特許 7510282 給湯装置およびダイカストマシン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-25

(45)【発行日】2024-07-03

(54)【発明の名称】給湯装置およびダイカストマシン

(51)【国際特許分類】

   B22D 17/30 20060101AFI20240626BHJP

   B22D 17/32 20060101ALI20240626BHJP

   B22D 35/04 20060101ALI20240626BHJP

   B22D 39/02 20060101ALI20240626BHJP

【ＦＩ】

B22D17/30 C

B22D17/32 Z

B22D35/04 Z

B22D39/02 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020099634

(22)【出願日】2020-06-08

(65)【公開番号】P2021192918

(43)【公開日】2021-12-23

【審査請求日】2023-04-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000003458

【氏名又は名称】芝浦機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100155608

【弁理士】

【氏名又は名称】大日方 崇

(72)【発明者】

【氏名】本田 友恒

【審査官】池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０６９４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１５４８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－１００９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１９００６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－０８１７２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １５／００ － １７／３２

Ｂ２２Ｄ ３３／００ － ４７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶湯を受け入れるラドルと、
溶湯炉から前記ラドル内に溶湯を汲み上げ、汲み上げた溶湯を射出スリーブ内へ注湯するように前記ラドルを移動させるラドル移動機構と、
前記射出スリーブ内への注湯前の前記ラドル内に汲み上げられた溶湯を検出する溶湯検出部と、
前記溶湯検出部の検出結果に基づき、前記ラドル内の溶湯量を取得する制御部と、を備え、
前記溶湯検出部は、ラドル内の溶湯の湯面画像を取得するイメージセンサを含み、
前記制御部は、湯面画像における溶湯の湯面高さ、または、湯面画像における湯面面積に基づいて、前記ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている、給湯装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記溶湯検出部による検出後、前記射出スリーブに対する注湯完了以前に、前記ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている、請求項１に記載の給湯装置。

【請求項3】

前記溶湯検出部は、前記溶湯炉の上方位置に設けられ、汲み上げ時に前記溶湯炉から引き上げられた前記ラドル内の溶湯を検出する、請求項１または２に記載の給湯装置。

【請求項4】

前記溶湯検出部は、前記溶湯を検出するセンサと、前記センサを内部に収容する筐体と、前記筐体内に冷媒を供給する冷媒配管とを含む、請求項３に記載の給湯装置。

【請求項5】

前記ラドル移動機構は、前記ラドルを保持するアームを含み、
前記溶湯検出部は、前記アームに設けられ、前記ラドルの上方から溶湯を検出する、請求項１または２に記載の給湯装置。

【請求項6】

前記溶湯検出部は、前記溶湯炉から前記射出スリーブまでの前記ラドルの移動軌跡の前半部に属する位置において、前記ラドルの上方から溶湯を検知するように設けられている、請求項１～５のいずれか１項に記載の給湯装置。

【請求項7】

溶湯を受け入れるラドルと、
溶湯炉から前記ラドル内に溶湯を汲み上げ、汲み上げた溶湯を射出スリーブ内へ注湯するように前記ラドルを移動させるラドル移動機構と、
前記射出スリーブ内への注湯前の前記ラドル内に汲み上げられた溶湯を検出する溶湯検出部と、
前記溶湯検出部の検出結果に基づき、前記ラドル内の溶湯量を取得する制御部と、を備え、
前記溶湯検出部は、ラドル内の湯面幅を測定する変位センサを含み、
前記制御部は、前記溶湯検出部が測定した前記湯面幅に基づいて、前記ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている、給湯装置。

【請求項8】

前記ラドル内の湯面幅と、前記ラドル内の溶湯量との関係式を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、検出された湯面幅と、前記関係式とにより、前記ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている、請求項７に記載の給湯装置。

【請求項9】

湯面画像における溶湯範囲と、前記ラドル内の溶湯量との関係式、または、湯面画像における湯面面積と、前記ラドル内の溶湯量との関係式を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、取得された湯面画像における前記溶湯範囲の湯面高さと、前記湯面画像における溶湯範囲と前記ラドル内の溶湯量との関係式とにより、前記ラドル内の溶湯量を取得するか、または、取得された湯面画像における湯面面積と、前記湯面画像における湯面面積と前記ラドル内の溶湯量との関係式とにより、前記ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている、請求項１に記載の給湯装置。

【請求項10】

射出スリーブ内に溶湯を供給する給湯装置と、
前記射出スリーブに供給された溶湯を射出する射出装置と、
制御部と、を備え、
前記給湯装置は、
溶湯を受け入れるラドルと、
溶湯炉から前記ラドル内に溶湯を汲み上げ、汲み上げた溶湯を前記射出スリーブ内へ注湯するように前記ラドルを移動させるラドル移動機構と、
前記射出スリーブ内への注湯前の前記ラドル内の溶湯を検出する溶湯検出部と、を含み、
前記溶湯検出部は、ラドル内の溶湯の湯面画像を取得するイメージセンサを含み、
前記制御部は、前記溶湯検出部の検出結果に基づき、前記ラドル内の溶湯量を取得するように構成されており、
前記制御部は、湯面画像における溶湯の湯面高さ、または、湯面画像における湯面面積に基づいて、前記ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている、ダイカストマシン。

【請求項11】

射出スリーブ内に溶湯を供給する給湯装置と、
前記射出スリーブに供給された溶湯を射出する射出装置と、
制御部と、を備え、
前記給湯装置は、
溶湯を受け入れるラドルと、
溶湯炉から前記ラドル内に溶湯を汲み上げ、汲み上げた溶湯を前記射出スリーブ内へ注湯するように前記ラドルを移動させるラドル移動機構と、
前記射出スリーブ内への注湯前の前記ラドル内の溶湯を検出する溶湯検出部と、を含み、
前記溶湯検出部は、ラドル内の溶湯の湯面幅を測定する変位センサを含み、
前記制御部は、前記溶湯検出部の検出結果に基づき、前記ラドル内の溶湯量を取得するように構成されており、
前記制御部は、前記溶湯検出部が測定した前記湯面幅に基づいて、前記ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている、ダイカストマシン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、給湯装置およびダイカストマシンに関し、特に、溶湯炉から溶湯を汲み上げるラドルを有する給湯装置およびそのような給湯装置を備えたダイカストマシンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、溶湯炉から溶湯を汲み上げるラドルを有する給湯装置を備えたダイカストマシンが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、ラドルを有する給湯装置を備えたダイカストマシンが開示されている。このダイカストマシンは、溶解炉から金属溶湯を汲み上げるラドルと、ラドルにより汲み上げられた金属溶湯が注ぎ入れられる射出スリーブと、射出スリーブ内で射出プランジャを進退させる進退駆動手段と、ラドルから射出スリーブ内に注ぎ入れられた金属溶湯の湯面高さを測定する湯面検出センサーとを備える。このダイカストマシンは、ラドルにより金属溶湯を射出スリーブの給湯口から注ぎ入れた後、磁歪式の湯面検出センサーにより給湯口の上方から給湯口内の湯面高さを測定し、測定された湯面高さから射出スリーブ内の溶湯総量を演算する。得られた溶湯総量は、射出プランジャの射出工程において射出動作を切り替える切替位置の設定に利用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１７１６２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１では、溶湯が射出スリーブ内に注入された後、射出スリーブ内の溶湯の湯面高さ測定が行われるため、溶湯が射出スリーブ内に注入されてから射出プランジャによる溶湯の射出を開始するまでに要する時間が長くなる。その結果、射出スリーブ内での溶湯の温度が低下するという問題点がある。溶湯の温度低下は、成形品の品質低下の要因となる。

【0006】

すなわち、溶湯は、ラドルから射出スリーブ内に注入されると、射出スリーブ内で拡がって、表面積（射出スリーブの内面との接触面積および湯面の面積）が増大し、射出スリーブを介して放熱が促進されるため、射出スリーブ内で急激に温度が低下する。溶湯の温度低下により、金型内への湯回り不良（金型のキャビティの隅々まで溶湯が行き渡らないこと）の発生、製品内部に混入する破断チル層（射出スリーブ内で凝固した金属）の増加など、成形品の品質上、望ましくない事象が発生する。

【0007】

また、注入直後の溶湯の湯面には波が生じるが、射出スリーブは長い筒状部材のため、波が減衰するまでに時間がかかる。そのため、波の減衰を待たずに測定する場合には波による湯面高さ測定の誤差が増大しやすく、波の減衰を待つ場合には測定に要する時間が長くなり、溶湯温度の低下をもたらすという不都合も存在する。

【0008】

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、射出スリーブ内の溶湯の温度低下を抑制しつつ射出スリーブへの給湯量を測定することが可能な給湯装置およびダイカストマシンを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における給湯装置は、溶湯を受け入れるラドルと、溶湯炉からラドル内に溶湯を汲み上げ、汲み上げた溶湯を射出スリーブ内へ注湯するようにラドルを移動させるラドル移動機構と、射出スリーブ内への注湯前のラドル内に汲み上げられた溶湯を検出する溶湯検出部と、溶湯検出部の検出結果に基づき、ラドル内の溶湯量を取得する制御部と、を備え、溶湯検出部は、ラドル内の溶湯の湯面画像を取得するイメージセンサを含み、制御部は、湯面画像における溶湯の湯面高さ、または、湯面画像における湯面面積に基づいて、ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている。

【0010】

この発明の第１の局面による給湯装置では、上記のように、射出スリーブ内への注湯前のラドル内に汲み上げられた溶湯を検出する溶湯検出部と、溶湯検出部の検出結果に基づき、ラドル内の溶湯量を取得する制御部と、を設け、溶湯検出部は、ラドル内の溶湯の湯面画像を取得するイメージセンサを含み、制御部は、湯面画像における溶湯の湯面高さ、または、湯面画像における湯面面積に基づいて、ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている。これにより、射出スリーブ内への注湯前に、溶湯炉からラドル内に汲み上げられた溶湯量を取得できる。ラドル内に溶湯が保持された状態で溶湯量を取得できるので、射出スリーブ内への注湯後には待機時間が発生せず、速やかに射出工程を開始することができる。なお、ラドル内では、射出スリーブ内と比べて溶湯の表面積が小さくなり、汲み上げ時のラドルと溶湯炉内の溶湯との接触によりラドル自体の温度も溶湯温度に近づくため、射出スリーブ内と比べて溶湯の温度低下速度は非常に小さい。また、射出スリーブ内の湯面面積と比べて、ラドル内の湯面面積が小さくなるため、ラドル内で湯面に波が生じても、速やかに波が減衰する。そのため、溶湯温度低下を抑制しつつ、速やかに溶湯検出ができる。以上により、射出スリーブ内の溶湯の温度低下を抑制しつつ射出スリーブへの給湯量を測定することができる。

【0011】

上記第１の局面による給湯装置において、好ましくは、制御部は、溶湯検出部による検出後、射出スリーブに対する注湯完了以前に、ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている。このように構成すれば、注湯が完了するタイミングまでに、射出スリーブに供給される溶湯の供給量（すなわち、ラドル内の溶湯量）を確実に取得できる。その結果、注湯後の待機時間を発生させることなく、注湯が完了した直後に、得られた溶湯量を用いて射出装置の射出工程を開始することができる。これにより、溶湯温度の低下を効果的に抑制でき、成形品の品質および生産効率を向上させることができる。

【0012】

上記第１の局面による給湯装置において、好ましくは、溶湯検出部は、溶湯炉の上方位置に設けられ、汲み上げ時に溶湯炉から引き上げられたラドル内の溶湯を検出する。このように構成すれば、給湯動作の初期に、溶湯炉から溶湯を汲み上げた際のラドル内の溶湯を検出できる。そのため、溶湯を検出してから、射出スリーブに注湯するまでの時間を、最大限確保できる。ここで、ダイカストマシンによる鋳造サイクルタイムが短くなるほど生産効率が向上することから、制御部が溶湯量を算出するための演算処理に割り当て可能な時間は、短時間となる場合がある。上記構成によれば、検出結果を取得して制御部が溶湯量を算出するまでに十分な時間余裕を確保できるので、待機時間の発生を回避して、高品質、高生産効率での成形品の生産が可能となる。

【0013】

この場合、好ましくは、溶湯検出部は、溶湯を検出するセンサと、センサを内部に収容する筐体と、筐体内に冷媒を供給する冷媒配管とを含む。このように構成すれば、溶湯検出部のセンサに対する、溶湯炉からの熱の影響を効果的に遮断できる。その結果、溶湯検出部を溶湯炉の上方位置に配置する場合でも、熱の影響を受けることなく高精度な溶湯検出ができる。

【0014】

上記第１の局面による給湯装置において、好ましくは、ラドル移動機構は、ラドルを保持するアームを含み、溶湯検出部は、アームに設けられ、ラドルの上方から溶湯を検出する。このように構成すれば、ラドルの移動に伴って溶湯検出部も移動させることができるので、溶湯炉から射出スリーブまでのラドルの移動軌跡における任意の位置およびタイミングで溶湯検出が行える。そのため、溶湯の供給動作に応じて、溶湯検出の位置およびタイミングを容易に最適化できる。

【0015】

上記第１の局面による給湯装置において、好ましくは、溶湯検出部は、溶湯炉から射出スリーブまでのラドルの移動軌跡の前半部に属する位置において、ラドルの上方から溶湯を検知するように設けられている。このように構成すれば、溶湯炉から射出スリーブまでのラドルの移動過程の早い段階で溶湯の検出が行える。そのため、溶湯検出後、注湯完了までの間で、溶湯量の算出処理を行う時間を十分に確保できる。この結果、演算処理の完了待ちの待機時間が発生することを抑制し、効果的に溶湯の温度低下を抑制しつつ、高い生産効率での成形品の生産が可能となる。

【0016】

この発明の第２の局面による給湯装置は、溶湯を受け入れるラドルと、溶湯炉からラドル内に溶湯を汲み上げ、汲み上げた溶湯を射出スリーブ内へ注湯するようにラドルを移動させるラドル移動機構と、射出スリーブ内への注湯前のラドル内に汲み上げられた溶湯を検出する溶湯検出部と、溶湯検出部の検出結果に基づき、ラドル内の溶湯量を取得する制御部と、を備え、溶湯検出部は、ラドル内の溶湯の湯面幅を測定する変位センサを含み、制御部は、溶湯検出部が測定した湯面幅に基づいて、ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている。このように構成すれば、変位センサによって、ラドル内の溶湯を容易に検出できる。ラドル内の溶湯量に応じて湯面幅が変化するので、得られた湯面幅から、ラドル内の溶湯量を容易に算出することができる。

【0017】

この場合、好ましくは、ラドル内の湯面幅と、ラドル内の溶湯量との関係式を記憶する記憶部をさらに備え、制御部は、検出された湯面幅と、関係式とにより、ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている。このように構成すれば、変位センサの測定値（湯面高さまたは湯面幅）とラドル内の溶湯量との関係式を、実験またはシミュレーションにより予め求めておくことにより、装置稼働時には、変位センサの測定値を関係式に当てはめるだけの処理負荷の小さい演算処理で迅速かつ高精度に溶湯量を取得することができる。

【0019】

この場合、好ましくは、湯面画像における溶湯範囲と、ラドル内の溶湯量との関係式、または、湯面画像における湯面面積と、ラドル内の溶湯量との関係式を記憶する記憶部をさらに備え、制御部は、取得された湯面画像における溶湯範囲の湯面高さと、湯面画像における溶湯範囲とラドル内の溶湯量との関係式とにより、ラドル内の溶湯量を取得するか、または、取得された湯面画像における湯面面積と、湯面画像における湯面面積とラドル内の溶湯量との関係式とにより、ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている。このように構成すれば、溶湯画像における溶湯範囲とラドル内の溶湯量との関係式を、実験またはシミュレーションにより予め求めておくことにより、装置稼働時には、溶湯画像から求めた溶湯範囲の値を関係式に当てはめるだけで容易に容易かつ高精度に溶湯量を取得することができる。

【0020】

この発明の第３の局面によるダイカストマシンは、射出スリーブ内に溶湯を供給する給湯装置と、射出スリーブに供給された溶湯を射出する射出装置と、制御部と、を備え、給湯装置は、溶湯を受け入れるラドルと、溶湯炉からラドル内に溶湯を汲み上げ、汲み上げた溶湯を射出スリーブ内へ注湯するようにラドルを移動させるラドル移動機構と、射出スリーブ内への注湯前のラドル内の溶湯を検出する溶湯検出部と、を含み、溶湯検出部は、ラドル内の溶湯の湯面画像を取得するイメージセンサを含み、制御部は、溶湯検出部の検出結果に基づき、ラドル内の溶湯量を取得するように構成されており、制御部は、湯面画像における溶湯の湯面高さ、または、湯面画像における湯面面積に基づいて、ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている。

【0021】

この発明の第３の局面によるダイカストマシンでは、射出スリーブ内への注湯前のラドル内の溶湯を検出する溶湯検出部を含む給湯装置と、溶湯検出部の検出結果に基づき、ラドル内の溶湯量を取得する制御部と、を設け、溶湯検出部は、ラドル内の溶湯の湯面画像を取得するイメージセンサを含み、制御部は、湯面画像における溶湯の湯面高さ、または、湯面画像における湯面面積に基づいて、ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている。これにより、上記第１の局面と同様に、射出スリーブ内の溶湯の温度低下を抑制しつつ射出スリーブへの給湯量を測定することができる。
また、この発明の第４の局面によるダイカストマシンでは、射出スリーブ内に溶湯を供給する給湯装置と、射出スリーブに供給された溶湯を射出する射出装置と、制御部と、を備え、給湯装置は、溶湯を受け入れるラドルと、溶湯炉からラドル内に溶湯を汲み上げ、汲み上げた溶湯を射出スリーブ内へ注湯するようにラドルを移動させるラドル移動機構と、射出スリーブ内への注湯前のラドル内の溶湯を検出する溶湯検出部と、を含み、溶湯検出部は、ラドル内の溶湯の湯面幅を測定する変位センサを含み、制御部は、溶湯検出部の検出結果に基づき、ラドル内の溶湯量を取得するように構成されており、制御部は、溶湯検出部が測定した湯面幅に基づいて、ラドル内の溶湯量を取得するように構成されている。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、上記のように、射出スリーブ内の溶湯の温度低下を抑制しつつ射出スリーブへの給湯量を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】一実施形態によるダイカストマシンの全体構成を模式的に示した図である。

【図2】一実施形態による給湯装置の構成を模式的に示した図である。

【図3】検出位置におけるラドルと溶湯検出部との位置関係を模式的に示した図である。

【図4】湯面画像に基づく湯面範囲の取得を説明するための図である。

【図5】溶湯炉の上方位置に設けられる溶湯検出部の構成例を示した図である。

【図6】制御部とダイカストマシンの各部との関係を示したブロック図である。

【図7】湯面範囲の一例である画像湯面高さと溶湯量との関係を示したグラフである。

【図8】溶湯範囲と溶湯量との関係式を説明するためのグラフである。

【図9】ラドル内の溶湯の３Ｄデータを模式的に示した図である。

【図10】制御部の制御動作の一例を示したフロー図である。

【図11】射出工程を説明するための模式図である。

【図12】第２実施形態における溶湯検出部とラドルとの位置関係を模式的に示した図である。

【図13】図１２の例による湯面画像に基づく湯面範囲の取得を説明するための図である。

【図14】湯面範囲の一例である湯面面積と溶湯量との関係を示したグラフである。

【図15】第３実施形態による溶湯検出部の設置位置を説明するための図である。

【図16】溶湯検出部により検出される湯面高さの第１の例を説明するための図である。

【図17】溶湯検出部により検出される湯面高さの第２の例を説明するための図である。

【図18】第４実施形態による湯面幅の取得方法を説明するための図である。

【図19】湯面幅と溶湯量との関係を説明するための図である。

【図20】溶湯検出部の設置位置の変形例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

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。

【0025】

［第１実施形態］
図１～図１１を参照して、第１実施形態による給湯装置２０を備えるダイカストマシン１の構成について説明する。

【0026】

（ダイカストマシンの構成）
図１に示すように、ダイカストマシン１は、射出装置１０と、給湯装置２０と、型締装置３０と、制御部４０とを備える。射出装置１０は、射出スリーブ３内の溶湯５を金型２内に射出する。給湯装置２０は、射出スリーブ３に溶湯５を供給する。型締装置３０は、金型２を保持し、金型２の型開き、型閉じおよび型締めを行う。溶湯５は、液状の金属材料である。

【0027】

ダイカストマシン１は、移動金型２ａが水平方向に移動される横型のマシンである。また、ダイカストマシン１は、コールドチャンバ方式のマシンであり、型締装置３０に取り付けられた金型２内（キャビティＣ）に、射出装置１０によって溶湯５を射出することによりダイカスト製品（成形品）を製造するように構成されている。

【0028】

金型２は、分割可能に構成され、ダイカスト製品（成形品）を成形するためのキャビティＣ（空洞部分）を形成するように構成されている。金型２は、移動金型２ａと、固定金型２ｂとを含んでいる。固定金型２ｂは、型締装置３０の固定ダイプレート３２に固定されている。移動金型２ａは、型締装置３０の移動ダイプレート３１に取り付けられている。型締装置３０は、移動ダイプレート３１を固定ダイプレート３２に接近または離間する方向（Ｘ方向）に移動可能に構成されている。移動ダイプレート３１により、移動金型２ａが固定金型２ｂに当接または離間される。キャビティＣは、固定金型２ｂに移動金型２ａを当接させることにより形成される。

【0029】

金型２（固定金型２ｂ）には、射出スリーブ３が接続されている。射出スリーブ３は、金型２内のキャビティＣに連通している。射出スリーブ３は、射出装置１０の後述するプランジャ１１をＸ方向に移動可能に収容するとともに溶湯５を収容可能に構成されている。

【0030】

具体的には、射出スリーブ３は、給湯口３ａと、溶湯通路３ｂとを含んでいる。射出スリーブ３は、筒形状を有している。射出スリーブ３は、Ｘ方向に延びている。給湯口３ａは、射出スリーブ３の上部に開口し、上方から給湯装置２０により溶湯５を溶湯通路３ｂ内に給湯するために設けられている。溶湯通路３ｂは、射出スリーブ３をＸ方向に貫通する貫通孔である。溶湯通路３ｂは、Ｘ１方向においてキャビティＣに連通している。

【0031】

射出装置１０は、プランジャ１１と、油圧シリンダ１２と、油圧シリンダ１２を動作させるための油圧回路１３とを含む。

【0032】

プランジャ１１は、射出スリーブ３内に供給された溶湯５を射出するように構成されている。

【0033】

具体的には、プランジャ１１は、プランジャチップ１１ａと、プランジャロッド１１ｂとを有している。プランジャチップ１１ａは、プランジャロッド１１ｂのＸ１方向側の端部に取り外し可能に取り付けられている。プランジャロッド１１ｂは、Ｘ方向に延びる棒形状を有している。プランジャロッド１１ｂは、Ｘ２方向側の端部において油圧シリンダ１２に接続されている。

【0034】

油圧シリンダ１２は、油圧回路１３によって供給される油圧によってプランジャ１１を移動させることにより、キャビティＣ内に溶湯５を射出するように構成されている。射出装置１０は、油圧回路１３の制御により、プランジャ１１を射出スリーブ３内でＸ方向に往復移動させるように構成されている。

【0035】

給湯装置２０は、ラドル２１と、ラドル移動機構２２と、溶湯検出部２３と、を含む。給湯装置２０は、ラドル２１により溶湯炉４から溶湯５を汲み上げて、汲み上げた溶湯５を射出スリーブ３に供給（給湯）するように構成されている。

【0036】

ラドル２１は、溶湯５を受け入れる容器である。ラドル移動機構２２は、溶湯炉４からラドル２１内に溶湯５を汲み上げ、汲み上げた溶湯５を射出スリーブ３内へ注湯するようにラドル２１を移動させるように構成されている。

【0037】

溶湯検出部２３は、射出スリーブ３内への注湯前のラドル２１内の溶湯５を検出するように構成されている。

【0038】

制御部４０は、溶湯検出部２３の検出結果に基づき、ラドル２１内の溶湯量を取得するように構成されている。制御部４０は、演算処理を行うプロセッサと、メモリとを含むコンピュータにより構成され、プロセッサがプログラムを実行することにより、制御部として機能する。制御部４０は、給湯装置２０に設けられ給湯装置２０の制御のみを行うように構成されていてもよいし、給湯装置２０、射出装置１０および型締装置３０を含むダイカストマシン１の全体の制御を行うように構成されていてもよい。本実施形態では、制御部４０が、ダイカストマシン１の全体の制御を行う例を説明する。

【0039】

（給湯装置の構成）
図２を参照して、給湯装置２０の具体的な構造を説明する。

【0040】

〈ラドル〉
図２に示すように、ラドル２１は、溶湯５を収容して保持可能な溶湯収容部２１ａを含んでいる。溶湯収容部２１ａは、底面および周側面を有し、上部が開放された形状に形成され、内部に溶湯５を受け容れて保持する。ラドル２１は、上端部において側方に張り出した接続部２１ｂを有し、接続部２１ｂにおいてラドル移動機構２２に取り付けられている。

【0041】

具体的には、ラドル２１は、接続部２１ｂに設けられた軸部５４ｇを介して、軸部５４ｇを回転中心として上下に回転（傾斜）可能な状態で、後述するアーム５１ｅに取り付けられている。ラドル２１は、軸部５４ｇを回転中心とした回転角度（傾斜角度）を変更することにより、溶湯炉４から汲み上げる溶湯量を調節可能に構成されている。

【0042】

〈ラドル移動機構〉
ラドル移動機構２２は、複数のアーム５１ａ～５１ｅを回動可能に連結したリンク機構により構成されている。ラドル移動機構２２は、リンク機構を駆動する駆動モータ５２ａおよび５２ｂを備えている。ラドル移動機構２２は、駆動モータ５２ａおよび５２ｂにより、ラドル２１の移動と、軸部５４ｇを中心としたラドル２１の回転（傾斜）とを行う。

【0043】

ラドル移動機構２２は、溶湯炉４から溶湯５を汲み上げたラドル２１を射出スリーブ３に移動させるように構成されている。ラドル移動機構２２は、射出スリーブ３の給湯口３ａ（図１参照）上において、ラドル２１を傾斜させることにより、内部に収容された溶湯５を給湯口３ａ内に注湯する動作を行う。また、ラドル移動機構２２は、注湯後のラドル２１を溶湯炉４に移動させるように構成されている。

【0044】

複数のアーム５１ａ～５１ｅは、互いに連動して動作するように構成されている。これにより、複数のアーム５１ａ～５１ｅは、予め決められた移動軌跡ＭＬに沿って、ラドル２１を溶湯炉４と射出スリーブ３との間において移動させるように構成されている。

【0045】

アーム５１ａは、チェーンやベルトなどの駆動伝達部材５３ａを介して、駆動モータ５２ａに接続されている。アーム５１ａは、駆動モータ５２ａからの駆動力により、軸部５４ａを回転中心とした回転方向であるＣ１方向およびＣ２方向に回転するように構成されている。Ｃ１方向は、ラドル２１を射出スリーブ３に向かって移動させる回転方向である。また、Ｃ２方向は、Ｃ１方向とは反対方向の回転方向であるとともに、ラドル２１を溶湯炉４に向かって移動させる回転方向である。アーム５１ａの長手方向の一端部は、軸部５４ａに連結されている。軸部５４ａは、Ｃ１方向およびＣ２方向に回転可能に、給湯装置本体２０ａに保持されている。

【0046】

また、アーム５１ａの長手方向の他端部は、軸部５４ｂを介して、アーム５１ｂの両端間の位置に連結されている。また、アーム５１ｂの長手方向の一端部は、軸部５４ｃを介して、アーム５１ｃの一端部に連結されている。また、アーム５１ｃの長手方向の他端部は、軸部５４ｄを介して、アーム５１ｄの一端部に連結されている。また、アーム５１ｄは、軸部５４ｄを回転中心として回転するように構成されている。軸部５４ｄは、給湯装置本体２０ａに保持されている。

【0047】

アーム５１ｄの長手方向の他端部は、軸部５４ｅを介して、アーム５１ｅの一端部に連結されている。また、アーム５１ｅの両端間の位置には、軸部５４ｆを介して、アーム５１ｂの長手方向の他端部が連結されている。また、アーム５１ｅの長手方向の他端部には、ラドル２１を回転させるための軸部５４ｇを介して、ラドル２１の接続部２１ｂが連結されている。

【0048】

なお、アーム５１ｅには、保持部材５５ａを介して、湯面検知センサ５５が取り付けられている。湯面検知センサ５５は、溶湯炉４内の溶湯５の湯面位置を検知するために設けられている。湯面検知センサ５５は、たとえば通電センサであり、電極棒が溶湯炉４内の溶湯５（炉内湯面）に接触したことを検知する。

【0049】

駆動モータ５２ａは、ラドル移動機構２２を駆動するためのサーボモータである。駆動モータ５２ｂは、ラドル２１を駆動するためのサーボモータである。サーボモータは、角度検出器を含む。ラドル２１は、チェーンやベルトなどの駆動伝達部材５３ｂを介して、駆動モータ５２ｂに接続されている。駆動モータ５２ｂからの駆動力により、ラドル２１が軸部５４ｇを回転中心として回転する。駆動モータ５２ａおよび５２ｂは共に、給湯装置本体２０ａに保持されている。

【0050】

〈溶湯検出部〉
溶湯検出部２３は、溶湯５を検出するためのセンサ６１を含む。センサ６１は、たとえばラドル２１内の溶湯５までの距離を測定する変位センサや、ラドル２１内を撮像するイメージセンサを含みうる。

【0051】

第１実施形態では、センサ６１は、ラドル２１内の溶湯５の湯面画像８０（図４参照）を取得するイメージセンサである。つまり、第１実施形態の溶湯検出部２３は、ラドル２１の内部を撮像するカメラである。イメージセンサは、たとえばカラー画像を撮像可能であり、ＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤセンサにより構成される。

【0052】

また、上部が開放されたラドル２１内に保持された溶湯５を検出するため、溶湯検出部２３は、溶湯炉４から射出スリーブ３までのラドル２１の移動軌跡ＭＬの上方位置に配置され、ラドル２１内の溶湯５を上方から検出するように設けられる。なお、上方位置とは、ラドル２１よりも高い位置であり、直上（鉛直上方）に限られない。

【0053】

第１実施形態では、溶湯検出部２３は、溶湯炉４から射出スリーブ３までのラドル２１の移動軌跡ＭＬの前半部に属する位置において、ラドル２１の上方から溶湯５を検知するように設けられている。

【0054】

具体的には、溶湯検出部２３は、溶湯炉４の上方位置に設けられ、汲み上げ時に溶湯炉４から引き上げられたラドル２１内の溶湯５を検出する。

【0055】

図２の例では、溶湯検出部２３は、溶湯炉４の壁部４ａの上面上に設置された支持部材７０を介して、溶湯炉４の上方位置に保持されている。支持部材７０は、溶湯炉４の開口部４ｂに対して両側に配置された一対の柱部７１と、一対の柱部７１によって両端を支持された梁部７２と、梁部７２に固定されて溶湯検出部２３を支持するブラケット７３と、を含む。なお、図２では、紙面奥側（Ｙ２方向側）の１つの柱部７１を図示しており、紙面手前側（Ｙ１方向側）に、他の１つの柱部（図示せず）が配置されている。梁部７２が、溶湯炉４の上方を跨がるようにＹ方向に延びている。梁部７２の途中位置に、ブラケット７３を介して溶湯検出部２３が取り付けられている。これにより、溶湯検出部２３は、溶湯炉４の上方位置で、溶湯炉４から引き上げられたラドル２１内の溶湯５を検出する。

【0056】

なお、図２では、溶湯検出部２３が溶湯炉４の上方位置から斜め下方に向けて撮像するように設けられた例を示している。図３に示すように、溶湯検出部２３は、溶湯炉４から引き上げられ、予め設定された所定高さ位置に略水平状態で配置されたラドル２１内の溶湯５を撮像する。溶湯検出部２３は、溶湯５の湯面５ａの縁部が位置するラドル内面に対して、法線方向から湯面画像８０（図４参照）を取得するように設けられる。つまり、溶湯検出部２３の撮像光軸２３ａが、湯面５ａの縁部におけるラドル内面と略直交するように、溶湯検出部２３の設置角度が調整される。なお、汲み上げ時に溶湯炉４から引き上げられたラドル２１は、予め設定された所定角度に傾斜されることにより、余分な溶湯５を溶湯炉４内に戻して、傾斜角度に対応した概ね一定量の溶湯量を保持するように調節された後、水平姿勢に戻される。このため、溶湯検出時における湯面５ａの位置は、設計値から大きく変動しないと仮定してよい。

【0057】

ここで、溶湯炉４の上方位置は、溶湯炉４内から上昇する熱により高温になりやすい。そこで、図５に示すように、第１実施形態では、溶湯検出部２３は、溶湯５を検出するセンサ６１と、センサ６１を内部に収容する筐体６２と、筐体６２内に冷媒６６を供給する冷媒配管６３とを含む。イメージセンサであるセンサ６１は、レンズ部６４ａを含むカメラ本体６４内に配置されている。筐体６２は、金属製の箱状部材であり、カメラ本体６４を内部に収容している。筐体６２には、レンズ部６４ａの正面位置に、画像を取得するための窓部材６２ａを有する。センサ６１は、窓部材６２ａを介してレンズ部６４ａに入射した光を検出することにより、湯面画像８０を生成する。窓部材６２ａは、耐熱ガラスなどの耐熱性を有する透明部材である。窓部材６２ａは、溶湯５から放射される赤外線をカットするためのフィルタを有していてもよい。フィルタは、たとえばＮＤフィルタである。

【0058】

筐体６２には、筐体６２を貫通する接続孔６２ｂおよび６２ｃが設けられている。接続孔６２ｂには、カメラ本体６４に対する配線６４ｂが挿通されている。接続孔６２ｂには、配線６４ｂを収容したケーブルホース６５が取り付けられている。接続孔６２ｃには、冷媒配管６３が挿通されている。接続孔６２ｃは、筐体６２に１つまたは複数設けられる。図５では、２つの冷媒配管６３が、２つの接続孔６２ｃにそれぞれ挿通されている。

【0059】

冷媒配管６３は、筐体６２の外部の冷媒供給源から、筐体６２の内部に冷媒６６を供給する。冷媒６６は、気体または液体である。冷媒６６は、たとえば空気であるが、カメラ本体６４を防水ジャケットで覆うなどの防水処理を施した上で、水などの液冷媒を供給してもよい。

【0060】

第１実施形態では、冷媒６６は空気である。筐体６２の内部には、エアポンプなどにより、筐体６２の外部の外気温程度の空気が冷媒６６として供給される。冷媒６６として空気を用いる場合、筐体６２の冷媒漏れ（気密封止）を考慮する必要がないため取り扱いが容易であり、高い断熱性を有するため、筐体６２からカメラ本体６４への熱伝熱を遮断する作用も得られる。冷媒配管６３は、筐体６２内で、レンズ部６４ａに向けて冷媒６６を供給するように設けられている。このため、熱の影響を受けやすいレンズ部６４ａに対して特に低温状態の冷媒６６が供給される。冷媒６６は、レンズ部６４ａに向けて吐出された後、筐体６２の内部に拡散し、センサ６１を含むカメラ本体６４を冷却する。冷媒６６は、接続孔６２ｂを介してケーブルホース６５内を通って排出される。

【0061】

冷媒６６は、ダイカストマシン１の稼働中、継続して供給され続ける。このため、筐体６２内には、常時、低温の冷媒６６の流れが形成される。なお、図５では、２本の冷媒配管６３がいずれも供給用配管であるが、冷媒６６の供給用配管と冷媒６６の排出用配管とを設けてもよい。

【0062】

（制御部）
次に、ダイカストマシン１の各部を制御するための構成を説明する。図６に示すように、第１実施形態では、ダイカストマシン１は、制御部４０と、記憶部４１と、画像処理部４２と、入力部４３と、報知部４４とを備える。

【0063】

制御部４０は、駆動モータ５２ａの角度検出器５２ｃおよび駆動モータ５２ｂの角度検出器５２ｄの各検出信号に基づいて、ラドル移動機構２２の動作制御を行う。画像処理部４２は、溶湯検出部２３により検出された湯面画像８０を画像処理する。記憶部４１は、湯面画像８０における溶湯範囲と、ラドル２１内の溶湯量との関係式９０を記憶している。

【0064】

制御部４０は、射出装置１０に設けられたロッド位置検出器１５の検出信号に基づいて、射出動作の制御を行う。制御部４０は、取得したラドル２１内の溶湯量に基づいて、射出工程の切替位置の設定を行う。これにより、毎回の射出工程において、ラドル２１からの溶湯供給量に応じた射出動作制御の最適化が可能となる。入力部４３は、ユーザが制御部４０に対して操作入力を行うためのキースイッチなどの入力装置を含む。報知部４４は、たとえばスピーカ、ランプ、モニタなどにより構成され、ユーザへの報知を行う。

【0065】

〈溶湯量の取得方法〉
次に、溶湯量の取得方法について説明する。図４に示したように、溶湯検出部２３により湯面画像８０が取得されると、画像処理部４２により２値化処理が行われる。画像処理部４２は、湯面画像８０の輝度値に基づいて、溶湯５の部分と、溶湯５以外の部分とを判別し、２値化する。図４では、白黒の２値化画像を示し、ラドル２１内の溶湯５の部分を白、溶湯５以外の部分を黒で示している。

【0066】

制御部４０は、２値化処理後の湯面画像８０ａから、溶湯５が写る溶湯範囲８１を取得する。溶湯範囲８１は、画像中に写る溶湯５の範囲を表す情報である。溶湯範囲８１は、斜め方向から撮像された湯面画像８０ａでは、画像中の最下点から湯面５ａの上端位置までの画像湯面高さＨｇである。ラドル２１内の溶湯５の量が多いほど、画像中の湯面５ａの上端位置が上方に移動することから、画像湯面高さＨｇは、ラドル２１内の溶湯量の指標となる。

【0067】

制御部４０は、取得された湯面画像８０における溶湯範囲８１と、記憶部４１に記憶された関係式９０とにより、ラドル２１内の溶湯量Ｍを取得するように構成されている。

【0068】

関係式９０は、実験的手法またはシミュレーションにより予め取得され、記憶部４１に記憶されている。具体的には、実験により実際に画像湯面高さＨｇと、そのときのラドル２１内の溶湯量Ｍとを対応付けて測定する。様々な溶湯量Ｍで測定結果を取得し、画像湯面高さＨｇに対応する溶湯量Ｍを算出するための近似式を関係式９０（図６参照）として求める。

【0069】

図７に、画像湯面高さＨｇと、対応する溶湯量Ｍとをプロットしたグラフ９１を示す。グラフ９１は、縦軸が画像湯面高さ（画素数）であり、横軸が溶湯量（ｇ）である。グラフ９１において、プロットされた各点が実測値である。溶湯量は、重量でも体積でもよい。

【0070】

グラフ９１のプロットから、たとえば線形近似により、関係式９０が取得できる。図８は、グラフ９１における溶湯量の常用範囲付近に、取得した関係式９０を表す近似直線を付したグラフ９３を示す。関係式９０は、下式（１）で示される。
溶湯量Ｍ ＝ ａ×Ｈｇ＋ｂ ・・・（１）
傾きａおよび切片ｂが、近似により取得される定数である。Ｈｇが、湯面画像８０から取得された画像湯面高さである。

【0071】

シミュレーションにより関係式９０を求める場合、たとえば図９に示すように、ラドル２１内の溶湯形状の３Ｄ（３次元）データ９４を設計情報から作成し、３Ｄデータ９４を高さ位置毎にスライスして溶湯量Ｍ（重量または体積）および湯面５ａの形状を求める。求めた溶湯量Ｍ（重量または体積）および湯面形状と、溶湯検出部２３における光学系（レンズの作動距離、倍率、イメージセンサの画素ピッチ）およびラドル２１との位置関係のデータ（いずれも既知の定数）とを用いてシミュレーションを行い、画像湯面高さＨｇに対応する溶湯量Ｍの理論式を導出することにより、関係式９０が取得できる。

【0072】

制御部４０は、給湯動作の度に、溶湯検出部２３の湯面画像８０から溶湯範囲８１（画像湯面高さＨｇ）を取得し、取得した画像湯面高さＨｇを関係式９０に代入することによって、ラドル２１に汲み上げられた溶湯５の溶湯量Ｍを算出する。制御部４０は、溶湯検出部２３による検出後、射出スリーブ３に対する注湯完了以前に、ラドル２１内の溶湯量Ｍを取得するように構成されている。

【0073】

（ダイカストマシンの動作）
次に、図１０を参照して、ダイカストマシン１による成形品の生産動作を説明する。

【0074】

ステップＳ１において、制御部４０は、ラドル２１により溶湯炉４から溶湯５を汲み上げるように給湯装置２０を制御する。給湯装置２０は、溶湯炉４の上方位置からラドル２１を下降させ、溶湯炉４に収容された溶湯５内にラドル２１を沈め、ラドル２１内に溶湯５を収容させた後、ラドル２１を上昇させて溶湯５内から引き上げるように動作する。

【0075】

ステップＳ２において、制御部４０は、引き上げ動作中または引き上げ動作の後に、ラドル２１を所定角度に傾斜させ、ラドル２１内の余剰の溶湯５を溶湯炉４内に戻す湯切り動作を行うように、給湯装置２０を制御する。

【0076】

ステップＳ３において、制御部４０は、ラドル２１を水平状態に戻し、溶湯検出部２３による所定の検出高さ位置にラドル２１が移動するように、給湯装置２０を制御する。ラドル２１は、溶湯炉４の直上で、溶湯検出部２３に対して図３に示した位置に配置される。

【0077】

ステップＳ４において、制御部４０は、溶湯５の検出を実施するように、溶湯検出部２３を制御する。第１実施形態では、溶湯検出部２３により湯面画像８０が取得される。

【0078】

ステップＳ５ａにおいて、制御部４０は、上述した溶湯量の取得処理を実施するとともに、ステップＳ５ｂにおいて、注湯動作を開始するよう給湯装置２０を制御する。給湯装置２０は、溶湯炉４の上方位置から射出スリーブ３の給湯口３ａの上方位置までラドル２１を移動させ、ラドル２１を所定の注湯角度まで傾斜させることにより、給湯口３ａ内に溶湯５を注湯するように動作する。

【0079】

ステップＳ６において、注湯動作が完了する。このステップＳ６以前に、ステップＳ５ａによる溶湯量の取得処理が終了する。ステップＳ７において、制御部４０は、射出工程を開始するように、射出装置１０を制御する。射出工程については、後述する。

【0080】

また、制御部４０は、ステップＳ８において、ラドル２１を清掃位置（図示せず）に移動するよう給湯装置２０を制御し、ステップＳ９において、エアブローなどによりラドル２１内部の清掃を行うように給湯装置２０を制御する。制御部４０は、ステップＳ１０において、ラドル底部に残留する溶湯５を測定させる。ラドル底部に残留する溶湯５の測定は、溶湯検出部２３により実施される。制御部４０は、ステップＳ１１において、ラドル底部が清浄であるか否かを判断し、清浄であれば次サイクルの注湯動作のためステップＳ１に処理を戻す。ラドル底部が清浄でない場合、制御部４０は、ステップＳ１２において報知部４４による報知処理を行い、ステップＳ９に処理を戻す。

【0081】

〈射出工程〉
図１１に示すように、ステップＳ７の射出工程では、射出スリーブ３内の射出開始位置Ｐ０にあるプランジャ１１を前進限Ｐ３まで前進させることによって、射出スリーブ３内の溶湯５が金型２のキャビティＣへ射出される。射出工程には、プランジャ１１の位置に応じて低速射出工程、高速射出工程、増圧工程などの各工程が実行される。射出工程は、さらに別の工程を含みうる。射出工程の開始時に、制御部４０は、ステップＳ５ａで取得した溶湯量Ｍ（すなわち、射出スリーブ３内へ供給された溶湯量）に基づいて、これらの各工程の切替位置を設定する。つまり、高速射出工程開始位置Ｐ１と、増圧工程開始位置Ｐ２とが、溶湯量Ｍに基づいて設定される。これにより、各工程の切替位置が、溶湯量Ｍに応じた最適な位置に設定される。

【0082】

切替位置の設定後、制御部４０は、低速射出工程、高速射出工程および増圧工程をそれぞれ実施するように、射出装置１０を制御する。これにより、キャビティＣ内に溶湯５が充填され、凝固する。キャビティＣ内で凝固した金属が、成形品となる。

【0083】

ステップＳ７の射出工程の後、図１０のステップＳ１３において、制御部４０は、型締装置３０を制御して型開きを行う。これにより、成形品が取り出される。ステップＳ１４において、制御部４０は、型締装置３０を制御して型閉じおよび型締を行う。以上の各ステップが終了すると、制御部４０は処理をステップＳ１に戻し、次の生産サイクルを開始する。

【0084】

（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。

【0085】

第１実施形態では、上記のように、射出スリーブ３内への注湯前のラドル２１内に汲み上げられた溶湯５を検出する溶湯検出部２３と、溶湯検出部２３の検出結果に基づき、ラドル２１内の溶湯量Ｍを取得する制御部４０と、を設ける。これにより、射出スリーブ３内への注湯前に、溶湯炉４からラドル２１内に汲み上げられた溶湯量Ｍを取得できる。ラドル２１内に溶湯５が保持された状態で溶湯量Ｍを取得できるので、射出スリーブ３への注湯後には待機時間が発生せず、速やかに射出工程を開始することができる。なお、ラドル２１内では、射出スリーブ３内と比べて溶湯５の表面積が小さくなり、汲み上げ時のラドル２１と溶湯炉４内の溶湯５との接触によりラドル２１自体の温度も溶湯温度に近づくため、射出スリーブ３内と比べて溶湯５の温度低下速度は非常に小さい。また、射出スリーブ３内の湯面面積と比べて、ラドル２１内の湯面面積が小さくなるため、ラドル２１内で湯面５ａに波が生じても、速やかに波が減衰する。そのため、溶湯温度低下を抑制しつつ、速やかに溶湯検出ができる。以上により、射出スリーブ３内の溶湯５の温度低下を抑制しつつ射出スリーブ３への給湯量を測定することができる。

【0086】

また、第１実施形態では、上記のように、制御部４０は、溶湯検出部２３による検出後、射出スリーブ３に対する注湯完了以前に、ラドル２１内の溶湯量Ｍを取得するように構成されている。これにより、注湯が完了するタイミングまでに、射出スリーブ３に供給される溶湯５の供給量（すなわち、ラドル２１内の溶湯量Ｍ）を確実に取得できる。その結果、注湯後の待機時間を発生させることなく、注湯が完了した直後に、得られた溶湯量Ｍを用いて射出装置１０の射出工程を開始することができる。これにより、溶湯温度の低下を効果的に抑制でき、成形品の品質および生産効率を向上させることができる。

【0087】

また、第１実施形態では、上記のように、溶湯検出部２３は、溶湯炉４の上方位置に設けられ、汲み上げ時に溶湯炉４から引き上げられたラドル２１内の溶湯５を検出する。これにより、給湯動作の初期に、溶湯炉４から溶湯５を汲み上げた際のラドル２１内の溶湯５を検出できる。そのため、溶湯５を検出してから、射出スリーブ３に注湯するまでの時間を、最大限確保できる。ここで、ダイカストマシン１による鋳造サイクルタイムが短くなるほど生産効率が向上することから、制御部４０が溶湯量Ｍを算出するための演算処理に割り当て可能な時間は、短時間となる場合がある。上記構成によれば、検出結果を取得して制御部４０が溶湯量Ｍを算出するまでに十分な時間余裕を確保できるので、待機時間の発生を回避して、高品質、高生産効率での成形品の生産が可能となる。

【0088】

また、第１実施形態では、上記のように、溶湯検出部２３は、溶湯５を検出するセンサ６１と、センサ６１を内部に収容する筐体６２と、筐体６２内に冷媒６６を供給する冷媒配管６３とを含む。これにより、溶湯検出部２３のセンサ６１に対する、溶湯炉４からの熱の影響を効果的に遮断できる。その結果、溶湯検出部２３を溶湯炉４の上方位置に配置する場合でも、熱の影響を受けることなく高精度な溶湯検出ができる。

【0089】

また、第１実施形態では、上記のように、溶湯検出部２３は、溶湯炉４から射出スリーブ３までのラドル２１の移動軌跡ＭＬの前半部に属する位置において、ラドル２１の上方から溶湯５を検知するように設けられている。これにより、溶湯炉４から射出スリーブ３までのラドル２１の移動過程の早い段階で溶湯５の検出が行える。そのため、溶湯検出後、注湯完了までの間で、溶湯量Ｍの算出処理を行う時間を十分に確保できる。この結果、演算処理の完了待ちの待機時間が発生することを抑制し、効果的に溶湯５の温度低下を抑制しつつ、高い生産効率での成形品の生産が可能となる。

【0090】

また、第１実施形態では、上記のように、溶湯検出部２３は、ラドル２１内の溶湯５の湯面画像８０を取得するイメージセンサ（センサ６１）を含む。これにより、イメージセンサによって、ラドル２１内の溶湯５（湯面５ａ）を容易に検出できる。ラドル２１内の溶湯量Ｍに応じて湯面画像８０中の溶湯範囲８１が変化するので、得られた湯面画像８０を画像解析することによって、ラドル２１内の溶湯量Ｍを精度よく算出することができる。

【0091】

また、第１実施形態では、上記のように、湯面画像８０における溶湯範囲８１とラドル２１内の溶湯量Ｍとの関係式９０を記憶する記憶部４１をさらに備え、制御部４０は、取得された湯面画像８０における溶湯範囲８１と、関係式９０とにより、ラドル２１内の溶湯量Ｍを取得するように構成されている。これにより、湯面画像８０における溶湯範囲８１とラドル２１内の溶湯量Ｍとの関係式９０を、実験またはシミュレーションにより予め求めておくことにより、装置稼働時には、湯面画像８０から求めた溶湯範囲８１の値（画像湯面高さＨｇ）を関係式９０に当てはめるだけで容易に容易かつ高精度に溶湯量Ｍを取得することができる。

【0092】

［第２実施形態］
次に、図１２～図１４を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、ラドル２１の斜め上方から湯面画像８０を取得するように構成した上記第１実施形態とは異なり、ラドル２１の真上から湯面画像８０を取得する例を説明する。第２実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、上記第１実施形態と同じ符号を用いるとともに説明を省略する。

【0093】

第２実施形態では、図１２に示すように、溶湯検出部２３が、溶湯炉４（図２参照）の真上の位置に、撮像光軸２３ａが下向きとなるように設けられている。溶湯検出部２３は、たとえば溶湯炉４の上方に配置された支持部材７０ａから下向きに吊り下げるように設置されている。溶湯検出部２３は、溶湯炉４から引き上げられ略水平状態で配置されたラドル２１内の溶湯５の湯面５ａに対して、法線方向から湯面画像８０を取得するように設けられる。つまり、溶湯検出部２３の撮像光軸２３ａが、湯面５ａと略直交するように、溶湯検出部２３の設置角度が調整される。

【0094】

第２実施形態で取得される湯面画像８０は、図１３に示すように、ラドル２１内の溶湯５の湯面５ａを平面的に撮影したものとなる。制御部４０は、２値化処理後の湯面画像８０ａから、溶湯５が写る溶湯範囲８１を取得する。この場合、溶湯範囲８１は、画像中の湯面面積Ａ（画像中の湯面５ａの部分（白色部分）の画素数）である。ラドル２１内の溶湯５の量が多いほど、画像中の湯面５ａの領域が拡大することから、湯面面積Ａは、ラドル２１内の溶湯量の指標となる。

【0095】

図１４に、湯面面積Ａと、対応する溶湯量Ｍとをプロットしたグラフ９２を示す。グラフ９２は、縦軸が湯面面積（画素数）であり、横軸が溶湯量（ｇ）である。グラフ９２において、プロットされた各点が実測値である。

【0096】

グラフ９２のプロットから、たとえば線形近似により、関係式９０が取得できる。図８のグラフ９３に示したように、グラフ９２における溶湯量の常用範囲付近におけるプロットから、関係式９０を表す近似直線を決定できる。関係式９０は、下式（２）で示される。
溶湯量Ｍ ＝ ａ×Ａ＋ｂ ・・・（２）
傾きａおよび切片ｂが、近似により取得される定数である。Ａが、湯面画像８０から取得された湯面面積である。関係式９０は、図９に示した３Ｄデータ９４を用いたシミュレーションによっても取得できる。

【0097】

制御部４０は、給湯動作の度に、溶湯検出部２３の湯面画像８０から溶湯範囲８１（湯面面積Ａ）を取得し、取得した値を関係式９０に代入することによって、ラドル２１に汲み上げられた溶湯５の溶湯量Ｍを算出する。

【0098】

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。また、第２実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。

【0099】

［第３実施形態］
次に、図１５～図１７を参照して、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、溶湯検出部がイメージセンサ（カメラ）を含むように構成した上記第１および第２実施形態とは異なり、溶湯検出部が変位センサを含む例を説明する。第３実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、上記第１実施形態と同じ符号を用いるとともに説明を省略する。

【0100】

図１５に示すように、第３実施形態では、溶湯検出部２３が備えるセンサ１１１は、ラドル２１内の溶湯５の湯面高さを測定する変位センサである。変位センサは、光学センサ、超音波センサ、磁歪センサなど、どのような検出方式のセンサであってもよい。センサ１１１は、ラドル２１内の溶湯５を、湯面５ａから離れた位置から非接触で検出する。

【0101】

第３実施形態では、溶湯検出部２３は、アーム５１ｅに設けられ、ラドル２１の上方から溶湯５を検出するように構成されている。溶湯検出部２３は、ブラケット１１２を介してアーム５１ｅに取り付けられている。このため、第３実施形態の溶湯検出部２３は、ラドル移動機構２２によって、アーム５１ｅの端部に支持されたラドル２１と一体的に移動される。溶湯検出部２３は、ラドル２１を保持するアーム５１ｅに取り付けられているため、溶湯検出部２３とラドル２１との距離は一定に維持される。溶湯検出部２３の検出方向は、アーム５１ｅの長手方向に沿ってラドル２１に向かう方向に設定されている。

【0102】

溶湯検出部２３による溶湯５の検出時には、アーム５１ｅが上下方向に沿う姿勢とされ、ラドル２１は水平状態とされるように、ラドル移動機構２２が制御される。この結果、溶湯検出部２３は、図１２の例と同様に、湯面５ａに対して垂直方向から溶湯５を検出する。第３実施形態では、溶湯検出部２３がラドル２１とともに移動するため、溶湯５の検出タイミング（検出位置）は特に限定されない。たとえば図２に示したように、溶湯検出部２３は、溶湯５の汲み上げ時に溶湯炉４から引き上げられたラドル２１内の溶湯５を検出してもよいし、ラドル２１の移動軌跡ＭＬの途中で検出してもよい。溶湯検出部２３は、移動軌跡ＭＬに沿ったラドル２１の移動中に検出してもよい。

【0103】

〈溶湯量の取得〉
第３実施形態では、記憶部４１（図６参照）は、予め、ラドル２１内の湯面高さとラドル２１内の溶湯量Ｍとの関係式９０を記憶している。制御部４０は、検出された湯面高さと、関係式９０とにより、ラドル２１内の溶湯量Ｍを取得するように構成されている。なお、溶湯検出部２３が湯面画像８０を取得しない構成においては、図６に示した画像処理部４２を設けなくてもよく、制御部４０が溶湯検出部２３の検出結果を取得すればよい。

【0104】

たとえばセンサ１１１は、１次元変位センサである。図１６に示すように、センサ１１１は、センサ１１１からラドル２１内の溶湯５の湯面５ａまでの距離Ｌｓを測定する。溶湯検出前に予め、空の状態のラドル２１の内底面までの距離Ｈ０（一定値）が記憶部４１に記憶される。これにより、ラドル２１内の溶湯５の湯面高さＨが、Ｈ＝Ｈ０－Ｌｓとして取得される。湯面高さＨは、ラドル２１の内底面から湯面５ａまでの距離である。図１６のグラフ１２１に示すように、湯面高さＨの増大に応じて、溶湯量Ｍが増大する。上記第１実施形態と同様に、湯面高さＨの測定値に応じた溶湯量Ｍが、実験的にまたはシミュレーションにより取得され、湯面高さＨと溶湯量Ｍとの近似式が関係式９０として記憶部４１に記憶される。

【0105】

図１７に示すように、湯面高さは、ラドル２１の上端面から湯面５ａまでの距離（Ｌ）としてもよい。記憶部４１には、予め、センサ１１１からラドル２１の上端面までの距離Ｌ０（一定値）が記憶される。これにより、ラドル２１内の溶湯５の湯面高さＬが、Ｌ＝Ｌｓ－Ｌ０として取得される。図１７のグラフ１２２に示すように、湯面高さＬの増大に応じて、溶湯量Ｍが減少する。湯面高さＬの測定値に応じた溶湯量Ｍが、実験的にまたはシミュレーションにより取得され、湯面高さＬと溶湯量Ｍとの近似式が関係式９０として記憶部４１に記憶される。

【0106】

以上のような構成により、制御部４０は、給湯動作の度に、溶湯検出部２３から湯面高さＨまたはＬを取得し、取得した値を関係式９０に代入することによって、ラドル２１に汲み上げられた溶湯５の溶湯量Ｍを算出する。

【0107】

第３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。

【0108】

（第３実施形態の効果）
第３実施形態の効果について説明する。

【0109】

第３実施形態では、上記第１実施形態と同様に、射出スリーブ３内への注湯前のラドル２１内に汲み上げられた溶湯５を検出する溶湯検出部２３と、溶湯検出部２３の検出結果に基づき、ラドル２１内の溶湯量Ｍを取得する制御部４０とを設けることにより、射出スリーブ３内の溶湯５の温度低下を抑制しつつ射出スリーブ３への給湯量を測定することができる。

【0110】

また、第３実施形態では、上記のように、ラドル移動機構２２は、ラドル２１を保持するアーム５１ｅを含み、溶湯検出部２３は、アーム５１ｅに設けられ、ラドル２１の上方から溶湯５を検出する。これにより、ラドル２１の移動に伴って溶湯検出部２３も移動させることができるので、溶湯炉４から射出スリーブ３までのラドル２１の移動軌跡ＭＬ（図１参照）における任意の位置およびタイミングで溶湯検出が行える。そのため、溶湯５の供給動作に応じて、溶湯検出の位置およびタイミングを容易に最適化できる。

【0111】

また、第３実施形態では、上記のように、溶湯検出部２３は、ラドル２１内の溶湯５の湯面高さ（ＨまたはＬ）を測定する変位センサ（センサ１１１）を含む。これにより、変位センサによって、ラドル２１内の溶湯５を容易に検出できる。ラドル２１内の溶湯量Ｍに応じて湯面高さ（ＨまたはＬ）が変化するので、得られた湯面高さ（ＨまたはＬ）から、ラドル２１内の溶湯量Ｍを容易に算出することができる。

【0112】

また、第３実施形態では、上記のように、給湯装置２０が、ラドル２１内の湯面高さ（ＨまたはＬ）と、ラドル２１内の溶湯量Ｍとの関係式９０を記憶する記憶部４１を備え、制御部４０は、検出された湯面高さ（ＨまたはＬ）と、関係式９０とにより、ラドル２１内の溶湯量Ｍを取得するように構成されている。これにより、変位センサの測定値（湯面高さＨ、Ｌ）とラドル２１内の溶湯量Ｍとの関係式９０を、実験またはシミュレーションにより予め求めておくことにより、装置稼働時には、変位センサの測定値を関係式９０に当てはめるだけの処理負荷の小さい演算処理で迅速かつ高精度に溶湯量Ｍを取得することができる。

【0113】

第３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。

【0114】

［第４実施形態］
次に、図１５、図１８および図１９を参照して、第４実施形態について説明する。第４実施形態では、溶湯検出部が１次元変位センサを含むように構成した上記第３実施形態とは異なり、溶湯検出部が２次元変位センサを含む例を説明する。第４実施形態において、上記第３実施形態と同様の構成については、上記第３実施形態と同じ符号を用いるとともに説明を省略する。

【0115】

図１５に示すように、第４実施形態では、溶湯検出部２３が備えるセンサ１１１は、ラドル２１内の溶湯５の湯面幅を測定する変位センサである。第４実施形態では、センサ１１１は、２次元変位センサである。２次元変位センサは、たとえばレーザスキャン方式の変位センサや、イメージセンサでありうる。たとえばレーザスキャン方式の変位センサによって、図１８の測定ライン１２３に沿った測定結果が、グラフ１２４である。グラフ１２４の縦軸がセンサ１１１からの距離Ｌｓ（図１６、図１７参照）であり、横軸が測定ライン１２３に沿った位置である。空の状態のラドル内面の測定結果（図示せず）と比較すると、湯面５ａの領域で距離Ｌｓが略一定になるので、ラドル内面と湯面５ａとの境界位置Ｂ１、Ｂ２が検出できる。境界位置Ｂ１と境界位置Ｂ２との間の距離が、湯面幅Ｗとなる。制御部４０は、センサ１１１の測定結果に基づいて、ラドル２１内の溶湯５の湯面５ａにおける湯面幅Ｗを取得する。なお、湯面５ａの幅は、図示したものに限定されず、どの方向の幅を測定してもよい。

【0116】

図１９のグラフ１２５に示すように、湯面幅Ｗの増大に応じて、溶湯量Ｍが増大する。上記第３実施形態と同様に、湯面幅Ｗの測定値に応じた溶湯量Ｍが、実験的にまたはシミュレーションにより取得され、湯面幅Ｗと溶湯量Ｍとの近似式が関係式９０として記憶部４１に記憶される。

【0117】

このように、第４実施形態では、記憶部４１（図６参照）は、予め、ラドル２１内の湯面幅Ｗとラドル２１内の溶湯量Ｍとの関係式９０を記憶している。制御部４０は、検出された湯面幅Ｗと、関係式９０とにより、ラドル２１内の溶湯量Ｍを取得するように構成されている。

【0118】

第４実施形態のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。

【0119】

（第４実施形態の効果）
第４実施形態の効果について説明する。

【0120】

第４実施形態では、上記第３実施形態と同様に、射出スリーブ３内の溶湯５の温度低下を抑制しつつ射出スリーブ３への給湯量を測定することができる。

【0121】

また、第４実施形態では、上記のように、溶湯検出部２３は、ラドル２１内の溶湯５の湯面幅Ｗを測定する変位センサ（センサ１１１）を含む。これにより、変位センサによって、ラドル２１内の溶湯５を容易に検出できる。ラドル２１内の溶湯量Ｍに応じて湯面幅Ｗが変化するので、得られた湯面幅Ｗから、ラドル２１内の溶湯量Ｍを容易に算出することができる。

【0122】

また、第４実施形態では、上記のように、給湯装置２０が、ラドル２１内の湯面幅Ｗとラドル２１内の溶湯量Ｍとの関係式９０を記憶する記憶部４１を備え、制御部４０は、検出された湯面幅Ｗと、関係式９０とにより、ラドル２１内の溶湯量Ｍを取得するように構成されている。これにより、変位センサの測定値（湯面幅Ｗ）とラドル２１内の溶湯量Ｍとの関係式９０を、実験またはシミュレーションにより予め求めておくことにより、装置稼働時には、変位センサの測定値を関係式９０に当てはめるだけの処理負荷の小さい演算処理で迅速かつ高精度に溶湯量Ｍを取得することができる。

【0123】

第４実施形態のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。

【0124】

［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（変形例）が含まれる。

【0125】

たとえば、上記第１～第４実施形態では、ダイカストマシン１を横型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、ダイカストマシンを縦型に構成してもよい。

【0126】

また、上記第１～第４実施形態では、ダイカストマシン１の全体を制御を行う制御部４０が、溶湯量Ｍの算出を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ダイカストマシン１の全体を制御する制御部と、給湯装置２０を制御する制御部とを別個に設けて、いずれかの制御部によって溶湯量を取得するように構成してもよい。

【0127】

また、上記第１および第２実施形態では、溶湯検出部２３を溶湯炉４の上方位置に配置した例を示し、上記第３および第４実施形態では、溶湯検出部２３をアーム５１ｅに設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、溶湯検出部２３は、溶湯炉４から射出スリーブ３までのラドル２１の移動軌跡ＭＬに対して上方となる位置に配置されていればよく、上記した位置に限られない。たとえば、図２０に示す例では、溶湯検出部２３は、射出スリーブ３の給湯口３ａ付近の上方位置に設けられている。この場合、たとえば溶湯検出部２３は、型締装置３０のフレームに対してブラケットなどを介して取り付けられ、検出方向が下向きとなるように配置される。溶湯検出部２３は、給湯口３ａに注湯する直前のラドル２１内の溶湯５を検出する。

【0128】

また、上記第３実施形態では、センサ１１１が１次元変位センサである例を示し、上記第４実施形態ではセンサ１１１が２次元変位センサである例を示したが、本発明はこれに限られない。センサ１１１は、３次元変位センサであってもよい。３次元変位センサは、たとえば３Ｄレーザスキャン方式の変位計や、複数のイメージセンサを備えたステレオカメラでありうる。この場合、センサ１１１は、ラドル２１内の３次元形状を取得する。溶湯検出前に予め、空の状態のラドル２１の内部の３次元形状データがセンサ１１１により取得され、記憶部４１に記憶される。ラドル２１内に溶湯５が汲み上げられた状態では、ラドル２１の内部の湯面５ａまでの３次元形状データが取得される。制御部４０は、溶湯汲み上げ後の３次元形状データＶｓと、空の状態のラドル２１の３次元形状データＶ０との差分により、溶湯量Ｖを取得する（Ｖ＝Ｖ０－Ｖｓ）。この場合の溶湯量Ｖは、溶湯５の体積として取得される。この変形例では、３次元形状データの差分によって溶湯量Ｖが取得できるので、関係式９０を取得しておく必要がない。

【0129】

また、上記第１実施形態では、ラドル２１内の溶湯量に基づいて、射出装置１０による射出工程の制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば制御部４０は、溶湯量を取得する度に、取得した溶湯量と、ラドル２１の傾斜角によって決定される溶湯量の理論値との差分を求め、給湯装置２０の動作状態の判定を行ってもよい。たとえば理論値からの乖離が大きくなる傾向や、溶湯量のばらつきが大きくなる傾向が認められる場合などに、給湯装置２０の消耗品の交換等のメンテナンスを行うことを報知部４４によりユーザに報知してもよい。これにより、ユーザは、不良品の発生や給湯装置２０の不具合の発生の予兆を事前に察知できる。また、たとえば、制御部４０は、測定された溶湯量と理論値との差分を用いて、次の溶湯汲み上げ時のラドル２１の傾斜角の設定値を補正することによって、汲み上げられる溶湯量を理論値に近づけるフィードバック制御を実行してもよい。

【0130】

また、上記第１および第２実施形態では、イメージセンサ（カメラ）を含む溶湯検出部２３によって、ラドル２１内の湯面画像８０を撮像する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図２に示したように溶湯検出部２３が溶湯炉４の上方位置に配置される場合、ラドル２１が所定の検出位置に配置されていない状況では、溶湯炉４の内部の画像を撮像できる。そこで、たとえば制御部４０は、溶湯炉４内の湯面高さを、撮像画像に基づいて取得してもよい。また、制御部４０は、給湯装置２０の稼働中の撮像画像を定期的または動画像として取得し、得られた撮像画像に基づいて、給湯動作中のラドル２１および溶湯炉４の状態監視を行ってもよい。制御部４０は、得られた撮像画像に対して画像解析を行うことにより、ラドル２１または溶湯炉４に異常が生じているか否かを判定し、異常が生じた場合にユーザに報知してもよい。

【0131】

また、図２０に示した射出スリーブ３の給湯口３ａ付近の上方位置に溶湯検出部２３が配置される構成の場合、給湯口３ａを含む周辺領域の撮像画像を取得できる。制御部４０は、撮像画像に基づいて、注湯時における給湯口３ａの外部への溶湯５の湯こぼれの有無を判定してもよい。制御部４０は、たとえば湯こぼれが検出された場合に、注湯時のラドル２１の傾斜速度が過大であると判断できるため、ラドル２１の傾斜速度を低減するように制御する。これにより、湯こぼれが発生しない範囲で極力短時間での注湯が可能となるように注湯動作を制御できる。また、たとえば制御部４０は、給湯口３ａの内部にプランジャチップ１１ａが写り込むように射出装置１０を制御し、撮像画像に基づいてプランジャチップ１１ａおよび射出スリーブ３の内壁面の摩耗状態を判定してもよい。

【符号の説明】

【0132】

１ ダイカストマシン
３ 射出スリーブ
４ 溶湯炉
５ 溶湯
５ａ 湯面
１０ 射出装置
２０ 給湯装置
２１ ラドル
２２ ラドル移動機構
２３ 溶湯検出部
４０ 制御部
４１ 記憶部
５１ｅ アーム
６１ センサ（イメージセンサ）
６２ 筐体
６３ 冷媒配管
６６ 冷媒
８０、８０ａ 湯面画像
８１ 溶湯範囲
１１１ センサ（変位センサ）
Ｈ、Ｌ 湯面高さ
Ｍ、Ｖ 溶湯量
ＭＬ 移動軌跡
Ｗ 湯面幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】