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公開番号2025152879
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024055049
出願日2024-03-28
発明の名称成形材料挙動検出装置
出願人広島県
代理人個人,個人,個人
主分類G01N 29/24 20060101AFI20251002BHJP(測定;試験)
要約【課題】キャビティ内における成形材料の挙動の検出精度を向上させることができる成形材料挙動検出装置を提供する。
【解決手段】本発明による成形材料挙動検出装置は、波形発生部と、超音波センサと、出力処理部と、を備えている。超音波センサは、型の外部に位置する第1部分と、型を貫通する貫通孔に位置する第2部分と、を含む伝搬体であって、第1部分から第2部分に長手方向に延びるガイド波を伝搬可能な伝搬体と、第1部分に位置し、波形発生部からの入力電圧に応じて伝搬体にガイド波を伝搬させる送信コイルと、第1部分に位置し、伝搬体内を伝搬するガイド波に応じて出力電圧の波形を発生させる受信コイルと、を含んでいる。出力処理部は、出力電圧の波形を処理して検出結果を作成する。第2部分は、キャビティに露出する先端面を含み、先端面は、型の内面と同一面に位置する、または内面よりもキャビティの内側に位置する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
成形時に型のキャビティ内における成形材料の挙動を検出する成形材料挙動検出装置であって、
所定の周波数で入力電圧の波形を発生させる波形発生部と、
超音波のガイド波を発生させる超音波センサと、
出力処理部と、
を備え、
前記超音波センサは、前記型の外部に位置する第１部分と、前記型を貫通する貫通孔に位置する第２部分と、を含む伝搬体であって、前記第１部分から前記第２部分に長手方向に延びる前記ガイド波を伝搬可能な伝搬体と、
前記第１部分に位置し、前記入力電圧に応じて入力磁場を発生させることにより前記伝搬体に前記ガイド波を伝搬させる送信コイルと、
前記第１部分に位置し、前記伝搬体内を伝搬する前記ガイド波に基づいて発生した出力磁場に応じて出力電圧の波形を発生させる受信コイルと、
を含み、
前記出力処理部は、前記出力電圧の波形を処理して検出結果を作成し、
前記第２部分は、前記キャビティに露出する先端面を含み、
前記先端面は、前記型の内面と同一面に位置する、または前記内面よりも前記キャビティの内側に位置する、
成形材料挙動検出装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記超音波センサは、前記伝搬体の前記第１部分に位置する、磁歪材料で形成された磁歪体であって、前記送信コイルからの前記入力磁場を受けて前記伝搬体に前記ガイド波を伝搬させるとともに、前記伝搬体内を伝搬する前記ガイド波を受けて前記受信コイルに向けて前記出力磁場を発生させる磁歪体を更に含む、
請求項１に記載の成形材料挙動検出装置。
【請求項３】
前記伝搬体は、金属材料で形成されている、
請求項１または２に記載の成形材料挙動検出装置。
【請求項４】
前記送信コイルおよび前記受信コイルは、前記第１部分のうち前記第２部分とは反対側に位置する基端部に位置している、
請求項１または２に記載の成形材料挙動検出装置。
【請求項５】
前記超音波センサは、前記伝搬体に取り付けられた永久磁石を更に含み、
前記永久磁石は、前記送信コイルおよび前記受信コイルよりも前記第２部分とは反対側に位置している、
請求項１または２に記載の成形材料挙動検出装置。
【請求項６】
前記波形発生部は、前記伝搬体の共振周波数で前記入力電圧を発生させ、
前記出力処理部は、前記出力電圧の波形の変化に基づいて、前記成形材料が前記伝搬体の前記第２部分に接触しているか否かを判定した判定結果を含む検出結果を作成する、
請求項１または２に記載の成形材料挙動検出装置。
【請求項７】
前記出力処理部は、前記出力電圧の波形をフーリエ変換して周波数スペクトルを作成するフーリエ変換部と、前記周波数スペクトルから前記共振周波数における振幅Ａを算出する振幅算出部と、前記成形材料が前記キャビティ内に存在しないときの前記出力電圧の波形から取得される前記共振周波数における振幅である基準振幅Ａ
０
と前記振幅Ａとの差である振幅変化量ΔＡを算出する振幅変化量算出部と、前記振幅変化量ΔＡに基づいて前記成形材料が前記伝搬体の前記第２部分に接触しているか否かを判定する判定部と、前記判定部による判定結果を含む前記検出結果を作成する結果作成部と、を含む、
請求項６に記載の成形材料挙動検出装置。
【請求項８】
前記出力処理部は、前記出力電圧の波形の包絡線を、時間をｔ、係数をａ、定数をｂとして、
TIFF
2025152879000008.tif
11
170
で表したときの前記係数ａを算出する係数算出部と、前記成形材料が前記キャビティ内に存在しないときの前記係数である基準係数ａ
０
と、前記係数ａとの差である係数変化量Δａを算出する係数変化量算出部と、前記係数変化量Δａに基づいて前記成形材料が前記伝搬体の前記第２部分に接触しているか否かを判定する判定部と、前記判定部による判定結果を含む前記検出結果を作成する結果作成部と、を含む、
請求項６に記載の成形材料挙動検出装置。
【請求項９】
前記出力処理部は、前記出力電圧の波形をフーリエ変換して周波数スペクトルを作成するフーリエ変換部と、前記周波数スペクトルから前記共振周波数における振幅Ａを算出する振幅算出部と、前記成形材料が前記キャビティ内に存在しないときの前記出力電圧の波形から取得される前記共振周波数における振幅である基準振幅Ａ
０
と前記振幅Ａとの差である振幅変化量ΔＡを算出する振幅変化量算出部と、前記振幅変化量ΔＡに基づいて前記成形材料と前記型との間の熱伝達係数を算出する熱伝達係数算出部と、前記熱伝達係数を含む前記検出結果を作成する結果作成部と、を含む、
請求項６に記載の成形材料挙動検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形材料挙動検出装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
鋳造や射出成形などで作製された成形品は、金型や砂型などの型のキャビティ内に、成形材料（金属材料、樹脂材料またはセラミックス材料）を溶融して充填させている。充填された成形材料が凝固することにより成形品が作製され、型から取り出される。
【０００３】
型のキャビティ内における成形材料の挙動を確認するために、シミュレーションを行う場合がある。シミュレーションの精度を向上させるためには、パラメータを適切に調整することが有効である。このためには、キャビティ内における溶融状態の成形材料の流れや、成形材料の凝固のタイミングなどを含む成形材料の挙動を予め把握しておくことが効果的である。例えば、成形材料の凝固過程や温度過程を検出するための方法が知られている（特許文献１および２参照）。
【０００４】
しかしながら、これらの文献において検出のために用いられている超音波振動子は、金型の外部に取り付けられている。この場合、検出精度の向上が困難になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００５－７４４９９号公報
特表２００７－２１２３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、キャビティ内における成形材料の挙動の検出精度を向上させることができる成形材料挙動検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］本発明は、
成形時に型のキャビティ内における成形材料の挙動を検出する成形材料挙動検出装置であって、
所定の周波数で入力電圧の波形を発生させる波形発生部と、
超音波のガイド波を発生させる超音波センサと、
出力処理部と、
を備え、
前記超音波センサは、
前記型の外部に位置する第１部分と、前記型を貫通する貫通孔に位置する第２部分と、を含む伝搬体であって、前記第１部分から前記第２部分に長手方向に延びる前記ガイド波を伝搬可能な伝搬体と、
前記第１部分に位置し、前記入力電圧に応じて入力磁場を発生させることにより前記伝搬体に前記ガイド波を伝搬させる送信コイルと、
前記第１部分に位置し、前記伝搬体内を伝搬する前記ガイド波に基づいて発生した出力磁場に応じて出力電圧の波形を発生させる受信コイルと、
を含み、
前記出力処理部は、前記出力電圧の波形を処理して検出結果を作成し、
前記第２部分は、前記キャビティに露出する先端面を含み、
前記先端面は、前記型の内面と同一面に位置する、または前記内面よりも前記キャビティの内側に位置する、
成形材料挙動検出装置、であってもよい。
【０００８】
［２］本発明は、
前記超音波センサは、前記伝搬体の前記第１部分に位置する、磁歪材料で形成された磁歪体であって、前記送信コイルからの前記入力磁場を受けて前記伝搬体に前記ガイド波を伝搬させるとともに、前記伝搬体内を伝搬する前記ガイド波を受けて前記受信コイルに向けて前記出力磁場を発生させる磁歪体を更に含む、
［１］に記載の成形材料挙動検出装置、であってもよい。
【０００９】
［３］本発明は、
前記伝搬体は、金属材料で形成されている、
［１］または［２］に記載の成形材料挙動検出装置、であってもよい。
【００１０】
［４］本発明は、
前記送信コイルおよび前記受信コイルは、前記第１部分のうち前記第２部分とは反対側に位置する基端部に位置している、
［１］～［３］のいずれかに記載の成形材料挙動検出装置、であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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