す。以下、図１に示す各機能ブロックが有する機能について説明する。

まず、欠陥予測装置４の測定部４１、判定部４２、算出部４３及び予測部４４について説明する。

測定部４１は、ダイカスト装置１において、スリーブから成形型に溶湯を射出するプランジャが、溶湯の射出後に後退を開始してから停止するまでの間、プランジャに加えられるプランジャ圧力を測定する機能を有する。当該機能を有する測定部４１が圧力測定装置に対応する。測定部４１の機能を用いたプランジャ圧力の測定を、図４Ａ～４Ｂを用いて説明する。

制御装置３は、たとえば、プランジャを移動させる油圧装置に設けられたセンサから、プランジャを移動させるときにプランジャに加えられたプランジャ圧力を取得し、図４Ａに示すようなプランジャ圧力の波形を表示装置２に表示させる。図４Ａに示すグラフの横軸は時間［秒］であり、縦軸はプランジャ圧力［ＭＰａ］である。図４Ａに示すプランジャ圧力の波形は、左から順番にＰ１～Ｐ４の４つのピークを有し、これらのピークがダイカスト装置における各工程に対応している。具体的には、ピークＰ１からピークＰ２までの間が低速射出工程に対応し、ピークＰ２からピークＰ３までの間が高速射出工程及び増圧工程に対応し、ピークＰ３からピークＰ４までの間が次の射出サイクルの準備工程に対応し、ピークＰ４以降が待機工程に対応する。

ピークＰ１の圧力は、溶湯の射出を開始するときに、静止しているプランジャを前方に押し出すための圧力であり、プランジャが前進を開始した後はほぼ一定の圧力を加え続ける。ピークＰ２の圧力は、低速射出工程から高速射出工程に遷移するときに、プランジャを加速するための圧力であり、増圧工程に遷移した後は、比較的高圧を加え続けてプランジャが停止した状態を維持するようにする。そして、ピークＰ３の手前で、溶湯を成形型に射出する工程は完了する。

ピークＰ３の圧力は、溶湯の射出の完了後、静止しているプランジャを後方に戻す（引張る）ための圧力であり、プランジャが後退を開始した後はほぼ一定の圧力を加え続ける。ピークＰ４の圧力は、プランジャが所定位置（つまり、射出位置０ｍｍの初期位置）にて待機するための圧力であり、プランジャを所定位置に停止させるフレームにプランジャを収納するための圧力である。つまり、図４に示すプランジャ圧力において、低速射出工程の開始時点（図４Ａにおいて最も左側の点）と、待機工程の完了時点（図４Ａにおいて最も右側の点）とにおいて、プランジャの射出位置は、所定位置（初期位置）である。また、ピークＰ３の手前、高速射出・増圧工程が完了した時点において、プランジャの射出位置は最大となる。図４Ａに示すプランジャ圧力を測定したダイカスト装置では、射出位置の最大値は１０７７ｍｍと設定されていた。

スリーブの内面と摺動する摺動部分との間にカジリ現象が発生していない場合は、図４Ａに示すようなプランジャ圧力の波形が取得されるが、スリーブの内面と摺動する摺動部分との間にカジリ現象が発生すると、図４Ｂに示すように、低速射出工程においてプランジャが前進している間と、次の射出サイクルの準備工程にてプランジャが後退している間、スリーブの内面と摺動部分とに発生する摩擦力により、プランジャ圧力の波形が上下に変化するようになる。すなわち、摩擦力が発生した場合は、摩擦力がない場合よりもプランジャを移動させるのに追加の圧力が必要になるため、カジリ現象の発生に伴い、断続的に、プランジャ圧力が増加と減少を繰り返す。この場合に、摩擦力に対抗して強制的にプランジャを移動させるため、移動と共にプランジャが振動する。本発明の欠陥予測装置４は、このプランジャの振動を計測することで、カジリ現象が発生したことを検出する。

プランジャ圧力の波形からカジリ現象の発生を検出する場合に、ピークＰ３より手前の溶湯を射出する工程では、プランジャが高速で前進するため、カジリ現象によるプランジャ圧力の変化を認識しにくい。これに対し、ピークＰ３からピークＰ４の間では、プランジャが比較的低速且つ低圧で後退するため、カジリ現象によるプランジャ圧力の変化を認識しやすい。そこで、欠陥予測装置４は、測定部４１の機能により、溶湯の射出後、プランジャが後退を開始してから停止するまでの間、プランジャに加えられるプランジャ圧力を測定する。プランジャが後退を開始する位置とは、具体的には、図４Ｂに示すピークＰ３の直後の位置であり、プランジャが停止する位置とは、具体的には、図４Ｂに示すピークＰ４の直前の位置である。

判定部４２は、測定部４１の機能により測定されたプランジャ圧力から、ダイカスト装置のスリーブの内面と、プランジャの一部である、スリーブの内面と摺動する摺動部分との間にカジリ現象が発生したか否かを判定する機能を有する。具体的には、判定部４２は、スリーブの内面及びプランジャの摺動部分のうち少なくとも一方が破損する摩擦が発生したか否かを判定する機能を有する。欠陥予測装置４は、プランジャ圧力の波形から、カジリ現象が発生したか否かを判定するため、算出部４３の機能により、所定時間ごとに、所定時間とプランジャ圧力との積を算出し、所定時間ごとに算出された当該積を足し合わせて積の総和を算出する。

図５Ａに示すプランジャ圧力の波形を用いて、積の総和を算出の具体例を示す。図５Ａは、図４Ｂに示す範囲Ｘを拡大して示す拡大図である。図５Ａの横軸は時間［秒］で縦軸は圧力［ＭＰａ］である。欠陥予測装置４は、測定部４１の機能により、制御装置３のＣＰＵ３１の性能に応じた所定時間間隔（たとえば０．０１～１秒間隔）でプランジャ圧力を取得する。図５Ａに示すプランジャ圧力の場合、欠陥予測装置４は、図５Ｂに示すように、所定時間ごとに１３個の積Ａ１～Ａ１３を算出し、Ａ１～Ａ１３を全て足し合わせて積の総和を算出する。一例として、所定時間が０．１秒であり、左から２番目に測定された圧力が２６．１ＭＰａであれば、積Ａ２の値は２．６１となる。

また、プランジャ圧力を測定したときのプランジャの移動速度が一定である場合、又は一定であるとみなせる場合（たとえば、移動速度の変化率が±５％以下の範囲である場合）は、所定時間にプランジャの移動速度を掛けて、プランジャの所定移動量毎にプランジャ圧力との積を求めてもよい。この場合、積Ａ１～Ａ１３の単位は［ｍｍ］となる。たとえば、図５Ｂに示す場合において、所定時間が１秒であり、プランジャの移動速度が１００ｍｍ／ｓであるときは、積Ａ２は２６１［ｍｍ^２］となる。

予測部４４は、測定部４１の機能により測定されたプランジャ圧力から、カジリ現象が発生したか否かを判定し、判定結果に基づいて、ダイカスト装置１を用いて成形された成形品における欠陥の発生を予測する機能を有する。欠陥予測装置４は、算出部４３の機能により算出された積の総和が所定値以下である場合は、判定部４２の機能により、カジリ現象は発生しないと判定する。これに対し、算出された積の総和が所定値より大きい場合は、カジリ現象が発生すると判定する。

そして、欠陥予測装置４は、予測部４４の機能により、カジリ現象が発生しないと判定された場合は、成形品において欠陥が発生しないと予測し、カジリ現象が発生すると判定された場合は、成形品において欠陥が発生すると予測する。又はこれに代え、欠陥予測装置４は、予測部４４の機能により、算出部４３の機能により算出された積の総和が所定値以下である場合は、成形品において欠陥が発生しないと予測し、当該総和が所定値より大きい場合は、成形品において欠陥が発生すると予測してもよい。

なお、この欠陥には、引け巣及びブローホールのうち少なくとも一方が含まれる。引け巣及びブローホールはどちらも鋳巣であるが、引け巣は、溶湯が冷却する際の金属の収縮に起因するものであり、ブローホールは、溶湯射出時のガス（空気など）の巻き込みに起因するものである。

図６に示すグラフは、１０２個のダイカスト成形品について、図５Ｂに示す方法で、プランジャ圧力の検出範囲全体にわたって、所定時間ごとに求めた各ダイカスト成形品の積の総和を示すグラフである。図６のグラフの縦軸は面積［ｍｍ^２］であり、横軸は成形品の識別番号であり、当該プランジャ圧力の検出範囲とは、プランジャが溶湯の射出後に後退を開始してから停止するまでの間のことである。なお、図６に示す１０２個のダイカスト成形品は、図４Ａに示すプランジャ圧力の波形を出力したダイカスト装置１を用いて成形されたものである。

図６に示す場合では、所定値は、３．０×１０^６と設定されたので、面積の総和が３．０×１０^６［ｍｍ^２］より大きい３個の成形品（図６に要検査として示した）において欠陥が発生すると予測する。これに対し、それら以外の９９個の成形品は欠陥が発生しないと予測する。

所定値は必ずしも上記の値に限られず、ダイカスト成形品の欠陥を適切に予測できる範囲内で適宜の値を設定できる。具体的には、これまでに成形したダイカスト成形品について、算出部４３の機能により積の総和を算出し、積の総和とダイカスト成形品の欠陥の有無との対応関係から、欠陥の発生を誤検出しない所定値を設定する。なお、ダイカスト成形品の欠陥は、たとえば成形品のＣＴスキャンのデータを欠陥解析機能を備えたソフトウェア（たとえばＶＧＳＴＵＤＩＯ ＭＡＸ）で処理することで検出できる。

なお、プランジャが溶湯の射出後に後退を開始してから停止するまでの間のプランジャ圧力について所定圧力を設定し、当該所定圧力より大きな圧力となった場合に、カジリ現象が発生し、成形品に欠陥が発生すると予測することもできるが、プランジャ圧力はカジリ現象が発生していない場合であっても、ある程度その値が上下に変動するため、圧力のみからカジリ現象の発生を予測すると、カジリ現象が発生したと誤認識する場合が多くなる。これに対し、所定時間ごとにプランジャ圧力と所定時間（又は所定移動量）との積を求め、求めた積を、プランジャが後退を開始してから停止するまでの間で足し合わせることで、プランジャが振動した頻度を見ることができ、精度よくカジリ現象の発生を予測できる。すなわち、カジリ現象が発生している場合は、カジリ現象が発生していない場合よりもプランジャ圧力が上昇する回数が多い（つまり、プランジャが振動する頻度が高い）ため、算出部４３の機能により算出される積の総和が大きな値になる。

次に、検査装置５の取得部５１、記録部５２、出力部５３及び稼働部５４について説明する。

取得部５１は、図１に示すサーバＳから、過去にダイカスト装置１から出力されたプランジャ圧力を取得する機能を有する。検査装置５は、取得部５１の機能によりサーバＳからプランジャ圧力を取得し、当該プランジャ圧力には、成形品ごとに付された識別番号が関連付けられている。ダイカスト成形品の識別番号とプランジャ圧力との関連付けは、プランジャ圧力がサーバＳに格納された後にサーバＳの機能を用いて行ってもよく、ダイカスト装置１から出力された時点で検査装置５により行われてもよい。また、ダイカスト装置１から出力されるときに、ダイカスト装置１の機能により関連付けられてもよい。

また、取得部５１は、サーバＳから取得したプランジャ圧力を欠陥予測装置４に出力する機能と、欠陥予測装置４から、ダイカスト成形品における欠陥の発生の予測結果を取得する機能を有する。検査装置５は、欠陥予測装置４が、欠陥が発生しないと予測した場合は、記録部５２の機能により、ダイカスト成形品が検査基準を満たすことを識別番号と対応させてサーバＳに記録するとともに、出力部５３の機能により、検査基準を満たすと判定されたダイカスト成形品を、合格製品として搬出する指示を表示装置２に出力する。記録部５２の機能による記録のタイミングと、出力部５３の機能による指示の出力のタイミングは、同時であってもよく、いずれか一方が他方より早いタイミング又は遅いタイミングであってもよい。

これに対し、欠陥予測装置４が、欠陥が発生すると予測した場合は、記録部５２の機能により、ダイカスト成形品が検査基準を満たさないことを識別番号と対応させてサーバＳに記録するとともに、出力部５３の機能により、ダイカスト装置１の稼働を停止する指示をダイカスト装置１に出力し、ダイカスト装置１の稼働を停止させる。またこれに加え、欠陥予測装置４は、ダイカスト装置１の稼働を停止する指示を表示装置２に表示してもよい。さらに、欠陥予測装置４は、ダイカスト装置１の稼働を停止する指示を出力した後、ダイカスト装置１を点検する指示を表示装置２に出力してもよい。

本実施形態の検査基準とは、ダイカスト成形品を想定使用環境で使用した場合に破損が生じないための基準であり、ダイカスト成形品の形状及び材料などに因る。検査基準としては、引け巣の発生したの位置が、ボルト加工する穴同士の間に存在しないこと、引け巣及びブローホールが、ダイカスト成形品の形状を特徴付ける輪郭の表面近くに存在しないこと、漏洩試験を行った場合に鋳巣に起因した漏洩が生じないこと、引け巣の最小外接円の直径総和が所定範囲以下であることなどが挙げられる。

一例として、図６では、各ダイカスト成形品について、所定時間とプランジャ圧力との積を算出し、所定時間ごとに算出された当該積を、プランジャが溶湯の射出後に後退を開始してから停止するまでの範囲で足し合わせ積の総和を求めており、積の総和が、図６に示す所定値（３．０×１０^６）以下である場合は、欠陥予測装置４は、ダイカスト成形品が検査基準を満たすと予測する。この場合、検査装置５は、記録部５２の機能により、当該成形品が検査基準を満たすことを識別番号と対応させてサーバＳに記録する。またこれとともに、出力部５３の機能により、当該成形品を合格製品として搬出する指示を表示装置２に表示し、オペレータに通知する。またこれに代え、又はこれに加え、ロボットアーム及び無人搬送車などの、ダイカスト成形品を次の工程に搬出する装置に対してダイカスト成形品を合格製品として搬出する指示を出力してもよい。

これに対し、算出部４３の機能により求められた積の総和が、図６に示す所定値より大きい場合は、ダイカスト成形品が検査基準を満たさないと予測する。この場合、記録部５２の機能により、成形品が検査基準を満たさないことを識別番号と対応させてサーバＳに記録する。またこれとともに、出力部５３の機能により、ダイカスト装置１を点検する指示を表示装置２に表示し、オペレータに通知する。またこれに代え、又はこれに加え、ダイカスト成形品を次の工程に搬出する装置に対し、ダイカスト成形品を、鋳巣の状態を解析する工程に搬出する指示を出力してもよい。検査装置５は、たとえば、ダイカスト成形品をＣＴスキャンを用いた非破壊検査に搬出する指示を出力する。

稼働部５４は、ダイカスト装置１を点検する指示を出力した後、ダイカスト装置１の点検結果を取得した場合は、点検結果からダイカスト装置１が再稼働できるか否かを判定する機能を有する。また、稼働部５４は、点検結果からダイカスト装置が再稼働できると判定した場合は、ダイカスト成形品を搬出する指示を出力するとともに、前記ダイカスト装置を再稼働させる機能を有する。

検査装置５は、稼働部５４の機能により、たとえば、ダイカスト装置１のスリーブ及びプランジャ（特に摺動部分）に破損がないとする点検結果を取得した場合は、ダイカスト装置１の稼働を停止させる前に成形したダイカスト成形品を成形型から取り出し、搬出する指示を表示装置２に表示する。その後、ダイカスト装置１を再稼働させる指示を出力し、ダイカスト装置１を用いたダイカスト成形品の成形を再開する。これに対し、検査装置５は、ダイカスト装置１のスリーブ及びプランジャ（特に摺動部分）の少なくとも一方が破損していたという点検結果を取得した場合は、ダイカスト装置１の修理が完了した旨の情報を取得するまで、ダイカスト装置１を再稼働しない。

［システムにおける処理］
図７及び８を参照して欠陥予測装置４及び検査装置５が情報を処理する際の手順を説明する。図７は、本実施形態の成形システム１０において実行される、情報の処理を示すフローチャートの一例である。以下に説明する処理は、検査装置５による処理を実行する指示を制御装置３が取得した場合に、制御装置３のプロセッサであるＣＰＵ３１により実行される。

まず、ステップＳ１にて、検査装置５の取得部５１の機能により、識別番号と、識別番号と関連付けられて出力されたプランジャ圧力とを取得し、欠陥予測装置４に出力する。ステップＳ２にて、欠陥予測装置４により、ダイカスト成形品における欠陥の発生を予測する。ステップＳ２における処理は、後述する。ステップＳ３にて、欠陥予測装置４により、ダイカスト成形品に欠陥が発生すると予測されたか否かを判定する。ダイカスト成形品に欠陥が発生しないと予測された場合は、ステップＳ４に進み、記録部５２の機能により、ダイカスト成形品が検査基準を満たすことを識別番号と対応させて記録し、続くステップＳ５にて、出力部５３の機能により、成形品を合格製品として搬出する指示を表示装置２に出力する。

これに対し、ダイカスト成形品に欠陥が発生すると予測された場合は、ステップＳ６に進み、記録部５２の機能により、成形品が検査基準を満たさないことを識別番号と対応させて記録し、続くステップＳ７にて、出力部５３の機能により、成形品の鋳巣の状態を解析する指示を表示装置に出力する。続くステップＳ８にて、ダイカスト装置１を点検する指示を表示装置２に出力する。

その後、ステップＳ９にて、稼働部５４の機能により、ダイカスト装置１の点検結果を取得した場合には、続くステップＳ１０にて、ダイカスト装置１が再稼働できるか否かを判定する。ダイカスト装置１が再稼働できると判定した場合は、ステップＳ１１に進み、ダイカスト装置１からダイカスト成形品を搬出する指示を表示装置２に出力し、続くステップＳ１２にて、ダイカスト装置１を再稼働する指示をダイカスト装置１に出力し、ルーチンの実行を終了する。これに対し、ダイカスト装置１が再稼働できないと判定した場合は、そのままルーチンの実行を終了する。

次に、図８を参照して欠陥予測装置４が情報を処理する際の手順を説明する。図８は、図７のステップＳ２のサブルーチンの一例である。以下に説明する処理は、欠陥予測装置４による処理を検査装置５が要求した場合に、制御装置３のプロセッサであるＣＰＵ３１により実行される。

まず、ステップＳ２１にて、測定部４１の機能により、プランジャが後退を開始してから停止するまでの間のプランジャ圧力を取得し、続くステップＳ２２にて、算出部４３の機能により、所定時間とプランジャ圧力との積を算出する。ステップＳ２３にて、所定時間毎に算出された積を、プランジャが後退を開始してから停止するまでで足し合わせて積の総和を算出し、続くステップＳ２４にて、積の総和が所定値以下か否かを判定する。

積の総和が所定値以下である場合は、ステップＳ２５に進み、判定部４２の機能により、スリーブの内面及び／又はプランジャの摺動部分に破損が生じるする摩擦が発生しなかったと判定する。これに対し、積の総和が所定値より大きい場合は、ステップＳ２６に進み、判定部４２の機能により、スリーブの内面及び／又はプランジャの摺動部分に破損が生じるする摩擦が発生したと判定する。続くステップＳ２７にて、予測部４４の機能により、ステップＳ２５及びＳ２６の判定結果に基づいて欠陥の発生を予測し、続くステップＳ２８にて、検査装置５に予測結果を出力する。

［本発明の実施態様］
以上のとおり、本実施形態によれば、ダイカスト装置１において、スリーブから成形型に溶湯を射出するプランジャが、前記溶湯の射出後に後退を開始してから停止するまでの間、前記プランジャに加えられるプランジャ圧力を測定する、プロセッサにより実行される、圧力測定方法が提供される。これにより、溶湯射出後のダイカスト装置の状態を検出できる。

また、本実施形態によれば、上述の圧力測定方法により測定された前記プランジャ圧力から、前記ダイカスト装置１を用いて成形された成形品における欠陥の発生を予測する、前記プロセッサにより実行される、欠陥予測方法が提供される。これにより、カジリ現象に起因する鋳巣欠陥の発生を予測できる。

また、本実施形態の欠陥予測方法によれば、前記欠陥は、引け巣及びブローホールのうち少なくとも一方であってもよい。これにより、引け巣及びブローホールを含む鋳巣の発生をより正確に予測できる。

また、本実施形態の欠陥予測方法によれば、前記プロセッサは、前記プランジャ圧力から、前記ダイカスト装置のスリーブの内面と、前記プランジャの一部である、前記内面と摺動する摺動部分との間に、前記内面及び前記摺動部分のうち少なくとも一方が破損する摩擦が発生したか否かを判定し、前記摩擦の判定結果から前記欠陥の発生を予測してもよい。これにより、スリーブとプランジャチップ（摺動部分）との間で強い摩擦が発生しているか否か（カジリ現象が発生しているか否か）を判定できる。

また、本実施形態の欠陥予測方法によれば、前記プロセッサは、前記プランジャの所定時間毎に、前記所定時間と前記プランジャ圧力との積を算出し、前記所定時間毎に算出された前記積を足し合わせて前記積の総和を算出し、前記総和が所定値以下である場合は、前記成形品において前記欠陥が発生しないと予測し、前記総和が前記所定値より大きい場合は、前記成形品において前記欠陥が発生すると予測してもよい。これにより、カジリ現象発生の誤検出を抑制できる。

また、本実施形態によれば、プロセッサにより実行される、ダイカスト成形品の検査方法において、前記プロセッサは、成形品毎に付された識別番号と、前記識別番号と関連付けられて出力された、前記成形品を成形したときのプランジャ圧力とを取得し、上述の欠陥予測方法により、前記成形品における前記欠陥の発生を予測し、前記欠陥が発生しないと予測した場合は、前記成形品が検査基準を満たすことを前記識別番号と対応させて記録するとともに、前記成形品を合格製品として搬出する指示を出力し、前記欠陥が発生すると予測した場合は、前記成形品が前記検査基準を満たさないことを前記識別番号と対応させて記録するとともに、前記ダイカスト装置の稼働を停止する指示を出力する、ダイカスト成形品の検査方法が提供される。これにより、検査基準を満たすダイカスト成形品のみを合格製品として搬出できる。

また、本実施形態のダイカスト成形品の検査方法によれば、前記プロセッサは、前記ダイカスト装置１の稼働を停止する指示を出力した後、前記ダイカスト装置１を点検する指示を出力し、点検結果を取得した場合は、前記点検結果から前記ダイカスト装置１が再稼働できるか否かを判定し、前記点検結果から前記ダイカスト装置１が再稼働できると判定した場合は、前記成形品を搬出する指示を出力するとともに、前記ダイカスト装置１を再稼働させてもよい。これにより、スリーブ及びプランジャチップ（摺動部分）に破損がない場合は、速やかにダイカスト成形品の成形を再開できる。

また、本実施形態によれば、ダイカスト装置１において、スリーブから成形型に溶湯を射出するプランジャが、前記溶湯の射出後に後退を開始してから停止するまでの間、前記プランジャに加えられるプランジャ圧力を測定する測定部４１を備える、圧力測定装置が提供される。これにより、溶湯射出後のダイカスト装置の状態を検出できる。

１０…成形システム
１…ダイカスト装置
２…表示装置
３…制御装置
３１…ＣＰＵ（プロセッサ）
３２…ＲＯＭ
３３…ＲＡＭ
４…欠陥予測装置（圧力測定装置）
４１…測定部
４２…判定部
４３…算出部
４４…予測部
５…検査装置
５１…取得部
５２…記録部
５３…出力部
５４…稼働部
Ｓ…サーバ
Ａ１～Ａ１３…積
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…ピーク
Ｘ…範囲

Claims (8)

1. ダイカスト装置において、スリーブから成形型に溶湯を射出するプランジャが、前記溶湯の射出後に後退を開始してから停止するまでの間、前記プランジャに加えられるプランジャ圧力を測定する、プロセッサにより実行される、圧力測定方法。
2. 請求項１に記載の圧力測定方法により測定された前記プランジャ圧力から、前記ダイカスト装置を用いて成形された成形品における欠陥の発生を予測する、前記プロセッサにより実行される、欠陥予測方法。
3. 前記欠陥は、引け巣及びブローホールのうち少なくとも一方である、請求項２に記載の欠陥予測方法。
4. 前記プロセッサは、
   前記プランジャ圧力から、前記ダイカスト装置のスリーブの内面と、前記プランジャの一部である、前記内面と摺動する摺動部分との間に、前記内面及び前記摺動部分のうち少なくとも一方が破損する摩擦が発生したか否かを判定し、
   前記摩擦の判定結果から前記欠陥の発生を予測する、請求項２に記載の欠陥予測方法。
5. 前記プロセッサは、
   前記プランジャの所定時間毎に、前記所定時間と前記プランジャ圧力との積を算出し、
   前記所定時間毎に算出された前記積を足し合わせて前記積の総和を算出し、
   前記総和が所定値以下である場合は、前記成形品において前記欠陥が発生しないと予測し、
   前記総和が前記所定値より大きい場合は、前記成形品において前記欠陥が発生すると予測する、請求項２に記載の欠陥予測方法。
6. プロセッサにより実行される、ダイカスト成形品の検査方法において、
   前記プロセッサは、
   成形品毎に付された識別番号と、前記識別番号と関連付けられて出力された、前記成形品を成形したときのプランジャ圧力とを取得し、
   請求項２～５のいずれか一項に記載の欠陥予測方法により、前記成形品における前記欠陥の発生を予測し、
   前記欠陥が発生しないと予測した場合は、前記成形品が検査基準を満たすことを前記識別番号と対応させて記録するとともに、前記成形品を合格製品として搬出する指示を出力し、
   前記欠陥が発生すると予測した場合は、前記成形品が前記検査基準を満たさないことを前記識別番号と対応させて記録するとともに、前記ダイカスト装置の稼働を停止する指示を出力する、ダイカスト成形品の検査方法。
7. 前記プロセッサは、
   前記ダイカスト装置の稼働を停止する指示を出力した後、前記ダイカスト装置を点検する指示を出力し、
   点検結果を取得した場合は、前記点検結果から前記ダイカスト装置が再稼働できるか否かを判定し、
   前記点検結果から前記ダイカスト装置が再稼働できると判定した場合は、前記成形品を搬出する指示を出力するとともに、前記ダイカスト装置を再稼働させる、請求項６に記載のダイカスト成形品の検査方法。
8. ダイカスト装置において、スリーブから成形型に溶湯を射出するプランジャが、前記溶湯の射出後に後退を開始してから停止するまでの間、前記プランジャに加えられるプランジャ圧力を測定する測定部を備える、圧力測定装置。