JP3961802B2

JP3961802B2 - 溶解金属供給装置、溶解金属供給方法およびダイカストマシン

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Publication number: JP3961802B2
Application number: JP2001306401A
Authority: JP
Inventors: 昭平原; 寛南都
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2021-10-02
Also published as: JP2003112255A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、ダイカストマシン等の鋳造装置に適用される溶解金属供給装置およびその方法、ならびに、この溶解金属供給装置を備えるダイカストマシンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカストマシンは、たとえば、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、溶解金属を射出装置に供給する給湯装置等を備えている。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を型締装置によって型締した状態で、給湯装置によって溶解金属を射出装置のスリーブに供給し、スリーブに嵌合するプランジャを駆動することにより、金型キャビティ内に溶解金属を射出、充填することによってダイカスト製品を鋳造する。
射出装置のスリーブへの溶解金属の供給は、たとえば、溶解炉において予め溶解された十分量の金属材料をラドルを用いて鋳造に必要な量を汲み上げ、これを上記のスリーブの給湯口まで搬送することにより行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような方法で溶解金属の供給を行うと、溶解炉は大量の金属を溶解するため表面積が広く、このため、大気への熱の放出による熱効率の低下や常時溶湯状態で保温管理する必要性等の理由により、金属材料を溶解するのに必要なコストが嵩むという不利益が存在した。
また、ラドルによる溶解金属の搬送中に溶解金属が飛散する可能性があり、ダイカスト製品を製造する現場の環境が低下しやすいという不利益も存在する。
さらに、溶解炉で溶解した金属を鋳造にすべて使用しない場合には、溶解に要する電力コスト等が無駄になるという不利益も存在する。
さらに、大気中において金属材料を溶解し、搬送すると、熱の放散により凝固しやすく、また、酸化しやすいため、ダイカスト製品の品質が低下しやすいという不利益も存在する。
【０００４】
一方、上記のような溶解炉において十分量の金属材料を溶解するのではなく、一回の鋳造に必要な量の金属材料を溶解してスリーブに供給する技術が特公昭５９−３８８６７号公報に開示されている。この特公昭５９−３８８６７号公報に開示された技術は、複数のるつぼ内に粉末あるい粒状の金属材料を供給し、これを誘導加熱により溶解し、ダイカストマシンの給湯口まで搬送して注入するものである。
しかしながら、上記の技術では、金属材料の溶解および搬送を大気中で行うため、大気に触れる時間が長く、溶解金属が凝固しやすく、酸化しやすい。このため、溶解金属の表面に膜が形成され、この膜がるつぼに残留し、ダイカストマシンへの溶解金属の供給量にばらつきが発生しやすい。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであって、その目的は、連続的に鋳造を行う鋳造装置において、鋳造毎に必要量の金属材料を溶解して供給できる溶解金属供給装置およびその方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記の溶解金属供給装置が適用されたダイカストマシンを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶解金属供給装置は、鋳造装置に金属材料を鋳造毎に溶解して供給する溶解金属供給装置であって、前記鋳造装置に対して所定の位置に配置された金属材料を溶解して当該鋳造装置に供給する溶解手段と、前記溶解手段に鋳造毎に粒状または粉状の金属材料を計量して供給する材料供給手段とを有し、前記材料供給手段は、金属材料を蓄積しておく蓄積容器と、前記溶解手段と連通し、かつ、前記蓄積容器の下端部の供給口と接続され、当該供給口を通じて金属材料が自重により前記蓄積容器から供給される搬送路と、前記搬送路に挿入され、回転量に応じた量の金属材料を前記溶解手段に向けて送出するスクリュー部材と、前記蓄積容器の上端開口を覆う蓋と、前記蓋の上面から突出するように上下方向に延び、前記蓄積容器内に連通する導入管と、前記導入管の側面に接続され、前記導入管を介して前記蓄積容器内へ不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記導入管のうち前記ガス供給手段との接続位置よりも上端側に配置され、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面との距離を検出することにより、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さを検出するレベル検出手段と、前記レベル検出手段の検出した高さに基づいて、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さが所定の範囲の高さに維持されるように当該蓄積容器に金属材料を補充する材料補充手段とを有する。
【０００９】
さらに好適には、前記材料供給手段は、前記スクリュー部材の回転量に応じて前記搬送路から送出された金属材料を前記溶解手段へ供給可能になるまで解放可能に保持する一時保持部と、前記一時保持部から解放され自重により落下する金属材料を前記溶解手段に導くように、前記一時保持部と前記溶解手段とを接続する導入管部とをさらに有する。
本発明の他の観点の溶解金属供給装置は、鋳造装置に金属材料を鋳造毎に溶解して供給する溶解金属供給装置であって、前記鋳造装置に対して所定の位置に配置された金属材料を溶解して当該鋳造装置に供給する溶解手段と、前記溶解手段に鋳造毎に粒状または粉状の金属材料を計量して供給する材料供給手段とを有し、前記材料供給手段は、金属材料を蓄積しておく蓄積容器と、前記溶解手段と連通し、かつ、前記蓄積容器の下端部の供給口と接続され、当該供給口を通じて金属材料が自重により前記蓄積容器から供給される搬送路と、前記搬送路に挿入され、回転量に応じた量の金属材料を前記溶解手段に向けて送出するスクリュー部材と、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さを検出するレベル検出手段と、前記レベル検出手段の検出した高さに基づいて、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さが所定の範囲の高さに維持されるように当該蓄積容器に金属材料を補充する材料補充手段とを有し、前記溶解手段は、前記鋳造装置に対して所定の位置に配置された容器と、前記容器の周囲を囲む密閉室と、前記容器内に収容された金属材料を誘導加熱により溶解する誘導加熱手段と、前記容器の姿勢を傾斜させて当該容器の開口から溶解された金属材料を前記鋳造装置に注入する傾動手段と、前記容器の姿勢の変更により流出する溶解した金属材料を前記鋳造装置へ注入するために前記密閉室の底板に形成された注入口を開閉する開閉手段とを有する。
【００１０】
本発明の溶解金属供給方法は、鋳造装置に対して所定の位置に配置された溶解手段に鋳造毎に必要量の粒状または粉状の金属材料を計量して供給し、前記溶解手段によって供給された金属材料を溶解して前記鋳造装置に供給する溶解金属供給方法であって、前記金属材料の計量は、金属材料を蓄積した蓄積容器の下端部の供給口を通じて前記溶解手段に連通する搬送路へ自重により供給し、前記搬送路に供給された金属材料を当該搬送路に挿入されたスクリュー部材の回転量を制御することにより所望量の金属材料を前記溶解手段に向けて送出することにより行い、前記蓄積容器から前記搬送路への金属材料の供給は、当該蓄積容器に蓄積された金属材料の高さを所定の範囲の高さに維持した状態で行い、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の高さを検出し、検出した前記高さに基づいて、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の高さが所定の範囲の高さに維持されるように金属材料を補充し、前記検出は、前記蓄積容器の上端開口を覆う蓋の上面から突出するように上下方向に延び、前記蓄積容器内に連通し、前記蓄積容器内へ不活性ガスを供給する導入管のうち、不活性ガスが供給される側面位置よりも上端側に配置されたレベル検出手段により、当該レベル検出手段と前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面との距離を検出することにより行う。
【００１１】
本発明のダイカストマシンは、一対の金型を保持し、当該金型の開閉および型締を行う型締装置と、型締された前記金型の間に形成されたキャビティに溶解した金属材料を射出、充填する射出装置と、前記射出装置のスリーブの給湯口に溶解した金属を注入する溶解金属供給装置とを有するダイカストマシンであって、前記溶解金属供給装置は、前記射出装置のスリーブに対して所定の位置に配置された金属材料を溶解して当該スリーブに供給する溶解手段と、前記溶解手段に鋳造毎に粒状または粉状の金属材料を計量して供給する材料供給手段とを有し、前記材料供給手段は、金属材料を蓄積しておく蓄積容器と、前記溶解手段と連通し、かつ、前記蓄積容器の下端部の供給口と接続され、当該供給口を通じて金属材料が自重により前記蓄積容器から供給される搬送路と、前記搬送路に挿入され、回転量に応じた量の金属材料を前記溶解手段に向けて送出するスクリュー部材と、前記蓄積容器の上端開口を覆う蓋と、前記蓋の上面から突出するように上下方向に延び、前記蓄積容器内に連通する導入管と、前記導入管の側面に接続され、前記導入管を介して前記蓄積容器内へ不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記導入管のうち前記ガス供給手段との接続位置よりも上端側に配置され、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面との距離を検出することにより、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さを検出するレベル検出手段と、前記レベル検出手段の検出した高さに基づいて、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さが所定の範囲の高さに維持されるように当該蓄積容器に金属材料を補充する材料補充手段とを有する。
【００１２】
本発明では、蓄積容器に蓄積された金属材料は、溶解手段に所望量が計量して供給され、溶解手段によって溶解され、鋳造装置に供給される。
鋳造装置に正確な量の溶解された金属を供給するには、蓄積容器に蓄積された金属材料を正確に計量する必要がある。このため、本発明では蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さを検出し、所定の範囲の高さに維持されるように蓄積容器に金属材料を補充する。蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さが所定の範囲の高さに維持されると、蓄積容器の下端部の供給口付近に存在する金属材料に作用する荷重が略一定となり、搬送路からスクリュウ部材の回転量に応じて送出される金属材料の量が安定化し、正確な計量が行われる。
【００１３】
【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説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係るダイカストマシンの構成を示す上面図である。
図１において、ダイカストマシン１は、型締装置１００と、射出装置２００と、溶解金属供給装置２とを備えている。
型締装置１００は、ベースフレームＢＦ上にそれぞれ設置された、固定ダイプレート１１０、移動ダイプレート１２０およびリンクハウジング１３０を備えている。
固定ダイプレート１１０は、ベースフレームＢＦ上に固定されており、この固定ダイプレート１１０には固定金型１０１が取り付けられている。この固定ダイプレート１１０の背面側には、後述する当接プレート１１１，１１２および１１３が設けられている。
【００１４】
移動ダイプレート１２０は、ベースフレームＢＦ上に固定ダイプレート１１０に対向して設けられており、矢印Ａ１およびＡ２で示す型開閉方向に移動可能となっている。この移動ダイプレート１２０には、固定金型１０１との間でキャビティＣを形成する移動金型１０２が取り付けられている。
【００１５】
リンクハウジング１３０は、ベースフレームＢＦ上に設置されており、このリンクハウジング１３０は４本のタイバー１５０によって固定ダイプレート１１０と連結されている。タイバー１５０は、固定ダイプレート１１０側の端部が固定ダイプレート１１０に固定され、移動ダイプレート１２０を貫通している。また、タイバー１５０のリンクハウジング１３０側の端部には、図示しないネジ部が形成され、このネジ部にリンクハウジング１３０に回転自在に保持された図示しないナット部材が螺合している。４つのナット部材を同期して回転させることにより、リンクハウジング１３０はタイバー１５０に沿って移動可能となっている。リンクハウジング１３０の背面側には、上記の４つのナット部材を同期して回転させることにより、リンクハウジング１３０の位置調整を行う駆動機構１３１が設けられている。この駆動機構１３１は、リンクハウジング１３０の位置調整の他に、後述するトグル機構１４０を駆動する。
【００１６】
リンクハウジング１３０には、第１リンク１４１および第２リンク１４２を備えたトグル機構１４０が設けられている。
第１リンク１４１および第２リンク１４２は、図示しないが、上下に２組設けられているとともに、第１リンク１４１は直線状のリンクからなり、第２リンク１４２はアングル状のリンクからなる。
第１リンク１４１は、一端部が移動ダイプレート１２０に回転可能に連結され、他端部が第２リンク１４２に回転可能に連結されている。
第２リンク１４２は、第１リンク１４１に回転可能に連結されているとともに、リンクハウジング１３０および型開閉方向Ａ１およびＡ２に移動可能に設けられた図示しない移動部材に回転可能に連結されている。
この図示しない移動部材には、上記した駆動機構１３１の具備するサーボモータによって回転される図示しないネジ軸がねじ込まれている。
このトグル機構１４０は、駆動機構１３１によって図示しない移動部材を直動させることにより作動し、移動ダイプレート１２０を型開閉方向Ａ１またはＡ２に移動させる。また、第１リンク１４１と第２リンク１４２とが直線状に伸びきって自己ロックされた状態で、固定金型１０１と移動金型１０２との型締を行う。
【００１７】
射出装置２００は、型締された固定金型１０１および移動金型１０２の間に形成されるキャビティＣに溶解金属を射出、充填する。キャビティＣに射出、充填された溶解金属が凝固することにより、ダイカスト製品が得られる。
この射出装置２００は、固定ダイプレート１１０の背面側に設けられた円筒状のスリーブ２０６と、このスリーブ２０６の内周に嵌合するプランジャチップ２０５と、プランジャチップ２０５と一端が連結されたプランジャロッド２０４と、プランジャロッド２０４の他端部と連結されたピストンロッド２０２を伸縮させるシリンダ装置２０１とを備えている。
【００１８】
スリーブ２０６は、上記のキャビティＣに連通している。このスリーブ２０６は給湯口２０６ａを備えており、この給湯口２０６ａを通じて後述する溶解金属供給装置２から溶解金属が供給される。
シリンダ装置２０１は、ピストンを内蔵しており、このピストンに連結されたピストンロッド２０２とプランジャロッド２０４とがカップリング２０３によって連結されている。このシリンダ装置２０１は、油圧によって駆動される。
【００１９】
プランジャチップ２０５は、プランジャロッド２０４に連結されており、シリンダ装置２０１の駆動により、スリーブ２０６内を移動する。溶解金属が供給されたスリーブ２０６内をプランジャチップ２０５が固定金型１０１側に向けて移動することによりキャビティＣに溶解金属が射出、充填される。
【００２０】
溶解金属供給装置２は、鋳造毎に必要量の金属材料を供給する材料供給機構部５１と、材料供給機構部５１から鋳造毎に供給される金属材料を溶解し、溶解された金属材料をスリーブ２０６の給湯口２０６ａに注入する溶解機構部１１とを備えている。
溶解機構部１１と材料供給機構部５１とは連結されており、これらは可動プレート５上に設けられている。
この可動プレート５の上面には、２条の案内レール６が設置されている。案内レール６は、上記したスリーブ２０６の管軸に沿った向きに配置されている。
溶解金属供給装置２は、この案内レール６に沿って矢印Ｃ１およびＣ２の向きに移動可能となっている。
【００２１】
可動プレート５は、支持台３上に設置されている。支持台３のフレーム上には、上記したスリーブ２０６の管軸に直交する向きに沿って２条の案内レール４が設置されている。可動プレート５は、この案内レール４に沿って支持台３上を矢印Ｂ１およびＢ２の向きに移動可能となっている。したがって、溶解金属供給装置２は、矢印Ｃ１およびＣ２の向きおよび矢印Ｂ１およびＢ２の向きに移動可能となっている。
【００２２】
図２は、図１に示した溶解金属供給装置２を固定ダイプレート１１０の背面側に移動させた状態を示す図である。
ダイカストマシン１において鋳造を行う場合には、図１に示した溶解金属供給装置２の溶解機構部１１が固定ダイプレート１１０から離隔した状態から、溶解金属供給装置２を固定ダイプレート１１０に対して所定の位置に固定する。
【００２３】
具体的には、溶解金属供給装置２を矢印Ｂ１の向きに移動させ、溶解機構部１１が固定ダイプレート１１０の背面に設けられた当接プレート１１１，１１２、１１３に対向する位置に達したのち、溶解金属供給装置２を矢印Ｃ２の向きに移動させて当接プレート１１１，１１２、１１３に溶解機構部１１の各側面を押し当てる。
【００２４】
当接プレート１１２は、スリーブ２０６の管軸に対して直交する向きに配置されており、この当接プレート１１２に隣接する当接プレート１１１および１１３は、それぞれ当接プレート１１２に対して所定の角度で傾斜している。
当接プレート１１１，１１２、１１３に溶解機構部１１が押し付けされることにより、溶解金属供給装置２の固定ダイプレート１１０に対する位置決めが行われる。
【００２５】
溶解金属供給装置２の固定ダイプレート１１０への固定は、図２に示す押当棒３０によって行われる。
押当棒３０は、長さの調整が可能となっており、一端が溶解金属供給装置２のフレームに旋回可能に連結されている。
この押当棒３０をスリーブ２０６の管軸方向に沿った向きにし、押当棒３０の他端を射出装置２００側のフレームＦＬに対向させ、長さの調整を行って押当棒３０の他端部をフレームＦＬに押し当てる。これにより、溶解金属供給装置２の移動が規制され、溶解金属供給装置２は固定ダイプレート１１０の背面に固定される。
【００２６】
図３は、上記の溶解金属供給装置２の具体的な構成を示す図であって、固定ダイプレート１１０の背面側から溶解金属供給装置２を見た一部に断面図を含む図である。
図３に示すように、型締装置１００のベースフレームＢＦは、ベースＢＳに設置された支持台５００上に設置されており、固定ダイプレート１１０はベースＢＳから所定の高さに配置されている。
【００２７】
一方、溶解金属供給装置２が設置された支持台３の上面は、ベースフレームＢＦの支持台５００の上面よりも高い位置にあり、上記したように、この支持台３に案内レール４が設置されている。
支持台３には、支持台３の上で溶解金属供給装置２に関する各種の作業を行うために、支持台３を昇り降りするための階段６００が設置されている。この階段６００には手摺り６０１が設けられている。
【００２８】
図３において、溶解金属供給装置２は、固定ダイプレート１１０の背面側であってスリーブ２０６の直上に配置された上記の溶解機構部１１と、この溶解機構部１１と連結された材料供給機構部５１に加えて、材料供給機構部５１の下方に設置されたコンデンサ収容部３００と、支持台３の下方に設置され溶解金属供給装置２の各種制御を行う制御装置４００とを有している。
【００２９】
材料供給機構部
図４は、材料供給機構部５１の具体的構成を示す断面図である。
材料供給機構部５１は、蓄積部６０と、計量部７０と、バッファ部８０と、導入部９０とを有する。
【００３０】
蓄積部６０は、スリーブ２０６に溶解して供給する前の金属材料を蓄積する。
この蓄積部６０は、ホッパ６１と、蓋６２とを備えている。
ホッパ６１は、円錐状の外形を有し、内部に金属材料Ｍを収容する空間を有している。このホッパ６１の上端側は円形の開口をもち、下端部に金属材料Ｍを送り出す供給口６１ａを有する。
また、ホッパ６１は、コンデンサ収容部３００のケース３００ｃの上面に固定された支持部材６９ｃに、ホッパ６１の下端部外周を固定する固定部材６９ａ，６９ｃによって固定されている。
【００３１】
ホッパ６１に蓄積される金属材料Ｍは、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の鋳造に用いる金属を細長い粒状としたものである。粒長は、たとえば、２〜７ｍｍ程度とするのが好ましい。粒状の金属材料Ｍを用いることにより、たとえば、インゴット状の金属材料を切断する場合等と比べて、比較的少量の金属材料を正確に計量することが容易となる。
また、鋳造に用いる金属材料が粒状である場合には、材料の表面は必ず酸化しているため、粒状の金属材料を用いる場合であっても、粒長を小さくしすぎると溶解時の品質が低下し、粒長を大きくしすぎると正確な計量が難しくなる。このため、上記のような範囲の粒長とすることが好ましい。
【００３２】
蓋６２は、円形状の金属板の外周縁に周壁部６３を有し、この周壁部６３がホッパ６１の上端の外周に嵌合することによりホッパ６１の上端の開口を覆う。
この蓋６２の周壁部６３の内周には、ホッパ６１の上端の外周面と周壁部６３の内周面との間をシールするリング状のシール部材６２ａが設けられている。このシール部材６２ａにより、ホッパ６１の上端の開口は密封される。
【００３３】
蓋６２の略中心部には、レベル検出器６４と、ガス導入管６５とが設けられている。
レベル検出器６４は、センサアンプ６７に接続されており、たとえば、ホッパ６１内に収容された金属材料Ｍの上面とレベル検出器６４との距離Ｌを非接触で検出し、検出信号をセンサアンプ６７に出力する。レベル検出器６４として、たとえば、光、超音波等を用いた測長センサを用いることができる。
センサアンプ６７は、上記した制御装置４００に接続されており、レベル検出器６４の検出信号を増幅し、増幅された信号に基づいて距離Ｌを算出し、これを制御装置４００に出力する。
制御装置４００では、距離Ｌに基づいて、ホッパ６１内に収容された金属材料Ｍの残量を判断する。
制御装置４００は、ホッパ６１内が空と判断した場合には、たとえば、アラームを出力する。
【００３４】
ガス導入管６５は、ホッパ６１の外部に設けられたガス供給源６６から供給される窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスＧをホッパ６１内に導く。
不活性ガスＧは、ホッパ６１内に収容された金属材料Ｍの酸化を防止するためにホッパ６１内に供給される。
ホッパ６１内に供給された不活性ガスＧは、ホッパ６１の下部の供給口６１ａを通じて、計量部７０、バッファ部８０および導入部９０に導入される。
【００３５】
計量部７０は、ホッパ６１の供給口６１ａから自重により送り出される金属材料Ｍのうち必要量を計量してバッファ部８０へ送り出す。
この計量部７０は、支持部材６９ｃによって略水平に支持されたシリンダ７１と、このシリンダ７１に挿入されたスクリュー７２とを有する。
【００３６】
シリンダ７１は、ホッパ６１の供給口６１ａとシリンダ７１の内部とを連通させる開口部７１ａを有している。この開口部７１ａを通じてホッパ６１から金属材料Ｍがシリンダ７１内に供給される。
【００３７】
スクリュー７２は、断面が円形の回転軸７３と、この回転軸７３の外周に嵌合し固定されたコイルスプリング７４とから構成されている。
回転軸７３は、先端部がシリンダ７１から突き出しており、この先端部がバッファ部８０に設けられた軸受ＢＲによって回転自在に支持されている。また、回転軸７３の後端部は、支持部材６９ｃにフランジ部材７７を介して保持された軸受ＢＲによって回転自在に保持されているとともに、カップリングを介してサーボモータ７６の回転軸７６ａに連結されている。なお、フランジ部材７７およびこれに保持された軸受ＢＲによってシリンダ７１の端部は密閉されている。
【００３８】
コイルスプリング７４は、たとえば、鉄等の金属で形成された線材が略一定ピッチで螺旋状に成形されたものであり、回転軸７３の外径に嵌合する内径を有している。
このコイルスプリング７４は、両端部が、たとえば、溶接によって回転軸７３に固定されている。
【００３９】
スクリュー７２を上記のような構成とした理由は、棒材を切削加工してらせん溝を形成してスクリューを製造する場合と比較して、製造コストを大幅に削減することができるからである。
【００４０】
サーボモータ７６は、支持部材６９ｃに固定されており、サーボドライバ７９に接続されている。
サーボドライバ７９は、上記の制御装置４００から制御指令７９ｓを受けて、サーボモータ７６の回転制御を行う。
【００４１】
スクリュー７２を所定方向に回転させると、シリンダ７１内に供給された金属材料Ｍは図４に矢印Ｊで示す向きに搬送され、シリンダ７１の先端開口を通じてバッファ部８０に送出される。このスクリュー７２の搬送量は、スクリュー７２の回転量に応じて決定される。
【００４２】
したがって、計量部７０では、制御装置４００が鋳造に必要な量の金属材料Ｍを搬送するスクリュー７２の回転を指令する制御指令をサーボドライバ７９に対して出力することにより計量が行われる。
【００４３】
バッファ部８０は、計量部７０から送り出された金属材料を一時的に保持する。
このバッファ部８０は、連結部材７８によって支持部材６９ｃと連結された円筒部材８１と、円筒部材８１内に挿入されたピストンロッド８３を伸縮させるエアシリンダ８２と、ピストンロッド８３の先端部に連結された弁体８４とを有する。
【００４４】
円筒部材８１は、内部に計量部７０から送り出された金属材料Ｍを収容する収容空間８１ｓを備えており、上端側の開口は閉塞部材８５によって閉塞され、下端側の開口８１ａの内周に弁体８４の弁座面８１ｂを備えている。
【００４５】
エアシリンダ８２は閉塞部材８５に固定されており、エアシリンダ８２のピストンロッド８３が閉塞部材８５に形成された貫通孔８５ａを通じて、円筒部材８１内に挿入されている。
エアシリンダ８２は、制御バルブ８６を介してエア源８７に接続されている。
【００４６】
制御バルブ８６は、上記の制御装置４００からの制御指令を受けて、エア源８７から供給される圧縮空気のエアシリンダ８２への供給を制御し、ピストンロッド８３を矢印Ｋ１およびＫ２の向きに駆動させる。
【００４７】
弁体８４は、円錐状の部材からなり、弁座面８１ｂに合致するテーパ面８４ａを備えている。
弁体８４のテーパ面８４ａは、エアシリンダ８２の駆動によって、ピストンロッド８３が矢印Ｋ１の向きに上昇すると、弁座面８１ｂに着座する。これにより、円筒部材８１の下端側の開口８１ａが閉鎖される。円筒部材８１の下端側の開口８１ａが閉鎖された状態で、計量部７０から金属材料Ｍが供給されると、シリンダ７１の先端から金属材料Ｍが収容空間８１ｓ内に落下し、金属材料Ｍが収容空間８１ｓに保持される。
弁体８４のテーパ面８４ａは、ピストンロッド８３が矢印Ｋ２の向きに下降すると、弁座面８１ｂから離隔し、テーパ面８４ａと弁座面８１ｂとの間に隙間が形成される。金属材料Ｍが収容空間８１ｓに保持された状態では、この隙間を通じて金属材料Ｍは、円筒部材８１の下方に向けて自重により落下する。
【００４８】
導入部９０は、バッファ部８０から解放されて自重により落下する金属材料を溶解機構部１１内に導く導入管９１を有する。
この導入管９１は、円筒部材８１の下端部に、たとえば、溶接によって接続されており、円筒部材８１の下端部と導入管９１との接続部は密閉されている。
また、導入管９１は、鉛直斜め下方に向かって配置されており、バッファ部８０から落下する金属材料Ｍを後述する溶解機構部１１内の容器に直接導く。
【００４９】
なお、上記したように、材料供給機構部５１の蓄積部６０、計量部７０、バッファ部８０および導入部９０の金属材料Ｍの搬送経路は外部から密閉されているとともに、蓄積部６０から不活性ガスＧを供給することにより、金属材料Ｍの計量および搬送は不活性ガス雰囲気下で行われる。
【００５０】
溶解機構部
図５は溶解機構部１１を上方から見た図であり、図６は図５に示す溶解機構部１１のＥ−Ｅ線方向の断面図であり、図７は図５に示す溶解機構部１１の水平方向の断面図である。
図５に示すように、溶解機構部１１は、ベース板３２５上に設けられた密閉室３２０を備えている。
ベース板３２５は、フランジ部３２５ａが上記したコンデンサ収容部３００の所定の箇所にボルト等の締結手段によって連結されている。
【００５１】
密閉室３２０は、図６に示すように、ベース板３２５と、このベース板３２５に溶接によって固定された側板３２０ａと、この側板３２０ａの上端に溶接によって固定された上部板３２０ｂとによって基本的に構成され、ベース板３２５、側板３２０ａおよび上部板３２０ｂによって囲まれた実質的に密閉された閉空間３２２を有する。
この密閉室３２０は、図６に示すように、ダイカストマシン１の固定ダイプレート１１０の背面の所定の位置に配置された状態において、スリーブ２０６の給湯口２０６ａの直上に配置される。
【００５２】
ベース板３２５、側板３２０ａおよび上部板３２０ｂは、金属材料Ｍの融点よりも高い融点をもつ、高耐熱性の材料から形成されている。これらの材料として、たとえば、ステンレス鋼が挙げられる。また、ベース板３２５、側板３２０ａおよび上部板３２０ｂの表面は、溶融アルミニウムメッキによる表面処理が施されている。
【００５３】
側板３２０ａには、上記した導入管９１が溶接によって接続されており、導入管９１の内部と密閉室３２０の閉空間３２２とは連通している。導入管９１と側板３２０ａとの接続部は、密閉されている。
【００５４】
図６に示すように、密閉室３２０内には、容器３３０と、遮蔽蓋３６０と、シャッタ部材３７０とが設けられている。また、密閉室３２０の下部には溶解用コイル３５０が設けられている。さらに、密閉室３２０の上部板３２１上には、加熱装置３８０が設置されている。
【００５５】
容器３３０は、導入管９１に導かれて密閉室３２０内に落下する金属材料Ｍを収容可能な位置に配置されている。
容器３３０は、上端側が開口しており、金属材料Ｍを収容可能なカップ状の収容部３３０ａと、この収容部３３０ａに連続して側方に伸びる注湯部３３０ｂを有している。
【００５６】
容器３３０は、電気絶縁性でかつ高耐熱性の材料から形成されている。容器３３０の形成材料としては、たとえば、セラミックスが挙げられる。
容器３３０の内周面には、溶解した金属の付着を防ぐための塗料が塗布されている。付着防止剤は、たとえば、ボロンナイトライド、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の材料を含有する塗料が挙げられる。この塗料は、容器３３０内での金属の溶解を繰り返すに従って剥がれ落ちるため、塗料の塗布は、定期的に行う必要がある。
【００５７】
容器３３０の収容部３３０ａの下側部分は、ベース板３２５に形成された開口３２４を通じて、ベース板３２５の下方に突き出している。
【００５８】
溶解用コイル３５０は、容器３３０のベース板３２５の下方に突き出した部分を包囲するように、ベース板３２５に取り付けられている。
溶解用コイル３５０は、銅合金製の管材３５１を螺旋状に成形したものである。管材３５１の内部には、冷却水ＣＷが供給される。この溶解用コイル３５０の周囲は、セラミックス等の電気絶縁部材３５３で被覆されている。電気絶縁部材３５３は密閉室３２０のベース板３２５に形成された開口部３２４を密閉可能な裁頭円錐形状に形成されている。この電気絶縁部材３５３の周囲を被覆し保持するカバー３５２がベース板３２５の下面にボルトで固定されている。このカバー３５２がベース板３２５の下面に固定されることにより、電気絶縁部材３５３によってベース板３２５の開口部３２４は密閉される。
【００５９】
溶解用コイル３５０には、容器３３０に収容された金属材料Ｍの溶解時に、たとえば、数十ｋＨｚ程度の高周波電流が供給され、金属材料Ｍに誘導電流が誘起される。この誘導電流のジュール熱により金属材料Ｍが加熱され溶解する。
なお、溶解用コイル３５０への高周波電流の供給により、ベース板３２５の開口部３２４の周囲に沿って誘導電流が誘起される可能性がある。このため、ベース板３２５の開口部３２４の周囲の一部は、誘導電流を遮断するように、セラミックス等の絶縁材料で形成されている。
【００６０】
容器３３０は、回転軸３９２によって支持されており、図６に示す配置から回転軸３９２の回転により矢印Ｋの向きに傾斜可能となっている。この回転軸３９２は、ステンレス鋼等の高耐熱性の金属で形成されている。
一方、ベース板３２５の容器３３０の注湯部３３０ｂの先端部の下側には、スリーブ２０６の給湯口２０６ａの直上に位置するよう開口部３２３が形成されている。
容器３３０内で溶解された金属材料Ｍは、回転軸３９２の回転によって容器３３０が傾斜することにより、開口部３２３および給湯口２０６ａを通じてスリーブ２０６内に注がれる。
【００６１】
容器３３０と回転軸３９２とは、図７に示すように、支持具３９０を介して連結されている。
支持具３９０は、容器３３０の注湯部３３０ｂ側を保持しており、この支持具３９０の端部に嵌合部材３９１が連結されている。嵌合部材３９１は、ステンレス鋼等の高耐熱性の金属で形成されている。
【００６２】
嵌合部材３９１は、たとえば、六角形等の多角形の嵌合孔を備えており、この嵌合孔に回転軸３９２の先端部３９２ａが嵌合している。先端部３９２ａの断面は、嵌合部材３９１の嵌合孔に合致した多角形である。嵌合部材３９１は、回転軸３９２に締結されておらず、回転軸３９２の先端から軸方向に移動することにより抜ける。
すなわち、容器３３０は回転軸３９２の軸方向に移動させることにより、回転軸３９２から取り外し可能となっている。
このような構成としたのは、容器３３０に上記した塗料を塗布する際や容器３３０の破損等による交換の際に、容器３３０の回転軸３９２からの取り外しを容易にするためである。
また、容器３３０と回転軸３９２とをボルト等の締結部材を用いて連結すると、熱の影響でボルトを解放できなくなるおそれがある。
【００６３】
容器３３０を回転軸３９２から取り外し、密閉室３２０の外部に取り出すために、密閉室３２０の側板３２０ａには、図７に示すように、開口部３２６が形成されている。
この開口部３２６の外側には、開口部３２６を開閉するための蓋板３２０ｃが取付られている。この蓋板３２０ｃは、側板３２０ａと同様の材料で形成されている。
この蓋板３２０ｃは、図８に示すように、上端部に２つの長孔３２０ｄが形成されている。これら長孔３２０ｄは密閉室３２０の側板３２０ａの表面から突出して設けられたピン３２０ｐに係止する。すなわち、蓋板３２０ｃは、側板３２０ａに締結されていない。このため、メインテナンス時に、密閉室３２０が高温となっていても蓋板３２０ｃの取り外しを安全にかつ容易に行うことができる。
【００６４】
一方、蓋板３２０ｃは、密閉室３２０が固定ダイプレート１１０の背面に設置された状態で、外側面が固定ダイプレート１１０の当接プレート１１３に押し付けられる。これにより、蓋板３２０ｃは開口部３２６に固定される。
【００６５】
また、蓋板３２０ｃと開口部３２６との間を密閉するために、蓋板３２０ｃの表面あるいは開口部３２６の周囲にシール部材が設けられる。
蓋板３２０ｃと開口部３２６の周囲との間にシール部材を設けることにより、蓋板３２０ｃが当接プレート１１３に押し付けられると、蓋板３２０ｃと開口部３２６との間が密閉される。
このシール部材としては、たとえば、ガラス繊維布等の耐熱性を有する部材が使用される。
【００６６】
容器３３０は、回転軸３９２の軸方向に固定されていないので、容器３３０の回転軸３９２の軸方向の移動を規制する必要がある。
このため、図７に示すように、容器３３０の近傍の側板３２０ａには、当接ピン３９９が回転軸３９２と同軸上にあって対向する方向に設けられている。
当接ピン３９９は、側板３２０ａに形成された貫通孔に挿抜可能に挿入されており、蓋板３２０ｃを開口部３２６に取り付けることによって移動できない構造となっている。蓋板３２０ｃを開口部３２６に取り付けた状態で当接ピン３９９の先端部が容器３３０に当接することにより、容器３３０の回転軸３９２の軸方向の移動が規制される。
蓋板３２０ｃを取り外すことにより、当接ピン３９９を抜き取ることができる。当接ピン３９９を抜き取った後、容器３３０を回転軸３９２の軸方向に引き抜くと、開口部３２６を通じて容器３３０を密閉室３２０外に取り出すことができる。
【００６７】
回転軸３９２は、図７に示すように、後端部側が密閉室３２０の外部に突出しており、側板３２０ａの外側に固定された軸受３９３によって回転自在に支持されている。軸受３９３は、たとえば、アルミナあるいはセラミックス製の滑り軸受である。
回転軸３９２は、歯車列を介して密閉室３２０の外部に固定されたサーボモータ３９５と接続されている。
【００６８】
図９は、回転軸３９２とサーボモータ３９５との接続関係を示す図である。
図９に示すように、回転軸３９２とサーボモータ３９５とは、回転軸３９２の軸端に連結された歯車３９４ａとサーボモータ３９５の出力軸３９５ａに連結された歯車３９４ｂからなる歯車列３９４によって接続されている。歯車列３９４によって、回転軸３９２とサーボモータ３９５の出力軸３９５ａとを連結することにより、回転軸３９２からサーボモータ３９５への熱伝導を抑制することができる。すなわち、歯車３９４ａと歯車３９４ｂの歯面間の接触面積は充分小さく、回転軸３９２と出力軸３９５ａとの接触面積がカップリングで連結した場合よりも充分に小さい。このため、回転軸３９２から出力軸３９５ａへの熱伝導を抑制でき、サーボモータ３９５の熱による損傷を防ぐことができる。
また、チェーンおよびスプロケット等を用いた伝達機構では、温度上昇により機械的な伝達誤差が大きくなるが、歯車列３９４は温度が上昇しても伝達誤差がほとんど発生しない。このため、容器３３０を正確な位置に位置決めすることができる。
なお、歯車３９４ｂの歯数Ｚ２と歯車３９４ａの歯数Ｚ１との比Ｚ２／Ｚ１は、１以下に設定される。
【００６９】
サーボモータ３９５は、図５に示すように、サーボドライバ３９６と接続されている。サーボドライバ３９６は、上記の制御装置４００と接続されており、制御装置４００から制御指令を受けてサーボモータ３９５の回転速度および回転位置を制御する。すなわち、制御装置４００は、容器３３０の傾斜速度および傾斜姿勢を制御する。
【００７０】
加熱装置３８０は、密閉室３２０内の雰囲気、容器３３０および密閉室３２０自体を加熱し、容器３３０内での金属材料Ｍの誘導加熱による溶解を促進させ、容器３３０内で溶解した金属材料Ｍからの熱放出を抑制し、凝固することを防ぐために設けられている。加熱装置３８０による加熱温度は、金属材料Ｍの融点程度あるいはそれ以上である。
加熱装置３８０は、図６に示すように、密閉室３２０の上部板３２１に形成された開口部３２１を覆うように上部板３２１に固定されている。
この加熱装置３８０は、ケース３８１に保持された平板状の抵抗加熱体３８２と、この抵抗加熱体３８２の内部に埋設された電熱線３８３とを有する。
【００７１】
電熱線３８３は、接続端子３８５を介して、図５に示すように、交流電源３８６と接続されている。
この交流電源３８６は、制御装置４００と接続されており、制御装置からの指令に応じて交流電流を電熱線３８３に供給する。
なお、交流電源３８６に代えて直流電源を用いることも可能である。
【００７２】
抵抗加熱体３８２は、容器３３０の上方に配置され、抵抗加熱体３８２の下面は容器３３０の開口に略平行となっている。
この抵抗加熱体３８２は、電熱線３８３に電流が供給されることにより、発熱する。抵抗加熱体３８２が発熱すると、容器３３０、密閉室３２０内の雰囲気および密閉室３２０自体が加熱される。
【００７３】
図５および図６に示すように、加熱装置３８０には、温度計３７５およびガス供給管３７６が設けられている。
温度計３７５は、容器３３０の収容部３３０ａの上方に配置され、抵抗加熱体３８２を貫通する貫通孔３８２ｈを通じて、容器３３０の収容部３３０ａで溶解した金属材料Ｍの温度を非接触で検出する。
この温度計３７５には、放射温度計が用いられる。放射温度計は、溶解した金属材料Ｍから放射される赤外線を貫通孔３８２ｈを通じて受け、この赤外線の量を検出する。なお、本実施形態では、温度計３７５に放射温度計を用いる場合について説明するが、他にも熱電対等の温度計を用いることができる。
【００７４】
温度計３７５は、図５に示すように、センサアンプ３９１と接続されており、センサアンプ３９１は温度計３７５の検出信号を増幅し、この信号に基づいて金属材料Ｍの温度を検出する。さらに、センサアンプ３９１は制御装置４００と接続されており、検出した温度を制御装置４００に出力する。
制御装置４００は、入力された検出温度に基づいて、たとえば、溶解用コイル３５０への電流供給を制御する。たとえば、検出温度が設定温度に達した場合には、溶解用コイル３５０への電流を遮断し、検出温度が設定温度に達していない場合には溶解用コイル３５０への電流供給量をそのまま継続または増加させる等の制御を行う。
【００７５】
ガス供給管３７６は、図６に示すように、抵抗加熱体３８２の内部を通じて、上記の温度計３７５のための貫通孔３８２ｈに連通している。
このガス供給管３７６は、図５に示すように、ガス供給源３７７が接続されている。ガス供給源３７７は、たとえば、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスＧを供給する。
ガス供給源３７７から供給される不活性ガスＧは、ガス供給管３７６を通じて、密閉室３２０内に導入される。この不活性ガスＧは、容器３３０で溶解された金属材料Ｍの酸化を防ぐ。
また、不活性ガスＧは、密閉室３２０内に大気が流入するのを防ぐために、大気圧よりも高い圧力で供給される。
【００７６】
不活性ガスＧを温度計３７５のための貫通孔３８２ｈを通じて密閉室３２０内に供給する構成としたのは、容器３２０で溶解された金属が蒸発して温度計３７５の検出面に付着するのを防ぐためである。
すなわち、貫通孔３８２ｈから不活性ガスＧが容器３３０側に向けて吹き出されているため、蒸発した金属は貫通孔３８２ｈ内に侵入できない。
【００７７】
遮蔽蓋３６０は、図７に示すように、容器３３０の近傍に配置され、回転軸３６１に固定されており、回転軸３６１の回転によって、容器３３０の開口を開閉する。
容器３３０に粒状の金属材料Ｍを供給した状態で、溶解用コイル３５０に高周波電流を流すと、金属材料Ｍには誘導電流が流れる。一方、溶解用コイル３５０によって発生する磁界と金属材料Ｍに流れる誘導電流との間に発生する電磁力によって、粒状の金属材料Ｍが激しく運動し、容器３３０から噴出しようとする。
このため、容器３３０内で金属材料Ｍを誘導加熱する際に、遮蔽蓋３６０によって容器３３０を遮蔽し、金属材料Ｍが容器３３０から噴出するのを防ぐ。
なお、遮蔽蓋３６０の水平板３６０ａと容器３３０の収容部３３０ａとの間に空間が形成されるため、この空間内で粒状の金属材料Ｍが動くことが可能である。このため、遮蔽蓋３６０を収容部３３０ａ内に突出するような形状にして、水平板３６０ａと収容部３３０ａとの間の空間を可能な限り狭くし、容器３３０内で金属材料Ｍが動くのをできるだけ規制する構造とすることも可能である。
【００７８】
遮蔽蓋３６０は、図６に示すように、容器３３０の収容部３３０ａの上部を覆うため平板状の部材からなる水平板３６０ａと、この水平板３６０ａの一側端部に水平板３６０ａに垂直な向きに配置され、注湯部３３０ｂと収容部３３０ａとの間を遮断するための平板状の部材からなる垂直板３６０ｂとからなる。
遮蔽蓋３６０の水平板３６０ａおよび垂直板３６０ｂは、たとえば、セラミックス等の高耐熱性の材料で形成されている。
【００７９】
遮蔽蓋３６０を支持する回転軸３６１は、図７に示すように、側板３２０ａに固定された滑り軸受３６２によって回転可能に支持されている。滑り軸受３６２はアルミナあるいはセラミックス等の高耐熱性の材料で形成されている。また、回転軸３６１の密閉室３２０から突き出した側の端部には、歯車３４２が連結されている。歯車３４２は、ベース板３２５に固定されたロータリアクチュエータ３４０の出力軸３４０ａに連結された歯車３４１と噛合している。
ロータリアクチュエータ３４０は、図５に示すように、制御バルブ３３６を介して空圧源３３７に接続されている。制御バルブ３３６は、上記の制御装置４００からの制御指令を受けて、空圧源３３７からの空圧のロータリアクチュエータ３４０への供給を制御する。これによって、ロータリアクチュエータ３４０は回転制御される。
【００８０】
シャッタ部材３７０は、スリーブ２０６の給湯口２０６ａの直上に位置する開口部３２３を開閉する。すなわち、シャッタ部材３７０は容器３３０で金属材料Ｍを溶解する際に、開口部３２３を閉鎖して密閉室３２０への空気の流入を防ぐ。シャッタ部材３７０は、容器３３０で溶解した金属材料Ｍをスリーブ２０６の給湯口２０６ａに供給する際に、開口部３２３を開いて金属材料Ｍの流路を確保する。
【００８１】
このシャッタ部材３７０は、図７に示すように、連結ロッド３７１の先端部に支持されている。連結ロッド３７１は、滑り軸受３８７によってベース板３２５に平行な向きに移動可能に支持されている。連結ロッド３７１の後端部は、エアシリンダ３７２のピストンロッド３７２ａに連結されている。
エアシリンダ３７２は、図５に示すように、制御バルブ３７３を介してエア源３７４に接続されている。制御バルブ３７３は、上記の制御装置４００からの制御指令を受けて、エア源３７４からエアシリンダ３７２への圧縮空気の供給を制御する。これによって、エアシリンダ３７２のピストンロッド３７２ａが伸縮する。
【００８２】
ピストンロッド３７２ａが縮むことにより、シャッタ部材３７０は開口部３２３を開き、ピストンロッド３７２ａが伸びることによりシャッタ部材３７０は開口部３２３を閉じる。
シャッタ部材３７０が開口部３２３を閉じるときには、シャッタ部材３７０はシャッタ部材３７０に対向する位置に設けられた押付部材３８９に当接する。
この押付部材３８９のシャッタ部材３７０と当接する面は傾斜面となっており、この傾斜面は当接によりシャッタ部材３７０を開口部３２３側に向けて押し付ける。押付部材３８９によってシャッタ部材３７０を開口部３２３側に向けて押し付けることによって、開口部３２３が充分に密閉される。
【００８３】
図１０は、コンデンサ収容部３００に収容されたコンデンサと溶解用コイル３５０との連結関係を示す図である。
図１０に示すように、コンデンサ収容部３００のケース３０１内にコンデンサ３０２が設置されている。
【００８４】
コンデンサ３０２は、上記の溶解用コイル３５０と並列に接続され、共振回路を構成するためのコンデンサである。
このコンデンサ３０２は、たとえば、１３μＦ程度の比較的大容量のコンデンサであり、溶解用コイル３５０と比べて大きな寸法を有する。
【００８５】
ケース３０１は、材料供給機構部５１の下部に設置されている。材料供給機構部５１では、溶解機構部１１の容器３３０への金属材料Ｍの供給を、金属材料Ｍの自重による落下によって行う。このため、材料供給機構部５１を溶解機構部１１よりも高い位置に設置する必要がある。この結果、材料供給機構部５１の下方にはスペースが形成される。このスペースにコンデンサ３０２が設置され、コンデンサ３０２は溶解用コイル３５０に隣接している。
【００８６】
コンデンサ３０２の接続端子３０３には、剛体からなる２枚の銅板３０４および３０５がそれぞれ連結され、銅板３０４および３０５とコンデンサ３０２とは電気的に接続されている。
銅板３０４および３０５は、平行となるように配置されているとともに、ケース３０１から溶解用コイル３５０に近接する位置まで伸びている。
銅板３０４および３０５の表面には、溶解用コイル３５０を構成する銅合金製の管材３５１がろう付けされている。これにより、溶解用コイル３５０と銅板３０４および３０５とは一体的に連結されている。また、銅板３０４および３０５によってコンデンサ３０２と溶解用コイル３５０とは電気的に結合されている。
【００８７】
銅板３０４および３０５にろう付けされた管材３５１の一端部からは、冷却水供給源３１０から冷却水ＣＷが供給され、この冷却水ＣＷは管材３５１を循環して他端部から流出する。冷却水ＣＷを管材３５１に供給するのは、溶解機構部１１の温度上昇によって管材３５１が溶解するのを防ぐためである。
【００８８】
図１１は、溶解用コイル３５０への高周波電流の供給系の構成の一例を示す機能ブロック図である。
図１１に示すように、溶解用コイル３５０はコンデンサ３０２と並列に接続されることにより、共振回路３１２を構成している。
この共振回路３１２には、インバータ３１４、平滑リアクトル３１５、整流回路３１６および交流電源３１７が接続される。
【００８９】
交流電源３１７は、整流回路３１６に交流電流を供給する。
整流回路３１６は、交流電源３１７から供給された交流電流を整流し、平滑リアクトル３１５に供給する。
平滑リアクトル３１５は、整流回路３１６から供給された直流電流に含まれるリプルを平滑化し、インバータ３１４に供給する。
【００９０】
インバータ３１４は、平滑リアクトル３１５から供給された電流を共振回路３１２に必要な周波数の交流に変換して供給する。
また、インバータ３１４は、制御装置４００と接続されており、制御装置４００からの制御指令にしたがって作動が制御される。
制御装置４００は、たとえば、上記の温度計３７５の検出した容器３３０内の溶解金属の温度に基づいて、共振回路３１２への交流電流の供給を制御する。
【００９１】
共振回路３１２においては、容器３３０に供給された粒状の金属材料Ｍを安定的にかつ効率良く溶解させるために、発振される周波数は可能な限り一定値で安定していることが要求される。
共振回路３１２で発振される周波数は、溶解用コイル３５０とコンデンサ３０２との間のインダクタンスが変動すると敏感に変動する。
共振回路３１２で発振される周波数がばらつくと、金属材料Ｍに誘起される誘導電流の金属材料Ｍへの浸透深さが変動し、金属材料Ｍの温度が安定して上昇しなくなり、金属材料Ｍを溶解するのに必要な時間が鋳造毎にばらつく。
たとえば、溶解用コイル３５０とコンデンサ３０２との間をツイストペアケーブルで接続した場合には、ツイストペアケーブルの変形により溶解用コイル３５０とコンデンサ３０２との間のインダクタンスが変動しやすい。
【００９２】
本実施形態では、溶解用コイル３５０とコンデンサ３０２とを接近させ、溶解用コイル３５０とコンデンサ３０２を銅板３０４，３０５によって連結することにより、溶解用コイル３５０とコンデンサ３０２との間のインダクタンスの変動を防止でき、共振回路３１２で発振される周波数を安定化できる。
また、溶解用コイル３５０とコンデンサ３０２とが離隔している場合には、溶解用コイル３５０とコンデンサ３０２を銅板３０４，３０５によって連結することは現実には困難であるが、本実施形態は、溶解用コイル３５０とコンデンサ３０２との距離を最小化することができる構造を有しているため、銅板３０４，３０５によって連結することが可能となる。
【００９３】
次に、上記構成の溶解金属供給装置２の動作の一例について図１２〜図１５を参照して説明する。なお、溶解金属供給装置２の動作は制御装置４００によって制御される。
まず、粒状の金属材料Ｍが供給されたホッパ６０にガス導入管６５から不活性ガスＧを供給し、金属材料Ｍを不活性ガスＧの雰囲気下に置く。
また、溶解機構部１１のガス供給管３７６から不活性ガスＧを供給し、密閉室３２０内を不活性ガスＧの雰囲気にする。
さらに、加熱装置３８０に電流を供給し、容器３３０、密閉室３２０および密閉室３２０内の雰囲気を金属材料Ｍの融点程度あるいはそれ以上に加熱する。
【００９４】
この状態から、材料供給機構部５１の計量部７０を動作させ、鋳造に必要な量の金属材料Ｍを計量し、バッファ部８０に送り出す。
【００９５】
次いで、バッファ部８０に計量された金属材料Ｍが保持された状態で、容器３３０に金属材料Ｍが供給可能な状態となった後に、弁体８４を下降させ、金属材料Ｍを落下させる。金属材料Ｍの落下が完了した後に、弁体８４を上昇させ、バッファ部８０の開口部８１ａを閉じることにより、密閉室３２０の導入管９１側が密閉される。
【００９６】
バッファ部８０から落下した金属材料Ｍは、図１２に示すように、導入管９１に導かれ、容器３３０の収容部３３０ａに落下する。
【００９７】
次いで、容器３３０への金属材料Ｍの供給が完了したのち、図１３に示すように、遮蔽蓋３６０を駆動し、容器３３０の開口を遮蔽する。
なお、容器３３０への金属材料Ｍの供給が完了したのち、次回の鋳造のための計量が開始され、バッファ部８０に再び新たな金属材料Ｍが送り出される。
【００９８】
容器３３０の開口を遮蔽蓋３６０によって遮蔽したのち、溶解用コイル３５０に高周波電流を供給する。溶解用コイル３５０に供給する高周波電流は、たとえば、５０ｋＨｚ程度である。
【００９９】
溶解用コイル３５０に高周波電流が供給されると、金属材料Ｍに誘導電流が誘起され、金属材料Ｍが加熱される。このとき、上記したように、電磁力によって金属材料Ｍが激しく移動し、容器３３０から噴出しようとするが、遮蔽蓋３６０によって金属材料Ｍが容器３３０から飛散することはない。
この状態で誘導加熱が継続されると、図１４に示すように、金属材料Ｍが溶解し、金属溶湯ＭＬとなる。
【０１００】
次いで、溶解用コイル３５０に高周波電流を供給した後、所定の時間経過した時点、すなわち、金属材料Ｍが溶解し容器３３０から飛散しなくなった時点で、図１４に示すように、遮蔽蓋３６０を開く。遮蔽蓋３６０を開くのは、金属溶湯ＭＬの温度を検出するためである。
【０１０１】
遮蔽蓋３６０を開いた後に、容器３３０内の金属溶湯ＭＬの温度が温度計３７５によって検出されると、この検出温度に基づいて、溶解用コイル３５０への電流供給の制御が行われる。たとえば、金属溶湯ＭＬの温度が所定の温度に達している場合には、溶解用コイル３５０への電流供給が遮断される。金属溶湯ＭＬの温度が所定の温度に達しない場合には、溶解用コイル３５０への電流供給を継続し、あるいは、電流供給量を増加させる。
【０１０２】
次いで、溶解用コイル３５０への電流供給が遮断されたのち、シャッタ部材３７０を移動して、開口部３２３を開く。
開口部３２３を開いた後、図１５に示すように、容器３３０を傾斜させる。
【０１０３】
容器３３０を傾斜させる際には、容器３３０の傾斜速度および傾斜姿勢の制御が行われる。
容器３３０内の金属溶湯ＭＬがスリーブ２０６へ全て確実に注入されるように傾斜速度および傾斜姿勢が制御される。
たとえば、容器３３０の傾斜開始時には、容器３３０内の金属溶湯ＭＬが飛散しないように、比較的低い速度で容器３３０を回転させ、ある程度容器３３０が傾斜した後は比較的高い速度で容器３３０を回転させ、図１５に示すような所定の傾斜姿勢に達する前に再び比較的低い速度で容器３３０を回転させる。
所定の傾斜姿勢に達する前に比較的低い速度でゆっくりと容器３３０を回転させることにより容器３３０内に残った金属溶湯ＭＬがスリーブ２０６へ注入される。
【０１０４】
金属溶湯ＭＬがスリーブ２０６へ注入されると、射出装置２００のプランジャチップ２０５が駆動され、キャビティＣに金属溶湯ＭＬが射出、充填される。
容器３３０が所定の傾斜姿勢に達し、スリーブ２０６への金属溶湯ＭＬの注入が完了したのちに、容器３３０を通常の姿勢に復帰させる。
容器３３０を通常の姿勢に復帰させたのち、容器３３０への金属材料Ｍの供給が可能な状態となったところで、バッファ部８０から金属材料Ｍを容器３３０に再び供給し、上記と同様の作業を行う。
【０１０５】
以上のように、本実施形態によれば、ダイカストマシン１において、上記のような動作によって金属溶湯ＭＬをスリーブ２０６に供給することにより、一定のサイクルでダイカスト製品を連続的に鋳造することができる。
また、本実施形態によれば、粒状の金属材料Ｍを予め正確に計量し、これを溶解するので、ダイカスト製品の鋳造に必要な金属溶湯ＭＬを過不足なく供給可能となり、結果として、製品の品質を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、不活性ガス雰囲気中で金属材料の供給および溶解を行うため、金属材料が酸化しにくく、ダイカスト製品の品質を向上させることができる。
【０１０６】
また、本実施形態によれば、容器３３０を密閉室３２０で囲み、密閉室３２０内の雰囲気を加熱することにより、金属材料の溶解速度を向上でき、速い鋳造サイクルに対応可能である。
さらに、本実施形態によれば、容器３３０を密閉室３２０で囲み、密閉室３２０内の雰囲気を加熱することにより、溶解された金属材料の凝固を防ぐことができ、結果として、製品の品質を向上させることができる。
【０１０７】
また、本実施形態によれば、安定した周波数の電流を溶解用コイル３５０に安定供給できるため、誘導加熱による金属材料の溶解を効率的に行うことができ、溶解に要する時間を短縮でき、また、溶解に要する時間が鋳造毎にばらつくことを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、容器３３０で溶解された金属溶湯ＭＬをスリーブ２０６に注入する際に、容器３３０の回転速度制御および回転位置制御を可能とする構成としているので、金属溶湯ＭＬをスリーブ２０６へ確実に注入できる。また、容器３３０の回転位置を正確に制御できるので、密閉室３２０の容積を可能な限り小さくしても容器３３０と密閉室３２０との衝突を確実に防ぐことができる。
【０１０８】
さらに、容器３３０の回転位置および回転速度を正確に制御できるので、容器３３０からスリーブ２０６に注入する金属溶湯ＭＬの量を調整することも可能となる。
たとえば、容器３３０の回転位置を制御して、常に金属溶湯ＭＬの一部を容器３３０内に残存させておくことにより、誘導加熱の開始時の粒状の金属材料の激しい運動の発生を抑制することができる。
【０１０９】
また、本実施形態によれば、溶解金属供給装置２の溶解機構部１１が固定ダイプレート１１０の背面に配置された状態から、溶解機構部１１を固定ダイプレート１１０から離隔した位置に移動可能となっている。このため、溶解機構部１１の密閉室３２０内の容器３３０等のメインテナンスが容易に可能である。
【０１１０】
第２実施形態
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る溶解金属供給装置における材料供給機構部の構成を示す断面図である。なお、本発明の第２の実施形態に係る溶解金属供給装置の材料供給機構部以外の構成は上述した第１の実施形態と同一である。また、本実施形態に係る材料供給機構部８００の構成のうち、上述した第１の実施形態に係る材料供給機構部５１と同一構成部分については同一の符号を使用している。
【０１１１】
ダイカストマシン１のスリーブ２０６へ正確な量の金属溶湯ＭＬを供給するには、計量部７０において金属材料Ｍを正確に計量する必要がある。
一方、計量部７０の金属材料Ｍの搬送路を構成しているシリンダ７１内には、ホッパ６１の供給口６１ａを通じて金属材料Ｍの自重により金属材料Ｍが供給されるが、供給口６１ａ付近に存在する金属材料Ｍに作用する力は、ホッパ６１内に蓄積された金属材料Ｍの量に応じて変動する。
供給口６１ａ付近に存在する金属材料Ｍに作用する力が変動すると、スクリュー７２の回転量が同じであっても計量誤差が発生し、バッファ部８０に送出される金属材料Ｍの量がばらつく可能性がある。
【０１１２】
このため、本実施形態では、図１６に示すように、材料補充装置８５０を新たに設けて、レベル検出器６４の検出した金属材料Ｍの表面の高さ（距離Ｌ）に基づいて、ホッパ６１に蓄積された金属材料Ｍの表面の高さが所定の範囲の高さに維持されるようにホッパ６１内に材料補充装置８５０から金属材料Ｍを補充する構成としている。
【０１１３】
材料補充装置８５０は、センサアンプ６７から出力される信号６７ｓから、レベル検出器６４と蓄積された金属材料Ｍの表面との距離Ｌを取得する。この距離Ｌは、現在の蓄積された金属材料Ｍの表面の高さを示している。
一方、材料補充装置８５０は、蓄積された金属材料Ｍの表面の予め設定された設定高さ範囲（レベル検出器６４から所定の範囲の高さ）を保持しており、この設定高さ範囲と距離Ｌとを比較し、現在の蓄積された金属材料Ｍの表面の高さが設定高さ範囲よりも低下した場合には、金属材料Ｍの表面の高さが設定高さ範囲に収まるようにその差に応じた量の金属材料Ｍを計量し、これを蓋６２に接続された供給管８５１を通じてホッパ６１内に供給する。
【０１１４】
このような構成とすることにより、計量部７０によって金属材料Ｍが送出され、ホッパ６１内に蓄積された金属材料Ｍの表面の高さが低下しても新たにホッパ６１内に金属材料Ｍが補充され、金属材料Ｍの表面の高さが設定高さ範囲に維持される。
この結果、ホッパ６１の供給口６１ａ付近に存在する金属材料Ｍに作用する力は、常に略一定に保たれるため、計量部７０において計量誤差の発生が抑制される。
【０１１５】
上記の構成に加えて、図１６に示す材料供給機構部８００は、不活性ガスＧの導入管８１０が蓋６２の上面から突出するように設けられており、この導入管８１０の上端部側からレベル検出器６４が挿入され、かつ、密封されている。
導入管８１０の側面は、ガス供給源６６と接続されており、導入管８１０内に供給された不活性ガスＧは導入管８１０内を通じてホッパ６１内に供給される。
【０１１６】
レベル検出器６４の検出面６４ｆは、導入管８１０内の不活性ガスＧの流路に面している。
ホッパ６１内には、粒状あるいは粉状の金属材料Ｍが供給されるため、微細な金属材料Ｍの塵が舞った状態となる可能性があり、この金属材料Ｍの塵がレベル検出器６４の検出面６４ｆに付着すると、レベル検出器６４の検出精度が低下する可能性があるが、レベル検出器６４の検出面６４ｆが導入管８１０内の不活性ガスＧの流路に晒されていることにより、金属材料Ｍの塵が検出面６４ｆに付着しにくくなる。
【０１１７】
以上、種々の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されない。
上述した実施形態では、鋳造装置としていわゆるコールドチャンバダイカストマシンの場合について説明したが、本発明は他のタイプのダイカストマシンや、砂型鋳造装置、重力金型鋳造装置、低圧鋳造装置等にも適用可能である。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明によれば、連続的に鋳造を行う鋳造装置に鋳造毎に必要量の金属材料をより正確に計量し、溶解して供給することができる。
また、本発明によれば、金属材料の溶解時間を短縮でき、溶解された金属材料の鋳造装置への供給前の凝固、酸化に起因した鋳造品の品質低下を抑制可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイカストマシンの構成を示す上面図である。
【図２】図１に示した溶解金属供給装置２を固定ダイプレート１００の背面側に移動させた状態を示す図である。
【図３】溶解金属供給装置２の具体的な構成を示す図であって、固定ダイプレート１１０の背面側から溶解金属供給装置２を見た一部に断面図を含む図である。
【図４】材料供給機構部５１の具体的構成を示す断面図である。
【図５】溶解機構部１１を上方から見た図である。
【図６】図５に示す溶解機構部１１のＥ−Ｅ線方向の断面図である。
【図７】図５に示す溶解機構部１１の水平方向の断面図である。
【図８】開口部３２６を開閉するための蓋板３２０ｃの構造を示す図である。
【図９】回転軸３９２とサーボモータ３９５との接続関係を示す図である。
【図１０】コンデンサ収容部３００に収容されたコンデンサと溶解用コイル３５０との連結関係を示す図である。
【図１１】溶解用コイル３５０への高周波電流の供給系の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図１２】溶解金属供給装置２の動作手順を説明するための図である。
【図１３】図１２に続く溶解金属供給装置２の動作手順を説明するための図である。
【図１４】図１３に続く溶解金属供給装置２の動作手順を説明するための図である。
【図１５】図１４に続く溶解金属供給装置２の動作手順を説明するための図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る材料供給機構部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ダイカストマシン
２…溶解金属供給装置
５１，８００…材料供給部
６０…蓄積部
７０…計量部
８０…バッファ部
９０…導入部
９１…導入管
１００…型締装置
１１０…固定ダイプレート
１２０…移動ダイプレート
１３０…リンクハウジング
３００…コンデンサ収容部
３２０…密閉室
３３０…容器
３５０…溶解用コイル
３６０…遮蔽蓋
３７０…シャッタ部材
３７５…温度計
３７６…ガス供給管
３８０…加熱装置
４００…制御装置
５００…支持台
８５０…材料補充装置
９３０…ガス加熱装置

Claims

鋳造装置に金属材料を鋳造毎に溶解して供給する溶解金属供給装置であって、
前記鋳造装置に対して所定の位置に配置された金属材料を溶解して当該鋳造装置に供給する溶解手段と、
前記溶解手段に鋳造毎に粒状または粉状の金属材料を計量して供給する材料供給手段とを有し、
前記材料供給手段は、
金属材料を蓄積しておく蓄積容器と、
前記溶解手段と連通し、かつ、前記蓄積容器の下端部の供給口と接続され、当該供給口を通じて金属材料が自重により前記蓄積容器から供給される搬送路と、
前記搬送路に挿入され、回転量に応じた量の金属材料を前記溶解手段に向けて送出するスクリュー部材と、
前記蓄積容器の上端開口を覆う蓋と、
前記蓋の上面から突出するように上下方向に延び、前記蓄積容器内に連通する導入管と、
前記導入管の側面に接続され、前記導入管を介して前記蓄積容器内へ不活性ガスを供給するガス供給手段と、
前記導入管のうち前記ガス供給手段との接続位置よりも上端側に配置され、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面との距離を検出することにより、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さを検出するレベル検出手段と、
前記レベル検出手段の検出した高さに基づいて、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さが所定の範囲の高さに維持されるように当該蓄積容器に金属材料を補充する材料補充手段と
を有する溶解金属供給装置。
前記材料供給手段は、前記スクリュー部材の回転量に応じて前記搬送路から送出された金属材料を前記溶解手段へ供給可能になるまで解放可能に保持する一時保持部と、
前記一時保持部から解放され自重により落下する金属材料を前記溶解手段に導くように、前記一時保持部と前記溶解手段とを接続する導入管部とをさらに有する
請求項１に記載の溶解金属供給装置。
鋳造装置に金属材料を鋳造毎に溶解して供給する溶解金属供給装置であって、
前記鋳造装置に対して所定の位置に配置された金属材料を溶解して当該鋳造装置に供給する溶解手段と、
前記溶解手段に鋳造毎に粒状または粉状の金属材料を計量して供給する材料供給手段とを有し、
前記材料供給手段は、
金属材料を蓄積しておく蓄積容器と、
前記溶解手段と連通し、かつ、前記蓄積容器の下端部の供給口と接続され、当該供給口を通じて金属材料が自重により前記蓄積容器から供給される搬送路と、
前記搬送路に挿入され、回転量に応じた量の金属材料を前記溶解手段に向けて送出するスクリュー部材と、
前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さを検出するレベル検出手段と、
前記レベル検出手段の検出した高さに基づいて、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さが所定の範囲の高さに維持されるように当該蓄積容器に金属材料を補充する材料補充手段と
を有し、
前記溶解手段は、
前記鋳造装置に対して所定の位置に配置された容器と、
前記容器の周囲を囲む密閉室と、
前記容器内に収容された金属材料を誘導加熱により溶解する誘導加熱手段と、
前記容器の姿勢を傾斜させて当該容器の開口から溶解された金属材料を前記鋳造装置に注入する傾動手段と、
前記容器の姿勢の変更により流出する溶解した金属材料を前記鋳造装置へ注入するために前記密閉室の底板に形成された注入口を開閉する開閉手段と
を有する溶解金属供給装置。
一対の金型を保持し、当該金型の開閉および型締を行う型締装置と、型締された前記金型の間に形成されたキャビティに溶解した金属材料を射出、充填する射出装置と、前記射出装置のスリーブの給湯口に溶解した金属を注入する溶解金属供給装置とを有するダイカストマシンであって、
前記溶解金属供給装置は、
前記射出装置のスリーブに対して所定の位置に配置された金属材料を溶解して当該スリーブに供給する溶解手段と、
前記溶解手段に鋳造毎に粒状または粉状の金属材料を計量して供給する材料供給手段と
を有し、
前記材料供給手段は、
金属材料を蓄積しておく蓄積容器と、
前記溶解手段と連通し、かつ、前記蓄積容器の下端部の供給口と接続され、当該供給口を通じて金属材料が自重により前記蓄積容器から供給される搬送路と、
前記搬送路に挿入され、回転量に応じた量の金属材料を前記溶解手段に向けて送出するスクリュー部材と、
前記蓄積容器の上端開口を覆う蓋と、
前記蓋の上面から突出するように上下方向に延び、前記蓄積容器内に連通する導入管と、
前記導入管の側面に接続され、前記導入管を介して前記蓄積容器内へ不活性ガスを供給するガス供給手段と、
前記導入管のうち前記ガス供給手段との接続位置よりも上端側に配置され、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面との距離を検出することにより、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さを検出するレベル検出手段と、
前記レベル検出手段の検出した高さに基づいて、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面の高さが所定の範囲の高さに維持されるように当該蓄積容器に金属材料を補充する材料補充手段と
を有するダイカストマシン。
鋳造装置に対して所定の位置に配置された溶解手段に鋳造毎に必要量の粒状または粉状の金属材料を計量して供給し、前記溶解手段によって供給された金属材料を溶解して前記鋳造装置に供給する溶解金属供給方法であって、
前記金属材料の計量は、金属材料を蓄積した蓄積容器の下端部の供給口を通じて前記溶解手段に連通する搬送路へ自重により供給し、前記搬送路に供給された金属材料を当該搬送路に挿入されたスクリュー部材の回転量を制御することにより所望量の金属材料を前記溶解手段に向けて送出することにより行い、
前記蓄積容器から前記搬送路への金属材料の供給は、当該蓄積容器に蓄積された金属材料の高さを所定の範囲の高さに維持した状態で行い、
前記蓄積容器に蓄積された金属材料の高さを検出し、
検出した前記高さに基づいて、前記蓄積容器に蓄積された金属材料の高さが所定の範囲の高さに維持されるように金属材料を補充し、
前記検出は、前記蓄積容器の上端開口を覆う蓋の上面から突出するように上下方向に延び、前記蓄積容器内に連通し、前記蓄積容器内へ不活性ガスを供給する導入管のうち、不活性ガスが供給される側面位置よりも上端側に配置されたレベル検出手段により、当該レベル検出手段と前記蓄積容器に蓄積された金属材料の表面との距離を検出することにより行う
溶解金属供給方法。