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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024030209
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】給湯装置および給湯方法
(51)【国際特許分類】
B22D 17/30 20060101AFI20240229BHJP
【ＦＩ】
B22D17/30 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022132882
(22)【出願日】2022-08-24
(71)【出願人】
【識別番号】300041192
【氏名又は名称】ＵＢＥマシナリー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100077
【弁理士】
【氏名又は名称】大場 充
(74)【代理人】
【識別番号】100136010
【弁理士】
【氏名又は名称】堀川 美夕紀
(74)【代理人】
【識別番号】100130030
【弁理士】
【氏名又は名称】大竹 夕香子
(74)【代理人】
【識別番号】100203046
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 聖子
(72)【発明者】
【氏名】進藤 浩二
(57)【要約】
【課題】減速機構の選定に特段の制約がなく、トルクカーブの変動に対応してラドル搬送用モータの負荷を低減させること。
【解決手段】給湯装置１は、ラドル４と、ラドル４を供給先へと搬送可能に構成される搬送部５と、搬送部５を駆動可能に構成される駆動部１０と、駆動部１０および搬送部５を支持する支持部としてのケーシング６とを備える。駆動部１０は、搬送部５によるラドル４の搬送に必要とされる必要トルクＴｒを主に負担するメインモータ１１と、サーボモータであって、メインモータ１１の容量よりも容量が小さく、メインモータ１１と共に必要トルクＴｒを負担するサブモータ１２と、メインモータ１１およびサブモータ１２から出力されるトルクにより回転されて搬送部５を駆動する駆動軸１０Ｄと、サブモータ１２のサーボロック制御が可能に構成される駆動回路部１２２と、を備える。
【選択図】図４
【解決手段】給湯装置１は、ラドル４と、ラドル４を供給先へと搬送可能に構成される搬送部５と、搬送部５を駆動可能に構成される駆動部１０と、駆動部１０および搬送部５を支持する支持部としてのケーシング６とを備える。駆動部１０は、搬送部５によるラドル４の搬送に必要とされる必要トルクＴｒを主に負担するメインモータ１１と、サーボモータであって、メインモータ１１の容量よりも容量が小さく、メインモータ１１と共に必要トルクＴｒを負担するサブモータ１２と、メインモータ１１およびサブモータ１２から出力されるトルクにより回転されて搬送部５を駆動する駆動軸１０Ｄと、サブモータ１２のサーボロック制御が可能に構成される駆動回路部１２２と、を備える。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶湯を供給先に供給する給湯装置であって、
前記溶湯を炉から汲み出して前記供給先に注入可能に構成されるラドルと、
前記ラドルを前記供給先へと搬送可能に構成される搬送部と、
前記搬送部を駆動可能に構成される駆動部と、
前記駆動部および前記搬送部を支持する支持部と、を備え、
前記駆動部は、
前記搬送部による前記ラドルの搬送に必要とされる必要トルクを主に負担するメインモータと、
サーボモータであって、前記メインモータの容量よりも容量が小さく、前記メインモータと共に前記必要トルクを負担するサブモータと、
前記メインモータおよび前記サブモータから出力されるトルクにより回転されて前記搬送部を駆動する駆動軸と、
前記サブモータのサーボロック制御が可能に構成される駆動回路部と、を備える、
給湯装置。
前記溶湯を炉から汲み出して前記供給先に注入可能に構成されるラドルと、
前記ラドルを前記供給先へと搬送可能に構成される搬送部と、
前記搬送部を駆動可能に構成される駆動部と、
前記駆動部および前記搬送部を支持する支持部と、を備え、
前記駆動部は、
前記搬送部による前記ラドルの搬送に必要とされる必要トルクを主に負担するメインモータと、
サーボモータであって、前記メインモータの容量よりも容量が小さく、前記メインモータと共に前記必要トルクを負担するサブモータと、
前記メインモータおよび前記サブモータから出力されるトルクにより回転されて前記搬送部を駆動する駆動軸と、
前記サブモータのサーボロック制御が可能に構成される駆動回路部と、を備える、
給湯装置。
【請求項2】
前記サーボロック制御により、前記ラドルの搬送過程に対応するトルクカーブの一部の領域に亘り前記必要トルクの一部が負担され、
前記一部の領域としてのサーボロック制御領域は、前記トルクカーブにおけるピークのトルクを含む、
請求項１に記載の給湯装置。
前記一部の領域としてのサーボロック制御領域は、前記トルクカーブにおけるピークのトルクを含む、
請求項１に記載の給湯装置。
【請求項3】
前記サーボロック制御領域において、前記サブモータには、定格トルク以上の負荷が、前記サブモータの過負荷特性に基づき許容される時間よりも短い時間に亘り与えられる、
請求項２に記載の給湯装置。
請求項２に記載の給湯装置。
【請求項4】
前記メインモータおよび前記サブモータの一方の出力軸は、前記駆動軸に一体に設けられ、
前記駆動部は、前記メインモータおよび前記サブモータの他方から出力されるトルクを所定の減速比に基づいて増加させて前記駆動軸に伝達する減速部を備える、
請求項１から３のいずれか一項に記載の給湯装置。
前記駆動部は、前記メインモータおよび前記サブモータの他方から出力されるトルクを所定の減速比に基づいて増加させて前記駆動軸に伝達する減速部を備える、
請求項１から３のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項5】
前記減速部は、
前記サブモータの出力軸が一体に設けられる第１ギヤと、前記メインモータの出力軸および前記駆動軸が一体に設けられる第２ギヤと、を含み、
前記サブモータから出力されるトルクを前記第１ギヤおよび前記第２ギヤを介して前記駆動軸に伝達する、
請求項４に記載の給湯装置。
前記サブモータの出力軸が一体に設けられる第１ギヤと、前記メインモータの出力軸および前記駆動軸が一体に設けられる第２ギヤと、を含み、
前記サブモータから出力されるトルクを前記第１ギヤおよび前記第２ギヤを介して前記駆動軸に伝達する、
請求項４に記載の給湯装置。
【請求項6】
ラドルを搬送可能に構成される給湯装置により溶湯を供給先に供給する給湯方法であって、
前記ラドルの搬送過程に対応するトルクカーブに従い、前記ラドルの搬送に必要とされる必要トルクを主にメインモータに負担させるとともに、サーボモータであって前記メインモータの容量よりも容量が小さいサブモータにも前記必要トルクを負担させ、
前記トルクカーブにおける一部の領域においては、前記サブモータに備わるサーボロック制御により前記必要トルクの一部を負担させる、給湯方法。
前記ラドルの搬送過程に対応するトルクカーブに従い、前記ラドルの搬送に必要とされる必要トルクを主にメインモータに負担させるとともに、サーボモータであって前記メインモータの容量よりも容量が小さいサブモータにも前記必要トルクを負担させ、
前記トルクカーブにおける一部の領域においては、前記サブモータに備わるサーボロック制御により前記必要トルクの一部を負担させる、給湯方法。
【請求項7】
前記一部の領域としてのサーボロック制御領域には、前記トルクカーブにおけるピークのトルクを含め、
前記サーボロック制御領域において、前記サブモータには、定格トルク以上の負荷を、前記サブモータの過負荷特性に基づき許容される時間よりも短い時間に亘り与える、
請求項６に記載の給湯方法。
前記サーボロック制御領域において、前記サブモータには、定格トルク以上の負荷を、前記サブモータの過負荷特性に基づき許容される時間よりも短い時間に亘り与える、
請求項６に記載の給湯方法。
【請求項8】
前記ラドルを支持する搬送部を駆動する駆動軸には、前記メインモータの出力軸および前記サブモータの出力軸のうちの前記駆動軸と一体に設けられる一方からトルクを伝達するとともに、
前記駆動軸には、前記メインモータの出力軸および前記サブモータの出力軸のうちの他方から、所定の減速比に基づいてトルクを増加させる減速部を介してトルクを伝達する、
請求項６または７に記載の給湯方法。
前記駆動軸には、前記メインモータの出力軸および前記サブモータの出力軸のうちの他方から、所定の減速比に基づいてトルクを増加させる減速部を介してトルクを伝達する、
請求項６または７に記載の給湯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、給湯装置および給湯方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鋳造に用いられる溶湯を例えばダイカストマシンに備わる射出スリーブに供給するため、炉から溶湯をラドルにより汲み出して供給先に搬送する給湯装置が使用されている。ラドルは、モータ、減速機、およびラドルを支持するリンク式アーム等を含む搬送機構により炉から供給先まで搬送される。
【0003】
溶湯の入ったラドルを供給先へと搬送する搬送モータの容量は、ラドルの可搬重量に応じて選定される。従来、可搬重量の大きい大型の給湯装置は、搬送モータの負荷を低減させるために、アームに設けられるカウンターウェイトを備えている。大容量のモータの調達コストは極端に高いので、モータ容量を抑えるためにカウンターウェイトが使用される。
しかしながら、カウンターウェイトの設置により、装置の外形・動作範囲がより大きくなるので、カウンターウェイトとの干渉を避けるために周辺の設備の配置が制約される。また、慣性力が大きくなるため走行制御が難しい。
しかしながら、カウンターウェイトの設置により、装置の外形・動作範囲がより大きくなるので、カウンターウェイトとの干渉を避けるために周辺の設備の配置が制約される。また、慣性力が大きくなるため走行制御が難しい。
【0004】
搬送モータの負荷を低減させるため、カウンターウェイトの他には、ばねやダンパー等が用いられる。例えば、特許文献１に記載の自動給湯機のモータ負荷軽減装置は、給湯アームを駆動する駆動軸に設けられるウォームギヤ（ウォームおよびウォームホイール）と、ねじりコイルばねとを備えている。かかる負荷軽減装置は、カウンターウェイトを備えていない。
【0005】
ラドルの搬送に必要なトルクは、搬送過程に亘り変化する。特許文献１によると、給湯アームがバランス状態となって搬送に必要なトルクが０となる軸角度である100度を基準として、正のトルクまたは負のトルクが要求されるところ、ねじりコイルばねは、自由状態となる100度を基準として、搬送モータの負荷の方向とは逆の方向にトルクを発生させる。つまり、ねじりコイルばねが、ねじられることで発生させるトルクの分だけ、搬送モータに必要なトルクを減少させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】実公平７－２３０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
給湯装置のアームを駆動する搬送モータの負荷を低減させるためにカウンターウェイト、ばね、ダンパー等を用いる場合は、所定の可搬重量のラドルの搬送に必要なトルクの特性に基づき、モータ、減速機、および負荷低減手段としてのばね等の機械要素を適切に設計する必要がある。
特許文献１のねじりコイルばねによりモータの負荷を低減させるためには、給湯アームの駆動軸の角度に対するトルクの特性（トルクカーブ）は変動しないことが条件となる。
特許文献１のねじりコイルばねによりモータの負荷を低減させるためには、給湯アームの駆動軸の角度に対するトルクの特性（トルクカーブ）は変動しないことが条件となる。
【0008】
しかしながら、ラドルの交換等による可搬重量の増減、リンク機構のレバー比の変更によるラドルの搬送軌跡の調整、あるいは減速機の交換等により、トルクカーブは変動する。トルクカーブが変動すれば、特許文献１のねじりコイルばねによりトルクを発生させたとしても、必ずしもモータの負荷を低減させることはできない。特許文献１のリンク機構のレバー比を変更する一つの試算によれば、所定の軸角度領域に亘り、モータの負荷は増加してしまう。
【0009】
また、特許文献１のねじりコイルばねは、ウォームホイールと、駆動機構のケーシングとの間に設けられるので、特許文献１の負荷軽減装置には、減速機構としてウォームギヤを採用せざるを得ない。
【0010】
本発明は、ラドル搬送用モータと共に用いられる減速機構の選定に特段の制約がなく、トルクカーブの変動に対応してラドル搬送用モータの負荷を低減させることが可能な給湯装置、および給湯方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、溶湯を供給先に供給する給湯装置であって、溶湯を炉から汲み出して供給先に注入可能に構成されるラドルと、ラドルを供給先へと搬送可能に構成される搬送部と、搬送部を駆動可能に構成される駆動部と、駆動部および搬送部を支持する支持部と、を備える。
駆動部は、搬送部によるラドルの搬送に必要とされる必要トルクを主に負担するメインモータと、サーボモータであって、メインモータの容量よりも容量が小さく、メインモータと共に必要トルクを負担するサブモータと、メインモータおよびサブモータから出力されるトルクにより回転されて搬送部を駆動する駆動軸と、サブモータのサーボロック制御が可能に構成される駆動回路部と、を備える。
駆動部は、搬送部によるラドルの搬送に必要とされる必要トルクを主に負担するメインモータと、サーボモータであって、メインモータの容量よりも容量が小さく、メインモータと共に必要トルクを負担するサブモータと、メインモータおよびサブモータから出力されるトルクにより回転されて搬送部を駆動する駆動軸と、サブモータのサーボロック制御が可能に構成される駆動回路部と、を備える。
【0012】
本発明は、ラドルを搬送可能に構成される給湯装置により溶湯を供給先に供給する給湯方法であって、ラドルの搬送過程に対応するトルクカーブに従い、ラドルの搬送に必要とされる必要トルクを主にメインモータに負担させるとともに、サーボモータであってメインモータの容量よりも容量が小さいサブモータにも必要トルクを負担させ、トルクカーブにおける一部の領域においては、サブモータに備わるサーボロック制御により必要トルクの一部を負担させる。
【発明の効果】
【0013】
本発明により、ラドルの搬送に要する必要トルクをメインモータと、サーボロック制御が可能なサブモータとに按分させ、サーボロック制御の保持トルクにより必要トルクを抑えることによれば、カウンターウェイトやばね等を備えることなく、負荷を低減させてメインモータの容量を抑えることが可能となる。
そうすると、必要トルクを１台のモータのみで負担する場合のモータの調達コストと比べて、メインモータ、サブモータ、およびそれらに付随する減速機構の全体として調達コストを低減させることが可能になるとともに、モータおよび減速機構の小型化により給湯装置のサイズを抑えることができる。
そうすると、必要トルクを１台のモータのみで負担する場合のモータの調達コストと比べて、メインモータ、サブモータ、およびそれらに付随する減速機構の全体として調達コストを低減させることが可能になるとともに、モータおよび減速機構の小型化により給湯装置のサイズを抑えることができる。
【0014】
本発明によれば、従来、負荷を低減させるために使用されてきたカウンターウェイトや、ばね、ダンパー等を備える必要なく、モータの負荷低減を実現することができる。そのため、カウンターウェイトやばね等の負荷低減手段を備えることによる大型化を避けて、コンパクトな給湯装置を提供することが可能となる。給湯装置がコンパクトであるならば、周辺設備を給湯機に隣接して容易に配置することができる。
【0015】
サーボモータとしてのサブモータによる電気的な制御によれば、カウンターウェイトやばね等による機械的な力とは違い、ラドルの搬送過程における適宜な位置の範囲に亘り、駆動部の出力トルクを必要トルクに対して適切に制御することが可能となる。そのため、搬送部の変位の軌跡やレバー比の設計変更、可搬重量の増減等に起因して必要トルクのカーブが変動したとしても、負荷を低減させることが可能となる。
本発明によれば、トルクカーブにおいて、負荷を低減させたい領域の必要トルクのみを他の領域には影響なく低減させることができる。
本発明によれば、トルクカーブにおいて、負荷を低減させたい領域の必要トルクのみを他の領域には影響なく低減させることができる。
【0016】
また、本発明によれば、減速機構としてウォームギヤを採用する必要がないので、給湯装置の駆動部にウォームギヤが採用される場合の弊害を避けることができる。例えば、搬送部の動作制御不能により、搬送部が下降を続けて炉内の溶湯に浸かり、機械的ストッパーにより停止したとしても、ウォームギヤのセルフロック（自動締まり）が働く場合とは異なり、メインモータのブレーキを解放すれば炉内の溶湯から搬送部およびラドルを引き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係る給湯装置の正面図である。
【図2】（ａ）～（ｄ）は、搬送部を構成するリンク機構の動作によりラドルが前方の供給先に向けて搬送される過程を示す図である。
【図3】給湯装置の側面模式図である。
【図4】ラドルを支持する搬送部を駆動する駆動部の模式図である。
【図5】ラドルの搬送過程に亘り、ラドルの搬送に必要なトルクの特性（トルクカーブ）を示すグラフである。
【図6】サブモータの過負荷特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
〔全体構成〕
図１に示す給湯装置１は、鋳造に用いられる溶湯を例えばダイカストマシンの射出装置に備わる射出スリーブに供給する。給湯装置１は、図１に模式的に図示されている炉２に貯留されている溶湯３をラドル４により汲み出し、供給先としての図示しない射出スリーブの注湯用開口の位置まで搬送する。
本実施形態の給湯装置１は、ラドル４により搬送可能な溶湯３の重量（可搬重量が）大きい、大型の給湯装置に相当する。
〔全体構成〕
図１に示す給湯装置１は、鋳造に用いられる溶湯を例えばダイカストマシンの射出装置に備わる射出スリーブに供給する。給湯装置１は、図１に模式的に図示されている炉２に貯留されている溶湯３をラドル４により汲み出し、供給先としての図示しない射出スリーブの注湯用開口の位置まで搬送する。
本実施形態の給湯装置１は、ラドル４により搬送可能な溶湯３の重量（可搬重量が）大きい、大型の給湯装置に相当する。
【0019】
溶湯３は、例えば、アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金、銅合金等の溶融状態にある金属に相当する。炉２は、溶湯３を溶融状態に保持する保持炉、または金属を溶解させて溶融状態に保持する溶解兼保持炉に相当する。
【0020】
給湯装置１は、ラドル４と、ラドル４を供給先へと搬送可能に構成される搬送部５と、搬送部５を駆動可能に構成される駆動部１０と、駆動部１０および搬送部５を支持する支持部としてのケーシング６と、ラドル４を傾転させる図示しない傾転用モータと、湯面３Ａを検知可能に構成される湯面検知センサ７とを備えている。
【0021】
〔搬送部の構成および作用〕
搬送部５は、図１に構成の一例が示されているように、駆動部１０の駆動軸１０Ｄに設けられるリンク機構５Ｌを含む。駆動軸１０Ｄは水平に配置されている。リンク機構５Ｌは、複数のリンク５０～５４からなる。
駆動リンク５０の一端部５０１は、ケーシング６に固定される駆動軸１０Ｄに一体に設けられることが好ましい。本明細書において「一体に設けられる」ことは、一体形成されることのみを言わない。「一体に設けられる」ことには、例えばキーおよびキー溝によって一体に組み付けられることも含まれる。
駆動リンク５０の他端部５０２には、第１リンク５１がジョイントＪ０により連結される。
搬送部５は、図１に構成の一例が示されているように、駆動部１０の駆動軸１０Ｄに設けられるリンク機構５Ｌを含む。駆動軸１０Ｄは水平に配置されている。リンク機構５Ｌは、複数のリンク５０～５４からなる。
駆動リンク５０の一端部５０１は、ケーシング６に固定される駆動軸１０Ｄに一体に設けられることが好ましい。本明細書において「一体に設けられる」ことは、一体形成されることのみを言わない。「一体に設けられる」ことには、例えばキーおよびキー溝によって一体に組み付けられることも含まれる。
駆動リンク５０の他端部５０２には、第１リンク５１がジョイントＪ０により連結される。
【0022】
第１リンク５１の一端部には、ジョイントＪ１により第２リンク５２が連結され、この第２リンク５２はジョイントＪ２により第３リンク５３に連結される。ジョイントＪ２は、ケーシング６に固定される。リンク機構５Ｌは、駆動軸１０Ｄの位置およびジョイントＪ２の位置の２点でケーシング６に固定される。
【0023】
第４リンク５４は、第３リンク５３にジョイントＪ３により連結されるとともに、第１リンク５１にジョイントＪ４により連結される。ジョイントＪ０は、ジョイントＪ１とジョイントＪ４との間に配置される。
第４リンク５４は、ジョイントＪ３からジョイントＪ４の位置を超えて直線的に延在している。第４リンク５４の先端部５４１には、ラドル４が傾転軸４２を中心に傾転可能に支持される。
第４リンク５４は、ジョイントＪ３からジョイントＪ４の位置を超えて直線的に延在している。第４リンク５４の先端部５４１には、ラドル４が傾転軸４２を中心に傾転可能に支持される。
【0024】
湯面検知センサ７は、電圧が印加される一対の導体としての検知棒７１，７２を含む。一対の検知棒７１，７２は、第４リンク５４に沿って配置され、第４リンク５４に支持されている。炉２内の溶湯３に向けて搬送部５が下降し、検知棒７１，７２のそれぞれの下端が溶湯３に接触すると、検知棒７１，７２および溶湯３を含んで形成される閉回路を電流が流れることにより、湯面３Ａの位置を検知可能である。この湯面３Ａの位置に対してラドル４の進入深さを決めることができる。
なお、湯面検知センサ７は、溶湯３への接触により湯面３Ａを検知するものには限らず、レーザー等を用いて湯面３Ａを検知可能に構成される非接触式のセンサであってもよい。
なお、湯面検知センサ７は、溶湯３への接触により湯面３Ａを検知するものには限らず、レーザー等を用いて湯面３Ａを検知可能に構成される非接触式のセンサであってもよい。
【0025】
駆動リンク５０は、駆動部１０により駆動軸１０Ｄに伝達されるトルクにより駆動軸１０Ｄを中心に回転する。図１における時計回り方向Ｄ１に駆動リンク５０が回転すると、搬送部５に支持されているラドル４が下降しつつ、炉２に向けて後退する。図１は、搬送部５が後退限ＲＬにある状態を示している。反時計回り方向Ｄ２に駆動リンク５０が回転すると、ラドル４は上昇しつつ、溶湯の供給先に向けて前進する。
【0026】
搬送部５およびラドル４は、例えばダイカストマシンの制御装置から駆動部１０および傾転用モータに送られる指令に基づいて例えば以下のように動作する。
図１に示すように、後退限ＲＬでラドル４を時計回り方向ｄ１へと傾転させ、炉２内の溶湯３にラドル４を進入させた後、ラドル４を反時計回り方向ｄ２へと傾転させることにより、鋳造する製品に応じた量の溶湯３をラドル４により汲み出す。
図１に示すように、後退限ＲＬでラドル４を時計回り方向ｄ１へと傾転させ、炉２内の溶湯３にラドル４を進入させた後、ラドル４を反時計回り方向ｄ２へと傾転させることにより、鋳造する製品に応じた量の溶湯３をラドル４により汲み出す。
【0027】
その後は、図２（ａ）～（ｄ）に搬送部５によるラドル４の搬送過程を示すように、駆動リンク５０の回転に従いリンク機構５Ｌを変位させながらラドル４を前進限ＦＬ（図２（ｄ）の位置）まで搬送する。そして、供給先における注湯位置（例えば射出スリーブの注湯用開口の上方）でラドル４を反時計回り方向ｄ２に傾転させると、注ぎ口４１から溶湯が例えば射出スリーブの内側に注入される。
【0028】
〔駆動部の構成〕
図１、図３、および図４を参照し、駆動部１０の構成について説明する。
駆動部１０は、メインモータ１１と、サブモータ１２と、減速部１３と、駆動軸１０Ｄとを備えている。これらはいずれもケーシング６に設けられている。
図１に示すように、ケーシング６を駆動軸１０Ｄの軸線方向に沿って見たとき（正面視Ｉ）、搬送部５は、ケーシング６の正面側６Ｆで駆動軸１０Ｄに設けられている。一方、メインモータ１１の出力軸１１Ａと、サブモータ１２の出力軸１２Ａとは、図３に示すように、ケーシング６の背面側６Ｂに設けられ、それらの出力軸１１Ａと出力軸１２Ａとは、互いに平行に配置されている。
図１、図３、および図４を参照し、駆動部１０の構成について説明する。
駆動部１０は、メインモータ１１と、サブモータ１２と、減速部１３と、駆動軸１０Ｄとを備えている。これらはいずれもケーシング６に設けられている。
図１に示すように、ケーシング６を駆動軸１０Ｄの軸線方向に沿って見たとき（正面視Ｉ）、搬送部５は、ケーシング６の正面側６Ｆで駆動軸１０Ｄに設けられている。一方、メインモータ１１の出力軸１１Ａと、サブモータ１２の出力軸１２Ａとは、図３に示すように、ケーシング６の背面側６Ｂに設けられ、それらの出力軸１１Ａと出力軸１２Ａとは、互いに平行に配置されている。
【0029】
（メインモータ）
メインモータ１１は、ラドル４の搬送に必要なトルク（必要トルクＴｒ）を主に負担する。メインモータ１１は、例えば三相交流が印加される誘導モータであり、モータ本体１１０と、モータ本体１１０の図示しない軸に接続される減速機１１１（ギヤヘッド）と、出力軸１１Ａと、駆動回路部１１２と、電磁ブレーキ１１３とを備えている。
メインモータ１１が、汎用モータであって、駆動リンク５０の回転角度を取得する場合には、駆動軸１０Ｄには図示しないエンコーダが設けられる。メインモータ１１がサーボモータである場合は、メインモータ１１に備わるエンコーダを用いて駆動リンク５０の回転角度を取得することができる。
メインモータ１１は、ラドル４の搬送に必要なトルク（必要トルクＴｒ）を主に負担する。メインモータ１１は、例えば三相交流が印加される誘導モータであり、モータ本体１１０と、モータ本体１１０の図示しない軸に接続される減速機１１１（ギヤヘッド）と、出力軸１１Ａと、駆動回路部１１２と、電磁ブレーキ１１３とを備えている。
メインモータ１１が、汎用モータであって、駆動リンク５０の回転角度を取得する場合には、駆動軸１０Ｄには図示しないエンコーダが設けられる。メインモータ１１がサーボモータである場合は、メインモータ１１に備わるエンコーダを用いて駆動リンク５０の回転角度を取得することができる。
【0030】
モータ本体１１０は、図示しないステータおよびロータと、ケース１１Ｃとを有している。減速機１１１は、図示しない歯車列を含んでいる。出力軸１１Ａは、モータ本体１１０の軸に対して平行に配置される。
【0031】
電磁ブレーキ１１３は、湯面検知センサ７により湯面３Ａが検知されると作動可能に構成される。ラドル４を炉２に進入させた後に搬送部５の下降を停止させる制御は、湯面検知センサ７の検知信号をトリガーとして行われる。このとき、例えばダイカストマシンの制御装置からの指令により電磁ブレーキ１１３への通電が遮断されると、電磁ブレーキ１１３が直ちに作動する。
【0032】
また、駆動回路部１１２等の故障によりメインモータ１１の電源が遮断された場合にも、直ちに電磁ブレーキ１１３が作動する。そのため、故障時の搬送部５の自由落下を避けることができる。
【0033】
つまり、電磁ブレーキ１１３は無励磁作動型であり、詳細な図示を省略するが、例えば、ケース１１Ｃに固定されるブレーキステータと、ブレーキアーマチュアと、ばね部材とを備えている。ブレーキステータのコイルへの通電が停止され、非励磁のとき、ブレーキアーマチュアはばね部材によりロータに押圧され、ブレーキアーマチュアの表面のライニングがロータに密着する。このとき、ライニングとロータとの摩擦力によりロータの回転が制動される。
ブレーキステータのコイルが励磁されている間は、磁力によりブレーキアーマチュアがばね部材の弾性力に抗してブレーキステータに吸引される。このとき電磁ブレーキ１１３は解放されており、ロータは回転可能である。
ブレーキステータのコイルが励磁されている間は、磁力によりブレーキアーマチュアがばね部材の弾性力に抗してブレーキステータに吸引される。このとき電磁ブレーキ１１３は解放されており、ロータは回転可能である。
【0034】
図示しない交流電源および駆動回路部１１２によりメインモータ１１の負荷に応じた電流がステータコイルに流れることで、ロータが回転し、モータ本体１１０からトルクが出力される。そのトルクは、減速機１１１の歯車列のギヤ比に応じた減速比に基づいて増加し、出力軸１１Ａから出力されて駆動軸１０Ｄへと伝達される。出力軸１１Ａは駆動軸１０Ｄに一体に設けられていることが好ましい。
【0035】
なお、メインモータ１１および減速機１１１に代えて、減速機構としての歯車列をケース１１Ｃに内蔵するギヤードモータをメインモータとして採用することができる。これはサブモータ１２についても同様である。
【0036】
（サブモータ）
次に、サブモータ１２は、メインモータ１１と共に必要トルクＴｒを負担する。サブモータ１２の容量は、メインモータ１１の容量よりも小さい。
このサブモータ１２は、位置、速度、およびトルクのうち少なくとも位置を制御可能に構成されるサーボモータに相当する。
次に、サブモータ１２は、メインモータ１１と共に必要トルクＴｒを負担する。サブモータ１２の容量は、メインモータ１１の容量よりも小さい。
このサブモータ１２は、位置、速度、およびトルクのうち少なくとも位置を制御可能に構成されるサーボモータに相当する。
【0037】
サブモータ１２は、例えば、三相交流が印加される誘導モータであり、モータ本体１２０と、モータ本体１２０の図示しない軸に接続される減速機１２１（ギヤヘッド）と、出力軸１２Ａと、エンコーダ１２Ｅおよびトルクセンサ１２Ｔと、駆動回路部１２２とを備えている。
【0038】
モータ本体１２０は、図示しないステータおよびロータと、ケース１２Ｃとを有している。減速機１２１は、図示しない歯車列を含んでいる。出力軸１２Ａは、モータ本体１２０の軸に対して平行に配置される。
【0039】
図示しない交流電源および駆動回路部１２２によりサブモータ１２の負荷に応じた電流がステータコイルに流れることで、ロータが回転し、モータ本体１２０からトルクが出力される。そのトルクは、減速機１２１の歯車列のギヤ比に応じた減速比に基づいて増加し、出力軸１２Ａから出力される。サブモータ１２の出力トルクは、減速部１３による減速によりさらに増加し、駆動軸１０Ｄへと伝達される。
【0040】
（駆動回路部）
駆動回路部１２２は、エンコーダ１２Ｅにより出力軸１２Ａの回転位置を検知しつつ、フィードバック制御等の位置制御を行う。本実施形態の駆動回路部１２２は、エンコーダ１２Ｅを用いた位置検知による位置決め制御、およびトルクセンサ１２Ｔを用いたトルク制御も可能である。
駆動回路部１２２は、エンコーダ１２Ｅにより出力軸１２Ａの回転位置を検知しつつ、フィードバック制御等の位置制御を行う。本実施形態の駆動回路部１２２は、エンコーダ１２Ｅを用いた位置検知による位置決め制御、およびトルクセンサ１２Ｔを用いたトルク制御も可能である。
【0041】
駆動回路部１２２は、サーボロック制御の機能を備えている。サーボロック制御は、サーボモータを位置制御により停止位置（目標位置）に保持しようとすることを言う。駆動回路部１２２は、サーボロック制御の開始時の位置である目標位置から、外力によってサブモータ１２の位置がずれると、目標位置に戻そうとステータコイルに電流を印加することで、外力に抵抗して目標位置に保持するための保持トルクを出力させる。
【0042】
本実施形態におけるサブモータ１２のサーボロック制御は、必要トルクＴｒの一部をサブモータ１２に負担させるために行われる。この場合の外力は、メインモータ１１から出力されるトルクにより、駆動軸１０Ｄ、第２ギヤ１３２、および第１ギヤ１３１を介して出力軸１２Ａに伝達される外力である。
【0043】
また、駆動回路部１２２は、出力トルクの上限値を設定するトルク制限機能を備えていることが好ましい。トルク制限機能によれば、ラドル４の交換等による可搬重量の増減に対応することが可能である。可搬重量を増加させる場合、従来のように搬送部５にカウンターウェイトを追加する必要はなく、可搬重量の増加分に応じて、出力トルクの上限値を増加させれば良い。
【0044】
（減速部）
減速部１３は、図４に構成の一例を示すように、サブモータ１２の出力軸１２Ａが一体に設けられる第１ギヤ１３１と、メインモータ１１の出力軸１１Ａおよび駆動軸１０Ｄが一体に設けられる第２ギヤ１３２とからなる。第１ギヤ１３１および第２ギヤ１３２のいずれも、例えば平歯車であり、噛み合わせた状態でケーシング６の内側に設けられている。ケーシング６の内側には、出力軸１１Ａ，１２Ａおよび駆動軸１０Ｄを支持する図示しない軸受も設けられている。
減速部１３は、図４に構成の一例を示すように、サブモータ１２の出力軸１２Ａが一体に設けられる第１ギヤ１３１と、メインモータ１１の出力軸１１Ａおよび駆動軸１０Ｄが一体に設けられる第２ギヤ１３２とからなる。第１ギヤ１３１および第２ギヤ１３２のいずれも、例えば平歯車であり、噛み合わせた状態でケーシング６の内側に設けられている。ケーシング６の内側には、出力軸１１Ａ，１２Ａおよび駆動軸１０Ｄを支持する図示しない軸受も設けられている。
【0045】
第１ギヤ１３１の歯数をｎ１、第２ギヤ１３２の歯数をｎ２とすると、ｎ１＜ｎ２である。第１ギヤ１３１と第２ギヤ１３２とのギヤ比は１：（ｎ２／ｎ１）であり、減速比は、１／（ｎ２／ｎ１）に相当する。そうすると、出力軸１２Ａから出力されるトルクは、基本的には（ｎ２／ｎ１）倍に増加する。
【0046】
出力軸１１Ａおよび出力軸１２Ａは、減速部１３を介して、ケーシング６の背面側６Ｂで平行に配置されている。この場合は、２つのモータ１１，１２がケーシング６の同じ側（背面側６Ｂ）に設置されるので、モータ１１，１２を設置するためのスペースの低減に寄与する。
減速部１３は、駆動部１０の必須構成ではないが、駆動部１０が減速部１３を備えていない場合は、例えば、ケーシング６の背面側６Ｂに設けられたメインモータ１１の出力軸１１Ａが駆動軸１０Ｄの一端に接続され、ケーシング６の正面側６Ｆに設けられたサブモータ１２の出力軸１２Ａが駆動軸１０Ｄの他端に接続されるので、駆動部１０が駆動軸１０Ｄの方向に厚くなる。
しかも、モータ１１，１２のいずれか一方がケーシング６の正面側６Ｆに設置されるとすれば、例えば図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、搬送部５の一部（第３リンク５３または第４リンク５４）が、駆動軸１０Ｄと同一軸線上に設置されたモータと干渉してしまう。これを避けようとすれば搬送部５を含めて給湯装置１がさらに厚くなる。
減速部１３は、駆動部１０の必須構成ではないが、駆動部１０が減速部１３を備えていない場合は、例えば、ケーシング６の背面側６Ｂに設けられたメインモータ１１の出力軸１１Ａが駆動軸１０Ｄの一端に接続され、ケーシング６の正面側６Ｆに設けられたサブモータ１２の出力軸１２Ａが駆動軸１０Ｄの他端に接続されるので、駆動部１０が駆動軸１０Ｄの方向に厚くなる。
しかも、モータ１１，１２のいずれか一方がケーシング６の正面側６Ｆに設置されるとすれば、例えば図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、搬送部５の一部（第３リンク５３または第４リンク５４）が、駆動軸１０Ｄと同一軸線上に設置されたモータと干渉してしまう。これを避けようとすれば搬送部５を含めて給湯装置１がさらに厚くなる。
【0047】
減速部１３の機構には特段の制約がないので、減速部１３の設計自由度は高い。例えば、第１ギヤ１３１および第２ギヤ１３２は、はすば歯車（helical gear）であってもよい。減速部１３が、第１ギヤ１３１と第２ギヤ１３２との間でトルクを伝達可能な１つ以上の中間ギヤを備えていてもよい。
減速部１３と接続されるモータ１１，１２の容量を抑えるため、減速部１３の効率は出来るだけ高いことが好ましい。また、ケーシング６のサイズを抑えるため、減速部１３の歯車列は出来る限りコンパクトに配置されることが好ましい。
ここで、メインモータ１１およびサブモータ１２の配置が本実施形態とは逆の構成、つまり、サブモータ１２が駆動軸１０Ｄに設けられ、メインモータ１１が減速部１３を介して駆動軸１０Ｄにトルクを伝達する構成も許容される。但し、その場合は、減速部１３にはモジュールの大きな歯車が必要となる。メインモータ１１からサブモータ１２に伝達される大トルクに適した大きなモジュールの歯車が必要となるためである。この場合、ギヤ比の関係から、歯車の径の大小関係が逆となる。つまり、本実施形態の第１ギヤ１３１の位置には大径のギヤが配置され、本実施形態の第２ギヤ１３２の位置には小径のギヤが配置されることとなる。
減速部１３の歯車のサイズを出来るだけ抑えて、歯車のコストおよびバックラッシを抑える観点からは、本実施形態のように、メインモータ１１の出力軸１１Ａが駆動軸１０Ｄに設けられ、サブモータ１２が減速部１３を介して駆動軸１０Ｄに接続される構成が有利である。本実施形態の減速部１３は、第１ギヤ１３１から第２ギヤ１３２へと、大部分がメインモータ１１により負担される必要トルクＴｒの残余のトルクを伝達するので、第１ギヤ１３１および第２ギヤ１３２のモジュールは小さい。
減速部１３と接続されるモータ１１，１２の容量を抑えるため、減速部１３の効率は出来るだけ高いことが好ましい。また、ケーシング６のサイズを抑えるため、減速部１３の歯車列は出来る限りコンパクトに配置されることが好ましい。
ここで、メインモータ１１およびサブモータ１２の配置が本実施形態とは逆の構成、つまり、サブモータ１２が駆動軸１０Ｄに設けられ、メインモータ１１が減速部１３を介して駆動軸１０Ｄにトルクを伝達する構成も許容される。但し、その場合は、減速部１３にはモジュールの大きな歯車が必要となる。メインモータ１１からサブモータ１２に伝達される大トルクに適した大きなモジュールの歯車が必要となるためである。この場合、ギヤ比の関係から、歯車の径の大小関係が逆となる。つまり、本実施形態の第１ギヤ１３１の位置には大径のギヤが配置され、本実施形態の第２ギヤ１３２の位置には小径のギヤが配置されることとなる。
減速部１３の歯車のサイズを出来るだけ抑えて、歯車のコストおよびバックラッシを抑える観点からは、本実施形態のように、メインモータ１１の出力軸１１Ａが駆動軸１０Ｄに設けられ、サブモータ１２が減速部１３を介して駆動軸１０Ｄに接続される構成が有利である。本実施形態の減速部１３は、第１ギヤ１３１から第２ギヤ１３２へと、大部分がメインモータ１１により負担される必要トルクＴｒの残余のトルクを伝達するので、第１ギヤ１３１および第２ギヤ１３２のモジュールは小さい。
【0048】
減速部１３には、かさ歯車（例えばマイタギヤ）が含まれていてもよい。例えば、モータ本体１１０の出力軸が鉛直方向に配置される場合は、鉛直軸の周りに回転するトルクが、マイタギヤを介し、水平軸の周りに回転するトルクに変換されて駆動軸１０Ｄに伝達されていてもよい。
なお、減速部１３の機構としてウォームギヤを採用することは、後述する理由から避けることが好ましい。
なお、減速部１３の機構としてウォームギヤを採用することは、後述する理由から避けることが好ましい。
【0049】
減速部１３は、適宜な方法で潤滑される。潤滑方式としては、グリースを用いるグリース潤滑方式や、潤滑油の滴下、噴射、噴霧等による強制潤滑方式が採用されることが好ましい。こうした潤滑方式は、ウォームギヤに採用されるオイルバス（油浴）潤滑方式と比べて、炉２の近くの高温環境下における使用に適する。
【0050】
〔ラドルの搬送に必要なトルク特性、それに応じたモータの選定〕
ラドル４の搬送に必要とされる必要トルクＴｒは、例えば図５に駆動リンク５０の回転角度θに対応する必要トルクＴｒの特性（トルクカーブ）の一例を示すように、搬送過程に亘り変化する。図５に示すトルクカーブは、解析および計算に基づく。
図５は、後退限ＲＬから前進限ＦＬに向けてラドル４を搬送する搬送過程に亘り、溶湯の入ったラドル４の搬送に必要とされる必要トルクＴｒを示している。図５に示す（ａ）は、図２の（ａ）と対応している。（ｂ）および（ｄ）も同様である。
ラドル４の搬送に必要とされる必要トルクＴｒは、例えば図５に駆動リンク５０の回転角度θに対応する必要トルクＴｒの特性（トルクカーブ）の一例を示すように、搬送過程に亘り変化する。図５に示すトルクカーブは、解析および計算に基づく。
図５は、後退限ＲＬから前進限ＦＬに向けてラドル４を搬送する搬送過程に亘り、溶湯の入ったラドル４の搬送に必要とされる必要トルクＴｒを示している。図５に示す（ａ）は、図２の（ａ）と対応している。（ｂ）および（ｄ）も同様である。
【0051】
必要トルクＴｒは、搬送過程の途中で、駆動軸１０Ｄに出力されるトルクとつり合い、「０」となる。図５においては、図２（ｂ）に示すように駆動リンク５０が鉛直方向に一致する回転角度θ０を基準としている。図５に示すトルクカーブにおいては、必要トルクＴｒが出力軸１１Ａ，１２Ａから見て反時計回り方向Ｄ２の正の値となる領域（例えば（ａ）と（ｂ）との間）と、（ａ）よりも後退限ＲＬ側のように、出力軸１１Ａ，１２Ａから見て時計回り方向Ｄ１の負の値となる領域とが存在する。後退限ＲＬ側の必要トルクＴｒは、前進限ＦＬ側の必要トルクＴｒと比べて相対的に絶対値が大きい。
ここで、（ａ）よりも後退限ＲＬ側では、基準回転角度θ０に対して回転角度θの絶対値が大きくなるほど必要トルクＴｒは増加する。つまり、必要トルクＴｒのピーク（以下ピークトルクＰ１）は、後退限ＲＬにある。
ここで、（ａ）よりも後退限ＲＬ側では、基準回転角度θ０に対して回転角度θの絶対値が大きくなるほど必要トルクＴｒは増加する。つまり、必要トルクＴｒのピーク（以下ピークトルクＰ１）は、後退限ＲＬにある。
【0052】
モータを選定する際には、必要トルクＴｒに対応する負荷と、モータの容量とが考慮される。種々のモータが存在するところ、総じて、モータの容量が大きいほど、モータの調達コストは増加する。特に、容量が５ｋＷ以上のモータについては、容量に対して調達に要するコストが指数関数的に増加してしまう。
そこで、本実施形態においては、必要トルクＴｒを主に担うメインモータ１１として、現実的なコストにより調達可能な範囲で、定格トルクが出来るだけ大きいモータを選定しつつ、必要トルクＴｒの不足分をサブモータ１２により補う。ここで、サーボロック制御による保持トルクを利用してサブモータ１２を必要最小限の容量に抑えるため、サブモータ１２としてサーボモータを採用する。そのサーボモータは、メインモータ１１と比べて容量が十分に小さい、安価なモータであってよい。
メインモータ１１の選定にあたっては、例えば、必要トルクＴｒの平均値およびピーク値がメインモータ１１の定格トルクを下回るように、定格に対する平均値およびピーク値のそれぞれの割合を設定する。
そこで、本実施形態においては、必要トルクＴｒを主に担うメインモータ１１として、現実的なコストにより調達可能な範囲で、定格トルクが出来るだけ大きいモータを選定しつつ、必要トルクＴｒの不足分をサブモータ１２により補う。ここで、サーボロック制御による保持トルクを利用してサブモータ１２を必要最小限の容量に抑えるため、サブモータ１２としてサーボモータを採用する。そのサーボモータは、メインモータ１１と比べて容量が十分に小さい、安価なモータであってよい。
メインモータ１１の選定にあたっては、例えば、必要トルクＴｒの平均値およびピーク値がメインモータ１１の定格トルクを下回るように、定格に対する平均値およびピーク値のそれぞれの割合を設定する。
【0053】
必要トルクＴｒの不足分は、例えば、図５に示すトルクカーブにおいて、ピークトルクＰ１を含む領域１２Ｒ（サーボロック制御領域）に相当する。この領域１２Ｒに亘り、サブモータ１２のサーボロック制御が行われる。そうすると、メインモータ１１のトルクが出力される駆動軸１０Ｄの回転に抗して、第１ギヤ１３１および第２ギヤ１３２の回転速度を減少させつつサブモータ１２の保持トルクが発生する結果、領域１２Ｒにおける必要トルクＴｒの絶対値は、例えば図５に破線で示すように減少する。ピークトルクＰ１は、ピークトルクＰ２へと変化する。
なお、サーボロック制御領域１２Ｒにおける値の変動は、搬送部５を動作させる際の慣性トルクによる。
なお、サーボロック制御領域１２Ｒにおける値の変動は、搬送部５を動作させる際の慣性トルクによる。
【0054】
〔必要容量等の試算例〕
例えば、サブモータ１２の定格トルク分、メインモータ１１のトルクを負担させることができる。単一のモータを採用する場合と、メインモータ１１およびサブモータ１２を採用する場合との容量、トルク、および減速比に関する試算の一例を示す。
＜メインモータ案１＞
容量：８ｋＷ
定格トルク：７５Ｎ・ｍ
減速比：１／２２０
モータトルク：７５×２２０＝１６５００［Ｎ・ｍ］
例えば、サブモータ１２の定格トルク分、メインモータ１１のトルクを負担させることができる。単一のモータを採用する場合と、メインモータ１１およびサブモータ１２を採用する場合との容量、トルク、および減速比に関する試算の一例を示す。
＜メインモータ案１＞
容量：８ｋＷ
定格トルク：７５Ｎ・ｍ
減速比：１／２２０
モータトルク：７５×２２０＝１６５００［Ｎ・ｍ］
【0055】
＜メインモータ案２＞
容量：６ｋＷ
定格トルク：５７Ｎ・ｍ
減速比：１／２２０
モータトルク：５７×２２０＝１２５４０［Ｎ・ｍ］
容量：６ｋＷ
定格トルク：５７Ｎ・ｍ
減速比：１／２２０
モータトルク：５７×２２０＝１２５４０［Ｎ・ｍ］
【0056】
＜サブモータによるトルク低減値＞
下記条件を仮定した。
サブモータの定格トルク：１０Ｎ・ｍ
減速比：１／１００
第１ギヤおよび第２ギヤによる減速比：１／５
トルク低減値：１０×１００×５＝５０００［Ｎ・ｍ］
下記条件を仮定した。
サブモータの定格トルク：１０Ｎ・ｍ
減速比：１／１００
第１ギヤおよび第２ギヤによる減速比：１／５
トルク低減値：１０×１００×５＝５０００［Ｎ・ｍ］
【0057】
ここで、１台のモータのみを採用する場合は、ピークトルクＰ１を１６０００Ｎ・ｍと想定すれば、メインモータ案１のように８ｋＷのモータが必要となる。しかし、本実施形態のようにメインモータ１１とサブモータ１２とを併用する場合は、サブモータ１２によるトルク低減値を加味すると、ピークトルクＰ２は、１６０００－５０００＝１１０００［Ｎ・ｍ］となり、８ｋＷに対して１サイズ下の６ｋＷの容量のモータを採用可能となる。モータの容量と調達コストとの相関関係から、８ｋＷから６ｋＷへの容量減少により、大幅にコストを下げることができる。可搬重量が大きいために必要トルクＴｒが大きくなるほど、モータ容量の減少によるコストメリットが大きくなる。例えば３．７ｋＷから２．２ｋＷへと容量を減少させる場合よりも、８ｋＷから６ｋＷへと減少させる方が大幅にコストを下げることができる。
【0058】
図６は、サブモータ１２の過負荷特性を示すグラフである。横軸は、サブモータ１２の負荷率を示し、対数軸である縦軸は、連続作動時に異常が発生するまでの所要時間を示している。実線Ｌ１は、サーボロック制御が行われない場合の過負荷特性を示し、破線Ｌ２は、サーボロック制御が行われる場合の過負荷特性を示している。
上述の領域１２Ｒにおいて、サブモータ１２には、定格トルク以上の負荷が与えられる。但し、領域１２Ｒの回転角度範囲に相当する時間は、サブモータ１２の過負荷特性に基づき許容される時間よりも短い。そのため、サブモータ１２のサーボロック制御が必要トルクＴｒの領域１２Ｒに限って行われ、残りの領域においてはサーボロック制御が行われないことにより、サブモータ１２の異常を回避することができ、かつ、メインモータ１１に対して不必要な負荷を掛けないようにすることができる。
上述の領域１２Ｒにおいて、サブモータ１２には、定格トルク以上の負荷が与えられる。但し、領域１２Ｒの回転角度範囲に相当する時間は、サブモータ１２の過負荷特性に基づき許容される時間よりも短い。そのため、サブモータ１２のサーボロック制御が必要トルクＴｒの領域１２Ｒに限って行われ、残りの領域においてはサーボロック制御が行われないことにより、サブモータ１２の異常を回避することができ、かつ、メインモータ１１に対して不必要な負荷を掛けないようにすることができる。
【0059】
〔本実施形態による効果〕
以下、本実施形態による主な効果を列記する。
ラドル４の搬送に必要なトルクＴｒに対してメインモータ１１の容量を抑えつつ、必要最小限の容量をサーボロック制御が可能なサブモータ１２に与えて、両モータ１１，１２に必要トルクＴｒを負担させることによれば、例えば可搬重量が５０～１００ｋｇ、あるいはそれ以上の大型の給湯装置１を駆動する駆動部１０でありながら、カウンターウェイトや、ばねを備えることなく、負荷を低減させることができる。そのため、メインモータ１１の容量を抑え、かつメインモータ１１の減速機１１１の減速比を下げることが可能となる。
そうすると、必要トルクＴｒを１台のモータのみで負担する場合のモータの調達コストと比べて、メインモータ１１、サブモータ１２、および減速部１３の全体として調達コストを低減させることが可能になるとともに、モータ１１および減速機１１１の小型化により給湯装置１のサイズを抑えることができる。
以下、本実施形態による主な効果を列記する。
ラドル４の搬送に必要なトルクＴｒに対してメインモータ１１の容量を抑えつつ、必要最小限の容量をサーボロック制御が可能なサブモータ１２に与えて、両モータ１１，１２に必要トルクＴｒを負担させることによれば、例えば可搬重量が５０～１００ｋｇ、あるいはそれ以上の大型の給湯装置１を駆動する駆動部１０でありながら、カウンターウェイトや、ばねを備えることなく、負荷を低減させることができる。そのため、メインモータ１１の容量を抑え、かつメインモータ１１の減速機１１１の減速比を下げることが可能となる。
そうすると、必要トルクＴｒを１台のモータのみで負担する場合のモータの調達コストと比べて、メインモータ１１、サブモータ１２、および減速部１３の全体として調達コストを低減させることが可能になるとともに、モータ１１および減速機１１１の小型化により給湯装置１のサイズを抑えることができる。
【0060】
本実施形態によれば、動作領域が拡大するカウンターウェイトや、駆動軸１０Ｄの方向にケーシング６が厚くなりがちなばねやダンパー、あるいはウォームギヤを備えることによる大型化を避けて、コンパクトな給湯装置１を提供することが可能となる。給湯装置１がコンパクトであるならば、例えば、金型の清掃や金型への離型剤の塗布等に必要な装置（例えばスプレー装置等）、および作業床を含む周辺設備を給湯機１に隣接して容易に配置することができ、また、給湯装置１の梱包費や輸送費の節減に貢献する。
【0061】
サーボモータとしてのサブモータ１２による電気的な制御によれば、カウンターウェイトやばね等による機械的な力とは違い、ラドル４の搬送過程における適宜な角度範囲に亘り、駆動部１０の出力トルクを必要トルクＴｒに対して適切に制御することが可能となる。そのため、リンク機構５Ｌの変位の軌跡やレバー比の設計変更、可搬重量の増減等に起因して必要トルクＴｒのカーブが変動したとしても、負荷を低減させることが可能となる。
【0062】
特許文献１のように負荷低減手段としてねじりコイルばねを用いる場合は、リンク機構のレバー比によっては、例えば、トルクカーブの後退限ＲＬ側の領域において負荷を低減できるとしても前進限ＦＬ側の領域では負荷が増加することが起こりうる。それに対し、本実施形態によれば、負荷を低減させたい領域１２Ｒの必要トルクＴｒのみを他の領域には影響なく低減させることができる。
【0063】
特許文献１においては、ねじりコイルばねを設置するためにウォームギヤが用いられる。しかし、ウォームギヤは、特に、セルフロック（出力側からは回転しない）に起因する下記の理由から給湯装置１には不向きである。
搬送部５の動作制御不能により、後退限ＲＬの位置で駆動リンク５０がモータ１１，１２からの出力トルクにより回転を続けると、ラドル４と比べて耐熱性に劣る搬送部５の第４リンク５４等が炉２内の溶湯３に浸かってしまう。このとき、減速部１３にウォームギヤが採用されているのならば、ウォームホイール側からウォームへと回転を伝達することはできないので、炉２内の溶湯３に第４リンク５４およびラドル４が浸かったままとなる。つまり、モータ１１，１２の回転によりウォームが回転しない限り、第４リンク５４およびラドル４を溶湯３から引き上げることができない。
搬送部５の動作制御不能により、後退限ＲＬの位置で駆動リンク５０がモータ１１，１２からの出力トルクにより回転を続けると、ラドル４と比べて耐熱性に劣る搬送部５の第４リンク５４等が炉２内の溶湯３に浸かってしまう。このとき、減速部１３にウォームギヤが採用されているのならば、ウォームホイール側からウォームへと回転を伝達することはできないので、炉２内の溶湯３に第４リンク５４およびラドル４が浸かったままとなる。つまり、モータ１１，１２の回転によりウォームが回転しない限り、第４リンク５４およびラドル４を溶湯３から引き上げることができない。
【0064】
本実施形態のように、減速部１３にウォームギヤが採用されていないのならば、非常停止によりモータ１１，１２の回転が停止しても、電磁ブレーキ１１３を手動で解放し、第４リンク５４およびラドル４を炉２内の溶湯３から手動で引き上げることができる。
【0065】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
搬送部５は、上記実施形態のような閉リンク式には限らず、例えば、特開２０２０－１５７３５６号公報に開示されているように、第１モータにより駆動されて揺動可能な第１アームと、第１アームに支持されるとともに、第２モータにより駆動されて揺動可能な第２アームとを備えるものであってもよい。
搬送部５は、上記実施形態のような閉リンク式には限らず、例えば、特開２０２０－１５７３５６号公報に開示されているように、第１モータにより駆動されて揺動可能な第１アームと、第１アームに支持されるとともに、第２モータにより駆動されて揺動可能な第２アームとを備えるものであってもよい。
【0066】
〔付記〕
以上の開示より、以下の構成が把握される。
（１）溶湯を供給先に供給する給湯装置であって、
前記溶湯を炉から汲み出して前記供給先に注入可能に構成されるラドルと、
前記ラドルを前記供給先へと搬送可能に構成される搬送部と、
前記搬送部を駆動可能に構成される駆動部と、
前記駆動部および前記搬送部を支持する支持部と、を備え、
前記駆動部は、
前記搬送部による前記ラドルの搬送に必要とされる必要トルクを主に負担するメインモータと、
サーボモータであって、前記メインモータの容量よりも容量が小さく、前記メインモータと共に前記必要トルクを負担するサブモータと、
前記メインモータおよび前記サブモータから出力されるトルクにより回転されて前記搬送部を駆動する駆動軸と、
前記サブモータのサーボロック制御が可能に構成される駆動回路部と、を備える、
給湯装置。
以上の開示より、以下の構成が把握される。
（１）溶湯を供給先に供給する給湯装置であって、
前記溶湯を炉から汲み出して前記供給先に注入可能に構成されるラドルと、
前記ラドルを前記供給先へと搬送可能に構成される搬送部と、
前記搬送部を駆動可能に構成される駆動部と、
前記駆動部および前記搬送部を支持する支持部と、を備え、
前記駆動部は、
前記搬送部による前記ラドルの搬送に必要とされる必要トルクを主に負担するメインモータと、
サーボモータであって、前記メインモータの容量よりも容量が小さく、前記メインモータと共に前記必要トルクを負担するサブモータと、
前記メインモータおよび前記サブモータから出力されるトルクにより回転されて前記搬送部を駆動する駆動軸と、
前記サブモータのサーボロック制御が可能に構成される駆動回路部と、を備える、
給湯装置。
【0067】
（２）前記サーボロック制御により、前記ラドルの搬送過程に対応するトルクカーブの一部の領域に亘り前記必要トルクの一部が負担され、
前記一部の領域としてのサーボロック制御領域は、前記トルクカーブにおけるピークのトルクを含む、（１）に記載の給湯装置。
前記一部の領域としてのサーボロック制御領域は、前記トルクカーブにおけるピークのトルクを含む、（１）に記載の給湯装置。
【0068】
（３）前記サーボロック制御領域において、前記サブモータには、定格トルク以上の負荷が、前記サブモータの過負荷特性に基づき許容される時間よりも短い時間に亘り与えられる、（２）に記載の給湯装置。
【0069】
（４）前記メインモータおよび前記サブモータの一方の出力軸は、前記駆動軸に一体に設けられ、
前記駆動部は、前記メインモータおよび前記サブモータの他方から出力されるトルクを所定の減速比に基づいて増加させて前記駆動軸に伝達する減速部を備える、（１）から（３）のいずれか一項に記載の給湯装置。
前記駆動部は、前記メインモータおよび前記サブモータの他方から出力されるトルクを所定の減速比に基づいて増加させて前記駆動軸に伝達する減速部を備える、（１）から（３）のいずれか一項に記載の給湯装置。
【0070】
（５）前記減速部は、
前記サブモータの出力軸が一体に設けられる第１ギヤと、前記メインモータの出力軸および前記駆動軸が一体に設けられる第２ギヤと、を含み、
前記サブモータから出力されるトルクを前記第１ギヤおよび前記第２ギヤを介して前記駆動軸に伝達する、（４）に記載の給湯装置。
前記サブモータの出力軸が一体に設けられる第１ギヤと、前記メインモータの出力軸および前記駆動軸が一体に設けられる第２ギヤと、を含み、
前記サブモータから出力されるトルクを前記第１ギヤおよび前記第２ギヤを介して前記駆動軸に伝達する、（４）に記載の給湯装置。
【0071】
（６）前記搬送部は、前記駆動軸の軸線方向に前記支持部を見るときの前記支持部の正面側で前記駆動軸に設けられ、
前記減速部を介して接続される前記メインモータの前記出力軸と前記サブモータの前記出力軸とは、前記支持部の背面側で平行に配置される、（４）または（５）に記載の給湯装置。
前記減速部を介して接続される前記メインモータの前記出力軸と前記サブモータの前記出力軸とは、前記支持部の背面側で平行に配置される、（４）または（５）に記載の給湯装置。
【0072】
（７）前記メインモータおよび前記サブモータはそれぞれ、減速機構を備えている、（１）から（６）のいずれか一項に記載の給湯装置。
【0073】
（８）前記炉内の湯面を検知可能に構成される湯面検知センサを備え、
前記メインモータは、前記湯面検知センサにより前記湯面が検知されると作動可能に構成される電磁ブレーキを備える、（１）から（７）のいずれか一項に記載の給湯装置。
前記メインモータは、前記湯面検知センサにより前記湯面が検知されると作動可能に構成される電磁ブレーキを備える、（１）から（７）のいずれか一項に記載の給湯装置。
【0074】
（９）ラドルを搬送可能に構成される給湯装置により溶湯を供給先に供給する給湯方法であって、
前記ラドルの搬送過程に対応するトルクカーブに従い、前記ラドルの搬送に必要とされる必要トルクを主にメインモータに負担させるとともに、サーボモータであって前記メインモータの容量よりも容量が小さいサブモータにも前記必要トルクを負担させ、
前記トルクカーブにおける一部の領域においては、前記サブモータに備わるサーボロック制御により前記必要トルクの一部を負担させる、給湯方法。
前記ラドルの搬送過程に対応するトルクカーブに従い、前記ラドルの搬送に必要とされる必要トルクを主にメインモータに負担させるとともに、サーボモータであって前記メインモータの容量よりも容量が小さいサブモータにも前記必要トルクを負担させ、
前記トルクカーブにおける一部の領域においては、前記サブモータに備わるサーボロック制御により前記必要トルクの一部を負担させる、給湯方法。
【0075】
（１０）前記一部の領域としてのサーボロック制御領域には、前記トルクカーブにおけるピークのトルクを含め、
前記サーボロック制御領域において、前記サブモータには、定格トルク以上の負荷を、前記サブモータの過負荷特性に基づき許容される時間よりも短い時間に亘り与える、（９）に記載の給湯方法。
前記サーボロック制御領域において、前記サブモータには、定格トルク以上の負荷を、前記サブモータの過負荷特性に基づき許容される時間よりも短い時間に亘り与える、（９）に記載の給湯方法。
【0076】
（１１）前記ラドルを支持する搬送部を駆動する駆動軸には、前記メインモータの出力軸および前記サブモータの出力軸のうちの前記駆動軸と一体に設けられる一方からトルクを伝達するとともに、
前記駆動軸には、前記メインモータの出力軸および前記サブモータの出力軸のうちの他方から、所定の減速比に基づいてトルクを増加させる減速部を介してトルクを伝達する、
（９）または（１０）に記載の給湯方法。
前記駆動軸には、前記メインモータの出力軸および前記サブモータの出力軸のうちの他方から、所定の減速比に基づいてトルクを増加させる減速部を介してトルクを伝達する、
（９）または（１０）に記載の給湯方法。
【0077】
（１２）前記ラドルの可搬重量の増減、または前記ラドルを支持する搬送部を構成するリンク機構のレバー比の変更に伴い、前記サブモータに備わるトルク制限値が調整される、（９）から（１１）のいずれか一項に記載の給湯方法。
【符号の説明】
【0078】
１ 給湯装置
２ 炉
３ 溶湯
３Ａ 湯面
４ ラドル
５ 搬送部
５Ｌ リンク機構
６ ケーシング（支持部）
６Ｂ 背面側
６Ｆ 正面側
７ 湯面検知センサ
１０ 駆動部
１０Ｄ 駆動軸
１１ メインモータ
１１Ａ 出力軸
１１Ｃ ケース
１２ サブモータ
１２Ａ 出力軸
１２Ｃ ケース
１２Ｅ エンコーダ
１２Ｔ トルクセンサ
１２Ｒ 領域（サーボロック制御領域）
１３ 減速部
４１ 注ぎ口
４２ 傾転軸
５０ 駆動リンク
５１ 第１リンク
５２ 第２リンク
５３ 第３リンク
５４ 第４リンク
７１，７２ 検知棒
１１０ モータ本体
１１１ 減速機（減速機構）
１１２ 駆動回路部
１１３ 電磁ブレーキ
１２０ モータ本体
１２１ 減速機（減速機構）
１２２ 駆動回路部
１３１ 第１ギヤ
１３２ 第２ギヤ
５０１ 駆動リンク５０の一端部
５０２ 駆動リンク５０の他端部
５４１ 先端部
Ｄ１，ｄ１ 時計回り方向
Ｄ２，ｄ２ 反時計回り方向
ＦＬ 前進限
ＲＬ 後退限
Ｊ０～Ｊ４ ジョイント
Ｌ１ 実線
Ｌ２ 破線
Ｐ１，Ｐ２ ピークトルク
Ｔｒ 必要トルク
θ 回転角度
θ０ 基準回転角度
２ 炉
３ 溶湯
３Ａ 湯面
４ ラドル
５ 搬送部
５Ｌ リンク機構
６ ケーシング（支持部）
６Ｂ 背面側
６Ｆ 正面側
７ 湯面検知センサ
１０ 駆動部
１０Ｄ 駆動軸
１１ メインモータ
１１Ａ 出力軸
１１Ｃ ケース
１２ サブモータ
１２Ａ 出力軸
１２Ｃ ケース
１２Ｅ エンコーダ
１２Ｔ トルクセンサ
１２Ｒ 領域（サーボロック制御領域）
１３ 減速部
４１ 注ぎ口
４２ 傾転軸
５０ 駆動リンク
５１ 第１リンク
５２ 第２リンク
５３ 第３リンク
５４ 第４リンク
７１，７２ 検知棒
１１０ モータ本体
１１１ 減速機（減速機構）
１１２ 駆動回路部
１１３ 電磁ブレーキ
１２０ モータ本体
１２１ 減速機（減速機構）
１２２ 駆動回路部
１３１ 第１ギヤ
１３２ 第２ギヤ
５０１ 駆動リンク５０の一端部
５０２ 駆動リンク５０の他端部
５４１ 先端部
Ｄ１，ｄ１ 時計回り方向
Ｄ２，ｄ２ 反時計回り方向
ＦＬ 前進限
ＲＬ 後退限
Ｊ０～Ｊ４ ジョイント
Ｌ１ 実線
Ｌ２ 破線
Ｐ１，Ｐ２ ピークトルク
Ｔｒ 必要トルク
θ 回転角度
θ０ 基準回転角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】