JP2003181616A

JP2003181616A - 給湯装置および給湯方法

Info

Publication number: JP2003181616A
Application number: JP2001383315A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Tsuda; 彰彦津田
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイカストマシンに金属溶湯を給湯する際
に、ラドルから金属溶湯が流出せず、かつ、搬送時間の
短い給湯装置および給湯方法を提供する。【解決手段】給湯装置１は、金属溶湯を収容するラド
ル２と、ラドル２の姿勢を変更可能に保持して搬送する
搬送手段と、ラドル２の姿勢を変更する姿勢変更手段
と、当該姿勢変更手段に回転力を伝達するサーボモータ
とを有し、搬送手段と姿勢変更手段との協働によりラド
ル２で所定量の金属溶湯を汲み出してダイカストマシン
の溶湯供給位置へ搬送する際に、ラドル２の加減速によ
って生じるラドル２の開口部２ａからの金属溶湯の流出
を防止する向きに予めラドル２の姿勢を制御する制御指
令を姿勢変更手段に出力する制御手段を有する。

Description

【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
のスリーブに金属溶湯を供給する給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイカストマシンは、通常、一対の固定
金型と移動金型、これら固定金型および移動金型をそれ
ぞれ保持する固定ダイプレートおよび移動ダイプレー
ト、タイバーを伸長させて固定金型と移動金型とを型締
する型締装置、固定金型と移動金型との間に形成される
キャビティに金属溶湯を射出する射出装置、金属溶湯を
射出装置に供給する給湯装置などを備えている。このよ
うなダイカストマシンでは、固定金型と移動金型とが型
締された状態において、射出装置のスリーブに所定量の
金属溶湯を供給し、スリーブに嵌合するプランジャチッ
プによって金属溶湯をキャビティ内に射出、充填するこ
とにより、ダイカスト製品を成形する。

【０００３】図１０は、ダイカストマシンの射出装置の
周辺の概略構成を示す図である。図１０に示すように、
射出装置１０１は、移動金型１０２と固定金型１０３と
の間に形成されたキャビティＤに連通するように、固定
金型１０３の背部に設置された筒状のスリーブ１０４
と、スリーブ１０４に嵌合するプランジャチップ１２０
と、プランジャチップ１２０を駆動するシリンダ装置１
３０とを備えている。プランジャチップ１２０は、プラ
ンジャロッド１２１の先端に連結され、このプランジャ
ロッド１２１はピストンロッド１３２にカップリング１
２２によって連結されている。シリンダ装置１３０は、
ピストン１３１を内蔵しており、このピストン１３１に
ピストンロッド１３２が連結されている。スリーブ１０
４への金属溶湯ＭＬの供給は、ラドル（ladle：ひしゃ
く）１１０を用いて供給口１０４ａを通じて行われる。

【０００４】上記のようなダイカストマシンに用いられ
る給湯装置においては、ラドル１１０はその傾斜姿勢に
応じた量の金属溶湯ＭＬを溶湯池から汲み上げる。

【０００５】汲み上げた金属溶湯ＭＬを収容するラドル
１１０は、スリーブ１０４の供給口１０４ａの近傍に搬
送される。搬送が終了したのち、図１０のようにラドル
１１０を傾けて開口部１１０ａを供給口１０４ａ方向に
向けることで、スリーブ１０４内に所望量の金属溶湯Ｍ
Ｌを供給する。

【０００６】これまでは、ラドル１１０の姿勢変更は、
上記の溶湯池からの金属溶湯ＭＬの汲み上げと、スリー
ブ１０４への供給時にのみ用いられており、スリーブ１
０４までの搬送時にはラドル１１０の姿勢変更機能は用
いられていないことが大部分であった。例えば実開昭５
０−１２１０１３号公報、実開昭５０−１２１０１４号
公報、特公平４−１８９３８号においては、溶湯供給位
置への搬送中にラドルの姿勢を変化させる旨が記載され
ている。しかし、これらはいずれも、ラドルを溶湯供給
位置まで搬送したのち、給湯を開始するまでの時間を短
縮するためのものであって、ラドルの溶湯供給位置まで
の搬送時間そのものの短縮が目的ではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ラドルを用いて金属溶
湯をダイカストマシンのスリーブに供給する給湯装置に
おいては、ラドルの搬送時間の短縮は、金属溶湯の冷却
を防ぎ、金属溶湯およびダイカスト製品の品質保持等の
観点で重要である。しかしながら、搬送時間短縮のため
にラドルを高速走行させると、ラドルから金属溶湯が流
出し易くなる。例えば、図１１（ａ）に示すように、ラ
ドル１１０を基準である水平位置から姿勢を変更するこ
となく、位置Ｐ１１、Ｐ１２の順で搬送し、溶湯供給位
置Ｐ１３において停止させる。図１１（ｂ）のラドル１
１０の断面図において、溶湯供給位置Ｐ１３でのラドル
停止時の金属溶湯ＭＬの状態が示されている。搬送時間
短縮のために減速時間を短くすると、ラドルの停止時
に、金属溶湯ＭＬに作用する慣性力により金属溶湯面が
ラドル１１０の進行方向側に盛り上がり、その結果、ラ
ドル１１０の収容部１１０ｂの開口部１１０ａから金属
溶湯ＭＬの一部が流出する。

【０００８】金属溶湯ＭＬの一部がスリーブ１０４の外
に流出すると、ダイカスト製品を製造する現場の環境が
低下し易い。また、給湯装置が設置されている床等の作
業現場に金属溶湯が存在すると、作業の進行の妨げにな
る可能性もある。さらに、流出によりスリーブ１０４に
供給する金属溶湯の量が変化するため、ダイカスト製品
の品質に影響を与えるおそれがある。

【０００９】ラドルからの金属溶湯の流出を防止するた
めには、金属溶湯が流出し易い位置付近でラドルの走行
速度を落とすしかなく、これがラドルの搬送時間および
鋳造サイクルタイムの短縮のための障害となっていた。

【００１０】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
であって、ラドルを用いて金属溶湯を汲み上げ、その金
属溶湯を溶湯供給位置まで搬送する際に、ラドルからの
金属溶湯の流出を防止しつつ搬送時間の短縮を可能と
し、作業環境の悪化を防ぎ、ダイカスト製品の品質の向
上を可能とする給湯装置を提供することを目的としてい
る。また、本発明は、ラドルを用いて金属溶湯を汲み上
げ、その金属溶湯を溶湯供給位置まで搬送する際に、ラ
ドルからの金属溶湯の流出を防止しつつ搬送時間の短縮
を可能とし、作業環境の悪化を防ぎ、ダイカスト製品の
品質の向上を可能とする給湯方法を提供することを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、本発
明の目的を達成するための給湯装置は、金属溶湯を収容
するラドルと、当該ラドルをその姿勢を変更可能に保持
して搬送する搬送手段と、前記ラドルの姿勢を変更する
姿勢変更手段とを有し、前記搬送手段と前記姿勢変更手
段との協働により前記ラドルで所定量の金属溶湯を汲み
出し、成形装置の溶湯供給位置へ搬送して供給する給湯
装置であって、前記ラドルの搬送中に、当該ラドルの加
減速によって生じる当該ラドルの開口部からの金属溶湯
の流出を防止する向きに予め前記ラドルの姿勢を制御す
る制御指令を前記姿勢変更手段に出力する制御手段を有
する。

【００１２】好適には、前記給湯装置は、前記制御手段
に用いる制御指令として、撮像手段から得られる前記ラ
ドルによる液体の搬送状況の撮像データに基づいて、前
記ラドルの加減速時に当該加減速によって生じる前記ラ
ドルの開口部からの金属溶湯の流出を防止する向きに前
記ラドルの姿勢を変更する制御指令を作成する制御指令
作成手段をさらに有する。

【００１３】また、本発明の給湯方法は、ラドルにより
所定量の金属溶湯を汲み上げ、搬送手段により当該ラド
ルを成形装置の溶湯供給位置に搬送する給湯動作を行う
給湯方法であって、前記ラドルの搬送時に、当該ラドル
の加減速によって生じる当該ラドルの開口部からの金属
溶湯の流出を防止する向きに予め前記ラドルの姿勢を制
御することを特徴とする。

【００１４】好適には、本発明の給湯方法においては、
前記ラドルによる液体の搬送状況を事前に撮像し、得ら
れた撮像データに基づいて、前記ラドルの加減速時に当
該加減速によって生じる前記ラドルの開口部からの金属
溶湯の流出を防止する向きに前記ラドルの姿勢を変更す
る制御指令を作成し、前記制御指令に基づいて、前記給
湯動作を行う。

【００１５】本発明では、姿勢変更手段により空のラド
ルの保持姿勢を変更し、搬送手段によりラドルを金属溶
湯内に浸漬する。その後、搬送手段によりラドルを金属
溶湯から引き上げることで、ラドルの保持姿勢に応じた
量の金属溶湯がラドルの収容部に汲み取られる。保持姿
勢に応じた量の金属溶湯を収容したラドルは、搬送手段
により成形装置の溶湯供給位置に搬送される。その際、
ラドルには、例えば搬送開始の加速時、および搬送終了
の減速時に加速度が生じる。これらの加減速によりラド
ル内の金属溶湯には慣性力が作用し、金属溶湯はラドル
の開口部から飛び出そうとする。姿勢変更手段は、制御
手段からの制御指令を受けて、ラドルの開口部が金属溶
湯に作用する慣性力の向きと反対方向を向くようにラド
ルの保持姿勢を変更する。ラドルの収容部が前記慣性力
を受け止める姿勢となることで、金属溶湯の開口部から
の流出が防がれる。

【００１６】また、本発明では、実際に金属溶湯をラド
ルに入れて搬送させる前に、ラドルによる液体の搬送状
況が撮像手段により撮像される。撮像手段により得られ
た撮像データに基づいて、ラドルの収容部が金属溶湯に
作用する慣性力を受け止める向きにラドルの姿勢を変化
させる制御指令が作成される。実際に金属溶湯を収容し
て搬送する場合には、ラドルは、制御指令作成手段が予
め作成したこの制御指令に従ってその姿勢を制御されな
がら、溶湯供給位置まで搬送される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して述べる。図１は本発明の一実施形態
に係る給湯装置の構成を示す正面図であり、図２は図１
の給湯装置を矢印Ａの方向から見た側面図である。

【００１８】図１および図２に示す給湯装置１は、図示
しない射出装置のスリーブ１０４の近傍に配置されてい
る。また、スリーブ１０４に対して所定の位置に、金属
溶湯ＭＬを収容する溶湯池１５０が配置されている。給
湯装置１は、ラドル２と、このラドル２を保持しスリー
ブ１０４と溶湯池１５０との間で搬送する搬送装置３
と、搬送装置３を駆動制御するための制御装置５１と、
制御装置５１において用いられる制御指令を作成するた
めのコンピュータ７１を有する。

【００１９】搬送装置３は、第１アーム１１と、第２ア
ーム１４と、第３アーム２０と、第４アーム１７と、第
５アーム２１と、図２に示すように、フレーム５に固定
されたサーボモータ５６および５７とを備えている。サ
ーボモータ５７は、出力軸が減速機を介して回転伝達軸
１８に連結されている。このサーボモータ５７は、ドラ
イバ５３を介して制御装置５１に接続されている。

【００２０】サーボモータ５６は、出力軸が減速機を介
して第１アーム１１に連結されている。このサーボモー
タ５６は、ドライバ５４を介して制御装置５１に接続さ
れている。

【００２１】第１アーム１１は、サーボモータ５６の回
転によって、回転軸１２を中心にして、図１に示す矢印
Ｂ₁およびＢ₂の方向に旋回する。なお、フレーム５の第
１アーム１１の近傍には、複数のリミットスイッチ４１
および４２が設けられており、第１アーム１１の最大旋
回範囲は、複数のリミットスイッチ４１および４２の配
置によって規定された旋回範囲となっている。

【００２２】第１アーム１１の先端部は、第２アーム１
４の長手方向の中途部に連結軸１３を介して回転自在に
連結されている。この連結軸１３は、第１アーム１１お
よび第２アーム１４のいずれにも回転自在に保持されて
いる。

【００２３】第３アーム２０は、前述の回転伝達軸１８
に回転自在に連結されており、この第３アーム２０は回
転伝達軸１８を中心に鉛直平面内で旋回する。第３アー
ム２０の先端部は、第２アーム１４の一端部に連結軸１
５を介して回転自在に連結されている。

【００２４】第４アーム１７は、第３アーム２０と同様
に、回転伝達軸１８に回転自在に連結されており、この
第４アーム１７は回転伝達軸１８を中心に鉛直平面内で
旋回する。第４アーム１７の先端部は、第５アーム２１
の一端部に回転伝達軸１９を介して回転自在に連結され
ている。この回転伝達軸１９は、第４アーム１７および
第５アーム２１のいずれにも回転自在に保持されてい
る。

【００２５】第２アーム１４の他端部は、第５アーム２
１の長手方向の中途部に連結軸１６を介して回転自在に
連結されている。

【００２６】第５アーム２１の先端部には、回転伝達軸
２２が回転自在に保持されており、この回転伝達軸２２
にラドル２が連結されている。

【００２７】ラドル２は、耐熱性の材料、例えばセラミ
ックスで形成されており、上端側に開口部２ａを有して
おり、内部に金属溶湯の収容部２ｂを有している。ま
た、ラドル２の開口部２ａ側の一端が回転伝達軸２２に
連結されており、回転伝達軸２２を中心に鉛直平面内で
回転可能になっている。

【００２８】図３は第４アーム１７の内部構造を示す図
である。図３に示すように、回転伝達軸１８の外周に
は、プーリ６１が固定されており、一方、回転伝達軸１
９の外周にもプーリ６１と同一の外径を有するプーリ６
２が固定されている。プーリ６１とプーリ６２との間に
は、歯付ベルト６３が巻回されている。従って、回転伝
達軸１８が回転することによりプーリ６１が回転する
と、プーリ６２もプーリ６１の回転角度と同じ回転角度
だけ回転する。なお、第４アーム１７の内部で長手方向
に沿って２か所に設けられた部材６４は、歯付ベルト６
３の外周に当接することによって、歯付ベルト６３の張
力を調整する張力調整部材である。

【００２９】図４は第５アーム２１の内部構造を示す図
である。図４に示すように、回転伝達軸１９の外周に
は、スプロケット３２が固定されている。一方、回転伝
達軸２２の外周にも、スプロケット３２と同一の外径の
スプロケット３０が固定されている。スプロケット３２
の外周には、チェーン３３が噛合しており、スプロケッ
ト３０の外周には、チェーン３１が噛合している。

【００３０】チェーン３３の両端部には、それぞれ連結
ロッド３４が連結されている。これらの連結ロッド３４
は、チェーン３１の両端部にそれぞれ連結された張力調
整部３５にそれぞれ連結されている。張力調整部３５
は、連結ロッド３４とチェーン３１の端部との間の距離
を調整可能となるように構成されている。一例として
は、張力調整部３５は軸の内部に雌ねじが形成された雌
ねじ軸３７と、これに螺合するボルトなどから構成され
る。

【００３１】上記のスプロケット３２とスプロケット３
０との間の回転伝達は、スプロケット３２とスプロケッ
ト３０が同じ外径を有することから、回転伝達軸１９が
回転することによりスプロケット３２が回転すると、同
じ角度でスプロケット３０が回転する。

【００３２】上記構成の搬送装置３において、サーボモ
ータ５７の回転力は、減速機を介して回転伝達軸１８に
伝達される。回転伝達軸１８に伝達された回転力は、プ
ーリ６１、歯付ベルト６３およびプーリ６２を通じて回
転伝達軸１９に伝達される。回転伝達軸１９に伝達され
た回転力は、スプロケット３２、チェーン３３、連結ロ
ッド３４、張力調整部３５、チェーン３１およびスプロ
ケット３０を通じて、回転伝達軸２２に伝達される。こ
の回転伝達軸２２の回転により、ラドル２の保持姿勢が
変更される。上記の、サーボモータ５７から回転伝達軸
２２までの機構が、本発明の姿勢変更手段の一実施態様
を構成している。

【００３３】一方、サーボモータ５６を回転させて、図
１に示したように、矢印Ｂ₁の向きに第１アーム１１が
旋回すると、相互に連結された第２アーム１４、第３ア
ーム２０、第４アーム１７および第５アーム２１が連動
して旋回する。この旋回により、第５アーム２１の先端
に設けられた回転伝達軸２２ならびにラドル２が、溶湯
池１５０からスリーブ１０４に向けて搬送される。ラド
ル２の搬送の軌跡は、ラドル２を保持している回転伝達
軸２２の中心２ｃの軌跡として表すことにする。本実施
形態においては、中心２ｃは、図１に示される軌跡Ｌｍ
に沿って移動する。この軌跡Ｌｍは、リンク機構の構成
により予め定まり、不変である。また、サーボモータ５
６を反転させると、ラドル２はスリーブ１０４側から軌
跡Ｌｍを遡って溶湯池１５０側に搬送される。

【００３４】上記の軌跡Ｌｍに沿ってラドル２が移動す
る際に、第３アーム２０は回転伝達軸１８を中心に回転
する。この回転が歯付ベルト６３を介して回転伝達軸１
９に伝達され、回転伝達軸１９が回転する。この回転伝
達軸１９の回転は、スプロケット３２、チェーン３３、
連結ロッド３４、張力調整部３５、チェーン３１および
スプロケット３０を通じて、回転伝達軸２２に伝達され
る。さらに、軌跡Ｌｍに沿ってラドル２が移動する際
に、第５アーム２１は第３アーム２０に対して回転す
る。この第３アーム２０に対する回転も、最終的には回
転伝達軸２２の回転に変換される。このため、第１アー
ム１１が旋回し、軌跡Ｌｍに沿ってラドル２が移動する
際には、第３アーム２０および第５アーム２１の姿勢変
化に応じて、回転伝達軸２２も回転し、ラドル２の姿勢
が一定に保たれる。

【００３５】制御装置５１は、上記のサーボモータ５
６，５７の駆動制御を行う。この制御装置５１は、軌跡
Ｌｍに沿った所望のスピード（加減速パターン）でラド
ル２を搬送し、搬送中の位置に応じた変更角度（姿勢変
更パターン）でラドル２を回転させるために予め用意さ
れたプログラムに従って、制御指令を各ドライバ５３，
５４に出力する。

【００３６】各ドライバ５４，５３は、入力された制御
指令に従って、各サーボモータ５６，５７を駆動する駆
動電流をサーボモータ５６，５７にそれぞれ出力する。
各サーボモータ５６，５７の駆動電流および回転位置
は、各ドライバ５４，５３にフィードバックされ、各ド
ライバ５４，５３はこれらの情報に基づいて各サーボモ
ータ５６，５７が制御指令に追従するように駆動する。

【００３７】高温の金属溶湯ＭＬを搬送するラドル２は
高温となるため、ラドル２の近傍に例えば精密な回転角
度センサを配設し、ラドル２の回転角度を測定すること
は困難である。しかし、上記のようなアームに組み込ん
だ伝達機構によりラドル２を駆動し、サーボモータ５７
の回転位置のフィードバック情報を利用することによ
り、ラドル２の回転角度を入手することができる。ま
た、サーボモータ５６の回転位置のフィードバック情報
を利用することにより、ラドル２の搬送中の位置も入手
可能である。

【００３８】上記制御装置５１に接続されるコンピュー
タ７１の機能および当該コンピュータ７１を用いた姿勢
変更パターンの作成方法については、後ほど詳述する。

【００３９】以下、本実施形態における制御動作の一例
を、図５に示す動作線図を用いて述べる。図５（ａ），
（ｂ）にサーボモータ５６，５７の動作線図がそれぞれ
示されている。ラドル２によって金属溶湯ＭＬを汲み上
げる際には、まず、制御装置５１は、姿勢変更パターン
で指定されている角度分、ラドル２の姿勢を変更させる
制御指令を、ドライバ５３を介してサーボモータ５７に
対して出力する（区間Ｅ₁）。次いで、制御装置５１
は、溶湯池１５０の金属溶湯ＭＬ内にラドル２を浸漬さ
せる制御指令を、ドライバ５４を介してサーボモータ５
６に出力する（区間Ｅ₂）。所定量の金属溶湯ＭＬがラ
ドル２の収容部２ｂに収容されたことが確認されたら、
ラドル２を溶湯池１５０から引き上げる制御指令をサー
ボモータ５６に出力する（区間Ｅ₃）。その後、ラドル
２の姿勢を水平状態に戻す制御指令をサーボモータ５７
に出力する（区間Ｅ₄）。

【００４０】以上の動作により金属溶湯ＭＬがラドル２
に汲み取られたら、制御装置５１はラドル２をスリーブ
１０４側の溶湯供給位置まで搬送させる制御指令をサー
ボモータ５６に出力する（区間Ｅ₅〜Ｅ₈）。ラドル２を
減速させる区間Ｅ₈においては、ラドル２から金属溶湯
ＭＬが流出しないように、水平状態から角度θ分、ラド
ル２の姿勢を下方に変更する制御指令をサーボモータ５
７に出力する。

【００４１】ラドル２が溶湯供給位置に到達すると、制
御装置５１は、サーボモータ５６の駆動を停止してラド
ル２の搬送を停止する。さらに、ラドル２を回転させて
金属溶湯ＭＬをスリーブ１０４に供給する制御指令をサ
ーボモータ５７に出力する（区間Ｅ₉）。ラドル２を上
記のように回転させた姿勢を一定時間保持することで、
金属溶湯ＭＬがスリーブ１０４へ流し込まれる（区間Ｅ
₁₀）。

【００４２】次に、上記構成の給湯装置１によるスリー
ブ１０４への給湯動作の一例について、図５（ａ），
（ｂ）のサーボモータの動作線図に加えて、それに対応
するラドル２の動きを模式的に示した図５（ｃ）〜
（ｅ）を利用して述べる。なお、以下では、図１におい
て第１アーム１１が矢印Ｂ₁の方向に旋回する向きをサ
ーボモータ５６の正転方向、ラドル２が矢印Ｂ₅の方向
に回転する向きをサーボモータ５７の正転方向とする。
また、スリーブ１０４へのラドル２の進行方向を、ラド
ル２の速度、加速度の正方向とする。

【００４３】ラドル２で金属溶湯ＭＬを汲み取る際に
は、まず、回転伝達軸２２を中心にして、空のラドル２
を水平状態から角度θ₀だけ下方に傾くようにサーボモ
ータ５７を反転駆動させる。次いで、第１アーム１１が
矢印Ｂ₂の方向に旋回するようにサーボモータ５６を反
転駆動して搬送装置３を動作させる。これにより、ラド
ル２は溶湯池１５０に蓄えられている金属溶湯ＭＬ内に
浸漬される。前述のように、搬送装置３は、サーボモー
タ５６の回転のみによって、機構的にラドル２の姿勢を
一定に保ちながらラドル２を下降させる。

【００４４】ラドル２が十分に金属溶湯ＭＬ内に浸漬し
たあとで、サーボモータ５６を正転して搬送装置３を駆
動することにより、ラドル２を金属溶湯ＭＬから引き上
げる。この場合にも、搬送装置３はその機構により、上
記の傾斜姿勢を保ったままラドル２を上昇させる。図５
の区間Ｅ₂，Ｅ₃においてこの様子が描かれている。この
結果、ラドル２により、その回転角度θ₀に応じた量の
金属溶湯ＭＬが汲み取られる。

【００４５】金属溶湯ＭＬを汲み上げたラドル２は、サ
ーボモータ５７の正転駆動により略水平姿勢に戻され
る。この後、サーボモータ５６を正転駆動することのみ
で、リンク機構により、ラドル２は前述の軌跡Ｌｍに沿
って、図５（ｃ），（ｄ）に示されるように加速された
のち等速運動されて、スリーブ１０４の溶湯供給位置近
傍まで搬送される。この場合にも、図５の区間Ｅ₅〜Ｅ₇
に示されるように、ラドル２の略水平姿勢は機構的に保
たれる。

【００４６】区間Ｅ₈はラドル２を停止させるための減
速区間であり、ラドル２は下降運動を伴って減速され
る。従って、ラドル２には図５（ｄ）のように最も大き
な負の加速度が生じる。ラドル２の収容部２ｂ内の金属
溶湯ＭＬには、上方および進行方向側に慣性力が作用
し、ラドル２の開口部２ａから流出し易くなる。区間Ｅ
₈においては、図６（ａ）に示すように、ラドル２は水
平状態にある位置Ｐ５１から、サーボモータ５７の反転
駆動により、位置Ｐ５２に示されるように開口部２ａを
進行方向反対側に徐々に傾けながら、溶湯供給位置Ｐ５
３において搬送を停止される。位置Ｐ５３におけるラド
ル２の水平方向からの最終的な回転角度はθであり、こ
れは収容部２ｂから金属溶湯ＭＬが流れ出さない範囲内
であるとする。これにより、金属溶湯ＭＬの流出を防止
することが可能になる。

【００４７】詳細には、溶湯供給位置Ｐ５３においてラ
ドル２の搬送を停止させると、減速に起因する慣性力に
よって、金属溶湯面がラドル２の進行方向側に盛り上が
り、金属溶湯ＭＬはラドル２から飛び出そうとする。し
かし、図６（ｂ）に示す通り、開口部２ａが進行方向反
対側を向くようにラドル２を傾斜させると、収容部２ｂ
が金属溶湯ＭＬに作用する慣性力を受け止める姿勢にな
る。その結果、金属溶湯ＭＬがラドル２から流出するこ
とを防止することができる。

【００４８】位置Ｐ５３に到着して停止したラドル２
は、サーボモータ５７の正転駆動により、図１に示した
ように矢印Ｂ₃方向へ回転されることで水平状態へ戻さ
れる。その後さらに矢印Ｂ₃方向へ大きく回転させら
れ、ラドル２に収容された金属溶湯ＭＬがスリーブ１０
４の供給口１０４ａから流し込まれる。

【００４９】以上のように、本実施形態によれば、ラド
ル２の加減速に起因して金属溶湯ＭＬに作用する慣性力
と反対方向に開口部２ａが向くようにラドル２の保持姿
勢を変更するので、金属溶湯ＭＬがラドル２の開口部２
ａから流出することを防ぐことができる。これにより、
ダイカストマシンへ供給される金属溶湯の量が均一化さ
れ、ダイカスト製品の品質の向上が可能となる。また、
ラドル２の搬送速度を増加して加減速が大きくなったと
しても、金属溶湯ＭＬに作用する慣性力を、収容部２ｂ
で受け止めることができる。従って、ラドル２の搬送速
度の増加が可能であり、ラドル２の搬送時間を短縮する
ことができる。さらに、ラドル２の搬送時間の短縮によ
り、金属溶湯ＭＬの冷却を防止し、金属溶湯およびダイ
カスト製品の品質を向上させることが可能である。

【００５０】本実施形態の給湯装置１では、区間Ｅ₈に
おいてのみ搬送中のラドル２の保持姿勢を変更したが、
ラドル２の姿勢は、その他の区間においても変更でき
る。例えば、搬送開始直後である区間Ｅ₅においては、
ラドル２は水平方向においてスリーブ１０４とは反対方
向に動く。従って、角度θ₀より小さい範囲でラドル２
を矢印Ｂ₄方向に回転させておけば、搬送動作の速度を
増加させても、位置Ｐ５３における場合と同様に、金属
溶湯ＭＬがスリーブ１０４方向に流出することを防ぐこ
とができる。ラドル２がスリーブ１０４方向に動き始め
る前から、ラドル２を予め水平状態に戻す、もしくは矢
印Ｂ₅方向に回転させておけば、今度は金属溶湯ＭＬが
ラドル２の進行方向反対側に流出することを防ぐことが
できる。

【００５１】区間Ｅ₇においては、ラドル２は等速直線
運動を行うように指令される。従って、収容部２ｂ内の
金属溶湯ＭＬには大きな慣性力は作用しないので、ラド
ル２が水平状態のままでも金属溶湯ＭＬの流出の可能性
は低い。しかし、区間Ｅ₇の内から予めラドル２の開口
部２ａを進行方向反対側に向けておけば、区間Ｅ₈にお
いて改めてラドル２を矢印Ｂ₄方向に回転させる手間が
省ける。また、その回転動作もゆるやかに行うことがで
きる。その結果、ラドル２自身の回転動作に起因して生
じる振動により金属溶湯ＭＬが乱れてラドル２からこぼ
れ易くなることを低減できる。

【００５２】上記実施形態において、ラドル２の姿勢変
更パターンの決定方法は、重要な課題である。例えば、
ラドル２および金属溶湯ＭＬの動きをモデル化して、理
論解析によりラドル２からの金属溶湯ＭＬの流出のない
姿勢変更パターンを求める方法が考えられる。しかし、
この手法ではラドル２の収容部の形状や金属溶湯ＭＬの
粘度、搬送速度等、考慮すべきパラメータが多く複雑で
困難である。以下では、給湯装置の実動作に基づいて上
記姿勢変更パターンを求める方法について述べる。

【００５３】図７は姿勢変更パターンを作成するための
コンピュータ７１の機能ブロック図である。コンピュー
タ７１は、画像処理部７２と、判断部７３と、指令・決
定部７４と、入出力部７５を有する。コンピュータ７１
は、本発明における制御指令作成手段の一実施態様であ
る。

【００５４】コンピュータ７１は、入出力部７５を介し
て制御装置５１に接続されている。コンピュータ７１
は、実動作に基づいて姿勢変更パターンを作成する場合
には、後述する撮像手段７０にも入出力部７５を介して
接続される。指令・決定部７４は、入出力部７５を介し
て制御装置５１に指令信号を出力し、搬送装置３によ
り、所定量の液体を収容したラドルを所望の加減速パタ
ーンで搬送させる。また、指令・決定部７４は撮像手段
７０に撮像開始・終了指令信号を出力する。

【００５５】ラドルによる液体の搬送状況は、撮像手段
７０により撮像され、画像処理部７２へ送信される。画
像処理部７２は、撮像手段７０が撮像した画像を、コン
ピュータ７１により処理できるような撮像データに変換
する。この撮像データは、図示しないメモリ等の記憶手
段に記憶しておくことが可能である。

【００５６】判断部７３は、画像処理部７２により得ら
れた撮像データに基づいて、ラドル内の液体が流出した
か否かを判断する。指令・決定部７４は、判断部７３に
おける判断結果を利用して、搬送の際にラドルからの液
体の流出がなくなるような姿勢変更パターンを決定す
る。決定された姿勢変更パターンは、ラドル２により実
際に金属溶湯ＭＬを搬送する場合の姿勢変更パターンと
して用いられる。

【００５７】制御装置５１は、上記のようにして作成さ
れた姿勢変更パターンに基づいて制御指令を作成し、サ
ーボモータ５７によりラドルの回転角度を制御する。

【００５８】図８は、給湯装置の実動作に基づいてラド
ルの姿勢変更パターンを作成する方法を説明するための
図である。姿勢変更パターンを作成する場合には、給湯
装置１においてラドル２の代わりに、ラドル２と同じ形
状の透明な試験用ラドル２００を用いる。試験用ラドル
２００は、ラドル２と同じく第５アーム２１の先端部の
回転伝達軸２２に連結される。試験用ラドル２００は、
例えば透明なプラスチックで形成されており、収容部２
ｂに収容している液体の搬送状況をラドル２００の外部
から認識可能になっている。

【００５９】収容部２ｂに収容される液体としては、高
温の金属溶湯ＭＬではなく、取り扱いを容易とするため
に、常温で擬似的に金属溶湯ＭＬの性質を再現する試料
液ＳＬが用いられる。この試料液ＳＬは、例えば、増粘
剤および着色剤の添加により、金属溶湯ＭＬとほぼ同じ
粘度を有し、画像処理し易いように着色されている水で
ある。

【００６０】試験用ラドル２００による試料液ＳＬの搬
送状況は、例えばＣＣＤカメラのような撮像手段７０に
より撮像される。撮像手段７０は、図８に示すように、
回転伝達軸２２の試験用ラドル２００が連結されている
端部と反対側の端部に、延長部材２ｄを介して取り付け
られる。撮像手段７０および延長部材２ｄは回転伝達軸
２２に対して固定されており、試験用ラドル２００と一
体となって回転する。

【００６１】撮像手段７０は、試験用ラドル２００によ
る試料液ＳＬの搬送状況を、透明な試験用ラドル２００
の側面から撮像する。上記のように、撮像手段７０は延
長部材２ｄおよび回転伝達軸２２を介して試験用ラドル
２００と一体化しており、試験用ラドル２００の回転動
作と同期して搬送状況を撮像する。従って、試験用ラド
ル２００が水平状態で写るように撮像手段７０を取り付
けておけば、搬送装置３と試験用ラドル２００がどのよ
うに動いても、撮像画面中の試験用ラドル２００の姿勢
は常に水平状態のままである。これにより、回転伝達軸
２２を中心とした鉛直平面内での試験用ラドル２００内
の試料液ＳＬの動きを入手することができる。

【００６２】以下、給湯装置の実動作に基づいてラドル
の姿勢変更パターンを自動的に決定する方法の一例を、
図９のフローチャートを参照して述べる。姿勢変更パタ
ーン作成時には、まず、試験用ラドル２００に、実際に
搬送する金属溶湯ＭＬの量と略同量の試料液ＳＬを入れ
ておく。試料液ＳＬは、搬送装置３を駆動させて汲み上
げる必要はない。試験用ラドル２００に試料液ＳＬを所
定量収容した後、指令・決定部７４は制御装置５１に指
令信号を出力し、最初に予め規定されているラドルの姿
勢変更パターンに従って、試験用ラドル２００の搬送を
開始する（ステップＳＴ１）。なお、搬送開始位置は、
以下で説明する撮像開始地点での試験用ラドル２００の
加減速パターンが、実際の金属溶湯ＭＬの搬送時とほぼ
同じであるようになっていれば、金属溶湯ＭＬを汲み上
げる溶湯池１５０が配置されている場所に限らず、どこ
でもよい。

【００６３】試験用ラドル２００は、撮像開始地点まで
は略水平姿勢を保ったまま搬送される。撮像開始地点
は、溶湯供給位置近傍の、試験用ラドル２００が減速さ
れ試料液ＳＬの流出が発生する可能性がある場所から所
定距離だけ搬送開始位置側であるとする。撮像開始地点
を過ぎると、試験用ラドル２００は、最初に規定されて
いる姿勢変更パターンに従って、開口部２ａが進行方向
反対側に徐々に向くように回転させられながら搬送され
る。

【００６４】撮像開始地点に試験用ラドル２００が到着
すると、指令・決定部７４は撮像手段７０に撮像開始指
令を出力して、上記の試験用ラドル２００の回転時の搬
送状況を撮像し始める（ステップＳＴ２）。撮像手段７
０により、搬送状況が所定のサンプリングタイム毎の撮
像データとして、図示しないメモリに記憶される。

【００６５】試験用ラドル２００が搬送停止位置に到着
すると、制御装置５１からの指令信号を受けて、搬送装
置３は試験用ラドル２００の搬送を停止する（ステップ
ＳＴ３）。搬送停止位置は、実際に金属溶湯ＭＬをスリ
ーブ１０４に流し込む溶湯供給位置である。

【００６６】指令・決定部７４は、試験用ラドル２００
の搬送が終了すると、撮像手段７０に撮像停止指令を出
力して、撮像を終了させる（ステップＳＴ４）。なお、
前述のように、サーボモータ５６の回転位置はドライバ
５４を介して制御装置５１にフィードバックされてい
る。これにより、試験用ラドル２００の搬送位置を入手
可能である。搬送開始からの時刻も、図示しないタイマ
により入手可能である。従って、ステップＳＴ２〜ＳＴ
４を経ることで、コンピュータ７１は、時刻および当該
時刻における試験用ラドル２００の搬送位置とリンクさ
れた、サンプリングタイム毎に撮像されたの複数の撮像
データを入手する。また、コンピュータ７１には、試験
用ラドル２００の回転角度の情報も、サーボモータ５７
の回転位置としてフィードバックされる。

【００６７】画像処理部７２は、上記撮像データに対し
て、判断部７３によって試料液ＳＬの動きを判断可能な
ように、例えば２値化等の画像処理を行う（ステップＳ
Ｔ５）。

【００６８】判断部７３は、画像処理された撮像データ
に基づいて、試料液ＳＬの液面が、例えば図６（ｂ）に
示すようなラドルの所定の基準位置ＣＬを、ラドルの開
口部２ａ側に越えたか否かを判断する（ステップＳＴ
６）。基準位置ＣＬは、例えば、撮像手段７０による撮
像画面において、座標情報として設定する。前述のよう
に、撮像画面中での試験用ラドル２００の姿勢は水平状
態のままであるので、画面中の基準位置ＣＬも移動させ
る必要がない。従って、試料液ＳＬの液面が基準位置Ｃ
Ｌを超過したか否かを容易に判断することができる。ま
た、基準位置ＣＬの変更も容易である。基準位置ＣＬを
ラドルの開口部２ａに近すぎる位置に設定すると、搬送
時の振動やラドル自身の回転に起因して生じる振動等の
外乱により試料液が流出する可能性が生じる。そのた
め、基準位置ＣＬは、ラドルの開口部２ｂからラドルの
底部側にある程度の余裕をもって設定される。

【００６９】試料液ＳＬの液面が基準位置ＣＬを越えた
と判断されると、指令・決定部７４は、試験用ラドル２
００の姿勢変更パターンを変更する（ステップＳＴ
７）。姿勢変更パターンを変更する際には、例えば、試
験用ラドル２００の姿勢変更量および変更タイミング
を、所定量だけ変更させる。

【００７０】この後、試験用ラドル２００は指令・決定
部７４からの指令を受けた搬送装置３により搬送開始位
置まで戻され（ステップＳＴ８）、上記の変更された姿
勢変更パターンに基づいて、ステップＳＴ１以下の手順
が繰り返される。

【００７１】上記の手順は、ステップＳＴ６において、
試料液ＳＬの液面が基準位置ＣＬを越えず、かつ、ラド
ルの開口部の進行方向反対側から試料液ＳＬが流出して
いないと判断されるまで繰り返される。試料液ＳＬの液
面が基準位置ＣＬを越えなくなったと判断されたら、指
令・決定部７４は、そのときに用いられていた試験用ラ
ドル２００の姿勢変更パターンを、ラドル２による金属
溶湯ＭＬの実際の搬送に用いる姿勢変更パターンに採用
する（ステップＳＴ９）。上記のようにして決定された
姿勢変更パターンは、入出力部７５を介して制御装置５
１に送信される（ステップＳＴ１０）。制御装置５１
は、送信された姿勢変更パターンに基づいて、実際に金
属溶湯ＭＬを搬送する際のラドル２の姿勢制御を行う。

【００７２】以上のように、本実施形態においては、撮
像手段７０およびコンピュータ７１を用いることで、ラ
ドルを所望の加減速パターンで搬送する際に、試料液Ｓ
Ｌが流出しないようなラドルの姿勢変更パターンを、自
動的に生成する。これにより、ラドルの姿勢制御のため
の制御指令を人手により作成する手間を省くことができ
る。また、金属溶湯の粘度や、ラドルの収容部の形状が
変化したとしても、計算機による複雑なシミュレーショ
ン等の解析を行うことなく、簡便に、ラドルから金属溶
湯が流出しない姿勢変更パターンを作成することができ
る。

【００７３】本発明は、上述した実施形態に限定されな
い。例えば、上記の実施形態のような専用のリンク走行
式の本発明の搬送手段だけでなく、例えば多関節ロボッ
トのような汎用の産業用ロボットを本発明の搬送手段と
して用いてもよい。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、ラドルから金属溶湯が
流出することを防止しつつ、金属溶湯の搬送時間および
鋳造サイクルタイムを短縮し、作業環境の悪化を防ぎ、
成形品の品質を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る給湯装置の構成を示
す正面図である。

【図２】図１の給湯装置を図１の矢印Ａの向きから見た
側面図である。

【図３】第４アーム１７の内部構造を示す図である。

【図４】第５アーム２１の内部構造を示す図である。

【図５】本発明の一実施形態に係る給湯装置の制御動作
の一例を示す動作線図である。

【図６】図６（ａ）はスリーブ１０４近傍でのラドル２
の搬送動作を示す図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の
位置Ｐ５３における金属溶湯ＭＬの状態を示すためのラ
ドル２の断面図である。

【図７】コンピュータ７１の内部機能を示す機能ブロッ
ク図である。

【図８】本発明の一実施形態に係る姿勢変更パターンの
作成方法における構成を示す図である。

【図９】本発明の一実施形態に係る姿勢変更パターンの
作成方法を説明するためのフローチャートである。

【図１０】ダイカストマシン射出装置の周辺の概略構成
を示す図である。

【図１１】図１１（ａ）は従来の給湯装置によるスリー
ブ１０４近傍でのラドル１１０の搬送動作を示す図であ
り、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の位置Ｐ１３における
金属溶湯ＭＬの状態を示すためのラドル１１０の断面図
である。

【符号の説明】

１…給湯装置２…ラドル１１…第１アーム１２…回転軸１３，１５，１６…連結軸１４…第２アーム１７…第４アーム１８，１９，２２…回転伝達軸２０…第３アーム２１…第５アーム３０，３２…スプロケット３１，３３…チェーン３４…連結ロッド３５…張力調整部５１…制御装置５３，５４…ドライバ５６，５７…サーボモータ６１，６２…プーリ６３…歯付ベルト７０…撮像手段７１…コンピュータ７２…画像処理部７３…判断部７４…指令・決定部２００…試験用ラドル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属溶湯を収容するラドルと、当該ラドル
をその姿勢を変更可能に保持して搬送する搬送手段と、
前記ラドルの姿勢を変更する姿勢変更手段とを有し、前
記搬送手段と前記姿勢変更手段との協働により前記ラド
ルで所定量の金属溶湯を汲み出し、成形装置の溶湯供給
位置へ搬送して供給する給湯装置であって、前記ラドルの搬送中に、当該ラドルの加減速によって生
じる当該ラドルの開口部からの金属溶湯の流出を防止す
る向きに予め前記ラドルの姿勢を制御する制御指令を前
記姿勢変更手段に出力する制御手段を有する給湯装置。
【請求項２】前記制御手段に用いる制御指令として、撮
像手段から得られる前記ラドルによる液体の搬送状況の
撮像データに基づいて、前記ラドルの加減速時に当該加
減速によって生じる前記ラドルの開口部からの金属溶湯
の流出を防止する向きに前記ラドルの姿勢を変更する制
御指令を作成する制御指令作成手段をさらに有する請求
項１に記載の給湯装置。
【請求項３】ラドルにより所定量の金属溶湯を汲み上
げ、搬送手段により当該ラドルを成形装置の溶湯供給位
置に搬送する給湯動作を行う給湯方法であって、前記ラドルの搬送時に、当該ラドルの加減速によって生
じる当該ラドルの開口部からの金属溶湯の流出を防止す
る向きに予め前記ラドルの姿勢を制御する給湯方法。
【請求項４】前記ラドルによる液体の搬送状況を撮像
し、得られた撮像データに基づいて、前記ラドルの加減速時
に当該加減速によって生じる前記ラドルの開口部からの
金属溶湯の流出を防止する向きに前記ラドルの姿勢を変
更する制御指令を作成し、前記制御指令に基づいて、前記給湯動作を行う請求項３
に記載の給湯方法。