(57)【要約】【課題】湯面のレベルを検出する検出装置の構成を簡素化するとともに、不純物を含まない純粋な溶融金属を射出装置に供給することができるようにする。【解決手段】溶融された成形材料を貯留する溶解炉本体５１と、下端部が前記溶融された成形材料の湯面５３ａの複数のレベルに対応する位置となるように配設された複数の熱電対と、該熱電対の検出した温度信号に基づいて、前記溶解炉本体５１への成形材料の供給及び溶融金属成形機の動作を制御する制御装置とを有する。【選択図】          図１
2004291002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）溶融された成形材料を貯留する溶解炉本体と、
（ｂ）下端部が前記溶融された成形材料の湯面の複数のレベルに対応する位置となるように配設された複数の熱電対と、
（ｃ）該熱電対の検出した温度信号に基づいて、前記溶解炉本体への成形材料の供給及び溶融金属成形機の動作を制御する制御装置とを有することを特徴とする溶融金属成形機の成形材料溶解炉。
【請求項２】
（ａ）前記溶解炉本体内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給管を有し、
（ｂ）該不活性ガス供給管から排出された不活性ガスは、前記熱電対の下端部に向けて流れる請求項１に記載の溶融金属成形機の成形材料溶解炉。
【請求項３】
（ａ）溶融された成形材料を貯留する溶解炉本体と、
（ｂ）給湯口が前記溶融された成形材料の複数の層に対応する位置となるように配設された複数の給湯管路と、
（ｃ）前記給湯口を開閉する複数の給湯制御バルブとを有し、
（ｄ）中層に対応する給湯口から流出する前記溶融された成形材料を溶融金属成形機に供給することを特徴とする溶融金属成形機の成形材料溶解炉。
【請求項４】
前記給湯制御バルブは、前記給湯口に当接するテーパ面を備える請求項３に記載の溶融金属成形機の成形材料溶解炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属成形機の成形材料溶解炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶融金属成形機においては、溶融させた金属材料、例えばマグネシウム合金を射出装置から金型内に射出して所望の成形品を成形するようになっている。このような溶融金属成形機の一種として、チクソモールディング式のマグネシウム成形機が知られている。該チクソモールディング式のマグネシウム成形機においては、粉砕された固体のマグネシウム合金を射出装置の供給口からシリンダ内に供給し、該シリンダ内のスクリュの回転攪拌（かくはん）作用によって、マグネシウム合金を半凝固スラリー状にして射出するようになっている。しかし、シリンダ内のスクリュの回転攪拌作用によってマグネシウム合金を半凝固スラリー状にするために、シリンダ、スクリュ等の構成が複雑となり、高い工作精度が要求され、かつ、シリンダ、スクリュ等の温度管理が困難となるので、射出装置の製造コスト及び運転コストが高くなってしまう。
【０００３】
そこで、射出装置に接続された溶解炉において加熱して、溶融させた金属を射出装置のシリンダ内に供給する溶融金属成形機が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、溶融金属が射出装置に供給されるので、該射出装置の構成を簡素化することができ、シリンダ等の温度管理も容易となり、射出装置の製造コスト及び運転コストを低くすることができる。また、前記溶解炉においては、溶融金属の量を制御するために、溶融金属の湯面のレベルを検出するようになっている（例えば、特許文献２及び３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２８７６７号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平６−２２９８１２号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開２００１−３１１６４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の溶解炉においては、湯面のレベルを検出する検出装置の構造が複雑となり、溶解炉のコストが高くなってしまう。例えば、フロートを使用して湯面のレベルを検出する検出装置の場合、前記フロートの位置を溶解炉の外部において計測するために、前記フロートにスケール部材を取り付けたり、該スケール部材が溶解炉の天井部を通過する箇所に不活性ガスのシール装置を配設したり、前記溶解炉の外部にセンサを配設したりする必要があり、構造が複雑になってしまう。また、例えば、複数の導電電極間の導通の有無を利用して湯面のレベルを検出する検出装置の場合、凝固物の付着を防止するために前記導電電極にヒータを配設する必要があり、構造が複雑になってしまう。さらに、例えば、溶解炉の外部に配設したフロートを使用して湯面のレベルを検出する検出装置の場合、不活性ガスの管路によって前記溶解炉と検出装置とを連結する必要があり、構造が複雑になってしまう。
【０００８】
また、溶解炉内部の溶融金属は、不可避的に不純物を含むものであり、前記従来の溶解炉においては、不純物を除去した純粋な溶融金属を射出装置に供給することができない。そのため、成形品の品質が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、前記従来の溶解炉の問題点を解決して、湯面のレベルを検出する検出装置の構成を簡素化するとともに、不純物を含まない純粋な溶融金属を射出装置に供給することができる溶融金属成形機の成形材料溶解炉を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の溶融金属成形機の成形材料溶解炉においては、溶融された成形材料を貯留する溶解炉本体と、下端部が前記溶融された成形材料の湯面の複数のレベルに対応する位置となるように配設された複数の熱電対と、該熱電対の検出した温度信号に基づいて、前記溶解炉本体への成形材料の供給及び溶融金属成形機の動作を制御する制御装置とを有する。
【００１１】
本発明の他の溶融金属成形機の成形材料溶解炉においては、さらに、前記溶解炉本体内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給管を有し、該不活性ガス供給管から排出された不活性ガスは、前記熱電対の下端部に向けて流れる。
【００１２】
本発明の更に他の溶融金属成形機の成形材料溶解炉においては、溶融された成形材料を貯留する溶解炉本体と、給湯口が前記溶融された成形材料の複数の層に対応する位置となるように配設された複数の給湯管路と、前記給湯口を開閉する複数の給湯制御バルブとを有し、中層に対応する給湯口から流出する前記溶融された成形材料を溶融金属成形機に供給する。
【００１３】
本発明の更に他の溶融金属成形機の成形材料溶解炉においては、さらに、前記給湯制御バルブは、前記給湯口に当接するテーパ面を備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図２は本発明の実施の形態における溶融金属成形機の構成を示す側面図である。
【００１６】
本実施の形態においては、金属としてマグネシウムを使用した例について説明する。
【００１７】
図において、１０は溶融金属成形機としてのマグネシウム成形機であり、装飾品、各種容器、精密部品、カメラ、コンピュータ等の精密装置の筐（きょう）体、自動車部品、事務機械部品等のマグネシウム合金製の各種成形品を成形するための成形機である。そして、前記マグネシウム成形機１０は、成形機フレーム１２上に配設された射出装置２０、該射出装置２０と対向するように前記成形機フレーム１２上に配設された金型装置４０、前記射出装置２０の上方に配設され、該射出装置２０に溶融マグネシウム合金を供給する溶解炉５０、及び、該溶解炉５０の上方に配設され、成形材料としての粉砕された固体のマグネシウム合金を前記溶解炉５０に供給する材料供給装置６０を有する。なお、前記マグネシウム合金は、成形品の用途等によって成分が異なり、いかなる成分から成るものであってもよいが、一般的には、ＡＺ９１マグネシウム合金が使用される。
【００１８】
ここで、前記成形機フレーム１２上には支持プレート１３が固定され、さらに、長尺のスライドガイド１５が、両端を取付部材１５ａを介して固定されることによって、前記支持プレート１３の上方に配設されている。そして、前記射出装置２０を駆動する射出駆動装置１１を支持する支持台ユニット１４が、図における横方向にスライド可能に、前記スライドガイド１５に取り付けられている。
【００１９】
また、前記支持プレート１３上には、前記射出装置２０の射出シリンダ２１を支持するサポートブロック２５がサポートブロック支持部材２６を介して図における横方向にスライド可能に配設されている。なお、該サポートブロック支持部材２６の下部には、サポートブロック２５の高さを調整する高さ調整機構３２を介してスライド部材３１が取り付けられ、該スライド部材３１が前記支持プレート１３上をスライドする。また、前記サポートブロック２５とサポートブロック支持部材２６との間には断熱材２７を介在させて、射出シリンダ２１の熱がスライド部材３１等に伝達されないようになっている。なお、必要であれば、前記スライド部材３１と支持プレート１３との間に車輪、ベアリング、リニアガイド機構等を配設して、前記スライド部材３１が支持プレート１３上をスムーズにスライドすることができるようにしてもよい。また、前記サポートブロック２５は複数本（例えば、四本）のタイロッド１６によって射出駆動装置１１に結合されている。そのため、射出シリンダ２１と射出駆動装置１１とは一体的に結合された状態で、成形機フレーム１２上を図における横方向に移動する。
【００２０】
そして、前記射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａ内には、プランジャ２２が図における横方向に移動可能に挿入されている。なお、該プランジャ２２の後端部（図における右端部）は、プランジャ接続部２２ｂを介して、射出駆動装置１１の図示されないプランジャ駆動装置に接続され、該プランジャ駆動装置によって前進又は後退させられる。また、前記射出シリンダ２１の外周には、温度を調節するための電気ヒータ、温水ジャケット等から成る加熱装置２４が取り付けられ、前記射出シリンダ２１の先端部（図における左端部）には円筒状空間２１ａに連通するノズル孔（こう）２３ａを備える射出ノズル２３が配設されている。なお、前記プランジャ２２には、溶融マグネシウム合金を前記射出シリンダ２１の先端部における円筒状空間２１ａに導入するための導入孔２２ａが形成されている。
【００２１】
また、前記射出シリンダ２１の下方には、ドレインとしての漏洩（えい）した溶融マグネシウム合金を回収するためのドレイン収容装置３３が配設されている。そして、前記円筒状空間２１ａの内面とプランジャ２２の外面との隙（すき）間から漏洩した溶融マグネシウム合金は、前記円筒状空間２１ａに形成されたドレイン回収溝３４ａ及び該ドレイン回収溝３４ａに連通するドレイン管３４を介して、前記ドレイン収容装置３３内に排出されて回収される。
【００２２】
さらに、前記射出シリンダ２１の上方には、前記溶解炉５０が、前記円筒状空間２１ａに連通する連通管５２を介して取り付けられている。また、前記溶解炉５０の上方には、前記サポートブロック２５に固定された支柱６１に取り付けられた前記材料供給装置６０が配設されている。なお、必要に応じて、前記溶解炉５０も前記支柱６１に取り付けることができる。
【００２３】
そして、前記射出装置２０の前方（図における左方）には、金型装置４０が配設されている。該金型装置４０は、固定プラテン４１に取り付けられた固定金型４２ａと、図示されない可動プラテンに取り付けられた可動金型４２ｂとを有し、前記固定金型４２ａ及び可動金型４２ｂの合わせ面に成形品の形状を有する図示されない型としてのキャビティが形成されている。そして、前記可動金型４２ｂは、前記可動プラテンを移動させるための図示されない型締装置が駆動することによって、前記固定金型４２ａに対して前進又は後退させられて、型開、型閉及び型締が行われるようになっている。前記型締装置は、例えば、サーボモータとボールナット機構との組合わせ、油圧シリンダ装置、空圧シリンダ装置等の駆動源、及び、トグルリンク機構から成るトグル式型締装置、油圧シリンダ装置、空圧シリンダ装置等の駆動源によって可動プラテンを直接駆動する直圧式型締装置であるが、いかなる種類のものであってもよい。なお、前記固定プラテン４１には、前記射出シリンダ２１の射出ノズル２３が進入して固定金型４２ａの背面（図における右側の面）にノズルタッチを行うことができるように、ノズル進入孔４４が形成されている。
【００２４】
また、前記固定プラテン４１は、成形機フレーム１２上に固定されるとともに、複数本（例えば、四本）のタイバー４３によって前記型締装置の駆動源、トグル等が取り付けられた図示されないサポートプレートに結合されている。さらに、前記固定プラテン４１の背面には、複数本（例えば、四本）のスライドバー１７の一端（図における左端）が固定されている。そして、該スライドバー１７の他端（図における右端）は、前記射出駆動装置１１に対してスライド可能に取り付けられている。この場合、前記射出駆動装置１１は図示されないシリンダ装置から成るスライド駆動源を備え、前記シリンダ装置のピストンロッドが前記スライドバー１７の他端に接続されている。そして、前記シリンダ装置を作動させることによって、前記射出駆動装置１１をスライドガイド１５に沿ってスライドさせ、前記固定プラテン４１に対して前記射出駆動装置１１を移動させる。
【００２５】
さらに、前記マグネシウム成形機１０は、図示されない成形機制御装置を有する。該成形機制御装置は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等の表示手段、キーボード、マウス等の入力手段、入出力インターフェイス等を備え、マグネシウム成形機１０が有する手段や装置の動作を統括的に制御する。なお、前記成形機制御装置は、独立したものであってもよいし、金型の移動や開閉を制御する型締装置の制御装置のような他の制御装置と一体に形成されたものであってもよい。
【００２６】
次に、前記構成の射出装置２０の動作について説明する。
【００２７】
まず、計量工程においては、射出駆動装置１１のプランジャ駆動装置を駆動してプランジャ２２を徐々に後退（図における右方向へ移動）させる。すると、該プランジャ２２の前方（図における左方）における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａが徐々に拡大し、かつ、前記プランジャ２２に形成された導入孔２２ａが射出シリンダ２１に形成された長溝を介して連通管５２と連通するので、溶解炉５０内の溶融マグネシウム合金が、前記連通管５２及び導入孔２２ａを通って、前記プランジャ２２の前方における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａ内に供給される。そして、前記プランジャ２２を所定の距離だけ後退させることによって、前記プランジャ２２の前方に所定量の溶融マグネシウム合金を溜（た）めることができる。すなわち、溶融マグネシウム合金の計量が行われる。また、前記溶解炉５０内の溶融マグネシウム合金の量が減少した場合には、材料供給装置６０から粉砕された固体のマグネシウム合金が前記溶解炉５０内に供給される。これにより、該溶解炉５０内の溶融マグネシウム合金の量を適正な値に保つことができる。
【００２８】
続いて、射出工程においては、前記射出駆動装置１１のスライド駆動源を駆動して前記射出駆動装置１１と射出シリンダ２１とを前進させ、射出ノズル２３を固定プラテン４１のノズル進入孔４４内に進入させ、前記射出ノズル２３の先端を固定金型４２ａの背面に押し付けてノズルタッチを行う。この場合、型締装置が駆動して可動プラテンに取り付けられた可動金型４２ｂの合わせ面が固定金型４２ａの合わせ面に接触して、金型装置４０は型閉が行われた状態となっている。続いて、前記プランジャ２２を所定角度回転させた後、前記射出駆動装置１１のプランジャ駆動装置を駆動してプランジャ２２を急速に前進（図における左方向へ移動）させる。すると、該プランジャ２２の前方における射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａが急速に縮小するので、該円筒状空間２１ａに溜められていた溶融マグネシウム合金が射出ノズル２３のノズル孔２３ａを通って射出される。そして、射出された溶融マグネシウム合金は、固定金型４２ａの内部に形成された図示されないスプルー、ランナ等を通って、固定金型４２ａ及び可動金型４２ｂの合わせ面に形成されたキャビティ内に充填（てん）される。
【００２９】
続いて、溶融マグネシウム合金の射出が終了すると、前記射出駆動装置１１のスライド駆動源を駆動して前記射出駆動装置１１と射出シリンダ２１とを後退させ、元の位置へ復帰させる。そして、計量工程が再び行われ、前述された動作が繰り返される。なお、計量工程及び射出工程の間に射出シリンダ２１の円筒状空間２１ａの内面とプランジャ２２の外面との隙間から少量の溶融マグネシウム合金が不可避的に漏洩する。該溶融マグネシウム合金は、前記円筒状空間２１ａに形成されたドレイン回収溝３４ａ及び該ドレイン回収溝３４ａに連通するドレイン管３４を通ってドレイン収容装置３３内に流入し、ドレインとして回収される。
【００３０】
一方、金型装置４０は、型締装置によって更に押圧力が加えられて型締が行われた状態となり、キャビティ内に充填された溶融マグネシウム合金は冷却され固化して、前記キャビティの形状通りの成形品となる。そして、型締装置が駆動して可動プラテンに取り付けられた可動金型４２ｂの合わせ面が固定金型４２ａの合わせ面から離間して、金型装置４０の型開が行われ、マグネシウム合金製の成形品が前記金型装置４０から取り出される。以上のような動作を繰り返すことによって、所定数のマグネシウム合金製の成形品を成形することができる。
【００３１】
次に、前記溶解炉５０について詳細に説明する。
【００３２】
図１は本発明の実施の形態における溶融金属成形機の成形材料溶解炉の構成を示す側断面図である。
【００３３】
図１に示されるように、本実施の形態において、溶解炉５０は、溶融された成形材料としての溶融マグネシウム合金５３を貯留する溶解炉本体５１、前記溶融マグネシウム合金５３の湯面５３ａのレベルを検出する湯面レベル検出装置５５、及び、前記溶融マグネシウム合金５３を射出装置２０に供給するための給湯レベル制御ユニット７０を有する。さらに、前記溶解炉５０は、制御装置として、図示されない溶解炉制御装置を有する。該溶解炉制御装置は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等の表示手段、キーボード、マウス等の入力手段、入出力インターフェイス等を備え、溶解炉５０が有する手段や装置の動作を統括的に制御する。なお、前記溶解炉制御装置は、独立したものであってもよいし、成形機制御装置のような他の制御装置と一体に形成されたものであってもよいし、前記成形機制御装置内に構築された制御システムの中の一部であってもよい。
【００３４】
ここで、前記溶解炉本体５１は、周囲に配設されたヒータ等の図示されない加熱装置を備え、内部の溶融マグネシウム合金５３を加熱して所定の温度に維持するようになっている。また、前記溶解炉本体５１の天板５１ａには、図１において模式的に示される材料供給装置６０から供給される粉砕された固体のマグネシウム合金８５を導入するための導入管５４が接続されている。なお、前記粉砕された固体のマグネシウム合金８５は、例えば、チップ状、粒状等の所定の形状及び大きさに形成されたものであり、市販されているものであってもよい。そして、前記導入管５４と天板５１ａとの接続部における導入開口５４ａから、前記粉砕された固体のマグネシウム合金８５が、矢印Ａで示されるように、前記溶解炉本体５１内に落下する。また、該溶解炉本体５１内には、仕切板７７が配設され、前記粉砕された固体のマグネシウム合金８５は、前記仕切板７７の図における左側の範囲に落下する。そして、前記粉砕された固体のマグネシウム合金８５は溶融マグネシウム合金５３に混入して溶融される。
【００３５】
また、前記湯面レベル検出装置５５は、下端部が前記溶融マグネシウム合金５３の湯面５３ａの複数のレベルに対応する位置となるように配設された複数の熱電対を有するものであり、具体的には、前記溶解炉本体５１の天板５１ａから垂下するように取り付けられた第１の熱電対５６、第２の熱電対５７及び第３の熱電対５８を有する。そして、前記第２の熱電対５７の下端部５７ａは、溶解炉５０における溶融マグネシウム合金５３の湯面５３ａの基準レベルと等しい高さに位置し、前記第１の熱電対５６の下端部５６ａは、前記湯面５３ａの基準レベルより下方に位置し、前記第３の熱電対５８の下端部５８ａは、前記湯面５３ａの基準レベルより上方に位置する。
【００３６】
ここで、前記湯面５３ａの基準レベルは、前記溶融マグネシウム合金５３を射出装置２０の射出シリンダ２１に供給するための基準となるレベルであり、前記第２の熱電対５７の下端部５７ａに位置するように制御される。そして、前記湯面５３ａが基準レベルより下がると前記溶解炉本体５１内への前記溶融マグネシウム合金５３の供給を行い、前記湯面５３ａが基準レベルより上がると前記溶解炉本体５１内への前記溶融マグネシウム合金５３の供給を停止させる。
【００３７】
また、前記第１の熱電対５６の下端部５６ａの位置は、前記湯面５３ａに異常下限レベルであり、前記第３の熱電対５８の下端部５８ａの位置は、前記湯面５３ａの異常上限レベルである。
【００３８】
なお、前記第１の熱電対５６、第２の熱電対５７及び第３の熱電対５８は、天板５１ａを貫通するようにして取り付けられ、それぞれの上端部には、信号線５６ｂ、信号線５７ｂ及び信号線５８ｂが接続されている。そして、前記第１の熱電対５６、第２の熱電対５７及び第３の熱電対５８の検出した温度信号は、前記信号線５６ｂ、信号線５７ｂ及び信号線５８ｂを介して、溶解炉制御装置に送信される。前記第１の熱電対５６、第２の熱電対５７及び第３の熱電対５８は、それぞれの下端部５６ａ、下端部５７ａ及び下端部５８ａが溶融マグネシウム合金５３に接触しないときは低温を検出し、溶融マグネシウム合金５３に接触すると高温を検出するので、前記溶解炉制御装置は、前記第１の熱電対５６、第２の熱電対５７及び第３の熱電対５８の検出した温度信号に基づいて、湯面５３ａのレベルを判断することができる。
【００３９】
また、前記溶解炉本体５１の天板５１ａには、図示されないガスボンベ等の不活性ガス供給源からアルゴンガス等の不活性ガスを溶解炉本体５１内に供給するための不活性ガス供給管５９が配設されている。前記溶解炉本体５１内における湯面５３ａより上の部分の空間を、前記不活性ガス供給管５９を通して供給された不活性ガスによって充填することによって、前記溶解炉本体５１内を不活性雰囲気として、溶融マグネシウム合金５３の酸化を防止することができる。ここで、前記不活性ガス供給管５９の下端部５９ａは、ガス排出口５９ｂが第１の熱電対５６の下端部５６ａ、第２の熱電対５７の下端部５７ａ及び第３の熱電対５８の下端部５８ａの方向を向くように屈曲されている。そのため、湯面５３ａが基準レベル以下である場合、前記ガス排出口５９ｂから排出された不活性ガスは、矢印Ｂで示される方向に流れ、まず、第３の熱電対５８の下端部５８ａに当たり、次に、第２の熱電対５７の下端部５７ａに当たり、最後に、第１の熱電対５６の下端部５６ａに当たるようになっている。すなわち、第１の熱電対５６の下端部５６ａ、第２の熱電対５７の下端部５７ａ及び第３の熱電対５８の下端部５８ａは、ほぼ一直線上に載るように配設され、かつ、該直線が前記不活性ガス供給管５９の下端部５９ａの中心軸線とほぼ一致するようになっている。
【００４０】
これにより、前記第１の熱電対５６の下端部５６ａ、第２の熱電対５７の下端部５７ａ及び第３の熱電対５８の下端部５８ａは、湯面５３ａよりも上にある場合、すなわち、溶融マグネシウム合金５３の外に出ている場合には、不活性ガス供給源から供給された新鮮な低温の不活性ガスによって冷却されるので、低温に維持される。そのため、前記第１の熱電対５６の下端部５６ａ、第２の熱電対５７の下端部５７ａ及び第３の熱電対５８の下端部５８ａが湯面５３ａよりも下にある場合、すなわち、溶融マグネシウム合金５３の中に浸かっている場合との温度差が大きくなり、前記第１の熱電対５６、第２の熱電対５７及び第３の熱電対５８による湯面５３ａのレベルの検出感度が向上する。
【００４１】
そして、前記給湯レベル制御ユニット７０は、給湯口が溶融マグネシウム合金５３の複数の層に対応する位置となるように配設された複数の給湯管路と、前記給湯口を開閉する複数の給湯制御バルブとを有する。具体的には、第１の給湯管路８１、第２の給湯管路８２及び第３の給湯管路８３、並びに、第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５を有する。ここで、前記第１の給湯制御バルブ７１は第１の給湯管路８１の給湯口８１ａを開閉し、前記第２の給湯制御バルブ７２は第２の給湯管路８２の給湯口８２ａを開閉し、前記第３の給湯制御バルブ７３は第３の給湯管路８３の給湯口８３ａを開閉するようになっている。
【００４２】
なお、前記第１の給湯管路８１は、溶解炉本体５１の底板５１ｂに形成された上下方向に延在する孔であり、給湯口８１ａは前記底板５１ｂの上面５１ｃに形成されている。また、前記第２の給湯管路８２は、溶解炉本体５１の底板５１ｂに形成された上下方向に延在する孔及び該孔に接続された上方に向けて延在するパイプ８２ｂから成り、給湯口８２ａは前記パイプ８２ｂの上端面に形成されている。さらに、前記第３の給湯管路８３は、溶解炉本体５１の底板５１ｂに形成された上下方向に延在する孔及び該孔に接続された上方に向けて延在するパイプ８３ｂから成り、給湯口８３ａは前記パイプ８３ｂの上端面に形成されている。また、前記第１の給湯管路８１の給湯口８１ａは前記底板５１ｂの上面５１ｃと等しい高さに位置し、第２の給湯管路８２の給湯口８２ａは前記異常下限レベルより少し下方の高さに位置し、第３の給湯管路８３の給湯口８３ａは前記湯面５３ａの基準レベルと等しい高さに位置する。なお、前記第１の給湯管路８１、第２の給湯管路８２及び第３の給湯管路８３は、前記底板５１ｂ内において合流し、射出装置２０の射出シリンダ２１に連通する連通管５２に接続されている。
【００４３】
そして、前記第１の給湯管路８１の給湯口８１ａ、第２の給湯管路８２の給湯口８２ａ及び第３の給湯管路８３の給湯口８３ａは、前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５によって、それぞれ、選択的に開状態にされる。すなわち、マグネシウム成形機１０の通常の運転時において、射出装置２０の射出シリンダ２１に溶融マグネシウム合金５３を供給する場合には、第２の給湯制御バルブ７３によって第２の給湯管路８２の給湯口８２ａだけが開かれて開状態となり、第１の給湯管路８１の給湯口８１ａ及び第３の給湯管路８３の給湯口８３ａは、第１の給湯制御バルブ７１及び第３の給湯制御バルブ７５によって閉じられて閉状態となる。これにより、溶解炉本体５１内に貯留された溶融マグネシウム合金５３の中層における不純物の極めて少ない上質の溶融マグネシウム合金５３を前記射出シリンダ２１に供給することができる。前記溶融マグネシウム合金５３中には不純物が不可避的に含まれるが、該不純物はマグネシウム合金よりも比重が重いか軽いかのいずれかである。そして、マグネシウム合金よりも比重が重い不純物は、溶融マグネシウム合金５３の下層に沈殿し、マグネシウム合金よりも比重が軽い不純物は、溶融マグネシウム合金５３の上層に浮遊する。そのため、第２の給湯管路８２の給湯口８２ａから流出する中層における溶融マグネシウム合金５３は、不純物をほとんど含まない上質のものである。
【００４４】
なお、溶解炉５０の保守、点検等のために、溶解炉本体５１内に貯留された溶融マグネシウム合金５３の下層に沈殿している不純物を排出する必要がある場合には、第１の給湯制御バルブ７１によって第１の給湯管路８１の給湯口８１ａだけが開かれて開状態となり、第２の給湯管路８２の給湯口８２ａ及び第３の給湯管路８３の給湯口８３ａは、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５によって閉じられて閉状態となる。さらに、溶解炉本体５１内に貯留された溶融マグネシウム合金５３の上層に浮遊している不純物を排出する必要がある場合には、第３の給湯制御バルブ７５によって第３の給湯管路８３の給湯口８３ａだけが開かれて開状態となり、第１の給湯管路８１の給湯口８１ａ及び第２の給湯管路８２の給湯口８２ａは、第１の給湯制御バルブ７１及び第２の給湯制御バルブ７３によって閉じられて閉状態となる。
【００４５】
また、前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５は、第１のバルブ駆動用アクチュエータ７２、第２のバルブ駆動用アクチュエータ７４及び第３のバルブ駆動用アクチュエータ７６によって上下方向に移動させられる。なお、前記第１のバルブ駆動用アクチュエータ７２、第２のバルブ駆動用アクチュエータ７４及び第３のバルブ駆動用アクチュエータ７６は、サーボモータを使用する電気式のアクチュエータであってもよいし、いかなる種類のアクチュエータであってもよいが、本実施の形態においては、空圧シリンダ装置である場合について説明する。この場合、前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５は、それぞれ、ピストン７２ａに接続されたピストンロッド７２ｂ、ピストン７４ａに接続されたピストンロッド７４ｂ及びピストン７６ａに接続されたピストンロッド７６ｂの下端に接続されてスライドさせられる。
【００４６】
そして、前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５は、それぞれ、円柱状の形状を有し、該円柱の下端部はテーパ状に加工され、下方向に向かって径が縮小するテーパ面７１ａ、テーパ面７３ａ及びテーパ面７５ａを備える円錐（すい）台状の形状を有する。さらに、前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５の最下端には、それぞれ、小径の円柱状の形状を有する突出ロッド７１ｂ、突出ロッド７３ｂ及び突出ロッド７５ｂが一体的に形成されている。そして、前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５の円柱状の部分の径は、それぞれ、第１の給湯管路８１の給湯口８１ａ、第２の給湯管路８２の給湯口８２ａ及び第３の給湯管路８３の給湯口８１ａの径より大きく、突出ロッド７１ｂ、突出ロッド７３ｂ及び突出ロッド７５ｂの径は、それぞれ、第１の給湯管路８１の給湯口８１ａ、第２の給湯管路８２の給湯口８２ａ及び第３の給湯管路８３の給湯口８１ａの径より小さい。そのため、図１に示されるような開状態から前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５をそれぞれ下降させると、それぞれのテーパ面７１ａ、テーパ面７３ａ及びテーパ面７５ａが、前記給湯口８１ａ、給湯口８２ａ及び給湯口８３ａの縁に当接することによって、給湯口８１ａ、給湯口８２ａ及び給湯口８３ａを閉じて閉状態とする。なお、前記突出ロッド７１ｂ、突出ロッド７３ｂ及び突出ロッド７５ｂは、図１に示されるような開状態においても、それぞれ、給湯口８１ａ、給湯口８２ａ及び給湯口８３ａの内部に一部が進入する程度の長さを有するものであることが望ましい。
【００４７】
これにより、熱膨張によって前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５の径、又は、第１の給湯管路８１の給湯口８１ａ、第２の給湯管路８２の給湯口８２ａ及び第３の給湯管路８３の給湯口８１ａの径が変化しても、前記給湯口８１ａ、給湯口８２ａ及び給湯口８３ａの径が、それぞれ、前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５の径と突出ロッド７１ｂ、突出ロッド７３ｂ及び突出ロッド７５ｂの径との間であれば、前記テーパ面７１ａ、テーパ面７３ａ及びテーパ面７５ａが給湯口８１ａ、給湯口８２ａ及び給湯口８３ａを確実に閉じて閉状態とすることができる。また、溶解炉本体５１内に貯留された溶融マグネシウム合金５３の流動等の影響によって、前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５の軸心と第１の給湯管路８１、第２の給湯管路８２及び第３の給湯管路８３の軸心との間にずれが生じても、前記テーパ面７１ａ、テーパ面７３ａ及びテーパ面７５ａが前記給湯口８１ａ、給湯口８２ａ及び給湯口８３ａの縁に当接する際に前記ずれが修正されるので、前記給湯口８１ａ、給湯口８２ａ及び給湯口８３ａを確実に閉じて閉状態とすることができる。
【００４８】
なお、前記仕切板７７は、導入開口５４ａから落下した粉砕された固体のマグネシウム合金８５が溶融する前に第１の給湯管路８１、第２の給湯管路８２及び第３の給湯管路８３に進入してしまうことを確実に防止するために、前記第１の給湯管路８１、第２の給湯管路８２及び第３の給湯管路８３からできる限り離れた位置に配設されることが望ましい。また、湯面５３ａのレベルが変動しても粉砕された固体のマグネシウム合金８５が前記第１の給湯管路８１、第２の給湯管路８２及び第３の給湯管路８３に近付くことがないように、前記仕切板７７は、上端部が湯面５３ａの基準レベルよりも高い位置にあり、下端部が湯面５３ａの異常下限レベルよりも低い位置にあるようにすることが望ましい。
【００４９】
次に、前記構成の溶解炉５０の動作について詳細に説明する。
【００５０】
図３は本発明の実施の形態における溶融金属成形機の溶解炉の動作を示すフローチャートである。
【００５１】
ここでは、マグネシウム成形機１０の通常の運転時における動作について説明する。この場合、射出装置２０の射出シリンダ２１に溶融マグネシウム合金５３を供給するために、第２の給湯制御バルブ７３によって第２の給湯管路８２の給湯口８２ａが開かれて開状態となり、第１の給湯管路８１の給湯口８１ａ及び第３の給湯管路８３の給湯口８３ａは、第１の給湯制御バルブ７１及び第３の給湯制御バルブ７５によって閉じられて閉状態となっている。
【００５２】
まず、溶解炉制御装置は、信号線５６ｂを介して受信した第１の熱電対５６の温度信号に基づいて、該第１の熱電対５６が溶解炉５０における溶融マグネシウム合金５３を検出したか否かを判断する。ここで、溶融マグネシウム合金５３を検出しない場合には、湯面５３ａが前記第１の熱電対５６の下端部５６ａの位置、すなわち、異常下限レベルよりも低い位置にあることを示しているので、何かの異常で溶解炉本体５１内に固体のマグネシウム合金８５を供給することができない状態になっていることになる。この場合、湯面５３ａが第２の給湯管路８２の給湯口８２ａに近くなるので、不純物が前記第２の給湯管路８２を通って前記射出シリンダ２１に流入する可能性がある。そのため、前記溶解炉制御装置は、射出装置２０を停止させる指令を該射出装置２０を制御する成形機制御装置に送信する。また、マグネシウム成形機１０を管理するオペレータに対して警告を発することが望ましい。
【００５３】
また、前記第１の熱電対５６が溶融マグネシウム合金５３を検出した場合には、湯面５３ａが異常下限レベルよりも高い位置にあることを示している。この場合、前記溶解炉制御装置は、信号線５８ｂを介して受信した第３の熱電対５８の温度信号に基づいて、該第３の熱電対５８が溶解炉５０における溶融マグネシウム合金５３を検出したか否かを判断する。ここで、前記第３の熱電対５８が溶融マグネシウム合金５３を検出した場合には、湯面５３ａが前記第３の熱電対５８の下端部５８ａの位置、すなわち、異常上限レベルよりも高い位置にあることを示しているので、何か異常が発生した可能性がある。そのため、前記溶解炉制御装置は、射出装置２０を停止させる指令を該射出装置２０を制御する成形機制御装置に送信する。また、マグネシウム成形機１０を管理するオペレータに対して警告を発することが望ましい。
【００５４】
なお、前記第３の熱電対５８が溶融マグネシウム合金５３を検出しない場合には、湯面５３ａが異常上限レベルよりも低い位置にあることを示している。この場合、射出装置２０の射出シリンダ２１に溶融マグネシウム合金５３を供給することが可能である。
【００５５】
続いて、前記溶解炉制御装置は、信号線５７ｂを介して受信した第２の熱電対５７の温度信号に基づいて、該第２の熱電対５７が溶解炉５０における溶融マグネシウム合金５３を検出したか否かを判断する。ここで、該溶融マグネシウム合金５３を検出しない場合には、湯面５３ａが前記第２の熱電対５７の下端部５７ａの位置、すなわち、基準レベルよりも低い位置にあることを示しているので、材料供給装置６０から粉砕された固体のマグネシウム合金８５を溶解炉本体５１内に供給する必要がある。そのため、前記溶解炉制御装置は、材料供給装置６０から成形材料としての粉砕された固体のマグネシウム合金８５を溶解炉本体５１内に供給させる指令を前記材料供給装置６０を制御する成形機制御装置に送信する。これにより、あらかじめ定められた量の粉砕された固体のマグネシウム合金８５が材料供給装置６０から溶解炉本体５１内に供給される。なお、依然として、射出装置２０の射出シリンダ２１に溶融マグネシウム合金５３を供給することが可能であり、第２の給湯管路８２から連通管５２を通って溶融マグネシウム合金５３が射出シリンダ２１に供給され続ける。
【００５６】
また、溶融マグネシウム合金５３を検出した場合には、湯面５３ａが基準レベルよりも高い位置にあることを示しているので、材料供給装置６０から粉砕された固体のマグネシウム合金８５を溶解炉本体５１内に供給する必要がない。そして、第２の給湯管路８２から連通管５２を通って溶融マグネシウム合金５３が射出シリンダ２１に供給され続ける。
【００５７】
なお、前記溶解炉制御装置は、前述された動作を所定の周期（例えば、１００〔ｍｓ〕）で繰り返して行う。
【００５８】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１  第１の熱電対５６の温度信号に基づいて、溶融マグネシウム合金５３を検出したか否かを判断する。検出した場合はステップＳ２に進み、検出しない場合はステップＳ４に進む。
ステップＳ２  第１の熱電対５６が溶融マグネシウム合金５３を検出した場合は、第３の熱電対５８の温度信号に基づいて、溶融マグネシウム合金５３を検出したか否かを判断する。検出した場合はステップＳ４に進み、検出しない場合はステップＳ３に進む。
ステップＳ３  第３の熱電対５８が溶融マグネシウム合金５３を検出しない場合は、第２の熱電対５７の温度信号に基づいて、溶融マグネシウム合金５３を検出したか否かを判断する。検出した場合はステップＳ１に戻り、検出しない場合はステップＳ５に進む。
ステップＳ４  射出装置２０を停止させる指令を該射出装置２０を制御する成形機制御装置に送信する。
ステップＳ５  材料供給装置６０から成形材料としての粉砕された固体のマグネシウム合金８５を溶解炉本体５１内に供給させる指令を前記材料供給装置６０を制御する成形機制御装置に送信する。
【００５９】
このように、本実施の形態において、マグネシウム成形機１０の溶解炉５０は、溶融マグネシウム合金５３の湯面５３ａのレベルを検出する湯面レベル検出装置５５、及び、前記溶融マグネシウム合金５３を成形機２０に供給するための給湯レベル制御ユニット７０を有する。そして、前記湯面レベル検出装置５５は、湯面５３ａが異常下限レベル、基準レベル及び異常上限レベルにあるか否かをそれぞれ検出する第１の熱電対５６、第２の熱電対５７及び第３の熱電対５８を有する。そのため、簡単な構成でありながら、湯面５３ａのレベルを正確に検出することができ、溶解炉５０から射出装置２０への溶融マグネシウム合金５３の供給や、材料供給装置６０から溶解炉５０への粉砕された固体のマグネシウム合金８５への供給を適切に制御することができる。また、前記溶解炉５０に供給される不活性ガスを第１の熱電対５６、第２の熱電対５７及び第３の熱電対５８の下端部に吹き付けて冷却するので、溶融マグネシウム合金５３の中に浸かっている場合との温度差が大きくなり、前記第１の熱電対５６、第２の熱電対５７及び第３の熱電対５８による湯面５３ａのレベルの検出感度が向上する。
【００６０】
なお、前記湯面レベル検出装置５５は、二つ以下の熱電対によって、二段階以下の湯面５３ａのレベルを検出するものであってもよいし、四つ以上の熱電対によって、四段階以上の湯面５３ａのレベルを検出するものであってもよい。
【００６１】
また、前記給湯レベル制御ユニット７０は、第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５、並びに、第１の給湯管路８１、第２の給湯管路８２及び第３の給湯管路８３を有し、前記第１の給湯管路８１の給湯口８１ａ、第２の給湯管路８２の給湯口８２ａ及び第３の給湯管路８３の給湯口８３ａは、前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５によって、それぞれ選択的に開状態にされる。そのため、第２の給湯管路８２から中層における不純物の極めて少ない上質の溶融マグネシウム合金５３を射出装置２０へ供給することができる。
【００６２】
さらに、溶解炉５０の保守、点検等のために、第１の給湯管路８１の給湯口８１ａだけを開くことによって、溶融マグネシウム合金５３の下層に沈殿している不純物を排出することができ、また、第３の給湯管路８３の給湯口８３ａだけを開くことによって、溶融マグネシウム合金５３の上層に浮遊している不純物を排出することができる。
【００６３】
さらに、前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５は、下端部にテーパ面７１ａ、テーパ面７３ａ及びテーパ面７５ａを備え、かつ、突出ロッド７１ｂ、突出ロッド７３ｂ及び突出ロッド７５ｂが一体的に形成されている。そのため、熱膨張によって前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５の径、又は、第１の給湯管路８１の給湯口８１ａ、第２の給湯管路８２の給湯口８２ａ及び第３の給湯管路８３の給湯口８１ａの径が変化しても、給湯口８１ａ、給湯口８２ａ及び給湯口８３ａを確実に閉じて閉状態とすることができる。また、前記第１の給湯制御バルブ７１、第２の給湯制御バルブ７３及び第３の給湯制御バルブ７５の軸心と第１の給湯管路８１、第２の給湯管路８２及び第３の給湯管路８３の軸心との間にずれが生じても、前記給湯口８１ａ、給湯口８２ａ及び給湯口８３ａを確実に閉じて閉状態とすることができる。
【００６４】
なお、前記実施の形態では、金属としてマグネシウムを使用した場合について説明したが、他に、アルミニウム、亜鉛等の金属を使用した場合についても本発明は適用できる。また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、溶融金属成形機の成形材料溶解炉においては、溶融された成形材料を貯留する溶解炉本体と、下端部が前記溶融された成形材料の湯面の複数のレベルに対応する位置となるように配設された複数の熱電対と、該熱電対の検出した温度信号に基づいて、前記溶解炉本体への成形材料の供給及び溶融金属成形機の動作を制御する制御装置とを有する。
【００６６】
この場合、簡単な構成でありながら、成形材料の湯面のレベルを正確に検出することができ、溶融金属成形機への溶融された成形材料の供給や、溶解炉本体への成形材料の供給を適切に制御することができる。
【００６７】
他の溶融金属成形機の成形材料溶解炉においては、さらに、前記溶解炉本体内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給管を有し、該不活性ガス供給管から排出された不活性ガスは、前記熱電対の下端部に向けて流れる。
【００６８】
この場合、熱電対の下端部が溶解炉本体内に供給される不活性ガスによって冷却されるので、溶融された成形材料の中に浸かっている場合との温度差が大きくなり、前記熱電対による湯面のレベルの検出感度が向上する。
【００６９】
更に他の溶融金属成形機の成形材料溶解炉においては、溶融された成形材料を貯留する溶解炉本体と、給湯口が前記溶融された成形材料の複数の層に対応する位置となるように配設された複数の給湯管路と、前記給湯口を開閉する複数の給湯制御バルブとを有し、中層に対応する給湯口から流出する前記溶融された成形材料を溶融金属成形機に供給する。
【００７０】
この場合、給湯管路から中層における不純物の極めて少ない上質の溶融された成形材料を溶融金属成形機へ供給することができる。
【００７１】
更に他の溶融金属成形機の成形材料溶解炉においては、さらに、前記給湯制御バルブは、前記給湯口に当接するテーパ面を備える。
【００７２】
この場合、熱膨張によって給湯制御バルブの径、又は、給湯口の径が変化しても、給湯口を確実に閉じて閉状態とすることができる。また、給湯制御バルブの軸心と給湯管路の軸心との間にずれが生じても、給湯口を確実に閉じて閉状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における溶融金属成形機の成形材料溶解炉の構成を示す側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における溶融金属成形機の構成を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態における溶融金属成形機の溶解炉の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０    マグネシウム成形機
５０    溶解炉
５１    溶解炉本体
５３    溶融マグネシウム合金
５３ａ    湯面
５６    第１の熱電対
５６ａ、５７ａ、５８ａ    下端部
５７    第２の熱電対
５８    第３の熱電対
５９    不活性ガス供給管
７１    第１の給湯制御バルブ
７１ａ、７３ａ、７５ａ    テーパ面
７３    第２の給湯制御バルブ
７５    第３の給湯制御バルブ
８１    第１の給湯管路
８１ａ、８２ａ、８３ａ    給湯口
８２    第２の給湯管路
８３    第３の給湯管路
８５    固体のマグネシウム合金
【図１】
2004291002.tif 000003
【図２】
2004291002.tif 000004
【図３】
2004291002.tif 000005