JPH0679431A - 樋式給湯方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイカストマシンの射出スリーブ内に溶湯を
省エネ，省スペースで自動的に確実容易に供給する。 【構成】 配湯用樋と射出スリーブの間に配置した密閉
可能な樋状箱体を配置し，樋状箱体の先端部に設けた計
量注湯バルブ装置からの注湯量に応じて，配湯用樋の溶
湯を配湯用樋の先端部と樋状箱体の後端部間に設けた逆
Ｕ字管のサイフォン作用で樋状箱体内へ自動的に移動さ
せながら給湯する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，ダイカストマシンの射
出スリーブにアルミニウム合金等の金属の溶湯を樋を用
いて給湯する樋式給湯方法および装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より，ダイカストマシンの射出スリ
ーブに溶湯を給湯する場合は，例えば，特公昭６０−２
５２２０号公報に記載されているように，ダイカストマ
シンの近くに専用の溶湯保持炉を配置し，この保持炉か
ら給湯装置で計量・搬送，注湯を行っていた。計量・搬
送，注湯の方法については，前記特公昭６０−２５２２
０号公報に記載されているようにレードルによる方法と
電磁誘導ポンプによるパイプ圧送の方法が実用面で主流
となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これには各々次のよう
な欠点がある。 （１）レードル法：溶湯が外気にさらされ，酸化すると
ともに，温度の低下をきたす。 （２）電磁誘導ポンプ法：電磁ポンプの溶湯推進力が弱
いため，計量精度が悪い。また，溶湯推進力を強くする
には，その電源装置は大規模化し，コスト・スペースと
も生産性を悪化させる。また，圧送パイプの熱膨張対応
やメンテナンスにもコストが嵩む。 さらには共通の欠点として樋式配湯方法を採用した場
合，専用保持炉が余分なものとなり，生産性を低下させ
る。

【０００４】また，ダイカスト業は作業環境の悪い職場
の代表でもある。その原因は金型離型剤の飛散および溶
湯保持炉とその周辺機器の熱放散が主なものである。そ
して，溶湯操作についての現状の問題点としては次のこ
とがあげられる。 （１）ダイカスト機側部に大容量の保持炉を設置してい
て，しかも，熱放散が大量にある。 （２）給湯装置の機構が開放式が主で，作業場への熱放
散が大量にあった。 （３）（１）（２）の結果として作業環境を悪化させる
だけでなく，熱効率の悪化も来していた。 これを解決するにはどうしても小容量で密閉式の樋式連
続炉と高精度の計量バルブ装置が必要となる。

【０００５】ところで，ダイカスト業界にはバルブ式給
湯法は実用化されていない。これは次のことが主な理由
である。 （１）ダイカスト機側部に大量の溶湯を保持する方式が
主であった。この結果，高温雰囲気に耐えるバルブ機構
がなかった。 （２）溶湯の性状変化により計量精度がばらつき，実用
に耐えなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】これまでのダイカスト機
側部に大量の溶湯を保持する方式から，保持溶湯量の非
常に少ない樋式給湯方法を採用した。そして，前述の欠
点を補うため，本発明では次の対策を施す。 （１）樋式配湯方法の最先端部をダイカストマシンの射
出スリーブ注湯口の直上まで延長し，注湯口の直上位置
に計量注湯バルブを設け，このバルブの開閉により定量
排湯を行う。 （２）樋を注湯口直上に設置した場合，射出スリーブや
プランジャチップのメンテナンス，計量注湯バルブのメ
ンテナンス等に問題が発生する。これを防止するため，
延長部を密閉可能な樋状箱体として配湯用樋から独立さ
せ，傾動，移動を可能とする。この方法として延長樋で
ある樋状箱体と配湯用樋の継ぎ部に逆Ｕ字管を設け，サ
イフォン作用を利用した溶湯の移動通路とする。

【０００７】

【作用】樋状箱体の先端部に設けた計量注湯バルブから
の注湯量に応じて，配湯用樋の溶湯が，配湯用樋の先端
部と樋状箱体の後端部間に設けた逆Ｕ字管のサイフォン
作用で，配湯用樋から樋状箱体内へ自動的に移動し，計
量注湯バルブ装置から射出スリーブ内へ溶湯が間欠的に
定量給湯される。射出スリーブ等をメンテナンスするの
に樋状箱体が邪魔なときは，樋状箱体を揺動させて，邪
魔にならない位置に移動させる。

【０００８】

【実施例】図１〜図４は本発明の方法を実施する装置の
１実施例を示すもので，図１は全体の平面図，図２は正
面図，図３は拡大縦断面図，図４は図３の計量注湯バル
ブ部の拡大図，図５は図３に相当する部分の他の実施例
を示す縦断面図である。

【０００９】図１〜図４において，１は無人配湯が行え
るロンダーシステムの樋とも呼ばれている式の配湯用樋
であり，通常は一方に溶湯の受け口を有し，途中からダ
イカストマシンの数と位置に応じた枝別れ部を有してい
る。図１に示す１は，この枝別れした部分の先端部のみ
が示されている。２は樋状箱体で，配湯用の樋１の先端
部に続いて配湯用樋１の先端部付近を中心として揺動自
在に設けられており，内部は密閉可能に設けられてい
る。３はダイカストマシンの図示していない固定盤に取
付けられる射出スリーブ，３ａは注湯口，４は射出スリ
ーブ３内に摺動自在に設けられているプランジャチッ
プ，５はプランジヤ，６は射出シリンダである。

【００１０】樋状箱体２は，図１，図２に示す軸受部７
を中心として，例えば水平状態と１５度持上った状態と
の間で垂直方向に揺動自在に設けられている。（ただ
し，図３では３４部を揺動中心部とした別の例を示して
いる。）８は樋状箱体２を垂直方向に揺動させるための
シリンダである。９は下限位置である水平位置調整用の
ストッパ，１０はフレームである。また，樋状箱体２
は，図示していないシリンダやクレーン等の駆動装置に
よって，配湯用樋１の先端部付近を中心として，図１に
示すように先端部が射出スリーブ３の上方にある位置
と，射出スリーブ３やプランジャチップ４のメンテナン
スの邪魔にならない位置との間で水平方向に揺動し得る
ように設けられている。

【００１１】本発明の基本構造部について，図３により
説明する。一般的には固定樋である配湯用樋１の最先端
部と射出スリーブ３の間に配した樋式給湯機を構成する
樋状箱体２は，主に，樋部１１，樋蓋部１２から構成さ
れ，射出スリーブ３の注湯口３ａ直上に計量注湯バルブ
装置１３が，また，配湯用樋１側には逆Ｕ字管装置１４
が設けられている。樋部１１は，溶湯１５ａに接触する
槽部材１６とこれを保温する保温部材１７とこれらを安
定保持する箱体１８から構成されている。

【００１２】樋蓋部１２は保温部材１９と外装部材２０
からなり，保温部材１９の内側（図３では下側）には，
溶湯通路ないしは溶湯溜部であるＡ室内の溶湯１５ａを
保温または加熱するためのヒータ２１が取付けられてい
る。その他にも，樋蓋部１２には，計量注湯バルブ１３
のボールねじを用いた回転直動変換機構からなる駆動動
機構２２とサーボモータ２３，制御データ用の例えば反
射式光電管型の溶湯面センサ２４と同温度センサ２５が
取付けられている。２４ａは湯面レベル信号発生部，２
５ａは湯温信号発生部である。一方，計量注湯バルブ装
置１３は，サーボモータ２３，駆動機構２２，セラミッ
ク製の計量弁棒２６，セラミック製の弁座スリーブ２
７，ヒータ２８，ガイドパイプ２９等から構成される。

【００１３】また，逆Ｕ字管装置１４は，樋状箱体２内
のＡ室下部と固定樋１内の溶湯通路であるＢ室下部にそ
れぞれ端部が位置している逆Ｕ字管３０とこれを回りか
ら保温加熱する電磁誘導方式のヒータ３１で構成され，
樋部１１に固定され，樋状箱体２全体が揺動するとき一
体的に動く。配湯用樋１の保温部材３２部において，逆
Ｕ字管３０の回りに設けた空間３３はこのときの動き代
である。逆Ｕ字管装置１４は内部を溶湯１５ｂが通過す
ると共に，給湯装置全体を動かすことを可能にした重要
部である。

【００１４】シリンダ８は全体を垂直方向に揺動するも
のであり，その中心は図２に示した軸受部７位置でも良
いが，できれば図３に示した位置の揺動中心部３４が望
ましい。給湯装置である樋状箱体２と固定樋である配湯
用樋１部の間には断熱材３５を配した。この断熱材３５
は例えばセラミックウールのように，伸縮性のあるもの
が望ましい。これは本体の揺動によって隙間ｅが変化す
るためである。３６は保温部材１９内に設けたガス排気
通路，３７は吸引加圧装置，３８は保温部材１９内に設
けた不活性ガス用通路，３８ａは開閉弁，３９は不活性
ガス供給装置である。

【００１５】図４は計量注湯バルブ装置１３を詳細に示
すもので，セラミック製の計量弁棒２６の先端部はセラ
ミック製の弁座スリーブ２７の下端穴部に接触したり離
れたりできるように上下動可能，開閉可能に設けられて
いる。計量弁棒２６の上端部はねじ部やテーパ部等を有
するカップリング部４０を介して軸４１に連結されてい
る。

【００１６】カップリング部４０は高温雰囲気中で計量
弁棒２６を芯ずれなしに確実に保持する機能が要求され
る。保持棒４０ａは下端に計量弁棒２６を挿入し，外部
スリーブ４０ｂのテーパ部４０ｃで確実に保持される。
保持棒４０ａの上部には調整ナット５４を備え，テーパ
部４０ｃに一定の面圧を発生させる。このため，ナット
上面５４ａにはカップリング５５，外部スリーブ４０ｂ
により所定の力が加えられる。一方，カップリング５５
は軸４１にキー止めされているので，軸４１の回転往復
動を計量弁棒２６に伝えることができる。

【００１７】４２は樋蓋部１２に取付けられたブラケッ
ト４３に固定して取付けられている筒体であり，軸４１
の外周面部と筒体４２の内周面部との間にはボールねじ
４４が設けられており，軸４１は回転かつ上下動自在に
設けられている。４５は軸４１の上端部に取付けた歯付
きのベルトプーリ，４６は歯付きのベルトであり，図３
で示したパルスモータであるサーボモータ２３に連結さ
れている。なお，筒体４２は固定部なので，軸４１やベ
ルトプーリ４５等は回転しながら例えば１５ｍｍ程上下
動する。この場合，ベルト４６はフレキシブルなので，
ベルトプーリ４５の多少の上下動にはさしつかえがな
い。したがって，計量弁棒２６は弁開閉動作時にも回転
する構造となっている。計量弁棒２６に回転を加えたの
は，バルブシール面２７ａに付着した異物の除去と計量
弁棒２６に自動求芯性を持たせるためである。なお，サ
ーボモータ２３は注湯指令等を受け，制御装置により，
正確な計量が行われるべく諸情報により制御される。

【００１８】次に，この実施例における作動説明を順を
追って行う。 １．作動開始時の状態（図３参照） （１）Ｂ室には図示したように溶湯１５ｂが入っている
が，計量注湯バルブ装置１３で弁閉しているＡ室には溶
湯１５ａが無い状態で，不活性ガスが開閉弁３８ａ，通
路３８を通ってＡ室内を充満している。逆Ｕ字管３０内
には溶湯は未だ入っていない。 （２）吸引加圧装置３７を作動させ，Ａ室内をＨに相当
する圧力まで減圧し，溶湯１５ｂを逆Ｕ字管３０の内部
を通過させ，Ａ室内へ吸い込む。 （３）一担流れ初めれば吸引は停止して，大気開放圧と
しても，サイフォンの作用で，溶湯は溶湯１５ｂ面を基
準にｈの差圧で流れる。溶湯１５ａ面が上昇して逆Ｕ字
管３０の下面に到達するまでは，この差圧ｈは変らな
い。到達後はΔｈなる差圧で液面１５ａは上昇しΔｈ＝
０で，すなわち，溶湯１５ａと１５ｂの液面が同じ高さ
になったとき，逆Ｕ字管３０を通る溶湯１５ａの流れ
は，停止する。 （４）この時点でレベルセンサ２４と温度センサ２５の
値を図示していないサーボモータ制御装置が取込み，注
湯量等他の設定データと共に注湯開始信号を待つ。

【００１９】２．生産運転時（正常時）の動作 （１）ダイカストマシン本体からの注湯指令により，サ
ーボモータ２６を作動させ，計量弁棒２６は上昇し，バ
ルブは開となり，溶湯１５ａは射出スリーブ３内へ流れ
始める。 （２）所定時間が経過すると制御装置は計量弁棒２６を
下降させ，バルブは閉となり，注湯を完了する。計量弁
棒２６の下降に際しては，弁棒２６を軸中心に回転させ
ることにより，弁座スリーブ２７のシール面に付着した
異物を除くと共に弁棒２６に求芯作用を与えることにな
るので，シール効果はより安定状態となる。

【００２０】（３）この場合，Ｂ室内の溶湯１５ｂの温
度を配湯に必要な最低限の温度Ｔ_Ｂとし，Ａ室における
溶湯１５ａの温度を鋳込みに必要な温度Ｔ_Ａとし，Ｔ_Ａ
＞Ｔ_Ｂの関係で運転を行う。そのために，素早く加熱可
能な電磁誘導型のヒータ３１およびヒータ２１の作用
で，溶湯１５ａの温度を所望の温度にする。これは，Ｂ
室内の溶湯１５ｂが高いと表面に酸化膜が多く発生しや
すかったり，溶湯が劣化により品質の低下をもたらした
りするためで，これを防ぐために，溶湯はできるだけ射
出スリーブ３に注湯する直前の溶湯１５ａのみ，必要な
温度にするためである。

【００２１】（４）また，逆Ｕ字管３０のヒータ３１と
しては，電磁誘導方式のヒータを用い，加熱するととも
に，内部の溶湯に流れ方向の推力を加えて，Ｂ室の溶湯
１５ｂをＡ室内へできるだけすみやかに移す。 （５）計量制御においては，Ａ室内の溶湯面位置，溶湯
温度，溶湯粘度，溶湯の材料特性のうち１つ以上のデー
タに基づき，計量注温バルブ装置１３の弁開度または弁
開時間を増減させ，射出スリーブ４に注湯する量および
Ａ室における注湯前の溶湯１５ａの液面が毎回同じにな
るようにする。 （６）この場合，弁閉状態の監視値として，計量弁棒２
６の下限位置誤差量を使用することもできるし，サーボ
モータ２３の電流異常値を使用することもできる。 （７）注湯完了によりダイカストマシン本体に射出指令
を出し，１サイクル完了する。

【００２２】３．終了時外の動作 （１）計量弁棒２６が完全閉位置とならない場合は，直
ちにリフト用のシリンダ８が作動し，θ_１だけ揺動す
る。この場合の処置指令は程度に応じたものを出す。 （２）長期間作動停止の場合は，シリンダ８によりθ_２
まで揺動し，樋状箱体２内の残溶湯１５ａを最小とし，
逆Ｕ字管３０を上方に引抜き，内部の溶湯１５ａをＢ室
に戻し，再び樋状箱体２を水平位置に戻して，加熱電源
等を切り，停止状態とする。 （３）射出スリーブ３やブランジャチップ４等を取りか
える時や補修する場合は，樋状箱体２を水平揺動させ
て，邪魔にならない位置に移動させる。

【００２３】なお，前記実施例においては，Ｂ室からＡ
室へ溶湯を移動させるのに，吸引加圧装置３７を作用さ
せてＡ室を減圧させる方式を示したが，これは，Ｂ室を
加圧させて行うこともできる。図５はＢ室を加圧させる
方式を示すもので，図５において，図３と同じものは同
じ符号で示す。配湯用樋１の先端部付近には，下部に溶
湯１５ｂの通路４７を設けた堰４８を配し，配湯用樋１
の後部の溶湯１５ｂは通路４７を通ってのみ先端部のＢ
室へ移動できるようにした。通路４７の出口は弁座４９
とした。５０は図示していないシリンダの作用で上下動
する弁棒で，弁棒５０の下端面と弁座４９の作用で弁開
弁閉を行い得るようにした。

【００２４】Ｂ室の上部には加圧空気用の通路５１を設
けた。５２は加圧空気供給用の開閉弁，５３は加圧空気
供給源である。この場合，逆Ｕ字管３０のサイフォン作
用で溶湯をＢ室からＡ室に移動させ始めるときは，ま
ず，弁棒５０を下降させて弁閉し，次に開閉弁５２を開
いて圧縮空気をＢ室に送る。そうすれば，空気による加
圧作用によって，Ｂ室内の溶湯１５ｂは逆Ｕ字管３０を
通ってＡ室へ移動する。溶湯１５ｂが逆Ｕ字管３０を通
ってＡ室内へ行き始めたら，圧縮空気の供給を停止させ
るとともに弁棒５０を上昇させ，後は，サイフォンの作
用だけで溶湯を移動させる。なお，図５では，弁座スリ
ーブ２７や計量弁棒２６の下端部を，射出スリーブ３の
注湯口３ａ内まで入れ得る装置を示した。なお，樋状箱
体２の先端下部に設けた通路５６を通して不活性ガスを
弁座スリーブ２７の外周に流すこともできる。

【００２５】前記した計量注湯バルブ装置２３を作動さ
せる場合には，次に示すように制御する。図６におい
て，液面センサ２４と信号変換器である液面レベル信号
発生部２４ａからのレベル信号と，温度センサ２５と信
号変換器である温度信号発生部２５ａからの湯温信号は
演算器３７に入力される。５８はデータ設定器であり，
ここでは，例えば，製品重量や材料データ等が設定さ
れ，信号が演算器５７に入力される。５９はサーボコン
トローラ，６０は注湯指令信号発生部である。サーボコ
ントローラ５９からの出力信号は，サーボモータ２３に
送られ，ボールねじ４４を有する駆動機構２２を介して
計量弁棒２６の上下動を行わせる。なお，サーボモータ
２３からサーボコントローラ５９へは位置信号６１がフ
ィードバックされ，サーボコントローラ５９の内部で
は，電流信号６２がフィードバックされる。

【００２６】ダイカストマシン側の注湯指令信号発生部
６０からの注湯指令により，演算器５７で予め設定，演
算され，サーボコントローラ５９を介した制御信号がサ
ーボモータ２３に出力される。サーボモータ２３は回転
をし，プーリ４５を介して軸４１を回転し，ボールねじ
４４のリード１に相当した量だけ上方に動き，バルブは
開き状態となり，注湯する。注湯量が一定量近くになる
と，サーボモータ２３には逆回転指令が出され，計量弁
棒２６は下降し，バルブは閉の状態となり，注湯は停止
する。計量は，この開き始めから閉完了までの時間と開
き量を，溶湯性状と設定量に応じて制御することにより
行う。

【００２７】（１）制御の基本形を図７に示す。この場
合， ・注湯量に応じて弁開時間ｔの値を演算する。 ・注湯量の大幅な変更には，弁開ストロークｓｔを対応
させる。 ・実用的には，この両方ｔ，ｓｔを組合せた制御とな
る。これは高精度を維持するためには必須の条件であ
る。なお，図７で，２点鎖線や点線で示したカーブは，
いろいろ変化させた場合を参考として示したものであ
る。 （２）溶湯性状に応じた制御量補正は次に示すように行
う。 高さ，Ｋ_１は定数である。計量弁棒ストロークｓｔも同
様となる。 ・溶湯温度による補正には２つの要素がある。 温度により溶湯粘度が変化するので，この場合，補
正量はλ＝Ｋ_２×ｔの関係となる。 温度により比重が変るので，この場合，補正量はγ
＝Ｋ_３×（１／ｔ）となる。

【００２８】（３）弁作動異常（特に，シール不良）の
検知 バルブシール面２７ａに異物を噛込むか，計量弁棒２６
の偏心によりシール不良が生じた場合，液漏れ現象が発
生する。これの検知は次のように行う。なお，液漏れが
発生し，連続操作にさしさわると判断した場合は操作を
中止し，補修する。 ・サーボモータ２３の電流値を検知する。 サーボモータ２３の特性として，予め設定されたプログ
ラムどおりの作動をしなかったら電流が増大するので，
これを利用し，異常値が出たらシール不良と判断する。 ・計量弁棒２６のストロークを直接読む。 ・溶湯漏れを直接検知する。

【００２９】（４）その他の補正 液面の変化をバルブ開量や開時間にフィードバック
せず，液面が一定となるように，炉を傾斜させる方法を
取ることもできる。その場合は，溶湯面センサ２４から
の出力信号に基づいて演算し，上下揺動用のコントロー
ラとシリンダ８を作動させて行う。 前サイクルまでの実績を統計処理してこの誤差量に
より補正する。射出完了後の冷却中にプランジャチップ
やプランジャ５の位置により間接的に計量誤差を計り，
これをフィードバックすることもできる。

【００３０】

【発明の効果】本発明においては，特許請求の範囲に記
載したような構成にしたので，在来給湯法に比し，次の
点のような優れた効果がある。 （１）溶湯の搬送に動力を使用しないので省エネ効果が
大。 （２）樋方式であるので省スペースに効果が大。 （３）溶湯が外気と遮断されているので，酸化物等の生
成が少なく，溶湯品質が劣化しない。 （４）構造が簡単で小さいので，場所もとらず，回りで
の作業性も良い。なお，製造コストも少なく，メンテナ
ンスも容易となるため，ランニングコストも少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するための装置の１実施例
を示す平面図である。

【図２】本装置の正面図である。

【図３】本装置の拡大縦断面図である。

【図４】図３の計量注湯バルブ部の拡大図である。

【図５】図３に相当する部分の他の実施例を示す縦断面
図である。

【図６】本装置を制御する場合のブロック線図である。

【図７】計量注湯バルブ部の計量弁棒の作動時の制御基
本形を示す線図である。

【符号の説明】

１ 配湯用樋 ２ 樋状箱体 ３ 射出スリーブ ８ シリンダ １３ 計量注湯バルブ装置 １４ 逆Ｕ字管装置 １５ａ，１５ｂ 溶湯 ２１ ヒータ ２２ 駆動機構 ２３ サーボモータ ２４ 溶湯面センサ ２５ 温度センサ ２６ 計量弁棒 ２７ 弁座スリーブ ２８ ヒータ ３０ 逆Ｕ宇管 ３１ ヒータ（電磁誘導型） ３７ 吸引加圧装置 ３９ 不活性ガス供給装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイカストマシンの射出スリーブ内に金
   属の溶湯を間欠的に定量給湯する樋式給湯方法であっ
   て，配湯用樋の先端部と射出スリーブの注湯口の間に密
   閉可能な樋状箱体を配置し，樋状箱体の先端部に設けた
   計量注湯バルブ装置からの注湯量に応じて，配湯用樋の
   溶湯が，配湯用樋の先端部と樋状箱体の後端部間に設け
   た逆Ｕ字管のサイフォン作用で，配湯用樋から樋状箱体
   内へ自動的に移動するようにした樋式給湯方法。
2. 【請求項２】 配湯用樋の先端部に続いて配湯用樋の先
   端部付近を中心として樋状箱体を揺動自在に設け，樋状
   箱体の内部を密閉状態可能に設け，配湯用樋内の溶湯通
   路の先端部と樋状箱体内の溶湯通路の後端部との間に逆
   Ｕ字管を設け，樋状箱体の先端部に溶湯排出用の計量注
   湯バルブ装置を設けた樋式給湯装置。