JP2020040112A - スラリー生成装置およびスラリー生成システム - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブに供給する際のスラリーの固相率にばらつきが生じるのを抑制することが可能なスラリー生成装置を提供する。【解決手段】このスラリー生成装置１０４は、液状の金属材料が注がれる容器１と、空の容器１を設置して、容器１に液状の金属材料を注ぐための容器設置部３と、容器設置部３に設置された容器１の温度を測定する温度センサ５１と、温度センサ５１の測定温度が、容器１内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達したことに基づいて、容器１内の半凝固状の金属材料をダイカストマシン１０３のスリーブ９２ａに供給するための制御信号Ｓを、金属材料の搬送装置１０２に出力する制御部７と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、スラリー生成装置およびスラリー生成システムに関し、特に、スラリーを生成するための容器を備えるスラリー生成装置およびスラリー生成システムに関する。

従来、スラリーを生成するための容器を備えるスラリー生成装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、スラリー（固液共存金属）を生成するための容器と、容器内の金属材料の温度を調整してスラリーを生成する制御を行う制御部とを備えたスラリー生成装置が開示されている。制御部は、成形サイクルタイムを所定時間（６０秒）に設定して連続運転する制御を行うように構成されている。すなわち、スラリー生成装置は、スラリーをスリーブに供給するタイミングを時間により管理している。

特開平１０−２１１５６５号公報

しかしながら、上記特許文献１のスラリー生成装置では、成形サイクルタイムを設定しており、スラリーをスリーブに供給するタイミングを時間により管理していることから、サイクルの繰り返しや、周囲環境の変化などに起因して、スリーブに供給する際のスラリーの固相率にばらつきが生じるという問題点がある。なお、スラリーの固相率がばらつくと、スリーブ内でスラリーの形状が崩れて射出時に空気を巻き込みやすくなったり、緻密な成形品が得られないなどの不具合が生じやすくなるため好ましくない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、スリーブに供給する際のスラリーの固相率にばらつきが生じるのを抑制することが可能なスラリー生成装置およびスラリー生成システムを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるスラリー生成装置は、液状の金属材料が注がれる容器と、空の容器を設置して、容器に液状の金属材料を注ぐための容器設置部と、容器設置部に設置された容器の温度を測定する第１温度センサと、第１温度センサの測定温度が、容器内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達したことに基づいて、容器内の半凝固状の金属材料をダイカストマシンのスリーブに供給するための制御信号を、金属材料の搬送装置に出力する制御部と、を備える。

この発明の第１の局面によるスラリー生成装置では、上記のように、第１温度センサの測定温度が、容器内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達したことに基づいて、容器内の半凝固状の金属材料をダイカストマシンのスリーブに供給するための制御信号を、金属材料の搬送装置に出力する制御部を設ける。これにより、従来のようにスラリー（半凝固状の金属材料）をスリーブに供給するタイミングを時間で管理する場合とは異なり、容器内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の第１温度センサの温度で、スラリーをスリーブに供給するタイミングを決定することができる。このため、サイクルの繰り返しや周辺環境の変化に起因して金属材料が液状から半凝固状に変化するタイミングが変化した場合にも、容器の温度によってスラリーをスリーブに供給するタイミングを管理することにより、スリーブに供給する際のスラリーの固相率にばらつきが生じるのを抑制することができる。その結果、成形に適した固相率のスラリーをスリーブに供給することができる。

上記第１の局面によるスラリー生成装置において、好ましくは、容器に第１温度センサが接触する際に、容器の容器設置部への設置状態を保持するための容器保持部をさらに備える。このように構成すれば、第１温度センサが容器に接触して、容器の位置がずれたり、容器が倒れたりすることを、容器保持部により防止することができる。したがって、第１温度センサを容器に確実に接触させることができるので、容器の温度測定を安定して行うことができる。

上記第１の局面によるスラリー生成装置において、好ましくは、容器設置部は、容器に注がれた液状の金属材料を下端から冷却することにより、金属材料の下端に所定厚みの固体部分を形成するように構成され、第１温度センサは、容器の高さ方向において、容器に注がれた金属材料のうち固体部分を除く部分の中間位置近傍の温度を測定するように構成されている。このように構成すれば、容器内の金属材料のうち比較的高い温度になる部分の温度を、第１温度センサにより測定することができる。その結果、第１温度センサにより、所定の固相率になるタイミングを精度よく検知することができる。

上記第１の局面によるスラリー生成装置において、好ましくは、第１温度センサを容器に接触させる接触位置と、第１温度センサを容器から離間させる離間位置とに進退移動させる進退駆動部をさらに備える。このように構成すれば、第１温度センサを離間位置（退避位置）に移動させることができるので、容器の温度を測定する位置に容器を搬送する装置や、容器の温度を測定する位置からスリーブに容器を搬送する搬送装置などに、第１温度センサが干渉するのを防止することができる。

上記第１の局面によるスラリー生成装置において、好ましくは、容器設置部は、容器に注がれた液状の金属材料を下端から冷却することにより、金属材料の下端に所定厚みの固体部分を形成するように構成され、第１温度センサの下方側に配置され、固体部分の上端近傍の半凝固状の金属材料の部分に対応する容器の温度を測定する第２温度センサをさらに備える。このように構成すれば、液状（半凝固状）の金属材料の部分に対応する中で特に温度が低くなりやすい位置の容器の温度を測定することにより、金属材料の温度のむらを把握することができる。その結果、金属材料の温度むらが大きい場合には、ユーザに対して警告を発したりすること、などができる。

上記第１の局面によるスラリー生成装置において、好ましくは、容器設置部に設置される前の空の容器を第１の時間を掛けて冷却する冷却部をさらに備え、制御部は、容器設置部に設置された容器の初期温度が所定温度以上である場合には、冷却部における冷却時間を第１の時間よりも長い第２の時間に設定する制御を行う。このように構成すれば、サイクルの繰り返し回数が多くなり容器の初期温度が高くなったとしても、容器の温度を適切な初期温度に戻すことができる。その結果、容器により金属材料から熱を効果的に奪うことができるので、容器による金属材料の冷却速度を速めて、より短い時間で金属材料を液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達させることができる。すなわち、サイクルタイムを短縮することができる。

上記第１の局面によるスラリー生成装置において、好ましくは、制御部は、容器に液状の金属材料が注がれた時点からの容器の温度と、容器内の金属材料の温度との関係を示すテーブルに基づいて、制御信号を出力する際の容器の所定の温度を決定するように構成されている。このように構成すれば、テーブルにより、制御信号を出力する際の容器の所定の温度を適切な温度に設定することができるので、成形に、より適した固相率のスラリーをスリーブに供給することができる。

上記進退駆動部を備える構成において、好ましくは、第１温度センサに加えて、進退駆動部に対して設けられ、容器に向けてエアーを噴射することにより、容器に付着した異物を除去するエアブローをさらに備える。このように構成すれば、容器の初期温度が高くなりすぎている場合などに、エアブローにより容器の温度を調整することができる。

上記進退駆動部を備える構成において、好ましくは、進退駆動部は、第１温度センサを進退移動させるモータおよびエアシリンダの少なくとも一方を含む。このように構成すれば、モータおよびエアシリンダの少なくとも一方により、第１温度センサを容器に対して進退移動させる構造を容易に実現することができる。

この発明の第２の局面におけるスラリー生成システムは、スリーブを含むダイカストマシンと、スラリー生成装置と、スラリー生成装置において生成された半凝固状の金属材料をスリーブに搬送する搬送装置と、を備え、スラリー生成装置は、液状の金属材料が注がれる容器と、空の容器を設置して、容器に液状の金属材料を注ぐための容器設置部と、容器設置部に設置された容器の温度を測定する温度センサと、温度センサの測定温度が、容器内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達したことに基づいて、容器内の半凝固状の金属材料をスリーブに供給するための制御信号を搬送装置に出力する制御部と、を含む。

この発明の第２の局面によるスラリー生成システムでは、上記のように、温度センサの測定温度が、容器内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達したことに基づいて、容器内の半凝固状の金属材料をダイカストマシンのスリーブに供給するための制御信号を、金属材料の搬送装置に出力する制御部を設ける。これにより、従来のようにスラリー（半凝固状の金属材料）をスリーブに供給するタイミングを時間で管理する場合とは異なり、容器内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度センサの温度で、スラリーをスリーブに供給するタイミングを決定することができるので、スリーブに供給する際のスラリーの固相率にばらつきが生じるのを抑制することができる。その結果、成形に適した固相率のスラリーをスリーブに供給することが可能なスラリー生成システムを提供することができる。

本発明によれば、上記のように、スリーブに供給する際のスラリーの固相率にばらつきが生じるのを抑制することができる。

第１実施形態によるスラリー生成システムの全体構成を模式的に示した図である。 第１実施形態によるスラリー生成装置の全体構成を示した図である。 第１実施形態によるスラリー生成装置の容器を示した図である。 第１実施形態によるスラリー生成装置の進退駆動装置について説明するための図である。 第１実施形態によるスラリー生成装置、注湯装置および搬送装置のブロック図である。 容器に注がれた金属材料の温度と容器の温度との関係を表したテーブルを示した図である。 第２実施形態によるスラリー生成装置の全体構成を示した図である。 第１および第２実施形態の変形例によるスラリー生成装置の全体構成を示した図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１〜図６を参照して、第１実施形態によるスラリー生成装置１０４を備えるスラリー生成システム１００の構成について説明する。

（スラリー生成システムの構成）
図１に示すように、スラリー生成システム１００は、注湯装置１０１と、搬送装置１０２と、スリーブ９２ａを含むダイカストマシン１０３と、スラリー生成装置１０４とを備えている。

スラリー生成システム１００は、スラリー生成装置１０４において生成した半凝固状の金属材料（スラリー）を、搬送装置１０２によりスリーブ９２ａに搬送（供給）して、金型Ｍが取り付けられたダイカストマシン１０３により成形品を製造するように構成されている。なお、スラリー生成システム１００は、液状の金属材料をスリーブに供給して成形を行う一般的な成形と比較して、半凝固状の金属材料（スラリー）を用いて成形を行うことにより、緻密かつ鋳巣の少ない成形品を得ることが可能である。すなわち、スラリー生成システム１００は、いわゆるレオキャスト法により成形品を製造するためのシステムである。なお、金属材料としては、比較的熱伝導性の高い材料が用いられる。たとえば、金属材料としては、アルミ二ウム合金が用いられる。

注湯装置１０１は、保持炉Ｆから液状の金属材料（溶湯）を汲み取って、スラリー生成装置１０４の容器１に供給（注湯）するように構成されている。注湯装置１０１は、保持炉Ｆから液状の金属材料を汲み取るラドル１０１ａと、先端に設けられたラドル１０１ａを移動させるロボットアーム１０１ｂとを備えている。なお、保持炉Ｆには、加熱によって所定温度に保持される液状の金属材料が収容されている。注湯装置１０１は、スラリー生成装置１０４（後述する制御部７）から出力される制御信号Ｓを受信して駆動されるように構成されている。

搬送装置１０２は、スラリー生成装置１０４において生成された半凝固状の金属材料を、スリーブ９２ａに搬送して、スリーブ９２ａに供給するように構成されている。搬送装置１０２は、容器１を挟み込んで保持する挟持部１０２ａと、先端に設けられた挟持部１０２ａを移動させるロボットアーム１０２ｂとを備えている。

搬送装置１０２は、金属材料をスリーブ９２ａに供給する際に、半凝固状の金属材料の容器１の上方側に位置する部分（後述する表面層部分Ｋ１）を、プランジャ９１ａとは逆側に配置するとともに、半凝固状の金属材料の容器１の下方側に位置する部分（後述する固体部分Ｋ）を、プランジャ９１ａ側に配置するように構成されている。この表面層部分Ｋ１および固体部分Ｋは、ダイカストマシン１０３による射出時において、それぞれ金型Ｍ（移動金型Ｍ２）に設けられた凹部（トラップ）および湯道に残留して、キャビティ内に流入することはない。搬送装置１０２は、スラリー生成装置１０４（後述する制御部７）から出力される制御信号Ｓを受信して駆動されるように構成されている。

ダイカストマシン１０３は、射出装置９１と、マシン本体９２と、移動金型Ｍ２（移動ダイプレート９２ｃ）を移動させる駆動機構９３とを備えている。

射出装置９１は、プランジャ９１ａと、駆動ユニット（図示せず）とを含んでいる。プランジャ９１ａは、スリーブ９２ａ内に挿入され、スリーブ９２ａ内に供給された半凝固状の金属材料を金型Ｍ内に押し込むための射出部材である。駆動ユニットは、プランジャ９１ａに接続されており、プランジャ９１ａをスリーブ９２ａ内で進退移動させるように構成されている。駆動ユニットは、たとえば、油圧回路によって駆動される油圧シリンダである。

マシン本体９２は、スリーブ９２ａと、固定金型Ｍ１が取り付けられる固定ダイプレート９２ｂと、移動金型Ｍ２が取り付けられる移動ダイプレート９２ｃと、移動ダイプレート９２ｃの移動をガイドするように支持する複数のタイバー９２ｄとを含んでいる。ダイカストマシン１０３は、タイバー９２ｄが水平方向に延びる横型のダイカストマシンである。なお、スラリー生成装置１０４は、縦型のダイカストマシンにも用いることが可能である。

駆動機構９３は、タイバー９２ｄに沿って、固定金型Ｍ１に対して移動金型Ｍ２（移動ダイプレート９２ｃ）を接近または離間させる方向に移動させることにより、金型Ｍの型締めおよび型開きを行うように構成されている。駆動機構９３は、トグル機構（図示せず）を含んでいる。

（スラリー生成装置の構成）
図２に示すように、スラリー生成装置１０４は、容器１と、冷却部２と、容器設置部３と、容器保持部４１と、漏斗４２と、容器１の温度を測定する温度センサ５１と、エアブロー５２と、進退駆動部６と、制御部７とを備えている。なお、温度センサ５１は、特許請求の範囲の「第１温度センサ」の一例である。

〈容器の構成〉
容器１は、注湯装置１０１により液状の金属材料が注がれて、注がれた溶湯を内側で半凝固状にするように構成されている。容器１は、概して、所定の傾斜角度により上方に向けて傾斜した内側面を有する円筒形状を有している。したがって、スラリー（半凝固状の金属材料）は、円錐台形状を有している。所定の傾斜角度は、たとえば、１度または２度などに設定される。容器１は、比較的熱伝導性および耐食性の高い金属材料により形成されている。

ここで、第１実施形態では、スラリー生成装置１０４（制御部７）は、温度センサ５１の測定温度が、容器１内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達したことに基づいて、容器１内の半凝固状の金属材料をダイカストマシン１０３のスリーブ９２ａに供給するための制御信号Ｓを、搬送装置１０２に出力するように構成されている。所定の温度とは、金属材料の固相率が所定の割合に到達する温度（実験により事前に求められた温度）である。すなわち、スラリー生成システム１００は、温度センサ５１の測定温度が所定温度に到達したことをトリガーとして、搬送装置１０２による容器１のスリーブ９２ａへの搬送を開始するように構成されている。詳細については後述する。

ここで、図３を参照して、容器１の形状（寸法）の設計について簡単に説明する。具体的には、容器１の厚みｔの導出について説明する。容器１の厚みｔは以下の式により得られる。
（容器１の厚み）＝（容器１の重量）÷（容器１の密度）÷（円錐台形状のスラリーの側面積）

ここで、上記式の容器１の重量は、半凝固状にするために所定重量の液状の金属材料から奪うべき熱量と、容器１の初期温度と容器１の最終温度との温度差と、容器１を形成する金属材料の比熱とにより導出することができる。

なお、所定重量の液状の金属材料から奪うべき熱量とは、実験に基づいて得られる熱量であり、所定重量の液状の金属材料からこの熱量を奪うことにより、成形に適した所定の固相率の半凝固状の金属材料が得られる。

また、容器１の初期温度（図６参照）とは、冷却部２によって冷却されることで到達する容器１の所定の温度であり、注湯前の容器１の温度である。すなわち、容器１の初期温度とは、温度センサ５１（図２参照）により、最初に測定される温度である。容器１の最終温度（図６参照）とは、スリーブ９２ａ（図２参照）に半凝固状の金属材料を供給する際の容器１の所定の温度であり、成形に適した所定の固相率の金属材料が得られる容器１の温度である。

上記式の円錐台形状のスラリーの側面積は、スラリーの上面（または下面）の半径Ｒと、スラリーの厚みＤと、スラリーの側面（容器１の内側面）の傾斜角度αと、スラリー重量Ｍと、スラリーの比重Ｈとに基づいて円錐台の体積の公式、および、円錐台の側面積の公式より導出することができる。

〈冷却部の構成〉
図１に示す冷却部２は、容器設置部３に設置される前の空の容器１を所定の時間（第１の時間）を掛けて冷却するように構成されている。容器１は、各サイクルごとに溶湯によって温度上昇することから、液状の金属材料から効果的に熱を奪うことが可能なように、液状の金属材料を注ぐ前に冷却される必要がある。

冷却部２は、容器１を載置する載置部２１と、載置部２１を冷却する部分（図示せず）とを含んでいる。載置部２１は、容器１と比較して、十分に低い温度に保持されている。冷却部２において所定の時間を掛けて冷却された容器１は、搬送装置１０２により搬送されて、容器設置部３に設置される。なお、スラリー生成装置１０４は、冷却部２に載置されている容器１を、搬送装置１０２とは別の専用の搬送装置（図示せず）により、容器設置部３に設置するように構成されていてもよい。

冷却部２は、前のサイクルにおいて、温度センサ５１による測定された容器１の初期温度が所定温度以上になっている場合には、第１の時間よりも長い第２の時間を掛けて空の容器１を冷却するように構成されている。これにより、容器設置部３に設置される際の容器１の初期温度を一定に近づけることが可能である。

〈容器設置部の構成〉
容器設置部３は、冷却部２において冷却された空の容器１を設置して、容器１に液状の金属材料を注ぐための設置台である。容器設置部３は、上部に平坦面を有する平板形状を有している。また、容器設置部３は、容器１の設置性を向上させるために、容器１の重みを吸収する弾性部材（図示せず）を含んでいる。これにより、容器１の下端と容器設置部３との面接触状態を安定して保持することが可能となる。

容器設置部３は、容器１に注がれた液状の金属材料を下端から冷却することにより、金属材料の下端に所定厚みの固体部分Ｋを形成するように構成されている。詳細には、容器設置部３は、設置台を冷却する冷却部（図示せず）を含んでいる。容器設置部３は、冷却部によって、設置された容器１、および、容器１に注がれた液状の金属材料の下端から熱を奪うように構成されている。その結果、容器１に注がれた液状の金属材料の下端には、所定厚みの固体部分Ｋが形成される。固体部分Ｋの厚みは、たとえば、２５ｍｍ〜３０ｍｍ程度である。この固体部分Ｋは、容器１に対する半凝固状の金属材料のはく離性（取出性）を向上させるものである。スリーブ９２ａへの金属材料の供給の際に、容器１の下端側から固体部分Ｋを押圧して、固体部分Ｋとともに半凝固状の金属材料を押し出すことも可能である。

〈容器保持部の構成〉
図２に示すように、容器保持部４１は、容器１に温度センサ５１が接触する際に、容器１の容器設置部３への設置状態を保持するように構成されている。また、容器保持部４１は、空の容器１に液状の金属材料が注がれる際に、容器１の容器設置部３への設置状態を保持するように構成されている。すなわち、容器保持部４１は、容器１が容器設置部３上で移動したり、倒れたりすることがないように、容器１を保持するように構成されている。なお、温度センサ５１は、制御部７による制御の下、空の容器１に液状の金属材料が注がれる前に、容器１に接触する。

詳細には、容器保持部４１は、容器設置部３上の容器１を、容器設置部３側の下方に押圧（クランプ）するように構成されている。容器保持部４１は、容器１の円環状の上端に接触する環状の当接部４１ａと、当接部４１ａを上下方向に移動させる複数のエアシリンダ４１ｂとを含んでいる。

容器保持部４１は、制御部７による制御の下、温度センサ５１と容器１との接触状態が解除された場合に、エアシリンダ４１ｂにより当接部４１ａを容器１から離間させるように構成されている。

〈漏斗の構成〉
漏斗４２は、容器保持部４１の当接部４１ａが容器１に接触した場合に、当接部４１ａの上方側の近傍に配置されるように構成されている。漏斗４２は、容器１に液状の金属材料を確実に導入する機能を有している。また、漏斗４２は、注がれる液状の金属材料に接触することにより、容器１内において液状の金属材料を撹拌して半凝固状の金属材料の生成を促進する機能を有している。漏斗４２は、上下方向に移動可能に構成されている。

〈温度センサの構成〉
温度センサ５１は、進退駆動部６の後述する取付部材６３に設けられている（取り付けられている）。温度センサ５１は、容器設置部３に設置された容器１の温度を測定するための温度センサである。温度センサ５１は、容器１の外側面に接触して容器１の温度を測定する熱電対により構成されている。温度センサ５１は、容器１の高さ方向において、容器１に注がれた金属材料のうち、固体部分Ｋを除く部分の中間位置近傍の温度を測定するように構成されている。

すなわち、温度センサ５１は、容器１に注がれた金属材料の全体の上端と、固体部分Ｋの上端との略中間の高さ位置の温度を測定するように構成されている。固体部分Ｋを除く部分の中間位置近傍の温度は、金属材料の固相率の上昇に応じて上昇する。このため、制御部７は、固体部分Ｋを除く部分の中間位置近傍の温度に基づいて、容器１内に所定の固相率の半凝固状の金属材料が生成されていることを判断することが可能である。要するに、制御部７は、温度センサ５１の測定値により、金属材料のスリーブ９２ａへの供給タイミングを判断することが可能である。一方、固体部分Ｋ近傍の容器１の温度は比較的低い温度となるため、制御部７は、固体部分Ｋ近傍の容器１の温度のみに基づいて、容器１内に所定の固相率の半凝固状の金属材料が生成されていることを判断するのは困難である。

温度センサ５１の先端は、図示しないが温度センサ５１の延びる方向から見て、円形状に形成されている。また、温度センサ５１の先端には、容器１との接触状態を安定させるための弾性部材（図示せず）が設けられている。

〈エアブローの構成〉
エアブロー５２は、温度センサ５１に加えて、進退駆動部６の取付部材６３に設けられている（取り付けられている）。エアブロー５２は、容器１の下端側に向けてエアーを噴射することにより、容器１に付着した異物を除去するように構成されている。また、エアブロー５２は、容器設置部３に付着した異物を除去することも可能である。

また、エアブロー５２は、複数サイクルの繰り返しにより容器１の初期温度が高くなった場合などにおいて、必要に応じて、容器設置部３に設置された空の容器１に向けてエアーを噴射することにより、注湯前の容器１の初期温度を調整することが可能である。

〈進退駆動部の構成〉
図２または図４に示すように、進退駆動部６は、概して温度センサ５１の水平方向位置を変位させることによって、温度センサ５１を容器１に接触させる接触位置（進入位置）と、温度センサ５１を容器１から離間させる離間位置（退避位置）とに進退移動させるように構成されている。

進退駆動部６は、モータ６１と、移動部６２と、取付部材６３と、エアシリンダ６４とを含んでいる。

移動部６２は、ラック（図示せず）を有しており、ラックがモータ６１のモータギアに噛み合うことにより、水平方向に直線状にスライド移動（進退移動）するように構成されている。

取付部材６３は、移動部６２に固定的に取り付けられている。取付部材６３は、Ｌ字形状を有しており、移動部６２から上方に突出している。取付部材６３には、下方側にエアブロー５２が固定的に取り付けられている。また、取付部材６３には、エアブロー５２の上方側に温度センサ５１およびエアシリンダ６４が固定的に取り付けられている。なお、取付部材６３は、温度センサ５１が容器１の外側面に直交する方向から当接するように、温度センサ５１を水平に対して所定角度（たとえば１度または２度）だけ傾斜させて固定している。

エアシリンダ６４は、ロッドを前進させることにより温度センサ５１を容器１に接触させる接触位置に移動させるように構成されている。また、エアシリンダ６４は、ロッドを後退させることにより温度センサ５１を容器１から離間させる離間位置（退避位置）に移動させるように構成されている。なお、進退駆動部６は、エアシリンダ６４のロッドを前進させた状態で、モータ６１により移動部６２を前後に移動させることによって、温度センサ５１を離間位置（退避位置）と接触位置（進入位置）とに移動させてもよい。

〈制御部の構成〉
図５に示す制御部７は、スラリー生成装置１０４の各部に接続されており、スラリー生成装置１０４の各部の駆動を制御するように構成されている。また、制御部７は、上記の通り、温度センサ５１の測定温度が、容器１内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達したことに基づいて、容器１内の半凝固状の金属材料をダイカストマシン１０３のスリーブ９２ａに供給するための制御信号Ｓを、搬送装置１０２に出力するように構成されている。すなわち、制御部７は、温度センサ５１の所定温度の検出信号に基づいて、半凝固状の金属材料をダイカストマシン１０３のスリーブ９２ａに供給するのを開始するための制御を行う。

また、制御部７は、容器設置部３に設置された容器１の初期温度が所定温度以上である場合には、冷却部２における冷却時間を第１の時間よりも長い第２の時間に設定する制御を行うように構成されている。すなわち、制御部７は、容器１により半凝固状の金属材料の生成を繰り返すことにより、容器１の初期温度が上昇した場合には、通常よりも長い時間を掛けて冷却部２において冷却するように構成されている。また、制御部７は、容器１の初期温度が上昇した場合には、ユーザに向けて所定の警告を発するための制御を行ってもよい。

また、図６に示すように、制御部７は、容器１に液状の金属材料が注がれた時点からの容器１の温度と、容器１内の金属材料の温度との関係を示すテーブルＴに基づいて、制御信号Ｓを出力する際の容器１の所定の温度を決定するように構成されている。詳細には、制御部７は、メモリ（図示せず）を含んでおりテーブルＴがメモリに保存されている。なお、制御部７は、各種設定や、温度、容器形状などを記憶して学習する機能を備えていてもよい。これにより、制御部７は、状況に応じて、各種設定などを微調整して、より最適な固相率のスラリーを生成することが可能となる。

（スラリー生成システムによるスラリーの製造工程）
次に、図１を参照して、スラリー生成システム１００によるスラリーの製造工程（製造手順）の例について簡単に説明する。なお、以下のスラリーの製造工程は一例にすぎず、この製造工程に限定されるものではない。

はじめに、スラリーの製造工程では、冷却部２で所定時間（第１の時間または第２の時間）をかけて容器１が冷却される。その後、搬送装置１０２により、容器１が容器設置部３に設置される。

そして、容器保持部４１により、容器１が容器設置部３に対して保持（クランプ）される。その後、容器保持部４１の直上の所定位置に漏斗４２が配置される。

そして、進退駆動部６により、温度センサ５１を離間位置（退避位置）から接触位置（進入位置）に移動させる。すなわち、温度センサ５１を容器１に接触させる。この際、容器１は、容器設置部３により保持されているため、温度センサ５１により動くことはない。

そして、注湯装置１０１のラドル１０１ａによって、保持炉Ｆから溶湯を汲み取り、容器１に注湯する。この際、容器１は、容器設置部３により保持されているため、溶湯により動くことはない。

そして、温度センサ５１の測定温度が、所定の温度（容器１内に注がれた金属材料が液状から所定の固相率の半凝固状（スラリー）に変化する温度）に到達したことに基づいて、容器１内の半凝固状の金属材料をダイカストマシン１０３のスリーブ９２ａに供給するための制御信号Ｓを、制御部７から搬送装置１０２に出力する。

また、制御部７による制御信号Ｓの出力と略同じタイミングで、進退駆動部６により、温度センサ５１を接触位置（進入位置）から離間位置（退避位置）に移動させる。すなわち、温度センサ５１を容器１から離間させる。

そして、搬送装置１０２が制御信号Ｓを受信したら、搬送装置１０２により容器１をスリーブ９２ａまで搬送して、スリーブ９２ａに半凝固状の金属材料を供給する。その後、プランジャ９１ａが前進して金型Ｍ内への半凝固状の金属材料の射出動作が行われる。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態の効果について説明する。

第１実施形態では、上記のように、温度センサ５１の測定温度が、容器１内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達したことに基づいて、容器１内の半凝固状の金属材料をダイカストマシン１０３のスリーブ９２ａに供給するための制御信号Ｓを、金属材料の搬送装置１０２に出力する制御部７を設ける。これにより、従来のようにスラリー（半凝固状の金属材料）をスリーブ９２ａに供給するタイミングを時間で管理する場合とは異なり、容器１内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度センサ５１の温度で、スラリーをスリーブ９２ａに供給するタイミングを決定することができる。このため、サイクルの繰り返しや周辺環境の変化に起因して金属材料が液状から半凝固状に変化するタイミングが変化した場合にも、容器１の温度によってスラリーをスリーブ９２ａに供給するタイミングを管理することにより、スリーブ９２ａに供給する際のスラリーの固相率にばらつきが生じるのを抑制することができる。その結果、成形に適した固相率のスラリーをスリーブ９２ａに供給することができる。

第１実施形態では、上記のように、容器１に温度センサ５１が接触する際に、容器１の容器設置部３への設置状態を保持するための容器保持部４１をさらに備える。このように構成すれば、温度センサ５１が容器１に接触して、容器１の位置がずれたり、容器１が倒れたりすることを、容器保持部４１により防止することができる。したがって、温度センサ５１を容器１に確実に接触させることができるので、容器１の温度測定を安定して行うことができる。

第１実施形態では、上記のように、容器設置部３は、容器１に注がれた液状の金属材料を下端から冷却することにより、金属材料の下端に所定厚みの固体部分Ｋを形成するように構成され、温度センサ５１は、容器１の高さ方向において、容器１に注がれた金属材料のうち固体部分Ｋを除く部分の中間位置近傍の温度を測定するように構成されている。これにより、容器１内の金属材料のうち比較的高い温度になる部分の温度を温度センサ５１により測定することができる。その結果、温度センサ５１により、所定の固相率になるタイミングを精度よく検知することができる。

第１実施形態では、上記のように、温度センサ５１を容器１に接触させる接触位置と、温度センサ５１を容器１から離間させる離間位置とに進退移動させる進退駆動部６をさらに備える。これにより、温度センサ５１を離間位置（退避位置）に移動させることができるので、容器１の温度を測定する位置に容器１を搬送する装置や、容器１の温度を測定する位置からスリーブ９２ａに容器１を搬送する搬送装置１０２などに、温度センサ５１が干渉するのを防止することができる。

第１実施形態では、上記のように、容器設置部３に設置される前の空の容器１を第１の時間を掛けて冷却する冷却部２をさらに備え、制御部７は、容器設置部３に設置された容器１の初期温度が所定温度以上である場合には、冷却部２における冷却時間を第１の時間よりも長い第２の時間に設定する制御を行う。これにより、サイクルの繰り返し回数が多くなり容器１の初期温度が高くなったとしても、容器１の温度を適切な初期温度に戻すことができる。その結果、容器１により金属材料から熱を効果的に奪うことができるので、容器１による金属材料の冷却速度を速めて、より短い時間で金属材料を液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達させることができる。すなわち、サイクルタイムを短縮することができる。

第１実施形態では、上記のように、制御部７は、容器１に液状の金属材料が注がれた時点からの容器１の温度と、容器１内の金属材料の温度との関係を示すテーブルＴに基づいて、制御信号Ｓを出力する際の容器１の所定の温度を決定するように構成されている。これにより、テーブルＴによって、制御信号Ｓを出力する際の容器１の所定の温度を適切な温度に設定することができるので、成形に、より適した固相率のスラリーをスリーブ９２ａに供給することができる。

第１実施形態では、上記のように、温度センサ５１に加えて、進退駆動部６に対して設けられ、容器１に向けてエアーを噴射することにより、容器１に付着した異物を除去するエアブロー５２をさらに備える。これにより、容器１の初期温度が高くなりすぎている場合などに、エアブロー５２により容器１の温度を調整することができる。

第１実施形態では、上記のように、進退駆動部６は、温度センサ５１を進退移動させるモータ６１およびエアシリンダ６４を含む。これにより、モータ６１およびエアシリンダ６４により、温度センサ５１を容器１に対して進退移動させる構造を容易に実現することができる。

［第２実施形態］
次に、図７を参照して、第２実施形態のスラリー生成装置２０４について説明する。この第２実施形態では、スラリー生成装置１０４が温度センサ５１を備える上記第１実施形態の構成に加えて、スラリー生成装置２０４が温度センサ２５１をさらに備える例について説明する。図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、第１実施形態と同じ符号を付して図示している。なお、温度センサ２５１は、特許請求の範囲の「第２温度センサ」の一例である。

第２実施形態のスラリー生成装置２０４は、温度センサ５１と、温度センサ２５１との２つの温度センサを備えている。温度センサ２５１は、熱電対により構成されている。なお、図７では、上記第１実施形態で説明したエアブローの図示を省略している。

温度センサ２５１は、温度センサ５１の下方側に配置され、固体部分Ｋの上端近傍の半凝固状の金属材料の部分に対応する容器１の温度を測定するように構成されている。制御部７は、温度センサ２５１の測定温度と、温度センサ５１の測定温度とに所定温度以上の差がある場合（スラリーに温度ムラがある場合）には、ユーザに対して所定の警告を発するように構成されている。この際、制御部７は、スラリー生成システム１００を停止するなどしてもよい。

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態の効果について説明する。

第２実施形態では、上記のように、容器設置部３は、容器１に注がれた液状の金属材料を下端から冷却することにより、金属材料の下端に所定厚みの固体部分Ｋを形成するように構成され、温度センサ５１の下方側に配置され、固体部分Ｋの上端近傍の半凝固状の金属材料の部分に対応する容器１の温度を測定する温度センサ２５１をさらに備える。これにより、液状（半凝固状）の金属材料の部分に対応する中で特に温度が低くなりやすい位置の容器１の温度を測定することにより、金属材料の温度のむらを把握することができる。なお、金属材料の温度むらが大きい場合には、ユーザに対して警告を発したりなどを行う。

第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、容器に対して温度センサを固定的に配置した例を示したが本発明はこれに限られない。本発明では、図８に示す変形例のスラリー生成装置３０４ように、容器に対して温度センサ５１を移動可能に構成してもよい。具体的には、スラリー生成装置３０４の取付部材６３に、温度センサ５１を上下方向に移動させる上下駆動機構３５３を設けて、温度センサ５１を容器１に接触させた状態を保持しながら、温度センサ５１を容器１に対して移動させながら温度を測定してもよい。なお、温度センサ５１を下方から上方に徐々に移動させる。これにより、１つの温度センサ５１により、金属材料（容器１）の複数箇所の温度を検知して、温度ムラを検知することができる。

また、上記第１および第２実施形態では、それぞれ１つおよび２つの温度センサを備える例を示したが本発明はこれに限られない。本発明では、３つ以上の温度センサを備えていてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、スラリー生成装置と、搬送装置とを別構成とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、搬送装置を、スラリー生成装置が備える構成としてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、スラリー生成装置と、注湯装置とを別構成とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、注湯装置を、スラリー生成装置が備える構成としてもよい。

また、本発明では上記第１および第２実施形態で説明した温度センサによる容器の測定位置に限られることはなく、溶湯温度に容器の測定温度を適切に対応させることが可能であるならば、温度センサにより、容器の外側面のいずれの箇所の温度を測定してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、搬送装置を、ロボットアームを含むように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、搬送装置を、コンベアを含むように構成してもよい。すなわち、容器を、コンベアによりスリーブまで搬送し、容器を所定の方法により傾斜させて金属材料をスリーブに投入してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、スラリー生成装置により、金属材料の下部に固体部分を形成して、スリーブに供給した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、スラリー生成装置により、金属材料の下部に固体部分を形成することなく、スリーブに供給してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、進退駆動部を、モータおよびエアシリンダの両方を含むように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、進退駆動部を、モータおよびエアシリンダの一方のみを含むように構成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、容器を、概して円筒形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、容器を、下端が閉じられたコップ状に形成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、温度センサを熱電対により構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、温度センサを熱電対以外のセンサにより構成してもよい。

１ 容器
２ 冷却部
３ 容器設置部
６ 進退駆動部
７ 制御部
４１ 容器保持部
５１ 温度センサ（第１温度センサ）
５２ エアブロー
６１ モータ
６４ エアシリンダ
９２ａ スリーブ
１００ スラリー生成システム
１０２ 搬送装置
１０３ ダイカストマシン
１０４、２０４、３０４ スラリー生成装置
２５１ 温度センサ（第２温度センサ）
Ｋ 固体部分
Ｓ 制御信号
Ｔ テーブル

Claims (10)

1. 液状の金属材料が注がれる容器と、
   空の前記容器を設置して、前記容器に液状の金属材料を注ぐための容器設置部と、
   前記容器設置部に設置された前記容器の温度を測定する第１温度センサと、
   前記第１温度センサの測定温度が、前記容器内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達したことに基づいて、前記容器内の半凝固状の金属材料をダイカストマシンのスリーブに供給するための制御信号を、金属材料の搬送装置に出力する制御部と、を備える、スラリー生成装置。
2. 前記容器に前記第１温度センサが接触する際に、前記容器の前記容器設置部への設置状態を保持するための容器保持部をさらに備える、請求項１に記載のスラリー生成装置。
3. 前記容器設置部は、前記容器に注がれた液状の金属材料を下端から冷却することにより、金属材料の下端に所定厚みの固体部分を形成するように構成され、
   前記第１温度センサは、前記容器の高さ方向において、前記容器に注がれた金属材料のうち前記固体部分を除く部分の中間位置近傍の温度を測定するように構成されている、請求項１または２に記載のスラリー生成装置。
4. 前記第１温度センサを前記容器に接触させる接触位置と、前記第１温度センサを前記容器から離間させる離間位置とに進退移動させる進退駆動部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスラリー生成装置。
5. 前記容器設置部は、前記容器に注がれた液状の金属材料を下端から冷却することにより、金属材料の下端に所定厚みの固体部分を形成するように構成され、
   前記第１温度センサの下方側に配置され、前記固体部分の上端近傍の半凝固状の金属材料の部分に対応する前記容器の温度を測定する第２温度センサをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラリー生成装置。
6. 前記容器設置部に設置される前の空の前記容器を第１の時間を掛けて冷却する冷却部をさらに備え、
   前記制御部は、前記容器設置部に設置された前記容器の初期温度が所定温度以上である場合には、前記冷却部における冷却時間を前記第１の時間よりも長い第２の時間に設定する制御を行う、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスラリー生成装置。
7. 前記制御部は、前記容器に液状の金属材料が注がれた時点からの容器の温度と、前記容器内の金属材料の温度との関係を示すテーブルに基づいて、前記制御信号を出力する際の前記容器の前記所定の温度を決定するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスラリー生成装置。
8. 前記第１温度センサに加えて、前記進退駆動部に対して設けられ、前記容器に向けてエアーを噴射することにより、前記容器に付着した異物を除去するエアブローをさらに備える、請求項４に記載のスラリー生成装置。
9. 前記進退駆動部は、前記第１温度センサを進退移動させるモータおよびエアシリンダの少なくとも一方を含む、請求項４または８に記載のスラリー生成装置。
10. スリーブを含むダイカストマシンと、
    スラリー生成装置と、
    前記スラリー生成装置において生成された半凝固状の金属材料を前記スリーブに搬送する搬送装置と、を備え、
    前記スラリー生成装置は、
    液状の金属材料が注がれる容器と、
    空の前記容器を設置して、前記容器に液状の金属材料を注ぐための容器設置部と、
    前記容器設置部に設置された前記容器の温度を測定する温度センサと、
    前記温度センサの測定温度が、前記容器内に注がれた金属材料が液状から半凝固状に変化する所定の温度に到達したことに基づいて、前記容器内の半凝固状の金属材料を前記スリーブに供給するための制御信号を前記搬送装置に出力する制御部と、を含む、スラリー生成システム。

Images