JP7064353B2 - 射出装置、成形機及び品質管理プログラム - Google Patents

Description

本開示は、射出装置、成形機及び品質管理プログラムに関する。成形機は、例えば、ダイカストマシン又は射出成形機である。

金型内に未硬化の成形材料を射出して成形品を形成する成形機に関して、充填時間に基づいて成形品の品質を管理する技術が知られている（例えば特許文献１及び２）。充填時間は、例えば、成形材料が金型のゲートに到達してから成形材料が金型内全体に概ね行き渡る（金型内に概ね充填される）までの時間である。特許文献２では、充填時間の計測開始時点を特定するために、ゲート付近に位置し、成形材料としての溶湯（液状の金属材料）の到達を検知する通電センサを設けることを提案している。

特開２００６－８２１３４号公報 特開２０１３－９９７５６号公報

特許文献１に係る方法では、例えば、通電センサを設けなければならず、コストが増大する。従って、成形材料の充填開始を好適に特定できる射出装置、成形機及び品質管理プログラムが提供されることが好ましい。

本開示の一態様に係る射出装置は、金型内に通じるスリーブ内を摺動可能なプランジャの位置を検出する位置センサと、前記プランジャが前記スリーブ内の成形材料に付与する射出圧力を検出する射出圧センサと、制御装置と、を有しており、前記制御装置は、前記位置センサの検出値に基づいて、射出の進行に伴って前記プランジャが所定のゲート到達時位置に到達したゲート到達時点を特定するゲート到達時点特定部と、前記射出圧センサの検出値に基づいて、所定の監視期間内における、射出の進行に伴って射出圧力が所定の充填開始圧力を上回った充填開始時点を特定する充填開始時点特定部と、を有している。前記監視期間は、前記ゲート到達時点特定部によって特定された前記ゲート到達時点を、当該監視期間の開始時点、当該監視期間の終了時点、又はこれら２つの時点の間の時点とする期間である。少なくとも、前記監視期間が、前記ゲート到達時点を、当該監視期間の終了時点、又はこれら２つの時点の間の時点とする期間である場合においては、前記制御装置は、前記射出圧センサの検出値に基づいて射出圧力の時系列データを生成するデータ生成部を更に有しており、前記充填開始時点特定部は、前記時系列データに基づいて前記充填開始時点を特定する。

本開示の一態様に係る射出装置は、金型内に通じるスリーブ内を摺動可能なプランジャの位置を検出する位置センサと、前記プランジャが前記スリーブ内の成形材料に付与する射出圧力を検出する射出圧センサと、制御装置と、を有しており、前記制御装置は、前記位置センサの検出値に基づいて、射出の進行に伴って前記プランジャが所定のゲート到達時位置に到達したゲート到達時点を特定するゲート到達時点特定部と、前記射出圧センサの検出値に基づいて、所定の監視期間内における、射出の進行に伴って射出圧力が所定の充填開始圧力を上回った充填開始時点を特定する充填開始時点特定部と、前記射出圧センサの検出値に基づいて射出圧力の時系列データを生成するデータ生成部と、を有しており、前記監視期間は、前記ゲート到達時点よりも前の監視開始時点から、前記ゲート到達時点よりも後の監視終了時点までの期間であり、前記充填開始時点特定部は、前記時系列データに基づいて、射出の進行に伴って射出圧力が前記充填開始圧力を上回った時点のうち、最も前記監視終了時点に近いものを、前記充填開始時点として特定する。

一例において、前記充填開始時点特定部は、前記時系列データに対して、前記監視終了時点から前記監視開始時点へ、射出圧力が前記充填開始圧力よりも低いか否か順に判定していき、低いと初めて判定したときの射出圧力の時点を前記充填開始時点として特定する。

一例において、前記制御装置は、前記金型のゲートよりも奥へ充填される成形材料の質量Ｗ、前記プランジャのチップ断面積Ｓａ、前記成形材料の密度ρ、空打ちしたときの前記プランジャの最も前記金型側の位置Ｄｘ、及びビスケット厚ｄの値を用いて、
Ｄｘ－ｄ－Ｗ／（ρ×Ｓａ）
と等価な演算を含む演算を行い、前記ゲート到達時位置を特定するゲート到達時位置特定部を更に有している。

一例において、前記制御装置は、検出部からの信号に基づいて、前記金型内への成形材料の充填が終了した充填終了時点を特定する充填終了時点特定部と、前記充填開始時点から前記充填終了時点までの充填時間を算出する充填時間特定部と、を更に有している。

一例において、前記充填終了時点特定部は、前記位置センサの検出値に基づいて、射出の進行に伴って射出速度が所定の停止検出速度を下回った時点を前記充填終了時点として特定する。

一例において、前記射出装置は、画像を表示する表示装置を更に有しており、前記制御装置は、前記充填時間、及び前記充填時間に基づく成形品の品質評価結果の少なくとも一方を前記表示装置に表示させる表示制御部を更に有している。

一例において、前記表示制御部は、前記充填開始時点特定部により前記充填開始時点が存在しないと判定されたときに所定の警告画像を前記表示装置に表示させる。

一例において、前記制御装置は、一のサイクルで得られた前記充填時間に基づいて、前記一のサイクルよりも後に行われる予定の他のサイクルの成形条件を前記一のサイクルの成形条件から変更する成形条件設定部を更に有している。

本開示の一態様に係る成形機は、上記の射出装置と、前記金型を型締めする型締装置と、前記金型から成形品を押し出す押出装置と、を有している。

本開示の一態様に係る品質管理プログラムは、金型内に通じるスリーブ内を摺動可能なプランジャの位置を検出する位置センサと、前記プランジャが前記スリーブ内の成形材料に付与する射出圧力を検出する射出圧センサとに接続可能なコンピュータを、射出の進行に伴って前記プランジャが所定のゲート到達時位置に到達したゲート到達時点を特定するゲート到達時点特定部、及び前記射出圧センサの検出値に基づいて、所定の監視期間内における、射出の進行に伴って射出圧力が所定の充填開始圧力を上回った充填開始時点を特定する充填開始時点特定部として機能させる。前記監視期間は、前記ゲート到達時点特定部によって特定された前記ゲート到達時点を、当該監視期間の開始時点、当該監視期間の終了時点、又はこれら２つの時点の間の時点とする期間である。少なくとも、前記監視期間が、前記ゲート到達時点を、当該監視期間の終了時点、又はこれら２つの時点の間の時点とする期間である場合においては、前記コンピュータを、更に、前記射出圧センサの検出値に基づいて射出圧力の時系列データを生成するデータ生成部として機能させ、前記充填開始時点特定部は、前記時系列データに基づいて前記充填開始時点を特定する。

上記の構成によれば、成形材料の充填開始を好適に特定できる。

本開示の実施形態に係る射出装置を有するダイカストマシンの構成を示す模式図。 図１のダイカストマシンの射出装置の構成を示す模式図。 図２の射出装置の動作を説明するための図。 充填時間の計測方法の概要を説明するための図。 図２の射出装置の信号処理系の構成を示す機能ブロック図。 図２の射出装置の制御装置が実行する射出処理の手順の一例を示すフローチャート。 図６のステップＳＴ６において実行される充填開始時点特定処理の手順の一例を示すフローチャート。

（ダイカストマシンの全体構成）
図１は、本開示の実施形態に係るダイカストマシン１の要部の構成を示す、一部に断面図を含む側面図である。なお、紙面上下方向は鉛直方向であり、紙面左右方向及び紙面貫通方向は水平方向である。

ダイカストマシン１は、未硬化状態の金属材料を金型１０１内（キャビティＣａ等の空間。以下同様。）へ射出し、金属材料を金型１０１内で凝固させることにより、ダイカスト品（成形品）を製造するものである。未硬化状態は、例えば、液状又は固液共存状態である。固液共存状態は、液状から凝固が進んだ半凝固状態、又は固体状から溶融が進んだ半溶融状態である。金属は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金である。なお、以下では、未硬化の金属材料として、溶湯（液状の金属材料）を例に取ることがある。

金型１０１は、例えば、固定金型１０３及び移動金型１０５を含んでいる。本実施形態の説明では、便宜上、固定金型１０３又は移動金型１０５の断面を１種類のハッチングで示すが、これらの金型は、直彫り式のものであってもよいし、入れ子式のものであってもよい。また、固定金型１０３及び移動金型１０５には、中子などが組み合わされてもよい。

ダイカストマシン１は、例えば、成形のための機械的動作を行うマシン本体３と、マシン本体３の動作を制御する制御ユニット５とを有している。

マシン本体３は、例えば、金型１０１の開閉及び型締めを行う型締装置７と、金型１０１内に溶湯を射出する射出装置９と、ダイカスト品を固定金型１０３又は移動金型１０５（図１では移動金型１０５）から押し出す押出装置１１とを有している。射出装置９を除いて、マシン本体３は、公知の種々の構成と同様とされてよい。

成形サイクルにおいて、型締装置７は、移動金型１０５を固定金型１０３へ向かって移動させ、型閉じを行う。さらに、型締装置７は、タイバー（符号省略）の伸長量に応じた型締力を金型１０１に付与して型締めを行う。型締めされた金型１０１内には成形品と同一形状のキャビティＣａが構成される。射出装置９は、そのキャビティＣａへ溶湯を射出・充填する。キャビティＣａに充填された溶湯は、金型１０１に熱を奪われて冷却され、凝固する。これにより、成形品が形成される。その後、型締装置７は、移動金型１０５を固定金型１０３から離れる方向へ移動させて型開きを行う。この際、又はその後、押出装置１１は、移動金型１０５から成形品を押し出す。

制御ユニット５は、例えば、各種の演算を行って制御指令を出力する制御装置１３（図２参照）と、画像を表示する表示装置１５と、オペレータの入力操作を受け付ける入力装置１７とを有している。また、別の観点では、制御ユニット５は、例えば、電源回路及び制御回路等を有する不図示の制御盤と、ユーザインターフェースとしての操作部１９とを有している。

制御装置１３は、例えば、不図示の制御盤及び操作部１９に設けられている。制御装置１３は、適宜に分割乃至は分散して構成されてよい。例えば、制御装置１３は、型締装置７、射出装置９及び押出装置１１毎の下位の制御装置と、この下位の制御装置間の同期を図るなどの制御を行う上位の制御装置とを含んで構成されてよい。

表示装置１５及び入力装置１７は、例えば、操作部１９に設けられている。操作部１９は、例えば、型締装置７の固定的部分に設けられている。表示装置１５は、例えば、液晶表示ディスプレイ乃至は有機ＥＬディスプレイを含んだタッチパネルによって構成されている。入力装置１７は、例えば、機械式のスイッチ及び前記のタッチパネルによって構成されている。

なお、ダイカストマシン１のうち射出装置９に着目する場合において、制御ユニット５は、射出装置９の一部として捉えられてよい。制御ユニット５の構成要素（制御装置１３、表示装置１５又は入力装置１７）についても同様である。以下では、制御装置１３等について、射出装置９の一部として説明することがある。

（射出装置の全体構成）
射出装置９の機械的部分は、公知の種々の構成と同様とされてよい。例えば、射出装置９は、金型１０１内に通じるスリーブ２１と、スリーブ２１内を摺動可能なプランジャ２３と、プランジャ２３を駆動する射出駆動部２５とを有している。なお、射出装置９の説明においては、金型１０１側を前方、その反対側を後方ということがある。

スリーブ２１は、例えば、固定金型１０３に連結された筒状部材であり、上面には溶湯をスリーブ２１内に受け入れるための供給口２１ａが開口している。プランジャ２３は、例えば、スリーブ２１内を前後方向に摺動可能なプランジャチップ２３ａと、先端がプランジャチップ２３ａに固定されたプランジャロッド２３ｂとを有している。

なお、本開示の説明において２つの部材が固定されているという場合、特に断りがない限り、２つの部材は、一体的に形成されることによって固定されていてもよいし、互いに接合されていてもよいし、ねじなどによって分離可能に連結されていてもよい。

型締装置７による金型１０１の型締めが完了すると、不図示の給湯装置によって１ショット分の溶湯が供給口２１ａからスリーブ２１内へ注がれる。そして、プランジャ２３が図示の位置からスリーブ２１内を前方へ摺動することにより、スリーブ２１内の溶湯が金型１０１内に押し出される（射出される）。

（射出駆動部）
図２は、射出装置９の構成（特に射出駆動部２５、制御装置１３及び各種センサ）を示す模式図である。

射出駆動部２５は、例えば、液圧式のものとされており、プランジャ２３を駆動する射出シリンダ２７と、射出シリンダ２７に対する作動液（例えば油）の供給等を行う液圧装置２９とを有している。

（射出シリンダ）
射出シリンダ２７は、例えば、いわゆる直結形の増圧式シリンダによって構成されている。具体的には、例えば、射出シリンダ２７は、シリンダ部３１と、シリンダ部３１の内部を摺動可能な射出ピストン３３及び増圧ピストン３５と、射出ピストン３３に固定され、シリンダ部３１から延び出るピストンロッド３７とを有している。

シリンダ部３１は、例えば、射出シリンダ部３１ａと、射出シリンダ部３１ａの後端（ピストンロッド３７の延び出る側とは反対側）に接続された増圧シリンダ部３１ｂとを有している。射出シリンダ部３１ａ及び増圧シリンダ部３１ｂは、例えば、内部の断面形状が円形の筒状体である。増圧シリンダ部３１ｂは、射出シリンダ部３１ａよりも大径に形成されている。

射出ピストン３３は、射出シリンダ部３１ａ内に配置されている。射出シリンダ部３１ａの内部は、射出ピストン３３により、ピストンロッド３７が延び出る側のロッド側室３１ｒと、その反対側のヘッド側室３１ｈとに区画されている。ロッド側室３１ｒ及びヘッド側室３１ｈに選択的に作動液が供給されることにより、射出ピストン３３はシリンダ部３１内を前後方向に摺動する。

増圧ピストン３５は、射出シリンダ部３１ａの後端部内（図示の例ではヘッド側室３１ｈ）を摺動可能な小径部３５ａと、増圧シリンダ部３１ｂの内部を摺動可能な大径部３５ｂとを有している。増圧シリンダ部３１ｂの内部は、大径部３５ｂにより、射出シリンダ部３１ａ側の前側室３１ｆと、その反対側の後側室３１ｅとに区画されている。

従って、前側室３１ｆの圧抜きを行うと、小径部３５ａのヘッド側室３１ｈにおける作用面積と、大径部３５ｂの後側室３１ｅにおける作用面積との差に起因して、増圧ピストン３５は、後側室３１ｅの作動液から受ける圧力よりも高い圧力をヘッド側室３１ｈの作動液に加えることが可能である。これにより、射出シリンダ２７は、増圧機能を発揮する。

射出シリンダ２７は、プランジャ２３に対して同軸的に配置されている。そして、ピストンロッド３７は、プランジャ２３にカップリング（符号省略）を介して連結されている。シリンダ部３１は、不図示の型締装置などに対して固定的に設けられている。従って、射出ピストン３３のシリンダ部３１に対する移動により、プランジャ２３はスリーブ２１内を前進又は後退する。

（液圧装置）
液圧装置２９は、例えば、作動液を貯留するタンク３９と、タンク３９の作動液を送出可能なポンプ４１（液圧源）と、蓄圧された作動液を放出可能なアキュムレータ４３（液圧源）と、これら及び射出シリンダ２７を互いに接続する複数の流路４５Ａ～４５Ｄと、当該複数の流路における作動液の流れを制御する複数のバルブ４７Ａ～４７Ｄとを有している。

液圧装置２９においては、例えば、タンク３９が収容している作動液がポンプ４１によって流路４５Ａ及びバルブ４７Ａを介してアキュムレータ４３に供給されることによって、アキュムレータ４３が蓄圧される。なお、ポンプ４１は、この他、不図示の流路を介して射出シリンダ２７（例えばロッド側室３１ｒ及び／又は前側室３１ｆ）への作動液の供給に寄与してもよい。

また、例えば、アキュムレータ４３から流路４５Ｂ及びバルブ４７Ｂを介してヘッド側室３１ｈへ作動液が供給されることによって、射出ピストン３３が前進する。このとき、ロッド側室３１ｒの作動液は、例えば、流路４５Ｄ及びバルブ４７Ｄを介してタンク３９に排出される。バルブ４７Ｄは、例えば、圧力補償付流量制御弁（流量調整弁）であるとともにサーボバルブであり、バルブ４７Ｄによってロッド側室３１ｒから排出される作動液の流量が制御されることによって、射出ピストン３３（プランジャ２３）の速度が制御される。

また、例えば、アキュムレータ４３から流路４５Ｃ及びバルブ４７Ｃを介して後側室３１ｅへ作動液が供給されることによって、増圧ピストン３５による増圧が行われる。このとき、前側室３１ｆは、不図示の流路を介してタンク３９に接続される。また、ロッド側室３１ｒの作動液は、流路４５Ｄ及びバルブ４７Ｄを介してタンク３９に排出される。ヘッド側室３１ｈからの作動液の排出はバルブ４７Ｂによって禁止される。

（各種のセンサ）
射出装置９は、射出駆動部２５等の動作を把握するために種々のセンサを有している。例えば、射出装置９は、プランジャ２３の位置及び速度を検出するための位置センサ４９と、液圧系の種々の位置における液圧を検出するための種々の圧力センサとを有している。圧力センサとしては、例えば、アキュムレータ４３の圧力を検出するＡＣＣ圧力センサ５１、ヘッド側室３１ｈの圧力を検出するヘッド側圧力センサ５３、及びロッド側室３１ｒの圧力を検出するロッド側圧力センサ５５が設けられている。

位置センサ４９は、例えば、シリンダ部３１に対するピストンロッド３７の位置を検出し、プランジャ２３の位置を間接的に検出する。位置センサ４９の構成は適宜なものとされてよい。例えば、位置センサ４９は、ピストンロッド３７に固定的に設けられ、ピストンロッド３７の軸方向に延びる不図示のスケール部とともに磁気式又は光学式のリニアエンコーダを構成するものであってもよいし、ピストンロッド３７に固定された部材との距離を計測するレーザー測長器によって構成されてもよい。位置センサ４９又は制御装置１３は、検出されたプランジャ２３の位置を微分することにより、プランジャ２３の速度を取得（検出）することが可能である。

ＡＣＣ圧力センサ５１は、例えば、アキュムレータ４３の気体室及び液体室のうち、液体室の圧力を検出する。射出装置９は、例えば、射出開始前に、ＡＣＣ圧力センサ５１の圧力が所定の圧力に到達するまでポンプ４１からアキュムレータ４３へ作動液を供給する。これにより、射出開始時のアキュムレータ４３の圧力は、複数の成形サイクルに亘って一定とされる。

ヘッド側圧力センサ５３及びロッド側圧力センサ５５は、例えば、溶湯をキャビティＣａに射出するときにプランジャ２３が溶湯に加える圧力（射出圧力）等のプランジャ２３が溶湯に加える圧力を間接的に検出することに利用される。例えば、制御装置１３は、ヘッド側圧力センサ５３の検出値と、ロッド側圧力センサ５５の検出値と、射出ピストン３３のヘッド側室３１ｈにおける受圧面積と、射出ピストン３３のロッド側室３１ｒにおける受圧面積と、プランジャ２３の溶湯に対する接触面積とに基づいて、プランジャ２３が溶湯に付与する圧力を算出可能である。

なお、本開示の説明においては、射出圧力は、プランジャ２３が溶湯（成形材料）に付与する圧力とする。従って、例えば、射出圧力の値は、金型１０１への溶湯の充填が完了する前等において、金型１０１内の圧力センサが検出する溶湯の圧力の値とは相違する。また、ヘッド側圧力センサ５３及びロッド側圧力センサ５５の組み合わせは、射出圧力を検出することになるから、以下の説明では、この組み合わせを「射出圧センサ５７」ということがある。

（制御装置）
制御装置１３は、例えば、ＣＰＵ５９、メモリ６１、入力回路６３、及び、出力回路６５を含むコンピュータ５８によって構成されている。

メモリ６１は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含んでいる。ＲＯＭ及び／又は外部記憶装置には、例えば、品質管理プログラム６７等のプログラムが記憶されている。ＣＰＵ５９がメモリ６１に記憶されているプログラムを実行することにより、後述する各種の機能部（図５参照）が構築される。各種の機能部は、入力回路６３を介して入力される入力信号に基づいて、各部を制御するための制御信号（制御指令）を出力回路６５を介して出力する。

入力回路６３に信号を入力する要素は、例えば、入力装置１７、位置センサ４９（信号Ｓ_１参照）、ＡＣＣ圧力センサ５１（信号Ｐ_１参照）、ヘッド側圧力センサ５３（信号Ｐ_２参照）、ロッド側圧力センサ５５（信号Ｐ_３参照）、バルブ４７Ｄ（信号Ｓ_２参照）、及びポンプ４１を駆動する電動機４２がサーボモータである場合における電動機４２のエンコーダ（不図示）である。

出力回路６５が信号を出力する要素は、例えば、表示装置１５、電動機４２を駆動する不図示のドライバ、サーボバルブとしてのバルブ４７Ｄ、及びその他バルブ（４７Ａ～４７Ｃ）へのパイロット圧の導入を制御する液圧回路である。

（射出装置の動作の概要）
図３は、射出装置９の動作の一例を説明するための図である。

この図において、横軸は、時間ｔを示しており、紙面右側ほど後の時刻であることを示している。紙面左側の縦軸は、射出速度Ｖ（プランジャ２３の速度）及び射出圧力Ｐを示しており、紙面上方ほど値が大きいことを示している。紙面右側の縦軸は、プランジャ２３の位置Ｄを示しており、紙面上方ほど金型１０１に近いことを示している。なお、本開示の説明において、位置Ｄは、金型１０１に近いほど値が大きいものとする（金型１０１側を正側とする）。線Ｌｎ１は、射出速度Ｖの経時変化を示している。線Ｌｎ２は、射出圧力Ｐの経時変化を示している。線Ｌｎ３は、プランジャ２３の位置Ｄの経時変化を示している。

射出装置９は、例えば、概観すると、低速射出（概ね時点ｔ０～ｔ１）、高速射出（概ね時点ｔ１～ｔ２）、増圧（概ね時点ｔ３～ｔ４）及び保圧（概ね時点ｔ４以降）を順に行う。

射出の初期段階において、比較的低速でプランジャ２３を前進させる低速射出（ｔ０～ｔ１）が行われることによって、例えば、溶湯による空気の巻き込みが抑制される。続いて、比較的高速でプランジャ２３を前進させる高速射出（ｔ１～ｔ２）が行われることによって、例えば、溶湯の凝固に遅れずに速やかに溶湯が金型１０１内に充填される。溶湯が金型１０１内に概ね充填された後、溶湯の圧力を上昇させる増圧（ｔ３～ｔ４）及び増圧した圧力を維持する保圧（ｔ４～）が行われることにより、例えば、成形品のヒケが低減される。

各工程における射出装置９の動作は、具体的には、例えば、以下のとおりである。

（低速射出：ｔ０～ｔ１）
低速射出の開始直前において、射出装置９は、図１及び図２に示す状態となっている。すなわち、射出シリンダ２７の射出ピストン３３及び増圧ピストン３５は、後退限等の初期位置に位置している。このときのプランジャ２３の位置Ｄは、図３において位置Ｄ_０で示されている。各種のバルブ４７Ａ～４７Ｄは閉じられている。

制御装置１３は、所定の射出開始条件が満たされたか否か判定し、満たされたと判定すると、低速射出を開始する。具体的には、制御装置１３は、バルブ４７Ｂを開いてアキュムレータ４３からヘッド側室３１ｈへ作動液を供給するとともに、バルブ４７Ｄを開いてロッド側室３１ｒからの作動液の排出を許容する。射出開始条件は、例えば、固定金型１０３及び移動金型１０５の型締が終了し、不図示の給湯装置によるスリーブ２１への溶湯の供給が完了したことなどである。

低速射出中のプランジャ２３の速度は、例えば、位置センサ４９により検出されるプランジャ２３の速度に基づいてフィードバック制御される。より具体的には、バルブ４７Ｄの開度がフィードバック制御される。なお、時々刻々と更新される目標位置に対する位置フィードバック制御によって実質的に速度フィードバック制御が行われてもよい。

プランジャ２３の速度は、例えば、一定の低速射出速度Ｖ_Ｌとされる。低速射出速度Ｖ_Ｌの値は、入力装置１７を介してオペレータによって適宜に設定されてよく、例えば、１ｍ／ｓ未満である。なお、多段制御が行われてもよい。低速射出中の射出圧力は、射出速度が比較的低速であることから、比較的低圧に維持される。

（高速射出：ｔ１～ｔ２）
制御装置１３は、所定の高速切換条件が満たされると、プランジャ２３の速度を上記の低速射出速度Ｖ_Ｌよりも高速の高速射出速度Ｖ_Ｈに切り換え、高速射出を行う。具体的には、例えば、制御装置１３は、低速射出に引き続いてアキュムレータ４３からヘッド側室３１ｈへ作動液を供給しつつ、バルブ４７Ｄの開度を大きくする。高速射出においても、低速射出に引き続いて速度のフィードバック制御が行われる。高速射出が行われている間の射出圧力は、低速射出が行われている間の射出圧力よりも高くなる。

高速切換条件は、例えば、プランジャ２３が所定の高速切換位置Ｄｓに到達したことである。制御装置１３は、位置センサ４９の検出値又は射出開始からの経過時間に基づいて高速切換条件が満たされたか否かを判定してよい。又は、そのような判定が行われず、所定の時間刻みで設定された目標速度の時系列又は目標位置の時系列に従ってフィードバック制御が行われた結果として高速切換が行われてもよい。高速切換位置Ｄｓ及び高速射出速度Ｖ_Ｈは、入力装置１７を介してオペレータによって適宜に設定される。高速射出速度Ｖ_Ｈは、例えば、１ｍ／ｓ以上である。

一般には、及び／又は理想的には、図３において示しているように、高速射出が行われている間、射出速度及び射出圧力は一定に維持される。ただし、後述するように、射出速度及び／又は射出圧力は一定に保たれない場合もある。

（減速射出：ｔ２～ｔ３）
溶湯がキャビティＣａにある程度充填されると、プランジャ２３は、その充填された溶湯から反力を受けて減速され、その一方で、射出圧力は、急激に上昇していく。なお、プランジャ２３が所定の減速位置に到達するなど所定の減速開始条件が満たされたときにバルブ４７Ｄの開度を小さくするなど、適宜な減速制御がなされてもよい。減速制御によって、例えば、充填完了時の衝撃が緩和される。

（増圧：ｔ３～ｔ４）
制御装置１３は、所定の増圧開始条件が満たされたか否か判定し、満たされたと判定すると、増圧を開始する。具体的には、例えば、制御装置１３は、まず、第１の条件が満たされるとバルブ４７Ｃを開く。これにより、アキュムレータ４３から後側室３１ｅへ作動液が供給される。ひいては、増圧ピストン３５が前進を開始する。次に、制御装置１３は、第２の条件が満たされると、バルブ４７Ｄの開度を増圧用のものにする。すなわち、制御装置１３は、速度制御を終了し、圧力制御を開始する。なお、ヘッド側室３１ｈからの作動液の排出は、パイロット式の逆止弁であるバルブ４７Ｂが自閉することによって禁止される。このような動作により、射出圧力は、上昇していき、所定の鋳造圧力（終圧）に到達する。

第１条件は、充填が完了する前に満たされるような条件とされてよく、例えば、充填完了位置よりも手前の所定の増圧発進位置にプランジャ２３が到達したこととされてよい。第２条件は、充填が概ね完了するときに満たされる条件とされてよく、例えば、射出速度が一定の速度まで低下したこと、又は射出圧力が一定の圧力まで上昇したこととされてよい。これらの条件は、入力装置１７を介してオペレータによって適宜に設定されてよい。終圧は、入力装置１７を介してオペレータによって適宜に設定される。増圧中のバルブ４７Ｄの制御は適宜なものとされてよい。例えば、バルブ４７Ｄの開口度は、予め定められた一定の開口度とされる。あるいは、バルブ４７Ｄの開口度は、所望の昇圧曲線が得られるように、射出圧センサ５７の検出値に基づいてフィードバック制御されてもよい。

（保圧：ｔ４～）
制御装置１３は、増圧後、射出圧力が終圧となっている状態を維持する。この間に、溶湯は冷却されて凝固する。溶湯が凝固すると、制御装置１３は、アキュムレータ４３から後側室３１ｅへの液圧の供給を停止し、保圧を終了する。その後、既述のように、型開きが行われ、成形品が押し出される。

（充填時間の概念及び誤差）
上記のような動作において、背景技術の欄においても述べたように、品質管理等のために充填時間が計測されることがある。充填時間は、一般には、及び／又は理想的には、溶湯が金型１０１のゲートに到達してから溶湯が金型内に概ね行き渡るまでの時間である。確認的に記載すると、ゲートは、金型１０１のキャビティＣａ（製品に対応する部分）への入口（スリーブ２１側の湯道とキャビティＣａとの境界部分）であり、通常、その前後の部分に対して最も断面積が小さくなっている。

図３を参照して説明したように、低速射出及び高速射出を含む射出が行われる場合、一般には、高速切換位置は、溶湯がゲートに到達するときの位置になるように設定される。また、既に述べたように、溶湯が金型１０１内に概ね充填されると、射出速度は急激に低下し、射出圧力は急激に上昇していく。従って、図３の例において、充填時間は、概ね、時点ｔ１～ｔ３に対応している。

従って、例えば、射出圧センサ５７が検出する射出圧力が、低速射出時の射出圧力よりも高く設定された計測開始圧力を超えてから、高速射出時の射出圧力よりも高く設定された計測終了圧力を超えるまでの時間を充填時間として計測することが考えられる。しかし、このような計測方法では、射出圧力の変動（圧力波形の振動）及び／又はばらつき（誤差）によって、適切に充填時間を計測できないおそれがある。

図４は、図３の例とは異なる射出波形の例を示す図である。この図では、図３で示した期間のうち、時点ｔ１よりも少し前から時点ｔ４よりも少し前までの期間（高速射出開始の少し前から保圧開始の少し前までの期間）を示している。

この図において、横軸及び縦軸が示す物理量は図３と同様である。また、線Ｌｎ１１は、射出速度Ｖの経時変化を示している。線Ｌｎ１２は、射出圧力Ｐの経時変化を示している。線Ｌｎ１３は、プランジャ２３の位置Ｄの経時変化を示している。

この例では、時点ｔ１（高速切換位置Ｄｓ）において低速射出から高速射出へ制御が切り換えられると、射出圧力は、一旦上昇し、次に下降し、再度上昇し、再度下降する。その後、既述のように、溶湯が金型１０１内に概ね充填されることなどによって、射出圧力は急激に上昇していく。なお、射出速度も、図３とは異なり、高速射出への切換え後から高速射出の終了前までの間に、一旦速度が低下している。

このような射出波形は、例えば、溶湯がゲートに到達する前に高速射出が開始されるゲート前高速が行われる場合（溶湯がゲートに到達するときのプランジャ２３の位置よりも手前に高速切換位置Ｄｓが設定される場合）に生じる。１つ目（時点ｔ１直後）の圧力上昇は、射出速度の上昇に伴うものである。２つ目の圧力上昇は、溶湯がゲートに到達して溶湯の金型１０１内への流入が制限されることによるものである。従って、溶湯がゲートに到達する時は、１つ目の射出圧力の上昇時ではなく、２つ目の射出圧力の上昇時である。

なお、高速射出終了時の射出圧力の低下は、例えば、減速制御によるもの、及び／又は増圧制御の制御遅れによるものである。溶湯がゲートに到達したときに高速射出が開始される場合（ゲート高速）、及び溶湯がゲートに到達した後に高速射出が開始される場合（ゲート後高速）においては、図３を参照して説明したように、基本的には、高速射出への切換えによって１つの射出圧力の山（上昇）が生じる。また、ゲート前高速によって、例えば、製品の外観（鋳肌）が向上する。ゲート後高速によって、例えば、製品の強度が向上する。

図４に示すような射出波形が生じる場合においては、単純に射出圧力が所定の圧力を超えたときに充填時間の計測を開始すると、溶湯がゲートに到達する前に（１つ目の圧力上昇で）充填時間の計測を開始することになり、充填時間を正確に計測することができない。特に図示しないが、低速射出中に、チップかじりによって射出圧力のリップルが生じることがあり、このような要因によっても充填時間の開始時点に誤差が生じるおそれがある。

また、高速射出から増圧への移行時において、急激な減速がなされることにより、プランジャ２３が停止してから射出圧力が上昇するまでに遅延が生じるおそれがある。この場合、溶湯が金型１０１内に概ね行き渡る時点と、射出圧力が所定の圧力に到達する時点とがずれる。すなわち、充填時間の計測終了時点に誤差が生じる。

（充填時間の計測方法の概要）
そこで、本実施形態においては、以下のように充填時間Ｔ_Ｆの計測開始時点である充填開始時点ｔ_ＦＳと、充填時間Ｔ_Ｆの計測終了時点である充填終了時点ｔ_ＦＥとを特定し、充填時間Ｔ_Ｆを計測する。

まず、位置センサ４９の検出値に基づいて、射出の進行に伴ってプランジャ２３が所定のゲート到達時位置Ｄ_Ｇに到達したゲート到達時点ｔ_Ｇが特定される。ゲート到達時位置Ｄ_Ｇは、溶湯がゲートに到達すると予測されるプランジャ２３の位置である。そして、ゲート到達時点ｔ_Ｇを含む監視期間Ｔ_Ｍ（監視開始時点ｔ_ＭＳ～監視終了時点ｔ_ＭＥ）が設定される。

次に、射出圧センサ５７の検出値に基づいて、射出の進行に伴って射出圧力が所定の充填開始圧力Ｐ_Ｓを上回った時点が充填開始時点ｔ_ＦＳとして特定される。この特定は、監視期間Ｔ_Ｍ内の時点に限られる。これにより、例えば、低速射出中のリップルの影響が低減される。

また、充填開始時点ｔ_ＦＳは、射出の進行に伴って射出圧力が充填開始圧力Ｐｓを上回った時点のうち、最も監視終了時点ｔ_ＭＥに近いものとされる。これにより、例えば、ゲート前高速が行われた場合の１つ目の圧力上昇を、溶湯がゲートに到達したことによる圧力上昇として特定してしまうおそれが低減される。

また、位置センサ４９の検出値に基づいて、射出の進行に伴って射出速度が所定の停止検出速度Ｖ_Ｅを下回った時点が充填終了時点ｔ_ＦＥとして特定される。これにより、例えば、プランジャ２３の（略）停止に昇圧が遅れても、充填時間の終了時点は、遅れることなく特定される。

（射出装置の信号処理系の構成）
図５は、射出装置９の信号処理系の構成を示す機能ブロック図である。

上述したように、制御装置１３においては、ＣＰＵ５９がメモリ６１に記憶されているプログラム（例えば品質管理プログラム６７）を実行することによって、各種の機能部（６９、７１、７３、７５、７７、７９、８１、８３、８５及び８７）が構築される。これらの機能部によって、例えば、上述した充填時間の計測が実現される。また、これらのうちデータ生成部７１によって、射出速度及び射出圧力の時系列データ８９が生成される。

なお、別の観点では、制御装置１３が以下に述べるフローチャートの各ステップを実行するとき、制御装置１３は、各機能部として機能する。従って、各機能部の動作については、以下のフローチャートの説明と共に説明する。

（射出装置の動作のフローチャート）
図６は、制御装置１３が実行する射出処理の手順の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの説明では、射出装置９の動作に着目し、型締装置７等の動作については基本的に省略する。この処理は、例えば、ダイカストマシン１（射出装置９）の電源投入時から開始される。

ステップＳＴ１では、制御装置１３（成形条件設定部８５）は、成形条件の初期設定を行う。具体的には、例えば、制御装置１３は、入力装置１７を介してオペレータの情報入力を受け付ける。このステップにより、例えば、低速射出速度Ｖ_Ｌ、高速射出速度Ｖ_Ｈ及び高速切換位置Ｄｓ等の成形条件が設定される。また、例えば、ヘッド側圧力センサ５３及びロッド側圧力センサ５５の検出した圧力を合成して射出圧力を特定するために必要な既述の種々の情報、及び充填時間の計測に必要な種々の情報（後述）も入力される。

ステップＳＴ２では、制御装置１３（ゲート到達時位置特定部６９）は、既述のゲート到達時位置Ｄ_Ｇを特定（予測）する。ゲート到達時位置Ｄ_Ｇは、例えば、下記の（１）式に基づいて特定されてよい。
Ｄ_Ｇ＝Ｄｘ－ｄ－Ｗ／（ρ×Ｓａ）－Ｃ （１）
ただし、Ｄｘは、プランジャ２３の最も金型１０１側の位置（空打ちしたときの最も金型１０１側の位置）、Ｗは、金型１０１のゲートよりも奥に充填される溶湯の質量、Ｓａは、プランジャ２３のチップ断面積（溶湯に対する接触面積）、ρは、溶湯の密度、ｄは、ビスケット厚、Ｃは、補正定数である。

質量Ｗは、例えば、金型１０１によって成形される製品の質量をＷａ、金型１０１内のオーバーフロー部における溶湯の質量をＷｂとしたときに、Ｗ＝Ｗａ＋Ｗｂとされてよい。また、Ｗ／（ρ×Ｓａ）－Ｃは、高速区間（溶湯がゲートに到達してからのプランジャ２３の移動距離）に概ね相当する。

位置Ｄｘは、例えば、射出装置９が空打ちを行い、この際に位置センサ４９によって計測されてよい。質量Ｗ（又はＷａ及びＷｂ）並びにビスケット厚ｄは、例えば、入力装置１７を介して入力される。チップ断面積Ｓａは、例えば、入力装置１７を介してプランジャチップ２３ａの径が入力され、この値に基づいて制御装置１３が算出してよい。溶湯の密度ρは、例えば、入力装置１７を介して溶湯の材料の種類が入力され、予め用意されたデータベースに基づいて、入力された材料の種類に応じた密度が特定されてよい。補正定数Ｃは、例えば、射出装置９の製造者において予め制御装置１３に記憶されてよい。

なお、上記の（１）式は、そのままの形で演算される必要は無く、（１）式の演算に等価な演算が行われればよい。また、補正定数Ｃは、省略されてもよいし、逆に、他の適宜な補正定数又は補正乗数が組み込まれてもよい。

ステップＳＴ３～ＳＴ１１では、制御装置１３は、成形サイクルを繰り返し行う。複数回の成形サイクルは、例えば、オペレータの入力装置１７に対する所定の操作をトリガとして開始される。

ステップＳＴ３では、制御装置１３（駆動制御部８７）は、図３を参照して説明した射出を行う。すなわち、制御装置１３は、低速射出、高速射出、増圧及び保圧を行う。また、射出が行われている間、制御装置１３（データ生成部７１）は、位置センサ４９の検出値及び射出圧センサ５７の検出値に基づいて、プランジャ２３の位置、射出速度及び射出圧力の時系列データ８９を生成する。

なお、時系列データ８９のサンプリング周期は、フィードバック制御のためのサンプリング周期と同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、記録される値は、センサからの信号強度を示す値であってもよいし、位置、射出速度又は射出圧力に変換された値であってもよい。プランジャ２３の位置及び射出速度は、いずれか一方のみが記録され、他方は時系列データ８９の参照時に算出されてもよい。射出圧力は、ヘッド側圧力センサ５３及びロッド側圧力センサ５５のそれぞれの検出値であってもよいし、合成された後の検出値であってもよい。プランジャ２３の位置、射出速度及び射出圧力は、時点に対して共に対応付けられて記録されてもよし（１つの時系列データとされてもよいし）、時点に対して別々に対応付けられて記録されてもよい（別々の時系列データとされてもよい。）。

ステップＳＴ４では、制御装置１３（ゲート到達時点特定部７３）は、時系列データ８９を参照して、位置センサ４９の検出したプランジャ２３の位置が、ステップＳＴ２で特定したゲート到達時位置Ｄ_Ｇに到達した時点を既述のゲート到達時点ｔ_Ｇとして特定する。

より具体的には、例えば、制御装置１３は、時系列データ８９から、プランジャ２３の位置のデータを射出開始の時点のものから順次取得し、取得した位置がゲート到達時位置Ｄ_Ｇ以上か否か順次判定していく。そして、制御装置１３は、取得した位置がゲート到達時位置Ｄ_Ｇ以上と判定したときは、その取得した位置に時系列データ８９において対応づけられている時点をゲート到達時点ｔ_Ｇとする。

なお、上記の説明から理解されるように、プランジャ２３の位置がゲート到達時位置Ｄ_Ｇに到達した時点は、厳密にはゲート到達時位置Ｄ_Ｇを超えた時点であってよい。また、例えば、プログラム上は、プランジャ２３の位置がゲート到達時位置Ｄ_Ｇ以上か否かの判定を行っていても、ゲート到達時位置Ｄ_Ｇよりも若干小さい値を概念上のゲート到達時位置として捉えれば、プランジャ２３の位置がゲート到達時位置を超えたか否かの判定を行っていることになる。このような事情から、本開示においては、判定対象の値が閾値よりも低い値から閾値に到達することと、閾値を上回ることとは同義のものとして扱い、また、判定対象の値が閾値よりも高い値から閾値に到達することと、閾値を下回ることとは同義のものとして扱うことがある。

また、ゲート到達時点ｔ_Ｇの特定では、直接的に参照されているのは、時系列データ８９であって、位置センサ４９からの信号ではない。しかし、時系列データ８９に保持されているプランジャ２３の位置は、位置センサ４９の検出値であるから、上記の特定は、位置センサ４９の検出値に基づく特定に他ならない。同様に、後述する他のステップにおける、時系列データ８９の射出速度又は射出圧力に基づく特定も、位置センサ４９又は射出圧センサ５７の検出値に基づく特定に他ならない。このように、本開示においては、センサの検出値に基づくと表現する場合、その検出値の時系列データに基づくことを含む。

また、特に図示しないが、ゲート到達時点ｔ_Ｇの特定は、時系列データ８９を参照せずに、ステップＳＴ３の射出中に、位置センサ４９の検出値を直接に参照してリアルタイムで行うことも可能である。

ステップＳＴ５では、制御装置１３は、ステップＳＴ４で特定したゲート到達時点ｔ_Ｇに基づいて、監視期間Ｔ_Ｍ（別の観点では監視開始時点ｔ_ＭＳ及び監視終了時点ｔ_ＭＥ）を設定する。監視期間Ｔ_Ｍは、例えば、監視開始時点ｔ_ＭＳがゲート到達時点ｔ_Ｇ以前の時点であり、監視終了時点ｔ_ＭＥがゲート到達時点ｔ_Ｇ以後の時点であり、監視開始時点ｔ_ＭＳから監視終了時点ｔ_ＭＥまでの時間長さが０を超えるように適宜に設定されてよい。

例えば、監視開始時点ｔ_ＭＳは、ゲート到達時点ｔ_Ｇよりも前の時点であり、監視終了時点ｔ_ＭＥはゲート到達時点ｔ_Ｇよりも後の時点である。その時間差は、ゲート到達時点ｔ_Ｇの前（ｔ_Ｇ－ｔ_ＭＳ）と後（ｔ_ＭＥ－ｔ_Ｇ）とで同一であってもよいし、異なっていてもよい。図４の例では、両者は同一である。監視期間Ｔ_Ｍは、適宜な時間長さで設定されてよく、例えば、高速射出の時間長さ（例えば時点ｔ１から時点ｔ２までの時間長さ）以下、又はその１／２以下に設定されてよい。

制御装置１３は、具体的には、例えば、
ｔ_ＭＳ＝ｔ_Ｇ－ｄｔ１、及びｔ_ＭＥ＝ｔ_Ｇ＋ｄｔ２
の演算によって監視開始時点ｔ_ＭＳ及び監視開始時点ｔ_ＭＳを特定する。

時間差ｄｔ１及びｄｔ２は、射出装置９の製造者が設定しておいてもよいし、オペレータが入力装置１７を介して設定してもよい。また、時間差ｄｔ１及びｄｔ２は、製造者及び／又はオペレータが設定した他の値から算出されてもよい。例えば、監視期間Ｔ_Ｍの時間長さ、及び／又はｄｔ１：ｄｔ２の比率が製造者及び／又はオペレータによって設定され、これらの値からｄｔ１及びｄｔ２の値を制御装置１３が算出してよい。例えば、図４の例では、ｄｔ１：ｄｔ２＝１：１であり、制御装置１３がｄｔ１＝ｄｔ２＝Ｔ_Ｍ／２を算出してよい。

ステップＳＴ６では、制御装置１３（充填開始時点特定部７５）は、時系列データ８９を参照して、図４を参照して説明したように、ステップＳＴ５で設定された監視期間Ｔ_Ｍ内で、充填開始時点ｔ_ＦＳを特定する。この特定方法については、後に図７を参照して説明する。

ステップＳＴ７では、制御装置１３（充填終了時点特定部７７）は、時系列データ８９を参照して、図４を参照して説明したように、位置センサ４９の検出した射出速度が、射出の進行に伴って停止検出速度Ｖ_Ｅを下回った時点を充填終了時点ｔ_ＦＥとして特定する。

より具体的には、例えば、制御装置１３は、射出速度のデータを時間が経過する方向へ順次取得し、その取得した射出速度が停止検出速度Ｖ_Ｅ未満であるか否か順次判定していく。そして、制御装置１３は、取得した射出速度が停止検出速度Ｖ_Ｅ未満と判定したときは、その取得した射出速度に時系列データ８９において対応付けられている時点を充填終了時点ｔ_ＦＥとする。

射出速度が停止検出速度Ｖ_Ｅを下回った時点の探査は、所定の時点以後においてのみ行われるようにしてよい。これにより、例えば、充填完了による速度低下とは異なる速度低下に関して、充填終了時点ｔ_ＦＥを特定してしまうおそれが低減され、また、無駄な処理による制御装置１３の負担増大のおそれも低減される。この所定の時点としては、例えば、監視終了時点ｔ_ＭＥを用いることができる。

停止検出速度Ｖ_Ｅは、射出装置９の製造者によって設定されていてもよいし、オペレータによって入力装置１７を介して設定されてもよい。停止検出速度Ｖ_Ｅの具体的な値は、適宜に設定されてよく、例えば、０ｍ／ｓに近くてもよいし、低速射出速度Ｖ_Ｌと同程度（例えば１ｍ／ｓ未満）であってもよいし、これよりも速くてもよい。

なお、特に図示しないが、充填終了時点ｔ_ＦＥの特定は、時系列データ８９を参照せずに、ステップＳＴ３の射出中に、位置センサ４９の検出値を直接に参照して、リアルタイムで行うことも可能である。

ステップＳＴ８では、制御装置１３（充填時間特定部７９）は、ステップＳＴ６で特定した充填開始時点ｔ_ＦＳと、ステップＳＴ７で特定した充填終了時点ｔ_ＦＥとに基づいて、充填時間Ｔ_Ｆを算出する。

ステップＳＴ９では、制御装置１３（品質評価部８１）は、ステップＳＴ８で得られた充填時間Ｔ_Ｆに基づいて、成形品の品質を評価する。例えば、制御装置１３は、充填時間Ｔ_Ｆが所定の下限値と所定の上限値との間（許容範囲）に収まっているか否か判定し、収まっていると判定したときは良品と判定し、収まっていないときは不良品と判定する。なお、品質評価は、このような二者択一の良否判定ではなく、成形品を複数の品質レベルに分類するものであってもよい。

ステップＳＴ１０では、制御装置１３（表示制御部８３）は、例えば、ステップＳＴ８で得られた充填時間Ｔ_Ｆ、及び／又はステップＳＴ９における品質評価結果を表示装置１５に表示させる。なお、表示は、文字（数字含む）でなされてもよいし、図形（グラフ等）でなされてもよい。また、充填時間Ｔ_Ｆ及び／又は品質評価結果は以前の成形サイクルの結果と共に示されてもよい。

ステップＳＴ１１では、制御装置１３（成形条件設定部８５）は、ステップＳＴ８で得られた充填時間Ｔ_Ｆ、及び／又はステップＳＴ９における品質評価結果に基づいて、成形条件の一部を変更する。この変更は、充填時間Ｔ_Ｆが上記の許容範囲に収まっていない場合のみ行われてもよい。

具体的には、例えば、制御装置１３は、充填時間Ｔ_Ｆが下限値よりも短ければ、一定値だけ、又は充填時間Ｔ_Ｆと下限値との差に応じて特定される値だけ、高速射出速度Ｖ_Ｈを低く再設定する。逆に、制御装置１３は、充填時間Ｔ_Ｆが上限値よりも長ければ、一定値だけ、又は充填時間Ｔ_Ｆと上限値との差に応じて特定される値だけ、高速射出速度Ｖ_Ｈを高く再設定する。

ステップＳＴ１１の後、制御装置１３は、ステップＳＴ３に戻り、成形サイクルを繰り返す。特に図示しないが、成形サイクルの繰り返しは、予め設定された回数で成形サイクルが繰り返されたときに、又はオペレータによって成形サイクルの繰り返しを停止する操作が入力装置１７に対してなされたときに終了する。また、制御装置１３は、ステップＳＴ８の後、充填時間Ｔ_Ｆと許容範囲との乖離が大きい場合に、成形サイクルの繰り返しを停止してもよい。

（充填開始時点を特定する動作のフローチャート）
図６のステップＳＴ６における充填開始時点ｔ_ＦＳを特定する処理では、例えば、制御装置１３（充填開始時点特定部７５）は、図４において矢印ｙ１で示すように、監視終了時点ｔ_ＭＥから時間を遡る方向へ時系列データ８９を探査する。そして、制御装置１３は、時間を遡ったと考えたときに射出圧力が充填開始圧力Ｐｓを下回る時点を、射出の進行（時間経過）に伴って射出圧力が充填開始圧力Ｐｓを上回る充填開始時点ｔ_ＦＳとして特定する。具体的には、例えば、以下のとおりである。

図７は、上記の動作を説明するフローチャートである。すなわち、図７は、制御装置１３（充填開始時点特定部７５）が図６のステップＳＴ６において実行する充填開始時点特定処理の手順の一例を示すフローチャートである。

ステップＳＴ２１では、制御装置１３は、時系列データ８９から、監視終了時点ｔ_ＭＥに対応する射出圧力のデータを取得する。

ステップＳＴ２２では、制御装置１３は、ステップＳＴ２１で取得したデータの射出圧力Ｐが充填開始圧力Ｐ_Ｓよりも低いか否か判定する。そして、制御装置１３は、肯定判定のときはステップＳＴ２３に進み、否定判定のときはステップＳＴ２４に進む。

ステップＳＴ２３では、制御装置１３は、ステップＳＴ２２で充填開始圧力Ｐ_Ｓよりも低いと判定された射出圧力に時系列データ８９において対応付けられている時点を充填開始時点ｔ_ＦＳとして特定する。そして、制御装置１３は、図７の処理を終了する。

ステップＳＴ２４では、制御装置１３は、ステップＳＴ２２で充填開始圧力Ｐ_Ｓよりも低くないと判定された射出圧力に時系列データ８９において対応付けられている時点が、監視開始時点ｔ_ＭＳ以前の時点であるか否か判定する。そして、制御装置１３は、否定判定のときはステップＳＴ２５に進み、肯定判定のときはステップＳＴ２６に進む。

ステップＳＴ２５では、ステップＳＴ２４で監視開始時点ｔ_ＭＳ以前の時点か否か判定された時点よりも１つ前の時点のデータを時系列データ８９から取得する。そして、ステップＳＴ２２に戻る。

ステップＳＴ２２、ＳＴ２４及びＳＴ２５が繰り返されることにより、時間を遡る方向へ時系列データ８９の探査が行われる。そして、ステップＳＴ２２の肯定判定により、時間を遡ったときに充填開始圧力Ｐ_Ｓを下回る射出圧力のデータが特定される。なお、図７の例では、上述のようにステップＳＴ２２で肯定判定がなされたときは、ステップＳＴ２３を経て図７の処理は終了し、探査は終了する。従って、ステップＳＴ２２の肯定判定が初めてなされたときの射出圧力の時点が充填開始時点Ｔ_ＦＳとして特定される。

ステップＳＴ２６では、異常時処理を行う。ステップＳＴ２４において肯定判定がなされたということは、監視期間Ｔ_Ｍ内において、射出の進行に伴って射出圧力が充填開始圧力Ｐｓを上回る時点が見つからなかったということだからである。

異常時処理では、例えば、表示制御部８３が所定の警告画像を表示装置１５に表示させる。警告画像は、文字及び／又は図形を含んでよい。また、異常時処理は、成形サイクルの繰り返しを停止するものであってもよい。

以上のとおり、本実施形態では、射出装置９は、位置センサ４９と、射出圧センサ５７と、制御装置１３とを有している。位置センサ４９は、金型１０１内に通じるスリーブ２１内を摺動可能なプランジャ２３の位置を検出する。射出圧センサ５７は、プランジャ２３がスリーブ２１内の溶湯に付与する射出圧力を検出する。制御装置１３は、ゲート到達時点特定部７３と、充填開始時点特定部７５とを有している。ゲート到達時点特定部７３は、位置センサ４９の検出値に基づいて、射出の進行に伴ってプランジャ２３が所定のゲート到達時位置Ｄ_Ｇに到達したゲート到達時点ｔ_Ｇを特定する。充填開始時点特定部７５は、射出圧センサ５７の検出値に基づいて、ゲート到達時点ｔ_Ｇを含む所定の監視期間Ｔ_Ｍ内における、射出の進行に伴って射出圧力が所定の充填開始圧力Ｐｓを上回った充填開始時点ｔ_ＦＳを特定する。別の観点では、品質管理プログラム６７は、コンピュータ５８を、上記のようなゲート到達時点特定部７３及び充填開始時点特定部７５として機能させる。

従って、例えば、充填開始時点を正確かつ安定的に特定することができる。具体的には、例えば、既述のように、低速射出時のチップかじりによって、射出圧センサ５７が検出する射出圧力にリップルが生じたとしても、そのようなリップルを充填開始による圧力上昇として特定してしまうおそれが低減される。このような充填開始時点は、例えば、それ自体、品質を示す指標値、及び／又はオペレータが成形条件（例えば高速切換位置Ｄｓ）を再設定するときの判断材料として利用可能であるし、実施形態のように充填時間Ｔ_Ｆを特定することに利用することもできる。また、一般に、射出装置９は、制御等のために位置センサ４９及び射出圧センサ５７を有しているから、充填開始時点を特定するためだけに、特別なセンサ（例えば特許文献１におけるゲート付近の通電センサ）を設ける必要はない。

また、本実施形態では、制御装置１３は、射出圧センサ５７の検出値に基づいて射出圧力の時系列データ８９を生成するデータ生成部７１を更に有している。監視期間Ｔ_Ｍは、ゲート到達時点ｔ_Ｇよりも前の監視開始時点ｔ_ＭＳから、ゲート到達時点ｔ_Ｇよりも後の監視終了時点ｔ_ＭＥまでの期間である。充填開始時点特定部７５は、時系列データ８９に基づいて、射出の進行に伴って射出圧力が充填開始圧力Ｐｓを上回った時点のうち、最も監視終了時点ｔ_ＭＥに近いものを、充填開始時点ｔ_ＦＳとして特定する。

従って、例えば、充填開始時点を正確かつ安定的に特定することができる効果が向上する。具体的には、例えば、既述のように、ゲート前高速を行ったことによって、監視期間Ｔ_Ｍ内に、高速切換えに伴う圧力上昇と、その後の充填開始による圧力上昇との２回の圧力上昇が生じても、前者を後者として特定してしまうおそれが低減される。ゲート高速及びゲート後高速を行った場合は、監視開始時点ｔ_ＭＳ内の圧力上昇は基本的には１回であり、当然に、正確に充填開始時点ｔ_ＦＳが特定される。従って、別の観点では、例えば、ゲート前高速、ゲート高速及びゲート後高速のいずれを行っても、これらの相違を考慮した特別な設定変更を要することなく、正確かつ安定的に充填開始時点を特定することができる。

また、本実施形態では、充填開始時点特定部７５は、時系列データ８９に対して、監視終了時点ｔ_ＭＥから監視開始時点ｔ_ＭＳへ、射出圧力が前記充填開始圧力Ｐｓよりも低いか否か順に判定していき、低いと初めて判定したときの射出圧力の時点を充填開始時点ｔ_ＦＳとして特定する。

従って、例えば、射出の進行に伴って射出圧力が充填開始圧力Ｐｓを上回る時点のうち、監視終了時点ｔ_ＭＥに最も近いものを簡便に特定することができる。かつ、それ以前の期間について探査を行う動作が省かれて、制御装置１３の負担が軽減される。

また、本実施形態では、制御装置１３は、ゲート到達時位置特定部６９を更に有している。ゲート到達時位置特定部６９は、金型１０１のゲートよりも奥へ充填される溶湯の質量Ｗ、プランジャ２３のチップ断面積Ｓａ、溶湯の密度ρ、空打ちしたときのプランジャ２３の最も金型１０１側の位置Ｄｘ、及びビスケット厚ｄの値を用いて、Ｄｘ－ｄ－Ｗ／（ρ×Ｓａ）と等価な演算を含む演算を行い、ゲート到達時位置Ｄ_Ｇを特定する。

従って、例えば、金型１０１に応じたゲート到達時位置Ｄ_Ｇが自動的に特定される。その結果、例えば、オペレータが入力装置１７を介してゲート到達時位置Ｄ_Ｇを入力する態様（当該態様も本開示に係る技術に含まれる。）に比較して、オペレータの負担が低減される。

また、本実施形態では、制御装置１３は、充填終了時点特定部７７と、充填時間特定部７９と、を更に有している。充填終了時点特定部７７は、金型１０１内への溶湯の充填が終了した充填終了時点ｔ_ＦＥを特定する。充填時間特定部７９は、充填開始時点ｔ_ＦＳから充填終了時点ｔ_ＦＥまでの充填時間Ｔ_Ｆを算出する。

従って、上記のように正確かつ安定的に得られた充填開始時点ｔ_ＦＳを用いて、品質管理に有用な充填時間Ｔ_Ｆを得ることができる。

また、本実施形態では、充填終了時点特定部７７は、位置センサ４９の検出値に基づいて、射出の進行に伴って射出速度が所定の停止検出速度Ｖ_Ｅを下回った時点を充填終了時点ｔ_ＦＥとして特定する。

従って、例えば、既述のように、プランジャ２３の停止に昇圧が遅れ、昇圧のタイミングにばらつきが生じたとしても、正確かつ安定的に充填終了時点ｔ_ＦＥを決定することができる。ひいては、正確かつ安定的に充填時間Ｔ_Ｆを得ることができる。

また、本実施形態では、射出装置９は、画像を表示する表示装置１５を更に有している。制御装置１３は、充填時間Ｔ_Ｆ、及び充填時間Ｔ_Ｆに基づく成形品の品質評価結果の少なくとも一方を表示装置１５に表示させる表示制御部８３を更に有している。また、表示制御部８３は、充填開始時点特定部７５により充填開始時点ｔ_ＦＳが存在しないと判定されたときに（ステップＳＴ２４の肯定判定）、所定の警告画像を表示装置１５に表示させる（ステップＳＴ２６）。

従って、例えば、オペレータは、表示装置１５に表示された充填時間Ｔ_Ｆ、品質評価結果及び／又は警告画像に基づいて、成形条件の調整又は成形サイクルの停止等の適切な操作をダイカストマシン１（射出装置９）に対して行うことができる。

また、制御装置１３は、一のサイクルで得られた充填時間Ｔ_Ｆに基づいて、前記一のサイクルよりも後に行われる予定の他のサイクルの成形条件を前記一のサイクルの成形条件から変更する（ステップＳＴ１１）成形条件設定部８５を更に有している。

従って、例えば、充填時間Ｔ_Ｆに基づく成形条件の好適化に際してオペレータの負担が軽減される。充填時間Ｔ_Ｆが正確かつ安定的に得られることから、このような制御が現実的になっている。

なお、以上の実施形態において、ダイカストマシン１は成形機の一例である。溶湯は成形材料の一例である。

本開示に係る技術は、上述した実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

成形機は、ダイカストマシンに限定されない。例えば、成形機は、他の金属成形機であってもよいし、樹脂を成形する射出成形機であってもよいし、木粉に熱可塑性樹脂等を混合させた材料を成形する成形機であってもよい。また、成形機は、横型締横射出に限定されず、例えば、縦型締縦射出、横型締縦射出、縦型締横射出であってもよい。

射出装置は、液圧式のものに限定されず、電動機によってプランジャを駆動する電動式のものであってもよいし、液圧式と電動式とを組み合わせたハイブリッド式のものであってもよい。

射出装置が電動式のものであってよいことからも明らかなように、射出圧センサは、射出シリンダの液圧を検出する圧力センサに限定されない。例えば、射出圧センサは、プランジャと射出駆動部との間に設けられるロードセルであってもよい。また、射出装置が液圧式である場合において、射出圧センサは、ロッド側圧力センサとヘッド側圧力センサとの組み合わせによって構成されるものに限定されず、ヘッド側圧力センサのみによって構成されるものであってもよい。

同様に、位置センサも、プランジャの位置を検出するものに限定されない。例えば、回転式の電動機の駆動力が並進運動に変換されてプランジャに伝達される構成の射出装置において、位置センサは、電動機の回転を検出するエンコーダ又はレゾルバであってもよい。

射出装置の動作は、低速射出及び高速射出を行うものに限定されない。例えば、射出開始から充填完了まで概ね一定の速度を保つ射出に対しても、本開示に係る技術は適用可能である。

充填開始時点の特定において、充填開始圧力を上回る圧力上昇時点のうち、監視終了時点に最も近い時点を充填開始時点として選択する動作は、行われなくてもよい。例えば、監視期間を適切に設定することにより、そのような選択を省くことは可能であるし、また、ゲート前高速が行われないことを前提として、そのような選択を省くことができる。また、そのような選択が行われる場合において、時間を遡る探査ではなく、時間に沿って探査が行われた後、監視終了時点に近い圧力上昇時点を選択してもよい。

充填終了時点及び充填時間は特定されなくてもよい。これらを特定せずに、充填開始時点自体が品質評価等に利用されてよい。また、充填終了時点が特定される場合において、充填終了時点は、射出速度に基づいて特定されるのではなく、例えば、射出圧力に基づいて特定されてもよい。

充填開始時点（充填時間）に基づく、表示及び成形条件の変更は行われなくてもよい。例えば、充填開始時点等の情報は、ネットワークを介して成形機とは別の品質管理サーバへ送信されるだけであってもよい。

１…ダイカストマシン、９…射出装置、１３…制御装置）、２１…スリーブ、２３…プランジャ、４９…位置センサ、５７…射出圧センサ、７３…ゲート到達時点特定部、７５…充填開始時点特定部、１０１…金型。

Claims (11)

1. 金型内に通じるスリーブ内を摺動可能なプランジャの位置を検出する位置センサと、
   前記プランジャが前記スリーブ内の成形材料に付与する射出圧力を検出する射出圧センサと、
   制御装置と、
   を有しており、
   前記制御装置は、
   前記位置センサの検出値に基づいて、射出の進行に伴って前記プランジャが所定のゲート到達時位置に到達したゲート到達時点を特定するゲート到達時点特定部と、
   前記射出圧センサの検出値に基づいて、所定の監視期間内における、射出の進行に伴って射出圧力が所定の充填開始圧力を上回った充填開始時点を特定する充填開始時点特定部と、
   を有しており、
   前記監視期間は、前記ゲート到達時点特定部によって特定された前記ゲート到達時点を、当該監視期間の開始時点、当該監視期間の終了時点、又はこれら２つの時点の間の時点とする期間であり、
   少なくとも、前記監視期間が、前記ゲート到達時点を、当該監視期間の終了時点、又はこれら２つの時点の間の時点とする期間である場合においては、前記制御装置は、前記射出圧センサの検出値に基づいて射出圧力の時系列データを生成するデータ生成部を更に有しており、前記充填開始時点特定部は、前記時系列データに基づいて前記充填開始時点を特定する
   射出装置。
2. 金型内に通じるスリーブ内を摺動可能なプランジャの位置を検出する位置センサと、
   前記プランジャが前記スリーブ内の成形材料に付与する射出圧力を検出する射出圧センサと、
   制御装置と、
   を有しており、
   前記制御装置は、
   前記位置センサの検出値に基づいて、射出の進行に伴って前記プランジャが所定のゲート到達時位置に到達したゲート到達時点を特定するゲート到達時点特定部と、
   前記射出圧センサの検出値に基づいて、所定の監視期間内における、射出の進行に伴って射出圧力が所定の充填開始圧力を上回った充填開始時点を特定する充填開始時点特定部と、
   前記射出圧センサの検出値に基づいて射出圧力の時系列データを生成するデータ生成部と、
   を有しており、
   前記監視期間は、前記ゲート到達時点よりも前の監視開始時点から、前記ゲート到達時点よりも後の監視終了時点までの期間であり、
   前記充填開始時点特定部は、前記時系列データに基づいて、射出の進行に伴って射出圧力が前記充填開始圧力を上回った時点のうち、最も前記監視終了時点に近いものを、前記充填開始時点として特定する
   射出装置。
3. 前記充填開始時点特定部は、前記時系列データに対して、前記監視終了時点から前記監視開始時点へ、射出圧力が前記充填開始圧力よりも低いか否か順に判定していき、低いと初めて判定したときの射出圧力の時点を前記充填開始時点として特定する
   請求項２に記載の射出装置。
4. 前記制御装置は、前記金型のゲートよりも奥へ充填される成形材料の質量Ｗ、前記プランジャのチップ断面積Ｓａ、前記成形材料の密度ρ、空打ちしたときの前記プランジャの最も前記金型側の位置Ｄｘ、及びビスケット厚ｄの値を用いて、
   Ｄｘ－ｄ－Ｗ／（ρ×Ｓａ）
   と等価な演算を含む演算を行い、前記ゲート到達時位置を特定するゲート到達時位置特定部を更に有している
   請求項１～３のいずれか１項に記載の射出装置。
5. 前記制御装置は、
   検出部からの信号に基づいて、前記金型内への成形材料の充填が終了した充填終了時点を特定する充填終了時点特定部と、
   前記充填開始時点から前記充填終了時点までの充填時間を算出する充填時間特定部と、を更に有している
   請求項１～４のいずれか１項に記載の射出装置。
6. 前記充填終了時点特定部は、前記位置センサの検出値に基づいて、射出の進行に伴って射出速度が所定の停止検出速度を下回った時点を前記充填終了時点として特定する
   請求項５に記載の射出装置。
7. 画像を表示する表示装置を更に有しており、
   前記制御装置は、前記充填時間、及び前記充填時間に基づく成形品の品質評価結果の少なくとも一方を前記表示装置に表示させる表示制御部を更に有している
   請求項５又は６に記載の射出装置。
8. 前記表示制御部は、前記充填開始時点特定部により前記充填開始時点が存在しないと判定されたときに所定の警告画像を前記表示装置に表示させる
   請求項７に記載の射出装置。
9. 前記制御装置は、一のサイクルで得られた前記充填時間に基づいて、前記一のサイクルよりも後に行われる予定の他のサイクルの成形条件を前記一のサイクルの成形条件から変更する成形条件設定部を更に有している
   請求項５～８のいずれか１項に記載の射出装置。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の射出装置と、
    前記金型を型締めする型締装置と、
    前記金型から成形品を押し出す押出装置と、
    を有している成形機。
11. 金型内に通じるスリーブ内を摺動可能なプランジャの位置を検出する位置センサと、前記プランジャが前記スリーブ内の成形材料に付与する射出圧力を検出する射出圧センサとに接続可能なコンピュータを、
    射出の進行に伴って前記プランジャが所定のゲート到達時位置に到達したゲート到達時点を特定するゲート到達時点特定部、及び
    前記射出圧センサの検出値に基づいて、所定の監視期間内における、射出の進行に伴って射出圧力が所定の充填開始圧力を上回った充填開始時点を特定する充填開始時点特定部
    として機能させ、
    前記監視期間は、前記ゲート到達時点特定部によって特定された前記ゲート到達時点を、当該監視期間の開始時点、当該監視期間の終了時点、又はこれら２つの時点の間の時点とする期間であり、
    少なくとも、前記監視期間が、前記ゲート到達時点を、当該監視期間の終了時点、又はこれら２つの時点の間の時点とする期間である場合においては、前記コンピュータを、更に、前記射出圧センサの検出値に基づいて射出圧力の時系列データを生成するデータ生成部として機能させ、前記充填開始時点特定部は、前記時系列データに基づいて前記充填開始時点を特定する
    品質管理プログラム。

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