JPH0699260A - 金属溶湯の給湯方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ダイカストマシンの射出スリーブ内に溶湯を
精度良く供給する。 【構成】 射出スリーブ３への溶湯送出装置１３を有す
る溶湯溜部２と炉１との間に逆Ｕ字管１４を設け，溶湯
溜部内の溶湯液面の高さの変化に応じて炉を上昇させて
溶湯溜部内へ溶湯を移動させて溶湯溜部内の溶湯液面の
高さを毎ショットごとにほぼ一定に保つようにして金属
溶湯の給湯作業を行う。

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給湯す
る金属溶湯の給湯方法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式給湯法が実
用面で主流となっている。一方，例えば，特開昭６２−
１１０８５５号公報に記載されているように，電磁ポン
プ式給湯法も実施化されようとしている。また，無人配
湯が行えるロンダーシステムとも呼ばれている配湯樋式
も知られている。配湯用樋のものは，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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これにらは各々次のよ
うな欠点がある。 （１）レードル式：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）電磁ポンプ式：電磁ポンプ等の計量移送部品が溶
湯液面に位置していて，熱膨張を吸収できないこととも
あいまって，送湯管の継部から溶湯漏れが生じるし，電
磁ポンプのメンテナンスも面倒である。また，溶湯面の
変化等の外乱要因により給湯量がばらつく等の問題も生
じている。特に，電磁誘導ポンプ法だと，送湯管の一端
が射出スリーブに固定されており，他端が固定炉に固定
されているので，高温による送湯管その他の部品の熱膨
張を吸収するのが難しいので，送湯管等が破損しやす
く，極めて危険であるという欠点があった。 （３）配湯樋式：規模が大きくなり，独立で使用できな
い。特に，数台のダイカストマシンの射出装置部に異な
る組成，成分の合金を供給しようとしても，合金種を独
立して変えることはできない。したがって，給湯するに
際しては，このような欠点をなくすとともに，常に所望
の一定量の溶湯を射出スリーブに給湯することが望まれ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段および作用】本発明におい
ては，このような課題を解決するために，上下動可能な
炉と射出スリーブの間に溶湯溜部を配置し，炉と溶湯溜
部の後端部との間に逆Ｕ字管を設け，溶湯溜部の先端部
にないしは溶湯溜部と射出スリーブ間に溶湯送出装置を
設けた金属溶湯給湯装置を用いて給湯を行うに際し，溶
湯溜部内の溶湯液面が下ったとき，次回の給湯までに，
その溶湯液面の低下度合に応じて炉自体を上昇させるこ
とにより，溶湯溜部内の溶湯液面を所定高さに保持する
ようにして金属溶湯を射出スリーブに給湯するようにし
た。

【０００５】

【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
ブ部の拡大図である。

【０００６】図１〜図４において，１は溶湯の保持炉ま
たは溶解炉等の単独の炉であり，上下動可能に設けられ
ている。図３に示した炉１は保持炉であり，溶湯入口部
１ｄにはシリンダ１ａ等の作用によって開閉可能な蓋１
ｂが設けられている。蓋１ｂは溶湯投入時は開かれる
が，その他は閉じられて，炉１内は密閉される。５２は
炉１を上下動させるシリンダ，５３は炉１の下に取付け
たガイド棒，５４はガイド棒５３を摺動自在に保持した
筒状のガイドである。２は溶湯溜部の１例である樋状箱
体で，炉１の先端部に続いて樋状箱体２の後端部付近を
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はプランジャ，６は射出シリンダ
である。

【０００７】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。

【０００８】本発明１実施例の基本構造部について，図
３により説明する。溶湯供給部の１例である炉１の最先
端部と射出スリーブ３の間に配した溶湯溜部と樋式給湯
機を構成する樋状箱体２は，主に，樋部１１，樋蓋部１
２から構成され，射出スリーブ３の注湯口３ａ直上に溶
湯送出装置の１例である計量注湯バルブ装置１３が，ま
た，炉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。

【０００９】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，２５
ａ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２７，
ヒータ２８，ガイドパイプ２９等から構成される。

【００１０】また，逆Ｕ字管装置１４は，樋状箱体２内
のＡ室の後端部下部と炉１内のＢ室の先端部下部にそれ
ぞれ端部が位置している逆Ｕ字管３０と，逆Ｕ字管３０
の水平部の外周に設けられている電磁誘導方式のヒータ
３１で構成されている。逆Ｕ字管３０とヒータ３１はそ
の中央部が固定部材３２に固定されており，逆Ｕ字管３
０の両端側では，炉１の前端部と樋状箱体２の後端部が
それぞれ移動可能に設けられている。樋状箱体２の後端
部の保温部材１９部において，逆Ｕ字管３０の回りに設
けた空間３３は，樋状箱体２全体が揺動するときや熱膨
張により移動するときの動き代である。また，炉１の前
端部において，逆Ｕ字管３０の下側等の回りに設けた空
間３３ａは，炉１全体が上昇，下降するときの動き代で
ある。逆Ｕ字管装置１４は内部を炉１のＢ室の溶湯１５
ｂ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。炉１側において，逆Ｕ字管３０の
下端部はＡ室，Ｂ室内の下の方まで伸びており，溶湯１
５ａ，１５ｂの液面が変動しても，逆Ｕ字管３０の端部
が常時，溶湯１５ａ，１５ｂの中に入っているように設
けた。１ｃはセラミックフィルタである。

【００１１】炉１内のＢ室の溶湯１５ｂの最高液面と，
樋状箱体２内のＡ室の溶湯１５ａの液面は一致するよう
に，炉１と樋状箱体２は設置されている。炉１のＢ室の
上部には，加圧気体供給部４７，開閉弁４８ａ，圧力制
御弁４８ｂ，加圧気体供給源４９が設けられており，図
３に示すヘッドＨプラスαに相当する圧力が溶湯１５ｂ
面に加えられるようになっている。そのために，溶湯入
口部１ｄの蓋１ｂだけでなく，逆Ｕ字管装置１４部の保
守点検用に設けられている蓋１ｅも，気密を保ち得る構
造にしてある。

【００１２】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に示した位置の樋状箱体２の後端部
と固定部材３２との間に設けた揺動中心部３４が望まし
い。給湯装置である樋状箱体２と固定された炉１の間に
は，固定部材３２に固定した状態で断熱材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，伸縮性のあるものにした。これは本体の揺動によっ
て炉１と樋状箱体２間の隙間が変化するためである。３
６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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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
には溶湯は右側下部にのみ入っており，上部水平部には
未だ入っていない。 （２）加圧気体供給装置４７，４８ａ，４８ｂ，４９を
作動させ，Ｂ室を加圧すると，Ｂ室の溶湯１５ｂは逆Ｕ
字管３０の内部を通ってＡ室内に入り，溶湯１５ａは溶
湯面センサ２５で検知されながら所定のレベルまで達す
る。所定のレベルに達すれば，Ｂ室の加圧を停止する。
なお，これは，吸引加圧装置３７を作動させて行うこと
もできる。 （３）この時点で溶湯面センサ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。

【００１７】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。 （３）計量注湯バルブ装置１３により，注湯を開始する
と，Ａ室の溶湯１５ａの液面が低下するので，溶湯面セ
ンサ２４からの信号で再びＢ室を加圧し，溶湯１５ｂを
Ａ室に送る。

【００１８】（４）計量制御においては，樋状箱体２内
の溶湯１５ａの液面の高さの変化に応じて炉１および溶
湯１５ｂの液面を上昇させ，炉１内から樋状箱体２内へ
溶湯１５ｂを移動させて樋状箱体２内の溶湯１５ａの液
面の高さを毎回の注湯時毎にほぼ一定に保つように粗計
量するとともに，樋状箱体２内の溶湯１５ａの液面高さ
や温度等の計量影響要因に応じて計量注湯バルブ装置１
３の開度または弁開時間を制御して計量注湯バルブ装置
１３からの給湯量を毎回所定量にし得るように精密計量
して溶湯の給湯作業を行う。 （５）精密計量の場合，弁閉状態の監視値として，計量
弁棒２６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。 （６）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。 （７）Ｂ室の溶湯１５ｂは使用すれば液面が低下するの
で，液面が下限位置まで来れば，図示していない補給装
置で溶湯入口部１ｄから新しい溶湯を補給する。

【００１９】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，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を計量注湯バルブ装置１３から排出させ，
加熱電源等を切り，停止状態とする。 （３）射出スリーブ３やプランジャチップ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。

【００２０】前記した計量注湯バルブ装置２３等を作動
させる場合には，次に示すように制御する。図５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５７に入力される。５８はデータ設定器であり，
ここでは，例えば，Ａ室の溶湯１５ａの目標液面高さ，
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。５１は炉１の高さ位置制御指令器であ
る。まず，レベル信号に応じた圧力制御弁４８ｂの作用
でＢ室内に所定の圧力が加えられるか，ないしは，吸引
加圧装置３７の作用でＡ室内が真空吸引され，その結
果，Ａ室の溶湯１５ａの液面はほぼ所定の高さに保たれ
る。そして，炉１内の溶湯１５ｂの液面が樋状箱体２内
の溶湯１５ａの液面と同一面になるように，高さ位置制
御指令器５１とシリンダを作用させ，炉１を上昇させ
る。なお，炉１にも，図示していないが，溶湯面センサ
を取付けておくとなお良い。これら炉１の高さの制御は
毎ショットごとに行われる。そして，溶湯１５ａの液面
がほぼ一定に保たれた状態で，注湯操作と注湯制御を行
う。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５
９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。

【００２１】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ｌ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。

【００２２】（１）制御の基本形を図６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６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。 ・液位による補正は基本的には下記数式１の関係で行
う。なお，ｈは溶湯高さ，Ｋ₁ は定数である。

【００２３】

【数１】

【００２４】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
正量は下記数式２の関係となる。

【００２５】

【数２】

【００２６】 温度により比重が変るので，この場
合，補正量は下記数式３となる。

【００２７】

【数３】

【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 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】なお，前記実施例においては，逆Ｕ字管３
０の回りに電磁誘導式のヒータ３１を設けた例を示した
が，これは，ヒータ３１の代りに，電磁ポンプを設け
て，溶湯１５ｂの移送を助けることもできる。また，前
記実施例においては，溶湯溜部として樋状箱体２を設
け，樋状箱体２の先端部に溶湯送出装置として計量注湯
バルブ装置１３を設けた例を示したが，これは，樋状箱
体２の代りに，樋状でない通常の溶湯溜部を用いること
もできるし，また，計量注湯バルブ装置１３の代りに，
電磁ポンプと送湯管からなる溶湯送出装置を用い，送湯
管を射出スリーブに直接連結して用いることもできる。

【００３１】

【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，上下動可能な炉と射出スリーブ
の間に溶湯溜部を配置し，炉と溶湯溜部の後端部との間
に逆Ｕ字管を設け，溶湯溜部の先端部にないしは溶湯溜
部と射出スリーブ間に溶湯送出装置を設けた金属溶湯給
湯装置を用いて給湯を行うに際し，溶湯溜部内の溶湯液
面が下ったとき，次回の給湯までに，その溶湯液面の低
下度合に応じて炉自体を上昇させることにより，溶湯溜
部内の溶湯液面を所定高さに保持するようにしたので，
次に示すような優れた効果がある。 （１）計量精度が高く，射出スリーブに毎回所望の溶湯
量を給湯することができる。なお，従来より，１回の加
圧だけで炉内から射出スリーブ内に直接給湯する空圧計
量単独式の給湯装置も知られているが，本発明では，前
記したように，溶湯溜部である樋状箱体を炉とは別個に
設け，粗計量と精密計量を組み合わせて行うこともでき
るので，樋状箱体内の溶湯液面を一定に保ちやすく，こ
の状態で注湯作業を行うことができ，空圧計量単独式に
比べても，計量精度が極めて高い。 （２）空気計量単独式等に比べて，炉とダイカストマシ
ン間の距離を自由に設定できる。その結果，ダイカスト
マシンの射出スリーブの交換やメンテナンスが容易とな
る。 （３）樋状箱体を設け，炉と樋状箱体の間に逆Ｕ字管を
配したので，装置の熱膨張を吸収することができ，装置
部品に無理な力をかけたり装置部品を破損させたりする
ことがなく，安全で，かつ，長期操業に充分に耐え得
る。 （４）電磁ポンプ式に比べて，熱応力が開放されている
し，メンテナンスも回数が少なくてすみ，しかも，簡単
に行える。 （５）レードル式に比べて，溶湯の密閉度が高く，溶湯
落下距離も低い。 （６）溶湯が外気と遮断されるので，酸化物等の生成が
少なく，溶湯品質が劣化しない。

【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第１の実
施例を示す平面図である。

【図２】前記本装置の正面図である。

【図３】前記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】本発明の方法を実施するための実施例装置を制
御する場合のブロック線図である。

【図６】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 炉 ２ 樋状箱体（溶湯溜部） ３ 射出スリーブ ８ シリンダ １３ 計量注湯バルブ装置（溶湯送出装置） １４ 逆Ｕ字管装置 １５ａ，１５ｂ 溶湯 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 ３０ 逆Ｕ字管 ３２ 固定部材 ３３，３３ａ 空間 ３７ 吸引加圧装置 ３９ 不活性ガス供給装置 ４９ 加圧気体供給源 ５１ 炉１の高さ位置制御指令器 ５２ シリンダ ５７ 演算器 ５８ データ設定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下動可能な炉と射出スリーブの間に溶
   湯溜部を配置し，炉と溶湯溜部の後端部との間に逆Ｕ字
   管を設け，溶湯溜部の先端部にないしは溶湯溜部と射出
   スリーブ間に溶湯送出装置を設けた金属溶湯給湯装置を
   用いて給湯を行うに際し， 溶湯溜部内の溶湯液面が下ったとき，次回の給湯まで
   に，その溶湯液面の低下度合に応じて炉自体を上昇させ
   ることにより，溶湯溜部内の溶湯液面を所定高さに保持
   するようにした金属溶湯の給湯方法。