JP6885810B2

JP6885810B2 - 射出装置及び成形機

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Publication number: JP6885810B2
Application number: JP2017131080A
Authority: JP
Inventors: 弘機雨澤
Original assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2037-07-04
Also published as: JP2019013933A

Description

本開示は、成形材料を金型内に射出する射出装置、及び当該射出装置を備えた成形機に関する。成形機は、例えば、ダイカストマシンやプラスチック射出成形機である。

２以上の分割型が互いに当接されて構成された金型の内部に成形材料を射出する射出装置が知られている。金型内に射出された成形材料は、金型に熱を奪われて凝固し、成形品となる。このような成形品において、いわゆるバリが発生することがある。バリは、射出された成形材料が２以上の分割型の互いに当接する面（合わせ面）の間にはみ出すことにより形成される、意図しない突起状部分である。特許文献１は、射出速度等の鋳造条件に基づいて、成形品がバリ等に関する所定の品質を満足するか否かを判定する品質判定方法を開示している。

特開２００９−１５４１９３号公報

射出速度を速くすると、例えば、成形材料の凝固に遅れずに速やかに成形材料を金型内の細部にまで充填することができる。その一方で、例えば、射出速度が速いことによって、成形材料が金型内に概ね充填されるときに生じる圧力上昇の程度が大きくなる。すなわち、いわゆるサージ圧が大きくなる。その結果、バリが生じるおそれが高くなる。従って、成形品の品質を向上させるためには、適切に射出速度等の成形条件を設定する必要がある。

しかし、成形条件が適切であるか否かの判断は、知識や経験に乏しいオペレータには難しく、熟練のオペレータにとっても負担が大きい。別の観点では、オペレータの熟練度によって成形品の品質に差が生じる。このような事情から、バリ対策に関してオペレータの負担が軽減される射出装置、及び当該射出装置を含む成形機が提供されることが望まれる。

本開示の一態様に係る射出装置は、金型内に成形材料を射出する射出装置であって、前記成形材料の圧力を検出する圧力センサと、画像を表示可能な表示装置と、前記圧力センサが検出した圧力の経時変化を示す圧力波形と、バリが吹かない前記成形材料の圧力の上限値の経時変化を示す圧力曲線とが共通の時間軸及び共通の圧力軸に対して描画された画像を前記表示装置に表示させる表示制御部と、を有している。

一例において、前記圧力曲線は、射出中の時点から増圧の期間を経て保圧中の時点に至るまでの経過時間に亘って、時間が経過するほど圧力が上昇する曲線である。一例において、前記圧力曲線は、ｔを経過時間、ａを定数としたときに、ａ×√ｔで表わされる曲線である。

一例において、前記射出装置は、圧力Ｐｅの値の入力操作を受け付け可能な入力装置と、前記入力装置に入力された圧力Ｐｅの値と所定の値との積を前記定数ａの値としてａ×√ｔの値を算出する圧力算出部と、を更に有しており、前記表示制御部は、前記圧力算出部により算出されたａ×√ｔの値に基づいて前記圧力曲線が描画された画像を前記表示装置に表示させる。

一例において、前記射出装置は、前記成形材料が凝固する時間が製品の肉厚の２乗に比例するとしたときの比例定数であるＫの値、及びチル層の厚さｔ_ｘの値を記憶している記憶部を更に有しており、前記圧力算出部は、Ｐｅ×１／（２×ｔ_ｘ×√Ｋ）の値を前記定数ａの値としてａ×√ｔの値を算出する。

一例において、前記射出装置は、前記金型により形成される製品の所定部位の肉厚ｔ_ｍ０の値を取得し、その取得した値と、前記記憶部が記憶している定数Ｋの値とを用いて、時間Ｔｓ_０＝Ｋ×ｔ_ｍ０ ^２の値を算出する時間算出部を更に有しており、前記圧力波形及び前記圧力曲線が描画された画像では、前記成形材料が前記金型のゲートに到達してから時間Ｔｓ_０が経過した時点を示す図形が描画されている。

一例において、前記射出装置は、前記圧力波形により示されている圧力が前記圧力曲線により示されている圧力を超える超過時点が存在した場合に、前記超過時点が存在しない場合には行われない第１処理を行う支援処理部を更に有している。

一例において、前記射出装置は、バリの発生を認識するバリ認識部を更に有しており、前記支援処理部は、前記超過時点が存在せず、かつ前記バリ認識部によってバリの発生が認識されている場合に、前記バリ認識部によってバリの発生が認識されていない場合、及び前記超過時点が存在する場合のいずれにおいても行われない第２処理を行う。

本開示の一態様に係る成形機は、前記金型を型締めする型締装置と、上記の射出装置と、を有している。

上記の構成によれば、バリ対策に関してオペレータの負担を軽減できる。

本開示の実施形態に係るダイカストマシンの要部構成を示す模式図。図１のダイカストマシンの射出装置の要部構成を示す模式図。図２の射出装置の表示装置に表示される画像の例を示す模式図。図４（ａ）〜図４（ｃ）は図３とは異なる射出条件及び計測結果の場合における画像の例を示す模式図。バリが発生する原理を説明するための模式図。図２の射出装置の制御系の構成を示すブロック図。図２の射出装置が実行するメイン処理の手順の一例を示すフローチャート。図７のステップＳＴ７のサイクル処理の手順の一例を示すフローチャート。図８のステップＳＴ１４の第１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（成形機の一例）の要部の構成を示す、一部に断面図を含む側面図である。

ダイカストマシン１は、溶解されて液状となった金属材料（溶湯。成形材料の一例）を金型１０１内（キャビティＣａ等の空間）へ射出し、溶湯を金型１０１内で凝固させることにより、ダイカスト品（成形品、製品）を製造するものである。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。

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部３と、マシン本体部３の動作を制御する制御ユニット５とを有している。

マシン本体部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。マシン本体部３の構成は、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、表示装置１５及び／又は入力装置１７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）
図２は、射出装置９の要部の構成を示す模式図である。なお、既に述べたように、ダイカストマシン１（射出装置９）の機械的動作を行う部分は、公知の種々の構成と同様とされてよく、図２に示す構成は、一例に過ぎない。

射出装置９は、例えば、キャビティＣａに連通するスリーブ２１と、スリーブ２１内の溶湯をキャビティＣａへ押し出すプランジャ２３と、プランジャ２３を駆動する駆動部２５と、駆動部２５を制御する制御装置１３とを有している。これらの構成は、例えば、以下のとおりである。

スリーブ２１は、例えば、固定金型１０３に挿通された筒状部材である。プランジャ２３は、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、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。スリーブ２１の上面に形成された給湯口２１ａから溶湯がスリーブ２１内に供給され、プランジャチップ２３ａがスリーブ２１内をキャビティＣａに向かって摺動する（前進する）ことにより、溶湯はキャビティＣａに射出される。

駆動部２５は、例えば、プランジャ２３に連結された射出シリンダ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。射出シリンダ部３１ａは、例えば、径が長手方向において一定である。増圧シリンダ部３１ｂは、例えば、射出シリンダ部３１ａ側の小径シリンダ部３１ｂａと、その反対側に位置し、小径シリンダ部３１ｂａよりも径が大きい大径シリンダ部３１ｂｂとを有している。

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は射出シリンダ部３１ａ内を前後方向に摺動する。

増圧ピストン３５は、小径シリンダ部３１ｂａを摺動可能な小径ピストン部３５ａと、大径シリンダ部３１ｂｂを摺動可能な大径ピストン部３５ｂとを有している。大径シリンダ部３１ｂｂの内部は、大径ピストン部３５ｂにより、小径シリンダ部３１ｂａ側の前側室３１ｆと、その反対側の後側室３１ｇとに区画されている。

従って、前側室３１ｆの圧抜きを行うと、小径ピストン部３５ａのヘッド側室３１ｈにおける受圧面積と、大径ピストン部３５ｂの後側室３１ｇにおける受圧面積との差に起因して、増圧ピストン３５は、後側室３１ｇ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と、蓄圧された作動液を放出可能な速度アキュムレータ４３Ａ及び増圧アキュムレータ４３Ｂ（以下、両者を区別せずに、単にアキュムレータ４３ということがある。）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（第１流路４５Ａ〜第６流路４５Ｆ）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（第１バルブ４７Ａ〜第５バルブ４７Ｅ）とを有している。

図２では、図示の都合上、複数個所にタンク３９及びポンプ４１を示している。実際には、これらの複数のタンク３９及びポンプ４１は、一のタンク３９及び一のポンプ４１に統合されていてよい。図２では、液圧装置２９の有する代表的な流路及びバルブを例示しており、実際には、液圧装置２９は不図示の他の流路及びバルブを有している。

第１流路４５Ａは、ポンプ４１と速度アキュムレータ４３Ａとを接続している。これにより、例えば、ポンプ４１から速度アキュムレータ４３Ａへ作動液を供給して速度アキュムレータ４３Ａを蓄圧することができる。

第２流路４５Ｂは、ポンプ４１と増圧アキュムレータ４３Ｂとを接続している。これにより、例えば、ポンプ４１から増圧アキュムレータ４３Ｂへ作動液を供給して増圧アキュムレータ４３Ｂを蓄圧することができる。

第３流路４５Ｃは、速度アキュムレータ４３Ａとヘッド側室３１ｈとを接続している。これにより、例えば、速度アキュムレータ４３Ａからヘッド側室３１ｈへ作動液を供給して、射出ピストン３３を前進させることができる。

第４流路４５Ｄは、増圧アキュムレータ４３Ｂと後側室３１ｇとを接続している。これにより、例えば、増圧アキュムレータ４３Ｂから後側室３１ｇへ作動液を供給し、増圧ピストン３５によってヘッド側室３１ｈの作動液を加圧することができる。

第５流路４５Ｅは、ロッド側室３１ｒとタンク３９とを接続している。これにより、例えば、射出ピストン３３の前進に伴ってロッド側室３１ｒから排出される作動液をタンク３９に収容することができる。

第６流路４５Ｆは、前側室３１ｆとタンク３９とを接続している。これにより、例えば、前側室３１ｆを圧抜きし、増圧ピストン３５による増圧作用を得ることができる。

複数の流路は、適宜に一部が共通化されてよい。例えば、図２の例では、第１流路４５Ａ及び第３流路４５Ｃは、速度アキュムレータ４３Ａ側の一部が共通化され、第２流路４５Ｂ及び第４流路４５Ｄは、増圧アキュムレータ４３Ｂ側の一部が共通化され、第５流路４５Ｅ及び第６流路４５Ｆは、タンク３９側の一部が共通化されている。

第１バルブ４７Ａは、第１流路４５Ａに設けられており、例えば、ポンプ４１から速度アキュムレータ４３Ａへの作動液の供給の許容及び禁止、並びに速度アキュムレータ４３Ａからタンク３９への作動液の排出の許容及び禁止に寄与する。

第２バルブ４７Ｂは、第２流路４５Ｂに設けられており、例えば、ポンプ４１から増圧アキュムレータ４３Ｂへの作動液の供給の許容及び禁止、並びに増圧アキュムレータ４３Ｂからタンク３９への作動液の排出の許容及び禁止に寄与する。

第３バルブ４７Ｃは、第３流路４５Ｃに設けられおり、例えば、速度アキュムレータ４３Ａからヘッド側室３１ｈへの作動液の供給の許容及び禁止、並びにヘッド側室３１ｈから速度アキュムレータ４３Ａへの作動液の逆流防止に寄与する。

第４バルブ４７Ｄは、第４流路４５Ｄに設けられており、例えば、増圧アキュムレータ４３Ｂから後側室３１ｇへの作動液の供給の許容及び禁止に寄与する。

第５バルブ４７Ｅは、第５流路４５Ｅに設けられており、例えば、ロッド側室３１ｒからタンク３９への作動液の流量の制御に寄与する。この流量の制御により、射出ピストン３３の前進速度が制御される。すなわち、第５バルブ４７Ｅは、いわゆるメータアウト回路を構成している。

（射出装置のセンサ）
射出装置９は、例えば、ヘッド側室３１ｈの圧力を検出するヘッド側圧力センサ４９Ｈ、ロッド側室３１ｒの圧力を検出するロッド側圧力センサ４９Ｒ、金型１０１内（例えばキャビティＣａ内）の圧力を検出する金型内圧力センサ４９Ｄ（以下、これらを区別せずに、単に「圧力センサ４９」ということがある。）、プランジャ２３（ピストンロッド３７）の位置を検出する位置センサ５１を有している。

制御装置１３は、ヘッド側圧力センサ４９Ｈの検出圧力、ロッド側圧力センサ４９Ｒの検出圧力、射出ピストン３３の径（断面積）、ピストンロッド３７の径（断面積）及びプランジャチップ２３ａの径（断面積）に基づいて、成形材料の圧力を算出することができる。換言すれば、ヘッド側圧力センサ４９Ｈ及びロッド側圧力センサ４９Ｒは、成形材料の圧力を検出可能である。

ロッド側室３１ｒがタンク圧とされている状態においては、制御装置１３は、ヘッド側圧力センサ４９Ｈの検出圧力（及び上記の各種の断面積）のみに基づいて成形材料の圧力を近似的に算出することができる。従って、ロッド側圧力センサ４９Ｒは、設けられなくてもよい。

金型内圧力センサ４９Ｄは、金型内の成形材料の圧力を直接的に検出する。なお、上記のように、ヘッド側圧力センサ４９Ｈ等の検出圧力に基づいて成形材料の圧力を算出（検出）することができるから、金型内圧力センサ４９Ｄは、設けられなくてもよい。

以下において、溶湯（成形材料）の圧力という場合、特に断りがない限りは、ヘッド側圧力センサ４９Ｈ（及び必要に応じてロッド側圧力センサ４９Ｒ）によって検出されるもの、及び金型内圧力センサ４９Ｄによって検出されるもののいずれでもよいものとする。換言すれば、マシン側のセンサ（４９Ｈ）によって検出される溶湯の圧力と、金型側のセンサ（４９Ｄ）によって検出される溶湯の圧力とを区別しないことがある。

各種の圧力センサ４９の構成は、抵抗式、静電容量式、振動式等の適宜な方式のものとされてよい。また、特に図示しないが、プランジャ２３に直列にロードセルが設けられ、ロードセルが実質的に圧力センサとして機能してもよい。

位置センサ５１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５１の構成は適宜なものとされてよい。例えば、位置センサ５１は、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５１、又は制御装置１３は、検出位置の微分値であるプランジャ２３の速度（射出速度）を取得（検出）することも可能である。

（射出装置の基本的な動作）
射出装置９は、例えば、低速射出、高速射出、減速射出、増圧（昇圧）及び保圧を順に行う。各工程は、例えば、以下のとおりである。

（低速射出）
射出装置９は、射出の初期段階において、比較的低速（例えば１ｍ／ｓ未満）の低速射出速度でプランジャ２３を前進させ、低速射出を行う。低速であることにより、例えば、溶湯による空気の巻き込みが抑制される。具体的には、例えば、制御装置１３は、速度アキュムレータ４３Ａからヘッド側室３１ｈへ作動液を供給し、プランジャ２３を前進させるように液圧装置２９を制御する。このときのプランジャ２３の速度は、例えば、第５バルブ４７Ｅによって制御される。

（高速射出）
射出装置９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から比較的高速（例えば１ｍ／ｓ以上）の高速射出速度に切り換え、高速射出を行う。高速であることにより、例えば、溶湯の凝固に遅れずに速やかに溶湯がキャビティＣａに充填される。具体的には、例えば、制御装置１３は、低速射出に引き続いて速度アキュムレータ４３Ａからヘッド側室３１ｈへ作動液を供給しつつ、第５バルブ４７Ｅの開度を大きくするように液圧装置２９を制御する。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に到達したことであり、位置センサ５１の検出値又は射出開始からの経過時間等に基づいて、高速切換位置への到達の有無が判定される。

（減速射出）
射出装置９は、所定の減速開始条件が満たされると、プランジャ２３の速度を減速させる。減速により、例えば、溶湯が金型１０１内に概ね充填されるときに生じる急激な圧力の上昇が抑制される（サージ圧が抑制される）。具体的には、例えば、制御装置１３は、高速射出に引き続いて速度アキュムレータ４３Ａからヘッド側室３１ｈへ作動液を供給しつつ、第５バルブ４７Ｅの開度を小さくするように液圧装置２９を制御する。減速開始条件は、例えば、プランジャ２３が所定の減速開始位置に到達したことであり、位置センサ５１の検出値又は射出開始からの経過時間等に基づいて、減速開始位置への到達の有無が判定される。なお、減速制御が行われずに、金型１０１内に溶湯が概ね充填されることによって上昇した溶湯の圧力によって減速がなされてもよい。

（増圧及び保圧）
射出装置９は、所定の増圧開始条件が満たされると、溶湯の圧力が所定の鋳造圧力まで上昇するようにプランジャ２３によって溶湯に圧力を付与する増圧を行う。増圧により、例えば、ヒケの発生が抑制される。具体的には、例えば、制御装置１３は、増圧アキュムレータ４３Ｂから後側室３１ｇへ作動液を供給する。増圧開始条件は、例えば、プランジャ２３の位置が所定の増圧開始位置に到達したこと、溶湯の圧力が所定の増圧開始圧力に到達したこと、又はプランジャ２３の速度が所定の増圧開始速度まで低下したことである。

増圧を行っているときの昇圧曲線（溶湯の圧力の経時変化が描く曲線）は、例えば、第５バルブ４７Ｅの開度の調整により調整可能である。鋳造圧力は、ロッド側室３１ｒをタンク圧にすることによってヘッド側室３１ｈの圧力（増圧アキュムレータ４３Ｂの圧力）によって実現してもよいし、第５バルブ４７Ｅを適宜な時期に閉じることにより、ロッド側室３１ｒ及びヘッド側室３１ｈの圧力によって実現してもよい。増圧の後、射出装置９は、鋳造圧力が得られたときの状態を維持して保圧を行い、溶湯の凝固を待つ。

（条件設定）
以上の動作を規定する条件（種々のパラメータの値等）は、例えば、オペレータが入力装置１７に対する操作によって設定する。当該操作によって設定される条件は、例えば、低速射出速度、高速射出速度、高速切換条件（高速切換位置）、低速射出速度から高速射出速度への加速時間、減速開始条件（減速開始位置）、増圧開始条件、鋳造圧力、及び／又は増圧開始から鋳造圧力に至るまでの時間（昇圧時間）である。これらの条件は、その条件の値自体が入力されてもよいし、関連する値が入力されてもよい。また、後述するように、これらの条件は、制御装置１３によって適宜に変更されてもよい。

（表示画像の例）
図３は、表示装置１５の画面に表示される画像１５１の例を模式的に示す図である。画像１５１は、例えば、射出装置９において射出が行われる毎に表示（別の観点では更新）される。

画像１５１においては、例えば、横軸１５３及び縦軸１５５が描かれている。横軸１５３は、当該軸に沿って右へ行くほど時間ｔが経過することを示す時間軸である。縦軸１５５は、速度軸、位置軸及び圧力軸に兼用されている。速度軸は、当該軸に沿って上へ行くほど速度Ｖが速くなることを示している。位置軸は、当該軸に沿って上へ行くほど所定位置からの距離Ｄが大きくなることを示している。圧力軸は、当該軸に沿って上へ行くほど圧力Ｐが大きくなることを示している。

横軸１５３及び縦軸１５５に関して、目盛の有無、目盛に付随する数字の有無、軸の表示範囲（画像１５１内に表示される軸上の最小値及び最大値）、並びに軸を示す線の色・太さ・線種等の具体的な表現態様は適宜に設定されてよい。図３は、理解を容易にする模式図であることから、各軸は、原点から本実施形態の説明に必要な範囲で示され、また、目盛及びこれに付随する数字は省略されている。横軸１５３に付されたｔ０〜ｔ４及びＴｓ_０は、説明の便宜上のものである。ただし、ｔ０〜ｔ４及びＴｅに相当する値を示す数字が画像１５１に描かれていてもよい。

また、画像１５１においては、線Ｌｎ１〜Ｌｎ３が描かれている。線Ｌｎ１は、位置センサ５１によって検出されたプランジャ２３の速度Ｖの経時変化を示している。線Ｌｎ２は、圧力センサ４９（図示の例では金型内圧力センサ４９Ｄ）によって検出された成形材料の圧力Ｐの経時変化を示している。線Ｌｎ３は、位置センサ５１によって検出されたプランジャ２３の位置Ｄの経時変化を示している。位置Ｄの原点は、例えば、プランジャ２３の射出開始時点（時点ｔ０）の位置である。これらの線の具体的な表現態様も適宜に設定されてよい（後述する他の線も同様。）。

線Ｌｎ１〜Ｌｎ３の形状（波形）は、上述した射出装置９の基本動作を反映している。例えば、時点ｔ０〜ｔ１の期間は低速射出に対応しており、当該期間においては速度Ｖは比較的低速である。時点ｔ１〜ｔ２の期間は高速射出に対応しており、当該期間においては速度Ｖは比較的高速である。時点ｔ２以後かつ時点ｔ３よりも前の期間は減速射出に対応しており、当該期間において速度Ｖは低下している。時点ｔ２よりも後かつ時点ｔ４以前の期間は増圧に対応しており、当該期間において圧力Ｐは上昇している。時点ｔ４よりも後の期間は保圧に対応しており、当該期間において圧力Ｐは一定である。

（バリ吹き限界曲線の表示）
画像１５１では、更に、バリが吹く目安となる溶湯の圧力（バリが生じない圧力Ｐの上限値）の経時変化を示す線Ｌｎ４（バリ吹き限界曲線。圧力曲線の一例）も描画されている。すなわち、線Ｌｎ２で示される圧力が、バリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）を超える時点においては、バリが発生する蓋然性が高い。

従って、例えば、このようなバリ吹き限界曲線が圧力波形（Ｌｎ２）と共通の時間軸（横軸１５３）及び圧力軸（縦軸１５５）に対して描画されることにより、オペレータは、現在の射出条件がバリの発生に関して適切か否か判断することができる。ひいては、射出条件をより適切なものに変更するオペレータの作業が容易化される。図３の例では、線Ｌｎ２で示される圧力は、バリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）で示される圧力を超えることはなく、バリが生じる蓋然性は低い。

なお、ここで想定しているバリは、後述するように、成形材料が金型１０１を開こうとする型開力が型締力よりも小さくても生じ得るものである。そして、このバリは、溶湯の凝固状態（別の観点では経過時間）によって発生のしやすさが変化する。具体的には、時間が経過するほど、バリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）が示す圧力は大きくなる。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、それぞれ、図３とは異なる射出条件及び計測結果の場合における画像１５１を示している。ただし、これらの図では、図解を容易にするために、速度波形（線Ｌｎ１）及び位置曲線（線Ｌｎ３）の図示は省略している。また、これらの図では、図３とは異なり、圧力波形（線Ｌｎ２）は、ヘッド側圧力センサ４９Ｈ（及び必要に応じてロッド側圧力センサ４９Ｒ）の検出値を示している。

図４（ａ）の例では、矢印ｙ１で示すように、溶湯が金型１０１内に概ね充填されたときに生じるサージ圧がバリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）を超えている。従って、例えば、このような画像１５１が表示された場合においては、オペレータは、バリの発生のおそれを低減するために、サージ圧を下げるような射出条件の変更が必要であることを認識できる。

図４（ｂ）の例では、矢印ｙ２で示すように、増圧が行われているときに検出圧力がバリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）を超えている。従って、例えば、このような画像１５１が表示された場合においては、オペレータは、増圧に係る条件の変更が必要であることを認識できる。

図４（ｃ）の例では、検出圧力は、バリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）を超えていない。ここで、線Ｌｎ６は、型締力を成形材料の圧力に換算したものである。そして、矢印ｙ３で示すように、検出圧力は、型締力相当の圧力を超えている。従って、この例では、型開きによってバリが生じ得る。なお、線Ｌｎ６は、画像１５１において描画されてもよいし、描画されなくてもよい。

（凝固時間の表示）
図３に戻って、画像１５１では、更に、キャビティＣａ内の所定部分において成形材料が凝固するまでの時間Ｔｓ_０を示す図形（図示の例では線Ｌｎ５。画像１５１においては文字も図形の一種とする。）も描画されてよい。この場合、例えば、オペレータは、時間Ｔｓ_０が到来するまでに線Ｌｎ２で示される圧力が鋳造圧力に到達しているか否かにより、射出条件が適切か否か判断することができる。時間Ｔｓ_０の判定基準となる上記所定部分の例については後述する。

（バリ吹き限界曲線の求め方）
バリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）は、例えば、時間ｔの値に対応する圧力の値が計算式によって算出されることによって描画されてもよいし、実験によって得られた、時間ｔの値と圧力の値との対応関係を示すデータに基づいて描画されてもよい。以下では、バリ吹き限界曲線の計算式について説明する。

図５は、バリが発生する様子を説明するための模式図であり、より具体的には、金型１０１の一部の断面図である。

この図に示される部位においては、キャビティＣａは、固定金型１０３及び移動金型１０５の互いに当接すべき合わせ面１０３ａ及び１０５ａを横切るように形成されている。合わせ面１０３ａ及び１０５ａは、隙間Ｃ（以下において、Ｃはこの隙間の大きさを指すこともある。）で互いに離間している。このような隙間Ｃは、例えば、溶湯が型開きをしようとする型開力が型締力よりも小さくても、金型１０１の熱膨張等に起因して生じ得る。キャビティＣａにおいて形成される成形品のうち、図示の範囲において形成される部分は、肉厚ｔ_ｍである。なお、図５では、隙間Ｃの直下における部分の肉厚を代表して肉厚ｔ_ｍとして示している。

キャビティＣａに充填された溶湯は、金型１０１の内面に当接した部分から金型１０１に熱を奪われて凝固していく。図５は、その凝固過程の途中を示しており、キャビティＣａ内にドットのハッチングで示された領域は、溶湯（凝固前の金属）を示しており、その周囲において比較的細かいハッチングで示された領域は、溶湯の凝固によって形成された凝固層１２１を示している。凝固層１２１は、隙間Ｃ側（紙面上方）及びその反対側（紙面下方）のいずれにおいても、概ね厚さｔ_ｘであると仮定できる。

このような状態において、溶湯の圧力をＰとすると、凝固層１２１のうち、隙間Ｃの直下における部分１２１ａと、当該部分１２１ａに隣接する部分との間で生じるせん断応力τは、下記式で表わされる。
τ＝Ｐ・Ｃ／（２ｔ_ｘ）（１）

せん断応力τが大きくなるとバリが発生する。すなわち、バリが発生しないせん断応力の上限値をτ_０として、τ≦τ_０ならば、バリは発生しない。このτ_０と上記（１）式から、バリが吹かない圧力Ｐの条件として、以下の式が導かれる。
Ｐ≦２ｔ_ｘ・τ_０／Ｃ（２）

凝固完了時点では、凝固層１２１は、隙間Ｃ側（紙面上方）から成長した部分と、その反対側（紙面下方）から成長した部分とが互いに接する。従って、下記式が成り立つ。
２ｔ_ｘ≦ｔ_ｍ（３）

一方、肉厚ｔ_ｍと、その肉厚ｔ_ｍの部分が凝固するまでの凝固時間Ｔｓとの間には、次の経験式が成り立つことが知られている。
Ｔｓ＝Ｋ・ｔ_ｍ ^２（４）
ｔ_ｍ＝√（Ｔｓ／Ｋ）（５）
ただし、Ｋは定数である。

上記の（２）、（３）及び（５）式から、バリが吹かない圧力Ｐの条件として、以下の式が導かれる。
Ｐ≦τ_０／Ｃ×√（Ｔｓ／Ｋ）（６）

従って、凝固時間Ｔｓを変数としての時間ｔとし、バリ吹き限界曲線の圧力をＰｂとすれば、バリ吹き限界曲線の式は、以下のようになる。
Ｐｂ＝τ_０／Ｃ×√（ｔ／Ｋ）
＝ａ×√ｔ（７）
ただし、ａは定数であり、ａ＝τ_０／Ｃ×√（１／Ｋ）である。

τ_０、Ｃ及びＫそれぞれの値は、実験等によって求めることが可能である。τ_０は、基本的に溶湯の材料によって決まる値であり、例えば、溶湯（凝固層１２１）と同一の材料からなる試料にせん断破壊を生じさせる種々の試験によって特定可能である。Ｃは、例えば、実際に鋳造に用いられる金型１０１又はモデルとなる金型で鋳造を行い、バリの厚さを測定することにより求めることができる。Ｋは、例えば、基本的に、溶湯の材料、溶湯温度及び金型温度により決まる値であり、例えば、鋳造時の溶湯温度を再現した溶湯を鋳造時の金型温度を再現した金型に触れさせる実験により求めることができる。

これらのτ_０、Ｃ及びＫそれぞれの値、又はこれらに基づいて算出されたａの値は、例えば、制御装置１３に書き換え不可能に予め記憶されており（射出装置９の製造者によって設定されており）、オペレータがこれらの値を入力することはない。ただし、これらの定数の全て又は一部について、オペレータがその値を設定可能であったり、複数の値の候補から選択可能であってもよい。

また、（２）式において、厚さｔ_ｘを定数として扱うことにより、τ_０／Ｃの値を実験により求めることもできる。具体的には、溶湯は、金型１０１への充填の初期において金型１０１に接する部分が急冷されて、いわゆるチル層を構成する。このチル層の厚さは、鋳造条件を多少変えても概ね一定の値であることが知られている。また、バリが発生する主たる要因はサージ圧であり、また、サージ圧が生じる時期においては、チル層がバリの発生抑制に大きく寄与する。従って、実際に鋳造に用いられる金型１０１又はモデルとなる金型で鋳造を行い、バリが発生するサージ圧の下限（Ｐｅ）又はバリが発生しないサージ圧の上限（Ｐｅ）を特定し、その特定した圧力Ｐｅを（２）式の圧力Ｐとして代入し、ｔ_ｘにチル層の厚みを代入すれば、τ_０／Ｃの値を求めることができる。すなわち、（７）式のａの値を下記式により求めてもよい。
ａ＝Ｐｅ×１／（２×ｔ_ｘ×√Ｋ）（８）

これらのＰｅ、ｔ_ｘ及びＫそれぞれの値、又はこれらに基づいて算出されたａの値は、例えば、制御装置１３に書き換え不可能に予め記憶されており（射出装置９の製造者によって設定されており）、オペレータがこれらの値を入力することはない。ただし、これらの定数の全て又は一部について、オペレータがその値を設定可能であったり、複数の値の候補から選択可能であってもよい。

例えば、ｔ_ｘ及びＫは製造者が予め制御装置１３に書き換え不可能に記憶させておき、Ｐｅは、オペレータが入力装置１７を介して入力する。オペレータによる入力前は、製造者が予め制御装置１３に設定したＰｅの初期値が用いられてもよい。オペレータは、例えば、金型交換等を行った後に行われるトライアルの成形において、バリの発生を確認したときは、そのときのサージ圧をＰｅとして入力する。さらに、トライアルを継続しているときに、バリの発生を確認し、そのときのサージ圧が現在のＰｅよりも低ければ、そのサージ圧でＰｅの値を更新する。すなわち、オペレータは、特別な実験等を行う必要はない。圧力Ｐｅとしてサージ圧を例に挙げたが、射出装置９の構成及び制御によっては、サージ圧が抑制されることがある。このような場合においては、例えば、位置センサ５１の検出値からキャビティＣａに溶湯が概ね充填された時点を特定し、その時点の圧力を用いればよい。

なお、チル層の厚みは、０．３ｍｍ程度であることが知られている。ただし、チル層の厚みは、溶湯温度、金型温度及び溶湯の材料によって変動し得るから、これらの条件を変えてチル層の複数の厚みを特定して制御装置１３に書き換え不可能に記憶させ（射出装置９の製造者によりチル層の複数の厚みを設定し）、算出に用いるチル層の厚みをオペレータが選択できるようにしたり、オペレータがチル層の厚みを調べて入力できるようにしたりしてもよい。チル層の厚みは、例えば、断面観察で特定可能である。

（７）式により算出される圧力Ｐｂを画像１５１の時間軸ｔに対してプロットするに際して、（７）式のｔ＝０の時点は、例えば、時間軸ｔにおいて、溶湯が金型１０１のゲートに到達する時点とされてよい。溶湯は、ゲートを超えて金型１０１内に流入することによって急冷され、キャビティＣａ内面にチル層を形成すること、（４）式の経験式は溶湯がゲートに到達するときを凝固時間Ｔｓの開始時点として運用されることが多いことなどからである。なお、確認的に記載すると、ゲートは、製品を形成するキャビティＣａと、キャビティＣａへ溶湯を導くための湯道との境界部分であり、通常、断面積が絞られている。

溶湯がゲートに到達する時点は適宜に特定されてよい。例えば、オペレータは、溶湯の充填質量Ｍ、プランジャチップ２３ａの径及び溶湯の材料を入力装置１７に入力する。充填質量Ｍは、金型１０１のうちゲートよりも先の空間（キャビティＣａ及び湯だまり）に充填される溶湯の質量である。制御装置１３は、入力されたプランジャチップ２３ａの径からプランジャチップ２３ａの断面積Ｓを算出することができる。また、制御装置１３は、予め保持しているデータに基づいて、入力された溶湯の材料に対応する溶湯の密度ρを特定することができる。従って、制御装置１３は、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ｄ＝Ｍ／（ρ×Ｓ）を算出することができる。また、オペレータは、ビスケット厚を入力装置１７に入力し、この情報から制御装置１３は溶湯の金型１０１に対する充填完了時のプランジャ２３の位置を算出することができる。そして、制御装置１３は、この充填完了時の位置から距離ｄだけ後方の位置を溶湯がゲートに到達するときのプランジャ２３の位置Ｄｇとして特定することができる。そして、制御装置１３は、画像１５１を描画する際には、検出位置の経時変化（Ｌｎ３）に基づいて、位置Ｄｇに対応する時間軸ｔ上の時点を特定し、この時点を（７）式におけるｔ＝０の時点としてバリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）を時間軸ｔに対して描画する。

なお、図３及び図４（ａ）〜図４（ｃ）では、高速切換位置と位置Ｄｇとが一致している場合を例示している。オペレータは、高速切換位置が位置Ｄｇになるように高速切換位置の設定を行うことが多い。このような運用を前提として、オペレータが設定した高速切換位置を位置Ｄｇとして用いてもよい。また、別の観点では、オペレータは、バリ吹き限界曲線の圧力が０であるときの時点と、速度Ｖが上昇する時点とを比較して、高速切換位置が適切か否か判断することができる。

（凝固時間の求め方）
図３の線Ｌｎ５で示される凝固時間Ｔｓ_０の値は、（４）式に肉厚ｔ_ｍの具体的な値を代入して得られる凝固時間Ｔｓの値である。ここで、凝固時間Ｔｓ_０を求めるための肉厚ｔ_ｍ（ｔ_ｍ０とする）の値（凝固時間Ｔｓ_０の算出の基準となるキャビティＣａ内の部位）は、適宜に選択されてよい。例えば、肉厚ｔ_ｍ０は、金型１０１の合わせ面（隙間Ｃ）の直下の肉厚のうち最小のものとされてよいし、製品の一部又は全部の肉厚の平均値とされてもよい。

（制御装置による射出条件の変更）
上記の説明では、オペレータが画像１５１を視認して射出条件の良否を判断し、射出条件の変更を行う態様について説明した。しかし、制御装置１３が圧力波形（Ｌｎ２）とバリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）とを比較して射出条件の良否を判定し、射出条件の変更を行ってもよい。以下の説明では、このような態様についても併せて説明する。

（射出装置の制御系の構成）
図６は、上記のような動作を実現する射出装置９の制御系の構成を示すブロック図である。

制御装置１３のＣＰＵがＲＯＭ及び／又は外部記憶装置に記憶されているプログラムを実行することによって、制御装置１３には、各種の動作を行う複数の機能部（５５、５７、５９、６１、６３、６５及び６７）が構築される。複数の機能部の動作は、例えば、以下のとおりである。

条件設定部５５は、オペレータの入力装置１７に対する入力操作に基づいて射出条件を設定する。射出条件は、例えば、既述の低速射出速度、高速射出速度及び高速切換位置等である。

駆動制御部５７は、条件設定部５５が設定した射出条件に基づいて、各種のセンサの検出値を参照しつつ駆動部２５の制御を行う。これにより、射出が行われる。

圧力算出部５９は、バリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）の圧力Ｐｂを算出する。その算出方法は、（７）式等を参照して既に述べたとおりであり、圧力算出部５９は、入力装置１７から入力された値及び／又は記憶部６９に記憶されている値に基づいて圧力Ｐｂを算出する。なお、圧力算出部５９を省略し、時間ｔの値と圧力Ｐｂの値とを対応付けたデータを記憶部６９に記憶させておくことも可能である。

時間算出部６１は、凝固時間Ｔｓ_０を算出する。その算出方法は、（４）式等を参照して既に述べたとおりであり、時間算出部６１は、入力装置１７から入力された値及び／又は記憶部６９に記憶されている値に基づいて凝固時間Ｔｓ_０を算出する。なお、例えば、凝固時間Ｔｓ_０（線Ｌｎ５）の描画を行わない態様においては、時間算出部６１は省略されてよい。

表示制御部６３は、画像１５１（図３）の画像データを生成するとともに、画像１５１を表示装置１５の画面に表示させるように画像データを表示装置１５に出力する（別の観点では表示装置１５を制御する。）。画像データの生成においては、例えば、位置センサ５１の検出値、圧力センサ４９の検出値、圧力算出部５９の算出値及び時間算出部６１の算出値が利用される。

支援処理部６５は、圧力センサ４９によって検出された圧力波形（Ｌｎ２）と、圧力算出部５９によって特定されたバリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）との比較に基づいて、射出条件の良否を判定し、必要に応じて各種の処理を行う。各種の処理は、例えば、（表示制御部６３を介して）表示装置１５の画面に所定の警告画像を表示させる処理、及び／又は（条件設定部５５を介して）射出条件を変更する処理である。なお、支援処理部６５は、省略されても構わない。

バリ認識部６７は、バリの発生の有無を認識し、その認識結果を支援処理部６５に出力する。支援処理部６５は、その認識結果も踏まえて各種の処理を行う。バリ認識部６７がバリの発生の有無を認識する方法は適宜なものとされてよい。例えば、バリ検出部７１が設けられ、このバリ検出部７１からの信号に基づいてバリの発生の有無を認識してもよい。また、例えば、オペレータが目視によりバリの有無を判定し、入力装置１７を介してバリの有無の情報を入力してもよい。

バリ検出部７１は、例えば、成形品を撮像してその画像をバリ認識部に入力する。バリ認識部は、その画像と、予め入力されている金型１０１（別の観点では製品）の情報とを比較して、バリの有無を判定する。なお、バリ認識部６７及びバリ検出部７１は省略されても構わない。

（処理手順）
図７は、射出装置９（制御装置１３）が実行するメイン処理の手順の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、ダイカストマシン１に電源が投入されたときに開始される。なお、ここでは、射出に係る手順のみを抽出して示しており、型締め等に係る手順は省略されている。

ステップＳＴ１〜ＳＴ５は、バリ吹き限界曲線（線Ｌｎ４）及び凝固時間Ｔｓ_０（線Ｌｎ５）を描画するための準備ステップである。このフローチャートでは、（８）式によって定数ａを求める場合を例に取っている。

ステップＳＴ１では、制御装置１３は、バリが吹いたときの圧力Ｐｅの値を取得する。当該値は、例えば、既に述べたように、オペレータにより入力装置１７に入力される。

ステップＳＴ２では、制御装置１３は、ステップＳＴ１で取得した圧力Ｐｅの値を（８）式に代入して定数ａの値を算出する。なお、ｔ_ｘ及びＫの値、又は１／（２×ｔ_ｘ×√Ｋ）の値は、製造者により記憶部６９に記憶させてもよいし、オペレータにより入力装置１７に入力されてもよい。

ステップＳＴ３では、制御装置１３（圧力算出部５９）は、ステップＳＴ２で算出した定数ａの値を用いて、（７）式によりバリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）の圧力を算出する。なお、ここでは、定数ａの値を算出し、この値を用いて変数ｔの種々の値についてａ×√ｔの値を算出する手順で説明しているが、実際の計算は、例えば、Ｐｅ、ｔ_ｘ及びＫの値を用いて変数ｔの種々の値についてＰｅ×１／（２×ｔ_ｘ×√Ｋ）×√ｔを算出するようなもの（ステップＳＴ２及びＳＴ３が一体化したもの）でも構わない。他の式についても同様である。

ステップＳＴ４では、制御装置１３は、凝固時間Ｔｓ_０（線Ｌｎ５）を算出するための肉厚ｔ_ｍ０の値を取得する。この値は、例えば、オペレータにより入力装置１７に入力されてもよいし、金型１０１のＣＡＤデータを取得して、このＣＡＤデータから制御装置１３が特定してもよい。

ステップＳＴ５では、制御装置１３（時間算出部６１）は、ステップＳＴ４で取得した肉厚ｔ_ｍ０の値を（４）式に代入して凝固時間Ｔｓ_０を算出する。

ステップＳＴ６では、制御装置１３（条件設定部５５）は、入力装置１７に対するオペレータの入力操作に基づいて射出条件を設定する。なお、図７におけるステップＳＴ１〜ＳＴ６の順番は、図示の便宜上のものである。実際には、いずれのステップが先に実行されてもよいし、オペレータの入力操作に応じてステップの実行順が決定されたり、オペレータの入力操作に応じていずれかのステップが再実行されたりしてよい。

ステップＳＴ７は、オペレータが入力装置１７に対して成形サイクルの開始を指示することによって開始される。制御装置１３（駆動制御部５７）は、ステップＳＴ６で設定された射出条件に基づいて射出サイクル（成形サイクル）を実行するように射出装置９（ダイカストマシン１）の各部の制御を行う。また、射出サイクルにおいては、ステップＳＴ１〜ＳＴ５で特定した情報等に基づいて、画像１５１の生成及び表示も行われる。

ステップＳＴ８では、制御装置１３は、所定のサイクル終了条件が満たされたか否か判定し、満たされていないと判定したときは、ステップＳＴ７を繰り返し、満たされたと判定したときは、メイン処理を終了し、又はステップＳＴ１に戻る。サイクル終了条件は、例えば、実行したサイクル数がステップＳＴ６で設定されたサイクル数に到達したことである。

なお、この図では、ステップＳＴ１〜ＳＴ３が射出サイクルの繰り返し前に行われている。ただし、ステップＳＴ１〜ＳＴ３は、射出サイクルの繰り返し中の適宜な時期に適宜な回数で行われてもよい。この場合、射出サイクルの繰り返し中の適宜な時期に、圧力Ｐｅの値がオペレータによって入力されたり、圧力センサ４９の検出値及びバリ認識部６７の認識結果に基づいて制御装置１３によって圧力Ｐｅの値が特定されたりしてよい。

図８は、図７のステップＳＴ７において制御装置１３が実行するサイクル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ＳＴ１１では、制御装置１３（駆動制御部５７）は、ステップＳＴ６で設定された射出条件に基づいて射出を行うように射出装置９の各部の制御を行う。この際、制御装置１３は、位置センサ５１の検出値及び圧力センサ４９の検出値を所定のサンプリング周期で継続的に取得し、速度Ｖ、位置Ｄ及び圧力Ｐの時系列データを生成する。

ステップＳＴ１２では、制御装置１３（表示制御部６３）は、ステップＳＴ１１で取得した時系列データ、ステップＳＴ３で算出したバリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）の圧力Ｐｂの時系列データ、及びＳＴ５で算出した凝固時間Ｔ_ｓ０の値に基づいて、画像１５１の画像データを生成する。そして、制御装置１３は、画像１５１を表示するように表示装置１５に画像データを出力する。

ステップＳＴ１３では、制御装置１３（支援処理部６５）は、圧力センサ４９によって検出された圧力Ｐ（Ｌｎ２）がバリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）の圧力Ｐｂを超える時点が存在するか否か判定する。そして、制御装置１３は、肯定判定のときはステップＳＴ１３の第１処理を実行し、否定判定のときはステップＳＴ１５に進む。

ステップＳＴ１５では、制御装置１３（支援処理部６５及びバリ認識部６７）は、バリが発生したか否か判定する。すなわち、ステップＳＴ１３の否定判定を経由したステップＳＴ１５では、検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えていないにも関わらず、バリが発生したか否かが判定される。この場合、例えば、図５を参照して説明した理論とは別の要因によってバリが発生している蓋然性が高い。そして、制御装置１３は、肯定判定のときはステップＳＴ１６の第２処理を実行し、否定判定のときはステップＳＴ１６をスキップする。

図９は、図８のステップＳＴ１４において制御装置１３（支援処理部６５）が実行する第１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、所定の警告画像を表示するように表示装置１５を制御する。これにより、オペレータは、検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えたことを認識しやすくなる。警告画像は、検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えていないときに表示されないもの（別の観点では検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えていないときの画像とは少なくとも一部が異なる画像）であればよく、所定の文字（文章）を表示するものであってもよいし、所定の図形を表示するものであってもよい。また、警告画像は、単に検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えたことを示す画像であってもよいし、検出圧力が下がるような対策を示すものであってもよい。

ステップＳＴ２２〜ＳＴ２６では、制御装置１３は、検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えないように射出条件を変更する。この変更は、例えば、どのような時期に検出圧力がバリ限界曲線を超えたかによって、その内容が決定される。これにより、例えば、検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えた要因に応じて射出条件が変更されることになる。具体的には、以下のとおりである。

ステップＳＴ２２では、制御装置１３は、検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えた時点が、高速射出中（図３の時点ｔ１以後かつ時点ｔ３よりも前）であるか否か判定する。なお、ステップＳＴ２２は、溶湯の検出圧力が、金型内圧力センサ４９Ｄによるものではなく、駆動部２５に設けられた圧力センサ４９（本実施形態ではヘッド側圧力センサ４９Ｈ（及び必要に応じてロッド側圧力センサ４９Ｒ））によって検出されるものであることを前提としている。

高速射出中か否かは、例えば、オペレータの設定した高速射出におけるプランジャ２３の移動区間を、検出位置の時系列データ（又は時々刻々と行う位置制御用の時系列データ）に基づいて期間に変換し、その期間に検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えたか否かを判定すればよい。高速射出と増圧とで制御に相違がない態様においては、例えば、検出速度が所定の閾値まで低下したときを高速射出の終期としてもよい。

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、例えば、射出条件を変更するための処理（条件変更１）を行う。具体的には、例えば、高速射出において検出圧力がバリ吹き限界曲線を超える場合、充填抵抗が高いと考えられる。そこで、制御装置１３は、例えば、射出速度が低速射出速度から高速射出速度まで上昇する間の時間（高速加速時間）を長くしたり、及び／又は高速射出速度を下げたりする。

ステップＳＴ２４では、制御装置１３は、バリ吹き限界曲線を超えた検出圧力がサージ圧であるか否か判定する。なお、圧力がサージ圧であるか否かは、例えば、その圧力が検出されたときのプランジャ２３の位置が充填完了時の位置から所定範囲内にあるか否か、及び／又はその圧力の前の所定時間内の圧力上昇量及びその圧力の後の所定の時間内の圧力下降量が所定の閾値を超えているか否か（すなわち、その圧力が急激な圧力変化を伴って現れた極大値であるか否か）によって判定されてよい。

そして、制御装置１３は、肯定判定のときはステップＳＴ２５に進み、否定判定のときはステップＳＴ２６に進む。

ステップＳＴ２５では、制御装置１３は、例えば、射出条件を変更するための処理（条件変更２）を行う。具体的には、制御装置１３は、例えば、高速射出速度を下げたり、（減速制御を行っていなかった場合は）減速制御を行うように設定したり、（減速制御を行っていた場合は）減速制御の減速区間を長くしたり、減速制御における速度を低くしたり、及び／又は（本実施形態のように低速・高速射出と増圧とでアキュムレータが分けられている場合は）速度アキュムレータ４３Ａの射出開始前の圧力を下げたりする。

ステップＳＴ２６は、結果として、増圧（図３の時点ｔ２よりも後かつ時点ｔ４以前）において、サージ圧以外の要因で検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えた場合に対応する。別の観点では、ステップＳＴ２２及びＳＴ２４の組み合わせは、実質的に増圧中か否かの判定に相当する。

ただし、検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えた時点が増圧中であるか否かを直接的に判定するステップが確認的にステップＳＴ２６の前に挿入されてもよい。増圧中か否かは、
例えば、オペレータの設定した増圧開始条件（例えばプランジャ２３の位置）を、検出値（例えば検出位置）の時系列データに基づいて増圧開始時点に変換し、検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えた時点がその増圧開始時点以降であるか否かを判定すればよい。高速射出と増圧とで制御に相違がない態様においては、例えば、検出圧力が所定の閾値まで上昇したときを増圧の始期としてもよい。

ステップＳＴ２６では、制御装置１３は、例えば、射出条件を変更するための処理（条件変更３）を行う。具体的には、制御装置１３は、例えば、増圧開始から溶湯圧力が鋳造圧力に到達するまでの増圧時間を長くする。

条件変更１、２及び３は、基本的に互いに異なる処理である。ここでいう互いに異なる処理は、例えば、互いに異なる条件について変更を行うもの、変更する条件の組み合わせが互いに異なるもの、互いに同一の条件について互いに異なる変更量の決定方法で変更を行うものである。なお、条件変更１、２及び３において、一部において共通する条件変更が含まれていてもよい。

このフローチャートでは、警告画像は、圧力がバリ吹き限界曲線を超えた時点がいずれの時期であるかに関わらず表示されている。ただし、ステップＳＴ２３、ＳＴ２５及びＳＴ２６の条件変更と同様に、ステップＳＴ２２及びＳＴ２４の判定結果によって異なる警告画像が表示されてもよい。また、この場合において、ステップＳＴ２３、ＳＴ２５及びＳＴ２６の条件変更の処理を行わずに、当該条件変更の処理で説明したような条件変更を促す画像が警告画像に含まれてもよい。

特に図示しないが、図８のステップＳＴ１６の第２処理は、警告画像を表示したり、及び／又はバリが生じないように射出条件（又は射出条件以外の成形条件）を変更する処理である。第２処理は、第１処理とは異なる処理である。ここでいう異なる処理は、例えば、条件変更１、２及び３の相違で述べたようなもの、及び／又は警告画像の表示内容が異なるものである。ステップＳＴ１６で表示される警告画像は、ステップＳＴ２１と同様に、文字であってもよいし、図形であってもよいし、バリの発生を示すものであってもよいし、対策を示すものであってもよい。

検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えていないにも関わらずバリが発生している場合、例えば、金型１０１の隙間Ｃが熱膨張によって大きくなったことが考えられる。従って、例えば、第２処理では、制御装置１３は、金型１０１の温度を下げるように、金型１０１に冷媒を流している冷却装置及び／又を金型１０１に離型剤等を噴出するスプレイ装置の制御条件の設定を変更する。また、例えば、型締力として型締装置７の最大型締力が設定されていない場合においては、制御装置１３は、型締力を大きくするように型締装置７の制御条件の設定を変更してもよい。

以上のとおり、本実施形態では、金型１０１内に成形材料を射出する射出装置９は、溶湯の圧力を検出する圧力センサ４９と、画像を表示可能な表示装置１５と、表示装置１５に画像１５１を表示させる表示制御部６３とを有している。画像１５１では、圧力センサ４９が検出した圧力の経時変化を示す圧力波形（線Ｌｎ２）と、バリが吹かない溶湯の圧力の上限値の経時変化を示すバリ吹き限界曲線（線Ｌｎ４）とが共通の時間軸（横軸１５３）及び共通の圧力軸（縦軸１５５）に対して描画されている。

従って、既に述べたように、例えば、オペレータは、圧力波形とバリ吹き限界曲線とを比較して、射出条件の適否を判断することができる。その結果、例えば、オペレータの負担が軽減される。別の観点では、経験の浅いオペレータであっても、適切な射出条件を設定することができる。特に、減速制御における減速区間及び減速速度の設定において、オペレータの負担が軽減される。近年、溶湯の充填が完了する直前に減速を行うことによってバリの発生を抑制することが行われているが、過減速は品質の低下を招くこと、減速の効果が十分に把握されていないことなどからである。

また、本実施形態では、バリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）は、ｔを経過時間、ａを定数としたときに、ａ×√ｔで表わされる曲線である。

従って、例えば、バリ吹き限界曲線は、図５を参照して説明した理論に基づく普遍性を有している。その結果、例えば、種々の射出装置９及び／又は金型１０１に対して適用可能であり、また、圧力波形とバリ吹き限界曲線との関係に対する射出条件の変更方法についてノウハウを蓄積することができる。また、例えば、このようなバリ吹き限界曲線は、定数ａの値をトライアルの射出又は実験に基づいて適切に設定できれば、時間ｔを変数として演算によって求めることができるから、バリ吹き限界曲線そのもの（圧力Ｐｂの時系列データ）を実験等によって得る場合に比較して、バリ吹き限界曲線を求めるための負担が軽減される。

また、本実施形態では、射出装置９は、圧力Ｐｅ（例えば、バリが吹いたときのサージ圧の最小値、又はバリが吹かなかったときのサージ圧の最大値）の値の入力操作を受け付け可能な入力装置１７と、入力装置１７に入力された圧力Ｐｅの値と所定の値（本実施形態では１／（２×ｔ_ｘ×√Ｋ））との積を定数ａの値としてａ×√ｔの値を算出する圧力算出部５９と、を更に有している。表示制御部６３は、圧力算出部５９により算出されたａ×√ｔの値に基づいてバリ吹き限界曲線が描画された画像１５１を表示装置１５に表示させる。

従って、例えば、バリ吹き限界曲線は、バリが吹いたとき等の圧力Ｐｅを入力（更新）するだけで、実際に用いられている金型１０１等の事情が加味されたものとなる。すなわち、バリ吹き限界曲線の精度が向上する。その結果、例えば、オペレータは、より適切に射出条件を設定することができる。

また、本実施形態では、射出装置９は、溶湯が凝固する時間が製品の肉厚ｔ_ｍの２乗に比例するとしたときの比例定数であるＫの値、及びチル層の厚さｔ_ｘの値を記憶している記憶部６９を更に有している。圧力算出部５９は、Ｐｅ×１／（２×ｔ_ｘ×√Ｋ）の値を定数ａの値としてａ×√ｔの値を算出する。

従って、例えば、実測値が比較的蓄積されている値を用いて、上記の実際に用いられている金型１０１等の事情を加味した定数ａを求めることができる。図５を参照して説明した理論に即していることから、バリ吹き限界曲線の精度が向上することも期待される。

また、本実施形態では、射出装置９は、金型１０１により形成される製品の所定部位（製品の一部又は全体）の肉厚ｔ_ｍ０の値を取得し、その取得した値と、記憶部６９が記憶している定数Ｋの値とを用いて、時間Ｔｓ_０＝Ｋ×ｔ_ｍ０ ^２の値を算出する時間算出部６１を更に有している。画像１５１では、溶湯が金型１０１のゲートに到達してから時間Ｔｓ_０が経過した時点を示す線Ｌｎ５が描画されている。

従って、例えば、オペレータは、所定部位に対応する溶湯が凝固するまでに検出圧力が鋳造圧力に到達したか否かを容易に判断することができる。その結果、射出条件を好適に設定する負担が軽減される。

また、本実施形態では、射出装置９は、圧力波形（Ｌｎ２）により示されている圧力がバリ吹き限界曲線（Ｌｎ４）により示されている圧力を超える超過時点が存在した場合（ステップＳＴ１３で肯定判定がなされた場合）に、第１処理（ステップＳＴ１４）を行う支援処理部６５を更に有していてもよい。なお、第１処理は、別の観点では、超過時点が存在しない場合（ステップＳＴ１３で否定判定がなされた場合）には行われない処理である。

この場合においては、例えば、ステップＳＴ１４で説明したように、オペレータは、圧力がバリ吹き限界曲線を超えたことを容易に把握したり、及び／又は自ら射出条件を判断及び変更する必要がなくなる。従って、さらにオペレータの負担が軽減される。

また、本実施形態では、射出装置９は、バリの発生を認識するバリ認識部６７を更に有している。支援処理部６５は、上記の超過時点が存在せず、かつバリ認識部６７によってバリの発生が認識されている場合に、バリ認識部によってバリの発生が認識されていない場合（ステップＳＴ１５で否定判定がなされた場合）、及び上記の超過時点が存在する場合（ステップＳＴ１３で肯定判定がなされた場合）のいずれにおいても行われない第２処理（ステップＳＴ１６）を行う。

従って、例えば、オペレータは、図５を参照して説明した理論とは別の事由によってバリが生じていることを容易に把握できたり、及び／又は自ら射出条件等を判断及び変更する必要がなくなる。従って、さらにオペレータの負担が軽減される。

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。

成形機（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。また、成形材料は、液状のものに限定されず、固液共存状態のものであってもよい。

射出装置は、液圧式のものに限定されない。すなわち、プランジャを駆動する駆動部は、射出シリンダに限定されない。例えば、射出装置（駆動部）は、射出シリンダと電動機とを含むハイブリッド式のものであってもよいし、液圧機器を含まない電動式のものであってもよい。電動機は、リニアモータであってもよいし、回転式のものであってもよい。また、射出シリンダは、増圧式のものに限定されず、増圧シリンダ部及び増圧ピストンを有さない単胴式のものであってもよい。アキュムレータは、速度用と増圧用とに分かれていなくてもよい。

射出は、低速射出及び高速射出を有するものに限定されず、例えば、射出開始から増圧開始まで、射出速度が一定であったり、連続的に上昇したりするものであってもよい。また、低速射出又は高速射出等において、多段変速が行われてもよい。

実施形態で示した計算式によってバリ吹き限界曲線が算出される場合において、そのバリ吹き限界曲線で求められた圧力に対して適宜な補正係数が乗じられたり、補正定数が加算されたりしてもよい。また、計算式の内部に適宜な補正係数及び補正定数が導入されてもよい。

実施形態では、バリ吹き限界曲線が表示装置に表示された。ただし、バリ吹き限界曲線を表示せずに、検出圧力がバリ吹き限界曲線を超えたときに所定の警告画像を表示したり、射出条件を変更したりすることも可能である。

１…ダイカストマシン（成形機）、９…射出装置、１５…表示装置、４９Ｈ…ヘッド側圧力センサ、４９Ｒ…ロッド側圧力センサ、４９Ｄ…金型内圧力センサ、６３…表示制御部、１０１…金型。

Claims

金型内に成形材料を射出する射出装置であって、
前記成形材料の圧力を検出する圧力センサと、
画像を表示可能な表示装置と、
前記圧力センサが検出した圧力の経時変化を示す圧力波形と、バリが吹かない前記成形材料の圧力の上限値の経時変化を示す圧力曲線とが共通の時間軸及び共通の圧力軸に対して描画された画像を前記表示装置に表示させる表示制御部と、
を有しており、
前記圧力曲線は、射出中の時点から増圧の期間を経て保圧中の時点に至るまでの経過時間に亘って、時間が経過するほど圧力が上昇する曲線である
射出装置。
金型内に成形材料を射出する射出装置であって、
前記成形材料の圧力を検出する圧力センサと、
画像を表示可能な表示装置と、
前記圧力センサが検出した圧力の経時変化を示す圧力波形と、バリが吹かない前記成形材料の圧力の上限値の経時変化を示す圧力曲線とが共通の時間軸及び共通の圧力軸に対して描画された画像を前記表示装置に表示させる表示制御部と、
を有しており、
前記圧力曲線は、ｔを経過時間、ａを定数としたときに、ａ×√ｔで表わされる曲線である
射出装置。
圧力Ｐｅの値の入力操作を受け付け可能な入力装置と、
前記入力装置に入力された圧力Ｐｅの値と所定の値との積を前記定数ａの値としてａ×√ｔの値を算出する圧力算出部と、
を更に有しており、
前記表示制御部は、前記圧力算出部により算出されたａ×√ｔの値に基づいて前記圧力曲線が描画された画像を前記表示装置に表示させる
請求項２に記載の射出装置。
前記成形材料が凝固する時間が製品の肉厚の２乗に比例するとしたときの比例定数であるＫの値、及びチル層の厚さｔ_ｘの値を記憶している記憶部を更に有しており、
前記圧力算出部は、Ｐｅ×１／（２×ｔ_ｘ×√Ｋ）の値を前記定数ａの値としてａ×√ｔの値を算出する
請求項３に記載の射出装置。
前記金型により形成される製品の所定部位の肉厚ｔ_ｍ０の値を取得し、その取得した値と、前記記憶部が記憶している定数Ｋの値とを用いて、時間Ｔｓ_０＝Ｋ×ｔ_ｍ０ ^２の値を算出する時間算出部を更に有しており、
前記圧力波形及び前記圧力曲線が描画された画像では、前記成形材料が前記金型のゲートに到達してから時間Ｔｓ_０が経過した時点を示す図形が描画されている
請求項４に記載の射出装置。
前記圧力波形により示されている圧力が前記圧力曲線により示されている圧力を超える超過時点が存在した場合に、前記超過時点が存在しない場合には行われない第１処理を行う支援処理部を更に有している
請求項１〜５のいずれか１項に記載の射出装置。
金型内に成形材料を射出する射出装置であって、
前記成形材料の圧力を検出する圧力センサと、
画像を表示可能な表示装置と、
前記圧力センサが検出した圧力の経時変化を示す圧力波形と、バリが吹かない前記成形材料の圧力の上限値の経時変化を示す圧力曲線とが共通の時間軸及び共通の圧力軸に対して描画された画像を前記表示装置に表示させる表示制御部と、
前記圧力波形により示されている圧力が前記圧力曲線により示されている圧力を超える超過時点が存在した場合に、前記超過時点が存在しない場合には行われない第１処理を行う支援処理部と、
バリの発生を認識するバリ認識部と、
を有しており、
前記支援処理部は、前記超過時点が存在せず、かつ前記バリ認識部によってバリの発生が認識されている場合に、前記バリ認識部によってバリの発生が認識されていない場合、及び前記超過時点が存在する場合のいずれにおいても行われない第２処理を行う
射出装置。
前記金型を型締めする型締装置と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の射出装置と、
を有している成形機。