(57)【要約】【課題】鋳型用スラリの粘度を適切に管理する。【解決手段】スラリ撹拌装置１００は、鋳型用スラリＳを収容する収容部１１０と、収容部内に配置される撹拌部１３０と、駆動することで撹拌部１３０と鋳型用スラリＳとを相対移動させる駆動部１５０と、相対移動によって生じる負荷を検出する検出部１７０とを備える。【選択図】図２
2016036835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散系を収容する収容部と、
前記収容部内に配置される撹拌部と、
駆動することで前記撹拌部と前記分散系とを相対移動させる駆動部と、
前記相対移動によって生じる負荷を検出する検出部と、
を備える分散系撹拌装置。
【請求項２】
前記分散系の粘度を変化させる粘度調整剤を前記収容部内に供給する供給部をさらに備える
請求項１に記載の分散系撹拌装置。
【請求項３】
前記検出部が検出した負荷に基づいて、前記分散系の粘度が予め定められた粘度範囲内に収まるように前記粘度調整剤の供給量を決定する供給制御部をさらに備え、
前記供給部は、前記供給制御部が決定した供給量で、前記粘度調整剤を前記収容部内に供給する
請求項２に記載の分散系撹拌装置。
【請求項４】
前記収容部が回転可能に支持され、
前記駆動部は、駆動することで前記収容部を回転させて前記撹拌部と前記分散系とを相対移動させ、
前記検出部は、前記負荷として前記駆動部による前記収容部の回転のトルクを検出する
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の分散系撹拌装置。
【請求項５】
前記収容部が回転可能に支持され、
前記駆動部は、駆動することで前記収容部を回転させて前記撹拌部と前記分散系とを相対移動させ、
前記検出部は、前記負荷として前記撹拌部にかかる荷重を検出する
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の分散系撹拌装置。
【請求項６】
前記検出部が検出した負荷に基づいて前記分散系の粘度を計測する粘度計測部
をさらに備える請求項１から請求項５の何れか１項に記載の分散系撹拌装置。
【請求項７】
前記駆動部は、前記撹拌部と前記分散系との相対速度が一定になるように駆動する
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の分散系撹拌装置。
【請求項８】
前記収容部内に収容された分散系の高さを計測する高さ計測部と、
前記高さ計測部が計測した高さに基づいて、前記分散系の高さによる前記検出部が検出する負荷の変化を補償する高さ補償部と
をさらに備える請求項１から請求項７の何れか１項に記載の分散系撹拌装置。
【請求項９】
前記検出部が検出する負荷に含まれる前記駆動部による機械損失を補償する損失補償部をさらに備える請求項１から請求項８の何れか１項に記載の分散系撹拌装置。
【請求項１０】
前記損失補償部は、前記検出部が検出する負荷から、前記収容部に前記分散系を収容せずに前記駆動部を駆動させたときの負荷を減算することで前記負荷の機械損失を補償する
請求項９に記載の分散系撹拌装置。
【請求項１１】
前記負荷に基づいて特定される前記分散系の粘度と、前記分散系のサンプリングにより計測された粘度との差に基づいて補償値を特定する補償値特定部をさらに備え、
前記損失補償部は、前記補償値特定部が特定した補償値に基づいて前記負荷の機械損失を補償する
請求項９または請求項１０に記載の分散系撹拌装置。
【請求項１２】
前記撹拌部は、
前記収容部の高さ方向に交差する方向に伸びる撹拌板と、
前記収容部の高さ方向に伸び、前記撹拌板を支持する撹拌板支持部と
を備え、
前記撹拌板支持部は、前記収容部の中央と前記収容部の側壁との間に配置される
請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の分散系撹拌装置。
【請求項１３】
前記撹拌板は、前記収容部の高さ方向に移動可能であって、
前記検出部は、前記撹拌板が前記収容部の高さ方向の移動可能範囲の最下点に位置するときに、前記負荷を検出する
請求項１２に記載の分散系撹拌装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３の何れか１項に記載の分散系撹拌装置と、
原型を前記収容部に収容される前記分散系へ浸漬可能に支持する原型支持装置と
を備え、
前記分散系は、鋳型用スラリであって、
前記原型支持装置は、前記検出部が検出した負荷が所定の範囲内に収まっている場合に、前記原型を前記分散系へ浸漬させる
鋳型成形システム。
【請求項１５】
前記分散系撹拌装置は、請求項１３に記載の分散系撹拌装置であって、
前記原型支持装置は、前記撹拌板が前記収容部の高さ方向の移動可能範囲の最下点に位置し、かつ前記検出部が検出した負荷が所定の範囲内に収まっている場合に、前記原型を前記分散系へ浸漬させる
請求項１４に記載の鋳型成形システム。
【請求項１６】
分散系を撹拌するステップと、
前記撹拌によって生じる負荷を検出するステップと、
を有する粘度管理用情報取得方法。
【請求項１７】
コンピュータに、
分散系を収容する収容部内に配置される撹拌部と前記分散系とを相対移動させるステップと、
前記相対移動によって生じる負荷を検出するステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散系撹拌装置、鋳型成形システム、粘度管理用情報取得方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造に用いる鋳型を成形する工程として、以下に示す工程が知られている。第１の工程は、製品の原型（ワックス型など）を鋳型用スラリに浸漬させる工程である。第２の工程は、原型を鋳型用スラリから引き揚げる工程である。第３の工程は、鋳型用スラリが付着した原型にスタッコ材（アルミナ粉末など）を吹き付ける工程である。第４の工程は、スタッコ材が付着した鋳型用スラリを乾燥させる工程である。上記第１の工程から第４の工程を繰り返し実施されることにより、鋳型が成形される。
【０００３】
鋳型用スラリは、粘度によって原型への付着量が変化することが知られている。具体的には、鋳型用スラリの粘度が高いほど原型への付着量が多く、形成される鋳型の壁が厚くなる。他方、鋳型用スラリの粘度が低いほど原型への付着量が少なく、形成される鋳型の壁が薄くなる。鋳型の壁が厚いと熱伝導率が低下し、他方鋳型の壁が薄いと強度が低下するため、鋳型用スラリは、粘度が予め定められた粘度範囲内に収まるように管理される。
【０００４】
特許文献１には、鋳型用スラリ等の分散系の粘度の測定方法が開示されている。具体的には、特許文献１に記載の測定方法は、内筒と外筒との間に計測対象物のサンプルを入れ、外筒を回転させた時のトルクを検出して、当該トルクに基づいて粘度を求めるものである。
【０００５】
特許文献２、３には、スラリを収容するスラリタンク内に攪拌機が設けられ、スラリの粘度が一定になるように溶媒を加える技術が開示されている。特許文献２に開示された技術に係る粘度調整装置は、スラリタンク内に設けられた粘度センサの値に基づいて溶媒を調整する。また特許文献３に係る粘度調整装置は、時間経過によるスラリの粘度上昇速度を予め計測しておき、当該粘度上昇速度に応じて溶媒を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−２３５５４２号公報
【特許文献２】特開平１１−０２８５４７号公報
【特許文献３】特開２０１２−２１５５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
鋳型用スラリは沈降しやすいため、スラリタンク内の鋳型用スラリの粘度は均一でない可能性がある。そのため、特許文献１〜３に記載された技術等を用いて鋳型用スラリの粘度を管理する場合、鋳型用スラリのサンプルを取得する位置、またはスラリタンク内の粘度センサの位置によって、計測される粘度が異なる可能性がある。
本発明の目的は、鋳型用スラリなどの分散系の粘度を適切に管理する分散系撹拌装置、鋳型成形システム、粘度管理用情報取得方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様は、分散系を収容する収容部と、前記収容部内に配置される撹拌部と、駆動することで前記撹拌部と前記分散系とを相対移動させる駆動部と、前記相対移動によって生じる負荷を検出する検出部と、を備える分散系撹拌装置である。
【０００９】
また、第２の態様は、第１の態様において、前記分散系の粘度を変化させる粘度調整剤を前記収容部内に供給する供給部をさらに備える分散系撹拌装置である。
【００１０】
また、第３の態様は、第２の態様において、前記検出部が検出した負荷に基づいて、前記分散系の粘度が予め定められた粘度範囲内に収まるように前記粘度調整剤の供給量を決定する供給制御部をさらに備え、前記供給部は、前記供給制御部が決定した供給量で、前記粘度調整剤を前記収容部内に供給する分散系撹拌装置である。
【００１１】
また、第４の態様は、第１から第３の何れかの態様において、前記収容部が回転可能に支持され、前記駆動部は、駆動することで前記収容部を回転させて前記撹拌部と前記分散系とを相対移動させ、前記検出部は、前記負荷として前記駆動部による前記収容部の回転のトルクを検出する分散系撹拌装置である。
【００１２】
また、第５の態様は、第１から第３の何れかの態様において、前記収容部が回転可能に支持され、前記駆動部は、駆動することで前記収容部を回転させて前記撹拌部と前記分散系とを相対移動させ、前記検出部は、前記負荷として前記撹拌部にかかる荷重を検出する分散系撹拌装置である。
【００１３】
また、第６の態様は、第１から第５の何れかの態様において、前記検出部が検出した負荷に基づいて前記分散系の粘度を計測する粘度計測部をさらに備える分散系撹拌装置である。
【００１４】
また、第７の態様は、第１から第６の何れかの態様において、前記駆動部は、前記撹拌部と前記分散系との相対速度が一定になるように駆動する分散系撹拌装置である。
【００１５】
また、第８の態様は、第１から第７の何れかの態様において、前記収容部内に収容された分散系の高さを計測する高さ計測部と、前記高さ計測部が計測した高さに基づいて、前記分散系の高さによる前記検出部が検出する負荷の変化を補償する高さ補償部とをさらに備える分散系撹拌装置である。
【００１６】
また、第９の態様は、第１から第８の何れかの態様において、前記検出部が検出する負荷に含まれる前記駆動部による機械損失を補償する損失補償部をさらに備える分散系撹拌装置である。
【００１７】
また、第１０の態様は、第９の態様において、前記損失補償部は、前記検出部が検出する負荷から、前記収容部に前記分散系を収容せずに前記駆動部を駆動させたときの負荷を減算することで前記負荷の機械損失を補償する分散系撹拌装置である。
【００１８】
また、第１１の態様は、第９または第１０の態様において、前記負荷に基づいて特定される前記分散系の粘度と、前記分散系のサンプリングにより計測された粘度との差に基づいて補償値を特定する補償値特定部をさらに備え、前記損失補償部は、前記補償値特定部が特定した補償値に基づいて前記負荷の機械損失を補償する分散系撹拌装置である。
【００１９】
また、第１２の態様は、第１から第１１の何れかの態様において、前記撹拌部は、前記収容部の高さ方向に交差する方向に伸びる撹拌板と、前記収容部の高さ方向に伸び、前記撹拌板を支持する撹拌板支持部とを備え、前記撹拌板支持部は、前記収容部の中央と前記収容部の側壁との間に配置される分散系撹拌装置である。
【００２０】
また、第１３の態様は、第１２の態様において、前記撹拌板は、前記収容部の高さ方向に移動可能であって、前記検出部は、前記撹拌板が前記収容部の高さ方向の移動可能範囲の最下点に位置するときに、前記負荷を検出する分散系撹拌装置である。
【００２１】
また、第１４の態様は、第１から第１３の何れかの態様において、分散系撹拌装置と、原型を前記収容部に収容される前記分散系へ浸漬可能に支持する原型支持装置とを備え、前記分散系は、鋳型用スラリであって、前記原型支持装置は、前記検出部が検出した負荷が所定の範囲内に収まっている場合に、前記原型を前記分散系へ浸漬させる鋳型成形システムである。
【００２２】
また、第１５の態様は、第１４の態様において、前記分散系撹拌装置は、第１３の態様に記載の分散系撹拌装置であって、前記原型支持装置は、前記撹拌板が前記収容部の高さ方向の移動可能範囲の最下点に位置し、かつ前記検出部が検出した負荷が所定の範囲内に収まっている場合に、前記原型を前記分散系へ浸漬させる鋳型成形システムである。
【００２３】
また、第１６の態様は、分散系を撹拌するステップと、前記撹拌によって生じる負荷を検出するステップと、を有する粘度管理用情報取得方法である。
【００２４】
また、第１７の態様は、コンピュータに、分散系を収容する収容部内に配置される撹拌部と前記分散系とを相対移動させるステップと、前記相対移動によって生じる負荷を検出するステップと、を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２５】
上記態様のうち少なくとも１つの態様に係る分散系撹拌装置は、撹拌部と分散系との相対移動により生じる負荷によって、分散系の粘度を管理することができる。また、撹拌部により収容部内の分散系の粘度を均一にすることができるため、計測される粘度を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態に係る鋳型成形システムの外観図である。
【図２】第１の実施形態に係るスラリ撹拌装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】第２の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態に係るスラリ撹拌装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】第３の実施形態に係る制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係る制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】第５の実施形態に係る制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１１】第５の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】第６の実施形態に係るスラリ撹拌装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】第６の実施形態に係る制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１４】第７の実施形態に係るスラリ撹拌装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】第７の実施形態に係る制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１６】少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１は、第１の実施形態に係る鋳型成形システム１の外観図である。
鋳型成形システム１は、スラリ撹拌装置１００と、原型支持装置３００と、制御装置５００とを備える。
【００２８】
スラリ撹拌装置１００は、分散系である鋳型用スラリＳを収容部１１０内に収容し、撹拌する。スラリ撹拌装置１００は、水供給タンク１２１及びスラリ供給タンク１２２を備える。水供給タンク１２１は、内部に水を保有し、制御装置５００が出力する供給指示に基づいて、収容部１１０内に水を供給する。スラリ供給タンク１２２は、内部に調整用スラリを保有し、制御装置５００が出力する供給指示に基づいて、収容部１１０内に調整用スラリを供給する。なお、調整用スラリの粘度は、収容部１１０内に収容される鋳型用スラリＳの目標粘度より高いものとする。本実施形態において水及び調整用スラリは、粘度調整剤の一例である。また本実施形態において水供給タンク１２１及びスラリ供給タンク１２２は、供給部の一例である。
【００２９】
原型支持装置３００は、製品の原型Ｗを、各スラリ撹拌装置１００の収容部１１０に収容される鋳型用スラリＳへ浸漬及び引き揚げ可能に支持する。原型支持装置３００は、制御装置５００が出力する指示に基づいて、原型Ｗを鋳型用スラリＳへ浸漬させ、また鋳型用スラリＳから引き揚げる。
【００３０】
制御装置５００は、スラリ撹拌装置１００に収容される鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲内に収まるように、水供給タンク１２１及びスラリ供給タンク１２２に供給指示を出力する。また制御装置５００は、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲内に収まっている場合に、原型支持装置３００に対し、原型Ｗの浸漬指示を出力する。
これにより、本実施形態に係る鋳型成形システム１は、原型Ｗへの鋳型用スラリＳの付着量のばらつきを抑えることができる。
【００３１】
次に、本実施形態に係るスラリ撹拌装置１００の構成について説明する。
図２は、第１の実施形態に係るスラリ撹拌装置１００のＡ−Ａ線断面図である。
スラリ撹拌装置１００は、収容部１１０、撹拌部１３０、回転軸１４０、駆動部１５０、回転数検出部１６０、トルク検出部１７０を備える。
【００３２】
収容部１１０は、内部に鋳型用スラリＳを収容するタンクである。収容部１１０は、有底筒型の外筒１１１と内筒１１２とを備える。外筒１１１は、スラリ撹拌装置１００の設置面に固定される。内筒１１２は、外筒１１１の内部に外筒１１１と同軸に配置され、回転軸１４０を介して軸回りに回転可能に支持される。鋳型用スラリＳは、内筒１１２の内部に収容される。つまり外筒１１１は、作業員等が回転する内筒１１２に触れないように保護する保護カバーである。
【００３３】
撹拌部１３０は、撹拌板１３１と撹拌板支持部１３２と固定台１３３とを備える。撹拌板１３１は、内筒１１２の底部に配置され、内筒１１２の径方向に伸びる板である。撹拌板支持部１３２は、内筒１１２の内側の側壁近傍に、内筒１１２の高さ方向に伸びて配置される。撹拌板支持部１３２の第１の端は、撹拌板１３１の一端を支持する。つまり、撹拌部１３０のうち鋳型用スラリＳに浸漬する部分は、撹拌板１３１と撹拌板支持部１３２とによってＬ字型の形状となる。撹拌板支持部１３２の第２の端は、固定台１３３に支持される。固定台１３３は、スラリ撹拌装置１００の設置面に固定される。つまり、撹拌板１３１は、内筒１１２の回転によって移動しないため、内筒１１２が回転することで内筒１１２と撹拌板１３１とが相対的に回転する。これにより、撹拌板１３１は、内筒１１２の回転に伴って流動する鋳型用スラリＳに衝突することで、鋳型用スラリＳを撹拌する。
【００３４】
回転軸１４０は、内筒１１２と同軸に設けられ、内筒１１２と駆動部１５０とを接続する。
駆動部１５０は、駆動することで回転軸１４０を介して内筒１１２を回転させる。駆動部１５０は、歯車やベルトなどの動力伝達機構とモータの組み合わせによって構成されても良いし、モータ単体で構成されても良い。つまり駆動部１５０は、駆動することで内筒１１２を回転させて撹拌部１３０と鋳型用スラリＳとを相対移動させる。
【００３５】
回転数検出部１６０は、駆動部１５０による内筒１１２の回転数を検出する。具体的には、回転数検出部１６０は、回転軸１４０または駆動部１５０の動力伝達機構の回転数を検出する。回転数検出部１６０としては、磁気式の回転センサや光学式の回転センサを用いることができる。なお、本実施形態に係る回転数検出部１６０は回転数を検出するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、角速度を検出する角速度検出部を備えても良い。
トルク検出部１７０は、駆動部１５０が内筒１１２を回転させる際に生じるトルクを検出する。トルク検出部１７０は、例えば、駆動部１５０の消費電力に所定の係数を乗算することで、内筒１１２のトルクを検出することができる。また、トルク検出部１７０は、トルクセンサから直接内筒１１２のトルクを検出しても良い。本実施形態に係るトルク検出部１７０は、検出部の一例である。また、内筒１１２の回転のトルクは、撹拌部１３０と鋳型用スラリＳとの相対移動によって生じる負荷の一例である。
上記構成により、スラリ撹拌装置１００は内部に収容された鋳型用スラリＳを撹拌する。
【００３６】
次に、本実施形態に係る制御装置５００の構成について説明する。
図３は、第１の実施形態に係る制御装置５００の構成を示す概略ブロック図である。
制御装置５００は、回転数取得部５０１、トルク取得部５０２、粘度算出部５０３、粘度判定部５０４、供給制御部５０５、浸漬制御部５０６を備える。
回転数取得部５０１は、回転数検出部１６０から内筒１１２の回転数を取得する。
トルク取得部５０２は、トルク検出部１７０から内筒１１２の回転のトルクを取得する。
【００３７】
粘度算出部５０３は、回転数取得部５０１が取得した回転数とトルク取得部５０２が取得したトルクとに基づいて、鋳型用スラリＳの粘度を算出する。本実施形態に係る粘度算出部５０３は、粘度計測部の一例である。具体的には、鋳型用スラリＳの粘度は、トルクを回転数で除算して得られる値に、所定の係数を乗算することで求められる。当該係数は実験などにより予め算出しておく。係数の算出方法としては、以下の方法が挙げられる。まず、粘度が既知の液体（水、油、溶剤など）を内筒１１２に鋳型用スラリＳと同じ高さまで充填する。次に、駆動部１５０により内筒１１２を回転させ、トルク及び回転数を検出する。次に、回転数をトルクで除算して得られる値に既知の粘度を乗算することで、係数を算出する。なお、粘度が既知の液体として水を用いる場合、水は鋳型用スラリＳの溶媒であるため、内筒１１２から完全に除去しなくても鋳型用スラリＳに影響を与えない。また、粘度が既知の液体としてアルコールなどの揮発性を有する液体を用いる場合、内筒１１２からの除去が容易である。
【００３８】
粘度判定部５０４は、粘度算出部５０３が算出した粘度が予め定められた粘度範囲内にあるか否かを判定する。
供給制御部５０５は、粘度算出部５０３が算出した粘度に基づいて、水または調整用スラリの供給指示を、水供給タンク１２１またはスラリ供給タンク１２２に出力する。
浸漬制御部５０６は、粘度算出部５０３が算出した粘度が予め定められた粘度範囲内にある場合に、原型支持装置３００に原型Ｗの浸漬指示を出力する。
【００３９】
次に、本実施形態に係る制御装置５００の動作（粘度管理用情報取得方法、粘度調整方法、粘度算出方法、及び鋳型成形方法）について説明する。
図４は、第１の実施形態に係る制御装置５００の動作を示すフローチャートである。
鋳型成形システム１が鋳型成形処理を開始すると、制御装置５００の回転数取得部５０１は、回転数検出部１６０から内筒１１２の回転数を取得する（ステップＳ１）。なお、スラリ撹拌装置１００の駆動部１５０は、鋳型成形システム１が鋳型成形処理を開始する前から駆動しており、常に鋳型用スラリＳを撹拌している。
【００４０】
次に、制御装置５００のトルク取得部５０２は、トルク検出部１７０から内筒１１２の回転のトルクを取得する（ステップＳ２）。つまり、トルク検出部１７０は、鋳型用スラリＳの拡販によって生じる負荷を検出する。次に、粘度算出部５０３は、回転数とトルクと予め求めておいた係数とに基づいて、鋳型用スラリＳの粘度を算出する（ステップＳ３）。つまり、本実施形態において内筒１１２の回転のトルクは、鋳型用スラリＳの粘度の管理に用いられる情報（粘度管理用情報）である。次に、粘度判定部５０４は、粘度算出部５０３が算出した粘度が予め定められた粘度範囲内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００４１】
粘度判定部５０４が、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲より高いと判定した場合（ステップＳ４：高）、供給制御部５０５は、水供給タンク１２１に対し、水を所定量供給させる供給指示を出力する（ステップＳ５）。他方、粘度判定部５０４が、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲より低いと判定した場合（ステップＳ４：低）、供給制御部５０５は、スラリ供給タンク１２２に対し、調整用スラリを所定量供給させる供給指示を出力する（ステップＳ６）。供給制御部５０５がステップＳ５またはステップＳ６により供給指示を出力すると、制御装置５００は、一定時間処理を待機し（ステップＳ７）、その後ステップＳ１に処理を戻し、再度粘度の算出を行う。これにより、制御装置５００は、供給された水または調整用スラリが、撹拌によって鋳型用スラリＳ中に一様に分散された後に、再度、鋳型用スラリＳの粘度を算出することができる。
【００４２】
他方、ステップＳ４において粘度判定部５０４が、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲内に収まっていると判定した場合（ステップＳ４：範囲内）、浸漬制御部５０６は、原型支持装置３００に原型Ｗの浸漬指示を出力する（ステップＳ８）。これにより、鋳型成形システム１は、常に一定の粘度に保たれた鋳型用スラリＳに原型Ｗを浸漬することができる。つまり、本実施形態に係る鋳型成形システム１によれば、鋳型の壁の厚さを一定の範囲内に収めることができる。
【００４３】
本実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、鋳型用スラリＳを収容する収容部１１０と、収容部１１０内に配置される撹拌部１３０と、駆動することで撹拌部１３０と分散系とを相対移動させる駆動部１５０と、相対移動によって生じる負荷であるトルクを検出するトルク検出部１７０とを備える。これにより、スラリ撹拌装置１００は、トルク検出部１７０が検出するトルクに基づいて、鋳型用スラリＳの粘度を管理することができる。また、トルク検出部１７０は、収容部１１０に収容された鋳型用スラリＳ全体の撹拌中のトルクを検出する。そして制御装置５００は当該トルクを用いて粘度を算出するため、鋳型用スラリＳの不均一、流れの偏り及び乱れなどの影響によらず、収容部１１０に収容される鋳型用スラリＳの代表値としての粘度を算出することができる。
【００４４】
また、サンプルをとって鋳型用スラリＳの粘度を計測する場合、サンプル量は多くて数１００ミリリットルであるが、本実施形態によれば、数立方メートルの鋳型用スラリＳを用いて粘度を計測することができる。また、サンプルをとって鋳型用スラリＳの粘度を計測する場合、サンプルの取得時刻の粘度しか計測できない。そのため、２回のサンプルの取得時刻の間に鋳型用スラリＳの粘度が粘度範囲から外れた場合、ただちに粘度を調整することができない。他方、本実施形態によれば、粘度を常に計測するため、鋳型用スラリＳの粘度が粘度範囲から外れた時点でただちに粘度を調整することができる。
【００４５】
また、本実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、鋳型用スラリＳの粘度を減少させる水を収容部１１０内に供給する水供給タンク１２１と、鋳型用スラリＳの粘度を増加させる調整用スラリを収容部１１０内に供給するスラリ供給タンク１２２をさらに備える。これにより、スラリ撹拌装置１００は、スラリの濃度に応じて水または調整用スラリを供給することで、スラリの濃度を調整することができる。特に本実施形態に係る制御装置５００は、トルク検出部１７０が検出したトルクに基づいて、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲内に収まるように水または調整用スラリの供給量を決定する供給制御部５０５を備える。これにより、スラリ撹拌装置１００は、収容部１１０に収容する鋳型用スラリＳの粘度を予め定められた粘度範囲内に収まるよう管理することができる。
【００４６】
また、本実施形態に係る撹拌部１３０は、収容部１１０の高さ方向に交差する方向に伸びる撹拌板１３１と、収容部１１０の高さ方向に伸び、撹拌板１３１を支持する撹拌板支持部１３２とを備える。そして撹拌板支持部１３２は、収容部１１０の内部の側壁近傍すなわち収容部１１０の中央と収容部１１０の側壁との間に配置される。つまり撹拌部１３０は、原型Ｗが浸漬される位置である収容部１１０の中央部を避けた位置に設けられる。これにより、原型支持装置３００が原型Ｗを鋳型用スラリＳに浸漬する際に、原型Ｗと撹拌部１３０とが接触することを避けることができる。
【００４７】
《第２の実施形態》
第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係る鋳型成形システム１は、撹拌部１３０と鋳型用スラリＳとの相対速度が一定になるように駆動部１５０を駆動させるものである。第２の実施形態の構成は、第１の実施形態と制御装置５００の構成が異なる。なお、第２の実施形態の構成のうち、第１の実施形態と同じ構成であるものについては、第１の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
【００４８】
図５は、第２の実施形態に係る制御装置５００の構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態に係る制御装置５００は、第１の実施形態の構成に加え、さらに回転数制御部５０７を備えるものである。
回転数制御部５０７は、回転数取得部５０１が取得した回転数と予め定められた基準回転数とを比較し、回転数が所定の回転数範囲内に収まるように駆動部１５０に供給する電力を制御する。回転数制御部５０７は、例えば回転数取得部５０１が取得した回転数に基づくＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御によって駆動部１５０に供給する電力を制御する。
【００４９】
次に、本実施形態に係る制御装置５００の動作について説明する。なお、第２の実施形態の工程のうち、第１の実施形態と同じ工程であるものについては、第１の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
図６は、第２の実施形態に係る制御装置５００の動作を示すフローチャートである。
鋳型成形システム１が鋳型成形処理を開始すると、制御装置５００の回転数取得部５０１は、回転数検出部１６０から内筒１１２の回転数を取得する（ステップＳ１）。
【００５０】
次に、回転数制御部５０７は、回転数取得部５０１が取得した回転数が回転範囲内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ１１）。回転数制御部５０７は、回転数取得部５０１が取得した回転数が回転数範囲内に収まっていないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ＰＩＤ制御に基づいて回転数が回転範囲内に収まるように駆動部１５０の回転数を変更し（ステップＳ１２）、ステップＳ１に戻り再度回転数の判定を行う。
【００５１】
他方、回転数制御部５０７が、回転数取得部５０１が取得した回転数が回転数範囲内に収まっていると判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、トルク取得部５０２は、トルク検出部１７０から内筒１１２の回転のトルクを取得する（ステップＳ２）。次に、粘度算出部５０３は、回転数とトルクと予め求めておいた係数とに基づいて、鋳型用スラリＳの粘度を算出する（ステップＳ３）。このとき、粘度算出部５０３は、回転数として回転数取得部５０１が取得した値を用いても良いし、回転数範囲の中央値など予め定められた回転数を用いても良い。
【００５２】
次に、粘度判定部５０４は、粘度算出部５０３が算出した粘度が予め定められた粘度範囲内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ４）。粘度判定部５０４が、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲より高いと判定した場合（ステップＳ４：高）、供給制御部５０５は、水供給タンク１２１に対し、水を所定量供給させる供給指示を出力する（ステップＳ５）。他方、粘度判定部５０４が、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲より低いと判定した場合（ステップＳ４：低）、供給制御部５０５は、スラリ供給タンク１２２に対し、調整用スラリを所定量供給させる供給指示を出力する（ステップＳ６）。供給制御部５０５がステップＳ５またはステップＳ６により供給指示を出力すると、制御装置５００は、一定時間処理を待機し（ステップＳ７）、その後ステップＳ１に処理を戻し、再度粘度の算出を行う。
【００５３】
他方、ステップＳ４において粘度判定部５０４が、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲内に収まっていると判定した場合（ステップＳ４：範囲内）、浸漬制御部５０６は、原型支持装置３００に原型Ｗの浸漬指示を出力する（ステップＳ８）。
【００５４】
このように、本実施形態によれば、スラリ撹拌装置１００の駆動部１５０は、撹拌部１３０と鋳型用スラリＳとの相対速度が一定になるように駆動する。鋳型用スラリＳは非ニュートン流体であるため、せん断速度に応じて粘度が変化する。そのため、本実施形態に係る制御装置５００は、鋳型用スラリＳのせん断速度を一定にして粘度を計測することで、粘度の計測条件が一定にし、粘度の計測値を安定させることができる。
【００５５】
《第３の実施形態》
第３の実施形態について説明する。第３の実施形態に係る鋳型成形システム１は、鋳型用スラリＳの液面高さに基づいて、計測された粘度を補正するものである。第３の実施形態の構成は、第１の実施形態と、スラリ撹拌装置１００及び制御装置５００の構成が異なる。なお、第３の実施形態の構成のうち、第１の実施形態と同じ構成であるものについては、第１の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
【００５６】
図７は、第３の実施形態に係るスラリ撹拌装置１００のＡ−Ａ線断面図である。
本実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、第１の実施形態の構成に加え、さらに高さ計測部１８０を備えるものである。
高さ計測部１８０は、内筒１１２の側壁近傍かつ内筒１１２の上方に設けられ、内筒１１２に収容される鋳型用スラリＳの液面高さを計測する。高さ計測部１８０の構成としては、例えば、超音波式液面計、静電容量式液面計、光ファイバ式液面計、接点式液面計などが挙げられる。高さ計測部１８０が内筒１１２の側壁近傍に設けられることで、原型支持装置３００が原型Ｗを鋳型用スラリＳに浸漬する際に、原型Ｗと高さ計測部１８０とが接触することを避けることができる。
【００５７】
図８は、第３の実施形態に係る制御装置５００の構成を示す概略ブロック図である。
第３の実施形態に係る制御装置５００は、第１の実施形態の構成に加え、さらに高さ取得部５０８と高さ補償部５０９を備えるものである。
高さ取得部５０８は、高さ計測部１８０が計測した液面高さを取得する。
高さ補償部５０９は、高さ取得部５０８が取得した液面高さに基づいてトルクの補償関数を特定する。補償関数としては、例えば一次関数が用いられる。なお補償関数は、液面高さについての単調減少関数である。高さ補償部５０９は、トルク取得部５０２が取得したトルクを当該補償関数に代入することで、液面高さによるトルクの変化を補償したトルクを算出する。
粘度算出部５０３は、高さ補償部５０９によって液面高さによるトルクの変動を補償したトルクに基づいて粘度を算出する。
【００５８】
内筒１１２の回転によって生じる撹拌部１３０の負荷は、撹拌部１３０にかかる鋳型用スラリＳの液圧によって変動する。鋳型用スラリＳの液圧は、液面高さによって変化する。具体的には、液面高さが高いほど液圧が高く、液面高さが低いほど液圧が低い。そのため、高さ補償部５０９が液面高さによるトルクの変動を補償することで、粘度算出部５０３は、正確に鋳型用スラリＳの粘度を算出することができる。
【００５９】
なお、補償係数の算出方法としては、以下の方法が挙げられる。まず、粘度が既知の液体（水、油、溶剤など）を内筒１１２に充填し、液面高さを計測する。次に、駆動部１５０により内筒１１２を回転させ、トルク及び回転数を検出する。次に、粘度算出部５０３による算出方法に基づいて算出される粘度と既知の粘度との比を算出する。上記工程を液面高さを変化させて実行することで、補償関数を推定する。
【００６０】
このように、本実施形態に係る制御装置５００は、鋳型製造工程によって鋳型用スラリＳが消費され、また鋳型用スラリＳの濃度調整のために水または調整用スラリが供給されることでスラリ液面の高さが変化した場合にも、精度よく鋳型用スラリＳの粘度を算出することができる。
【００６１】
なお、本実施形態に係る高さ補償部５０９は、液面高さに基づいてトルクの補償関数を特定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、高さ補償部５０９は、液面高さに基づいて、粘度算出部５０３が算出した粘度の変動を補償する補償関数を特定しても良い。
【００６２】
《第４の実施形態》
第４の実施形態について説明する。第４の実施形態に係る鋳型成形システム１は、歯車やベルトなどの動力伝達機構による機械損失に基づいて、計測された粘度を補正するものである。第４の実施形態の構成は、第１の実施形態の構成と制御装置５００の構成が異なる。なお、第４の実施形態の構成のうち、第１の実施形態と同じ構成であるものについては、第１の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
【００６３】
図９は、第４の実施形態に係る制御装置５００の構成を示す概略ブロック図である。
第４の実施形態に係る制御装置５００は、第１の実施形態の構成に加え、さらに機械損失補償部５１０を備えるものである。
機械損失補償部５１０は、トルク取得部５０２が取得したトルクから、駆動部１５０の動力伝達機構による機械損失分のトルクを減算する。駆動部１５０の動力伝達機構による機械損失分のトルクは、予め、内筒１１２が空の状態で駆動部１５０により内筒１１２を回転させてトルクを検出することで、機械損失によって生じるトルクを特定しておく。
粘度算出部５０３は、機械損失補償部５１０によって動力伝達機構による機械損失を補償したトルクに基づいて粘度を算出する。
【００６４】
このように、本実施形態に係る制御装置５００は、動力伝達機構による機械損失を補償することで、精度よく鋳型用スラリＳの粘度を算出することができる。
【００６５】
《第５の実施形態》
第５の実施形態について説明する。第５の実施形態に係る鋳型成形システム１は、内筒１１２への鋳型用スラリＳの固着などによる機械損失の変化を補償し、計測された粘度を補正するものである。第５の実施形態の構成は、第４の実施形態の構成と制御装置５００の構成が異なる。なお、第５の実施形態の構成のうち、第４の実施形態と同じ構成であるものについては、第４の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
【００６６】
図１０は、第５の実施形態に係る制御装置５００の構成を示す概略ブロック図である。
第５の実施形態に係る制御装置５００は、第４の実施形態の構成に加え、さらに回転数制御部５０７と粘度入力部５１２と補償値特定部５１３とを備える。
回転数制御部５０７は、駆動部１５０に供給する電力を変化させることで、内筒１１２の回転数を変化させる。
粘度入力部５１２は、所定の補正タイミング（例えば、１日２回の所定の時刻）で、鋳型用スラリＳのサンプリングによって計測された粘度の入力を受け付ける。サンプリングによって粘度を計測する粘度計としては、例えば、Ｂ型粘度計、回転粘度計（例えば、特許文献１を参照）、ザーンカップ法粘度計、落球式粘度計、キャピラリ式粘度計、超音波式粘度計などが挙げられる。
補償値特定部５１３は、粘度入力部５１２に入力された粘度とトルク取得部５０２が取得したトルクと回転数取得部５０１が取得した回転数とに基づいて、機械損失補償部５１０の補償値と粘度算出部５０３の係数を特定する。
【００６７】
本実施形態に係る制御装置５００の動作について説明する。なお、第５の実施形態の工程のうち、第１の実施形態と同じ工程であるものについては、第１の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
図１１は、第５の実施形態に係る制御装置５００の動作を示すフローチャートである。
鋳型成形システム１が鋳型成形処理を開始すると、制御装置５００は、現在の時刻が所定の補正タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ２１）。現在の時刻が所定の補正タイミングである場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、粘度入力部５１２は、作業者からサンプリングによって計測された粘度の入力を受け付ける（ステップＳ２２）。作業者は、内筒１１２から鋳型用スラリＳのサンプルを取得し、サンプルの粘度を計測する。そして、作業者は、粘度入力部５１２に粘度の計測結果を入力する。
【００６８】
粘度入力部５１２に粘度が入力されると、回転数取得部５０１は、回転数検出部１６０から内筒１１２の回転数を取得する（ステップＳ２３）。次に、トルク取得部５０２は、トルク検出部１７０から内筒１１２の回転のトルクを取得する（ステップＳ２４）。次に、回転数制御部５０７は、内筒１１２の回転数を現在の回転数と異なる値に変化させる（ステップＳ２５）。次に、回転数取得部５０１は、回転数検出部１６０から内筒１１２の回転数を取得する（ステップＳ２６）。次に、トルク取得部５０２は、トルク検出部１７０から内筒１１２の回転のトルクを取得する（ステップＳ２７）。つまり、制御装置５００は、２つの異なる回転数について、トルクを取得する。
【００６９】
次に、補償値特定部５１３は、粘度入力部５１２に入力された粘度と、２つの異なる回転数と、各回転数についてのトルクとに基づいて、機械損失補償部５１０の補償値と粘度算出部５０３の係数を特定する（ステップＳ２８）。具体的には、補償値特定部５１３は、機械損失補償部５１０の補償値を以下に示す式（１）に基づいて算出する。また補償値特定部５１３は、粘度算出部５０３の係数を以下に示す式（２）に基づいて算出する。
【００７０】
【数１】
2016036835.tif 000003
ただし、τ０は機械損失補償部５１０の補償値である。τ１はトルク取得部５０２がステップＳ２４で取得したトルクである。τ２はトルク取得部５０２がステップＳ２７で取得したトルクである。γ１は回転数取得部５０１がステップＳ２３で取得した回転数である。γ２は回転数取得部５０１がステップＳ２６で取得した回転数である。
【００７１】
【数２】
2016036835.tif 000004
ただし、αは粘度算出部５０３の係数である。ηは粘度入力部５１２に入力された粘度である。
【００７２】
なお、式（１）及び式（２）は、以下に示す式（３）を変形して得られるものである。
【００７３】
【数３】
2016036835.tif 000005
【００７４】
他方、ステップＳ１において現在の時刻が所定の補正タイミングでない場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、回転数取得部５０１は、回転数検出部１６０から内筒１１２の回転数を取得する（ステップＳ１）。次に、トルク取得部５０２は、トルク検出部１７０から内筒１１２の回転のトルクを取得する（ステップＳ２）。
【００７５】
トルク取得部５０２がステップＳ２でトルクを取得すると、または補償値特定部５１３がステップＳ２８で補償値及び係数を特定すると、機械損失補償部５１０は、補償値特定部５１３が特定した補償値をトルク取得部５０２が取得したトルクから減算することで、トルクに含まれる機械損失を補償する。
【００７６】
次に、粘度算出部５０３は、回転数とトルクと補償値特定部５１３が特定した係数とに基づいて、鋳型用スラリＳの粘度を算出する（ステップＳ３）。次に、粘度判定部５０４は、粘度算出部５０３が算出した粘度が予め定められた粘度範囲内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００７７】
粘度判定部５０４が、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲より高いと判定した場合（ステップＳ４：高）、供給制御部５０５は、水供給タンク１２１に対し、水を所定量供給させる供給指示を出力する（ステップＳ５）。他方、粘度判定部５０４が、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲より低いと判定した場合（ステップＳ４：低）、供給制御部５０５は、スラリ供給タンク１２２に対し、調整用スラリを所定量供給させる供給指示を出力する（ステップＳ６）。供給制御部５０５がステップＳ５またはステップＳ６により供給指示を出力すると、制御装置５００は、一定時間処理を待機し（ステップＳ７）、その後ステップＳ２１に処理を戻し、補償値及び係数の補正のタイミングであるか否かの判定を行う。
【００７８】
他方、ステップＳ４において粘度判定部５０４が、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲内に収まっていると判定した場合（ステップＳ４：範囲内）、浸漬制御部５０６は、原型支持装置３００に原型Ｗの浸漬指示を出力する（ステップＳ８）。
【００７９】
このように、本実施形態に係る制御装置５００は、内筒１１２への鋳型用スラリＳの固着などによる機械損失及び粘度算出に用いる係数の変化を補償することで、精度よく鋳型用スラリＳの粘度を算出することができる。
【００８０】
なお、本実施形態に係る補償値特定部５１３は、粘度入力部５１２に入力された粘度と、２つの異なる回転数と、各回転数についてのトルクとに基づいて、機械損失補償部５１０の補償値と粘度算出部５０３の係数を特定するが、これに限られない。例えば、他の実施形態において粘度算出部５０３の係数の変化が無視できる程度に小さい場合、補償値特定部５１３は、機械損失補償部５１０の補償値のみを特定しても良い。補償値特定部５１３は、機械損失補償部５１０の補償値のみを特定する場合、粘度入力部５１２に入力された粘度と、１つの回転数とトルクとに基づいて、機械損失補償部５１０の補償値を特定することができる。または、補償値特定部５１３は、粘度入力部５１２に入力された粘度を用いずに、２つの異なる回転数と、各回転数についてのトルクとに基づいて、機械損失補償部５１０の補償値を特定することができる。
また、他の実施形態に係る補償値特定部５１３は、３つ以上の異なる回転数と、各回転数についてのトルクとに基づいて、最小二乗法で機械損失補償部５１０の補償値と粘度算出部５０３の係数を決定してもよい。
【００８１】
《第６の実施形態》
第６の実施形態について説明する。第６の実施形態に係る鋳型成形システム１は、撹拌部１３０の撹拌板１３１を内筒１１２の高さ方向に移動させることで、撹拌の効率を向上させるものである。第６の実施形態の構成は、第１の実施形態と、スラリ撹拌装置１００及び制御装置５００の構成が異なる。なお、第６の実施形態の構成のうち、第１の実施形態と同じ構成であるものについては、第１の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
【００８２】
図１２は、第６の実施形態に係るスラリ撹拌装置１００のＡ−Ａ線断面図である。
本実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、第１の実施形態の構成に加え、さらに油圧シリンダ等のアクチュエータ１３４を備えるものである。
アクチュエータ１３４は、スラリ撹拌装置１００の設置面に固定され、撹拌部１３０の固定台１３３を、収容部１１０の高さ方向に摺動可能に支持する。アクチュエータ１３４は、駆動することにより撹拌部１３０を収容部１１０の高さ方向に往復移動させる。これにより、撹拌部１３０の撹拌板１３１は、鋳型用スラリＳに浸漬したまま収容部１１０の高さ方向に往復移動する。
【００８３】
図１３は、第６の実施形態に係る制御装置５００の構成を示す概略ブロック図である。
第６の実施形態に係る制御装置５００は、第１の実施形態の構成に加え、さらに撹拌位置制御部５１４を備えるものである。
撹拌位置制御部５１４は、アクチュエータ１３４の動力を制御することで、撹拌板１３１の位置を制御する。
トルク取得部５０２及び回転数取得部５０１は、撹拌板１３１が収容部１１０の高さ方向の移動可能範囲の最下点に位置するときに検出されたトルク及び回転数を取得する。
浸漬制御部５０６は、撹拌板１３１が収容部１１０の高さ方向の移動可能範囲の最下点に位置するときに、原型支持装置３００に浸漬指示を出力する。
【００８４】
内筒１１２の回転によって生じる撹拌部１３０の負荷は、撹拌部１３０にかかる鋳型用スラリＳの液圧によって変動する。したがって、本実施形態のように、撹拌板１３１が収容部１１０の高さ方向の移動可能範囲の最下点に位置するときに検出されたトルク及び回転数に基づいて、粘度算出部５０３が鋳型用スラリＳの粘度を算出することにより、粘度算出時における撹拌部１３０にかかる鋳型用スラリＳの液圧を一定にすることができる。
【００８５】
また、本実施形態に係る浸漬制御部５０６は、撹拌板１３１が収容部１１０の高さ方向の移動可能範囲の最下点に位置するときに、原型支持装置３００に浸漬指示を出力する。つまり、原型支持装置３００は、鋳型用スラリＳの粘度が所定の範囲内に収まっており、かつ撹拌板１３１が収容部１１０の高さ方向の移動可能範囲の最下点に位置する場合に、原型Ｗを鋳型用スラリＳへ浸漬させる。
これにより、鋳型成形システム１は、原型Ｗと撹拌板１３１とが衝突することを防ぐことができる。
【００８６】
なお、本実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、アクチュエータ１３４によって固定台１３３を摺動させるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、アクチュエータ１３４によって撹拌板支持部１３２を収容部１１０の高さ方向に移動させても良いし、撹拌板１３１そのものを収容部１１０の高さ方向に移動させても良い。
【００８７】
《第７の実施形態》
第７の実施形態について説明する。第７の実施形態に係る鋳型成形システム１は、内筒１１２の回転のトルクに代えて、撹拌板１３１にかかる応力に基づいて、鋳型用スラリＳの粘度を算出するものである。第７の実施形態の構成は、第１の実施形態と、スラリ撹拌装置１００及び制御装置５００の構成が異なる。なお、第７の実施形態の構成のうち、第１の実施形態と同じ構成であるものについては、第１の実施形態と同じ符号を用いて説明する。
【００８８】
図１４は、第７の実施形態に係るスラリ撹拌装置１００のＡ−Ａ線断面図である。
本実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、第１の実施形態のトルク検出部１７０に代えて、補助固定台１３５と応力検出部１３６とを備えるものである。
補助固定台１３５は、スラリ撹拌装置１００の設置面に固定され、収容部１１０の高さ方向に伸びてなる。補助固定台１３５は、応力検出部１３６を挟んで固定台１３３に隣接して配置される。
応力検出部１３６は、撹拌部１３０と鋳型用スラリＳとの相対移動によって撹拌部１３０にかかる応力を検出する。応力検出部１３６は、例えばロードセルによって実現される。本実施形態に係る応力検出部１３６は、検出部の一例である。また、撹拌部１３０と鋳型用スラリＳとの相対移動によって撹拌部１３０にかかる応力は、撹拌部１３０と分散系との相対移動によって生じる負荷の一例である。
【００８９】
応力検出部１３６は、固定台１３３及び補助固定台１３５の、設置面に固定されない端の間に配置される。これにより、撹拌板１３１が鋳型用スラリＳに衝突することで生じる応力によって、撹拌板１３１を支持する固定台１３３にトルクが生じ、当該トルクによって補助固定台１３５と固定台１３３との間に挟まれた応力検出部１３６に荷重がかかる。これにより、応力検出部１３６は、撹拌部１３０と鋳型用スラリＳとの相対移動によって撹拌部１３０にかかる応力を検出することができる。
なお、応力検出部１３６は、固定台１３３及び補助固定台１３５の、設置面に固定されない端の間に配置されるため、応力検出部１３６が設けられたことによって内筒１１２の回転が妨げられない。
【００９０】
図１５は、第７の実施形態に係る制御装置５００の構成を示す概略ブロック図である。
第７の実施形態に係る制御装置５００は、第１の実施形態のトルク取得部５０２に代えて、応力取得部５１５を備えるものである。
応力取得部５１５は、応力検出部１３６が検出した応力を取得する。
粘度算出部５０３は、回転数取得部５０１が取得した回転数と応力取得部５１５が取得した応力とに基づいて、鋳型用スラリＳの粘度を算出する。具体的には、鋳型用スラリＳの粘度は、応力を回転数で除算して得られる値に、所定の係数を乗算することで求められる。当該係数は実験などにより予め算出しておく。
【００９１】
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。例えば、他の実施形態に係る鋳型成形システム１は、上述した実施形態を組み合わせたものであっても良い。
【００９２】
また、上述した実施形態に係る制御装置５００は、鋳型用スラリＳの粘度を減少させるために内筒１１２に水を供給させ、鋳型用スラリＳの粘度を増加させるために内筒１１２に調整用スラリを供給させるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御装置５００は、鋳型用スラリＳの粘度を減少させるために内筒１１２に分散剤を供給させても良い。また、他の実施形態に係る制御装置５００は、鋳型用スラリＳの粘度を増加させるために増粘剤を供給させても良い。また、他の実施形態に係る制御装置５００は、撹拌の速度を変更させ、非ニュートン流体である鋳型用スラリＳのせん断速度を変化させることで、粘度を変化させても良い。
【００９３】
また、上述した実施形態に係る制御装置５００は、供給指示として一定量の水またはスラリを収容部１１０の内部に供給させる指示を出力するが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、供給指示として現在の粘度と予め定められた粘度範囲の中央値の粘度との差に所定の係数を乗算して特定される量の水またはスラリを収容部１１０の内部に供給させる指示を出力しても良い。
【００９４】
また、上述した実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、撹拌部１３０を固定し、内筒１１２を回転させることで鋳型用スラリＳを撹拌するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、収容部１１０を固定し、撹拌部１３０を回転させることで鋳型用スラリＳを撹拌しても良い。また、他の実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、撹拌部１３０と内筒１１２を逆方向に回転させることで鋳型用スラリＳを撹拌しても良い。また、他の実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、収容部１１０に形成された流路の一部に撹拌部１３０とブロワを設け、ブロワの駆動によって流路内でスラリを流動させることで、鋳型用スラリＳを撹拌しても良い。
【００９５】
また、上述した実施形態に係る制御装置５００は、撹拌部１３０と分散系との相対移動によって生じる負荷に基づいて鋳型用スラリＳの粘度を算出するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御装置５００は、粘度を算出せず、撹拌部１３０と分散系との相対移動によって生じる負荷に基づく量に従って、鋳型用スラリＳの粘度が予め定められた粘度範囲内に収まるように調整しても良い。
【００９６】
また、他の実施形態に係るスラリ撹拌装置１００は、温度計測装置を備え、ヒータなどによって鋳型用スラリＳの温度が一定になるよう制御しても良い。また、他の実施形態に係る制御装置５００は、鋳型用スラリＳの温度に基づいて、鋳型用スラリＳの粘度の温度による変動を補償しても良い。
【００９７】
また、上述した実施形態では、収容部１１０が鋳型用スラリＳを収容する場合について説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、鋳型成形システム１以外のシステムに分散系撹拌装置を適用し、鋳型用スラリＳ以外の分散系の撹拌、粘度計測及び粘度調整を行っても良い。具体的には、分散系撹拌装置は、触媒の担持、燃料電池またはリチウム電池の電極形成、耐熱膜の形成などに使用されるディップコーティング法のスラリについて、撹拌、粘度計測及び粘度調整を行っても良い。
【００９８】
また、上述した実施形態に係る鋳型成形システム１では、１つの制御装置５００が鋳型用スラリＳの粘度の計測、鋳型用スラリＳの粘度の調整、及び鋳型用スラリＳへの原型Ｗの浸漬を制御するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る鋳型成形システム１は、鋳型用スラリＳの粘度の計測、鋳型用スラリＳの粘度の調整、及び鋳型用スラリＳのうち少なくとも１つを別個に設けられた装置に実行させても良い。
【００９９】
図１６は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータ９００の構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、インタフェース９０４を備える。
上述の制御装置５００は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。
【０１００】
なお、少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。
【０１０１】
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【０１０２】
１…鋳型成形システム  １００…スラリ撹拌装置  １１０…収容部  １１１…外筒  １１２…内筒  １２１…水供給タンク  １２２…スラリ供給タンク  １３０…撹拌部  １３１…撹拌板  １３２…撹拌板支持部  １３３…固定台  １３４…アクチュエータ  １３５…補助固定台  １３６…応力検出部  １４０…回転軸  １５０…駆動部  １６０…回転数検出部  １７０…トルク検出部  １８０…高さ計測部  ３００…原型支持装置  ５００…制御装置  ５０１…回転数取得部  ５０２…トルク取得部  ５０３…粘度算出部  ５０４…粘度判定部  ５０５…供給制御部  ５０６…浸漬制御部  ５０７…回転数制御部  ５０８…高さ取得部  ５０９…高さ補償部  ５１０…機械損失補償部  ５１１…回転数制御部  ５１２…粘度入力部  ５１３…補償値特定部  ５１４…撹拌位置制御部  ５１５…応力取得部  ９００…コンピュータ  ９０１…ＣＰＵ  ９０２…主記憶装置  ９０３…補助記憶装置  ９０４…インタフェース  Ｗ…原型  Ｓ…鋳型用スラリ
【図１】
2016036835.tif 000006
【図２】
2016036835.tif 000007
【図３】
2016036835.tif 000008
【図４】
2016036835.tif 000009
【図５】
2016036835.tif 000010
【図６】
2016036835.tif 000011
【図７】
2016036835.tif 000012
【図８】
2016036835.tif 000013
【図９】
2016036835.tif 000014
【図１０】
2016036835.tif 000015
【図１１】
2016036835.tif 000016
【図１２】
2016036835.tif 000017
【図１３】
2016036835.tif 000018
【図１４】
2016036835.tif 000019
【図１５】
2016036835.tif 000020
【図１６】
2016036835.tif 000021