(57)【要約】【課題】スリーブ内に溶湯を供給する際の溶湯の充填率を高くできる給湯装置及び成形機を提供する。【解決手段】実施形態の給湯装置は、金型の中に通じ上部に開口部を有するスリーブの中に、開口部から溶湯を供給する給湯装置であって、開口部に進入可能な給湯口と、給湯口の上方に設けられた給湯部と、溶湯を保持する保持部と、保持部と給湯部とを連結する連結部と、一部が給湯部の中に設けられ溶湯を撹拌する撹拌機構と、給湯口の上下移動を可能とする第１の移動機構と、開口部への溶湯の供給を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型の中に通じ上部に開口部を有するスリーブの中に、前記開口部から溶湯を供給する給湯装置であって、
前記開口部に進入可能な給湯口と、
前記給湯口の上方に設けられた給湯部と、
前記溶湯を保持する保持部と、
前記保持部と前記給湯部とを連結する連結部と、
一部が前記給湯部の中に設けられ前記溶湯を撹拌する撹拌機構と、
前記給湯口の上下移動を可能とする第１の移動機構と、
前記開口部への前記溶湯の供給を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記保持部、前記給湯部、及び、前記連結部の中の前記溶湯を加熱するヒータを、更に備えることを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
前記撹拌機構は、周囲に突出部を有し上下方向に延びる回転体と、前記回転体を上下方向に延びる回転軸を中心に回転させるモータと、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の給湯装置。
【請求項４】
前記突出部は、スパイラル形状又は羽根形状であることを特徴とする請求項３記載の給湯装置。
【請求項５】
前記回転体の前記給湯部に対する上下移動を可能にする第２の移動機構を、更に備え、
前記給湯部は、下部に、前記回転体の下端部と嵌合する貫通孔を有し、
前記制御部は、前記回転体の下端部と前記貫通孔との嵌合状態を前記第２の移動機構により調整することにより、前記給湯部から前記給湯口への前記溶湯の供給の開始と遮断を制御することを特徴とする請求項３又は請求項４記載の給湯装置。
【請求項６】
前記下端部はテーパ形状を有することを特徴とする請求項５記載の給湯装置。
【請求項７】
前記保持部の前記溶湯の湯面位置を測定する湯面センサを、更に備え、
前記制御部は、前記湯面センサの測定結果に基づき、前記給湯部から前記給湯口への前記溶湯の供給の遮断を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の給湯装置。
【請求項８】
前記保持部、前記給湯部、及び、前記連結部の質量を測定する質量センサを、更に備え、
前記制御部は、前記質量センサの測定結果に基づき、前記給湯部から前記給湯口への前記溶湯の供給の遮断を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれか一項記載の給湯装置。
【請求項９】
前記保持部の前記溶湯の湯面を大気から遮蔽する遮蔽材と、
遮蔽された前記湯面に不活性ガスを供給するガス供給口と、を更に備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８いずれか一項記載の給湯装置。
【請求項１０】
前記給湯口の内面に気体を噴射する気体噴射装置、及び、前記給湯口の内面に断熱材を塗布する断熱材塗布装置の少なくともいずれか一方を、更に備えることを特徴とする請求項１ないし請求項９いずれか一項記載の給湯装置。
【請求項１１】
前記給湯部の中の前記溶湯の温度を測定する温度センサを、更に備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１０いずれか一項記載の給湯装置。
【請求項１２】
装置全体を水平方向に移動する水平移動機構を、更に備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１１いずれか一項記載の給湯装置。
【請求項１３】
前記保持部の前記溶湯の中に、１ショット毎に１ショット分の金属材料を供給する材料供給機構を、更に備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１２いずれか一項記載の給湯装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３いずれか一項記載の給湯装置を備える成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯装置及び当該給湯装置を備えた成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるコールドチャンバ式のダイカストマシンは、金型に通じるスリーブ、及びスリーブ内の溶湯を金型内へ押し出すプランジャが、溶湯を貯留する保持炉の外部に設けられる。コールドチャンバ式のダイカストマシンでは、給湯装置から１ショット毎にスリーブ内に溶湯が供給される。
【０００３】
コールドチャンバ式のダイカストマシンでは、一般に、スリーブ内の空気が溶湯に巻き込まれることを防止するために、プランジャを低速と高速の二段階で動作させる二段射出方式が用いられる。仮に、スリーブ内に溶湯を供給する際の溶湯の充填率が低いと、スリーブ内に残存する空気の量が多くなる。スリーブ内に残存する空気の量が多くなると、例えば、プランジャを低速で動作させる時間が長くなり、鋳造サイクルが長くなる。また、例えば、スリーブ内の空気が溶湯に巻き込まれやすくなり、ダイカスト品の品質が低下する。したがって、スリーブ内に溶湯を供給する際の溶湯の充填率を高くすることが望まれる。
【０００４】
特許文献１には、スリーブの上部から溶湯を供給する際に、ホッパーを上昇させることにより液面とホッパーとの距離を概略一定となるように保ち、溶湯の充填率を高くできるダイカストマシンが記載されている。しかし、特許文献１のダイカストマシンでは大型の溶湯炉が必要となり、小規模な給湯機構を実現できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１８８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、スリーブ内に溶湯を供給する際の溶湯の充填率を高くできる給湯装置及び成形機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の給湯装置は、金型の中に通じ上部に開口部を有するスリーブの中に、前記開口部から溶湯を供給する給湯装置であって、前記開口部に進入可能な給湯口と、前記給湯口の上方に設けられた給湯部と、前記溶湯を保持する保持部と、前記保持部と前記給湯部とを連結する連結部と、一部が前記給湯部の中に設けられ前記溶湯を撹拌する撹拌機構と、前記給湯口の上下移動を可能とする第１の移動機構と、前記開口部への前記溶湯の供給を制御する制御部と、を備える。
【０００８】
上記態様の給湯装置おいて、前記保持部、前記給湯部、及び、前記連結部の中の前記溶湯を加熱するヒータを、更に備えることが好ましい。
【０００９】
上記態様の給湯装置おいて、前記撹拌機構は、周囲に突出部を有し上下方向に延びる回転体と、前記回転体を上下方向に延びる回転軸を中心に回転させるモータと、を有することが好ましい。
【００１０】
上記態様の給湯装置おいて、前記突出部は、スパイラル形状又は羽根形状であることが好ましい。
【００１１】
上記態様の給湯装置おいて、前記回転体の前記給湯部に対する上下移動を可能にする第２の移動機構を、更に備え、前記給湯部は、下部に、前記回転体の下端部と嵌合する貫通孔を有し、前記制御部は、前記回転体の下端部と前記貫通孔との嵌合状態を前記第２の移動機構により調整することにより、前記給湯部から前記給湯口への前記溶湯の供給の開始と遮断を制御することが好ましい。
【００１２】
上記態様の給湯装置おいて、前記下端部はテーパ形状を有することが好ましい。
【００１３】
上記態様の給湯装置おいて、前記保持部の前記溶湯の湯面位置を測定する湯面センサを、更に備え、前記制御部は、前記湯面センサの測定結果に基づき、前記給湯部から前記給湯口への前記溶湯の供給の遮断を制御することが好ましい。
【００１４】
上記態様の給湯装置おいて、前記保持部、前記給湯部、及び、前記連結部の質量を測定する質量センサを、更に備え、前記制御部は、前記質量センサの測定結果に基づき、前記給湯部から前記給湯口への前記溶湯の供給の遮断を制御することが好ましい。
【００１５】
上記態様の給湯装置おいて、前記保持部の前記溶湯の湯面を大気から遮蔽する遮蔽材と、
遮蔽された前記湯面に不活性ガスを供給するガス供給口と、を更に備えることが好ましい。
【００１６】
上記態様の給湯装置おいて、前記給湯口の内面に気体を噴射する気体噴射装置を、更に備えることが好ましい。
【００１７】
上記態様の給湯装置おいて、前記給湯口の内面に断熱材を塗布する断熱材塗布装置を、更に備えることが好ましい。
【００１８】
上記態様の給湯装置おいて、前記給湯部の中の前記溶湯の温度を測定する温度センサを、更に備えることが好ましい。
【００１９】
上記態様の給湯装置おいて、装置全体を水平方向に移動する水平移動機構を、更に備えることが好ましい。
【００２０】
上記態様の給湯装置おいて、前記保持部の前記溶湯の中に、１ショット毎に１ショット分の金属材料を供給する材料供給機構を、更に備えることが好ましい。
【００２１】
本発明の一態様の成形機は、上記態様の給湯装置を備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、スリーブ内に溶湯を供給する際の溶湯の充填率を高くできる給湯装置及び成形機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態の成形機の全体構成を示す模式図。
【図２】第１の実施形態の給湯装置を示す模式断面図。
【図３】第１の実施形態の成形機の信号処理系の構成を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態の給湯装置を用いた給湯動作を説明する模式図。
【図５】第１の実施形態の給湯装置を用いた給湯動作を説明する模式図。
【図６】第１の実施形態の給湯装置を用いた給湯動作を説明する模式図。
【図７】第１の実施形態の給湯装置を用いた給湯動作を説明する模式図。
【図８】第１の実施形態の給湯装置を用いた給湯動作を説明する模式図。
【図９】第１の実施形態の給湯装置を用いた給湯動作を説明する模式図。
【図１０】第１の実施形態の給湯装置を用いた給湯動作を説明する模式図。
【図１１】第１の実施形態の給湯装置を用いた給湯動作を説明する模式図。
【図１２】第２の実施形態の給湯装置を示す模式断面図。
【図１３】第３の実施形態の給湯装置を示す模式断面図。
【図１４】第４の実施形態の給湯装置を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の給湯装置は、金型の中に通じ上部に開口部を有するスリーブの中に、開口部から溶湯を供給する給湯装置であって、開口部に進入可能な給湯口と、給湯口の上方に設けられた給湯部と、溶湯を保持する保持部と、保持部と給湯部とを連結する連結部と、給湯部の中に設けられ溶湯を撹拌する撹拌機構と、給湯口の上下移動を可能とする第１の移動機構と、開口部への溶湯の供給を制御する制御部と、を備える。また、第１の実施形態の成形機は、上記給湯装置を備える。
【００２６】
図１は、第１の実施形態の成形機の全体構成を示す模式図である。図１は、一部に断面図を含む側面図である。図２は、第１の実施形態の給湯装置を示す模式断面図である。図１では、給湯装置の図示を省略している。図３は、第１の実施形態の成形機の信号処理系の構成を示すブロック図である。
【００２７】
第１の実施形態の成形機はダイカストマシンである。第１の実施形態のダイカストマシン１００は、コールドチャンバ式のダイカストマシンである。
【００２８】
ダイカストマシン１００は、型締装置１０．押出装置１２、射出装置１４、金型１６、制御ユニット１８、給湯装置２０を備える。
【００２９】
射出装置１４は、スリーブ２２、プランジャ２４、射出駆動部２５、位置センサ２７を有する。プランジャ２４は、プランジャチップ２４ａとプランジャロッド２４ｂを含む。スリーブ２２には、開口部２８が設けられる。
【００３０】
金型１６は、固定金型１６ａと移動金型１６ｂを含む。
【００３１】
ダイカストマシン１００は、金型１６の内部（図１中のキャビティＣａ）に液状金属（溶湯）を射出し、その液状金属を金型１６内で凝固させることにより、ダイカスト品を製造する機械である。金属は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛合金、又は、マグネシウム合金である。
【００３２】
金型１６は、型締装置１０と射出装置１４との間に設けられる。金型１６は、固定金型１６ａと移動金型１６ｂを含む。
【００３３】
型締装置１０は、金型１６の開閉及び型締めを行う機能を有する。
【００３４】
射出装置１４は、金型１６の内部に液状金属を射出する機能を有する。射出装置１４は、図１に示すように、スリーブ２２、プランジャ２４、射出駆動部２５、位置センサ２７を有する。
【００３５】
スリーブ２２は、金型１６の中に通じる。スリーブ２２は、例えば、固定金型１６ａに連結された筒状の部材である。スリーブ２２は、例えば、円筒形状である。
【００３６】
プランジャ２４は、スリーブ２２の中を摺動する。プランジャロッド２４ｂの先端に固定されたプランジャチップ２４ａが、スリーブ２２の中を前後方向に摺動する。スリーブ２２の中をプランジャチップ２４ａが前方へ摺動することにより、スリーブ２２の中の溶湯Ｍが金型１６の中に押し出される。
【００３７】
射出駆動部２５は、プランジャ２４を前後方向に駆動させる機能を備える。射出駆動部２５は、例えば、液圧式、電動式、又は液圧式と電動式とを組み合わせたハイブリッド式である。
【００３８】
位置センサ２７は、プランジャ２４の位置を検出する機能を有する。位置センサ２７は、例えば、光学式又は磁気式のリニアエンコーダである。位置センサ２７で検出されるプランジャ２４の位置を微分することで、プランジャ２４の速度を検出することが可能である。
【００３９】
制御ユニット１８は、鋳造制御部３２、入力装置３４、表示装置３６を含む。
【００４０】
入力装置３４は、例えば、型締装置１０の固定ダイプレート（符号省略）に設けられる。入力装置３４は、オペレータの入力操作を受け付ける。オペレータは、入力装置３４を用いて、ダイカストマシン１００の成形条件等の設定が可能となる。
【００４１】
入力装置３４は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイを用いたタッチパネルである。
【００４２】
表示装置３６は、例えば、型締装置１０の固定ダイプレート（符号省略）に設けられる。表示装置３６は、例えば、ダイカストマシン１００の成形条件、動作状況等を画面に表示する。表示装置３６は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイである。
【００４３】
鋳造制御部３２は、型締装置１０、押出装置１２、及び射出装置１４を用いたダイカストマシン１００の成形動作を制御する機能を有する。鋳造制御部３２は、各種の演算を行って、ダイカストマシン１００の各部に制御指令を出力する機能を有する。
【００４４】
鋳造制御部３２は、例えば、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。鋳造制御部３２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、半導体メモリ及び半導体メモリに記憶された制御プログラムを含む。
【００４５】
給湯装置２０は、ホッパー４０（給湯口）、給湯部４２、保持部４４、連結部４６、撹拌機構４８、第１の移動機構５０、第２の移動機構５２、ヒータ５４、湯面センサ５６、遮蔽カバー５８（遮蔽材）、金属供給口５９、遮蔽扉６０、ガス供給口６２、支持部６４、支持台６６、車輪６８（水平移動機構）、気体噴射装置７０、断熱材塗布装置７２、温度センサ７４、インゴット供給機７６（材料供給機構）、給湯制御部７８（制御部）を備える。なお、図２では、給湯制御部７８の図示を省略している。
【００４６】
図２に示すように、スリーブ２２には、開口部２８が設けられる。開口部２８は、スリーブ２２の上部に設けられる。給湯装置２０は、開口部２８からスリーブ２２の中に、溶湯Ｍを供給し、スリーブ２２内に溶湯Ｍを充填する機能を有する。
【００４７】
ホッパー４０は、例えば、上部が漏斗形状であり、下部が円筒形状である。ホッパー４０は、スリーブ２２の開口部２８に進入可能である。ホッパー４０は、第１の移動機構５０を用いて上下に移動する。ホッパー４０は、給湯口の一例である。ホッパー４０は、例えば、鋼板で形成される。
【００４８】
給湯部４２は、ホッパー４０の上方に設けられる。給湯部４２は、下部に貫通孔４２ａを有する。給湯部４２は、例えば、円筒形状のセラミックス管である。給湯部４２は、溶湯Ｍのホッパー４０への供給と遮断を行う機能を有する。
【００４９】
保持部４４は、給湯部４２の側方に設けられる。保持部４４は、例えば、セラミックスで形成される炉である。保持部４４は、溶湯Ｍの保持と保温を行う機能を有する。
【００５０】
連結部４６は、保持部４４と給湯部４２との間に設けられる。連結部４６は、例えば、円筒形状のセラミックス管である。連結部４６は、保持部４４に保持される溶湯Ｍを給湯部４２に供給する機能を有する。
【００５１】
ヒータ５４は、給湯部４２、保持部４４、及び連結部４６の周囲に設けられる。ヒータ５４は、給湯部４２、保持部４４、及び連結部４６の中の溶湯Ｍを加熱する機能を有する。
【００５２】
撹拌機構４８は、一部が給湯部４２の中に設けられる。撹拌機構４８は、回転体８０とモータ８２とを有する。撹拌機構４８は、給湯部４２の中の溶湯Ｍを撹拌し、溶湯Ｍの温度ムラを低減する機能を有する。
【００５３】
回転体８０は、上下方向に延びる。回転体８０は、例えば、円柱形状のセラミックスである。
【００５４】
回転体８０は、周囲に突出部８０ａを有する。突出部８０ａは、例えば、スパイラル形状又は羽根形状である。図２では、突出部８０ａがスパイラル形状の場合を示す。
【００５５】
回転体８０が突出部８０ａを有することにより、溶湯Ｍの撹拌効果が増大する。また、回転体８０が突出部８０ａを有することにより、溶湯Ｍを貫通孔４２ａに向けて押し出す推力が生まれる。
【００５６】
回転体８０の下端部には、プラグ８０ｂが設けられる。貫通孔４２ａはプラグ８０ｂと嵌合する。プラグ８０ｂが貫通孔４２ａに嵌合されることにより、給湯部４２からホッパー４０への溶湯Ｍの供給が遮断される。
【００５７】
モータ８２は、給湯部４２の上方に設けられる。モータ８２は、回転体８０を上下方向に延びる回転軸（図２中のＣ）を中心に回転させる機能を有する。
【００５８】
支持部６４は、保持部４４の下方に設けられる。支持部６４は、給湯部４２、保持部４４、及び連結部４６を支持する機能を有する。
【００５９】
支持台６６は、支持部６４の下方に設けられる。支持台６６は、支持部６４を支持する機能を有する。
【００６０】
第１の移動機構５０は、例えば、支持台６６と支持部６４の間に設けられる。第１の移動機構５０は、ホッパー４０、給湯部４２、保持部４４、及び連結部４６の上下移動を可能にする。第１の移動機構５０により、ホッパー４０の開口部２８への進入と抜去が行われる。第１の移動機構５０は、例えば、例えば、電動ジャッキ又は油圧ジャッキである。
【００６１】
第２の移動機構５２は、例えば、給湯部４２の上方に設けられる。第２の移動機構５２は、回転体８０の給湯部４２に対する上下移動を可能にする。第２の移動機構５２は、例えば、アクチュエータである。第２の移動機構５２は、例えば、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、又は、ソレノイドアクチュエータである。
【００６２】
遮蔽カバー５８は、保持部４４及び給湯部４２の湯面を大気から遮蔽する。遮蔽カバー５８は、遮蔽材の一例である。
【００６３】
ガス供給口６２は、遮蔽カバー５８に設けられる。ガス供給口６２から、湯面に不活性ガスが供給される。不活性ガスは、例えば、窒素ガス又はアルゴンガスである。ガス供給口６２から不活性ガスを供給することにより、溶湯Ｍの酸化が抑制される。
【００６４】
金属供給口５９は、保持部４４の上方に設けられる。金属供給口５９は、遮蔽カバー５８に設けられる。金属供給口５９から保持部４４の溶湯Ｍの中に、溶湯Ｍと同一組成の金属材料が供給される。金属材料は、例えば、インゴットである。
【００６５】
遮蔽扉６０は、金属供給口５９の上方に設けられる。遮蔽扉６０は、金属材料を保持部４４に供給する時以外は、閉ざされる。
【００６６】
湯面センサ５６は、保持部４４の湯面の上方に設けられる。湯面センサ５６は、例えば、湯面の上方から湯面位置を測定する非接触式のセンサである。湯面センサ５６は、例えば、光学式又は超音波式のセンサである。
【００６７】
温度センサ７４は、例えば、給湯部４２の下部に設けられる。温度センサ７４は、給湯部４２の中の溶湯Ｍの温度を測定する機能を有する。温度センサ７４を用いて、溶湯Ｍの温度は、例えば、±２℃以内に制御される。
【００６８】
気体噴射装置７０は、ホッパー４０の上部側面に設けられる。気体噴射装置７０は、ホッパー４０の内面に、例えば、ショット毎に空気を噴出して清掃する機能を有する。
【００６９】
断熱材塗布装置７２は、ホッパー４０の上部側面に設けられる。断熱材塗布装置７２は、ホッパー４０の内面に、濡れ性の良い断熱材を塗布する機能を有する。
【００７０】
車輪６８は、支持台６６の下方に設けられる。車輪６８は、給湯装置２０全体を水平方向に移動する機能を有する。車輪６８は、水平移動機構の一例である。
【００７１】
インゴット供給機７６は、保持部４４の上方に設けられる。インゴット供給機７６は、例えば、１ショット毎に１ショット分の金属材料を、金属供給口５９から保持部４４の溶湯Ｍの中に供給する機能を有する。金属材料は溶湯Ｍと同一組成である。インゴット供給機７６は、例えば、溶湯Ｍの原料となるインゴットを供給する。インゴット供給機７６は、材料供給機構の一例である。
【００７２】
インゴット供給機７６は、例えば、インゴットを加熱する図示しない加熱機構を有する。インゴットは、例えば、加熱機構を用いて、所定の温度±５℃以内の温度に保持される。インゴット供給機７６は、例えば、半溶融状態のインゴットを、保持部４４の溶湯Ｍの中に供給する。
【００７３】
給湯制御部７８は、給湯装置２０の給湯動作を制御する機能を備える。給湯制御部７８は、スリーブ２２の開口部２８への溶湯Ｍの供給を制御する機能を備える。給湯制御部７８は、鋳造制御部３２と連動して機能する。給湯制御部７８は、制御部の一例である。
【００７４】
給湯制御部７８は、例えば、第１の移動機構５０により、ホッパー４０及び給湯部４２を上下移動させることにより、ホッパー４０の開口部２８への進入と抜去を制御する。
【００７５】
給湯制御部７８は、例えば、モータ８２の回転を制御することにより、回転体８０による溶湯Ｍの撹拌を制御する。
【００７６】
給湯制御部７８は、例えば、回転体８０の下端部のプラグ８０ｂと貫通孔４２ａとの嵌合状態を第２の移動機構５２により調整することにより、給湯部４２からホッパー４０への溶湯Ｍの供給の開始と遮断を制御する。給湯制御部７８は、例えば、湯面センサ５６の測定結果に基づき、給湯部４２からホッパー４０への溶湯Ｍの供給の遮断を制御する
【００７７】
給湯制御部７８は、例えば、１ショットが終了する毎に、インゴット供給機７６を動作させて、１ショット分の金属材料を保持部４４に供給する。
【００７８】
給湯制御部７８は、例えば、温度センサ７４の測定結果をヒータ５４にフィードバックすることにより、溶湯Ｍの温度を制御する。
【００７９】
給湯制御部７８は、例えば、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。給湯制御部７８は、例えば、ＣＰＵ、半導体メモリ及び半導体メモリに記憶された制御プログラムを含む。
【００８０】
次に、第１の実施形態の給湯装置２０を用いた給湯動作について説明する。図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、及び図１１は、第１の実施形態の給湯装置を用いた給湯動作を説明する模式図である。
【００８１】
最初に、保持部４４にヒータ５４で加熱された溶湯Ｍを保持する（図４）。保持部４４に保持される溶湯Ｍは、例えば、１ショット分以上１０ショット分以下の量である。図４の状態では、プラグ８０ｂは貫通孔４２ａに嵌合され、給湯部４２からホッパー４０への溶湯Ｍの供給は遮断されている。また、ホッパー４０は、スリーブ２２の開口部２８から抜去されている。また、回転体８０の回転は停止している。
【００８２】
次に、第１の移動機構５０により、ホッパー４０及び給湯部４２を下降させて、ホッパー４０の先端をスリーブ２２の開口部２８に進入させる（図５）。
【００８３】
次に、第２の移動機構５２により、回転体８０を上昇させて、プラグ８０ｂを貫通孔４２ａから抜去する（図６）。同時に、モータ８２により回転体８０を回転させて、給湯部４２の中の溶湯Ｍを撹拌する。給湯部４２からホッパー４０への溶湯Ｍの供給が開始される。したがって、開口部２８からスリーブ２２の中への溶湯Ｍの供給が開始される。
【００８４】
次に、第１の移動機構５０により、ホッパー４０及び給湯部４２を徐々に上昇を続けながら、開口部２８からスリーブ２２の中への溶湯Ｍの供給を続行する（図７、図８）。
【００８５】
次に、溶湯Ｍの供給量が所定の量に達した時点で、モータ８２により回転体８０を回転させながら、第２の移動機構５２により回転体８０を下降させて、プラグ８０ｂを貫通孔４２ａに挿入する（図９）。プラグ８０ｂと貫通孔４２ａは嵌合される。プラグ８０ｂと貫通孔４２ａが嵌合された時点で、回転体８０の回転と下降を停止する。
【００８６】
給湯部４２からホッパー４０への溶湯Ｍの供給が停止される。したがって、開口部２８からスリーブ２２の中への溶湯Ｍの供給が停止される。
【００８７】
溶湯Ｍの供給量が所定の量に達した否かは、湯面センサ５６により、保持部４４の湯面位置が所定の位置に達した否かを測定することで判断される。すなわち、１ショット分の溶湯Ｍが減少した位置に湯面位置が到達した時点で、開口部２８からスリーブ２２の中への溶湯Ｍの供給が停止される。
【００８８】
例えば、スリーブ２２の中の溶湯Ｍの充填率が７０％以上となるように、溶湯Ｍの供給量は制御される。なお、充填率とは、スリーブ２２のうちのプランジャ２４よりも前方の容積に対して、溶湯Ｍが占める割合を意味する。
【００８９】
次に、スリーブ２２内の溶湯Ｍの射出を開始する（図１０）。すなわち、プランジャ２４が前進を開始するように射出駆動部２５が制御される。プランジャ２４は、例えば、プランジャチップ２４ａが開口部２８を塞ぐ位置に達するまで低速で前進させる。
【００９０】
この時、スリーブ２２の中の溶湯Ｍの充填率は、例えば、９５％以上である。スリーブ２２の中の溶湯Ｍの充填率は、例えば、１００％である。
【００９１】
この時、例えば、気体噴射装置７０から空気を噴出して、ホッパー４０の内面を清掃する。また、例えば、断熱材塗布装置７２から、ホッパー４０の内面に、濡れ性の良い断熱材を塗布することで、ホッパー４０の内面に溶湯Ｍの残渣等が付着しにくくする。
【００９２】
次に、プランジャ２４の速度を上げて、溶湯Ｍの射出を行う（図１１）。この時、遮蔽扉６０をあけ、インゴット供給機７６を動作させて、保持部４４の溶湯Ｍの中にインゴットを供給する。インゴットは、溶湯Ｍと同一組成の金属材料である。インゴットは、１ショット分の溶湯の量に相当する量である。インゴットは、例えば、あらかじめ融点に近い温度まで加熱される。
【００９３】
以上の給湯動作が、ダイカスト品を製造する１ショット毎に繰り返される。言い換えれば、以上の給湯動作が、ダイカストマシン１００の鋳造サイクル毎に繰り返される。
【００９４】
次に、第１の実施形態の給湯装置及びダイカストマシンの作用及び効果について説明する。
【００９５】
コールドチャンバ式のダイカストマシンでは、一般に、スリーブ内の空気が溶湯に巻き込まれることを防止するために、プランジャを低速と高速の二段階で動作させる二段射出方式が用いられる。仮に、スリーブ内に溶湯を供給する際の溶湯の充填率が低いと、スリーブ内に残存する空気の量が多くなる。スリーブ内に残存する空気の量が多くなると、例えば、プランジャを低速で動作させる時間が長くなり、鋳造サイクルが長くなる。また、例えば、スリーブ内の空気が溶湯に巻き込まれやすくなり、ダイカスト品の品質が低下する。したがって、スリーブ内に溶湯を供給する際の溶湯の充填率を高くすることが望まれる。
【００９６】
第１の実施形態の給湯装置２０は、スリーブ２２の上部に設けられた開口部２８から、溶湯Ｍを供給する。したがって、例えば、７０％以上の高い充填率を実現することが可能となる。よって、短い鋳造サイクルと高い品質のダイカスト品の製造が可能となる。充填率は、８０％以上であることが好ましい。
【００９７】
また、第１の実施形態の給湯装置２０は、第１の移動機構５０により、ホッパー４０及び給湯部４２を徐々に上昇を続けながら、開口部２８からスリーブ２２の中への溶湯Ｍの供給を行うことが可能となる。したがって、例えば、湯面が波立つことによる空気の溶湯Ｍへの巻き込みが抑制される。よって、高い品質のダイカスト品の製造が可能となる。
【００９８】
また、第１の実施形態の給湯装置２０は、給湯部４２、保持部４４、及び連結部４６の周囲にヒータ５４を設けて、溶湯Ｍを加熱する。また、給湯部４２内の溶湯Ｍを、撹拌機構４８を用いて撹拌する。また、１ショット毎に１ショット分の少量の金属材料を供給する。したがって、溶湯Ｍの総量が少なくても、温度ムラが抑制された品質の高い溶湯をスリーブ２２内に供給することが可能となる。よって、例えば、１０ショット分以下と少ない溶湯Ｍを保持する小規模な給湯装置２０が実現できる。
【００９９】
給湯装置２０を小規模にすることで、例えば、ダイカスト品を製造する際の、省エネルギーが実現できる。また、地震等の災害の際の安全性を高くすることが可能となる。
【０１００】
また、第１の実施形態の給湯装置２０は、回転体８０が突出部８０ａを有することにより、溶湯Ｍを貫通孔４２ａに向けて押し出す推力が生まれる。したがって、溶湯Ｍを自重により落下させてスリーブ２２に供給する場合と比較して、給湯速度が速くなる。よって、短い鋳造サイクルの実現が可能となる。
【０１０１】
また、第１の実施形態の給湯装置２０は、モータ８２により回転体８０を回転させながら、第２の移動機構５２により回転体８０を下降させて、プラグ８０ｂを貫通孔４２ａに嵌合することで、溶湯Ｍのホッパー４０への供給を停止する。プラグ８０ｂを回転させながら貫通孔４２ａに挿入することで、例えば、貫通孔４２ａの内面に溶湯Ｍの残渣等が付着していた場合でも、プラグ８０ｂの回転により除去され、溶湯Ｍの確実な遮断が実現できる。したがって、高い精度でスリーブ２２への溶湯Ｍの供給が実現できる。
【０１０２】
また、第１の実施形態の給湯装置２０は、１ショット分の溶湯Ｍの供給量を、湯面センサ５６の測定に基づき判断することにより、高い精度でスリーブ２２への溶湯Ｍの供給が実現できる。
【０１０３】
例えば、スリーブ２２への溶湯Ｍの供給精度は、±２％以内となる。
【０１０４】
また、第１の実施形態の給湯装置２０は、気体噴射装置７０を備えることにより、ホッパー４０の内面が清浄に保たれる。また、断熱材塗布装置７２から、ホッパー４０の内面に、濡れ性の良い断熱材を塗布することで、ホッパー４０の内面に溶湯Ｍの残渣等が付着しにくくすることができる。したがって、清浄な溶湯Ｍをスリーブ２２へ供給することが可能となる。よって、高い品質のダイカスト品の製造が可能となる。
【０１０５】
また、第１の実施形態の給湯装置２０は、溶湯Ｍを貯める領域が、給湯部４２、保持部４４、及び連結部４６の３つの単純な形状の部品で構成される。したがって、分解及び清掃が容易となり、給湯装置２０メインテナンス性が高くなる。
【０１０６】
また、第１の実施形態の給湯装置２０は、温度センサ７４とヒータ５４を用いて、溶湯Ｍの温度を高い精度で制御できる。したがって、高い品質のダイカスト品の製造が可能となる。
【０１０７】
また、第１の実施形態の給湯装置２０は、車輪６８を備えることにより、水平方向の移動が容易である。したがって、給湯装置２０メインテナンス性が高くなる。
【０１０８】
第１の実施形態の給湯装置２０は、給湯部４２、保持部４４、及び連結部４６のセラミックス部材の接合部での密着性を高くするための図示しない圧力印加機構を備えることが好ましい。圧力印加機構は、例えば、空気圧シリンダである。圧力印加機構を備えることで、給湯部４２、保持部４４、及び連結部４６の接合部からの湯漏れを抑制することが可能となる。
【０１０９】
第１の実施形態の給湯装置２０は、１ショット前のビスケットの厚さを用いて、次のショットのためにスリーブ２２に供給する溶湯Ｍの量を補正することが好ましい。高い精度でスリーブ２２への溶湯Ｍの供給が実現できる。
【０１１０】
以上、第１の実施形態によれば、スリーブ内に溶湯を供給する際の溶湯の充填率を高くできる給湯装置及びダイカストマシンが実現できる。また、総合的に優れた特性を備えた給湯装置及びダイカストマシンが実現できる。
【０１１１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の給湯装置及び成形機は、回転体の下端部がテーパ形状を有すること以外は、第１の実施形態の給湯装置及び成形機と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【０１１２】
図１２は、第２の実施形態の給湯装置を示す模式断面図である。
【０１１３】
回転体８０の下端部のプラグ８０ｂは、下方に向かって径が狭まるテーパ形状を備える。貫通孔４２ａはプラグ８０ｂと嵌合する。プラグ８０ｂが貫通孔４２ａに嵌合されることにより、給湯部４２からホッパー４０への供給が遮断される。
【０１１４】
プラグ８０ｂがテーパ形状を備えることにより、貫通孔４２ａとプラグ８０ｂとの接触部が、面接触ではなく、線接触となる。したがって、溶湯Ｍのより確実な遮断が実現できる。したがって、高い精度でスリーブ２２への溶湯Ｍの供給が実現できる。
【０１１５】
以上、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様、スリーブ内に溶湯を供給する際の溶湯の充填率を高くできる給湯装置及びダイカストマシンが実現できる。また、総合的に優れた特性を備えた給湯装置及びダイカストマシンが実現できる。さらに、高い精度でスリーブ２２への溶湯Ｍの供給が実現できる。
【０１１６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の給湯装置及び成形機は、保持部、給湯部、及び、連結部の質量を測定する質量センサを、更に備え、制御部は、質量センサの測定結果に基づき、給湯部から給湯口への溶湯の供給の遮断を制御する点で、第１の実施形態の給湯装置及び成形機と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【０１１７】
図１３は、第３の実施形態の給湯装置を示す模式断面図である。
【０１１８】
第３の実施形態の給湯装置は、質量センサ８４を備える。質量センサ８４は、質量センサ８４の上にある給湯装置の構成部品及び溶湯Ｍの質量を測定することが可能である。
【０１１９】
給湯制御部７８は、例えば、質量センサ８４の測定結果に基づき、給湯部４２からホッパー４０への溶湯Ｍの供給の遮断を制御する。例えば、１ショット分の溶湯Ｍの質量が減少したと判断された時点で、開口部２８からスリーブ２２の中への溶湯Ｍの供給が停止される。
【０１２０】
第３の実施形態の給湯装置によれば、質量センサ８４を用いて、給湯部４２からホッパー４０への溶湯Ｍの供給の遮断を制御することにより、高い精度でスリーブ２２への溶湯Ｍの供給が実現できる．例えば、スリーブ２２への溶湯Ｍの供給精度は、±１％以内となる。
【０１２１】
以上、第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様、スリーブ内に溶湯を供給する際の溶湯の充填率を高くできる給湯装置及びダイカストマシンが実現できる。また、総合的に優れた特性を備えた給湯装置及びダイカストマシンが実現できる。
【０１２２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の給湯装置及び成形機は、溶融状態の金属材料を保持部に供給する点で、第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
【０１２３】
図１４は、第４の実施形態の給湯装置を示す模式断面図である。
【０１２４】
第４の実施形態の給湯装置は、溶融金属供給管８６（材料供給機構）を備える。溶融金属供給管８６は、保持部４４に、１ショット毎に１ショット分の溶融した金属材料を供給する機能を有する。溶融金属供給管８６は、材料供給機構の一例である。
【０１２５】
溶融金属供給管８６は、一端が保持部４４に接続され、他端が、例えば、図示しない溶解炉に接続される。溶融した金属材料が、例えば、溶解炉から図示しない電磁ポンプを用いて、保持部４４に供給される。
【０１２６】
第４の実施形態の給湯装置は、第１の実施形態よりも１ショット当たりの溶湯量が大きいダイカストマシンに適する。
【０１２７】
以上、第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様、スリーブ内に溶湯を供給する際の溶湯の充填率を高くできる給湯装置及びダイカストマシンが実現できる。また、総合的に優れた特性を備えた給湯装置及びダイカストマシンが実現できる。また、第１の実施形態よりも１ショット当たりの溶湯量が大きいダイカストマシンに好適に用いられる。
【０１２８】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。実施形態においては、給湯装置及び成形機などで、本発明の説明に直接必要としない部分については記載を省略したが、必要とされる、給湯装置及び成形機などに関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【０１２９】
第１ないし第４の実施形態においては、プラグ８０ｂが貫通孔４２ａに嵌合され、給湯部４２からホッパー４０への溶湯Ｍの供給が遮断されている際に、回転体８０の回転が停止する場合を例に説明した。しかし、プラグ８０ｂが貫通孔４２ａに嵌合され、給湯部４２からホッパー４０への溶湯Ｍの供給が遮断されている際に、回転体８０を回転させ、溶湯Ｍの撹拌を行うことも可能である。この際、例えば、回転体８０の回転数を、給湯部４２からホッパー４０への溶湯Ｍの供給が行われている際と同様の回転数、又は、小さい回転数とすることが可能である。
【０１３０】
第１ないし第３の実施形態において、加熱したインゴットを保持部４４に供給する場合を例に説明したが、常温のインゴットを保持部４４に供給しても構わない。
【０１３１】
第１ないし第４の実施形態においては、ダイカストマシンを成形機の例として説明したが、本発明を射出成形機等に適用することも可能である。
【０１３２】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての給湯装置及び成形機は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【０１３３】
１６        金型
２０        給湯装置
２２        スリーブ
２８        開口部
４０        ホッパー（給湯口）
４２        給湯部
４２ａ      貫通孔
４４        保持部
４６        連結部
４８        撹拌機構
５０        第１の移動機構
５２        第２の移動機構
５４        ヒータ
５６        湯面センサ
５８        遮蔽カバー（遮蔽材）
６２        ガス供給口
６８        車輪（水平移動機構）
７０        気体噴射装置
７２        断熱材塗布装置
７４        温度センサ
７６        インゴット供給機（材料供給機構）
７８        給湯制御部（制御部）
８０        回転体
８０ａ      突出部
８０ｂ      プラグ（下端部）
８２        モータ
８４        質量センサ
８６        溶融金属供給管（材料供給機構）
１００      ダイカストマシン（成形機）
Ｃ          回転軸
Ｍ          溶湯
【図１】
2020189297.tif 000003
【図２】
2020189297.tif 000004
【図３】
2020189297.tif 000005
【図４】
2020189297.tif 000006
【図５】
2020189297.tif 000007
【図６】
2020189297.tif 000008
【図７】
2020189297.tif 000009
【図８】
2020189297.tif 000010
【図９】
2020189297.tif 000011
【図１０】
2020189297.tif 000012
【図１１】
2020189297.tif 000013
【図１２】
2020189297.tif 000014
【図１３】
2020189297.tif 000015
【図１４】
2020189297.tif 000016