(57)【要約】【課題】溶解後の金属溶湯を測定することなく、射出スリーブに供給される金属溶湯の量のばらつきに起因して発生する鋳造品の品質の低下を抑制することができるダイカストマシンおよび鋳造方法を提供する。【解決手段】一回給湯する量の金属材料を誘導加熱により溶解する溶解部２を備え、溶解部２の一部を駆動して、溶解した金属材料をスリーブ７０に全量給湯するダイカストマシン１００は、金属材料を溶解部２で溶解する前に質量または体積を測定する測定装置４０と、測定装置４０により得られた測定値に応じて射出プランジャ７５の動作を制御するコントローラ１２０とを有する。【選択図】  図１
2004243324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一回給湯する量の金属材料を誘導加熱により溶解する溶解部を備え、前記溶解部の一部を駆動して、溶解した金属材料を全量給湯するダイカストマシンであって、
金属材料を前記溶解部で溶解する前に質量または体積を測定する測定手段と、
前記測定手段により得られた測定値に応じて射出プランジャの動作を制御する制御手段と
を有するダイカストマシン。
【請求項２】
金属材料を鋳造毎に溶解する溶解装置と、当該溶解装置により得られた金属溶湯を、金型のキャビティに射出、充填する射出装置とを備えるダイカストマシンであって、
前記溶解装置に供給される金属材料を溶解前に計量する計量手段と、
前記計量手段が計量した計量値に基づいて、前記射出装置の動作を制御する制御手段と
を有するダイカストマシン。
【請求項３】
金属材料を鋳造毎に溶解装置に供給し、当該溶解装置により得られた金属溶湯を射出装置に給湯して、当該射出装置により金属溶湯を金型のキャビティに射出、充填して鋳造品を鋳造する鋳造方法であって、
前記溶解装置に供給される金属材料を計量して計量値を入手するステップと、
計量後の金属材料を溶解装置により溶解して金属溶湯にし、当該金属溶湯を前記射出装置に給湯するステップと、
前記計量値に基づいて、前記射出装置の動作を制御するステップと
を有する鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカストマシンおよび鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカストマシンにおいて、所定の品質の鋳造品を得るために、射出装置の速度制御や圧力制御を行なうことが知られている。
このとき、予め定めた所定量の金属溶湯が射出装置の射出スリーブに供給されるものとして、金属溶湯を射出する射出プランジャの速度切替位置や、金属溶湯に印加する圧力の値が決定されている。
射出スリーブに所定量の金属溶湯を鋳造毎に正確に供給することは容易ではない。このため、射出スリーブに供給される金属溶湯の量にはばらつきが発生する。
射出プランジャは、所定量の金属溶湯が射出スリーブに供給されるものとして制御されるため、上述のばらつきは鋳造品の品質低下の原因となる。
【０００３】
金属溶湯の量のばらつきによる鋳造品の品質低下を解決するために、射出スリーブに供給する金属溶湯の質量を測定し、その測定値に基づいて射出装置のプランジャの動作を制御する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３５３５６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の技術では、溶解後の高温の金属溶湯を測定する必要がある。
しかしながら、溶解した金属溶湯の測定は取り扱いが容易ではなく、また、測定値が外乱の影響を受ける等の不都合が存在した。
【０００６】
本発明の目的は、溶解後の金属溶湯を測定することなく、射出スリーブに供給される金属溶湯の量のばらつきに起因して発生する鋳造品の品質の低下を抑制可能なダイカストマシンおよび鋳造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るダイカストマシンは、一回給湯する量の金属材料を誘導加熱により溶解する溶解部を備え、前記溶解部の一部を駆動して、溶解した金属材料を全量給湯するダイカストマシンであって、金属材料を前記溶解部で溶解する前に質量または体積を測定する測定手段と、前記測定手段により得られた測定値に応じて射出プランジャの動作を制御する制御手段とを有する。
【０００８】
本発明に係るダイカストマシンは、金属材料を鋳造毎に溶解する溶解装置と、当該溶解装置により得られた金属溶湯を、金型のキャビティに射出、充填する射出装置とを備えるダイカストマシンであって、前記溶解装置に供給される金属材料を計量する計量手段と、前記計量手段が計量した計量値に基づいて、前記射出装置の動作を制御する構成であってもよい。
【０００９】
また、本発明に係る鋳造方法は、金属材料を鋳造毎に溶解装置に供給し、当該溶解装置により得られた金属溶湯を射出装置に給湯し、当該射出装置により金属溶湯を金型のキャビティに射出、充填して鋳造品を鋳造する鋳造方法であって、前記溶解装置に供給される金属材料を計量して計量値を入手するステップと、計量後の金属材料を溶解装置により溶解して金属溶湯にし、当該金属溶湯を前記射出装置に給湯するステップと、前記計量値に基づいて、前記射出装置の動作を制御するステップとを有する。
【００１０】
本発明の第１の観点に係るダイカストマシンにおいては、一回給湯する量の金属材料が溶解部に投入される。溶解部は、投入された金属材料を誘導加熱により溶解する。溶解部の一部が駆動されることにより、溶解した金属材料が全量給湯される。
溶解部において金属材料を溶解する前に、金属材料の質量または体積が測定手段によって測定される。
測定手段によって得られた溶解前の金属材料の質量または体積の測定値に応じて、制御手段がダイカストマシンの射出プランジャの動作を制御する。
【００１１】
本発明の第２の観点に係るダイカストマシンにおいては、計量手段が、溶解前のハンドリングが容易な状態の金属材料を計量して計量値を入手する。
計量された金属材料は、溶解装置によって溶解されて金属溶湯となり、この金属溶湯が射出装置に供給される。射出装置は、金属溶湯を金型のキャビティに射出、充填する。このとき、計量手段によって計量された金属材料の計量値に基づいて、射出装置の動作が制御手段によって制御される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。
なお、以下の実施形態においては、コールドチャンバダイカストマシンを例に挙げて本発明を述べるが、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００１３】
第１実施形態
図１が、本発明の第１実施形態に係るダイカストマシンの概略構成図である。
図１に示すダイカストマシン１００は、上述のようにコールドチャンバタイプのダイカストマシンであり、取出装置５１と、測定装置４０と、溶解部２と、射出装置６０と、ダイカストマシン射出コントローラ１２０とを有している。溶解部２は、本発明における溶解装置の一実施態様である。
測定装置４０は、本発明における測定手段および計量手段の一実施態様である。
また、ダイカストマシン射出コントローラ１２０が本発明における制御手段の一実施態様である。なお、以下では、ダイカストマシン射出コントローラ１２０を、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０と表記する場合もある。
【００１４】
図２が、本実施形態に係る取出装置５１および測定装置４０の構成を示す断面図である。
図２に示す取出装置５１は、ホッパ５５と、シリンダ５２と、スクリュー５３とを有する。
ホッパ５５は、円錐状の外形を有し、内部に金属材料Ｍを収容可能となっている。ホッパ５５は、下端部にシリンダ５２内に連通する供給口５５ａを有している。
ホッパ５５内に供給された金属材料Ｍは、自重により供給口５５ａを通じてシリンダ５２内に供給される。
ホッパ５５に蓄積される金属材料Ｍは、本実施形態においては、たとえば、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の金属を球状や細長い粒状としたものである。
【００１５】
シリンダ５２は、円筒状の部材からなり、外周の一部にホッパ５５の供給口５５ａに連通する連通孔５２ａが形成されている。
このシリンダ５２の先端部側は、後述する測定容器４１側を向いて開放されており、この開放部が測定容器４１の内部に通じている。
【００１６】
スクリュー５３は、シリンダ５２の内部に回転可能に設けられている。このスクリュー５３の一端は、シリンダ５２の一端側に固定されたモータ５４の出力軸５４ａに連結されている。
モータ５４の回転によってスクリュー５３を所定の方向に回転させるとホッパ５５からシリンダ５２内に供給された金属材料Ｍは、図２に示す矢印Ｊの向きに搬送され、シリンダ５２の先端部から測定容器４１内に落下する。シリンダ５２からの金属材料Ｍの測定容器４１への取出量（搬送量）は、スクリュー５３の回転量に応じて決まる。
【００１７】
測定装置４０は、測定容器４１と、質量測定器４２と、測定ベース部材４３とを有する。
測定ベース部材４３は、たとえば、平板状の部材である。平板状の測定ベース部材４３の一方の面に質量測定器４２が載置され、固定される。
【００１８】
本実施形態においては、質量測定器４２として、たとえば、ロードセルを用いる。
測定ベース部材４３に固定されたロードセル４２に、測定容器４１がさらに固定される。
相互に固定された測定ベース部材４３、ロードセル４２、および測定容器４１は、たとえば、測定ベース部材４３に設けられた回転軸を中心として、図２に示す矢印Ａｒ３方向に回転させて傾けることが可能になっている。
【００１９】
測定容器４１は、たとえば円筒形や箱状の容器である。測定容器４１は、好適には、セラミックス等の、金属材料Ｍと反応しない材料によって形成する。
図２に示すように、測定容器４１はその一端部が開口しており、この開口部がシリンダ５２の先端部の開放部側に位置している状態で、金属材料Ｍがシリンダ５２の先端部から落下して、測定容器４１の開口部を通って測定容器４１内に収容される。
【００２０】
金属材料Ｍを収容した測定容器４１の質量が、ロードセル４２によって測定される。
ロードセル４２による測定の結果得られた金属材料Ｍを収容した測定容器４１の質量データＤＴが、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０に送信される。
【００２１】
また、測定装置４０を矢印Ａｒ３の向きへ傾け、測定容器４０の開口部を図２における下側に向けることによって、測定容器４１の内部に収容されていた金属材料Ｍが自重により落下する。これにより、測定容器４１内の金属材料Ｍを、測定容器４１の外部へ取出すことができる。
質量を測定された後に測定容器４１の外部へ取出された金属材料Ｍは、以下に述べる溶解部２に供給される。
【００２２】
図３が溶解部２の構造を示す図であって、（ａ）は溶解部２が備える収容容器３の上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線方向の断面図である。
図３（ｂ）に示すように、溶解部２は、収容容器３と、誘導加熱用コイル１０と、開閉機構２１とを有している。
【００２３】
溶解部２は、好適には、測定装置４０を傾けることにより測定容器４１の外部へ出ていく金属材料Ｍが直接的に収容容器３の内部に供給されるように、測定装置４０の近傍に設置する。しかしながら、溶解部２による金属材料Ｍの溶解において発生する熱が測定装置４０に悪影響を及ぼす場合には、溶解部２と測定装置４０とを離れた場所に設置してもよい。この場合には、ベルトコンベヤ等の搬送手段を用いて、測定装置４０から溶解部２へ金属材料Ｍを供給する。
【００２４】
収容容器３は、たとえば図３に示すように、金属材料Ｍを収容可能な収容空間３ａをもつ、所定の厚さＴＨの円筒状の部材からなる。
【００２５】
開閉機構２１は、蓋２２と、ピストンロッド２４を備えるシリンダ装置２３とを有する。
蓋２２は、たとえば、板状の部材である。ピストンロッド２４の先端部が、蓋２２に連結されている。
シリンダ装置２３は、たとえば、圧縮空気や油圧の力を利用して、ピストンロッド２４を矢印Ｄ１，Ｄ２方向に移動させることが可能である。ピストンロッド２４の移動により、蓋２２も矢印Ｄ１，Ｄ２方向にスライドする。
【００２６】
シリンダ装置２３および蓋２２は、収容容器３の下端面３ｅに対向する蓋２２の当接面２２ｓが、下端面３ｅに接触して、収容容器３の下端部の開口３ｄを閉鎖するように配置される。
以上の構成の開閉機構２１により、収容容器３の開口３ｄを開閉することができる。
また、収容容器３は、後述するスリーブの給湯口の直上に開口３ｄが位置するように配置される。
【００２７】
誘導加熱用コイル１０には、交流電流が供給されると磁界が発生する。この磁界が収容容器３内の金属材料Ｍに電流を誘導する。金属材料Ｍに電流が流れると、オーム損によって金属材料Ｍが加熱され溶解する。これにより、金属材料Ｍは金属溶湯ＭＬとなる。
【００２８】
ここで、図１に戻り、射出装置６０の構成について述べる。
射出装置６０は、スリーブ７０と、プランジャチップ７２と、プランジャロッド７３と、射出ロッド１４２と、射出シリンダ１４０と、プランジャ制御バルブ１３０とを有する。
図１に示すように、スリーブ７０は、給湯口７０ｈが形成された円筒状部材からなっている。
スリーブ７０は、たとえば、固定金型９０に埋め込んで設置される。また、固定金型９０対して、移動金型８０が、たとえば図１に示す矢印Ａｒ１方向に開閉可能に設けられる。スリーブ７０の内部は、固定金型９０に設けられたゲートＧｔを介して、型締された固定金型９０と移動金型８０との間に形成されるキャビティＣａに連通している。
【００２９】
プランジャチップ７２はスリーブ７０の内周に嵌合する形状の部材である。プランジャチップ７２は、プランジャロッド７３の一方の先端部に固定される。プランジャチップ７２とプランジャロッド７３とを合わせて、射出プランジャ（またはプランジャ）と呼ぶ。
【００３０】
プランジャロッド７３の他方の先端部は、図示しないカップリング部材を介して射出ロッド１４２に接続、固定されている。
射出ロッド１４２のプランジャロッド７３に接続されている端部とは反対側の端部は、射出シリンダ１４０の内部に収容される。
射出シリンダ１４０は、たとえば油圧の力により、図１中の矢印Ａｒ２方向に沿って、射出ロッド１４２および射出プランジャ７５を前進させ、その後に初期位置まで戻す。
【００３１】
プランジャ制御バルブ１３０は、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０からの制御指令信号ＣＳを受けて射出シリンダ１４０を駆動する。これにより、プランジャ７５が、スリーブ７０内において矢印Ａｒ２方向に移動する。
【００３２】
固定金型９０と移動金型８０とが図示しない型締機構により型締された状態で、給湯口７０ｈを通じてスリーブ７０内に、溶解部２によって得られた所定量の金属溶湯（溶解金属）ＭＬが供給される。
その後、スリーブ７０内の金属溶湯ＭＬは、射出プランジャ７５が駆動されることによって、固定金型９０と移動金型８０との間に形成されたキャビティＣａに射出、充填される。
キャビティＣａに充填された金属溶湯ＭＬが凝固して形成された鋳造品は、移動金型８０が開かれたのちに、移動金型８０に設けられた押出ピン９１によってキャビティＣａ外へ押し出される。
【００３３】
Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０は、たとえば、コンピュータのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や半導体メモリ等のハードウェアと、これらのハードウェアを駆動するためのソフトウェアとを利用して実現される。
Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０は、測定装置４０のロードセル４２が検出した質量のデータＤＴと、メモリに予め記憶されている測定容器４１の質量のデータとから、測定容器４１の内部の金属材料Ｍの質量を算出する。測定容器４１の内部の金属材料Ｍの全てが後述のように溶解部２に供給され、金属溶湯ＭＬとなって射出装置６０のスリーブ７０に供給される。このため、測定装置４０の測定容器４１に供給された金属材料Ｍの質量が、スリーブ７０に供給される金属溶湯ＭＬの質量とほぼ一致する。
【００３４】
Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０は、算出した金属材料Ｍの質量に基づいて、たとえば、射出装置６０のプランジャ７５の速度切替位置や増圧開始位置等の条件を定めた駆動指令信号ＣＳを生成する。この駆動指令信号ＣＳは、プランジャ制御バルブ１３０に出力される。
速度切替位置および増圧開始位置については後述する。
【００３５】
以下では、図４に示す工程図を参照しながら、上述のダイカストマシン１００の動作について述べる。
図４は、ダイカストマシン１００を用いた鋳造方法の一例を示す工程図である。
まず、図２に示す取出装置５１によって、一回の鋳造に使用する量の金属材料Ｍを取出す（プロセスＰ１）。
モータ５４によってスクリュー５３を所定の回転量回転させた後に停止させることにより、一回の鋳造に用いる量の金属材料Ｍを取出すことができる。
【００３６】
次に、取出した金属材料Ｍを計量する（プロセスＰ２）。
取出装置５１によって取出された金属材料Ｍは、測定装置４０の測定容器４１の内部に収容される。金属材料Ｍを収容した測定容器４１の質量を、測定装置４０のロードセル４２によって測定する。
【００３７】
ロードセル４２で金属材料Ｍを収容した測定容器４１の質量を測定した後に、溶解部２に金属材料Ｍを供給する（プロセスＰ３）。
図２に示す矢印Ａｒ３の向きに、金属材料Ｍを収容している測定装置４０を回転させて傾けることにより、測定容器４１内の金属材料Ｍの全てが自重によって測定容器４１の内部から落下する。落下して測定容器４１の外部へ出た金属材料Ｍは、蓋２２によって開口３ｄが閉鎖された状態の溶解部２の収容容器３の内部に直接、またはベルトコンベヤ等の搬送手段を介して移し換えられる。
【００３８】
次に、金属材料Ｍを溶解する（プロセスＰ４）。
誘導加熱用コイル１０に交流電流を流すことにより、収容容器３内に収容された金属材料Ｍに誘導電流が発生する。金属材料Ｍに誘導電流が流れることにより、金属材料Ｍは昇温して溶解し、金属溶湯ＭＬとなる。
【００３９】
溶解部２によって得られた金属溶湯ＭＬを、射出装置６０のスリーブ７０内に供給する（プロセスＰ５）。
図５に示すように、開閉機構２１のピストンロッド２４を矢印Ｄ１方向へ移動させることにより、収容容器３の開口３ｄが開放される。これにより、収容容器３内の金属溶湯ＭＬの全量が、開口３ｄから自重により落下する。落下した金属溶湯ＭＬは、射出装置６０のスリーブ７０内に給湯口７０ｈを通じて供給される。
【００４０】
スリーブ７０への金属溶湯ＭＬの供給後に、金属溶湯ＭＬを金型のキャビティＣａに射出、充填する（プロセスＰ６）。
金属溶湯ＭＬの金型のキャビティＣａへの射出、充填は、プランジャ７５の駆動により行なう。
プランジャ７５の駆動動作は、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０によって制御する。Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０は、前述の駆動指令信号ＣＳをプランジャ制御バルブ１３０に出力する。プランジャ制御バルブ１３０が駆動指令信号ＣＳに応じて射出シリンダ１４０を駆動することによってプランジャ７５が駆動される。
【００４１】
プランジャ７５は、スリーブ７０における初期位置から所定の速度切替位置までは低速で駆動される。プランジャ７５が速度切替位置に到達したところで、プランジャ７５の速度が高速に切替えられる。
プランジャ７５の速度切替位置は、スリーブ７０内の金属溶湯ＭＬの先頭部分（湯先）が固定金型９０のゲートＧｔにほぼ到達するときのプランジャ７５の位置である。金属溶湯ＭＬの湯先がゲートＧｔにほぼ到達するときのプランジャ７５の位置は、スリーブ７０に供給された金属溶湯ＭＬの量に応じて決まる。
速度切替位置においてプランジャ７５の速度を低速から高速に切替えることにより、金属溶湯ＭＬが空気を巻き込みにくくすることができる。
プランジャ７５の速度が高速に切替えられると、金属溶湯ＭＬがキャビティＣａ内に急速に射出される。
【００４２】
射出された金属溶湯ＭＬがキャビティＣａ内に充填されるにしたがって、プランジャ７５の速度は低下する。プランジャ７５の速度が低下したのちに、所定の増圧開始位置において、プランジャ７５の押圧力を上昇させ、キャビティＣａ内に充填した金属溶湯ＭＬを一定時間加圧する。金属溶湯ＭＬは、加圧された状態で凝固して鋳造品となる。
上記のプランジャ７５の増圧開始位置は、スリーブ７０内に供給された金属溶湯ＭＬがキャビティＣａ内に充填されたときのプランジャ７５の位置である。増圧を開始すべき位置は、スリーブ７０に供給された金属溶湯ＭＬの量に応じて決まる。増圧開始位置が適切でないと、金属溶湯ＭＬに発生する鋳巣をつぶすことができない。
【００４３】
本実施形態においては、上記の速度切替位置および増圧開始位置を、測定装置４０からの測定値に応じて決定する。
具体的には、たとえば、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０は、測定装置４０において検出された質量データＤＴに応じて、プランジャ７５の速度切替位置および増圧開始位置を、プランジャ７５の進行方向側または初期位置側に移動させる。
前述のように、測定装置４０からの質量データＤＴとスリーブ７０内の金属溶湯ＭＬの質量との間には相関関係がある。したがって、本実施形態のように質量データＤＴに応じて速度切替と増圧開始の位置を決めることは、スリーブ７０内の金属溶湯ＭＬの質量に応じて速度切替と増圧開始の位置を決めることになる。これにより、金属溶湯ＭＬの湯先が固定金型９０のゲートＧｔにほぼ到達したときにプランジャ７５の速度を高速に切替えることができ、金属溶湯ＭＬの空気の巻き込みを防止し、鋳造品における鋳巣の発生を防止することができる。また、適切な位置で増圧を開始することができるため、鋳巣の発生を抑制し、鋳造品の品質低下を防止することができる。
【００４４】
このように、金属材料Ｍのスリーブ７０への供給量のばらつきに応じてプランジャ７５の動作を積極的に制御することにより、金属材料Ｍの量のばらつきに起因する鋳造品の品質低下を最小限に抑えることができる。
【００４５】
さらに、本実施形態においては、溶解前の金属材料Ｍの質量を測定することによって溶解部２へ供給される金属材料Ｍの量を計量している。溶解前であるため測定において熱の影響がなく、また、金属材料Ｍのハンドリングが容易である。このため、金属材料Ｍの質量を高い精度で容易に得ることができる。したがって、溶解部２へ供給される金属材料Ｍの質量を高精度に算出することができる。
また、金属材料Ｍの質量を溶解前に測定するため、測定の工程を鋳造のプロセスに組込み易い。
【００４６】
溶解部２へ供給される金属材料Ｍの質量を高精度に算出可能なため、スリーブ７０に供給される金属溶湯ＭＬの質量の高精度な算出につながる。金属材料Ｍの質量を高精度に得ることができるため、測定装置４０の測定値に基づいて決める射出プランジャ７５の速度切替位置および増圧開始位置の精度が向上する。
以上により、本実施形態によれば、金属材料Ｍの量のばらつきの鋳造品の品質への影響を最小限に抑え、高品質な鋳造品を得ることができる。
【００４７】
金属材料Ｍの質量の測定方法を変えることにより、第１実施形態の変形形態を考えることができる。以下にその例を挙げる。
【００４８】
第１の変形形態
第１実施形態の第１の変形形態においては、金属溶湯ＭＬの元となる金属材料が、インゴットやビレット等の比較的大きな塊の金属材料ＭＩである点が、第１実施形態と異なっている。また、この差異に応じて、取出装置および測定装置の態様が第１実施形態とは異なっている。
【００４９】
図６が、第１の変形形態に係る取出装置および測定装置の概略を示す斜視図である。
第１の変形形態に係る取出装置１５１は、ストッパ１５３と、押出部材１５５と、ブレードＢＬとを有している。
【００５０】
第１の変形形態においては、インゴット状またはビレット状の金属材料ＭＩを図６の矢印Ａｒ４方向に押圧してストッパ１５３に押し付ける。
ブレードＢＬは、ストッパ１５３に押し付けられた金属材料ＭＩから所定量の金属材料を切り出せるように、ストッパ１５３から離れて配置されており、金属材料ＭＩの端部がストッパ１５３に押し付けられた状態において、金属材料ＭＩを切断する。
【００５１】
押出部材１５５は、図示しないシリンダ装置等の駆動手段によって伸縮可能になっており、金属材料ＭＩのうち、ブレードＢＬによって切断された部分を押出す。この構成により、一回の鋳造に用いるほぼ一定量のインゴットまたはビレット状の金属材料ＭＳを金属材料ＭＩから取出すことができる。
【００５２】
取出された金属材料ＭＳは、測定装置によって計量される。第１の変形形態においては、第１実施形態に係る測定装置４０のように測定容器４１を用いず、図６に示すように板状の測定ベース部材４２Ｂ上に載置されたロードセル４２によって、金属材料ＭＳの質量を直接測定する。
ロードセル４２上に金属材料ＭＳが載置されることにより、金属材料ＭＳの質量が測定される。
【００５３】
ロードセル４２による測定の結果得られた金属材料ＭＳの質量データＤＴは、第１実施形態の場合と同様にＤ／Ｍ射出コントローラ１２０へ送信される。
また、質量が測定された後に、金属材料ＭＳは、第１実施形態と同じ溶解部２に供給され、収容容器３の内部に収容される。
上記以外の構成および機能は第１実施形態と同じであるため、詳細な記述は省略する。
【００５４】
第１実施形態の第１の変形形態によれば、インゴット状またはビレット状の金属材料ＭＳの場合にも、一回の鋳造に使用する金属材料を取出し、その量を計ることができる。
金属材料ＭＳの質量の測定値に応じてプランジャ７５の動作を制御することにより、第１実施形態と同様に、金属材料ＭＳの量のばらつきの鋳造品への品質の影響を最小限に抑えることができる。
また、金属材料ＭＳの質量測定においては、測定容器を使用する必要がなく、測定装置の構成が第１実施形態よりも簡単になる。
【００５５】
第２の変形形態
図７が、第１実施形態の第２の変形形態に係る取出装置５１および測定装置４０の構成を示す図である。
第２の変形形態は、測定装置４０のロードセル４２と取出装置５１のモータ５４とを、モータコントローラ１７０を介して接続している点が、第１実施形態とは異なっている。
それ以外の構成および機能は第１実施形態と同じであるため、詳細な記述は省略する。
【００５６】
モータコントローラ１７０は、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０と同様に、たとえば、コンピュータのＣＰＵや半導体メモリ等のハードウェアと、ソフトウェアとを利用して実現される。
モータコントローラ１７０は、取出装置５１から測定容器４１の内部への金属材料Ｍの供給中に、ロードセル４２が検出した金属材料Ｍの質量データＤＴをリアルタイムに入手し続ける。
モータコントローラ１７０は、入手した金属材料Ｍの質量を、予め規定してある金属溶湯ＭＬの所定の質量と比較する。モータコントローラ１７０は、入手した金属材料Ｍの質量と、規定してある所定の質量とが一致した時点において、スクリュー５３の回転を停止させるモータ駆動指令信号ＭＣＳをモータ５４に出力する。
【００５７】
以上の構成により、規定した所定の量により近い量の金属材料Ｍを溶解部２へ供給することが可能になる。測定装置４０によって最終的に得られた、一回の鋳造に用いる金属材料Ｍの質量データＤＴは、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０へも送信され、第１実施形態の場合と同様にプランジャ７５の動作制御に利用される。
【００５８】
第２の変形形態においては、射出装置６０のスリーブ７０に供給される金属溶湯ＭＬの量を、予め規定した所定の量により近づけることができる。このため、第１実施形態およびその第１の変形形態よりも鋳造品の品質低下を抑えることができる。
【００５９】
第２実施形態
以下に示す本発明の第２実施形態においては、第１実施形態およびその第１、第２の変形形態とは異なる形態で、溶解部２へ供給される金属材料Ｍの量を算出する。
【００６０】
図８が、本発明の第２実施形態に係るダイカストマシンの要部の構成図である。図８に示すように、第２実施形態においては、取出装置５１に溶解部２が直接接続されている。
また、モータコントローラ１７０からのモータ駆動指令信号ＭＣＳによって駆動されるモータ５４の回転量を、たとえば図示しないロータリーエンコーダによって測定し、測定により得られたモータ回転量データＭＤＴが、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０に入力されるようになっている。
上記以外の構成および機能は第１実施形態と同じであるため、詳細な記述は省略する。
【００６１】
取出装置５１から溶解部２への金属材料Ｍの供給においては、図８に示すように、開閉機構２１のピストンロッド２４を矢印Ｄ２方向に伸ばし、蓋２２により収容容器３の開口３ｄを閉鎖しておく。スクリュー５３の回転により取出装置５１のシリンダ５２の先端部から落下する金属材料Ｍは、蓋２２によって開口３ｄが閉鎖された収容容器３の内部に蓄積される。
このとき、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０は、ロータリーエンコーダが検出したモータ５４の回転量データＭＤＴに基づいて、溶解部２の収容容器３に供給される金属材料Ｍの体積を算出する。このように、本実施形態においては、モータ５４の回転量データＭＤＴに基づいて、溶解部２へ供給される金属材料Ｍの量を間接的に計っている。
モータ５４の回転量の測定精度が高いほど、溶解部２へ供給される金属材料Ｍの量の計量精度が高くなる。
【００６２】
また、本実施形態においては、取出装置５１および溶解部２が、全体としてスリーブ７０への金属溶湯ＭＬの給湯装置になっている。溶解部２において得られた一回給湯する量の金属溶湯ＭＬをスリーブ７０に給湯する際には、第１実施形態の場合と同様に、蓋２２を矢印Ｄ１方向にスライドさせる。蓋２２がスライドして収容容器３の開口３ｄが開放されることにより、収容容器３内の金属溶湯ＭＬの全量がスリーブ７０に給湯される。
【００６３】
以上のように、本実施形態においては、取出装置５１が、本発明に係る計量手段の一実施態様にも相当している。これにより、モータ５４の回転量の測定という、金属材料Ｍの計量動作が、収容容器３への金属材料Ｍの供給動作を兼ねることになる。
Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０は、モータ回転量データＭＤＴから得られる金属材料Ｍの体積に基づいて、これまでの実施形態と同様に、速度切替位置および増圧開始位置を決定して、射出装置６０のプランジャ７５の動作を制御する。
これにより、金属材料Ｍの量のばらつきに起因する鋳造品の品質低下を抑制可能である。
【００６４】
また、本実施形態によれば、溶解部２に供給する金属材料Ｍの質量を測定する必要がないため、ダイカストマシンの構造がこれまでの実施形態よりも簡単になる。さらに、鋳造のサイクルタイムの短縮にも効果がある。
【００６５】
第３実施形態
以下では、第２実施形態とは異なる形態で金属材料の体積を測定する、本発明の第３実施形態について述べる。
【００６６】
図９が、本発明の第３実施形態に係るダイカストマシンにおいて使用する取出装置の要部の構成を示す図である。
まず、図９（ａ）を参照しながら、位置センサを利用して金属材料を計量する形態の取出装置について述べる。
図９（ａ）に示すように、第３実施形態に係る取出装置１８５は、押出チャンバ１８５ｃと、押出ロッド１８５ｒと、位置センサ１８０と、カッターＣｔとを有する。
【００６７】
押出チャンバ１８５ｃは、両端部に開放部分を有している。押出チャンバ１８５ｃの内部には、圧力により一方の開放部分から押出チャンバ１８５ｃの外部に押出し可能なように、ある程度加熱されて軟らかい状態の金属材料ＨＭが供給される。金属材料ＨＭは、これまでの実施形態と同じく、たとえば、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の金属である。
【００６８】
押出ロッド１８５ｒは、押出チャンバ１８５ｃの内周に嵌合する一方の端部が押出チャンバ１８５ｃの内部に収容される。押出ロッド１８５ｒのもう一方の端部は、押出チャンバ１８５ｃの金属材料ＨＭが押出される開放部分とは反対側の開放部分から、押出チャンバ１８５ｃの外部に引き出されている。
押出ロッド１８５ｒは、たとえば、油圧の力により図９に示す矢印Ｄ３，Ｄ４方向に移動可能である。押出ロッド１８５ｒが矢印Ｄ３方向に移動することにより、押出チャンバ１８５ｃ内に収容された金属材料ＨＭが外部に押出される。
【００６９】
また、押出チャンバ１８５ｃの金属材料ＨＭが押出される側の端部には、開口を有しており、この開口の断面積が既知であるノズル１８５ｎが設けられる。ノズル１８５ｎは、金属材料ＨＭが押出されてくる開放部分に開口を連通させて押出チャンバ１８５ｃに設けられる。
カッターＣｔは、ノズル１８５ｎから所定距離離れて、ノズル１８５ｎから押出されてくる金属材料ＨＭを切断可能なように配置される。
【００７０】
位置センサ１８０には、たとえば、赤外線や超音波を対象物へ送出し、対象物から反射した赤外線や超音波を受信して、対象物までの距離を測定するタイプのセンサを用いる。
位置センサ１８０は、一例として、図９（ａ）に示すようにノズル１８５ｎに対向して配置される。位置センサ１８０は、ノズル１８５ｎから押出される金属材料ＨＭの先端から位置センサ１８０の送受信部までの距離ＤＳを測定する。
【００７１】
押出チャンバ１８５ｃの内部に、軟らかい状態の金属材料ＨＭを供給しておき、押出ロッド１８５ｒを矢印Ｄ３方向へ移動させることにより、金属材料ＨＭがノズル１８５ｎの開口から矢印Ｄ５方向へ押出される。
ノズル１８５ｎの開口の断面積は既知であるため、一回の鋳造に必要な、ノズル１８５ｎから押出された金属材料ＨＭの長さは算出することが可能である。ほぼこの長さになった時点で、押出された金属材料ＨＭをカッターＣｔにより切断する。
【００７２】
切断により得られた金属材料ＨＭＩは、溶解部２に供給される。
切断された時点における、距離ＤＳの正確な距離データＰＤＴ１は、位置センサ１８０からＤ／Ｍ射出コントローラ１２０に送信される。Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０は、距離データＰＤＴ１を用いて、実際に得られた金属材料ＨＭＩの体積を算出する。このように、距離データＰＤＴ１に基づいて金属材料ＨＭＩの体積を測定することで、溶解部２へ供給される金属材料ＨＭＩの量を計ることができる。Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０は、算出した金属材料ＨＭＩの体積に基づいて、これまでの実施形態と同様に、射出装置６０のプランジャ７５の動作を制御する。
【００７３】
以上のように、図９（ａ）に示す取出装置１８５は、第２実施形態の場合と同様に本発明における計量手段の一実施態様にも相当しており、位置センサ１８０を用いて、押出される金属材料ＨＭＩの体積を算出する計量動作が、溶解部２への金属材料ＨＭＩの供給動作を兼ねている。
【００７４】
図９（ａ）に示す取出装置１８５を用いて、ノズル１８５ｎから押出される金属材料ＨＭの先端の位置を測定することによって、金属材料ＨＭＩの体積を高精度に算出することができる。したがって、算出した金属材料ＨＭＩの体積に応じてプランジャ７５の動作を制御することによって、これまでの実施形態と同様に、金属材料ＨＭＩの量のばらつきに応じてプランジャ７５を積極的に制御して、高品質な鋳造品を得ることができる。
また、軟らかい状態の金属材料ＨＭの体積を測定することができるため、本発明を適用可能な鋳造方法の種類が増える。
【００７５】
次に、押出ロッド１８５ｒの押出量を測定することにより金属材料を計量する形態の取出装置１８５の概略構成図を、図９（ｂ）に示す。
図９（ｂ）に示す取出装置１８５は、位置センサ１８０の代わりに、押出ロッド１８５ｒの押出量を測定する押出量測定器１９０を有している。押出量測定器１９０としては、たとえば、リニアエンコーダを用いる。
リニアエンコーダ１９０は、たとえば、押出ロッド１８５ｒの、押出チャンバ１８５ｃの外部に引き出されている部分に対して、押出ロッド１８５ｒの矢印Ｄ３，Ｄ４方向の移動量を測定可能なように設置される。
図９（ｂ）に示す取出装置１８５のその他の構成および機能は、図９（ａ）に図解の取出装置１８５と同じであるため、同一構成要素には同一符号を付し、詳細な記述は省略する。
【００７６】
リニアエンコーダ１９０は、矢印Ｄ３方向への押出ロッド１８５ｒの押出量を検出する。検出された押出量データＰＤＴ２は、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０に出力される。
押出ロッド１８５ｒの押出量とノズル１８５ｎから押出される金属材料ＨＭの量とには相関関係がある。また、ノズル１８５ｎの開口の断面積は既知である。このため、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０は、押出ロッド１８５ｒの押出量データＰＤＴ２から、溶解部２に供給される金属材料ＨＭＩの体積を算出することができる。
【００７７】
図９（ａ）に示す取出装置１８５と同様に、図９（ｂ）に示す取出装置１８５においても、押出される金属材料ＨＭＩの体積を測定するための計量動作が、溶解部２への金属材料ＨＭＩの供給動作を兼ねている。
【００７８】
図９（ｂ）に示す取出装置１８５においては、押出ロッド１８５ｒの押出量を用いて、溶解部２へ供給される金属材料ＨＭＩの体積を高精度に算出することができる。これにより、算出した金属材料ＨＭＩの体積に応じてプランジャ７５の動作を制御することによって、前述の実施形態と同様に、金属材料ＨＭＩの量のばらつきに起因して発生する鋳造品の品質の低下を抑制し、高品質な鋳造品を得ることができる。
【００７９】
以上のように、本実施形態によれば、体積を測定することによって、溶解部２へ供給される金属材料の量を算出することができる。
【００８０】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されない。たとえば、質量や体積だけでなく、容積や押出圧力等の他の測定値によって、溶解部２へ供給される金属材料の量を計ることも可能である。また、金属材料の測定値に応じて、速度切替位置および増圧開始位置だけでなく、プランジャ７５の動作を規定する他の条件を決定することも可能である。
上記の実施形態を組み合わせて用いてもよい。たとえば、金属材料を第３実施形態のように軟らかい状態にして押出し、切断した金属材料の質量を第１実施形態のように測定してもよい。このようにして得られた金属材料の質量の情報に応じて、Ｄ／Ｍ射出コントローラ１２０がプランジャ７５の動作を制御する。
また、砂型鋳造や重力金型鋳造等の他の鋳造方法、およびこれらの鋳造方法を用いる鋳造装置にも本発明は適用可能である。
さらに、使用する金属材料としては、アルミニウム合金やマグネシウム合金に限らず、チタン等の他の金属材料を用いることも可能である。
【００８１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、溶解後の金属溶湯を測定することなく、射出スリーブに供給される金属溶湯の量のばらつきに起因して発生する鋳造品の品質の低下を抑制可能なダイカストマシンおよび鋳造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るダイカストマシンの概略構成図である。
【図２】図１に示す取出装置および測定装置の構成を示す断面図である。
【図３】図１に示す溶解部の構造を示す図であって、（ａ）は溶解部が備える収容容器の上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る鋳造方法を示す工程図である。
【図５】溶解部からスリーブへの金属溶湯の供給時の動作を示す図である。
【図６】第１実施形態の第１の変形形態に係る取出装置および測定装置の概略を示す斜視図である。
【図７】第１実施形態の第２の変形形態に係る取出装置および測定装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るダイカストマシンの要部の構成図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るダイカストマシンにおいて使用する取出装置の要部の構成を示す図である。
【符号の説明】
２…溶解部
４０…測定装置
４２Ｂ，４３…測定ベース部材
５１，１５１，１８５…取出装置
６０…射出装置
７５…射出プランジャ
８０，９０…金型
１００…ダイカストマシン
１２０…ダイカストマシン射出コントローラ
１３０…プランジャ制御バルブ
１４０…射出シリンダ
Ｍ，ＭＩ，ＭＳ，ＨＭ，ＨＭＩ…金属材料
ＭＬ…金属溶湯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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